JP2002521073A - p53に欠陥があり、かつ、記憶欠損および/または行動障害を有する動物モデルの治療目的のための使用 - Google Patents
p53に欠陥があり、かつ、記憶欠損および/または行動障害を有する動物モデルの治療目的のための使用Info
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Abstract
Description
る。また、記憶および/または不安に作用し得る分子のスクリーニングおよび特
性決定のための、この動物モデルの使用に関する。また、該治療を意図する医薬
の製造のための、化合物または組成物の使用も提案する。
不安関連の記憶および/または行動障害との間の関係を実際に確立した。
1991; Eliyahu et al., 1989; Michalovitz et al., 1990; Hollstein et al.,
1991)によって十分に確立されているが、腫瘍形成で急死するp53に欠陥のあ
るマウスに関する研究はこの観察結果を補強する一助となっている(Donchower e
t al., 1992)。興味深いことに、それらの発達の特定のレベルで、これらのマウ
スの相当な部分が脳ヘルニアおよび、さらに無頭症をもたらす神経管の異常な閉
鎖をはじめとする重大な障害を示す(Sah et al., 1995; Armstrong et al., 199
5)。
NS)は損なわれずに生まれたマウスを研究することに焦点を当てた。これまでの
研究では甚だしい組織病理学的異常は全く記載されていないが、これは非機能的
p53遺伝子が分子レベルで形質導入経路に影響を及ぼし、中枢神経系が異常に
機能することを引き起こすという可能性を排除するものではない。
ヘテロ接合体のマウスがそれらの神経学的および認識行動においていずれかの特
有の特徴を示すかどうかを決定することに焦点を当てた。
伝子の2つの対立遺伝子が機能していない)およびヘテロ接合体の成体マウスp
53−/+(それではp53遺伝子の2つの対立遺伝子のうち1つのみが機能し
ていない)を研究した。この選択はホモ接合体マウスp53−/−(または、い
わゆる「ノックアウト」マウス)はその生涯の初期段階で腫瘍が発達し、他方、
ヘテロ接合体マウスはかなり後で腫瘍が発達するということにより決定した。従
って、実験は動物が病気でない期間にわたって実施したが、これは腫瘍を保持す
るマウスが神経学的機能不全に起因しない、それらが腫瘍を患っているという事
実に起因する、異常な行動をとり得るからである。それらのp53遺伝子に欠陥
があり、本発明の範囲において用いたマウスはTACONIC FARMS, USAにより市販さ
れている。
よびオープンフィールドを実施した。
et al., 1981, Morris et al., 1984)は最近の研究において、特にアルツハイマ
ー病の症状を有するモデルマウスに対して首尾よく用いられている(Nalbantoglu
et al., 1997, Hsiao et al., 1996)。
1973, Walsh et al., 1976)。この手順は不安に関連した行動をとるマウスの心
理学的プロフィールの評価の範囲において(Gershenfeld et al., 1997)、および
エストロゲン受容体をコードする不活化遺伝子に関する行動に対する作用を研究
するために(Ogawa et al., 1997)すでに用いられている。
と比較できる方法で試験を行う。このことはこれらのマウスにおける空間学習は
それらのp53遺伝子におけるいずれの欠陥の影響も受けないということを示す
(図1aおよび図1c)。これらのマウスの記憶を測定するために、さらなる訓
練をせずに2週間の期間の後それらに再度、モーリス・スイミングプール試験を
施した。若いマウスp53−/−は低い空間指数を有するが同一齢の対照マウス
によって示されるものと有意には異ならない(図1b)。他方、成体マウスp5
3−/+は対照マウスによって示されるものよりも有意に低い空間指数を有する
(図1d)。
みによるので、これらの結果はこの動物群に記憶欠損が存在するということを示
す。成体マウスp53−/+の脳の組織学的検査を実施したが異常は全く認めら
れなかった(データは示されていない)。この記憶欠損が成体マウスp53−/
+においてのみ明白であり、若いマウスp53−/−ではそうではないという事
実は、齢依存性因子、すなわち、脳の成熟段階が記憶欠損の検出において役割を
果たしている可能性があるということを示唆する。神経変性疾患において、行動
または記憶異常を検出するよう計画されるこの種のほとんどの研究は成体マウス
に対して実施されているが、成体ホモ接合体マウスは腫瘍発達のために研究でき
ないと考えられ、またそれがヘテロ接合体マウスに対して研究を実施した理由で
ある。
は同一齢の対照群のマウスと比較して有意に少ない中央区域の横断数を示す。中
央区域の横断数はマウスの未知の領域を探検するために壁から離れて移動すると
いう不安を克服する能力に比例するので、これらの結果はp53に欠陥のあるマ
ウスは対応する正常マウスよりもより接触走性が高い(すなわち、それらは壁の
近くに存在し続ける傾向が高い)ということを示唆する。少数の中央区域の横断
が全体的に低下した運動活動により得るという可能性を退けるために、中央区域
の横断数を総横断数のパーセンテージとして表した。この相対的中央活動もp5
3に欠陥のあるマウスの2つの群において有意に低下する(図2bおよび図2d
)。 次いで、本発明者らはホモ接合体マウスp53−/−に関して得られた前記で
報告されたモーリス・スイミングプール試験の結果に、それらの性別に従ってよ
り深く進むことに焦点を当てた。従って、本発明者らは雄のマウスに関して得ら
れた空間指数の測定値を雌のマウスに関して得られたものから分離し、それらを
対応する対照群と比較した(図3)。
のp53−/−は対照よりも有意に低い成績を示し、このことは低い記憶能力お
よび空間学習が乏しいことを示すものである。
おける破壊が脳におけるp21Waf1およびPS1の発現の変化と関連するか
どうかを決定するための研究を続けたが、これはこれらの2つの遺伝子が野生型
p53によって調節されており、アポトーシスのモジュレーターと考えられてい
るからである。本発明者らは齢に関連する著しい差異を検出した。若いマウスp
53−/−(2ヶ月齢)は対照マウスと同様のp21Waf1およびPS1に対
応するmRNAレベルを有する(図4a−c)。これに対して、成体マウスp5
3−/−(2ヶ月前にモーリス・スイミングプールおよびオープンフィールド試
験が実施された同一の群)はp21Waf1発現の激しい増加およびPS1発現
の激しい抑制を示す(図4d−f)。PS1がタンパク質分解的切断を受けると
いうことが事実として、本発明者らはタンパク質レベルでその発現を試験した。
図4hに示されるように、p53ノックアウトマウスにおいてPS1タンパク質
の発現は実質的に極めて低下する。また、本発明者らはp53ノックアウトマウ
スをPS1のcDNAのコード領域における変異に関しても試験したが、何も認
められなかった。これらの観察結果はより齢の高いp53ノックアウトマウスは
p53の欠失をp21Wafの過剰発現によって過度に補い、その結果としてP
S1の抑制が伴われるということを示唆する。本発明者らによるこれまでの研究
により、p21Waf1発現の増強はアポトーシスの誘導を伴うPS1の抑制に
起因し、またアンチセンスcDNAによるPS1産生の阻害はアポトーシスを誘
導するというを示した。このことは脳におけるPS1発現の低下がアポトーシス
の増加により中枢神経系の機能に障害を引き起こし得るという考えを裏付けるも
のである。
すでに学習、記憶および行動に関して欠陥を有するという事実は神経変性疾患に
おいて認められたことと同様である。長期間アルツハイマー病患者においては、
神経変性が存在する、疾病の末期段階に先立って行動の異常が観察される。これ
らのデータから、徐々に進行し、PS1の抑制が測定可能となる前に記憶および
行動異常が起こるというプロセスが示唆される。
す年老齢個体の同一群に対してTUNEL技術と組み合わせた組織病理学的解析
を実施した。4個体のうちの3個体のマウスは著しい病理学的異常は何も示さな
かった。1個体のノックアウトマウス(雌)は、対照動物と比較して極めて拡大
した空洞を含む同種皮質の50%以上の薄層化を示した(図5a−b)。TUN
EL実験により広範囲に及ぶアポトーシスを含まない脳において個別のアポトー
シス領域が示された(図5d)。TUNELによる陽性細胞の定量化(図5e)
により、対照脳においては1つの事例でのみ、計数された1740個から5個の
陽性細胞が示されたのに対し、マウスp53−/−はTUNELにより雄および
雌の動物においてはそれぞれ5.5%(25/465)および13%(39/3
05)までの陽性細胞を有する(図5e)ということが示された。
シスおよびアミロイドβ42の蓄積を伴う神経変性を示すので、次ぎに、本発明
者らはp53ノックアウトマウスの脳におけるアミロイドβ42の存在に関して
試験した。図5h−iに示されるようにp53に欠陥のあるマウスは細胞質区画
に高レベルのアミロイドβ42を示す。
53の完全な発現が必要であるということが示される。これらの機能には記憶お
よび不安形成状況における標準的な行動が含まれる。p53の機能性の喪失が記
憶および行動を妨げる正確な機構はp53代謝経路の分子レベルでの調節解除に
よるものである可能性がある。
スp53−/−はそれらの脳に個別のアポトーシス領域を有するということが示
された。これらの障害はPS1の抑制をもたらすp21Waf1発現の増加によ
る長期のp53欠陥の齢依存性の過度な補償を示すと考えられる。これにより、
次に、PS1の抗アポトーシス作用に欠陥を生じさせることとなる。これらのデ
ータは早期家族性アルツハイマー病において示されるような変異によるか、また
はp53に欠陥のあるマウスの場合のような発現の調節解除のいずれかによるP
S1機能の喪失が細胞死のプログラムを活性化するということを示す。このこと
はアミロイドβ42の蓄積をもたらすAPP(アミロイド前駆体タンパク質)の
損なわれた代謝と結びついている。従って、本発明者らは神経変疾患を治療する
ための新規な戦略の基礎を示した。
習および記憶障害および/または不安などの行動障害を有するということを証明
した。
対立遺伝子の少なくとも1つが非機能性である問題の動物に関する。これはマウ
スp53−/+に関する場合である。
、動物においてp53遺伝子の両対立遺伝子が機能していない。これはホモ接合
体マウスp53−/−に関する場合であるが、不安形成状況において行動障害も
有する前記に示されたマウスp53−/+に関する場合もある。
復させる分子のスクリーニングのために問題の動物モデルを用いることができる
。 実際、マウスp53−/+にいずれかの学習試験を施した後に、2週間後にそ
れらが記憶欠損を示すということが分かる。次いで、それらを分子(好ましくは
記憶に作用すると思われる)で処理し、処理マウスに再び試験を施す。分子を、
それが該マウスの記憶を有意に回復させるのを可能にする場合にのみさらなる研
究のために選択する。
および/または記憶に作用し得ることが分かっている分子の特性、これらの分子
の薬力学、薬物動力学および毒性に関する特性などを決定することもできる。
患の治療を意図する医薬の製造のための、p53遺伝子の代謝経路(上流であっ
ても下流であっても)を誘導する薬剤の使用に関する。実際、p53遺伝子は互
いに相互作用する遺伝子のカスケードに関与している。このカスケードの均衡が
細胞増殖およびアポトーシスのプロセスの制御を特徴とする「正常な状態」の特
徴である。従って、所望の結果に従ってp53遺伝子の種々のレベルの分子経路
に作用し得るということが利点であり得る。
によって活性化されるかまたは阻害される遺伝子発現の誘導である場合に関する
。
に抗腫瘍活性を示し得る。この薬剤は、例えば、前記のカスケードに関与する遺
伝子のうちの1つの発現産物であり得る。
るものではなく、マウスに施した2つの試験の以下の記載によってより明確に理
解されよう。
深さ30cmのPVC製の円形のスイミングプールに22±1℃にて、着色乳白
剤 Opacifier 631(商標)の添加によって白に着色した水を壁の端の下12
cmの高さまで満たす。目標地点となる直径5cmの円形プラットフォームを壁
から7cm離して水の中に0.5cm浸漬させる。この装置を長方形の部屋に置
く。2個の長方形の目印(50×30cm)(1個は黒で1個は黒と白の縞)を
スイミングプールから1.5メートル離れた2つの隣接する壁に取り付ける。ス
イミングプールの垂直上部に置いたビデオカメラによりマウスの動きをビデオテ
ープに記録し、次いでそれを解析することが可能となる。実験者は白色のカーテ
ンに隠れる。擬似乱数法である試験から別の試験へと変化する四分円中の、水中
に、壁に向かって置かれると、マウスは部屋の中で利用できる遠くにある目に見
える目印を用いてプラットフォームに向かって進むことを学習しなければならな
い。試験の手順の構成要素を学習することを意図した3回の試みの練習期間の後
、マウスに1日あたり3回の連続試験を4日間施す。プラットフォームに到達す
るのに与えられる最大時間は60秒に定めた。マウスがこの時間内にプラットフ
ォームに到達できない場合には、実験者がそれに導く。3回の遅い時間の合計が
この期間のスコアを構成する。3回目の期間の最後の試みの後、マウスに空間学
習の正確さをチェックすることを意図する空間傾向試験を施す(短期記憶)。次
いで、プラットフォームを装置から取り外し、反対側の四分円から出発するマウ
スはそれを探して1分間泳がなければならなくする。経路をビデオテープに記録
し、次いで空間傾向指数を算出する。それはプラットフォームの位置を取り囲む
8cmの環を横断する回数とその他の3つの四分円に対照的に置かれた3個の環
を横断する平均回数との差に相当する。15日の期間の後、さらなる訓練をしな
いで、新たな空間傾向試験を実施する(長期記憶)。
ート(これによりオープンフィールドの床を同一の表面積を有する7つの区域(
1つの中央区域および6つの周辺区域)に分割する道筋を見分けることが可能と
なる)上に置いた、直径40cmで高さ30cmの灰色のPVCシリンダーにマ
ウスを個々に入れる。霜降りガラスを通して散乱する白色光(125ルックス)
で照らされたこの装置はマウスにとって中程度の不安形成状況となる。マウスに
1日3回の45分間隔の15分のセッションを施し、これを連続4日間とする。
各々のセッションの最初の5分間、行動測定を実施する。それらは本質的にマウ
スがシリンダーの側壁から離れて移動し、オープンフィールドの中央区域を横断
するほど「十分に大胆である」回数を計数することからなる。
型の関数としての空間傾向指数を示す。図1aおよび1bはホモ接合対の若いマ
ウスp53−/−に関するものであり、図1cおよび1dはヘテロ接合体の成体
マウスp53−/+に関するものである。双方の場合において、空間傾向指数は
試験の進行上の構成要素を学習した直後および、次いで、さらなる訓練をしない
で15日後に算出されている。
フィールド試験により得られた結果を示し、それによりマウスが示し得る不安は
そうすることを妨げるということがわかる。図2aおよび2cは、対照マウスと
比較した、p53−/−およびp53−/+マウスそれぞれによる中央区域の横
断数を示す。図2bおよび2dは同一群のマウスの総横断数と比較した中央区域
の横断数のパーセンテージを表す。 図1eと2eは反復測定の一覧図を用いた変化の解析(ANOVA)に関する
ものであり、マウスの行動と関連する。p53遺伝子の欠陥に起因する変化部分
を明白にするために平方相関関係(r2)を算出した。
数としての結果を示す。ひと度水に入れられれば、マウスは見えないプラットフ
ォームに向かって進むことを学習しなければならない。学習の最後に、マウスに
空間傾向指数試験を施す(F=雌、M=雄、WT=野生型)。二方法の変化解析
により遺伝子型の性別に関する有意な相互作用が示された(F(1.43)=1
1.63; p=0.001; r2=0.26)。シェッフェhoc後試験:
Fp53−/−対FWT=3.25; p=0.01; Fp53−/−対Mp
53−/−=2.77; p=0.043。
イミングプールおよびオープンフィールド試験を実施したマウスp53−/−を
含む。解析時には、これらのマウスにはまだ腫瘍が発達していないということが
分かっていた。)の脳におけるp21Waf1の活性化およびPS1の抑制示す
。Waf1、PS1およびGAPDH(対照として)のノーザンブロット解析(
a−f)が若いマウス(a−c)および成体マウス(d−f)の脳に対して実施
されている。レーン1は対照マウスに対応し、レーン2−3は雄および雌のp5
3ノックアウトマウスに対応する。(a−c)は異なるプローブとハイブリダイ
ズした同一のノーザンブロットに対応する。対照およびノックアウトマウス間の
Waf1およびPS1の発現において相違は示されなかった。成体マウスに関し
ては、同一のノーザンブロットに対するハイブリダイゼーションも実施されてい
る(d−f)。(GRAPDH)および(PS1)の括弧は非ストリンジェント
条件下でのハイブリダイゼーション解離後にプローブに関して残るものを示す。
p53に欠陥のあるマウスにおいてp21Waf1の高い誘導(d)およびPS
1の抑制(e)が示されている。 ウエスタンブロット解析が同一の成体の動物の脳からのタンパク質抽出物に対
して、抗Waf1、抗PS1および抗βチューブリン(対照として)抗体を用い
て実施されている(g−i)。レーン1は対照マウスに対応し、レーン2−3は
p53ノックアウトマウスに対応する。p53に欠陥のあるマウスにおいてp2
1Waf1発現の増強およびPS1発現の低下が認められる。
ミロイドβ42の細胞質内蓄積を示す。 (a)および(b)は対照マウスおよびノックアウトマウスそれぞれにおける
ヘマトキシリンおよびエオシンでの同種皮質の標識を表す。矢印はノックアウト
マウス(b)における同種皮質の薄層化を示す。倍率は起源と比較して6.6で
ある。 (c)および(d)は、対照(c)およびノックアウトマウス(d)における
TUNEL技術による染色およびハリスヘマトキシリン対比染色を表す。(d)
では、TUNEL技術によって2つの陽性核が認められる(矢印)。倍率は13
2である。 (e)はTUNEL技術による定量化を示す。 (f−i)は抗アミロイドβ42特異的抗体を用いる免役組織化学解析を示す
。fおよびhは対照マウスに、gおよびiはp53ノックアウトマウスに対応し
、これはアミロイドβ42の細胞質内蓄積を示す(f−g:倍率×40、h−i
倍率×100)。
Claims (10)
- 【請求項1】 抗不安活性を示し得る分子をスクリーニングするための、p53遺伝子の少な
くとも1つの対立遺伝子が機能していない、記憶欠損および/または不安などの
行動障害を示す動物モデルの使用。 - 【請求項2】 抗不安活性を有する分子の、薬力学、薬物動力学および毒性のような特性を決
定するための、請求項1に記載の動物モデルの使用。 - 【請求項3】 p53遺伝子の2つの対立遺伝子が機能していない、請求項1または2に記載
の動物モデルの使用。 - 【請求項4】 少なくとも部分的に記憶を回復させ得る分子をスクリーニングするための、請
求項1に記載の動物モデルの使用。 - 【請求項5】 少なくとも部分的に記憶を回復させ得る分子の、薬力学、薬物動力学および毒
性のような特性を決定するための、請求項1に記載の動物モデルの使用。 - 【請求項6】 動物がマウスである、請求項1〜5のいずれか一項に記載の動物モデルの使用
。 - 【請求項7】 記憶障害、不安性疾患および/または神経変性疾患の治療を意図した医薬の製
造のための、p53遺伝子、該遺伝子の上流または下流の代謝経路を誘導する薬
剤の使用。 - 【請求項8】 p53遺伝子の代謝経路の誘導がp53遺伝子によって活性化される遺伝子発
現の誘導である、請求項7に記載の薬剤の使用。 - 【請求項9】 p53遺伝子の代謝経路の誘導がp53遺伝子によって阻害される遺伝子発現
の誘導である、請求項7に記載の薬剤の使用。 - 【請求項10】 p53遺伝子の代謝経路の活性化により該薬剤がさらに抗腫瘍活性を有する、
請求項7〜9のいずれか一項に記載の薬剤の使用。
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