口腔バリアを突破する（3）

PN-235 (イコトロキンラ、JN-2113) の発見、最適化、およびその後の改変

経口投与される環状ペプチドの利点については以前の記事で詳しく説明されており、PN-235 は現在経口投与できる数少ない環状ペプチド薬の 1 つとして大きな注目を集めています。 2025年7月21日、プロタゴニストとヤンセンは、成人および12歳以上の小児の中等度から重度の尋常性乾癬の治療薬としてイコトロキンラの新薬申請（NDA）をFDAに提出したと発表した。イコトロキンラが承認されれば、乾癬治療のためのIL-23Rを標的とする世界初の経口薬となることが期待される。この記事では、特許公開日をタイムラインとして使用して、この分子の発見プロセスと系統的な最適化戦略に焦点を当て、さらなる最適化に向けた潜在的な方向性についても要約します。

2007 年にはすでに Valorisation Hsj、Societe En Commandite が IL-23R ペプチドアンタゴニストの特許出願を行っています (WO2009007849)。これは、公開情報の中で IL-23R ペプチド アンタゴニストに関する最も初期の特許の 1 つです。この特許は、アゴニストAPG-2301とアンタゴニストAPG-2303、APG-2305、APG-2307、およびAPG-2309を含む、IL-23Rを標的とする一連のペプチドについて記載しています（配列は下図に示されています）。研究チームは、IL-23Rのアミノ酸配列を基礎として使用し、コンピューターモデリング技術と組み合わせて、そのヒンジ領域に対応する線状ペプチド（IL-23を模倣し、IL-23Rアンタゴニストとして作用する）を生成した。これらの中で、APG-2305 および APG-2309 は、マウス脾細胞における STAT3 リン酸化を in vitro で効果的に阻害し、それぞれ IC50 値が 1 nM および 2 nM でした。さらに、ラット IBD モデルでは、APG-2309 による治療により、炎症誘発性の浮腫と発赤が大幅に軽減され、粘膜白血球の浸潤と血管のうっ血が大幅に減少し、優れた抗炎症性および治療効果が実証されました。

2013 年、Medical Diagnostic Laboratories (MDL) は、ファージ ディスプレイ技術を使用した IL-23R- 結合ペプチドの発見について記載した特許 (US20130029907) を公開し、IL-23R に特異的に結合するいくつかのペプチド配列の同定に成功しました。この研究では、ランダムな 12- ペプチド配列を含む M13 ファージ ディスプレイ ライブラリーを構築し、全長の可溶性組換え IL-23R とそのスプライス変異体を標的として使用して複数ラウンドのスクリーニングを実施しました。最終的に、結合活性を持つ 27 個のペプチドが同定されました。注目すべきことに、これらのペプチド配列は、Beyerらによって報告されたIL-23結晶構造との類似性が低いことを示した。 (PDB ID: 3D85)。研究者らは、配列アラインメントを通じて、ペプチドの66.7%に保存された認識配列-WX1X2X3W-が含まれていることを発見しました。これは、IL-23Rに結合して下流のシグナル伝達をブロックするための重要な機能モチーフであると仮説が立てられています（代表的な配列を下図に示します）。続いて研究者らは、競合ELISA実験を用いてIL-23のIL-23Rへの結合に対するペプチドの阻害活性を評価し、IL-23のIL-23Rへの結合を有意に阻害したペプチド23（12量体ペプチド）を最も活性なペプチドとして特定した（IC50=0.85μM）。

これに基づいて、チームはC/N末端の延長または短縮、内部アミノ酸の酸性/中性/塩基性アミノ酸への置換、環化修飾など、ペプチド23の構造を最適化しました。競合ELISAの結果は、ペプチド23の両端のアミノ酸を伸長しても阻害活性にほとんど影響を及ぼさないが、短縮すると阻害活性が低下することを示した。コアモチーフ-WX1X2X3W-の「X」残基の電荷特性を修飾しても(例えば、負に帯電した残基を他の負に帯電した残基、極性の非荷電残基、または正に帯電した残基に置き換える)、その阻害活性に大きな影響はなかった。これは、この領域の残基の電荷特性が結合活性の重要な決定要因ではないことを示している。コア構造内のトリプトファン (W) 残基の 1 つをフェニルアラニン (F) またはチロシン (Y) に置換すると阻害能力は維持されましたが、アラニン (A) に置換すると活性が低下しました。これは、以前のファージディスプレイ スクリーニングから得られた配列特性と一致しています。

さらに、コアの-WQDYW-構造を保持しながらペプチド23.15を短縮すると、コアモチーフは保存されていたものの、その阻害活性が著しく弱まりました。さらに、両端にシステイン (Cys) を導入して環状ペプチドを形成すると、直鎖状ペプチドと同等の活性が得られました。しかし、コア構造を維持しながら環状ペプチドのサイズを 7 または 9 個のペプチドに減らすと、IL-23R を阻害する能力が大幅に弱まりました。

MDL によって公開されたその後の 2 つの特許 (US20130172272 および US20160039878) では、研究者らは -WX1X2X3W- コア構造を足場として使用し、リボソーム ディスプレイ技術を使用して標的ペプチド ライブラリを構築およびスクリーニングしました (ペプチド ライブラリ配列: XXXWXXYWXXXX)。 8 ラウンドのスクリーニングの後、ペプチドは -WX1X2YW- 構造に基づいてさらに細分化されました。グループ A には -WVDYW- が含まれ、グループ B には -WQDYW- が含まれ、グループ C には他のコア配列を持つペプチドが含まれていました。 ELISA活性試験により、グループAのペプチド番号. 2/7が、以前の特許で開示されたペプチド番号. 23.19と比較して優れた活性を有することが示された。競合 ELISA テストでは、ペプチド番号 . 7 の IC50 は 58.0 nM、ペプチド番号 . 2 の IC50 は 34.6 nM でした。

続いて、ペプチド NO.2 とペプチド NO.7 を出発点として、3 つの環状ペプチド、2HT-AA、7-CC、および 7HT-AA を設計および合成しました。これらの中で、ペプチド NO.2 の両端のアラニン残基の頭から尾への環化に基づく分子 2HT-AA は、競合 ELISA IC50 が 8.1 nM、レポーター活性が 341.8 nM で、最高の活性を示しました（構造は下図に示されています）（試験方法: IL-23 は DB を刺激しました） STAT3 レポーター遺伝子をトランスフェクトした細胞株を使用し、レポーター遺伝子の発現を検出することで阻害活性を定量しました。これは、直鎖状ペプチドと比較して活性が4-6倍増加したことを示した。 in vitro 活性試験では、2HT-AA は濃度依存的にヒト Th17 細胞における IL-23 誘導性の IL-17F 分泌を効果的に阻害し、ヒト PBMC およびラット脾細胞における IL-22 産生をブロックしました。同時に、この環状ペプチドはラット脾細胞の IL-17F mRNA レベルも下方制御しました。残念ながら、2HT-AA の薬理活性は有望であるにもかかわらず、この環状ペプチド構造とその誘導体の MDL によるその後の最適化報告は見つかっていません。