JP2011093916A - アルツハイマー病と他のβ−アミロイドタンパク原線維形成障害の治療のための低分子量ペプチド - Google Patents
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Abstract
【解決手段】式:Arg-Val-Ala-Val-Ile-Met-Gly-アミドのペプチドを含む医薬組成物。
【選択図】なし
Description
アルツハイマー病(AD)は、β−アミロイドタンパク質、Aβ又はβ/A4と呼ばれる39〜43アミノ酸ペプチドの沈着及び蓄積を特徴とする(Glenner and Wong, Biochem. Biophys. Res. Comm. 120: 885-890, 1984; Masters et al., Proc. Nat. Acad. Sci. U.S.A. 82; 4245-4249, 1985; Husby et al, Bull. WHO 71: 105-108, 1993)。Aβは、いくつかの選択的にスプライスされた変異体が存在する、β−アミロイド前駆体タンパク質(又はAPP)と呼ばれるより大きな前駆体タンパク質より派生する。最も豊富なAPPの形態には、695、751、及び770のアミノ酸からなるタンパク質が含まれる(Kitaguchi et al, Nature 331: 530-532, 1988; Ponte et al, Nature 331: 525-527, 1988; Tanzi et al, Nature 331: 528-530)。この低分子量(small)Aβペプチドは、ADの患者の脳にある「斑(plaque)」と呼ばれるアミロイド沈着物のコアを構成する主要成分である。さらに、ADは、ニューロン細胞質に異常に蓄積する対合らせんフィラメントからなる、無数の神経原線維の「もつれ」の存在を特徴とする(Grundke-Iqbal et al, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 83: 4913-4917, 1986; Kosik et al, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 83: 4044-4048, 1986; Lee et al, Science 251: 675-678, 1991)。AD脳に見出される他の主要なタイプの病変は、脳実質内と脳の外側に存在する髄膜管内の両方にある血管の壁におけるアミロイドの蓄積である。血管の壁に局在化するアミロイド沈着物は、脳血管アミロイド又はコンゴレッド親和性(congophilic)血管症と呼ばれる(Mandybur, J. Neuropath. Exp. Neurol. 45: 79-90, 1986; Pardridge et al, J. Neurochem. 49: 1394-1401, 1987)。故に、ADの病理学的な目印は、「斑」、「もつれ」、及び脳血管アミロイド沈着物の存在である。
アルツハイマー病は、高齢者の痴呆の主因であり、65歳の年齢を超える人口の5〜10%が罹患している(Jorm,「アルツハイマー病と関連障害の理解の手引き(A Guide to Understanding of Alzheimer's Disease and Ralated Disorders)」ニューヨーク大学出版局、ニューヨーク、1987年)。ADでは、記憶、注意、言語、及び推論のような認知プロセスに必須な脳の部分が変性する。遺伝型ADの中には発症が中年期であるものもあるが、より一般的には、症状が現れるのは、60歳代中期以降からである。今日4〜5百万のアメリカ人がADに罹患していて、この人々のうち半分強しか多くの異なる医療機関でケアを受けていない。ADや他の痴呆の罹患率は、65歳を過ぎると5年ごとに倍増して、最近の研究は、85歳以上の人々のほぼ50%がADの症状を有することを示している(「NIH AD進捗報告(NIH Progress Report on AD)」国立老化研究所、2000年)。米国の全人口のうち3300万人が65歳以上であり、これは、2025年までに5100万人へ上昇するだろう(「NIH AD進捗報告(NIH Progress Report on AD)」国立老化研究所、2000年)。米国におけるADの年間経済損失は、患者とその介護者の両方の医療費と損失賃金でみて、800〜1000億ドルと推定される(「NIH AD進捗報告(NIH Progress Report on AD)」国立老化研究所、2000年)。
本出願は、米国特許出願09/938,275号(2001年8月22日出願)の一部継続出願である米国特許出願09/962,955号(2001年9月24日出願)の一部継続出願であり、そのいずれの本文及び図面も、本明細書に完全に示されるかのように、参照により本出願へ組み込まれる。
Y−(X−aa)−Z
[式中:(X−aa)は、本質的に
式中、Y−は、別のアミノ酸、N−アシル化アミノ酸、ペプチド、N−アシル化ペプチド、又は水素であり得るアミノ末端(N末端)修飾基、又は他の既知のN末端修飾化合物であり;
式中、Zは、水素、アミノ酸、C−アミド化アミノ酸、ペプチド、C−アミド化ペプチドからなる群より選択されるカルボキシル末端(C末端)修飾基、又は他の既知のC末端修飾基である]を有する。
上記に規定されるが、
本開示における好ましい有効なペプチド断片は、
また開示するのは、配列群A、B、又はCのN−メチル化類似体の使用であり、生じるペプチドが純粋にαN−メチル化アミド結合、又は一部αN−メチル化又は交互のαN−メチル化及び非αN−メチル化アミド結合を有するように、αN−メチル化又はL−アミノ酸(好ましくは、メチル化アミノ酸)を合成の間独占的に、又は部分的に使用することが含まれる。好ましい化合物は、ペプチド骨格中のアミド結合の少なくとも1つがN−メチル化されて、ペプチド自身がβシート形成することを妨げるように修飾されたアミド結合のある配列群A、B、又はCより選択される。
開示する治療薬により対処される重要なAβアミロイド症は、アルツハイマー病である。開示化合物の好ましい治療有効量は、約10μg〜約50mg/kg体重/日の範囲、そしてより好ましくは、約100μg〜約10mg/kg体重/日の範囲の投与量である。
ペプチドの製造
本明細書に開示するペプチドは、L及びD−アミノ酸の両方の型で生成した。さらに、アルツハイマー病と関連障害におけるAβ原線維形成の治療用の潜在的な治療ペプチドとしての使用のために、先端切断(truncated)ペプチドとペプチド類似体を組み立てた。これらのペプチドは、好ましくは慣用的に合成する。例えば、L及びD−ペプチドは、当業者に知られた、Advanced ChemTech Model 396多重ペプチド合成機(ケンタッキー州ルイスビル)のようなペプチド合成機で、製造業者により0.025ミリモルスケール合成用に確立された自動化プロトコールを使用して合成した。4倍過剰の2−(1H−ベンゾトリアゾール−1−イル)−1,1,3,3−テトラメチルウロニウムヘキサフルオロリン酸塩(HBTU)/N,N−ジイソプロピルエチルアミン(DIEA)/HOBt/FMOC−AAを30分間、続いて4倍過剰のDIC/HOBt/FMOC−AAを45分間使用するすべてのサイクルで二重カップリングを実施した。
実施例2
CD分光偏光法により評価される、アルツハイマー原線維βシート二次構造の12〜13マーペプチドによる破壊
実施例1に概説した合成ペプチドの存在又は非存在下でのAβ42の円二色性(CD)スペクトルを、0.5mmパス長さ石英キュベットを使用するJASCO 810分光偏光計で、190〜260nmの範囲にわたり25℃で記録した。この機器は、(+)ショウノウスルホン酸の水溶液で較正した。次いで、この機器を、5nmの帯域幅、32秒の応答時間、0.5nmのデータピッチ、及び10nm/分のスキャン速度でデータを採取するように設定した。各CDスペクトルは、それぞれ別々の反復溶液より撮った、5つのスペクトルの平均であった。このCD結果は、バックグラウンドの溶媒スペクトル及び/又は試験ペプチドスペクトルの控除後のAβ42のモル残留楕円率(MRE)として報告した。この試験では、TPBSF(10% TFE,150mM NaF,50mM HNaPO4,pH7.4)中の原線維Aβ42(0.1mg/ml)を、様々な12〜13マーペプチドの存在及び非存在下に1:2のAβ42:ペプチド(重量/重量)比で、37℃で3日間インキュベートした後で、CDスペクトルを記録した。βシート構造の破壊百分率は、対応するブランク値を差し引いた後で、Aβ42単独と比較した218nmでの負の楕円率の損失百分率を計算することによって決定した。
チオフラビンTフルオロメトリーにより評価される、アルツハイマーAβ原線維の12〜13マーペプチドによる破壊
実施例1に概説したように合成した様々なペプチドについて、多様な in vitro アッセイを使用して、潜在的なAβアミロイド破壊活性を試験した。1つのそのようなアッセイである、アミロイド原線維の量を測定するチオフラビンTフルオロメトリー(Le Vine III, Protein Sci. 2: 404-410, 1993; Amyloid: Int. J. Exp. Clin. Invest. 2: 1-6, 1995; Naiki and Nakakuki, Lab. Invest., 74: 373-383, 1996; Castillo et al, J. Neurochem. 69: 2452-2465, 1997)を使用して、Aβ42アミロイド原線維を破壊することが可能な合成ペプチドを同定した。これらの試験では、0.1mg/mlのAβ42(Bachem Inc)を、単独で、又はTPBSF(10% TFE,150mM NaF,50mM HNaPO4,pH7.4)中0.2mg/mlのペプチド(1:2のAβ:ペプチド重量比で)の存在下に、ミクロ遠心管において37℃で3日間(同一3検体で)インキュベートした。3日目に、解析用に50μlのアリコートを取り、62mM NaPO4(pH6.0)中の125μMチオフラビンTの200μlアリコートを加えて、100μMの最終チオフラビンT濃度と62mMのNaPO4を得た。480nmでの蛍光放射を、450nmの励起波長でマイクロプレート96ウェルフルオロメーター(Labsystem)において測定した。すべての定量で、チオフラビンT試薬の存在下でのペプチドにより放出される蛍光は、すべての関連した読取り値よりいつでも差し引いた。これまでの試験は、原線維Aβ42の上昇濃度は、100μMチオフラビンTの存在下に蛍光の比例した増加をもたらすことを示し、このチオフラビンT濃度でのあらゆる不均衡な内部フィルター効果の存在を排除する(Castillo et al. J. Neurochem. 69: 2452-2465, 1997)。
CD分光偏光法により評価される、アルツハイマー原線維βシート二次構造の6〜9マーペプチドによる破壊
円二色性(CD)分光偏光法は、Aβ原線維のβシート二次構造を破壊する所与のペプチドの有効性を決定するのに使用する別の in vitro 技術である。合成ペプチドの存在又は非存在下でのAβ42のCDスペクトルを、0.5mmパス長さ石英キュベットを使用するJASCO−810分光偏光計で、190〜260nmの範囲にわたり25℃で記録した。この機器は、(+)ショウノウスルホン酸の水溶液で較正した。次いで、この機器を、5nmの帯域幅、32秒の応答時間、0.5nmのデータピッチ、及び10nm/分のスキャン速度でデータを採取するように設定した。各CDスペクトルは、それぞれ別々の反復溶液より撮った、5つのスペクトルの平均であった。このCD結果は、バックグラウンドの溶媒スペクトル及び/又は試験ペプチドスペクトルの控除後のAβ42のモル残留楕円率(MRE)として報告した。この試験では、TPBSF(10% TFE,150mM NaF,50mM HNaPO4,pH7.4)中の原線維Aβ42(0.1mg/ml)を、様々なペプチドの存在及び非存在下に1:2のAβ42:ペプチド(重量/重量)比で、37℃で3日間インキュベートした後で、CDスペクトルを記録した。βシート構造の破壊百分率は、対応するブランク値を差し引いた後で、Aβ42単独と比較した218nmでの負の楕円率の損失百分率を計算することによって決定した。
チオフラビンTフルオロメトリーにより評価される、アルツハイマーAβ原線維の6〜9マーペプチドによる破壊
アミロイド原線維の量を測定するチオフラビンTフルオロメトリー(Le Vine III, Protein Sci. 2: 404-410, 1993; Amyloid: Int. J. Exp. Clin. Invest. 2: 1-6, 1995; Naiki and Nakakuki, Lab. Invest., 74: 373-383, 1996; Castillo et al, J. Neurochem. 69: 2452-2465, 1997)も使用して、Aβ42アミロイド原線維を破壊することに関する6〜9マーペプチドの有効性を決定した。これらの試験では、0.1mg/mlのAβ42(Bachem Inc)を、単独で、又はTPBSF(10% TFE,150mM NaF,50mM HNaPO4,pH7.4)中0.2mg/mlのペプチド(1:2のAβ:ペプチド重量比で)の存在下に、ミクロ遠心管において37℃で3日間(同一3検体で)インキュベートした。3日目に、解析用に50μlのアリコートを取り、62mM NaPO4(pH6.0)中の125μMチオフラビンTの200μlアリコートを加えて、100μMの最終チオフラビンT濃度と62mMのNaPO4を得た。480nmでの蛍光放射を、450nmの励起波長でマイクロプレート96ウェルフルオロメーター(Labsystem)において測定した。すべての定量で、チオフラビンT試薬の存在下でのペプチドにより放出される蛍光は、すべての関連した読取り値よりいつでも差し引いた。これまでの試験は、原線維Aβ42の上昇濃度は、100μMチオフラビンTの存在下に蛍光の比例した増加をもたらすことを示し、このチオフラビンT濃度でのあらゆる不均衡な内部フィルター効果の存在を排除する(Castillo et al. J. Neurochem. 69: 2452-2465, 1997)。
6〜9マーペプチドのアルツハイマーAβ42原線維への結合
基質結合Aβ42へ結合する様々なペプチドの能力を、質量選択検出器付属の高速液体クロマトグラフィー(HPLC/MSD;Agilent 1100 HPLCシステム)を使用して、未結合ペプチド分画の決定とともに、固相結合アッセイにより決定した。Phenomenex製のSynergi−Max RP(2x0.4cm;2μm)カラムを1ml/分の流速と、1%ギ酸を含有する水中0〜60%アセトニトリルの勾配で5.5分にわたり使用するHPLCにおいてペプチドを分割した。ペプチドは、MSD SL(Agilent)を使用するカラムより流出するときに検出した。MSDは、以下のように設定した:200〜1200Daのスキャン形式での陽イオンモニタリング;切断電圧、150;乾燥気体フロー、13L/分のN2;ネブライザー圧、45psi;乾燥気体温度、350℃;及びキャピラリー電圧、3500ボルト。
が含まれる。DP−036とDP−066は、基質結合性Aβ42に対する>40%結合を明示したが、DP−064とDP−080は>30%結合を明示して、DP−072とDP−073は>20%結合を明示した(図75)。
CD分光偏光法により評価される、アルツハイマー原線維βシート二次構造の6〜9マーペプチドによる破壊
円二色性(CD)分光偏光法は、Aβ原線維のβシート二次構造を破壊する所与のペプチドの有効性を決定するのに使用する別の in vitro 技術である。合成6〜9マーペプチドの存在又は非存在下でのAβ42のCDスペクトルを、0.5mmパス長さ石英キュベットを使用するJASCO−810分光偏光計で、190〜260nmの範囲にわたり25℃で記録した。この機器は、(+)ショウノウスルホン酸の水溶液で較正した。次いで、この機器を、5nmの帯域幅、32秒の応答時間、0.5nmのデータピッチ、及び10nm/分のスキャン速度でデータを採取するように設定した。各CDスペクトルは、それぞれ別々の反復溶液より撮った、5つのスペクトルの平均であった。このCD結果は、バックグラウンドの溶媒スペクトル及び/又は試験ペプチドスペクトルの控除後のAβ42のモル残留楕円率(MRE)として報告した。この試験では、TPBSF(10% TFE,150mM NaF,50mM HNaPO4,pH7.4)中の原線維Aβ42(0.1mg/ml)を、様々な6〜9マーペプチドの存在及び非存在下に1:2のAβ42:ペプチド(重量/重量)比で、37℃で3日間インキュベートした後で、CDスペクトルを記録した。
図53Aは、0.1mg/mlのAβ42の3日のインキュベーション後のCDスペクトルを示す(実線)。218nmでの負の楕円率と195nmでの正の楕円率は、いずれもβシート二次構造の存在を示す。図53Aにはまた、0.2mg/mlのDP−073の存在下にある0.1mg/mlのAβ42の3日のインキュベーション後の、ペプチドDP−073のスペクトルで補正したCDスペクトルがある(点線)。218nmでの負の楕円率の、DP−073の存在下での有意な損失は、Aβ42におけるβシート構造の損失を示す。図53Bは、正の楕円率と200nmでの最大値がある、0.2mg/mlのDP−073単独のCDスペクトルを示し(点線)、βシート構造をほとんど含有しないアミノ酸ペプチドと一致した逆(inverted)ランダムコイルを示す。図53Bにはまた、比較用に、0.1mg/mlのAβ42の3日のインキュベーション後のCDスペクトルを示す(実線)。
CD分光偏光法により評価される、アルツハイマー原線維βシート二次構造の6〜9マーペプチドによる用量依存的な破壊
円二色性(CD)分光偏光法は、Aβ原線維のβシート二次構造を破壊する所与のペプチドの有効性を決定するのに使用する別の in vitro 技術である。合成6〜9マーペプチドの存在又は非存在下でのAβ42のCDスペクトルを、0.5mmパス長さ石英キュベットを使用するJASCO−810分光偏光計で、190〜260nmの範囲にわたり25℃で記録した。この機器は、(+)ショウノウスルホン酸の水溶液で較正した。次いで、この機器を、5nmの帯域幅、32秒の応答時間、0.5nmのデータピッチ、及び10nm/分のスキャン速度でデータを採取するように設定した。各CDスペクトルは、それぞれ別々の反復溶液より撮った、5つのスペクトルの平均であった。このCD結果は、バックグラウンドの溶媒スペクトル及び/又は試験ペプチドスペクトルの控除後のAβ42のモル残留楕円率(MRE)として報告した。この試験では、TPBSF(10% TFE,150mM NaF,50mM HNaPO4,pH7.4)中の原線維Aβ42(0.1mg/ml)を、様々なペプチドの存在及び非存在下に1:0.1、1:1、1:2、及び1:10のAβ42:ペプチド(重量/重量)比で、37℃で3日間インキュベートした後で、CDスペクトルを記録した。
図63Aは、0.1mg/mlのAβ42の3日のインキュベーション後のCDスペクトルを示す(青線)。218nmでの負の楕円率と195nmでの正の楕円率は、いずれもAβ42におけるβシート構造の存在を示す。図63Aにはまた、0.01、0.1、0.2、及び0.5mg/mlのペプチドDP−073の存在下にある0.1mg/mlのAβ42の3日のインキュベーション後の(ペプチドDP−073のスペクトルで補正した)CDスペクトルがある。218nmでの負の楕円率の有意な損失は、Aβ42におけるβシート構造の損失を示す。用量依存的な効果は、0.2mg/ml以下でのみ観察される。0.5mg/mlのペプチドDP−073では、この傾向が止まって、経過を逆転させる。これは、おそらくはきわめて高い濃度の試験ペプチドにより入射光の有意な吸収を引き起こすためであろう。図63Bは、正の楕円率と200nmでの最大値がある、0.01、0.1、0.2、及び0.5mg/mlのペプチドDP−073単独のCDスペクトルを示し、βシート構造がほとんどないD−アミノ酸ペプチドと一致した逆ランダムコイルを示す。しかしながら、高濃度(0.5mg/ml)では、逆βシート構造が観察される。図63Bにはまた、比較用に、0.1mg/mlのAβ42の3日のインキュベーション後のCDスペクトルを示す(青線)。
ペプチドのヒト血清における安定性
潜在的な治療用又は医薬候補品の望ましい特性は、血中の酵素による分解に抵抗し、その標的に達する十分な時間を有する能力である。配列群A、B、又はCのペプチドの安定性を決定するために使用する in vitro アッセイの1つは、これらのペプチドをヒト血清においてインキュベートして、インタクトなペプチド(とあり得る分解)のレベルを様々な時点で決定することによる。様々なペプチドの50μlアリコートを700μlのヒト血清へ(同一3検体の試料で)加えた。次いで、100μlのアリコートを0、2、4、6、24、及び32時間で取ってから、直ちに200μlのエタノール(又は20μlのトリフルオロ酢酸又は300μlのメタノール)を加えて、14,000xg(Eppendorf)で10分間遠心分離した。次いで、LC/MS(Agilent HPLC/MS SL1100シリーズ)を使用して、上清中のインタクトペプチドのレベルを定量した。1価、2価、及び3価の電荷ペプチドイオンに対応する質量でのSIMモード陽イオンモニタリングを使用して、HPLCから流出するときに各ペプチドをMSによりモニタリングした。生じるイオンクロマトグラム中のピークを積分して、各試料中の全体イオン存在度を得た。次いで、それぞれの血清インキュベーション時点での全体イオン存在度の同一3検体定量の平均を血清インキュベーション時間の関数としてプロットした。体内のほとんどのペプチド分解酵素は、すべてL−アミノ酸より構成される天然ペプチドを認識する。本ペプチドはD−アミノ酸からなるので、生体液中のその分解は、本実施例と以下の図に明示されるように、遅延される可能性がある。
図1a〜kは、5〜13マーのペプチド、DP1−18、LP19−25、DP26−80、及びLP81のペプチド配列及び図面である。
1つの治療上の応用は、アルツハイマー病、ダウン症候群、及びAβ原線維形成が関与する他のアミロイド障害において、配列群A、B、又はCのペプチドをAβの結合剤又は隔離剤(sequesters)、Aβアミロイド原線維形成の阻害剤、Aβアミロイド原線維沈着の阻害剤、Aβアミロイド原線維蓄積及び/又は存続の阻害剤として使用することである。
好ましい態様では、配列群A、B、及びCのペプチド、その断片、類似体、及び誘導体をアミロイド阻害性の治療薬剤として使用する。配列群A、B、及びCのペプチド、その断片、類似体、及び誘導体は、標準技術を利用して(即ち、自動合成機を使用して)合成することができる。好ましい態様では、所与の患者において、Aβアミロイドへ結合するか又はそれを隔離し、Aβアミロイドの形成、沈着、蓄積、及び/又は存続を阻害するために特定の配列群A、B、及びCのペプチド、その断片、類似体、及び誘導体を使用することができる。同様に、別の好ましい態様では、配列群A、B、又はCのペプチド、その断片、類似体、及び誘導体(上記に記載のような)に対して作製した抗イディオタイプ抗体を、所与の患者においてAβアミロイドを破壊するか又はその形成、沈着、蓄積、及び/又は存続を阻害することができる潜在的なAβ結合又は隔離抗体としてヒト患者へ投与してよい。
血液脳関門透過可能な薬物は、一般の中枢神経系薬の望ましい特徴である。しかしながら、開示する態様は、企図される目的(即ち、アルツハイマー病や他のアミロイド症の有効な治療)を達成するのに血液脳関門透過性の必要条件を必ずしも満たす必要はない。配列群A、B、又はCの化合物、その断片、類似体、誘導体と抗イディオタイプ抗体によるAβの末梢隔離は、脳から末梢循環へのAβの移動、脳Aβを枯渇させること、脳Aβアミロイド原線維形成を阻害すること、及び/又は前形成された脳Aβアミロイド原線維の分解を引き起こすことをもたらすだろう。これは、Aβが脳血液関門を自由に通過するという、先の研究で証明された事実による(Poduslo et al., Neurobiol. Dis. 4: 27-34, 1997; Ghilardi et al., Neuroreport 17: 2607-11, 1996; Pluta et al., Neuroreport 7: 1261-51996, 1996; Zlokovic, Neurobiol Dis. 4: 23-6, 1996)。
開示する方法では、Aβアミロイドを開示ペプチドと in vitro 又は in vivo のいずれで接触させてもよい。このように、用語「と接触させる」には、ペプチド及び抗イディオタイプ抗体のAβアミロイド調製物との in vitro インキュベーションと、Aβアミロイドが存在する部位へのペプチド及び抗イディオタイプ抗体の in vivo 送達の両方が含まれると企図される。ペプチドと抗イディオタイプ抗体がAβアミロイドと相互作用するので、それらは、Aβアミロイドを in vitro 又は in vivo のいずれかで検出するために使用することができる。故に、本化合物は、生物学的試料中又は in vivo での被検者中のAβアミロイドの存在又は非存在を検出するための診断薬剤として使用してもよい。さらに、本化合物を使用するAβアミロイドの検出を使用して、被検者においてAβアミロイド症を診断することができる。
Claims (4)
- 式:Arg-Val-Ala-Val-Ile-Met-Gly-アミド
のペプチドを含む医薬組成物。 - ペプチドの個別アミノ酸がL又はD−アミノ酸のいずれでもよい、請求項1の医薬組成物。
- 医薬的に許容される担体、希釈剤、又は賦形剤をさらに含んでなる、請求項1または2の医薬組成物。
- ペプチド中のアミノ酸の1以上がN−メチル化されている、請求項1〜3のいずれかに記載の医薬組成物。
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