JP2014133750A - 細胞分化シグナル伝達タンパク質ｎｅｌｌ１を用いた心臓血管障害の治療 - Google Patents

細胞分化シグナル伝達タンパク質ｎｅｌｌ１を用いた心臓血管障害の治療 Download PDF

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Abstract

【課題】細胞分化シグナル伝達タンパク質Nell1ならびにその機能的誘導体を使用することによる心臓血管障害の治療的処理を提供する。
【解決手段】Nell1が心臓および血管の適切な形成を促進することによる正常な心臓血管の発達に必須であることが、本発明に従って確認されている。したがって、本発明は、Nell1タンパク質または核酸分子を使用することにより心臓血管障害を治療するための治療方法を提供する。
【選択図】なし

Description

本発明は、一般に、心臓血管障害を治療するための治療方法に関する。より具体的には、本発明は、細胞分化シグナル伝達タンパク質Nell1ならびにその機能的誘導体を使用することによる心臓血管障害の治療的処理に関する。
多くの利用可能な治療方法があるにもかかわらず、心臓血管状態は、毎年、米国において主要な死亡原因の1つとなっている。このようにして、今も、心臓組織傷害、特に虚血/再かん流に起因する心臓組織傷害を予防および治療するためのより有効な作用物質が必要である。
Nell1遺伝子は、骨および軟骨の前駆細胞(骨芽細胞および軟骨細胞)を刺激して、成熟した骨および軟骨組織に分化させる分泌性三量体タンパク質をコードする(Zhangら、2002; Desaiら、2006)。Nell-1は、プロテインキナーゼC(PKC)β結合タンパク質である。ヒト、ラットおよびマウスを含む様々な哺乳動物種由来のNell1 cDNAおよびアミノ酸配列が報告されている。
Nell1の過剰発現は、成長中の頭蓋骨前部の早期癒合を引き起こし、ヒトおよびラットNell1トランス遺伝子を担持するトランスジェニックマウスにおいて頭蓋骨癒合症をもたらすことが報告されている。また、Nell1ノックアウトマウスは、いくつかの骨および軟骨に関連した欠陥を示すことが示された。しかしながら、例えあったとしても、心臓血
管の発達に及ぼすNell1の影響に関する特徴付けはなされていない。
米国特許出願公開第2006/0053503号
Current Protocols in Molecular Cloning (Ausubelら、John Wiley & Sons、New York) Caruthersら、1985、Science 230: 281〜285 DNA構造、パートA: Synthesis and Physical Analysis of DNA、Lilley, D. M. J.およびDahlberg, J. E. (編)、Methods Enzymol.、211、Academic Press, Inc.、New York (1992) StuartおよびYoung、「Solid Phase Peptide Synthesis」第2版、Pierce Chemical Company (1984) Solid Phase Peptide Synthesis、Methods Enzymol.、289、Academic Press, Inc、New York (1997) Mayerら、Advanced Drug Delivery Reviews、2008、60: 1177〜1192 Bekeredjianら、Ultrasound in Medicine and Biology、2005、31: 687〜691 Xiaoら、Am. J. Physiol、Heart Circ. Physiol.、2008、294: H12212〜12218 van Hoogdalem、Pharmac. Ther. 44、407〜43、1989 Davis、J. Pharm. Pharmacol. 44(補遺1)、186〜90、1992 Deasy、Microencapsulation and Related Processes、Swarbrick編、Marcell Dekker, Inc.: New York、1984、1〜60、88〜89、208〜11ページ Heathら(BMC Developmental Biology 2008:8:18)
Nell1が心臓および血管の適切な形成を促進することによる正常な心臓血管の発達に必須であることが、本発明に従って確認された。したがって、本発明は、Nell1タンパク質、その機能的誘導体または核酸分子を使用することにより心臓血管障害を治療するための治療方法を提供する。
本発明によって企図される心臓血管障害または心臓血管状態は、特に心筋梗塞(または「MI」)を含む心臓または血管(動脈および静脈)が関与する疾患である。本方法論を用いた心臓血管障害または状態を治療することによって、障害が予防されるかまたは遅延され、あるいは、その進行が減速し、傷害の程度が低減され、回復が加速する。
一実施形態では、本発明は、心臓血管障害の治療を必要とする対象にNell1タンパク質またはその機能的誘導体を投与することにより、心臓血管障害を治療する方法を提供する。本方法における使用に適したNell1タンパク質には、任意の哺乳動物種由来の野生型Nell1タンパク質、ならびにその機能的誘導体が含まれる。Nell1タンパク質ならびにその機能的誘導体は、組換え的に生産されるかまたは哺乳動物の体もしくは組織から精製され得る。
別の実施形態では、本発明は、心臓血管障害の治療を必要とする対象にNell1タンパク質をコードする核酸分子を投与することにより、心臓血管障害を治療する方法を提供する。この核酸分子は、標的組織または細胞におけるNell1タンパク質の発現をもたらすのに適した、ウイルスベクターおよび非ウイルスベクターを含む発現ベクターの形で提供することができる。
本発明によれば、Nell1タンパク質、その機能的誘導体、または核酸分子は、投与用に適した医薬として許容される担体と組み合わせることができる。投与は、任意の実用的で好都合な方法で行うことができ、例えば、摂取、注射または移植が挙げられる。
特定の実施形態では、Nell1タンパク質、その機能的誘導体、またはNell1をコードする核酸分子は、損傷を受けた心筋および血管の修復および再生のための細胞に基づく療法と併用して用いられる。例えば、Nell1タンパク質、その機能的誘導体、またはNell1をコードする核酸分子は、傷害部位の細胞の再増殖(repopulation)のために心筋細胞とともに投与することができる。あるいは、Nell1タンパク質、その機能的誘導体、またはNell1をコードする核酸分子は、損傷を受けた心筋および血管の再生のために成体骨髄から単離される幹細胞とともに投与することができる。
本出願の書類はカラーの図面を含む。
Nell1が機能しないマウスにおける心臓血管の欠陥を示す図である(Nell16R変異)。摂取後のE18日のホモ接合体胎児(上段)は、血液循環(矢印)が減少し、ヘテロ接合型(下段)および野生型動物(示さず)と比較して肺が拡張しないことを示す。胎児は、出生後または帝王切開による回収後、呼吸をすることができなかった。 (カラー)Nell1タンパク質は、血管形成および複雑な血管網の確立に必要とされことを示す図である。Nell1機能の喪失は、(図2A)正常な胎児と比較して、Nell16R変異体(図2B)において血管数の有意な減少、および血管の広範囲な枝分かれをもたらした。血管形成の減少は、胎児体全体で観察された。 マウスにおけるNell1機能の完全な喪失と関連した重篤な心臓血管の欠陥および新生児の死亡率を示す図である。Nell16RにおけるNell1機能の完全な喪失に起因する心臓血管の欠陥は、心筋の血管循環の減少、および未成熟な心筋細胞数の増加による支配と関連していた。変異体(図3B)におけるより小さな心筋細胞の濃密パッキングは、野生型(図3A)と比較して、ヘマトキシリンおよびエオシンを用いた、より密集した/より濃い染色において非常に明らかとなった。これらの心臓血管の欠陥は、帝王切開によって回収されたE18.5日の胎児において明確である。 境界域への幹細胞または薬物の直接的注射を用いて、げっ歯類におけるMI後の心筋傷害を治療するための戦略を示す図である。 ヒト(配列番号2)およびマウス(配列番号4)のNell1タンパク質のアライメントを示す図である。ヒトNell1タンパク質の機能性ドメインは、マウスNell1タンパク質において同定された機能性ドメインと本質的に同じである領域において見出される。 心筋梗塞(MI)のマウスにおける損傷を受けた心臓組織のNELL1タンパク質処理に関する図である。(6A)左前に下降している冠状動脈の結紮から血液供給を止めることによるMIである未処理マウスの心臓は、心臓の表面上の損傷を受けた組織であることが分かる、容易に視認できる乳白色であった(MI誘導後17日)。Nell1タンパク質処理した全ての心臓は、図7B‐7Dに示されるように損傷を受けた組織の量がより少なかった。対照の損傷部分(青線で囲む)は典型的には少なくとも50%であったが、処理された心臓は、かろうじて視認できたもの(6B)から30%も梗塞が観察されたもの(6D)まであった。 Nell1処理した心臓における心筋梗塞から被った損傷を受けた心臓組織の減少を示す図である。ヘマトキシリンおよびエオシン(7A)またはマッソン-トリコーム(masson-trichome)(7B)のいずれかで染色した正常な心臓の縦断面は、心筋の強い染色を示し、右心室および左心室(それぞれrvおよびlv)、2つの心室腔(IVS)を分ける心室中隔における筋組織が非常に縮小した組織化を示す。心筋梗塞事象後、筋組織は、酸素化された血液供給の欠乏のために死滅し、筋構築の劣化は、組織中の大きな空隙および染色強度の減少によって明らかとなった(7C;MI後17日)。Nell1タンパク質で処理されたMIの心臓は、心臓の表面から中央の少し手前までの心臓組織において損傷がより少なかった(7Dおよび7E)。いくつかの心臓では、心臓の中央の断面のさらに深部で改善が現れた(7F)。
本発明は、細胞分化シグナル伝達タンパク質Nell1ならびにその機能的誘導体を使用することにより、心臓血管状態または心臓血管障害を治療するための治療方法に関する。
本発明は、Nell1タンパク質が、心臓および血管の適切な形成を促進することによって、正常な心臓血管の発達に不可欠であるという、本発明者による驚くべき発見に基づいている。本発明者は、Nell1の喪失が、心肥大、組織肥大、血管形成および血液循環の減少を含む心筋傷害に典型的ないくつかの組織および器官の変化をもたらすことを発見した。本発明者は、Nell1を欠損した心臓の顕微鏡試験が心肥大および心筋症、心筋梗塞(「MI」)の事象と関連した状態を示すことを発見した。基本的血管系は機能性Nell1がないとしても胚発生中に観察されるが、その量および複雑性(分岐網)はNell1変異体において有意に減少した。したがって、心筋再生のためのNell1の治療用途は、筋細胞の成熟を合図するタンパク質の能力だけでなく、新たな心筋形成および心機能の維持を持続するのに必要とされる高度に分岐した血管系の構築を支持するその能力にも依存する。また、本発明者は、マイクロアレイ実験によって、Nell1が、心臓の細胞外マトリックス、心筋の主な構造成分の適切な形成、ならびに心臓の代謝および収縮に関する遺伝子の適切な機能に不可欠であることが示されたことを発見した。
したがって、本発明は、Nell1タンパク質、その機能的誘導体、またはNell1核酸分子を使用することにより、心臓血管状態または心臓血管障害を治療するための方法を提供する。
用語「状態」とは、本明細書中で使用するとき、疾患または病気を指す。用語「障害」とは、本明細書中で使用するとき、正常な機能が妨げられている状態を指す。用語「心臓血管」とは、本明細書中で使用するとき、心臓および/または血管を指す。
したがって、用語「心臓血管状態」または「心臓血管障害」とは、本明細書中で使用するとき、心臓、血管(例えば動脈および静脈)が関与する疾患または病気を指す。一般に、このような疾患または病気は、心臓構造、心筋、および/または心機能に異常をきたす。心臓血管状態または心臓血管障害は急性であるかまたは慢性であってもよい。
用語「心臓血管状態」または「心臓血管障害」は、本明細書全体で交換可能に用いることができる。心臓血管状態の例には、特に、動脈瘤、狭心症、アテローム性動脈硬化症、心筋症、うっ血性心不全、冠動脈疾患、および心筋梗塞が挙げられる。心臓血管状態のさらなる例には、例えば、再形成された血管が含まれる。このような患者は、一般に血管(例えば動脈など)に配置されるステントを有する。
本発明の方法により処理されるのに特に適切な心臓血管状態は、心筋梗塞(または「MI」)である。MIは、「心臓発作」または「心不全」としても知られ、心臓の一部への血液供給が遮断された場合に起こる病状である。MIは、通常、アテローム斑の破裂により、多くの場合、1または複数の冠状動脈の部分的または完全な閉鎖によって引き起こされる。冠状動脈の閉鎖は、心虚血をもたらす。生じた虚血または酸素不足は、心臓組織の損傷および死の可能性を引き起こす。
疾患を「治療すること」または疾患の「治療」なる用語は、本明細書中で使用するとき、疾患の開始を妨げるかもしくは遅延させることを指し、または疾患が生じている場合には疾患の進行を遅らせるかもしくは疾患の症状を改善し、組織傷害もしくは損傷の程度を減少させ、または傷害を受けた組織の回復および新たな機能的組織もしくは細胞の再生を促進することを指す。
本発明に従って、治療を受けることが適切である対象には、治療を必要とする任意の哺乳動物の対象が含まれる。一実施形態では、対象はヒト対象である。治療を必要とする対象には、心臓血管状態を発症するリスクが高いと決定された対象、および心臓血管状態を有する対象、ならびにMIなどの心臓血管事象を最近経験した対象が含まれる。
一実施形態では、本発明の方法は、治療を必要とする対象にNell1タンパク質を投与することよって達成される。
「Nell1タンパク質」には、本明細書中で使用するとき、任意の哺乳動物起源、例えばヒト、マウス、ラットなどの野生型(即ち、自然に発生する)Nell1タンパク質が含まれる。本発明における使用のための好ましいNell1タンパク質には、ヒトNell1タンパク質(配列番号2)、マウスNell1タンパク質(配列番号4)、およびラットNell1タンパク質(配列番号6)が含まれる。
また、「Nell1タンパク質」は、本明細書中で使用するとき、野生型Nell1タンパク質の機能的誘導体を含む。「機能的誘導体」とは、野生型Nell1タンパク質と比較して1または複数のアミノ酸の置換、欠失または挿入を有し、野生型Nell1タンパク質の活性を実質的に保持する修飾されたNell1タンパク質を指す。「実質的に」とは、野生型Nell1タンパク質の活性の少なくとも50%、少なくとも75%、またはさらには少なくとも85%を意味する。本発明によれば、機能的誘導体が野生型Nell1タンパク質の活性または機能を実質的に保持するためには、機能的Nell1誘導体が野生型Nell1タンパク質と少なくとも75%、少なくとも85%、少なくとも95%、またはさらには99%の配列同一性を共有する。
Nell1タンパク質の構造は特徴付けられている(例えば、Kurodaら、1999a; Kurodaら、1999b; Desaiら、2006を参照されたい)。例えば、マウスNell1タンパク質(配列番号4)は、810個のアミノ酸のタンパク質であり、分泌シグナルペプチド(アミノ酸1〜16番)、N末端のTSP様モジュール(アミノ酸29〜213番)、ラミニンG領域(アミノ酸86〜210番)、フォン・ヴィレブランド因子Cドメイン(アミノ酸273〜331番および699〜749番)、ならびにCa2+結合EGF様ドメイン(アミノ酸549〜586番)を有する。
Nell1タンパク質の分泌シグナルペプチドドメインは、タンパク質が細胞外に分泌されるために処理される細胞小器官へのタンパク質の輸送に一般に関与する、タンパク質のアミノ酸配列である。N末端のTSP様モジュールは、一般に、ヘパリン結合と関連している。フォン・ヴィレブランド因子Cドメインは、一般に、Nell1のオリゴマー化と関連がある。Nell1タンパク質のラミニンGドメインは、一般に、特異的な細胞型または他の細胞外マトリックスタンパク質へのNell1タンパク質の接着に関与している。このようなドメインとそれらの対応物の相互作用は、一般に、細胞の増殖および分化を促進するために、例えば、分化、接着、細胞シグナル伝達または特異的な細胞-細胞間相互作用の媒介などのプロセスと関係する。Nell1のCa2+結合EGF様ドメインは、典型的には、増殖および分化における細胞シグナル伝達経路に関与するプロテインキナーゼCベータと結合する。
Nell1タンパク質のアミノ酸配列は、特に哺乳動物種の間で非常に高度に保存されている。例えば、マウスNell1タンパク質は、ヒトNell1タンパク質(配列番号2)と約93%の配列同一性を共有し、順に、ラットNell1タンパク質(配列番号4)と約90%の配列同一性を共有する。当業者は、周知の分子クローニング技術のいずれかを用いて、Nell1の機能性ドメイン(例えば、分泌シグナルペプチド配列、N末端のTSP様モジュール、ラミニンG領域、フォン・ヴィレブランド因子Cドメイン)を考慮して、1または複数のアミノ酸置換、欠失または挿入を有するNell1誘導体を生じさせることができる。例えば、Current Protocols in Molecular Cloning (Ausubelら、John Wiley & Sons、New York)を参照されたい。
Nell1機能的誘導体の最小の長さは、典型的には、長さにして少なくとも約10個のアミノ酸残基、より典型的には長さにして少なくとも約20個のアミノ酸残基、さらにより典型的には長さにして少なくとも約30個のアミノ酸残基、さらにより典型的には長さにして少なくとも約40個のアミノ酸残基である。上述した通り、野生型Nell1タンパク質は、およそ、長さにして約810個のアミノ酸残基である。Nell1機能的誘導体は、長さにして、多くても約810個のアミノ酸残基であり得る。例えば、Nell1機能的誘導体は、長さにして、多くても約820、805、800、790、780、750、600、650、600、550などのアミノ酸残基であり得る。
Nell1タンパク質誘導体が作製されると、このようなタンパク質は、このような誘導体が野生型Nell1タンパク質の活性または機能を実質的に保持しているかどうかを決定するために試験することができる。例えば、PKCベータと結合するNell1誘導体の能力を試験することができる。PKCベータへのNell1の結合を評価するために適したアッセイは、例えば、Kurodaら(1999b)に記載されている。例えば、タンパク質間相互作用は、酵母2ハイブリッドシステムを用いて分析することができる。要約すると、修飾されたNell1タンパク質はGAL4活性化ドメインと融合することができ、PKCの調節ドメインはGAL4 DNA結合ドメインと融合することができる。酵母細胞におけるベータ-ガラクトシダーゼの活性を検出することができる。
さらに、心筋細胞系統にある前駆細胞が成熟心筋細胞へ向かう分化を刺激するNell1誘導体の能力を試験することもできる。心筋細胞の成熟度は、細胞レベル(組織学)および分子レベル(心臓特異的なタンパク質または細胞外マトリックス材料の発現)で評価することができる。さらになお、Nell1誘導体は、骨芽細胞前駆体を成熟骨細胞に向かわせるNell1誘導体の能力について、最近の分子骨マーカーの発現または石灰化(即ち、カルシウム沈着)を検出することによって試験することができる。上述したアッセイなどの1または複数のアッセイにおいてNell1誘導体の活性と野生型Nell1タンパク質の活性を比較することによって、このような誘導体が野生型Nell1タンパク質の活性または機能を実質的に保持するかどうかを決定することができるはずである。
Nell1タンパク質またはその機能的誘導体は、当該技術分野において周知である方法によって調製されてもよい。このような方法の1つは、Nell1タンパク質をコードするDNAを単離または合成し、場合により、細菌、酵母、昆虫または哺乳動物細胞などの適切な宿主細胞中の組換えベクターにおいて、そのDNAを発現させることによって組換えタンパク質を生成することを含む。DNAを合成するためのこのような適切な方法は、例えば、Caruthersら、1985、Science 230: 281〜285およびDNA構造、パートA: Synthesis and Physical Analysis of DNA、Lilley, D. M. J.1およびDahlberg, J. E. (編)、Methods Enzymol.、211、Academic Press, Inc.、New York (1992)に記載されている。
適切なNell1核酸配列の例には、配列番号1、3、および5が含まれる。また、Nell1タンパク質または機能的誘導体は、合成的に、即ち個々のアミノ酸から、または半合成的に、即ちオリゴペプチド単位もしくはオリゴペプチド単位および個々のアミノ酸の組合せから作製されてもよい。タンパク質を合成するための適切な方法は、StuartおよびYoung、「Solid Phase Peptide Synthesis」第2版、Pierce Chemical Company (1984)、Solid Phase Peptide Synthesis、Methods Enzymol.、289、Academic Press, Inc、New York (1997)に記載されている。適切なNell1アミノ酸配列の例には、配列番号2、4、6およびその誘導体が含まれる。
別の実施形態では、本発明の方法は、治療を必要とする対象にNell1タンパク質または機能的誘導体をコードする核酸分子を投与することによって達成される。
本発明において使用するための適切な核酸分子は、配列番号1(野生型ヒトNell1タンパク質をコードする)、配列番号3(野生型マウスNell1タンパク質をコードする)、および配列番号5(ラット野生型Nell1タンパク質をコードする)に記載されるヌクレオチド配列、ならびにその縮重配列を有する核酸分子を含む。本明細書中で使用するとき、用語「縮重配列」は、野生型Nell1タンパク質をコードするヌクレオチド配列における1または複数のコドンを、同じアミノ酸残基をコードする縮重コドン(例えば、GAUおよびGACトリプレットは各々アミノ酸残基Aspをコードする)で置換することによって形成される配列を指す。
いくつかの実施形態では、本発明の方法において使用するための核酸分子は、発現ベクターに提供される。本方法に使用するための発現ベクターには、任意の適した遺伝子治療ベクター、例えば非ウイルス(例えばプラスミドベクター)、レトロウイルス、アデノウイルス、単純疱疹ヘルペスウイルス、アデノ関連性ウイルス、ポリオウイルスおよびワクシニアベクターが含まれる。レトロウイルスベクターの例には、限定されないが、モロニーマウス白血病ウイルス(MoMuLV)、ハーベイマウス肉腫ウイルス(HaMuSV)、マウス乳癌ウイルス(MuMTV)、ラウス肉腫ウイルス(RSV)由来の組換えベクターが挙げられる。Nell1をコードするヌクレオチド配列は、発現ベクター中のプロモーターに操作可能な連結で配置することができ、ここで、プロモーターは、標的組織または細胞中でのNell1タンパク質の発現を指向し、構成的プロモーターおよび組織もしくは細胞特異的プロモーターの両方を含む。
Nell1タンパク質、その機能的誘導体、またはNell1をコードする核酸分子は、医薬として許容される担体と合わせられ、注射、移植、吸入、摂取などによる対象への投与に適切な製剤に調製され得る。医薬として許容される担体は、上述され、オイル、水、食塩水、ゲル、脂質、リポソーム、樹脂、多孔性マトリックス、結合剤、充填剤など、またはそれらの組合せが含まれる。担体は、液体、半固体、例えばペースト、または固体担体であり得る。いずれの従来の媒体、作用物質、希釈剤または担体が受容者に有害であり、またはそこに含まれる有効成分の治療効果に有害である場合を除いて、本発明におけるその使用は適切である。担体の例には、オイル、水、食塩水、ゲル、脂質、リポソーム、樹脂、多孔性マトリックス、結合剤、充填剤、パッチなど、またはそれらの組合せが挙げられる。また担体は、放出制御されたマトリックスに混合されたNell1タンパク質または核酸の最適な放出を可能にする放出制御されたマトリックスであり得る。
用語「治療的に有効な量」とは、障害の開始を妨げるかもしくは遅延させ、障害の進行を遅らせ、または障害の症状を改善するために必要とされる投薬量を意味する。正確な投薬量は、治療されるべき疾患の状況または状態、ならびに他の臨床学的因子、例えば対象の体重および状態、治療に対する対象の応答、製剤のタイプおよび投与経路に依存する。原則として、成人ヒトへの投与については、Nell1組成物(即ち、Nell1タンパク質または核酸を含む)の適した投薬量は、体重1キログラムあたり約0.001mg〜約20mgの範囲である。いくつかの実施形態では、成人ヒトへの投与については、Nell1組成物の適切な投薬量は、体重1kgあたり約0.01mg〜約5mgの範囲である。しかしながら、治療的に有効であり、有害でない正確な投薬量は、当業者によって決定することができる。
Nell1タンパク質、その機能的誘導体、または核酸分子は、任意の実用的および便利な方法で対象に投与することができる。投与の適切な経路には、経口、鼻、局所、経皮、および非経口(例えば、静脈、腹腔、皮内、皮下または筋内)経路が挙げられる。さらに、Nell1タンパク質、その機能的誘導体、または核酸分子は、注射によってまたは外科的移植もしくは接触によって、Nell1物質が直接的な拡散によって部位に移入することができるように前もって選ばれた組織または器官の部位の近くで、体内に導入することができる。例えば、Nell1タンパク質、その機能的誘導体、または核酸は、投与に応じて(例えば注射または移植によって)、高濃度の部位から物質の非常に低レベルである部位へと拡散した結果として、組織によって直接的に吸収され得るパッチまたはゲル状物質に提供され得る。Nell1タンパク質、その機能的誘導体、または核酸分子が局所的に投与される場合、製剤は、Nell1タンパク質、その機能的誘導体、または核酸分子が拡散せず、周りの器官に悪影響を及ぼさないようにする製剤である。
あるいは、Nell1タンパク質、またはその機能的誘導体は、傷害および損傷を受けた組織(例えば、梗塞および周囲の境界域)に直接的に投与することができる。このような投与は、例えば心臓血管の欠陥を治療するために適用可能であり、したがって、心筋の傷害を最小限にするか、またはMI後の心臓における組織修復プロセスを刺激する。
他の送達システムおよび方法には、限定されないが、a)心筋への部位特異的な薬物送達を可能にするカテーテル系デバイス;b)Nell1タンパク質、その誘導体、または核酸分子を含む、顕微鏡および誘導注射デバイスが導入されている胸腔鏡の開口部を介して(胸腔の手術創が小さく低侵襲である。腹腔鏡法と同様。)、c)超音波に基づく薬物送達法(例えば、Mayerら、Advanced Drug Delivery Reviews、2008、60: 1177〜1192、およびBekeredjianら、Ultrasound in Medicine and Biology、2005、31: 687〜691を参照)、ならびにd)心膜腔への注入(例えば、Xiaoら、Am. J. Physiol、Heart Circ. Physiol.、2008、294: H12212〜12218を参照)が含まれる。
送達システムおよび組成物の設計、投与経路、タンパク質/ペプチド薬物に関する重要な一般的な考察が適用されてもよい。例えば、Nell1タンパク質および/またはその機能的誘導体のための適した送達システムは、その特定の性質、特定の臨床応用、および作用部位に依存することになる。
例えば、経口送達または全身送達のための製剤は、例えば、胃腸管におけるNell1タンパク質および/またはその機能的誘導体の不安定性、またはNell1タンパク質および/またはその機能的誘導体のプロテアーゼへの曝露に起因して、ある種の考察を必要とする場合がある。当業者に知られているいずれかの方法を利用して、このような考察に取り組むことができる。
例えば、経口送達については、吸収増強剤を利用することができる。各種の吸収増強剤が調査され、ならびに/または経口送達および他の経路による送達のためのタンパク質組成物とともに適用されてきた(van Hoogdalem、Pharmac. Ther. 44、407〜43、1989; Davis、J. Pharm. Pharmacol. 44(補遺1)、186〜90、1992)。最も一般的には、典型的な増強剤は、(a)キレート剤、例えばEDTA、サリチル酸塩、およびコラーゲンのN-アシル誘導体、(b)界面活性剤、例えばラウリル硫酸塩およびポリオキシエチレン-9-ラウリルエーテル、(c)胆汁塩、例えばグリコール酸塩およびタウロコール酸塩、ならびに誘導体、例えばタウロジヒドロフシジン酸塩、(d)脂肪酸、例えばオレイン酸およびカプリン酸、ならびにそれらの誘導体、例えばアシルカルニチン、モノグリセリド、およびジグリセリド、(e)非界面活性剤、例えば不飽和環状尿素、(f)サポニン、(g)シクロデキストリン、ならびに(h)リン脂質の一般的なカテゴリーに分類される。
あるいは、Nell1タンパク質および/またはその機能的誘導体は、プロテアーゼおよび/またはタンパク質の酵素消化の他の潜在源を直接阻害する他の薬物または物質とともに投与することができる。Nell1タンパク質および/またはその機能的誘導体の胃腸吸収を妨げるかまたは遅延させるさらに別の代替アプローチは、腸管腔内のタンパク質分解酵素との接触からタンパク質を保護し、心臓血管傷害の部位でNell1タンパク質および/またはその機能的誘導体を放出するように設計された送達システムにNell1タンパク質および/またはその機能的誘導体を組み込むことである。この戦略のより具体的な例は、タンパク質を分解から保護し、ならびに活性タンパク質の持続放出を達成するための、生分解性マイクロカプセルまたはマイクロスフェアの使用である(例えば、Deasy、Microencapsulation and Related Processes、Swarbrick編、Marcell Dekker, Inc.: New York、1984、1〜60、88〜89、208〜11ページを参照されたい)。
特定の実施形態では、Nell1タンパク質、その機能的誘導体、または核酸分子が投与され、MI後の心筋を直接修復する。送達は、注射、カテーテル、吸収性バイオマトリックス(即ち、生体適合性多孔性)材料など、およびそれらの組合せによって、傷害を受けた心筋部位(梗塞および境界域)にまたはその近傍に直接送達を介して実行することができる。この実施形態によれば、Nell1組成物は、傷害の範囲を最小限にし、良好な治療効果を達成するために、初期炎症反応が治まった後-通常、MIの72時間以内、48時間以内、36時間以内、24時間以内、またはさらには18時間以内に対象に投与される。心筋傷害の直後、著しい炎症応答が起こる。周辺組織のこの初期の防衛応答後にNell1を投与することが最適であると考えられている。再生プロセスは、炎症応答が遅延した後に自然に開始し、Nell1が最もよく働く可能性がある場所である。
さらに、本発明によれば、Nell1タンパク質、その機能的誘導体、またはNell1をコードする核酸分子は、独立して、または心臓血管状態を治療するのに有用である追加の治療組成物を併用して用いることができる。
特定の実施形態では、Nell1タンパク質、その機能的誘導体、またはNell1をコードする核酸分子は、損傷を受けた心筋および血管の修復および再生のために幹細胞とともに用いられる。
損傷を受けた心筋および血管の修復および再生のための細胞に基づく治療は、細胞(例えば心筋細胞)の移植、または移植領域において新たな心筋を発生させるために成体骨髄から単離された幹細胞の導入を利用する。例えば、Orlicら、2001; Rubartら、2006; Ottら、2006; Rosenthalら、2006を参照されたい。理論に拘束されないで、Nell1の使用は、損傷を受けた心筋および血管の修復および再生のための細胞に基づく治療の効率を増加させる。
本発明によれば、Nell1タンパク質または核酸分子は、適切な細胞、例えば心筋細胞または成体幹細胞とともに、細胞に基づく治療に関してすでに実施されている生物学的マトリックスまたは直接注入法を用いて、対象の損傷を受けた部位に直接的に同時に送達することができる。
別の実施形態では、Nell1タンパク質、その機能的誘導体、またはNell1をコードする核酸分子は、in vitroで用いられ、損傷を受けた心筋および血管の修復および再生に有用である心筋細胞に幹細胞の発生および分化を刺激または促進する。例えば、実施例7を参照されたい。
本発明は、その範囲に限定を与えるものと決して解釈されるべきではない以下の実施例によってさらに説明される。本開示に使用されている用語および表現は、記述上の用語として用いられ、限定する用語としては用いられない。このような用語および表現の使用において、示され、記載されている特徴のいずれかの同等物またはその一部を排除する意図はない。様々な修飾が本発明の範囲に含まれることが考慮されることは理解されよう。本開示に言及されている全ての刊行物は、参照により本明細書中に援用される。
［実施例１］
Nell16R変異型マウス
Nell16R変異型マウスは、以下の実施例に記載される実験に用いられた。この変異型マウスの発生、繁殖および維持は、参照により本明細書中に援用される米国特許出願公開第2006/0053503号に記載される。要約すると、変異型マウスは、元々は、N-エチル-N-ニトロソウレア(ENU)によって誘導されるNell1遺伝子における劣性の新生児致死性点突然変異を含む。Nell16Rは、システインに対するコドンを未成熟停止コドンに変換するTからAへの塩基変化を有し(TGTからTGA; Cys(502)Ter)、結果として、Nell1タンパク質生成物の重度の欠失、およびNell1転写の定常状態レベルにおける顕著な減少をもたらす。
［実施例２］
Nell16R変異型マウスにおける心臓の欠陥
ホルマリン固定された標本は、心臓の長さおよび幅の測定によって分析された。18.5日の胚形成期の野生型、ヘテロ接合型、および変異型マウスに関するこれらの測定が完了した。さらなる観察は、標準的な組織学的な方法(マウスの矢状断面におけるヘマトキシリンおよびエオシン染色)を用いて行われた。
Nell16Rマウスは、長さおよび幅の測定に基づいて、有意に増大した心臓を有することが観察された。表1に示されるように、3つ全ての遺伝型についての長さ測定は、有意には異なっていなかった。しかしながら、統計T検定に基づくと、変異型マウスについての幅測定は、野生型およびヘテロ接合型のマウスについての幅と比較して有意に大きかった。これは、変異型マウスにおける異常な心臓表現型の存在を裏付けた。
ヘマトキシリンおよびエオシン染色されたスライドの試験は、心臓から出る血流量を劇的に減少させたことを示した。図1‐2に示されるように、野生型およびヘテロ接合型のマウスは、血液で満たされた動脈を示したのに対して、変異型マウスのスライドでは血液はあまり顕著な特徴ではなかった。したがって、Nell1機能の喪失は、野生型胎児と比較して、変異における血管数および血管系の広範囲な枝分かれの有意な減少をもたらした。血管形成の減少は、胎児体の全体で観察された。
さらに、多数の未成熟な心臓細胞およびより少ない細胞外マトリックスは、野生型マウスと比較して変異型マウスにおいて観察された(図3A‐3B)。変異型におけるより少ない心筋細胞の濃密パッキング(図3B)は、野生型(図3A)と比較して、ヘマトキシリンおよびエオシンを用いてより密集した/より濃い染色において非常に明白であった。
これらの上記の心臓血管の欠陥は、帝王切開によって回収されたE18.5日の胎児において明らかであった。さらに、野生型およびヘテロ接合型のマウスは、それらの全体の胸腔を満たす海綿状の肺を有する一方で、変異型マウスは、縮小した高密度の肺を有していた。変異型マウスは生き延びなかった。心臓および血管の欠陥の重症度は、以前に報告されている出生プロセス中の胎児の死の原因となる可能性があった(Desaiら、2006)。帝王切開によって回収された胎児は、変異体における虚脱した肺において表されるように、呼吸することができなかった。
［実施例３］
Nell1によって影響されるECM遺伝子が心臓発生に影響を及ぼす
公開データベース(UCSC Genome Browser、Mouse Genome Informatics、Integrated Cartilage Gene Database、PubMed)を用いた包括的な遺伝子発現分析が、心臓血管発生と、Nell16R変異型マウスの体において発現の減少を示すことが以前に報告(Desaiら、2006)された28個の細胞外マトリックス(ECM)遺伝子の各々との間の関係を調査するために行われた。試験された28個のECM遺伝子のうち、バイオインフォマティクス分析は、Nell-1欠損マウスにおいて発現が減少した遺伝子の大部分が、心臓(分析されたECM遺伝子の79%;22/28)、血管(71%;20/28)、および骨髄(61%;17/28)に正常に発現することを示した(表2を参照されたい)。Mouse Genome Informaticsデータベースは、マウスで変異され、心臓血管の発生において実際に異常性を明示するいくつかの遺伝子(Coll5a1、Osf-2、Bmpr1a、Pkd1、Mfge8、Ptger4、Notch3)を参照した。
これらの遺伝子のいくつかにおけるマウスの変異は、下記の表3に示されるように、心肥大と一般に関連した心臓の変形を示す。
［実施例４］
Nell16R変異型マウスにおける遺伝子発現
心臓の構造および機能を支配する既知の分子経路におけるNell1の関与を明らかにするために、包括的な遺伝子発現分析が、正常な胎児心臓およびNell16Rから解離した胎児心臓のマウスゲノム全体(約30,000遺伝子)において行われた。この分析は、10〜13個の心臓の4プールに分離された50個の変異胎児の心臓、および10〜12個の心臓の3プールに分離された35個の正常な心臓からなっていた(妊娠18.5日目)。プールされた組織からRNAを抽出し、Illumina Mouse V6チップ上のマイクロアレイ分析用に処理し、Illumina Beadstation 500GXでスキャンした。BeadStudioソフトウェアおよびGene Ontology Tree機器を用いてデータを解析した。少なくとも345遺伝子が同定され、それらは正常試料と変異試料との間で異なって発現していた(マイクロアレイ検出および微分p値に関してp値=0.001;非常に高い統計的有意性を示す)。表4は、心臓血管状態においてすでに確立した機能性を有するNell1によって影響を及ぼされる遺伝子の代表的な抽出見本をリスト化する。また、表4は、これらの遺伝子機能を示す特定の試験についての参考文献を与える。
表4は、心不全後に続いて起こるプロセスに関与しているNell1経路の遺伝子数を示す。細胞分化および心臓ECMの適切な分泌を調節するタンパク質を刺激するNell1の能力は、このタンパク質が心臓発作後の心筋における適切なECM構築および配向を回復させ、それにより、MIに起因する心筋損傷およびその後の心機能の喪失(または死)を妨げるかまたは軽減することができることを強く示唆する。
［実施例５］
ここに提示されたデータは、Nell16R変異型マウスの試験に基づいた。げっ歯類のNell1試験は、ヒトの状況に正確に翻訳されると考えられている。完全なマウスNell1コーディング配列が報告されている(Genbank受入番号AY622226; Desaiら、2006)。公開ゲノムデータベース(UCSC Genome BrowserおよびNCBI)におけるこの配列とごく最近のヒトNell1遺伝子との比較は、87%遺伝子配列同一性の非常に高い相同性を示す。対応する810個のアミノ酸残基のポリペプチドは、それらのアミノ酸配列において93%の同一性を有する(図5)。類似のアミノ酸の保存的置換を考慮する場合、ヒトおよびマウスのNell1タンパク質は97%保存されている。この顕著な程度の遺伝子およびタンパク質構造の保存は、ヒトおよびマウスにおけるNell1を媒介にした経路の機能および基本的機構の保存を示唆する。
［実施例６］
MIに対するNell1の治療効果を評価するための動物モデル
心筋梗塞(MI)によって誘導された損傷後の心筋を再生するためのNell1タンパク質の効果が、幅広く用いられ、かつ認可されたin vivoの動物モデルで試験される。心筋梗塞は、左心室までの主な血液供給ラインをブロックすることによって、マウスのin vivoモデルにおいて誘導される。このモデルを生じさせるための外科的手法は、いくつかの刊行物に詳細に記載されている(Pattenら、1998; Tarnavskiら、2004; Ahnら、2004)。
要約すると、マウスを麻酔し、背臥位で拘束し、小型の動物用ベンチレーターによって制御される純粋な酸素を用いて挿管する。開胸は、解剖用顕微鏡下で、左側の第4または第5の肋間腔で、心臓と肺の端で行われる。胸部の外科による穴は、開創鉤を用いて広げられ、心膜は細い鉗子を用いて静かに裂かれる。
左冠動脈前下行枝(LAD)を見えるようにし、冠状動脈下で黒色のシルクモノフィラメント縫合糸(サイズ7または8)を付した先細のマイクロ手術用針(1/4サークル、140ミクロン)を通し、動脈の血流を完全に止めるために縫合糸を縛ることによって結紮する。小さいポリエチレンチューブ(PE10)2〜3mmは、結び目とLDとの間に配置し、動脈の切断および重大な傷害を最小限にする。
心筋梗塞は、血液供給を喪失した筋肉に対応する左垂直線の青白いかまたは白い外見、および心電図における波形の変形(顕著なST波の上昇)に関する観察によって確認される。LADは左心室に血液供給を与えるので、この外科的に誘導された心筋梗塞は、左心室壁および心室間部の前部の心筋組織の死(壊死)を引き起こすことになる。心筋梗塞の病変/梗塞の大きさは、LADに沿った結紮の正確な位置によって調節可能である。高位置(房室接合部)での結紮は、より大きな領域への血流を減少させ、より大きな梗塞を作り、低領域での結紮は、中程度または小さな病変を作る。結紮位置は、梗塞の大きさを一定に保つために、任意の所定の実験群について一定に保たれる。
心筋梗塞の誘導後、胸部および皮膚創傷を縫合し、加温パッド上でまたはヒートランプによってマウスを麻酔から回復させるようにする。
急性心筋梗塞事象による、心臓組織損傷を修復するNell1の能力を試験するために、精製したNell1タンパク質は、視認できる梗塞の周りの周辺組織内および梗塞内に直接送達される。Nell1タンパク質の直接送達は、梗塞を誘導するために使用された元の胸部創傷を再び開くことによって行われる。
Nell1、ならびにNell1のEGF様ドメインおよび/またはフォン・ヴィレブランド様ドメインを含むNell1の機能的誘導体は、梗塞境界域の片側に沿って2〜3点で投与される。いくつかの動物では、Nell1タンパク質の直接的な送達は、マイクロインジェクション、ゲルもしくはマイクロスプレイに含まれるNell1の塗布、ナノ粒子、または持続放出パッチを介して投与される。他には、それは、Nell1タンパク質発現ベクターを介して投与される(連続送達)。Nell1の投与は、心臓損傷によって誘発される炎症応答の初期の急上昇後に行われ、その時点で、心臓組織は、固有の再生機構を試みる(MI後の約4〜5時間)。Nell1投与の効果は、心臓組織の再生と関連したタンパク質を検出するための標準的な組織学および免疫組織化学技法によって評価される(Orlicら、2001)。
［実施例７］
in vitro幹細胞治療
MI後の心筋再生の分野における有望なアプローチは、損傷を受けた心臓における胚または成人の間充織幹細胞のいずれかの導入である。しかしながら、データは、新たな心筋細胞が再生され得るが、新たな組織は、成熟心臓組織の完全な機能的能力(収縮性)を必ずしも提示しない場合があることを示す。
成熟心臓組織の完全な機能的能力を促進するために、Nell1タンパク質、ならびにNell1のEGF様ドメインおよび/またはフォン・ヴィレブランド様ドメインを含むNell1タンパク質の機能的誘導体が、幹細胞送達用の使用において、これまでと同じ戦略を用いて、傷害を受けた心筋に幹細胞とともに同時送達される。
［実施例８］
心筋虚血および再かん流傷害に対するNell1の治療効果を評価するための動物モデル
心筋虚血および再かん流傷害によって誘導された損傷後の心筋を再生するためのNell1の効果は、幅広く使用され、認可されたin vivoの動物モデルにおいて試験される。心筋虚血および再かん流傷害は、以下の通り、in vivoのマウスモデルにおいて誘導される:
1. 麻酔、挿管、マウスECG装置に固定後、マウスの胸腔を肋間腔(通常、4番目または5番目)で開き、開口部は、心臓の左側を露出し、LAD動脈を見つけるように引っ込められる。心膜は、鉗子を用いて静かに引き裂かれ、容易にアクセスできるようにLADを配置する。全ての外科的工程は、解剖用顕微鏡下で行われる。
2. サイズ8のシルクまたはモノフィラメント縫合糸を付した先細の針(1/4サイクル、140ミクロン)を動脈下に部分的に通過させる。長さにして1〜1.5"の小さな管(例えば、ポリエチレン性のサイズ10の管)を上部に配置し、LAD動脈と平行にし、針の丈に垂直にする。次に、縫合糸を引っ張り、外科的に結び目を作り、それにより、管は、その下に位置した動脈と結ばれる。
3. 左心室の心筋への血流の中断は、影響を受けた領域(梗塞が発症する場所)の青白いかまたは白い外見によって容易に視認される。ECGは、正常なパターンと比較して、波形の変更(例えば、ST部分の上昇、T波の異常)によって虚血を確認することになる。この変化は、LADが首尾よく連結され、左心室への制限された血流が虚血事象を機能的に誘導することを指す。
4. 胸腔および皮膚は、管の一端が、縫合された皮膚の上部の胸部領域の中から刺さるように縫合される。所望の虚血時間後、管を静かに引っ張り出し、結び目/結紮された糸を弛緩し、それにより、影響を受けた領域に血液の再かん流を可能にする。
5. 再かん流は、ECGパターンを正常または正常に近いパターンに戻すことによって示される。再かん流前の閉塞時間を変えたマウスの異なる群を作製する。
6. 濃度変更したNell1タンパク質は、腹腔内注射を介して、またはLAD結紮および虚血後に胸腔を閉じる前に配置されるカテーテルデバイスを用いて投与される。カテーテルデバイスは、制御された送達を可能にし、その結果、Nell1タンパク質は、再かん流が導入された後に、再かん流の直後または所定の時間点で送達され得る。他のモデルでは、Nell1タンパク質は、外科縫合の再開および胸腔への再移入、マイクロインジェクションまたはゲルパッチによる直接的なNell1送達により投与される。
［実施例９］
心臓肥大に対するNell1の治療効果を評価するための動物モデル
心臓肥大に対する治療薬としてのNell1タンパク質の使用は、幅広く使用され、かつ認可されたin vivoの動物モデルで試験される。心臓肥大は、物理的/外科的手段[圧負荷]によって発生させる。
in vivoで圧負荷された動物モデルでは、マウス/ラットまたは大型動物の大動脈は径を減らすためにまとめられ、したがって左心室における血液は圧が上昇し、左心室の肥大が誘導される(Tarnavskiら、2004)。このタイプの動物モデルは、大動脈弁の狭窄が左心室から大動脈への血量を制限する大動脈弁狭窄症のヒト状態を模倣する。左心室における持続的に上昇した圧力は壁の筋量の増加(肥大)をもたらす。このモデルは、以下のように生じさせる:
1. マウスを麻酔し、5mmの横切開は、左腋窩のレベルで、胸骨の境界から2mm離れて行われる。小さな切開(5mm)は、2番目の肋間腔でなされ、マイクロリトラクターを用いて開く。
2. 胸腺および大動脈弁領域を覆う脂肪を押しのけ、心膜を静かに引き裂く。大動脈の上行部分を見つけ、肺動脈幹から無遠慮に引き裂き、上行大動脈下に鉗子を置く。
3. 7-0シルク縫合糸を大動脈周辺に置き、緩い結び目を作る。L字に曲げられた25または27ゲージの針(外径0.51mm)を緩いループに通過させて置き、大動脈の上部に平行に配置し、第2の結び目をしっかりと作る。針を引き戻し、狭窄した大動脈を生じる(27ゲージでは60〜80%の狭窄)。さらに2つの結び目を縛る。
4. 胸腔は、肋骨、次に皮膚の創傷を縫合することによって閉じる。
Nell1タンパク質、ならびにNell1のEGF様ドメインおよび/またはフォン・ヴィレブランド様ドメインを含むNell1タンパク質の機能的誘導体は、肥大の変化の開始およびECGによって検出される心機能の異常性の後に、注射物質として投与される。投与時間は、肥大と診断された後に、1つの高用量として試験されるか、または肥大と診断された後、所定の複数の時間(週1回)、低用量として試験される。治療効果は、上記に記載されているような、心室および心臓の大きさの定量的測定、ECGによる生理学的なモニターリング、他の心臓の視覚化ツール、心不全の分子マーカーなどによって評価される。
［実施例１０］
心筋症に対するNell1の治療効果を評価するための動物モデル
心筋症のための治療薬としてのNell1タンパク質の使用は、幅広く使用され、かつ認可されたin vivoの動物モデルにおいて試験される。心筋症のin vivoのマウスモデルは、単一遺伝子のノックアウトまたは過剰発現などの遺伝子を標的化したアプローチによって生じさせ、ここで、ホモ接合型(2つの変異遺伝子コピー)および/またはヘテロ接合型(1つの変異コピー)は、若年または成人の段階まで生存可能である。心筋症の適切なin vivoのマウスモデルは、遺伝子のノックアウトまたは過剰発現、およびNell1シグナル伝達タンパク質によって調節される経路(例えば、細胞外マトリックスおよびマトリックス細胞タンパク質、テネイシン、トロンボスポンジン、マトリリンなど)を含む。適切な小動物モデルの特異的な例は、Heathら(BMC Developmental Biology 2008:8:18)によって報告されているマウスNov(Ccn3)遺伝子の標的ノックアウトである。
要約すると、Nov(Ccn3)変異型マウスを発生させる。心エコー図および心電図による心臓の画像化は、処理前の心機能および視認できる心臓構造の異常性の存在を決定するために実行される。
Nell1タンパク質、ならびにNell1のEGF様ドメインおよび/またはフォン・ヴィレブランド様ドメインを含むNell1タンパク質の機能的誘導体は、生後の最初の2カ月中に若いNov(Ccn3)変異型マウスおよび対応する対照に腹腔内注射によって投与される。種々の服用量および時間の処方計画が試験される。処理後、心機能パラメータは、未処理の変異型マウスが心筋症の重篤な症状を示す期間、一般にはNovマウスでは4〜5カ月で、Nell1処理および対照において測定される。
心臓血管の機能的/生理学的研究後、マウスを屠殺し、心臓は、形態学的および組織学的評価、例えば、全体の心臓の大きさ、心室の大きさ(特に左心室)、心臓弁の構造、腱索、心室中隔、心臓の筋細胞(心筋細胞)の大きさおよび外見、心臓に入る血管および心臓から出る血管などのために解剖および固定される。
［実施例１１］
心筋梗塞由来の心筋損傷のNell1タンパク質処理
損傷を受けた心筋の再生のための細胞経路(単数または複数)を誘発するNell1タンパク質の能力がin vivoのマウスモデルで示された。心臓発作または心筋梗塞は、左心室(lv)および心室中隔(IVS)への主な血液供給ラインである左前下行枝(LAD)冠状動脈を外科的に結ぶことによって、4〜5月齢の成体マウス(C57B1/6J株)に生じさせた。左心室は、大動脈を通じて残りの体に酸素化された血液を送り出し、IVSは、心臓の右心室および左心室を分ける。動物モデルにおけるLAD結紮は、心筋組織の損傷およびその後の死をもたらす。表5は、MI事象後の第3日に精製したヒトNeLL1タンパク質でマウス心臓を処理した結果を要約する。NELL1タンパク質は、リン酸緩衝食塩水(PBS)で希釈され、非常に濃縮された微小液滴として損傷を受けた心筋に直接送達され、その間、マウスは、約1時間、麻酔され、挿管されていた。3匹のマウスを312ngの精製したNELL1タンパク質で処理し、4匹のマウスを624ngの精製したNELL1タンパク質で処理した。4匹のマウスは同じ心臓外科手術を受けたが、損傷を受けた心臓組織にPBSの微小液滴が与えられ、対照として利用された。これらの対照に加えて、20匹を超えるMIマウスを予め作製し、MI外科的および手術後の技術において一貫性を得るために試験した。これらの初期の「対照」は、表5に示された対照と同じ特徴を提示した。全ての処理マウスおよび未処理マウスは、それらが屠殺され、心臓および他の主要な器官を回収する前に、さらに14日間維持された(MI後、合計17日)。心臓の大きさの測定は、Nell1処理した心臓における心臓幅と深さの両方において僅かな増加を示した。顕著には、全ての処理マウスは、心臓の表面上に、梗塞組織の、より小さい視認できる領域を劇的に示した。7個の心臓のうち6個では、心臓を緩衝化したホルマリン中で固定した後、損傷を受けた組織が顕微鏡下でのみ視認できた。図6A‐6Dは、対照において見られた通常の50〜90%の梗塞サイズと比較して、かろうじて視認できたものから約30%の梗塞サイズまで、NELL1処理した心臓において観察された改善の範囲を示す。図7A‐7Dはマッソン・トリコームで染色した断面にした心臓の組織学的分析を示し、さらに、対照と比較して、NELL1処理された心臓において、細胞レベルで損傷が減少していることを確認した。MI後の17日で、心筋組織は重篤に損傷を受け、その結果、左心室の未処理の心筋内で心室中隔まで大きな溝が現れた。対照的に、処理されたマウスの心筋において観察された崩壊または損傷の量の一貫して劇的な低下が存在した。in vivoのMIマウスモデルからのこれらのデータは、損傷を受けた心筋に直接的にNell1タンパク質の送達を可能にする臨床アプローチがMI事象の影響の減少に効果的であることを示す。
［参考文献］

Claims (22)

  1. 心臓血管障害の治療を必要とする対象にNell1タンパク質を投与する工程を含む、前記対象における心臓血管障害を治療する方法。
  2. 前記Nell1タンパク質が、配列番号2、配列番号4または配列番号6のいずれか1つに記載されるアミノ酸配列を含む、請求項1に記載の方法。
  3. 心臓血管障害の治療を必要とする対象にNell1タンパク質をコードする核酸を投与する工程を含む、前記対象における心臓血管障害を治療する方法。
  4. 前記核酸が対象においてNell1の発現をもたらす発現ベクターである、請求項3に記載の方法。
  5. 前記発現ベクターがウイルスベクターまたは非ウイルスベクターである、請求項4に記載の方法。
  6. 前記心臓血管障害が、心筋梗塞、心不全、心虚血、肥大または心筋症である、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記Nell1タンパク質または前記核酸が全身投与される、請求項6に記載の方法。
  8. 前記Nell1タンパク質または前記核酸が、摂取、注射または移植によって投与される、請求項7に記載の方法。
  9. 前記Nell1タンパク質または前記核酸が局所投与される、請求項6に記載の方法。
  10. 前記Nell1タンパク質または前記核酸が心筋損傷部位またはその近傍に注射または移植によって投与される、請求項9に記載の方法。
  11. 前記Nell1タンパク質または前記核酸が心筋損傷部位またはその近傍にカテーテルを介して投与される、請求項6に記載の方法。
  12. 前記Nell1タンパク質または前記核酸が、損傷を受けた心筋および血管の修復および再生のために細胞とともに投与される、請求項6に記載の方法。
  13. 前記細胞が心筋細胞である、請求項12に記載の方法。
  14. 前記細胞が幹細胞である、請求項12に記載の方法。
  15. 心筋梗塞の治療を必要とする対象にNell1タンパク質を投与する工程を含む、前記対象における心筋梗塞を治療する方法。
  16. 心不全の治療を必要とする対象にNell1タンパク質を投与する工程を含む、前記対象における心不全を治療する方法。
  17. 心虚血の治療を必要とする対象にNell1タンパク質を投与する工程を含む、前記対象における心虚血を治療する方法。
  18. 肥大の治療を必要とする対象にNell1タンパク質を投与する工程を含む、前記対象における肥大を治療する方法。
  19. 心筋症の治療を必要とする対象にNell1タンパク質を投与する工程を含む、前記対象における心筋症を治療する方法。
  20. 前記Nell1タンパク質が細胞とともに投与される、請求項15から19のいずれか一項に記載の方法。
  21. 前記細胞が心筋細胞である、請求項20に記載の方法。
  22. 前記細胞が幹細胞である、請求項20に記載の方法。
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