JP2014510737A - 標的細胞による治療薬の取り込みを高めるための方法及び組成物 - Google Patents

標的細胞による治療薬の取り込みを高めるための方法及び組成物 Download PDF

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Abstract

本発明は、既知の医薬の新規な使用に関する。詳細には、本発明は、標的細胞による治療薬の取り込みを増加させることにより、治療薬の治療効力を高めるための方法及び組成物に関し、特に、脂質ラフト/カベオラ依存性エンドサイトーシス経路の調節剤及び例えば抗腫瘍剤などの治療薬を含む、医薬組成物に関する。本発明はまた、抗腫瘍剤の治療効力を高めることができる、脂質ラフト/カベオラ依存性エンドサイトーシス経路の調節剤をスクリーニングする方法に関する。
【選択図】 図1

Description

本発明は、既知の医薬の新規な使用に関する。詳細には、本発明は、標的細胞による治療薬の取り込みを増加させることにより、治療薬の治療効力を高めるための方法及び組成物に関し、特に、脂質ラフト/カベオラ依存性エンドサイトーシス経路の調節剤及び例えば抗腫瘍剤などの治療薬を含む、医薬組成物に関する。本発明はまた、抗腫瘍剤の治療効力を高めることができる、脂質ラフト/カベオラ依存性エンドサイトーシス経路の調節剤をスクリーニングする方法に関する。
腫瘍の成長及び遊走は、血管新生及びリンパ脈管新生に依存する。したがって、腫瘍血管新生及びリンパ脈管新生内皮細胞が、がん治療に対する新しい標的として現れている(Folkman,J. N Engl J Med、1971;285:1182〜1186、WitteMHら、Lymphology.1987;20(4):257〜66)。一方、異常な血管新生が、肥満、糖尿病網膜症、硝子体過形成遺残、乾癬、アレルギー性皮膚炎、関節炎、動脈硬化症、子宮内膜症、喘息、腹水症、及び腹膜癒着を含む種々の疾患にも含まれることが示されている(Carmeliet P.、Nature Medicine、2003;9(6):653〜660)。
エンドスタチン(ES)は、XVIII型コラーゲンの20kDa(キロダルトン)のC末端断片であり、血管新生及びリンパ脈管新生の内因性阻害剤である。ESは、血管新生及びリンパ脈管新生内皮細胞の増殖及び遊走を阻害することができ、したがって新しい血管及びリンパ管の形成を妨げることができる。組換え型エンドスタチンが、動物モデルにおいて薬物耐性を誘発することなく、種々のタイプの腫瘍の成長及び転移を阻害できることが示されている(Folkman J.ら、Cell、1997;88:277〜285、Folkman J.ら、Nature、1997;390:404〜407、Zhuo W.ら、Journal of Pathology;222:249〜260)。近年、天然のエンドスタチンに比べて、別のN末端(M)GGSHHHHHアミノ酸残基を含む、ヒト型組換えエンドスタチンEnduが、多様な型のがん、特に、非小細胞肺がんの治療のために診療所で広く使用され、試験されている。ESが、活性化した血管新生及びリンパ脈管新生内皮細胞によって、内部移行され得ることが示されている。しかしながら、その特定のメカニズムは不明なままである。
上皮成長因子受容体(EGFR)は、種々のタイプの腫瘍細胞の表面において過剰発現し、腫瘍細胞の増殖及び転移に密接に関連する。EGFRに対するいくつかのモノクローナル抗体が、抗腫瘍治療として発展している。例えば、セツキシマブ(Cetuximab)は、腫瘍細胞の細胞表面EGFRに特異的に結合する、EGFRのモノクローナル抗体である。セツキシマブは、特定のがんの治療のために使用されている。
ナイスタチン(Nystatin)(NT)は、広域性抗真菌薬としてヒトに使用される、ポリエン系抗生物質である。他の薬物との相互作用なしに、経口投与又は局所投与され得る。NTは、カンジダ菌に対して高い効力を有し、一方、クリプトコッカス・ネオフォルマンス(cryptococcus neoformans)、アスペルギルス(aspergillus)、ケカビ(mucor)、小胞子菌(microsporum)、ヒストプラスマ・カプスラーツム(histoplasma capsulatum)、ブラストミセス・デルマチチジス(blastomyces dermatitidis)、皮膚糸状菌(dermatophytes)を含む他の菌類も同様に、通常はNTに感受性である。NTはまた、一般に、エイズ患者及び化学療法を受けている患者などの、真菌感染症を起こしやすい患者において予防的治療として使用される。ナイスタチン及びその類縁体(例えば、アムホテリシンB(amphotericin B))のメカニズムは、真菌細胞膜のエルゴステロールと結合し得ることにより、膜穿孔、カリウム漏出を引き起こし、その結果真菌は死に至るものである。エルゴステロールは真菌細胞膜特有の脂質組成物であり、NT及びアムホテリシンBは、ヒト又は動物に投与されても真核細胞膜に影響を与えない。
NTは、細胞のコレステロール依存性のエンドサイトーシスに影響を及ぼし得、脂質ラフト/カベオラ依存性エンドサイトーシス経路の特異的阻害剤として使用されている。コレステロールは脂質ラフト/カベオラ依存性エンドサイトーシス経路に必要であるため、NTは細胞表面膜コレステロールと結合し得ることにより、本経路を阻害する。アムホテリシンB、メチル−β−シクロデキストリン、及びフィリピンは、NTと同様の機能を有し、コレステロールに影響を与えることにより、脂質ラフト/カベオラ依存性エンドサイトーシス経路をも阻害し得る。アムホテリシンB(AMB)は、NTと同一の機能を有し、クリプトコッカス感染症及びアスペルギルス感染症の治療に使用される。
Wickstromら(2002、2003)は、内皮細胞において、ESは、脂質ラフトのカベオリン(カベオラの構造タンパク質)及びインテグリンα5β1に結合し得ることを報告し、ESと脂質ラフトとの関連性を示した(Wickstromら、Cancer Res.、2002;62:5580〜9、Wickstromら、J. Biol. Chem、2003;278(39):37895〜37901)。さらに、Dixeliusら(2000)、Shiら(2007)、及びZhuoら(2010)は、ESが血管新生及びリンパ脈管新生内皮細胞において明確に内部移行し得ることを独立に報告した(Dixeliusら、Blood 2000、95、3403〜3411;Shiら、Blood 2007、110、2899〜2906、Zhuo W.ら、Journal of Pathology;222:249〜260)。
2002年に、Pikeら及びRoepstorffらは、EGFRのリガンドである上皮成長因子(EGF)の細胞表面結合が、コレステロール及び脂質ラフトの阻害によって増加し得ることを発見した(Pikeら、Biochemistry 2002;41:10315〜22、Roepstorffら、J Biol Chem 2002;277:18954〜60)。
Kojicら(2008)は、腫瘍細胞が脂質ラフト/カベオラ依存性エンドサイトーシス経路を介してAMF/PGIを内部移行し得ることを報告した。さらに、このエンドサイトーシス過程は細胞型特異的であり、脂質ラフト/カベオラ依存性エンドサイトーシスが腫瘍細胞を特異的に標的とする薬物送達ルートを提供するかもしれないことを示した(Kojicら、PLoS ONE、2008;3:e3597)。Migalovichら(2009)は、NTが、脂質ラフト/カベオラ依存性エンドサイトーシスを調節することによって、卵巣がん細胞によるダイゼイン(daidzein)−BSAの取り込みを増加させることを報告した。ダイゼイン−BSAは、有望な腫瘍イメージング剤である。腫瘍細胞によるダイゼイン−BSAの取り込みを増加させることによって、腫瘍のイメージングにおいて、NTがこの腫瘍イメージング剤の効果を改善させる可能性がある(Migalovichら、Cancer Res.2009;69:5610〜5617)。結論として、脂質ラフト/カベオラ依存性エンドサイトーシスは、サイトカイン、外来性タンパク質、及び治療用の化合物でさえも含む多くの重要な分子の取り込みにかかわっている可能性がある。細胞レベルでのこのようなエンドサイトーシスプロセスの調節及び操作は、対象におけるこれらの物質の取り込みに影響を及ぼし、薬物送達のための有望な応用手段が見出される可能性がある。
本発明は、以下の発見に基づく。ESは、脂質ラフト/カベオラ依存性エンドサイトーシス経路及びクラスリン被覆ピットエンドサイトーシス経路の両方を介して、内皮細胞によって内部移行し得る。驚くことに、NTを用いて脂質ラフト/カベオラ依存性エンドサイトーシス経路を阻害すると、血管新生内及びリンパ脈管新生内皮細胞によるESの取り込みが増加するという予期せぬ結果が生じ、内皮細胞、腫瘍血管新生及び腫瘍成長に対するESの阻害効果を高める結果に至ることを本発明者らは発見した。学説とは異なるが、脂質ラフト/カベオラ依存性エンドサイトーシス経路の阻害によって、高度に有効なクラスリン被覆ピットエンドサイトーシス経路の代償的な活性化が生じ、ESの総合的なエンドサイトーシスが増加するという結果に至ることが推測される。
同様に、EGFRのリガンドは、ESに対して同様のエンドサートーシスの機構を有することが示されている。例えば、EGFRのモノクローナル抗体は、腫瘍細胞表面におけるEGFRに特異的に結合することにより、シグナル活性化及び腫瘍増殖を阻害する有望な抗腫瘍剤である。本発明者らは、脂質ラフト/カベオラ依存性エンドサイトーシスに影響を与えることにより、腫瘍細胞によるEGFRモノクローナル抗体の取り込みをNTが著しく高め、その結果、この抗体の治療効力を高めることを発見した。これらの発見は、腫瘍治療及び腫瘍のイメージングにおいて、NTを使用することが有望であることを示す。さらに、エンドセリン受容体タイプA、コレラトキシン、トランスフォーミング成長因子β受容体、B細胞抗原受容体、骨形成タンパク質受容体、HM1.24及びインテグリンを含む、ESと似た同様のエンドサイトーシスパターンを分担する多くのタンパク質薬物が存在する。これらのタンパク質はすべて、NTと併用して使用することにより治療効果を高めることができるという点で有望である。
したがって、一つの態様において、本発明は、対象の標的細胞による治療薬の取り込みを増加させる医薬組成物の調製における、脂質ラフト/カベオラ依存性エンドサイトーシス経路の調節剤の使用を提供する。
別の態様において、本発明は、対象に脂質ラフト/カベオラ依存性エンドサイトーシス経路の調節剤を投与するステップを含む、対象の標的細胞による治療薬の取り込みを増加させる方法を提供する。
別の態様において、本発明は、対象の標的細胞による治療薬の取り込みの増加に使用するための、脂質ラフト/カベオラ依存性エンドサイトーシス経路の調節剤を提供する。
別の態様において、本発明は、脂質ラフト/カベオラ依存性エンドサイトーシス経路の調節剤及び抗腫瘍剤などの治療薬を含む医薬組成物を提供する。
本発明の前述の各態様における特定の実施形態において、脂質ラフト/カベオラ依存性エンドサイトーシス経路の調節剤は、脂質ラフト/カベオラ依存性エンドサイトーシス経路の阻害剤である。このような阻害剤の例は、ポリエン系抗真菌薬(例えば、NT又はAMB)、メチル−β−シクロデキストリン、又はフィリピンである。
本発明によれば、前述の治療薬は、脂質ラフト/カベオラ依存性エンドサイトーシス経路及びクラスリン被覆ピットエンドサイトーシス経路の両方を介して、標的細胞によって内部移行し得るものである。
本発明によれば、対象は血管新生関連疾患又はリンパ脈管新生関連疾患を有する。
本発明によれば、対象は、例えば、肺がん、膵臓がん、肝臓がん、胃がん、大腸がん、食道がん、鼻咽頭癌、悪性メラノーマ、骨がん、リンパ腫、乳がん、子宮頚がん、前立腺がん、血管腫、神経内分泌腫瘍、口腔がん、肉腫、腎がん、又は胆管がんなどのがんに罹る。
本発明によれば、前述の治療薬は、ES及びその誘導体などの血管新生又はリンパ脈管新生阻害剤である。ESは、天然のエンドスタチン又は(ヒト型組換えエンドスタチンなどの)組換えエンドスタチンであり得る。本発明の特定の実施形態において、ESは、配列番号1、配列番号2、配列番号3、又は配列番号4のアミノ酸配列を有する。本発明のさらなる実施形態において、ES誘導体は、PEG修飾エンドスタチンである。PEGは、平均分子量が5〜40kDaであるメトキシPEGであることが好ましい。PEG試薬の例は、メトキシPEGプロピオンアルデヒドである。本発明の特定の実施形態によれば、メトキシPEGプロピオンアルデヒドは、20kDaの平均分子量を有し、その修飾部位は、ESのN末端αアミノ基である。
本発明によれば、治療薬は、腫瘍の成長を阻害することができる抗体である。本発明の特定の実施形態では、抗体は、EGFRに対するモノクローナル抗体などのEGFR抗体である。EGFRに対するモノクローナル抗体の例はセツキシマブである。
本発明の前述の態様における特定の実施形態において、脂質ラフト/カベオラ依存性エンドサイトーシス経路の調節剤は、静脈注射、点滴静脈注射、皮下注射、筋肉注射、腹腔注射、皮下包埋、経皮吸収、及び肝動脈注射の群から選択される非経口的な経路で投与され得る。脂質ラフト/カベオラ依存性エンドサイトーシス経路の調節剤は、リポソーム包埋形として製剤されることが好ましい。
本発明はまた、ES又は抗体などの前述の治療薬と、脂質ラフト/カベオラ依存性エンドサイトーシス経路の調節剤とを含む医薬組成物を提供する。
別の態様において、本発明はまた、抗腫瘍治療に対する増大効果を有し得る、脂質ラフト/カベオラ依存性エンドサイトーシス経路の機能的な調節剤をスクリーニングする方法を提供する。
本発明はまた、(AMBなどの)NTと同様のメカニズムを有する薬物又は薬剤と、ES又はEGFR抗体と同様のエンドサイトーシス及び作用メカニズムを有する治療薬とを含む、併用療法剤、併用製剤、又は医薬組成物に関する。
A〜E:NT及びその類縁体(AMB、メチル−β−シクロデキストリン、及びフィリピン)は、内皮細胞においてES及びその誘導体(又は修飾誘導体)の内部移行を用量依存的に高める。A:NTが、内皮細胞におけるESの内部移行を用量依存的に高めたこと、及び、この増大がNTの濃度と正に相関したことを示すウエスタンブロッティング分析。この増大は、NTを処理しない条件と比べて、細胞質画分、核画分、及び全細胞溶解産物におけるESの蓄積が増加したことによって明示される。B:NTが、リンパ管内皮細胞におけるESの内部移行を用量依存的に高めたことを示すウエスタンブロッティング分析。C:AMB、メチル−β−シクロデキストリン、及びフィリピンが、内皮細胞におけるESの内部移行を用量依存的に高めたことを示すウエスタンブロッティング分析。D:NTが、内皮細胞におけるPEG修飾ESの内部移行を用量依存的に高めたことを示すウエスタンブロッティング分析。E:NTが、Endu(N末端に、付加的な(M)GGSHHHHH アミノ酸配列を含む、ヒト型組換えエンドスタチン)及びN末端がPEGによって単一点修飾されたEndu(PEG−Endu)の内部移行を、内皮細胞において用量依存的に高めたこと、及びこの増大が、NT濃度と正に相関したことを示すウエスタンブロッティング分析。 NTとESの併用処理が、内皮細胞によるESの内部移行を高めたこと、及び内皮細胞のERK及びp38MAPKシグナル経路に対するESの阻害効果を高めたことを示すウエスタンブロッティング分析。 A〜B:NTとESの併用処理は、内皮細胞の遊走に対するESの阻害効果を高める。A:NTを処理しないESと比べて、遊走細胞の数が減少することによって明示されるように、NTとESの併用処理が内皮細胞の活動に対するESの阻害効果を高めることが、細胞遊走アッセイにより確認された。B:それぞれの処理群における内皮細胞の遊走能力を提示する、細胞遊走アッセイにおける遊走細胞数の統計値データ。 A〜E:NTとESの併用療法は、腫瘍成長に対するESの阻害効果を高め、腫瘍組織におけるES分布を改善する。A:NTとESの併用療法は、A549非小細胞肺がん動物モデルの腫瘍成長に対するESの阻害効果を高めた。B:NTとESの併用療法がA549動物モデルの腫瘍血管新生に対するESの阻害効果を高めることを、免疫蛍光抗体染色法により確認した。C:NTとESの併用療法は、H22肝臓がん動物モデルの腫瘍成長に対するESの阻害効果を高めた。D:NTとESの併用療法がH22肝臓がん動物モデルの腫瘍血管新生に対するESの阻害効果を高めることを、免疫蛍光抗体染色法により確認した。E:NTとESの併用療法が、腫瘍を保有する動物モデルの腫瘍組織内の(ローダミン蛍光標識を含む)ESの取り込み及び分布を高めることを、蛍光イメージングアッセイにより確認した。 A〜B:NTは、腫瘍におけるEGFRモノクローナル抗体の取り込みを高める。A:NTが、腫瘍細胞におけるEGFRモノクローナル抗体の内部移行を用量依存的に高めたことを示すウエスタンブロッティング分析。B:NTとEGFRモノクローナル抗体の併用療法が、腫瘍を保有する動物モデルの腫瘍組織内のEGFRモノクローナル抗体の取り込み及び分布を高めることを、in vivo 蛍光イメージングアッセイにより確認した。
本発明は、広域性ポリエン系抗生物質ナイスタチン(NT)及び同様の薬剤の新規な使用を提供する。さらに、本発明は、脂質ラフト/カベオラ依存性エンドサイトーシス経路及びクラスリン被覆ピットエンドサイトーシス経路によって内部移行する、ES及びEGFRモノクローナル抗体などの治療タンパク質薬物の効力を高めるための新規な医薬組成物及びその投与方法を提供する。
脂質ラフトは、コレステロール及びスフィンゴミエリンに富む原形質膜上の微小ドメインである。スフィンゴミエリン及びスフィンゴ糖脂質の飽和脂肪族鎖は固く密集し、この飽和脂肪族鎖間の間隙は、直径約50nmの、液状の秩序相すなわち脂質ラフトを形成するために、スペーサ−分子としてコレステロールで満たされる。脂質ラフトは、細胞膜シグナル伝達及びタンパク質ソーティングと密接な関係にある動的構造である。
カベオラ(洞穴状膜陥入又は膜マイクロカプセルとしても知られる)は、脂質ラフトと同一の膜脂質組成を有し、さらにはカベオリン(分子量が小さいタンパク質、21kDa)を含む脂質ラフトの一形態を指す。脂質ラフト/カベオラ依存性経路は、クラスリンを必要としない。脂肪細胞、内皮細胞、上皮細胞、及び平滑筋細胞は、エンドサイトーシスに含まれるカベオラが豊富である。さらに、カベオラ内の一定のシグナル分子の存在は、それが細胞シグナル伝達と関連することを示している。
クラスリン被覆ピットは、クラスリン媒介エンドサイトーシスの過程で形成される、動的な膜輸送構造である。このタイプの構造に依存するエンドサイトーシスはクラスリン媒介エンドサイトーシスと呼ばれる。
血管新生関連疾患及びリンパ脈管新生関連疾患は、がん、関節炎や乾癬などの自己免疫疾患、糖尿病、肥満症、及び種々の眼疾患を含む、血管新生異常及びリンパ脈管新生異常に密接に関連する疾患である。
NT及びエンドスタチンの両方が血管内皮細胞の培地に添加されたとき、脂質ラフト/カベオラ依存性エンドサイトーシス経路阻害剤NTが、血管内皮細胞におけるESのエンドサイトーシスを著しく高めることを本発明者らは発見した。この増大効果は、NTの濃度に正に相関する。一方、同じ結果がリンパ管内皮細胞でも観察された。
この増大効果が、NTと同様の作用機構を有する他の治療薬及び試薬によっても達成され得ることが、さらなる実験によって明らかとなった。実施例1で実証されているとおり、アムホテリシンB(AMB)、メチル化β−シクロデキストリン(Mβ−CD)、及びフィリピンなどのNTと同様の作用機構を有するある種の物質が、血管内皮細胞におけるESのエンドサイトーシスをも高め得る。AMB及びフィリピンは、抗真菌性抗生物質である。NTと同様、AMB、Mβ−CD、及びフィリピンが血管内皮細胞におけるESのエンドサイトーシスを著しく高めることができ、この増大効果はこれらの化合物の濃度に正に相関する。
さらに、NTが、内皮細胞においてPEG修飾ES(PEG−ES)、N末端に付加的なアミノ酸配列(M)GGSHHHHHを有するES(Endu)、及びN末端にPEG修飾を有するEnduのエンドサイトーシスを著しく高め得ること、及びこの増大効果はNTの濃度に正に相関することを本発明者らは発見した。
分子細胞生物学レベルで、NTが内皮細胞におけるESのエンドサイトーシスを促進し、さらに(ERK及びp38MAPKなどの)シグナル経路に関連する内皮細胞生存に対するESの阻害効果を高め得ることを本発明者らは実証した。
細胞レベルで、NTとESの併用は、内皮細胞の遊走活動に対するESの阻害効果を高め得ることを本発明者らは実証した。さらに、A549肺がん動物モデル及びH22肝臓がん動物モデルを使用して、NTは腫瘍成長及び腫瘍血管新生に対するESの阻害効果を高め得ることを本発明者らは実証した。加えて、NTが腫瘍組織におけるESの取り込み及び分布をも高め得ることが発見されている。
本発明者らはまた、EGFRモノクローナル抗体は、エンドサイトーシスのメカニズムに関してESにいくつかの類似点があり、腫瘍細胞におけるそのエンドサイトーシスもNTによって調節され得ることを発見した。分子細胞生物学レベルで、NTが腫瘍細胞におけるEGFRモノクローナル抗体のエンドサイトーシスを高め得ることを本発明者らは実証した。さらに、NTとEGFRモノクローナル抗体の併用処理が、マウスの異種移植片腫瘍においてEGFRモノクローナル抗体の取り込み及び分布を改善し得ることも本発明者らは実証した。
したがって、本発明は、ES又はEGFRモノクローナル抗体などの抗がん剤の取り込み及び効力を促進する併用抗がん療法における抗真菌性抗生物質NTの新規な使用を提供する。これはがん治療及び腫瘍イメージングに使用され得る。
ポリマーでタンパク質を修飾することは、半減期などの薬物の動的特性を変化させるため、及び免疫学的特性や毒性学的性質を改善するために一般的に使用される技術である。ポリマーの中で、ポリエチレングリコール(PEG)が最も一般的に使用されるタンパク質修飾分子である。本発明者らは、N末端αアミンでPEG(モノメトキシポリエチレングリコールプロピオンアルデヒド)修飾されたエンドスタチン(及びその誘導体Endu)のエンドサイトーシスが、NTによって内皮細胞で著しく増加することを証明した。この事実は、NT及び修飾又は標識されたES若しくはその誘導体の併用療法が相乗効果を達成するための理論的基礎を提供する。
この併用療法が、ESと同様のエンドサイトーシスパターン及び作用メカニズムを有する他の薬物に拡張し得ることも本発明者らは実証した。このような薬物は、EGFRモノクローナル抗体及び修飾、標識されたEGFRモノクローナル抗体など、腫瘍又は腫瘍血管系を標的とすることができ、治療又はイメージング目的に使用できる物質を含む。また、このような物質の取り込み及び効力は、NTなどのポリエン系薬剤と併用して使用すると促進され得る。
本発明はまた、NT(又はAMBなど)とESとの併用療法のための新規な製剤及び医薬組成物を提供する。ESはがん療法において静脈内注入によって投与される。NTは、経口投与後の消化管による吸収は困難であり、直接注射では高い毒性を有する、不溶性の広域性抗真菌性ポリエン系抗生物質である。しかし、NTはリポソームカプセル化による静脈内注入によって投与できることが示されている。例えば、アロネックス(Aronex)のNTリポソーム製剤ニオトラン(Nyotran)は、1999年、第三相臨床試験を完了し、近年中に商品化されることが期待されている。これによってNTの静脈内投与が可能となるだろう。AMB及びNTはどちらも広域性抗真菌性ポリエン系抗生物質に属し、これらは同一の作用メカニズムを有する。現在までに、欧州及び米国市場で製品化されているアムホテリシンBリポソーム製剤は三種類があり(商品名はそれぞれ、アベルセット(Abelcet)、アムホシル(Amphocil)、及びアムビゾーム(AmBisome))、これらはこの種の不溶性抗生物質の静脈内注入を可能にする。新たなリポソームアムホテリシンB注入製剤も、2003年にファンギゾン(Fungizone)の商品名で発売された。したがって、リポソーム製剤及び静脈内投与によってNT又はAMBと、ES又はEGFRモノクローナル抗体との併用療法が達成可能である。
実施例1:NTは血管内皮細胞及びリンパ管内皮細胞においてESの取り込み及び内部移行を高める。
ヒト微小血管内皮細胞(HMEC)はATCC(受託番号CRL10636)から入手した。マウスリンパ管内皮細胞(mLEC)は、不完全フロイントアジュバントによって誘導される腹膜リンパ腫の消化により単離した(Zhuo W.ら、Journal of Pathology;222:249〜260)。EnduはSimcere−Medgenn Bio−pharmaceutical Co., Ltd.,から入手した。Enduは、N末端に付加的なアミノ酸配列(M)GGSHHHHHを含む組換えESであり、この配列は配列番号3又は配列番号4である。その最初のアミノ酸残基Mが大腸菌(E.Coli)で発現する際に任意に削除されるためである。ESはProtgen Ltd.から入手し、このアミノ配列は配列番号1又は配列番号2である。その最初のアミノ酸残基Mが大腸菌で発現する際に任意に削除されるためである。20kDaの平均分子量を有するメトキシPEGプロピオンアルデヒド(mPEG−ALD)(Jenkem Technology Co., Ltd.,)は、タンパク質のN末端でαアミノ基を特異的に修飾するPEG試薬として使用した。PEG−ES及びPEG−Enduは、PEG試薬キットで提供される使用説明書にしたがってProtgen Ltd.により調製した。ESのモノクローナル抗体は、Oncogene Science,Inc.から購入した。NT及び他の試薬はSigma−Aldrich Co.から購入した。
内皮細胞は90%コンフルエントに達するまで培養し、その後以下のようにNTを含むDMEM培地(Hyclone)で前処理をした。NT保存溶液を最終濃度が0μg/mL、25μg/mL、又は50μg/mLになるように培地に添加し、その後、培養液を、NT前処理として、37℃で20分間、5%二酸化炭素環境下でインキュベートした。前処理後、ES保存溶液(5mg/ml)を最終濃度5μg/mLになるように培地に添加した。培養液を、その後37℃で30分間、5%二酸化炭素環境下でインキュベートし、内皮細胞によるESの内部移行を行った。培地を取り除いた後、内皮細胞を氷冷したPBSで3回洗浄し、回収した。全細胞溶解産物、細胞質画分、及び核画分におけるESの内部移行を、NTを処理しない細胞と比べて、ウエスタンブロッティングによって調べた。ES用量及び処理時間が同一の場合には、NT処理によって、全細胞溶解産物、細胞質画分、及び核画分におけるESの内部移行が有意に増加するという結果が示された(図1A)。ESの内部移行は、25μg/mL及び50μg/mLのNTで処理された細胞において、それぞれ約2倍及び15倍増加し、このES内部移行の増加は、NT濃度に正に相関した(図1A)。
mLECは、0μg/mL、75μg/mL、150μg/mL、又は300μg/mLのNTを含むDMEM(Hyclone)で、37℃で20分間、5%二酸化炭素環境下で前処理をした。その後、細胞をES(最終濃度2μg/mL)を含む培地で、37℃で15分間、5%二酸化炭素環境下でインキュベートした。処理後、細胞をPBSで3回洗浄し、回収した。種々の濃度のNTで処理をした細胞におけるESの内部移行をウエスタンブロッティングによって調べた。75μg/mL、150μg/mL、300μg/mLのNTで処理をすると、mLECにおいてESの内部移行は、それぞれ16倍、32倍、及び78倍に増加し、このES内部移行の増加は、NT濃度に正に相関するという結果が示された(図1B)。
AMB(25〜50μg/mL)、メチル−β−シクロデキストリン(1〜2mM)、及びフィリピン(2.5〜5μg/mL)などの、NTと同一の作用メカニズムを有するいくつかの他の薬剤もまた、本実施例に代えて試験した。これらは内皮細胞においてES内部移行を増加し得るという結果が示された(図1C)。
PEG修飾ESなどの、ESと同一の作用メカニズムを有する他の治療薬もまた、本実施例において使用され得る。本目的のために、タンパク質のN末端を特異的に修飾する20kDaのメトキシPEGプロピオンアルデヒド(mPEG−ALD)でESを修飾すると、この産物(PEG−ES)は、ESのN末端αアミノ基で一つのPEG分子と結合したESタンパク質となった。PEG−ES用量及び処理時間が同一の場合には、血管内皮細胞におけるPEG−ES内部移行がNT処理により増加し、この増加はNT濃度に正に相関するという結果が示された(図1D)。
ESの他の誘導体、Endu及びPEG−Endu(N末端αアミノ基で一つのPEG基と結合したEndu)を用いた内部移行実験においても、同様の結果が得られた。用量及び処理時間が同一の場合には、内皮細胞におけるEndu/PEG−Endu内部移行がNT処理により増加し、この増加はNT濃度に正に相関した(図1E)。
実施例2:NTは、ES内部移行を高めることによって内皮細胞シグナル経路に対するESの阻害効果を増加させる。
Kimら(2002)は、ESが、細胞外調節プロテインキナーゼ(ERK)、p38マイトジェン活性化プロテインキナーゼ(MAPK)、及びp125接着斑キナーゼ(p125FAK)によって媒介される内皮細胞におけるシグナル伝達経路を阻害し、その結果、内皮細胞活動を阻害することを発見した(Kimら、J.Biol.Chem.、2002、277、27872〜27879)。本実施例において、ERK及びp38MAPK経路は内皮細胞活性化のマーカーとされ、NTとESの併用によって、これらの経路に対するESの阻害効果がさらに上昇することが発見されている。
本実施例において、内皮細胞を4群に分けた。(1)陰性対照群:NT処理もES処理も行わない。(2)NT群:ES処理は行わず、20分間、50μg/mLのNTで処理を行う。(3)ES群:NT処理は行わず、30分間、5μg/mLのESで処理を行う。(4)NT+ES群:20分間、50μg/mLのNTで処理を行い、その後30分間、5μg/mLのESで処理を行う。実施例1で記載した同一の方法で処理した後、細胞を回収してERK及びp38MAPK経路を調べた。陰性対照群に比べて、NT処理(NT群)はERK及びp38MAPK経路のシグナル伝達に影響を及ぼさないという結果が示された。ES処理(ES群)はERK及びp38MAPK経路の活性化を阻害し、これはKimらによって報告された結果と矛盾しない。NT+ES処理(NT+ES群)は、ERK及びp38MAPK経路の活性化に対するESの阻害効果をさらに高めた。これらの結果により、NT+ESの併用処理は細胞シグナル経路の活性化に対するESの阻害効果を増強することが実証された(図2)。
実施例3:NTは、内皮細胞の遊走に対するESの阻害効果を高める。
細胞遊走アッセイ:HMEC(1ウェルあたり細胞2×10個)を、トランスウェルチャンバー(Transwell chambers)(8μm孔、Costar)の上層に、0.5%FBS(Hyclone)及び10ng/mLのVEGF(PeproTech)を含むDMEM(Hyclone)にまいた。ES(40μg/mL)又はNT(50μg/mL)を、上層及び下層に添加し、その後、このチャンバーを37℃で6時間、5%二酸化炭素環境下でインキュベートし、細胞を遊走させた。グルタルアルデヒド固定及びクリスタルバイオレット染色の後、各ウェルの任意に選んだ5ヶ所の範囲について、顕微鏡(400倍率、Olympus IX71)にて観察した。下層へ遊走した細胞の数を数え、平均値を算出した。3連実験を行い、各実験は2回繰り返した。
本実施例において、内皮細胞を4群に分けた。(1)陰性対照群:NT処理もES処理も行わない。(2)NT群:ES処理は行わず、50μg/mLのNTで処理を行う。(3)ES群:NT処理は行わず、40μg/mLのESで処理を行う。(4)NT+ES群:50μg/mLのNT及び40μg/mLのESで併用処理を行う。陰性対照群に比べて、NT処理(NT群)は内皮細胞の遊走能に実質的な影響を及ぼさないという結果が示された。ES処理(ES群)は内皮細胞の遊走を61%阻害した。NT+ES処理(NT+ES群)は、内皮細胞の遊走に対するESの阻害効果を高めた(阻害率87%、P<0.001、NT+ES群対ES群)。これらの結果により、NT+ESの併用処理は内皮細胞の遊走に対するESの阻害効果を増強することが実証された。各群の細胞遊走の代表的な画像を図3Aに示した。遊走細胞数の平均値を図3Bに示した。
実施例4:NTは腫瘍組織におけるESの取り込み及び分布を増加させ、動物におけるESの抗腫瘍効力及び血管新生阻害効力を高める結果となる。
指数増殖期のヒト肺腺癌A549腫瘍細胞(ATCC受託番号CCL−185)を6〜8週齢のヌードマウス(Vital River Laboratory Animal Technology Co., Ltd)に皮下接種した。腫瘍容積が100mmに達したとき、腫瘍保有ヌードマウスを4群に分けた。(1)陰性対照:生理食塩水で処理を行う。(2)NT群:ES処理は行わず、NT(毎日、6mg/kg、腹腔内注射)で処理を行う。(3)ES群:NT処理は行わず、ES(毎日、12mg/kg、腹腔内注射)で処理を行う。(4)NT+ES群:NT(毎日、6mg/kg、腹腔内注射)及びES(毎日、12mg/kg、腹腔内注射)で併用処理を行う。14日間毎日の注射を行った後、マウスを屠殺し、腫瘍の重量及び容積を測定した。対照群に比べて、NT処理は腫瘍の成長に影響を及ぼさず、ES処理は腫瘍の成長を40%阻害するという結果が示された。NT+ES処理は、腫瘍の成長に対するESの阻害効果を高めた(阻害率60%)。これらの結果より、NTは腫瘍の成長におけるESの阻害効力を増強することが実証された(図4A)。体重、摂食、及び日常行動に関して、すべての群の動物において異常な変化は観察されなかった。
腫瘍血管形成アッセイ:A549マウス由来の腫瘍を切除し、固定及び切片を作成した。試料をCD31に対する一次抗体(腫瘍血管内皮細胞のマーカー)及びFITC標識二次抗体(Santa Cruz)で検出し、その後Nikon A1 レーザ走査型共焦点顕微鏡(LSCM)により観察した。任意に選んだ範囲(400×)における血管の断面積を定量化し、LSCMシステムのソフトウエアで平均値を計算した。NTは腫瘍血管形成におけるESの阻害効力を増強するという結果が示され、これは腫瘍の成長における阻害効力と同様であった。各群の平均腫瘍重量を図4Aに示した。各群の平均腫瘍血管面積(任意単位)を図4Bに示した。
ESの抗腫瘍活性及び血管新生阻害活性に対するNTの増大効果は、H22肝臓がんマウスモデルにおいても明示された。各群の平均腫瘍重量を図4Cに示した。各群の平均腫瘍血管面積(任意単位)を図4Dに示した。体重、摂食、及び日常行動に関して、すべての群の動物において異常な変化は観察されなかった。
腫瘍保有マウスの腫瘍組織における蛍光標識ESの取り込み及び分布の測定:指数増殖期のヒト肺腺癌A549腫瘍細胞を6〜8週齢のヌードマウス(Vital River Laboratory Animal Technology Co., Ltd)に皮下接種した。腫瘍容積が300mmに達したとき、腫瘍保有マウス(n=4/群)は2つの群に分類された。(1)ES群:NT処理は行わず、ローダミン(Pierce)標識ES(Rh−ES、20mg/kg、腹腔内注射)で処理を行う。(2)NT+ES群:NT(6mg/kg、腹腔内注射)及びRh−ES(20mg/kg、腹腔内注射)で併用処理を行う。4時間後、マウスを屠殺し、腫瘍を切除し、腫瘍における蛍光標識ESの取り込みのイメージング及び定量分析を、生物発光画像処理システム(Tsinghua University)を用いて実施した。NTは、腫瘍組織においてESの取り込み及び分布を有意に4倍増加させる結果が示された(図4E)。
実施例5:NTは、腫瘍細胞によるEGFRモノクローナル抗体(セツキシマブ)のエンドサイトーシス及び動物腫瘍組織におけるEGFRモノクローナル抗体の取り込み及び分布を著しく高める。
指数増殖期のEGFR発現A549細胞を90%コンフルエントに達するまで培養し、その後以下のようにNTを含むDMEM培地で前処理をした。NT保存溶液を最終濃度が0μg/mL、25μg/mL、又は50μg/mLになるように培地に添加し、その後、培養液を、NT前処理として、37℃で20分間、5%二酸化炭素環境下でインキュベートした。前処理後、EGFRモノクローナル抗体(セツキシマブ、Merck)保存溶液(5mg/ml)を最終濃度5μg/mLになるように培地に添加した。培養液を、その後37℃で30分間、5%二酸化炭素環境下でインキュベートし、内皮細胞によるEGFRモノクローナル抗体の内部移行を行った。処理後、培地を取り除き、内皮細胞を氷冷したPBSで3回洗浄し、回収した。細胞におけるEGFRモノクローナル抗体の内部移行を、NTを処理しない細胞におけるEGFRモノクローナル抗体の内部移行と比べて、ウエスタンブロッティングによって調べた。セツキシマブ用量及び処理時間が同一の場合には、NT処理によって、細胞におけるセツキシマブの内部移行が有意に増加し、セツキシマブの内部移行は、NT濃度に正に相関するという結果が示された(図5A)。
指数増殖期のヒト肺腺癌A549腫瘍細胞を6〜8週齢のヌードマウス(Vital River Laboratory Animal Technology Co., Ltd)に皮下接種した。マウス(n=4/群)は2つの群に分類された。腫瘍容積が約500mmに達したとき、第1の群はCy5.5標識セツキシマブ(Cy5.5、GE)で処理し、第2の群はCy5.5標識セツキシマブ(第1の群と同一用量)+NTで処理を行った。2つの群の動物由来の腫瘍におけるCy5.5−セツキシマブの取り込みを、生物発光画像処理システム(Tsinghua University)を用いて調べた。NTは、腫瘍組織においてセツキシマブの取り込み及び分布を増加させ、したがって、薬の取り込みを高め、治療効力を改善し、腫瘍イメージングに有用であるという結果が実証された(図5B)。

Claims (25)

  1. 対象の標的細胞による治療薬の取り込みを増加させる医薬組成物の調製における、脂質ラフト/カベオラ依存性エンドサイトーシス経路の調節剤の使用。
  2. 脂質ラフト/カベオラ依存性エンドサイトーシス経路の前記調節剤が、脂質ラフト/カベオラ依存性エンドサイトーシス経路の阻害剤である、請求項1に記載の使用。
  3. 前記脂質ラフト/カベオラ依存性エンドサイトーシス経路の阻害剤が、ポリエン系抗真菌薬である、請求項2に記載の使用。
  4. 前記脂質ラフト/カベオラ依存性エンドサイトーシス経路の阻害剤が、ナイスタチン及びアムホテリシンBから選択される、請求項3に記載の使用。
  5. 前記脂質ラフト/カベオラ依存性エンドサイトーシス経路の阻害剤が、メチル−β−シクロデキストリン又はフィリピンである、請求項2に記載の使用。
  6. 前記治療薬が、脂質ラフト/カベオラ依存性エンドサイトーシス経路及びクラスリン被覆ピットエンドサイトーシス経路を介して前記標的細胞に取り込まれることができる、請求項1〜5のいずれか一項に記載の使用。
  7. 前記対象が、血管新生関連疾患又はリンパ脈管新生関連疾患に罹っている、請求項1〜6のいずれか一項に記載の使用。
  8. 前記対象が、腫瘍に罹っている、請求項1〜6のいずれか一項に記載の使用。
  9. 前記治療薬が、血管新生又はリンパ脈管新生阻害剤である、請求項7又は8に記載の使用。
  10. 前記血管新生又はリンパ脈管新生阻害剤が、天然のエンドスタチン又はヒト型組換えエンドスタチン又はその誘導体である、請求項9に記載の使用。
  11. 前記エンドスタチンが、配列番号1又は配列番号2に示されるアミノ酸配列を含む、請求項10に記載の使用。
  12. 前記エンドスタチンが、N末端に付加的なアミノ酸配列(M)GGSHHHHHを有し、配列番号3又は配列番号4に示されるアミノ酸配列を有する、請求項10に記載の使用。
  13. 前記エンドスタチン誘導体が、ポリエチレングリコール(PEG)修飾エンドスタチンである、請求項10〜12のいずれか一項に記載の使用。
  14. 前記ポリエチレングリコール(PEG)が、5〜40kDの平均分子量を有するメトキシPEGである、請求項13に記載の使用。
  15. 前記PEGがメトキシPEGプロピオンアルデヒドである、請求項14に記載の使用。
  16. 前記メトキシPEGプロピオンアルデヒドの前記平均分子量が20kDである、請求項15に記載の使用。
  17. 前記エンドスタチンが、N末端αアミンの部位でポリエチレングリコール(PEG)によって修飾されている、請求項13〜16のいずれか一項に記載の使用。
  18. 前記治療薬が、腫瘍細胞の増殖を阻害することができる抗体である、請求項8に記載の使用。
  19. 前記抗体が、上皮成長因子受容体(EGFR)の抗体である、請求項18に記載の使用。
  20. 前記抗体が、上皮成長因子受容体(EGFR)のモノクローナル抗体である、請求項18に記載の使用。
  21. 上皮成長因子受容体(EGFR)の前記モノクローナル抗体がセツキシマブである、請求項18に記載の使用。
  22. 前記腫瘍が、肺がん、膵臓がん、肝臓がん、胃がん、大腸がん、食道がん、鼻咽頭癌、悪性メラノーマ、骨がん、リンパ腫、乳がん、子宮頚がん、前立腺がん、血管腫、神経内分泌腫瘍、口腔がん、肉腫、腎がん、及び胆のうがんからなる群から選択される、請求項8〜21のいずれか一項に記載の使用。
  23. 脂質ラフト/カベオラ依存性エンドサイトーシス経路の前記調節剤が、静脈注射、点滴静脈注射、皮下注射、筋肉注射、腹腔注射、皮下包埋、経皮吸収、及び肝動脈注射からなる群から選択される非経口的な経路を介して投与される、請求項1〜22のいずれか一項に記載の使用。
  24. 脂質ラフト/カベオラ依存性エンドサイトーシス経路の前記調節剤が、リポソームカプセル化の形態に調製される、請求項23に記載の使用。
  25. (a)請求項10〜17のいずれか一項に記載のエンドスタチン又は請求項18〜21のいずれか一項に記載の抗体と、
    (b)請求項2〜5のいずれか一項に記載の脂質ラフト/カベオラ依存性エンドサイトーシス経路の阻害剤と
    を含む医薬組成物。
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