JP2014523871A - 膵臓ベータ細胞増殖の調整 - Google Patents

膵臓ベータ細胞増殖の調整 Download PDF

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Abstract

本明細書において記載される研究は、一実施形態において、膵臓ベータ細胞の増殖または複製を、その必要のある被験体において増大させる方法であって、肝細胞癌関連タンパク質TD26(TD26)のレベルまたは活性を増加させる、有効量の作用物質を該被験体に投与し、それによって、膵臓ベータ細胞の増殖または複製を増大させるステップを含む、方法を提供する。そのような作用物質は、たとえば、前記被験体において、活性なTD26のレベルを増加させることによってまたは該被験体において、TD26の機能的な活性を増加させることによって機能し得る。

Description

関連出願への相互参照
本願は、2011年6月10日に出願された米国仮特許出願第61/495,868号、および2012年3月21日に出願された米国仮特許出願第61/613,856号の利益を主張し、この米国仮特許出願の教示は、その全体が本明細書中に参考として援用される。
政府支援
本発明は、国立衛生研究所により授与されたDK090781の下、政府支援により成された。合衆国政府は、本発明に一定の権利を有する。
発明の背景
ベータ細胞(β−細胞)は、血液中のグルコースのレベルをコントロールするホルモンであるインスリンを生成し、かつ分泌するランゲルハンス島に位置する膵臓細胞の一種である。ベータ細胞は、貯蔵インスリンを放出することによって、血中グルコースの急激な上昇に対して迅速に応答することができ、同時に、将来の必要のためにさらなるインスリンを産生する。ベータ細胞の機能障害および/または数の減少は、糖尿病、肥満、および他の障害を含む代謝性疾患に関係する。
糖尿病は、複数の原因因子から誘導される疾患であり、空腹状態における血漿グルコースのレベルの上昇(高血糖症)によって特徴付けられる。真性糖尿病には2つの主な形態がある:(1)インスリン依存性または1型糖尿病(別名若年性糖尿病)および(2)非インスリン依存性またはII型糖尿病(別名NIDDM)。
1型糖尿病は、典型的に、ランゲルハンス島の自己免疫性の破壊の結果としての、膵臓ベータ細胞の損失から結果として生じるインスリン欠乏によって引き起こされる。したがって、1型糖尿病に罹患している患者において、膵島細胞によって産生されるインスリンの量は低すぎ、血中グルコースレベルの上昇(高血糖症)をもたらす。1型糖尿病を有する患者は、一般に、生涯にわたるインスリン処置を必要とするが、インスリンの頻繁な毎日の注射によってでさえ、血中グルコースレベルを適切にコントロールするのは困難である。免疫系媒介性の島破壊を低下させることができる処置が開発されているが、ヒトベータ細胞の再生が比較的遅いために、そのような処置のみでは、糖尿病の状態を改善するための十分な手段とならない。これらの療法は、しかしながら、ベータ細胞再生を刺激することができる治療剤(複数可)と好都合に組み合わせることができる。
2型糖尿病の患者において、肝細胞および筋細胞は、正常な血中インスリンレベルに対して応答するそれらの正常な能力を失い(インスリン抵抗性)、高血中グルコースレベルがもたらされる。そのうえ、II型糖尿病の患者は、ベータ細胞機能の機能障害およびベータ細胞アポトーシスの増加を示し、次第に、総ベータ細胞量における低下を引き起こす。最終的に、外因性インスリンの投与が、2型糖尿病患者において必要になる。
糖尿病を処置する従来の方法は、1型糖尿病の場合には、流体およびインスリンの投与ならびにII型糖尿病では様々な血糖降下剤の投与を含んだ。あいにく、知られている血糖降下剤の多くは、望ましくない副作用および毒性を示す。したがって、1型および2型糖尿病の両方について、治療方法および製剤における使用のための、ベータ細胞増殖を刺激することができる作用物質の開発の必要がある。
発明の要旨
本明細書において記載される研究は、一実施形態において、その必要のある被験体において、膵臓ベータ細胞の増殖または複製を増加させる方法であって、肝細胞癌関連タンパク質TD26(TD26)のレベルまたは活性を増加させる、有効量の作用物質を該被験体に投与し、それによって、膵臓ベータ細胞の増殖または複製を増加させるステップを含む、方法を提供する。そのような作用物質は、たとえば、被験体において、活性なTD26のレベルを増加させることによって、または被験体において、TD26の機能的な活性を増加させることによって機能することができる。
一実施形態において、被験体における、内因性インスリンのレベルの低下と関連する障害を処置するまたは予防するための方法であって、肝細胞癌関連タンパク質TD26(TD26)のレベルまたは活性を増加させる、有効量の作用物質を該被験体に投与し、それによって、該被験体において、膵臓ベータ細胞の増殖を増大させ、かつ内因性インスリンのレベルを増加させるステップを含む、方法が、本明細書において記載される。一実施形態において、作用物質が、TD26タンパク質もしくはその機能的な部分またはTD26もしくはその機能的な部分をコードするヌクレオチド配列である。
被験体における、内因性インスリンに対する抵抗性と関連する障害を処置するまたは予防するための方法であって、肝細胞癌関連タンパク質TD26(TD26)のレベルまたは活性を増加させる、有効量の作用物質を該被験体に投与し、それによって、該被験体において、膵臓ベータ細胞の増殖を増大させ、かつ内因性インスリンのレベルを増加させるステップを含む、方法もまた、記載される。一実施形態において、作用物質が、TD26タンパク質もしくはその機能的な部分またはTD26もしくはその機能的な部分をコードするヌクレオチド配列である。
特定の実施形態において、投与される作用物質が、前記被験体における、内因性TD26のレベルを増加させる。一態様において、作用物質が、TD26の発現を増加させる。他の態様において、作用物質が、TD26の分泌を増加させる。さらに他の態様において、作用物質が、TD26の安定性を増加させるまたはその分解を防止するもしくは他の場合には遅らせる。本発明が、被験体において、TD26のレベルまたはTD26の半減期を増加させることができる任意の作用物質を企図することが十分に理解されるべきである。
ある実施形態において、作用物質が、TD26タンパク質またはその機能的な部分(たとえば、コイルドコイルドメインまたは天然のシグナル配列を欠くTD26タンパク質)である。ある実施形態において、TD26タンパク質が、配列番号1、配列番号2、配列番号3、または配列番号4を含む。いくつかの実施形態において、機能的な部分が、たとえば、全TD26アミノ酸配列未満であり、天然のシグナル配列を欠き、かつ配列番号1のアミノ酸22〜76、48〜76、または77〜135のアミノ酸配列を含むポリペプチドとすることができる。
他の実施形態において、作用物質が、TD26タンパク質またはTD26の機能的な部分をコードする核酸である。ある実施形態において、核酸が、配列番号14または配列番号15のすべてまたは部分を含む。
他の実施形態において、作用物質が、インスリン受容体アンタゴニストである。たとえば、作用物質は、S661、S661の機能的な部分、S961、S961の機能的な部分、RB537、およびRB537の機能的な部分からなる群から選択することができる。ある態様において、作用物質が、配列番号16のすべてまたは機能的な部分を含む。
いくつかの実施形態において、インスリン受容体アンタゴニストが、好ましくは、血中グルコースレベルの増加をほとんどもしくはまったく引き起こさないまたは血中グルコースレベルの一過性の増加のみを引き起こす用量で投与される。用量が、血中グルコースレベルの増加を引き起こす状況では、それは、血中グルコースレベルに対処するためのさらなる治療剤と共に使用されてもよい。非限定的な例として、インスリン受容体アンタゴニストは、いくつかの実例において、約10μMol/Kg/週未満(たとえば約9μMol/Kg/週未満、約8μMol/Kg/週未満、約7μMol/Kg/週未満、約6μMol/Kg/週未満、約5μMol/Kg/週未満、約4μMol/Kg/週未満、約3μMol/Kg/週未満、約2μMol/Kg/週未満、約1μMol/Kg/週未満、約0.90μMol/Kg/週未満、約0.80μMol/Kg/週未満、約0.70μMol/Kg/週未満、約0.60μMol/Kg/週未満、約0.50μMol/Kg/週未満、約0.40μMol/Kg/週未満、約0.30μMol/Kg/週未満、約0.20μMol/Kg/週未満、約0.10μMol/Kg/週未満)の用量で、前記被験体に投与されてもよい。特定の実施形態において、インスリン受容体アンタゴニストが、約1μMol/Kg/週の用量で、前記被験体に投与される。
いくつかの記載される実施形態において、障害が、糖尿病(たとえばI型糖尿病またはII型糖尿病)、メタボリックシンドローム、グルコース不耐性、および肥満からなる群から選択される。
内因性インスリンのレベルの低下と関連する障害の処置のための候補治療剤(たとえばインスリン受容体アンタゴニスト)を同定する方法であって、適した細胞を試験作用物質と接触させるステップ、およびTD26のレベルまたは活性に対する、該試験作用物質の効果を決定するステップを含み、TD26レベルまたは活性を増加させる試験作用物質が、内因性インスリンのレベルの低下と関連する障害の処置のための候補治療剤である、方法もまた、開示される。いくつかの態様において、TD26のレベルまたは活性に対する前記試験作用物質の効果が、TD26レベルまたは活性を増加させることが知られている治療剤の効果に対して該試験作用物質の効果を比較することによって評価される。たとえば、本明細書において記載される研究によって同定されるそのような1つの治療剤は、S961である。いくつかの態様において、TD26のレベルまたは活性に対する前記試験作用物質の効果が、TD26の遺伝子発現レベルに対する、該試験作用物質の効果を決定することによって評価される。
他の態様において、1つ以上のインスリン受容体アンタゴニストを投与することによってベータ細胞複製または増殖を増大させる方法が、本発明によって企図される。適したアンタゴニストは、たとえば、インスリンがインスリン受容体と相互作用する能力に干渉してもよい、またはインスリンの生物学的効果を中和してもよい。インスリン受容体アンタゴニストは、たとえば、TD26のレベルまたは活性を増加させ得、好ましくは、血中グルコースレベルを著しく増加させないまたは一過性にのみ増加させる。いくつかの実施形態において、1つ以上のインスリン受容体アンタゴニストを投与することによって糖尿病を処置する方法が、本明細書において記載される。
本発明の態様がすべて、本明細書において記載される他の態様と組み合わせ可能であり、単に簡潔さのために、すべての可能な組み合わせおよび並べ換えが、網羅的に列挙されるとは限らないことが理解される。特に定義されない限り、本明細書において使用される技術用語および科学用語はすべて、本発明が属する当技術分野の当業者によって一般に理解されるものと同じ意味を有する。本明細書において記載されるものに類似するまたはそれと等価である方法および材料が、本発明の実施において使用することができるが、適した方法および材料は、説明的な目的のために下記に記載される。本明細書において言及される刊行物、特許出願、特許、および他の参考文献はすべて、それらの全体が参照によって明確に組み込まれる。矛盾する場合、本明細書が、定義を含めて、優先する(control)。本明細書において記載される材料、方法、および実施例は、単に説明的なものにすぎず、限定的となるように意図されない。本発明の他の特徴および利点は、以下の詳述される記載および特許請求の範囲から明らかであり、また、それによって包含される。
図1A〜1Dは、インスリン受容体アンタゴニストS961が、ベータ細胞複製を誘導することを示す図である。図1Aは、対照による10日間の処置を示し、図1Bは、S961による10日間の処置を示す(青色の、細胞核についてのマーカーとしてのDAPI、緑色の、ベータ細胞についてのマーカーとしての抗インスリン抗体染色、ならびに赤色の、増殖細胞の核を標識する抗Ki67(複製および細胞増殖のマーカー)を使用する三重免疫蛍光染色)。白色の矢印は、複製ベータ細胞を示す。図1Cは、S961の用量を増加させて(0.125μΜol/Kg/週〜1μΜol/Kg/週)7日間処置した後のKi67+/インスリン+%を示す棒グラフである。図1Dは、S961の用量を増加させて(0.125μΜol/Kg/週〜1μΜol/Kg/週)7日間処置した後のベータ細胞面積/膵臓面積の有意な増加を示す棒グラフである。これらの実験における対照は、S961を有していないビヒクルである。Ki67+/インスリン+パーセンテージおよびベータ細胞面積/膵臓面積を数えるために、膵臓全体を、凍結切片にし、免疫染色し、MetamorphおよびPhotoshopなどの標準的なグラフ分析ツールを、定量化のために使用した。 図2A〜2Fは、インスリン受容体アンタゴニストS961によって誘導される遺伝子TD26が、肝臓において高度に発現され、分泌タンパク質であることを示す図である。図2Aは、S961による7日間の処置後の肝組織の遺伝子発現マイクロアレイ分析を示す。対角線に近い遺伝子は、処置および未処置肝臓において、類似する発現値を示す。「3倍」と標識された、薄い赤色の線の間の領域の外側のドットは、処置条件下で有意にアップレギュレートまたはダウンレギュレートした遺伝子を示す。黒色の矢印によって示される、アップレギュレートした遺伝子のうちの1つは、EG624219(TD26のマウスオルソログ)である。図2Bは、7日間、インスリン受容体アンタゴニストS961により処置されたマウスにおけるTD26 mRNAの相対的な発現を示す。TD26発現は、S961処置に際して肝臓および脂肪において増加する。図2Cは、TD26のマウスオルソログについての、予測されるエクソン構造を示す。図2Dは、コンセンサス配列(配列番号4)と共に、マウスおよびラットのオルソログとのTD26タンパク質の配列のアライメントを示す(ヒト(ホモサピエンス、配列番号1)、マウス(ハツカネズミ、配列番号2)、およびラット(ドブネズミ、配列番号3))。推定上のシグナルペプチドは、N−末端に含まれる。図2Eは、Mycタグ付きEG624219(TD26のマウスオルソログ)およびTD26が、Hepal−6細胞(マウス肝癌細胞)において発現されることを示す。Hepal−6細胞は、Myc−タグに融合した、TD26についての遺伝子を持つプラスミドによりトランスフェクトした。細胞は、myc抗体により染色した。図2Fは、293T細胞において、mycタグ付きマウスEG624219(マウスTD26タンパク質)およびmycタグ付きTD26は、48時間後に上清へと分泌されることを示すウェスタンブロットであり、TD26のマウスオルソログおよびヒトTD26の両方が、分泌タンパク質であることを示す。 図2A〜2Fは、インスリン受容体アンタゴニストS961によって誘導される遺伝子TD26が、肝臓において高度に発現され、分泌タンパク質であることを示す図である。図2Aは、S961による7日間の処置後の肝組織の遺伝子発現マイクロアレイ分析を示す。対角線に近い遺伝子は、処置および未処置肝臓において、類似する発現値を示す。「3倍」と標識された、薄い赤色の線の間の領域の外側のドットは、処置条件下で有意にアップレギュレートまたはダウンレギュレートした遺伝子を示す。黒色の矢印によって示される、アップレギュレートした遺伝子のうちの1つは、EG624219(TD26のマウスオルソログ)である。図2Bは、7日間、インスリン受容体アンタゴニストS961により処置されたマウスにおけるTD26 mRNAの相対的な発現を示す。TD26発現は、S961処置に際して肝臓および脂肪において増加する。図2Cは、TD26のマウスオルソログについての、予測されるエクソン構造を示す。図2Dは、コンセンサス配列(配列番号4)と共に、マウスおよびラットのオルソログとのTD26タンパク質の配列のアライメントを示す(ヒト(ホモサピエンス、配列番号1)、マウス(ハツカネズミ、配列番号2)、およびラット(ドブネズミ、配列番号3))。推定上のシグナルペプチドは、N−末端に含まれる。図2Eは、Mycタグ付きEG624219(TD26のマウスオルソログ)およびTD26が、Hepal−6細胞(マウス肝癌細胞)において発現されることを示す。Hepal−6細胞は、Myc−タグに融合した、TD26についての遺伝子を持つプラスミドによりトランスフェクトした。細胞は、myc抗体により染色した。図2Fは、293T細胞において、mycタグ付きマウスEG624219(マウスTD26タンパク質)およびmycタグ付きTD26は、48時間後に上清へと分泌されることを示すウェスタンブロットであり、TD26のマウスオルソログおよびヒトTD26の両方が、分泌タンパク質であることを示す。 図2A〜2Fは、インスリン受容体アンタゴニストS961によって誘導される遺伝子TD26が、肝臓において高度に発現され、分泌タンパク質であることを示す図である。図2Aは、S961による7日間の処置後の肝組織の遺伝子発現マイクロアレイ分析を示す。対角線に近い遺伝子は、処置および未処置肝臓において、類似する発現値を示す。「3倍」と標識された、薄い赤色の線の間の領域の外側のドットは、処置条件下で有意にアップレギュレートまたはダウンレギュレートした遺伝子を示す。黒色の矢印によって示される、アップレギュレートした遺伝子のうちの1つは、EG624219(TD26のマウスオルソログ)である。図2Bは、7日間、インスリン受容体アンタゴニストS961により処置されたマウスにおけるTD26 mRNAの相対的な発現を示す。TD26発現は、S961処置に際して肝臓および脂肪において増加する。図2Cは、TD26のマウスオルソログについての、予測されるエクソン構造を示す。図2Dは、コンセンサス配列(配列番号4)と共に、マウスおよびラットのオルソログとのTD26タンパク質の配列のアライメントを示す(ヒト(ホモサピエンス、配列番号1)、マウス(ハツカネズミ、配列番号2)、およびラット(ドブネズミ、配列番号3))。推定上のシグナルペプチドは、N−末端に含まれる。図2Eは、Mycタグ付きEG624219(TD26のマウスオルソログ)およびTD26が、Hepal−6細胞(マウス肝癌細胞)において発現されることを示す。Hepal−6細胞は、Myc−タグに融合した、TD26についての遺伝子を持つプラスミドによりトランスフェクトした。細胞は、myc抗体により染色した。図2Fは、293T細胞において、mycタグ付きマウスEG624219(マウスTD26タンパク質)およびmycタグ付きTD26は、48時間後に上清へと分泌されることを示すウェスタンブロットであり、TD26のマウスオルソログおよびヒトTD26の両方が、分泌タンパク質であることを示す。 図2A〜2Fは、インスリン受容体アンタゴニストS961によって誘導される遺伝子TD26が、肝臓において高度に発現され、分泌タンパク質であることを示す図である。図2Aは、S961による7日間の処置後の肝組織の遺伝子発現マイクロアレイ分析を示す。対角線に近い遺伝子は、処置および未処置肝臓において、類似する発現値を示す。「3倍」と標識された、薄い赤色の線の間の領域の外側のドットは、処置条件下で有意にアップレギュレートまたはダウンレギュレートした遺伝子を示す。黒色の矢印によって示される、アップレギュレートした遺伝子のうちの1つは、EG624219(TD26のマウスオルソログ)である。図2Bは、7日間、インスリン受容体アンタゴニストS961により処置されたマウスにおけるTD26 mRNAの相対的な発現を示す。TD26発現は、S961処置に際して肝臓および脂肪において増加する。図2Cは、TD26のマウスオルソログについての、予測されるエクソン構造を示す。図2Dは、コンセンサス配列(配列番号4)と共に、マウスおよびラットのオルソログとのTD26タンパク質の配列のアライメントを示す(ヒト(ホモサピエンス、配列番号1)、マウス(ハツカネズミ、配列番号2)、およびラット(ドブネズミ、配列番号3))。推定上のシグナルペプチドは、N−末端に含まれる。図2Eは、Mycタグ付きEG624219(TD26のマウスオルソログ)およびTD26が、Hepal−6細胞(マウス肝癌細胞)において発現されることを示す。Hepal−6細胞は、Myc−タグに融合した、TD26についての遺伝子を持つプラスミドによりトランスフェクトした。細胞は、myc抗体により染色した。図2Fは、293T細胞において、mycタグ付きマウスEG624219(マウスTD26タンパク質)およびmycタグ付きTD26は、48時間後に上清へと分泌されることを示すウェスタンブロットであり、TD26のマウスオルソログおよびヒトTD26の両方が、分泌タンパク質であることを示す。 図2A〜2Fは、インスリン受容体アンタゴニストS961によって誘導される遺伝子TD26が、肝臓において高度に発現され、分泌タンパク質であることを示す図である。図2Aは、S961による7日間の処置後の肝組織の遺伝子発現マイクロアレイ分析を示す。対角線に近い遺伝子は、処置および未処置肝臓において、類似する発現値を示す。「3倍」と標識された、薄い赤色の線の間の領域の外側のドットは、処置条件下で有意にアップレギュレートまたはダウンレギュレートした遺伝子を示す。黒色の矢印によって示される、アップレギュレートした遺伝子のうちの1つは、EG624219(TD26のマウスオルソログ)である。図2Bは、7日間、インスリン受容体アンタゴニストS961により処置されたマウスにおけるTD26 mRNAの相対的な発現を示す。TD26発現は、S961処置に際して肝臓および脂肪において増加する。図2Cは、TD26のマウスオルソログについての、予測されるエクソン構造を示す。図2Dは、コンセンサス配列(配列番号4)と共に、マウスおよびラットのオルソログとのTD26タンパク質の配列のアライメントを示す(ヒト(ホモサピエンス、配列番号1)、マウス(ハツカネズミ、配列番号2)、およびラット(ドブネズミ、配列番号3))。推定上のシグナルペプチドは、N−末端に含まれる。図2Eは、Mycタグ付きEG624219(TD26のマウスオルソログ)およびTD26が、Hepal−6細胞(マウス肝癌細胞)において発現されることを示す。Hepal−6細胞は、Myc−タグに融合した、TD26についての遺伝子を持つプラスミドによりトランスフェクトした。細胞は、myc抗体により染色した。図2Fは、293T細胞において、mycタグ付きマウスEG624219(マウスTD26タンパク質)およびmycタグ付きTD26は、48時間後に上清へと分泌されることを示すウェスタンブロットであり、TD26のマウスオルソログおよびヒトTD26の両方が、分泌タンパク質であることを示す。 図2A〜2Fは、インスリン受容体アンタゴニストS961によって誘導される遺伝子TD26が、肝臓において高度に発現され、分泌タンパク質であることを示す図である。図2Aは、S961による7日間の処置後の肝組織の遺伝子発現マイクロアレイ分析を示す。対角線に近い遺伝子は、処置および未処置肝臓において、類似する発現値を示す。「3倍」と標識された、薄い赤色の線の間の領域の外側のドットは、処置条件下で有意にアップレギュレートまたはダウンレギュレートした遺伝子を示す。黒色の矢印によって示される、アップレギュレートした遺伝子のうちの1つは、EG624219(TD26のマウスオルソログ)である。図2Bは、7日間、インスリン受容体アンタゴニストS961により処置されたマウスにおけるTD26 mRNAの相対的な発現を示す。TD26発現は、S961処置に際して肝臓および脂肪において増加する。図2Cは、TD26のマウスオルソログについての、予測されるエクソン構造を示す。図2Dは、コンセンサス配列(配列番号4)と共に、マウスおよびラットのオルソログとのTD26タンパク質の配列のアライメントを示す(ヒト(ホモサピエンス、配列番号1)、マウス(ハツカネズミ、配列番号2)、およびラット(ドブネズミ、配列番号3))。推定上のシグナルペプチドは、N−末端に含まれる。図2Eは、Mycタグ付きEG624219(TD26のマウスオルソログ)およびTD26が、Hepal−6細胞(マウス肝癌細胞)において発現されることを示す。Hepal−6細胞は、Myc−タグに融合した、TD26についての遺伝子を持つプラスミドによりトランスフェクトした。細胞は、myc抗体により染色した。図2Fは、293T細胞において、mycタグ付きマウスEG624219(マウスTD26タンパク質)およびmycタグ付きTD26は、48時間後に上清へと分泌されることを示すウェスタンブロットであり、TD26のマウスオルソログおよびヒトTD26の両方が、分泌タンパク質であることを示す。 図3Aおよび3Bは、高度で特異的な遺伝子発現を示す、BioGPSオンラインデータベース(http://biogps.gnf.org)からの組織マイクロアレイデータに基づくヒト(図3A)およびマウス(図3B)組織におけるTD26の発現を示す図である。図3Aは、ヒト肝臓において高い発現を示し、図3Bは、マウス褐色脂肪組織における、肝臓および膵臓において高い発現を示す。 図3Aおよび3Bは、高度で特異的な遺伝子発現を示す、BioGPSオンラインデータベース(http://biogps.gnf.org)からの組織マイクロアレイデータに基づくヒト(図3A)およびマウス(図3B)組織におけるTD26の発現を示す図である。図3Aは、ヒト肝臓において高い発現を示し、図3Bは、マウス褐色脂肪組織における、肝臓および膵臓において高い発現を示す。 図4A〜4Cは、1日目の尾静脈への注射を介してのEG624219(マウスTD26オルソログ)DNAのインビボ投与が、ベータ細胞複製を増加させることを示す図である。図4A(対照(緑色蛍光タンパク質(GFP)))および4B(EG624219)は、9日目の結果を示す;Ki67は、複製のマーカーである。インスリンについての緑色の染色は、膵外分泌部内で作られた(nest)島を示す。島における赤色のドットは、複製ベータ細胞を示す。図4Cは、EG624219と比較した、対照(GFP)でのKi67+/インスリン+%を示す棒グラフである。EG624219注射動物は、対照注射動物と比較して、ベータ細胞複製の26倍の増加を実証した(すなわち、EG624219注射動物についての平均5.76%対対照注射動物についての0.22%)。 図5は、マウス(ハツカネズミ)、イヌ(カニス ファミリアリス)、ニワトリ(ガッルス ガッルス)、カエル(クセノプス(シルラナ(Silurana))トロピカリス)、ゼブラフィッシュ(ゼブラ ダニオ)、オポッサム(モルデルフィス ドメスティカ)、サル(アカゲザル)、およびヒト(ホモサピエンス)を含む様々な種におけるTD26についての予測される配列相同性を示す。この分析から、TD26がニワトリ、カエル、または魚において見出されないように、TD26は、哺乳動物に特異的な遺伝子であるようである。 図6は、ヒトアンジオポエチン関連タンパク質3前駆物質(「Sbjct」)との、ヒトTD26(「クエリ(query)」、予測されるシグナル配列の部分を含む)の配列相同性を示す図である。TD26(配列番号5)は、アンジオポエチン関連3前駆物質(配列番号6)に対して22%の同一性および49%の相同性を示す。 図7は、ハツカネズミアンジオポエチン関連タンパク質3前駆物質(「Sbjct」、配列番号8)との、マウスTD26オルソログ(「クエリ」、EG624219;配列番号7、予測されるシグナル配列の部分を含む)の配列相同性を示す図である。 図8は、アンジオポエチン関連タンパク質3前駆物質(ホモサピエンス;「angptl−3 Hs」と呼ばれる)(配列番号9)、アンジオポエチン関連タンパク質3前駆物質(ハツカネズミ;「angptl−3Mm」と呼ばれる)(配列番号10)、アンジオポエチン関連タンパク質4前駆物質(ホモサピエンス;「angptl−4 Hs」と呼ばれる)(配列番号11)、アンジオポエチン関連タンパク質4前駆物質(ハツカネズミ;「angptl−4 Mm」と呼ばれる)(配列番号12)、TD26オルソログ(ハツカネズミ;EG624219)(配列番号2)、およびヒトTD26(配列番号1)の配列相同性を示す図である。 図8は、アンジオポエチン関連タンパク質3前駆物質(ホモサピエンス;「angptl−3 Hs」と呼ばれる)(配列番号9)、アンジオポエチン関連タンパク質3前駆物質(ハツカネズミ;「angptl−3Mm」と呼ばれる)(配列番号10)、アンジオポエチン関連タンパク質4前駆物質(ホモサピエンス;「angptl−4 Hs」と呼ばれる)(配列番号11)、アンジオポエチン関連タンパク質4前駆物質(ハツカネズミ;「angptl−4 Mm」と呼ばれる)(配列番号12)、TD26オルソログ(ハツカネズミ;EG624219)(配列番号2)、およびヒトTD26(配列番号1)の配列相同性を示す図である。 図8は、アンジオポエチン関連タンパク質3前駆物質(ホモサピエンス;「angptl−3 Hs」と呼ばれる)(配列番号9)、アンジオポエチン関連タンパク質3前駆物質(ハツカネズミ;「angptl−3Mm」と呼ばれる)(配列番号10)、アンジオポエチン関連タンパク質4前駆物質(ホモサピエンス;「angptl−4 Hs」と呼ばれる)(配列番号11)、アンジオポエチン関連タンパク質4前駆物質(ハツカネズミ;「angptl−4 Mm」と呼ばれる)(配列番号12)、TD26オルソログ(ハツカネズミ;EG624219)(配列番号2)、およびヒトTD26(配列番号1)の配列相同性を示す図である。 図8は、アンジオポエチン関連タンパク質3前駆物質(ホモサピエンス;「angptl−3 Hs」と呼ばれる)(配列番号9)、アンジオポエチン関連タンパク質3前駆物質(ハツカネズミ;「angptl−3 Mm」と呼ばれる)(配列番号10)、アンジオポエチン関連タンパク質4前駆物質(ホモサピエンス;「angptl−4 Hs」と呼ばれる)(配列番号11)、アンジオポエチン関連タンパク質4前駆物質(ハツカネズミ;「angptl−4 Mm」と呼ばれる)(配列番号12)、TD26オルソログ(ハツカネズミ;EG624219)(配列番号2)、およびヒトTD26(配列番号1)の配列相同性を示す図である。 図9は、マウスおよびヒトTD26タンパク質の両方が、シグナル配列を有することが予測されることを示す図である。 図10は、ヒトTD26が、コイルドコイル構造を有することが予測されることを示す図である。 図11は、ベータ細胞複製が、血中グルコースレベルに実質的に影響を与えることなく、S961の投与に際して増加することを示す、S961の様々な濃度の投与後の時間の関数としての血中グルコースレベル(mg/dL)を示すグラフである。 図12は、正常マウスの膵臓におけるS661の投薬の繰り返しの後のベータ細胞複製を示す棒グラフである。複製の増加は、ビヒクルの率と比較した増加倍数として示される。複製は、免疫組織化学的検査によって分析した。これらの実験における対照は、S661を有していないビヒクルである。 図13は、正常マウスにおけるS661の投薬の繰り返しの後のベータ細胞複製を示す棒グラフである。S661処置によるベータ細胞複製の増加は、複製のパーセンテージとして示す。複製は、フローサイトメトリによって分析した。これらの実験における対照は、S661を有していないビヒクルである(*** p<0.001;スチューデントのt検定)。 図14A〜14Cは、S661のインビボ投与が、食事誘発性の肥満(DIO)マウスにおいてベータ細胞複製を増加させることを示す図である。図14(A)は、食事誘発性の肥満を有するマウスにおける膵臓におけるS661の投薬の繰り返しの後のベータ細胞の複製の増加を示し、図14(B)は、非ベータ細胞の複製を示す。S661処置によるベータ細胞複製の増加を、複製パーセントとして示し、非ベータ細胞複製に対する効果はなかった。図14(C)は、S661処置が、総膵臓面積と比べた、島面積における増加を引き起こしたことを実証する。免疫組織化学的検査は、複製および島面積を分析するために実行した(* p<0.05;** p<0.01;スチューデントのt検定)。 図14A〜14Cは、S661のインビボ投与が、食事誘発性の肥満(DIO)マウスにおいてベータ細胞複製を増加させることを示す図である。図14(A)は、食事誘発性の肥満を有するマウスにおける膵臓におけるS661の投薬の繰り返しの後のベータ細胞の複製の増加を示し、図14(B)は、非ベータ細胞の複製を示す。S661処置によるベータ細胞複製の増加を、複製パーセントとして示し、非ベータ細胞複製に対する効果はなかった。図14(C)は、S661処置が、総膵臓面積と比べた、島面積における増加を引き起こしたことを実証する。免疫組織化学的検査は、複製および島面積を分析するために実行した(* p<0.05;** p<0.01;スチューデントのt検定)。 図15は、尾静脈への注射を介しての、マウスTD26ポリペプチド断片をコードするプラスミドの、インビボ投与によるベータ細胞複製の誘導を示す図である。これらの実験における対照は、GFPコードプラスミドとした。
発明の詳細な説明
本明細書において記載される本発明の実施形態は、肝細胞癌関連タンパク質TD26(本明細書において「TD26」と呼ばれる)が膵臓ベータ細胞増殖を誘導するという観察およびインスリン受容体アンタゴニストS961もまた、低用量で膵臓ベータ細胞増殖を誘導するという観察から生じるものである。ベータ細胞機能および細胞量を調整し、かつ特に、それらを増加させ、それによって、インスリン分泌を増加させる能力は、たとえば糖尿病の処置のための様式を提供する。したがって、本明細書において記載される研究は、膵臓ベータ細胞増殖、血清インスリンレベル、脂肪酸のレベル、および血中グルコースレベルを調整するための方法ならびに糖尿病、肥満、およびメタボリックシンドロームを含む障害を処置するおよび/または予防するための方法を提供する。
本明細書において使用される場合、用語「ベータ細胞」、「β−細胞」、または「膵臓β−細胞」は、初代膵臓β−細胞、脱分化細胞から、たとえば人工多能性幹細胞(iPSC)から誘導される膵臓β様細胞、または他の起源の細胞(たとえば肝細胞、線維芽細胞、もしくは膵外分泌細胞(exocrine pancreatic cell))から直接再プログラムされた膵臓β様細胞を含む。一実施形態において、β−細胞が、不死化細胞系ではない(すなわち、β−細胞が、培養において無限に増殖しない)。一実施形態において、β−細胞が、形質転換細胞ではない(すなわち、β−細胞が、ほんの2例を挙げると、軟寒天中での成長または接触阻害の非存在などの形質転換特性を示さない)。
本明細書において使用される場合、用語「内因性膵臓ベータ細胞」、その代わりに、「初代膵臓ベータ細胞」は、哺乳動物の膵臓のインスリン産生細胞または哺乳動物の膵臓ベータ細胞(ベータ細胞)表現型の細胞を指す。膵臓ベータ細胞の表現型は、当業者によってよく知られており、たとえば、グルコースレベルの増加に応じたインスリンの分泌、c−ペプチド、PDX−1ポリペプチド、およびGlut2などのマーカーの発現ならびに必ずしもではないが、インビボにおいて、膵臓における島において組織化され、典型的に、直径約9〜15μmの小さな紡錘体様の細胞を有するような、独特な形態学的な形質を含む。内因性膵臓ベータ細胞は、ランゲルハンス島において見出すことができる。本発明の方法において、初代膵臓ベータ細胞は、ランゲルハンス島の一部としてインビトロにおいて接触させることができる。
本明細書において使用される場合、用語「インスリン産生細胞」は、構成的な方式または誘導性の方式で、インスリンを合成する(すなわち、インスリン遺伝子を転写し、プロインスリンmRNAを翻訳し、プロインスリンmRNAをインスリンタンパク質に変える)、発現する(すなわち、インスリン遺伝子が持つ、表現型の形質を表す)、または分泌する(細胞外空間へとインスリンを放出する)、その用語が本明細書において記載されるとおりの初代ベータ細胞、ならびにその用語が本明細書において記載されるとおりの膵臓ベータ様細胞を含む。
一態様において、方法が、TD26タンパク質レベルまたは活性を調整する化合物または作用物質と細胞を接触させるステップまたはそれを被験体に投与するステップを含む。用語「タンパク質レベルまたは活性を調整する」は、タンパク質レベル、活性、または機能のアップレギュレーション(活性化もしくは増加性の活性)またはダウンレギュレーション(阻害)を指す。一実施形態において、調整が、タンパク質の活性を直接増加させるまたは阻害することによって、すなわち、タンパク質との直接的な物理的相互作用を介して行われる。一実施形態において、タンパク質の活性が、たとえば、タンパク質活性の上流のエフェクタを活性化するまたは阻害することによって、シグナル伝達において、間接的に調整される。
特定の態様において、望ましい化合物または作用物質が、TD26のレベルまたは活性(たとえば、発現および/または分泌を増加させることによって)を増加させる。適した化合物/作用物質は、化合物ならびに化合物の混合物、たとえば、小さな有機分子または無機分子;サッカリド;オリゴ糖;多糖;生体高分子、たとえばペプチド、タンパク質、ならびにペプチドアナログおよび誘導体;ペプチド模倣物;核酸;核酸アナログおよび誘導体;細菌、植物、真菌、または動物細胞または組織などの生体物質から作製される抽出物;天然に存在するまたは合成組成物;ペプチド;アプタマー;ならびに抗体またはその断片を含むが、これらに限定されない。化合物/作用物質は、核酸RNAまたはDNAとすることができ、一本鎖であっても二本鎖であってもよい。例となる核酸化合物は、タンパク質活性化因子または阻害因子(たとえば転写活性化因子または阻害因子)をコードする核酸、オリゴヌクレオチド、核酸類似体(たとえばペプチド核酸(PNA)、偽相補的(pseudo−complementary)PNA(pc−PNA)、ロックド核酸(LNA)など)、アンチセンス分子、リボザイム、小さな阻害性核酸配列または活性化核酸配列(たとえばRNAi、shRNAi、siRNA、マイクロRNAi(mRNAi)、アンチセンスオリゴヌクレオチドなど)を含むが、これらに限定されない。タンパク質および/またはペプチド作用物質は、遺伝子発現またはタンパク質活性を調整する任意のタンパク質とすることができる。非限定的な例は、変異タンパク質(mutated protein);治療用タンパク質および切断型タンパク質を含み、たとえば、タンパク質は、標的細胞において、通常存在しないまたはより低いレベルで発現される。タンパク質はまた、遺伝子操作されたタンパク質、ペプチド、合成ペプチド、組換えタンパク質、キメラタンパク質、抗体(たとえば、インスリンおよびインスリン受容体の間の相互作用に干渉し、かつTD26のレベルまたは活性を増加させ、ベータ細胞複製の増加が結果として生ずる抗体)、ミディボディ(midibody)、ミニボディ(minibody)、トリアボディ(triabody)、ヒト化タンパク質、ヒト化抗体、キメラ抗体、修飾タンパク質、ならびにその断片から選択することができる。遺伝子の発現を増加させるまたは遺伝子によってコードされるタンパク質のレベルもしくは活性を増加させる化合物または作用物質はまた、活性化因子または活性化化合物としても知られている。遺伝子の発現を減少させるまたは遺伝子によってコードされるタンパク質のレベルもしくは活性を減少させる化合物または作用物質はまた、阻害剤または阻害化合物としても知られている。
ある実施形態において、TD26レベルまたは活性を増加させる作用物質は、TD26タンパク質またはポリペプチド(ヒトTD26およびその相同体の両方ならびに非ヒト種、たとえばマウス由来のオルソロガスポリペプチドおよびタンパク質)ならびにその機能的断片;TD26タンパク質およびポリペプチドおよびその機能的断片をコードする核酸分子;ならびにインスリン受容体アンタゴニストを含むが、これらに限定されない。
本発明の方法は、任意のインスリン受容体アンタゴニストの使用を企図する。たとえば、インスリン受容体アンタゴニストは、インスリンがインスリン受容体と相互作用する能力に干渉する作用物質、およびインスリンの生物学的効果を中和することができ、好ましくは、血中グルコースレベルを著しく増加させないまたは一過性にのみ増加させる作用物質であり得る。当業者は、適したインスリン受容体アンタゴニストが、インスリンシグナル伝達に干渉し、かつベータ細胞複製を増加させることができるものであることを理解する。いくつかの実施形態において、そのようなインスリン受容体アンタゴニストが、TD26のレベルまたは活性を増加させ、好ましくは、血中グルコースレベルを著しく増加させないまたは一過性にのみ増加させる。適したインスリン受容体アンタゴニストは、TD26のレベルまたは活性を増加させることができ、かつベータ細胞複製を増加させることができ、好ましくは、個体に投与した場合に、血中グルコースレベルにおいて著しい非一過性の増加を伴わない、上記に記載される適した化合物/作用物質のいずれかを含むが、これらに限定されないことが理解されたい。
いくつかの態様において、ベータ細胞複製を増加させるインスリン受容体アンタゴニストは、タンパク質またはペプチドとすることができる。いくつかの実施形態において、タンパク質またはペプチドインスリン受容体アンタゴニストが、TD26のレベルまたは活性を増加させる。本発明のペプチドインスリン受容体アンタゴニストは、それらのペプチド形態においてまたはペプチドをコードする核酸として投与することができ、また、所望の生物学的活性を有するペプチドを生成するようにインビボにおいて翻訳することができることが、当業者によって理解される。
いくつかの態様において、ペプチドインスリン受容体アンタゴニストが、第1の機能的な部分、第2の機能的な部分、ならびに好ましくは、可撓性および/または溶解性について操作されたその間のリンカーを含む。
第1および第2の機能的な部分は、たとえば、インスリン受容体に対するインスリンの親和性よりも大きなまたはそれに等しい、インスリン受容体に対する親和性を示すアミノ酸配列(たとえば親和性を最適化した部位)を含むことができる。
いくつかの実施形態において、第1の機能的な部分が、配列番号18のアミノ酸配列を有するペプチドを含む。いくつかの実施形態において、第1の機能的な部分が、配列番号18に対して少なくとも80%同一であり、所望の生物学的活性を保持するアミノ酸配列を有するペプチドを含む。
いくつかの実施形態において、リンカーが、可撓性のリンカーを含む。いくつかの実施形態において、リンカーが、可溶性のリンカーを含む。いくつかの実施形態において、リンカーが、アミノ酸リンカーを含む。いくつかの実施形態において、アミノ酸リンカーが、1つ以上のアミノ酸残基を有する。他の実施形態において、アミノ酸リンカーが、7つまでのアミノ酸残基を有する。いくつかの実施形態において、リンカーが、1つ以上のグリシン残基および1つ以上のセリン残基を含む。いくつかの実施形態において、リンカーが、1つ以上のGGSリピート(たとえばGGS、GGSGGS、GGSGGSGGSなど)を含む。一実施形態において、可撓性リンカーが、配列番号19を含む。ある実施形態において、可撓性リンカーが、Schaefferら(その全体が参照によって本明細書において組み込まれるSchaefferら、PNAS 100(8):4435−4439(2003))において記載されるような、エチレングリコールベースのリンカーを含む。一実施形態において、リンカーが、トリエチレングリコールベースのリンカーを含む。
いくつかの実施形態において、第2の機能的な部分が、配列番号20のアミノ酸配列を有するペプチドを含む。いくつかの実施形態において、第2の機能的な部分が、配列番号20に対して少なくとも80%同一であり、所望の生物学的活性を保持するアミノ酸配列を有するペプチドを含む。いくつかの実施形態において、第2の機能的な部分が、アミノ酸配列SLEEEWAQIQCEVWGRGCPSY(配列番号23)を有するペプチドを含む。いくつかの実施形態において、第2の機能的な部分が、配列番号23に対して少なくとも80%同一であり、所望の生物学的活性を保持するアミノ酸配列を有するペプチドを含む。いくつかの実施形態において、第2の機能的な部分が、アミノ酸配列L−Xaa−Xaa−EWA−Xaa−Xaa−QCEV−Xaa−GRGCPS(配列番号24)を有するペプチドであって、Xaaが、任意のアミノ酸であるペプチドを含む。いくつかの実施形態において、第2の機能的な部分が、配列番号24に対して少なくとも80%同一であり、所望の生物学的活性を保持するアミノ酸配列を有するペプチドを含む。
いくつかの実施形態において、ベータ細胞複製を増加させるペプチドインスリン受容体アンタゴニストが、ペプチドS961(酸性のC−末端を有する配列番号16)を含む。いくつかの実施形態において、ペプチドS961が、TD26のレベルまたは活性を増加させ、好ましくは、血中グルコースレベルを著しく増加させないまたは一過性にのみ増加させる。
いくつかの態様において、ペプチドS961(もしくはその機能的な部分)またはペプチドS961をコードする核酸が、変異配列(variant sequence)を含む。変異配列は、1つ以上の配列変異(sequence variation)を含むことができる、ただし、そのような変異が、ベータ細胞複製を増加させる効果を排除しないことを条件とする。いくつかの実施形態において、配列変異が、保存的変異を含む。好ましい実施形態において、本発明のS961ペプチドをコードする核酸が、S961をコードする核酸に対して少なくとも80%同一であるヌクレオチド配列を含む。
いくつかの実施形態において、本発明のS961ペプチドが、S961ペプチドに対して少なくとも80%同一であるアミノ酸配列を含む。いくつかの態様において、前記S961ペプチドが、配列番号16に対して少なくとも80%同一であるアミノ酸配列を含む。いくつかの態様において、前記ペプチドが、配列番号18に対して少なくとも80%同一であるアミノ酸配列を含む。いくつかの実施形態において、前記ペプチドが、配列番号23に対して少なくとも80%同一であるアミノ酸配列を含む。いくつかの実施形態において、前記ペプチドが、順番に、N−末端からC−末端に、酸性のC−末端を有して、配列番号18、配列番号19、および配列番号23に対して少なくとも80%同一であるアミノ酸配列を含む。
いくつかの実施形態において、ベータ細胞複製を増加させるペプチドインスリン受容体アンタゴニストが、ペプチドS661(アミドC−末端を有する配列番号16)を含む。いくつかの実施形態において、ペプチドS661が、TD26のレベルまたは活性を増加させ、好ましくは、血中グルコースレベルを著しく増加させないまたは一過性にのみ増加させる。いくつかの態様において、ペプチドS661(もしくはその機能的な部分)またはペプチドS661をコードする核酸が、変異配列を含む、ただし、そのような変異が、ベータ細胞複製を増加させる効果を排除しないことを条件とする。いくつかの実施形態において、配列変異が、保存的変異を含む。好ましい実施形態において、本発明のS661ペプチドをコードする核酸が、S661をコードする核酸に対して少なくとも80%同一であるヌクレオチド配列を含む。
いくつかの実施形態において、本発明のS661ペプチドが、S661ペプチドに対して少なくとも80%同一であるアミノ酸配列を含む。いくつかの態様において、前記S661ペプチドが、配列番号16に対して少なくとも80%同一であるアミノ酸配列を含む。いくつかの態様において、前記ペプチドが、配列番号18に対して少なくとも80%同一であるアミノ酸配列を含む。いくつかの実施形態において、前記ペプチドが、配列番号23に対して少なくとも80%同一であるアミノ酸配列を含む。いくつかの実施形態において、前記ペプチドが、順番に、N−末端からC−末端に、アミドC−末端を有して、配列番号18、19、および23に対して少なくとも80%同一であるアミノ酸配列を含む。
いくつかの実施形態において、ベータ細胞複製を増加させるペプチドインスリン受容体アンタゴニストが、ペプチドRB537(配列番号17)を含む。いくつかの実施形態において、ペプチドRB537が、TD26のレベルまたは活性を増加させ、好ましくは、血中グルコースレベルを著しく増加させないまたは一過性にのみ増加させる。いくつかの態様において、ペプチドRB537(もしくはその機能的な部分)またはペプチドRB537をコードする核酸が、変異配列を含む、ただし、そのような変異が、ベータ細胞複製を増加させる効果を排除しないことを条件とする。いくつかの実施形態において、配列変異が、保存的変異を含む。好ましい実施形態において、本発明のRB537ペプチドをコードする核酸が、RB537をコードする核酸に対して少なくとも80%同一であるヌクレオチド配列を含む。
いくつかの実施形態において、本発明のRB537ペプチドが、RB537ペプチドに対して少なくとも80%同一であるアミノ酸配列を含む。いくつかの態様において、前記RB537ペプチドが、配列番号17に対して少なくとも80%同一であるアミノ酸配列を含む。いくつかの実施形態において、前記RB537ペプチドが、配列番号18に対して少なくとも80%同一であるアミノ酸配列を含む。いくつかの実施形態において、前記RB537ペプチドが、配列番号20に対して少なくとも80%同一であるアミノ酸配列を含む。いくつかの実施形態において、前記RB537ペプチドが、N−末端からC−末端に、配列番号18、配列番号19、および配列番号20に対して少なくとも80%同一であるアミノ酸配列を含む。
いくつかの実施形態において、ベータ細胞複製を増加させるインスリン受容体アンタゴニストが、抗体を含む。いくつかの実施形態において、ベータ細胞複製を増加させるインスリン受容体アンタゴニストが、インスリン受容体に結合する抗体を含む。いくつかの実施形態において、インスリン受容体アンタゴニスト抗体が、TD26のレベルまたは活性を増加させ、好ましくは、血中グルコースレベルを著しく増加させないまたは一過性にのみ増加させる。本明細書において使用される場合、「抗体」は、最も広い意味で使用され、完全にアセンブルされた抗体、四量体抗体、モノクローナル抗体、ポリクローナル抗体、多重特異性抗体(multispecific antibody)(たとえば二重特異性抗体)、抗原に結合することができる抗体断片(たとえばFab’、F’(ab)2、Fv、単鎖抗体、ダイアボディ)、およびそれらが所望の生物学的活性を示す限り、上記のいずれかを含む組換えペプチドを含む。「免疫グロブリン」または「四量体抗体」は、それぞれが可変領域および定常領域を含む2つの重鎖および2つの軽鎖からなる四量体糖タンパク質である。抗原結合部分は、組換えDNA技術またはインタクトな抗体の酵素的もしくは化学的切断によって生成してもよい。抗体断片または抗原結合部分は、Fab、Fab’、F(ab’)、Fv、ドメイン抗体(dAb)、相補性決定領域(CDR)断片、CDR移植抗体、単鎖抗体(scFv)、単鎖抗体断片、キメラ抗体、ダイアボディ、トリアボディ、テトラボディ(tetrabody)、ミニボディ、線状抗体;キレート組換え抗体、トリボディ(tribody)またはバイボディ(bibody)、イントラボディ、ナノボディ(nanobody)、小モジュラー免疫医薬(small modular immunopharmaceutical)(SMIP)、抗原結合ドメイン免疫グロブリン融合タンパク質、ラクダ化抗体(camelized antibody)、VHH含有抗体またはその変異体(variant)もしくは誘導体、および抗体が所望の生物学的活性を保持する限り、1、2、3、4、5、または6つのCDR配列などの、ポリペプチドに対して特異的な抗原結合性を付与するのに十分である、免疫グロブリンの少なくとも1つの部分を含有するポリペプチドを含む。「抗体変異体」は、自然抗体可変領域ドメインの可変領域において、少なくとも1つのアミノ酸置換、欠失、または挿入を含有する抗体ポリペプチド配列を指す。変異体は、未修飾抗体に対して実質的に相同であってもよい、または実質的に同一であってもよい。「キメラ抗体」は、典型的に異なる種に起源を持つ2つの異なる抗体から誘導される配列を含有する抗体を指す(たとえば、米国特許第4,816,567号明細書を参照されたい)。最も典型的には、キメラ抗体は、ヒトおよびげっ歯動物の抗体断片、一般に、ヒト定常領域およびマウス可変領域を含む。
本発明における使用に適し得るインスリン受容体アンタゴニストの例は、いくつかの実施形態において、所望の生物学的活性を示す、文献(たとえばRothら、J Biol Chem.1983 Oct 25;258(20):12094−7;Morganら、Proc Natl Acad Sci U S A.1986 Jan;83(2):328−32;Taylorら、Biochem J.1987 2月15日;242(1):123−9;Nagyら、Endocrinology.1990 1月;126(1):45−52;およびFujitaら、Acta Diabetol.2002 12月;39(4):221−7参照)において報告される抗インスリン受容体抗体を含み得る。いくつかの実施形態において、抗インスリン受容体抗体が、TD26のレベルまたは活性を増加させ得、好ましくは、血中グルコースレベルを著しく増加させないまたは一過性にのみ増加させる。
いくつかの実施形態において、本発明が、本発明の抗体およびペプチドをコードするポリヌクレオチドを企図する。本発明はまた、そのようなポリヌクレオチドを含むベクター、そのようなポリヌクレオチドまたはベクターを含む宿主細胞、ならびに本発明の抗体およびポリペプチドを生成する方法であって、適した条件下で培養媒体にそのような宿主細胞を成長させるステップおよび必要に応じて、宿主細胞または培養培地から、コードされた抗体またはポリペプチドを単離するステップ、必要に応じて、その後、抗体またはポリペプチドをさらに精製するステップを含む方法をも企図する。抗体単離および精製方法は、当業者のレベルの範囲内に十分にある。
ある実施形態において、ベータ細胞複製を増加させることができるインスリン受容体アンタゴニストが、たとえば、低分子量有機分子などの化合物を含む。いくつかの実施形態において、化合物が、TD26のレベルまたは活性を増加させる。
用語「増加した」、「増加させる」、「増強する」、または「活性化する」は、すべて、一般に、有意な量の増加を意味するために本明細書において使用する。本発明のこのおよび他の態様のいくつかの実施形態において、TD26タンパク質のレベルまたは活性が、対照に比べて、少なくとも5%、少なくとも10%、少なくとも20%、少なくとも30%、少なくとも40%、少なくとも50%、少なくとも60%、少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも90%、少なくとも1倍、少なくとも1.1倍、少なくとも1.5倍、少なくとも2倍、少なくとも3倍、少なくとも4倍、少なくとも5倍、またはそれより多く増加する。本発明のこのおよび他の態様のいくつかの実施形態において、タンパク質活性の活性化因子が、500nM未満のもしくはそれに等しい、250nM未満のもしくはそれに等しい、100nM未満のもしくはそれに等しい、50nM未満のもしくはそれに等しい、10nM未満のもしくはそれに等しい、1nM未満のもしくはそれに等しい、0.1nM未満のもしくはそれに等しい、0.01nM未満のもしくはそれに等しい、または0.001nM未満のもしくはそれに等しいEC50を有する。タンパク質活性は、当業者によく知られている手段によって測定することができ、状況に依存して、異なる方法またはアッセイによって測定されてもよい。
他の態様において、望ましい化合物または作用物質が、TD26のレベルまたは活性(たとえば、発現および/または分泌を減少させることによって)を減少させる。TD26の発現および/または分泌を減少させることは、たとえば、インスリノーマなどの、TD26レベルまたは活性の増加によって悪化し得る、過度のインスリンレベルによって特徴付けられる障害を処置するのに望ましくてもよい。
用語「減少させる」、「低下した」「低下」、「減少」、または「阻害する」は、すべて、一般に、有意な量の減少を意味するために本明細書において使用される。本発明のこのおよび他の態様のいくつかの実施形態において、遺伝子によってコードされるタンパク質のレベルまたは活性が、対照に比べて、少なくとも5%、少なくとも10%、少なくとも20%、少なくとも30%、少なくとも40%、少なくとも50%、少なくとも60%、少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも98%、または100%(たとえば、活性の完全な損失)、阻害されるまたは下がる。本発明のこのおよび他の態様のいくつかの実施形態において、阻害剤が、500nM未満のもしくはそれに等しい、250nM未満のもしくはそれに等しい、100nM未満のもしくはそれに等しい、50nM未満のもしくはそれに等しい、10nM未満のもしくはそれに等しい、1nM未満のもしくはそれに等しい、0.1nM未満のもしくはそれに等しい、0.01nM未満のもしくはそれに等しい、または0.001nM未満のもしくはそれに等しいIC50を有する。TD26レベルまたは活性を減少させる化合物は、たとえば、抗TD26抗体、TD26を標的にするアンチセンス分子、およびTD26を標的にするsiRNA分子を含む。
本発明における使用に適したTD26タンパク質およびポリペプチドは、たとえば、ヒトTD26タンパク質およびポリペプチドを含む。ヒトTD26タンパク質配列は、受入番号NP_061157.3としてGENBANK(商標)に寄託されている。ヒトTD26タンパク質のアミノ酸配列は、
(配列番号1;予測されるシグナル配列に下線を引く)である。
したがって、いくつかの実施形態において、本明細書において記載される方法が、配列番号1のポリペプチドまたはその断片、たとえば機能的な部分(またはポリペプチドもしくは断片をコードする核酸)と細胞もしくは培養培地を接触させるステップまたはそれを被験体に投与するステップを含む。本明細書において使用される場合、TD26の機能的な部分または断片は、たとえば、哺乳動物に対する投与に際してまたは試験動物において、ベータ細胞複製を増加させるものである。適した断片は、たとえば、天然のシグナル配列を欠く配列番号1のポリペプチドおよびコイルドコイルドメイン(CCD)を含む配列番号1のポリペプチド部分を含む。
ある実施態様において、インビボにおいて、TD26のレベルもしくは活性を増加させるおよび/またはベータ細胞複製を増加させるのに有用なTD26ポリペプチドまたはタンパク質の機能的な部分が、1つ以上のドメイン(たとえば配列番号1に関して)を欠く。
いくつかの実施形態において、TD26の機能的な部分が、LPLドメインを欠く。いくつかの実施形態において、TD26の機能的な部分が、1つ以上のCCDを欠く(たとえば、第1および/または第2のCCDを欠く)。ある態様において、ポリペプチドが、ドメイン全体を欠いていてもよく、他の態様において、ポリペプチドが、インタクトな(完全な)ドメインを欠いていてもよい(すなわち、ドメインの部分を含有してもよい)。ある態様において、ポリペプチドが、機能的なドメイン(たとえば、機能的なLPLドメインまたは機能的なCCD)を欠いていてもよい。
その代わりに、インビボにおいて、TD26のレベルもしくは活性および/またはベータ細胞複製を増加させるのに有用なTD26ポリペプチドまたはタンパク質の機能的な部分が、TD26タンパク質の1つ以上のドメイン(たとえばインタクトなドメインまたは機能的なドメイン)を含む。いくつかの実施形態において、TD26の機能的な部分が、LPLドメインを含む。いくつかの実施形態において、TD26の機能的な部分が、1つ以上のCCD(たとえば、第1のCCDおよび/または第2のCCD)を含む。ある実施形態において、TD26の機能的な部分が、TD26の第1および第2のCCDの間に、いくつかまたはすべてのアミノ酸配列(「介在配列」または”IVS”)を含む。
ある実施形態において、TD26の機能的な部分が、TD26の天然のシグナル配列とTD26の完全なアミノ酸配列もしくはヌクレオチド配列とを含まない、あるいは該機能的な部分が、そのシグナルペプチドを欠くTD26の完全なアミノ酸配列と、そのシグナルペプチドを欠くTD26の完全なアミノ酸配列をコードする核酸とを含まない。多くの分泌タンパク質において、シグナル配列は、切断され、最終タンパク質のポリペプチド配列の一部とならないことが理解される。
一実施形態において、インビボにおいて、ベータ細胞複製を増加させるのに有用なTD26ポリペプチドまたはタンパク質の機能的な部分が、配列番号1のポリペプチドのアミノ酸22〜76のペプチドを含む。いくつかの実施形態において、TD26ポリペプチドまたはタンパク質の機能的な部分が、1つ以上の保存的アミノ酸置換を含む、配列番号1のポリペプチドのアミノ酸22〜76のペプチドを含む、ただし、ペプチドが、ベータ細胞複製を増加させる能力を保持することを条件とする。
一実施形態において、インビボにおいて、ベータ細胞複製を増加させるのに有用なTD26ポリペプチドまたはタンパク質の機能的な部分が、LPLドメインを含むが、CCD1、IVS、およびCCD2を欠く。一実施形態において、インビボにおいて、ベータ細胞複製を増加させるのに有用なTD26ポリペプチドまたはタンパク質の機能的な部分が、予測されるLPLドメインを含むが、予測されるCCD1、予測されるIVS、および予測されるCCD2を欠く。
一実施形態において、インビボにおいて、ベータ細胞複製を増加させるのに有用なTD26ポリペプチドまたはタンパク質の機能的な部分が、配列番号1のポリペプチドのアミノ酸48〜76のペプチドを含む。いくつかの実施形態において、TD26ポリペプチドまたはタンパク質の機能的な部分が、1つ以上の保存的アミノ酸置換を含む、配列番号1のポリペプチドのアミノ酸48〜76のペプチドを含む、ただし、ペプチドが、ベータ細胞複製を増加させる能力を保持することを条件とする。
一実施形態において、インビボにおいて、ベータ細胞複製を増加させるのに有用なTD26ポリペプチドまたはタンパク質の機能的な部分が、インタクトなLPLドメインならびにCCD1、IVS、およびCCD2を欠く。一実施形態において、インビボにおいて、ベータ細胞複製を増加させるのに有用なTD26ポリペプチドまたはタンパク質の機能的な部分が、インタクトなLPLドメイン、CCD1、IVS、およびCCD2を欠く配列番号1のアミノ酸を含む。一実施形態において、インビボにおいて、ベータ細胞複製を増加させるのに有用なTD26ポリペプチドまたはタンパク質の機能的な部分が、インタクトな予測されるLPLドメインならびに予測されるCCD1、予測されるIVS、および予測されるCCD2を欠く。
一実施形態において、インビボにおいて、ベータ細胞複製を増加させるのに有用なTD26ポリペプチドまたはタンパク質の機能的な部分が、配列番号1のポリペプチドのアミノ酸77〜135のペプチドを含む。いくつかの実施形態において、TD26ポリペプチドまたはタンパク質の機能的な部分が、1つ以上の保存的アミノ酸置換を含む、配列番号1のポリペプチドのアミノ酸77〜135のペプチドを含む、ただし、ペプチドが、ベータ細胞複製を増加させる能力を保持することを条件とする。
一実施形態において、インビボにおいて、ベータ細胞複製を増加させるのに有用なTD26ポリペプチドまたはタンパク質の機能的な部分が、CCD1を含むが、CCD2、IVS、およびLPLドメインを欠く。一実施形態において、インビボにおいて、ベータ細胞複製を増加させるのに有用なTD26ポリペプチドまたはタンパク質の機能的な部分が、予測されるCCD1を含むが、予測されるCCD2、予測されるIVS、および予測されるLPLドメインを欠く。
当業者は、配列番号1に関して上記に記載されるTD26の機能的な部分の記載が、説明的なものにすぎないことを理解する。たとえば、そのような記載は、同様に、配列番号2〜4に適用される。
ある実施形態において、配列番号1の機能的なポリペプチドが、たとえば、ヒト成長ホルモンシグナルペプチドなどのポリペプチドの分泌を指示することができる配列とシグナル配列で置き換えられるタンパク質配列を含む。他の実施形態において、本発明における使用に適したポリペプチドおよびタンパク質が、配列番号2、配列番号3、および配列番号4のポリペプチドならびにその機能的断片を含む。他の適したポリペプチドおよびタンパク質は、ヒトTD26のアミノ酸配列と比較することによって同定して、ヒトTD26と有意な配列同一性または相同性を共有するポリペプチドおよびタンパク質を同定することができる。同一性または相同性は、全タンパク質もしくはポリペプチドにわたって存在し得る、またはタンパク質もしくはポリペプチドの特定のドメインにわたってのみまたは主としてタンパク質もしくはポリペプチドの特定のドメインにわたって(たとえば、CCDドメインもしくは他の機能的なドメインにわたって)存在し得る。そのような配列比較を行うためのコンピュータ化アルゴリズムは、当技術分野において知られており、例示的な方法は、本明細書において記載される研究において使用されている。たとえば、アミノ酸配列(および核酸配列)相同性についてのコンピュータアルゴリズム分析は、たとえばBLAST、DOMAIN、BEAUTY(BLAST Enhanced Alignment Utility)、GENPEPT、およびTREMBLパッケージなどの、任意の数の入手可能なソフトウェアパッケージの利用を含んでいてもよい。
有用な核酸分子およびそれらのコードポリペプチドは、それぞれの遺伝子の核酸(たとえば遺伝子、プレ(pre)−mRNA、mRNA)またはタンパク質のすべての形態、(核酸またはタンパク質に対して適用可能な場合)(1)本明細書において記載されるポリペプチドに対して、好ましくは、少なくとも約20、25、30、35、40、45、50、75、またはそれより多くのアミノ酸の領域にわたって、約80%よりも高いアミノ酸配列同一性または約85%よりも高い、約90%よりも高い、約91%よりも高い、約92%よりも高い、約93%よりも高い、約94%よりも高い、約95%よりも高い、約96%よりも高い、約97%よりも高い、約98%よりも高い、もしくは約99%よりも高い、またはそれより高いアミノ酸配列同一性を有するアミノ酸配列を有する;(2)参照アミノ酸配列、その免疫原性断片、およびその保存的修飾変異体を含む免疫原に対して得られる抗体、たとえばポリクローナル抗体に特異的に結合する;(3)参照アミノ酸配列およびその保存的修飾変異体をコードする核酸に対してストリンジェントハイブリダイゼーション条件下で特異的にハイブリダイズする;(4)本明細書において記載される参照ヌクレオチド配列に対して、好ましくは、少なくとも約20、25、30、35、40、45、50、75、100、200、またそれより多くのヌクレオチドの領域にわたって、約80%よりも高い、好ましくは、約85%よりも高い、90%よりも高い、95%よりも高い、96%よりも高い、97%よりも高い、98%よりも高い、99%よりも高い、またはそれより高いヌクレオチド配列同一性を有する核酸配列を有する、それらの多型変異体、対立遺伝子、変異体(mutant)、および種間相同体を指す。いくつかの実施形態において、参照ヌクレオチド配列が、シグナル配列をコードする部分を欠く。
いくつかの態様において、TD26核酸(すなわちTD26ポリペプチドまたはその機能的な部分をコードする核酸)またはTD26タンパク質配列が、変異配列を含む。変異配列は、1つ以上の天然に存在する配列変異を含むことができる。天然に存在する配列変異の非限定的な例は、下記の表1において同定される、1つ以上の一塩基多型またはアミノ酸変異を含む。したがって、本発明のTD26配列は、天然に存在する(および天然に存在しない)変異を含むことができる、ただし、そのような変異が、TD26配列のベータ細胞増殖効果を排除しないことを条件とする。いくつかの実施形態において、配列変異が、保存的変異を含む。好ましい実施形態において、本発明のTD26タンパク質をコードする核酸が、TD26核酸に対して少なくとも80%同一であるヌクレオチド配列を含む。いくつかの態様において、前記核酸が、配列番号14に対して少なくとも80%同一であるヌクレオチド配列を含む。いくつかの態様において、前記核酸が、配列番号15に対して少なくとも80%同一であるヌクレオチド配列を含む。いくつかの態様において、前記核酸が、1つ以上の天然に存在する一塩基多型を含む。
いくつかの実施形態において、本発明のTD26タンパク質が、TD26タンパク質に対して少なくとも80%同一であるアミノ酸配列を含む。いくつかの実施形態において、本発明のTD26タンパク質が、TD26タンパク質の分泌部分(すなわちシグナル配列以外の部分)に対して少なくとも80%同一であるアミノ酸配列を含む。いくつかの態様において、前記タンパク質が、配列番号1に対して少なくとも80%同一であるアミノ酸配列を含む。いくつかの態様において、前記タンパク質が、配列番号2に対して少なくとも80%同一であるアミノ酸配列を含む。いくつかの態様において、前記タンパク質が、配列番号3に対して少なくとも80%同一であるアミノ酸配列を含む。いくつかの態様において、前記タンパク質が、配列番号4に対して少なくとも80%同一であるアミノ酸配列を含む。いくつかの態様において、前記タンパク質配列が、1つ以上の天然に存在するアミノ酸変異を含む。
核酸またはポリペプチド配列は、典型的に、霊長動物、たとえばヒト;げっ歯動物、たとえばラット、マウス、ハムスタ;ウシ、ブタ、ウマ、ヒツジ、または任意の哺乳動物を含むが、これらに限定されない哺乳動物由来のものとする。これらの参照される核酸またはタンパク質の切断型形態は、その定義において含まれる。
用語「ポリペプチド」は、一実施形態において、タンパク質を、他の実施形態において、タンパク質断片(複数可)を、または他の実施形態において、一連のアミノ酸を指す。一実施形態において、「ペプチド」または「ポリペプチド」に対する参照が、天然のペプチド(分解産物、合成的に合成されたペプチド、または組換えペプチドのいずれか)ならびにたとえば、身体中にありながらもペプチドをより安定にするまたは細胞へとより貫通することができるようにする改変を有し得る、ペプチドアナログであるペプトイドおよびセミペプトイド(semipeptoid)などの、ペプチド模倣物(典型的に、合成的に合成されたペプチド)を含むことを意味する。そのような改変は、N−末端改変、C−末端改変、またはペプチド結合改変を含むが、これらに限定されず、主鎖改変および残基改変を含むが、これらに限定されない。ペプチド模倣化合物を調製するための方法は、当技術分野において知られており、たとえば、Quantitative Drug Design、C.A.Ramsden Gd.、17.2章、F.Choplin Pergamon Press(1992)において明示される。
本明細書において記載される他の実施形態において、本発明の方法が、TD26タンパク質およびポリペプチドをコードするまたはその機能的断片をコードする1つ以上の核酸分子の投与を含む。ヒトTD26ポリペプチドをコードする核酸分子は、NCBI参照配列NM_018687.6の下で寄託されており、下記に示される。
マウスEG624219ポリペプチドをコードする核酸分子は、NCBI参照配列NM_001080940.1の下で寄託されており、下記に示される。
遺伝子コードの縮重のために、等価なポリペプチドをコードする他のヌクレオチド配列は、同定するまたは合成することができ、これらのヌクレオチド配列は、本発明の範囲内にあることが理解される。さらに、当業者は、TD26ポリペプチドの望ましい部分をコードする、ヌクレオチド配列の部分を容易に決定することができる。たとえば、当業者は、対応するTD26ポリペプチドのCCDドメインをコードする配列番号14の部分を同定することができる。
細胞への外因性DNAの投与および取込み(すなわち、遺伝子形質導入またはトランスフェクション)を含む、本明細書において記載される方法において、共通して使用される遺伝子導入方法は、当業者に知られている。核酸は、裸のDNAの形態とすることができるまたは核酸は、細胞に核酸を送達するために利用されるベクター、たとえばレトロウイルスベクター、アデノウイルスベクター、アデノ随伴ウイルス(AAV)ベクター、レンチウイルスベクター、シュードタイプレトロウイルスベクターにおけるものとすることができる。ベクターは、アデノウイルスのベクター(Quantum Biotechnologies,Inc.(Laval、Quebec、Canada)などの、市販の調製物とすることができる。本明細書において記載されるように、本発明はまた、核酸作用物質を含むベクターをも提供し、そのどちらも、薬学的に許容され得るキャリヤにおけるものとすることができる。そのような核酸およびベクターは、本発明の方法に従って被験体を処置するための遺伝子療法プロトコールにおいて使用することができる。
その代わりに、本発明の核酸は、リポソームで、細胞に投与することができる。1つの例として、送達は、LIPOFECTIN、LIPOFECTAMINE(GIBCO−BRL,Inc.、Gaithersburg、Md.)、SUPERFECT(Qiagen,Inc.Hilden、Germany)、およびTRANSFECTAM(Promega Biotec,Inc.、Madison、Wis.)などの市販のリポソーム調製物、ならびに当技術分野において標準的な手順に従って開発された他のリポソームを介することができる。さらに、本発明の核酸またはベクターは、これについての技術がGenetronics,Inc.(San Diego、Calif.)から入手可能であるエレクトロポレーションによって、ならびにSONOPORATION機(ImaRx Pharmaceutical Corp.、Tucson、Ariz.)の手段によってインビボにおいて送達することができる。細胞は、外因性核酸を取込み、かつ発現することができる任意の細胞とすることができ、該細胞は、インビボにおいてまたはエクスビボにおいて(たとえば培養媒体に)存在してもよい。
エクスビボの方法が用いられる場合、細胞または組織は、当技術分野においてよく知られている標準的なプロトコールに従って、摘出し、身体の外部で維持することができる。本発明の核酸は、たとえばウイルス媒介性の遺伝子送達、リン酸カルシウム媒介性の遺伝子送達、エレクトロポレーション、マイクロインジェクション、またはプロテオリポソームなどの、任意の遺伝子導入メカニズムを介して細胞へと導入することができる。その後、形質導入された細胞は、注入することができる(たとえば薬学的に許容され得るキャリヤ中で)、または細胞もしくは組織型についての標準的な方法によって被験体に移植し戻すことができる。標準的な方法は、被験体への様々な細胞の移植または注入について公知である。
エクスビボの療法については、ベクターは、患者から採取され、その同じ患者に自家移植して戻すためにクローン増殖させた幹細胞に導入することができる。トランスフェクションによるおよびリポソーム注射による送達は、当技術分野においてよく知られている方法を使用して実現されてもよい。
ある実施形態において、本発明のTD26ポリペプチドをコードする核酸が、インビトロにおける転写によって生成する合成改変mRNAを含む。たとえば、そのようなmRNAは、たとえば、5’から3’に、5’グアニンキャップ、翻訳開始のための強力なKozak配列を含有する5’非翻訳領域(UTR)、およびポリAテイルにより終結するアルファ−グロビン3’非翻訳領域(UTR)を含むことができる。インビボにおけるmRNAの続く翻訳のための哺乳動物細胞の中へのそのような合成改変mRNAのサイトゾル送達は、エレクトロポレーションによってまたはエンドサイトーシスによる取込みを増強するために、改変mRNAと、カチオンビヒクルとで複合体を形成させることによって達成することができる(Schlaegerら、Cell Stem Cell.7(5):618−630(2010))。
核酸またはベクターの投与のモードは、処置されている疾患および標的にされている組織に従って、予測可能に変更することができる。核酸またはベクターは、静脈内投与が典型的に好ましいが、経口で、非経口で(たとえば静脈内に)、筋肉内注射によって、腹腔内注射によって、経皮的に、体外で、または局所的に、などによって投与されてもよい。必要とされる核酸またはベクターの厳密な量は、被験体の種、年齢、体重、および全身状態、処置されている障害の重症度、使用される特定の核酸もしくはベクター、または投与のそのモード、などに依存して被験体ごとに変更される。
本発明の核酸またはベクターの非経口投与は、使用される場合、一般に、注射によって特徴付けられる。注射剤は、液体の液剤もしくは懸濁剤のいずれか、注射前に液体状態である液剤もしくは懸濁剤に適している固体形態としてまたはエマルションとして、従来の形態で調製することができる。非経口投与のためのより最近修正されたアプローチは、一定の投薬量が維持されるように、緩慢放出性(slow release)または徐放性システムの使用を含む。
他の実施形態において、ベータ細胞複製を増加させる方法が、1つ以上のインスリン受容体アンタゴニストの投与によって達成することができる。本発明は、たとえば、インスリンがインスリン受容体と相互作用する能力に干渉することによっておよびインスリンの生物学的効果を中和することによって、ベータ細胞複製を増加させるインスリン受容体アンタゴニストの使用を企図する。本発明はまた、インスリンがインスリン受容体に結合する能力に干渉することができるインスリン受容体アンタゴニストおよびインスリンの生物学的効果を中和することができる任意の作用物質の使用をも企図する。いくつかの実施形態において、インスリン受容体アンタゴニストが、TD26のレベルまたは活性を増加させることができ、好ましくは、血中グルコースレベルを著しく増加させないまたは一過性にのみ増加させる。インスリン受容体アンタゴニストは、S661、S961、またはRB537などのペプチドアンタゴニストを含む。S661、S961、およびRB537は、インスリン受容体に結合するが、インスリンがもたらすシグナルを伝達しない、インスリンのペプチドミメティック(peptide mimetic)である(たとえば、その全体が参照によって本明細書において組み込まれるWO2007039606を参照されたい)。
S661およびS961は、アミノ酸配列
を共有する43アミノ酸ペプチドである。S661のC−末端は、アミドであるのに対して、S961のC−末端は、酸である。RB537は、アミノ酸配列:
を有する。ある実施形態において、RB537の機能的な部分が、アミノ酸配列WLDQEWAWVQCEVYGRGCPS(配列番号20)を有する、親和性を最適化した第2のペプチドに、6アミノ酸配列GGSGGS(配列番号19)を介して連結した、アミノ酸配列GSLDESFYDWFERQLG(配列番号18)を有する少なくとも1つの、親和性を最適化した第1のペプチドを含む。そのような実施形態において、RB537の機能的な部分が、N−末端の、第1のペプチドが側面に位置する(flanking)エピトープタグ(たとえばFLAG(DYKDDDDK)(配列番号21))、およびC−末端の、第2のペプチドが側面に位置するエピトープE−Tag(GAPVPYPDPLEPR)(配列番号22)をさらに含むことができる。
以前の報告は、肥満のラットに対するペプチドインスリン受容体アンタゴニストS661の投与に際して、血中グルコースレベルにおける著しい増加が観察されたことを実証した(Schaefferら、Biochem Biophys Res Commun.376(2):380−383(2008))。対照的に、本明細書において記載される研究は、低用量で、S961が、哺乳動物において血中グルコースレベルを増加させないことを実証する。しかしながら、S961の用量を増加させると、血中グルコースレベルは、増加し、動物は、高血糖症になる(図11)。本明細書において記載される研究は、低用量のペプチドS961で、TD26発現が誘導され(図2Bを参照されたい)、ベータ細胞複製が増加する(図1Cおよび1Dを参照されたい)ことを示す。本明細書において使用される場合、低用量のS961は、典型的に、1μMol/Kg/週未満、好ましくは、0.125μMol/Kg/週〜0.5μMol/Kg/週である。しかしながら、用量の増加が、特に抗高血糖症作用物質と共に利用される場合に、同様に有用であり得ることが、理解される。
さらに、本明細書において記載される研究は、ペプチドS661の投与に際して、ベータ細胞複製が、正常な個体(図12および13を参照されたい)においてならびにヒト2型糖尿病のモデル(図14Aを参照されたい)において増加することを示す。本明細書において記載される研究はまた、ペプチドS661の投与に際して、島面積が、総膵臓面積に関して増加することをも示す(図14C)。
インスリン受容体アンタゴニストは、単独療法または他の薬学的作用物質(pharmaceutical agent)との併用療法として投与されてもよい。たとえば、それらは、糖尿病および/または肥満および/またはメタボリックシンドロームの処置または予防に適した他の薬学的作用物質と一緒に投与されてもよい。いくつかの実施形態において、併用療法は、インスリン受容体アンタゴニストおよびさらなる作用物質の共投与を含む。本明細書において使用される場合、用語「共投与」は、被験体への2つ以上の生物活性物質の投与を指す。共投与は、同時または逐次とすることができる。2つ以上の生物活性物質は、単一の組成物または個別の組成物の一部とすることができる。いくつかの実施形態において、本発明の併用療法が、1つ以上の血中グルコース降下剤またはベータ細胞に対して有益な作用物質との、インスリン受容体アンタゴニストの共投与を含む。これらの作用物質は、メトホルミンもしくは他のビグアナイド、DPP4阻害剤、スルホニル尿素もしくはメグリチニド(Metiglitinides)、SGLT2阻害剤、グルコキナーゼ活性化因子、チアゾリジンジオン、PPARデルタアゴニスト、非活性化PPARガンマモデュレータ、Glp−1アナログ、GIPアナログ、Glp−1受容体アゴニスト、混合Glp−1/GIP受容体アゴニスト、FGF21、アゴニストFGFRモノクローナル抗体、オキシントモジュリンアナログ、IAPPアナログ、レプチンもしくはレプチンアナログ、アディポネクチンもしくはアディポネクチンアナログ、インスリンもしくはインスリンアナログ、プロトンポンプ阻害剤もしくはガストリン受容体アゴニスト、Regファミリータンパク質/Regファミリータンパク質由来ペプチド、またはアルファ−グルコシダーゼ阻害剤を含むが、これらに限定されない。さらに、それらは、免疫抑制性のまたは免疫調節性の活性を有する薬学的作用物質、たとえば抗体、ポリペプチド、および/またはペプチド性もしくは非ペプチド性低分子量物質と一緒に投与されてもよい。
TD26レベルまたは活性を減少させる化合物は、たとえば、TD26抗体もしくはその断片またはTD26ポリペプチドをコードする核酸に対して相補的な核酸(たとえばアンチセンスオリゴヌクレオチド、リボザイム、またはsiRNA)を含む。適した抗体の生成は、当技術分野においてよく知られており、たとえば、HarlowおよびLane、Antibodies:A Laboratory Manual、Cold Spring Harbor Laboratory、New York、1988において記載されるような方法を含んでいてもよい。
「siRNA」は、標的mRNAの翻訳を妨げる二本鎖RNA分子である。DNAが鋳型であり、それからsiRNAが転写される技術を含む、細胞にsiRNAを導入する標準的な技術が、使用される。siRNAは、センスTD26核酸配列、アンチセンスTD26核酸配列、またはその両方を含む。必要に応じて、siRNAは、単一の転写物が、標的遺伝子、たとえばヘアピン由来のセンス配列および相補的なアンチセンス配列の両方を有するように構築される。
標的細胞におけるTD26転写物に対するsiRNAの結合は、細胞によるTD26産生の低下をもたらす。オリゴヌクレオチドの長さは、典型的に、少なくとも約10ヌクレオチドであり、天然に存在するTD26転写物と同じくらいの長さであってもよい。好ましくは、オリゴヌクレオチドは、長さが19〜25ヌクレオチドである。最も好ましくは、オリゴヌクレオチドは、長さが75、50、および25ヌクレオチド未満である。
記載される方法における使用のための、本明細書において記載される作用物質(本明細書において「活性化合物」とも呼ばれる)は、投与に適した薬学的組成物に組み込むことができる。そのような組成物は、典型的に、作用物質および薬学的に許容され得るキャリヤを含む。本明細書において使用される場合、「薬学的に許容され得るキャリヤ」は、医薬投与と適合性の任意のおよびすべての溶媒、分散媒、コーティング、抗菌剤および抗真菌剤、ならびに等張剤および吸収遅延剤などを含むように意図される。適したキャリヤは、参照によって本明細書において組み込まれる、当分野における標準的な参考書であるRemington’s Pharmaceutical Sciencesの最新版において記載される。そのようなキャリヤまたは希釈剤の好ましい例は、水、食塩水、フィンガー溶液、デキストロース溶液、および5%ヒト血清アルブミンを含むが、これらに限定されない。リポソームおよび不揮発性油などの非水性ビヒクルもまた、使用することができる。薬学的に活性な物質のためのそのような媒体および作用物質の使用は、当技術分野においてよく知られている。任意の従来の媒体または作用物質が活性化合物と不適合性である場合を除いて、組成物におけるその使用が、企図される。補足の活性化合物もまた、組成物に組み込むことができる。
TD26核酸およびポリペプチドならびにそのエフェクタ/モデュレータは、単独療法としてまたは他の薬学的作用物質との併用療法として投与されてもよい。たとえば、それらは、糖尿病および/または肥満および/またはメタボリックシンドロームの処置または予防に適した他の薬学的作用物質と一緒に投与されてもよい。いくつかの実施形態において、併用療法が、TD26およびさらなる作用物質の共投与を含む。本明細書において使用される場合、用語「共投与」は、被験体への2つ以上の生物活性物質の投与を指す。共投与は、同時または逐次とすることができる。2つ以上の生物活性物質は、単一の組成物または個別の組成物の一部とすることができる。いくつかの実施形態において、本発明の併用療法が、1つ以上の血中グルコース降下剤またはベータ細胞に対して有益な作用物質との、TD26ポリペプチドの共投与を含む。これらの作用物質は、メトホルミンもしくは他のビグアナイド、DPP4阻害剤、スルホニル尿素もしくはメグリチニド、SGLT2阻害剤、グルコキナーゼ活性化因子、チアゾリジンジオン、PPARデルタアゴニスト、非活性化PPARガンマモデュレータ、Glp−1アナログ、GIPアナログ、Glp−1受容体アゴニスト、混合Glp−1/GIP受容体アゴニスト、FGF21、アゴニストFGFRモノクローナル抗体、オキシントモジュリンアナログ、IAPPアナログ、レプチンもしくはレプチンアナログ、アディポネクチンもしくはアディポネクチンアナログ、インスリンもしくはインスリンアナログ、プロトンポンプ阻害剤もしくはガストリン受容体アゴニスト、Regファミリータンパク質/Regファミリータンパク質由来ペプチド、またはアルファ−グルコシダーゼ阻害剤を含むが、これらに限定されない。さらに、それらは、免疫抑制性の活性を有する薬学的作用物質、たとえば抗体、ポリペプチド、および/またはペプチド性もしくは非ペプチド性低分子量物質と一緒に投与されてもよい。
本発明の薬学的組成物は、投与のその意図される経路と適合性となるように製剤化される。投与の経路の例は、非経口、たとえば静脈内、皮内、皮下、経口(たとえば吸入)、経皮(局所)、経粘膜、および直腸投与を含む。非経口、皮内、または皮下適用のために使用される液剤または懸濁剤は、以下の構成成分を含むことができる:注射用水、食塩溶液、不揮発性油、ポリエチレングリコール、グリセリン、プロピレングリコール、または他の合成溶媒などの滅菌希釈剤;ベンジルアルコールまたはメチルパラベンなどの抗菌剤;アスコルビン酸または亜硫酸水素ナトリウムなどの酸化防止剤;エチレンジアミン四酢酸などのキレート剤;アセテート、シトレート、またはホスフェートなどのバッファー、および塩化ナトリウムまたはデキストロースなどの張性の調節のための作用物質。pHは、塩酸または水酸化ナトリウムなどの、酸または塩基により調節することができる。非経口調製物は、ガラスまたはプラスチックから作製されるアンプル、使い捨ての注射器、または複数用量のバイアルに封入することができる。
注射用の使用に適した薬学的組成物は、滅菌注射用溶液または分散液の即時調製のための滅菌水溶液(水溶性である場合)または分散液および滅菌粉末を含む。静脈内投与については、適したキャリヤは、生理的食塩水、静菌性の水、Cremophor EL(商標)(BASF、Parsippany、N.J)、またはリン酸緩衝食塩水(PBS)を含む。すべての場合において、組成物は、滅菌であるべきであり、容易な注射性(syringeability)が存在する程度まで液体であるべきである。それは、製造および保存の条件下で安定であるべきであり、細菌および真菌などの微生物の混入作用に対して保護されるべきである。キャリヤは、たとえば水、エタノール、ポリオール(たとえばグリセロール、プロピレングリコール、および液体ポリエチレングリコールなど)、ならびにその適した混合物を含有する溶媒または分散媒とすることができる。適切な流動性は、たとえば、レシチンなどのコーティングの使用によって、分散液の場合には、必要とされる粒径の維持によって、および界面活性剤の使用によって、維持することができる。微生物の作用の防止は、様々な抗菌剤および抗真菌剤、たとえばパラベン、クロロブタノール、フェノール、アスコルビン酸、およびチメロサールなどによって実現することができる。多くの場合において、組成物において、等張剤、たとえば糖またはマンニトール(manitol)、ソルビトールなどの多価アルコール、および塩化ナトリウムを含むことは好ましい。注射用の組成物の長期間の吸収は、吸収を遅延させる作用物質、たとえばモノステアリン酸アルミニウムおよびゼラチンを組成物に含むことによって、もたらすことができる。
滅菌注射用溶液は、必要に応じて、上記に列挙される成分のうちの1つまたはその組み合わせと共に、適切な溶媒に、必要とされる量で、活性化合物を組み込み、その後、ろ過滅菌(filtered sterilization)することによって、調製することができる。一般に、分散液は、塩基性分散媒および上記に列挙されるものからの必要とされる他の成分を含有する滅菌ビヒクルに、活性化合物を組み込むことによって調製する。滅菌注射用溶液の調製のための滅菌粉末の場合には、調製の方法は、活性成分および任意のさらなる所望の成分の、あらかじめ滅菌ろ過したその溶液からの粉末を生成する真空乾燥および凍結乾燥である。
経口組成物は、一般に、不活性希釈剤または食用のキャリヤを含む。それらは、ゼラチンカプセルに封入することができるまたは錠剤へと圧縮することができる。経口治療投与の目的のために、活性化合物は、賦形剤と共に組み込み、錠剤、トローチ、またはカプセルの形態で使用することができる。経口組成物はまた、口腔洗浄薬としての使用のために、流体キャリヤを使用して調製することができ、液体キャリヤ中の化合物は、経口的に適用し、シューという音をたて(swish)、吐き出すまたはえん下する。薬学的に適合性の結合剤および/または補助材料は、組成物の一部として含むことができる。錠剤、丸剤、カプセル、およびトローチなどは、類似する性質の以下の成分または化合物のいずれかを含有することができる:微晶質セルロース、トラガカントゴム、もしくはゼラチンなどのバインダー;デンプンもしくはラクトースなどの賦形剤、アルギン酸、Primogel、もしくはコーンスターチなどの崩壊剤;ステアリン酸マグネシウムもしくはSterotesなどの滑沢剤;コロイド状二酸化ケイ素などの滑剤;スクロースもしくはサッカリンなどの甘味剤;またはペパーミント、サリチル酸メチル、もしくはオレンジ香味などの香味料。
吸入による投与については、化合物は、適した噴射剤、たとえば二酸化炭素などのガスを含有する加圧容器もしくはディスペンサまたはネブライザからのエアロゾル噴霧剤の形態で送達される。
全身投与はまた、経粘膜または経皮手段によるものとすることができる。経粘膜または経皮投与については、透過する障壁に適切な浸透剤は、製剤に使用される。そのような浸透剤は、当技術分野において一般に知られており、たとえば、経粘膜投与のために、洗浄剤、胆汁酸塩、およびフシジン酸誘導体を含む。経粘膜投与は、鼻噴霧剤または坐剤の使用を通して達成することができる。経皮投与については、活性化合物は、当技術分野において一般に知られている軟膏剤(ointment)、塗布剤(salve)、ゲル剤、またはクリーム剤へと製剤化される。
化合物はまた、坐剤(たとえば、カカオ脂および他のグリセリドなどの従来の坐剤基剤と共に)または直腸送達のための保持浣腸剤の形態で調製することができる。
一実施形態において、活性化合物が、移植片およびマイクロカプセル化した送達系を含む制御放出製剤などの、身体からの急速な排除から化合物を防御するキャリヤと共に調製される。エチレン酢酸ビニル、ポリ酸無水物、ポリグリコール酸、コラーゲン、ポリオルトエステル、およびポリ乳酸などの、生分解性で生体適合性のポリマーを、使用することができる。そのような製剤の調製のための方法は、当業者に明らかである。材料はまた、Alza CorporationおよびNova Pharmaceuticals,Inc.から商業的に得ることができる。リポソーム懸濁液はまた、薬学的に許容され得るキャリヤとしても使用することができる。これらは、たとえば、参照によって本明細書に完全に組み込まれる米国特許第4,522,811号明細書において記載されるように、当業者に知られている方法に従って調製することができる。
投与の容易さおよび投薬量の均一性のために投薬単位形態で経口または非経口組成物を製剤化することはとりわけ有利である。本明細書において使用される投薬単位形態は、処置されるべき被験体への単一の投薬に適した物理的に個別の単位を指し、それぞれの単位は、必要とされる薬学的キャリヤと関連して、所望の治療効果をもたらすように計算された所定の量の活性化合物を含有する。本発明の投薬単位形態についての規格は、活性化合物の特有の形質および実現されるべき特定の治療効果によって決定され、それらに直接、依存する。本明細書において記載される薬学的組成物および作用物質は、投与のための指示と一緒に、容器、パック、またはディスペンサに含むことができる。
本発明は、膵臓ベータ細胞変性、異常なインスリン産生および/または血中グルコースレベルと関連する障害の(もしくはそれに感受性の)危険性があるまたはその障害を有する被験体を処置する予防および治療方法の両方を提供する。本明細書において使用される場合、用語「膵臓ベータ細胞変性」は、ベータ細胞機能(特にインスリン産生および/または分泌)の損失、ベータ細胞機能不全、ならびにベータ細胞の壊死またはアポトーシスなどのベータ細胞の死を意味するように意図される。
本明細書において使用される場合、用語「処置」は、疾患、疾患の症状、もしくは疾患に対する素因を治癒する、直す、軽減する、緩和する、変化させる、治す、回復させる、改善する、もしくは影響を与える目的での、該疾患、疾患の症状、もしくは疾患に対する素因を有する患者への治療剤の適用もしくは投与、または該患者由来の単離組織もしくは細胞系への治療剤の適用もしくは投与として定義される。したがって、処置することは、抑制すること、阻害すること、予防すること、処置すること、またはその組み合わせを含んでいてもよい。処置することは、とりわけ、進行が持続するまでの時間を延長させること、寛解を促進すること、寛解を誘導すること、寛解を増大させること、回復を速めること、代替の治療薬の効力を増大することもしくは代替の治療薬に対する抵抗性を減少させること、またはその組み合わせを指す。「抑制すること」または「阻害すること」は、とりわけ、症状の発症を遅延させること、疾患への再発を予防すること、再発エピソードの数もしくは頻度を減少させること、症状のエピソードの間の潜伏時間を増加させること、症状の重症度を低下させること、急性エピソードの重症度を低下させること、症状の数を低下させること、疾患関連の症状の発生を低下させること、症状の潜伏時間を低下させること、症状を回復させること、二次的な症状を低下させること、二次感染を低下させること、患者の生存を延ばすこと、またはその組み合わせを指す。一実施形態において、症状が、原発性であるが、他の実施形態において、症状が、二次的である。「原発性」は、障害、たとえば糖尿病の直接的な結果である症状を指すが、二次的は、原発性の原因から誘導されるまたはその結果として生ずる症状を指す。症状は、疾患または病的な状態のあらゆる出現であってもよい。
本明細書において記載されるように、膵臓ベータ細胞量は、組織または細胞におけるTD26レベルまたは活性を増加させる化合物(たとえばTD26タンパク質)を、動物(たとえばヒト)に投与することによって増加させることができる。本明細書において使用される場合、「ベータ細胞増殖」および「ベータ細胞複製」という用語は、区別なく使用される。ベータ細胞量の増加は、ベータ細胞の増殖もしくは複製の増加、ベータ細胞系列への前駆細胞の分化の増強、および/またはベータ細胞代謝回転もしくは死の減少を介して生じる。β−細胞量における増加は、処置の開始前のβ−細胞量と比較して、少なくとも5%、10%、20%、30%、40%、50%、50%、70%、80%、90%、1倍、2倍、5倍、10倍、50倍、100倍、またはそれより多い。
本明細書において使用される場合、「β−細胞複製の増加」は、β−細胞が、より速い速度でおよび/またはより頻繁に複製することを意味する。本発明のこのおよび他の態様のいくつかの実施形態において、β−細胞複製が、未処置対照に比べて、少なくとも5%、10%、20%、30%、40%、50%、50%、70%、80%、90%、1倍、1.1倍、1.5倍、2倍、3倍、4倍、5倍、10倍、50倍、100倍、またはそれより多く増加する。β−細胞複製の%または増加倍数は、対照に比べて、本明細書において記載される化合物による処置の間にまたは処置の後に、複製β−細胞の数を測定することによって、決定することができる。複製の増加はまた、それぞれの処置および未処置対照における細胞の総数に対する複製細胞の比に基づくものとすることができる。いくつかの実施形態において、処置および未処置対照における細胞の総数が、複製頻度を決定するために使用される。
いくつかの実施形態において、「β−細胞複製の増加」がまた、β−細胞へのβ−細胞前駆体の分化による、β−細胞数の増加をも含む。代替の実施形態において、「β−細胞複製の増加」が、β−細胞へのβ−細胞前駆体の分化による、β−細胞数の増加を含まない。
本発明のエクスビボにおける方法については、β−細胞複製の増加は、細胞複製を測定するための、当技術分野において知られている任意の方法によってモニターすることができる。たとえば、β−細胞複製は、少なくとも1つの細胞複製マーカー、たとえばKi−67またはPH3の発現を測定することによって決定することができる。非限定的な例は、有糸分裂に特異的なイベントである、ヒストンH3のセリン10におけるリン酸化(H3−P)をモニターすることによって、有糸分裂指数を測定する定量的免疫蛍光アッセイである(Ajiroら、J Biol.Chem.271:13197−201.1996;Gotoら、J Biol Chem.274:25543−9、1999)。β−細胞複製の増加はまた、処置対未処置対照におけるβ−細胞の総数の増加に基づくものとすることができる。いくつかの実例において、β−細胞複製の増加は、処置および未処置対照についての全細胞に対するβ−細胞の比に基づくものとすることができる。β−細胞複製は、Ki−67および/またはPH3ならびにPDX−1を共発現する細胞の数をモニターすることによって測定することができる。
本発明のインビボにおける方法については、β−細胞複製の増加は、血中インスリンレベルを測定することによって間接的に評価することができる。理論によって束縛されることを望むものではないが、血中インスリンレベルは、被験体におけるβ−細胞の数、たとえばβ−細胞量の間接的な尺度である。そのため、処置の開始前および後の血中インスリンレベルは、処置の開始前および後の被験体におけるβ−細胞の数についての相対的な尺度を間接的に提供することができる。被験体におけるβ−細胞量はまた、被験体における空腹時血中グルコース濃度を測定することによって決定することができる。ヒトにおけるβ−細胞量および空腹時血中グルコース濃度の間の曲線関係は、Ritzelら、Diabetes Care(2006),29:717−718において開示され、この内容は、それらの全体が参照によって本明細書において組み込まれる。その代わりに、β−細胞による、VMAT2に特異的に結合する放射リガンド[11C]DTBZ(ジヒドロテトラベナジン)のインビボにおける取込みは、ポジトロン断層撮影(P.E.T.)スキャニングによって測定することができる。この放射リガンドは、健康な対照被験体と比較して、双極性の病気および統合失調症を有する患者における脳のP.E.Tスキャニングを評価する臨床試験においてヒト被験体において以前に使用された。米国特許出願公開第2009/0202428号明細書は、1型糖尿病における膵内分泌部β−細胞量を画像化するためのDTBZの使用を記載し、この内容は、理論全体が参照によって本明細書において組み込まれる。
インビボにおけるβ−細胞量を評価するための方法はまた、たとえば
においても記載され、これらの内容は、それらの全体が参照によって本明細書において組み込まれる。
インビボにおける方法については、治療有効量の本明細書において記載される化合物は、被験体に投与することができる。被験体に化合物を投与する方法は、当技術分野において知られており、当業者に容易に入手可能である。そのような経路の例は、非経口、経腸、および局所投与を含む。非経口投与は、通常、注射によるものであり、限定を伴うことなく、静脈内、筋肉内、動脈内、髄腔内、脳室内、包内(intracapsular)、眼窩内、心臓内、皮内、腹腔内、経気管、皮下、表皮下、関節内、被膜下(sub capsular)、クモ膜下、脊髄内、脳脊髄内(intracerebro spinal)、および胸骨内(intrasternal)注射および注入を含む。投与は、当業者によって必要であると決定されるように、全身投与または局部的なものとすることができる。
細胞増殖(たとえばベータ細胞増殖)は、当技術分野においてよく知られており、本明細書において例証される任意の数の方法を介して、たとえば、トリチウムチミジンなどの標識された基質の取込みの測定を介して、決定されてもよい。組織および細胞は、本発明の作用物質および組成物と直接、接触させてもよい、または当技術分野において十分に記載される方法を通して、間接的に曝露させてもよい。たとえば、細胞は、インビトロにおいて培養培地で成長させることができ、培地は、本明細書において記載されるポリペプチド、核酸、ベクター、または他の作用物質が補充される。一実施形態において、接触させている細胞が、初代培養物である。一実施形態において、「初代培養物」が、組織から分離離される多くの異なる細胞型の相互作用を可能にする混合細胞集団を示す。他の実施形態において、初代培養物が、組織から単離される精製細胞集団であってもよい。一実施形態において、初代培養物が、特定の集団について富化されてもよい。一実施形態において、富化が、たとえば、特定の細胞表面マーカーを発現するまたは他の実施形態において、特定のマーカーの細胞表面発現を欠く細胞集団についての、たとえば蛍光活性化細胞選別(FACS)などの、当技術分野においてよく知られている手段を介しての細胞選別を含んでいてもよい。
その代わりに、細胞を接触させることは、被験体への投与の任意の経路、たとえば、被験体への、本発明のポリペプチド、ペプチド、核酸、ベクター、または組成物の経口または非経口投与を含んでいてもよく、投与が、身体内の特定の部位内で、これらの材料に対するインビボにおける細胞の曝露をもたらす。いくつかの実施形態において、方法は、たとえばエクスビボの細胞療法などの、被験体に接触細胞を投与するステップを含む。いくつかの実施形態において、被験体に投与する細胞が、被験体に関して自己由来のものであるまたは他の実施形態において同種異系である。
本明細書においてさらに記載されるように、血中インスリン濃度は、TD26レベルまたは活性を増加させる作用物質を被験体に投与することによって増加する。さらに、血中グルコースレベルは、TD26レベルまたは活性を増加させる化合物を被験体に投与することによって減少させることができる。好ましくは、血中グルコースレベルは、正常なレベルまで、すなわち、疾患を有していない健康な個体の血中グルコースレベルまで減少する。
ある実施形態において、被験体が、ヒト被験体または患者である。特定の実施形態において、被験体が、異常なインスリン産生もしくは応答性または異常な血中グルコースレベルと関連する障害に罹患しているまたはその発症に感受性である。障害は、糖尿病(たとえばI型もしくはII型)、妊娠糖尿病、糖尿病前症、肥満、高血糖症、グルコース不耐性、インスリン抵抗性、高インスリン血症、メタボリックシンドローム、または症候群Xを含むが、これらに限定されない。用語「糖尿病」は、哺乳動物被験体の疾患を指し、一過性の1型NIDDM、1型IDDM、一過性の2型IDDM、2型NIDDM、または他の実施形態においてMODYを含む。
そのような障害に罹患しているまたはその危険性がある被験体は、当技術分野において知られている方法によって同定される。たとえば、糖尿病は、当技術分野により認識される診断およびたとえばAmerican Diabetes Associationからの処置勧告によって診断することができる。肥満は、たとえば、ボディマス指数によって診断する。ボディマス指数(BMI)を測定する(kg/m2(またはlb/in2×704.5))。その代わりに、ウエスト周囲(脂肪分布を見積もる)、ウエスト対ヒップ比(脂肪分布を見積もる)、皮下脂肪の厚さ(いくつかの部位で測定した場合、脂肪分布を見積もる)、または生体インピーダンス(bioimpedance)(脂肪がない塊(lean mass)が、脂肪の塊よりもよく電流を伝える(すなわち、脂肪の塊は電流を妨害する)という原理に基づく、脂肪%を見積もる)が、測定される。正常、過体重、または肥満の個体についてのパラメータは、以下のとおりである:低体重:BMI<18.5;正常:BMI 18.5〜24.9;過体重:BMI=25〜29.9。過体重の個体は、男性については>94cmまたは女性については>80cmのウエスト周囲ならびに男性において>0.95および女性において>0.80のウエスト対ヒップ比を有するとして特徴付けられる。肥満の個体は、身長に対する「正常」体重よりも20%超である30〜34.9のBMIを有し、女性については>30%および男性については25%の体脂肪率を有し、かつ男性については>102cm(40インチ)または女性については88cm(35インチ)のウエスト周囲を有するとして特徴付けられる。重度または病的肥満を有する個体は、>35のBMIを有するとして特徴付けられる。
処置の効力は、障害を診断するための任意の知られている方法と関連して決定される。障害の1つ以上の症状の軽減は、化合物が臨床上の利点を付与することを示す。上記に記載される治療方法のいずれも、たとえば、イヌ、ネコ、ウシ、ウマ、ウサギ、サル、および最も好ましくはヒトなどの哺乳動物を含む、任意の適した被験体に適用されてもよい。
疾患または障害の「処置」、「予防」、または「回復」によって、そのような疾患または障害の発症を遅延させるまたは予防すること、そのような疾患または障害と関連する状態の進行、悪化、または進行もしくは重症度の増悪を逆転させる、軽減する、回復させる、阻害する、遅らせる、または止めることを意味する。一実施形態において、疾患または障害の症状が、少なくとも5%、少なくとも10%、少なくとも20%、少なくとも30%、少なくとも40%、または少なくとも50%、軽減される。他の実施形態において、患者の状態が、その状態に罹患していない正常なヒトに近くなるまたはそれと等しくなるように、症状が、軽減される。
糖尿病の処置は、標準的な医学的方法によって決定される。糖尿病処置の目標は、糖レベルを、できる限り安全に、正常近くまで下げることである。共通して、所定の目標は、食事前に1デシリットル当たり80〜120ミリグラム(mg/dl)および就寝のときに100〜140mg/dlである。処置目標はまた、HbAlcレベルによって定義されてもよい。特定の医師は、患者が低血糖反応をどれくらい頻繁に有するかなどの、他の要因に依存して、患者について異なる目標を設定し得る。有用な医学的試験は、血糖レベルを決定するための患者の血液および尿に対する試験、グリコシル化ヘモグロビンレベルについての試験(HbAlc;過去2〜3か月にわたる平均血中グルコースレベルの尺度、正常範囲は4〜6%である)、コレステロールおよび脂肪レベルについての試験、ならびに尿蛋白レベルについての試験を含む。そのような試験は、当業者に知られている標準的な試験である(たとえばAmerican Diabetes Association,2011を参照されたい)。処置プログラムの成功はまた、目の疾患、腎疾患、または神経疾患などの、糖尿病に関する合併症を有する患者が、該プログラムにおいてより少ないということによって決定することができる。
本明細書において記載される方法は、障害の重症度における低下または障害の1つ以上の症状の軽減をもたらし得る。糖尿病の症状は、たとえば、空腹時血中グルコースレベルの上昇、140/90mm/Hg以上の血圧;35mg/dL以下の高密度リポタンパク質(HDL)または250mg/dL(mg/dL=1デシリットルの血液当たりのミリグラム)以上のトリグリセリドなどの異常な血中脂質レベルを含む。糖尿病の他の症状は、たとえば、頻繁な排尿、過度の口渇、極度の空腹、普通でない体重減少、疲労の増加、過敏性、またはかすみ目(blurry vision)を含む。
被験体における糖尿病の発症を遅延させることは、糖尿病の少なくとも1つの症状、たとえば高血糖症、低インスリン血症、糖尿病性網膜症、糖尿病性腎症、失明、記憶喪失、腎不全、心臓血管系疾患(冠動脈疾患、末梢動脈疾患、脳血管疾患、アテローム性動脈硬化症、および高血圧を含む)、ニューロパチー、自律神経機能不全、高血糖高浸透圧性昏睡、またはその組み合わせの発症を、少なくとも1週間、少なくとも2週間、少なくとも1か月間、少なくとも2か月間、少なくとも6か月間、少なくとも1年間、少なくとも2年間、少なくとも5年間、少なくとも10年間、少なくとも20年間、少なくとも30年間、少なくとも40年間、またはそれより長く遅延させることを指し、被験体の全生涯を含むことができる。
本発明はまた、内因性インスリンのレベルの低下と、またはインスリン抵抗性と関連する障害の処置のための候補治療剤を同定する方法であって、適した細胞を試験作用物質と接触させるステップおよびTD26のレベルまたは活性に対する、該試験作用物質の効果を決定するステップを含み、TD26レベルまたは活性を増加させる試験作用物質が、内因性インスリンのレベルの低下と関連する障害の処置のための候補治療剤である、方法をも提供する。ある実施態様において、本発明は、内因性インスリンのレベルの低下と関連する障害の処置のための候補治療剤を同定する方法であって、適した細胞を試験作用物質と接触させるステップおよびTD26のレベルまたは活性に対する、該試験作用物質の効果を決定するステップを含み、TD26レベルまたは活性を増加させる試験作用物質が、内因性インスリンのレベルの低下と関連する障害の処置のための候補治療剤である、方法を提供する。ある実施形態において、本発明は、内因性インスリンに対する抵抗性と関連する障害を処置するまたは予防するための候補治療剤を同定する方法であって、適した細胞を試験作用物質と接触させるステップおよび
TD26のレベルまたは活性に対する、該試験作用物質の効果を決定するステップを含み、TD26レベルまたは活性を増加させる試験作用物質が、内因性インスリンに対する抵抗性と関連する障害を処置するまたは予防するための候補治療剤である、方法を提供する。いくつかの態様において、TD26のレベルまたは活性に対する前記試験作用物質の効果が、TD26の遺伝子発現レベルに対する、該試験作用物質の効果を決定することによって評価される。たとえば、遺伝子発現は、PCRおよびマイクロアレイ分析を含む、当技術分野において知られている様々な方法を使用して評価することができる。候補治療剤は、所望される場合に、特定の機能的効果に対して適合させたさらなる方法を使用してさらに評価することができる。
本発明はまた、個体におけるTD26関連障害を診断する方法であって、TD26関連障害に罹患している疑いのある個体から得られるサンプルにおけるTD26レベルを決定するステップを含む方法をも企図する。
個体から得られるサンプルにおけるTD26レベルの決定は、個体におけるTD26関連障害を管理する方法を決定するために使用することができる。たとえば、TD26レベルの低下または減少が、ベータ細胞増殖の減少、内因性インスリン産生の低下、および/または内因性インスリンに対する抵抗性、たとえば糖尿病と関連するので、医療従事者は、個体の処置に関する決定を支援するための、TD26レベルに関する情報を使用することができる。
TD26関連の状態を示すTD26のレベルは、TD26関連障害がないことが知られている個体からのサンプルにおけるTD26レベルよりも、TD26関連障害を有することが知られている個体からのサンプルに存在するレベルが低いと定義することができる。TD26のレベルは、TD26関連障害を有する個体からのサンプルにおいて、たとえば、少なくとも1.1倍、1.2倍、1.3倍、1.4倍、1.5倍、1.6倍、1.7倍、1.8倍、1.9倍、2.0倍、2.1倍、2.2倍、2.3倍、2.4倍、2.5倍、2.6倍、2.7倍、2.8倍、2.9倍、3.0倍、3.1倍、3.2倍、3.3倍、3.4倍、3.5倍、3.6倍、3.7倍、3.8倍、3.9倍、4.0倍、4.1倍、4.2倍、4.3倍、4.4倍、4.5倍、4.6倍、4.7倍、4.8倍、4.9倍、5.0倍、5.1倍、5.2倍、5.3倍、5.4倍、5.5倍、5.6倍、5.7倍、5.8倍、5.9倍、6.0倍、10倍、15倍、20倍、50倍、または100倍低くてもよい。
TD26タンパク質は、多くの十分に認識される免疫学的結合アッセイのいずれかを使用して、サンプルにおいて検出されるおよび/または定量化される(たとえば米国特許第4,366,241号明細書;同第4,376,110号明細書;同第4,517,288号明細書;および同第4,837,168号明細書を参照されたい)。一般的なイムノアッセイの概説については、Methods in Cell Biology 37巻:Antibodies in Cell Biology、Asai編、Academic Press,Inc.New York(1993);Basic and Clinical Immunology 第7版、Stites & Terr編(1991)もまた、参照されたい。
いくつかの実施形態において、サンプル中のTD26タンパク質はまた、免疫ブロット(ウェスタンブロット)分析を使用して、検出し、定量化することができる。イムノブロッティングは、一般に、分子量に基づいてゲル電気泳動によってサンプルタンパク質を分離すること、分離されたタンパク質を、適した固体支持体(ニトロセルロースフィルタ、ナイロンフィルタ、または誘導体化ナイロンフィルタなど)に移動させること、およびTD26タンパク質に特異的に結合する抗体と共にサンプルをインキュベートすることを含む。抗TD26抗体は、固体支持体においてTD26に特異的に結合する。これらの抗体は、直接標識されてもよい、またはその代わりに、抗TD26抗体に特異的に結合する標識抗体(たとえば標識ヒツジ抗マウス抗体)を使用して、続いて検出されてもよい。
いくつかの実施形態において、測定したTD26タンパク質レベルが、対照サンプルについて測定されたまたは知られているレベル(たとえば、正常で健康な個体について知られているもしくは測定されたレベルまたは同じ個体について異なる時間で決定される「ベースライン/参照」レベルのいずれか)よりも高いまたはより少ない場合、TD26の定量的アッセイが、ポジティブな結果、たとえば、TD26レベルの上昇または減少を示すと見なされる。特に好ましい実施形態において、サンプルおよび「対照」の間の差異が、統計的に有意である場合(たとえば、85%またはそれよりも高い、好ましくは90%またはそれよりも高い、より好ましくは95%またはそれよりも高い、最も好ましくは98%またはそれよりも高い信頼水準で)、アッセイが、ポジティブな結果を示すと見なされる。
ある実施形態において、試験個体におけるTD26関連障害を診断する方法が、
該試験個体から得られるサンプルにおけるTD26レベルを決定するステップを含み、ここで、正常個体におけるTD26レベルと比較して、該試験個体において減少しているTD26レベルが、TD26関連障害を示す。
ある実施形態において、個体におけるTD26関連障害を診断する方法が、該個体からのサンプルにおけるTD26レベルを検出するステップを含み、ここで、該個体における以前のTD26レベルと比較して減少しているTD26レベルが、TD26関連障害を示す。
いくつかの態様において、前記TD−26関連障害が、ベータ細胞増殖の減少、内因性インスリンのレベルの低下、および内因性インスリンに対する感受性の低下のうちの1つ以上によって特徴付けられる。いくつかの態様において、該TD−26関連障害が、1型または2型糖尿病である。
単数の用語「1つの(a)」、「1つの(an)」、および「その(the)」は、文脈が明確に別のことを示さない限り、複数の参照を含む。同様に、語「または」は、文脈が明確に別のことを示さない限り、「および」を含むことが意図される。核酸またはポリペプチドについて示される、すべての塩基サイズまたはアミノ酸サイズおよびすべての分子量または分子質量の値は、近似であり、説明のために提供されることがさらに理解されたい。本明細書において記載されるものに類似するまたはそれと等価である方法および材料は、本開示の実施において使用することができるが、適した方法および材料は、下記に記載する。
実施例1:ベータ細胞複製に関与する遺伝子の同定
本明細書において記載されるように、哺乳動物へのインスリン受容体アンタゴニストS961の低用量の投与は、ベータ細胞複製の増加をもたらす(図1)。S961の注射の後に、肝臓、筋肉、および脂肪が炭水化物の保存および代謝に関与するので、これらの組織における遺伝子発現を分析した。この分析の結果として特に興味深かったのは、マウス遺伝子EG624219であった。
実施例2:TD26の配列決定および特徴付け
タンパク質配列データベースの検索から、マウスEG624219に対するヒトオルソログの名称が、肝細胞癌関連タンパク質TD26であることを明らかにした。図2は、マウス遺伝子EG624219およびヒトTD26についての配列情報を示す。配列が、シグナルペプチドを予測し、TD26が分泌タンパク質であることを示すことに留意されたい。転写アレイを使用してmRNAの存在量を測定する実験からの、公的に入手可能なデータベースの検索の結果を、図3に示す。ヒトサンプルにおけるTD26の異常に特異的な発現に留意されたい。
実施例3:注射したマウスにおけるTD26についての機能試験
マウスに、EG624219タンパク質をコードするcDNAの発現を駆動する強力なプロモータを含有するプラスミドDNAを、尾静脈を介して注射した。マウスにおけるDNAの尾静脈注射により、肝細胞でのDNAの発現が引き起こされる(Rossmanithら、DNA and Cell Biology 21(11):847−853(2002))。肝臓での発現は、GFPをコードするDNAの注射の後に、肝臓において緑色蛍光タンパク質(GFP)を示す対照により確認した。マウスの尾静脈へのEG624219をコードするDNAを注射する結果を、図4に示す。GFP対照ではなくEG624219をコードするDNAの注射は、ベータ細胞の鋭くかつ有意な複製を引き起こす。EG624319は、他の脊椎動物ではなく、哺乳動物、たとえばヒト、ラット、およびマウスにおいて見出されるオルソログを有する遺伝子であるようである(図5)。予備的な配列分析は、ひな鳥(chick)、カエル、魚、および他の非哺乳動物種におけるTD26オルソログについての証拠を提供できない。
実施例4:オルソログの同定
「National Center for Biotechnology Information」(NCBI、http://www.ncbi.nlm.nih.gov)のホモサピエンス参照タンパク質配列のデータベース(データベース名:gp/9606.9558 /hs_refp)を、プローブとしてNP_061157.3および標準的なパラメータを使用し、blastpプログラム(バージョン2.2.25+;Altschulら、J.Mol.Biol.215:403−410(1990))を使用して、TD26に対する可能性のあるオルソログについて検索した。より遠縁の配列の検出を可能にするために、E値カットオフのみを1.0まで上げた。検索により、わずかな有意性で、唯一のヒット(プローブそれ自体を除いて)として、NP_055310.1、アンジオポエチン関連タンパク質3前駆物質[ホモサピエンス](Angptl3)を同定した(期待値(Expect)=5e−06、同一残基率(Identities)=40/182(22%)、図6)。並行して、ハツカネズミ参照タンパク質配列データベース(データベース名:gp/10090.9559/mm_refp)を、同じblastプログラムおよびパラメータならびにプローブとしてNP_001074409.1(マウスTD26オルソログタンパク質配列)を使用して、検索した。この検索により、唯一の有意なヒットとして、NP_038941、アンジオポエチン関連タンパク質3前駆物質[ハツカネズミ]が返された(Expect=3e−09、Identities=48/195(25%)、図7)。そのうえ、NP_065606.2、アンジオポエチン関連タンパク質4[ハツカネズミ](Angptl4)について返された有意でないヒットがあった(Expect=0.36、identities=34/104(33%)。ホモサピエンスおよびハツカネズミのTD26、Angptl3、およびAngptl4タンパク質配列の複数のアライメントは、「clustalw2」プログラム(Larkinら、Bioinformatics 23:2947−2948(2007))を使用して調製し、手動で最適化した(図8)。全体として、6つの配列の間の配列保存は、低い。図8において示されるように、37〜57位の範囲の、保存がより高度な単一の領域がある。この領域は、リポタンパク質リパーゼの結合および阻害に関与する、Angptl3およびAngptl4における領域とオーバーラップする(Leeら、J Biol Chem.284(20):13735−45(5月15日,2009))。この領域内のAngptl4の3つのアミノ酸残基は、リポタンパク質リパーゼとの相互作用およびその阻害にとって不可欠であることが示された(Yauら、J Biol Chem.284(18):11942−52(5月1日,2009))。ヒトおよびマウスTD26における対応するアミノ酸残基は、ヒトAngptl4におけるものと同一である(図8における48、52、および55位)。
全体的に低い配列類似性の背景での、Angptl3およびAngptl4の機能的に重要な領域に対するTD26の類似性は、機能的な関係を示す、タンパク質における他の構造的な特徴があるかどうかという調査を促した。Angptl3およびAngptl4の両方は、N−末端シグナルペプチド、N−末端コイルドコイルドメイン(CCD)、短いリンカー、およびC−末端フィブリノーゲン様ドメイン(FLD)を有する分泌タンパク質である。リンカーは、プロタンパク質コンバターゼによって切断することができ、個別の断片としてCCDおよびFLDが循環へと放出される。完全長AngptlおよびそれらのCCDは、二量体またはオリゴマーを形成し、FLDは、単量体として循環する(Miida & Hirayama、Curr Opin Lipidol.21(1):70−75(2月 2010))。
TD26が分泌タンパク質に必要なシグナルペプチドを有する可能性があるかどうかを決定するために、配列は、シグナルペプチド予測プログラムSignalPを使用して評価した(Emanuelssonら、Nature Protocols 2:953−971(2007))。SignalPによって用いられる両方のアルゴリズムは、ヒトおよびマウスTD26の両方が、シグナルペプチドを有することを明白に予測する(図9)。TD26およびAngptl3の間の類似性は、図6におけるblastアウトプットにおいて示されるように、TD26のアミノ酸残基20〜末端およびAngptl3における28〜208位に及び、Angptl3のCCDをカバーする。TD26におけるこの領域がまたコイルドコイル構造をも有するかを検査するために、TD26の配列は、Swiss Institute of Bioinformaticsのウェブサービスであるコイルドコイル予測プログラム「Coils」(Lupas,Meth.Enzymology 266:513−525(1996))により分析した。ヒトTD26についての結果を図10に示す。79〜140位および165〜194位の範囲の、コイルドコイル構造の2つの可能性のある領域がある。予測は、第1の領域について明白でないが、第2の領域について決定的である。全体として、予測される構造は、Angptl3および4のCCDに強く類似する(Miida & Hirayama、Curr Opin Lipidol.21(1):70−75(2月、2010))。
要約すると、配列分析は、TD26が、Angptl3およびAngptl4のCCD断片においてこれまでに同定された構造的な特徴をすべて示す分泌タンパク質であることを示す。両方のタンパク質およびとりわけそれらのCCD断片は、リポタンパク質リパーゼ(LPL)のインヒビターとして作用し、トリグリセリドに富んだリポタンパク質およびHDL代謝に影響を与えることが示された(Li、Curr Opin Lipidol.17(2):152−156(4月 2006))。LPL活性の阻害に関与するAngptl3およびAngptl4のアミノ酸残基が、TD26において保存されているので、TD26もまた、LPLおよびトリグリセリド代謝の調節において役割を果たすと仮定することは合理的である。
実施例5:β−細胞複製に対するS661のインビボにおける効果
本明細書において記載される研究の過程の間に、調査は、4日間処置した正常およびDIO(食事誘発性の肥満)マウスにおいて、ベータ細胞複製に対するS661のインビボにおける効果を決定するために実行した。
正常マウスにおける効果
研究において、S661は、4日間の期間、以下の用量、1mg/kg体重;0.5mg/kg体重;0.25mg/kg体重、または0.125mg/kg体重で、3回毎日、C57B1/6マウスに対してビヒクル中で皮下に投与した。並行して、BrdUを、同じ期間、100mg/kgの用量で毎日1回投与した。5日目に、膵臓を摘出し、PFAで固定した。パラフィン包埋切片は、インスリン、DAPI、およびBrdUについて染色した。複製ベータ細胞におけるBrdUの組み込みは、Zeiss Axioimager Z2で生成した画像に自動化スクリプトを使用して分析した。正常マウスにおけるS661による処置は、ベータ細胞複製の有意な増加をもたらす(図12)。たとえば、図12は、ビヒクルのみと比較して、S661処置が、β−細胞複製の2倍(0.125mg/kgのS661の日用量、3回)〜5倍(1mg/kgのS661の日用量、3回)の増加をもたらしたことを示す。これらのデータは、S661の低用量が用量依存性の方式でベータ細胞複製を有意に増加させることを示唆する。
他の研究において、S661は、4日間の期間、1mg/kg体重の毎日1回の注射として、C57B1/6マウスに対してビヒクル中で皮下に投与した。並行して、BrdUを、同じ期間、100mg/kgの用量で毎日1回投与した。5日目に、膵臓を摘出し、ベータ細胞の複製を、フローサイトメトリによって測定した。正常マウスにおけるS661による処置は、ベータ細胞複製の有意な増加をもたらす(図13)。たとえば、図13は、S661処置が、ビヒクルのみと比較して、ベータ細胞複製のパーセンテージにおける約5倍の増加をもたらしたことを示す。
DIOマウス(食事誘発性の肥満)における効果
C57B1/6マウスに、17週間の間、高脂肪食を与えた。S661は、4日間の期間、1mg/kg体重または0.125mg/kg体重の用量で3回、DIOマウスに対してビヒクル中で皮下に投与した。並行して、BrdUを、同じ期間、100mg/kgの用量で毎日1回投与した。5日目に、膵臓を摘出し、PFAで固定した。パラフィン包埋切片は、インスリン、DAPI、およびBrdUについて染色した。複製細胞におけるBrdUの組み込みは、Zeiss Axioimager Z2で生成した画像に自動化スクリプトを使用して分析した。DIOマウスにおけるS661による処置は、ベータ細胞複製の量の増加をもたらし、非ベータ細胞複製を増加させない(図14Aおよび図14B)。DIOマウスにおけるS661による処置はまた、総膵臓面積と比べた、島面積の増加をもたらす(図14C)。
実施例6:β−細胞複製に対するTD26のインビボにおける効果
本明細書において記載される研究の過程の間に、調査は、ベータ細胞複製に対する、TD26ポリペプチドの部分のインビボにおける効果を決定するために実行した。マウスTD26ポリペプチドの欠失変異体(図15)は、それぞれ、該ポリペプチドおよび分泌を促進するためのN−末端IgKシグナルペプチドをコードするcDNAの発現を駆動する強力なプロモータを含有する発現ベクターにクローニングした。N−末端IgKシグナルペプチドが分泌欠失変異体に存在しないことは、当業者によって十分に理解されるはずである。プラスミドは、8週齢のオスインプリンティング制御領域(imprinting control region)(ICR)マウスへと尾静脈を介して注射した。Ki67は、複製についてのマーカーとして使用した。対照は、GFPをコードするプラスミドとし、ベータ細胞複製率は、6日後に分析した。図15において示されるように、TD26タンパク質の部分は、ベータ細胞複製を誘導することができた。
本発明は、その詳細な説明と共に記載されたが、上述の記載は、添付の特許請求の範囲の範囲によって定義される本発明の範囲を例証するものであり、限定するものではないことが意図される。他の態様、利点、および変更は、以下の特許請求の範囲の範囲内にある。
配列:
配列番号1−ヒトTD26アミノ酸配列(予測されるシグナル配列を含む);GENBANK(商標)受入番号NP_061157.3
配列番号2−マウスTD26オルソログ(EG624219)アミノ酸配列(予測されるシグナル配列を含む)
配列番号3−ラットTD26オルソログアミノ酸配列(予測されるシグナル配列を含む)
配列番号4−ヒト/マウス/ラットTD26アミノ酸コンセンサス配列
配列番号5−ヒトTD26アミノ酸配列(予測されるシグナル配列の部分を含む)
配列番号6−ヒトアンジオポエチン関連タンパク質3前駆物質アミノ酸配列
配列番号7−マウスTD26オルソログ(EG624219)アミノ酸配列(予測されるシグナル配列の部分を含む)
配列番号8−マウスアンジオポエチン関連タンパク質3前駆物質アミノ酸配列
配列番号9−ヒトアンジオポエチン関連タンパク質3前駆物質アミノ酸配列(配列番号6と比較して、さらなる予測されるシグナル配列を含む)
配列番号10−マウスアンジオポエチン関連タンパク質3前駆物質アミノ酸配列(配列番号8と比較して、さらなる予測されるシグナル配列を含む)
配列番号11−ヒトアンジオポエチン関連タンパク質4前駆物質アミノ酸配列
配列番号12−マウスアンジオポエチン関連タンパク質4前駆物質アミノ酸配列
配列番号13−意図的に省略
配列番号14−ヒトTD26核酸配列(NCBI Ref NM_018687.6)
配列番号15−マウスTD26オルソログ核酸配列(NCBI Ref NM_001080940.1)
配列番号16−S661/S961アミノ酸配列
配列番号17−RB537アミノ酸配列
配列番号18−RB537/S661/S961アミノ酸配列の親和性を最適化した部分
配列番号19−リンカーアミノ酸配列
配列番号20−RB537アミノ酸配列の親和性を最適化した部分
配列番号21−FLAGタグアミノ酸配列
配列番号22−Eタグアミノ酸配列
配列番号23−S661/S961アミノ酸配列の親和性を最適化した部分
配列番号24−RB537およびS661/S961のアミノ酸配列の親和性を最適化した部分についてのコンセンサス配列

Claims (88)

  1. 膵臓ベータ細胞の増殖を、その必要のある被験体において増大させる方法であって、肝細胞癌関連タンパク質TD26(TD26)のレベルまたは活性を増加させる、有効量の作用物質を該被験体に投与し、それによって、膵臓ベータ細胞の増殖を増大させるステップを含む、方法。
  2. 被験体における、内因性インスリンのレベルの低下と関連する障害を処置するまたは予防するための方法であって、肝細胞癌関連タンパク質TD26(TD26)のレベルまたは活性を増加させる、有効量の作用物質を該被験体に投与し、それによって、該被験体において、膵臓ベータ細胞の増殖を増大させ、かつ内因性インスリンの該レベルを増加させるステップを含む、方法。
  3. 被験体における、内因性インスリンに対する抵抗性と関連する障害を処置するまたは予防するための方法であって、肝細胞癌関連タンパク質TD26(TD26)のレベルまたは活性を増加させる、有効量の作用物質を該被験体に投与し、それによって、該被験体において、膵臓ベータ細胞の増殖を増大させ、かつ内因性インスリンの該レベルを増加させるステップを含む、方法。
  4. 被験体における膵臓ベータ細胞の増殖を増大させるまたは被験体における糖尿病を処置するもしくは予防するための方法であって、肝細胞癌関連タンパク質TD26(TD26)もしくはその機能的な部分またはTD26をコードする核酸もしくはその機能的な部分である、有効量の作用物質を該被験体に投与し、それによって、該被験体における内因性インスリンの該レベルを増加させるステップを含む、方法。
  5. 前記作用物質が、前記被験体における内因性TD26の該レベルまたは活性を増加させる、請求項1、2、または3のいずれかに記載の方法。
  6. 前記作用物質が、TD26の発現を増加させる、請求項1、2、または3のいずれかに記載の方法。
  7. 前記作用物質が、TD26の分泌を増加させる、請求項1、2、または3のいずれかに記載の方法。
  8. 前記作用物質が、TD26タンパク質またはその機能的な部分である、請求項1、2、3、または4のいずれかに記載の方法。
  9. 前記機能的な部分が、TD26の完全なアミノ酸配列と天然のシグナルペプチド配列とを含まない、請求項8に記載の方法。
  10. 前記機能的な部分が、TD26の1つ以上の機能的なまたはインタクトなドメインを欠くペプチドを含む、請求項8または9のいずれかに記載の方法。
  11. 前記機能的な部分が、TD26の機能的なまたはインタクトなLPLドメインを欠くペプチドを含む、請求項8、9、または10のいずれかに記載の方法。
  12. 前記機能的な部分が、TD26の機能的なまたはインタクトなCCDドメインを欠くペプチドを含む、請求項8、9、10、または11のいずれかに記載の方法。
  13. 前記機能的な部分が、TD26の機能的なまたはインタクトなIVSを欠くペプチドを含む、請求項8、9、10、11、または12のいずれかに記載の方法。
  14. 前記機能的な部分が、配列番号1のアミノ酸22〜76のペプチド、配列番号1のアミノ酸48〜76のペプチド、および配列番号1のアミノ酸77〜135のペプチドからなる群から選択されるペプチドを含む、請求項8または9のいずれかに記載の方法。
  15. 前記作用物質が、TD26タンパク質またはTD26の機能的な部分をコードする核酸である、請求項1、2、3、または4のいずれかに記載の方法。
  16. 前記核酸が、TD26の前記完全なアミノ酸配列と天然のシグナルペプチドとを含まない、前記TD26タンパク質の機能的な部分をコードする、請求項15に記載の方法。
  17. 前記核酸が、TD26の1つ以上の機能的なまたはインタクトなドメインを欠く、前記TD26タンパク質の機能的な部分をコードする、請求項15または16のいずれかに記載の方法。
  18. 前記核酸が、TD26の機能的なまたはインタクトなLPLドメインを欠く、前記TD26タンパク質の機能的な部分をコードする、請求項15、16、または17のいずれかに記載の方法。
  19. 前記核酸が、TD26の機能的なまたはインタクトなCCDドメインを欠く、前記TD26タンパク質の機能的な部分をコードする、請求項15、16、17、または18のいずれかに記載の方法。
  20. 前記核酸が、TD26の機能的なまたはインタクトなIVSを欠く、前記TD26タンパク質の機能的な部分をコードする、請求項15、16、17、18、または19のいずれかに記載の方法。
  21. 前記機能的な部分が、配列番号1のアミノ酸22〜76のペプチド、配列番号1のアミノ酸48〜76のペプチド、および配列番号1のアミノ酸77〜135のペプチドからなる群から選択されるペプチドをコードする核酸を含む、請求項15または16のいずれかに記載の方法。
  22. 前記TD26タンパク質が、シグナル配列を欠く、請求項8または15のいずれかに記載の方法。
  23. 前記機能的な部分が、TD26タンパク質のコイルドコイルドメインを含む、請求項8、15、または22のいずれかに記載の方法。
  24. 前記TD26タンパク質が、配列番号1、配列番号2、配列番号3、または配列番号4のすべてまたは部分を含む、請求項8、15、22、または23のいずれかに記載の方法。
  25. 前記TD26タンパク質が、1つ以上の天然に存在するアミノ酸変異を含む、請求項8または15のいずれかに記載の方法。
  26. 前記TD26タンパク質が、配列番号1、配列番号1のアミノ酸22〜198、配列番号2、または配列番号3に対して少なくとも80%同一であるアミノ酸配列を含む、請求項8または15のいずれかに記載の方法。
  27. 前記核酸が、配列番号14または配列番号15のすべてまたは部分を含む、請求項15に記載の方法。
  28. 前記核酸が、1つ以上の一塩基多型を含む、請求項15に記載の方法。
  29. 前記核酸が、配列番号14または配列番号15に対して少なくとも80%同一であるヌクレオチド配列を含む、請求項15に記載の方法。
  30. 前記作用物質が、インスリン受容体アンタゴニストである、請求項1、2、または3のいずれかに記載の方法。
  31. 前記作用物質が、S661、S661の機能的な部分、S961、S961の機能的な部分、RB537、およびRB537の機能的な部分からなる群から選択される、請求項1、2、3、または30のいずれかに記載の方法。
  32. 前記作用物質が、ベータ細胞増殖を引き起こすのに十分な用量で前記被験体に投与され、かつS961、S961の機能的な部分、S661、およびS661の機能的な部分からなる群から選択される、請求項31に記載の方法。
  33. 前記作用物質が、ベータ細胞増殖を引き起こすのに十分な用量で前記被験体に投与され、かつ配列番号16、配列番号16の機能的な部分、配列番号17、および配列番号17の機能的な部分からなる群から選択される、請求項1、2、3、または30のいずれかに記載の方法。
  34. 前記作用物質が、配列番号16に対して少なくとも80%同一であるアミノ酸配列を有するペプチドおよび配列番号17に対して少なくとも80%同一であるアミノ酸配列を有するペプチドからなる群から選択されるペプチドである、請求項1、2、3、または18のいずれかに記載の方法。
  35. 前記障害が、糖尿病、メタボリックシンドローム、グルコース不耐性、および肥満からなる群から選択される、請求項2または3のいずれかに記載の方法。
  36. 前記障害が、I型糖尿病またはII型糖尿病である、請求項2または3のいずれかに記載の方法。
  37. 前記糖尿病が、1型糖尿病または2型糖尿病である、請求項4に記載の方法。
  38. ベータ細胞の増殖を増大させることが、前記被験体においてベータ細胞量の増加を引き起こす、請求項1に記載の方法。
  39. 膵臓ベータ細胞の増殖を、その必要のある被験体において増大させる方法であって、有効量のインスリン受容体アンタゴニストを、該被験体に投与するステップを含む、方法。
  40. 膵臓ベータ細胞の増殖を、その必要のある被験体において増大させるインスリン受容体アンタゴニストの使用。
  41. 膵臓ベータ細胞の増殖を、その必要のある被験体において増大させる医薬の製造のためのインスリン受容体アンタゴニストの使用。
  42. 糖尿病の処置のための、請求項39、40、または41のいずれかに記載の使用。
  43. 膵臓ベータ細胞の増殖を増大させることができる候補作用物質を同定する方法であって、該候補作用物質が、前記インスリン受容体に拮抗する能力を評価するステップを含む、方法。
  44. 膵臓ベータ細胞の増殖を増大させる候補治療剤を同定する方法であって、適した細胞を試験作用物質と接触させるステップおよび
    TD26のレベルまたは活性に対する、該試験作用物質の効果を決定するステップを含み、
    TD26レベルまたは活性を増加させる試験作用物質が、膵臓ベータ細胞の増殖を増大させる候補治療剤である、方法。
  45. 内因性インスリンのレベルの低下と関連する障害の処置のための候補治療剤を同定する方法であって、
    適した細胞を試験作用物質と接触させるステップおよび
    TD26のレベルまたは活性に対する、該試験作用物質の効果を決定するステップを含み、
    TD26レベルまたは活性を増加させる試験作用物質が、内因性インスリンのレベルの低下と関連する障害の処置のための候補治療剤である、方法。
  46. 内因性インスリンに対する抵抗性と関連する障害を処置するまたは予防するための候補治療剤を同定する方法であって、
    適した細胞を試験作用物質と接触させるステップおよび
    TD26のレベルまたは活性に対する、該試験作用物質の効果を決定するステップを含み、
    TD26レベルまたは活性を増加させる試験作用物質が、内因性インスリンに対する抵抗性と関連する障害を処置するまたは予防するための候補治療剤である、方法。
  47. TD26のレベルまたは活性に対する前記試験作用物質の効果を決定するステップが、TD26の遺伝子発現レベルに対する、該試験作用物質の効果を決定することによって評価される、請求項44、45、または46のいずれかに記載の方法。
  48. 膵臓ベータ細胞の増殖を、その必要のある被験体において増大させるのに使用するための、肝細胞癌関連タンパク質TD26(TD26)のレベルまたは活性を増加させる作用物質。
  49. 被験体における内因性インスリンのレベルの低下と関連する障害を処置するまたは予防するのに使用するための、肝細胞癌関連タンパク質TD26(TD26)のレベルまたは活性を増加させる作用物質。
  50. 被験体における内因性インスリンに対する抵抗性と関連する障害を処置するまたは予防するのに使用するための、肝細胞癌関連タンパク質TD26(TD26)のレベルまたは活性を増加させる作用物質。
  51. ベータ細胞増殖を増大させるのにまたは糖尿病、特に1型もしくは2型糖尿病を処置するもしくは予防するのに使用するための、TD26タンパク質もしくはその機能的な部分またはTD26タンパク質もしくはTD26の機能的な部分をコードする核酸である作用物質。
  52. 前記作用物質が、TD26タンパク質またはその機能的な部分を含む、請求項48、49、50、または51のいずれかに記載の作用物質。
  53. 前記作用物質が、TD26タンパク質またはその機能的な部分をコードする核酸である、請求項48、49、50、または51のいずれかに記載の作用物質。
  54. 前記TD26タンパク質が、シグナル配列を欠く、請求項52または53のいずれかに記載の作用物質。
  55. 前記機能的な部分が、TD26タンパク質のコイルドコイルドメインを含む、請求項52、53、または54のいずれかに記載の作用物質。
  56. 前記TD26タンパク質が、配列番号1、配列番号1のアミノ酸22〜198、配列番号2、配列番号3、または配列番号4のすべてまたは部分を含む、請求項52、53、54、または55のいずれかに記載の作用物質。
  57. 前記TD26タンパク質が、1つ以上の天然に存在するアミノ酸変異を含む、請求項52または53のいずれかに記載の作用物質。
  58. 前記TD26タンパク質が、配列番号1、配列番号1のアミノ酸22〜198、配列番号2、または配列番号3に対して少なくとも80%同一であるアミノ酸配列を含む、請求項52または53のいずれかに記載の作用物質。
  59. 前記核酸が、配列番号14または配列番号15のすべてまたは部分を含む、請求項53に記載の作用物質。
  60. 前記核酸が、1つ以上の一塩基多型を含む、請求項53に記載の作用物質。
  61. 前記核酸が、配列番号14または配列番号15に対して少なくとも80%同一であるヌクレオチド配列を含む、請求項53に記載の作用物質。
  62. 前記作用物質が、インスリン受容体アンタゴニストである、請求項48、49、または50のいずれかに記載の作用物質。
  63. 前記作用物質が、S661、S661の機能的な部分、S961、S961の機能的な部分、RB537、およびRB537の機能的な部分からなる群から選択される、請求項48、49、50、または62のいずれかに記載の作用物質。
  64. 前記作用物質が、ベータ細胞の増殖を引き起こす用量で前記被験体に投与され、かつS961、S961の機能的な部分、S661、およびS661の機能的な部分からなる群から選択される、請求項63に記載の作用物質。
  65. 前記作用物質が、ベータ細胞の増殖を引き起こす用量で前記被験体に投与され、かつ配列番号16、配列番号16の機能的な部分、配列番号17、および配列番号17の機能的な部分からなる群から選択される、請求項48、49、50、62、または63のいずれかに記載の作用物質。
  66. 前記作用物質が、配列番号16に対して少なくとも80%同一であるアミノ酸配列を有するペプチドおよび配列番号17に対して少なくとも80%同一であるアミノ酸配列を有するペプチドからなる群から選択されるペプチドである、請求項48、49、50、62、または63のいずれかに記載の作用物質。
  67. 膵臓ベータ細胞の増殖を増大させる医薬の製造のためのまたは内因性インスリンのレベルの低下と関連する障害を処置するもしくは予防するためのまたは被験体における、内因性インスリンに対する抵抗性と関連する障害を処置するもしくは予防するためまたは1型もしくは2型糖尿病を処置するための、TD26タンパク質もしくはその機能的な部分またはTD26タンパク質もしくはその機能的な部分をコードする核酸の使用。
  68. 膵臓ベータ細胞の増殖を増大させる医薬の製造のためのS961またはその機能的な部分の使用であって、好ましくは、TD26のレベルまたは活性を増加させることによって、好ましくは、血中グルコースレベルを著しく増加させないまたは一過性にのみ増加させる、使用。
  69. 膵臓ベータ細胞の増殖を増大させる医薬の製造のためのS661またはその機能的な部分の使用であって、好ましくは、TD26のレベルまたは活性を増加させることによって、好ましくは、血中グルコースレベルを著しく増加させないまたは一過性にのみ増加させる、使用。
  70. 膵臓ベータ細胞の増殖を増大させるRB537またはその機能的な部分の使用であって、好ましくは、TD26のレベルまたは活性を増加させることによって、好ましくは、血中グルコースレベルを著しく増加させないまたは一過性にのみ増加させる、使用。
  71. 試験個体におけるTD26関連障害を診断する方法であって、
    該試験個体から得られるサンプルにおけるTD26レベルを決定するステップを含み、正常個体におけるTD26レベルと比較して、該試験個体において増加しているまたは減少しているTD26レベルが、TD26関連障害を示す、方法。
  72. 個体におけるTD26関連障害を診断する方法であって、
    該個体からのサンプルにおけるTD26レベルを検出するステップを含み、該個体における以前のTD26レベルと比較して増加しているまたは減少しているTD26レベルが、TD26関連障害を示す、方法。
  73. 前記TD26レベルが、減少しており、前記TD26関連障害が、ベータ細胞増殖の減少、内因性インスリンのレベルの低下、および内因性インスリンに対する感受性の低下のうちの1つ以上によって特徴付けられる、請求項71または72のいずれかに記載の方法。
  74. 前記TD26レベルが、減少しており、前記TD−26関連障害が、1型または2型糖尿病である、請求項71〜73のいずれかに記載の方法。
  75. ベータ細胞増殖を増大させる、S961核酸配列またはアミノ酸配列の機能的な部分からなる作用物質を含む組成物。
  76. ベータ細胞増殖を増大させる、S661核酸配列またはアミノ酸配列の機能的な部分からなる作用物質を含む組成物。
  77. ベータ細胞増殖を増大させる、RB537核酸配列またはアミノ酸配列の機能的な部分からなる作用物質を含む組成物。
  78. そのシグナルペプチドを欠くTD26の完全なアミノ酸配列を含まず、かつベータ細胞増殖を増大させる、TD26核酸配列またはアミノ酸配列の機能的な部分からなる作用物質を含む組成物。
  79. TD26ペプチドの機能的な部分または該機能的な部分をコードする核酸を含む組成物であって、該機能的な部分が、ベータ細胞増殖を増大させることができる、組成物。
  80. 前記機能的な部分が、TD26の天然のシグナルペプチド配列とTD26の完全なアミノ酸配列もしくはヌクレオチド配列とを含まない、または該機能的な部分が、そのシグナルペプチドを欠くTD26の完全なアミノ酸配列と、そのシグナルペプチドを欠くTD26の完全なアミノ酸配列をコードする核酸とを含まない、請求項79に記載の組成物。
  81. 前記機能的な部分が、TD26の1つ以上の機能的なもしくはインタクトなドメインを欠くペプチドまたは該ペプチドをコードする核酸を含む、請求項79または80のいずれかに記載の組成物。
  82. 前記機能的な部分が、TD26の機能的なもしくはインタクトなLPLドメインを欠くペプチドまたは該ペプチドをコードする核酸を含む、請求項79、80、または81のいずれかに記載の組成物。
  83. 前記機能的な部分が、TD26の機能的なもしくはインタクトなCCDドメインを欠くペプチドまたは該ペプチドをコードする核酸を含む、請求項79、80、81、または82のいずれかに記載の組成物。
  84. 前記機能的な部分が、TD26の機能的なもしくはインタクトなIVSを欠くペプチドまたは該ペプチドをコードする核酸を含む、請求項79、80、81、82、または83のいずれかに記載の組成物。
  85. 前記機能的な部分が、配列番号1のアミノ酸22〜76のペプチド、配列番号1のアミノ酸48〜76のペプチド、および配列番号1のアミノ酸77〜135のペプチドからなる群から選択されるペプチドまたは該ペプチドのいずれかをコードする核酸を含む、請求項79に記載の組成物。
  86. TD26ポリペプチドの1つ以上の機能的なドメインを含む組成物であって、TD26ポリペプチドの該1つ以上の機能的なドメインが、ベータ細胞増殖を増大させる、組成物。
  87. TD26ポリペプチドの1つ以上の機能的なドメインをコードする1つ以上の核酸を含む組成物であって、TD26の該1つ以上の機能的なドメインが、ベータ細胞増殖を増大させる、組成物。
  88. 配列番号1のアミノ酸22〜76のペプチド、配列番号1のアミノ酸48〜76のペプチド、配列番号1のアミノ酸77〜135のペプチド、およびその組み合わせからなる群から選択される、ベータ細胞の増殖を増大させるペプチドまたは該ペプチドのいずれかをコードする核酸を含む組成物。ベータ細胞。
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