海洋細菌SANK 73390株の培養液に強い抗菌活性を見出し、その培養液から七つの活性成分を単離してチオマリノールA〜Gと命名した。

　チオマリノール生産菌SANK 73390株は、その形質からAlteromonas属に分類された。さらにAlteromonas属のそれぞれの種の基準株との比較実験により、SANK73390株はAlteromonas属の新種であると判断し、Alteromonas rava sp.nov.と命名した。

　チオマリノールA〜Gの構造解析を行なった。その結果、チオマリノールA〜Cの絶対構造およびチオマリノールD〜Gの平面構造を明らかにした。これら七化合物は、互いに類似した構造を持ち、またいずれも新規化合物であった。チオマリノールAおよびBの構造をFig.1に示す。チオマリノールに類似した構造を有する既知の抗生物質としては、例えばムピロシン(シュードモン酸A)などのシュードモン酸、およびチオルチン、ホロマイシンなどのチオルチン群抗生物質が報告されている(Fig.1)。チオマリノールは、シュードモン酸とチオルチン群抗生物質からなるハイブリッド構造を有していた。なお、ムピロシンは、MRSAに対する除菌用鼻腔軟膏として臨床使用されている抗生物質である。

　チオマリノールの抗菌活性をin vitroおよびin vivoで評価した。

　In vitro試験において、チオマリノールはグラム陽性および陰性細菌に対して広い抗菌スペクトルを示した。チオマリノールA〜Gの中では、チオマリノールAおよびBの抗菌活性が最も強かった。これらは特にMRSAを含む黄色ブドウ球菌に対する抗菌活性が非常に強かった(MIC≦0.01g/ml)。

　MRSAに対しては既存の抗生物質のほとんどが無効であるが、ムピロシンおよびバンコマイシンはMRSAに対して有効とされている。MRSAであるStaphylococcus aureus 507株に対して、チオマリノールA(MIC＝0.0039g/ml)およびB(MIC＝0.0010g/ml)は、ムピロシン(MIC＝0.25g/ml)よりも64倍以上、バンコマイシン(MIC＝1g/ml)よりも256倍以上強力なin vitro抗菌活性を示した。

　また、同507株を感染菌としたマウスの系で、チオマリノールA(ED₅₀＝1.6mg/kg)およびB(ED₅₀＝3.2mg/kg)は、ムピロシン(ED₅₀＝4.9mg/kg)やバンコマイシン(ED₅₀＝4.3mg/kg)と同等以上の感染治療効果を示した。

　チオマリノールAおよびBのin vitro抗菌活性を、チオマリノールのハイブリッド構造を構成するシュードモン酸およびチオルチン群抗生物質と比較した。例えばMRSAであるS.aureus 535株に対して、ムピロシン、R-92951、チオルチン、ホロマイシン(Fig.1)は、MICが全て0.2g/ml以上であり、チオマリノールAおよびB(MIC0.01g/ml)の方が16倍以上抗菌活性が強かった。これにより、チオマリノールの強力な抗菌活性にはシュードモン酸とチオルチン群抗生物質からなるハイブリッド構造が必須であることを結論した。

　チオマリノールのハイブリッド構造に注目して作用機作の検討を行なった。ムピロシンはタンパク質合成阻害剤、チオルチンはRNA合成阻害剤とされている。大腸菌NF1067株を用いた評価系において、チオマリノールBは強力なタンパク質合成阻害活性(IC₅₀＝0.16g/ml)とそれよりずっと弱いRNA合成阻害活性(IC₅₀＝42g/ml)を示した。また大腸菌NIHJ JC-2株を用いた評価系で、チオマリノールB(IC₅₀＝1.3g/ml)はムピロシン(IC₅₀＝120g/ml)より約92倍強いタンパク質合成阻害活性を示した。

　次いでムピロシンの一次作用点とされるイソロイシルtRNA合成酵素(IIeRS)に焦点をあてた。チオマリノールBおよびムピロシンは、大腸菌のIIeRSを強力に阻害した(それぞれIC₅₀＝0.83,0.85nM)。

　最後に、チオマリノールBおよび、これからチオルチン型クロモフォアを除いた構造を持つR-92951(Fig.1)の放射ラベル体を用いて、両者の細菌細胞への移行性を比較した(Fig.2)。遠心分離により得た大腸菌cell pelletへの移行量は、チオマリノールBの方がR-92951よりも大きかった(Fig.2の条件において20倍以上)。

図表Fig.1チオマリノールA、Bおよび関連化合物の構造 / Fig.2チオマリノールBおよびR-92951の大腸菌細胞への移行 Escherichia coli NIHJ JC-2(37℃) ■:10M[¹⁴C]チオマリノールB ○:10M[¹⁴C]R-92951

　これらの結果から、チオマリノールの主作用はムピロシンと同じくIIeRS阻害に由来する強力なタンパク質合成阻害であること、全細胞(whole cell)系でのタンパク質合成阻害活性はチオマリノールがムピロシンよりも二桁ほど強いこと、一次作用点であるIIeRS阻害活性の強さはチオマリノールとムピロシンでほぼ同等であること、チオマリノールはチオルチン型クロモフォアに依存する機構により細菌細胞に効率的に移行することによってムピロシンよりも強力な抗菌活性を示すことが結論された。

　本研究により得られたチオマリノールAおよびBは、MRSAであるS.aureus 507株に対して、抗MRSA剤として臨床使用されているムピロシンやバンコマイシンよりも64倍以上強力なin vitro抗菌活性および1.3〜3.1倍強力なin vivo抗菌活性を示した。すなわち、本研究の探索目標を満たすMRSAに対して有効な新規抗生物質を見出すことに成功した。しかし、チオマリノールAおよびBのin vivo抗菌活性は、in vitro抗菌活性から考えると相対的に弱く、体内動態に問題があると考えられた。

　そこで現在、チオマリノールを外用剤として臨床応用するための研究とともに、化学療法剤としてさらに有用な化合物を得るためのチオマリノール誘導体研究が行なわれている。本研究により得られたチオマリノールの構造活性相関および作用機作に関する知見は誘導体研究において大いに参考になるであろう。

　本研究によって得られたチオマリノールは、近年得られた抗生物質としては数少ない、臨床応用できる可能性を有するものの一つである。本研究は、その臨床開発のための基礎データを提供したものである。