JP2008540339A - Nogoレセプター機能モチーフおよびそれに関するペプチド模倣物、ならびにそれらを使用する方法 - Google Patents

Nogoレセプター機能モチーフおよびそれに関するペプチド模倣物、ならびにそれらを使用する方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、Nogoレセプター(NgR1)の機能モチーフに関する新規の単離および精製されたポリヌクレオチドおよびポリペプチド、ならびにNgR1リガンド(例えば、ミエリン結合糖タンパク質、希突起神経膠細胞ミエリン糖タンパク質、Nogo−A、Nogo−66、Nogoレセプターに対する抗体、GT1bに対する抗体、p75ニュートロフィンレセプターに対する抗体およびLingo−1に対する抗体など)に対するアンタゴニストとしてこれらの機能モチーフを模倣するペプチドを使用することに関する。本発明はまた、模倣ペプチドアンタゴニストに対する抗体を提供する。本発明は、新規の治療および治療標的、ならびに軸策再生を必要とする処置(すなわち、NgR1に結合するNgR1リガンドの効果(すなわち、軸策成長の阻害をもたらす)を逆転する)のための試験化合物をスクリーニングおよび評価する方法にさらに関する。

Description

(関連出願)
本出願は、2005年4月29日出願の米国仮特許出願番号60/675,902(これは、本明細書においてその全体が参考として援用される)の優先権の利益を主張する。
(発明の背景)
(発明の分野)
本発明は、Nogoレセプター1(NgR1)の機能モチーフおよびそれに関するペプチド模倣物(mimetic)に関し、そのうちのどちらもNgR1リガンドに対するアンタゴニストとして使用され得、そして例えば、軸策再生の必要がある被験体を処置する際(例えば、このようなNgR1リガンドによって仲介される軸策成長の阻害をアンタゴナイズする(例えば、逆転する(reversing)、低下する(decreasing)、低減する(reducing)、妨げる(preventing)など)ため、およびNgR1リガンドに対するアンタゴニストとしても作用してこのような阻害の逆転(reversal)を達成し得る化合物についてスクリーニングするため)に、有用であり得る。
(関連する背景分野)
中枢神経系は、損傷後の修復が非常に限定されている。このことは、軸策再生を妨げる、損傷を受けたミエリンと関連する阻害産物が存在することに、少なくとも部分的には起因すると仮定されている(Berry (1982) Bibl. Anat. 23:1-11:非特許文献1)。この分野の初期の研究から、ラット中枢ミエリン(central myelin)由来の阻害活性を含む2種のタンパク質画分が同定され(Caroni and Schwab (1988) Neuron 1(1): 85-96:非特許文献2)、そしてこれらの画分に対して惹起した抗体は、中枢ミエリンの非許容基質特性を中和し得ることが実証された(Caroni and Schwab (1988) J. Cell Biol. 106(4):1281-88:非特許文献3)。さらに、動物における抗体送達および免疫療法のストラテジーは、損傷を受けた中枢神経系内の再生が、ミエリンインヒビターの活性を打ち消すことによってある程度得られるということの「概念を証明する(proof-of- concept)」証拠を提供している(Bregman et al. (1995) Nature 378:498-501:非特許文献4; Schnell and Schwab (1990) Nature 343:269-72:非特許文献5)。
現在までに、以下の3種のミエリン分子が、軸策成長の強力なインヒビターであると報告されている:1)ミエリン結合糖タンパク質(MAG)(McKerracher et al. (1994) Neuron 13(4):805-11:非特許文献6; Mukhopadhyay et al. (1994) Neuron 13(3):757- 67:非特許文献7)、2)Nogo(例えば、Nogo−A(例えば、Nogo−Aの66残基の細胞外ドメイン(Nogo−66))(Chen et al. (2000) Nature 403:434-39:非特許文献8; GrandPre et al. (2000) Nature 403:439-44:非特許文献9; Prinjha et al. (2000) Nature 403:383-84:非特許文献10)、および3)希突起神経膠細胞ミエリン糖タンパク質(Wang et al. (2002) Nature 417:941-44:非特許文献11)。Nogoレセプター1(NgR1)を含むニューロン中のレセプター複合体(Domeniconi et al. (2002) Neuron 35(2):283-90:非特許文献12; Fournier et al. (2001) Nature 409:341-46:非特許文献13; Liu et al. (2002) Science 297:1190-93:非特許文献14; Wang et al. (2002) Nature 420:74-78:非特許文献15)、ガングリオシドGT1b(Collins et al. (1997) J. Biol. Chem. 272(2): 1248-55:非特許文献16; Vinson et al. (2001) J. Biol. Chem. 276(23):20280-85:非特許文献17)、低親和性p75ニューロトロフィンレセプター(p75NTR)(Wang et al. (2002) Nature 420:74- 78:非特許文献15; Wong et al. (2002) Nat. Neurosci. 5(12): 1302-08:非特許文献18)、およびLingo−1(Mi et al. (2004) Nat. Neurosci. 7(3):221-28:非特許文献19)は、全ての3種の阻害分子に対する反応の媒介に関係付けられている。重要なことに、レセプター複合体へ結合することが、各インヒビターが阻害活性を媒介するために必要とされる。
多くの研究が、潜在的な治療標的としてのNgR1の重要性を示している(McGee and Strittmatter (2003) Trends Neurosci. 26(4): 193- 98:非特許文献20)。例えば、NgR1の可溶性細胞外ドメインは、多くの範例においてミエリンの阻害活性をアンタゴナイズすることができ(Fournier et al. (2002) J. Neurosci. 22(20):8876-83:非特許文献21)、Nogo−Aに由来するペプチド(例えば、Nogo−66のフラグメント(例えば、NEP1−40))もまた、おそらくレセプターを活性化するのではなくレセプターに結合することによって、軸策再生を促進する(GrandPre et al. (2002) Nature 417:547-51:非特許文献22)。NgR1は、顕著なロイシンリッチリピート(LRR)ドメインを有し、このドメインは9個の相同性の高いLRRモジュラーをキャップ形成するアミノ酸末端およびカルボキシ末端のLRRモジュラーで構成される。2つのグループが、最近、この結晶構造を決定している(Barton et al. (2003) EMBO J. 22(13):3291-302:非特許文献23; He et al. (2003) Neuron 38(2): 177-85:非特許文献24)。欠失分析の研究から、上記レセプターの完全なLRRドメインは、Nogo−66、MAG、およびNgR1がそれ自身と結合するのに重要であることが示唆されている。
1種以上のNgR1リガンド(このリガンドは、軸策成長インヒビターでもあり得る)とNgR1との相互作用および/またはより高次のレセプター−シグナル伝達複合体の形成に干渉する因子は、例えば、NgR1リガンド媒介性の軸策成長阻害をアンタゴナイズする(例えば、逆転する、低下する、低減する、妨げる、など)ための治療上の可能性を有し得、および/または有用な生物学的なツールであり得る。この文脈において、機能モチーフがNgR1上で同定することができる場合、生物学的に活性なペプチド模倣物が、特異的なアンタゴニストとして開発され得るか、または薬物を見出すプロセスにおいて有用なツールとして役立つ場合がある(一般的には、例えば、Hruby (2002) Nat. Rev. Drug Discov. 1(11):847-58:非特許文献25を参照のこと)。しかし、従来の欠失変異誘発によって小さい機能モチーフを同定する試みは、制限されている。なぜならば、NgR1の全体的に「バナナ」のような形状の構造が、ロイシンリッチリピート内の変異によって簡単に乱される可能性があるからである。本発明は、欠失変異誘発分析によって直面する問題を回避し、NgR1の機能モチーフを同定する。従って、本発明は、例えば、MAG、希突起神経膠細胞ミエリン糖タンパク質、Nogo−AなどのNgR1リガンド(これらはまた、軸策成長インヒビターでもある)に対するアンタゴニストとしてのペプチド模倣物を提供する。活性なペプチド模倣物(すなわち、アンタゴニスト薬物)は、例えば、脳卒中、いくつかの他の形態の外傷性脳損傷および/または脊髄損傷などに起因した、軸策発芽(axonal sprouting)または長い範囲の成長が機能を回復し得る種々の状態(例えば、損傷を受けた中枢神経系)に対する治療剤となることができる(例えば、Wiessner et al. (2003) J. Cereb. Blood Flow Metab. 23(2):154-65:非特許文献26; Moon and Bunge (2005) J. Neurol. Phys. Ther. 29:55-69:非特許文献27を参照のこと)。
Berry (1982) Bibl. Anat. 23:1-11 Caroni and Schwab (1988) Neuron 1(1): 85-96 Caroni and Schwab (1988) J. Cell Biol. 106(4):1281-88 Bregman et al. (1995) Nature 378:498-501 Schnell and Schwab (1990) Nature 343:269-72 McKerracher et al. (1994) Neuron 13(4):805-11 Mukhopadhyay et al. (1994) Neuron 13(3):757- 67 Chen et al. (2000) Nature 403:434-39 GrandPre et al. (2000) Nature 403:439-44 Prinjha et al. (2000) Nature 403:383-84 Wang et al. (2002) Nature 417:941-44 Domeniconi et al. (2002) Neuron 35(2):283-90 Fournier et al. (2001) Nature 409:341-46 Liu et al. (2002) Science 297:1190-93 Wang et al. (2002) Nature 420:74-78 Collins et al. (1997) J. Biol. Chem. 272(2): 1248-55 Vinson et al. (2001) J. Biol. Chem. 276(23):20280-85 Wong et al. (2002) Nat. Neurosci. 5(12): 1302-08 Mi et al. (2004) Nat. Neurosci. 7(3):221-28 McGee and Strittmatter (2003) Trends Neurosci. 26(4): 193- 98 Fournier et al. (2002) J. Neurosci. 22(20):8876-83 GrandPre et al. (2002) Nature 417:547-51 Barton et al. (2003) EMBO J. 22(13):3291-302 He et al. (2003) Neuron 38(2): 177-85 Hruby (2002) Nat. Rev. Drug Discov. 1(11):847-58 Wiessner et al. (2003) J. Cereb. Blood Flow Metab. 23(2):154-65 Moon and Bunge (2005) J. Neurol. Phys. Ther. 29:55-69
(発明の要旨)
本発明は、Nogoレセプター1(NgR1)内の機能モチーフの同定に基づいている。本発明はまた、そのような機能モチーフを模倣するペプチドを使用して、軸策成長インヒビターでもあるNgR1リガンド(NgR1L)(例えば、ミエリン結合糖タンパク質、希突起神経膠細胞ミエリン糖タンパク質、Nogo−A、Nogo−66、Nogoレセプターに対する抗体、GT1bに対する抗体、p75ニュートロフィンレセプターに対する抗体およびLingo−1に対する抗体など)をアンタゴナイズすることに基づく。1つの実施形態において、NgR1の推定上の機能モチーフおよび/または実際の機能モチーフは、YNEPKVT(配列番号2および8)、LQKFRGSS(配列番号14および16)、SLPQRLA(配列番号4)、NLPQRLA(配列番号10)およびAGRDLKR(配列番号6および12)からなる群より選択されるアミノ酸配列を有する、ならびに/あるいは本質的にこれらのアミノ酸配列からなる。本発明の別の実施形態において、本発明のNgR1の推定上の機能モチーフおよび/または実際の機能モチーフのペプチド模倣物は、1以上のNgR1リガンド(NgR1L)に対するアンタゴニストとして、すなわち、少なくとも1種のNgR1Lに対するアンタゴニストとして提供される。例えば、本発明は、YNEPKVT(配列番号2および8)、LQKFRGSS(配列番号14および16)、SLPQRLA(配列番号4)、NLPQRLA(配列番号10)、AGRDLKR(配列番号6および12)のアミノ酸配列およびその活性フラグメントのアミノ酸配列からなる群より選択されるアミノ酸配列を含むポリペプチドを含む、NgR1Lに対するアンタゴニスト(すなわち、少なくとも1種のNgR1Lに対するアンタゴニスト)を提供する。
1つの実施形態において、本発明は、アミノ酸配列KFRG、アミノ酸配列GRFK、配列番号14のアミノ酸配列、配列番号18のアミノ酸配列、配列番号22のアミノ酸配列、配列番号37のアミノ酸配列、およびその活性フラグメントのアミノ酸配列からなる群より選択されるアミノ酸配列を含むポリペプチドを含む、NgR1リガンドに対するアンタゴニストを提供する。本発明のいくつかの実施形態において、NgR1リガンドに対するアンタゴニストは、アミノ酸配列LQKFRGSS(配列番号14および16)、KFRGS(配列番号18および20)およびQKFRG(配列番号22および24)からなる群より選択されるアミノ酸配列を含むポリペプチドを含む。他の実施形態において、本発明のアンタゴニストは、アセチル化および/またはアミドブロック化(amide blocked)されている。他の実施形態において、本発明のアンタゴニストは、(例えば、ホモデティック環化(homodetic cyclization)またはジスルフィド結合を介して)環化されている。例えば、1つの実施形態において、本発明は、アミノ酸配列KFRG(配列番号26)を含むポリペプチドを含む、NgR1Lに対するアンタゴニストを提供する。ここでこのポリペプチドは、例えばホモデティック環化によって環化されており、このホモデティック環化は上記環が真正ペプチド結合のアミノ酸残基のみからなる環化の形態である。別の実施形態において、上記アンタゴニストは、少なくとも1種のDアミノ酸を含む。別の実施形態において、上記アンタゴニストは、SGRFKQ(配列番号37;ホモデティック環状ポリペプチド(c[ ])を含む本発明のアンタゴニストの代替的な表示であって、D型の非天然のアミノ酸(小文字)を含む配列番号37のアミノ酸配列、すなわちc[sGrfkq]を含む)またはその活性フラグメントのアミノ酸配列を含む。
他の実施形態において、本発明のアンタゴニストは、ジスルフィド結合によって環化されている。1つの実施形態において、本発明は、配列番号31のアミノ酸配列、配列番号32のアミノ酸配列、配列番号33のアミノ酸配列、配列番号34のアミノ酸配列およびその活性フラグメントのアミノ酸配列からなる群より選択されるアミノ酸配列を含むポリペプチドを含む、NgR1リガンドに対する環化アンタゴニストを提供する。1つの実施形態において、本発明は、CLQKFRGSSCのアミノ酸配列(配列番号31)を含むポリペプチドを含む、少なくとも1種のNgR1リガンドのアンタゴニストを提供する。別の実施形態において、上記アンタゴニストは、CKFRGSCのアミノ酸配列(配列番号32)を含むポリペプチドを含む。別の実施形態において、上記アンタゴニストは、CQKFRGCのアミノ酸配列(配列番号33)を含むポリペプチドを含む。別の実施形態において、上記アンタゴニストは、CKFRGCのアミノ酸配列(配列番号34)を含むポリペプチドを含む。いくつかの実施形態において、本発明のアンタゴニストは、少なくとも1つのDアミノ酸を含む。他の実施形態において、本発明のアンタゴニストは、アセチル化および/またはアミドブロック化されている。別の実施形態において、上に記載されたアンタゴニストは、ミエリン結合糖タンパク質、希突起神経膠細胞ミエリン糖タンパク質、Nogo−A、Nogo−66、Nogoレセプターに対する抗体、GT1bに対する抗体、p75ニュートロフィンレセプターに対する抗体およびLingo−1に対する抗体からなる群より選択されるNgR1リガンドのNgR1結合フラグメントをアンタゴナイズする。
本発明はまた、本発明のアンタゴニストを使用する方法、例えば、他のアンタゴニスト(例えば、試験化合物)についてスクリーニングする方法、およびサンプルまたは被験体(例えば、ヒト被験体)中のNgR1リガンド媒介性の軸策成長阻害をアンタゴナイズする方法を提供する。1つの実施形態において、本発明は、NgR1リガンドをアンタゴナイズする化合物についてスクリーニングする方法を提供し、この方法は、NGR1リガンドと本発明のアンタゴニストとを含むサンプルを上記化合物と接触させる工程;およびそのサンプル中のNgR1リガンドと本発明のアンタゴニストとの間の相互作用が、上記化合物に接触されていないサンプル中のNgR1リガンドと本発明のアンタゴニストとの相互作用と比較して低下しているか否かを決定する工程を包含する。ここで上記化合物に接触されたサンプル中のNgR1リガンドと本発明のアンタゴニストとの相互作用が低下することによって、その化合物が本発明のアンタゴニストと競合するものであると同定される。これらの方法のいくつかの実施形態において、上記アンタゴニストは、アミノ酸配列KFRG、アミノ酸配列GRFK、配列番号14のアミノ酸配列、配列番号18のアミノ酸配列、配列番号22のアミノ酸配列、配列番号37のアミノ酸配列、およびこれらの活性フラグメントのアミノ酸配列からなる群より選択されるアミノ酸配列を含むポリペプチドを含む。さらに、幾つかの実施形態において、上記化合物は、少なくとも1種のNgR1リガンドをアンタゴナイズするものとしてさらに同定される。
本発明はまた、サンプル中のNgR1リガンド媒介性の軸策成長阻害をアンタゴナイズする方法を提供する。この方法は、上記サンプルと本発明のアンタゴニストを接触させる工程を包含する。1つの実施形態において、少なくとも1種のNgR1リガンドに対するアンタゴニストは、NgR1の機能モチーフを模倣するペプチドである。本発明はまた、サンプル中の軸策成長の阻害をアンタゴナイズする方法を提供する。この方法は、上記サンプルを、アミノ酸配列KFRG、アミノ酸配列GRFK、配列番号14のアミノ酸配列、配列番号18のアミノ酸配列、配列番号22のアミノ酸配列、配列番号37のアミノ酸配列、およびこれらの活性フラグメントのアミノ酸配列からなる群より選択されるアミノ酸配列を含むポリペプチドを含むアンタゴニストと接触させる工程を含む。いくつかの実施形態において、軸策成長の阻害は、少なくとも1種のNgR1リガンドによって媒介されている。さらに、いくつかの実施形態において、軸策成長の阻害のアンタゴナイズは、軸策の再生をもたらす。
1つの実施形態において、本発明は、被験体(例えば、ヒト被験体)において軸策を再生する方法および/または軸策成長の阻害をアンタゴナイズする方法を提供する。この方法は、本発明のアンタゴニストを上記被験体に投与する工程を含む。例えば、本発明は、被験体において軸策成長の阻害をアンタゴナイズする方法を提供する。この方法は、少なくとも1種のNgR1リガンドに対するアンタゴニストの有効量を上記被験体に投与する工程を含み、例えば、ここでその少なくとも1種のNgR1リガンドに対するアンタゴニストは、NgR1の機能モチーフを模倣するペプチドである。別の実施形態において、本発明は、被験体において軸策成長の阻害をアンタゴナイズする方法を提供する。この方法は、有効量のアンタゴニストを上記被験体に投与する工程を含み、このアンタゴニストは、アミノ酸配列KFRG、アミノ酸配列GRFK、配列番号14のアミノ酸配列、配列番号18のアミノ酸配列、配列番号22のアミノ酸配列、配列番号37のアミノ酸配列、およびこれらの活性フラグメントのアミノ酸配列からなる群より選択されるアミノ酸配列を含むポリペプチドを含む。いくつかの実施形態において、軸策成長の阻害は、少なくとも1種のNgR1リガンドによって媒介される。他の実施形態において、軸策成長の阻害のアンタゴナイズは、軸策の再生をもたらす。別の実施形態において、被験体において軸策を再生する方法および/または軸策成長の阻害をアンタゴナイズする方法は、本発明のアンタゴニストを上記被験体に投与する工程を含む。ここでその被験体は、中枢神経系に対する損傷を受けており、例えば、その被験体は、脳卒中および/または外傷性の脳損傷および/または脊髄損傷などのいくつかの他の形態に罹患している。別の実施形態において、上記被験体は、神経変性疾患(例えば、多発性硬化症、パーキンソン病、アルツハイマー病など)に罹患しているか、神経変性疾患を罹患したことがある。
さらに、本発明は、本発明の方法において使用するための、本発明のアンタゴニストを含む医薬組成物およびそのような組成物を投与する経路を提供する。いくつかの実施形態において、本発明の医薬組成物は、薬学的に許容可能なキャリアと、アミノ酸配列KFRG、アミノ酸配列GRFK、配列番号14のアミノ酸配列、配列番号18のアミノ酸配列、配列番号22のアミノ酸配列、配列番号37のアミノ酸配列、およびこれらの活性フラグメントのアミノ酸配列からなる群より選択されるアミノ酸配列を含むポリペプチドを含むアンタゴニストとを含有する。
本発明はまた、配列番号2のアミノ酸配列、配列番号4のアミノ酸配列、配列番号6のアミノ酸配列、配列番号10のアミノ酸配列、およびこれらの活性フラグメントのアミノ酸配列からなる群より選択されるアミノ酸配列を含むポリペプチドを含むNgR1リガンドに対するアンタゴニストを提供する。いくつかの実施形態において、上記ポリペプチドは、(例えば、ジスルフィド結合などを介して)環化されている。
本発明はまた、配列番号2、配列番号4、配列番号6、配列番号8、配列番号10、配列番号12、配列番号14、配列番号16、配列番号18、配列番号20、配列番号22、配列番号24、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号33、配列番号34、配列番号37のアミノ酸配列およびその活性フラグメントのアミノ酸配列からなる群より選択されるアミノ酸配列を含むポリペプチドに特異的に結合し得る単離された抗体を提供する。いくつかの実施形態において、上記抗体は、少なくとも1種のNgR1リガンドに対するアンタゴニストを含む免疫原に対する応答において産生される。また、少なくとも1種のNgR1リガンドに対するアンタゴニストに特異的に結合し得る単離された抗体も提供される。
本発明はまた、本明細書において開示される方法の実践を助けるための本発明のアンタゴニストを含むキットを提供する。
(発明の詳細な説明)
従来の欠失分析によって提示される制限は、Nogoレセプター1(NgR1)中の推定上の機能モチーフおよび/または実際の機能モチーフを同定するための合理的なアプローチを採用することによって克服された(実施例2.1を参照のこと)。このアプローチに基づいて、NgR1のLRR構造のカルボキシ末端領域において露出されたループを模倣する3つの独立した小さく束縛されたペプチド(small-constrained peptide)が同定された。これらのペプチドは、NgR1リガンド(例えば、ミエリン結合糖タンパク質、希突起神経膠細胞ミエリン糖タンパク質、Nogo−A、Nogo−66、Nogoレセプターに対する抗体、GT1bに対する抗体、p75ニュートロフィンレセプターに対する抗体およびLingo−1に対する抗体)に対するアンタゴニストとして作用し得る。すなわち、これらのペプチドは、ニューロン中のNgR1複合体に結合するNgR1リガンドの生物学的な結果(例えば、軸策成長の阻害(実施例2.2〜2.4)および/またはより高次のレセプター−シグナル伝達複合体の形成)をアンタゴナイズ(例えば、逆転する、低下する、低減する、妨げる、など)するように作用し得る。従って、本発明は、推定上の機能モチーフおよび/または実際の機能モチーフおよび/または模倣ペプチドアンタゴニストに関するポリヌクレオチドならびポリペプチドを提供する。
(ポリヌクレオチドおよびポリペプチド)
本発明は、Nogoレセプター1(NgR1)の推定上の機能ドメインおよび/または実際の機能ドメインと相同な、新規の単離および精製されたポリヌクレオチドとポリペプチドとを提供する。NgR1の推定上の機能ドメインおよび/または実際の機能ドメインに対するペプチド模倣物が、NgR1リガンドに対するアンタゴニストとして、すなわちNgR1に結合するNgR1リガンドの生物学的効果を阻害するために使用することができることは、本発明の一部である。
例えば、本発明は、NgR1リガンドアンタゴニストとして機能し得る3つの推定上のNgR1機能モチーフ(本明細書において「NRL1」、「NRL3」および「NRL4」と称される)をコードする精製および単離されたポリヌクレオチドを提供する。本発明の好ましいDNA配列としては、ゲノム配列およびcDNA配列ならびに化学的に合成されたDNA配列が挙げられる。
ヒトNRL1(hNRL1)、ヒトNRL3(hNRL3)およびヒトNRL4(hNRL4)をコードするcDNA(ヒトcDNAと称される)のヌクレオチド配列は、それぞれ配列番号1、配列番号3および配列番号5に記載されている。本発明のポリヌクレオチドとしてはまた、ストリジェントな条件下で配列番号1、配列番号3もしくは配列番号5にハイブリダイズするポリヌクレオチド、および/またはhNRL1、hNRL3もしくはhNRL4それぞれの実質的な生物学的活性を保持するポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、あるいはその相補体が挙げられる。本発明のポリヌクレオチドとしてはまた、少なくとも12個の連続するヌクレオチドを含む、配列番号1、配列番号3または配列番号5に記載の配列の連続部分が挙げられる。
hNRL1、hNRL3およびhNRL4のアミノ酸配列は、それぞれ配列番号2、配列番号4および配列番号6に記載されている。本発明のポリペプチドとしてはまた、配列番号2、配列番号4および配列番号6に記載の任意の配列の連続部分が挙げられ、少なくとも4個の連続するアミノ酸を含む。本発明のポリペプチドとしてはまた、配列番号2、配列番号4および配列番号6に記載の任意の配列(その連続部分を含む)も挙げられ、上記ポリペプチドにおいて1以上のLアミノ酸は、その対応するDアミノ酸で置き換えられている。本発明のポリペプチドとしてはまた、全長のヒトhNRL1、hNRL3およびhNRL4それぞれの実質的な生物学的活性を保持する、配列番号2、配列番号4および配列番号6に記載の任意の配列の任意の連続部分(すなわち、活性フラグメント)が挙げられる。さらに、本発明のポリペプチドは、周知の方法を使用してアセチル化および/またはアミドブロック化することができる。本発明のポリヌクレオチドとしてはまた、上記に記載のヒト起源のポリヌクレオチドに加えて、配列番号2、配列番号4もしくは配列番号6に記載の任意のアミノ酸配列またはその連続部分(例えば、その活性フラグメント)をコードするポリヌクレオチドと、上記に記載のヒト起源のポリヌクレオチドとは周知の遺伝コードの縮重に起因してのみ異なるポリヌクレオチドとが挙げられる。
ラットNRL1(rNRL1)、ラットNRL3(rNRL3)およびラットNRL4(rNRL4)をコードするcDNA(ラットcDNAと称される)のヌクレオチド配列は、それぞれ配列番号7、配列番号9および配列番号11に記載されている。本発明のポリヌクレオチドとしてはまた、ストリジェントな条件下で配列番号7、配列番号9もしくは配列番号11にハイブリダイズするポリヌクレオチド、および/またはrNRL1、rNRL3もしくはrNRL4それぞれの実質的な生物学的活性を保持するポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、あるいはその相補体が挙げられる。本発明のポリヌクレオチドとしてはまた、配列番号7、配列番号9または配列番号11に記載の配列の連続部分が挙げられ、少なくとも12個の連続するヌクレオチドを含む。
rNRL1、rNRL3およびrNRL4のアミノ酸配列は、それぞれ配列番号8、配列番号10および配列番号12に記載されている。本発明のポリペプチドとしては、配列番号8、配列番号10および配列番号12に記載の任意の配列の連続部分が挙げられ、少なくとも4個の連続するアミノ酸を含む。本発明のポリペプチドとしてはまた、配列番号8、配列番号10および配列番号12に記載の任意の配列(その連続部分を含む)も挙げられ、上記ポリペプチドにおいて1以上のLアミノ酸は、その対応するDアミノ酸で置き換えられている。本発明のポリペプチドとしてはまた、全長のrNRL1、rNRL3およびrNRL4それぞれの実質的な生物学的活性を保持する、配列番号8、配列番号10および配列番号12に記載の任意の配列の任意の連続部分(すなわち、活性フラグメント)が挙げられる。さらに、本発明のポリペプチドは、周知の方法を使用してアセチル化および/またはアミドブロック化することができる。本発明のポリヌクレオチドとしてはまた、上記に記載のラット起源のポリヌクレオチドに加えて、配列番号8、配列番号10および配列番号12に記載の任意のアミノ酸配列またはその連続部分(例えば、その活性フラグメント)をコードするポリヌクレオチドと、上記に記載のラット起源のポリヌクレオチドとは周知の遺伝コードの縮重に起因してのみ異なるポリヌクレオチドとが挙げられる。
本発明はまた、NgR1リガンドに対する模倣ペプチドアンタゴニストとして使用することができる新規なNgR1機能モチーフ(本明細書において「NRL2」と称される)をコードする精製および単離されたポリヌクレオチドを提供する。本発明の好ましいDNA配列としては、ゲノム配列およびcDNA配列ならびに化学的に合成されたDNA配列が挙げられる。
ヒトNRL2(hNRL2)をコードするcDNA(ヒトcDNAと称される)のヌクレオチド配列は、配列番号13に記載されている。本発明のポリヌクレオチドとしてはまた、ストリジェントな条件下で配列番号13にハイブリダイズするポリヌクレオチド、および/もしくはhNRL2の実質的な生物学的活性を保持するポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、またはその相補体が挙げられる。本発明のポリヌクレオチドとしてはまた、少なくとも12個の連続するヌクレオチドを含む、配列番号13に記載の配列の連続部分が挙げられる。
hNRL2のアミノ酸配列は、配列番号14に記載されている。本発明のポリペプチドとしてはまた、少なくとも4個の連続するアミノ酸を含む、配列番号14に記載の配列の連続部分が挙げられる。本発明のポリペプチドとしてはまた、配列番号14に記載の配列(その連続部分を含む)も挙げられ、上記ポリペプチドにおいて1以上のLアミノ酸は、その対応するDアミノ酸で置き換えられている。本発明のポリペプチドとしてはまた、全長のhNRL2の実質的な生物学的活性を保持する配列番号14に記載の配列の任意の連続部分(すなわち、活性フラグメント)(例えば、KFRG(すなわち、配列番号26))が挙げられる。さらに、本発明のポリペプチドは、周知の方法を使用してアセチル化および/またはアミドブロック化することができる。本発明のポリヌクレオチドとしてはまた、上記に記載のヒト起源のポリヌクレオチドに加えて、配列番号14に記載のアミノ酸配列またはその連続部分(例えば、その活性フラグメント)をコードするポリヌクレオチドと、上記に記載のヒト起源のポリヌクレオチドとは周知の遺伝コードの縮重に起因してのみ異なるポリヌクレオチドとが挙げられる。
ラットNRL2(rNRL2)をコードするcDNA(ラットcDNAと称される)のヌクレオチド配列は、配列番号15に記載されている。本発明のポリヌクレオチドとしてはまた、ストリジェントな条件下で配列番号15にハイブリダイズするポリヌクレオチド、および/もしくはrNRL2の実質的な生物学的活性を保持するポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、またはその相補体が挙げられる。本発明のポリヌクレオチドとしてはまた、少なくとも12個の連続するヌクレオチドを含む、配列番号15に記載の配列の連続部分が挙げられる。
rNRL2のアミノ酸配列は、配列番号16に記載されている。本発明のポリペプチドとしてはまた、少なくとも4個の連続するアミノ酸を含む、配列番号16に記載の配列の連続部分が挙げられる。本発明のポリペプチドとしてはまた、配列番号16に記載の配列(その連続部分を含む)も挙げられ、上記ポリペプチドにおいて1以上のLアミノ酸は、その対応するDアミノ酸で置き換えられている。本発明のポリペプチドとしてはまた、全長のrNRL2の実質的な生物学的活性を保持する配列番号16に記載の配列の任意の連続部分(すなわち、活性フラグメント)(例えば、KFRG(すなわち、配列番号26))が挙げられる。さらに、本発明のポリペプチドは、周知の方法を使用してアセチル化および/またはアミドブロック化することができる。本発明のポリヌクレオチドとしてはまた、上記に記載のラット起源のポリヌクレオチドに加えて、配列番号16に記載のアミノ酸配列またはその連続部分(例えば、その活性フラグメント)をコードするポリヌクレオチドと、上記に記載のラット起源のポリヌクレオチドとは周知の遺伝コードの縮重に起因してのみ異なるポリヌクレオチドとが挙げられる。
本発明はまた、NgR1リガンドに対する新規な模倣ペプチドアンタゴニスト(本明細書において「NRL2a」と称される)をコードする精製および単離されたポリヌクレオチドを提供する。本発明の好ましいDNA配列としては、ゲノム配列およびcDNA配列ならびに化学的に合成されたDNA配列が挙げられる。
ヒトNRL2a(hNRL2a)をコードするcDNA(ヒトcDNAと称される)のヌクレオチド配列は、配列番号17に記載されている。本発明のポリヌクレオチドとしてはまた、ストリジェントな条件下で配列番号17にハイブリダイズするポリヌクレオチド、および/もしくはhNRL2aの実質的な生物学的活性を保持するポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、またはその相補体が挙げられる。本発明のポリヌクレオチドとしてはまた、少なくとも12個の連続するヌクレオチドを含む、配列番号17に記載の配列の連続部分が挙げられる。
hNRL2aのアミノ酸配列は、配列番号18に記載されている。本発明のポリペプチドとしてはまた、少なくとも4個の連続するアミノ酸を含む、配列番号18に記載の配列の連続部分が挙げられる。本発明のポリペプチドとしてはまた、配列番号18に記載の配列(その連続部分を含む)も挙げられ、上記ポリペプチドにおいて1以上のLアミノ酸は、その対応するDアミノ酸で置き換えられている。本発明のポリペプチドとしてはまた、全長のhNRL2の実質的な生物学的活性を保持する配列番号18に記載の配列の任意の連続部分(すなわち、活性フラグメント)(例えば、KFRG(すなわち、配列番号26))が挙げられる。さらに、本発明のポリペプチドは、周知の方法を使用してアセチル化および/またはアミドブロック化することができる。本発明のポリヌクレオチドとしてはまた、上記に記載のヒト起源のポリヌクレオチドに加えて、配列番号18に記載のアミノ酸配列またはその連続部分(例えば、その活性フラグメント)をコードするポリヌクレオチドと、上記に記載のヒト起源のポリヌクレオチドとは周知の遺伝コードの縮重に起因してのみ異なるポリヌクレオチドとが挙げられる。
ラットNRL2a(rNRL2a)をコードするcDNA(ラットcDNAと称される)のヌクレオチド配列は、配列番号19に記載されている。本発明のポリヌクレオチドとしてはまた、ストリジェントな条件下で配列番号19にハイブリダイズするポリヌクレオチド、および/またはrNRL2aの実質的な生物学的活性を保持するポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、またはその相補体が挙げられる。本発明のポリヌクレオチドとしてはまた、少なくとも12個の連続するヌクレオチドを含む、配列番号19に記載の配列の連続部分が挙げられる。
rNRL2aのアミノ酸配列は、配列番号20に記載されている。本発明のポリペプチドとしてはまた、少なくとも4個の連続するアミノ酸を含む、配列番号20に記載の配列の連続部分が挙げられる。本発明のポリペプチドとしてはまた、配列番号20に記載の配列(その連続部分を含む)も挙げられ、上記ポリペプチドにおいて1以上のLアミノ酸は、その対応するDアミノ酸で置き換えられている。本発明のポリペプチドとしてはまた、全長のrNRL2aの実質的な生物学的活性を保持する配列番号20に記載の配列の任意の連続部分(すなわち、活性フラグメント)(例えば、KFRG(すなわち、配列番号26))が挙げられる。さらに、本発明のポリペプチドは、周知の方法を使用してアセチル化および/またはアミドブロック化することができる。本発明のポリヌクレオチドとしてはまた、上記に記載のラット起源のポリヌクレオチドに加えて、配列番号20に記載のアミノ酸配列またはその連続部分をコードするポリヌクレオチドと、上記に記載のラット起源のポリヌクレオチドとは周知の遺伝コードの縮重に起因してのみ異なるポリヌクレオチドとが挙げられる。
本発明はまた、NgR1リガンドに対する別の新規な模倣ペプチドアンタゴニスト(本明細書において「NRL2b」と称される)をコードする精製および単離されたポリヌクレオチドを提供する。本発明の好ましいDNA配列としては、ゲノム配列およびcDNA配列ならびに化学的に合成されたDNA配列が挙げられる。
ヒトNRL2b(hNRL2b)をコードするcDNA(ヒトcDNAと称される)のヌクレオチド配列は、配列番号21に記載されている。本発明のポリヌクレオチドとしてはまた、ストリジェントな条件下で配列番号21にハイブリダイズするポリヌクレオチド、および/もしくはhNRL2bの実質的な生物学的活性を保持するポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、またはその相補体が挙げられる。本発明のポリヌクレオチドとしてはまた、少なくとも12個の連続するヌクレオチドを含む、配列番号21に記載の配列の連続部分が挙げられる。
hNRL2bのアミノ酸配列は、配列番号22に記載されている。本発明のポリペプチドとしてはまた、少なくとも4個の連続するアミノ酸を含む、配列番号22に記載の配列の連続部分が挙げられる。本発明のポリペプチドとしてはまた、配列番号22に記載の配列(その連続部分を含む)も挙げられ、上記ポリペプチドにおいて1以上のLアミノ酸は、その対応するDアミノ酸で置き換えられている。本発明のポリペプチドとしてはまた、全長のhNRL2bの実質的な生物学的活性を保持する配列番号22に記載の配列の任意の連続部分(すなわち、活性フラグメント)(例えば、KFRG(すなわち、配列番号26))が挙げられる。さらに、本発明のポリペプチドは、周知の方法を使用してアセチル化および/またはアミドブロック化することができる。本発明のポリヌクレオチドとしてはまた、上記に記載のヒト起源のポリヌクレオチドに加えて、配列番号22に記載のアミノ酸配列またはその連続部分をコードするポリヌクレオチドと、上記に記載のヒト起源のポリヌクレオチドとは周知の遺伝コードの縮重に起因してのみ異なるポリヌクレオチドとが挙げられる。
ラットNRL2b(rNRL2b)をコードするcDNA(ラットcDNAと称される)のヌクレオチド配列は、配列番号23に記載されている。本発明のポリヌクレオチドとしてはまた、ストリジェントな条件下で配列番号23にハイブリダイズするポリヌクレオチド、および/もしくはrNRL2bの実質的な生物学的活性を保持するポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、またはその相補体が挙げられる。本発明のポリヌクレオチドとしてはまた、少なくとも12個の連続するヌクレオチドを含む、配列番号23に記載の配列の連続部分が挙げられる。
rNRL2bのアミノ酸配列は、配列番号24に記載されている。本発明のポリペプチドとしてはまた、少なくとも4個の連続するアミノ酸を含む、配列番号24に記載の配列の連続部分が挙げられる。本発明のポリペプチドとしてはまた、配列番号24に記載の配列(その連続部分を含む)も挙げられ、上記ポリペプチドにおいて1以上のLアミノ酸は、その対応するDアミノ酸で置き換えられている。本発明のポリペプチドとしてはまた、全長のrNRL2bの実質的な生物学的活性を保持する配列番号24に記載の配列の任意の連続部分(すなわち、活性フラグメント)(例えば、KFRG(配列番号26))が挙げられる。さらに、本発明のポリペプチドは、周知の方法を使用してアセチル化および/またはアミドブロック化することができる。本発明のポリヌクレオチドとしてはまた、上記に記載のラット起源のポリヌクレオチドに加えて、配列番号24に記載のアミノ酸配列またはその連続部分をコードするポリヌクレオチドと、上記に記載のラット起源のポリヌクレオチドとは周知の遺伝コードの縮重に起因してのみ異なるポリヌクレオチドとが挙げられる。
本発明はまた、新規なNgR1機能モチーフおよび本発明の模倣ペプチドアンタゴニストをコードする精製および単離されたポリヌクレオチドを提供する(例えば、NRL2、NRL2aおよびNRL2bならびに環化模倣ペプチド)。本発明の好ましいDNA配列としては、ゲノム配列およびcDNA配列ならびに化学的に合成されたDNA配列が挙げられる。当業者は、本発明がまた、他の環化分子(例えば、NRL1、NRL3およびNRL4などに基づいた環化模倣ペプチド)を含むことを認識する。さらに、本発明のポリペプチドは、周知の方法を使用してアセチル化および/またはアミドブロック化することができる。
例えば、人工的に環化、アセチル化およびアミドブロック化したNRL2、NRL2aならびにNRL2bのアミノ酸配列が、それぞれ配列番号31、配列番号32および配列番号33に記載されている。本発明のポリペプチドとしてはまた、少なくとも4個の連続するアミノ酸を含む、配列番号31、配列番号32または配列番号33に記載の配列の任意の連続部分が挙げられる。本発明のポリペプチドとしてはまた、全長のNRL2、NLR2aまたはNRL2bの実質的な生物学的活性をそれぞれ保持する、配列番号31、配列番号32または配列番号32に記載の任意の配列の任意の連続部分(すなわち、活性フラグメント)(例えば、KFRG(配列番号26))が挙げられる。本発明の別のポリペプチドは、人工的に環化、アセチル化およびアミドブロック化されたKFRG(配列番号34)である。他の例の場合、人工的に環化、アセチル化およびアミドブロック化されたNRL1(ヒトまたはラット)、ヒトNRL3、ラットNRL3およびNRL4(ヒトまたはラット)のアミノ酸配列が、それぞれ配列番号27、配列番号28、配列番号29および配列番号30に記載されている。本発明のポリペプチドとしては、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号33または配列番号34に記載の任意の配列(その連続部分を含む)が挙げられ、上記ポリペプチドにおいて1以上のLアミノ酸は、その対応するDアミノ酸で置き換えられている。
配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号33または配列番号34に提供されるアミノ酸配列に基づいて、当業者は、このようなペプチドの各々をコードする1以上のDNA配列を決定することができる。従って、本発明のポリヌクレオチドとしてはまた、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号33もしくは配列番号34に記載のアミノ酸配列またはその連続部分をコードするポリヌクレオチド(例えば、ゲノム配列、cDNA配列および化学的に合成された配列)が挙げられる。
例えば、KFRGをコードするヌクレオチド配列は、配列番号25に記載されている。本発明のポリヌクレオチドとしてはまた、ストリジェントな条件下で配列番号25にハイブリダイズするポリヌクレオチド、および/もしくはKFRGの実質的な生物学的活性を保持するポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、またはその相補体が挙げられる。本発明のポリヌクレオチドとしてはまた、少なくとも9個の連続するヌクレオチドを含む、配列番号25に記載の配列の連続部分が挙げられる。
上記に記載したとおり、KFRGのアミノ酸配列は、配列番号26に記載されている。本発明のポリペプチドとしてはまた、少なくとも3個の連続するアミノ酸を含む、配列番号26に記載の配列の連続部分が挙げられる。本発明のポリペプチドとしてはまた、配列番号26に記載の配列(その連続部分を含む)が挙げられ、上記ポリペプチドにおいて1以上のLアミノ酸は、その対応するDアミノ酸で置き換えられている。本発明のポリペプチドとしてはまた、全長のヒトKFRGの実質的な生物学的活性を保持する配列番号26に記載の配列の任意の連続部分(すなわち、活性フラグメント)(例えば、KFR)が挙げられる。さらに、本発明のポリペプチドは、周知の方法を使用して環化、アセチル化および/またはアミドブロック化することができる。本発明のポリヌクレオチドとしてはまた、上記に記載のポリヌクレオチドに加えて、配列番号26に記載のアミノ酸配列またはその連続部分(例えば、その活性フラグメント)をコードするポリヌクレオチドと、上記に記載のポリヌクレオチドとは周知の遺伝コードの縮重に起因してのみ異なるポリヌクレオチドとが挙げられる。
本発明の単離ポリヌクレオチドは、開示されたポリヌクレオチドをコードする配列と同一の配列またはこれと類似した配列を有する核酸を同定および単離するためのハイブリダイゼーションプローブおよびプライマーとして使用することができる。核酸を同定および単離するためのハイブリダイゼーション方法としては、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)、サザンハイブリダイゼーションおよびノーザンハイブリダイゼーションが挙げられ、これらは当業者に周知である。
ハイブリダイゼーション反応は、異なるストリジェンシーの条件下で実施することができる。ハイブリダイゼーション反応のストリジェンシーは、任意の2つの核酸分子が互いにハイブリダイズする場合の困難性を包含する。好ましくは、ハイブリダイズする各ポリヌクレオチドは、低ストリジェントな条件、より好ましくはストリジェントな条件、最も好ましくは高ストリジェントな条件の下で、対応するポリヌクレオチドにハイブリダイズする。ストリジェンシー条件の例を以下の表1に示す:高ストリジェントな条件とは、少なくとも例えば条件A〜Fの程度にストリジェントである条件である;ストリジェントな条件とは、少なくとも例えば条件G〜Lの程度にストリジェントである条件である;そして低ストリジェントな条件とは、少なくとも例えば条件M〜Rの程度にストリジェントである条件である。
1ハイブリッドの長さは、ハイブリダイズするポリヌクレオチドのハイブリダイズ領域について予測したものである。未知配列の標的ポリヌクレオチドにポリヌクレオチドをハイブリダイズさせる場合、そのハイブリッドの長さは、ハイブリダイズするポリヌクレオチドの長さであることが想定される。既知配列のポリヌクレオチドをハイブリダイズさせる場合、そのハイブリッドの長さは、上記ポリヌクレオチドの配列を整列させて最適な配列相補性の領域を同定することによって決定することができる。
2SSPE(1×SSPEは、0.15M NaCl、10mM NaH2PO4、および1.25mM EDTA(pH7.4)である)は、ハイブリダイゼーションおよび洗浄の緩衝液中のSSC(1×SSCは、0.15M NaClおよび15mMクエン酸ナトリウムである)と置換することができる;洗浄は、ハイブリダイゼーションが完了した後に15分間実施される。
B *−TR *:長さが50塩基対未満であると予測されるハイブリッドのためのハイブリダイゼーション温度は、そのハイブリッドの融点(Tm)よりも5〜10℃低くするべきである(Tmは、以下の式に従って決定される)。長さが18塩基対未満のハイブリッドについては、Tm(℃)=2(A+T塩基の#)+4(G+C塩基の#)である。長さが18〜49塩基対の間のハイブリッドについては、Tm(℃)=81.5+16.6(log10Na+)+0.41(%G+C)−(600/N)である(Nは、ハイブリッド中の塩基の数であり、Na+は、ハイブリダイゼーション緩衝液中のナトリウムイオンの濃度である(1×SSCについてのNa+=0.165M))。
ポリヌクレオチドハイブリダイゼーションのためのストリジェンシー条件のさらなる例は、以下において提供される(これらは、本明細書において参考として援用される):Sambrook et al. (1989) Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Chs. 9 & 11, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, およびAusubel et al., 編 (1995) Current Protocols in Molecular Biology, Sects. 2.10 & 6.3-6.4, John Wiley & Sons, Inc.。
本発明の単離ポリヌクレオチドは、開示されたポリヌクレオチドと相同的なポリペプチドをコードする配列を有するDNAを同定および単離するためのハイブリダイゼーションプローブおよびプライマーとしても使用することができる。これらのホモログは、開示されたポリペプチドおよびポリヌクレオチドの種と異なる種から、または同じ種において単離されたポリヌクレオチドおよびポリペプチドであって、開示されたポリヌクレオチドおよびポリペプチドと顕著な配列類似性を有するものである。好ましくは、ポリヌクレオチドホモログは、開示されたポリヌクレオチドと少なくとも60%の配列同一性(より好ましくは少なくとも75%の同一性、最も好ましくは少なくとも90%の同一性)を有する一方、ポリペプチドホモログは、開示されたポリペプチドと少なくとも30%の配列同一性(より好ましくは少なくとも45%の同一性、最も好ましくは少なくとも60%の同一性)を有する。好ましくは、開示されたポリヌクレオチドおよびポリペプチドのホモログは、哺乳動物種から単離されたものである。
本発明の単離ポリヌクレオチドは、本発明のポリペプチドが発現する細胞および組織、ならびにそれらが発現する条件を同定するためのハイブリダイゼーションプローブおよびプライマーとしても使用することができる。
本発明の単離ポリヌクレオチドは、本発明のポリペプチドの組換え産生のための発現制御配列(例えば、pMT2およびpED発現ベクター)に作動可能に連結することができる。組換えタンパク質を発現する一般的方法は、当該分野で周知である。
多くの細胞型が、本発明のポリペプチドの組換え発現のための適切な宿主細胞として働くことができる。哺乳動物宿主細胞としては、例えば、COS細胞、CHO細胞、293細胞、A431細胞、3T3細胞、CV−1細胞、HeLa細胞、L細胞、BHK21細胞、HL−60細胞、U937細胞、HaK細胞、Jurkat細胞、正常な二倍体細胞、初代組織および初代外植片のインビトロ培養物に由来する細胞株が挙げられる。
代替的には、酵母などの低級な真核生物または原核生物において、本発明のポリペプチドを組換え産生することも可能である場合がある。適する可能性のある酵母株としては、Saccharomyces cerevisiae、Schizosaccharomyces pombe、Kluyveromyces株およびCandida株が挙げられる。適する可能性のある細菌株としては、Escherichia coli、Bacillus subtilisおよびSalmonella typhimuriumが挙げられる。本発明のポリペプチドが酵母または細菌において産生される場合、機能性を得るために、例えば、適切な部位のリン酸化またはグリコシル化によって産生されたポリペプチドを改変することが必要な場合がある。このような共有結合は、周知の化学的方法または酵素的方法を使用することによって達成することができる。
本発明のポリペプチドはまた、1つ以上の昆虫発現ベクター(例えば、バキュロウイルスベクター)中の適切な制御配列に本発明の単離ポリヌクレオチドを作動可能に連結し、昆虫細胞発現系を利用することによっても、組換え産生することができる。バキュロウイルス/Sf9発現系についての材料および方法は、キット形態で市販されている(例えば、MaxBac(登録商標)キット、Invitrogen, Carlsbad, CA)。
適切な宿主細胞において組換え発現させた後、次いで、本発明のポリペプチドは、公知の精製プロセス(例えば、ゲル濾過およびイオン交換クロマトグラフィー)を使用して培養培地または細胞抽出物から精製することができる。精製としてはまた、本発明のポリペプチドに結合することが知られている因子を用いたアフィニティークロマトグラフィーもが挙げられ得る。これらの精製プロセスもまた、天然の供給源から本発明のポリペプチドを精製するために使用することができる。
代替的には、本発明のポリペプチドは、精製を容易にする形態で組換え発現させることも可能である。例えば、上記ポリペプチドをマルトース結合タンパク質(MBP)、グルタチオン−S−トランスフェラーゼ(GST)またはチオレドキシン(TRX)などのタンパク質と共に融合体として発現させることができる。このような融合タンパク質を発現および精製するためのキットは、それぞれNew England BioLabs (Beverly, MA), Pharmacia (Piscataway, NJ)およびInvitrogen (Carlsbad, CA)から市販されている。本発明のポリペプチドは、小さなエピトープでタグをし、その後そのエピトープに対して特異的な抗体を使用して同定または精製することもできる。好ましいエピトープはFLAGエピトープであり、Eastman Kodak (New Haven, CT)から市販されている。
本発明のポリペプチドはまた、公知の従来の化学合成によって生成することもできる。本発明のポリペプチドを化学的に合成するための方法は、当該分野で周知である。このような化学的に合成されたポリペプチドは、天然の精製ポリペプチドと共通の生物学的特性を有し得、従って、天然ポリペプチドについての生物学的に活性な物質または免疫学的物質として利用され得る。
本発明のポリペプチドはまた、開示されたポリペプチドとは構造的に異なるが(例えば、わずかに変更された配列を有するもの)、開示されたポリペプチドと実質的に同じ生物学的特性を有する分子(例えば、機能的に必須でないアミノ酸残基のみが変更されているもの)も包含する。このような分子としては、天然に存在する対立遺伝子改変体および変質、置換(substitution)、置き換え(replacement)、挿入または欠失を含む意図的に処理された改変体が挙げられる。このような変質、置換、置き換え、挿入または欠失のための技術およびキットは、当該分野において周知である。
(抗体)
本発明のポリペプチドに特異的に結合し得る抗体分子は、当該分野で周知の方法によって生成することができる。例えば、モノクローナル抗体は、公知の方法に従ってハイブリドーマを作製することによって生成することができる。次いで、酵素結合イムノソルベントアッセイ(ELISA)などの標準方法を使用して、この方法で形成したハイブリドーマをスクリーニングし、本発明のポリペプチドに特異的に結合する抗体を産生する1以上のハイブリドーマを同定する。
本発明の全長ポリペプチドは、免疫原として使用してもよいし、代替的には、上記ポリペプチドの抗原性ペプチドフラグメントを使用してもよい。例えば、上記免疫原は、NgR1の機能モチーフ(例えば、配列番号2、配列番号4、配列番号6、配列番号8、配列番号10、配列番号12、配列番号14および配列番号16のアミノ酸配列のうちの1つ以上)および/または関連ペプチドもしくは環化ペプチド(例えば、配列番号18、配列番号20、配列番号22、配列番号24、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号33、配列番号34および配列番号37のアミノ酸配列のうちの1つ以上)であり得る。本発明のポリペプチドの抗原性ペプチドは、少なくとも4個の連続するアミノ酸残基を含み、そのペプチドに対して惹起された抗体が上記ポリペプチドと特異的な免疫複合体を形成するようなエピトープを包含する。好ましくは、上記抗原性ペプチドは、少なくとも4個のアミノ酸残基を含み、より好ましくは少なくとも7個のアミノ酸残基、そしてさらにより好ましくは少なくとも9個のアミノ酸残基を含む。
モノクローナル抗体を分泌するハイブリドーマを調製するための代替法として、本発明のポリペプチドに対するモノクローナル抗体は、本発明のポリペプチドを用いて組換えコンビナトリアル免疫グロブリンライブラリ(例えば、抗体ファージディスプレイライブラリ)をスクリーニングすることによって、同定および単離することができ、それによって上記ポリペプチドに結合する免疫グロブリンライブラリメンバーを単離することができる。ファージディスプレイライブラリを作製およびスクリーニングするための技術ならびに市販キットは、当該分野において周知である。さらに、抗体ディスプレイライブラリを作製およびスクリーニングする際に使用するための、特に敏感に反応する方法および試薬の例は、文献において見出すことができる。
ポリクローナル血清およびポリクローナル抗体は、本発明のポリペプチドを用いて適切な被験体を免疫化することによって産生され得る。免疫化した被験体における抗体力価は、標準技術(例えば、固定化マーカータンパク質を使用するELISA)によって経時的にモニタリングすることができる。所望の場合、本発明のポリペプチドに対する抗体分子は、被験体または培養培地から単離することができ、そしてIgG画分を得るための周知の技術(例えば、プロテインAクロマトグラフィー)によってさらに精製することができる。
本発明のポリペプチドに対する抗体のフラグメントは、当該分野で周知の方法に従って抗体を切断することによって生成することができる。例えば、免疫学的に活性なF(ab’)フラグメントおよびF(ab’)2フラグメントは、ペプシンなどの酵素で上記抗体を処理することによって作製することができる。
さらに、ヒト部分と非ヒト部分との両方を含む、本発明のポリペプチドに対するキメラ抗体、ヒト化抗体および一本鎖抗体は、標準的な組換えDNA技術を使用して生成することができる。ヒト化抗体もまた、内因的な免疫グロブリンの重鎖遺伝子および軽鎖遺伝子を発現する能力はないが、ヒトの重鎖遺伝子および軽鎖遺伝子を発現し得るトランスジェニックマウスを使用して生成することができる。
(試験化合物のスクリーニングアッセイおよび供給源)
本発明のポリヌクレオチドおよびポリペプチドはまた、NgR1リガンドに対する他のアンタゴニスト(これは、軸策成長のNgR1L媒介性阻害をアンタゴナイズする(例えば、逆転する、低下する、低減する、妨げる、など)ために使用することができる)についての薬理学的因子またはリード化合物を同定するためのスクリーニングアッセイにおいても使用することができる。例えば、配列番号2、配列番号4、配列番号6、配列番号10、配列番号14、配列番号18、配列番号22および配列番号26〜配列番号34からなる群より選択されるアミノ酸配列を含むポリペプチドなどの本発明のアンタゴニストと、NgR1リガンド(NgR1リガンドのNgR1結合フラグメント(例えば、NEP1〜40)が挙げられる)とを含むサンプルは、複数の試験化合物(例えば、有機低分子または生物学的因子)のうちの1つと接触され得る。そして、各処理サンプル中の相互作用は、未処理サンプル中もしくは異なる試験化合物と接触させたサンプル中の本発明のアンタゴニストとNgR1リガンドとの相互作用と比較されて、いずれかの試験化合物がアンタゴニスト:NgR1リガンド相互作用のレベルを実質的に低下させるかどうかを決定することができる。好ましい実施形態において、アンタゴニスト:NgR1リガンド相互作用の活性を調節し得る試験化合物の同定は、ハイスループットスクリーニングアッセイを使用して実施される。これらのアッセイは、例えば、BIACORE(登録商標)(Biacore International AB, Uppsala, Sweden)によって提供されるもの、BRET(生物発光共鳴エネルギー移動)アッセイおよびFRET(蛍光共鳴エネルギー移動)アッセイ、ならびにELISAである。当業者は、アンタゴニスト:NgR1L相互作用のレベルを低下させ得る試験化合物が、NgR1Lのアンタゴニストである可能性があり(例えば、それらがNgR1Lに結合してNgR1:NgR1L相互作用を遮断するので)、またNgR1Lのアゴニストである可能性がある(例えば、それらが、例えばKFRGに結合して軸策成長の阻害を活性化するので)ことを認識する。次いで、上記に記載の様式でスクリーニングされるこのようなアンタゴニスト性試験化合物またはアゴニスト性試験化合物は、さらに識別することができ、例えば、その試験化合物がNgR1L媒介性の軸策成長阻害をアンタゴナイズする能力またはNgR1Lが媒介する軸策成長の阻害を促進する能力について、それぞれ周知の方法(例えば、実施例1.1に記載の神経突起伸長アッセイ)を使用して試験することができる。
本発明の試験化合物は、多くの供給源から得ることができる。例えば、分子コンビナトリアルライブラリが、スクリーニングのために利用可能である。このようなライブラリを使用して、何千もの分子を阻害活性についてスクリーニングすることが可能である。化合物の調製およびスクリーニングは、上記に記載のとおりに、または当該分野で周知の他の方法によってスクリーニングすることができる。このように同定された化合物は、従来の「リード化合物」として役立ち得るか、または実際の治療として使用することができる。
(処置の方法)
NgR1の機能モチーフに関するペプチド模倣物、特にKFRGのアミノ酸配列を含むペプチドは、NgR1リガンド(例えば、ミエリン結合糖タンパク質、希突起神経膠細胞ミエリン糖タンパク質、Nogo−A、Nogo−66、Nogoレセプターに対する抗体、GT1bに対する抗体、p75ニュートロフィンレセプターに対する抗体およびLingo−1に対する抗体)の軸策成長阻害効果に対するアンタゴニストとして使用され得る。従って、本発明は、本発明のアンタゴニストを投与することを含む、軸策再生を必要とする処置について、予防方法および治療方法の両方を提供する。この処置とは、すなわち、軸策成長阻害をアンタゴナイズすること(例えば、逆転する、低下する、低減する、妨げる、など)である。当業者は、このような処置方法は、例えば、脳卒中、多発性硬化症、パーキンソン病、アルツハイマー病などによって引き起こされた脳損傷に罹患する可能性がある被験体、またはこれに罹患している被験体、またはこれに罹患したことがある可能性のある被験体において特に有用であるということを認識する。本方法は、有効量の本発明のアンタゴニストと細胞を接触させて(インビボ、インビトロまたはエキソビボのいずれか)、NgR1リガンドの活性(例えば、ニューロン中のNgR1複合体に結合する1以上のNgR1リガンドの生物学的結果(例えば、軸策成長の阻害および/またはより高次のレセプター−シグナル伝達複合体の形成))をアンタゴナイズする(例えば、逆転する、低下する、低減する、妨げる、など)工程を含む。上記アンタゴニストは、NgR1リガンドの活性をアンタゴナイズする任意の分子であり得、これらとしては低分子およびペプチドインヒビターが挙げられるが、これに限定されない。
例えば、NgR1リガンド(例えば、ミエリン結合糖タンパク質、希突起神経膠細胞ミエリン糖タンパク質、Nogo−A、Nogo−66、Nogoレセプターに対する抗体、GT1bに対する抗体、p75ニュートロフィンレセプターに対する抗体およびLingo−1に対する抗体)の活性をアンタゴナイズする低分子(通常は有機低分子)は、例えば、NgR1リガンド媒介性の軸策成長阻害を逆転するために使用することができる。新規のアンタゴニスト性低分子は、上記に記載のスクリーニング方法によって同定することができ、本明細書に記載の本発明の処置方法において使用することができる。
軸策再生を必要としているが、NgR1リガンド媒介性の軸策成長阻害に苦しむ生体(またはそのリスクのある生体)、またはそのような生体に由来する関連細胞におけるNgR1リガンドの活性の低下は、NgR1リガンドに結合し、その活性を阻害するペプチドインヒビター(例えば、本発明の模倣ペプチドアンタゴニスト)を使用して達成することもできる。ペプチドインヒビターとしては、NgR1リガンドがNgR1と相互作用するのを妨げるペプチド偽基質(peptide pseudosubstrate)が挙げられる。NgR1リガンドをアンタゴナイズするペプチドインヒビター、またはNgR1リガンドをアンタゴナイズし得るペプチドインヒビターは、模倣ペプチドアンタゴニストとして本明細書において開示されており、これらとしては、KFRG(配列番号26)、LQKFRGSS(配列番号14および配列番号16)、KFRGS(配列番号18および配列番号20)、およびQKFRG(配列番号22および配列番号24)が挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態において、これらのペプチドインヒビターは、ジスルフィド結合を介して環化されており(配列番号31、配列番号32、配列番号33および配列番号34)、そのペプチドがアンタゴニストとして作用する能力を改善する(Williams et al. (2000) J. Biol. Chem. 275(6):4007-12; Williams et al. (2000) Mol. Cell. Neurosci. 15(5):456-64を参照のこと)。環化および非環化のNgR1リガンドペプチドインインヒビターは、化学的に合成することができる。さらに、本発明のペプチドインヒビターは、周知の方法を使用して、アセチル化されていてもよいし、アミドブロック化されていてもよい。以下に記載の技術を使用して、インビボ、インビトロまたはエキソビボで、ペプチドインヒビターを細胞(例えば、ニューロン)に提供することもできる。
(投与)
本明細書に記載のいずれの化合物(好ましくは、本発明の模倣ペプチドまたは低分子アンタゴニスト)も、軸策成長の阻害のアンタゴナイズを必要とする処置(すなわち、軸策再生)のための医薬組成物の形態においてインビボで投与することができる。この医薬組成物は、あらゆる経路で投与され得、これらの経路としては、経口、経鼻、脳室内、直腸、局所、舌下、皮下、静脈内、筋肉内、動脈内、骨髄内(intramedullary)、髄腔内、腹腔内、関節内または経皮の経路が挙げられるが、これらに限定されない。活性成分に加えて、上記医薬組成物は、薬学的に許容可能なキャリアを含有し得る。本明細書において記載の任意の化合物および許容可能なキャリアに加えて、このような組成物は、種々の希釈剤、充填剤、塩、緩衝液、安定化剤、可溶化剤および当該分野で周知の他の物質を含有し得る。用語「薬学的に許容可能な」は、活性成分の生物学的活性の効果に干渉しない非毒性の物質を意味する。キャリアの特徴は、投与経路に依存する。
任意の化合物について、治療上有効な用量は、最初に細胞培養物または動物モデルのいずれかで見積もることができる。治療上有効な用量とは、状態またはその症状を改善する活性成分の量をいう。細胞培養物または動物モデルでの治療効能および毒性は、標準的な薬学的手順(例えば、ED50:集団の50%において治療上有効な用量;LD50:その集団の50%に対して致死的な用量)によって決定され得る。治療効果と毒性効果との間の用量比が治療指数であり、比ED50/LD50として表すことができる。高い治療指数を示す医薬組成物が好ましい。
次いで、細胞培養物および動物モデルから得たデータを使用して、哺乳動物(好ましくはヒト)において使用するための化合物についての投薬量の範囲を式で表すことができる。好ましくは、このような化合物の投薬量は、ほとんど毒性がないED50〜毒性がないED50を含む濃度の範囲内にある。上記投薬量は、使用した組成物形態および利用した投与経路に依存して、この範囲内を変動し得る。
本発明の別の局面は、NgR1リガンドアンタゴニスト(例えば、本発明のペプチド模倣アンタゴニスト)を単独または別の治療化合物もしくは治療因子と一緒に投与するためのキットに関する。1つの実施形態において、上記キットは、薬学的に許容可能なキャリアと共に処方された1以上のNgR1リガンドアンタゴニストを含む。
本出願の全体にわたって引用された全ての文献、特許および公開特許出願の全内容は、これにより、本明細書において参考として援用される。
以下の実施例は、本発明の例示的実施形態を提供し、本発明を限定するものでは決してない。当業者は、多くの他の実施形態が、本発明の範囲内に包含されることを認識する。
(実施例1:材料および方法)
実施例1.1:神経突起伸長アッセイ
本質的には以前に記載されたとおりに(Williams et al. (1994) Neuron 13(3):583-94)、出生後2/3日のラットの子から単離した小脳ニューロンを3T3細胞の単層上で培養した(Doherty et al. (1991) Neuron 6(2):247- 58)。ポリ−L−リジンおよびフィブロネクチンでコーティングされた8つのチャンバー組織培養スライドの各チャンバーに約80,000個の細胞をまくことによって、単層を確立した。その細胞株および単層を、10%ウシ胎児血清(FCS)を補充したDulbecco改変Eagle培地(Dulbecco's modified Eagle's medium)において維持した。この単層から培地を除去し、約6000個の解離した小脳ニューロンを各ウェル(SATO培地中)に播くことによって、同時培養を確立した。SATO培地は、Doherty et al. (1990) Neuron 5(2):209-19から改変した;2% FBS、33%ウシアルブミン、0.62μg/mlプロゲステロン、161μg/mlプトレシン、4μg/ml L−チロキシン、0.387μg/mlセレンおよび3.37μg/mlトリヨードサイロニン(Sigma-Aldrich, St. Louis, MOからの成分)をDulbecco改変Eagle培地に補充した。単層を24時間定着させてニューロンを添加し、その培養物を約23〜27時間維持した。4%パラホルムアルデヒドで注意深く固定した後、ニューロンをGAP−43抗体で免疫染色し、約120〜150個のニューロンについて、1個の細胞につき最も長い神経突起の平均の長さを測定した(Williams et al. (1994) Neuron 13(3):583-94に以前に記載されたとおり)。
実施例1.2:構造
分子モデリングの目的のために、フォン・ビルブラント因子との複合体中の1M10(pdb登録番号)糖タンパク質Ibα(Huizinga et al. (2002) Science 297:1176-79)およびNgR1の1OZN(pdb登録番号)構造(He et al. (2003) Neuron 38(2): 177-85)を使用した。Swiss PDBソフトフェアパッケージを使用して、結晶の結合界面から種々のモチーフの構造を単離し、Accelrysソフトウェアを使用してイメージを作成した。
実施例1.3:試薬
合成ペプチドは、全て商業的な供給業者から得た(Multiple Peptide Systems, San Diego, CA)。逆相HPLCによって全てのペプチドを最高程度まで精製し、最高レベルの純度で(>97%)で得た。全てのペプチドに関して、より大きい分子量の種は示されなかった。ペプチド配列に下線を引いた箇所は、所定のシステイン残基の間でジスルフィド結合を介して環化されているペプチドを表す。全てのペプチドをアセチル化し(例えば、「N−Ac−」で表される)、アミドブロック化した(例えば、「−NH2」で表される)。組換えMAG−FcキメラをR&D Systems (Minneapolis, MN)から得て、5〜25μg/mlの範囲の最終濃度で使用した。GT1bに対するモノクローナル抗体(クローンGMR5)をSeikagaku America (Falmouth, MA)から得て、20μg/mlの最終濃度で使用した。全ての試薬を培養培地に希釈し、一般的にはニューロンをプレーティングする直前に培地に添加した。
(実施例2:結果)
実施例2.1:NgR1ループペプチドの設計
NgR1の構造は決定されているが(Barton et al. (2003) EMBO J. 22(13):3291-302; He et al. (2003) Neuron 38(2):177-85)、リガンド/レセプター複合体の構成要素の構造は決定されていない。しかし、ロイシンリッチリピート(LRR)ドメインを有するタンパク質は、リガンドと嵌合するための進化的に保存された機構を使用し得、1つのレセプター中の機能モチーフは、別のレセプター中の機能モチーフを同定して推定することができる。この仮説に基づいて、それらのリガンドを含むLRR分子の結晶構造に関するパブリックドメインを検索した。このような構造の1つは、フォン・ビルブラント因子との複合体中の糖タンパク質Ibαの構造である(pdb受託番号1M10)(Huizinga et al. (2002) Science 297: 1176-79)。NgR1は、糖タンパク質Ibαと比較して1つ余分なLRRモチーフを有するが、2つの構造はかなり類似している(示さず)。糖タンパク質Ibαにおいて、N末端およびC末端の露出されたループが、リガンドとの相互作用に重要である。この分析に基づいて、図1に示すようなNgR1上の同等のループおよび多くの推定上の機能モチーフを仮定した。
実施例2.2:神経突起伸長に対する4つのNgR1ループペプチドの効果
タンパク質中の結合モチーフのペプチド模倣物は、多くの場合(特に、それらがジスルフィド結合によって束縛される(constrained)場合)、生物学的アッセイにおいてアンタゴニストとして機能する(例えば、Williams et al. (2000) J. Biol. Chem. 275(6):4007-12; Williams et al. (2000) MoI. Cell. Neurosci. 15(5):456-64を参照のこと)。このことに基づいて、NgR1上の4つの推定モチーフおよび/または実際のモチーフ(図1で強調されている)の環状ペプチド模倣物を設計した。これらのペプチドは、
をコードした。
MAGは、出生後のラット小脳ニューロンの神経突起伸長を阻害する能力に基づいて同定された、ミエリンの最初の阻害成分である(Mukhopadhyay et al. (1994) Neuron 13(3):757-67)。可溶性Fcキメラとしてニューロンに提示された場合、MAGも神経突起伸長を阻害することができる(Tang et al. (1997) MoI. Cell. Neurosci. 9:333-46)。NgR1機能は、神経突起伸長のMAG阻害のために必要とされる(Domeniconi et al. (2002) Neuron 35(2):283-90; Liu et al. (2002) Science 297:1190-93)。従って、模倣ペプチドがNgR1機能(例えば、軸策成長のNgR1リガンド媒介性阻害を逆転する)をアンタゴナイズ(例えば、逆転する、低下する、低減する、妨げる、など)し得るかどうかを決定するために、上記ペプチドが軸策成長のMAG媒介性阻害をアンタゴナイズする能力について、そのペプチドを試験した。出産後の日数2/3の小脳ニューロンを、3T3線維芽細胞の単層上で約23〜27時間培養した;これらの条件下で、MAG−Fcは、これらのサンプル中で神経突起伸長を用量依存的に阻害し(示さず)、20μg/mlにおいて強い阻害がみられた(図2)。軸策成長のMAG媒介性阻害をアンタゴナイズするNRLペプチドの能力を、多くの独立した実験において試験した。コントロール培地(すなわち、MAG−Fcを含まない)において、神経突起伸長を顕著に阻害したペプチドはなく、従って、上記ペプチドは、ニューロンの生存能力または機能に対して、非特異的効果を有していないようであった(図2)。コントロール培地(すなわち、NRLペプチドを含まない)において、MAG−Fc(20μg/ml)は実質的に神経突起伸長を阻害した(図2)。同様に、NRL1ペプチド、NRL3ペプチドまたはNRL4ペプチドの存在下(100μg/ml)において、MAG−Fcはまた、神経突起伸長も実質的に阻害した(図2)。しかし、MAG−Fcの阻害活性は、NRL2ペプチドの存在によって広い範囲でアンタゴナイズ(すなわち、逆転、打消し(overcome)、妨げ、など)された(図2)。NRL2ペプチドの効能を評価するために、種々の濃度のNRL2が25μg/mlの可溶性MAG−Fcキメラの阻害活性を打ち消す能力を試験した。少なくとも3つの独立した実験において得た結果をプールして、図3を作成している。これらの結果は、NRL2が200μg/ml以下で試験された場合、コントロール(すなわち、MAG−Fcを含まない)の神経突起伸長に対してほとんど影響を有さないということを確かめる。これらの結果はまた、上記ペプチドがMAG−Fcが媒介する軸策成長の阻害を逆転する能力が用量依存的であり、約50μg/ml(約45μM)でプラトーに達するということを示す。
実施例2.3:NRL2はGT1b抗体の機能を阻害する
ガングリオシドGT1bは、ニューロンへ阻害シグナルを伝えるNgR1複合体の一部であるようであり(Yamashita et al. (2002) J. Cell. Biol. 157(4):565-70)、従って、GT1bに対する抗体は、MAG−Fcと類似の様式で神経突起伸長を阻害し得る(Vinson et al. (2001) J. Biol. Chem. 276(23):20280-85)。抗GT1b抗体は、用量依存的に神経突起伸長を阻害した(図4)。抗GT1bの阻害効果はまた、100μg/mlのNRL2ペプチドの存在下において逆転され、抗GT1bを40μg/mlまで添加したときでさえ逆転された。これらのデータは、(低分子ペプチドによってアンタゴナイズすることができる点で)GT1b抗体の効果は特異的であることを確かめ、NRL2ペプチドが2つの独立したリガンドによってNgR1複合体の活性をアンタゴナイズし得る、すなわちNgR1リガンド媒介性の軸策成長阻害を逆転し得ること実証する。
実施例2.4:NRL2配列における重要な機能アミノ酸の同定
NgR1の構造分析から、NRL2ペプチド配列内の最も特徴的な(conspicuous)アミノ酸は、プラスに帯電したリジン(K)およびアルギニン(R)であり;両方とも溶媒に露出される程度が高く、明らかに結合のために利用可能な側鎖を有していることが示される(データは示さず)。周囲のアミノ酸のうち、フェニルアラニン(F)は、構造中に埋もれているが、局所領域の安定化において役割を果たしている可能性がある。グリシンおよびセリンは、部分的に溶媒に露出されているが、結合相互作用を媒介する候補としての可能性は低いようにみえる。この分析に基づいて、ペプチド内に重要なリジンとアルギニンとの両方を有する2つの低分子ペプチドを設計した。これらは、NRL2aペプチド(N−Ac−CKFRGSC−NH2(配列番号32))およびNRL2bペプチド(N−Ac−CQKFRGC−NH2(配列番号33))である。これらのペプチドは、NgR1ループ配列由来の共通の4個のアミノ酸モチーフ(KFRG(配列番号26))を含むことに注意されたい。両方のペプチドは、コントロール培地(すなわち、MAG−Fcを含まない)において神経突起伸長に対して効果を有さなかった(示さず);これらのペプチドがNgR1リガンド媒介性の軸策成長阻害をアンタゴナイズする能力、すなわちMAG−Fcの存在下での成長を「促進する」能力を図5に示す。コントロール培地中での基礎の神経突起伸長は57.4±1.1μm(n=13)であり、MAG−Fcの存在下(20μm/ml)においては、これが35.5±1.7μm(n=8)に減少した(図5)。阻害環境のなかで、両方のペプチドは神経突起伸長を「促進し」、25μg/ml(30μM)において顕著な効果が、50μg/ml(60μM)において最大効果がみられた。このより高い濃度において、MAG−Fcの阻害活性が効果的にアンタゴナイズされた(すなわち、低下した、減少した、排除された(abolish)、妨げられた、など)。このことから、NRL2配列内の機能活性は、KFRGモチーフ内(そして、実際はおそらくKFRモチーフ内)に存在することが示唆される。
実施例2.5:NRL2ベースのホモデティック逆転写(Retro-inverso)模倣ペプチドアンタゴニスト
潜在的なNgRアンタゴニストの効力およびインビボ安定性を増加させるため、NRL2をベースにしたホモデティック逆転写模倣ペプチド(homodetic retro-inverso mimetic peptide)(hriNRL2;配列番号37)を構築した。このhriNRL2模倣ペプチドは、以下の点を除いてはNRL2と類似していた:1)末端のシステインを含まず、親Nogoレセプター配列の部分ではない、2)ホモデティック環化といわれる、より安定なペプチド結合によって環化されている、3)NRL2a(Ac−CKFRGSC−NH2(配列番号32))およびNRL2b(Ac−CQKFRGC−NH2(配列番号33))は、MAG阻害のアンタゴナイズにおいてNRL2と同様に有効であることが立証されたので、NRL2配列の2位のロイシンおよび9位のセリンを含まない、4)L型アミノ酸がそのキラルパートナー(具体的には、標準的なDアミノ酸)によって置換されている、そして5)その配列を逆転し、側鎖の配向が保存されていること確認した。従って、hriNRL2ペプチドの配列はc[sGrfkq]であり、ここでc[]は、ホモデティック環化を指し、小文字はD型アミノ酸を指す。グリシン(G)は側鎖を有さないので、グリシンはキラリティを有さないことに注意されたい。図6は、hriNRL2がNgR1リガンド媒介性の軸策成長阻害をアンタゴナイズする能力(詳細には、3T3細胞上で神経突起伸長のMAG媒介性阻害を逆転する能力)を実証する。
(実施例3:考察)
本研究まで、NgR1において公知の低分子結合モチーフは同定されていなかった。しかし、LRRタンパク質は、リガンドとかみ合うための進化的に保存された機構を使用し得、1つのレセプター中の機能モチーフは、第2のレセプター中の機能モチーフを同定して推定することができる。NgR1に対する重要なミエリンリガンドの1つであるMAGの阻害活性をアンタゴナイズする能力を検索するために、4つのNgR1露出ループのペプチド模倣物の試験を実施した。全てのペプチドをジスルフィド結合によって束縛させた。この手順は多くの場合、天然のタンパク質構造中の配列と構造的重複を共有するような配置にペプチド模倣物を結合することによって「ループ」ペプチド模倣物の効力を増加させる(Hruby (2002) Nat. Rev. Drug Discov. 1(11):847-58; Williams et al., 2000 J. Biol Chem 275:4007-12)。これらのペプチドのうち3つは、ほとんど活性がないか、または活性を有さなかった;しかし、これらの配列は適切でない様式に束縛されている機能モチーフを実際に留めている(harbor)可能性が依然として存在する。残りのペプチド模倣物NRL2は、有効なMAGアンタゴニストであり、約50μg/ml(約45μM)においてほぼ最大の阻害活性がみられた。このペプチドは、NgR1複合体が活性化されていない場合には神経突起伸長に影響を持たず、このことは神経突起伸長に対する軽微な非特異的効果と相反するものであった。さらに、このペプチドは、阻害環境において有効に神経突起伸長を促進しており、このことは、軽微な機構によって説明することは困難である。実際、種々の分子に由来する数百個のペプチドを用いる実験において、神経突起伸長の刺激は、非特異的効果または軽微な効果として観察されていない(例えば、Williams et al. (1994) Neuron 13(3):583-94; Williams et al. (2000) J. Biol. Chem. 275(6):4007-12; Williams et al. (2000) MoI. Cell. Neurosci. 15(5):456-64; Williams et al. (2001) J Biol. Chem. 276(47):43879-86を参照のこと)。
NRL2ペプチドのアンタゴニスト特性の特異的性質に対するさらなるサポートは、NgR1内の配列の構造の実験から得られる。この構造内において、2個の正に帯電したアミノ酸は、溶媒に露出される程度が高いと考えることができ、従って、タンパク質−タンパク質相互作用に寄与する最も有望な候補であるようである。これら2つのアミノ酸を含む独立した2つのペプチド(N−Ac−CKFRGSC−NH2(配列番号32)およびN−Ac−CQKFRGC−NH2(配列番号33))を作製して、これらのペプチドが、MAG応答の阻害において、より長い親ペプチドと同等に効果的であることを見出した。このことは、これらのペプチドの阻害活性アンタゴニズムが、4個のアミノ酸モチーフ(KFRG)に凝縮(distilled down)することができ、これらのアミノ酸の2個のみが天然構造のうち結合のために最適に利用可能であることを実証している。興味深いことに、神経成長因子(NGF)および非荷電アミノ酸によって分けられる2つの正のアミノ酸を含むNGF由来の環化ペプチド(N−Ac−CTDIKGKEC−NH2(配列番号35))は、ミエリンの阻害活性をアンタゴナイズしない(データは示さず)。
原理上、NRL2ペプチドは、NgR1へのリガンド結合および/または阻害分子−シグナル伝達複合体(例えば、p75NRT)のNgR1と別の要素との間の相互作用を競合することによってNgR1機能を阻害することができる。少なくともNRL2は、GT1bへ結合する抗体によって誘導される阻害のアンタゴナイズにおいて有効であるので、上記複合体へのMAG結合の排他的阻害から、上記ペプチドの阻害活性を説明することはできない。
要約すると、本研究の結果は、NgR1中のKFRGモチーフを推定上の結合モチーフおよび/または実際の結合モチーフとして同定している。このモチーフ、およびいくつかの側方にあるアミノ酸(LWAWLQKFRGSSS(配列番号36))は、ヒトとラットとの間で完全に保存されている。ヒトについての配列とラットについての配列との間の100%同一性は、本明細書に開示されたアンタゴニスト性ペプチドがヒトを処置するためにも使用することができることを示している。
4つの推定上の機能モチーフおよび/または実際の機能モチーフを示すNogoレセプター1(NgR1)のリボンの図が、図1に示される。 3〜13の間の独立した実験(丸括弧で示される)からの結果をプールし、ペプチドの非存在下(コントロール)または100μg/mlのNRLペプチド1〜4の存在下(x軸)において、MAG−Fcを含まない培地(白色柱)またはMAG−Fc(20〜25μg/ml)を添加した培地(斜線柱)において確立された3T3細胞の単層上で23〜27時間培養した100〜120個のニューロンから、最も長い小脳神経突起の平均の長さ(μm;y軸)±SEM(バー)を得た(図2)。 3〜13の間の独立した実験(丸括弧で示される)からの結果をプールし、所定濃度(x軸)の人工環化、アセチル化およびアミドブロック化NRL2ペプチド(N−Ac−CLQKFRGSSC−NH2(配列番号31))の存在下において、コントロール培地(黒丸)またはMAG−Fc(25μg/ml)を添加した培地(白丸)において確立された3T3細胞の単層上で培養した120〜150個のニューロンから、最も長い小脳神経突起の平均の長さ(μm;y軸)±SEM(バー)を得た(図3)。 3〜13の間の独立した実験(丸括弧で示される)からの結果をプールし、ペプチドの非存在下(黒丸)またはNRL2ペプチド(N−Ac−CLQKFRGSSC−NH2(配列番号31))(100μg/ml)の存在下(白丸)において、0〜40μg/mlの抗GT1b抗体を含有する培地において確立された3T3細胞の単層上で培養した100〜120個のニューロンから、最も長い小脳神経突起の平均の長さ(μm;y軸)±SEM(バー)を得た(図4)。 20μg/mlのMAG−Fc単独(0μg/mlペプチド)を補充した培地、またはNRL2a(N−Ac−CKFRGSC−NH2(配列番号32);黒丸)もしくはNRL2b(N−Ac−CQKFRGC−NH2(配列番号33);白丸)の増加濃度(μg/ml;x軸)のもとで確立した3T3細胞の単層上で小脳ニューロンを3〜5つに独立して培養した。そのうちの約100〜120個のニューロンから最も長い小脳神経突起の平均の長さ(μm;y軸)±SEM(バー)を得た(図5)。 コントロール培地(黒丸)または20μg/mlのMAG−Fcを補充した培地(白丸)において、両方ともhriNRL2(N−Ac c[sGrfkq]−NH2(配列番号37))の濃度(μg/ml;x軸)を増加させて確立した3T3細胞の単層上で小脳ニューロンを2つに独立して培養した。そのうちの約100〜120個のニューロンから最も長い小脳神経突起の平均の長さ(μm;y軸)±SEM(バー)を得た(図6)。

Claims (32)

  1. アミノ酸配列KFRG、アミノ酸配列GRFK、配列番号14のアミノ酸配列、配列番号18のアミノ酸配列、配列番号22のアミノ酸配列、配列番号37のアミノ酸配列、およびこれらの活性フラグメントのアミノ酸配列からなる群より選択されるアミノ酸を含むポリペプチドを含む、NgR1リガンドに対するアンタゴニスト。
  2. 前記アンタゴニストが、少なくとも1つのDアミノ酸を含む、請求項1に記載のアンタゴニスト。
  3. 前記ポリペプチドが環化されている、請求項1に記載のアンタゴニスト。
  4. 前記ポリペプチドが、ホモデティック環化を介して環化されている、請求項3に記載のアンタゴニスト。
  5. 前記アンタゴニストが、少なくとも1つのDアミノ酸を含む、請求項4に記載のアンタゴニスト。
  6. 前記ポリペプチドが、配列番号37のアミノ酸配列またはその活性フラグメントを含む、請求項5に記載のアンタゴニスト。
  7. 前記ポリペプチドが、ジスルフィド結合を介して環化されている、請求項3に記載のアンタゴニスト。
  8. 前記ポリペプチドが、配列番号31のアミノ酸配列、配列番号32のアミノ酸配列、配列番号33のアミノ酸配列、配列番号34のアミノ酸配列、およびその活性フラグメントのアミノ酸配列からなる群より選択されるアミノ酸配列を含む、請求項7に記載のアンタゴニスト。
  9. 前記アンタゴニストが、少なくとも1つのDアミノ酸を含む、請求項8に記載のアンタゴニスト。
  10. NgR1のアンタゴニストと競合する化合物についてスクリーニングする方法であって、
    (a)NgR1リガンドとアンタゴニストとを含むサンプルを化合物と接触させる工程であって、該アンタゴニストは、アミノ酸配列KFRG、アミノ酸配列GRFK、配列番号14のアミノ酸配列、配列番号18のアミノ酸配列、配列番号22のアミノ酸配列、配列番号37のアミノ酸配列、およびその活性フラグメントのアミノ酸配列からなる群より選択されるアミノ酸配列を含むポリペプチドを含む工程;および
    (b)該サンプル中のNgR1リガンドとアンタゴニストとの間の相互作用が、該化合物と接触していないサンプル中のNgR1リガンドとアンタゴニストとの間の相互作用と比較して低下するか否かを決定する工程
    を含む方法であって、ここで該化合物と接触されたサンプル中のNgR1リガンドとアンタゴニストとの相互作用の低下は、該化合物を該アンタゴニストと競合するものとして同定する、
    前記方法。
  11. 前記化合物が、少なくとも1つのNgR1リガンドをアンタゴナイズするものとしてさらに同定される、請求項10に記載の方法。
  12. サンプル中の軸策成長の阻害をアンタゴナイズする方法であって、
    該サンプルを少なくとも1つのNgR1リガンドに対するアンタゴニストと接触させる工程
    を含む方法。
  13. 前記少なくとも1つのNgR1リガンドに対するアンタゴニストが、NgR1の機能モチーフを模倣するペプチドである、請求項12に記載の方法。
  14. サンプル中の軸策成長の阻害をアンタゴナイズする方法であって、
    アミノ酸配列KFRG、アミノ酸配列GRFK、配列番号14のアミノ酸配列、配列番号18のアミノ酸配列、配列番号22のアミノ酸配列、配列番号37のアミノ酸配列、およびそれらの活性フラグメントのアミノ酸配列からなる群より選択されるアミノ酸配列を含むポリペプチドを含むアンタゴニストと、サンプルとを接触させる工程を含む、サンプル中の軸策成長の阻害をアンタゴナイズする方法。
  15. 前記軸策成長の阻害が、少なくとも1種のNgR1リガンドによって媒介される、請求項14に記載の方法。
  16. 前記軸策成長の阻害のアンタゴナイズが、軸策の再生をもたらす、請求項14に記載の方法。
  17. 少なくとも1種のNgR1リガンドに対するアンタゴニストの有効量を該被験体に投与する工程
    を含む、被験体において軸策成長の阻害をアンタゴナイズする方法。
  18. 前記少なくとも1種のNgR1リガンドに対するアンタゴニストが、NgR1の機能モチーフを模倣するペプチドである、請求項17に記載の方法。
  19. 被験体において軸策成長の阻害をアンタゴナイズする方法であって、有効量のアンタゴニストを該被験体に投与する工程
    を含み、該アンタゴニストが、アミノ酸配列KFRG、アミノ酸配列GRFK、配列番号14のアミノ酸配列、配列番号18のアミノ酸配列、配列番号22のアミノ酸配列、配列番号37のアミノ酸配列、およびそれらの活性フラグメントのアミノ酸配列からなる群より選択されるアミノ酸配列を含むポリペプチドを含む、
    前記方法。
  20. 前記軸策成長の阻害が、少なくとも1種のNgR1リガンドによって媒介される、請求項19に記載の方法。
  21. 軸策成長の阻害のアンタゴナイズが、軸策の再生をもたらす、請求項19に記載の方法。
  22. 前記被験体が、中枢神経系へ損傷を受けている、請求項19に記載の方法。
  23. 前記損傷が、脳卒中に起因するものである、請求項22に記載の方法。
  24. 前記被験体が、神経変性疾患に罹患している、請求項19に記載の方法。
  25. 前記神経変性疾患が、多発性硬化症、パーキンソン病、およびアルツハイマー病からなる群より選択される、請求項24に記載の方法。
  26. 薬学的に許容可能なキャリアとアンタゴニストとを含有する医薬組成物であって、該アンタゴニストは、アミノ酸配列KFRG、アミノ酸配列GRFK、配列番号14のアミノ酸配列、配列番号18のアミノ酸配列、配列番号22のアミノ酸配列、配列番号37のアミノ酸配列、およびそれらの活性フラグメントのアミノ酸配列からなる群より選択されるアミノ酸配列を含むポリペプチドを含む、前記医薬組成物。
  27. 配列番号2のアミノ酸配列、配列番号4のアミノ酸配列、配列番号6のアミノ酸配列、配列番号10のアミノ酸配列、およびそれらの活性フラグメントのアミノ酸配列からなる群より選択されるアミノ酸配列を含むポリペプチドを含む、NgR1リガンドに対するアンタゴニスト。
  28. 前記ポリペプチドが、環化されている、請求項27に記載のアンタゴニスト。
  29. 前記ポリペプチドが、ジスルフィド結合を介して環化されている、請求項28に記載のアンタゴニスト。
  30. 配列番号2、配列番号4、配列番号6、配列番号8、配列番号10、配列番号12、配列番号14、配列番号16、配列番号18、配列番号20、配列番号22、配列番号24、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号31、配列番号32、配列番号33、配列番号34、配列番号37、およびそれらの活性フラグメントのアミノ酸配列からなる群より選択されるアミノ酸配列を含むポリペプチドに特異的に結合し得る単離された抗体。
  31. 前記抗体が、少なくとも1種のNgR1リガンドに対するアンタゴニストを含む免疫原への応答において産生される、請求項30に記載の抗体。
  32. 少なくとも1種のNgR1リガンドに対するアンタゴニストに特異的に結合し得る単離された抗体。
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