JP2014526904A - リソソームエキソサイトーシス活性のレベルを検出する方法及び組成物並びに使用方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】なし
Description
本発明は、アメリカ国立衛生研究所により与えられたGM060950の下での連邦政府支持によりなされた。米国政府は、この発明について何らかの権利を有する。本発明はまた、セントジュード子どもリサーチ病院の米国・レバノン・シリア関連慈善事業(ALSAC)による支援も受けている。
情報交換のための米国標準コード(ASCII)に従って、423475SEQLIST.txt、2012年8月22日の作成日、及び13 KBのサイズをもって、配列表の公式コピーが、EFS-Webを介するテキストファイルとしてこの明細書と共に提出される。EFS-Webを介して提出される配列表は本明細書の部分であり、そして引用により本明細書に組み込まれる。
サンプル中のリソソームエキソサイトーシス活性に注目することによる、種々の疾患状態の診断及び予後の方法が提供される。リソソームエキソサイトーシス活性のレベルが、例えば、癌、化学療法耐性、及びアルツハイマー病に関連する痴呆を含めての種々の疾患状態の診断及び/又は予後のためにマーカーとして役立つことができる。癌、化学療法耐性、及びアルツハイマー病に関連する認知症の診断及び/又は予後のために、種々の活性プロファイルが提供される。
本明細書で使用される場合、「プロファイル」は、サンプル中の活性を提示するマーカーの測定の対応する1又は複数の値を含む。本明細書中に、所与の疾患状態の予後及び/診断のために使用され得る種々のプロファイルが開示される。このようなプロファイルには、リソソームエキソサイトーシス活性プロファイル、シアリル化活性化プロファイル、リソソームシアリダーゼ活性プロファイル、NEU1基質シアリル化活性プロファイル、及びNEU1レベル活性プロファイルが含まれる。これらのプロファイルのそれぞれが、本明細書中に詳細に説明され、そして表1及び表2に要約される。
(2)1又は複数のNEU1基質の蛋白質レベル;
(3)1又は複数のリソソーム蛋白質の蛋白質レベル;
(4)1又は複数のリソソームプロテアーゼの蛋白質レベル;
(5)LAMP-1の蛋白質レベル;
(6)ヘキソサミニダーゼβの蛋白質レベル;
(7)マンノシダーゼαの蛋白質レベル;
(8)1又は複数のカテプシンの蛋白質レベル;
(9)本明細書に記載されるシアリル化活性プロファイルの任意のマーカー;あるいは
(10)本明細書に記載されるリソソームシアリダーゼ活性プロファイルの任意のマーカー。
(2)NEU1蛋白質のレベル又はNEU1の直接酵素活性;
(3)1又は複数のNEU1基質のシアリル化のレベル;
(4)1又は複数のNEU1基質の蛋白質レベル;或いは
(5)本明細書において別途更に詳細に検討するように又は表1及び表2に要約するような、リソソームシアリダーゼ活性プロファイルのための任意のマーカー。
(2)1又は複数のNEU1基質の蛋白質レベル;
(3)1又は複数のNEU1基質のシアリル化のレベル;或いは
(4)1又は複数のNEU1基質の活性化レベル。
(2)LAMP-1のシアリル化のレベル;
(3)MUC-1のシアリル化のレベル;或いは
(4)NEU1及びMUC-1のシアリル化のレベル。
NEU1基質シアリル化活性プロファイルは、種々のNEU1基質のシアリル化レベルにより提供される1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15又はそれより多くのマーカー値を含むことができる。
(2)任意の1又は複数の非−MUC-1 NEU1基質の蛋白質レベル;或いは
(3)LAMP-1の蛋白質レベル;
NEU1レベル活性プロファイルは、種々のNEU1基質の蛋白質レベルにより提供される1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15又はそれより多くのマーカー値を含むことができる。
本明細書に記載される診断及び/又は予後の方法は、サンプルを、リソソームエキソサイトーシス活性、シアリル化活性、リソソームシアリダーゼ活性、NEU1基質シアリル化活性及び/又はNEU1レベル活性について分析し、そしてそれを、対照サンプルからの、リソソームエキソサイトーシス活性、シアリル化活性、リソソームシアリダーゼ活性、NEU1基質シアリル化活性及び/又はNEU1レベル活性についての参照値と比較することに基づいている。サンプル中の蛋白質、シアリル化又は活性の「レベル」又は「量」を測定することは、リソソームエキソサイトーシス活性、シアリル化活性、リソソームシアリダーゼ活性、NEU1基質シアリル化活性又はNEU1レベル活性を、例えば蛋白質及び/又は蛋白質のシアリル化及び/又は蛋白質の活性の相対量又は絶対量を決定することにより定量化することを意味する。
(a)健康な1又は複数の個人からの任意のサンプル;
(b)同じ対象からの腫瘍に隣接する位置から採取される正常組織;
(b)対象組織として同じ組織型から採取される1又は複数の健康な個人からの対象組織;
(c)1又は複数の健康な個人から採取される血清又は血漿サンプル;
(d)1又は複数の健康な個人から採取される脳脊髄液;或いは
(e)1又は複数の健康な個人からの尿サンプル;
を含むことができる。
1つの態様において、サンプルにおける1又は複数のリソソームエキソサイトーシス活性マーカーのリソソームエキソサイトーシス活性が与えられる。本明細書で使用する場合、「エキソサイトーシス」は、ベシクル膜(vesicular membrane)と外細胞膜(outer cell membrane)との融合により小胞に含まれる物質が細胞から放出される過程である。2つの形態のエキソサイトーシス、すなわち構成的(constitutive)エキソサイトーシス及び制御される(regulated)エキソサイトーシスが存在する。構成的エキソサイトーシスはカルシウムにより制御されず、他方制御されるエキソサイトーシスはカルシウムに依存する。
1つの態様において、サンプルにおける1又は複数のシアリル化活性マーカーのシアリル化活性が提供される。この明細書において使用される場合、糖蛋白質又は糖脂質の末端部分にシアル酸が存在する場合、蛋白質又は脂質は「シアリル化されている」。「シアリル化」は、シアリル化される糖脂質の末端部分への叉は糖蛋白質のN−又はO−連結糖鎖へのシアル酸の移行を意味する。シアリル化は、それぞれ特定の糖基質についての特異性を有する多くの異なるシアリルトランスフェラーゼにより触媒され得る。
1つの態様において、シアリル化活性はリソソームシアリダーゼ活性のレベルを含む。「シアリダーゼ」は、脱シアル化(desialylation)と称する過程により糖蛋白質から末端シアル酸を除去する酵素である。哺乳類においては、少なくとも4タイプのシアリダーゼが存在し、例えば、ノイラミダーゼ1(NEU1)、NEU2、NEU3及びNEU4が含まれ、これらは基質特異性及び細胞レベル下位置(subcellular localization)において異なる。例えば、NEU1はリソソームに局在し、そして糖蛋白質の如き基質から末端シアル酸を開裂させる。それ自体、NEU1は、サンプルの全体シアリル化活性に寄与する酵素である。
D.NEU1基質シアリル化活性
1つの態様において、リソソームシアリダーゼプロファイルの1つの形態が、NEU1基質シアリダーゼ活性プロファイルである。
種々のNEU1基質シアリル化活性マーカーの非限定的な例が表1及び表2に要約される。
他の態様において、リソソームシアリダーゼ活性プロファイルの1形態が、NEU1レベル活性プロファイルである。種々のNEU1レベル活性マーカーの非限定的な例が表1及び表2にまとめられる。
本明細書に記載される種々のプロファイルを、対象における、化学療法の予後、癌の診断及び癌の予後の方法において使用することができる。本明細書において、「予後」は、疾患状態又は疾患の可能性ある結果(すなわち、予想される生存又は死亡、療法の予想される結果、又は転移の危険性)である。「診断」は、対象が疾患又は状態を有するか否かを決定することを意味する。
本明細書に、癌を有する対象における、リソソーム作用性化学療法剤療法の予後を決定するための方法が提供される。本明細書において使用する場合、「リソソーム作用性化学療法剤」は、細胞のリソソームに優先的に蓄積する任意の化学療法剤を意味する。多くの一般に使用される化学療法剤は、それらの弱塩基性のために、酸性リソソームに蓄積する。リソソーム作用性化学療法剤の非限定的な若干の例には、ドキソルビシン、シスプラチン及びドセタキセルが含まれる。
a)前記対象からの腫瘍サンプルからの対象リソソームシアリダーゼ活性プロファイルを提供し;
b)対照サンプルからの参照リソソームシアリダーゼ活性プロファイルを提供し、ここで、前記対象リソソームシアリダーゼ活性プロファイル及び前記参照リソソームシアリダーゼ活性プロファイルは、リソソームシアリダーゼ活性を示す1又は複数の値を含んで成り;そして
c)前記対象のリソソームシアリダーゼ活性プロファイル及び前記参照リソソームシアリダーゼ活性プロファイルを比較して、対象におけるリソソーム作用性化学療法剤療法について予後を決定する、ここで、前記参照のリソソームシアリダーゼ活性に比べて前記対象の低いリソソームシアリダーゼ活性が、前記癌が前記リソソーム作用性化学療法剤に対して耐性であるとの予測をもたらす。
本発明の方法はまた、癌を有する対象の予後及び診断を決定する方法を提供する。診断及び予後から得られる情報は、適切な治療を選択するために有用でありうる。
a)異なるリソソームシアリダーゼ活性マーカーからの2又はそれ以上の値を含むリソソームシアリダーゼ活性プロファイル、NEU1基質シアリル化活性プロファイル、又はNEU1レベル活性プロファイル;
を含んで成る対象プロファイルであって前記対象からの腫瘍サンプルからのものを提供し;
b)異なるリソソームシアリダーゼ活性マーカーからの2又はそれ以上の値を含むリソソームシアリダーゼ活性プロファイル、NEU1基質シアリル化活性プロファイル、又はNEU1レベル活性プロファイル;
を含んで成る対応する参照プロファイルであって対照サンプルからのものを提供し、
ここで、前記対象プロファイル及び前記参照プロファイルは、リソソームシアリダーゼ活性、NEU1基質シアリル化活性、又はNEU1レベル活性を示す1又は複数の値を含んで成り;そして
c)前記対象のリソソームシアリダーゼ活性プロファイル及び前記参照リソソームシアリダーゼ活性プロファイルNEU1基質シアリル化活性プロファイル又はNEU1レベル活性プロファイルを比較して、癌を有する前記対象について予後を決定する、ここで、前記参照のリソソームシアリダーゼ活性、NEU1基質シアリル化活性、又はNEU1レベル活性に比べて前記対象の低いリソソームシアリダーゼ活性、高いNEU1基質シアリル化活性、又は高いNEU1レベル活性が、前記対象の浸潤癌(invasive cancer)の予測をもたらす。
a)異なるリソソームシアリダーゼ活性マーカーからの2又はそれ以上の値を含むリソソームシアリダーゼ活性プロファイル、NEU1基質シアリル化活性プロファイル、又はNEU1レベル活性プロファイル;
を含んで成る対象プロファイルであって前記対象からの腫瘍サンプルからのものを提供し;
b)異なるリソソームシアリダーゼ活性マーカーからの2又はそれ以上の値を含むリソソームシアリダーゼ活性プロファイル、NEU1基質シアリル化活性プロファイル、又はNEU1レベル活性プロファイル;
を含んで成る対応する参照プロファイルであって対照サンプルからのものを提供し、
ここで、前記対象プロファイル及び前記参照プロファイルは、リソソームシアリダーゼ活性、NEU1基質シアリル化活性、又はNEU1レベル活性を示す1又は複数の値を含んで成り;そして
c)前記対象の及び参照の、リソソームシアリダーゼ活性プロファイル、NEU1基質シアリル化活性プロファイル又はNEU1レベル活性プロファイルを比較して、前記対象について診断を決定する、ここで、前記参照のリソソームシアリダーゼ活性、NEU1基質シアリル化活性、又はNEU1レベル活性に比べて前記対象のリソソームシアリダーゼ活性が低い場合、NEU1基質シアリル化活性が高い場合、又はNEU1レベル活性が高い場合、前記対象が癌を有すると診断する。
更に、アルツハイマー病に関連する認知症の診断方法がここに提供される。対象からのサンプルのリソソームエキソサイトーシス活性プロファイルによりアルツハイマー病に関連する認知症が予測されるという証明がここに提供される。
(1)通常の活動又は仕事を行なう能力を欠き、今までの機能及び行動レベルからの減退を示し、主たる精神病的異常又は譫妄によっては説明できない認識又は挙動症状;
(2)患者からの生い立ちの話と知的報告者と客観的認識評価との組合せを通しての認識障害の検出及び診断;及び
(3)認識又は挙動の障害が下記の2又はそれ以上を含むこと:
(a)新しい情報を獲得又は記憶する能力の障害;
(b)複雑な仕事、低下した判断力の理由付け及び取扱いの障害;
(c)視空間能力の障害;
(d)言語機能の障害;及び
(e)人格、挙動又は振る舞いの変化。
(1)上記の認知症に関するすべての基準を満たす;
(2)陰険の開始;
(3)報告又は観察による認識又は悪化の来歴;
(4)記憶喪失の表示;及び
(5)非記憶喪失(nonamnestic)の表示、例えば言語表示、視空間表示または執行機能不全(executive dysfunction)。
アルツハイマー病認知症のガイドラインはMcKhann et al. (2011) Alzheimer’s & Dementia 7:263-69に詳細に記載されており、この記載を引用により本明細書に組み入れる。
a)前記対象からの脳脊髄液のサンプルの対象リソソームエキソサイトーシス活性プロファイルを提供し;
b)脳脊髄液の対照サンプルの参照リソソームエキソサイトーシス活性プロファイルを提供し、ここで、対象リソソームエキソサイトーシス活性プロファイル及び対応する参照リソソームエキソサイトーシス活性プロファイルはリソソームエキソサイトーシス活性を表わす1又は複数の値を含んで成り;そして
c)前記対象のリソソームエキソサイトーシス活性プロファイル及び前記参照リソソームエキソサイトーシス活性プロファイルを比較する、ここで、対象が、参照リソソームエキソサイトーシス活性に比べて高いリソソームエキソサイトーシス活性を有する場合、当該対象はアルツハイマー病に関連する認知症を有すると診断される。
サンプルのために、リソソームシアリダーゼ活性プロファイル及び/又はリソソームエキソサイトーシス活性プロファイルを生じさせる方法も提供される。本明細書に示されるように、サンプルのリソソームシアリダーゼ活性プロファイルは、リソソームシアリダーゼ活性を示す1又は複数のリソソームシアリダーゼ活性マーカー(すなわち、本明細書に記載されるリソソームシアリダーゼ活性の種々のマーカーのいずれか、表1及び表2を参照のこと)を含むことができる。ここでまた、サンプルのリソソームエキソサイトーシス活性プロファイルは、リソソームエキソサイトーシス活性を示す1又は複数のリソソームエキソサイトーシス活性マーカー(すなわち、本明細書に記載されるリソソームエキソサイトーシス活性の種々のマーカーのいずれか、表1及び表2を参照のこと)を含むことができる。
(a)対象からの腫瘍からのサンプルを得;そして
(b)LAMP-1蛋白質のレベル又はLAMP-1シアリル化のレベルについて測定する。
更なる態様において、この方法は、1又は複数の追加のリソソームシアリダーゼ活性マーカーについて測定することを含む。この方法の更なる他の態様において、前記1又は複数の追加のリソソームシアリダーゼ活性マーカーはNEU1基質を含む。種々のリソソームシアリダーゼ活性マーカーを測定する測定法は、本明細書に別途記載される。
(a)対象から脳脊髄液のサンプルを得;そして
(b)リソソームエキソサイトーシス活性について測定する。
特定の態様において、リソソームエキソサイトーシス活性についての測定することは、LAMP-1蛋白質のレベル又はLAMP-1シアリル化のレベルについての測定を含んで成る。
癌又はアルツハイマー病の関連する認知症を有する対象を治療する方法が更に提供される。癌又はアルツハイマー病の関連する認知症を有する対象を「治療する」とは、癌又はアルツハイマー病に関連する認知症を有する対象への、療法的有効量のNEU1又はその活性変異体若しくは断片の投与、療法的有効量の保護蛋白質/カテプシンA(PPCA)又はその活性変異体若しくは断片の投与、或いは療法的有効量のNEU1とPPCAの組合せの投与を意図し、ここでその目的は、癌又はアルツハイマー病に関連する認知症の状態又は症状を、救済し(cure)、癒し(heal)、緩和し(alleviate)、軽減し(relieve)、変更し(alter)、矯正し(remedy)、改良し(ameliorate)、改善し(impove)、又はそれに影響を及ぼす(affect)ことである。
本明細書に記載される癌又はアルツハイマー病に関連する認知症の治療方法は、筋肉内、腹腔内、静脈内、等を含むがこれらに限定されない種々の任意の非経口経路を介しての治療の投与を含む。
癌又はアルツハイマー病に関連する認知症の治療のため、本発明の活性成分を、癌又はアルツハイマー病に関連する認知症の治療に使用される1又は複数の医薬組成物と組合わせて投与することができ、このような医薬組成物には、限定的ではないが、(1)化学療法剤、又は(2)アルツハイマー病の症状を治療するための他の薬物、例えば、ドメぺジル(domepezil)、ガランタミン(galantamine)、メマンチン(memantine)、リバスチグミン(rivastigmine)又はタクリン(tacrine)が含まれる。投与は、同時的(例えば、本発明の活性成分と化学療法剤との混合物の投与)であってもよく、又は逐次的であってもよい。
(i)比較的大きなDNA挿入部を収容する能力;
(ii)高いタイターに増殖する能力;
(iii)広範囲な哺乳類細胞タイプに感染する能力;及び
(iv)普遍的プロモーター、種特異的プロモーター、及び制御可能なプロモーターを含めての多くの異なるプロモーターと共に使用される能力。
更に、アデノウイルスは、血流中で安定であるため、静脈内注射により投与することができる。
IX.変異体及び断片
NEU1及びPPCAポリペプチドをコードするポリヌクレオチドの断片及び変異体は、本発明の種々の方法及び組成物において使用することができる。「断片」は、ポリヌクレオチド及びそれ故にそれにコードされる蛋白質の部分又はポリペプチドの部分を意図する。ポリヌクレオチドの断片は、生来の蛋白質の生物学的活性を保持する蛋白質断片をコードする。したがって、ポリヌクレオチドの断片は、少なくとも約20ヌクレオチド、約50ヌクレオチド、約100ヌクレオチド、約150、約200、約250、約300、約350、約400、約450、約500、約550、約600から、NEU1又はPPCAポリペプチドをコードする全長ポリヌクレオチドにわたることができる。
本明細書において、2つのポリヌクレオチド又はポリペプチド配列の文脈で、「配列同一性」又は「同一性」は、特定された比較ウインドウにわたって最大対応について整列された場合に同一である2つの配列中の残基を意味する。蛋白質について配列同一性の%が使用される場合、同一でない残基位置は保存的アミノ酸置換により異なると認識され、当該保存的アミノ酸置換の場合、アミノ酸残基が、類似の化学的性質(例えば、荷電又は疎水性)を有し、そしてそれ故に分子の機能的性質を変更しない他のアミノ酸により置換される。保存的置換において配列が異なる場合、置換の保存的性質について補正するために同一性%は上方調整される。
本開示の内容は更に、後記の非限定的実施例により説明される。
1.癌を有する対象のための予後を決定する方法において、
a)異なるリソソームシアリダーゼ活性マーカーからの2以上の値を含むリソソームシアリダーゼ活性プロファイル、NEU1基質シアリル化活性プロファイル、又はNEU1レベル活性プロファイル;
を含んで成る対象プロファイルであって前記対象からの腫瘍サンプルからのものを提供し;
b)異なるリソソームシアリダーゼ活性マーカーからの2以上の値を含むリソソームシアリダーゼ活性プロファイル、NEU1基質シアリル化活性プロファイル、又はNEU1レベル活性プロファイル;
を含んで成る対応する参照プロファイルであって対照サンプルからのものを提供し、
ここで、前記対象プロファイル及び前記参照プロファイルは、リソソームシアリダーゼ活性、NEU1基質シアリル化活性、又はNEU1レベル活性を示す1又は複数の値を含んで成り;そして
c)前記対象のリソソームシアリダーゼ活性プロファイル及び前記参照リソソームシアリダーゼ活性プロファイルを比較して、癌を有する前記対象について予後を決定する、ここで、前記参照のリソソームシアリダーゼ活性、NEU1基質シアリル化活性、又はNEU1レベル活性に比べて前記対象の低いリソソームシアリダーゼ活性、高いNEU1基質シアリル化活性、又は高いNEU1レベル活性が、前記対象の浸潤癌(invasive cancer)の予測をもたらす;
段階を含んで成る方法。
a)異なるリソソームシアリダーゼ活性マーカーからの2以上の値を含むリソソームシアリダーゼ活性プロファイル、NEU1基質シアリル化活性プロファイル、又はNEU1レベル活性プロファイル;
を含んで成る対象プロファイルであって前記対象からの腫瘍サンプルからのものを提供し;
b)異なるリソソームシアリダーゼ活性マーカーからの2以上の値を含むNEU1活性プロファイル、NEU1基質シアリル化活性プロファイル、又はNEU1レベル活性プロファイル;
を含んで成る対応する参照プロファイルであって対照サンプルからのものを提供し、
ここで、前記対象プロファイル及び前記参照プロファイルは、リソソームシアリダーゼ活性、NEU1基質シアリル化活性、又はNEU1レベル活性を示す1又は複数の値を含んで成り;そして
c)前記対象のリソソームシアリダーゼ活性プロファイル及び前記参照リソソームシアリダーゼ活性プロファイルを比較して、前記対象について診断を決定する、ここで、前記参照のリソソームシアリダーゼ活性、NEU1基質シアリル化活性、又はNEU1レベル活性に比べて前記対象のリソソームシアリダーゼ活性が低い場合、NEU1基質シアリル化活性が高い場合、又はNEU1レベル活性が高い場合、前記対象が癌を有すると診断する;
を含んで成る方法。
a)前記対象からの腫瘍サンプルからの対象リソソームシアリダーゼ活性プロファイルを提供し;
b)対照サンプルからの参照リソソームシアリダーゼ活性プロファイルを提供し、ここで、前記対象リソソームシアリダーゼ活性プロファイル及び前記参照リソソームシアリダーゼ活性プロファイルは、リソソームシアリダーゼ活性を示す1又は複数の値を含んで成り;そして
c)前記対象のリソソームシアリダーゼ活性プロファイル及び前記参照リソソームシアリダーゼ活性プロファイルを比較して、対象におけるリソソーム作用性化学療法剤療法について予後を決定する、ここで、前記参照のリソソームシアリダーゼ活性に比べて前記対象の低いリソソームシアリダーゼ活性が、前記癌が前記リソソーム作用性化学療法剤に対して耐性であるとの予測をもたらす;
段階を含んで成る方法。
5.シアリダーゼ活性を表わす前記1又は複数の値が、LAMP-1蛋白質のレベルを含む、態様1〜3のいずれか1項に記載の方法。
6.リソソームシアリダーゼ活性を示す前記1又は複数の値が、LAMP-1及びMUC-1蛋白質のレベルを含む、態様1〜3のいずれか1項に記載の方法。
8.リソソームシアリダーゼ活性を示す前記1又は複数の値が、MUC-1シアリル化のレベルを含む、態様1〜3のいずれか1項に記載の方法。
9.リソソームシアリダーゼ活性を示す前記1又は複数の値が、LAMP-1及びMUC-1シアリル化のレベルを含む、態様1〜3のいずれか1項に記載の方法。
11.リソソームシアリダーゼ活性を示す前記1又は複数の値が、MUC-1蛋白質のレベルを含む、態様1に記載の方法。
12.前記癌が、横紋筋肉腫、乳癌、結腸癌、膵臓癌、急性リンパ芽球白血病、又はユーイング肉腫(Ewing's sarcoma)である、態様1〜11のいずれか1項に記載の方法。
a)前記対象からの脳脊髄液のサンプルの対象リソソームエキソサイトーシス活性プロファイルを提供し;
b)脳脊髄液の対照サンプルの参照リソソームエキソサイトーシス活性プロファイルを提供し、ここで、対象リソソームエキソサイトーシス活性プロファイル及び参照リソソームエキソサイトーシス活性プロファイルはリソソームエキソサイトーシス活性を表わす1又は複数の値を含んで成り;そして
c)前記対象のリソソームエキソサイトーシス活性プロファイル及び前記参照リソソームエキソサイトーシス活性プロファイルを比較する、ここで、対象が、参照リソソームエキソサイトーシス活性に比べて高いリソソームエキソサイトーシス活性を有する場合、当該対象はアルツハイマー病に関連する認知症を有すると診断される;
を含んで成る方法。
(a)リソソームシアリダーゼ活性プロファイル、ここで前記対象リソソームシアリダーゼ活性プロファイル及び前記対応する参照リソソームシアリダーゼ活性プロファイルは、リソソームシアリダーゼ活性を示す1又は複数の値を含んで成る、又は
(b)シアリル化活性プロファイル、ここで対象シアリル化活性プロファイル及び対応する参照シアリル化活性プロファイルは、シアリル化活性を示す1又は複数の値を含んで成る、
を含んで成る、態様13に記載の方法。
16.リソソームエキソサイトーシス活性を示す前記1又は複数の値が、MUC-1シアリル化のレベルを含んで成る、態様13に記載の方法。
17.リソソームエキソサイトーシス活性を示す前記1又は複数の値が、LAMP-1及びMUC-1シアリル化のレベルを含んで成る、態様13に記載の方法。
18.リソソームエキソサイトーシス活性を示す前記1又は複数の値が、アミロイド前駆体蛋白質のシアリル化のレベルを含んで成る、態様13に記載の方法。
20.リソソームエキソサイトーシス活性を示す前記1又は複数の値が、LAMP-1蛋白質のレベルを含んで成る、態様13に記載の方法。
21.リソソームエキソサイトーシス活性を示す前記1又は複数の値が、MUC-1蛋白質のレベルを含んで成る、態様13に記載の方法。
23.リソソームエキソサイトーシス活性を示す前記1又は複数の値が、LAMP-1及びMUC-1蛋白質のレベルを含んで成る、態様13に記載の方法。
24.リソソームエキソサイトーシス活性を示す前記1又は複数の値が、LAMP-1蛋白質のレベル、MUC-1蛋白質のレベル、LAMP-1シアリル化のレベル及びMUC-1シアリル化のレベルを含んで成る、態様13に記載の方法。
26.癌を有する対象の治療方法において、それを必要とする対象に、療法的有効量の、配列番号:2に対して少なくとも85%の同一性を有するアミノ酸配列を有し、シアリダーゼ活性を有するノイラミニダーゼ−1(Neuraminidase 1)(NEU1)ポリペプチドを投与することを含んで成る方法。
28.配列番号:4に対して少なくとも85%の同一性を有するアミノ酸配列を有し、NEU1酵素活性を増強する保護蛋白質/カテプシンA(PPCA)ポリペプチドを投与することを更に含んで成る、態様26又は27のいずれか1項に記載の方法。
29.前記NEU1ポリペプチド及びPPCAポリペプチドが別々に又は同時に投与される、態様28に記載の方法。
31.リソソームシアリダーゼ活性プロファイルの生成方法において、
(a)対象からの腫瘍からのサンプルを得;そして
(b)LAMP-1蛋白質のレベル又はLAMP-1シアリル化のレベルについて測定する;
ことを含んで成る方法。
32.1又は複数の追加のリソソームシアリダーゼ活性マーカーを測定することを含んで成る、態様31に記載の方法。
34.脳脊髄液からリソソームエキソサイトーシス活性プロファイルを生成する方法において、
(a)対象から脳脊髄液のサンプルを得;そして
(b)リソソームエキソサイトーシス活性について測定する;
ことを含んで成る方法。
35.前記リソソームエキソサイトーシス活性についての測定が、LAMP-1蛋白質のレベル又はLAMP-1シアリル化のレベルについての測定を含んで成る、態様34に記載の方法。
37.得られる活性値の観点で、リソソームシアリダーゼ活性プロファイルを集合することを含んで成る、態様31〜33のいずれか1項に記載の方法。
38.得られる活性値の観点で、リソソームエキソサイトーシス活性プロファイルを集合することを含んで成る、態様34〜36のいずれか1項に記載の方法。
39.対象がヒトである、態様1〜38のいずれか1項に記載の方法。
概観
本発明者らは、リソソームシアリダーゼNEU1で制御されるリソソームエキソサイトーシスと、2つの病的状態、すなわち(1)癌及び(2)アルツハイマー病との間の新規な関連性を発見した。NEU1の欠損がその基質LAMP-1をもたらし、今度はこれがリソソーム内容物のエキソサイトーシスを促進する。この生理的結果は影響される組織に依存する。例えば、細胞外環境への活性蛋白質の放出は、腫瘍を取り囲む組織の改変を生じさせるであろう。脳において、この放出はアミロイド発生性蛋白質のプロセッシング及びプラークの形成をもたらすであろう。更に、リソソームに蓄積するゼノバイオティクス(xenobiotics)は、このメカニズムを介して流出し、薬物代謝を変更するであろう。この応用は、癌細胞における化学療法耐性を予言する物として及びアルツハイマー病に関連する認知症の予後マーカーとして特に重要である。
リソソームシアリダーゼNEU1の欠失は、リソソーム貯蔵疾患であるシアリドーシスをもたらす。I型シアリドーシスは、破滅的な小児科疾患であり、他方II型又は成人開始シアリドーシスは、NEU1の残留活性を維持する遺伝子変異により惹起される比較的穏和な状態である。シアリドーシスのマウスモデルで行なわれた、NEU1欠失への発明者自身の研究は、リソソームエキソサイトーシスの阻害剤としてのNEU1の新しい機能を示した。NEU1の不存在下で、その基質LAMP-1は蓄積し、PMに繋がれたリソソームの数が増加し、リソソームエキソサイトーシスに乗り出す準備ができる。
(2)リソソーム酵素であるカテプシンBは、アポトーシスに先立ち核に移行する;
(3)これらの細胞におけるドキソルビシン負荷は、最終的に完全に核内に保持される;及び
(4)耐性細胞は、ドキソルビシンの可動性部分を、リソソーム内に維持する(データは示されない)。
背景
横紋筋肉腫(RMS)は、小児における最も一般的な軟組織悪性腫瘍である。転移性疾患を有すると診断された小児について、3年生存率は約30%でしかない。全身性化学療法が、これらの患者のための主たる治療法であり、---そしてここセントジュード(St. Jude)において幾つかの組合せ法が用いられているが、---しかし薬剤耐性はしばしば応答を鈍らせる。本発明者らは最近、薬物耐性が如何にして生じるかについて新規な仮説を発展させ、そしてここにメカニズムを解明するための研究を提案する。手短にいえば、化学療法剤はしばしば、多機能性酸性細胞小器官であるリソソームに蓄積する。次に、リソソームは細胞周辺に移送され、それらの膜を原形質膜と融合させ、そしてそれらの内容物を細胞外空間に放出することができる。リソソームエキソサイトーシス(LEX)と称されるこの過程は、薬物への細胞内暴露を効果的に限定することができる。
リソソームエキソサイトーシスの下方制御は化学療法に対するRMS反応を増強するであろう。本発明者らは、下記の2つの目的において治療の増強のための機会をLEXが同定するという本発明者らの理解を補強することを意図する。
(1)PPCA上方制御が、NEU1活性を増加させることを介して結果を増強するか否かを決定すること。本発明者らの研究室はPPCAのためのAAVに基づく送達方法を開発しており、これは、ガラクトシアリドーシスを有する小児のための酵素置換法としての臨床試験の入り口である。この研究は、ベクターが癌治療にとっても同様に有意義であることを示唆する。
(2)LAMP1の標的化が改良された結果をもたらすか否かを決定すること。LAMP1の小部分は、輸送機構への結合のために利用可であり、そしてリソソームの抹消移行を促進する。本発明者らは、この配列に対する抗体の細胞内送達を、細胞小器官の競争的結合のため及び細胞小器官の動きを制限するために使用する。この方法の成功は、小分子の開発の可能性ある標的としてLAMP1を有効にするであろう。
これらの実験は、インビトロ研究における原理の証拠(proof-of-principle)として、よく特徴づけられた肺胞RMS細胞系において行われるであろう。特定の目的1のため、AAV-PPCAの投与量曲線及び化学療法剤のパネル(ドキソルビシン、シスプラチン、ビンクリスチン)が、アポトーシスの導入のために試験されるであろう。特定の目的2のため、上記と同じパネルが、細胞内送達のための樹立された方法に従う2つ濃度のLAMP1抗体と共に使用されるであろう。各介入(intervention)について、LEXは培養液中のリソソーム酵素のレベルを測定することにより測定されるであろう。
この研究は、LEXを化学療法の結果の決定因子として確立するであろう。次に、本発明者らが試験する蛋白質の組、PPCA、NEU1及びLAMP1は全て、LEXの能力について所与の患者の腫瘍を特徴付けるマーカーとして使用されるであろう。第二に、この研究は、LEXを阻害するために可能性ある標的化された方法を示すと期待される。これは、一般に癌の治療に衝撃を与えるのみならず、特に一旦転移した後、小児科肺胞RMSの治療の主たる障害となる。
化学療法耐性は、転移胞巣状横紋筋肉腫を有する小児が直面する主たる問題である。癌細胞は、薬物を「排出する」ことにより化学療法を回避する。例えば、薬物はリソソームと称される細胞小器官に蓄積することができ、次に細胞小器官は細胞表面に移行し、細胞膜と融合し、そしてそれらの内容物を外に放出する。この過程は、リソソームエキソサイトーシスとして知られている。ここで、本発明者らは、この過程における主役を試験し、そして化学療法剤が標的にされた細胞内に残りそしてその崩壊を惹起するするように如何に阻害するかを研究する。先ず、PPCAは、酵素NEU1をリソソームに案内し、そしてその活性を増強するリソソームタンパク質である。次に、NEU1は、その標的基質の1つであるLAMP1を分解するのを助ける。当該後の工程は、リソソームでのLAMP1の蓄積を回避するのに重要であり、この蓄積は激しいエキソサイトーシスを生じさせる。ここに、本発明者らは、エキソサイトーシスを阻害しそして試験された薬物が癌細胞に維持されることを可能にする、上流(PPCA)及び下流(LAMP1)プレイヤーに影響を与える試験方法を提供する。
薬物のリソソームエキソサイトーシスは化学療法の有効性を減少させるが、これは、PPCAを上方制御し又はLAMP1を下方制御することにより逆転させることができる。特定の目的1は、ウイルス送達方法を用いてPPCAの上方制御を試験することであろう。特定の目的2は、リソソーム移行を促進することができないように、LAMP1の結合部位に対する抗体の使用を介してLAMP1の阻害を試験することであろう。
この研究は、化学療法応答の主要な決定因子としてリソソームエキソサイトーシスを確立することが期待される。したがって、このメカニズムの理解により、臨床医が腫瘍の細胞外放出能力を予測し、そして薬物の組合せ/投与量を適合させることが可能になる。更に、本発明者らは、リソソームエキソサイトーシスを阻害しそして患者の応答を増強するために、潜在的に薬剤としての可能性がある標的を樹立することを望む。
リソソームシアリダーゼNeu1は、末端シアル酸残基を除去することによりシアロ−糖接合体の加水分解を触媒する。ヒトにおいて、この酵素の一次的及び二次的欠損は、2つの臨床的に類似する神経変性的リソソーム貯蔵疾患:シアリドーシス及びガラクトシアリドーシスをもたらす。Neu1を欠損するマウスは、シアリドーシスの早発性重症型を発症する。本発明者らは、NEU1活性の欠失は、Lamp-1のシアル酸含量に影響を与えることにより、種々の細胞タイプにおけるリソソームエキソサイトーシスの過程を悪化させることを発見した。これは、リソソームのプールがPMに繋がり、そしてリソソームエキソサイトーシスに携わる可能性を増す。
要約
癌の進行の二重の危険性は、化学療法耐性及び転移成長であり、これらの何れも腫瘍細胞の代謝的状態に依存する。ここに、本発明者らは、リソソームシアリダーゼNEU1が、リソソームエキソサイトーシスの生理学的過程を負に制御することにより、両表現型の進行において決定的役割を演じることを証明する。癌細胞はこのメカニズムを用いてリソソーム指向性化学療法剤を引退させそして追い出し、これにより薬剤耐性を進行させる。
−リソソームシアリダーゼNEU1は、癌細胞におけるリソソームエキソサイトーシスを負に制御する;
−増加したリソソームエキソサイトーシスは、化学療法耐性及び侵攻性を提供する;
−Neu1ハプロ不全は、Arf-/-マウスにおける腫瘍の増殖及び拡散を増強する;
−NEU1下方制御は、多くのヒト癌において観察される。
リソソームグリコシダーゼであるN−アセチル−α−ノイラミニダーゼ1(NEU1)は、最も豊富な、且つ広く発現される哺乳類のシアリダーゼである。その基準的な機能は、α2,6−又はα2,3−結合した末端シアル酸を、糖蛋白質、糖脂質(ガングリオサイド)、オリゴサッカライド、及びポリサッカライドのサッカライド鎖から除去することである(Monti et al., 2010)。NEU1の遺伝的欠損は、その標的基質上でのシアル酸の障害された異化作用(catabolism)をもたらし、このことは今度は、無数の細胞機能に影響を与え、そして細胞及び組織の恒常性の喪失を導く。NEU1の機能の喪失の病原効果は、リソソーム貯蔵疾患であるシアリドーシス、並びに全身器官及び神経系の殆どに影響を与える小児及び青年における重症な心−身状態において明らかである(d'Azzo, 2009; Thomas, 2001)。
NEU1の発現は横紋筋肉腫細胞系におけるリソソームエキソサイトーシスと逆方向に関連づけられる
骨格筋において生ずる横紋筋肉腫(RMS)は、小児及び青年における最もありふれた軟組織癌である(Ognjanovic et al., 2009)。この癌は、2つのサブタイプ、すなわち典型的には好都合な予後を有する胎児型RMS、及び悪い予後に関連する胞巣型RMSである(Ognjanovic et al., 2009)。RMSは一次的に外科切除及び化学療法により治療され、共通の合併症は転移及び化学療法耐性であり、この何れも過剰のLEXから生ずる。
細胞外放出表現型におけるNEU1の主たる役割を特定するため、本発明者らは、2つのRMS細胞系の安定なNEU1−修飾クローンを、レトロウイルスベクターを用いて操作した。NEU1を過剰発現する修飾されたRH30細胞(RH30NEU1)及びサイレンスNEU1を有するRH41細胞(RH41shNEU1)を先ず、それらのNEU1蛋白質レベル及び活性について特徴付け、対応する空ベクター対照と比較してそれらのNEU1の発現パターンの好結果の逆転を確認した(データは示されない)。次に、両方の修飾された細胞系及び対応する対照において、3つのパラメーターすなわちコンディショニングされた培地におけるLAMP1レベル、TIRF分析、及び酵素活性を用いてLEXを測定した。
本発明者らは次に、化学療法剤に対する親細胞系の応答に関して、LEXに対するNEU1対照の機能的結果に注目した。RH41及びRH30細胞は、種々の抗癌療法に対して非常に異なる態様で応答することが示されている(Houghton et al., 2007; Petak et al., 2000)。本発明者らは、ドキソルビシン(DOXO)への暴露に際し、RH41細胞は容易にアポトーシスを受け、RH30細胞は治療に対して耐性であることを見出した(データは示されない)。これらの表現型をこれらの細胞におけるNEU1活性のレベルと結びつけるため、本発明者らはまず、DOXOがそれらのリソソームに濃縮されることを確認した。
本発明者らが過剰のLEXにより影響を受けるだろうと予測する癌細胞の第二の特徴は侵入性である。何故なら、ECMの分解が腫瘍を含む組織の能力と妥協するからである。リソソームに存在する活性なプロテアーゼ、特にカテプシンBの放出は、基底膜穿孔及び転移と相関する(Khan et al., 1998a; Khan et al., 1998b; Matarrese et al.)。
NEU1レベルがRMS細胞の侵攻性に如何に影響するかを決定するため、本発明者らは、RH41shNEU1細胞及びRH30NEU1 細胞を、空ベクター対照とともに、主としてラミニン及びコラーゲンIVから成るマトリゲル基材に接種した。細胞を2日間培養した後、マトリゲルプラグを固定し、そして基材への細胞の進入を可視化するために処理した。低−NEU1活性を有する細胞(RH41shNEU1及びRH30empty)はマトリゲルに首尾よく侵入し、他方高−NEU1活性を有する細胞は侵入しなかった(データは示されず)。これらの結果は、これらの癌細胞のNEU1状態が、標準化された基材に侵入するそれらの能力を予測するのに十分であることを確立した。
発癌性(tumor-prone)モデルであるArf−ノックアウトマウス(Kamijo et al., 1999)と交配したNeu1−ヘテロ接合性マウスを用いて、本発明者らは、過剰なLEXが悪性侵攻にインビボで影響するか否かを試験した。2群のマウスを腫瘍の発生において比較した。第一の群であるArf-/-/Neu1+/+マウスは、Arfシングルノックアウトにおいて既に報告されている癌のタイプ(Kamijo et al., 1999)を反映する一連の腫瘍を生じさせた。10箇月より若いArf−ノックアウトマウスにおける典型的な腫瘍は僅かに分化した肉腫であるが、神経膠腫、リンパ腫及び癌腫も低い頻度で観察されている(Kamijo et al., 1999)。これらのマウスにおける腫瘍は、平均9月齢で生じ、そして典型的には点在的(focal)である(データは示されない)。
本発明者らは、Arf-/-/Neu1+/+マウスにおけるNeu1発現のパターンは、正常なNEU1活性を有すべき癌患者において再現されるだろうと、理由付けた。本発明者らは先ず、健康な骨格筋対照との比較において、NEU1のレベルについて一層一般的な胎児性サブタイプヒトRMS組織サンプルをプローブした。実際に、NEU1は、12個中10個(83.3%)のRMSサンプルにおいて下方制御された(データは示されず)。10個中4個はNEU1染色の完全な不存在を示した(データは示されず)。NEU1の下方制御の生理学的インパクトを更に特徴づけるため、本発明者らは、その基質LAMP1のレベルを評価した。LAMP1の免疫化学は、NEU1の完全喪失を4サンプル全て含めて12個中7個(58.3%)におけるこの蛋白質の強い上方制御を明らかにした(データは示されない)。
この研究において、本発明者らは、NEU1の下方制御及びそれに続く増強されたLEXが、癌細胞の少なくとも2つの重要な利点:リソソーム作用性化学療法剤耐性並びに拡大性及び浸潤性となる能力、を付与するという証拠を提供する。これらの発見はNEU1の腫瘍抑制機能を示唆する。
動物
Neu1+/-マウスをArf-/-マウス(Dr. Charles Sherrにより提供)と交配させた。コロニーを1年間拡張し、その間に出生率及び腫瘍担持を記録した。すべての剖検はSt. Jude Veterinary Pathology Coreにより行われた。すべてのマウス実験は、発明者らの研究機関である「Animal Care and Use Committee and NIH guidelines」により承認された動物プロトコールに従って行われた。
RMS細胞系RH41、RH30及びユーイング(Ewing)肉腫細胞系EW8、並びにSKNEP-1は、 Gerard Grosveld博士及びAndrew Davidoff博士から得た。これらの細胞系は、St. Jude Children’s Research Hospital(Houghton et al., 2007)にあるPediatric Preclinical Testing Programにより特徴づけられた。SW480及びSW620腺癌血統癌細胞系はATCCから得た。細胞は、Glutamax(Sigma)、ペニシリン及びストレプトマイシン(Invitrogen)及び10%コスミックウシ血清(Hyclone)を補充したDMEM又はRPMI(Invitrogen)培地中で維持した。ピューロマイシン(Puromycin)耐性クローンは、ピューロマイシン(2μg/mL, Sigma)を補充した培地中で選択しそして維持した。
本発明者らは市販の抗体:抗−LAMP1(Sigma)、抗−ラミニン(Sigma)、抗−α/βチューブリン及び抗−開裂PARP(Cell Signaling)を用いた。ポリクローナル抗−NEU1抗体はすでに記載されている(Bonten et al., 2004)。ベラパミル(Verapamil)(50 μM, Sigma)及びDOXO(3μg/mL, LKT Laboratories)を培地に添加した。リソトラッカーグリーン(Lysotracker Green)DND-26及びリソトラッカーレッド(Lysotracker Red)DND-99はInvitrogenから入手し、そして製造者の指示に従って適用した。
組織及び細胞ペレットの調製、ウエスタンブロッティング、並びにデータの解析は既に記載されている(Zanoteli et al., 2010)。
マウス組織切片の免疫組織化学的分析、及びヒト組織サンプルのマイクロアレイ分析(米国 BioMax, Inc.)は既に記載されているようにして行った(Yogalingam et al., 2008)。ヒト組織サンプルの使用はInstitutional Review Boardにより承認された。
NEU1及びβ−Hexの酵素活性は適切な蛍光基質(Sigma)を用いて測定し、そしてすでに記載されている(Yogalingam et al., 2008)ようにして、BCA蛋白質濃度に標準化した(Pierce Biotechnology)。
RH30細胞は、pBABE−puroレトロウイルスベクター(AddGene)(修飾されていないか、又はヒトNEU1 cDNAを含む)により形質転換した。形質転換された細胞は、当該細胞系の予め定められた感受性に従って、ピューロマイシン(2 μg/mL)により選択し、そして0.5 μg/mL選択培地中に維持した。RH41細胞は、NEU1 shRNAプラスミッド(RHS4533-NM000434, Open Biosystems)のパネル又は付属の空ベクター対照により形質転換した。細胞は、ピューロマイシンにより選択し、そして選択培地のもとに維持した。
細胞をプレートし、そして50%コンフルエンシーに維持した。翌日、それらを3μg/mL DOXOを含む培地で2時間処理した。次に、処理された細胞をPBSにより3回洗浄し、そしてDOXO−不含培地中で更に2時間培養して、新鮮な培地への薬物の放出を許容した。次に、コンディショニングされた培地を1000 rpm(867 xg)にて5分間遠心分離し、そして500 μLのアリコートをUltrafree-MC 0.1 μmエッペンドルフ遠心フィルター(Millipore)を通して回転させて、溶出した薬物を捕捉した。次に、フィルターを顕微鏡スライド上に載置し、そして赤蛍光フィルターの像をニコンCI顕微鏡上で採取した。
すでに記載されているようにして(Marshall et al., 2011)、マッチした齢の野生型又はNeu1−ノックアウトマウスからの腹膜切片を採取し、そしてトランスウエルインサート(Fisher)上に載置した。次に、細胞系当たり合計250,000 RMS細胞を、腹膜調製物上に置き、そして培地中の8日間維持した。
データは平均±標準偏差(SD)として表現し、そして独立(unpaired)サンプルについてはスチューデントのt−試験を用いて評価した。0.05より小さいP−値を統計的に有意と考えた。
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概要
リソソームエキソサイトーシスは、特殊化された分泌細胞からの代謝物の制御された分泌及び殆どの細胞型における原形質膜の恒常性の維持を担当する制御された生理学的過程である。リソソームシアリダーゼNEU1は、この過程の主たる負の制御因子である。小児疾患シアリドーシスのマウスモデルにおけるNeu1の遺伝的除去は、組織及び細胞外マトリクスの一体性の有害効果を伴って、リソソーム内容物の細胞外への激化した放出を導く。ここで本発明者らは、Neu1-/-マウスが、アルツハイマー病(AD)を暗示する脳における病的及び分子的変化を生じさせることを示す。
リソソームは、糖蛋白質、糖脂質及び経齢オルガネラの区分された分解の主たる場所であり、そしてこの能力においてそれらは細胞の恒常性の維持のために重要である。その統合された活性が全リソソーム機能を制御するリソソームの構成成分のいずれかの下方制御又は不足は、多くの組織及び器官に対する有害な効果を伴って、合成と分解との間の均衡を崩す。これは特に、代謝的変化に対して極めて感受性である脳について妥当する。これらの基本的リソソーム酵素の1つがシアリダーゼNEU1であり、当該酵素は、末端シアル酸を除去することにより多くのシアロ糖接合体基質の異化を開始する。その規準的な分解機能はさておき、最近、NEU1は、リソソーム関連膜蛋白質の1つである標的基質LAMP1のシアル酸含量をコントロールすることによりNEU1が働く機能である、リソソームエキソサイトーシス(LEX)の生理学的過程を制御する酵素として同定された。
本発明者らは先ず、正常な脳におけるNeu1の発現のパターンを試験し、そして海馬における最高の発現とともに、この酵素は実質組織にわたって広く分布したことを示した(データは示されず)。この発現パターンの線に沿って、Lamp1は過剰シアリル化された状態で蓄積し(データは示されない)、これがKOマウスの他の細胞及び組織における過剰なLEXと関連する性質であった。Lamp1はNeu1-/-海馬の錐体細胞中及び活性化されたミクログリア中に特に豊富であり(データは示されず)、これらの細胞が過剰なLEXを示す可能性が示唆された。本発明者らは、この可能性を、多能性細胞の数を増加させそして細胞の生存性を増強するために、Neu1-/-/ARFマウス及びWT/ARFマウスから単離した主たるミクログリア及びニューロスペアー培養培地における活性なリソソーム酵素のレベルを測定することにより試験した。
結論として、本発明者らの結果は、リソソーム酵素によるAPPプロセッシングに対する制御の思いもよらないメカニズムを示す。本発明者らは、Neu1の機能喪失の下流のアミロイド生成過程を説明する2ヒットモデルを提案する:異常にプロセッシングされる、過剰にシアリル化されたAPPの蓄積、及びこれに続く、過剰なLEXを介してのAPP最終生成物の放出。このシナリオにおいて、増加したLEXを伴う活性化されたミクログリアは、APPを開裂して毒性のAβペプチドを生成するであろう活性なリソソーム酵素を細胞外に放出することによるフィードフォワード病原カスケードと連携する。アミロイド生成経路におけるNeu1の位置付け、及びLEXの中心的制御因子としてのその役割は、ADにおけるプラークの沈着及びアミロイドの生成を治療し/遅らせる新規な可能性ある療法標的のために開発されるであろう。
Claims (39)
- 癌を有する対象のための予後を決定する方法において、
a)異なるリソソームシアリダーゼ活性マーカーからの2以上の値を含むリソソームシアリダーゼ活性プロファイル、NEU1基質シアリル化活性プロファイル、又はNEU1レベル活性プロファイル;
を含んで成る対象プロファイルであって前記対象からの腫瘍サンプルからのものを提供し;
b)異なるリソソームシアリダーゼ活性マーカーからの2以上の値を含むリソソームシアリダーゼ活性プロファイル、NEU1基質シアリル化活性プロファイル、又はNEU1レベル活性プロファイル;
を含んで成る対応する参照プロファイルであって対照サンプルからのものを提供し、
ここで、前記対象プロファイル及び前記参照プロファイルは、リソソームシアリダーゼ活性、NEU1基質シアリル化活性、又はNEU1レベル活性を示す1又は複数の値を含んで成り;そして
c)前記対象のリソソームシアリダーゼ活性プロファイル及び前記参照リソソームシアリダーゼ活性プロファイルを比較して、癌を有する前記対象について予後を決定する、ここで、前記参照のリソソームシアリダーゼ活性、NEU1基質シアリル化活性、又はNEU1レベル活性に比べて前記対象の低いリソソームシアリダーゼ活性、高いNEU1基質シアリル化活性、又は高いNEU1レベル活性が、前記対象の浸潤癌(invasive cancer)の予測をもたらす;
段階を含んで成る方法。 - 対象における癌を診断する方法において、
a)異なるリソソームシアリダーゼ活性マーカーからの2以上の値を含むリソソームシアリダーゼ活性プロファイル、NEU1基質シアリル化活性プロファイル、又はNEU1レベル活性プロファイル;
を含んで成る対象プロファイルであって前記対象からの腫瘍サンプルからのものを提供し;
b)異なるリソソームシアリダーゼ活性マーカーからの2以上の値を含むNEU1活性プロファイル、NEU1基質シアリル化活性プロファイル、又はNEU1レベル活性プロファイル;
を含んで成る対応する参照プロファイルであって対照サンプルからのものを提供し、
ここで、前記対象プロファイル及び前記参照プロファイルは、リソソームシアリダーゼ活性、NEU1基質シアリル化活性、又はNEU1レベル活性を示す1又は複数の値を含んで成り;そして
c)前記対象のリソソームシアリダーゼ活性プロファイル及び前記参照リソソームシアリダーゼ活性プロファイルを比較して、前記対象について診断を決定する、ここで、前記参照のリソソームシアリダーゼ活性、NEU1基質シアリル化活性、又はNEU1レベル活性に比べて前記対象のリソソームシアリダーゼ活性が低い場合、NEU1基質シアリル化活性が高い場合、又はNEU1レベル活性が高い場合、前記対象が癌を有すると診断する;
を含んで成る方法。 - 癌を有する対象におけるリソソーム作用性(lysosomotropic)化学療法剤療法について予後を決定する方法において、
a)前記対象からの腫瘍サンプルからの対象リソソームシアリダーゼ活性プロファイルを提供し;
b)対照サンプルからの参照リソソームシアリダーゼ活性プロファイルを提供し、ここで、前記対象リソソームシアリダーゼ活性プロファイル及び前記参照リソソームシアリダーゼ活性プロファイルは、リソソームシアリダーゼ活性を示す1又は複数の値を含んで成り;そして
c)前記対象のリソソームシアリダーゼ活性プロファイル及び前記参照リソソームシアリダーゼ活性プロファイルを比較して、対象におけるリソソーム作用性化学療法剤療法について予後を決定する、ここで、前記参照のリソソームシアリダーゼ活性に比べて前記対象の低いリソソームシアリダーゼ活性が、前記癌が前記リソソーム作用性化学療法剤に対して耐性であるとの予測をもたらす;
段階を含んで成る方法。 - 前記対照サンプルが、前記対象からの前記腫瘍に隣接する正常組織である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- リソソームシアリダーゼ活性を表わす前記1又は複数の値が、LAMP-1蛋白質のレベルを含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- リソソームシアリダーゼ活性を示す前記1又は複数の値が、LAMP-1及びMUC-1蛋白質のレベルを含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- リソソームシアリダーゼ活性を示す前記1又は複数の値が、LAMP-1シアリル化のレベルを含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- リソソームシアリダーゼ活性を示す前記1又は複数の値が、MUC-1シアリル化のレベルを含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- リソソームシアリダーゼ活性を示す前記1又は複数の値が、LAMP-1及びMUC-1シアリル化のレベルを含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- リソソームシアリダーゼ活性を示す前記1又は複数の値が、LAMP-1のレベル、MUC-1蛋白質のレベル、LAMP-1シアリル化のレベル及びMUC-シアリル化のレベルを含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。
- リソソームシアリダーゼ活性を示す前記1又は複数の値が、MUC-1蛋白質のレベルを含む、請求項1に記載の方法。
- 前記癌が、横紋筋肉腫、乳癌、結腸癌、膵臓癌、急性リンパ芽球白血病、又はユーイング肉腫(Ewing's sarcoma)である、請求項1〜11のいずれか1項に記載の方法。
- 対象におけるアルツハイマー病に関連する認知症の診断方法において、
a)前記対象からの脳脊髄液のサンプルの対象リソソームエキソサイトーシス活性プロファイルを提供し;
b)脳脊髄液の対照サンプルの参照リソソームエキソサイトーシス活性プロファイルを提供し、ここで、対象リソソームエキソサイトーシス活性プロファイル及び参照リソソームエキソサイトーシス活性プロファイルはリソソームエキソサイトーシス活性を表わす1又は複数の値を含んで成り;そして
c)前記対象のリソソームエキソサイトーシス活性プロファイル及び前記参照リソソームエキソサイトーシス活性プロファイルを比較する、ここで、対象が、参照リソソームエキソサイトーシス活性に比べて高いリソソームエキソサイトーシス活性を有する場合、当該対象はアルツハイマー病に関連する認知症を有すると診断される;
を含んで成る方法。 - 前記対象のリソソームエキソサイトーシス活性プロファイル及び前記参照リソソームエキソサイトーシス活性プロファイルが、
(a)リソソームシアリダーゼ活性プロファイル、ここで前記対象リソソームシアリダーゼ活性プロファイル及び前記対応する参照リソソームシアリダーゼ活性プロファイルは、リソソームシアリダーゼ活性を示す1又は複数の値を含んで成る、又は
(b)シアリル化活性プロファイル、ここで対象シアリル化活性プロファイル及び対応する参照シアリル化活性プロファイルは、シアリル化活性を示す1又は複数の値を含んで成る、
を含んで成る、請求項13に記載の方法。 - リソソームエキソサイトーシス活性を示す前記1又は複数の値が、LAMP-1シアリル化のレベルを含んで成る、請求項13に記載の方法。
- リソソームエキソサイトーシス活性を示す前記1又は複数の値が、MUC-1シアリル化のレベルを含んで成る、請求項13に記載の方法。
- リソソームエキソサイトーシス活性を示す前記1又は複数の値が、LAMP-1及びMUC-1シアリル化のレベルを含んで成る、請求項13に記載の方法。
- リソソームエキソサイトーシス活性を示す前記1又は複数の値が、アミロイド前駆体蛋白質のシアリル化のレベルを含んで成る、請求項13に記載の方法。
- リソソームエキソサイトーシス活性を示す前記1又は複数の値が、LAMP-1、MUC-1、アミロイド前駆体蛋白質、カテプシンB、カテプシンD、フィブリノーゲン、トランスチレチン(transthyretin)、β−2ミクログロブリン又は免疫グロブリン重鎖を含む1又は複数の蛋白質のシアリル化のレベルを含んで成る、請求項13に記載の方法。
- リソソームエキソサイトーシス活性を示す前記1又は複数の値が、LAMP-1蛋白質のレベルを含んで成る、請求項13に記載の方法。
- リソソームエキソサイトーシス活性を示す前記1又は複数の値が、MUC-1蛋白質のレベルを含んで成る、請求項13に記載の方法。
- リソソームエキソサイトーシス活性を示す前記1又は複数の値が、アミロイド前駆体蛋白質のレベルを含んで成る、請求項13に記載の方法。
- リソソームエキソサイトーシス活性を示す前記1又は複数の値が、LAMP-1及びMUC-1蛋白質のレベルを含んで成る、請求項13に記載の方法。
- リソソームエキソサイトーシス活性を示す前記1又は複数の値が、LAMP-1蛋白質のレベル、MUC-1蛋白質のレベル、LAMP-1シアリル化のレベル及びMUC-1シアリル化のレベルを含んで成る、請求項13に記載の方法。
- リソソームエキソサイトーシス活性を示す前記1又は複数の値が、LAMP-1、MUC-1、アミロイド前駆体蛋白質、カテプシンB、カテプシンD、フィブリノーゲン、ヘキソスアミニダーゼβ、マンノシダーゼα、トランスチレチン(Transthyretin)、β−2ミクログロブリン又は免疫グロブリン重鎖を含む1又は複数の蛋白質のレベルを含んで成る、請求項13に記載の方法。
- 癌を有する対象の治療方法において、それを必要とする対象に、療法的有効量の、配列番号:2に対して少なくとも85%の同一性を有するアミノ酸配列を有し、シアリダーゼ活性を有するニューラミニダーゼ−1(Neuraminidase 1)(NEU1)ポリペプチドを投与することを含んで成る方法。
- アルツハイマー病に関連する認知症を有する対象の治療方法において、それを必要とする対象に、療法的有効量の、配列番号:2に対して少なくとも85%の同一性を有するアミノ酸配列を有し、シアリダーゼ活性を有するニューラミニダーゼ−1(Neuraminidase 1)(NEU1)ポリペプチドを投与することを含んで成る方法。
- 配列番号:4に対して少なくとも85%の同一性を有するアミノ酸配列を有し、NEU1酵素活性を増強する保護蛋白質/カテプシンA(PPCA)ポリペプチドを投与することを更に含んで成る、請求項26又は27のいずれか1項に記載の方法。
- 前記NEU1ポリペプチド及びPPCAポリペプチドが別々に又は同時に投与される、請求項28に記載の方法。
- 前記NEU1ポリペプチドの投与が、配列番号:1に対して少なくとも85%の同一性を有するヌクレオチド配列を含んで成るウイルスベクターの投与を含んで成る、請求項29に記載の方法。
- リソソームシアリダーゼ活性プロファイルの生成方法において、
(a)対象からの腫瘍からのサンプルを得;そして
(b)LAMP-1蛋白質のレベル又はLAMP-1シアリル化のレベルについて測定する;
ことを含んで成る方法。 - 1又は複数の追加のリソソームシアリダーゼ活性マーカーを測定することを含んで成る、請求項31に記載の方法。
- 前記1又は複数の追加のリソソームシアリダーゼ活性マーカーが、NEU1基質を含んで成る、請求項32に記載の方法。
- 脳脊髄液からリソソームエキソサイトーシス活性プロファイルを生成する方法において、
(a)対象から脳脊髄液のサンプルを得;そして
(b)リソソームエキソサイトーシス活性について測定する;
ことを含んで成る方法。 - 前記リソソームエキソサイトーシス活性についての測定が、LAMP-1蛋白質のレベル又はLAMP-1シアリル化のレベルについての測定を含んで成る、請求項34に記載の方法。
- 前記リソソームエキソサイトーシス活性についての測定が、LAMP-1、MUC-1、アミロイド前駆体蛋白質、カテプシンB、カテプシンD、フィブリノーゲン、ヘキソスアミニダーゼβ、マンノシダーゼα、トランスチレチン(Transthyretin)、β−2ミクログロブリン又は免疫グロブリン重鎖を含む1又は複数の蛋白質についての測定を含んでなる、請求項34に記載の方法。
- 得られる活性値の観点で、リソソームシアリダーゼ活性プロファイルを集合することを含んで成る、請求項31〜33のいずれか1項に記載の方法。
- 得られる活性値の観点で、リソソームエキソサイトーシス活性プロファイルを集合することを含んで成る、請求項34〜36のいずれか1項に記載の方法。
- 対象がヒトである、請求項1〜38のいずれか1項に記載の方法。
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