イベルメクチン:抗ウイルス効果からCOVID-19補完レジメンまでのシステマティックレビュー

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イベルメクチン

Ivermectin: a systematic review from antiviral effects to COVID-19 complementary regimen

公開: 2020年6月12日

https://www.nature.com/articles/s41429-020-0336-z

ファテメ・ハイダリー&レザ・ガレバギ

要旨

イベルメクチンは、その抗菌性、抗ウイルス性、抗がん剤としての特性を活かし、様々な疾患の治療に多くの効果を提案している。イベルメクチンは、一部のウイルスを含む多くの微生物に対して高い効果を示する。この包括的なシステマティックレビューでは、過去50年間の試験管内試験および生体内試験試験を含め、イベルメクチンの抗ウイルス効果をまとめている。

ジカ、デング熱、黄熱、西ナイル、ヘンドラ、ニューカッスル、ベネズエラ馬脳炎、チクングニア、セムリキ森林、シンドビス、A型鳥インフルエンザ、豚の生殖呼吸器症候群、ヒト免疫不全ウイルス1型、重症急性呼吸器症候群コロナウイルス2などのRNAウイルスに対するイベルメクチンの抗ウイルス効果が報告されている。さらに、イベルメクチンの抗ウイルス効果を示す研究では、イヌヘルペス1型、BKポリオマウイルス、シュードラビー、豚サーコウイルス2型、牛ヘルペスウイルス1型などのDNAウイルスに対する抗ウイルス効果を示す研究もある。

イベルメクチンは、いくつかの生物学的メカニズムで役割を果たしているため、COVID-19を含む広範なウイルス、および他のタイプのポジティブセンス一本鎖RNAウイルスの治療における潜在的な候補として機能する可能性がある。動物モデルを用いた生体内試験試験では,イベルメクチンの幅広い抗ウイルス効果が確認されているが,臨床での有効性を評価するためには臨床試験が必要である。

序論

イベルメクチン:多面的な薬

イベルメクチンは、哺乳類の多くの感染症の治療に数年前から使用されている。イベルメクチンは、経口的に処方されても副作用が少なく、安全性が高い。イベルメクチンは1970年代後半に同定され、1981年に初めて動物への使用が承認された。イベルメクチンは1970年代後半に同定され、1981年に初めて動物への使用が承認された。その後、この薬を発見し開発したウィリアム・C・キャンベルと大村智は 2015年のノーベル生理学・医学賞を受賞した[1,2,3]。

イベルメクチンは、脂質溶解度の高い広汎な薬剤として、様々な機序で寄生虫、線虫、節足動物、フラビウイルス、マイコバクテリア、哺乳類などに多くの効果を発揮することが明らかになっている[1,3]。抗寄生虫効果や抗ウイルス効果に加えて、宿主の免疫調節作用がある。がん細胞の増殖を抑制したり、動物のブドウ糖やコレステロールを調節する効果があることが報告されている。この薬の効果は多様であるにもかかわらず、その基礎となるメカニズムの多くはまだ知られていない[4]。特筆すべきは、これらの作用の中には、細胞への毒性作用が二次的に作用するものもあるということである(図1)。

図1 その後、化学的に変化してイベルメクチンになったアベルメクチンの分子構造[45]。

 

COVID-19:世界的な健康問題

重症急性呼吸器症候群コロナウイルス2(SARS-CoV-2)は、重症急性呼吸器症候群を引き起こす一本鎖RNAウイルスである。このウイルスは元々、SARS-CoV-2と呼ばれてたが、世界保健機関(WHO)によって正式にCOVID-19と呼ばれ、世界的な健康上の緊急事態となっている。2019年12月上旬に初の既知の感染例が記録され、その後、欧米を含む様々な大陸に広がっている[5,6]が、ウイルスの実際の挙動や病原性はまだ完全には解明されていない。

数年前からウイルスに関する研究の歴史はあるが[7, 8]、コロナウイルスの多くの種類が単純な呼吸器感染症を引き起こすことから、SARS-CoV-1やMERSは感染したヒトに重篤な呼吸器疾患を引き起こしていた。SARSやMERSの脅威が減少したことで、このクラスのウイルスに対する研究活動が減少し、新たなSARS-CoV-2パンデミックへの備えが不足している。

しかし、臨床管理ガイドラインは何度か改訂され、様々な抗ウイルス剤や免疫調節剤が提案されている。中国などの漢方薬も、効果が疑わしいものが提案されている。現在、何百もの臨床試験が進行中である[9, 10]。一方、費用対効果の高い入手可能な抗生物質の効果については、いくつかの仮説が提案されているが[11,12]、それらの薬の有効性はまだ結論的に証明されていない。

この新しいウイルスは、世界の医療システムだけでなく、政治・経済関係も麻痺させている[13]。人類の新たな章が開かれる中で[14]、世界はCOVID-19以前とCOVID-19後の時代に二分されているように思われる。

COVID-19治療のために緊急使用許可を受けた薬はいくつかあるが、証明された治療法はまだ見つかっていない。最近の試験管内試験研究では、イベルメクチンがCOVID-19感染細胞株に対して活性であることが示された[15]。

本研究では、過去50年間の利用可能な生体内試験および試験管内試験研究をレビューすることで、イベルメクチンの抗ウイルス効果をまとめた。

方法

1970 年 1 月 1 日から 2020 年 4 月 14 日までの PubMed データベースについて、MeSH データベースを用いて構築された以下の構文を用いて包括的な検索を行った:(stromectol OR mectizan OR MK-933 OR “MK 933” OR MK933 OR eqvalan OR ivomec OR “bodipy ivermectin” OR (4″-5 AND 7-dimethyl bodipy propionyliverme) OR ivermectin-luminol OR (22 AND 23-dihydroavermectin B1 (a)) または「ジヒドロアベルメクチンb1a」または「h2b1aアベルメクチン」または「イベルメクチン成分b1a」または(22および23-ジヒドロ-5-O-デメチルアベルメクチンA1a)または(22および23-ジヒドロアベルメクチンB1a)またはAI3-29390-XまたはIVMPO4または(22および23-ジヒドロアベルメクチンB1(b)))。または(22および23-ジヒドロアベルメクチンB1b)または「h2b1bアベルメクチン」または「イベルメクチン成分b1b」または(22および23-ジヒドロアベルメクチンB(1)b)または(アベルメクチンa1aおよび5-O-デメチル-25-デ(1-メチルプロピル)-22,23-ジヒドロ-25-プロピル)-)。AND(抗ウイルスORウイルスORウイルス)。取得した論文をレビューし、適切と思われる場合には掲載した。また、適切と思われる場合には、含まれている論文の参考文献リストに引用されている論文も含まれている。検索された論文は、重複を除外するために手動でフィルターをかけた。言語制限はなかった。

結果

イベルメクチンのRNAウイルスに対する抗ウイルス効果

COVID-19

最近の試験管内試験研究では、SARS-CoV-2またはCOVID-19ウイルスに感染したVero/hSLAM細胞を5μMのイベルメクチンに48時間曝露したところ、対照と比較してウイルスRNAが5000倍に減少したことが明らかになった[15]。この結果は、イベルメクチンによる処理が48時間以内にほぼすべてのウイルス粒子を効果的に死滅させることを示した。著者らは、ウイルスタンパク質を宿主細胞核に伝達する役割を担うインポーチン(IMP)α/β受容体を阻害することで抗ウイルス効果を発揮する可能性があることを認めた。著者らは、COVID-19の治療におけるイベルメクチンの潜在的な有用性を確認するためのヒト試験を提案した。COVID-19に対するイベルメクチンの抗ウイルス効果を確認したのはこの研究が初めてであったが[15]、他の研究ではRNAウイルスとDNAウイルスの両方に対するイベルメクチンの抗ウイルス効果が検討されており、その結果を表1にまとめた。

表1 RNAおよびDNAウイルスに対するイベルメクチンの抗ウイルス効果を明らかにした研究一覧

ウイルス特性 家族 参考文献
RNAウイルス
SARS-CoVの-2またはCOVID-19 包まれた、ポジティブセンス、一本鎖 ベータコロナウイルス コロナウイルス科 15 ]
Zikaウイルス 包まれた、ポジティブセンス、一本鎖 フラビウイルス フラビウイルス科 1617192223 ]
デング熱ウイルス 包まれた、ポジティブセンス、一本鎖 フラビウイルス フラビウイルス科 202123252627 ]
黄熱ウイルス 包まれた、ポジティブセンス、一本鎖 フラビウイルス フラビウイルス科 25 ]
西ナイルウイルス 包まれた、ポジティブセンス、一本鎖 フラビウイルス フラビウイルス科 25 ]
 ヘンドラウイルス エンベロープ、ネガティブセンス、一本鎖 ヘニパウイルス パラミクソウイルス科 28 ]
 ニューカッスルウイルス エンベロープ、ネガティブセンス、一本鎖 パラミクソウイルス科 29 ]
ベネズエラウマ脳炎ウイルス 包まれた、ポジティブセンス、一本鎖 アルファウイルス トガウイルス科 3031 ]
チクングニアウイルス 包まれた、ポジティブセンス、一本鎖 アルファウイルス トガウイルス科 32 ]
セムリキ森林ウイルス 包まれた、ポジティブセンス、一本鎖 アルファウイルス トガウイルス科 32 ]
シンドビスウイルス 包まれた、ポジティブセンス、一本鎖 アルファウイルス トガウイルス科 32 ]
 鳥インフルエンザAウイルス エンベロープ、ネガティブセンス、一本鎖 アルファインフルエンザウイルス オルトミクソウイルス科 33 ]
豚繁殖・呼吸障害症候群ウイルス 包まれた、ポジティブセンス、一本鎖 アルテリウイルス アルテリウイルス科 34 ]
ヒト免疫不全ウイルス1型 包まれた、ポジティブセンス、一本鎖 レンチウイルス レトロウイルス科 2135 ]
DNAウイルス
 馬ヘルペスウイルス1型 包まれた二本鎖 バリセロウイルス ヘルペスウイルス科 36 ]
 仮性狂犬病ウイルス 包まれた二本鎖 バリセロウイルス ヘルペスウイルス科 37 ]
 BKポリオーマウイルス エンベロープを持たない、二本鎖 ポリオーマウイルス ポリオーマウイルス科 40 ]
 ブタサーコウイルス2 エンベロープを持たない一本鎖 サーコウイルス サーコウイルス科 41 ]
  1. イベルメクチンは、SARS-CoVの-2を含むエンベロープ、プラスセンス一本鎖RNAウイルスの数に有効

ジカウイルス

ジカウイルスはフラビウイルス科フラビウイルス属の一本鎖RNAウイルスである。Barrowらは、ジカに感染したHuh-7細胞(ZIKMEX_1_7)を対象とした試験管内試験試験で、イベルメクチンの抗ウイルス効果を確認した[16]。Ketkarら[17]は、ジカウイルスに感染したIfnar1ノックアウトマウスを感染前に4mg kg-1のイベルメクチンを腹腔内投与しても予防効果は認めなかった。また、イベルメクチン処理群と対照群との間で死亡率や罹患率に差がないことも明らかにした。結果は、この動物モデルにおける薬効の欠如を示している。薬剤による毒性で死亡した動物はいなかった。著者らは、低用量のイベルメクチンが薬剤の無効性の可能性を説明していると正当化した[17]。Ketkarらは、ジカウイルスに対するイベルメクチンの生体内試験効果を調査するためにはさらなる研究が必要であると示唆している[17]。スプラーグ・ドーレー(Sprague Dawley)ラットの雄性骨髄細胞を対象とした生体内試験試験では、検出可能な最小毒性薬として、熟成ニンニク抽出物(AGE)を300,600および1200mg kg-1の用量で投与し、イベルメクチンを0.4mg kg-1の用量で投与したところ、細胞毒性効果の低下が認められた[18]。おそらく、ジカウイルスに感染したマウスの治療において、イベルメクチンの高用量をAGEと組み合わせて投与することで、より高用量でのイベルメクチンの抗ウイルス効果をよりよく評価できると結論づけることができるだろう。

最近発表された試験管内試験研究では、研究者はジカウイルスに感染した様々な細胞株に対するイベルメクチンの効果を評価した。細胞はジカウイルス株MR766ウイルスに感染し、12時間後の感染後(HPI)に20μMのイベルメクチン濃度に曝露した。研究者らは、ウイルスRNA複製に不可欠な非構造タンパク質5(NS5)が、β1核局在化シグナル(NLS)とα/β NLSの両方を必要とすることを示した。イベルメクチンもまた、効果的なNS5核抑制を引き起こし、7時間の治療後、NS5レベルの60%の低下が核内で観察された[19]。これらの知見は、イベルメクチンが NS5 と IMP α/βトランスポーターとの相互作用を阻害することでデングウイルス(デングウイルス)の増殖を抑制することを示した他の研究 [20, 21] と類似している。

最近発表された生体内試験および試験管内試験研究では、合成ナノ粒子イベルメクチン(T-Fc-IVM-NP)のジカウイルスに対する効果が評価された。この研究では、ヒト上皮性大腸腺癌細胞(Caco-2)とBalb/cアルビノ雌マウスを用いた。その結果、T-Fc-IVM-NPはNS1タンパク質の発現を低下させ、ジカウイルスに対する安全な治療薬となりうることが明らかになった[22]。

研究者らは、本剤は経口投与後に腸管上皮関門を通過し、血中の適切な濃度に達することを発見したが、上皮細胞では薬物毒性が減少し、肝臓での毒性は認められなかった。また、本試験では、ジカウイルスのNS1タンパク質の発現低下が認められ、安全な治療薬として使用できると結論づけられた。さらに、試験管内試験での評価では、本薬は胎盤バリアを通過せず、温度依存性の安定性を有することが示された[22]。

試験管内試験試験 [23] では、ジカウイルス に感染した Vero 細胞をイベルメクチンで処理し、22 時間後に細胞上清をプラークアッセイとリアルタイム定量的 RT-PCR(RT-q PCR)を用いて、それぞれウイルス産生と増殖を定量的に分析した。

その結果、イベルメクチンはEC50が1~2μMのジカウイルスに対する強力な阻害剤であり、イベルメクチンは使用した濃度では細胞毒性がないことが明らかになった。研究者らは、イベルメクチンがIMP α/β1ヘテロ二量体を解離させることができることを示した。イベルメクチンはIMPαのアルマジロコネクトリピートドメインに直接結合して構造/構造を変化させることができ、これがIMPβ1への結合阻害の根拠となる可能性があった。研究者らは、細胞内のイベルメクチンがNS5などのNLS含有タンパク質のIMPαによる認識を阻害する可能性があると結論づけた。この研究により、イベルメクチンがNLSの認識/核標的化を阻害することが初めて示された。細胞内の文脈でIMPα-NLS結合を阻害する能力は、バイモレキュラー蛍光相補システムを用いた本研究で初めて実証された。イベルメクチンIMPα/β阻害作用モードは以前に確認されている[23, 24]。

デングウイルス、黄熱病ウイルス(YFV)および西ナイルウイルス(WNV)

カイリーらは、感染したヒト子宮頸部腺癌細胞(Hela)を対象とした試験管内試験研究において、高濃度(25〜50μM)のイベルメクチンが、フラビウイルス科フラビウイルス属のポジティブセンス一本鎖RNAウイルスであるデングウイルスの増殖を抑制する効果を有することを示した。これは、IMP α/β1に依存する宿主細胞の細胞質とその核との間のウイルスタンパク質の移動を阻害することで行う。研究者らは、イベルメクチンがデングウイルスのNS5の核凝集を阻害することを示した[21]。

フラビウイルスファミリーであるYFV、WNV、デングウイルスの別の試験管内試験研究では、イベルメクチンはNS3ヘリカーゼドメインを阻害することで阻害効果を発揮し、ヘリカーゼドメインのATPase活性には影響を及ぼさないことを発見した。今回の研究では、イベルメクチンはYFVに対してより強い抑制効果を示し、それ以下の範囲ではWNVおよびデングウイルスの増殖を抑制した。研究者らは、イベルメクチンがフラビウイルスヘリカーゼ酵素に作用してdsRNAの巻き戻し活性に対して効果を発揮することを確認した。イベルメクチンがヘリカーゼ関連のATPアーゼ活性に影響を与えなかったことは、ATPは宿主細胞の代謝に重要なヌクレオチドであるため、良い結果と思われる。イベルメクチンは、RNAの結合・巻き戻し機構を媒介するフラビウイルスNS3ヘリカーゼを阻害した。著者らは、イベルメクチンはフラビウイルスのNS3ヘリカーゼの活性を標的とすることで、細胞内ウイルスRNA合成の高度に特異的な阻害剤として作用すると結論づけた。本研究では,ウイルスが細胞内に侵入してから最初の14時間前に薬剤を添加すると,YFVに対してより強い抗ウイルス効果を示し,この効果は細胞内RNA合成の開始後に有意に減少した。このことから、イベルメクチンは感染の初期段階で有効である可能性があり、進行型ではなく、ウイルス感染の初期段階の予防や治療に推奨される薬剤である可能性があると結論づけられたのではないであろうか。もちろん、この記述を確認するには、さらなるヒトでの研究と臨床試験が必要である[25]。

デングウイルス の 4 つの特定の血清型を対象とした別の研究では、Huh-7 細胞をイベルメクチンで処理した結果、IMP α/β-介在核輸入に対する阻害効果が明らかになった。著者らは、イベルメクチンがデングウイルスの治療における抗ウイルス薬としての役割を果たす可能性を挙げている[20]。デングウイルス株に感染したベロ細胞の試験管内試験研究において デングウイルス2, ニューギニアC株に感染したVero細胞の試験管内試験試験では、細胞は感染の3時間前に1〜25μMのイベルメクチンに曝露された。共焦点レーザー走査顕微鏡の結果をレビューすると、細胞の細胞質に有意なNS5タンパク質が存在することが明らかになった。この知見は、イベルメクチンによって阻害されたIMPα/βを介したNS5の移行を示唆している。同様に、緑色蛍光タンパク質凝集(GFP)-NS5の核蓄積の有意な減少が検出された。最後に、研究者らは、NS5のIMPα/βに対する高い直接的な傾向を示した[26]。デングウイルス1,デングウイルス2,またはデングウイルス2ウイルスのマウス適応株S221株に感染したヒトHuh-7細胞を対象とした別の研究では、リポソームシステムをそのナノキャリアとして使用している間、イベルメクチンの半最大有効濃度(EC50)が5倍に減少したが、薬剤の抗ウイルス活性は有意に維持されていた[27]。

デングウイルス2 に感染した MOI1 の Vero 細胞を用いた 試験管内試験 試験では、2 つの HPI の後に感染細胞をイベルメクチンで処理し、22 時間後に細胞上清をプラークアッセイと RT-q PCR を用いてウイルス産生と増殖の定量的な分析を行った。その結果、イベルメクチンはデングウイルス2(ニューギニアC)の強力な阻害剤であり、EC50は0.5 µMであり、使用した濃度では細胞毒性はないことが明らかになった[23]。タイでは デングウイルス 感染症を対象とした第 III 相臨床試験が登録されており、イベルメクチンの 1 日 1 回の経口投与で安全性が確認されているが、最終結果 [15] はまだ発表されていない。

ヘンドラウイルス(HEV)

研究者らは、試験管内試験試験で、パラミクソウイルス科に属するヘニパウイルスであり、ネガティブセンス一本鎖RNAウイルスであるHEVに対するイベルメクチンの有効性を検討した。このウイルスの主な病原性は、ポリシストロニックp遺伝子を産生することで宿主の1型インターフェロン応答を阻害する能力に一部起因している。今回の研究では、研究者らは、HEVがIMPα1を介して核と細胞質の間をダイナミックに移動することを示した。この研究では、イベルメクチンが哺乳類細胞におけるHEV感染を阻害し、薬剤の細胞毒性を伴わない10μMの非最適化単回投与では、ウイルスを5倍にまで減少させることが明らかになった。研究者らは、イベルメクチンはIMP α1/β1によるウイルスの感染を阻害することで、HEV感染症の治療に有効であると結論づけた[28]。

ニューカッスルウイルス

Azeemらは、別の試験管内試験および生体内試験試験において、ニワトリ一次線維芽細胞株および9日齢のニワトリ胚を用いて、それぞれ、パラミクソウイルス科に属するネガティブセンス一本鎖RNAウイルスであるニューカッスルウイルスに対するイベルメクチンの細胞毒性およびその潜在的な抗ウイルス効果を研究した。イベルメクチンを6.25,12.5,25,50,100,200μg ml-1の濃度で試験した結果、100μg ml-1以上の濃度では細胞毒性作用があることが明らかになった。しかし、50μg ml-1以下の濃度では安全であり、薬剤の細胞毒性は認められず、中等度から貧弱な抗ウイルス活性が認められた[29]。

ベネズエラ馬脳炎ウイルス(VEEV)

Lundbergらは、VEEVに感染した細胞において、インポートα/β1の阻害剤としてのイベルメクチンの有効性を評価した。これは、アルファウイルス属、トガウイルス科のアルファウイルスに由来するエンベロープされた非分節型の一本鎖ポジセンスRNAウイルスである。本剤は、核関連カプシド、ウイルス力価、およびウイルスによって引き起こされる細胞病理効果(CPE)を減少させた。ウイルス複製の限定的な減少が観察されたが、これは有意ではなかった[30]。

これまでの研究結果に基づき、研究者らは、試験管内試験試験で初めて、in silico構造に基づくドラッグデザインを用いて、VEE Cに対するイベルメクチンの効果を調査した。その結果、感染細胞におけるカプシドタンパク(Cap)の核蓄積量の減少に加え、ウイルス複製の減少が示された。本研究では、VEEVC ウイルス感染 Vero 細胞を用いて、他の 2 種類の薬剤とともにイベルメクチンの効果を検討した。1 µM の濃度では、イベルメクチンは他の 2 種類の薬剤に比べてウイルスの力価を低下させ、薬剤の作用モードは IMP α/β1: C NLS 相互作用を介したものであることを発見した[31]。

チクンニヤウイルス(CHIKV)セムリキ森林ウイルス(SFV)およびシンドビスウイルス(SINV)

トガウイルス科アルファウイルス属のエンベロープ型ポジティブセンス一本鎖RNAウイルスであるCHIKVに感染したベビーハムスター腎細胞またはBHK-21細胞株を用いた試験では、イベルメクチンは有意な薬剤毒性を示さずにウイルス感染を抑制し、ルシフェラーゼシグナルを消失させた(P値<0.001)[32]。

また、感染したBHK-21細胞株とヒト肝細胞Huh-7.5細胞において、それぞれ16時間後と18時間後にルシフェラーゼを測定したところ、ヒト肝細胞Huh-7.5細胞ではウイルス複製が劇的に減少することが示された。また、イベルメクチンは正鎖RNAと負鎖RNAの両方の産生を強力に阻害することが示された。感染細胞では、高いMOIでもウイルスタンパク質発現の強い低下が観察された。本論文では、イベルメクチンは強力な抗ウイルス阻害剤として、未処理検体と比較して~4ログのウイルス産生抑制効果が非常に高かった。また、イベルメクチンは、感染前1.5時間から感染時に使用した場合、感染した細胞では非感染細胞と比較してSFV力価を2.3ログ低下させたが、それ以降の時間点では同様の効果を示さなかった。CHIKV感染細胞と同様に、イベルメクチンも後の時間点に添加すると徐々に効果を失った。しかし、感染前または同時期に添加した場合、ウイルス力価を2ログ阻害した[32]。ここでも、先行研究[25]で述べたように、イベルメクチンの投与は感染の初期段階で有効である可能性があり、進行型ではなく、ウイルス感染の初期段階の予防または治療に推奨される可能性があると結論づけることができる。もちろん、この記述を確認するには、ヒトでの研究や臨床試験が必要である。

同じ研究[32]では、SFVおよびSINVを含む他のアルファウイルスに感染した細胞におけるイベルメクチン処理は、非感染細胞と比較してウイルス産生を減少させた。また、イベルメクチン処理は、YFVにおいてウイルス力価を4 log低下させることで、ウイルスに対する抑制効果を示した。これらの知見はいずれも、イベルメクチンがCHIKV感染細胞においてウイルスRNA合成、ウイルスRNAタンパク質発現、成熟ウイルス形成を効果的に低下させることができたことから、イベルメクチンの強力な抗ウイルス効果を示唆している。著者らは、イベルメクチンの効果は、SFVとSINVを含む2つのアルファウイルスに対する阻害作用に加え、YFVに対するより強い阻害作用によるものであると結論づけた。

鳥インフルエンザAウイルス

Orthomyxoviridae 属のネガティブセンス、一本鎖、セグメント化された RNA ウイルスである鳥インフルエンザ A ウイルスに感染した鶏肝細胞癌細胞を用いた 試験管内試験 研究では、10 µM のイベルメクチンで処理すると、異なるタイプのウイルスリボ核タンパク複合体の核内感染が完全に防止された [33]。

ポルシ生殖呼吸器症候群ウイルス(PRRSV)

Arteriviridae 属の陽性 RNA エンベロープ型ウイルスである PRRSV に感染した培養ブタ肺胞マクロファージ細胞に対するイベルメクチンの亜細胞毒性用量での抗ウイルス効果を検討した別の 試験管内試験 試験では,感染の 1 時間前から感染の全過程において,1~15 µM のイベルメクチン濃度に曝露した。イベルメクチンのウイルス増殖抑制効果は明らかであり、イベルメクチンは用量依存的にウイルスによるCPEとウイルス遺伝子の発現を有意に減少させた。イベルメクチンの最高用量である15μMでは,ウイルス感染細胞を有意に減少させ,最大阻害率は95%であった。本研究では、ウイルス感染の50%を阻害する薬剤の有効量(ED50)は6.7μMであり、著者らはイベルメクチンがPRRSVウイルスの増殖を効果的に阻害すると結論づけた。イベルメクチンのウイルス産生抑制効果は感染時間とともに減少し、感染前1時間、感染と同時に15μMを投与した場合、1,2,4,12HPIではウイルス産生が80%から42%に減少した。24HPIでは、PRRSVの伝播に有意な変化は認められなかった。これらの知見から、著者らは、抗ウイルス薬としてのイベルメクチンはウイルス感染の開始に有効であると結論づけた。イベルメクチンはウイルス力価を有意に低下させ,自然宿主細胞からの子孫ウイルスの最適な放出を阻害したが,ウイルスの侵入を阻害しなかったことが示された。また、イベルメクチンがPRRSV Nタンパク質の細胞内発現を強く阻害し、その発現量が90%減少したことは、ウイルス複製時のウイルスタンパク質翻訳に対するイベルメクチンの特異的な機能を示していると考えられる。また、イベルメクチンで処理した感染細胞の核内のPRRSV Nタンパク質の量は有意に変化しなかったことから、本剤がNの核/核局在化を阻害できないことを示している。研究者らは、イベルメクチンがPRRSVウイルスのATP依存性ヘリカーゼ活性を持つ非構造タンパク質10ヘリカーゼに作用することで、ウイルスRNAの最適合成を損なう可能性があることを認めているが、この仮説を証明するためにはさらなる研究が必要である[34]。

ヒト免疫不全ウイルス1型

HIV-1は、レトロウイルス科レンチウイルス属に属する一本鎖RNAウイルスである。研究者らは、試験管内試験試験において、HIV-1核内タンパク質移動阻害剤としてのイベルメクチンの効果を評価した。その結果、イベルメクチンはIMPα/βによるNLS含有タンパク質の結合を減少させ、低濃度でこの相互作用を阻害した(半最大阻害濃度[IC50]:4.8μM)。イベルメクチンは、未処理対照群と比較して、核蓄積GFP-INをP値=0.003で有意に減少させ、また、GFPタグ付きOp-T-NLS融合タンパク質の核蓄積も有意に減少させた(P値<0001)。しかし、この研究では、テロマーリピート因子-1(GFP-TRF)が細胞核に移行する唯一の方法がIMPβ1であるため、イベルメクチンはテロマーリピート因子-1(GFP-TRF)の核蓄積を制御することができなかったことが示された。研究者らは、イベルメクチンはIN -IMP α/β相互作用の特異的阻害剤ではないが、ヘテロ二量体に依存して核に移行するカルゴの特異的阻害剤であるように見えると結論づけた。イベルメクチンはIMPα/βを介した核内輸送阻害剤であるが、IMPβ1のみを介した核内輸送には影響を与えず、また、イベルメクチンはプレインテグレーション複合体の重要な構成要素であるHIV-1の活性型インテグラーゼタンパク質の核内輸入を完全に阻害すると結論づけている[35]。

Kylieらは、感染したヒト子宮頸部腺癌細胞(Hela)を対象とした研究で、高濃度(25~50μM)のイベルメクチンがHIV-1の増殖を抑制する効果を示すことを示した。これは、IMP α/β1に依存する宿主細胞の細胞質とその核との間のウイルスタンパク質の移動を阻害することによってこれを行う。研究者らは、イベルメクチンがHIV-1インテグラーゼの核内凝集を阻害することを示した[21]。

イベルメクチンのDNAウイルスに対する抗ウイルス効果

馬ヘルペスウイルス1型(EHV-1)

いくつかの DNA ウイルスに対するイベルメクチンの抗ウイルス効果を調べた研究がある。二本鎖 DNA ウイルスである EHV-1 の 2 種類の異なる株に感染したマウスの初代ニューロンを対象とした 試験管内試験 研究では、濃度の異なるイベルメクチンは Rac-H 株の増殖には影響を与えなかったが、Jan-E 株の増殖を減少させた。これらの知見は、EHV-1の株ごとに異なる受容体を用いて核内に侵入することを示唆している。また、イベルメクチンはJan-E株の増殖を抑制しただけであったため、このウイルスに対するイベルメクチンの抗ウイルス効果を調べるためには、さらなる研究が必要である。本研究の知見は、EHV-1の核内取り込みに関与する他の受容体以外にも、IMP α/βの役割を示唆している[36]。

シュードラビースウイルス(PRV)

Lvらは、アルファヘルペスウイルス科亜科に属するPRVと呼ばれるエンベロープされた二本鎖DNAベースの豚ウイルスに対するイベルメクチンの抗ウイルス効果を調べた[37]。このウイルスは豚に生涯感染するが、そのDNAポリメラーゼ酵素はUL30およびUL42と呼ばれる2つのサブユニットで構成されている [38, 39]。

UL42サブユニットは、両方のサブユニットを細胞核内に移行させるIMP-α/β媒介の二部性NLSを有することが判明している[39]。感染したハムスター腎細胞(BHK-21細胞)の検査では、イベルメクチンは3μM未満の濃度では細胞毒性効果をもたらさないことが示された。しかし、イベルメクチンの濃度を5μMまで増加させると、細胞活性が急激に低下し、薬剤による細胞毒性効果が認められた。ウイルス感染のCPEは、24HPIでは未処理細胞で、48HPIでは0.5μMのイベルメクチンで処理した細胞で認められた。72HPIでは,1.5μMまたは2.5μMのイベルメクチンで処理した感染細胞で軽度のCPEが認められ,ウイルスの増殖が遅れていることが示唆された。本研究では、イベルメクチンは、異なるグループではウイルス力価が同じであったため、細胞内のPRV吸着を阻害しなかった。しかし、感染後にイベルメクチンを添加することで、プラーク数やウイルス力価が減少した。イベルメクチンはDNAポリメラーゼアクセサリーサブユニットUL42の核内への進入を阻害したため,薬剤濃度の増加に伴い,ウエスタンブロット法では核内でのUL42の発現が減少した。イベルメクチンはNLSを介した核へのUL42の移行を阻害したが,細胞質でのUL42の発現は低下しなかった。ウイルス感染マウスモデルでは,イベルメクチンはすべての動物の脳と腎臓でウイルス負荷を有意に減少させたが,この減少はイベルメクチンの代謝に関与する主要臓器である腎臓でより顕著であった。動物の臓器におけるウイルス力価の低下に加えて、薬剤濃度の上昇に伴って臨床成績や死亡率が低下した。最後に、研究者らは、イベルメクチンはPRVに対する潜在的な抗ウイルス薬として使用できると結論づけた[37]。

BKポリオマウイルス(BKPyV)

前述したように、Wagstaffらの研究[21]では、イベルメクチンがIMP α/βを介した核内伝達経路を特異的に阻害できることが示されている[36]。Bennetらは、このメカニズムに基づいて、感染した腎近位尿細管上皮細胞において、非発生型小型二本鎖DNAウイルスであり、Polyomaviridaeファミリーに属するBKPyVに対するイベルメクチンの効果を調査した。感染細胞を10μMのイベルメクチンで処理した後,逆転写ポリメラーゼ連鎖反応法を用いて定性試験を行ったところ,初期タンパク質であるlarge T Antigen mRNAのレベルが低下しており,核への侵入を阻害してウイルス遺伝子の発現が低下していることが示唆された。このイベルメクチンの抑制効果は、ポリオマウイルスが活性な核孔複合体移動を介して核にアクセスしていることを示している[40]。

豚サーコウイルス2(豚サーコウイルス)

Circoviridae科の円形一本鎖DNAウイルスである豚サーコウイルスに感染したPK-15細胞を用いて、イベルメクチンのウイルス増殖抑制効果を調べた。その結果、50または100μg ml-1の濃度のイベルメクチンは、処理後24時間および48時間において細胞毒性を示さなかったが、200μg ml-1の濃度では細胞生存率が有意に低下することが示された(P値≦0.05)。また,最初の24時間のHPIでは,イベルメクチンは50μg ml-1の濃度でそれぞれ41%,28.2%のウイルス負荷を減少させた(P値≦0.05)。しかし,48HPIでは,イベルメクチンは同濃度でウイルス負荷をそれぞれ28.8%,15.7%減少させており,イベルメクチンの抗ウイルス効果に関する先行研究[25,32]で指摘されているように,それ以降の時点で薬効が低下することが示唆された[41]。

また、感染したPK-15細胞においても、イベルメクチンは、感染細胞の核内に侵入するNLSを有するウイルスCapの発現を低下させた。イベルメクチンを培地に添加すると、ウイルス感染細胞の数が有意に減少し、処理後、豚サーコウイルス感染に起因するCapは細胞質のみで検出され、核には検出されなかった[41]。

イベルメクチンで処理した感染子豚では、組織内のウイルス血症とウイルス負荷が有意に減少した(P値≦0.05)。イベルメクチンを投与した感染子豚の鼠径リンパ節(ILN)の研究では、観察された病変は軽度で、リンパ節内のリンパ球の数と組織球の浸潤の強さに明らかな違いが見られた[41]。

豚サーコウイルスウイルスの統合光学密度分析では、イベルメクチン投与後のILNにおけるウイルスシグナルの有意な減少が示された(P値≦0.05)。最後に、著者らは、イベルメクチンがILN中のCapおよびCapのNLSの核内への進入を阻害し、これはNLS媒介の核内進入経路に対する薬剤の効果を確認するものであると結論づけた[41]。

ウシヘルペスウイルス1ウイルス(BoHV-1)

ヘルペスウイルス科の大型エンベロープ型二本鎖DNAウイルスであるBoHV-1に感染したマディン・ダービーウシ腎臓細胞を対象とした別の研究では、イベルメクチンはIMP α/β依存性の核内移動を阻害することでUL42の核内移動を減少させ、用量依存的にウイルスの複製を減少させた。25 µM のイベルメクチンは、ウイルス力価を 4 log 低下させ、ウイルス産生を ~44% 抑制したが、調査した用量では細胞生存率には影響を与えなかった。また、イベルメクチンはウイルスの宿主細胞への結合および侵入にも影響を及ぼさなかった[42]。

結論

本システマティックレビューでは,1970年以降の関連するすべてのエビデンスをレビューすることにより,イベルメクチンの幅広いRNAおよびDNAウイルスに対する抗ウイルス効果を示した。本研究は,イベルメクチンが,ポジティブセンス一本鎖RNAを含むいくつかのウイルスにおいても,同様の方法で抗ウイルス剤として有用である可能性を提示している.イベルメクチンの有意な有効性が実験的研究で感染初期に認められていることから、イベルメクチン投与は感染初期または予防に有効である可能性が提案されている。もちろん、この主張を確認するには、ヒトを対象とした研究や臨床試験が必要である。

イベルメクチンは、その抗ウイルス活性により、いくつかの重要な生物学的プロセスにおいて重要な役割を果たしている可能性があり、したがって、COVID-19を含む様々なタイプのウイルスの治療において潜在的な候補となる可能性がある。イベルメクチンのCOVID-19に対する効果を臨床的に評価するためには臨床試験が必要であり、これは現在および将来のパンデミックにおけるヒトにおける有益性の可能性のための追加的な調査を保証するものである。2020年4月10日、FDA(アメリカ食品医薬局)(アメリカ食品医薬局)は、この主題に関する最近発表された試験管内試験研究[15]を参照して、COVID-19に対するイベルメクチンの自己投与に関する声明を発表した[43]。FDA(アメリカ食品医薬局)(アメリカ食品医薬局)は、この種の試験管内試験試験は通常、医薬品開発の初期段階で使用されることを強調した。さらに、COVID-19に対するイベルメクチンの安全性と有効性を確認するためには、さらなる試験が必要とされている。

前述のように、イベルメクチンは世界的に入手可能であるにもかかわらず、細胞培養におけるイベルメクチンの活性は、多くのウイルスに対するマウス感染モデルでは再現されておらず、臨床的にも証明されていない。これはイベルメクチンの薬物動態と治療上の安全性に関係していると考えられる。安全な治療用量におけるイベルメクチンの血中濃度は20~80 ng/mlの範囲であり[44]、一方、細胞培養におけるSARS-CoV2に対する活性はマイクログラムの範囲である。イベルメクチンは経口または局所投与される。治療濃度を達成するために投与できる安全な製剤または類似体が得られれば、イベルメクチンは幅広い抗ウイルス剤として有用であろう。