JP2010527633A - Toll様受容体3モジュレーター及びその使用 - Google Patents

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Abstract

TLR3活性のモジュレーター、及びそれらの使用が開示される。

Description

本発明は、Toll様受容体3(TLR3)活性のオリゴヌクレオチド・モジュレーターとその使用に関する。
固有の免疫系受容体は、サイトカイン生成をもたらす複雑な生体反応のカスケードを制御するための有望な標的である4。これらの受容体は、病原体のリガンドをその分子シグネチャーを介して認識し、そのときに遺伝子発現を変化させるいくつかのシグナル伝達カスケードを使用することにより、このプロセスに関与する。前記Toll様受容体は、病原体感染を見張る、構造的に関連する膜1回通過型のクラスIタンパクのファミリーである57。哺乳類のゲノム中には、それらが認識する、高度に保存された微生物タンパク、病原体の細胞壁構成成分、病原体に付随する核酸などの病原体分子の種類によって分けられる、少なくとも11種類のTLRが特定されている8
以下の4種類の核酸結合性TLRが存在する:Toll様受容体7及び8であり、これらは一本鎖のRNAを認識する46;TLR9であり、これは過少にメチル化された(hypomethylated)CpGモチーフを含む一本鎖のDNA分子を認識する9、及びTLR3であり、これは二本鎖のRNAを認識する10。実験室の研究では、合成二本鎖(ds)RNAアナログであるpoly(I:C)は、dsRNAのモデル及びTLR3のリガンドとして機能する11。poly(I:C)は特に低pH領域でTLR3に結合され、このことはたぶん、TLR3がその局限される酸性の小胞内の境界内でdsRNAリガンドと結合することを示唆している12、13。ヒトTLR3のアミノ酸配列の全長がSEQ ID NO:1に示される。
TLR3の同族リガンドへの結合は、NF−κB因子の転写の活性化を通じて、下流のサイトカインとケモカインの産生を調節し、NF−κB因子は細胞核に転座して遺伝子発現を調節する14、15。ウイルス感染におけるTLR3の役割は、TLR3ノックアウト・マウスがサイトメガロ・ウイルス感染に対して完全な応答ができないという事実の実証に基づいて示唆され16、たぶんTLR3は初期感染後の細胞傷害性T細胞の応答に寄与していると考えられる17
NF−κB活性化に基づくTLR3のリポーター・アッセイ(reporter assay)は確立されており、当業者により一般に使われている14、15。インターフェロン・ガンマ、IL−1α、IP−10及びMIGなどの産生されるサイトカイン及びケモカインの量の算定によってもTLR3の効果のモニターは可能である18。NF−κBレポーターのTLR3による活性化、又はサイトカインの産生は「TLR3活性」として認識される。
TLR3活性により産生されるサイトカインの種類と量は、病原体による感染の転帰を決定付け、また結腸炎、喘息、乾癬、敗血症性ショックを含むいくつかの疾患を特徴付ける、一連の炎症に付随したシステムを引き起こす13。更に壊死性疾患では、細胞膜損傷後の細胞内物質の放出が、サイトカイン、ケモカイン、及び他の因子の炎症による発現を引き起こし、これらは、死んだ細胞の断片の清掃と損傷の修復を促進する。壊死はしばしば、慢性又は異常な炎症のプロセスを永続化させ、二次的損傷や影響のカスケードを引き起こす。このように、TLR3活性の抑制的調節を通じたサイトカイン産生制御の必要性が存在する。
本発明の一態様は、少なくとも一つのTLR3抑制的調節活性を有するオリゴヌクレオチド(iOGN)を哺乳類に投与することを含む、前記哺乳類でのToll様受容体3(TLR3)活性の抑制的調節のための方法である。
本発明の別の態様は、TLR3 iOGNの有効治療量を、炎症性疾患の治療又は予防を必要とする患者に、炎症性疾患の治療又は予防に必要な十分な時間にわたって投与することを含む、炎症性疾患の治療又は予防法である。
本発明の別の態様は、TLR3 iOGNの有効治療量を、壊死性疾患の治療又は予防を必要とする患者に、壊死性疾患の治療又は予防に必要な十分な時間にわたって投与することを含む、壊死性疾患の治療又は予防法である。
本発明の別の態様は、TLR3 iOGNの有効治療量を、炎症性疾患の治療又は予防を必要とする患者に、炎症性疾患の治療又は予防に必要な十分な時間にわたって投与することを含む、炎症性疾患の治療又は予防法である。
本発明の別の態様は、TLR3 iOGNの有効治療量を、心臓血管疾患の治療又は予防を必要とする患者に、心臓血管疾患の治療又は予防に必要な十分な時間にわたって投与することを含む、心臓血管疾患の治療又は予防法である。
本発明の別の態様は、TLR3 iOGNの有効治療量を、I又はII型糖尿病の治療又は予防を必要とする患者に、I又はII型糖尿病の治療又は予防に必要な十分な時間にわたって投与することを含む、I又はII型糖尿病の治療又は予防法である。
本発明の別の態様は、TLR3 iOGNの有効治療量を、がんの治療又は予防を必要とする患者に、がんの治療又は予防に必要な十分な時間にわたって投与することを含む、がんの治療又は予防法である。
本発明の別の態様は、TLR3 iOGNの有効治療量を、リウマチ疾患の治療又は予防を必要とする患者に、リウマチ疾患の治療又は予防に必要な十分な時間にわたって投与することを含む、リウマチ疾患の治療又は予防法である。
本発明の別の態様は、TLR3 iOGNの有効治療量を、肺疾患の治療又は予防を必要とする患者に、肺疾患の治療又は予防に必要な十分な時間にわたって投与することを含む、肺疾患の治療又は予防法である。
本発明の別の態様は、TLR3 iOGNの有効治療量を、神経疾患の治療又は予防を必要とする患者に、神経疾患の治療又は予防に必要な十分な時間にわたって投与することを含む、神経疾患の治療又は予防法である。
本発明の別の態様は、SEQ ID NO:7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、18、19、20、21、22、22、又は23に示される配列を有するOGNである。
poly(I:C)存在下でのODN2006のTLR3及びTLR9活性への影響。 poly(I:C)存在下でのODN2006のTLR3及びTLR9活性への影響。 ODN2006濃度のTLR3活性への影響。 ODN2006によるTLR3活性阻害へのpoly(I:C)の影響。 poly(I:C)による活性化後の、ODN2006のTLR3活性への影響。 タイプA及びタイプBオリゴヌクレオチドのTLR3活性への影響と制御。 オリゴヌクレオチドのTLR3活性の安定性への影響。 リン酸ジエステル型オリゴヌクレオチドのTLR3活性への影響。 オリゴヌクレオチドの長さのTLR3活性への影響。 ヒトPBMCによるインターフェロン−γ(IFNγ)の産生。
特許及び特許出願を含み、それらには限定されない全ての刊行文献は、本明細書への参照により、完全に説明されているごとくに、本願に包含される。
本願で用いられる「TLR3阻害性オリゴヌクレオチド(iOGN)」又は「iOGN」という用語は、直接的又は間接的にTLR3の生理活性又はTLR3受容体の活性化を実質的に低減させる能力を有する分子を示すか、言及するか、又は記述するものである。これらの用語は単数又は複数を指し示すために使用される。
本願で用いられる「〜と組み合わせて(in combination with)」という用語は、記述の対象である薬剤が、他の薬剤と共に、混合物中で一緒に、又は単独薬剤として同時に、又は単独薬剤として順次に任意の順序で、動物に投与されうることを意味する。
本発明は、TLR3活性の抑制的モジュレーターである一本鎖の阻害性オリゴヌクレオチド(iOGN)に関する。本発明の前記モジュレーターはオリゴデオキシリボヌクレオチド又はオリゴデオキシヌクレオチドであってもよく、顕著にヒトToll様受容体3(TLR3)により開始される遺伝子の発現パターンを抑制的に調節して、それによりサイトカイン産生を調節制御する。サイトカイン分泌は免疫応答形成の鍵となる中間段階である。本発明の前記iOGNモジュレーターは、ヒトのような哺乳類での炎症又は壊死を特徴とする病理学的な疾患の治療又は予防に有用である。
ネズミ科動物の細胞でのTLR3及びTLR9リガンドの組み合わせの効果についての刊行された報告は、poly(I:C)及びCpGオリゴヌクレオチド(ODN)による活性化後の増大されたサイトカイン応答を示している23。予期されなかったことに、本発明では、ヒト細胞において、ある種のODNが、poly(I:C)により引き起こされたTLR3活性化の抑制的調節活性を有し、結果として、サイトカイン産生の減少を引き起こすことが観察された。TLR3の抑制的調節活性の有る、これらのODN、その誘導体、及び他のオリゴヌクレオチドは、以下では阻害的オリゴヌクレオチド(iOGN)と識別される。
TLR3を抑制的に調節するiOGN分子の配列は、関連するToll様受容体であるTLR9を活性化するものとは明白に異なっている。更に、これらのiOGN分子は、リン酸ジエステルとホスホロチオエートの混合した連鎖又はリン酸ジエステル単独の連鎖を持つことができる。典型的なiOGN配列は、SEQ ID NO:7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、18、19、20、21、22、22、又は23に示される。更に、前記iOGNの抑制的調節活性は、TLR1、2、4、5、6、7、又は8のいずれの存在によっても全く影響を受けない。更に、本発明のiOGNが修飾された塩基、リボース誘導体、及び/又は他のリン酸ジエステル若しくはホスホロチオエートの連鎖誘導体を含むことができることが予期される。修飾には、天然のホスホロアミダイト、2’−oMe、固定型核酸(locked nucleic acid)(LNA)、ペプチド核酸(peptide nucleic acid)(PNA)、リボ核酸(RNA)、F−RNA及び他の修飾塩基が含まれる。
本発明は、更にTLR3の調節活性を持つiOGNの設計に関する。調節の程度は、その長さ、塩基配列、及び修飾の程度などの前記iOGN分子の性質により操作可能である。本発明のiOGNで観察された構造−活性相関は、炎症と壊死により特徴付けられる病理学的疾患に重点を置いた、莫大な数のヒトの疾患の転帰に影響することができる分子の設計の基盤として有用である。
一実施例では、本発明は、哺乳類(ヒトのような)においてTLR3活性の抑制的調節を行いTLR3により活性化されるサイトカイン及びケモカイン産生を低減するための、一つの非修飾iOGN又は一つの非修飾iOGNと一つ又は複数の異なった鎖長及び/又は塩基配列の非修飾iOGNを組み合わせて使用する方法を提供する。
別の実施例では本発明の方法は、少なくとも一つのiOGNと、他のTLR3活性のモジュレーターの非iOGNを組み合わせて使用する方法を提供する。前記非iOGNモジュレーターは、抗体、ミメティボディ(MIMETIBODY)(商標)コンストラクト(construct)、又はTLR3また或いは他のTLR受容体に特異的な小分子であることができる。ミメティボディ(MIMETIBODY)(商標)コンストラクトは、下記一般式(I)を有する:
(Bp−Lk−(V2)y−Hg−CH2−CH3)(t)
(I)
ここにおいて、Bpは標的分子に結合する能力を有するペプチド又はポリペプチド、Lkはポリペプチド又は化学的連鎖、V2は免疫グロブリンの可変部分のC−端末部分、Hgは少なくとも免疫グロブリンの可変ヒンジ領域、CH2は免疫グロブリン重鎖のCH2定常領域、及びCH3は免疫グロブリン重鎖のCH3定常領域、yは0又は1であり、tは独立する1から10までの整数である。
別の実施例では、増大された安定性、増大された細胞及び細胞膜の通過能力、増大されたTLR3活性に影響する特異性を含み、それらには限定されない所望の性質を授与しうる、化学的にかつ共有結合により修飾されたiOGNを単独又は組み合わせにより、TLR3によるサイトカイン及びケモカイン産生の調節に使用できる。前記修飾は、小分子部分、又は染料により構成されることができ、そのいくつかの例は、ヌクレオチド中のヌクレオチド塩基、リボース及びリン酸ジエステルへの付加、又は改変を含む。前記修飾は更に、共有結合又は非共有結合によりDNAに連結することのできる、タンパク、又は他のDNA、RNA及び多糖類のような巨大分子を含むことができる。前記修飾は更に、一つ若しくは複数の小分子若しくは巨大分子、又は小分子若しくは幾つかのサブユニットを有する巨大分子を含むことができる。更に、前記修飾は生物学的利用性を向上するために、エステル化された、又は部分的にエステル化されたホスホノ酢酸を含むことができる。
本発明更に別の実施例では、前記iOGNは、TLR3特異的な、モノクローナル抗体、抗体の断片、設計アンキリン反復タンパク(DARPins)22、24のような代替的足場、タンパク、ミメティボディ(商標)コンストラクト、又はペプチドに連結されることができる。
更に別の実施例では、本発明の方法は抗炎症剤と組み合わせた、少なくとも一つのiOGNの使用を提供する。
更に別の実施例では、本発明の方法は、抗真菌剤又は抗原生動物剤を含む抗菌剤と組み合わせた、少なくとも一つのiOGNの使用を提供する。
更に別の実施例では、本発明の方法は、抗ウイルス剤と組み合わせた、少なくとも一つのiOGNの使用を提供する。
いかなる特定の理論に束縛されることも望まないが、前記本発明のiOGNは、たぶんTLR3分子内の一つ又は複数の部位に結合することにより、直接TLR3に作用するか、又は、たぶん付属タンパク質がTLR3の機能に寄与することを防止することにより、間接的にTLR3に作用すると考えられる。
TLR3の抑制的調節活性を有するiOGNは、炎症性疾患、壊死性疾患、感染性疾患、心臓血管疾患、I型糖尿病、II型糖尿病、がん、リウマチ疾患、肺疾患及び神経疾患を含むが、これらには限定されない一連の哺乳類の疾患状態の治療又は予防に有用である。
典型的な炎症性疾患には、感染に付随する炎症とともに、膵臓炎、円形脱毛症、アトピー性皮膚炎、自己免疫性肝炎、ベーチェット病、肝硬変、肝繊維症、クローン病、限局性腸炎、炎症性白斑、多発性硬化症、天疱瘡/類天疱瘡、原発性胆汁性肝硬変、乾癬、強皮症、硬化性胆管炎、全身性紅斑性狼瘡、ループス腎炎、中毒性表皮壊死症、潰瘍性大腸炎、いぼ、肥厚性瘢痕、ケロイド及びアセトアミノフェン誘発性障害が含まれる。
典型的な壊死性疾患には、急性腎不全が含まれる。
典型的な感染性疾患には、炭疽病、クロストリジウム・ディフィシル(C. Difficile)感染、脳炎/髄膜炎、心内膜炎、C型肝炎、インフルエンザ/重症急性呼吸器症候群(SARS)、肺炎、敗血症、火傷性又は外傷性皮膚適応症(burn or trauma-related skin indications)及び全身性炎症反応症(SIRS)が含まれる。
典型的な心臓血管疾患には、動脈硬化、心筋梗塞及び脳卒中が含まれる。
典型的ながんには、急性白血病、乳がん、慢性白血病、結腸直腸癌、食道がん、胃がん、ホジキン病、肺がん、リンパ腫、黒色腫、多発性骨髄腫、非ホジキン病、子宮がん、膵臓がん、前立腺がん、非上皮性悪性腫瘍、腎細胞がん、頭頸部癌及びウイルス誘発性がんが含まれる。
典型的なリウマチ疾患には、自己免疫性甲状腺炎、自己免疫性血管炎、円板状紅斑性狼瘡、ループス腎炎、変形性関節症、多発性軟骨炎、リウマチ性多発筋痛症(polymyalgia rheumatica)、乾癬性関節炎、関節リウマチ、全身性紅斑性狼瘡及び全身性強皮症を含む。
典型的な肺疾患には、急性肺障害、急性呼吸窮迫症候群(ARDS)、急性喘息悪化、急性COPD悪化、特発性肺繊維症又は類肉腫が含まれる。
典型的な神経疾患には、脳卒中、アルツハイマー型認知症、髄膜炎、脊髄障害、外傷、脱髄疾患及び痛みが含まれる。
本発明で有用な前記iOGNは、当業者にはよく知られたオリゴヌクレオチド合成技術により作成できる。
本発明の前記iOGNを使用する治療又は予防のための投与の態様は、薬剤をホストに送達できるいずれの適切な経路であってもよい。前記ODN、及び小分子、抗体、抗体の断片並びにミメティボディ、並びにこれらを含む薬学的な組成物を含むいずれの治療の相手の組み合わせも、非経口的投与、すなわち局所又はアエロゾル投与経路と同時に、皮下、筋肉内、皮内、静脈内、又は鼻腔内投与により、直接肺などの標的器官に送達されることができる。
本発明の前記iOGNは、薬学的に受容可能なキャリア内の活性成分として、その薬剤の有効量を含有する薬学的組成物として調製することができる。直ちに注入可能な、好ましくは生理的pHに緩衝された、前記薬剤を含む水性けん濁液又は溶液が好適である。非経口的投与のための前記組成物は、通常、本発明の結合薬剤の溶液、又は、該溶液と、好適には水性のキャリアである薬学的に受容可能なキャリアとの混合物よりなることができる。例えば、0.4%生理食塩水や0.3%グリセリンなどの、種々の水性キャリアを援用することができる。
これらの薬学的組成物の溶液は無菌であり、通常は特定の粒子状の物質を含まない。これらの溶液は、従来の、よく知られた殺菌技術(例えば、ろ過)などにより殺菌される。前記組成物は、生理学的状態に近づける場合に必要な、pH調整剤や緩衝剤のような薬学的に許容可能な補助物質を含むことができる。そのような薬学的製剤中の本発明のODNの濃度は、幅広く変化することができ、すなわち、重量百分率で約0.5%未満から、通常は約1%又は少なくとも約1%から、15又は20%まで変化でき、主に選択された投与の態様に適合した液体の容積、粘度などに基づいて選択される。
このように、筋肉内注射用の本発明の薬学的組成物は、11mLの無菌緩衝水、及び約1ngから約100mgの間の、例えば約50ngから約30mgの間の、又はより具体的には約5mgから約25mgの間の本発明のiOGNを含むように調製されることができる。同様に、静脈内注射用の本発明の薬学的組成物は、250mLの無菌リンゲル溶液、及び約1mgから約30mgの、又はより具体的には、約5mgから約25mgの本発明のODNを含むように調製されることができる。非経口的投与可能な組成物の実際の調製方法は、当業者には周知又は自明であり、その詳細は例えば「レミントン:薬局の科学と実務(以前の題名は「レミントンの薬科学」)」第19版、マック・パブリッシング・カンパニー、イーストン、ペンシルバニア州(1995)("Remington:The Science and Practice of Pharmacy(Formerly Remington's Pharmaceutical Sciences)", 19th ed., Mack Publishing Company, Easton, PA(1995))などに記載されている。
本発明の前記iOGNは、薬学的組成物内にあるときには、単位用量の形で存在することができる。適切な治療に有効な投与量は、当業者にとっては直ちに決定することができる。決定された投与量は、必要ならば、治療期間中、医師により適切として選ばれた適切な時間的間隔をおいて、反復投与することができる。
本発明の前記iOGNは、保存のために凍結乾燥することができ、使用前に適切なキャリア中に再構成できる。この技術は従来の免疫グロブリン及びタンパクの調製において有効であることが示されており、周知の凍結乾燥と再構成の技術を援用することができる。
ここで、以下の具体的かつ非限定的な実施例を参照して、本発明を説明する。
(実施例1)
培養下のヒト細胞による一本鎖DNAのサイトカイン/ケモカイン産生への効果の判定
ヒト胎児腎細胞(HEK 293T)を活発に増殖している培養液から収穫してコスター・ホワイト(CoStar White)96−孔プレートに4.4×104/孔の濃度で形質移入のために播種した。細胞が約85から90%に密集したときに、それらをリポフェクタミン(Lipofectamine)2000(インビトロジェン社、サン・ディエゴ、カリフォルニア州(Invitrogen Inc., San Diego, CA))及びプラスミドpNF−κB−Luc(ストラタジェン(Stratagene))又は各々ホタルのルシフェラーゼ・レポーター、野生型TLR3の全長、及びウミシイタケのルシフェラーゼをコードしている、pNiFty−Luc(インビトロジェン社、サン・ディエゴ、カリフォルニア州(Invitrogen Inc., San Diego, CA))、pUNO−huTLR3(インビトロジェン)、及びphRL−TK(プロメガ社、マディソン、ウイスコンシン州(Promega Corp., Madison, WI))の混合物により形質移入した。プラスミドからの発現を可能にするために、前記細胞を24時間インキュベートした。その後、適切な形質移入された細胞の集合に、TLR3依存性NF−κB活性を生じさせるために、Poly(I:C)(2.5μg/mL)及び/又はODN2006として知られる前記一本鎖の修飾DNAを加えた。Poly(I:C)は、GEアマシャム(GE Amersham)より購入し、PBS中で50℃に加熱しながら再構成した。ODN2006はインビトロジェンから得た。更に24時間のインキュベーションの後、前記細胞はデュアルグロ(Dual Glo)ルシフェラーゼ・アッセイ・システム(プロメガ社、マディソン、ウイスコンシン州(Promega Inc., Madison WI))を用いて収穫した。発光は、フルオスター・オプチマ・プレート・リーダー(FLUOstar OPTIMA Plate Reader)(BMGラボテック社(BMG Labtech, Inc))を用いて測定した。データはNF−kBホタル相対光単位(firefly relative light units:RLUs)を対照であるウミシイタケルのRLUで除して得られるルシフェラーゼの率か、又は全ての処理群のルシフェラーゼ率を活性化されないTLR3形質移入細胞のルシフェラーゼ率で除した倍率(fold induction)かによって表されている。
TLR3の活性化は、その同族リガンドを必要とし、例として、二本鎖のRNAミミック(mimic)であるpoly(I:C)は、非誘導対照に比して、そのNF−κBレポーター産生を4から16倍活性化する(図1A)。TLR9の活性化は、ODN2006の添加を必要とし、通常は非誘導対照に比して、3から8倍活性化される(図1A)。ODN2006は、ホスホロチオエートの骨格とCpGモチーフを有し、SEQ ID NO:2に示される配列を有する19、20。ホスホロチオエートは、細胞内分子の安定性を増大させることが知られている21
図1に示される結果は、ODN2006が、poly(I:C)に誘発されるTLR3活性化により媒介されるNF−κBの活性化を阻害し、TLR9活性にはなんら影響しないことを示している。TLR9ではなく、TLR3がpoly(I:C)及びODN2006の存在により阻害される。図1Aで、NF−κBプロモーターとチミジン・キナーゼ・プロモーターの存在下で、TLR3又はTLR9を発現できるプラスミドは、ホタル・ルシフェラーゼをコードする受容体プラスミドと共にHEK293T細胞に形質移入される。24時間にわたるプラスミドの発現後、前記細胞はpoly(I:C)又はODN2006のいずれかと誘導される。棒グラフは、非誘導対照に対するTLR活性の倍率(倍率)を示し、棒グラフの上の数字により倍率が示されている。図1Bでは、上述のようにセル・ベースド・アッセイ(cell based assay)を行い、poly(I:C)、ODN2006又はその両方と誘導されている。TLR3及びTLR9活性の倍率がプロットされた。
Poly(I:C)(2.5μg/mL)及びODN2006(2μM)が添加されたとき、poly(I:C)単独の場合の7倍に比較して、TLR3活性はバックグラウンドの1.3倍まで誘導された(図1B)。更に、このTLR3誘導の阻害は、二つの異なる濃度のTLR3発現プラスミドに形質移入された細胞でも観察された。二つのリガンドの組み合わせはTLR9活性には影響せず、そのことにより阻害効果はTLR3に特異的であることが示される(図1B)。
(実施例2)
他の核酸のTLR3活性調節効果
二つのプラスミドDNA及びpoly(I)、poly(C)、及びpoly(U)からなる一本鎖のRNAの、poly(I:C)により誘発されたTLR3活性への影響が試験された(表1)。TLR3活性は実施例1の方法により測定された。ODN2006とは異なり、これらの他の形態の核酸はTLR3活性を73%以下には低減しなかった(表1)。これらの結果は、一本鎖のODN2006が、TLR3活性阻害に要求される特徴を含んでいることを実証した。
Figure 2010527633
(実施例3)
ODN2006及びpoly(I:C)濃度と、添加時間の調節活性への影響
TLR3活性の阻害の阻害がODN2006濃度に依存するか否かを試験するために、最終濃度で0.1から2μMのODN2006をTLR3活性のアッセイ系に加えた(図2)。阻害効果はODN2006の濃度に依存することが見出され、50%阻害は約0.1μMで見出された。
ODN2006に媒介されるTLR3の阻害が、poly(I:C)濃度に影響されるか否かを試験するために2.5から20μg/mLのpoly(I:C)を細胞に加え、一方でODN2006は一定値の2μMに保たれた(図3)。24時間の発現後に、2.5から20μg/mLまでの異なる量のpoly(I:C)を、2.0μMのODN2006と共に加え、ホタル・ルシフェラーゼのウミシイタケ・ルシフェラーゼに対する率を測定してプロットした。TLR3活性は実施例1の方法で測定した。TLR3活性の非誘導対照に対する倍率(倍率)はグラフ下部に示され、各濃度のpoly(I:C)でのODN2006処理による非処理に対する倍率(倍率)はグラフの上部に示されている。ODN2006非存在下でも、poly(I:C)の増加はTLR3活性のレベルに影響するため、前記ODN2006による阻害率は計算により求められている。全ての試験された濃度において、前記阻害率は6.2から7.0倍の間にとどまり、より高濃度のpoly(I:C)はODN2006による阻害を明確に逆転させはしなかった(図3)。
ODN2006のTLR3活性化に対する影響がpoly(I:C)添加のタイミングに依存するか否かを分析するために、TLR3を発現するように形質移入された293T細胞にpoly(I:C)処理の8時間後にODN2006を添加するか、又はその逆の順序の処理を行った(図4)。その結果、ODN2006がpoly(I:C)と同時に添加された場合には、NF−κB活性化はバックグラウンドと同程度であった。しかしながら、poly(I:C)処理の8時間後にODNを添加した場合に、40%の活性が観察された。これらの結果は、poly(I:C)がODN2006の添加までの間TLR3を活性化できる可能性を示唆する。更に、poly(I:C)がTLR3活性を誘導する機会を持った後にでも、ODN2006はTLR3活性を阻害することができる。
いかなる特定の理論にも束縛されることを望まないが、前記結果は、図1から4に示されるODN2006によるTLR3活性の阻害は、以下の3つの可能な機構により説明できる可能性があることを示していると考えられる:1)ODN2006はTLR3に対してpoly(I:C)より高い親和性を有する;2)ODN2006はTLR3又はTLR3及びTLR9に共通のアダプターである可能性のある因子に対して競合している;又は3)ODN2006は、細胞外領域から細胞内領域へのリガンドの輸送を補助する因子に対して競合している。
(実施例4)
TLR3突然変異体におけるTLR3調節活性に対するODN2006の影響
以前は、野生型TLR3活性にとり優性阻害(ドミナント・ネガティブ(dominant negative))であると特徴付けられたTLR3突然変異体が発現された。TLR3の優性阻害型は、それ自身は不活性であるが、WT TLR3と共に形質移入されると、前記優性阻害型はWT TLR3と二量化し、不活性複合体を形成することにより、WT TLR3活性が低減される13。突然変異体TLR3ΔTIRは、細胞内シグナル伝達ドメインの欠損したものであり、優性阻害突然変異体であることが立証されている。TLR3ΔTIRはODN2006の非存在下にTLR3活性を20%阻害した。ODN2006の存在下でのTLR3阻害は、活性の6%の阻害までに低下した。更に優性阻害型として機能しない二つの付加的なTLR3突然変異体では、ループ1とループ2が欠損しており(表2)、これらも0.2μMのODN2006の存在により阻害された。これらの結果は、TLR3がヘテロ接合体として存在している場合にODN2006をその阻害に用いることができることを示している。
Figure 2010527633
TLR3と共に、他のTLRが発現した場合の、ODN2006によるTLR3活性阻害に対する影響も更に試験された。TLR1からTLRB8までを、TLR3と同じモル比で、共に293T細胞に形質移入し、0.2μMのpoly(I:C)及びODN2006を前記細胞に添加して、上述のようにTLR3活性を測定した。その結果、他の全てのTLRの存在下で、ODN2006がpoly(I:C)により媒介されたTLR3の活性化をバックグラウンドのレベルまで阻害できることが示された(表3)。これらの結果は、TLR1から8までの存在下で、ODN2006がTLR3活性を阻害できることを実証した。
Figure 2010527633
(実施例5)
ODN2006活性の特異性
他のTLR9活性の活性化物質と同様に、TLR9活性を活性化できない幾つかの一本鎖デオキシオリゴヌクレオチドについて、それらのTLR3阻害活性を試験した(図5)。ODN2006c(SEQ ID NO:3)は、ODN2006内部のCpGヌクレオチドがGpCにより置換されたODN2006の変異体であり、この変化に付随してTLR9活性化能力が失われている。ODN2216(SEQ ID NO:4)はA型ヒトTLR9リガンドであり、一方変異体のODN2216c(SEQ ID NO:5)は、ODN2216をTLR9に対して機能しないリガンドにする塩基の置換を含んでいる。TLR3活性はウミシイタケのルシフェラーゼに対するホタルのルシフェラーゼの率で表されている。その結果、4つの核酸の全てが同程度にTLR3を阻害し、それにより阻害がCpG配列に特異的ではないこと、及びTLR3阻害能がTLR9活性化能とは関係しないことが示唆された。これらの結果は、他のDNA配列及び構造がTLR3活性に対して阻害性であることを示唆する。
ODN2216及びODN2216cは、その分子中のそれぞれ5’及び3’末端のリン酸ジエステル結合を置換した、各々一個及び五個のホスホロチオエート結合を有している。ODN2216及びODN2216cの両方ともTLR3の強力な阻害剤であるため、ホスホロチオエート結合の数は削減することができ、かつTLR3阻害は保持することができる。したがって、dODN2006と名付けられたODN2006のリン酸ジエステル型(ODN2006と同一の塩基配列を有する)が試験された。dODN2006はTLR3を阻害できなかった(図6)。dODN2006から誘導された他の変異体も、TLR3を阻害できなかった(データは示されていない)。
いかなる理論にも束縛されることを望まないが、ODN2006内部のホスホロジチオエートが、TLR3活性の阻害を可能とする分解速度を低下させたらしいと考えられる。その二次又は三次構造によって分解に対して本質的により安定である他の一本鎖オリゴデオキシヌクレオチドが、TLR3のいくらかの阻害を引き起こすことが予期される。この仮説の検証のためには、その配列と25−から75−ntの長さの(図7)変化した七つのデオキシオリゴヌクレオチドのパネルが無作為に選ばれた(SEQ ID NO:6−12)。2μMでのTLR3阻害を測定した場合、ある範囲での阻害活性が観察された。興味深いことに、阻害活性の程度及びデオキシオリゴヌクレオチドの長さとの間には、長さが25−ntのデオキシオリゴヌクレオチドには明確な阻害活性がないという一般的傾向があった。TLR3を阻害できないODN2006のリン酸ジエステル型が24−ntの長さであったことは注目される。これらの結果は、ホスホロチオエートの欠如したデオキシオリゴヌクレオチドがTLR3活性の阻害に使用できることを示す。潜在的なTLR3阻害剤であるODN2006のデータと呼応して、細胞内環境に置かれた際に、より分解に耐えることのできる長さの長いデオキシオリゴヌクレオチドは、それが最小の長さであるという前提で、よりよいTLR3阻害剤であることが期待される。
(実施例6)
デオキシオリゴヌクレオチドの長さのTLR3活性への影響
Aリン酸ジエステル骨格を持つ39−ntの長さのデオキシオリゴヌクレオチド(5’D)(SEQ ID NO:13)が、追加の操作の原型として選択された。倍率TLR3活性の非誘導対照に対する倍率はプロットされ、その結果,5’Dがpoly(I:C)により誘導されたTLR3の活性化を60%阻害したことを示した(図8)。5’D(SEQ ID NO:14−17)の5’末端から、一連の次第に増加する長さのヌクレオチドを切除すると、阻害活性の段階的な消失がもたらされた。更に5’D(SEQ ID NO:20,21)の3’末端からの15−又は20−ntの削除は、5−から10−ntを削除したもの(SEQ ID NO:18,19)より活性の弱い阻害剤のDNAをもたらした。これらの結果は、デオキシオリゴヌクレオチドの長さが、TLR3活性阻害調節における因子であることを実証している。
(実施例7)
TLR3活性に対するデオキシオリゴヌクレオチド配列の影響
デオキシオリゴヌクレオチドの塩基配列のTLR3阻害に対する影響を究明するために、それぞれ6個のヌクレオチドをdODN2006(リン酸ジエステル骨格)の両側の末端に付加した。この付加により形成される構築HP1では、ヘアピン構造を形成する可能性、及び潜在的にヌクレアーゼに対する感受性を低減する可能性が生じる(表4)(SEQ ID NO:22)。TLR3活性に対する影響を試験したときに、HP1はTLR3活性を35%に低減させた。これはTLR3を阻害しないdODN2006からは注目に値する改善であるが、ホスホロチオエートを含むODN2006ほどは強力ではない。土台としてHP1を用い、前記ループ配列がpoly T又はpoly Aトラクト(tract)で置換されたODNsHP2(SEQ ID NO:23)及びHP3(SEQ ID NO:24)を構築した。これらの分子は、TLR3活性を阻害することができなかった。実際、poly Aトラクトを含むデオキシオリゴヌクレオチドはTLR3活性を少し刺激した。
Figure 2010527633
これらの結果は、塩基配列が、直接(恐らく、タンパクに結合することにより)、又は間接的に(恐らく、分解に影響することにより)TLR3活性の阻害に寄与することを示している。試験されたデオキシオリゴヌクレオチドの性質から、いくつかの配列は、その程度は変化するが、TLR3活性を阻害することが示された。HP1及びその誘導体の観察により、iOGNでは長さと同様に塩基配列(図7)も、各種のTLR3活性の阻害強度を有するiOGN設計の土台として有用であることが示唆された。異なる医学的状態に対して、iOGNの性質及び/又は濃度を変化させることにより達成される異なる程度のサイトカイン調節が必要とされるために、このことは有利である。
(実施例8)
ヒトPBMCでのデオキシオリゴヌクレオチドのサイトカイン産生に対する影響
ヒト末梢血単核球(PBMC)を分離するために、ヒト・ドナーより全血をヘパリン被膜シリンジ又はヘパリン採集管に採集した。約50mLの無菌ハンクス平衡塩溶液(Hank's Balanced Salt Solution(HBSS))(インビトロジェン、カールスバーグ、カリフォルニア州(Invitrogen, Carlsbad, CA))を、各100mLの血液ごとに加えた。38mLの血液とHBSS混合液を、50mLの円錐管に加え、11mLのフィコル−パーク・プラス(Ficoll-Paque Plus)溶液(GEアマシャム、ピスカタウエイ、ニュー・ジャージー州(GE Amersham, Piscataway NJ))をゆっくりと前記混合液の下部に注入して横たえた。前記管を室温で400×gで40分間遠心分離した。密度勾配を保つために、遠心分離ブレーキはオフにされた。PBMCは、フィコルのすぐ上に白い層を形成する。一つの円錐管からの前記PBMCを、ピペットで吸い取り新しい50mL円錐管に移した。その円錐管をHBSSで満たし、残留するフィコルを洗い流した。前記細胞を600×gで1010分間回転させる。前記細胞は更に二回HBSSで洗浄した。最終洗浄後に、ペレットを完全培地:RPM I1640培地/10%FBS/1X非必須アミノ酸/1Xピルビン酸ナトリウム塩/ゲンタマイシンに再けん濁させた。ゲンタマイシンはシグマから購入し、他の培地成分はインビトロジェンから購入した。生細胞計数のために、一定分量の前記細胞を除去し、50μg/mLのトリパンブルー(Trypan blue)と混合した。48孔プレート上に前記細胞を3×106細胞/孔(0.5mL//孔)の濃度で播種した。
PBMCをは、4人のお互いに血縁ではないドナー(A,B,C及びD)から上述のように収集された。5μg/mLのpoly(I:C)で処理したときのサイトカインであるIFNγ、IL−1β、IL−6、IL−12、P−10、及びMIGの産生量をルミネックス(Luminex)技術を用いて測定した。4人のドナーの間で、1200から4000pg/mLのIFNγレベルが検出された(図9)。IL−12、IL−1β、IL6、P−10及びMIGのレベルは予想された範囲内にあった(表5)。これらの結果は、個体差により予期されるべき範囲内でPBMCが適切に応答していることを確定した。
PBMCを5μM(ドナーA)又は10μM(ドナーB)のODN2216、ODN2006、ODN2216対照(ODN2216c)又はODN2006対照(ODN2006c)(インビトロジェン、カールスバッド、カリフォルニア州により合成されたもの、若しくはインビボーゲン、サン・ディエゴ、カリフォルニア州より購入したもの)とインキュベートした。前記ssDNAは、1、2、又は5μMの濃度でドナーC及びドナーDの実験に用いられた。ODN2216の配列は、5’−ggG GGA CGA TCG TCg ggg gg−3’(SEQ ID NO:4)である。ODN2216c対照の配列は、5’− ggG GGA GCA TGC TGg ggg gc −3’(SEQ ID NO:5)である。ODN2006の配列は、5’−tcg tcg ttt tgt cgt ttt gtc gtt −3’(SEQ ID NO:2)である。配列ODN2006c対照の配列は、5’−tgc tgc ttt tgt gct ttt gtg ctt −3’(SEQ ID NO:3)である。大文字で表された塩基は、リン酸ジエステル結合を有し、小文字で表された塩基は、ホスホロチオエート結合を有する。Poly(I:C)はGEアマシャムから購入し、PBS中50℃に加熱しながら再構築して、5μg/mLの濃度で使用した。浮遊物を24時間又は48時間後に収穫し、−20℃で凍結した。TLR3活性を決定するために、サイトカインのレベルを、アップステート(Upstate)(シャーロッツビル、ヴァージニア州(Charlottesville, VA))から購入したヒト10−サイトカイン・ルミネックス・キットを用いて測定した。いくつかの実験ではサイトカインのレベルは、インビトロジェン(Carlsbad, CA)から購入したカスタム・ヒューマン14−プレックス・キット(custom Human 14-plex kit)を用いて測定した。その結果を図9に示す。各棒グラフは、単一の培養孔につき二回の測定での平均値+/−1標準誤差(SEM)(ドナーA及びB)か、又は二つの培養孔について、一つあたり一回測定した値である(ドナーD及びC)。
その結果、ODN2006がpoly(I:C)と同時にPBMCに加えられたときには、3人のドナーについては、poly(I:C)に誘発されたIFNγのレベルはpoly(I:C)単独で処理された場合に比べて、バックグラウンドのレベルまで低減されたことが示された。更に、試験された他のODNであるODN2006c、ODN2216及びODN2216cの全てが、5μMの最終濃度で細胞に加えられたときに、相当の効果を有し、前記効果は、ODN2006のみに限定されなかった。重要なことに、これらの結果は293T細胞で観察された結果(図5)に酷似しており、293T細胞で観察されたODNの前記効果は、より複雑な生物学的に関連するシステムを示している。
ODNの効果についての究明を拡張するために、ヒトPBMCによる幾つかのサイトカイン及びケモカインの産生を定量した。4人のドナー全員からのPBMCによるIL−12及びMIG産生は、ODN2216又はODN2216cにより低減された。3人のドナーからの細胞はODN2006又はODN2006cにより試験され、これらの細胞のIL−12及びMIG産生も低減された(表5)。前記ODNのうち3つのものがODN2216より強力な阻害を示したので、IP−10に対するODNの効果は注目すべきである。同時にこれらの結果は、ODNが一つ又は複数のサイトカイン及び/又はケモカインの産生の選択的な調節特性を保持するように設計できることを実証している。サイトカイン及びケモカインに対する、特定の配列を持つODN及び/又は修飾されたODNの効果の追加的スクリーニングにより、更に阻害効果が改善される可能性がある。
Figure 2010527633
Figure 2010527633
本発明はここに完全に記述され、添付の本発明の請求項の趣旨及び範囲を逸脱しない範囲での、本発明に対する多くの変更及び改良をなしうることは、当業者にとり明白である。

Claims (31)

  1. 少なくとも一つのTLR3阻害性オリゴヌクレオチド(iOGN)を哺乳類に投与することを含む、前記哺乳類のToll様受容体3(TLR3)活性を抑制的に調節する方法。
  2. 前記iOGNが、長さにおいて約17〜約75ヌクレオチドである、請求項1に記載の方法。
  3. 前記iOGNが、塩基、リボース、リン酸ジエステル、又はホスホロチオエート基に修飾を有する、請求項1に記載の方法。
  4. 前記iOGNがSEQ ID NO:2、3、4、5、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、18、19、20、21、22又は23に示される配列を有する、請求項1に記載の方法。
  5. 前記哺乳類がヒトである、請求項1に記載の方法。
  6. 前記iOGNが、TLR3に対して特異的な、モノクローナル抗体、抗体断片、代替的足場、タンパク、又はペプチドと連結している、請求項1に記載の方法。
  7. 少なくとも一つの前記iOGN及びTLR3活性の別の非iOGNモジュレーターを組み合わせて投与することを更に含む、請求項1に記載の方法。
  8. 前記非iOGNモジュレーターが、TLR3に対して特異的である、抗体、ミメティボディ(商標)コンストラクト、若しくは小分子、又は他のTLR受容体である、請求項7に記載の方法。
  9. 前記非iOGNモジュレーターが、TLR3のリガンドに特異的である、抗体、ミメティボディ(商標)コンストラクト、若しくは小分子、又は他のTLR受容体である、請求項7に記載の方法。
  10. 少なくとも一つの前記iOGN及び抗炎症剤を組み合わせて投与することを更に含む、請求項1に記載の方法。
  11. 少なくとも一つの前記iOGN及び抗菌剤を組み合わせて投与することを更に含む、請求項1に記載の方法。
  12. 少なくとも一つの前記iOGN及び抗ウイルス剤を組み合わせて投与することを更に含む、請求項1に記載の方法。
  13. 治療のために有効な量のTLR3 iOGNを、炎症状態の治療又は予防を必要とする患者に、炎症状態を治療又は予防するのに十分な時間にわたり投与することを含む、炎症状態の治療又は予防法。
  14. 前記炎症状態が感染に付随するものである、請求項13に記載の方法。
  15. 前記炎症状態が、膵臓炎、円形脱毛症、アトピー性皮膚炎、自己免疫性肝炎、ベーチェット病、肝硬変、肝繊維症、クローン病、限局性腸炎、炎症性白斑、多発性硬化症、天疱瘡/類天疱瘡、原発性胆汁性肝硬変、乾癬、強皮症、硬化性胆管炎、全身性紅斑性狼瘡、ループス腎炎、中毒性表皮壊死症、潰瘍性大腸炎、いぼ、肥厚性瘢痕、ケロイド、又はアセトアミノフェン誘発性障害である、請求項13に記載の方法。
  16. 治療のために有効な量のTLR3 iOGNを、壊死状態の治療又は予防を必要とする患者に、壊死状態を治療又は予防するのに十分な時間にわたり投与することを含む、壊死状態の治療又は予防法。
  17. 前記壊死状態が急性腎不全である、請求項16に記載の方法。
  18. 治療のために有効な量のTLR3 iOGNを、感染性疾患の治療又は予防を必要とする患者に、感染性疾患を治療又は予防するのに十分な時間にわたり投与することを含む、感染性疾患の治療又は予防法。
  19. 前記感染症が、炭疽病、クロストリジウム・ディフィシル(C. Difficile)感染、脳炎/髄膜炎、心内膜炎、C型肝炎、インフルエンザ/重症急性呼吸器症候群(SARS)、肺炎、敗血症、火傷性又は外傷性皮膚適応症(burn or trauma-related skin indications)、又は全身性炎症反応症(SIRS)である、請求項18に記載の方法。
  20. 治療のために有効な量のTLR3 iOGNを、心臓血管疾患の治療又は予防を必要とする患者に、心臓血管疾患を治療又は予防するのに十分な時間にわたり投与することを含む、心臓血管疾患の治療又は予防法。
  21. 前記心臓血管疾患が、動脈硬化、心筋梗塞又は脳卒中である、請求項21に記載の方法。
  22. 治療のために有効な量のTLR3 iOGNを、I型又はII型糖尿病の治療又は予防を必要とする患者に、I型又はII型糖尿病を治療又は予防するのに十分な時間にわたり投与することを含む、I型又はII型糖尿病の治療又は予防法。
  23. 治療のために有効な量のTLR3 iOGNを、がんの治療又は予防を必要とする患者に、がんを治療又は予防するのに十分な時間にわたり投与することを含む、がんの治療又は予防法。
  24. 前記がんが、急性白血病、乳がん、慢性白血病、結腸直腸癌、食道がん、胃がん、ホジキン病、肺がん、リンパ腫、黒色腫、多発性骨髄腫、非ホジキン病、子宮がん、膵臓がん、前立腺がん、非上皮性悪性腫瘍、腎細胞がん、頭頸部癌、又はウイルス誘発性がんである、請求項23に記載の方法。
  25. 治療のために有効な量のTLR3 iOGNを、リウマチ疾患の治療又は予防を必要とする患者に、リウマチ疾患を治療又は予防するのに十分な時間にわたり投与することを含む、リウマチ疾患の治療又は予防法。
  26. 前記リウマチ性疾患が、自己免疫性甲状腺炎、自己免疫性血管炎、円板状紅斑性狼瘡、ループス腎炎、変形性関節症、多発性軟骨炎、リウマチ性多発筋痛症(polymyalgia rheumatica)、乾癬性関節炎、関節リウマチ、全身性紅斑性狼瘡、又は全身性強皮症である、請求項25に記載の方法。
  27. 治療のために有効な量のTLR3 iOGNを、肺疾患の治療又は予防を必要とする患者に、肺疾患を治療又は予防するのに十分な時間にわたり投与することを含む、肺疾患の治療又は予防法。
  28. 前記肺疾患が、急性肺障害、急性呼吸窮迫症候群(ARDS)、急性喘息悪化、急性COPD悪化、特発性肺繊維症、又は類肉腫である、請求項27に記載の方法。
  29. 治療のために有効な量のTLR3 iOGNを、神経疾患の治療又は予防を必要とする患者に、神経疾患を治療又は予防するのに十分な時間にわたり投与することを含む、神経疾患の治療又は予防法。
  30. 前記神経疾患が、脳卒中、アルツハイマー型認知症、髄膜炎、脊髄障害、外傷、脱髄疾患、又は痛みである請求項29に記載の方法。
  31. SEQ ID NO:7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、18、19、20、21、22、又は23に示される配列を有するiOGN。
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