JP2009509943A - プロラクチンにより制御される乏突起膠細胞前駆体細胞の増殖 - Google Patents
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Abstract
Description
Bruck,W.ら、Curr Opin Neurol 18:221(2005) Keirstead,H.S.ら、J Neurosci 25:4694(2005) Buckner,R.L.Neuron 44:195(2004) Aston,C.ら、Mol Psychiatry 10:309(2005) Inzitari,D.Stroke 34:2067(2003) Gensert,J.M.ら、Glia 17:39(1996) Ling,E.A.ら、J Comp Neurol 149:73(1973) Armstrong,R.C.ら、J Neurosci 22:8574(2002) Levine,J.M.ら、Trends Neurosci 24:39(2001)
本発明は、生体内または生体外で、神経幹細胞及び/または乏突起膠細胞前駆体細胞をプロラクチンと接触させ、乏突起膠細胞を誘導する方法に関連する。発明者らはここに、プロラクチンが神経幹細胞により産生される乏突起膠細胞の数を有意に増加させることを実証する。本発明の方法は髄鞘形成の増大、特に脱髄疾患を持つ哺乳動物の髄鞘再形成に用いることが可能である。従って本発明はさらに、脱髄疾患もしくは症状、及び/または、脱髄に伴う疾患もしくは症状を、プロラクチンを用いて治療または軽減する方法を提供する。
(a)少なくとも一個の神経幹細胞及び/または乏突起膠細胞前駆体細胞を前記哺乳動物に導入すること;ならびに
(b)前記神経幹細胞及び/または前記乏突起膠細胞前駆体細胞から乏突起膠細胞が産生される条件下で、プロラクチンまたはプロラクチン誘導物質の効果的な量を前記哺乳動物に投与すること
を含む。
(a)少なくとも一個の神経幹細胞及び/または乏突起膠細胞前駆体細胞;ならびに
(b)その哺乳動物に対する、効果的な量のプロラクチンまたはプロラクチン誘導物質
を含む薬剤組成物の効果的な量を、神経幹細胞及び/または乏突起膠細胞前駆体細胞から乏突起膠細胞が産生される条件下で、上記哺乳動物に投与することを含む。
(a)哺乳動物の神経幹細胞及び/または乏突起膠細胞前駆体細胞を培養すること;
(b)哺乳動物に前記神経幹細胞及び/または乏突起膠細胞前駆体細胞を移植すること;ならびに
(c)前記哺乳動物に、前記神経幹細胞及び/または乏突起膠細胞前駆体細胞からの乏突起膠細胞の産生を誘導する増殖作用物質を投与すること
を含む。
本発明は、生体外及び生体内で、ホルモンであるプロラクチンを用いOPC増殖を増加させる方法を提供する。プロラクチンは、神経幹細胞及び/またはOPCの生体外での増殖を促進して成熟OPCの増殖を増加させる能力のある、生物学的作用物質(例えば血小板由来増殖因子(PDGF))と組み合わせて適用できる。プロラクチンと組み合わせて使用できる他の生物学的作用物質は、上皮増殖因子(EGF)、下垂体アデニル酸シクラーゼ活性化ポリペプチド(PACAP)、線維芽細胞増殖因子(FGF)、トランスホーミング増殖因子α(TGFα)、毛様体神経栄養因子(CNTF)、白血病抑制因子(LIF)、エストロジェン、卵巣ホルモン、ヒト絨毛性ゴナドトロピン(hCG)、成長因子、及びインスリン様増殖因子−1を含むが、これらに限定されるものではない。例えば脱髄による損傷部位への移植治療のために、培養したOPCを使用することができる。または、内因的な髄鞘再形成を潜在的に促進するために、プロラクチンを皮下的に生体内に投与し、成体の前脳や脊髄の脱髄したCNS白質内でのOPCの増殖を促進することができる。
「多能性神経幹細胞」または「神経幹細胞」は神経細胞系統の幹細胞である。幹細胞はそれ自身を再生する能力を持つ細胞である。言い換えると、幹細胞が分裂するとき、生じる娘細胞の少なくともいくつかは同じく幹細胞である。神経幹細胞とその子孫細胞は、ニューロン、星状細胞及び乏突起膠細胞(星状細胞及び乏突起膠細は、まとめてグリアまたはグリア細胞と呼ばれる)を含む神経細胞系統の全ての細胞型に分化する能力がある。従って神経幹細胞は多能性神経幹細胞である。多能性神経幹細胞は、例えば米国特許第5,750,376号及び同第5,851,832号に記載されている。
多能性神経幹細胞の単離法及び生体外での培養法は、近年開発されている(例えば、米国特許第5,750,376号;同第5,980,885号;同第5,851,832号を参照)。多能性神経幹細胞の単離法及び生体外での培養のために、胎児の脳が使用できることが見出された。これらの幹細胞は胎児のものであれ、成体のものであれ、自己複製を行うことができる。子孫細胞もまた、ニューロン、星状細胞、乏突起膠細胞を含む神経細胞系統のどの細胞にも増殖または分化可能である。
6週齢〜8週齢の処女メスCD−1マウスまたは妊娠7日目(GD7)の妊娠メスCD−1マウスに、2時間ごとにBrdU(120mg/kg、腹腔内、0.007% NaOHリン酸緩衝液に溶解)を、6回注射し、最後の注射後30分後に屠殺した。動物を、4%パラホルムアルデヒドで心臓灌流し、25%ショ糖で凍結保護し、脳、脊髄及び視神経をOCT複合物に包埋した。組織を、スライド1枚あたり12切片標本で7連続を1セットとした14ミクロンの凍結切片とし、免疫組織化学的処理を行った。使用した抗体は、ラット抗BrdU抗体(Seralab製)、モルモット抗NG2抗体(カリフォルニア州La JollaにあるBurnham Instituteの William Stallcup博士より供与)、ヤギ抗PDGFRα抗体(R&D製)を含んだ。一次抗体を、適切なFITC及びCY3を結合した二次抗体(Jackson ImmunoResearch製)により認識した。抗体は、10%正常ロバ血清と0.03%トリトン−Xリン酸緩衝化生理食塩水により希釈された。BrdU染色については、組織を1M塩酸により60℃で30分間処理し、細胞DNAを変性させた。
新しい成熟乏突起膠細胞の生成を追跡するため、GD7の妊娠マウスにBrdUを6回注射し、そして、これらの動物をGD18まで11日間生存させ、新たに生成されたOPCを成熟乏突起膠細胞に分化させた。処女メスマウスを対照として用いた。成熟乏突起膠細胞は、マウス抗GSTπ抗体を用いて、成熟乏突起膠細胞マーカーであるGSTπの発現により同定した。
BrdU+細胞数の増加が、GD7妊娠マウスの母体CNSの脳梁、脊髄、および視神経で観察された(表1);同様にPDGFRα+細胞(図1、表1)、およびNG2+のOPC(図2、表1)の数の有意な増大も妊娠動物で観察された。BrdU+PDGFRα二重陽性細胞数の増加により示唆されたように、GD7の上記の各組織中で分裂OPC総数の増加が観察された(図1、表1)。
成体のOPCがプロラクチン受容体を発現するかどうかを調べるために、6〜8週齢の成体メス処女CD−1マウスを、4%パラホルムアルデヒドで心臓灌流し、25%ショ糖で凍結保護し、そして、前出のように、14ミクロンの凍結切片とした。前述のように、マウス抗プロラクチン受容体抗体(PRLR,Affinity Bioreagents Inc.)とヤギ抗PDGFRα抗体を用いて免疫組織化学的処理を行った。二重標識された細胞が脳梁に存在するか調べた。二重標識により、PDGFRαを発現し、また、プロラクチン受容体も発現するOPCの存在が明らかとなった。プロラクチン受容体は、PDGFRα陽性OPC亜集団により発現されているので(図8)、これらの結果はプロラクチンがOPC増殖を制御している可能性を示唆した。
妊娠中に母体の前脳で、プロラクチンによるシグナル伝達がOPC増殖の誘導に必要とされるかどうかを調べるため、プロラクチン受容体変異へテロ接合マウス(PRLR+/−)と、野生型対照(PRLR+/+)の比較を行った。動物の遺伝子型は、これまでに刊行されている方法に従いPCR法により調べた(Shingo,T.ら、Science 299:117(2003))。非妊娠(処女)マウス対妊娠(GD7)マウスのPRLR+/+型及びPRLR+/−型のメスに、前述のようにBrdUを注射し、最終のBrdU注射の30分後に屠殺した。BrdU及びPDGFRαの免疫組織学的分析を行い、脳梁中の二重陽性細胞数を(前述のように)定量した。
新たに生成した乏突起膠細胞が髄鞘形成するためには、最初にそれらはグリア突起を形成しなければならない。処女メスマウスの脳梁におけるGSTπ+乏突起膠細胞を、共焦点z−stackでランダムに画像化すると、成熟乏突起膠細胞の細胞体から、平均3〜4本の高度に枝分かれしたGSTπ+突起が伸張していることが明らかになった(図11A及びD;n=3、Ns25細胞/動物)。GD7〜18におけるBrdUによる追跡を用いて、妊娠メスマウスの脳梁中で新たに生成された乏突起膠細胞(BrdU+GSTπ+細胞)を同定した。GD7〜18に新たに生成された乏突起膠細胞からは、処女マウスの成熟乏突起膠細胞と比較して、有意に少ない数のGSTπ+突起しか伸張しておらず、その数は体細胞当たり平均1〜2であり(図11B及びD;p<0.001;片側ANOVA及びTukey HSD事後検定;n=3;N>25細胞/動物)、これらの細胞が妊娠末期でも未だに成熟しつつあったことを示唆した。実際、GD7〜P7及びGD7〜P14のより長い期間の追跡では、産後期間で、新たに生成された細胞が、体細胞当たり平均3〜4本のGSTπ突起を伸張させた完全に成熟した細胞へと最終的に発生した(図11C及びD;n=3;N>25細胞/動物)。
新たに形成された乏突起膠細胞が突起を形成することを確認した後、本発明者らは乏突起膠細胞がミエリンを生成することを確認した。BrdU、GSTπ、及びミエリンの主要タンパク質構成成分である、ミエリン塩基性タンパク質(MBP)を用いて三重標識された細胞の共焦点イメージングにより、GD7〜18の動物(〜98%;n=3;N>25細胞/動物)およびGD7〜P7の動物(〜96%;n=3;N>25細胞/動物)の脳梁において新しく生成されたBrdU+GSTπ+の乏突起膠細胞の、実質的に全てがMBPを発現していることが明らかになった(図11E〜G)。従って新しい乏突起膠細胞はミエリンを生成するようである。
処女メスマウス及びGD3妊娠メスマウスの脊柱にリゾレシチンによる病変部位を作成し、その7日後及び11日後に屠殺して、脊柱の残存する病変部位の割合を評価する(図12A及びB)。各動物について、脊髄の4mmのセグメント(注射部位より尾側に2mmと頭部側に2mm)から採取した36の連続切片を、ミエリン特異性色素であるLuxol fast blueで染色した。脱髄された領域を定量し、脊柱の面積に対して正規化して、各動物の4mm脊髄セグメント内の病変部位容積の指数とした(「材料と方法」を参照のこと)。GD3〜10の動物では、対応する対照の処女マウスと比較して、病変部位の容量が37%減少した(p<0.05;独立t−検定;n=4)。GD14までには、GD3〜14(n=8)の妊娠動物の病変部位の容積は、対応する対照の処女マウスの容積と比べ52%小さかった(p<0.01;独立t−検定;n=6)。
成体のCNSで、PRLがOPCの増殖と新しい乏突起膠細胞の生成を促進するかどうかを検討するために、処女メスマウスにビヒクル対照(VEH)またはPRLを3日間皮下注入し、注入最終日にBrdUを注射により投与した。VEH対照群に比べ、PRL注入により、脳梁及び脊髄内でそれぞれ114%(p<0.01;独立t−検定;n=5)及び57%(p<0.05;独立t−検定;n=5)の分裂OPC(BrdU+PDGFRa+細胞)数の増加が誘導された(図13A)。さらに、PRL注入により、新しい乏突起膠細胞(BrdU+GSTπ+細胞)の生成が、脳梁と上丘の両方でそれぞれ55%(p<0.01;独立t−検定;n=5)及び124%(p<0.01;独立t−検定;n=5)増加された(図13B)。処女メスマウスと同様に、PRL注入はまた、成体オスの脳梁でも、OPC増殖と新しい乏突起膠細胞の生成を増加した(表3)。妊娠マウスの場合と同様に、このPRL注入による増加は、OPC増殖の増加に起因するものであった。なぜならば、PRL注入動物とVEH注入動物のいずれの脳梁中でも、活性化されたカスパーゼ−3+細胞の数は全く変化を受けないことからも分かるように、PRL注入により細胞の生存率は変化しなかったからである。
Claims (34)
- 哺乳動物に乏突起膠細胞を送達する方法であって、
(a)少なくとも一個の神経幹細胞及び/または乏突起膠細胞前駆体細胞を該哺乳動物に導入すること;および
(b)該神経幹細胞及び/または乏突起膠細胞前駆体細胞から乏突起膠細胞が産生される条件下で、プロラクチンまたはプロラクチン誘導物質の効果的な量を該哺乳動物に投与すること
を含む、方法。 - 哺乳動物に乏突起膠細胞を送達する方法であって、該方法は:
(a)少なくとも一個の神経幹細胞及び/または乏突起膠細胞前駆体細胞;ならびに
(b)効果的な量のプロラクチンまたはプロラクチン誘導物質
を含む薬剤組成物の効果的な量を、該神経幹細胞及び/または乏突起膠細胞前駆体細胞から乏突起膠細胞が産生される条件下で、該哺乳動物に投与すること
を含む、方法。 - 前記神経幹細胞及び/または乏突起膠細胞前駆体細胞を、該神経幹細胞及び/または乏突起膠細胞前駆体細胞の数を増加させる能力のある、少なくとも一つの生物学的作用物質と接触させることをさらに含む、請求項1または2に記載の方法。
- 前記神経幹細胞及び/または乏突起膠細胞前駆体細胞の数を増加させる能力のある前記生物学的作用物質は、該神経幹細胞及び/または乏突起膠細胞前駆体細胞の前記哺乳動物への前記導入の前に使用される、請求項3に記載の方法。
- 前記神経幹細胞及び/または乏突起膠細胞前駆体細胞の数を増加させる能力のある前記生物学的作用物質は、該神経幹細胞及び/または乏突起膠細胞前駆体細胞の前記哺乳動物への前記導入の後に使用される、請求項3に記載の方法。
- 前記神経幹細胞及び/または乏突起膠細胞前駆体細胞の数を増加させる能力のある前記生物学的作用物質は、該神経幹細胞及び/または乏突起膠細胞前駆体細胞の前記哺乳動物への前記導入の前と後との両方に使用される、請求項3に記載の方法。
- 前記神経幹細胞及び/または乏突起膠細胞前駆体細胞の数を増加させる能力のある前記生物学的作用物質は、上皮増殖因子(EGF)、下垂体アデニル酸シクラーゼ活性化ポリペプチド(PACAP)、線維芽細胞増殖因子(FGF)、トランスホーミング増殖因子α(TGFα)、毛様体神経栄養因子(CNTF)、白血病抑制因子(LIF)、血小板由来増殖因子(PDGF)、エストロジェン、卵巣ホルモン、ヒト絨毛性ゴナドトロピン(hCG)、成長因子、及びインスリン様増殖因子−1よりなるグループから選択される、請求項3に記載の方法。
- 前記哺乳動物は、ヒト、イヌ、ネコ、げっ歯類、ヒツジ、ヤギ、ウシ、ウマ、ブタ、または非ヒト霊長類である、請求項1または2に記載の方法。
- 前記神経幹細胞は前記哺乳動物の前脳の脳室下帯から得られ、前記乏突起膠細胞前駆体細胞は、該哺乳動物の例えば視神経、脳梁及び/または脊髄などの中枢神経系のあらゆる部分から得られる、請求項1または2に記載の方法。
- 前記神経幹細胞及び/または乏突起膠細胞前駆体細胞は、胎児哺乳動物、新生哺乳動物、または成体哺乳動物からなるグループから選択される哺乳動物から得られる、請求項9に記載の方法。
- 効果的な量の、乏突起膠細胞の分化、成長、増殖または生存を促進する因子を適用することをさらに含む、請求項1または2に記載の方法。
- 乏突起膠細胞の分化、成長、増殖または生存を促進する前記因子が、トリヨードチロニンである、請求項11に記載の方法。
- 哺乳動物の脱髄に伴う疾患または症状を治療または軽減する方法であって:
(a)哺乳動物の神経幹細胞及び/または乏突起膠細胞前駆体細胞を培養すること;
(b)哺乳動物に該神経幹細胞及び/または乏突起膠細胞前駆体細胞を移植すること;ならびに
(c)該哺乳動物に、該神経幹細胞及び/または乏突起膠細胞前駆体細胞からの乏突起膠細胞の生成を誘導する増殖作用物質を投与すること
を含む、方法。 - 前記増殖作用物質は、プロラクチンである、請求項13に記載の方法。
- 前記哺乳動物の神経幹細胞及び/または乏突起膠細胞前駆体細胞の培養物は、胎児の脳組織、新生児の脳組織、および成体の脳組織からなるグループより選択される哺乳動物脳組織を用いて調製される、請求項14に記載の方法。
- 前記神経幹細胞は前記哺乳動物の前脳の脳室下帯から得られ、前記乏突起膠細胞前駆体細胞は、該哺乳動物の例えば視神経、脳梁、及び/または脊髄などの中枢神経系のあらゆる部分から得られる、請求項14に記載の方法。
- 効果的な量の、乏突起膠細胞の分化、成長、増殖、または生存を促進する因子を適用することをさらに含む、請求項14に記載の方法。
- 乏突起膠細胞の分化、成長、増殖、または生存を促進する前記因子が、トリヨードチロニンである、請求項17に記載の方法。
- 前記プロラクチンは、髄腔内、経脈管的、静脈内、筋肉内、腹腔内、経皮、皮内、皮下、経口的、局所的、直腸内、膣内、経鼻的、または吸入的に投与される、請求項14に記載の方法。
- 前記プロラクチンが注射または点滴により投与される、請求項14に記載の方法。
- 前記神経幹細胞及び/または乏突起膠細胞前駆体細胞は前記哺乳動物から自家移植のために採取される、請求項14に記載の方法。
- 前記神経幹細胞及び/または乏突起膠細胞前駆体細胞の数を増加させることが知られている生物学的作用物質を前記哺乳動物に投与することにより、該神経幹細胞及び/または乏突起膠細胞前駆体細胞を生体内で増殖させることをさらに含む、請求項14に記載の方法。
- 前記神経幹細胞及び/または乏突起膠細胞前駆体細胞の数を増加させることが知られている前記生物学的作用物質は、上皮増殖因子(EGF)、下垂体アデニル酸シクラーゼ活性化ポリペプチド(PACAP)、線維芽細胞増殖因子(FGF)、トランスホーミング増殖因子α(TGFα)、毛様体神経栄養因子(CNTF)、白血病抑制因子(LIF)、血小板由来増殖因子(PDGF)、エストロジェン、卵巣ホルモン、ヒト絨毛性ゴナドトロピン(hCG)、成長因子、及びインスリン様増殖因子−1よりなるグループから選択される、請求項14に記載の方法。
- 前記神経幹細胞及び/または乏突起膠細胞前駆体細胞は、前記哺乳動物の脳、視神経、または脊髄内に導入される、請求項14に記載の方法。
- 前記神経幹細胞及び/または乏突起膠細胞前駆体細胞は、軸索が脱髄している部位に導入される、請求項24に記載の方法。
- 前記脱髄に伴う疾患または症状は、多発性硬化症、急性播種性脳脊髄炎、汎発性脳硬化症、壊死性出血性脳炎、大脳白質萎縮症、脳卒中、脊髄損傷、統合失調症、双極性障害、急性脳障害、及び認知症からなるグループより選択される、請求項14に記載の方法。
- 前記疾患または症状は多発性硬化症である、請求項26に記載の方法。
- 哺乳動物において内因的な乏突起膠細胞の生成を増加させる方法であって、効果的な量のプロラクチンを該哺乳動物に投与することを含む、方法。
- 前記哺乳動物は脱髄に伴う疾患または症状に罹患しているか、または持つことが疑われている、請求項28に記載の方法。
- 前記脱髄に伴う疾患または症状は、多発性硬化症、急性播種性脳脊髄炎、汎発性脳硬化症、壊死性出血性脳炎、大脳白質萎縮症、脳卒中、脊髄損傷、統合失調症、双極性障害、急性脳障害、及び認知症からなるグループより選択される、請求項29に記載の方法。
- 前記疾患または症状は多発性硬化症である、請求項30に記載の方法。
- 前記哺乳動物において、前記神経幹細胞及び/または乏突起膠細胞前駆体細胞の数を増加させる能力のある少なくとも一つの生物学的作用物質を投与することをさらに含む、請求項28に記載の方法。
- 前記神経幹細胞及び/または乏突起膠細胞前駆体細胞の数を増加させる能力のある前記生物学的作用物質は、上皮増殖因子(EGF)、下垂体アデニル酸シクラーゼ活性化ポリペプチド(PACAP)、線維芽細胞増殖因子(FGF)、トランスホーミング増殖因子α(TGFα)、毛様体神経栄養因子(CNTF)、白血病抑制因子(LIF)、血小板由来増殖因子(PDGF)、エストロジェン、卵巣ホルモン、ヒト絨毛性ゴナドトロピン(hCG)、成長因子、及びインスリン様増殖因子−1からなるグループより選択される、請求項32に記載の方法。
- 前記プロラクチンは、全身、皮下または脳内に投与される、請求項28に記載の方法。
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