JP2005504829A - 構造的心疾患における心筋機能不全を処置するためのカルモジュリンキナーゼiiインヒビターの使用 - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
本出願は、米国仮特許出願番号60/326,576(2001年10月1日出願)および米国仮特許出願番号60/328,010(2001年10月8日出願)の優先権を主張する。これらの60/326,576および60/328,010の仮特許出願は、その全体において参考として本明細書中に援用される。
【0002】
本発明は、National Institutes of Healthによって授与されたHL03727およびHL62494の下で、合衆国政府の支持によってなされた。合衆国政府は、本発明において特定の権利を有する。
【0003】
(背景)
(発明の分野)
本発明は、カルモジュリンキナーゼII(CaMKII)の阻害に関する。より詳細には、このCaMKII阻害は、構造的心疾患(例えば、心筋梗塞後の収縮不全または拡張型心筋症)を処置または予防し得る。
【背景技術】
【0004】
心筋梗塞は、アメリカ合衆国および世界中の他の多くの国々において、重大な障害および死の主な原因であり、心疾患全体の約2/3を占める7。
【0005】
いくつかの疾患開始事象(例えば、心筋梗塞、未処置の高血圧、収縮性タンパク質の先天性変異)は、心腔(cardiac chamber)の拡張からなる共通の心疾患表現型を生じ得、その結果、心疾患の臨床症状を導く収縮機能の減少(すなわち、収縮期の間に各腔から駆出される全血液の率の減少)をもたらす7。拡張型心筋症は、2つの異なる疾病を含む。本明細書中で使用される場合、拡張型心筋症は、左心室拡張および減少した収縮機能によって特徴付けられる疾病である、虚血性心筋症を含む。生存する非梗塞の心筋の通常の代償性肥大が不十分である場合、この状態は心筋梗塞後に生じ得る7。「拡張型心筋症」はまた、心筋梗塞の非存在下での心筋タンパク質の遺伝的異常に起因して、増大した心筋質量および減少した収縮機能を含み得る7。拡張型心筋症を有する被験体は、心室の拡張に起因する減少した心収縮性を有する被験体である。従って、拡張型心筋症および収縮性機能不全を有する被験体は、生存する非梗塞の心筋肥大が梗塞した心筋を代償する被験体とは異なり、かつそのような被験体よりも重篤な機能不全を有する。さらに、拡張型心筋症および収縮性機能不全を有する被験体は、異常な弛緩を含む他の心臓状態(すなわち、拡張機能不全および心不整脈)とは異なる疾患を有する。
【0006】
心不全にとって利用可能な治療は不十分であり、そして新規の処置方法が必要とされる。心臓は、正常な収縮を維持する試みにおいて、生存する心筋の肥大により梗塞に応答する。しかし、肥大が代償に不十分である場合、拡張型心筋症および減少した収縮機能は、心不全および死を導く結果となる19。心筋梗塞後に、心機能不全(cardiac dysfunction)および心不全(heart failure)を予防するための医療における重要な進歩にも関わらず15、これらの問題は、重大な未解決の一般的健康問題のままである。
【0007】
拡張型心筋症のための薬理学的治療は、治癒的でも十分なものでもなく、多くの患者は亡くなるか、または選択された場合には心臓移植を受ける。心機能不全を減少させ、かつ心不全を有する患者の死亡率を減少させるための、現在利用し得る薬理学的治療は、以下の3つの主要なカテゴリーに分類される:アンギオテンシン転換酵素(ACE)インヒビター、βアドレナリン作動性レセプター(βAR)アンタゴニスト、およびアルドステロンアンタゴニスト。死亡率が減少するにも関わらず、これらの医薬で処置した患者は、年齢の一致する、心不全を有さないコントロール患者と比べて、死に対する有意に増加した危険性を有するままである。ACEインヒビター11、βARアンタゴニスト4および(少なくとも1つの型の)アルドステロンレセプターアンタゴニスト12は、心筋梗塞後の心機能不全および心不全の発症率および程度を有意に減少させ得る。他の利用可能な薬理学的治療剤としては、ニトログリセリン、利尿剤、ポジティブ強心薬(positive inotropic agent)(心刺激剤)、および脳ナトリウム利尿ペプチド(BNP)が挙げられる。これらの後者の薬剤は、症状の軽減をもたらし得るが、心不全患者の減少した死亡率とは関連しない。
【0008】
ACEインヒビターは、患者の10%において咳と関連し、そして両側性の腎動脈狭窄または他の重篤な腎臓疾患の設定において腎不全をもたらし得る7。βARアンタゴニストは、インポテンスおよびうつ病と関連し、そして喘息を有する患者には禁忌である;さらに、患者は、悪化した心不全、低血圧、徐脈、心ブロック、およびβARアンタゴニストをイニシエーション(initiation)を伴う疲労を発症し得る7。アルドステロンレセプター拮抗作用は、男性患者の10%において重大な、高カリウム血症および女性化乳房痛を引き起こす7、12。実証された死亡率の有用性を有さない薬剤はまた、問題に関連する;多くの心刺激剤が症状を改善するが、おそらく致死性の心不整脈を誘発することによって、実際には死亡率は増加する7という知見と一致することはその代表である。対照的に、CaMKII阻害は、動物モデルにおいて心不整脈を減少させることが現在知られており20、21、不整脈を増加させることなく心機能を促進するための新規のアプローチを提示する。現在利用可能な薬理学的治療は、不十分であり、そして重大な所望でない副作用によって制限されるので、改善された効果を有しかつ重篤な副作用を伴わない新規の治療剤の開発は、重要な一般的な健康上の目標である。
【0009】
カルモジュリンキナーゼIIは、心臓に存在する酵素であり、心臓の細胞内でCa2+が増加する場合に活性化され、Ca2+結合タンパク質カルモジュリンに結合する3。CaMKII活性は、重篤な心筋症を有する患者において増加し得るが、CaMKIIは、拡張型心筋症または心不全における収縮の低下には関連していない。
【0010】
本発明は、拡張型心筋症および心不全を、CaMKIIを阻害することによって処置するための、心筋の収縮機能を改善(増加)させる方法を提供する。本発明はさらに、選択的CaMKII阻害ペプチドであるAC3−Iの発現に関するトランスジェニックによって、心臓標的化CaMKII阻害のマウスモデルを提供する。従って、本発明のAC3−Iトランスジェニックマウスは、心疾患における慢性的なCaMKII阻害の効果について試験するための新規の重要なツールである。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【0011】
(発明の要旨)
本発明は、被験体において心筋梗塞後の心筋機能不全を処置または予防する方法を提供し、この方法は、有効量のカルモジュリンキナーゼII(CaMKII)のインヒビターを被験体に投与する工程を包含し、インヒビターの投与により、被験体において心筋梗塞後の心筋収縮を改善する。
【0012】
本発明は、拡張型心筋症または他の構造的心疾患(例えば、末期の弁疾患)と診断された被験体において、拡張型心筋症または他の構造的心疾患を発症する心筋機能不全を処置または予防する方法を提供し、この方法は、有効量のカルモジュリンキナーゼII(CaMKII)のインヒビターを被験体に投与する工程を包含し、このインヒビターの投与により、被験体において拡張型心筋症または他の構造的心疾患を処置または予防する。
【0013】
本発明は、拡張型心筋症と診断された被験体において、拡張型心筋症を発症する心筋機能不全を処置または予防する方法を提供し、この方法は、有効量のCaMKIIのインヒビターを被験体に投与する工程を包含し、このインヒビターの投与により、被験体において拡張型心筋症または他の構造的心疾患を処置または予防する。
【0014】
本発明は、拡張型心筋症と診断された被験体において心筋収縮性を増加させる方法を提供し、この方法は、有効量のCaMKIIのインヒビターを被験体に投与する工程を包含し、このインヒビターの投与により、被験体において心筋収縮性を増加させる。
【0015】
さらに、本発明は、心筋梗塞後の心機能不全および/または低下した収縮性と診断された被験体において心筋収縮性を増加する方法を提供し、この方法は、有効量のCaMKIIのインヒビターを被験体に投与する工程を包含し、このインヒビターの投与により、被験体において心筋収縮性を増加する。
【0016】
本発明はさらに、心筋梗塞後の低下した心筋収縮性と診断された被験体において心筋収縮性を増加させる方法を提供し、この方法は、有効量のCaMKIIのインヒビターを被験体に投与する工程を包含し、このインヒビターの投与により、被験体において心筋収縮性を増加する。
【0017】
本発明は、構造的心臓疾患を処置し得る化合物を同定する方法を提供し、この方法は、以下:a)構造的心臓疾患を有する動物において心臓収縮性を測定する工程;b)工程(a)の動物に化合物を投与する工程;c)工程(b)の動物において心臓収縮性を測定する工程;および工程(a)の動物における心臓収縮性と比較して、工程(b)の動物における心臓収縮性の増加を検出する工程、を包含し、心臓収縮性の増加の検出により、構造的心臓疾患を処置し得る化合物を同定する。
【0018】
本発明は、被験体において構造的心疾患を処置する方法を提供し、この方法は、本発明の方法によって同定された化合物の有効量を被験体に投与する工程を包含する。
【0019】
本発明は、トランスジェニック動物を提供し、この動物は、CaMKIIのインヒビターをコードする核酸を発現する。
【0020】
本発明はまた、配列番号8のペプチド(AC3−Cとも称される)を含むペプチドをコードする核酸を発現するトランスジェニック動物を提供する。
【0021】
本発明はさらに、CaMKIIのインヒビターをコードする核酸およびカルシニューリンを発現する核酸を発現する二重トランスジェニック動物を提供する。
【0022】
(発明の詳細な説明)
本明細書中および添付の特許請求の範囲において使用される場合、単数形「a」、「an」および「the」は、文脈が明確に他を示さない限り、複数形の言及を含むことに留意すべきである。従って、例えば、「インヒビター(an inhibitor)」は、複数コピーのインヒビターを含み、そしてまた、特定の種のインヒビターの1つより多くを含み得る。
【0023】
本発明は、心筋梗塞後の心筋収縮不全を有すると診断された被験体において、心筋梗塞後の心筋収縮不全を処置または予防する方法を提供し、この方法は、有効量のカルモジュリンキナーゼII(CaMKII)インヒビターをこの被験体に投与する工程を包含し、それによってインヒビターの投与が、被験体において心筋梗塞後の心筋収縮不全を処置または予防する。一般に、「有効量」のインヒビターは、所望の結果を達成するのに必要な量である。「心筋梗塞」は、心臓に対する虚血損傷を意味し、ここで、心筋(心臓の筋肉)の一部が壊死またはアポトーシス(すなわち、プログラム細胞死)を受ける。「虚血損傷」は、器官または組織への血流の遮断(すなわち、虚血事象)から生じる、器官または組織に対する損傷または潜在的な損傷を意味する。全体を通じて使用される場合、「被験体」は、個体を意味する。従って、「被験体」は、飼い動物(例えば、ネコ、イヌなど)、家畜(例えば、ウシ、ウマ、ブタ、ヒツジ、ヤギなど)、実験動物(例えば、マウス、ウサギ、ラット、モルモットなど)および鳥類を含み得る。好ましくは、被験体は、霊長類のような哺乳動物であり、そしてより好ましくはヒトである。
【0024】
被験体は、心筋梗塞を有すると診断された患者であり得る。被験体は、梗塞後の心機能不全を有すると診断された患者であり得る。被験体は、心筋梗塞を有したと診断された患者、従って、梗塞後の心機能不全を発症する危険性が増大した患者であり得る。さらに、被験体は、心室拡張および減少した心筋収縮機能の表現型に関連する任意の原因由来の拡張型心筋症または心機能不全の症状を有すると診断された患者であり得る。被験体は、減少した心筋収縮性を有すると診断された患者であり得る。心筋梗塞、梗塞後の心機能不全、減少した心筋収縮性および拡張型心筋症を診断する方法は、当該分野で周知である。梗塞後の収縮機能不全または拡張型心筋症を有する被験体を、心筋梗塞を有する被験体または心肥大を有する被験体から識別する方法は、当該分野で周知である。心筋梗塞を有すると診断された被験体、または不整脈を有すると診断された被験体、または心肥大を有すると診断された被験体は、拡張型心筋症または低減した心筋収縮性を必ずしも有さないことが認識される。
【0025】
CaMKIIのインヒビターは、CaMKIIの活性または発現(例えば、量または疾患誘発効果)を阻害する任意の化合物、組成物または因子であり得る。この化合物は、ペプチド因子または非ペプチド因子であり得、例えば、ペプチドインヒビターをコードする核酸が挙げられる。さらに、この因子は、心臓におけるCaMKIIの発現を阻害するアンチセンス核酸であり得る(本願の図9中の、Hochら、Circ Res 1999由来のアイソフォームδ3およびδ2について、GenBank登録番号L13407を参照のこと)5。「阻害する」とは、制限すること、抑止すること、または低減することを意味する。従って、インヒビターは、例えば、酵素活性または酵素の発現量、あるいはその両方を低減し得る因子である。この阻害は、可逆的または不可逆的であり得る。被験体におけるCaMKII活性または被験体におけるCaMKIIの量は、例えば、心エコー検査または他の臨床的パラメータによって決定されるように、機能的応答の検出または測定に基づいて容易に決定され得る。非ヒト動物モデルにおいてCaMKII活性を測定する特定の方法が、本明細書中で提供される。従って、CaMKIIを阻害する化合物を同定することは、慣用的である。
【0026】
CaMKIIのインヒビターの例は、配列番号2のペプチドを含むペプチドであり、これはまた、本明細書中でAC3−Iとも称される。本発明のインヒビターは、配列番号2のペプチドからなり得る。
【0027】
CaMKIIインヒビターの別の例は、CaM−KIINである配列番号4のペプチドを含むペプチドである。このインヒビターは、全長CaM−KIIN(配列番号4)および/または全長ペプチドのフラグメントであり得る;このフラグメントは、CaM−KIINtide(配列番号6)と呼ばれる。CaMKIINおよびCaM−KIINtideは、Changら、PNAS(USA)1998 95:10890〜10895に記載されており、これは、その全体において本明細書で参考として援用される。
【0028】
これらの各々は、CaMKIIを阻害することが示されるので、それを含むが、非必須アミノ酸を含む他のペプチドおよびポリペプチドは、類似の活性を有すると予想される。非必須アミノ酸は、ペプチドの機能またはペプチドがその機能(例えば、その2次構造またはペプチドの活性の最大の結果)を達成する経路に影響しないアミノ酸である。本発明における非必須アミノ酸の例としては、GFPを含むアミノ酸、精製のためにタンパク質またはペプチドをタグ化し、そして同定するペプチド標識が挙げられるが、これらに限定されない。
【0029】
本発明によって意図されるCaMKIIの多数の他のインヒビターが存在し、そのうちの1つはKN−93である。CaMKIIの非ペプチドインヒビターであるKN−93は、WO98/33491に記載されており、これは、KN−93およびCaMKIIインヒビターに関するその教示について、その全体において本明細書で参考として援用される。
【0030】
本発明は、被験体における心筋梗塞後の心機能不全を処置または予防するための方法をさらに提供し、この方法は、被験体に有効量のCaMKIIインヒビターを投与する工程を包含し、この方法によって、インヒビターの投与が、被験体において心機能不全を処置または予防する。「心機能不全」とは、心臓障害の臨床的状態を生じる血液を送る心腔の低下した収縮機能を意味する。被験体において心筋梗塞後の心機能不全を診断する方法は、当該分野において周知である。
【0031】
被験体において心筋梗塞後の心機能不全を処置または予防する方法において、CaMKIIインヒビターは、ペプチド、例えば、配列番号2のペプチドを含むペプチド、または、配列番号2のペプチドからなるペプチドであり得る。CaMKIIインヒビターは、配列番号4のペプチドを含むペプチド、または、配列番号4のペプチドからなるペプチドであり得る。さらに、インヒビターは、配列番号6のペプチドを含むペプチド、または、配列番号6のペプチドからなるペプチドであり得る。インヒビターは、非ペプチドインヒビター、例えば、KN−93の活性領域を含むインヒビターであり得るか、またはKN−93であり得る。
【0032】
本発明はまた、被験体における任意の原因からの心室拡張の表現型をともなう拡張型心筋症または任意の心臓疾患を処置または予防する方法を提供し、この方法は、被験体に有効量のCaMKIIインヒビターを投与する工程を包含し、この方法によって、インヒビターの投与が、被験体において、拡張型心筋症を処置するか、または心室拡張を低下させる。被験体における拡張型心筋症の診断の方法は、当該分野において周知である。
【0033】
拡張型心筋症を処置または予防する方法において、CaMKIIインヒビターは、ペプチド、例えば、配列番号2のペプチドを含むペプチド、または、配列番号2のペプチドからなるペプチドであり得る。CaMKIIインヒビターは、配列番号4のペプチドを含むペプチド、または、配列番号4のペプチドからなるペプチドであり得る。さらに、インヒビターは、配列番号6のペプチドを含むペプチド、または、配列番号6のペプチドからなるペプチドであり得る。インヒビターは、非ペプチドインヒビター、例えば、KN−93の活性領域を含むインヒビターであり得るか、またはKN−93であり得る。
【0034】
本発明は、任意の原因からの心室拡張または低下した収縮機能の表現型をともなう拡張型心筋症または任意の心臓疾患と診断された被験体における心筋収縮性を増加させる方法を提供し、この方法は、被験体に有効量のCaMKIIインヒビターを投与する工程を包含し、この方法によって、インヒビターの投与が、被験体において、心筋収縮性を改善する。心収縮性を測定する技術、例えば、心エコー検査、核種血管造影、および磁気共鳴画像化が、当該分野において周知である。本明細書で使用される場合、「心筋収縮性」とは、心筋の収縮の尺度であり、より具体的には、左心室の収縮の尺度である。図7に示されるように、AC3−IおよびKN−93は、心肥大に影響することなしに、心筋収縮性(正の変力作用)を増大させる。
【0035】
さらに、本発明は、心筋梗塞と診断された被験体における心筋収縮性を増大させる方法を提供し、この方法は、被験体に有効量のCaMKIIインヒビターを投与する工程を包含し、この方法によって、インヒビターの投与が、被験体における心筋収縮性を改善する。
【0036】
本発明はまた、心筋梗塞後の心機能不全と診断された被験体における心筋収縮性を増大させる方法を提供し、この方法は、被験体に有効量のCaMKIIインヒビターを投与する工程を包含し、この方法によって、インヒビターの投与が、被験体における心筋収縮性を改善する。
【0037】
心筋収縮性を増大させる方法において、CaMKIIインヒビターは、ペプチド、例えば、配列番号2のペプチドを含むペプチド、または、配列番号2のペプチドからなるペプチドであり得る。CaMKIIインヒビターは、配列番号4のペプチドを含むペプチド、または、配列番号4のペプチドからなるペプチドであり得る。さらに、インヒビターは、配列番号6のペプチドを含むペプチド、または、配列番号6のペプチドからなるペプチドであり得る。インヒビターは、非ペプチドインヒビター、例えば、KN−93の活性領域を含むインヒビターであり得るか、またはKN−93であり得る。
【0038】
CaMKIIインヒビターを使用して、心肥大に影響することなしに、心筋の収縮性を増大させ得、それによって、心筋梗塞、心筋梗塞後の心機能不全および/または拡張型心筋症を診断された被験体を処置し得る。
【0039】
本発明は、構造的心臓疾患を処置し得る化合物を同定する方法を提供し、この方法は、以下の工程:a)構造的心臓疾患に罹患する動物における心収縮性を測定する工程;b)化合物を工程(a)の動物に投与する工程;c)工程(b)の動物における心収縮性を測定する工程;およびd)工程(a)の動物における心収縮性と比較して、工程(b)の動物における心収縮性における増大を検出する工程、を包含し、この方法によって、心収縮性における増大の検出は、構造的心臓疾患を処置し得る化合物を同定する。本発明の方法において、構造的心臓疾患に罹患する動物は、AC3−Cを発現するトランスジェニック動物であり得る。心収縮性を測定する方法は、当該分野において周知であり、そして、この方法としては、心エコー検査が挙げられるが、これに限定されない。このような方法としては、核種血管造影、磁気共鳴画像化、および左心室血管造影が挙げられる。
【0040】
本発明は、構造的心臓疾患を処置し得る化合物を同定する方法を提供し、この方法は、以下の工程:a)構造的心臓疾患に罹患する動物における脳ナトリウム利尿ペプチドを測定する工程;b)化合物を工程(a)の動物に投与する工程;c)工程(b)の動物における脳ナトリウム利尿ペプチドを測定する工程;およびd)工程(a)の動物における脳ナトリウム利尿ペプチドと比較して、工程(b)の動物における脳ナトリウム利尿ペプチドにおける増加を検出する工程、を包含し、この方法によって、血漿脳ナトリウム利尿ペプチドにおける増加の検出は、構造的心臓疾患を処置し得る化合物を同定する。本発明の方法において、構造的心臓疾患に罹患する動物は、AC3−Cを発現するトランスジェニック動物であり得る。
【0041】
心不全は、心収縮性および組織酸素付加における低下に起因する、低下した運動耐性を含む臨床的症候群であり7、トレッドミルまたは自転車エルゴノメトリックスによる運動試験、低組織酸素摂取、または増加した脳ナトリウム利尿ペプチドレベルは、心臓障害の重症度の全ての指標である。心筋梗塞、運動能力、最大酸素消費、および循環脳ナトリウム利尿ペプチドレベルの重度の障害および中程度の障害を示す値は、よく記載されており、心臓障害を処置する当業者に対して周知である7。構造的心臓疾患の例としては、心筋梗塞、心筋梗塞後の心機能不全、低下した心筋収縮性および拡張型心筋症が挙げられるが、これらに限定されない。
【0042】
本発明は、被験体における心筋梗塞、心筋梗塞後の心機能不全および/または拡張型心筋症を処置する方法を提供し、この方法は、上記の方法によって同定された有効量の化合物を被験体に投与する工程を包含し、この方法によって、この化合物の被験体への投与が、心筋梗塞後の心機能不全および/または拡張型心筋症を処置するか、または心臓障害ならびに拡張した心室および低下した左心室収縮性に罹患する患者を処置する。
【0043】
本発明は、CaMKIIインヒビターをコードする核酸を発現するトランスジェニック動物を提供する。「トランスジェニック動物」とは、その体内の全ての細胞が、外因性核酸を含む動物を意味する。本発明のトランスジェニック動物の1つの例において、導入遺伝子は、心臓細胞特異的プロモーターによって駆動されて、心筋細胞において、特異的に発現される。このマウスを、心臓特異的αミオシン重鎖プロモーター(GenBank登録U71441)を用いて操作した。トランスジェニック動物を作製する方法は、当該分野において周知であり、本明細書で具体的に例示される。
【0044】
本発明のトランスジェニック動物において、発現されるCaMKIIインヒビターは、配列番号2のペプチドを含むペプチドであり得る。さらに、本発明のトランスジェニック動物は、配列番号2のペプチドからなるペプチドを発現し得る。近年の報告では、心臓において、イソ型CaMIIδの少なくとも4つの多様体が見出されており5、そして、標的とされる調節ドメインの保存性に起因して、AC3−I(配列番号2)は、イソ型CaMKIIを阻害する3。CaMKII中のAC3−I標的化ドメインは、他のCaMK型(すなわち、CaMKIおよびCaMKIV、図1)におけるアナログ機能ドメインとは異種であり、そして、プロテインキナーゼAおよびプロテインキナーゼCに対する活性を実質的に欠いている3。
【0045】
本発明のトランスジェニック動物において、発現されるCaMKIIインヒビターは、配列番号4のペプチドを含むペプチドであり得る。さらに、本発明のトランスジェニック動物は、配列番号4のペプチドからなるペプチドを発現し得る。
【0046】
本発明は、心筋細胞において、配列番号8のペプチド(AC3−Cとしても言及される)を含むペプチドをコードする核酸を発現するトランスジェニック動物をさらに提供する。図4および図5に示されるように、AC3−IマウスおよびAC3−Cマウスは、導入遺伝子の類似する発現を有するが、AC3−Cマウスは、心筋症を示し、一方で、CaMKII阻害を有するAC3−Iマウスは、正常である。図6に示されるように、AC3−Cマウスは、心筋症を有するヒト患者において見出される高い総CaMII活性を有する。従って、このトランスジェニック動物は、構造的心疾患を処置し得る化合物を同定する本発明の方法において用いられ得る。AC3−Cは、非活性であると考えられているので、これらの結果は、AC3−C−GFP導入遺伝子の緑色蛍光タンパク質(GFP)部分の効果により説明され得る6。このマウすは、AC3−Iトランスジェニックマウスを作製するための基本的プロトコルに沿って作製される。
【0047】
本発明はまた、心筋細胞において、AC3−Iをコードする核酸およびカルシニューリンをコードする核酸を発現する二重トランスジェニック動物(AC3−I+/CAN+)も提供する。カルシニューリン(CAN+)トランスジェニックマウスは、重篤な拡張型心筋症の十分に許容されているモデルである10。CANアンタゴニストは、種々のマウスモデルにおける心筋症表現型を「レスキュー」することが知られているが16、CaMKII阻害は、これらの心筋症モデルまたは任意の他の心筋症モデルの心臓の機能または構造を改善することは企図されていなかった。図8に例示されるように、CANに加えてCaMKIIのインヒビターを発現する二重トランスジェニック動物は、左心室機能を改善し、そしてCAN+動物と比較して軽減された左心室の拡張および肥大を示す。従って、この動物におけるCaMKIIの阻害は、拡張型心筋症を処置する。
【0048】
本発明の方法において、CaMKIIのインヒビターは、公知の方法により投与され得る。特定の実施例において、これらのペプチドインヒビターは、細胞膜透過性となる。細胞「膜透過性」により、膜における開口部または隙間を通って通過し得ることが意味される16。この方法は、阻害ペプチドに付加されたペプチド配列を使用するが、ミリストイル化は、ペプチドを細胞膜透過性にするための別のアプローチである。
【0049】
本発明の組成物はまた、薬学的に受容可能なキャリア中でインビボで投与され得る。「薬学的に受容可能」により、生物学的でも他の点でも望ましくないことはないことを意味する。すなわち、その物質は、それが含まれる薬学的組成物の他の成分のいずれとも有害な様式での任意の所望されない生物学的効果または相互作用を生じることなく組成物と共に被験体に投与され得る。このキャリアは、当業者により周知であるように、活性成分の任意の分解を最小限にし、そして被験体における任意の有害な副作用を最小限にするような性質により選択される。
【0050】
局所的経鼻腔投与または吸入剤による投与が代表的に好ましいが、この組成物は、経口、非経口(例えば、静脈内、筋内、鞘内、動脈内、および腹腔内注射により)、経皮、体外、局所的などで投与され得る。本明細書中で使用される場合、「局所的鼻腔内投与」とは、外鼻孔の一方または両方を通る鼻および鼻の経路への組成物の送達を意味し、そしてスプレー機構または滴下機構によるか、または治療薬のエアロゾル化を介する送達を含み得る。送達はまた、挿管法を介して直接的に下気道(例えば、気管、気管支、および肺)の任意の部分に送達され得る。必要とされる組成物の抽出量は、被験体の種、年齢、体重および一般的な状態、処置される状態の重篤度、用いられる特定の組成物、その投与の様式などに依存して、被験体により変化し得る。従って、全ての組成物についての正確な量を特定することは不可能である。しかし、適切な量は、従来の実験および本明細書における教示のみを用いて、当業者により決定され得る。
【0051】
使用される場合、組成物の非経口投与は、一般的に、注射により特徴付けられる。注射可能物質は、液体溶液もしくは懸濁液、注射前の液体中の懸濁液または溶液に適する固体形態、または乳濁液のいずれかとして、従来の形態に調製され得る。非経口投与のためのより最近に改められたアプローチは、一定の投与量が維持されるような徐放性または持続放出性の系の使用を含む。例えば、本明細書中に参考として援用される米国特許第3,610,795号を参照のこと。
【0052】
これらの物質は、溶液、懸濁液(例えば、微小粒子、リポソーム、または細胞に組み込まれる)であり得る。これらは、抗体、レセプター、またはレセプターリガンドを介して特定の細胞型に標的化され得る。以下の参考文献は、特定のタンパク質を腫瘍組織に標的化するためのこの技術の使用の例である:Senterら、Bioconjugate Chem.12:447〜451(1991);Bagshawe,K.D.、Br.J.Cancer,60:275−281、(1989);Bagshaweら、Br.J.Cancer、58:700−703、(1988);Senterら、Bioconjugate Chem.、4:3−9、(1993);Battelli,ら、Cancer Immunol.Immunother.、35:421−425、(1992);PieterszおよびMcKenzie、Immunolog.Reviews、129:57−80、(1992);ならびにRofflerら、Biochem.Pharmacol、42:2062−2065、(1991))。「ステルス(stealth)」および他の抗体結合体化リポソーム(結腸癌に標的化する脂質媒介薬物を含む)、細胞特異的リガンドを介してDNAを標的化する媒介レセプター、腫瘍標的化に指向されたリンパ球、およびマウス神経膠腫細胞をインビボで標的化する高度に特異的な治療的レトロウイルスのようなビヒクル。以下の参考文献は、腫瘍組織に対して特異的なタンパク質を標的化するこの技術の使用の例である(Hughesら、Cancer Research、49:6214−6220、(1989);ならびにLitzingerおよびHuang、Biochimica et Biophysica Acta、1104:179−187、(1992))。一般的に、レセプターは、構成的またはリガンド誘導性のいずれかのエンドサイトーシスの経路に関与する。クラスリン被覆されたピットにおけるこれらのレセプタークラスターは、クラスリン被覆された小疱を介して細胞に入り、レセプターが選択される酸性化エンドソームを通り、次いで、細胞表面に再循環するか、細胞内に貯蔵されるか、またはリソソーム内で分解される。内在化経路は、種々の機能(例えば、栄養取込み、活性化タンパク質の除去、高分子のクリアランス、ウイルスおよび毒素の日和見進入、リガンドの解離および分解、ならびにレセプターレベルの調節)を果たす。多くのレセプターが、細胞型、レセプター濃度、リガンドの型、リガンドの価、およびリガンドの濃度に依存して、1つより多い細胞内経路に従う。レセプター媒介エンドサイトーシスのこれらの分子機構および細胞性機構が、概説されている(BrownおよびGreene、DNA and Cell Biology 10:6、399〜409(1991))。
【0053】
本発明の組成物は、インヒビターをコードする核酸を含み得るか、またはCaMKIIアンチセンス核酸を含み得る。開示された組成物は、種々の様式で、標的細胞に送達され得る。例えば、この組成物は、エレクトロポレーションを通してか、またはリポフェクションを通してか、またはリン酸カルシウム沈降を通して、送達され得る。選択される送達機構は、標的化される細胞の型、および送達が、例えば、インビボで行われるかまたはインビトロで行われるかに一部依存する。
【0054】
従って、この組成物は、開示される組成物またはベクターに加えて、例えば、脂質(例えば、リポソーム(例えば、カチオン性リポソーム(例えば、DOTMA、DOPE、DC−コレステロール)またはアニオン性リポソーム))を含み得る。リポソームはさらに、所望される場合には、特定細胞の標的化を容易にするためのタンパク質を含み得る。化合物およびカチオン性リポソームを含む組成物の投与は、標的器官に対して求心性の血液に投与され得るか、または気道の標的細胞へと気道中に吸入され得る。リポソームに関しては、例えば、Brighamら、Am.J.Resp.Cell.Mol.Biol.1:95−100(1989);Felgnerら、Proc.Natl.Acad.Sci USA 84:7413−7417(1987);米国特許第4,897,355号を参照のこと。さらに、この化合物は、特定の細胞型(例えば、マクロファージ)に対して標的化され得るマイクロカプセルの成分として投与され得、またはここで、化合物の拡散もしくはマイクロカプセルからの化合物の送達が、特定の速度または投薬量で設計される。
【0055】
被験体の細胞への外因性DNAの投与および取り込み(例えば、遺伝子の形質導入またはトランスフェクション)を包含する上記方法において、細胞への組成物の送達は、種々の機構を介し得る。1つの例として、送達は、市販のリポソーム調製物(例えば、LIPOFECTIN,LIPOFECTAMINE(GIBCO−BRL,Inc.,Gaithersburg,MD),SUPERFECT(Qiagen,Inc.Hilden,Germany)およびTRANSFECTAM(Promega Biotec,Inc.,Madison,WI))、ならびに当該分野で標準的な手順に従って開発される他のリポソームを使用することによって、リポソームを介し得る。さらに、本発明の核酸またはベクターは、インビボでのエレクトロポレーションにより送達され得る。このインビボでのエレクトロポレーションは、Genetronics,Inc.(San Diego,CA)から利用可能な技術であり、そしてSONOPORATION機器(ImaRx Pharmaceutical Corp.,Tucson,AZ)を使用する。
【0056】
細胞に送達され、宿主細胞ゲノムに組み込まれる核酸は、代表的に、組み込み配列を含む。これらの配列はしばしば、ウイルス関連配列である(特に、ウイルスに基づく系が使用される場合)。これらのウイルスの組み込み系はまた、非核酸ベースの送達系(例えば、リポソーム)を使用して送達される核酸に組み込まれ得、その結果、その送達系に含まれる核酸は、宿主ゲノムに組み込まれ得る。本明細書中で使用される場合、「核酸」は、一本鎖分子または二本鎖分子を含み、これらはヌクレオチド塩基A、T、C、Gから構成されるDNAであり得るか、または塩基A、U(Tに対する置換)、CおよびGから構成されるRNAであり得る。核酸は、コード鎖またはその相補鎖を表し得る。核酸は、天然に存在する配列の部分に対して配列同一性であり得るか、または天然に存在する配列において見出されるアミノ酸と同一のアミノ酸をコードする代替コドンを含み得る。さらに、核酸は、当該分野で周知のようなアミノ酸の保存的置換を示すコドンを含み得る。
【0057】
宿主ゲノムへの組み込みのための他の一般的な技術としては、例えば、宿主ゲノムとの相同組換えを促進するように設計された系が挙げられる。これらの系は代表的に、ベクター核酸と標的核酸との間において組換えが起こることにより、送達される核酸の宿主ゲノム中への組込みを生じさせるに十分な相同性を宿主細胞ゲノム内の標的配列に対して有し、発現されるべき核酸に隣接する配列に依存する。当業者は、相同組換えを促進するために必要とされるこれらの系および方法を理解する。
【0058】
上記のように、この組成物は、薬学的に受容可能なキャリア中において投与され得、そして当該分野で周知の種々の機構(例えば、裸のDNAの取り込み、リポソーム融合、遺伝子銃を介したDNAの筋内注射、エンドサイトーシスなど)によって、インビボおよび/またはエキソビボで被験体の細胞に送達され得る。エキソビボ方法が使用される場合、細胞または組織は取り出され得、そして当該分野で周知の標準的なプロトコールに従って体外で維持され得る。この組成物は、任意の遺伝子転移機構(例えば、リン酸カルシウム媒介性遺伝子送達、エレクトロポレーション、マイクロインジェクション、またはプロテオリポソームなど)を介して、細胞に導入され得る。次いで、形質導入された細胞は、その細胞または組織型についての標準的な方法により、その被験体に注入して戻され得る(例えば、薬学的に受容可能なキャリア中において)か、または同位置に移植し戻され得る。被験体への種々の細胞の移植または注入について、標準的な方法が公知である。
【0059】
インヒビターは、CaMKIIの活性または量を阻害するに有効な任意の用量で投与され得る。上述のように、CaMKIIの活性または量における減少の検出は、当業者に周知である。より詳細には、インヒビターは、体重1kgあたり約0.05mg〜約5.0mgの用量で投与され得る。あるいは、インヒビターは、体重1kgあたり約0.3mg〜約3.0mgの用量で投与され得る。
【0060】
以下の実施例は、本明細書において特許請求される組成物および/または方法が如何にして作製および評価されるかに関しての完全な開示および記載を当業者に提供するために示され、そして純粋に本発明の例示であることが意図され、そして本発明者らが、本発明者らによる発明とみなす範囲を限定することは意図されない。数値(例えば、量、温度など)に関しては、正確度を確実にするよう試みてはいるが、いくらかの誤差および偏差については考慮されるべきである。本発明は、以下の実施例においてより詳細に記載されており、これらは単なる例示に過ぎないことが意図される。なぜなら、その実施例における多数の改変およびバリエーションが当業者に明らかであるからである。
【実施例】
【0061】
(実施例)
(AC3−Iトランスジェニックマウス) AC3−Iマウスを、AC3−Iについてのペプチド配列に基づくミニ遺伝子の合成によって作製した(図1)。CaMKII阻害性ペプチドであるAC3−I(KKALHRQEAVDCL)2をコードする「ミニ遺伝子」を、これらの相補的オリゴヌクレオチドを用いて構築した:
(配列番号1)
GATCAAAAAAGCCCTTCACCGCCAGGAGGCAGTTGACTGCCTTGCTTTTTTCGGGAAGTGGCGGTCCTCCGTCAACTGACGGAACGCTAG、
そして以下の相補的オリゴヌクレオチドを使用して、関連の不活性コントロールペプチドAC3−C(KKALHAQERVDCL)について同様にミニ遺伝子を構築した:
(配列番号7)
GATCAAAAAAGCCCTTCACGCACAGGAGCGCGTTGACTGCCTTGCTTTTTTCGGGAAGTGCGTGTCCTCGCGCAACTGACGGAACGCTAG。
【0062】
このミニ遺伝子を、EGFPとインフレームで、pEGFP−C1(Clontech)のBspEI部位に挿入した。これにより、EGFPは、このペプチドのN末端に配置される。AC3−Iミニ遺伝子は、Kozakコンセンサス翻訳開始部位を含む。次いで、これを配列決定し、そして緑色蛍光を示すようにHEK293細胞において発現させた。以前の研究によりAC3−I−GST−MTS融合ペプチドは、合成CaMKII基質に対して完全なCaMKII阻害性効力を保持したことが示されており(AC3−I−GST−MTS IC50=0.4μM;AC3−I IC500.5μM)、これによりAC3−I−GFPタンパク質もまたCaMKII阻害性活性を保持することが示唆される。次いで、800bpのAC3−I−GFP配列を、PCRを使用して増幅し、精製し、そしてα−MHCプロモーターベクター(GenBank登録U71441)およびヒト成長ホルモン(HGH)ポリAテイルを含むpBluescriptベクター(J.Robbins博士により開発)のSalI部位にサブクローニングした。この構築物を、配列決定により確認し、そしてマウス心房腫瘍細胞株(HL1)において発現させた。これもまた緑色蛍光を示した。Vanderbilt Transgenic Mouseコア施設において、マウス胚性幹細胞に直鎖化DNA(2ng/ml)を注射し、そしてこれをB6D2偽妊娠雌に移植した。
【0063】
AC3−Iを緑色蛍光タンパク質(GFP)に連結することによって、組織学的切片が顕微鏡下で試験された場合に、心臓全体にわたって均質な発現が示された。これらのAC3−Iマウスは、生存可能であり、そして正常な基本的な心臓のサイズ及び機能を有する(図2)。しかし、これらのマウス由来の心臓は、総心臓CaMKII活性を有意に減少し(図3(A))、そしてこれらのマウスは、実験的な心筋梗塞後に、野生型の同腹仔コントロールと比べて有意に少ない心臓機能欠損を有する(図3(B))。これらの知見は、CaMKII活性が、心筋梗塞後の心臓機能不全についての新規シグナルであり、そしてCaMKIIを阻害する方法によって、心筋梗塞を有する患者を処置する本発明者らの特許請求の範囲の基礎となることを示す。
【0064】
AC3−I+/CAN+トランスジェニックマウス:二重トランスジェニックマウスを、図9において図式化したストラテジーを使用して異種交配した。第1世代の遺伝子型決定のために、尾の生検を3週齢で採取し、そしてこれを55℃にて、0.5Mg/ml プロテアーゼK、50mM Tris(pH8.0)、100mM EDTA、および0.5% SDS中でインキュベートした。フェノール/クロロホルム/イソアミルアルコール(25:24:1)抽出を2回行なった後に、ゲノムDNAを等容量のイソプロパノールを用いて沈殿させた。DNAを、2.5μgのRNAaseAを含む50μlの1/10 TE(pH8.0)中に一晩溶解した。15μgのゲノムDNAを、EcoRIで完全に消化し、そして消化されたDNAを、1×TAE中の0.8%アガロースゲルで分離した。電気泳動の後、このゲルを0.25N HCL中で30分間インキュベートし、0.5M NaOH−1.5M NaCl中で15分間2回中和し、そして0.5M Tris−1.5M NaCl中で15分間2回平衡化した。このゲルを一晩、MSIナイロン転写膜(Micron separations Inc. Westborought, MA)でブロットし、そしてこのフィルターをUV架橋した。GFP−AC3IまたはGFP−AC3C DNAフラグメントを、プローブとしてランダムオリゴヌクレオチドプライミング(Stratagene,La Jolla,CA)により32Pで標識した。ハイブリダイゼーションを、50%ホルムアミド、5×SSPE、5×デンハルト液、0.1% SDS、および100μg/ml変性断片化サケ精子DNAの存在下で一晩42℃で行った。このフィルターを、0.5xSSC−0.1% SDS中で30分間65℃にて洗浄し、次いで0.1×SSC−0.1% SDSで20分間65℃にて2回洗浄した。このフィルターを、Kodakオートラジオグラフィフィルムに曝露して、その後現像した。
【0065】
第1世代後のトランスジェニックマウスの慣用のスクリーニングをPCRにより行った(図9を参照のこと)。2つのプライマーが、ヒト成長ホルモン(hGH)遺伝子の3’末端における442bp領域を増幅するように作用した。これらのプライマーの配列は、5’−Hgh (5’−(配列番号9)GTCTATTCGGGAACCAAGCT−3’)および3’−Hgh(5’−(配列番号10)ACAGGCATCTACTGAGTGGACC−3’)である。100ngの精製したゲノムDNAを、200pMの各プライマーと混合し、そして以下のプロトコルに従って増幅した:95℃で5分間、次いで、95℃で45秒、50℃で45秒、72℃で1分そして最後に72℃で7分の伸長からなるサイクルを30回。全てのサンプルを、0.5μg/ml臭化エチジウムの存在下で1.5%アガロースゲルで展開し、そして染色されたDNAバンドを、UV光の下で可視化した。新しいプライマーセットを異種交配した二重トランスジェニックマウスのために開発した(図9)。これらは、二重トランスジェニック動物と単一トランスジェニック動物との区別を可能にする。
【0066】
心エコー検査:心エコー検査を、Hewlett Packard Sonos 5500(完全にマウス研究専用)および特別に開発した12MHzのプローブを使用して実行した。心臓の寸法を、2D−誘導Mモード(2−D−guided M mode)画像から得、そしてリーディングエッジ法を用いて短軸および胸骨傍の長軸の画像を使用して個々のブラインド(blinded)リーダーにより線を読み取る。動物は、ペントバルビタール(15mg/Kg、i.p.)を用いて軽く鎮静させ得るが;マウスがこの手順に対して馴化するための短い「トレーニング」期間を受ける場合、麻酔なしで測定され得る。約90%のマウスが、麻酔の心臓減圧の影響なしに心エコー図研究を受けるためにトレーニングされ得る。測定値は、左心室後壁(LVPW)、心室間中隔(IVS)、および左心室内径(LVID)からの3回の連続した心拍を平均する。駆出率短縮化(fractional shortening)(FS)を使用して収縮期関数を見積もり、そして式FS=(LVID拡張期−LVID収縮期)/LVID拡張期×100に従って計算する。
【0067】
心筋梗塞手術:手術を、Vanderbilt mouse physiology core laboratoryにおいて慣用的に実施し、この手術は、他の公開された報告18 8 14と本質的に同一である。手短に言うと、マウスを麻酔し(ペントバルビタール33μg/gおよびケタミン33μg/g、i.p.)、そしてげっ歯類レスピレータに配置する(1回呼吸量0.5ml、1分あたり120回の呼吸数)。左の胸骨に平行に開胸して胸部を開けて、中央から左の前方下行動脈の領域を8−0縫合糸で結紮した。胸部を閉じて(5−0縫合糸で行う)、そしてこの動物をレスピレーターから離した。野生型マウスは、ウェット/ドライ肺重量の増加により評価された場合、代表的に心不全を発症する。擬似操作は、結紮プロセスを省略する。約75%の動物が、首尾よく前方壁が収縮して手術に耐える。
【0068】
CaMKII活性アッセイ:CaMKII活性を、AC3−Iマウスおよび同腹子コントロールにおいて、本発明者らの以前に公開した方法1を使用して、CaMKIVよりもCaMKIIに対する選択性が約50倍である9合成基質のsyntide2を用いて、心臓(心室)全体のホモジェネートからアッセイした。
【0069】
拡張型心筋症:収集データを、CaMKII阻害による拡張型心筋症の防止に対して示す。AC3−C(AC3−Iの不活性コンジナー)に連結されたGFPを発現するコントロールトランスジェニックマウスを作製した。このマウスは、AC3−I−GFPマウスでは存在しないかなり重篤な拡張型心筋症を発症し、そして非常に高いレベルのCaMKII活性を有する(図5)。
【0070】
本出願全体を通して、種々の刊行物が参照される。これらの刊行物の開示は、本発明が属する技術水準をより完全に記載するために、その全体が、本明細書中により本出願に参考として援用される。
【0071】
種々の修飾および改変が、本発明の範囲または精神から逸脱することなく、本発明においてなされ得ることが当業者に明らかである。本発明の他の実施形態は、本明細書および本明細書中に開示される実施を考慮して当業者に明らかである。明細書および実施例は、例示的のみとみなされ、本発明の真の範囲および精神は、添付の特許請求の範囲により示されることが意図される。
【0072】
(参考文献)
【0073】
【表1】
【0074】
【表2】
【0075】
【表3】
【図面の簡単な説明】
【0076】
【図1】CaMKI、CaMKIIおよびCaMKIVのドメイン構造、ならびに本研究のために操作されたAC3−IトランスジェニックマウスおよびAC3−Cトランスジェニックマウスにおいて発現されるCaMKII阻害および制御ペプチドの図。CaMKIIおよびCaMKIVは共に、CaM結合領域および自己阻害(AI)領域からなる調節ドメイン(黒の矩形)を有する。CaMKIIのCaM結合領域(296〜309(CaMKIIに従って番号付けし、イタリック体で示される))は、CaMKIVと非常に類似し(同一アミノ酸に下線を付している)、そしてCaMKII中のCaM結合配列に対する阻害ペプチドは、CaMKIVの活性を同様に阻害する17。AC3−Iは、Thr286(矢印を付した)の周りに集中するCaMKIIのAI領域上に示され、そしてCaMKIIおよびCaMKIVとは異なる。CaMKIのCaM結合領域もAI領域も、CaMKIIにもCaMKIVにも相同ではないが、AI領域とは対照的に、CaMKIIまたはCaMKIVのCaM結合領域に対する阻害ペプチドは、それにもかかわらずCaMKIを阻害し得る。なぜなら、CaM結合ドメインは、一般に、ヘリックス構造を共有するが、しばしば、一次配列の相同性を欠くからである13。
【図2−1】AC3−Iマウスは、正常な心臓サイズおよび心収縮機能を有する。(AおよびB)心エコー検査による左心室寸法は、拡張期(A)または収縮期(B)において、AC3−Iマウスと野生型(WT)同腹子コントロールとの間で有意には異ならない。(CおよびD)心室中隔の厚さは、拡張期(C)たは収縮期(D)において、AC3−IマウスとWT同腹子コントロールとの間で異ならない。(E)左心室駆出率(fractional)の短縮は、ベースラインにおいて、AC3−IとWT同腹子コントロールとの間で異ならない。全てのパネルにおいて、白抜きの棒はWTであり、黒い棒はAC3−Iトランスジェニック(TG)である。各ライン番号(パネルEに示される)での、研究したマウスの数(n)は、全てのパネルにおいて同じである。
【図2−2】AC3−Iマウスは、正常な心臓サイズおよび心収縮機能を有する。(AおよびB)心エコー検査による左心室寸法は、拡張期(A)または収縮期(B)において、AC3−Iマウスと野生型(WT)同腹子コントロールとの間で有意には異ならない。(CおよびD)心室中隔の厚さは、拡張期(C)たは収縮期(D)において、AC3−IマウスとWT同腹子コントロールとの間で異ならない。(E)左心室駆出率(fractional)の短縮は、ベースラインにおいて、AC3−IとWT同腹子コントロールとの間で異ならない。全てのパネルにおいて、白抜きの棒はWTであり、黒い棒はAC3−Iトランスジェニック(TG)である。各ライン番号(パネルEに示される)での、研究したマウスの数(n)は、全てのパネルにおいて同じである。
【図2−3】AC3−Iマウスは、正常な心臓サイズおよび心収縮機能を有する。(AおよびB)心エコー検査による左心室寸法は、拡張期(A)または収縮期(B)において、AC3−Iマウスと野生型(WT)同腹子コントロールとの間で有意には異ならない。(CおよびD)心室中隔の厚さは、拡張期(C)たは収縮期(D)において、AC3−IマウスとWT同腹子コントロールとの間で異ならない。(E)左心室駆出率(fractional)の短縮は、ベースラインにおいて、AC3−IとWT同腹子コントロールとの間で異ならない。全てのパネルにおいて、白抜きの棒はWTであり、黒い棒はAC3−Iトランスジェニック(TG)である。各ライン番号(パネルEに示される)での、研究したマウスの数(n)は、全てのパネルにおいて同じである。
【図3】AC3−Iマウスは、心筋梗塞手術後に、野生型(WT)同腹子コントロールよりも、有意に減少した心臓CaMKII活性(A)および有意により良い左心室駆出率短縮(B)を有する。CaMKII活性の測定値は、全心臓ホモジェネートからのものである。
【図4】GFPウェスタンブロットによる、AC3−IマウスおよびAC3−Cマウスにおける導入遺伝子発現。ライン番号は、ウェスタンブロットにおける同一性および対応する定量的リン光画像化(データは、AC3−Iのライン5に対して正規化した)を示すために、丸括弧内に示される。全てのトランスジェニックマウスの遺伝的同一性を、サザン分析によって確認したが、AC3−Iのライン3は、この導入遺伝子を発現しなかった。
【図5】AC3−Cトランスジェニックマウス(ライン1由来)は、拡張型心筋症を発症する。左心室内径(LVID)は、拡張期において、AC3−IマウスよりもAC3−Iマウスにおいて有意に高く(B、**P<0.01、ライン4由来)、拡張した表現型を示す。LVIDは、収縮期の間にAC3−IマウスにおけるよりもAC3−C(B)マウスにおいて有意により小さくなり(A、***P<0.001)、減少した心室駆出率を示す。LVIDとは対照的に、心室中隔(IVS)および左心室後壁(LVPW)は、拡張期でも収縮期でも、AC3−IとAC3−Cとの間で有意には異ならない。(C)左心室駆出率短縮は、AC3−Iマウスと比較して、AC3−Cにおいて有意に低下される(P<0.001)。(D)心拍数は、AC3−IマウスとAC3−Cマウスとの間で異ならない。
【図6】総CaMKII活性は、AC3−Cマウスおよび野生型(WT)同腹子と比較して、AC3−I由来の心室ホモジェネートにおいて、有意に低下する。(A)総CaMKII活性。(B)Ca2+非依存性の、CaMKII活性の割合。
【図7A】CaMKII阻害は、心筋梗塞手術後の収縮機能を改善する。心筋梗塞手術の3週間後の非麻酔マウスにおける心エコー測定により、CaMKII阻害したマウスにおける、有意に維持された左心室駆出率が明らかとなる。(A)左心室(LV)駆出率短縮は、CaMKII阻害剤であるKN−93(体重1kg当たり1μmolおよび10μmol)で毎日処置したマウスおよびCaMKII阻害を遺伝子導入により標的化したAC3−Iマウスにおいて、野生型同腹子コントロール(WT)または不活性KN−93同種KN−92(体重1kg当たり30μmol)で毎日処置したWTマウスよりも、有意により高い。ANOVAによるP<0.001および星印は、Bonferroni較正t検定を使用した、WTと比較した有意な差異を示す。
【図7B】CaMKII阻害は、心筋梗塞手術後の収縮機能を改善する。心筋梗塞手術の3週間後の非麻酔マウスにおける心エコー測定により、CaMKII阻害したマウスにおける、有意に維持された左心室駆出率が明らかとなる。(B)拡張期の間のLV内径(LVID)は、LV室拡張のマーカーである。群間で、拡張期の間に、LVIDにおいて有意な差異は存在しなかった。
【図7C】CaMKII阻害は、心筋梗塞手術後の収縮機能を改善する。心筋梗塞手術の3週間後の非麻酔マウスにおける心エコー測定により、CaMKII阻害したマウスにおける、有意に維持された左心室駆出率が明らかとなる。(C)拡張期のLV後壁(LVPW)の壁厚は、非梗塞壁のLV肥大の測定値である。群間で、拡張期の間に、LVPWにおいて有意な差異は存在しなかった。
【図7D】CaMKII阻害は、心筋梗塞手術後の収縮機能を改善する。心筋梗塞手術の3週間後の非麻酔マウスにおける心エコー測定により、CaMKII阻害したマウスにおける、有意に維持された左心室駆出率が明らかとなる。(D)心拍数は、他の全ての群と比較して、遺伝子導入によりCaMKII阻害を標的化したAC3−Iマウスにおいて、有意により減速した。
【図8A】CaMKII阻害は、左心室拡張を低減し、そして拡張型心筋症において左心室収縮機能を改善する。二重トランスジェニック(AC3−I+/CAN+)は、CAN+トランスジェニックマウスと比較して、左心室(LV)拡張を低減し、そしてLV駆出率短縮を改善した10。非麻酔カルシニューリン(CAN+)トランスジェニックおよび交配二重トランスジェニックAC3−I+/CAN+マウスにおける心エコーによる測定値は、LV内径(LVID)が、拡張期において有意に低減し、そして心室中隔(IVS)およびLV後壁(LVPW)が、CAN+マウスと比較して、AC3−I+/CANにおいて、拡張期において増大することを示し、このことは、CaMKII阻害を遺伝子導入によって標的化することによって、拡張型心筋症表現型の部分的救済を示す。測定パラメータは、上部4つのパネルと同じである:左心室径(LVID)、心室中隔(IVS)および左心室後壁(LVPW)。左心室収縮機能は、CAN+マウスと比較して、二重トランスジェニックCA3−I+/CAN+マウスにおいて有意に増大し、このことは、心臓CaMKII阻害を遺伝子導入により標的化することによる、収縮機能の改善を示す。対照的に、AC3−I+/CAN+トランスジェニック動物とCAN+トランスジェニック動物との間で、心拍数に差異は存在しない。全てのマウスは、4〜8週齢の間であった。
【図8B】CaMKII阻害は、左心室拡張を低減し、そして拡張型心筋症において左心室収縮機能を改善する。二重トランスジェニック(AC3−I+/CAN+)は、CAN+トランスジェニックマウスと比較して、左心室(LV)拡張を低減し、そしてLV駆出率短縮を改善した10。非麻酔カルシニューリン(CAN+)トランスジェニックおよび交配二重トランスジェニックAC3−I+/CAN+マウスにおける心エコーによる測定値は、LV内径(LVID)が、拡張期において有意に低減し、そして心室中隔(IVS)およびLV後壁(LVPW)が、CAN+マウスと比較して、AC3−I+/CANにおいて、拡張期において増大することを示し、このことは、CaMKII阻害を遺伝子導入によって標的化することによって、拡張型心筋症表現型の部分的救済を示す。測定パラメータは、上部4つのパネルと同じである:左心室径(LVID)、心室中隔(IVS)および左心室後壁(LVPW)。左心室収縮機能は、CAN+マウスと比較して、二重トランスジェニックCA3−I+/CAN+マウスにおいて有意に増大し、このことは、心臓CaMKII阻害を遺伝子導入により標的化することによる、収縮機能の改善を示す。対照的に、AC3−I+/CAN+トランスジェニック動物とCAN+トランスジェニック動物との間で、心拍数に差異は存在しない。全てのマウスは、4〜8週齢の間であった。
【図8C】CaMKII阻害は、左心室拡張を低減し、そして拡張型心筋症において左心室収縮機能を改善する。二重トランスジェニック(AC3−I+/CAN+)は、CAN+トランスジェニックマウスと比較して、左心室(LV)拡張を低減し、そしてLV駆出率短縮を改善した10。非麻酔カルシニューリン(CAN+)トランスジェニックおよび交配二重トランスジェニックAC3−I+/CAN+マウスにおける心エコーによる測定値は、LV内径(LVID)が、拡張期において有意に低減し、そして心室中隔(IVS)およびLV後壁(LVPW)が、CAN+マウスと比較して、AC3−I+/CANにおいて、拡張期において増大することを示し、このことは、CaMKII阻害を遺伝子導入によって標的化することによって、拡張型心筋症表現型の部分的救済を示す。測定パラメータは、上部4つのパネルと同じである:左心室径(LVID)、心室中隔(IVS)および左心室後壁(LVPW)。左心室収縮機能は、CAN+マウスと比較して、二重トランスジェニックCA3−I+/CAN+マウスにおいて有意に増大し、このことは、心臓CaMKII阻害を遺伝子導入により標的化することによる、収縮機能の改善を示す。対照的に、AC3−I+/CAN+トランスジェニック動物とCAN+トランスジェニック動物との間で、心拍数に差異は存在しない。全てのマウスは、4〜8週齢の間であった。
【図9A】AC3−IまたはAC3−Cと、カルシニューリン(CAN)トランスジェニックマウスとの交配についてのストラテジー。(A)四角は、交配対を示す。第一の比較は、CANポジティブマウス間であるが、代替的比較(これは、図8に示されるデータを提供する)もまた示される。
【図9B】AC3−IまたはAC3−Cと、カルシニューリン(CAN)トランスジェニックマウスとの交配についてのストラテジー。(B)PCRの結果は、AC3−IマウスとCANマウスとの間の交配が首尾よいものであり、そして二重トランスジェニックマウスが、標準的なPCR方法を用いて同定され得ることを明らかにする。
Claims (74)
- 被験体において心筋梗塞後の心筋収縮不全を処置または予防する方法であって、該方法は、有効量のカルモジュリンキナーゼII(CaMKII)のインヒビターを該被験体に投与する工程を包含し、該インヒビターの投与により、該被験体において心筋梗塞後心筋収縮不全が処置または予防される、方法。
- 前記CaMKIIのインヒビターが、配列番号2のペプチドを含むペプチドである、請求項1に記載の方法。
- 前記インヒビターが、配列番号2のペプチドである、請求項2に記載の方法。
- 前記CaMKIIのインヒビターが、配列番号4のペプチドを含むペプチドである、請求項1に記載の方法。
- 前記インヒビターが、配列番号4のペプチドである、請求項4に記載の方法。
- 前記CaMKIIのインヒビターが、配列番号6のペプチドを含むペプチドである、請求項1に記載の方法。
- 前記インヒビターが、配列番号6のペプチドである、請求項6に記載の方法。
- 前記インヒビターが、KN−93である、請求項1に記載の方法。
- 前記インヒビターが、体重1キログラムあたり約0.05mg〜約5.0mgの用量で投与される、請求項1に記載の方法。
- 前記インヒビターが、体重1キログラムあたり約0.3mg〜約3.0mgの用量で投与される、請求項1に記載の方法。
- 拡張型心筋症と診断された被験体において拡張型心筋症を処置または予防する方法であって、該方法は、有効量のカルモジュリンキナーゼII(CaMKII)のインヒビターを該被験体に投与する工程を包含し、該インヒビターの投与により、該被験体において拡張型心筋症が処置または予防される、方法。
- 前記CaMKIIのインヒビターが、配列番号2のペプチドを含むペプチドである、請求項11に記載の方法。
- 前記インヒビターが、配列番号2のペプチドである、請求項12に記載の方法。
- 前記CaMKIIのインヒビターが、配列番号4のペプチドを含むペプチドである、請求項11に記載の方法。
- 前記インヒビターが、配列番号4のペプチドである、請求項14に記載の方法。
- 前記CaMKIIのインヒビターが、配列番号6のペプチドを含むペプチドである、請求項11に記載の方法。
- 前記インヒビターが、配列番号6のペプチドである、請求項16に記載の方法。
- 前記インヒビターが、KN−93である、請求項11に記載の方法。
- 前記インヒビターが、体重1キログラムあたり約0.05mg〜約5.0mgの用量で投与される、請求項11に記載の方法。
- 前記インヒビターが、体重1キログラムあたり約0.3mg〜約3.0mgの用量で投与される、請求項11に記載の方法。
- 拡張型心筋症と診断された被験体において心筋収縮性を増加させる方法であって、該方法は、有効量のCaMKIIのインヒビターを該被験体に投与する工程を包含し、該インヒビターの投与により、該被験体において心筋収縮性が増加される、方法。
- 前記CaMKIIのインヒビターが、配列番号2のペプチドを含むペプチドである、請求項21に記載の方法。
- 前記インヒビターが、配列番号2のペプチドである、請求項22に記載の方法。
- 前記CaMKIIのインヒビターが、配列番号4のペプチドを含むペプチドである、請求項21に記載の方法。
- 前記インヒビターが、配列番号4のペプチドである、請求項24に記載の方法。
- 前記CaMKIIのインヒビターが、配列番号6のペプチドを含むペプチドである、請求項21に記載の方法。
- 前記インヒビターが、配列番号6のペプチドである、請求項26に記載の方法。
- 前記インヒビターが、KN−93である、請求項21に記載の方法。
- 前記インヒビターが、体重1キログラムあたり約0.05mg〜約5.0mgの用量で投与される、請求項21に記載の方法。
- 前記インヒビターが、体重1キログラムあたり約0.3mg〜約3.0mgの用量で投与される、請求項21に記載の方法。
- 低下した心筋収縮性と診断された被験体において心筋収縮性を増加する方法であって、該方法は、有効量のCaMKIIのインヒビターを該被験体に投与する工程を包含し、該インヒビターの投与により、該被験体において心筋収縮性が増加される、方法。
- 前記CaMKIIのインヒビターが、配列番号2のペプチドを含むペプチドである、請求項31に記載の方法。
- 前記インヒビターが、配列番号2のペプチドである、請求項32に記載の方法。
- 前記CaMKIIのインヒビターが、配列番号4のペプチドを含むペプチドである、請求項31に記載の方法。
- 前記インヒビターが、配列番号4のペプチドである、請求項34に記載の方法。
- 前記CaMKIIのインヒビターが、配列番号6のペプチドを含むペプチドである、請求項31に記載の方法。
- 前記インヒビターが、配列番号6のペプチドである、請求項36に記載の方法。
- 前記インヒビターが、KN−93である、請求項31に記載の方法。
- 前記インヒビターが、体重1キログラムあたり約0.05mg〜約5.0mgの用量で投与される、請求項31に記載の方法。
- 前記インヒビターが、体重1キログラムあたり約0.3mg〜約3.0mgの用量で投与される、請求項31に記載の方法。
- 心筋梗塞後の心臓の構造的機能不全と診断された被験体において心筋収縮性を増加させる方法であって、該方法は、有効量のCaMKIIのインヒビターを該被験体に投与する工程を包含し、該インヒビターの投与により、該被験体において心筋収縮性が増加される、方法。
- 前記CaMKIIのインヒビターが、配列番号2のペプチドを含むペプチドである、請求項41に記載の方法。
- 前記インヒビターが、配列番号2のペプチドである、請求項42に記載の方法。
- 前記CaMKIIのインヒビターが、配列番号4のペプチドを含むペプチドである、請求項41に記載の方法。
- 前記インヒビターが、配列番号4のペプチドである、請求項44に記載の方法。
- 前記CaMKIIのインヒビターが、配列番号6のペプチドを含むペプチドである、請求項41に記載の方法。
- 前記インヒビターが、配列番号6のペプチドである、請求項46に記載の方法。
- 前記インヒビターが、KN−93である、請求項41に記載の方法。
- 前記インヒビターが、体重1キログラムあたり約0.05mg〜約5.0mgの用量で投与される、請求項41に記載の方法。
- 前記インヒビターが、体重1キログラムあたり約0.3mg〜約3.0mgの用量で投与される、請求項41に記載の方法。
- CaMKIIのインヒビターをコードする核酸を発現する、トランスジェニック動物。
- 前記CaMKIIのインヒビターが、配列番号2のペプチドを含むペプチドである、請求項51に記載のトランスジェニック動物。
- 前記インヒビターが、配列番号2のペプチドである、請求項52に記載のトランスジェニック動物。
- 前記CaMKIIのインヒビターが、配列番号4のペプチドを含むペプチドである、請求項51に記載のトランスジェニック動物。
- 前記インヒビターが、配列番号4のペプチドである、請求項54に記載のトランスジェニック動物。
- 前記CaMKIIのインヒビターが、配列番号6のペプチドを含むペプチドである、請求項51に記載のトランスジェニック動物。
- 前記インヒビターが、配列番号6のペプチドである、請求項56に記載のトランスジェニック動物。
- CaMKIIのインヒビターをコードする核酸およびカルシニューリンをコードする核酸を発現する、二重トランスジェニック動物。
- 前記CaMKIIのインヒビターが、配列番号2のペプチドを含むペプチドである、請求項58に記載の二重トランスジェニック動物。
- 前記インヒビターが、配列番号2のペプチドである、請求項59に記載の二重トランスジェニック動物。
- 前記CaMKIIのインヒビターが、配列番号4のペプチドを含むペプチドである、請求項58に記載の二重トランスジェニック動物。
- 前記インヒビターが、配列番号4のペプチドである、請求項61に記載の二重トランスジェニック動物。
- 前記CaMKIIのインヒビターが、配列番号6のペプチドを含むペプチドである、請求項58に記載の二重トランスジェニック動物。
- 前記インヒビターが、配列番号6のペプチドである、請求項63に記載の二重トランスジェニック動物。
- 配列番号8のペプチドを含むペプチドをコードする核酸を発現する、トランスジェニック動物。
- 前記トランスジェニック動物が、配列番号8のペプチドをコードする核酸を発現する、請求項65に記載のトランスジェニック動物。
- 構造的心臓疾患を処置し得る化合物を同定する方法であって、該方法は、以下:
a)請求項51に記載の動物において心臓収縮性を測定する工程;
b)請求項51に記載の該動物に化合物を投与する工程;
c)工程(b)の該動物において心臓収縮性を測定する工程;および
d)工程(a)の該動物における心臓収縮性と比較して、工程(b)の該動物における心臓収縮性の増加を検出する工程、
を包含し、心臓収縮性の増加の検出により、構造的心臓疾患を処置し得る化合物が同定される、方法。 - 前記構造的心臓疾患が、拡張型心筋症または心筋収縮不全の少なくとも1つであり得る、請求項67に記載の方法。
- 構造的心臓疾患を処置し得る化合物を同定する方法であって、該方法は、以下:
a)請求項58に記載の動物において心臓収縮性を測定する工程;
b)請求項58に記載の該動物に化合物を投与する工程;
c)工程(b)の該動物において心臓収縮性を測定する工程;および
d)工程(a)の該動物における心臓収縮性と比較して、工程(b)の該動物における心臓収縮性の増加を検出する工程、
を包含し、心臓収縮性の増加の検出により、構造的心臓疾患を処置し得る化合物が同定される、方法。 - 前記構造的心臓疾患が、拡張型心筋症または心筋収縮不全の少なくとも1つであり得る、請求項69に記載の方法。
- 構造的心臓疾患を処置し得る化合物を同定する方法であって、該方法は、以下:
a)請求項51に記載の動物における脳ナトリウム利尿ペプチドを測定する工程;
b)請求項51に記載の該動物に化合物を投与する工程;
c)工程(b)の該動物における脳ナトリウム利尿ペプチドを測定する工程;および
d)工程(a)該動物における脳ナトリウム利尿ペプチドと比較して、工程(b)の該動物における脳ナトリウム利尿ペプチドの増加を検出する工程、
を包含し、脳ナトリウム利尿ペプチドの増加の検出により、構造的心臓疾患を処置し得る化合物が同定される、方法。 - 前記構造的心臓疾患が、拡張型心筋症または心筋収縮不全の少なくとも1つであり得る、請求項71に記載の方法。
- 構造的心臓疾患を処置し得る化合物を同定する方法であって、該方法は、以下:
a)請求項58に記載の動物における脳ナトリウム利尿ペプチドを測定する工程;
b)請求項58に記載の該動物に化合物を投与する工程;
c)工程(b)の該動物における脳ナトリウム利尿ペプチドを測定する工程;および
d)工程(a)該動物における脳ナトリウム利尿ペプチドと比較して、工程(b)の該動物における脳ナトリウム利尿ペプチドの増加を検出する工程、
を包含し、脳ナトリウム利尿ペプチドの増加の検出により、構造的心臓疾患を処置し得る化合物が同定される、方法。 - 前記構造的心臓疾患が、拡張型心筋症または心筋収縮不全の少なくとも1つであり得る、請求項73に記載の方法。
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