Research press release

【創薬】マラリア原虫を破裂させる新種の化合物

Nature Communications

Drug discovery: New drug class makes malaria fit to burst

前臨床研究で強力な抗マラリア作用が実証された新種の化合物についての報告が、今週掲載される。この化合物は、マラリア原虫が自らの細胞内のナトリウム濃度を適正に維持する能力に影響を及ぼし、水分の過剰な摂取を引き起こす。その結果、マラリア原虫は破裂する。

マラリアを引き起こすPlasmodium属原虫は、ヒトの赤血球の中で増殖し、カを介してヒトからヒトへ感染する。ヒトに感染した原虫は、宿主の赤血球の膜を変化させて、より多くの栄養素が赤血球に取り込まれるようにする。これが引き金となって、赤血球内のナトリウム濃度が上昇する。ところが、原虫は、ナトリウムを体外に排出するPfATP4タンパク質のおかげで、自らの体内のナトリウム濃度を低く抑えている。このプロセスに影響を及ぼすのが、スピロインドロンという新種の抗マラリア化合物で、現在、臨床試験が実施されているが、マラリア原虫の薬剤抵抗性という問題の発生で、新種の治療薬の探索が極めて重要になっている。

Akhil Vaidyaたちは、別の種類の化合物であるピラゾールアミドがナトリウムの排出を阻害して、Plasmodium属原虫の体内のナトリウム濃度を上昇させることを報告している。その結果、原虫は水分を過剰に摂取して細胞が膨張し、最後には破裂した。ヒト赤血球を移植されたマウスを用いた研究では、ピラゾールアミドが、マウスにおける原虫の増殖を強力に阻害し、1日1回の経口投与で原虫が急速に除去された。また、ピラゾールアミドの継続的投与を行って抵抗性を誘発する実験では、十分な抵抗性を有する原虫が出現する頻度が非常に低いことが明らかになった。

今回の研究結果で、Plasmodium属原虫のナトリウム収支を治療標的にすることが新しい抗マラリア薬の有望な開発手法であることが確認された。ピラゾールアミドの分子標的を正確に突き止め、ピラゾールアミドを有効な抗マラリア薬として開発できるかどうかを見極めるためには、さらなる研究が必要となる。

A new class of compounds, which demonstrate potent antimalarial activity in preclinical studies, is reported online this week in Nature Communications. The compounds affect the malaria parasites’ ability to maintain adequate levels of sodium within their cells, leading to excessive water intake, which causes the parasites to burst.

Malaria-causing Plasmodium parasites grow within human red blood cells and are transmitted from person to person by mosquitoes. On infection, the parasite induces changes in the host cell membrane so that more nutrients are taken in, which triggers an increase in sodium concentration within red blood cells. However, the parasite keeps its own sodium levels low with the help of a protein (PfATP4), which pumps sodium out of the parasite. A class of antimalarial compounds known as spiroindolones affect this process and are currently being tested in clinical trials, however, the search for new classes is essential in the face of emerging drug resistance.

Akhil Vaidya and colleagues report that another class of compounds, called pyrazoleamides, disrupt sodium pumping and increase sodium levels in Plasmodium. This results in excessive water intake, cell swelling and eventually, bursting. The compounds are potent inhibitors of Plasmodium growth in mice with human red blood cells, leading to rapid parasite clearance when administered as a once-daily oral dose. After sustained pyrazoleamide exposure to induce resistance, fully resistant parasites appear at a very low frequency.

The results of the study confirm that targeting sodium balance in Plasmodium is a promising approach for developing new antimalarial drugs. Further research is needed to precisely identify the molecular target of the compounds and to determine whether these can be developed into effective antimalarial drugs.

doi: 10.1038/ncomms6521

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