JP2014511858A - 治療薬としての肝細胞増殖因子模倣体 - Google Patents

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Abstract

模倣薬としてもアンタゴニストとしても作用する小型分子、ペプチド性肝細胞増殖因子模倣体を作成した。これらの分子には、認知症、神経変性疾患、糖尿病、メタボリック症候群、癌などの多数の病変の治療可能性、ならびに創傷治癒作用が有ることが分かっているか、あるいは有ると予測されている。

Description

発明の分野
連邦政府委託研究開発の報告書
本発明は、NIHの認可番号第MH086032号に基づき、部分的に政府支援を受けてなされたものである。政府は本発明に特定の権限を有する。

配列リスト
本出願は「配列リスト」として、2012年4月2日に作成された1022バイトの添付テキストファイル「Sequence.txt」の全内容を包含しており、これは参照することにより本明細書に含まれる。

本発明は概括的には、模倣薬(アゴニスト)またはアンタゴニストとして作用し得る肝細胞増殖因子(HGF)模倣体の開発に関するものである。模倣薬は、認知機能を促進するために;一般的な神経保護/神経再生薬として;創傷修復を容易にするために;インスリン感受性およびグルコース輸送を改善するために;ならびに神経変性疾患を予防または改善し、神経系への外傷の修復を容易にし、組織および器官の血管新生を増強させ、傷害された創傷の治癒を向上し、心臓、肺、腎臓および肝臓などの器官において線維性変化を減少または改善させるために認知症の徴候を予防または改善する目的で組織または器官の線維症を減少させるために、作用する。アンタゴニストは例えば、抗血管新生剤および抗癌剤として;血管過多に関連する黄斑変性症および糖尿病性網膜症などの多様な悪性病変および疾患を治療するために作用する。
模倣薬:
認知症:認知症と診断された患者は米国だけでも約1千万人存在し、その数は老年人口になるにつれ毎年増加し続けている。これらの患者の治療およびケアにかかる費用は年間700億ドルを越え、急速に増加している。不運にも現在、認知症の管理のための治療選択肢は非常に限定的であり、ほとんど効果がない。健康上の問題がこの規模で急激に増加していることに対して治療選択肢が不足している状況では、新たな革新的治療アプローチをできるかぎり早急に開発することが必要である。
根本的に、認知症は嗅内皮質、海馬および新皮質においてニューロン間のシナプス接続低下およびニューロン死が組み合わされて起こるものである。したがって、シナプス接続を増進すること、潜在的な細胞死誘導因子からニューロンを保護すること、および失ったニューロンを神経幹細胞の既存プールから補充することを促すことが効果的な治療であると予測される。これらの臨床エンドポイントは、神経発生、ニューロン新生、神経保護およびシナプス形成を媒介する神経栄養因子の治療的利用を支持する。当然に、神経栄養因子はアルツハイマー病など多くの神経変性疾患の治療選択肢と考えられている(NagaharaおよびTuszynski、2011年;Calissanoら、2010年のレビュー参照)。特に興味深いにもかかわらずほとんど見落とされている1つの神経栄養因子としてHGFがあり、これはニューロン新生(Shangら、2011年、Wangら、2011年)およびシナプス形成(下記の予備調査を参照)の両方を刺激する能力があることが証明されている。HGFの適用が認知症に実行できる治療選択肢になり得ることは驚くことではない。多くの脳領域においてHGFは強力な神経栄養因子であり(Katoら、2009年;Ebensら、1996年)、他方で多様な神経細胞型に影響を及ぼすものである。
神経保護/神経再生:HGFおよびcMetは成長期および成人期の脳および神経の両方で活発に発現する。Met系は中枢神経系および末梢神経系の両方を適切に機能させるために必須である。認知に重要な領域である前頭皮質、上衣、視床、小脳皮質、深部灰白質および海馬を含む脳の複数の領域でHGFおよびc‐Metが発現することは多数の研究で示されている。
上述の生物学的活性はまた、HGF/c‐Metシグナル伝達が神経栄養性であり(Hondaら、1995年)保護的である(Zhangら、2000年;Takeoら、2007年;TyndallおよびWalikonis、2007年;Takeuchiら、2008年)脳内Met機能を特徴づける。他の組織におけるその活性と同様に、脳内Metは発生に関与し、分化、運動性および神経突起生成中の誘導要素として作用する(Ebensら、1996年;Sunら、2002年;TyndallおよびWalikonis、2007年)。HGF/c‐Metシグナル伝達はまた、特に虚血脳損傷後の(Takeoら、2007年)ニューロン損傷の治癒を促進することが分かっている(Trappら、2008年)。HGFはまた、筋萎縮性側索硬化症(ALS)などの神経変性疾患の動物モデルに対して神経保護効果を示した。HGFの多様な機能に、非常に高い神経栄養活性を加えると、神経系の多様な疾患を治療するための可能性ある治療薬としてHGFが促進される。
筋萎縮性側索硬化症:ALSは脊髄内の運動ニューロンおよび運動皮質や脳幹内の遠心性ニューロンの変性に特徴付けられる致死性かつ急速に発症する神経変性疾患である。この変性の影響は結果として筋肉機能不全が進行し、全身麻痺に至る。ALSの約90%の症例は病因が分からない孤発性症例に分類され、一方、残りの10%は家族性であり、部分的に銅/亜鉛スーパーオキシドジスムターゼ1(SOD1)欠損に起因するものであり、酸化ストレスや小胞体ストレス応答の拡大につながる。ALSのその2種の形態が共通して有することは、現在、利用可能な効果的治療法がないということである。
効果的な治療選択肢が不足してはいるが、治療薬として肝細胞増殖因子(HGF)を使用する上で有効な利点に着目している研究がいくつかある。これらの調査から、家族性ALSのマウスまたはラットモデルにおいて肝細胞増殖因子(HGF)の応用により、運動ニューロン変性が有意に減速し(Aokiら、2009年);変性過程を促進する神経膠症が減少し(Kadoyamaら、2007年);麻痺の開始が遅延し(Kadoyamaら、2009年);寿命が延びた(Sunら、2002年)ことが明らかになった。
しかし、HGFの適用がALSに実行できる治療選択肢になり得ることは予想外のことである。タイプIチロシンキナーゼ受容体、c‐MetとHGFとの併用は、管状構造の発生におけるその役割(Santosら、1993年)や、肝細胞や上皮起源細胞上の全身増殖作用、抗アポトーシス作用、運動源性作用および形態形成作用により、以前から認識されている。しかし、ほとんどの添付文書で、HGFが多数の脳内領域で強力な神経栄養因子となること(MainaおよびKlein、1993年;Katoら、2009年)、またそれは運動ニューロンの生存促進性/再生性因子として特に有効であること(Ebensら、1996年;Yamamotoら、1997年;Hayashiら、2006年;Elsenら、2009年)が、比較的最近認識されている。
パーキンソン病:パーキンソン病(PD)などの多くの神経変性疾患のために以前から考えられてきた治療選択肢は、疾患の進行を停止させ、機能不全を修復し、あるいは運良くその両方を行うことを意図する増殖因子の応用であった(Rangasamyら、2010年のレビュー)。しかしこの夢は、脳内送達や費用の限界から臨床医学レベルでは十分に果たされていない。増殖因子は一般的に、代謝的に変化しやすく、かつ巨大なため血液‐脳関門(BBB)を通過できない巨大タンパク質である。このように、増殖因子が適正な位置で、十分に高い濃度で、また臨床的緩和をもたらす十分に長い期間発現することを期待し、ほとんどの送達アプローチが遺伝子療法を利用してきた。GDNFのような増殖因子を脳へ送達させるため、動物モデルにおける多数の創造的かつ良好なアプローチが採用されてきたが(Wangら、2011年)、これらの方法は多くの患者に実行するには技術的に複雑であり、非常に困難である。
多くの増殖因子系がPDのための可能性ある治療標的として試験されてきた一方で、本発明者らが誤って大幅に見落してきたと考えるものの1つに肝細胞増殖因子(HGF)/c‐Met(そのI型チロシンキナーゼ‐受容体)系がある。にもかかわらず、PD治療としてHGFが有用である可能性がKoikeらによる研究(2006年)で注目された。ここでは、HGFプラスミドを黒質(SN)に直接注入したところHGFが局所的に過剰発現し、6‐ヒドロキシドパミン(6‐OHDA)PDラットモデルにおいて神経細胞死を予防し、正常運動機能を保持することに劇的に作用した。この観察されたドーパミン作動性(DA)ニューロン上のHGFの神経保護効果は、ドーパミン作動性前駆体細胞の増殖および遊走を増強する能力と一致する(Lanら、2008年)。
しかし、黒質線条体経路上のHGFの神経保護効果は当然ながら、肝細胞および上皮起源細胞などの多くの細胞型における幹細胞調節、管状構造の発生(Santosら、1993年)ならびに全身増殖作用、抗アポトーシス作用、運動源性作用および形態形成作用(Gherardiら、1993年)における役割が認識されている。Mainaらの論文、特に添付文書は、HGFが、運動ニューロン(Elsenら、2009年;Hayashiら、2006年)、海馬ニューロン(Limら、2008年)、小脳顆粒細胞(Ieraciら、2002年)、および交感神経ニューロン(1999年)などの多くの神経細胞型(Katoら、2009年)の強力な神経栄養因子であることを説明している。さらに、HGFは神経幹細胞増加および分化の重要な調節因子であることが明らかになっており(Nicoleauら、2009年)、このことは神経細胞のみならず多様な末梢血幹細胞がHGF/c‐Met系の制御下にあることを示唆するものである。
外傷性脳損傷/脊髄損傷:TBIはしばしば認知機能に悪影響を与え、知能の一時的低下を伴う軽度から長期化した衰退認知機能不全を伴う重度まで影響が及び得る(Kaneら、2011年)。不安、攻撃性、抑うつ:など他の神経学的障害を伴う認知困難は結果として生活の質が大幅に低下することになる(MaselおよびDeWitt、2010年)。イラクに続いてアフガニスタンにも及んだ軍事行動により、TBIは全戦闘犠牲者の28%を占める主要な戦闘傷害となっている(Okie、2005年;米国、Medicine、2006年5月、第42号)。2001年から2010年の間にTBIになった軍人の総推定人数は180,000から320,000人である(米国、防衛・退役軍人脳外傷センター調べ)。
潜在性TBIは、ニューロン間のシナプス接続の減少を起こす脳への物理的損傷、ニューロンの損失および死滅、虚血/低酸素誘導型損傷を起こす脳血管への損傷、および二次的なグリア瘢痕である。このニューロン損失およびシナプス接続減少はとくに海馬で顕著であり(Gaoら、2011年;Zhangら、2011年a;Zhangら、2011年b)、欠陥の長期増強(Schwarzbachら、2006年)や認知障害(例えばDikmenら、2009年;Patelら、2010年)につながる。神経損失やシナプス接続減少をまねくTBI関連損傷の有病率はニューロン修復および/または置換を支援する療法の必要性を意味する。これらの臨床エンドポイントは、TBLを治療するため、神経発生、ニューロン新生、神経保護およびシナプス形成を媒介する神経栄養因子の治療的利用を支持する。当然に、神経栄養因子はTBIの治療選択肢と考えられている(Kaplanら、2010年;Richardsonら、2010年;Qiら、2011年)。特に興味深いにもかかわらずほとんど見落とされている1つの神経栄養因子としてHGFがあり、これはニューロン新生(Shangら、2011年、Wangら、2011年)およびシナプス形成(下記の予備調査を参照)の両方を刺激する能力があることが証明されている。HGFの応用がTBIの実行可能な治療選択肢となり得ることは、HGFが多くの脳領域で強力な神経栄養因子となり(Katoら、2009年;Ebensら、1997年)、多様な神経細胞型に影響を与える(Yamamotoら、1997年;Hayashiら、2006年;Elsenら、2009年)という近年の認識に起因している。
HGFおよび創傷治療:過剰な瘢痕は創傷内のECM成分の不要な蓄積が特徴であり、これは合成と変性とのバランス異常に起因するものである。病的瘢痕の治療はECMの合成を阻害し、変性を促進することを目的とする場合もある。皮膚内でHGFは創傷治療を以下のような方法で効果的に促進する:真皮血管内皮細胞の増殖および運動性を高める;表皮角化細胞の運動性を刺激する;局所血液供給を促進する;創傷の再上皮化を促進する(Nakanishiら、2002年)。再上皮化は瘢痕形成を阻害する。血管新生および再上皮化を刺激することでHGF遺伝子輸送は皮膚創傷治療を促進することを示す研究がある(Nakanishiら、2002年)。HGF/SFを増強する治療アプローチは創傷治療を促進し、瘢痕形成を予防することが期待される。
メタボリック症候群および糖尿病の治療選択肢としてのHGF:近年、グルコース処理、インスリン分泌および組織インスリン感受性の調節におけるHGF/c‐Met系の重要な役割を示唆する研究もいくつかある。これらの調査は一致して、2型糖尿病およびメタボリック症候群の治療にHGF/c‐Met系を増強する治療可能性に注目している(Fafaliosら、2011年;Flaquerら、2012年)。これらの調査は以下のことを示している:1)c‐Met、HGF受容体はインスリン受容体と複合体を形成する;2)c‐Metは肝臓グルコース恒常性に深く関与している;3)HGFは、マウス糖尿病マウスモデルにおいてインスリン応答性を修復する;4)そのHGF遺伝子療法は、一般的に糖尿病に伴う腎臓損傷を予防する、および5)HGFは糖尿病の血管合併症を改善する(Pengら、2011年)。
血管新生を増強するHGF/c‐Metシグナル伝達経路:血管新生は既存の血管床からの新たな血管の形成であると定義される。それは創傷治癒および月経周期などの生理学的過程で主要な要件であり、他方、癌、黄斑変性症、アテローム動脈硬化症、糖尿病性網膜症、血管新生緑内障、乾癬および関節リウマチなどの複数の病態に不可欠な過程である。したがって、血管新生の調節が治療的血管新生の促進によるか、あるいは病的血管新生の停止によるかは現代医学を活気づけるものとして期待されている。生理学的血管新生と病理学的血管新生との間の平衡は多数の内因性血管新生調節因子および抗血管新生調節因子の伝達により媒介される。
多数の研究から、HGFは新血管形成の強力な誘導因子であることが分かっている。さらに、HGF/c‐Met阻害因子は抗血管新生剤に臨床的に関連している。(Gherardiら、2012年)。これはおそらく、複数の経路を経て得られ、内皮細胞上での直接または間接的作用のいずれかで達成される。
抗線維化薬としてのHGF:線維症は多様な形態をとり、心筋梗塞、糖尿病およびアルコール依存症などの多くの病態に続発する心臓、腎臓および肝臓の機能不全の主な要因である。肝細胞増殖因子(HGF)は広範な動物モデルにおいて組織線維症を改善する際に著しい有効性をもって強力な抗線維症効果を示している。HGFは広範な動物モデルおよび組織において組織線維症を改善する注目に値する強力な抗線維症効果を発揮する(LiuおよびYang、2006年)。根拠として、慢性炎症および進行性組織瘢痕のモデルである慢性同種移植腎障害ラットにおいて外因性HGFの治療効果を実証してきた。ヒトHGF遺伝子の筋肉内投与により、死亡率が減少し、炎症および浸潤が抑制され、腎線維症が減少した(LiuおよびYang、2006年)。
西欧諸国では冠動脈疾患(CAD)虚血イベントおよび心筋梗塞は心不全の主要な原因である。重篤な冠動脈閉塞およびアテローム動脈硬化症の選択肢はバイパス手術しかない。CADにおける病理学的イベントはCADに見られる心臓機能低下の主要な役割:1)心臓への血液灌流を減少させる冠動脈閉塞;および2)心室リモデリングおよび心室コンプライアンス低下をまねく心臓発作後の線維症組織の形成:を担っている。急性心筋梗塞後に血流内でHGFレベルが上昇したことが報告されている(Zhuら、2000年;Jinら、2003年)。血流内HGFのこの上昇は心臓損傷の生物学的マーカーとして利用することが可能であり、その保護的役割に関する手掛かりとなる(Uedaら、2001年)。HGF/Metシグナル伝達を促進する薬剤は心筋梗塞治療に使用して、酸化ストレスおよびアポトーシスに起因する細胞死に対して保護し、線維症組織の形成を減少させる可能性がある(Ahmetら、2002年;Kondoら、2004年;Pietronaveら、2010年)。さらに、心筋梗塞後のHGFの他の有益な効果はその血管新生の誘導能にあり、これは心筋の再灌流を改善する新たな心血管形成を支持する可能性があった。
HGFは外因性発作に対して肝臓を保護することが公知であるが、HGF産生はまた数種の肝疾患および肝臓外疾患とも関連している。実験的および臨床的根拠から、HGFが肝臓再生における重要な役割を担っていることが示されている。肝硬変は線維性瘢痕および肝細胞再生の不可逆的結末であり、世界的に見て罹患率および死亡率の主要な原因であり、有効な治療法が無い。この疾患には特定の病因がないにもかかわらず、硬変は、損傷が分散し、肝臓実質細胞が再生し、結合組織の拡散により小葉および血管構造の構築が不十分になる肝臓の慢性的疾患と定義されている(FujimotoおよびKaneda、1999年;Kaiboriら、2002年)。理想的には、肝硬変治療のアプローチには線維形成の減弱、肝細胞有糸分裂の促進および組織構造の再形成が含まれていることが好ましい。
特に硬変した肝臓の場合、組み換えHGFの外部投与により、肝切除後に肝臓再生する可能性が高まることが研究から分かっている(BorosおよびMiller、1995年;Kaiboriら、2002年;Borowiakら、2004年)。逆に言えば、HGF/SFレベルを高めるクロフィブレート関連化合物により肝腫脹、肝臓ペルオキシソーム増殖、および肝細胞癌が誘導され得ることが研究から分かっている(XuおよびWu、1999年)。ポジティブにもネガティブにも結び付けられる肝臓疾患とHGF/SFとの関連性により、薬品開発の注目される分野であるHGF関連治療法が実行されている。
HGFの直接使用の制限:治療薬としてのHGFまたは任意の他のタンパク質神経栄養因子の直接使用には2つの重要な制限がある:1)血液‐脳関門透過性(BBB)の無い大型かつ親水性特性;および2)高コストの組み換え法が必要となる製造工程:よってその広範な用途は制限を受ける。
これらの障害は、本明細書に記載された小分子HGF模倣薬の広範なライブラリーの中の1種以上を使用して克服することが可能であり、このうちの数種は経口で有効であり、深い認識促進/抗認知症/神経保護活性を示し、低価格で合成される。
アンタゴニスト:遺伝子活性化変異、転写上方制御により、またはリガンド依存性自己分泌もしくはパラ分泌メカニズムにより、c‐Met受容体の不適切な活性が促進され得る。
癌におけるc‐Met活性化:癌は遺伝子変異の蓄積に起因する疾患の異種群である。これらの変異は癌原遺伝子の機能を改変し、DNA修復の異常調節、増殖およびアポトーシスシグナル伝達を引き起こす(Tannock、2005年)。細胞群内のシグナルの異常調節は非制御増殖をまねき、浸潤は隣接組織に直接侵入して破壊するか、あるいは転移してリンパ系もしくは血流を経て体の他の部分に広がる。
機能障害を起こしているMetおよびHGF系は多数のヒト悪性腫瘍の重要な特徴であることが明らかになっている。マウスおよびヒト細胞株においてHGFおよび/またはc‐Metが異所性過剰発現すると、それらは無胸腺ヌードマウスにおいて腫瘍形成性および転移性表現型を生じるようになる(Rongら、1994年)。HGF/c‐Met経路は、膀胱、胸部、頚部、結腸直腸、子宮内膜、食道、胃、頭頚部、腎臓、肝臓、肺、鼻咽頭、卵巣、膵臓、前立腺および甲状腺の癌などのヒト悪性腫瘍の大半の非制御経路の中の1つであることは多数の研究から分かっているが(http://www.vai.org/met/)、これらに限定するものではない。最後に、c‐Metの活性化変異はヒト乳頭状腎細胞癌の散発性遺伝型において発見されている(Danikovitch‐MiagkovaおよびZbar、2002年)。キナーゼドメイン内の配列を変更するこれらの変異は 固形腫瘍および転移病変の他のタイプにも見られる。この時点で、HGF過剰発現または誤発現が予後不良に関連していることが多いこと、またヒト腫瘍細胞内のc‐MetまたはHGF発現の下方制御が腫瘍原性を低下させることは言及する価値がある(Abounaderら、2002年)。
癌におけるMetの活性化はリガンドの自己分泌またはパラ分泌の活性化を経て起こることが最も多い。c‐MetおよびHGFの両方を発現する骨肉腫および神経膠芽細胞腫多形性は機能不全の自己分泌制御の例である。パラ分泌制御が卓越している他の例では、ヒト原発腫瘍でc‐Metが過剰発現することが報告されており、一方HGFは腫瘍自体ではなく間質細胞により提供される(Houldsworthら、1990年;Kuniyasuら、1992年;Haraら、1998年;Tongら、2004年、Millerら、2006年;Beanら、2007年)。
c‐Met過剰発現が検出されている新生物のリストは絶えず増えている。癌の場合、ほぼすべての悪性腫瘍で過剰レベルのc‐Met発現が見られている(Danikovitch‐MiagkovaおよびZbar、2002年)。受容体の過剰発現は閾値以下のリガンド濃度に反応する細胞を生成する局所受容体オリゴマー形成を可能にする。HGF自体はc‐Metの転写を開始させることが可能であり(Boccaccioら、1994年)、したがってそれは、全身で間質細胞により広く発現するHGFであり、通常c‐Metの腫瘍過剰発現を操作する(Aguirre Ghisoら、1999年;Parrら、2004年)。HGFのこの独自性により、癌細胞の増殖や転移を支援するパラ分泌陽性フィードバックループに関与する重要な役割をHGFが担えるようになる。興味深いことにこの考えは、c‐Met活性化変異がHGFによる触媒効果の促進を必要としているという所見と一致する(Michieliら、1999年)。HGFは神経膠芽細胞腫(Weidnerら、1990年)、乳癌(PotempaおよびRidley、1998年)、横紋筋肉腫(Hartmannら、1994年)および骨肉腫(Ridleyら、1995年)で述べられているように、自己分泌方式でc‐Metを異常に刺激する可能性もある。複数の活性化メカニズムにより、MetおよびHGFは共に、大半のヒト癌の進行の主要な要因であることが明らかになっている。また、増殖、侵入、血管新生および抗アポトーシスの際のc‐MetおよびHGFの明らかになっている活性(Weidnerら、1990年;Rongら、1994年;Kitamuraら、2000年;Xiaoら、2001年;Wangら、2002年;Derksenら、2003年)は、これらの分子が腫瘍成長に関与する異なるステージを明確に区別している。
c‐Metは癌の一般的なマーカーとして使用しているが、予後不良と相関するレベルが高いことから、悪性腫瘍および患者予後に関する生物学的有意性の指標でもある。したがってc‐MetおよびHGFを阻害する分子は多くの癌の分子要因に干渉することが期待され、有効な抗癌/抗血管新生薬としてHGFアンタゴニストの使用可能性を確認してきたHarding labの近年の研究を軽減することに有意に役立つはずである(Yamamotoら、2010年、Kawasら、2011年;Kawasら、2012年)。
黄斑変性症/糖尿病性網膜症:加齢に伴う黄斑変性症(ARMD)は60歳を超える米国人の不可逆的失明の最も多い原因である。退職後に、ある程度の加齢に伴う視覚損傷を患う米国人が1千万人になることが予想される。正常かつ健常な眼では、網膜色素上皮(RPE)細胞は光受容体に隣接した偏光単層を形成し、網膜恒常性および視覚機能に必須の多様な活性を含む。黄斑変性症の場合、不都合にも、炎症があるためにRPE細胞間の結合および伝達が喪失している。炎症が起こると、RPE細胞はHGF/SFを含む多くの増殖因子を分泌し、これはRPEの分裂および遊走、ならびに既存の血管からの新たな血管の形成(血管新生)を刺激するものである。HGFは他の増殖因子(例えばVEGF)の産生も刺激し、近隣間質に侵入する新血管の形成をさらに促進する(Junら、2007年)。したがって、HGFブロッカーは、予防的に使用するか、または疾患の進行およびそれに続く失明を遅らせる治療として使用することが可能である。
硝子体腔に血管が侵入することが特徴的な網膜特有の血管新生を伴う増殖性糖尿病網膜症(PDR)は、増殖性チャネルの周囲に出血および瘢痕を併発する(Katsuraら、1998年)。通常でも、PDRに特異的にも、多数の増殖因子が血管新生過程の開始および進行に関与しているという十分な根拠がある。これらには、塩基性線維芽細胞増殖因子(bFGF)、インスリン様増殖因子(IGF‐I)、血管内皮増殖因子(VEGF)およびHGFが挙げられる。これらのうち、HGFは内皮増殖およびマイトジェン活性に最も顕著な効果を示す(Boulton、1999年)。PDR患者における硝子体液中のHGFレベルが非糖尿病患者より大幅に高いこと、またHGFレベルはPDRの活動期で特に高いことを示す研究もある(Katsuraら、1998年)。このことはHGFがPDRの血管新生を刺激しているか、または持続させることを示唆するものである。したがって、HGFアンタゴニストは予防的処置として期待される選択肢、あるいはPDRの進行を改善するものと考えることは当然である。
水迷路中の空間学習に対するジヘキサ(Dihexa)の効果。A:試験開始30分前に、ラット脳室内に(ICV)スコポラミンを直接投与し、10分後にICVでジヘキサを10pmol(低量)または100pmol(高量)投与した。これを第1の訓練試験の前に毎日行った。1日当たり5回の試験を8日間行った。基台を見つけるまでの時間を学習と記憶の尺度とした。高量のジヘキサを投与されたラットはスコポラミン不足を完全に克服し、対照と何ら変わらなかった。B.試験開始30分前に、ラット脳室内に(ICV)スコポラミンを直接投与し、10分後に経口でジヘキサを1.25mg/kg/日(低量)および2mg/kg/日(高量)投与した。これを第1の訓練試験の前に毎日行った。1日当たり5回の試験を8日間行った。基台を見つけるまでの時間を学習と記憶の尺度とした。高量のジヘキサを投与されたラットはスコポラミンによる失敗を完全に克服し、対照と何ら変わらなかった。B:雌雄および年齢(22〜26月齢)が混在した老齢ラットを無作為に、対照/非投与群またはジヘキサ投与群(2mg/kg/日)に割り振った。ラットは事前にスクリーニングしなかった。なお通常、老齢ラットの50%以下で失敗が見られ、よってエラーを出す群は多い。ジヘキサ群は非投与対照群より有意に良好に遂行できた。 ジヘキサおよびNle‐AngIVは用量依存的にスパイン形成を刺激する。A)ジヘキサおよびB)Nle‐AngIVはmRFP‐β‐アクチンを形質移入された海馬ニューロン内のスパイン密度を用量依存的に上昇させる。広範な濃度で5日間、ニューロンをジヘキサまたはNle‐AngIVで刺激した。個々の培養物から得られたデータ;固定の時点で培養物は12日間経ていた。代表として50μmの樹状突起断片上の樹状突起スパインの数を手動で計数した。**=p<0.05、および***=p<0.001;n=50;平均±S.E.M.;ξ=対照と有意差。 Nle‐AngIVおよびジヘキサ投与ニューロンのスパイン形成に対する時間依存的効果。培養物中で5日間、あるいはインビトロ12日目(DIV12)の固定前の30分間、mRFP‐β‐アクチンを形質移入した海馬ニューロンに10−12MのジヘキサまたはNle‐AngIVを投与し、スパイン形成を促進する。A)5日目の賦形剤投与海馬ニューロンの樹状枝の典型的な画像。B)10−12Mのジヘキサで5日間刺激したニューロンから得た樹状枝の典型的な画像。C)10−12MのNle‐AngIVで5日間刺激したニューロンの樹状枝の典型的な画像。D)5日間のインビトロ処理後の治療条件別の50μm樹状突起長当たりスパイン数を示す棒グラフ。***P<0.001;n=200。E)急激な30分間の処理後の治療条件別の50μm樹状突起長当たりスパイン数を示す棒グラフ。***P<0.001;n=60。*個々の培養物から得られたデータ;固定の時点で培養物は12日間経ているものであった。一元配置ANOVAおよびTukey後知恵検定において平均±S.E.M. Nle1‐AngIVおよびジヘキサはスパイン頭幅を広げる。シナプス強度の指標としてスパイン頭の幅を測定した。表面積が大きいスパイン頭は、より多くの神経伝達物質受容体に適合し、機能的シナプスを形成しやすい。AngIV類似体投与で誘導したスパイン頭幅の増加は神経伝達の促進を示唆している。***=p<0.001;平均±S.E.M.;n=100。 Nle1‐AngIVおよびジヘキサで刺激したニューロンの神経伝達物質パターン。ジヘキサおよびNle1‐AngIVを投与したニューロンを一般的なシナプス前マーカーであるシナプシンおよびグルタミン酸作動性シナプス前マーカーVGLUT1に対して免疫染色した。シナプス後スパイン(赤)およびシナプス前の染色点(緑)との割合相関性を機能的シナプスの指標として測定した。A)賦形剤Nle1‐AngIVまたはジヘキサ投与後のスパイン数の増加を示す棒グラフ。これはニューロン内の活性的表現型を確保する(***=P<0.001;平均±S.E.M.;n=25)。B)グルタミン酸作動性シナプス前マーカーVGLUT1に対する投与誘導型シナプス後スパインの割合相関性を示す棒グラフ。シナプス前マーカーとシナプス後スパインとの割合相関性が高いことは機能的結合が形成されていることを示唆している(P>0.05;平均±S.E.M.;n=25)。C)ニューロンの健全性を確保する賦形剤、Nle1‐AngIVまたはジヘキサ投与後のスパイン数の増加を示す棒グラフ(***=P<0.001;平均±S.E.M.;n=25)。D)一般的なシナプス前マーカーシナプシンに対する投与誘導型シナプス後スパインの割合相関性を示す棒グラフ。刺激されたニューロンと賦形剤対照を投与されたニューロンとの間には有意差は見られず(P>0.05;平均±S.E.M.;n=25)、大部分のシナプス前入力がグルタミン酸作動性であることを示唆している。E)活性的表現型を確保する賦形剤Nle1‐AngIVまたはジヘキサ投与後のスパイン数の増加を示す棒グラフ(***=P<0.001;平均±S.E.M.;n=25)。F)シナプス後マーカーPSD‐95に対する投与誘導型シナプス後スパインの割合相関性を示す棒グラフ。G)シナプス後マーカーPSD‐95とシナプス後スパインとの間に有意差(P>0.05;平均±S.E.M.;n=25)が無いことを示す棒グラフであり、新たに形成されたスパインが機能的シナプス後要素を有することを示唆している。 解離した海馬ニューロン内の微小興奮性シナプス後電流(mEPSC)。Nle1‐AngIVおよびジヘキサ投与は微小興奮性シナプス後電流(mEPSC)の周波数を高める。記録の前に5日間、賦形剤、10−12MのNle1‐AngIVまたはジヘキサを投与した解離海馬ニューロンで記録を行った。ストリキニーネ、ピクロトキシンおよびテトロドトキシンの存在下で、運ばれる活動電位が無い場合、記録した電流はAMPA媒介シナプス伝達の自然発生バーストであった。A)Nle1‐AngIVまたはジヘキサ投与した海馬ニューロンから得たmEPSC記録の典型的な波形である。B)Nle1‐AngIVまたはジヘキサ投与した海馬ニューロンに起因するAMPA媒介周波数増加を示す棒グラフ。周波数の増加はNle1‐AngIVまたはジヘキサにより誘導されたスパインが機能的シナプスを支持していることを示す。***=p<0.001;±S.E.M.;n=25。 器官型海馬スライス培養物からのCA1海馬ニューロンにおけるNle1‐AngIVおよびジヘキサ依存性スパイン形成の評価。Nle1‐AngIVおよびジヘキサはCA1海馬ニューロンにおけるスパイン形成を支持することが分かった。より無傷の環境を示す器官型海馬スライス培養物(400μm厚)に微粒子銃で溶解性赤色蛍光タンパク質Tomatoを形質移入した。学習中、その公知の塑性応答のために、評価にはCA1海馬ニューロンを選択した。出生後5日ラットからスライスを得た。A)Tomatoを形質移入した海馬スライスからのCA1ニューロン樹状突起の典型的な画像。画像は10〜12MのNle1‐AngIVまたはジヘキサの投与の2日目である。B)CA1錐体海馬ニューロンで投与誘発型スパイン形成が見られる。対照スライスで測定したスパイン数は50μmの樹状突起長当たり7個であり、それに対してNle1‐AngIVおよびジヘキサ投与したニューロンでは50μmの樹状突起長当たり、スパインは11個であった;平均±S.E.M.、n=17;**=P<0.01一元配置ANOVA、その後のTukey多重比較試験での統計学的有意性;実験は少なくとも3回繰り返した。 HGFは用量依存的にスパイン形成を促進する。解離海馬ニューロンのスパイン形成に対するHGFの効果。1または2日齢のラット由来の解離海馬ニューロンにmRFP‐β‐アクチンを形質移入し、5日間HGFで刺激した。2.5ng/mlのHGF投与は基部スパイン数に影響せず、閾値以下と考えられた。賦形剤対照投与ニューロンと比較して、5、10および20ng/ml用量は50μm樹状突起長当たりのスパイン数を有意に増加させた。***P<0.001;平均±S.E.M.;n=50/投与群。 器官型海馬スライス培養物中のスパイン形成に対するジヘキサおよびHGFの効果。DIV3に、海馬スライス培養物に微粒子銃で赤色溶解性タンパク質Tomatoを形質移入し、DIV5にジヘキサまたはHGFで刺激した。器官型海馬スライス培養物はより多くの無傷貫通路を維持し、よって無傷環境がより広いことを意味する。A)CA1ニューロンの典型的な画像、学習関連性シナプス可塑性を示す海馬の神経細胞型。海馬スライスを賦形剤、10−12Mのジヘキサまたは10ng/mlのHGFで2日間刺激した。B)各投与群における50μmの樹状突起長当たりのスパイン数を表す棒グラフ。対照投与ニューロンと比較して、ジヘキサおよびHGFはCA1海馬ニューロン上のスパイン数を有意に増加させる。***=P<0.001;平均±S.E.M.;対照ではn=20、ジヘキサ刺激ニューロンでは26、HGF刺激ニューロンでは38. 解離海馬ニューロンにおけるシナプス形成に対するHGF投与の効果。シナプス後スパイン(赤)とシナプス前活性領域(緑)のマーカーとの高い相関性で示されるように、HGF投与は機能的シナプス形成を支持する。A)DIV6にmRFP‐β‐アクチンを形質移入し、インビトロで5日間10ng/mlのHGFまたは賦形剤投与した海馬ニューロンの典型的な画像。ニューロンを一般的なシナプス前マーカーであるシナプシンおよびグルタミン酸作動性シナプス前マーカーVGLUT1に対して染色した。B)HGF(10ng/ml)の刺激後の50μmの樹状突起長当たりのスパイン数の有意な増加に示されるような、活性的表現型を表す棒グラフ。一元配置ANOVAおよびTukey多重比較試験ではスパインの平均数=33、対して対照=23;***=P<0.001;平均±S.E.M.;n=25)。C)一般的なシナプス前マーカーであるシナプシン(緑)と対比させた富アクチンシナプス後スパイン(赤)の割合相関性。高い割合相関性は機能的シナプスが形成されたことを示唆している。D)グルタミン酸作動性シナプス前マーカーVGLUT1(緑)と対比させた富アクチンスパイン(赤)の割合相関性。95%超の相関性は、これらの入力の多くがグルタミン酸作動性であることを示唆している。 解離海馬ニューロンにおけるmEPSCの周波数に対するジヘキサおよびHGF投与の効果。mEPSCの記録前の5日間、mRFP‐β‐アクチンを形質移入した解離海馬ニューロンを10−12Mのジヘキサまたは10ng/mlで刺激した。テトロドトキシン、ピクロトキシンおよびストリキニーネをニューロンに投与し、活動電位、GABA依存性阻害およびグリシン依存性阻害を抑制した。賦形剤投与したニューロンと比較して、両アゴニスト投与はAMPA媒介電流を有意に促進した(一元配置ANOVAおよびその後のNewman‐Keuls後知恵検定では、**P<0.002;±S.E.M.;それぞれn=9,9および11)。 最大および閾値以下用量のアンジオテンシンIV類似体およびHGFのスパイン形成に対する効果。A)閾値以下レベルのHGF、ジヘキサまたはNle1‐AngIVは基部スパイン数に影響を及ぼさない。閾値以下レベルのジヘキサ(10−13M)およびHGF(2.5ng/ml)の併用は、生物学的有効量のジヘキサ単独での効果を表現型模写する;#=10−13Mおよび$=2.5ng/ml。閾値以下量の親化合物Nle1‐AngIV(10−13M)はまた、基部スパインレベルに影響を及ぼすこともない。閾値以下レベルのジヘキサ(10−13M)およびHGF(2.5ng/ml)の併用は、生物学的有効量のNle1‐AngIV単独での効果を表現型模写する;#=10−13Mおよび$=2.5ng/ml。閾値以下量のアゴニストの組み合わせが最大の応答をもたらす能力は受容体経路の共有を示唆している。***P<0.001;平均±S.E.M.;n=50。 アンジオテンシンIVリガンドおよびHGF媒介スパイン形成に対する新規HGFアンタゴニストHingeの効果。A)スパイン形成に対するHGFアンタゴニストHinge(10−12M)の効果を評価した。広範な用量でHingeはニューロン内のスパイン形成に影響を及ぼさない;ニューロンが治療に応答することを確実にするためにジヘキサを含有させた。B)HingeはHGF誘導型スパイン形成を阻害し、C)HingeはNle1‐AngIV誘導型スパイン形成を阻害し、D)Hingeはジヘキサ誘導型スパイン形成を阻害する。#=10−12Mおよび$=10ng/ml。上記データはさらに、Nle1‐AngIVおよびジヘキサの作用がHGF/c‐Met系に媒介されていることを示している。***P<0.001;平均±S.E.M.;n=50。 解離海馬ニューロンにおけるHGFおよびジヘキサ媒介mEPSC促進に対するHGFアンタゴニストHingeの効果。活動電位の非存在下でEPSCを記録した後5日間、解離海馬ニューロンにHinge(10−12M)、HGF、ジヘキサ(10−12M)またはHGF(10ng/ml)を投与した。A)Hinge投与ニューロンの典型的な波形。B)賦形剤投与したニューロンの典型的な波形。C)対照を投与したニューロンと比較してHGFはAMPA媒介周波数を有意に増強する。この効果はHingeにより弱まり、Hinge単独では効果が表れない。D)自然発生AMPA媒介周波数はジヘキサ投与後では有意に増加し、単独ではベースライン周波数に効果を示さないHingeの前処理後では有意に減少した。一元配置ANOVAおよびその後のNewman‐Keuls後知恵検定では、*P<0.001;平均±S.E.M. 成体ラット脳におけるc‐Metタンパク質の分布。成体Sprague‐Dawleyラットから全脳領域を得て、液体窒素で急速冷凍した。資料を均質化し、電気泳動で分離し、c‐Metタンパク質およびアクチンに対して免疫ブロッティングした。A)棒グラフは認知にとって重要な明確な脳領域におけるc‐Met(非特異性単位)の量を表す。HGFが産生される肝臓と脳試料を比較した。B)試料の典型的なウエスタンブロッティングにより、c‐Metタンパク質(バンドは145kDa)および負荷コントロールとして作用するアクチンを調べた。BCAタンパク質決定に基づいて、等量のタンパク質を各レーンにロードした。 ラット海馬スライスでのHGFおよびジヘキサによるc‐Metリン酸化の刺激。成体ラット脳でジヘキサはc‐Met受容体を活性化するかを試験するために、海馬スライスをHGF、ジヘキサまたは賦形剤(aCSF)で30分間強く刺激した。ウエスタンブロットでc‐Met受容体のリン酸化により受容体活性化を測定した。賦形剤投与スライスと比較して、飽和量のHGF(100ng/ml)およびジヘキサ(10−10M)は、強く刺激した成体海馬スライス内でc‐Metのリン酸化を効果的に増強する。対照と比較して、閾値以下量のHGF(50ng/ml)およびジヘキサ(10−12M)はc‐Metのリン酸化を有意に増加させることはなかった。しかし、閾値以下量のHGFおよびジヘキサの併用は、飽和量のHGFおよびジヘキサを表現型模写した。 c‐Met活性化に対するHGF模倣薬ジヘキサの効果。HEK293細胞に様々な用量のHGF+/−ジヘキサを投与し、37℃で30分間インキュベートし、その後、免疫ブロッティングによりリン酸化(活性化)c‐Metについて分析した。結果により、相乗的に作用してc‐Metを活性化するHGFとジヘキサとの能力が明確に示された。 HGF模倣薬、ジヘキサ、HGF依存性細胞散乱の効果。細胞散乱をMDCK細胞で評価した。カバースリップ上で、集密になるまで細胞を増殖させ、その後、清潔なプレートに移した。4日間処理した後、カバースリップ外に散乱した細胞の数を定量した。HEX=10−10Mのジヘキサ。 c‐Met受容体ノックダウンの検証。mRFP‐β‐アクチン(未形質移入)、タンパク質の存在を検証するために作用する6Mycタグ化cMet遺伝子生成物、shRNA(c‐Met)配列(sh1のみノックダウン実験で使用した)、および両shRNAの複合体をHEK細胞に形質移入して受容体ノックダウンを確認した。形質移入された細胞をさらに24時間培養し、その後、RIPA緩衝液で溶解し、ゲル電気泳動用に調製した。ウエスタンブロッティングでMycに対して試料を調べた。陰性対照として作用する未形質移入細胞はシグナルを示さず、6‐Mycタグ化cMet遺伝子生成物が陽性対照であり、強いシグナルを示した。shMet1およびshMet2配列は両方ともシグナルを大幅に減弱化し、複合体は受容体の効果的なノックダウンを表すシグナルを示さなかった。 shRNAを使用したスパイン形成に対するc‐Metノックダウンの効果。写真はMycについて調べたウエスタンブロッティングを示す。c‐Met受容体をノックダウンするためにmRFP‐β‐アクチン単独またはshMetを形質移入した海馬ニューロンをHGF(10ng/ml)、ジヘキサ(10〜12M)またはNle1‐AngIV(10〜12M)で48時間刺激した。mRFP‐β‐アクチンを形質移入し、HGF、ジヘキサまたはNle1‐AngIVで刺激したニューロンはスパイン形成を有意に増加させた(*P<0.05;平均±S.E.M.;n=100)。mRFP‐β‐アクチンおよびshMetを形質移入したこれらのニューロンはHGF、ジヘキサまたはNle1‐AngIV投与での刺激に反応することなく、HGFおよびc‐Metが標的であることが確認された(P>0.05;平均±S.E.M.;n=100)。 HGFおよびc‐Metは空間学習および記憶に関する機能を有する。学習と記憶に対するHGF/c‐Metの効果を解明するために、空間学習と記憶の課題であるモリス水迷路に沈めた基台に到着するまでの時間をラットで試験した。ラットに健忘症薬またはHGF/c‐Met受容体アゴニストを脳室内注射した。スコポラミン→スコポラミンを投与したラットは逃避時間で測定されたように課題を学習できない。訓練1日目では、aCSF→aCSFを投与したラット群の時間は、スコポラミン投与群より有意に短かった。スコポラミン→ジヘキサ投与したラットおよびHinge→Hinge投与したラットは訓練1日目ではスコポラミン投与群と有意差は無いが、課題の急速な円滑化が見られる。スコポラミン+Hinge→ジヘキサを投与した群はスコポラミン投与動物との有意差は見られず、逃避時間が長かった。空間学習と記憶の課題であるモリス水迷路に沈めた基台に到着するまでの群内での時間。Hinge単独では学習効果は見られず;しかし、スコポラミンに加えたHingeは課題の円滑化を妨げる。 D‐Nle‐Tyr‐Ile‐NH‐(CH‐CONHと比較したラット血液におけるノルレウアル(Norleual)の安定性。 −▲− ノルレウアルおよび−■− D‐Nle‐Tyr‐Ile‐NH‐(CH‐CONHを、ヘパリン投与したラット血液中、37℃でインキュベートした;図は経時的な回収率の割合を示す(平均±SD)。ノルレウアルの単相指数関数的減衰に基づいて計算した安定性t1/2は4.6分であり、D‐Nle‐Tyr‐Ile‐NH‐(CH‐CONHの安定性t1/2は79.97分であった。 D‐Nle‐X‐Ile‐NH‐(CH‐CONH類似体とHGFの結合。HGFに結合するD‐Nle‐X‐Ile‐NH‐(CH‐CONH類似体とH‐Hingeとの競合を示す典型的な曲線。D‐Nle‐X‐Ile‐NH‐(CH‐CONH類似体およびH‐Hinge(13.3x10−12M)を0.25mlの緩衝液中、37℃で40分間、1.25ngのHGFと共にインキュベートした。異なる濃度のD‐Nle‐X‐Ile‐NH‐(CH‐CONH類似体(10−13〜10−7M)を添加した後、HGF結合HingeをBio‐GelP6カラムから溶出した。溶出した溶液の放射活性をシンチレーション計測により定量した。これらのデータから、D‐Nle‐X‐Ile‐NH‐(CH‐CONH類似体はHGFに対する広範な親和性を示すことが明らかになった。Met、Trp、CysおよびTyr類似体についてのKIsを測定し、それぞれ1.375×10−07M、3.372×10−09M、1.330×10−10M、および2.426×10−10Mであった;N=9.−△− D‐Nle‐Cys‐Ile‐NH‐(CH‐CONH、−●− D‐Nle‐Met‐Ile‐NH‐(CH‐CONH、−□− D‐Nle‐Trp‐Ile‐NH‐(CH‐CONH、−▽− D‐Nle‐Tyr‐Ile‐NH‐(CH‐CONH D‐Nle‐X‐Ile‐NH‐(CH‐CONH類似体によるHGF二量体化の阻害。HGFはヘパリン存在下でPBS中でインキュベートすると 自発的に二量体化する。10−10Mの様々な候補薬の非存在下(対照)または存在下で、HGFをインキュベートした。これらには、D‐Nle‐X‐Ile‐(6)アミノ‐ヘキサンアミドの誘導体、AngIVをベースにした類似体ファミリーが含まれ、ここではX=Tyr、Cys、TrpおよびMetである。30分のインキュベート後に、試料をBS3と架橋し、ゲル電気泳動で分離し、銀色染色した。バンド密度を定量し、各群のHGF二量体化レベルを測定するために使用した。治療群(Tyr、Cys、Trp)はHGF治療群と統計的に差があった(P<0.05;N=8)(A)典型的なゲル。(B)蓄積され、定量されたデータ。 D‐Nle‐X‐Ile‐NH‐(CH‐CONH類似体によるMetリン酸化の阻害。HEK293細胞を指示濃度のHGF+/−Nle‐X‐Ile‐(6)アミノ‐ヘキサンアミド類似体で10分間処理した。HEK293細胞溶解物を抗ホスホ‐Metおよび抗Met抗体で免疫ブロッティングした。HGF治療群と比較して指示治療群(Nle‐X‐Ile‐(6)アミノ‐ヘキサンアミド類似体)間のMetリン酸化の平均値の差は、偶然を期待するよりさらに大きいものであった(P<0.05;N=6)。Met群はHGF群と差はなかった(P>0.05;N=6)。 MDCK細胞増殖に対するD‐Nle‐X‐Ile‐NH‐(CH‐CONH類似体の効果。PBS賦形剤(陰性対照)、10−10M濃度のHGFまたはHGFとNle‐X‐Ile‐(6)アミノ‐ヘキサンアミド類似体(X=L‐アミノ酸)の複合体をMDCK細胞に処理した。HGFの二量体化ドメインの代表であるHingeペプチド(KDYIRN)を陽性対照とした。細胞を4日間培養した。4日目に細胞数をMTTアッセイにより、590で吸光度を測定して算出した。%HGF依存性増殖:数値すべてから対照の数値を差し引き、HGFに誘導された細胞増殖の増加を判定した。N=6。***p<0.001。**p<0.001。*p<0.05、ns:有意差なし。 MDCK細胞のHGF依存性散乱に対するD‐Nle‐X‐Ile‐NH‐(CH‐CONH類似体の効果。細胞が細胞同士で接触できなくなり、その後急速に遊走する細胞散乱はHGFに対する典型的な応答である。HGF/Met系を研究するための優れた標準細胞モデルであるMDCK細胞をカバースリップ上で、100%集密になるまで増殖させ、その後、清潔なプレートに載せた。培地単独、またはNle‐X‐Ile‐(6)アミノ‐ヘキサンアミド類似体(X=L‐アミノ酸)を組み合わせた培地に20ng/mlのHGFを添加して、細胞を刺激し、カバースリップ外に散乱させた。散乱の48時間後に、細胞をメタノールで固定し、Diff‐Quikで染色した。カバースリップを除去し、カバースリップ外に散乱してプレート上にある細胞のリングを露呈させた。(A)散乱に対するHGFの効果は、散乱した細胞から得たデジタル画像での濃度測定で定量した。ANOVA分析により、Try+HGF、Cys+HGF、およびTrp+HGFを投与した群はHGF単独投与群と差があったが、対照群とは差がないことが示された。HGF群およびHGF+Met群に差はなかった。N=8、p<0.05(B)カバースリップ外に散乱しているMDCK細胞の典型的な写真。 MDCK細胞散乱の阻害と二量体化への干渉とHGFへの結合親和性との間の相関。二量体化阻害の割合および各化合物とHGFとの結合親和性がインビトロ細胞活性、すなわちMDCK細胞散乱の阻害と相関しているか否かを判定するために、XがCys、TrpまたはMetであるD‐Nle‐X‐Ile‐(6)アミノ‐ヘキサンアミドの誘導体を試験した。図は、HGFへの結合親和性(−●−;K値;R=0.9903)にも関するHGF二量体化(−◆−;R=0.9809)の阻害割合と、HGF依存性細胞散乱の阻害割合との間の強い相関関係を示す。 D‐Nle‐Cys‐Ile‐NH‐(CH‐CONHによるB16‐F10メラノーマ肺コロニー形成の阻害。400,000個のマウスメラノーマ細胞をC57BL/6マウスの尾に静脈注射した。D‐Nle‐Cys‐Ile‐(6)アミノ‐ヘキサンアミド(10μg/kg/日または100μg/kg/日)またはPBS賦形剤を腹腔内注射でマウスに毎日投与した。(A)14日後、D‐Nle‐Cys‐Ile‐(6)アミノ‐ヘキサンアミドを投与したマウスから得た肺は、未投与の対照と比較して、メラノーマコロニーが顕著に減少していた。(B)切除後に、肺を均質化し、総メラニン量を分光光度により測定し、賦形剤投与およびD‐Nle‐Cys‐Ile‐(6)アミノ‐ヘキサンアミド投与した肺メラノーマコロニー形成の全量を定量するために使用した。移植していない年齢適合対照群の肺では、410nmでバックグラウンド吸光度を示した。N=15、平均±S.E.M.;*P<0.05、***P<0.001。
治療の用途が多様であるHGFのペプチド類似体または模倣体(「増殖因子模倣体」または「類似体」とも称する)は以下の一般構造式を有する:
Figure 2014511858
式中、
は、例えばヘキサノイル、ヘプタノイル、ペンタノイル、ブタノイル、プロパノイル、アセタノイル(acetanoyl)またはベンゾイルなどのN‐アシル基、
置換または非置換フェニル、
DまたはL型ノルロイシン、
例えばリジン、アルギニン、ノルバリン、オルニチンまたはS‐ベンジルシステインアミノ酸残基などのアミノ酸(DまたはL型)であり;
は例えばチロシン、システイン、フェニアラニン(phenyalanine)、アスパラギン酸、グルタミン酸、グリシン、トリプトファン、リジン、ホモシステイン、ホモセリン、ホモフェニルアラニンなどのアミノ酸(DまたはL型)であり;
はDまたはLイソロイシン、ロイシンまたはバリンアミノ酸残基であり;
nは3〜6の範囲にあり;
また式中、共有結合1、2および3はペプチド結合(例えば、‐CO‐NH‐、または還元ペプチド結合(CH‐NH)のいずれかである。
例としてペプチド結合および還元ペプチド結合を下記に表す:

ペプチド結合 還元ペプチド結合
Figure 2014511858
一般構造式内の化合物は下記の手順にしたがって合成し、分析している。
標準的合成法:
Fmoc保護アミノ酸を使用して、AAPPTEC Endeavor90ペプチド合成装置により固相法で全化合物を合成した。 すべてのペプチドアミドをRink樹脂上で合成した。樹脂はジメチルホルムアミド(DMF)中で事前に発泡させ、20%ピペリジン/DMFで30分間脱保護した。その後、ピペリジン/DMFをろ過により除去した。脱保護後、N‐αFmoc保護アミノ酸を乾燥粉末として反応器に添加した(3当量)。次いで、DMFを容器の2/3まで入れ、乾燥ジイソプロピルエチルアミン(DIPEA;3.5〜4当量)を添加した。次に、N‐[(1H‐ベンゾトリアゾール‐1‐イル)(ジメチルアミノ)メチレン]‐N‐メチル‐メタンアミニウムヘキサフルオロリン酸N‐オキシド(HBTU;2.9当量)を添加し、懸濁液を30分間混合した。その後、溶液をろ過により除去した。次いで、樹脂をDMFで2回、メタノールで2回、ジクロロメタンで2回洗浄し、最後にDMFでさらに2回洗浄した。各洗浄後、溶液をろ過により除去した。遊離アミンについてKaiserテストを行いカップリング効率をモニターした。試験が陽性であれば、アミノ酸を樹脂または増殖ペプチド鎖に再カップリングさせた。試験が良好な結合を示したなら、樹脂をDMFでもう1度洗浄し、上記のように20%ピペリジン/DMFで30分間脱保護し、再度DMFで洗浄した。その後、上記のようにカップリングを進めた。
ペプチドN末端のアシル化:
最終の脱保護後、20%の適当なアシル無水物を含むDMFおよびDIPEA(1.5当量)と共に、ペプチド樹脂を30分間室温でインキュベートする。次に樹脂をDMFで2回、メタノールで2回、ジクロロメタンで2回洗浄し、最後にDMFでさらに2回洗浄した。溶液をろ過により除去し、Kaiserテストを行いキャッピングの完全性を検証した。遊離アミンが検出されたら、キャッピング手順を繰り返した。
N末端還元ペプチド結合の挿入:
脱保護後、ヘキサナール(3当量)DMFを樹脂に添加し、5分間混合した。次に、3当量のシアノ水素化ホウ素ナトリウムを添加し、さらに2時間、懸濁液を混合した。標準的洗浄手順(上記参照)を行った後、Kaiserテストを再度行い、反応の完全性を検証した。カップリングが不完全と見なされれば、手順を繰り返した。
Rink樹脂からのペプチドの切断:
最後のアミノ酸を脱保護し、洗浄した後、樹脂を焼結ガラス漏斗(有孔度4)に移し、DMFを真空除去した。その後、スカベンジャーとして2.5%トリイソプロピル‐シランを含む20%トリフルオロ酢酸(TFA)に半乾燥樹脂を懸濁し、室温で15分、インキュベートし、ろ過した。樹脂をさらにDMFで3回洗浄し、ろ過した。10容量の氷冷ジエチルエーテルを混合ろ過物に添加し、混合物を4℃で一晩、硬化させた。沈殿したペプチドをろ過で回収し、氷冷エーテルで3回洗浄した。強い疎水性のペプチド用に、混合エーテル洗浄液をDMFで再抽出し、ペプチドを沈殿させ、ろ過し、さらにペプチドを回収した。
ペプチド精製および分析:
初めに、C18カラムを使用して勾配溶離により、粗ペプチドを逆相HPLCで精製した。典型的な勾配は、10%〜40%の成分Bにおいて37℃で30分間、流速1ml/分であり、ここでは成分AはpH3.0の80mMのリン酸トリエチアミンであり、成分Bはアセトニトリル(ACN)であった。全ての例で、215nmでの吸光の単一ピークのみを検出し、回収した。回収した化合物を凍結乾燥し、20%メタノール中に再溶解し、第2のC18カラムに投入した。使用のHPLC/MS系はShimadzu(日本国、京都)社製であり、CBM‐20A伝達手段、バスモジュール、LC‐20ADポンプ、SIL‐20AC自動サンプラー、SPD‐M20Aダイオードアレイ検出器およびLCMS‐2010EV質量分析計から構成されている。データ収集および統合はShimadzu LCMSソリューションソフトウェアを使用して行った。使用した分析カラムはGrace Davison Discovery Science社(米国、イリノイ州、ディアフィールド)製のEconosphere C18(100mm×2.1mm)であった。移動相はHPLCグレードのメタノール、およびトリフルオロ酢酸0.1%水溶液から構成されていた。非イソクラティック法(20%〜50%メタノール、30分間)により37℃、0.3mL/分の流速で分離を行った。MS分析では、陽性イオンモード(Scan社)を利用し、予測したm/zでピークを分析した。一般的なピーク純度分析によりピーク純度指数が>0.95であることが明らかになった。ダイオードアレイ検出器での波長比演算によりピーク純度がさらに確認された。
下記の表1は模倣薬に挙げられるファミリー1およびアンタゴニストに挙げられるファミリー2〜5の化合物のリストであり、これらすべては上述の手順にしたがって合成および分析されている。
ファミリー1(模倣薬)およびファミリー2〜5(アンタゴニスト)の一般構造
Figure 2014511858
矢印1〜3はpb=ペプチド結合を意味する;Ψ=還元ペプチド結合(CH‐NH)n=5
Figure 2014511858
Figure 2014511858
表1に関し、合成された多数の化合物はそれぞれRおよびRにチロシンおよびイソロイシンを有する一方で、発明の実施態様の実行では、これらの他の位置で、広範なアミノ酸および他の残基が模倣薬またはアゴニスト(それぞれファミリー1およびファミリー2〜5)として使用可能であり、これらにはチロシン、システイン、メチオニン、フェニルアラニン、アスパラギン酸、グルタミン酸、ヒスチジン、トリプトファン、リジン、ロイシン、バリン、ホモシステイン、ホモセリンおよびホモフェニアラニンが挙げられるが、これらに限定されるものではない。さらに、模倣薬には表1(ファミリー1)に特定されている特定のN‐アシル基が含まれる一方で、発明の多様な実施態様の実行では、他のN‐アシル基または置換もしくは非置換フェニル基もRにおいて使用し得る。また、表1(ファミリー2〜5)の多数のアゴニストはRにノルロイシンまたはアミノ酸残基を有する一方で、発明の多様な実施態様の実行では、多数のアミノ酸残基(DまたはL型)も残基Rにおいて使用可能であり、これらにはチロシン、フェニルアラニン、アスパラギン酸、アルギニン、イソロイシン、セリン、ヒスチジン、グリシン、システイン、メチオニン、トリプトファン、ノルバリン、オルニチン、S‐ベンジルシステインアミノ酸残基が挙げられるが、これらに限定されるものではない。最後に、表1の合成および試験された化合物すべては5回のメチル反復配列を含み、そのメチル反復配列(回数)は、本発明のいくつかの実施態様を実行する際に3〜6回の範囲となり得る。
表1内の化合物は以下のようにも評価している:
HGF模倣薬活性の評価:
HGF模倣薬活性を、典型的に以下の2つの方法の1つまたは両方により評価した:HEK293細胞でのHGF依存性c‐Metリン酸化の増強、または2)MDCK細胞でのHGF依存性細胞散乱の増強。c‐Metリン酸化アッセイにより、1つのファミリー内の全化合物を試験した。N‐ヘキサノイル‐Tyr‐Ile‐(6)アミノヘキサミド(aminohexamide)をさらに評価し、HGF依存性MDCK細胞散乱を良好に増強していることが分かった。表2はその結果をまとめたものである。
Figure 2014511858
細胞培養.ヒト胎児由来腎臓細胞293(HEK293)、Madin Darbyイヌ腎臓細胞(MDCK)およびB16F10マウスメラノーマ細胞をDMEM、10%ウシ胎仔血清(FBS)中で培養した。使用に先だって、細胞を90〜100%集密になるまで増殖させた。すべてではないがほとんどの研究では、薬物治療の開始前の24時間、HEKおよびMDCK細胞を血清欠乏させた。
ウエスタンブロッティング.HEK293細胞を6ウェルの組織培養プレートに播種し、FBSを10%含有するDMEM中で95%集密になるまで増殖させた。治療前の24時間、細胞を血清欠乏させ、ホスホ‐Metの基礎レベルを低下させた。血清を欠乏させた後、賦形剤およびHGF(2.5ng/ml)から成り、試験化合物を含有する/含有しない反応混液を調製し、室温で30分間、事前にインキュベートした。その後、反応混液を細胞に添加し、10分間、Met受容体および下流タンパク質を刺激した。リン酸塩阻害剤反応混液1および2(Sigma‐Aldrich社;ミズーリ州、セントルイス)で強化されたRIPA溶解緩衝液(Upstate社)を使用して細胞を回収した。15,000gで15分間遠心分離し、溶解物を清澄にして、BCA総タンパク質アッセイによりタンパク質濃度を測定し、次いで、適度な量の溶解物を2×還元レムリ緩衝液で希釈し、95℃で10分間加熱した。同一量のタンパク質を含む試料を、SDS‐PAGE(Criterion、BioRad Laboratories社)により溶解し、ニトロセルロースに転写し、ミルクを5%含有するトリス緩衝生理食塩水(TBS)中、室温で1時間ブロックした。ホスホ‐Met抗体をブロッキング緩衝液に、最終濃度が1:1000になるように添加し、弱めに攪拌しながら4℃で一晩インキュベートした。その後、水およびTBS(PBS、0.05%TweeN‐20)で膜を数回洗浄し、1:5000希釈したセイヨウワサビ過酸化酵素結合型ヤギ抗ウサギ抗血清を添加し、膜をさらに、室温で1時間インキュベートした。タンパク質をSupersignal West Pico Chemiluminescent Substrateシステム(Pierce社、ミズーリ州、フェントン)を使用して可視化し、分子量をタンパク質ラダー(BenchMark、Invitrogen社;およびKaleidoscope、BioRad社)との比較によって測定した。画像をデジタル化し、UVPホスホイメージャーを使用して分析した。
散乱アッセイ.MDCK細胞を6ウェルプレートのカバースリップ上で100%集密になるまで培養し、PBSで2回洗浄した。その後、集密になっているカバースリップを無菌状態で、900μlの無血清DMEMを含む新たな6ウェルプレートに移した。ノルレウアル、Hingeペプチド、および/またはHGF(2.5ng/ml)を適当なウェルに添加した。対照ウェルにPBS賦形剤を添加した。プレートを5%CO下、37℃で48時間インキュベートした。培地を除去し、細胞をメタノールで固定した。細胞をDiff‐Quik Wright‐Giemsa(Dade‐Behring社、デラウェア州、ニューアーク)で染色し、デジタル画像を得た。カバースリップをピンセットで取り除き、さらなるデジタル画像を得た。画像の画素をImage Jを用いて定量し、Prism5およびInStat v.3.05を用いて統計を行った。
上記で説明し、下記で参照の便宜上再現した一般構造式では、上記の合成手順に従って調製して下記の治療法に使用可能な数種の異なる化合物が存在する。表3は多様なファミリーの例を、そのファミリー内の様々な化合物のリストをもって特定している(一般式内の一部を置換することにより特定される)。

表3
一般構造:
Figure 2014511858
矢印1〜3はpb=ペプチド結合を意味する;Ψ=還元ペプチド結合(CH‐NH
Figure 2014511858
Figure 2014511858
Figure 2014511858
Figure 2014511858

13〜16 R2=Sであるファミリー1〜4と同様のパターン
17〜20 R2=Tであるファミリー1〜4と同様のパターン
21〜24 R2=Dであるファミリー1〜4と同様のパターン
25〜28 R2=Eであるファミリー1〜4と同様のパターン
29〜32 R2=Y、R3=Vであるファミリー1〜4と同様のパターン
33〜36 R2=F、R3=Vであるファミリー1〜4と同様のパターン
37〜40 R2=C、R3=Vであるファミリー1〜4と同様のパターン
41〜44 R2=S、R3=Vであるファミリー1〜4と同様のパターン
45〜48 R2=T、R3=Vであるファミリー1〜4と同様のパターン
49〜52 R2=D、R3=Vであるファミリー1〜4と同様のパターン
53〜56 R2=E、R3=Vであるファミリー1〜4と同様のパターン

57〜85 R3=Lであるファミリー29〜56と同様のパターン

86〜170 n=3であるファミリー1〜85と同様のパターン
171〜256 n=4であるファミリー1〜85と同様のパターン
257〜341 n=6であるファミリー1〜85と同様のパターン

Figure 2014511858

346〜349 R3=Vであるファミリー342〜345と同様のパターン
350〜353 R3=Lであるファミリー342〜345と同様のパターン

354〜365 R1=Dノルバリンであるファミリー342〜353と同様のパターン
366〜377 R3=D‐リジンであるファミリー342〜345と同様のパターン
378〜389 R3=D‐アルギニンであるファミリー342〜345と同様のパターン
390〜401 R3=D S‐メチルシステインであるファミリー342〜345と同様のパターン

402〜457 n=3であるファミリー342〜401と同様のパターン
458〜513 n=4であるファミリー342〜401と同様のパターン
514〜569 n=6であるファミリー342〜401と同様のパターン
あるいは、本発明の類似体または増殖因子模倣体はまた、共有ペプチド結合または還元ペプチド結合によって結合した4つの構成要素から成っていることが以下のように表されている:
I‐II‐III‐IV

式中、
I=ヘプタン酸、ヘキサン酸、ペンタン酸、酪酸、プロピオン酸、酢酸、安息香酸もしくは置換安息香酸、およびこれらのイソ型;あるいはDまたはL型ノルロイシン、リジン、アルギニン、ノルバリン、オルニチンまたはS‐ベンジルシステインなどの酸
II=DまたはL型システイン、フェニルアラニン、アスパラギン酸、グルタミン酸、セリン、チロシン、グリシン、ホモシステイン、ホモセリンまたはホモフェニルアラニンアミノ酸残基;
III=DまたはL型イソロイシン、ロイシンまたはバリンアミノ酸残基;および
IV=アミノヘキサン酸、アミノペンタン酸、またはアミノ酪酸;式中、構成要素I、II、IIIおよびIVはペプチドまたは還元ペプチド結合により結合される。
1つの実施態様では、類似体は:ヘキサン‐チロシン‐イソロイシン‐(6)‐アミノ‐ヘキサンアミドである。一般式として式Iを利用して、この特定の類似体では、R1はヘキサノイルであり;R2はTyrであり;R3はIleであり;n=5である。あるいはI‐II‐III‐IVの用語を用いると、本実施態様では、I=ヘキサン酸、II=Tyr;III=Ile;およびIV=ヘキサンアミドである。
本発明の実施態様は、1種以上のHGF模倣体を必要に応じて被験体に投与することを含む。本明細書に記載の1種以上のHGF模倣体の投与などの治療から利益が得られる被験体または患者の例は一般的に哺乳動物や、通常ヒトであるが、獣医学および研究に関連する技術の応用も考えていることから、これは常にそのケースである必要はない。一般的に、治療が必要である適格な被験体または患者は、公知の試験、測定または基準により例えば医療専門家(単数または複数)に特定される。例えば、認知症の治療では、すでに認知症の症状があるか、あるいは認知症の症状を発症するリスクがある被験体が特定される。類似の特定プロセスは他の疾患および/または障害についても調査するものである(例えば癌治療、他の認知機能不全治療等)。その後、好適な治療プロトコルを、患者、疾患および/または障害およびその進行段階、HGF模倣体およびその用量および送達形態、ならびに他の関連する要素に基づいて開発する。その後被験体はHGF模倣体での治療を受ける。例えば投薬の用量の増減、投与する模倣体の特定の型の変更、または投与回数もしくは投与経路の変更等により、必要に応じて、あるいはより利益がもたらされる可能性のある方法で、治療プロトコルを評価および/またはプロトコルを調整するために、本発明の実施態様は投与の効果または結果のモニタリングに関する1つ以上の工程も含む。特に認知の促進がもたらされる実施態様に関し、例えばいくつかのケースでは、認知の改善(または認知喪失の防止)が十分であり、例えば患者の機能が回復し、または正常のままである(好適な対照被験体またはそれから得られた標準的な数値と比較して評価した)ことがあるが、これは常にそのケースである必要はない。完全な治癒とはいかないが疾患の進行が緩徐になることから、認知の改善レベルが低い場合でさえ患者に非常に有益なものとなることを当業者は認識する。
本発明の方法は、本明細書に開示されたHGF模倣体を含む組成物を必要とする患者に投与する工程を含む。したがって本発明は、通常薬理学的に好適な担体または希釈剤と一緒に、本明細書に記載のHGF類似体/模倣体を含む組成物も提供する。1種の十分に精製したHGF模倣体が組成物に存在する実施態様もあれば;複数のHGF模倣体が存在し、各HGF模倣体は組成物中での混合に先だって十分に精製してある実施態様もある。薬剤として使用するための薬理学的に好適な組成物の調製は当業者に周知である。通常、このような組成物は溶液または懸濁液のいずれかで調製するが、タブレット、丸薬、粉末等の固形も考えられる。液体に溶液または懸濁液として入れる好適な固形を投与前に調整してもよい。製剤は乳化してもよい。主成分は薬学的に許容可能であり、主成分と適合する賦形剤と混合してもよい。好適な賦形剤は例えば、水、生理食塩水、デキストロース、グリセロール、エタノール等、またはこれらの混合物である。また、組成物は湿潤剤または乳化剤、pH緩衝剤等の低量の助剤を含んでもよい。経口剤型の組成物を投与することが必要であれば、様々な増粘剤、香味料、希釈剤、乳化剤、分散助剤または結合剤等を添加してもよい。本発明の組成物は、投与に好適な形態の組成物を提供するためのこのような付加成分ならどのようなものでも含み得る。製剤中のHGF模倣体の最終量は多様である。しかし概括的には、製剤の量は約1%〜約99%である。
本発明のHGF模倣体組成物(製剤)は当業者に周知の多数の好適な手段:限定するものではないが注射、吸入、経口、膣内、経鼻、模倣体を含む食品または製品の摂取、局所、点眼薬、噴霧等の中のどのような手段で投与してもよい。好ましい実施態様では、投与形態は経口または注射である。また本組成物は、例えば認知症または患者に認知症を起こす状態を治療するために使用する他の薬剤といった他の治療様式と組み合わせて投与してもよく、例えば抗鬱剤および精神活性薬の投与、ドーパミンおよび類似薬の投与が挙げられるが、これらに限定するものではない。同様に、癌治療様式では、HGF模倣体は鎮痛剤および他の好適な薬物と共に投与してもよい。したがって本発明の実施態様では、1種以上のHGF模倣体と、1種以上の異なる生物活性薬とを組み合わせて使用してもよい。
投与されるHGF阻害剤の量は約0.1〜約1,000mg/kgの範囲、好ましくは約1〜約100mg/kgの範囲にあるが、的確な量は薬の服用者における1つ以上の特質:限定するものではないが体重、健康全般、性別、年齢、国籍、遺伝歴、治療の他の条件等により変えることが可能であり、用量の増減は本発明の実行の範囲内にあることは当業者には認識されている。投薬は一定期間、定期的に行ってもよく、用量は経時的に変えてもよい(増量または減量)。
本発明のHGF模倣体は多様な認知機能障害(認識機能障害)ならびにHGF活性またはその欠乏に関する他の障害を治療するために使用し得る。本明細書で使用している「認知機能」または「認知」は広範な高度脳機能を意味し、限定するものではないが以下のものが挙げられる:情報を学習および記憶する能力;整理、計画および問題解決する能力;必要に応じて留意点に着目し、維持し、変更する能力;言語を理解し、使用する能力;環境を正確に知覚する能力;計算を実行する能力。このような機能には、限定するものではないが以下のものが挙げられる:記憶(例えば、新たな情報の習得 、保持および引き出し);注意および集中(特に分割的注意);情報処理(例えば五感により集められた情報の操作);経営的機能(例えば計画および優先順位付け);視空間機能(例えば視覚認識および構成能力);発話流ちょう性および言語能力(例えば単語発見);全般的知性(例えば「知能」);長期(遠隔)記憶;会話技術;読解力;等。逆に言えば、「認知機能障害」というのは、このような能力の喪失を意味する。喪失は、当業者に公知の多くの方法のいずれかにより測定、検出および/または診断され得る。このような方法には、限定するものではないが以下のものが挙げられる:専門家により課された標準的試験(パズル、言葉遊びまたは問題等)の利用;自己報告および/または罹患した個人の介護者、友人および家族による報告;専門家または一般人による個人の活動、ライフスキル、習慣および対処メカニズムの観察;罹患した個人に課したアンケートの結果;等。
このような障害は、例えば多様な要因に起因するシナプス接続および/またはニューロン密度の減少により生じ得る。いくつかの実施態様では、脳損傷、例えば外傷性脳損傷により喪失が起こる。戦争やスポーツ活動の結果として記録的規模で起こる外傷性脳損傷はニューロン接続の減少が特徴的である。したがってHGF模倣薬の使用は実行可能な治療選択肢である。このような脳損傷は、例えば強い衝撃の事故(例えば自動車事故、落下等)、銃撃事件、スポーツによる損傷(例えばボクサーおよびフットボール選手の経験といった頭部衝撃);戦争での損傷等による脳への外傷の結果である場合もある。あるいは、このような損傷は、例えば脳卒中、動脈瘤、手術手技、腫瘍等または脳もしくは脳の一部への酸素欠乏を起こす他のタイプの状態の結果;毒ガスの吸引による損傷;脳の老化;多発性硬化症、パーキンソン病、ハンチントン病、統合失調症などの脳障害等の神経系および/または脳への有害作用を示す疾患および障害などの内部脳障害の結果である場合もある。
本発明の実施態様で考えられている療法の特定の例として、HGF模倣体は認知症治療に使用してもよい。「認知症」とは、正常な加齢からの予想を上回る、損傷を受けたことのない人の認知能力の重篤な喪失を意味する。それは独自の全脳損傷の静的な結果であるか、身体の障害または疾患による長期減退に起因する進行性のものである。認知症は老齢者に非常に好発的であるが、成人期のどの段階でも起こり得る。本発明の実施態様の目的では、用語「認知症」には以下が挙げられ、および/または以下により発症する:例えばアルツハイマー病、血管性認知症、レヴィー小体認知症等またはこれらの合併。本発明の他の実施態様では、アルツハイマー病はこの定義から除外する場合もある。本明細書に記述した治療し得る認知症の他の原因には甲状腺機能低下症および正常圧水頭症が挙げられるがこれらに限定されるものではない。本明細書に記載された治療し得る認知症の原因となる、またはそれに併発する疾患の遺伝型は:前頭側頭葉変性症、ハンチントン病、血管性認知症、ボクサー認知症等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。若年層では、進行性認知障害は精神病、アルコールまたは他の薬物依存症、または代謝障害により発症し得る。特定の遺伝病は若年層(例えば45歳以下)で真性神経変性認知症を発症させる可能性がある。これらには家族性アルツハイマー病、SCA17(優性遺伝);副腎白質ジストロフィー(X連鎖性);3型ゴーシェ病、異染性白質ジストロフィー、ニーマン‐ピック病C型、パントテン酸キナーゼ関連神経変性症、テイ‐サックス病およびウィルソン病が挙げられる。ビタミン欠乏症および慢性感染症も、場合により変性認知症に似た症状を呈する場合がある。これらにはビタミンB12、葉酸またはナイアシンの欠乏が含まれ、感染原因にはクリプトコッカス髄膜炎、HIV、ライム病、進行性多巣性白質脳症、亜急性硬化性全脳炎、梅毒およびウィップル病が挙げられる。急激に進行する認知症に関し、クロイツフェルト‐ヤコブ病は通常、プリオンが原因で数週間から数カ月かけて悪化する認知症を発症させる。緩徐進行性認知症の一般的な原因はまた、急激な進行、例えばアルツハイマー病、レヴィー小体型認知症および前頭側頭葉変性症(皮質基底核変性症および進行性核上性麻痺など)を併発することもある。
また、脳症またはせん妄は比較的緩徐に発症し、認知症に帰結する場合もある。起こり得る原因には、脳感染(脳炎、亜急性硬化性全脳炎、ウィップル病)または炎症(辺縁系脳炎、橋本脳症、脳血管炎);リンパ腫または神経膠腫などの腫瘍;薬物毒性(例えば抗痙攣薬);肝不全または腎不全などの代謝的原因;および慢性硬膜下血腫が挙げられる。本発明の方法にしたがって治療する認知症は他の状態または疾患の結果でもある。例えば、疾患の中で認知症のみが遅延するか、あるいは軽度の症状となる多くの医学的および神経学的状態も存在する。例えばパーキンソン病患者の一部は認知症を発症し、パーキンソン病を伴う進行性核上麻痺および大脳皮質基底核変性症(同様の潜在性病因は前頭側頭葉変性症の臨床的症状を発症し得る)の症候群において認知機能障害も発症する。脳の慢性炎症症状は長期的に認知に影響を及ぼし、ベーチェット病、多発性硬化症、サルコイドーシス、シェーグレン症候群、全身性紅斑性狼瘡が挙げられる。また、遺伝条件も認知症を発症する場合があり、以下を含む他の症状も併発する:アレキサンダー病、カナバン病、脳腱黄色腫症、脆弱性X関連手足運動失調症候群、グルタル酸尿症1型、クラッベ病、メープルシロップ尿症、ニーマン‐ピック病C型、クッフス病、神経有棘赤血球症、有機酸血症、ペリツェウス・メルツバッヘル病、尿素回路障害、サンフィリポ症候群B型および脊髄小脳失調症2型。
認知症治療の他に、本発明のHGF模倣体は神経保護、および/または上述のような認知症が含まれる場合もある神経変性疾患の治療に使用可能である。神経保護には、HGF模倣体は予防的に、すなわち被験体が強い神経危害に遭遇するか、あるいは曝される前に投与することが可能である。例えば、神経損傷を起こすことが知られている、あるいは起こす可能性のある薬物、化学物質または医療行為を受ける前に模倣薬は投与することができる。神経変性疾患の治療に関し、HGFの一般的な生存促進抗アポトーシス活性は神経変性疾患、限定するものではないがパーキンソン病、ハンチントン病および筋萎縮性側索硬化症(ALS)等を治療するHGF模倣薬の使用を支持する。
また模倣体は、大鬱病性障害(MDD)を意味する「鬱病」(再発鬱病性障害、臨床的鬱病、大鬱病、単極性鬱病または単極性障害としても公知である)および双極性障害の特徴である鬱、等の治療に使用できる。結局、鬱病とは海馬におけるニューロンおよびシナプスの接触が喪失している疾患である。新たなシナプス接続を誘導し、海馬の神経発生を刺激するHGFの能力は鬱病を治療するためのHGF模倣薬の使用を支持する。
また、認知機能障害に移行する特定の遺伝的素因に苦しむ人の認知能力も上昇させる可能性があり、例えばダウン症候群などの遺伝性疾患、例えば出生前または出生中の酸素欠乏による適切な脳発生の欠如、脳発生を干渉する多様な先天性異常の人が挙げられる。
以下の実施例で説明するように、HGF模倣体はHGF/Met系を阻害し、よって抗癌剤として使用可能である。HGF模倣体は悪性腫瘍および転移性形質転換を減弱するために使用可能である。
HGF模倣体は線維性疾患の治療に応用される。本明細書で言う老齢層では、肝臓、腎臓、心臓および肺の線維症の問題は増加しつつある。不運にも、線維変化に伴う機能変性は治療が困難である。組織線維症を阻害または改善するHGFの劇的な能力は、経口投与が有効であるHGF模倣体により治療選択肢が提供されることを意味する。
HGF模倣体は末梢血管疾患:下肢動脈疾患の治療に応用される。かん流低下を起こす血管疾患は糖尿病、肥満およびアテローム性動脈硬化症の後遺症としてよく見られる。1つの治療選択肢は、影響を受けた器官および組織中に新たな側副血管を誘導することである。HGFおよびHGF模倣体の強力な血管新生活性は血管機能不全治療の臨床的有用性を提供し得る。
HGF模倣体は「創傷治癒」にも使用し得る。創傷治癒不全は糖尿病や火傷の被害者の顕著な特徴である。血管新生活性およびマイトジェン活性により創傷治癒を促進できるHGFの能力は、創傷治癒過程を促進するためのHGF模倣体の使用を支持する。データにより、数種のHGF模倣体は、健常者でも糖尿病患者においても有効な創傷回復の促進物質であることが示されている。
理論で制約されることもなく、この際立った認知促進活性に基づく期待し得るメカニズムはシナプス接続の増加であると考えられている。このことはおそらく、樹状突起スパイン密度の増加およびシナプス後スパインの形態学的表現型の変更によってもたらされる微小シナプス活性の増加に起因する。
前述の例は本発明の多様な実施態様を説明するために提供されているものであるが、いかなる場合でも本発明を制限するように解釈してはならない。
ジヘキサおよびNle1‐AngIVによるシナプス形成の調節
AngIVのNle1‐AngIV類似体のテトラペプチド(Nle1‐YIH)およびトリペプチド(Nle1‐YI)フラグメントは、空間学習演習中のスコポラミン誘導型認知機能不全を解決し得る最小の活性フラグメントであることが事前に分かった。新たなテンプレートとしてトリペプチドを使用し、代謝安定性、血液脳関門透過性および経口有効性を向上させて付加的な活性類似体を合成した。本実施例では、新規かつ経口投与で有効なアンジオテンシンIV類似体であるジヘキサの特徴を示す。
材料と方法
動物と手術.体重390〜450gの雄SpraGue‐Dawleyラット(TaConiC社)を、自由に摂水および摂食(Harland Tekland社、F6齧歯類食餌、ウィスコンシン州、マディソン)できるようにしながら飼育した。ただし手術前夜には給餌しなかった。各動物を塩酸ケタミンおよびキシラジン(それぞれ100および2mg/kgを筋肉内注射;Phoenix Scientific社;ミズーリ州、セントジョゼフ、およびMoby社;カンザス州、ショーニー)で麻酔した。脳室内(icv)ガイドカニューレ(PE‐60、Clay Adams社;ニューヨーク州、Parsippany)を、後部1.0mmおよび側部1.5mmから前頂部という平面的頭蓋座標で右脳半球に定位的に設置した(モデル900、David Koph Instruments社;カリフォルニア州、タハンガ)(Wrightら、1985年を参照)。ガイドカニューレは全長2.5cmであり、傾斜した先端から2.5mmの場所に設置したヒートバルジで調節し、よって貫通深さを調節するための止め具として働いた。いったん適切な位置に、2つのステンレス鋼スクリューおよび歯科用セメントで頭蓋にカニューレを固定した。術後、22±1℃に維持した米国認定Laboratory Animal Care承認の飼育器にて動物を個別に収容し、12時間交代の明暗周期を06:00時に開始した。術後回復期の5〜6日間、全動物に1日につき5分間、穏和に手に載せた。行動試験の完了後、ガイドカニューレを介して、5μlのファストグリ‐ン染色を注射してカニューレ設置の組織学的検証を行った。本試験で使用したラットすべてにおいて明らかにカニューレは正しく設置されていた。

行動試験.水迷路は黒く塗られた循環タンク(直径1.6m;高さ:0.6m)から構成され、26〜28℃の水で満たし、深さ26cmにした。黒色循環プラットホーム(直径:12cm;高さ:24cm)を壁から30cmの場所に設置し、水面から下2cmの場所に沈めた。迷路を、操作上、4等分に4つに区切り、NW、NE、SWおよびSEとした。各ラットに対してプラットホームの設置を無作為に4分の1に割り振り、訓練期間を通して固定したままにした。入口部を4つのコーナー(すなわちN、S、EおよびW)に設置し、前回の試験とは異なる入口部で各試験を開始するように疑似的に無作為に割り振った。4つの試験室の壁のうち3つを、異なる形(円、四角、三角)および色から成る付加的な迷路空間記号で覆った。コンピュータビデオ追跡システム(Chromotrack;San Diego Instruments社、カリフォルニア州)を使用して動物の水泳経路を記録した。コンピュータには総水泳時間および水泳距離が表示された。水泳速度をこれらの値から求めた。
試験の30分前、スコポラミン研究における投与群の各メンバーに臭化水素酸スコポラミン(2μlのaCSF中、70nmol、20秒間)を脳室内注射し、次いで試験の10分前にジヘキサを注射した。対照群には、試験20分前にスコポラミンまたはaCSFを投与し、次いで試験10分前にaCSFを投与した。行動試験プロトコルは以前に詳細に記述してある(Wrightら、1999年)。老齢ラット試験でのラットにはaCSFのジヘキサを投与した(対照群)。つまり、習得試験を連続8日間、5試験/日で行った。訓練の初日、1回目の試験に先だって30秒間動物をプラットホームに置いた。割り当てられた入口部の1つにラットを迷路の壁に向けるように置いて試験を開始した。プラットホームに到着するまでの時間を最大120秒ラットに与えた。動物がプラットホームに到着すると、プラットホームでの休憩時間を30秒間与えた。ラットがプラットホームを見つけ出さなければ、実験者は動物をプラットホームに置き、30秒間休憩させた。休憩時間の後、直ぐに次の試験を開始した。
習得試験の8日目の後、プラットホームを取り除いた1つの追加的試験を行った(プローブ試験)。学習した応答の持続性を判定するために動物が全120秒間泳ぐことが必要であった。習得中にプラットホームが置かれていた標的の四半部内で使われた総時間、およびその四半部の交差の数を記録した。試験における各毎日のセットの終了時に、動物をタオルで乾燥させ、100ワットのランプの下に10〜15分間置き、その後自身のケージに戻した。
海馬細胞培養物調製.P1 Sprague Dawleyラットから、海馬ニューロン(1cm当たり2×10細胞個)をSigma社(ミズーリ州、セントルイス;分子量300,000)製ポリ‐L‐リジンで被覆したプレート上で培養した。Invitrogen社(カリフォルニア州、カールズバッド)製のB27を添加したInvitrogen社製のNeurobasal A培地で海馬ニューロンを保存し、2日目にSigma社製の0.5mMのL‐グルタミンおよび5mMのシトシン‐D‐アラビノフラノシドをインビトロで添加した。その後、海馬ニューロンをさらに3〜7日間培養し、そのときにそれらを(Wayman,Davareら、2008年)に記載の様々な薬学的試薬で形質移入するか、あるいは投与した。
形質移入.メーカーのプロトコルにしたがって、インビトロ6日目(DIV6)にLipofectAMINE(商標)2000(Invitrogen社)を使用し、mRFP‐β‐アクチンをニューロンに形質移入した。このプロトコルでは望ましい3〜5%の形質移入効率が生じ、したがって個々のニューロンの可視化が可能となった。さらに高い効率は個々のニューロンの樹状枝を不明瞭にした。樹状突起スパインはアクチン内で豊富であることから、蛍光タグ化アクチンの発現により樹状突起スパインの可視化が明瞭になった。DIV7に、賦形剤(HO)または(本文書に記載の)ペプチドが添加された培地で細胞を処理した。DIV12に、ニューロンを室温で20分間固定し(4%のパラホルムアルデヒド、3%のスクロース、60mMのPIPES、25mMのHEPES、5mMのEGTA、1mMのMgCl、pH7.4)、設置した。4℃で少なくとも20時間スライドを乾燥し、NA1.4で解像度0.280μmの60X油浸レンズを持つOlympusIX81倒立共焦点顕微鏡を作動するSlidebook4.2 Digital Microscopy Softwareにより蛍光画像を得て、体細胞から少なくとも150μm離れた1次および2次樹状突起上の樹状突起スパイン密度を測定した。1つのデータ点当たり少なくとも10ニューロンから、50μm長の5つの樹状突起断片を、各データ点について分析し、報告した。個々の培養調製物を使用して、各実験を少なくとも3回反復した。National Institutes of Health’s Image J 1.4loプログラム(NIH社、メリーランド州、ベセスダ)および神経突起追跡プログラムNeuron J(Meijering社、Jocobら、2004年)を使用して樹状突起長を測定した。スパインを手動で計数した。
器官型海馬スライス培養物調製および形質移入.上述のようにP4 Sprague Dawleyラット由来海馬を培養した(Wayman、Impeyら、2006年)。つまり、400μmのスライスを(Milipore社、マサチュセッツ州、ビルリカ)上で3日間培養し、その後、樹状枝を可視化するため、メーカーのプロトコルにしたがって、Helios Gen Gun(BioRad社、カリフォルニア州、ヘラクレス)を使用してtomato蛍光タンパク質(TFP)で微粒子銃により形質移入した。24時間の修復期間後に、賦形剤(HO)、1pMのNle‐AngIVまたはジヘキサで2日間、スライスを刺激した。スライスを固定し、設置した。海馬CA1ニューロン過程を画像化し、上述のように測定した。
免疫細胞化学.形質移入したニューロンを処理し、固定し、染色した。つまり、0.1%のTritonX‐100洗浄剤(Bio‐RaD社;カリフォルニア州、ヘラクレス)で10分間透過処理した。8%のウシ血清アルブミン(Intergen社;マサチュセッツ州、バーリントン)を含むPBSを使用し、室温で1時間、非特異的結合を抑制した;一次抗体のインキュベーションは1%BSAを含むPBS中、1:2500希釈(下記参照)で、4℃で一晩行った。二次抗体、1:3000のAlexafluor488ヤギ抗マウス(Invitrogen社:カリフォルニア州、カールズバッド)を使用し、室温で2時間置いた。ProLong Gold抗フェード試薬(Invitrogen社;カリフォルニア州、カールズバッド)と共にカバースリップを設置し、洗浄はすべてPBSで行った。画像および分析を上述と同様に行った。シナプス前興奮性伝達には、VGLUT1(Synaptic Systems社、ドイツ、ゲッティンゲン)マーカーを使用し(Balschun、Moecharsら)、通常のシナプス前伝達には、シナプシン1(Synaptic Systems社、ドイツ、ゲッティンゲン)(FerreiraおよびRapoport、2002年)を使用した。PSD‐95(Milipore社、マサチュセッツ州、ビルリカ)によりシナプス後機能を確立した(El‐Husseini、Schnellら、2000年)。各事例において、投与群、対照、Nle1‐AngIVおよびジヘキサについてスパインの総数を計数し、活性的表現型を確実にした。VGLUT1またはシナプシンに隣接する富アクチンスパインの総数を計数し、百分率に変換した。何故ならシナプス前マーカーに対する投与誘発性スパインの割合相関は興奮シグナルの伝達能の強い指標になるからである。本出願では、相関の数値は、緑色PSD‐95免疫陽性染色点に対する赤色蛍光タグ化アクチンスパインから構成されており、これらが融合するとオレンジ色のスパインになる。
全細胞記録.5日間の前処理としてmRFP‐β‐アクチンを形質移入した培養海馬ニューロン(賦形剤対照)、および1pMのNle1‐AngIVまたはジヘキサで形質移入した海馬ニューロンでパッチクランプ実験を行った。形状が錐体様(〜20μmの細胞体、および非対称樹状突起分布)のニューロンから記録をとった。形質移入後の時間は6日間であった。培地は(mMで)140のNaCl、2.5のKCl、1のMgCl,3のCaCl、25のグルコース、および5のHEPESを含む細胞外溶液;pHはKOHで7.3に調整した;オスモル濃度は310mOSmに調整した:と交換した。倒立顕微鏡(IX‐71;Olympus optical社、東京)を備えた記録チャンバ中で記録前に30分間、培養液を平衡化した。形質移入細胞を蛍光で可視化した(Olympus optical社)。フィラメントのない標準的壁ホウケイ酸ガラス(OD=1.5mm;Sutter Instrument社)から記録ピペットを引き抜いた(P‐97 Flaming/Brownマイクロピペットプラー;Sutter Instrument社、カリフォルニア州、ナヴァト)。ピペットから槽へのパッチ電極のDC抵抗は4.0〜5.2MΩの範囲であり、以下の組成の内部溶液を充填した(単位はmM):25のCsCl、100のCsCHS、10のクレアチンリン酸、0.4のEGTA、10のHEPES、2のMgCl、0.4のMg‐ATP、および0.04のNa‐GTP;pHはCsOHで7.2に調整した;オスモル濃度は296〜300mOsmに調整した。ピクロトキシン(100μM;Sigma社)を含むGABA受容体塩化物チャンネルを遮断し、ストリキニーネ(1μM;Sigma社)でグリシン受容体を遮断し、テトロドトキシン(TTX、500nM;Tocris社)で活動電位生成を遮断することで薬理学的に微小EPSC(mEPSC)を単離した。Multiclamp700B増幅器(Molecular Devices社、カリフォルニア州、サニーベール)を使用して記録を得た。アナログ信号は2kHzで低域のベッセルフィルターにかけ、Digidatal440Aインターフェース(Molecular Devices社)を介して10kHzでデジタル化し、Clampex10.2ソフトウェア(Molecular Devices社)を使用してコンピュータに保存した。インキュベーターから培養物を取り出してから0.5〜2時間、膜電位を室温(25℃)で−70mVで保持した。液界電位は修正しなかった。Clampfit10.2ソフトウェア(Molecular Devices社)およびMini‐Analysis6.0ソフトウェア(Synaptosoft社;ニュージャージー州、フォートリー)を使用してデ−タ分析を行った。記録を良好にするために、基準には記録ピペットの外面と付着細胞との間のシールの電気抵抗>2GΩ、ニューロン入力抵抗>240MΩが含まれた。mEPSCの記録時間は5分であった。
結果
Nle1‐AngIVは強力な認知促進剤であることが以前から公知であるが(WrightおよびHarding、2008年)、代謝が不安定(ラット血清中T1/2=1.40分)であることから臨床応用に関しては限定的である。分子のなどのAngIVの認知促進特性を有効利用するために、より代謝的に安定した類似体を開発することが必要であった。この開発過程の一部として、ジヘキサ(N‐ヘキサン‐Tyr‐Ile‐(6)‐アミノヘキサンアミド)を合成し、特徴付けた(ラット血清中T1/2=330分)。安定化した類似体であるジヘキサに依然として認知促進/抗認知症活性が存在するかを判定するために、2種の認知症モデル‐スコルポラミン健忘症および老齢ラットモデルで試験した。これらの研究から、ジヘキサは両モデルにおいて見られる認知障害を改善できることが明らかになった。ジヘキサを脳室内投与または強制経口投与したところ、水迷路行動が若年健常ラットに見られる行動レベルに達するまでに改善した。図1Aでは、10pmolではなく100pmol(n=8、p<.01)で投与したジヘキサにより、逃避時間からも明らかなように、スコポラミン依存型学習欠陥が非スコポラミン投与対照と同等になるまでに改善した。低量(1.25mg/kg/日)および高量(2mg/kg/日)の両方でジヘキサを経口投与したところ(図1B)、同様の結果が見られた。高量群の行動は対照と何ら変わらなかった(n=8、p<.01)。両性を含む無作為に群別された老齢ラット(20〜24週齢)に8日間の試験期間中(n=8)、ジヘキサを経口投与し、非投与対照群と比較した(図1C)。結果から、投与ラットは非投与ラットより水迷路で大幅に良好に行動できたことが示された(p<.05)。
Nle1‐AngIVおよびジヘキサの認知促進効果を説明するために挙げられた1つの仮説は、樹状突起スパインの成長および多数の新たなシナプスの確立を誘導することによりそれらは肝細胞増殖因子模倣薬として作用し、ニューロン接続の拡大を支持するように作用するということである。高密度のスパイン形成およびシナプス形成に対するジヘキサの影響を判定するため、mRFP‐β‐アクチンを形質移入した海馬ニューロン培養物をアッセイした。富アクチンスパインは用量依存的にジヘキサおよびNle1‐AngIV投与に応答して増加した(図2AおよびB)。10‐12Mのジヘキサの適用(平均±S.E.M.;50μmの樹状突起長当たり30個のスパイン、対して対照では19;***=P<0.001;それぞれn=50および100)により明確な天井効果が生まれ、一方、10‐13Mの用量の結果は対照で処理したニューロンと有意差はなかった(平均±S.E.M.;50μmの樹状突起当たり21個のスパイン、対して対照では19;*=P<0.05;それぞれn=95および100)。しかしそれらは統計的に10‐12Mのジヘキサ量と異なっていた。10‐10M量のジヘキサを投与されたニューロンのスパイン数は賦形剤を投与されたニューロンより少なかった(平均±S.E.M.;50μmの樹状突起長当たり11個のスパイン、対して対照では19;#=P<0.01;それぞれn=50および100)。同様にNle1‐AngIVは10‐10M用量で顕著な差を示してスパイン密度の用量依存的増加を誘発し、スパイン形成を促進した(平均±S.E.M.;50μmの樹状突起長当たり22個のスパイン、対して対照では17;**=P<0.01;n=50)。10‐12Mの用量の投与後、スパイン密度の最大増加が再度観察された(平均±S.E.M.;50μmの樹状突起長当たりそれぞれ25および26個のスパイン、対して対照では17;**=P<0.01;n=50)。10‐13M用量のNle1‐AngIVも基部スパイン数に影響は無かった(平均±S.E.M.;50μmの樹状突起長当たり17個のスパイン、対して対照で17;**=P<0.01;n=50)。
AT4アゴニストであるジヘキサおよびNle1‐AngIVの長期投与(5日間)の効果を、生物学的有効量の10‐12Mを急性投与(30分)したアゴニストと比較した(図3A〜E)。結果から、ジヘキサにより刺激されたスパイン数は3倍近く増加し、5日間の投与後のNle1‐AngIVで刺激されたスパインは2倍超増加したことが明らかになった(図3D)。両治療群で、50μmの樹状突起長当たりスパイン平均数が15である賦形剤対照群とは有意に差があった。ジヘキサおよびNle1‐AngIV投与群のスパイン平均数は、50μmの樹状突起長当たりそれぞれ41および32であった(一元配置ANOVAおよびTukey後知恵検定で平均±S.E.M.、n=200;***=P<0.001)。行動データから(データは記載なし)、空間記憶演習の習得中に行動の迅速なメカニズムが起こることが示唆されている。したがって培養の最終日に、スパイン形成を促進するジヘキサおよびNle1‐AngIVの能力を30分間の急性投与により測定した(図3E)。ジヘキサおよびNle1‐AngIVの30分間の急性投与では、インビトロ12日目(DIV12)に、30分間の賦形剤投与ニューロンと比較してスパインが有意に増加することが分かった(一元配置ANOVAおよびその後のTukey後知恵検定で、50μmの樹状突起長当たりのジヘキサでの平均スパイン数=23.9±S.E.M.;Nle1‐AngIVでの平均スパイン数=2.6±S.E.M.;賦形剤対照投与ニューロンの平均スパイン数=17.4±S.E.M.;n=60;***=p<0.0001)。
スパインの寸法、スパインの持続性、AMPA受容体数およびシナプス有効性の間には強い相関性がある。長期記憶の存在とスパインの量との間の相関性も示唆されている(Kasai、Fukudaら、2001年;Yasmatsu、Matsuzakiら、2008年)。これらを考慮して、スパイン頭の寸法を測定した。結果から、10‐12Mの量のジヘキサおよびNle1‐AngIVはスパイン頭の幅を広げたことが示された(図4)。Nle1‐AngIVの平均スパイン頭幅=0.87μm(***=P<0.001;平均±S.E.M.)およびジヘキサ=0.80μm(**=P<0.01;平均±S.E.M.)をそれぞれ対照の頭寸法(0.67μm)と比較した。
ジヘキサおよびNle1‐AngIV媒介シナプス形成
シナプス伝達を定量するために、シナプスマーカーに対してmRFP‐β‐アクチン形質移入ニューロンを免疫染色した。10‐12MのジヘキサまたはNle1‐AngIVでインビトロで5日間海馬ニューロンを刺激した(図5A〜F)。グルタミン酸作動性シナプス前マーカー小胞性グルタミン酸輸送体1(VGLUT1)に対して染色することにより、興奮性シナプス伝達についてNle1‐AngIVおよびジヘキサの神経伝達物質パターンを調査した(Balschun、Moecharsら、2010年)。新たに形成されたスパインとシナプス前神経繊維末端とを対比させて測定するために、一般的なシナプス前マーカーであるシナプシンを採用した(FerreiraおよびRapoport、2002年)。PSD‐95はシナプス後密度のマーカーとして使用できる(El Husseini、Schnellら、2000年)。
ジヘキサおよびNle1‐AngIV投与ニューロンはスパイン形成を有意に増強した;Nle1‐AngIVでの50μmの樹状突起長当たりの平均スパイン数=39.4;ジヘキサでの50μmの樹状突起長当たりの平均スパイン数=44.2;賦形剤投与したニューロンでの50μmの樹状突起長当たりの平均スパイン数=23.1(平均±S.E.M.、***=P<0.001)(図3B、DおよびFおよび表4)。シナプスマーカーに対する新たに形成されたスパインの割合相関性を機能的シナプスの形成の尺度として算出した。VGLUT1、シナプシンまたはPSD‐95との割合相関性では、ジヘキサおよびNle1‐AngIV投与誘発型スパインは対照投与ニューロンと何ら変わりはなかった(P>0.05)(図5A、CおよびEおよび表4)。
表4.シナプス成分のマーカーに対する割合相関、ジヘキサおよびNle1‐AngIV投与に誘発されたスパイン数の要約
Figure 2014511858

各投与群のスパインの総数は50μm樹状突起長当たりのスパイン数で示している。シナプス前マーカーのシナプシン、グルタミン酸作動性シナプス前マーカーVGLUT1またはシナプス後化合物PSD‐95の割合相関性は直接下記に報告している。各投与群ではN=25。
上記の結果はジヘキサおよびNle1‐AngIV投与により新たに生成された樹状突起スパインが機能的シナプスを形成していることを示唆している。この結論をさらに支持するために、mRFP‐β‐アクチン形質移入海馬ニューロンから微小興奮性シナプス後電流(mEPSC)および機能的シナプス数に対応する周波数を記録した。10〜12MのNle1‐AngIVおよびジヘキサ(図6AおよびB)を投与した後、AMPA媒介電流の2倍近い増加が測定された(図6AおよびB)。賦形剤投与ニューロンから記録されたAMPA媒介mEPSCの平均周波数は、33個の細胞で3.06±0.23Hzであった。対照群と比較してNle1‐AngIVは対照周波数の百分率を越えて1.7倍の増加を誘導し(25個の細胞で5.27±0.43Hz;平均±S.E.M.;***=P<0.001、ジヘキサでは対照群に対して1.6倍増加し(29個の細胞で4.82±0.34Hz;***=P<0.001、機能的シナプスの増幅が確認された。振幅、増加時間または減少時間の差異はみられず(データは記載なし)、シナプスの個々の特性は変化しないことが示唆された。
解離した新生児海馬ニューロンで証明されたスパイン誘発の生理学的有意性をさらに評価するため、器官型海馬スライス培養物でのスパイン形成に対するジヘキサおよびNle1‐AngIVの効果を評価した。新生児由来であるこれらの標本は解離したニューロンと比べて無傷な3次元環境を多く示す。海馬柔軟性および学習/記憶に機能的に関連した海馬CA1ニューロンは形態学に基づき容易に識別可能であり、分析用に選ばれた。賦形剤投与したニューロンと比較したところ、ジヘキサおよびNle1‐AngIVは器官型海馬スライス培養物のスパイン形成を有意に増強した。ジヘキサ投与群とNle1‐AngIV投与群との間にスパイン数の差は無かった(図7AおよびB)。対照スライス用に測定したスパイン数は50μmの樹状突起長当たり7個で、対してNle1‐AngIVおよびジヘキサ投与ニューロンでは50μmの樹状突起長当たりスパインは11個であった;平均±S.E.M.、n=13〜20;**=P<0.01。
考察
本研究では、Nle1‐AngIVのようにジヘキサはICVまたは経口のいずれかで投与すると強力な認知促進剤となった。予測通り、培養ラット海馬ニューロンにおいてジヘキサもNle1‐AngIVもスパイン形成を促進し、シナプス形成を増強した。アンジオテンシンIV類似体であることから予測できるように、ジヘキサはサブナノ分子濃度でスパイン誘導効果を示し(Harding、Cookら、1992年;Krebs、Hanesworthら、2000年)、刺激から30分後という早期にジヘキサおよびNle1‐AngIVによりいくつかのスパインが形成された(図3D)。しかし、効果を最大にするにはかなり長期の投与期間が必要である(図3C)。
スパイン頭の寸法をシナプス増強の指標として測定した。より広い表面積を有する大きめのスパインは大きめのシナプスを有し、大きめのPSDが足場タンパク質および多数のグルタミン酸作動性受容神経伝達物質受容体を形成する(Kennedy、1997年)。両者間で差は無いが(P>0.05)、ジヘキサおよびNle1‐AngIV投与群ではスパイン頭の寸法が拡大したことが示された。スパインの形態および数の変化は、短期シナプス変化が高度に安定した長期変化に変わるメカニズムであると考えられる(HeringおよびSheng、2001年)。
これらのスパインの変化の機能的有意性を評価するため、Nle1‐AngIVおよびジヘキサで刺激した海馬ニューロンを、グルタミン酸作動性シナプス前マーカーVGLUT1(Balschun、Moecharsら、2010年)、標準的なシナプス前マーカーのシナプシン(FerreiraおよびRapoport、2002年)およびシナプス後マーカーPSD‐95(Kennedy、1997年;HanおよびKim、2008年)に対して免疫染色し、神経伝達物質表現型を解読した。投与樹状突起および対照樹状突起の両方におけるVGLUT1、シナプシンおよびPSD‐95間の高度かつ不変の相関性から、新たに形成されたスパインが機能的シナプスを支持することが示唆される(図5および表4)(HanおよびKim、2008年;Yasumatsu、Matsuzakiら、2008年)。さらに、興奮性グルタミン酸作動性シナプスを識別するmRFP‐β‐アクチン標識スパインおよび標準的シナプス前マーカーのシナプシンおよびVLGUT1染色の間の完全に近い相関性から、海馬スパインに対するAngIV‐依存性効果の大部分が興奮性シナプスに制限されることが示唆されている。これらの所見は、天然のアンジオテンシンIVによる阻害性神経伝達物質GABAに対する効果が見られなかったDe Bundelらの所見(De Bundel、Demaegdtら、2010年)とよく一致する。
ジヘキサおよびNle1‐AngIV投与調製で観察されたmEPSC周波数の増加から、新規なスパインが機能的シナプスを形成することがさらに裏付けられる(MalgaroliおよびTsien、1992年;HeringおよびSheng、2001年;TylerおよびPozzo‐Miller、2003年)。ジヘキサおよびNle1‐AngIVにより開始された神経伝達の一貫した強化は神経伝達物質の放出または代謝機械的影響の内因的変動が原因であるとは思えなかった(Yasumatsu、Matsuzakiら、2008年)。本明細書に記載されたデータから、樹状突起スパイン密度を増加させ、インビトロでシナプス後スパインの形態学的表現型を変更することでNle1‐AngIVおよびジヘキサは微小シナプス活性を増加し、また、AngIV類似体に見られる学習促進の基礎となるメカニズムをもたらすことが示唆されている(Wright、Stubleyら、1999年;Lee、Albistonら、2004年)。
成体の行動データとインビトロでの機械的な理論を結び付けるために、無傷の海馬を表す環境を維持する器官型海馬スライス培養物を使用し、投与誘発型スパイン形成について評価した。10‐12MのNe1‐AngIVおよびジヘキサを弾道運動的に海馬スライスに形質移入したものを使用すると、スパイン密度が有意に増加し(図7)、実際、このような変化が無傷の海馬で発生し得ることが示唆されている。
したがって、ジヘキサは効果的な抗認知症薬に必要な以下の基準に適している:1)消化管経路で存続し、脳に進入することから経口投与が有効である;2)ニューロン接続、およびニューロン接続の喪失に直面したときに必要な特性を増強する;および3)安価に合成可能で、患者に提供しやすい。
AngIV類似体の標的は肝細胞増殖因子である
本実施例は、新規なアンジオテンシンIVリガンドであるジヘキサおよびその親分子のNle1‐AngIVがHGF/c‐Met受容体系を経て作用することを説明するものである。
材料と方法
動物と手術
体重390〜450gの雄SpraGue‐Dawleyラット(TaConiC社)を、自由に摂水および摂食(Harland Tekland社、F6齧歯類食餌、ウィスコンシン州、マディソン)できるようにしながら飼育した。ただし手術前夜には給餌しなかった。各動物を塩酸ケタミンおよびキシラジン(それぞれ100および2mg/kgを筋肉内注射;Phoenix Scientific社;ミズーリ州、セントジョゼフ、およびMoby社;カンザス州、ショーニー)で麻酔した。脳室内(icv)ガイドカニューレ(PE‐60、Clay Adams社;ニューヨーク州、Parsippany)を、後部1.0mmおよび側部1.5mmから前頂部という平面的頭蓋座標で右脳半球に定位的に設置した(モデル900、David Koph Instruments社;カリフォルニア州、タハンガ)(Wrightら、1985年)。ガイドカニューレは全長2.5cmであり、傾斜した先端から2.5mmの場所に設置したヒートバルジで調節し、よって貫通深さを調節するための止め具として働いた。いったん適切な位置に、2つのステンレス鋼スクリューおよび歯科用セメントで頭蓋にカニューレを固定した。術後、22±1℃に維持した米国認定Laboratory Animal Care承認の飼育器にて動物を個別に収容し、12時間交代の明暗周期を06:00時に開始した。術後回復期の5〜6日間、全動物に1日につき5分間、穏和に手に載せた。
行動試験
水迷路は黒く塗られた循環タンク(直径1.6m;高さ:0.6m)から構成され、26〜28℃の水で満たし、深さ26cmにした。黒色循環プラットホーム(直径:12cm;高さ:24cm)を壁から30cmの場所に設置し、水面から下2cmの場所に沈めた。迷路を、操作上、4等分に4つに区切り、NW、NE、SWおよびSEとした。各ラットに対してプラットホームの設置を無作為に4分の1に割り振り、訓練期間を通して固定したままにした。入口部を4つのコーナー(すなわちN、S、EおよびW)に設置し、前回の試験とは異なる入口部で各試験を開始するように疑似的に無作為に割り振った。4つの試験室の壁のうち3つを、異なる形(円、四角、三角)および色から成る付加的な迷路空間記号で覆った。コンピュータビデオ追跡システム(Chromotrack;San Diego Instruments社、カリフォルニア州)を使用して動物の水泳経路を記録した。コンピュータには総水泳時間および水泳距離が表示された。水泳速度をこれらの値から求めた。
試験の20分前に投与群の各メンバーに臭化水素酸スコポラミン(2μlのaCSF中、70nmol、20秒間)を脳室内注射し、次いで試験の5分前にジヘキサ(2μlのaCSF中、300pmol)、Hinge(2μlのaCSF中、300pmol)またはHinge+ジヘキサ(4μlのaCSF中、300pmol) を注射した。このスコポラミン標本は認知症に伴う空間記憶機能障害の一般的な動物モデルである(Fisherら、2003年)。対照群には、試験20分前にスコポラミンまたはaCSFを投与し、次いで試験5分前にaCSFを投与した。行動試験プロトコルは以前に詳細に記述してある(Wrightら、1999年)。つまり、習得試験を連続8日間、5試験/日で行った。訓練の初日、1回目の試験に先だって30秒間動物を基台に置いた。割り当てられた入口部の1つにラットを迷路の壁に向けるようにして置いて試験を開始した。プラットホームに到着するための時間を最大120秒ラットに与えた。動物がプラットホームに到着すると、プラットホームでの休憩時間を30秒間与えた。
ラットがプラットホームを見つけ出さなければ、実験者は動物をプラットホームに置き、30秒間休憩させた。休憩時間の後、直ぐに次の試験を開始した。試験における各日のセットの終了時に、動物をタオルで乾燥させ、100ワットのランプの下に10〜15分間置き、その後自身のケージに戻した。
統計学的分析
一元配置ANOVAを利用して樹状突起スパインの結果を分析し、有意な効果をTukey後知恵検定により分析した。5試験の各日のブロック中にプラットホームを見つけ出すまでのモリス水迷路のデータセットの平均時間を各動物ごと、習得の日ごとに計算した。訓練の1、4および8日目に一元配置ANOVAを利用して群間の時間を比較した。P<0.05に設定した有意水準で、Newman‐Keuls後知恵検定により有意効果を分析した。
散乱アッセイ.MDCK細胞を6ウェルプレートのカバースリップ上で100%集密になるまで培養し、PBSで2回洗浄した。その後、集密になっているカバースリップを無菌状態で、900μlの無血清DMEMを含む新たな6ウェルプレートに移した。ノルレウアル、Hingeペプチド、および/またはHGF(20)を適当なウェルに添加した。対照ウェルにPBS賦形剤を添加した。プレ‐トを5%CO下、37℃で48時間インキュベートした。培地を除去し、細胞をメタノールで固定した。細胞をDiff‐Quik Wright‐Giemsa(Dade‐Behring社、デラウェア州、ニューアーク)で染色し、デジタル画像を得た。カバースリップをピンセットで取り除き、さらなるデジタル画像を得た。画像の画素をImage Jを用いて定量し、Prism5およびInStat v.3.05を用いて統計を行った。

解離海馬神経細胞培養物調製
P1‐2 Sprague Dawleyラットから、海馬ニューロン(1cm当たり2×10細胞個)をSigma社(ミズーリ州、セントルイス;分子量300,000)製ポリ‐L‐リジンで被覆したプレート上で培養した。Invitrogen社(カリフォルニア州、カールズバッド)製のB27を添加したInvitrogen社製のNeurobasal A培地で海馬ニューロンを保存し、2日目にSigma社製の0.5mMのL‐グルタミンおよび5mMのシトシン‐D‐アラビノフラノシドをインビトロで添加した。その後、海馬ニューロンをさらに3〜7日間培養し、そのときにそれらを本文書または図の説明に記載の様々な薬学的試薬で形質移入するか、あるいは投与した。
解離海馬ニューロン細胞培養物の形質移入
メーカーのプロトコルにしたがって、インビトロ6日目(DIV6)にLipofectAMINE(商標)2000(Invitrogen社)を使用し、mRFP‐β‐アクチンをニューロンに形質移入した。このプロトコルでは望ましい3〜5%の形質移入効率が生じ、したがって個々のニューロンの可視化が可能となった。さらに高い効率は個々のニューロンの樹状枝を不明瞭にした。樹状突起スパインはアクチン内で豊富であることから、蛍光タグ化アクチンの発現により樹状突起スパインの可視化が明瞭になった。DIV7に、賦形剤(HO)または(本文書に記載の)ペプチドが添加された培地で細胞を処理した。DIV12に、ニューロンを室温で20分間固定し(4%のパラホルムアルデヒド、3%のスクロース、60mMのPIPES、25mMのHEPES、5mMのEGTA、1mMのMgCl、pH7.4)、設置した。4℃で少なくとも20時間スライドを乾燥し、NA1.4で解像度0.280μmの60X油浸レンズを持つOlympusIX81倒立共焦点顕微鏡を作動するSlidebook4.2 Digital Microscopy Softwareにより蛍光画像を得て、体細胞から少なくとも150μm離れた1次および2次樹状突起上の樹状突起スパイン密度を測定した。1つのデータ点当たり少なくとも10ニューロンから、50μm長の5つの樹状突起断片を、各データ点について分析し、報告した。個々の培養調製物を使用して、各実験を少なくとも3回反復した。National Institutes of Health’s Image J 1.4loプログラム(NIH社、メリーランド州、ベセスダ)および神経突起追跡プログラムNeuron J(Meijering社、Jocobら、2004年)を使用して樹状突起長を測定した。スパインを手動で計数した。
器官型海馬スライス培養物調製および形質移入.
上述のようにP4 Sprague Dawleyラット由来海馬を培養した(Wayman、Impeyら、2006年)。つまり、400μmのスライスを(Milipore社、マサチュセッツ州、ビルリカ)上で3日間培養し、その後、樹状枝を可視化するため、メーカーのプロトコルにしたがって、Helios Gen Gun(BioRad社、カリフォルニア州、ヘラクレス)を使用してtomato蛍光タンパク質(TFP)で微粒子銃により形質移入した。24時間の修復期間後に、1pMのNle‐AngIVまたはジヘキサで2日間、スライスを刺激した。スライスを固定し、設置した。海馬CA1ニューロン過程を画像化し、上述のように測定した。
急性海馬スライス
Harlan研究所(米国、カリフォルニア州)から入手した成体Sprague‐Dawleyラット(250g+)をイソフルオラン(Vet OneTM、MWI、Meridian社、米国、アイダホ州)で麻酔し、頭部除去した。脳を迅速に除去し、氷冷した人工脳脊髄液(aCSF)中に約30秒間入れた。正中矢状切断により両脳半球を離し、両海馬を切除した。薬物の浸透性を確保するために、McIlwain組織チョッパー(Brinkmann社、英国、GomShall)を使用してスライスを横および縦方向に切断し(400μm)、aCSFを収容したガス充填(95%O/5%CO)恒温チャンバに移し、室温で90分間置いた。スライスを新たなチューブに移し、注意深く吸引してaCSFを除去し、賦形剤(aCSF+aCSF)100ng/mlを含むaCSF、無担体成体組み換え肝細胞増殖因子(HGF)(R and D Systems社、米国、ミネソタ州)を含むaCSF、10−10MのHinge(Harding lab社)50ng/mlを含むaCSF、10−10Mのジヘキサ(Harding lab社)を含むaCSF、10−12Mのジヘキサを含むaCSF、または50ng/mlのHGF+10−12Mのジヘキサを含むaCSFと置き換え、穏和に振動させながら37℃で30分間置いた。aCSFを除去し、RIPA緩衝液(Upstate/Milipore社、マサチュセッツ州、ビルリカ)および阻害剤Cocktails IおよびII(Sigma社、ミズーリ州、セントルイス)によりスライスを溶解し、氷上で超音波分解し、4℃で30分間、13,000rpmで遠心分離を行い清澄にした。ペレットから上清を除去し、−80℃で保存するか、または直後にゲル電気泳動で処理した。
shRNA
c‐Metの標的配列を、RNAiセントラルデザインプログラム(アドレスcancan.cshl.edu/のウェブサイト参照)により設計した。H1プロモーター下でshRNAの体内生産を誘導するpSUPERベクター(Oligoengine社、ワシントン州、シアトル)に標的配列GTGTCAGGAGGTGTTTGGAAAG(配列番号:2)を挿入した。上述のリポフェクタミン法によりshRNAを細胞に形質移入した。Gatewayクローニングシステム(Invitrogen社)によりc‐Met‐6‐Mycタグ化遺伝子生成物を作成し、受容体ノックダウンを検証した。Integrated DNA Technologies社製のプライマーを使用し、ラット全脳cDNAからMetタンパク質コード配列をクローニングした。増幅した生成物をゲル精製し、190kDaバンドに相当するバンドを励起させ、PCAGGS‐6‐Myc行きベクター(Gateway社)にクローニングした。
ゲル電気泳動およびウエスタンブロッティング
メーカーのプロトコルにしたがってBCA法(Pierce社、イリノイ州、ロックフォード)により試料のタンパク質濃度を定量した。試料をSDS‐PAGE緩衝液に添加し、10分間沸騰させ、その後、電気泳動用の4〜12%Bis‐Trisプレキャストゲル(Invitrogen社、カリフォルニア州、カールズバッド)にロードした。タンパク質をPVDF膜(Bio Rad社、カリフォルニア州、ヘラクレス)に移し、室温(RT)で1時間、AquaBlock(商標)(New England Biolabs社、マサチュセッツ州、Ipswich)でブロックした。ウサギ抗Metおよび抗ウサギホスホ‐Met(Tyr1234/1235)(1:1000、Cell Signaling Technology、マサチュセッツ州、ダンバーズ)を使用し、AquaBlock(商標)中、4℃で一晩、一次抗体をインキュベートした。交互にPBSとPBSTとで洗浄を行った。AquaBlock(商標)中、室温で1時間、二次抗体(IRDye)(Rockland社、ペンシルベニア州、ギルバートヴィル)をインキュベートした。LI‐COR Odyssey Infrared Imaging System(LI‐COR Biosciences社、ネブラスカ州、リンカーン)によりブロットを画像化した。
免疫細胞化学
2章で前述したように、形質移入したニューロンを処理し、固定し、染色した。つまり、0.1%のTritonX‐100洗浄剤(Bio‐RaD社;カリフォルニア州、ヘラクレス)で10分間透過処理した。8%のウシ血清アルブミン(Intergen社;マサチュセッツ州、バーリントン)を含むPBSを使用し、室温で1時間、非特異的結合を抑制した;一次抗体のインキュベーションは1%BSAを含むPBS中、1:2500希釈(下記参照)で、4℃で一晩行った。二次抗体、1:3000のAlexafluor488ヤギ抗マウス(Invitrogen社:カリフォルニア州、カールズバッド)を使用し、室温で2時間置いた。ProLong Gold抗フェード試薬(Invitrogen社;カリフォルニア州、カールズバッド)と共にカバースリップを設置し、洗浄はすべてPBSで行った。画像および分析を上述と同様に行った。シナプス前興奮性伝達には、VGLUT1(Synaptic Systems社、ドイツ、ゲッティンゲン)マーカーを使用し(Balschun、Moecharsら)、通常のシナプス前伝達には、シナプシン1(Synaptic Systems社、ドイツ、ゲッティンゲン)(FerreiraおよびRapoport、2002年)を使用した。PSD‐95(Milipore社、マサチュセッツ州、ビルリカ)によりシナプス後機能を確立した(El‐Husseini、Schnellら、2000年)。各事例において、投与群、対照、Nle1‐AngIVおよびジヘキサについてスパインの総数を計数し、活性的表現型を確実にした。VGLUT1またはシナプシンに隣接する富アクチンスパイン(赤)の総数を計数し、百分率に変換した。何故ならシナプス前マーカーに対する投与誘発性スパインの割合相関は興奮シグナルの伝達能の強い指標になるからである。本出願では、相関の数値は、緑色PSD‐95免疫陽性染色点に対する赤色蛍光タグ化アクチンスパインから構成されており、これらが融合するとオレンジ色のスパインになる。
全細胞記録.
5日間の前処理としてmRFP‐β‐アクチンを形質移入した培養海馬ニューロン(賦形剤対照)、および1pMのHingeもしくはジヘキサ、または10ng/mlのHGF(R&D Systems社)で形質移入した海馬ニューロンでパッチクランプ実験を行った。形状が錐体様(〜20μmの細胞体、および非対称樹状突起分布)のニューロンから記録をとった。形質移入後の時間は6日間であった。培地は(mMで)140のNaCl、2.5のKCl、1のMgCl,3のCaCl、25のグルコ‐ス、および5のHEPESを含む細胞外溶液;pHはKOHで7.3に調整した;オスモル濃度は310mOSmに調整した:と交換した。倒立顕微鏡(IX‐71;Olympus optical社、東京)を備えた記録チャンバ中で記録前に30分間、培養液を平衡化した。形質移入細胞を蛍光で可視化した(Olympus optical社)。フィラメントのない標準的壁ホウケイ酸ガラス(OD=1.5mm;Sutter Instrument社)から記録ピペットを引き抜いた(P‐97 Flaming/Brownマイクロピペットプラー;Sutter Instrument社、カリフォルニア州、ナヴァト)。ピペットから槽へのパッチ電極のDC抵抗は4.0〜5.2MΩの範囲であり、以下の組成の内部溶液を充填した(単位はmM):25のCsCl、100のCsCHS、10のクレアチンリン酸、0.4のEGTA、10のHEPES、2のMgCl、0.4のMg‐ATP、および0.04のNa‐GTP;pHはCsOHで7.2に調整した;オスモル濃度は296〜300mOsmに調整した。ピクロトキシン(100μM;Sigma社)を含むGABA受容体塩化物チャンネルを遮断し、ストリキニーネ(1μM;Sigma社)でグリシン受容体を遮断し、テトロドトキシン(TTX、500nM;Tocris社)で活動電位生成を遮断することで薬理学的に微小EPSC(mEPSC)を単離した。Multiclamp700B増幅器(Molecular Devices社、カリフォルニア州、サニーベール)を使用して記録を得た。アナログ信号は2kHzで低域のベッセルフィルターにかけ、Digidatal440Aインターフェース(Molecular Devices社)を介して10kHzでデジタル化し、Clampex10.2ソフトウェア(Molecular Devices社)を使用してコンピュータに保存した。インキュベーターから培養物を取り出してから0.5〜2時間、膜電位を室温(25℃)で−70mVで保持した。液界電位は修正しなかった。Clampfit10.2ソフトウェア(Molecular Devices社)およびMini‐Analysis6.0ソフトウェア(Synaptosoft社;ニュージャージー州、フォートリー)を使用してデータ分析を行った。記録を良好にするために、基準には記録ピペットの外面と付着細胞との間のシールの電気抵抗>2GΩ、ニューロン入力抵抗>240MΩが含まれた。mEPSCの記録時間は5分であった。
結果
肝細胞増殖因子は樹状構造を増強し、シナプス形成を支持する
ジヘキサおよびNle1‐AngIVがmRFP‐β‐アクチン形質移入海馬ニューロンにおいてスパイン形成を誘導することは前記に示した(実施例1参照);しかしこの作用の基礎となるメカニズムは未知であった。ノルレウアル、他のAngIV類似体にはc‐MetへのHGFの作用をブロックする能力があることから(Yamamotoら、2010年)、ジヘキサおよびNle1‐AngIVにより開始したスパイン密度の増加はHGF/c‐Met系に媒介されると本発明者らは仮説を立てた。このように、解離海馬培養物内でのスパイン形成に対するHGFの効果を評価した。インビトロ(DIV)6日目に、海馬ニューロンをmRFP‐β‐アクチンで形質移入し、5日間、HGFで刺激した。
HGF刺激後にスパイン数の用量依存的増加が観察され、最も低い有効量は5ng/mlであった(平均スパイン数=24.7;**=対照に対してp<0.01;HGF10および20ng/mlに対して;ns)。最も著しい効果は10および20ng/mlにより生じた(それぞれ平均スパイン数=27.5および27.0;投与群当たりn=50;***=p<0.001;df=4/245;F=13.5)。しかし、2.5ng/ml用量のHGFは基部スパイン数に効果はなく(平均スパイン数=18.6、対して対照=18.0)(図8)、したがって閾値以下であると考えられた。
より生理学的に関連性のある環境でスパイン形成を増強するHGFの能力を評価するため、器官型海馬スライスを使用した。溶解性赤色蛍光タンパク質Tomatoを微粒子銃で形質移入した海馬スライスを10ng/mlのHGF、10−12Mのジヘキサまたは賦形剤で48時間刺激した。学習に応じて柔軟に変化することが知られているCA1海馬ニューロンを、形態学に基づいて分析するために簡単に選択した。CA1海馬ニューロンにおいて、50μm樹状突起長当たりのスパイン数をジヘキサおよびHGFは有意に増加させた(それぞれ平均スパイン数=15.0および18.5、これに対して対照の平均スパイン数=6.1;投与群間で***=P<0.001および**=P<0.01;df=2/81;F=41.5)(図9AおよびB)。
ニューロンにジヘキサおよびNle1‐AngIVを投与した過去の研究から、誘導された樹状突起スパインのほとんどはシナプス前およびシナプス後マーカーの両方で共局在化することが示され、これらの新たなスパインが機能的シナプスを支持することが示唆された。また、シナプス入力の大部分はグルタミン酸作動性であることが分かった。ジヘキサ、Nle1‐AngIV、およびHGFはすべて一般的なメカニズムを通じて作用すると提起されていることから、HGF誘導型スパインの機能的特性を評価した。シナプス前活性領域の一般的なマーカーであるシナプシン(FerreiraおよびRapoport;2002年)ならびにグルタミン酸作動性シナプスに特異的なマーカーである小胞性グルタミン酸輸送体1(VGLUT1)(Balschun、Moecharsら、2010年)用に、mRFP‐β‐アクチン形質移入海馬ニューロンを免疫染色した。HGF刺激はシナプス後スパインの数を大幅に増強し(一元配置ANOVAでは、HGFでの50μm樹状突起長当たりの平均スパイン数=33、対して対照では23;***=P<0.001;±S.E.M.)、よってHGF投与により活性的表現型を確保した(図10AおよびB)。VGLUT1に隣接したシナプス後スパイン、またはシナプシン陽性染色点の数を計数し、総スパイン数の百分率に変換した。シナプシン1に対して免疫染色したHGF投与ニューロン(10ng/ml)では、シナプス前マーカーとシナプス後のアクチン豊富なスパインとの間に98%の相関性が観察された(図9C)。VGLUT1とシナプス後スパインの95%相関性から、HGFに誘導されたスパインはほとんどグルタミン酸作動性のものだけであることが示された(図10D)。緑色染色点と赤色スパインとの相関性はシナプシンおよびVGLUT1と94%相同であった(図10CおよびD)。
上記データから、HGF投与に応答して生成されたスパインが機能的シナプスを形成することが示唆されている。さらに、VGLUT1との高い相関性から、これらのインプットの多くは本来、興奮性であることが示唆される。さらにこの結論を評価するために本発明者らは、HGF投与後のニューロンから自然発生AMPA媒介微小興奮性シナプス後電流(mEPSC)の周波数を測定し、これらのデータを、mEPSC周波数の増加のために事前に確立されたジヘキサで得られたデータと比較した。記録は、mRFP‐β‐アクチンで形質移入し、10−12Mのジヘキサ、10ng/mlのHGF、または当量の賦形剤で5日間処理した解離海馬ニューロンで行った。HGF(平均周波数=7.09±0.53;n=11)およびジヘキサ投与(平均周波数=6.75±0.99;n=9)は両者とも、対照(一元配置ANOVAおよびその後のNewman‐Keuls後知恵検定では、平均周波数=3.55±0.60;n=9;**=P<0.002;平均±S.E.M.)を投与したニューロンの2倍近く興奮性シナプス伝達を増加させ(図11)、HGF投与がシナプス形成増加を促進するという仮定が確認された。
アンジオテンシンIVリガンド作用がHGF/c‐Metに媒介されるかどうかを解明するために、相乗効果実験を行った。閾値以下量のジヘキサまたはNle1‐AngIVで増強した閾値以下量のHGFがスパイン形成を促進することは以前に示してあり、これは作用の共通のメカニズムを示唆するものである。mRFP‐β‐アクチンを形質移入した解離海馬ニューロンを、閾値以下濃度のHGFおよびジヘキサ(それぞれ2.5ng/ml+10−13M)、生物学的に活性的量のHGF(10ng/ml)、ジヘキサもしくはNle1‐AngIV(10−12M)または2.5ng/mlのHGF+10−12Mのジヘキサもしくは2.5ng/mlのHGF+10−12MのNle1‐AngIVの閾値以下量の併用で、5日間刺激した。結果を図12AおよびBに示す。閾値以下濃度のHGF(2.5ng/ml)、ジヘキサおよびNle1‐AngIV(10−13M)は基部スパイン形成に影響は無く、対照投与ニューロンと何ら変わりなかった(平均±S.E.M.50μm樹状突起長当たりのスパイン数は、対照=17.4、HGF=16.5、ジヘキサ=17.1およびNle1‐AngIV=16.5;p>0.05)。生物学的活性量のHGF(10ng/ml)、ジヘキサおよびNle1‐AngIV(10−12M)は対照投与スパインより有意に効果を示した(平均±S.E.M.50μm樹状突起当たりのスパイン数は、HGF=29.3、ジヘキサ=26.4およびNle1‐AngIV=29.8)。HGFの2.5ng/ml+10−13Mのジヘキサおよび、2.5ng/ml+10−13MのNle1‐AngIVの閾値以下量の併用は、生物学的に活性的量のHGF単独での各アゴニストの効果を表現型模写した(;一元配置ANOVAおよびその後のTukey後知恵検定で;平均±S.E.M.、50μmの樹状突起長当たりのスパイン数は、HGF+ジヘキサは28.8、HGF+Nle1‐AngIVは26.2、比較として対照投与ニューロン=17.4;***=P<0.001;平均±S.E.M.)。
アンジオテンシンIVリガンドおよびHGF/c‐Met媒介相互作用をさらに実証するために、新規のHGFアンタゴニストHinge(DYIRNC、配列番号:3)を利用した(Kawasら、20113。c‐Met媒介活性を評価するための優れた基準であるMadin‐Darbyイヌ腎(MDCK)細胞の散乱を阻害する能力により、HingeはHGF/c‐Met受容体アンタゴニストであることが確認された。細胞散乱には、細胞接着特性の喪失、細胞遊走および分化、HGFの顕著な特徴、およびc‐Met作用が挙げられる(Yamamoto、Eliasら、2010年;Birchmeier、Sonnenbergら、1993年)。解離海馬ニューロンに対するHingeの効果を試験したところ、幅広い用量でスパイン形成に効果がないことが分かり、HingeおよびHGF/c‐Met系は培養ニューロンに見られる基部スパイン形成にさほど重要に関わっていないことが示された(図13A)。しかしHingeは、10ng/mlのHGF(図13B)、10−12MのNle1‐AngIV(図13C)または10−12Mのジヘキサ(図12D)で刺激したニューロン内のスパイン形成を効果的に阻害し、これらの作用はHGF/c‐Met系に媒介されるという論点がさらに支持された。
興奮性シナプス伝達に対するHingeの効果を評価するため、Hinge(10−12M)、HGF(10ng/ml)、ジヘキサ(10−12M)、Hinge+HGF(それぞれ10−12M+10ng/ml)またはHinge+ジヘキサ(各10−12M)を5日間投与したmRFP‐β‐アクチン形質移入海馬ニューロンから、mEPSCを記録した。賦形剤投与ニューロン(平均周波数=5.31±0.35;図14AおよびB)と比較して、Hinge単独はシナプス伝達に影響を与えない(平均周波数=4.51±0.47)。Hingeおよび賦形剤の両方を投与したニューロン(平均周波数は、HGF=9.66±0.20、ジヘキサ=8.25±0.56)と比較して、HGFおよびジヘキサの周波数は有意に増加した。しかし、これらの効果はHingeの存在下の刺激により有意に減弱される(HGF+Hingeの平均周波数=5.25±0.27、およびジヘキサ+Hinge=5.57±0.65;図14AおよびB)。これらの結果から、新たに形成されたスパインは機能的シナプスを形成し、またHingeはシナプス伝達に影響を及ぼさず、それはAMPA媒介周波数を減少させるスパイン形成を阻害するその能力に起因していることが示唆されている。
提起されたアンジオテンシンIV受容体HGFはチロシンキナーゼ受容体c‐Metのリガンドである。脳内のc‐MetおよびHGFのmRNAの局在は多く記録されているが(Jung、Castrenら、1994年;Honda,Kagoshimaら、1995年;ThewkeおよびSeeds、1996年;Achim、Katyalら、1997年)、c‐Metタンパク質の存在および分布は試験されていない。したがって、c‐Metの存在について、いくつか脳領域を調査したが、有効な抗体が無いためにHGFについては調査ができなかった。脳の大半の領域にわたって高レベルのc‐Metタンパク質を観察した。具体的には、海馬でc‐Metタンパク質の最大シグナルが見られ、HGF産生の重要部分である肝臓よりも多かった。認知に重要な領域である前頭前皮質および中脳でも強いシグナルが見られ、一方、新皮質ではシグナルはやや減少し、小脳ではシグナルは最低であった(図15AおよびB)。
HGF/c‐Met系に対するジヘキサの作用の明らかな依存性から、閾値以下レベルのHGF存在下のジヘキサはc‐Metのリン酸化および活性化を刺激できることが予想された。したがって単独、および併用の飽和濃度および不飽和濃度のHGF、ジヘキサで急性成体ラット海馬スライスを刺激し、ホスホ‐Metについて調査した。c‐Met受容体のリン酸化は受容体が活性化したことを示す。図16は賦形剤投与から30分後のc‐Met受容体のリン酸化、および様々な濃度のHGFまたはジヘキサを示す。飽和量のHGF(100ng/ml)およびジヘキサ(10−10M)ジヘキサは両方とも、対照(aCSF)投与スライスと比較して、c‐Metリン酸化を増加させた;(p<0.007)。不飽和量のHGF(50ng/ml)およびジヘキサ(10−12M)は対照を投与したスライスとは統計的に差は無く(p>0.05)、したがって閾値以下であると考えられた。しかし、閾値以下量のHGFとジヘキサとの併用は、飽和量のHGFおよびジヘキサと類似した効果が得られることが分かった(p<0.007)。このように用量依存的ではあるが、ジヘキサは単独でも、HGFと併用しても、成体ラット脳のHGF/c‐Met系を独立して活性させ得ることは明らかである。これらの所見と一致して、HEK293細胞のリン酸化によりc‐Metを活性化し(図17)、MDCK細胞散乱を刺激する(図18)HGFの能力をジヘキサは劇的に増強させることが可能である。
AngIV類似体がHGF/c‐Met系を介して作用することを確証するため、c‐MetのshRNAを使用し、受容体をノックダウンした。解離海馬ニューロンをmRFP‐β‐アクチンおよびshMetRNAで形質移入し、48時間かけて受容体をノックダウンさせ、その後、HGF(10ng/ml)、ジヘキサまたはNle1‐AngIV(両方とも10−12M)を(1ウェル当たり)0.5μg使用して刺激した。より長期の曝露はニューロンにとって有害または有毒であることが分かった。(0.1μg)6‐Mycタグ化c‐Met、(0.1μg)shMetまたはmRFP‐β‐アクチン単独でヒト胎児由来腎臓(HEK)細胞を形質移入することで、効果的なc‐Met受容体ノックダウンを検証した。抗Myc抗体を使用してMycタグ化c‐metを免疫ブロッティングすることで、良好なノックダウンを確認した(図19)。
対照として働くmRFP‐β‐アクチン単独を形質移入したニューロンに10ng/mlのHGF、10−12MのジヘキサまたはNle1‐AngIVを投与した。対照投与ニューロンと比較してスパイン数の大幅な増加が観察された(一元配置ANOVAおよびその後のTukey後知恵検定で、50μmの樹状突起長当たりの平均スパイン数=13.2、対してHGF=20.6;ジヘキサ=21.8およびNle1‐AngIV=20.0;P<0.05)。図20に示すように、10ng/mlのHGF、10−12MのジヘキサまたはNle1‐AngIVで刺激したmRFP‐β‐アクチンおよびshMetを形質移入したニューロンのスパイン数は対照と差は無かった(一元配置ANOVAおよびその後のTukey後知恵検定で、50μmの樹状突起長当たりの平均スパイン数=13.5、対してHGF=12.4;ジヘキサ=12.0およびNle1‐AngIV=12.1;P>0.05)。順番を入れ替えたRNA配列を陰性対照として使用し、基部スパイン形成または刺激後スパイン形成に何ら影響は無かった(データの記載なし)。これらの結果から、AngIV類似体の効果はHGF/c‐Met系により媒介されることが分かる。
自分自身で迷路外の目印に向かうことによりラットが水表面下に隠された基台に辿り着くことを要求する海馬依存空間学習演習であるモリス水迷路を採用し、ジヘキサの認知促進効果に対するHGFアンタゴニスト、Hingeの影響を評価した。試験群には以下のものが挙げられる:aCSFおよびその後にaCSFを投与する群、スコポラミン(70nM)およびその後にaCSFを投与する群、スコポラミンおよびその後にジヘキサ(300pM)を投与する群、aCSFおよびその後にHinge(300pM)を投与する群、ならびにスコポラミン+Hingeおよびその後にジヘキサを投与する群。図21は水迷路の訓練で1〜8日で隠された基台を見つける平均時間を示している。訓練1日目、基台を見つけ出す時間に有意な差を示す群は無かった。平均時間は、賦形剤対照(aCSF→aCSF)群=89.3s;スコポラミン投与群=114.7s;スコポラミン+Hinge→ジヘキサ投与群での時間=107.9s;Hinge群平均時間=111.1s;およびスコポラミン→ジヘキサ群=115.2sであった。訓練の4日目までが重要な日と考えられ、この間に訓練が最も向上し、神経可塑性が起こり(Meighanら、2006年)、スコポラミン群(基台を見つけ出す平均時間=102.4s)およびスコポラミン+Hinge→ジヘキサ群(平均時間=105.2s)は、賦形剤対照群(平均時間=43.0s)、Hinge群(平均時間=78.3s)およびスコポラミン→ジヘキサ群(平均時間=63.0s)と比較して改善の兆候は見られなかった。学習が最大になる訓練の最終日に(Meighan、Meighanら、2006年)、スコポラミン群(基台を見つけ出すまでの平均時間=84.8s)およびスコポラミン+Hinge→Dihexa群(平均時間=93.6s)の平均時間は、賦形剤対照群(平均時間=43.0s)、Hinge群(平均時間=46.1s)およびスコポラミン→ジヘキサ群(平均時間62.3s)と比較して学習の向上はほとんど無かった。これらの結果から、HGFおよびc‐Metは海馬依存型認知過程において重要な役割を担っていることが示唆されている。
考察
アンジオテンシンIV類似体の認知促進効果から、この系に基づく抗認知症薬が開発可能であることが示唆されている(Braszko、Kupryszewskiら、1988年;Stubley‐Weatherly、Hardingら、1996年;Pederson、Hardingら、1998年;Wright、Stubleyら、1999年)。しかし、アンジオテンシンIVおよび多数のAngIV類似体の代謝安定性は低く、初期の類似体は血液脳関門を透過できず、AT4受容体の同定が不可能であったため、その開発を推進する製薬会社は無かった。本発明者らの研究所で合成した新規アンジオテンシンIV類似体であるジヘキサは安定的であり、経口投与で効果があり、よって開発を妨げる主な薬物動態学的障害を克服している。ジヘキサは5時間以上、血液中で安定的であり(図示なし)、消化管を経て血液脳関門を透過する経路中で存続し、認知症の急性および慢性モデルにおける認知障害を克服している(図示なし)。水迷路演習を促進するために確立した一般的なメカニズムには、新規に開発したシナプス後スパインの形態で、かつシナプス形成に随伴した樹状枝の拡張が挙げられる。開発のための最後に残る障害は分子メカニズムの欠如であった。
本明細書では、AngIV類似体の作用がHGF/c‐Met系に依存していることを説明している。両系は類似の生理学的効果を媒介することが分かっている。アンジオテンシンIV/AT4系は脳保護効果を有し(Wright、Clemensら、1996年;Date、Takagiら、2004年)、長期増強を強化し(Kramar、Armstrongら、2001年;Wayner、Armstrongら、2001年;Akimoto、Babaら、2004年;Davis、Kramarら、2006年)、認知促進効果を良好に確立しており(WrightおよびHarding、2008年)、神経幹細胞の発生を調節すると推測される。HGF/c‐Met系も認知促進効果を有し(Akimoto、Babaら、2004年;TyndallおよびWalikonis、2006年;TyndallおよびWalikonis、2007年)、幹細胞調節に関与していることが公知である(Urbanek、Rotaら、2005年;Nicoleau、Benzakourら、2009年)。機能的類似性の他に、アンジオテンシンIVとHGFのリンカー領域「ヒンジ」との間に配列相同性がある(Wright、Yamamotoら、2008年)。この考えは、周知のAT4アゴニスト、ノルレウアルがMDCK細胞散乱などの多くのHGF/c‐Met調節機能を遮断できることを観察したことによって、さらに確固たるものとなった(Yamamoto、Eliasら、2010年)。
水迷路演習の促進は、樹状枝の同化を介して発生する神経伝達の増強により、ジヘキサおよび親アンジオテンシンIVリガンド、Nle1‐AngIVにより達成される。AngIV類似体の作用とHGF/c‐Met系との間の仮説の関連性により、ジヘキサとNle1‐AngIVのようにHGFが解離海馬ニューロン内で樹状突起スパイン増殖を刺激し得るということが予想された。予想通り、HGFは解離海馬ニューロン内でスパイン形成の用量依存的増加を促進した(図7)。その後、最も有効濃度のHGF(10ng/ml)はジヘキサに類似したさらに無傷の調製物である器官型海馬スライス培養物内で海馬ニューロンを刺激することが分かり(図8AおよびB)、さらにジヘキサとHGF/c‐Met間の機械的結合を確立している。これらの新規なスパインの生理学的関連性を評価し、常在するシナプスの神経伝達物質特性を判定するために、シナプス前活性部に配置した一般的シナプス前マーカーであるシナプシン(FerreiraおよびRapoport、2002年)ならびにグルタミン酸作動性シナプス前シナプスで見られる興奮性シナプス前マーカーVGLUT1(Balschun、Moecharsら)に対してmRFP‐β‐アクチンで標識したHGF投与誘導型スパインを免疫染色した。シナプシンまたはVGLUT1スパインと対比させたシナプス後mRFP‐β‐アクチン標識スパインの比率は対照投与ニューロンと差は無く、投与誘導型スパインが機能的シナプスを形成していることが示唆された(図9A〜D)。HGFおよびジヘキサ投与したニューロンにおいて、活動電位とは無関係の自然発生したシナプス前バースト、mEPSCを記録することでシナプス形成のさらなる確証を得た。周波数増加に示されるようにHGFおよびジヘキサ投与に応答してAMPA媒介伝達が増幅された(図10)。
アンジオテンシンIVリガンドであるジヘキサおよびNle1‐AngIVならびにHGFは同一のシグナル伝達カスケードに影響を及ぼすのか、あるいは1つの受容体(c‐Met)に作用するのかを判定するために、閾値以下濃度のジヘキサとHGF、またはNle1‐AngIVとHGFを使用し、インビトロで海馬ニューロンを刺激した。ジヘキサおよびNle1‐AngIVが同一のシグナル伝達カスケードに関与しているのかを判定するため、閾値以下濃度のAngIVリガンドと閾値以下量のHGFとを併用した。閾値以下濃度の各リガンド単独では基底スパイン形成を変化させることはなかったが、10−13Mのジヘキサと2.5ng/mlのHGF、または10−13MのNle1‐AngIVと2.5ng/mlのHGFの閾値以下濃度の併用では天井効果に近い効果が生じ、生物学的に応答性のある用量の各リガンド単独と類似していた(図11AおよびB)。AngIV類似体およびHGFに対する樹状突起の応答の類似性は、作用の一般的メカニズムと一致している。
メカニズムのこの認識された共通性をさらに強化するために、新規のHGFアンタゴニストHingeが採用され、AngIV類似体およびHGFで刺激した海馬ニューロンにおける効果について評価した。HGF依存性c‐Metリン酸化をブロックし、MDCK上皮細胞株においてHGFによる散乱を防止するHingeの能力により、アンジオテンシンIVアンタゴニストであるノルレウアルのようにHingeをc‐Metアンタゴニストとして確立した。HGF/c‐Met相互作用の顕著な特徴である細胞散乱により、接着接着特性が喪失し、細胞が遊走する(Yamamoto、Eliasら;Birchmeier、Sonnenbergら、1993年)。Hingeは培養した海馬ニューロンに悪影響を与えず、スパイン形成の促進も阻害もしないことが分かった(図12A)。しかし、ピコモル濃度では、Hingeは、HGF、Nle1‐AngIVおよびジヘキサに誘導されたスパイン形成を阻止し(図12B〜D)、本発明者らのアンジオテンシンIVリガンドに見られる効果がHGF/c‐Met媒介性であることがさらに示唆された。シナプス形成に対するHingeの効果は培養海馬ニューロンにおけるmEPSCの周波数を記録することで評価した。AMPA‐周波数では、Hinge単独はベースラインのシナプス伝達を変え、HGFおよびジヘキサでの増加を減弱させた(図13AおよびB)。Hingeの拮抗作用が無く各アゴニストが微小AMPA周波数(図13A〜Bおよび図10)を増加させ、機能的シナプス結合を形成することから、この効果はHGFおよびジヘキサ投与に促進されたスパイン形成の減弱に起因している可能性があった。まとめると、これらのデータから、HGFを阻害しても賦形剤投与ニューロン内の機能的シナプス数は変わらないが、シナプス後スパイン数を減少させることによりシナプス形成に対するHGFおよびジヘキサの効果は減弱することが示唆される。
アゴニストであるジヘキサおよびNle1‐AngIVはHGFおよびその受容体c‐Metを介して作用するという論点をさらに支持するため、海馬ニューロンをc‐Met受容体をノックダウンするshRNAで形質移入した。受容体のノックダウンはMycでタグ化したc‐Met遺伝子産物に対する免疫ブロッティングで検証した(図16)。予想通り、RFP‐β‐アクチンで形質移入した海馬ニューロンを、HGF、ジヘキサおよびNle1‐AngIVで刺激すると、樹状枝が有意に促進され、一方、追加的にshc‐Met RNAも形質移入した海馬ニューロンは対照投与ニューロンと変わらなかった(図17)。これらのデータは、アンジオテンシンIVリガンドであるジヘキサおよびNle1‐AngIVがHGF/c‐Met系を介して作用するという本発明者らの意見の決定的な根拠をもたらすものである。
新規に開発したアンジオテンシンIVアゴニストリガンドであるジヘキサはスコポラミン投与ラットでの空間学習および記憶演習の習得を促進することが分かっている(データ記載なし)。水迷路でHGFを試験することは非常に費用がかかることから、本発明者らは代わりに、ジヘキサの作用を遮断するためにHGFアンタゴニストであるHingeを使用して認知へのその関与を評価した。ムスカリン性コリン受容体アンタゴニストであるスコポラミンの投与によりラットは急性健忘症となり、よって演習が学習不能となる。スコポラミンの前投与の後にジヘキサを投与されたラットにおいて補助効果が観察される。これらのラットでは演習が急速に促進され、賦形剤投与ラットと変わらない行動を示した。スコポラミンおよびHingeを投与したラット群はスコポラミン製剤におけるジヘキサで見られたような補助効果を示さなかった(図14AおよびB)。これらのデータから、学習および記憶に関するHGFおよびc‐Met系の機能が明らかになり、また、HGFの作用を模倣した薬剤は、それが必要な被験体の学習および記憶を向上させるために使用可能であることが明らかになった。
肝細胞増殖因子/Met修飾因子としてのアンチオテンシンIV類似体の開発
アンジオテンシンIV類似体の6‐AHファミリー[D‐Nle‐X‐Ile‐NH‐(CH‐CONH;式中X=様々なアミノ酸]は肝細胞増殖因子(HGF)に直接結合し、機能的二量体を形成するHGFの能力を阻害する。代謝的に安定した6‐AHファミリーメンバー、D‐Nle‐Tyr‐Ile‐NH‐(CH‐CONHは、血中t1/2が<5分である親化合物ノルレウアル(Nle‐Tyr‐Leu‐Ψ‐(CH‐NH3‐4‐His‐Pro‐Phe、配列番号:1)と比較して、80分の血中t1/2であった。6‐AHファミリーメンバーはHGF(ヒンジ領域)の二量体化ドメインの模倣体として作用し、その受容体Metを活性化するHGFの能力を減弱させるH‐ヒンジ領域ペプチドとのHGF分子の相互作用を阻害することが分かった。この干渉は、低いピコモル範囲に減少した濃度で、多種の細胞においてHGF依存シグナル伝達、増殖および散乱の阻害に変わった。本発明者らはまた、HGF二量体化をブロックする6‐AHファミリーメンバーの能力と細胞活性の阻害との有意な相関性も特記しておく。さらに、2位にシトシンを有する6‐AHファミリーメンバーはHGF依存細胞活性の特に有効なアンタゴニストであった。この化合物は、過剰活性HGF/Met系により特徴づけられたB16‐F10マウスメラノーマ細胞により肺定着を抑制した。これらをまとめると、AngIV類似体の6‐AHファミリーはHGF/Met系の活性を変更することでその生物活性を発揮し、HGF/Met系の過剰活性に依存しているか、あるいはその活性を有している障害の治療薬としての可能性を提供することがデータから示されている。
緒言
多機能増殖因子である肝細胞増殖因子(HGF)およびその受容体Metは、上皮(Kakazuら、2004年)、内皮(Kandaら、2006年)、造血細胞(Ratajczakら、1997年)、ニューロン(Thompsonら、2004年)、メラニン細胞(Halabanら、1992年)、幹細胞(Borowiakら、2004年)などの広範な細胞タイプ(Birchmeierら、2003年)での有糸分裂、運動性、形態形成の重要なメディエータである。さらに、HGF/Met系の調節不全は、腫瘍形成、腫瘍転移および腫瘍血管形成を促進する腫瘍性変化や癌(ヒトおよび動物にも及ぶ)を招くことが頻繁にある(Christensenら、2005年;Liuら、2008年)。このシグナル伝達系の過剰活性化は通常、患者の予後不良に関わっている(Liuら、2010年)。したがって、HGF/Met系を阻害する分子は抗癌活性を発揮し、悪性腫瘍および転移性形質転換を減弱することが期待できる。
HGFは プラスミノーゲンファミリーのタンパク質分解酵素に非常によく似たドメイン構造を有する脊椎動物異種ポリペプチド増殖因子である(Donateら、1994年)。HGFは7つのドメイン:アミノ末端ドメイン、二量体化リンカードメイン、4つのクリングルドメイン(K1〜K4)、およびセリンタンパク質分解酵素相同(SPH)ドメインから成る(Lokkerら、1992年;Chirgadzeら、1999年)。単鎖プロポリペプチドは転換酵素によりタンパク質分解処理され、ジスルフィド結合により互いに結合する成熟α(重鎖55KDa)およびβ(軽鎖34KDa)ヘテロ二量体を産生する(StellaおよびComoglio、1999年;Birchmeierら、2003年;Gherardiら、2006年)。タンパク質分解処理以外に、HGFは二量体化が完全に活性化されることを必要とする(Lokkerら、1992年;Chirgadzeら、1999年;Youlesら、2008年)。HGFはMetとの相互作用に先だって、頭尾配向で配置された二量体および/または多量体を形成することを示す報告がいくつかある(Gherardiら、2006年)。ドメイン間リンカーのアミノ酸(K122、D123、Y124、I125、R126およびN127)を包含する二量体界面は、ヒンジ領域と呼ばれている(Gherardiら、2006年;Youlesら、2008年)。プレ‐プロHGFおよび活性的ジスルフィド結合したヘテロ二量体は両方とも、高親和性でMetと結合するが、それはMetを活性化し得るヘテロ二量体のみである(Lokkerら、1992年;Shethら、2008年)。
本発明者らの研究所による最近の研究(Yamamotoら、2010年)から、ピコモル濃度のAngIV類似体ノルレウアル(Nle‐Tyr‐Leu‐Ψ‐(CH‐NH3‐4‐His‐Pro‐Phe)はHGF/Met系を強力に阻害することが可能であり、その二量体化をブロックするHGFのヒンジ領域に直接結合することが示された(Kawasら、2011年)。さらに、実際のヒンジ領域を表すヘキサペプチドはノルレウアルと同じ生化学的および薬理学的特性を有していた(Kawasら、2011年)。これらの研究の主要な意味は、HGFの二量体化ドメインを標的にする分子が新規かつ実行可能な抗癌治療法となり得るということである。またこれらのデータは、合成テンプレートとしてノルレウアルおよび/またはHingeペプチドを使用するこのような分子の開発を支持している。
その顕著な抗癌特性にもかかわらず、ノルレウアルは非常に不安定であり、その変化は臨床応用上の問題となっている。代謝的に安定しているAngIV関連類似体のファミリーは本発明者らの研究所で開発したものであり、これは6‐アミノヘキサンアミドがC末端部位で置換されていることから、本明細書では6‐AHファミリーと称することとする。N末端でD‐ノルロイシンと一緒にこのように置換するとファミリーメンバーの代謝抵抗性が促進される。
本実施例3では、6‐AHファミリーメンバー(すなわちHGF模倣体)はノルレウアルと比較して代謝安定性が優れており、高親和性でHGFと結合し、ヒンジ領域模倣体として作用し;よってHGF二量体化および活性化を防止するということを説明する。この干渉はピコモル範囲の濃度で、多種の細胞においてHGF依存シグナル伝達、増殖および散乱の阻害に変わる。二量体化の遮断能とHGF活性化の細胞成果の阻害との間には、明白に正の相関関係がある。6‐AHファミリーのメンバーであるファミリー、D‐Nle‐Cys‐Ile‐NH‐(CH‐CONHは、過剰活性HGF/Met系として特徴的であるB16‐F10マウスメラノーマ細胞による肺定着を抑制した。本実施例では、HGFに結合し、HGF二量体化をブロックし、HGF/Met系を阻害するAngIV様分子の能力に焦点を当てることとする。さらに、これらのHGF模倣体はAngIV関連薬として用途があり、HGF/Met系の阻害が臨床的に有利である障害において治療薬として機能することが可能である。
材料と方法
動物.肺定着研究にTaconic farms社製のC57BL/6マウスを使用した。薬物動態研究に使用するため、雄Sprague‐Dawleyラット(250+g)をHarlan研究所(米国、カリフォルニア州)から入手した。「実験動物の管理と使用に関する指針」に記載のNIHガイドラインにしたがって動物を収容し、飼育した。
化合物.D‐Nle‐X‐Ile‐NH‐(CH‐COOH;式中、X=様々なアミノ酸およびノルレウアル(Nle‐Tyr‐Leu‐Ψ‐(CH‐NH3‐4‐His‐Pro‐Phe、配列番号:1);を、Harding研究所のFmocに基づく固相法により合成し、逆相HPLCにより精製した。純度および構造をLC‐MSにより検証した。肝細胞増殖因子(HGF)をR&D Systems社(ミネソタ州、ミネアポリス)から購入した。
抗体.抗MetをCell Signaling Technology社(マサチュセッツ州、ベバリー)から購入し、ホスホ‐Met抗体をAbCam社(マサチュセッツ州、ケンブリッジ)から購入した。
細胞培養.ヒト胎児由来腎臓細胞293(HEK239)およびMadin Darbyイヌ腎臓細胞(MDCK)をDMEM、10%ウシ胎仔血清(FBS)中で培養した。使用に先だって、細胞を100%集密になるまで増殖させた。薬物治療の開始前の2〜24時間、HEKおよびMDCK細胞を血清欠乏させた。
血液安定性研究.ノルレウアルと、6‐AHファミリーの代表的なメンバー、D‐Nle‐Tyr‐Ile‐NH‐(CH‐CONHとの血液安定性を比較するため、20μLの化合物含有賦形剤(水[ノルレウアル]または30%エタノール[D‐Nle‐Tyr‐Ile‐NH‐(CH‐CONH])を180μLのヘパリン処理した血液に添加し、37℃、様々な時間でインキュベートした。ノルレウアルでは、37℃でのインキュベーションを0、20、40および60分で停止し、D‐Nle‐Tyr‐Ile‐NH‐(CH‐CONHでは、インキュベーションを0、1、3および5時間で停止した。
各インキュベートの終了時に、20μLのNle‐AngIV(100μg/mL)を内部標準として各試料に添加した。D‐Nle‐Tyr‐Ile‐NH‐(CH‐CONHの試料を4℃、2300xgで5分間遠心分離し、赤血球をペレット化し、血漿を無菌チューブに移した。3容の氷冷アセトニトリル(ACN)を添加することでノルレウアルおよびD‐Nle‐Tyr‐Ile‐NH‐(CH‐CONHの試料を沈殿させ、試料を強くボルテックスした。全試料を4℃、2300xgで5分間遠心分離し、上清を無菌チューブに移した。その後、Savant SpeedVac(登録商標)濃縮器(Thermo Fisher Scientific社、マサチュセッツ州、ウォルサム)で試料を乾燥するまで蒸発させ、残渣を225μlの35%メタノールで戻し、短くボルテックスし、HPLCオートサンプラーバイアルに移し、100μlをHPLCシステムに注入した。
その後、Grace Davison Discovery Science社(イリノイ州、ディアフィールド)製のEconosphere C18(100mm×2.1mm)でHPLCにより試料を分離した。ピークを検出し、LCMS‐2010EV質量分析計(Shimadzu、日本国、京都)を使用して質量分光学法により分析した。移動相は0.1%のトリフルオロ酢酸または0.1%のヘプタフルオロ酪酸(Sigma社、ミズーリ州、セントルイス)および様々な濃度のACNまたはメタノールを含むHPLC水(Sigma社、ミズーリ州、セントルイス)から構成された。大気温度、0.3mL/分の流速で勾配法により分離を行った(詳細な情報は下記参照)。Prism5グラフィク/統計プログラム(GraphPad社、カリフォルニア州、サンディエゴ)を使用して、通常の単相指数関数的減衰を推測して安定性半減期を測定した。
IV薬物動態学.
外科的手技.本発明者らのAAALAC公認動物使節において雄Sprague‐Dawleyラット(250+g)を自由に摂食(Harlan Teklad社、ラット食餌)および摂水できるようにした。12時間の明暗周期の温度管理された室内にラットを収容した。ケタミン(Fort Dodge Animal Health社、米国、アイオワ州、フォートドッジ)およびイソフルラン(Vet One(商標)、MWI社、米国、アイダホ州、メリディアン)麻酔下で、ラットの右頸静脈に滅菌ポリウレタンHydrocoat(商標)カテーテル(Access Technologies社、米国、イリノイ州、スコーキー)をカテーテル挿入した。背部皮膚からカテーテルを露出させた。採血の前後にヘパリン処理した生理食塩水でカテーテルを洗い流し、8時間以上使用しない場合はヘパリン‐グリセロールのロック液(6mLのグリセロール、3mLの生理食塩水、0.5mLのゲンタマイシン(100mg/mL)、0.5mLのヘパリン(10,000u/mL))で満たしておいた。何らかの実験に使用する前には、動物を数日間外科処置から解放し、薬物動態実験の前の一晩、絶食させた。
薬物動態研究.試験開始前には、カテーテル挿入したラットを代謝ケージに収容し、0時間目の血液試料を採取した。その後、頚静脈カテーテルを経て、D‐Nle‐Tyr‐Ile‐NH‐(CH‐CONH(24mg/kg)を含む30%エタノールを動物に静脈内投与した。投与後、血液試料を以下のように採取した(時間と採取した血液体積を昇順に列挙している):
Figure 2014511858

各血液試料を採取した後、カテーテルを生理食塩溶液で洗い流し、採取した血液と同量の生理食塩水を注射した(総血液量を維持した)。
血液試料調製.ヘパリンを含まないポリプロピレン遠心分離チューブに入った採取物について、即座に4℃、2300xgで5分間血液試料を遠心分離し、細胞と血餅を分離し、血清を無菌の微小遠心チューブに移した。試料血清量の0.1倍の量の内部標準(Nle‐AngIV、100μg/mL)を添加した。その後、試料血清量の4倍の量の氷冷アセトニトリルを添加し、試料を30秒間強くボルテックスした。上清を無菌チューブに移し、その後、実験の終了まで氷上で保持し、その後、次の工程まで4℃で保存した。
原液から、30%エタノールでのD‐Nle‐Tyr‐Ile‐NH‐(CH‐CONHの段階希釈物を調製し、標準曲線を得るために動物に投与して使用した。20μLの各段階希釈物を、最終濃度0.01μg/mL、0.1μg/mL、1μg/mLおよび10μg/mLで180μLの血液に氷上で添加した。試料を4℃、2300xgで5分間遠心分離し、血清をポリプロピレン微小遠心チューブに移した。試料血清量の0.1倍の量の内部標準(Nle‐AngIV、100μg/mL)を添加した。その後、試料血清量の4倍の量の氷冷アセトニトリルを添加し、試料を30秒間強くボルテックスした。上清を無菌チューブに移し、試料を4℃で保存し、薬物動態試験用試料と並行して処理した。Savant SpeedVac(登録商標)濃縮器で全試料を乾燥するまで蒸発させた。残渣を225μlの35%メタノールで戻し、短くボルテックスした。その後、試料をHPLCオートサンプラーのバイアルに移し、100μlをHPLCシステムに注入し、各試料で全2回(2回のHPLC/MS分析)行った。
クロマトグラフシステムおよび条件.使用のHPLC/MSシステムはShimadzu社(日本国、京都)製であり、CBM‐20A伝達手段バスモジュール、LC‐20ADポンプ、SIL‐20AC自動サンプラー、SPD‐M20Aダイオードアレイ検出器およびLCMS‐2010EV質量分析計から構成されている。データ収集および統合はShimadzu LCMSソリューションソフトウェアを使用して行った。使用した分析カラムはGrace Davison Discovery Science社(米国、イリノイ州、ディアフィールド)製のEconosphere C18(100mm×2.1mm)であった。移動相はHPLCグレードのメタノール、およびトリフルオロ酢酸0.1%水溶液から構成されていた。非イソクラティック法(40%〜50%メタノール、10分以上)により大気温度、0.3mL/分の流速で分離を行った。MS分析では、陽性イオンモード(Scan社)を利用し、542でのD‐Nle‐Tyr‐Ile‐NH‐(CH‐CONHのm/z、および395でのNle‐AngIV(内部標準に使用)のm/zをモニターした。血液内でD‐Nle‐Tyr‐Ile‐NH‐(CH‐CONHと内部標準との高精度の分離が良好に行われた。分析物または内部標準と共溶出する干渉ピークは無かった。ピーク純度分析ではD‐Nle‐Tyr‐Ile‐NH‐(CH‐CONHのピーク純度指数は0.95、内部標準では0.94であることが分かり、D‐Nle‐Tyr‐Ile‐NH‐(CH‐CONHは5.06分時点で溶出し、内部標準は4.31分であった。内部標準の修正に基づいてデータを標準化した。
薬物動態分析.個々のラットから得たデータを使用して薬物動態分析を行った。群ごとに平均および標準偏差(SD)を計算した。WinNonlin(登録商標)ソフトウェア(Pharsight社、米国、カリフォルニア州、マウンテンビュー)により、血清中薬剤濃度‐時間プロファイルから、非区画薬物動態パラメータを計算した。可能であれば以下の関連パラメータを測定した:0時点から最終時点まで(AUC0〜last)または推定される無限遠まで(AUC0〜∞)の濃度‐時間曲線下の面積、0時点で推定される血漿中Cmax濃度(C)、終末相排出半減期(t1/2)、分布容積(Vd)、およびクリアランス(CL)。
ミクロソーム代謝.雄ラット肝臓ミクロソームをCelsis社(米国、メリーランド州、ボルチモア)から入手した。ミクロソーム依存薬物代謝を評価するためCelsis社のプロトコルを用い、その後、微調整した。NADPH再生システム(NRS)を以下のように調製した:1.7mg/mLのNADP、7.8mg/mLのグルコース6リン酸、および6単位/mLのグルコース6リン酸脱水素酵素を10mLの2%重炭酸ナトリウムに添加し、直ぐに使用した。ノルレウアル、D‐Nle‐Tyr‐Ile‐NH‐(CH‐CONH、ならびにピロキシカム、ベラパミルおよび7‐エトキシクマリン(それぞれ、低度、中程度、高度に代謝された対照)の500μM溶液をアセトニトリルで調製した。ミクロソームを0.1Mトリス緩衝液(pH7.38)中に、0.5mg/mLで懸濁し、100μLのミクロソーム懸濁液を、氷上で、事前に冷蔵した微小遠心チューブに添加した。各試料に、640μLの0.1Mトリス緩衝液、10μLの500μM試験化合物、および250μLのNRSを添加した。回転式(rotisserie)ハイブリダイゼーションオーブン内で、37℃、適当な恒温時間(10、20、30、40または60分)で試料をインキュベートした。各試料から500μLを取り、1つのインキュベーション試料当たり、500μLの氷冷アセトニトリルおよび内部標準を含んだチューブに移した。インキュベーション緩衝液中で標準曲線試料を調製し、500μLを、内部標準を含んだ500μLの氷冷アセトニトリルに添加した。その後、全試料を高性能液体クロマトグラフィー/質量分析により分析した。薬剤濃度を測定し、ミクロソームを含まない陰性対照試料に対する親損失を計算した。kおよびt1/2を求める非線形回帰分析ならびに式Clint=kVdによりクリアランスを求めた。インビトロ‐インビボ相関性について、Sprangue‐Dawleyラット:肝臓1g当たりタンパク質44.8mg、体重1kg当たり肝臓40g:で、以下の測定法を利用して体重kg当たりのClintを計算した。
HGF結合.溶解結合アッセイを利用した競合により、HGFへの6‐AH類似体の結合を評価した。10−13M〜10−7M(半対数希釈)の範囲で6‐AH類似体の濃度を変化させ、37℃で40分間、HGFの中心的二量体化ドメインであるH‐Hingeと共に、ヒトHGF(1.25ng)を含む250μlのPBSをインキュベートした。その後、培養物をBio‐Gel P6スピンカラム(400μlピーク量)により1分間スピンし、遊離H‐Hingeと結合H‐Hingeとを分離し、溶離液を回収した。HGF結合H‐Hingeを含んだ溶離液に、5mlのシンチレーション液を添加し、その後、シンチレーションカウンターにより計数した。機械計数効率に基づいて、結合H‐Hingeの1分間当たりの全崩壊を計算した。Prism5を使用してペプチドの結合のKi値を求めた。競合結合曲線は3重線で描いた。予備速度論研究から、37℃、40分のインキュベーションにより平衡結合に達することが示された。近年、H‐Hingeは高親和性でHGFと結合するということが分かっている(Kawasら、2011年)。
HGF二量体化.PAGEおよびその後の銀色染色によりHGF二量体化を評価した(Kawasら、2011年)。6‐AH類似体を含む、または含まない0.08ng/μlの濃度のヒトHGFを、最終濃度5μg/mlでヘパリンと共にインキュベートした。その後、ローディング緩衝液を各試料に添加し、勾配Criterion XTプレキャストゲル(4〜12%のBis‐トリス;Biorad Laboratories社、カリフォルニア州、ヘラクレス)を使用して、未変性のPAGEにより混合物を分離した。次に、HGF単量体および二量体を検出するためにゲルを銀色染色した。UVPホスホイメージャー(Upland社、カリフォルニア州)を使用したデジタル画像からバンドを定量した。
ウエスタンブロッティング.HEK293細胞を6ウェルの組織培養プレートに播種し、FBSを10%含有するDMEM中で95%集密になるまで増殖させた。治療前の24時間、細胞を血清欠乏させ、ホスホ‐Metの基礎レベルを低下させた。血清を欠乏させた後、賦形剤およびHGFから成り、6‐AH類似体を含有する/含有しない反応混液を調製し、室温で30分間、事前にインキュベートした。その後、反応混液を細胞に添加し、10分間、Met受容体および下流タンパク質を刺激した。リン酸塩阻害剤反応混液1および2(Sigma‐Aldrich社;ミズーリ州、セントルイス)で強化されたRIPA溶解緩衝液(Millipore社;マサチュセッツ州、ビルリカ)を使用して細胞を回収した。15,000nxgで15分間遠心分離し、溶解物を清澄にして、BCA総タンパク質アッセイ(Pierce社)によりタンパク質濃度を測定し、次いで、適度な量の溶解物を2×還元レムリ緩衝液で希釈し、95℃で10分間加熱した。同一量のタンパク質を含む試料を、SDS‐PAGE(Criterion、BioRad Laboratories社)により溶解し、ニトロセルロースに転写し、ミルクを5%含有するトリス緩衝生理食塩水(TBS)中、室温で1時間ブロックした。ホスホ‐Met抗体をブロッキング緩衝液に、最終濃度が1:1000になるように添加し、弱めに攪拌しながら4℃で一晩インキュベートした。その後、水およびTBS(PBS、0.05%TweeN‐20)で膜を数回洗浄し、1:5000希釈したセイヨウワサビ過酸化酵素結合型ヤギ抗ウサギ抗血清を添加し、膜をさらに、室温で1時間インキュベートした。タンパク質をSupersignal West Pico Chemiluminescent Substrateシステム(Pierce社、ミズーリ州、フェントン)を使用して可視化し、分子量をタンパク質ラダー(BenchMark、Invitrogen社;およびKaleidoscope、BioRad社)との比較によって測定した。フィルム画像をデジタル化し、UVPホスホイメージャーを使用して分析した。
細胞増殖.5000個のMDCK細胞を、FBSを10%含有するDMEM中の96ウェルプレートのウェルに播種した。細胞休止を誘発するために、治療開始前の24時間、細胞を血清欠乏させた。血清欠乏の後、10ng/mlのHGF単独のもの、および様々な濃度の6‐AH類似体を含有したもの、またはPBS賦形剤を培地に添加した。これらの条件下で、6‐AH類似体を毎日添加しながら4日間、細胞を増殖させた。4日目、PBSで調製した1mg/mlの1‐(4,5‐ジメチルチアゾール‐2‐イル)3,5‐ジフェニルホルマザン試薬(MTT、Sigma‐Aldrich社)を細胞に添加し、4時間インキュベートした。0.01Mのグリシン緩衝液に希釈したジメチルスルホキシドを添加し、細胞膜を可溶化し、プレートリーダー(Biotek社のSynergy2、バーモント州、ウィヌースキー)を使用して590nmで、緩衝液中の還元MTTの吸光度を定量した。HGFを含む群の総増殖率から基礎増殖度(HGFなし)を差し引いてHGF依存増殖度を求めた。
散乱アッセイ.MDCK細胞を6ウェルプレートのカバースリップ上で100%集密になるまで培養し、PBSで2回洗浄した。その後、集密になっているカバースリップを無菌状態で、900μlの無血清DMEMを含む新たな6ウェルプレートに移した。ノルレウアル、Hingeペプチド、および/またはHGF(2.5ng/ml)を適当なウェルに添加した。対照ウェルにPBS賦形剤を添加した。プレートを5%CO下、37℃で48時間インキュベートした。培地を除去し、細胞をメタノールで固定した。細胞をDiff‐Quik Wright‐Giemsa(Dade‐Behring社、デラウェア州、ニューアーク)で染色し、デジタル画像を得た。カバースリップをピンセットで取り除き、さらなるデジタル画像を得た。画像の画素をImage Jを用いて定量し、Prism5およびInStat v.3.05(GraphPad;カリフォルニア州、サンディエゴ)を用いて統計を行った。
肺コロニー形成.400,000個のB16‐F10細胞を含む200μlのPBSを6〜8月齢のC57BL/6マウスの尾に静脈注射し、次いで、D‐Nle‐X‐Cys‐NH‐(CH‐CONH(10μg/kgおよび100μg/kg)またはPBS賦形剤対照のいずれかを毎日腹腔内注射した。2週間後、マウスを麻酔し、PBSで肺を灌流させ、切除した。写真を撮り、1%のTriton x‐100、20mMのトリス、0.15MのNaCl、2mMのEDTAおよび0.02%のアジ化ナトリウム中に肺を溶解させた。超音波処理(Mixonix社、ニューヨーク州、ファーミンデール)により試料を破壊し、スピンした。上清を96ウェルプレートに移し、プレートリーダーを使用して410nmでのメラニン吸光度を測定した。
統計学.独立一元配置分散分析(ANOVA)(InStat v.3.05およびPrism5)を使用し、群間差を判定した。必要に応じてTukey‐KramarまたはBonferroniの多重比較後知恵検定を行った。両側Student’s t‐検定(InSat v.3.05およびPrism5)により2つの群の統計学的比較を判定した。{ぶんさんぶんせき}
結果
AngIV類似体D‐Nle‐Tyr‐Ile‐NH‐(CH‐CONHはノルレウアル(Nle‐Tyr‐Leu‐Ψ‐(CH‐NH3‐4‐His‐Pro‐Phe(配列番号:1)より代謝的に安定している:AngIV関連ペプチド模倣薬ノルレウアルには、抗HGF/Met活性、抗血管形成活性および抗癌活性があることは以前から分かっていた(Yamamotoら、2010年)。NおよびC末端結合の両方で非保護ペプチド結合が存在するということから、ノルレウアルは代謝安定性に乏しく、血液循環でのクリアランスが速く、臨床応用は限られているという性質を有することが予測される。この制限を克服しようと、6‐AHファミリーである化合物のファミリーを、エキソペプチダーゼに対して防御するように設計し、合成した。図22では、D‐Nle‐Tyr‐Ile‐NH‐(CH‐CONHの安定性は改善したが、予想どおりノルレウアルはハイブリダイズ血液中で不安定であることが示されている。
AngIV類似体D‐Nle‐Tyr‐Ile‐NH‐(CH‐CONHはノルレウアル(Nle‐Tyr‐Leu‐Ψ‐(CH‐NH3‐4‐His‐Pro‐Phe(配列番号:1))より血中半減期が大幅に長い:
インビトロでの血液安定性データから予想されるように、D‐Nle‐Tyr‐Ile‐NH‐(CH‐CONHでは、ラットへのIV注射後、インビボ排出半減期が1012分に延長していることが示された。D‐Nle‐Tyr‐Ile‐NH‐(CH‐CONHの単回IVボーラス投与後の他の関連する薬物動態パラメータを表5にまとめてある。WinNonlin(登録商標)ソフトウェアを使用して血清データをモデル化し、非区画分析を実行した。その分布容積(Vd)が大きいことで裏付けられるように、D‐Nle‐Tyr‐Ile‐NH‐(CH‐CONHは、組織内の中心血液隔壁および/または境界の外部に広く分布していることが明らかになった。定量的構造‐活性相関(QSAR)モデリング(下記に記載)にしたがえば、また血清からの総回収率が35%超であったことから、D‐Nle‐Tyr‐Ile‐NH‐(CH‐CONHが血漿タンパク質に高度に結合することは期待できない。D‐Nle‐Tyr‐Ile‐NH‐(CH‐CONHが比較的疎水性である可能性が高いことを示唆するこれらの結果は、D‐Nle‐Tyr‐Ile‐NH‐(CH‐CONHではオクタノール:水分配係数が28.18と算出されたADMET Predictor(登録商標)によるQSARモデリングの推定結果と一致している(表6)。
その安定性、疎水特性および微小寸法から驚くことではないが、D‐Nle‐Tyr‐Ile‐NH‐(CH‐CONHは経口投与で生物学的に利用可能であると予想された。Peff値は、分子の予測される有効ヒト空腸透過性を表す。D‐Nle‐Tyr‐Ile‐NH‐(CH‐CONHの予測Peff値(1.53)は経口投与で生物学的に利用可能な薬物であるエナラプリル(1.25)とピロキシカム(2.14)の予測Peff値の中間にある。D‐Nle‐Tyr‐Ile‐NH‐(CH‐CONHはまた、血液循環中の血漿タンパク質に結合しないものは42.68%であると推定され、よって組織に分散させるために利用できる。
また、それが血液から緩徐に排除される理由は、D‐Nle‐Tyr‐Ile‐NH‐(CH‐CONHのI相代謝が欠如していたからである。ラット肝臓ミクロソームを使用したインビトロ代謝アッセイでは、D‐Nle‐Tyr‐Ile‐NH‐(CH‐CONHの検出可能な代謝は90分以上現れなかった(データの記載なし)。これらのデータの集約から、D‐Nle‐Tyr‐Ile‐NH‐(CH‐CONHはノルレウアルより代謝的に安定しており、血液循環中の半減期は延長され、組織を有効に透過することが示唆されている。これらの好ましい薬物動態特性全体はD‐Nle‐Tyr‐Ile‐NH‐(CH‐CONHおよび関連分子の機械的および治療的評価を裏付けるものである。
D‐Nle‐X‐Ile‐NH‐(CH‐CONH類似体はHGFに結合し、HGF結合ではH‐Hingeペプチドと競合する:
HGFへのH‐Hingeの結合に対して競合する能力について、6‐AHファミリー、D‐Nle‐X‐Ile‐NH‐(CH‐CONHのいくつかのメンバーを分析した。下記で根拠となっているように、6‐AHファミリーのメンバーは、HGFの生物学的作用をブロックする多様な能力を示している。このように、多様な生物学的活性を有する類似体の選択に関わるHGF結合特性を評価し、HGFに対する阻害活性と親和性との間に関連性があるかどうかを判定した。類似体はHGFに直接結合し、不活性形態でHGFの隔離に影響を与えるという仮説が浮上した。この考えの評価の初めに、本発明者らはプローブとしてH‐Hingeペプチドを使用し、ペプチドの直接的HGF結合を評価した。その相互作用を調べるためのH‐Hingeの使用は高親和性をもってHGFに特異的に結合するH‐Hingeの能力に基づいていた(Kawasら、2011年)。競合試験はD‐Nle‐X‐Ile‐NH‐(CH‐CONHファミリーのいくつかの誘導体を用いて開始した。本試験から、様々な類似体が多様なHGF結合能を有し、HGFに拮抗作用を示す類似体はHinge模倣体として作用することが明らかになった。D‐Nle‐X‐Ile‐NH‐(CH‐CONH誘導体はHGF結合でHingeと競合することが分かり、1.37×10−7〜1.33×10−10MのKisでHGFへの親和性の範囲が示された(図23)。予想通り、HGFへ結合する化合物の能力と、二量体化をブロックしてHGF依存活性を阻害するその能力との間に関連性があることが分かる(図25、26および27参照)。
D‐Nle‐X‐Ile‐NH‐(CH‐CONH類似体はHGF二量体化をブロックする:Metの活性化に先だって、HGFはホモ二量体および/または多量体を形成する必要があることを示す報告がいくつかある(Chirgadzeら、1999年;Gherardiら、2006年)。この二量体は頭尾配向で配置されている;二量体界面は適切な二量体の形成および配向に重要な中心領域、ヒンジ領域を含む。AngIVへの類似性を探索するアンギオテンシノーゲンと無関係でありアンギオテンシノーゲン由来ではない候補転写産物すべてに対して行った相同配列保存スクリーンは、プラスミノーゲン、抗血管形成分解産物、アンジオスタチン、およびタンパク質ホルモン肝細胞増殖因子(HGF)およびマクロファージ刺激タンパク質(MPS)などのタンパク質のプラスミノーゲンファミリーのヒンジ領域との部分的相同性を同定した(Yamamotoら、2010年)。さらに、HGF/Met系の強力な阻害物質であるAngIV類似体ノルレウアルはHGFに結合し、その二量体化をブロックすることが示された(Kawasら、2011年)。この知識と、6‐AHファミリーのいくつかのメンバーは高親和性でHGFのヒンジ領域に結合するという説明とを合わせると、6‐AHファミリーメンバーのような他の活性AngIV類似体はHGF二量体化を阻害することが期待されること、またHGFに結合してHGF依存プロセスを阻害する個々の類似体の能力は二量体化を減弱させるその能力に反映される可能性があることが予測される。図24のデータからこの予測は、高親和性でHGFに結合し(図23)効果的にHGF依存プロセスを減弱させる(図25、26、27)D‐Nle‐Cys‐Ile‐NH‐(CH‐CONHおよびD‐Nle‐Tyr‐Ile‐NH‐(CH‐CONHが完全にHGF二量体形成をブロックすることを明らかにすることで確認される。逆に言えば、HGFへの親和性が低く(図23)抗HGF/Met活性が弱いD‐Nle‐Met‐Ile‐NH‐(CH‐CONHは試験濃度で二量体化をブロックすることができない。二量体化の中間体阻害を示すD‐Nle‐Trp‐Ile‐NH‐(CH‐CONH類似体は予想通り、HGFへの適度な親和性およびHGF依存プロセスへの適度な阻害能を有している(図25、26および27)。これらのデータを合わせると、活性的6‐AH類似体は二量体化をブロックし、さらに類似体の二量体化阻害能が少なくとも定量的にHGF依存プロセスをブロックする能力に変わるという予測が確認される。
D‐Nle‐X‐Ile‐NH‐(CH‐CONH類似体はHGF依存型Metシグナル伝達を減弱する:
6‐AHファミリーメンバーは広範なHGF結合および二量体化阻害プロファイルを示すことを確立した後、本発明者らは次に、これらの特性が化合物のMetシグナル伝達阻害能に対応しているか否かを判定した。Metのようなチロシンキナーゼ関連増殖因子受容体の特徴は必須のチロシン残基自己リン酸化過程であり、これは様々なSH2ドメインシグナル伝達タンパク質の最終的な動員に不可欠なものである。よって、本発明者らはいくつかの6‐AH類似体のMetチロシンリン酸化誘導能を評価した。予想通り、図25のデータから、高親和性でHGFに結合し(図23)、その二量体化を効果的にブロックする(図24)D‐Nle‐Cys‐Ile‐NH‐(CH‐CONHおよびD‐Nle‐Tyr‐Ile‐NH‐(CH‐CONHはMet自己リン酸化をブロックし得ることが明らかになっている。D‐Nle‐Trp‐Ile‐NH‐(CH‐CONH類似体は中間体阻害活性を有し、D‐Nle‐Met‐Ile‐NH‐(CH‐CONH類似体はMet活性化に効果的な能力を示さなかった。まとめると、これらのデータから、HGF依存Met活性化を阻害する6‐AH類似体の能力はそのHGF結合親和性および二量体化をブロックする能力に対応していることが示されている。
D‐Nle‐X‐Ile‐NH‐(CH‐CONH類似体はHGF/Metに刺激されたMDCK細胞増殖に影響を与える:
Met活性化は増殖および運動性の増加、生存の促進および分化など複数の細胞応答を開始する(ZhangおよびVande Woude、2003年)。HGF依存細胞活性を変える6‐AHファミリーメンバーの能力に関する初期試験として、本発明者らは、HGF/Met系を研究するための標準的細胞モデルMadin‐Darbyイヌ腎臓(MDCK)細胞の増殖活性を改変するいくつかのファミリーメンバーの能力を評価した(StellaおよびComoglio、1999年)。図26に見られるように、HGF依存細胞増殖への広範囲な阻害活性がある。結合および二量体化実験の結果と同様に、CysおよびTyr類似体は顕著な阻害活性を示した。初期の研究では評価されてこなかったAsp類似体も明白な阻害活性を示した。最も強力な類似体で観察されたものよりは低いが、Trp、PheおよびSer類似体はすべて阻害活性を示した。数種の化合物でHGF‐依存MDCK増殖の低下が基準レベル以下になることは驚くに当たらない。何故なら実験は一定量のHGFを含む可能性のある2%血清中で行われたからである。HGFの二量体化ドメインの代表としてHingeペプチド(KDYIRN)を陽性対照とした。近年の研究から、Hingeは高親和性でHGFに結合し、その二量体化をブロックし、MDCK増殖などのHGF依存細胞活性の強力な阻害剤として作用することが明らかになっている(Kawasら、2011年)。
D‐Nle‐X‐Ile‐NH‐(CH‐CONH類似体はMDCK細胞でのHGF/Met媒介細胞散乱を改変する:
細胞散乱はHGF/Metシグナル伝達;細胞接着低下、運動性増加、および増殖増加が特徴的な過程;の顕著な効果である。HGFをMDCK細胞に投与すると、2段階で起こる散乱応答が開始される。第1に、細胞が細胞間接着を喪失し、偏光する。第2に、細胞らは完全に分離し、互いに離れて遊走する。6‐AHファミリーメンバーがHGF/Met系を阻害できるのであれば、それらはHGF依存MDCK細胞散乱を改変できる可能性が高いことが予想される。
図27AおよびBでは、HGF二量体化をブロックすることが事前に分かっていたこれらの類似体はMDCK細胞中のHGF/Met媒介細胞散乱の効果的な阻害物質であるが、これらの類似体はHGFへの親和性は低く、無効であったことが示されている。図28はHGF二量体化の封鎖と、HGF結合親和性と、MDCK細胞散乱阻害能との間の相関性を示している。
D‐Nle‐Cys‐Ile‐NH‐(CH‐CONHはB16‐F10マウスメラノーマ細胞遊走および肺コロニー形成を阻害する:
可能性のある治療法として6‐AHファミリーメンバーの有望な用途を評価するため、HGF依存Met活性化に対する強力な阻害プロファイルを示しB16‐F10マウスメラノーマ細胞の移動および肺コロニー形成能を抑制する類似体である[D‐Nle‐Cys‐Ile‐NH‐(CH‐CONH]の能力を本発明者らは試験した。B16メラノーマ細胞はMetを過剰発現するものであり(Ferraroら、2006年)、Metシグナル伝達はその遊走、侵入および転移に重要であることからB16メラノーマ細胞をこれらの研究のために選択した。Met依存細胞の治療成績に関する6‐AHファミリー封鎖の生理学的有意性についての最終試験として、本発明者らはマウスの尾静脈注射後のB16‐F10細胞による肺コロニー形成を阻害するD‐Nle‐Cys‐Ile‐NH‐(CH‐CONHの能力を評価した。図29aは[D‐Nle‐Cys‐Ile‐NH‐(CH‐CONH]の2種の用量(10μg/kg/日および100μg/kg/日)で毎日腹腔内注射しながら観察した阻害応答を説明している。図29bはメラノーマ定着のレベルを反映するメラニン量を測定することで肺定着の定量的評価を提供している。これらをまとめると、データから、D‐Nle‐Cys‐Ile‐NH‐(CH‐CONHのメラノーマ細胞への投与は肺定着を根本的に防止し、抗癌剤として6‐AH類似体の用途を際立たせていることが分かる。
考察:
近年、HGF/Met系を標的とする治療法の開発に関心が高まっている。現在、この関心はHGF/c‐Met系の過剰な活性化は多くのヒト癌での共通の特徴であるという認識により主に取り組まれている(Comoglioら、2008年;Ederら、2009年)。しかし、抗HGF/Met薬の可能性ある用途は抗癌剤としての使用以上に効果が挙げられるものである。例えば、認識された血管形成調節へのHGF/c‐Met系の関与(引用文献参照‐は、組織血管形成の制御が臨床的に有益である障害を治療するためのHGF/Metアンタゴニストの可能性ある用途を支持している。これらの障害には糖尿病性網膜症や湿性黄斑変性症などの眼血管過多疾患が挙げられる。両症例で、抗血管形成療法が現在利用されている(引用文献‐Jeganathan、2011年参照)。抗血管新生薬はまた、脂肪組織血管形成を標的とした肥満(Daquinagら、2011年)から、慢性肝疾患(Coulonら、2011年)や抗血管新生薬の局所投与が検討されている乾癬(Canaveseら、2010年)まで多様な他の障害にも治療選択肢として試験されている。
現在、製薬産業では、Met依存細胞活性をブロックする2つの一般的なアプローチが採用されている(Ederら、2009年;Liu Xら、2010年)。第1にHGF(Burgessら、2006年;Stabileら、2008年)またはMet(Martensら、2006年)に対する単腕ヒト化抗体の開発が挙げられる。第2のアプローチは細胞内でのMet活性化の継続をブロックする「キナーゼ阻害物質」を利用するものである。これらの「キナーゼ阻害物質」はMetのキナーゼドメインに対してATPの結合について競合し、受容体自己リン酸化を阻害するように細胞内で働く小型の疎水性分子である、2002年;Christensenら、2003年;Sattlerら、2003年)。現在臨床試験で示されている生物学的アプローチおよびキナーゼ阻害物質アプローチが有望であるにもかかわらず、両アプローチには毒性または特異性の概念および/またはコストから発生する制限がある(Hanselら、2010年;Maya、2010年)。
本発明者らの研究所が追求している第3のアプローチは、HGF‐Met系の活性化プロセスの過程を有効に利用するもので;すなわちHGFがMetを活性化できるようになる前に事前に二量体化する必要があるということである。したがって、ドミナントネガティブ置換体として作用し得るという考えから二量体化ドメイン、ヒンジ領域を模倣する分子を開発することにより、本発明者らは二量体化プロセスを標的にしてきた。近年の研究により、アンジオテンシンIV(Yamamotoら、2010年)またはそのヒンジ配列(Kawasら、2011年)の周辺に設計した分子はHGFに結合し、その二量体化をブロックし、HGF依存細胞活性を減弱させ得ることを説明するこの一般的なアプローチが立証されてきている。本明細書に記述している研究はHGF二量体化において標的にされている有用な治療法の考案を目指した第1段階である。本研究の主な焦点は、生物活性を維持しつつ親化合物ノルレウアルの薬物動態特性を改良することである(Yamamotoら、2010年)。この目標に向かって、本発明者らは新規な分子ファミリー、6‐AHファミリー[D‐Nle‐X‐Ile‐NH‐(CH‐COOH]を合成し、評価することに成功した。これらの分子のサブセットは改善された代謝安定性および血液循環t1/2を有するだけでなく、優れたインビトロおよびインビボ活性を示す。
HGF/Metアンタゴニストの新規なファミリーの特徴付け以外に、本実施例では、HGFに結合してHGF二量体化をブロックする化合物の能力と、その観察されたインビトロ生物活性との間の定性的関係が明らかになっている。さらに、これらの研究は初期構造活性データを提供し、さらに拡大した評価法を可能にする。AngIV分子のNおよびC末端でなされた化学修飾ならびに代謝安定性の結果として得られた改善はAngIV誘導型分子の代謝においてエキソペプチダーゼが担った重要な役割を際立たせている。薬物動態特性に対して末端を保護する明らかになった重要性から、利用可能な多数の他の合成アプローチがあることが示唆され、これには第1および第2アミノ酸間の非ペプチド結合の挿入(Sardiniaら、1994年参照)、N末端アミノ酸と非αアミノ酸との置換、ならびにN末端アシル化が挙げられる。
つまり、これらの研究はさらに、HGF二量体化ドメインを標的にすることはHGF/Met系を阻害する効果的な手段であるという考えを立証している。さらにそれらにより、好ましい薬物動態特性を有する分子が生成され、よってその臨床的有用性を際立たせていることが明らかになっている。
表5.WinNonlin(登録商標)は成体雄Sprague‐Dawleyラットへの静脈投与後のD‐Nle‐Tyr‐Ile‐NH‐(CH‐CONHの薬物動態パラメータを評価した。平均+/−SEM;n=5. AUC0〜∞=曲線下面積.Vd=分布容積.Cp=初期の血清中薬物濃度.t1/2=生物学的半減期.KE=排出速度.CL=クリアランス速度.
Figure 2014511858

表6.D‐Nle‐Tyr‐Ile‐NH‐(CH‐CONHの予測される生理化学特性。D‐Nle‐Tyr‐Ile‐NH‐(CH‐CONHの生理化学特性をADMET Predictor(登録商標)ソフトウェアによるモデリングにしたがって評価した。LogPはオクタノール:水分配係数である。Peffは予測される有効ヒト空腸透過性である。Pavgはヒト全腸管に沿ったおよその平均腸透過性である。PrUnbndは血漿タンパク質に結合していない割合である。
Figure 2014511858
本発明をその好ましい実施態様について述べてきたが、付属の請求項の真意および範囲内で改変を加えて本発明を実施し得ることは当業者に理解されよう。したがって、本発明は上述の実施態様に限定されるものではなく、本明細書に記載の真意および範囲内であらゆる変形例およびその同等物をさらに含むことを意図するものである。
認知症、神経変性疾患、糖尿病、メタボリック症候群、癌など多数の病変の治療可能性を備える薬剤の低コスト生産を可能にする。
(各図中の用語の対応訳)

(図1)
Figure 1A 図1A
(1) Latency (sec) 時間(秒)
(2) CSF CSF
(3) Scopolamine スコポラミン
(4) Dihexa-low ジヘキサ‐低量
(5) Dihexa-high ジヘキサ‐高量
(6) Acquisition (days) 習得(日)

Figure 1B 図1B
(1) Latency (sec) 時間(秒)
(2) CSF CSF
(3) Scopolamine スコポラミン
(4) Dihexa-low ジヘキサ‐低量
(5) Dihexa-high ジヘキサ‐高量
(6) Acquisition (days) 習得(日)

Figure 1C 図1C
(1) Latency (sec) 時間(秒)
(2) Non-treated 投与なし
(3) Dihexa ジヘキサ
(4) Acquisition (days) 習得(日)


(図2)
Figure 2A 図2A
(1) # of Spines/50 mm スパイン数/50μm
(2) Control 対照
(3) Dihixa ジヘキサ

Figure 2B 図2B
(1) # of Spines/50 mm スパイン数/50μm
(2) Control 対照
(3) 10-10M Nle1-AngIV 10−10M のNle‐AngIV
(4) 10-12M Nle1-AngIV 10−12M のNle‐AngIV
(5) 10-13M Nle1-AngIV 10−13M のNle‐AngIV


(図3)
Figure 3D 図3D
(1) # of Spines/50 mm スパイン数/50μm
(2) Control 対照
(3) Nle1-AngIV Nle‐AngIV
(4) Dihexa ジヘキサ
(5) 5 day stimulation 5日間の刺激

Figure 3E 図3E
(1) # of Spines/50 mm スパイン数/50μm
(2) Control 対照
(3) Nle1-AngIV Nle‐AngIV
(4) Dihexa ジヘキサ
(5) 30 day stimulation 30日間の刺激


(図4)
Figure 4 図4
(1) Control 対照
(2) Nle1-AngIV Nle‐AngIV
(3) Dihexa ジヘキサ


(図5)
Figure 5A 図5A
(1) MRFP-b-Actin MRFP‐β‐アクチン
(2) VGLUT1 VGLUT1
(3) Merged 融合後
(4) Control 対照
(5) Nle1-AngIV Nle‐AngIV
(6) Dihexa ジヘキサ
(7) Synapsin シナプシン
(8) PSD-95 PSD‐95

Figure 5B 図5B
(1) Percent Correlation 割合相関性
(2) Percent パーセント
(3) Control 対照
(4) Nle1-AngIV Nle‐AngIV
(5) Dihexa ジヘキサ
(6) Synapsin シナプシン

Figure 5C 図5C
(1) Number of Spines スパイン数
(2) # of Spines/50 mm スパイン数/50μm
(3) Control 対照
(4) Nle1-AngIV Nle‐AngIV
(5) Dihexa ジヘキサ
(6) Synapsin シナプシン

Figure 5D 図5D
(1) Percent Correlation 割合相関性
(2) Percent パーセント
(3) Control 対照
(4) Nle1-AngIV Nle‐AngIV
(5) Dihexa ジヘキサ
(6) VGLUT1 VGLUT1

Figure 5E 図5E
(1) Number of Spines スパイン数
(2) # of Spines/50 mm スパイン数/50μm
(3) Control 対照
(4) Nle1-AngIV Nle‐AngIV
(5) Dihexa ジヘキサ
(6) VGLUT1 VGLUT1

Figure 5F 図5F
(1) Percent Correlation 割合相関性
(2) Percent パーセント
(3) Control 対照
(4) Nle1-AngIV Nle‐AngIV
(5) Dihexa ジヘキサ
(6) PSD-95 PSD‐95

Figure 5G 図5G
(1) Number of Spines スパイン数
(2) # of Spines/50 mm スパイン数/50μm
(3) Control 対照
(4) Nle1-AngIV Nle‐AngIV
(5) Dihexa ジヘキサ
(6) PSD-95 PSD‐95


(図6)
Figure 6A 図6A
(1) Frequency of mEPSC (pA) mEPSC(pA)の周波数
(2) Control 対照
(3) Nle1-AngIV Nle‐AngIV
(4) Dihexa ジヘキサ

Figure 6B 図6B
(1) Control 対照
(2) 250 msec 250m秒
(3) Nle1-AngIV Nle‐AngIV
(4) 100 msec 100μ秒
(5) Dihexa ジヘキサ


(図7)
Figure 7A 図7A
(1) Control 対照
(2) Nle1-AngIV Nle‐AngIV
(3) Dihexa ジヘキサ

Figure 7B 図7B
(1) # of Spines/50 mm スパイン数/50μm
(2) Control 対照
(3) Nle1-AngIV Nle‐AngIV
(4) Dihexa ジヘキサ


(図8)
Figure 8 図8
(1) # of Spines/50 mm スパイン数/50μm
(2) Control 対照


(図9)
Figure 9A 図9A
(1) Control 対照
(2) Nle1-AngIV Nle‐AngIV
(3) Dihexa ジヘキサ

Figure 9B 図9B
(1) # of Spines/50 mm スパイン数/50μm
(2) Control 対照
(3) Nle1-AngIV Nle‐AngIV
(4) Dihexa ジヘキサ


(図10)
Figure 10A 図10A
(1) Percent Correlation 割合相関性
(2) Control 対照
(3) Synapsin シナプシン

Figure 10B 図10B
(1) Percent Correlation 割合相関性
(2) Control 対照
(3) VGLUT1 VGLUT1

Figure 10C 図10C
(1) Number of spines/50 mm スパイン数/50μm
(2) Control 対照
(3) Number 数

Figure 10D 図10D
(1) Control 対照
(2) Synapsin シナプシン
(3) VGLUT1 VGLUT1


(図11)
Figure 11 図11
(1) Frequency of mEPSC (Hz) mEPSCの周波数(Hz)
(2) Control 対照
(3) Dihexa ジヘキサ


(図12)
Figure 12A 図12A
(1) # of Spines/50 mm スパイン数/50μm
(2) Control 対照
(3) 10-13M Dihexa 10−13Mのジヘキサ
(4) 10-12M Dihexa 10−12Mのジヘキサ
(5) # Dihexa + HGF$ #ジヘキサ+HGF$

Figure 12B 図12B
(1) # of Spines/50 mm スパイン数/50μm
(2) Control 対照
(3) Nle-1-AngIV 10-13M Nle‐1‐AngIV 10−13
(4) Nle-1-AngIV 10-12M Nle‐1‐AngIV 10−12
(5) Nle-1-AngIV# +
HGF$ Nle‐1‐AngIV+HGF


(図13)
Figure 13A 図13A
(1) # of Spines/50 mm スパイン数/50μm
(2) Control 対照
(3) 10-8M Hinge 10−8MのHinge
(4) 10-10M Hinge 10−10MのHinge
(5) 10-12M Hinge 10−12MのHinge
(6) 10-12M Dihexa 10−12Mのジヘキサ

Figure 13B 図13B
(1) # of Spines/50 mm スパイン数/50μm
(2) Control 対照
(3) 10-12M Hinge 10−12MのHinge
(4) Hinge # + HGF$ Hinge#+HGF$

Figure 13C 図13C
(1) # of Spines/50 mm スパイン数/50μm
(2) Control 対照
(3) 10-12M Hinge 10−12MのHinge
(4) Hinge + Nle1-AngIV # Hinge+Nle‐AngIV#
(5) 10-12M Nle1-AngIV 10−12MのNle‐AngIV

Figure 13D 図13D
(1) # of Spines/50 mm スパイン数/50μm
(2) Control 対照
(3) 10-12M Hinge 10−12MのHinge
(4) 10-12M Hinge + Dihexa 10−12MのHinge+ジヘキサ
(5) 10-12M Dihexa 10−12Mのジヘキサ


(図14)
Figure 14A 図14A
(1) Frequency of mEPSC (Hz) mEPSCの周波数(Hz)
(2) Control 対照
(3) Hinge Hinge
(4) HGF + Hinge HGF+Hinge

Figure 14B 図14B
(1) Frequency of mEPSC (Hz) mEPSCの周波数(Hz)
(2) Control 対照
(3) Dihexa ジヘキサ
(4) Hinge Hinge
(5) Dihexa + Hinge ジヘキサ+Hinge

Figure 14C 図14C
(1) Hinge Hinge
(2) 1 Sec 1秒
(3) 5 msec 5m秒

Figure 14D 図14D
(1) Control 対照
(2) 1 Sec 1秒
(3) 5 msec 5m秒


(図15)
Figure 15 図15
(1) Met
140 kDa Met 140kDa
(2) Actin
43 kDa アクチン43kDa
(3) Total area density 総面密度


(図16)
Figure 16 図16
(1) % phosphorylatlon %リン酸化
(2) Control 対照
(3) Dehexa 10-12M ジヘキサ 10−12
(4) HGF 50ng/ml + Dihexa 10-12M HGF50ng/ml+ジヘキサ10−12
(5) Dihexa 10-10M ジヘキサ 10−10
(6) Treatment Groups 投与群


(図17)
Figure 17 図17
(1) Dihexa 10-12M ジヘキサ 10−12
(2) Dihexa 10-10M ジヘキサ 10−10


(図18)
Figure 18 図18
(1) Coverslip Edge カバースリップ縁
(2) Control 対照


(図19)
Figure 19 図19
(1) Non-transfected 非形質移入


(図20)
Figure 20 図20
(1) # of Spines/50 mm スパイン数/50μm
(2) Control 対照
(3) Dihexa ジヘキサ
(4) Nle1-AngIV Nle‐AngIV
(5) shMet Control shMet 対照
(6) shMet HGF Spines shMet HGF スパイン
(7) shMet Dihexa Spines shMet ジヘキサ スパイン
(8) shMet Nle1-AngIV Spines shMet Nle‐AngIV スパイン


(図21)
Figure 21 図21
(1) Latency to find platform (sec) プラットホームを見つけ出すまでの時間(秒)
(2) Scopolamine > aCSF スコポラミン→aCSF
(3) Scopolamine > Dihexa スコポラミン→ジヘキサ
(4) Scopolamine/Hinge > Dihexa スコポラミン/Hinge→ジヘキサ
(5) aCSF > Dihexa aCSF→ジヘキサ
(6) Hinge > aCSF Hinge→aCSF
(7) Acquisition (days) 習得(日)


(図22)
Figure 22 図22
(1) Recovery (% zero time) 回収率(0時点に対する%)
(2) Time (min) 時間(分)


(図23)
Figure 23 図23
(1) Total binding (DPM) 総結合量(DPM)
(2) Log [M] Log[M]


(図24)
Figure 24A 図24A
(1) Dimer 二量体
(2) Monomer 単量体
(3) Nle-X-I-6AHA Nle‐X‐I‐6AHA

Figure 24B 図24B
(1) % HGF Dimerization % HGF二量体化
(2) [compound] [化合物]


(図25)
Figure 25 図25
(1) Control 対照
(2) Met Phosphorylation (%HGF) Metリン酸化(%HGF)
(3) [compound] [化合物]


(図26)
Figure 26 図26
(1) % HGF-dependent proliferation % HGF依存増殖
(2) negative control 陰性対照
(3) Hinge 10-10 M Hinge 10−10
(4) Treatment groups 投与群


(図27)
Figure 27A 図27A
(1) Tretment Group 投与群
(2) Control 対照
(3) Cell Scattering (%HGF) 細胞散乱(%HGF)

Figure 27B 図27B
(1) Control 対照


(図28)
Figure 28 図28
(1) % HGF Dimerization %HGF二量体化
(2) Binding Affinity Ki 結合親和性K
(3) Cell Scattering
(%HGF) 細胞散乱(%HGF)


(図29)
Figure 29A 図29A
(1) Control 対照

Figure 29B 図29B
(1) Lung colonization (% B16F10) 肺定着(%B16F10)
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Claims (24)

  1. 下記一般式を有する肝細胞増殖因子(HGF)模倣体であって:
    Figure 2014511858
    式中、
    はN‐アシル基、ノルロイシン基およびアミノ酸のうちの1つであり、前記アミノ酸は、チロシン、フェニルアラニン、アスパラギン酸、アルギニン、イソロイシン、セリン、ヒスチジン、グリシン、システイン、メチオニン、トリプトファン、リジン、ノルバリン、オルニチンおよびs‐ベンジルシステインから成る群より選択され;
    はチロシン、フェニルアラニン、アスパラギン酸、アルギニン、イソロイシン、セリン、ヒスチジン、グリシン、システイン、メチオニン、トリプトファン、リジンおよびバリンから成る群より選択される群より選択されるアミノ酸であり;
    はイソロイシンであり;
    nは3〜6であり;
    式中、共有結合1、2および3はペプチド結合または還元ペプチド結合から成る群より選択されることを特徴とするHGF模倣体。
  2. がN‐アシル基であり、ヘキサノイル、ヘプタノイル、ペンタノイル、ブタノイル、プロパノイル、アセタノイル(acetanoyl)およびベンゾイルから成る群より選択されることを特徴とする請求項1に記載のHGF模倣体。
  3. がノルロイシン基であり、D型ノルロイシンであることを特徴とする請求項1に記載のHGF模倣体。
  4. がチロシン、フェニルアラニン、アスパラギン酸、アルギニン、イソロイシン、セリン、ヒスチジン、グリシン、システイン、メチオニン、トリプトファン、リジン、ノルバリン、オルニチンおよびs‐ベンジルシステインから選択されるアミノ酸であることを特徴とする請求項1に記載のHGF模倣体。
  5. がチロシンであることを特徴とする請求項1に記載のHGF模倣体。
  6. 前記HGF模倣体がヘキサン‐チロシン‐イソロイシン‐(6)‐アミノ‐ヘキサンアミドであることを特徴とする請求項1に記載のHGF模倣体。
  7. 以下を含む治療組成物であって:
    下記一般式を有する少なくとも1種の肝細胞増殖因子(HGF)模倣体:
    Figure 2014511858
    式中、
    はN‐アシル基、ノルロイシン基、ならびにチロシン、フェニルアラニン、アスパラギン酸、アルギニン、イソロイシン、セリン、ヒスチジン、グリシン、システイン、メチオニン、トリプトファン、リジン、ノルバリン、オルニチンおよびs‐ベンジルシステインから選択されるアミノ酸のうちの1つであり;
    はチロシン、フェニルアラニン、アスパラギン酸、アルギニン、イソロイシン、セリン、ヒスチジン、グリシン、システイン、メチオニン、トリプトファン、リジンおよびバリンから成る群より選択される群より選択されるアミノ酸であり;
    はイソロイシンであり;
    nは3〜6であり;
    式中、共有結合1、2および3はペプチド結合または還元ペプチド結合から成る群より選択される;ならびに、
    担体、前記担体に溶解または分散した前記HGF模倣体を含むことを特徴とする組成物。
  8. 前記少なくとも1種のHGF模倣体とは異なる少なくとも1種の他の生物活性剤をさらに含むことを特徴とする請求項7に記載の治療組成物。
  9. 前記少なくとも1種の他の生物活性剤が抗鬱剤、向精神薬および鎮痛薬から成る群より選択されることを特徴とする請求項8に記載の治療組成物。
  10. 必要とする被験体において認知機能を促進するか、または認知機能不全を治療もしくは予防するための方法であって、下記一般構造式を有する治療量の1種以上の肝細胞増殖因子模倣体を前記被験体に投与する工程を含み
    Figure 2014511858
    式中、
    はN‐アシル基、置換または非置換フェニル、ノルロイシン基、ならびにチロシン、フェニルアラニン、アスパラギン酸、アルギニン、イソロイシン、セリン、ヒスチジン、グリシン、システイン、メチオニン、トリプトファン、リジン、ノルバリン、オルニチンおよびs‐ベンジルシステインから選択されるアミノ酸のうちの1つであり;
    はチロシン、フェニルアラニン、アスパラギン酸、アルギニン、イソロイシン、セリン、ヒスチジン、グリシン、システイン、メチオニン、トリプトファン、リジンおよびバリンから成る群より選択される群より選択されるアミノ酸であり;
    はイソロイシン、ロイシンおよびバリンから選択されるアミノ酸であり;
    nは3〜6であり;
    式中、共有結合1、2および3はペプチド結合または還元ペプチド結合から成る群より選択されることを特徴とする方法。
  11. 全時間帯にわたって前記投与工程を多数回行うことを特徴とする請求項10に記載の方法。
  12. 前記時間帯の間、前記被験体の認知を試験し、試験結果に基づいて投与する前記HGF模倣体の量を調整する工程をさらに含むことを特徴とする請求項11に記載の方法。
  13. 前記HGF模倣体がヘキサン‐チロシン‐イソロイシン‐(6)‐アミノ‐ヘキサンアミドであることを特徴とする請求項10に記載の方法。
  14. 必要とする被験体においてシナプス接続を拡張し、および/またはニューロン置換をもたらす方法であって、下記一般構造式を有する治療量の1種以上の肝細胞増殖因子模倣体を前記被験体に投与する工程を含み
    Figure 2014511858
    式中、
    はN‐アシル基、置換または非置換フェニル、ノルロイシン基、ならびにチロシン、フェニルアラニン、アスパラギン酸、アルギニン、イソロイシン、セリン、ヒスチジン、グリシン、システイン、メチオニン、トリプトファン、リジン、ノルバリン、オルニチンおよびs‐ベンジルシステインから選択されるアミノ酸のうちの1つであり;
    はチロシン、フェニルアラニン、アスパラギン酸、アルギニン、イソロイシン、セリン、ヒスチジン、グリシン、システイン、メチオニン、トリプトファン、リジンおよびバリンから成る群より選択される群より選択されるアミノ酸であり;
    はイソロイシン、ロイシンおよびバリンから選択されるアミノ酸であり;
    nは3〜6であり;
    式中、共有結合1、2および3はペプチド結合または還元ペプチド結合から成る群より選択されることを特徴とする方法。
  15. 前記被験体が脊髄損傷を受けた後に前記投与工程が実行されることを特徴とする請求項14に記載の方法。
  16. 必要とする被験体において認知症を治療する方法であって、下記一般構造式を有する治療量の1種以上の肝細胞増殖因子模倣体を前記被験体に投与する工程を含み
    Figure 2014511858
    式中、
    はN‐アシル基、置換または非置換フェニル、ノルロイシン基、ならびにチロシン、フェニルアラニン、アスパラギン酸、アルギニン、イソロイシン、セリン、ヒスチジン、グリシン、システイン、メチオニン、トリプトファン、リジン、ノルバリン、オルニチンおよびs‐ベンジルシステインから選択されるアミノ酸のうちの1つであり;
    はチロシン、フェニルアラニン、アスパラギン酸、アルギニン、イソロイシン、セリン、ヒスチジン、グリシン、システイン、メチオニン、トリプトファン、リジンおよびバリンから成る群より選択される群より選択されるアミノ酸であり;
    はイソロイシン、ロイシンおよびバリンから選択されるアミノ酸であり;
    nは3〜6であり;
    式中、共有結合1、2および3はペプチド結合または還元ペプチド結合から成る群より選択されることを特徴とする方法。
  17. 必要とする被験体において神経保護をもたらすか、または神経再生を誘導する方法であって、下記一般構造式を有する治療量の1種以上の肝細胞増殖因子模倣体を前記被験体に投与する工程を含み
    Figure 2014511858
    式中、
    はN‐アシル基、置換または非置換フェニル、ノルロイシン基、ならびにチロシン、フェニルアラニン、アスパラギン酸、アルギニン、イソロイシン、セリン、ヒスチジン、グリシン、システイン、メチオニン、トリプトファン、リジン、ノルバリン、オルニチンおよびs‐ベンジルシステインから選択されるアミノ酸のうちの1つであり;
    はチロシン、フェニルアラニン、アスパラギン酸、アルギニン、イソロイシン、セリン、ヒスチジン、グリシン、システイン、メチオニン、トリプトファン、リジンおよびバリンから成る群より選択される群より選択されるアミノ酸であり;
    はイソロイシン、ロイシンおよびバリンから選択されるアミノ酸であり;
    nは3〜6であり;
    式中、共有結合1、2および3はペプチド結合または還元ペプチド結合から成る群より選択されることを特徴とする方法。
  18. 正常な認知能力を持つ個体において認知機能を向上させる方法であって、下記一般構造式を有する促進的量の1種以上の肝細胞増殖因子模倣体を前記被験体に投与する工程を含み
    Figure 2014511858
    式中、
    はN‐アシル基、置換または非置換フェニル、ノルロイシン基、ならびにチロシン、フェニルアラニン、アスパラギン酸、アルギニン、イソロイシン、セリン、ヒスチジン、グリシン、システイン、メチオニン、トリプトファン、リジン、ノルバリン、オルニチンおよびs‐ベンジルシステインから選択されるアミノ酸のうちの1つであり;
    はチロシン、フェニルアラニン、アスパラギン酸、アルギニン、イソロイシン、セリン、ヒスチジン、グリシン、システイン、メチオニン、トリプトファン、リジンおよびバリンから成る群より選択される群より選択されるアミノ酸であり;
    はイソロイシン、ロイシンおよびバリンから選択されるアミノ酸であり;
    nは3〜6であり;
    式中、共有結合1、2および3はペプチド結合または還元ペプチド結合から成る群より選択されることを特徴とする方法。
  19. 必要とする被験体において癌を治療する方法であって、下記一般構造式を有する治療量の1種以上の肝細胞増殖因子模倣体を前記被験体に投与する工程を含み
    Figure 2014511858
    式中、
    はN‐アシル基、置換または非置換フェニル、ノルロイシン基、ならびにチロシン、フェニルアラニン、アスパラギン酸、アルギニン、イソロイシン、セリン、ヒスチジン、グリシン、システイン、メチオニン、トリプトファン、リジン、ノルバリン、オルニチンおよびs‐ベンジルシステインから選択されるアミノ酸のうちの1つであり;
    はチロシン、フェニルアラニン、アスパラギン酸、アルギニン、イソロイシン、セリン、ヒスチジン、グリシン、システイン、メチオニン、トリプトファン、リジンおよびバリンから成る群より選択される群より選択されるアミノ酸であり;
    はイソロイシン、ロイシンおよびバリンから選択されるアミノ酸であり;
    nは3〜6であり;
    式中、共有結合1、2および3はペプチド結合または還元ペプチド結合から成る群より選択されることを特徴とする方法。
  20. 必要とする被験体において糖尿病を治療する方法であって、下記一般構造式を有する治療量の1種以上の肝細胞増殖因子模倣体を前記被験体に投与する工程を含み
    Figure 2014511858
    式中、
    はN‐アシル基、置換または非置換フェニル、ノルロイシン基、ならびにチロシン、フェニルアラニン、アスパラギン酸、アルギニン、イソロイシン、セリン、ヒスチジン、グリシン、システイン、メチオニン、トリプトファン、リジン、ノルバリン、オルニチンおよびs‐ベンジルシステインから選択されるアミノ酸のうちの1つであり;
    はチロシン、フェニルアラニン、アスパラギン酸、アルギニン、イソロイシン、セリン、ヒスチジン、グリシン、システイン、メチオニン、トリプトファン、リジンおよびバリンから成る群より選択される群より選択されるアミノ酸であり;
    はイソロイシン、ロイシンおよびバリンから選択されるアミノ酸であり;
    nは3〜6であり;
    式中、共有結合1、2および3はペプチド結合または還元ペプチド結合から成る群より選択されることを特徴とする方法。
  21. 必要とする被験体において心線維症、肺線維症、腎線維症および肝線維症などの線維症を治療する方法であって、下記一般構造式を有する治療量の1種以上の肝細胞増殖因子模倣体を前記被験体に投与する工程を含み
    Figure 2014511858
    式中、
    はN‐アシル基、置換または非置換フェニル、ノルロイシン基、ならびにチロシン、フェニルアラニン、アスパラギン酸、アルギニン、イソロイシン、セリン、ヒスチジン、グリシン、システイン、メチオニン、トリプトファン、リジン、ノルバリン、オルニチンおよびs‐ベンジルシステインから選択されるアミノ酸のうちの1つであり;
    はチロシン、フェニルアラニン、アスパラギン酸、アルギニン、イソロイシン、セリン、ヒスチジン、グリシン、システイン、メチオニン、トリプトファン、リジンおよびバリンから成る群より選択される群より選択されるアミノ酸であり;
    はイソロイシン、ロイシンおよびバリンから選択されるアミノ酸であり;
    nは3〜6であり;
    式中、共有結合1、2および3はペプチド結合または還元ペプチド結合から成る群より選択されることを特徴とする方法。
  22. 必要とする被験体において深遠静脈血栓、冠状動脈閉塞などの血管不全を治療する方法であって、下記一般構造式を有する治療量の1種以上の肝細胞増殖因子模倣体を前記被験体に投与する工程を含み
    Figure 2014511858
    式中、
    はN‐アシル基、置換または非置換フェニル、ノルロイシン基、ならびにチロシン、フェニルアラニン、アスパラギン酸、アルギニン、イソロイシン、セリン、ヒスチジン、グリシン、システイン、メチオニン、トリプトファン、リジン、ノルバリン、オルニチンおよびs‐ベンジルシステインから選択されるアミノ酸のうちの1つであり;
    はチロシン、フェニルアラニン、アスパラギン酸、アルギニン、イソロイシン、セリン、ヒスチジン、グリシン、システイン、メチオニン、トリプトファン、リジンおよびバリンから成る群より選択される群より選択されるアミノ酸であり;
    はイソロイシン、ロイシンおよびバリンから選択されるアミノ酸であり;
    nは3〜6であり;
    式中、共有結合1、2および3はペプチド結合または還元ペプチド結合から成る群より選択されることを特徴とする方法。
  23. 必要とする被験体において創傷治癒を促進する方法であって、下記一般構造式を有する治療量の1種以上の肝細胞増殖因子模倣体を前記被験体に投与する工程を含み
    Figure 2014511858
    式中、
    はN‐アシル基、置換または非置換フェニル、ノルロイシン基、ならびにチロシン、フェニルアラニン、アスパラギン酸、アルギニン、イソロイシン、セリン、ヒスチジン、グリシン、システイン、メチオニン、トリプトファン、リジン、ノルバリン、オルニチンおよびs‐ベンジルシステインから選択されるアミノ酸のうちの1つであり;
    はチロシン、フェニルアラニン、アスパラギン酸、アルギニン、イソロイシン、セリン、ヒスチジン、グリシン、システイン、メチオニン、トリプトファン、リジンおよびバリンから成る群より選択される群より選択されるアミノ酸であり;
    はイソロイシン、ロイシンおよびバリンから選択されるアミノ酸であり;
    nは3〜6であり;
    式中、共有結合1、2および3はペプチド結合または還元ペプチド結合から成る群より選択されることを特徴とする方法。
  24. 必要とする被験体において糖尿病性網膜症、黄斑変性症などの疾患での眼血管過多を遅延または改善する方法であって、下記一般構造式を有する治療量の1種以上の肝細胞増殖因子模倣体を前記被験体に投与する工程を含み
    Figure 2014511858
    式中、
    はN‐アシル基、置換または非置換フェニル、ノルロイシン基、ならびにチロシン、フェニルアラニン、アスパラギン酸、アルギニン、イソロイシン、セリン、ヒスチジン、グリシン、システイン、メチオニン、トリプトファン、リジン、ノルバリン、オルニチンおよびs‐ベンジルシステインから選択されるアミノ酸のうちの1つであり;
    はチロシン、フェニルアラニン、アスパラギン酸、アルギニン、イソロイシン、セリン、ヒスチジン、グリシン、システイン、メチオニン、トリプトファン、リジンおよびバリンから成る群より選択される群より選択されるアミノ酸であり;
    はイソロイシン、ロイシンおよびバリンから選択されるアミノ酸であり;
    nは3〜6であり;
    式中、共有結合1、2および3はペプチド結合または還元ペプチド結合から成る群より選択されることを特徴とする方法。
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