JP2005300413A - Insulin secretion promoter and screening method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、医薬品、特に糖尿病薬に関連する分野の発明である。 The present invention is an invention in the field related to pharmaceuticals, particularly diabetes drugs.
糖尿病は、脳卒中や心臓病の危険因子となることが知られており、また、網膜症、神経症、腎障害、白内障などの合併症を引き起こす。１９９８年の厚生省の調査によれば、糖尿病が強く疑われる人が６９０万人、糖尿病の可能性を否定出来ない人を合わせると１３７０万人と推計されている。 Diabetes is known to be a risk factor for stroke and heart disease, and causes complications such as retinopathy, neurosis, kidney damage and cataracts. According to a 1998 survey by the Ministry of Health and Welfare, it is estimated that there are 6.9 million people who are strongly suspected of having diabetes, and 13.7 million people who cannot deny the possibility of diabetes.
社団法人日本病院会の調査では、１９９９年に人間ドックを受診した人の１２．４％に耐糖能の異常が認められたとしている。糖尿病の成因は完全に解明されてはいないが、膵臓のベータ細胞の破壊によってインスリン分泌が不全となったＩ型糖尿病と、インスリンに対する組織の感受性が低下したII型糖尿病とに大別されている。 According to a survey by the Japan Hospital Association, abnormal glucose tolerance was found in 12.4% of the people who visited Ningen Dock in 1999. The cause of diabetes has not been fully elucidated, but it is roughly divided into type I diabetes, in which insulin secretion is impaired due to destruction of pancreatic beta cells, and type II diabetes, in which tissue sensitivity to insulin is reduced .
糖尿病発症の予防法としては、動物性脂肪、単純糖質や食塩の過剰摂取の是正、食物繊維の摂取の奨励などが行われているが、確実な効果を有する方法として確立したものは無い。糖尿病の治療法としては、Ｉ型糖尿病に対してはインスリンの注射が一般的であり、II型糖尿病に対してはインスリン抵抗性改善薬であるチアゾリジン誘導体やビグアナイド剤、及び／又はスルホニルウレア剤などのインスリン分泌促進剤などが用いられている。中でも、日本人のII型糖尿病はインスリン分泌が相対的に不足している場合が多いといわれており、インスリン分泌促進剤が多用されている。他にも、糖尿病の治療法としては、αグルコシダーゼインヒビター等が使用されている。しかし、これらの薬剤は、時としてその効果を上回る副作用、毒性が報告されており、糖尿病治療用として十分な薬剤とは見なされていない。 As methods for preventing the onset of diabetes, correction of excessive intake of animal fats, simple carbohydrates and salt, encouragement of intake of dietary fiber, etc. have been carried out, but none has been established as a method having a certain effect. As a method for treating diabetes, insulin injection is generally used for type I diabetes, and for type II diabetes, a thiazolidine derivative, a biguanide agent, and / or a sulfonylurea agent that is an insulin resistance improving agent. Insulin secretion promoters are used. Among them, it is said that Japanese type II diabetes often has relatively insufficient insulin secretion, and insulin secretagogues are frequently used. In addition, α-glucosidase inhibitors and the like are used as a method for treating diabetes. However, these drugs have been reported to have side effects and toxicity that sometimes exceed their effects, and are not regarded as sufficient drugs for the treatment of diabetes.
２型糖尿病の治療に使用されるインスリン分泌促進剤は、脾臓ベータ細胞によるインスリン分泌を促進する化合物である。中でも、スルホニルウレア剤が、インスリン分泌促進薬のよく知られた例である。スルホニルウレアとしては、グリベンクラミド、グリピジド、グリクラジド、グリメピリド（glimepiride）、トラザミドおよびトルブタミドが知られている。 Insulin secretion promoters used for the treatment of type 2 diabetes are compounds that promote insulin secretion by spleen beta cells. Among them, sulfonylurea is a well-known example of an insulin secretagogue. As sulfonylureas, glibenclamide, glipizide, gliclazide, glimepiride, tolazamide and tolbutamide are known.
一方、アディポネクチンは、主に脂肪細胞から産生され、肝臓による糖新生の抑制、解糖機能の促進、筋肉細胞に糖取り込みの促進作用を示すことがわかっており、インスリン抵抗性改善剤としての研究が積極的に進められている（ＷＯ０３／０６３８９４）。
本発明は、インスリン分泌促進作用を有する化合物又はそのスクリーニング方法を提供することを課題とする。 An object of the present invention is to provide a compound having an insulin secretion promoting action or a screening method thereof.
本発明者らは、今回、アディポネクチンが既知のインスリン抵抗性改善作用だけでなく、直接膵臓β細胞に働きかけてインスリン分泌促進作用を有することを初めて明らかにした。本発明は、以上のような知見に基づき完成するに至ったものである。即ち、本発明は、
（１）アディポネクチンアゴニスト化合物又はアディポネクチンの作用を増強する化合物を探索することを特徴とする、インスリン分泌促進剤のスクリーニング方法。
（２）被験物質がアディポネクチン受容体の作動薬か否かを評価する行程を含む、前記（１）に記載のインスリン分泌促進剤のスクリーニング方法。
（３）被験物質がアディポネクチンの発現又は分泌、あるいはアディポネクチン受容体の発現を促進するか否かを評価する行程を含む、前記（１）に記載のインスリン分泌促進剤のスクリーニング方法。
（４）被験物質の存在下、アディポネクチン受容体を発現する細胞をインビトロで培養し、当該細胞における、アディポネクチン−アディポネクチン受容体経路を介したアディポネクチン受容体の下流に位置する細胞内シグナル伝達系に対する作用・影響・変化（例えばAMPキナーゼの活性化を介した脂肪酸酸化等）を測定・評価する行程を含む、前記（１）に記載のインスリン分泌促進剤のスクリーニング方法。
（５）被験物質の存在下、アディポネクチンを発現する細胞をインビトロで培養し、当該細胞におけるアディポネクチンの発現量又は分泌量を測定・評価する行程を含む、前記（１）に記載のインスリン分泌促進剤のスクリーニング方法。
（６）アディポネクチンアゴニスト化合物又はアディポネクチンの作用を増強する化合物の、インスリン分泌促進剤としての使用。
（７）アディポネクチンアゴニスト化合物がアディポネクチン受容体の作動薬である、前記（６）に記載のインスリン分泌促進剤としての使用。
（８）アディポネクチンの作用を増強する化合物が、アディポネクチンの発現又は分泌を促進する化合物、又は、アディポネクチン受容体の発現を促進する化合物である、前記（６）に記載のインスリン分泌促進剤としての使用。
（９）アディポネクチンを有効成分とするインスリン分泌促進剤。
である。
The present inventors have now revealed for the first time that adiponectin not only has a known insulin resistance-improving effect, but also acts directly on pancreatic β cells to promote insulin secretion. The present invention has been completed based on the above findings. That is, the present invention
(1) A screening method for an insulin secretagogue, which comprises searching for an adiponectin agonist compound or a compound that enhances the action of adiponectin.
(2) The method for screening an insulin secretagogue according to (1), comprising a step of evaluating whether the test substance is an agonist of an adiponectin receptor.
(3) The method for screening an insulin secretion promoter according to (1) above, comprising a step of evaluating whether or not the test substance promotes the expression or secretion of adiponectin or the expression of an adiponectin receptor.
(4) A cell expressing an adiponectin receptor is cultured in vitro in the presence of a test substance, and the cell has an action on an intracellular signal transduction system located downstream of the adiponectin receptor via the adiponectin-adiponectin receptor pathway. -The method for screening an insulin secretagogue according to (1), comprising a step of measuring and evaluating an influence / change (for example, fatty acid oxidation through activation of AMP kinase).
(5) The insulin secretion promoter according to (1), comprising a step of culturing a cell that expresses adiponectin in vitro in the presence of a test substance, and measuring and evaluating the expression level or secretion level of adiponectin in the cell Screening method.
(6) Use of an adiponectin agonist compound or a compound that enhances the action of adiponectin as an insulin secretion promoter.
(7) Use as an insulin secretion promoter according to (6) above, wherein the adiponectin agonist compound is an agonist of an adiponectin receptor.
(8) Use as an insulin secretion promoter according to (6) above, wherein the compound that enhances the action of adiponectin is a compound that promotes expression or secretion of adiponectin or a compound that promotes expression of adiponectin receptor .
(9) An insulin secretion promoter containing adiponectin as an active ingredient.
It is.
本発明は、新たな作用メカニズムのインスリン分泌促進剤を提供することができ、糖尿病治療の新たな展開をもたらす可能性を有する。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can provide an insulin secretagogue with a new mechanism of action, and has the potential to bring about new developments in the treatment of diabetes.
本発明は、アディポネクチンのインスリン分泌促進作用に基づく発明である。アディポネクチンがインスリン分泌促進作用を有するということは、アディポネクチンアゴニスト化合物又はアディポネクチンの作用を増強する化合物が、インスリン分泌促進剤として使用できるということに他ならない。これは、アディポネクチンアゴニスト化合物又はアディポネクチンの作用を増強する化合物をスクリーニングすることで、インスリン分泌促進剤をスクリーニングすることが可能になることを意味する。 The present invention is based on the insulin secretion promoting action of adiponectin. The fact that adiponectin has an insulin secretion-promoting action means that an adiponectin agonist compound or a compound that enhances the action of adiponectin can be used as an insulin secretagogue. This means that it becomes possible to screen for an insulin secretagogue by screening an adiponectin agonist compound or a compound that enhances the action of adiponectin.
ここで、アディポネクチンアゴニスト化合物とは、例えば、アディポネクチン受容体の作動薬である。アディポネクチンの作用を増強する化合物とは、アディポネクチンの発現又は分泌を促進する化合物、アディポネクチン受容体の発現を促進する化合物等が挙げられる。アディポネクチンアゴニスト化合物、アディポネクチンの発現又は分泌、及び／又はアディポネクチン受容体の発現を促進する化合物としては、具体的に以下の（１）〜（３）の化合物が例示される。 Here, the adiponectin agonist compound is, for example, an agonist of an adiponectin receptor. Examples of the compound that enhances the action of adiponectin include a compound that promotes expression or secretion of adiponectin, a compound that promotes expression of adiponectin receptor, and the like. Specific examples of the compound that promotes the expression or secretion of an adiponectin agonist compound, adiponectin and / or the expression of an adiponectin receptor include the following compounds (1) to (3).
（１）アディポネクチンアゴニスト化合物は、アディポネクチン受容体に作用して、アディポネクチンの作用を代替及び／または増強することができる。具体的には、アディポネクチンの受容体に作用するタンパク性因子やペプチド、低分子化合物等が挙げられる。 (1) An adiponectin agonist compound can act on an adiponectin receptor to substitute and / or enhance the action of adiponectin. Specific examples include protein factors and peptides that act on adiponectin receptors, low-molecular compounds, and the like.
（２）アディポネクチンの発現又は分泌を促進する化合物は、アディポネクチン遺伝子又はタンパクの発現、あるいはアディポネクチンの分泌を促進することにより、アディポネクチンの作用を代替及び／または増強することができる。具体的には、アディポネクチンの分泌を促進するタンパク性因子やペプチド、低分子化合物等が挙げられる。 (2) A compound that promotes the expression or secretion of adiponectin can substitute and / or enhance the action of adiponectin by promoting the expression of adiponectin gene or protein, or the secretion of adiponectin. Specifically, protein factors, peptides, low molecular compounds, etc. that promote secretion of adiponectin can be mentioned.
（３）アディポネクチン受容体の発現を促進する化合物は、アディポネクチン受容体の遺伝子又はタンパクの発現を増強することにより、アディポネクチンの作用を増強することができる。具体的には、アディポネクチン受容体遺伝子やタンパクの発現を促進するタンパク性因子やペプチド、低分子化合物等が挙げられる。 (3) A compound that promotes the expression of an adiponectin receptor can enhance the action of adiponectin by enhancing the expression of an adiponectin receptor gene or protein. Specific examples include protein factors, peptides, and low molecular compounds that promote the expression of adiponectin receptor genes and proteins.
以下、本発明のスクリーニング方法につき具体的に記述する。
本発明のインスリン分泌促進剤のスクリーニング方法の１つの態様として、被験物質がアディポネクチン受容体の作動薬か否かを評価することを含むスクリーニング方法が挙げられる。当該スクリーニングにより、アディポネクチン受容体に直接結合して、アディポネクチンの作用を代替かつ／あるいは増強する物質を選択することができる。尚、アディポネクチン受容体の下流のシグナル伝達系に関与する幾つかの因子が同定されている（Nature,423,762-769(2003)）ので、アディポネクチン受容体の作動薬としては、アディポネクチンのシグナル伝達系に作用する、及び／または影響・変化を与える物質、すなわちアディポネクチン受容体の下流のシグナル伝達分子に作用して、これらのシグナル伝達関連因子の発現や作用を増強又は阻害する（例えばAMPキナーゼの活性化を介した脂肪酸酸化を増強する等）ことにより、結果的にアディポネクチンの作用を代替及び／または増強する物質も含まれる。
Hereinafter, the screening method of the present invention will be specifically described.
One aspect of the method for screening an insulin secretagogue according to the present invention includes a screening method including evaluating whether or not a test substance is an agonist of an adiponectin receptor. By this screening, a substance that binds directly to the adiponectin receptor and substitutes and / or enhances the action of adiponectin can be selected. In addition, since several factors involved in the signal transduction system downstream of the adiponectin receptor have been identified (Nature, 423, 762-769 (2003)), an agonist of the adiponectin receptor is an adiponectin signal transduction system. Acting on and / or affecting / changing substances, that is, acting on signal transduction molecules downstream of the adiponectin receptor to enhance or inhibit the expression or action of these signal transduction-related factors (for example, activation of AMP kinase) As a result, a substance that substitutes and / or enhances the action of adiponectin is also included.
アディポネクチン受容体の作動薬か否かの評価は、被験物質の存在下、アディポネクチン受容体を発現する細胞をインビトロで培養し、当該細胞におけるアディポネクチン−アディポネクチン受容体経路を介したアディポネクチン受容体の下流に位置する細胞内シグナル伝達系に対する作用、影響又は変化を測定・評価することにより、実施することができる。ここでアディポネクチン受容体の下流に位置するシグナル伝達物質とは、例えばAMPK、Phospho-ACC、p38MAPキナーゼ（Nature,423,762-769(2003)）が例示される。しかしこれらに限定されるものではなく、アディポネクチンとアディポネクチン受容体との相互作用から生じるシグナルの有無を検出できる方法であれば、特に制限されない。本発明のスクリーニング方法は、当業者の常識の範囲で適宜構築することができる。以下、本発明のスクリーニングに用いられるスクリーニングツールについて記述する。 In the presence of a test substance, a cell expressing an adiponectin receptor is cultured in vitro, and downstream of the adiponectin receptor via the adiponectin-adiponectin receptor pathway. It can be carried out by measuring / evaluating the action, influence or change on the intracellular signal transduction system located. Here, examples of the signal transduction substance located downstream of the adiponectin receptor include AMPK, Phospho-ACC, and p38 MAP kinase (Nature, 423, 762-769 (2003)). However, it is not limited to these, and there is no particular limitation as long as it can detect the presence or absence of a signal resulting from the interaction between adiponectin and an adiponectin receptor. The screening method of the present invention can be appropriately constructed within the scope of common knowledge of those skilled in the art. Hereinafter, the screening tool used for the screening of the present invention will be described.
本発明のスクリーニングに用いられる「アディポネクチン受容体」は、天然物であっても組換え体であっても良い。また当該アディポネクチン受容体はヒト型であることが好ましいが、マウス型など他の種由来のアディポネクチン受容体も同様の目的に使用できる。アディポネクチン受容体の塩基配列及びアミノ酸配列は、文献（Nature,423,762-769(2003)）において公開されている。従って当該配列情報をもとに、適当なDNA部分をハイブリダイゼーションのプローブ又はPCRのプライマーとし、例えばヒト又は動物のcDNAライブラリー等を用いることによりクローニングすることができる。これらのクローニングは、例えば Molecular Cloning 2nd Edt., Cold Spring Harbor Laboratory Press(1989)などの基本書に従い、当業者ならば容易に行うことができる。 The “adiponectin receptor” used in the screening of the present invention may be a natural product or a recombinant product. The adiponectin receptor is preferably a human type, but adiponectin receptors derived from other species such as a mouse type can also be used for the same purpose. The base sequence and amino acid sequence of the adiponectin receptor are published in the literature (Nature, 423, 762-769 (2003)). Therefore, based on the sequence information, cloning can be performed by using an appropriate DNA portion as a hybridization probe or PCR primer and using, for example, a human or animal cDNA library. These clonings can be easily carried out by those skilled in the art according to basic books such as Molecular Cloning 2nd Edt., Cold Spring Harbor Laboratory Press (1989).
また、本発明のスクリーニングに使用されるアディポネクチン受容体は、必ずしもその全アミノ酸配列を保持する必要はない。そのアミノ酸配列の一部が置換、欠失及び／又は付加された一部改変体であっても、アディポネクチンとの結合性が保たれていればよい。当該置換等の改変も、前記Molecular Cloning等に基づき容易に行うことができる。また、アディポネクチン受容体の改変は、アディポネクチン受容体の細胞外ドメインを少なくとも有する改変体とすることもできる。本発明においては、このようなアディポネクチン受容体の細胞外ドメインを少なくとも有するものを含めて「アディポネクチン受容体」と称することとする。ここでアディポネクチン受容体の「細胞外ドメイン」も、アディポネクチンとの結合能が維持されている限り、置換・欠失・付加等の改変体を含む。 Moreover, the adiponectin receptor used for the screening of the present invention does not necessarily need to retain the entire amino acid sequence. Even if a part of the amino acid sequence is partially substituted, deleted and / or added, it is sufficient that the binding property to adiponectin is maintained. Modifications such as substitution can be easily performed based on the above-mentioned Molecular Cloning and the like. Further, the modification of the adiponectin receptor can be a modification having at least the extracellular domain of the adiponectin receptor. In the present invention, those having at least the extracellular domain of such adiponectin receptor are referred to as “adiponectin receptor”. Here, the “extracellular domain” of the adiponectin receptor also includes modifications such as substitution, deletion, and addition as long as the ability to bind to adiponectin is maintained.
以上のようにして得られたアディポネクチン受容体のDNAからタンパクを発現させる手法としては、以下のような方法が挙げられる。すなわちまず、先に調製したアディポネクチン受容体のcDNAを、ｐCXN2, pCAGGS（Gene 108,193-200(1991)）やpcDNA1.1，pcDNA3.1誘導体（インビトロジェン社）などの公知の発現ベクターに挿入する。その後適当な宿主に導入し培養することにより、導入したアディポネクチン受容体のＤＮＡに対応するアディポネクチン受容体のタンパク質を細胞表面に発現させた形質転換細胞を作製することができる。また用いたアディポネクチン受容体のDNAの種類によっては（例えば細胞外ドメインのみをコードするDNAを用いた場合）、培養上清中に当該アディポネクチン受容体タンパクを分泌させることができる。宿主としては、C2C12myocyteなどの筋細胞株、または一般的に広く普及している哺乳動物細胞株であるL細胞、CHO細胞、C127細胞、BHK21細胞、BALB/c3T3細胞（ジヒドロ葉酸レダクターゼやチミジンキナーゼなどを欠損した変異株を含む）や、COS細胞などが好ましいが、これに限定されることなく、昆虫細胞、酵母、細菌などを用いることも可能である。 Examples of the method for expressing a protein from the adiponectin receptor DNA obtained as described above include the following methods. That is, first, the previously prepared adiponectin receptor cDNA is inserted into a known expression vector such as pCXN2, pCAGGS (Gene 108,193-200 (1991)) or pcDNA1.1, pcDNA3.1 derivative (Invitrogen). Thereafter, the cells are introduced into a suitable host and cultured to produce a transformed cell in which the adiponectin receptor protein corresponding to the introduced adiponectin receptor DNA is expressed on the cell surface. Depending on the type of adiponectin receptor DNA used (for example, when DNA encoding only the extracellular domain is used), the adiponectin receptor protein can be secreted into the culture supernatant. Hosts include muscle cell lines such as C2C12myocyte, or L cell, CHO cell, C127 cell, BHK21 cell, BALB / c3T3 cell (such as dihydrofolate reductase and thymidine kinase) COS cells and the like are preferable, but insect cells, yeasts, bacteria, and the like can also be used without being limited thereto.
前記アディポネクチン受容体発現ベクターの宿主細胞への導入方法としては、公知の発現ベクターの宿主細胞への導入方法であればどのような導入方法でもよく、例えばリン酸カルシウム法（J.Virol.,52, 456-467 (1973)），LT-1（Panvera社製）を用いる方法、遺伝子導入用リピッド（Lipofectamine，Lipofectin; Gibco-BRL社製）を用いる方法などが挙げられる。 As a method for introducing the adiponectin receptor expression vector into the host cell, any method can be used as long as it is a method for introducing a known expression vector into the host cell. For example, the calcium phosphate method (J. Virol., 52, 456 -467 (1973)), a method using LT-1 (manufactured by Panvera), a method using a lipid for gene introduction (Lipofectamine, Lipofectin; manufactured by Gibco-BRL), and the like.
以上のようにして得られた、細胞表面にアディポネクチン受容体を発現させた形質転換細胞は、後述のようにそのまま本発明のスクリーニング系に用いることができるが、当該形質転換細胞の細胞膜をスクリーニングに用いることもできる。その場合は、例えば、以下のようにして細胞膜を調製することができる。すなわち、まず、細胞に低張ホモジネートバッファー（１０ｍＭのトリス−塩酸緩衝液、１ｍＭのＥＤＴＡ、０．５ｍＭのＰＭＳＦ若しくは１ｍＭのＡＥＢＳＦ、５μｇ／ｍｌのアプロチニン、５μｇ／ｍｌのロイペプチン；ｐＨ７．４）を添加し、４℃で３０分間程度静置して細胞を低張破壊した後、ピペッティングでホモジナイズし、４℃で５０，０００×ｇ、３０分間遠心分離することにより、細胞膜画分の沈殿物を得る。そして、この沈殿物をトリス−塩酸緩衝生理食塩水（トリス−塩酸緩衝液、１５４ｍＭの塩化ナトリウム；ｐＨ７．４）に懸濁することにより、細胞膜画分を得ることができる。他に、例えば F. Pietri-Rouxel（Eur. J. Biochem., 247, 1174-1179(1997)）らの方法により、細胞膜画分を調製することもできる。要するに、アディポネクチン受容体の機能を維持しつつ、細胞膜画分を調製すればよい。 The transformed cells obtained as described above and expressing the adiponectin receptor on the cell surface can be used as they are in the screening system of the present invention as described below, but the cell membrane of the transformed cells is used for screening. It can also be used. In that case, for example, a cell membrane can be prepared as follows. That is, first, hypotonic homogenate buffer (10 mM Tris-HCl buffer, 1 mM EDTA, 0.5 mM PMSF or 1 mM AEBSF, 5 μg / ml aprotinin, 5 μg / ml leupeptin; pH 7.4) is applied to the cells. Add and leave at 4 ° C. for about 30 minutes to disrupt the cells hypotonically, then homogenize by pipetting and centrifuge at 50,000 × g for 30 minutes at 4 ° C. to precipitate the cell membrane fraction Get. The cell membrane fraction can be obtained by suspending the precipitate in Tris-HCl buffered saline (Tris-HCl buffer solution, 154 mM sodium chloride; pH 7.4). In addition, for example, a cell membrane fraction can be prepared by the method of F. Pietri-Rouxel (Eur. J. Biochem., 247, 1174-1179 (1997)). In short, the cell membrane fraction may be prepared while maintaining the function of the adiponectin receptor.
このようなスクリーニングツールを用いて、被験物質がアディポネクチン受容体を介したアディポネクチンの作用を代替及び／または増強するか否かを評価するスクリーニング方法としては、当業者の常識の範囲より適宜選択されるが、一例としては、（ｉ）アディポネクチン受容体発現細胞に被験物質を接触させた場合と、（ii）アディポネクチン受容体非発現細胞に被験物質を接触させた場合とを、比較・評価することを含むスクリーニング方法が挙げられる。 A screening method for evaluating whether a test substance substitutes and / or enhances the action of adiponectin via an adiponectin receptor using such a screening tool is appropriately selected from the range of common knowledge of those skilled in the art. However, as an example, (i) comparing and evaluating the case where a test substance is brought into contact with an adiponectin receptor-expressing cell and (ii) the case where a test substance is brought into contact with an adiponectin receptor non-expressing cell Including screening methods.
このスクリーニング方法について説明すると、アディポネクチン受容体を細胞表面に発現させた細胞は、天然の細胞であっても、前記の記載に従いアディポネクチン受容体のcDNAを導入し発現させた形質転換細胞であっても良い。前記の記載に従いアディポネクチン受容体タンパク質を細胞表面に発現した細胞を調製する。次に、（ｉ）このアディポネクチン受容体タンパク質を細胞表面に発現した細胞に対して被験物質を添加した場合、及び（ii）アディポネクチン受容体タンパク質を細胞表面に発現していない細胞に被験物質を添加した場合のアディポネクチン−アディポネクチン受容体経路を介したアディポネクチン受容体の下流に位置する細胞内シグナル伝達系に対する作用・影響・変化、例えばAMPキナーゼの活性化を介した脂肪酸酸化等を、比較・検出する。ここで、受容体非発現細胞では、発現細胞と同じ指標での評価を行う。（ｉ）の場合と比して（ii）の場合の方が作用・影響・変化が低い若しくは無い場合は、その被験物質がアディポネクチン受容体を介したインスリン分泌促進剤の候補物質であることが示される。 The screening method will be described. The cell in which the adiponectin receptor is expressed on the cell surface may be a natural cell or a transformed cell in which the cDNA of the adiponectin receptor is introduced and expressed according to the above description. good. According to the above description, cells expressing adiponectin receptor protein on the cell surface are prepared. Next, (i) when a test substance is added to cells expressing this adiponectin receptor protein on the cell surface, and (ii) a test substance is added to cells not expressing the adiponectin receptor protein on the cell surface Compare and detect effects, effects and changes on the intracellular signal transduction system located downstream of the adiponectin receptor via the adiponectin-adiponectin receptor pathway, such as fatty acid oxidation via activation of AMP kinase . Here, in the non-receptor expressing cells, evaluation is performed with the same index as that of the expressing cells. If the action / effect / change is lower or absent in the case of (ii) than in the case of (i), the test substance may be a candidate substance for an insulin secretagogue through an adiponectin receptor Indicated.
なお、このようなアディポネクチン−アディポネクチン受容体経路を介したアディポネクチン受容体の下流に位置する細胞内シグナル伝達系に対する作用・影響・変化を指標とするスクリーニングは、非常に簡便で大量の被検物質を短時間に選択できるスクリーニングであるが、当該スクリーニングによって、アディポネクチンアンタゴニストのみならず、アディポネクチン受容体アンタゴニスト様の作用を示す物質等アディポネクチン阻害剤も選択される可能性がある。 In addition, screening using such an adiponectin-adiponectin receptor pathway-mediated action / effect / change as to the intracellular signal transduction system located downstream of the adiponectin receptor is a very simple and large amount of test substance. Although it is a screening that can be selected in a short time, not only an adiponectin antagonist but also an adiponectin inhibitor such as a substance exhibiting an adiponectin receptor antagonist-like action may be selected by the screening.
前記方法で選択された被検物質は、そのインスリン分泌促進作用を確認するためには、次に、マウス/ラットの齧歯類やその他の実験動物より単離した膵島細胞及び／またはその一部のβ細胞や、市販の実験動物由来及び／またはヒト由来の単離β細胞、及び／またはβ細胞株の培養系に添加して、インスリン分泌促進作用を確認することが好ましい。 In order to confirm the insulin secretagogue action of the test substance selected by the above method, islet cells isolated from mouse / rat rodents and other experimental animals and / or a part thereof It is preferable to confirm the insulin secretion-promoting action by adding to the culture system of β cells of the above, or isolated β cells derived from commercially available laboratory animals and / or humans, and / or β cell lines.
以上のようなスクリーニング方法により選別された被験物質を、糖尿病及び／または糖尿病合併症の動物モデルを用いた in vivo評価系に供することにより、最終的に、アディポネクチン受容体を介したインスリン分泌促進作用を有する糖尿病治療剤として、選択することができる。 By subjecting the test substance selected by the screening method as described above to an in vivo evaluation system using an animal model of diabetes and / or diabetic complications, it is finally possible to promote insulin secretion via an adiponectin receptor. Can be selected as a therapeutic agent for diabetes.
本発明のインスリン分泌促進剤のスクリーニング方法の別の態様として、被験物質がアディポネクチンの発現又は分泌を促進するか否かを評価する方法、被験物質がアディポネクチン受容体の発現を促進するか否かを評価する方法がある。前者は、被験物質の存在下、アディポネクチンを発現、分泌する細胞をインビトロで培養し、当該細胞におけるアディポネクチンの発現量又は分泌量を測定・評価する手法、後者は、被験物質の存在下、アディポネクチン受容体を発現する細胞をインビトロで培養し、該細胞におけるアディポネクチン受容体の発現量を測定・評価する手法である。ここで、アディポネクチン及びアディポネクチン受容体の発現量の測定とは、その遺伝子又はタンパクの発現量の測定を意味する。 As another aspect of the method for screening an insulin secretion promoter of the present invention, a method for evaluating whether or not a test substance promotes expression or secretion of adiponectin, whether or not the test substance promotes expression of adiponectin receptor There is a way to evaluate. The former is a method for culturing cells that express and secrete adiponectin in the presence of a test substance in vitro, and measures and evaluates the expression level or secretion level of the adiponectin in the cell. The latter is a method for receiving adiponectin in the presence of a test substance. In this method, cells expressing the body are cultured in vitro, and the expression level of the adiponectin receptor in the cells is measured and evaluated. Here, the measurement of the expression level of adiponectin and adiponectin receptor means the measurement of the expression level of the gene or protein.
被験物質がアディポネクチンの発現又は分泌を促進するか否かを評価するスクリーニング方法としては、アディポネクチン産生細胞のin vitro培養系に被験物質を添加して、一定期間（例えば２時間〜９６時間）培養した後、培養上清中に分泌されるアディポネクチンのタンパク量を、被験物質無添加群と比較する方法が挙げられる。ここで、アディポネクチン産生細胞としては、例えば、マウス/ラットの齧歯類やその他の実験動物、またはヒトより単離した脂肪細胞や、3T3L1細胞などの脂肪細胞株などが挙げられるが、アディポネクチンを産生することが報告された細胞であれば全て使用できる。また、アディポネクチンのタンパク量は、抗アディポネクチン抗体を用いて免疫化学的に（例えば、市販のEnzyme Immunoassay Kitなどを用いて）検出することができる。 As a screening method for evaluating whether a test substance promotes the expression or secretion of adiponectin, the test substance is added to an in vitro culture system of adiponectin-producing cells and cultured for a certain period (for example, 2 hours to 96 hours). Thereafter, there is a method of comparing the amount of adiponectin protein secreted into the culture supernatant with the test substance-free group. Examples of adiponectin-producing cells include mouse / rat rodents and other laboratory animals, adipocytes isolated from humans, and adipocyte strains such as 3T3L1 cells. Any cell reported to do so can be used. The amount of adiponectin protein can be detected immunochemically using an anti-adiponectin antibody (for example, using a commercially available Enzyme Immunoassay Kit).
アディポネクチン受容体の発現量を測定・評価するスクリーニング方法としては、アディポネクチン受容体発現細胞を被験物質の存在下で培養し、一定時間培養後、細胞膜表面に発現されたアディポネクチン受容体が増加したことを免疫化学的に（例えば、市販の抗アディポネクチン抗体で細胞を染色したのちに、顕微鏡、蛍光顕微鏡、ルミノメーター、デンシトメーター、プレートリーダー、フローサイトメーターなどの検出器を用いて）検出して、あるいはｍＲＮＡの発現が増加したことを指標として評価することができる。ここでいう、アディポネクチン受容体発現細胞は、天然の単離細胞（例えば、マウス/ラットの齧歯類やその他の実験動物、またはヒトより単離した筋細胞、肝細胞、膵島細胞及び／またはその一部のβ細胞など）、及び／または細胞株であっても、前記記載に従いアディポネクチン受容体のcDNAを導入し発現させた形質転換細胞であっても良い。 As a screening method for measuring and evaluating the expression level of adiponectin receptor, adiponectin receptor-expressing cells were cultured in the presence of the test substance, and after a certain period of incubation, the adiponectin receptor expressed on the cell membrane surface increased. Detect immunochemically (for example, after staining cells with a commercially available anti-adiponectin antibody, using a detector such as a microscope, fluorescence microscope, luminometer, densitometer, plate reader, flow cytometer, etc.) Alternatively, the increase in mRNA expression can be evaluated as an index. As used herein, adiponectin receptor-expressing cells are natural isolated cells (eg, mouse / rat rodents and other experimental animals, or muscle cells, hepatocytes, islet cells and / or cells isolated from humans). Some β cells, etc.) and / or cell lines may be transformed cells in which adiponectin receptor cDNA is introduced and expressed according to the above description.
このときのｍＲＮＡの検出法は、ＤＮＡチップ、ノーザンハイブリダイゼーション等の方法で行うことができる。その他、アディポネクチン受容体のプロモーターの下流にルシフェラーゼなどのレポーター遺伝子をつないだ遺伝子を導入した細胞を用いることにより、被験物質によるアディポネクチン受容体遺伝子の発現抑制を当該レポーター遺伝子の活性を指標に検出することができる。なお、アディポネクチンの発現量の測定・評価も、同様の手法により行うことができる。 The method for detecting mRNA at this time can be performed by a method such as a DNA chip or Northern hybridization. In addition, by using a cell into which a reporter gene such as luciferase has been introduced downstream of the adiponectin receptor promoter, detection of the expression of the adiponectin receptor gene by the test substance is detected using the activity of the reporter gene as an indicator Can do. Measurement and evaluation of the expression level of adiponectin can also be performed by the same method.
アディポネクチンそのものをインスリン分泌促進剤として使用する場合は、投与量および投与回数は、投与形態、患者の年齢、体重、治療すべき症状の性質もしくは重篤度により異なるが、通常経口の場合、成人一人当り１ｍｇ〜５０ｇ、好ましくは５ｍｇ〜２０ｇを一日一回ないし数回投与する。静脈内投与などの非経口投与の場合、成人一人当り０．１ｍｇ〜５０ｇ、好ましくは１ｍｇ〜１０ｇを一日一回ないし数回投与する。しかしながら、これら投与量および投与回数に関しては、前述の種々の条件により変動する When adiponectin itself is used as an insulin secretagogue, the dose and frequency of administration vary depending on the mode of administration, patient age, body weight, nature or severity of symptoms to be treated. 1 mg to 50 g per dose, preferably 5 mg to 20 g is administered once to several times a day. In the case of parenteral administration such as intravenous administration, 0.1 mg to 50 g, preferably 1 mg to 10 g per adult is administered once to several times a day. However, the dose and the number of doses vary depending on the various conditions described above.
試験例１ アディポネクチン受容体に関する検討
マウス膵臓組織における、アディポネクチン受容体：adipoR1, adipoR2の発現を、組織切片を作成し評価した。その結果、adipoR1とadipoR2に対する抗体で膵島が染色されることを確認した。更にインスリン抗体との二重染色を行った結果、インスリン抗体によって染色される同じ領域がadipoR1およびadipoR2抗体でそれぞれ染色されることが確認され、β細胞にもadipoR1とadipoR2が発現していることが示された（図1 A）。またマウス膵臓から単離した膵島由来のmRNAを逆転写後に定量PCRにより解析した結果、本法においてもadipoR1とadipoR2の発現を確認することができた(図1 B)。
Test Example 1 Study on Adiponectin Receptor Expression of adiponectin receptors: adipoR1, adipoR2 in mouse pancreatic tissue was evaluated by preparing tissue sections. As a result, it was confirmed that islets were stained with antibodies against adipoR1 and adipoR2. Furthermore, as a result of double staining with insulin antibody, it was confirmed that the same region stained with insulin antibody was stained with adipoR1 and adipoR2 antibodies, respectively, and that adipoR1 and adipoR2 were also expressed in β cells (Figure 1A). In addition, mRNA derived from islets isolated from mouse pancreas was analyzed by quantitative PCR after reverse transcription, and as a result, expression of adipoR1 and adipoR2 could also be confirmed in this method (FIG. 1B).
試験例２ アディポネクチンによるインスリン分泌促進
マウス膵島からのグルコース応答性インスリン分泌に対するアディポネクチンの効果をstatic-incubation法により検討した。マウスから単離した膵島を60分間インキュベートし、上清中に分泌されたインスリンをradioimmunoassayキットにて測定した。グルコース濃度を詳細に検討した結果、単離した膵島は5.6mMグルコースの状態で0.04g/hour/isletのインスリンを分泌しているが、アディポネクチンは容量依存的にこのインスリン基礎分泌を約2倍まで増加することが明らかとなった(図２)。
Test Example 2 Promotion of Insulin Secretion by Adiponectin The effect of adiponectin on glucose-responsive insulin secretion from mouse islets was examined by the static-incubation method. The islets isolated from the mice were incubated for 60 minutes, and the insulin secreted in the supernatant was measured with a radioimmunoassay kit. As a result of detailed examination of glucose concentration, isolated islets secreted 0.04 g / hour / islet of insulin in the state of 5.6 mM glucose, but adiponectin up to about twice this insulin basal secretion in a dose-dependent manner It became clear that it increased (FIG. 2).
試験例３ エバネッセント顕微鏡下でのGFP標識インスリン分泌顆粒の動態観察
green fluorescent protein (GFP)でラベルしたインスリン分泌顆粒を用いて、インスリン分泌顆粒の動態解析を行った。解析は、細胞の形質膜直下の蛍光変化を限局して観察することが可能なエバネッセント顕微鏡（全反射蛍光顕微鏡）を用いて行った。尚、本法は分泌顆粒のドッキングからフュージョン・開口の解析に非常に適した方法であることが杏林大学医学部生化学教室の永松教授らにより報告されている。
既に形質膜にドッキングしているインスリン分泌顆粒からのインスリン分泌を濃色のバーで、新たに細胞質から供給されるインスリン分泌顆粒による分泌を淡色のバーで図3に示した。
その結果、アディポネクチンは新たに細胞質から供給されるインスリン分泌顆粒からの分泌を増加させることが明らかとなった。しかし、あらかじめドッキングしている顆粒からのインスリン分泌量に有意な差は認められなかった。
Test Example 3 Observation of dynamics of GFP-labeled insulin secretory granules under an evanescent microscope
Insulin secretion granules labeled with green fluorescent protein (GFP) were used to analyze the dynamics of insulin secretion granules. The analysis was performed using an evanescent microscope (total reflection fluorescence microscope) capable of observing the changes in fluorescence directly under the plasma membrane of the cells. Prof. Nagamatsu et al. Of Kyorin University School of Medicine Department of Biochemistry reported that this method is very suitable for the analysis of fusion and opening from the docking of secretory granules.
Insulin secretion from insulin secretion granules already docked in the plasma membrane is shown in dark bars, and secretion by insulin secretion granules newly supplied from the cytoplasm is shown in light bars in FIG.
As a result, it was clarified that adiponectin increases secretion from insulin secretory granules newly supplied from the cytoplasm. However, there was no significant difference in the amount of insulin secreted from the previously docked granules.
試験例４ Capacitanseに対するアディポネクチンの作用
膜容量(capacitanse)は形質膜の面積に比例することが明らかとなっている。インスリン分泌顆粒からのインスリン放出は形質膜とのドッキング・フュージョンを経て起こる。その結果、形質膜の面積は増大し膜容量の増加として観察することが出来る。β細胞にアディポネクチンを処理した際の膜容量を測定したところ、アディポネクチンが有意に膜容量を増加することが明らかとなった(図4)。
以上の結果から、アディポネクチンはインスリン分泌顆粒の開口放出過程を亢進することにより、インスリンの分泌促進作用を示すことが示唆される。
Test Example 4 Effect of Adiponectin on Capacitanse It has been clarified that the membrane capacity (capacitanse) is proportional to the area of the plasma membrane. Insulin release from insulin secretory granules occurs via docking fusion with the plasma membrane. As a result, the area of the plasma membrane increases and can be observed as an increase in membrane capacity. When the membrane capacity of β cells treated with adiponectin was measured, it was found that adiponectin significantly increased the membrane capacity (FIG. 4).
From the above results, it is suggested that adiponectin exhibits an insulin secretion promoting action by enhancing the opening release process of insulin secretory granules.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011080908A (en) * | 2009-10-08 | 2011-04-21 | Kao Corp | METHOD OF EVALUATING OR SELECTING Adipo R2 EXPRESSION REGULATING AGENT |
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2004
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