JP7446587B2 - 抗ヒトノロウイルス剤 - Google Patents
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Description
本発明は、感染症治療薬、さらに具体的には抗ヒトノロウイルス剤に関する発明である。
ノロウイルス（Norovirus）は、カリシウイルス科にある４つのウイルス属の１つであり、現時点でウイルス種としてはノーウォークウイルス（Norwalk virus）が唯一である。
ヒトノロウイルスは、主に食品（魚介類や水）を介してヒトに感染し、食品中１００－１０００個程度の僅かなウイルス粒子であっても感染可能であり、非常に感染力が強い。ヒトノロウイルスによる食中毒は、ウイルス性食中毒の９０％以上を占めている。
ヒトノロウイルス感染症の主症状は、嘔気、嘔吐、下痢であり、発熱も認められる。嘔吐や下痢は、一日数回から酷いときには１０回以上であり、吐物には胆汁や腸内物が混じることがあり、激しい苦痛に見舞われる。
北米のデータでは，年間約２０００万人がヒトノロウイルス感染症を罹患し、約２００万人が病院を受診、４０万人が救急に運ばれ、７万人が入院、７０００人が死亡している。
日本国におけるヒトノロウイルス感染による嘔吐下痢症は、国立感染症研究所の推計によると、数十年にわたり年間１００－３００万人に上っており、これによる深刻な社会・経済的影響が認められる。このようなことから、日本国国民からのヒトノロウイルスに対する抗ウイルス薬、ワクチンなどに対する要望は高く、行政上も開発優先順位は第４位に位置づけられている。日本国では、ヒトノロウイルス感染症が直接の死因となった死亡例はほとんど無いが、他の病気の罹患者や高齢者の場合は、長期化や重篤化の高いリスクがある。また、上記の症状が治まっても、感染力が非常に強いヒトノロウイルスの便中への排泄は７－１４日間、長い場合は２ヶ月以上続き、その間の学校や職場に復帰をすることができない。さらに、全人口の数パーセントの割合で常にヒトノロウイルスの不顕性感染者が検出される。ヒトノロウイルスの不顕性感染者は、感染者自身ウイルス感染に気づかないため、例えば、当該不顕性感染者が食品従事者として働くことで、大規模食中毒を引き起こすことが報告されている。
このようにヒトノロウイルスは、罹患頻度が高く、患者の苦痛を伴う食中毒性のウイルスで、かつ、感染力が強く、不顕性感染が認められるウイルスであるが、特効薬は現状では存在しない。経口又は点滴等による水分補給により、脱水症を防ぎつつ、経過観察が基本であり、その他は制吐剤や整腸剤投与等の対処療法が行われる。止瀉剤の使用は、ウイルスを腸管内に溜めてしまい回復を遅らせることになるので、少なくとも発症当初においては消極的な指導がなされている。
２００２年にフランスのグループが、ヒトの組織血液型抗原（ＨＢＧＡ）にヒトノロウイルスのウイルス様中空粒子（ＶＬＰ）が結合することを報告し、この分子がヒトノロウイルスのレセプターである可能性が提唱された（非特許文献１）。
その後、ヒトボランティアによる検証が進み、ＨＢＧＡ非分泌型個体（non-secretor individual）は、ヒトノロウイルスが感染しにくく、ＨＢＧＡ分泌型個体（secretor individual）は、ヒトノロウイルスに感染しやすいことが明らかにされた（非特許文献２）。
しかしながら現在は、ＨＢＧＡ自体はヒトノロウイルスの細胞内への侵入を司るレセプターではない。これは以下の理由に依っている。
secretor status つまり、ＨＢＧＡを唾液や粘膜に分泌するかどうかは、ＦＵＴ２（フコース転移酵素２番、１－８番まである内の２番目）の遺伝子多型と関係があるとされている。しかしながら、ＨＢＧＡが細胞表面に発現していない細胞にＦＵＴ２遺伝子を導入して、ＨＢＧＡの分泌と細胞表面での発現を行っても、当該細胞へのヒトノロウイルスの感染は成立しない。従って、ＨＢＧＡ自体はヒトノロウイルスの細胞内への侵入を司るレセプターとはいえず、ＦＵＴ２遺伝子多型とヒトノロウイルス感染感受性の間の因果関係（直接的、間接的関係）については、未だ解明されていない（非特許文献３）。
特許文献１は、後述する本発明の抗ノロウイルス剤の有効成分であるフコースアナログについて、主に抗がん剤用途が開示されている先行技術文献である。特許文献１には、感染症治療用途についての一般的な記載は認められるが、実施例は開示されていない。また、特許文献１において列挙されたウイルスの中にノロウイルスとその近縁の下痢症ウイルスは開示されておらず、しかも特許文献１において記載されている対感染症における作用機序は免疫応答の亢進であり、本発明の抗ノロウイルス剤とは全く異なっている。
特許文献２には、実施例で用いた２Ｄオルガノイドが記載されている。
Marionneau,S. et al., GASTROENTEROLOGY 122:1967-1977(2002)
Hutson, A. M. et al., Journal of Medical Virology 77:116-120(2005)
Guix,S, et al., J.Virol., 81(22):12238-12248(2007)
本発明の課題は、ヒトノロウイルスに対する実質的な治療効果を有する抗ノロウイルス剤を提供することにある。
本発明者らは、上記の課題の解決に向けて検討を行ったところ、フコーストランスフェラーゼ（ＦＵＴ）による糖鎖修飾を阻害するフコースアナログの投与により、驚くべきことにヒトノロウイルスの感染細胞である腸管細胞において当該ウイルスの感染を抑制し、さらに当該細胞内におけるヒトノロウイルスの増殖を抑制し得ることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、フコーストランスフェラーゼ（ＦＵＴ）による糖鎖修飾を阻害するフコースアナログ又はそれらの塩を有効成分とする、抗ヒトノロウイルス剤（以下、本発明の抗ノロウイルス剤ともいう）を提供する発明である。ここで上記フコーストランスフェラーゼは、ＦＵＴ２を含んでいることが好適である。
さらに具体的に本発明を説明すると、
本発明の抗ノロウイルス剤は、下記式（Ｉ）又は（II）のフコースアナログあるいはそれらの塩（以下、フコースアナログは、特に断らない限り、その塩を含む）を有効成分とする、抗ヒトノロウイルス剤である。なお、本明細書においては、官能基を、原子記号及び「－」で示すことがある。例えば、「－ＯＨ」は、水酸基を表す。また、炭素原子数を、例えば、Ｃ１－Ｃ１０（炭素原子数１－１０）として示すことがある。「塩」は、薬学上又は生物学上許容されるものであり、正塩、酸性塩、塩基性塩のいずれであってもよい。
本発明の抗ノロウイルス剤は、下記式（Ｉ）又は（II）のフコースアナログあるいはそれらの塩（以下、フコースアナログは、特に断らない限り、その塩を含む）を有効成分とする、抗ヒトノロウイルス剤である。なお、本明細書においては、官能基を、原子記号及び「－」で示すことがある。例えば、「－ＯＨ」は、水酸基を表す。また、炭素原子数を、例えば、Ｃ１－Ｃ１０（炭素原子数１－１０）として示すことがある。「塩」は、薬学上又は生物学上許容されるものであり、正塩、酸性塩、塩基性塩のいずれであってもよい。
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４のそれぞれは独立に、フッ素原子（Ｆ）、塩素原子（Ｃｌ）、－ＯＨ、－ＯＣ（Ｏ）Ｈ、－ＯＣ（Ｏ）Ｃ１－Ｃ１０アルキル、－ＯＣ（Ｏ）Ｃ２－Ｃ１０アルケニル、－ＯＣ（Ｏ）Ｃ２－Ｃ１０アルキニル、－ＯＣ（Ｏ）アリール、－ＯＣ（Ｏ）複素環、－ＯＣ（Ｏ）Ｃ１－Ｃ１０アルキレン（アリール）、－ＯＣ（Ｏ）Ｃ２－Ｃ１０アルケニレン（アリール）、－ＯＣ（Ｏ）Ｃ２－Ｃ１０アルキニル（アリール）、－ＯＣ（Ｏ）Ｃ１－Ｃ１０アルキレン（複素環）、－ＯＣ（Ｏ）Ｃ２－Ｃ１０アルケニレン（複素環）、－ＯＣ（Ｏ）Ｃ２－Ｃ１０アルキニレン（複素環）、－ＯＣＨ２ＯＣ（Ｏ）アルキル、－ＯＣＨ２ＯＣ（Ｏ）Ｏアルキル－ＯＣＨ２ＯＣ（Ｏ）アリール、－ＯＣＨ２ＯＣ（Ｏ）Ｏアリール、－ＯＣ（Ｏ）ＣＨ２Ｏ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｎＣＨ３、－ＯＣ（Ｏ）ＣＨ２ＣＨ２Ｏ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｎＣＨ３、－Ｏ－トリ－Ｃ１－Ｃ３アルキルシリル、及び－ＯＣ１－Ｃ１０アルキルからなる群から選択され、各ｎは０から５から独立に選択される整数であり；
Ｒ２ａおよびＲ３ａのそれぞれは独立に水素原子（Ｈ）、ＦおよびＣｌからなる群から選択され；
Ｒ５は－ＣＨ３、－ＣＨＦ２、－ＣＨ＝Ｃ＝ＣＨ２、－Ｃ≡ＣＨ、－Ｃ≡ＣＣＨ３、－ＣＨ２Ｃ≡ＣＨ、－Ｃ（Ｏ）ＯＣＨ３、－ＣＨ（ＯＡｃ）ＣＨ３、－ＣＮ、－ＣＨ２ＣＮ、－ＣＨ２Ｘ（Ｘは、Ｆ、臭素原子（Ｂｒ）、Ｃｌ又はヨウ素原子（Ｉ）である。）およびメトキシランからなる群から選択され；
Ｒ５が－ＣＨ＝Ｃ＝ＣＨ２、－ＣＨ２Ｆ又は－ＣＨＦ２以外である場合、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ２ａおよびＲ３ａのうちの少なくとも一つがＦまたはＣｌである。］
上記において、本発明の抗ノロウイルス剤の有効成分であるフコースアナログあるいはそれらの塩は、式（Ｉ）のフコースアナログあるいはその塩であることが好適である。また、塩形態以外に、溶媒和物形態も許容される。
上記式（Ｉ）又は（II）のフコースアナログは、当該フコースアナログの投与を行わない場合のタンパク質のフコシル化に対して、少なくとも１０％のフコシル化低減効果を有していることが知られている（特許文献１）。本発明における「フコーストランスフェラーゼ（ＦＵＴ）による糖鎖修飾の阻害」とは、この１０％以上のフコシル化低減効果を意味するものである。
本発明の抗ノロウイルス剤の適用対象となるノロウイルスは、ヒトノロウイルスである。本発明の抗ノロウイルス剤は、ヒトノロウイルスの感染細胞である腸管細胞への当該ウイルスの感染を抑制し、さらに当該細胞内におけるヒトノロウイルスの増殖を抑制し得る。
本発明の抗ノロウイルス剤の有効成分であるフコースアナログは、ヒトの細胞に対する細胞膜透過性、少なくとも腸管細胞に対する細胞膜透過性を有することが、その抗ノロウイルス効果を発揮するために好ましい。そのためには、フコースアナログとしてのＦＵＴ阻害効果を損なわない限度で、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ２ａおよびＲ３ａのうちの１つ以上が「－ＯＣ（Ｏ）Ｃ１－Ｃ１０アルキル」、好適にはＯアセチル（ＯＡｃ）、すなわち、「－ＯＣ（Ｏ）ＣＨ３」であることが好適である（特許文献３）。
本発明の抗ノロウイルス剤の有効成分であるフコースアナログは、腸管細胞におけるフコーストランスフェラーゼ（ＦＵＴ）による糖鎖修飾を阻害する。特に、ＦＵＴ２による糖鎖修飾の阻害が、抗ノロウイルス効果と共に認められる。
上記式（Ｉ）又は（II）のフコースアナログは、下記式（III）又は（IV）のフコースアナログあるいはそれらの塩であることが好ましい。
Ｒ１、Ｒ３及びＲ４のそれぞれは、－ＯＨ、又は－ＯＡｃであり、
Ｒ２は、Ｆ（フッ素原子）若しくはＣｌ（塩素原子）であるハロゲン原子、－ＯＨ、又は－ＯＡｃであり、
Ｒ５は、－ＣＨ３、－Ｃ≡ＣＨ、－Ｃ≡ＣＣＨ３、又は－ＣＨ２Ｃ≡ＣＨである。］
（１） 上記式（III）又は（IV）において、Ｒ２が、Ｆ（フッ素原子）若しくはＣｌ（塩素原子）であるハロゲン原子の場合、Ｒ１、Ｒ３及びＲ４のうち少なくとも１つが－ＯＡｃであることが好適であり、Ｒ１、Ｒ３及びＲ４の２つ以上が－ＯＡｃであることがさらに好適であり、Ｒ１、Ｒ３及びＲ４の全てが－ＯＡｃであるのは最も好適な態様の一つである。
また、上記式（III）又は（IV）において、Ｒ２が、Ｆ（フッ素原子）若しくはＣｌ（塩素原子）であるハロゲン原子の場合、Ｒ５は－ＣＨ３であることが好適であり、上記ハロゲン原子はＦ（フッ素原子）であることが好適である。
（２） 上記式（III）又は（IV）において、Ｒ５が－Ｃ≡ＣＨ、－Ｃ≡ＣＣＨ３、又は－ＣＨ２Ｃ≡ＣＨの場合、Ｒ２は、－ＯＨ、若しくは－ＯＡｃであることが好適である。また、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４のうち少なくとも１つが－ＯＡｃであることが好適であり、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４の２つ以上が－ＯＡｃであることがさらに好適であり、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４の全てが－ＯＡｃであるのは最も好適な態様の一つである。さらに上記アルキニル基は、－Ｃ≡ＣＨであることが好適な態様の一つである。
（３） 上記（１）と（２）において、本発明の抗ノロウイルス剤の有効成分であるフコースアナログあるいはそれらの塩は、式（III）のフコースアナログあるいはその塩であることが好適である。また、塩形態以外に、溶媒和物形態も許容される。
本発明の抗ノロウイルス剤の有効成分である上記式（Ｉ）又は（II）、あるいは（III）又は（IV）のフコースアナログあるいはそれらの塩又は溶媒和物は、腸管細胞の内部に導入されて、代謝中間体であるＧＤＰ－フコースのフコース部分への置き換えが進むことにより、正常な糖鎖の形成を阻害し、この作用により所望の抗ノロウイルス効果を発揮すると考えられるが、その因果関係の詳細は不明である。具体的には、（ａ）上記作用によりヒトノロウイルスの腸管細胞内への侵入（感染）が阻止される。しかしながら、ヒトノロウイルスの細胞表面における細胞内への侵入を司るレセプターは未だ知られていないことは、上記した通りである。ＨＩＶ、ＨＣＶ、ＨＢＶにおいて認められるように、ヒトノロウイルスにおいても複数のレセプター分子の協調作業によってヒトノロウイルスの感染が成り立っている可能性すらあり、上記レセプターについての特定状況は混迷している。本発明の抗ノロウイルス剤の有効成分であるフコースアナログは、驚くべきことに、この未知のレセプター分子もしくは、分子群（のいずれか一つもしくは、それ以上）に働きかけて、ヒトノロウイルスの腸管細胞への感染を阻害することができる。さらに驚くべきことには、（ｂ）上記作用に伴い、腸管細胞内におけるヒトノロウイルスの増殖自体を阻害し得る。
本発明により、腸管細胞へのヒトノロウイルスの感染・増殖を抑制し、ヒトのノロウイルス感染症を、予防、治療することができる抗ノロウイルス剤が提供される。
［１］フコースアナログ
本発明の抗ノロウイルス剤の有効成分は、上記のようにフコースアナログ（Ｉ）又は（II）［（III）又は（IV）を含む］、あるいはそれらの塩、場合によっては溶媒和物である。
本発明の抗ノロウイルス剤の有効成分は、上記のようにフコースアナログ（Ｉ）又は（II）［（III）又は（IV）を含む］、あるいはそれらの塩、場合によっては溶媒和物である。
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４のそれぞれが独立に採り得る原子又は官能基において、「アルキル基」とは、定義された範囲の炭素原子数の、置換されているか、あるいは置換されていない、飽和直鎖炭化水素基又は飽和分枝炭化水素基である。
置換されていない当該アルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、ｎ－プロピル基、イソプロピル基、ｎ－ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ－ブチル基、ｔｅｒｔ－ブチル基、ｎ－ペンチル基、１－メチルブチル基、２－メチルブチル基、３－メチルブチル基、１，１－ジメチルプロピル基、１，２－ジメチルプロピル基、２，２－ジメチルプロピル基、ｎ－ヘキシル基、２－ヘキシル基、３－ヘキシル基、ｎ－ヘプチル基、ｎ－オクチル基、ｎ－ノニル基、ｎ－デシル基、１－メチルベンジル基、２－メチルベンジル基、３－メチルベンジル基、４－メチルベンジル基、１，１－ジメチルブチル基、１，２－ジメチルブチル基、１，３－ジメチルブチル基、２，２－ジメチルブチル基、２，３－ジメチルブチル基、３，３－ジメチルブチル基、１－エチルブチル基、２－エチルブチル基、１，１，２－トリメチルプロピル基、１，２，２－トリメチルプロピル基、１－エチル－１－メチルプロピル基、１－エチル－２－メチルプロピル基等が挙げられる。
置換されているアルキル基は、ハロゲン原子による置換が可能であり、さらに、－Ｏ－（Ｃ１－Ｃ８アルキル）、－Ｏ－（Ｃ２－Ｃ８アルケニル）、－Ｏ－（Ｃ２－Ｃ８アルキニル）、アリール基、－Ｃ（Ｏ）Ｒ′、－ＯＣ（Ｏ）Ｒ′、－Ｃ（Ｏ）ＯＲ′、－Ｃ（Ｏ）ＮＨ２、－Ｃ（Ｏ）ＮＨＲ′、－Ｃ（Ｏ）Ｎ（Ｒ′）２、－ＮＨＣ（Ｏ）Ｒ′、－ＳＲ′、－ＳＯ３Ｒ′、－Ｓ（Ｏ）２Ｒ′、－Ｓ（Ｏ）Ｒ′、－ＯＨ、＝Ｏ、－ＮＨ２、－ＮＨ（Ｒ′）、－Ｎ（Ｒ′）２、及び－ＣＮ等から選ばれる、１個以上の基、好ましくは１－３個の基による置換が可能である。ここで各Ｒ′は、－Ｈ、－Ｃ１－Ｃ８アルキル、－Ｃ２－Ｃ８アルケニル、－Ｃ２－Ｃ８アルキニル、及びアリール基から独立に選択される。
Ｒ′が採り得るアルケニル基は、例えば、エチレンまたはビニル基、アリル基、－１ブテニル、－２ブテニル、－イソブチレニル、－１ペンテニル、－２ペンテニル、３－メチル－１－ブテニル、－２メチル２ブテニル、及び－２，３ジメチル２ブテニル等が挙げられるが、これらに限定されない。
Ｒ′が採り得るアルキニル基は、例えば、エチニル基、プロピニル基、－１－ブチニル、－２－ブチニル、－１－ペンチニル、－２－ペンチニル、－３－メチル－１－ペンチニル等が挙げられるが、これらに限定されない。
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４のそれぞれが独立に採り得る原子又は官能基において、「アルケニル基」と「アルキニル基」は、定義された範囲の炭素原子数の、置換されているか、あるいは置換されていない、不飽和直鎖炭化水素基又は不飽和分枝炭化水素基である。
アルケニル鎖は鎖における少なくとも一つの二重結合を有し、アルキニル鎖は鎖における少なくとも一つの三重結合を有する。
置換されていないアルケニル基の例としては、上記Ｒ′が採り得るアルケニル基と同様に、例えば、エチレンまたはビニル基、アリル基、－１ブテニル、－２ブテニル、－イソブチレニル、－１ペンテニル、－２ペンテニル、３－メチル－１－ブテニル、－２メチル２ブテニル、及び－２，３ジメチル２ブテニル等が挙げられるが、これらに限定されない。
置換されていないアルキニル基の例としては、上記Ｒ′が採り得るアルケニル基と同様に、例えば、エチニル基、プロピニル基、－１－ブチニル、－２－ブチニル、－１－ペンチニル、－２－ペンチニル、－３－メチル－１－ペンチニル等が挙げられるが、これらに限定されない。
アルケニル基及びアルキニル基は、置換されている場合、ハロゲン原子による置換が可能であり、さらに、－Ｏ－（Ｃ１－Ｃ８アルキル）、－Ｏ－（Ｃ２－Ｃ８アルケニル）、－Ｏ－（Ｃ２－Ｃ８アルキニル）、アリール基、－Ｃ（Ｏ）Ｒ′、－ＯＣ（Ｏ）Ｒ′、－Ｃ（Ｏ）ＯＲ′、－Ｃ（Ｏ）ＮＨ２、－Ｃ（Ｏ）ＮＨＲ′、－Ｃ（Ｏ）Ｎ（Ｒ′）２、－ＮＨＣ（Ｏ）Ｒ′、－ＳＲ′、－ＳＯ３Ｒ′、－Ｓ（Ｏ）２Ｒ′、－Ｓ（Ｏ）Ｒ′、－ＯＨ、＝Ｏ、－ＮＨ２、－ＮＨ（Ｒ′）、－Ｎ（Ｒ′）２、及び－ＣＮ等から選ばれる、１個以上の基、好ましくは１－３個の基による置換が可能である。ここで各Ｒ′は、上記「置換されているＲ′」と同様である。
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４のそれぞれが独立に採り得る原子又は官能基において、「アルキレン（基）」は、定義された範囲の炭素原子数の二つの１価基中心を有する、置換されている若しくは置換されていない飽和分枝炭化水素基又は飽和直鎖炭化水素基を指し、代表的な置換されていないアルキレンには、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ブチレン基、ペンチレン基、ヘキシレン基、ヘプチレン基、オクチレン基、ノニレン基、デカレン基、１，４－シクロヘキシレン基等があるが、これらに限定されるものではない。
置換されているアルキレン基は、ハロゲン原子による置換が可能であり、さらに、－Ｏ－（Ｃ１－Ｃ８アルキル）、－Ｏ－（Ｃ２－Ｃ８アルケニル）、－Ｏ－（Ｃ２－Ｃ８アルキニル）、アリール基、－Ｃ（Ｏ）Ｒ′、－ＯＣ（Ｏ）Ｒ′、－Ｃ（Ｏ）ＯＲ′、－Ｃ（Ｏ）ＮＨ２、－Ｃ（Ｏ）ＮＨＲ′、－Ｃ（Ｏ）Ｎ（Ｒ′）２、－ＮＨＣ（Ｏ）Ｒ′、－ＳＲ′、－ＳＯ３Ｒ′、－Ｓ（Ｏ）２Ｒ′、－Ｓ（Ｏ）Ｒ′、－ＯＨ、＝Ｏ、－ＮＨ２、－ＮＨ（Ｒ′）、－Ｎ（Ｒ′）２、及び－ＣＮ等から選ばれる、１個以上の基、好ましくは１－３個の基による置換が可能である。ここで各Ｒ′は、上記「置換されているＲ′」と同様である。
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４のそれぞれが独立に採り得る原子又は官能基において、「アルケニレン（基）」は、アルケニル基（上記の通り）であって、親アルケンの同一もしくは２個の異なる炭素原子から２個の水素原子の脱離によって誘導される２個の１価基中心を有する不飽和で分岐もしくは直鎖もしくは環状の炭化水素基を指す。「アルケニレン」基は置換されていないか、アルケニル基について上記のように置換されていても良い。一部の実施形態において、「アルケニレン」基は置換されていない。
「アルキニレン（基）」は、アルキニル基(上記の通り)であって、親アルキンの同一もしくは２個の異なる炭素原子から２個の水素原子の脱離によって誘導される２個の１価基中心を有する、置換されている又は置換されていない、不飽和で、分岐、直鎖若しくは環状の炭化水素基である。
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４のそれぞれが独立に採り得る原子又は官能基において、「アリール（基）」は、親芳香環系の１個の炭素原子から１個の水素原子を除去することによって得られる６－２０個の炭素原子の、置換されているか置換されていない１価芳香族炭化水素基を意味する。いくつかのアリール基は、例示的な構造において「Ａｒ」と表される。代表的な置換されていないアリール基には、ベンゼン、置換ベンゼン、フェニル、ナフタレン、アントラセン、ビフェニルなどから得られる基を含むが、これらに限定されない。
置換されているアリール基は、ハロゲン原子による置換が可能であり、さらに、－Ｏ－（Ｃ１－Ｃ８アルキル）、－Ｏ－（Ｃ２－Ｃ８アルケニル）、－Ｏ－（Ｃ２－Ｃ８アルキニル）、アリール基、－Ｃ（Ｏ）Ｒ′、－ＯＣ（Ｏ）Ｒ′、－Ｃ（Ｏ）ＯＲ′、－Ｃ（Ｏ）ＮＨ２、－Ｃ（Ｏ）ＮＨＲ′、－Ｃ（Ｏ）Ｎ（Ｒ′）２、－ＮＨＣ（Ｏ）Ｒ′、－ＳＲ′、－ＳＯ３Ｒ′、－Ｓ（Ｏ）２Ｒ′、－Ｓ（Ｏ）Ｒ′、－ＯＨ、＝Ｏ、－ＮＨ２、－ＮＨ（Ｒ′）、－Ｎ（Ｒ′）２、及び－ＣＮ等から選ばれる、１個以上の基、好ましくは１－３個の基による置換が可能である。ここで各Ｒ′は、上記「置換されているＲ′」と同様である。
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、及びＲ４のそれぞれが独立に採り得る原子又は官能基において、「複素環」は、少なくとも１個の環原子がＮ、Ｏ、Ｐ又はＳから選択されるヘテロ原子である、３－７個または３－１０個の環原子を有する、置換されているか、置換されていない単環式環系を意味する。複素環における１個以上のＮ、Ｃ又はＳ原子は、酸化されていても良い。単環式複素環は、好ましくは３から７個の環員（例えば、２－６個の炭素原子、並びにＮ、Ｏ、Ｐ、及びＳから独立に選択される１－３個のヘテロ原子）を有する。ヘテロ原子を含む環は、芳香族又は非芳香族であることができる。特に言及しない限り、複素環は、安定な構造をもたらすいずれかのヘテロ原子または炭素原子におけるそのペンダント基に結合している。
複素環は、Paquette, 「Principles of Heterocyclic Chemistry」(W.A. Benjamin, New York, 1968)、特に１、３、４、６、７及び９章；「The Chemistry of Heterocyclic Compounds, A Series of Monographs」(John Wiley & Sons, New York, 1950年以降)、特に１３、１４、１６、１９及び２８章；並びにJ. Am. Chem. Soc., 82:5566 (1960)、に記載されている。置換されていない「複素環」基の例には、ピリジル基、ジヒドロピリジル基、テトラヒドロピリジル基(ピペリジル基)、チアゾリル基、ピリミジニル基、フラニル基、チエニル基、ピロリル基、ピラゾリル基、イミダゾリル基、テトラゾリル基、フコシル基、アジルジニル基、アゼチジニル基、オキシラニル基、オキセタニル基、テトラヒドロフラニル基等が例示されるが、これらに限定されるものではない。
置換されている複素環基は、ハロゲン原子による置換が可能であり、さらに、－Ｏ－（Ｃ１－Ｃ８アルキル）、－Ｏ－（Ｃ２－Ｃ８アルケニル）、－Ｏ－（Ｃ２－Ｃ８アルキニル）、アリール基、－Ｃ（Ｏ）Ｒ′、－ＯＣ（Ｏ）Ｒ′、－Ｃ（Ｏ）ＯＲ′、－Ｃ（Ｏ）ＮＨ２、－Ｃ（Ｏ）ＮＨＲ′、－Ｃ（Ｏ）Ｎ（Ｒ′）２、－ＮＨＣ（Ｏ）Ｒ′、－ＳＲ′、－ＳＯ３Ｒ′、－Ｓ（Ｏ）２Ｒ′、－Ｓ（Ｏ）Ｒ′、－ＯＨ、＝Ｏ、－ＮＨ２、－ＮＨ（Ｒ′）、－Ｎ（Ｒ′）２、及び－ＣＮ等から選ばれる、１個以上の基、好ましくは１－３個の基による置換が可能である。ここで各Ｒ′は、上記「置換されているＲ′」と同様である。
さらに詳細な複素環基の例として、炭素結合複素環基は、次の位置：
ピリジンの２、３、４、５又は６位；ピリダジンの３、４、５又は６位；ピリミジンの２、４、５又は６位；ピラジンの２、３、５又は６位；フラン、テトラヒドロフラン、チオフラン、チオフェン、ピロール又はテトラヒドロピロールの２、３、４又は５位；オキサゾール、イミダゾール又はチアゾールの２、４又は５位；イソオキサゾール、ピラゾール又はイソチアゾールの３、４又は５位；アジリデンの２又は３位；アゼチジンの２、３又は４位；で結合させることができる。
ピリジンの２、３、４、５又は６位；ピリダジンの３、４、５又は６位；ピリミジンの２、４、５又は６位；ピラジンの２、３、５又は６位；フラン、テトラヒドロフラン、チオフラン、チオフェン、ピロール又はテトラヒドロピロールの２、３、４又は５位；オキサゾール、イミダゾール又はチアゾールの２、４又は５位；イソオキサゾール、ピラゾール又はイソチアゾールの３、４又は５位；アジリデンの２又は３位；アゼチジンの２、３又は４位；で結合させることができる。
このような炭素結合複素環基の例としては、２－ピリジル基、３－ピリジル基、４－ピリジル基、５－ピリジル基、６－ピリジル基、３－ピリダジニル基、４－ピリダジニル基、５－ピリダジニル基、６－ピリダジニル基、２－ピリミジニル基、４－ピリミジニル基、５－ピリミジニル基、６－ピリミジニル基、２－ピリダジニル基、３－ピリダジニル基、５－ピリダジニル基、６－ピリダジニル基、２－チアゾリル基、４－チアゾリル又は５－チアゾリル等があり得る。
窒素結合複素環基は、アジリジン、アゼチジン、ピロール、ピロリジン、２－ピロリン、３－ピロリン、イミダゾール、イミダゾリジン、２－イミダゾリン、３－イミダゾリン、ピラゾール、ピラゾリン、２－ピラゾリン、３－ピラゾリン、ピペリジン、ピペラジン、インドール、インドリン又は１Ｈ－インダゾールの１位；イソインドール又はイソインドリンの２位；およびモルホリンの４位で結合させることができる。代表的な窒素結合複素環基として、１－アジリジル基、１－アゼチジル基、１－ピロリル基、１－イミダゾリル基、１－ピラゾリル基、１－ピペリジニル基等が挙げられる。
上記の、Ｒ１、Ｒ３及びＲ４のそれぞれが独立に取り得る「－ＯＣ（Ｏ）Ｃ１－Ｃ１０アルキル」の「Ｃ１－Ｃ１０アルキル」とは、炭素原子数が１－１０個のアルキル基であり、当該炭素原子数の、置換されているか、あるいは置換されていない、飽和直鎖基又は分枝炭化水素基である。置換されていない当該アルキル基としては、メチル基、エチル基、ｎ－プロピル基、イソプロピル基、ｎ－ブチル基、イソブチル基、ｓｅｃ－ブチル基、ｔｅｒｔ－ブチル基、ｎ－ペンチル基、１－メチルブチル基、２－メチルブチル基、３－メチルブチル基、１，１－ジメチルプロピル基、１，２－ジメチルプロピル基、２，２－ジメチルプロピル基、ｎ－ヘキシル基、２－ヘキシル基、３－ヘキシル基、ｎ－ヘプチル基、ｎ－オクチル基、ｎ－ノニル基、ｎ－デシル基、１－メチルベンジル基、２－メチルベンジル基、３－メチルベンジル基、４－メチルベンジル基、１，１－ジメチルブチル基、１，２－ジメチルブチル基、１，３－ジメチルブチル基、２，２－ジメチルブチル基、２，３－ジメチルブチル基、３，３－ジメチルブチル基、１－エチルブチル基、２－エチルブチル基、１，１，２－トリメチルプロピル基、１，２，２－トリメチルプロピル基、１－エチル－１－メチルプロピル基、１－エチル－２－メチルプロピル基等が挙げられる。置換されていない上記アルキル基がメチル基の場合、「－ＯＣ（Ｏ）Ｃ１－Ｃ１０アルキル」は、Ｏアセチル（－ＯＡｃ）、すなわち、「－ＯＣ（Ｏ）ＣＨ３」であり、好適な形態として例示される。またこの場合、Ｒ１、Ｒ３及びＲ４の１つ以上が－ＯＡｃであることが好適であり、２つ以上が－ＯＡｃであることがさらに好適であり、３つ全てが－ＯＡｃであることは最も好適な態様の一つである。
さらに置換されているアルキル基は、ハロゲン原子による置換が可能であり、さらに、－Ｏ－（Ｃ１－Ｃ８アルキル）、－Ｏ－（Ｃ２－Ｃ８アルケニル）、－Ｏ－（Ｃ２－Ｃ８アルキニル）、アリール基、－Ｃ（Ｏ）Ｒ′、－ＯＣ（Ｏ）Ｒ′、－Ｃ（Ｏ）ＯＲ′、－Ｃ（Ｏ）ＮＨ２、－Ｃ（Ｏ）ＮＨＲ′、－Ｃ（Ｏ）Ｎ（Ｒ′）２、－ＮＨＣ（Ｏ）Ｒ′、－ＳＲ′、－ＳＯ３Ｒ′、－Ｓ（Ｏ）２Ｒ′、－Ｓ（Ｏ）Ｒ′、－ＯＨ、＝Ｏ、－ＮＨ２、－ＮＨ（Ｒ′）、－Ｎ（Ｒ′）２、及び－ＣＮ等から選ばれる、１個以上の基、好ましくは１－３個の基による置換が可能である。ここで各Ｒ′は、－Ｈ、－Ｃ１－Ｃ８アルキル、－Ｃ２－Ｃ８アルケニル、－Ｃ２－Ｃ８アルキニル、及びアリール基から独立に選択される。
Ｒ′が採り得るアルケニル基は、例えば、エチレンまたはビニル基、アリル基、－１ブテニル、－２ブテニル、－イソブチレニル、－１ペンテニル、－２ペンテニル、３－メチル－１－ブテニル、－２メチル２ブテニル、及び－２，３ジメチル２ブテニル等が挙げられるが、これらに限定されない。
Ｒ′が採り得るアルキニル基は、例えば、エチニル基、プロピニル基、－１－ブチニル、－２－ブチニル、－１－ペンチニル、－２－ペンチニル、－３－メチル－１－ペンチニル等が挙げられるが、これらに限定されない。
フコースアナログ（Ｉ）又は（II）［（III）又は（IV）を含む］、あるいはそれらの塩又は溶媒和物は、公知の方法により製造することができる。例えば、特許文献３に開示されているように、出発原料としてＬ－ガラクトースを用いて、そのヒドロキシル基同士をイソプロピリデン化して保護し、当該保護部分以外の側鎖を、所望の置換基（例えば、５位の炭素にアルキニル基を付加する）とするための公知の手段を施した後、上記のイソプロピリデン部分を脱保護して、脱保護されたヒドロキシル基を、所望により公知のアセチル化処理を行うことができる。
また、合成委託を含めて、市販品を用いることも可能である。
［２］医薬組成物
本発明の抗ノロウイルス剤の有効成分である、フコースアナログ（Ｉ）又は（II）［（III）又は（IV）を含む］、あるいはそれらの塩又は溶媒和物（以下、この医薬組成物の単元において、フコースアナログともいう）は、これを、そのまま抗ノロウイルス用途に用いることが可能であるが、さらにこれに対して適切な製剤を施した医薬組成物（以下、組成物ともいう）とすることも可能である。組成物は、治療上有効量のフコースアナログを含有し、代表的には１以上の担体（例えば、落花生油、大豆油、鉱油、ゴマ油などの石油、動物、植物または合成由来のものを含む、水および油などの滅菌液体）を含有する。水は、組成物を静脈投与する場合の代表的な担体である。さらに生理食塩水、デキストロース及びグリセロール水溶液も、注射用溶液の液体担体として用いることができる。適切な賦形剤としては、例えば、アミノ酸、デンプン、グルコース、乳糖、ショ糖、ゼラチン、麦芽、コメ、小麦粉、チョーク、シリカゲル、ステアリン酸ナトリウム、モノステアリン酸グリセロール、タルク、塩化ナトリウム、乾燥スキムミルク、グリセロール、プロピレン、グリコール、水、エタノール等がある。組成物は、所望の場合、必要に応じて、湿展剤、乳化剤、ｐＨ緩衝剤、崩壊剤、甘味剤、保存剤、色素／着色剤等も含有することができる。これらの組成物は、溶液剤、シロップ剤、エキシル剤、懸濁液剤、腸溶剤、乳剤、錠剤、丸剤、カプセル剤、散剤、徐放性製剤等の形態を採り得る。
本発明の抗ノロウイルス剤の有効成分である、フコースアナログ（Ｉ）又は（II）［（III）又は（IV）を含む］、あるいはそれらの塩又は溶媒和物（以下、この医薬組成物の単元において、フコースアナログともいう）は、これを、そのまま抗ノロウイルス用途に用いることが可能であるが、さらにこれに対して適切な製剤を施した医薬組成物（以下、組成物ともいう）とすることも可能である。組成物は、治療上有効量のフコースアナログを含有し、代表的には１以上の担体（例えば、落花生油、大豆油、鉱油、ゴマ油などの石油、動物、植物または合成由来のものを含む、水および油などの滅菌液体）を含有する。水は、組成物を静脈投与する場合の代表的な担体である。さらに生理食塩水、デキストロース及びグリセロール水溶液も、注射用溶液の液体担体として用いることができる。適切な賦形剤としては、例えば、アミノ酸、デンプン、グルコース、乳糖、ショ糖、ゼラチン、麦芽、コメ、小麦粉、チョーク、シリカゲル、ステアリン酸ナトリウム、モノステアリン酸グリセロール、タルク、塩化ナトリウム、乾燥スキムミルク、グリセロール、プロピレン、グリコール、水、エタノール等がある。組成物は、所望の場合、必要に応じて、湿展剤、乳化剤、ｐＨ緩衝剤、崩壊剤、甘味剤、保存剤、色素／着色剤等も含有することができる。これらの組成物は、溶液剤、シロップ剤、エキシル剤、懸濁液剤、腸溶剤、乳剤、錠剤、丸剤、カプセル剤、散剤、徐放性製剤等の形態を採り得る。
組成物が、腸溶カプセル、ゼラチンカプセルのようなカプセルの形態の場合、上記の材料に加えて、ポリエチレングリコール、シクロデキストリン、脂肪油等の液体担体を含有してもよい。
当該組成物中のフコースアナログの含有量は、組成物に対して０．０１－９９質量％の範囲で、剤形、投与形態等に応じて自由に選択可能である。
ヒトに投与される、本発明の抗ノロウイルス剤によるフコースアナログの用量は、０．０１－５００ｍｇ／ｋｇ体重、より好適には０．１－２００ｍｇ／ｋｇ体重である。
本発明の抗ノロウイルス剤の投与形態は、その目的に応じて選択することが可能である。
例えば、ヒトノロウイルスによる胃腸炎の流行時、ヒトノロウイルスに感染している可能性を否定出来ない食材（貝類等）を食べる前や、ヒトノロウイルスが流行している地域への移動前等にヒトノロウイルス感染を予防する目的で本発明のノロウイルス剤を投与する場合には、当該行為の当日－４日以上前、好ましくは３－４日前から投与を行い、投与間隔は、投与期間中は、体内のフコースアナログの濃度が経時的に極端に低下しないように設定されるべきであり、剤形や投与量によっても異なるが、少なくとも１日１回は投与することが標準的である。
例えば、ヒトノロウイルスによる胃腸炎に罹患した場合は、可能な限り早期に投与して、投与間隔は、上記と同様に、体内のフコースアナログの濃度が経時的に極端に低下しないように設定されるべきであり、剤形や投与量によっても異なるが、少なくとも１日１回は投与することが標準的である。投与期間は、ヒトノロウイルスＲＮＡが糞便中から消失するまで投与することが好ましい。
後述するように、本発明の抗ノロウイルス剤は、腸管細胞におけるヒトノロウイルスの感染を防ぎ、投与中止後は、対象となった腸管細胞からフコース誘導体は除去され、細胞傷害性が認められず、より体に優しいという特徴があり、長期投与も容易である。本発明の抗ノロウイルス剤は、このような特徴を有するため、抵抗力の弱っている人や、免疫不全の状態に陥っている人や、老人に対して投薬しやすい。また、長期投与が可能なので、中毒症状の消失後における投与により、２次感染を防ぐことができる。
以下、本発明の実施例を開示する。本発明の範囲は、この開示には限定されない。この実施例の欄において、本発明の抗ノロウイルス剤の有効成分を「フコースアナログ」ともいう。
［材料］
（１）腸管幹細胞由来の２Ｄオルガノイドとヒトノロウイルスの培養
腸管幹細胞由来の２Ｄオルガノイドとは、特許文献２に開示された、
「細胞外マトリクス上にヒト腸管上皮幹細胞、ヒト腸管上皮細胞、又は、これらの細胞のうち、少なくともいずれかを含む組織を立体培養し、３Ｄオルガノイドを得る工程１と、
前記工程１で得られた前記３Ｄオルガノイドを分散させて単一細胞を調製し、前記単一細胞を細胞外マトリクス上で単層培養し、分化した絨毛細胞及び杯細胞を含むヒト腸管内腔を構成する上皮細胞が単層構造となっている２Ｄオルガイドを取得する工程２によって得られる、ヒト下痢症ウイルス（ノロウイルスを含む）の感染・増殖培養用２Ｄオルガノイド。」である。当該２Ｄオルガノイドにより、従来は不可能であったヒトノロウイルスの培養が可能となった。
（１）腸管幹細胞由来の２Ｄオルガノイドとヒトノロウイルスの培養
腸管幹細胞由来の２Ｄオルガノイドとは、特許文献２に開示された、
「細胞外マトリクス上にヒト腸管上皮幹細胞、ヒト腸管上皮細胞、又は、これらの細胞のうち、少なくともいずれかを含む組織を立体培養し、３Ｄオルガノイドを得る工程１と、
前記工程１で得られた前記３Ｄオルガノイドを分散させて単一細胞を調製し、前記単一細胞を細胞外マトリクス上で単層培養し、分化した絨毛細胞及び杯細胞を含むヒト腸管内腔を構成する上皮細胞が単層構造となっている２Ｄオルガイドを取得する工程２によって得られる、ヒト下痢症ウイルス（ノロウイルスを含む）の感染・増殖培養用２Ｄオルガノイド。」である。当該２Ｄオルガノイドにより、従来は不可能であったヒトノロウイルスの培養が可能となった。
本実施例では、特許文献２の［０１３０］－［０１３９］に開示された手法により、ノロウイルス感受性のヒト腸管幹細胞由来の２Ｄオルガノイドを調製して、各試験に用いた。
具体的な工程等は、下記の通りである。これらの工程で用いた培地や薬剤は、全て市販品から選択することができるが、必要に応じて自家製造して用いることも可能である。
（ａ）細胞培養培地
まず、Ａｄｖａｎｃｅｄ ＤＭＥＭ／Ｆ－１２培地（例えば、Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｃｈｅｒ ＳＣＩＥＮＴＩＦＩＣ社製）に、終濃度１μｇ／ｍＬとなるようにヒト組換えＲ－スポンジン１（例えば、Ｒ＆Ｄｓｙｓｔｅｍｓ社製）を添加し、終濃度１００ｎｇ／ｍＬとなるようにノギン（例えば、Ｐｅｐｒｏｔｅｃｈ社製）を添加し、終濃度５００ｎＭとなるようにＡ８３－０１（例えば、Ｔｏｃｒｉｓ社製）を添加する（以下、ＮＲＡ培地という）。
まず、Ａｄｖａｎｃｅｄ ＤＭＥＭ／Ｆ－１２培地（例えば、Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｃｈｅｒ ＳＣＩＥＮＴＩＦＩＣ社製）に、終濃度１μｇ／ｍＬとなるようにヒト組換えＲ－スポンジン１（例えば、Ｒ＆Ｄｓｙｓｔｅｍｓ社製）を添加し、終濃度１００ｎｇ／ｍＬとなるようにノギン（例えば、Ｐｅｐｒｏｔｅｃｈ社製）を添加し、終濃度５００ｎＭとなるようにＡ８３－０１（例えば、Ｔｏｃｒｉｓ社製）を添加する（以下、ＮＲＡ培地という）。
さらに、終濃度３００ｎｇ／ｍＬのＷｎｔ３ａ、終濃度５００ｎｇ／ｍＬのＩＧＦ１（例えば、Ｂｉｏｌｅｇｅｎｄ社製）、終濃度５０ｎｇ／ｍＬのＦＧＦ２（例えば、ｐｅｐｒｏｔｅｃｈ社製）、終濃度５０ｎｇ／ｍＬのＥＧＦ（例えば、Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｃｈｅｒ ＳＣＩＥＮＴＩＦＩＣ社製）、のそれぞれを以下の組み合わせで添加した培地を用意する。
・ＷＮＲＡ＋ＩＧＦ１＋ＦＧＦ２培地
・ＥＮＲＡ培地
・ＷＮＲＡ＋ＩＧＦ１＋ＦＧＦ２培地
・ＥＮＲＡ培地
これらの培地に用いた略語の意味は以下の通りである。
Ｗ：Ｗｎｔ３Ａ
Ｅ：ＥＧＦ
Ｎ：Ｎｏｇｇｉｎ
Ｒ：Ｒｓｐｏｎｄｉｎ１
Ａ：Ａ－８３－０１
Ｗ：Ｗｎｔ３Ａ
Ｅ：ＥＧＦ
Ｎ：Ｎｏｇｇｉｎ
Ｒ：Ｒｓｐｏｎｄｉｎ１
Ａ：Ａ－８３－０１
（ｂ）２Ｄオルガノイドの調製
例えば、慶應義塾大学医学部倫理委員会で承認された倫理研究計画に基づき、説明と同意を得られた健常者および消化管腫瘍患者より、消化管腫瘍から少なくとも５ｃｍ以上離れた部分を正常粘膜として採取する。採取した組織はＥＤＴＡ又はリベラーゼＴＨにより上皮細胞を抽出し、マトリゲル（登録商標）に包埋する。
例えば、慶應義塾大学医学部倫理委員会で承認された倫理研究計画に基づき、説明と同意を得られた健常者および消化管腫瘍患者より、消化管腫瘍から少なくとも５ｃｍ以上離れた部分を正常粘膜として採取する。採取した組織はＥＤＴＡ又はリベラーゼＴＨにより上皮細胞を抽出し、マトリゲル（登録商標）に包埋する。
上皮細胞（以下、腸管幹細胞ともいう）を含むマトリゲル（登録商標）を４８ウェルプレートに播種し、培養する。具体的には、下記の通りである。
培養した腸管幹細胞を、２５μＬのマトリゲル（登録商標）（ＢＤ Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅ社製）と共に、４８ウェルプレートに播種した。（ａ）で調製したＷＮＲＡ＋ＩＧＦ１＋ＦＧＦ２培地をウェルに１００μＬずつ添加し、３７℃で培養した。培養から、２日毎に培地交換を行い、７日間培養し、腸管幹細胞由来の３Ｄオルガノイドを得る。
一方、ＰＢＳ（－）で希釈した２．５％マトリゲル（登録商標）を、９６ウェルプレートに５０μＬ／ウェルで添加し、３７℃で１時間以上インキュベートした。その後、各ウェルをＰＢＳ（－）で３回洗い、２Ｄオルガノイド調製用のウェルプレートを作製する。
上記の３Ｄオルガノイドを、例えばＴｒｙｐＬＥ（商標）Ｅｘｐｒｅｓｓ（Ｔｈｅｒｍｏ Ｆｉｃｈｅｒ ＳＣＩＥＮＴＩＦＩＣ社製）を用いて崩し、単一細胞とする。この単一細胞を、ＥＮＲＡ培地で洗浄した後、終濃度１０μＭのＹ－２７６３２（Ｒｏｃｋ阻害剤：例えば、和光純薬社製）入りのＥＮＲＡ培地に懸濁する。この細胞懸濁液を、１×１０５ｃｅｌｌｓ／ウェルで、上記ウェルプレートの各ウェルに撒き、３時間以上静置しプレートに接着させて、腸管幹細胞由来の２Ｄオルガノイドを作製する。以下、特に断らない限り、この「腸管幹細胞由来の２Ｄオルガノイド」を、「２Ｄオルガノイド」として記載する。
（ｃ）ヒトノロウイルスの培養
ヒトノロウイルス感染患者の糞便は、多量の感染性ヒトノロウイルスを含んでいる。このヒトノロウイルス感染者の糞便を最終濃度が約１０％になるように、蒸留水等に懸濁したものを、「１０％便懸濁乳剤」とする。この１０％便懸濁乳剤をＥＮＲＡ培地で１０倍程度に希釈し、上記の各ウェルの２Ｄオルガノイドに、５μＬ／ウェルにて加えて３時間程度のインキュベートを行うことにより、ヒトノロウイルスを増殖培養することができる。検証の結果、この２Ｄオルガノイドを用いた培養系により、ヒトノロウイルスは当初の１０万倍ほどに増殖することが確認されている。
ヒトノロウイルス感染患者の糞便は、多量の感染性ヒトノロウイルスを含んでいる。このヒトノロウイルス感染者の糞便を最終濃度が約１０％になるように、蒸留水等に懸濁したものを、「１０％便懸濁乳剤」とする。この１０％便懸濁乳剤をＥＮＲＡ培地で１０倍程度に希釈し、上記の各ウェルの２Ｄオルガノイドに、５μＬ／ウェルにて加えて３時間程度のインキュベートを行うことにより、ヒトノロウイルスを増殖培養することができる。検証の結果、この２Ｄオルガノイドを用いた培養系により、ヒトノロウイルスは当初の１０万倍ほどに増殖することが確認されている。
本実施例では、過去のヒトノロウイルス感染患者の糞便から上記の要領で得られ、予めストックされた、感染患者の８０－９０％を占める遺伝子グループ２（ＧII）のノロウイルスの内、ＧＩＩに含まれる系統［リネージ（Ｌｉｎｅａｇｅ）］（図１）として、「リネージ１」に分類されるＧＩＩ．６、「リネージ２」に分類されるＧＩＩ．３、「リネージ３」に分類されるＧＩＩ．４の分離株の３種を被験対象とした（ＧＩＩ．６：Ｋ２０１７株、ＧＩＩ．３：ＴＣＨ２００４株、ＧＩＩ．４：Ｋ２０１７株）。
（２）ウイルス様中空粒子（ＶＬＰ）
ＶＬＰは、ヒトノロウイルスゲノムの構造蛋白質領域をバキュロウイルスに組み込み、昆虫細胞で発現させて得られる、ヒトノロウイルス粒子と酷似した構造体である。ＶＬＰは構造がヒトノロウイルスそのものであり、ウイルス粒子と同等の抗原性を有するが、内部にゲノムＲＮＡを持たず、中空で感染性はない。
ＶＬＰは、ヒトノロウイルスゲノムの構造蛋白質領域をバキュロウイルスに組み込み、昆虫細胞で発現させて得られる、ヒトノロウイルス粒子と酷似した構造体である。ＶＬＰは構造がヒトノロウイルスそのものであり、ウイルス粒子と同等の抗原性を有するが、内部にゲノムＲＮＡを持たず、中空で感染性はない。
本実施例では、ノロウイルスＧＩＩ．４における構造蛋白質領域をコードする塩基配列（ＡＢ４４７４５６）をバキュロウイルスに組み込んで、これを昆虫細胞（ＳＦ９細胞）で発現させて得られたものを用いた。
（３）薬剤
本実施例で用いたフコースアナログの１つとして、（３Ｓ，４Ｒ，５Ｒ，６Ｓ）－３－フルオロ－６－メチルテトラヒドロ－２Ｈ－ピラン－２，４，５－トリイルトリアセテート（（３Ｓ，４Ｒ，５Ｒ，６Ｓ）－３－ｆｌｕｏｒｏ－６－ｍｅｔｈｙｌｔｅｔｒａｈｙｄｒｏ－２Ｈ－ｐｙｒａｎ－２，４，５－ｔｒｉｙｌ ｔｒｉａｃｅｔａｔｅ）（メルク社製：以下、２ｆｐフコースともいう）を用いた。２ｆｐフコースは、式（III）のフコースアナログにおいて、Ｒ１、Ｒ３及びＲ４が－ＯＡｃで、Ｒ2がＦである態様である。具体的には、下記式（Ｖ）で表されるフコースアナログである。
本実施例で用いたフコースアナログの１つとして、（３Ｓ，４Ｒ，５Ｒ，６Ｓ）－３－フルオロ－６－メチルテトラヒドロ－２Ｈ－ピラン－２，４，５－トリイルトリアセテート（（３Ｓ，４Ｒ，５Ｒ，６Ｓ）－３－ｆｌｕｏｒｏ－６－ｍｅｔｈｙｌｔｅｔｒａｈｙｄｒｏ－２Ｈ－ｐｙｒａｎ－２，４，５－ｔｒｉｙｌ ｔｒｉａｃｅｔａｔｅ）（メルク社製：以下、２ｆｐフコースともいう）を用いた。２ｆｐフコースは、式（III）のフコースアナログにおいて、Ｒ１、Ｒ３及びＲ４が－ＯＡｃで、Ｒ2がＦである態様である。具体的には、下記式（Ｖ）で表されるフコースアナログである。
本実施例で用いたフコースアナログの他の１つとして、６－アルキニルフコース（１，２，３，４－テトラ－Ｏ－アセチル－６，７－ジデオキシ－Ｌ－ガラクト－ヘプト－６－ユノピラノース（１，２，３，４－Ｔｅｔｒａ－Ｏ－ａｃｅｔｙｌ－６，７－ｄｉｄｅｏｘｙ－Ｌ－ｇａｌａｃｔｏ－ｈｅｐｔ－６－ｙｎｏｐｙｒａｎｏｓｅ）（株式会社ペプチド研究所製：以下、６ａフコースともいう）を用いた。６ａフコースは、式（III）のフコースアナログにおいて、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３及びＲ４が－ＯＡｃで、Ｒ５が－Ｃ≡ＣＨである態様である。具体的には、下記式（ＶＩ）で表されるフコースアナログである。
比較のための市販の抗ウイルス剤として、ソホスブビル（ｓｏｆｏｓｂｕｖｉｒ）、ラミブジン（Ｌａｍｉｖｕｄｉｎｅ）、リバビリン（Ｒｉｂａｖｉｒｉｎ）、ミゾリビン（Ｍｉｚｏｒｉｂｉｎｅ）を入手した。
［２ｆｐフコースを用いたヒトノロウイルスの増殖阻害試験］
（１）２ｆｐフコースの２Ｄオルガノイドに対する細胞毒性
７日間の継続した２ｆｐフコース処理を、３．０－１０００μＭを２Ｄオルガノイドに対して行い、処理後の死細胞の数をトリパンブルー染色で求めた。この試験は、独立して３回行った。結果を図２に示す。図中エラーバーはＳＥＭを示している。
（１）２ｆｐフコースの２Ｄオルガノイドに対する細胞毒性
７日間の継続した２ｆｐフコース処理を、３．０－１０００μＭを２Ｄオルガノイドに対して行い、処理後の死細胞の数をトリパンブルー染色で求めた。この試験は、独立して３回行った。結果を図２に示す。図中エラーバーはＳＥＭを示している。
図２に示すように、処理後７日間経過しても、全ての２ｆｐフコース処理量において細胞の生存量に、非処理の場合（０μＭ）との有意差は認められなかった。
この結果は、２ｆｐフコースの細胞に対する安全性を示すものである。
（２）２ｆｐフコース処理が２Ｄオルガノイド表面のＨＢＧＡ発現に与える影響
４日間の継続した２ｆｐフコース処理（０、８、４０、２００、１０００μＭ）を２Ｄオルガノイドに対して行い、細胞表面のＨＢＧＡを含むフコース修飾されているタンパク質の減少を、ＦＩＴＣ（蛍光体）ラベルＵＥＡ－１（Ｕｌｅｘ ｅｕｒｏｐａｅｕｓ ａｇｇｌｕｔｉｎｉｎ－１）が結合するか否かを検討した。なおＵＥＡ－１は、フコース修飾されているタンパク質に反応する。
４日間の継続した２ｆｐフコース処理（０、８、４０、２００、１０００μＭ）を２Ｄオルガノイドに対して行い、細胞表面のＨＢＧＡを含むフコース修飾されているタンパク質の減少を、ＦＩＴＣ（蛍光体）ラベルＵＥＡ－１（Ｕｌｅｘ ｅｕｒｏｐａｅｕｓ ａｇｇｌｕｔｉｎｉｎ－１）が結合するか否かを検討した。なおＵＥＡ－１は、フコース修飾されているタンパク質に反応する。
まず、２ｆｐフコース処理により、２Ｄオルガノイド表面の、ＨＢＧＡを含むαリンクフコースの発現量が、２ｆｐフコースに対して濃度依存的に低下し、特に２００μＭを超えるとその傾向が明らかになることが明らかになった（図３（ａ））。図３（ａ）は、白黒の写真画像である。
一方、ノロウイルスＧＩＩ．４のＶＬＰに、ＡＦ４８８（アレクサフロー４８８；緑色蛍光体）をラベルして、精製した当該蛍光ラベルＶＬＰを加え、ＶＬＰがどの程度、２ｆｐフコース処理２Ｄオルガノイド表面に結合するかを観察した。２ｆｐフコース処理濃度は、上記ＵＥＡ－１の場合と同様に、０、８、４０、２００、１０００μＭ（４日処理）である。その結果、ＶＬＰの結合量は２ｆｐフコースに対して濃度依存的に低下し、２ｆｐフコース濃度が４０μＭを超えると、２Ｄオルガノイド表面のＶＬＰの吸着の明確な減少が認められた（図３（ｂ））。図３（ｂ）は、白黒の写真画像である。
上記のＶＬＰ（ＧＩＩ．４）の２Ｄオルガノイド表面への吸着の減少が明確に現れる２ｆｐフコース濃度は「４０μＭ」であり、図４に示されるノロウイルスのＧＩＩ．４分離株における増殖阻害効果が明確に現れる「２００μＭ以上」（後述）と比べると、低濃度である。これに対して、上記のＵＥＡ－１の２Ｄオルガノイドへの蛍光光度の明確な減少は「２ｆｐフコース２００μＭ超え」で生じており、上記の図４に示されるヒトノロウイルス分離株における増殖阻害効果が明確に現れる２ｆｐフコース濃度と重なっている。これは、２ｆｐフコース濃度が４０μＭの時には、２Ｄオルガノイド表面の未知のヒトノロウイルスレセプター（又はレセプター群）の働きは低下しつつあるものの、完全には損なわれていないことを示唆している。２Ｄオルガノイドの細胞表面のヒトノロウイルス粒子を吸着する構造に対してＶＬＰは吸着して蛍光として現れているが、そうでない相当数のＶＬＰが２Ｄオルガノイド内に取り込まれていると考えられるからである。２Ｄオルガノイド内に取り込まれたＶＬＰは速やかに分解されて蛍光色素の存在は認められなくなり、蛍光の減少分として認識される。
他方、ＵＥＡ－１は、広くフコース修飾されているタンパク質に結合する性質を有しており、２ｆｐフコース濃度が４０μＭを超えて２００μＭ程度になると、本来フコース修飾されるべき細胞内と細胞表面のタンパク質に、２ｆｐフコースが行き渡り、それが細胞表面における明らかなＵＥＡ－１の結合阻害現象として現れると考えられる。細胞内にも多くのフコース修飾タンパク質が存在し、ヒトノロウイルス粒子取り込み後の反応に関与している筈であり、これらの細胞内フコース修飾タンパク質の働きを、２００μＭ程度に達した２ｆｐフコースがその生成を阻害することにより妨げ、その結果、細胞内におけるヒトノロウイルスの増殖が阻害されると考えられる。
このように本発明の抗ノロウイルス剤の有効成分であるフコースアナログは、ヒトノロウイルスの細胞内への取り込みのみならず、細胞内におけるその増殖を阻害する働きを有していることが強く示唆される。
（３）２ｆｐフコース処理がヒトノロウイルス増殖に与える影響
２ｆｐフコース処理がヒトノロウイルス増殖に与える影響を、そのノロウイルスのリネージ毎に調べるため、２ｆｐフコースの３日処理後に、上記のノロウイルスＧＩＩ．６、ＧＩＩ．３、ＧＩＩ．４の分離株を上記の２Ｄオルガノイドに感染させ、感染後３日目と６日目のウイルス増殖量を測定した（図４）。その結果、図４に示すように、ＧＩＩ．３分離株では、４０μＭ以上で完全にウイルスの増殖抑制が認められた。ＧＩＩ．６分離株では、２００μＭ以上で完全な増殖抑制効果が認められた。ＧＩＩ．４分離株では、４０μＭから増殖抑制効果が若干認められたが、２００μＭ以上で完全な増殖抑制効果が認められた。この結果から、２００μＭ以上の濃度では、これらのリネージのヒトノロウイルスにおいて完全な増殖抑制効果が認められた。
２ｆｐフコース処理がヒトノロウイルス増殖に与える影響を、そのノロウイルスのリネージ毎に調べるため、２ｆｐフコースの３日処理後に、上記のノロウイルスＧＩＩ．６、ＧＩＩ．３、ＧＩＩ．４の分離株を上記の２Ｄオルガノイドに感染させ、感染後３日目と６日目のウイルス増殖量を測定した（図４）。その結果、図４に示すように、ＧＩＩ．３分離株では、４０μＭ以上で完全にウイルスの増殖抑制が認められた。ＧＩＩ．６分離株では、２００μＭ以上で完全な増殖抑制効果が認められた。ＧＩＩ．４分離株では、４０μＭから増殖抑制効果が若干認められたが、２００μＭ以上で完全な増殖抑制効果が認められた。この結果から、２００μＭ以上の濃度では、これらのリネージのヒトノロウイルスにおいて完全な増殖抑制効果が認められた。
次に、事前の２ｆｐフコース処理の日数がフコースアナログの抗ヒトノロウイルス効果に与える影響を検討するために、上記のＧＩＩ．４分離株に対して、いくつかの濃度の２ｆｐフコース処理を１－４日にわたって行った。その結果を図５に示す。図５に示すように、１日処理、２日処理では、ヒトノロウイルスは、接種後３日目に１００倍以上に増殖しており、２ｆｐフコースによる増殖阻害効果も濃度依存性も認められなかった。しかし、３日処理群では、２００μＭ処理で増殖阻害効果が表れた効果にばらつきが認められた。４日処理群では、８μＭ処理から効果が表れ、２００μＭ処理まで濃度依存的に増殖抑制効果が高くなった。一方、１０００μＭ処理では、若干のヒトノロウイルスの増殖が認められた。従って、この２Ｄオルガノイドの系では、２００μＭの３－４日処理が最も高い増殖抑制効果が認められた。この試験は、独立して３回行った。エラーバーはＳＥＭを示す。
（４）２ｆｐフコースと他のウイルス増殖阻害剤との効果の比較
２Ｄオルガノイドに対して、（ａ）２ｆｐフコースを２００μＭ、（ｂ）ソホスブビル（ｓｏｆｏｓｂｕｖｉｒ）を１μＭ、（ｃ）ラミブジン（Ｌａｍｉｖｕｄｉｎｅ）を１μＭ、（ｄ）リバビリン（Ｒｉｂａｖｉｒｉｎ）を４００μＭ、（ｅ）ミゾリビン（Ｍｉｚｏｒｉｂｉｎｅ）を１００μＭ、の処理を３日間実施し、その後ヒトノロウイルス（上記ノロウイルスＧＩＩ．４の分離株）を感染させ、増殖阻害効果を測定した（図６）。試験は独立して３回行った。エラーバーはＳＥＭを示す。２ｆｐフコースだけ０日目から７日目にかけてウイルスＲＮＡタイター（力価）の上昇がほとんど認められず、ヒトノロウイルスの増殖阻害効果が認められた。他の阻害剤は、いずれも薬剤を添加していない群（Ｎｏ ｄｒｕｇ）と同様の高さまでウイルスＲＮＡタイターが上昇し、全くヒトノロウイルスの増殖阻害効果を示さなかった。
２Ｄオルガノイドに対して、（ａ）２ｆｐフコースを２００μＭ、（ｂ）ソホスブビル（ｓｏｆｏｓｂｕｖｉｒ）を１μＭ、（ｃ）ラミブジン（Ｌａｍｉｖｕｄｉｎｅ）を１μＭ、（ｄ）リバビリン（Ｒｉｂａｖｉｒｉｎ）を４００μＭ、（ｅ）ミゾリビン（Ｍｉｚｏｒｉｂｉｎｅ）を１００μＭ、の処理を３日間実施し、その後ヒトノロウイルス（上記ノロウイルスＧＩＩ．４の分離株）を感染させ、増殖阻害効果を測定した（図６）。試験は独立して３回行った。エラーバーはＳＥＭを示す。２ｆｐフコースだけ０日目から７日目にかけてウイルスＲＮＡタイター（力価）の上昇がほとんど認められず、ヒトノロウイルスの増殖阻害効果が認められた。他の阻害剤は、いずれも薬剤を添加していない群（Ｎｏ ｄｒｕｇ）と同様の高さまでウイルスＲＮＡタイターが上昇し、全くヒトノロウイルスの増殖阻害効果を示さなかった。
［２ｆｐフコースによるヒトノロウイルス増殖抑制機序の検討］
（１）ＦＵＴ遺伝子発現プロファイルと２ｆｐフコースによる細胞毒性
２ｆｐフコースは、細胞に取り込まれた後、フコーストランスフェラーゼ（Ｆｕｃｏｓｅ ｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅ：ＦＵＴ）によってαフコース修飾に組み入れられる。しかし、フコースとは一部の側鎖が異なっているため、２ｆｐフコースから次の糖鎖を伸ばすことができなくなる。２ｆｐフコースは、このような仕組みにより完全な糖鎖修飾を阻害する、フコースのアナログである。２ｆｐフコースは、α１－２フコース転移を行うＦＵＴ１、ＦＵＴ２から、α１－３フコース転移を行うＦＵＴ３－１１まで、哺乳類細胞で発見されている全てのフコーストランスフェラーゼによる糖修飾を阻害する。
（１）ＦＵＴ遺伝子発現プロファイルと２ｆｐフコースによる細胞毒性
２ｆｐフコースは、細胞に取り込まれた後、フコーストランスフェラーゼ（Ｆｕｃｏｓｅ ｔｒａｎｓｆｅｒａｓｅ：ＦＵＴ）によってαフコース修飾に組み入れられる。しかし、フコースとは一部の側鎖が異なっているため、２ｆｐフコースから次の糖鎖を伸ばすことができなくなる。２ｆｐフコースは、このような仕組みにより完全な糖鎖修飾を阻害する、フコースのアナログである。２ｆｐフコースは、α１－２フコース転移を行うＦＵＴ１、ＦＵＴ２から、α１－３フコース転移を行うＦＵＴ３－１１まで、哺乳類細胞で発見されている全てのフコーストランスフェラーゼによる糖修飾を阻害する。
ここでは、ヒトノロウイルス感受性である２Ｄオルガノイドにおける、ＦＵＴ１－１１までのＦＵＴの細胞内発現の程度を、ＲＴ－ＰＣＲによって調べた。その結果を図７に示す。
図７に示す通り、α１－２フコース転移を担うＦＵＴ１、２の内、ＦＵＴ２は良く発現していたが、ＦＵＴ１の発現は、ＦＵＴ２の１／２００程度だった。α１－３フコース転移を行うＦＵＴ３－１１では、ＦＵＴ３、４、６、８、１０、１１の発現が認められたが、ＦＵＴ５、７、９の発現はバックグラウンドレベルであった。２Ｄオルガノイドにおいて本来発現するべき、ＦＵＴ２、３、４、６、８、１０、１１の機能が、２ｆｐフコースによって阻害されても、細胞の生存性（ｖｉａｂｉｌｉｔｙ）には全く影響は認められなかった。
（２）ＦＵＴ２遺伝子ノックアウト細胞を用いたヒトノロウイルス増殖とＨＢＧＡの関係
２Ｄオルガノイドにおける、ＨＢＧＡのセクレーターステータス（secretor status）とＦＵＴ２遺伝子発現が関係を検討するために、２ＤオルガノイドのＦＵＴ２遺伝子をノックアウトし、当該ノックアウト２ＤオルガノイドのＦＵＴ２遺伝子の発現を、ウエスタンブロッティングで確認した（図８）。図８において「ＷＴ」は対照となる野生の２Ｄオルガノイドで、「ＫＯ」は当該ノックアウト２Ｄオルガノイドであることを示している。マーカーは、「バイオラッド・プレシジョン Ｐｌｕｓ プロテインＴＭ２色スタンダード１６１０３７４」を用いた。左側の泳動図はＦＵＴ２について検討した結果を示しており、右側の泳動図は、対照としてβアクチンについて検討した結果を示している。左側の泳動図において上から５番目と６番目のマーカーの間のＷＴのみに存在するバンドはＦＵＴ２で、右側の泳動図において上から５番目の間のＷＴとＫＯの双方に存在するバンドはβアクチンである。すなわち、当該ノックアウト２ＤオルガノイドにおけるＦＵＴ２の発現は、ウエスタンブロッティングで検出できないレベルに低下していた。ノックアウトされていない２Ｄオルガノイド（野生型）と、ノックアウトした２Ｄオルガノイドのβアクチン量が同じであることから、電気泳動、ウエスタンブロッティングに供された細胞の量は等しいことが確認できる。
２Ｄオルガノイドにおける、ＨＢＧＡのセクレーターステータス（secretor status）とＦＵＴ２遺伝子発現が関係を検討するために、２ＤオルガノイドのＦＵＴ２遺伝子をノックアウトし、当該ノックアウト２ＤオルガノイドのＦＵＴ２遺伝子の発現を、ウエスタンブロッティングで確認した（図８）。図８において「ＷＴ」は対照となる野生の２Ｄオルガノイドで、「ＫＯ」は当該ノックアウト２Ｄオルガノイドであることを示している。マーカーは、「バイオラッド・プレシジョン Ｐｌｕｓ プロテインＴＭ２色スタンダード１６１０３７４」を用いた。左側の泳動図はＦＵＴ２について検討した結果を示しており、右側の泳動図は、対照としてβアクチンについて検討した結果を示している。左側の泳動図において上から５番目と６番目のマーカーの間のＷＴのみに存在するバンドはＦＵＴ２で、右側の泳動図において上から５番目の間のＷＴとＫＯの双方に存在するバンドはβアクチンである。すなわち、当該ノックアウト２ＤオルガノイドにおけるＦＵＴ２の発現は、ウエスタンブロッティングで検出できないレベルに低下していた。ノックアウトされていない２Ｄオルガノイド（野生型）と、ノックアウトした２Ｄオルガノイドのβアクチン量が同じであることから、電気泳動、ウエスタンブロッティングに供された細胞の量は等しいことが確認できる。
図９は、ノックアウト２Ｄオルガノイドと野生型２Ｄオルガノイドの細胞表面のＨＢＧＡの状態を、両者におけるＦＩＴＣ（蛍光体）ラベルＵＥＡ－１の結合を指標として検討した結果を示している。図９において「ＵＥＡ１」は、ＦＩＴＣラベルＵＥＡ－１と両者に接触させた場合の蛍光の分布と強度を示す白黒の写真画像であり、「Ｍｅｒｇｅ」は、当該「ＵＥＡ１」と、Ｈｏｅｃｈｓｔ（登録商標）３３３４２による細胞核染色（青色）の画像、を合成したものである。ここに示されているように、ＦＵＴ遺伝子のノックアウトによって、ピンポイントでＦＵＴ２の発現がなくなると、２Ｄオルガノイド表面におけるＨＢＧＡは殆ど認められなくなった。
次に、緑色蛍光体ＡＦ４８８でラベルしたＧＩＩ．４のＶＬＰを、ヒトノロウイルスノックアウト２Ｄオルガノイドと野生型２Ｄオルガノイドに対して接触させて、両者の表面にＶＬＰが結合するか否かを検討した（図１０）。その結果、ノックアウト２ＤオルガノイドおけるＶＬＰの結合はほとんど認められなかった。白黒の写真画像である図１０中「Ｍｅｒｇｅ」は、当該「ＶＬＰ」の画像と、Ｈｏｅｃｈｓｔ（登録商標）３３３４２による細胞核染色（青色）したものの合成である。
次に、上記のＦＵＴ２遺伝子のノックアウト２Ｄオルガノイドに対して、当該ＦＵＴ２遺伝子を戻して（レスキューして）、ＦＵＴ２の発現の回復を試みた。ヒトノロウイルスに感染した２Ｄオルガノイドを抗ヒトノロウイルスＶＰ１抗体で赤く染色したところ、一面に分布している細胞群の中において、低確率ではあるが染色細胞が認められ、ＶＬＰが表面付着した、ヒトノロウイルス感染２Ｄオルガノイドが、若干存在していることが認められた（白黒の写真画像である図１１の明るい点）。これは、ノックアウト２Ｄオルガノイド表面上において、ＨＢＧＡが低い効率で回復したことを示唆している。
最後に、野生型２Ｄオルガノイド（ＷＴ）、ＦＵＴ２遺伝子ノックアウト２Ｄオルガノイド（ＦＵＴ２ＫＯ）、ＦＵＴ２遺伝子を戻した２Ｄオルガノイド（ＦＵＴ２Ｒｅｓ）に、ヒトノロウイルス（上記ノロウイルスＧＩＩ．４の分離株）を感染させ、それぞれの２Ｄオルガノイドの増殖率を比較検討した（図１２）。
図１２に示す通り、ＷＴは、３日目、６日目にＲＮＡタイターの上昇が認められ、ヒトノロウイルスの増殖が確認された。しかし、ＦＵＴ２遺伝子ノックアウト２Ｄオルガノイドは、ＲＮＡタイターの上昇が全く認められず、ヒトノロウイルス増殖は全く起きていなかった。そして、当該ノックアウト２ＤオルガノイドにＦＵＴ２遺伝子を戻した細胞においては、野生型（ＷＴ）に比べると上昇率は低いが、ＲＮＡタイターの上昇が認められ、ヒトノロウイルスが増殖できる状態となっていることが確認された。
ＦＵＴ２Ｒｅｓ細胞は、ＦＵＴ２ＫＯ細胞にＦＵＴ２遺伝子を導入した細胞であるため、細胞内にＦＵＴ２をノックアウトするために働いていたＦＵＴ２ ｇＲＮＡとＣａｓ９が常時発現し続けた状態になっている。そのため、新たに導入したＦＵＴ２遺伝子も、徐々にノックアウトされて行く。そのため、改めてＦＵＴ２遺伝子をＦＵＴ２ＫＯ細胞に導入しても、ヒトノロウイルス増殖能は野生型と同じレベルに復帰せず、増殖率もＷＴを下回っていると考えられる。
オルガノイドは、腸管細胞に分化する過程で、ヒトノロウイルス感染感受性になる。ＦＵＴ２はその成熟過程で働き、細胞表面においてヒトノロウイルスを細胞内に引き込むヒトノロウイルス感染受容体の成熟に直接または、間接的に影響を与えていると、この試験により考えられる。しかし、前述のようにＦＵＴ２発現から、感染感受性細胞になるまでの行程を含むメカニズムは、未だ解明されていない。
［６－アルキニルフコースを用いたヒトノロウイルス増殖阻害試験］
２Ｄオルガノイドに対して、６ａフコースを０μＭ、１．６μＭ、８μＭ、４０μＭ、２００μＭ終濃度となるように培地に添加し、４日間分化誘導培養を行った。培養は、９６ウェルプレート上に３ウェルずつ、６ａフコースのそれぞれの添加系を、被験ヒトノロウイルス毎の試験プレートとして用いた。被験ヒトノロウイルスは、上記のＧＩＩ．４分離株とＧＩＩ．６分離株の２種類を用いた。培養は、３７℃に調整した炭酸ガスインキュベーターにおいて行った。
２Ｄオルガノイドに対して、６ａフコースを０μＭ、１．６μＭ、８μＭ、４０μＭ、２００μＭ終濃度となるように培地に添加し、４日間分化誘導培養を行った。培養は、９６ウェルプレート上に３ウェルずつ、６ａフコースのそれぞれの添加系を、被験ヒトノロウイルス毎の試験プレートとして用いた。被験ヒトノロウイルスは、上記のＧＩＩ．４分離株とＧＩＩ．６分離株の２種類を用いた。培養は、３７℃に調整した炭酸ガスインキュベーターにおいて行った。
培養開始４日目に培地を除去し、新しい培地で洗浄後、上記のヒトノロウイルスを１０５ＲＮＡコピー加え３時間静置して感染させた。感染処理後、培地中のヒトノロウイルスを、培地ごと除去し、新しい培地で３回洗浄操作を行った。
洗浄後、新しい培地に、再び６ａフコースを０μＭ、１．６μＭ、８μＭ、４０μＭ、２００μＭ終濃度となるように添加し、６日間培養を行った。
上記の（ａ）新しい培地添加直後、（ｂ）３日後、（ｃ）６日後、にそれぞれのウェルから１０μＬの培地を回収し、１００００ｇで１０分間遠心して細胞沈渣を除去し、上清１μＬに含まれるヒトノロウイルスゲノムＲＮＡの量を、リアルタイムＲＴ－ＰＣＲで定量した。
結果を図１３に示す。図１３において、（ａ）がヒトノロウイルスのＧＩＩ．４分離株、（ｂ）がヒトノロウイルスのＧＩＩ．６分離株、に対して６ａフコースを用いた結果を示している。図１３の縦軸はヒトノロウイルスゲノムＲＮＡのコピー数（ＲＮＡタイター）であり、それぞれの棒グラフの群の下の数字は、試験開始時の培養時間をそれぞれ示している。
図１３（ａ）に示したＧＩＩ．４株に対する増殖阻害効果は、６ａフコース濃度１．６μＭから現れ、未処理群は培養６日目に培養開始時の１００倍以上のＲＮＡタイターの上昇が認められたのに対し、それぞれの濃度の６ａフコース処理群は全て培養開始時の１００倍以下のＲＮＡタイターに抑えられた。詳細には、６ａフコース濃度が８μＭでは、上記１．６μＭの場合よりもＲＮＡタイターの上昇がさらに抑えられ、培養開始時の１０倍ほどの上昇に抑えられた。６ａフコース濃度が４０μＭでは、培養開始６日目に僅かに培養開始時の測定値を上回ったが、ＲＮＡタイターの上昇はほとんど認められなかった。６ａフコース濃度が２００μＭでは、完全にＲＮＡタイターの上昇は阻害された。
図１３（ｂ）に示したＧＩＩ．６株に対する増殖阻害効果は、６ａフコース濃度１．６μＭでは認められなかった。しかし、８μＭでは強くヒトノロウイルスゲノムの増殖が抑えられ、培養３日目と６日目に僅かに０日目の測定値を上回る増殖が認められた。６ａフコース濃度４０μＭ以上では、完全に増殖が阻害された。
なお、培養細胞（２Ｄオルガノイド）は、上記培養によって増殖が認められたウェル以外は、モノレイヤーのシートとして生存しており、６ａフコースの添加による細胞毒性は、全ての処理濃度において全く観察されなかった。
［２ｆｐフコース、６ａフコースによるウイルス感染後の処理効果に関する検討］
（１） 試験系の説明
オルガノイドは分化誘導後、小腸上皮細胞に完全に分化するまでに約４日間を要する。その後、細胞の分裂はほぼ停止し、培地交換を行わない場合、７－９日間で死に始める。フコースアナログの効果は、上記の結果からも分かるように、添加後２日目から現れ、４日後にはプラトーに達する。一方、ヒトノロウイルスは、感染翌日には培地内への新生ウイルスの放出が始まり、増殖が観察できるようになり、感染後６日目まで増殖が続く。
（１） 試験系の説明
オルガノイドは分化誘導後、小腸上皮細胞に完全に分化するまでに約４日間を要する。その後、細胞の分裂はほぼ停止し、培地交換を行わない場合、７－９日間で死に始める。フコースアナログの効果は、上記の結果からも分かるように、添加後２日目から現れ、４日後にはプラトーに達する。一方、ヒトノロウイルスは、感染翌日には培地内への新生ウイルスの放出が始まり、増殖が観察できるようになり、感染後６日目まで増殖が続く。
一般に、ヒトの体内では、ヒトノロウイルスによる第１の感染・細胞内増殖によって小腸上皮細胞が死に、剥離すると、クリプト部分に存在する幹細胞が分裂し、正常に分化誘導された上皮細胞の補充が行われ、やがて絨毛の再生が進む。このようにして新しく供給される細胞に、第１の感染・細胞内増殖によって、上記小腸上皮細胞から腸管内に放出された新生ヒトノロウイルスが新たに感染し、再び第２のヒトノロウイルスの増殖サイクルが当該新供給細胞内で回り始める。この段階になると、通常は宿主の免疫応答によるウイルス増殖制御が始まるため、ウイルスの感染増殖は、徐々に抑えられていくと考えられている。
本発明の抗ノロウイルス剤について、上記のヒトノロウイルスの感染・増殖サイクルに適用させた効果的な投与形態をデザインするためには、上記の感染・増殖サイクルにおいて、フコースアナログがどのように作用するか、経時的にモニターすることが望ましい。
しかしながら、現在、ヒトノロウイルスの感染・増殖をモニターできる実験動物は存在せず、インビボで、ヒトノロウイルス増殖と、細胞の再生、供給、再感染、免疫応答を含めてモニターすることは困難である。
そこで、ヒトノロウイルス感染後のフコースアナログの添加の経時的な効果を、インビトロで以下の条件を用いて測定した。
そこで、ヒトノロウイルス感染後のフコースアナログの添加の経時的な効果を、インビトロで以下の条件を用いて測定した。
（２） 試験系の内容と結果（図１４）
（ａ） ２Ｄオルガノイドを９６ウェルプレートに播種し、分化誘導後、５日目にフコースアナログ［２ｆｐフコース（結果は図１２（ａ））、６ａフコース（結果は図１４（ｂ））］を、それぞれ２００μＭの濃度となるように添加した群（添加群）と、添加しない群（未処理群）を作成した。その後、当該２日目に培地を除去し、洗浄後、上記のＧＩＩ．４分離株とＧＩＩ．６分離株の２種類を感染させた。
（ａ） ２Ｄオルガノイドを９６ウェルプレートに播種し、分化誘導後、５日目にフコースアナログ［２ｆｐフコース（結果は図１２（ａ））、６ａフコース（結果は図１４（ｂ））］を、それぞれ２００μＭの濃度となるように添加した群（添加群）と、添加しない群（未処理群）を作成した。その後、当該２日目に培地を除去し、洗浄後、上記のＧＩＩ．４分離株とＧＩＩ．６分離株の２種類を感染させた。
感染処理後、培地中のヒトノロウイルスを、培地ごと除去し、新しい培地で３回洗浄操作を行った。洗浄後、新しい培地に、再び上記有効成分をそれぞれ、添加群には２００μＭとなるように添加し、未処理群は無添加のまま、３日間培養を行った。それぞれのウェルから１０μＬの培地を回収し、１００００ｇで１０分間遠心して細胞沈渣を除去し、上清１μＬに含まれるヒトノロウイルスゲノムＲＮＡの量を、リアルタイムＲＴ－ＰＣＲで定量した。
この時点で未処理群（ｕｎｔｒｅａｔｅｄ）は、１０倍以上（２ｆｐフコース投与系）又は１５０倍以上（６ａフコース投与系）のＲＮＡタイターの上昇が認められたが、添加群は、両投与系共にヒトノロウイルスの増殖（ＲＮＡタイターの上昇）は認められなかった。この結果は、図１４（ａ）（ｂ）の左端から２つのバーに示した（ｕｎｔｒｅａｔｅｄそれぞれと、２ｆ－ｆｕｃ又は６ａ－ｆｕｃのバー）。
（ｂ） 上記の未処理群には、なおもヒトノロウイルス感染感受性細胞が残っており、ヒトノロウイルスの追加感染によって残存する感受性細胞への新たな感染増殖が起きることを示している。そこで、残存する感受性細胞に対する本発明の抗ノロウイルス剤の効果を検討するため、以下の操作を行った。
上記（ａ）と同様に未処理群として３日間培養を行った系のそれぞれから培地を除去し、洗浄操作後に、ヒトノロウイルスを再感染（ｒｅｉｎｆｅｃｔｉｏｎ：ｒｅｉｎｆ．）させ、その後当該ウイルスを培地ごと除去し、洗浄操作後に新しい培地を添加し、さらに３日間培養し、上清に放出されたヒトノロウイルス量を、上記と同様にＲＮＡタイターとして測定した。この再感染試験では、上記（ａ）の初回感染よりも高い、２０倍以上のＲＮＡタイターの上昇が認められた（図１４（ａ）のｒｅｉｎｆのバー）。つまり、再感染によりウイルスは新たに細胞に感染し、培地内のウイルス濃度は初回感染より増加することが示された。
（ｃ） 次に、この再感染に対するフコースアナログの効果を検討する。通常ヒトは、ヒトノロウイルス感染後２４－４８時間程度で発症するため、発症直後に本発明の抗ノロウイルス剤の有効量を投与したと仮定する。この場合、上記の知見からヒトノロウイルスの初期感染から2日後以降には、抗ウイルス効果が現れることが見込まれる。また、初感染後にクリプト部分の幹細胞から分化誘導される細胞は、フコースアナログの存在下、３日後にウイルスに接触することとなる。
本試験系では、上記のフコースアナログによる処理後３日間を経過した２Ｄオルガノイドのうち、生き残っている細胞（その多くは、フコースアナログの効果により未だヒトノロウイルスの感染を受けていない）に対して、２回目の感染（再感染：ｒｅｉｎｆｅｃｔｅｄ）操作を行い、当該再感染操作に対するフコースアナログの効果を検討することで、ヒトノロウイルス感染後の本発明の抗ノロウイルス剤がもたらす効果を推定する。
具体的には、上記（ａ）と同様に添加群として、最初の感染からフコースアナログ（２００μＭ）の存在下で３日間培養を行った系のそれぞれから培地を除去し、洗浄操作後に、ヒトノロウイルスを再感染させ、その後当該ウイルスを培地ごと除去し、再洗浄操作後にフコースアナログが２００μＭ含まれている（Ｒｅｉｎｆ＋２ｆ－ｆｕｃ若しくはＲｅｉｎｆ＋６ａ－ｆｕｃ）、又は、含まれていない（Ｒｅｉｎｆ－２ｆ－ｆｕｃ若しくはＲｅｉｎｆ－６ａ－ｆｕｃ）培地を添加し、さらに３日間培養し、その時点で上清に放出されたヒトノロウイルス量を、上記と同様にＲＮＡタイターとして測定した。この結果は、図１４（ａ）（ｂ）の右端から２つのバーに示した（Ｒｅｉｎｆ＋２ｆ－ｆｕｃ若しくはＲｅｉｎｆ＋６ａ－ｆｕｃのバー、又は、Ｒｅｉｎｆ－２ｆ－ｆｕｃ若しくはＲｅｉｎｆ－６ａ－ｆｕｃのバー）。
この結果により、上記再感染後にフコースアナログを添加しても、しなくても、初発のヒトノロウイルスの感染当初から当該有効成分の存在下で３日間生育した細胞は、ヒトノロウイルスの再感染を受け付けないことが明らかになった。
（３） 結論
上記の結果より、ヒトがノロウイルスに感染して、その発症時に本発明の抗ノロウイルス剤の有効量を継続的に服用した場合、初発の感染による症状の全てを避けることは難しいものの、概ね感染後２－３日後以降に起こる再感染による症状の持続的発現は効果的に抑制できることが明らかになった。これは、ヒトノロウイルス罹患者の苦痛を、質的及び期間的に和らげるという意味で非常に有益である。さらに本発明の抗ノロウイルス剤の発症後の使用により、ヒトがノロウイルスに罹患した場合に、ヒトノロウイルスの感染拡大の原因として問題になっている、便へのヒトノロウイルスの排泄期間を大幅に短縮できることが見込まれる。
上記の結果より、ヒトがノロウイルスに感染して、その発症時に本発明の抗ノロウイルス剤の有効量を継続的に服用した場合、初発の感染による症状の全てを避けることは難しいものの、概ね感染後２－３日後以降に起こる再感染による症状の持続的発現は効果的に抑制できることが明らかになった。これは、ヒトノロウイルス罹患者の苦痛を、質的及び期間的に和らげるという意味で非常に有益である。さらに本発明の抗ノロウイルス剤の発症後の使用により、ヒトがノロウイルスに罹患した場合に、ヒトノロウイルスの感染拡大の原因として問題になっている、便へのヒトノロウイルスの排泄期間を大幅に短縮できることが見込まれる。
Claims (1)
- 下記式（III）のフコースアナログ又はそれらの塩を有効成分とする、抗ヒトノロウイルス剤。
［化１］
［式（III）は、α又はβアノマーであり、
式中、
（１）Ｒ １ 、Ｒ ３ 及びＲ ４ は、－ＯＡｃであり、Ｒ ２ は、Ｆ（フッ素原子）であり、Ｒ ５ は、－ＣＨ ３ である；又は、
（２）Ｒ １ 、Ｒ ２ 、Ｒ ３ 及びＲ ４ は、－ＯＡｃであり、Ｒ ５ は、－Ｃ≡ＣＨである。］
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