WO2011126071A1 - ウイルス感染抑制および/または感染症治療剤、ならびにウイルスの感染を抑制および/または感染症を治療する方法 - Google Patents
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Definitions
- “suppressing infection” is used interchangeably with “preventing infection”, “preventing infection”, and “inhibiting infection”.
- endocytosis is a general term for a method in which cells generally take in substances from the outside world into cells by vesicle formation and fusion. Endocytosis depends on the type and size of the substance to be taken in and the cellular equipment involved, depending on clathrin-independent endocytosis, clathrin-dependent endocytosis, macropinocytosis, caveolae-dependent endocytosis, It is classified into cholesterol-dependent endocytosis and dynamin-2-dependent endocytosis.
- virus infection suppression and / or infectious disease therapeutic agent according to the present invention and the method for suppressing virus infection and / or treating infection will be described based on examples. Note that the technical scope of the present invention is not limited to the features shown by these examples.
- PR8 virus was inoculated in the control group, the BB group, the NB group, and the BN group by the method described in Example 1 (3).
- PR8 virus-containing medium supplemented with BAPTA-AM (Sigma) at 25 ⁇ mol / L was used.
- PCR reaction solution composition dNTP 200 ⁇ mol / L, forward primer 300 nmol / L, reverse primer 300 nmol / L, template DNA 100 ng, MgCl 2 1.5 mmol / L, 1 ⁇ Expand High Fidelity Reaction buffer, Expand High Fidelity Enzyme mL / 52 mL PCR reaction conditions: after 2 minutes of reaction at 94 ° C., 30 cycles of 94 ° C. for 30 seconds, 55 ° C. for 30 seconds, 72 ° C. for 30 seconds, followed by 5 minutes at 72 ° C. Went.
- Example (4) Detection with anti-hemagglutinin antibody and anti-calcium channel antibody
- the liquids a, b, c, d and e of Example (4) were removed, and the washing buffer of Example (1) was added. Washed by shaking for 30 minutes at ° C. This washing operation was performed 3 times in total.
- the average mRNA relative expression level of PR8 virus nucleoprotein is 1 time in the control group, about 0.75 times in the amlodipine group, about 0.4 times in the verapamil group, and in the diltiazem group. It was about 0.45 times. Further, in comparison with the control group, the verapamil group and the diltiazem group were significantly different.
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Abstract
【課題】 亜型や変異体の出現などのウイルス側の変化に影響されることなくウイルスの感染を抑制することができる、ウイルス感染抑制および/または感染症治療剤、ならびにウイルスの感染を抑制および/または感染症を治療する方法を提供する。 【解決手段】 細胞内へのカルシウムイオンの流入を抑制する物質および/またはカルシウムイオンとキレートを形成する物質を有効成分とし、細胞内へのウイルスの取り込みを抑制する。本発明に係るウイルス感染抑制および感染症治療剤によれば、亜型や変異体の出現などのウイルス側の変化に影響されることなく、広範囲のウイルス株に対して長期的に、感染を抑制することまたはウイルス感染症を治療することができる。
Description
本発明は、ウイルス感染抑制および/または感染症治療剤、ならびにウイルスの感染を抑制および/または感染症を治療する方法に関し、特に、細胞内へのカルシウムイオンの流入を抑制する物質および/またはカルシウムイオンとキレートを形成する物質を用いるウイルス感染抑制および感染症治療剤、ならびにウイルスの感染を抑制および/または感染症を治療する方法に関する。
ウイルスとは、細胞を構成単位とせずにDNAかRNAのいずれかをゲノムとして有し、宿主細胞内だけで増殖する微小構造体であり、宿主細胞内の代謝系を利用して増殖する。その際、病原体としてふるまうことがあり、ウイルスが増殖した結果として宿主に惹起される疾病をウイルス感染症という。ウイルス感染症には、例えば、ライノウイルスによる感冒、インフルエンザウイルスによるインフルエンザ、ヒト免疫不全ウイルスによる後天性免疫不全症候群(Acquired Immunodeficiency Syndrome;AIDS)、単純ヘルペスウイルスによる単純ヘルペス、腫瘍ウイルスによる癌など、さまざまなものがある。
ウイルスの感染には、I「細胞表面への吸着」、II「細胞内への侵入」、III「脱殻」、IV「ウイルスゲノムやウイルスタンパク質などのウイルス部品の合成」、V「ウイルス部品の集合」、VI「細胞からの放出」の、I~VIのステップがある。従って、従来、これらのステップを攻撃対象として、種々のウイルス感染症の治療剤やウイルス感染予防・阻害剤の研究開発がされている。
例えば、ウイルス感染予防・阻害剤やウイルス感染症治療剤として代表的であるワクチンは、弱毒化または不活化したウイルスを宿主に取り込ませて免疫を獲得させ、これを利用することで、上記ステップのうち、I「細胞表面の吸着」、II「細胞内への侵入」、あるいはVI「感染細胞からの放出」ステップを対象としている。また、特開2008-253188号公報に開示されているDNaseXタンパク質は、ウイルス遺伝子の宿主への取り込みを抑制することで、特開2007-16044号公報に開示されているペプチドは、レトロウイルスのインテグラーゼを阻害することで、それぞれIV「ウイルスゲノムやウイルスタンパク質などのウイルス部品の合成」ステップを攻撃する(特許文献1および特許文献2)。
一方、インフルエンザは、代表的なウイルス感染症として知られている。インフルエンザの治療剤、インフルエンザウイルス感染予防・阻害剤としては、例えば、インフルエンザ表面に存在する酵素ノイラミターゼの働きを阻害することによりVI「感染細胞からの放出」ステップを攻撃するオセルタミビル(商品名タミフル;ロシュ社)やザナミビル(商品名リレンザ;グラクソ・スミスクライン社)の他、インフルエンザウイルスのM2タンパク質を阻害することによりIII「脱殻」ステップを攻撃するアマンタジン(商品名シンメトレル;ノバルティスファーマ社)を挙げることができる。また、国際公開WO2007/105565号パンフレットには、インフルエンザウイルスのヘマグルチニンに親和性の高いペプチドが開示されており、I「細胞表面への吸着」およびII「細胞内への侵入」ステップを対象としている(特許文献3)。
しかしながら、特許文献1に開示されたウイルス感染予防・阻害剤は、外来遺伝子の分解を促進することが示されているものの、実際のウイルス感染を阻害するか否かは確かめられておらず、ウイルス感染阻害効果は不明である。また、ワクチン、レトロウイルス感染阻害剤(特許文献2)、オセルタミビル、ザナミビル、アマンタジン、インフルエンザ予防・治療剤(特許文献3)は、いずれもウイルス本体に由来するタンパク質を標的としているため、亜型への効果が期待できず、また、変異体の出現により耐性獲得が生じやすいという問題点を抱えている。例えば、現在日本で使用されている季節性インフルエンザに対するワクチンは、先行するオーストラリアでの流行株の情報に基づき、日本で流行すると予想された株に対するワクチンが作製されるため、毎年不安定であるうえ、この予測が外れた場合や変異体が生じた場合には、対応が困難となる。
本発明は、前記問題点を解決するためになされたものであって、亜型や変異体の出現などのウイルス側の変化に影響されることなくウイルスの感染を抑制することができる、ウイルス感染抑制および/または感染症治療剤、ならびにウイルスの感染を抑制および/または感染症を治療する方法を提供することを目的としている。
本発明者らは、宿主細胞におけるカルシウムイオンを標的として、細胞内へのカルシウムイオンの流入を抑制する物質やカルシウムイオンとキレートを形成する物質を用いることで、細胞内へのウイルスの取り込みを抑制して感染を抑制ないし感染症を治療することができることを見出し、下記の各発明を完成した。
(1)細胞内へのウイルスの取り込みを抑制するウイルス感染抑制および/または感染症治療剤であって、細胞内へのカルシウムイオンの流入を抑制する物質および/またはカルシウムイオンとキレートを形成する物質を有効成分とするウイルス感染抑制および/または感染症治療剤。
(2)細胞内へのカルシウムイオンの流入を抑制する物質がウイルスとカルシウムチャネルとの相互作用を抑制する物質である、(1)に記載のウイルス感染抑制および/または感染症治療剤。
(3)ウイルスとカルシウムチャネルとの相互作用を抑制する物質がアムロジピン、ベラパミルおよびジルチアゼムからなる群から選択される1または2以上の物質である、(2)に記載のウイルス感染抑制および/または感染症治療剤。
(4)カルシウムイオンとキレートを形成する物質がグリコールエーテルジアミン四酢酸(EGTA)および/またはBAPTA-AMである、(1)から(3)のいずれかに記載のウイルス感染抑制および/または感染症治療剤。
(5)ウイルスがエンドサイトーシスにより感染可能なウイルスである、(1)から(4)のいずれかに記載のウイルス感染抑制および/または感染症治療剤。
(6)エンドサイトーシスにより感染可能なウイルスがクラスリン非依存性エンドサイトーシス、クラスリン依存性エンドサイトーシスおよびマクロピノサイトーシスからなる群から選択される1または2以上のエンドサイトーシスにより感染可能なウイルスである、(5)に記載のウイルス感染抑制および/または感染症治療剤。
(7)ウイルスがインフルエンザウイルスである、(1)から(6)のいずれかに記載のウイルス感染抑制および/または感染症治療剤。
(8)ウイルスの感染を抑制および/または感染症を治療する方法であって、細胞内へのカルシウムイオンの流入を抑制する物質および/またはカルシウムイオンとキレートを形成する物質を用いて細胞内へのウイルスの取り込みを抑制する工程を有する、前記方法。
本発明に係るウイルス感染抑制および/または感染症治療剤、ならびにウイルスの感染を抑制および/または感染症を治療する方法によれば、エンドサイトーシスなどの宿主側の機構を抑制して、細胞内へのウイルスの取り込みを抑制することができることから、亜型や変異体の出現などのウイルス側の変化に影響されることなく、広範囲のウイルス株に対して長期的に、感染を抑制することまたはウイルス感染症を治療することができる。また、本発明に係るウイルス感染抑制および/または感染症治療剤は、市販のインフルエンザ薬と比較して非常に高いウイルス感染抑制効果を有する。
以下、本発明に係るウイルス感染抑制および/または感染症治療剤、ならびにウイルスの感染を抑制および/または感染症を治療する方法について詳細に説明する。本発明に係るウイルス感染抑制および/または感染症治療剤は、細胞内へのウイルスの取り込みを抑制するウイルス感染抑制および/または感染症治療剤であって、細胞内へのカルシウムイオンの流入を抑制する物質および/またはカルシウムイオンとキレートを形成する物質を有効成分とする。
本発明に係るウイルス感染抑制および/または感染症治療剤は、細胞内へのウイルスの取り込みを抑制する。ウイルスが細胞内へ侵入するに際し、まず、カルシウムチャネルと相互作用することなどにより細胞内へのカルシウムイオンの流入を促すとともにエンドサイトーシスを促進させ、こうして促進されたエンドサイトーシスによってウイルスが細胞内へ侵入する(ウイルス侵入機構)との発明者らの知見に、本発明は基づくものである。
上述のウイルス侵入機構に対し、本発明に係るウイルス感染抑制および/または感染症治療剤は、細胞内へのカルシウムイオンの流入を抑制することや、細胞内または細胞外においてカルシウムイオンとキレートを形成して細胞内カルシウムイオン濃度の上昇を抑制することにより、細胞内へのウイルスの取り込みを抑制する。
本発明において、細胞内とは生体膜によって仕切られた内部のことをいう。一般に、細胞内へのカルシウムイオンの流入は種々の経路を介しておこる。例えば、L型カルシウムチャネル、P型/Q型カルシウムチャネル、N型カルシウムチャネル、R型カルシウムチャネル、T型カルシウムチャネルなどの細胞膜に存在する電位依存性カルシウムチャネルを含む電位依存性陽イオンチャネルや、イノシトール三リン酸受容体、リアノジン受容体、容量依存性カルシウムチャネルなどのリガンド依存性カルシウムチャネルの他、5-HT3受容体、N-メチル-D-アスパラギン酸(NMDA)型グルタミン酸受容体やα-アミノ-3-ヒドロキシ-5-メソオキサゾール-4-プロピオン酸(AMPA)型グルタミン酸受容体などを含むリガンド依存性陽イオンチャネルが開口して、細胞外から細胞内へカルシウムイオンが流入する経路を挙げることができる。カルシウムチャネルにおけるサブユニットとしては、例えば、α1サブユニット、α2サブユニット、βサブユニット、γサブユニット、δサブユニットなどを挙げることができる。また、細胞内が細胞質をいう場合は、上述の経路の他、小胞体や筋小胞体など、カルシウム貯蔵部位として機能する細胞小器官の生体膜上に存在する電位依存性カルシウムチャネルやリガンド依存性カルシウムチャネルが開口して、細胞小器官の内部から細胞質へカルシウムイオンが流入する経路を挙げることができる。その他、カルシウムナトリウム交換体による流入経路、一過性受容体電位(TRP)チャネルからの流入経路などを挙げることができる。なお、本発明において「カルシウムチャネル」は、これらのカルシウムイオンの流入経路においてチャネルとして機能するものをいう。
本発明に係る細胞内へのカルシウムイオンの流入を抑制する物質は、上述の流入経路からのカルシウムイオンの流入を阻害する物質を含め、その作用機構にかかわらず、結果として細胞内へのカルシウムイオンの流入を抑制するものであれば特に限定されない。そのような物質としては、例えば、ウイルスとカルシウムチャネルとの相互作用を抑制する物質やカルシウムイオン特異的結合タンパク質、カルシウムチャネルの開口を阻害する物質(カルシウムチャネル阻害剤、カルシウム拮抗剤、カルシウムチャネル遮断剤)、KB-R7943などのカルシウムナトリウム交換体のカルシウムイオン流入作用を阻害する物質などを挙げることができ、ウイルスとカルシウムチャネルとの相互作用を抑制する物質を好適に用いることができる。
本発明において、ウイルスとカルシウムチャネルとの相互作用を抑制する物質としては、例えば、ヘマグルチニンなどのウイルスのカルシウムチャネル相互作用部位に結合する物質や、カルシウムチャネルのウイルス相互作用部位に結合する物質、カルシウムチャネル阻害剤などを挙げることができる。なお、本発明において「相互作用」は、「接触」、「結合」、「融合」、「接着」、「付着」、「密着」と交換可能に用いられる。
本発明において、カルシウムチャネル阻害剤としては、例えば、ジヒドロピリジン誘導体、フェニルアルキルアミン誘導体、ベンゾチアゼピン誘導体、ジフェニルピペラジン誘導体などを挙げることができ、より詳細には、例えば、アムロジピン、ニフェジピン、ニモジピン、ニカルジピン、ベラパミル、ジルチアゼム、ベプリジル、バルプロ酸、ガバペンチン、シルニジピン、アラニゾピン、エホニジピン、ニソルジピン、ニソルニジピン、ニトレンジピン、ニルバジピン、ニフェジピン、バルニジピン、フェロジピン、ベニジピン、マニジピン、カルシセプチン、コノトキシン、アガトキシン、FTX、フルナリジン、オクタノール、カルシクルジン、タイカトキシン、2,3-Dioxo-6-nitro-1,2,3,4-tetrahydrobenzo[f]quinoxaline-7-sulfonamide(NBQX)、6-シアノ-7-ニトロキノキサリン-2,3-ジオン(CNQX)、6,7-Dinitroquinoxaline-2,3-dione(DNQX)、ジゾシルピン、D-(-)-2-Amino-5-phosphonopentanoic acid(D-AP5)などを挙げることができ、アムロジピンやベラパミル、ジルチアゼムを好適に用いることができる。
本発明においてカルシウムイオンとキレートを形成する物質は、キレート剤として機能する物質であれば、細胞膜透過性の有無を問わず用いることができる。また、カルシウムイオンに対する選択性が高くて専らカルシウムイオンとキレートを形成する物質でもよく、カルシウムイオンに対する選択性が低く、カルシウムイオンの他、カルシウムイオン以外の物質ともキレートを形成する物質でもよい。そのような物質としては、例えば、BAPTA-AM{O,O’-Bis(2-aminophenyl)ethyleneglycol-N,N,N’,N’-tetraacetic acid,tetraacetoxymethyl ester}、グリコールエーテルジアミン四酢酸(EGTA)、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)、ニトリロ三酢酸(NTA)、ジエチレントリアミン五酢酸(DTPA)、テトラエチレントリアミン(TET)、エチレンジアミン(EDA)、ジエチレントリアミン(DETA)、ヒドロキシエチルエチレンジアミン三酢酸(HEDTA)、トリエチレンテトラアミン六酢酸(TTHA)、1,3-プロパンジアミン四酢酸(PDTA)、1,3-ジアミノ2-ヒドロキシプロパン四酢酸(DPTA-OH)、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸(HIDA)、ジヒドロキシエチルグリシン(DHEG)、グリコールエーテルジアミン四酢酸(GEDTA)、トランス-シクロヘキサンジアミン四酢酸(CyDTA)、カルボキシメチルポリエチレンイミン、クラウンエーテルなどのポリマーキレート剤、ジカルボキシメチルグルタミン酸(CMGA)、エチレンジアミンコハク酸(EDDS)およびこれらの塩などのアミノカルボン酸系キレート剤、ヒドロキシエチリデンジホスホン酸(HEDP)、ニトリロトリスメチレンホスホン酸(NTMP)、ホスホノブタントリカルボン酸(PBTC)、エチレンジアミンテトラメチレンホスホン酸(EDTMP)などのホスホン酸系キレート剤、グルコン酸、ヘプトグルコン酸、クエン酸やシュウ酸およびこれらの塩などのカルボン酸系キレート剤、ニトリロテトラ酢酸、エデト酸二ナトリウム、エデト酸ナトリウム、エデト酸三ナトリウム、ペニシラミン、ペンテテートカルシウム三ナトリウム、ペンテト酸、スクシメル、エデト酸トリエンチンなどを挙げることができ、これらから選択される1種または2種以上を用いることができ、BAPTA-AMやEGTAを好適に用いることができる。
感染を抑制するか否かは、JBC、第276巻 、第10990頁、2001年や、NCB、第3巻、第301頁、2001年、あるいはPLoS.Pathogens、第5巻、第3号、第e1000350頁、2009年などに従い、感染率を算出することにより評価することができる他、例えば、ウイルス株の感染価を指標として評価することができる。感染価とは、一般的に感染性の微生物を含む検体を培養細胞に等量ずつ接種した時、感染率50%を与えるようなその検体の量をいい、「TCID50(tissue culture infective dose)」で表される。
なお、本発明において「感染を抑制する」は、「感染を予防する」、「感染を阻止する」、「感染を阻害する」と交換可能に用いられる。
本発明に係るウイルス感染抑制および/または感染症治療剤は、個体または細胞とウイルスとが接触する以前、接触中または接触直後のみならず、個体または細胞とウイルスとが接触して長時間経過した後に投与することにより、ウイルス感染を抑制し、あるいは感染症を治療することができる。
対象となるウイルスとしては、例えば、マウス幹細胞ウイルス(MSCV)、パラミクソウイルスなどの膜融合により感染可能なウイルス、バクテリオファージなどの核酸注入により感染可能なウイルス、インフルエンザウイルスなどのエンドサイトーシスにより感染可能なウイルスを挙げることができるが、エンドサイトーシスにより感染可能なウイルスが好ましい。また、エンドサイトーシスにより感染可能なウイルスのうち、クラスリン非依存性エンドサイトーシス、クラスリン依存性エンドサイトーシスおよびマクロピノサイトーシスからなる群から選択される1または2以上のエンドサイトーシスにより感染可能なウイルスがより好ましい。そのようなウイルスとしては、例えば、インフルエンザウイルス、HIVウイルス、コロナウイルス、シミアン-ウイルス40、ワクシニアウイルス、ニューカッスル病ウイルス、ヘルペスウイルス、エボラウイルス、ポリオウイルス、Coxsackievirus type B(CVB)、イネ萎縮ウイルス、C型肝炎ウイルスなどを挙げることができる。
ここで、エンドサイトーシスとは、一般に、細胞が外界からの物質を細胞膜の小胞化と融合により内部に取り込む方式の総称である。エンドサイトーシスは、取り込む物質の種類や大きさ、関与する細胞装置の違いにより、クラスリン非依存性エンドサイトーシス、クラスリン依存性エンドサイトーシス、マクロピノサイトーシス、カベオラ依存性エンドサイトーシス、コレステロール依存性エンドサイトーシス、ダイナミン-2依存性エンドサイトーシスなどに分類されている。
また、エンドサイトーシスは、細胞膜に存在する受容体タンパク質への刺激により生じるか否かにより、受容体依存性エンドサイトーシスおよび受容体非依存性エンドサイトーシスにも分類可能である。この場合、前者には上述の分類でいうクラスリン依存性エンドサイトーシスやカベオラ依存性エンドサイトーシスなどに相当するエンドサイトーシスが含まれ、後者には上述の分類でいうクラスリン非依存性エンドサイトーシスやマクロピノサイトーシスに相当する、食作用(ファゴサイトーシス)や飲作用(ピノサイトーシス)などが含まれる。
すなわち、本発明において「エンドサイトーシスにより感染可能なウイルス」には、クラスリン非依存性エンドサイトーシスにより感染可能なウイルス、クラスリン依存性エンドサイトーシスにより感染可能なウイルス、マクロピノサイトーシスにより感染可能なウイルス、カベオラ依存性エンドサイトーシスにより感染可能なウイルス、コレステロール依存性エンドサイトーシスにより感染可能なウイルス、ダイナミン-2依存性エンドサイトーシスにより感染可能なウイルスが包含される。
なお、本発明者らは以前に、宿主細胞におけるrat sarcoma(Ras)タンパク質とPhosphoinositide 3-kinase(PI3K)タンパク質とが複合体を形成し、エンドソーム上に存在することで、クラスリンに依存しないエンドサイトーシス(クラスリン依存性エンドサイトーシスを除いたエンドサイトーシス;すなわちクラスリン非依存性エンドサイトーシス、マクロピノサイトーシス、カベオラ依存性エンドサイトーシス、コレステロール依存性エンドサイトーシス、ダイナミン-2依存性エンドサイトーシスなど)によってウイルスが感染することを見出している(PCT/2010/068010)が、本発明に係るウイルスの感染抑制および/または感染症治療剤は、ウイルス接種に伴うRasタンパク質の活性化をも抑制することができることから、Rasタンパク質とPI3Kタンパク質とが複合体を形成することによるウイルス感染メカニズムよりも上流にあるメカニズムを阻害するものである。なお、PCT/2010/068010の内容は、本明細書に包含される。
本発明に係るウイルスの感染抑制および/または感染症治療剤の製剤化には、当業者に公知の方法を用いることができる。投与形態もまた、当業者によって適宜選択することができる投与形態でよく、そのような投与形態としては、例えば、経口投与製剤として調製する場合の、錠剤、顆粒剤、散剤、カプセル剤、コーティング剤、液剤、懸濁剤などの形態を挙げることができ、非経口投与製剤にする場合の、吸入剤、注射剤、点滴剤、座薬、塗布剤、噴霧剤、貼付剤などの形態を挙げることができる。また、その投与量は、医薬組成物の製剤形態、投与方法、使用目的およびこれに適用される投与対象の年齢、体重、症状によって適宜設定することができる。
次に、本発明に係るウイルスの感染を抑制および/または感染症を治療する方法は、細胞内へのカルシウムイオンの流入を抑制する物質および/またはカルシウムイオンとキレートを形成する物質を用いて細胞内へのウイルスの取り込みを抑制する工程を有する。なお、本発明に係るウイルスの感染を抑制および/または感染症を治療する方法において、上述した本発明に係るウイルス感染抑制および/または感染症治療剤の構成と同等または相当する構成については再度の説明を省略する。
以下、本発明に係るウイルスの感染抑制および/または感染症治療剤、ならびにウイルスの感染を抑制および/または感染症を治療する方法について、実施例に基づいて説明する。なお、本発明の技術的範囲は、これらの実施例によって示される特徴に限定されない。
<実施例1>カルシウムイオンキレート剤で処理した細胞におけるインフルエンザウイルス感染率の検討
Phosphoinositide 3-kinase(PI3K)阻害剤であるLY294002、カルシウムイオンキレート剤であるBAPTA-AMおよび市販のインフルエンザ薬であるオセルタミビルをそれぞれ添加してインフルエンザウイルスを接種し、ウイルス感染率を調べた。
Phosphoinositide 3-kinase(PI3K)阻害剤であるLY294002、カルシウムイオンキレート剤であるBAPTA-AMおよび市販のインフルエンザ薬であるオセルタミビルをそれぞれ添加してインフルエンザウイルスを接種し、ウイルス感染率を調べた。
(1)カルシウムイオンキレート剤による前処理
Madin-Darby canine kidney(MDCK)細胞群を4群に分け、それぞれコントロール群、LY294002群、BAPTA群およびオセルタミビル群とした。続いて、BAPTA群およびオセルタミビル群について、PBSで洗浄した後、BAPTA群には細胞膜透過性のカルシウムイオンキレート剤であるBAPTA-AM(シグマ社)25μmol/Lを含むDulbecco’s modified Eagle’s medium(DMEM培地;シグマ社)を、オセルタミビル群には市販のインフルエンザ薬であるオセルタミビル(Roche社)100μmol/Lを含むDMEM培地(シグマ社)を添加して、それぞれ37℃で30分間培養した。
Madin-Darby canine kidney(MDCK)細胞群を4群に分け、それぞれコントロール群、LY294002群、BAPTA群およびオセルタミビル群とした。続いて、BAPTA群およびオセルタミビル群について、PBSで洗浄した後、BAPTA群には細胞膜透過性のカルシウムイオンキレート剤であるBAPTA-AM(シグマ社)25μmol/Lを含むDulbecco’s modified Eagle’s medium(DMEM培地;シグマ社)を、オセルタミビル群には市販のインフルエンザ薬であるオセルタミビル(Roche社)100μmol/Lを含むDMEM培地(シグマ社)を添加して、それぞれ37℃で30分間培養した。
(2)ウイルスの調製
北海道大学の高田礼人氏より供与されたインフルエンザウイルスA/Puerto Rico/8/34(H1N1;PR8)を、ニワトリ卵10日胚(ホクレン中央種鶏場)の漿尿膜へ接種して、37℃にて48時間培養して増殖させた。
北海道大学の高田礼人氏より供与されたインフルエンザウイルスA/Puerto Rico/8/34(H1N1;PR8)を、ニワトリ卵10日胚(ホクレン中央種鶏場)の漿尿膜へ接種して、37℃にて48時間培養して増殖させた。
(3)MDCK細胞群へのウイルス接種
本実施例(2)のPR8ウイルスを、重複感染度(Multiplicity of infection;MOI)=1となるようminimal essential medium(MEM培地)(インビトロジェン社)に加えてPR8ウイルス含有培地を調製した。さらに、各群に添加するPR8ウイルス含有培地に、下記に示す試薬をそれぞれ添加した。
本実施例(2)のPR8ウイルスを、重複感染度(Multiplicity of infection;MOI)=1となるようminimal essential medium(MEM培地)(インビトロジェン社)に加えてPR8ウイルス含有培地を調製した。さらに、各群に添加するPR8ウイルス含有培地に、下記に示す試薬をそれぞれ添加した。
コントロール群:無添加
LY294002群:LY294002(Calbiochem社)
50μmol/L(培地中濃度)
BAPTA群:BAPTA-AM(シグマ社)
25μmol/L(培地中濃度)
オセルタミビル群:オセルタミビル(Roche社)
100μmol/L(培地中濃度)
LY294002群:LY294002(Calbiochem社)
50μmol/L(培地中濃度)
BAPTA群:BAPTA-AM(シグマ社)
25μmol/L(培地中濃度)
オセルタミビル群:オセルタミビル(Roche社)
100μmol/L(培地中濃度)
続いて、本実施例(1)の各群をPBSで洗浄した後、上記の試薬を含むPR8ウイルス含有培地を添加し、35℃にて1時間培養することによりインフルエンザウイルス接種を行った。
(4)ウイルス接種後の培養
本実施例(3)の各群をPBSで洗浄した後、MEM培地(インビトロジェン社)を添加し、35℃にて2日間培養した。ただし、LY294002群、BAPTA群およびオセルタミビル群について、本実施例(3)のウイルス接種時と同じ試薬を同じ濃度となるようそれぞれ添加した。
本実施例(3)の各群をPBSで洗浄した後、MEM培地(インビトロジェン社)を添加し、35℃にて2日間培養した。ただし、LY294002群、BAPTA群およびオセルタミビル群について、本実施例(3)のウイルス接種時と同じ試薬を同じ濃度となるようそれぞれ添加した。
(5)プラークアッセイによるウイルス感染率の検定
本実施例(4)の培養上清を、新たなMDCK細胞群にそれぞれ添加した後、1時間培養した。続いて、培養上清を除去し、Bact-agar1%(v/v)およびトリプシン5μg/mLを含むMEM培地(インビトロジェン社)を添加して35℃にて2日間培養した後、出現したプラークを数えた。この結果をもとに、PR8ウイルスの各群におけるウイルス感染率を求めた{JBC、第276巻 、第10990頁、2001年;NCB、第3巻、第301頁、2001年;PLoS.Pathogens、第5巻、第3号、第e1000350頁、2009年}。その結果を図1に示す。
本実施例(4)の培養上清を、新たなMDCK細胞群にそれぞれ添加した後、1時間培養した。続いて、培養上清を除去し、Bact-agar1%(v/v)およびトリプシン5μg/mLを含むMEM培地(インビトロジェン社)を添加して35℃にて2日間培養した後、出現したプラークを数えた。この結果をもとに、PR8ウイルスの各群におけるウイルス感染率を求めた{JBC、第276巻 、第10990頁、2001年;NCB、第3巻、第301頁、2001年;PLoS.Pathogens、第5巻、第3号、第e1000350頁、2009年}。その結果を図1に示す。
図1に示すように、LY294002群、BAPTA群およびオセルタミビル群のウイルス感染率は、コントロール群に比較して、それぞれ約1/5、約1/100および約1/10であり、BAPTA群が最も顕著にウイルス感染率が低下した。以上より、カルシウムイオンキレート剤で処理すると、ウイルス感染を顕著に抑制できることが明らかになった。
<実施例2>カルシウムチャネル阻害剤により処理した細胞におけるウイルス感染率の検討
カルシウムチャネルを阻害することにより細胞内へのカルシウムイオン流入を抑制する試薬であるアムロジピン、ベラパミルおよびジルチアゼムをそれぞれ添加してインフルエンザウイルスを接種し、ウイルス感染率を調べた。
カルシウムチャネルを阻害することにより細胞内へのカルシウムイオン流入を抑制する試薬であるアムロジピン、ベラパミルおよびジルチアゼムをそれぞれ添加してインフルエンザウイルスを接種し、ウイルス感染率を調べた。
まず、MDCK細胞群を5群に分け、それぞれコントロール群、アムロジピン群、ベラパミル群、ジルチアゼム群およびBAPTA群とした。続いてアムロジピン群、ベラパミル群、ジルチアゼム群およびBAPTA群について、アムロジピン(シグマ社)25μmol/Lを含むDMEM培地(シグマ社)、ベラパミル(シグマ社)50μmol/Lを含むDMEM培地(シグマ社)、ジルチアゼム(シグマ社)100μmol/Lを含むDMEM培地(シグマ社)およびBAPTA-AM(シグマ社)25μmol/Lを含むDMEM培地(シグマ社)を用いて、実施例1(1)に記載の方法によりそれぞれ前処理を行った。
続いて、コントロール群、アムロジピン群、ベラパミル群、ジルチアゼム群およびBAPTA群について、実施例1(3)に記載の方法によりPR8ウイルスを接種した後、実施例1(4)に記載の方法により培養した。ただし、アムロジピン群、ベラパミル群、ジルチアゼム群およびBAPTA群について、PR8ウイルス含有培地および接種後の培養に用いた培地には、前処理時と同じ試薬を同じ濃度となるよう添加し、接種後の培養時間は2日間に代えて23時間とした。
続いて、実施例1(5)に記載の方法によりプラークアッセイを行い、ウイルス感染率を求めた。その結果を図2に示す。
図2に示すように、アムロジピン群、ベラパミル群、ジルチアゼム群およびBAPTA群のウイルス感染率は、いずれもコントロール群に比較して顕著に低下した。以上より、カルシウムチャネル阻害剤で処理することにより、ウイルス感染を顕著に抑制できることが明らかになった。
<実施例3>カルシウムイオンキレート剤による処理時間とウイルス接種時間との関係の検討
カルシウムイオンキレート剤を添加した培地で培養した時間が異なる細胞におけるウイルス感染率を求め、カルシウムイオンキレート剤による処理時間とウイルス接種時間との関係を調べた。
カルシウムイオンキレート剤を添加した培地で培養した時間が異なる細胞におけるウイルス感染率を求め、カルシウムイオンキレート剤による処理時間とウイルス接種時間との関係を調べた。
まず、MDCK細胞群を4群に分け、それぞれコントロール群、B-B群、N-B群およびB-N群とした。続いて、B-B群およびB-N群について、BAPTA-AM(シグマ社)25μmol/Lを含むDMEM培地(シグマ社)を用いて、実施例1(1)に記載の方法により前処理を行った。
次に、コントロール群、B-B群、N-B群およびB-N群について、実施例1(3)に記載の方法によりPR8ウイルスを接種した。ただし、B-B群およびB-N群については、BAPTA-AM(シグマ社)を25μmol/Lとなるよう添加したPR8ウイルス含有培地を用いた。
その後、実施例1(4)に記載の方法により培養した。ただし、培養時間は2日間に代えて23時間とし、培養時間が3時間を経過した時点で培地を同じ組成の新しいものに交換した。また、B-B群、N-B群およびB-N群の培地に、下記のとおりBAPTA-AM(シグマ社)を25μmol/Lとなるよう添加した。
B-B群:0時間~3時間 添加
3時間~23時間 添加
N-B群:0時間~3時間 添加せず
3時間~23時間 添加
B-N群:0時間~3時間 添加
3時間~23時間 添加せず
3時間~23時間 添加
N-B群:0時間~3時間 添加せず
3時間~23時間 添加
B-N群:0時間~3時間 添加
3時間~23時間 添加せず
BAPTA-AMを培地に添加した時間についての模式図を図3左図に示す。また、実施例1(5)に記載の方法によりプラークアッセイを行い、ウイルス感染率を求めた結果を図3右図に示す。
図3右図に示すように、B-B群、N-B群およびB-N群のウイルス感染率は、いずれもコントロール群に比べて低下した。また、ウイルス感染率の低下はB-B群が最も顕著であり、N-B群およびB-N群は同程度であった。
以上より、B-N群でウイルス感染率が低下したことから、ウイルス接種と同時およびウイルス接種前後数時間の間にカルシウムイオンキレート剤により処理すると、ウイルス感染を抑制できることが明らかになった。また、N-B群でウイルス感染率が低下することから、ウイルス接種後数時間から数十時間の間にカルシウムイオンキレート剤により処理すると、ウイルス感染を抑制できることが明らかになった。さらに、B-B群において、N-B群およびB-N群に比較してウイルス感染率の低下が大きいことから、ウイルス接種前からウイルス接種後数十時間の間に継続してカルシウムイオンキレート剤により処理すると、ウイルス感染を顕著に抑制できることが明らかになった。
<実施例4>カルシウムイオンキレート剤により処理した細胞におけるインフルエンザウイルス核タンパク質の存在箇所の観察
インフルエンザウイルス核タンパク質および後期エンドソームマーカータンパク質を免疫抗体染色および蛍光標識により可視化し、BAPTA-AMを添加してPR8ウイルスを接種した細胞において、これらのタンパク質が存在する箇所を調べた。
インフルエンザウイルス核タンパク質および後期エンドソームマーカータンパク質を免疫抗体染色および蛍光標識により可視化し、BAPTA-AMを添加してPR8ウイルスを接種した細胞において、これらのタンパク質が存在する箇所を調べた。
(1)発現ベクターの調製
後期エンドソームに局在することが知られているRab7タンパク質のコード領域(配列番号1)が挿入された発現ベクターpEGFP-C1-Rab7は東京大学の坪井貴司氏から供与された。また、強化青緑色蛍光タンパク質(enhanced cyan fluorescent protein;ECFP)のコード領域(配列番号2)が挿入された発現ベクターpCAGGS-ECFPは、京都大学の松田道行氏から供与された。
後期エンドソームに局在することが知られているRab7タンパク質のコード領域(配列番号1)が挿入された発現ベクターpEGFP-C1-Rab7は東京大学の坪井貴司氏から供与された。また、強化青緑色蛍光タンパク質(enhanced cyan fluorescent protein;ECFP)のコード領域(配列番号2)が挿入された発現ベクターpCAGGS-ECFPは、京都大学の松田道行氏から供与された。
pEGFP-C1-Rab7を鋳型として、Expand High Fidelity PCR System(ロシュ社)を用いてPCRを行い、Rab7のコード領域を増幅して単離した。PCRに用いたプライマー、PCR反応溶液組成およびPCR反応条件は下記のとおりである。
フォワードプライマー;5’-GGCTCGAGATGACCTCTAGGAAGAAAG-3’(配列番号3)
リバースプライマー ;5’-TAGCGGCCGCTCAACAACTGCAGCTTTC-3’(配列番号4)
PCR反応溶液組成;dNTP 200μmol/L、フォワードプライマー 300nmol/L、リバースプライマー 300nmol/L、鋳型DNA 100ng、MgCl2 1.5mmol/L、1×Expand High Fidelity Reacion buffer、Expand High Fidelity Enzyme mix 52U/mL
PCR反応条件;94℃で2分の反応の後、94℃で30秒、55℃で30秒、72℃で30秒の各反応を1サイクルとして30サイクル行い、その後72℃で5分の反応を行った。
リバースプライマー ;5’-TAGCGGCCGCTCAACAACTGCAGCTTTC-3’(配列番号4)
PCR反応溶液組成;dNTP 200μmol/L、フォワードプライマー 300nmol/L、リバースプライマー 300nmol/L、鋳型DNA 100ng、MgCl2 1.5mmol/L、1×Expand High Fidelity Reacion buffer、Expand High Fidelity Enzyme mix 52U/mL
PCR反応条件;94℃で2分の反応の後、94℃で30秒、55℃で30秒、72℃で30秒の各反応を1サイクルとして30サイクル行い、その後72℃で5分の反応を行った。
得られたPCR産物はQIAXII(キアゲン社)により精製した後、制限酵素XhoIおよびNotIで消化した後、前記発現ベクターpCAGGS-ECFPのXhoI/NotIサイトに挿入し、pCAGGS-ECFP-Rab7を得た。
(2)一次抗体の調製
インフルエンザウイルス核タンパク質(インフルエンザウイルスNP)に対する抗体である抗インフルエンザウイルスNPマウスモノクローナル抗体は北海道大学の高田礼人氏より供与された。
インフルエンザウイルス核タンパク質(インフルエンザウイルスNP)に対する抗体である抗インフルエンザウイルスNPマウスモノクローナル抗体は北海道大学の高田礼人氏より供与された。
(3)Cos1細胞への発現ベクターの導入
アフリカミドリザル腎由来のCos1細胞(American Type Culture Collection;ATCC;受託番号CRL-1650)に、FuGene HD Transfection Reagent(ロシュ社)を用いて、付属の使用書に従い、本実施例(1)の発現ベクターpCAGGS-ECFP-Rab7を導入し、胎児牛血清(FBS;Cansera社)10v/v%を含むDMEM培地(シグマ社)で、37℃、CO25%を含む加湿環境下にて24時間培養した。
アフリカミドリザル腎由来のCos1細胞(American Type Culture Collection;ATCC;受託番号CRL-1650)に、FuGene HD Transfection Reagent(ロシュ社)を用いて、付属の使用書に従い、本実施例(1)の発現ベクターpCAGGS-ECFP-Rab7を導入し、胎児牛血清(FBS;Cansera社)10v/v%を含むDMEM培地(シグマ社)で、37℃、CO25%を含む加湿環境下にて24時間培養した。
(4)カルシウムイオンキレート剤による前処理およびウイルス接種
本実施例(3)のCos1細胞群を2群に分け、それぞれコントロール群およびBAPTA群とした。続いて、BAPTA群について、BAPTA-AM(シグマ社)25μmol/Lを含むDMEM培地(シグマ社)を用いて、実施例1(1)に記載の方法により前処理を行った。
本実施例(3)のCos1細胞群を2群に分け、それぞれコントロール群およびBAPTA群とした。続いて、BAPTA群について、BAPTA-AM(シグマ社)25μmol/Lを含むDMEM培地(シグマ社)を用いて、実施例1(1)に記載の方法により前処理を行った。
次に、コントロール群およびBAPTA群について、実施例1(3)に記載の方法によりPR8ウイルスを接種した。ただし、接種時間は1時間に代えて2時間とした。また、BAPTA群については、BAPTA-AM(シグマ社)を25μmol/Lとなるように添加したPR8ウイルス含有培地を用いた。
(5)免疫蛍光染色
本実施例(4)のコントロール群およびBAPTA群をPBSで洗浄後、パラホルムアルデヒドを3%含むリン酸緩衝生理食塩水(PBS)を用いて室温で15分間固定した後、PBSで洗浄した。続いて、TritonX-100を0.1%含むPBSを用いて室温で4分間透過処理した後、PBSで洗浄した。次に、抗体の非特異的結合を抑えるために、ウシ血清アルブミンを1%含むPBSを用いて30分間ブロッキングを行った後、TritonX-100およびウシ血清アルブミンをそれぞれ0.05%および0.1%含むPBSで洗浄した。その後、本実施例(2)の抗インフルエンザウイルスNP抗体をPBSで500倍希釈した溶液に4℃にて一晩曝し、一次抗体による抗原抗体反応を行った後、PBSで洗浄した。続いて、AlexaFluor594を結合した抗マウス抗体(インビトロジェン社)をPBSで250倍希釈した溶液に室温にて1時間曝して、二次抗体による抗原抗体反応を行った後、PBSで洗浄した。
本実施例(4)のコントロール群およびBAPTA群をPBSで洗浄後、パラホルムアルデヒドを3%含むリン酸緩衝生理食塩水(PBS)を用いて室温で15分間固定した後、PBSで洗浄した。続いて、TritonX-100を0.1%含むPBSを用いて室温で4分間透過処理した後、PBSで洗浄した。次に、抗体の非特異的結合を抑えるために、ウシ血清アルブミンを1%含むPBSを用いて30分間ブロッキングを行った後、TritonX-100およびウシ血清アルブミンをそれぞれ0.05%および0.1%含むPBSで洗浄した。その後、本実施例(2)の抗インフルエンザウイルスNP抗体をPBSで500倍希釈した溶液に4℃にて一晩曝し、一次抗体による抗原抗体反応を行った後、PBSで洗浄した。続いて、AlexaFluor594を結合した抗マウス抗体(インビトロジェン社)をPBSで250倍希釈した溶液に室温にて1時間曝して、二次抗体による抗原抗体反応を行った後、PBSで洗浄した。
(6)蛍光顕微鏡による観察
共焦点レーザー顕微鏡FV‐1000(オリンパス社)を用いて、本実施例(3)のコントロール群およびBAPTA群におけるECFPの蛍光およびAlexaFluor594の蛍光を検出した。その結果を図4左図に示す。また、MetaMorphソフトウェア(Molecular Devices社)を用いて各群の10個から20個の細胞について、AlexaFluor594の蛍光とECFPの蛍光との重複を示す顆粒数を測定し、1細胞あたりの平均値を求めてグラフに表した。その結果を図4右図に示す。
共焦点レーザー顕微鏡FV‐1000(オリンパス社)を用いて、本実施例(3)のコントロール群およびBAPTA群におけるECFPの蛍光およびAlexaFluor594の蛍光を検出した。その結果を図4左図に示す。また、MetaMorphソフトウェア(Molecular Devices社)を用いて各群の10個から20個の細胞について、AlexaFluor594の蛍光とECFPの蛍光との重複を示す顆粒数を測定し、1細胞あたりの平均値を求めてグラフに表した。その結果を図4右図に示す。
図4左図および右図に示すように、BAPTA群では、コントロール群に比較してAlexaFluor594の蛍光とECFPの蛍光との重複を示す顆粒が顕著に少なかった。以上より、カルシウムイオンキレート剤で処理すると、ウイルスNPの後期エンドソームへの取り込みが抑制されることが明らかになった。すなわち、カルシウムイオンキレート剤により、エンドサイトーシスによる細胞内へのウイルスの取り込みを抑制できることが明らかになった。
<実施例5>カルシウムイオンキレート剤で処理した細胞およびカルシウムチャネル阻害剤で処理した細胞におけるエンドサイトーシス機能の検討
トランスフェリンおよびデキストランを、カルシウムイオンキレート剤で処理した細胞およびカルシウムチャネル阻害剤で処理した細胞に取り込ませ、それらの取り込み量を調べた。
トランスフェリンおよびデキストランを、カルシウムイオンキレート剤で処理した細胞およびカルシウムチャネル阻害剤で処理した細胞に取り込ませ、それらの取り込み量を調べた。
(1)カルシウムイオンキレート剤およびカルシウムチャネル阻害剤による前処理
MDCK細胞群を3群に分け、それぞれコントロール群、BAPTA群およびジルチアゼム群とした。続いて、BAPTA群およびジルチアゼム群について、BAPTA-AM(シグマ社)25μmol/Lを含むDMEM培地(シグマ社)およびジルチアゼム(シグマ社)100μmol/Lμmol/Lを含むDMEM培地(シグマ社)をそれぞれ用いて、実施例1(2)に記載の方法により前処理を行った。
MDCK細胞群を3群に分け、それぞれコントロール群、BAPTA群およびジルチアゼム群とした。続いて、BAPTA群およびジルチアゼム群について、BAPTA-AM(シグマ社)25μmol/Lを含むDMEM培地(シグマ社)およびジルチアゼム(シグマ社)100μmol/Lμmol/Lを含むDMEM培地(シグマ社)をそれぞれ用いて、実施例1(2)に記載の方法により前処理を行った。
(2)エンドサイトーシス機能の評価
本実施例(1)のコントロール群、BAPTA群およびジルチアゼム群をそれぞれ2つに分け、そのうち一方にはAlexaFluor488を結合した分子量10000のデキストランを、他方にはAlexaFluor546を結合したトランスフェリン(インビトロジェン社)を、それぞれ0.5mg/mLとなるよう培地に添加して、37℃、CO25%を含む加湿環境下で30分間培養した。続いて、PBSを用いて各群の細胞を洗浄し、3%PFAを用いて室温で15分間固定した後、再度PBSを用いて各群の細胞を洗浄した。その後、実施例4(6)に記載の方法により蛍光観察を行い、各群における20個から30個の細胞について、1細胞あたりの顆粒状構造物の蛍光強度を測定し、デキストランの取り込み量およびトランスフェリンの取り込み量に換算して、グラフに表した。その結果を図5に示す。
本実施例(1)のコントロール群、BAPTA群およびジルチアゼム群をそれぞれ2つに分け、そのうち一方にはAlexaFluor488を結合した分子量10000のデキストランを、他方にはAlexaFluor546を結合したトランスフェリン(インビトロジェン社)を、それぞれ0.5mg/mLとなるよう培地に添加して、37℃、CO25%を含む加湿環境下で30分間培養した。続いて、PBSを用いて各群の細胞を洗浄し、3%PFAを用いて室温で15分間固定した後、再度PBSを用いて各群の細胞を洗浄した。その後、実施例4(6)に記載の方法により蛍光観察を行い、各群における20個から30個の細胞について、1細胞あたりの顆粒状構造物の蛍光強度を測定し、デキストランの取り込み量およびトランスフェリンの取り込み量に換算して、グラフに表した。その結果を図5に示す。
図5に示すように、BAPTA群およびジルチアゼム群では、デキストランおよびトランスフェリンのいずれについても、コントロール群に比較して取り込み量が低下した。分子量10000のデキストランは、主にマクロピノサイトーシスおよびクラスリン非依存性エンドサイトーシスにより、またトランスフェリンは主にクラスリン依存性エンドサイトーシスにより細胞内に取り込まれると考えられることから、カルシウムイオンキレート剤またはカルシウムチャネル阻害剤で処理すると、クラスリン非依存性のエンドサイトーシス、クラスリン依存性のエンドサイトーシスおよびマクロピノサイトーシスが抑制されることが明らかになった。すなわち、カルシウムイオンキレート剤やカルシウムチャネル阻害剤により、エンドサイトーシスを抑制できることが明らかになった。
カルシウムイオンキレート剤についての以上の結果{カルシウムイオンキレート剤によりウイルス感染を抑制できること(実施例1および実施例3)、カルシウムイオンキレート剤によりウイルス核タンパク質の後期エンドソームへの取り込みを抑制できること(実施例4)、および、カルシウムイオンキレート剤によりエンドサイトーシスを抑制できること(本実施例)}から、カルシウムイオンキレート剤を用いて、エンドサイトーシスによる細胞内へのウイルスの取り込みを抑制してウイルス感染を抑制できることが明らかになった。
また、カルシウムチャネル阻害剤についての以上の結果{カルシウムチャネル阻害剤によりウイルス感染を抑制できること(実施例2)、および、カルシウムチャネル阻害剤によりエンドサイトーシスを抑制できること(本実施例)}から、カルシウムチャネル阻害剤を用いて、エンドサイトーシスによる細胞内へのウイルスの取り込みを抑制してウイルス感染を抑制できることが明らかになった。
<実施例6>カルシウムイオンキレート剤で処理した細胞における、Rasタンパク質活性化の検討
カルシウムイオンキレート剤で処理した細胞における、ウイルス接種に伴う活性化Rasタンパク質の濃度変化を、FRETの原理に基づく蛍光観察およびプルダウンアッセイにより調べた。
カルシウムイオンキレート剤で処理した細胞における、ウイルス接種に伴う活性化Rasタンパク質の濃度変化を、FRETの原理に基づく蛍光観察およびプルダウンアッセイにより調べた。
(1)FRETによる活性化Rasタンパク質の検出
[1-1]野生型MEF細胞群の調製
野生型マウス(C57BL/6N Jcl;日本クレア)からマウス胎児繊維芽(Mouse embryonic fibroblast;MEF)細胞群を既報に従って調製し{Sasakiら、Science、第287巻、第5455号、第1040-1046頁、2000年}、実施例4(2)に記載の環境下で培養した。
[1-1]野生型MEF細胞群の調製
野生型マウス(C57BL/6N Jcl;日本クレア)からマウス胎児繊維芽(Mouse embryonic fibroblast;MEF)細胞群を既報に従って調製し{Sasakiら、Science、第287巻、第5455号、第1040-1046頁、2000年}、実施例4(2)に記載の環境下で培養した。
[1-2]発現ベクターの調製
FRETの原理に基づいて設計されたRaichu-Rasタンパク質のコード領域(配列番号5)が挿入された発現ベクターpRaichu-146Xは、京都大学の松田道行氏から供与された。Raichu-Rasタンパク質は、Rasタンパク質とRasタンパク質に結合することが知られている因子であるRafタンパク質のRBDとが連結され、さらに、Rasタンパク質とRBDとがYFPとCFPとで挟まれた構造を持つ。よって、波長440nmで励起すると、Rasタンパク質がGDP結合型の場合はCFPの蛍光を発し、Rasタンパク質がGTP結合型の場合はYFPの蛍光を発する。
FRETの原理に基づいて設計されたRaichu-Rasタンパク質のコード領域(配列番号5)が挿入された発現ベクターpRaichu-146Xは、京都大学の松田道行氏から供与された。Raichu-Rasタンパク質は、Rasタンパク質とRasタンパク質に結合することが知られている因子であるRafタンパク質のRBDとが連結され、さらに、Rasタンパク質とRBDとがYFPとCFPとで挟まれた構造を持つ。よって、波長440nmで励起すると、Rasタンパク質がGDP結合型の場合はCFPの蛍光を発し、Rasタンパク質がGTP結合型の場合はYFPの蛍光を発する。
[1-3]野生型MEF細胞への発現ベクターの導入
本実施例(1)の野生型MEF細胞に、FuGene HD Transfection Reagent(ロシュ社)を用いて、付属の使用書に従い、本実施例(1)[1-2]の発現ベクターpRaichu-146Xを導入した。その後、実施例4(2)に記載の環境下で培養した。
本実施例(1)の野生型MEF細胞に、FuGene HD Transfection Reagent(ロシュ社)を用いて、付属の使用書に従い、本実施例(1)[1-2]の発現ベクターpRaichu-146Xを導入した。その後、実施例4(2)に記載の環境下で培養した。
[1-4]カルシウムイオンキレート剤による前処理
本実施例(1)[1-3]の野生型MEF細胞群を3群に分け、それぞれコントロール群、BAPTA群およびEGTA群とした。続いて、BAPTA群には細胞膜透過性のカルシウムイオンキレート剤であるBAPTA-AM(シグマ社)25μmol/Lを含むDMEM培地を、EGTA群には細胞膜非透過性のカルシウムイオンキレート剤であるEGTA(シグマ社)25μmol/Lを含むDMEM培地をそれぞれ用いて、実施例1(1)に記載の方法により前処理を行った。
本実施例(1)[1-3]の野生型MEF細胞群を3群に分け、それぞれコントロール群、BAPTA群およびEGTA群とした。続いて、BAPTA群には細胞膜透過性のカルシウムイオンキレート剤であるBAPTA-AM(シグマ社)25μmol/Lを含むDMEM培地を、EGTA群には細胞膜非透過性のカルシウムイオンキレート剤であるEGTA(シグマ社)25μmol/Lを含むDMEM培地をそれぞれ用いて、実施例1(1)に記載の方法により前処理を行った。
[1-5]インフルエンザウイルス接種および蛍光観察
既報(Mochizuki N.ら、Nature 第411巻、第1065-1068頁、2001年/Ohba Y.ら、EMBO.J.第22巻、第4号、第859-869頁、2003年)に従い、タイムラプス蛍光顕微鏡を用いて観察しながら、本実施例(1)[1-4]のコントロール群、BAPTA群およびEGTA群に、実施例1(3)に記載の方法によりPR8ウイルスを接種して、約50分間蛍光観察した。代表的な1細胞の結果を図6に示す。
既報(Mochizuki N.ら、Nature 第411巻、第1065-1068頁、2001年/Ohba Y.ら、EMBO.J.第22巻、第4号、第859-869頁、2003年)に従い、タイムラプス蛍光顕微鏡を用いて観察しながら、本実施例(1)[1-4]のコントロール群、BAPTA群およびEGTA群に、実施例1(3)に記載の方法によりPR8ウイルスを接種して、約50分間蛍光観察した。代表的な1細胞の結果を図6に示す。
図6に示すように、コントロール群ではPR8ウイルス接種後にYFP/CFPの蛍光強度比が経時的に増加した。一方、BAPTA群およびEGTA群では、YFP/CFPの蛍光強度比はほとんど増加しなかった。以上より、カルシウムイオンキレート剤で処理することにより、ウイルス接種に伴うRasタンパク質の活性化が抑制されることが明らかになった。すなわち、カルシウムイオンキレート剤により、クラスリンに依存しないエンドサイトーシスによる細胞内へのウイルスの取り込みが抑制できることが示唆された(PCT/JP2010/068010)。
(2)プルダウンアッセイによる活性化Rasタンパク質の検出
[2-1]GST融合タンパク質およびlysis緩衝液の調製
北里大学の服部成介氏から供与された、GST(glutathion S transferase)とc-Raf1のRBDとの融合タンパク質(GST-Raf-RBDタンパク質)のコード領域が挿入された発現ベクターpGEX-Raf-RBDを、常法に従い大腸菌で発現させて精製GST-Raf-RBDタンパク質を得た。また、以下の組成からなるlysis緩衝液を調製した。
北里大学の服部成介氏から供与された、GST(glutathion S transferase)とc-Raf1のRBDとの融合タンパク質(GST-Raf-RBDタンパク質)のコード領域が挿入された発現ベクターpGEX-Raf-RBDを、常法に従い大腸菌で発現させて精製GST-Raf-RBDタンパク質を得た。また、以下の組成からなるlysis緩衝液を調製した。
lysis緩衝液の組成
Tris-HCl(pH7.4) 50mM
NaCl 150mM
MgCl2 5mM
Nonidet P40 1%(v/v)
sodium deoxycholate 0.5%(w/v)
SDS 0.1%(w/v)
Na3VO4 1mM
Tris-HCl(pH7.4) 50mM
NaCl 150mM
MgCl2 5mM
Nonidet P40 1%(v/v)
sodium deoxycholate 0.5%(w/v)
SDS 0.1%(w/v)
Na3VO4 1mM
[2-2]野生型MEF細胞群の調製、カルシウムイオンキレート剤による前処理およびウイルス接種
本実施例(1)[1-1]に記載の方法により調製した野生型MEF細胞群を4群に分け、それぞれ陰性コントロール群、陽性コントロール群、BAPTA群およびEGTA群とした。続いて、BAPTA群およびEGTA群について、本実施例(1)[1-4]に記載の方法により前処理を行った。次に、陽性コントロール群、BAPTA群およびEGTA群について、実施例1(3)に記載の方法によりPR8ウイルスを接種した。ただし、PR8ウイルス含有培地における培養時間を1時間に代えて0.5時間とした。
本実施例(1)[1-1]に記載の方法により調製した野生型MEF細胞群を4群に分け、それぞれ陰性コントロール群、陽性コントロール群、BAPTA群およびEGTA群とした。続いて、BAPTA群およびEGTA群について、本実施例(1)[1-4]に記載の方法により前処理を行った。次に、陽性コントロール群、BAPTA群およびEGTA群について、実施例1(3)に記載の方法によりPR8ウイルスを接種した。ただし、PR8ウイルス含有培地における培養時間を1時間に代えて0.5時間とした。
[2-3]プルダウンアッセイ
プルダウンアッセイは、既報{Franke B.ら、EMBO.J. 第16巻、第252-259頁、1997年;Inuzuka T.ら、B.B.R.C. 第379巻、第510-513頁、2009年;Ohba、EMBO.J.第20巻、第13号、第3333-3341頁、2001年}に従い行った。具体的には、本実施例(2)[2-2]の陰性コントロール群、陽性コントロール群、BAPTA群およびEGTA群に、本実施例(2)[2-1]のlysis緩衝液を添加して細胞を溶解した。続いて、遠心分離を行って上清を回収した。各群の上清を2つに分け、そのうち一方は細胞内総Rasタンパク質検出用液として取り置いた。他方に、本実施例(2)[2-1]の精製GST-Raf-RBDタンパク質を添加して30分間反応させた後、グルタチオンセファロースビーズ(Glutathione Sepharose 4B;GEヘルスケア社)を添加して反応させた。続いて、遠心分離を行って上清を除去し、本実施例(2)[2-1]のlysis緩衝液を用いて沈殿物を2回洗浄した後、溶出液を加えてビーズに結合したタンパク質を溶出させ、各群のプルダウンアッセイ液を得た。
プルダウンアッセイは、既報{Franke B.ら、EMBO.J. 第16巻、第252-259頁、1997年;Inuzuka T.ら、B.B.R.C. 第379巻、第510-513頁、2009年;Ohba、EMBO.J.第20巻、第13号、第3333-3341頁、2001年}に従い行った。具体的には、本実施例(2)[2-2]の陰性コントロール群、陽性コントロール群、BAPTA群およびEGTA群に、本実施例(2)[2-1]のlysis緩衝液を添加して細胞を溶解した。続いて、遠心分離を行って上清を回収した。各群の上清を2つに分け、そのうち一方は細胞内総Rasタンパク質検出用液として取り置いた。他方に、本実施例(2)[2-1]の精製GST-Raf-RBDタンパク質を添加して30分間反応させた後、グルタチオンセファロースビーズ(Glutathione Sepharose 4B;GEヘルスケア社)を添加して反応させた。続いて、遠心分離を行って上清を除去し、本実施例(2)[2-1]のlysis緩衝液を用いて沈殿物を2回洗浄した後、溶出液を加えてビーズに結合したタンパク質を溶出させ、各群のプルダウンアッセイ液を得た。
[2-4]イムノブロッティングによるRasタンパク質の検出
本実施例(2)[2-3]の各群の細胞内総Rasタンパク質検出用液およびプルダウンアッセイ液について、常法に従いSDS-PAGEを行った。続いて、分離したタンパク質を、イミュン-ブロットPVDFメンブレン(Bio-Rad社)に吸着させた。
本実施例(2)[2-3]の各群の細胞内総Rasタンパク質検出用液およびプルダウンアッセイ液について、常法に従いSDS-PAGEを行った。続いて、分離したタンパク質を、イミュン-ブロットPVDFメンブレン(Bio-Rad社)に吸着させた。
次に、一次抗体として抗Rasマウスモノクローナル抗体{Anti-Pan-Ras(Ab-3);Oncogene Research Products社}とECL Western Blotting Detection Reagent(GE healthcare社)とを用いて、付属の使用書に従い抗原抗体反応を行った後、LAS-1000UV mini image analyzer(富士フィルム社)を用いてシグナルを検出した。その結果を図7に示す。
図7に示すように、陽性コントロール群では、プルダウンアッセイ液において細胞内総Rasタンパク質検出用液と同程度の強いシグナルが検出された一方で、陰性コントロール群、BAPTA群およびEGTA群ではいずれも、各群の細胞内総Rasタンパク質検出用液に比べて弱いシグナルが検出された。また、細胞内総Rasタンパク質検出用液におけるシグナル強度に各群間の差はほとんど見られなかった。
抗Rasマウスモノクローナル抗体はGTP結合型Rasタンパク質およびGDP結合型Rasタンパク質のいずれにも結合することから、細胞内総Rasタンパク質検出用液におけるシグナルは細胞中の総Rasタンパク質の存在量を表す。一方、Raf-RBDに結合するのはGTP結合型Rasタンパク質であり、GDP結合型Rasタンパク質は結合しないことから、プルダウンアッセイ液におけるシグナルは、活性化Rasタンパク質の存在量を表す。以上より、カルシウムイオンキレート剤で処理することにより、ウイルス接種に伴うRasタンパク質の活性化が抑制されることが明らかになった。また、カルシウムイオンキレート剤は、細胞膜透過性の有無にかかわらず、細胞内におけるRasタンパク質活性化の抑制効果を有することが明らかになった。すなわち、カルシウムイオンキレート剤により、クラスリンに依存しないエンドサイトーシスによる細胞内へのウイルスの取り込みが抑制できることが示唆された(PCT/2010/068010)。
<実施例7>ウイルスとカルシウムチャネルとの相互作用の検討
カルシウムチャネルタンパク質のα1サブユニットに対する抗体を用いた免疫沈降物をブロットしたメンブレンをカルシウムチャネル阻害剤により処理し、インフルエンザウイルスを添加した後、抗ヘマグルチニン抗体で検出することにより、ウイルスとカルシウムチャネルとの相互作用に対するカルシウムチャネル阻害剤の効果を検討した。
カルシウムチャネルタンパク質のα1サブユニットに対する抗体を用いた免疫沈降物をブロットしたメンブレンをカルシウムチャネル阻害剤により処理し、インフルエンザウイルスを添加した後、抗ヘマグルチニン抗体で検出することにより、ウイルスとカルシウムチャネルとの相互作用に対するカルシウムチャネル阻害剤の効果を検討した。
(1)バッファーの調製
蒸留水に下記の試薬を下記の終濃度となるよう溶解することにより、免疫沈降用バッファー、SDS-PAGEサンプルバッファー、ブロッキングバッファーおよび洗浄用バッファーを調製した。
蒸留水に下記の試薬を下記の終濃度となるよう溶解することにより、免疫沈降用バッファー、SDS-PAGEサンプルバッファー、ブロッキングバッファーおよび洗浄用バッファーを調製した。
免疫沈降用バッファー
Tris-HCl(pH7.4) 50mmol/L
NaCl 150mmol/L
Triton X-100 1%(v/v)
CaCl2 1mmol/L
MgCl2 1mmol/L
Na3VO4 1mmol/L
フッ化フェニルメチルスルホニル(PMSF) 1mmol/L
Aprotinin 10mg/mL
Leupeptin 10mg/mL
Tris-HCl(pH7.4) 50mmol/L
NaCl 150mmol/L
Triton X-100 1%(v/v)
CaCl2 1mmol/L
MgCl2 1mmol/L
Na3VO4 1mmol/L
フッ化フェニルメチルスルホニル(PMSF) 1mmol/L
Aprotinin 10mg/mL
Leupeptin 10mg/mL
SDS-PAGEサンプルバッファー
Tris-HCl(pH6.8) 50mmol/L
glycerol 10%(w/v)
SDS 4%(w/v)
ブロモフェノールブルー 0.01%(w/v)
2-メルカプトエタノール 5%
Tris-HCl(pH6.8) 50mmol/L
glycerol 10%(w/v)
SDS 4%(w/v)
ブロモフェノールブルー 0.01%(w/v)
2-メルカプトエタノール 5%
ブロッキングバッファー
ウシ血清アルブミン(BSA) 1%(w/v)
NaCl 150mmol/L
Tween20 0.05%(v/v)
CaCl2 1mmol/L
NiCl2 1mmol/L
ウシ血清アルブミン(BSA) 1%(w/v)
NaCl 150mmol/L
Tween20 0.05%(v/v)
CaCl2 1mmol/L
NiCl2 1mmol/L
洗浄用バッファー
ウシ血清アルブミン(BSA) 1%(w/v)
NaCl 150mmol/L
Tween20 0.05%(v/v)
CaCl2 1mmol/L
ウシ血清アルブミン(BSA) 1%(w/v)
NaCl 150mmol/L
Tween20 0.05%(v/v)
CaCl2 1mmol/L
(2)免疫沈降およびSDS-PAGE
ヒト肺癌細胞株であるA549細胞を直径10cmの培養皿8枚に播種してDMEM培地を用いて、37℃でコンフルエントとなるまで培養した。
ヒト肺癌細胞株であるA549細胞を直径10cmの培養皿8枚に播種してDMEM培地を用いて、37℃でコンフルエントとなるまで培養した。
続いて、培地を除去してPBSで2回洗浄した後、本実施例(1)の免疫沈降用バッファー4mLを添加して細胞を溶解した後、4℃で1時間静置した。次に、4℃、15,000rpmの条件下で10分間遠心分離した後、上清4mLを回収して細胞溶解液とした。電位依存性カルシウムチャネルのα1サブユニットを認識するウサギポリクローナル抗体である、抗カルシウムチャネル抗体(Anti-Cav panα1 Subunit、ACC-004;Alomone社)1μgを細胞溶解液に加え、4℃で1時間インキュベートした。続いて、Protein G Sepharoseビーズ(GEヘルスケア社)を80μL加えて4℃で1時間インキュベートした後、遠心分離を行って上清を除去し、免疫沈降物を得た。
本実施例(1)の免疫沈降用バッファーを用いて免疫沈降物を3回洗浄した後、本実施例(1)のSDS-PAGEサンプルバッファー60μLを加え、65℃で10分熱処理を行った。氷冷した後、8%(w/v)アクリルアミドゲルの5つのウェルに10μLずつアプライし、常法に従いSDS-PAGEを行った。続いて、分離したタンパク質を、イミュン-ブロットPVDFメンブレン(Bio-Rad社)に吸着させた。このメンブレンをレーンごとに切断して5つに分け、a、b、c、dおよびeとした。
(3)カルシウムチャネル阻害剤による前処理
本実施例(1)のブロッキングバッファーに、ジメチルスルホキシドを0.1%(v/v)となるように添加したもの、ジメチルスルホキシドを0.1%(v/v)およびジルチアゼムを200μmol/Lとなるように添加したもの、ならびにジメチルスルホキシドを0.1%(v/v)およびベラパミルを50μmol/Lとなるように添加したものを準備し、それぞれ、ジメチルスルホキシド溶液、ジルチアゼム溶液およびベラパミル溶液とした。
本実施例(1)のブロッキングバッファーに、ジメチルスルホキシドを0.1%(v/v)となるように添加したもの、ジメチルスルホキシドを0.1%(v/v)およびジルチアゼムを200μmol/Lとなるように添加したもの、ならびにジメチルスルホキシドを0.1%(v/v)およびベラパミルを50μmol/Lとなるように添加したものを準備し、それぞれ、ジメチルスルホキシド溶液、ジルチアゼム溶液およびベラパミル溶液とした。
本実施例(2)のaおよびbをジメチルスルホキシド溶液に、cをジルチアゼム溶液に、dをベラパミル溶液に、eを本実施例(1)のブロッキングバッファーにそれぞれ浸漬して、4℃で16時間インキュベートした。
(4)メンブレンへのウイルスの添加
本実施例(3)のb、cおよびdに、実施例1(2)のPR8ウイルスを3×106PFUずつ加えた後、4℃で6時間インキュベートした。本実施例(3)のaおよびeにはPR8ウイルスを加えずに、4℃で6時間インキュベートした。
本実施例(3)のb、cおよびdに、実施例1(2)のPR8ウイルスを3×106PFUずつ加えた後、4℃で6時間インキュベートした。本実施例(3)のaおよびeにはPR8ウイルスを加えずに、4℃で6時間インキュベートした。
(5)抗ヘマグルチニン抗体および抗カルシウムチャネル抗体による検出
本実施例(4)のa、b、c、dおよびeの液体を除去して、本実施例(1)の洗浄用バッファーを加え、4℃で30分間振とうすることにより洗浄した。この洗浄操作は計3回行った。
本実施例(4)のa、b、c、dおよびeの液体を除去して、本実施例(1)の洗浄用バッファーを加え、4℃で30分間振とうすることにより洗浄した。この洗浄操作は計3回行った。
続いて、インフルエンザウイルスのヘマグルチニンタンパク質を認識するマウスモノクローナル抗体である、北海道大学の高田礼人氏から供与された抗ヘマグルチニン抗体をブロッキングバッファーに1000倍希釈となるよう加えて、これをHA抗体溶液とした。また、電位依存性カルシウムチャネルのα1サブユニットのうちタイプ1.2を認識するウサギポリクローナル抗体である、抗カルシウムチャネル抗体(Anti-Cav1.2,ACC-003,Alomone社)をブロッキングバッファーに1000倍希釈となるよう加えて、これをCa2+チャネル抗体溶液とした。a、b、cおよびdには、HA抗体溶液を、eにはCa2+チャネル抗体溶液をそれぞれ加えて、4℃で12時間インキュベートすることにより一次抗体による抗原抗体反応を行った。
続いて、ホースラディッシュペルオキシダーゼ(HRP)標識抗ウサギ抗体(Biosource社)をブロッキングバッファーに5000倍希釈となるよう加えて、これを二次抗体溶液とした。a、b、c、dおよびeについて、本実施例(1)の洗浄用バッファーを用いて上記と同様の洗浄操作を計3回行った後、二次抗体溶液を添加し、4℃で4時間インキュベートすることにより二次抗体による抗原抗体反応を行った。その後、実施例(1)の洗浄用バッファーを用いて上記と同様の洗浄操作を計3回行った後、ECL Western Blotting Detection Reagent(GE healthcare社)を用いて1分間発色反応を行った後、LAS-1000UV mini image analyzer(富士フィルム社)を用いて発光シグナルを検出した。その結果を図8に示す。
図8に示すように、eにおいて、250kDaのバンドに強いシグナルが検出された。この結果から、250kDaのバンドがカルシウムチャネルタンパク質のα1サブユニットを示すものであることが確認された。
また、250kDaのバンドについて、aとbとを比較すると、bではaよりも強いシグナルが検出された。以上より、ウイルスヘマグルチニンタンパク質はカルシウムチャネルタンパク質と相互作用することが明らかになった。
また、250kDaのバンドについて、b、cおよびdを比較すると、cおよびdではbよりも弱いシグナルが検出され、かつcではdよりも弱いシグナルが検出された。以上より、カルシウムチャネル阻害剤で処理すると、ウイルスヘマグルチニンタンパク質とカルシウムチャネルタンパク質との相互作用が抑制されることが明らかになった。すなわち、カルシウムチャネル阻害剤は、ウイルスとカルシウムチャネルとの相互作用を抑制できることが明らかになった。
これらの結果から、カルシウムチャネル阻害剤は、ウイルスとカルシウムチャネルとの相互作用を抑制することにより、カルシウムチャネルからのカルシウムイオンの流入、細胞内カルシウムイオン濃度の上昇およびエンドサイトーシスを抑制して、ウイルス感染を抑制できることが示唆された。
<実施例8>カルシウムチャネル阻害剤を投与したマウスにおけるウイルス核タンパク質のmRNA発現量の検討
カルシウムチャネル阻害剤を投与したマウスにPR8ウイルスを接種した後、肺を採取して定量PCRを行い、ウイルス核タンパク質のmRNA発現量を調べた。マウスの取扱は、北海道大学動物実験に関する規程に従い行った。また、マウスの飼育は陰圧のインキュベーター内で行い、飼育温度は23℃とし、飼育期間中、水および餌は自由摂取させた。
カルシウムチャネル阻害剤を投与したマウスにPR8ウイルスを接種した後、肺を採取して定量PCRを行い、ウイルス核タンパク質のmRNA発現量を調べた。マウスの取扱は、北海道大学動物実験に関する規程に従い行った。また、マウスの飼育は陰圧のインキュベーター内で行い、飼育温度は23℃とし、飼育期間中、水および餌は自由摂取させた。
(1)カルシウムチャネル阻害剤の投与
6週齢の雄のC57BL/6Njclマウス(日本クレア社)24頭を6頭ずつ4群に分け、コントロール群、アムロジピン群、ベラパミル群およびジルチアゼム群とした。コントロール群にはPBSを、アムロジピン群にはカルシウムチャネル阻害剤であるアムロジピンを溶解したPBSを、ベラパミル群にはカルシウムチャネル阻害剤であるベラパミルを溶解したPBSを、ジルチアゼム群にはカルシウムチャネル阻害剤であるジルチアゼムを溶解したPBSを、それぞれ100μLずつ、1日1回、経口ゾンデを用いて投与して、4日間飼育した。アムロジピン、ベラパミルおよびジルチアゼムの1日あたりの投与量は下記のとおりとした。
6週齢の雄のC57BL/6Njclマウス(日本クレア社)24頭を6頭ずつ4群に分け、コントロール群、アムロジピン群、ベラパミル群およびジルチアゼム群とした。コントロール群にはPBSを、アムロジピン群にはカルシウムチャネル阻害剤であるアムロジピンを溶解したPBSを、ベラパミル群にはカルシウムチャネル阻害剤であるベラパミルを溶解したPBSを、ジルチアゼム群にはカルシウムチャネル阻害剤であるジルチアゼムを溶解したPBSを、それぞれ100μLずつ、1日1回、経口ゾンデを用いて投与して、4日間飼育した。アムロジピン、ベラパミルおよびジルチアゼムの1日あたりの投与量は下記のとおりとした。
コントロール群 ;(PBSのみ)
アムロジピン群 ;アムロジピン
マウス個体の体重(kg)× 2.5mg量
ベラパミル群 ;ベラパミル
マウス個体の体重(kg)× 10mg量
ジルチアゼム群 ;ジルチアゼム
マウス個体の体重(kg)× 10mg量
アムロジピン群 ;アムロジピン
マウス個体の体重(kg)× 2.5mg量
ベラパミル群 ;ベラパミル
マウス個体の体重(kg)× 10mg量
ジルチアゼム群 ;ジルチアゼム
マウス個体の体重(kg)× 10mg量
(2)マウスへのウイルス接種およびウイルス接種後の飼育
実施例1(2)のPR8ウイルスを1×103PFU/50μLとなるようPBSに加えることによりウイルス溶液を調製した。本実施例(1)の各群について、飼育4日目のカルシウム阻害剤投与後に、イソフルランを吸入させて麻酔した後、ウイルス溶液を1個体につき50μLずつ経鼻投与した。その後、1日間飼育した。
実施例1(2)のPR8ウイルスを1×103PFU/50μLとなるようPBSに加えることによりウイルス溶液を調製した。本実施例(1)の各群について、飼育4日目のカルシウム阻害剤投与後に、イソフルランを吸入させて麻酔した後、ウイルス溶液を1個体につき50μLずつ経鼻投与した。その後、1日間飼育した。
(3)RNAの抽出
本実施例(2)の各群のマウスを頚椎脱臼により安楽死させた後、肺を採取した。採取した肺全量を、1mLのTrizol(invitrogen社)に浸漬し、直径1mmのジルコニアビーズ(ZB-10,TOMY社)500個および直径5.5mmのステンレスビーズ(SUB-55,TOMY社)1個を加えて、破砕装置Micro Smash MS-100R(TOMY社)を用いて、4℃で30秒間、2回の破砕処理を行い、破砕液を得た。破砕液にクロロホルム200μLを加えて転倒混和した後、4℃、12,000×gの条件下で、10分間遠心分離を行った。上清を回収して等量のイソプロパノールを加え、室温で10分間静置した。続いて、4℃、12,000×gの条件下で15分間遠心分離を行い、上清を除去して沈殿物を80%(v/v)エタノールでリンスした。沈殿物を風乾した後、滅菌水に溶解して、これをRNA溶液とした。RNA溶液から適量を分取し、分光光度計を用いて波長260nmにおける吸光度を測定することにより、濃度を測定した。測定結果に基づき、滅菌水を用いて希釈することによりRNA溶液の濃度を1μg/μLに調整した。
本実施例(2)の各群のマウスを頚椎脱臼により安楽死させた後、肺を採取した。採取した肺全量を、1mLのTrizol(invitrogen社)に浸漬し、直径1mmのジルコニアビーズ(ZB-10,TOMY社)500個および直径5.5mmのステンレスビーズ(SUB-55,TOMY社)1個を加えて、破砕装置Micro Smash MS-100R(TOMY社)を用いて、4℃で30秒間、2回の破砕処理を行い、破砕液を得た。破砕液にクロロホルム200μLを加えて転倒混和した後、4℃、12,000×gの条件下で、10分間遠心分離を行った。上清を回収して等量のイソプロパノールを加え、室温で10分間静置した。続いて、4℃、12,000×gの条件下で15分間遠心分離を行い、上清を除去して沈殿物を80%(v/v)エタノールでリンスした。沈殿物を風乾した後、滅菌水に溶解して、これをRNA溶液とした。RNA溶液から適量を分取し、分光光度計を用いて波長260nmにおける吸光度を測定することにより、濃度を測定した。測定結果に基づき、滅菌水を用いて希釈することによりRNA溶液の濃度を1μg/μLに調整した。
(4)ウイルス核タンパク質のmRNA発現量の定量
[4-1]cDNAの作製
本実施例(3)のRNA溶液を鋳型RNAとして、ReverTra Ace -α-(TOYOBO社)を用いて逆転写反応を行い、cDNAを作製した。逆転写反応溶液組成および逆転写反応条件は下記のとおりである。なお、逆転写反応を行う前に、鋳型RNAについて、65℃で5分間熱処理を行った。
[4-1]cDNAの作製
本実施例(3)のRNA溶液を鋳型RNAとして、ReverTra Ace -α-(TOYOBO社)を用いて逆転写反応を行い、cDNAを作製した。逆転写反応溶液組成および逆転写反応条件は下記のとおりである。なお、逆転写反応を行う前に、鋳型RNAについて、65℃で5分間熱処理を行った。
逆転写反応溶液組成;鋳型RNA 5μL(5μg)、Random primer 1μL(25pmol)、5×buffer 4μL、2.5mmol/L dNTP 2μL、ReverTra Ace 1μL、脱イオン蒸留水 適量(反応液総量を20μLとする量)
逆転写反応条件;30℃で10分、42℃で60分、99℃で5分の各反応を1サイクル行った。
逆転写反応条件;30℃で10分、42℃で60分、99℃で5分の各反応を1サイクル行った。
[4-2]定量PCR
本実施例(4)[4-1]のcDNAを鋳型DNAとして、PR8ウイルス核タンパク質(PR8ウイルスNP)およびグリセルアルデヒド3リン酸脱水素酵素(GAPDH)について、Mx3000p(stratagene社)およびSYBR Premix Ex TaqII (TAKARA社)を用いて、付属の使用書に従い、定量PCRを行い、GAPDHのサイクル数を基準として、PR8ウイルス核タンパク質のmRNA相対発現量を測定した。定量PCRに用いたプライマー、PCR反応溶液組成およびPCR反応条件は下記のとおりである。
本実施例(4)[4-1]のcDNAを鋳型DNAとして、PR8ウイルス核タンパク質(PR8ウイルスNP)およびグリセルアルデヒド3リン酸脱水素酵素(GAPDH)について、Mx3000p(stratagene社)およびSYBR Premix Ex TaqII (TAKARA社)を用いて、付属の使用書に従い、定量PCRを行い、GAPDHのサイクル数を基準として、PR8ウイルス核タンパク質のmRNA相対発現量を測定した。定量PCRに用いたプライマー、PCR反応溶液組成およびPCR反応条件は下記のとおりである。
定量PCRに用いたプライマー
PR8ウイルスNP(フォワードプライマー);5’-GATTGGTGGAATTGGACGAT-3’(配列番号6)
PR8ウイルスNP(リバースプライマー) ;5’-AGAGCACCATTCTCTCTATT-3’(配列番号7)
GAPDH(フォワードプライマー);5’- AAGGGCTCATGACCACAGTC-3’(配列番号8)
GAPDH(リバースプライマー) ;5’-GGATGCAGGGATGATGTTCT-3’(配列番号9)
PCR反応溶液組成;SYBR Premix Ex TaqII 6.25μL、フォワードプライマー 0.25μL、リバースプライマー 0.25μL、ROX Reference Dye II 0.25μL、脱イオン蒸留水 4.5μL、鋳型DNA 1μL
PCR反応条件;95℃で10秒の反応の後、95℃で5秒、60℃で30秒の各反応を40サイクル行った。
PR8ウイルスNP(フォワードプライマー);5’-GATTGGTGGAATTGGACGAT-3’(配列番号6)
PR8ウイルスNP(リバースプライマー) ;5’-AGAGCACCATTCTCTCTATT-3’(配列番号7)
GAPDH(フォワードプライマー);5’- AAGGGCTCATGACCACAGTC-3’(配列番号8)
GAPDH(リバースプライマー) ;5’-GGATGCAGGGATGATGTTCT-3’(配列番号9)
PCR反応溶液組成;SYBR Premix Ex TaqII 6.25μL、フォワードプライマー 0.25μL、リバースプライマー 0.25μL、ROX Reference Dye II 0.25μL、脱イオン蒸留水 4.5μL、鋳型DNA 1μL
PCR反応条件;95℃で10秒の反応の後、95℃で5秒、60℃で30秒の各反応を40サイクル行った。
測定したmRNA相対発現量について、各群で平均値および標準偏差を算出した。また、アムロジピン群、ベラパミル群およびジルチアゼム群における結果について、コントロール群における結果との間で有意差検定を行った。その結果を図9に示す。
図9に示すように、PR8ウイルス核タンパク質のmRNA相対発現量の平均値は、コントロール群では1倍であり、アムロジピン群では約0.75倍、ベラパミル群では約0.4倍、ジルチアゼム群では約0.45倍であった。また、コントロール群との比較において、ベラパミル群およびジルチアゼム群は有意差があった。
これらの結果から、カルシウムチャネル阻害剤を投与した場合は、それを投与しない場合と比較して、PR8ウイルスを接種したマウスの肺におけるPR8ウイルス核タンパク質のmRNA発現量が減少することが明らかになった。すなわち、カルシウムチャネル阻害剤を投与することにより、ウイルス感染を抑制できることが明らかになった。
Claims (8)
- 細胞内へのウイルスの取り込みを抑制するウイルス感染抑制および/または感染症治療剤であって、細胞内へのカルシウムイオンの流入を抑制する物質および/またはカルシウムイオンとキレートを形成する物質を有効成分とするウイルス感染抑制および/または感染症治療剤。
- 細胞内へのカルシウムイオンの流入を抑制する物質がウイルスとカルシウムチャネルとの相互作用を抑制する物質である、請求項1に記載のウイルス感染抑制および/または感染症治療剤。
- ウイルスとカルシウムチャネルとの相互作用を抑制する物質がアムロジピン、ベラパミルおよびジルチアゼムからなる群から選択される1または2以上の物質である、請求項2に記載のウイルス感染抑制および/または感染症治療剤。
- カルシウムイオンとキレートを形成する物質がグリコールエーテルジアミン四酢酸(EGTA)および/またはBAPTA-AMである、請求項1から請求項3のいずれかに記載のウイルス感染抑制および/または感染症治療剤。
- ウイルスがエンドサイトーシスにより感染可能なウイルスである、請求項1から請求項4のいずれかに記載のウイルス感染抑制および/または感染症治療剤。
- エンドサイトーシスにより感染可能なウイルスがクラスリン非依存性エンドサイトーシス、クラスリン依存性エンドサイトーシスおよびマクロピノサイトーシスからなる群から選択される1または2以上のエンドサイトーシスにより感染可能なウイルスである、請求項5に記載のウイルス感染抑制および/または感染症治療剤。
- ウイルスがインフルエンザウイルスである、請求項1から請求項6のいずれかに記載のウイルス感染抑制および/または感染症治療剤。
- ウイルスの感染を抑制および/または感染症を治療する方法であって、細胞内へのカルシウムイオンの流入を抑制する物質および/またはカルシウムイオンとキレートを形成する物質を用いて細胞内へのウイルスの取り込みを抑制する工程を有する、前記方法。
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| WO2019224489A1 (fr) | 2018-05-23 | 2019-11-28 | Universite Claude Bernard Lyon 1 | Diltiazem pour son utilisation dans le traitement des infections microbiennes |
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