JP2014144933A - REMOVAL OF AMYLOID β - Google Patents

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パク・ウジン
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide pharmaceutical products and methods for preventing or treating diseases caused by amyloid β.SOLUTION: The invention provides pharmaceutical products for preventing or treating diseases caused by amyloid β containing, as an active ingredient, Nla (nuclear inclusion a) protease or a gene transporter including a nucleotide sequence encoding the Nla protease. The Nla protease cleaves intracellular or extracellular amyloid β, or amyloid β present in Citosol.

Description

本発明は、多様なアミロイドβがもたらす疾患を予防又は治療するための薬剤学的造成物及びその方法に関するものである。 The present invention relates to a pharmaceutical composition and method for preventing or treating diseases caused by various amyloid βs.

アルツハイマー症(AD)は世界的に約24,000,000人の人々に影響を及ぼす進行性神経退行性障害であり、老人性認知症の最も一般的な形である。ADは進行性記憶欠陥及び認知機能障害を特徴とする。ADの目立つ特徴は、長さが40,42及び43個のアミノ酸であるアミロイドβ(Aβ)を主成分とするアミロイド斑点の蓄積である。Aβはアミロイドβ前駆代謝タンパク質(APP)がβ−及びγ−セクレターゼによって次第に切断されることで生成される1,2。Aβはモノマー、オリゴマー(ダイマー、トリマー及びテトラマー)、プロト・フィブリル及びフィブリルのような他の形で存在してもよく、それらの他の形の状態はそれらの毒性と関連がある。オリゴマーAβはフィブリルAβ及びモノマーAβよりそれぞれ約10倍及び40倍も細胞毒性が多いことが分かった。また、最近の報告ではダイマーAβはモノマーAβより3倍も毒性が多く、トリマーAβよ及びテトラマーAβは13倍も毒性が多いことが分かったAlzheimer's disease (AD) is a progressive neurodegenerative disorder that affects approximately 24,000,000 people worldwide and is the most common form of senile dementia. AD is characterized by progressive memory deficits and cognitive impairment. A prominent feature of AD is the accumulation of amyloid spots whose main component is amyloid β (Aβ), which is 40, 42 and 43 amino acids in length. Aβ is produced by gradually cleaving amyloid β precursor metabolizing protein (APP) by β- and γ-secretase 1, 2 . Aβ may be present in other forms such as monomers, oligomers (dimers, trimers and tetramers), protofibrils and fibrils, the state of these other forms being related to their toxicity. Oligomeric A [beta] was found often are about 10-fold and 40-fold cytotoxic than fibrils A [beta] and monomer A [beta] 3. A recent report also found that dimer Aβ was three times more toxic than monomeric Aβ, and trimer Aβ and tetramer Aβ were 13 times more toxic 4 .

たとえAβが明らかにADの原因となる役割をしているが、この疾患の発病に寄与する基底メカニズムは依然として論難になっている。Aβが細胞外的に病理学的活性を発揮すると広く容認されている。病理学的AD患者の脳から、Aβはアミロイド斑点を形成する細胞の空間に分泌される。培養培地に添加する際、Aβは多様な細胞類型で試験管内細胞死滅を誘導することができる3,4,6Even though Aβ clearly plays a role in causing AD, the underlying mechanisms that contribute to the pathogenesis of this disease remain controversial. It is widely accepted that Aβ exerts extracellular pathological activity. From the brain of pathological AD patients, Aβ is secreted into the space of cells that form amyloid spots 5 . When added to the culture medium, Aβ can induce in vitro cell killing in a variety of cell types 3, 4, 6 .

しかし、蓄積証拠は細胞内Aβの活性がADの発病に重要であるということを提示する。幾人かの著者は、検死(post−mortem)AD患者の脳組織及び移植遺伝子ADマウスからAβの細胞内局在化(localization)を報告している1,7,8。電子顕微鏡及び免疫細胞化学を利用した更に近接した調査は、Aβが初期エンドソーム、トランス・ゴルジ網(trans−Golgi network)、粗い小胞体、外部ミトコンドリア膜及び核外膜を含む神経分化されたP19細胞から多様な亜細胞の細胞機関に存在すると報告している。トリプル移植遺伝子ADマウスモデルにおいて、初期の認知障害は、アミロイド斑点の明白な蓄積又は神経原繊維がもつれることなく、海馬及び扁桃腺での細胞内Aβの蓄積と関連があった10However, accumulated evidence suggests that intracellular Aβ activity is important for the pathogenesis of AD. Several authors have reported the intracellular localization of Aβ from brain tissue of post-mortem AD patients and transplanted gene AD mice 1,7,8 . Closer investigations using electron microscopy and immunocytochemistry have shown that Aβ is an early endosome, trans-Golgi network, coarse endoplasmic reticulum, outer mitochondrial membrane and outer mitochondrial membrane and neuronal differentiated P19 cells from has been reported to be present in the cell organizations of various subcellular 9. In the triple-transgene AD mouse model, early cognitive impairment was associated with intracellular Aβ accumulation in the hippocampus and tonsils without overt amyloid spot accumulation or neurofibrillary tangles 10 .

細胞内Aβはまた、ミトコンドリア機能を介してp53−依存神経細胞の死滅11,12を誘導することが分かった13。Aβに向かう抗体の海馬内への注入は、細胞のAβ沈殿物を減少させるだけでなく、細胞内Aβの蓄積を減少させる。この抗体が消滅する際、細胞の沈殿物が再登場する前に細胞内Aβの蓄積が起こっていた。このような観察は、細胞内Aβ及び細胞外Aβ間の動的交換が存在し、細胞内Aβが細胞外アミロイド沈殿物のソースとして作用してADの発病における細胞内Aβに対する役割を示唆するということを提示する14,15Intracellular Aβ was also found to induce death of p53-dependent neurons 11,12 through mitochondrial function 13 . Infusion of antibodies into the hippocampus towards Aβ not only reduces cellular Aβ precipitate, but also reduces intracellular Aβ accumulation. When this antibody disappeared, intracellular Aβ accumulation occurred before the cell precipitate reappeared. Such observations indicate that there is a dynamic exchange between intracellular Aβ and extracellular Aβ, suggesting a role for intracellular Aβ in the pathogenesis of AD, with intracellular Aβ acting as a source of extracellular amyloid precipitate. Present 14, 15 .

Aβの蓄積は、ADの発病に最も重要な一つの要因とされるため、脳からのAβの分解除去は価値のある治療戦略になるはずである。ネプリライシン(NEP)、インシュリン分解酵素、エンドセリン変換酵素及びuPA/tPA−プラスミンを含むいくつかのプロテアーゼはAβを分解する能力を有しており、その中でもNEPが最高の分解能を有することが分かった16。マウスからのNEPの薬物学的に抑制又は遺伝的に除去するとAβの蓄積を増加させ、シナプス可塑性の欠乏及び海馬依存記憶障害を伴うことが分かったが17,18、一方、NEPのウィルス又は移植遺伝子−仲裁と過剰発現はAβの蓄積及びそれに関する細胞病理学を減少させた19,20。しかし、最近NEPの過剰発現はオリゴマーAβレベルを減少させないか、学習及び記憶障害を改善しないことが分かった。これらの結果は、AβのNEP依存性分解がオリゴマーAβより更に効率的に斑点に影響を及ぼすということを提示することで現れた21。このような適用に際して多様な特許及び公報を参照しており、引用文は参照として提示する。本発明及び本発明に関する技術の状態をより十分に説明するために、これらの特許及び公報の開示は本願に参考として含まれる。 Since the accumulation of Aβ is considered to be one of the most important factors in the pathogenesis of AD, degrading and removing Aβ from the brain should be a valuable therapeutic strategy. Neprilysin (NEP), insulin-degrading enzyme, some proteases, including endothelin converting enzyme and uPA / tPA-plasmin has the ability to degrade A [beta], NEP was found to have the highest resolution among the 16 . Pharmacologic suppression or genetic removal of NEP from mice has been found to increase Aβ accumulation, with synaptic plasticity deficits and hippocampal dependent memory impairment 17,18 , whereas NEP viruses or transplants Gene-arbitration and overexpression reduced Aβ accumulation and associated cytopathology 19,20 . However, it has recently been found that overexpression of NEP does not reduce oligomeric Aβ levels or improve learning and memory impairment. These results appeared by presenting that NEP-dependent degradation of Aβ affects the spots more efficiently than oligomeric Aβ 21 . In such applications, various patents and publications are referred to, and quotations are presented as references. In order to more fully describe the present invention and the state of the art relating to the present invention, the disclosures of these patents and publications are incorporated herein by reference.

本発明者らは、アミロイドβガもたらす疾患、その中でもアルツハイマー症に対するタンパク質加水分解治療剤を開発するために集中的に努力した。その結果、発明者らは、カブ黄色モザイクウィルス(TuMV)の核含有物a(Nla)プロテアーゼが効果的で特定な方式でモノマー及びオリゴマーアミロイドβ(Aβ)を切断し、ニューロン培養細胞でAβが誘導した細胞死滅、及び遺伝子移植AD(アルツハイマー症)マウスでAβ関連病変を相当部分予防するということを発見した。よって、NlaはAD患者の脳から毒性オリゴマーAβを除去するための新たな戦略を提供することができる。   The inventors have made intensive efforts to develop a proteolytic treatment for amyloid β-induced diseases, particularly Alzheimer's disease. As a result, the inventors have found that the nucleus-containing a (Nla) protease of turnip yellow mosaic virus (TuMV) cleaves monomeric and oligomeric amyloid β (Aβ) in an effective and specific manner, and Aβ is It has been discovered that induced cell killing and a substantial prevention of Aβ-related lesions in gene-transplanted AD (Alzheimer's) mice. Thus, Nla can provide a new strategy for removing toxic oligomeric Aβ from the brain of AD patients.

従って、本発明の目的は、アミロイドβがもたらす疾患を予防又は治療するための薬剤学的造成物を提供することにある。本発明の他の目的は、アミロイドβがもたらす疾患を予防又は治療するための方法を提供することにある。
本発明の他の目的及び利点は、添付し特許請求の範囲及び図面と共に提供される詳細な説明によって明白になるはずである。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a pharmaceutical composition for preventing or treating a disease caused by amyloid β. Another object of the present invention is to provide a method for preventing or treating a disease caused by amyloid β.
Other objects and advantages of the present invention will become apparent from the detailed description provided in conjunction with the appended claims and drawings.

NlaによるAβの切断を示す図である。It is a figure which shows the cutting | disconnection of A (beta) by Nla. NlaによるAβの切断を示す図である。It is a figure which shows the cutting | disconnection of A (beta) by Nla. NlaによるAβの切断を示す図である。It is a figure which shows the cutting | disconnection of A (beta) by Nla. NlaによるAβの切断を示す図である。(A)Aβのアミノ酸序列はNla,Val−Xaa−His−Ginの共通切断部位と整列される。(B)Nlaは大腸菌(E.coli)から製剤され、SDS−PAGEによって分離された。レイン1、分子サイズマーカー;レイン2、Nla(10pg)。(1C)NEMの存在下又は不在下でモノマーAβ(2.5μm)をNla(1.5μm)に25℃で3時間インキュベーションした。反応混合物はトリス−トリシンゲル上に分離、ブロットされ、抗−Aβ抗体、6E10で検査された。各Aβバンドの密度は密度計によって定量化された。3時間インキュベーションした後、バンド強度(レイン2,4及び6)を0時間で各サンプルのバンド強度(レイン1,3及び5)に対してフローティングした。n=4(D)オリゴマーAβ(2.5μm)をNEMの存在下又は不在下でNla(1.5μm)に25℃で3時間インキュベーションした。反応混合物は分離され、抗−Aβ抗体、6E10で免疫ブロットされた。オリゴマーAβバンドの密度は密度計によって定量化された。3時間インキュベーションした後、オリゴマーAβバンド強度(レイン2,4及び6)を3時間インキュベーションした時点で、前記Aβサンプルのバンド強度(レイン2)に対してフローティングした。n=4 エラーバーはSDを示す。P<0.05そして**P<0.01It is a figure which shows the cutting | disconnection of A (beta) by Nla. (A) The amino acid sequence of Aβ is aligned with the common cleavage site of Nla, Val-Xaa-His-Gin. (B) Nla was formulated from E. coli and separated by SDS-PAGE. Rain 1, molecular size marker; Rain 2, Nla (10 pg). (1C) Monomer Aβ (2.5 μm) was incubated with Nla (1.5 μm) at 25 ° C. for 3 hours in the presence or absence of NEM. The reaction mixture was separated on a Tris-Tricine gel, blotted and examined with anti-Aβ antibody, 6E10. The density of each Aβ band was quantified by a densitometer. After 3 hours of incubation, the band intensity (Rain 2, 4 and 6) floated relative to the band intensity (Rain 1, 3 and 5) of each sample at 0 hour. n = 4 (D) oligomer Aβ (2.5 μm) was incubated with Nla (1.5 μm) for 3 hours at 25 ° C. in the presence or absence of NEM. The reaction mixture was isolated and immunoblotted with anti-Aβ antibody, 6E10. The density of the oligomeric Aβ band was quantified by a densitometer. After incubation for 3 hours, when the oligomeric Aβ band intensity (Rain 2, 4 and 6) was incubated for 3 hours, it floated with respect to the band intensity of the Aβ sample (Rain 2). n = 4 Error bars indicate SD. * P <0.05 and ** P <0.01 NlaでインキュベーションされたモノマーAβの質量スペクトルを示す図である。FIG. 3 shows a mass spectrum of monomer Aβ incubated with Nla. NlaでインキュベーションされたモノマーAβの質量スペクトルを示す図である。(A)予想された切断生成物の計算された分子質量を示した。(B)モノマーAβ(2.5μm)をNla(1.5μm)で25℃で3時間インキュベーションし、MALDI−TOF/TOF質量分析計を利用して分析した。Aβに対応するピークだけでなく、Aβ切断生成物に対応する2つのピークが検出されたということに注目すべきである。対称として、Nla及びAβを別途に分析した。別途に表示された3つの小さいピークはNla製剤の汚染を示す。FIG. 3 shows a mass spectrum of monomer Aβ incubated with Nla. (A) The calculated molecular mass of the expected cleavage product was shown. (B) Monomer Aβ (2.5 μm) was incubated with Nla (1.5 μm) at 25 ° C. for 3 hours and analyzed using a MALDI-TOF / TOF mass spectrometer. It should be noted that not only the peak corresponding to Aβ, but two peaks corresponding to the Aβ cleavage product were detected. As symmetry, Nla and Aβ were analyzed separately. Three small peaks displayed separately indicate contamination of the Nla formulation. B103神経亜細胞腫細胞からNla亜細胞を局在化する図である。FIG. 5 shows localization of Nla subcells from B103 neuronal pheochromocytoma cells. B103神経亜細胞腫細胞からNla亜細胞を局在化する図である。(A)pcDNA−HA−Nlaに形質転換されたB103神経亜細胞種細胞を抗−HA抗体で免疫染色し、共焦点顕微鏡で観察した。(B)ブランクプラスミド(Mock)又はpcDNA−HA−Nla(Nla)に形質転換されたB103細胞を偏差遠心分離機によって微粒子(P)及び溶解性(S)断片に分類した。2つの断片はSDS−PAGEで分離され、ブロット及びOctl(nuclear)、VDAC2(mitochondrial)、cathepsinD(lysosomal)、o−tubulin(cytosolic)及びHA(Nla)に対する抗体で検査された。FIG. 5 shows localization of Nla subcells from B103 neuronal pheochromocytoma cells. (A) B103 neuronal subtype cells transformed into pcDNA-HA-Nla were immunostained with anti-HA antibody and observed with a confocal microscope. (B) B103 cells transformed into blank plasmid (Mock) or pcDNA-HA-Nla (Nla) were classified into microparticles (P) and soluble (S) fragments by a deviation centrifuge. The two fragments were separated by SDS-PAGE and examined with blots and antibodies against Octl (nuclear), VDAC2 (mitochondrial), catepsin D (lysosomal), o-tubulin (cytosolic) and HA (Nla). Nlaによる細胞内Aβの分解及び細胞内Aβが誘導した細胞死滅の抑制を示す図である。It is a figure which shows degradation of intracellular A (beta) by Nla, and suppression of the cell death induced by intracellular A (beta). Nlaによる細胞内Aβの分解及び細胞内Aβが誘導した細胞死滅の抑制を示す図である。It is a figure which shows degradation of intracellular A (beta) by Nla, and suppression of the cell death induced by intracellular A (beta). Nlaによる細胞内Aβの分解及び細胞内Aβが誘導した細胞死滅の抑制を示す図である。It is a figure which shows degradation of intracellular A (beta) by Nla, and suppression of the cell death induced by intracellular A (beta). Nlaによる細胞内Aβの分解及び細胞内Aβが誘導した細胞死滅の抑制を示す図である。(A)B103神経亜細胞腫の細胞をpGFPUb−Aβ及び空(empty)ベクトル(Mock)、pcDNA−HA−Nla(Nla)又はpcDNA−HA−mNla(mNla)で一緒に感染させた。48時間インキュベーションした後、細胞を抗−Aβ抗体、6E10で免疫染色した。(B)Aβ−ポジティブ細胞(赤色)及びGFP−発現細胞(緑色)の数を顕微鏡下で数え、それらの割合を計算した。n=6(C)細胞内Aβペプチードによって誘導された細胞死滅を形態及びMTT assayで測定した。n=6 エラーバーはSDを示す。**P<0.01It is a figure which shows degradation of intracellular A (beta) by Nla, and suppression of the cell death induced by intracellular A (beta). (A) B103 neuroblastoma cells were infected together with pGFPUb-Aβ and empty vector (Mock), pcDNA-HA-Nla (Nla) or pcDNA-HA-mNla (mNla). After 48 hours incubation, cells were immunostained with anti-Aβ antibody, 6E10. (B) The numbers of Aβ-positive cells (red) and GFP-expressing cells (green) were counted under a microscope, and their ratio was calculated. Cell killing induced by n = 6 (C) intracellular Aβ peptides was measured by morphology and MTT assay. n = 6 Error bars indicate SD. ** P <0.01 Nlaによる外因性的に添加されたAβが誘導した細胞死滅の抑制を示す図である。空ベクトル(Mock)、pcDNA−HA−Nla(Nla)又はpcDNA−HA−mNla(mNla)で感染されたB103神経亜細胞腫の細胞を培養培地で48時間Aβ(5μm)で処理した。顕微鏡及びMTTassayで細胞死滅を測定した。n=6 エラーバーはSDを示す。**P<0.01It is a figure which shows suppression of the cell death induced by the exogenously added A (beta) by Nla. B103 neuroblastoma cells infected with empty vector (Mock), pcDNA-HA-Nla (Nla) or pcDNA-HA-mNla (mNla) were treated with Aβ (5 μm) for 48 hours in culture medium. Cell killing was measured with a microscope and MTTassay. n = 6 Error bars indicate SD. ** P <0.01 レンチウィルスが仲裁したNlaの発現を示す図である。It is a figure which shows the expression of Nla which the lentivirus arbitrated. レンチウィルスが仲裁したNlaの発現を示す図である。It is a figure which shows the expression of Nla which the lentivirus arbitrated. レンチウィルスが仲裁したNlaの発現を示す図である。It is a figure which shows the expression of Nla which the lentivirus arbitrated. レンチウィルスが仲裁したNlaの発現を示す図である。(A)HA−Nla及びGFPの発現のためのレンチウィルス構造。(B)抗−HA抗体で行ったウェスタンブロッティングはレンチ−Nlaで感染された293T細胞でNlaの発現レベルを示した。(C)マウスの脳からNlaの発現を抗−HA抗体及び抗−マウス−FUC2次抗体で免疫組織化学によって検出した。レンチ−Nlaが注入されたマウスの脳の前頭葉部分を非注入された対照群マウスの脳部分と比較した。(D)レンチ−GFP及びレンチ−Nlaが注入された脳はPT−PCR処理を受けた。Nlaに対応するPCR生成物を検出した。GAPDHが対照群として使用された。CMV、サイトメガロウィルス(Cytomegalovirus)RNAポリメラーゼIIプロモーター;WPRE、Woodchuck肝炎転写後の調節要素;U5,HIV5’−long terminal repeat;ΔU3,3’自己非活性Long terminal repeat;PSl、ディレクティングパッケージに責任があるウィルスRNAの領域;PRE、核から細胞質まで連結されていないRNAの輸送を助けるRevタンパク質のための結合部位。It is a figure which shows the expression of Nla which the lentivirus arbitrated. (A) Lentiviral structure for expression of HA-Nla and GFP. (B) Western blotting performed with anti-HA antibody showed Nla expression levels in 293T cells infected with lenti-Nla. (C) Nla expression from mouse brain was detected by immunohistochemistry with anti-HA antibody and anti-mouse-FUC secondary antibody. The frontal lobe portion of the brains of mice injected with wrench-Nla was compared with the brain portion of non-injected control mice. (D) Brains injected with lenti-GFP and lenti-Nla received PT-PCR treatment. A PCR product corresponding to Nla was detected. GAPDH was used as a control group. CMV, Cytomegalovirus RNA polymerase II promoter; WPRE, Woodchuck post-hepatitis regulatory elements; U5, HIV5'-long terminal repeat; ΔU3, 3 'self-inactive long terminal repeat; There is a region of viral RNA; PRE, the binding site for the Rev protein that helps transport unlinked RNA from the nucleus to the cytoplasm. APPsw/PSldE9マウスの脳でNlaが仲裁したAβのレベル及びAβ斑点の減少を示す図である。FIG. 4 is a graph showing the decrease in Aβ levels and Aβ spots that Nla mediates in the brain of APPsw / PSldE9 mice. APPsw/PSldE9マウスの脳でNlaが仲裁したAβのレベル及びAβ斑点の減少を示す図である。FIG. 4 is a graph showing the decrease in Aβ levels and Aβ spots that Nla mediates in the brain of APPsw / PSldE9 mice. APPsw/PSldE9マウスの脳でNlaが仲裁したAβのレベル及びAβ斑点の減少を示す図である。(A)APPsw/PSldE9の脳にLenti−GFP及びLenti−Nlaが両方向に注入され、ELISAでAβ1−40及びAβ1−42の量を測定した。可溶性及び不溶性Aβ1−40の量を示した(上部レイン)。可溶性及び不溶性Aβ1−42の量を示した(下部レイン)。(B)Lenti−GFP及びLenti−Nlaが注入されたAPPsw/PSldE9オスマウスの前頭葉、頭頂葉、海馬、及び梨状皮質部分を抗−Aβ抗体で染色した(Bam−10)。(c)Lenti−GFP及びLenti−Nlaが注入されたAPPsw/PSldE9オスマウスの前頭葉、頭頂葉、海馬、及び梨状皮質から斑点の数を数えた。Lenti−GFPが注入されたオスの場合n=5であり、メスの場合n=5であった。Lenti−Nlaが注入されたオスの場合n=6であり、メスの場合n=3であった。エラーバーはSDを示す。P<0.05そして**P<0.01FIG. 4 is a graph showing the decrease in Aβ levels and Aβ spots that Nla mediates in the brain of APPsw / PSldE9 mice. (A) Lenti-GFP and Lenti-Nla were injected into the APPsw / PSldE9 brain in both directions, and the amounts of Aβ 1-40 and Aβ 1-42 were measured by ELISA. The amount of soluble and insoluble Aβ 1-40 was indicated (upper rain). The amount of soluble and insoluble Aβ 1-42 was indicated (lower rain). (B) Frontal lobe, parietal lobe, hippocampus, and piriform cortex of APPsw / PSldE9 male mice injected with Lenti-GFP and Lenti-Nla were stained with anti-Aβ antibody (Bam-10). (C) The number of spots was counted from frontal lobe, parietal lobe, hippocampus and piriform cortex of APPsw / PSldE9 male mice injected with Lenti-GFP and Lenti-Nla. For males injected with Lenti-GFP, n = 5 and for females, n = 5. For males injected with Lenti-Nla, n = 6 and for females, n = 3. Error bars indicate SD. * P <0.05 and ** P <0.01

本発明の一様体において、Nla(核含有物a)プロテアーゼ又は前記Nlaプロテアーゼを符号化するニュクレチド序列を含む遺伝子運搬体を活性成分として含むアミロイドβがもたらす疾患の予防又は治療のための薬剤学的造成物が提供される。   In one embodiment of the present invention, pharmacology for the prevention or treatment of a disease caused by amyloid β containing Nla (nuclear content a) protease or a gene carrier containing a nucleotide sequence encoding the Nla protease as an active ingredient An artificial product is provided.

本発明の他の様態において、哺乳動物の対象に上述した薬剤学的造成物を投与することを含むアミロイドβがもたらす疾患を予防又は治療するための方法が提供される。   In another aspect of the invention, a method is provided for preventing or treating a disease caused by amyloid β comprising administering to a mammalian subject a pharmaceutical composition as described above.

本発明者たらは、アミロイドβガもたらした疾患、その中でもアルツハイマー症に対するタンパク質加水分解治療剤を開発するための集中的に努力した。その結果、発明者らは、カブ黄色モザイクウィルス(TuMV)の核含有物a(Nla)プロテアーゼが効果的で特定な方式でモノマー及びオリゴマーアミロイドβ(Aβ)を切断し、ニューロン培養細胞でAβが誘導した細胞死滅、及び遺伝子移植AD(アルツハイマー症)マウスでAβ関連病変を相当部分予防することを発見した。よって、NlaはAD患者の脳から毒性オリゴマーAβを除去するための新たな戦略を提供することができた。   The inventors have made intensive efforts to develop a proteolytic treatment for amyloid β-induced diseases, particularly Alzheimer's disease. As a result, the inventors have found that the nucleus-containing a (Nla) protease of turnip yellow mosaic virus (TuMV) cleaves monomeric and oligomeric amyloid β (Aβ) in an effective and specific manner, and Aβ is It has been found that induced cell death and a substantial portion of Aβ-related lesions are prevented in gene-transplanted AD (Alzheimer's) mice. Thus, Nla could provide a new strategy for removing toxic oligomeric Aβ from the brains of AD patients.

カブ黄色モザイクウィルス(TuMV)の核含有物a(Nla)プロテアーゼは、ウィルス性多タンパク質を機能性タンパク質で処理することに責任がある。Nlaは先にVal−Xaa−His−Glnを好み、Glnの後に位置された用意に切断され得る結合を有する比較的厳しい気質特異性を有することが分かった。アミロイド−β(Aβ)の推定a−セクレターゼの切断部位の近くにおける同じ共通序列、Val12−His−His−Gln15の存在は、発明者にとって「NlaがAβに対する活性を有しているだろう」という仮説を立てるようにした。好ましい実施例によると、NlaプロテアーゼはモノマーAβだけでなくオリゴマーAβをも切断する活性を有する。この技術でよく知られているように、オリゴマーAβはフィブリルAβ及びモノマーAβよりそれぞれ約10倍及び40倍も細胞毒性が多いことが分かった。ダイマーAβはモノマーAβより3倍も毒性が多く、トリマーAβ及びテトラマーAβは13倍も毒性が多い。このような点から、本発明で使用されたNlaプロテアーゼは毒性がより多いAβ分子を切断することでADを治療するのに非常に有利である。 Turnip yellow mosaic virus (TuMV) nuclear a (Nla) protease is responsible for processing viral multiproteins with functional proteins. Nla previously preferred Val-Xaa-His-Gln and was found to have a relatively stringent temperament specificity with a ready-to-cleave bond located after Gln. The presence of the same common sequence, Val 12 -His-His-Gln 15 , near the putative a-secretase cleavage site of amyloid-β (Aβ) suggests to the inventors that “Nla will have activity against Aβ. "The hypothesis was to be made. According to a preferred embodiment, Nla protease has the activity of cleaving not only monomeric Aβ but also oligomeric Aβ. As is well known in the art, oligomer Aβ was found to be about 10 and 40 times more cytotoxic than fibril Aβ and monomer Aβ, respectively. Dimer Aβ is 3 times more toxic than monomeric Aβ, and trimer Aβ and tetramer Aβ are 13 times more toxic. In this respect, the Nla protease used in the present invention is very advantageous for treating AD by cleaving the more toxic Aβ molecule.

好ましい実施例によると、Nlaプロテアーゼは細胞内または細胞外Aβを切断する。更に好ましくは、本発明で使用されたNlaプロテアーゼはチトゾールに存在するAβを切断する。実施例で示したように、神経細胞においてNlaの発現は細胞内に発現されたAβ及び細胞外に添加されたAβ両方によって誘導される細胞死滅を抑制する。及びに、AD遺伝子移植マウスの脳からレンチウィルスが仲裁したNlaの過剰発現は、Aβ及び斑点形成のレベルを減少させる。これらのデータはADの発病において細胞内Aβに対する重要な役割を支援する追加的な証拠を提供する。この点から、Nlaは細胞内Aβによる細胞死滅の誘導を基底においている分子的事件を研究する新たな道具として使用されることができた。更に、本発明はチトゾールプロテアーゼによる細胞内Aβの除去がADの治療のための実行可能な戦略になり得るという概念の証明を提供する。   According to a preferred embodiment, Nla protease cleaves intracellular or extracellular Aβ. More preferably, the Nla protease used in the present invention cleaves Aβ present in cytosol. As shown in the Examples, Nla expression in neurons suppresses cell death induced by both Aβ expressed intracellularly and Aβ added extracellularly. And overexpression of Nla, which was mediated by lentivirus from the brains of AD gene-transplanted mice, reduces the level of Aβ and spot formation. These data provide additional evidence that supports an important role for intracellular Aβ in the pathogenesis of AD. In this respect, Nla could be used as a new tool to study the molecular events underlying the induction of cell death by intracellular Aβ. Furthermore, the present invention provides proof of concept that removal of intracellular Aβ by cytosolic protease can be a viable strategy for the treatment of AD.

好ましい実施例によると、Nlaプロテアーゼはアミロイドβが誘導する細胞死滅を抑制する。   According to a preferred embodiment, Nla protease inhibits amyloid β-induced cell death.

好ましい実施例によると、Nlaプロテアーゼはアミロイドβ1−40及びアミロイドβ1−42を切断する活性を有する。 According to a preferred embodiment, the Nla protease has activity to cleave amyloid β 1-40 and amyloid β 1-42 .

好ましい実施例によると、Nlaプロテアーゼは序列番号3のアミノ酸15及び16の間のペプチード結合を切断する活性を有する。   According to a preferred embodiment, the Nla protease has the activity of cleaving the peptide bond between amino acids 15 and 16 of sequence number 3.

本発明で使用されたNlaプロテアーゼはNlaプロテアーゼを符号化するニュクレオチド序列を含むタンパク質又は遺伝子運搬体として提供されてもよい。Nlaプロテアーゼがタンパク質の形で提供される場合、それは細胞内に効果的に浸透するようにタンパク質運搬ドメイン(PTD)に代わりに融合され得る。Nlaプロテアーゼの好ましいアミノ酸序列は、序列番号1で記載される。   The Nla protease used in the present invention may be provided as a protein or gene carrier comprising a nucleotide sequence encoding the Nla protease. If Nla protease is provided in the form of a protein, it can instead be fused to a protein delivery domain (PTD) so as to effectively penetrate into the cell. A preferred amino acid sequence of Nla protease is described in sequence number 1.

本発明に有用なタンパク質運搬ドメインはHIV−TAT,VP−22,成長因子信号ぺプチード序列、Pep−1,Pep−7,Drosophila Antp peptide,oligoarginnie,Transportan,BuforinII,MAP(model amphiphatic peptide),k−FGF,ku70,pVEC,SynBl及びHN−1を含むが、それに限ることはない。   Protein transport domains useful in the present invention are HIV-TAT, VP-22, growth factor signal peptide sequence, Pep-1, Pep-7, Drosophila Antp peptide, oligoarginnie, Transportant, Buforin II, MAP (model amphipophite). -Including but not limited to FGF, ku70, pVEC, SynBl and HN-1.

NlaプロテアーゼがAβを除去するための遺伝子運搬体として提供される場合、Nlaプロテアーゼはこの技術分野における通常の知識を有するものに知られている従来の技術によって遺伝子運搬体として構成され得る。
本願で使用された「遺伝子運搬(gene carrying)という用語は遺伝子を細胞内に運搬することをいい、遺伝子伝達と同じ意味を有する。
If Nla protease is provided as a gene carrier for removing Aβ, the Nla protease can be configured as a gene carrier by conventional techniques known to those with ordinary knowledge in the art.
As used herein, the term “gene carrying” refers to the transfer of a gene into a cell and has the same meaning as gene transfer.

本遺伝子運搬体を構成するために、ニュクレオチド序列を符号化するNlaプロテアーゼは適合した発現構造内に含まれることが好ましい。発現構造によると、ニュクレオチド序列を符号化するNlaプロテアーゼはプロモーターに作動的に連結される。「作動的に連結される(Operativelyl inked)」という用語は、(プロモーター、信号序列又は転写因子結合部位のアレイのような)核酸発現調節序列と第2核酸序列との間における機能的連結をいい、前記発現調整序列は前記第2序列に対応する核酸の転写及び/又は翻訳に影響を及ぼす。本発明によると、Nlaプロテアーゼ遺伝子に連結されたプロモーターは、好ましくは動物、更に好ましくは哺乳動物の細胞で作動可能であり、哺乳動物細胞のゲノム又は哺乳動物のウィルス、例えば、CMV(cytomegalovirus)プロモーター、adenovirus lateプロモーター、牛痘ウィルス7.5Kプロモーター、SV40プロモーター、HSV tkプロモーター、RSVプロモーター、EF1アルファプロモーター、メタロチオネイン(metallothionein)プロモーター、β−アクチンプロモーター、ヒトIL−2遺伝子プロモーター、ヒトIFN遺伝子プロモーター、ヒトIL−4遺伝子プロモーター、ヒトリンホトキシン(lymphotoxin)遺伝子プロモーター及びヒトGM−CSF遺伝子プロモーターから由来したプロモーターを含むNlaプロテアーゼ遺伝子の転写を調節する。最も好ましくは、前記プロモーターはCMVプロモーターである。   In order to constitute the gene carrier, it is preferred that the Nla protease encoding the nucleotide sequence is included in the adapted expression structure. According to the expression structure, the Nla protease encoding nucleotide sequence is operably linked to a promoter. The term “Operatively linked” refers to a functional link between a nucleic acid expression regulatory sequence (such as an array of promoters, signal sequences or transcription factor binding sites) and a second nucleic acid sequence. The expression regulation sequence affects the transcription and / or translation of the nucleic acid corresponding to the second sequence. According to the present invention, the promoter linked to the Nla protease gene is preferably operable in an animal, more preferably a mammalian cell, such as a mammalian cell genome or a mammalian virus, such as a CMV (cytomegalovirus) promoter. , Adenovirus late promoter, cowpox virus 7.5K promoter, SV40 promoter, HSV tk promoter, RSV promoter, EF1 alpha promoter, metallothionein promoter, β-actin promoter, human IL-2 gene promoter, human IFN gene promoter, human IL-4 gene promoter, human lymphotoxin gene promoter and human GM It regulates transcription of Nla protease gene comprising a promoter derived from CSF gene promoter. Most preferably, the promoter is a CMV promoter.

好ましくは、本発明で使用された発現構造はアデニル酸重合反応序列(例えば、牛の成長ホルモン終結者及びSV40由来のアデニル酸重合反応序列)を含む。   Preferably, the expression structure used in the present invention comprises an adenylate polymerization reaction sequence (eg, an adenylate polymerization reaction sequence derived from bovine growth hormone termination and SV40).

好ましい実施例によると、ニュクレオチド序列を符号化するNlaプロテアーゼのための発現構造は、「プロモーター−ニュクレオチド序列を符号化するNlaプロテアーゼ−アデニル酸重合反応序列」の構造を有する。
本発明の遺伝子運搬体は多様な形、好ましくは(i)ネイキッド(naked)組換えDNA分子、(II)プラスミド、(iii)ウィルスベクトル又は(iv)ネイキッド組換えDNA分子及びプラスミドを含むリポゾーム又はネオゾームで構成される。
According to a preferred embodiment, the expression structure for the Nla protease encoding nucleotide sequence has the structure “Nla protease-adenylate polymerization reaction sequence encoding promoter-nucleotide sequence”.
The gene carrier of the present invention can be in various forms, preferably (i) a naked recombinant DNA molecule, (II) a plasmid, (iii) a viral vector or (iv) a liposome comprising a naked recombinant DNA molecule and a plasmid or Consists of neosomes.

Nlaプロテアーゼ−符号化ニュクレオチド序列は、遺伝子治療に有用な多数の遺伝子運搬体、好ましくはプラスミド、アデノウィルス22、アデノ関連ウィルス(AAV,LashfordLS.,など、Gene Theraphy Technologies,Applications and Regulations Ed.A.Meager,1999)、レトロウィルス23、単純疱疹(herpes simplex)ウィルス24、牛痘ウィルス25、リポゾーム(Methods in Molecular Biology,Vol 199,S.C.Basu and M.Basu(Eds.),Human Press 2002)又はネオゾームに適用され得る。最も好ましくは、本発明の遺伝子運搬体はNlaプロテアーゼ−符号化ニュクレオチド序列をレトロウィルス又はレンチウィルスに結合することで構成される。 Nla Protease-encoded nucleotide sequences are a number of gene carriers useful for gene therapy, preferably plasmids, adenovirus 22 , adeno-associated viruses (AAV, Lashford LS, etc., Gene Therapy Technologies, Applications and Regulations Ed. A. Meager, 1999), retrovirus 23 , herpes simplex virus 24 , cowpox virus 25 , liposomes (Methods in Molecular Biology, Vol 199, SC Basu and M. Basu (Eds.), Human Pres. 200, Human Pres. Or it can be applied to neosomes. Most preferably, the gene carrier of the present invention is constructed by binding a Nla protease-encoded nucleotide sequence to a retrovirus or lentivirus.

(i)アデノウィルス
アデノウィルスは、中間サイズのゲノム、操作の容易性、高い力価、広い標的細胞範囲及び高い感染度のため、一般に遺伝子運搬体として採用されてきた。ウィルスゲノムの両端は、ウィルスDNA複製及びパッケージのために必要なcis要素である100〜200bp UR(iverted terminal repeats)を含む。E1領域(E1A及びE1B)はウィルスゲノム及び少数の細胞遺伝子の転写に責任があるタンパク質を符号化する。E2領域(E2A及びE2B)の発現は、ウィルスDNA複製のためのタンパク質の合成に帰結される。
(I) Adenovirus Adenovirus has generally been adopted as a gene carrier because of its intermediate size genome, ease of manipulation, high titer, wide target cell range and high infectivity. Both ends of the viral genome contain 100-200 bp UR (Inverted Terminal Repeats), which are cis elements necessary for viral DNA replication and packaging. The E1 region (E1A and E1B) encodes proteins responsible for transcription of the viral genome and a few cellular genes. Expression of the E2 region (E2A and E2B) results in the synthesis of proteins for viral DNA replication.

これまで開発されたアデノウィルスベクトルのうち、削除されたE1領域を有する無能なアデノウィルスの複製が通常的に使用される。アデノウィルスベクトルから削除されたE3領域は、移植遺伝子のための挿入部位を提供し得る25,26。よって、Nlaプロテアーゼ符号化ニュクレオチド序列は、削除されたE1領域(E1A領域及び/又はE1B領域、好ましくはE1B領域)又は削除されたE3領域のうちいずれか一つに、更に好ましくは削除されたE3領域に挿入される。プロモーター−Nlaプロテアーゼ遺伝子−ポリA序列は、好ましくは削除されたE1領域(E1A領域及び/又はE1B領域、好ましくはE1B領域)又は削除されたE3領域、より好ましくは削除されたE3領域のうちいずれか一つ、更に好ましくは削除されたE3領域に存在する。 Of the adenoviral vectors developed so far, incompetent adenoviral replications with deleted E1 regions are commonly used. The E3 region deleted from the adenovirus vector can provide an insertion site for the transplanted gene 25,26 . Thus, the Nla protease-encoded nucleotide sequence is more preferably deleted in either one of the deleted E1 region (E1A region and / or E1B region, preferably E1B region) or the deleted E3 region. Inserted into the E3 area. The promoter-Nla protease gene-polyA sequence is preferably any of the deleted E1 region (E1A region and / or E1B region, preferably E1B region) or the deleted E3 region, more preferably the deleted E3 region. Or more preferably in the deleted E3 region.

事実上、約2extra kbのDNAに対する容量であれば、アデノウィルスはワイルドタイプゲノムの約105%をパッケージし得る。この点から、上述したアデノウィルスに挿入された外部序列はアデノウィルスワイルドタイプゲノムに更に挿入され得る。   In effect, adenovirus can package about 105% of the wild-type genome, with a capacity for about 2 extra kb of DNA. In this respect, the external sequence inserted into the adenovirus described above can be further inserted into the adenovirus wild type genome.

アデノウィルスは42個の他の公知の血清型又は亜群(subgroups)A〜Fのうちいずれか一つで構成され得る。亜群Cのアデノウィルス5型は、本発明のアデノウィルス遺伝子運搬体を構成するための最も好ましい開始物質である。アデノウィルス5型に対する数多くの生化学的及び遺伝的情報が知られている。   The adenovirus can be composed of any one of 42 other known serotypes or subgroups AF. Subgroup C adenovirus type 5 is the most preferred starting material for constructing the adenovirus gene carrier of the present invention. Numerous biochemical and genetic information for adenovirus type 5 is known.

本アデノウィルス遺伝子運搬体によって伝達された外部遺伝子はエピソームであるため、宿主細胞に対して低い遺伝毒性を有する。よって、本発明のアデノウィルス遺伝子運搬体を利用した遺伝子治療は相当安全であるといえる。   Since the external gene transmitted by this adenovirus gene carrier is episomal, it has low genotoxicity to the host cell. Therefore, it can be said that gene therapy using the adenovirus gene carrier of the present invention is quite safe.

(ii)レトロウィルス又はレンチウィルス
比較的大きい外因性遺伝子を運搬し得るレトロウィルス又はレンチウィルス23は、それらのゲノムを宿主ゲノムに統合し、広い宿主スペクトルを有するという点からウィルス遺伝子伝達ベクトルとして使用されてきた。
(Ii) Retroviruses or lentiviruses Retroviruses or lentiviruses 23 that can carry relatively large exogenous genes are used as viral gene transfer vectors in that their genomes are integrated into the host genome and have a broad host spectrum. It has been.

レトロウィルスベクトル又はレンチウィルスベクトルを構成するために、運搬されるNlaプロテアーゼ−符号化ニュクレオチド序列はあるウィルス序列の代わりにウィルスゲノムとして挿入され、複製欠陥ウィルスを生産する。ビリオン(virion)を生産するためにgag,pol及びenv遺伝子を含むが、LTR(long terminal repeat)及びΨ成分のないパッケージ細胞株が構成される28。Nlaプロテアーゼ−符号化序列、LTR及びΨを含む組換えプラスミドがこの細胞柱に導入される際、前記Ψ序列は組換えプラスミドのRNA転写物がウィルス粒子でパッケージされるようにするが、それらの粒子はその後培養培地Nicolas and Rubinsteinに分泌される『Retroviral vectors』In:Vectors:A survey of molecular cloning vectors and their uses,Rodriguez and Denhardt29。組換えレトロウィルスを含む培地はその後集められ、選択的に濃縮されて遺伝子伝達のために使用される。 To construct a retroviral vector or a lentiviral vector, the transported Nla protease-encoded nucleotide sequence is inserted as a viral genome instead of a certain viral sequence to produce a replication defective virus. A packaged cell line is constructed that contains the gag, pol and env genes to produce virions, but lacks the long terminal repeat (LTR) and Ψ components 28 . When a recombinant plasmid containing the Nla protease-encoding sequence, LTR and ψ is introduced into this cell column, the ψ sequence allows the RNA transcript of the recombinant plasmid to be packaged with viral particles, The particles are then secreted into the culture medium Nicolas and Rubinstein “Retroviral vectors” In: Vectors: A survey of molecular cloning vectors and the theaters, Rodriguez and Denhardt 29 . The medium containing the recombinant retrovirus is then collected, selectively enriched and used for gene transfer.

2世代レトロウィルスベクトルを利用した成功的な遺伝子伝達は、EPO(erythropoietin)序列が外皮領域の代わりに挿入され、結果的に新たな結合性質を有するキメラタンパク質を生産するモロニネズミ科動物の白血病ウィルスの異型を製造したKasaharaなど30によって報告されている。おそらく、本遺伝子運搬体は2世代レトロウィルスベクトルのための構成戦略によって攻勢され得る。 Successful gene transfer using two-generation retroviral vectors has been shown to be the result of the introduction of Eryotropin (EPO) sequences in place of the coat region, resulting in a chimeric protein with a new binding property. 30 reported by Kasahara et al., Who produced variants. Perhaps the gene carrier can be attacked by a construction strategy for a two generation retroviral vector.

(iii)AAVベクトル
アデノ関連ウィルスは未分割細胞及び多様な類型の細胞を感染させることができ、本発明の遺伝子運搬体を構成するにおいてそれらを有用に使用することができる。AAVベクトルの用途及び製造に対する詳細な記載は、米国特許第5,139,941号及び第4,797,368号に説明されている。
(Iii) AAV vectors Adeno-associated viruses can infect undivided cells and various types of cells, and can be used effectively in constructing the gene carrier of the present invention. A detailed description of the use and manufacture of AAV vectors is set forth in US Pat. Nos. 5,139,941 and 4,797,368.

遺伝子運搬体としてのAAVに対する研究結果は、LaFaceなど31、Zhouなど32、Walshなど33及びFlotteなど34に開示されている。最近、AAVベクトルは、嚢胞性線維症を治療するための第1相ヒト臨床試験のために承認された。 Research results on AAV as a gene carrier are disclosed in LaFace et al. 31 , Zhou et al. 32 , Walsh et al. 33, and Flotte et al. 34 . Recently, AAV vectors have been approved for Phase 1 human clinical trials to treat cystic fibrosis.

典型的に、組換えAAVウィルスは2つのAAV terminal repeatなどが付いているNlaプロテアーゼ遺伝子を含むプラスミド35,36及びterminal repeatのないワイルドタイプのAAV符号序列を含む発現プラスミド37によって製造される。 Typically, recombinant AAV viruses are produced by plasmids 35, 36 containing the Nla protease gene with two AAV terminal repeats, etc. and an expression plasmid 37 containing the wild type AAV coding sequence without terminal repeats.

(iv)その他のウィルスベクトル
その他のウィルスベクトルは、本発明で遺伝子運搬体として採用され得る。牛痘ウィルス25(Ridgeway,『Mammalian expression vectors.』、In:Vectors:A survey of molecular cloning vectors and their uses。Rodriguez and Denhardt29;Baichwal and Sugden,『Vectors for gene transfer derived from animal DNA viruses:Transient and stable expression of transferred genes.』In:Kucherlapati R,ed.Gene transfer38(New York:Plenum Press,117−148(1986))及び単純疱疹ウィルス24のようなウィルスから由来したベクトルが、Nlaプロテアーゼ遺伝子を細胞内に伝達するための本伝達システムで使用され得る。
(Iv) Other viral vectors Other viral vectors can be employed as gene carriers in the present invention. Cowpox virus 25 (Ridgeway,, In: Vectors : "Mammalian expression vectors." A survey of molecular cloning vectors and their uses.Rodriguez and Denhardt 29; Baichwal and Sugden, "Vectors for gene transfer derived from animal DNA viruses: Transient and stable expression of transferred genes. In: Kucherlapati R, ed. Gene transfer 38 (New York: Plenum Press, 117-148 (1986)) and herpes simplex Vectors derived from viruses such as Ruth 24 can be used in the present delivery system to deliver the Nla protease gene into cells.

(v)リポゾーム
リポゾームは、燐脂質が多量の水溶性培地に懸濁されるとき自発的に形成される。リポゾームが仲裁した核酸の伝達は、Nicolau及びSene39、そしてNicolauなど40に記載されているように非常に成功的であった。リポゾームを利用した動物細胞を感染させるための商業的に入手可能な試薬の例は、リポフェクタミン(Gibco BRL)を含む。Nlaプロテアーゼ遺伝子を捕獲するリポゾームは、細胞異物の吸収(endocytosis)、吸着及び融合、そして、その後細胞内への序列伝達のような器具によって細胞と相互作用を行う。
(V) Liposomes Liposomes are spontaneously formed when phospholipids are suspended in a large amount of aqueous medium. Transfer of a nucleic acid liposome has arbitration, Nicolau and Sene 39, and was very successful, as described in Nicolau like 40. An example of a commercially available reagent for infecting animal cells utilizing liposomes includes Lipofectamine (Gibco BRL). Liposomes that capture the Nla protease gene interact with the cell by instruments such as endocytosis, adsorption and fusion, and then sequential transmission into the cell.

本発明の更に他の様態において、上述したような本発明の遺伝子運搬体を細胞を含むバイオサンプルと接触させることを含む遺伝子伝達方法が提供される。   In yet another aspect of the present invention, there is provided a gene transfer method comprising contacting the gene carrier of the present invention as described above with a biosample containing cells.

本遺伝子運搬体がウィルスベクトル構造に基づいて構成される場合、前記接触はこの技術分野で知られている従来の感染方法として行われる。ウィルスベクトルを利用した宿主の感染は、上記で引用した公報に詳細に記載されている。   When the gene carrier is constructed based on a viral vector structure, the contacting is performed as a conventional infection method known in the art. Host infection using viral vectors is described in detail in the publications cited above.

本遺伝子運搬体がネイキッド(naked)組換えDNA分子又はプラスミドである場合、伝達されるNlaプロテアーゼ−符号化序列及びニュクレオチド序列は顕微注射(microinjection)41,42、カルシウム・リン酸塩共同沈殿(calcium phosphate co−precipitation)43,44、電気穿孔方(eletroporation)45,46、リポゾーム仲裁形質注入(liposome−mediated transfection)47,39,40、DEAE−デキストラン処理48及び粒子衝突49によって細胞内に導入される。 If the gene carrier is a naked (naked) recombinant DNA molecule or plasmid, Nla protease is transmitted - coded hierarchy and Nyukureochido hierarchy is microinjection (microinjection) 41 and 42, calcium phosphate co-precipitation ( Calcium phosphate co-precipitation 43,44 , electroporation 45,46 , liposome-mediated transformation 47,39,40 , DEAE-dextran treatment 48 and particle collision 49 Is done.

好ましい実施例によると、Nlaプロテアーゼ遺伝子(例えば、序列番号2)はウィルスベクトルであり、更に好ましくは、レトロウィルスベクトル又はレンチウィルスベクトルで運搬される。   According to a preferred embodiment, the Nla protease gene (eg, sequence number 2) is a viral vector, more preferably a retroviral vector or a lentiviral vector.

本発明の薬剤学的造成物において、薬剤学的に妥当な運搬体としては、ラクトース、デキストロース、スクロース、ソルビトール、マンニトール、澱粉、ラバーアラブル(rubber arable)、カリウム、リン酸塩、アルギネート(arginate)、ゼラチン、珪酸カリウム(potassium silicate)、マイクロクリスタルセルロース、メチルヒドロキシベンゾエート(methylhydroxy benzoate)、プロピルヒドロキシベンゾエート(propylhydroxy benzoate)、滑石(talc)、マグネシウムステアレート(magnesium stearate)及び鉱油(mineral oils)を含む剤形用の従来成分であってもよいが、それに限ることはない。本発明による薬剤学的造成物は潤滑剤、保湿剤(humectant)、甘味料、芳香剤、乳化剤、懸濁剤及び保存剤を更に含んでもよい。適合かつ薬剤学的に妥当な運搬体及び剤形の詳細な内容は、本願に参照として含まれているRemington‘s Pharmaceutical Sciences(19th ed.,1995)を参照するとよい。   In the pharmaceutical composition of the present invention, pharmaceutically acceptable carriers include lactose, dextrose, sucrose, sorbitol, mannitol, starch, rubber arable, potassium, phosphate, alginate, Contains gelatin, potassium silicate, microcrystalline cellulose, methylhydroxybenzoate, propylhydroxybenzoate, talc, magnesium stearate and magnesium mineral oils. It may be a conventional component for form, but is not limited thereto. The pharmaceutical composition according to the present invention may further comprise lubricants, humectants, sweeteners, fragrances, emulsifiers, suspending agents and preservatives. For detailed contents of compatible and pharmaceutically acceptable vehicles and dosage forms, reference may be made to Remington's Pharmaceutical Sciences (19th ed., 1995), which is included herein by reference.

本発明の薬剤学的造成物は、好ましくは非経口的に投与されてもよい。非口腔投与のために極小注射、脊髄注射、静脈注射又は腹腔内注射が採用されてもよい。   The pharmaceutical composition of the present invention may be preferably administered parenterally. Minimal injection, spinal injection, intravenous injection or intraperitoneal injection may be employed for non-oral administration.

本発明の薬剤学的造成物の適合的な投与量は、薬剤学的剤形方法、投与方法、患者の年齢、体重、性別、疾患の重症度、食習慣、投与時間、投与経路、排泄分率及び使用された薬剤学的造成物に対する敏感性に応じて変化され得る。この技術分野における通常の知識を有する医者は、望みの治療のために本薬剤学的造成物の効果的な量を決定してもよい。好ましくは、本発明の薬剤学的造成物は毎日0.001〜1000mg/kg(体重)の量が投与される。   The suitable dosage of the pharmaceutical composition of the present invention is as follows: pharmaceutical dosage form method, administration method, patient age, weight, sex, disease severity, eating habits, administration time, administration route, excretion It can vary depending on the rate and sensitivity to the pharmaceutical composition used. A physician with ordinary knowledge in the art may determine the effective amount of the pharmacological composition for the treatment desired. Preferably, the pharmaceutical composition of the present invention is administered in an amount of 0.001 to 1000 mg / kg (body weight) daily.

この技術分野で通常の知識を有する者に知られている従来技術によると、本薬剤学的造成物は、上述したように薬剤学的に妥当な運搬体及び/又は伝達体とともに剤形化され、最終的に1回服用量の形及び多数回服用量の形を含む様々な形を提供し得る。剤形の非制限的な例がそれに限ることはないが、溶液、オイル又は水溶性培地内の懸濁液又乳液、抽出物、エリキシル(elixir)、粉末、顆粒、製剤及びカプセルを含み、分散剤又は安定化剤を更に含んでもよい。   According to the prior art known to those having ordinary skill in the art, the pharmacological composition is formulated with a pharmaceutically acceptable carrier and / or carrier as described above. Finally, a variety of forms may be provided, including single dose forms and multiple dose forms. Non-limiting examples of dosage forms include, but are not limited to, solutions, suspensions or emulsions in oil or aqueous media, extracts, elixirs, powders, granules, formulations and capsules. An agent or stabilizer may further be included.

本発明の薬剤学的造成物は、アルツハイマー症、軽度認知機能障害(MCI)、軽度から中等度までの認知機能障害、血管性認知症、脳アミロイド血管症、遺伝性脳出血、老人性認知症、ダウン症候群、封入体筋炎、加齢黄斑変性症及びアルツハイマー症に関する病を含む多様な疾患又は障害を予防又は治療するために採用され得る。特に、本発明の薬剤学的造成物は、アルツハイマー症のための前途有望な治療剤である。   The pharmaceutical composition of the present invention includes Alzheimer's disease, mild cognitive impairment (MCI), mild to moderate cognitive impairment, vascular dementia, cerebral amyloid angiopathy, hereditary cerebral hemorrhage, senile dementia, It can be employed to prevent or treat a variety of diseases or disorders including those associated with Down's syndrome, inclusion body myositis, age related macular degeneration and Alzheimer's disease. In particular, the pharmaceutical composition of the present invention is a promising therapeutic agent for Alzheimer's disease.

以下、実施例を介して本発明をより詳細に説明する。それらの実施例は本発明を更に具体的に例示するためのものであり、添付した特許請求の範囲に記載された本発明の範囲がそれらの実施例によって制限されないということは本技術分野における通常の知識を有する者にとっては自明である。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. These examples are for the purpose of illustrating the present invention more specifically, and it is usual in the art that the scope of the present invention described in the appended claims is not limited by these examples. It is self-evident for those who have knowledge of.

材料及び方法
抗体及び試薬
細胞培養試薬をGIBCO−BRL(Invitrogen,Carlsbad,CA,USA)から購入した。合成Aβ1−42ぺプチードをSigma(St Louis,MO,USA)及びAnygen(Gwangju,Korea)から購入した。Aβぺプチードの6E10抗体認識残基をSignetTM(Dedham,MA,USA)から購入した。HA,a−tubulin,VDAC2,Octl及びCathepsinDに対する抗体をAbeam(Cambridge,MA,UK)から購入した。キチンビード(chitin bead)をNew England BioLabs(Ipswich,MA,USA)から購入した。その他の全ての試薬をSigmaから購入した。
Materials and Methods Antibodies and Reagents Cell culture reagents were purchased from GIBCO-BRL (Invitrogen, Carlsbad, CA, USA). Synthetic Aβ 1-42 peptides were purchased from Sigma (St Louis, MO, USA) and Anygen (Gwangju, Korea). The 6E10 antibody recognition residue of the Aβ peptide was purchased from Signet (Dedham, MA, USA). Antibodies against HA, a-tubulin, VDAC2, Octl and Catepsin D were purchased from Abeam (Cambridge, MA, UK). Chitin beads were purchased from New England BioLabs (Ipswich, MA, USA). All other reagents were purchased from Sigma.

Nlaプロテアーゼの精製
大腸菌(E.coli)から組換えNlaタンパク質を生産するために、Nla遺伝子をEcoRI及びXhol部位を介してpTYB12(New England BioLabs)で複製した。pTYB12ベクトルはN−末端インテイン(intein)タグを含む。pTYB12−NlaベクトルをE.coli変種BL21(DE3)で形質転換し、LB培地で37℃で成長させた。400μmのIPTGを20℃で一晩中添加し、Nlaタンパク質を誘導した。細胞を採取し、カラム緩衝液(20mM HEPES[pH7.9],500mM NaCl,ImM EDTA)で再懸濁し、超音波処理で分解した。分解物を遠心分離し、得られた上清液をカラム緩衝液で平行が維持されたキチンカラムにロードした。長時間洗浄した後、Nlaタンパク質を50mM DTT含有するカラム緩衝液を利用してカラムから溶かして分離し、貯蔵緩衝液(50mM HEPES[pH7.6],1mM EDTA,1mM DTT,10%glycerol)で透析(dialyze)し、Amicon Centriprep(Millipore,Billerica,MA,USA)で濃縮した。BCA法でタンパク質の濃度を判断し、12%SDS−PAGEゲルの上で分析した。
Purification of Nla protease To produce recombinant Nla protein from E. coli, the Nla gene was replicated in pTYB12 (New England BioLabs) via the EcoRI and Xhol sites. The pTYB12 vector contains an N-terminal intein tag. pTYB12-Nla vector E. coli variant BL21 (DE3) was transformed and grown in LB medium at 37 ° C. 400 μm IPTG was added overnight at 20 ° C. to induce Nla protein. Cells were harvested, resuspended in column buffer (20 mM HEPES [pH 7.9], 500 mM NaCl, ImM EDTA) and lysed by sonication. The degradation product was centrifuged, and the resulting supernatant was loaded onto a chitin column maintained parallel with column buffer. After washing for a long time, the Nla protein is dissolved and separated from the column using a column buffer containing 50 mM DTT and stored in a storage buffer (50 mM HEPES [pH 7.6], 1 mM EDTA, 1 mM DTT, 10% glycerol). Dialyze and concentrate with Amicon Centriprep (Millipore, Billerica, MA, USA). The protein concentration was determined by BCA method and analyzed on a 12% SDS-PAGE gel.

Aβの製造
Aβ溶液を製造するために、発明者らはYanなど50、Dahlgrenなどが記述した方法に従った。合成ヒトAβ1−42ぺプチード(>95%純度(高性能クロマトグラフィ及び質量分析検査))を、ジメチルスルホキシド(DMSO)に5mMの濃度で溶解させた。モノマーAβの場合、使用直前にDMSO内のAβ溶液をPBSに希釈し、25μmの最終濃度にした。オリゴマーAβの場合、DMSO内のAβ溶液をPBSに希釈して100μmの最終濃度にし、4℃で36時間インキュベーションした。Aβの物理的状態を10〜20%トリス−トリシンゲル(Bio−Rad,Hercules,CA,USA)でPAGEによって確認した。
To produce a preparation A [beta] solution of A [beta], we followed the like 50, a method of Dahlgren like 3-written Yan. Synthetic human Aβ 1-42 peptide (> 95% purity (high performance chromatography and mass spectrometry)) was dissolved in dimethyl sulfoxide (DMSO) at a concentration of 5 mM. In the case of monomeric Aβ, the Aβ solution in DMSO was diluted in PBS immediately before use to a final concentration of 25 μm. For oligomeric Aβ, the Aβ solution in DMSO was diluted in PBS to a final concentration of 100 μm and incubated at 4 ° C. for 36 hours. The physical state of Aβ was confirmed by PAGE on a 10-20% Tris-Tricine gel (Bio-Rad, Hercules, CA, USA).

切断分析及び質量分析
1.5μmの組換えNlaプロテアーゼを、分析緩衝液(HEPES[pH7.4],20mM KCL,20mM MgCl)で2.5μm Aβ製剤で25℃で3時間インキュベーションした。対照として、Nlaプロテアーゼをシステインプロテアーゼ抑制剤、N−エチルマレイミド(NEM)で4℃で10分間予めインキュベーションした。インキュベーションした後、混合物は10〜20%トリス−トリシンゲルを利用したPAGE及び抗−Aβ抗体6E10を使用したウェスタンブロッティングを受けた。切断生成物を更に分析するために、反応混合物をMALDI−TOF/TOF質量分析器(4700 Proteomics Analyzer,Applied Biosystems,Carlsbad,California,USA)で分析した。対称として、Nla及びAβを別途に分析した。
Cleavage analysis and mass spectrometry 1.5 μm of recombinant Nla protease was incubated with analysis buffer (HEPES [pH 7.4], 20 mM KCL, 20 mM MgCl 2 ) in a 2.5 μm Aβ formulation at 25 ° C. for 3 hours. As a control, Nla protease was preincubated with cysteine protease inhibitor, N-ethylmaleimide (NEM) for 10 minutes at 4 ° C. After incubation, the mixture was subjected to Western blotting using PAGE using 10-20% Tris-Tricine gel and anti-Aβ antibody 6E10. The reaction mixture was analyzed with a MALDI-TOF / TOF mass spectrometer (4700 Proteomics Analyzer, Applied Biosystems, Carlsbad, California, USA) for further analysis of the cleavage products. As symmetry, Nla and Aβ were analyzed separately.

細胞培養、形質注入及びAβ処理
B103ネズミ神経亜細胞腫細胞を10%(vol/vol)ウシ胎児血清で補充されたDMEMで培養した51。触媒3価元素(catalytic triad)内のAsp81がAlaに変化された変種Nla遺伝子をPCR突然変異精製によって精製した。B103細胞からワイルドタイプ及び変種Nlaを発現するために、該当遺伝子をN−末端HAタグを含むpcDNA3(invitrogen)にサブ複製(subclon)した。製造者のプロトコールに応じて、細胞はリポフェクタミン試薬(invitrogen)利用して形質注入された。チトゾール(cytosol)Aβ1−42発現ベクトルは既に上述されている52。Aβを処理するために、5μmの最終濃度までAβ溶液(100μm)を添加した。
Cell culture, transfusion and Aβ treatment B103 murine neuronal subcellular tumor cells were cultured in DMEM supplemented with 10% (vol / vol) fetal bovine serum 51 . A variant Nla gene in which Asp 81 in the catalytic trivalent element was changed to Ala was purified by PCR mutation purification. In order to express wild-type and variant Nla from B103 cells, the gene of interest was subcloned into pcDNA3 (invitrogen) containing an N-terminal HA tag. According to the manufacturer's protocol, the cells were transfected using Lipofectamine reagent (invitrogen). The cytosol Aβ 1-42 expression vector has already been described above 52 . To treat Aβ, Aβ solution (100 μm) was added to a final concentration of 5 μm.

細胞死滅の評価
細胞の生存能力をMTT分析及び細胞形態的方法で評価した。3−[4,5−dimethylthizaol−2−yl]−2,5−diphenyl tetrazolium bromide(MTT)をPBSで5mg/mlまで可溶化した。10%の培養培地の容積と同じ容積のMTT溶液を37℃で3時間添加した。培養培地の容積と同じ容積の可溶化溶液(無水イソプロパノール内10%Triton X−100及び0.1 NHCL)を添加し、得られたフォーマザン(formazan)結晶が完全に溶解されるまで37℃でインキュベーションした。資料の吸光度を570nmで測定し、核ウェル(well)の背景(Background)の吸光度を690nmで測定した。細胞形態を評価するために、培養された細胞を実験プラスミド及びGFPプラスミドとともに形質転換し、GFP−positive細胞の形を蛍光顕微鏡42(Olympus,Shinjuku,Tokyo,Japan)で検査した。
Assessment of cell killing Cell viability was assessed by MTT analysis and cytomorphological methods. 3- [4,5-dimethylthiazole-2-yl] -2,5-diphenyltetrazole bromide (MTT) was solubilized with PBS to 5 mg / ml. The same volume of MTT solution as the volume of 10% culture medium was added at 37 ° C. for 3 hours. Add the same volume of solubilization solution (10% Triton X-100 in anhydrous isopropanol and 0.1 NHCL) to the volume of the culture medium and continue at 37 ° C. until the resulting formazan crystals are completely dissolved. Incubated. The absorbance of the material was measured at 570 nm, and the absorbance of the background of the nuclear well was measured at 690 nm. To assess cell morphology, cultured cells were transformed with experimental and GFP plasmids, and the shape of GFP-positive cells was examined with a fluorescence microscope 42 (Olympus, Shinjuku, Tokyo, Japan).

免疫蛍光及び共焦点顕微鏡
B103ネズミ神経亜細胞腫細胞を1mM CaCl及び1mM MgClを含むPBSで洗浄し、3.5%パラホルムアルデヒド(Paraformaldehyde)で10分間固定した。PBSで0.2%トリトンX−100で10分間インキュベーションすることで細胞を透過性にし、PBSで5%BSAで1時間遮断し、抗−6E10モノクローン抗体又はHAモノクローン抗体で1時間インキュベーションした。
Immunofluorescence and confocal microscopy B103 murine neuronal subcellular tumor cells were washed with PBS containing 1 mM CaCl 2 and 1 mM MgCl 2 and fixed with 3.5% paraformaldehyde (Paraformaldehyde) for 10 minutes. Cells were permeabilized by incubation with 0.2% Triton X-100 in PBS for 10 minutes, blocked with 5% BSA in PBS for 1 hour, and incubated with anti-6E10 monoclonal antibody or HA monoclonal antibody for 1 hour. .

その後、固定された細胞をPBSで洗浄(rinse)し、Alexa 488 fluor−conjugated2次抗体(invitrogen)及びTRITC−conjugated 2次抗体(Jackson Immunoresearch,West Grove,PA,USA)で1時間インキュベーションした。免疫蛍光顕微鏡法のために、ProgRes C10plusカメラ(JENOPT1K、Goeschwitzer Strasse,Jena,Germany)を搭載した蛍光顕微鏡(Olympus)で免疫反応性を捕捉した。IMT−iソリューションソフトウェア(IMTi−solution Inc.,Vancouver,BC,Canada)を利用し、カラーコーディングを行った。GFPポジティブ細胞の中からAβ集合のレベルを判断するために、Aβポジティブ細胞対GFPポジティブ細胞の数を、培養物当たり20個の任意のフィールドでカウントした。共焦点顕微鏡分析のために、共焦点顕微鏡(TCS SP2,LEICA,Ernst−Leitz−Strasse,Wetzlar,Germany)を使用して蛍光信号を可視化した。 The fixed cells were then rinsed with PBS and incubated with Alexa 488 fluor-conjugated secondary antibody (invitrogen) and TRITC-conjugated secondary antibody (Jackson Immunoresearch, West Grove, PA, USA) for 1 hour. For immunofluorescence microscopy, immunoreactivity was captured with a fluorescence microscope (Olympus) equipped with a ProgRes C10 plus camera (JENOPT1K, Goeschewitzer Strasse, Jena, Germany). Color coding was performed using IMT-i solution software (IMTi-solution Inc., Vancouver, BC, Canada). In order to determine the level of Aβ aggregation among GFP positive cells, the number of Aβ positive cells versus GFP positive cells was counted in 20 arbitrary fields per culture. For confocal microscopy analysis, the fluorescence signal was visualized using a confocal microscope (TCS SP2, LEICA, Ernst-Leitz-Strasse, Wetzlar, Germany).

亜細胞の分類法
Nlaタンパク質の細胞内局在化を判断するために、上述したプロトコールを使用してNla−発現細胞を分類した53。簡単には、細胞を均質緩衝液(200mM sucrose,20mM Tris[pH7.4],1mM EGTA,1mM EDTA,1X完全なプロテアーゼ抑制剤カクテル)に掻き入れて採集し、26ゲージの針を有する注射器で何回か移して分離し、70,000Xgの速度で4℃で30分間超遠心分離した。ペレット(クルード(crude)膜の断片)を0.5%トリトンX−100を含む均質緩衝液で再懸濁し、1分間超音波処理を行った。各断片から部分標本(50pg)をウェスタンブロッティングで分析した。
To determine the subcellular localization of taxonomy Nla protein subcellular were classified Nla- expressing cells using the above-described protocol 53. Briefly, cells are collected by scraping into a homogeneous buffer (200 mM sucrose, 20 mM Tris [pH 7.4], 1 mM EGTA, 1 mM EDTA, 1X complete protease inhibitor cocktail) and injected with a syringe with a 26 gauge needle. Separated by several transfers and ultracentrifuged at 70,000 xg for 30 minutes at 4 ° C. The pellet (crude membrane fragment) was resuspended in homogeneous buffer containing 0.5% Triton X-100 and sonicated for 1 minute. A partial sample (50 pg) from each fragment was analyzed by Western blotting.

電気泳動及びウェスタンブロッティング
PBSで3回洗浄した後細胞を採集し、IXプロテアーゼ抑制剤核的を含むRIPA緩衝液で再懸濁し、簡単に超音波処理を行った。10,000Xgで遠心分離した後、可溶性タンパク質の断片を回収し、SDS−PAGEによって分離した。BCA法でタンパク質の濃度を判断した。Aβぺプチードを分析するために、10〜20%トリス−トリシンゲルを利用した電気泳動で資料を分離した。その後、50mM Tris,192mM glycine及び20%メタノールで浸したPVDF膜の上にタンパク質を移した。膜を5%非脂肪乳(non−fat milk)で遮断し、6E10,HA,a−tubulin,VDAC2,Octl及びCathepsinDに対する抗体でインキュベーションした。ECL試薬(GE Healthcare/Amersham Bioscience,Piscataway,NJ,USA)を使用してバンドを可視化し、各バンドの強度を濃度計(Bio−Rad)で数量化した。
Electrophoresis and Western Blotting After washing 3 times with PBS, cells were collected, resuspended in RIPA buffer containing IX protease inhibitor nuclear and sonicated briefly. After centrifugation at 10,000 × g, soluble protein fragments were recovered and separated by SDS-PAGE. The protein concentration was determined by the BCA method. In order to analyze Aβ peptides, the materials were separated by electrophoresis using 10-20% Tris-Tricine gel. The protein was then transferred onto a PVDF membrane soaked with 50 mM Tris, 192 mM glycine and 20% methanol. Membranes were blocked with 5% non-fat milk and incubated with antibodies against 6E10, HA, a-tubulin, VDAC2, Octl and CathesinD. Bands were visualized using ECL reagent (GE Healthcare / Amersham Bioscience, Piscataway, NJ, USA) and the intensity of each band was quantified with a densitometer (Bio-Rad).

レンチウィルスの生産
Nla及びGFPを符号化するcDNA断片をpLEX−MCSレンチウィルスベクトル(Openbiosystems,Huntsville,AL,USA)にサブ複製した。得られた組換えプラスミドをパッキングプラスミドとともに293Tに形質転換し、上清液を集めた。レンチウィルスを集め、上述した超遠心分離19,54で濃縮した。PCRを使用してHIV p24抗原の量を測定することで、Nla及びGFPの力価を推定した。
Lentivirus production cDNA fragments encoding Nla and GFP were sub-replicated into the pLEX-MCS lentiviral vector (Openbiosystems, Huntsville, AL, USA). The resulting recombinant plasmid was transformed into 293T together with the packing plasmid, and the supernatant was collected. Lentivirus was collected and concentrated in the ultracentrifuge 19,54 described above. Nla and GFP titers were estimated by measuring the amount of HIV p24 antigen using PCR.

ADネズミ科動物モデル及び外科的(surgical)手続
上述したように、ヒト突然変異APP及びPSI(APPswe/PSldE9)を過剰発現する遺伝子移植ADモデルマウス、Tg−APPswe/PSldE9をC57BL6xC3H F1ハイブリッドマウスに維持した。これらのマウスを12時間明るい/暗い周期(午前7時に点灯)下の温度及び湿度が調節された環境で、飲食物と水に自由に接近し得る普通のプラスチックケージに内に放置した。生後6.5ヶ月のTg−APPswe/PSldE9マウスをLenti−Nla(n=9)及びLenti−GFP(n=10)群から任意抽出した。これらのマウスの両側の脳室(i.c.v)に3μmのLenti−Nlaウィルス(1X108TU)又はLenti−GFPレンチウィルスを同じ力価で注入した。1ヶ月後、注入されたマウスを犠牲し、0.9%の食塩水で灌流させた。組織学及び生化学的分析のために、脳の左右側の半球体をそれぞれ使用した。全ての動物を梨花女子大学医科大学の動物管理指針に従って取り扱った。
AD murine model and surgical procedure As described above, gene-transplanted AD model mice overexpressing human mutant APP and PSI (APPswe / PSldE9), Tg-APPswe / PSldE9 maintained in C57BL6xC3H F1 hybrid mice did. These mice were left in a regular plastic cage with free access to food and drink in a temperature and humidity controlled environment under a 12 hour light / dark cycle (lights up at 7 am). 6.5 months old Tg-APPswe / PSldE9 mice were arbitrarily extracted from the Lenti-Nla (n = 9) and Lenti-GFP (n = 10) groups. These mice were injected with 3 μm Lenti-Nla virus (1 × 10 8 TU) or Lenti-GFP lentivirus at the same titer in the ventricle (icv) on both sides of these mice. One month later, the injected mice were sacrificed and perfused with 0.9% saline. The left and right hemispheres of the brain were used for histology and biochemical analysis, respectively. All animals were handled in accordance with the Ewha Womans University Medical School Animal Care Guidelines.

RP−PCR
前頭の大脳皮質組織から全体のRNAをTRI試薬(Sigma)で分離した。オリゴ−dTプライミングを有するImPromIIリバーストランスクリプターゼ(Promega,Madison,Wisconsin,USA)を利用して逆転写を行った。Nlaの発現を検出するために、Nlaの特異的プライマーセット(5’−ACG AAA GAC GGC CAA TGC GGA−3’と5’−ACC CGA CGG TTG CGA TGC TT−3’)を使用してPCRを行った。対照実験のために、GAPDHの特異的プライマーセット(5’−TCC GTG TTC CTA CCC CCA ATG−3‘と5’−GGG AGT TGC TGT TGA AGT CGC−3‘)を使用してPCRを行った。
RP-PCR
Total RNA was isolated from frontal cerebral cortex tissue with TRI reagent (Sigma). Reverse transcription was performed using ImPromII reverse transcriptase (Promega, Madison, Wisconsin, USA) with oligo-dT priming. To detect Nla expression, PCR was performed using Nla specific primer sets (5′-ACG AAA GAC GGC CAA TGC GGA-3 ′ and 5′-ACC CGA CGG TTG CGA TGC TT-3 ′). went. For control experiments, PCR was performed using GAPDH specific primer sets (5′-TCC GTG TTC CTA CCC CCA ATG-3 ′ and 5′-GGG AGT TGC TGT TGA AGT CGC-3 ′).

免疫組織化学
右側の半球体を0.1Mリン酸塩緩衝液(pH7.4)に4℃で一晩中4%パラホルムアルデヒドで後固定(post−fixed)し、Vibratome(Leica VT 1000S;Leica,Germany)を利用して厚さ40pmのパートに管状に切断した。フリーフローティング(free−floating)部分を5%正常ヤギ血清、2%BSA及び2%FBSで遮断した。発色のためにビオチン化されたHRPシステムを使用した。Sigma(USA)から抗−Aβ抗体Bam−10(A5213)を購入した。DP71カメラ及びDP−Bソフトウェア(Olympus,Japan)を装着したOlympus BX51顕微鏡を使用し、顕微鏡検査を行った。斑点レベルを数量化するために、各領域で斑点の数をTOMORO ScopeEye 3.6プログラム(Techsan Community,Seoul,Korea)を使用して測定した。
Immunohistochemistry The right hemisphere was post-fixed with 0.1% phosphate buffer (pH 7.4) with 4% paraformaldehyde overnight at 4 ° C. and Vibratome (Leica VT 1000S; Leica, (Germany) was cut into a tube having a thickness of 40 pm. The free-floating part was blocked with 5% normal goat serum, 2% BSA and 2% FBS. A biotinylated HRP system was used for color development. Anti-Aβ antibody Bam-10 (A5213) was purchased from Sigma (USA). Microscopy was performed using an Olympus BX51 microscope equipped with a DP71 camera and DP-B software (Olympus, Japan). In order to quantify the speckle level, the number of speckles in each region was measured using the TOMORO ScopeEye 3.6 program (Techsan Community, Seoul, Korea).

Aβレベルの評価
Aβ(1−42)及びAβ(1−40)レベルに対するELISA分析は以前の研究46に記載されている。簡単には、前頭大脳皮質をプロテアーゼ抑制剤混合物(Complete Mini;Roche,USA)の存在下でTris−緩衝食塩水(20mM Tris and 137mM NaCl,[pH7.6])で均質化させた。均質液を100,000Xgで4℃で1時間遠心分離し、AβのTris緩衝液−可溶性形態のレベルを測定するために上清液を使用した。70%ホルム酸でペレットを超音波処理し、上述したように遠心分離した。得られた上清液はホルム酸を抽出可能なAβであると考えられ、追加的な分析のために集められた。供述したように、使用する前にホルム酸抽出物を1M Tris−Cl緩衝液(pH11)で1:20の希釈割合で中和させた。製造者の指示に従って、ヒトAβ(1−40)又はAβ(1−42)colorimetic sandwich ELISA kits(BioSource,Invitrogen)を使用し、最終分析を行った。
Assessment of Aβ levels ELISA analysis for Aβ (1-42) and Aβ (1-40) levels has been described in a previous study 46 . Briefly, frontal cerebral cortex was homogenized with Tris-buffered saline (20 mM Tris and 137 mM NaCl, [pH 7.6]) in the presence of a protease inhibitor mixture (Complete Mini; Roche, USA). The homogenate was centrifuged at 100,000 × g for 1 hour at 4 ° C. and the supernatant was used to determine the level of Aβ Tris buffer-soluble form. The pellet was sonicated with 70% formic acid and centrifuged as described above. The resulting supernatant was considered to be Aβ from which formic acid can be extracted and was collected for further analysis. As stated, the formic acid extract was neutralized with 1 M Tris-Cl buffer (pH 11) at a 1:20 dilution prior to use. A final analysis was performed using human Aβ (1-40) or Aβ (1-42) colorimetric sandwich ELISA kits (BioSource, Invitrogen) according to the manufacturer's instructions.

統計的分析
非等変性(Unequal variace)を有するunpaired Student‘st−テストを使用して2つの資料を比較し、多重比較はNewman−Keuls多重レインジテストをする前に一元配置分散分析(one−way ANOVA)で行った。0.05未満のp値は統計的に重要なものとして受け入れられた。データは平均±SDで提供された。
Statistical analysis Two materials are compared using an unpaired Student'st-test with Unequal Variance, and multiple comparisons are performed in one-way analysis of variance before doing a Newman-Keuls multiple range test. ANOVA). A p value of less than 0.05 was accepted as statistically significant. Data were provided as mean ± SD.

結果
Nlaによるモノマー及びオリゴマーAβの切断
以前、発明者らはNlaが非常に厳しい気質特異性を有し、容易に切断され得る結合がGlnの後ろに位置する保存序列要素Val−Xaa−His−Glnによって定義されるその切断部位を有すると報告した。面白くも、序列Val−Xaa−His−Glnは推定されたa−セクレターゼの切断部位の近くでのAβに存在する(図1A)。このような発見に基づいて、発明者らはNlaがAβを特異的に切断し得るか否かを判断することを目標とした。この目的のために、組換えNlaタンパク質をE.coliで発現させ、キチンビードカラムの上に均質に精製した(図1B)。その後、Nlaをシステインプロテアーゼ抑制剤であるNEMの存在下又は不在下でモノマーAβ製剤で3時間インキュベーションした。ウェスタンブロッティングによる分析は、モノマーAβレベルがNlaによって大きく減少されたことを示したが(図1C、レイン2対4)、これはNEMの存在下で部分的に逆になっていた(図1C、レイン6)濃度計分析の結果は、NlaがNEMの不在下で64%程度Aβレベルを減少させ、NEM存在下で33%程度Aβレベルを減少されたことを示したが、これはNlaによるモノマーAβの特異的切断を提示する。
Results Cleavage of Monomeric and Oligomeric Aβ by Nla Previously, we have conserved sequence element Val-Xaa-His-Gln where Nla has very stringent temperament specificity and a bond that can be easily cleaved is located behind Gln. With its cleavage site defined by. Interestingly, the sequence Val-Xaa-His-Gln is present in Aβ near the putative a-secretase cleavage site (FIG. 1A). Based on such findings, the inventors aimed to determine whether Nla can specifically cleave Aβ. For this purpose, recombinant Nla protein is obtained from E. coli. It was expressed in E. coli and purified to homogeneity on a chitin bead column (FIG. 1B). Nla was then incubated for 3 hours with the monomeric Aβ formulation in the presence or absence of NEM, a cysteine protease inhibitor. Analysis by Western blotting showed that monomeric Aβ levels were greatly reduced by Nla (FIG. 1C, Lane 2 vs. 4), which was partially reversed in the presence of NEM (FIG. 1C, Rain 6) Densitometer analysis showed that Nla reduced Aβ levels by about 64% in the absence of NEM and reduced Aβ levels by about 33% in the presence of NEM, which is a monomer by Nla. Presents specific cleavage of Aβ.

発明者らの発見はNEMがNla活性を完全に抑制し切れなかったことを示すが、これはNlaの触媒3価元素内のシステイン残基の突然変異がそのタンパク質加水分解活性を完全に除去し切れなかったことを示す以前の報告書と一致している。その後、発明者らはモノマーAβより更に毒性が多いと知られているオリゴマーAβをNlaが切断し得るのか否かを試験した。Aβぺプチード溶液を4℃で36時間インキュベーションし、オリゴマーAβを製造した。SDS−PAGEで評価されたように、オリゴマーAβ製剤はほぼ同じ量のモノマー及びオリゴマーAβを含んでおり(図1D、レイン1,3及び5)、25℃で3時間追加的にインキュベーションした後、モノマーAβを犠牲してオリゴマーAβの形成が増加する方に変わることで均衡を成した。発明者らの発見は、Aβオリゴマーがインキュベーション時間及び温度の増加で加速されたということを示す以前の報告と一致している。同じ条件下で、オリゴマーAβの19%のみが残っているということを示す濃度計評価によって数量化されたように、オリゴマーAβの残量はNla(レイン4)によって大きく減少された。Nla仲裁によるオリゴマーAβのこのような現象は、NlaがAβを特異的に切断するということを暗示するNEM(レイン6)によって著しく遮断された。   Our findings indicate that NEM was unable to completely suppress Nla activity, which indicated that mutation of a cysteine residue in Nla's catalytic trivalent element completely eliminated its proteolytic activity. Consistent with previous reports showing that it did not expire. The inventors then tested whether Nla can cleave oligomer Aβ, which is known to be more toxic than monomeric Aβ. The Aβ peptide solution was incubated at 4 ° C. for 36 hours to produce oligomer Aβ. As assessed by SDS-PAGE, the oligomeric Aβ formulation contains approximately the same amount of monomer and oligomeric Aβ (FIG. 1D, Lanes 1, 3 and 5), and after an additional incubation at 25 ° C. for 3 hours, A balance was achieved by changing the formation of oligomeric Aβ at the expense of monomeric Aβ. Our findings are consistent with previous reports showing that Aβ oligomers were accelerated by increasing incubation time and temperature. Under the same conditions, the remaining amount of oligomeric Aβ was greatly reduced by Nla (Rain 4) as quantified by densitometer evaluation showing that only 19% of oligomeric Aβ remained. This phenomenon of oligomeric Aβ by Nla arbitration was markedly blocked by NEM (Rain 6), implying that Nla specifically cleaves Aβ.

NlaによるAβの特異的切断を更に分析するために、MALDI−TOF/TOF質量分析によって切断生成物を分析した(図2)。モノマーAβ製剤は汚染されずに一つのピークを生成しており、一方、Nlaは3つの汚染ピープを生成した。AβとNlaを含む反応混合物において、Aβに対応するピークは大きく減少しており、Aβのアミノ酸1−15及び16−42に当たる1,826Da及び2,704Daの分子量を有する2つの新たなピークが検出された(図2B)。この結果は、予想したとおり、NlaはGln15の後ろに位置するぺプチード結合を切断するということを示している。 To further analyze the specific cleavage of Aβ by Nla, the cleavage products were analyzed by MALDI-TOF / TOF mass spectrometry (FIG. 2). The monomer Aβ formulation was uncontaminated and produced a single peak, while Nla produced 3 contaminated peepes. In the reaction mixture containing Aβ and Nla, the peaks corresponding to Aβ are greatly reduced, and two new peaks with molecular weights of 1,826 Da and 2,704 Da corresponding to amino acids 1-15 and 16-42 of Aβ are detected. (FIG. 2B). This result indicates that, as expected, Nla cleaves the peptide bond located behind Gln 15 .

Nla亜細胞の局在化
B103神経亜細胞腫細胞はHA−タグが付いたNla発現ベクタによって形質転換され、抗−HA抗体で染色された。共焦点顕微鏡を利用した検査は、Nlaが細胞質で支配的に発現されたことを示す(図3A)。形質転換された細胞を微粒子(P)と可溶性(S)断片に分類し、ウェスタンブロッティングを受けた(図3B)。Octl(核マーカー)、VDAC2(ミトコンドリアマーカー)及びカテプシンD(リソソームマーカー)が微粒子断片から発見され、HAは可溶性断片に排他的にa−tubulin(チトゾールマーカー)とともに同じ細胞で存在していた。これらのデータは、Nlaがチトゾールに支配的に存在するということを提示する。
Localization of Nla subcells B103 neurocytoma cells were transformed with the HA-tagged Nla expression vector and stained with anti-HA antibody. Examination using a confocal microscope shows that Nla was predominantly expressed in the cytoplasm (FIG. 3A). The transformed cells were classified into microparticles (P) and soluble (S) fragments and subjected to Western blotting (FIG. 3B). Octl (nuclear marker), VDAC2 (mitochondrial marker) and cathepsin D (lysosomal marker) were found in the microparticle fragment, and HA was present in the same cells with a-tubulin (cytosolic marker) exclusively in the soluble fragment. These data suggest that Nla is predominantly present in cytosol.

NlaはAβが誘導した細胞死滅を防止する
Nlaが細胞内でAβに対する活性を有するか否かを試験するために、発明者らは緑色蛍光タンパク質(GFP)、ユビキチン(Ub)及びAβの三重融合タンパク質を符号化するプラスミドpGFPUb−Aを使用し、細胞内にAβを精製した。UbとAβ間のぺプチード結合は、チトゾールにGFP−Ub及びAβの等モル比(equimolar ratio)を生成する内生脱ユビキチン化(deubiquitinating)酵素によって素早く伝達される52。B103細胞をpGFPUb−Aβ及び空プラスミド、Nla−発現プラスミド、pcDNA−HA−Nla又はNla発現プラスミド、pcDNA−HA−mNlaと一緒に形質転換させた。Nla突然変異は触媒3価元素内のAsp乃至Ala置換で構成される。その後、細胞を抗−Aβ抗体、6E10で免疫染色した(図4A及びB)。その結果は、Aβポジティブ細胞の割合がpGFPUb−Aβの空プラスミド(MocK)に居所を提供するそのような細胞からGFP−ポジティブ細胞のうち56%であり、一方、その割合はpGFPUb−Aβ及びpcDNA−HA−Nla(Nla)に居所を提供する細胞で14%まで急激に減少したということを示した。変種Nlaプロテアーゼプラスミド(mNla)を発現する細胞から観察された割合は42%であったが、これは空プラスミドで得られた割合と相当違っていた。これらのデータは、Nlaが細胞内Aβを特異的に分解し得るということを示す。
Nla prevents Aβ-induced cell death In order to test whether Nla has activity against Aβ in cells, we have triple fusion of green fluorescent protein (GFP), ubiquitin (Ub) and Aβ Aβ was purified intracellularly using the plasmid pGFPUb-A encoding the protein. 52 ub Bae Puchido bond between the A [beta], which is quickly transmitted by the raw deubiquitination (deubiquitinating) enzyme inner generating GFP-Ub and equimolar ratio of A [beta] a (equimolar ratio) to Chitozoru. B103 cells were transformed with pGFPUb-Aβ and empty plasmid, Nla-expression plasmid, pcDNA-HA-Nla or Nla expression plasmid, pcDNA-HA-mNla. The Nla mutation is composed of Asp to Ala substitution in the catalytic trivalent element. Thereafter, the cells were immunostained with anti-Aβ antibody, 6E10 (FIGS. 4A and B). The results show that the proportion of Aβ positive cells is 56% of GFP-positive cells from such cells providing the pGFPUb-Aβ empty plasmid (MocK), while that proportion is pGFPUb-Aβ and pcDNA. -It was shown that cells that provided residence for HA-Nla (Nla) decreased rapidly to 14%. The percentage observed from cells expressing the variant Nla protease plasmid (mNla) was 42%, which was significantly different from that obtained with the empty plasmid. These data indicate that Nla can specifically degrade intracellular Aβ.

NlaがAβ−誘導細胞死滅を防止するのか否かを評価するために、発明者らは2つの異なる方法、即ち、形態学的接近法とMTT細胞生存率分析法を使用した(図4B及びC)。pGFPUb−Aβを介したAβの細胞内発現は細胞死滅の相当な増加に帰結された(形態学的分析で62%、MTT分析で55%)。このような細胞内Aβ−誘導細胞死滅はpcDNA−HA−Nlaとともに共同形質転換によってほぼ完全に遮断されたが、pcDNA−HA−mNlaを共同発現する細胞からは影響を受けていない。外因性AβでB103細胞を治療した場合相当な割合の細胞死滅(形態学的分析で40%、MTT分析で38%)があったが、pcDNA−HA−mNla共同発現によってではなく、pcDNA−HA−Nlaで共同形質転換によって抑制された。先に、細胞外Aβは細胞表面収容体によって自らのものとして作られ、リソソーム、ミトコンドリア及びチトゾールのような亜細胞の細胞機関から検出され、それらの機関の機能障害を介して細胞死滅を起こすことが分かった。たとえNlaと内面化されたAβが共同で局在化されても、チトゾールNlaは内面化されたAβを切断し得ることが分かった。それにもかかわらず、発明者らのデータは、Nlaが細胞内に発現されたAβ及び外因性的に添加されたAβ両方によって誘導される細胞死滅を防止することができるということを示している。   To assess whether Nla prevents Aβ-induced cell death, we used two different methods: morphological access and MTT cell viability analysis (FIGS. 4B and C). ). Intracellular expression of Aβ via pGFPUb-Aβ resulted in a significant increase in cell death (62% for morphological analysis and 55% for MTT analysis). Such intracellular Aβ-induced cell death was almost completely blocked by co-transformation with pcDNA-HA-Nla, but was not affected by cells co-expressing pcDNA-HA-mNla. When B103 cells were treated with exogenous Aβ, there was a significant proportion of cell death (40% by morphological analysis and 38% by MTT analysis) but not by pcDNA-HA-mNla co-expression but pcDNA-HA -Suppressed by co-transformation with Nla. First, extracellular Aβ is made by itself by cell surface receptors and is detected from subcellular cell organs such as lysosomes, mitochondria and cytosol, and causes cell death through dysfunction of those organs. I understood. It was found that even if Nla and internalized Aβ were co-localized, cytosolic Nla could cleave internalized Aβ. Nevertheless, the inventors' data show that Nla can prevent cell death induced by both Aβ expressed intracellularly and exogenously added Aβ.

Nlaのレンチウィルス仲裁の過剰発現
Nla及びGFPを発現するレンチウィルスベクトルが精製された(図6A)。抗−HA抗体を利用したウェスタンブロッティングによって評価されたように、Lenti−Nlaで感染されたヒト293T細胞は強いNla発現を示した。定位方法で(stereotaxically)3μmのLenti−Nla(1X108TU)を二重移植遺伝子マウス(APPswe/PSldE9)の両側脳室に注入した。Nlaの発現を評価するために、注入してから1ヶ月目に免疫組織化学を行った。注入されていない対照マウスの脳部分に比べ、Lenti−Nlaが注入されたマウスの脳部分からはNla発現が検出された。Nla発現パターンは大脳皮質、海馬、扁桃及び視床にかけて広い分布を示した(データ図示せず)。
Overexpression of Nla lentivirus arbitration Lentiviral vectors expressing Nla and GFP were purified (FIG. 6A). As assessed by Western blotting using anti-HA antibodies, human 293T cells infected with Lenti-Nla showed strong Nla expression. Stereotaxically 3 μm Lenti-Nla (1 × 108 TU) was injected into the bilateral ventricles of double-transplanted mice (APPswe / PSldE9). In order to evaluate the expression of Nla, immunohistochemistry was performed one month after the injection. Nla expression was detected in the brain portion of mice injected with Lenti-Nla, compared to the brain portion of control mice that were not injected. Nla expression pattern showed a wide distribution across the cerebral cortex, hippocampus, tonsils and thalamus (data not shown).

RT−PCもまた、Lenti−Nla感染された脳からNla転写の存在を示した。対照として作用したGAPDH信号は、全ての試料から同じく発現された(図6D)。
Lenti−Nlaを注入されたAPPsw/PSl移植遺伝子マウスの脳から減少されたAβレベルNlaがマウスの脳からAβの減少を起こすのか否かを評価するために、生後6,5ヶ月のAPPsw/PSldE9マウスの脳の両側の脳室にLenti−Nlaを注入した。対照として、同量のLenti−GFPを同じ方式で注入した。注入後1ヶ月目に脳を除去し、可溶性(Tris−緩衝液で抽出可能な)及び不溶性(FA−緩衝液で抽出可能な)断片両方からAβレベルをELISAで測定した。発明者らは、Aβ1−40及びAβ1−42両方のレベルがLenti−GFPを注入した脳に比べ相当減少されたことを発見した(図7A)。Lenti−Nlaの注入はオスでは可溶性Aβ1−40を33%、メスでは36%減少させ、オスでは不溶性Aβ1−40を24%、メスでは21%減少させた(図7A、上側レイン)Nlaはまた、オスでは可溶性Aβ1−42を38%、メスでは28%減少させ、オスでは不溶性Aβ1−42を33%、メスでは36%減少させた(図7A、下側レイン)オスの脳でのAβ1−42レベルの減少は統計的な意味はなかった。
RT-PC also showed the presence of Nla transcription from Lenti-Nla infected brains. The GAPDH signal that served as a control was also expressed from all samples (FIG. 6D).
To assess whether reduced Aβ levels Nla from the brains of APPsw / PSl transplanted mice injected with Lenti-Nla cause a decrease in Aβ from the mouse brain, APPsw / PSldE9 at 6 and 5 months of age. Lenti-Nla was injected into the ventricles on both sides of the mouse brain. As a control, the same amount of Lenti-GFP was injected in the same manner. One month after injection, brains were removed and Aβ levels were measured by ELISA from both soluble (extractable with Tris-buffer) and insoluble (extractable with FA-buffer) fragments. The inventors found that the levels of both Aβ 1-40 and Aβ 1-42 were significantly reduced compared to brains injected with Lenti-GFP (FIG. 7A). Lenti-Nla injection reduced soluble Aβ 1-40 by 33% in males and 36% in females, decreased insoluble Aβ 1-40 by 24% in males and 21% in females (FIG. 7A, upper rain) Nla Also reduced soluble Aβ 1-42 in males by 38%, females by 28%, males by 33% insoluble Aβ 1-42 and females by 36% (FIG. 7A, lower rain) male brain. The decrease in Aβ 1-42 levels at 5 was not statistically significant.

Lenti−Nlaを注入されたAPPsw/PSl移植遺伝子マウスの脳から減少されたAβの蓄積
免疫組織化学分析は、前頭葉、頭頂葉、海馬、及び梨状皮質からAβ蓄積がLenti−GFPが注入された脳に比べLenti−Nlaが注入された脳で著しく減少されたことが分かった(図7B)。Aβレベルの両論的評価は、Lenti−Nlaの注入が前頭葉では斑点を57%、頭頂葉では62%、そして梨状皮質では59%程度減少させたことが分かった(図7C)。
Decreased Aβ accumulation from brains of APPsw / PSl transplanted mice injected with Lenti-Nla Immunohistochemical analysis revealed that Aβ accumulation was injected from Lenti-GFP from frontal lobe, parietal lobe, hippocampus, and piriform cortex It was found that there was a marked decrease in the brain injected with Lenti-Nla compared to the brain (FIG. 7B). An abolished assessment of Aβ levels showed that Lenti-Nla infusion reduced the spots by 57% in the frontal lobe, 62% in the parietal lobe, and 59% in the piriform cortex (Figure 7C).

論議
Aβの生成及び蓄積はADの発病に最も重要な事件であり、Aβの除去はADの治療のための価値のある戦略を提供し得るということを提示する。Aβはいくつかの組立形態及び集合形態で存在するが、オリゴマーAβは最も毒性の多い形態であると知られている。Aβは生成された後直ちに細胞内でオリゴマー化され、それらの分子はその後細胞から分泌される。分布されたAβオリゴマーの一部は選択的吸収を介して細胞に入った後亜細胞の細胞機関の機能異常をもたらすが、これはAD患者から典型的に観察される記憶及び認知能力低下と関連がある60。AβはAD脳の神経細胞内の細胞及び細胞外の空間両側で検出される。最近の研究は、AD患者及びAD遺伝子移植マウスモデルで細胞外斑点が次第に多くなるにつれ、細胞内Aβレベルが減少するということを示した10,61。それらの結果は、疾患の進行における細胞内Aβの蓄積は細胞外Aβ堆積物の形成に先立つということを提示する。面白くも、AD関連変種APPを発現する細胞ではAβは細胞内に維持されるが、一方、ワイルドタイプAPPを発現する細胞ではAβは大部分分泌されることが分かる32。及びに、変種プレセニリン(Presenilin)1を運搬する老人性マウスにおいて、Aβ集合体はニューロン内で検出されるが、細胞外液では検出されない62。 プロテアゾーム活性の抑制は生体内及び試験管内の両方でAβレベルが更に高くなるが、これはプロテアゾームがチトゾールでAβ処理において責任がある個ということを提示する52,63,64。Aβの過剰な生産はプロテアゾームの過剰な増加をもたらし、究極的にADの特徴であるプロテアゾーム活性異常に繋がる65,66
Discussion The production and accumulation of Aβ is the most important event in the pathogenesis of AD, and we present that removal of Aβ may provide a valuable strategy for the treatment of AD. Although Aβ exists in several assembled and assembled forms, oligomeric Aβ is known to be the most toxic form. Aβ is oligomerized within the cell immediately after it is produced, and these molecules are then secreted from the cell. Some of the distributed Aβ oligomers result in dysfunction of subcellular cellular machinery after entering cells via selective absorption, which is associated with the memory and cognitive decline typically observed in AD patients There are 60 . Aβ is detected on both the cells in the AD brain neurons and the extracellular space. Recent studies have shown that intracellular Aβ levels decrease as the number of extracellular spots increases in AD patients and AD gene-transplanted mouse models 10,61 . These results suggest that the accumulation of intracellular Aβ during disease progression precedes the formation of extracellular Aβ deposits. Interestingly, it can be seen that Aβ is maintained intracellularly in cells expressing AD-related variant APP, whereas Aβ is largely secreted in cells expressing wild-type APP 32 . And, in senile mice carrying the variant presenilin (from presenilin) 1, although Aβ aggregation can be detected in neurons, not detected in the extracellular fluid 62. Inhibition of proteasome activity results in higher Aβ levels both in vivo and in vitro, suggesting that proteasomes are responsible for Aβ treatment with cytosole 52,63,64 . Excessive production of Aβ leads to an excessive increase in proteasome, ultimately leading to abnormal proteasome activity characteristic of AD 65,66 .

これらの報告は、ADの発病における細胞内Aβに対する中心的役割を支持する。植物ポリフェノールレスベラトロール(resveratol)によってもたらしたプロテオゾームの活性増加は、細胞外Aβレベルだけでなく細胞内Aβレベルを減少させ、神経退行性疾患を予防することが分かった67。パーキン(parkin)は、細胞内に発現されたAβのユビキチン化に参与するE3リガーゼ(ligase)である。 パーキンの過剰発現は、プロテアゾーム仲裁Aβレベルの減少68に帰結され、一方、パーキンのノックアウトはAβ堆積物の蓄積68,69をもたらすことが分かった。よって、細胞内Aβの除去率の増加は斑点形成、2次病的異常及び早期死亡を予防することができる。 These reports support a central role for intracellular Aβ in the pathogenesis of AD. Increased proteosome activity brought about by the plant polyphenol resveratrol was found to reduce not only extracellular Aβ levels but also intracellular Aβ levels, preventing neurodegenerative disease 67 . Parkin is an E3 ligase that participates in ubiquitination of Aβ expressed in cells. Parkin overexpression resulted in a decrease 68 in proteasome arbitration Aβ levels, whereas parkin knockout was found to result in accumulation of Aβ deposits 68,69 . Thus, an increase in the removal rate of intracellular Aβ can prevent spot formation, secondary pathological abnormalities and early death.

本研究において、発明者らは植物ウィルスプロテアーゼであるNlaが試験管で(in vitro)モノマーAβだけでなくオリゴマーAβを特異的に切断し、神経細胞がチトゾールに支配的に局在化されることを示す。   In this study, we found that Nla, a plant viral protease, specifically cleaves not only monomeric Aβ but also oligomeric Aβ in vitro, and that neurons are predominantly localized to cytosol. Indicates.

神経細胞においてNlaの発現は細胞内に発現されたAβ及び細胞外に添加されたAβ両方ともによって誘導される細胞死滅を抑制する。及びに、AD遺伝子移植マウスの脳からレンチウィルスが仲裁したNlaの過剰発現は、Aβ及び斑点形成のレベルを減少させることが分かった。これらのデータはADの発病において、細胞内Aβに対する重要な役割を支援する追加的な証拠を提供する。この点において、Nlaは細胞内Aβによる細胞死滅の誘導を基底においている分子的事件を研究する新たな道具として使用されることができた。 最後に、本発明らの結果は、チトゾールプロテアーゼによる細胞内Aβの除去がADの治療のための実行可能な戦略になり得るという概念の証明を提供する。   In neurons, Nla expression suppresses cell death induced by both Aβ expressed intracellularly and Aβ added extracellularly. In addition, overexpression of Nla, which was mediated by lentivirus from the brains of AD transgenic mice, was found to reduce the level of Aβ and spot formation. These data provide additional evidence that supports an important role for intracellular Aβ in the pathogenesis of AD. In this regard, Nla could be used as a new tool to study the molecular events underlying the induction of cell death by intracellular Aβ. Finally, our results provide proof of concept that removal of intracellular Aβ by cytosolic protease can be a viable strategy for the treatment of AD.

謝辞
本研究は韓国政府(MEST)(No.2009−0085747)の財源で韓国研究財団(NRF)及び光州科学技術院によって提供されたシステム生物学基盤構造施設許可で支援された研究である。
Acknowledgment This study was supported by the System Biology Infrastructure Facility Grant provided by the Korea Research Foundation (NRF) and the Gwangju Science and Technology Fund, funded by the Korean government (MEST) (No. 2009-0085747).

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本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明の範囲を逸脱しない異形及び変形は本発明の技術分野における通常の知識を有する者にとって明白になるはずであり、本発明の範囲は添付した請求項及びそれらの等価物によって決定されると理解されるはずである。
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59 Takuma K et al. RAGE-mediated signaling contributes to intraneuronal transport of amyloid-beta and neuronal dysfunction. Proc Natl Acad Sci USA 2009; 106: 20021-20026.
60 Walsh DM et al. Naturally secreted oligomers of amyloid beta protein potently inhibit hippocampal long-term potentiation in vivo. Nature 2002; 416: 535- 539.
61 Gyure KA et al. Intraneuronal abeta-amyloid precedes development of amyloid plaques in Down syndrome. Arch Pathol Lab Med 2001; 125: 489-492.
62 Chui DH et al. Transgenic mice with Alzheimer presenilin 1 mutations show accelerated neurodegeneration without amyloid plaque formation. Nat Med 1999; 5: 560-564.
63 Song S, Jung YK. Alzheimer's disease meets the ubiquitin-proteasome system.Trends Mol Med 2004; 10: 565-570.
64 Oddo S. The ubiquitin-proteasome system in Alzheimer's disease.J Cell Mol Med 2008; 12: 363-373.
65 Gregori L et al. Amyloid beta-protein inhibits ubiquitin-dependent protein
degradation in vitro. J Biol Chem 1995; 270: 19702-19708.
66 Keller JN, Hanni KB, Markesbery WR. Impaired proteasome function in
Alzheimer's disease. J Neurochem 2000; 75: 436-439.
67 Marambaud P, Zhao H, Davies P. Resveratrol promotes clearance of Alzheimer's disease amyloid-beta peptides. J Biol Chem 2005; 280: 37377-37382.
68 Burns MP et al. Parkin promotes intracellular Abetal-42 clearance. Hum Mol Genet 2009; 18: 3206-3216.
69 Rodriguez-Navarro JA et al. Parkin deletion causes cerebral and systemic amyloidosis in human mutated tau over-expressing mice.Hum Mol Genet 2008; 17: 3128-3143.
While the preferred embodiment of the present invention has been described, modifications and variations that do not depart from the scope of the invention will be apparent to those of ordinary skill in the art of the invention, the scope of the invention being claimed. It should be understood that it is determined by the terms and their equivalents.

Sequence Listing
<110> Gwangju Institute of Science and Technology

<120> AMYLOID-BETA CLEARANCE

<160> 3

<170> KopatentIn 1.71

<210> 1
<211> 243
<212> PRT
<213> Turnip mosaic virus

<400> 1
Ser Asn Ser Met Phe Arg Gly Leu Arg Asp Tyr Asn Pro Ile Ser Asn
1 5 10 15

Asn Ile Cys His Leu Thr Asn Val Ser Asp Gly Ala Ser Asn Ser Leu
20 25 30

Tyr Gly Val Gly Phe Gly Pro Leu Ile Leu Thr Asn Arg His Leu Phe
35 40 45

Glu Arg Asn Asn Gly Glu Leu Val Ile Lys Ser Arg His Gly Glu Phe
50 55 60

Val Ile Lys Asn Thr Thr Gln Leu His Leu Leu Pro Ile Pro Asp Arg
65 70 75 80

Asp Leu Leu Leu Ile Arg Leu Pro Lys Asp Ile Pro Pro Phe Pro Gln
85 90 95

Lys Leu Gly Phe Arg Gln Pro Glu Lys Gly Glu Arg Ile Cys Met Val
100 105 110

Gly Ser Asn Phe Gln Thr Lys Ser Ile Thr Ser Val Val Ser Glu Thr
115 120 125

Ser Thr Ile Met Pro Val Glu Asn Ser Gln Phe Trp Lys His Trp Ile
130 135 140

Ser Thr Lys Asp Gly Gln Cys Gly Ser Pro Met Val Ser Thr Lys Asp
145 150 155 160

Gly Lys Ile Leu Gly Leu His Ser Leu Ala Asn Phe Gln Asn Ser Ile
165 170 175

Asn Tyr Phe Ala Ala Phe Pro Asp Asp Phe Ala Glu Lys Tyr Leu His
180 185 190

Thr Ile Glu Ala His Glu Trp Val Lys His Trp Lys Tyr Asn Thr Ser
195 200 205

Ala Ile Ser Trp Gly Ser Leu Asn Ile Gln Ala Ser Gln Pro Ser Gly
210 215 220

Leu Phe Lys Val Ser Lys Leu Ile Ser Asp Leu Asp Ser Thr Ala Val
225 230 235 240

Tyr Ala Gln



<210> 2
<211> 732
<212> DNA
<213> Turnip mosaic virus

<400> 2
gagagtaact ccatgttcag agggttgcgt gattacaacc caatatcaaa caacatttgt 60

catctcacaa atgtttcaga tggagcatca aactcgttat atggagtcgg tttcggacca 120

ctcatattaa cgaaccgaca cctctttgag cggaataacg gtgaactcgt aataaaatca 180

cgacatggtg agttcgtgat taaaaacaca actcagctac atttgctacc gattccagac 240

agagatctcc tgctaatccg gttaccaaag gacatcccac cctttccaca gaaattgggt 300

ttcaggcaac ctgagaaggg tgagcgaatc tgcatggtgg ggtccaactt ccaaactaag 360

agcataacga gtgtagtctc tgagactagc acaataatgc cagtggaaaa cagtcagttt 420

tggaaacact ggattagcac gaaagacggc caatgcggaa gtccaatggt gagcacgaaa 480

gacgggaaaa tacttggact acacagccta gcaaacttcc agaattccat taattacttt 540

gctgctttcc cagatgattt tgccgagaag tatctccata ccattgaagc acacgagtgg 600

gtcaagcatt ggaaatataa tactagtgcc atcagctggg gctctttgaa tatacaagca 660

tcgcaaccgt caggtttgtt caaagtaagc aaactaatct cagacctcga cagcacggca 720

gtctacgcac aa 732


<210> 3
<211> 42
<212> PRT
<213> Homo sapiens

<400> 3
Asp Ala Glu Phe Arg His Asp Ser Gly Tyr Glu Val His His Gln Lys
1 5 10 15

Leu Val Phe Phe Ala Glu Asp Val Gly Ser Asn Lys Gly Ala Ile Ile
20 25 30

Gly Leu Met Val Gly Gly Val Val Ile Ala
35 40
Sequence listing
<110> Gwangju Institute of Science and Technology

<120> AMYLOID-BETA CLEARANCE

<160> 3

<170> KopatentIn 1.71

<210> 1
<211> 243
<212> PRT
<213> Turnip mosaic virus

<400> 1
Ser Asn Ser Met Phe Arg Gly Leu Arg Asp Tyr Asn Pro Ile Ser Asn
1 5 10 15

Asn Ile Cys His Leu Thr Asn Val Ser Asp Gly Ala Ser Asn Ser Leu
20 25 30

Tyr Gly Val Gly Phe Gly Pro Leu Ile Leu Thr Asn Arg His Leu Phe
35 40 45

Glu Arg Asn Asn Gly Glu Leu Val Ile Lys Ser Arg His Gly Glu Phe
50 55 60

Val Ile Lys Asn Thr Thr Gln Leu His Leu Leu Pro Ile Pro Asp Arg
65 70 75 80

Asp Leu Leu Leu Ile Arg Leu Pro Lys Asp Ile Pro Pro Phe Pro Gln
85 90 95

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100 105 110

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165 170 175

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180 185 190

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195 200 205

Ala Ile Ser Trp Gly Ser Leu Asn Ile Gln Ala Ser Gln Pro Ser Gly
210 215 220

Leu Phe Lys Val Ser Lys Leu Ile Ser Asp Leu Asp Ser Thr Ala Val
225 230 235 240

Tyr Ala Gln



<210> 2
<211> 732
<212> DNA
<213> Turnip mosaic virus

<400> 2
gagagtaact ccatgttcag agggttgcgt gattacaacc caatatcaaa caacatttgt 60

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agagatctcc tgctaatccg gttaccaaag gacatcccac cctttccaca gaaattgggt 300

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agcataacga gtgtagtctc tgagactagc acaataatgc cagtggaaaa cagtcagttt 420

tggaaacact ggattagcac gaaagacggc caatgcggaa gtccaatggt gagcacgaaa 480

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gtcaagcatt ggaaatataa tactagtgcc atcagctggg gctctttgaa tatacaagca 660

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<210> 3
<211> 42
<212> PRT
<213> Homo sapiens

<400> 3
Asp Ala Glu Phe Arg His Asp Ser Gly Tyr Glu Val His His Gln Lys
1 5 10 15

Leu Val Phe Phe Ala Glu Asp Val Gly Ser Asn Lys Gly Ala Ile Ile
20 25 30

Gly Leu Met Val Gly Gly Val Val Ile Ala
35 40

Claims (12)

Nla(核含有物a)プロテアーゼ又は前記Nlaプロテアーゼを符号化するニュクレチド序列を含む遺伝子運搬体を活性成分として含むアミロイドβがもたらす疾患の予防又は治療のための薬剤学的造成物。   A pharmaceutical composition for the prevention or treatment of a disease caused by amyloid β comprising Nla (nuclear content a) protease or a gene carrier containing a nucleotide sequence encoding the Nla protease as an active ingredient. 前記Nlaプロテアーゼは、細胞内又は細胞外のアミロイドβを切断する請求項1に記載の薬剤学的造成物。   The pharmaceutical composition according to claim 1, wherein the Nla protease cleaves intracellular or extracellular amyloid β. 前記Nlaプロテアーゼは、チトゾールに存在するアミロイドβを切断する請求項2に記載の薬剤学的造成物。   The pharmaceutical composition according to claim 2, wherein the Nla protease cleaves amyloid β present in cytosol. 前記Nlaプロテアーゼは、前記アミロイドβが誘導した細胞死滅を抑制する請求項2に記載の薬剤学的造成物。   The pharmaceutical composition according to claim 2, wherein the Nla protease suppresses cell death induced by the amyloid β. 前記Nlaプロテアーゼは、オリゴマーアミロイドβを切断する活性を有する請求項1に記載の薬剤学的造成物。   The pharmaceutical composition according to claim 1, wherein the Nla protease has an activity of cleaving oligomeric amyloid β. 前記Nlaプロテアーゼは、アミロイドβ1−40及びアミロイドβ1−42を切断する活性を有する請求項1に記載の薬剤学的造成物。 The pharmaceutical composition according to claim 1, wherein the Nla protease has an activity of cleaving amyloid β 1-40 and amyloid β 1-42 . 前記Nlaプロテアーゼは、序列番号3のアミノ酸15及び16の間のペプチード結合を切断する活性を有する請求項1に記載の薬剤学的造成物。   The pharmaceutical composition according to claim 1, wherein the Nla protease has an activity of cleaving a peptide bond between amino acids 15 and 16 of the sequence number 3. 前記遺伝子運搬体は、ウィルスベクトルである請求項1に記載の薬剤学的造成物。   The pharmacological composition according to claim 1, wherein the gene carrier is a virus vector. 前記遺伝子運搬体は、レンチウィルスベクトルである請求項8に記載の薬剤学的造成物。   The pharmacological composition according to claim 8, wherein the gene carrier is a lentiviral vector. 前記アミロイドβがもたらす疾患は、アルツハイマー症、軽度認知機能障害(mild cognitive inpairment(MCI))、軽度から中等度までの認知機能障害、血管性認知症、脳アミロイド血管症、遺伝性脳出血、老人性認知症、ダウン症候群、封入体筋炎、加齢黄斑変性症及びアルツハイマー症に関する病で構成される郡から選択された疾患である請求項1に記載の薬剤学的造成物。   The diseases caused by the amyloid β include Alzheimer's disease, mild cognitive impairment (MCI), mild to moderate cognitive dysfunction, vascular dementia, cerebral amyloid angiopathy, hereditary cerebral hemorrhage, senile The pharmaceutical composition according to claim 1, which is a disease selected from a group consisting of diseases related to dementia, Down's syndrome, inclusion body myositis, age-related macular degeneration, and Alzheimer's disease. 前記アミロイドβがもたらす疾患はアルツハイマー症である請求項10に記載の薬剤学的造成物。   The pharmaceutical composition according to claim 10, wherein the disease caused by amyloid β is Alzheimer's disease. 哺乳動物である対象に請求項1乃至請求項11のうちいずれか一項に記載の薬剤学的造成物を投与することを含むアミロイドβがもたらす疾患を予防又は治療するための方法。   A method for preventing or treating a disease caused by amyloid β, comprising administering the pharmaceutical composition according to any one of claims 1 to 11 to a subject who is a mammal.
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