ウィルスのいくつかの生体内生理と薬剤について

いつも記事を読んでくださり、ありがとうございます。

新型コロナウィルスはACE2受容体に結合して
細胞内に入り、感染する経路の中で
新型コロナウィルスの表面にある
Sタンパク質の構造の中で結合を切る必要があります。
そうした構造変化の中で
細胞のリン酸脂質膜と融合しながら
その形態変容の中で細胞内に入ることができます(1)。
そのたんぱく質の結合を切る働きをする
セリンプロテアーゼ(タンパク質分解酵素)である
TMPRSS2は2003年に流行したSARS-CoVでも
細胞内に感染する際に確認されている物質です(2,3)。
このたんぱく質分解酵素TMPRSS2は
新型コロナウィルス(SARS-CoV-2)でも
細胞へのエンドサイトーシスの際の
Sタンパク質の形態変化の中で重要な役割を果たしており
この働きを弱める物質(薬剤)は
肺の細胞へのウィルスの浸入を防いだという
報告があります(4,5)。
従って、薬剤のリパーポスとして
セリンプロテアーゼ阻害薬である
・カモスタットメシル酸塩(camostat mesylate)
・ナファモスタットメシル酸塩(nafamostat mesylate)
これらは期待されています。
実際に「試験管では」新型コロナウィルスの
抗ウィルス活性は認められており、
治験が進められているところです(6-8)。

新型コロナウィルスは
インターフェロンの分泌を阻害するとも言われています。
重症化する方は、抗ウィルス性を持つ
Ⅰ型インターフェロンの初期の分泌が不足することが
指摘されています。
従って、
インターフェロンの分泌を誘発する遺伝子である
・lymphocyte antigen 6 family member E (Ly6E)
この遺伝子を活性化し
免疫応答を通じた新型コロナウィルスの増殖抑制が
提案されています(9)。

新型コロナウィルスのSタンパク質は
糖たんぱく質で形成されています。
タンパク質の間を縫うように「海藻のような糸状の」
物質が多糖ですが、その多糖が
親水性であり、結合性、誘引性が低いことから
ウィルス感染に対する体の応答
あるいはワクチン接種などで特異的に作られた
中和抗体がSタンパク質に結合するのを
抑制していることも指摘されています(10-12)。
従って、ワクチン開発において
その中和活性を見るときには、
このような構造的な要素によって
結合を逃避するシステムを把握する事は
ワクチンの評価の中で大切になります。

新型コロナウィルスが作り出すnsp12というたんぱく質
の中にRdRPというRNA複製酵素があります。
----
RdRP:RNA依存性RNAポリメラーゼ 
(RNA-dependent RNA polymerase)
----
これがウィルスの複製に関わっているため
薬剤の一つの標的として定められています(1)。
このRdRPに作用する代表的な薬剤が
レムデシビルです。
しかしながら、その薬効については
まだ改善の余地があるとされています(13)。
代替の薬としてファビピラビルがあります。
RNAウィルスに対する薬効は確認されており(14)、
新型コロナウィルスでも
抗ウィルス作用がみられているという報告(15)があり
治験が進められてます(14)。

細胞内でのウィルスの増殖を考える上で重要なのが
小胞体で作られる
・Double-membrane vesicles (DMVs)
という(2重脂質膜で覆われた?)胞です。
この胞にSARS-CoVのタンパク質
nsp3、nsp5、nsp8が結合して、
RNAの複製を細胞質の特定の場所で行うことが
示唆されていますが、
今のところはっきりとしたことはわかっていません(16,17)。

上述したように
細胞外から細胞内への浸入、
RNAの増殖に関わる酵素、
細胞内でのウィルス増殖のための応答など
様々な経路がある中でその働きを明らかにすることで
そこから多面的な薬剤による治療戦略が生まれると思います・
例えば、
小胞体で作られる小胞のメカニズムは
まだよくわかっていないですが、
それにウィルスが結合するためのタンパク質や
その胞を作製するために使われる材料、遺伝子などがわかれば、
それを阻害する薬剤の開発指針になります。
それがウィルスの増殖の中である程度共通して行われる
事であれば、新型コロナウィルスの変異型、
今後流行するかもしれない同系のコロナウィルス、
あるいは今後のウィルス治療にも貢献すると考えられます。

以上です。

(参考文献）
(1)
Philip V’kovski, Annika Kratzel, Silvio Steiner, Hanspeter Stalder & Volker Thiel 
Coronavirus biology and replication: implications for SARS-CoV-2
Nature Reviews Microbiology (2020)
(2) 
Gierer, S. et al. 
The spike protein of the emerging betacoronavirus EMC uses a novel coronavirus receptor for entry, can be activated by TMPRSS2, and is targeted by neutralizing antibodies. 
J. Virol. 87, 5502–5511 (2013).
(3)
Matsuyama, S. et al. 
Efficient activation of the severe acute respiratory syndrome coronavirus spike protein by the transmembrane protease TMPRSS2. 
J. Virol. 84, 12658–12664 (2010).
(4)
Hoffmann, M. et al. 
SARS-CoV-2 cell entry depends on ACE2 and TMPRSS2 and is blocked by a clinically proven protease inhibitor. 
Cell 181, 271–280 (2020).  
(5)
Shang, J. et al. 
Cell entry mechanisms of SARS-CoV-2. Proc. 
Natl Acad. Sci. USA 117, 11727–11734 (2020).
(6)
 Kawase, M., Shirato, K., van der Hoek, L., Taguchi, F. & Matsuyama, S. 
Simultaneous treatment of human bronchial epithelial cells with serine and cysteine protease inhibitors prevents severe acute respiratory syndrome coronavirus entry. 
J. Virol. 86, 6537–6545 (2012).
(7)
Yamamoto, M. et al. 
Identification of nafamostat as a potent inhibitor of middle east respiratory syndrome Coronavirus s protein- mediated membrane fusion using the split- protein-based cell- cell fusion assay. 
Antimicrob. Agents Chemother. 60, 6532–6539 (2016).
(8)
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Nafamostat mesylate blocks activation of SARS- CoV-2: New treatment option for COVID-19. Antimicrob. 
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(9)
Pfaender, S. et al. 
LY6E impairs coronavirus fusion  and confers immune control of viral disease.  
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(10)
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(11)
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