平成21年度採択案件／ビジネス提案型（旧制度）

共同研究実施体制

ユニットリーダー：（財）大阪バイオサイエンス研究所　分子行動生物学部門　研究部長　裏出良博
ユニットメンバー：（株）丸和栄養食品　代表取締役　伊中浩治
　　　　　　　　　（株）医薬分子設計研究所　代表取締役　板井昭子
　　　　　　　　　　　　他製薬企業１社
JAXA研究者：有人宇宙環境利用ミッション本部　宇宙環境利用センター　佐藤勝、小林智之、佐野智

共同研究の背景及び概要

医薬品開発には莫大な費用がかかるうえ、開発中止により費用回収が不可能となるケースも多いことから、製薬企業は、希少疾病などの患者数が少なく収益が見込めない疾病の医薬品開発にはなかなか踏み切ることができない状況にある。さらに、デュシェンヌ型筋ジストロフィーについては、標的病因タンパク質が同定されていなかったこともあり、製薬企業はこの疾患に有効な薬剤開発に積極的に資材を投入しにくかった。

これまで大阪バイオサイエンス研究所とJAXA（NASDA時代を含む）は、今回対象としているタンパク質（プロスタグランジンD合成酵素）の宇宙実験を数回行っており、同タンパク質においては、タンパク質のみより阻害薬との複合体の方が宇宙では高品質の結晶が作製できることを明らかにした。また、同研究所は実験動物を用いて、同タンパク質の阻害薬がデュシェンヌ型筋ジストロフィーの治療薬になる可能性があることを示した。

近年、効率的な医薬品設計手法として注目されている、タンパク質立体構造情報に基づく薬剤設計（SBDD）の手法に、宇宙での高品質結晶作製プロセスを取り入れた新しい医薬品開発手法を確立し、特に希少疾病用医薬品（オーファンドラッグ）の開発成果を製薬企業に販売するビジネスモデルの構築を目指す。本研究は、デュシェンヌ型筋ジストロフィー治療薬の開発をモデルケースとして実施する。特定のタンパク質（酵素）とその阻害薬の複合体を宇宙で結晶化し、得られた高品質結晶のX線構造解析をSPring-8等で行うと、地上での結晶化時よりも詳細な分子レベルでタンパク質と阻害薬の結合状態が判明し、阻害薬の分子設計に詳しく反映できるようになる。阻害薬の設計・合成、宇宙での複合体の結晶化、構造解析を繰り返し、複数の阻害薬を用意する。実験動物を用いた試験を通じて有効性と安全性が実証できた阻害薬を治療薬候補として、購入を希望する製薬企業に提供する。このような手法により、短期間、低コス トで効率よく複数の治療薬候補の販売が可能となる見込み。

本研究に使われるタンパク質は、宇宙利用の有効性が明確であり、さらにJAXAの保有技術やノウハウを利用することでその効果の向上が期待できる。デュシェンヌ型筋ジストロフィーは難病で根本的な治療法がなく、治療薬の開発が期待されているが、開発リスクのため製薬企業は資本や人員の投下をためらっている。有効性と安全性の実証が達成できれば、製薬企業による治療薬候補の購入・臨床試験実施の見込みがあり、有効性と安全性の実証まで公的資金の投入が望まれるケースである。

なお、JAXAは、国際宇宙ステーションにおける実験の実施と関連技術やノウハウの提供を行い、高品質結晶の作製に寄与する。

キーワード

＜タンパク質立体構造情報に基づく薬剤設計＞
(Structure-Based Drug Design :SBDD)
標的病因タンパク質の3次元立体構造に基づき、効率よくより効果のある薬剤設計を可能とする手法。タンパク質の活性部位（結合した分子を変化させる箇所）を「鍵穴」、阻害薬（タンパク質の活性部位に結合して活性を阻害する化合物）を「鍵」に例えた場合、鍵穴の形状を基に、合致する鍵の形状を設計するような手法。より正確な組み合わせとするためには、タンパク質の3次元分子構造をなるべく精密に解明する必要がある。
病因タンパク質の活性部位と阻害薬の構造が正確に対応するほど体内での誤作用が少なくなり、投与量を少なくできることから、副作用の少ない治療薬の短期間、低コストでの開発を可能とする手法として近年注目されている。

＜デュシェンヌ型ジストロフィー＞
骨格筋細胞の構造を支持するために必要なタンパク質「ジストロフィン」の異常により発症する筋ジストロフィーの中でも、最も重篤なタイプの難病。
進行性の筋肉の疾患で、4、5歳頃に診断され、その後は全身の筋肉がやせ、10歳前後で歩行困難のため車いす生活となる人が多く、さらに全面的な介助を必要とするようになる。以前は20歳前後で心不全や呼吸器不全のため死亡するといわれていたが、医療技術の進歩により、現在は5～10年は生命予後が延びている。しかし、未だ根本的な治療法が確立しておらず、病気の進行を遅らせることや合併症の発生予防のため、リハビリテーションなどの対症療法のみが行われている。
X染色体の劣性遺伝のため、男児3500人に1人の割合で発症し、その頻度は国や地域にかかわらない。現在国内の患者数は約3000人。

INTERVIEW

インタビュー

難病患者の笑顔のために
宇宙実験で創薬をめざす

（財）大阪バイオサイエンス研究所
第2研究部・分子行動生物学部門　研究部長
裏出良博 氏

　今年2月、宇宙航空研究開発機構（JAXA）の若田光一宇宙飛行士が、2013～14年に国際宇宙ステーション（ISS）で二度目の長期滞在の任務に就くことが決まった。ISSの司令官（コマンダー）の大役も担うことになっている。ISSでは2009～10年に野口聡一宇宙飛行士が長期滞在搭乗員を務め、今年中に古川聡宇宙飛行士、来年には星出彰彦宇宙飛行士が長期滞在する予定だ。
　日本人宇宙飛行士が宇宙に「常駐」する時代を迎え、 ISSの「きぼう」日本実験棟の利用も本格化する。これまでにない、宇宙実験ならではの具体的な「成果」も求められてくるはずだ。現代の科学と技術の粋を集めたISSは、わたしたちの暮らしにどのような恩恵をもたらしてくれるのだろうか。