JP2009504776A - アラキドン酸代謝経路またはシグナル伝達経路を調節することによる骨を処置するための方法 - Google Patents

アラキドン酸代謝経路またはシグナル伝達経路を調節することによる骨を処置するための方法 Download PDF

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Abstract

骨折治癒を促進または増強し、骨損傷を治療し、骨形成を増強するために骨発生を促進するための方法を開示する。本方法は、一般に、アラキドン酸の代謝経路またはシグナル伝達経路を調整し、特に、5−リポキシゲナーゼインヒビターを使用する。これらの分子を、単独で送達させるか、骨再吸収を阻害し、骨からのカルシウム吸収を調節し、骨蓄積を増強し、骨形成を増強し、骨形成を誘導し、微生物の成長を減少させ、炎症を軽減し、そして/または疼痛を軽減する1つまたは複数の薬剤と組み合わせて送達することができる。

Description

(関連出願への相互参照)
この出願は、2005年8月18日に出願された米国仮出願第60/709,838号(この全体の開示は、全ての目的のためにその全体が参考として本明細書に援用される)の利益を主張する。
(発明の分野)
本発明は、一般に、アラキドン酸代謝経路またはシグナル伝達経路の調整、特に、5−リポキシゲナーゼ活性のインヒビターの使用による骨形成または骨折の治癒の促進または増強に関する。
(発明の背景)
骨折は、一般的な外傷である。米国で年間約800万件〜1000万件骨折が報告されており、これらのうち100万件を超えて入院が必要である。これらの骨折の年間治療費は、200億ドルを超えると見積もられている。この件数で既に重大であるが、これらの数字は、一般人口の高齢化によって増加すると予想される。さらに、軍人においては、骨折は一般的な訓練時の損傷である。骨折は、一般に、腕および脚に起こり、一般的な戦闘時の創傷でもある。外傷に加えて、骨折は、疾患によっても引き起こされ得る。骨粗鬆症は、成熟骨の骨ミネラル密度の減少によって起こり、最小限の外傷後に骨折する。この疾患は増加し続けており、経済的影響は甚大である。最も一般的な骨折は、脊椎、橈骨遠位端、および股関節部で起こる。65歳以上の女性人口の1/3が脊椎を骨折し、その一部が骨粗鬆症に起因する。さらに、股関節部骨折は、高齢の女性の3人に約1人および男性の6人に約1人が発症する可能性が高い。
骨折治癒は、複雑な組織再生過程であり、成長因子、サイトカイン、他のシグナル伝達分子、および機械環境に応答した細胞の移動、増殖、アポトーシス、および分化を含む。最適な再生のために、各細胞過程の順序および規模を一過性に制御しなければならない。正常な骨折治癒事象を、4期に分けて以下に記載する。第1期では、血腫形成および局在化組織低酸素が、骨折治癒の最初の細胞および分子の事象である。第2期は、初期段階と呼ばれ、骨折部位の炎症後の細胞の急速な蓄積によって特徴づけられる。マクロファージおよび好中球は、骨折部位の間葉細胞の急速な移動および増殖前に炎症時の骨折部位に存在する。第3の再生期では、軟骨内骨化によって新規の骨が作製され、これが骨折部位の架橋をする。この時点で、骨折仮骨は、十分に定義された形態を有する。膜内骨化により、仮骨周囲に骨膜骨の支柱が作製される。仮骨内の間葉細胞は、骨膜骨支柱の接触面で軟骨細胞に分化し始める。新規の各軟骨細胞は予想されるように発達し、基質沈着後に基質が石灰化して石灰化軟骨が生成され、アポトーシスを起こす。石灰化軟骨に通路が形成され、この形成は骨膜骨の支柱から開始される。骨芽細胞は、これらの通路内の石灰化軟骨表面上に移動するか分化し、新規の骨を沈着し始める。軟骨細胞分化が仮骨(骨折部位)の周囲から中心に進行するにつれて、軟らかい仮骨が線維性(未成熟)骨に置換されるまで、通路形成、骨芽細胞分化、および新規の骨形成が続く。再生期中の血管形成は不可欠である。再生期に作製された未熟な線維性骨は、正常な体重負荷には機械的に不適当である。線維性骨の機械的性質の低下を補うために、骨折仮骨は、有意により大きな直径を有し、それにより、より卓越した構造の機械的性質が得られる。最後の再造形期では、骨折仮骨の直径は骨が正常な直径を得られるまで減少する一方で、構成要素の機械的性質の増強によって骨全体の機械的性質が維持される。これは、機械的に不十分な線維性骨の機械的に強力な層状(成熟)骨への置換によって達成される。連続的に繰り返すことにより、破骨細胞は、線維性骨を吸収し、骨芽細胞がそれを層状骨に置換する。破骨細胞の形成および機能を支配する分子機構はRANKL−RANK経路によって起こり、この経路は骨折治癒中に活性化される。
骨折を、一般に、骨折の徒手整復および罹患骨の固定(鋳造)によって保存的に治療する。このような場合、骨は、上記の軟骨内骨化経路によって治癒する。ビタミンC、ビタミンD、およびカルシウムを含む適切な栄養素は、治癒に役立つ。観血的整復および内固定が一般的になった20世紀中期以来、骨折治療で主な進展はない。骨折治癒を強化するための成長因子治療の裏付けは、依然として実現していない。
不運なことに、多くの骨折は、治癒の成功を増大し、合併症の可能性を減少させるための外科的介入が必要である。たった1つの骨治癒の薬理学的増強法が承認されており、組換え骨形態発生タンパク質(BMP−2またはBMP−7(OP−1))を使用した治療である。これらの成長因子の使用には手術が必要であり、その費用および生理学的レベルを超える成長因子の使用に起因する未知の潜在的副作用により、BMPは、治療不応性骨折を治癒するための最後の手段として使用される。典型的な患者の治療はまた、治癒過程における抗生物質、麻酔薬、NSAID、COX−2インヒビター、または他の鎮痛薬の投与を含む。
NSAIDはシクロオキシゲナーゼを阻害し、それにより、アラキドン酸のプロスタグランジン(PGD2、PGE2、PGF2α、PGI2、TXA2)への変換を阻害する。アラキドン酸はまた、ロイコトリエン(LTB4、LTC4、LTD4、LTE4)、リポキシン(LXA4、LXB4)、および5−ヒドロキシエイコサテトラエン酸(5−HETE)の前駆体である。酵素5−リポキシゲナーゼ(5−LO)は、アラキドン酸を5−ヒドロペルオキシエイコサテトラエン酸(5−HpETE)に変換する。これは、5−HETE、ロイコトリエン(LT)、およびリポキシンを生成する代謝経路の第1段階である。ロイコトリエンはまた炎症誘発性を示し、好中球を誘引して毛細管透過性をもたらす能力を有する。アラキドン酸代謝経路を、図1にまとめている。
リポキシゲナーゼは、植物および動物中に見出される非ヘム鉄含有酵素であり、一定の多価不飽和脂肪酸(脂質およびリポタンパク質など)の酸素付加を触媒する。いくつかのリポキシゲナーゼ酵素が公知であり、それぞれ、特徴的な酸化作用を有する。哺乳動物リポキシゲナーゼは、アラキドン酸の酸素付加された位置によって命名される。例えば、酵素5−リポキシゲナーゼは、アラキドン酸を5−ヒドロペルオキシエイコサテトラエン酸(5−HpETE)に変換し、酵素12−リポキシゲナーゼはアラキドン酸を12−HpETEに変換する。5−リポキシゲナーゼ活性には、一般にFLAP(5リポキシゲナーゼ活性化タンパク質)と呼ばれる補因子を必要とする。ロイコトリエン合成は、FLAPを阻害する薬物(MK866)またはFLAPを欠くマウスで減少する。
特許文献1は、5−LOインヒビターが破骨細胞活性を減少させることを開示している。破骨細胞活性の抑制により、ヒトの病的状態において骨吸収が阻害され、骨量減少が軽減される。骨吸収は、新規に形成された骨をより強くより成熟した骨に再造形するために必要であるので、骨折治癒の不可欠な部分である。骨吸収の阻害は、正常な骨折治癒の後期を悪化させると予想される。非特許文献1および非特許文献2は、骨折治癒に及ぼすビスホスホネート療法の影響を開示している。データは、破骨細胞活性および骨再造形を低下させるビスホスホネート療法は骨折治癒の初期段階を阻害しないが、後期骨再造形段階を低下させることを示している。骨折治癒に及ぼすビスホスホネートの影響は、それ自体が機械的に成熟した層状骨よりもむしろ機械的に未熟な繊維性骨を含む巨大な骨折仮骨を持続させることである。
特許文献2は、12/15−リポキシゲナーゼインヒビターを使用して、骨量減少を阻害するか骨量を増加させることができることを開示している。この公報は、IL−4を過剰発現し、15−LOインヒビターで処置したトランスジェニックマウスで骨ミネラル密度が保存されることを示すデータを記載している。この公報は、15−LOインヒビターが骨折治癒または骨癒合不全治療を補助することができることを開示していない。
非特許文献3は、ラット胎児頭蓋冠細胞(骨芽細胞)の分化に及ぼすLTB4、5−HETE、およびLTD4(全て、5−LO機能の生成物)の影響を開示している。データは、5−HETEおよびLTB4がin vitroで骨小結節形成およびアルカリホスファターゼ活性を減少させるが、LTD4は影響を及ぼさなかったことを示す。in vitro器官培養モデル由来の結果は、LTB4または5−HETE処置によってマウス頭蓋冠の厚さのBMP2誘導性増加が防止されることを示した。しかし、この公報は、いかなる5−LOインヒビターの使用も開示しておらず、5−LO阻害によって培養骨芽細胞または器官培養で同一の効果が得られるであろうことも開示していない。同様に、RenおよびDziak(非特許文献4)は、LTB4処置によってin vitroでの初代ラット頭蓋冠(骨芽細胞)培養物の増殖が減少するが、LTB4はより高い濃度にて(0.3〜1μモル)、in vitroで確立された骨芽細胞株(Saos−2およびG292)の増殖を促進することができることを開示している。RenおよびDziakはまた、LTC4が初代ラット骨芽細胞またはSaos−2細胞の増殖に影響を及ぼさないが、G292細胞の増殖を促進することを開示している。さらに、RenおよびDziakは、5−LOインヒビター(AA−861)でのSaos−2細胞の処置はSaos−2細胞増殖に影響を及ぼさなかったことを開示している。公報は、5−LO阻害が骨発生に影響を及ぼさないことを示している。
したがって、骨形成または骨折治癒の促進または増強のための組成物および方法が非常に望まれることが明らかである。
国際公開第95/30419号パンフレット 国際公開第03/066048号パンフレット Koivukangasら、Long−term administration of clodronate does not prevent fracture healing in rats.Clinical Orthopaedics and Related Research(2003)408:268−278 Peterら、Effect of alendronate on fracture healing and bone remodeling in dogs.Journal of Orthopaedic Research(1996)14:74−79 Traianedes,Kら、5−Lipoxygenase metabolites inhibit bone formation in vitro.Endocrinology(1998)139:3178−3184 Ren and Dziak,Effects of leukotrienes on osteoblast cell proliferation.Calcified Tissue International(1991)49:197−201
(要旨)
本発明は、骨形成の誘導によって処置された骨折、骨損傷、または状態を治療するために5−リポキシゲナーゼ活性を減少させる化合物を投与することによる骨発生の促進方法を提供する。
本発明の別の態様では、本方法は、シクロオキシゲナーゼ活性のモジュレーターなどのさらなる活性成分(active agent)をさらに含み得る。1つの態様では、シクロオキシゲナーゼ−2(COX−2)活性は増加する。別の態様では、シクロオキシゲナーゼ−1(COX−1)の活性は減少する。
1つの態様では、本方法は、化合物のin vivo投与を使用する。別の態様では、化合物のex vivo投与を使用する。
1つの態様では、化合物は小分子である。別の態様では、化合物はアンチセンス化合物である。別の態様では、化合物はRNAi化合物である。
本発明のこれらまたは他の態様は、以下の詳細な説明および添付の図面を参照すると明らかとなる。さらに、種々の引例を本明細書中に示し、これらは、一定の手順または組成物をより詳細に記載し、したがって、その全体が本明細書中で参考として援用される。
(発明の詳細な説明)
本発明の実施には、他で示さない限り、当業者の範囲内の従来のタンパク質化学法、生化学法、組換えDNA技術、および薬理学を使用する。このような技術は、文献に十分に説明されている。例えば、T.E.Creighton,Proteins:Structures and Molecular Properties(W.H.Freeman and Company,1993);A.L.Lehninger,Biochemistry(Worth Publishers,Inc.,current addition);Sambrookら、Molecular Cloning:A Laboratory Manual(2nd Edition,1989);Methods In Enzymology(S.Colowick and N.Kaplan eds.,Academic Press,Inc.);Remington’s Pharmaceutical Sciences,18th Edition(Easton,Pennsylvania:Mack Publishing Company,1990);Carey and Sundberg Advanced Organic Chemistry 3rd Ed.(Plenum Press)Vols A and B(1992)を参照のこと。
本明細書中に引用した全ての刊行物、特許、および特許出願(上記または下記)は、その全体が本明細書中で参考として援用される。
I.定義
本発明の説明では、以下の用語を使用し、これらを、下記のように定義されることが意図される。
「アラキドン酸代謝経路またはシグナル伝達経路の調整」は、細胞または動物中でのアラキドン酸代謝経路またはシグナル伝達経路に関与する任意の酵素または調節分子の活性または濃度を阻害または促進する薬物または化合物の使用を意味する。好ましくは、薬物または化合物を、FLAPインヒビター(BAYx 1005、MK−886、およびMK−0591)、5−リポキシゲナーゼインヒビター(ジロートン、BAY−G576、RS−43、179、Wy−47、288、ABT−761、ビタミンA、およびBW A4Cなど)、ロイコトリエン受容体アンタゴニスト(ザフィルルカスト、モンテルカスト、プランルカスト、ICI 204、219、MK−571、MK−679、ONO−RS−411、SK&F 104、353、およびWy−48、252など)、;ロイコトリエンB4受容体アンタゴニスト、ロイコトリエンC4合成インヒビター、ロイコトリエンA4加水分解酵素インヒビター、非ステロイド系抗炎症薬(NSAID)、ロイコトリエン受容体アンタゴニスト、およびロイコトリエンアナログ、ロイコトリエンの形成および作用を調整する化合物、シクロオキシゲナーゼ活性に影響を及ぼす化合物、プロスタグランジン活性に影響を及ぼす化合物(受容体アゴニストまたはアンタゴニスト、プロスタグランジンアナログなど)、ロイコトリエン活性に影響を及ぼす化合物(受容体アゴニストまたはアンタゴニスト、およびロイコトリエンアナログなど)からなる群から選択することができる。
「促進された」は、非処置被験体またはコントロール被験体と比較した場合、処置被験体において骨発生がより迅速に起こるか、骨治癒に必要な時間が減少されるか、骨がより迅速に治癒することを意味する。
「増強」は、非処置被験体またはコントロール被験体と比較して処置した被験体の治癒骨の特徴が改善される(例えば、骨強度がより高くなるなど)ことを意味する。
「骨折治癒」または「骨折修復」は、特に、骨折および骨損傷の治癒の促進ならびに治癒骨折または部位の機械的安定性の改善を意味する。このような骨折は、例えば、一般的な外傷性(無能力または非骨粗鬆症性)骨折、骨粗鬆症または任意の病因による骨減少症に起因する骨粗鬆症性骨折、パジェット病による骨折または他の薬物の副作用の結果としての骨量減少に起因する骨折(例えば、高用量の副腎皮質ステロイドを投与した患者)、他の先天性または後天性の疾患(例えば、骨発生不全症および乳癌など)から生じた骨折、例えば、骨の延長および四肢の伸長手順で使用される手術によって生じる骨折(骨切り術)、および遷延治癒骨折または骨癒合不全の治療であり得る。本発明は、当業者に一般的な技術を使用した骨発生の促進および増強による骨折の正常な軽減および固定後に骨折治癒が増加する。
「骨形成」は、本発明の方法(例えば、5−リポキシゲナーゼインヒビターの投与による)にしたがって処置した被験体における骨形成速度が、5−リポキシゲナーゼインヒビターを投与していない被験体における骨形成速度を超えて増加することを意味する。このような骨形成の増強を、本明細書中で、例えば、上記のように、定量的デジタル化形態測定および骨形成の他のマーカーを使用して決定する。骨形成は、脊椎固定および他の関節または骨強直に適用するために使用される骨形成過程、人工器官内または人工器官周囲の骨形成、または既存の骨を増大させるか喪失した骨または骨断片を置換するための骨形成を含むことを意味する。
「骨発生」は、骨折した骨の修復、意図的または非意図的損傷によって生じる欠陥を有する骨の修復、または1つを超える骨または骨断片を融合するために使用される骨形成の誘導に関連する骨の生成を意味する。「骨発生」は、青年期の正常な骨成長に関連する骨形成を含むことを意味しない。「骨発生」はまた、破骨細胞が骨を吸収し、骨芽細胞が新規の骨を作製して吸収された骨と交換する過程によって骨が正常に代謝回転する、しばしば骨再造形と呼ばれる正常な骨ホメオスタシスに関連する骨形成を含むことを意図しない。
「骨損傷」は、骨の一部が除去されるかそうでなければ喪失するような骨の損傷を意味する。このような骨損傷には、異常な穴、割れ目、または診断または治療手順を行う目的で骨に作製された開口部、外傷または疾患由来の骨断片の喪失、および骨の刺創などが含まれるであろう。
用語「調整」は、アラキドン酸の代謝経路またはシグナル伝達経路に及ぼすモジュレーターの影響をいう。モジュレーターは、例えば、調整することができるポリペプチド、核酸、高分子、複雑な分子、小分子、化合物など(天然に存在するか天然に存在しない)であり得る。モジュレーターを、経路中の酵素活性を測定するアッセイを含めることによって機能特性、生物活性または生物学的過程、その組み合わせのインヒビターまたはアクチベーター(直接または間接的)(例えば、アゴニスト、部分的アンタゴニスト、部分的アゴニスト、逆アゴニスト、およびアンタゴニストなど)としての潜在的活性について評価することができる。
用語「有効量」または「薬学的有効量」は、所望の生物学的結果を得るのに十分な薬剤の量をいう。このような結果は、疾患の徴候、症状、または原因の軽減および/または緩和または生物系の任意の他の所望の変化であり得る。例えば、治療で使用するための「有効量」は、骨発生の臨床的に有意な増加、それによる骨折修復における治癒率の増加、軟骨の損傷または障害の逆転、骨折による骨融合不全、遷延融合、および伸延骨発生における骨形成の刺激および/または増大、人工器官への骨成長の増加および/または促進、関節強直、骨強直、または脊椎固定における骨形成の増強または促進、自家移植片、同種移植片、または合成骨材料の組み込みなどの既存の骨を増大するか喪失した骨または骨断片を置換するための骨形成、および歯の損傷の修復に必要な本明細書中の活性化合物を含む組成物の量である。
本明細書中で使用される、用語「治療する」または「治療」を交換可能に使用し、この用語は、骨発生を促進して所望の治療目的を得るために本発明の方法にしたがって1つまたは複数の化合物を投与することを示すことを意味する。この用語は、さらに、既存の骨または軟骨の欠損症状の改善、さらなる症状の防止、症状の根底にある代謝上の原因の改善または防止、および/または骨成長の助長を含む。
本明細書中で使用される、「小分子」は、約500ダルトン未満の分子量の化合物を示すことを意味する。小分子には、ポリペプチドおよびポリヌクレオチドなどの生体高分子は含まれない。
「薬学的に許容可能な」または「薬理学的に許容可能な」は、生物学的に望ましい材料を意味する(すなわち、いかなる望ましくない生物学的作用も生じないか、この材料を含む組成物のいかなる成分とも有害な様式で相互作用することなく材料を個体に投与することができる)。
「生理学的pH」または「生理学的範囲のpH」は、約pH7.2〜8.0の範囲、より典型的には、約pH7.2〜7.6の範囲のpHを意味する。
本明細書中で使用される、用語「被験体」は、哺乳動物を含む。哺乳動物の例には、以下の哺乳動物クラスの任意のメンバー:ヒト、非ヒト霊長類(チンパンジーなど)、他の類人猿およびサル種、家畜(ウシ、ウマ、ヒツジ、ヤギ、ブタなど)、ペット(domestic animal)(ウサギ、イヌ、およびネコなど)、実験動物(ラット、マウス、およびモルモットなどのげっ歯類などが含まれる)が含まれるが、これらに限定されない。この用語は、特定の年齢や性別を示さない。
本発明の化合物を使用して、5−リポキシゲナーゼ、5−リポキシゲナーゼ、およびシクロオキシゲナーゼ、ならびにアラキドン酸の代謝経路またはシグナル伝達経路における他の酵素および化合物の活性を阻害または減少することができる。この文脈では、酵素活性の阻害および減少は、酵素、細胞、または被験体を試験化合物で処置していないコントロール実験と比較した測定活性レベルの低下をいう。特定の実施形態では、測定活性の阻害または減少は、少なくとも10%の減少または阻害である。当業者は、測定活性の少なくとも20%、50%、75%、90%、または100%または10%と100%との間の任意の量の減少または阻害が特定の適用に好ましいと認識する。酵素活性の阻害は、任意の機構(例として、酵素の存在量の減少、触媒活性の競合的または非競合的阻害、酵素と補因子またはアクセサリータンパク質との間の相互作用の妨害などが含まれるが、これらに限定されない)を介し得る。さらに、本発明の化合物を使用して、COX−2活性を増加させることができる。特定の実施形態では、酵素活性の増加は、酵素、細胞、または被験体を試験化合物で処置していないコントロール実験と比較した測定活性レベルの上昇をいう。特定の実施形態では、測定活性の増加は、少なくとも10%である。当業者は、測定の活性の少なくとも20%、50%、75%、90%、または100%または10%と100%との間の任意の量またはそれを超えた増加が特定の適用に好ましいと認識している。酵素活性の増加は、任意の機構(例として、酵素の存在量の増加、酵素の代謝回転の増加、またはその基質結合特性の変化が含まれるが、これらに限定されない)を介し得る。酵素5−リポキシゲナーゼ(5−LO)、COX−1、およびCOX−2を言う場合、表1で参照される例示的配列(そのいくつかを以下の表1の直後に示す)ならびに日常的なアラインメントアルゴリズム(例えば、BLASTなど)を使用して当業者が確認することができる、例示的配列と少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%同一の配列を含むことを意図する。さらに、他の哺乳動物ホモログが含まれる。このようなホモログを、例えば、配列類似性、機能的類似性、および染色体位置に基づいて、ホモログとして同定する。タンパク質配列に加えて、例示的核酸配列を提供し、これらから当業者は本発明の方法にしたがって酵素活性の阻害に有用なアンチセンスおよびRNAi化合物の配列を容易に得ることができる。本発明の実施に有用なアンチセンス化合物は当該分野で公知であり、例えば、Dingら、(1999)BBRC Vol.261,pp.218−223(参考として援用される)に記載のように、購入することができる。
表1−例示的な配列
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1.mRNA配列間の類似性
2.タンパク質配列間の類似性。
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II.5−リポキシゲナーゼインヒビター
出願人は、5−リポキシゲナーゼ活性の阻害によって骨発生を促進され、これを使用して、骨折治癒を促進および/または増強するか、骨損傷を治療するか、骨形成の誘導によって治療することができることを発見した。出願人の発見は、COX−2機能の喪失によって骨折治癒を阻害し得る潜在的機構が、アラキドン酸のリポキシゲナーゼ経路への迂回によるものであり、その結果、5−HETE、LTB4、または他の5−LO代謝産物レベルが以上に高く阻害されるという仮説に基づく(図2)。骨折などの正常な炎症反応中に、プロスタグランジンおよびロイコトリエンの合成の均衡を保つ(図2A)。理論に拘束されないが、本発明者らは、COX−2機能の阻害によってアラキドン酸がリポキシゲナーゼ経路に迂回されて過剰なロイコトリエンを生成し、それにより、骨形成が損なわれると理論づけている(図2B)。逆に、5−リポキシゲナーゼ活性の阻害により、アラキドン酸がシクロオキシゲナーゼ経路に迂回されて過剰なプロスタグランジンが生成され、それにより、骨形成が促進または増強される(図2C)。
この潜在的機構を試験するために、5−LO−/−マウスにおける骨折治癒を評価した。出願人は、5−LO機能の喪失が治癒を促進することを見出した。C57BL/6バックグラウンドの年齢適合マウスにおける骨折治癒のX線写真実験は、正常なマウスにおける骨折3週間後と比較して、5−LO−/−マウスにおいて骨折2週間後までに骨折骨橋形成が起こることを示した(図3)。さらに、仮骨再造形が有意に促進され、それにより、ねじり機械的試験に基づいて、正常マウスよりも5−LO−/−仮骨がその構造および物質特性をより早く回復した(図4および表2)。したがって、5−LO機能の喪失により、骨折治癒および骨形成が促進および増強される。
石灰化サンプルの組織学的試験は、X線写真データを裏付けた。スティーベネルブルー(Stevenel’s blue)およびワンギーソンのピクロフクシンで染色した正常マウスおよび5−LO−/−マウスの骨折のプラスチック包埋石灰化切片は、治癒のちょうど2週間後に5−LO−/−マウスにおいて骨折が石灰化組織と骨橋形成する一方で、正常マウス(C57BL/6)は依然として軟骨性の軟らかい仮骨を有していることを示す。骨折仮骨軟骨領域の組織形態測定は、5−LO−/−マウスにおいて骨折から7日後までに軟骨領域がピークになる一方で、正常マウスでは骨折から10日後までにピークになることを示した(図5および表3)。骨折仮骨中の新規の骨(石灰化組織)測定は、治癒から7日後の5−LO−/−で新規の骨がほぼ2倍であり、10日後も新規の骨が有意により多数であることを示した。(図5および表2)。これらのデータは、たとえ有意に促進されていても、正常な軟骨内骨化経路を使用して5−LO−/−マウスの骨折を治癒することを示す。異なる遺伝的背景の幼若および老齢5−LO−/−マウスを使用した実験により、以下の同一の結果が得られた:5−LO機能の喪失によって骨再生が促進される。
これらの実験由来のデータは、5−LO−/−マウスにおける10日目の骨折仮骨が正常マウスの14日目の仮骨と等価であること、14日目の5−LO−/−仮骨が21日目の正常仮骨と等価であること、および1ヶ月目の5−LO−/−仮骨が3ヶ月目の正常仮骨と等価であることを示す(図3)。したがって、5−LO機能の喪失により、骨折治癒の再生期および再造形期が促進および/または増強される。
本発明の1つの態様では、5−リポキシゲナーゼ活性を阻害し、骨折治癒を促進および/または増強するか、骨吸収を防止するか、骨形成を促進する化合物は、ヒト疾患を治療する取り組みに重要な利益を与える。5−リポキシゲナーゼ活性を阻害する化合物を、例えば、外傷または骨粗鬆症もしくは骨関節炎に起因する骨折の治療方法、パジェット病の治療方法、他の状態(骨移植および骨折増加に関連する疾患など)の治療方法、および骨形成を必要とする方法(脊椎固定、他の骨および関節の強直手順、骨または四肢の延長、骨構造の増大、同種移植片、自家移植片、または合成骨材料の骨損傷への組み込みなど)、人工器官内または人工器官周囲の骨成長、および他の類似の手順で使用することができる。
本発明の方法の実施に有用な5−リポキシゲナーゼのいくつかのインヒビターおよびその投与は公知である。5−リポキシゲナーゼインヒビターは、3−[1−(4−クロロベンジル)−3−t−ブチル−チオ−5−イソプロピルインドール−2−イル]−2,2−ジメチルプロパン酸(MK886)またはその誘導体、3−(1−(4−クロロベンジル)−3−(1−ブチル−チオ)−5−(キノリン−2−イル−メトキシ)−インドール−2−イル)−2,2−ジメチルプロパン酸)(MK−591)またはその誘導体、ノルジヒドログアイアレチン酸(nordihydroguaiaretic acid)(NDGA)またはその誘導体、2−(12−ヒドロキシドデカ−5,10−ジイニル)−3,5,6−トリメチル−1,4−ベンゾキノン(AA861)またはその誘導体、または(N−(1−ベンゾ(b)チエン−2−イルエチル)−N−ヒドロキシ尿素)(ジロートン)またはその誘導体であり得る。誘導体には、例えば、5−リポキシゲナーゼインヒビターとしても有用な薬学的に許容可能な塩、プロドラッグなどが含まれる。例示的化合物の誘導体は、特許請求の範囲に記載の本発明の範囲内に含まれることが意図される。
本発明で使用される他の5−リポキシゲナーゼインヒビターには、マソプロコール、テニダップ、フロブフェン、ロナパレン、タゴリジン、Abbott A−121798、Abbott A−76745、Abbott A−78773、Abbott A−79175、Abbott ABT 761、Dainippon AL−3264、Bayer Bay−x−1005、Biofor BF−389、ブナプロラスト、Cytomed CMI−392、Takeda CV−6504、リン酸エナザドレム、Leo Denmark ETH−615、塩酸フレゼラスチン、Merck Frosst L−663536、Merckle ML−3000、3M Pharmaceuticals R−840、リロピロックス、Schering Plough SCH−40120、テポキサリン、リナゾラスト(TMK−688)、Zeneca ZD−2138、Bristol−Myers Squibb BU−4601A、カルバゾマイシンC、ラグナマイシン、Wellcome BW−70C、Ciba−Geigy CGS−26529、Warner−Lambert CI 1004、Warner−Lambert PD−136005、Warner−Lambert PD−145246、Elsai E−3040、Fujirebio F−1322、Fujisawa FR−110302、Merck Frosst L−699333、Merck Frosst L−739010、Lilly LY−269415、Lilly LY−178002、Hoechst Roussel P−8892、SmithKline Beecham SB−202235、American Home Products WAY−121520、American Home Products WAY−125007、Zeneca ZD−7717、Zeneca ZM−216800、Zeneca ZM−230487、1,2−ジヒドロ−n−(2−チアゾリル)−1−オキソピロロ(3,2,1−kl)フェノチアジン−1−カルボキシアミド、Abbott A−65260、Abbott A−69412、Abbott−63162、American Home Products AHR−5333、Bayer Bay−q−1531、Boehringer Ingelheim BI−L−357、Boehringer Ingelheim BI−L−93BS、Boehringer Ingelheim BIL 226XX、Bristol−Myers Squibb BMY−30094、カルバゾマイシンB、Wellcome BW−B218C、Chauvin CBS−1114、Ciba−Geigy CGS−21595、Ciba−Geigy CGS−22745、Ciba−Geigy CGS−23885、Ciba−Geigy CGS 24891、Ciba−Geigy CGS−8515、Chiesi CHF−1909、Warner−Lambert CI−986、Warner−Lambert CI 987、シルシリオール、ドセベノン、Eisai E−5110、Eisai E−6080、エノフェラスト、エポカルバゾリン−A、エプロバフェン(eprovafen)、エバンダミン(evandamine)、Fisons FPL 62064、Zeneca ICI−211965、Zeneca ICI−216800、Kyowa Hakko KF−8940、Merck & Co L−651392、Merck & Co L−651896、Merck & Co L−652343、Merck & Co L−656224、Merck & Co L−670630、Merck & Co L−674636、Lilly LY−233569、Merck & Co MK−591、Merck & Co L−655240、ニトロソキサシン−A、Ono ONO−5349、Ono ONO−LP−219、Ono ONO−LP−269、Warner−Lambert PD−127443、Purdue Frederick PF−5901、Rhone−Poulenc Rorer Rev−5367、Rhone−Poulenc Rorer RG−5901−A、Rhone−Poulenc Rorer RG−6866、Roussel−Uclaf RU−46057、Searle SC−41661A、Searle SC−45662、Sandoz SDZ−210−610、SmithKline Beecham SK&F−104351、SmithKline Beecham SK&F−104493、SmithKline Beecham SK&F−105809、Synthelabo SL−81−0433、Teijin TEI−8005、Terumo TMK−777、Terumo TMK−781、Terumo TMK−789、Terumo TMK−919、Terumo TMK−992、Teikoku Hormone TZI−41127、American Home Products WAY−120739、American Home Products WY−47288、American Home Products WY−48252、American Home Products WY−50295、Yoshitomi Y−19432、4−{3−[4−(2−メチル−1H−イミダゾール−1−イル)フェニルチオ]}フェニル−3,4,5,6−テトラヒドロ−2H−ピラン−4−カルボキシアミド、エスクレチン、フェニドンおよびその誘導体、BI−L−239、5,8,11−エイコサトリイン酸(ETI)、5,8,11,14−エイコサテトライン酸(ETYA)、シンナミル−3、4−ジヒドロキシ−α−シアノシンナマート、クルクミン、エスクレイチン(esculeitin)、ゴッシポール、カフェー酸、バイカレイン、7,7−ジメチルエイコサドレノン酸(7,7−dimethyleicosadrenoic acid)(DEDA)、Ly311727、ブロモエノールラクトン、メチルアラキドニルフルオロホスホナート、メチルy−リノレニルフルオロホスホナート、オレオキシエチルホスホリルコリン、AACOCF3、n−(p−アミルシンナモイル)アントラニル酸、メパクリン、キナクリン、アタブリン、パラブロモフェナシルブロミド(parabromophenacylbromide)、アリストロキン酸、副腎皮質ステロイド、Glaxo SmithKline 480848、Glaxo SmithKline 659032、Glaxo SmithKline 677116、BMS−181162、MJ33、およびMillennium Pharmaceuticals MLN977が含まれる。
より好ましい5−リポキシゲナーゼインヒビターには、マソプロコール、テニダップ、ジロートン、フロブフェン、ロナパレン、タゴリジン、Abbott A−121798、Abbott A−76745、Abbott A−78773、[(R)(+)N’−[[5−(4−フルオロフェノキシ)フラン−2−イル]−1−メチル−2−プロピニル]−N−ヒドロキシ尿素(Abbott A−79175)]、Abbott A−79175、Abbott ABT 761、Dainippon AL−3264、Bayer Bay−x−1005、Biofor BF−389、ブナプロラスト、Cytomed CMI−392、Takeda CV−6504、Ciba−Geigy CGS−26529、リン酸エナザドレム、Leo Denmark ETH−615、塩酸フレゼラスチン、Merck Frosst L 663536、Merck Frosst L 699333、Merckle ML−3000、3M Pharmaceuticals R−840、リロピロックス、Schering Plough SCH 40120、テポキサリン、リナゾラスト(TMK−688)、Zeneca ZD−7717、Zeneca ZM−216800、Zeneca ZM−230487、Zeneca ZD−2138、およびNDGA(非ジヒドログアイアレチン酸)が含まれる。
さらにより好ましい5−リポキシゲナーゼインヒビターには、テニダップ、ジロートン、フロブフェン、ロナパレン、タゴリジン、AA−861、Abbott A−121798、Abbott A−76745、Abbott A−78773、Abbott A−79175、Abbott ABT 761、Ciba−Geigy CGS−26529、Biofor BF−389、Cytomed CMI−392、Leo Denmark ETH−615、ロナパレン、Merck Frosst L 699333、Merckle ML−3000、3M Pharmaceuticals R−840、リナゾラスト(TMK−688)、Zeneca ZD−7717、Zeneca ZM−216800、Zeneca ZM−230487、Zeneca ZD−2138、およびNDGA(非ジヒドログアイアレチン酸)が含まれる。
別の態様では、本発明は、5−LOインヒビターおよびCOXインヒビターならびにその使用を含む。好ましくは、COXインヒビターは、選択的COX−1インヒビター(すなわち、COX−2活性を阻害するよりもCOX−1活性を阻害する)である。5−LOインヒビターおよびCOXインヒビターの使用は、薬物の組み合わせの薬効が得られるレジメンでの連続的様式による各インヒビターの投与、実質的に同時様式でのインヒビターの同時投与(固定比率のこれらの活性成分を有する単一のカプセルまたは各薬剤の複数の個別のカプセルなど)、および両酵素を阻害する単一の化合物の投与を採用することを意図する。
COXインヒビターを、セレコキシブ、ロフェコキシブ、メロキシカム、ピロキシカム、バルデコキシブ、パレコキシブ、エトリコキシブ、CS−502、JTE−522、L−745、337、FR122047、NS398、非選択性NSAID(アスピリン、イブプロフェン、インドメタシン CAY10404、ジクロフェナック、ケトプロフェン、ナプロキセン、ケトロラック、フェニルブタゾン、トルフェナム酸、およびスリンダクなどが含まれるであろう)、またはステロイドもしくは副腎皮質ステロイドからなる群から選択することができる。シクロオキシゲナーゼ−2を選択的に阻害する化合物は、米国特許第5,380,738号、同第5,344,991号、同第5,393,790号、同第5,466,823号、同第5,434,178号、同第5,474,995号、同第5,510,368号およびWO書類WO96/06840号、WO96/03388号、WO96/03387号、WO95/15316号、WO94/15932号、WO94/27980号、WO95/00501号、WO94/13635号、WO94/20480号、およびWO94/26731号に記載されており、そうでなければ、当業者に公知である。
選択的COX−1インヒビターは、当該分野で公知である。以下は、好ましいCOX−1選択性NSAIDのリストである:SC−560(Smithら、Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 95:13313−8(1998))、FR122047(Dohiら、European Journal of Pharmacology 243:179−84(1993))、サリチル酸バレロイル(Valeroyl salicylate)、アスピリン。アスピリンは、in vivoで迅速に不活化される不可逆性シクロオキシゲナーゼインヒビターである。アスピリンはCOX−1およびCOX−2を阻害することができるが、アスピリンでの事前の処置により、COX−2の発現前または発現中に全ての既存のCOX−1を不活化することができる。したがって、発現される任意の新規のCOX−2は活性であるが、全ての「より古い」COX−1またはCOX−2は不活化される。
以下は、COX−2と対比してCOX−1を優先的に阻害するNSAIDのリストである:デキシケトプロフェン(Dexketoprofene)、ケテロラック(Keterolac)、フルルビプロフェン、スプロフェン。(Warnerら、Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 96:7563−8(1999))も参照のこと。
別の実施形態では、本発明は、5−LOインヒビターおよびCOX−2アクチベーターならびにその使用を含む。COX−2アクチベーターも当該分野で公知である。COX−2遺伝子発現の調節に関する総論および以下に列挙の化合物または治療(参考文献なし)についての参考文献として、(Tanabe and Tohnai,Prostaglandins & other Lipid Mediators 68−69:95−114(20020)を参照のこと。好ましいCOX−2アクチベーターには、超音波療法(Senaら、Ultrasound in Medicine & Biology 31:703−8(2005))、パルス電磁場(PEMF)(Lohmannら、Journal of Orthopaedic Research 21:326−34(2003))、BMP2(Chikazuら、Journal of Bone and Mineral Research 17:1430−40(2002))、PDGF、FGF、およびPTHならびにそのアナログ(PTHrPおよびテラパラチド(teraparatide))(Macielら、Journal of Rheumatology 24:2429−35(1997))が含まれる。他のCOX−2アクチベーターには、プロスタグランジンおよびプロスタグランジン受容体アゴニスト(Roschら、Biochemical and Biophysical Research Communications 338:1171−8(20050)、PDGF(血小板由来成長因子)、IL−1α(インターロイキン1α)、IL−1β、TNF−α(腫瘍壊死因子α)、FGF(線維芽細胞成長因子)、TGF−β(トランスフォーミング成長因子β)、TGF−α、EGF(上皮成長因子)、TPA(テトラデカノイルホルボールアセテート)が含まれる。
さらに、本発明は、治療有効量の5−リポキシゲナーゼインヒビターおよびシクロオキシゲナーゼ−2インヒビター(例えば、リコフェロン(licofelone)、Dupont Dup 697、Taisho NS−398、メロキシカム、フロスリド、Glaxo SmithKline 406381、Glaxo SmithKline 644784、またはテポキサリンなど)を含む組み合わせを含む。
本発明の方法による骨代謝の調整を、コントロール被験体と比較した投与後の骨強度および骨量の試験によって決定することができる。このような試験を、画像化技術(例えば、X線、核磁気共鳴像法、X線断層撮影法、超音波、および音響伝導)またはストレス試験によってin situで行うか、標準的な組織学的方法、X線写真法、機械的方法、または生化学的方法によってex vivoで行うことができる。骨密度および/または骨量の調整を、1つまたは複数のパラメーター(骨ミネラル密度、骨強度、小柱数、骨サイズ、および骨組織連結度など)の変化によって評価することができる。骨ミネラル密度(BMD)のいくつかの決定方法は、当該分野で公知である。例えば、二重エネルギーX線吸収測定法または定量的コンピュータ断層撮影法などを使用して、BMD測定を行うことができる。同様に、を賞して、当該分野で周知の方法を使用して骨形成の増加を決定することができる。例えば、腰椎由来のテトラサイクリン標識海綿骨および大腿遠位骨幹端の骨形成速度(BFR)の動的測定を、定量的デジタル化形態測定を使用して行うことができる(Lingら、Endocrinology 140:5780−5788(1999))。あるいは、骨形成マーカー(アルカリホスファターゼ活性、血清コラーゲンペプチドレベル、または血清オステオカルシンレベルなど)を評価して、骨形成の増加が起こったかどうかを間接決定することができる(Lookerら、Osteoporosis International 11:467−480(2000))。アラキドン酸の代謝経路またはシグナル伝達経路を調整する化合物の、骨折治癒および/または骨形成を促進または増強する能力、骨形成を促進する能力、および骨量減少を防止する能力について試験することができる。当業者に周知の種々の動物モデル(動物骨折モデル、動物骨切り術モデル、動物穿頭骨錐欠損モデル、動物骨損傷モデル、種々の動物の区域性欠損モデル、および骨延長モデル、および卵巣摘出誘導性骨量減少モデルなど)でこれを試験することができる。これらの動物モデルの有用性は十分に確立されており、広範な異なる所見によって立証されている。例えば、動物(ラットが含まれる)におけるBMP2研究は、BMP2が骨発生を刺激することを証明しており、BMP2は、現在、骨修復に適用するためにヒトで臨床的に使用されている(商標名INFUSE)。動物におけるこれについての何百もの論文および数十のヒトについての論文が存在し、NSAIDは、ラットにおける骨折修復を阻害し(Simonら、Cyclooxygenase 2 function is essential for bone fracture healing.Journal of Bone and Mineral Research 17:963−76(2002))、NSAIDは、ヒトにおける不十分な骨折治癒と相関し(Burdら、Journal of Bone and Joint Surgery(British)85B:700−5(2003))、Rubinら、(2001),JBJS 83(2):259−270で引用した研究は、超音波処置がラット(Azuma ref.)およびヒトの骨折修復を促進することを示す。骨粗鬆症療法についてのFDAガイドラインは、前臨床試験が2種の使用を必要とし、一方が卵巣摘出ラットモデルでなければならないことを示す。
本発明の方法による骨代謝の調整を、偽処置細胞と比較してアラキドン酸代謝を変化させる処置後の骨芽細胞および/または軟骨細胞の増殖、生存、および分化の試験によってin vitroで決定することができる。細胞または臓器外植片(新生げっ歯類頭蓋冠または指骨など)を、本出願に記載のように、5−リポキシゲナーゼ活性を阻害するか、シクロオキシゲナーゼ活性を変化させるか、ロイコトリエンまたはプロスタグランジン受容体機能に影響を及ぼす化合物などで処置することができる。さらなる処置方法には、アンチセンス核酸、干渉RNA、他の核酸またはタンパク質などの使用が含まれ得る。骨芽細胞または軟骨細胞の増殖および生存を、当業者に周知の多数の技術(細胞の計数、放射性標識チミジンまたはブロモデオキシウリジンの複製DNAへの組み込み、トリパンブルー排除、およびアポトーシスを受けた細胞内でのDNAの末端デオキシヌクレオチジルトランスフェラーゼ末端標識など)によって測定することができる。骨芽細胞および/または軟骨細胞の分化を、当業者に周知の多数の技術によって測定することができ、これらの技術には、骨芽細胞または軟骨細胞の培養物の石灰化を確認するためのvon Kossaの方法またはアリザリンレッドによって染色した石灰化小結節の形成、プロテオグリカン基質の生成を測定するための軟骨細胞のアルシアンブルー染色、タンパク質または核酸ベースのアッセイ方法を使用した骨芽細胞および軟骨細胞の分化のマーカー(I型、II型、おいよびX型コラーゲン、オステオカルシン、およびアグレカン(aggrecan)など)を測定するための遺伝子発現分析、アルカリホスファターゼ活性の測定、ならびに酵素結合免疫アッセイ(EIA)などの定量的方法によるRANKL、OPG、VEGF、骨形成タンパク質、および他の成長因子の測定が含まれるであろう。
5−リポキシゲナーゼ活性化タンパク質(FLAP)
FLAPは、アラキドン酸輸送タンパク質としての作用によってアラキドン酸に特異的に結合して5−LOを活性化する18kDの膜結合ポリペプチドである。FLAP遺伝子は、31kbを超える長さであり、5つの小さなエクソンおよび4つの巨大なエクソン(エクソン1についてはGenBank 182657、Genbank M60470、エクソン2についてはGenbank M63259、エクソン3についてはGenbank M63260、エクソン4についてはGenbank M63261、およびエクソン5についてはGenbank M6322)からなる。
核酸エンベロープは、5−LOおよびFLAPがアラキドン酸を代謝するように作用する細胞内部位であり、好中球および単球のイオノフォア活性化により、5−LOが沈降不可能な位置から核膜に転位置する。FLAP機能のインヒビターにより、5−LOのサイトゾルから膜への転位置が防止され、5−LO活性化が阻害される。したがって、FLAPインヒビターは、抗炎症薬候補である。
ロイコトリエン合成は、FLAP(MK866)を阻害する薬物によって減少するかFLAPを欠くマウスで減少する。したがって、本発明の1つの態様では、FLAPインヒビター(BAYx 1005、MK−886、およびMK−0591など)は、アラキドン酸の代謝経路またはシグナル伝達経路を調整し、それにより、骨折治癒および骨形成を促進および/または増強する方法で使用する。
アンチセンス治療
用語「アンチセンス核酸」は、5−LOもしくはFLAPコードDNAおよびRNAの塩基配列またはアラキドン酸の代謝経路もしくはシグナル伝達経路における他のタンパク質をコードする塩基配列に相補的なオリゴヌクレオチドをいうことを意図する。アンチセンスヌクレオチドは、修飾もしくは未修飾のRNA、DNA、または混合ポリマーオリゴヌクレオチドであり得、標的細胞に導入した場合、その標的核酸に特異的に結合して、転写、RNAプロセシング、輸送、および/または翻訳を妨害する。オリゴヌクレオチドを使用した二本鎖(ds)DNAのターゲティングによって三重らせんを形成し、RNAのターゲティングによって二重らせんを形成する。
遺伝子のプロモーターおよび他の調整領域、エクソン、イントロン、またはエクソン−イントロン境界に結合するようにアンチセンス構築物をデザインすることができる。アンチセンスRNA構築物またはこのようなアンチセンスRNAをコードするDNAを使用して、宿主細胞内(宿主動物(ヒト被験体が含まれる)内など)の遺伝子の転写、翻訳、またはその両方をin vitroまたはin vivoで阻害することができる。「相補的ヌクレオチド」を含む核酸配列は、グアニンがシトシンと対合し(G:C)、DNAの場合にアデニンがチミンと対合するか(A:T)、RNAの場合にアデニンがウラシルと対合する(A:U)、標準的なワトソン−クリック相補性規則に従って塩基対合することができる核酸配列である。
アンチセンス構築物の文脈で遺伝子配列の全部または一部を使用することができるが、好ましくは、17塩基長の任意の配列を使用して、固有の標的配列を特定することができる。より短いオリゴマーはin vivo接近可能性を得て増加させることが容易であるが、多数の他の要因がハイブリッド形成の特異性の決定に関与する。その相補的標的との結合親和性および配列特異性が治療薬としての使用に十分であるようにアンチセンスオリゴヌクレオチドを選択する。したがって、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、またはそれを超える塩基対のオリゴヌクレオチドを使用することができる。内因性遺伝子の機能が影響を受けるかどうか、または相補的配列を有する関連遺伝子の発現が影響を受けるかどうかをin vitroで決定するための構築物の試験によって、所与のアンチセンス核酸が対応する宿主細胞遺伝子のターゲティングで有効であるかどうかを容易に決定することができる。
干渉RNA
干渉RNA(RNAi)フラグメント、特に、二本鎖(ds)RNAiを使用して、アラキドン酸の代謝経路またはシグナル伝達経路を調整することができる。小干渉RNA(siRNA)は、典型的には、遺伝子発現を干渉する19〜25ヌクレオチド長のRNA分子である。線虫、ショウジョウバエ、植物、およびヒトの遺伝子をサイレンシングするためのRNAiの使用に関連する方法は、当該分野で公知である(Fireら、Nature 391:806−811(1998);Sharp,P.A.RNA interference 2001.Genes Dev.15:485−490(2001);Tuschl,T.Chem.Biochem.2:239−245(2001);WO0129058号;およびWO9932619号)。
RNAiで使用されるヌクレオチド配列は、少なくとも約15〜50塩基対の配列を含む。配列は、任意選択的に5’末端および/または3’末端にオーバーハングを有する二重鎖であり得、この二重鎖の一方の鎖がアラキドン酸の代謝経路またはシグナル伝達経路内に核酸分子の核酸配列を有する少なくとも15個の連続する塩基の核酸配列を含む。各鎖の長さは、より長く、必要に応じて、本明細書中に記載の任意のヌクレオチドの19、20、21、22、23、24、25、または30ヌクレオチドなどまたは全長までであり得る。一本鎖オーバーハングは、例えば、1、2、3、4、5、または10ヌクレオチド長であり得、3’末端、5’末端、または3’末端と5’末端の両方に存在し得る。このようなフラグメントを、化学合成によるフラグメントの直接的合成、核酸増幅テクノロジーの適用、または組換え産生のための選択した配列の組換えベクターへの導入によって容易に調製することができる。
特に、ヌクレオチド配列またはRNAiは、5−LOまたはFLAPコードDNAおよびRNAの塩基配列またはアラキドン酸の代謝経路またはシグナル伝達経路中の他のタンパク質をコードする塩基配列に相補的なオリゴヌクレオチドであり得る。オリゴヌクレオチドは、修飾もしくは未修飾のRNA、DNA、または混合ポリマーオリゴヌクレオチドであり得、標的細胞に導入した場合、その標的核酸に特異的に結合して、転写、RNAプロセシング、輸送、および/または翻訳を妨害する。
他の薬剤
本発明の別の態様では、さらなる薬剤または薬物を、被験体に投与することができる。さらなる薬剤は、有効にカルシウムホメオスタシスを調節するか、軟骨形成を調整するか、骨発生を調整するか、骨再造形を調整するか、疼痛を調節するか、炎症を調節するか、抗生物質活性を有する1つまたは複数の活性成分を含み得る。さらなる活性成分は、エストロゲン、IGF、インスリン、骨形成タンパク質および他の成長因子、オステオプロテグリン(OPG)、カルシトニン、ビスホスホネート、ビタミンDまたはそのアナログ、スタチン、アドロゲン(adrogen)、フッ化塩、副甲状腺ホルモンまたはそのアナログ、血管形成を増強する薬剤(血管内皮成長因子(VEGF)など)、骨代謝に関与する天然に存在するホルモン調節因子の転写の調節を変化させる薬剤、ビタミン、ミネラル補給剤、栄養補給剤、およびその組み合わせであり得るが、これらに限定されない。さらなる薬剤はまた、ゲンタマイシン、シプロフロキサシン、およびバンコマイシンなどの抗生物質であり得る。このさらなる活性成分を、本発明の5−リポキシゲナーゼインヒビターの投与前、同時、または投与後に被験体に投与することができる。抗炎症薬(非ステロイド系抗炎症薬および副腎皮質ステロイドが含まれるが、これらに限定されない)、p38キナーゼインヒビター、および抗ウイルス薬(リビビリン(ribivirin)、ビダラビン,アシクロビル、およびガンシクロビルが含まれるが、これらに限定されない)を、本発明の組成物と組み合わせることもできる。抗生物質化合物(ゲンタマイシン、テイコプラニン、トブラマイシン、およびバンコマイシンが含まれるが、これらに限定されない)を、本発明の組成物と組み合わせることもできる。
III.薬学的処方物および投与様式
本明細書中に記載の方法は、上記の分子を含む薬学的組成物を、1つまたは複数の薬学的に許容可能な賦形剤またはビヒクル、および任意選択的に治療成分および/または予防成分と共に使用する。このような賦形剤には、水、生理食塩水、グリセロール、ポリエチレングリコール、ヒアルロン酸、エタノール、シクロデキストリン、修飾シクロデキストリン(すなわち、スルホブチルエーテルシクロデキストリン)などの液体が含まれる。非液体処方物に適切な賦形剤も当業者に公知である。薬学的に許容可能な塩を、本発明の組成物と組み合わせて使用することができ、例えば、鉱酸塩(塩酸塩、臭化水素酸塩、リン酸塩、硫酸塩など)および有機酸塩(酢酸塩、プロピオン酸塩、マロン酸塩、および安息香酸塩など)が含まれる。薬学的に許容可能な賦形剤および塩の詳細な議論は、Remington’s Pharmaceutical Sciences,18th Edition(Easton,Pennsylvania:Mack Publishing Company,1990)で得られる。
さらに、補助剤(湿潤剤または乳化剤など)、生物学的緩衝物質、および界面活性剤などは、このような賦形剤中に存在することができる。生物学的緩衝液は、薬学的に許容可能であり、所望のpH(すなわち、生理学的に許容可能な範囲のpH)の処方物が得られる実質的に任意の溶液であり得る。緩衝液の例には、生理食塩水、リン酸緩衝化生理食塩水、Tris緩衝化生理食塩水、およびハンクス緩衝化生理食塩水が含まれる。
意図する投与様式に応じて、薬学的組成物は、固体、半固体の形態、または液体投薬形態(例えば、錠剤、座剤、丸薬、カプセル、粉末、液体、懸濁液、クリーム、軟膏、またはローションなど)、好ましくは、正確な投薬量の単回投与に適切な単位投薬形態であり得る。組成物は、薬学的に許容可能なキャリアと組み合わせた有効量の選択された薬物が含み、さらに、他の医薬品(pharmaceutical agent)、アジュバント、希釈剤、緩衝液などを含み得る。
本発明は、1つまたは複数の薬学的に許容可能なキャリアおよび任意選択的に他の治療成分および/または予防成分と共に本発明の化合物(異性体、異性体のラセミ混合物または非ラセミ混合物が含まれる)またはその薬学的に許容可能な塩もしくは溶媒和物を含む薬学的組成物を含む。
一般に、本発明の化合物を、薬学的処方物(経口(口腔および舌下が含まれる)、直腸、鼻腔内、局所、肺、膣、または非経口(筋肉内、動脈内、鞘内、皮下、および静脈内が含まれる)投与に適切な薬学的処方物、吸入もしくは吹送による投与に適切な形態の薬学的処方物、または骨形成部位への投与に適切な形態薬学的処方物が含まれる)として投与する。好ましい投与様式は、苦痛の程度に応じて調整することができる都合のよい1日投薬量のレジメンを使用した経口または静脈内投与様式である。
骨形成部位への送達のための処方物は、ポリラクチドおよび/またはポリガラクチドポリマー、パルミチン酸、アルギン酸塩、プラスター、硫酸カルシウム、リン酸カルシウム、硫酸カルシウムとリン酸カルシウムとの混合物、ヒドロキシアパタイト、コラーゲンまたは他の細胞外基質物質、骨蝋(CP Medical,Inc.,Ethicon,Inc.,Unites States Surgical Corp.またはCeremedの骨蝋など)、Orthocon Bone Putty(a mixture of ステアリン酸カルシウム、ビタミンEアセテート、およびアルキレンオキシドコポリマーの混合物)またはこの目的のために使用することができる他の材料または化合物への吸着またはカプセル化を含む。骨形成部位での直接置換またはキャリアを含むか含まない本発明の活性化合物の人工器官もしくは外科的に埋め込んだデバイスの表面への沈着によって送達することができる。
薬学的または治療有効量の組成物を、被験体に送達する。正確な有効量は、被験体によって変化し、種、年齢、被験体のサイズおよび健康状態、治療を受ける状態の性質および範囲、担当医の提案、ならびに投与のために選択された治療薬もしくは治療薬の組み合わせに依存する。したがって、所与の状況についての有効量を、日常的実験によって決定することができる。本発明の目的のために、一般に、治療量は、少なくとも1回の投与において約0.05mg/kg体重〜約40mg/kg体重、より好ましくは約0.5mg/kg体重〜約20mg/kg体重の範囲である。より巨大な哺乳動物では、示した1日投薬量は、約1mg〜4,800mgを1日に1回または複数回、より好ましくは、約10mg〜1,200mgの範囲であり得る。被験体に、目的の障害の徴候、症状、または原因を軽減および/または改善するか、生物系の任意の他の所望の変化を引き起こすのに必要なほどの用量で投与することができる。このような疾患を治療する当業者は、過度の実験を行うことなく、個人的知識および本出願の開示に従って、所与の疾患についての治療有効量の本発明の化合物を確定することができる。本発明の方法を実施する場合、ヒトへの開始用量を、ラット用量データから推定する必要があり得る。このような推定方法は、当該分野で周知である。FDA publication “Guidance for Industry:Estimating the Maximum Safe Starting Dose in Initial Clinical Trials for Therapeutics in Adult Healthy Volunteers” published July 2005(Federal Register Document 5−14456)およびwww.fda.gov/Cder/guidance/5541fhl.pdfの利用可能なオンラインを参照のこと。一般に、mg/kgで示されるラット用量を、6.2で割って等価なヒト用量を得るべきである。
所望する場合、処方物を、有効成分の徐放性または制御放出投与に適合させた腸溶コーティングを使用して調製することができる。
薬学的調製物は、好ましくは、単位投薬形態である。このような形態では、調製物を、適量の活性成分を含む単位用量に再分割する。単位投薬形態は、包装された調製物、個別の量の調製物(小包化した(packeted)錠剤、カプセル、およびバイアルまたはアンプル中の粉末など)であり得る。また、単位投薬形態は、それ自体がカプセル、錠剤、カシェ剤またはロゼンジであり得るか、適切な数のこれらのいずれかを含む包装形態であり得る。
IV.実験
以下は、本発明の実施のための特定の実施形態の例である。実施例は、説明のみを目的として提供し、本発明の範囲を制限することを決して意図しない。
使用した数値(例えば、量、温度など)に関して確実に正確であるように努力したが、勿論、いくらかの実験誤差および偏差を考慮すべきである。
(実施例1)
5LO ノックアウトマウス
5−リポキシゲナーゼを欠くノックアウトマウス(Alox5−/−または5−LO−/−)を、Jackson Laboratory,Bar Harbor,Maineから購入した。大腿管に逆行して挿入した髄内ワイヤを使用して、切迫大腿骨骨折を安定化した。三点曲げデバイス(three−point bending device)を使用して、骨折を作製した。大腿骨骨折治癒を、組織形態計測法、X線写真術、および機械的ねじれ試験によって測定または評価した。5−LO−/−マウスにより、同一の遺伝的背景および年齢の野生型マウス(C57BL/6)と比較して、骨折治癒の統計的に有意な定量的促進および増強が証明された。10〜12週齢のメスマウスの骨幹中央部に閉鎖骨折を作製した。骨折治癒を、X線によって評価し(図3)、骨折の4週間後および12週間後の機械的ねじれ試験によって定量的に評価した(図4および表2)。治癒から4週間後または12週間後に、5LO−/−マウスおよび野生型(WT)マウス由来の骨折大腿骨を切り出し、MTS servohydraulic試験装置およびインターフェイス20Nmトルク負荷セルを使用して、ねじれの障害を機械的に試験した。骨折大腿骨の寸法を、試験前後に測定した。ピークトルク、剛性、最大剪断応力、および剪断弾性係数を、仮骨寸法およびトルク対角度変位曲線に対するトルクから計算した。全ての機械的パラメーターは、WTマウスと比較して、5−LO−/−において治癒から4週間後に50〜120%高かった。正常および5−LO−/−マウス由来の段階的時間骨折標本の組織形態測定分析は、5−LO−/−マウスにおいて軟骨領域が初期により広い範囲でピークになることを示した(図5および表3)。さらに、有意により多数の新規の骨(石灰化組織)は、骨折から7日後および10日後に5−LO−/−骨折仮骨中に存在した。データは、5−LO−KOマウスで骨折治癒が促進および増強されることを証明する。
表2−同一の遺伝的背景および骨折時の年齢の5−LO−/−マウスおよび野生型マウス由来の骨折大腿骨機械的ねじれ試験データのまとめ(Fx)
Figure 2009504776
表3−同一の遺伝的背景および骨折時の年齢の5−LO−/−マウスおよび野生型マウス由来の骨折仮骨組織形態計測分析のまとめ
Figure 2009504776
連続X線(図3)は、野生型マウス(C57BL/6)と比較して5−LO−/−マウスで骨折治癒が促進されることを示す。より具体的には、5−LO−/−マウス由来の10日目の骨折は、野生型マウス由来の14日目の骨折と類似の段階であるようであり、14日目の5−LO−/−骨折は21日目の野生型骨折に類似し、1ヶ月目の5−LO−/−骨折は3ヶ月目野生型骨折に類似する。機械試験データは、5−LO−/−骨折仮骨の構造的および物質的性質が治癒4週間後にコントロールよりも統計的に有意に改善されることを定量的に示し、ピークトルクが50%増加し、剛性が75%増加し、最大剪断応力が75%増加し、剪断弾性係数が100%を超えて増加する。さらに、5−LO−/−マウス由来の4週間目の機械試験パラメーターは、12週目の野生型マウスと類似し、このことは図3のX線データを裏付け、5−LO−/−マウスで骨折治癒が促進および増強されることを証明している。治癒12週後、野生型骨折仮骨の剛性および剪断弾性係数は、5−LO−/−骨折仮骨と肩を並べた。5−LO−/−マウスおよびWTマウス由来の段階的骨折仮骨標本の組織形態計測は、機械的所見およびX線写真の所見を裏付ける(図5および表2)。仮骨軟骨領域は、5−LO−/−マウスで骨折7日目までにピークに達するが、WTマウスで10日目までピークに達しなかった。WTマウスと比較して、5−LO−/−仮骨で7日目にほぼ4倍の軟骨が存在した。同時に、WTマウスと比較して、5−LO−/−マウスでさらに新規の骨形成も認められ、7日目にほぼ2倍の新規の骨(石灰化組織)が存在し、10日目に30%を超える新規の骨が存在した。したがって、データは、正常マウスよりも5−LO−/−マウスで、構造的性質および物質的性質が増強されたより早く且つより機械的に正常な骨折仮骨を生じる骨折治癒と一致する。
(実施例2)
COX−2ノックアウトマウス
骨折治癒を、COX−2遺伝子の欠失がターゲティングされたマウスでアッセイした。大腿骨骨幹中央部閉鎖骨折を、COX−2ノックアウトマウス、COX−1ノックアウトマウス、および野生型マウス(示さず)の右後肢に作製した。骨折治癒を、X線および組織学(図6)ならびに機械的試験(示さず)によって評価した。データは、骨折治癒は、骨折治癒がCOX−2ノックアウトマウスで劇的に損なわれるが、COX−1ノックアウトマウスまたは野生型マウスでは損なわれなかったことを示す。治癒14日後のX線は、COX−1ノックアウトマウスで巨大な石灰化骨折仮骨を示し(図6)、COX−2ノックアウトマウスで明らかな石灰化仮骨はほとんどまたは全く認められない。組織学的試験は、COX−2ノックアウト仮骨がかなりの量の軟骨を有したが、新規の骨は明らかでなかったと言う点でX線所見が追認された。ねじれ機械試験データは、COX−1ノックアウトまたは野生型マウスよりも骨折仮骨の構造的性質および物質的性質が統計的に有意に劣ることを示す。実施例1、実施例3、および実施例4の実験結果を組み合わせた場合、これは、どのようにして本発明の方法によって骨形成に影響を与えるようにアラキドン酸の代謝またはシグナル伝達を操作することがきるのかについて証明される。
(実施例3)
5−リポキシゲナーゼインヒビターでのラットの処置
Sprague−Dawleyラット(3月齢)に、当該分野で説明されている標準的な大腿骨閉鎖骨折手順を行った(Simonら、Journal of Bone and Mineral Research,17(6):963−976(2002);Bonnarens and Einhorn,Production of a standard closed fracture in laboratory animal bone.Journal of Orthopaedic Research,2:97−101(1984))。切迫骨折を、髄内ステンレススチールピンを使用して安定化させた。骨折の4時間後から、ラットに30mg/kgのNDGA(ノルジヒドロガイラレチン酸(nordihydrogaiaretic acid))を含む1%メチルセルロース(5−リポキシゲナーゼインヒビター処置群)またはキャリアのみ(1%メチルセルロース)で処置した。手術の翌日から骨折14日後まで継続して、実験ラットに、2回のNDGA(30mg/kg)で処理し、最初の投与は8〜10AMに行い、別のNDGAは8〜10時間後に投与した。コントロールラットを同様に処置したが、キャリアのみ(1%メチルセルロース)で処置した。骨折3週間後、ラットを屠殺し、骨折大腿骨を採取し、Packard FaxitronおよびKodak MinR2000マンモグラフィフィルムを使用して、骨折大腿骨の高解像度のX線写真を撮影した。各処置群(コントロールおよび5−リポキシゲナーゼ(5−LO)インヒビター処置)についての2つの代表的なX線写真を図7に示す。
X線写真は、3週間後に5−LOインヒビター処置ラットの骨折大腿骨が新規の骨と架橋したことを示す。対照的に、コントロールラットで十分に形成された石灰化骨折仮骨が形成されたが、依然として骨折部位と架橋しなかった。ラットCでは、骨折は、骨折仮骨の中央側(上)および側面(下)の新規の骨と架橋する。ラットDでは、骨折は、側面(下)で新規の骨と架橋し、中央での新規の骨の架橋を示す。コントロールラットでは、新規の骨の架橋は認められない(ラットAおよびB)。したがって、データは、幼若な正常ラットで5−LOインヒビター療法が骨折治癒過程を促進することができることを証明している。
(実施例4)
5−リポキシゲナーゼインヒビターでのラットの処置
Sprague−Dawleyラット(3月齢)に、当該分野で説明されている標準的な大腿骨閉鎖骨折手順を行った(Simonら、Journal of Bone and Mineral Research,17(6):963−976(2002);Bonnarens and Einhorn,Production of a standard closed fracture in laboratory animal bone.Journal of Orthopaedic Research,2:97−101(1984))。切迫骨折を、髄内ステンレススチールピンを使用して安定化させた。骨折の4時間後から、ラットにビヒクル(1%メチルセルロース)または1%メチルセルロースに懸濁した5−LOのインヒビターで処置した。30mg/kgのインヒビターA(NDGA)を投与し、5mg/kgのインヒビターB(AA−861)を投与した。手術の翌日から骨折21日後まで継続して、実験ラットに、2回のインヒビター(AまたはBのいずれか)で処理し、最初の投与は8〜10AMに行い、別の投与は8〜10時間後に投与した。コントロールラットを同様に処置したが、キャリアのみ(1%メチルセルロース)で処置した。骨折3週間後、ラットを麻酔し、骨折大腿骨を採取し、Packard FaxitronおよびKodak MinR2000マンモグラフィフィルムを使用して、骨折大腿骨の高解像度のX線写真を撮影した(図8A、8B、および8C)。骨折5週間後にラットを屠殺し、大腿骨を切除し、機械的ねじれ試験によって構造の機械的性質についてアッセイした(図8D)。
X線写真は、治癒3週間後に、5−LOインヒビター処置ラットで骨折が架橋するようであるが、ビヒクル処置ラットではそうでないことを示した。
機械的ねじれ試験を使用して、治癒5週間後に各大腿骨によって維持されたピークトルクを測定した。データは、インヒビターA(NDGA)処置ラットおよびインヒビターB処置ラット由来の大腿骨のピークトルクがビヒクル処置ラットよりも22%および53%高いことを示す(図8D)。さらに、インヒビターAまたはB処置ラット由来の全大腿骨が骨連結に失敗したが、ビヒクル処置ラット由来の大腿骨の13%(15のうちの2)が骨癒合不全に失敗し、明らかな骨架橋は認められなかった。
これらの実験による所見は、5−LO阻害療法が骨折治癒を促進(より早い骨架橋)および増強(より良好な機械的性質)することができることを証明する。
(実施例5)
小分子化合物(RNAi)およびアンチセンス化合物を使用した、ex vivo処置方法
ex vivoでの骨発生を促進する方法を使用して、例えば、不応性骨折、外傷または骨断片の病的切除に起因する区域性欠損の治癒または関節固定を補助する。これらの例では、前駆骨細胞を、標準的方法を使用して被験体または適切なドナーから単離し、ex vivoで培養する。細胞を、喪失した骨の断片に相当するか、失われた断片に適合するように成形することができるか、骨の末端に並列する適切な足場中で成長させるか、足場中に播種する。細胞を、適切な細胞培養条件または誘導因子(骨形成タンパク質−2(BMP−2)など)を使用してex vivoで骨を形成するように誘導する。一旦細胞が新規の骨基質を構成し始めると、構築物を患者に移植して、骨発生させて治癒を促進することができる。この事象の順序を、典型的には、骨発生を増強させるための組織工学アプローチという。
5−リポキシゲナーゼ(5−LO)の阻害を使用して、組織工学に適用するためのex vivo骨形成を促進することができる。5−LOまたはFLAPの小分子インヒビターを単独で使用するかまたは周知の誘導剤(BMP−2など)と組み合わせて使用したex vivoでの骨発生の促進によってこれを行う。
第2のアプローチは、5−LO活性を阻害し、ex vivo骨発生を促進するためのRNAiテクノロジーを使用する。市販のトランスフェクション試薬(TransIT−TKOまたはjetSIなど)を使用した培養前駆骨格細胞(skeletal cell)のsiRNA配列プールでのトランスフェクションによってこれを行う。約100万個の細胞を、50〜200pmolの各siRNAを使用して、5−LOまたはFLAPに特異的な3つのsiRNAのカクテルでトランスフェクションする。あるいは、5−LOおよびFLAPをターゲティングするsiRNAのプールを使用する。コントロールとして、細胞を、増強緑色蛍光タンパク質(EGFP)をノックダウンするように開発された市販のsiRNAを使用して同様にトランスフェクションする。5−LOまたはFLAPのノックダウンを、ウェスタンブロット分析によって確認し、結果を定量して、5−LOおよび/またはFLAP発現が80%を超えて減少することが確認された。
処置した前駆骨格細胞を培養し、アルシアンブルーまたはアリザリンレッド結合などの測定または必要に応じて特異的基質タンパク質の測定を使用して、軟骨または骨基質の細胞外基質生成として骨発生を評価する。5−LOまたはFLAPのノックダウンにより、アリザリンレッド結合によって測定された石灰化基質沈着の増強に基づいて骨発生が促進される。これは、5−LO活性を阻害するためのRNAiまたはアンチセンスアプローチが組織工学の目的のためのex vivoでの骨発生の促進に有用であることを示す。
5−LOのためのsiRNA対のプールを、例えば、
Figure 2009504776
から選択することができる。FLAPのためのsiRNA対のプールを、例えば、
Figure 2009504776
から選択することができる。略して、各siRNA対のセンス鎖のみを示す。siRNA対はセンス鎖上に5’−AAオーバーハングを有し、アンチセンス鎖上に5’−UUオーバーハングを有する二本鎖小RNAであることが当該分野で周知である。骨格の化学修飾がsiRNA分子の取り込みの安定化または改良に有利であり得ることも当該分野で周知である。Pirollo KFら、(2003),Rait A,Sleer LS,Chang EH,“Antisense therapeutics:from theory to clinical practice,” Pharmacol Ther.99(l):55−77。有利に骨格が化学修飾されたオリゴヌクレオチドの製造は、当業者のレベルの範囲内であり、このような修飾骨格化合物(および未修飾骨格化合物)の使用は、本発明の範囲内である。
当業者は、細胞へのsiRNAの直接トランスフェクションに加えて、これらまたは類似の配列を発現する発現ベクターおよびトランスフェクション、ウイルス媒介性送達、または細胞内へのDNA分子の送達方法によって細胞に送達された発現ベクターを開発することができる。発現ベクターは、5−LO、FLAP、またはその両方を持続的に阻害し、それによって骨発生を促進するsiRNAを発現する。
当業者はまた、5−LOまたはFLAPの発現を阻害するためのさらなるストラテジーを使用して前駆骨格細胞における同一の骨発生効果を促進することができる。このようなテクノロジーには、アンチセンスの使用が含まれる。
例示的5−リポキシゲナーゼアンチセンス配列には、例えば、
Figure 2009504776
が含まれる。
例示的FLAPアンチセンス配列には、例えば、
Figure 2009504776
が含まれる。
したがって、骨折治癒を促進または増強し、骨損傷を治療し、骨形成を増強するために骨発生を促進する新規の方法を開示する。本発明の好ましい実施形態をいくらか詳細に記載しているが、添付の特許請求の範囲に定義の本発明の精神および範囲を逸脱することなく明白な変形形態を実施することができると理解される。
図1は、例示的なアラキドン酸代謝経路またはシグナル伝達経路をまとめている。 図2は、シクロオキシゲナーゼ活性またはリポキシゲナーゼ活性を変化させて骨形成を促進または増強することによるアラキドン酸代謝の調整を図解する。図2Aは、経路の正常な機能を示す。図2Bは、COX−2活性の阻害によってロイコトリエンが過剰に産生され、骨治癒または他の骨発生過程における骨形成を妨害することを示す。図2Cは、リポキシゲナーゼ活性の阻害によってプロスタグランジンが過剰に産生され、骨折修復または他の骨発生過程における骨形成を促進または増強することを示す。 図3は、5LO−/−マウスおよび正常マウス(C57BL/6)から作製した大腿骨骨折の連続X線写真を示す。X線は、骨発生、すなわち、骨折治癒が5LO−/−マウスで促進されることを示す。 図4は、骨折発症から28日後および84日後の野生型(WT)および5−LOノックアウトマウス(5LO−KOまたは5−LO−/−)における骨折治癒の機械的試験データを示す。ピークトルク(図4A)、剛性(図4B)、最大剪断応力(図4C)、および剪断弾性係数(図4D)を、仮骨直径および角度変位曲線に対するトルクから計算した。 図5は、骨折から7、10、14、および21日後の野生型(WT)および5−LOノックアウトマウス(5−LOKOまたは5−LO−/−)由来の骨折治癒の組織形態計測データを図解する。左のパネルは、新規に形成された骨(石灰化組織)である骨折仮骨領域の比率を示し、右のパネルは、軟骨である骨折仮骨領域の比率を示す。 図6は、COX−2ノックアウトマウスで骨折治癒が劇的に妨害され、骨発生(新規の骨の形成)の欠如によって治癒が不十分になることを示す。図6Aは、X線由来のデータを示し、図6Bおよび6Cは、機能的COX−1遺伝子を欠く14日齢のマウスにおける大腿骨骨折の組織学的サンプルを示す。図6Dは、X線由来のデータを示し、図6Eおよび6Fは、機能的COX−2遺伝子を欠く14日齢のマウスにおける大腿骨骨折の組織学的サンプルを示す。 図7は、骨発生が5−LOインヒビターで処置したラットで促進され、その結果、非処置ラットよりも骨折治癒が早いことを図解する。 図8は、骨発生が2つの異なる5−LOインヒビターで処置したラットで促進され、その結果、非処置ラットよりも骨折治癒が早いことを図解する。図8A、8B、および8Cは、ビヒクルコントロール(8A)、NDGA(8B)、およびAA−861(8C)のX線由来のデータを示す。 図8は、骨発生が2つの異なる5−LOインヒビターで処置したラットで促進され、その結果、非処置ラットよりも骨折治癒が早いことを図解する。図8Dは、5−LO阻害によって骨折仮骨ピークトルクが増加することを示すグラフである。

Claims (23)

  1. 治療を必要とする哺乳動物被験体を治療するために骨発生を促進するための方法であって、該被験体に治療有効量の5−リポキシゲナーゼ活性を減少させる化合物を投与する工程を含み、ここで、該5−リポキシゲナーゼ活性の減少によって骨発生が促進され、それにより、骨折、骨損傷、および骨形成の誘導によって治療される状態からなる群から選択される状態が治療されることを含む、方法。
  2. 前記状態が骨折である、請求項1に記載の方法。
  3. 前記骨折が、非骨粗鬆症性骨折(non−osteoporotic fracture)、骨粗鬆症性骨折(osteoporotic fracture),先天性疾患に関連する骨折,後天性疾患に関連する骨折,または骨切り術による骨折(osteotomic fracture)である、請求項2に記載の方法。
  4. 前記骨折が非骨粗鬆症性骨折である、請求項3に記載の方法。
  5. 前記骨折が骨粗鬆症性骨折である、請求項3に記載の方法。
  6. 前記骨折が骨切り術による骨折である、請求項3に記載の方法。
  7. 前記状態が、骨形成の誘導によって治療される状態である、請求項1に記載の方法。
  8. 前記状態が、脊椎固定または関節固定によって治療される状態である、請求項7に記載の方法。
  9. 前記状態が骨損傷である、請求項1に記載の方法。
  10. 前記投与がin vivoである、請求項1に記載の方法。
  11. 前記投与がex vivoである、請求項1に記載の方法。
  12. 前記化合物が5−リポキシゲナーゼ活性化タンパク質(FLAP)の阻害によって5−リポキシゲナーゼ活性を減少させる、請求項1に記載の方法。
  13. 前記化合物が小分子を含む、請求項1に記載の方法。
  14. 前記小分子が、3−[1−(4−クロロベンジル)−3−t−ブチル−チオ−5−イソプロピルインドール−2−イル]−2,2−ジメチルプロパン酸(MK886)、3−(1−(4−クロロベンジル)−3−(1−ブチル−チオ)−5−(キノリン−2−イル−メトキシ)−インドール−2−イル)−2,2−ジメチルプロパン酸)(MK−591)、ノルジヒドログアイアレチン酸(NDGA)、2−(12−ヒドロキシドデカ−5,10−ジイニル)−3,5,6−トリメチル−1,4−ベンゾキノン(AA861)、(N−(1−ベンゾ(b)チエン−2−イルエチル)−N−ヒドロキシ尿素)(ジロートン)、マソプロコール、テニダップ、フロブフェン、ロナパレン、タゴリジン(tagorizine)、AA−861、Abbott A−121798、Abbott A−76745、Abbott A−78773、[(R)(+)N’−[[5−(4−フルオロフェノキシ)フラン−2−イル]−1−メチル−2−プロピニル]−N−ヒドロキシ尿素(Abbott A−79175)、Abbott ABT 761、Dainippon AL−3264、Bayer Bay−x−1005、Biofor BF−389、ブナプロラスト、Cytomed CMI−392、Takeda CV−6504、リン酸エナザドレム、Leo Denmark ETH−615、塩酸フレゼラスチン、Merck Frosst L−663536、Merckle ML−3000、3M Pharmaceuticals R−840、リロピロックス、Schering Plough SCH−40120、テポキサリン、リナゾラスト(TMK−688)、Zeneca ZD−2138、Bristol−Myers Squibb BU−4601A、カルバゾマイシンC、ラグナマイシン、Wellcome BW−70C、Ciba−Geigy CGS−26529、Warner−Lambert CI 1004、Warner−Lambert PD−136005、Warner−Lambert PD−145246、Elsai E−3040、Fujirebio F−1322、Fujisawa FR−110302、Merck Frosst L−699333、Merck Frosst L−739010、Lilly LY−269415、Lilly LY−178002、Hoechst Roussel P−8892、SmithKline Beecham SB−202235、American Home Products WAY−121520、American Home Products WAY−125007、Zeneca ZD−7717、Zeneca ZM−216800、Zeneca ZM−230487、1,2−ジヒドロ−n−(2−チアゾリル)−1−オキソピロロ(3,2,1−kl)フェノチアジン−1−カルボキシアミド、Abbott A−65260、Abbott A−69412、Abbott−63162、American Home Products AHR−5333、Bayer Bay−q−1531、Boehringer Ingelheim BI−L−357、Boehringer Ingelheim BI−L−93BS、Boehringer Ingelheim BIL 226XX、Bristol−Myers Squibb BMY−30094、カルバゾマイシンB、Wellcome BW−B218C、Chauvin CBS−1114、Ciba−Geigy CGS−21595、Ciba−Geigy CGS−22745、Ciba−Geigy CGS−23885、Ciba−Geigy CGS 24891、Ciba−Geigy CGS−8515、Chiesi CHF−1909、Warner−Lambert CI−986、Warner−Lambert CI987、シルシリオール、ドセベノン、Eisai E−5110、Eisai E−6080、エノフェラスト、エポカルバゾリン−A、エプロバフェン(eprovafen)、エバンダミン(evandamine)、Fisons FPL 62064、Zeneca ICI−211965、Zeneca ICI−216800、Kyowa Hakko KF−8940、Merck & Co L−651392、Merck & Co L−651896、Merck & Co L−652343、Merck & Co L−656224、Merck & Co L−670630、Merck & Co L−674636、Lilly LY−233569、Merck & Co MK−591、Merck & Co L−655240、ニトロソキサシン−A、Ono ONO−5349、Ono ONO−LP−219、Ono ONO−LP−269、Warner−Lambert PD−127443、Purdue Frederick PF−5901、Rhone−Poulenc Rorer Rev−5367、Rhone−Poulenc Rorer RG−5901−A、Rhone−Poulenc Rorer RG−6866、Roussel−Uclaf RU−46057、Searle SC−41661A、Searle SC−45662、Sandoz SDZ−210−610、SmithKline Beecham SK&F−104351、SmithKline Beecham SK&F−104493、SmithKline Beecham SK&F−105809、Synthelabo SL−81−0433、Teijin TEI−8005、Terumo TMK−777、Terumo TMK−781、Terumo TMK−789、Terumo TMK−919、Terumo TMK−992、Teikoku Hormone TZI−41127、American Home Products WAY−120739、American Home Products WY−47288、American Home Products WY−48252、American Home Products WY−50295、Yoshitomi Y−19432、4−{3−[4−(2−メチル−1H−イミダゾール−1−イル)フェニルチオ]}フェニル−3,4,5,6−テトラヒドロ−2H−ピラン−4−カルボキシアミド、エスクレチン、フェニドン、BI−L−239、5,8,11−エイコサトリイン酸(ETI)、5,8,11,14−エイコサテトライン酸(ETYA)、シンナミル−3,4−ジヒドロキシ−α−シアノシンナマート、クルクミン、エスクレイチン(esculeitin)、ゴッシポール、カフェー酸、バイカレイン、7,7−ジメチルエイコサドレノン酸(7,7−dimethyleicosadrenoic acid)(DEDA)、Ly311727、ブロモエノールラクトン、メチルアラキドニルフルオロホスホナート、メチルy−リノレニルフルオロホスホナート、オレオキシエチルホスホリルコリン、AACOCF3、n−(p−アミルシンナモイル)アントラニル酸、メパクリン、キナクリン、アタブリン、パラブロモフェナシルブロミド(parabromophenacylbromide)、アリストロキン酸、コルチゾン、Glaxo SmithKline 480848、Glaxo SmithKline 659032、Glaxo SmithKline 677116、BMS−181162、MJ33、およびMillennium Pharmaceuticals MLN977からなる群から選択される、請求項13に記載の方法。
  15. 前記小分子が、マソプロコール、テニダップ、(N−(1−ベンゾ(b)チエン−2−イルエチル)−N−ヒドロキシ尿素)(ジロートン)、フロブフェン、ロナパレン、タゴリジン(tagorizine)、AA−861、Abbott A−121798、Abbott A−76745、Abbott A−78773、[(R)(+)N’−[[5−(4−フルオロフェノキシ)フラン−2−イル]−1−メチル−2−プロピニル]−N−ヒドロキシ尿素(Abbott A−79175)、Abbott ABT 761、Dainippon AL−3264、Bayer Bay−x−1005、Biofor BF−389、ブナプロラスト、Cytomed CMI−392、Takeda CV−6504、Ciba−Geigy CGS−26529、リン酸エナザドレム、Leo Denmark ETH−615、塩酸フレゼラスチン、Merck Frosst L−663536、Merck Frosst L−699333、Merckle ML−3000,3M Pharmaceuticals R−840、リロピロックス、Schering Plough SCH−40120、テポキサリン、リナゾラスト(TMK−688)、Zeneca ZD−7717、Zeneca ZM−216800、Zeneca ZM−230487、Zeneca ZD−2138、およびNDGA(非ジヒドログアイアレチン酸)からなる群から選択される、請求項14に記載の方法。
  16. 前記小分子が、テニダップ、ジロートン、フロブフェン、ロナパレン、タゴリジン、AA−861、Abbott A−121798、Abbott A−76745、Abbott A−78773、[(R)(+)N’−[[5−(4−フルオロフェノキシ)フラン−2−イル]−1−メチル−2−プロピニル]−N−ヒドロキシ尿素(Abbott A−79175)、Abbott ABT 761、Ciba−Geigy CGS−26529、Biofor BF−389、Cytomed.CMI−392、Leo Denmark ETH−615、Merck Frosst L 699333、Merckle ML−3000、3M Pharmaceuticals R−840、リナゾラスト(TMK−688)、Zeneca ZD−7717、Zeneca ZM−216800、Zeneca ZM−230487、Zeneca ZD−2138、およびNDGA(非ジヒドログアイアレチン酸)からなる群から選択される、請求項15に記載の方法。
  17. 前記化合物が、
    Figure 2009504776
    からなる群から選択される配列を含む核酸を含む、請求項11に記載の方法。
  18. 前記化合物が、
    Figure 2009504776
    からなる群から選択される配列を含む核酸を含む、請求項11に記載の方法。
  19. 薬学的有効量のCOX−1活性を減少させる化合物を前記被験体に投与する工程をさらに含む、請求項1に記載の方法。
  20. 前記化合物が、SC−560、FR122047、サリチル酸バレロイル(Valeroyl salicylate)、アスピリン、デキシケトプロフェン(Dexketoprofene)、ケテロラック(Keterolac)、フルルビプロフェン、およびスプロフェンからなる群から選択される、請求項19に記載の方法。
  21. 薬学的有効量のCOX−2活性を増加させる化合物を前記被験体に投与する工程をさらに含む、請求項1に記載の方法。
  22. 前記化合物が、プロスタグランジンE2、ブタプロスト、スルプロストン、CP−536、745−01、CP−043、305−02、CP−044、519−02、CP432、ONO−4819、CP−533、536、プロスタグランジンF2α、ビマトプロスト、クロプロステノール、ラタノプロスト、タフルプロスト、骨形態発生タンパク質−2(BMP2)、血小板由来成長因子(PDGF)、インターロイキン−1α、インターロイキン−1β、腫瘍壊死因子−α(TNF−α)、線維芽細胞成長因子(FGF)、トランスフォーミング成長因子−β(TGF−β)、上皮成長因子(EGF)、副甲状腺ホルモン(PTH)、副甲状腺ホルモン関連ペプチド(PTHrP)、およびテラパラチド(teraparatide)からなる群から選択される、請求項21に記載の方法。
  23. 前記被験体のCOX−2活性を増加させるのに十分な量の、超音波療法を該被験体に施すか、パルス電磁場を該被験体に曝露する工程を含む、請求項1に記載の方法。
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