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Ivermectin: An Anthelmintic, an Insecticide, and Much More

Ivermectin: An Anthelmintic, an Insecticide, and Much More

pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33189582/

ここでは、イベルメクチンの駆虫作用と殺虫作用、そして最近の研究では、イベルメクチンを蠕虫や昆虫寄生虫が原因ではない他の病気の治療に再利用しようとしていることを説明しながら、イベルメクチンのストーリーを語る。イベルメクチンの駆虫・殺虫作用の標準的な理論は、線虫や昆虫に見られるグルタミン酸塩チャネルの選択的ポジティブアロステリックモジュレーターであるというものである。より高い濃度では、イベルメクチンは宿主の中枢神経系に見られるイオンチャネルのアロステリックモジュレーターとしても作用する。さらに、組織培養において、駆虫薬濃度よりも高い濃度では、イベルメクチンは抗ウイルス作用、抗マラリア作用、抗代謝作用、および抗がん作用を示する。組織培養実験で使用されたイベルメクチンの濃度が高いため、これらの予備的な再配置実験から臨床使用、特にCovid19の治療に外挿する前に注意が必要である。

駆虫剤と殺虫剤のイベルメクチン

イベルメクチンは、80%以上の 22,23dihydroavermectin B1a と B1b の混合物です（図 1）。反芻動物、豚、馬、またはヒトに150または200μg/kgの治療用量で経口投与した場合、それは11-54 ng/mlまたは13-63 nM [1,2]のCmax血漿中濃度が得られる場合、それは非常に強力な駆虫剤および殺虫剤である。それは、サル[3]とビーグル[4]で24 000μg/kgで見られる急性LD50（用語集を参照）毒性と、一般的に安全です;それは、消化管（GI）寄生線虫、肺虫、シラミ、および疥癬に対する作用の広いスペクトルを持っているが、それは、セストデーズやトレマトーズに対して有効ではない。しかし、イベルメクチンは低血漿中濃度ではミクロフィラリアに対して非常に有効であり、ほとんどの成虫フィラリアを死滅させることなく、成虫フィラリアの繁殖力を長期間にわたって低下させる。ここでは、駆虫剤としてのイベルメクチンの作用機序、殺虫剤としてのイベルメクチンの作用機序、および抗ウイルス剤、抗マラリア剤、抗糖尿病薬としてのイベルメクチンの位置づけを模索してきた最近の研究についてレビューする（表1）。

主な特徴

イベルメクチンとその類似品は、注目すべき広スペクトルの駆虫剤・殺虫剤であるが、現在では抵抗性が懸念されている。抵抗性のメカニズムが提案されているが、寄生線虫に見られる抵抗性を説明するものではないようである。
イベルメクチンは低用量でのミクロフィラリアの防除には非常に効果的であるが、成虫フィラリアへの効果は不明なため限られている。
イベルメクチンは、線虫と昆虫の両方に見られるグルタミン酸塩チャネルの正のアロステリックモジュレーターであり、その脂質相でチャネルに結合する。
イベルメクチンとその類縁体もまた、他のイオンチャネルを調節し、血液脳関門が障害されると哺乳類の宿主脳に影響を及ぼす。
イベルメクチンの予備的な再配置研究では、組織培養における駆虫剤濃度よりも高い濃度で抗ウイルス、抗マラリア、抗代謝、および抗癌効果が示されている。

イベルメクチンの作用機序の標準理論

イベルメクチンとその類縁体はGluClイオンチャネルのアロステリックモジュレーターである

イベルメクチンおよびその類似体は、咽頭筋、運動神経、女性生殖管、線虫の排泄・分泌（ES）孔、昆虫や甲殻類の筋肉や神経の膜にある阻害性のグルタミン酸緩衝性塩化物イオンチャネルを選択的に開く陽性アロステリックモジュレーター（PAM）である[5,6]。その効果は (i)咽頭筋が標的の場合の咽頭ポンピングの阻害（図2）;(ii)運動神経が主な標的の場合の運動性の阻害;(iii)メスの生殖管が標的部位の場合の卵またはミクロフィラリアの放出の阻害;および(iv)宿主免疫抑制剤を放出するためにES孔が開かない場合の宿主免疫抑制剤の喪失である。

用語集

アロステリックサイト：グルタミン酸アゴニストとは異なるGluCl受容体チャネル上の結合部位。イベルメクチンはアロステリックサイトに結合し、チャネルの開通を増加させる。

EC50：最大応答の50%を生じる薬剤の濃度。

排泄物／分泌物（ES）：線虫は頭部付近にES物質を放出する食道腺を有しており、動物性寄生線虫では免疫抑制作用、抗凝固作用、プロテアーゼ阻害作用、RNAを含むマイクロベシクルなど、様々な活性物質が含まれている。

γ-アミノ酪酸（GABA）：五員膜貫通型イオンチャネルに結合してイオンチャネルを開き、Cl-イオンを伝導して細胞を過分極化させる抑制性伝達物質。これらのイオンチャネルはGABA受容体と呼ばれ、哺乳類の神経細胞と線虫の筋肉と神経細胞に存在する。

Gprote-incoupled inwardly rectifying potassium (GIRK) channels: カリウムイオンチャネルが開くと、K+が細胞から出ると細胞が過分極化し、抑制（筋肉細胞の弛緩と神経細胞の電気的活性の低下）を生じる。カリウムイオンチャネルにはいくつかの種類がある。GIRKチャネルはGprotein受容体と結合している。GIRKチャネルはGprotein受容体に結合しており、その電流電圧関係は内向きに整流されており、カリウムが細胞の外に出るよりも細胞の中に入りやすくなっている。

グルタミン酸塩化物（GluCl）イオンチャネル：イベルメクチンの認識された標的部位。これらは、伝達物質であるグルタミン酸によって、またイベルメクチンのアロステリック効果によって開かれる五員環状の Cl- イオンチャネルである。それらは無脊椎動物（昆虫、カニ、線虫）にのみ存在する – フルーキーやサナダムシや哺乳類の宿主には存在しない。イベルメクチンによるGluClチャネルの開通は、筋肉、神経、および他の組織の阻害をもたらす。線虫で同定された8つの遺伝子は、五員環GluClイオンチャネルの異なるサブユニットをコードしている。これらの遺伝子は、avr14,avr15,glc1,glc2,glc3,glc4,glc5,およびglc6と呼ばれている。

グリシン受容体（GlyRs）：脳や神経節の宿主神経細胞に存在する受容体で、線虫の寄生虫には存在しない。これらの受容体は、Cl-イオンである。寄生線虫の神経、生殖管、ES孔からの同等の記録は行われていないが、GluClチャネルを持つすべての組織から同様の観察が行われることが期待されている。異なる寄生線虫の異なる組織は、分子的に多様なGluClチャネルを有しており、それゆえにイベルメクチンに対する感受性が異なる。最もイベルメクチンに感受性の高い組織、およびイベルメクチンの表現型効果は、寄生線虫の種によって異なる。

シグナル認識粒子（SRP）：タンパク質合成中に真核生物の小胞体のタンパク質伝導チャネル（トランスコン）に翻訳タンパク質を認識し、標的とする保存されたリボ核タンパク質。

Liら[7]は、in situハイブリダイゼーションを用いて、成虫フィラリアワームにおけるBrugia malayi GluClチャネル遺伝子avr14（BmaAVR14）の組織発現を局在化した。BmaAVR14のスプライスバリアントサブユニットは、雌ミミズでは卵巣、発育中の胚、側方の胚葉下帯、および伸長したミクロフィラリアに隣接する子宮壁で発現していた。また、この遺伝子は、成体のオスのミミズでは、精巣内、精管内、および精管内に隣接する体性筋でも発現していた。卵巣をはじめとする生殖細胞の組織は不活発であるため、GluClチャネルは、脊椎動物の不活発な組織の他のリガンド化イオンチャネルと同様に、これらの組織の成長や発育を阻害するパラクリン機能を果たしている可能性がある。線虫の生殖管における GluCl チャネルの活性化は、パラクリン機能によって遺伝子発現を変化させ、イベルメクチンがフィラリアの発育胚や生殖組織に及ぼす長期的な抑制効果や、雌虫によるミクロフィラリアの産生を抑制する可能性があると考えられた。イベルメクチンの生殖管への影響の重要性は、RNAseq解析によっても示されており、イベルメクチンの低濃度（100 nM-1 μM）で雌のB. malayiにおける減数分裂遺伝子のダウンレギュレーションが明らかにされている[8]。フィラリアの線虫の生殖管におけるGluClチャネルの発現の証拠は、イベルメクチンが彼らの繁殖力を低下させる効果を説明することができるかもしれないが、なぜこの効果の発症がこれほど遅いのかについては説明できない。この効果は、イベルメクチンが宿主から除去され、もはや検出できなくなった後も長く持続することが指摘されている。

GluClイオンチャネルの組成

GluCl イオンチャネルは、5 つのタンパク質サブユニットのリングで構成されており、それらは同種または異種の組み合わせで配置されている可能性がある (図 3C)。線虫のイベルメクチン感受性に寄与するチャネルサブユニットをコードする6つのGluCl遺伝子（avr14, avr15, glc1, glc2, glc3, and glc4）が存在する[9-14]。GluClチャネルサブユニット遺伝子ファミリーは、寄生性線虫では分岐しており、種によって異なる。ヒツジの腸内寄生虫Haemonchus contortusやヒト鉤虫Ancylostoma ceylanicumやNecator americanusでは、glc1やavr15のオルソログは存在しない。H. contortus では、存在が知られているサブユニット遺伝子は avr14, glc2, glc3, glc4, glc5, および glc6 である [15]。このように、異なる線虫種は異なる GluCl チャネル遺伝子のホモログを持っている。

イベルメクチンに対する感受性は、異なるホモログおよびヘテロメリックGluClチャネルの間で変化する。サブユニットのいずれかの配列における数個のアミノ酸の変更は、チャネルのイベルメクチン感受性を著しく変化させる可能性がある。それは、密接に関連する種の間でさえ、顕著な違いがあることは驚くべきことではない。A. ceylanicum は、新世界の鉤虫である N. americanus よりもイベルメクチンに対して、試験管内試験と生体内試験の両方ではるかに敏感である[16,17]。感度の違いについては、他の説明も可能である。

多くの昆虫では、単一のGluClチャネル遺伝子であるGluClαが存在するが、その転写物はmRNAのスプライシングと編集によって修飾されている[18-20]。遺伝子スプライシングの存在は、GluClチャネルとイベルメクチンに対する感受性に多様性のさらなる層を追加する。昆虫におけるイベルメクチンの影響の例は、ショウジョウバエメラノガスターで見られ、ここではGluClαがイベルメクチンに対する感受性を媒介している。昆虫や節足動物の寄生虫にGluClチャネルターゲットが存在することで、イベルメクチンをヒトの疥癬やシラミの治療に使用することができる[21]。興味深いことに、イベルメクチンは蚊に対しても抑制効果があり、その使用はマラリアにおける蚊の媒介を減少させることが示唆されている[22]。ヒトでは、頭ジラミ（Pediculus humanus capitis)疥癬（Sarcoptes scabiei）の予防、および蚊による刺傷の治療に有効であることが示されている[23]。動物では、様々なイベルメクチン製剤が使用されており、シラミ、ダニ、スクリューワーム、ボットフライ、およびイボムシに対して有効である。

GluCl チャネルは、別の正方性 (グルタミン酸) とアロステリック (イベルメクチン) 結合部位を持っている。五員環 GluCl イオンチャネルの各サブユニットは、細胞外表面の N 末端と C 末端を持つ約 500 アミノ酸の長さです (図 3A)。各サブユニットは、4つの膜貫通αヘリックスを持っている。M1,M2,M3,およびM4である。GluClチャネルの5つのサブユニットは、同一（同種）または非同一（異種）である可能性がある。グルタミン酸は、2つのサブユニット間の界面に位置するオルトステリックアゴニスト部位（図4C）に結合する[24]。GluClチャネルのサブユニットの組成に応じて、各チャネル上に2〜5個のオルトステリックアゴニスト部位が存在する。図3Cおよび4Cは、グルタミン酸がチャネルに結合するオルソステリック結合部位を示す。グルタミン酸が結合するとチャネルが開き、チャネルが閉じた状態から開いた状態に変化するように、約2 pA（2×10-12 A）の電流パルスを持つA. suum咽頭のシングルチャネルパッチクランプ記録（図3D、上のトレース）の下で、各チャネルの開口部を見ることができる。

イベルメクチンの作用部位は、生理学的なグルタミン酸リガンド結合部位とは異なるアロステリック部位（図3B、Cおよび4C）である。イベルメクチンは、イオンチャネルの膜貫通領域内のGluClチャネルに結合する（図3B）。FRAP（光漂白後の蛍光回復）実験 – トリパンブルーで急冷した蛍光bodipy（ボロンジピロメテン）イベルメクチン[25]を使用して – イベルメクチンは、塩化物チャネルにその効果を発揮するためにリン脂質二重層の外膜に位置していることを示している（図3B）。GluClチャネルの活性化は、進行性と遅いであるが、イベルメクチンを調製物に適用した後、数分で増加する（図2F)脂質膜への拡散とイオンチャネル結合部位への拡散を示している。

ホモペンタメリックGluClチャネルの結晶構造[26]は、膜の外側リン脂質層内の受容体へのグルタミン酸およびイベルメクチンの分子結合部位のさらなる詳細を提供する。五量体GluClチャネルは、その中央のアニオン選択的な細孔の周りに棒状の五本線を形成している。五量体サブユニットのそれぞれが、4つのαヘリックス膜貫通領域、M1,M2,M3,およびM4を有することを想起する（図3A）。イベルメクチンは、親油性であるため、サブユニットに深く挿入して、M2孔裂αヘリックスおよびM2およびM3ループと接触させることができる（図3B,C）。これは、イオンチャネルのオープンポアコンフォメーションを安定化し、それによってイオンチャネルが開いたままの時間を増加させる（図3B,D）。A. suum [27]の単一チャネルの実験では、低濃度のジヒドロアベルメクチンは、「階段」効果を生じさせ、チャネルの漸進的な開口を生成することを示している。これらのチャネルのコンダクタンスは 9-15 pS であった。同様のコンダクタンスは、H. contortus から発現した GluCl チャネルで観察された [28]。

イベルメクチンは、宿主の免疫応答を抑制する線虫寄生虫の能力を阻害する。免疫調節理論

線虫寄生虫は、免疫調節化合物の複雑な混合物を放出することによって宿主の免疫応答を調節し[29,30]、それによって宿主内で生存することができる。免疫調節物質を放出する能力を失うと、寄生虫の排除につながる。

Moreno ら [31] は、イベルメクチンをサブマイクロモル濃度で投与すると、宿主血中のミクロフィラリアは急速に消失するが、培養中のミクロフィラリアの運動性には影響を与えないことを指摘している。この矛盾した観察の説明は、ミクロフィラリアのイベルメクチン感受性GluClチャネルがミクロフィラリアES小胞を取り囲む筋肉に局在していることである;ES小胞からの免疫調節タンパク質の放出はGluClチャネルの制御下にある。Morenoら[31]は、イベルメクチンがES装置からのタンパク質放出を減少させ、ES物質の損失が宿主免疫系の回避を可能にするタンパク質を分泌する寄生虫の能力を低下させることを示した。immitis microfilariaeを用いた観察[32]は、寄生虫による免疫調節のこの損失を支持し、イベルメクチンが単核細胞と好中球の付着を作り出すことを示している。これらの観察は、イベルメクチンが宿主の免疫応答を阻害する物質を放出する寄生虫の能力を阻害するという直接的な効果を示唆している。非フィラリア性線虫のES物質に対するイベルメクチンの効果については、まだ検討されていない。

線虫寄生虫および昆虫におけるGluCls以外のチャネルに対するイベルメクチンの効果。チャンネル理論の追加

イベルメクチンは、線虫、昆虫、節足動物の異なるGluClチャネルに対するPAMとしてのみ治療的に作用すると考えられがちであるが、他のイオンチャネルに対するPAMおよび阻害性ネガティブアロステリック（NAM）効果も有している。これらの作用は、GluClチャネルに対するイベルメクチンの作用を支持するものと考えられる。イベルメクチンは、A. suum の 0.2 μM 未満の低濃度では γ-アミノ酪酸（GABA）チャネルのコンダクタンスに対して抑制的な作用を示す [27] が、高濃度（10 μM）では増強的な作用を示す。イベルメクチンはまた、D. melanogasterのヒスタミン化Cl-チャネル[33]、Sarcoptes scabieiのpHgated Cl-チャネル[34]、および線虫のピランテルおよびレバミソールニコチンアセチルコリン受容体（nAChR）[35,36]のPAMとしても作用する。

ダーカンテルとアバメクチンは、線虫のnAChRsに相互作用し、相乗効果を発揮する。

駆虫薬やイベルメクチンの常用により、薬剤耐性の発現が懸念されている。薬剤の併用は、単剤よりも効果が高く、薬剤耐性の発症を遅らせる可能性がある。ニコチン拮抗薬であるデルカンテルとイベルメクチン類似体であるアバメクチンの組み合わせは、消化器系線虫寄生虫に対して相乗的な駆虫効果を示すことがわかっている。Ascaris musclestrip収縮および電気生理学的実験[35,37]では、derquantelおよびabamectinは、筋肉のnAChRに対して強力かつ相乗的な拮抗効果を有する（図4A,B）。発現されたnAChRに対するアバメクチンの効果は複雑である[36]。低濃度ではニコチン応答の阻害があるが、これは高濃度で克服される。アバメクチンの二相性効果は、アバメクチンが2つのアロステリックサイト（図4C）で作用することを示唆している：1つは、アゴニスト応答を減少させる高親和性のNAMサイト、もう1つは、低親和性のPAMサイト[35]。この観察は、異性体イオンチャネルに対する大環状ラクトンの複雑な効果を示しており、他の駆虫薬との組み合わせを使用する場合には、濃度比の慎重な調整が必要であることを示している。

哺乳類中枢神経系（CNS）のイオンチャネルもイベルメクチンの影響を受ける

毒性は比較的ないが、イベルメクチンを大量に投与した場合、血液脳関門を通過して中枢神経系に抑圧作用をもたらす可能性がある [38-43]。また、血液脳関門に変異型の多剤耐性トランスポーターが存在し、血漿中に存在する薬物を脳から排除できない場合にも、イベルメクチンが脳内に侵入することがある。脳内では、イベルメクチンは哺乳類のグリシン受容体（GlyR)GABA受容体、およびnAChRを標的とする[44-46]。イベルメクチンは、低濃度（0.03μM）ではPAMとして作用し、高濃度では哺乳類のGlyRsに対して不可逆的アゴニストとして作用する[44]。nMの濃度では、イベルメクチンはマウス海馬ニューロンにおけるGABA誘導性Cl-電流を増強する[47]。

イベルメクチンは他の中枢神経系のイオンチャネルにも有意な影響を与える [48]。(i) アデニンチャネルP2X4受容体を調節する [49];(ii) イベルメクチンはエーテル化遺伝子（hERG）K+チャネルの阻害剤である [50];(iii) Ca2+チャネルを増加させる。(iii) リアノジン受容体（RyR）チャネルを活性化することにより、小胞体（SR）からのCa2+放出を増加させる [51];および(iv) Gproteincoupled inwardly rectifying potassium（GIRK）チャネルのアゴニストとして作用する。イベルメクチンおよび異なるイベルメクチンアナログの様々なイオンチャネルに対する調節効果をよりよく理解することは、将来の中枢神経系治療薬の開発を前進させる可能性がある。

イベルメクチンアナログのスピロケタール基はイオンチャネルのアロステリック部位への結合に影響を与える

アバメクチン、ドラメクチン、エプリノメクチン、エマメクチン、ミルベマイシン、およびモキシデクチンは、共通のファーマコフォアを有している：ベンゾフラン基、スピロケタール基、および二糖類基と縮合した16員環の大環状ラクトン環である（ただし、モキシデクチンおよびミルベマイシンにはサッカライドが存在しないことを除く）（図1）。膜貫通領域のイオンチャネルへの結合には、ベンゾフラン基が関与しており、このベンゾフラン基は膜貫通領域に深く挿入され、チャネルの孔にほぼ到達する。スピロケタール基はM1と相互作用し、二糖類基はチャネルの外側に残される[26]。イベルメクチン類似体のスピロケタール基の大きさは、結合ポケット内の限られた部屋のために、チャネル内で結合する能力に影響を与える。アバメクチンはイベルメクチンに最も似ており、C22とC23でのみ違いがある（R3,図1）。したがって、アバメクチンの効果の効力は、様々なイオンチャネルに対するイベルメクチンのそれと類似している[48]。ドラメクチンは、シクロヘキシル部位の存在により大きなスピロケタール基を有し（R2,図1)効力は低い。モキシクチンは二糖類を欠き、スピロケタール基に大きなR3 -C=C(NOCH3)-を有し、宿主GABA受容体への効果が少なく、中枢神経系毒性が低下する[52]が、いくつかの線虫寄生虫GluClチャネルに対してはより強力である[53]。

イベルメクチンの抗ウイルス効果

イベルメクチンのNS3ヘリカーゼ阻害作用と核細孔を介した選択的蛋白質導入阻害作用

報告されているイベルメクチンの最も強力な抗ウイルス効果は、黄熱病ウイルスの培養物を用いたウイルス収量減少試験において、EC50が3～6 nMの濃度で阻害効果があるようである。この効果は、ウイルス NS3 ヘリカーゼの阻害によって媒介される[54]。イベルメクチンは、日本脳炎ウイルスやダニ媒介性脳炎ウイルスなどの他のフラビウイルスも高濃度で阻害し、200～300 nMの濃度の複製EC50を阻害する。

イベルメクチンはまた、選択された細胞質タンパク質の核内輸入を阻害する。図5は、イベルメクチンがヘテロ二量体タンパク質インプリンティング（IMP）α／β1に結合することによって阻害し、IMPα／β1によって核内の細孔を通って運ばれるカーゴタンパク質の核内への結合を阻害する方法を示している。イベルメクチンによってIMP結合が阻害されなかった場合、IMPα/β1+カーゴタンパク質は核内細孔を通過することができ、そこでRanGTPがIMPα/β1に結合するとカーゴタンパク質は核内に放出される[55]。IMPα/β1に結合することが知られているウイルスタンパク質のカーゴには、以下のものがある。

(i) HIV1インテグラーゼ、HIV1の増殖および宿主ゲノムへの組み込みに必要。

(ii) DENV N55,デングウイルス非構造タンパク質5;および(iii) シミアンウイルスSV40大型腫瘍抗原[56,57]。1-4μMの範囲のIC50sは、組織培養における以下のRNAウイルスの増殖を制限することがわかっている：デングウイルス、西ナイルウイルス、およびベネズエラ馬脳炎ウイルス（VEEV）[58]（表1）。イベルメクチンのこのような広範な活性は、感染時のRNAウイルスタンパク質輸送がIMPα/β1に依存していることに起因すると考えられる [56,59]。

高濃度では、イベルメクチンはまた、試験管内試験および生体内試験でDNAウイルスシュードラビースウイルス（PRV）に対しても活性を示し、イベルメクチン処理はシュードラビースウイルス感染マウスの生存率を増加させる [60]。しかし、イベルメクチンはマウスのジカウイルス（ZIKV）に対して有効であることは報告されていない[61]。イベルメクチンの抗ウイルス効果は、組織培養またはマウスの非常に高用量でしか観察されていないことを指摘し、通常の治療用駆虫薬の用量では、おそらく黄熱病ウイルスを除いて、有意な抗ウイルス活性を示すとは予想されないという事実を強調している。

COVID-19

Calyら[56]は、SARSCoV2感染Vero/hSLAM細胞培養物上で5μMのイベルメクチンの抗ウイルス活性を48時間試験し、5μMのIC50（4375 ng/ml）でウイルスRNAの5000倍の減少を観察した。この濃度は、通常のヒト駆虫薬治療に用いられる150μg/kgの単回投与によるピーク血漿中濃度（Cmax）の100倍以上である[1,62]。食品医薬品局（FDA）によって承認されたものよりも大きい2000μg/kg用量は、ヒトでテストされているが（250 ng/mlのCmaxを生成し、安全であるように見える[63])Cmaxはまだ十分に細胞培養実験で使用される4375 ng/mlの有効濃度を下回っていた。これらの観察結果は、Covid19の治療のためのイベルメクチンの臨床試験にとって心強いものではない。

タイで行われた第III相試験（イベルメクチンを400μg/kgの用量で3日間使用）では安全であることが確認されたが、Covid19に対する効果は検出されなかったが、デングウイルス（DENV）に対しては中程度の効果を示した[64]。これらの観察は科学的に興味深いものであるが、イベルメクチンがCovid19の治療に臨床的に関連していることはまだ証明されていない。

さらなる研究、および抗COVID-19 作用のためには、より強力な類似薬の開発が必要である。一部の個人が動物用製剤を入手できること、およびCOVID-19に対する自身の使用のためにこれらの製剤を検討する可能性があることを懸念して 2020年4月10日にFDAは、動物用に意図されたイベルメクチンをhumansiiのCOVID-19の治療薬として使用しないようにするガイダンスを発表した。

イベルメクチンの抗マラリア効果

イベルメクチンの大量投与（MDA）は、フィラリア症を抑制するだけでなく、マラリアの蔓延を抑制する効果もある。これはマラリアの蚊の媒介者に対する抑制効果によるものと思われるが、マラリア寄生虫の肝臓段階に対するイベルメクチンの直接的な抑制効果の報告がある[65,66]。Singhら[67]は、いくつかの新規イベルメクチンアナログを試験し、イベルメクチンが0.5μMに近いIC50で、試験管内試験でPlasmodium falciparumの赤血球ステージを阻害すること、および改良された新規化合物（アナログ

19)の方がIC50が0.05μMと良好であった。Mendesら[66]はまた、感染マウスの肝細胞内寄生虫の発生に対するイベルメクチンの抑制効果を記載している。肝細胞期の阻害は、その後の血行期の寄生虫症を減少させ、臨床効果を減少させ、感染マウスの生存率を高めた。しかし、生体内試験マウス実験では、効果を示すために非常に高用量（10 mg/kg）のイベルメクチンを使用し、マウスの肝臓にPlasmodium bergheiを使用した[66]。

この抗マラリア効果のメカニズムには、タンパク質を小胞体（ER）に標的とする普遍的な真核生物リボ核タンパク質複合体であるシグナル認識粒子（SRP）が関与している。SRPは宿主とマラリア寄生虫の両方に存在する。マイクロモル濃度のイベルメクチンは、P. falciparum の SRP ポリペプチドを核内に運ぶヘテロ二量体キャリア IMPα/βの動きを阻害することで、P. falciparum の SRP 核内への取り込みを阻害する。組織培養における効果は、P. falciparumの破壊である[65]。

これらの抗マラリア効果の臨床的有用性は確立されていない。Mendes グループによる実験 [68] では、マウスに 5 mg/kg のイベルメクチンを投与しても P. berghei 感染の抑制は得られず、イベルメクチンの抑制は感染サイクルの蚊の段階でのみ生じることが報告されている。彼らの観察結果は、イベルメクチンアナログ（イプリノメクチン、アバメクチン、イベルメクチン、モキシメクチン、ドラメクチン、エマメクチン）に対する耐性があり、卵胞子期は寄生虫の胞子周期の中で最も脆弱な段階であることを示唆していると解釈した。発表された文献によると、この段階では高濃度のイベルメクチンによる試験管内試験効果があることが示唆されているが、有効な抗マラリア薬としてのイベルメクチンの再配置は確立されていない。

核内ファルネソイド受容体（FXR）の部分アゴニストとしてのイベルメクチンの抗メタボリック効果

FXRは、代謝調節に関与する核内受容体であり、EC50が200 nMの範囲でイベルメクチンに結合する [69,70]。FXRは通常、胆汁酸（生理的アゴニストとして）と結合し、肝臓、小腸、腎臓、および副腎で高発現する [71,72]。胆汁酸の結合後、FXRは核に転座し、胆汁酸、脂質、およびグルコースの代謝に関与するDNA調節遺伝子を標的とする。イベルメクチンは、非アルコール性脂肪肝疾患などの代謝性症候群を治療する可能性があるが[72]、抗寄生虫濃度ではその効果が証明されていないことが指摘されている。それにもかかわらず、イベルメクチンは胆汁酸よりも高い親和性でFXRに対してより選択的であることが判明しており、FXRに対するイベルメクチンのリガンド結合ドメインの結晶構造が特徴づけられている[69,73]。イベルメクチンはFXR受容体に部分的に強力なアゴニスト作用を示し、マウスでは抗糖尿病作用やコレステロール低下作用を示す。イベルメクチンは広く臨床で使用されている薬剤であるため、これらの観察は、抗代謝作用を有する新規FXRリガンドの設計に有用な化学的骨格を提供している[69]。

イベルメクチンの抗がん作用

がん治療のボトルネックを克服するために、駆虫薬を含む多くの薬剤の再利用が提案されている [74]。Juarezら[75]およびAntoszczakら[76]は、組織培養およびマウスにおける高濃度（0.1-100μMまたは3-40mg/kgの用量）でのイベルメクチンの抗がん作用をレビューしている。イベルメクチンの異なるタイプの癌に対する作用機序は、以下のように様々なメカニズムが関与していることが提案されている。(i) 多剤耐性トランスポータータンパク質 [77];(ii) Akt/mTOR [78]およびWNTTCF経路 [79];(iii) プリンナリン受容体 [80];(iv) PAK1 [81];(v) がん関連のエピジェネティックな調節因子SIN3AおよびSIN3B、RNAヘリカーゼ;(vi)哺乳類チューブリン重合および脱重合ダイナミクスへの影響 [82];および(vii) がん幹細胞様集団の優先的標的化 [83]である。イベルメクチンをがん治療に再利用する可能性は、作用機序と同様にまだ確立されていない。

マイコバクテリウム

イベルメクチンは有効な抗菌性化合物として認識されていない。にもかかわらず、イベルメクチンの非常に高濃度（3-24μg/ml）のイベルメクチンが結核菌に効果があったという報告がいくつかあるが[84]、使用された方法のためにこれらの観察は疑問視されている[85]。その後の発表では、ブルリ潰瘍の原因となるMycobacterium ulceransの治療にイベルメクチンを検討することが示唆されている[86]。イベルメクチンのこの効果の作用機序は提案されておらず、現在までにさらなる論文は見つかっていない。

喘息

イベルメクチンは、細胞および体液性反応に影響を与え[87]、リポ多糖類（LPS）誘導一酸化窒素およびプロスタグランジンE2産生を阻害することで抗炎症作用を示すことが報告されている[88]。Yanら[89]は、マウスのアレルギー性喘息の治療のために2mg/kgのイベルメクチンの治療可能性を調査し、炎症細胞の遊走を抑制し、粘液の過分泌を減少させることにより、マウスの症状を減少させることを見いだした。これらの抗炎症作用は、気管支肺胞液サイトカインの産生が減少し、オボアルブミン特異的IgEおよびIgG1の分泌が減少したことによると考えられた。イベルメクチンは、その抗がん作用およびATP依存性免疫応答に関連した前文に記載されているメカニズムを含む、様々なメカニズムによって免疫原性細胞死を誘導する[75]。イベルメクチン1%クリームの酒さの炎症性病変への使用が認められているが、これはデモデックスダニに対するその抗寄生作用に関連している可能性がある。

イベルメクチンに対する抵抗性。候補遺伝子、Pgps、およびNHR8

寄生線虫におけるイベルメクチンおよびその類縁体に対する耐性が懸念されているが、そのメカニズムは十分に説明されていない。我々はモデル線虫であるC. elegansにおけるイベルメクチン抵抗性に関する情報を持っており、非常に高いレベル（100倍以上）の抵抗性にはいくつかの遺伝子の同時変異が必要であるように思われる。Dentら[13]は、3つのGluClチャネル遺伝子（glc1,avr14,およびavr15）が強いイベルメクチン耐性を生成するために必要であり、これらの遺伝子のうちの1つが変異していない場合、耐性のレベルは低くなることを観察した。耐性表現型は、ギャップジャンクションを介して細胞間の電気的結合を調整するタンパク質をコードするインネキシン遺伝子（unc7およびunc9)および色素の取り込みに関連する感覚頭アンフィドニューロンの遺伝子（osm1,osm5,dyf7,dyf11,およびche3）の変異によって改変された [90]。これらの高レベルの抵抗性は、宿主中の寄生虫が治療中に曝露される最大濃度が、シャーレ中のC. elegansに適用される濃度よりも低い最大血漿濃度に関連しているため、線虫寄生虫におけるイベルメクチン抵抗性に必要とされる可能性が低い。

これらの線虫C. elegansの遺伝子は、イベルメクチン耐性の候補遺伝子として寄生性線虫において追求されてきた。Freemanら[91]は、イベルメクチン耐性のH. contortus単離株では、イベルメクチン感受性の単離株と比較して、両生類神経細胞に異常があることを報告している。しかし、これまでのところ、この寄生線虫の変異候補遺伝子が容易に同定され、フィールド耐性と関連している例はなかった。しかし、H. contortus において、イベルメクチン耐性のための V 番染色体上の広範な主要量的形質遺伝子座（QTL）が逆交配実験によって同定されていることは注目に値する [92,93] ので、これらの研究からイベルメクチン耐性の分子テストが出現する可能性がある。

Pglycoproteins（Pgps）によるイベルメクチンアナログの排泄の増加もまた、イベルメクチン耐性の原因として多くの研究の焦点となっている[94,95]。PgpsはATP結合カセット（ABC）トランスポーターのスーパーファミリーに属し、ABCBサブファミリーを形成している[96]。異生物性トランスポーターは、その基質に対して適度な選択性しかなく、しばしば親油性または中性の薬物を輸送のために好んで使用する[97,98]。

Pgpsによる駆虫薬耐性のメカニズムは、寄生性線虫におけるいくつかの特定の候補Pgpsの発現の比較的緩やかな増加と関連している。H. contortusのPgp2とPgp9 [99]、Teladorsagia. circumcinctaのPgp9 [100]、P. univalensのPgp11 [101]とT. circumcinctaのPgp11 [102]である。二糖部分を有するイベルメクチン類似体は、モキシデクチンのようなアグリコンよりもPgpsの基質として優れている[103]。この違いは、低レベルのイベルメクチン耐性を克服して「耐性」になるためのモキシデクチンの能力に寄与しているように思われる。しかし、我々は、耐性の説明としての寄生線虫におけるPgpsの増加は、分離株間で多くの異なる発現遺伝子があることを考えると、比較的弱いままであることを指摘している。この難しさは、薬剤圧力下での遺伝子選択の過程や遺伝子の多型を考えると理解できるかもしれない。

モデルC. elegansおよびC. elegansにおけるイベルメクチン耐性の発達に関する最近の研究[104]に戻ると、寄生線虫のそれに匹敵する控えめなイベルメクチン耐性は、glc1,avr14およびavr15のような標的遺伝子の突然変異ではなく、むしろ排泄および代謝の増加に起因する可能性があるように見える。イベルメクチンの除去量の増加は、次のようなことによって生じる： i) より多くのPgpsトランスポーター（pgp1,pgp3,pgp6,pgp9,pgp13,およびmrp6）に関連した排泄の増加、ii) CYP14のようなチトクロム酸化酵素による代謝の増加、およびiii) グルタチオントランスフェラーゼ（GST)GST4およびGST10による代謝の増加。これらの変化は核内ホルモン受容体NHR8によって駆動される[104]。したがって、NHR8を活性化するイベルメクチンの影響は、発現遺伝子の変化をカタログ化し、イベルメクチンの除去を促進し、多遺伝子メカニズムによるイベルメクチンに対する感受性の低下と抵抗性につながると考えられる。

おわりに

我々は、イベルメクチンとその類縁体が顕著な駆虫剤および殺虫剤であることを見てきた。多くの種類の寄生虫に対して幅広い作用を示すにもかかわらず、フィラリア性線虫の成虫に対する効果は限られている。今後の研究では、これについての説明を明らかにする必要がある（「顕著な質問」を参照）。フィラリア成虫のGluClチャネルが既存の大環状ラクトンに対して感受性が低いことが判明した場合、第二世代のイベルメクチンアナログ、または他の駆虫薬との組み合わせが開発されるべきである。新しいイベルメクチンアナログの開発のための最も強力な商業的推進力は、現在の大環状ラクトンに対する感受性が低くなった犬のフィラリア心虫を治療する必要性であるかもしれない。成虫フィラリアに対して安全で効果的な動物用イベルメクチンアナログの開発は、ヒトにおけるオンコセルカ症およびリンパ系フィラリア症の改善されたMDAコントロールの開発をサポートする可能性がある。

イベルメクチンのGluClチャネルのPAMとしての作用機序については、多くのことが知られている。イベルメクチンに対する感受性が、異なる寄生虫種やその組織に見られる異なる GluCl チャネルの分子構造によってどのように変化するかを明らかにするために、GluCl チャネルの不均一性を特徴づけるための更なる研究が必要である。また、ジロフィラリア・インミティスの繁殖に対するイベルメクチンのゆっくりとした緩やかな効果を説明するために、より多くの研究を行う必要がある。

今後の研究のもう一つの重要な分野は、寄生線虫におけるイベルメクチン抵抗性のメカニズムを明らかにすることである。この点で、唯一の実質的な証拠は、H. contortus の V 番染色体上の QTL の大きな効果である。そのメカニズムには、Pgps、代謝亢進、およびNHR8が含まれる可能性があるが、寄生線虫におけるイベルメクチン抵抗性についての十分な細胞的および分子的説明はまだ得られていない。

組織培養と高濃度のイベルメクチンを用いた再利用研究により、抗ウイルス作用、抗マラリア作用、抗代謝作用、および抗がん作用が明らかになっているが、ほとんどの組織培養研究で効果を見るために必要な濃度は、通常の治療用量で見られる血漿中濃度を超えている。毒性を伴わずに局所濃度を高めるイベルメクチンの新しい改良された送達システム、または新しいアナログは、ウイルス、マラリア、癌、または糖尿病などの特定の代謝性疾患の治療のために研究されるべきである。