広範囲の宿主媒介型抗ウイルス薬としてのイベルメクチン　本物か？

Ivermectin as a Broad-Spectrum Host-Directed Antiviral: The Real Deal?

pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32942671/

David A. Jans 1,*OrcIDとKylie M. Wagstaff 2によって

1モナシュバイオメディシン・ディスカバリー・インスティテュート生化学・分子生物学部門核シグナリング研究室

2モナシュバイオメディシン・ディスカバリー・インスティテュート 生化学・分子生物学部 癌ターゲティング・核治療学研究室
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受理された。2020年8月8日 / 改訂：2020年9月4日 / 受理された。2020年9月9日 / 公開：

2020年9月15日

要旨

米国食品医薬品局（FDA）から寄生虫感染症の治療薬として承認された低分子大環状ラクトンイベルメクチンは、抗ウイルス剤として注目され、ここ8年で新たな注目を集めている。

ハイスループットな化学スクリーニングにより、核内局在性を有するヒト免疫不全ウイルス-1（HIV-1）インテグラーゼタンパク質の宿主ヘテロ二量体インポーチン（IMP）α/β1複合体による認識を阻害することが確認され、その後、IMPαに直接結合して構造変化を誘発し、主要なウイルスおよび宿主タンパク質の核内輸入を仲介するIMPαの正常な機能を阻害することが示されている。

驚くべきことに、HIV-1,デングウイルス、ジカウイルス、ウエストナイルウイルス、ベネズエラ馬脳炎ウイルス、チクングニアウイルス、シュードラビースウイルス、アデノウイルス、SARS-CoV-2（COVID-19）に対する強力な抗ウイルス作用が細胞培養実験で確認されている。

デングウイルスについては第III相臨床試験が終了しており、SARS-CoV-2については全世界で50件以上の臨床試験が進行中である。本ミニレビューでは、SARS-CoV-2を含む様々なウイルスに対する宿主指示型広スペクトル抗ウイルス薬としてのイベルメクチンの有用性について考察する。

キーワード：イベルメクチン、抗ウイルス剤、SARS-CoV-2,COVID-19,フラビウイルス、デングウイルス、ジカウイルス

1. 序論

2015年のノーベル医学賞は、キャンベルと大村の「不思議な薬」であるイベルメクチン（Streptomyces avermitilis菌が産生する大環状ラクトン22,23-ジヒドロアベルメクチンB [1]）の「丸虫寄生虫による感染症」に対する新規治療薬としての貢献を評価するもので、アルテミシニンとマラリアに関する画期的な研究を行ったTu Youyouと並んで受賞した[2]。1975 年に発見されたイベルメクチンは、1981 年から動物の寄生虫感染症の適応で販売され、1987 年にはオンコセルカ症（河川盲目症）に対するヒトへの使用が承認された。それ以来、河川盲目症／フィラリア症、ストロンギロイディ症／アスカリア症、疥癬の原因となる外来寄生虫、小児小児小児病、および酒さの原因となる多くのヒト寄生虫感染症の治療に使用されてきた [1,3]。最近では、マラリアなどの昆虫媒介感染症の防除にも応用されている [1,3,4,5]。イベルメクチンは、世界保健機関（WHO）の必須医薬品モデルリストに登録されている[6]。
2012年以降、ヒト免疫不全ウイルス（HIV）-1,インフルエンザ、デングウイルス（デングウイルス）やジカウイルス（ZIKV）などのフラウイルス、そして最も注目すべきSARS-CoV-2（COVID-19）を含む、増加しつつあるRNAウイルスに対してイベルメクチンが抗ウイルス性を有することが複数報告されている[4,5,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17]。DNA ウイルスに対する活性の証拠はより限定的であるが、シュードラビー、ポリオーマ、およびアデノウイルスを含む [18,19,20]。イベルメクチンの広範な抗ウイルス活性の基礎は、イベルメクチンが、様々なウイルスタンパク質および主要な宿主因子の核内輸入を媒介することが知られている宿主インポーチンα（IMPα）タンパク質[11,18,20]に結合し、その核内輸送の役割を阻害するという事実に関係しているようであるが、SARS-CoV-2の場合を含め、イベルメクチンの他の抗ウイルス作用の可能性が提案されている（例えば、[12]）（例えば、[21,22]）。本ミニレビューでは、イベルメクチンが現在のSARS-CoV-2危機において決定的に有用な抗ウイルス剤であり得る可能性を考慮して、イベルメクチンの広範な抗ウイルス活性の証拠の重みとIMPα指向性活性の根拠を要約する[6,17]。

2. 米国食品医薬品局認可の抗寄生虫剤としてのイベルメクチン

イベルメクチンは、各種寄生虫疾患の治療薬として、その効果は過小評価されている。[1,2,3,4,5,6]。イベルメクチンは，オンコセルカ症やストロンギロイジダ症の治療に年間単回経口投与（例えば，150μg/kg，200μg/kg）されている。リンパ系フィラリア症も同様に、パンデミック地域では年1回の経口投与（300～400μg/kg)または隔年投与（150～200μg/kg）で治療されている[23]。イベルメクチンの文書化された抗寄生虫作用のモードは、GABA媒介の神経伝達を増強し、無脊椎動物のグルタミン酸チャネルに結合して寄生虫の麻痺と死をもたらすことである[24]。選択性は、イベルメクチンがGABAが神経伝達物質として機能する哺乳類の中枢神経系（CNS）には容易に浸透しないという事実に由来する [24]。
2000 µg/kgまでの用量は、寄生虫感染症の患者では十分に忍容性がある[23,25]。イベルメクチン（メクチザン）の世界的な大量投与の最初の11年間の分析では、累積発生率は100万人あたり1件の重篤な副作用の症例を示している[4,26]。同様に、動物では薬剤耐性が発生する可能性があるが、ヒトでは25年以上経過しても耐性が確認されていない。このように、イベルメクチンは安全で強力な抗寄生虫剤であることは間違いなく、今後も長く使用される可能性が高いと考えられている[1,4]。

3. 抗ウイルス活性を有するIMPα標的薬としてのイベルメクチン

核内への輸送および核外への輸送は、真核生物の細胞および組織の機能にとって中心的なものであり、ウイルス感染において重要な役割を果たしている。この輸送のターゲティングシグナル依存性メディエーターは、タンパク質のIMPスーパーファミリーのメンバーであり、その中には複数のα形およびβ形が存在する[14,27]。IMPα/β1 ヘテロ二量体によって媒介される経路は、シグナル伝達物質および転写活性化因子（STAT）および核内因子κ-光鎖-エンハンサー・オブ・アクティブ化 B 細胞（NF-κB）転写因子ファミリーのメンバーを含む宿主タンパク質が、核内包埋込核孔を介して核内に入る最も特徴的な経路である。多数のウイルスタンパク質（例えば、[27,28]）もまた、この経路を使用しており（図1参照)IMPα/β1ヘテロダイマー内のIMPαは、特異的標的シグナル認識のアダプター役割を果たし、一方、IMPβ1は、核内の核孔への結合/移動、および核内の核内輸入カーゴの放出という主要な核内役割を果たしている（図1）[27]。

図1 宿主およびウイルスタンパク質の核内輸送におけるIMPαの役割、およびイベルメクチンによる阻害のメカニズムを示す模式図

(a) STAT や NF-κB 転写因子ファミリーのメンバーなどの宿主タンパク質は、IMPα/β1 ヘテロ二量体の作用により核内に局在し、IMPαの「IBB」（IMPβ結合）領域（緑の曲線）は IMPβ1 によって結合され、ヘテロ二量体内の IMPαによるカーゴ認識を可能にする;IMPβ1 はその後、核エンベロープ（NE）内に埋め込まれた核細孔（NPC、核細孔複合体）を介して核内への三量体の輸送を仲介する。これに続いて、核内で放出され、転写因子が抗ウイルス応答を含む転写制御において正常な機能を果たすことができるようになる。IMPαは、IMPβ1とのヘテロ二量体内でのみ核内インポートを媒介することができる。

(b) ウイルス感染において、IMPαと相互作用することができる特定のウイルスタンパク質（例えば、デングウイルス、ZIKV、WNVの場合はNS5）は、核にアクセスするためにIMPα/β1ヘテロ二量体を利用し、抗ウイルス応答に拮抗する[14,27,28]。これは、突然変異原性および阻害剤の研究によって示されているように、最適なウイルス産生を可能にするために非常に重要である。どのSARS-CoV-2タンパク質が感染細胞の核にアクセスし得るかは検討されていない（セクション3を参照）。

(c) IMPαを標的とする化合物イベルメクチンは、IMPα/βヘテロダイマー内でIMPα（赤いロゼンジとして示される結合部位）に結合してIMPαを解離させ、IMPαを遊離させてIMPβ1に結合するのを防ぎ、それによってNS5の核内インポートをブロックする[11]。

GW5074（表1参照）は、同様のメカニズムを示すことが示されている[29]。表1を参照のこと。抗ウイルス効果を有するIMPα阻害剤の試験管内試験特性。

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感染サイクルにおけるウイルスタンパク質の核へのターゲティングの重要性は、多くのウイルスで実証されている。例えば、突然変異原性解析は、IMPαによる特異的認識が、デングウイルス非構造タンパク質（NS）5などの様々なウイルスタンパク質の核内局在化に重要であることを示している[30];有意に、デングウイルスは、NS5のIMPαと同様の減少した相互作用を示し、デング感染におけるNS5-IMPα相互作用の重要性を強調している。その後、様々な異なる低分子を用いて示されてきたように、デング感染に対するこの相互作用の重要性は、デングNS5のIMPα認識を阻害する複数の異なる低分子がデング感染を制限することができるという事実の根拠となっている[7,8,11,29,31]。イベルメクチンの場合、この活性は、SARS-CoV-2 [18]を含む多数の異なるウイルス（以下を参照）[7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17]に及ぶ。どのSARS-CoV-2タンパク質が感染細胞の核にアクセスするかは詳細には調べられていないが、関連するコロナウイルスでは、SARS-CoV-1のORF6（Open Reading Frame 6）タンパク質がIMPαと結合することが示されており[32]、MERS-CoV（中東呼吸器症候群コロナウイルス）のORF4bはNLS依存性の方法で核にアクセスすることが知られている[33]。継続中の研究では、SARS-CoV-2のORFのうち、どのORFが同等の役割を果たし、イベルメクチンのIMPαへの影響の潜在的な標的となりうるかを明らかにする予定である。

我々は2011年に、組換え発現タンパク質と1200種類の化合物ライブラリーを用いて、IMPα/β1によるHIV-1インテグラーゼ（IN）認識阻害剤を対象とした原理実証型ハイスループットスクリーニングを行い、イベルメクチンを同定した[34]。その後、IMPα/β1 に対して活性が確認され、その結果として抗ウイルス活性を有することが確認されたいくつかの化合物 [7,14,29,36] の中で、イベルメクチンがこの点で最も特徴的であり、幅広いスペクトルの活性を有していることが示された。イベルメクチンは当初、IN だけでなく、シミアンウイルス SV40 大型腫瘍抗原 (T-ag) や他の IMPα/β1 依存性 (ただし、IMPβ1 依存性ではない) カーゴの核輸入を阻害することが示され、IMPα (IN ではない) が直接の標的であるという考えと一致していた [34,35]。その後の研究では、イベルメクチンがNF-κB p65 [37]およびウイルスタンパク質を含む様々な異なる宿主の核蓄積を阻害する能力を持つことが、トランスフェクトされた細胞系および感染した細胞系で実証されており（表1を参照)これが確認されている（14,34）[14,34]。イベルメクチンのウイルスタンパク質 NS5 および T-ag への IMPα の結合を阻害する能力は、生体分子蛍光相補法を用いて細胞内でも確認されている [11]。

イベルメクチンによる IMPα の標的化は、長年の研究により明確に支持されていたが（下記も参照)IMPα への直接結合は、耐熱性、分析的超遠心、および円二色性（CD）を含む一連の生物物理学的技術を用いて、最近正式に実証されたばかりである [11]。重要なことに、CD/耐熱性の研究では、IMPαによるイベルメクチンの結合が構造変化を誘発することが示されており、これが、ウイルスの核インポートカーゴを結合できないIMPαの基礎となっている可能性が高い。驚くべきことに、この構造変化はまた、IMPαとIMPβ1とのヘテロ二量体化にも影響を与えているようである[11]。このように、イベルメクチンは、IMPαによるシグナル認識を阻害するだけでなく、核細孔を介したその後の輸送を媒介するために不可欠なIMPα/β1複合体の形成を確実に阻害することによって、核内輸入を阻害している。興味深いことに、GW5074（表1参照）は、カーゴ認識とIMPβ1との特異的相互作用の両方を妨げる構造変化を誘導するためにIMPαに結合するイベルメクチンとほぼ同じメカニズムを持っているように見える[29]。

4. 抗ウイルス剤としてのイベルメクチン

多くのウイルスが、堅牢な感染のために特定のウイルスタンパク質のIMPα/β1依存性の核内インポートに依存することが知られているという事実と一致しており [14,27,28]、イベルメクチンは試験管内試験の研究で、さまざまなRNAウイルスによる感染を制限するのに有効であることが確認されている [10. 14]、HIV-1 [7]、デングウイルス（4つの血清型すべて）および関連するフラビウイルス[8,11,12]、インフルエンザ、およびベネズエラ馬脳炎ウイルス（VEEV）やチクングニアなどのアルファウイルス[9,15,16]（表1参照）を含む。また、DNA ウイルス [18,19,20] に対しても活性である。最近の研究では、SARS-CoV-2の強力な阻害剤であることが示されている[17]。

この抗ウイルス活性の注目すべき点は、様々な手法で評価されたウイルス阻害のEC50が低μMの範囲にあることである（右列、表1参照）。明らかな暗示は、表1に列挙されたすべてのウイルスの場合の感染性ウイルス産生の阻害のメカニズムが、核輸入、特にウイルスタンパク質の役割を阻止するためにIMPαを標的化することによるところが大きいということである（図1を参照のこと）。重大なことに、IMPαを核輸入機能を阻止するために非常に類似した方法で標的化するように見える他の2つの低分子（GW5074およびgossypol）は、同等の抗ウイルス特性を有しており[13,29,36]、宿主タンパク質IMPαが多くの医学的に重要なウイルスによる感染の主要な寄与者であるという考えと一致している。

5. 臨床における抗ウイルス薬としてのイベルメクチン

他の多くの分野と同様に、抗ウイルス研究における最大の課題の一つは、実験室での実験から前臨床/非臨床研究への移行であり、投与量の問題は困難である[6]。しかし、この文脈では明らかなことを強調することが重要である：表1で文書化されたイベルメクチンの抗ウイルス活性は、一般的に生理学的ではない高い、一般的には非生理学的な感染の増殖率と細胞単層培養、多くの場合、臨床的に関連性のないベロ細胞（アフリカ緑猿の腎臓、インターフェロンα/β産生に障害がある）のような細胞株を使用した実験室実験から得られたものである。明らかに、低μM EC50値のための表1の結果は、それらが使用された細胞モデル系で堅牢な、用量依存性の抗ウイルス活性を明らかにするという事実を超えて解釈すべきではないし、それらに基づいて臨床でイベルメクチンのμM濃度を目指して努力することはナイーブであろう。
イベルメクチンを使用する臨床介入において重要な考慮事項は、その宿主指向型（IMPα指向型）作用機序である。イベルメクチンはヒトにおける安全性プロファイルが確立されており [23,25]、多くの寄生虫感染症 [1,3,5] に対して米国食品医薬品局（FDA）の承認を受けているが、抗ウイルス反応において紛れもなく重要な宿主機能を標的としており、細胞/組織/器官の IMPαレパートリーの大部分を滴定すると毒性を引き起こす可能性がある。このことを考慮すると、ウイルス感染症の治療において宿主指向薬が「ゲームチェンジャー」となり得るのは、感染の初期段階、あるいは予防的に（セクション6を参照)体の免疫系が完全な抗ウイルス反応を起こす機会を持てるように、ウイルス負荷を低く保つことかもしれない[11,17]。

イベルメクチンの感染症治療のための抗ウイルス剤としての真の可能性は、もちろん、前臨床/非臨床試験でのみ実証される。前臨床研究には、致死性のシュードラビース（PRV）マウスチャレンジモデルがあり、感染後12時間後にイベルメクチン（0.2mg/kg）を投与することで50%のマウスが保護され、感染時にイベルメクチンを投与することで60%に増加することが示されている[18]。SARS-CoV-2（下記参照）を対象とした多数の臨床試験のほかに、これまでに報告されている唯一の試験は、デングウイルス感染症を対象とした第III相試験である[40]。現在、120カ国以上の世界人口のほぼ70%が蚊を媒介とするフラビウイルス感染症の脅威にさらされており、洗練された大規模なベクターコントロールプログラムにもかかわらず、推定1億人のデングウイルス感染症とデング出血熱による毎年の死亡者数は25,000人に上っている[41,42]。密接に関連するZIKV（2015/2016年にアメリカ大陸で大規模なアウトブレイクが発生した原因）については、抗ウイルス治療薬の不足と、効果的なワクチン開発の課題が疾病管理の妨げとなっている。タイで行われた第III相試験の予備的な形で発表された臨床データ[40]は、抗ウイルス活性を示している;1日投与量（0.4mg/kg）は安全であり、ウイルス学的な有効性を有すると結論づけられたが、介入のタイミングに起因する可能性もあり、明確な臨床的有益性は報告されていない。著者らは、臨床的有用性を確保するためには投与レジメンの変更が必要であると結論付けている[40]。この研究は、臨床におけるウイルス負荷を低減するイベルメクチンの可能性を強調するとともに、現場で真の臨床的利益を得るためには、タイムリーな介入と効果的な投与レジメンの複雑さを浮き彫りにしている。

6. SARS-CoV-2に対する有効な治療法は？

複数の領域での取り組みにもかかわらず、現在のSARS-CoV-2パンデミックは、世界の感染数（急速に3,000万人に近づいている）と死亡者数（93万人以上）の点で、豚インフルエンザのパンデミックを抜いている。既存の薬剤の再利用によるSARS-CoV-2の抗ウイルス剤の探索は困難であることが証明されている（例えば、[43,44,45,46,47]を参照）が、再利用の重要な側面の1つは、肺で治療レベルを達成する必要があると認識されていることである。標準的な寄生虫治療薬の投与からヒト血清中に達成可能なイベルメクチンのレベルと、イベルメクチンの肺レベルを測定できる堅牢な大動物実験の両方に基づいて発表された薬物動態モデルは、イベルメクチンの濃度がc.2.5μM EC50の10倍以上であることを示している。 5 μM EC50の10倍のイベルメクチン濃度が、試験管内試験実験（表1）で示されたSARS-CoV-2の場合、肺で達成可能である可能性が高いことを示している[48]。異なる仮定に基づくモデリングでは、より低い値を予測しているが、動物からのデータに基づいて肺でのイベルメクチンの長期安定性（30日以上）を強調している[49]。また、長時間作用型イベルメクチンの静脈内投与のための液体製剤が記載されており、エアゾール投与も開発中であることにも留意すべきである。
現在、SARS-CoV-2の治療または予防に対するイベルメクチンの臨床的有用性を検証する試験が世界中で50以上行われている（表2を参照）。

表2 SARS-CoV-2に対するイベルメクチンを用いた現在の臨床試験の概要

これらには、併用療法のバリエーション（[51,52]参照)投与レジメン、および予防プロトコルが含まれる。後者に関しては、最近完了したNCT04422561試験（表2,no.22）の予備的な結果は、COVID患者の無症状の家族の近親者を調査したもので、イベルメクチンを72時間間隔で2回投与した結果、203人の被験者のうちSARS-CoV-2感染の症状を報告したのはわずか7.4%であり、対照の未投与被験者の58.4%が症状を報告したのとは対照的であり、イベルメクチンが予防薬としての可能性を強調していることを示している。

表2に示した厳格な無作為化臨床試験の結果が今後数ヶ月のうちに明らかになり、COVID-19感染症に対するイベルメクチンの「本物」であることが証明されることが期待されている。

この文脈では、イベルメクチンがペルー共和国[53]とボリビア北東部ベニ地域[54]でヒトにおけるSARS-CoV-2の治療薬として承認されていることに注目すべきである。

7. 結論

抗ウイルス剤を開発する際の本能的な反応は、高い特異性を追求することであり、特定のウイルス成分や機能に特異的なウイルス標的薬のアイデアは魅力的である。しかし、ウイルスのゲノム、特にRNAウイルスのゲノムは突然変異し進化する傾向が強いため、耐性を獲得する選択が蔓延する可能性がある（例えば、HIVなど）。重要なことは、特定のウイルスに対する薬剤の高い特異性は、異なるウイルスに対しては、その有用性が限られているか、または有用性がないことも必然的に意味する。したがって、例えば、インフルエンザやHIVに対して活性な再利用された抗ウイルス剤が、遠縁のフラビウイルスやコロナウイルスに対して有効であることが判明することは驚くべきことではない。

対照的に、問題のウイルスが同じ宿主経路/機能に依存している限り、堅牢な感染は単に標的とする宿主経路/機能が同じであることから、、宿主指向型の抗ウイルス薬はより簡単に再利用できる。ここでの潜在的な合併症は、ウイルス組織のトロピズム（例えば、全身性または呼吸器性のウイルス感染の場合には、血液または肺）とそれに伴う薬物動態学的考察であるが、ウイルス抵抗性のための選択は、このシナリオではほとんど回避されている。毒性が問題にならない限り、宿主指向型の薬剤は、共通の宿主経路に依存している様々な異なるウイルスに対して、真の意味で広範な範囲の薬剤となる可能性を持っている。非常に多くのウイルスが、堅牢な感染のためにIMPα/β1依存性の核輸入に依存しているという事実（[14,27,28]および上記参照）は、この経路を標的とした薬剤が広スペクトルの抗ウイルス剤となる真の可能性を持っていることを意味している。この分野で何十年にもわたって使用されてきたイベルメクチンは、ヒトの安全性という点では明らかに「適合」しているが、SARS-CoV-2に関して、この原理を証明する分子となるかどうかは、今後数ヶ月の間に、いずれにせよ明確に確立されることになるであろう。