JP2005504766A - プロリンエンドペプチダーゼ阻害剤の、細胞内シグナルカスケード依存性イノシトール(1,4,5)トリホスフェート濃度調節への使用。 - Google Patents
プロリンエンドペプチダーゼ阻害剤の、細胞内シグナルカスケード依存性イノシトール(1,4,5)トリホスフェート濃度調節への使用。 Download PDFInfo
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Abstract
本発明は、人の様々な組織におけるプロリルエンドペプチダーゼの酵素活性の調節方法および細胞内イノシトール(1,4,5)トリホスフェート濃度へのその生物学的影響について開示する。本発明はまた、プロリルエンドペプチダーゼの阻害活性による内因性神経学的および細胞内シグナル発信カスケードの相乗作用について開示する。本発明はさらに、プロリンエンドペプチダーゼ活性の阻害によるIP3濃度のサブスタンスP仲介刺激の増幅について開示する。PEP活性減少の第2メッセンジャー濃度における効果は、PEP阻害による認識増強に重要な影響を与えるこのペプチダーゼの新たな細胞内作用を示す。さらに、本発明は、ニューロン性疾患、例えば、学習および記憶障害、自己免疫疾患およびTリンパ球仲介免疫疾患、並びに活性化線維芽細胞および/またはTリンパ球によって仲介される創傷治癒のような組織再生過程の治療について開示する。
Description
【技術分野】
【0001】
発明の背景
発明の分野
本発明は、様々なヒトの組織におけるプロリンエンドペプチダーゼの作用、および細胞内イノシトール(1,4,5)トリホスフェート(IP3)濃度へのそれらの生物学的影響に関する。本発明はまた、内因性神経学的および細胞内シグナルカスケードの相乗作用に関する。この発明はさらに、プロリルエンドペプチダーゼ活性阻害によるIP3濃度のサブスタンスP仲介刺激の増幅に関する。PEP活性減少の第2メッセンジャー濃度への影響は、PEP阻害による認識増強に重要な効果を有するこのペプチダーゼの新たな細胞内作用を示す。さらに、この発明は、学習および記憶障害のようなニューロン性疾患、自己免疫疾患およびTリンパ球仲介免疫疾患、並びに活性化線維芽細胞および/またはTリンパ球によって仲介される創傷治癒のような組織再生過程の治療に関する。
【背景技術】
【0002】
背景技術
プロリルエンドペプチダーゼ(PEP;EC.3.4.21.26;プロリルオリゴペプチダーゼとも呼ばれる)はオリゴペプチダーゼ活性を特徴とするセリンペプチダーゼである。それはclanSCにおいて系S9Aの酵素、プロリンオリゴペプチダーゼであることを示す名称である(1)。clanSCに属する酵素は、トリプシン−またはサブチリシン型セリンペプチダーゼとは構造の点でおよび主要配列における触媒性三つ組残基の順序の点で異なる(2;3)。最近報告されたPEPの3次元構造から2つのドメイン構成が明らかになった(4)。触媒性ドメインは、触媒性三つ組(Ser554、His680、Asp641)がいわゆるβ推進ドメインで覆われているα/β加水分解酵素ホールドを示す。十中八九、推進ドメインは潜在的基質が酵素の活性部位へアクセスするのを制御し、30以上のアミノ酸を有するペプチドを排除する。
【0003】
PEPの酵素的および構造的性質に関する知識は詳しく知られているにもかかわらず、この酵素の生物学的作用は十分に理解されているとは決して言えない。哺乳動物において高度に保存されているPEPは偏在分布されている。
【0004】
ここで、我々は、長期相乗作用(LTP)並びに学習および記憶に関係するPEP阻害の新しい利用法を示す。本発明は、PEP発現の少ないアンチセンス細胞並びに特異的阻害剤を用いて、IP3濃度とPEP活性との間の逆の相互関係を証明するものである。データは、ニューロペプチドによって仲介されるシグナル形質導入への混線(cross-talk)を伴う第2メッセンジャー経路におけるPEPの間接的なかかわりを示す。
【0005】
JP07163367、JP04066085、JP05219962には、組換えプロリルエンドペプチダーゼの製造法が開示されている。
JP06014776およびEP0522428には、微生物の培養によるアスペルギルス オリゼー(Aspergillus oryzae)FS1−32(FERM12193)からのプロリルエンドペプチダーゼの製造が開示されている。
JP07067638には、シュードモナス属に属するバクテリア株の培養によるプロリルエンドペプチダーゼの製造が開示されている。
JP10066570には、スフィンゴモナス属に属するバクテリア株の培養によるプロリルオリゴペプチダーゼの製造が開示されている。単離されたプロリルオリゴペプチダーゼは調味料および調味料用材料の製造に有用であることが特許請求されている。
JP05015314には、ペプチドの苦味の目的除去にプロリルエンドペプチダーゼまたはカルボキシペプチダーゼを含むプロテアーゼ配合物を使用することが特許請求されている。
【0006】
参考文献
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【発明の開示】
【0007】
発明の概要
細胞内作用を調べるために、プロリルエンドペプチダーゼの発現をアンチセンス技術によって星状神経膠腫細胞系U343において減少させた。イノシトール(1,4,5)トリホスフェート(IP3)の測定から、生じたアンチセンス細胞系においてIP3濃度とPEP発現との間の逆の相互関係が分かった。特異的PEP阻害剤Fmoc−アラニル−ピロリン−2−ニトリル(5μM)によるPEP活性の完全な抑制は、U343野生型細胞において、IP3濃度の遅いが増強された増加を誘導した。このことは、PEPのたんぱく分解活性が観察された効果を招いていることを示唆している。さらに、PEP活性の減少がIP3濃度のサブスタンスP仲介刺激を増幅することが分かった。減少したPEP活性の第2メッセンジャー濃度への影響は、PEP阻害により認識増強を生じるというこのペプチダーゼの新たな作用を示す。これは、プロリルエンドペプチダーゼの特に経口活性な低分子量阻害剤を用いる本発明によって達成しうる。
【0008】
図面の簡単な説明
添付の図面を参照することにより本発明はさらに理解されうる。
図1は、RT−PCRを嵌め込んだ後のヒト神経膠腫細胞系U343からのPEPの触媒性ドメインのcDNAについてのアガロースゲル電気泳動を示す。{全体のRNAは1×107U343細胞から調製した。PEPのコーディング領域はRT−PCRによって増幅され、触媒性ドメイン(アミノ酸442−731)のcDNAは嵌め込まれたプライマーによって得た(レーン1)。アクチンmRNAの検出は正の対照として用いた(レーン2)。}
【0009】
図2は、樹立アンチセンス細胞系におけるPEP発現のウエスターンブロット分析を示す。{各アンチセンス細胞系の残留PEP活性はウエスターンブロット分析におけるシグナル強度に相当する。下記の「実験手順」のように各細胞系からの1×107細胞を抽出し、分析した。1レーン当たり20μgの合計たんぱく質を加えた。精製組換えヒトPEPを正の対照として用いた(75ng)。ウエスターンブロットはPEP特異的抗体S449(1:400)および抗アクチン(1:2500)でプローブし、化学ルミネセンスによって検出した。}
【0010】
図3は、各種U343細胞系におけるIP3濃度の分析を示す。{A)PEP活性の減少は安定な形質移入細胞系におけるIP3濃度の増加を誘導する。ヒト神経膠腫細胞系U343はアンチセンス方向にPEP触媒性ドメイン(アミノ酸442−731)のコーディング配列を含むベクター(pIRES)で形質移入された。挿入物(pIRES)を含まないベクターで形質移入した細胞系は負の対照として用いた。B)特異的PEP阻害剤Fmoc−Ala−Pyrr−CN(5μM)で処理した野生型U343細胞はIP3濃度の増加を示す;データは4組づつで得(平均±SD)、不対t−検定によって分析した(***p<0.001;**p<0.01;*p<0.05;n.s.有意性なし)。}
【0011】
図4は、PEP阻害剤Fmoc−Ala−Pyrr−CNで処理したU343細胞におけるPEP活性およびIP3濃度の時間経過を示す。{PEP活性(▲)は5μMFmoc−Ala−Pyrr−CNでただ1回処理した1分後にすでに全体的に阻害されているのが分かったが、IP3濃度(○)は最高濃度に達するのに12時間要した。結果は4組づつの実験からの平均±標準誤差として示す。}
【0012】
図5は、ヒト神経膠腫細胞系U343のニューロキニンレセプターmRNAの検出を示す。{全体のRNAは1×107U343細胞から製造した。NK−R mRNAの発現は、特異的プライマー(レーン1 NK−1R、レーン2 NK−2R、レーン3 NK−3R)を用いてRT−PCRで検出した。}
【0013】
図6は、ヒト神経膠腫細胞系U343の様々な細胞区分で測定されたPEP活性を示す。{PEP活性はU343細胞のサイトゾルに主に存在する。さらに、わずかなPEP活性が他の細胞構造内で検出され、これらは十中八九、区分の不十分な分離によるものである。状態調節した培地および細胞は、下記の「実験手順」のように細胞溶解および細胞分別に従って分離した。PEP活性は状態調節した培地(CM)、全細胞抽出物(CE)、および核の濃縮フラクション(P1)、液胞(P10)、細胞構造成分(P100)、および細胞質たんぱく質(S100)中で測定し、3つの独立した実験の平均±SDとして示す;n.d.は検出不可。}
【0014】
図7は、サブスタンスPで刺激した各種U343細胞系のIP3濃度を示す。{IP3濃度は、5μM Fmoc−Ala−Pyrr−CNの存在下、12時間、インキュベーションありまたはなしでU343野生型細胞においておよび細胞系as2において測定した。各細胞系は1μMサブスタンスPで5秒間刺激し、次いで、IP3抽出および測定を行った。データ(平均±SD)は4組で得,有意分析は対のt−検定によって行った(**p<0.01;*p<0.05)。}
【0015】
図8は、U343細胞におけるサブスタンスPによるIP3刺激の動的特徴を示す。{A)サブスタンスPによるIP3刺激の動的特徴はわずかな増加を示すが、阻害剤処理細胞(○)および対照細胞(●)のパターンは似ている。U343野生型細胞は実験前に12時間、5μM Fmoc−Ala−Pyrr−CN(Υ)で処理した。B)U343からのアンチセンス細胞系2(△)は野生型細胞と同様の刺激パターンを示す;細胞は1μMサブスタンスPで刺激し、様々な時点で採取してIP3を抽出した。平均±SDとして示した全ての時点は4組の実験によるものである。}
【0016】
図9は、各種ヒト細胞系におけるPEP発現のウエスターンブロット分析を示す。{6つの培養ヒト細胞系(1 U343、2LN−405;3 SH−SY5Y;4 BeWo;5 U−138−MG;6 CACO−2)で検出されたPEPシグナルは、これらにおいて測定されたPEP活性と相互に関連する。非培養凍結ストックではシグナルは全く検出できなかった。各細胞系からのサイトゾル上澄み液を分析した。レーン毎に10μg(レーン1〜3)、20μg(レーン5)および40μg(レーン4、6)のサイトゾル上澄み液を加えた。ウエスターンブロットはPEP特異的抗体S449(1:400)と共にインキュベートし、化学ルミネセンス法で検出した。
【0017】
図10は、ラットの脳におけるPEP発現のウエスターンブロット分析を示す。{各脳領域で測定されたPEP活性はウエスターンブロット分析のシグナルと相互に関連する。各脳領域(1 皮質、2 海馬、3 延髄、4 小脳、5 視床、前頭葉)からの組織を分析した。30μgの全部のたんぱく質をレーン毎に加えた。サイトゾルU343細胞系上澄み液を正の対照として用いた(M、20μg/レーン)。ウエスターンブロットはPEP特異的抗体S449(1:400)と共にインキュベートし、化学ルミネセンス法で検出した。}
【発明を実施するための最良の形態】
【0018】
発明の詳細な説明
本発明は特に、プロリルエンドペプチダーゼ阻害剤の、イノシトール(1,4,5)トリホスフェートの細胞内レベル調節用薬剤製造への使用に関する。
【0019】
プロリルエンドペプチダーゼ(PEP;EC.3.4.21.26;プロリルオリゴペプチダーゼとも呼ばれる)はオリゴペプチダーゼ活性を特徴とするセリンペプチダーゼである。そのペプチダーゼ活性により、PEPは細胞内シグナル発信および細胞内シグナル発信カスケードの仲介にかかわる。
【0020】
意外なことに、我々は細胞培養実験で、細胞外スペースのPEPを測定することはできず、PEPが主に細胞内に局在することを見出した。本発明では、細胞内PEP活性の阻害がペプチドホルモン依存性細胞内イノシトール(1,4,5)トリホスフェート(IP3)濃度の調節に用いうることを示す。さらに意外なことに、ペプチドホルモンは細胞外にあり、細胞内にある酵素にアクセスできないので、PEPはシグナル発信ペプチドホルモンを開裂しないが、PEPはペプチドホルモン誘導レセプターシグナルの細胞内仲介にかかわる。さらに、PEP活性の阻害はサブスタンスP濃度に影響を与えないが、細胞内IP3濃度変更のサブスタンスP−レセプター誘導シグナルを増強する。
【0021】
1971年にオキシトシン不活性化酵素として初めて報告されたとき(12)、プロリルエンドペプチダーゼについての我々の知識は酵素的および構造的性質に関して高まっただけであり、生理学的作用は依然として不明のままである。
【0022】
PEP阻害剤は、基質のP1位置にあるプロリン残基により一般に非常に特異的である(Berger and Schlechter nomenclature、(16))。しかしながら、2つの異なる阻害法が用いられてきた。PEPの発現が少ないアンチセンス細胞系によって、この2つのドメインたんぱく質についての非酵素的性質の生物学的作用に関する研究が可能となる。さらに、この方法は阻害剤内の反応性基の予想される非特異的作用を回避するものである。PEP発現量の減少が様々な8つの安定したアンチセンス細胞系が開発された。全ての細胞系において、PEP発現減少と残留酵素活性との間に強力な相互関係が観察された(表1)。これらの細胞系における培養および形態の差異は観察することができたが、表現型における共通の変化はなかった。観察された変化は、アンチセンスコーディングDNAがランダムにゲノムに挿入されなければならない、アンチセンス細胞系をつくるのに用いられた方法に、関係があると思われる。U343細胞における表現型変化は、細胞がPEP阻害剤の存在下で培養されたときには見られなかった。
【0023】
アンチセンスオリゴヌクレオチドは、定義では、特異的DNAまたはRNA配列に相補的であるヌクレオチド配列である。いったん細胞に導入されると、相補的ヌクレオチドは、細胞によってつくられた自然の配列と組み合わさって、複合体を形成し、そして転写または翻訳のいずれかを妨害する。好ましくは、アンチセンスオリゴヌクレオチドは長さが少なくとも11のヌクレオチドであり、少なくとも12、15、20、25、30、35、40、45または50以上のヌクレオチドの長さであってもよい。さらに長い配列も用いうる。上記のようにアンチセンスオリゴヌクレオチド分子をDNA組み立てに提供し、そして細胞に導入して、細胞内のプロリルエンドペプチダーゼ遺伝子産物のレベルを減じることができる。
【0024】
アンチセンスオリゴヌクレオチドは、デオキシリボヌクレオチド、リボヌクレオチド、または両者の組み合わせでもよい。オリゴヌクレオチドは、アルキルホスホネート、ホスホロチオエート、ホスホロジチオエート、アルキルホスホノチオエート、ホスホラミデート、ホスフェートエステル、カルバメート、アセタミデート、カルボキシメチルエステル、カルボネート、およびホスフェートトリエステルのような非ホスホジエステルヌクレオチド間結合で、1つのヌクレオチドの5`末端を別のヌクレオチドの3`末端へ共有結合することによって、手でまたはオートメーション化合成器で合成することができる。Brown, Meth. Mol. Biol. 20, 18, 1994; Sonveaux, Meth. Mol. Biol. 26,1-72, 1994; Uhlmann et al. Chem. Rev. 90, 543-583 1990参照。
【0025】
プロリルエンドペプチダーゼ酵素遺伝子発現の変更は、プロリルエンドペプチダーゼ酵素遺伝子の制御5´または調節領域へ二重鎖を形成するアンチセンスオリゴヌクレオチドを設計することによって得ることができる。転写開始部位、例えば出発部位から位置10と+10との間から誘導されるオリゴヌクレオチドが好ましい。同様に、阻害は、「三重らせん」塩基ペアリング法を用いて達成することができる。三重らせんペアリングは、結合ポリメラ−ゼ、転写因子、またはチャペロン(chaperon)に対して二重らせんを十分に開く能力を阻害するので有用である。三重DNAを用いる治療の進歩は文献に記載されている(例えば、Gee et al., in Huber & Carr, MOLECULAR AND IMMUNOLOGIC APPROACHES, Futura Publishing Co., ニューヨーク マウントキスコ, 1994)。アンチセンスオリゴヌクレオチドは、トランスクリプトのリボソームへの結合を妨げることによって、mRNAの翻訳を妨害するようにすることもできる。
【0026】
アンチセンスオリゴヌクレオチドとプロリルエンドペプチダーゼ酵素ポリヌクレオチドの相補的配列との間の複合体をうまく形成するのに、正確な相補性は必要ではない。隣接プロリルエンドペプチダーゼ酵素ヌクレオチドに対して相補的ではない1伸びの隣接ヌクレオチドによってそれぞれ分離されている、プロリルエンドペプチダーゼ酵素ポリヌクレオチドに対して正確に相補的である、例えば2、3、4または5以上の伸びの隣接ヌクレオチドを含むアンチセンスオリゴヌクレオチドは、プロリルエンドペプチダーゼ酵素mRNAに十分な目標特異性をもたらすことができる。好ましくは、相補的隣接ヌクレオチドの各伸びは、少なくとも4、5、6、7または8以上のヌクレオチドの長さである。非相補的介在配列は1、2、3または4ヌクレオチドの長さであるのが好ましい。本技術分野における当業者であれば、アンチセンス−センス対の計算された融点を用いて、特定のアンチセンスオリゴヌクレオチドと特定のプロリルエンドペプチダーゼ酵素ポリヌクレオチド配列との間で許容されるミスマッチ度を容易に判定することができる。
【0027】
アンチセンスオリゴヌクレオチドは、ハイブリダイズする能力をプロリルエンドペプチダーゼ酵素ポリヌクレオチドへ影響させることなく、修飾することができる。これらの修飾はアンチセンス分子の内部でもまたは一端もしくは両端でもよい。例えば、ヌクレオチド間ホスフェート結合は、アミノ基と末端リボースとの間に様々な数の炭素残基を有するコレステリルまたはジアミン部分を加えることによって、修飾することができる。修飾された塩基および/または糖、例えばリボースの代わりにアラビノースまたは3’置換オリゴヌクレオチド(3’ヒドロキシ基または5’ホスフェート基が置換されている)を修飾されたアンチセンスオリゴヌクレオチドに用いてもよい。これらの修飾されたオリゴヌクレオチドは、本技術分野で周知の方法で製造しうる。例えば、Agrawal et al., Trends Biotechnol. 10, 152158, 1992; Uhlmann et al., Chem. Rev. 90, 543584, 1990; Uhlmann et al., Tetrahedron Lett. 215, 35393542, 1987参照。
【0028】
U343細胞の培養中、我々はPEPの有意な細胞外活性を検出することができなかった。全ての活性は細胞質フラクション中に見られた(図6)。さらに、PEP−GFP融合たんぱく質の過剰発現は酵素の細胞内局在を示した。関連の可能性が不明瞭であるのは、ニューロペプチドのレセプター仲介シグナル発信カスケードにPEPが細胞内でかかわっているからかもしれない。
【0029】
興味深いことに、哺乳動物の神経膠腫細胞系U343において、IP3濃度が、PEPの発現減少に応じて、かつ阻害剤によって抑制されるたんぱく分解活性に依存して、増加することを見出した(図3)。しかしながら、アンチセンス細胞系で観察されるIP3の増加量からは、PEPのどのドメインがこの効果を招いたのかについては依然として疑問のままである。特異的阻害剤で観察される結果は、酵素内の触媒性ドメインのかかわり合いを示す。用いた阻害剤Fmoc−Ala−Pyrr−CNは基質のように酵素と互いに作用しあい、酵素の活性部位への変化を制限する(9;17)。このことは、PEPのたんぱく分解活性の低下がIP3濃度の上昇を招くことを強く示唆している。内質レチクリウム(ER)からのCa2+の放出はIP3レセプターおよびリアノジンレセプターによって制御される。それゆえ、PEP阻害によるIP3の増幅は、ERからのCa2+の細胞内の放出に寄与しているかもしれない。
【0030】
星状神経膠腫細胞系U343はニューロペプチドサブスタンスPに対する特異的レセプターであるNK−R 1を発現する(図4)。U343アンチセンス細胞系およびPEP阻害剤と共にインキュベートした細胞はいずれもサブスタンスP刺激後にIP3シグナルの増幅を示した(図7)が、刺激の動的特徴は変化のないままである(図8)。この増幅は、PEPがサブスタンスPのようなニューロペプチドのシグナル発信カスケードに影響を与えることを裏づけている。しかしながら、IP3シグナルの増幅は、一部は第2メッセンジャーのベースラインレベルの増加により、そして一部はサブスタンスPの効力の増大による。さらに、観察される効果は間接的である:PEPの全体的阻害に対するIP3濃度の極めて遅い反応はその示唆を裏づけている(図3)。さらに、PEPの酵素活性はP1プロリン残基に隣接するホスホリル化残基によって抑制することができる。
【0031】
PEPの分布は偏在する。全ての試験細胞系において、表2aおよび2bに示すように、相応なPEP活性を検出することができた。しかしながら、神経膠腫細胞系LNZ308を除いて、脳細胞系は最高活性を示す。脳におけるPEPの高い分布は、ラットの脳の様々な区分での高濃度によってさらに裏づけられる(図10)。
【0032】
要するに、この結果は、サブスタンスPのようなニューロペプチドのシグナル形質導入カスケードとセリンペプチダーゼ、プロリルエンドペプチダーゼとの間の新しいタイプの相互作用を示している。その細胞内局在により、PEPのシグナル発信カスケードへの影響は、そのような方法でPEP阻害剤が学習および記憶を増強しうる新しい可能性を提供する。従って、プロリルエンドペプチダーゼの阻害剤は、学習および/または記憶障害の治療に用いうる。さらに、PEPの阻害は、IP3濃度の調節による細胞内シグナル発信カスケードがかかわる他の疾患において役割を演じる。そのような疾患は自己免疫疾患、T−リンパ球仲介免疫疾患、ならびに活性化線維芽細胞および/またはTリンパ球によって仲介される創傷治癒のような組織再生過程である。PEP阻害剤はこれら疾患の治療に用いうる。
【0033】
本技術分野において提案された他の方法とは対照的に、本発明はプロリルエンドペプチダーゼの低分子量阻害剤での任意に経口的に用いうる治療を提供する。本発明は、ニューロン性疾患、例えば、学習および記憶障害、自己免疫疾患、T−リンパ球仲介免疫疾患、ならびに活性化線維芽細胞および/またはTリンパ球によって仲介される創傷治癒のような組織再生過程を治療するための新規な対処法である。
【0034】
公知のプロリルエンドペプチダーゼ阻害剤は、例えば、Fmoc−Ala−Pyrr−CNおよび以下に挙げるものである:
【0035】
【化1】
【0036】
他のプロリルエンドペプチダーゼ阻害剤は、JP01042465、JP03031298、JP04208299、WO0071144、US5847155、JP09040693、JP10077300、JP05331072、JP05015314、WO9515310、WO9300361、EP0556482、JP06234693、JP01068396、EP0709373、US5965556、US5756763、US6121311、JP63264454、JP64000069、JP63162672、EP0268190、EP0277588、EP0275482、US4977180、US5091406、US4983624、US5112847、US5100904、US5254550、US5262431、US5340832、US4956380、EP0303434、JP03056486、JP01143897、JP1226880、EP0280956、US4857537、EP0461677、EP0345428、JP02275858、US5506256、JP06192298、EP0618193、JP03255080、EP0468469、US5118811、JP05025125、WO9313065、JP05201970、WO9412474、EP0670309、EP0451547、JP06339390、US5073549、US4999349、EP0268281、US4743616、EP0232849、EP0224272、JP62114978、JP62114957、US4757083、US4810721、US5198458、US4826870、EP0201742、EP0201741、US4873342、EP0172458、JP61037764、EP0201743、US4772587、EP0372484、US5028604、WO9118877、JP04009367、JP04235162、US5407950、WO9501352、JP01250370、JP02207070、US5221752、EP0468339、JP04211648およびWO9946272に開示されており、これらの教示は、全て(特にこれらの阻害剤、それらの定義、使用およびそれらの製造に関する)を参照することによってここに記載されたものとする。
【0037】
別の態様では、本発明は、
a)ペプチドホルモン、および/または
b)プロリルエンドペプチダーゼ阻害剤
の組み合わせ使用に関する。従って、a)とb)のどのようなプロリルエンドペプチダーゼ阻害剤とのどのような組み合わせも本発明により可能である。
【0038】
サブスタンスPのようなペプチドホルモンの日用量は、1nM〜10μM/kg体重/日、好ましくは100nM〜1μM/kg/日、より好ましくは300nM〜500nM/kg/日の広い範囲で変えうる。
【0039】
ペプチドホルモンは、例えば、アンギオテンシンI、ブラジキニン増強ペプチド(BPP)、ブラジキニン、ルリベリン、メラノトロピン、ニューロテンシン、オキシトシン、サブスタンスP、チロリベリン、タフトシン、またはバソプレシンである。
【0040】
少なくとも2種の上記化合物を組み合わせて用いることは、各患者または病気に最適な活性成分の作用持続期間、作用の開始および部位特異性を選択調節しうる点で有利である。さらに、サブスタンスPと少なくとも1種のプロリルエンドペプチダーゼ阻害剤を組み合わせて投与すると、サブスタンスPまたはプロリルエンドペプチダーゼ阻害剤のいずれかを単独で用いた場合と比較して、IP3濃度が増加する相乗効果を予想外にもたらす。さらに詳しくは、サブスタンスPおよび/またはプロリルエンドペプチダーゼ阻害剤の投与により、イノシトールポリホスフェート、例えばIP3、IP4、IP5、IP6等の細胞内濃度のバランスがIP3過剰に変化する。IP4、IP5、IP6等のような高級イノシトールポリホスフェートは、イノシトールホスフェート結合たんぱく質の調節剤である。そのようなイノシトールポリホスフェート結合たんぱく質は、例えば、シナプトタグミン、GTPase−活性化たんぱく質GaplIP4BPおよびGaplm、ブルトンのチロシンキナーゼ(BtK)、プロテオリピド−たんぱく質(PLP)、ビンクリン、センタウリンα、ゴルジコアトマー、p130、AP−2およびAP−3である。上記イノシトールポリホスフェート結合たんぱく質が、細胞骨格の構築において、細胞内小胞移送プロセス、特に神経伝達物質の放出にかかわっていること、そして従って、神経変性疾患、特定組織の疾患および細胞サイクル再生にかかわっていることを我々は見出した。
【0041】
従って、学習および記憶障害、自己免疫疾患、T−リンパ球仲介免疫疾患、ならびに活性化線維芽細胞および/またはT−リンパ球によって仲介される組織再生過程(例えば創傷の治癒)のようなニューロン性疾患を非常に特異的な方法で治療することができる。サブスタンスPをPEP阻害剤と組み合わせて用いると、ただちに改善される。
【0042】
さらに、ニューロン性疾患、例えば学習および記憶障害、自己免疫疾患、T−リンパ球仲介免疫疾患および組織再生過程(例えば創傷の治癒)の長期治療と組み合わせた治療/改善のただちの始まりは、PEP阻害剤をサブスタンスP含有薬剤と組み合わせて用いることによって得られる。
【0043】
学習および記憶障害、自己免疫疾患、T−リンパ球仲介免疫疾患、ならびに活性化線維芽細胞および/またはT−リンパ球によって仲介される組織再生過程(例えば創傷の治癒)のようなニューロン性疾患のようないくつかの疾患にかかわる細胞内IP3濃度、およびその後の細胞内シグナル発信カスケードを調節するPEP阻害剤として有効な化合物の有用性は、実施例2および3に記載の手順に従って測定することができる。従って、本発明は、PEP活性の調節によって仲介される症状の治療を必要とする患者におけるそのような症状の治療法を提供するものであり、その方法は、ここで定義されるような化合物または医薬組成物をそのような症状の治療に有効な量でおよび薬学的に許容される組成物の形で投与することを含む。さらに、本発明には、そのような化合物の、PEP活性の調節によって仲介される症状の治療用薬剤製造への使用が含まれる。化合物は一般的な投与ルート、限定されるものではないが、例えば静脈内、経口、皮下、筋肉内、経皮および非経口ルートで患者に投与しうる。
【0044】
好ましいPEP阻害剤は置換されたアミノケトン、例えば、ベンジル−N−[1−(シクロペンチルカルボニル)−2−メチルブチル]カルバメートである。
【0045】
本発明はさらに、プロリルエンドペプチダーゼに結合するあるいはこれの活性または発現を調節する試験化合物のスクリーニング法を提供する。好ましくは、試験化合物はプロリルエンドペプチダーゼまたはプロリルエンドペプチダーゼコーディング遺伝子に結合する。さらに好ましくは、試験化合物不在に対して、試験化合物はプロリルエンドペプチダーゼ活性を、少なくとも約10%、好ましくは約50%、より好ましくは約75、90または100%まで減じる。最も好ましくは、試験化合物不在に対して、試験化合物はプロリルエンドペプチダーゼ活性を少なくとも約10%、好ましくは約50%、より好ましくは約75、90または100%まで減じ、そして細胞内イノシトール(1,4,5)トリホスフェート濃度を少なくとも約1倍、好ましくは約2倍、より好ましくは約3倍、4倍またはそれ以上増加する。
【0046】
スクリーニング法は次の工程を組み合わせる:
− イノシトール(1,4,5)トリホスフェートおよびプロリルエンドペプチダーゼを含む細胞を準備する工程、例えば、限定されないが、ヒト神経膠腫細胞系U343、ヒト神経芽腫細胞系SH−SY5Yおよびヒト星状神経膠腫細胞系LN−405から選択する、
− 細胞のイノシトール(1,4,5)トリホスフェートおよびプロリルエンドペプチダーゼ活性を測定する工程、サブスタンスP濃度およびプロリルエンドペプチダーゼ活性の基本レベルはそれぞれ0.3pmol/106細胞および20〜40mU/mg細胞抽出物である、
− 細胞を試験化合物と共にインキュベートする工程、
− イノシトール(1,4,5)トリホスフェート濃度を測定する工程、
− 任意に、残留プロリルエンドペプチダーゼ活性を測定する工程、および
− 任意に、プロリルエンドペプチダーゼ阻害剤を単離する工程。
【0047】
任意に、IP3濃度が上昇する可能性についての試験化合物の効力をサブスタンスPのようなペプチドホルモンの投与と組み合わせてスクリーンすることもできる:
− イノシトール(1,4,5)トリホスフェートおよびプロリルエンドペプチダーゼを含む細胞を準備する工程、例えば、限定されるものではないが、ヒト神経膠腫細胞系U343、ヒト神経芽腫細胞系SH−SY5Yおよびヒト星状神経膠腫細胞系LN−405から選択する、
− 細胞のイノシトール(1,4,5)トリホスフェート濃度およびプロリルエンドペプチダーゼ活性を測定する工程、ペプチドホルモン(例えば、サブスタンスP)濃度およびプロリルエンドペプチダーゼ活性の基本レベルはそれぞれ0.3pmol/106細胞および20〜40mU/mg細胞抽出物である、
− 細胞をサブスタンスPのようなペプチドホルモンと組み合わせた試験化合物と共にインキュベートする工程
− イノシトール(1,4,5)トリホスフェート濃度を測定する工程、
− 任意に、残留プロリルエンドペプチダーゼ活性を測定する工程、および
− 任意に、プロリルエンドペプチダーゼ阻害剤を単離する工程。
【0048】
公知のプロリルエンドペプチダーゼ阻害剤より高いイノシトール(1,4,5)トリホスフェート濃度をもたらすプロリルエンドペプチダーゼ阻害剤が単離されるのが好ましい。
【0049】
試験化合物は本技術分野ですでに知られている薬理学的薬剤でも、どのような薬理学的活性を有する未知の化合物でもよい。化合物は天然由来のものでも、実験室で設計されたものでもよい。それらは微生物、動物、または植物から単離されても、組換え生成されても、あるいは本技術分野における化学的方法で合成されてもよい。望ましいならば、試験化合物は本技術分野において公知の多くの組み合わせライブラリー法、例えば、限定されるものではないが、生物学的ライブラリー、立体的に指示可能な平行固相もしくは溶液相ライブラリー、脱回旋を必要とする合成ライブラリー法、「ワン−ビード−ワン−コンパウンド」ライブラリー法、および親和性クロマトグラフィー選択を用いる合成ライブラリー法のいずれかを用いて得てもよい。生物学的ライブラリー法はポリペプチドライブラリーに限定されるが、他の4つの方法はポリペプチド、非ペプチドオリゴマ−、または化合物の小分子ライブラリーに適用できる。Lam, Anticancer Drug Des., 12, 145, 1997参照。
【0050】
本発明はまた、1種以上の本発明の化合物、特にPEP阻害剤および/またはサブスタンスPのようなペプチドホルモンと薬学的に有効な担体とを含む医薬組成物を提供する。
【0051】
本発明の医薬組成物を製造するには、活性成分としての1種以上の本発明の活性化合物またはそれらの塩を薬学的担体と、一般的な薬剤配合技術により、均質に混合する。担体は、経口または非経口(例えば、筋肉内)のような投与に望ましい製剤の形により様々な形をとりうる。経口投与形の組成物の製造では、通常のどのような薬学的培媒質を用いてもよい。従って、液体経口製剤、例えば懸濁液、エリキシルおよび溶液の場合、適した担体および添加剤には、水、グリコール、油、アルコール、香味剤、防腐剤、着色剤等が含まれ;固体経口製剤、例えば粉剤、カプセル、ゲルキャップおよび錠剤の場合、適した担体および添加剤には、デンプン、糖、希釈剤、顆粒化剤、潤滑剤、結合剤、崩壊剤等が含まれる。投与が容易であるので、錠剤およびカプセルは最も有利な経口投与単位形であり、その場合、固体薬剤担体が用いられるのは明らかである。望ましいならば、錠剤は標準技術によって糖衣または腸内分解性被覆されてもよい。非経口の場合、担体は滅菌水を通常含み、他の成分を通して、例えば、溶解を促すような目的でまたは防腐のために、滅菌水を含んでいてもよい。
【0052】
注射可能な懸濁液も製造しうる。この場合、適した液体担体、懸濁化剤等を用いてもよい。ここでの医薬組成物は、投与単位、例えば錠剤、カプセル、粉剤、注射剤、茶さじ1杯等当たり、上記のような有効投与量を放出するのに必要な活性成分の量を含有する。ここでの医薬組成物は、、投与単位、例えば錠剤、カプセル、粉剤、注射剤、座薬、茶さじ1杯等当たり、約0.03〜100mg/kg(好ましくは、0.1〜30mg/kg)の活性成分を含有し、約0.1〜300mg/kg/日(好ましくは、1〜50mg/kg/日)で投与しうる。しかしながら、投与量は患者、治療される症状の重さおよび用いる化合物の要件により変えうる。毎日投与しても、あるいは周期的(post-periodic)投与でもよい。
【0053】
好ましくは、これらの組成物は、錠剤、ピル、カプセル、粉剤、顆粒剤、滅菌非経口溶液もしくは懸濁液、計量エアーゾルもしくは液体スプレー、ドロップ、アンプル、自動インジェクターまたは座薬のような単位投与形である(経口、非経口、鼻内、舌下もしくは直腸投与のため、または吸入もしくは吹き付けによる投与のため)。あるいは、組成物は週に1回または月に1回投与するのに適した形にしてもよい(例えば、デカン酸塩のような活性化合物の不溶性塩を、筋肉内注射用の貯蔵製剤に適応させてもよい)。錠剤のような固体組成物を製造するためには、主要活性成分を薬学的担体、例えば、一般的な錠剤製造成分、例えばトウモロコシデンプン、ラクトース、サッカロース、ソルビトール、タルク、ステアリン酸、ステアリン酸マグネシウム、リン酸二カルシウムまたはガム、および他の薬剤希釈剤、例えば、水と混合して、本発明の化合物またはその薬学的に許容される塩の均質混合物を含有する固体予備配合組成物を形成する。これらの予備配合組成物を均質と言うとき、それは、活性成分が組成物全体に均一に分散し、そのため組成物が錠剤、ピルおよびカプセルのような均等に有効な投与形に容易に小分けしうることを意味する。その後、この固体予備配合組成物は0.1〜約500mgの本発明の活性成分を含有する上記のタイプの単位投与形に小分けされる。
【0054】
新規組成物の錠剤またはピルは被覆してもまたは別の方法で配合して、作用が長く持続するのに都合のよい投与形にしてもよい。例えば、錠剤またはピルは内部投与および外部投与成分を含み、後者が前者を包む形にしてもよい。2つの成分を腸内分解性層によって分離すると、この層は、胃での崩壊に耐えて、内部成分が損なわれずに十二指腸へ進むようにする、あるいは放出を遅らせるようにすることができる。そのような腸内分解性層または被覆には様々な材料を用いることができる。それらの例は、セラック、セチルアルコールおよび酢酸セルロースのような物質との多くの重合酸である。
【0055】
経口投与または注射による投与のために本発明の新規組成物を混合しうるこの液体形には、水溶液、適当に香味をつけたシロップ、水性もしくは油性懸濁液、および綿実油、ゴマ油、ココナッツ油もしくはピーナッツ油のような食用油並びにエリキシルおよび類似の薬学的賦形剤で香味をつけたエマルジョンが含まれる。水性懸濁液に適した分散剤または懸濁化剤には、合成および天然ガム、例えばトラガカント、アラビアゴム、アルギン酸塩、デキストラン、ナトリウムカルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ポリビニルピロリドンまたはゼラチンが含まれる。
【0056】
本発明による化合物の製造法で立体異性体の混合物が生じる場合、これらの異性体は調製クロマトグラフィーのような一般的な技術によって分離しうる。化合物はラセミ形で製造されてもよく、あるいは個々の光学的対掌体は光学的対掌特異的合成または分割のいずれかによって製造されてもよい。化合物は、標準的な技術、例えば、(−)−ジ−p−トルオイル−d−酒石酸および/または(+)−ジ−p−トルオイル−l−酒石酸のような光学的に活性な酸での塩の形成によってジアステレオマー対を形成し、その後、分別結晶および遊離塩基の再生を行うことによって、それらの成分の光学的対掌体に分割しうる。化合物はまた、ジアステレオマーエステルまたはアミドを形成し、その後、クロマトグラフィー分離およびキラル補助体の除去を行うことによって分割してもよい。あるいは、化合物はキラルHPLCカラムを用いて分割してもよい。
【0057】
本発明の化合物のどのような製造過程においても、関係分子の上の敏感なまたは反応性の基を保護することが必要および/または望ましい。これは、一般的な保護基によって行うことができる。そのような基については、例えば、Protective Groups in Organic Chemistry, ed. J. F. W. McOmie, Plenum Press 1973; およびT. W.Greene & P.G.M. Wuts, Protective Groups in Organic Synthesis, John Wiley & Sons, 1991に記載されている。保護基は本技術分野で公知の一般的な方法を用いて都合のよいその後の段階で除去しうる。
【0058】
本発明に記載のプロリルエンドペプチダーゼによって調節される症状の治療法はまた、ここで定義された通りの化合物またはそれらの組み合わせおよび薬学的に許容される担体を含む医薬組成物を用いて行いうる。医薬組成物は約0.01〜100mg、好ましくは約5〜50mgの化合物を含み、そして選択された投与方式に適した形にしうる。担体には、必要なかつ不活性な薬剤賦形剤、限定されるものではないが、例えば、結合剤、懸濁化剤、潤滑剤、香味剤、甘味剤、防腐剤、染料およびコーティングが含まれる。経口投与に適した組成物には、固体形、例えばピル、錠剤、キャプレット、カプセル(それぞれ、直後放出、時間限定放出および持続放出を含む)、顆粒、および粉剤、並びに液体形、例えば溶液、シロップ、エリキシル、エマルジョン、および懸濁液が含まれる。非経口投与に有用な形には、滅菌溶液、エマルジョンおよび懸濁液が含まれる。
【0059】
都合のよいことに、本発明の化合物、混合物または組成物は1日に1回の投与でもよく、あるいは1日の合計投与量を1日に2、3または4回に分けて投与してもよい。さらに、本発明の化合物、混合物または組成物は、適当な鼻内賦形剤の局所使用によるまたは本技術分野における当業者に周知の経皮パッチによる鼻内形で投与してもよい。経皮放出形式で投与するには、投与量はもちろん、投与の間、断続してではなく連続して投与する。
【0060】
例えば、錠剤またはカプセルの形での経口投与の場合、活性薬剤成分、混合物または組成物は、経口非毒性の薬学的に許容される不活性担体、例えばエタノール、グリセロール、水等と組み合わせることができる。さらに、望ましいまたは必要なとき、適した結合剤、潤滑剤、崩壊剤および着色剤を混合物に配合してもよい。適した結合剤には、限定されるものではないが、デンプン、ゼラチン、天然の糖、例えばグルコースまたはベータラクトース、トウモロコシ甘味剤、天然および合成ガム、例えばアラビアゴム、トラガカントまたはオレイン酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸マグネシウム、安息香酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、塩化ナトリウム等が含まれる。崩壊剤には、限定されるものではないが、デンプン、メチルセルロース、寒天、ベントナイト、キサンタンガム等が含まれる。
【0061】
液体形には適当に香味をつけた懸濁液またはエマルジョンが含まれ、懸濁化剤または分散剤は、例えば、トラガカント、アラビアゴム、メチルセルロース等のような合成および天然ガムである。非経口投与の場合、滅菌懸濁液および溶液が望ましい。一般に適した防腐剤を含む等張製剤は、静脈内投与が望ましいときに用いられる。
【0062】
本発明の化合物、混合物または組成物はまた、リポソーム放出形式、例えば小さい単ラメラ小胞、大きい単ラメラ小胞、および多重ラメラ小胞の形で投与することもできる。リポソームは様々なリン脂質、例えばコレステロール、ステアリルアミンまたはホスファチジルコリンから形成しうる。
【0063】
本発明の化合物、混合物または組成物はまた、化合物分子を結合させる個々の担体としてのモノクローナル抗体を用いることによって放出しうる。本発明の化合物、混合物または組成物はまた、標的薬剤担体としての可溶性ポリマーと結合させうる。そのようなポリマーには、ポリビニルピロリドン、ピランコポリマー、ポリヒドロキシプロピルメタクリルアミドフェノール、ポリヒドロキシエチルアスパルタミドフェノール、またはパルミトイル残基で置換されたポリエチレンオキシドポリリシンが含まれる。さらに、本発明の化合物、混合物または組成物は、薬剤の調整放出を行うのに有用なある種の生分解性ポリマー、例えば、ポリアクチックアシッド(polyactic acid)、ポリイプシロンカプロラクトン、ポリヒドロキシ酪酸、ポリオルトエステル、ポリアセタール、ポリジヒドロピラン、ポリシアノアクリレート、およびヒドロゲルの架橋または両親媒性ブロックコポリマーに結合させうる。
【0064】
本発明の化合物、混合物または組成物は、ここで触れている疾患の治療が必要なときはいつでも、どのような先行組成物に投与してもよく、かつ本技術分野で確立されている投与方式に従って投与しうる。
【0065】
生成物の日用量は0.01〜1,000mg/成人/日の広い範囲で変えうる。経口投与の場合、組成物は、治療すべき患者の症状にあわせて0.01、0.05、0.1、0.5、1.0、2.5、5.0、10.0、15.0、25.0、50.0、100、150、200、250および500mgの活性成分を含有する錠剤の形で提供するのが好ましい。薬剤の有効量は約0.1〜約300mg/kg体重/日の投与レベルで投与される。約1〜約50mg/kg体重/日の範囲が好ましい。化合物は1日に1〜4回の投与でもよい。
【0066】
最適投与量は本技術分野における当業者であれば容易に決定でき、個々の使用化合物、投与方式、製剤濃度、投与方式、および疾患状態の進行によって変えうる。さらに、治療される個々の患者に関係するファクター、例えば患者の年齢、体重、食餌および投与時間によって投与量を調整する必要がある。
【0067】
一般に、本発明の医薬組成物を製造するには、活性成分としての1種以上の本発明の活性化合物またはそれらの塩を、薬剤担体と、一般的な薬剤配合技術により均質に混合する。担体は、経口または非経口(例えば、筋肉内)のような投与に望ましい製剤の形により様々な形をとりうる。組成物を経口投与形で製造するには、どのような通常の薬学的材料も用いうる。従って、液体経口製剤、例えば懸濁液、エリキシルおよび溶液の場合、適した担体および添加剤には、水、グリコール、油、アルコール、香味剤、防腐剤、着色剤等が含まれ;固体経口製剤、例えば粉剤、カプセル、キャプレット、ゲルキャップおよび錠剤の場合、適した担体および添加剤には、デンプン、糖、希釈剤、顆粒化剤、潤滑剤、結合剤、崩壊剤等が含まれる。投与が容易であるので、錠剤およびカプセルは最も有利な経口投与単位形であり、その場合、固体薬剤担体が用いられるのは明らかである。望ましいならば、錠剤は標準技術によって糖衣または腸内分解性被覆されてもよい。非経口の場合、担体は滅菌水を通常含み、他の成分を通して、例えば、溶解を促すような目的でまたは防腐のために、滅菌水を含んでいてもよい。注射可能な懸濁液も製造しうる。この場合、適した液体担体、懸濁化剤等を用いてもよい。ここでの医薬組成物は、投与単位、例えば錠剤、カプセル、粉剤、注射剤、茶さじ1杯等当たり、上記のような有効投与量を放出するのに必要な活性成分の量を含有する。ここでの医薬組成物は、投与単位、例えば錠剤、カプセル、粉剤、注射剤、座薬、茶さじ1杯等当たり、約0.03〜100mg/kg(好ましくは、0.1〜30mg/kg)の活性成分を含有し、約0.1〜300mg/kg/日(好ましくは、1〜50mg/kg/日)で投与しうる。しかしながら、投与量は患者、治療される症状の重症度および用いる化合物の要件により変えうる。毎日投与しても、あるいは周期的投与でもよい。
【実施例】
【0068】
発明の実施例
実施例1
U343細胞におけるプロリルエンドペプチダーゼ発現の抑制
十分に高いPEP濃度を示す細胞系がプロリルエンドペプチダーゼの細胞の役割を調べるのに必要であった。6種の細胞系(CaCo、EFE、SNB19、U343、U937、SY5Y)から活性PEPの最高量を示した星状神経膠腫細胞系U343を、蛍光性基質Z−Gly−Pro−NHMecにおける細胞溶解産物の加水分解活性を測定することによって調べた。さらに、ウエスターンブロット分析でPEP発現が高いことを確認した。U343細胞はプロリルエンドペプチダーゼを約5mU/mg総たんぱく質の濃度で発現し、我々の方法によって濃度および活性の変化を検出することができる。
【0069】
U343細胞におけるPEPの細胞内活性に影響を与える2つの異なる方法を選択した。Fmoc−Ala−Pyrr−CNはPEPに対して有効かつ特異的な阻害剤であり(9)、組換えヒトPEPに対して70pMの観察Ki値を有する(データは示されていない)。この阻害剤が細胞膜を通過し、PEPを細胞内で阻害することができることは示されている(10)。U343細胞をFmoc−Ala−Pyrr−CN含有培地(5μM)中でインキュベートすると、細胞内PEP活性の全体阻害は5分以内に達成される。この阻害は、新たな阻害剤を加えることなく、12時間まで観察される。さらに、PEP活性を減じる全く異なる方法は、標的酵素の発現を減じるアンチセンス細胞系を産生することによって用いられる。
【0070】
PEPの触媒性ドメインに対するコーディング配列を得るために、ヒト神経膠腫細胞系U343からの1×107細胞の全体RNAをTRIzol(登録商標)試薬(GIBCO BRL)で単離した。4μgの得られた全体RNAを、ヘキサヌクレオチドプライマーおよびM−MLV逆転写酵素〔プロメガ(Promega)〕を用いて、RT−PCRによってcDNAに変えた。次に、得られたcDNAプール(4μl)を、1対のPEP特異的プライマー(5`−CATATGCTGTCCTTCCAGTACC−3`;5`−GATTCCGCTGTCAGGAGGAAGCACG−3`)を用いて、ExpandTMPCRシステム〔ロシュ(Roche)〕で増幅した。得られたPCR断片は全読み取り枠を含んでいた。2つの嵌め合わせプライマー(5`−CATATGGGAATTGATGCTTCTGATTAC−3`;5`−GAATTCTGGAATCCAGTCGACATTCAG−3`)を用いてPCRにより、酵素の触媒性ドメイン(ヒトPEPのアミノ酸442−731)を含む0.9kb断片が産生された。この断片をpPCR−Script Cam〔ストラタジーン(Stratagene)〕へクローンした。サブクローンされたベクターのおよび嵌め合わされた逆転写プライマーのEcoRI制限部位を用いて、断片を哺乳動物の発現ベクターpIRESneo〔クロンテック(Clontech)〕へ連結した。得られた形質転換細胞をPCRで分析して、挿入がアンチセンス配列に存在するかどうかを判定し、正しいヌクレオチド配列はDNA配列決定(GATC Biotech AG)により証明された。
【0071】
ウエスターンブロット分析の場合、ヒトPEPに対するポリクローナル抗体が産生された。従って、ウサギにアミノ酸10−25のN−末端PEP配列を含むペプチドで免疫性を与えた。固定化ペプチドを用いるアフィニティークロマトグラフィーで特異的抗体(S449)をウサギの血清から精製した。SDS−ポリアクリルアミドゲル中での電気泳動分析は、Laemmliによる記載のように12%アクリルアミドを含有する分離ゲルを用いて行った(7)。分離された細胞抽出物は標準的な手順(8)に従ってニトロセルロース膜(Schleicher & Schuell)に移した。PEPおよびアクチンはそれぞれポリクローナル抗体S449(1:400)およびモノクローナル抗体ANTI−ACTIN(1:2500、シグマ(Sigma)、A2066)により検出し、製造業者のプロトコル(SuperSignalTM West Pico、PIERCE)に従って化学ルミネッセンスによって可視化した。ウエスターンブロット結果のセミ定量分析はデンシトメトリーソフトウェア(Gelscan 3D、BioSciTec)によって行った。
【0072】
正しい配列を実証した後、U343細胞をベクターで形質移入した。従って、ヒト神経膠腫細胞系U343は、5%CO2雰囲気中、37℃の10%ウシ胎児血清(GIBCO BRL)および60μg/mlゲンタマイシン(GIBCO BRL)を含有するDMEM培地に維持された。哺乳動物発現ベクターは、製造業者のプロトコルに従いポリフェクチン試薬(BIONTEX)を用いてU343細胞に形質移入した。安定なトランスフェクタントを400μg/mlG418含有培地(Duchefa)に選び入れた。正の形質転換細胞のネオマイシン耐性の利点を取って、クローニングリングを用いて120クローンを単離した。これらのクロ−ンから、8種の安定な細胞系が認められ、それらの全てはPEP活性の減少を示した(表1)。しかしながら、アンチセンス細胞系1、13および110は、長い培養時間の間にアンチセンス効果をなくした。認められた細胞系のほとんどは約50%のPEP活性減少を示した。
【0073】
PEP活性の測定のため、U343野生型およびPEPアンチセンス細胞(1×107)を、リン酸塩バッファー食塩水(GIBCO BRL)中で2回洗浄し、200μl分析バッファー(50mM HEPES pH7.5;200mM NaCl;1mM EDTA;1mM DTT)に再懸濁させることによって採取した。細胞溶解は、解凍および凍結の3サイクルによって行い、その後、細胞を細胞スクレイパーによってインキュベーションフラスコから取り出した。得られた溶解産物を13000rpmで1分間遠心分離し、上澄み液を新しい試験管に移した。全ての工程は氷上で行った。上澄み液のたんぱく質濃度はブラッドフォードの方法(5)に従って測定した。PEP活性は、4つのセル交換器を備えIBM互換性パソコンによってコントロールされるコントロン(Kontron)分光蛍光測定器SFM25(励起380、発光460)で蛍光性基質Z−Gly−Pro−NHMec(10μM)〔バッケム(Bachem)〕を用いて、分析バッファー中で測定した。得られたデータはソフトウェアFlucol(6)で分析した。
【0074】
細胞系as−11は、PEP活性の最も著しい減少を示し、野生型U343細胞に較べて残留活性は30%であった。活性測定で得られた結果はウエスターンブロット分析を用いて確認できた(図2、表1)。全てのアンチセンス細胞系において、たんぱく分解活性減少はPEP発現の減少による。対照として、挿入遊離ベクターpIRESで形質転換された細胞はPEP活性および発現の変化を示さなかった(図2)。生じたアンチセンス細胞系は表現型に共通の変化は示さなかったが、個々の変化は観察された(表1)。U343as−11細胞系はトリプシン感受性の増加、細胞の体積増加(3倍)を示し、もはや100%集密成長はできなかった。
【0075】
【表1】
【0076】
実施例2
プロリルエンドペプチダーゼ依存性IP3濃度の調節
PEPの細胞内作用を特徴づけるために、アンチセンス細胞系におけるIP3濃度を測定した。細胞は25cm2培養フラスコ内でほぼ100%集密成長した。IP3濃度は、1回の測定当たり0.5×106細胞を用いて、同位体希釈法〔アマーシャム・ファーマシア・バイオテック(Amersham Phamacia Biotech)〕によって測定した。細胞内PEPを阻害するのに、細胞をPBSで2回洗浄し、5μM PEP阻害剤Fmoc−アラニル−ピロリン−2−ニトリル(Fmoc−Ala−Pyrr−CN)を補充したOptimem 1培地(GIBCO BRL)中で4時間インキュベートした。測定は全て4組づつ行った。IP3濃度の計算および統計分析(t−検定)はPrism3.0(グラフ・パッド・ソフトウェア)を用いて行った。
【0077】
U343野生型細胞で検出されたIP3濃度は約0.26±0.02pmol/106細胞(n=4)であった。挿入遊離ベクターpIRESによって形質移入された細胞系はIP3濃度の有意な変化を示さなかった。しかしながら、第2メッセンジャー濃度は、生じた全てのアンチセンス細胞系で増加したことが分かった(図3a)。約0.15±0.04pmol/106細胞(n=4)のわずかではあるが有意な上昇が、PEP活性のもっぱら穏やかな減少を示す細胞系as−110で観察された。IP3濃度の著しい増加は残留PEP活性が50%以下のアンチセンス細胞系で観察された(図2)。U343細胞系as−2(53%残留活性、57%残留発現)はIP3濃度の2.5倍までの増加を示した。細胞系as−11(30%残留活性、20%残留発現)では、IP3濃度はさらに高い約3.5倍であることが分かった。総合して、このデータはPEP濃度の減少とIP3濃度の増加との間に互いに関連があることを示している。
【0078】
U343細胞におけるPEP活性を抑制する別の方法を用いるために、特異的阻害剤Fmoc−Ala−Pyrr−CN(5μM)を存在させて、細胞を3時間インキュベートした。阻害剤の溶解に必要なDMSOの影響は、同量(0.05%)のDMSOを対照細胞の培地へ加えることによって除いた。アンチセンス細胞系で得られた結果の確認で、基本IP3濃度がPEP阻害剤処理した細胞で増加することが分かった(図4)。しかしながら、観察されたIP3濃度変化はわずか0.16pmol/106細胞であった。これは依然として30%の残留PEP活性を有する細胞系as−11において観察されたIP3濃度変化よりもずっと低く、PEP活性とIP3濃度との間の相互関係に疑いをはさむ。従って、第2メッセンジャーの量を全体阻害について長時間にわたって調べた。図4に示すように、IP3濃度はインキュベーション時間中、増加した。12時間の全体阻害後に達した最高濃度は、新たな阻害剤を加えることなく達成された全体阻害時間と一致する。さらに、24時間後に測定したより低いIP3濃度は、その時点でのPEP活性のわずかな回復を示す。12時間後のIP3の総量(1.69±0.1pmol/106細胞;n=4)は細胞系as−11で測定された濃度(0.9±0.07pmol/106細胞;n=4)より高く、30%残留酵素活性を示している。
【0079】
実施例3
サブスタンスPによる刺激の後のプロリルエンドペプチダーゼ依存性IP3蓄積
IP3濃度への観察された影響がニューロペプチドの生物学的活性とPEPとの間の新たな相互作用を表すのかどうかを調べるために、サブスタンスPを選んでU343細胞を刺激した。
【0080】
野生型およびPEPアンチセンスU343細胞系を、集密状になるまで21cm2培養皿〔グライナー(Greiner)〕で2組づつ培養した。刺激する前に、細胞をPBSで2回洗浄し、1.6μg/mlロイペプチン(シグマ)、0.86μg/mlキモスタチン(シグマ)、および40μg/mlバシトラシン(シグマ)を含有するOptimem 1培地中で37℃および5%CO2にて10時間予備インキュベートした。サブスタンスP(バッケム)を加えて、1×10-6Mの最終濃度にし、培地を急速吸引しそして0.4mlの氷冷トリ塩酸を加えることにより指示時間でインキュベーションを停止した。試料の調製およびIP3濃度の測定は上記のように行った。
【0081】
RT−PCRを用いて、サブスタンスP特異的ニューロキニンレセプター(NK−R)のU343細胞における出現を調べた。PCR生成物は適切な大きさを示す2つのレセプターに対して得られた(図5)。PCR生成物の配列決定分析から、NK−R1およびNK−R3のmRNAがU343細胞に存在することが分かった。サブスタンスPがPEPに対する優れた試験管内基質であることを知っているので、我々は、MALDI-TOF MS分析によってU343細胞の血清遊離Optimem 1培地におけるインキュベーション時間中のサブスタンスPの潜在的な分解を調べた。しかしながら、10分のインキュベーション時間中、PEP特異的分解は観察されなかった(データは示されていない)。これは、PEP活性が培地中で測定不能である事実と一致する(図6)。
【0082】
U343細胞の1μMサブスタンスPでの5秒間の刺激で、IP3濃度の上昇がもたらされる。野生型U343細胞の場合、サブスタンスP刺激で約14倍のIP3濃度、5.4±0.49pmol/106細胞(n=4)の値に上昇した(図7)。平行して、Fmoc−Ala−Pyrr−CNで処理されたU343細胞および細胞系as−2はサブスタンスP刺激後、より高いIP3濃度を示した。サブスタンスP刺激後の全体の値を比較すると、IP3濃度は低下したPEP活性とさらにまた相互に関連しており(図7)、濃度差はさらに大きい。非刺激および刺激細胞における差異はそれぞれ1.7pmol/106細胞対7.9pmol/106細胞であった。しかしながら、IP3濃度を比例評価すると、観察される阻害による差異は非刺激対刺激細胞においてそれぞれ5.5倍から1.7倍に減少した。
【0083】
図8では、サブスタンスP刺激時間にわたるIP3濃度の変化を示す。IP3濃度の刺激依存性増加を比較するために、非刺激状態におけるIP3の量をベースラインとして引き算した。3種の全ての細胞系、U343野生型の非処理または阻害剤処理およびas−2細胞は、その時間を通じて似た刺激パターンを示した(図8a、b)。IP3濃度は常に刺激後5秒で最高になった。刺激は、第2メッセンジャ−濃度の急速な上昇に続いて、緩慢な低下を示す。40秒後ではベースラインに達していない。U343野生型とas−2との差はIP3濃度においてばらついた差を示さなかった(図8b);阻害剤処理細胞はインキュベーションの全時間中、サブスタンスPによるIP3の刺激の増加を示した(図8a)。
【0084】
実施例4
様々な哺乳動物細胞系におけるプロリルエンドペプチダーゼの分布
いくつかのヒトの組織におけるプロリルエンドペプチダーゼ活性の分布を見出すために、単層で成長させた様々な細胞培養凍結ストックおよび細胞を試験した。
【0085】
均質化のために、U343野生型およびPEPアンチセンス細胞(1×107)を、リン酸塩バッファー食塩水(GIBCO BRL)で2回洗浄することによって採取し、そして200μlの分析バッファー(50mM HEPES pH7.5;200mM NaCl;1mM EDTA;1mM DTT)に再懸濁させた。凍結細胞培養ストックを37℃で急速解凍し、500gで10分間遠心分離した。細胞ペレットを100μl分析バッファーに再懸濁した。細胞溶解は、解凍および凍結の3サイクルによって行い、その後、細胞を細胞スクレイパーによってインキュベーションフラスコから取り出した。得られた溶解産物を13000rpmで1分間遠心分離し、上澄み液を新しい試験管に移した。全ての工程は氷上で行った。上澄み液のたんぱく質濃度はブラッドフォードの方法(5)に従って測定した。PEP活性は、4つのセル交換器を備えIBM互換性パソコンによってコントロールされるコントロン分光蛍光測定器SFM25(励起380、発光460)で蛍光性基質Z−Gly−Pro−NHMec(10μM)(バッケム)を用いて、分析バッファー中で測定した。得られたデータはソフトウェアFlucol(6)で分析した。
【0086】
ウエスターンブロット分析(図9参照)を実施例1に記載の方法に従って行った。6種類の培養したヒト細胞系(1 U343;2 LN−405;3 SH−SY5Y;4 BeWo;5 U−138−MG;6 CACO−2)で検出されたPEPシグナルは、これらにおいて測定されたPEP活性と互いに関連がある。非培養凍結ストックではシグナルは全く検出できなかった。各細胞系からのサイトゾル上澄み液を実施例1に記載のように抽出し、分析した。10μg(レーン1〜3)、20μg(レーン5)および40μg(レーン4、6)のサイトゾル上澄み液をレーン毎に加えた。ウエスターンブロットはPEP特異的抗体S449(1:400)と共にインキュベートし、化学ルミネセンス法で検出した。
【0087】
【表2A】
【0088】
【表2B】
【0089】
実施例5
メスのウイスターラットの脳におけるプロリルエンドペプチダーゼの分布
いくつかのヒトの組織におけるプロリルエンドペプチダーゼ活性の分布を見出すために、単層で成長させた様々な細胞培養凍結ストックおよび細胞を試験した。
凍結ラット組織試料をマイクロモーター〔ロス(Roth)〕で均質化し、400μlの分析バッファー(50mM HEPES pH7.5;200mM NaCl;1mM EDTA;1mM DTT)に再懸濁させた。
懸濁液を13000rpmで3分間遠心分離し、上澄み液を新しい試験管に移した。それ以上の手順は実施例4の「単層成長させた細胞の均質化」を参照。
ラットの脳におけるPEP−発現のウエスターンブロット分析(図10参照)の後、各脳領域で測定されたPEP濃度はウエスターンブロット分析におけるシグナルと相互に関連する。各脳領域(1 皮質、2 海馬、3 延髄、4 小脳、5 視床、前頭葉)からの組織を実施例1に記載のように抽出し、分析した。30μgの全部のたんぱく質をレーン毎に加えた。サイトゾルU343細胞系上澄み液を正の対照として用いた(M、20μg/レーン)。ウエスターンブロットはPEP特異的抗体S449(1:400)と共にインキュベートし、化学ルミネセンス法で検出した。
【0090】
実施例6
ベンジル−N−[1−(シクロペンチルカルボニル)−2−メチルブチル]カルバメートの合成
【0091】
【化2】
【0092】
Z−イソロイシナル 2
塩化オキサリル(714μl、8.28mmol)を10mlの乾燥ジクロロメタンに溶解し、−78℃にした。次に、DMSO(817μl、8.28mmol)を滴加した。溶液を−78℃で20分間攪拌した。次に、1(1.22g、4.6mmol)を加え、混合物を20分間攪拌した。その後、TEA(2.58ml、18.4mmol)を加え、混合物を室温にした。混合物をヘキサン/酢酸エチル(2/1 v/v)で希釈し、10mlのHCl(水中10%)を加えた。有機層を分離し、水性相を20mlの塩化メチレンで抽出した。全ての有機層を集め、ブライン、次いで水で洗浄し、乾燥した。生成物はシリカゲルおよびヘプタン/クロロホルムを用いるカラムクロマトグラフィーによって精製した。
収量:0.59g、52%
【0093】
ベンジル−N−1−[シクロペンチル(ヒドロキシ)メチル]−2−メチルブチルカルバメート 3
2(0.59g、2.42mmol)を10mlの乾燥THFに溶解し、0℃に冷却した。次に、臭化シクロペンチルマグネシウム(1.45mlの2M溶液)を加えた。反応が完了した後、水(2ml)を加え、水性HClを加えることによって溶液を中和した。次いで、塩化メチレンを加え、有機層を分離し、乾燥した(Na2SO4)。蒸発させた後、得られた油状物をさらに特性決定することなく用いた。
【0094】
ベンジル−N−[1−(シクロペンチルカルボニル)−2−メチルブチル]カルバメート 4
3(0.683g、2.15mmol)を1のように処理した。塩化オキサリル(333μl、3.87mmol)、DMSO(382μl、5.37mmol)、TEA(1.2ml、8.59mmol)
収量:0.203g、30%
【0095】
実施例7
ベンジル−N−[1−(シクロペンチルカルボニル)−2−メチルブチル]カルバメートのIC50値の測定
100μlの阻害剤ストック溶液を100μlのバッファー(HEPES pH7.6)および50μlの基質(Z−Gly−Pro−AMC、最終濃度10μM)と混合した。反応は、20μlの精製組換えヒトプロリルエンドペプチダーゼの添加によって開始した。蛍光測定は、平板培養読み取り器(HTS7000Plus、アプライド・バイオシステムズ、ドイツ、バイテルスタット)を用いて、37℃およびλ(励起)=380nm、λ(発光)=465nmで60分間行った。最終阻害剤濃度は1pM〜10μMであった。IC50値の計算にプリズム3“(グラフパッド)を用いた。ベンジル−N−[1−(シクロペンチルカルボニル)−2−メチルブチル]カルバメートのIC50値はIC50=8.91*10-7Mと計算された。
【0096】
脚注
略号は次の意味を有する:
AVP:アルギニン−バソプレシン
ER:小胞体
Fmoc:9−フルオレニルメチルオキシカルボニル
Fmoc−Ala−Pyrr−CN:Fmoc−アラニル−ピロリン−2−ニトリル
IP3:イノシトール(1,4,5)トリホスフェート
LTP:長期相乗作用
MALDI−TOF:マトリックス補助レーザー脱着/イオン化−飛行時間
MIPP:マルチプルイノシトールポリホスファターゼ
MS:質量分析法
NHMec:7−(4−メチル)クマリル−アミド
PEP:プロリルエンドペプチダーゼ
PLC:ホスホリパーゼC
Z:ベンジルオキシカルボニル
【図面の簡単な説明】
【0097】
【図1】RT−PCRを嵌め込んだ後のヒト神経膠腫細胞系U343からのPEPの触媒性ドメインのcDNAについてのアガロースゲル電気泳動を示す。
【図2】樹立アンチセンス細胞系におけるPEP発現のウエスターンブロット分析を示す。
【図3】各種U343細胞系におけるIP3濃度の分析を示す。
【図4】PEP阻害剤Fmoc−Ala−Pyrr−CNで処理したU343細胞におけるPEP活性およびIP3濃度の時間経過を示す。
【図5】ヒト神経膠腫細胞系U343のニューロキニンレセプターmRNAの検出を示す。
【図6】ヒト神経膠腫細胞系U343の様々な細胞区分で測定されたPEP活性を示す。
【図7】サブスタンスPで刺激した各種U343細胞系のIP3濃度を示す。
【図8】U343細胞におけるサブスタンスPによるIP3刺激の動的特徴を示す。
【図9】各種ヒト細胞系におけるPEP発現のウエスターンブロット分析を示す。
【図10】ラットの脳におけるPEP発現のウエスターンブロット分析を示す。
【0001】
発明の背景
発明の分野
本発明は、様々なヒトの組織におけるプロリンエンドペプチダーゼの作用、および細胞内イノシトール(1,4,5)トリホスフェート(IP3)濃度へのそれらの生物学的影響に関する。本発明はまた、内因性神経学的および細胞内シグナルカスケードの相乗作用に関する。この発明はさらに、プロリルエンドペプチダーゼ活性阻害によるIP3濃度のサブスタンスP仲介刺激の増幅に関する。PEP活性減少の第2メッセンジャー濃度への影響は、PEP阻害による認識増強に重要な効果を有するこのペプチダーゼの新たな細胞内作用を示す。さらに、この発明は、学習および記憶障害のようなニューロン性疾患、自己免疫疾患およびTリンパ球仲介免疫疾患、並びに活性化線維芽細胞および/またはTリンパ球によって仲介される創傷治癒のような組織再生過程の治療に関する。
【背景技術】
【0002】
背景技術
プロリルエンドペプチダーゼ(PEP;EC.3.4.21.26;プロリルオリゴペプチダーゼとも呼ばれる)はオリゴペプチダーゼ活性を特徴とするセリンペプチダーゼである。それはclanSCにおいて系S9Aの酵素、プロリンオリゴペプチダーゼであることを示す名称である(1)。clanSCに属する酵素は、トリプシン−またはサブチリシン型セリンペプチダーゼとは構造の点でおよび主要配列における触媒性三つ組残基の順序の点で異なる(2;3)。最近報告されたPEPの3次元構造から2つのドメイン構成が明らかになった(4)。触媒性ドメインは、触媒性三つ組(Ser554、His680、Asp641)がいわゆるβ推進ドメインで覆われているα/β加水分解酵素ホールドを示す。十中八九、推進ドメインは潜在的基質が酵素の活性部位へアクセスするのを制御し、30以上のアミノ酸を有するペプチドを排除する。
【0003】
PEPの酵素的および構造的性質に関する知識は詳しく知られているにもかかわらず、この酵素の生物学的作用は十分に理解されているとは決して言えない。哺乳動物において高度に保存されているPEPは偏在分布されている。
【0004】
ここで、我々は、長期相乗作用(LTP)並びに学習および記憶に関係するPEP阻害の新しい利用法を示す。本発明は、PEP発現の少ないアンチセンス細胞並びに特異的阻害剤を用いて、IP3濃度とPEP活性との間の逆の相互関係を証明するものである。データは、ニューロペプチドによって仲介されるシグナル形質導入への混線(cross-talk)を伴う第2メッセンジャー経路におけるPEPの間接的なかかわりを示す。
【0005】
JP07163367、JP04066085、JP05219962には、組換えプロリルエンドペプチダーゼの製造法が開示されている。
JP06014776およびEP0522428には、微生物の培養によるアスペルギルス オリゼー(Aspergillus oryzae)FS1−32(FERM12193)からのプロリルエンドペプチダーゼの製造が開示されている。
JP07067638には、シュードモナス属に属するバクテリア株の培養によるプロリルエンドペプチダーゼの製造が開示されている。
JP10066570には、スフィンゴモナス属に属するバクテリア株の培養によるプロリルオリゴペプチダーゼの製造が開示されている。単離されたプロリルオリゴペプチダーゼは調味料および調味料用材料の製造に有用であることが特許請求されている。
JP05015314には、ペプチドの苦味の目的除去にプロリルエンドペプチダーゼまたはカルボキシペプチダーゼを含むプロテアーゼ配合物を使用することが特許請求されている。
【0006】
参考文献
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【発明の開示】
【0007】
発明の概要
細胞内作用を調べるために、プロリルエンドペプチダーゼの発現をアンチセンス技術によって星状神経膠腫細胞系U343において減少させた。イノシトール(1,4,5)トリホスフェート(IP3)の測定から、生じたアンチセンス細胞系においてIP3濃度とPEP発現との間の逆の相互関係が分かった。特異的PEP阻害剤Fmoc−アラニル−ピロリン−2−ニトリル(5μM)によるPEP活性の完全な抑制は、U343野生型細胞において、IP3濃度の遅いが増強された増加を誘導した。このことは、PEPのたんぱく分解活性が観察された効果を招いていることを示唆している。さらに、PEP活性の減少がIP3濃度のサブスタンスP仲介刺激を増幅することが分かった。減少したPEP活性の第2メッセンジャー濃度への影響は、PEP阻害により認識増強を生じるというこのペプチダーゼの新たな作用を示す。これは、プロリルエンドペプチダーゼの特に経口活性な低分子量阻害剤を用いる本発明によって達成しうる。
【0008】
図面の簡単な説明
添付の図面を参照することにより本発明はさらに理解されうる。
図1は、RT−PCRを嵌め込んだ後のヒト神経膠腫細胞系U343からのPEPの触媒性ドメインのcDNAについてのアガロースゲル電気泳動を示す。{全体のRNAは1×107U343細胞から調製した。PEPのコーディング領域はRT−PCRによって増幅され、触媒性ドメイン(アミノ酸442−731)のcDNAは嵌め込まれたプライマーによって得た(レーン1)。アクチンmRNAの検出は正の対照として用いた(レーン2)。}
【0009】
図2は、樹立アンチセンス細胞系におけるPEP発現のウエスターンブロット分析を示す。{各アンチセンス細胞系の残留PEP活性はウエスターンブロット分析におけるシグナル強度に相当する。下記の「実験手順」のように各細胞系からの1×107細胞を抽出し、分析した。1レーン当たり20μgの合計たんぱく質を加えた。精製組換えヒトPEPを正の対照として用いた(75ng)。ウエスターンブロットはPEP特異的抗体S449(1:400)および抗アクチン(1:2500)でプローブし、化学ルミネセンスによって検出した。}
【0010】
図3は、各種U343細胞系におけるIP3濃度の分析を示す。{A)PEP活性の減少は安定な形質移入細胞系におけるIP3濃度の増加を誘導する。ヒト神経膠腫細胞系U343はアンチセンス方向にPEP触媒性ドメイン(アミノ酸442−731)のコーディング配列を含むベクター(pIRES)で形質移入された。挿入物(pIRES)を含まないベクターで形質移入した細胞系は負の対照として用いた。B)特異的PEP阻害剤Fmoc−Ala−Pyrr−CN(5μM)で処理した野生型U343細胞はIP3濃度の増加を示す;データは4組づつで得(平均±SD)、不対t−検定によって分析した(***p<0.001;**p<0.01;*p<0.05;n.s.有意性なし)。}
【0011】
図4は、PEP阻害剤Fmoc−Ala−Pyrr−CNで処理したU343細胞におけるPEP活性およびIP3濃度の時間経過を示す。{PEP活性(▲)は5μMFmoc−Ala−Pyrr−CNでただ1回処理した1分後にすでに全体的に阻害されているのが分かったが、IP3濃度(○)は最高濃度に達するのに12時間要した。結果は4組づつの実験からの平均±標準誤差として示す。}
【0012】
図5は、ヒト神経膠腫細胞系U343のニューロキニンレセプターmRNAの検出を示す。{全体のRNAは1×107U343細胞から製造した。NK−R mRNAの発現は、特異的プライマー(レーン1 NK−1R、レーン2 NK−2R、レーン3 NK−3R)を用いてRT−PCRで検出した。}
【0013】
図6は、ヒト神経膠腫細胞系U343の様々な細胞区分で測定されたPEP活性を示す。{PEP活性はU343細胞のサイトゾルに主に存在する。さらに、わずかなPEP活性が他の細胞構造内で検出され、これらは十中八九、区分の不十分な分離によるものである。状態調節した培地および細胞は、下記の「実験手順」のように細胞溶解および細胞分別に従って分離した。PEP活性は状態調節した培地(CM)、全細胞抽出物(CE)、および核の濃縮フラクション(P1)、液胞(P10)、細胞構造成分(P100)、および細胞質たんぱく質(S100)中で測定し、3つの独立した実験の平均±SDとして示す;n.d.は検出不可。}
【0014】
図7は、サブスタンスPで刺激した各種U343細胞系のIP3濃度を示す。{IP3濃度は、5μM Fmoc−Ala−Pyrr−CNの存在下、12時間、インキュベーションありまたはなしでU343野生型細胞においておよび細胞系as2において測定した。各細胞系は1μMサブスタンスPで5秒間刺激し、次いで、IP3抽出および測定を行った。データ(平均±SD)は4組で得,有意分析は対のt−検定によって行った(**p<0.01;*p<0.05)。}
【0015】
図8は、U343細胞におけるサブスタンスPによるIP3刺激の動的特徴を示す。{A)サブスタンスPによるIP3刺激の動的特徴はわずかな増加を示すが、阻害剤処理細胞(○)および対照細胞(●)のパターンは似ている。U343野生型細胞は実験前に12時間、5μM Fmoc−Ala−Pyrr−CN(Υ)で処理した。B)U343からのアンチセンス細胞系2(△)は野生型細胞と同様の刺激パターンを示す;細胞は1μMサブスタンスPで刺激し、様々な時点で採取してIP3を抽出した。平均±SDとして示した全ての時点は4組の実験によるものである。}
【0016】
図9は、各種ヒト細胞系におけるPEP発現のウエスターンブロット分析を示す。{6つの培養ヒト細胞系(1 U343、2LN−405;3 SH−SY5Y;4 BeWo;5 U−138−MG;6 CACO−2)で検出されたPEPシグナルは、これらにおいて測定されたPEP活性と相互に関連する。非培養凍結ストックではシグナルは全く検出できなかった。各細胞系からのサイトゾル上澄み液を分析した。レーン毎に10μg(レーン1〜3)、20μg(レーン5)および40μg(レーン4、6)のサイトゾル上澄み液を加えた。ウエスターンブロットはPEP特異的抗体S449(1:400)と共にインキュベートし、化学ルミネセンス法で検出した。
【0017】
図10は、ラットの脳におけるPEP発現のウエスターンブロット分析を示す。{各脳領域で測定されたPEP活性はウエスターンブロット分析のシグナルと相互に関連する。各脳領域(1 皮質、2 海馬、3 延髄、4 小脳、5 視床、前頭葉)からの組織を分析した。30μgの全部のたんぱく質をレーン毎に加えた。サイトゾルU343細胞系上澄み液を正の対照として用いた(M、20μg/レーン)。ウエスターンブロットはPEP特異的抗体S449(1:400)と共にインキュベートし、化学ルミネセンス法で検出した。}
【発明を実施するための最良の形態】
【0018】
発明の詳細な説明
本発明は特に、プロリルエンドペプチダーゼ阻害剤の、イノシトール(1,4,5)トリホスフェートの細胞内レベル調節用薬剤製造への使用に関する。
【0019】
プロリルエンドペプチダーゼ(PEP;EC.3.4.21.26;プロリルオリゴペプチダーゼとも呼ばれる)はオリゴペプチダーゼ活性を特徴とするセリンペプチダーゼである。そのペプチダーゼ活性により、PEPは細胞内シグナル発信および細胞内シグナル発信カスケードの仲介にかかわる。
【0020】
意外なことに、我々は細胞培養実験で、細胞外スペースのPEPを測定することはできず、PEPが主に細胞内に局在することを見出した。本発明では、細胞内PEP活性の阻害がペプチドホルモン依存性細胞内イノシトール(1,4,5)トリホスフェート(IP3)濃度の調節に用いうることを示す。さらに意外なことに、ペプチドホルモンは細胞外にあり、細胞内にある酵素にアクセスできないので、PEPはシグナル発信ペプチドホルモンを開裂しないが、PEPはペプチドホルモン誘導レセプターシグナルの細胞内仲介にかかわる。さらに、PEP活性の阻害はサブスタンスP濃度に影響を与えないが、細胞内IP3濃度変更のサブスタンスP−レセプター誘導シグナルを増強する。
【0021】
1971年にオキシトシン不活性化酵素として初めて報告されたとき(12)、プロリルエンドペプチダーゼについての我々の知識は酵素的および構造的性質に関して高まっただけであり、生理学的作用は依然として不明のままである。
【0022】
PEP阻害剤は、基質のP1位置にあるプロリン残基により一般に非常に特異的である(Berger and Schlechter nomenclature、(16))。しかしながら、2つの異なる阻害法が用いられてきた。PEPの発現が少ないアンチセンス細胞系によって、この2つのドメインたんぱく質についての非酵素的性質の生物学的作用に関する研究が可能となる。さらに、この方法は阻害剤内の反応性基の予想される非特異的作用を回避するものである。PEP発現量の減少が様々な8つの安定したアンチセンス細胞系が開発された。全ての細胞系において、PEP発現減少と残留酵素活性との間に強力な相互関係が観察された(表1)。これらの細胞系における培養および形態の差異は観察することができたが、表現型における共通の変化はなかった。観察された変化は、アンチセンスコーディングDNAがランダムにゲノムに挿入されなければならない、アンチセンス細胞系をつくるのに用いられた方法に、関係があると思われる。U343細胞における表現型変化は、細胞がPEP阻害剤の存在下で培養されたときには見られなかった。
【0023】
アンチセンスオリゴヌクレオチドは、定義では、特異的DNAまたはRNA配列に相補的であるヌクレオチド配列である。いったん細胞に導入されると、相補的ヌクレオチドは、細胞によってつくられた自然の配列と組み合わさって、複合体を形成し、そして転写または翻訳のいずれかを妨害する。好ましくは、アンチセンスオリゴヌクレオチドは長さが少なくとも11のヌクレオチドであり、少なくとも12、15、20、25、30、35、40、45または50以上のヌクレオチドの長さであってもよい。さらに長い配列も用いうる。上記のようにアンチセンスオリゴヌクレオチド分子をDNA組み立てに提供し、そして細胞に導入して、細胞内のプロリルエンドペプチダーゼ遺伝子産物のレベルを減じることができる。
【0024】
アンチセンスオリゴヌクレオチドは、デオキシリボヌクレオチド、リボヌクレオチド、または両者の組み合わせでもよい。オリゴヌクレオチドは、アルキルホスホネート、ホスホロチオエート、ホスホロジチオエート、アルキルホスホノチオエート、ホスホラミデート、ホスフェートエステル、カルバメート、アセタミデート、カルボキシメチルエステル、カルボネート、およびホスフェートトリエステルのような非ホスホジエステルヌクレオチド間結合で、1つのヌクレオチドの5`末端を別のヌクレオチドの3`末端へ共有結合することによって、手でまたはオートメーション化合成器で合成することができる。Brown, Meth. Mol. Biol. 20, 18, 1994; Sonveaux, Meth. Mol. Biol. 26,1-72, 1994; Uhlmann et al. Chem. Rev. 90, 543-583 1990参照。
【0025】
プロリルエンドペプチダーゼ酵素遺伝子発現の変更は、プロリルエンドペプチダーゼ酵素遺伝子の制御5´または調節領域へ二重鎖を形成するアンチセンスオリゴヌクレオチドを設計することによって得ることができる。転写開始部位、例えば出発部位から位置10と+10との間から誘導されるオリゴヌクレオチドが好ましい。同様に、阻害は、「三重らせん」塩基ペアリング法を用いて達成することができる。三重らせんペアリングは、結合ポリメラ−ゼ、転写因子、またはチャペロン(chaperon)に対して二重らせんを十分に開く能力を阻害するので有用である。三重DNAを用いる治療の進歩は文献に記載されている(例えば、Gee et al., in Huber & Carr, MOLECULAR AND IMMUNOLOGIC APPROACHES, Futura Publishing Co., ニューヨーク マウントキスコ, 1994)。アンチセンスオリゴヌクレオチドは、トランスクリプトのリボソームへの結合を妨げることによって、mRNAの翻訳を妨害するようにすることもできる。
【0026】
アンチセンスオリゴヌクレオチドとプロリルエンドペプチダーゼ酵素ポリヌクレオチドの相補的配列との間の複合体をうまく形成するのに、正確な相補性は必要ではない。隣接プロリルエンドペプチダーゼ酵素ヌクレオチドに対して相補的ではない1伸びの隣接ヌクレオチドによってそれぞれ分離されている、プロリルエンドペプチダーゼ酵素ポリヌクレオチドに対して正確に相補的である、例えば2、3、4または5以上の伸びの隣接ヌクレオチドを含むアンチセンスオリゴヌクレオチドは、プロリルエンドペプチダーゼ酵素mRNAに十分な目標特異性をもたらすことができる。好ましくは、相補的隣接ヌクレオチドの各伸びは、少なくとも4、5、6、7または8以上のヌクレオチドの長さである。非相補的介在配列は1、2、3または4ヌクレオチドの長さであるのが好ましい。本技術分野における当業者であれば、アンチセンス−センス対の計算された融点を用いて、特定のアンチセンスオリゴヌクレオチドと特定のプロリルエンドペプチダーゼ酵素ポリヌクレオチド配列との間で許容されるミスマッチ度を容易に判定することができる。
【0027】
アンチセンスオリゴヌクレオチドは、ハイブリダイズする能力をプロリルエンドペプチダーゼ酵素ポリヌクレオチドへ影響させることなく、修飾することができる。これらの修飾はアンチセンス分子の内部でもまたは一端もしくは両端でもよい。例えば、ヌクレオチド間ホスフェート結合は、アミノ基と末端リボースとの間に様々な数の炭素残基を有するコレステリルまたはジアミン部分を加えることによって、修飾することができる。修飾された塩基および/または糖、例えばリボースの代わりにアラビノースまたは3’置換オリゴヌクレオチド(3’ヒドロキシ基または5’ホスフェート基が置換されている)を修飾されたアンチセンスオリゴヌクレオチドに用いてもよい。これらの修飾されたオリゴヌクレオチドは、本技術分野で周知の方法で製造しうる。例えば、Agrawal et al., Trends Biotechnol. 10, 152158, 1992; Uhlmann et al., Chem. Rev. 90, 543584, 1990; Uhlmann et al., Tetrahedron Lett. 215, 35393542, 1987参照。
【0028】
U343細胞の培養中、我々はPEPの有意な細胞外活性を検出することができなかった。全ての活性は細胞質フラクション中に見られた(図6)。さらに、PEP−GFP融合たんぱく質の過剰発現は酵素の細胞内局在を示した。関連の可能性が不明瞭であるのは、ニューロペプチドのレセプター仲介シグナル発信カスケードにPEPが細胞内でかかわっているからかもしれない。
【0029】
興味深いことに、哺乳動物の神経膠腫細胞系U343において、IP3濃度が、PEPの発現減少に応じて、かつ阻害剤によって抑制されるたんぱく分解活性に依存して、増加することを見出した(図3)。しかしながら、アンチセンス細胞系で観察されるIP3の増加量からは、PEPのどのドメインがこの効果を招いたのかについては依然として疑問のままである。特異的阻害剤で観察される結果は、酵素内の触媒性ドメインのかかわり合いを示す。用いた阻害剤Fmoc−Ala−Pyrr−CNは基質のように酵素と互いに作用しあい、酵素の活性部位への変化を制限する(9;17)。このことは、PEPのたんぱく分解活性の低下がIP3濃度の上昇を招くことを強く示唆している。内質レチクリウム(ER)からのCa2+の放出はIP3レセプターおよびリアノジンレセプターによって制御される。それゆえ、PEP阻害によるIP3の増幅は、ERからのCa2+の細胞内の放出に寄与しているかもしれない。
【0030】
星状神経膠腫細胞系U343はニューロペプチドサブスタンスPに対する特異的レセプターであるNK−R 1を発現する(図4)。U343アンチセンス細胞系およびPEP阻害剤と共にインキュベートした細胞はいずれもサブスタンスP刺激後にIP3シグナルの増幅を示した(図7)が、刺激の動的特徴は変化のないままである(図8)。この増幅は、PEPがサブスタンスPのようなニューロペプチドのシグナル発信カスケードに影響を与えることを裏づけている。しかしながら、IP3シグナルの増幅は、一部は第2メッセンジャーのベースラインレベルの増加により、そして一部はサブスタンスPの効力の増大による。さらに、観察される効果は間接的である:PEPの全体的阻害に対するIP3濃度の極めて遅い反応はその示唆を裏づけている(図3)。さらに、PEPの酵素活性はP1プロリン残基に隣接するホスホリル化残基によって抑制することができる。
【0031】
PEPの分布は偏在する。全ての試験細胞系において、表2aおよび2bに示すように、相応なPEP活性を検出することができた。しかしながら、神経膠腫細胞系LNZ308を除いて、脳細胞系は最高活性を示す。脳におけるPEPの高い分布は、ラットの脳の様々な区分での高濃度によってさらに裏づけられる(図10)。
【0032】
要するに、この結果は、サブスタンスPのようなニューロペプチドのシグナル形質導入カスケードとセリンペプチダーゼ、プロリルエンドペプチダーゼとの間の新しいタイプの相互作用を示している。その細胞内局在により、PEPのシグナル発信カスケードへの影響は、そのような方法でPEP阻害剤が学習および記憶を増強しうる新しい可能性を提供する。従って、プロリルエンドペプチダーゼの阻害剤は、学習および/または記憶障害の治療に用いうる。さらに、PEPの阻害は、IP3濃度の調節による細胞内シグナル発信カスケードがかかわる他の疾患において役割を演じる。そのような疾患は自己免疫疾患、T−リンパ球仲介免疫疾患、ならびに活性化線維芽細胞および/またはTリンパ球によって仲介される創傷治癒のような組織再生過程である。PEP阻害剤はこれら疾患の治療に用いうる。
【0033】
本技術分野において提案された他の方法とは対照的に、本発明はプロリルエンドペプチダーゼの低分子量阻害剤での任意に経口的に用いうる治療を提供する。本発明は、ニューロン性疾患、例えば、学習および記憶障害、自己免疫疾患、T−リンパ球仲介免疫疾患、ならびに活性化線維芽細胞および/またはTリンパ球によって仲介される創傷治癒のような組織再生過程を治療するための新規な対処法である。
【0034】
公知のプロリルエンドペプチダーゼ阻害剤は、例えば、Fmoc−Ala−Pyrr−CNおよび以下に挙げるものである:
【0035】
【化1】
【0036】
他のプロリルエンドペプチダーゼ阻害剤は、JP01042465、JP03031298、JP04208299、WO0071144、US5847155、JP09040693、JP10077300、JP05331072、JP05015314、WO9515310、WO9300361、EP0556482、JP06234693、JP01068396、EP0709373、US5965556、US5756763、US6121311、JP63264454、JP64000069、JP63162672、EP0268190、EP0277588、EP0275482、US4977180、US5091406、US4983624、US5112847、US5100904、US5254550、US5262431、US5340832、US4956380、EP0303434、JP03056486、JP01143897、JP1226880、EP0280956、US4857537、EP0461677、EP0345428、JP02275858、US5506256、JP06192298、EP0618193、JP03255080、EP0468469、US5118811、JP05025125、WO9313065、JP05201970、WO9412474、EP0670309、EP0451547、JP06339390、US5073549、US4999349、EP0268281、US4743616、EP0232849、EP0224272、JP62114978、JP62114957、US4757083、US4810721、US5198458、US4826870、EP0201742、EP0201741、US4873342、EP0172458、JP61037764、EP0201743、US4772587、EP0372484、US5028604、WO9118877、JP04009367、JP04235162、US5407950、WO9501352、JP01250370、JP02207070、US5221752、EP0468339、JP04211648およびWO9946272に開示されており、これらの教示は、全て(特にこれらの阻害剤、それらの定義、使用およびそれらの製造に関する)を参照することによってここに記載されたものとする。
【0037】
別の態様では、本発明は、
a)ペプチドホルモン、および/または
b)プロリルエンドペプチダーゼ阻害剤
の組み合わせ使用に関する。従って、a)とb)のどのようなプロリルエンドペプチダーゼ阻害剤とのどのような組み合わせも本発明により可能である。
【0038】
サブスタンスPのようなペプチドホルモンの日用量は、1nM〜10μM/kg体重/日、好ましくは100nM〜1μM/kg/日、より好ましくは300nM〜500nM/kg/日の広い範囲で変えうる。
【0039】
ペプチドホルモンは、例えば、アンギオテンシンI、ブラジキニン増強ペプチド(BPP)、ブラジキニン、ルリベリン、メラノトロピン、ニューロテンシン、オキシトシン、サブスタンスP、チロリベリン、タフトシン、またはバソプレシンである。
【0040】
少なくとも2種の上記化合物を組み合わせて用いることは、各患者または病気に最適な活性成分の作用持続期間、作用の開始および部位特異性を選択調節しうる点で有利である。さらに、サブスタンスPと少なくとも1種のプロリルエンドペプチダーゼ阻害剤を組み合わせて投与すると、サブスタンスPまたはプロリルエンドペプチダーゼ阻害剤のいずれかを単独で用いた場合と比較して、IP3濃度が増加する相乗効果を予想外にもたらす。さらに詳しくは、サブスタンスPおよび/またはプロリルエンドペプチダーゼ阻害剤の投与により、イノシトールポリホスフェート、例えばIP3、IP4、IP5、IP6等の細胞内濃度のバランスがIP3過剰に変化する。IP4、IP5、IP6等のような高級イノシトールポリホスフェートは、イノシトールホスフェート結合たんぱく質の調節剤である。そのようなイノシトールポリホスフェート結合たんぱく質は、例えば、シナプトタグミン、GTPase−活性化たんぱく質GaplIP4BPおよびGaplm、ブルトンのチロシンキナーゼ(BtK)、プロテオリピド−たんぱく質(PLP)、ビンクリン、センタウリンα、ゴルジコアトマー、p130、AP−2およびAP−3である。上記イノシトールポリホスフェート結合たんぱく質が、細胞骨格の構築において、細胞内小胞移送プロセス、特に神経伝達物質の放出にかかわっていること、そして従って、神経変性疾患、特定組織の疾患および細胞サイクル再生にかかわっていることを我々は見出した。
【0041】
従って、学習および記憶障害、自己免疫疾患、T−リンパ球仲介免疫疾患、ならびに活性化線維芽細胞および/またはT−リンパ球によって仲介される組織再生過程(例えば創傷の治癒)のようなニューロン性疾患を非常に特異的な方法で治療することができる。サブスタンスPをPEP阻害剤と組み合わせて用いると、ただちに改善される。
【0042】
さらに、ニューロン性疾患、例えば学習および記憶障害、自己免疫疾患、T−リンパ球仲介免疫疾患および組織再生過程(例えば創傷の治癒)の長期治療と組み合わせた治療/改善のただちの始まりは、PEP阻害剤をサブスタンスP含有薬剤と組み合わせて用いることによって得られる。
【0043】
学習および記憶障害、自己免疫疾患、T−リンパ球仲介免疫疾患、ならびに活性化線維芽細胞および/またはT−リンパ球によって仲介される組織再生過程(例えば創傷の治癒)のようなニューロン性疾患のようないくつかの疾患にかかわる細胞内IP3濃度、およびその後の細胞内シグナル発信カスケードを調節するPEP阻害剤として有効な化合物の有用性は、実施例2および3に記載の手順に従って測定することができる。従って、本発明は、PEP活性の調節によって仲介される症状の治療を必要とする患者におけるそのような症状の治療法を提供するものであり、その方法は、ここで定義されるような化合物または医薬組成物をそのような症状の治療に有効な量でおよび薬学的に許容される組成物の形で投与することを含む。さらに、本発明には、そのような化合物の、PEP活性の調節によって仲介される症状の治療用薬剤製造への使用が含まれる。化合物は一般的な投与ルート、限定されるものではないが、例えば静脈内、経口、皮下、筋肉内、経皮および非経口ルートで患者に投与しうる。
【0044】
好ましいPEP阻害剤は置換されたアミノケトン、例えば、ベンジル−N−[1−(シクロペンチルカルボニル)−2−メチルブチル]カルバメートである。
【0045】
本発明はさらに、プロリルエンドペプチダーゼに結合するあるいはこれの活性または発現を調節する試験化合物のスクリーニング法を提供する。好ましくは、試験化合物はプロリルエンドペプチダーゼまたはプロリルエンドペプチダーゼコーディング遺伝子に結合する。さらに好ましくは、試験化合物不在に対して、試験化合物はプロリルエンドペプチダーゼ活性を、少なくとも約10%、好ましくは約50%、より好ましくは約75、90または100%まで減じる。最も好ましくは、試験化合物不在に対して、試験化合物はプロリルエンドペプチダーゼ活性を少なくとも約10%、好ましくは約50%、より好ましくは約75、90または100%まで減じ、そして細胞内イノシトール(1,4,5)トリホスフェート濃度を少なくとも約1倍、好ましくは約2倍、より好ましくは約3倍、4倍またはそれ以上増加する。
【0046】
スクリーニング法は次の工程を組み合わせる:
− イノシトール(1,4,5)トリホスフェートおよびプロリルエンドペプチダーゼを含む細胞を準備する工程、例えば、限定されないが、ヒト神経膠腫細胞系U343、ヒト神経芽腫細胞系SH−SY5Yおよびヒト星状神経膠腫細胞系LN−405から選択する、
− 細胞のイノシトール(1,4,5)トリホスフェートおよびプロリルエンドペプチダーゼ活性を測定する工程、サブスタンスP濃度およびプロリルエンドペプチダーゼ活性の基本レベルはそれぞれ0.3pmol/106細胞および20〜40mU/mg細胞抽出物である、
− 細胞を試験化合物と共にインキュベートする工程、
− イノシトール(1,4,5)トリホスフェート濃度を測定する工程、
− 任意に、残留プロリルエンドペプチダーゼ活性を測定する工程、および
− 任意に、プロリルエンドペプチダーゼ阻害剤を単離する工程。
【0047】
任意に、IP3濃度が上昇する可能性についての試験化合物の効力をサブスタンスPのようなペプチドホルモンの投与と組み合わせてスクリーンすることもできる:
− イノシトール(1,4,5)トリホスフェートおよびプロリルエンドペプチダーゼを含む細胞を準備する工程、例えば、限定されるものではないが、ヒト神経膠腫細胞系U343、ヒト神経芽腫細胞系SH−SY5Yおよびヒト星状神経膠腫細胞系LN−405から選択する、
− 細胞のイノシトール(1,4,5)トリホスフェート濃度およびプロリルエンドペプチダーゼ活性を測定する工程、ペプチドホルモン(例えば、サブスタンスP)濃度およびプロリルエンドペプチダーゼ活性の基本レベルはそれぞれ0.3pmol/106細胞および20〜40mU/mg細胞抽出物である、
− 細胞をサブスタンスPのようなペプチドホルモンと組み合わせた試験化合物と共にインキュベートする工程
− イノシトール(1,4,5)トリホスフェート濃度を測定する工程、
− 任意に、残留プロリルエンドペプチダーゼ活性を測定する工程、および
− 任意に、プロリルエンドペプチダーゼ阻害剤を単離する工程。
【0048】
公知のプロリルエンドペプチダーゼ阻害剤より高いイノシトール(1,4,5)トリホスフェート濃度をもたらすプロリルエンドペプチダーゼ阻害剤が単離されるのが好ましい。
【0049】
試験化合物は本技術分野ですでに知られている薬理学的薬剤でも、どのような薬理学的活性を有する未知の化合物でもよい。化合物は天然由来のものでも、実験室で設計されたものでもよい。それらは微生物、動物、または植物から単離されても、組換え生成されても、あるいは本技術分野における化学的方法で合成されてもよい。望ましいならば、試験化合物は本技術分野において公知の多くの組み合わせライブラリー法、例えば、限定されるものではないが、生物学的ライブラリー、立体的に指示可能な平行固相もしくは溶液相ライブラリー、脱回旋を必要とする合成ライブラリー法、「ワン−ビード−ワン−コンパウンド」ライブラリー法、および親和性クロマトグラフィー選択を用いる合成ライブラリー法のいずれかを用いて得てもよい。生物学的ライブラリー法はポリペプチドライブラリーに限定されるが、他の4つの方法はポリペプチド、非ペプチドオリゴマ−、または化合物の小分子ライブラリーに適用できる。Lam, Anticancer Drug Des., 12, 145, 1997参照。
【0050】
本発明はまた、1種以上の本発明の化合物、特にPEP阻害剤および/またはサブスタンスPのようなペプチドホルモンと薬学的に有効な担体とを含む医薬組成物を提供する。
【0051】
本発明の医薬組成物を製造するには、活性成分としての1種以上の本発明の活性化合物またはそれらの塩を薬学的担体と、一般的な薬剤配合技術により、均質に混合する。担体は、経口または非経口(例えば、筋肉内)のような投与に望ましい製剤の形により様々な形をとりうる。経口投与形の組成物の製造では、通常のどのような薬学的培媒質を用いてもよい。従って、液体経口製剤、例えば懸濁液、エリキシルおよび溶液の場合、適した担体および添加剤には、水、グリコール、油、アルコール、香味剤、防腐剤、着色剤等が含まれ;固体経口製剤、例えば粉剤、カプセル、ゲルキャップおよび錠剤の場合、適した担体および添加剤には、デンプン、糖、希釈剤、顆粒化剤、潤滑剤、結合剤、崩壊剤等が含まれる。投与が容易であるので、錠剤およびカプセルは最も有利な経口投与単位形であり、その場合、固体薬剤担体が用いられるのは明らかである。望ましいならば、錠剤は標準技術によって糖衣または腸内分解性被覆されてもよい。非経口の場合、担体は滅菌水を通常含み、他の成分を通して、例えば、溶解を促すような目的でまたは防腐のために、滅菌水を含んでいてもよい。
【0052】
注射可能な懸濁液も製造しうる。この場合、適した液体担体、懸濁化剤等を用いてもよい。ここでの医薬組成物は、投与単位、例えば錠剤、カプセル、粉剤、注射剤、茶さじ1杯等当たり、上記のような有効投与量を放出するのに必要な活性成分の量を含有する。ここでの医薬組成物は、、投与単位、例えば錠剤、カプセル、粉剤、注射剤、座薬、茶さじ1杯等当たり、約0.03〜100mg/kg(好ましくは、0.1〜30mg/kg)の活性成分を含有し、約0.1〜300mg/kg/日(好ましくは、1〜50mg/kg/日)で投与しうる。しかしながら、投与量は患者、治療される症状の重さおよび用いる化合物の要件により変えうる。毎日投与しても、あるいは周期的(post-periodic)投与でもよい。
【0053】
好ましくは、これらの組成物は、錠剤、ピル、カプセル、粉剤、顆粒剤、滅菌非経口溶液もしくは懸濁液、計量エアーゾルもしくは液体スプレー、ドロップ、アンプル、自動インジェクターまたは座薬のような単位投与形である(経口、非経口、鼻内、舌下もしくは直腸投与のため、または吸入もしくは吹き付けによる投与のため)。あるいは、組成物は週に1回または月に1回投与するのに適した形にしてもよい(例えば、デカン酸塩のような活性化合物の不溶性塩を、筋肉内注射用の貯蔵製剤に適応させてもよい)。錠剤のような固体組成物を製造するためには、主要活性成分を薬学的担体、例えば、一般的な錠剤製造成分、例えばトウモロコシデンプン、ラクトース、サッカロース、ソルビトール、タルク、ステアリン酸、ステアリン酸マグネシウム、リン酸二カルシウムまたはガム、および他の薬剤希釈剤、例えば、水と混合して、本発明の化合物またはその薬学的に許容される塩の均質混合物を含有する固体予備配合組成物を形成する。これらの予備配合組成物を均質と言うとき、それは、活性成分が組成物全体に均一に分散し、そのため組成物が錠剤、ピルおよびカプセルのような均等に有効な投与形に容易に小分けしうることを意味する。その後、この固体予備配合組成物は0.1〜約500mgの本発明の活性成分を含有する上記のタイプの単位投与形に小分けされる。
【0054】
新規組成物の錠剤またはピルは被覆してもまたは別の方法で配合して、作用が長く持続するのに都合のよい投与形にしてもよい。例えば、錠剤またはピルは内部投与および外部投与成分を含み、後者が前者を包む形にしてもよい。2つの成分を腸内分解性層によって分離すると、この層は、胃での崩壊に耐えて、内部成分が損なわれずに十二指腸へ進むようにする、あるいは放出を遅らせるようにすることができる。そのような腸内分解性層または被覆には様々な材料を用いることができる。それらの例は、セラック、セチルアルコールおよび酢酸セルロースのような物質との多くの重合酸である。
【0055】
経口投与または注射による投与のために本発明の新規組成物を混合しうるこの液体形には、水溶液、適当に香味をつけたシロップ、水性もしくは油性懸濁液、および綿実油、ゴマ油、ココナッツ油もしくはピーナッツ油のような食用油並びにエリキシルおよび類似の薬学的賦形剤で香味をつけたエマルジョンが含まれる。水性懸濁液に適した分散剤または懸濁化剤には、合成および天然ガム、例えばトラガカント、アラビアゴム、アルギン酸塩、デキストラン、ナトリウムカルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ポリビニルピロリドンまたはゼラチンが含まれる。
【0056】
本発明による化合物の製造法で立体異性体の混合物が生じる場合、これらの異性体は調製クロマトグラフィーのような一般的な技術によって分離しうる。化合物はラセミ形で製造されてもよく、あるいは個々の光学的対掌体は光学的対掌特異的合成または分割のいずれかによって製造されてもよい。化合物は、標準的な技術、例えば、(−)−ジ−p−トルオイル−d−酒石酸および/または(+)−ジ−p−トルオイル−l−酒石酸のような光学的に活性な酸での塩の形成によってジアステレオマー対を形成し、その後、分別結晶および遊離塩基の再生を行うことによって、それらの成分の光学的対掌体に分割しうる。化合物はまた、ジアステレオマーエステルまたはアミドを形成し、その後、クロマトグラフィー分離およびキラル補助体の除去を行うことによって分割してもよい。あるいは、化合物はキラルHPLCカラムを用いて分割してもよい。
【0057】
本発明の化合物のどのような製造過程においても、関係分子の上の敏感なまたは反応性の基を保護することが必要および/または望ましい。これは、一般的な保護基によって行うことができる。そのような基については、例えば、Protective Groups in Organic Chemistry, ed. J. F. W. McOmie, Plenum Press 1973; およびT. W.Greene & P.G.M. Wuts, Protective Groups in Organic Synthesis, John Wiley & Sons, 1991に記載されている。保護基は本技術分野で公知の一般的な方法を用いて都合のよいその後の段階で除去しうる。
【0058】
本発明に記載のプロリルエンドペプチダーゼによって調節される症状の治療法はまた、ここで定義された通りの化合物またはそれらの組み合わせおよび薬学的に許容される担体を含む医薬組成物を用いて行いうる。医薬組成物は約0.01〜100mg、好ましくは約5〜50mgの化合物を含み、そして選択された投与方式に適した形にしうる。担体には、必要なかつ不活性な薬剤賦形剤、限定されるものではないが、例えば、結合剤、懸濁化剤、潤滑剤、香味剤、甘味剤、防腐剤、染料およびコーティングが含まれる。経口投与に適した組成物には、固体形、例えばピル、錠剤、キャプレット、カプセル(それぞれ、直後放出、時間限定放出および持続放出を含む)、顆粒、および粉剤、並びに液体形、例えば溶液、シロップ、エリキシル、エマルジョン、および懸濁液が含まれる。非経口投与に有用な形には、滅菌溶液、エマルジョンおよび懸濁液が含まれる。
【0059】
都合のよいことに、本発明の化合物、混合物または組成物は1日に1回の投与でもよく、あるいは1日の合計投与量を1日に2、3または4回に分けて投与してもよい。さらに、本発明の化合物、混合物または組成物は、適当な鼻内賦形剤の局所使用によるまたは本技術分野における当業者に周知の経皮パッチによる鼻内形で投与してもよい。経皮放出形式で投与するには、投与量はもちろん、投与の間、断続してではなく連続して投与する。
【0060】
例えば、錠剤またはカプセルの形での経口投与の場合、活性薬剤成分、混合物または組成物は、経口非毒性の薬学的に許容される不活性担体、例えばエタノール、グリセロール、水等と組み合わせることができる。さらに、望ましいまたは必要なとき、適した結合剤、潤滑剤、崩壊剤および着色剤を混合物に配合してもよい。適した結合剤には、限定されるものではないが、デンプン、ゼラチン、天然の糖、例えばグルコースまたはベータラクトース、トウモロコシ甘味剤、天然および合成ガム、例えばアラビアゴム、トラガカントまたはオレイン酸ナトリウム、ステアリン酸ナトリウム、ステアリン酸マグネシウム、安息香酸ナトリウム、酢酸ナトリウム、塩化ナトリウム等が含まれる。崩壊剤には、限定されるものではないが、デンプン、メチルセルロース、寒天、ベントナイト、キサンタンガム等が含まれる。
【0061】
液体形には適当に香味をつけた懸濁液またはエマルジョンが含まれ、懸濁化剤または分散剤は、例えば、トラガカント、アラビアゴム、メチルセルロース等のような合成および天然ガムである。非経口投与の場合、滅菌懸濁液および溶液が望ましい。一般に適した防腐剤を含む等張製剤は、静脈内投与が望ましいときに用いられる。
【0062】
本発明の化合物、混合物または組成物はまた、リポソーム放出形式、例えば小さい単ラメラ小胞、大きい単ラメラ小胞、および多重ラメラ小胞の形で投与することもできる。リポソームは様々なリン脂質、例えばコレステロール、ステアリルアミンまたはホスファチジルコリンから形成しうる。
【0063】
本発明の化合物、混合物または組成物はまた、化合物分子を結合させる個々の担体としてのモノクローナル抗体を用いることによって放出しうる。本発明の化合物、混合物または組成物はまた、標的薬剤担体としての可溶性ポリマーと結合させうる。そのようなポリマーには、ポリビニルピロリドン、ピランコポリマー、ポリヒドロキシプロピルメタクリルアミドフェノール、ポリヒドロキシエチルアスパルタミドフェノール、またはパルミトイル残基で置換されたポリエチレンオキシドポリリシンが含まれる。さらに、本発明の化合物、混合物または組成物は、薬剤の調整放出を行うのに有用なある種の生分解性ポリマー、例えば、ポリアクチックアシッド(polyactic acid)、ポリイプシロンカプロラクトン、ポリヒドロキシ酪酸、ポリオルトエステル、ポリアセタール、ポリジヒドロピラン、ポリシアノアクリレート、およびヒドロゲルの架橋または両親媒性ブロックコポリマーに結合させうる。
【0064】
本発明の化合物、混合物または組成物は、ここで触れている疾患の治療が必要なときはいつでも、どのような先行組成物に投与してもよく、かつ本技術分野で確立されている投与方式に従って投与しうる。
【0065】
生成物の日用量は0.01〜1,000mg/成人/日の広い範囲で変えうる。経口投与の場合、組成物は、治療すべき患者の症状にあわせて0.01、0.05、0.1、0.5、1.0、2.5、5.0、10.0、15.0、25.0、50.0、100、150、200、250および500mgの活性成分を含有する錠剤の形で提供するのが好ましい。薬剤の有効量は約0.1〜約300mg/kg体重/日の投与レベルで投与される。約1〜約50mg/kg体重/日の範囲が好ましい。化合物は1日に1〜4回の投与でもよい。
【0066】
最適投与量は本技術分野における当業者であれば容易に決定でき、個々の使用化合物、投与方式、製剤濃度、投与方式、および疾患状態の進行によって変えうる。さらに、治療される個々の患者に関係するファクター、例えば患者の年齢、体重、食餌および投与時間によって投与量を調整する必要がある。
【0067】
一般に、本発明の医薬組成物を製造するには、活性成分としての1種以上の本発明の活性化合物またはそれらの塩を、薬剤担体と、一般的な薬剤配合技術により均質に混合する。担体は、経口または非経口(例えば、筋肉内)のような投与に望ましい製剤の形により様々な形をとりうる。組成物を経口投与形で製造するには、どのような通常の薬学的材料も用いうる。従って、液体経口製剤、例えば懸濁液、エリキシルおよび溶液の場合、適した担体および添加剤には、水、グリコール、油、アルコール、香味剤、防腐剤、着色剤等が含まれ;固体経口製剤、例えば粉剤、カプセル、キャプレット、ゲルキャップおよび錠剤の場合、適した担体および添加剤には、デンプン、糖、希釈剤、顆粒化剤、潤滑剤、結合剤、崩壊剤等が含まれる。投与が容易であるので、錠剤およびカプセルは最も有利な経口投与単位形であり、その場合、固体薬剤担体が用いられるのは明らかである。望ましいならば、錠剤は標準技術によって糖衣または腸内分解性被覆されてもよい。非経口の場合、担体は滅菌水を通常含み、他の成分を通して、例えば、溶解を促すような目的でまたは防腐のために、滅菌水を含んでいてもよい。注射可能な懸濁液も製造しうる。この場合、適した液体担体、懸濁化剤等を用いてもよい。ここでの医薬組成物は、投与単位、例えば錠剤、カプセル、粉剤、注射剤、茶さじ1杯等当たり、上記のような有効投与量を放出するのに必要な活性成分の量を含有する。ここでの医薬組成物は、投与単位、例えば錠剤、カプセル、粉剤、注射剤、座薬、茶さじ1杯等当たり、約0.03〜100mg/kg(好ましくは、0.1〜30mg/kg)の活性成分を含有し、約0.1〜300mg/kg/日(好ましくは、1〜50mg/kg/日)で投与しうる。しかしながら、投与量は患者、治療される症状の重症度および用いる化合物の要件により変えうる。毎日投与しても、あるいは周期的投与でもよい。
【実施例】
【0068】
発明の実施例
実施例1
U343細胞におけるプロリルエンドペプチダーゼ発現の抑制
十分に高いPEP濃度を示す細胞系がプロリルエンドペプチダーゼの細胞の役割を調べるのに必要であった。6種の細胞系(CaCo、EFE、SNB19、U343、U937、SY5Y)から活性PEPの最高量を示した星状神経膠腫細胞系U343を、蛍光性基質Z−Gly−Pro−NHMecにおける細胞溶解産物の加水分解活性を測定することによって調べた。さらに、ウエスターンブロット分析でPEP発現が高いことを確認した。U343細胞はプロリルエンドペプチダーゼを約5mU/mg総たんぱく質の濃度で発現し、我々の方法によって濃度および活性の変化を検出することができる。
【0069】
U343細胞におけるPEPの細胞内活性に影響を与える2つの異なる方法を選択した。Fmoc−Ala−Pyrr−CNはPEPに対して有効かつ特異的な阻害剤であり(9)、組換えヒトPEPに対して70pMの観察Ki値を有する(データは示されていない)。この阻害剤が細胞膜を通過し、PEPを細胞内で阻害することができることは示されている(10)。U343細胞をFmoc−Ala−Pyrr−CN含有培地(5μM)中でインキュベートすると、細胞内PEP活性の全体阻害は5分以内に達成される。この阻害は、新たな阻害剤を加えることなく、12時間まで観察される。さらに、PEP活性を減じる全く異なる方法は、標的酵素の発現を減じるアンチセンス細胞系を産生することによって用いられる。
【0070】
PEPの触媒性ドメインに対するコーディング配列を得るために、ヒト神経膠腫細胞系U343からの1×107細胞の全体RNAをTRIzol(登録商標)試薬(GIBCO BRL)で単離した。4μgの得られた全体RNAを、ヘキサヌクレオチドプライマーおよびM−MLV逆転写酵素〔プロメガ(Promega)〕を用いて、RT−PCRによってcDNAに変えた。次に、得られたcDNAプール(4μl)を、1対のPEP特異的プライマー(5`−CATATGCTGTCCTTCCAGTACC−3`;5`−GATTCCGCTGTCAGGAGGAAGCACG−3`)を用いて、ExpandTMPCRシステム〔ロシュ(Roche)〕で増幅した。得られたPCR断片は全読み取り枠を含んでいた。2つの嵌め合わせプライマー(5`−CATATGGGAATTGATGCTTCTGATTAC−3`;5`−GAATTCTGGAATCCAGTCGACATTCAG−3`)を用いてPCRにより、酵素の触媒性ドメイン(ヒトPEPのアミノ酸442−731)を含む0.9kb断片が産生された。この断片をpPCR−Script Cam〔ストラタジーン(Stratagene)〕へクローンした。サブクローンされたベクターのおよび嵌め合わされた逆転写プライマーのEcoRI制限部位を用いて、断片を哺乳動物の発現ベクターpIRESneo〔クロンテック(Clontech)〕へ連結した。得られた形質転換細胞をPCRで分析して、挿入がアンチセンス配列に存在するかどうかを判定し、正しいヌクレオチド配列はDNA配列決定(GATC Biotech AG)により証明された。
【0071】
ウエスターンブロット分析の場合、ヒトPEPに対するポリクローナル抗体が産生された。従って、ウサギにアミノ酸10−25のN−末端PEP配列を含むペプチドで免疫性を与えた。固定化ペプチドを用いるアフィニティークロマトグラフィーで特異的抗体(S449)をウサギの血清から精製した。SDS−ポリアクリルアミドゲル中での電気泳動分析は、Laemmliによる記載のように12%アクリルアミドを含有する分離ゲルを用いて行った(7)。分離された細胞抽出物は標準的な手順(8)に従ってニトロセルロース膜(Schleicher & Schuell)に移した。PEPおよびアクチンはそれぞれポリクローナル抗体S449(1:400)およびモノクローナル抗体ANTI−ACTIN(1:2500、シグマ(Sigma)、A2066)により検出し、製造業者のプロトコル(SuperSignalTM West Pico、PIERCE)に従って化学ルミネッセンスによって可視化した。ウエスターンブロット結果のセミ定量分析はデンシトメトリーソフトウェア(Gelscan 3D、BioSciTec)によって行った。
【0072】
正しい配列を実証した後、U343細胞をベクターで形質移入した。従って、ヒト神経膠腫細胞系U343は、5%CO2雰囲気中、37℃の10%ウシ胎児血清(GIBCO BRL)および60μg/mlゲンタマイシン(GIBCO BRL)を含有するDMEM培地に維持された。哺乳動物発現ベクターは、製造業者のプロトコルに従いポリフェクチン試薬(BIONTEX)を用いてU343細胞に形質移入した。安定なトランスフェクタントを400μg/mlG418含有培地(Duchefa)に選び入れた。正の形質転換細胞のネオマイシン耐性の利点を取って、クローニングリングを用いて120クローンを単離した。これらのクロ−ンから、8種の安定な細胞系が認められ、それらの全てはPEP活性の減少を示した(表1)。しかしながら、アンチセンス細胞系1、13および110は、長い培養時間の間にアンチセンス効果をなくした。認められた細胞系のほとんどは約50%のPEP活性減少を示した。
【0073】
PEP活性の測定のため、U343野生型およびPEPアンチセンス細胞(1×107)を、リン酸塩バッファー食塩水(GIBCO BRL)中で2回洗浄し、200μl分析バッファー(50mM HEPES pH7.5;200mM NaCl;1mM EDTA;1mM DTT)に再懸濁させることによって採取した。細胞溶解は、解凍および凍結の3サイクルによって行い、その後、細胞を細胞スクレイパーによってインキュベーションフラスコから取り出した。得られた溶解産物を13000rpmで1分間遠心分離し、上澄み液を新しい試験管に移した。全ての工程は氷上で行った。上澄み液のたんぱく質濃度はブラッドフォードの方法(5)に従って測定した。PEP活性は、4つのセル交換器を備えIBM互換性パソコンによってコントロールされるコントロン(Kontron)分光蛍光測定器SFM25(励起380、発光460)で蛍光性基質Z−Gly−Pro−NHMec(10μM)〔バッケム(Bachem)〕を用いて、分析バッファー中で測定した。得られたデータはソフトウェアFlucol(6)で分析した。
【0074】
細胞系as−11は、PEP活性の最も著しい減少を示し、野生型U343細胞に較べて残留活性は30%であった。活性測定で得られた結果はウエスターンブロット分析を用いて確認できた(図2、表1)。全てのアンチセンス細胞系において、たんぱく分解活性減少はPEP発現の減少による。対照として、挿入遊離ベクターpIRESで形質転換された細胞はPEP活性および発現の変化を示さなかった(図2)。生じたアンチセンス細胞系は表現型に共通の変化は示さなかったが、個々の変化は観察された(表1)。U343as−11細胞系はトリプシン感受性の増加、細胞の体積増加(3倍)を示し、もはや100%集密成長はできなかった。
【0075】
【表1】
【0076】
実施例2
プロリルエンドペプチダーゼ依存性IP3濃度の調節
PEPの細胞内作用を特徴づけるために、アンチセンス細胞系におけるIP3濃度を測定した。細胞は25cm2培養フラスコ内でほぼ100%集密成長した。IP3濃度は、1回の測定当たり0.5×106細胞を用いて、同位体希釈法〔アマーシャム・ファーマシア・バイオテック(Amersham Phamacia Biotech)〕によって測定した。細胞内PEPを阻害するのに、細胞をPBSで2回洗浄し、5μM PEP阻害剤Fmoc−アラニル−ピロリン−2−ニトリル(Fmoc−Ala−Pyrr−CN)を補充したOptimem 1培地(GIBCO BRL)中で4時間インキュベートした。測定は全て4組づつ行った。IP3濃度の計算および統計分析(t−検定)はPrism3.0(グラフ・パッド・ソフトウェア)を用いて行った。
【0077】
U343野生型細胞で検出されたIP3濃度は約0.26±0.02pmol/106細胞(n=4)であった。挿入遊離ベクターpIRESによって形質移入された細胞系はIP3濃度の有意な変化を示さなかった。しかしながら、第2メッセンジャー濃度は、生じた全てのアンチセンス細胞系で増加したことが分かった(図3a)。約0.15±0.04pmol/106細胞(n=4)のわずかではあるが有意な上昇が、PEP活性のもっぱら穏やかな減少を示す細胞系as−110で観察された。IP3濃度の著しい増加は残留PEP活性が50%以下のアンチセンス細胞系で観察された(図2)。U343細胞系as−2(53%残留活性、57%残留発現)はIP3濃度の2.5倍までの増加を示した。細胞系as−11(30%残留活性、20%残留発現)では、IP3濃度はさらに高い約3.5倍であることが分かった。総合して、このデータはPEP濃度の減少とIP3濃度の増加との間に互いに関連があることを示している。
【0078】
U343細胞におけるPEP活性を抑制する別の方法を用いるために、特異的阻害剤Fmoc−Ala−Pyrr−CN(5μM)を存在させて、細胞を3時間インキュベートした。阻害剤の溶解に必要なDMSOの影響は、同量(0.05%)のDMSOを対照細胞の培地へ加えることによって除いた。アンチセンス細胞系で得られた結果の確認で、基本IP3濃度がPEP阻害剤処理した細胞で増加することが分かった(図4)。しかしながら、観察されたIP3濃度変化はわずか0.16pmol/106細胞であった。これは依然として30%の残留PEP活性を有する細胞系as−11において観察されたIP3濃度変化よりもずっと低く、PEP活性とIP3濃度との間の相互関係に疑いをはさむ。従って、第2メッセンジャーの量を全体阻害について長時間にわたって調べた。図4に示すように、IP3濃度はインキュベーション時間中、増加した。12時間の全体阻害後に達した最高濃度は、新たな阻害剤を加えることなく達成された全体阻害時間と一致する。さらに、24時間後に測定したより低いIP3濃度は、その時点でのPEP活性のわずかな回復を示す。12時間後のIP3の総量(1.69±0.1pmol/106細胞;n=4)は細胞系as−11で測定された濃度(0.9±0.07pmol/106細胞;n=4)より高く、30%残留酵素活性を示している。
【0079】
実施例3
サブスタンスPによる刺激の後のプロリルエンドペプチダーゼ依存性IP3蓄積
IP3濃度への観察された影響がニューロペプチドの生物学的活性とPEPとの間の新たな相互作用を表すのかどうかを調べるために、サブスタンスPを選んでU343細胞を刺激した。
【0080】
野生型およびPEPアンチセンスU343細胞系を、集密状になるまで21cm2培養皿〔グライナー(Greiner)〕で2組づつ培養した。刺激する前に、細胞をPBSで2回洗浄し、1.6μg/mlロイペプチン(シグマ)、0.86μg/mlキモスタチン(シグマ)、および40μg/mlバシトラシン(シグマ)を含有するOptimem 1培地中で37℃および5%CO2にて10時間予備インキュベートした。サブスタンスP(バッケム)を加えて、1×10-6Mの最終濃度にし、培地を急速吸引しそして0.4mlの氷冷トリ塩酸を加えることにより指示時間でインキュベーションを停止した。試料の調製およびIP3濃度の測定は上記のように行った。
【0081】
RT−PCRを用いて、サブスタンスP特異的ニューロキニンレセプター(NK−R)のU343細胞における出現を調べた。PCR生成物は適切な大きさを示す2つのレセプターに対して得られた(図5)。PCR生成物の配列決定分析から、NK−R1およびNK−R3のmRNAがU343細胞に存在することが分かった。サブスタンスPがPEPに対する優れた試験管内基質であることを知っているので、我々は、MALDI-TOF MS分析によってU343細胞の血清遊離Optimem 1培地におけるインキュベーション時間中のサブスタンスPの潜在的な分解を調べた。しかしながら、10分のインキュベーション時間中、PEP特異的分解は観察されなかった(データは示されていない)。これは、PEP活性が培地中で測定不能である事実と一致する(図6)。
【0082】
U343細胞の1μMサブスタンスPでの5秒間の刺激で、IP3濃度の上昇がもたらされる。野生型U343細胞の場合、サブスタンスP刺激で約14倍のIP3濃度、5.4±0.49pmol/106細胞(n=4)の値に上昇した(図7)。平行して、Fmoc−Ala−Pyrr−CNで処理されたU343細胞および細胞系as−2はサブスタンスP刺激後、より高いIP3濃度を示した。サブスタンスP刺激後の全体の値を比較すると、IP3濃度は低下したPEP活性とさらにまた相互に関連しており(図7)、濃度差はさらに大きい。非刺激および刺激細胞における差異はそれぞれ1.7pmol/106細胞対7.9pmol/106細胞であった。しかしながら、IP3濃度を比例評価すると、観察される阻害による差異は非刺激対刺激細胞においてそれぞれ5.5倍から1.7倍に減少した。
【0083】
図8では、サブスタンスP刺激時間にわたるIP3濃度の変化を示す。IP3濃度の刺激依存性増加を比較するために、非刺激状態におけるIP3の量をベースラインとして引き算した。3種の全ての細胞系、U343野生型の非処理または阻害剤処理およびas−2細胞は、その時間を通じて似た刺激パターンを示した(図8a、b)。IP3濃度は常に刺激後5秒で最高になった。刺激は、第2メッセンジャ−濃度の急速な上昇に続いて、緩慢な低下を示す。40秒後ではベースラインに達していない。U343野生型とas−2との差はIP3濃度においてばらついた差を示さなかった(図8b);阻害剤処理細胞はインキュベーションの全時間中、サブスタンスPによるIP3の刺激の増加を示した(図8a)。
【0084】
実施例4
様々な哺乳動物細胞系におけるプロリルエンドペプチダーゼの分布
いくつかのヒトの組織におけるプロリルエンドペプチダーゼ活性の分布を見出すために、単層で成長させた様々な細胞培養凍結ストックおよび細胞を試験した。
【0085】
均質化のために、U343野生型およびPEPアンチセンス細胞(1×107)を、リン酸塩バッファー食塩水(GIBCO BRL)で2回洗浄することによって採取し、そして200μlの分析バッファー(50mM HEPES pH7.5;200mM NaCl;1mM EDTA;1mM DTT)に再懸濁させた。凍結細胞培養ストックを37℃で急速解凍し、500gで10分間遠心分離した。細胞ペレットを100μl分析バッファーに再懸濁した。細胞溶解は、解凍および凍結の3サイクルによって行い、その後、細胞を細胞スクレイパーによってインキュベーションフラスコから取り出した。得られた溶解産物を13000rpmで1分間遠心分離し、上澄み液を新しい試験管に移した。全ての工程は氷上で行った。上澄み液のたんぱく質濃度はブラッドフォードの方法(5)に従って測定した。PEP活性は、4つのセル交換器を備えIBM互換性パソコンによってコントロールされるコントロン分光蛍光測定器SFM25(励起380、発光460)で蛍光性基質Z−Gly−Pro−NHMec(10μM)(バッケム)を用いて、分析バッファー中で測定した。得られたデータはソフトウェアFlucol(6)で分析した。
【0086】
ウエスターンブロット分析(図9参照)を実施例1に記載の方法に従って行った。6種類の培養したヒト細胞系(1 U343;2 LN−405;3 SH−SY5Y;4 BeWo;5 U−138−MG;6 CACO−2)で検出されたPEPシグナルは、これらにおいて測定されたPEP活性と互いに関連がある。非培養凍結ストックではシグナルは全く検出できなかった。各細胞系からのサイトゾル上澄み液を実施例1に記載のように抽出し、分析した。10μg(レーン1〜3)、20μg(レーン5)および40μg(レーン4、6)のサイトゾル上澄み液をレーン毎に加えた。ウエスターンブロットはPEP特異的抗体S449(1:400)と共にインキュベートし、化学ルミネセンス法で検出した。
【0087】
【表2A】
【0088】
【表2B】
【0089】
実施例5
メスのウイスターラットの脳におけるプロリルエンドペプチダーゼの分布
いくつかのヒトの組織におけるプロリルエンドペプチダーゼ活性の分布を見出すために、単層で成長させた様々な細胞培養凍結ストックおよび細胞を試験した。
凍結ラット組織試料をマイクロモーター〔ロス(Roth)〕で均質化し、400μlの分析バッファー(50mM HEPES pH7.5;200mM NaCl;1mM EDTA;1mM DTT)に再懸濁させた。
懸濁液を13000rpmで3分間遠心分離し、上澄み液を新しい試験管に移した。それ以上の手順は実施例4の「単層成長させた細胞の均質化」を参照。
ラットの脳におけるPEP−発現のウエスターンブロット分析(図10参照)の後、各脳領域で測定されたPEP濃度はウエスターンブロット分析におけるシグナルと相互に関連する。各脳領域(1 皮質、2 海馬、3 延髄、4 小脳、5 視床、前頭葉)からの組織を実施例1に記載のように抽出し、分析した。30μgの全部のたんぱく質をレーン毎に加えた。サイトゾルU343細胞系上澄み液を正の対照として用いた(M、20μg/レーン)。ウエスターンブロットはPEP特異的抗体S449(1:400)と共にインキュベートし、化学ルミネセンス法で検出した。
【0090】
実施例6
ベンジル−N−[1−(シクロペンチルカルボニル)−2−メチルブチル]カルバメートの合成
【0091】
【化2】
【0092】
Z−イソロイシナル 2
塩化オキサリル(714μl、8.28mmol)を10mlの乾燥ジクロロメタンに溶解し、−78℃にした。次に、DMSO(817μl、8.28mmol)を滴加した。溶液を−78℃で20分間攪拌した。次に、1(1.22g、4.6mmol)を加え、混合物を20分間攪拌した。その後、TEA(2.58ml、18.4mmol)を加え、混合物を室温にした。混合物をヘキサン/酢酸エチル(2/1 v/v)で希釈し、10mlのHCl(水中10%)を加えた。有機層を分離し、水性相を20mlの塩化メチレンで抽出した。全ての有機層を集め、ブライン、次いで水で洗浄し、乾燥した。生成物はシリカゲルおよびヘプタン/クロロホルムを用いるカラムクロマトグラフィーによって精製した。
収量:0.59g、52%
【0093】
ベンジル−N−1−[シクロペンチル(ヒドロキシ)メチル]−2−メチルブチルカルバメート 3
2(0.59g、2.42mmol)を10mlの乾燥THFに溶解し、0℃に冷却した。次に、臭化シクロペンチルマグネシウム(1.45mlの2M溶液)を加えた。反応が完了した後、水(2ml)を加え、水性HClを加えることによって溶液を中和した。次いで、塩化メチレンを加え、有機層を分離し、乾燥した(Na2SO4)。蒸発させた後、得られた油状物をさらに特性決定することなく用いた。
【0094】
ベンジル−N−[1−(シクロペンチルカルボニル)−2−メチルブチル]カルバメート 4
3(0.683g、2.15mmol)を1のように処理した。塩化オキサリル(333μl、3.87mmol)、DMSO(382μl、5.37mmol)、TEA(1.2ml、8.59mmol)
収量:0.203g、30%
【0095】
実施例7
ベンジル−N−[1−(シクロペンチルカルボニル)−2−メチルブチル]カルバメートのIC50値の測定
100μlの阻害剤ストック溶液を100μlのバッファー(HEPES pH7.6)および50μlの基質(Z−Gly−Pro−AMC、最終濃度10μM)と混合した。反応は、20μlの精製組換えヒトプロリルエンドペプチダーゼの添加によって開始した。蛍光測定は、平板培養読み取り器(HTS7000Plus、アプライド・バイオシステムズ、ドイツ、バイテルスタット)を用いて、37℃およびλ(励起)=380nm、λ(発光)=465nmで60分間行った。最終阻害剤濃度は1pM〜10μMであった。IC50値の計算にプリズム3“(グラフパッド)を用いた。ベンジル−N−[1−(シクロペンチルカルボニル)−2−メチルブチル]カルバメートのIC50値はIC50=8.91*10-7Mと計算された。
【0096】
脚注
略号は次の意味を有する:
AVP:アルギニン−バソプレシン
ER:小胞体
Fmoc:9−フルオレニルメチルオキシカルボニル
Fmoc−Ala−Pyrr−CN:Fmoc−アラニル−ピロリン−2−ニトリル
IP3:イノシトール(1,4,5)トリホスフェート
LTP:長期相乗作用
MALDI−TOF:マトリックス補助レーザー脱着/イオン化−飛行時間
MIPP:マルチプルイノシトールポリホスファターゼ
MS:質量分析法
NHMec:7−(4−メチル)クマリル−アミド
PEP:プロリルエンドペプチダーゼ
PLC:ホスホリパーゼC
Z:ベンジルオキシカルボニル
【図面の簡単な説明】
【0097】
【図1】RT−PCRを嵌め込んだ後のヒト神経膠腫細胞系U343からのPEPの触媒性ドメインのcDNAについてのアガロースゲル電気泳動を示す。
【図2】樹立アンチセンス細胞系におけるPEP発現のウエスターンブロット分析を示す。
【図3】各種U343細胞系におけるIP3濃度の分析を示す。
【図4】PEP阻害剤Fmoc−Ala−Pyrr−CNで処理したU343細胞におけるPEP活性およびIP3濃度の時間経過を示す。
【図5】ヒト神経膠腫細胞系U343のニューロキニンレセプターmRNAの検出を示す。
【図6】ヒト神経膠腫細胞系U343の様々な細胞区分で測定されたPEP活性を示す。
【図7】サブスタンスPで刺激した各種U343細胞系のIP3濃度を示す。
【図8】U343細胞におけるサブスタンスPによるIP3刺激の動的特徴を示す。
【図9】各種ヒト細胞系におけるPEP発現のウエスターンブロット分析を示す。
【図10】ラットの脳におけるPEP発現のウエスターンブロット分析を示す。
Claims (12)
- プロリルエンドペプチダーゼ阻害剤の、イノシトール(1,4,5)トリホスフェートの細胞内レベル調節用薬剤製造への使用。
- 上記プロリルエンドペプチダーゼ阻害剤がペプチドホルモンと組み合わせて用いられる請求項1に記載の使用。
- 上記プロリルエンドペプチダーゼが細胞内に存在し、上記プロリルエンドペプチダーゼ阻害剤が細胞に浸透してプロリルエンドペプチダーゼ酵素活性に作用し、それによってイノシトール(1,4,5)トリホスフェートの細胞内レベルが調節される上記請求項のいずれかに記載の使用。
- 学習および記憶障害、自己免疫疾患およびTリンパ球仲介免疫疾患、並びに活性化線維芽細胞および/またはTリンパ球によって仲介される組織再生過程から選択される状態の予防または治療のためである請求項1、2または3のいずれか1項に記載の使用。
- 上記プロリンエンドペプチダーゼ阻害剤が生理学的に適合性の薬剤放出賦形剤を含む上記請求項のいずれか1項に記載の使用。
- 上記プロリンエンドペプチダーゼ阻害剤が、非経口、腸内、経口、吸入および座薬から選択されるルートによってイノシトール(1,4,5)トリホスフェートと接触させられる上記請求項のいずれか1項に記載の使用。
- 上記プロリルエンドペプチダーゼ阻害剤がサブスタンスPと組み合わせて用いられる上記請求項のいずれか1項に記載の使用。
- 上記プロリルエンドペプチダーゼ阻害剤がFmoc−Ala−Pyrr−CNである上記請求項のいずれか1項に記載の使用。
- 上記プロリルエンドペプチダーゼ阻害剤が、(4R)−3−(インダン−2−イルアセチル)−4−(1−ピロリジニル−カルボニル)−1,3−チアゾリジン(Z−321、ゼリア製薬);(S)−1−[N−(4−クロロベンジル)−スクシナモイル]ピロリジン−2−カルブアルデヒド(ONO−1603、小野薬品);(S)−2−{[(S).(ヒドロキシアセチル)−1−ピロリジニル]カルボニル}−N−(フェニルメチル)−1−ピロリジン−カルボキサミド(JTB−4819、日本たばこ)および(2S,3aS,7aS)−1{[(R,R)−2−フェニルシクロプロピル]カルボニル}−2−[(チアゾリジン−3−イル)カルボニル]オクタヒドロ−1H−インドール(S−17092、サービール(Servier))から選択される上記請求項のいずれか1項に記載の使用。
- プロリルエンドペプチダーゼ阻害剤のスクリーニング法であって、
− イノシトール(1,4,5)トリホスフェートおよびプロリルエンドペプチダーゼを含む細胞を準備し、
− 細胞のイノシトール(1,4,5)トリホスフェート濃度およびプロリルエンドペプチダーゼ活性を測定し、
− 細胞を試験化合物と共にインキュベートし、
− イノシトール(1,4,5)トリホスフェート濃度を測定し、そして
− 任意にプロリルエンドペプチダーゼ阻害剤を単離する
方法。 - プロリルエンドペプチダーゼ阻害剤のスクリーニング法であって、
− イノシトール(1,4,5)トリホスフェートおよびプロリルエンドペプチダーゼを含む細胞を準備し、
− 細胞のイノシトール(1,4,5)トリホスフェート濃度およびプロリルエンドペプチダーゼ活性を測定し、
− 細胞を、サブスタンスPと組み合わせた試験化合物と共にインキュベートし、
− イノシトール(1,4,5)トリホスフェート濃度を測定し、そして
− 任意にプロリルエンドペプチダーゼ阻害剤を単離する
方法。 - 公知のプロリルエンドペプチダーゼ阻害剤よりも高いノシトール(1,4,5)トリホスフェート濃度をもたらすプロリルエンドペプチダーゼ阻害剤を単離する、請求項10または11のいずれか1項に記載のスクリーニング法。
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