成果情報 神経障害性疼痛や線維筋痛症の治療薬候補化合物の開発―モルヒネ鎮痛効果の障害も解除―

横浜市立大学
長崎大学
日本医療研究開発機構

横浜市立大学大学院生命医科学研究科 栗田順一特任助教、平尾優佳特任助手、西村善文学長補佐と、長崎大学医歯薬総合研究科 植田弘師教授は、㈱PRISM BioLabの小路弘行博士らとの共同研究で、神経障害性疼痛や線維筋痛症を治癒させる候補化合物を開発しました。 開発に当たっては、NMRという特殊な分光器を用いて、神経障害性疼痛に関与しているタンパク質の機能に必要な構造を解析し、その一部を模倣した化合物を設計して合成しました。この化合物は確かにタンパク質の機能の一部を模倣している事がNMRで確認でき、その化合物を神経障害性疼痛のモデルマウスと線維筋痛症のモデルマウスに投与すると、障害の改善効果が明らかに認められました。

• 神経障害性疼痛の治療薬候補化合物（mS-11）をデザインし合成した。
• 神経障害性疼痛と線維筋痛症において減弱していたモルヒネの鎮痛効果を回復した。
• 中高年女性に非常に多い原因不明の線維筋痛症にも効果が期待できる。

なおこの研究の一部は、国立研究開発法人日本医療研究開発機構（AMED）「創薬等ライフサイエンス研究支援基盤事業」、文部科学省「先端研究基盤共用促進事業（共用プラットフォーム形成支援プログラム）NMRプラットフォーム」と、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）、ならびに日本学術振興会（JSPS）科学研究費基盤（A）の助成事業の成果です。横浜市立大学は、AMED事業により標的タンパク質のタンパク質間相互作用の構造解析とその相互作用様式の解析を行い、㈱PRISM BioLabによる化合物のデザインと合成を支援しました。

神経障害性疼痛には神経特異的転写抑制因子NRSFというタンパク質が関与していることが共同研究者である長崎大学の植田教授らにより2010年に報告されていました。NRSFは非神経細胞や神経前駆細胞で神経遺伝子の発現を抑制するタンパク質（リプレッサー）として知られ、NRSFの発現や核への移行が抑えられてその働きが抑制されると、神経特異的な遺伝子群が発現して正常な神経細胞が出来ます。反対に、神経細胞でNRSFの働きが完全に抑制されないと異常な神経細胞ができ、小児の重篤な神経がんである髄芽腫や遺伝性神経疾患であるハンチントン舞踏病、神経障害性疼痛の発症が報告されています。

NRSFが働く時には別の共役タンパク質（コリプレッサー）であるSin3と結合する必要があります。Sin3はヒストン脱アセチル化酵素HDACに結合していて、これが染色体構造を固くすることで遺伝子の発現を抑制します。NRSFがSin3に結合する事は神経の遺伝子発現を抑制するために重要です。西村学長補佐らが2005年にNRSFがSin3に結合する様子をNMRで解析したところ、神経障害性疼痛等の神経疾患でNRSFの発現や核への移行が抑えられなくても、NRSFとSin3の結合を阻害すれば治療に繋がると考えられたことから、本研究開発につながりました。

NRSFは非常に短いらせん構造（ヘリックス）の部分でSin3の溝に結合していたので、このらせん構造を模倣した化合物（mS-11）をデザインして合成し、実際にmS-11化合物がSin3に結合している様子をNMR法を用いて解析したところ、NRSFタンパク質の場合と同じようにSin3の溝に結合している事を確認できました。

こうした基礎研究を踏まえて、神経障害性疼痛のモデルマウスと植田教授らが独自に開発したストレス誘発性の線維筋痛症のモデルマウスにそれぞれmS-11化合物を投与すると、明らかな障害の改善効果が認められました。また、これらの障害では鎮痛剤であるモルヒネの効き目が無くなっていましたが、mS-11の投与によりその鎮痛効果も改善しました。NRSFの代わりにmS-11化合物がSin3に結合することで、神経特異的な遺伝子群が発現して正常な神経細胞が出来たと想定されます。

したがって、mS-11化合物はヒトの神経障害性疼痛や線維筋痛症治療の有望なリード化合物として今後の展開が期待されます。

図5：合成した化合物mS-11がmSin3Bタンパク質（PAH1ドメイン）に結合している様子をNMRで解析した結果。

図6：

1. 神経障害性疼痛鈍麻のモデルマウスに電気刺激を与えると疼痛鈍麻のモデルマウスでは2倍程度の電流を流さないと応答しないがmS-11化合物を投与すると正常なマウスに近づいた。
2. 神経障害性疼痛モデルマウスでは熱刺激に対するモルヒネ鎮痛効果が見られないがmS-11を投与するとモルヒネ鎮痛効果が観測された。
3. 線維筋痛症モデルマウス（繰り返し冷却ストレスマウス）は熱刺激に対して過敏に応答するがmS-11を投与すると正常マウスと同様な応答になった。
4. 線維筋痛症モデルマウス（繰り返し冷却ストレスマウス）はモルヒネ鎮痛効果を示さないがmS-11を投与するとモルヒネ鎮痛効果が観測された。
5. 線維筋痛症モデルマウス（繰り返し心理的ストレスマウス）は熱刺激に対して過敏に応答するがmS-11を投与すると正常マウスと同様な応答になった。
6. 線維筋痛症モデルマウス（繰り返し心理的ストレスマウス）はモルヒネ鎮痛効果を示さないがmS-11を投与するとモルヒネ鎮痛効果が観測された

今後の展開

今回開発した化合物を発展させ、実際にヒトの神経障害性疼痛や線維筋痛症の治療薬の開発を行いたいと考えています。

参考文献

1. Nomura, M., Uda-Tochio, H., Murai, K., Mori, N., and Nishimura, Y. The Neural Repressor NRSF/REST Binds the PAH1 Domain of the Sin3 Corepressor by Using its Distinct Short Hydrophobic Helix J. Mol. Biol.,354, 903-915 (2005).

用語説明

線維筋痛症：

特定できる原因が無く、全身に激しい痛みがあり、日本人の約1.7％約200万の患者がいると推測されている。中高年女性に多く原因は不明だが、中枢神経の異常によって痛みを増幅させていると考えられる。今回の実験によってこの疾病にNRSFが関与している可能性が示された。

神経障害性疼痛：

皮膚などの知覚神経から大脳皮質までの痛み神経伝達経路上の様々な障害によって神経が異常興奮して生じる痛み。

論文について

掲載誌：

Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters
A mimetic of the mSin3-binding helix of NRSF/REST ameliorates abnormal pain behavior in chronic pain models
Hiroshi Ueda^a, Jun-ichi Kurita ^b, Hiroyuki Neyama ^a, Yuuka Hirao^b, Hiroyuki Kouji^c,d,Tadashi Mishina ^c, Masaji Kasai^c, Hirofumi Nakano^c,e, Atsushi Yoshimori^f, and Yoshifumi Nishimura ^b,*

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