JP2000507828A - アルツハイマー病の診断および治療法 - Google Patents

アルツハイマー病の診断および治療法

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Abstract

(57)【要約】 培養した神経稜由来のメラニン細胞を用いるアルツハイマー病を発病する個体の危険性の評価方法が記載されている。また、神経親和体受容体(p75NTR)に結合し、β−アミロイドのp75NTRへの結合を競合的に阻害するペプチドを用いるアルツハイマー病の治療方法が記載されている。

Description

【発明の詳細な説明】 アルツハイマー病の診断および治療法 関連出願 本出願は、1996年3月29日に出願された先願番号第08/625,76 5号の一部継続出願であり、その全ての教示は参考文献として本明細書に含まれ る。 発明の背景 痴呆とは、記憶喪失、判断力、会話および姿勢保持機能の低下を含め、個体の 過去の知的水準が著しく損なわれることを特徴とする、心的な退化の状態を言い 、しばしば情緒的無反応を伴う(WEBSTER’S MEDICAL DES K DICTIONARY,Merriam−Webster,Inc.,Sp ringfield,マサチューセッツ、169ページ(1986))。 痴呆の主たる原因は、神経が変性するアルツハイマー病(AD)で、その患者 数は世界で1700万人ないし2000万人にも上っている(Yamazaki ,T.ら、J.Cell.Biol.,129;431−442(1995); Brinaga,M.,Science,269;917−918(1995) ;Lavy−Lahad、E.ら、Science,269;970−972( 1995);Lavy−Lahad、E.ら、Science,269;973 −977(1995))。ADの特徴は、痴呆が進行することと、脳にβ−アミ ロイド蛋白質が沈着し、変性したニューロンのクラスターに囲まれた「老人斑」 が病理学的に観察される点にある。β−アミロイドそれ自体は、770アミノ酸 の膜に結合β−アミロイド前駆体蛋白質(APP)のフラグメントであり、ニュ ーロン組織と非ニューロン組織の両方に発現される。 アルツハイマー病の具体的な原因は未だ究明されていない。常染色体優性AD の一つを持つ家族内でのβAPP遺伝子の変異が、β−アミロイド合成の増加と 脳への蓄積と関係していることが発見された。βAPPの受容体は、低密度リポ 蛋白質受容体に関連する蛋白質、ApoEであることが確認されており、AD患 者ではこの受容体蛋白質、細胞膜内のβAPPの切断を担う酵素、βAPPの合 成および/または細胞外マトリックス分子のいずれか、または複合して異常が見 られ、その結果、過剰なβ−アミロイドの沈着と神経毒性が観察されるのではな いかと推定されている。しかし、他の公知のβAPP遺伝子の変異がADを引き 起こす機構やβAPP遺伝子の変異が認められていない非家族性のADの病態生 理学に関してはよく分かっていない。 それゆえ、個々の痴呆の原因がアルツハイマー病かどうかを診断することは、 非常に困難である。陽電子射出断層撮影法(PET)を使用したり(Reima n,E.M.ら、New.Eng.J.Med.,334:752−758(1 996)、個々のApoEの遺伝子型を決定したり、あるいは脳脊髄液中のβ− アミロイド蛋白質のレベルを測定した最近の報告は希望をもたせるものである。 しかし、今のところβ−アミロイドの老人斑の存在を決定する剖検がアルツハイ マー症の唯一の確定診断法である。 現在までのところ、アルツハイマー病の研究に使用されているイン ビトロ系 は、神経稜の起源がニューロンと同じでない悪性細胞もしくは形質転換した細胞 、または下部脊椎ニューロン培養物からなる。正常なヒトの神経稜由来の細胞を 使用するアルツハイマー病のモデル系を持つことになれば大きな利益をもたらし てくれるだろう。しかし、今のところそのようなモデル系は開発されていない。 最近の研究によると、アルツハイマー病によるCNSニューロンへの損傷は、 臨床的に症状が現れる数年前に始まることが明らかにされている(Reiman ,E.M.ら、New Eng.J.Med.,334;752−758(19 96))。アルツハイマー病を発病する危険性の評価を正確かつ簡単にアッセイ したいという要望は非常に大きい。 発明の概要 本発明は、アルツハイマー病、およびβ−アミロイド蛋白質または神経細胞の 表面に局在する低親和性神経成長因子受容体の異常活性化により介在される神経 変性症を診断し、治療する方法に関する。たとえば、自己免疫性脳脊髄炎、ハン ティングトン病、ピック病、皮質底部変性症、進行性核上性麻痺、ゲロートマン −シャウスラー−シェインカー(Gerotman−Shausslesr−S cheinker)症候群、ニーマン−ピック病、進行性核上性麻痺が本発明に 包含される。本明細書で使用されているβ−アミロイド蛋白質という用語は、β −アミロイド蛋白質(4.2kDのポリペプチド(Selkoe,D.J.,N euron,6;487−498(1991);Glenner G.G.およ びWong,C.W.,Biochem.Biophys.Res.Commu n,120;885−890(1993)、概要は本明細書の引用文献に収録さ れている)、β−アミロイド前駆体蛋白質(βAPP)、ならびにβ−アミロイ ド1−40ペプチド、β−アミロイド1−42ペプチド、β−アミロイド25− 36ペプチドまたはβ−アミロイド28−30ペプチドを含む、β−アミロイド ペプチドと本明細書で呼んでいる、β−アミロイドおよびβ−アミロイド前駆体 蛋白質の断片を包含している(β−アミロイド蛋白質も本明細書ではβ−アミロ イドと呼ぶ)。 β−アミロイド蛋白質が介在する神経変性症には、中枢神経系(CNS)ニュ ーロン等の神経稜由来の細胞に影響を及ぼす病気、およびβ−アミロイド蛋白質 、βAPPまたはβ−アミロイドペプチドがニューロンの変性または神経細胞の 死に至る過程を開始または悪化させる病気が包含される。低親和神経成長因子の 異常活性化が介在する神経変性症には、天然に存在するリガンド以外の物質、神 経成長因子によって活性化され、その結果、アポトーシスによる細胞死に至る病 気が包含される。本発明に包含される神経変性症は、罹患した個体において進行 性の痴呆が見られることによって特徴づけられる。具体的には、神経組織におけ るβ−アミロイドペプチドの沈着とそれに続く神経細胞の変性、細胞死および進 行性痴呆によって特徴づけられる神経変性症としてのアルツハイマー病が本発明 に包含される。 さらに具体的には、本発明は、個体から得られた表皮メラニン細胞を含むイン ビトロアッセイ系を用いて、その個体がアルツハイマー病を発症する危険性を 評価する方法に関する。表皮メラニン細胞は表皮(皮膚)および脊椎動物の毛球 に存在するメラニン細胞である。本発明は、出願人ら自身が発見した、ヒトメラ ニン細胞が中枢神経系のニューロン(アルツハイマー病によって主に影響を受け る細胞)と著しい類似性を示すという知見と、メラニン細胞がニューロンと同じ シグナル分子を利用して、生存し続けるかプログラム化された細胞死(アポトー シス)を選ぶかを決定しているという知見とに基づいている。 たとえば、神経細胞は神経成長因子(NGF)に対して、高い親和性(p14 0trkA)と低い親和性(p75NTR)を発現する。本明細書で説明するように、 出願人らは、これらの神経成長因子受容体はメラニン細胞でも発現されること、 および、β−アミロイドはメラニン細胞表面で発現された低親和性の成長因子受 容体、p75NTRに結合することを明らかにしている。出願人らは、本明細書に おいて、p75NTRにβ−アミロイドが結合すると受容体が活性化され、メラニ ン細胞のアポトーシス細胞死を引き起こすことも明らかにしている。さらに、出 願人らは、神経成長因子または生物学的に活性な断片、アナログもしくはそれら の誘導体を投与することによって、β−アミロイドが仲介するアポトーシスが競 合的に遮断される可能性があることも明らかにしている。神経成長因子は、β− アミロイドより高い受容体親和性を有するp75NTRについての生理学的なリガ ンドである。 さらに、出願人らは、メラニン細胞が、本質的に(前駆体蛋白質の形で)β− アミロイドを分泌し、外的な刺激、たとえばUV照射に応答して分泌量を増すこ とを明らかにしている。このようにして、本明細書に記載する結果に基づいて、 出願人らは、皮膚の生検材料から容易に得られるメラニン細胞がアルツハイマー 病の研究および診断に妥当なモデル細胞であることを確立した。 提案した診断試験では、β−アミロイド蛋白質に曝露したあとにのメラニン細 胞のアポトーシスの誘導、および/または神経成長因子(NGF)を追加するこ とによるこのアポトーシスの遮断が容易に起きるかどうかは、細胞ドナーのアル ツハイマー病を発症する素因と相関している。患者の皮膚生検材料から培養した メラニン細胞を標準化した対照の細胞系と比較する。β−アミロイド蛋白質また はペプチドを培養物に導入し、β−アミロイド蛋白質がp75NTRに結合するこ とによって起きるメラニン細胞のアポトーシスを測定する。β−アミロイド蛋白 質またはペプチドがp75NTRに結合するとp75NTRが活性化され、メラニン細 胞のアポトーシスによる細胞死が生じる。したがって、一般的には、β−アミロ イドによるp75NTRの活性化の測定は、培養したメラニン細胞のアポトーシス による細胞死の測定である。アポトーシスによる細胞死は、核断片へのヨウ化プ ロピジウムの取り込み、ターミナルデオキシヌクレオチジルトランスフェラーゼ 存在下においてフルオレセインで標識したdUTPを使ったDNA鎖の切断の標 識化(TUNEL反応)、または断片化DNA(DNAはしご(ladder) )の解析など、数ある標準的なパラメータのどれを使っても容易に評価される。 次に、個体から得られたメラニン細胞に発現したp75NTRの活性化と対照メラ ニン細胞に発現したp75NTRの活性化とを比較する。個体のメラニン細胞のp 75NTRの活性化より、対照のメラニン細胞におけるp75NTRの活性化の方が大 きい場合は、個体のアルツハイマー病を発症する危険性がより高いことを示唆し ている。 さらに本発明は、アルツハイマー病またはβ−アミロイド蛋白質と関連するか 、もしくはアポトーシスによって神経細胞の死を引き起こすp75NTRの活性化に 起因するその他の神経変性症を治療する方法、または発症する危険性を軽減する 方法にも関係する。提案されたアルツハイマー病の治療法では、p75NTRに対 する確立された親和性を持つ、リジン−グリシン−アラニンからなるトリペプチ ドまたはその他の類似のペプチドを含む組成物を、適当な経路を通って、β−ア ミロイドにより誘導されるアポトーシスによる細胞死の危険がある中枢神経系( CNS)のニューロンへ送り、p75NTRへのβ−アミロイドの結合を遮断する 。さらにp75NTRに結合するβ−アミロイドと競合させたり、たとえばアポト ーシス阻害蛋白質、Blc−2、のアップレギュレーションを通して、損傷を受 けたニューロン内の細胞の生存プログラムを活性化するために、神経成長因子( NGF)、NGFの生物学的に活性な断片アナログ(ここで、生物学的な活性と は、ニューロンやメラニン細胞等の神経由来細胞に発現されるp75NTRに対す る断片、アナログまたは誘導体の結合能力として定義される)および/またはそ の他の神経親和体(neurotropins)を投与することもできる。治療 に使用されるペプチドは、β−アミロイドの親和性と同等か、それより大きな、 しかしNGFやその他の神経親和体の親和性より低い受容体親和性を持つように 設計される。 さらに本発明は、物質をスクリーニングし、β−アミロイドによって介在され る神経細胞のアポトーシス、またはp75NTRの活性化を阻害または低減するこ とができるそれらの物質を同定するイン ビトロの方法、およびこれらの方法に よって同定される物質に関連する。 アルツハイマー病は破滅的であり、最後には死に至る疾患である。アルツハイ マー病を早期に検出することは、神経の変性と死を防止もしくは実質的に軽減す ることへの早期介入を可能にするだろう。現在、アルツハイマー病を処置する有 効な治療法はほとんど存在しない。効果的な治療が行えるようになるにつれ、従 来の臨床的な判断基準では信頼できる診断がほとんど不可能な場合に、病気の進 行の早い時期から合理的な治療が可能になるだろう。アルツハイマー病またはそ の他の神経変性症の進行を遅らせることができる治療物質が入手できるようにな れば、それらの個々の人々にとって大きな恵みになるだろう。 図面の簡単な説明 図1は、p75NTRへの結合に対するペプチドとβ−アミロイドの競合を示す 実験結果を表すグラフである。 図2は、β−アミロイド存在下における、細胞の生存に対するペプチドの効果 の実験結果を表すグラフである。 発明の詳細な説明 本発明は、メラニン細胞が、神経成長因子(Peacocke,M.,ら、P roc.Natl.Acad.Sci.USA,85:5282−5286(1 988);Yaar,M.,ら、J.Cell.Boil.,115:821− 828(1991);Yaar,M.,ら、J.Clin.Invest.,9 4:1550−1562(1994)および塩基性線維芽細胞成長因子(Hal aban,R.ら,J.Immunother.,12:154−161(19 92)に対して高いおよび低い親和性を示す受容体を含む、中枢神経系ニューロ ンと多くのシグナル伝達経路を共有する神経稜由来の細胞であるという出願人ら の知見に基づいている。本明細書では、ニューロンとのこうした著しい類似性に 基づいて、培養したヒトメラニン細胞が、アルツハイマー病研究のモデル系を提 供することを明らかにする。 より具体的には、本発明は、個体から得られた培養表皮メラニン細胞を使用す る、その個体のβ−アミロイド蛋白質が介在するアルツハイマー病を発病する危 険性を評価するイン ビトロアッセイ法に関する。また、本発明は、アルツハイ マー病もしくはβ−アミロイド蛋白質が介在するその他の神経変性症の治療に効 果的な治療物質を評価するためのメラニン細胞培養モデルの使用に関する。以下 で説明するように、これらの方法は、β−アミロイド蛋白質が、メラニン細胞や 中枢神経ニューロンの表面上で発現される75キロダルトン(kD)の神経親和 体受容体(p75NTR)(本明細書では低親和性の神経成長因子受容体もしくは p75神経成長因子受容体とも呼ぶ)に結合するという出願人らの知見と、p7 5NTRにβ−アミロイドが結合すると細胞死(アポトーシス)に至る経路が活性 化されるという出願人らの知見とに基づいている。 メラニン細胞はアルツハイマー病のモデル系を提供する イン ビトロの研究から、β−アミロイド蛋白質がアルツハイマー病に中心的 な役割を演じていることが明らかにされている。悪性細胞系(Boland,K .,ら、J.Biol.Chem.,270:28022−28028(199 5))または脊椎動物の神経細胞培養物(Mark,R.J.ら、J.Neur osci.,15:6239−6249(1995)を使用してアルツハイマー 病の病態生理学を理解しようとする試みから、β−アミロイド蛋白質のアミノ酸 残基1〜40または25〜35からなるβ−アミロイドペプチドを添加すると、 神経毒性と細胞死がもたらされることが明らかにされている。特に、β−アミロ イド蛋白質のアミノ酸残基1−40、アミノ酸残基1−42、または、より限定 的には、アミノ酸残基25−35からなるβ−アミロイドペプチドが神経毒性と 細胞死をもたらす。最近の研究では、β−アミロイドによって誘導される神経毒 性がアポトーシスの古典的な特徴を示すことも明らかにされている。β−アミロ イド前駆体蛋白質(本明細書ではβAPPとも呼ぶ)は、哺乳類の神経組織およ び非神経組織において広く発現されている。βAPPは脳と腎臓で最も発現が著 しい。そして脳ではニューロンが特に高い発現を示す。 出願人らは、ヒトのメラニン細胞およびメラニン細胞由来の細胞も、本質的に 、βAPPを合成して分泌することを明らかにしている。紫外線照射等の細胞障 害を受けると、βAPPの分泌が増し、培養細胞の近傍のβAPP濃度が高まる (Andersen,W.ら、J.Invest.Dermatol.,104 :585 Abst.182(1995年4月)。 出願人らは、本明細書において、正常なヒトのメラニン細胞にβアミロイド1 −40ペプチドを低濃度(1μM以下)に添加すると、細胞収率の変化を伴わな いで、ニューロンの軸索に類似するメラニン細胞の細胞突起である、樹状突起の 大きな伸長が見られる。β−アミロイドペプチドの濃度をさらに高くするとメラ ニン細胞の細胞収率は次第に減少し、残存する細胞は不健康に見える。さらに、 これらの培養物では、ADの患者で観察されるイン ビボの「老人斑」に似た、 凝集して死滅しつつあるメラニン細胞からなるプラーク様の構造の集中的な発達 が見られる。 さらに、出願人らは、本明細書において、25μM以上のβ−アミロイド1− 40中にメラニン細胞培養物を維持すると、対照培養物と比べて、アポトーシス 細胞の割合が顕著に増加し、Bax蛋白質の発現が約3倍アップレギュレートさ れることを明らかにする。最近のイン ビボおよびイン ビトロのデータは、β −アミロイドによって誘発される神経の死が、プログラムされた細胞死またはア ポトーシスの古典的な特徴を示すことを示唆している(Cotman,C.W. およびAnderson,A.J.,Mol.Neurobiol.,10:1 9−45(1995);Su,J.H.ら、Neuroreport,5:25 29−2533(1994)。ニューロンにおけるアポトーシスを調節する分子 経路が部分的に突き止められている。証拠は、癌原遺伝子Bcl−2の産生が、 生存に関して神経栄養因子に依存しているニューロンでのアポトーシスの開始を 遅らせることを示唆している(Allsopp,T.E.ら、Cell,73: 295−307(1993);Garcia,I.ら、Science,258 :302−304(1992))。反対に、21kD(7)Bcl−2関連蛋白質 、Bax、の過剰発現は、アポトーシスによる細胞死を促進する(Oltvai , Z.N.ら、Cell,74:609−619(1993))。 メラニン細胞は、NGFに対して親和性の低いp75NTRおよび親和性の高い 140kDのtrk A(p140trk A)受容体の両方を発現し、NGFをメ ラニン細胞に供して、NGFに曝露されたニューロンで起こると推定されている ように、おそらくp140trk A分子と多重p75NTR分子の等位結合を通して、 p140NTRの経路が活性化され、つぎにそれが細胞内のシグナル伝達経路を活 性化してBcl−2の発現を高め、細胞の生存を高める。 さらに、出願人らは、本明細書において、βアミロイドが競合的にp75NTR と結合することを明らかにしている。以前に公開された研究から、p75NTRに 対する特異的な結合部位は、得られたNGF蛋白質のアミノ酸29−36であり (Ulrich,A.ら、Nature 303:821−825(1983) 、そして、もしリジン−グリシン−リジンの配列(NGFの残基32−34)を リジン−グリシン−アラニンに変えると、そのペプチドは、受容体に対する親和 性が元のNGFの約半分になることが示唆されている。β−アミロイド蛋白質の アミノ酸残基28−30はリジン−グリシン−アラニンである。さらに、コンピ ュータを使用したβアミロイドの構造解析は、これらのアミノ酸が、蛋白質のル ープ状に巻いた部分に存在している確率が高いことを明らかにしており、そのこ とは、このβ−アミロイドペプチドの配列が、受容体の結合にある役割を演じて いることを示唆している。 それゆえ、アミノ酸24−31:VGSNKGAI(配列番号:1)からなる β−アミロイド断片の初めと終わりの端に2つのシステイン残基を結合すること によって環状構造のデカペプチドを合成した。非放射性ペプチドは、125I−β −アミロイドの結合を競合的に阻害し、50%阻害濃度は、25nMであった。 さらに、β−アミロイド200nMは、細胞収率を60%まで低下させた(p< 0.02)。しかし、この細胞損失は、ペプチド(200nM)によって阻止さ れた。ペプチドだけでは、細胞収率に何ら影響を与えなかった。これらの知見は 、アルツハイマー病におけるニューロンのアポトーシスが、β−アミロイドとp 75NTRの相互作用から生じることを示唆している。また、データは、β−アミ ロイドの結合部位をブロックする合成ペプチドを送り込めば、β−アミロイドが 介在するニューロンの死を防止できるかもしれないことを示唆している。 かくして、CNSニューロンと表皮メラニン細胞の間に十分な類似性があると いう上記知見に基づき、アルツハイマー病に対する診断アッセイおよび薬物の開 発研究にこれらの知見を利用することが可能となる。 アルツハイマー病のイン ビトロアッセイ 本明細書に記載のメラニン細胞モデル系は、アルツハイマー病を発病する危険 性がある個体を、早期に同定するのに使用することができる。現在、アルツハイ マー病が発病する機構としては、3種類が知られもしくは推定されている:1. )CNSニューロンによるβ−アミロイドの産生もしくは分泌、または両者の増 加。家族性のアルツハイマー病患者に見られる機能不全は、認識されたβAPP の変異の1つから生じることが分かっている;2.)理由はまだよく分かってい ないが、分泌されるβ−アミロイドの微妙な構造変化かあるいはCNSにおける 細胞外マトリックスの微妙な異常によって起こるのではないかと憶測されている 、β−アミロイドペプチドの局部的な過度の凝集による、生理的なβ−アミロイ ドの濃度に対する感度が高くなる;3.)βAPPを結合し、内部化し、分解す ることが知られているニューロン表面上における、低密度リポ蛋白質受容体関連 蛋白質の発現、または機能の低下およびβAPPの分解とその機能不全により、 細胞外β−アミロイドの量は増加する。 メラニン細胞を、被検者から得られた皮膚の生検材料から単離する。すなわち 、試験メラニン細胞。皮膚の生検を標準的な皮膚化学の方法で実施する。典型的 には、局所麻酔を行ったのち、個体の皮膚から3〜4mmパンチ生検を採取する 。生検材料には、都合の良い部位を選ぶことができる。本明細書では、皮膚から 単離されたメラニン細胞も表皮メラニン細胞と呼ぶ。 個体から採取したメラニン細胞を、本明細書に記載の標準的な実験条件下、典 型的には、無血清培地を使って培養する。メラニン細胞の対照培養物も同様の条 件下に維持する。対照のメラニン細胞を、病気でないことが分かっている個体、 新生児の包皮または入手可能なメラニン細胞系から得ることができる(たとえば 、パーク(Park,H−V)ら、J.Biol.Chem,.268:117 42−11749(1993)を参照)。すべてのメラニン細胞がp75NTRお よびp140trk A受容体蛋白質を発現する。安定した生存可能なメラニン細胞 培養物を確保するため、培養物をこれらの条件下で約2日間維持した。メラニン 細胞が生存可能なままである限り、比較的長く培養液を維持することができる。 培養物を安定化させたあと、β−アミロイド蛋白質またはβ−アミロイドペプ チドを培養物に導入する。本明細書で定義しているように、β−アミロイド蛋白 質には、β−アミロイド蛋白質はもちろん、β−アミロイド前駆体蛋白質も含ま れる。β−アミロイドペプチドとしては、β−アミロイド1−40ペプチド;β −アミロイド1−42ペプチド;β−アミロイド25−36ペプチド;およびβ −アミロイド28−30ペプチドが挙げられる。β−アミロイド蛋白質とβ−ア ミロイドペプチドは、例えば、カルフォルニア州、トランスのバッケム カリフ ォルニア(Bachem California)等の様々な供給元から商業的 に入手することができる。β−アミロイド蛋白質およびβ−アミロイドペプチド を、既知の実験技術を使って、化学合成、または組み替え的に作製することもで きる。培地に加えたβ−アミロイド蛋白質またはβ−アミロイドペプチドを、典 型的には、細胞培養液に相溶性の緩衝液に溶解する。培養液に添加するβ−アミ ロイド蛋白質またはβ−アミロイドペプチドの濃度は、0μM〜100μM、典 型的には1μM〜50μMの範囲で変えることができる。β−アミロイド蛋白質 またはβ−アミロイドペプチドの典型的な1回の投与量は約25μMである。添 加されるβ−アミロイド蛋白質またはβ−アミロイドペプチドの濃度は、p75NTR に結合して、活性化するのに十分な濃度である。 本明細書で定義しているように、β−アミロイド蛋白質またはβ−アミロイド ペプチドによるp75NTRの活性化は、メラニン細胞におけるアポトーシス細胞 死の経路の開始または活性化を意味する。本明細書でさらに定義されているよう に、p75NTRの活性化は、Bax蛋白質の誘導またはスフィンゴミエリンの加 水分解の開始をも意味する。 メラニン細胞培養物を、β−アミロイド蛋白質またはβ−アミロイドペプチド の存在下に、生じたp75NTRの活性化が検出できるのに十分な時間、典型的に は約3日間維持する。しかし1日程度の短さにすることもできるし、8日程度の 長さにすることもできる。試験メラニン細胞のp75NTRの活性化と対照メラニ ン細胞のp75NTRの活性化を比較する。 β−アミロイドによるp75NTRの活性化はメラニン細胞のアポトーシスによ る細胞死をもたらす。アポトーシスは良く知られている実験法によって測定され る。本明細書の実施例1に記載してあるように、メラニン細胞の収率を測定する 方法をアポトーシスの測定に使用した。アポトーシスは細胞収率を下げる。電子 細胞計数機器など(たとえば、クールター(Coulter)TM細胞計数器)を 用いたり、血球計を使って細胞数を人手で数えることによるなどにより生細胞数 をカウントして細胞収率を測定する。 また、実施例1に記載してあるように、培養液を、死につつあるおよび/また は死んだメラニン細胞を含むプラーク状の構造物の存在について顕微鏡観察によ って評価することができる。これらのプラークもβ−アミロイドの沈着物を含む 。 実施例2に記載されているように、p75NTRの活性化は、Bax蛋白質発現 の誘発を測定する検定法を用いて測定することもできる。Baxは、アポトーシ スによる細胞死の経路に関与しているBcl−2関連蛋白質である。Bax発現 の増加は、アポトーシスの誘導を示唆している。Bax蛋白質発現の測定は、細 胞中のRNAを測定する標準的な実験技術を使って、細胞中に発現されるBax mRNAの増加を測定することによって行うことができる。Baxの誘導は、 ウェスタンブロット分析における抗Bax抗体を使って測定することもできる。 アポトーシスは、ヨウ化プロピジウムの核断片への取り込みの測定、TUNE L反応、または断片化したDNAの表示によって測定することもできる。 試験メラニン細胞のp75NTRの活性化が対照メラニン細胞のp75NTRの活性 化より大きければ、試験メラニン細胞を採取した個体が、β−アミロイドに対し て標準化した対照細胞系より鋭敏な神経稜細胞を有することを示唆している。個 体の神経稜細胞が、β−アミロイドに対して、より敏感であれば、その個体はア ルツハイマー病を発病する危険性があると予想するのが妥当である。 メラニン細胞がβ−アミロイドに対して異常に敏感な被検者の場合、細胞外マ トリクス分子の合成と沈着のキャラクタリーゼーションを、これらの細胞外分子 とβ−アミロイドペプチドとの相互作用を測定するメラニン細胞培養法を用いて 、さらに行うことができる。 本明細書に記載した培養メラニン細胞検定法は、患者の神経稜細胞上の低密度 リポ蛋白質受容体関連蛋白質の機能を評価するのにも有用である。 ニューロンは、構成的にβ−アミロイド前駆体蛋白質を分泌する。β−アミロ イドは、アルツハイマー病患者に見られる顕著な特徴である老人斑の主要成分で あるので、ニューロンの周囲を囲むβ−アミロイド蛋白質および/またはβ−ア ミロイドペプチドのレベルが高いことは、アルツハイマー病の存在と相関性があ るものと見るのが妥当である。本明細書に記載するメラニン細胞培養アッセイ法 を使用して、患者の神経稜細胞が、構成的にもしくは外的な刺激に応答して、標 準化した対照の細胞系より多量に、そして高いレベルでβ−アミロイドを合成も しくは分泌、または合成し分泌するかどうかを測定することができる。対照メラ ニン細胞培養液中より、試験メラニン細胞培養液中の方がβ−アミロイド蛋白質 またはβ−アミロイドペプチドの分泌が多ければ、その個体はアルツハイマー病 を発病する危険性が高いことを示唆している。 上記のように、数多くのアルツハイマー病に至る病理学的な機構が知られ、ま たは推定されている。本明細書に記載したように、出願人らは、上述の機構すべ てが収束する最終的な経路が、NGF、p75NTRおよびp140trkAからなる 受容体複合体の有益な活性化のかわりに、アポトーシスへ導くp75NTRの活性 化のみであることを明らかにしている。従って、個体のアルツハイマー発病の危 険性の測定は、個体のメラニン細胞表面に発現されるp75NTR対p140trkA のレベルを測定することによって行うことができる。p75NTR対p140trkA の比が大きな個体は、アルツハイマー病発現の危険性を持つと言えるだろう。 したがって、本明細書に記載するメラニン細胞培養物を使って、個体がアルツ ハイマー病を発現する危険性があるかどうかを予想することは妥当と言える。さ らに、メラニン細胞培養法を使って、所定の個体がどのような機構で病気、例え ば、β−アミロイドが異常に敏感なのか、β−アミロイド蛋白質の分泌量が高い のか、あるいは発現されるp75NTR対p140trkAの比が異常なのかといった こと、を発現する可能性があるかを予想することも妥当であり、したがって、特 にその異常性に的を絞った治療アプローチの選択を可能にする。また、本発明の メラニン細胞培養法は、後で述べるように、個体における有効性を測定するよう な、治療物質をスクリーンするのに有効である。このように、アルツハイマー病 に対する既知の素因を持つか、または従来の臨床的な判断基準に基づいたアルツ ハイマー病の診断を受けた個体に対して、示されたイン ビトロでの有効な物質 で治療が行われ、その結果、病気の症状を軽減する機会が増すことになる。 有効なアルツハイマー病治療法の評価 NGFは2つの受容体:trkA癌原遺伝子の蛋白質産生物であるp140tr kA 膜貫通チロシンキナーゼ受容体、およびいくつかの神経親和体に対する75k Dの低親和性膜貫通受容体であるp75NTRに結合する。p140trkAは、p7 5NTR非存在下でNGFによって誘導される効果を仲介すると報告されている( Verdi,J.M.ら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA,9 1:3949−3953(1994))。また、p75NTRが、trkA非存在 下において発現しているニューロンのアポトーシスを介在し、p75NGF受容体 の変化が神経の生存を増進しうることが報告されている(Catharina, F.E.,Science,1725:1729−1732(1996年12月 6日号))。しかし、NGFのシグナルの変換におけるp75NTRの機能上の重 要性については、以前として議論が分かれている。p75NTRとp140trkAの 同時発現は、NGFの機能的な高親和性の結合を生じることが報告された(Ba ttleman,D.S.ら、J.Neurosci.,13:941−951 (1993))。しかし、p140trkAを発現しない細胞内でのp75NTRの活 性化は、スフィンゴミエリンシグナリング経路の活性化によってそれらのアポト ーシスを誘導することも報告された。従って、p75NTRは、二重の役割を持つ 可能性がある。p140trkAと組み合わさると、チロシンキナーゼ依存性経路を 通してシグナルを送り(Dobrowsky,T.T.ら、Science,2 65:1596(1994)、生存するが、単独で活性化されると、スフィンゴ ミエリン経路を通してシグナルを送り、アポトーシスに至るのかもしれない。 NGFのp75NTRへの結合は、NGFのβ−ヘアピンループの一部であるア ミノ酸残基29−36、TDIKGKEV(配列番号:2)を通して仲介されて いる(Ibanez,C.F.ら、Cell,69:329−341(1992 ))。34位のリジン(K)をアラニン(A)で置換すると、得られる変異NG F分子はp75NTRを結合するが、親和性は50%に低下する。興味深いことに 、β−アミロイドにおいて、1−40および25−35β−アミロイドペプチド の両方に存在するアミノ酸残基28−30は、β−アミロイドによるp75NTR の結合を可能にすると思われる配列、KGAである。β−アミロイドをコンピュ ータを用いて構造解析することにより、KGA残基がループ状に巻いた位置にあ る可能性が高い(>60%)ことを示し、この40アミノ酸ペプチドの中のどの 部分も確率が最も高く、この配列がp75NTRに対する結合部位を構成している ことを示唆している。さらに、p75NTRの発現は、おそらく受容体の結合と活 性化を通して、細胞上のβ−アミロイドの毒性効果を高めることが報告されてい る。 上述のデータに基づけば、β−アミロイド蛋白質の特定の3つのアミノ酸配列 リジン−グリシン−アラニン(KGA)が、CNSニューロン上の75kD膜貫 通神経親和体受容体に結合し、細胞内Baxレベルの増加によって一部仲介され る、プログラム化された細胞死の経路を活性化すると考えることは、理にかなっ ている。 また、β−アミロイドペプチドの結合を競合的に阻害することは、この異常型 受容体の活性化と、その結果生じるアポトーシスを遮断すると考えても、無理な ことではない。たとえば、完全な長さのNGF、またはその生物学的に活性な断 片、アナログ、誘導体、変種または変異体は、かわりにp140trk Aの結合と 等位的なp75NTRの優先的な結合をもたらし、その結果、神経細胞を生存させ る、第二のシグナル伝達経路の活性化を生じる。 NGFまたはNGFの断片、誘導体、アナログ、変種または変異体の「生物学 的な活性」という用語は、本明細書では、そのNGFがp75NGF受容体に特異 的に結合する活性として定義される。該活性は、本明細書に記載する方法、また は当業者に公知の他の方法によって測定することができる。NGF断片、アナロ グ、誘導体、変種または変異体の別の生物学的な活性とは、よく知られた実験技 術を用いて測定される特異的な免疫応答を誘導する抗原性である。たとえば、生 物学的に活性なNGF断片は、NGFに対して特異的な抗体(抗NGF抗体)を 産生する免疫応答を誘導することができる。 「アナログ」という用語は、本明細書では、その蛋白質の生物学的な活性を有 する、内因性NGFのアミノ酸配列に対して十分な同一性を有しているアミノ酸 配列を意味する。たとえば、ポリペプチドのアナログは、ポリペプチドのアミノ 酸配列に、1以上のアミノ酸残基がNGFのアミノ酸残基と異なっているが、依 然としてp75NTR結合活性は有するような、「サイレント」変化を導入するこ とができる。このような違いの例としては、残基の付加、欠失、置換が挙げられ る。また、NGFの生物学的な活性を多少とも有している蛋白質も本発明に包含 される。 本発明は、本明細書に記載されているNGFの生物学的に活性な断片の生産と 使用も包含される。そのような断片には、NGFの全長アミノ酸配列のごく一部 であるが、なお生物学的な活性を有する断片を含めることができる。本明細書に 使用されるように、「生物学的に活性な断片」という用語は、完全な長さの蛋白 質の生物学的なもしくは生理学的な効果を発揮できるか、または完全な長さの蛋 白質の生物学的な特徴、たとえば抗原性を有するNGF断片を意味する。該活性 と特性については本明細書に記載されている。該断片は、内部欠失ばかりでなく 、アミノ末端およびカルボキシル末端の欠失により作製することもできる。たと えば、酵素分解により得られるような蛋白質の活性な断片も含まれる。該ペプチ ド断片は生物学的な活性について試験を行うことができる。 NGFの「誘導体」および「変種」は、修飾されたNGFである。これには、 p57NTRと関連するアミノ酸配列の変化によって修飾されたNGFが含まれる 。これには、さらに、NGFの先端を切ったりハイブリッド型も含まれるが、こ れらに限定されるものではない。「先端を切った」型は、たとえば、C末端領域 を除去するように修飾されたNGFの短縮したバージョンを指す。「ハイブリッ ド」型には、たとえばNGFと別の蛋白質とから構成される融合蛋白質等のよう に、2つ以上の蛋白質部分で構成されているNGFが含まれる。 変種は、当業者に公知の方法を使用して作製することができる。NGF遺伝子 は、当業者に公知の技術、たとえば部位特異的変異誘発やオリゴヌクレオチド変 異誘発等を使って、イン ビトロまたはイン ビボで変異させることができる。 NGF配列の操作は蛋白質レベルでもうまく行うことができる。多数ある化学的 修飾法のどれでも公知技術によって実施することができ、限定はないが、臭化シ アン、トリプシンおよびパパインによる特異的な化学的切断が挙げられる。また 、たとえば、熱によりまたは固体表面に固定化することにより、構造的に修飾ま たは変性することも可能である。 本発明のNGFの断片、アナログ、誘導体、変種または変異体のアミノ酸配列 を、NGFをコードする本来のDNAもしくは変種DNA内に適当なヌクレオチ ドの変化を導入するか、目的とするNGFをイン ビトロで合成することにより 、当業者に公知の方法でp75NTRへのNGFの結合を最適化するように変える こともできる。 NGFが、β−アミロイドよりp75NTRに対して高い親和性を有し、NGF が細胞環境に存在すると、この神経親和体はp140trkA受容体と等位的なp7 5NTRに優先的に結合してp140trkAを活性化し、細胞を生存へ導くと考える ことは妥当である。しかし、表面におけるp75NTRの発現が増加し、または細 胞外空間におけるβ−アミロイドのレベルが高くなる条件下では、飽和量のNG Fが存在しなければ、β−アミロイドのp75NTRへの結合とそれに続くスフィ ンゴミエリン経路の活性化からアポトーシスによる細胞死が起きるのかもしれな い。CNSでは、高齢者、特にp75NTR結合に必要なアミノ酸配列を含むβ− アミロイド断片の遺伝子的に決定された過剰産生を行う高齢者でこのような状況 が起きるかもしれない。正常なヒトメラニン細胞は、周囲の信号に対してCNS ニューロンと同じように応答し、アルツハイマー病の有効な治療法を研究するた めの妥当なモデル系になるように思われる。 このように、本発明は細胞の生存を増進し、β−アミロイドによって誘導され るアポトーシスによる細胞死を阻止する物質を開発し評価するために、培養メラ ニン細胞のモデル系を使用する方法も包含する。具体的には、本発明の方法は、 アルツハイマー病を治療するための物質を同定し、評価するするために使用する ことができる。たとえば、メラニン細胞培養液モデルは、β−アミロイドのp7 5NTR結合を遮断し、その結果、β−アミロイドによって介在されるニューロ ンのアポトーシスを遮断する物質を同定するために使用することができる。上で 述べたように、リジン−グリシン−アラニンからなるトリペプチドは、アルツハ イマー病の症状を緩和するための治療として使用する候補物質である。メラニン 細胞培養モデル系は、p75NTRと結合するであろう最適な組成を決定し、有益 なNGF結合を妨害することなく、アポトーシスを誘導するβ−アミロイドリガ ンドの結合を遮断する、KGA配列を含む他のペプチドやKGAトリペプチドの 様々なアナログを同定し、評価するのに使用することができる。候補物質の評価 は、ADの危険性がある、またはADの診断を受けた個体から特定して採取した メラニン細胞を使って行われるので、有効な候補物質を同定する確率は非常に高 い。 一度候補物質が同定されると、CNSへ輸送しなければならない物質の治療レ ベルは、各個体からのイン ビトロのメラニン細胞培養液を使って正確に測定す ることができる。候補物質の濃度の滴定は、本明細書に記載されているメラニン 細胞培養モデル系を使って行うことができる。 また、神経稜由来の細胞のp75NTR受容体の異常な活性化に起因するアポト ーシスから生じる神経変性症を治療するための治療方法も本発明に包含される。 具体的には、β−アミロイドが介在するアポトーシスによるニューロンの変性ま たは死から生じる痴呆の症状を示す個体に対する治療方法を包含する。β−アミ ロイドが仲介するアポトーシスは、アルツハイマー病の一番代表的な目印であり 、それゆえ、具体的にはアルツハイマー病の患者を治療する方法も本発明に包含 される。 治療方法は、ある物質、たとえばトリペプチドKGAまたはそのアナログをそ の物質とCNSのニューロンとが接触できる方法で、個体に投与することを含む 。たとえば、ペンタペプチドCKGAC(配列番号:3)またはそのアナログを 当業者に良く知られた方法によって化学合成することができる。たとえば、ジス ルフィド結合によって、ペンタペプチドの末端の側面に位置するシステイン残基 を連結して、ペプチドがp75NTRに結合し、その結果、アポトーシスを阻害ま たは防止するのに必要な立体配座を維持することができる。KGAまたはそのア ナログが結合活性に適する配置に保持される限り、ペプチドの長さをペンタペプ チドより長くすることができる。たとえば、本明細書に記載されているように、 アミノ酸配列CVGSNKGAIC(配列番号:4)を用いて環状ペプチドが作 られており、これらのペプチドはp75NTRへの結合に対してβ−アミロイドペ プチドと競合する。 ペプチドまたは他の物質の投与または輸送は、遺伝子の導入または遺伝子治療 に使用される方法に類するやり方で行うことができる。たとえば、ペプチドをコ ードするDNAの有効量を、中枢神経系ニューロンを標的とするウイルスベクタ ー構造物に挿入することができる。DNA挿入片は、標的細胞中のDNA発現に 必要な配列も含んでいる。ゲーラー(Geller,A.I.)およびブレアケ フィールド(Breakefield,X.O.)、Science 241: 1667−1669(1988)および米国特許第5,288,641号(Ro izman 1994)に記載されている単純ヘルペスウイルス−1(HSV− l)ベクターが特に有用である。その全ての教示は参考文献として本明細書に含 まれる。遺伝子銃も使用できる。また、頭蓋内への投与も使用することができる 。 さらに、イン ビボ試験法は、WO96/40895号に記載の形質転換マウ ス等の、現在の技術で認められているマウスモデルを用いて、実施することがで き、その全ての教示は参考文献として本明細書に含まれる。このような試験法は 当業者に良く知られている。 以下の実施例により、発明の内容をより具体的に説明するが、決してこれだけ に限定することを意図するものではない。 実施例1:正常なヒトのメラニン細胞に対するβ−アミロイドの効果 正常なヒトのメラニン細胞に対するβ−アミロイドの効果を決定するため、培 養液に各種濃度(0.025〜50μM)の、HPLCで精製した、アミノ酸1 −40に相当するβ−アミロイド断片を添加した。最初の40個のアミノ酸を逆 の順序(40−1)で含む合成ペプチドを負の対照として使用した。 表皮成長因子(10ng/ml)(Collaborative Resea rch)、インシュリン(10μg/ml)(Sigma)、トリヨードチロニ ン(10-9M)(Collaborative Research)、トランス フェリン(10μg/ml)(Sigma)、ヒドロコルチゾン(1.4×10-6 M)(Calbiochem)、コレラ毒素(10-9M)(Calbioch em)および塩基性線維芽細胞成長因子(basic FGF)(10ng/m l)(Collaborative Research)を加えた無血清の培地 199(Gibco BRL Gaithersburg,MD)でメラニン細 胞を培養した。播種後2日間、細胞を種々の濃度のβ−アミロイド1−40また は対照ペプチド40−1(0−50μM)(Bachem Californi a,Torrance,CA)で補足した。β−アミロイドを添加して3日後に 細胞収率を決定すると、1−40ペプチドと共に培養した培養液では、投与量に 依存して細胞収率が低下することが分かる。対照の40−1ペプチドと共に培養 した培養液では、細胞収率に対する効果は認められなかった。 25〜30μMのβ−アミロイド1−40の存在下に培養したメラニン細胞の 収率は、β−アミロイドを添加する前の細胞収率を100%として比較すると、 59%±17%減少した。対照の40−1ペプチドの存在下に培養した2連の培 養物の細胞収率は、8%±32%の細胞収率増加であった(p<0.02、ペア ーでのt検定)。 40−1対照ペプチドの存在下に培養したメラニン細胞は、多角的な形態に対 して典型的な二極的な形態を持つ。1−40ペプチドの存在下で培養したメラニ ン細胞の大部分は丸い形をし、シャーレの表面からはがれかけている。 回帰分析から、β−アミロイド1−40の濃度が高くなると細胞収率は有意に 低下するのに対して(R2=0.8475、p<0.00001)、β−アミロ イド40−1では細胞収率に対して有意な影響は認められないことが立証された (R2=0.06、p=0.44)。4回の実験を合わせると、3〜5日以内に β−アミロイド1−40は、メラニン細胞の収率を50%以上低下させたのに対 して(p<0.02、ペアーでのt検定)、対照である40−1β−アミロイド ペプチドは、同じ濃度で、細胞収率に何ら影響を及ぼさなかった。 実施例2:メラニン細胞のプラーク形成に対するβ−アミロイド1−40の効果 実施例1で述べたのと同様にして培養したメラニン細胞培養液についてプラー クの形成を評価した。いくつかの培養液では、集合して次第に大きくなった死に かけのメラニン細胞からなるプラーク様の構造の発現が認められた。それはアル ツハイマー病の患者の脳について記述された老人斑を想起させる。 実施例3:メラニン細胞に対するβ−アミロイドおよびNGFの効果 ニューロン内では、癌原遺伝子Bcl−2の蛋白質産物が、様々な刺激が引き 金となるアポトーシスの開始を遅らせる。他方、Bcl−2関連蛋白質(Bax )の過度の発現は、この細胞死を加速する。 β−アミロイドが仲介するメラニン細胞の死の機構を調べるため、25μMの 1−40または25−35β−アミロイドペプチドで処理したメラニン細胞内の Baxレベルを検査した。処理して4日以内に、β−アミロイドの1−40断片 またはβ−アミロイドの25−35断片のいずれかで刺激したメラニン細胞では 、対照の40−1断片、または同様な大きさのHPLCで精製した無関係な蛋白 質で処理したメラニン細胞と比較して3倍のBaxが誘発された。 メラニン細胞は上記と同様に培養した。25μMのβ−アミロイド断片1−4 0、40−1もしくは25−35、または負の追加対照として25μMのHPL Cで精製したウシのコルチコトロピン放出因子(CRF)(Bachem Ca lifornia)(MW 4.7kD)を添加して4日後、1μg/mlのア プロチニンと75μg/mlのフェニルメチルスルホニルフルオリド(PMSF )の存在下、RIPA緩衝液(50mM Tris−HCl(pH8.0)、0 .15M NaCl、0.5%デオキシコール酸ナトリウム、1% Trito n X−100)で細胞を抽出し、1〜3秒間超音波処理し、遠心分離した。レ ーン当たり40μgの蛋白質を12%SDS/PAGE上で分離し、ニトロセル ロース紙上にブロットした(一晩、25V)。負荷量が等しいことを確認するた め、二連の13%SDS/PAGEを実施し、Coomasie Blue R 250で染色した。ブロットを抗Bax抗体(1:1000倍希釈)(1次抗体 )、続いて西洋わさびペルオキシダーゼと複合したヤギの抗ラビットIgG(2 次抗体)(1:500倍希釈)(Bio−Rad Laboratories, Hercules,CA)とインキュベートした。高感度化学発光キット(Am ersham Corp.)を用いて結合した抗体を検出した。Ofto TM プログラム(Light source Computer Images, Inc.)を使用して、オートラジオグラムをマッキントッシュII型コンピュー タに取り込んだ。スキャン分析は、Scan Analysis TM 680 00プログラム(Biosoft、Cambridge、UK)を使ってバンド の手動解像で行った。 β−アミロイドペプチド1−40および25−35は、40−1ペプチドと比 較して、Baxレベルが増加した(各々270%および160%)。 実施例4:β−アミロイドによって誘発される細胞死に対するNGFの効果 神経成長因子(NGF)は、アルツハイマー病の動物モデルと臨床試験的な治 療において、認識機能を向上させコリン作動性ニューロンの減少を緩和すること が報告されている(Cto,A.ら、Behav.Brain Res.,57 :255−261(1993);Lapchak,P.A.,Exp.Neur ol.,124:16−20(1993);Olson,L.ら、J.Neur al.Transm.Park.Dis.Dement.Sect.,4:79 −95(1992))。また、最近、NGFがBcl−2のレベルをアップレギ ュレーションすることによって、メラニン細胞のアポトーシスを遅らせることが 報告された(Zhai,S.ら、Exp.Cell Res.)。NGFの添加 が、β−アミロイドによって誘発される細胞死からメラニン細胞を保護するかど うかが研究された。β−アミロイドを添加したメラニン細胞にNGFを添加する と、3〜5日以内に細胞収率が増進され、ドナー間で保護の度合いに変動はあっ たものの、ほとんどのドナーで生存細胞の形態がかなり改善された。予備的なデ ータによれば、NGFを添加するとβ−アミロイドによって誘発されるBaxの アップレギュレーションは低下し、細胞内のBcl−2レベルは上昇することが 示唆された。このことは、NGFがβ−アミロイドによって仲介されるシグナル の伝達を妨害することを示唆している。 メラニン細胞を、ヒドロコルチゾンを欠いたホルモンを添加した培地で上記と 同様にして培養した。細胞は、50ng/mlのNGSまたは希釈剤の存在下に 25μMのβ−アミロイド1−40を添加された。 代表的な視野の写真が得られ、β−アミロイドとNGFまたはβ−アミロイド と希釈剤を添加して48時間後に生きている細胞(広がっている)の百分率を決 定した。β−アミロイドとNGFを添加した培養液の場合の96±1.4%に対 して、β−アミロイドと希釈剤が存在する場合、77±8.5%が広がっている ように見えた。β−アミロイドと希釈剤を供給されなかった培養液では、シャー レの表面に広がっていた細胞までが液胞化し、全体的に、NGFを添加した培養 液中の細胞のように健康には見えなかった。 β−アミロイドに曝露されたメラニン細胞は、NGFが不在下では死にかかっ ているのに対して、NGFが存在すると、細胞は健康に見え、シャーレ表面に広 がっている。各条件で、少なくとも400個の細胞を数えた。 実施例5:β−アミロイドはp75神経成長因子受容体と結合する β−アミロイドがp75NTRと結合するかどうかを決定するため、ジスクシン イミジルスベレートの存在下にp75NTRを過剰発現させ永久にトランスフェク トした培養線維芽細胞(p75NTR−NIH 3T3細胞)に、125I 1−40 β−アミロイドペプチドを添加し、緊密に会合した蛋白質を架橋させた。つづい て、細胞を抗p75NTR抗体または無関係なマウスのIgGで免疫的沈降させた 。オートラジオグラムには、抗p75NTR抗体で免疫沈降させた溶解液にのみ7 5〜80kDのサイズの蛋白質のバンドが現れた。非標識NGFの濃度を高くし ながら125I 1−40β−アミロイドの競合分析を行った結果、1−40β− アミロイドはNGFにより競合除去され得ることが明らかになった。しかし、12 5 I 1−40の残余結合があることは、1−40β−アミロイドが、さらに別 の細胞表面受容体を持っている可能性のあることを示唆している。それは、最近 同定されたセルピン酵素複合体受容体かもしれない。 得られた結果は、p75NTRがβ−アミロイドの受容体であることを示してお り、正常な細胞の培地中に高ピコモル濃度から、低ナノモル濃度で分泌されてい ると報告されているペプチドである。 p75NTR−NIH 3T3細胞を10%FBSを補給したDMEM中で、ペ ニシリン(45ng/ml)、ストレプトマイシン(68ng/ml)およびイ ヒグロマイシンB(17.5ng/ml)の存在下に培養した。80%コンフル エンスで、EDTAでシャーレから細胞をはがし、DMEM中、懸濁状態で、5 μCiの125I β−アミロイド1−40と4℃で1時間インキュベートした。 インキュベーション後、1mMのジスクシンイミジルスベレートを30分間添加 した。遠心分離にかけたのち、RIPA緩衝液(50mM Tris−HCl、 pH8.0、0.15M NaCl、0.5%デオキシコール酸ナトリウム、4 .5mM MgC2、1% Triton X−100、1mMフェニルメチル スルホニルフルオリド(PMSF)および1μg/mlアプロチニン)で細胞溶 解し、1〜3秒間超音波処理し、それから15μlのプロテインG+プロテイン AアガロースとpH8.0に調整した1M NaClの存在下に、抗p75NTR 抗体(マウスモノクロナルIgG1、Cedarlane Laborator ies Ltd.,オンタリオ、カナダ)または対照としてのマウスIgGで、 40℃、16時間免疫沈降させた。20mM Tris−HCl、pH8.0、 1M NaCl、5mM MgCl2、0.2% Triton X−100お よび1mM PMSFで数回洗ったのち、免疫沈降物を8%PAGEで分離し、 オートラジオグラフィに供した。抗p75NTR抗体で免疫沈降させた溶解液にの み分子量が〜0kDのバンドが現れ、無関係なマウスIgGで免疫沈降させた溶 解液には存在しなかった。 p75NTR−NIH 3T3細胞を結合培地(DMEM、10mM HEPE S、0.1mg/mlチトクロームC、0.01%Tween 80、1mg/ ml)中、125I β−アミロイド1−40および各種濃度(0〜100ng/ ml BSA)中、40℃で2時間インキュベートした。PBS中でリンスした 後、細胞を1N NaOHに溶解し、細胞溶解物から等量の蛋白質のγ線をカウ ントした。NGFは、濃度に依存して125I β−アミロイドの結合を阻害し、 NGFの濃度100ng/mlにおいて、最大38%の阻害が認められた。そし て、統計的に匹敵する結合は25ng/mlの濃度で観察された。 実施例6:環状ペプチドは、p75NTRへのβ−アミロイドの結合を競合的に阻 害する p75NTR3T3細胞、0.5μCi 125I β−アミロイド1−40および 各種濃度(0〜400nM)の環状ペプチドCVGSNKGAIC(配列番号: 4)を懸濁状態で4時間、4℃でインキュベートした。1.5×105個の細胞 からの溶解液をカウンテイングにかけた。図1に示したように、環状ペプチドは 、濃度に依存して、125I β−アミロイド1−40の結合を阻害し、50%の 阻害は、予想された環状ペプチド濃度、25nMにおいて観察された。この実験 は、環状ペプチドが、p75NTR受容体への結合に対して、β−アミロイドと競 合しうることを示している。 実施例7:細胞の生存に対するペプチドの効果 200nMのβ−アミロイド1−40、200nMの環状ペプチドCVGSN KGAIC(配列番号:4)、20nMのβ−アミロイド1−40および200 nMの環状ペプチド、または希釈剤のみを添加した無血清培地でp75NTR3T 3細胞を培養した。β−アミロイドを添加したのち、120時間にわたって細胞 収率を決定した結果、他のすべての培養物と比較して、200nMβ−アミロイ ド1−40と培養した培養物の細胞収率が顕著に低いことが分かった(図2参照 )。 均等物 当業者は、日常的な実験手法を使用して、本明細書に記載してある具体的な実 施例に等価な多くのものを認め、確認することができよう。このような均等物は 以下に述べる請求の範囲に包含される。
【手続補正書】特許法第184条の8第1項 【提出日】1998年5月28日(1998.5.28) 【補正内容】 アルツハイマー病の診断および治療法 関連出願 本出願は、1996年3月29日に出願された先願番号第08/625,76 5号の一部継続出願である。 発明の背景 痴呆とは、記憶喪失、判断力、会話および姿勢保持機能の低下を含め、個体の 過去の知的水準が著しく損なわれることを特徴とする、心的な退化の状態を言い 、しばしば情緒的無反応を伴う(WEBSTER’S MEDICAL DES K DICTIONARY,Merriam−Webster,Inc.,Sp ringfield,マサチューセッツ、169ページ(1986))。 痴呆の主たる原因は、神経が変性するアルツハイマー病(AD)で、その患者 数は世界で1700万人ないし2000万人にも上っている(Yamazaki ,T.ら、J.Cell.Bio1.,129;431−442(1995); Brinaga,M.,Science,269;917−918(1995) ;Lavy−Lahad、E.ら、Science,269;970−972( 1995);Lavy−Lahad、E.ら、Science,269;973 −977(1995))。ADの特徴は、痴呆が進行することと、脳にβ−アミ ロイド蛋白質が沈着し、変性したニューロンのクラスターに囲まれた「老人斑」 が病理学的に観察される点にある。β−アミロイドそれ自体は、770アミノ酸 の膜に結合β−アミロイド前駆体蛋白質(APP)のフラグメントであり、ニュ ーロン組織と非ニューロン組織の両方に発現される。 βAP産生酵素およびその阻害剤を単離できるように、APPが開裂できるか または開裂できないAPP基質系を開発する目的で、APPおよびβAppの変 異物(mutein)が作製されている(EP−A−0 584 452)。 アルツハイマー病の具体的な原因は未だ究明されていない。常染色体優性AD の一つを持つ家族内でのβAPP遺伝子の変異が、β−アミロイド合成の増加と 脳への蓄積と関係していることが発見された。βAPPの受容体は、低密度リポ 蛋白質受容体に関連する蛋白質、ApoEであることが確認されており、AD患 者ではこの受容体蛋白質、細胞膜内のβAPPの切断を担う酵素、βAPPの合 成および/または細胞外マトリックス分子のいずれか、または複合して異常が見 られ、その結果、過剰なβ−アミロイドの沈着と神経毒性が観察されるのではな いかと推定されている。 実施例3:メラニン細胞に対するβ−アミロイドおよびNGFの効果 ニューロン内では、癌原遺伝子Bcl−2の蛋白質産物が、様々な刺激が引き 金となるアポトーシスの開始を遅らせる。他方、Bcl−2関連蛋白質(Bax )の過度の発現は、この細胞死を加速する。 β−アミロイドが仲介するメラミン細胞の死の機構を調べるため、25μMの 1−40または25−35β−アミロイドペプチドで処理したメラミン細胞内の Baxレベルを検査した。処理して4日以内に、β−アミロイドの1−40断片 またはβ−アミロイドの25−35断片のいずれかで刺激したメラニン細胞では 、対照の40−1断片、または同様な大きさのHPLCで精製した無関係な蛋白 質で処理したメラニン細胞と比較して3倍のBaxが誘発された。 メラニン細胞は上記と同様に培養した。25μMのβ−アミロイド断片1−4 0、40−1もしくは25−35、または負の追加対照として25μMのHPL Cで精製したウシのコルチコトロピン放出因子(CRF)(Bachem Ca lifornia)(MW 4.7kD)を添加して4日後、1μg/mlのア プロチニンと75μg/mlのフェニルメチルスルホニルフルオリド(PMSF )の存在下、RIPA緩衝液(50mM Tris−HCl(pH8.0)、0 .15M NaCl、0.5%デオキシコール酸ナトリウム、1% Trito nTM X−100)で細胞を抽出し、1〜3秒間超音波処理し、遠心分離した。 レーン当たり40μgの蛋白質を12%SDS/PAGE上で分離し、ニトロセ ルロース紙上にブロットした(一晩、25V)。負荷量が等しいことを確認する ため、二連の13%SDS/PAGEを実施し、Coomasie Blue R250で染色した。ブロットを抗Bax抗体(1:1000倍希釈)(1次抗 体)、続いて西洋わさびペルオキシダーゼと複合したヤギの抗ラビットIgG( 2次抗体)(1:500倍希釈)(Bio−Rad Laboratories ,Hercules,CA)とインキュベートした。高感度化学発光キット(A mersham Corp.)を用いて結合した抗体を検出した。Ofto T Mプログラム(Light source Computer Images, Inc.)を使用して、オートラジオグラムをマッキントッシュII型コンピュー タに取り込んだ。スキャン分析は、Scan Analysis TM 680 00プログラム(Biosoft、Cambridge、UK)を使ってバンド の手動解像で行った。 80%コンフルエンスで、EDTAでシャーレから細胞をはがし、DMEM中 、懸濁状態で、5μCiの125I β−アミロイド1−40と4℃で1時間イン キュベートした。インキュベーション後、1mMのジスクシンイミジルスベレー トを30分間添加した。遠心分離にかけたのち、RIPA緩衝液(50mM T ris−HCl、pH8.0、0.15M NaCl、0.5%デオキシコール 酸ナトリウム、4.5mM MgCl2、1% TritonTM X−100、 1mMフェニルメチルスルホニルフルオリド(PMSF)および1μg/mlア プロチニン)で細胞溶解し、1〜3秒間超音波処理し、それから15μlのプロ テインG+プロテインAアガロースとpH8.0に調整した1M NaClの存 在下に、抗p75NTR抗体(マウスモノクロナルIgG1、Cedarlane Laboratories Ltd.,オンタリオ、カナダ)または対照とし てのマウスIgGで、40℃、16時間免疫沈降させた。20mM Tris− HCl、pH8.0、1M NaCl、5mM MgCl2、0.2% Trito nTM X−100および1mM PMSFで数回洗ったのち、免疫沈降物を8% PAGEで分離し、オートラジオグラフィに供した。抗p75NTR抗体で免疫沈 降させた溶解液にのみ分子量が〜0kDのバンドが現れ、無関係なマウスIgG で免疫沈降させた溶解液には存在しなかった。 p75NTR−NIH 3T3細胞を結合培地(DMEM、10mM HEPE S、0.1mg/mlチトクロームC、0.01%TweenTM 80、1mg /ml)中、125I β−アミロイド1−40および各種濃度(0〜100ng /ml BSA)中、40℃で2時間インキュベートした。PBS中でリンスし た後、細胞を1N NaOHに溶解し、細胞溶解物から等量の蛋白質のγ線をカ ウントした。NGFは、濃度に依存して125I β−アミロイドの結合を阻害し 、NGFの濃度100ng/mlにおいて、最大38%の阻害が認められた。そ して、統計的に匹敵する結合は25ng/mlの濃度で観察された。 実施例6:環状ペプチドは、p75NTRへのβ−アミロイドの結合を競合的に阻 害する p75NTR3T3細胞、0.5μCi 125I β−アミロイド1−40および 各種濃度(0〜400nM)の環状ペプチドCVGSNKGAIC(配列番号: 4)を懸濁状態で4時間、4℃でインキュベートした。 19.p75神経成長因子受容体と結合して、β−アミロイド蛋白質またはペプ チドのp75神経成長因子受容体への結合を阻害する、アミノ酸配列リジン−グ リシン−アラニンを含有する、アルツハイマー病の治療などの治療法における使 用のためのペプチド。 20.個体においてアルツハイマー病を治療する薬剤の製造のための、中枢神経 系ニューロン細胞上で発現されるp75神経成長因子受容体に結合する、アミノ 酸配列リジン−グリシン−アラニンまたはリジン−グリシン−リジンを含有する ペプチドの使用。 21.中枢神経系ニューロン細胞上で発現されるp75神経成長因子受容体に結 合する、アミノ酸配列リジン−グリシン−アラニンまたはリジン−グリシン−リ ジンを含有するペプチドの、ニューロン細胞のβ−アミロイド蛋白質が介在する アポトーシスの危険性を軽減する薬剤の製造のための使用。 22.p75神経成長因子受容体と結合する、アミノ酸配列リジン−グリシン− アラニンまたはリジン−グリシン−リジンを含有する、アルツハイマー病の治療 などの治療法における使用のためのペプチド。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C12Q 1/68 G01N 33/53 D G01N 33/53 33/68 33/68 A61K 37/02 (81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE, DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,IT,L U,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF ,CG,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE, SN,TD,TG),AP(GH,KE,LS,MW,S D,SZ,UG),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ ,MD,RU,TJ,TM),AL,AM,AT,AU ,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH, CN,CU,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,G B,GE,GH,HU,IL,IS,JP,KE,KG ,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS,LT, LU,LV,MD,MG,MK,MN,MW,MX,N O,NZ,PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG ,SI,SK,TJ,TM,TR,TT,UA,UG, US,UZ,VN,YU (72)発明者 ヤール,ミーナ アメリカ合衆国 マサチューセッツ 02067 シャロン,ランターン レーン 53

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.下記工程: a)個体から得られるp75神経成長因子受容体を発現する表皮メラニン細胞 を培養して成長させる工程、 b)β−アミロイド蛋白質またはペプチドがp75神経成長因子受容体を活性 化するのに十分な濃度で、工程a)のメラニン細胞培養物中にβ−アミロイド蛋 白質またはβ−アミロイドペプチドを導入する工程、 c)p75神経成長因子受容体がβ−アミロイド蛋白質またはβ−アミロイド ペプチドにより活性化されるかどうかを測定する工程;および d)工程b)で培養されたメラニン細胞のp75神経成長因子受容体の活性化 と、β−アミロイド蛋白質またはペプチドの存在下で同様に培養された対照メラ ニン細胞のp75神経成長因子受容体の活性化とを比較する工程、ここで対照メ ラニン細胞中のp75神経成長因子受容体の活性化より大きな、工程b)のメラ ニン細胞のp75神経成長因子受容体の活性化は、個体がアルツハイマー病を発 病する危険があるという指標である、 を含む、β−アミロイド蛋白質またはβ−アミロイドペプチドのp75神経成長 因子受容体の活性化と関連するアルツハイマー病を発病する個体の危険性の評価 方法。 2.p75神経成長因子受容体が活性化されるかどうかの測定が、メラニン細胞 の細胞収率を測定するアッセイ、Bax蛋白質発現の誘導を測定するアッセイ、 メラニン細胞アポトーシスの開始を測定するアッセイまたはメラニン細胞培養物 中のプラーク様構造の存在を測定するアッセイからなる群より選ばれるアッセイ 法をさらに含む、請求項1記載の方法。 3.メラニン細胞アポトーシスの開始を測定するアッセイが、ヨード化プロピジ ウム(propiduim iodine)の核断片への取り込みの測定、TU NEL反応または断片化DNAの確認からなる群より選ばれるアッセイである、 請求項2記載の方法。 4.β−アミロイドペプチドが、β−アミロイド1−40ペプチド;β−アミロ イド1−42ペプチド;β−アミロイド25−36ペプチドまたはβ−アミロイ ド28−30ペプチドからなる群より選ばれるペプチドである、請求項1記載の 方法。 5.β−アミロイド蛋白質が、β−アミロイド前駆体蛋白質である、請求項1記 載の方法。 6.工程b)におけるβ−アミロイド蛋白質またはβ−アミロイドペプチドの濃 度が約1μM〜約100μMである、請求項1記載の方法。 7.工程a)において、メラニン細胞の一連の複数の培養物が維持され;工程b )において、一連の各培養物が約0μM〜約100μMの範囲の漸増濃度のβ− アミロイド蛋白質またはβ−アミロイドペプチドを受け取るように、β−アミロ イド蛋白質またはβ−アミロイドペプチドを各培養物に添加し、c)工程におい て、p75神経成長因子受容体の活性化を測定して、添加されたβ−アミロイド 蛋白質ペプチドの濃度と相関させる、請求項1記載の方法。 8.下記工程: a)メラニン細胞培養物を維持するのに好適な条件下で、個体から得られるp 75神経成長因子受容体を発現する表皮メラニン細胞を培養し、それにより試験 培養物を作製する工程、およびp75神経成長因子受容体を発現する表皮メラニ ン細胞の対照細胞系を培養し、それにより対照培養物を作製する工程、 b)試験培養物および対照培養物により産生されたβ−アミロイド蛋白質また はβ−アミロイド前駆体蛋白質の量を測定する工程、ならびに c)産生したβ−アミロイド前駆体蛋白質またはβ−アミロイド蛋白質の量を 比較する工程、ここで、対照培養物におけるβ−アミロイド前駆体蛋白質または ペプチドの産生より大きな試験培養物中のβ−アミロイド前駆体蛋白質または蛋 白質の産生が、個体がアルツハイマー病の危険性があることの指標である、 を含む、p75神経成長因子受容体のβ−アミロイド蛋白質またはβ−アミロイ ドペプチドの活性化と関連するアルツハイマー病を発病する個体の危険性の評価 方法。 9.β−アミロイド前駆体蛋白質またはβ−アミロイド蛋白質の産生がノーザン ブロット分析により測定され、メラニン細胞中に発現されるβ−アミロイド前駆 体蛋白質mRNAまたはβ−アミロイド蛋白質mRNAの量を測定する、請求項 8記載の方法。 10.β−アミロイド前駆体蛋白質またはβ−アミロイド蛋白質の産生が、β− アミロイド前駆体蛋白質またはβ−アミロイド蛋白質に対して特異的な抗体を用 いるウエスタンブロット分析により測定される、請求項8記載の方法。 11.工程a)の後、培養物がUV照射にさらされる、請求項8記載の方法。 12.下記工程: a)個体から得られた表皮メラニン細胞を培養する工程、 b)培養されたメラニン細胞の表面上で発現されるp75神経成長因子および p140チロシンキナーゼA受容体の量を測定する工程、ならびに c)発現されたp140チロシンキナーゼAの量と比較して発現されたp75 神経成長因子の量の割合を測定する工程、 を含む、p75神経成長因子受容体のβ−アミロイド蛋白質またはβ−アミロイ ドペプチドの活性化に関連するアルツハイマー病を発病する個体の危険性の評価 方法。 13.β−アミロイド蛋白質またはβ−アミロイドペプチドの、中枢神経系ニュ ーロン細胞上で発現されるp75神経成長因子受容体への結合を阻害する工程を 含み、個体にアミノ酸配列リジン−グリシン−アラニンを含有するペプチドを投 与し、それによりペプチドがp75神経成長因子受容体に結合してβ−アミロイ ド蛋白質またはペプチドのp75神経成長因子受容体への結合を阻害する工程を 含む、個体におけるアルツハイマー病の治療方法。 14.ペプチドが配列番号4である、請求項13記載の方法。 15.β−アミロイド蛋白質またはβ−アミロイドペプチドの、中枢神経系ニュ ーロン細胞上で発現されるp75神経成長因子受容体への結合を阻害する工程を 含み、脊椎動物にアミノ酸配列リジン−グリシン−アラニンを含有するペプチド を投与し、それによりペプチドがp75神経成長因子受容体に結合して、β−ア ミロイド蛋白質またはペプチドのp75神経成長因子受容体への結合を阻害する 工程を含む、ニューロン細胞のβ−アミロイド蛋白質が介在するアポトーシスの 危険性を軽減する方法。 16.ペプチドが配列番号4である、請求項15記載の方法。 17.個体においてアルツハイマー病を治療する薬剤の製造のための、p75神 経成長因子受容体に結合して、β−アミロイド蛋白質またはβ−アミロイドペプ チドの中枢神経系ニューロン細胞上で発現されるp75神経成長因子受容体への 結合を阻害する、アミノ酸配列リジン−グリシン−アラニンを含有するペプチド の使用。 18.p75神経成長因子受容体に結合して、β−アミロイド蛋白質またはペプ チドの中枢神経系ニューロン細胞上で発現されるp75神経成長因子受容体への 結合を阻害する、アミノ酸配列リジン−グリシン−アラニンを含有するペプチド の、ニューロン細胞のβ−アミロイド蛋白質が介在するアポトーシスの危険性を 軽減する薬剤の製造のための使用。 19.p75神経成長因子受容体と結合して、β−アミロイド蛋白質またはペプ チドのp75神経成長因子受容体への結合を阻害する、アミノ酸配列リジン−グ リシン−アラニンを含有する、アルツハイマー病の治療などの治療法における使 用のためのペプチド。
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