JP2006089399A - 2型糖尿病治療剤 - Google Patents
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Landscapes
- Heterocyclic Carbon Compounds Containing A Hetero Ring Having Nitrogen And Oxygen As The Only Ring Hetero Atoms (AREA)
- Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
Abstract
【解決手段】
2-アミノフェノキサジン-3-オン誘導体又はそれらの薬理学的に許容される塩若しくはエステルを有効成分として含有する2型糖尿病治療剤を提供する。
【選択図】図2−1
Description
[製造例1]
2-アミノフェノキサジン-3-オンの合成
100 mLの50 mM濃度のオルトアミノフェノール(東京化成工業株式会社製)溶液(0.1規定水酸化ナトリウム水溶液でpH 7.0に中和したもの)を1Lのウシヘモグロビン溶液に添加し十分に攪拌した後、37℃、6日間放置した。6日後に、該反応液に対して5Lの100%メタノールを添加し、ヘモグロビンとタンパク質とを変性させた。変性したヘモグロビンとタンパク質は遠心分離器(SCR-20BS型、株式会社日立製作所)で遠心分離し(10,000 x g、5分)、上澄みを得た。この上澄みを回収したのち、ロータリーエバポレーター(NE型、東京理化器械株式会社製)を用いて、水とメタノールを蒸発させ濃縮した。残った粉末に対して、300mlの100%メタノールを加え、溶解させた。この溶解液を、50%エタノールで予め膨潤させて平衡化したセファデックスLH-20樹脂(アマルシャム・ファルマシア・ジャパン株式会社製)を充填したカラム(内径7cmx高さ30cm)に付し分離精製を行った。溶出は、50%エタノール(容量/容量)で行い、一定時間毎に分画した。第3番目に出てくる分画(赤褐色)部分を回収した。この分画を再びエバポレータで濃縮し、粉末を得た。該粉末に対して、50mlの100%メタノールを加え完全に溶解させた。この溶解液を、50%エタノールで予め膨潤させて平衡化したセファデックスLH20樹脂を充填したカラム(内径4cmx高さ50cm)に付し分離精製を行った。溶出は、50%エタノール(容量/容量)で行い、一定時間毎に分画した。赤褐色の分画を回収し、この分画を再びエバポレータで濃縮し、赤褐色の粉末約3.5g(合成物I)を得た。この粉末のUV、IR、1H-NMR(270 MHz)、13C-NMR(50.3 MHz)の各データ値を、標品の2-アミノフェノキサジン-3-オンのそれらと比較することにより、該粉末は2-アミノフェノキサジン-3-オンであると同定された。
2-アミノ-4,4α-ジヒドロ-4α,7-ジメチル-3H-フェノキサジン-3-オンの合成
246mgの2-アミノ-5-メチルフェノール(粉末、東京化成株式会社製)を、20mLの蒸留水に加えた。引き続き90mLの塩酸水溶液(0.1規定)を添加し、2-アミノ-5-メチルフェノールを完全に溶解した。90mLの水酸化ナトリウム水溶液(0.1規定)を、該溶液に少しずつ滴下し、pH7.0まで中和した。直ちに該溶液を良く攪拌混合しながら、0.165重量%のフェリシアン化カリウム水溶液(330mgのフェリシアン化カリウム(粉末、和光純薬株式会社製)を200mLの水に溶解)200mLを、前記溶液に少しずつ滴下した。フェリシアン化カリウムを滴下した水溶液を充分攪拌した後、25℃にて30分間放置し、反応をおこなった。引き続き、該水溶液中の溶媒を、減圧下、真空エバポレータで処理することにより除去した。100mLの99.9%メタノールを残査物に添加し、目的とする褐色物質を抽出し、引き続き該メタノール縣濁溶液を遠心分離器にて遠心(3000回転、10分間)することにより、上清のメタノール溶液を回収した。続いて該濃縮液を下記処理をしたセファデックスLH-20が充填されたカラムカラムクロマトグラフィーに付した。セファデックスLH−20の担体を、あらかじめ50%エタノール水溶液で十分に膨潤、平衡化し、内径5cm、高さ30cmのオープンカラムに充填した。前記濃縮液を、セファデックスLH-20が充填されたカラムカラムクロマトグラフィーに付した後、50%エタノール水溶液で溶出し、分画した。黄褐色を有するフラクションを回収し、該フラクションの溶媒を減圧下留去した。引き続き、前記得られたフラクションをメタノール溶液に溶解し、さらにセファデックスLH−20が充填されたカラムカラムクロマトグラフィーに付し(内径2.5cm、高さ30cmのオープンカラム、その他の条件は前記と同じである。)、黄褐色を有するフラクションを回収し、該フラクションの溶媒を減圧下留去した。フラクション中の得られた化合物の純度は薄層クロマトグラフィーにより確認した(逆層、Rf値 0.5、展開溶媒 クロロホルム:アセトン=4.5:1.5(容量:容量))。その結果、茶褐色の粉末100mg(合成物II)を得た。この粉末のUV、IR、1H-NMR(270MHz)、13C-NMR(50.3 MHz)の各データ値を、標品の2-アミノ-4,4α-ジヒドロ-4α,7-ジメチル-3H-フェノキサジン-3-オンのそれらと比較することにより、該粉末は2-アミノ-4,4α-ジヒドロ-4α,7-ジメチル-3H-フェノキサジン-3-オンであると同定された。
HUVECsを、2%胎児ウシ血清(FBS、インビトロジェンジャパン株式会社)と10 μg/l ヒト組換え型上皮成長因子を含むHUVECs増殖用低血清培養液EGM-2(倉敷紡績株式会社、東京)に浮遊させた。この浮遊させたHUVECsを、5枚の96穴マイクロプレート(旭テクノロジー株式会社製)の各穴に5000個/1穴の割合で添加した。ただし、5枚の96穴マイクロプレートは、各々0時間、4時間、8時間、12時間、16時間培養した試料の分析用に用い、1枚の96穴マイクロプレートでは、以下に述べる3つの実験群を設定した。
これらの96穴マイクロプレートに含まれるHUVECs を、5% 炭酸ガス存在下、37℃にて24時間培養した。この時点でマイクロプレートの各穴に分けられた細胞について、最終濃度5mMグルコース(正常グルコース群)、最終濃度15mMグルコース(高濃度グルコース群)、最終濃度15mMグルコース+種々の濃度の2-アミノフェノキサジン-3-オンを各々添加した3つの実験群に分けた。これら各実験群を調整した後、各々の細胞をさらに16時間、37℃にて培養を行った。なお、2-アミノフェノキサジン-3-オンを添加した群には、HUVECsを含む培養液に対して最終濃度が15mM濃度になるようにグルコースと、最終濃度が10μM(□)、30μM(■)、100μM(△)及び300μM(▲)になるように2-アミノフェノキサジン-3-オンとを夫々添加した。
これらの実験群のHUVECs を含む96穴マイクロプレートを4時間ごとに取り出し、細胞増殖度の測定に用いた。また、2-アミノフェノキサジン-3-オンは、製造例1で製造した2-アミノフェノキサジン-3-オンを10mM濃度になるようにジメチルスルフォキサイドに溶解し、EGM-2培養液で希釈したものを使用した。
細胞増殖は、WST-8(株式会社同仁化学研究所、熊本)を用いるマイクロカルチャーテトラゾリウム法により検定した。すなわち、cell counting Kit-8(株式会社同仁化学研究所)を、HUVECsを含む96穴マイクロプレートの各穴に10μlずつ添加し、3.5時間反応させた。次に、マイクロプレートリーダー(Spectra Max190型、モレキュラーデバイシーズ社製、米国)を用いて、生成されたホルマザンの量を吸光度450nmにて測定し、細胞増殖の程度を検定した。
最終濃度5mMグルコース(○)、最終濃度15mMグルコース(●)、最終濃度15mMグルコース及び10μM 2-アミノフェノキサジン-3-オン(□)の細胞増殖度の変化はほぼ同じであり、そのレベルは時間経過してもほとんど変化しない。一方、最終濃度15mMグルコース及び30μM 2-アミノフェノキサジン-3-オン(■)、最終濃度15mMグルコース及び100μM 2-アミノフェノキサジン-3-オン(△)、最終濃度15mMグルコース及び300μM 2-アミノフェノキサジン-3-オン(▲)を添加した試料については、経時的に細胞増殖度が抑制された。
10μM 濃度の2-アミノフェノキサジン-3-オンの添加では、HUVECsの増殖度はほとんど影響されないことが示されたことから、以降の実施例では10μM濃度の2-アミノフェノキサジン-3-オンを添加して検討を行った。
各mRNAの変動の測定は(1)細胞から全RNAを分離し、SMemb、ET-1、PAI-1のmRNAに対するcDNAを作成する段階と、(2)作成したcDNAをリアルタイムPCR(polymerase chain reaction、RT-PCR)法により一定時間増幅し、生成されたcDNA量を定量する段階とに分けられる。これらの方法によりHUVECs内のmRNAの量が定量的に推定できる。
HUVECsを、2% FBSと10 μg/l ヒト組換え型上皮成長因子を含むHUVECs増殖用低血清培養液EGM-2に浮遊させた。このHUVECsを3つの細胞培養用フラスコ(25cm2、イワキ株式会社、東京)に、各々1 x 106個の割合で添加し、5% 炭酸ガス存在下、37℃にて24時間以上培養した。培養細胞がフラスコ内で80% 密度に到達した時点で、最終濃度5mMグルコース(正常グルコース群)、最終濃度15mMグルコース(高濃度グルコース群)、最終濃度15mMグルコース+10μM 2-アミノフェノキサジン-3-オン(高濃度グルコース+合成物I群)を各々のフラスコに加えて、3つの実験群とした。各実験群の細胞をさらに8時間、37℃にて培養を行った。これらの実験群のHUVECsのmRNAの変動について以下の分析を行った。
全RNAを、TRIzol(商標)試薬(インビトロジェン株式会社)を用いてHUVECsより抽出した。この抽出液にクロロホルムを添加した後、試料を遠心分離し、水層と有機溶媒層とに分け、水層を別の1.5ml遠心管に回収した。この水層部分にイソプロピルアルコールを1ml添加し全RNAを沈殿させて回収した。さらに、このRNAをDEPC(diethylpyrocarbonate)処理水に懸濁させて、260 nmでの吸光度で定量を行った。RNA試料の純度は、260 nmと280 nmにおける吸光度の比で検定した。
4 μgのRNAをSuperscriptII (商標)システム(インビトロジェン株式会社)によるcDNA合成に使用した。すなわち、RNAをオリゴ(dT)プライマーに添加し70℃にて10分間処理した。逆転写反応は、SuperscriptII逆転写酵素を添加し、42℃で 55 分間反応を行うことで、完了させた。合成されたcDNA産物は、−20℃にて保存した。このcDNA産物を以下に記載のリアルタイムPCR法にて増幅した。
SMemb、ET-1及びPAI-1に特異的なプライマーを用いて、リアルタイムPCRを行った。リアルタイムPCRは、SYBR(商標)Green 1を含むDyNAmo(商標)SYBR(商標) Green qPCR kit(エムジェイジャパン株式会社、東京)を用いて、Opticon2(商標)プログラム(エムジェイジャパン株式会社、東京)で施行した。反応は、96穴マイクロプレート中で行った。反応溶液には、10μlの2×DyNAmo(商標)試薬液、0.5 μl のforward とreverseの(10 μmol/l)プライマーを含む液、8μl の蒸留水および1 μl のcDNA テンプレートを含む液が含まれている。SMemb、ET-1、PAI-1およびβ-アクチンに対するプライマーは、Primer 3 software (WhiteheadInstitute、ケンブリッジ、マサチューセッツ州、米国)を使用してデザインした。SMembのmRNAに対する特異的なforwardプライマーとreverse プライマーの塩基配列は、各々5'-AGAGGAGGCAATACAGTGG-3' と5'-TGGAGAGCCTTAAGACACAG-3' であった。また、ET-1のmRNAに対するforward プライマーとreverseプライマーの塩基配列は、各々5'-TCCTCTGCTGGTTCCTGACT-3'と 5'-CAGAAACTCCACCCCTGTGT-3'であった。また、PAI-1の mRNAに対するforward プライマーとreverseプライマーの塩基配列は、各々5'-CCCACTTCTTCAGGCTGTTC-3'と5'-CCGTTGAAGTAGAGGGCATT-3'であった。リアルタイムPCRによる標的産物の増幅は、95℃で10分間の1サイクル、そして95℃で10秒、59℃で30秒および72℃で30秒の39サイクルの条件でおこなった。PCR産物が特異的に増幅されたか否かを確認するために、PCRを終了する際に、融解温度(melting temperature;Tm)の検定を行った。本実験に用いたプライマーのPCR産物のTm値は、SMemb、ET-1、PAI-1に関しては各々80℃、81℃、82℃であった。
mRNA濃度は、標準用cDNAテンプレートを希釈して作成した標準曲線を用いて、サンプルのサイクル数(Ct値、Cycle Threshold)から計算しmRNA濃度を定量した。なお、mRNA濃度は、β-アクチンを内部標準として用い、β-アクチンのmRNAに対する相対濃度として示した。β-アクチンのforward およびreverseプライマーの塩基配列はそれぞれ5'-CCTCTATGCCAACACAGTGC-3'および5'-CATCGTACTCCTGCTTGCTG-3' であった。
図2−1において、高濃度グルコース+合成物I(2-アミノフェノキサジン-3-オン)群におけるSMembのmRNA量は、高濃度グルコース群のそれの24%であり、正常グルコース群と比べてもそのmRNA量は有意に低い。
図2−2において、高濃度グルコース+合成物I群におけるET-1のmRNA量は、高濃度グルコース群のそれの約69%であり有意に低い。
図2−3において、高濃度グルコース+合成物I群におけるPAI-1のmRNA量は、高濃度グルコース群のそれの約57%であり有意に低い。
実施例2の2-アミノフェノキサジン-3-オン(合成物I)の代わりに製造例2で製造した2-アミノ4,4α-ジヒドロ-4α,7-ジメチル-3H-フェノキサジン-3-オン(合成物II)を使用して、HUVECsの細胞内におけるSMembの mRNAの変動を測定した。実施例2と同じように、培養細胞が細胞増殖用フラスコ(25cm2)内で80 % 密度になった時点で、最終濃度5mMグルコース(正常グルコース群)、最終濃度15mMグルコース(高濃度グルコース群)、最終濃度15mMグルコース+10μM 2-アミノ4,4α-ジヒドロ-4α,7-ジメチル-3H-フェノキサジン-3-オン(高濃度グルコース+合成物II群)の3群を調製し、培養をさらに8時間行った。これらの実験群より細胞を採取し、SMembのmRNA量の分析をおこなった。
HUVECsの細胞移動度は高濃度のグルコース添加により促進され、血管新生の引き金となることが知られている。本試験では、高濃度のグルコースによって誘導されるHUVECsの細胞移動度の促進が、2-アミノフェノキサジン-3-オンによって抑制されるかどうかを測定した。
HUVECsの細胞移動試験は、山川らの方法(S.Yamakawa, Y.Furuyama, N.Oku: Development of a simple cell invation assay system. Biiol. Pharm. Bull. 23, 1264-1266, 2000年)に従って行った。遊走能測定試験にはFluoroBlok 24-Multiwell Insert System (ベクトン・ディキンソン社、米国)を用いた。このシステムはBD Falcon Matrigel(商標)matrix をコーティングした蛍光をブロックするポリエチレンテレフタレートメンブレイン(8μmポアサイズ)と24 Multiwellインサート・プレートを組み合わせたものである。HUVECsは、カルセインAMで予め蛍光標識しておいた。遊走するHUVECsはメンブレインのポア(膜孔)から下方向へと移動するが、遊走が少ないHUVECsはメンブレイン上に残留する。ポアより遊走した細胞は蛍光プレートリーダーで経時的に計測される。
最終濃度5mMグルコース(正常グルコース群)、最終濃度15mMグルコース(高濃度グルコース群)、最終濃度15mMグルコース及び10μM の2-アミノフェノキサジン-3-オン(高濃度グルコース+合成物I群)の3つの実験群について、以下の方法でHUVECsの細胞遊走能を検定した。
1× 106 個のHUVECs はEGM-2培養液に懸濁し、細胞培養用フラスコ(25cm2)内で5%炭酸ガス存在下37℃にて培養した。培養細胞がフラスコ内で80% 密度に到達した時点でトリプシン処理をおこないHUVECsを浮遊させた。この浮遊細胞部分を回収し、HUVECsの細胞数が5 × 104 個になるように、2%FBSを含むEBM培養液(endothelial basal medium、シグマ・アルドリッチ・ジャパン、東京)に懸濁し、懸濁液300μlを用意した。さらに最終濃度4μg/mlの5-カルボキシフルオレセイン・ジアセトキシ-メチルエステル(同仁化学株式会社)を添加したのち、この細胞浮遊液から30μlを採取し、前述のメンブレインで構成されるインサート部分に滴下した。また、同時に最終濃度5 mMグルコース、最終濃度15 mMグルコースあるいは最終濃度15 mMグルコース及び10μM の2-アミノフェノキサジン-3-オンを各々添加した。
次に、10% FBSを化学誘引剤として含む700 μlのEBM 液が予め添加されている24穴プレートに、上記インサート部分をセットした。
インサート部分をセットした時点を0時間とし、蛍光顕微鏡(Fluoroskan Ascent FL、大日本製薬、東京)により励起485 nm、測定538 nmにて蛍光測定した。以降、炭酸ガスインキュベータ内で37℃にてインキュベートを継続し、1時間毎に8時間後まで蛍光測定した。
1 × 106 個のHUVECsを3つの細胞培養用フラスコ(25 cm2)に播種し、細胞培養装置内で37℃にて培養した。細胞が各フラスコ内で80 %密度になったところで、最終濃度5mMグルコース(正常グルコース群)、最終濃度15mMグルコース(高濃度グルコース群)、最終濃度15mMグルコース+10μM 2-アミノフェノキサジン-3-オン(高濃度グルコース+合成物I群)になるように各々を添加して、3つの実験群を作成した。これら3つの実験群を調製した後、各々の細胞をさらに8時間、37℃にて培養を行った。培養終了後に、細胞からSMembタンパク質の抽出を行い、その量的変動をウエスタンブロッティング法により分析した。
タンパク質の抽出は以下の通り行った。タンパク質抽出に用いた抽出用溶液は、10mlのRIPAバッファー(塩化ナトリウム0.877g、デオキシコール酸1g、 1Mトリス塩酸(pH7.5) 1ml、トライトンX-100 1ml、脱イオン水73ml)にプロテアーゼ阻害剤コンプリート(商標)タブレット(ロシュ・ダイアグノスティック社、東京)1錠を溶解させたものである。細胞培養終了後に培養液を吸引除去し、フラスコに接着しているHUVECs を4℃リン酸緩衝液で2回洗浄し、前述の抽出用溶液0.5mlを添加して、細胞を溶解させた。この細胞溶解液を1.5mlの遠心管に移し、15,000 x g で15分間遠心し、不溶物質を除去した。上澄みの総タンパク質濃度を定量したのち、50 μgタンパク質を含む上澄み試料に対して、四分の一容量のLDSサンプルバッファー(インビトロジェン社製、東京)を添加し、100 ℃、5分間加熱した。この試料をシュアロックミニセル電気泳動装置(インビトロジェン社)内に予め設置しておいたSDS−ポリアクリルアミドゲルにのせる。電気泳動用ランニングバッファーとしては500 mlのTBEランニングバッファー(5倍希釈したTBEバッファー 100 ml、脱イオン水900 ml)を用いた。電圧125V条件下で1時間、電気泳動を行った。電気泳動終了後に、ゲルをPVDFメンブレイン(インビトロジェン社)に重ね、さらにブロッティングパット(インビトロジェン社)ではさみ、エクセルIIブロットモジュール転写装置に設置して、200mlのトランスファー緩衝液(25倍希釈したトリス・グリシントランスファー緩衝液 40ml、メタノール200ml、脱イオン水760ml)を加え、30Vの定電圧を1時間かけ、ゲル上で分離されたタンパク質のPVDFメンブレインへの転写を行った。
PVDFメンブレインに転写されたタンパク質は、リン酸緩衝液および0.5% Tween20を含む5%スキンミルク-T溶液を加えてブロッキングを行った。翌日、リン酸-T溶液(リン酸緩衝液 500ml、Tween20 0.5ml)で3回洗浄した。この転写部分に対して10mlの5%スキンミルク-T溶液に5μlのモノクローナル抗ヒトSMembマウスIgG抗体(原液を2000倍希釈したもの、ヤマサ社、東京)を添加した一次抗体を加えて、室温にて2時間反応させた。
このPVDFメンブレインをリン酸-T溶液で3回洗浄し、10mlの5%スキンミルク-T溶液に1 μlの抗マウス・ホースラディシュ・ペルオキシダーゼ・ヤギ抗体(原液を10000倍希釈したもの、ライフサイエンス社、東京)を添加した二次抗体を加えて、室温にて2時間反応させた。
転写されたタンパク質(ブロット)を可視化するため、PVDFメンブレインをリン酸-T溶液で3回洗浄したのちECLplus(アマルシャム・バイオサイエンス社、東京)をPVDFメンブレインに滴下し、化学発光させてフイルムに感光させた。ブロットはイメージスキャナー(GT8700、1200dpi、エプソン株式会社、諏訪)で取り込み、内部標準としてα−チュブーリン(シグマ株式会社、米国)を用いて比較定量した。
なお、電気泳動で分析するHUVECsから抽出された試料中の全タンパク質量は、Bio-Rad Protein Assay (ライフサイエンス社、東京)を5倍希釈した液200μlに対して、試料2μlを添加した後、マイクロプレートリーダーで吸光度を測定することにより行った。定量にはウシ血清アルブミンで得られたタンパク質定量用標準曲線を用いた。
図5は、左のレーンから5mM濃度グルコース、15 mM濃度グルコース、15 mM濃度グルコース+合成物I(2-アミノフェノキサジン-3-オン)を添加したHUVECs内のSMembタンパク質の量を、ウエスタンブロット電気泳動法により分析した結果を示す。15 mM濃度のグルコースを添加した高濃度グルコース群におけるHUVECs内のSMembタンパク質の合成量は、5 mM濃度のグルコースを添加した正常グルコース群と比べて高い。また、高濃度グルコース+合成物I群では、高濃度グルコース群と比べ、SMembタンパク質の発現量はかなり低くなっている。この結果は、実施例2に記載のSMembのmRNAの量的変動に関する結果と良く一致している。従って、本結果は、高濃度のグルコース添加により、HUVECs細胞内にSMembタンパク質が誘導されること、及び合成物Iすなわち2-アミノフェノキサジン-3-オンによって、高濃度グルコースで誘導されるSMembタンパク質の量的増加が抑制されることを示す。
○:最終濃度5mMグルコース
●:最終濃度15mMグルコース
□:最終濃度15mMグルコース及び10μM 濃度の2-アミノフェノキサジン-3-オン
■:最終濃度15mMグルコース及び30μM濃度の 2-アミノフェノキサジン-3-オン
△:最終濃度15mMグルコース及び100μM 濃度の2-アミノフェノキサジン-3-オン
▲:最終濃度15mMグルコース及び300μM 濃度の2-アミノフェノキサジン-3-オン
[図2]
** 有意差あり、P<0.05
[図3]
** 有意差あり、P<0.05
[図4]
○:最終濃度5mMグルコース
●:最終濃度15mMグルコース
□:最終濃度15mMグルコース及び10μM 濃度の2-アミノフェノキサジン-3-オン
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