JP2014132864A - Neurodegenerative disease biomarker for multiple sclerosis - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、神経変性疾患の存在を検出するための検査診断および同疾患の治療標的として有用なマイクロRNA(miRNA)に関する。 The present invention relates to a microRNA (miRNA) useful as a diagnostic test for detecting the presence of a neurodegenerative disease and a therapeutic target for the disease.
認知症を含む神経変性疾患は、一般に進行性であり、脳神経細胞の不可逆的な変性を伴うことから、早期に診断し治療を開始することが重要である。しかし、現時点では有効なバイオマーカーが確立されておらず、血清学的検査方法を用いた診断法は確立されておらず、また確実な治療法も確立されていない。その結果、難治性で、日常生活が破壊される状況となり、患者本人の肉体的負担のみならず、家族にも多大の負担を来している。神経変性疾患は患者本人だけでなく、介護者にも多大な負担が及び、社会全体の活力の大きな損失につながるという実態がある。超高齢化社会が進む我が国では、神経変性疾患対策が国家的な重要課題となってきている。すなわち、(1)高齢化社会における医療福祉行政の基幹的課題であること、(2)認知症による膨大な経済的損失(年間5兆円相当)を軽減すること、(3)医療イノベーションで日本発の革新的治療法の開発を推進し、日本の医薬品輸入赤字(2兆円超)を解消すること、(4)国の5ヵ年計画(2012)で対策が必要な重点疾患(がん、難病・希少疾病、肝炎、感染症、糖尿病、脳心血管疾患、精神神経疾患、小児疾患)に指定されていること、などである。このように、新たなバイオマーカーの開発、検査診断薬の開発、治療薬・治療法の開発が緊急の課題となっている。 Since neurodegenerative diseases including dementia are generally progressive and involve irreversible degeneration of brain neurons, it is important to diagnose early and start treatment. However, an effective biomarker has not been established at present, a diagnostic method using a serological test method has not been established, and a reliable treatment method has not been established. As a result, it is refractory and the situation in which daily life is destroyed, not only the physical burden of the patient himself, but also a great burden on the family. Neurodegenerative diseases are not only for patients themselves but also for caregivers, and there is a real situation that leads to a great loss of vitality for the whole society. In Japan, where a super-aging society is advancing, countermeasures against neurodegenerative diseases have become an important national issue. That is, (1) It is a fundamental issue of medical welfare administration in an aging society, (2) To reduce huge economic loss due to dementia (equivalent to 5 trillion yen per year), (3) Japan through medical innovation Promote the development of innovative treatments from Japan, eliminate the import deficit in Japan (over 2 trillion yen), and (4) focus diseases (cancer, It is designated as intractable disease / rare disease, hepatitis, infection, diabetes, cerebrocardiovascular disease, neuropsychiatric disease, pediatric disease). Thus, the development of new biomarkers, the development of diagnostic reagents, and the development of therapeutic drugs and treatment methods are urgent issues.
検査診断法については、疾患関連バイオマーカーが特定され、血清学的診断法により簡便に早期の診断及び病態のモニタリングが実施できるようになれば、早期治療が可能となり、多くの患者の不可逆的なダメージを最小限に抑えることが可能となる。早期診断が可能となれば、患者だけでなく介護者のQOLの向上、ひいては超高齢化を迎えた日本社会全体の活力の維持にも大きく貢献することは間違いない。治療法に関しては、病態改善薬のみならず、進行抑制薬も十分に医療上の意義が高く、そのためのバイオマーカーの神経機能への関与の解析も重要である。 With regard to laboratory diagnostic methods, if disease-related biomarkers are identified and serological diagnostic methods enable simple early diagnosis and monitoring of pathological conditions, early treatment becomes possible, and many patients are irreversible. Damage can be minimized. If early diagnosis becomes possible, there is no doubt that it will greatly contribute to improving the QOL of not only patients but also caregivers, and thus maintaining the vitality of the entire Japanese society that has become super-aged. Regarding the treatment method, not only the pathologic-improving drug but also the progression inhibitor is sufficiently medically significant, and it is important to analyze the involvement of the biomarker in the nerve function.
神経変性疾患の発症や病態に関わる生体内因子は、遺伝子から細胞まで広く研究されているが、未解明な部分が非常に多く、未だに診断や治療につながる有用なバイオマーカーは見出されていない。難治性神経変性疾患のうち、多発性硬化症(Multiple Sclerosis:MS)は、中枢神経系の慢性炎症性脱髄疾患であり、時間的・空間的に病変が多発するのが特徴である。通常、詳細な病歴聴取や経時的な神経学的診察により時間的・空間的な病変の多発性を証明し、他の疾患を否定することで診断が確定する。MSに特異的な初発症状はないが、視力障害が比較的多く、球後視神経炎の20%位は多発性硬化症に発展する。MSの全経過中にみられる主たる症状は視力障害、複視、小脳失調、四肢の麻痺(単麻痺、対麻痺、片麻痺)、感覚障害、膀胱直腸障害、歩行障害等であり、脳の病変部位によって異なる。脳のMRI画像では、病変は脳室周囲に接して好発し、特に第4脳室周囲の病変は、小脳症状や脳幹部の症状を示すことが多く、小脳症状としては躯幹失調、四肢の運動失調、企図振戦を特徴とする。原因は不明で、診断も臨床症状によるところが大きいため、早期診断に有用なバイオマーカーの開発が緊急の課題となっている。 In vivo factors related to the onset and pathogenesis of neurodegenerative diseases have been extensively studied from genes to cells, but there are so many unexplained parts, and no useful biomarkers have yet been found to lead to diagnosis or treatment . Among refractory neurodegenerative diseases, multiple sclerosis (MS) is a chronic inflammatory demyelinating disease of the central nervous system and is characterized by frequent lesions in time and space. The diagnosis is usually confirmed by proving the multiple occurrences of temporal and spatial lesions through detailed medical history and temporal neurological examination and denying other diseases. Although there are no initial symptoms specific to MS, visual impairment is relatively high, and about 20% of retrobulbar optic neuritis develops into multiple sclerosis. The main symptoms seen during the entire course of MS are vision impairment, double vision, cerebellar ataxia, limb paralysis (monoplegia, paraplegia, hemiplegia), sensory disturbance, bladder rectal disorder, gait disturbance, etc., brain lesions It depends on the part. In MRI images of the brain, lesions frequently occur around the ventricle. Especially, lesions around the fourth ventricle often show cerebellar symptoms or brain stem symptoms. Characterized by ataxia and intention tremor. Because the cause is unknown and the diagnosis depends largely on clinical symptoms, the development of biomarkers useful for early diagnosis has become an urgent issue.
近年、生体内因子の重要な因子として、マイクロRNA(miRNAと略す)が注目されている。miRNAは、約22塩基の蛋白質非翻訳RNA(small non-coding RNA)であり、ヒトには約1000種類以上存在することが示唆されている。miRNAは生体内でさまざまな遺伝子の発現抑制を行う分子として注目されている。ゲノム上には各miRNA遺伝子の領域が存在し、RNAポリメラーゼIIによって転写され、約数百塩基のmiRNA初期転写産物が形成される。miRNA初期転写産物は核内でDrosha、細胞質内でDicerと呼ばれる2種類のRNase III酵素によってプロセシングされ、成熟miRNAが形成される。成熟miRNAは制御タンパク質複合体(RNA-induced silencing complex:RISC)と協調しつつ、相補的配列をもつ複数のターゲット遺伝子のmRNAと相互作用し、遺伝子の発現を抑制することが知られている。 In recent years, microRNA (abbreviated as miRNA) has attracted attention as an important factor of in vivo factors. miRNA is a protein non-coding RNA of about 22 bases, and it has been suggested that there are about 1000 or more types in humans. miRNA attracts attention as a molecule that suppresses the expression of various genes in vivo. A region of each miRNA gene exists on the genome and is transcribed by RNA polymerase II to form a miRNA initial transcription product of about several hundred bases. The miRNA initial transcript is processed by two RNase III enzymes called Drosha in the nucleus and Dicer in the cytoplasm to form mature miRNA. It is known that a mature miRNA interacts with mRNAs of a plurality of target genes having complementary sequences while cooperating with a regulatory protein complex (RNA-induced silencing complex: RISC) to suppress gene expression.
miRNAはヒト疾患に広く関連が示唆されているが、特にがんとmiRNAの関係に関して、様々な臓器において正常組織とがん組織で多くのmiRNAの発現様式が異なる事から、発がん過程へのmiRNA発現異常の関与が強く示唆されている。すなわち、腫瘍抑制的miRNAの発現低下あるいは発がん促進的miRNAの発現上昇がヒト発がん過程に関与している可能性が強く示唆されている(非特許文献1)。miRNAの産業上の利用に関しても、もっぱらがんの領域での利用が主体であるが、ようやく各種疾患に対する創薬への利用が報告され始めてきた(非特許文献2)。
血中に存在するmiRNAを疾患関連バイオマーカーとして、検査診断に利用できることも、がん(非特許文献3)や心疾患(非特許文献4)で報告されている。
神経疾患分野においては、血液よりも、中枢神経系の脳脊髄液(cerebrospinal fluid:CSF)に存在するmiRNAが診断学的な意味があることが報告され、たとえば、多発性硬化症(multiple sclerosis:MS)では、miR-922、miR-181c、miR-633などがその候補として報告されている(非特許文献5)。また一方で、損傷後の神経の再生にmiRNAを利用する方法(特許文献1)や多能性ストローマ細胞のニューロン分化を刺激する方法(特許文献2)が報告されている。
Although miRNA has been suggested to be widely related to human diseases, the expression of many miRNAs differs between normal and cancerous tissues in various organs, particularly regarding the relationship between cancer and miRNA. The involvement of abnormal expression is strongly suggested. That is, it has been strongly suggested that a decrease in tumor suppressor miRNA expression or an increase in carcinogenic miRNA expression may be involved in the human carcinogenesis process (Non-patent Document 1). Regarding the industrial use of miRNA, it is mainly used in the field of cancer, but finally its use for drug discovery for various diseases has begun to be reported (Non-patent Document 2).
It has also been reported in cancer (Non-patent Document 3) and heart disease (Non-patent Document 4) that miRNAs present in blood can be used for disease diagnosis as a disease-related biomarker.
In the field of neurological diseases, it has been reported that miRNA present in the cerebrospinal fluid (CSF) of the central nervous system has a diagnostic significance rather than blood, for example, multiple sclerosis: MS) reports miR-922, miR-181c, miR-633, and the like as candidates (Non-Patent Document 5). On the other hand, a method of using miRNA for regeneration of nerves after injury (Patent Document 1) and a method of stimulating neuronal differentiation of pluripotent stromal cells (Patent Document 2) have been reported.
神経変性疾患の病理は、神経細胞の委縮・脱落や組織破壊、脱髄、再生など多彩であり、特に多くのmiRNAの関与が想定される。神経細胞変性という共通の現象では、各種神経変性疾患で共通的なmiRNAの関与も想定されるが、MSにおいては自己免疫疾患という側面もあり、免疫系のmiRNAの関与も想定される。
検査試料としては、CSFよりは血漿が、採取時の患者負荷も少なく簡便で利用性が高い。加えて、臨床検査が最終的な診断の補助的役割を果たすことからは、神経変性疾患に共通性の高いバイオマーカーを血液検査で検出することが、極めて実用性が高いと考えられる。ただし、この場合でも、神経変性疾患である以上、血液とCSFとの整合性のあることが望ましい。
しかしながら、従来、血液検査で共通的に一次スクリーニングに適した神経変性疾患関連バイオマーカーという観点からのmiRNAの探索はほとんど行われていない。特に進行性疾患で早期の診断が重要である、MSでは、血液検査でも利用でき、神経変性の兆候をいち早く検出できる簡便な、miRNAを利用した検査診断あるいは創薬に有用な疾患バイオマーカーの開発が切望されている。
There are various pathologies of neurodegenerative diseases such as neuronal atrophy / deletion, tissue destruction, demyelination, and regeneration, and it is particularly assumed that many miRNAs are involved. In the common phenomenon of neuronal degeneration, the involvement of miRNA common to various neurodegenerative diseases is assumed, but in MS, there is also an aspect of autoimmune disease, and the involvement of miRNA of the immune system is also assumed.
As a test sample, plasma is more convenient than CSF because it has a low patient burden at the time of collection and is convenient. In addition, since clinical tests play an auxiliary role in the final diagnosis, it is considered highly practical to detect biomarkers that are highly common to neurodegenerative diseases by blood tests. However, even in this case, as long as it is a neurodegenerative disease, it is desirable that blood and CSF be consistent.
However, the search of miRNA from the viewpoint of a neurodegenerative disease related biomarker suitable for primary screening in blood tests is rarely performed. Development of a disease biomarker useful for diagnostic diagnosis or drug discovery using miRNA, which can be used in blood tests and can quickly detect signs of neurodegeneration, especially for early diagnosis of progressive disease. Is anxious.
上記のとおり、MSに対する検査法や治療法は確立しておらず、医療上の大きな課題になっている。疾患に関与すると言われているmiRNAの神経変性疾患におけるバイオマーカーとなり得るmiRNAを見出し、その利用方法を確立すれば、新しい検査診断法、病態モニタリング法、さらには治療薬への応用が可能となる。
本発明の目的は、神経変性疾患の検査と治療に対するmiRNAの利用であり、特にMSを含む神経変性疾患に共通的あるいは個別的なバイオマーカーとなるmiRNAを臨床検査や病態モニタリング、さらには治療法へ応用することである。
As described above, no examination method or treatment method for MS has been established, which is a major medical problem. If miRNA that can be used as a biomarker for neurodegenerative diseases of miRNA that is said to be involved in diseases is found and its usage is established, it will be possible to apply it to new diagnostic methods, pathological monitoring methods, and therapeutic drugs. .
The object of the present invention is the use of miRNA for the examination and treatment of neurodegenerative diseases. In particular, miRNA that is a common or individual biomarker for neurodegenerative diseases including MS is clinically examined, monitored for pathological conditions, and further treated. It is to apply to.
本発明は、以下の発明に関する:
[1]被験者から採取した試料中のmiRNAを測定する工程を含み、前記miRNAが表1に記載のmiRNAの少なくとも1つである、神経変性疾患の検出方法。
[2]神経変性疾患が多発性硬化症である、[1]の検出方法。
[3]神経変性疾患に対する治療を行った対象から試料を採取する工程、および前記試料中のmiRNAを測定する工程を含み、前記miRNAが表1に記載のmiRNAの少なくとも1つである、前記治療効果の判定方法。
[4]表1に記載のmiRNAの少なくとも1つの全長あるいは一部を有効成分とする医薬組成物。
[5]表1に記載のmiRNAの少なくとも1つを抑制するオリゴヌクレオチドを有効成分とする医薬組成物。
[6]表1に記載したmiRNAの少なくとも1つの発現を指標とする、神経変性疾患の治療薬をスクリーニングする方法。
[7]表1に記載したmiRNAの少なくとも1つの標的遺伝子の遺伝子産物を指標とする、神経変性疾患の治療薬をスクリーニングする方法。
The present invention relates to the following inventions:
[1] A method for detecting a neurodegenerative disease, comprising a step of measuring miRNA in a sample collected from a subject, wherein the miRNA is at least one of the miRNAs described in Table 1.
[2] The detection method of [1], wherein the neurodegenerative disease is multiple sclerosis.
[3] The treatment comprising the steps of collecting a sample from a subject treated for a neurodegenerative disease and measuring the miRNA in the sample, wherein the miRNA is at least one of the miRNAs listed in Table 1. How to determine the effect.
[4] A pharmaceutical composition comprising at least one full length or a part of the miRNA listed in Table 1 as an active ingredient.
[5] A pharmaceutical composition comprising as an active ingredient an oligonucleotide that suppresses at least one of the miRNAs described in Table 1.
[6] A method for screening a therapeutic agent for a neurodegenerative disease using as an index the expression of at least one of the miRNAs listed in Table 1.
[7] A method for screening for a therapeutic agent for a neurodegenerative disease using the gene product of at least one target gene of miRNA described in Table 1 as an index.
本発明の検出方法によれば、簡便な遺伝子検査方法により、神経変性疾患、特にMSを検出することができる。また、本発明におけるmiRNAを同疾患の検査診断並び治療に利用することができる。さらに、同疾患の治療薬となる化合物のスクリーニングに利用することができる。 According to the detection method of the present invention, neurodegenerative diseases, particularly MS, can be detected by a simple genetic test method. Moreover, miRNA in this invention can be utilized for the test | inspection diagnosis and treatment of the disease. Furthermore, it can utilize for the screening of the compound used as the therapeutic agent of the disease.
以下に特に記載すること以外は、本発明の検出方法・治療効果判定方法・治療方法・医薬組成物・治療薬のスクリーニング方法において、適宜、相互に参照することができる。
本発明の検出方法では、神経変性疾患、特にはMSを検出する共通的あるいは個別的バイオマーカーとして、表1に記載のmiRNAを使用することができる。表1において、miRNAの変動は、各疾患で健常対照に比べて増大している場合には「増」、減少している場合は「減」と表した。また、後述する実施例のとおり、複数の神経変性疾患に共通的に検出されたmiRNAは「共通」に丸印を付記して示したが、これらは好ましく神経変性疾患の一次スクリーニングに用いることができる。複数の疾患で共通性が高い方が好ましく、少なくとも2つの疾患、好ましくは3つの疾患、更に好ましくは4つの疾患で共通であることが挙げられる。
該miRNAは、単独の使用も、複数の使用も、いずれも可能である。精度を高めるためには、複数を組み合わせて使用する方が好ましく、具体的には、miRNAを1〜20、好ましくは3〜10を組み合わせて利用することが望ましい。また、公知のmiRNAを組み合わせて利用することもできる。
Except as specifically described below, the detection method, therapeutic effect determination method, therapeutic method, pharmaceutical composition, and therapeutic drug screening method of the present invention can be referred to each other as appropriate.
In the detection method of the present invention, miRNAs listed in Table 1 can be used as a common or individual biomarker for detecting neurodegenerative diseases, particularly MS. In Table 1, the fluctuation of miRNA was expressed as “increase” when increased in each disease as compared to healthy controls, and “decrease” when decreased in each disease. In addition, as in the examples described later, miRNAs commonly detected in a plurality of neurodegenerative diseases are indicated by adding a circle to “common”, but these are preferably used for primary screening of neurodegenerative diseases. it can. It is preferable that a plurality of diseases have higher commonality, and that at least two diseases, preferably three diseases, and more preferably four diseases are common.
The miRNA can be used alone or in a plurality of uses. In order to increase the accuracy, it is preferable to use a combination of a plurality, and specifically, it is desirable to use miRNA in a combination of 1 to 20, preferably 3 to 10. Moreover, it can also utilize combining a well-known miRNA.
後述の実施例において具体的実験データが示すとおり、血漿とCSFにおいて、MS患者では健常者と比較して表1のmiRNAがCSF及び血漿中で変動していた。従って、被験者、特に、神経変性疾患が疑われる患者又は神経変性疾患患者から採取した体液である、リンパ液、唾液、涙液、鼻汁、尿等の試料中でも、これらのmiRNA(以下、検出用miRNAと称する)の少なくとも1つを、それ自体公知の方法に従って測定することにより、神経変性疾患であるか否か、あるいはMSであるか否かを判定することができる。
また、減少したmiRNAの全部または一部を医薬組成物として投与し、miRNAを補充すること、あるいは増大したmiRNAを減少させる作用の有するオリゴヌクレオチド類の核酸医薬を投与して過剰なmiRNAの作用を抑制することは、いずれもMSを含む神経変性疾患の治療に有用な薬剤を提供することができる。
As specific experimental data show in the examples described below, in plasma and CSF, miRNAs in Table 1 fluctuated in CSF and plasma in MS patients compared to healthy individuals. Therefore, even in samples such as lymph, saliva, tears, nasal discharge, urine, etc., which are body fluids collected from subjects, particularly patients with suspected neurodegenerative diseases or patients with neurodegenerative diseases, these miRNAs (hereinafter referred to as detection miRNAs). It is possible to determine whether or not it is a neurodegenerative disease or MS.
In addition, all or part of the reduced miRNA is administered as a pharmaceutical composition and supplemented with miRNA, or an oligonucleotide nucleic acid drug that acts to reduce the increased miRNA is administered to reduce the effect of excess miRNA. Inhibition can provide a drug useful for the treatment of neurodegenerative diseases including MS.
存在が増大しているmiRNAの場合は、その変動率(Fold change)が高い傾向にある。よって、変動率(Log2表記)が+0.1以上、好ましくは+0.5以上のmiRNAを神経変性疾患バイオマーカーとして使用することができる。他方、存在が減少しているmiRNAの場合は、その変動率(Fold change)が低い傾向にある。よって、変動率(Log2表記)が−0.1以下、好ましくは−0.5以下のmiRNAを神経変性疾患バイオマーカーとして使用することができる。ただし、変動率は測定条件によって変化する場合があるので、変動率の基準値によらず、変動幅の大きい順からバイオマーカーとなるmiRNAを選定することもできる。表1のmiRNAの配列は公知のデータベース(miRBase:http://www.mirbase.org/)から入手することができる。 In the case of miRNAs whose presence is increasing, the fluctuation rate (Fold change) tends to be high. Therefore, miRNA having a fluctuation rate (Log 2 notation) of +0.1 or more, preferably +0.5 or more can be used as a neurodegenerative disease biomarker. On the other hand, in the case of miRNA whose presence has decreased, its fluctuation rate (Fold change) tends to be low. Therefore, miRNA having a variation rate (Log 2 notation) of −0.1 or less, preferably −0.5 or less can be used as a neurodegenerative disease biomarker. However, since the rate of change may vary depending on the measurement conditions, miRNAs that serve as biomarkers can be selected in descending order of the range of change regardless of the reference value of the rate of change. The miRNA sequences in Table 1 can be obtained from a known database (miRBase: http://www.mirbase.org/).
本発明の検出方法においてバイオマーカーとしてmiRNA又はその標的遺伝子のmRNAを使用する場合、それ自体公知の遺伝子検査方法、例えば、核酸プローブを用いるハイブリダイゼーション法や、PCRプライマーを用いるPCR法により、測定することができる。
また、本発明の検出方法においてバイオマーカーとしてmiRNAの標的遺伝子がコードするポリペプチドを使用する場合、それ自体公知のタンパク質分析方法、例えば、抗体を用いる免疫学的分析方法、電気泳動等の生化学的分析方法や質量分析方法により実施することができ、臨床検査用の自動分析機を使用することもできる。
When miRNA or mRNA of its target gene is used as a biomarker in the detection method of the present invention, measurement is performed by a known genetic test method such as a hybridization method using a nucleic acid probe or a PCR method using a PCR primer. be able to.
When the polypeptide encoded by the target gene of miRNA is used as a biomarker in the detection method of the present invention, a protein analysis method known per se, for example, an immunological analysis method using an antibody, biochemistry such as electrophoresis, etc. An automatic analyzer for clinical examination can also be used.
本発明方法で用いる試料としては、例えば、脳疾患部位、脳脊髄液、血液試料(例えば、末梢血、血漿、血清)、唾液、涙液、鼻汁、尿、リンパ液、その他の体液、好ましくは、脳疾患部位やその周辺部位(脳脊髄液等)を用いることができる。さらには生検で採取された臓器組織、病理組織、細胞、又はそれらからの抽出成分も利用できる。 Samples used in the method of the present invention include, for example, brain disease sites, cerebrospinal fluid, blood samples (eg, peripheral blood, plasma, serum), saliva, tears, nasal discharge, urine, lymph, and other body fluids, preferably A brain disease site or a peripheral site (eg, cerebrospinal fluid) can be used. Furthermore, organ tissues, pathological tissues, cells collected by biopsy, or components extracted therefrom can also be used.
本発明の検出方法においてバイオマーカーとして用いる表1に記載のmiRNAは、神経変性疾患、特にはMS患者に対して行う各種治療の効果を判定するために使用することもできる。
本発明の治療効果判定方法は、神経変性疾患に対する治療を行った対象から試料を採取する工程、および前記試料中のmiRNAを測定する工程を含む。
The miRNAs listed in Table 1 used as biomarkers in the detection method of the present invention can also be used to determine the effects of various treatments performed on neurodegenerative diseases, particularly MS patients.
The therapeutic effect determination method of the present invention includes a step of collecting a sample from a subject treated for a neurodegenerative disease, and a step of measuring miRNA in the sample.
本発明の治療効果判定方法において、MS患者に対する治療効果を判定する場合には、表1に記載のMS検出用miRNAを使用することができる。 In the therapeutic effect determination method of the present invention, when determining the therapeutic effect on MS patients, the miRNA for MS detection shown in Table 1 can be used.
表1に記載のMS検出用miRNA(MS患者において存在率が増加しているmiRNA)をバイオマーカーとして用いる場合、当該治療を行う前のMS患者では、そのmiRNA値が健常者よりも高い数値を示す傾向がある。当該miRNA値が、治療を行うことにより低下した場合、その治療は効果があったと判定することができる。一方、治療を行っても低下しなかった場合には、その治療は効果がなかったと判定することができる。また、表1に記載のMS検出用miRNA(MS患者において存在率が減少しているmiRNA)をバイオマーカーとして用いる場合、当該治療を行う前のMS患者では、そのmiRNA値が健常者よりも低い数値を示す傾向がある。当該miRNA値が、治療を行うことにより増加した場合、その治療は効果があったと判定することができる。一方、治療を行っても増加しなかった場合には、その治療は効果がなかったと判定することができる。ただし、miRNAは複数種で個々に標的遺伝子の発現制御を行っていることが推定されるので、個々のmiRNA値が協調的に変動せずともよく、臨床症状の状態を勘案して治療効果が判定される。 When the miRNA for MS detection shown in Table 1 (miRNA whose abundance is increased in MS patients) is used as a biomarker, the miRNA value before the treatment is higher than that of healthy subjects. There is a tendency to show. When the miRNA value decreases by treatment, it can be determined that the treatment was effective. On the other hand, if the treatment did not decrease, it can be determined that the treatment was ineffective. In addition, when the miRNA for MS detection shown in Table 1 (miRNA whose abundance is reduced in MS patients) is used as a biomarker, the miRNA value is lower in healthy MS patients before the treatment. There is a tendency to show numerical values. When the miRNA value increases as a result of treatment, it can be determined that the treatment was effective. On the other hand, when the treatment does not increase, it can be determined that the treatment has no effect. However, since it is estimated that miRNAs individually control the expression of target genes in multiple types, the individual miRNA values do not have to fluctuate in a coordinated manner, and have a therapeutic effect in consideration of the state of clinical symptoms. Determined.
本発明の治療方法では、神経変性疾患、特にはMSで存在率が減少している、表1で変動が「減」と表記されているmiRNAの全長又は一部を血中あるいはCSF中に補充することで、神経変性疾患を治療することができる。他方、それぞれ表1で変動が「増」と表記されているmiRNAの全長又は一部に対しては、増加しているmiRNAを患者体内において抑制することにより、神経変性疾患を治療することができる。生体内のmiRNAを抑制する方法としては、それ自体公知の方法に従って実施することができ、例えば、対象miRNAの全長または一部とハイブリダイズ可能な相補的配列を含むオリゴヌクレオチド(アンチセンスオリゴヌクレオチド)を投与することによって行うことができる。 In the treatment method of the present invention, the full-length or a part of miRNA whose presence is decreased in neurodegenerative diseases, particularly MS, and whose fluctuation is indicated as “decreased” in Table 1, is supplemented in blood or CSF. By doing so, a neurodegenerative disease can be treated. On the other hand, neurodegenerative diseases can be treated by suppressing the increased miRNA in the patient's body with respect to the full length or part of the miRNA whose variation is indicated as “increased” in Table 1. . As a method for suppressing miRNA in a living body, it can be carried out according to a method known per se, for example, an oligonucleotide (antisense oligonucleotide) comprising a complementary sequence capable of hybridizing with the full length or a part of the target miRNA. Can be administered.
上記の、miRNAあるいは抑制性オリゴヌクレオチドを患者に投与する方法としては、それ自体公知の方法に従って実施することができ、miRNA又はその誘導体を、エキソソームを模倣したリポソームに封入する方法、コラーゲンとの複合体として徐放化させる方法、RNAの糖部分のO(酸素) をS (硫黄) で置き換えた4’−チオRNA化による化学修飾体の利用、オリゴヌクレオチドの糖の部分を2’−F、2’−O−メチル、2’−O−メトキシエチルに修飾した化学修飾体の利用、などで生体内において安定的に補充することができる。同時に、miRNAは複数分子で標的遺伝子を制御する可能性が高いため、上記の核酸補充法に関しても、複数の核酸カクテルによる補充を好んで用いることができる。これらは、本発明における医薬組成物である。
なお、本明細書において、用語「治療」には、疾患発症後の患者を処置する狭義の「治療」と、疾患発症前の患者を処置する「予防」が含まれる。
The above-mentioned method for administering miRNA or inhibitory oligonucleotide to a patient can be performed according to a method known per se, a method of encapsulating miRNA or a derivative thereof in a liposome imitating exosome, a complex with collagen A method of slow release as a body, utilization of a chemically modified product by 4'-thioRNA conversion in which O (oxygen) in the sugar portion of RNA is replaced with S (sulfur), 2'-F as the sugar portion of the oligonucleotide, It can be replenished stably in vivo by using a chemically modified product modified with 2′-O-methyl or 2′-O-methoxyethyl. At the same time, since miRNA has a high possibility of controlling a target gene with a plurality of molecules, replenishment with a plurality of nucleic acid cocktails can be preferably used for the above-described nucleic acid supplementation method. These are the pharmaceutical compositions in the present invention.
In this specification, the term “treatment” includes “treatment” in a narrow sense for treating a patient after the onset of a disease and “prevention” for treating a patient before the onset of the disease.
本発明の検出方法においてバイオマーカーとして用いる表1に記載のmiRNAは、神経変性疾患、特にはMSを含む神経変性疾患の治療薬をスクリーニングするために使用することができる。
本発明において、miRNAまたはその標的遺伝子の遺伝子産物を標的とする候補物質(例えば化合物)をスクリーニングする方法は、in vitroでは、直接標的に結合する候補物質を分光学的な変化で調べる方法や培養細胞に候補物質を暴露させて培養細胞中の標的(miRNAまたはその標的遺伝子の遺伝子産物)の発現を調べる方法などが適用され、さらにin vivoでは、モデル動物にて神経変性症状または神経変性病理像の改善を指標とした方法などが適用される。
また、本発明のスクリーニング方法のうち、表1に記載のmiRNAの発現を指標とする態様では、例えば、候補物質を培養細胞、組織、又は動物個体(特には、非ヒト動物)に投与する工程、前記個体から試料を採取する工程、および前記試料中のmiRNAを測定する工程を含む方法により、実施することができる。
本発明のスクリーニング方法で評価する候補物質は、特に限定されるものではないが、各種化合物に加え、各種抽出物、例えば、微生物の培養上清、各種生物若しくはその組織由来の天然成分若しくは抽出物を挙げることができる。また、使用する細胞は、組織から分離された培養細胞、樹立された培養細胞株、ES細胞、iPS細胞、Muse細胞などが、非ヒト動物においては、特定遺伝子のノックアウトあるいはノックインの処理を施したモデルマウス、モデルラットなどを挙げることができる。
The miRNA described in Table 1 used as a biomarker in the detection method of the present invention can be used for screening therapeutic agents for neurodegenerative diseases, particularly neurodegenerative diseases including MS.
In the present invention, a method for screening a candidate substance (for example, a compound) that targets a gene product of miRNA or a target gene thereof is a method or culture in which a candidate substance that directly binds to a target is examined by spectroscopic changes in vitro. A method of examining a target substance (miRNA or gene product of the target gene) in a cultured cell by exposing a candidate substance to cells is applied, and in vivo, a neurodegenerative symptom or a neurodegenerative pathological image in a model animal The method using the improvement of the index as an index is applied.
In the screening method of the present invention, in the embodiment using miRNA expression shown in Table 1 as an index, for example, a candidate substance is administered to cultured cells, tissues, or animal individuals (particularly, non-human animals). , By collecting a sample from the individual, and measuring the miRNA in the sample.
Candidate substances to be evaluated by the screening method of the present invention are not particularly limited, but in addition to various compounds, various extracts such as culture supernatants of microorganisms, natural organisms or extracts derived from various organisms or tissues thereof Can be mentioned. Furthermore, the cells used are cultured cells isolated from tissues, established cell lines, ES cells, iPS cells, Muse cells, etc. In non-human animals, specific genes were knocked out or knocked in. Model mice and model rats can be mentioned.
本発明のスクリーニング方法において、表1で変動が「減」と表記されているmiRNAの少なくとも1つを測定する場合、そのmiRNA量を増加させることができる物質を神経変性疾患の治療薬の候補として選択することができる。他方、表1で変動が「増」と表記されているmiRNAの少なくとも1つを測定する場合、そのmiRNA量を減少させることができる物質を神経変性疾患の治療薬の候補として選択することができる。 In the screening method of the present invention, when measuring at least one miRNA whose variation is expressed as “decreased” in Table 1, a substance capable of increasing the amount of the miRNA is used as a candidate for a therapeutic agent for neurodegenerative diseases. You can choose. On the other hand, when measuring at least one miRNA whose variation is indicated as “increase” in Table 1, a substance capable of reducing the amount of the miRNA can be selected as a candidate for a therapeutic agent for neurodegenerative diseases. .
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、これらは本発明の範囲を限定するものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described by way of examples, but these do not limit the scope of the present invention.
《実施例1:多発性硬化症(MS)患者の血漿と脳脊髄液中のmiRNAの分析》
被験者は、確定診断されたMS患者6例(3M+3F、32.7±4.03歳)及び健常対照者6例(血漿採取者:3M+3F、41.0±12.6歳、CSF採取者:3M+3F、60.6±1.8)で、末梢血並びに脳脊髄液(CSF)を、本人の同意の下に採取した。Mは男性、Fは女性の例数を示す。
採血は被験者の上腕静脈から20mLの末梢血を採取し、速やかに4℃、3000rpmで10分間、遠心処理し、上清を0.6mLずつポリプロピレンチューブに分注して−80℃で凍結保存した。
Example 1: Analysis of miRNA in plasma and cerebrospinal fluid of a patient with multiple sclerosis (MS)
The subjects were 6 confirmed MS patients (3M + 3F, 32.7 ± 4.03 years) and 6 healthy controls (plasma collector: 3M + 3F, 41.0 ± 12.6 years, CSF collector: 3M + 3F, 60.6). At ± 1.8), peripheral blood and cerebrospinal fluid (CSF) were collected with the consent of the individual. M is the number of male cases and F is the number of female cases.
For blood collection, 20 mL of peripheral blood was collected from the brachial vein of the subject, immediately centrifuged at 4 ° C. and 3000 rpm for 10 minutes, and 0.6 mL of the supernatant was dispensed into polypropylene tubes and stored frozen at −80 ° C. .
CSFは、被験者に対して腰椎穿刺を行い約3mLを採取した。採取後、速やかに4℃、3000rpmで10分間、遠心処理し、上清(血漿)を0.6mLずつポリプロピレンチューブに分注して−80℃で凍結保存した。凍結保存した各群3例から、それぞれRNA抽出後、マイクロアレイによるmiRNA分析を行った。 About 3 mL of CSF was collected by performing lumbar puncture on the subject. After collection, it was immediately centrifuged at 4 ° C. and 3000 rpm for 10 minutes, and 0.6 mL of the supernatant (plasma) was dispensed into a polypropylene tube and stored frozen at −80 ° C. From each of the three cryopreserved groups, RNA was extracted, and miRNA analysis was performed using a microarray.
マイクロアレイは3D-geneチップ(東レ(株)製)を用い、メーカー指定のmiRNA抽出液並びにハイブリダイゼーション試薬セットとHuman miRNA Oligo chip(データベースmiRBase Release17.0から選定したヒト約1800種のmiRNAプローブを搭載)で行い、プローブに結合したmiRNAのシグナル値を標準化(global normalization)して用いた。健常対照群に対する患者群のシグナル強度の変化を変動率(Fold change)として求め、変動率はLog2表記で表した。
Log2表記の変動率で「0.1以上」を「増大したmiRNA(upregulated miRNA)」、「-0.1以下」を「減少したmiRNA(downregulated miRNA)」と規定した。
The microarray uses a 3D-gene chip (manufactured by Toray Industries, Inc.) and is equipped with a miRNA extract specified by the manufacturer, a hybridization reagent set, and a human miRNA Oligo chip (about 1800 human miRNA probes selected from the database miRBase Release 17.0). ), And the signal value of miRNA bound to the probe was normalized (global normalization). The change in the signal intensity of the patient group with respect to the healthy control group was determined as a change rate (Fold change), and the change rate was expressed in Log 2 notation.
The fluctuation rate expressed by Log 2 was defined as “more than 0.1” as “increased miRNA (upregulated miRNA)” and “−0.1 or less” as “downregulated miRNA”.
CSFから得られたmiRNAは、中枢神経系の病態情報を反映し、他方、血漿中のmiRNAは全身状態のmiRNAを反映していると考えられる。全身状態としては、中枢神経系のみならず、循環器系や免疫系の影響も大きいと考えられ、中枢神経系の整合性がどこまででているかが、神経変性疾患関連バイオマーカーとしてのmiRNA選定の重要な鍵となる。 The miRNA obtained from the CSF is considered to reflect the pathological information of the central nervous system, while the miRNA in plasma is considered to reflect the miRNA in the general state. As for the general condition, not only the central nervous system, but also the effects of the circulatory system and immune system are considered to be large. The extent to which the consistency of the central nervous system is determined by the selection of miRNA as a neurodegenerative disease-related biomarker An important key.
これを検討するために、CSFと血漿から得られたmiRNAのプロファイルを調べた。図1のとおり、CSFにおけるmiRNAの変動を軸としてプロットすると、血漿中のmiRNAのプロファイルはCSF中のmiRNAプロファイルと必ずしも全体としては一致せず、一部のmiRNAがCSFと血漿とで変動が一致すると読み取ることができる。それゆえ、各図から、変動の整合性が得られたmiRNAを表1に抽出してまとめた。
表1には、miRNA名、血漿(Plasma)と脳脊髄液(CSF)におけるシグナル値、変動率(FC=Fold change)、変動の程度(「増」は増大、「減」は減少)、さらに、後述するMSA、ALS、ADを含む複数の疾患で共通して検出され、神経変性疾患に一般的な検査用に好適な分子を「共通」で示した。「共通」のmiRNAは実施例2に示すように、他の神経変性疾患でも検出される。「共通」以外のmiRNAは、MS個別的な検出するためのバイオマーカーとして利用できる。
さらに、これらのmiRNA群は、それぞれの疾患の検査診断バイオマーカーあるいは治療のためのmiRNA情報として利用することができる。
To examine this, the profile of miRNA obtained from CSF and plasma was examined. As shown in FIG. 1, when miRNA fluctuation in CSF is plotted as an axis, the miRNA profile in plasma does not necessarily match the miRNA profile in CSF as a whole, and some miRNAs have fluctuations in CSF and plasma. Then you can read. Therefore, from each figure, miRNAs for which consistency of fluctuation was obtained were extracted and summarized in Table 1.
Table 1 shows the miRNA name, signal value in plasma (Plasma) and cerebrospinal fluid (CSF), rate of change (FC = Fold change), degree of change (“increase” increases, “decrease” decreases) A molecule that is commonly detected in a plurality of diseases including MSA, ALS, and AD, which will be described later, and that is suitable for a general test for a neurodegenerative disease is indicated by “common”. “Common” miRNAs are also detected in other neurodegenerative diseases, as shown in Example 2. MiRNAs other than “common” can be used as biomarkers for individual detection of MS.
Furthermore, these miRNA groups can be used as test diagnostic biomarkers or miRNA information for treatment of each disease.
なお、本明細書に記載のmiRNAは、先述したとおり、データベースmiRBase Release17.0から選定したヒト約1800種のmiRNAプローブを搭載した市販の3D-geneチップ(東レ(株)製)を使用したため、データベースmiRBase Release17.0に基づいた名称(ID)を使用している。本明細書に記載したmiRNAの名称と、データベースmiRBase(http://www.mirbase.org/)におけるAccession No.を表2に示す。 In addition, since the miRNA described in the present specification uses a commercially available 3D-gene chip (manufactured by Toray Industries, Inc.) equipped with about 1800 human miRNA probes selected from the database miRBase Release 17.0, as described above, The name (ID) based on the database miRBase Release 17.0 is used. Table 2 shows the names of the miRNAs described in this specification and the Accession No. in the database miRBase (http://www.mirbase.org/).
《実施例2:他の神経変性疾患患者の血漿と脳脊髄液中のmiRNAの分析》
多発性硬化症multiple sclerosis(MS)は中枢神経系の慢性炎症性脱髄疾患であり、時間的・空間的に病変が多発するのが特徴である。MSの原因はいまだ明らかでないが、病巣にはリンパ球やマクロファージの浸潤があり、自己免疫機序を介した炎症により、最終的に中枢神経系ミエリン構成蛋白に対する自己免疫状態を惹起して脱髄が起こると考えられる。したがって、MSは神経変性疾患ではあるが、自己免疫疾患でもあり、他の神経変性疾患とは異なる病理を示すと考えられる。
他の神経変性疾患と比較してみると、多系統萎縮症(Multiple System Atrophy:MSA)は小脳の変性・萎縮を伴うこと、筋萎縮性側索硬化症(Amyotrophic Lateral Sclerosis:ALS)は運動ニューロンの変性・消失と伴うこと、アルツハイマー病(Alzheimer’s Disease:AD)はアミロイドβの沈着と脳萎縮を伴うことなどが、病理的な違いとして挙げることができる。それゆえ、炎症と免疫が大きく関与するMSでは、疾患バイオマーカーmiRNAは、MSA、ALS、ADなどとは異なる可能性が高いが、神経細胞の変性・破壊、新生、再構成という神経組織のリモデリングに関する部分は共通している可能性がある。
以上の理由から、神経変性に共通的なmiRNAを抽出するために、MSA、ALS、AD患者のCSFと血漿のmiRNAを調べた。
<< Example 2: Analysis of miRNA in plasma and cerebrospinal fluid of patients with other neurodegenerative diseases >>
Multiple sclerosis (MS) is a chronic inflammatory demyelinating disease of the central nervous system and is characterized by frequent lesions in time and space. The cause of MS is not yet clear, but the lesions are infiltrated with lymphocytes and macrophages, and inflammation via the autoimmune mechanism ultimately causes an autoimmune state against central nervous system myelin constituent proteins and demyelination. Is thought to occur. Therefore, although MS is a neurodegenerative disease, it is also an autoimmune disease and is considered to exhibit a pathology different from other neurodegenerative diseases.
Compared to other neurodegenerative diseases, multiple system atrophy (MSA) is accompanied by cerebellar degeneration and atrophy, and amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a motor neuron. The pathological difference is that Alzheimer's Disease (AD) is accompanied by amyloid β deposition and brain atrophy. Therefore, in MS where inflammation and immunity are greatly involved, disease biomarker miRNA is likely to be different from MSA, ALS, AD, etc. The parts related to modeling may be common.
For the above reasons, in order to extract miRNA common to neurodegeneration, CSF and plasma miRNA of MSA, ALS, and AD patients were examined.
確定診断されたMSA患者、確定診断されたALS患者、確定診断されたAD患者、並びに健常者から、末梢血並びに脳脊髄液(CSF)を、本人の同意の下に採取した。本試験に参加された被験者の内訳は表3のとおりであった。miRNAの抽出・分析方法は、実施例1と同一である。 Peripheral blood and cerebrospinal fluid (CSF) were collected from the MSA patients with a definite diagnosis, ALS patients with a definitive diagnosis, AD patients with a definitive diagnosis, and healthy subjects with the consent of the individual. Table 3 shows the breakdown of subjects who participated in this study. The miRNA extraction / analysis method is the same as in Example 1.
その結果、疾患の違いによる増減の変化は一部に観察されるものの、表4に示したように、MS患者で変動していたMSA、ALS及びADの患者で変動していたmiRNAがMS患者でも同様に検出され、これらは神経変性疾患に共通的なmiRNAであることが示された。
また、表5にmiRNA毎に各疾患の共通性をまとめた。hsa-miR-1280は、4つの疾患全てで共通に変動が認められた。表中の血漿とCSFの数値は、マイクロアレイ測定時のシグナル値(発現強度)を示す。
As a result, as shown in Table 4, although the change in increase / decrease due to the difference in the disease was observed in part, the miRNA that changed in MSA, ALS, and AD patients changed in MS patients. However, they were similarly detected and shown to be miRNAs common to neurodegenerative diseases.
Table 5 summarizes the commonality of each disease for each miRNA. hsa-miR-1280 showed a common variation in all four diseases. The numerical values of plasma and CSF in the table indicate signal values (expression intensity) at the time of microarray measurement.
本発明者らの現時点での考えは、一部でMSA、ALS、AD、MSの各疾患の共通的miRNAの間で、異なる変動(表1と表4で共通的なmiRNAで「増」と「減」が逆となる変動)が発現する場合があるが、これは疾患の病理機序によるものである。すなわち、MSA、ALS、ADは神経細胞変性が主たる病理像であるが、MSは神経線維の脱髄が主たる病理像で、炎症と免疫反応が強いのが特徴ある。これによって、MSA、ALS、ADにおけるmiRNAの挙動が、MSでは当該病理機序の影響を受けて、miRNAの挙動が異なることにつながると考えられる。しかしながら、本発明における表1に示したmiRNAはMSに関係する神経組織に関与し、神経病理に鋭敏な特徴を有する共通的なmiRNAであり、神経変性疾患関連バイオマーカーとしての有用性は高いといえる。 Our current thinking is that, in some cases, there is a difference between the common miRNAs of MSA, ALS, AD, and MS diseases ("increased" in the common miRNAs in Tables 1 and 4). Variations in which “decrease” is reversed may occur, but this is due to the pathological mechanism of the disease. That is, MSA, ALS, and AD are pathological images mainly of neuronal degeneration, while MS is a pathological image mainly of demyelination of nerve fibers and is characterized by strong inflammation and immune response. As a result, it is considered that the behavior of miRNA in MSA, ALS, and AD is affected by the pathological mechanism in MS and the behavior of miRNA is different. However, miRNAs shown in Table 1 in the present invention are common miRNAs that are involved in neural tissue related to MS and have sharp features in neuropathology, and are highly useful as neurodegenerative disease-related biomarkers. I can say that.
本発明は、多発性硬化症の検査診断並びに治療に利用することができる。さらに、同疾患の治療薬となる化合物のスクリーニングに利用することができる。 The present invention can be used for examination diagnosis and treatment of multiple sclerosis. Furthermore, it can utilize for the screening of the compound used as the therapeutic agent of the disease.
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