JP2007006894A - 神経障害に関連したポリペプチド蓄積を阻害する方法および組成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】細胞内凝集体を形成するポリペプチドに結合して凝集を最小にする内部抗体、および内部抗体又はその機能的断片をコードする核酸分子を提供。細胞内ポリペプチド凝集体または複合体を形成できるポリペプチドを特異的に認識する内部抗体、またはその機能的断片を同定する方法を提供。並びに内部抗体(intrabody)を用いて神経障害に関連した望ましくない細胞内ポリペプチド複合体または凝集体の形成を阻害する方法を提供する。
【選択図】なし
Description
本出願は、参照として本明細書に組み入れられる、1999年7月27日に提出された「神経障害に関連したポリペプチド蓄積を阻害する方法と組成物」と題する米国特許仮出願番号第60/146,047号の優先権を主張する。本明細書において引用した特許、特許出願、および参考文献は全て、その全文が参照として本明細書に組み入れられる。
本発明は、その一部を米国保健省と遺伝疾患基金の助成金(第NS38002号)の補助を受けた。
神経変性障害は、人類を襲う最も怖れられている疾患に属する。例えば、年齢65歳以上の10人に1人がアルツハイマー病に罹患すると推定されているが、この疾患は、記憶の喪失と、最終的に死に至る徐々に衰弱する疾患である。実際、現在のところ、北米において400万人以上の人々がこの疾患に罹患しており、現在の治療は本質的に待期的である。同様に、パーキンソン病は、北米においてほぼ100万人に罹患しており、現在、疾患の発病を遅らせる、または実質的に疾患の進行を遅らせるために利用できる治療はない。もう一つの潜伏性の神経障害はハンチントン病(HD)であり、これは現在、北米において30,000人以上が罹患している。あまり一般的ではないが、等しく衰弱するのが、新しい変異型クロイツフェルトヤコブ病のようなプリオン疾患であり、これも同様に精神の痴呆と最終的に死に至る。前頭側頭痴呆(FTD)、筋萎縮性側索硬化症(ALS)、脊髄延髄筋萎縮(SBMA、またはケネディ病)、歯状赤核淡蒼球萎縮症(DRPLA)、および脊髄小脳運動失調(例えば、SCA1〜SCA7)のような他の多くの神経変性疾患も同様に、類似の経過を示す。これらの疾患の多くの病因はなおも完全には理解されていないが、これらの疾患のほとんどが神経系の細胞において変化したポリペプチドが産生されたことが原因である可能性があるように思われる(例えば、非特許文献1、非特許文献2、非特許文献3、および非特許文献4、非特許文献5を参照のこと)。
ハートレー(Hurtley, S.)、Science 282:1071(1998) ショールソン(Shoulson, I.)、Science 282:1072〜1074(1998) ハーディ(Hardy)ら、Science 282:1075〜1079(1998) プライス(Price)ら、Science 282:1079〜1083(1998) クレメント(Klement)ら、Cell 95:41〜53(1998) ハーパー(Harper)、「ハンチントン病(Huntington's Disease)」、第22版、ソーンダース社(1991) フォンサッテル(Vonsattel)ら、J. Neuropath. Exp. Neurol. 44:559〜577、(1985) ハンチントン病共同研究グループ、Cell 72:971〜983(1983) ルビンスタイン(Rubinsztein)ら、Am. J. Hum. Genet. 59:16〜22(1996) サタシバム(Sathasivam)ら、Hum. Genet. 99:692〜695(1997) ジフィグリア(DiFiglia)ら、Neuron 14:1075〜1081(1995) グテクンスト(Gutekunst)ら、P.N.A.S. 92:8710〜8714(1995) シャープ(Sharp)ら、Neuron 14:1065〜1074(1995) フーゲベーン(Hoogeveen)ら、Hum. Mol. Genet. 2:2069〜2073(1993) デルーイ(de Rooij)ら、Hum. Mel. Genet. 5:1093〜1098(1996) ハールバート(Hurlbert)ら、Diabetes 48:649〜651(1999) ファラー(Farrer, L.)、Clin. Genet. 27:62〜67(1985) ベイテス(Bates)ら、Human Mol. Genet. 6:1633〜1637(1997) トロッティア(Trottier)ら、Nature 378:403〜406(1995) シソディア(Sisodia, S.)、Cell 95:1〜4(1998)
細胞内ポリペプチドの蓄積を異常な多量体または凝集体として含む神経障害の衰弱する作用を治療する方法は、病態が発生する前にこれらの複合体または凝集体の形成を防止することである。
本発明の完全な範囲を明らかに理解するために、以下の定義を提供する。
本明細書において用いられるように、「形成の阻害」という用語には、化合物もしくは内部抗体の減少もしくは消失能、例えば、凝集体形成を阻害して、HD類似体ポリペプチドのポリペプチド切断を可能にする可溶性状態に抗体抗原複合体を維持することによって、細胞において望ましくないポリペプチドの蓄積速度を減少させる、蓄積を防止するために利用できるポリペプチドを減少させる、またはそうでなければ蓄積もしくは形成を相殺もしくは消失させる消失させることができる能力が含まれると解釈される。
一般的に、本発明は、望ましくない凝集体、立体構造、または蓄積を形成することができ、この望ましくないポリペプチド活性を減少または阻害することができるポリペプチドに特異的に結合することができる分子に関する。したがって、本発明のポリペプチド結合分子には、低分子、ペプチド、ペプチド模倣体、抗体、抗体断片、および内部抗体が含まれる。本発明の抗体は典型的に、ポリペプチド骨格の治療物質として投与されるが、発現可能な核酸の形で投与してもよい。または、本発明のもう一つの態様において、本発明のポリペプチド結合分子は、ポリペプチドまたはペプチド骨格抗原またはそのような抗原をコードする核酸(すなわち核酸ワクチン)のいずれかを含むワクチンの投与に反応して宿主自身によって産生された内因性の抗体である。しかし、最も好ましい態様において、本発明のポリペプチド結合分子は内部抗体である。
本発明の内部抗体は、望ましくない細胞内蓄積または凝集体を形成するポリペプチドに結合することができる。一つの態様において、内部抗体は神経疾患、例えばアルツハイマー病、パーキンソン病、ハンチントン病、プリオン疾患、前頭側頭痴呆、筋萎縮性側索硬化症、脊髄延髄筋萎縮症、歯状赤核淡蒼球萎縮症、1型脊髄小脳運動失調、2型脊髄小脳運動失調、3型脊髄小脳運動失調、4型脊髄小脳運動失調、5型脊髄小脳運動失調、6型脊髄小脳運動失調、および7型脊髄小脳運動失調に関連したポリペプチドに結合する。
本発明の態様の内部抗体の結合部位は、それらが合成DNA、すなわちポリメラーゼ連鎖反応によって得られた、および/または化学合成されたオリゴヌクレオチドであってもよい複数のDNAセグメントのライゲーションから作製された、またはハイブリドーマ、成熟B細胞クローン、cDNAライブラリ、もしくは哺乳類に由来する核酸を含むファージライブラリのゲノムに由来するDNA断片のライゲーションによって作製された、組み換え型DNAである合成DNAを発現するように作製された細胞宿主において合成されるという点において生合成的である、または生合成的であってもよい。好ましい態様において、ファージライブラリは、選択された抗原に対して免疫されている(免疫ライブラリ)、または所定の抗原に対して特に免疫されていない哺乳類(無傷のライブラリ)哺乳類に由来する。一つの態様において、哺乳類は、当技術分野で既知の方法を用いてDNAワクチン接種を用いて特定の抗原に対して免疫してもよい。または、抗原特異的ファージ抗体を無傷のファージディスプレイライブラリから選択してもよい。このように、本発明の内部抗体は、予め選択した抗原物質に対する特異性と親和性を有するように特に設計される。本発明の内部抗体は、その構造が抗原認識の原因であることが知られている無傷の抗体の領域後でパターン化されているという点において抗体に似ている。
さらに、本発明の内部抗体は、生物活性領域を定義するさらなるポリペプチド領域、例えばターゲティングシグナル、酵素配列、毒素、またはそこに毒素もしくは治療薬、結合ポリペプチド、酵素もしくは酵素断片、または造影剤のような、遠隔操作で検出可能な物質を結合させることができる部位をさらに含んでもよい。
当然のこととして、本発明の内部抗体は、一つ以上の結合部位または単一の結合部位のコピー、および他の多くの機能的領域を含んでもよい。例えば、多価内部抗体は本発明の範囲に含まれ、そのような抗体は、選択されたポリペプチド内で認められる一つまたはそれ以上のエピトープに対して親和性を有してもよい。その上、好ましい態様において、多価内部抗体は、変化したポリペプチドにおいて認められるエピトープに対する一つまたはそれ以上の親和性の他に、正常なペプチド内に認められるエピトープに対して一つまたはそれ以上の親和性を有してもよい。もう一つの態様において、内部抗体は、変化したポリペプチド、例えば疾患に関連したポリペプチドにおいて認められる一つまたはそれ以上のエピトープに対する親和性を有する。もう一つの態様において、多価内部抗体は、変化したポリペプチドに対する選択的な結合能を有し、これは正常なポリペプチドとは異なる半減期を有してもよく、異なる速度でまたは異なる細胞内空間に蓄積してもよく(または分泌される)、変化した立体構造を呈してもよく、凝集してもよく(自身で、または他のポリペプチドと共に)、他のポリペプチドとの望ましくない相互作用を形成してもよく、細胞増殖の変化または細胞死を引き起こしてもよく、および/または障害または疾患を引き起こしてもよい。
本発明の内部抗体はDNAレベルで設計してもよい。したがって、本明細書に記載の内部抗体をコードする核酸もまた本発明の範囲に含まれる。
単離された標的ポリペプチド、好ましくは望ましくない細胞内蓄積または凝集を形成することが知られているポリペプチド、より好ましくは、他の場所と比較して脳または神経起源の細胞において比較的高濃度で発現されるポリペプチド、または関連する非神経障害を引き起こすポリペプチド、またはその一部もしくは断片を、ファージライブラリ選択技術の標的として、またはポリクローナル抗体およびモノクローナル抗体調製のための標準的な技術を用いて標的ポリペプチドを結合する内部抗体を産生するための免疫原として用いることができる。完全長の標的ポリペプチドを用いることができ、または本発明は、免疫原もしくはファージディスプレイ選択における標的として用いられる標的ポリペプチドの抗原性ペプチド断片、例えばハンチンチンN末端配列(例えば、残基1〜17)を提供する。好ましくは、抗原性ペプチドは、ペプチドに対する内部抗体が天然の条件で標的ポリペプチドと特異的免疫複合体を形成するように、アミノ酸残基少なくとも5個、より好ましくはアミノ酸残基少なくとも15個によって形成される標的ポリペプチドのエピトープを含む。
本発明のもう一つの局面は、ベクター、好ましくは内部抗体(またはその一部)をコードする核酸を含む発現ベクターに関する。一つのタイプのベクターは「プラスミド」であり、これは、その中にさらなるDNAセグメントがライゲーションされうる環状二本鎖DNAループを意味する。もう一つのタイプのベクターは、さらなるDNAセグメントをウイルスゲノムの中にライゲーションすることができるウイルスベクターである。特定のベクターは、それらが導入された宿主細胞において自律的に複製することができる(例えば、細菌の複製開始点を有する細菌ベクターおよびエピソーム哺乳類ベクター)。他のベクター(例えば、非エピソーム哺乳類ベクター)は、宿主細胞に導入されると宿主細胞のゲノムに組み入れられ、それによって宿主ゲノムと共に複製される。その上、特定のベクターは、それらが機能的に結合する遺伝子の発現を指示することができる。そのようなベクターは、本明細書において「発現ベクター」と呼ぶ。一般的に、組み換えDNA技術において用いられる発現ベクターはしばしば、プラスミドの形である。プラスミドは、最も一般的に用いられるベクターの型であるため、本明細書において、「プラスミド」および「ベクター」は互換的に用いることができる。しかし、本発明には、同等の機能を提供するウイルスベクター(例えば、複製欠損レトロウイルス、レンチウイルス、アデノウイルスおよびアデノ随伴ウイルス)のような発現ベクターのそのような他の形も含まれると解釈される。
本発明は、調節物質、すなわち標的ポリペプチド、例えばハンチンチンポリペプチドに結合する候補結合分子(例えば、ペプチド、ペプチド模倣体、低分子または他の薬剤)を同定する方法(本明細書において「スクリーニングアッセイ」と呼ぶ)を提供する。方法は、所定の疾患のモデルを表す異常を示す細胞内でインサイチューで行う。このように、標的ポリペプチドの病的な凝集をインサイチューで相殺する能力は、さらなる治療物質開発のための必要条件となる。
予防的方法
一つの局面において、本発明は、ポリペプチドの蓄積またはそのような複合体もしくは凝集体の形成を阻害する物質を対象に投与することによって、対象において、神経ポリペプチドの異常または望ましくない細胞内蓄積または凝集に関連した疾患または病態を予防する方法を提供する。好ましい態様において、疾患または病態は神経疾患(例えば、ハーディ(Hardy)ら、Science 282:1075〜1079(1998)から抜粋した表2を参照のこと)である。そのような異常または望ましくないポリペプチド活性によって引き起こされる、またはそれらに関係する神経疾患の危険にさらされている対象は、例えば、当技術分野で認識された診断または予後的技法によって同定することができる。したがって、陽性診断が示されると、本明細書に記載した適当な化合物または内部抗体のいかなる投与も、神経疾患または障害が予防される、その重症度が減少する、またはその進行もしくは発症が遅れるように、異常に特徴的な症状が発現する前に予防的物質として投与してもよい。
* SBMAは技術的には常染色体優性ではないが、その細胞での作用機序からみておそらく優性である。
本発明のもう一つの局面は、標的ポリペプチド、好ましくは神経細胞において発現されたポリペプチドの異常な発現または活性を特徴とする疾患または障害に罹患した人を治療する方法に関する。
一つの態様において、本発明は、望ましくない細胞内ポリペプチド凝集または蓄積の形成を阻害する方法を提供する。特に、本発明の内部抗体は、ポリペプチドに特異的に結合することによって望ましくないポリペプチドが複合体または凝集体を蓄積または形成することを阻害するように設計する。いくつかの状況において、ポリペプチドに対して内部抗体が単に特異的結合しただけで、ポリペプチドを含む複合体または凝集体の形成を阻害するために十分であるかもしれない。そのような内部抗体は、標的ポリペプチドに対して親和性を有する一つまたはそれ以上の原子価、すなわち結合部位を有し、例えば、立体的な妨害によって、または蛋白質をより不安定にする変化した立体構造を誘導することによって、および/またはポリペプチド複合体がポリペプチドの蓄積または凝集に至る相互作用を形成できないようにする、例えばその溶解性を増加させる、または凝集体を形成する臨界濃度を増加させることによって、ポリペプチドの蓄積または凝集を阻害してもよい。
本発明の内部抗体またはペプチド骨格の結合分子は、遺伝子治療として投与した場合に、本明細書に記載のいかなる神経疾患の治療においても特に有用である。一般的アプローチは、導入された遺伝子材料によってコードされる一つまたはそれ以上の遺伝子産物が、望ましくないポリペプチド蓄積または凝集を阻害するために細胞において産生されるように、内部抗体またはペプチド骨格の結合分子をコードする核酸を細胞に導入することを含む。
本発明の内部抗体は、投与に適した薬学的組成物に組み入れることができる。そのような組成物は典型的に、内部抗体と薬学的に許容される担体とを含む。本明細書において用いられるように、「薬学的に許容される担体」という用語には、例えばポリペプチド、核酸、ペプチド骨格の結合分子、または低分子の形での内部抗体または結合分子の薬学的な投与に適合する、いかなるおよび全ての溶媒、分散媒体、コーティング、抗菌および抗真菌剤、等張および吸収遅延剤等も含まれると解釈される。そのような媒体および物質を薬学的に活性な物質に用いることは、当技術分野で周知である。従来の培地または物質が内部抗体と不適合性である場合を除き、組成物におけるその使用が意図される。補助活性化合物もまた、組成物に組み入れることができる。
実施例全体を通じて、特に明記していない限り、以下の材料と方法を用いた。
一般的に、本発明の実践は、特に明記していない限り、化学、分子生物学、組み換え型DNA技術、PCR技術、免疫学(特に、例えば抗体技術)および必要な細胞培養または動物飼育技術に関する従来の技術を用い、これらは当業者の範囲内であり、文献に説明されている。例えばサムブルック、フリッチュおよびマニアティス(Sambrook, J., Fritsh, E.F., and Maniatis, T.)、「分子のクローニング(Molecular Cloning)」、コールドスプリングハーバー研究所出版(1989);「DNAクローニング(DNA Cloning)」、第1巻および2巻(グロバー(D.N. Glover)編、1985);「PCRハンドブック:核酸化学の現行プロトコール(PCR Handbook Current Protocols in Mucleic Acid Chemistry)」、ビューケージ(Beaucage)編、ジョンウィリー&サンズ(1999);「抗体操作プロトコール(分子生物学の方法)(Antibody Engineering Protocols)(Methods in Molecular Biology)」、510、ポール(Paul, S.)、ヒュマナ出版(1996);「抗体の操作:実践アプローチ(Antibody Engineering:A Practical Approach(実践アプローチシリーズ、169)」、マッカファーティ(McCafferty)編、アール出版(1996);「抗体:実験マニュアル(Antibodies:A Laboratory Manual)」、ハーロウ(Harlow)ら、C.S.H.J.出版、(1999);「分子生物学の現行プロトコール(Current Protocols in Molecular Biology)」、アウスユベール(Ausubel)ら、編、ジョンウィリー&サンズ(1992);「哺乳類細胞大量培養技術(Large-Scale Mammalian Cell Culture Technology)」、ルビニエッキ(Lubiniecki, A.)編、マーセルデッカー出版(1990);ならびに「マウス胚の操作(Manipulating the Mouse Embryo)」、ホーガン(Hogan)ら、C.S.H.L.出版、(1994)を参照のこと。
全てのプラスミド構築に関して標準的な技術を用いた(例えば、アウスユベール(Ausubel)ら、およびサムブルック(Sambrook)ら、上記を参照のこと)。
およびc-mycアンチセンスプライマー
を用いるPCR(95℃で1分間、50℃で1分間、および72℃で1分間を25サイクル)によって増幅した。PCR産物は、プロテナーゼK(最終濃度1mg/ml)によって37℃で30分間処理してから、QIAEX IIキット(キアゲン社)を用いてゲル精製を行った。次に、精製したHD-Q25およびQ104 PCR産物をXmaIおよびBamHI制限酵素によって消化してpGEXベクターに個別にライゲーションした。HD-Q25およびQ104 PCR産物はまた、BamHIおよびSmaI制限酵素によって消化して、BamHIおよびNruIによって消化したpQBi25c3ベクター(QUANTUMバイオテクノロジー社、モントリオール、ケベック州、カナダ)に個別にライゲーションした。
N-HD-C4 sFvからのVHリンカーVL cDNAコード配列は、NcoIおよびNotI制限酵素による消化によってpHEN-1ベクターから切除した。ゲル精製を行った後、cDNAを、同じ制限酵素によって先に消化されたpSYN1ベクターにライゲーションした。次に、ライゲーションしたプラスミドを電気穿孔によってDH5αコンピテント細菌に導入して、増幅されたプラスミドDNAをQIAプレップスピンミニプレップキット(キアゲンインク、バレンシア、カリフォルニア州)によって精製した。N-HD-C4 sFvは、以下のように大腸菌株TG1において発現させた:形質転換体を100 μg/mlアンピシリンと1%グルコースを含む2×TY培地10 mlに接種した。37℃で一晩インキュベートした後、培養を100 μg/mlアンピシリンと0.1%グルコースを含む2XTY培地1Lに接種して、Abs600 nm=1が得られるまで37℃で強く攪拌した。次に、IPTGを加えて最終濃度0.1 nMとして、培養をRTで200 rpmで一晩インキュベートした。遠心によって細胞を回収して、pH 8.0のPBS 30 mlに浮遊させた。ライソザイムを最終濃度1mg/mlとなるように加えて、混合物をRTで5分インキュベートした。次に、細菌溶解物を氷中で超音波処理して、染色体DNAを切断して、25,000×gで4℃で30分間遠心して細菌の破片および他の不溶性材料を除去した。上清を、予め洗浄したNi-NTA樹脂(キアゲン社)の20 mMイミダゾールを含むPBS溶液1mlと共に4℃で2時間インキュベートした。次に、樹脂をPBS 30 mlによって洗浄した後、35 mMイミダゾールを含むPBS 10 mlおよび40 mMイミダゾールを含むPBS 10 mlによって洗浄した。次に、sFv分子を、250 mMイミダゾールを含むPBSによって1ml分画に溶出した。当該分画をプールしてPBS中で透析した。
N-HD-C4 sFv約3μgをGST-DRPLA-Q35、GST-HD-Q25、またはGST-HD-Q42のPBS溶液のいずれか4μg(最終容量200 μl)と共に混合して、RTで1時間揺り動かした。グルタチオンセファロース4Bビーズ(50%スラリー、PBSで洗浄済み)20 μlを加えて、RTでさらに30分インキュベートして、sFv/GST融合蛋白質複合体を捕獲した。ビーズを12,000×gで10分間遠心することによって回収して、PBS1mlで2回洗浄した。複合体を、10 mM還元グルタチオンを含むpH 8.0の50 mMトリス10 μlと共に室温で10分間溶出した。次に、試験管を12,000×gで1分間遠心して、可溶性複合体を含む上清を新しい試験管に移し、2×SDS試料緩衝液の等量と混合して、95℃に加熱してからSDS-PAGEにローディングした。
COS7細胞を6ウェルプレートのカバーガラス(細胞105個/ウェル)上で増殖させて、スーパーフェクトトランスフェクション試薬(キアゲン社)5μlを用いて、N-HD-C4 sFvまたは陰性対照sFv(HAタグおよび核配置配列(NLS)を含む)のいずれかを含むプラスミドと、GFP標的化融合蛋白質を含むプラスミドを3:1の比率(標的に対するsFv)で同時トランスフェクトした。トランスフェクションの24時間後、細胞を以下のように免疫蛍光のために調製した:細胞を4%パラホルムアルデヒドによって固定して、0.2%トライトンX100によって透過させた。二次抗体の非特異的結合を防止するために、細胞を10%正常ヤギ血清の3%BSA溶液によってブロッキングした。次に、予め吸収させたポリクローナルウサギ抗HA IgGを加えてsFv抗体を検出し、結合したIgGをローダミン結合ヤギ抗ウサギIgG抗体(ピアス社)によって顕色させた。
再ターゲティングする内部抗体は、以下のように構築した。簡単に説明すると、プラスミドpcDNA3.1(+)(インビトロゲン社、カールスバッド、カリフォルニア州)を、HA免疫タグを表すインフルエンザ血液凝集素エピトープ(YPYDVPDYA(配列番号:43))と、SV40核ターゲティング配列(TPPLLLRLV(配列番号:44))、ライソゾームターゲティングシグナル、またはターゲティングシグナルなし(ターゲティングシグナルが存在しなければsFvは細胞質に残される)のいずれか、およびハンチンチンに特異的なC4 sFv(抗HD-C4)、または無関係なsFv対照をコードするように改変した。sFv内部抗体構築物の発現は、サイトメガロウイルス(CMV)プロモーターの制御下であった。
精製scFvクローンC4のKdは、BIAコア2000(ビアコアAG社、アップサラ、スウェーデン)において表面プラズモン共鳴を用いて決定した。BIAコアフローセルにおいて、ビオチン結合HDペプチド(1M NaClおよび50 mM NaOH中で250 nM)の約50共鳴単位(RU)を、1M NaClの50 mM NaOH溶液を連続的に1分間3回注入して予め条件を設定したストレプトアビジンセンサーチップにカップリングさせた。カップリングしたペプチドのこの量によって、結合した内部抗体の最大量40〜80 RUが得られた。内部抗体が結合した後の表面を再生するために、1M NaClを含む50 mM NaOH5μlを注入して、基準値に回復させた。濃度範囲60〜100 nMで5μl/分の連続的な流れの下で結合を測定した。konはln(dR/dt)/t対濃度のプロットから決定し、式中Rは反応であり、tは時間である(カールッソン(Karlsson)ら、J. Immunol. Methods 145:229〜240(1991))。koffは、流速20 μl/分を用いることによって分析した内部抗体の最高濃度でのセンサーグラムの解離部分から決定した。Kdはkoff/konとして計算した。
臓器型切片培養は、公表された方法に軽微な改変を加えて(1)(14)、P12〜P14小脳、大脳皮質、または線条体から作製した。脳をマウスから摘出して、高マグネシウム(1.8 mM CaCl2、および2.4 mM MgCl2)HEPES緩衝ハンクス生理食塩液(HBHS)の4℃のビーカーに入れた。次に脳をブロックにして、プレキシグラス(厚さ0.3 cm)の1cm2片上で2%アガロースブロックの隣にSuperGlue(登録商標)を用いて載せる。歯科用ワックスを切片チャンバー組織ホルダー上のプラスチックに載せる。載せた後、組織をビブラトームの切片チャンバーに置く。ビブラトームの水槽は、冷却した4℃の高マグネシウムHBHSを含む。温度は切片チャンバーに接続したペルティエ熱電流冷蔵システム(FHC、ブランズウィック、メイン州)によって維持する。厚さ300、または400 μmの切片を当該組織から切断する。新しい各切片を作製すると、それを切片の回収が終了するまで4℃の増殖培地に入れた。一つの調製物からの切片を封入したフィルター単位に入れて、高マグネシウム人工脳脊髄液(12 mM NaCl、0.33 mM KCl、0.12 mM NaH2PO4、2.5 mM NaHCO3、1mMデキストロース、2.4 mM MgCl2、1.8 mM CaCl2;全ての物質をSigma(登録商標)、セントルイス、ミズーリ州から得た)中で37℃で1時間インキュベートした。溶液には95%O2と5%CO2を絶えず通気した。空気培地界面で増殖した切片を0.4 μmのTranswell(登録商標)フィルター(Corning Costar(登録商標)、ケンブリッジ、マサチューセッツ州)で維持した。増殖培地は、25%熱不活化ウシ血清、25%HBHS、重炭酸塩を含まない50%MEM、4mM Lグルタミン、30 mM Dグルコース、50 mM重炭酸ナトリウム、および12.5 mM HEPES(全ての物質をシグマ社、セントルイス、ミズーリ州から得た)を含む。温度は33℃で5%CO2で維持した。培地は、週に3回交換した。
プラスミドを、バイオラド社からのバイオリスティックPDS-1000/He粒子輸送システム、「遺伝子銃」を用いて神経組織に導入した。プラスミドは、金またはタングステンからなるミクロ担体上にコーティングした。次に、ミクロ担体をマクロ担体にローディングした。マクロ担体は、高圧ヘリウムと、停止スクリーン方向の部分的真空とによって加速された。停止スクリーンは、マクロ担体を停止させるが、微小担体を標的細胞に向けさせ、浸透させる。臓器型培養を衝突のために1%寒天を含むペトリ皿に入れ、その後培養を増殖チャンバーに戻した。典型的に、厚さ300〜400 μmの切片を用いた。
標準的な倒立および直立蛍光顕微鏡を用いた。しかしさらに、これまでに記載されているようにレーザー共焦点顕微鏡を適用してもよい(例えば、ベッカー(Becker)ら、IEEE Transactions on Biomed. Eng. 45:105〜118(1998);ターナー(Turner)ら、Neuron 4:833〜845(1990);およびターナー(Turner)ら、International Rev. Exp. Path. 36:53〜72(1996))を参照のこと。
グルタミン残基の数が変化しており、GFPと融合したN末端ハンチンチンペプチドに対して免疫したマウスの脾臓からの一本鎖Fvライブラリ構築は、以下のように実施してもよい。簡単に説明するとVHおよびVL遺伝子に対応するcDNAは、スーパースクリプトII RNアーゼH逆転写酵素(ギブコBRL社)とプライマーを用いて、ガンマ重鎖とカッパ軽鎖のそれぞれ、可変および定常領域のあいだの接合部に対して免疫したマウスの総脾臓RNAから作製することができる。VHおよびVL遺伝子は、例えば、PCR 25サイクル(94℃を1分間、55℃を1分間、72℃を2分間)によって、cDNAからPfuポリメラーゼ(ストラタジーン社)およびVHプライマー[VH1 BACK(34)およびVH1 FOR2(49)、およびVLプライマーVK2BACKおよびVK4FOR(10)]によってそれぞれ増幅する。リンカーDNAは、反応をふさぐためにクレノウポリメラーゼおよびデオキシヌクレオチド三リン酸(dNTPs)を用いて、以下のプライマーの等モル比を混合することによって調製してもよい。
細胞内ポリペプチド凝集の効果をアッセイする方法
本実施例において、細胞内ポリペプチド凝集をアッセイする方法および細胞内ポリペプチド凝集が細胞死に至ることを証明する方法を提供する。
神経ポリペプチドに対して結合特異性を有する内部抗体を操作および選択する方法
本実施例において、選択したポリペプチドに対して親和性を有する内部抗体を同定および選択する方法を示す。
病的ハンチンチンポリペプチドを発現する哺乳類細胞におけるポリペプチド凝集を阻害する方法
本実施例において、哺乳類細胞において凝集体の形成を阻害して、細胞内ポリペプチドを再ターゲティングする方法を示す。
哺乳類細胞内の内部抗体の細胞内特異性を分析する方法
本実施例において、標的抗原を発現する哺乳類細胞において内部抗体の特異性を分析する方法を示す。
哺乳類の脳組織におけるポリペプチド凝集をアッセイする方法
本実施例では、哺乳類の脳における変異型ハンチンチンポリペプチドが細胞内凝集体を形成できることを検出する方法を示す。
神経ポリペプチドに対するsFvファージライブラリを作製する方法
本実施例において、DNAワクチン接種を用いて選択された抗原に対して内部抗体ファージライブラリを作成する方法を示す。
哺乳類における神経疾患の内部抗体阻害を検定する方法
本実施例において、内部抗体が生きている哺乳類において神経疾患を治療または治癒できるか否かを検定する方法を示す。
望ましくない細胞内ポリペプチド複合体に対する治療的宿主抗体免疫応答を誘発するための核酸ワクチンのインビボ証明
本実施例において、望ましくない細胞内ポリペプチド凝集体に対して宿主によって内部抗体を誘発する方法および組成物を示す。
当業者は、日常的な実験のみを用いて、本明細書に記載の本発明の特定の態様に対する多くの同等物を認識、または確認できるであろう。そのような同等物は添付の特許請求の範囲に含まれると解釈される。
Claims (51)
- 凝集体を形成することができるポリペプチドを、凝集を最小限にするように該ポリペプチドに特異的に結合し、それによって細胞内凝集体の形成を阻害する、ポリペプチド結合分子またはその機能的断片に接触させる段階を含む、選択されたポリペプチドの細胞内凝集体の形成を阻害する方法。
- ポリペプチドが、アミロイド前駆体蛋白質、プレセニリン1、プレセニリン2、α-2マクログロブリン、アポリポ蛋白質、αシヌクレイン、ハンチンチン、プリオン蛋白質、タウ、SOD、AR、アトロフィン1、アタキシン1、アタキシン2、アタキシン3、CACNL1A4、およびSCA7からなる群より選択される、請求項1記載の方法。
- ポリペプチドが対応する野生型ポリペプチドと比較してさらなるグルタミン残基を有する自然界に存在するポリペプチドを含む、請求項1または2記載の方法。
- ポリペプチド結合分子が、低分子、ペプチド、ペプチド模倣体、抗体、抗体断片、および内部抗体(intrabody)からなる群より選択される、請求項1〜3のいずれか一項記載の方法。
- ポリペプチド結合分子が内部抗体である、請求項1〜3のいずれか一項記載の方法。
- 内部抗体が、以下の(a)〜(g)からなる群より選択される1つまたはそれ以上の特性を有する、請求項5記載の方法:
(a)一価のポリペプチドである;
(b)ハンチンチンポリペプチドのアミノ末端残基1〜17位に特異的に結合する;
(c)ポリグルタミンを除外してエピトープを特異的に結合する;
(d)多価である;
(e)スペーサー領域を含む;
(f)ユビキチンに対応するアミノ酸配列を含む;および
(g)ポリペプチドをプロテアソームに再ターゲティングする。 - 内部抗体がターゲティングシグナルに対応するアミノ酸配列を含む、請求項5記載の方法。
- 内部抗体がポリペプチドの細胞内位置を再ターゲティングする、請求項7記載の方法。
- ターゲティングシグナルが細胞質、核、ライソゾーム、細胞膜関連、小胞体関連、ペルオキシソーム、またはプロテオソームのターゲティングシグナルである、請求項7記載の方法。
- 内部抗体が以下の(a)〜(c)からなる群より選択されるアミノ酸配列を含む、請求項5記載の方法:
(a)配列番号:2;
(b)配列番号:4;および
(c)配列番号:6に提供される抗Nt-HD C4 sFvのアミノ酸配列。 - ポリペプチドがインビボで内部抗体と接触される、請求項5記載の方法。
- 細胞内凝集体を有する危険にさらされている対象に、凝集体の形成を最小限にして、それによって細胞内凝集体の形成を阻害するようにポリペプチドに特異的に結合するポリペプチド結合分子またはその機能的断片を投与する段階を含む、対象において選択されたポリペプチドの細胞内凝集体の形成を阻害する方法。
- 対象が神経疾患または神経疾患関連糖尿病の危険にさらされている、請求項12記載の方法。
- 対象が(a)ヒト、(b)実験動物、または(c)ハンチントン病動物モデルである、請求項12記載の方法。
- ポリペプチドが、アミロイド前駆体蛋白質、プレセニリン1、プレセニリン2、α-2マクログロブリン、アポリポ蛋白質、αシヌクレイン、ハンチンチン、タウ、SOD、AR、アトロフィン1、アタキシン1、アタキシン2、アタキシン3、CACNL1A4、およびSCA7からなる群より選択される、請求項12記載の方法。
- ポリペプチドが、対応する野生型ポリペプチドと比較してさらなるグルタミン残基を有する自然界に存在するポリペプチドを含む、請求項12記載の方法。
- ポリペプチド結合分子が、低分子、ペプチド、ペプチド模倣体、抗体、抗体断片、および内部抗体からなる群より選択される、請求項12記載の方法。
- ポリペプチド結合分子が内部抗体である、請求項12記載の方法。
- 内部抗体が対象において発現可能な核酸として投与される、請求項18記載の方法。
- 内部抗体が配列番号:6に提供された抗Nt-HD C4 sFvのアミノ酸配列を含む、請求項18記載の方法。
- 神経障害に関連したポリペプチド凝集体を形成することができるポリペプチドを特異的に結合し、それによって凝集体の形成を阻害するポリペプチド結合分子またはその機能的断片を対象に投与することを含む、神経障害を有する、または有する可能性がある対象を治療する方法。
- 神経障害が、アルツハイマー病、パーキンソン病、ハンチントン病、ハンチントン病関連糖尿病、プリオン疾患、FTD、ALS、SBMA、DRPLA、SCA1、SCA2、SCA3/MJD、SCA4、SCA5、SCA6、およびSCA7からなる群より選択される、請求項21記載の方法。
- ポリペプチドが、アミロイド前駆体蛋白質、プレセニリン1、プレセニリン2、α-2マクログロブリン、アポリポ蛋白質、αシヌクレイン、ハンチンチン、タウ、SOD、AR、アトロフィン1、アタキシン1、アタキシン2、アタキシン3、CACNL1A4、およびSCA7からなる群より選択される、請求項21記載の方法。
- ポリペプチドが、対応する野生型ポリペプチドと比較してさらなるグルタミン残基を有する自然界に存在するポリペプチドを含む、請求項21記載の方法。
- ポリペプチド結合分子が、低分子、ペプチド、ペプチド模倣体、抗体、抗体断片、および内部抗体からなる群より選択される、請求項21記載の方法。
- ポリペプチド結合分子が内部抗体である、請求項21記載の方法。
- 内部抗体が対象において発現可能な核酸として投与される、請求項26記載の方法。
- 神経障害がハンチントン病であり、かつ内部抗体が配列番号:6に提供される抗Nt-HD C4 sFvのアミノ酸配列を含む、請求項26または27記載の方法。
- 以下の段階を含む、細胞内ポリペプチド凝集体を形成することができるポリペプチドを特異的に認識するポリペプチド結合分子またはその機能的断片を同定する方法:
細胞内ポリペプチド凝集体を形成することができるポリペプチドを提供する段階;
該ポリペプチドを試験ポリペプチド結合分子またはその機能的断片に接触させる段階;および
該試験ポリペプチド結合分子またはその機能的断片が、該ポリペプチドを特異的に認識する能力を決定し、
それによって、細胞内ポリペプチド凝集体を形成することができるポリペプチドを特異的に認識するポリペプチド結合分子を同定する段階。 - ポリペプチド結合分子が、低分子、ペプチド、ペプチド模倣体、抗体、抗体断片、および内部抗体からなる群より選択される、請求項29記載の方法。
- ポリペプチド結合分子が内部抗体である、請求項29記載の方法。
- ポリペプチドが、アミロイド前駆体蛋白質、プレセニリン1、プレセニリン2、α-2マクログロブリン、アポリポ蛋白質、αシヌクレイン、ハンチンチン、タウ、SOD、AR、アトロフィン1、アタキシン1、アタキシン2、アタキシン3、CACNL1A4、およびSCA7からなる群より選択される、請求項29記載の方法。
- ポリペプチドが、対応する野生型ポリペプチドと比較してさらなるグルタミン残基を有する自然界に存在するポリペプチドを含む、請求項29記載の方法。
- 以下の(a)〜(f)の段階を含む、望ましくない細胞内ポリペプチド凝集体を形成することができるポリペプチドを特異的に認識する化合物を同定する方法:
(a)細胞内ポリペプチド凝集体を形成することができる該ポリペプチドを提供する段階;
(b)該ポリペプチドを特異的に結合する内部抗体またはその機能的断片を提供する段階;
(c)1つまたはそれ以上の試験結合分子を提供する段階;
(d)該ポリペプチドおよび該内部抗体またはその断片を、該試験結合分子と共にインキュベートする段階;
(e)該ポリペプチドに対する該内部抗体またはその機能的断片の結合を変化させる、該試験結合分子の能力を決定する段階;ならびに
(f)段階(e)の結果、内部抗体を結合する分子が、試験結合分子から消去される段階、
それによって段階(f)の結果、該試験分子が、細胞内ポリペプチド凝集体を形成することができる該ポリペプチドと特異的に相互作用することができる化合物として同定される。 - 方法の段階が、異なる結合分子102、103、104、105、106、107、108、および109個からなる群より選択される複雑性を有する多様なライブラリに関して繰り返される、請求項34記載の方法。
- 試験結合分子が、有機低分子、ペプチド、および天然物抽出物からなる群より選択される、請求項34記載の方法。
- ポリペプチドが、アミロイド前駆体蛋白質、プレセニリン1、プレセニリン2、α-2マクログロブリン、アポリポ蛋白質、αシヌクレイン、ハンチンチン、タウ、SOD、AR、アトロフィン1、アタキシン1、アタキシン2、アタキシン3、CACNL1A4、およびSCA7からなる群より選択される、請求項34記載の方法。
- ポリペプチドが、野生型ポリペプチドと比較してさらなるグルタミン残基を含む、請求項34記載の方法。
- 神経障害に関連した細胞内ポリペプチド凝集体を形成することができる選択されたポリペプチドに結合する、内部抗体またはその機能的断片をコードする単離核酸分子。
- ポリペプチドが、アミロイド前駆体蛋白質、プレセニリン1、プレセニリン2、α-2マクログロブリン、アポリポ蛋白質、αシヌクレイン、ハンチンチン、プリオン蛋白質、タウ、SOD、AR、アトロフィン1、アタキシン1、アタキシン2、アタキシン3、CACNL1A4、およびSCA7からなる群より選択される、請求項39記載の分子。
- ポリペプチドが、対応する野生型ポリペプチドと比較してさらなるグルタミン残基を有する自然界に存在するポリペプチドを含む、請求項39または40記載の分子。
- 神経障害に関連した細胞内ポリペプチド凝集体を形成することができる選択されたポリペプチドに結合する内部抗体またはその機能的断片。
- ポリペプチドが、アミロイド前駆体蛋白質、プレセニリン1、プレセニリン2、α-2マクログロブリン、アポリポ蛋白質、αシヌクレイン、ハンチンチン、プリオン蛋白質、タウ、SOD、AR、アトロフィン1、アタキシン1、アタキシン2、アタキシン3、CACNL1A4、およびSCA7からなる群より選択される、請求項42記載の分子。
- ポリペプチドが、対応する野生型ポリペプチドと比較して、さらなるグルタミン残基を有する自然界に存在するポリペプチドを含む、請求項42または43記載の分子。
- 以下の段階を含む、動物において選択されたポリペプチドの細胞内凝集体の形成を阻害する方法:
免疫が、選択されたポリペプチドの細胞内凝集体の形成阻害に十分な宿主抗体免疫応答を誘発する、選択されたポリペプチドと共通のエピトープを有する免疫原によって動物を免疫する段階。 - 動物がヒトである、請求項45記載の方法。
- ポリペプチドが、アミロイド前駆体蛋白質、プレセニリン1、プレセニリン2、α-2マクログロブリン、アポリポ蛋白質、αシヌクレイン、ハンチンチン、プリオン蛋白質、タウ、SOD、AR、アトロフィン1、アタキシン1、アタキシン2、アタキシン3、CACNL1A4、およびSCA7からなる群より選択される、請求項45記載の方法。
- ポリペプチドが、対応する野生型ポリペプチドと比較してさらなるグルタミン残基を有する自然界に存在するポリペプチドを含む、請求項45〜47のいずれか一項記載の方法。
- 免疫原が、アミロイド前駆体蛋白質、プレセニリン1、プレセニリン2、α-2マクログロブリン、アポリポ蛋白質、αシヌクレイン、ハンチンチン、プリオン蛋白質、タウ、SOD、AR、アトロフィン1、アタキシン1、アタキシン2、アタキシン3、CACNL1A4、およびSCA7からなる群より選択されるポリペプチドと共通のエピトープを含むポリペプチドである、請求項45〜48のいずれか一項記載の方法。
- 免疫原が、アミロイド前駆体蛋白質、プレセニリン1、プレセニリン2、α-2マクログロブリン、アポリポ蛋白質、αシヌクレイン、ハンチンチン、プリオン蛋白質、タウ、SOD、AR、アトロフィン1、アタキシン1、アタキシン2、アタキシン3、CACNL1A4、およびSCA7からなる群より選択されるポリペプチドと共通のエピトープを含むポリペプチドをコードする発現可能な核酸ワクチンである、請求項45〜48のいずれか一項記載の方法。
- 動物が以下の(a)〜(d)の1つまたはそれ以上の状態を有する、または有する危険にさらされている、請求項45〜50のいずれか一項記載の方法:
(a)ハンチントン病;
(b)ハンチントン関連糖尿病;
(c)高い絶食時血糖レベル;または
(d)低いインスリンレベル。
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