JP2009529048A - 経口インターフェロンによる広域免疫および抗ウイルス遺伝子調節 - Google Patents

経口インターフェロンによる広域免疫および抗ウイルス遺伝子調節 Download PDF

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Abstract

動物における抗ウイルス/免疫調節反応は、ヒトを含む感染した動物へのα‐インターフェロンの経口投与によって誘発される。トリインフルエンザを含むウイルスに抵抗性を与えるか、またはウイルスへの暴露の作用を緩和する方法が記載される。

Description

(関連する出願に対する相互参照)
本出願は2006年3月8日に出願された米国仮特許出願番号第60/80,079号に基づく優先権を主張する。
本発明は、天然に存在するα‐インターフェロン、および場合によりトリインフルエンザ(AVI)のようなウイルス感染の作用と闘うための免疫反応を活性化する他の成分の混合物からなるα‐インターフェロンの使用に関する。
ヒト細胞のウイルス感染は、1型インターフェロン、とりわけ、インターフェロン‐アルファ(α)によって媒介される生得免疫反応の(第一防御ライン)活性化に帰着する。これは、通常、免疫“オーケストラ”のある型の指揮者として作用するインターフェロン‐αが、免疫オーケストラを構成する種々のメディエーター(サイトカインまたはリンホカインとも呼ばれる)のタイミングおよび相対的な量を同調させるにつれて、免疫学的“カスケード”の活性化を導く。免疫オーケストラの指揮者、具体的にはインターフェロン‐α、が不活性化されると、オーケストラのメンバーはその後不規則に振る舞い、順序などを逸脱し、その累積効果が、ヒトの身体に対し有益で快適ではなく、実際には非常に有害である可能性がある。致死的な急性ヒトウイルスは、典型的には、ヒト体内に“足場(foothold)”を得るためにインターフェロン‐αを不活性化する。このように振る舞う典型的なウイルスは、トリインフルエンザウイルス、SARSウイルス、天然痘ウイルスその他であり、それらは数時間、または数日でヒト宿主を死に至らす可能性がある(同様の作用が家畜集団においても観察される)。
肺病変(剖検)の最近の試験は、免疫オーケストラの指揮者であるインターフェロン‐αの破壊/無能力化により、ある種のメディエーター/“プレイヤー”が過剰反応し、肺に免疫に媒介された損傷を引き起こし、潜在的に死を導くことを示唆した。動物を基礎にした研究およびヒトのデータ(本明細書で主題の発明として報告される)は、免疫的に不適切で潜在的に致死的な免疫調節不全が、他の場合なら効し難い感染の前または初期の段階のいずれかで、経口的に/口腔粘膜に一時的に適用される少量のインターフェロン‐αによって適切に調節されうることを示唆する。
トリインフルエンザにおける肺病変の試験は、組織傷害だけでなく、酸化的損傷、肺水腫および出血を明らかにする。インターフェロン‐α[本明細書で使用されるAlferon N、これは、およそ20種のアルファインターフェロンのヒトファミリー由来の8種の異なるインターフェロン分子種の“カクテル”である]は、短時間の経口暴露によって、抗ウイルス/免疫調節遺伝子を誘導することによってこれらの変化を無効にしうる。我々は、Alferon Nによって一時的に誘導され、致死的ウイルスに対して連繋した攻撃を実施する、385個に達するそのような関連遺伝子を、本明細書において記録に残す。
Geiss et al.(Proc Natl Acad−Sci,August 6,2002,vol99,no16)は、世界的に流行するインフルエンザにおける肺上皮の病変は、“インターフェロンに調節される遺伝子発現の遮断”に起因すると報告した。他の研究者は“免疫反応の強い活性化”を指摘していて、この多くはTNF(腫瘍壊死因子)の不適切な発現に起因するが、TNFは、本発明の実施により効果的にダウンレギュレートされる免疫調節リンホカインである。
群を抜いて、本発明は関連するインターフェロン免疫調節経路を再活性化し、炎症性サイトカイン(TNFが最もよく研究された典型的な例である)の顕著なアップレギュレーションは見られない。
本明細書で記載された治療手順のα‐インターフェロン成分は、好ましくはAlferon N Injection(登録商標)に基づき、これは、米国で入手可能な唯一認可された天然の複数種α‐インターフェロンである。それは初めての天然源の、複数種インターフェロンであり、少なくとも7種のα‐インターフェロンの不変の混合物である。対照的に、他の入手可能なα‐インターフェロンは、DNA組換え技術を使用して細菌中で作られた単一分子種のα‐インターフェロンである。また、これらの単一分子種のα‐インターフェロンは重要な構造炭水化物成分を欠く、というのは、このグリコシル化ステップが細菌による製法では実行されないからである。
組換え技術によって生産されたα‐インターフェロン種と異なり、Alferon N Injection(登録商標)は、複数のα‐インターフェロン種をグリコシル化することが可能なヒト白血球により生産される。逆相HPLC研究は、AlferonN Injection(登録商標)は少なくとも7種のα‐インターフェロン(α2、α4、α7、α8、α10、α16、α17)の不変の混合物であることを示す。この天然源インターフェロンは特有の抗ウイルス特性を有することで、遺伝子工学的に操作されたインターフェロンと識別される。Alferon N Injection(登録商標)の高い純度、および7種のインターフェロンの天然の混合物であって、その一部が、8bのように、他の種よりも(たとえば、IntronAの唯一の成分である2b種よりも)強い抗ウイルス活性を有するという利点。他の入手可能な組換えインターフェロン、たとえばIntron AおよびRoferon Aに比較したAlferon N Injection(登録商標)の、たとえば、慢性C型肝炎ウイルス(HCV)およびHIVの治療における優れた抗ウイルス活性および耐容性が報告されている。
AlferonN Injection(登録商標)は1mlにつき5,000,000国際単位(IU)を含む注射用溶液として入手可能である。
体内への投与の場合、α‐インターフェロンは、たとえば慣用の方法で経口、鼻腔内または口腔内投与のために製剤されてもよい。経口投与のための製剤には、水性溶液、シロップ、エリキシル、粉末剤、顆粒剤、錠剤およびカプセル剤が挙げられ、それらは典型的には慣用の賦形剤、たとえば結合剤、充填剤、潤沢剤、崩壊剤、湿潤剤、懸濁化剤、乳化剤、保存剤、バッファー塩、香味剤、着色および/または甘味剤が挙げられる。
α‐インターフェロンは、療法のために、好ましくは、経口、鼻腔内または局所(経皮、口腔内および舌下を含む)を含む適切な経路によって投与されてよい。好ましい経路は受容者の状態および年齢、インターフェロンの性質ならびに選択された活性成分と共に変化することは認識されるであろう。
成分の推奨される投薬量は、患者の臨床状態および同じような感染を治療することにおける医師の経験に依存することになる。一般的な指針として、全身感染に利用されるAlferonN Injection(登録商標)の投薬量は週に3回、5〜10ミリオン単位(sq)である。現在までの経験は患者の体重1lbにつき3IUより多い投薬量を支持する。経口α‐インターフェロン(Alferon LDO)は、500〜2000IU/日の範囲で液体溶液として投与され、150ポンドのヒトを基準に計算すると、これは1日に3.3〜13.3IU/lbに相当する。
われわれの経験は、有益な結果は450IUを上回るα‐インターフェロンの投薬量レベルで得られることを示唆し、これは体重1ポンドに付き3IU以上である。これらの量は、米国特許第5,910,304号においてCumminsが使用した、咽頭粘膜への経口的、またはトローチもしくは錠剤としてのα‐インターフェロン投与とは異なり、それより多い。
低用量のアルファインターフェロンへの口腔粘膜(oromucosa)の暴露は動物およびヒトにおいて生物学的作用を導くことが報告されている。しかし、全身の抗ウイルス作用を獲得するための低用量の経口α‐インターフェロンの最適投薬/スケジュールは医師によって決定される。天然に由来するアルファα‐インターフェロン(AlferonN Injection(登録商標))は尖圭コンジローマ(condylomata acuminata)の治療に認可されている。それは、組換えアルファα‐インターフェロンに使用される量より有意に低い量で活性である。
本研究はカニクイサルにおけるインフルエンザH5N1感染に対するAlferonの予防効力を測定するために行った。
カニクイサル(Macaca fascicularis)はインフルエンザウイルスH5N1に感染させ、マカクにおける臨床徴候はトリインフルエンザH5N1ウイルスに感染したヒトに見いだされる徴候に類似することが証明されているので、従ってインフルエンザH5N1ウイルスによるカニクイサルの感染はヒトにおけるこれらの感染のモデルとして役立つ(Rimmelzwaan et al.Avian Dis.2003;47(3 Suppl):931−3,Kuiken et al.Vet Pathol.2003 May;40(3):304−10,Rimmelzwaan et al.Virol.2001 Jul;75(14):6687−91)。
上述のマカクH5N1感染モデルを使用して、インフルエンザウイルスA/ベトナム/1194/’04(H5N1)による気管内攻撃の5日前から始め、種々の量で10日間毎日投薬する、カニクイサルへのAlferonの口腔粘膜送達後の、カニクイサルにおけるAlferonの予防効力を測定した。
安全上および実用的な理由のために、それぞれの手順(Alferonの口腔粘膜送達およびトリインフルエンザウイルスH5N1による感染)前に動物は麻酔された。実験はそれぞれ3匹の動物からなる4群から構成された。グループAは10mg/kg Alferon、グループBは25mg/kg Alferon、グループCは62.5mg/kg Alferon、そしてグループDはプラセボにより処置された。有害作用は観察されなかった。
感染5日目に安楽死させた後、肉眼観察した肺損傷は、62.5mg/kgで処置したグループCの動物は他の群の動物に比較して、肺に隔離された暗赤色領域またはびまん性の暗領域を示さなかった。これは顕微鏡観察による発見と一致し、その発見はこの群の動物における左前‐および尾部肺葉の両方における低い進行度の原発性異型肺炎をさらに示唆する。
Alferonの口腔粘膜送達によるマカクの予防的処置は有益な投薬量依存的な作用を有すると考えられ、処置された動物における肉眼および顕微病変が軽減した。
研究A:CD4レベル>400の無症候性HIVに感染した対象は、10日間毎日経口投与される、注射用にAlferon(登録商標)を希釈することによって調製された、水性緩衝溶液中のAlferon(登録商標)500IUまたは1000IUで処置された。末梢血白血球由来のRNAは、Paxgene technology for RNA isolationを使用して治療前、治療中、治療後に集められた。cDNAマイクロアレイ解析を利用して、Alferon(登録商標)経口投与の結果として調節される遺伝子を同定した。研究B:正常な健康被験者(ボランティア)は類似の方法で研究された。
研究Aにおける初めの結果は、複数種の天然白血球α‐インターフェロン500IUまたは1,000IUの経口投与後の末梢血白血球におけるα‐インターフェロン関連遺伝子活性の誘導を示唆した。
この研究で使用したAlferon(登録商標)はポリプロピレンで覆ったホイルポーチに密閉して包装された液体溶液として供給された。それぞれのポーチには1.0mlのAlferon(登録商標)(500IUまたは1000IU)またはプラセボが含まれた。溶液は経口的に10日間、毎日摂取された。投与前30分から投与後30分まで食物および水は摂取されない。投与および血液サンプリングは表1に示す。用量作用は表2〜4に示す。
Figure 2009529048
血液試料は以下のようなcDNAマイクロアレイに供した。
アレイ構築 この研究で使用されるアレイはReserach Genetics Inc.の配列が証明されたcDNAクローンのサブセットを含み、アデニレート/ウリジレートリッチエレメントを含む950遺伝子およびAU−指向mRNA減少に潜在的に関与する18遺伝子を表す、40,000クローンセット、多様な細胞型においてIFNによって刺激される、確認された候補遺伝子を含む、先に記載のクローンセットの拡張を表す855ISG、ウイルスアナログポリ(I).ポリ(C)に反応する288遺伝子、および85ハウスキーピング遺伝子。
標的RNA調製 標的RNAはリニア増幅反応に基づいてT7ポリメラーゼ中で生成された。全容量5.5μl中の2μlの全RNAおよび5pmolのT7−(dT)24プライマー(5′GGCCAGTGAATTGTAATACGACTCACTATAGGGAGGCGG−(dT)24−3′は70℃で10分間インキュベーションし、氷上で冷やした。第1鎖cDNA合成の場合、アニーリングしたRNA鋳型は、第1鎖バッファー(Invitrogen)、10mM DTT、1U/μl 抗‐RNアーゼ(Ambion)、500μM dNTPsおよび2U/μl Superscript II(Invitrogen)を含む10μl反応物中、1時間、42℃でインキュベーションした。第2鎖合成は、第1鎖反応生成物、第2鎖バッファー(Invitrogen)、250μM dNTP、0.06U/μl DNAリガーゼ(Ambion)、0.26U/μl DNAポリメラーゼI、(NEB)ならびに0.012U/μl RNアーゼ H(Ambion)および3.3UのT4 DNAポリメラーゼ(3U/μl;New England Biolabs)を含む、全反応容量50μl中、16℃で2時間、さらに16℃で15分間インキュベーションした。第2鎖反応生成物は、取り扱い説明書に従って、Phaselockマイクロ遠心チューブ(Eppendorf)中のフェノール:クロロホルム:イソアミルアルコール抽出によって精製し、エタノール沈殿させた。in vitro転写は改変したプロトコルに従って、T7メガスクリプトキット(megascript kit)(Ambion)を使用して実行し、プロトコルでは、精製したcDNAは、10μl反応容量中のそれぞれ1μlの10X ATP、GTP、CTPおよびUTPならびに1μl T7酵素ミックスと合わせ、9時間、37℃でインキュベーションした。増幅したRNAはRneasy RNA精製キット(Ambion)を使用して精製した。
RNAの標識 Cy3またはCy5標識cRNAは間接取込によって調製された。2μgの増幅されたRNA、1μlのdT12〜18プライマー(1μg/μl、Invitrogen)、2.6μlの任意のヘキサヌクレオチド(3μg/μl、Invitrogen)および1μlの抗‐RNアーゼ(Ambion)を15.5μlの反応容量に合わせ、70℃で10分間インキュベーションした。逆転写は、アニーリングしたRNA鋳型、第1鎖バッファー、それぞれ500mMのdATP、dCTP、dGTP、300μM dTTP、200μM アミノアリル‐dUTP(Sigma)、10mM DTT、12.7U/μl SuperscriptIIを含む30μlの反応物中、2時間、42℃で行った。鋳型加水分解の場合、10μlの0.1M NaOHを逆転写反応物に添加し、混合物は70℃で10分間インキュベーションし、5分間室温に戻し、10μlの0.1M HClの添加によって中和した。cDNAは1μlの線形アクリルアミド(Ambion)、4μlの3M NaAc(pH5.2)および100μlの無水エタノールの添加後、−20℃で30分間沈殿させ、5μlの0.1M NaHCO3に再懸濁した。色素カップリングのために、Cy3またはCy5色素を含むNHSエステルの1チューブの内容物は45μlのDMSOに溶かした。色素溶液5μlはcDNAと混合し、暗所中、室温で1時間インキュベーションした。標識されたcDNAは、取り扱い説明書に従ってQiaquick PCR精製カラム(Qiagen)で精製した。溶出したcDNAは真空下で乾燥し、Slidehyb IIハイブリダイゼーションバッファー(Ambion)に再懸濁した。2分間、95℃で変性後、ハイブリダイゼーション混合物はカバーガラス下のマイクロアレイスライドに注いだ。ハイブリダイゼーションは55℃の水浴中の密封した湿度の高いチャンバー内で一晩続けた。ハイブリダイゼーション後、スライドは連続して5分間、それぞれ、2XSSC 0.1%SDS、55℃、その後2XSSC、55℃で洗浄し、最後に0.2XSSC中、室温で5分間洗浄した。
データの取得および標準化 データはGenePix 400BレーザースキャナーおよびGenePix Pro5.0ソフトウェアにより取得した。生データはGeneSpring6.0ソフトウェア(Silicon Genetics)に移し、局所的に重み付けした線形回帰(LOESS)により、すべての値の分布に基づき標準化し、さらに解析した。
研究Aにおける始めの結果は、経口的に投与したAlferon(登録商標)は500および1,000IU/日の投薬量レベルで十分耐容されることを示唆した。cDNAマイクロアレイ解析は、2人以上の患者において、基準の2倍を超えて発現された385の遺伝子を同定した。表2、3および4に示すように、500IU/日に比較して、1,000IU/日の投薬量レベルで約4倍の遺伝子発現の増加が見られた(p<0.0001)。網羅的なリストではないが、表5は患者試料の33%以上において、25の遺伝子が基準の2倍を超えて発現されたことを示す。PDZおよびLINドメイン5および2′‐5′オリゴアデニレートシンセターゼ様はアップレギュレーションされた上位5種に含まれた。2′‐5′オリゴアデニレートシンセターゼはインターフェロン抗ウイルス経路の重要な成分である。重要なことには、表6に示すように、腫瘍壊死因子(TNF)関連遺伝子のような炎症反応の活性化に関連した遺伝子はダウンレギュレーションされた。
最近のエビデンスは、トリ(H5N1)分離株を含むインフルエンザAの毒性はヒトPDZドメインに結合する非構造NS1ウイルスタンパク質の能力に関連し、それによってインターフェロン経路を含む宿主細胞の抗ウイルス遺伝子の発現を妨げることを示す(Science xpress,26 January 2006)。従って、経口投与されたAlferon(登録商標)はPDZドメイン発現をアップレギュレーションすることができるという発見は、ヒト宿主防御機序を回避するトリ(H5N1)を含むインフルエンザウイルスの能力を妨げることにおいてAlferon(登録商標)が重要な役割を果たしうる可能性を高める。
経口投与されたAlferon(登録商標)は重篤な有害事象の報告が無く、十分耐容された。いくつかの軽度な有害事象、たとえば口腔における金属製風味または鼓腸/腹部膨満だけが報告された。実験室パラメータにおける臨床的に顕著な変化およびKarmofsky Performance Status(KPS)における変化は見られなかった。
今日までの実験は、経口的に投与された天然のヒトインターフェロン‐種の生物学的カクテルは、末梢血白血球におけるα‐インターフェロン関連遺伝子のアップレギュレーションに基づいた全身性の生物学的活性を有することを示唆する。アルファα‐インターフェロンは広域スペクトラムの抗ウイルス/免疫調節分子であるため、トリインフルエンザのような呼吸器感染への適用を含む、非常に多数のα‐インターフェロン‐感受性疾患における適用の可能性が存在する。
Figure 2009529048
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Claims (6)

  1. 感染した動物またはヒトにアルファインターフェロンを経口投与することを含む、ヒトを含む動物において抗ウイルス/免疫調節反応を誘発する方法。
  2. 動物またはヒトにアルファインターフェロンを経口投与することを含む、生得免疫反応を全身的に活性化する方法。
  3. インターフェロンが動物の体重1ポンドにつき少なくとも3IUの量で、経口的に、または鼻腔内投与される、請求項1または2に記載の方法。
  4. ウイルスへの暴露前、またはウイルスへの暴露直後であるが症状を示す前に、動物またはヒトにアルファインターフェロンを経口投与することを含む、感受性の高いウイルス感染の作用を緩和するか、またはそれに対して抵抗性を与える、方法。
  5. インターフェロンが動物の体重1ポンドにつき少なくとも3IUの量で、経口的に、または鼻腔内投与される、請求項4に記載の方法。
  6. ウイルス感染がトリインフルエンザである、請求項4に記載の方法。
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