JP2004512361A - 脳血管疾患治療法としての20−hete合成酵素阻害薬の使用 - Google Patents
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Abstract
ヒトまたはヒト以外の動物において脳血管疾患を治療する方法が開示されている。本方法は、ヒトまたはヒト以外の動物において脳血流を増加させるか、その減少を防止するのに十分なほど20−HETE合成酵素活性を低下させることを含む。
Description
【0001】
(関連出願の相互参照)
本出願は、2000年11月3日に出願された米国仮出願第60/245,638号の利益を主張するものである。
【0002】
(連邦政府により援助を受けた研究または開発に関する記述)
本発明は、次の機関により授与された、米国政府の支援によって行われたものである。NIH助成番号HL−59996およびHL−36279。米国は、本発明において一定の権利を有する。
【0003】
(発明の背景)
脳血流の低下は、軽度の頭痛から重篤な脳損傷および死に至るまで各種疾患の原因となりうる。脳血流の低下をもたらしうる状況は数多くある。そのような状況の例として、出血性脳卒中、脳傷害、閉塞性脳卒中、脳血管痙攣、および低血圧などが挙げられる。
【0004】
くも膜下出血(SAH)が全脳卒中の5〜10%を占めている。その発生率は、毎年人口100,000人当たり2〜20件で、致死率は20〜60%である。Ingall, T.ら、Stroke 31: 1054−1061 (2000年); Stroke 31: 1843−1850 (2000年)。SAHは、通常、脳動脈瘤の破裂または頭蓋骨損傷の後に起こり、くも膜下の出血および血栓形成に至る。出血すると、血管作用性物質を血液から放出して脳血管緊張を高めるとともに、脳脊髄液圧が上昇して有効灌流圧を低下させるために脳血流量は当初減少する。SAHに引き続いて起こる傷害の初期には高い死亡率が伴う(30〜50%)。遅発して脳血管痙攣(CVS)が発症する(ラットでは2、3日後、人間では5〜7日後)。この遅発性CVSに随伴する死亡率は極端に高く70%近い。Weir, B., Br. J. Neurosurg. 9:375−390 (1995年)。血液から放出され、SAH後の初期に脳血流を減少させる因子についてはほとんど知られていない。遅発性CVSをもたらすものについてはさらに知られていない。これまでの研究によって、SAHの後遅発して起こるCVSは、タンパク質キナーゼC(PKC)の活性化、K+チャンネル活性の低下、および血管平滑筋(VSM)細胞の脱分極を伴うことが示されている。脳のVSM細胞の脱分極によってカルシウム流入が増加し、それが、エンドセリン(ET)、トロンボキサン、セロトニン、およびその他、凝血によって産生される血管収縮物質に対する血管収縮反応を可能にし、また、一酸化窒素(NO)など、内生的に生成される血管拡張物質に対する脳血管の応答性を減少させる。NOに対する反応の低下は、赤血球溶血後に遊離したヘモグロビンにNOが結合するためであるか、Edwards, D.H.ら、J. Neurosurg. 76:830−837 (1992年)、またはヘモグロビンの酸化によって生成されるスーパーオキシドによってNOの分解が促進されるためであると考えられている。Misra, H.P.ら、J. Biol. Chem. 247:6960−6962 (1972年); Winterbourn CCら、Biochem. J. 155: 493−502 (1976年)。さらに、NOの二次メッセンジャーの一つであるグアニリルシクラーゼの活性が、SAHの後に低下するという証拠がある。Faraci, F.M.とSobey, G.C., Brain Res. 821:368−373 (1999年); Sehba, F.A.ら、Stroke 30:1955−1961(1999年)。
【0005】
別の研究によって、SAHの後にCVSをもたらす血管収縮経路のアップレギュレーションの役割が調べられた。SAHの後にET値は上昇する。ラットにおいてSAHを誘発した2時間後に観察される脳血流の最初の低下は、ET合成阻害剤およびETレセプター遮断剤によって緩和する。Clozel, M.とWatanabe, H., Life Sci. 52:825−834 (1993年)。また、SAHの後には、脂肪酸の代謝回転が促進され、アラキドン酸(AA)の血管収縮物質代謝物の生成が増加することも観察された。Juvela S, J. Neurosurg. 92:390−400 (2000年); Seifert, V.ら、J. Neurosurg. 82:55−62 (1995年)。最近の研究では、20−ヒドロキシエイコサテトラエン酸(20−HETE)が、脳循環において産生されるAAの代謝物であることが示されている。しかし、SAH後のCVSの発病における20−HETEの役割は不明である。20−HETEは、大脳動脈中のVSM細胞において発現される、チトクロームP450(CYP)4Aファミリーの酵素によって産生される。Harder, D.R.ら、Am. J Physiol. Heart Circ. Physiol., 266:H2098−H2107 (1994年); Gebremendin, D.ら、Circ Res. 87:60−65, 2000年。20−HETEを生成するCYP4Aファミリーのメンバーは、ラットのCYP4A1、2、3、および8、マウスのCYP4A10、12および14、ならびにヒトのCYP4A11などである。CYP4Fファミリーの酵素も20−HETE産生に関与する。20−HETEを生成するCYP4Fファミリーのメンバーは、ラットのCYP4F1、4、5および6、ならびにヒトのCYP4F2および3などである。CYP4F2をAAとインキュベートすると20−HETEを産生することが明らかになっている。Powell, P.K.ら、J. Pharmacol. Exp. Thera p. 285:1327−1336, 1998年。CYP4F3は、20−HETEを産生する多形核白血球において発現していることが分かっている。Bednar, M.M.ら、Biochem. Pharmacol. 60:447−455, 2000年; Rosolowsky, M.ら、Biochem. Biophys. Acta. 1300:143−150, 1996年。
【0006】
20−HETEは、大脳動脈の強力な血管収縮物質である(EC50<10nM)。20−HETEは、大きな伝導KCaチャンネルを阻害することによって、PKCを活性化し、VSM細胞を脱分極させる。また、20−HETEは、脳脈管構造内のL型Ca2+チャンネルを経由するCa2+流入も増加させ、Harder, D.R.ら、Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol., 266:H2098−H2107 (1994年); Gebremedhin, D.ら、J. Physiol (Lond). 507(Pt3): 771−781 (1998年)、また、ラットにおける脳血流の自己調節の基礎をなす機序において重要な役割を演じている。Alonso−Galicia, M.ら、Stroke 30:2727−2734 (1999年); Gebremedhin, D.ら、Circ. Res. 87:60−65 (2000年)。血管収縮ペプチド様アンギオテンシンIIおよびETは20−HETEの生成を促進する。Oyekan, A.ら、Am. J. Physiol. Regulatory Integrative Comp. Physiol. 273:R293−R300 (1997年); Croft, K.D.ら、Am. J. Physiol. Renal Physiol.279:F544−F551 (2000年)。血管拡張物質であるNOは20−HETEの生成を阻害する。Alonso−Galicia, M.ら、Stroke 30:2727−2734 (1999年)。活性化多形核白血球(PMN)および大脳動脈は、盛んに20−HETEを産生する。Harder, D.R.ら、Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol., 266:H2098−H2107 (1994年); Gebremedhin, D.ら、J. Physiol (Lond). 507(Pt3): 771−781 (1998年)、Alonso−Galicia, M.ら、Stroke 30:2727−2734 (1999年); Gebremedhin, D.ら、Circ. Res. 87:60−65 (2000年)、Bednar, M.M.ら、Biochem. Pharmacol. 60:447−455, 2000年; Rosolowsky, M.ら、Biochem. Biophys. Acta. 1300:143−150, 1996年; Lange, A.ら、J. Biol. Chem. 272:27345−27352 (1997年)。しかしながら、20−HETE合成酵素阻害物質で動物を処置すれば、SAH(出血性脳卒中)に伴う脳血流の初期低下または遅延性CVSおよび脳虚血を防止できるのか否かは不明である。さらに、20−HETEの生成を阻害するために現在使用可能な薬剤には、治療薬としての可能性を大きく制約する重大な限界がある。例えば、17−ODYAは20−HETEの合成を阻害するが、EET類の生成の遮断にも同じように有効であるため特異的な阻害剤とはいえない。Zou, A.P.ら、J. Pharmacol. Exp. Therap. 268: 474−481, 1994年。EETは、脳で生成される強力な血管拡張物質である。EET類の合成を遮断すると、20−HETEの生成を遮断したことに伴う有利な効果と拮抗することになるかもしれない。Alkayed, N.J.ら、Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol., 271:H1541−H1546, 1996年; Gebremendhin, D.ら、Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol., 263: H519−H525, 1992年。17−オクタデシン酸(17−ODYA)も血漿タンパク質に結合するため、全身投与されても血液脳関門を通過しない。DDMSは、20−HETEの生成のより特異的な阻害物質である。Alonso−Galicia, M.ら、Hypertension 29:320−325, 1997年; Wang, M.H.ら、J. Pharma Exp Therap 284: 966−973, 1998年。しかし、これも血漿タンパク質に結合して、全身投与されても血液脳関門を通過しない。
【0007】
これまでの研究で、DDMSの脳室内注射が脳血流に与える影響が調べられてきた。DDMSは脳血流の基線に影響を与えない。しかし、脳血流の自己調節、すなわち、脳血流の上昇に伴う脳血管収縮を遮断する。Gebremendin, D.ら、Circ Res. 87: 60−65, 2000年。また、DDMSも、NOドナーであるDEA NONOateによって生じる脳血流の増加を防止することが報告されている。Alonso−Galicia, M.ら、Stroke 30:2727−2734, 1999年。しかしながら、DDMSまたは17−ODYAが、SAHないし脳卒中、およびこれ以外の脳血管疾患に付随する脳血流の低下を防止または逆転させるのに有利な作用を発揮するか否かに関して利用できるインビボ情報は存在しない。
【0008】
(発明の簡単な要約)
一つの実施態様において、本発明は、脳血流を増加させるか、または、さまざまな病態に付随する脳血管流の低下を防止するのに十分なほど、ヒトまたはヒト以外の動物における20−HETE合成酵素活性を低下させることによって、ヒトまたはヒト以外の動物における脳血管疾患を治療する方法である。「脳血管疾患」という語は、脳血流の減少によって引き起こされる症状を意味する。
【0009】
20−HETE合成酵素阻害物質を用いて、20−HETE合成酵素活性の低下を達成することができる。本発明の目的にとって、20−HETE合成酵素の阻害物質は、化学化合物または20−HETE合成酵素に対する抗体でもよい。20−HETEを産生するCYP4A酵素またはCYP4F酵素をコードするmRNAの翻訳を阻害するアンチセンスオリゴヌクレオチドで動物を処置するなどして、20−HETE合成酵素量を低下させることによっても、20−HETE合成酵素活性の低下を達成することができる。
【0010】
(発明の詳細な説明)
一般的に、本発明は、脳血流を増加させるか、または、さまざまな病態に伴う脳血流の低下を防止できるよう、20−HETE合成酵素活性を低下させることによって、脳血管疾患を治療する方法を提供する。「脳血管疾患」という語は、脳血流の低下によって引き起こされる症状を意味する。「20−HETE合成酵素」という語は、CYP4AファミリーおよびCYP4Fファミリーの酵素を含む。CYP4A11およびCYP4F2以外に、ヒト酵素CYP4F3も20−HETEを産生することが最近になって示された。Chrismas P.ら、「選択的スプライシングが、基質特異性を切り換えることによってCYP4F3の機能を決定する(Alternative splicing determines the function of CYP4F3 by switching substrate specificity)」、J. Biol. Chem. (2001年)。「処置」または「治療」という語は、病気の発症を防止すること、発病時における病気の重篤度を低下させること、発病後に病気の重篤度を低下させること、または、病気の症状を消失させることを意味する。
【0011】
20−HETEは血管収縮物質である。後述する実施例において、20−HETE合成酵素阻害物質で動物を処置すると、該動物における20−HETE濃度が低下し、脳血管疾患に罹患した動物において脳血流が改善されることが明らかになっている。20−HETE合成酵素阻害物質の脳血管疾患に対する治療効果は、最初に出血性脳卒中モデルSAHで調べられた。このモデルでは、SAHの誘発は20−HETE濃度で増加を引き起こした。SAHまたは脳内出血の後に20−HETE濃度が上昇するのは、凝固反応過程で白血球が活性化され、大脳動脈壁の中で20−HETEの産生が促進されることが原因である可能性が高い。また、20−HETE濃度は、SAHの後に出血部位に白血球が移動すること、閉塞性脳卒中の後に起こる脳の虚血性外傷、または、脳の炎症もしくは外傷性損傷によっても上昇することがある。20−HETE合成酵素阻害物質であるHET0016(構造については図1;Miyata, N.ら、Br. J. Pharmacol. 133: 325−329, 2001年;HET0016を合成する方法は、PCT出願番号PCT/JP00/07694号、国際公開公報第01/32164号パンフレットに開示されている)および17−ODYA(ミズーリ州セントルイス(St.Louis,MO)にあるシグマケミカル社(Sigma Chemical Corp.)より購入した)は、SAH後のCSFにおいて20−HETEの濃度を効果的に低下させることが明らかになった。ラットをHET0016または17−ODYAで前処理したところ、SAH後の脳血流の低下が防止された。また、HET0016は、SAHが既に開始して、脳血流および血管緊張に対する上昇した20−HETE濃度の有害作用が既に明らかになった後に、脳血流の低下を逆転させることが発見された。脳血管疾患に対する20−HETE合成酵素阻害物質の薬効を、閉塞性脳卒中モデルを用いてさらに調査した。このモデルでは、中大脳動脈を一時的に閉塞させて閉塞性脳卒中を起こさせた。20−HETE合成酵素阻害物質HET0016によってラットを前処理すると、中大脳動脈閉塞後の梗塞量が有意に減少することが示された。この場合、20−HETEの由来源は、おそらく虚血性梗塞領域の中に浸潤したPMNであろう。
【0012】
20−HETE合成酵素阻害物質で治療できる脳血管疾患は、上記の例に限定されない。活性化白血球と大脳動脈は両方ともひたすら20−HETEを産生する。20−HETE合成酵素阻害物質を用いて、脳血流の減少によって生じた症状を治療することができると期待されている。出血性脳卒中および閉塞性脳卒中の他に、これらの症状には、偏頭痛、CVS、感染症、外傷性頭部および脳損傷によって生じた症状、および、脳灌流を改善することによってその症状を緩和することができる、アルツハイマー病、痴呆、パーキンソン病、ならびにハンチントン病のような、血流の低下に随伴する慢性神経疾患があるが、これらに制限されない。
【0013】
後述する実施例において、HET0016は、20−HETE合成酵素を80%以上阻害した濃度で使用するときには、EETの合成、またはその他試験されたCYP酵素の合成をほとんど阻害しないことが観察されたという点で、非常に特異的な20−HETE合成酵素阻害物質であることが明らかにされている。他の研究者が、DDMSも、20−HETEを産生する酵素のかなり特異的な阻害物質であることを明らかにしている。17−ODYA、1−ABT(ミズーリ州セントルイスにあるシグマケミカル社より入手可能)、およびミコナゾール(ミズーリ州セントルイスにあるシグマケミカル社より入手可能)など、別の20−HETE合成酵素阻害物質は、20−HETE合成を阻害するだけでなく、少なくとも、EET類の合成を阻害するか、20−HETE合成酵素を阻害する一方で、それ以外にCYP酵素も有意に阻害するという点で遙かに特異性が低い。何れかの20−HETE合成酵素阻害物質を用いて脳血管疾患を治療することができる。しかし、HET0016のように高い特異性を有する阻害物質の方が、副作用がより少ない可能性が高いのでより有益である可能性が高い。
【0014】
後述する実施例において示すように、HET0016は、ラットの腎臓ミクロソームにおいて、また、イヌのPMNにおいて用量依存的に20−HETE生成を阻害し、ラットの20−HETE合成酵素を阻害するHET0016のIC50は約10nMから約25nMである。HET0016は、ヒトの腎臓ミクロソームにおいて、用量依存的に、8.9nMというIC50で20−HETEの合成を阻害した。組換えCYP4A11、4F2、および4F3アイソフォームを用いて調べたところ、HET0016は、50nMから100nMというIC50で用量依存的に20−HETEの合成を阻害した。20−HETE合成酵素の阻害について調べたHET0016の最低投与量は1.5nMであり、この濃度ではラットの20−HETE合成酵素が約20%阻害された。一般的に、約1nMから約1,000nMのHET0016血漿中濃度が、脳血管疾患を治療するのに効果的であると予想されている。本明細書および請求の範囲において、投与量とともに使用されている「約」という語は、投与量が、その投与量の一般的な機能性を保持する僅かな変動もカバーすることを意味する。HET0016を体重1kg当たり10mgの投与量で静脈注射すると、1時間後のHET0016血漿中濃度は2.8μMになった。体重1kg当たり約0.03mgから体重1kg当たり約10mgを静脈注射すると、HET0016の血漿中濃度が約1.0nMから約2.8μMの範囲になるため、脳血管疾患を治療するのに有効であろうと期待されている。
【0015】
静脈注射以外に、HET0016は、経口および皮下から投与することができる。HET0016を静脈内に投与した後述する実施例に記載されている、血漿中のHET0016濃度を測定する同一の方法を用いて、HET0016を経口または皮下から投与したときに血漿中濃度が約1nMから約1,000nMに到達するのに必要な投与量を簡単に決定することができる。さらに、出血性脳卒中の場合には、HET0016を直接出血部位に注射して脳血管疾患を治療することも可能である。例えば、SAHの場合、大槽、または硬膜下に設置されたカニューレを経由してHET0016をCSFの中に直接注入してCVSを治療することができる。HET0016をCSFに直接注入するのは、CSFを排出させて、上昇した脳脊髄液圧を低下させるために頭蓋骨の中にしばしばシャントが設置されているため、頭部外傷の後には好適な投与経路かもしれない。HET0016を直接出血部位に注射するとき、脳血管疾患を効果的に治療するのに必要なHET0016の投与量も、17−ODYAについて後述する方法を用いて同様に決定することができる。CSFの容量は、ヒトでは約10ml、ラットでは約0.3mlである。すなわち、ヒトでは、脳血管疾患を治療するためにラットにおけるよりも約30倍多くHET0016が必要である。
【0016】
20−HETE生成を阻害するためのIC50は、17−ODYAでは1μM、DDMSでは3μMである。Zou, A.P.ら、J. Pharmacol. Exp. Therap. 268: 474−481, 1994年;Alonso−Galicia, M.ら、Hypertension 29:320−325, 1997年。17−ODYAおよびDDMSは血液脳関門を通過することができないため、これらの薬剤は、CSFに直接導入する必要がある。1.5ナノモルの17−ODYAをラットの大槽に注射すると、SAH後の脳血流の低下を完全に阻害した。ラットではCSFの量が0.3mlと仮定すると、1.5ナノモルの17−ODYAをCSFに注射すれば、CSFにおいて10μMという17−ODYAの最終濃度が得られるはずである。
【0017】
脳血管疾患を治療するために、HET0016、17−ODYA、およびDDMS以外の20−HETE合成酵素阻害物質を用いようとする場合、HET0016について上記に記載した方法を用いて、IC50値、およびさまざまな投与経路の後に有効な阻害濃度となるのに必要とされる投与量を容易に決定することができる。
【0018】
上記の20−HETE合成酵素阻害物質の他に、20−HETE合成酵素に対するモノクローナル抗体またはポリクローナル抗体も、本発明の目的のために酵素阻害物質として用いることができる。一般的に、抗体は、動物の体内に投与されると、標的タンパク質の機能を遮断できることが示されている。Dahly, A.J., FASEB J., 2000年, 14:A133; Dahly, A.J., J. Am. Soc. Nephrology, 2000年, 11:332A。すなわち、本発明で定義された脳血管疾患を治療するために、20−HETE合成酵素に対する抗体を用いることができる。例えば、約0.01mgから約100mg、好ましくは約0.1mgから約10mg、最も好ましくは約0.2mgから約1.0mgのヒト化CYP4A抗体またはCYP4F抗体を筋肉内注射によって投与して、大脳血管による20−HETEの過剰生産に伴うCVSを阻止することができる。これらの抗体の人間における半減期は2〜3週間ほどである。また、抗体をCSFの中に直接投与して、CSF中の血液成分に関係した20−HETEの生産(SAH)、または、脳の局所的炎症に関連した症状(感染症、虚血など)を阻止することができる。CYP4AファミリーおよびCYP4Fファミリーの既知のメンバーすべてのDNA配列およびタンパク質アミノ酸配列は公開されており、当業者にとって利用可能である。当業者は、酵素に対するモノクローナル抗体またはポリクローナル抗体の作製法を知っている。例えば、CYP4A1およびCYP4A10に対する抗体が作成されており、これらの抗体は、CYP4A1およびCYP4A10の酵素活性を阻害することが分かっている。Amet, Y.ら、Biochem. Pharmacol. 1997年, 54(8):p.947−952; Amet, Y.ら、Biochem. Pharmacol. 1997年, 53(6): p.765−771; Amet, Y.ら、Alcohol Clin. Exp. Res. 1998年, 22(2):455−462。また、抗20−HETE合成酵素抗体のいくつかは購入することも可能である。例えば、抗CYP4A1は、ジェンテスト社(Gentest Corp.)(マサチューセッツ州ウォバーン(Woburn,Massachusetts))から購入することができる。
【0019】
ここまで、我々は、酵素阻害物質を用いて20−HETE合成酵素の活性を低下させる方法を説明してきた。20−HETE合成酵素の活性を低下させる別の方法は、酵素濃度を低下させることである。これを行なうために多くの方法を利用することができる。例えば、酵素の分解速度を高めたり、酵素の合成を阻害することができる。酵素の合成は、転写レベルまたは翻訳レベルで阻害することができる。
【0020】
酵素などのタンパク質の合成を阻止する一般的な方法の一つは、そのタンパク質のmRNAの配列の少なくとも一部に相補的な配列を有するアンチセンスオリゴヌクレオチド(DNAまたはRNA)を用いて翻訳を阻止することである。CYP4AファミリーおよびCYP4Fファミリーの既知のメンバーすべてについてcDNA配列が公開されており、当業者にとって利用可能である。当業者は、これらの酵素の合成を阻止するためのアンチセンスオリゴヌクレオチドの作製法と利用法を知っている。例えば、アンチセンス法を用いて、ラットの腎臓血管におけるCYP4Aの発現をインビボで効果的に低下させ、また、血圧と血管緊張を低下させた。Wang, M.H.ら、Am. J. Physiol., 1999年, 276L F246−F253; Wang, M.H.ら、Am. J. Physiol., 2001年, 280: R255−R261。
【0021】
本発明に係るアンチセンス法の例は、CYP4A1(ラット)、CYP4A2(ラット)、CYP4A11(ヒト)、CYP4F2(ヒト)、またはCYP4F3(ヒト)のメッセージの5’末端に対する20〜25塩基長のアンチセンスオリゴヌクレオチドであって、半減期とオリゴヌクレオチドの安定性を高めるために、その3’末端と5’末端の最後の3塩基対にホスホロチオエート誘導体を有するものを使用することである。有用な方法は、転写の5’側開始部位よりも2〜5塩基対長くなった配列を有するオリゴヌクレオチドをいくつか設計することである。CYP4A1に対する適当なアンチセンス配列は、例えば、DNAでは5’−cagtgcagagacgctcatggt−3’(配列番号1)、RNAでは5’−cagugcagagacgcucauggu−3’(配列番号2)である。CYP4A2に対する適当なアンチセンス配列は、例えば、DNAでは5’−gctaaatacagagaaacccatggt−3’(配列番号3)、RNAでは5’−gcuaaauacagagaaacccauggu−3’(配列番号4)である。
【0022】
本発明で定義されている脳血管疾患を治療するために使用されるアンチセンスオリゴヌクレオチドは、病気を患う動物に静脈内から投与することができる。また、このオリゴヌクレオチドは、CSFに投与することもできる。アンチセンスオリゴヌクレオチド用の担体を用いることもできる。適当な担体の例は、カチオン性リポソームである。例えば、オリゴヌクレオチドは、1−αジオレイルファチジルセルタノールアミン(1−alpha dioleylphatidylcelthanolamine)をジメチルジオクタデシルアンモニウムブロミド(dimethldioctadecylammonium bromide)を1mlのクロロフォルムの中で5:2の割合で混合して調製したカチオン性リポソームと混合することができる。溶媒を蒸発させ、10mlの食塩水の中で超音波処理によって脂質を再懸濁する。カチオン性リポソームに懸濁したオリゴヌクレオチドは血液脳関門を通過するはずである。しかし、通過しない場合には、直接CSFの中に投与することができる。
【0023】
本発明で用いられるアンチセンスオリゴヌクレオチドの投与量は、約0.1μg/体重1kgから約100μg/体重1kg、約1μg/体重1kgから約10μg/体重1kg、または、約3μg/体重1kgから約5μg/体重1kgである。上記範囲内にないが、標的酵素の合成を阻止する投与量も本発明において使用することができる。
【0024】
アンチセンスオリゴヌクレオチドを使用するための別の方法は、それをベクターに改造して、そのベクターが、20−HETEを産生するCYP4A酵素またはCYP4F酵素をコードするmRNAの翻訳を阻止するアンチセンスcRNAを産生できるようにすることである。
【0025】
(実施例1)
SAH後の血流の急激な低下の治療
材料と方法
動物。ハーラン・スプラーグ−ドーリー社(Harlan Sprague−Dawley Inc.)(インディアナ州インディアナポリス(Indianapolis,IN))から購入したオスのスプラーグ−ドーリーラット(9〜12週齢)に対して実験を行なった。ラットは、実験動物管理の認可に関する米国協会(American Association for the Accreditation of Laboratory Animal Care)により認可されているウィスコンシン医科大学(Medical College of Wisconsin)動物管理施設に収容された。動物に関するすべてのプロトコールは、ウィスコンシン医科大学の動物管理委員会による承認を受けた。
【0026】
外科処理。ラットをケタミン(Ketaject(登録商標)20mg/kg筋注)およびチオブタバルビタールナトリウム(Inactin(登録商標)50mg/kg腹腔内)により麻酔した。カニューレを気管内に設置し、小型動物用換気装置(ペンシルバニア州アードモア(Ardmore,PA)にあるCWE社(CWE,Inc.SAR−830))を用いて、N2中30%O2により人工換気を行なった。薬剤を注入するために大腿静脈にカニューレを挿入し、ラットは、体液の消失を補うために3ml/分の速度で0.9%NaCl溶液の静注による輸液を受けた。平均動脈圧(MAP)および動脈血ガスを測定するため、大腿動脈にカニューレを挿入した。CO2分析装置(カリフォルニア州ウッドランドヒルズ(Woodland,Hills CA)にあるキャプスター−100 IITC社(Capstar−100 IITC))の読み取り値にしたがって換気量を調整することによって、二酸化炭素(pCO2)の終末呼気分圧を38 mHgに調節した。実験の開始時と終了時に血液試料を回収し、終末呼気(pCO2)であることを確認するために血液ガス分析装置(ABL 300、デンマークのコペンハーゲン(Copenhagen,Denmark)にあるラジオメーター社(Radiometer))を用いて解析した。必要に応じて更なる量のチオブタバルビタール(8mg/kg静注)を投与して麻酔状態を維持した。直腸体温を37±1℃に維持した。
【0027】
SAHの誘発および脳血流測定。SAHのモデルの後頭部法(posterior cranio−cervical approach)の改変法を用いて、大槽の中に0.3mlの自己動脈血を注射してSAHを誘発した。Delgado TJら、Stroke (1985年) 16: 595−602; Solomon RAら、Stroke (1985年) 16: 58−64。定位頭部固定装置の中にラットの頭部を置き、環椎後頭膜を、その上を覆っている頸部筋肉を中線で一気に切り離して露出させた。後頭骨と環椎を可視化した。立体顕微鏡を用いて、PE−10に付属した30ゲージの注射針を、環椎後頭膜を貫通させて大槽の中に挿入した。そして、0.3mlの採血したばかりのヘパリン処理をしていない動脈血を、シリンジポンプを用いて35μl/分の速度で大槽に注射した。これによって大規模なSAHがすべてのラットで起きたことを剖検で確認した。血液が、小脳延髄結合部の後ろ側と、動脈基底部とウィリス輪の血管の周りを覆っているのが見られた。
【0028】
レーザードップラー血流測定装置を用いて、薄い頭蓋骨部分を通して、脳血流(CBF)を連続的に測定した。右頭頂葉皮質を覆う3×5mmの骨領域を、手持ち式ドリルを用いて頭蓋骨の薄い半透明の層だけになるまで薄くした(薄い頭蓋骨部分)。PF 103レーザードップラー血流(LDF)のプローブをこの頭骨部分に置き、PF−103レーザードップラー血流測定装置(スウェーデン、ストックホルム(Stockholm,Sweden)にあるペリメド社(Perimed))を用いてCBFを監視した。
【0029】
SAHの前にHET0016および17−ODYAを投与したときのrCBFに対する効果を調べるための実験プロトコール。外科処置後、さらに30分間平衡化時間をおいてから、賦形剤またはHET0016(10mg/kg)を静注により投与し、30分間の対照時間の間CBFを測定した。別の動物には17−ODYA(1.5nmol)か賦形剤を50μlにして、マイクロマニピュレーターと30ゲージ針を用いて大槽の中に直接投与した。SAHが開始する直前である、対照時間の最後の5分間にわたって記録されたCBFを対照値として用いた。そして、大腿動脈から血液試料(0.3ml)を採集して、10分間にわたって大槽の中に注入した。血液注射が完了してから10、20、30、60、90、および120分後に2分間CBFを記録した。CBFのデータは、対照からの変化として百分率で表されている。
【0030】
SAHが成立した後にHET0016を投与したときのrCBFに対する効果を調べるための実験プロトコール。0.3mlの血液をラットの大槽に注射してSAHを誘発した。30分後に賦形剤またはHET0016(1mg/kg)を静注により投与した。血液を注射する前の最後の5分間の平均CBFを対照値として用い、SAHを誘発してから10、30、40、70、100、および160分後に2分間CBFを記録した。CBFのデータは、対照からの変化として百分率で表されている。
【0031】
CSFにおける20−HETEの測定。各実験の最後に1ml注射器と30ゲージの注射針を用いて、大槽からCSFを採集した。また、大槽に血液の注射を受けていない、さらに別の偽処理されたラットからもCSFを採集した。最近記載された新しい蛍光HPLCアッセイ法を用いて、CSFにおける20−HETE濃度を測定した。Maier KGら、Am. J Physiol. Heart Circ. Physiol., (2000年) 279:H864−H871。簡単に言うと、50ngの内部標準20−ヒドロキシエイコサ−6(Z),15(Z)−ジエン酸(WIT−002)をCSF試料(50μl)に加えた。この試料を1 mLのエチル酢酸で抽出し、抽出物をアルゴン下で乾燥させ、脂質画分をSep−Pak(商標)Vacカラム(カタログ番号:WAT054955、マサチューセッツ州ミルフォード(Milford,MA)にあるウォーターズ社(Waters Corporation))で精製した。脂質画分を、36.4mMの2−(2,3−ナフタリミノ(napthalimino))−エチルトリフルオロメタンスルホネートを含む20μlのアセトニトリルで標識した。反応を触媒させるためにN,N−ジイソプロピルエチルアミン(10μl)を加えた。試料を室温で30分間反応させた。Sep−Pak(商標)Vacカラムを用いて過剰な染料を除去し、試料をアルゴン下で乾燥させて、100μlのメタノールに懸濁し、4.6×250mmのシンメトリーC18カラム(マサチューセッツ州ミルフォードにあるウォーターズ社)と蛍光検出装置(モデル番号L−7480、イリノイ州ネーパービル(Naperville,IL)にある日立社)を用いて、逆相HPLCによって解析した。20−HETEのピーク領域を内部標準のピークと比較して、試料中の20−HETEの量を測定した。
【0032】
20−HETE生成の選択的阻害物質としてのHET0016の特徴づけ。これらの実験によって、AAを20−HETEおよびEET類に代謝するCYP酵素の豊富な由来源である腎臓ミクロソームにおけるAAの代謝に対するさまざまな濃度のHET0016の効果を調べた。ラットの腎皮質を、250mmol/Lのショ糖、1mmol/LのEDTA、および10mmol/Lの塩化マグネシウムを含む10mmol/Lのリン酸カリウム緩衝液(pH 7.7)でホモジナイズした。ミクロソームは、既述されているように分画遠心法によって調製した。Ma, Y−Hら、Am. J. Physiol. Regulatory Integrative Camp Physiol. (1994年) 267: R579−R589。既述されているようにして、1mlの0.1mol/Lリン酸カリウム緩衝液(pH 7.4)と1mol/LのNADPHの中で、腎皮質ミクロソーム(0.5mgタンパク質)を[14C]−AA(0.1μCi/ml、42μmol/L、イリノイ州アーリントンハイツ(Arlington Heights,IL)にあるアマーシャム社(Amersham))とともに37℃で30分間インキュベートして、CYP4A酵素の活性を測定した。Ma, Y−Hら、Am. J. Physiol. Regulatory Integrative Camp Physiol. (1994年) 267: R579−R589。0.1mol/Lの蟻酸を用いてpH 3.5まで酸性化させて反応を終結させ、エチル酢酸で抽出した。25cm×2mm i.d.(ペンシルバニア州ベルフォント(Bellefonte)にあるスペルコ社(Supelco Inc.))のC18逆相HPLCカラムと、アセトニトリル:水:酢酸(50/50/0.1)からアセトニトリル:酢酸(100/0.1)までの範囲の直線的溶出勾配を用いて代謝物を40分間にわたって分離した。放射能探傷装置(フロリダ州タンパ(Tampa,FL)にあるラジオマティック・インスツルメント社(Radiomatic Instrument Co.)を用いて放射性生成物を測定した。
【0033】
血漿および脳におけるHET0016濃度の測定。10%レシチンに入れたHET0016(10mg/kg)をラットに静脈注射した。1時間平衡化時間を置いた後、ラットをペントバルビツールで麻酔して、頸静脈から血液試料を採集した。そして、ラットを殺して脳を取り出し、重量を計り、ヒスコトロン(Physcotron)ホモジナイザー(千葉県にあるニチオン医科器械社)を用いて、3倍容の0.9%NaCl溶液の中でホモジナイズした。選択的イオン測定を行なうLC/MSによって、血漿および脳ホモジネートの100μl等量液におけるHET0016濃度を測定した。試料を1mlのアセトニトリルと混合して遠心し、20μlの清澄な上清をLC/MSに注入した。この試料を、200×4.6mmのキャップセルパック(Capcellpak)UG 120 ODSカラム(東京にある資生堂社)で分離し、アセトニトリル:水(72/28)で溶出した。各検体に特異的な生成物遷移の前駆体を検出するように変えられたサイエックス(Sciex)API3000質量分析装置(カナダのオンタリオ州(Ontario,Canada)にあるパーキン・エルマー・サイエックス社(Perkin Elmer Sciex))を用いてピークを測定した。
【0034】
薬剤および化学物質。化学物質はすべてHPLC級のものであった。蛍光プローブ(2−(2,3−ナフタリミノ)−エチルトリフルオロメタンスルホネート)は、モレキュラー・プローブズ社(Molecular Probes)(オレゴン州ユージーン(Eugene,OR))から購入した。17−ODYAはシグマ社(ミズーリ州セントルイス)から購入した。HET0016およびWIT−002は、大正製薬株式会社(埼玉県)が合成した。
【0035】
統計。数値は平均値±SEMで表示する。グループ内およびグループ間における平均値の差の有意性は、反復測定値について二元配置ANOVA法、その後ダンカンの多重範囲検定法によって判定した。P値<0.05を有意と見なした。
【0036】
結果
SAHの前にHET0016および17−ODYAを投与したときのrCBFに対する効果。2種類の化学的および力学的に異なる20−HETE生成阻害物質が、SAH誘発後のrCBFの変化に与える影響を図2に示す。ラットは、HET0016(10mg/kg静注、SAHの30分前、n=9)、17−ODYA(1.5 nmol、くも膜下、n=7)、または賦形剤(n=15)で予め処理した。HET0016の賦形剤(レシチン)または17−ODYAの賦形剤(生理食塩水中1:1,000のエタノール)を与えられたラットの反応に有意な差異はなかった。そのため、これら2つのグループから得られたデータはまとめて図2に示す。賦形剤で処理されたラットでは、300μlの血液を大槽に注射すると、rCBFの急激な低下が起きた。SAH誘発後10分間で平均30%低下し、実験を続けた2時間中このレベルに止まった。20−HETEおよびEETの生成に対する不可逆的阻害物質である17−ODYA、または20−HETEの新規の選択的阻害物質であるHET0016でラットを予め処理すると、rCBFの低下が顕著に緩和された。どちらの薬剤も、10分間後にrCBFの初期低下を約40%有意に減少させ、rCBFは、HET0016で処理したラットではSAHを誘発してから60分以内に、また、17−ODYAで処理したラットではSAHを誘発してから90分以内に対照と有意差のない値にまで完全に回復した。
【0037】
生理学的パラメータ。これらの実験におけるMAPおよび終末呼気pCO2データを比較したところ、実験期間中のいずれの時点でも、賦形剤、HET0016、または17−ODYAを与えられたラットにおいて、終末呼気pCO2データに有意な差はない。MAPは、3つのグループすべてで低下しがちであったが、実験期間中のいずれの時点でも、賦形剤、HET0016、または17−ODYAを与えられたラットにおいて血圧には差異がない。
【0038】
20−HETE合成に対するHET0016の効果。ラットの腎臓ミクロソームは、大脳動脈における20−HETE生成に関与するCYP4A酵素と、EETを産生するCYP2CおよびCYP2Jというファミリーの酵素を両方とも発現するため、これらの実験に使用された。ラット腎臓ミクロソームによるAA代謝に対するHET0016の効果を図3に示す。4回のアッセイから得られた平均値±SEMが示されている。データは、タンパク質1ミリグラム当たり平均96±3.9pmole/分である20−HETEの対照産生量に対する百分率として表されている。HET0016は、10〜1,000 nmol/Lの濃度で容量依存的に20−HETEの合成を阻害した。HET0016は、1,000 nmol/Lという高濃度でも、腎臓ミクロソームによるEET産生に対して有意な影響を及ぼさなかった。
【0039】
血漿および脳におけるHET0016濃度の測定。10mg/kgのHET0016を静脈注射した1時間後にHET0016の濃度は、平均して、血漿では570±90ng/mL(n=3,2.8μmol/L)、脳では1,488±104ng/g(n=3,7.2μmol/L)であった。
【0040】
CSFにおける20−HETE濃度の測定。偽処理された対照ラットのCSF、および、賦形剤、17−ODYA、またはHET0016を与えられたラットにおけるSAHの2時間後のCSFにおける20−HETEの濃度値を図4に示す。括弧内の数字は調べられた動物の頭数を示す。賦形剤を与えられたラットでは、SAH後のCSFにおける20−HETE濃度が、血液注射を受けなかった対照ラットで測定された濃度に較べて10倍増加した。SAHを誘発する前に17−ODYAまたはHET0016を与えられたラットでは、CSFにおける20−HETE濃度が有意に低かった。CSFにおける20−HETE濃度の低下は、HET0016で処理されたラットで見られるよりも、17−ODYAを与えられたラットの方が大きかった。
【0041】
HET0016が、SAHの誘発後に投与されたときに脳血流の低下を逆転させえる能力。0.3mlの血液をラットの大槽に注射してSAHを誘発した。図5に示すように、血液注射は、脳血流を一時的には60%低下させ、その後も30%の脳血流の低下が維持された。SAHを誘発してから30分後にHET0016(1mg/kg体重、静注)でラットを処理したところ、脳血流は70分後には対照値に戻った。これに対して、賦形剤処理したラットにおける脳血流は、160分間にわたる実験期間中低いままであった。図5に示したデータは、HET0016が、脳血流の低下と、SAH後に生じる脳損傷を治療および逆転させるための有効な治療剤であることを示している。
【0042】
(実施例2)
一時的にMCA閉塞を起こしたラットにおける梗塞量に対するHET0016の効果
方法
成獣でオスのウィスターラット(200〜250g)をO2ガス中2%ハロタンで麻酔した。右外側頸動脈(ECA)を注意深く解剖した。シリコンコードされた構造物(18mmの長さ)をECAの管腔から右内側頸動脈(ICA)に挿入して右中大脳動脈(MCA)の起点を閉塞させた。加温パッドで体温を37℃に保った。手術後、麻酔を中断すると、虚血を起こした動物は上肢に重度の片側不全麻痺を示した。MCA閉塞して1時間後に、糸を除去して虚血領域を再灌流させた。ラットは、再灌流の直後に賦形剤(30%ヒドロキシプロピルベータ−シクロデキストリン)またはHET0016(0.01、0.1および1mg/kg体重、静注)を与えられた。
【0043】
梗塞量を測定するため、一時的MCA閉塞後再灌流してから24時間後にラットを殺した。脳を生理食塩水によって経心臓的に灌流し、頭蓋骨から取り出し、2−mmの冠状切片に切り出した。切片を、37℃で30分間2%塩化トリフェニルテトラゾリウム(TTC)に浸した。
【0044】
数値はすべて平均値±SEMとして示されている。統計的解析には、ダネット多重範囲検定法を用いた。
【0045】
結果
HET0016を静脈内注射したところ、0.1および1mg/kgという投与量で、MCA閉塞を起こしたラットの梗塞量が有意に減少した(図6)。賦形剤グループ、0.1mg/kgHET0016グループ、および1mg/kgHET0016グループにおける梗塞量(%)は、23.3±4.1%(n=17)、10.7±2.6%(n=10、p<0.05)、および9.7±2.1%(n=17、p<0.05)であった。
【0046】
(実施例3)
20−HETE合成酵素阻害物質の20−HETE/EET選択性
方法
すべての処理は4℃で行なった。20匹のオスSHRラット(6週齢)から腎皮質を集めた。それらを溶解緩衝液(20mM HEPES,pH 7.4,1mM EDTA,100μM p−(アミジノフェニル)メタンスルフォニルフルオリド、および250mMショ糖)の中で念入りにホモジナイズし、16,000×gで10分間遠心した。上清をさらに16,000×gで30分間遠心した。可溶画分を集めて、200,000×gで30分間遠心した。得られた沈殿物を50mM MOPS緩衝液に懸濁した。
【0047】
ミクロソームを、HET0016、1−ABT、またはミコナゾールの存在下または不在下で[3H]−AA(1μCi/ml)とともに50mM MOPS緩衝液の中でインキュベートした。この反応混合液にβ−NADPH(1mM)を加え、反応混合液を37℃で1.5時間さらにインキュベートした。蟻酸とアセトニトリルを終濃度がそれぞれ1%および50%になるように加えて反応を停止させた。この混合液の等量液をバイオ−シル(Bio−Sil)C18HL90−5Sカラム(150×4.6mm)に適用してから、以下に記載した通りの溶媒A(100%アセトニトリル)と溶媒B(0.1%酢酸)の勾配を用いて、0.7ml/分の流速で20−HETEを溶出した。0〜10分後、48%のAから64.8%のA;10〜25分後、64.8%のAから75%のA;25〜26分後、75%のA。
【0048】
結果
図7に示すように、HET0016(MW=206)は、用量依存的に20−HETE生成を強力に阻害した。本実験におけるIC50は平均して4ng/mlで、20nMというモル濃度に相当する。しかし、HET0016は、調べられた最高濃度(1,000ng/ml、または5μM)でも、ラット腎臓ミクロソームにおいてEET生成を阻害しなかった。1−ABT(MW=134)は、EETおよび20−HETE両方の生成を用量依存的に低下させる非選択的阻害物質である。1−ABTのIC50は約20μg/mlすなわち150μMである。ミコナゾール(MW=479)は、約0.5μg/mlすなわち1μMのIC50を有する、EET生成の選択的阻害物質である。非常に高い濃度(10〜20μg/ml、21〜42μM)でのみ、ミコナゾールは20−HETEの生成を阻害する。これらの結果は、これらCYP450阻害物質の中でHET0016が、ラット腎臓ミクロソームにおける20−HETEの選択的CYP450阻害物質であることを示唆している。それは、他の化合物よりも少なくとも1,000倍は強力である。
【0049】
(実施例4)
イヌ好中球における20−HETE産生活性
方法
20−HETEの生成に関与するイヌ血液中の細胞型を判定するために実験を行なった。実験は、4頭のオスのビーグル犬を用いて行なった。イヌはペントバルビタール・ナトリウム(30mg/kg,静注)で麻酔した。静脈血試料を採取し、直ちに、抗凝血剤として1:9容量のクエン酸三ナトリウム(3.8%)と混合した。好中球はパーコール勾配法を用いて、98%純度になるまで調製した。20ゲージ針を用いて、大槽からCSFを採取した。血液を含まない清澄なCSFのみを本実験に用いた。CSFを混合ガス(95%O2、5%CO2)によって30分間酸化した。酸化したCSFに好中球を懸濁し、細胞数を2×106、6.3×106、および2×107になるよう調整した。全血(20μl)、赤血球(20μl)、または好中球を、1mM NADPHと[3H]−AAを含む酸化CSF(180μl)の中で、37℃で2時間インキュベートした。この反応は、蟻酸を加えて停止させた。100%アセトニトリル(200μl)を反応緩衝液に加えて、HPLCで分離するために最終濃度が50%になるよう調整した。AAの代謝物は、バイオ−シル(Bio−Sil)C18HL90−5Sカラム(150×4.6mm)上で、アセトニトリル:水:酢酸(48/52/0.1)からアセトニトリル:水:酢酸(75/25/0.1)という勾配溶出範囲を用いて、26分間にわたり流速0.7ml/分で分離した。ラジオアクティブフロー検出器(レイテスト社(Raytest GmbH)、ドイツ、シュトラウベンハルト(Straubenhardt,Germany))を用いて、生成された標識産物を測定した。
【0050】
結果
本実験の結果、イヌ血液中の好中球が20−HETEを産生することが明らかになった(図8)。我々は、ラット好中球を用いても同様のデータを得た。
【0051】
(実施例5)
イヌ好中球における20−HETE産生活性に対するHET0016の効果
方法
我々は、さまざまな濃度のHET0016がイヌ好中球による20−HETE生成を阻害できるかを調べた。イヌ好中球(最終濃度2×107細胞)をイヌCSFの中で、さまざまな濃度のHET0016(10−11、10−10、10−9、10−8、10−7、および10−6M)が存在または存在しない中、1mM NADPH及び[3H]−AA存在下37℃で2時間インキュベートした。反応は、蟻酸を加えて停止させた。アセトニトリルを反応緩衝液に加えて、HPLCで分離するために最終濃度が50%になるよう調整した。AAの代謝物をバイオ−シル(Bio−Sil)C18HL90−5Sカラム(150×4.6mm)上で、アセトニトリル:水:酢酸(48/52/0.1)からアセトニトリル:水:酢酸(75/25/0.1)という勾配溶出範囲を用いて、26分間にわたり流速0.7ml/分で分離した。ラジオアクティブフロー検出器ラモナ(ramona)93(レイテスト社(Raytest GmbH)、ドイツ、シュトラウベンハルト(Straubenhardt,Germany))を用いて、標識さえた代謝物を測定した。
【0052】
結果
HET0016(10−11〜10−6M)は、イヌ好中球による20−HETE生成を濃度依存的に阻害した(図9)。HET0016のIC50は平均して10.2±1.3nM(n=4)であった。
【0053】
(実施例6)
SAHを患うイヌにおけるCSFの20−HETE濃度の測定
方法
本研究ではオスのビーグル犬を用いた。慢性血管痙攣を確実に再現できるため、二重出血性イヌモデルを用いた。
【0054】
第1日目に麻酔下で外科手術を行なった。20ゲージの針を大槽に挿入してSAHを誘発し、2から6mlのCSFを取り出した。新鮮な自己動脈血(5〜10ml)を大槽に注射した。そして、脳底動脈の周囲の血液が重力によって固まりやすくなるよう、20分間尻尾を引っ張り上げて身体を傾けさせた。そして、動物を覚醒させて、それぞれのケージに戻した。3日目に、イヌを麻酔して、0.5ml〜4mlのCSFを採取してから、第1日目について記載したようにして、5.5〜9mlの新鮮な自己動脈血を大槽に注射した。そして、動物をそれぞれのケージに戻した。7日目に、同様の操作によって、CSF試料(0.5〜2ml)を採取した。Maier, K.G.ら、Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol., (2000年) 279:H863−H871によって記載されているようにHPLC技術によって、CSFにおける20−HETE濃度を測定した。
【0055】
結果
対照期間におけるCSFの20−HETE濃度は20.2±4.7ng/ml(n=5)であった。我々は、大槽への血液注射が、SAHを起こしたイヌのCSFにおける20−HETE濃度を上昇させたことを発見した(図10)。3日目および7日目におけるCSF中の20−HETE濃度は、81.6±29.6ng/ml(n=5)、および148.1±36.6ng/ml(n=5)であった(図10)。
【0056】
(実施例7)
ヒト20−HETE合成酵素の阻害
方法
HBSS(ハンクスの平衡塩類溶液、カタログ番号:14175、ギブコ社(Gibco))、5μCi/mlの3H−AA(アマシャム・ファルマシア・バイオテック社(Amersham Pharmacia Biotech)、1mM NADPH、およびヒト腎臓ミクロソーム(メリーランド州ローレル(Laurel,MD)にあるヒト細胞培養センター(Human Cell Culture Center))を含む反応混合液(0.02〜0.4mgのタンパク質)を37℃で2時間インキュベートした。阻害実験では、HET0016、17−ODYA、または1−ABTを反応混合液に直接加えた。すべての反応は、1%蟻酸による酸性化によって停止させた。等量のアセトニトリルを加えて、最終濃度50%のアセトニトリル混合液でHPLC分析を行なった。反応混合液の分割量をバイオ−シル(Bio−Sil)C18HL90−5Sカラム(150×4.6mm Bio−Rad)に適用して、以下のような溶媒A(100%アセトニトリル)および溶媒B(0.1%酢酸)の混合液の直線的勾配を用いて反応生成物を分離した。(i)0〜10分、48から64.8%の溶媒A;(ii)10〜20分、64.8から75%の溶媒A;(iii)25〜26分、75%の溶媒A;(iv)26〜31分、100%の溶媒A。3H−標識産物をラジオアクティブ検出器(レイテスト社、ラミナ(ramina)93)を用いて検出した。20−HETEの保持時間は、我々の装置(HPLC、ギルソンシステム(Gilson System)、805(検圧モジュール)、811C(ダイナミックミキサー)、401C(希釈装置)、305(ポンプ)、306(ポンプ)、231XL(サンプル採取用注射器)、831(温度調節装置)、503(脱気装置))では約16分であった。IC50は、20−HETEのピーク領域が対照の50%になる、阻害物質の濃度と定義された。
【0057】
結果
HET0016(10−11〜10−6M)、17−ODYA(10−9〜10−4M)、および1−ABT(10−9〜10−4M)は、AAとインキュベートしたヒト腎臓ミクロソームによる20−HETE生成を濃度依存的に阻害した。HET0016、17−ODYA、および1−ABTのIC50は、それぞれ、8.9±2.7nM(n=6)、1.8±0.8μM(n=6)、および38.5±14.9μM(n=5)であった。
【0058】
(実施例8)
ヒトにおける20−HETE生成に関与するCYPアイソフォームのすべてである、CYP4A11、CYP4F2、およびCYP4F3に対するHET0016の効果
方法
ジェンテスト社(マサチューセッツ州ウォバーン)から購入した組換えCYP4A11、CYP4F2、またはCYP4F3酵素30ピコモルを、1mM NADPHを含む、1mlの0.1 Mリン酸カリウム緩衝液(pH 7.4)の中で[14C]−AA(0.1 Ci、1.9 M)とともに37℃で30分インキュベートした。蟻酸によってpH 3.5まで酸性化させて反応を停止させ、エチル酢酸で抽出した。代謝物を逆相HPLCによって分離し、ラジオアクティブフロー検出器を用いて生成物を測定した。
【0059】
結果
CYP4F3で得られた典型的なクロマトグラムを図11のパネルA(対照)およびB(1μMのHET0016)に示す。CYP4A11またはCYPF2酵素を用いても同様の結果が得られた。3種類のアイソフォームすべてが、AAとインキュベートすると20−HETEを産生した。CYP4F3アイソフォームが一番高い活性を持っており、その後にCYP4F2とCYP4A11が続いた。HET0016は、3種類のアイソフォームすべてによる20−HETE生成を濃度依存的に阻害した(図11、パネルC)。CYP4A11のIC50は42nMであり、CYP4F3およびCYP4F2アイソフォームについてはそれぞれ、平均して100nMおよび125nMであった。
【0060】
(実施例9)
薬剤代謝に関与する主要なヒト肝臓CYP酵素、CYP2D6、2C9、および3A4の活性に対するHET0016、17−ODYA、および1−ABTの効果。
方法
HET0016、17−ODYA、および1−ABTが、薬剤代謝に関与する普通のヒト肝臓チトクロームP450酵素(CYP2D6、2C9、および3A4)の触媒活性を阻害することができるかを調べた。15人のヒトの肝臓から調製したミクロソームを日本農産工(Nippon Nosanko)から購入した。この酵素/基質は、緩衝液、ヒト肝臓ミクロソーム、および以下の基質を含んでいた。(CYP2C9:14C−トルブタミド(4−メチルヒドロキシル化)、CYP2D6:塩酸ブフラロール(bufuralol)(1’−ヒドロキシル化)、CYP3A4:14C−テストステロン、およびCYP2C19:14C−(S)−メフェニトイン(4’−ヒドロキシル化)。上記混合液を、1−ABT(100μM)、17−ODYA(10μM)、またはさまざまな濃度のHET0016(1、10、100μM)とともに、またはこれらなしにインキュベートした。インキュベートした後、酸化された基質(代謝物)の生成率を、TLCまたはHPLCを用いて測定した。CYP2C9、CYP2D6、CYP3A4、およびCYP2C19に対する陽性対照はスルファフェナゾール、キニジン、ケトコナゾール、およびトラニルシプロミン(tranylcypromaine)であった。
【0061】
COX活性に対するHET0016の効果。COX阻害物質スクリーニング測定キット(ミシガン州アナーバー(Ann Arbor,MI)にあるケイマン・ケミカル社(Cayman Chemical Co.))を用いて、COX活性に対するHET0016の効果を調べた。簡単に言うと、雄ヒツジの精嚢PGH1合成酵素から精製した酵素を、HET0016(10−10〜10−4M)およびインドメタシン(10−10〜10−4M)を含むか含まない1.0mlのインキュベーション緩衝液(0.1 M Tris−HCl,pH 8,5mM EDTA,2mMフェノール、および1μMヘマチン)の中で100μMのAAとともにインキュベートした。反応混合液は、AAを加える前に37℃で2分間インキュベートし、加えた後2分間インキュベートした。すべての試料について反復して調べた。PGE2の量は、トリス緩衝液で100〜400倍に希釈した後、EIAによって測定した。
【0062】
結果
表1は、ヒトCYP2C9、CYP2C19、CYP2D6、およびCYP3A4の活性に対するHET0016、17−ODYA、および1−ABTの阻害効果を示している。対応する陽性対照は、CYP2C9、2D6、および3A4の代謝を約90%、そしてCYP2C19の活性を65%阻害した。100μMの濃度の1−ABTは、これらCYPアイソフォームの活性を40〜80%阻害した。17−ODYAは、CYP4Aの活性を実質的に阻害することができた10μMという濃度で、1−ABTよりも選択性が高く、CYP2C9とCYP3A4の活性を20〜30%低下させただけであった。同様に、20−HETEの形成を阻害するのに必要とされる濃度よりも100倍高い1μMという濃度で、HET0016は、CYP2C9とCYP3A4の活性を27%低下させただけであった。より高い10μMおよび100μMという濃度では、HET0016はCYPアイソフォームの活性をより実質的に低下させた。しかし、10μMおよび100μMは、20−HETE生成を阻害するのに必要とされるHET0016の有効濃度を、それぞれ1,000倍および10,000倍上回っている。
【0063】
また、我々は、PGH1合成酵素が触媒するAAからPGE2への変換を測定することによって、COX活性に対するHET0016の効果を調べた。HET0016(10−6M)はCOX活性を20%阻害したが、インドメタシン(10−6M)はCOX活性を95%阻害した。
【0064】
【表1】
【図面の簡単な説明】
【図1】
図1は、N−ヒドロキシ−N’−(4−ブチル−2−メチルフェニル)−ホルムアミジン(HET0016)の構造を表したものである。
【図2】
図2は、SAHを誘発する前にHET0016および17−ODYAを投与したときの、SAH後の局所的脳血流(rCBF)に対するHET0016および17−ODYAの効果を示したものである。*印は、対照と有意差があることを示す。‡印は、賦形剤処理群における対応値と有意差があることを示す。
【図3】
図3は、ラットの腎臓から調製したミクロソームにおける20−HETEおよびEETの形成に対するHET0016の効果を示したものである。*印は、対照と有意差があることを示す。20−HETEに関するエラーバーは非常に短いため、データ点の内側に入っている。
【図4】
図4は、SAHの前後、および17−ODYAまたはHET0016によってラットを処理した前後の脳脊髄液(CSF)中の20−HETE濃度を表したものである。*印は、対照と有意差があることを示す。‡印は、賦形剤処理群と有意差があることを示す。
【図5】
図5は、SAHが開始して30分後にHET0016を投与したときのrCBFに対するHET0016の効果を表したものである。
【図6】
図6は、ラットの中大脳動脈を一時的に閉塞させた後の梗塞量に対するHET0016の効果を表したものである。
【図7】
図7は、ラットの腎臓から調製したミクロソームにおける20−HETE合成およびEET合成に対するHET0016、1−アミノベンゾトリアゾール(1−ABT)、およびミコナゾールの効果を比較したものである。
【図8】
図8は、イヌPMNが20−HETEを産生できることを示したものである。
【図9】
図9は、イヌの好中球による20−HETE合成に対するHET0016の効果を表したものである。
【図10】
図10は、イヌのCSFにおける20−HETEの濃度に対するSAHの効果を示している。
【図11】
図11は、HET0016存在下(パネルB)または不在下(パネルA)でCYP4F3によって触媒された20−HETE生成のクロマトグラム、および、CYP4A11、CYP4F2、およびCYP4F3(パネルC)によって触媒された20−HETE生成に対するHET0016の効果を表している。
(関連出願の相互参照)
本出願は、2000年11月3日に出願された米国仮出願第60/245,638号の利益を主張するものである。
【0002】
(連邦政府により援助を受けた研究または開発に関する記述)
本発明は、次の機関により授与された、米国政府の支援によって行われたものである。NIH助成番号HL−59996およびHL−36279。米国は、本発明において一定の権利を有する。
【0003】
(発明の背景)
脳血流の低下は、軽度の頭痛から重篤な脳損傷および死に至るまで各種疾患の原因となりうる。脳血流の低下をもたらしうる状況は数多くある。そのような状況の例として、出血性脳卒中、脳傷害、閉塞性脳卒中、脳血管痙攣、および低血圧などが挙げられる。
【0004】
くも膜下出血(SAH)が全脳卒中の5〜10%を占めている。その発生率は、毎年人口100,000人当たり2〜20件で、致死率は20〜60%である。Ingall, T.ら、Stroke 31: 1054−1061 (2000年); Stroke 31: 1843−1850 (2000年)。SAHは、通常、脳動脈瘤の破裂または頭蓋骨損傷の後に起こり、くも膜下の出血および血栓形成に至る。出血すると、血管作用性物質を血液から放出して脳血管緊張を高めるとともに、脳脊髄液圧が上昇して有効灌流圧を低下させるために脳血流量は当初減少する。SAHに引き続いて起こる傷害の初期には高い死亡率が伴う(30〜50%)。遅発して脳血管痙攣(CVS)が発症する(ラットでは2、3日後、人間では5〜7日後)。この遅発性CVSに随伴する死亡率は極端に高く70%近い。Weir, B., Br. J. Neurosurg. 9:375−390 (1995年)。血液から放出され、SAH後の初期に脳血流を減少させる因子についてはほとんど知られていない。遅発性CVSをもたらすものについてはさらに知られていない。これまでの研究によって、SAHの後遅発して起こるCVSは、タンパク質キナーゼC(PKC)の活性化、K+チャンネル活性の低下、および血管平滑筋(VSM)細胞の脱分極を伴うことが示されている。脳のVSM細胞の脱分極によってカルシウム流入が増加し、それが、エンドセリン(ET)、トロンボキサン、セロトニン、およびその他、凝血によって産生される血管収縮物質に対する血管収縮反応を可能にし、また、一酸化窒素(NO)など、内生的に生成される血管拡張物質に対する脳血管の応答性を減少させる。NOに対する反応の低下は、赤血球溶血後に遊離したヘモグロビンにNOが結合するためであるか、Edwards, D.H.ら、J. Neurosurg. 76:830−837 (1992年)、またはヘモグロビンの酸化によって生成されるスーパーオキシドによってNOの分解が促進されるためであると考えられている。Misra, H.P.ら、J. Biol. Chem. 247:6960−6962 (1972年); Winterbourn CCら、Biochem. J. 155: 493−502 (1976年)。さらに、NOの二次メッセンジャーの一つであるグアニリルシクラーゼの活性が、SAHの後に低下するという証拠がある。Faraci, F.M.とSobey, G.C., Brain Res. 821:368−373 (1999年); Sehba, F.A.ら、Stroke 30:1955−1961(1999年)。
【0005】
別の研究によって、SAHの後にCVSをもたらす血管収縮経路のアップレギュレーションの役割が調べられた。SAHの後にET値は上昇する。ラットにおいてSAHを誘発した2時間後に観察される脳血流の最初の低下は、ET合成阻害剤およびETレセプター遮断剤によって緩和する。Clozel, M.とWatanabe, H., Life Sci. 52:825−834 (1993年)。また、SAHの後には、脂肪酸の代謝回転が促進され、アラキドン酸(AA)の血管収縮物質代謝物の生成が増加することも観察された。Juvela S, J. Neurosurg. 92:390−400 (2000年); Seifert, V.ら、J. Neurosurg. 82:55−62 (1995年)。最近の研究では、20−ヒドロキシエイコサテトラエン酸(20−HETE)が、脳循環において産生されるAAの代謝物であることが示されている。しかし、SAH後のCVSの発病における20−HETEの役割は不明である。20−HETEは、大脳動脈中のVSM細胞において発現される、チトクロームP450(CYP)4Aファミリーの酵素によって産生される。Harder, D.R.ら、Am. J Physiol. Heart Circ. Physiol., 266:H2098−H2107 (1994年); Gebremendin, D.ら、Circ Res. 87:60−65, 2000年。20−HETEを生成するCYP4Aファミリーのメンバーは、ラットのCYP4A1、2、3、および8、マウスのCYP4A10、12および14、ならびにヒトのCYP4A11などである。CYP4Fファミリーの酵素も20−HETE産生に関与する。20−HETEを生成するCYP4Fファミリーのメンバーは、ラットのCYP4F1、4、5および6、ならびにヒトのCYP4F2および3などである。CYP4F2をAAとインキュベートすると20−HETEを産生することが明らかになっている。Powell, P.K.ら、J. Pharmacol. Exp. Thera p. 285:1327−1336, 1998年。CYP4F3は、20−HETEを産生する多形核白血球において発現していることが分かっている。Bednar, M.M.ら、Biochem. Pharmacol. 60:447−455, 2000年; Rosolowsky, M.ら、Biochem. Biophys. Acta. 1300:143−150, 1996年。
【0006】
20−HETEは、大脳動脈の強力な血管収縮物質である(EC50<10nM)。20−HETEは、大きな伝導KCaチャンネルを阻害することによって、PKCを活性化し、VSM細胞を脱分極させる。また、20−HETEは、脳脈管構造内のL型Ca2+チャンネルを経由するCa2+流入も増加させ、Harder, D.R.ら、Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol., 266:H2098−H2107 (1994年); Gebremedhin, D.ら、J. Physiol (Lond). 507(Pt3): 771−781 (1998年)、また、ラットにおける脳血流の自己調節の基礎をなす機序において重要な役割を演じている。Alonso−Galicia, M.ら、Stroke 30:2727−2734 (1999年); Gebremedhin, D.ら、Circ. Res. 87:60−65 (2000年)。血管収縮ペプチド様アンギオテンシンIIおよびETは20−HETEの生成を促進する。Oyekan, A.ら、Am. J. Physiol. Regulatory Integrative Comp. Physiol. 273:R293−R300 (1997年); Croft, K.D.ら、Am. J. Physiol. Renal Physiol.279:F544−F551 (2000年)。血管拡張物質であるNOは20−HETEの生成を阻害する。Alonso−Galicia, M.ら、Stroke 30:2727−2734 (1999年)。活性化多形核白血球(PMN)および大脳動脈は、盛んに20−HETEを産生する。Harder, D.R.ら、Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol., 266:H2098−H2107 (1994年); Gebremedhin, D.ら、J. Physiol (Lond). 507(Pt3): 771−781 (1998年)、Alonso−Galicia, M.ら、Stroke 30:2727−2734 (1999年); Gebremedhin, D.ら、Circ. Res. 87:60−65 (2000年)、Bednar, M.M.ら、Biochem. Pharmacol. 60:447−455, 2000年; Rosolowsky, M.ら、Biochem. Biophys. Acta. 1300:143−150, 1996年; Lange, A.ら、J. Biol. Chem. 272:27345−27352 (1997年)。しかしながら、20−HETE合成酵素阻害物質で動物を処置すれば、SAH(出血性脳卒中)に伴う脳血流の初期低下または遅延性CVSおよび脳虚血を防止できるのか否かは不明である。さらに、20−HETEの生成を阻害するために現在使用可能な薬剤には、治療薬としての可能性を大きく制約する重大な限界がある。例えば、17−ODYAは20−HETEの合成を阻害するが、EET類の生成の遮断にも同じように有効であるため特異的な阻害剤とはいえない。Zou, A.P.ら、J. Pharmacol. Exp. Therap. 268: 474−481, 1994年。EETは、脳で生成される強力な血管拡張物質である。EET類の合成を遮断すると、20−HETEの生成を遮断したことに伴う有利な効果と拮抗することになるかもしれない。Alkayed, N.J.ら、Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol., 271:H1541−H1546, 1996年; Gebremendhin, D.ら、Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol., 263: H519−H525, 1992年。17−オクタデシン酸(17−ODYA)も血漿タンパク質に結合するため、全身投与されても血液脳関門を通過しない。DDMSは、20−HETEの生成のより特異的な阻害物質である。Alonso−Galicia, M.ら、Hypertension 29:320−325, 1997年; Wang, M.H.ら、J. Pharma Exp Therap 284: 966−973, 1998年。しかし、これも血漿タンパク質に結合して、全身投与されても血液脳関門を通過しない。
【0007】
これまでの研究で、DDMSの脳室内注射が脳血流に与える影響が調べられてきた。DDMSは脳血流の基線に影響を与えない。しかし、脳血流の自己調節、すなわち、脳血流の上昇に伴う脳血管収縮を遮断する。Gebremendin, D.ら、Circ Res. 87: 60−65, 2000年。また、DDMSも、NOドナーであるDEA NONOateによって生じる脳血流の増加を防止することが報告されている。Alonso−Galicia, M.ら、Stroke 30:2727−2734, 1999年。しかしながら、DDMSまたは17−ODYAが、SAHないし脳卒中、およびこれ以外の脳血管疾患に付随する脳血流の低下を防止または逆転させるのに有利な作用を発揮するか否かに関して利用できるインビボ情報は存在しない。
【0008】
(発明の簡単な要約)
一つの実施態様において、本発明は、脳血流を増加させるか、または、さまざまな病態に付随する脳血管流の低下を防止するのに十分なほど、ヒトまたはヒト以外の動物における20−HETE合成酵素活性を低下させることによって、ヒトまたはヒト以外の動物における脳血管疾患を治療する方法である。「脳血管疾患」という語は、脳血流の減少によって引き起こされる症状を意味する。
【0009】
20−HETE合成酵素阻害物質を用いて、20−HETE合成酵素活性の低下を達成することができる。本発明の目的にとって、20−HETE合成酵素の阻害物質は、化学化合物または20−HETE合成酵素に対する抗体でもよい。20−HETEを産生するCYP4A酵素またはCYP4F酵素をコードするmRNAの翻訳を阻害するアンチセンスオリゴヌクレオチドで動物を処置するなどして、20−HETE合成酵素量を低下させることによっても、20−HETE合成酵素活性の低下を達成することができる。
【0010】
(発明の詳細な説明)
一般的に、本発明は、脳血流を増加させるか、または、さまざまな病態に伴う脳血流の低下を防止できるよう、20−HETE合成酵素活性を低下させることによって、脳血管疾患を治療する方法を提供する。「脳血管疾患」という語は、脳血流の低下によって引き起こされる症状を意味する。「20−HETE合成酵素」という語は、CYP4AファミリーおよびCYP4Fファミリーの酵素を含む。CYP4A11およびCYP4F2以外に、ヒト酵素CYP4F3も20−HETEを産生することが最近になって示された。Chrismas P.ら、「選択的スプライシングが、基質特異性を切り換えることによってCYP4F3の機能を決定する(Alternative splicing determines the function of CYP4F3 by switching substrate specificity)」、J. Biol. Chem. (2001年)。「処置」または「治療」という語は、病気の発症を防止すること、発病時における病気の重篤度を低下させること、発病後に病気の重篤度を低下させること、または、病気の症状を消失させることを意味する。
【0011】
20−HETEは血管収縮物質である。後述する実施例において、20−HETE合成酵素阻害物質で動物を処置すると、該動物における20−HETE濃度が低下し、脳血管疾患に罹患した動物において脳血流が改善されることが明らかになっている。20−HETE合成酵素阻害物質の脳血管疾患に対する治療効果は、最初に出血性脳卒中モデルSAHで調べられた。このモデルでは、SAHの誘発は20−HETE濃度で増加を引き起こした。SAHまたは脳内出血の後に20−HETE濃度が上昇するのは、凝固反応過程で白血球が活性化され、大脳動脈壁の中で20−HETEの産生が促進されることが原因である可能性が高い。また、20−HETE濃度は、SAHの後に出血部位に白血球が移動すること、閉塞性脳卒中の後に起こる脳の虚血性外傷、または、脳の炎症もしくは外傷性損傷によっても上昇することがある。20−HETE合成酵素阻害物質であるHET0016(構造については図1;Miyata, N.ら、Br. J. Pharmacol. 133: 325−329, 2001年;HET0016を合成する方法は、PCT出願番号PCT/JP00/07694号、国際公開公報第01/32164号パンフレットに開示されている)および17−ODYA(ミズーリ州セントルイス(St.Louis,MO)にあるシグマケミカル社(Sigma Chemical Corp.)より購入した)は、SAH後のCSFにおいて20−HETEの濃度を効果的に低下させることが明らかになった。ラットをHET0016または17−ODYAで前処理したところ、SAH後の脳血流の低下が防止された。また、HET0016は、SAHが既に開始して、脳血流および血管緊張に対する上昇した20−HETE濃度の有害作用が既に明らかになった後に、脳血流の低下を逆転させることが発見された。脳血管疾患に対する20−HETE合成酵素阻害物質の薬効を、閉塞性脳卒中モデルを用いてさらに調査した。このモデルでは、中大脳動脈を一時的に閉塞させて閉塞性脳卒中を起こさせた。20−HETE合成酵素阻害物質HET0016によってラットを前処理すると、中大脳動脈閉塞後の梗塞量が有意に減少することが示された。この場合、20−HETEの由来源は、おそらく虚血性梗塞領域の中に浸潤したPMNであろう。
【0012】
20−HETE合成酵素阻害物質で治療できる脳血管疾患は、上記の例に限定されない。活性化白血球と大脳動脈は両方ともひたすら20−HETEを産生する。20−HETE合成酵素阻害物質を用いて、脳血流の減少によって生じた症状を治療することができると期待されている。出血性脳卒中および閉塞性脳卒中の他に、これらの症状には、偏頭痛、CVS、感染症、外傷性頭部および脳損傷によって生じた症状、および、脳灌流を改善することによってその症状を緩和することができる、アルツハイマー病、痴呆、パーキンソン病、ならびにハンチントン病のような、血流の低下に随伴する慢性神経疾患があるが、これらに制限されない。
【0013】
後述する実施例において、HET0016は、20−HETE合成酵素を80%以上阻害した濃度で使用するときには、EETの合成、またはその他試験されたCYP酵素の合成をほとんど阻害しないことが観察されたという点で、非常に特異的な20−HETE合成酵素阻害物質であることが明らかにされている。他の研究者が、DDMSも、20−HETEを産生する酵素のかなり特異的な阻害物質であることを明らかにしている。17−ODYA、1−ABT(ミズーリ州セントルイスにあるシグマケミカル社より入手可能)、およびミコナゾール(ミズーリ州セントルイスにあるシグマケミカル社より入手可能)など、別の20−HETE合成酵素阻害物質は、20−HETE合成を阻害するだけでなく、少なくとも、EET類の合成を阻害するか、20−HETE合成酵素を阻害する一方で、それ以外にCYP酵素も有意に阻害するという点で遙かに特異性が低い。何れかの20−HETE合成酵素阻害物質を用いて脳血管疾患を治療することができる。しかし、HET0016のように高い特異性を有する阻害物質の方が、副作用がより少ない可能性が高いのでより有益である可能性が高い。
【0014】
後述する実施例において示すように、HET0016は、ラットの腎臓ミクロソームにおいて、また、イヌのPMNにおいて用量依存的に20−HETE生成を阻害し、ラットの20−HETE合成酵素を阻害するHET0016のIC50は約10nMから約25nMである。HET0016は、ヒトの腎臓ミクロソームにおいて、用量依存的に、8.9nMというIC50で20−HETEの合成を阻害した。組換えCYP4A11、4F2、および4F3アイソフォームを用いて調べたところ、HET0016は、50nMから100nMというIC50で用量依存的に20−HETEの合成を阻害した。20−HETE合成酵素の阻害について調べたHET0016の最低投与量は1.5nMであり、この濃度ではラットの20−HETE合成酵素が約20%阻害された。一般的に、約1nMから約1,000nMのHET0016血漿中濃度が、脳血管疾患を治療するのに効果的であると予想されている。本明細書および請求の範囲において、投与量とともに使用されている「約」という語は、投与量が、その投与量の一般的な機能性を保持する僅かな変動もカバーすることを意味する。HET0016を体重1kg当たり10mgの投与量で静脈注射すると、1時間後のHET0016血漿中濃度は2.8μMになった。体重1kg当たり約0.03mgから体重1kg当たり約10mgを静脈注射すると、HET0016の血漿中濃度が約1.0nMから約2.8μMの範囲になるため、脳血管疾患を治療するのに有効であろうと期待されている。
【0015】
静脈注射以外に、HET0016は、経口および皮下から投与することができる。HET0016を静脈内に投与した後述する実施例に記載されている、血漿中のHET0016濃度を測定する同一の方法を用いて、HET0016を経口または皮下から投与したときに血漿中濃度が約1nMから約1,000nMに到達するのに必要な投与量を簡単に決定することができる。さらに、出血性脳卒中の場合には、HET0016を直接出血部位に注射して脳血管疾患を治療することも可能である。例えば、SAHの場合、大槽、または硬膜下に設置されたカニューレを経由してHET0016をCSFの中に直接注入してCVSを治療することができる。HET0016をCSFに直接注入するのは、CSFを排出させて、上昇した脳脊髄液圧を低下させるために頭蓋骨の中にしばしばシャントが設置されているため、頭部外傷の後には好適な投与経路かもしれない。HET0016を直接出血部位に注射するとき、脳血管疾患を効果的に治療するのに必要なHET0016の投与量も、17−ODYAについて後述する方法を用いて同様に決定することができる。CSFの容量は、ヒトでは約10ml、ラットでは約0.3mlである。すなわち、ヒトでは、脳血管疾患を治療するためにラットにおけるよりも約30倍多くHET0016が必要である。
【0016】
20−HETE生成を阻害するためのIC50は、17−ODYAでは1μM、DDMSでは3μMである。Zou, A.P.ら、J. Pharmacol. Exp. Therap. 268: 474−481, 1994年;Alonso−Galicia, M.ら、Hypertension 29:320−325, 1997年。17−ODYAおよびDDMSは血液脳関門を通過することができないため、これらの薬剤は、CSFに直接導入する必要がある。1.5ナノモルの17−ODYAをラットの大槽に注射すると、SAH後の脳血流の低下を完全に阻害した。ラットではCSFの量が0.3mlと仮定すると、1.5ナノモルの17−ODYAをCSFに注射すれば、CSFにおいて10μMという17−ODYAの最終濃度が得られるはずである。
【0017】
脳血管疾患を治療するために、HET0016、17−ODYA、およびDDMS以外の20−HETE合成酵素阻害物質を用いようとする場合、HET0016について上記に記載した方法を用いて、IC50値、およびさまざまな投与経路の後に有効な阻害濃度となるのに必要とされる投与量を容易に決定することができる。
【0018】
上記の20−HETE合成酵素阻害物質の他に、20−HETE合成酵素に対するモノクローナル抗体またはポリクローナル抗体も、本発明の目的のために酵素阻害物質として用いることができる。一般的に、抗体は、動物の体内に投与されると、標的タンパク質の機能を遮断できることが示されている。Dahly, A.J., FASEB J., 2000年, 14:A133; Dahly, A.J., J. Am. Soc. Nephrology, 2000年, 11:332A。すなわち、本発明で定義された脳血管疾患を治療するために、20−HETE合成酵素に対する抗体を用いることができる。例えば、約0.01mgから約100mg、好ましくは約0.1mgから約10mg、最も好ましくは約0.2mgから約1.0mgのヒト化CYP4A抗体またはCYP4F抗体を筋肉内注射によって投与して、大脳血管による20−HETEの過剰生産に伴うCVSを阻止することができる。これらの抗体の人間における半減期は2〜3週間ほどである。また、抗体をCSFの中に直接投与して、CSF中の血液成分に関係した20−HETEの生産(SAH)、または、脳の局所的炎症に関連した症状(感染症、虚血など)を阻止することができる。CYP4AファミリーおよびCYP4Fファミリーの既知のメンバーすべてのDNA配列およびタンパク質アミノ酸配列は公開されており、当業者にとって利用可能である。当業者は、酵素に対するモノクローナル抗体またはポリクローナル抗体の作製法を知っている。例えば、CYP4A1およびCYP4A10に対する抗体が作成されており、これらの抗体は、CYP4A1およびCYP4A10の酵素活性を阻害することが分かっている。Amet, Y.ら、Biochem. Pharmacol. 1997年, 54(8):p.947−952; Amet, Y.ら、Biochem. Pharmacol. 1997年, 53(6): p.765−771; Amet, Y.ら、Alcohol Clin. Exp. Res. 1998年, 22(2):455−462。また、抗20−HETE合成酵素抗体のいくつかは購入することも可能である。例えば、抗CYP4A1は、ジェンテスト社(Gentest Corp.)(マサチューセッツ州ウォバーン(Woburn,Massachusetts))から購入することができる。
【0019】
ここまで、我々は、酵素阻害物質を用いて20−HETE合成酵素の活性を低下させる方法を説明してきた。20−HETE合成酵素の活性を低下させる別の方法は、酵素濃度を低下させることである。これを行なうために多くの方法を利用することができる。例えば、酵素の分解速度を高めたり、酵素の合成を阻害することができる。酵素の合成は、転写レベルまたは翻訳レベルで阻害することができる。
【0020】
酵素などのタンパク質の合成を阻止する一般的な方法の一つは、そのタンパク質のmRNAの配列の少なくとも一部に相補的な配列を有するアンチセンスオリゴヌクレオチド(DNAまたはRNA)を用いて翻訳を阻止することである。CYP4AファミリーおよびCYP4Fファミリーの既知のメンバーすべてについてcDNA配列が公開されており、当業者にとって利用可能である。当業者は、これらの酵素の合成を阻止するためのアンチセンスオリゴヌクレオチドの作製法と利用法を知っている。例えば、アンチセンス法を用いて、ラットの腎臓血管におけるCYP4Aの発現をインビボで効果的に低下させ、また、血圧と血管緊張を低下させた。Wang, M.H.ら、Am. J. Physiol., 1999年, 276L F246−F253; Wang, M.H.ら、Am. J. Physiol., 2001年, 280: R255−R261。
【0021】
本発明に係るアンチセンス法の例は、CYP4A1(ラット)、CYP4A2(ラット)、CYP4A11(ヒト)、CYP4F2(ヒト)、またはCYP4F3(ヒト)のメッセージの5’末端に対する20〜25塩基長のアンチセンスオリゴヌクレオチドであって、半減期とオリゴヌクレオチドの安定性を高めるために、その3’末端と5’末端の最後の3塩基対にホスホロチオエート誘導体を有するものを使用することである。有用な方法は、転写の5’側開始部位よりも2〜5塩基対長くなった配列を有するオリゴヌクレオチドをいくつか設計することである。CYP4A1に対する適当なアンチセンス配列は、例えば、DNAでは5’−cagtgcagagacgctcatggt−3’(配列番号1)、RNAでは5’−cagugcagagacgcucauggu−3’(配列番号2)である。CYP4A2に対する適当なアンチセンス配列は、例えば、DNAでは5’−gctaaatacagagaaacccatggt−3’(配列番号3)、RNAでは5’−gcuaaauacagagaaacccauggu−3’(配列番号4)である。
【0022】
本発明で定義されている脳血管疾患を治療するために使用されるアンチセンスオリゴヌクレオチドは、病気を患う動物に静脈内から投与することができる。また、このオリゴヌクレオチドは、CSFに投与することもできる。アンチセンスオリゴヌクレオチド用の担体を用いることもできる。適当な担体の例は、カチオン性リポソームである。例えば、オリゴヌクレオチドは、1−αジオレイルファチジルセルタノールアミン(1−alpha dioleylphatidylcelthanolamine)をジメチルジオクタデシルアンモニウムブロミド(dimethldioctadecylammonium bromide)を1mlのクロロフォルムの中で5:2の割合で混合して調製したカチオン性リポソームと混合することができる。溶媒を蒸発させ、10mlの食塩水の中で超音波処理によって脂質を再懸濁する。カチオン性リポソームに懸濁したオリゴヌクレオチドは血液脳関門を通過するはずである。しかし、通過しない場合には、直接CSFの中に投与することができる。
【0023】
本発明で用いられるアンチセンスオリゴヌクレオチドの投与量は、約0.1μg/体重1kgから約100μg/体重1kg、約1μg/体重1kgから約10μg/体重1kg、または、約3μg/体重1kgから約5μg/体重1kgである。上記範囲内にないが、標的酵素の合成を阻止する投与量も本発明において使用することができる。
【0024】
アンチセンスオリゴヌクレオチドを使用するための別の方法は、それをベクターに改造して、そのベクターが、20−HETEを産生するCYP4A酵素またはCYP4F酵素をコードするmRNAの翻訳を阻止するアンチセンスcRNAを産生できるようにすることである。
【0025】
(実施例1)
SAH後の血流の急激な低下の治療
材料と方法
動物。ハーラン・スプラーグ−ドーリー社(Harlan Sprague−Dawley Inc.)(インディアナ州インディアナポリス(Indianapolis,IN))から購入したオスのスプラーグ−ドーリーラット(9〜12週齢)に対して実験を行なった。ラットは、実験動物管理の認可に関する米国協会(American Association for the Accreditation of Laboratory Animal Care)により認可されているウィスコンシン医科大学(Medical College of Wisconsin)動物管理施設に収容された。動物に関するすべてのプロトコールは、ウィスコンシン医科大学の動物管理委員会による承認を受けた。
【0026】
外科処理。ラットをケタミン(Ketaject(登録商標)20mg/kg筋注)およびチオブタバルビタールナトリウム(Inactin(登録商標)50mg/kg腹腔内)により麻酔した。カニューレを気管内に設置し、小型動物用換気装置(ペンシルバニア州アードモア(Ardmore,PA)にあるCWE社(CWE,Inc.SAR−830))を用いて、N2中30%O2により人工換気を行なった。薬剤を注入するために大腿静脈にカニューレを挿入し、ラットは、体液の消失を補うために3ml/分の速度で0.9%NaCl溶液の静注による輸液を受けた。平均動脈圧(MAP)および動脈血ガスを測定するため、大腿動脈にカニューレを挿入した。CO2分析装置(カリフォルニア州ウッドランドヒルズ(Woodland,Hills CA)にあるキャプスター−100 IITC社(Capstar−100 IITC))の読み取り値にしたがって換気量を調整することによって、二酸化炭素(pCO2)の終末呼気分圧を38 mHgに調節した。実験の開始時と終了時に血液試料を回収し、終末呼気(pCO2)であることを確認するために血液ガス分析装置(ABL 300、デンマークのコペンハーゲン(Copenhagen,Denmark)にあるラジオメーター社(Radiometer))を用いて解析した。必要に応じて更なる量のチオブタバルビタール(8mg/kg静注)を投与して麻酔状態を維持した。直腸体温を37±1℃に維持した。
【0027】
SAHの誘発および脳血流測定。SAHのモデルの後頭部法(posterior cranio−cervical approach)の改変法を用いて、大槽の中に0.3mlの自己動脈血を注射してSAHを誘発した。Delgado TJら、Stroke (1985年) 16: 595−602; Solomon RAら、Stroke (1985年) 16: 58−64。定位頭部固定装置の中にラットの頭部を置き、環椎後頭膜を、その上を覆っている頸部筋肉を中線で一気に切り離して露出させた。後頭骨と環椎を可視化した。立体顕微鏡を用いて、PE−10に付属した30ゲージの注射針を、環椎後頭膜を貫通させて大槽の中に挿入した。そして、0.3mlの採血したばかりのヘパリン処理をしていない動脈血を、シリンジポンプを用いて35μl/分の速度で大槽に注射した。これによって大規模なSAHがすべてのラットで起きたことを剖検で確認した。血液が、小脳延髄結合部の後ろ側と、動脈基底部とウィリス輪の血管の周りを覆っているのが見られた。
【0028】
レーザードップラー血流測定装置を用いて、薄い頭蓋骨部分を通して、脳血流(CBF)を連続的に測定した。右頭頂葉皮質を覆う3×5mmの骨領域を、手持ち式ドリルを用いて頭蓋骨の薄い半透明の層だけになるまで薄くした(薄い頭蓋骨部分)。PF 103レーザードップラー血流(LDF)のプローブをこの頭骨部分に置き、PF−103レーザードップラー血流測定装置(スウェーデン、ストックホルム(Stockholm,Sweden)にあるペリメド社(Perimed))を用いてCBFを監視した。
【0029】
SAHの前にHET0016および17−ODYAを投与したときのrCBFに対する効果を調べるための実験プロトコール。外科処置後、さらに30分間平衡化時間をおいてから、賦形剤またはHET0016(10mg/kg)を静注により投与し、30分間の対照時間の間CBFを測定した。別の動物には17−ODYA(1.5nmol)か賦形剤を50μlにして、マイクロマニピュレーターと30ゲージ針を用いて大槽の中に直接投与した。SAHが開始する直前である、対照時間の最後の5分間にわたって記録されたCBFを対照値として用いた。そして、大腿動脈から血液試料(0.3ml)を採集して、10分間にわたって大槽の中に注入した。血液注射が完了してから10、20、30、60、90、および120分後に2分間CBFを記録した。CBFのデータは、対照からの変化として百分率で表されている。
【0030】
SAHが成立した後にHET0016を投与したときのrCBFに対する効果を調べるための実験プロトコール。0.3mlの血液をラットの大槽に注射してSAHを誘発した。30分後に賦形剤またはHET0016(1mg/kg)を静注により投与した。血液を注射する前の最後の5分間の平均CBFを対照値として用い、SAHを誘発してから10、30、40、70、100、および160分後に2分間CBFを記録した。CBFのデータは、対照からの変化として百分率で表されている。
【0031】
CSFにおける20−HETEの測定。各実験の最後に1ml注射器と30ゲージの注射針を用いて、大槽からCSFを採集した。また、大槽に血液の注射を受けていない、さらに別の偽処理されたラットからもCSFを採集した。最近記載された新しい蛍光HPLCアッセイ法を用いて、CSFにおける20−HETE濃度を測定した。Maier KGら、Am. J Physiol. Heart Circ. Physiol., (2000年) 279:H864−H871。簡単に言うと、50ngの内部標準20−ヒドロキシエイコサ−6(Z),15(Z)−ジエン酸(WIT−002)をCSF試料(50μl)に加えた。この試料を1 mLのエチル酢酸で抽出し、抽出物をアルゴン下で乾燥させ、脂質画分をSep−Pak(商標)Vacカラム(カタログ番号:WAT054955、マサチューセッツ州ミルフォード(Milford,MA)にあるウォーターズ社(Waters Corporation))で精製した。脂質画分を、36.4mMの2−(2,3−ナフタリミノ(napthalimino))−エチルトリフルオロメタンスルホネートを含む20μlのアセトニトリルで標識した。反応を触媒させるためにN,N−ジイソプロピルエチルアミン(10μl)を加えた。試料を室温で30分間反応させた。Sep−Pak(商標)Vacカラムを用いて過剰な染料を除去し、試料をアルゴン下で乾燥させて、100μlのメタノールに懸濁し、4.6×250mmのシンメトリーC18カラム(マサチューセッツ州ミルフォードにあるウォーターズ社)と蛍光検出装置(モデル番号L−7480、イリノイ州ネーパービル(Naperville,IL)にある日立社)を用いて、逆相HPLCによって解析した。20−HETEのピーク領域を内部標準のピークと比較して、試料中の20−HETEの量を測定した。
【0032】
20−HETE生成の選択的阻害物質としてのHET0016の特徴づけ。これらの実験によって、AAを20−HETEおよびEET類に代謝するCYP酵素の豊富な由来源である腎臓ミクロソームにおけるAAの代謝に対するさまざまな濃度のHET0016の効果を調べた。ラットの腎皮質を、250mmol/Lのショ糖、1mmol/LのEDTA、および10mmol/Lの塩化マグネシウムを含む10mmol/Lのリン酸カリウム緩衝液(pH 7.7)でホモジナイズした。ミクロソームは、既述されているように分画遠心法によって調製した。Ma, Y−Hら、Am. J. Physiol. Regulatory Integrative Camp Physiol. (1994年) 267: R579−R589。既述されているようにして、1mlの0.1mol/Lリン酸カリウム緩衝液(pH 7.4)と1mol/LのNADPHの中で、腎皮質ミクロソーム(0.5mgタンパク質)を[14C]−AA(0.1μCi/ml、42μmol/L、イリノイ州アーリントンハイツ(Arlington Heights,IL)にあるアマーシャム社(Amersham))とともに37℃で30分間インキュベートして、CYP4A酵素の活性を測定した。Ma, Y−Hら、Am. J. Physiol. Regulatory Integrative Camp Physiol. (1994年) 267: R579−R589。0.1mol/Lの蟻酸を用いてpH 3.5まで酸性化させて反応を終結させ、エチル酢酸で抽出した。25cm×2mm i.d.(ペンシルバニア州ベルフォント(Bellefonte)にあるスペルコ社(Supelco Inc.))のC18逆相HPLCカラムと、アセトニトリル:水:酢酸(50/50/0.1)からアセトニトリル:酢酸(100/0.1)までの範囲の直線的溶出勾配を用いて代謝物を40分間にわたって分離した。放射能探傷装置(フロリダ州タンパ(Tampa,FL)にあるラジオマティック・インスツルメント社(Radiomatic Instrument Co.)を用いて放射性生成物を測定した。
【0033】
血漿および脳におけるHET0016濃度の測定。10%レシチンに入れたHET0016(10mg/kg)をラットに静脈注射した。1時間平衡化時間を置いた後、ラットをペントバルビツールで麻酔して、頸静脈から血液試料を採集した。そして、ラットを殺して脳を取り出し、重量を計り、ヒスコトロン(Physcotron)ホモジナイザー(千葉県にあるニチオン医科器械社)を用いて、3倍容の0.9%NaCl溶液の中でホモジナイズした。選択的イオン測定を行なうLC/MSによって、血漿および脳ホモジネートの100μl等量液におけるHET0016濃度を測定した。試料を1mlのアセトニトリルと混合して遠心し、20μlの清澄な上清をLC/MSに注入した。この試料を、200×4.6mmのキャップセルパック(Capcellpak)UG 120 ODSカラム(東京にある資生堂社)で分離し、アセトニトリル:水(72/28)で溶出した。各検体に特異的な生成物遷移の前駆体を検出するように変えられたサイエックス(Sciex)API3000質量分析装置(カナダのオンタリオ州(Ontario,Canada)にあるパーキン・エルマー・サイエックス社(Perkin Elmer Sciex))を用いてピークを測定した。
【0034】
薬剤および化学物質。化学物質はすべてHPLC級のものであった。蛍光プローブ(2−(2,3−ナフタリミノ)−エチルトリフルオロメタンスルホネート)は、モレキュラー・プローブズ社(Molecular Probes)(オレゴン州ユージーン(Eugene,OR))から購入した。17−ODYAはシグマ社(ミズーリ州セントルイス)から購入した。HET0016およびWIT−002は、大正製薬株式会社(埼玉県)が合成した。
【0035】
統計。数値は平均値±SEMで表示する。グループ内およびグループ間における平均値の差の有意性は、反復測定値について二元配置ANOVA法、その後ダンカンの多重範囲検定法によって判定した。P値<0.05を有意と見なした。
【0036】
結果
SAHの前にHET0016および17−ODYAを投与したときのrCBFに対する効果。2種類の化学的および力学的に異なる20−HETE生成阻害物質が、SAH誘発後のrCBFの変化に与える影響を図2に示す。ラットは、HET0016(10mg/kg静注、SAHの30分前、n=9)、17−ODYA(1.5 nmol、くも膜下、n=7)、または賦形剤(n=15)で予め処理した。HET0016の賦形剤(レシチン)または17−ODYAの賦形剤(生理食塩水中1:1,000のエタノール)を与えられたラットの反応に有意な差異はなかった。そのため、これら2つのグループから得られたデータはまとめて図2に示す。賦形剤で処理されたラットでは、300μlの血液を大槽に注射すると、rCBFの急激な低下が起きた。SAH誘発後10分間で平均30%低下し、実験を続けた2時間中このレベルに止まった。20−HETEおよびEETの生成に対する不可逆的阻害物質である17−ODYA、または20−HETEの新規の選択的阻害物質であるHET0016でラットを予め処理すると、rCBFの低下が顕著に緩和された。どちらの薬剤も、10分間後にrCBFの初期低下を約40%有意に減少させ、rCBFは、HET0016で処理したラットではSAHを誘発してから60分以内に、また、17−ODYAで処理したラットではSAHを誘発してから90分以内に対照と有意差のない値にまで完全に回復した。
【0037】
生理学的パラメータ。これらの実験におけるMAPおよび終末呼気pCO2データを比較したところ、実験期間中のいずれの時点でも、賦形剤、HET0016、または17−ODYAを与えられたラットにおいて、終末呼気pCO2データに有意な差はない。MAPは、3つのグループすべてで低下しがちであったが、実験期間中のいずれの時点でも、賦形剤、HET0016、または17−ODYAを与えられたラットにおいて血圧には差異がない。
【0038】
20−HETE合成に対するHET0016の効果。ラットの腎臓ミクロソームは、大脳動脈における20−HETE生成に関与するCYP4A酵素と、EETを産生するCYP2CおよびCYP2Jというファミリーの酵素を両方とも発現するため、これらの実験に使用された。ラット腎臓ミクロソームによるAA代謝に対するHET0016の効果を図3に示す。4回のアッセイから得られた平均値±SEMが示されている。データは、タンパク質1ミリグラム当たり平均96±3.9pmole/分である20−HETEの対照産生量に対する百分率として表されている。HET0016は、10〜1,000 nmol/Lの濃度で容量依存的に20−HETEの合成を阻害した。HET0016は、1,000 nmol/Lという高濃度でも、腎臓ミクロソームによるEET産生に対して有意な影響を及ぼさなかった。
【0039】
血漿および脳におけるHET0016濃度の測定。10mg/kgのHET0016を静脈注射した1時間後にHET0016の濃度は、平均して、血漿では570±90ng/mL(n=3,2.8μmol/L)、脳では1,488±104ng/g(n=3,7.2μmol/L)であった。
【0040】
CSFにおける20−HETE濃度の測定。偽処理された対照ラットのCSF、および、賦形剤、17−ODYA、またはHET0016を与えられたラットにおけるSAHの2時間後のCSFにおける20−HETEの濃度値を図4に示す。括弧内の数字は調べられた動物の頭数を示す。賦形剤を与えられたラットでは、SAH後のCSFにおける20−HETE濃度が、血液注射を受けなかった対照ラットで測定された濃度に較べて10倍増加した。SAHを誘発する前に17−ODYAまたはHET0016を与えられたラットでは、CSFにおける20−HETE濃度が有意に低かった。CSFにおける20−HETE濃度の低下は、HET0016で処理されたラットで見られるよりも、17−ODYAを与えられたラットの方が大きかった。
【0041】
HET0016が、SAHの誘発後に投与されたときに脳血流の低下を逆転させえる能力。0.3mlの血液をラットの大槽に注射してSAHを誘発した。図5に示すように、血液注射は、脳血流を一時的には60%低下させ、その後も30%の脳血流の低下が維持された。SAHを誘発してから30分後にHET0016(1mg/kg体重、静注)でラットを処理したところ、脳血流は70分後には対照値に戻った。これに対して、賦形剤処理したラットにおける脳血流は、160分間にわたる実験期間中低いままであった。図5に示したデータは、HET0016が、脳血流の低下と、SAH後に生じる脳損傷を治療および逆転させるための有効な治療剤であることを示している。
【0042】
(実施例2)
一時的にMCA閉塞を起こしたラットにおける梗塞量に対するHET0016の効果
方法
成獣でオスのウィスターラット(200〜250g)をO2ガス中2%ハロタンで麻酔した。右外側頸動脈(ECA)を注意深く解剖した。シリコンコードされた構造物(18mmの長さ)をECAの管腔から右内側頸動脈(ICA)に挿入して右中大脳動脈(MCA)の起点を閉塞させた。加温パッドで体温を37℃に保った。手術後、麻酔を中断すると、虚血を起こした動物は上肢に重度の片側不全麻痺を示した。MCA閉塞して1時間後に、糸を除去して虚血領域を再灌流させた。ラットは、再灌流の直後に賦形剤(30%ヒドロキシプロピルベータ−シクロデキストリン)またはHET0016(0.01、0.1および1mg/kg体重、静注)を与えられた。
【0043】
梗塞量を測定するため、一時的MCA閉塞後再灌流してから24時間後にラットを殺した。脳を生理食塩水によって経心臓的に灌流し、頭蓋骨から取り出し、2−mmの冠状切片に切り出した。切片を、37℃で30分間2%塩化トリフェニルテトラゾリウム(TTC)に浸した。
【0044】
数値はすべて平均値±SEMとして示されている。統計的解析には、ダネット多重範囲検定法を用いた。
【0045】
結果
HET0016を静脈内注射したところ、0.1および1mg/kgという投与量で、MCA閉塞を起こしたラットの梗塞量が有意に減少した(図6)。賦形剤グループ、0.1mg/kgHET0016グループ、および1mg/kgHET0016グループにおける梗塞量(%)は、23.3±4.1%(n=17)、10.7±2.6%(n=10、p<0.05)、および9.7±2.1%(n=17、p<0.05)であった。
【0046】
(実施例3)
20−HETE合成酵素阻害物質の20−HETE/EET選択性
方法
すべての処理は4℃で行なった。20匹のオスSHRラット(6週齢)から腎皮質を集めた。それらを溶解緩衝液(20mM HEPES,pH 7.4,1mM EDTA,100μM p−(アミジノフェニル)メタンスルフォニルフルオリド、および250mMショ糖)の中で念入りにホモジナイズし、16,000×gで10分間遠心した。上清をさらに16,000×gで30分間遠心した。可溶画分を集めて、200,000×gで30分間遠心した。得られた沈殿物を50mM MOPS緩衝液に懸濁した。
【0047】
ミクロソームを、HET0016、1−ABT、またはミコナゾールの存在下または不在下で[3H]−AA(1μCi/ml)とともに50mM MOPS緩衝液の中でインキュベートした。この反応混合液にβ−NADPH(1mM)を加え、反応混合液を37℃で1.5時間さらにインキュベートした。蟻酸とアセトニトリルを終濃度がそれぞれ1%および50%になるように加えて反応を停止させた。この混合液の等量液をバイオ−シル(Bio−Sil)C18HL90−5Sカラム(150×4.6mm)に適用してから、以下に記載した通りの溶媒A(100%アセトニトリル)と溶媒B(0.1%酢酸)の勾配を用いて、0.7ml/分の流速で20−HETEを溶出した。0〜10分後、48%のAから64.8%のA;10〜25分後、64.8%のAから75%のA;25〜26分後、75%のA。
【0048】
結果
図7に示すように、HET0016(MW=206)は、用量依存的に20−HETE生成を強力に阻害した。本実験におけるIC50は平均して4ng/mlで、20nMというモル濃度に相当する。しかし、HET0016は、調べられた最高濃度(1,000ng/ml、または5μM)でも、ラット腎臓ミクロソームにおいてEET生成を阻害しなかった。1−ABT(MW=134)は、EETおよび20−HETE両方の生成を用量依存的に低下させる非選択的阻害物質である。1−ABTのIC50は約20μg/mlすなわち150μMである。ミコナゾール(MW=479)は、約0.5μg/mlすなわち1μMのIC50を有する、EET生成の選択的阻害物質である。非常に高い濃度(10〜20μg/ml、21〜42μM)でのみ、ミコナゾールは20−HETEの生成を阻害する。これらの結果は、これらCYP450阻害物質の中でHET0016が、ラット腎臓ミクロソームにおける20−HETEの選択的CYP450阻害物質であることを示唆している。それは、他の化合物よりも少なくとも1,000倍は強力である。
【0049】
(実施例4)
イヌ好中球における20−HETE産生活性
方法
20−HETEの生成に関与するイヌ血液中の細胞型を判定するために実験を行なった。実験は、4頭のオスのビーグル犬を用いて行なった。イヌはペントバルビタール・ナトリウム(30mg/kg,静注)で麻酔した。静脈血試料を採取し、直ちに、抗凝血剤として1:9容量のクエン酸三ナトリウム(3.8%)と混合した。好中球はパーコール勾配法を用いて、98%純度になるまで調製した。20ゲージ針を用いて、大槽からCSFを採取した。血液を含まない清澄なCSFのみを本実験に用いた。CSFを混合ガス(95%O2、5%CO2)によって30分間酸化した。酸化したCSFに好中球を懸濁し、細胞数を2×106、6.3×106、および2×107になるよう調整した。全血(20μl)、赤血球(20μl)、または好中球を、1mM NADPHと[3H]−AAを含む酸化CSF(180μl)の中で、37℃で2時間インキュベートした。この反応は、蟻酸を加えて停止させた。100%アセトニトリル(200μl)を反応緩衝液に加えて、HPLCで分離するために最終濃度が50%になるよう調整した。AAの代謝物は、バイオ−シル(Bio−Sil)C18HL90−5Sカラム(150×4.6mm)上で、アセトニトリル:水:酢酸(48/52/0.1)からアセトニトリル:水:酢酸(75/25/0.1)という勾配溶出範囲を用いて、26分間にわたり流速0.7ml/分で分離した。ラジオアクティブフロー検出器(レイテスト社(Raytest GmbH)、ドイツ、シュトラウベンハルト(Straubenhardt,Germany))を用いて、生成された標識産物を測定した。
【0050】
結果
本実験の結果、イヌ血液中の好中球が20−HETEを産生することが明らかになった(図8)。我々は、ラット好中球を用いても同様のデータを得た。
【0051】
(実施例5)
イヌ好中球における20−HETE産生活性に対するHET0016の効果
方法
我々は、さまざまな濃度のHET0016がイヌ好中球による20−HETE生成を阻害できるかを調べた。イヌ好中球(最終濃度2×107細胞)をイヌCSFの中で、さまざまな濃度のHET0016(10−11、10−10、10−9、10−8、10−7、および10−6M)が存在または存在しない中、1mM NADPH及び[3H]−AA存在下37℃で2時間インキュベートした。反応は、蟻酸を加えて停止させた。アセトニトリルを反応緩衝液に加えて、HPLCで分離するために最終濃度が50%になるよう調整した。AAの代謝物をバイオ−シル(Bio−Sil)C18HL90−5Sカラム(150×4.6mm)上で、アセトニトリル:水:酢酸(48/52/0.1)からアセトニトリル:水:酢酸(75/25/0.1)という勾配溶出範囲を用いて、26分間にわたり流速0.7ml/分で分離した。ラジオアクティブフロー検出器ラモナ(ramona)93(レイテスト社(Raytest GmbH)、ドイツ、シュトラウベンハルト(Straubenhardt,Germany))を用いて、標識さえた代謝物を測定した。
【0052】
結果
HET0016(10−11〜10−6M)は、イヌ好中球による20−HETE生成を濃度依存的に阻害した(図9)。HET0016のIC50は平均して10.2±1.3nM(n=4)であった。
【0053】
(実施例6)
SAHを患うイヌにおけるCSFの20−HETE濃度の測定
方法
本研究ではオスのビーグル犬を用いた。慢性血管痙攣を確実に再現できるため、二重出血性イヌモデルを用いた。
【0054】
第1日目に麻酔下で外科手術を行なった。20ゲージの針を大槽に挿入してSAHを誘発し、2から6mlのCSFを取り出した。新鮮な自己動脈血(5〜10ml)を大槽に注射した。そして、脳底動脈の周囲の血液が重力によって固まりやすくなるよう、20分間尻尾を引っ張り上げて身体を傾けさせた。そして、動物を覚醒させて、それぞれのケージに戻した。3日目に、イヌを麻酔して、0.5ml〜4mlのCSFを採取してから、第1日目について記載したようにして、5.5〜9mlの新鮮な自己動脈血を大槽に注射した。そして、動物をそれぞれのケージに戻した。7日目に、同様の操作によって、CSF試料(0.5〜2ml)を採取した。Maier, K.G.ら、Am. J. Physiol. Heart Circ. Physiol., (2000年) 279:H863−H871によって記載されているようにHPLC技術によって、CSFにおける20−HETE濃度を測定した。
【0055】
結果
対照期間におけるCSFの20−HETE濃度は20.2±4.7ng/ml(n=5)であった。我々は、大槽への血液注射が、SAHを起こしたイヌのCSFにおける20−HETE濃度を上昇させたことを発見した(図10)。3日目および7日目におけるCSF中の20−HETE濃度は、81.6±29.6ng/ml(n=5)、および148.1±36.6ng/ml(n=5)であった(図10)。
【0056】
(実施例7)
ヒト20−HETE合成酵素の阻害
方法
HBSS(ハンクスの平衡塩類溶液、カタログ番号:14175、ギブコ社(Gibco))、5μCi/mlの3H−AA(アマシャム・ファルマシア・バイオテック社(Amersham Pharmacia Biotech)、1mM NADPH、およびヒト腎臓ミクロソーム(メリーランド州ローレル(Laurel,MD)にあるヒト細胞培養センター(Human Cell Culture Center))を含む反応混合液(0.02〜0.4mgのタンパク質)を37℃で2時間インキュベートした。阻害実験では、HET0016、17−ODYA、または1−ABTを反応混合液に直接加えた。すべての反応は、1%蟻酸による酸性化によって停止させた。等量のアセトニトリルを加えて、最終濃度50%のアセトニトリル混合液でHPLC分析を行なった。反応混合液の分割量をバイオ−シル(Bio−Sil)C18HL90−5Sカラム(150×4.6mm Bio−Rad)に適用して、以下のような溶媒A(100%アセトニトリル)および溶媒B(0.1%酢酸)の混合液の直線的勾配を用いて反応生成物を分離した。(i)0〜10分、48から64.8%の溶媒A;(ii)10〜20分、64.8から75%の溶媒A;(iii)25〜26分、75%の溶媒A;(iv)26〜31分、100%の溶媒A。3H−標識産物をラジオアクティブ検出器(レイテスト社、ラミナ(ramina)93)を用いて検出した。20−HETEの保持時間は、我々の装置(HPLC、ギルソンシステム(Gilson System)、805(検圧モジュール)、811C(ダイナミックミキサー)、401C(希釈装置)、305(ポンプ)、306(ポンプ)、231XL(サンプル採取用注射器)、831(温度調節装置)、503(脱気装置))では約16分であった。IC50は、20−HETEのピーク領域が対照の50%になる、阻害物質の濃度と定義された。
【0057】
結果
HET0016(10−11〜10−6M)、17−ODYA(10−9〜10−4M)、および1−ABT(10−9〜10−4M)は、AAとインキュベートしたヒト腎臓ミクロソームによる20−HETE生成を濃度依存的に阻害した。HET0016、17−ODYA、および1−ABTのIC50は、それぞれ、8.9±2.7nM(n=6)、1.8±0.8μM(n=6)、および38.5±14.9μM(n=5)であった。
【0058】
(実施例8)
ヒトにおける20−HETE生成に関与するCYPアイソフォームのすべてである、CYP4A11、CYP4F2、およびCYP4F3に対するHET0016の効果
方法
ジェンテスト社(マサチューセッツ州ウォバーン)から購入した組換えCYP4A11、CYP4F2、またはCYP4F3酵素30ピコモルを、1mM NADPHを含む、1mlの0.1 Mリン酸カリウム緩衝液(pH 7.4)の中で[14C]−AA(0.1 Ci、1.9 M)とともに37℃で30分インキュベートした。蟻酸によってpH 3.5まで酸性化させて反応を停止させ、エチル酢酸で抽出した。代謝物を逆相HPLCによって分離し、ラジオアクティブフロー検出器を用いて生成物を測定した。
【0059】
結果
CYP4F3で得られた典型的なクロマトグラムを図11のパネルA(対照)およびB(1μMのHET0016)に示す。CYP4A11またはCYPF2酵素を用いても同様の結果が得られた。3種類のアイソフォームすべてが、AAとインキュベートすると20−HETEを産生した。CYP4F3アイソフォームが一番高い活性を持っており、その後にCYP4F2とCYP4A11が続いた。HET0016は、3種類のアイソフォームすべてによる20−HETE生成を濃度依存的に阻害した(図11、パネルC)。CYP4A11のIC50は42nMであり、CYP4F3およびCYP4F2アイソフォームについてはそれぞれ、平均して100nMおよび125nMであった。
【0060】
(実施例9)
薬剤代謝に関与する主要なヒト肝臓CYP酵素、CYP2D6、2C9、および3A4の活性に対するHET0016、17−ODYA、および1−ABTの効果。
方法
HET0016、17−ODYA、および1−ABTが、薬剤代謝に関与する普通のヒト肝臓チトクロームP450酵素(CYP2D6、2C9、および3A4)の触媒活性を阻害することができるかを調べた。15人のヒトの肝臓から調製したミクロソームを日本農産工(Nippon Nosanko)から購入した。この酵素/基質は、緩衝液、ヒト肝臓ミクロソーム、および以下の基質を含んでいた。(CYP2C9:14C−トルブタミド(4−メチルヒドロキシル化)、CYP2D6:塩酸ブフラロール(bufuralol)(1’−ヒドロキシル化)、CYP3A4:14C−テストステロン、およびCYP2C19:14C−(S)−メフェニトイン(4’−ヒドロキシル化)。上記混合液を、1−ABT(100μM)、17−ODYA(10μM)、またはさまざまな濃度のHET0016(1、10、100μM)とともに、またはこれらなしにインキュベートした。インキュベートした後、酸化された基質(代謝物)の生成率を、TLCまたはHPLCを用いて測定した。CYP2C9、CYP2D6、CYP3A4、およびCYP2C19に対する陽性対照はスルファフェナゾール、キニジン、ケトコナゾール、およびトラニルシプロミン(tranylcypromaine)であった。
【0061】
COX活性に対するHET0016の効果。COX阻害物質スクリーニング測定キット(ミシガン州アナーバー(Ann Arbor,MI)にあるケイマン・ケミカル社(Cayman Chemical Co.))を用いて、COX活性に対するHET0016の効果を調べた。簡単に言うと、雄ヒツジの精嚢PGH1合成酵素から精製した酵素を、HET0016(10−10〜10−4M)およびインドメタシン(10−10〜10−4M)を含むか含まない1.0mlのインキュベーション緩衝液(0.1 M Tris−HCl,pH 8,5mM EDTA,2mMフェノール、および1μMヘマチン)の中で100μMのAAとともにインキュベートした。反応混合液は、AAを加える前に37℃で2分間インキュベートし、加えた後2分間インキュベートした。すべての試料について反復して調べた。PGE2の量は、トリス緩衝液で100〜400倍に希釈した後、EIAによって測定した。
【0062】
結果
表1は、ヒトCYP2C9、CYP2C19、CYP2D6、およびCYP3A4の活性に対するHET0016、17−ODYA、および1−ABTの阻害効果を示している。対応する陽性対照は、CYP2C9、2D6、および3A4の代謝を約90%、そしてCYP2C19の活性を65%阻害した。100μMの濃度の1−ABTは、これらCYPアイソフォームの活性を40〜80%阻害した。17−ODYAは、CYP4Aの活性を実質的に阻害することができた10μMという濃度で、1−ABTよりも選択性が高く、CYP2C9とCYP3A4の活性を20〜30%低下させただけであった。同様に、20−HETEの形成を阻害するのに必要とされる濃度よりも100倍高い1μMという濃度で、HET0016は、CYP2C9とCYP3A4の活性を27%低下させただけであった。より高い10μMおよび100μMという濃度では、HET0016はCYPアイソフォームの活性をより実質的に低下させた。しかし、10μMおよび100μMは、20−HETE生成を阻害するのに必要とされるHET0016の有効濃度を、それぞれ1,000倍および10,000倍上回っている。
【0063】
また、我々は、PGH1合成酵素が触媒するAAからPGE2への変換を測定することによって、COX活性に対するHET0016の効果を調べた。HET0016(10−6M)はCOX活性を20%阻害したが、インドメタシン(10−6M)はCOX活性を95%阻害した。
【0064】
【表1】
【図面の簡単な説明】
【図1】
図1は、N−ヒドロキシ−N’−(4−ブチル−2−メチルフェニル)−ホルムアミジン(HET0016)の構造を表したものである。
【図2】
図2は、SAHを誘発する前にHET0016および17−ODYAを投与したときの、SAH後の局所的脳血流(rCBF)に対するHET0016および17−ODYAの効果を示したものである。*印は、対照と有意差があることを示す。‡印は、賦形剤処理群における対応値と有意差があることを示す。
【図3】
図3は、ラットの腎臓から調製したミクロソームにおける20−HETEおよびEETの形成に対するHET0016の効果を示したものである。*印は、対照と有意差があることを示す。20−HETEに関するエラーバーは非常に短いため、データ点の内側に入っている。
【図4】
図4は、SAHの前後、および17−ODYAまたはHET0016によってラットを処理した前後の脳脊髄液(CSF)中の20−HETE濃度を表したものである。*印は、対照と有意差があることを示す。‡印は、賦形剤処理群と有意差があることを示す。
【図5】
図5は、SAHが開始して30分後にHET0016を投与したときのrCBFに対するHET0016の効果を表したものである。
【図6】
図6は、ラットの中大脳動脈を一時的に閉塞させた後の梗塞量に対するHET0016の効果を表したものである。
【図7】
図7は、ラットの腎臓から調製したミクロソームにおける20−HETE合成およびEET合成に対するHET0016、1−アミノベンゾトリアゾール(1−ABT)、およびミコナゾールの効果を比較したものである。
【図8】
図8は、イヌPMNが20−HETEを産生できることを示したものである。
【図9】
図9は、イヌの好中球による20−HETE合成に対するHET0016の効果を表したものである。
【図10】
図10は、イヌのCSFにおける20−HETEの濃度に対するSAHの効果を示している。
【図11】
図11は、HET0016存在下(パネルB)または不在下(パネルA)でCYP4F3によって触媒された20−HETE生成のクロマトグラム、および、CYP4A11、CYP4F2、およびCYP4F3(パネルC)によって触媒された20−HETE生成に対するHET0016の効果を表している。
Claims (36)
- ヒトまたはヒト以外の動物において脳血管疾患を治療する方法であって、前記動物において脳血流を増加させるか、又はその減少を防止するのに十分なほど前記動物において20−HETE合成酵素活性を低下させる工程を含む方法。
- 前記脳血管疾患が、閉塞性脳卒中、出血性脳卒中、偏頭痛、脳血管痙攣、感染症、外傷性頭部および脳損傷によって生じた症状、および、血流の低下に随伴する慢性神経疾患から選択される、請求項1の方法。
- 血流の低下に随伴する前記慢性神経疾患が、アルツハイマー病、痴呆、パーキンソン病、およびハンチントン病から選択される、請求項2の方法。
- 20−HETE合成酵素活性の低下を、20−HETE合成酵素阻害物質を前記動物に投与することによって行なう、請求項1の方法。
- 前記20−HETE合成酵素阻害物質が、HET0016、17−ODYA、ジブロモドデセニルメチルスルフィミド(dibromododecenylmethylsulfimide)、1−アミノベンゾトリアゾール、およびミコナゾールから選択される、請求項4の方法。
- 前記20−HETE合成酵素阻害物質が、20−HETE合成酵素に対する抗体である、請求項4の方法。
- 前記20−HETE合成酵素阻害物質がHET0016である、請求項4の方法。
- HET0016の投与量が、HET0016の血中濃度が約1nMから約1,000nMまでとなるのに十分である、請求項7の方法。
- HET0016の投与量が、HET0016の血中濃度が約2nMから約25nMまでとなるのに十分である、請求項7の方法。
- HET0016を静脈内投与する、請求項7の方法。
- HET0016の投与量が、体重1kg当たり約0.003mgから体重1kg当たり約10mgまでである、請求項10の方法。
- 前記20−HETE合成酵素阻害物質がCYP4A阻害物質である、請求項4の方法。
- 前記20−HETE合成酵素阻害物質がCYP4F阻害物質である、請求項4の方法。
- 前記20−HETE合成酵素阻害物質を経口投与する、請求項4の方法。
- 前記20−HETE合成酵素阻害物質を静脈内投与する、請求項4の方法。
- 前記20−HETE合成酵素阻害物質を皮下投与する、請求項4の方法。
- 前記20−HETE合成酵素阻害物質を、硬膜下注射または脳室内注射によって、くも膜下腔内からCSFに投与する、請求項4の方法。
- 前記脳血管疾患が、くも膜下出血後の脳血管痙攣である、請求項1の方法。
- 20−HETE合成酵素活性の低下を、HET0016を前記動物に投与することによって行なう、請求項18の方法。
- HET0016を静脈内投与する、請求項19の方法。
- HET0016の投与量が、体重1kg当たり約0.003mgから約10mgまでである、請求項20の方法。
- 20−HETE合成酵素活性の低下を、17−ODYAを前記動物に投与することによって行なう、請求項18の方法。
- 17−ODYAを脳脊髄液に投与する、請求項22の方法。
- 17−ODYAの投与量が、脳脊髄液における最終濃度を約1μMから約10μMまでとするのに十分である、請求項23の方法。
- 20−HETE合成酵素活性の低下を、DDMSを前記動物に投与することによって行なう、請求項18の方法。
- DDMSの投与量が、脳脊髄液における最終濃度を約10μMとするのに十分である、請求項25の方法。
- 20−HETE合成酵素活性の低下を、20−HETE合成酵素の濃度を低下させることによって行なう、請求項1の方法。
- 20−HETE合成酵素活性の低下を、アンチセンスオリゴヌクレオチドを前記動物に投与することによって行なう、請求項1の方法。
- 前記オリゴヌクレオチドがDNAである、請求項28の方法。
- 前記DNAが配列番号1と同じ塩基配列を有する、請求項29の方法。
- 前記DNAが配列番号3と同じ塩基配列を有する、請求項29の方法。
- 前記オリゴヌクレオチドがRNAである、請求項28の方法。
- 前記RNAが配列番号2と同じ塩基配列を有する、請求項32の方法。
- 前記RNAが配列番号4と同じ塩基配列を有する、請求項32の方法。
- 前記オリゴヌクレオチドを静脈内投与する、請求項28の方法。
- 前記オリゴヌクレオチドを前記動物の脳脊髄液内に投与する、請求項28の方法。
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