JP2004534001A - 細胞に化学化合物を標的化する方法およびそれに使用する製薬学的組成物 - Google Patents
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Abstract
本発明はリン脂質スクランブラーゼ(PLS)輸送系が活性化されている細胞へ、医薬として有用な薬剤を選択的に標的化するための方法に関する。この方法はPLS−依存的輸送化合物(PDTC)である薬剤を細胞に投与することを含んでなり、これにより薬剤の細胞への選択的輸送を引き起こす。細胞の例はアポトーシス細胞、活性化細胞および損傷細胞である。またこの方法により使用するための製薬学的組成物も開示する。
Description
【技術分野】
【0001】
発明の分野
本発明は、診断または治療の目的で薬剤を特別な細胞群に標的するための新規治療薬および診断法、およびこれらの方法に使用する薬剤に関する。本発明はそのような薬剤のスクリーニング法にも関する。
【背景技術】
【0002】
従来技術
以下の参考文献は本発明の背景を理解するための参考になると考えられる:
非特許文献1
非特許文献2
非特許文献3
非特許文献4
非特許文献5
非特許文献6
非特許文献7
非特許文献8
非特許文献9
非特許文献10
非特許文献11
非特許文献12
非特許文献13
非特許文献14
非特許文献15
非特許文献16
非特許文献17
非特許文献18
非特許文献19
非特許文献20
【0003】
発明の背景
アポトーシスは細胞の自己破壊または「自殺」の本来備わっているプログラムであり、これは全真核細胞に内在する。刺激の誘起に応答して、細胞は細胞の縮み、細胞膜のブレッビング(blebbing)、クロマチンの凝縮および断片化、最後に膜に結合した粒子(アポトーシス体)のクラスターへの細胞の転換により現れる高度に特徴的な反応(event)カスケードを受け、これはその後、マクロファージにより飲み込まれる(非特許文献21)。
【0004】
アポトーシスは今、最も重要な生物学的プロセスの1つとして認識され、正常組織の発生およびホメオスタシスにおける主な役割を果たす。さらにアポトーシス制御の撹乱は、神経変性障害(例えばアルツハイマー病またはパーキンソン病)のような過度のアポトーシスの障害から、癌のような欠陥(defective)細胞の死が不適当に阻害される障害にわたる多数の医学的障害の病因となる(非特許文献22)。
【0005】
アポトーシスで起こる最も初期の反応の1つは、死のプロセスにかかわる細胞の回りで起こり、リン脂質形質膜の正常な組織化における変質である(非特許文献23)。通常、健康な静止細胞では、形質膜の脂質二重層の外および内層(leaflet)間には非対称的なリン脂質の分布がある。アミノリン脂質、主にホスファチジルセリン(PS)およびホスファチジルエタノールアミン(PE)は主に形質膜の内層に存在し、一方ホスファチジルコリン(PC)およびスフィンゴミエリン(SM)は主に外層に存在する。このリン脂質分布における非対称は、正常細胞とその環境との相互作用を含む種々の細胞機能に重要である。形質膜中のリン脂質のこの非対称は、以下のような少なくとも2つの主要なシステムによりエネルギー依存的様式で正常に維持される:(1)アミノリン脂質トランスロカーゼ(aminophospholipid translocase)と呼ばれる内側に向けられたポンプ、これはATP−依存的様式で外から内膜層にPSおよびPEを特異的かつ連続的に移動させるが、C2+により阻害される:および(2)主にPCを内から外膜層に移動させる外側に分けられたフロッパーゼ(floppase)(非特許文献24)。
【0006】
アポトーシスプロセスの初期には、形質膜の正常なリン脂質非対称に急速な破壊があり、細胞表面上にPSおよびPEを露出させ、そしてPCおよびSMの内側移動を導く。このプロセスは組織マクロファージの漸増(recruitment)を促進してアポトーシス細胞を貪食し、そしてアポトーシス細胞の表面を高度にプロコアグラント(procoagulant)とする(非特許文献25)。このプロセスは普遍的であり、アポトーシスを受けているほとんどすべての細胞で起こる。したがってPSに対して高い親和性を有するタンパク質であるアネキシン(annexin)Vは、細胞表面上のPSの露出を検出するために使用され、すなわちインビトロおよびインビボの両方の研究でアポトーシスの診断用プローブとして役立った(非特許文献26)。
【0007】
この形質膜のリン脂質非対称の破壊はアポトーシスに大変特徴的であるが、種々の有害な刺激による細胞の活性化または細胞の傷害のような他の生物学的状況でも起こる。例えばこれは血小板活性化中に起こり、すなわちそれらの表面を凝固因子複合体、主にテナーゼ(tenase)およびプロトロンビナーゼ複合体の集合のための強力な触媒的プラットホームに変える(非特許文献27)。同様にこれらは活性を受けている白血球および組織マクロファージでも起こる。
【0008】
この形質膜リン脂質の劇的な再分布の原因となる因子(「加速されたフリップ−フロップ」、「リン脂質スクランブリング(scrambling)」)は、未だに完全に解明されていないが、膜および関連するタンパク質系に固有の複雑性による(非特許文献28)。明らかにリン脂質スクランブリングは多数の因子の調和した活性から生じる。これらにはとりわけ、後にPSおよびPEの内側運動の阻害を含むアミノリン脂質トランスロカーゼの阻害、(非特許文献29)、MDR1 p−糖タンパク質の活性、トランスグルタミナーゼの活性、細胞性ポリアミン、ホスファチジルイノシトール 4,5−ビスホスフェート(非特許文献30)、および膜下(sub−membranous)の細胞骨格を膜に正常に繋げるタンパク質の混乱(非特許文献31)を含む。
【0009】
リン脂質スクランブラーゼ(phospholipid scramblase:PLS)は、形質膜リン脂質の内層運動を制御する因子間で役割を果たすタンパク質の最近発見されたファミリーである(非特許文献32:非特許文献33)。PLSはすべてのクラスのリン脂質の内層移動を促進する。しかし異なるリン脂質種に関してその活性の動力学に差異を現す。この差異に基づく効果は、頭部基(headgroup)およびリン脂質骨格の構造により決められ、ここでより低速のPLS−媒介運動は、グリセロリン脂質(例えばホスファチジルコリン)のPLS−媒介移動と比べて、セラミド骨格を有するリン脂質(例えばスフィンゴミエリン)で観察される。PLSはしたがって異なる基質に対してその活性を決定する特定の構造/機能特異性が特徴である。
【0010】
このタンパク質ファミリーの原型の構成要素(prototypic member)は37kDaタンパク質であり、これは多くの細胞型で発現される。このタンパク質の発現および活性は、細胞の活性化またはアポトーシス中で観察される運動のような形質膜の外面へのPSの急激な運動と相関することが見いだされた(非特許文献34:非特許文献35)。PLSファミリーの幾つかの他の構成要素も最近、ヒトおよびマウスでクローン化された(非特許文献36)。重要なことは、PLSがその活性にCa2+を必要とすることである。さらにPLS活性はプロテインキナーゼCδ(PKCδ)により調節される(非特許文献37)。PLS活性に関する他の細胞調節メカニズムは現在、解明されているところである。
【0011】
PLSファミリーの構成要素の配列分析により、各構成要素は1回膜貫通タンパク質(single−pass transmembrane protein)であることが明らかである。原型である37kDaPLSファミリーの構成要素は318アミノ酸残基を有し、そしてプロリンがリッチである。これは短い9アミノ酸C−末端細胞外配列を有する。細胞内では、膜貫通セグメント付近でタンパク質は12アミノ酸残基の推定上のカルシウム結合ループモチーフを含んでなる。細胞内セグメントは有力なプロテインキナーゼCリン酸化部位も含んでなり(Thr159で)、これはPKCδによるPLSの調節の原因となり得る。さらにタンパク質はパルミトイル化された1以上の細胞内システイニル残基を含んでなる。恐らくこれらチオエステル結合パルミテート側鎖がカルシウム結合ループのホールディングを決定する役割を有することができ、あるいはそれらは内層リン脂質運動の強化に直接機能できる。おそらくPLSが複合体の部分であり、PLSの活性を補助する補助的近隣構造タンパク質単位(accessory neigboring structural protein units)を有するということである。恐らくPLSはオリゴマーとして作用するかもしれない(非特許文献38)。したがってPLSタンパク質の構成要素(1つまたは複数);あるいは該タンパク質(1つまたは複数)、該タンパク質(1つまたは複数)のマルチマーおよび/または付随する構造単位を含んでなる複合体、のいずれかが本発明の内容におけるPLSの定義の範囲に入る。
【0012】
今日まで、PLS活性は形質膜のリン脂質成分の膜内分布に及ぼすその効果に関連して、すなわち膜の内層および外層間のリン脂質分布について記載されてきた。
【非特許文献1】
Balasubramanian,K.,et al.,J.Biol.Chem.272:31113−31117,1997
【非特許文献2】
Basse,F.,et al.,J.Biol.Chem.271:17205−17210,1996
【非特許文献3】
Bevers,EM.,et al.,Biochim Biophys Acta 736:57−66,1983
【非特許文献4】
Bevers,EM.,et al.,Biochim Biophys Acta 1439:317−330,1999
【非特許文献5】
Bursch,W.,et al.,Trends Pharmacol.Sci.,13:245−251,1992
【非特許文献6】
Daleke,D.L.,et al.,Biochim Biophys Acta 1486:108−127,2000
【非特許文献7】
Eastman,A.,Cancer Cells 2:275−280,1990
【非特許文献8】
Frasch S.C.,et al.,J.Biol.Chem.275:23065−23073,2000
【非特許文献9】
Hofstra,L.,et al.,Lancet 356:209−212,2000
【非特許文献10】
Kunzelmann−Marche,C.et al.,J.Biol.Chem.276:5134−5139,2001
【非特許文献11】
Matsuno,T.et al.,Transplant Proc.,28:1226−1227,1996
【非特許文献12】
Momchilova,A.,et al.,Arch.Biochem.Biophys.381:295−301,2000
【非特許文献13】
Sims,P.J.,et al.,J.Biol.Chem.264:17049−17057,1989
【非特許文献14】
Sulpice,J.C.,et al.,J.Biol.Chem.269:6347−6354,1994
【非特許文献15】
Van−Engeland,M.,et al.,Chytometry,31:1−9,1908)
【非特許文献16】
Verhoven,B.et al.,J.Exp.Med.182:1597−1601,1995
【非特許文献17】
Wiedmer,T.,et al.,Biochim Biophys Acta,1467:244−253,2000
【非特許文献18】
Wylie,AH.,et al.,Int Rev.Cytol 68:251−306,1980
【非特許文献19】
Zhao,J.et al.,J.Biol.Chem.273:6603−6606,1998
【非特許文献20】
Zhou,Q.,et al.,J.Biol.Chem.272:18240−18244,1997
【非特許文献21】
Wylie,AH.,et al.,1980
【非特許文献22】
Bursch,W.,et al.,1992
【非特許文献23】
Van−Engeland,M.,et al.,1998
【非特許文献24】
Bevers,EM.,et al.,1999
【非特許文献25】
Balasubramanian,K.,et al.,1997
【非特許文献26】
Hofstra,L.,et al.,2000
【非特許文献27】
Bevers,EM.,et al.,1983
【非特許文献28】
Kunzelmann−Marche,C.,et al.,2001
【非特許文献29】
Verhoven,B.,et al.,1995
【非特許文献30】
Sulpice,J.C.,et al.,1994
【非特許文献31】
Sims,P.J.,et al.,1989
【非特許文献32】
Zhou,Q.,et al.,1997
【非特許文献33】
Basse,F.,et al.,1996
【非特許文献34】
Zhao,J.,et al.,1998
【非特許文献35】
Frasch,S.C.,et al.,2000
【非特許文献36】
Wiedmer,T.,et al.,2000
【非特許文献37】
Frasch,S.C.,et al.,2000
【非特許文献38】
Daleke,D.L.,et al.,2000
【発明の開示】
【0013】
発明の要約
本発明は発明者による細胞への薬剤輸送体(drug transporter)としてPLSの活性の知見に基づく。さらに発明者は、多くがPLSが活性化されている細胞への選択的膜貫通輸送にPLSを利用できるリン脂質構造をもたない化学化合物を特性決定した。
【0014】
すなわち本発明に従い、PLSが媒介する輸送をPLS輸送系が活性化されている細胞へ分子を選択的に標的とするための基礎として、および治療的および診断的目的にそのような細胞と他の細胞型との間を識別する方法として使用する。
【0015】
PLSが活性化されている細胞へ化学化合物を迅速に輸送するためのPLS−依存的メカニズムは今後、「PLS−依存的輸送(PLS−dependent transport:PDT)」と称する。
【0016】
PDTにより送達される化合物は今後、「PLS−依存的に輸送される化合物(PLS−dependent transported compound:PDTC)」と称する。
【0017】
本発明の内容において用語「PDT−活性化細胞(PDT−activated cell)」は、異なる型(例えば異なる組織、異なる系統等)のいずれかの細胞と比較して、より高いPLS活性:または同じ種類の正常な(健康、静止)細胞と比較して、病気の細胞または特定の病理学的または生理学的改変を示す細胞中に見いだされるより高い活性を現す細胞を意味する。好ましくはPDT−活性化細胞はアポトーシス細胞(特にアポトーシスの初期段階の細胞)、活性化を受けている細胞(例えば活性化血小板または活性化炎症性細胞)および損傷細胞(例えば損傷した赤血球)から選択される。対照的に、健康な、静止細胞は有意なPDT活性を現さず、それゆえにPDT活性化細胞とは考えられない。したがって本発明は治療的および診断的目的にPDTをこれらの細胞群間を識別する方法として利用する。
【0018】
本発明の内容において用語「選択的標的化(selective targeting)」は、医薬として有用な薬剤(medicinally−useful agent)の非PDT−活性化細胞への薬剤の結合および/または侵入(entering)の速度よりも、PDT−活性化細胞への結合/侵入が有意に高い速度であることを意味する。本発明の内容において医薬として有用な薬剤という用語は、診断的または治療的活性を有するPDTCと定義する。医薬として有用な薬剤は1分子、1つの型の分子または2以上の分子の結合物のいずれかを含んでなり、これにより1以上の分子がPDTC機能を提供し、そして1以上の分子が診断的または治療的活性を提供する。時には同じ分子がPDTCおよび診断または治療機能の両方を提供することができる。
【0019】
本発明は、リン脂質スクランブラーゼ(PLS)輸送系が活性化されている細胞(PDT−活性化細胞)に医薬として有用な薬剤を選択的に標的とするための方法に関し、ここで医薬として有用な薬剤はPLS−依存的に輸送される化合物(PDTC)であり、この方法は:薬剤を細胞に投与し、これによりこれらの細胞に選択的な薬剤の輸送を引き起こす、ことを含んでなる。
【0020】
また本発明は、製薬学的に許容され得る担体およびPDT−活性化細胞を選択的に標的とする医薬として有用な薬剤(該医薬として有用な薬剤はPDTCである)を含んでなる製薬学的組成物を提供する。
【0021】
また本発明により提供されるのは、PLSによりPDT活性化細胞へ輸送され得るPDTCである医薬として有用な薬剤の、該細胞への薬剤の選択的標的化のための製薬学組成物の調製のための使用である。
【0022】
PDTおよびそれにより輸送されるそれらPDTCの驚くべき知見により、幾つかの用途が導かれる。本発明の用語「診断的観点(diagnostic aspect)」の1つの観点に従い、PDTはPDT−活性化細胞、例えばアポトーシス細胞(好ましくはアポトーシスの初期段階の細胞)、損傷細胞または活性化細胞(血小板、炎症性細胞および白血球のような)に診断用化合物を輸送するために使用することができる。これらの診断的目的に関して、PDTCはマーカー部分を含んでなる診断用化合物そのものであるか、または担体部分をもつ診断用化合物の結合体(該結合体はPDTC活性を有する)のいずれかである。用語「診断用PDTC(diagnostic PDTC)」は、本発明に従い診断的目的に利用されるPDTCを示すために使用する。
【0023】
用語「マーカー部分(marker moiety)」は、視覚的または道具による手段[蛍光標識、放射性標識、X−線画像用の標識、CTスキャン、一光子発光コンピューター断層撮影法(SPECT)、陽電子放出形断層撮影法(PET)または磁気共鳴画像法(MRI)用の標識等を含む部分のような]でそのシグナルの同定を可能とする特性を有する診断的PDTC内の部分を示す。PDTCは放射性同位体であり得る画像用のマーカー、例えば99mテクネチウム、111インジウムまたは123I、MRI用のマーカー(例えばガドリニウム)、コンピューター断層撮影用(CT)のマーカーまたはPET用のマーカー(例えば18F)を含んでなることができる。マーカーが金属イオンである時、PDTCはマーカーの錯化のためにキレーターも含んでなることができる[例えばテクネチウムの錯化用にモノアミン−モノアミド−ビスチオールまたはビス−(アミノエタンチオール)を含んでなるキレーターのようなN2S2キレーター]。場合によってはPDTCは蛍光特性のような固有の画像特性も有する。
【0024】
本発明の診断的観点による方法には、PDT−活性化細胞中のマーカー部分の検出を含む。PDT活性化とアポトーシスのプロセス、細胞活性化または細胞損傷との間の直接的相関により、診断的PDTCの投与でこのような画像手段により組織から得られるシグナルは、上記の任意のプロセスを受けている組織内の細胞数またはフラクションの分析および定量に使用することができる。
【0025】
本発明の診断的観点は、例えばアポトーシス細胞、特にアポトーシスの初期段階の細胞、損傷細胞または活性化細胞、特にそれら活性化の初期の細胞を検出するために利用することができる。活性化細胞は例えば活性化血小板であることができ;活性化血小板の検出は凝血または凝血による血管閉塞の危険性の評価を可能とする。活性化細胞は活性化炎症性細胞または白血球であることもでき、この場合、診断的PDTCは炎症プロセスの診断を可能とすることができる。
【0026】
本発明の用語「治療的観点(the therapeutic aspect)」の別の観点によれば、PDTはPDTが活性化される細胞[例えば、アポトーシス(特に死のプロセスの初期段階)の細胞、活性化血小板のような活性化を受けている細胞(特に活性化の初期段階の細胞)、または損傷細胞]に治療物質を標的化するか、または輸送するために使用することができる。標的化は細胞の生物学的活性をモジュレートし(modulating)(下方(down)または上方(up)モジュレーション)、細胞を傷害から保護し、病理学的プロセスを逆転させ、または細胞死を強化する等の目的に使用することができる。用語「治療用PDTC」は標的細胞内で上に挙げたような効果を発揮するために、細胞中に選択的に送達されるPDTCを示すために使用する。用語「エフェクター部分(effector moiety)」は、いったんに細胞に結合そして内在化されれば(internalized)細胞に所望の効果を誘導する、PDTC内に含まれる部分を示すために使用する。該所望の効果は特に、細胞の生物学的活性をモジュレートし、細胞を傷害から保護し、病理学的プロセスを逆転させ、または細胞死のプロセスをモジュレートすることを含んでなる治療効果である。
該治療的目的に関して、PDTCはエフェクター部分そのものであるか、またはエフェクター部分と担体部分の結合体のいずれかであり、該結合体はPDTC活性を有する。アポトーシス細胞について、該治療物質は好ましくは細胞死をモジュレートする(強化またはそれからの保護のいずれか)物質である。活性化血小板またはアポトーシス細胞については、該治療物質は好ましくは血液凝固を調節する物質である[例えば抗凝固剤、繊維素溶解(fibrinolytic)剤または抗血小板剤(血小板凝集のインヒビターのような)]。活性化炎症性細胞について、該治療物質は好ましくは抗−炎症剤、または免疫系をモジュレーションすることができる薬剤である(すなわち、免疫−調節剤(immuno−modulatory drug))。そのような炎症性細胞は、例えば白血球またはマクロファージであり得る。
【0027】
治療的観点に従い、本発明の方法はPDT−活性化により傷付けられた細胞または組織(すなわちアポトーシス細胞;血小板または白血球のような活性化細胞;または損傷細胞)に選択的に薬剤を送達することによる疾患の処置を改善するために利用することができる。
【0028】
時にはPDTCまたは医薬として有用な薬剤はその全体として細胞に影響を及ぼすか、または細胞を検出する目的のいずれかの目的に役立つ(それぞれ治療的または診断的観点に従う)。しかしまたは、PDTCは定めたマーカー部分またはエフェクター部分、場合により、および担体を含んでなることができ、ここで該担体はマーカー部分またはエフェクター部分と一緒に結合してPDTCを形成する。PDTCは診断的および治療的目的の両方で作用することができる部分を含んでなることができる。
【0029】
治療的観点の1つの態様に従い、PDTCは本質的に即座の効果のために細胞に送達される。治療的観点の別の態様に従い、PDTCは後に細胞内でのエフェクター部分の漸次的な放出を目的として、PDTが活性である細胞(例えばアポトーシスの初期段階の細胞、血小板または炎症性細胞のような活性化細胞、または損傷細胞)中に治療的物質の貯蔵を作成するために送達される。場合により放出はPDT−依存的プロセスであり、すなわちここでPDTは細胞に薬剤を標的とするために作用するだけではなく、後に細胞内の貯蔵から薬剤の遅れた徐放性を可能とするためにも作用する。この態様に従う治療的PDTCの例は、血液凝固をモジュレートできる分子である。血液凝固をモジュレートできるPDTCは、最終的に中に蓄積する凝血内の活性化血小板またはアポトーシス内皮細胞を本発明に従い標的とする抗凝固剤、抗血小板剤および繊維素溶解剤から選択することができる。このようにPDTCは血栓プロセスのその場、すなわち血栓形成の部位で阻害効果を発揮することができる。この態様に従う治療的PDTCの別の例は、抗−炎症剤または免疫−調節剤であり、すなわち炎症の焦点を標的とし、またはアポトーシスの焦点を標的とするアポトーシスのモジュレーター(インヒビターまたはエンハンサー)である。
【0030】
最後に上記の知見はアポトーシス、損傷または活性化細胞を標的とする新規化合物のスクリーニングおよび探索のための方法を導く。そのような化合物の同定は診断または治療的目的のいずれかに望ましい可能性を有する。そのようなスクリーニング法はそれらのPDTCとして役立つ能力について化合物をスクリーニングすることに基づくことができる。
【0031】
本発明によるPDTCは以下の特性を有する:
(a)PDTCの細胞への輸送は該細胞のPLSの活性化で増加し、該活性化は例えば細胞内Ca2+レベルの上昇から生じる;および
(b)PLSが活性化されている細胞へのPDTCの輸送は、適切な条件下での該細胞のPLSの阻害(例えばCa2+の除去による)、またはPKCδの阻害(例えばロッテレリン(rottlerin)のようなインヒビターによる)で減少する(Frasch,S.C.,et al.,2000)。
【0032】
好ましくは本発明によるPDTCは以下のさらなる特徴のうちの1つ、または両方を有する:
(c)PDTCは両親媒性構造、すなわち親水性および疎水性部分の両方を有し;好ましくは疎水性部分が芳香族基(1つまたは複数)、脂肪族基(1つまたは複数)、金属原子(1つまたは複数)を含んでなる疎水性金属キレート(1つまたは複数)およびそれらの組み合わせから選択され;好ましくは親水性部分は生理学的条件で荷電しており;有利には該親水性部分は両イオン状であるか、あるいは生理学的条件下で負に荷電した基である。別の好適な態様では、該疎水性金属キレート(1つまたは複数)はテクネチウムを含んでなる。
(d)PDTCはリン脂質膜層に親和性を有し;該親和性は、例えば少なくとも10:1のオクタノール:水分配係数を特徴とする。
【0033】
PDTCが2つの部分を含む場合(すなわち1方のマーカー部分またはエフェクター部分、そしてもう1方の担体部分)、2つの間の連結は細胞内で開裂されるように設計され、これによりマーカー部分またはエフェクター部分が放出される。好ましくは該開裂は細胞内酵素により行われる。
【0034】
PDTCがアポトーシス細胞または損傷細胞であるPDT−活性化細胞を標的とする薬剤を含んでなる場合では、薬剤は好ましくは細胞死のモジュレーターである。有利なことには該薬剤はアポトーシスのインヒビターまたはエンハンサーである。
【0035】
例えばアポトーシスの阻害は、慢性の内科的障害(例えば神経変性障害)または心筋梗塞または脳卒中のような急性の内科的障害のいずれかの処置に望ましくなり得る。そのような場合、PDTCは例えばカスパーゼ(caspase)インヒビター、Bc1−2のモジュレーター、酸化防止剤または他の細胞−保護的(cyto−protective)化合物でよい。
【0036】
細胞死の強化は、例えば欠陥性の有害な細胞の排除が強化されるべきである癌の処置に必要となり得る。本発明の1態様は腫瘍組織中のアポトーシスを誘導または強化することができる抗癌剤、細胞傷害剤を含んでなるPDTCである。
【0037】
PDT−活性化細胞が活性化血小板である場合には、本発明の方法により活性化血小板を標的とするPDTCは血小板活性のインヒビター(例えば血小板凝集のインヒビター)、血液凝固のインヒビターまたは繊維素溶解剤であることができる。
【0038】
PDT−活性化細胞がリンパ球またはマクロファージのような活性化された白血球(WBC)である場合には、本発明の方法により標的とされる薬剤は抗炎症剤、免疫−調節剤またはマクロファージ活性のモジュレーターであることができる。
【0039】
任意に本発明のPDTCは侵入した後に細胞内にPDTCのトラッピング(trapping)を強化することができる部分(今後、「トラッピング強化部分(trapping enhancing moiety:TEM)」も含んでなることができる。この部分は薬剤が侵入した後に細胞から薬剤の流出を下げることを援助することを目指す。好ましくは該TEMは細胞に侵入した後に選択的にPDTCから解離する基を含んでなるので、該解離の生成物は例えばその脂質溶解性または静電的特性により細胞の内側に維持される。そのような解離は細胞内酵素による開裂によることができる(例えばエステラーゼ)。
【0040】
治療用PDTCのエフェクター部分は、上記のように担体部分に結合した、その治療活性が知られている薬剤でもよい。該薬剤はこのようにPDT活性化を受けている細胞、組織または器官を選択的に標的とすることができる。いったん薬剤が標的に到達すれば、薬剤はその治療活性をそこで発揮することができる。この薬剤は未だに結合体の一部である時、またはそれらから外れた後(例えば天然の酵素活性により、または任意の既知の他のメカニズムにより成された開裂、破壊等による)のいずれかで治療活性を発揮することができる。該PDTCがTEMを含んでなる場合には、該TEMは細胞内で薬剤の蓄積を増すように作用することができる。
【0041】
エフェクター部分は組成物が意図する特異的な疾患に従い選択するべきである。神経変性障害、脊髄形成異常症候群、AIDS、種々の虚血性または毒性損傷または臓器移植後の移植片損失のような疾患が不適切および過剰なアポトーシスにより現れる場合には、、薬剤は好ましくはアポトーシスを阻害することができるべきである。中でもそのような薬剤は、カスパーゼインヒビター、酸化防止剤または他のアポトーシス−阻害剤であることができる。
【0042】
抗癌プロトコールの効力を強化するために、PDTCはエフェクター部分として抗癌剤を含んでなることができる。抗癌プロトコールの強化は以下のいずれかにより達成される:(1)該抗癌剤の癌組織への標的化;異常に過剰なアポトーシスは異常な組織増殖に平行してしばしば腫瘍内で発生し、そして該アポトーシスは腫瘍の活発度(aggressiveness)のレベルに正に相関することが多い;あるいは(2)アポトーシスの2つの波(wave)の使用:第1の波は、腫瘍内のアポトーシスプロセスを開始/上昇させることを目的とした標準的な化学療法または放射線療法剤を使用することにより達成され;続いてアポトーシスの第2の波は、抗癌剤を含んでなるPDTCにより誘導され、該PDTCを第1の波により生じたアポトーシスの焦点に標的化する。本発明の方法のこのような態様により、抗癌剤を含んでなるPDTCが腫瘍内のアポトーシスで傷つけられた領域に標的化され、これにより局所的な腫瘍を殺すプロセスが強化される。
【0043】
疾患が血小板活性化に関係する場合には、エフェクター部分は好ましくは血小板活性および/または血液凝固を阻害することができる。そのようなエフェクター部分は抗血小板剤、抗凝固剤または繊維素溶解剤であり得るはずである。そのようなエフェクター部分は抗血小板剤、抗凝固剤または繊維素溶解剤であることができる。そのような疾患は例えば、アテローム硬化症、動脈または静脈血栓症、血栓−塞栓症、心筋梗塞、脳卒中、深部静脈血栓症、播種性血管内凝固症(DIC)、血栓性血小板減少性紫斑症(TTP)、鎌状赤血球症、サラセミア、抗リン脂質抗体症候群、全身性エリテマトーデス等であり得る。
【0044】
疾患が白血球(WBC)またはマクロファージの過剰の活性化に関連する場合には、エフェクター部分は好ましくは抗炎症剤または免疫−調節剤であるべきである。中でもそのような障害には、全身性エリテマトーデス(SLE)のような自己免疫性障害、慢性関節リウマチ、強皮症または他の種類の結合組織障害;甲状腺炎;天疱瘡または結節性紅斑のような皮膚障害;自己免疫血液障害;重症筋無力症のような自己免疫神経障害;脈管炎;潰瘍性大腸炎のような炎症性腸障害等を含む。
【0045】
また本発明は、PDTCをスクリーニングし、そして同定するための方法に関し、すなわちアポトーシス、損傷または活性化細胞を選択的に標的とする新規化合物の探索に関する。本発明によるPDTCは、その細胞への輸送が細胞のPLS活性のレベルに対する依存に基づき選択することができる。したがって該細胞のPLS活性をモジュレートする条件を提供することにより細胞へのPDTC輸送をモジュレートする能力は、そのようなPDTCを選択するための手段を提供する。該輸送は例えば細胞性PKCδ活性の操作および/または周辺Ca2+レベルの操作(温度およびpHのような生理学的条件下で)により制御することができ、例えばCa2+およびPKCδ活性の存在下で細胞への比較的急速な輸送を現すが、これら条件の少なくとも1つが存在しなければ輸送の低下を現す化合物はPDTC候補であろう。
【0046】
例えば化合物は活性化PDTを有する細胞とのインキューベーションによりスクリーニングされ、そして該化合物の該細胞への輸送をモニタリングすることができる。そのようなスクリーニングにより選択される化合物は、Ca2+の減少(depletion)のようなPDTを阻害する条件下でのそのような輸送についてさらにスクリーニングされ得る。
【0047】
実際に、PDTCとして役立つ可能性がある候補を同定するアッセイは、既知の濃度の種々の候補化合物を細胞の外側に置き、PKCδ活性を操作し、かつ/または周辺(細胞内および細胞外)Ca2+レベルを操作し、そして続いて細胞内の化合物レベルを測定することにより行うことができる。PKCδ活性の阻害はロッテレリンのようなこの酵素のインヒビターの投与により行うことができる。Ca2+レベルの上昇によるPDTの活性化は、例えば細胞がインキューベーションされる培地中のCa2+濃度を上げ、そしてA−23187のようなカルシウムイオノフォアの同時投与により達成することができる。Ca2+濃度の減少によるPDTの阻害は、それぞれEGTA[エチレングリコール−ビス(ベータ−アミノエチルエーテル)−N,N,N’,N’−テトラ酢酸]およびBAPTA[1,2−ビス(2−アミノフェノキシ)エタン−N,N,N’,N’−テトラ酢酸]のようなそれぞれ高親和性細胞外および細胞内Ca2+キレーターにより達成することができる(Momchilova,A.,et al.,2000)。細胞内薬剤レベルの測定は、当該技術分野で既知の標準的手順により行うことができる。
【0048】
本発明の目的に関して、PDTの活性化で達成される細胞内濃度と、PDTの阻害で達成される細胞内濃度との間の比率は、好ましくは>2であるべきである。
【0049】
具体的な態様では、PDTCとして役立つ可能性がある候補を同定するためのアッセイは:
(a)PLSおよびPKCδが発現し、そして機能する細胞系を提供し、;
(b)PDTの活性化に適する条件を提供し;
(c)既知濃度の候補化合物を細胞系の外側に置き、そしてある時間の後に細胞内で達成された化合物の濃度を測定し;
(d)工程(a)および(c)を繰り返すが、工程(b)をPDT活性が阻害される条件を提供することにより置き換える、
ことを含んでなる。
【0050】
(d)で測定された濃度に比べて、(c)で少なくとも2倍高い細胞内濃度を有する化合物は、PDTCとして役立つ可能性がある候補化合物である。好ましくはこの時間は3〜5分であるべきである。
具体的な態様の説明
本発明の方法においてPDTCとして使用することができる化合物の具体的な群は、出願人の同時係属PCT出願第PCT IB/01/02282号パンフレットに記載され、そして式Ce(式中、eは1、2および3から選択され、そしてCは式(I):
【0051】
【化1】
【0052】
ここで該C基は各々が同じかまたは異なってもよく、そしてそして
式中、
Zはシクロアルキル、シクロアルケニル、ヘテロシクリル、アリールまたはヘテロアリール基またはそのような基の組み合わせを形成する環系を表し、該環系は5〜10個の原子からなり;
XはCH、CH2、N、NH、OまたはSを表し;
n、m、rおよびpは各々が独立して0または1であり;ここでn+r=1;m+p=1;
R1基は各々が同じかまたは異なってもよく、そしてAおよびL−Aからなる群から独立して選択され、ここでL基は各々が同じかまたは異なってもよく、そしてD、U、U−D、D−U、D−U−O、O−U−D、D−U−NH、NH−U−D、D−U−DおよびU−D−Uからなる群から独立して選択され;
Uは水素を表すか、または場合により置換されたC1−C10アルキレン、C2−C10アルケニレン、C3−C10分枝アルキレン、C3−C10分枝アルケニレン、C3−C6シクロアルキレン、シクロアルケニレン、アリール、ヘテロシクロアルキレン、ヘテロシクロアルケニレン、ヘテロアリールおよび該基の任意の組み合わせから選択され;
DはO、S、SO、SO2、SO2NH、NHSO2、NH、PO、PO2、POOH、PO(NH)2、NHPOOH、CO、C(O)O、NHCO、CONH、SO2NHCHCOOH、SO2NHCOまたはDが二価の基である時に上記リストからの対応する意味からなる群から選択され;
A基は各々が同じかまたは異なってもよく、そしてeが1である時、約7のpHで荷電した部分であるか;あるいはeが2または3である時、A基は極性の非荷電部分および約7のpHで荷電した部分から独立して選択され、該荷電した部分は正に荷電しているか、または負に荷電しているか、または両イオン状態であり;
R2はWR3 bであり、ここでWは不存在であるか、または2級または3級アミン、酸素、硫黄およびDからなる群から選択され、ここでDは上記定義の通りであり;
bは1、2または3であり、
R3は水素、C1−C6アルキル、C2−C6アルケニル、C3−C8分枝アルキルおよびC3−C8分枝アルケニルから選択され、そしてbが2または3である時、R3置換基は同じかまたは異なってもよく、そして
eが2または3である時、C基は直接的にまたはL部分を介して互いに連結する、 を有する基である)
を有する化合物(式(I)の構造の製薬学的に許容される得る塩および水和物を含む)である。
【0053】
式CeのPDTCは上記に定義したようなマーカー部分またはエフェクター部分を含んでなるか、またはL基を介してマーカー部分またはエフェクター部分に結合することができ、ここでL基は上記定義の通りである。
【0054】
PDTCの具体例は以下の通りである:
−式(V):
【0055】
【化2】
【0056】
式中、G1、G2、G3およびG4基は同じかまたは異なってもよく、そして水素、COOH、C(O)NH2、NH2および−N+(CH3)3から独立して選択され;Mは不存在、C(O)NH、NH、O、S、S−S、CH2、(CH2)2−、NH(CH2)2NH、N(CH2)kCH(COOH)およびN+(CH3)(CH2)kCH(COOH)から独立して選択され;Q1、Q2、Q3およびQ4基は同じかまたは異なってもよく、そして不存在または(CH2)kから選択され、kは1〜6の整数であり、そしてR3は水素またはC1−C6アルキルを表す、
の化合物(それらの製薬学的に許容され得る塩および水和物を含む);
−式(VII):
【0057】
【化3】
【0058】
式中、
R3置換基は同じかまたは異なってもよく、そして水素、C1−C6アルキル、C2−C6アルケニル、C3−C8分枝アルキルおよびC3−C8分枝アルケニルからなる群から独立して選択され、yは2〜6の整数を表し、zは1〜6の整数を表し、そしてTは不存在、水素およびメチルから選択される、
の化合物(それらの製薬学的に許容され得る塩および水和物を含む);
−式(VIII):
【0059】
【化4】
【0060】
の化合物(それらの製薬学的に許容され得る塩および水和物を含む);
−式(IX):
【0061】
【化5】
【0062】
式中、R3は水素またはメチルを表す
の化合物(それらの製薬学的に許容され得る塩および水和物を含む);R3がメチルである場合、化合物はNST830と命名されている。
−今後DDLとも称する式(X):
【0063】
【化6】
【0064】
の化合物(それらの製薬学的に許容され得る塩および水和物を含む);および
−今後DDCとも称する式(XI):
【0065】
【化7】
【0066】
の化合物(それらの製薬学的に許容され得る塩および水和物を含む)。
アポトーシス性のPDT−活性化細胞を特徴とする疾患
神経変性障害(例えばパーキンソン病、アルツハイマー病、ハンチントン病)、AIDS、脊髄形成異常症候群、虚血性(例えば心筋梗塞、脳卒中)または毒性損傷、臓器移植後の移植細胞損失のような過度のアポトーシスの発生を特徴とする疾患。アテローム硬化症斑、特に脆弱(vulnerable)/不安定な斑も、内皮細胞、平滑筋細胞およびマクロファージのアポトーシスを特徴とする。腫瘍および特に高度に悪性/活発な腫瘍も過剰な組織増殖に加えて、アポトーシス細胞数の上昇を特徴とする。
細胞活性化(例えば活性化血小板または活性化白血球)によるPDT−活性化細胞を特徴とする疾患
1.過剰な血液凝固により現れる疾患、ここでPDT活性化は血小板活性化中、かつ/または他の細胞要素(例えば内皮細胞)の活性化または傷害中に起こる。中でもこれらの疾患には動脈および静脈血栓症、血栓−塞栓症(心筋梗塞、脳卒中、深部静脈血栓症、播種性血管内凝固症(DIC)、血栓性血小板減少性紫斑症(TTP)、鎌状赤血球症、サラセミア、抗リン脂質抗体症候群、全身性エリテマトーデス;不安定なアテローム硬化症斑を含む。
2.WBCまたは組織マクロファージの活性化に関係する炎症性または免疫性疾患;中でもこれらの疾患には全身性エリテマトーデス(SLE)のような自己免疫性障害、慢性関節リウマチ、強皮症または他の種類の結合組織障害;甲状腺炎;天疱瘡または結節性紅斑のような皮膚障害;自己免疫血液障害;重症筋無力症のような自己免疫神経障害;脈管炎;潰瘍性大腸炎のような炎症性腸障害、臓器移植拒絶等を含む。
【0067】
これらの病的状態、障害または疾患の検出は、単に具体的な個体の疾患状態の存在を診断するためにそれ自体が目的となり得る。
【0068】
上記検出は疾患の重篤度、疾患の経過の特徴またを評価する目的で、あるいは種々の治療の使用様式に対する応答を監視するために、疾患があることが知られている人にも行うことができる。そのような監視の例は、抗癌療法に対する応答の評価である。ほとんどの抗腫瘍剤はそれらの効果をアポトーシスの誘導により発揮する(Eastman,A.,1990)。したがってPDTCは抗癌療法により腫瘍に誘導されたアポトーシスを検出するために有用となり得る。腫瘍細胞中のPDTC活性化の検出を介したそのようなアポトーシスの画像は、腫瘍細胞の死を誘導する処置の使用様式の効力をより良く、しかも直接評価することにより、抗癌処置の至適化を可能とするはずである。
【0069】
さらに該検出は抗癌処置の悪影響を監視するために使用することができる。そのような悪影響の大部分は、胃腸管表皮または骨髄造血系のような正常で未だ感受性細胞における抗癌処置による望ましくないアポトーシスの誘導による。そのようなPDTCを使用したアポトーシスの検出は、そのような望ましくない組織傷害の初期診断および該処置プロトコールのより良い至適化を可能とすることができる。
【0070】
さらに、該検出は腫瘍内で本来のアポトーシス負荷量(load)(すなわちアポトーシスを受けている細胞の画分)の特性決定も目指してもよく;該負荷量は腫瘍の活発度と相関することが多いことも知られている。該アポトーシス負荷量の検出は転移の検出も補助することができる。
【0071】
同様に、本発明の方法により検出される可能性があるアポトーシスは移植片拒絶中の細胞損失に主要な役割を果たすので、PDTCは臓器移植後の移植片の生存を監視するために有用となり得る(Matsuno,T.et al.,1996)。
【0072】
加えて、該検出は細胞死の評価の測定を可能とすることにより、細胞−保護的処置に対する応答を監視することを目指し、細胞死の阻害を目指し、すなわち種々の疾患(例えば上記に挙げたような)に関してそのような活性を表すことができる薬剤をスクリーニングし、そして開発することを目指すことができる。
【0073】
検出はアポトーシス、細胞活性化または細胞損傷の研究で、インビトロまたはインビボの両方でPDT活性化に伴う生理学的または病理学的条件下での組織培養または動物実験で、基礎的な研究目的のために行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0074】
図面および実験手順の詳細な説明
図1:Jurkat細胞を抗−Fas抗体(0.1μg/ml)で3時間処理した。結果として著しい割合の細胞がアポトーシス性(すなわちPLS−活性化細胞)となった。引き続きPLSの阻害に関して、カルチャーを次に30分間、EGTA(1mM)およびBAPTA(20μM)で処理した(すなわちPLS−阻害カルチャー)。両方のカルチャーをDDL(1μM、2分)で処理し、そして蛍光顕微鏡(オリンパス:Olympus)で視覚化した:
(a)PLS−活性化カルチャー:幾つかの細胞はDDL結合を現し、これらの細胞にアポトーシスプロセスが起こっていることを反映している。DDLはアポトーシス細胞に内面化され、細胞質を染めるが核は染めないことが示される。
【0075】
(b)PLS−阻害カルチャー:DDL−結合の強度に顕著な減少が観察される。
【0076】
(c)阻害された−PLSの再活性化:(b)と同じカルチャーへのCa2+(1mM)およびカルシウムイオノフォアA23187(2μM)の投与によるPLSの再活性化は、強力なDDL取り込みの再獲得を生じた。倍率は×400。
【0077】
図2:HeLa細胞はカルチャーを96時間、成長培地を交換せずにインキューベーションすることにより成長させた(age)。結果として、顕著な割合の細胞がアポトーシス性となった。次いで細胞をDDL(1μM、2分)と異なる3つの条件下でインキューベーションした:上記のようなPLS−活性化;PLS−阻害;および阻害された−PLSの再活性化。蛍光強度(幾何平均)値の定量的分析を示す。
【0078】
図3:培養したJurkat細胞(A)を抗−Fas抗体(0.1μg/ml)によるアポトーシスを受けるように3時間誘導した。続いて両方の対照細胞(AおよびC)およびアポトーシス細胞(BおよびD)を次に50μMのDDCと1μMのロッテレリン(PKCδのインヒビター)の存在下(CおよびD)および不存在下(AおよびB)でインキューベーションした。FACS分析の前に、細胞はプロピジウムヨージド(PI)(細胞死の後期中の膜崩壊(disintegration)のマーカー)でも同時染色した。ドットプロットで示すように、左下方形(quadrant)は健康な細胞の非染色画分を示す。右下方形はアポトーシスの初期段階で新たに形成された細胞群を示す。これらの細胞はPLS−活性化細胞であり、未だ膜の統合性(integrity)を維持し、そしてPIを排除している。DDCおよびPIの両方に結合する細胞、すなわちアポトーシスの後期の細胞は、右上方形に表す。アポトーシスの誘導は、顕著で明確なアポトーシスプロセスの初期段階の細胞群の発生を伴い、DDCに選択的に結合し、そして右下方形のプロットを占める。ロッテレリンによるPLSの阻害はこの細胞群を著しく減少させた(46%から7.9%、それぞれB対D)。UV軸はDDCの蛍光強度を示し;FL2軸はPIの蛍光強度を示す。
【0079】
図4:Jurkat細胞は抗−FasAb(0.1μg/ml)を用いた3時間の処理によりアポトーシスを受けるように誘導した。引き続き、細胞を50μMのDDCおよびPIを用いて1mMのCaCl2の存在下またはカルシウム欠乏条件下(すなわちカルシウムキレーターBAPTAおよびEGTAの同時投与)で同時にインキューベーションした。DDCおよびPIの結合をFACSにより評価した。
【0080】
図4:AおよびC:対照細胞;BおよびD:アポトーシス細胞;AおよびB:Ca2+を含む;CおよびD:Ca2+欠乏。各ドットプロットの下左方形は、健康な細胞の非染色画分を表す。下右方形はPLSの活性化を特徴とするが未だ膜の統合性を維持しているアポトーシスの初期段階の新たに形成された細胞群を表す。示したように、これらの細胞は顕著なDDC結合を現す一方、PIを排除する。しかし初期アポトーシスでの細胞へのDDC結合は、カルシウム欠乏によるPLSの阻害で著しく失われた(B対D)。
【0081】
図4Bはアポトーシスの初期で細胞によるDCCの取り込みの定量を示す(実線、暗いカラム)。取り込みはCa2+欠乏を介するPLSの阻害により遮断された。内部対照として、アポトーシスプロセスの後期段階における細胞へのDDCの結合は、点のカラムにより示す。これらの細胞で細胞膜の統合性が失われると、分子はPLSとは無関係に細胞へ自由に入ることができ、それ故にアポトーシスプロセスの後期段階におけるこれら細胞に及ぼすCa2+欠乏によるPLS阻害の効果はないことが観察された。
【0082】
図5:Jurkat細胞は、パン−カスパーゼ(pan−caspase)インヒビターZ−VAD−frnkの存在または不存在下で3時間、抗−FasAb(0.1μg/ml)を用いた処理によりアポトーシスを受けるように誘導し、そして次にDDCで5分間処理した。示すのは反応(event)の数(カウント、y−軸) 対 蛍光強度(UV、x−軸)であり、これらの細胞に対するDDCの結合を反映している。示すように、アポトーシスの誘導は顕著なDDC結合を現すアポトーシスの初期段階における大規模で明確な細胞群の出現を引き起こした(点−破線、ピークB)。パン−カスパーゼインヒビターを用いた処理(破線)は、対照のベースラインレベルの蛍光値への戻り(未処理細胞、実線、ピークA)により反映されるようにこのDDC結合を廃した。内部対照として重要なことは、重大な変化がアポトーシスの後期段階には細胞へのDDCの結合において観察されなかったことであり(ピークC)、一方DDC結合はPLS−依存的プロセスではなく、むしろ崩壊した膜を通る侵入であるということである。
【0083】
図6:対照および活性化血小板を、3つの異なる条件下でDDC(5μMの最終濃度)と同時インキューベーションした:さらなる処置なし;BAPTAおよびEGTAとのインキューベーションによるCa2+−欠乏;およびCa2+およびカルシウムイオノフォアA23187の再添加後のCa2+の回復。次いで血小板をFACS分析に供した。
【0084】
A.FACSヒトスグラム;UV軸はDDCの蛍光強度を表し、一方カウント軸は血小板の数を表す。完全な血小板(細い実線)はDDCとのインキューベーションで低レベルの蛍光強度を示し、活性化血小板(太い実線)により現されるより高い蛍光値への有意なシフトは、顕著なDDC取り込みを反映している。Ca2+−欠乏で、低い蛍光値(点線)への血小板群のシフトにより反映されるようにDDC結合は著しく減少した。しかしDDC結合はCa2+の回復で完全に回復した(破線)。
【0085】
B.血小板群の異なる処理で、DDC蛍光強度の幾何平均として算出した蛍光シグナルの定量。活性化血小板は対照に比べて蛍光の著しい強化を現し、PLS活性化でのDDCの選択的結合および取り込みを反映している。Ca2+欠乏によるPLS系の阻害はDDC取り込みを著しく減少させ、そして該結合は細胞内Ca2+の補充によるPLS−再活性化で完全に回復した。したがって活性化血小板によるDDCの取り込みは、PLS−依存的プロセスである。
【0086】
図7 Jurkat細胞は、上記図3に記載したような抗−FasAb処理によりアポトーシスを受けるように誘導した。引き続き細胞を50μMのNST830と5分間インキューベーションし、PIで同時染色し、そしてFACS分析にかけた。アポトーシス細胞でPLSを阻害するために、2つの取り組みを使用した:
(i).Ca2+−欠乏:アポトーシス細胞はBAPTA(20μM)およびEGTA(1mM)の存在下で30分間、室温でインキューベーションし、そして次にNST830およびPIで上記のように染色した。
(ii).ロッテレリンによるPLS阻害:NST830およびPIで処理する前に、アポトーシス細胞を0.5μMのロッテレリンの存在下で40分間インキューベーションし、そして次にFACS分析にかけた。
【0087】
図7Aは代表的なFACS分析のドットプロットを表し、ここで左下方形は健康な細胞の非染色画分を示し、右下方形はアポトーシスの初期段階で新たに形成された細胞群を示し、そして右上方形はアポトーシスの後期段階の細胞を表す。一方、対照カルチャー(a)は低い割合のアポトーシス細胞(4%)を特徴とし、アポトーシスプロセスの誘起はNST830結合を特徴とする初期アポトーシスの大きな細胞群(64%)を導く(b)。Ca2+欠乏(c)またはロッテレリン(d)によるPLSの阻害は、このNST830結合群をそれぞれ5%および4%に減少させる。PLSの活性化および阻害は、後期アポトーシスの細胞群において変化を伴わない。UV軸はNST830の蛍光強度を示す;FL2軸はPIの蛍光強度を示す。
【0088】
図7Bは、PLS系の活性化および阻害後の後期アポトーシス細胞への化合物の結合(実線カラム)に比べて、NST830に結合する初期アポトーシス細胞の群(明るい点のカラム)における相対的変化の定量を記載する。データは図7Aから取る。後期アポトーシス細胞の細胞群はPLS系のモジュレーションによる影響を受けず、そして対照および抗−Fas処理カルチャーの両方におけるNST830−結合、PI−透過性細胞の割合は、Ca2+−欠乏またはロッテレリン処理にかかわらず影響を受けない。しかしアポトーシスを誘導すると、NST830には結合するがPIを排除する細胞、すなわち初期アポトーシスの細胞の割合に顕著な上昇がある。この上昇はCa2+−およびロッテレリン−の両方に依存的である。Y−軸は陽性反応の割合を示す。
【0089】
図8:Jurkat細胞をスタウロスポリン(staurosporine)の処理によりアポトーシスを受けるように誘導した。続いてこれらの細胞をDDCで処理した。アポトーシスの初期対後期段階における細胞によるDDC取り込みにおける相対的変化を、PLS系の誘導および阻害後に提示する。示すのは3回の独立した実験から算出した陽性の初期または後期アポトーシス反応(平均値)の割合であり、ここでアポトーシス性カルチャーで観察される反応(初期または後期のいずれか)を100%とする。後期アポトーシス細胞ではなく初期のDDCの選択的蓄積を、スタウロスポリン処理の結果として検出した。Ca2+−欠乏またはロッテレリン処理は図1に記載のように行った。これら条件のいずれかによるPLS阻害は、初期アポトーシスの細胞へのDDCの取り込みをそれぞれ14%および30%に劇的に減少させた。重要なことは、後期アポトーシスの細胞へのDDC結合はPLS系のモジュレーションによる効果が無いことであった。
実施例:
【実施例1】
【0090】
PLSの不活性化はDDLのアポトーシス細胞への輸送を阻害する:Ca2+−欠乏実験
培養したJurkat細胞(ヒト成人T細胞白血病細胞)は、10%ウシ胎児血清(FCS)、4mMのL−グルタミン、1mMのピルビン酸ナトリウム、1mMのCaCl2および抗体(100単位/ml ペニシリン;100μg/mlストレプトマイシンおよび12.5単位/mlのニスタチン)を補充したRPMI培地(ベイト−ヘメック(Beit−Haemek)、イスラエル)の懸濁液で成長させた。アポトーシスを誘導する前に、培地をHBSバッファー(10mM HEPES;140mM NaCl、1mM CaCl)と交換した。次いでアポトーシスは抗−FasAb(0.1μg/ml;3時間)の処理により誘起した。
【0091】
そのような手順により、カルチャー内で大きな割合のアポトーシス細胞の蓄積が最高となる。次いでカルチャーは最終濃度1μMのDDLと5分間インキューベーションし、次いで蛍光顕微鏡用に直ちに採取した[オリンパス蛍光顕微鏡、モデルIX70、360nmの励起波長、530nmの発光]。
【0092】
PLSが活性化されたアポトーシス細胞による選択的かつ迅速なDDLの取り込みをカルチャー中で検出し、一方、アポトーシスを受けない完全な細胞は明白に有意なDDLに結合しなかった(図1)。DDL蛍光はこれらの細胞の細胞質で観察されたが、核内では観察されなかった。
【0093】
PLS活性のモジュレーションはカルシウム減少−補充手順(Momchilova,A.et.al.,2000)により達成された。Ca2+−欠乏によるPLSの阻害は、細胞を細胞外および細胞内錯化剤EGTA(エチレングリコール−ビス(β−アミノエチルエーテル)−N,N,N’−テトラ酢酸 1mM)およびBAPTA−AM([1,2−ビス(o−アミノ−フェノキシ)エタン−N,N,N’,N’−テトラ酢酸テトラ−(アセトキシメチル)エステル、20μM)とそれぞれインキューベーションすることにより行った。そのような手順は細胞内または細胞外のいずれかに存在する可能性があるCa2+の痕跡を排除する。アポトーシスを3時間誘導した後、細胞を該PLS阻害に30分間供した。次いで細胞をDDLと5分間インキューベーションし、そして蛍光顕微鏡に供した。PLSの阻害は細胞によるDDL取り込みに顕著な低下を引き起こし、蛍光強度に顕著な減少を生じた。
【0094】
PLS−再活性化に関しては、EGTA/BAPTA−処理細胞を今度はCaCl(1mM)およびカルシウムイオノフォアA23187(2μM、カルビオケム(Calbiochem)、ダームスタッド、ドイツ)で処理し、すなわち周辺のCa2+レベルを上げた。そのようなPDT活性化で、アポトーシス細胞は迅速かつ選択的および顕著なDDL取り込みを現した。
【0095】
PLS活性に依存するアポトーシス細胞によるDDL取り込みは、フローサイトメトリー(FACS)分析によっても証明された。このために、培養し成長させたHeLa S3細胞(ATCC CCL−2.2)は、CaCl(1.8mM)を含み、そして2mMのL−グルタミン;100単位/mlのペニシリン;100μg/mlのストレプトマイシン;12.5単位/mlのニスタチンおよび10%ウシ胎児血清(FCS)を補充したダルベッコの改良イーグル培地(DMEM)中で成長させた。細胞を5×106細胞/プレートの密度で10cm3の培養皿に10mlの容量でまき、そして成長培地を交換することなく96時間、カルチャー中で成長させた。そのような手順により、カルチャー中でアポトーシス細胞の大きな割合が最高となる。カルチャー(1×107/ml)は次いでHBS中にて5分間、5μMの最終濃度のDDLとインキューベーションし、そしてベクトン−デッキンソン(Becton−Dickinson)セルソーターおよびCellQuestソフトウェアを使用して結合したDDLを検出するためにFACS分析用に直ちに取り出した。励起は360nmであり、そして発光は530nmで測定した。
【0096】
3つの異なる条件を調査した(図2);アポトーシスプロセスによるPLS−活性化、PLS−阻害;および阻害された−PLSの再活性化。アポトーシス細胞(すなわちPLS−活性化細胞)はより高い蛍光レベルへの明らかなシフトを現し、これら細胞への顕著な選択的DDL結合を示す。Ca2+欠乏によるPLS阻害は、このシフトによりほぼ完全に廃止された。しかしCa2+再投与によるPLSの再活性化は、このシフトを回復し、すなわちDDL結合およびこれらの細胞への取り込みを回復した。
【0097】
したがってこの実験は、PLSがPLS輸送体の活性化が起こる細胞、例えばアポトーシス細胞への化学化合物の迅速な膜貫通輸送のための有力な系であることを証明する。
【実施例2】
【0098】
PLSの不活性化はDDLのアポトーシス細胞への輸送を阻害する
培養したJurkat細胞は実施例1に記載したように成長させ、そして次にアポトーシスは抗−FasAb(0.1μg/ml)で3時間処理することにより誘起し、これによりこれらの細胞にPDT活性化を誘導した。
【0099】
アポトーシス細胞中のPLS活性を阻害するために、ロッテレリン(カルビオケム、ドイツ)を使用した。低用量のロッテレリンはプロテインキナーゼCδ(PKCδ)の選択的阻害を発揮することを示し、これは次にPLSの活性を調節する(Frasch,SC.,et al.,2000)。アポトーシスの誘導に続いて、細胞を1μM濃度のロッテレリンと40分間インキューベーションし、次いで250μM濃度のDDCを用いた処理に供し、そしてFACS分析のために直ちに採取した(図3)。
【0100】
ロッテレリンの存在下で、アポトーシスの初期段階の細胞へのDDCの結合に顕著な減少(右下方形)が観察され(46%から7.9%)、PLSの不活性化が初期アポトーシスのこれら細胞によるDDC取り込みに阻害をもたらしたことを示した。重要なことは、アポトーシスの後期段階の細胞群(右上方形)が内部対照として役立ったことである。アポトーシスの後期段階の細胞は、PLS活性にかかわらず膜の崩壊が化合物の細胞への侵入を導く。したがってこの細胞群はロッテレリンに応答したDDC結合に変化を現さず、これはアポトーシスプロセスの初期段階におけるDDCの取り込みにおいて、PLSの上記役割をさらに強調していた。
【0101】
アポトーシス細胞におけるPLS活性の阻害は、周辺Ca2+レベルの減少によっても達成された。アポトーシスの誘導後、対照およびアポトーシス細胞の両方(1×107細胞)をBAPTA(20μM)およびEGTA(1mM)を用いて30分間、同時処理することによりCa2+欠乏に供した。次いで細胞をDDC(250μM)およびプロピジウムヨージド(PI)を用いて処理した。DDCのこれらCa2+欠乏細胞および対照、Ca2+−処理(1mM)細胞への結合をFACSにより分析し、そしてドットプロットを図4Aに示す。各ドットプロットの下左方形は、細胞の健康な画分を表す。下右方形はアポトーシスの初期段階の新たに形成された細胞群を表し、未だ膜の統合性を維持しているがPLSの活性化を特徴とする。示したように、これらの細胞はDDC結合を現すが、PIは排除している。上右方形は、形質膜の崩壊を特徴とするアポトーシスの後期段階の細胞、すなわち通常は健康な細胞から排除されるPIを含む化合物が非選択的に透過可能であることを表す。
【0102】
アポトーシスおよび付随するPLS活性化の誘導で、細胞はDDCの取り込みに顕著な増加を表した(4.11%から38.4%)。しかしCa2+が欠乏すると、アポトーシスの初期段階の細胞によるDDCの取り込みは38.4%から8.89%に低下し、これは対照細胞の取り込みレベルと同様である。対照として重要なことは、カルシウム欠乏がアポトーシスの後期段階の細胞へのDDC結合に影響を及ぼさなかったことであり、すなわち細胞は透過性膜をもち、すなわちさらに初期アポトーシスの細胞におけるDDC取り込みのPLS活性依存性を現している(図4B)。
【0103】
この実施例は薬剤輸送系としてのPLSをさらに証明する:カルシウム欠乏による、またはロッテレリンを用いたPKCδの阻害によるPLS活性のモジュレーションは、それぞれアポトーシスの初期段階の細胞へのDDCの取り込みを調節した。
【実施例3】
【0104】
アポトーシス機構の不活性化によるPLSの阻害はDDCの取り込みを阻害する
アポトーシスの誘導はPLS活性化のための主要な経路である。したがってDDCのようなPDTCの細胞性の取り込みのPLS活性依存性を証明するために、アポトーシス細胞機構のモジュレーションをPLSモジュレーションに関する手段として使用した。このためにアポトーシスは培養したJurkat細胞を抗−Fas抗体で処理することにより誘起した。アポトーシスプロセスの阻害は、パン−カスパーゼインヒビターZ−VAD−frnk(N−ベンジルオキシカルボニル−Val−Ala−Asp−フルオロメチルケトン)により行った。DDCの対照−未処理細胞、アポトーシス細胞およびパン−カスパーゼ阻害細胞への取り込みは、FACS分析により比較した(図5)。
【0105】
Jurkat細胞(1×106)は、50μMのZ−VAD−frnkインヒビター(エンザイム システムズ プロダクツ(Enzyme systems products)、米国)の存在下または不存在下で、抗−FasAb(0.1μg/ml)を用いて37℃で3時間処理した。非処理細胞は対照として利用した。処理後、細胞を遠心し、そして50μMのDDCと5分間インキューベーションし、そしてFACS分析用に採取した。図5は細胞へのDDCの結合を反映する反応の数(カウント、y−軸) 対 蛍光強度(UV、x−軸)を示す。示したように、アポトーシスの誘導は大きな明白な群のアポトーシスの初期段階の細胞の発生を引き起こし、顕著なDDC結合を現した(点−破線、ピークB)。パン−カスパーゼインヒビター(破線)での処理はこのDDC結合を廃し、これは対照の未処理細胞のベースラインレベルまで蛍光値が戻ることにより反映された(実線、ピークA)。内部対照として重要なことは、アポトーシスの後期段階の細胞へのDDC結合に有意な変化が観察されなかったことであり、ここでDDC結合はPLS−依存的プロセスではなく(ピークC)、すなわちさらに初期アポトーシスの細胞へのDDC取り込みのPLC活性依存性がさらに強調される。
【実施例4】
【0106】
活性化血小板へのDDCの取り込みはPLS−依存的である
DDCの活性化血小板への選択的結合は、フローサイトメトリー(FACS)分析を使用して測定した。血小板リッチ血漿を健康な有志から得た。109の新鮮な血小板を遠心し(5分間、380×g)、洗浄し、そしてTyrodeのバッファー(137mM NaCl;2.8mM KCl;1mM MgCl2、12mM NaHCO3;0.4mM Na2HPO4;5.5mM D−グルコースおよび10mM Hepes pH7.4;0.35% BSA)に再懸濁した。対照血小板は氷上に維持した。
【0107】
活性化には、200μlの洗浄した血小板をカルシウムイオノフォアA23187と、5mMのCaCl2の存在下、室温でインキューベーションした。インキューベーション後、血小板を遠心し(2分間、104rpm)、そして1mlのTyrodeバッファーに再懸濁した。続いて活性化血小板は、5μMのDDCと5分間、室温で3つの異なる条件下でインキューベーションした:(i)さらなる処置なし;(ii)Ca2+−欠乏の条件下、20μMのBAPTAおよび1mM EGTAによる誘導(30分間、4℃);(iii)Ca2+の回復、ここで血小板の細胞内Ca2+レベルは1mMのCaCl2および2μMのカルシウムイオノフォアA23187の添加により補充した。非活性化血小板を対照とした。血小板はベクトン−デッキンソンのセルソーターおよびCellQuestソフトウェアを使用したフローサイトメトリー(FACS)分析に供した。励起は360nmであり、そして発光は530nmで測定した。図6Aに表すFACSヒストグラムは、活性化で対照の血小板群(細い実線)がより高い蛍光レベル(太い実線)への顕著なシフトを受け、活性化血小板の群によるDDCの結合および取り込みを反映している。
【0108】
しかしCa2+−欠乏によるPLS阻害で、DDCの取り込みは阻害され、これは血小板群のシフトが低い蛍光値へ戻ることに反映された(点線)。CaCl2を再び培地に加え、そしてCa2+−イオノフォアの投与による血小板の細胞内Ca2+の回復でPLSを再活性化し、蛍光がCa2+の減少前の活性化血小板で観察された高い値に戻った(破線)。
【0109】
図6Bは、上記のPLS活性状態で血小板に結合するDDCを反映している蛍光強度の幾何平均を示す。PLSが不活性である対照、非活性化血小板は、わずかなDDCの取り込みを示しただけであるが、PLSが活性化されている活性化血小板はより高い蛍光強度への著しいシフトを現し、顕著なDDC取り込みを反映している。該取り込みはPLS活性のレベルに著しく依存し:周辺Ca2+レベルのモジュレーションによる該活性のモジュレーションは、したがってDDCの取り込みを阻害または促進した。それゆえに血小板によるDDCの取り込みはPLS活性のレベルに依存する。
【実施例5】
【0110】
アポトーシス細胞へのNST830の取り込みおよび阻害実験
培養したJurkat細胞は、実施例1に記載したように抗−Fas抗体(0.1μg/ml)で2.5時間、アポトーシスを受けるように誘導した。続いて対照およびアポトーシス細胞の両方を50μMのNST830と5分間インキューベーションし、そして取り込みをFACSにより測定した。FACS分析前に、細胞をPIでも同時染色した。結果のドットプロットは図7Aに示す。アポトーシスの誘導は、NST830に選択的に結合し、そして右下方形のプロットを占めるアポトーシスプロセスの初期段階の大きな明白な64%の細胞群の発生を伴った。PIおよびNST830に対して非選択的に透過性の後期アポトーシスの細胞の割合には、これらの条件下で実質的な変化は観察されなかった。
【0111】
アポトーシス細胞におけるPLS活性の阻害は、2つの取り組みにより行った:
(i).Ca2+レベルのモジュレーション。
(ii).PLSインヒビターによる処理。
(i).Ca 2+ 減少−回復手順によるPLS活性のモジュレーション.
2.5時間のアポトーシス−誘導期間の終わりに、細胞(1×107)を20μMのBAPTAおよび1mMのEGTAで処理した(30分間、室温で)。PLS阻害から30分後、細胞を上記に特定したNST830で染色し、そして直ちに蛍光顕微鏡に供した(図7A)。NST830の取り組みは上記のカルシウム欠乏手順によるPLSの阻害で劇的に減少し、そして初期アポトーシスの細胞の割合に顕著な低下が観察された(64%から5%)。しかしCa2+−欠乏はPI−透過性の後期アポトーシス細胞の割合に影響を及ぼさなかった。
(ii).ロッテレリンによるPLSの阻害:
2.5時間のアポトーシス−誘導期間の後、細胞を40分間、0.5μM濃度のロッテレリンとインキューベーションした。次いで細胞をNST830(50μM)での処理に供し、PIで同時染色し、そしてFACS分析用に直ちに採取した(図7A)。ロッテレリンの存在下で、初期アポトーシスの細胞の割合に顕著な減少(64%から4%)が生じ、これはNST830(右下方形)を現し、PLS系の阻害が初期アポトーシス細胞によるNST830の選択的取り込みの阻害をもたらしたことを示した。ロッテレリンの存在下で後期アポトーシスの細胞群の割合に変化は観察されなかった(上右方形)。
【0112】
DDCおよびPIの両方に結合する透過性膜を有する後期アポトーシスの細胞数に比べて、DDCの上昇した取り込みを示す新たに形成したアポトーシス細胞数の相対的変化を、図7Bで定量的に示す。膜透過性の後期アポトーシス細胞へのDDCの結合は細胞内カルシウムレベルの変化に影響されなかったが、初期アポトーシスの細胞によるDDCの取り込みは、著しくカルシウム−依存的プロセスであった。同様な効果がロッテレリン処理後に得られた:初期アポトーシスで新たに形成された細胞群の顕著な減少が観察されたが、後期アポトーシスの細胞の割合には変化は検出されなかった。
【実施例6】
【0113】
スタウロスポリン処理細胞へのDDCの取り込みは、PLS−依存的プロセスである。
【0114】
アポトーシス細胞によるDDCの選択的取り込みは、アポトーシス誘起の種類には依存しない。これを証明するために、細胞をスタウロスポリン(アポトーシスの十分に実証された誘起物)で処理した。スタウロスポリンは抗−FasAbとは大きく異なるアポトーシス性経路で作用する。Jurkat細胞を実施例1に記載のように成長させ、そして続いて1μMのスタウロスポリン(S4400;シグマ、米国)で4時間処理した。アポトーシスの誘導後、細胞をDDC(250μM)で5分間処理し、そしてPIで同時染色し、そしてFACS分析に供した。非処理細胞を対照とした。
【0115】
DDCの取り込みを示す、両カルチャー中の初期および後期アポトーシス細胞の割合を図8に与える。スタウロスポリン処理後、DDCの初期アポトーシスの細胞への顕著な特異的取り込みが検出された(対照細胞中での36%からアポトーシス細胞中での100%)。図8に示すように、この取り込みはPLS活性のレベルに高度に依存的である:Ca2+−減少またはロッテレリン処理(該処理は実施例1に記載した通りである)のいずれかによるPLS−阻害は、DDC−の取り込みに劇的な減少を生じた。
【図面の簡単な説明】
【0116】
以下の例は細胞に化合物DDL、DDCおよびNST830を取り込むために、PLS活性化の必要性を証明し、ここでこれらの化合物はPDTCとして作用する。これらの例では、PLS活性化はアポトーシスの誘起により、または細胞活性化により細胞に誘導される。該PLS−活性化細胞におけるPLS阻害は、Ca2+の欠乏により、PKCδの阻害により、またはアポトーシス細胞機構の阻害により例示される。DDL、DDCおよびNST830に固有の蛍光特性は、これら化合物の該細胞への結合を蛍光顕微鏡により、またはフローサイトメトリー分析(FACS)のいずれかにより視覚化するために利用する。これらの評価はアポトーシスまたは活性化のいずれかの初期段階の細胞を中心とし、ここで細胞膜の統合性は未だに維持され、すなわち膜の孔を介した細胞への化合物の非選択的な大量の侵入(bulk entry)は排除される。当業者はこれらの具体的態様が本明細書に記載し、そして定める本発明のより一層広い範囲の具体的説明であると容易に考えられるだろう。
【0117】
添付する図面では:
【図1】アポトーシス性の培養したJurkat細胞へのDDLの結合の蛍光顕微鏡を示す。化合物のアポトーシス細胞への輸送は、PLS−活性レベルに直接相関した:PLS−活性化アポトーシス細胞への輸送は、Ca2+欠乏を通したPLS−阻害により阻害され(b対a)、そしてCa2+の回復によるPLS−再活性化により促進された(c)。
【図2】HeLa細胞の成長したカルチャー中のアポトーシス細胞へのDDLの結合のフローサイトメトリー分析を示す。DDL−結合はPLS−活性レベルと相関した:PLS−活性化アポトーシス細胞への輸送は、Ca2+欠乏によるPLS−阻害を通して阻害され、そしてCa2+の回復によるPLS−再活性化により促進された。図面は蛍光強度の幾何平均の算出を介したシグナルの定量を示す。
【図3】抗−Fas抗体によりアポトーシスを受けるように誘導した培養Jurkat細胞へのDDCの結合のフローサイトメトリー(FACS)分析を示す。UV−軸はDDCの蛍光強度を示し;FL2−軸はプロピジウムヨージド(PI)(細胞死の後期における膜崩壊のマーカー)の蛍光強度を示す。アポトーシスプロセスによるPLSの活性化は、アポトーシスの初期段階における細胞の大きな群の発生をもたらし、これは顕著なDDCの取り込みを現したが、膜の統合性は未だ維持されていた(すなわちPIには結合しなかった;B対A、右下方形)。低用量のロッテレリン(1μM)(PKCδのインヒビター)の添加による該アポトーシス細胞におけるPLSの阻害は、アポトーシスの初期段階でこれらの細胞によるDDCの取り込みを著しく阻害した(右下方形;CおよびD)]。
【図4】抗−Fas抗体によりアポトーシスを受けるように誘導した培養Jurkat細胞によるDDCの取り込みのフローサイトメトリー(FACS)分析を示す。UV−軸はDDCの蛍光強度を示し;FL2−軸はプロピジウムヨージド(PI)(細胞死の後期における膜崩壊のマーカー)の蛍光強度を示す。
【0118】
(図4A)は、Ca2+減少が初期アポトーシスの細胞へのDDCの結合に及ぼす効果を示すドットプロットである。Ca2+の存在下で、DDCは細胞に対する顕著な結合を現した(右下方形)(B対A)。しかしCa2+の欠乏により達成されたPLSの阻害は(D対B)は、DDC取り込みの顕著な阻害を伴った。
【0119】
(図4B)。アポトーシスの初期段階の細胞によるDDC取り込みの定量(暗いカラム)。取り込みはCa2+の欠乏を通したPLSの阻害により遮断された。内部標準として、アポトーシスプロセスの後期段階の細胞へのDDCの結合は、点のカラムにより示す。これらの細胞で細胞膜の統合性が失われると、分子はPLSにかかわらず自由に細胞に入る(ingress)ことができ、したがって後期アポトーシスの細胞によるDDC取り込みにPLS−阻害が及ぼす効果は観察されなかった。
【図5】カスパーゼインヒビターによるアポトーシス細胞機構の遮断を介したPLSの不活性化で、DDCの細胞取り込みを示す。培養Jurkat細胞は、抗−Fas抗体によりアポトーシスを受けるように誘導した。カスパーゼインヒビターZ−VAD−frnkは、これらの細胞におけるアポトーシス細胞機構を阻害するために使用した。UV−軸はDDC結合の強度を反映する一方、カウント軸は反応の数を反映する。示すように、アポトーシス機構の阻害を通したPLSの不活性化は、初期アポトーシスの細胞へのDDCの取り込みを防止した。
【図6】対照およびDDCとインキューベーションした活性化血小板のフローサイトメトリー(FACS)分析、および化合物の結合に及ぼすCa2+レベルの変化の効果を示す。取り込みはCa2+の欠乏により阻害され、そしてCa2+の回復により促進された。(A)FACSヒストグラム(UV−軸はDDCの蛍光強度を示す一方、カウント軸は反応の割合を示す)。(B):蛍光強度の幾何平均として表すDDC−結合の定量。
【図7】対照細胞による取り込みと比べた、抗−Fas抗体での処理によりアポトーシスを受けるように誘導したJurkat細胞によるNST830の取り込みの代表的なフローサイトメトリー(FACS)分析、および該取り込みに及ぼすPLS阻害の阻害効果を示す。
【0120】
(図7A)はFACSドットプロットであり、対照細胞と比較して、アポトーシスの活性化がアポトーシスの初期段階の細胞によるNST830の顕著な取り込みを導くことを示す(a対b)。Ca2+の欠乏(c)による、またはロッテレリンでの処理(d)によるいずれかによるPLS活性の阻害は、初期アポトーシスの細胞によるNST830取り込みの劇的な阻害を導く(右下方形)。UV−軸はNST830の蛍光強度を示す;FL2−軸はプロピジウムヨージド(PI)の蛍光強度を示す。
【0121】
(図7B)は、初期(明るい点のカラム)対後期(暗いカラム)アポトーシスの細胞へのNST830取り込みの定量を表す。Y−軸は陽性反応の割合を示す。NST830取り込みはPLS系の活性レベルに直接相関することが分かる:わずかに残る取り込みはPLSが非活性である対照細胞で観察されるが、顕著な取り込みはアポトーシスプロセスによるPLS−活性化で観察される。Ca2+欠乏またはロッテレリン処理のいずれかを介したPLA阻害は、初期アポトーシスの細胞によるNST830取り込みを減少させる。すべての場合で、後期アポトーシス細胞へのNST830の結合は(ここで取り込みはPLS−依存的プロセスではなく、むしろ崩壊した膜中の孔を通る侵入である)、PLS阻害により影響を受けない。
【図8】スタウロスポリンでの処理によりアポトーシスを受けるように誘導したJurkat細胞へのDDCの取り込み、およびCa2+欠乏またはロッテレリン処理のいずれかを介したPLS阻害によるDDC取り込みの遮断を示す。初期(斜線のカラム)対後期(暗いカラム)アポトーシスの細胞への取り込みを表す。y−軸は異なる処理下でのDDC染色についての陽性反応の割合を示す。アポトーシスカルチャーの反応の数は、100%とみなす。アポトーシスの誘導によるPLS−活性化は初期アポトーシスの細胞への顕著な取り込みを導くが、DDC取り込みはCa2+欠乏またはロッテレリン処理のいずれかによるPLS−阻害後に著しく減少する。重要なことは、後期アポトーシスの細胞(ここで取り込みはPLSに媒介されない)はPLSの阻害に応答してDDC−結合に変化を表さない点である。
【0001】
発明の分野
本発明は、診断または治療の目的で薬剤を特別な細胞群に標的するための新規治療薬および診断法、およびこれらの方法に使用する薬剤に関する。本発明はそのような薬剤のスクリーニング法にも関する。
【背景技術】
【0002】
従来技術
以下の参考文献は本発明の背景を理解するための参考になると考えられる:
非特許文献1
非特許文献2
非特許文献3
非特許文献4
非特許文献5
非特許文献6
非特許文献7
非特許文献8
非特許文献9
非特許文献10
非特許文献11
非特許文献12
非特許文献13
非特許文献14
非特許文献15
非特許文献16
非特許文献17
非特許文献18
非特許文献19
非特許文献20
【0003】
発明の背景
アポトーシスは細胞の自己破壊または「自殺」の本来備わっているプログラムであり、これは全真核細胞に内在する。刺激の誘起に応答して、細胞は細胞の縮み、細胞膜のブレッビング(blebbing)、クロマチンの凝縮および断片化、最後に膜に結合した粒子(アポトーシス体)のクラスターへの細胞の転換により現れる高度に特徴的な反応(event)カスケードを受け、これはその後、マクロファージにより飲み込まれる(非特許文献21)。
【0004】
アポトーシスは今、最も重要な生物学的プロセスの1つとして認識され、正常組織の発生およびホメオスタシスにおける主な役割を果たす。さらにアポトーシス制御の撹乱は、神経変性障害(例えばアルツハイマー病またはパーキンソン病)のような過度のアポトーシスの障害から、癌のような欠陥(defective)細胞の死が不適当に阻害される障害にわたる多数の医学的障害の病因となる(非特許文献22)。
【0005】
アポトーシスで起こる最も初期の反応の1つは、死のプロセスにかかわる細胞の回りで起こり、リン脂質形質膜の正常な組織化における変質である(非特許文献23)。通常、健康な静止細胞では、形質膜の脂質二重層の外および内層(leaflet)間には非対称的なリン脂質の分布がある。アミノリン脂質、主にホスファチジルセリン(PS)およびホスファチジルエタノールアミン(PE)は主に形質膜の内層に存在し、一方ホスファチジルコリン(PC)およびスフィンゴミエリン(SM)は主に外層に存在する。このリン脂質分布における非対称は、正常細胞とその環境との相互作用を含む種々の細胞機能に重要である。形質膜中のリン脂質のこの非対称は、以下のような少なくとも2つの主要なシステムによりエネルギー依存的様式で正常に維持される:(1)アミノリン脂質トランスロカーゼ(aminophospholipid translocase)と呼ばれる内側に向けられたポンプ、これはATP−依存的様式で外から内膜層にPSおよびPEを特異的かつ連続的に移動させるが、C2+により阻害される:および(2)主にPCを内から外膜層に移動させる外側に分けられたフロッパーゼ(floppase)(非特許文献24)。
【0006】
アポトーシスプロセスの初期には、形質膜の正常なリン脂質非対称に急速な破壊があり、細胞表面上にPSおよびPEを露出させ、そしてPCおよびSMの内側移動を導く。このプロセスは組織マクロファージの漸増(recruitment)を促進してアポトーシス細胞を貪食し、そしてアポトーシス細胞の表面を高度にプロコアグラント(procoagulant)とする(非特許文献25)。このプロセスは普遍的であり、アポトーシスを受けているほとんどすべての細胞で起こる。したがってPSに対して高い親和性を有するタンパク質であるアネキシン(annexin)Vは、細胞表面上のPSの露出を検出するために使用され、すなわちインビトロおよびインビボの両方の研究でアポトーシスの診断用プローブとして役立った(非特許文献26)。
【0007】
この形質膜のリン脂質非対称の破壊はアポトーシスに大変特徴的であるが、種々の有害な刺激による細胞の活性化または細胞の傷害のような他の生物学的状況でも起こる。例えばこれは血小板活性化中に起こり、すなわちそれらの表面を凝固因子複合体、主にテナーゼ(tenase)およびプロトロンビナーゼ複合体の集合のための強力な触媒的プラットホームに変える(非特許文献27)。同様にこれらは活性を受けている白血球および組織マクロファージでも起こる。
【0008】
この形質膜リン脂質の劇的な再分布の原因となる因子(「加速されたフリップ−フロップ」、「リン脂質スクランブリング(scrambling)」)は、未だに完全に解明されていないが、膜および関連するタンパク質系に固有の複雑性による(非特許文献28)。明らかにリン脂質スクランブリングは多数の因子の調和した活性から生じる。これらにはとりわけ、後にPSおよびPEの内側運動の阻害を含むアミノリン脂質トランスロカーゼの阻害、(非特許文献29)、MDR1 p−糖タンパク質の活性、トランスグルタミナーゼの活性、細胞性ポリアミン、ホスファチジルイノシトール 4,5−ビスホスフェート(非特許文献30)、および膜下(sub−membranous)の細胞骨格を膜に正常に繋げるタンパク質の混乱(非特許文献31)を含む。
【0009】
リン脂質スクランブラーゼ(phospholipid scramblase:PLS)は、形質膜リン脂質の内層運動を制御する因子間で役割を果たすタンパク質の最近発見されたファミリーである(非特許文献32:非特許文献33)。PLSはすべてのクラスのリン脂質の内層移動を促進する。しかし異なるリン脂質種に関してその活性の動力学に差異を現す。この差異に基づく効果は、頭部基(headgroup)およびリン脂質骨格の構造により決められ、ここでより低速のPLS−媒介運動は、グリセロリン脂質(例えばホスファチジルコリン)のPLS−媒介移動と比べて、セラミド骨格を有するリン脂質(例えばスフィンゴミエリン)で観察される。PLSはしたがって異なる基質に対してその活性を決定する特定の構造/機能特異性が特徴である。
【0010】
このタンパク質ファミリーの原型の構成要素(prototypic member)は37kDaタンパク質であり、これは多くの細胞型で発現される。このタンパク質の発現および活性は、細胞の活性化またはアポトーシス中で観察される運動のような形質膜の外面へのPSの急激な運動と相関することが見いだされた(非特許文献34:非特許文献35)。PLSファミリーの幾つかの他の構成要素も最近、ヒトおよびマウスでクローン化された(非特許文献36)。重要なことは、PLSがその活性にCa2+を必要とすることである。さらにPLS活性はプロテインキナーゼCδ(PKCδ)により調節される(非特許文献37)。PLS活性に関する他の細胞調節メカニズムは現在、解明されているところである。
【0011】
PLSファミリーの構成要素の配列分析により、各構成要素は1回膜貫通タンパク質(single−pass transmembrane protein)であることが明らかである。原型である37kDaPLSファミリーの構成要素は318アミノ酸残基を有し、そしてプロリンがリッチである。これは短い9アミノ酸C−末端細胞外配列を有する。細胞内では、膜貫通セグメント付近でタンパク質は12アミノ酸残基の推定上のカルシウム結合ループモチーフを含んでなる。細胞内セグメントは有力なプロテインキナーゼCリン酸化部位も含んでなり(Thr159で)、これはPKCδによるPLSの調節の原因となり得る。さらにタンパク質はパルミトイル化された1以上の細胞内システイニル残基を含んでなる。恐らくこれらチオエステル結合パルミテート側鎖がカルシウム結合ループのホールディングを決定する役割を有することができ、あるいはそれらは内層リン脂質運動の強化に直接機能できる。おそらくPLSが複合体の部分であり、PLSの活性を補助する補助的近隣構造タンパク質単位(accessory neigboring structural protein units)を有するということである。恐らくPLSはオリゴマーとして作用するかもしれない(非特許文献38)。したがってPLSタンパク質の構成要素(1つまたは複数);あるいは該タンパク質(1つまたは複数)、該タンパク質(1つまたは複数)のマルチマーおよび/または付随する構造単位を含んでなる複合体、のいずれかが本発明の内容におけるPLSの定義の範囲に入る。
【0012】
今日まで、PLS活性は形質膜のリン脂質成分の膜内分布に及ぼすその効果に関連して、すなわち膜の内層および外層間のリン脂質分布について記載されてきた。
【非特許文献1】
Balasubramanian,K.,et al.,J.Biol.Chem.272:31113−31117,1997
【非特許文献2】
Basse,F.,et al.,J.Biol.Chem.271:17205−17210,1996
【非特許文献3】
Bevers,EM.,et al.,Biochim Biophys Acta 736:57−66,1983
【非特許文献4】
Bevers,EM.,et al.,Biochim Biophys Acta 1439:317−330,1999
【非特許文献5】
Bursch,W.,et al.,Trends Pharmacol.Sci.,13:245−251,1992
【非特許文献6】
Daleke,D.L.,et al.,Biochim Biophys Acta 1486:108−127,2000
【非特許文献7】
Eastman,A.,Cancer Cells 2:275−280,1990
【非特許文献8】
Frasch S.C.,et al.,J.Biol.Chem.275:23065−23073,2000
【非特許文献9】
Hofstra,L.,et al.,Lancet 356:209−212,2000
【非特許文献10】
Kunzelmann−Marche,C.et al.,J.Biol.Chem.276:5134−5139,2001
【非特許文献11】
Matsuno,T.et al.,Transplant Proc.,28:1226−1227,1996
【非特許文献12】
Momchilova,A.,et al.,Arch.Biochem.Biophys.381:295−301,2000
【非特許文献13】
Sims,P.J.,et al.,J.Biol.Chem.264:17049−17057,1989
【非特許文献14】
Sulpice,J.C.,et al.,J.Biol.Chem.269:6347−6354,1994
【非特許文献15】
Van−Engeland,M.,et al.,Chytometry,31:1−9,1908)
【非特許文献16】
Verhoven,B.et al.,J.Exp.Med.182:1597−1601,1995
【非特許文献17】
Wiedmer,T.,et al.,Biochim Biophys Acta,1467:244−253,2000
【非特許文献18】
Wylie,AH.,et al.,Int Rev.Cytol 68:251−306,1980
【非特許文献19】
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【非特許文献20】
Zhou,Q.,et al.,J.Biol.Chem.272:18240−18244,1997
【非特許文献21】
Wylie,AH.,et al.,1980
【非特許文献22】
Bursch,W.,et al.,1992
【非特許文献23】
Van−Engeland,M.,et al.,1998
【非特許文献24】
Bevers,EM.,et al.,1999
【非特許文献25】
Balasubramanian,K.,et al.,1997
【非特許文献26】
Hofstra,L.,et al.,2000
【非特許文献27】
Bevers,EM.,et al.,1983
【非特許文献28】
Kunzelmann−Marche,C.,et al.,2001
【非特許文献29】
Verhoven,B.,et al.,1995
【非特許文献30】
Sulpice,J.C.,et al.,1994
【非特許文献31】
Sims,P.J.,et al.,1989
【非特許文献32】
Zhou,Q.,et al.,1997
【非特許文献33】
Basse,F.,et al.,1996
【非特許文献34】
Zhao,J.,et al.,1998
【非特許文献35】
Frasch,S.C.,et al.,2000
【非特許文献36】
Wiedmer,T.,et al.,2000
【非特許文献37】
Frasch,S.C.,et al.,2000
【非特許文献38】
Daleke,D.L.,et al.,2000
【発明の開示】
【0013】
発明の要約
本発明は発明者による細胞への薬剤輸送体(drug transporter)としてPLSの活性の知見に基づく。さらに発明者は、多くがPLSが活性化されている細胞への選択的膜貫通輸送にPLSを利用できるリン脂質構造をもたない化学化合物を特性決定した。
【0014】
すなわち本発明に従い、PLSが媒介する輸送をPLS輸送系が活性化されている細胞へ分子を選択的に標的とするための基礎として、および治療的および診断的目的にそのような細胞と他の細胞型との間を識別する方法として使用する。
【0015】
PLSが活性化されている細胞へ化学化合物を迅速に輸送するためのPLS−依存的メカニズムは今後、「PLS−依存的輸送(PLS−dependent transport:PDT)」と称する。
【0016】
PDTにより送達される化合物は今後、「PLS−依存的に輸送される化合物(PLS−dependent transported compound:PDTC)」と称する。
【0017】
本発明の内容において用語「PDT−活性化細胞(PDT−activated cell)」は、異なる型(例えば異なる組織、異なる系統等)のいずれかの細胞と比較して、より高いPLS活性:または同じ種類の正常な(健康、静止)細胞と比較して、病気の細胞または特定の病理学的または生理学的改変を示す細胞中に見いだされるより高い活性を現す細胞を意味する。好ましくはPDT−活性化細胞はアポトーシス細胞(特にアポトーシスの初期段階の細胞)、活性化を受けている細胞(例えば活性化血小板または活性化炎症性細胞)および損傷細胞(例えば損傷した赤血球)から選択される。対照的に、健康な、静止細胞は有意なPDT活性を現さず、それゆえにPDT活性化細胞とは考えられない。したがって本発明は治療的および診断的目的にPDTをこれらの細胞群間を識別する方法として利用する。
【0018】
本発明の内容において用語「選択的標的化(selective targeting)」は、医薬として有用な薬剤(medicinally−useful agent)の非PDT−活性化細胞への薬剤の結合および/または侵入(entering)の速度よりも、PDT−活性化細胞への結合/侵入が有意に高い速度であることを意味する。本発明の内容において医薬として有用な薬剤という用語は、診断的または治療的活性を有するPDTCと定義する。医薬として有用な薬剤は1分子、1つの型の分子または2以上の分子の結合物のいずれかを含んでなり、これにより1以上の分子がPDTC機能を提供し、そして1以上の分子が診断的または治療的活性を提供する。時には同じ分子がPDTCおよび診断または治療機能の両方を提供することができる。
【0019】
本発明は、リン脂質スクランブラーゼ(PLS)輸送系が活性化されている細胞(PDT−活性化細胞)に医薬として有用な薬剤を選択的に標的とするための方法に関し、ここで医薬として有用な薬剤はPLS−依存的に輸送される化合物(PDTC)であり、この方法は:薬剤を細胞に投与し、これによりこれらの細胞に選択的な薬剤の輸送を引き起こす、ことを含んでなる。
【0020】
また本発明は、製薬学的に許容され得る担体およびPDT−活性化細胞を選択的に標的とする医薬として有用な薬剤(該医薬として有用な薬剤はPDTCである)を含んでなる製薬学的組成物を提供する。
【0021】
また本発明により提供されるのは、PLSによりPDT活性化細胞へ輸送され得るPDTCである医薬として有用な薬剤の、該細胞への薬剤の選択的標的化のための製薬学組成物の調製のための使用である。
【0022】
PDTおよびそれにより輸送されるそれらPDTCの驚くべき知見により、幾つかの用途が導かれる。本発明の用語「診断的観点(diagnostic aspect)」の1つの観点に従い、PDTはPDT−活性化細胞、例えばアポトーシス細胞(好ましくはアポトーシスの初期段階の細胞)、損傷細胞または活性化細胞(血小板、炎症性細胞および白血球のような)に診断用化合物を輸送するために使用することができる。これらの診断的目的に関して、PDTCはマーカー部分を含んでなる診断用化合物そのものであるか、または担体部分をもつ診断用化合物の結合体(該結合体はPDTC活性を有する)のいずれかである。用語「診断用PDTC(diagnostic PDTC)」は、本発明に従い診断的目的に利用されるPDTCを示すために使用する。
【0023】
用語「マーカー部分(marker moiety)」は、視覚的または道具による手段[蛍光標識、放射性標識、X−線画像用の標識、CTスキャン、一光子発光コンピューター断層撮影法(SPECT)、陽電子放出形断層撮影法(PET)または磁気共鳴画像法(MRI)用の標識等を含む部分のような]でそのシグナルの同定を可能とする特性を有する診断的PDTC内の部分を示す。PDTCは放射性同位体であり得る画像用のマーカー、例えば99mテクネチウム、111インジウムまたは123I、MRI用のマーカー(例えばガドリニウム)、コンピューター断層撮影用(CT)のマーカーまたはPET用のマーカー(例えば18F)を含んでなることができる。マーカーが金属イオンである時、PDTCはマーカーの錯化のためにキレーターも含んでなることができる[例えばテクネチウムの錯化用にモノアミン−モノアミド−ビスチオールまたはビス−(アミノエタンチオール)を含んでなるキレーターのようなN2S2キレーター]。場合によってはPDTCは蛍光特性のような固有の画像特性も有する。
【0024】
本発明の診断的観点による方法には、PDT−活性化細胞中のマーカー部分の検出を含む。PDT活性化とアポトーシスのプロセス、細胞活性化または細胞損傷との間の直接的相関により、診断的PDTCの投与でこのような画像手段により組織から得られるシグナルは、上記の任意のプロセスを受けている組織内の細胞数またはフラクションの分析および定量に使用することができる。
【0025】
本発明の診断的観点は、例えばアポトーシス細胞、特にアポトーシスの初期段階の細胞、損傷細胞または活性化細胞、特にそれら活性化の初期の細胞を検出するために利用することができる。活性化細胞は例えば活性化血小板であることができ;活性化血小板の検出は凝血または凝血による血管閉塞の危険性の評価を可能とする。活性化細胞は活性化炎症性細胞または白血球であることもでき、この場合、診断的PDTCは炎症プロセスの診断を可能とすることができる。
【0026】
本発明の用語「治療的観点(the therapeutic aspect)」の別の観点によれば、PDTはPDTが活性化される細胞[例えば、アポトーシス(特に死のプロセスの初期段階)の細胞、活性化血小板のような活性化を受けている細胞(特に活性化の初期段階の細胞)、または損傷細胞]に治療物質を標的化するか、または輸送するために使用することができる。標的化は細胞の生物学的活性をモジュレートし(modulating)(下方(down)または上方(up)モジュレーション)、細胞を傷害から保護し、病理学的プロセスを逆転させ、または細胞死を強化する等の目的に使用することができる。用語「治療用PDTC」は標的細胞内で上に挙げたような効果を発揮するために、細胞中に選択的に送達されるPDTCを示すために使用する。用語「エフェクター部分(effector moiety)」は、いったんに細胞に結合そして内在化されれば(internalized)細胞に所望の効果を誘導する、PDTC内に含まれる部分を示すために使用する。該所望の効果は特に、細胞の生物学的活性をモジュレートし、細胞を傷害から保護し、病理学的プロセスを逆転させ、または細胞死のプロセスをモジュレートすることを含んでなる治療効果である。
該治療的目的に関して、PDTCはエフェクター部分そのものであるか、またはエフェクター部分と担体部分の結合体のいずれかであり、該結合体はPDTC活性を有する。アポトーシス細胞について、該治療物質は好ましくは細胞死をモジュレートする(強化またはそれからの保護のいずれか)物質である。活性化血小板またはアポトーシス細胞については、該治療物質は好ましくは血液凝固を調節する物質である[例えば抗凝固剤、繊維素溶解(fibrinolytic)剤または抗血小板剤(血小板凝集のインヒビターのような)]。活性化炎症性細胞について、該治療物質は好ましくは抗−炎症剤、または免疫系をモジュレーションすることができる薬剤である(すなわち、免疫−調節剤(immuno−modulatory drug))。そのような炎症性細胞は、例えば白血球またはマクロファージであり得る。
【0027】
治療的観点に従い、本発明の方法はPDT−活性化により傷付けられた細胞または組織(すなわちアポトーシス細胞;血小板または白血球のような活性化細胞;または損傷細胞)に選択的に薬剤を送達することによる疾患の処置を改善するために利用することができる。
【0028】
時にはPDTCまたは医薬として有用な薬剤はその全体として細胞に影響を及ぼすか、または細胞を検出する目的のいずれかの目的に役立つ(それぞれ治療的または診断的観点に従う)。しかしまたは、PDTCは定めたマーカー部分またはエフェクター部分、場合により、および担体を含んでなることができ、ここで該担体はマーカー部分またはエフェクター部分と一緒に結合してPDTCを形成する。PDTCは診断的および治療的目的の両方で作用することができる部分を含んでなることができる。
【0029】
治療的観点の1つの態様に従い、PDTCは本質的に即座の効果のために細胞に送達される。治療的観点の別の態様に従い、PDTCは後に細胞内でのエフェクター部分の漸次的な放出を目的として、PDTが活性である細胞(例えばアポトーシスの初期段階の細胞、血小板または炎症性細胞のような活性化細胞、または損傷細胞)中に治療的物質の貯蔵を作成するために送達される。場合により放出はPDT−依存的プロセスであり、すなわちここでPDTは細胞に薬剤を標的とするために作用するだけではなく、後に細胞内の貯蔵から薬剤の遅れた徐放性を可能とするためにも作用する。この態様に従う治療的PDTCの例は、血液凝固をモジュレートできる分子である。血液凝固をモジュレートできるPDTCは、最終的に中に蓄積する凝血内の活性化血小板またはアポトーシス内皮細胞を本発明に従い標的とする抗凝固剤、抗血小板剤および繊維素溶解剤から選択することができる。このようにPDTCは血栓プロセスのその場、すなわち血栓形成の部位で阻害効果を発揮することができる。この態様に従う治療的PDTCの別の例は、抗−炎症剤または免疫−調節剤であり、すなわち炎症の焦点を標的とし、またはアポトーシスの焦点を標的とするアポトーシスのモジュレーター(インヒビターまたはエンハンサー)である。
【0030】
最後に上記の知見はアポトーシス、損傷または活性化細胞を標的とする新規化合物のスクリーニングおよび探索のための方法を導く。そのような化合物の同定は診断または治療的目的のいずれかに望ましい可能性を有する。そのようなスクリーニング法はそれらのPDTCとして役立つ能力について化合物をスクリーニングすることに基づくことができる。
【0031】
本発明によるPDTCは以下の特性を有する:
(a)PDTCの細胞への輸送は該細胞のPLSの活性化で増加し、該活性化は例えば細胞内Ca2+レベルの上昇から生じる;および
(b)PLSが活性化されている細胞へのPDTCの輸送は、適切な条件下での該細胞のPLSの阻害(例えばCa2+の除去による)、またはPKCδの阻害(例えばロッテレリン(rottlerin)のようなインヒビターによる)で減少する(Frasch,S.C.,et al.,2000)。
【0032】
好ましくは本発明によるPDTCは以下のさらなる特徴のうちの1つ、または両方を有する:
(c)PDTCは両親媒性構造、すなわち親水性および疎水性部分の両方を有し;好ましくは疎水性部分が芳香族基(1つまたは複数)、脂肪族基(1つまたは複数)、金属原子(1つまたは複数)を含んでなる疎水性金属キレート(1つまたは複数)およびそれらの組み合わせから選択され;好ましくは親水性部分は生理学的条件で荷電しており;有利には該親水性部分は両イオン状であるか、あるいは生理学的条件下で負に荷電した基である。別の好適な態様では、該疎水性金属キレート(1つまたは複数)はテクネチウムを含んでなる。
(d)PDTCはリン脂質膜層に親和性を有し;該親和性は、例えば少なくとも10:1のオクタノール:水分配係数を特徴とする。
【0033】
PDTCが2つの部分を含む場合(すなわち1方のマーカー部分またはエフェクター部分、そしてもう1方の担体部分)、2つの間の連結は細胞内で開裂されるように設計され、これによりマーカー部分またはエフェクター部分が放出される。好ましくは該開裂は細胞内酵素により行われる。
【0034】
PDTCがアポトーシス細胞または損傷細胞であるPDT−活性化細胞を標的とする薬剤を含んでなる場合では、薬剤は好ましくは細胞死のモジュレーターである。有利なことには該薬剤はアポトーシスのインヒビターまたはエンハンサーである。
【0035】
例えばアポトーシスの阻害は、慢性の内科的障害(例えば神経変性障害)または心筋梗塞または脳卒中のような急性の内科的障害のいずれかの処置に望ましくなり得る。そのような場合、PDTCは例えばカスパーゼ(caspase)インヒビター、Bc1−2のモジュレーター、酸化防止剤または他の細胞−保護的(cyto−protective)化合物でよい。
【0036】
細胞死の強化は、例えば欠陥性の有害な細胞の排除が強化されるべきである癌の処置に必要となり得る。本発明の1態様は腫瘍組織中のアポトーシスを誘導または強化することができる抗癌剤、細胞傷害剤を含んでなるPDTCである。
【0037】
PDT−活性化細胞が活性化血小板である場合には、本発明の方法により活性化血小板を標的とするPDTCは血小板活性のインヒビター(例えば血小板凝集のインヒビター)、血液凝固のインヒビターまたは繊維素溶解剤であることができる。
【0038】
PDT−活性化細胞がリンパ球またはマクロファージのような活性化された白血球(WBC)である場合には、本発明の方法により標的とされる薬剤は抗炎症剤、免疫−調節剤またはマクロファージ活性のモジュレーターであることができる。
【0039】
任意に本発明のPDTCは侵入した後に細胞内にPDTCのトラッピング(trapping)を強化することができる部分(今後、「トラッピング強化部分(trapping enhancing moiety:TEM)」も含んでなることができる。この部分は薬剤が侵入した後に細胞から薬剤の流出を下げることを援助することを目指す。好ましくは該TEMは細胞に侵入した後に選択的にPDTCから解離する基を含んでなるので、該解離の生成物は例えばその脂質溶解性または静電的特性により細胞の内側に維持される。そのような解離は細胞内酵素による開裂によることができる(例えばエステラーゼ)。
【0040】
治療用PDTCのエフェクター部分は、上記のように担体部分に結合した、その治療活性が知られている薬剤でもよい。該薬剤はこのようにPDT活性化を受けている細胞、組織または器官を選択的に標的とすることができる。いったん薬剤が標的に到達すれば、薬剤はその治療活性をそこで発揮することができる。この薬剤は未だに結合体の一部である時、またはそれらから外れた後(例えば天然の酵素活性により、または任意の既知の他のメカニズムにより成された開裂、破壊等による)のいずれかで治療活性を発揮することができる。該PDTCがTEMを含んでなる場合には、該TEMは細胞内で薬剤の蓄積を増すように作用することができる。
【0041】
エフェクター部分は組成物が意図する特異的な疾患に従い選択するべきである。神経変性障害、脊髄形成異常症候群、AIDS、種々の虚血性または毒性損傷または臓器移植後の移植片損失のような疾患が不適切および過剰なアポトーシスにより現れる場合には、、薬剤は好ましくはアポトーシスを阻害することができるべきである。中でもそのような薬剤は、カスパーゼインヒビター、酸化防止剤または他のアポトーシス−阻害剤であることができる。
【0042】
抗癌プロトコールの効力を強化するために、PDTCはエフェクター部分として抗癌剤を含んでなることができる。抗癌プロトコールの強化は以下のいずれかにより達成される:(1)該抗癌剤の癌組織への標的化;異常に過剰なアポトーシスは異常な組織増殖に平行してしばしば腫瘍内で発生し、そして該アポトーシスは腫瘍の活発度(aggressiveness)のレベルに正に相関することが多い;あるいは(2)アポトーシスの2つの波(wave)の使用:第1の波は、腫瘍内のアポトーシスプロセスを開始/上昇させることを目的とした標準的な化学療法または放射線療法剤を使用することにより達成され;続いてアポトーシスの第2の波は、抗癌剤を含んでなるPDTCにより誘導され、該PDTCを第1の波により生じたアポトーシスの焦点に標的化する。本発明の方法のこのような態様により、抗癌剤を含んでなるPDTCが腫瘍内のアポトーシスで傷つけられた領域に標的化され、これにより局所的な腫瘍を殺すプロセスが強化される。
【0043】
疾患が血小板活性化に関係する場合には、エフェクター部分は好ましくは血小板活性および/または血液凝固を阻害することができる。そのようなエフェクター部分は抗血小板剤、抗凝固剤または繊維素溶解剤であり得るはずである。そのようなエフェクター部分は抗血小板剤、抗凝固剤または繊維素溶解剤であることができる。そのような疾患は例えば、アテローム硬化症、動脈または静脈血栓症、血栓−塞栓症、心筋梗塞、脳卒中、深部静脈血栓症、播種性血管内凝固症(DIC)、血栓性血小板減少性紫斑症(TTP)、鎌状赤血球症、サラセミア、抗リン脂質抗体症候群、全身性エリテマトーデス等であり得る。
【0044】
疾患が白血球(WBC)またはマクロファージの過剰の活性化に関連する場合には、エフェクター部分は好ましくは抗炎症剤または免疫−調節剤であるべきである。中でもそのような障害には、全身性エリテマトーデス(SLE)のような自己免疫性障害、慢性関節リウマチ、強皮症または他の種類の結合組織障害;甲状腺炎;天疱瘡または結節性紅斑のような皮膚障害;自己免疫血液障害;重症筋無力症のような自己免疫神経障害;脈管炎;潰瘍性大腸炎のような炎症性腸障害等を含む。
【0045】
また本発明は、PDTCをスクリーニングし、そして同定するための方法に関し、すなわちアポトーシス、損傷または活性化細胞を選択的に標的とする新規化合物の探索に関する。本発明によるPDTCは、その細胞への輸送が細胞のPLS活性のレベルに対する依存に基づき選択することができる。したがって該細胞のPLS活性をモジュレートする条件を提供することにより細胞へのPDTC輸送をモジュレートする能力は、そのようなPDTCを選択するための手段を提供する。該輸送は例えば細胞性PKCδ活性の操作および/または周辺Ca2+レベルの操作(温度およびpHのような生理学的条件下で)により制御することができ、例えばCa2+およびPKCδ活性の存在下で細胞への比較的急速な輸送を現すが、これら条件の少なくとも1つが存在しなければ輸送の低下を現す化合物はPDTC候補であろう。
【0046】
例えば化合物は活性化PDTを有する細胞とのインキューベーションによりスクリーニングされ、そして該化合物の該細胞への輸送をモニタリングすることができる。そのようなスクリーニングにより選択される化合物は、Ca2+の減少(depletion)のようなPDTを阻害する条件下でのそのような輸送についてさらにスクリーニングされ得る。
【0047】
実際に、PDTCとして役立つ可能性がある候補を同定するアッセイは、既知の濃度の種々の候補化合物を細胞の外側に置き、PKCδ活性を操作し、かつ/または周辺(細胞内および細胞外)Ca2+レベルを操作し、そして続いて細胞内の化合物レベルを測定することにより行うことができる。PKCδ活性の阻害はロッテレリンのようなこの酵素のインヒビターの投与により行うことができる。Ca2+レベルの上昇によるPDTの活性化は、例えば細胞がインキューベーションされる培地中のCa2+濃度を上げ、そしてA−23187のようなカルシウムイオノフォアの同時投与により達成することができる。Ca2+濃度の減少によるPDTの阻害は、それぞれEGTA[エチレングリコール−ビス(ベータ−アミノエチルエーテル)−N,N,N’,N’−テトラ酢酸]およびBAPTA[1,2−ビス(2−アミノフェノキシ)エタン−N,N,N’,N’−テトラ酢酸]のようなそれぞれ高親和性細胞外および細胞内Ca2+キレーターにより達成することができる(Momchilova,A.,et al.,2000)。細胞内薬剤レベルの測定は、当該技術分野で既知の標準的手順により行うことができる。
【0048】
本発明の目的に関して、PDTの活性化で達成される細胞内濃度と、PDTの阻害で達成される細胞内濃度との間の比率は、好ましくは>2であるべきである。
【0049】
具体的な態様では、PDTCとして役立つ可能性がある候補を同定するためのアッセイは:
(a)PLSおよびPKCδが発現し、そして機能する細胞系を提供し、;
(b)PDTの活性化に適する条件を提供し;
(c)既知濃度の候補化合物を細胞系の外側に置き、そしてある時間の後に細胞内で達成された化合物の濃度を測定し;
(d)工程(a)および(c)を繰り返すが、工程(b)をPDT活性が阻害される条件を提供することにより置き換える、
ことを含んでなる。
【0050】
(d)で測定された濃度に比べて、(c)で少なくとも2倍高い細胞内濃度を有する化合物は、PDTCとして役立つ可能性がある候補化合物である。好ましくはこの時間は3〜5分であるべきである。
具体的な態様の説明
本発明の方法においてPDTCとして使用することができる化合物の具体的な群は、出願人の同時係属PCT出願第PCT IB/01/02282号パンフレットに記載され、そして式Ce(式中、eは1、2および3から選択され、そしてCは式(I):
【0051】
【化1】
【0052】
ここで該C基は各々が同じかまたは異なってもよく、そしてそして
式中、
Zはシクロアルキル、シクロアルケニル、ヘテロシクリル、アリールまたはヘテロアリール基またはそのような基の組み合わせを形成する環系を表し、該環系は5〜10個の原子からなり;
XはCH、CH2、N、NH、OまたはSを表し;
n、m、rおよびpは各々が独立して0または1であり;ここでn+r=1;m+p=1;
R1基は各々が同じかまたは異なってもよく、そしてAおよびL−Aからなる群から独立して選択され、ここでL基は各々が同じかまたは異なってもよく、そしてD、U、U−D、D−U、D−U−O、O−U−D、D−U−NH、NH−U−D、D−U−DおよびU−D−Uからなる群から独立して選択され;
Uは水素を表すか、または場合により置換されたC1−C10アルキレン、C2−C10アルケニレン、C3−C10分枝アルキレン、C3−C10分枝アルケニレン、C3−C6シクロアルキレン、シクロアルケニレン、アリール、ヘテロシクロアルキレン、ヘテロシクロアルケニレン、ヘテロアリールおよび該基の任意の組み合わせから選択され;
DはO、S、SO、SO2、SO2NH、NHSO2、NH、PO、PO2、POOH、PO(NH)2、NHPOOH、CO、C(O)O、NHCO、CONH、SO2NHCHCOOH、SO2NHCOまたはDが二価の基である時に上記リストからの対応する意味からなる群から選択され;
A基は各々が同じかまたは異なってもよく、そしてeが1である時、約7のpHで荷電した部分であるか;あるいはeが2または3である時、A基は極性の非荷電部分および約7のpHで荷電した部分から独立して選択され、該荷電した部分は正に荷電しているか、または負に荷電しているか、または両イオン状態であり;
R2はWR3 bであり、ここでWは不存在であるか、または2級または3級アミン、酸素、硫黄およびDからなる群から選択され、ここでDは上記定義の通りであり;
bは1、2または3であり、
R3は水素、C1−C6アルキル、C2−C6アルケニル、C3−C8分枝アルキルおよびC3−C8分枝アルケニルから選択され、そしてbが2または3である時、R3置換基は同じかまたは異なってもよく、そして
eが2または3である時、C基は直接的にまたはL部分を介して互いに連結する、 を有する基である)
を有する化合物(式(I)の構造の製薬学的に許容される得る塩および水和物を含む)である。
【0053】
式CeのPDTCは上記に定義したようなマーカー部分またはエフェクター部分を含んでなるか、またはL基を介してマーカー部分またはエフェクター部分に結合することができ、ここでL基は上記定義の通りである。
【0054】
PDTCの具体例は以下の通りである:
−式(V):
【0055】
【化2】
【0056】
式中、G1、G2、G3およびG4基は同じかまたは異なってもよく、そして水素、COOH、C(O)NH2、NH2および−N+(CH3)3から独立して選択され;Mは不存在、C(O)NH、NH、O、S、S−S、CH2、(CH2)2−、NH(CH2)2NH、N(CH2)kCH(COOH)およびN+(CH3)(CH2)kCH(COOH)から独立して選択され;Q1、Q2、Q3およびQ4基は同じかまたは異なってもよく、そして不存在または(CH2)kから選択され、kは1〜6の整数であり、そしてR3は水素またはC1−C6アルキルを表す、
の化合物(それらの製薬学的に許容され得る塩および水和物を含む);
−式(VII):
【0057】
【化3】
【0058】
式中、
R3置換基は同じかまたは異なってもよく、そして水素、C1−C6アルキル、C2−C6アルケニル、C3−C8分枝アルキルおよびC3−C8分枝アルケニルからなる群から独立して選択され、yは2〜6の整数を表し、zは1〜6の整数を表し、そしてTは不存在、水素およびメチルから選択される、
の化合物(それらの製薬学的に許容され得る塩および水和物を含む);
−式(VIII):
【0059】
【化4】
【0060】
の化合物(それらの製薬学的に許容され得る塩および水和物を含む);
−式(IX):
【0061】
【化5】
【0062】
式中、R3は水素またはメチルを表す
の化合物(それらの製薬学的に許容され得る塩および水和物を含む);R3がメチルである場合、化合物はNST830と命名されている。
−今後DDLとも称する式(X):
【0063】
【化6】
【0064】
の化合物(それらの製薬学的に許容され得る塩および水和物を含む);および
−今後DDCとも称する式(XI):
【0065】
【化7】
【0066】
の化合物(それらの製薬学的に許容され得る塩および水和物を含む)。
アポトーシス性のPDT−活性化細胞を特徴とする疾患
神経変性障害(例えばパーキンソン病、アルツハイマー病、ハンチントン病)、AIDS、脊髄形成異常症候群、虚血性(例えば心筋梗塞、脳卒中)または毒性損傷、臓器移植後の移植細胞損失のような過度のアポトーシスの発生を特徴とする疾患。アテローム硬化症斑、特に脆弱(vulnerable)/不安定な斑も、内皮細胞、平滑筋細胞およびマクロファージのアポトーシスを特徴とする。腫瘍および特に高度に悪性/活発な腫瘍も過剰な組織増殖に加えて、アポトーシス細胞数の上昇を特徴とする。
細胞活性化(例えば活性化血小板または活性化白血球)によるPDT−活性化細胞を特徴とする疾患
1.過剰な血液凝固により現れる疾患、ここでPDT活性化は血小板活性化中、かつ/または他の細胞要素(例えば内皮細胞)の活性化または傷害中に起こる。中でもこれらの疾患には動脈および静脈血栓症、血栓−塞栓症(心筋梗塞、脳卒中、深部静脈血栓症、播種性血管内凝固症(DIC)、血栓性血小板減少性紫斑症(TTP)、鎌状赤血球症、サラセミア、抗リン脂質抗体症候群、全身性エリテマトーデス;不安定なアテローム硬化症斑を含む。
2.WBCまたは組織マクロファージの活性化に関係する炎症性または免疫性疾患;中でもこれらの疾患には全身性エリテマトーデス(SLE)のような自己免疫性障害、慢性関節リウマチ、強皮症または他の種類の結合組織障害;甲状腺炎;天疱瘡または結節性紅斑のような皮膚障害;自己免疫血液障害;重症筋無力症のような自己免疫神経障害;脈管炎;潰瘍性大腸炎のような炎症性腸障害、臓器移植拒絶等を含む。
【0067】
これらの病的状態、障害または疾患の検出は、単に具体的な個体の疾患状態の存在を診断するためにそれ自体が目的となり得る。
【0068】
上記検出は疾患の重篤度、疾患の経過の特徴またを評価する目的で、あるいは種々の治療の使用様式に対する応答を監視するために、疾患があることが知られている人にも行うことができる。そのような監視の例は、抗癌療法に対する応答の評価である。ほとんどの抗腫瘍剤はそれらの効果をアポトーシスの誘導により発揮する(Eastman,A.,1990)。したがってPDTCは抗癌療法により腫瘍に誘導されたアポトーシスを検出するために有用となり得る。腫瘍細胞中のPDTC活性化の検出を介したそのようなアポトーシスの画像は、腫瘍細胞の死を誘導する処置の使用様式の効力をより良く、しかも直接評価することにより、抗癌処置の至適化を可能とするはずである。
【0069】
さらに該検出は抗癌処置の悪影響を監視するために使用することができる。そのような悪影響の大部分は、胃腸管表皮または骨髄造血系のような正常で未だ感受性細胞における抗癌処置による望ましくないアポトーシスの誘導による。そのようなPDTCを使用したアポトーシスの検出は、そのような望ましくない組織傷害の初期診断および該処置プロトコールのより良い至適化を可能とすることができる。
【0070】
さらに、該検出は腫瘍内で本来のアポトーシス負荷量(load)(すなわちアポトーシスを受けている細胞の画分)の特性決定も目指してもよく;該負荷量は腫瘍の活発度と相関することが多いことも知られている。該アポトーシス負荷量の検出は転移の検出も補助することができる。
【0071】
同様に、本発明の方法により検出される可能性があるアポトーシスは移植片拒絶中の細胞損失に主要な役割を果たすので、PDTCは臓器移植後の移植片の生存を監視するために有用となり得る(Matsuno,T.et al.,1996)。
【0072】
加えて、該検出は細胞死の評価の測定を可能とすることにより、細胞−保護的処置に対する応答を監視することを目指し、細胞死の阻害を目指し、すなわち種々の疾患(例えば上記に挙げたような)に関してそのような活性を表すことができる薬剤をスクリーニングし、そして開発することを目指すことができる。
【0073】
検出はアポトーシス、細胞活性化または細胞損傷の研究で、インビトロまたはインビボの両方でPDT活性化に伴う生理学的または病理学的条件下での組織培養または動物実験で、基礎的な研究目的のために行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0074】
図面および実験手順の詳細な説明
図1:Jurkat細胞を抗−Fas抗体(0.1μg/ml)で3時間処理した。結果として著しい割合の細胞がアポトーシス性(すなわちPLS−活性化細胞)となった。引き続きPLSの阻害に関して、カルチャーを次に30分間、EGTA(1mM)およびBAPTA(20μM)で処理した(すなわちPLS−阻害カルチャー)。両方のカルチャーをDDL(1μM、2分)で処理し、そして蛍光顕微鏡(オリンパス:Olympus)で視覚化した:
(a)PLS−活性化カルチャー:幾つかの細胞はDDL結合を現し、これらの細胞にアポトーシスプロセスが起こっていることを反映している。DDLはアポトーシス細胞に内面化され、細胞質を染めるが核は染めないことが示される。
【0075】
(b)PLS−阻害カルチャー:DDL−結合の強度に顕著な減少が観察される。
【0076】
(c)阻害された−PLSの再活性化:(b)と同じカルチャーへのCa2+(1mM)およびカルシウムイオノフォアA23187(2μM)の投与によるPLSの再活性化は、強力なDDL取り込みの再獲得を生じた。倍率は×400。
【0077】
図2:HeLa細胞はカルチャーを96時間、成長培地を交換せずにインキューベーションすることにより成長させた(age)。結果として、顕著な割合の細胞がアポトーシス性となった。次いで細胞をDDL(1μM、2分)と異なる3つの条件下でインキューベーションした:上記のようなPLS−活性化;PLS−阻害;および阻害された−PLSの再活性化。蛍光強度(幾何平均)値の定量的分析を示す。
【0078】
図3:培養したJurkat細胞(A)を抗−Fas抗体(0.1μg/ml)によるアポトーシスを受けるように3時間誘導した。続いて両方の対照細胞(AおよびC)およびアポトーシス細胞(BおよびD)を次に50μMのDDCと1μMのロッテレリン(PKCδのインヒビター)の存在下(CおよびD)および不存在下(AおよびB)でインキューベーションした。FACS分析の前に、細胞はプロピジウムヨージド(PI)(細胞死の後期中の膜崩壊(disintegration)のマーカー)でも同時染色した。ドットプロットで示すように、左下方形(quadrant)は健康な細胞の非染色画分を示す。右下方形はアポトーシスの初期段階で新たに形成された細胞群を示す。これらの細胞はPLS−活性化細胞であり、未だ膜の統合性(integrity)を維持し、そしてPIを排除している。DDCおよびPIの両方に結合する細胞、すなわちアポトーシスの後期の細胞は、右上方形に表す。アポトーシスの誘導は、顕著で明確なアポトーシスプロセスの初期段階の細胞群の発生を伴い、DDCに選択的に結合し、そして右下方形のプロットを占める。ロッテレリンによるPLSの阻害はこの細胞群を著しく減少させた(46%から7.9%、それぞれB対D)。UV軸はDDCの蛍光強度を示し;FL2軸はPIの蛍光強度を示す。
【0079】
図4:Jurkat細胞は抗−FasAb(0.1μg/ml)を用いた3時間の処理によりアポトーシスを受けるように誘導した。引き続き、細胞を50μMのDDCおよびPIを用いて1mMのCaCl2の存在下またはカルシウム欠乏条件下(すなわちカルシウムキレーターBAPTAおよびEGTAの同時投与)で同時にインキューベーションした。DDCおよびPIの結合をFACSにより評価した。
【0080】
図4:AおよびC:対照細胞;BおよびD:アポトーシス細胞;AおよびB:Ca2+を含む;CおよびD:Ca2+欠乏。各ドットプロットの下左方形は、健康な細胞の非染色画分を表す。下右方形はPLSの活性化を特徴とするが未だ膜の統合性を維持しているアポトーシスの初期段階の新たに形成された細胞群を表す。示したように、これらの細胞は顕著なDDC結合を現す一方、PIを排除する。しかし初期アポトーシスでの細胞へのDDC結合は、カルシウム欠乏によるPLSの阻害で著しく失われた(B対D)。
【0081】
図4Bはアポトーシスの初期で細胞によるDCCの取り込みの定量を示す(実線、暗いカラム)。取り込みはCa2+欠乏を介するPLSの阻害により遮断された。内部対照として、アポトーシスプロセスの後期段階における細胞へのDDCの結合は、点のカラムにより示す。これらの細胞で細胞膜の統合性が失われると、分子はPLSとは無関係に細胞へ自由に入ることができ、それ故にアポトーシスプロセスの後期段階におけるこれら細胞に及ぼすCa2+欠乏によるPLS阻害の効果はないことが観察された。
【0082】
図5:Jurkat細胞は、パン−カスパーゼ(pan−caspase)インヒビターZ−VAD−frnkの存在または不存在下で3時間、抗−FasAb(0.1μg/ml)を用いた処理によりアポトーシスを受けるように誘導し、そして次にDDCで5分間処理した。示すのは反応(event)の数(カウント、y−軸) 対 蛍光強度(UV、x−軸)であり、これらの細胞に対するDDCの結合を反映している。示すように、アポトーシスの誘導は顕著なDDC結合を現すアポトーシスの初期段階における大規模で明確な細胞群の出現を引き起こした(点−破線、ピークB)。パン−カスパーゼインヒビターを用いた処理(破線)は、対照のベースラインレベルの蛍光値への戻り(未処理細胞、実線、ピークA)により反映されるようにこのDDC結合を廃した。内部対照として重要なことは、重大な変化がアポトーシスの後期段階には細胞へのDDCの結合において観察されなかったことであり(ピークC)、一方DDC結合はPLS−依存的プロセスではなく、むしろ崩壊した膜を通る侵入であるということである。
【0083】
図6:対照および活性化血小板を、3つの異なる条件下でDDC(5μMの最終濃度)と同時インキューベーションした:さらなる処置なし;BAPTAおよびEGTAとのインキューベーションによるCa2+−欠乏;およびCa2+およびカルシウムイオノフォアA23187の再添加後のCa2+の回復。次いで血小板をFACS分析に供した。
【0084】
A.FACSヒトスグラム;UV軸はDDCの蛍光強度を表し、一方カウント軸は血小板の数を表す。完全な血小板(細い実線)はDDCとのインキューベーションで低レベルの蛍光強度を示し、活性化血小板(太い実線)により現されるより高い蛍光値への有意なシフトは、顕著なDDC取り込みを反映している。Ca2+−欠乏で、低い蛍光値(点線)への血小板群のシフトにより反映されるようにDDC結合は著しく減少した。しかしDDC結合はCa2+の回復で完全に回復した(破線)。
【0085】
B.血小板群の異なる処理で、DDC蛍光強度の幾何平均として算出した蛍光シグナルの定量。活性化血小板は対照に比べて蛍光の著しい強化を現し、PLS活性化でのDDCの選択的結合および取り込みを反映している。Ca2+欠乏によるPLS系の阻害はDDC取り込みを著しく減少させ、そして該結合は細胞内Ca2+の補充によるPLS−再活性化で完全に回復した。したがって活性化血小板によるDDCの取り込みは、PLS−依存的プロセスである。
【0086】
図7 Jurkat細胞は、上記図3に記載したような抗−FasAb処理によりアポトーシスを受けるように誘導した。引き続き細胞を50μMのNST830と5分間インキューベーションし、PIで同時染色し、そしてFACS分析にかけた。アポトーシス細胞でPLSを阻害するために、2つの取り組みを使用した:
(i).Ca2+−欠乏:アポトーシス細胞はBAPTA(20μM)およびEGTA(1mM)の存在下で30分間、室温でインキューベーションし、そして次にNST830およびPIで上記のように染色した。
(ii).ロッテレリンによるPLS阻害:NST830およびPIで処理する前に、アポトーシス細胞を0.5μMのロッテレリンの存在下で40分間インキューベーションし、そして次にFACS分析にかけた。
【0087】
図7Aは代表的なFACS分析のドットプロットを表し、ここで左下方形は健康な細胞の非染色画分を示し、右下方形はアポトーシスの初期段階で新たに形成された細胞群を示し、そして右上方形はアポトーシスの後期段階の細胞を表す。一方、対照カルチャー(a)は低い割合のアポトーシス細胞(4%)を特徴とし、アポトーシスプロセスの誘起はNST830結合を特徴とする初期アポトーシスの大きな細胞群(64%)を導く(b)。Ca2+欠乏(c)またはロッテレリン(d)によるPLSの阻害は、このNST830結合群をそれぞれ5%および4%に減少させる。PLSの活性化および阻害は、後期アポトーシスの細胞群において変化を伴わない。UV軸はNST830の蛍光強度を示す;FL2軸はPIの蛍光強度を示す。
【0088】
図7Bは、PLS系の活性化および阻害後の後期アポトーシス細胞への化合物の結合(実線カラム)に比べて、NST830に結合する初期アポトーシス細胞の群(明るい点のカラム)における相対的変化の定量を記載する。データは図7Aから取る。後期アポトーシス細胞の細胞群はPLS系のモジュレーションによる影響を受けず、そして対照および抗−Fas処理カルチャーの両方におけるNST830−結合、PI−透過性細胞の割合は、Ca2+−欠乏またはロッテレリン処理にかかわらず影響を受けない。しかしアポトーシスを誘導すると、NST830には結合するがPIを排除する細胞、すなわち初期アポトーシスの細胞の割合に顕著な上昇がある。この上昇はCa2+−およびロッテレリン−の両方に依存的である。Y−軸は陽性反応の割合を示す。
【0089】
図8:Jurkat細胞をスタウロスポリン(staurosporine)の処理によりアポトーシスを受けるように誘導した。続いてこれらの細胞をDDCで処理した。アポトーシスの初期対後期段階における細胞によるDDC取り込みにおける相対的変化を、PLS系の誘導および阻害後に提示する。示すのは3回の独立した実験から算出した陽性の初期または後期アポトーシス反応(平均値)の割合であり、ここでアポトーシス性カルチャーで観察される反応(初期または後期のいずれか)を100%とする。後期アポトーシス細胞ではなく初期のDDCの選択的蓄積を、スタウロスポリン処理の結果として検出した。Ca2+−欠乏またはロッテレリン処理は図1に記載のように行った。これら条件のいずれかによるPLS阻害は、初期アポトーシスの細胞へのDDCの取り込みをそれぞれ14%および30%に劇的に減少させた。重要なことは、後期アポトーシスの細胞へのDDC結合はPLS系のモジュレーションによる効果が無いことであった。
実施例:
【実施例1】
【0090】
PLSの不活性化はDDLのアポトーシス細胞への輸送を阻害する:Ca2+−欠乏実験
培養したJurkat細胞(ヒト成人T細胞白血病細胞)は、10%ウシ胎児血清(FCS)、4mMのL−グルタミン、1mMのピルビン酸ナトリウム、1mMのCaCl2および抗体(100単位/ml ペニシリン;100μg/mlストレプトマイシンおよび12.5単位/mlのニスタチン)を補充したRPMI培地(ベイト−ヘメック(Beit−Haemek)、イスラエル)の懸濁液で成長させた。アポトーシスを誘導する前に、培地をHBSバッファー(10mM HEPES;140mM NaCl、1mM CaCl)と交換した。次いでアポトーシスは抗−FasAb(0.1μg/ml;3時間)の処理により誘起した。
【0091】
そのような手順により、カルチャー内で大きな割合のアポトーシス細胞の蓄積が最高となる。次いでカルチャーは最終濃度1μMのDDLと5分間インキューベーションし、次いで蛍光顕微鏡用に直ちに採取した[オリンパス蛍光顕微鏡、モデルIX70、360nmの励起波長、530nmの発光]。
【0092】
PLSが活性化されたアポトーシス細胞による選択的かつ迅速なDDLの取り込みをカルチャー中で検出し、一方、アポトーシスを受けない完全な細胞は明白に有意なDDLに結合しなかった(図1)。DDL蛍光はこれらの細胞の細胞質で観察されたが、核内では観察されなかった。
【0093】
PLS活性のモジュレーションはカルシウム減少−補充手順(Momchilova,A.et.al.,2000)により達成された。Ca2+−欠乏によるPLSの阻害は、細胞を細胞外および細胞内錯化剤EGTA(エチレングリコール−ビス(β−アミノエチルエーテル)−N,N,N’−テトラ酢酸 1mM)およびBAPTA−AM([1,2−ビス(o−アミノ−フェノキシ)エタン−N,N,N’,N’−テトラ酢酸テトラ−(アセトキシメチル)エステル、20μM)とそれぞれインキューベーションすることにより行った。そのような手順は細胞内または細胞外のいずれかに存在する可能性があるCa2+の痕跡を排除する。アポトーシスを3時間誘導した後、細胞を該PLS阻害に30分間供した。次いで細胞をDDLと5分間インキューベーションし、そして蛍光顕微鏡に供した。PLSの阻害は細胞によるDDL取り込みに顕著な低下を引き起こし、蛍光強度に顕著な減少を生じた。
【0094】
PLS−再活性化に関しては、EGTA/BAPTA−処理細胞を今度はCaCl(1mM)およびカルシウムイオノフォアA23187(2μM、カルビオケム(Calbiochem)、ダームスタッド、ドイツ)で処理し、すなわち周辺のCa2+レベルを上げた。そのようなPDT活性化で、アポトーシス細胞は迅速かつ選択的および顕著なDDL取り込みを現した。
【0095】
PLS活性に依存するアポトーシス細胞によるDDL取り込みは、フローサイトメトリー(FACS)分析によっても証明された。このために、培養し成長させたHeLa S3細胞(ATCC CCL−2.2)は、CaCl(1.8mM)を含み、そして2mMのL−グルタミン;100単位/mlのペニシリン;100μg/mlのストレプトマイシン;12.5単位/mlのニスタチンおよび10%ウシ胎児血清(FCS)を補充したダルベッコの改良イーグル培地(DMEM)中で成長させた。細胞を5×106細胞/プレートの密度で10cm3の培養皿に10mlの容量でまき、そして成長培地を交換することなく96時間、カルチャー中で成長させた。そのような手順により、カルチャー中でアポトーシス細胞の大きな割合が最高となる。カルチャー(1×107/ml)は次いでHBS中にて5分間、5μMの最終濃度のDDLとインキューベーションし、そしてベクトン−デッキンソン(Becton−Dickinson)セルソーターおよびCellQuestソフトウェアを使用して結合したDDLを検出するためにFACS分析用に直ちに取り出した。励起は360nmであり、そして発光は530nmで測定した。
【0096】
3つの異なる条件を調査した(図2);アポトーシスプロセスによるPLS−活性化、PLS−阻害;および阻害された−PLSの再活性化。アポトーシス細胞(すなわちPLS−活性化細胞)はより高い蛍光レベルへの明らかなシフトを現し、これら細胞への顕著な選択的DDL結合を示す。Ca2+欠乏によるPLS阻害は、このシフトによりほぼ完全に廃止された。しかしCa2+再投与によるPLSの再活性化は、このシフトを回復し、すなわちDDL結合およびこれらの細胞への取り込みを回復した。
【0097】
したがってこの実験は、PLSがPLS輸送体の活性化が起こる細胞、例えばアポトーシス細胞への化学化合物の迅速な膜貫通輸送のための有力な系であることを証明する。
【実施例2】
【0098】
PLSの不活性化はDDLのアポトーシス細胞への輸送を阻害する
培養したJurkat細胞は実施例1に記載したように成長させ、そして次にアポトーシスは抗−FasAb(0.1μg/ml)で3時間処理することにより誘起し、これによりこれらの細胞にPDT活性化を誘導した。
【0099】
アポトーシス細胞中のPLS活性を阻害するために、ロッテレリン(カルビオケム、ドイツ)を使用した。低用量のロッテレリンはプロテインキナーゼCδ(PKCδ)の選択的阻害を発揮することを示し、これは次にPLSの活性を調節する(Frasch,SC.,et al.,2000)。アポトーシスの誘導に続いて、細胞を1μM濃度のロッテレリンと40分間インキューベーションし、次いで250μM濃度のDDCを用いた処理に供し、そしてFACS分析のために直ちに採取した(図3)。
【0100】
ロッテレリンの存在下で、アポトーシスの初期段階の細胞へのDDCの結合に顕著な減少(右下方形)が観察され(46%から7.9%)、PLSの不活性化が初期アポトーシスのこれら細胞によるDDC取り込みに阻害をもたらしたことを示した。重要なことは、アポトーシスの後期段階の細胞群(右上方形)が内部対照として役立ったことである。アポトーシスの後期段階の細胞は、PLS活性にかかわらず膜の崩壊が化合物の細胞への侵入を導く。したがってこの細胞群はロッテレリンに応答したDDC結合に変化を現さず、これはアポトーシスプロセスの初期段階におけるDDCの取り込みにおいて、PLSの上記役割をさらに強調していた。
【0101】
アポトーシス細胞におけるPLS活性の阻害は、周辺Ca2+レベルの減少によっても達成された。アポトーシスの誘導後、対照およびアポトーシス細胞の両方(1×107細胞)をBAPTA(20μM)およびEGTA(1mM)を用いて30分間、同時処理することによりCa2+欠乏に供した。次いで細胞をDDC(250μM)およびプロピジウムヨージド(PI)を用いて処理した。DDCのこれらCa2+欠乏細胞および対照、Ca2+−処理(1mM)細胞への結合をFACSにより分析し、そしてドットプロットを図4Aに示す。各ドットプロットの下左方形は、細胞の健康な画分を表す。下右方形はアポトーシスの初期段階の新たに形成された細胞群を表し、未だ膜の統合性を維持しているがPLSの活性化を特徴とする。示したように、これらの細胞はDDC結合を現すが、PIは排除している。上右方形は、形質膜の崩壊を特徴とするアポトーシスの後期段階の細胞、すなわち通常は健康な細胞から排除されるPIを含む化合物が非選択的に透過可能であることを表す。
【0102】
アポトーシスおよび付随するPLS活性化の誘導で、細胞はDDCの取り込みに顕著な増加を表した(4.11%から38.4%)。しかしCa2+が欠乏すると、アポトーシスの初期段階の細胞によるDDCの取り込みは38.4%から8.89%に低下し、これは対照細胞の取り込みレベルと同様である。対照として重要なことは、カルシウム欠乏がアポトーシスの後期段階の細胞へのDDC結合に影響を及ぼさなかったことであり、すなわち細胞は透過性膜をもち、すなわちさらに初期アポトーシスの細胞におけるDDC取り込みのPLS活性依存性を現している(図4B)。
【0103】
この実施例は薬剤輸送系としてのPLSをさらに証明する:カルシウム欠乏による、またはロッテレリンを用いたPKCδの阻害によるPLS活性のモジュレーションは、それぞれアポトーシスの初期段階の細胞へのDDCの取り込みを調節した。
【実施例3】
【0104】
アポトーシス機構の不活性化によるPLSの阻害はDDCの取り込みを阻害する
アポトーシスの誘導はPLS活性化のための主要な経路である。したがってDDCのようなPDTCの細胞性の取り込みのPLS活性依存性を証明するために、アポトーシス細胞機構のモジュレーションをPLSモジュレーションに関する手段として使用した。このためにアポトーシスは培養したJurkat細胞を抗−Fas抗体で処理することにより誘起した。アポトーシスプロセスの阻害は、パン−カスパーゼインヒビターZ−VAD−frnk(N−ベンジルオキシカルボニル−Val−Ala−Asp−フルオロメチルケトン)により行った。DDCの対照−未処理細胞、アポトーシス細胞およびパン−カスパーゼ阻害細胞への取り込みは、FACS分析により比較した(図5)。
【0105】
Jurkat細胞(1×106)は、50μMのZ−VAD−frnkインヒビター(エンザイム システムズ プロダクツ(Enzyme systems products)、米国)の存在下または不存在下で、抗−FasAb(0.1μg/ml)を用いて37℃で3時間処理した。非処理細胞は対照として利用した。処理後、細胞を遠心し、そして50μMのDDCと5分間インキューベーションし、そしてFACS分析用に採取した。図5は細胞へのDDCの結合を反映する反応の数(カウント、y−軸) 対 蛍光強度(UV、x−軸)を示す。示したように、アポトーシスの誘導は大きな明白な群のアポトーシスの初期段階の細胞の発生を引き起こし、顕著なDDC結合を現した(点−破線、ピークB)。パン−カスパーゼインヒビター(破線)での処理はこのDDC結合を廃し、これは対照の未処理細胞のベースラインレベルまで蛍光値が戻ることにより反映された(実線、ピークA)。内部対照として重要なことは、アポトーシスの後期段階の細胞へのDDC結合に有意な変化が観察されなかったことであり、ここでDDC結合はPLS−依存的プロセスではなく(ピークC)、すなわちさらに初期アポトーシスの細胞へのDDC取り込みのPLC活性依存性がさらに強調される。
【実施例4】
【0106】
活性化血小板へのDDCの取り込みはPLS−依存的である
DDCの活性化血小板への選択的結合は、フローサイトメトリー(FACS)分析を使用して測定した。血小板リッチ血漿を健康な有志から得た。109の新鮮な血小板を遠心し(5分間、380×g)、洗浄し、そしてTyrodeのバッファー(137mM NaCl;2.8mM KCl;1mM MgCl2、12mM NaHCO3;0.4mM Na2HPO4;5.5mM D−グルコースおよび10mM Hepes pH7.4;0.35% BSA)に再懸濁した。対照血小板は氷上に維持した。
【0107】
活性化には、200μlの洗浄した血小板をカルシウムイオノフォアA23187と、5mMのCaCl2の存在下、室温でインキューベーションした。インキューベーション後、血小板を遠心し(2分間、104rpm)、そして1mlのTyrodeバッファーに再懸濁した。続いて活性化血小板は、5μMのDDCと5分間、室温で3つの異なる条件下でインキューベーションした:(i)さらなる処置なし;(ii)Ca2+−欠乏の条件下、20μMのBAPTAおよび1mM EGTAによる誘導(30分間、4℃);(iii)Ca2+の回復、ここで血小板の細胞内Ca2+レベルは1mMのCaCl2および2μMのカルシウムイオノフォアA23187の添加により補充した。非活性化血小板を対照とした。血小板はベクトン−デッキンソンのセルソーターおよびCellQuestソフトウェアを使用したフローサイトメトリー(FACS)分析に供した。励起は360nmであり、そして発光は530nmで測定した。図6Aに表すFACSヒストグラムは、活性化で対照の血小板群(細い実線)がより高い蛍光レベル(太い実線)への顕著なシフトを受け、活性化血小板の群によるDDCの結合および取り込みを反映している。
【0108】
しかしCa2+−欠乏によるPLS阻害で、DDCの取り込みは阻害され、これは血小板群のシフトが低い蛍光値へ戻ることに反映された(点線)。CaCl2を再び培地に加え、そしてCa2+−イオノフォアの投与による血小板の細胞内Ca2+の回復でPLSを再活性化し、蛍光がCa2+の減少前の活性化血小板で観察された高い値に戻った(破線)。
【0109】
図6Bは、上記のPLS活性状態で血小板に結合するDDCを反映している蛍光強度の幾何平均を示す。PLSが不活性である対照、非活性化血小板は、わずかなDDCの取り込みを示しただけであるが、PLSが活性化されている活性化血小板はより高い蛍光強度への著しいシフトを現し、顕著なDDC取り込みを反映している。該取り込みはPLS活性のレベルに著しく依存し:周辺Ca2+レベルのモジュレーションによる該活性のモジュレーションは、したがってDDCの取り込みを阻害または促進した。それゆえに血小板によるDDCの取り込みはPLS活性のレベルに依存する。
【実施例5】
【0110】
アポトーシス細胞へのNST830の取り込みおよび阻害実験
培養したJurkat細胞は、実施例1に記載したように抗−Fas抗体(0.1μg/ml)で2.5時間、アポトーシスを受けるように誘導した。続いて対照およびアポトーシス細胞の両方を50μMのNST830と5分間インキューベーションし、そして取り込みをFACSにより測定した。FACS分析前に、細胞をPIでも同時染色した。結果のドットプロットは図7Aに示す。アポトーシスの誘導は、NST830に選択的に結合し、そして右下方形のプロットを占めるアポトーシスプロセスの初期段階の大きな明白な64%の細胞群の発生を伴った。PIおよびNST830に対して非選択的に透過性の後期アポトーシスの細胞の割合には、これらの条件下で実質的な変化は観察されなかった。
【0111】
アポトーシス細胞におけるPLS活性の阻害は、2つの取り組みにより行った:
(i).Ca2+レベルのモジュレーション。
(ii).PLSインヒビターによる処理。
(i).Ca 2+ 減少−回復手順によるPLS活性のモジュレーション.
2.5時間のアポトーシス−誘導期間の終わりに、細胞(1×107)を20μMのBAPTAおよび1mMのEGTAで処理した(30分間、室温で)。PLS阻害から30分後、細胞を上記に特定したNST830で染色し、そして直ちに蛍光顕微鏡に供した(図7A)。NST830の取り組みは上記のカルシウム欠乏手順によるPLSの阻害で劇的に減少し、そして初期アポトーシスの細胞の割合に顕著な低下が観察された(64%から5%)。しかしCa2+−欠乏はPI−透過性の後期アポトーシス細胞の割合に影響を及ぼさなかった。
(ii).ロッテレリンによるPLSの阻害:
2.5時間のアポトーシス−誘導期間の後、細胞を40分間、0.5μM濃度のロッテレリンとインキューベーションした。次いで細胞をNST830(50μM)での処理に供し、PIで同時染色し、そしてFACS分析用に直ちに採取した(図7A)。ロッテレリンの存在下で、初期アポトーシスの細胞の割合に顕著な減少(64%から4%)が生じ、これはNST830(右下方形)を現し、PLS系の阻害が初期アポトーシス細胞によるNST830の選択的取り込みの阻害をもたらしたことを示した。ロッテレリンの存在下で後期アポトーシスの細胞群の割合に変化は観察されなかった(上右方形)。
【0112】
DDCおよびPIの両方に結合する透過性膜を有する後期アポトーシスの細胞数に比べて、DDCの上昇した取り込みを示す新たに形成したアポトーシス細胞数の相対的変化を、図7Bで定量的に示す。膜透過性の後期アポトーシス細胞へのDDCの結合は細胞内カルシウムレベルの変化に影響されなかったが、初期アポトーシスの細胞によるDDCの取り込みは、著しくカルシウム−依存的プロセスであった。同様な効果がロッテレリン処理後に得られた:初期アポトーシスで新たに形成された細胞群の顕著な減少が観察されたが、後期アポトーシスの細胞の割合には変化は検出されなかった。
【実施例6】
【0113】
スタウロスポリン処理細胞へのDDCの取り込みは、PLS−依存的プロセスである。
【0114】
アポトーシス細胞によるDDCの選択的取り込みは、アポトーシス誘起の種類には依存しない。これを証明するために、細胞をスタウロスポリン(アポトーシスの十分に実証された誘起物)で処理した。スタウロスポリンは抗−FasAbとは大きく異なるアポトーシス性経路で作用する。Jurkat細胞を実施例1に記載のように成長させ、そして続いて1μMのスタウロスポリン(S4400;シグマ、米国)で4時間処理した。アポトーシスの誘導後、細胞をDDC(250μM)で5分間処理し、そしてPIで同時染色し、そしてFACS分析に供した。非処理細胞を対照とした。
【0115】
DDCの取り込みを示す、両カルチャー中の初期および後期アポトーシス細胞の割合を図8に与える。スタウロスポリン処理後、DDCの初期アポトーシスの細胞への顕著な特異的取り込みが検出された(対照細胞中での36%からアポトーシス細胞中での100%)。図8に示すように、この取り込みはPLS活性のレベルに高度に依存的である:Ca2+−減少またはロッテレリン処理(該処理は実施例1に記載した通りである)のいずれかによるPLS−阻害は、DDC−の取り込みに劇的な減少を生じた。
【図面の簡単な説明】
【0116】
以下の例は細胞に化合物DDL、DDCおよびNST830を取り込むために、PLS活性化の必要性を証明し、ここでこれらの化合物はPDTCとして作用する。これらの例では、PLS活性化はアポトーシスの誘起により、または細胞活性化により細胞に誘導される。該PLS−活性化細胞におけるPLS阻害は、Ca2+の欠乏により、PKCδの阻害により、またはアポトーシス細胞機構の阻害により例示される。DDL、DDCおよびNST830に固有の蛍光特性は、これら化合物の該細胞への結合を蛍光顕微鏡により、またはフローサイトメトリー分析(FACS)のいずれかにより視覚化するために利用する。これらの評価はアポトーシスまたは活性化のいずれかの初期段階の細胞を中心とし、ここで細胞膜の統合性は未だに維持され、すなわち膜の孔を介した細胞への化合物の非選択的な大量の侵入(bulk entry)は排除される。当業者はこれらの具体的態様が本明細書に記載し、そして定める本発明のより一層広い範囲の具体的説明であると容易に考えられるだろう。
【0117】
添付する図面では:
【図1】アポトーシス性の培養したJurkat細胞へのDDLの結合の蛍光顕微鏡を示す。化合物のアポトーシス細胞への輸送は、PLS−活性レベルに直接相関した:PLS−活性化アポトーシス細胞への輸送は、Ca2+欠乏を通したPLS−阻害により阻害され(b対a)、そしてCa2+の回復によるPLS−再活性化により促進された(c)。
【図2】HeLa細胞の成長したカルチャー中のアポトーシス細胞へのDDLの結合のフローサイトメトリー分析を示す。DDL−結合はPLS−活性レベルと相関した:PLS−活性化アポトーシス細胞への輸送は、Ca2+欠乏によるPLS−阻害を通して阻害され、そしてCa2+の回復によるPLS−再活性化により促進された。図面は蛍光強度の幾何平均の算出を介したシグナルの定量を示す。
【図3】抗−Fas抗体によりアポトーシスを受けるように誘導した培養Jurkat細胞へのDDCの結合のフローサイトメトリー(FACS)分析を示す。UV−軸はDDCの蛍光強度を示し;FL2−軸はプロピジウムヨージド(PI)(細胞死の後期における膜崩壊のマーカー)の蛍光強度を示す。アポトーシスプロセスによるPLSの活性化は、アポトーシスの初期段階における細胞の大きな群の発生をもたらし、これは顕著なDDCの取り込みを現したが、膜の統合性は未だ維持されていた(すなわちPIには結合しなかった;B対A、右下方形)。低用量のロッテレリン(1μM)(PKCδのインヒビター)の添加による該アポトーシス細胞におけるPLSの阻害は、アポトーシスの初期段階でこれらの細胞によるDDCの取り込みを著しく阻害した(右下方形;CおよびD)]。
【図4】抗−Fas抗体によりアポトーシスを受けるように誘導した培養Jurkat細胞によるDDCの取り込みのフローサイトメトリー(FACS)分析を示す。UV−軸はDDCの蛍光強度を示し;FL2−軸はプロピジウムヨージド(PI)(細胞死の後期における膜崩壊のマーカー)の蛍光強度を示す。
【0118】
(図4A)は、Ca2+減少が初期アポトーシスの細胞へのDDCの結合に及ぼす効果を示すドットプロットである。Ca2+の存在下で、DDCは細胞に対する顕著な結合を現した(右下方形)(B対A)。しかしCa2+の欠乏により達成されたPLSの阻害は(D対B)は、DDC取り込みの顕著な阻害を伴った。
【0119】
(図4B)。アポトーシスの初期段階の細胞によるDDC取り込みの定量(暗いカラム)。取り込みはCa2+の欠乏を通したPLSの阻害により遮断された。内部標準として、アポトーシスプロセスの後期段階の細胞へのDDCの結合は、点のカラムにより示す。これらの細胞で細胞膜の統合性が失われると、分子はPLSにかかわらず自由に細胞に入る(ingress)ことができ、したがって後期アポトーシスの細胞によるDDC取り込みにPLS−阻害が及ぼす効果は観察されなかった。
【図5】カスパーゼインヒビターによるアポトーシス細胞機構の遮断を介したPLSの不活性化で、DDCの細胞取り込みを示す。培養Jurkat細胞は、抗−Fas抗体によりアポトーシスを受けるように誘導した。カスパーゼインヒビターZ−VAD−frnkは、これらの細胞におけるアポトーシス細胞機構を阻害するために使用した。UV−軸はDDC結合の強度を反映する一方、カウント軸は反応の数を反映する。示すように、アポトーシス機構の阻害を通したPLSの不活性化は、初期アポトーシスの細胞へのDDCの取り込みを防止した。
【図6】対照およびDDCとインキューベーションした活性化血小板のフローサイトメトリー(FACS)分析、および化合物の結合に及ぼすCa2+レベルの変化の効果を示す。取り込みはCa2+の欠乏により阻害され、そしてCa2+の回復により促進された。(A)FACSヒストグラム(UV−軸はDDCの蛍光強度を示す一方、カウント軸は反応の割合を示す)。(B):蛍光強度の幾何平均として表すDDC−結合の定量。
【図7】対照細胞による取り込みと比べた、抗−Fas抗体での処理によりアポトーシスを受けるように誘導したJurkat細胞によるNST830の取り込みの代表的なフローサイトメトリー(FACS)分析、および該取り込みに及ぼすPLS阻害の阻害効果を示す。
【0120】
(図7A)はFACSドットプロットであり、対照細胞と比較して、アポトーシスの活性化がアポトーシスの初期段階の細胞によるNST830の顕著な取り込みを導くことを示す(a対b)。Ca2+の欠乏(c)による、またはロッテレリンでの処理(d)によるいずれかによるPLS活性の阻害は、初期アポトーシスの細胞によるNST830取り込みの劇的な阻害を導く(右下方形)。UV−軸はNST830の蛍光強度を示す;FL2−軸はプロピジウムヨージド(PI)の蛍光強度を示す。
【0121】
(図7B)は、初期(明るい点のカラム)対後期(暗いカラム)アポトーシスの細胞へのNST830取り込みの定量を表す。Y−軸は陽性反応の割合を示す。NST830取り込みはPLS系の活性レベルに直接相関することが分かる:わずかに残る取り込みはPLSが非活性である対照細胞で観察されるが、顕著な取り込みはアポトーシスプロセスによるPLS−活性化で観察される。Ca2+欠乏またはロッテレリン処理のいずれかを介したPLA阻害は、初期アポトーシスの細胞によるNST830取り込みを減少させる。すべての場合で、後期アポトーシス細胞へのNST830の結合は(ここで取り込みはPLS−依存的プロセスではなく、むしろ崩壊した膜中の孔を通る侵入である)、PLS阻害により影響を受けない。
【図8】スタウロスポリンでの処理によりアポトーシスを受けるように誘導したJurkat細胞へのDDCの取り込み、およびCa2+欠乏またはロッテレリン処理のいずれかを介したPLS阻害によるDDC取り込みの遮断を示す。初期(斜線のカラム)対後期(暗いカラム)アポトーシスの細胞への取り込みを表す。y−軸は異なる処理下でのDDC染色についての陽性反応の割合を示す。アポトーシスカルチャーの反応の数は、100%とみなす。アポトーシスの誘導によるPLS−活性化は初期アポトーシスの細胞への顕著な取り込みを導くが、DDC取り込みはCa2+欠乏またはロッテレリン処理のいずれかによるPLS−阻害後に著しく減少する。重要なことは、後期アポトーシスの細胞(ここで取り込みはPLSに媒介されない)はPLSの阻害に応答してDDC−結合に変化を表さない点である。
Claims (76)
- 医薬として有用な薬剤を、リン脂質スクランブラーゼ(PLS)輸送系が活性化されている細胞(PDT−活性化細胞)に選択的に標的とするための方法であって、該医薬として有用な薬剤がPLS−依存的に輸送される化合物(PDTC)であり、該方法が:
該薬剤を該細胞に投与することにより該薬剤の該細胞への選択的輸送を引き起こす、
ことを含んでなる上記方法。 - 上記細胞が1以上のアポトーシス細胞、損傷細胞または活性化細胞である、請求項1に記載の方法。
- 上記の活性化細胞が活性化血小板、活性化白血球、活性化マクロファージおよび炎症性細胞から選択される、請求項2に記載の方法。
- 上記薬剤が視覚によりまたは道具による手段で同定することができるマーカー部分を含んでなり、そして上記方法が上記細胞中の該マーカー部分を検出することをさらに含んでなる、請求項1に記載の方法。
- 上記マーカー部分が1以上の蛍光、放射性、X−線画像、コンピューター断層撮影法(CT)、一光子発光コンピューター断層撮影法(SPECT)、陽電子放出形断層撮影法(PET)または磁気共鳴画像(MRI)標識を含む、請求項4に記載の方法。
- 上記薬剤が固有の蛍光特性を有する請求項1に記載の方法。
- 過度のアポトーシス、変性障害、神経−変性障害、パーキンソン病、アルツハイマー病、ハンチントン病、感染性障害、免疫性障害、AIDS、脊髄形成異常症候群、虚血性毒性傷害または腫瘍の発生を特徴とする疾患を検出するための請求項4に記載の方法。
- 過度の血液凝固、動脈または静脈血栓症、血栓−塞栓症、心筋梗塞、脳卒中、深部静脈血栓症、播種性血管内凝固症(DIC)、血栓性血小板減少性紫斑症(TTP)、鎌状赤血球症、サラセミア、抗リン脂質抗体症候群、全身性エリテマトーデスまたは不安定なアテローム硬化症斑を特徴とする疾患を検出するための請求項4に記載の方法。
- 免疫性障害、全身性エリテマトーデス(SLE)、慢性関節リウマチ、強皮症または他の種類の結合組織障害;甲状腺炎;皮膚障害、天疱瘡または結節性紅斑;自己免疫血液障害;自己免疫神経障害、重症筋無力症;脈管炎;炎症性腸障害潰瘍性大腸炎;または臓器移植拒絶を検出するための請求項4に記載の方法。
- 癌に関する細胞傷害療法の効果のモニタリング;過度のアポトーシスを特徴とする疾患における細胞保護療法に対する応答のモニタリング;または臓器移植後の移植片生存のモニタリングにおいて使用するための請求項4に記載の方法。
- PDT活性化に関係する医学的条件の組織培養実験または動物実験、あるいはアポトーシス研究、細胞活性化および細胞損傷の研究から選択される研究分野において使用するための請求項4に記載の方法。
- 上記薬剤が細胞に所望の効果を誘導するエフェクター部分を含んでなる、請求項1に記載の方法。
- 上記所望の効果が、細胞の生物学的活性をモジュレートすること、細胞を傷害から保護すること、病理学的プロセスを逆転させること、または細胞死のプロセスをモジュレートすることを含んでなる治療効果である、請求項12に記載の方法。
- 細胞がアポトーシス細胞であり、そして上記エフェクター部分が細胞死をモジュレートする、請求項13に記載の方法。
- 上記薬剤がカスパーゼインヒビター、Bcl−2のモジュレーターまたは酸化防止剤である、請求項14に記載の方法。
- 上記エフェクター部分が血液凝固をモジュレートし、抗−血小板活性を有し、または繊維素溶解活性を有する、請求項12に記載の方法。
- 細胞が免疫系の細胞または炎症性細胞であり、そして該エフェクター部分が免疫−調節または抗−炎症効果を有する請求項13に記載の方法。
- 上記細胞が白血球またはマクロファージから選択される請求項17に記載の方法。
- 上記薬剤が細胞傷害活性を有する請求項12記載の方法。
- 治療に有効な量のPDTCを処置が必要な個体に投与することを含んでなる、PDT活性化により現れる疾患を処置するための請求項12に記載の方法。
- 変性障害、神経変性障害、パーキンソン病、アルツハイマー病、ハンチントン病、感染性障害、免疫性障害、AIDS、脊髄形成異常症候群、虚血性または毒性傷害、移植後の臓器移植片拒絶から選択される疾患を処置するための請求項20に記載の方法。
- 有利な効果が細胞死の増加により顕性となることができ、そして薬剤が細胞傷害剤である疾患の処置のための請求項12に記載の方法。
- 癌の処置のための請求項22に記載の方法。
- 医薬として有用な薬剤が血液凝固のモジュレーターである請求項12に記載の方法。
- 血液凝固のモジュレーターが抗凝固剤、抗血小板剤または繊維素溶解剤である、請求項24に記載の方法。
- 動脈または静脈血栓症、血栓−塞栓症、心筋梗塞、脳卒中、深部静脈血栓症、播種性血管内凝固症(DIC)、血栓性血小板減少性紫斑症(TTP)、鎌状赤血球症、サラセミア、抗リン脂質抗体症候群、全身性エリテマトーデスまたはアテローム硬化症から選択される疾患を処置するための請求項24に記載の方法。
- 医薬として有用な薬剤がマクロファージおよび/または白血球の活性のモジュレーターである、請求項12に記載の方法。
- 医薬として有用な薬剤が免疫−調節剤または抗−炎症剤である、請求項27に記載の方法。
- 全身性エリテマトーデス(SLE)、慢性関節リウマチ、強皮症または他の種類の結合組織障害;甲状腺炎;天疱瘡または結節性紅斑のような皮膚障害;自己免疫血液障害;重症筋無力症のような自己免疫神経障害;脈管炎;潰瘍性大腸炎のような炎症性腸障害;または臓器移植拒絶から選択される免疫性障害を処置するための請求項27に記載の方法。
- 上記薬剤がトラッピング強化部分(TEM)を含んでなる、請求項1に記載の方法。
- 上記医薬として有用な薬剤が親水性および疎水性部分を含んでなる、請求項1に記載の方法。
- 上記医薬として有用な薬剤が少なくとも10:1のオクタノール:水分配係数を有する、請求項1に記載の方法。
- 上記疎水性部分が芳香族基(1つまたは複数)、脂肪族基(1つまたは複数)、金属原子(1つまたは複数)を含んでなる疎水性金属キレート(1つまたは複数)、またはそれらの組み合わせから選択される、請求項1に記載の方法。
- 上記疎水性金属キレート(1つまたは複数)がテクネチウムを含んでなる、請求項1に記載の方法。
- 上記親水性部分が生理学的条件で荷電している請求項1に記載の方法。
- 上記親水性部分が生理学的条件で両性イオン形であるか、または負に荷電した基である、請求項1に記載の方法。
- 上記薬剤が式Ce(ここでeは1、2および3から選択され、そしてCは式(I):
式中、
Zはシクロアルキル、シクロアルケニル、ヘテロシクリル、アリールまたはヘテロアリール基またはそのような基の組み合わせを形成する環系を表し、該環系は5〜10個の原子からなり;
XはCH、CH2、N、NH、OまたはSを表し;
n、m、rおよびpは各々が独立して0または1であり;ここでn+r=1;m+p=1;
R1基は各々が同じかまたは異なってもよく、そしてAおよびL−Aからなる群から独立して選択され、ここでL基は各々が同じかまたは異なってもよく、そしてD、U、U−D、D−U、D−U−O、O−U−D、D−U−NH、NH−U−D、D−U−DおよびU−D−Uからなる群から独立して選択され;
Uは水素を表すか、または場合により置換されたC1−C10C6アルキレン、C2−C10C6アルケニレン、C3−C10C6分枝アルキレン、C3−C10C6分枝アルケニレン、C3−C6シクロアルキレン、シクロアルケニレン、アリール、ヘテロシクロアルキレン、ヘテロシクロアルケニレン、ヘテロアリールおよび該基の任意の組み合わせから選択され;
DはO、S、SO、SO2、SO2NH、NHSO2、NH、PO、PO2、POOH、PO(NH)2、NHPOOH、CO、C(O)O、NHCO、CONH、SO2NHCHCOOH、SO2NHCOまたはDが二価の基である時に上記リストからの対応する意味からなる群から選択され;
A基は各々が同じかまたは異なってもよく、そしてeが1である時、約7のpHで荷電した部分であるか;あるいはeが2または3である時、A基は極性の非荷電部分および約7のpHで荷電した部分から独立して選択され、該荷電した部分は正に荷電しているか、負に荷電しているか、または両イオン状態であり;
R2はWR3 bであり、ここでWは不存在であるか、または2級もしくは3級アミン、酸素、硫黄およびDからなる群から選択され、ここでDは上記定義の通りであり;
bは1、2または3であり、
R3は水素、C1−C6アルキル、C2−C6アルケニル、C3−C8分枝アルキルおよびC3−C8分枝アルケニルからなる群から選択され、そしてbが2または3である時、R3置換基は同じかまたは異なってもよく、そして
eが2または3である時、C基は直接的にまたはL部分を介して互いに連結する、
を有する基である)、
を有する化合物(式(I)の構造の製薬学的に許容される得る塩および水和物を含む)である、請求項1に記載の方法。 - Ceが、マーカー部分またはエフェクター部分を含んでなるか、またはそれらにL基を介して結合している、請求項37に記載の方法。
- 上記薬剤が式(V):
の化合物(それらの製薬学的に許容され得る塩および水和物を含む)を含んでなる、請求項37に記載の方法。 - 製薬学的に許容され得る担体およびPDT−活性化細胞を選択的に標的とすることができる医薬として有用な薬剤(該医薬として有用な薬剤はPDTCである)を含んでなる製薬学的組成物。
- 上記PDT−活性化細胞が1以上のアポトーシス細胞、活性化細胞または損傷細胞である、請求項44に記載の製薬学的組成物。
- 上記活性化細胞が活性化血小板、免疫系の活性化細胞、活性化白血球および炎症性細胞から選択される、請求項45に記載の製薬学的組成物。
- 検査した個体中のアポトーシス細胞、損傷細胞または活性化細胞を検出するための請求項44に記載の製薬学的組成物。
- 上記薬剤が視覚的または道具による手段により同定することができるマーカー部分を含んでなる、請求項44に記載の製薬学的組成物。
- 上記マーカー部分が1以上の蛍光、放射性、X−線画像、CTスキャン、一光子発光コンピューター断層撮影法(SPECT)、陽電子放出形断層撮影法(PET)またはMRI標識を含む、請求項48に記載の製薬学的組成物。
- 上記薬剤が固有の蛍光特性を有する請求項44に記載の製薬学的組成物。
- 請求項7ないし9に従い疾患を検出するための請求項48に記載の製薬学的組成物。
- 請求項10ないし11で使用するための請求項48に記載の製薬学的組成物。
- 上記薬剤が、所望の効果を標的細胞に誘導するエフェクター部分を含んでなる、請求項44に記載の製薬学的組成物。
- 上記所望の効果が、細胞の生物学的活性をモジュレートすること、細胞を傷害から保護すること、病理学的プロセスを逆転させること、または細胞死のプロセスの強化をモジュレートすることを含んでなる治療効果である、請求項53に記載の製薬学的組成物。
- 標的細胞がアポトーシス細胞であり、そして上記エフェクター部分が細胞死をモジュレートする、請求項54に記載の製薬学的組成物。
- 上記薬剤がカスパーゼインヒビター、Bcl−2のモジュレーターまたは酸化防止剤である、請求項55に記載の製薬学的組成物。
- 標的細胞が活性化血小板またはアポトーシス細胞であり、そして上記エフェクター部分が血液凝固を阻害し、抗−血小板活性を有し、または繊維素溶解活性を有する、請求項53に記載の製薬学的組成物。
- 標的細胞が免疫系の細胞または炎症性細胞であり、そして上記エフェクター部分が免疫−調節効果または抗−炎症効果を有する、請求項53に記載の製薬学的組成物。
- 上記炎症性細胞が白血球およびマクロファージから選択される、請求項58に記載の製薬学的組成物。
- 上記薬剤が細胞傷害活性を有する請求項53に記載の製薬学的組成物。
- 請求項21ないし29のいずれかによる疾患の処置のための請求項53に記載の製薬学的組成物。
- 上記薬剤がTEMを含んでなる請求項44に記載の製薬学的組成物。
- 上記医薬として有用な薬剤が親水性および疎水性部分を含んでなる、請求項44に記載の製薬学的組成物。
- 上記医薬として有用な薬剤が少なくとも10:1のオクタノール:水分配係数を有する、請求項44に記載の製薬学的組成物。
- 上記疎水性部分が芳香族基(1つまたは複数)、脂肪族基(1つまたは複数)、金属原子(1つまたは複数)を含んでなる疎水性金属キレート(1つまたは複数)、またはそれらの組み合わせから選択される、請求項63に記載の製薬学的組成物。
- 上記疎水性金属キレート(1つまたは複数)がテクネチウムを含んでなる、請求項63に記載の製薬学的組成物。
- 上記親水性部分が生理学的条件で荷電している、請求項63に記載の製薬学的組成物。
- 上記親水性部分が生理学的条件で両性イオン形であるか、または負に荷電した基である、請求項63に記載の製薬学的組成物。
- 上記薬剤が請求項37に定義した式(I)の化合物、または請求項37に定義した式(I)の化合物とマーカー部分もしくはエフェクター部分との結合物を含んでなる、請求項44に記載の製薬学的組成物。
- PDT−活性化細胞に選択的に送達される化合物(PDTC)をスクリーニングし、そして同定するための方法であって、PLS−依存的様式でPDT−活性化細胞への輸送を現す候補化合物から選択することを含んでなる上記方法。
- (a)候補化合物、およびPLSおよびPKCδが発現し且つ機能する細胞系を提供し、;
(b)PDTの活性化に適する条件を提供し;
(c)既知濃度の候補化合物を細胞の外側に置き、そして予め定めた時間の後に該化合物の細胞の中の濃度(すなわち、細胞内濃度)を測定し;そして
(d)工程(a)および(c)を繰り返すが、工程(b)はPDT活性が阻害される条件を提供することにより置き換える、
ことを含んでなる請求項70に記載の方法であって;
PDTの活性化で達成される細胞内濃度と、PDTの阻害で達成される細胞内濃度との間で、>2の比率が測定される化合物が、PDTCの候補となる可能性がある上記方法。 - 薬剤が細胞を選択的に標的とするための製薬学的組成物を調製するための、PLSによるPDT−活性化細胞に輸送され得るPDTCである医薬として有用な薬剤の使用。
- 上記細胞が1以上のアポトーシス細胞、活性化細胞または損傷細胞である、請求項72に記載の使用。
- 請求項44ないし69のいずれか1項に記載の製薬学的組成物を製造するための請求項72に記載の使用。
- 上記薬剤が請求項37に定義した式(I)の化合物を含んでなる請求項72に記載の使用。
- 上記薬剤が請求項36ないし43のいずれか1項に定義した化合物を含んでなる、請求項71に記載の使用。
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