JP2014533681A - 神経膠腫を治療するための組成物および方法 - Google Patents

神経膠腫を治療するための組成物および方法 Download PDF

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Abstract

本発明は単離されたペプチド、これを含む組成物およびマクロファージが浸潤した腫瘍、例えば神経膠芽腫を治療するためのその使用方法に関する。【選択図】なし

Description

本発明は単離されたペプチド、これを含む組成物およびマクロファージが浸潤した腫瘍、例えば神経膠芽腫を治療するためのその使用方法に関する。
神経膠芽腫は、治療が最も困難なヒト悪性腫瘍の1つと考えられる。
臨床および実験研究は脳常在性マクロファージ(ミクログリア)、末梢単球/マクロファージおよび骨髄系由来サプレッサー細胞による悪性神経膠腫組織の浸潤を示している。それらの細胞の腫瘍内密度は、神経膠腫進行中に増加し、器官型脳切片培養物におけるミクログリアの悪性度および消失と相関し、動物神経膠腫モデルは、神経膠腫浸潤のサポートにおけるその重要な役割を証明した(Gabrusiewicz K. et al.,PLoSOne;6(8):e23902,2011)。
マクロファージは、腫瘍放出分子により引きつけられ、抗腫瘍応答を開始する代わりに、それらの細胞は異なる型の腫瘍での浸潤、血管新生、細胞外マトリクスリモデリングおよび免疫抑制をサポートすることが示唆される(Gabrusiewicz K.et al.,同様)。
オステオポンチン(OPN)は白血球により発現されるα4β1、α9β1、およびα9β4を含むいくつかのインテグリン受容体に結合することが示されているインテグリン結合リガンドである。OPNは様々な免疫細胞、例えばマクロファージ、好中球、樹状細胞、ならびにTおよびB細胞において発現される。OPNは免疫モジュレーターとして作用することが報告されている。それは走化性特性を有し、炎症部位への細胞動員を促進する。それはまた、細胞付着および創傷治癒に関与する接着タンパク質として機能する。加えて、OPNは細胞活性化およびサイトカイン産生を媒介し、ならびにアポトーシスを制御することにより細胞生存を促進する。
マクロファージの活性化におけるOPNの役割はまた、癌研究において暗示されており、この場合、研究者は、OPN産生腫瘍はOPN欠損腫瘍に比べマクロファージ活性化を誘導することができたことを発見した(Crawford HC,et al.1998 Cancer Res.58(22):5206−15)。
ラクトアドヘリンは、乳脂肪球−上皮成長因子8(EGF−8)としても知られており、これは、マクロファージにより分泌される糖タンパク質である。ラクトアドヘリンはアポトーシス細胞、活性化血小板、およびホスファチジルセリン発現赤血球に結合し、それらをマクロファージインテグリンにそのRGD配列を介して固着する。
顆粒球−マクロファージコロニー刺激因子(GM−CSF)は、マクロファージ、T細胞、マスト細胞、NK細胞、内皮細胞および線維芽細胞により分泌されるタンパク質である。GM−CSFは白血球増殖因子として機能するサイトカインである。そのため、それは免疫/炎症カスケードの一部であり、これにより、少数のマクロファージの活性化は迅速にそれらの数の増加に至らしめ、感染と闘うための重要な過程である。
神経膠腫などの腫瘍においてマクロファージの腫瘍促進活性を阻害することができる阻害剤を同定するための満たされいていない要求がある。
単離されたペプチド、これを含む組成物および、腫瘍促進活性を有し、腫瘍の増殖または維持に寄与するマクロファージが浸潤した腫瘍(「浸潤マクロファージ」)を有する被験体を治療するためのその使用方法が本明細書で提供される。
よって、本発明は初めて、腫瘍促進活性を有するマクロファージを有する腫瘍、例えば、神経膠腫を治療するための手段を提供する。
発明の1つの態様によれば、GM−CSF活性を阻害する単離されたペプチドが提供され、ペプチドは下記からなる群より選択されるアミノ酸配列を含み:SEQ ID NO:1で明記されるアミノ酸配列(CGKASATKGKGEATGGC)、SEQ ID NO:2で明記されるアミノ酸配列(CGTAEGKGGKGTASAKGGC)、SEQ ID NO:3で明記されるアミノ酸配列(QPWEHVNAIQERRLLNLSR)、SEQ ID NO:4で明記されるアミノ酸配列(KDFLLVIPFDCWEPVQE)、SEQ ID NO:5で明記されるアミノ酸配列(FQYQLDVHRKN);およびSEQ ID NO:6で明記されるアミノ酸配列(ADVRILN)。各可能性は別々の実施形態である。
発明の別の態様によれば、RGD(Arg−Gly−Asp)モチーフを含む単離されたペプチドが提供され、ここで単離されたペプチドはSEQ ID NO:7で明記されるアミノ酸配列(DGRGDSV)を含む。
1つの実施形態によれば、ペプチドは7−25のアミノ酸を有する。別の実施形態によれば、ペプチドは7−20のアミノ酸を有する。
さらに別の実施形態によれば、単離されたペプチドは、SEQ ID NO:1で明記される配列、またはその類似体もしくは誘導体から構成される。あるいは、単離されたペプチドはSEQ ID NO:2で明記される配列、またはその類似体もしくは誘導体から構成される。あるいは、単離されたペプチドはSEQ ID NO:3で明記される配列、またはその類似体もしくは誘導体から構成される。あるいは、単離されたペプチドはSEQ ID NO:4で明記される配列、またはその類似体もしくは誘導体から構成される。あるいは、単離されたペプチドはSEQ ID NO:5で明記される配列、またはその類似体もしくは誘導体から構成される。あるいは、単離されたペプチドはSEQ ID NO:6で明記される配列、またはその類似体もしくは誘導体から構成される。あるいは、単離されたペプチドはSEQ ID NO:7で明記される配列、またはその類似体もしくは誘導体から構成される。
さらに別の実施形態によれば、ペプチドは環状ペプチドである。
発明のさらに別の態様によれば、下記からなる群より選択される単離されたペプチドおよび薬学的に許容される担体を含む医薬組成物が提供される:SEQ ID NO:1で明記されるアミノ酸配列、SEQ ID NO:2で明記されるアミノ酸配列、SEQ ID NO:3で明記されるアミノ酸配列、SEQ ID NO:4で明記されるアミノ酸配列、SEQ ID NO:5で明記されるアミノ酸配列、SEQ ID NO:6で明記されるアミノ酸配列およびSEQ ID NO:7で明記されるアミノ酸配列(本質的に発明の前の態様において開示される)。
1つの実施形態によれば、薬学的に許容される担体は下記からなる群より選択される:水溶液、植物油、アルコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコールまたはグリセリン。各可能性は別々の実施形態である。
別の実施形態によれば、医薬組成物は神経膠腫を治療するためのものである。さらに別の実施形態によれば、神経膠腫は下記からなる群より選択される:上衣腫、星状細胞腫、乏突起神経膠腫、神経膠芽腫または混合性神経膠腫。各可能性は別々の実施形態である。
発明のさらに別の態様によれば、治療の必要な被験体に、治療的有効量の、GM−CSF活性を阻害することができるペプチドを含む医薬組成物を投与することを含む神経膠腫を治療するための方法が提供され、ここで前記ペプチドは下記からなる群より選択される配列を含む:SEQ ID NO:1で明記されるアミノ酸配列、SEQ ID NO:2で明記されるアミノ酸配列、SEQ ID NO:3で明記されるアミノ酸配列、SEQ ID NO:4で明記されるアミノ酸配列、SEQ ID NO:5で明記されるアミノ酸配列およびSEQ ID NO:6で明記されるアミノ酸配列(本質的に発明の前の態様において開示される)。
発明のさらに別の態様によれば、治療の必要な被験体に治療的有効量の、RGD(Arg−Gly−Asp)モチーフを含むペプチドを含む医薬組成物を投与することを含む神経膠腫を治療するための方法が提供され;前記ペプチドはSEQ ID NO:7で明記されるアミノ酸配列を含む。
1つの実施形態によれば、ペプチドは7−25のアミノ酸を有する。別の実施形態によれば、ペプチドは7−20のアミノ酸を有する。
さらに別の実施形態によれば、ペプチドはSEQ ID NO:1で明記される配列、またはその類似体もしくは誘導体から構成される。あるいは、単離されたペプチドはSEQ ID NO:2で明記される配列、またはその類似体もしくは誘導体から構成される。あるいは、単離されたペプチドはSEQ ID NO:3で明記される配列、またはその類似体もしくは誘導体から構成される。あるいは、単離されたペプチドはSEQ ID NO:4で明記される配列、またはその類似体もしくは誘導体から構成される。あるいは、単離されたペプチドはSEQ ID NO:5で明記される配列、またはその類似体もしくは誘導体から構成される。あるいは、単離されたペプチドはSEQ ID NO:6で明記される配列、またはその類似体もしくは誘導体から構成される。あるいは、単離されたペプチドはSEQ ID NO:7で明記される配列、またはその類似体もしくは誘導体から構成される。
さらに別の実施形態によれば、ペプチドは環状ペプチドである。
さらに別の実施形態によれば、神経膠腫は下記からなる群より選択される:上衣腫、星状細胞腫、乏突起神経膠腫、神経膠芽腫、または混合性神経膠腫。各可能性は別々の実施形態である。さらに別の実施形態によれば、神経膠腫の治療は下記からなる群より選択される:食作用の低減、運動性の低減、腫瘍促進活性を有する腫瘍浸潤マクロファージの増殖の低減、および前記マクロファージによる炎症促進性サイトカインまたはケモカインの分泌の低減。各可能性は別々の実施形態である。
発明の別の態様によれば、下記からなる群より選択される単離されたペプチドを含む医薬組成物およびキットを使用するための説明書を含む神経膠腫の治療のためのキットが提供される:SEQ ID NO:1で明記されるアミノ酸配列、SEQ ID NO:2で明記されるアミノ酸配列、SEQ ID NO:3で明記されるアミノ酸配列、SEQ ID NO:4で明記されるアミノ酸配列、SEQ ID NO:5で明記されるアミノ酸配列およびSEQ ID NO:6で明記されるアミノ酸配列、SEQ ID NO:7で明記されるアミノ酸配列(本質的に発明の前の態様において開示される)。
本発明の他の目的、特徴および利点は下記記載から明らかになるであろう。
神経膠腫馴化培地(GCM)で処理したミクログリア細胞の誘導されたアメーバ状形質転換および運動性を示す:(A)光学コントラスト顕微鏡法(上パネル)またはF−アクチン染色細胞の免疫−蛍光顕微鏡法(下パネル)のいずれかによる、GCM馴化培地に曝露させたラット初代ミクログリア培養物の細胞骨格変化の顕微鏡法分析;(B)LPSおよびGCM処理後の免疫ブロットサイクリンD1およびpRb;(C)GCM処理ミクログリア細胞のスクラッチアッセイ;(D)蛍光標識されたビーズを接種されたGCM処理ミクログリア細胞の食作用アッセイ。 GCM処理ミクログリア細胞における炎症シグナル伝達の欠如を示す:(A)GCMおよびLPS処理ミクログリア細胞におけるリン酸化(p)または総MAPKキナーゼに対する抗体を用いたウエスタンブロット;(B)GCMおよびLPS処理ミクログリア細胞におけるNFκB阻害剤(IκB)およびそのリン酸化形態(pIκB)の免疫ブロッティング;(C)GCMおよびLPS処理ミクログリア細胞におけるリン酸化STAT転写因子(シグナル伝達性転写因子)の免疫ブロッティング;(D)LPSおよびGCM、刺激ミクログリア細胞における炎症メディエーターiNOSおよびCOX2の免疫ブロッティング。 GCMおよびLPS刺激の結果として、ミクログリア細胞において誘導された転写変化の比較を示す。 GCMまたはLPSのいずれかで刺激されたミクログリア培養物における選択された遺伝子のリアルタイムPCRを示す。 ミクログリア活性化画分における神経膠腫由来タンパク質、オステオポンチンおよびラクトアドヘリン;およびオステオポンチンおよびラクトアドヘリンを過剰発現するラットC6神経膠腫細胞を示す:(A)GCM培地の分画およびミクログリア細胞をアメーバ状細胞に形質転換する能力のスコアリング;(B)活性化画分のMS/MS分析;(C)活性化画分の食作用アッセイ;(D)非形質転換皮質アストロサイトと比べた、C6神経膠腫細胞におけるオステオポンチンアイソフォーム(spp1aおよびspp1c)およびラクトアドヘリンのリアルタイムPCR;およびC6神経膠腫細胞によるオステオポンチン分泌のELISAアッセイ。 RGD含有ペプチドを用いた処理によるインテグリン結合の妨害、ならびに神経膠腫に誘導されたアクチン細胞骨格変化、食作用および細胞運動性のブロッキングを示す:(A)RGD阻害剤が補充されたGCM培地を用いてプレインキュベートしたミクログリア細胞におけるF−アクチンの免疫蛍光顕微鏡法;(B)RGD阻害剤が補充されたGCM培地を用いてプレインキュベートしたミクログリア細胞の食作用アッセイ;(C)RGD阻害剤が補充されたGCM培地を用いてプレインキュベートしたミクログリア細胞のスクラッチアッセイ;(D)αv、β3(または両方)インテグリンサブユニットに対するsiRNAで処理した細胞の食作用アッセイ;(E)RGD阻害剤が補充されたGCM培地を用いてプレインキュベートしたミクログリア細胞におけるリン酸化FAKの免疫ブロッティング;(F)インテグリンリガンド、細胞内経路および動きの速い、アメーバ状マクロファージへの細胞形質転換の間の提示された関係のモデル。 GCMに誘導された遺伝子発現およびミクログリア依存性神経膠腫浸潤性に関するラクトアドヘリンおよびオステオポンチンサイレンシングの明白な効果を示す:(A)対照(shNeg)、またはラクトアドヘリンshRNAを安定して発現するC6神経膠腫細胞におけるラクトアドヘリン(mfge8)の定量的PCR;(B)ラクトアドヘリン枯渇GCM処理神経膠腫細胞における選択された遺伝子の定量的PCR;(C)対照(shNeg)またはオステオポンチンshRNAを安定して発現するC6神経膠腫細胞におけるオステオポンチン(spp1)の定量的PCR;(D)オステオポンチン枯渇GCM処理神経膠腫細胞における選択された遺伝子の定量的PCR;(E)オステオポンチンおよびラクトアドヘリン枯渇ミクログリア細胞の存在または非存在下での神経膠腫細胞のマトリゲルマトリクス浸潤アッセイ。 組換えオステオポンチンおよびラクトアドヘリンを発現するマウス線維芽細胞由来の培地に曝露したミクログリア細胞の誘導された食作用およびアメーバ状形質転換を示す:(A)オステオポンチンおよび/またはラクトアドヘリンをコードするプラスミドで一過性にトランスフェクトしたNIH3T3線維芽細胞におけるラクトアドヘリン(mfge8)およびオステオポンチン(spp1)の定量的PCR;(B)ラットラクトアドヘリン(mfge8)および/またはオステオポンチン(spp1)を発現する線維芽細胞由来の馴化培地に曝露したミクログリア培養物の食作用アッセイ;(C)ラクトアドヘリン(mfge8)、および/またはオステオポンチン(spp1)を発現する線維芽細胞由来の馴化培地に曝露したミクログリア細胞におけるF−アクチンの免疫蛍光顕微鏡法。 組換えオステオポンチンを発現するマウス線維芽細胞由来の培地に曝露したミクログリア細胞におけるM2表現型マーカー遺伝子の誘導された発現を示す:(A)組換えオステオポンチンおよび/またはラクトアドヘリンを発現するマウス線維芽細胞由来の培地に曝露したミクログリア細胞におけるリン酸化(p)または総IκBならびにSTAT1、3および5に対する抗体を使用したウエスタンブロット;(B)オステオポンチンおよび/またはラクトアドヘリンを発現する線維芽細胞由来の馴化培地に曝露したミクログリア培養物における選択された遺伝子のリアルタイムPCR。 GL261神経膠腫細胞におけるGM−CSFサイレンシングおよび細胞生存または増殖を示す:(A)非形質転換アストロサイトと比べた、GM−CSF特異的shRNAを安定して発現する神経膠腫細胞におけるGM−CSFのリアルタイムPCR;(B)非形質転換アストロサイトと比べた、GM−CSF特異的shRNAを安定して発現する神経膠腫細胞におけるGM−CSFタンパク質レベルの定量化;(C)shGM−CSFを安定して発現する神経膠腫細胞のBrdU取り込みアッセイ;(D)shGM−CSFを安定して発現する神経膠腫細胞のMTT生存アッセイ。 GM−CSF枯渇神経膠腫における脳マクロファージの動員の障害および腫瘍サイズの低減を示す:(A)shNegまたはshGM−CSFのいずれかを安定して発現する神経膠腫細胞が移植されたマウス脳から抽出されたミクログリア細胞における抗Iba−1染色の顕微鏡法分析;(B)(A)の定量化;(C)対照と比べた、GM−CSF枯渇神経膠腫細胞が移植された抗vWF抗体マウスを用いた血管の染色。GM−CSF枯渇EGFP−GL261神経膠腫細胞における腫瘍サイズ分析;(D)GM−CSF枯渇神経膠腫細胞が移植されたマウスにおける腫瘍体積の定量化;(E)対照(shNeg)またはGM−CSF枯渇EGFP−GL261神経膠腫細胞が移植されたマウスにおける神経膠腫の代表的な画像。 ミクログリア細胞存在下でのGM−CSF枯渇神経膠腫細胞の浸潤性の低減を示す:(A)ミクログリア細胞の存在/非存在下での対照またはGM−CSF枯渇EGFP−GL261神経膠腫細胞が注射されたマウス脳切片培養物におけるEGFP−神経膠腫細胞によりカバーされた蛍光面積により腫瘍サイズを測定する浸潤アッセイ;(B)Aの定量化。 M−CSF欠損、op/opマウスにおけるミクログリア/マクロファージの蓄積の欠如、血管新生の欠如および腫瘍増殖を示す:(A)TaqManアレル識別方法によるB6C3Fe a/a−Csf1op/Jマウスの遺伝子型判定;(B)大理石骨病op/opおよび野生型(WT)の脳におけるミクログリア細胞、マクロファージおよびリンパ球のパーセンテージを定量するフローサイトメトリー分析;(C)op/opおよびWTマウスの血液における単球、リンパ球および顆粒球のパーセンテージを定量するフローサイトメトリー分析;(D)GFP発現GL261神経膠腫細胞を脳内に接種されたop/opおよびWTマウスの脳におけるミクログリア細胞、マクロファージおよびリンパ球のパーセンテージを定量するフローサイトメトリー分析;(E)GFP発現GL261神経膠腫細胞を脳内に接種されたop/opおよびWTマウスの血液における単球、リンパ球および顆粒球のパーセンテージを定量するフローサイトメトリー分析;(F)EGFP−GL261神経膠腫細胞を接種された大理石骨病およびWTマウスのミクログリア細胞の顕微鏡法分析;抗Iba−1抗体で染色し、DABで可視化;(G)(F)の定量化;(H)EGFP−GL261神経膠腫細胞を接種された大理石骨病およびWTマウスにおける腫瘍体積。 大理石骨病op/opマウスの脊髄限局性脱髄病変における蓄積されたミクログリア/マクロファージの低減を示す:(A)脊髄病変を有するWTおよびop/opマウスにおける抗Iba−1抗体で染色され、DABで可視化されたミクログリア/マクロファージの顕微鏡法分析;(B)(A)の定量化。 CSF−2発現、高い腫瘍グレードおよび低い患者生存の間の相関を示す:(A)ヒト神経膠腫生検におけるCSF−1およびCSF−2発現の定量分析;(B)それぞれ、CSF−2上方および下方制御を有する患者のKaplan−Meier生存プロット。 対照またはGM−CSF特異的shRNAを発現する頭蓋内神経膠腫を有するマウスに対する生存曲線を示す。 OPN、GM−CSFおよびGM−CSFRのペプチド阻害剤で処理したマウスミクログリア細胞と共にインキュベートしたヒト神経膠腫細胞における別のミクログリア活性化マーカーの減衰した発現を示す:(A)指示されたペプチドが補充されたGCM中で培養されたU87−MGヒト神経膠腫細胞におけるArg1のリアルタイムPCR;(B)および(C)指示されたペプチドが補充されたGCM中で培養されたU87−MGヒト神経膠腫細胞におけるId1のリアルタイムPCR;(D)指示されたペプチドが補充されたGCM中で培養されたU87−MGヒト神経膠腫細胞におけるc−MycのリアルタイムPCR;(E)指示されたペプチドが補充されたGCM中で培養されたU87−MGヒト神経膠腫細胞におけるMMP−14のリアルタイムPCR;(F)指示されたペプチドが補充されたGCM中で培養されたU87−MGヒト神経膠腫細胞におけるiNOSのリアルタイムPCR。 GM−CSF/GM−CSFRペプチド阻害剤で処理したミクログリア細胞の存在または非存在下での神経膠腫細胞のマトリゲルマトリクス浸潤アッセイを示す。 オステオポンチンのRNAi媒介永久サイレンシングを有するインビボラット神経膠腫モデルにおける減衰した腫瘍増殖を示す:(A)オステオポンチンのRNAi媒介永久サイレンシングを有するラットC6神経膠腫クローンにおけるオステオポンチン(spp1)の定量的PCR;(B)C6神経膠腫の対照shRNA(shNeg)またはオステオポンチンshRNA(shSPP1)を発現するWistarラットへの埋め込み後15日の腫瘍の代表的な画像;(C)対照shRNA(shNeg)またはオステオポンチンshRNA(shSPP1)を発現するC6神経膠腫の埋め込み後15日の腫瘍体積。 OPN過剰発現と低い患者生存の間の相関を示す。異なるオステオポンチン(SPP1)発現を有する患者に対するKaplan−Meier生存プロット。
マクロファージが浸潤した腫瘍(「浸潤マクロファージ」)、例えば腫瘍促進活性を有するミクログリアを有する被験体を治療するための方法および組成物が本明細書で提供される。腫瘍促進活性を有する浸潤マクロファージはマトリクスリモデリング、浸潤、血管新生および適応免疫の抑制に関与する可能性があり、増殖し、食作用性および可動性となり得る。浸潤マクロファージは腫瘍促進活性を有し、腫瘍の増殖または維持に寄与する可能性があり、腫瘍、例えば悪性腫瘍、例として、脳腫瘍、例えば神経膠腫中に存在する。
本発明の方法は、腫瘍促進活性を有する浸潤マクロファージを有する腫瘍を有する被験体に、治療的有効量の、インテグリンリガンド、例えば、オステオポンチン(「OPN」)またはラクトアドヘリンの阻害剤を投与し、よって、腫瘍促進活性を有する浸潤マクロファージの腫瘍促進活性を低減させることを含む。あるいは、発明の方法は、腫瘍促進活性を有する浸潤マクロファージ腫瘍を有する被験体に治療的有効量のGM−CSFの阻害剤を投与し、よって腫瘍促進活性を有する浸潤マクロファージの腫瘍促進活性を低減させることを含む。本発明による阻害剤は、OPN、ラクトアドヘリンおよび/またはGM−CSFの産生または合成を阻害し得ることが理解されるべきである。あるいは、阻害剤はOPN、ラクトアドヘリンおよび/またはGM−CSFの活性を中和することができる。あるいは、阻害剤はOPN、ラクトアドヘリンおよび/またはGM−CSFのそれらの個々の受容体への結合を防止または阻害することができる。あるいは、阻害剤はOPN、ラクトアドヘリンおよび/またはGM−CSFのマクロファージまたはミクログリア細胞上のそれらの受容体への結合により活性化されるシグナル伝達経路を阻害することができる。
発明の方法は、腫瘍、例えば、悪性腫瘍の存在により特徴付けられる疾患の治療に関する。限定されない例として、腫瘍は神経膠腫である。
発明は、一部、OPN合成またはOPNのミクログリア上のインテグリンとの相互作用の阻害は、ミクログリア、食作用およびインテグリン媒介シグナル伝達(例えば、FAKおよびAktキナーゼのリン酸化)の神経膠腫に誘導された活性化を低減させるという驚くべき発見に基づく。加えて、本明細書で例示されるように、組換えOPNは、神経膠腫に誘導された機能的応答のほとんどを模倣し、ミクログリア培養物における推定上の別の表現型マーカーの発現を上方制御した。
さらに、発明は、GM−CSF合成の阻害はマクロファージ/ミクログリアによる神経膠腫の浸潤を低減し、腫瘍サイズ、腫瘍進行および血管新生を低減させるという予想外の所見に基づく。加えて、本明細書で例示されるように、GM−CSFレベルは神経膠芽腫多形患者においては著しく上方制御され、高いレベルのGM−CSFは不良予後と相関する。
OPNはまた、「分泌されたリン酸化タンパク質1」SPP1、BNSP;BSPI;およびETA−1と呼ばれ、遺伝子ID:6696を有する。ヒトOPNは、OPNa、OPNb、OPNc、OPNdおよびOPNeと呼ばれる5つの異なるバリアントまたはアイソフォームとして存在し、その前駆体タンパク質は、それぞれGenBank受入番号NP_001035147.1、NP_000573.1、NP_001035149.1、NP_001238758.1、およびNP_001238759.1で提供されるアミノ酸配列から構成され、それらは、それぞれ、GenBank受入番号NM_001040058.1、NM_000582.2、NM_001040060.1、NM_001251829.1およびNM_001251830.1で提供されるヌクレオチド配列によりコードされる。OPNa−OPNeのアミノ酸配列は、それぞれ、SEQ ID NO:9−13として明記される。OPNa−eはインテグリン、例えばインテグリンαVβ3およびαvβ5と相互作用する。
ラクトアドヘリンは「MFGE8乳脂肪球−EGF因子8タンパク質」ならびにMFGE8、BA46;HMFG;MFGM;SED1;hP47;EDIL1;MFG−E8;SPAG10;OAcGD3S;およびHsT19888とも呼ばれ、遺伝子ID:4240を有する。ラクトアドヘリンは、アイソフォームaおよびbとして存在する。ヒトラクトアドヘリンアイソフォームaプレプロタンパク質のヌクレオチドおよびアミノ酸配列は、それぞれ、GenBank受入番号NM_005928.2およびNP_005919.2で提供され、ヒトラクトアドヘリンアイソフォームbプレプロタンパク質のヌクレオチドおよびアミノ酸配列は、それぞれ、GenBank受入番号NM_001114614.1およびNP_001108086.1で提供される。ラクトアドヘリンアイソフォームaおよびbは、インテグリン、例えばインテグリンαVβ3およびαvβ5と相互作用する。ラクトアドヘリンアイソフォームaおよびbのアミノ酸配列は、それぞれ、SEQ ID NO:14および15として明記される。
顆粒球マクロファージコロニー刺激因子はまた「GM−CSF」ならびにCSF2、モルグラモスチン(molgramostin)およびサルグラモスチン(sargramostin)と呼ばれ、遺伝子ID:1437およびMIM:138960を有する。タンパク質の活性型は細胞外でホモ二量体として見出される。ヒトGM−CSF前駆体タンパク質のアミノ酸配列は、GenBank受入番号NP_000749.2(SEQ ID NO:16)で提供され、GenBank受入番号NM_000758.2で提供されるヌクレオチド配列によりコードされる。
GM−CSFは、CSF2RA、CD116、CDw116、CSF2R、CSF2RAX、CSF2RAY、CSF2RX、CSF2RY、GM−CSF−R−α、GMCSFR、GMRaおよびSMDP4とも呼ばれるその受容体「GMRα」に結合し、遺伝子ID:1430を有する。ヒトアイソフォームの前駆体のアミノ酸配列は、GenBank受入番号:NP_001155001.1、NP_001155002.1、NP_001155003.1、NP_001155004.1、NP_006131.2、NP_758448.1、NP_758449.1、NP_758450.1、およびNP_758452.1で提供される。
本明細書では、「インテグリンリガンド阻害剤」という用語は、インテグリンリガンドの少なくとも1つの生物活性を阻害する薬剤を示す。例えば、「OPN阻害剤」は、OPN(アイソフォームa、b、c、dおよび/またはe)の少なくとも1つの生物活性を阻害する薬剤を示し、「ラクトアドヘリン阻害剤」は、ラクトアドヘリン(アイソフォームaおよび/またはb)の少なくとも1つの生物活性を阻害する薬剤を示す。いくつかの実施形態によれば、OPNまたはラクトアドヘリン阻害剤は、少なくとも10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%、99%または100%だけ、それぞれ、OPNまたはラクトアドヘリンのマクロファージの腫瘍促進活性を誘導する能力を阻害する、またはマクロファージの腫瘍促進活性を低減させる薬剤である。インテグリンリガンド阻害剤は、例えば、腫瘍促進性マクロファージの増加した食作用、運動性、または増殖を防止または低減する、または腫瘍促進性マクロファージによる炎症促進性サイトカインまたはケモカインの分泌を低減することができる。例示的なインテグリンリガンド阻害剤、例えば、OPN阻害剤は、インテグリンリガンド、例えば、OPN、と、マクロファージ例えば、ミクログリアの表面上のタンパク質、例えばインテグリンの間の相互作用を阻害または低減する薬剤である。インテグリンリガンド阻害剤は、タンパク質またはペプチドベースとすることができる。インテグリンリガンド阻害剤はまた、インテグリンリガンドタンパク質の発現を阻害する薬剤、例えば、阻害核酸、例えば、siRNA、shRNA、アンチセンス分子、リボザイムまたはアプタマーとすることができる。「薬剤」は、任意の型の分子または分子の複合体、例えば巨大分子または小分子を示す。
いくつかの実施形態によれば、OPN阻害剤は、5つ全てのOPNアイソフォームの活性を阻害する。いくつかの実施形態によれば、OPN阻害剤は、1、2、3または4つのOPNアイソフォームの活性を阻害する。いくつかの実施形態によれば、OPN阻害剤は、OPNcの活性を阻害する。
いくつかの実施形態によれば、ラクトアドヘリン阻害剤は、両方のラクトアドヘリンアイソフォームの活性を阻害する。いくつかの実施形態によれば、ラクトアドヘリン阻害剤は、一方のまたは他方のアイソフォームのみの活性を阻害する。
インテグリンリガンド阻害剤は、インテグリンリガンドの生物活性を、少なくとも10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%、99%または100%だけ阻害することができる。例えば、インテグリンリガンド阻害剤は、インテグリンリガンドとインテグリンとの間の相互作用を、少なくとも10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%、99%または100%だけ低減させることができる。インテグリンリガンド阻害剤はまた、インテグリンリガンドタンパク質の発現をブロックする薬剤であってもよく、例えば、その発現を少なくとも10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%、99%または100%だけ低減させることができる。
本明細書では、「GM−CSF阻害剤」という用語は、GM−CSFの少なくとも1つの生物活性を阻害する薬剤を示す。いくつかの実施形態によれば、GM−CSF阻害剤は、例えば、GM−CSF阻害剤がない場合の腫瘍進行と比較して、腫瘍進行を少なくとも10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%、99%または100%だけ減速させることにより、腫瘍、例えば、神経膠腫の進行を阻害する薬剤である。GM−CSF阻害剤はまた、腫瘍(例えば、神経膠腫)サイズを安定化するまたはそれを少なくとも10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%、99%100%(2倍)、3倍、5倍以上だけ低減させる阻害剤とすることができる。GM−CSF阻害剤は、例えば、マクロファージまたはミクログリアによる腫瘍浸潤を低減させる;腫瘍浸潤マクロファージの腫瘍促進活性を有する細胞への刺激および/または形質転換を低減させる;および/または腫瘍における血管新生を低減させることができる。GM−CSF阻害剤は下記特性の1つを有し得る:(i)例えば、腫瘍細胞によるGM−CSF産生または合成をブロックする;(ii)GM−CSFの活性を中和する;(iii)GM−CSFのその受容体への結合を防止(または阻害)する;(iv)GM−CSFのマクロファージまたはミクログリア上のその受容体への結合により活性化されるシグナル伝達経路を阻害する、あるいは(v)例えば、マクロファージまたはミクログリアにおけるGM−CSF受容体産生または合成を阻害する。GM−CSF阻害剤はタンパク質またはペプチドベースとすることができる。GM−CSF阻害剤はまた、GM−CSFの発現を阻害する薬剤、例えば、阻害核酸、例えば、siRNA、shRNA、アンチセンス分子、リボザイムまたはアプタマーとすることができる。「薬剤」は、本明細書では、任意の型の分子または分子の複合体、例えば巨大分子または小分子を示す。
GM−CSF阻害剤は、GM−CSFの生物活性を、少なくとも10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%、99%または100%だけ阻害することができる。例えば、GM−CSF阻害剤は、GM−CSFとその受容体の間の相互作用を少なくとも10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%、99%または100%だけ低減させることができる。GM−CSF阻害剤はまた、GM−CSFタンパク質またはGM−CSF受容体(例えば、α鎖)の発現をブロックする薬剤とすることができ、例えば、その発現を少なくとも10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%、99%または100%だけ低減させることができる。
阻害ペプチドおよびタンパク質
A)インテグリンリガンド阻害ペプチド
いくつかの実施形態によれば、インテグリンリガンド、例えば、OPNの阻害剤は阻害ペプチドである。インテグリンリガンド阻害ペプチドは、インテグリンリガンドとインテグリン、例えば、インテグリンαVβ3またはαVβ5の間の相互作用を阻害するペプチドであってもよい。例示的な実施形態では、インテグリンリガンド阻害剤はRGD(Arg−Gly−Asp)モチーフ(SEQ ID NO:17)を含む。インテグリンリガンド阻害剤はRGD(Arg−Gly−Asp)モチーフを含むペプチドまたはタンパク質であってもよく、ペプチドまたはタンパク質はインテグリンを介するシグナル伝達を誘導しない。
阻害ペプチドは、例えば、SEQ ID NO:9−16の1つのせいぜい100、75、50、40、30、20、15、10、9、8、7、6、5、4または3のアミノ酸を含み得る。阻害ペプチドはまた、例えば、SEQ ID NO:9−16の1つの3〜20のアミノ酸;3〜15のアミノ酸;5〜15のアミノ酸;5〜10のアミノ酸;6〜8のアミノ酸を含み得る。いくつかの実施形態によれば、阻害ペプチドは、例えば、SEQ ID NO:9−16の1つの3、4、5、6、7、8、9または10のアミノ酸を含む、またはから構成される。いくつかの実施形態によれば、阻害ペプチドは、例えば、SEQ ID NO:9−16の1つの7−20のアミノ酸を含む、またはから構成される。いくつかの実施形態によれば、阻害ペプチドは、例えば、SEQ ID NO:9−16の1つの7−15のアミノ酸を含む、またはから構成される。
いくつかの実施形態によれば、阻害ペプチドは好ましくはRGDモチーフを含み得る。RGDモチーフは阻害ペプチドの中心に、あるいはペプチドの他端よりも一端により近接して位置し得る。
例示的なラットラクトアドヘリン阻害ペプチドは、アミノ酸配列TQRGDIF(SEQ ID NO:18)から構成される。使用され得る例示的なヒトOPN RGD阻害ペプチドは、SEQ ID NO:7で明記されるアミノ酸配列−DGRGDSVを含む、またはから構成される。任意の他のヒトOPN RGD阻害ペプチドが使用され得るが、ただし、RGDモチーフを含むことを条件とする。例えば、ヒトOPN RGD阻害ペプチドは、RGDモチーフを含む、SEQ ID NO:9−13で明記されるヒトOPNのアミノ酸配列の5〜20のアミノ酸を含み得る。
本発明の方法において使用され得る例示的なヒトラクトアドヘリンRGDペプチドは、SEQ ID NO:8で明記されるアミノ酸配列−EVRGDVFを含む、から構成される、またはから本質的に構成される。任意の他のヒトラクトアドヘリンRGD阻害ペプチドが使用され得るが、ただし、RGDモチーフを含むことを条件とする。例えば、ヒトラクトアドヘリンRGD阻害ペプチドは、RGDモチーフを含む、SEQ ID NO:14−15で明記されるヒトラクトアドヘリンのアミノ酸配列の5〜20のアミノ酸を含み得る。
B)GM−CSF阻害ペプチド
いくつかの実施形態によれば、GM−CSFの阻害剤は阻害ペプチドである。GM−CSF阻害ペプチドは、GM−CSFとその受容体の間の相互作用を阻害するペプチドであってもよい。いくつかの実施形態によれば、GM−CSF阻害剤は、GM−CSF受容体と相互作用するGM−CSFの一部と同一または類似する、がGM−CSF受容体を介するシグナル伝達を誘導しないアミノ酸配列を含む。さらに以下で記載されるように、GM−CSFの残基54−61(Bヘリックス)および77−83(Cヘリックス)は、その受容体との相互作用に関与することが示されており;よって、アミノ酸54−61または77−83と同一、または類似するアミノ酸配列を含むペプチドはGM−CSF阻害剤として使用され得る。
いくつかの実施形態によれば、「GM−CSF阻害剤」はまた、(i)GM−CSF受容体の鎖の一部のものと同一、または類似する、および(ii)GM−CSFと相互作用し、よってGM−CSFのその受容体への結合を防止するアミノ酸配列を含むペプチドまたはタンパク質であってもよい。
例えば、第1のアミノ酸が第2のアミノ酸配列と少なくとも70%、80%、90%、95%、97%、98%または99%同一である場合、第1のアミノ酸配列は第2のアミノ酸と類似することが理解されるべきである。例えば、第1のアミノ酸配列はせいぜい1、2、3、4、5、10以上のアミノ酸において第2のアミノ酸配列と異なっていてもよく、例えば、アミノ酸置換、欠失または付加である。
いくつかの実施形態によれば、阻害ペプチドは、例えば、SEQ ID NO:16のせいぜい100、75、50、40、30、20、15、10、9、8、7、6、5、4または3のアミノ酸を含み得る。阻害ペプチドはまた、例えば、SEQ ID NO:16の3〜20のアミノ酸;3〜15のアミノ酸;5〜15のアミノ酸;5〜10のアミノ酸;6〜8のアミノ酸を含み得る。いくつかの実施形態によれば、阻害ペプチドは、例えば、SEQ ID NO:16の3、4、5、6、7、8、9または10のアミノ酸を含む、またはから構成される。いくつかの実施形態によれば、阻害ペプチドは、例えば、SEQ ID NO:16の1つの7−20のアミノ酸を含む、またはから構成される。いくつかの実施形態によれば、阻害ペプチドは、例えば、SEQ ID NO:16の1つの7−15のアミノ酸を含む、またはから構成される。阻害ペプチドは好ましくは、ヒトGM−CSFのその受容体と相互作用するアミノ酸配列(またはこれに類似する配列)、またはGM−CSFと相互作用する受容体のαまたはβc鎖のアミノ酸配列(またはこれに類似する配列)を含む。特定配列は阻害ペプチドの中心に、あるいはペプチドの他端よりも一端より近接して位置してもよい。
いくつかの実施形態によれば、例示的なヒトGM−CSF阻害ペプチドはSEQ ID NO:1で明記されるアミノ酸配列−CGKASATKGKGEATGGCまたはSEQ ID NO:2で明記されるアミノ酸配列−CGTAEGKGGKGTASAKGGCを、ペプチド環化のために導入されるグリシン、アラニン、およびシステインと一緒に含む。GM−CSFの直鎖ペプチド類似体である追加の阻害ペプチドとしては、VonFeldt et al.(Peptide Res.8:20,1995(参照によりその全体が本明細書に組み込まれる))において明記されるペプチドが挙げられるが、それらに限定されない。これらのペプチドは、GM−CSFのアミノ酸17−31(Aヘリックス)(高親和性受容体結合を阻害する)およびアミノ酸54−78から構成されるペプチド(BおよびCヘリックス)(低親和性受容体結合を阻害する)から構成される(VonFeldt et al.,同様)。
さらに、GM−CSFの阻害剤であり、GM−CSFまたはその受容体または受容体複合体を標的にする短ペプチドが本発明の範囲に含まれる。例えば、阻害剤はヒトGM−CSFの下記アミノ酸配列を含み、から本質的に構成され、またはから構成され得る:
QPWEHVNAIQEARRLLNLSR(SEQ ID NO:3);および
KDFLLVIPFDCWEPVQE(SEQ ID NO:4)。
GM−CSF活性の阻害剤はヒトGM−CSF受容体αの下記アミノ酸配列を含み、から本質的に構成され、またはから構成され得る:
FQYQLDVHRKN(SEQ ID NO:5);および
ADVRILN(SEQ ID NO:6)。
ポリペプチドまたはタンパク質であるGM−CSF阻害剤もまた、提供される。例えば、デコイ受容体はGM−CSFのGM−CSF受容体への結合を阻害するために使用することができる。他の実施形態では、デコイGM−CSFが使用され得る。デコイGM−CSFは、受容体に結合するが、受容体を活性化せず、および自然発生GM−CSFが受容体に結合しないように防止するGM−CSF分子である。デコイGM−CSF分子は変異GM−CSF分子であってもよい。
GM−CSFの第1の(A)ヘリックス上の残基(成熟ヒトGM−CSFのアミノ酸11−23)は、高親和性受容体(GM−CSFRα.βc複合体)への結合に関与するが、低親和性受容体(GM−CSFRαのみ)への結合には関与しないことが示されている(例えば、VonFeldt et al.、上記において示される)。これは単一E21R変異を有するGM−CSF類似体は高親和性受容体のアンタゴニストであることを示すことにより確認されている。よって、GM−CSF阻害剤はAヘリックスで変異したGM−CSF配列を含み得ることが予測される。
本発明はさらに、例えば、ヒト被験体における、細胞または組織において、インテグリンリガンドを阻害する、および/またはGM−CSFを阻害する方法を提供し、これは、細胞または組織を治療的有効量の阻害ペプチドに曝露し、よってインテグリンリガンドの活性および/またはGM−CSFの活性を阻害または減少させることを含む。
いくつかの実施形態によれば、阻害ペプチドはRGDモチーフを含むインテグリンリガンドの配列に対し少なくとも60%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%、99%または100%同一性を有する配列を含むペプチドであってもよい。阻害ペプチドはヒトGM−CSFの配列またはヒトGM−CSF受容体の鎖の配列に対し少なくとも60%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%、99%または100%同一性を有する配列を含むペプチドであってもよい。一般に、そのペプチドの生物活性を実質的に変化させずに、ポリペプチドの構造においていくらかの改変および変化を起こすことが可能であり、機能的に等価のポリペプチドが得られる。よって、本発明は、保存的アミノ酸置換による、インテグリンリガンドのアミノ酸配列の一部と異なる生物学的に等価のポリペプチド、例えば、OPNまたはラクトアドヘリン、およびその生物活性断片に及ぶ。同様に、本発明は、保存的アミノ酸置換による、ヒトGM−CSFまたはヒトGM−CSF受容体鎖のアミノ酸配列の一部と異なる生物学的に等価のポリペプチド、およびその生物活性断片に及ぶ。
本明細書では、「保存的アミノ酸置換」という用語は、ペプチドのある位置での1つのアミノ酸の別のものへの置換を示し、ここで、置換は関連する機能の実質的な損失なしでなされ得る。そのような変化を起こす場合、同様のアミノ酸残基の置換が側鎖置換基の相対的な類似性、例えば、それらのサイズ、電荷、疎水性、親水性、などに基づきなされ得、そのような置換はルーチン試験によりペプチドの機能に関するそれらの効果に対しアッセイされ得る。他の実施形態では、保存されたアミノ酸置換は1つのアミノ酸残基が同じクラスの別のものと置換される場合に行うことができ、この場合、アミノ酸は下記の通り非極性、酸性、塩基性および中性クラスに分けられる:非極性:Ala、Val、Leu、Ile、Phe、Trp、Pro、Met;酸性:Asp、Glu;塩基性:Lys、Arg、His;中性:Gly、Ser、Thr、Cys、Asn、Gln、Tyr。保存的アミノ酸変化としては、L−アミノ酸の対応するD−アミノ酸による、保存的D−アミノ酸による、または自然発生の、遺伝子組み換えなしでコードされた形態のアミノ酸による置換、ならびにL−アミノ酸の保存的置換が挙げられる。自然発生の遺伝子組み換えなしでコードされた形態のアミノ酸としては下記が挙げられる:β−アラニン、3−アミノ−プロピオン酸、2,3−ジアミノプロピオン酸、α−アミノイソ酪酸、4−アミノ−酪酸、N−メチルグリシン(サルコシン)、ヒドロキシプロリン、オルニチン、シトルリン、t−ブチルアラニン、t−ブチルグリシン、N−メチルイソロイシン、フェニルグリシン、シクロヘキシルアラニン、ノルロイシン、ノルバリン、2−ナフチルアラニン、ピリジルアラニン、3−ベンゾチエニルアラニン、4−クロロフェニルアラニン、2−フルオロフェニルアラニン、3−フルオロフェニルアラニン、4−フルオロフェニルアラニン、ペニシラミン、1,2,3,4−テトラヒドロ−イソキノリン−3−カルボン酸、β−2−チエニルアラニン、メチオニンスルホキシド、ホモアルギニン、N−アセチルリジン、2−アミノ酪酸、2−アミノ酪酸、2,4,−ジアミノ酪酸、p−アミノフェニルアラニン、N−メチルバリン、ホモシステイン、ホモセリン、システイン酸、ε−アミノヘキサン酸、δ−アミノ吉草酸、および2,3−ジアミノ酪酸。
阻害ペプチドは、タンパク質の安定性を増加させ、標的細胞への送達を支援するために、より大きな融合タンパク質に組み込まれ得る。融合タンパク質は、標的細胞において発現されるプロテアーゼによる認識のための特定のプロテアーゼ切断部位を組み込むように設計することができ、そのため、標的細胞に入ると、ペプチドモジュレーターが融合タンパク質から放出される。阻害ペプチドはまた、血液脳関門(BBB)を通る輸送に有利に働くペプチドに連結され得る。例えば、RGDペプチドはArmaGen Technologiesの分子トロイの木馬(MTH)に融合され得る。融合タンパク質のMTH部分は内在性受容体介在性輸送系を介してBBBを横切る輸送を引き起こす。
阻害ペプチドは、当技術分野で知られている標準タンパク質合成技術を使用して、例えば固相ペプチド合成を含む化学ペプチドライゲーション法を使用して、ペプチドをC末端からN末端の方向に合成することにより、例えば、自動ペプチドシンセサイザーを使用することにより合成することができる。あるいは、当技術分野で知られている標準分子生物学技術を使用して、ペプチドモジュレーターをコードする発現カセットを設計するために分子生物学技術が使用され得る。発現カセットは好適な発現系で使用することができる。例えば、カセットは細菌プラスミドに含ませることができ、細菌細胞において発現させることができ、これから、ペプチドモジュレーターを単離および精製させることができる。発現カセットは阻害ペプチドを、任意で完全ペプチドとしてあるいはキメラまたは融合ペプチドまたはタンパク質(そこからペプチドが、例えばプロテアーゼ消化により放出され得る)の一部としてコードする翻訳領域を含む。発現カセットはまた、翻訳領域に作動可能に連結された好適な調節領域、例えばプロモーター領域(誘導性プロモーター領域であってもよい)を含む。
あるいは、阻害ペプチドは、例えば、阻害ペプチドをリポソーム調製物中に封入することにより、阻害ペプチドの細胞による取り込みを増加または誘導する生体材料に含まれ得る。ペプチドおよびタンパク質の細胞へのリポソーム送達は知られており、例えば、米国特許第6,372,720号およびUS20030108597号(参照により本明細書に組み込まれる)において記載される。
C)インテグリンリガンド阻害抗体
いくつかの実施形態によれば、インテグリンリガンド、例えばOPNまたはラクトアドヘリンの活性は、インテグリンリガンドに特異的に結合し、よってそのインテグリンとの相互作用を阻害し、インテグリンリガンドとインテグリンの相互作用により開始されるシグナル伝達経路を阻害する抗体、例えばモノクローナル抗体、または抗原結合性フラグメントまたはその誘導体の使用により阻害される。
D)GM−CSFまたはGM−CSF受容体を阻害する抗体
いくつかの実施形態によれば、GM−CSFの活性は、GM−CSFに特異的に結合し、よって、例えば、そのGM−CSF受容体との相互作用を阻害し、GM−CSFのその受容体との相互作用により開始されるシグナル伝達経路を阻害する抗体、例えばモノクローナル抗体、または抗原結合性フラグメントまたはその誘導体の使用により阻害される。抗体はまたGM−CSFまたはGM−CSF受容体にコンフォメーション変化を誘導する可能性があり、よって、それぞれ、そのGM−CSF受容体またはGM−CSFとの相互作用を防止する。いくつかの実施形態によれば、GM−CSFの活性は、GM−CSF受容体に特異的に結合し、よって受容体を介するシグナル伝達を阻害する抗体または抗原結合性フラグメントまたはその誘導体の使用により阻害される。
本明細書では、「抗体」という用語は、少なくとも1つ、および好ましくは2つの、重(H)鎖可変部(本明細書ではVHと略される)、ならびに少なくとも1つおよび好ましくは2つの軽(L)鎖可変部(本明細書ではVLと略される)を含むタンパク質を示す。VHおよびVL領域は、さらに、「相補性決定領域」(「CDR」)と呼ばれる超可変性を有する領域に分割することができ、より保存された「フレームワーク領域」(FR)と呼ばれる領域が組み入れられている。各VHおよびVLは3つのCDRおよび4つのFRから構成され、アミノ末端からカルボキシ末端まで下記の順で配列される:FR1、CDR1、FR2、CDR2、FR3、CDR3、FR4。
抗体はさらに重および軽鎖定常部含むことができ、よって、それぞれ重および軽免疫グロブリン鎖を形成する。1つの実施形態では、抗体は2つの重免疫グロブリン鎖および2つの軽免疫グロブリン鎖の四量体であり、ここで、重および軽免疫グロブリン鎖は、例えば、ジスルフィド結合により相互接続される。重鎖定常部は、3つのドメイン、CH1、CH2およびCH3から構成される。軽鎖定常部は、1つのドメイン、CLから構成される。重および軽鎖の可変部は、抗原と相互作用する結合ドメインを含む。抗体の定常部は典型的には、抗体の宿主組織または因子、例えば免疫系の様々な細胞(例えば、エフェクター細胞)および古典的補体系の第1成分(Clq)への結合を媒介する。
抗体の「抗原結合性フラグメント」(あるいは単に「抗体部分」または「フラグメント」)という用語は、本明細書では、抗原、例えば、OPN、ラクトアドヘリンまたはGM−CSFに特異的に結合する能力を保持する全長抗体の1つ以上のフラグメントを示す。抗体の「抗原結合性フラグメント」という用語内に含まれる結合フラグメントの例としては、下記が挙げられる:(i)Fabフラグメント、VL、VH、CLおよびCH1ドメインからなる一価フラグメント;(ii)aF(ab’)2フラグメント、ヒンジ領域でジスルフィド架橋により連結された2つのFabフラグメントを含む二価フラグメント;(iii)VHおよびCH1ドメインからなるFdフラグメント;(iv)抗体の単一アームのVLおよびVHドメインからなるFvフラグメント、(v)VHドメインから構成されるdAbフラグメント;(vi)単離された相補性決定領域(CDR)、ならびに(vii)ナノボディ。さらに、Fvフラグメントの2つのドメイン、VLおよびVHは別々の核酸によりコードされるが、それらは組換え方法を使用して、合成リンカーにより一緒にすることができ、リンカーは、それらを単一タンパク質鎖とすることができ、この場合、VLおよびVH領域が対合して一価分子(単鎖Fv(scFv)として知られている)を形成する。そのような単鎖抗体はまた、抗体の「抗原結合性フラグメント」という用語内に含まれることが意図される。これらの抗体フラグメントは、当業者に知られている従来技術を用いて得られ、フラグメントは無傷の抗体と同じように有用性に対しスクリーニングされる。「モノクローナル抗体」または「モノクローナル抗体組成物」という用語は、本明細書では、特定のエピトープと免疫反応することができる唯1つの種の抗原結合部位を含む抗体分子の集団を示す。よって、モノクローナル抗体組成物は典型的には、それが免疫反応する特定のタンパク質に対し単一の結合親和性を示す。
ラクトアドヘリンの活性を阻害するために使用され得る例示的な抗体は、Access Pharmaceuticals INC.により製造される、ラクトアドヘリンに結合するAngiolix(HuMc3)、ヒト化(HuMc3)モノクローナル抗体である。Angliolixは、内皮細胞上のαVβ3インテグリンに結合し、よってVEGF非依存性インテグリンシグナル伝達を阻害することが報告されている。
使用され得る例示的な抗体は、MorphoSysにより製造される、完全ヒト抗ヒトGM−CSFモノクローナル抗体MOR103である。ヒトGM−CSFに結合することによりヒトGM−CSFの活性を阻害するために使用され得る別の例示的な抗体はBVD2−21C11モノクローナル、中和抗体(BD Pharmingen)またはモノクローナル中和マウスMAB215、IgG1クローン#3209(R&D Systems)である。中和量(ND50)は典型的には、0.5ng/mLの組換えヒトGM−CSFの存在下0.30.5μg/mLである。ヒトGM−CSF受容体に結合することによりヒトGM−CSFの活性を阻害するために使用され得る例示的な抗体は、モノクローナル中和抗MGM−CSF受容体、クローンK12B7.17A(Millipore)または、ヒトGM−CSF受容体のα鎖に結合し、天然および組換えGM−CSFRを中和するMAB1037(Chemicon)である。
本明細書で記載される方法において使用され得る別の抗体はMavrilimumab(かつてはCAM−3001と呼ばれた)であり、これはGM−CSF受容体−αを標的にするヒトモノクローナル抗体である。
阻害核酸
いくつかの実施形態によれば、インテグリンリガンド、例えばOPNの発現を低減させる阻害核酸が使用される。いくつかの実施形態によれば、GM−CSFまたはGM−CSF受容体の発現を低減させる阻害核酸が使用される。例えば、低分子干渉RNA(siRNA)、アンチセンス、モルホリノオリゴ、およびリボザイムは全て使用することができる。有用な阻害核酸としては、阻害核酸に曝露していない細胞または組織に比べ、細胞または組織において、インテグリンリガンドの発現を少なくとも10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%または99%だけ低減させるものが挙げられる。
したがって、治療の必要な被験体に、インテグリンリガンドまたはGM−CSF/GM−CSF受容体を標的にする1つ以上の阻害核酸分子、例えば、siRNA、アンチセンス、リボザイム、ペプチド核酸、およびアプタマーを投与し、よって被験体におけるインテグリンリガンドタンパク質またはGM−CSFタンパク質のレベルを低減させることを含む方法が本明細書で提供される。
A)RNAiに対するインテグリンリガンド、GM−CSFおよびGM−CSF阻害核酸分子
RNAiは二本鎖RNA(dsRNA、本明細書ではsiRNAとも呼ばれる、または、二本鎖低分子干渉RNAに対してはds iRNA)が動物および植物細胞において相同mRNAの配列特異的分解を誘導するプロセスである。哺乳類細胞では、RNAiは、低分子干渉RNA(siRNA)の21−ヌクレオチド(nt)二本鎖により、あるいはマイクロRNA(miRNA)、機能的低分子ヘアピン型RNA(shRNA)、またはインビボでRNAポリメラーゼIIIプロモーターと共にDNAテンプレートを用いて発現される他のdsRNAにより、引き起こすことができる。
核酸分子またはコンストラクトは各鎖において16−30、例えば、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、または30のヌクレオチドを含むdsRNA分子を含むことができ、ここで、鎖の1つは、mRNAの標的領域に実質的に同一、例えば、少なくとも80%(またはそれ以上、例えば、85%、90%、95%、99%または100%)同一であり、例えば、3、2、1、または0の不適正ヌクレオチド(複数可)を有し、他の鎖は第1の鎖に相補的である。dsRNA分子は、化学的に合成することができ、またはインビトロでDNAテンプレートから、またはインビボで、例えば、shRNAから転写させることができる。dsRNA分子は、当技術分野で知られている任意の方法を用いて設計することができ;多くのアルゴリズムが知られており、市販されている。遺伝子歩行方法を使用して、siRNAの阻害活性を最適化することができる。
いくつかの実施形態によれば、OPN RNAi核酸は、5つ全てのOPNアイソフォームの発現を阻害する。いくつかの実施形態によれば、OPN RNAi核酸は、1、2、3または4つのOPNアイソフォームを選択的に阻害する。いくつかの実施形態によれば、OPN RNAi核酸は、OPNcを選択的に阻害する。
ラットOPN mRNAの例示的な標的配列は下記である:5’−CAAGCTAGTCCTAGACCCTAA−3’(SEQ ID NO:19)。ラットラクトアドヘリンmRNAの例示的な標的配列は下記である:5’−CAGGATGAAAGCGGAACCGGA−3’(SEQ ID NO:20)。ヒト遺伝子における対応する配列が、ヒトタンパク質の発現を阻害するための標的配列として使用され得る。
いくつかの実施形態によれば、GM−CSF受容体を標的にする阻害核酸は、IL−3およびIL−5に対する受容体の発現に影響しないように、α鎖の発現を阻害する。いくつかの実施形態によれば、GM−CSF受容体を標的にする阻害核酸は、βc鎖の発現を阻害する、例えば、また、IL−3およびIL−5受容体の発現をブロックする。
GM−CSFの発現を阻害するためのshRNAを形成する例示的なオリゴヌクレオチドが実施例において提供される。
特定のヒト遺伝子に対するRNAi核酸、例えば、siRNAを構築するための標的配列を選択するためのいくつかのツールがワールドワイドウェブ上で入手可能である。ウェブサイトはまた、他のRNAベース阻害剤分子を設計するためのツールを提供する。そのようなツールは、G/Cのパーセンテージ、siRNAサイズ、siRNAの熱力学特性、開始ヌクレオチド、およびゲノムまたはRNA配列との任意の相同性を考慮に入れることができる。
上記OPNおよびラクトアドヘリンsiRNA標的配列の各々に対する例示的なヘアピンインサートは下記の通りである:
ラットOPN siRNA:
センス:5’−r(AGC UAG UCC UAG ACC CUA A)dTdT−3’(SEQ ID NO:35)
アンチセンス:5’−r(UUA GGG UCU AGG ACU AGC U)dTdG−3’(SEQ ID NO:36)
ラットラクトアドヘリンsiRNA:
センス5’−r(GGA UGA AAG CGG AAC CGG A)dTdT(SEQ ID NO:37)
アンチセンス5’−r(UCC GGU UCC GCU UUC AUC C)dTdG(SEQ ID NO:38)
例示的な方法は、例えば、ヒト被験体における細胞または組織において、インテグリンリガンド、例えば、OPNの発現を阻害することを含み、細胞または組織を有効量の、インテグリンリガンドをコードするヌクレオチド配列に相補的であるヌクレオチド配列を含む阻害核酸、例えばsiRNAに曝露する、またはこれと接触させる(あるいは投与する)ことを含む。
ヒトGM−CSFを阻害するための例示的なヘアピンインサートは下記の通りである:
センス:5’GATCCAAAGAGAACCTGAAGGACTTTTCAAGAGAAAGTCCTTCAGGTTCTCTTTGTTTTTTGGAAA’3(SEQ ID NO:39)。
アンチセンス:5’AGCTTTTCCAAAAAACAAAGAGAACCTGAAGGACTTTCTCTTGAAAAGTCCTTCAGGTTCTCTTTG’3(SEQ ID NO:40)
ヒトGM−CSF受容体を阻害するための例示的なヘアピンインサートは下記の通りである:
センス:
5’GATCCCCGGACAGCCCTGTGGCTATATTCAAGAGATATAGCCACAGGGCTGTCCTTTTTTGGAAG’3(SEQ ID NO:41)
アンチセンス:
5’TCGACTTCCAAAAAAGGACAGCCCTGTGGCTATATCTCTTGAATATAGCCACAGGGCTGTCCGGG’3(SEQ ID NO:42)
Scherr M et al.Oligonucleotides;13(5):353−63;2003)において開示される。
例示的な方法は、例えば、ヒト被験体において、細胞または組織において(例えば、GM−CSFでは腫瘍において、GM−CSF受容体ではマクロファージまたはミクログリアにおいて)、GM−CSFまたはGM−CSF受容体の発現を阻害することを含み、細胞または組織を、有効量の、GM−CSFまたはGM−CSF受容体をコードするヌクレオチド配列に相補的なヌクレオチド配列を含む阻害核酸、例えばsiRNAに曝露する、またはこれと接触させる(あるいは投与する)ことを含む。
核酸組成物はsiRNAおよび修飾siRNA誘導体の両方、例えば、特性、例えば組成物の薬物動態を変化させ、例えば、体内での半減期を増加させる、ヌクレアーゼ抵抗性を増加させるように修飾されたsiRNA、ならびに操作されたRNAi前駆体を含み得る。様々なsiRNA修飾は、U.S.20050176667号(参照により本明細書に組み込まれる)において記載される。
RNAi核酸、例えば、siRNAは、当技術分野で知られている方法、例えば、カチオン性リポソームトランスフェクションおよび電気穿孔により細胞内に送達させることができる。siRNA二本鎖は、操作されたRNAi前駆体、例えば、組換えDNAコンストラクト由来の細胞内で、哺乳類Pol IIIプロモータ系(例えば、機能的二本鎖siRNAを発現することができるH1またはU6/snRNAプロモーター系)を用いて発現させることができる。siRNAは、5’−3’および3’−5’配向において標的遺伝子の配列に相補的であり、siRNAの2つの鎖は、同じコンストラクトまたは別々のコンストラクトで発現させることができる。T7プロモーターの制御下でsiRNA配列を含むコンストラクトはまた、T7 RNAポリメラーゼを発現するベクターを用いて細胞にコトランスフェクトされた場合、機能的siRNAsを生成することができる。
B)インテグリンリガンド、GM−CSFおよびGM−CSF受容体アンチセンス分子
いくつかの実施形態によれば、インテグリンリガンド、例えば、OPNは、1つ以上のインテグリンリガンドアンチセンス分子により阻害される。
いくつかの実施形態によれば、GM−CSFまたはGM−CSF受容体は、それぞれ、1つ以上のGM−CSFまたはGM−CSF受容体アンチセンス分子により阻害される。
「アンチセンス」核酸は、タンパク質をコードする「センス」核酸に相補的な、例えば、二本鎖cDNA分子のコード鎖に相補的またはインテグリンリガンドmRNA配列に相補的なヌクレオチド配列を含むことができる。アンチセンス核酸は、標的配列、例えば、mRNAのコード鎖全体、その一部のみに相補的であり得る。いくつかの実施形態によれば、アンチセンス核酸分子は、ヌクレオチド配列のコード鎖の「非コード領域」(例えば、5’および3’非翻訳領域)にアンチセンスである。例えば、アンチセンスオリゴヌクレオチドは、標的mRNAの翻訳開始部位の周囲の領域、例えば、対象となる標的遺伝子ヌクレオチド配列の−10と+10領域の間に相補的であり得る。アンチセンスオリゴヌクレオチドは、例えば、約7、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、またはそれ以上のヌクレオチドの長さとすることができる。
アンチセンス核酸は、当技術分野で知られている手順を用いる化学合成および酵素ライゲーション反応を使用して構築することができる。例えば、アンチセンス核酸(例えば、アンチセンスオリゴヌクレオチド)は自然発生ヌクレオチドまたは、分子の生物学的安定性を増加させる、またはアンチセンスとセンス核酸の間で形成される二本鎖の物理的安定性を増加させるように設計された様々な修飾ヌクレオチドを使用して化学的に合成することができ、例えば、ホスホロチオエート誘導体およびアクリジン置換ヌクレオチドを使用することができる。アンチセンス核酸はまた、核酸がアンチセンス配向でサブクローニングされた発現ベクターを用いて生物学的に生成させることができる。
本明細書で開示される配列に基づき、当業者は本発明による使用のために多くの適切なアンチセンス分子のいずれも選択し、合成することができる。例えば、標的核酸の長さに及ぶ15−30のヌクレオチドの一連のオリゴヌクレオチドを含む「遺伝子歩行」を調製することができ、続いて、標的遺伝子発現の阻害が試験される。任意で、合成され、試験されるオリゴヌクレオチドの数を低減させるために、5−10のヌクレオチドのギャップをオリゴヌクレオチド間に残すことができる。
RNAi核酸と同様に、当業者はOPNアイソフォームの全てまたはそのサブセットのみを標的にするアンチセンス分子を設計することができるであろう。
いくつかの実施形態によれば、アンチセンス核酸分子はα−アノマー核酸分子である。α−アノマー核酸分子は、相補的RNAと特定的な二本鎖ハイブリッドを形成し、この場合、通常のβ−ユニットとは対照的に、鎖は互いに平行に走る。アンチセンス核酸分子はまた、2’−o−メチルリボヌクレオチドまたはキメラRNA−DNA類似体を含むことができる。
いくつかの実施形態によれば、アンチセンス核酸はモルホリノオリゴヌクレオチドである。
標的遺伝子発現はまた、調節領域(例えば、プロモーターおよび/またはエンハンサー)に相補的なヌクレオチド配列を標的にし、標的細胞においてSpt5遺伝子の転写を防止する三重らせん構造を形成させることにより、阻害することができる。三重ヘリックス形成のために標的にすることができる可能性のある配列は、いわゆる「スイッチバック」核酸分子を生成させることにより増加させることができる。スイッチバック分子は、交互の5’−3’、3’−5’様式で合成され、そのため、それらは二本鎖の第1の鎖と、その後、もう一方と塩基対形成し、二本鎖の1つの鎖上に存在するプリンまたはピリミジンのいずれかのかなりのストレッチに対する必要性が排除される。
C)インテグリンリガンド、GM−CSFおよびGM−CSF受容体リボザイム
いくつかの実施形態によれば、インテグリンリガンド、例えば、OPN、は、1つ以上のインテグリンリガンドリボザイムにより阻害される。
いくつかの実施形態によれば、GM−CSFまたはGM−CSF受容体は、それぞれ、1つ以上のGM−CSFまたはGM−CSF受容体リボザイムにより阻害される。
リボザイムは、特異的な配列依存様式で、他のRNA標的を酵素的に切断し、不活性化するように操作することができるある型のRNAである。標的RNAを切断することにより、リボザイムは翻訳を阻害し、よって、標的遺伝子の発現を防止する。リボザイムは研究室で化学的に合成することができ、当技術分野で知られている方法を使用して構造的に修飾してそれらの安定性および触媒活性を増加させることができる。あるいは、リボザイム遺伝子は、当技術分野で知られている遺伝子送達メカニズムを介して細胞内に導入することができる。インテグリンリガンド核酸に対し特異性を有するリボザイムはインテグリンリガンド核酸のヌクレオチド配列、例えばインテグリンリガンド遺伝子に相補的な1つ以上の配列、およびmRNA切断に関与する公知の触媒配列を有する配列を含むことができる。GM−CSF核酸に対し特異性を有するリボザイムは、GM−CSF核酸のヌクレオチド配列、例えばGM−CSF遺伝子に相補的な1つ以上の配列およびmRNA切断に関与する公知の触媒配列を有する配列を含むことができる。
RNAiおよびアンチセンス核酸と同様に、当業者はOPNアイソフォームの全て、またはそのサブセットのみを標的にするリボザイムを設計することができるであろう。
D)インテグリンリガンド、GM−CSFおよびGM−CSF受容体アプタマー
アプタマーは特定のタンパク質に特異的に結合することができる短いオリゴヌクレオチド配列である。異なるアプタマー配列は異なるタンパク質に特異的に結合することができることが証明されている。そのようなRNAアプタマーの選択および調製方法は当技術分野で知られている。
E)インテグリンリガンド、GM−CSFまたはGM−CSF受容体を標的にするDNA酵素
いくつかの実施形態によれば、インテグリンリガンドをコードする核酸の発現は、インテグリンリガンド遺伝子の転写物を標的にするDNA酵素により阻害または低減される。
いくつかの実施形態によれば、GM−CSFまたはGM−CSF受容体をコードする核酸の発現は、それぞれ、GM−CSFまたはGM−CSF受容体遺伝子の転写物を標的にするDNA酵素により阻害または低減される。
DNA酵素はWatson−Crick塩基対形成によりRNA基質に選択的に結合し、任意のプリン−ピリミジン接合点でRNA基質のバックボーンのリン酸ジエステル結合を潜在的に切断することができるDNAから構成されるマグネシウム依存性触媒核酸である。DNA酵素は2つの明白な機能ドメインから構成され:リン酸ジエステル結合切断を実施する15−ヌクレオチド触媒コア、および触媒コアに隣接する2つのハイブリダイゼーションアーム;アームの配列同一性は標的RNA基質との相補的塩基対形成を達成するように調整することができる。
そのため、DNA酵素は、プリン−ピリミジン接合点に隣接するインテグリン遺伝子、GM−CSFまたはGM−CSF受容体遺伝子の転写物上の領域とアニールすることができる相補的領域を有し、そのため、DNA酵素の触媒コアは接合点で転写物を切断することができ、転写物は翻訳されて、機能性インテグリンリガンドタンパク質/GM−CSFまたはGM−CSFタンパク質を生成することができなくなる。
DNA酵素は当技術分野で知られている標準技術を使用して合成することができ、例えば、標準ホスホラミダイト化学ライゲーション法を使用して固体サポート上3’〜5’方向でDNA分子を合成することができ、自動核酸シンセサイザーの使用が挙げられる。あるいは、DNA酵素は、DNA酵素をコードする核酸分子を転写することにより合成され得る。核酸分子は細胞発現系内に送達するためのDNAまたはRNAベクター、例えば、ウイルスベクター内に含ませることができる。好適なウイルスベクターとしてはワクチニアウイルスベクターおよびアデノウイルスベクターが挙げられる。
したがって、インテグリンリガンドまたはGM−CSF/GM−CSF受容体は、細胞または組織をDNA酵素に曝露することを含む方法により、細胞または組織において阻害することができ、そのため、DNA酵素が細胞により取り込まれ、細胞においてインテグリンリガンドまたはGM−CSF/GM−CSF受容体転写物を標的にし、切断することができ、細胞または組織における機能性インテグリンリガンドタンパク質の発現が減少し、またはなくなる。細胞はネイキッドDNAをインビボで取り込むことができるので、曝露は細胞をネイキッドDNA酵素に曝露することを含み得る。あるいは、DNA酵素が核酸ベクター、例えばウイルスベクターに含まれる場合、細胞はウイルスベクターに感染され得る。
小分子インテグリンリガンド、GM−CSFおよびGM−CSF受容体阻害剤
いくつかの実施形態によれば、腫瘍促進活性を有する浸潤マクロファージを有する腫瘍を治療するための治療薬は小分子または「阻害小分子化合物」である。小分子治療薬はインテグリンリガンドまたはGM−CSFの発現または活性を阻害または低減させることができる。小分子治療薬はインテグリンリガンドとインテグリンの間の相互作用を阻害または低減させることができ、あるいは、GM−CSFとGM−CSF受容体の間の相互作用を低減させることができる。小分子治療薬はまた、インテグリンリガンドのマクロファージまたはミクログリア上のインテグリンへの結合により活性化されるシグナル伝達経路を阻害または低減させることができ、あるいはGM−CSFのマクロファージまたはミクログリア上のGM−CSF受容体への結合により活性化されるシグナル伝達経路を低減させることができる。例えば、FAK、JAK2およびAktの公知の阻害剤が、腫瘍促進活性を有する浸潤マクロファージを有する腫瘍を治療するために使用され得る。
小分子治療薬はまた、例えば、さらに本明細書で記載されるように、スクリーニングアッセイを使用して同定することができる。小分子治療薬は任意の型の分子、例えば、スクリーニングアッセイに関するセクションで記載されるものとすることができる。
治療的投与および医薬組成物
腫瘍促進活性を有する脳常在性(ミクログリア)および末梢マクロファージが浸潤した腫瘍を有する被験体を治療するための方法が本明細書で提供される。「マクロファージ」という単語は、本明細書では、脳常在性(ミクログリア)および末梢マクロファージを含むように使用される。方法は、治療の必要な被験体に、治療的有効量のインテグリンリガンド阻害剤を投与することを含むことができ、よって被験体の腫瘍におけるマクロファージの腫瘍促進活性が低減される。いくつかの実施形態によれば、インテグリンリガンド阻害剤は、局所的に、例えば、腫瘍に、または全身的に投与される。方法は、腫瘍サイズを維持または安定化させ、あるいは腫瘍サイズを少なくとも10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%以上だけ低減させることができる。
「治療する」という用語は、有益なまたは所望の結果、例えば臨床結果を得るためのアプローチを示す。有益なまたは所望の臨床結果としては、1つ以上の症状または病状の軽減または寛解、疾患の程度の減少、疾患の状態の安定化、疾患または病状の伝播または発達の防止、疾患進行の遅延または減速、疾患状態の寛解または緩和、および緩解(一部かまたは全体かに関係なく)が挙げられるが、それらに限定されない。「治療する」はまた、治療がない場合に予想されるものを超える患者の生存の延長を意味することができる。「治療する」はまた、疾患の進行を阻害すること、疾患の進行を一時的に減速させることを意味することができるが、より好ましくは、疾患の進行を永久的に中止することを含む。
治療または防止の必要な被験体はヒトであってもよい。被験体は腫瘍を有する被験体、例えば癌を有する被験体であってもよい。本明細書で記載される方法により治療することができる腫瘍としては、腫瘍促進活性を有するマクロファージにより浸潤された腫瘍が挙げられる。マクロファージの「腫瘍促進性」活性は、例えば、抗腫瘍応答を開始するのではなく、マトリクスリモデリング、浸潤、血管新生および適応免疫の抑制への関与により腫瘍の発達に寄与するある一定のマクロファージの能力を示す。腫瘍促進活性を有するマクロファージは時として、「M2様表現型」を有すると呼ばれる。腫瘍促進活性を有する浸潤マクロファージを含む例示的な腫瘍は脳腫瘍、例えば悪性神経膠腫である。神経膠腫は上衣腫、星状細胞腫(例えば、神経膠芽腫多形)、乏突起神経膠腫またはオリゴ星状細胞腫であり得る。神経膠腫は低悪性度神経膠腫または高悪性度神経膠腫であり得る。神経膠腫はまたテント上神経膠腫、テント下神経膠腫または橋膠腫であり得る。
いくつかの実施形態によれば、本明細書で記載される方法は、被験体が腫瘍、例えば悪性腫瘍を有するかどうかを決定することを含む。いくつかの実施形態によれば、本明細書で記載される方法は、被験体が腫瘍促進活性を有するマクロファージにより浸潤された腫瘍を有するかどうかを決定することを含む。いくつかの実施形態によれば、方法は最初に被験体が神経膠腫を有するかどうかを決定することを含む。そのような決定がされるとすぐに、本方法はインテグリンリガンド阻害剤、例えばOPNまたはラクトアドヘリン阻害剤を被験体に、例えば、腫瘍を安定化させるまたはそのサイズを低減させることにより被験体を治療するのに治療的に有効な量で投与することを含み得る。
いくつかの実施形態によれば、本明細書で記載される方法は、被験体が異常に高いレベルのGM−CSFを分泌する腫瘍を有するかどうかを決定することを含む。これは、腫瘍または腫瘍の周囲の環境が健康な被験体の同じまたは同様の組織において見出されるものより多くのGM−CSFを含むかどうかを決定することを含み得る。方法は、被験体が、少なくとも40pg/ml、少なくとも50pg/ml、少なくとも70pg/ml、少なくとも100pg/ml、少なくとも200pg/ml、少なくとも300pg/ml、少なくとも400pg/mlまたは少なくとも500pg/mlである血清GM−CSFレベルを有するかどうかを決定することを含み得る。いくつかの実施形態によれば、方法は最初に、被験体が神経膠腫を有するかどうかを決定することを含む。方法はまた、被験体が高いレベルのGM−CSFを分泌する神経膠腫を有するかどうかを決定することを含み得る。上記決定の1つ以上がなされるとすぐに、本方法はGM−CSF阻害剤を被験体に、例えば、腫瘍を安定化させるまたはそのサイズを低減させることにより被験体を治療するのに治療的に有効な量で投与することを含み得る。
本明細書で記載される阻害核酸分子は被験体に(例えば、組織部位での直接注射により)投与することができ、またはインサイチューで生成させることができ、そのため、それらは標的タンパク質、例えば、OPN、ラクトアドヘリンまたはGM−CSF/GM−CSF受容体をコードする細胞mRNAおよび/またはゲノムDNAとハイブリダイズし、またはこれに結合し、よって、例えば、転写および/または翻訳を阻害することによりタンパク質の発現を阻害する。あるいは、阻害核酸分子は選択された細胞を標的にするように修飾され、その後に全身的に投与することができる。全身投与では、阻害核酸分子は、例えば、阻害核酸核酸分子、またはこれらを含む送達ビヒクル、例えばリポソームを、細胞表面受容体または抗原に結合するペプチドまたは抗体に連結させることにより、選択された細胞表面上で発現される受容体または抗原に特異的に結合するように修飾することができる。阻害核酸分子はまた、ベクターを用いて細胞に送達させることができる。阻害核酸分子の十分な細胞内濃度を達成するために、阻害核酸核酸分子が強力なプロモーターの制御下に置かれたベクターコンストラクトが使用され得る。担体、例えばリポソームおよびインターナリゼーションを誘導する他のものもまた、使用され得る。
治療薬、例えば、インテグリンリガンド阻害剤またはGM−CSF阻害剤は当技術分野で知られている標準技術を使用して患者に投与することができる。治療薬は、全身的に、または標的細胞が位置する部位、例えば、脳で直接投与することができる。部位への送達は、局所投与、部位への注射、または、例えば白色脂肪組織における外科的埋め込みを含む。
投与される治療薬の濃度および量は治療される障害、投与される治療薬の型、投与方法、ならびに患者の年齢および健康によって変動するであろう。しかしながら、当業者は適正量を決定することができるであろう。
投与を助けるために、治療薬は医薬組成物中の材料成分として製剤化され得る。そのため、さらなる実施形態では、治療薬、および薬学的に許容される希釈剤を含む医薬組成物が提供される。そのため、障害、例えば癌を治療するのに使用するための医薬組成物もまた、本明細書で提供される。組成物は、通常、薬学的に許容される濃度の塩、緩衝剤、保存剤および様々な適合可能な担体を含み得る。全ての型の送達のために、治療薬は生理食塩水中で製剤化され得る。治療薬は治療薬を、それが標的細胞に送達されるまで保護および/または保存するのに有用なリポソームまたは他の生体材料中に組み入れることができる。リポソームはまた、治療薬を所望の位置、例えば、腫瘍に標的させるのを助け得る。
医薬組成物は、加えて、障害を治療するのに有用な他の治療薬、例えば癌を治療するための他の薬剤を含み得る。いくつかの実施形態によれば、腫瘍促進活性を有する浸潤マクロファージの腫瘍促進活性を阻害するまたは低減させる1つ以上の他の薬剤が投与される。そのような薬剤としては下記が挙げられる:肝細胞増殖因子(HGF)の阻害剤;単球走化性タンパク質(MCP1)の阻害剤;MCP3の阻害剤およびCXCRL1−CXCR1の阻害剤。
いくつかの実施形態によれば、本発明はインテグリンリガンドの阻害剤の薬学的に許容される製剤の投与に関する。いくつかの実施形態によれば、本発明はGM−CSFまたはGM−CSF受容体の阻害剤の薬学的に許容される製剤の投与に関する。「薬学的に許容される製剤」は、所望の結果を与え、また、患者への潜在的危害が、その患者への潜在的利益より大きいということを医師に納得させるのに十分な有害な副作用を生成させない様式でインテグリンリガンド阻害剤を投与するのに好適なものである。
いくつかの実施形態によれば、本明細書で記載される方法は、インテグリンリガンド阻害剤をGM−CSF阻害剤と一緒に投与することを含む。いくつかの実施形態によれば、方法は、神経膠腫を有する、または神経膠腫を発症する可能性がある被験体に、治療的有効量のインテグリンリガンド阻害剤、例えばオステオポンチン阻害剤またはラクトアドヘリン阻害剤およびGM−CSF阻害剤を投与することを含む。いくつかの実施形態によれば、方法は神経膠腫を有する、または神経膠腫を発症する可能性がある被験体に、治療的有効量のオステオポンチン阻害剤およびラクトアドヘリン阻害剤をGM−CSF阻害剤と一緒に投与することを含む。方法は最初に、神経膠腫を有する被験体の試料中のGM−CSF、オステオポンチンおよび/またはラクトアドヘリンのレベルを決定することを含むことができ、GM−CSF、オステオポンチンおよび/またはラクトアドヘリンのレベルが、神経膠腫、例えば、侵襲性形態の神経膠腫と関連するレベルを超えている場合、その後、GM−CSF阻害剤を、インテグリンリガンド阻害剤、例えばオステオポンチン阻害剤および/またはラクトアドヘリン阻害剤と組み合わせて投与することを含む。
本発明の医薬組成物は、患者に投与するのに好適な薬学的に許容される組成物の調製のための公知の方法により調製することができ、そのため、有効な量の治療薬、および1つまたは複数の任意の追加の活性物質が混合物中で薬学的に許容されるビヒクルと組み合わされる。これに基づき、医薬組成物は、排他的ではないが、1つ以上の薬学的に許容されるビヒクルまたは希釈剤と関連され、好適なpHを有し、生理液と等張である緩衝溶液に含まれる治療薬溶液を含む。
治療薬と共に使用される薬学的に許容される希釈剤の割合およびアイデンティティは、選択された経路の投与、生細胞との適合性、および標準薬務により決定される。一般に、医薬組成物は、治療薬の生物学的特性を死滅させ、または著しく損なうことはない構成成分と共に製剤化されるであろう。
本発明の医薬組成物は、当業者に理解されるように、選択された投与経路によって、患者に様々な形態で投与され得る。例えば、組成物は、局所的に、外科的にまたは注射により所望の部位に投与され得る。いくつかの実施形態によれば、治療薬は局所的にまたは注射により(皮下、静脈内、筋肉内に、など)直接所望の部位に投与され、そこでは、標的細胞、例えば、白色脂肪細胞が患者体内に位置する。
例示的な診断法およびバイオマーカー適用
診断、予後およびバイオマーカーベースの方法および組成物もまた、本明細書で提供される。方法は、インテグリンリガンド、例えば、OPNまたはラクトアドヘリンのレベルを決定することおよび/またはGM−CSFのレベルを決定することに基づいてもよい。試料中のインテグリンリガンドおよび/またはGM−CSFのレベルは、様々な方法、例えばELISAまたはウエスタンブロットにより、例えば、インテグリンリガンドに特異的に結合する抗体を使用して決定することができる。方法はまた、腫瘍促進活性を有する腫瘍浸潤マクロファージまたはミクログリア細胞のレベルまたは数を決定することに頼ることができる。マクロファージまたはミクログリアは、腫瘍促進活性を有するマクロファージまたはミクログリア上に存在するが、腫瘍促進活性を有さないものの上には存在しない細胞表面マーカーに基づいて単離され同定され得る。例示的なマーカーはさらに本明細書で記載される。
アッセイはまた、例えば、腫瘍細胞中のインテグリンリガンドおよび/またはGM−CSFのmRNAのレベルを決定すること、その代わりに、またはこれに加えて、個々のタンパク質のレベルを決定することに基づいてもよい。
方法は、被験体から組織試料を取得することを含み得る。組織試料は腫瘍試料、脳または中枢神経系(CNS)試料、例えば、神経膠腫腫瘍から得られる試料としてもよい。試料はまた、血液または血清または他の体液の試料であってもよい。
本発明は、神経膠腫腫瘍を有する被験体が神経膠腫腫瘍を治療するための治療薬に応答するかどうかを決定するための方法を提供し、これは、被験体の神経膠腫腫瘍の試料を提供すること、および被験体の神経膠腫腫瘍におけるOPNまたはラクトアドヘリンのレベルまたは活性を決定することを含み、ここで、
(i)治療薬による治療より以前、または治療薬による治療の開始前の、神経膠腫におけるOPNまたはラクトアドヘリンのレベルまたは活性と比較して試料中のOPNまたはラクトアドヘリンのレベルまたは活性が低いことは、治療が前向きな結果を有することを示し;ならびに
(ii)治療薬による治療より以前、または治療薬による治療の開始前の、神経膠腫におけるOPNまたはラクトアドヘリンのレベルまたは活性と比較して試料中のOPNまたはラクトアドヘリンのレベルまたは活性が高いことは、治療が前向きな結果を有さないことを示す。
本発明はさらに神経膠腫腫瘍を有する被験体が神経膠腫腫瘍を治療するための治療薬に応答するかどうかを決定するための方法を提供し、これは、被験体の神経膠腫腫瘍の試料を提供すること、ならびにOPNまたはラクトアドヘリンのマクロファージまたはミクログリア上の受容体への結合によりマクロファージまたはミクログリアにおいて活性化されるシグナル経路における分子のレベルまたは活性を決定することを含み、ここで、
(i)治療薬による治療より以前、または治療薬による治療の開始前の、神経膠腫における分子のレベルまたは活性と比較して、試料中の分子のレベルまたは活性が低いことは治療が前向きな結果を有することを示し;ならびに
(ii)治療薬による治療より以前、または治療薬による治療の開始前の、神経膠腫における分子のレベルまたは活性と比較して試料中の分子のレベルまたは活性が高いことは治療が前向きな結果を有さないことを示す。
本発明はさらに神経膠腫腫瘍を有する被験体が神経膠腫腫瘍を治療するための治療薬に応答するかどうかを決定するための方法を提供し、これは被験体の神経膠腫腫瘍の試料を提供すること、ならびに試料中の腫瘍促進活性を有するマクロファージまたはミクログリアのレベルを決定することを含み、ここで
(i)治療薬による治療より以前、または治療薬による治療の開始前の、神経膠腫における腫瘍促進活性を有するマクロファージまたはミクログリアのレベルと比較して、試料中の腫瘍促進活性を有するマクロファージまたはミクログリアのレベルが低いことは治療が前向きな結果を有することを示し;ならびに
(ii)治療薬による治療より以前、または治療薬による治療の開始前の、神経膠腫における腫瘍促進活性を有するマクロファージまたはミクログリアのレベルと比較して、試料中の腫瘍促進活性を有するマクロファージまたはミクログリアのレベルが高いことは、治療が否定的な結果を有することを示す。
治療薬は、例えば、さらに本明細書で記載されるように、インテグリンリガンド阻害剤、例えばOPNまたはラクトアドヘリン阻害剤とすることができる。
本発明はさらに、神経膠腫腫瘍を有する被験体の予後を決定するための方法を提供し、これは、被験体の神経膠腫腫瘍の試料を提供すること、ならびに被験体の神経膠腫腫瘍におけるOPNまたはラクトアドヘリンのレベルまたは活性を決定することを含み、ここで
(i)以前の神経膠腫におけるOPNまたはラクトアドヘリンのレベルまたは活性と比較して、試料中のOPNまたはラクトアドヘリンのレベルまたは活性が低いことは予後が好ましいことを示し;ならびに
(ii)以前の神経膠腫におけるOPNまたはラクトアドヘリンのレベルまたは活性と比較して、試料中のOPNまたはラクトアドヘリンのレベルまたは活性が高いことは予後が好ましくないことを示す。
本発明はさらに、神経膠腫腫瘍を有する被験体の予後を決定するための方法を提供し、これは、被験体の神経膠腫腫瘍の試料を提供すること、ならびにOPNまたはラクトアドヘリンのマクロファージまたはミクログリア上の受容体への結合によりマクロファージまたはミクログリアにおいて活性化されるシグナル経路における分子のレベルまたは活性を決定することを含み、ここで
(i)以前の神経膠腫における分子のレベルまたは活性と比較して、試料中の分子のレベルまたは活性が低いことは予後が好ましいことを示し;ならびに
(ii)以前の神経膠腫における分子のレベルまたは活性と比較して、試料中の分子のレベルまたは活性が高いことは予後が好ましくないことを示す。
本発明はさらに、神経膠腫腫瘍を有する被験体の予後を決定するための方法を提供し、これは被験体の神経膠腫腫瘍の試料を提供すること、ならびに試料中の腫瘍促進活性を有するマクロファージまたはミクログリアのレベルを決定することを含み、ここで
(i)以前の神経膠腫における腫瘍促進活性を有するマクロファージまたはミクログリアのレベルと比較して、試料中の腫瘍促進活性を有するマクロファージまたはミクログリアのレベルが低いことは治療が前向きな結果を有することを示し;ならびに
(ii)以前の神経膠腫における腫瘍促進活性を有するマクロファージまたはミクログリアのレベルと比較して、試料中の腫瘍促進活性を有するマクロファージまたはミクログリアのレベルが高いことは予後が好ましくないことを示す。
本発明はさらに、神経膠腫腫瘍を有する被験体の予後を決定するための方法を提供し、これは、被験体の神経膠腫腫瘍の試料を提供すること;ならびに、試料中のOPNまたはラクトアドヘリンのレベルまたは活性を決定することを含み、ここで、対照値より低いOPNまたはラクトアドヘリンのレベルまたは活性(例えば、≦20ng/mL)は、被験体の予後が好ましいことを示し、一方、対照値より高い(例えば、>20ng/mL)OPNまたはラクトアドヘリンのレベルまたは活性は予後が好ましくないことを示す。
本発明はさらに、神経膠腫腫瘍を有する被験体の予後を決定するための方法を提供し、これは、被験体の神経膠腫腫瘍の試料を提供すること;ならびに、OPNまたはラクトアドヘリンの試料中のマクロファージまたはミクログリア上のインテグリンへの結合により、マクロファージまたはミクログリアにおいて活性化されるシグナル経路における分子のレベルまたは活性を決定することを含み、ここで、対照値より低い分子のレベルまたは活性は被験体の予後が好ましいことを示し、一方、対照値より高い分子のレベルまたは活性は被験体の予後が好ましくないことを示す。
本発明はさらに、神経膠腫腫瘍を有する被験体の予後を決定するための方法を提供し、これは、被験体の神経膠腫腫瘍の試料を提供すること;ならびに、試料中の腫瘍促進活性を有するマクロファージまたはミクログリアのレベルを決定することを含み、ここで、対照値より低い、試料中の腫瘍促進活性を有するマクロファージまたはミクログリアのレベルは被験体の予後が好ましいことを示し、一方、対照値より高い、試料中の腫瘍促進活性を有するマクロファージまたはミクログリアのレベルは予後が好ましくないことを示す。
対照値は良好な予後、例えば、安定化され、退行され、または他の神経膠腫と比較して徐々にしか進行しない神経膠腫を有することが見出された被験体における腫瘍促進活性を有するマクロファージまたはミクログリアのレベルの平均(例えば、統計的に有意)である値としてもよい。OPNおよびラクトアドヘリンレベルに対する対照値は20ng/mLであってもよい。
例えば、腫瘍促進活性を有する浸潤マクロファージと関連する腫瘍を同定するための方法もまた、提供される。方法は腫瘍試料、例えば、神経膠腫試料を提供すること、およびそのレベルまたは活性がインテグリンリガンド、例えば、OPNまたはラクトアドヘリンの受容体、例えば、インテグリンへの結合により調節される、1つ以上のシグナル伝達経路分子のレベルまたは活性(例えば、リン酸化の状態)を決定することを含み得る。そのようなマーカーの上昇したレベルは腫瘍促進活性を有する腫瘍浸潤マクロファージまたはミクログリアの存在を示す。
さらに、腫瘍促進活性を有する浸潤マクロファージを有する腫瘍の存在を決定するための診断方法が提供される。方法は被験体の組織試料、例えば、脳試料または腫瘍試料を提供すること、およびインテグリンリガンド、例えば、OPNまたはラクトアドヘリンのレベルを決定することを含み得る。インテグリンリガンドの存在は、腫瘍および不良予後の存在を示し、腫瘍促進活性を有する浸潤マクロファージまたはミクログリアの存在もまた示し得る。いくつかの実施形態によれば、試料中のOPNまたはラクトアドヘリンの存在は、組織、例えば、腫瘍が抗炎症活性ではなく腫瘍促進性(または浸潤促進性)を有するマクロファージまたはミクログリアを含むことを示す。
被験体の組織試料、例えば脳試料中のOPNまたはラクトアドヘリンの存在はまた、被験体における脳腫瘍、例えば、神経膠腫の存在を示し得る。1つの実施形態では、方法は被験体の脳組織試料を提供すること、および脳組織試料中のOPNまたはラクトアドヘリンのレベルを決定することを含み、神経膠腫を有さない対照被験体と比較して、被験体の脳組織試料中のOPNまたはラクトアドヘリンの統計的に有意に高いレベルは被験体は神経膠腫を有する、またはこれを発症する可能性があることを示す。
本発明はさらに、腫瘍、例えば、神経膠腫を有する被験体の予後を決定するための方法を提供し、これは腫瘍を有する被験体の試料を提供すること、および試料中のGM−CSFのレベルを決定することを含み、ここで
(i)腫瘍を有さない被験体のレベルと比較して、腫瘍を有する被験体の試料中のGM−CSFのレベルが高いことは被験体が不良予後を有することを示し;ならびに
(ii)腫瘍を有さない被験体のレベルと比較して、腫瘍を有する被験体の試料中のGM−CSFのレベルが低いことは被験体が良好な予後を有することを示す。
試料は脳試料、腫瘍試料、腫瘍付近の組織または流体の試料(例えば、頭蓋内流体)、または血液もしくは血清試料であってもよい。腫瘍は神経膠腫、例えば、神経膠腫多形であってもよい。方法はGM−CSFタンパク質のレベルまたはGM−CSF核酸、例えば、RNA、例えばmRNAのレベルを決定することを含み得る。GM−CSFタンパク質のレベルは健康な被験体では検出できず;ならびに、40pg/mlに等しい、またはこれを超えるGM−CSFのレベルは異常な状態、例えば、腫瘍、喘息、寄生虫感染または神経修復の存在を示す。よって、腫瘍を有さない被験体におけるGM−CSFのレベルは<40pg/mlである。健康な対照群(0.09±0.11pg/ml)と比較したGBMにおけるGM−CSF(1.23±0.37pg/ml;p<0.0001)(Afat et al. J Neurosurg.2010、112(1):43−9)。
本明細書で記載されるように、GM−CSFのレベルは低悪性度神経膠腫において3−5倍、高悪性度神経膠腫において200倍超上方制御される。したがって、本明細書では、腫瘍、例えば、神経膠腫を有する被験体の予後(または疾患の重症度)を決定するための方法もまた提供され、これは、腫瘍を有する被験体の試料を提供すること、ならびに試料中のGM−CSFのレベルを決定することを含み、ここで
(i)腫瘍を有さない被験体のレベルと比較して、少なくとも100倍、150倍、または200倍高い、腫瘍を有する被験体の試料中のGM−CSFのレベルは、被験体が不良予後を有することを示し;ならびに
(ii)腫瘍を有さない被験体におけるレベルに類似する、またはこれより低い、腫瘍を有する被験体の試料におけるGM−CSFのレベルは、被験体が良好な予後を有することを示す。
本発明はさらに、腫瘍、例えば、神経膠腫を有する被験体の予後を決定するための方法提供し、これは、腫瘍を有する被験体の血清試料を提供すること、ならびに試料中のGM−CSFのレベルを決定することを含み、ここで
(i)100pg/ml、150pg/ml、200pg/ml、300pg/ml、400pg/ml、または500pg/mlよりも高い、腫瘍を有する被験体の血清試料中のGM−CSFのレベルは被験体が不良予後を有することを示し;ならびに
(ii)100pg/ml、70pg/ml、50pg/ml、または40pg/mlより低い、腫瘍を有する被験体の血清試料中のGM−CSFのレベルは、被験体が良好な予後を有することを示す。
被験体における腫瘍の重症度(または侵襲性)を決定するための方法もまた、本明細書で提供され、これは、腫瘍を有する被験体の血清試料を提供すること、ならびに試料中のGM−CSFのレベルを決定することを含み、ここで
(i)100pg/ml、150pg/ml、200pg/ml、300pg/ml、400pg/ml、または500pg/mlよりも高い、腫瘍を有する被験体の血清試料中のGM−CSFのレベルは、被験体が侵襲性腫瘍、例えば、高悪性度神経膠腫を有することを示し;ならびに
(ii)100pg/ml、70pg/ml、50pg/ml、または40pg/mlより低い、腫瘍を有する被験体の血清試料中のGM−CSFのレベルは、被験体が侵襲性腫瘍を有さない、および、例えば、低悪性度神経膠腫しか有し得ないことを示す。
発明の方法はまた、GM−CSFのレベルを測定する様式として、GM−CSFレベルを介するシグナル伝達のレベルを決定することを含み得る。方法はまた、GM−CSFのレベルを測定するための手段として、GM−CSFのその受容体への結合により活性化されるシグナル伝達分子のレベルを決定することを含み得る。分子はJAK2、例えば活性化JAK2とすることができる。例示的な方法は下記の通りである:
本発明はさらに、腫瘍、例えば、神経膠腫を有する被験体の予後(または疾患の重症度)を決定するための方法を提供し、これは、腫瘍を有する被験体の試料を提供すること、ならびに試料中の活性化GM−CSFシグナル伝達分子(例えば、活性化またはリン酸化JAK2)のレベルを決定することを含み、ここで
(i)腫瘍を有さない被験体のレベルと比較して、腫瘍を有する被験体の試料中の活性化GM−CSFシグナル伝達分子のレベルが高いことは、被験体が不良予後を有することを示し;ならびに
(ii)腫瘍を有さない被験体のレベルと比較して、腫瘍を有する被験体の試料中の活性化GM−CSFシグナル伝達分子のレベルが低いまたは同様であることは被験体が良好な予後を有することを示す。
本発明はさらに、神経膠腫腫瘍を有する被験体の予後を決定するための方法を提供し、これは、被験体の神経膠腫腫瘍の試料を提供すること;ならびに試料中のGM−CSFのレベルを決定することを含み、ここで、対照値より低いGM−CSFのレベルは被験体の予後が好ましいことを示し、一方、対照値より高いGM−CSFのレベルは予後が好ましくないことを示す。対照値は良好な予後、例えば、安定化され、退行され、または他の神経膠腫と比較して徐々にしか進行しない神経膠腫を有することが見出された被験体におけるレベルの平均(例えば、統計的に有意)である値とすることができる。GM−CSFレベルに対する対照値は50pg/ml、40pg/ml、または15pg/mLとすることができる。
本発明はさらに、腫瘍、例えば、神経膠腫を有する被験体が、腫瘍を治療するための治療薬に応答するかどうかを決定するための方法を提供し、これは、被験体の試料を提供すること、ならびに被験体の試料中のGM−CSFのレベルまたは活性を決定することを含み、ここで
(iii)治療薬による治療より以前、または治療薬による治療の開始前の試料中のGM−CSFのレベルまたは活性と比較して、試料中のGM−CSFのレベルまたは活性が低いことは、治療が前向きな結果を有することを示し;ならびに
(iv)治療薬による治療より以前、または治療薬による治療の開始前の試料中のGM−CSFのレベルまたは活性と比較して、試料中のGM−CSFのレベルまたは活性が高いことは治療が前向きな結果を有さないことを示す。
本発明はさらに、腫瘍、例えば、神経膠腫を有する被験体が腫瘍を治療するための治療薬に応答するかどうかを決定するための方法を提供し、これは、被験体の腫瘍の試料を提供すること、ならびにGM−CSFのマクロファージまたはミクログリア上のGM−CSF受容体への結合により、マクロファージまたはミクログリアにおいて活性化されるシグナル経路における分子のレベルまたは活性を決定することを含み、ここで
(iii)治療薬による治療より以前、または治療薬による治療の開始前の腫瘍中または腫瘍付近の分子のレベルまたは活性と比較して、試料中の分子のレベルまたは活性が低いことは治療が前向きな結果を有することを示し;ならびに
(iv)治療薬による治療より以前、または治療薬による治療の開始前の腫瘍中または腫瘍付近の分子のレベルまたは活性と比較して、試料中の分子のレベルまたは活性が高いことは治療が前向きな結果を有さないことを示す。
分子はJAK2、例えば活性化またはリン酸化JAK2とすることができる。
本明細書で記載されるように、例えば、GM−CSF阻害剤の投与により治療され得る被験体を同定するための方法もまた、提供される。そのような被験体を同定するための方法は被験体から試料、例えば、脳試料、例えば、脳腫瘍試料または頭蓋内流体の試料、または血液もしくは血清試料を取得すること、ならびに試料中のGM−CSFタンパク質のレベルまたは活性を決定すること(例えば、活性が決定され得る)を含むことができ、ここで、対照値より高い、試料中のGM−CSFのレベルまたは活性の存在は、被験体がGM−CSF阻害剤の投与により治療することができることを示し、一方、対照値より低い、試料中のGM−CSFのレベルまたは活性は、被験体がGM−CSF阻害剤による治療に応答する可能性が低いことを示す。対照値は脳腫瘍を有さない被験体、例えば、神経膠腫を有さない被験体におけるGM−CSFのメジアンまたは平均(統計的に有意な)レベルまたは活性であってもよい。例えば、例として血清試料中の対照値は40pg/mlまたは100pg/mlとすることができる。よって、例えば、40pg/ml、100pg/ml、250pg/ml、300pg/ml、400pg/mlまたは500pg/mlよりも高いGM−CSFの血液もしくは血清レベルを有する被験体はGM−CSF阻害剤の投与により治療することができ、一方、100pg/mlまたは40pg/mlより低いGM−CSFの血液もしくは血清レベルを有する被験体はGM−CSF阻害剤による治療に応答することができない。
いくつかの実施形態によれば、方法は被験体が神経膠腫を有するかどうかを決定することを含み、被験体が神経膠腫を有する場合、その後、被験体の試料中、例えば、腫瘍試料、脳試料、血清試料のGM−CSFのレベルまたは活性を決定することを含み、ここで、神経膠腫を有さない被験体と比較して、または対照値(例えば、40pg/ml、100pg/ml、250pg/ml、300pg/ml、400pg/mlまたは500pg/ml血清GM−CSF)と比較して、被験体におけるGM−CSFのレベルまたは活性が高いことは被験体がGM−CSF阻害剤による治療に応答する可能性があることを示し、一方、神経膠腫を有さない被験体におけるものに類似する、もしくはこれより低い、あるいは対照値(例えば100pg/mlまたは40pg/ml血清GM−CSF)より低い、被験体におけるGM−CSFのレベルまたは活性は、被験体がGM−CSF阻害剤による治療に応答する可能性が低いことを示す。
被験体がGM−CSF阻害剤による治療に応答する可能性があるかどうかを決定するための方法はまた、被験体に(例えば、単回投与の)GM−CSF阻害剤を投与すること;被験体から試料を取得することおよびGM−CSFのレベルを決定することを含むことができ、ここで、GM−CSF阻害剤の投与前のそのレベルと比較して被験体の試料中のGM−CSFのレベルが低いことは、被験体がGM−CSF阻害剤による治療に応答する可能性がある、一方、GM−CSF阻害剤の投与前のそのレベルと比較して被験体の試料中のGM−CSFのレベルが同様か高いことは被験体がGM−CSF阻害剤による治療に応答する可能性が低いことを示す。方法はGM−CSF阻害剤の投与前に腫瘍試料を取得することを含み得る。
被験体がGM−CSF阻害剤による治療に応答する可能性があるかどうかを決定するための方法はまた、被験体に(例えば、単回投与の)GM−CSF阻害剤を投与すること;被験体から腫瘍試料を取得すること、ならびに浸潤マクロファージ/ミクログリアのレベルを決定することを含むことができ、ここで、GM−CSF阻害剤の投与前の腫瘍における浸潤マクロファージ/ミクログリアのレベルと比較して被験体の腫瘍試料中の浸潤マクロファージ/ミクログリアのレベルが低いことは、被験体がGM−CSF阻害剤による治療に応答する可能性があることを示し、一方、GM−CSF阻害剤の投与前の腫瘍における浸潤マクロファージ/ミクログリアのレベルと比較して、被験体の腫瘍試料中の浸潤マクロファージ/ミクログリアのレベルが同様か高いことは、被験体がGM−CSF阻害剤による治療に応答する可能性が低いことを示す。方法は、GM−CSF阻害剤の投与前に腫瘍試料を取得することを含み得る。
さらに、GM−CSFを産生する腫瘍、例えば侵襲性神経膠腫の存在を決定するための診断方法が提供される。方法は、被験体の試料、例えば脳試料または腫瘍試料または血清試料を提供すること、ならびに、GM−CSFのレベルまたは活性を決定することを含み得る。神経膠腫を有さない被験体におけるものより少なくとも100倍、150倍、200倍、250倍、300倍、400倍または500倍高いGM−CSFの存在または活性は、腫瘍の存在および不良予後を示す。
例えば、GM−CSFを検出する画像技術を使用して、被験体の体内のGM−CSFのレベルを測定することもまた、可能である。そのような場合、被験体から試料を取得する必要はない。
本発明はさらに、マクロファージの腫瘍促進活性を阻害することができる阻害剤を同定するためのスクリーニングアッセイを提供する。スクリーニングアッセイは下記を含む:GCMに誘導されたアクチン細胞骨格変化および蛍光ビーズ食作用の分析に基づくアッセイ;例えば、マトリゲルマトリクス浸潤アッセイにおける、ミクログリア細胞の存在または非存在下での神経膠腫細胞の浸潤性の試験に基づくアッセイ、続いてDAPI染色およびiCys(商標)Research Imaging Cytometerを用いた定量化;特異的M2型遺伝子の発現:Arg1、mt1−mmp、CXCL4、c−Myc、SMAD7。それらはGCMおよびインテグリンリガンドにより選択的に誘導される遺伝子である。
例示的なスクリーニングアッセイは、腫瘍促進活性を有するマクロファージまたはミクログリアをインテグリンリガンド、例えばOPN(例えば、ヒトOPN)またはラクトアドヘリン(例えば、ヒトラクトアドヘリン)またはその生物活性フラグメントもしくはバリアント(例えば、RGDモチーフを含む)と、試験化合物の存在下で接触させること、ならびに、試験薬剤の存在がマクロファージまたはミクログリアの腫瘍促進活性の少なくともいくらかの部分を逆転させるかどうかを決定することを含み得る。これは、例えば、腫瘍促進活性を有するマクロファージまたはミクログリアに特異的であり、腫瘍促進活性を有さないマクロファージまたはミクログリア中に存在しない(または異なるレベルで存在する)マーカーを測定することにより決定することができる。このアッセイにおいて使用するためのマクロファージまたはミクログリアは精製された細胞集団(例えば、単離された細胞または細胞集団)とすることができ、またはそれらは他の細胞、例えば、腫瘍細胞と一緒に組成物中に存在してもよい。例えば、細胞集団は10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%または95%未満または超の、腫瘍促進活性を有するマクロファージまたはミクログリアを含み得る。マクロファージまたはミクログリアはまた細胞系であってもよい。
治療化合物はまた、インテグリンリガンド、例えばOPNまたはラクトアドヘリンが、抗腫瘍活性を有するマクロファージまたはミクログリアを、それぞれ、腫瘍促進活性を有するマクロファージまたはミクログリアに変化させるのを媒介する、またはこれに関与するのを防止するそれらの能力により同定することができる。例示的な方法は、抗腫瘍活性を有するマクロファージまたはミクログリアの集団をインテグリンリガンド、例えば、OPNまたはラクトアドヘリンと、試験化合物の存在または非存在下で接触させること、試験化合物の存在が、抗腫瘍活性を有するマクロファージまたはミクログリアがその抗腫瘍活性を損失し、腫瘍促進活性を得るのを阻害または防止するかどうかを決定することを含み得る。
このアッセイにおいて使用するためのマクロファージまたはミクログリアは、精製された細胞集団(例えば、単離された細胞または細胞集団)とすることができ、またはそれらは他の細胞、例えば、腫瘍細胞と一緒に組成物中に存在してもよい。例えば、細胞集団は10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%または95%未満または超の、抗腫瘍活性を有するマクロファージまたはミクログリアを含み得る。マクロファージまたはミクログリアはまた細胞系であってもよい。
スクリーニング方法はまた、OPNまたはラクトアドヘリンまたはその生物活性フラグメントもしくはバリアント(例えば、RGDモチーフを含む)を、インテグリン、例えば、αVβ3と、試験化合物の存在または非存在下で接触させること、ならびに、試験化合物が、OPNまたはラクトアドヘリン、またはそれらのフラグメントもしくはバリアントとインテグリンの間の相互作用を阻害するまたは低減させるかどうかを決定することを含むことができ、ここで、相互作用を少なくとも10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%または95%だけ低減させる試験化合物は、本明細書で記載される方法で使用することができるインテグリンリガンド阻害剤である。
GM−CSFにより誘導された腫瘍進行、血管新生または腫瘍部位へのマクロファージまたはミクログリアの動員を防止することができる薬剤を同定するのに有用なスクリーニングアッセイもまた本明細書で提供される。
方法は、GM−CSFを産生する腫瘍細胞、例えば、神経膠腫細胞を、少なくとも1つのGM−CSF生物活性を阻害する試験化合物と接触させること、ならびにマクロファージまたはミクログリアが腫瘍細胞部位に動員されるかどうかを決定すること、または腫瘍進行が減速されるかどうかを決定することを含み得る。1つの実施形態では、アッセイは器官型脳切片培養物を使用し、アッセイは試験化合物、例えば、少なくとも1つのGM−CSF生物活性を阻害する試験化合物を培養物に添加することを含む。試験化合物が添加されてない培養物と比較して、腫瘍細胞へのマクロファージ/ミクログリアの移動の量が低減したことは、試験化合物がGM−CSF阻害剤であることを示し、これはGM−CSFを分泌する腫瘍を治療するために使用することができる。
本明細書で記載される方法において使用するためのGM−CSF阻害剤を同定するための方法は、腫瘍細胞、例えば、GM−CSFを産生する神経膠腫細胞を試験化合物と接触させること、ならびに腫瘍細胞によるGM−CSFの産生が減速されるかどうかを決定することを含み得る。腫瘍細胞によるGM−CSFの産生を減速させる試験化合物は、GM−CSFを分泌する腫瘍、および任意で腫瘍浸潤マクロファージまたはミクログリアを有する被験体を治療するための、本明細書で記載される方法で使用することができる化合物である。アッセイにおいて使用するための腫瘍細胞、例えば、神経膠腫細胞は精製された細胞集団(例えば、単離された細胞または細胞集団)であってもよく、または他の細胞、例えば、浸潤マクロファージまたはミクログリアと一緒に組成物中に存在してもよい。例えば、腫瘍細胞の集団は10%、20%、30%、または40%未満あるいは超のマクロファージまたはミクログリアを含み得る。腫瘍細胞はまた、細胞系の細胞、例えば、実施例で記載されるものであってもよい。
スクリーニング方法はまたGM−CSF(例えば、ヒトGM−CSF)またはその生物活性フラグメントもしくはバリアントをGM−CSF受容体(可溶性、または細胞膜上)と、試験化合物の存在または非存在下で接触させること、ならびに、試験化合物がGM−CSF、またはそれらのフラグメントもしくはバリアントとGM−CSF受容体の間の相互作用を阻害するまたは低減させるかどうかを決定することを含むことができ、ここで、少なくとも10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%または95%だけ相互作用を低減させる試験化合物は、本明細書で記載される方法で使用することができるGM−CSF阻害剤である。
方法はさらに、細胞に基づくアッセイまたはインビボアッセイ、例えば試験化合物がマクロファージの腫瘍促進活性を逆転させる、または抗腫瘍活性を有するマクロファージが腫瘍促進活性を有するマクロファージとなるのを防止するかどうかを決定するためのアッセイにおいて、同定された試験化合物を試験することを含み得る。
いくつかの実施形態によれば、試験化合物は最初、ライブラリ、例えば、無機もしくは有機化学ライブラリ、ペプチドライブラリ、オリゴヌクレオチドライブラリ、または混合分子ライブラリのメンバーである。いくつかの実施形態によれば、方法は、小分子、例えば、天然産物またはコンビナトリアル化学ライブラリのメンバーをスクリーニングすることを含む。
ある所定のライブラリは、構造的に関連するまたは関連しない試験化合物の組を含み得る。好ましくは、多様な分子の組が様々な機能、例えば電荷、芳香族性、水素結合、可撓性、サイズ、側鎖の長さ、疎水性、および剛性をカバーするために使用されるべきである。ライブラリを作成するために好適なコンビナトリアル技術は当技術分野で知られている。加えて、小分子ライブラリを含む多くのライブラリが市販されている。
いくつかの実施形態によれば、試験化合物は、下記である:ペプチドまたはペプチド模倣分子、例として、ペプチド類似体、例えば非天然アミノ酸を含むまたは非ペプチド結合を有するペプチド;ペプチド模倣物(例えば、ペプトイドオリゴマー、例えば、ペプトイドアミドまたはエステル類似体、β−ペプチド、D−ペプチド、L−ペプチド、オリゴウレアまたはオリゴカルバメート);小ペプチド(例えば、ペンタペプチド、ヘキサペプチド、ヘプタペプチド、オクタペプチド、ノナペプチド、デカペプチド、またはそれ以上、例えば、20マー以上);環状ペプチド;他の非天然または不自然ペプチド様構造;ならびに無機分子(例えば、複素環分子)。いくつかの実施形態によれば、試験化合物は核酸、例えば、DNAまたはRNAオリゴヌクレオチドである。
いくつかの実施形態によれば、試験化合物およびそのライブラリは第1の試験化合物の構造を系統的に変化させることにより得ることができる。例えば、1つの実施形態では、小分子の一般ライブラリが、例えば、本明細書で記載される方法を使用してスクリーニングされ、第1の試験小分子が選択される。当技術分野で知られている方法を使用して、その小分子の構造が必要に応じて同定され、例えば、構造−活性関係研究により、得られた生物活性に相関させられる。当業者であれば認識するように、そのような構造−活性関係を作成するための様々な標準方法が存在する。よって、いくつかの場合には、研究は主に経験的であり、他の場合には、内在性ポリペプチドまたはその一部の3次元構造を1つまたは複数の小分子化合物の合理的設計のための開始点として使用することができる。
いくつかの実施形態によれば、第1のスクリーンにおいて「ヒット」(例えば、抗腫瘍マクロファージの腫瘍促進性マクロファージへの形質転換を阻害する、またはマクロファージの腫瘍促進活性を抗腫瘍活性に復帰させることができる試験化合物)として同定された試験化合物が選択され、例えば、結合親和性、結合活性、特異性、または他のパラメータを最適化するために、合理的設計を使用して、系統的に変化させることにより最適化される。そのような潜在的に最適化された構造はまた、本明細書で記載される方法を使用してスクリーニングすることができる。よって、1つの実施形態では、発明は本明細書で記載される方法を使用して試験化合物の第1のライブラリをスクリーニングすること、そのライブラリにおいて1つ以上のヒットを同定すること、それらのヒットを系統的構造変化に供し、ヒットに構造的に関連する1つ以上の第二世代化合物を作成すること、ならびに第二世代化合物をスクリーニングすることを含む。最適化の追加のラウンドを使用して、望ましい治療プロファイルを有する試験化合物を同定することができる。
ヒットと同定された試験化合物は、本明細書で記載される障害を治療および防止する方法において有用な候補治療化合物と考えることができる。よって、発明はまた、本明細書で記載される方法により「ヒット」として同定される化合物、および本明細書で記載される疾患の治療、防止、またはその発症もしくは進行の遅延におけるそれらの投与および使用のための方法を含む。
治療するためのキット;診断、予後またはバイオマーカー使用のためのキット、およびスクリーニングアッセイのためのキットもまた、本明細書で提供される。キットは、治療、診断、予後、バイオマーカーアッセイまたはスクリーニングアッセイの方法で使用される少なくとも1つ以上の要素を含み得る。
下記実施例は発明のある一定の実施形態をより完全に説明するために提供される。しかしながら、それらは決して、発明の広い範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。当業者は、発明の範囲から逸脱せずに、本明細書で開示される原理の多くの変更および改変を容易に考え出すことができる。
実施例
実施例1:材料および方法
細胞培養および処理.ラットミクログリアの初代培養物を1日齢Wistarラット子から、前に記載されるように調製した(ZawadzkaおよびKaminska 2003)。簡単に言うと、細胞を大脳皮質からトリプシン処理(trypsination)により単離し、機械的に解離させ、ポリ−L−リジンコート培養75cmフラスコ上の熱失活10%ウシ胎仔血清(Gibco)、100U/mLペニシリン、および0.1mg/mLストレプトマイシンが補充されたダルベッコ変法イーグル培地(Glutamaxおよび高グルコース処方4.5g/Lを有する、Gibco)中に、3x10細胞/cmの密度で蒔いた。マウスpEGFP−GL261神経膠腫細胞を、10%FBSおよび抗生物質(50U/mlのペニシリン、50μg/mlのストレプトマイシン)を有するDMEM中で培養した。アストロサイトの初代培養物を、2日齢のC57BL/6新生仔マウスの大脳皮質から調製した。アストロサイトを高グルコースを有する、10%のFBS、100U/mlのペニシリンおよび100μg/mlのストレプトマイシンが補充されたDMEM培地中で培養した。培地を3日後に、その後、1週間に2回交換した。細胞培養物を37℃にて、加湿5%CO/95%空気インキュベーター(Heraeus、Hanau、Germany)中で維持した。2週間後、緩く接着したミクログリア細胞をコンフルエントグリア培養物から弱い振盪および遠心分離(300gで5分)により回収した。いくつかの実験ではミクログリア培養物を、RGDモチーフを含む7−アミノ酸合成ペプチドまたは対照、スクランブルペプチドで処理した。
免疫細胞化学.細胞をリン酸緩衝生理食塩水(PBS)で洗浄し、2%パラホルムアルデヒドにより指示された時間期間で固定した。固定細胞をファロイジンテトラメチルローダミンBイソチオシアネートと共に30分室温でインキュベートした。その後、細胞を、PBSで洗浄し、細胞核を、DAPI染色(4,6−ジアミジノ−2−フェニルインドール、Sigma−Aldrich、Saint Louis、MO、USA、10μg/mL)を10分、続いて3回PBSで洗浄して可視化した。形態学的変化を、励起450−490nmを有する蛍光顕微鏡法によりモニタし、20X対物レンズを用いて記録した。
増殖アッセイ.BrdU取り込み試験を使用して、ミクログリア増殖速度を決定した。簡単に言うと、5x10ミクログリア細胞を96−ウェルプレート上に播種し、48時間培養し、その後LPSまたはGCMで刺激した。BrdU(10μM)を24時間後に培地に添加し、細胞を次の6時間放置した。その後、細胞を固定し、BrdU取り込みを製造者プロトコル(Roche、Mannheim、Germany)に従い決定した。
細胞運動性および浸潤アッセイ.ミクログリアを35mmペトリ皿に1.5x10細胞の密度で蒔き、48時間後、培養物をピペットチップを用いて優しくスクラッチし、ミクログリア細胞を様々な実験条件下で培養した(対照、100ng/mL LPSまたはG−CM)。ミクログリア細胞の運動性を処理後3時間で決定した。移動細胞を、位相差顕微鏡法により可視化した。
浸潤アッセイを記載されるように実施した(Wesolowska et al. 2008,Kwiatkowska et al.2011)。簡単に言うと、24ウェル組織培養インサート(12μm細孔サイズTranswell、Corning、NY、USA)を、増殖因子低減マトリゲル(商標)マトリクス(BD Biosciences、San Diego. CA、USA)でコートした。100μlの、蒸留水中で希釈したマトリゲル(商標)マトリクス(1mg/ml)を、無菌条件下(37℃)で5−6時間乾燥させ、30分、200μlの培地で再構成した。C6神経膠腫細胞(1.5x10/インサート)を血清低減培地(2%FBS)中のマトリゲルコートメンブレン上に播種し、ミクログリアに曝露し、または未処理のままとした。48時間後、細胞を固定し、細胞核をDAPIで染色した。Transwell(登録商標)インサートからのメンブレンを切断し、マトリゲルを通して移動した細胞の総数を、レーザー走査型サイトメトリー(LSC、CompuCyte)を用いて決定した。全ての実験を3つ組で実施した。3つの独立した実験からのデータをプールし、細胞の平均数±S.Dとして表した。
インテグリンサイレンシング.ミクログリア細胞(1x10)を24−ウェルプレート上に蒔き、24時間後、細胞を25nMの対照ノンターゲティングsiRNA、αvまたはβ3に対するsiRNA、または2つのsiRNA一緒(ON−TARGET siRNA、Dharmacon)で、0.25μlのDharmaFECT3トランスフェクション試薬を用いて、0.5ml培地にてトランスフェクトさせた。48時間後、トランスフェクション培地をG−CMにより置換し、ミクログリアの食作用性を記載されるように決定した。サイレンシング効率を推定するために細胞を培養プレートからトリプシン処理(trypsynization)により除去し、MACS緩衝液中(PBS、2mM EDTA、0,5% BSA)に最終濃度1x10細胞/100μlで懸濁させた。インテグリンの細胞表面発現をαvまたはβ3に対する一次抗体(BD Biosciences)および抗マウス−Alexa Fluor647二次抗体(Invitrogen)を用いて分析した。標識細胞の蛍光強度をFACSCalibur(Beckton Dickinson)を用いて分析した。平均蛍光強度を対照siRNAと比較し、各実験siRNAのための対照条件に対する相対変化として表した。
食作用.ミクログリアの食作用性を細胞の2μm蛍光ラテックスビーズ(Sigma−Aldrich、Saint Louis、MO、USA)との90分のインキュベーションにより決定した。ミクログリアを、35mmペトリ皿上に、1x10細胞の密度で蒔き、48時間、発現停止させ、その後、24時間、異なる実験条件(対照、G−CM、500μMRGD−ペプチドまたはスクランブルペプチドを有するG−CM)に曝露した。細胞を2回、PBSで洗浄し、2%パラホルムアルデヒドで固定し、FITC結合イソレクチンB4で染色した。無/低(<2ビーズ/細胞)、中(≧2<10)または高(≧10ビーズ/細胞)食作用性活性を有する細胞のパーセンテージをカウントした。あるいは、細胞を24−ウェルプレート上に、1.5x10細胞の密度で蒔き、ビーズとのインキュベーション、続いて強力洗浄および固定後、総蛍光をマイクロプレートリーダー(Tecan)を用いて測定した。
タンパク質単離、電気泳動および検出.全細胞ライセートを、細胞をホスファターゼおよびプロテアーゼ阻害剤を含む緩衝液中に擦り入れることにより調製した(20mM Tris HCl、pH6.8、137mM塩化ナトリウム、25mM β−グリセロフォスフェート、2mMピロリン酸ナトリウム、2mMEDTA、1mMオルトバナジウム酸ナトリウム、1% Triton X−100、10%グリセロール、5μg/mlロイペプチン、5μg/mlアプロチニン、2mMベンズアミジン、0.5mM DTT、1mM PMSF)により決定した。タンパク質濃度をBradfordアッセイ(Sigma−Aldrich、Saint Louis、MO、USA)により決定した。タンパク質抽出物を、SDS−PAGE上で分離し、その後、記載されるように、ニトロセルロースメンブレン(Amersham Biosciences、Germany)上に電気泳動転写した(Ellert−Miklaszewska et al.2005;Sliwa et al.2007)。5%脱脂乳を含むTBS−T(Tris緩衝生理食塩水pH7.6/0.15%Tween20)でブロックした後、メンブレンをブロッキング緩衝液中で希釈した一次抗体と共に一晩、その後関連二次抗体と1時間インキュベートした。p38、ERK1/2、JNK、STAT1、STAT3、STAT5、AKT、FAKおよびIκBならびにCox−2(全て1:1000希釈)のリン酸化および全形態を認識する抗体および西洋ワサビペルオキシダーゼ結合抗ウサギIgG(1:2000希釈)をCell Signaling Technology(Beverly、MA、USA)から購入し;iNOS(1:2000希釈)をBD Biosciences(Bedford、MA、USA)から購入した。免疫複合体を、ECL(Amersham)により可視化した。等量のタンパク質ローディングを立証するために、メンブレンを取り除き、西洋ワサビペルオキシダーゼ結合抗β−アクチン抗体(1:10000希釈、Sigma−Aldrich、Saint Louis、MO、USA製)を用いて再プロービングした。タンパク質の分子量を着色タンパク質マーカー(Sigma−Aldrich、Saint Louis、MO、USA)を用いて推定した。
マイクロアレイ遺伝子発現プロファイリング.4から6の独立して誘導される初代グリア培養物から単離されたミクログリアを48時間インキュベートし、細胞を発現停止させた。培養物を未処理のままとし(対照細胞)、または100ng/mlのリポ多糖(LPS)またはG−CMで6時間刺激した。全RNAを、製造者の推奨に従い、試料からRNeasy全RNAキット(Qiagen、Germany)を使用して抽出し、続いて、DNase処理を実施した。RNAの量および品質をキャピラリー電気泳動によりAgilent Technologies製のBioanalyser 2100およびRNA 6000 LabChipキットを用いて決定した。
マイクロアレイ実験を、Maria Sklodowska−Curie Memorial Cancer Center−Gliwice Branch(Gliwice、Poland)のAffymetrix参考施設において、5μgの全RNAをテンプレートとして使用して実施した。ビオチン標識cRNAを、Affymetrix IVT標識キットを用いて合成した。断片化したcRNAを最初に対照マイクロアレイにハイブリダイズさせ、その後、試料品質評価後に、ラットゲノム230−2.0遺伝子チップ(28,000ラット遺伝子を含む31,042プローブセット)にハイブリダイズさせた。
マイクロアレイデータを、「affy」R Bioconductorパッケージ(Irizarry et al.2002)において実装されるように、MAS5.0アルゴリズムを用いて前処理した。少なくとも3つのハイブリダイゼーションにおいて検出されたプローブセット(コール:Present)のみを使用した。そのようなプローブセットをEnsembl 56遺伝子識別子にマッピングし、log2変換し、その後各遺伝子に対し平均値をとった。我々はスチューデントt検定を、Welch近似と共に使用し、著しく変化した発現を有する遺伝子を同定した。統計解析およびデータ可視化をMathematica(Wolfram Research)において実施した。偽発見率(FDR)分析では、p値のリストをR統計環境(http://www.R−project.org)にインポートし、q値(Storey and Tibshirani,2003)をR「q値」パッケージを用いて計算した。
観察される発現変化と関連する機能性ジーンオントロジーカテゴリを同定するために、著しく変化した発現を有する遺伝子のリスト(t検定p値<0.001)を、log2表示の差に基づきランク付けし、ランク付けしたリストをRank GOstat(Beissbarth and Speed,2004)を使用し、デフォルト・オプションを用いて分析した(Wilcoxon Signed Rankテスト、多重検定に対するBenjamini偽発見率較正)。Rank Gostat出力はヒトにより解析し、編集し、カスタムスクリプトを用いて可視化した。
HPLC分画、活性化画分の検出、質量分析およびタンパク質同定.神経膠腫馴化培地を一晩、TRIS−HCl緩衝液に対し透析した。塩および低分子DMEM成分除去後、培地を凍結乾燥した。得られた調製物をアニオン交換体Q(Shodex IEC QA−825PHMゲル)を用いるHPLCに供した。HPLC分画後、90画分を回収した。各画分(培地中1:10希釈)を、処置後24時間で、ミクログリアの形態学的形質転換を誘導する能力に対し試験した。形態学的変化を評価し、2人の独立した研究者による1〜6のスケールでスコア化した。
HPLC画分由来のペプチドをNano−スプレー液体クロマトグラフィータンデム質量分析(MS/MS)技術により分析した。MS/MSスペクトルを含む未処理データファイルを、Mascotデーモンを使用するデータベース検索のためのMascot検索エンジン(MatrixScience Ltd.、London、United Kingdom)にかけた。各ペプチドの配列を参照ラットおよびウシタンパク質配列データベース(IPI、International Protein Index)と、これらのオプションと共に実行されるWU−Blast2.0ソフトウェアパッケージ(Washington Universityからライセンス供与)を使用して比較した:−matrix blosum80 −E1−B1−topcomboN1−W2−Q12−R12−mformat2。
データベースにおいてヒットを有する全てのペプチドに対し、ウシe値のラットe値に対するlog比を計算した。ラット起源まで確実に追跡することができるタンパク質の同定では、下記特徴を有するタンパク質を選択し:1)その確率スコアの各々が統計学的有意性に対し閾値(P<0.05)を満たす、または超える2つ以上の特有のペプチドに対するblastヒットにより同定される;2)これらの配列全てに対して陽性log比を有する、ウシ(培地)起源ではなく、それらのラット(C6細胞)を示す。
shRNA発現ベクターの作成および安定にトランスフェクトされたC6神経膠腫クローン.BamH1およびHindIIIオーバーハングを有するspp1 shRNAおよびmfge8 shRNAをコードする2つの相補的オリゴヌクレオチドを、ラットspp1 shRNAおよびmfge8 mRNAの発現を妨害するように設計した。使用した2つのオリゴヌクレオチドは下記であった:
Spp1:順方向5’−
GATCCAGCTAGTCCTAGACCCTAATTCAAGAGATTAGGGTCTAGGACTAGCTTGTTTTTTGGAAA−3’(SEQ ID NO:21)
および逆方向5’−
AGCTTTTCCAAAAAACAAGCTAGTCCTAGACCCTAATCTCTTGAATTAGGGTCTAGGACTAGCTG−3’(SEQ ID NO:22)。
Mfge8:順方向5’−
GATCCGGATGAAAGCGGAACCGGATTCAAGAGATCCGGTTCCGCTTTCATCCTGTTTTTTGGAAA−3’(SEQ ID NO:25)
および逆方向5’−
AGCTTTTCCAAAAAACAGGATGAAAGCGGAACCGGATCTCTTGAATCCGGTTCCGCTTTCATCCG−3’(SEQ ID NO:26)
BamH1およびHindIIIオーバーハングを有するGM−CSF shRNAをコードする2つの相補的オリゴヌクレオチドを、マウスGM−CSF mRNAの発現を妨害するように設計した。使用した2つのオリゴヌクレオチドは下記であった:
センス:5’−
GATCCCGGAAACGGACTGTGAAACATTCAAGAGATGTTTCACAGTCCGTTTCCGGTTTTTTGGAAA−3’(SEQ ID NO:23)および;
アンチセンス:
5’−AGCTTTTCCAAAAAA CCGGAAACGGACTGTGAAACA TCTCTTGAA TGTTTCACAGTCCGTTTCCGG−3’(SEQ ID NO:24)。
順方向および逆方向オリゴヌクレオチドを0.1M NaCl中で3分間、94℃でインキュベートし、続いて、37℃まで1時間徐々に冷却した。アニールさせたDNAをpSilencer2.0−U6(Ambion、Germany)を用いて、BamHIおよびHindIII部位でライゲートさせた。大腸菌に形質転換した後、プラスミドを増幅させ、単離し、配列を配列決定により確認した。pSilencer−spp1、pSilencer−mfg8 pSilencer−GM−CSFおよびpSilencer 2.0−U6陰性対照(Ambion)ベクターを、Qiagen Plasmid Maxiキットを用いて精製し、1.6μgの各DNAを細胞に2μlリポフェクタミン2000(Invitrogen、UK)を用いてトランスフェクトさせた。トランスフェクション1日後、ハイグロマイシンB(200μg/ml)を添加した。耐性クローンを2週間後に選定し、適切なmRNAの発現に対しqRT−PCRにより分析した。
RNA単離および遺伝子発現の定量.RNAをRNeasy Miniキット(Qiagen)を用いて単離した。第1鎖cDNAを20μlの逆転写酵素反応混合物における2μgの全RNA(DNase処理)から合成した。18s rRNAを内部参照遺伝子として使用した。C6ラット神経膠腫細胞および初代アストロサイトにおけるオステオポンチン、およびラクトアドヘリンの発現をqPCRを用いて評価した。GL261神経膠腫細胞および初代アストロサイトにおけるGM−CSFの発現をqPCRを用いて評価した。例えば、GM−CSFの発現の評価のために下記プライマーを使用した:
順方向:5’TGCCTGTCACGTTGAATGAAGAGGT’3(SEQ ID NO:27)、逆方向:5’GCCCCGTAGACCCTGCTCGA’3(SEQ ID NO:28);
18s RNAでは下記プライマーを使用した:
順方向:5’CGGACATCTAAGGGCATCAACA’3(SEQ ID NO:29);
逆方向:5’AACGAACGAGACTCTGGCATG’3(SEQ ID NO:30)。
反応体積(20μl)は、50ngのRNAに等しいcDNA、1×SYBR Green PCRマスターミックス(Applied Biosystems)および0.9μMの各プライマーから構成した。熱サイクル条件は下記の通りとした:50℃で2分、95℃で10分、続いて、変性のために95℃で15秒およびアニーリングおよび伸長のために60℃で1分の40サイクル。遺伝子発現の相対定量化は、比較CT法を用いて決定した。
プラスミド構築、トランスフェクションおよび組換えタンパク質生成.spp1aおよびspp1cのコード配列をラット神経膠腫C6細胞由来のcDNAテンプレート上でプライマー:5’−ATCAAAGCTTCATATGAGACTGGCAGTGGTTTGC−3’(SEQ ID NO:31)および5’−ATCGCGGCCGCTTAATTGACCTCAGAAGATGAACTC−3’(SEQ ID NO:32)を用い、Taq DNAポリメラーゼ(Applied Biosystems)を使用して増幅させた。mfge8のコード配列を、ラット神経膠腫C6由来のcDNA上で下記プライマーを使用して増幅させた:
5’−ATCAAAGCTTCATATGCAGTTCTCCCGTGTGCTGGC−3’(SEQ ID NO:33)および
5’−ATCGCGGCCGCTAACAGCCCAGCAGCTCCAGGC−3’(SEQ ID NO:34)。
spp1a、spp1cおよびmfge8の増幅配列を、pEGFP−N1プラスミドのHindIII、NotI部位にサブクローニングさせた。得られたプラスミド(pSpp1a、pSpp1cおよびpMFG8と呼ばれる)を配列決定により確認した。
組換えオステオポンチンおよびラクトアドヘリンタンパク質を、マウス線維芽細胞において、pSpp1a、pSpp1cおよびpMFG8プラスミドの過剰発現により生成させた。線維芽細胞NIH 3T3(ATTC由来)を24ウェルプレートに1.7×10/ウェルの密度で蒔き、24時間後、細胞をNIH/3T3細胞のためのAmaxaプログラムU−30およびキットR(Amaxa、Germany)を使用し、1.6μgのDNAを使用するpSpp1a、pSpp1cおよびpMfge8プラスミドを用いトランスフェクトし、その後24時間インキュベートし、回収した。タンパク質生成を、ELISA(R&D、Germany)を用いて決定した。
リアルタイムPCR.未処理のまたは6時間LPSまたはG−CMで処理したミクログリア培養物から単離された全RNA(2μg)をテンプレートとして使用して、cDNAを作成した。内在性対照として、18S(Hs99999901_s1)rRNAを適用した。遺伝子発現定量をApplied Biosystem TaqMan(登録商標)を使用して実施した。下記遺伝子に対し、リアルタイム増幅を2つ組で、2xSYBR PCR MasterMixおよびPRIMER EXPRESSソフトウェアを使用して設計された1組のプライマーを含む20μlの反応体積において実施した:iNOS、COX−2、Il1β、TNFα、MMP−2、MMP−9、MMP−14、Arg1、Id1およびc−Myc。標的mRNAの量を、最初に18S RNA発現レベルに対し、その後対照に対し基準化した。データを相対定量化(ΔΔCt)方法により、7500System SDSソフトウェア(Applied Biosystems)を使用して分析した。各生成物の発現を18S rRNAに対し基準化し、2−ΔΔCtにより計算される18S遺伝子発現に対する標的遺伝子の比として示す。
頭蓋内神経膠腫埋め込みおよび腫瘍サイズの定量化.この研究は、プロトコル857/2008下で実施し、それは動物実験のための地域倫理委員会により承認された。
成体C57BL/6マウス(12−16wk)を、ケタミン(75mg/kg)およびメデトミジン(1mg/kg)のi.p.注射で麻酔した。EGFP−GL261神経膠腫細胞、shGM−CSF神経膠腫細胞またはshNeg神経膠腫細胞(1μlのDMEM中8x10細胞)を、定位装置において、座標に従い(+1.5mmAP、−1.5ML)、26−ゲージ針を有する1−μlシリンジを用いて右線条体に接種した。マウスをアチパマゾール(atipamazole)のi.p.投与を用いて蘇生させ、Tolfedine4%(4mg/kgs.c.)で麻酔した。神経膠腫埋め込み後15日に、動物を麻酔し、屠殺し、PBSまたはPBSと4%パラホルムアルデヒドを含むPBSで灌流させた。脳を取り出し、ミンチにし、または24時間、同じ固定液中で後固定し、4℃の30%スクロースを含むPBS中に入れた。次に、脳をドライCOで凍結させ、および連続20μm厚の冠状切片をクリオスタットを使用して収集した。Leica DM4000B顕微鏡を使用して画像を獲得した。
冠状切片中の腫瘍面積をImage Pro−Plusソフトウェアを用いて、2つ毎の脳切片において測定し、腫瘍体積をCavalieri原理に従い計算した。
大理石骨病マウスおよびCsf1op変異の検出のための遺伝子型判定.B6C3Fe a/a−Csf1op/JマウスのつがいをJackson Laboratory(Bar Harbor、ME)から入手し、維持し、バリア施設で光(12L:12D)および温度の制御された条件下で飼育した。10−11日齢で、切歯が存在しないことにより、およびリアルタイムPCRに基づく遺伝子型判定方法を用いて、ホモ変異体を野生型およびヘテロ接合体マウスから区別した。op/op変異マウスを出生後日数(P)−21で離乳させ、粉末齧歯類食を与えた。Csf1op変異をゲノムDNAのPCR分析によりTaqManアレル識別方法およびABI PRISM 7700(Applied Biosystem)を使用して検出した。DNA試料を尾先端から4と10日齢の間に調製した。
脊髄における限局性脱髄の誘導およびミクログリア密度の定量化.大理石骨病および野生型2月齢マウスを使用した。動物をイソフルランおよび酸素の連続吸入により麻酔した。T4の位置を同定し、軸上筋系をクリアにした。T4と5の間の空間を露出させ、顕微鏡の使用によりクリアにした。中心静脈を同定し、硬膜に歯科用針を用いて穴を空けた。脱髄病変は1μlの1%Lα−リゾホスファチジルコリン(Sigma)の後索中への2分の期間にわたる、3方向マニピュレーターに取り付けられた細いガラス先端を有するHamilton針を用いた定位注射により誘導させた。毒素の注射は軸索の脱髄を引き起こし、続いて、病変部位へのミクログリア動員が起きた。病変誘導後10日に、マウスをイソフルランで麻酔し、4%パラホルムアルデヒドを含むリン酸緩衝生理食塩水(pH7.4)で大動脈灌流させた。病変を含む脊髄の部分を切開し、4℃の4%PFA中で一晩後固定し、30%スクロース中で48時間にわたり4℃で凍結保護し、OCT埋め込み化合物中にマウントし、ドライアイス上で凍結させ、クリオスタット上で12μmに切断した。断面をポリ−L−リジン−コートガラススライド(Thermo Scientific)上にマウントさせた。Iba1染色およびDABによる可視化を実施した。脊髄病変の画像を、デジタルカメラを備えたLeica DM 4000B顕微鏡で撮った。各動物由来の2つの代表的な病変写真を撮り、病変中のIba−1−標識ミクログリア細胞の総数をImageJソフトウェア(NIH)を使用することによりカウントした。
免疫組織化学.抗Iba1および抗vWF抗体による染色を実施し、それぞれ、ミクログリア/マクロファージおよび血管を検出した。切片を0.5%Hを含むPBSと共に30分、RTにてインキュベートし、透過処理し、0.3% TritonX−100を添加した10%ロバ血清を含むPBSを用いてブロックし、その後、一次抗体:抗Iba−1(ウサギ、ポリクローナル、WAKO、1:1000)または抗vWF(ウサギ、ポリクローナル、Abcam、1:1000)と共に24h時間4℃で、および二次ヤギ抗ウサギビオチン化IgGと共に2時間RTでインキュベートした。一次および二次抗体を、0.1% TritonX−100および3%ロバ血清を含むPBS中で希釈した。切片を、エキストラビジン−ペルオキシダーゼ複合体(1:200)に1時間、RTで曝露し、ペルオキシダーゼ活性を0.02% 3.3’−ジアミノベンジジン(DAB)および0.01%Hを含むTris緩衝液(pH7.6)で可視化した。切片を脱水させ、Histofluid(Sigma、Germany)でマウントさせた。
CD11b陽性細胞の単離およびフローサイトメトリー.腫瘍半球を単離し、脳組織を小片に切断し、ミンチにし、単一細胞懸濁液を受理した。細胞をCD11b−PEおよびC45−PerCP抗体で染色し、ミクログリアおよびマクロファージのパーセンテージを決定した(BDPharmingen)。染色細胞をフローサイトメトリー(FACSCalibur)により評価した。データを獲得しCellQuestソフトウェアを用いて分析した。
器官型脳切片培養物における腫瘍浸潤.器官型脳切片培養物を16日齢雄C57/BL6マウス(動物繁殖施設、Schonwalde、Germany)から入手した。250μm切片に切断した脳切片を6ウェルプレート内のTranswellインサート(Becton Dickinson、Lincoln Park、NJ、USA)に移し、10% FCS(Atlanta Biological、USA)、0.2mMグルタミンおよび抗生物質が補充された1mlのDMEM(Gibco、Gaithersburg、MD、USA)中でインキュベートした。一晩平衡化した後、培地を25%FCS、50mM重炭酸ナトリウム、2%グルタミン、25%Hanks平衡塩類溶液、1μg/mlインスリン(全てGibco、Gaithersburg、MD、USA製)、2.46mg/mlグルコース(Braun Melsungen AG、Germany)、0.8μg/mlビタミンC(Sigma−Aldrich、Germany)、5mMTrisおよび抗生物質を含む培養培地と交換した。切片に10,000GFP−GL261神経膠芽腫細胞(0.5μl中)を、マイクロマニピュレーターに取り付けられたシリンジを用いて注射した。ミクログリア枯渇切片を調製するために、器官型脳切片を、24時間、クロドロネート充填リポソームで処理した。
ヒト神経膠腫生検および参照正常脳におけるCSF−1(M−CSF)およびCSF−2(GM−CSF)発現の定量分析.神経膠腫生検を脳腫瘍組織バンク(ロンドン健康科学センター(London Health Sciences Centre)、London、Ontario、CA)、および子供メモリアル健康協会(Children’s Memorial Health Institute)、Warsaw、Polandから入手した。研究は24GBMおよび20毛様細胞性星状細胞腫(WHOグレード1)を含む。参照脳RNAは5つの正常脳由来のRNAの混合物である(Ambion)。全RNAを記載されるように(Tyburczy et al.2010)瞬間凍結組織からTri−試薬(Sigma−Aldrich、Munich、Germany)抽出により調製した。RNAをRNeasy Miniキット(Qiagen、Hilden、Germany)を用いてきれいにした。全RNAの品質および量をAgilentバイオアナライザ(Agilent Technologies、Santa Clara、CA)を使用して確認した。リアルタイムPCR増幅を3つ組で25ngのRNAに等価のcDNAに対し、プライマーセットを用いて実施し:CSF−1では−Hs00174164_m1;CSF−2では−Hs00929373_1;GAPDH−Hs02753991_g1(Applied Biosystem)GAPDHを内部標準参照として使用した。遺伝子発現の相対的定量化をABI PRISM7700配列検出システムにより、比較CT法を使用して決定した。値を、参照正常脳における、ある所定の遺伝子の発現と比較した。
Kaplan−Meier生存プロット.全てのヒトデータはRembrandtウェブサイト(https://caintegrator.nci.nih.gov/rembrandt/)において公的に入手可能であった。マイクロアレイ遺伝子発現データおよび臨床データはどちらも分子脳新生物データのためのNCIリポジトリ(REMBRANDT)データベースから、2011年10月1日に入手可能なデータを用いて入手した。アクセス時に、遺伝子発現データおよび対応する生存時間を有する343の神経膠腫患者試料はRembrandtデータベース上で入手可能であった。Affymetrix U133 Plus2.0 GeneChipからのプローブに対するRembrandtマイクロアレイデータおよび関連する生存データを使用してグラフを作成した。CSF1およびCSF2上方または下方制御は、ある所定のデータセット内の平均発現レベルからの2倍(またはそれ以上)の差として規定した。
統計解析.結果を平均±標準偏差(s.d)として表した。統計学的有意性をU−Mann−Whitney検定およびスチューデントt検定により、Statisticaソフトウェア(ver.7.1 StatSoft.Inc、OK、USA)を用いて決定した。
実施例2:神経膠腫由来因子により誘導されたミクログリア挙動および細胞内シグナル伝達のキャラクタリゼーション
出生後ラット脳から単離された初代ミクログリア培養物を全ての実験のために使用した。ミクログリア培養物の純度は、FITC−レクチンB4染色により決定すると、常に>95%であった。培養物を、各実験前に48時間放置し、ミクログリアを発現停止させた。ミクログリア培養物を、他の外因性刺激なし、または100ng/mLリポ多糖(LPS)(古典的炎症活性化を反映する)で刺激した神経膠腫−またはアストロサイト−馴化培地に曝露した。アストロサイト培養物ではなく、神経膠腫細胞(GCM)由来の培地のみがミクログリア細胞のアメーバ状細胞への形態学的形質転換を誘導することができ(図1A)、これは、光学コントラスト顕微鏡法(上パネル)およびF−アクチンのFITC−ファロイジンによる染色(下パネル)により証明された。培養物の写真を刺激添加後24時間にとった。同様の形態学的形質転換が古典的炎症誘導物質−リポ多糖(LPS、100ng/mL)による処理後に観察された。LPSは増殖停止を誘導し、サイクリンD1およびホスホ−Rbのレベルを低減させ;GCM刺激ミクログリア細胞は正常に増殖し、サイクリンD1およびホスホ−Rbのレベルは影響されなかった(図1B)。
しかしながら、GCMの存在は、スクラッチアッセイにおいて、ミクログリア細胞の細胞を含まない領域への運動性を強く増加させた(図1C)。食作用を赤色蛍光ビーズを6時間、対照またはGCM処理培養物に添加し、2つ以上のビーズを貪食した細胞のパーセンテージを蛍光顕微鏡法により定量することにより評価した。GCMへの曝露後、対照細胞と比べて、複数のビーズを貪食するミクログリア細胞の数は60±9%(平均±s.d.)だけ増加した(図1D)。データを独立して誘導されるミクログリア培養物に関する3つの実験から、平均±s.d.として提示する;***p<0.005。
炎症刺激(例えばLPS)は炎症の開始に重要な一般的なシグナル伝達経路を活性化し、ミクログリア細胞におけるMAPキナーゼおよび転写因子、例えばNFκB、STAT1、3および5を含む。リン酸化MAPK、p−IκBおよびホスホ−STATのレベルは、LPS処理後30分に増加し、6時間上昇したままであった(図2A)。特に、GCM処理ミクログリア細胞においていくつかの違いがあった:JNKは活性化されず、p38MAPKの活性化はLPS後よりも弱く、一過性であった(図2A)。IκBのリン酸化およびその分解はGCM処理ミクログリアでは検出されず、NFκB活性化の欠如となった(図2B左パネル)。これはさらに、ELISAによるNFκB DNA結合活性の測定により確認された(図2B−右パネル)。STAT1およびSTAT3のリン酸化の増加はLPS処理ミクログリア細胞においてのみ起こり、リン酸化STAT5の上昇は両城の条件下で起きた(図2C)。炎症に重要なシグナル伝達経路の活性化の欠如は、炎症メディエーター、例えば誘導性一酸化窒素シンターゼ(iNOS)およびシクロオキシゲネーゼ(cyclooxygenese)2の発現欠如(図2D)となった。全てのデータはGCMによるミクログリア細胞の非炎症性、M2様活性化の誘導と一致する。
実施例3:GCMにより誘導された転写変化の分析
図3に示されるように、GCMはミクログリア細胞の発現プロファイルに明白な変化を誘導する。
GCM刺激されたミクログリア培養物におけるゲノム応答の包括的な見解を得るために、全般的遺伝子発現プロファイリングおよびジーンオントロジー分析を、異なって刺激されたミクログリア細胞において実施した。全般的遺伝子発現をAffymetrixオリゴヌクレオチドマイクロアレイを用いて、GCMまたはLPSのいずれかによる処理後6時間にプロービングした。別々の統計解析(t検定)を、GCM(n=4)と対照(MGCM、n=6)の間、およびLPS(n=4)と同じ対照の間での比較のために実施した。t検定の均一αレベルp<0.001を選択して、いずれかの処理により影響を受ける遺伝子を同定した。この選択は、LPSにより誘導されたよりロバストな変化に対するFDR<0.002、およびGCMにより誘導された相対的に小さな変化に対するFDR<0.04に対応する。GCM(G)および/またはLPS(L)により制御される遺伝子の発現の変化を対照MGCM(M)と比較し、Log2スケールで互いに対しプロットした。各遺伝子はドットにより表され、そのX、Y座標は、それぞれ、LPSおよびGCMにより引き起こされるその発現の変化を示す。大きな灰色のドットはLPSにより著しく制御される遺伝子をマークする(L対M t検定p<0.001)。小さな青いドットはGCMにより著しく制御される遺伝子をマークする(G対M t検定p<0.001)。両方の処理により、しかし逆方向で(さらに、SMAD3および7)著しく制御される遺伝子を表すドットは遺伝子記号で注釈がつけられ、個々のミクログリア培養物(番号付けされた)にわたるそれらの発現プロファイルが示される。
選択されたαレベルでは、GCM処理後174の遺伝子が発現を変化させ、LPS処理後1794の遺伝子(灰色ドット)、および両方の処理後63が変化させた。最後の群のうち、9の遺伝子(8の公知の遺伝子)は、2つの処理において逆に制御した。
プログラムRank GOStatを用いた、LPSにより著しく制御される1794の遺伝子の機能性量の分析はGOタームを明らかにした:LPS処理後の遺伝子上方制御と著しく関連するカテゴリとしての免疫/防御/炎症応答(左上パネル)。特に、それらのカテゴリのいずれもGCM処理により著しく影響されなかった。免疫応答および炎症遺伝子の上方制御のこの欠如を、ヒートマップ可視化により確認した。その上、LPSにより最も強く上方制御されたインターフェロン関連遺伝子(Best5、Cxcl10、Ifit3、Mx2)は、好ましくはGCM処理により下方制御された。
Rank GOStatを用いる、GCMにより著しく制御される174の遺伝子の機能性量の分析は、GOカテゴリ「一次代謝プロセス」をGCMによる遺伝子上方制御と関連する最高ランキングカテゴリとして同定した。興味深いことに、これらの遺伝子はLPS後に下方制御された。
c−Myc、SMAD7、klhl6、hla−dmbおよびCX3CR1などの2〜3の遺伝子は、GCM処理ミクログリアにおいて強く誘導されたが、LPS処理細胞では下方制御された。c−Mycは転写、リボソーム生合成、細胞周期進行、分化、アポトーシス、および細胞運動性に必要とされる遺伝子の発現を管理する多機能性転写因子をコードする。興味深いことに、GCM上方制御された遺伝子は転写および翻訳の制御に関与し、Gar1、Gtpbp4、Nol8、Ddx5、Polr1e、Polr1b、Eif4ebp1、Eif3s9、Nob1、Tsen2、Ndel1、Hnrnpr、Nip7、Nup93、およびいくつかのアミノ酸−tRNAシンテターゼが含まれる。GCMにより誘導される追加の遺伝子としては下記が挙げられる:CD69、C型レクチンRファミリーのメンバー、樹状細胞成熟に関与する同時刺激分子CD86、および組織中へのマクロファージ動員に関与するケモカイン、例えば:RANTES(ccl5)、MCP−1(ccl2)、およびCXCL(cxcl1、2、7)。
14の遺伝子の発現を、4の独立ミクログリア培養物上での定量的PCRにより確認した。Q−PCRデータは、GCM−刺激ミクログリアにおける、炎症およびインターフェロンシグナル伝達関連遺伝子(COX−2、IL1β、iNOS、MMP−9、Irf7、STAT1、TRAIL、IFNβ)の発現がないこと、または弱いこと、およびc−Myc、SMAD7、Arg−1、MMP−14発現の上方制御を確認した(図4)。我々は、GCMにより誘導された変化は、LPSによる「古典的」ミクログリア/マクロファージ活性化に伴う変化とは機能的に異なり、一部逆となる(インターフェロン関連遺伝子では)と結論付ける。
実施例4:オステオポンチンおよびラクトアドヘリンの腫瘍馴化培地のミクログリアを活性化する活性としての同定
プロテオミクスアプローチを使用して、ミクログリア細胞を活性化する神経膠腫馴化培地の構成成分を同定した。GCMをHPLCによりアニオン交換体Q(Shodex IEC QA−825 PHMゲル)を使用して分画し、GCM由来タンパク質を含む90画分を収集した。各画分(培地中1:10希釈)を、ミクログリア培養物を活性化する能力に対して評価した。アメーバ状細胞へのミクログリア形質転換を、1〜6の範囲で2人の研究者により、処置後24時間にスコア化した。刺激活性を有する16の画分(スコア4−6)対対照(スコア3)およびミクログリアを阻害するいくつかの画分(スコア1−2)が得られた(図5A)。ミクログリア細胞を刺激したタンパク質調製物をESI−FTICRを使用するMS/MS分析に供した。個々の画分を、それらのミクログリアを刺激して食作用させる能力に対し試験した(図5C)。MS/MSスペクトルを含む未処理データファイルを、データベース検索のためにMascot検索エンジンに供した。タンパク質配列を2つ以上の特有のペプチドの質量分析により同定し、それぞれが、少なくとも(p<0.05)の確率スコアを有し、偽発見率が低いことが確保された。このプロセスにより、オステオポンチンおよびラクトアドヘリンの同定が得られた(図5B)。神経膠腫細胞およびアストロサイトによるオステオポンチン産生を、ELISA(図5D−右パネル)により確認し、オステオポンチン(spp1)およびラクトアドヘリンmRNAのレベルを、ラットC6神経膠腫細胞における定量的PCRにより決定し、ラット皮質アストロサイトに対する倍変化として表した。神経膠腫細胞は2つの型のオステオポンチンを著しく過剰発現することが見出された:非形質転換アストロサイトに比べ、spp1a mRNAは35倍、spp1c mRNAは600倍高かった(図5D−左パネル)。データは少なくとも3の独立した実験の平均±s.d.である。
実施例5:インテグリンに結合するオステオポンチンおよびラクトアドヘリンの妨害は、神経膠腫由来因子により誘導される形態学的形質転換、移動および食作用を無効にした
ラットラクトアドヘリンアミノ酸配列を使用して、7−aaRGD含有ペプチド(RGD)を、競合的阻害剤として設計した(SEQ ID NO:18において明記)。スクランブル配列ペプチドを対照(SCR)として使用した。SCRペプチドとではなく、化学的に合成された500μMのRGDペプチドとのプレインキュベーションは、GCM誘導後のミクログリアのアメーバ状細胞への形質転換を防止した(矢印で示されるアメーバ状細胞)(図6A)。RGDペプチドはGCMに誘導された食作用(図6B)およびスクラッチアッセイにおけるミクログリア移動(図6C)を完全にブロックした。GCMに誘導された食作用の増加は、インテグリンサブユニットαvもしくはβ3または両方の特定のsiRNAによるサイレンシング後、ミクログリア細胞でかなり低減された(図6D)。
インテグリンを介する推定作用様式と一貫して、GCM処理はフォーカルアドヒージョンキナーゼ(FAK)、インテグリンシグナル伝達の一般的なメディエータのリン酸化を増加させた(図6E)。GCMは、ミクログリア細胞におけるリン酸化FAKおよび他のキナーゼAktおよびERKのレベルを増加させ、RGDペプチドによる前処理は研究した全てのキナーゼの活性化を無効にした(図6E).インテグリンリガンド、細胞内経路および動きの速い、アメーバ状マクロファージへの細胞形質転換の間の提案される関係の非結合モデルを図6Fで提示する。
実施例6:ミクログリア細胞におけるオステオポンチンのサイレンシングは、別の表現型の獲得に影響し、その浸潤促進活性を損なう
ミクログリア細胞のGCMに誘導された活性化において同定されたタンパク質の役割を調査するために、オステオポンチンに特異的なshRNA(shSPP1)、または対照、負のshRNA(shNeg)を発現する安定なC6神経膠腫細胞系を作成した。サイレンシング効率はおよそ98.5%であった(図7AおよびC)。ラクトアドヘリンのサイレンシングはミクログリア細胞においてGCMに誘導される発現c−Mycおよびsmad7を阻害した(図7B)。オステオポンチンのサイレンシングはミクログリア細胞においてGCMに誘導される発現arg−1およびsmad7を阻害した(図7D)。さらに、レーザー走査型サイトメトリーにより推定される、マトリゲル充填インサートを通して移動する神経膠腫細胞の数は、神経膠腫細胞におけるオステオポンチンのサイレンシングは、ミクログリア依存性浸潤を強く低減させることを証明した(図7E)。
実施例7:オステオポンチンおよびラクトアドヘリンは、ミクログリアのGCMに誘導された活性化において明白な、協調的役割を果たす
組換えタンパク質が神経膠腫馴化培地のミクログリア細胞に対する作用を模倣することができるかどうかを決定するために、オステオポンチンおよびラクトアドヘリンの2つの形態をコードするDNAをマウスNIH3T3線維芽細胞においてクローニングし、発現させた。Amaxaがトランスフェクトされた線維芽細胞におけるラクトアドヘリンおよび/またはオステオポンチンの発現をqPCRにより確認した(図8A)。食作用を誘導するための組換えラットタンパク質を生成する線維芽細胞由来の馴化培地(CM)の効力(図8B)またはミクログリア細胞の形態学的形質転換(図8C)を決定した。対照(GFP)ではなく、オステオポンチンを発現する線維芽細胞由来のCMは、ミクログリア食作用を刺激した。オステオポンチンを発現する線維芽細胞由来のCMはまた、ミクログリア細胞のアメーバ状形質転換を誘導するのに有効であった。
組換えタンパク質が、ミクログリア細胞におけるM2またはM1表現型に特徴的なシグナル伝達および選択された遺伝子の発現へのGCMの作用を模倣することができるかどうかを評価するために、組換えラットタンパク質を産生する線維芽細胞由来の馴化培地のミクログリアに対する効果を試験した;LPSおよびGCMを対照として使用した(図9)。GCMと対照的に、オステオポンチンの両方のアイソフォームを発現する線維芽細胞由来のCMはIκB、STAT1、3および5のリン酸化をLPSと同様の程度まで増加させた(図9A)。オステオポンチンを産生する線維芽細胞由来のCMはarg−1およびsmad7の発現を増加させた、がまた、inosおよびirf7もそうであったが、ラクトアドヘリンはsmad7およびc−myc発現を誘導した(図9B)。
実施例8:神経膠腫由来GM−CSFはミクログリア/マクロファージの神経膠腫への動員および腫瘍進行に関与する
神経膠腫由来GM−CSFがミクログリア/マクロファージの神経膠腫への動員および腫瘍増殖に関与するかを確認するために、GM−CSFが安定に枯渇したEGFP−GL261神経膠腫細胞を、特異的shRNAをコードする過剰発現プラスミドにより作成した。2つの独立して誘導されるクローンにおけるmRNAレベルでの(図10A)およびタンパク質レベルでの(図10B)GM−CSF発現のサイレンシングをqPCRおよびELISAにより確認した。並行して誘導され、負のshRNAを発現する2つのクローンは対照として機能した。神経膠腫細胞におけるGM−CSF発現のサイレンシングは、それぞれ、BrdU取り込みおよびMTT代謝試験により証明されるようにそれらの増殖および生存に影響しなかった(図10CおよびD)。
shNegまたはshGM−CSFを発現するEGFP−GL261神経膠腫細胞の2つのクローンをC57BL/6マウスの線条体に移植した。抗Iba−1抗体による染色は、GM−CSFが枯渇した神経膠腫細胞が移植されたマウスでは、対照神経膠腫(shNeg)と比べて、ミクログリア/マクロファージの数が低減したことを明らかにした(図11AおよびB)。抗vWF抗体による血管の染色は、GM−CSF枯渇神経膠腫が移植されたマウスでは、対照と比べて、腫瘍血管の形成が低減したことを明らかにした(図11C)。さらに、GM−CSF−枯渇神経膠腫細胞が移植されたマウスの脳において、shNeg神経膠腫細胞が移植されたマウスと比べて、腫瘍サイズのかなりの低減(65%)が観察された(図11D−E)。各ドットは個々の動物を表し、太い線は特定の群における6匹のマウスのメジアンを表す;p<0.05、**p<0.01。
これらの結果は、GM−CSFが神経膠腫におけるミクログリア/マクロファージ蓄積ならびに神経膠腫浸潤、および血管新生の増加の一因となる主因子であることを証明する。
実施例9:GM−CSF−枯渇神経膠腫細胞は、脳器官型切片培養物においてミクログリア依存性神経膠腫浸潤を損なった。
GM−CSF発現がミクログリア依存性浸潤に影響するか、または直接神経膠腫浸潤に影響するかどうかを調査するために、器官型脳切片培養物をモデルとして使用した。対照またはGM−CSF−枯渇EGFP−GL261神経膠腫細胞を、マウス脳切片に注射し、得られた腫瘍サイズを注射後5日に、切片内のEGFP−神経膠腫細胞により被覆された投射蛍光面積を測定することにより定量化した。平均腫瘍サイズは、GM−CSF−枯渇EGFP−神経膠腫細胞が注射された脳切片培養物では、対照と比べて58%(***p<0.001)少なかった(図12AおよびB)。加えて、クロドロネート充填リポソームとのプレインキュベーショによるミクログリアの枯渇は、shNeg発現神経膠腫細胞の浸潤を低減させたが、GM−CSF−枯渇神経膠腫細胞はそうではなかった(図12AおよびB)。特に、神経膠腫細胞の脳実質へのミクログリア依存性、長距離浸潤は、神経膠腫由来GM−CSFがない場合強く低減された。これにより、GM−CSFはミクログリア依存性神経膠腫浸潤に関与することが確認される。
実施例10:マクロファージ動員および神経膠腫増殖は大理石骨病op/opマウスにおいて影響されない
大理石骨病op/opマウスはm−csf/csf1遺伝子において劣性null変異を有し、M−CSF産生の欠乏および単球/マクロファージ欠損となった。ホモ接合体変異op/op、ヘテロ接合体および野生型(WT)マウスを、遺伝子型判定によりTaqManアレル識別方法を用いて同定した(図13A)。CD11b+細胞の腫瘍組織からの免疫磁気分離法、続いて、フローサイトメトリーにより、2つの集団の区別が可能になった:ミクログリア(CD11b/CD45low)および血液由来マクロファージ(CD11b/CD45high)。WTマウス(白色バー)とは対照的に、op/op(灰色バー)の脳におけるCD11bミクログリアおよびマクロファージの数の低減が確認され(図13B)、一方op/opマウス(灰色バー)の血液中の単球数は変化しなかった(図13C)。
ミクログリア/マクロファージ動員および神経膠腫進行におけるM−CSFの役割を決定するために、大理石骨病マウスにシンジェニックEGFP−GL261神経膠腫細胞を移植した。フローサイトメトリー分析は、野生型およびop/opマウス(灰色バー)の脳における神経膠腫浸潤CD11bCD45lowミクログリアおよびCD11bCD45highマクロファージのパーセンテージに差を示さなかった(図13D)。神経膠腫を有するop/opおよび野生型マウスにおける末梢血液単球のパーセンテージは同様であり、顆粒球のパーセンテージは、両方のマウス系統で同様に増加した(図13E)。腫瘍保有脳におけるミクログリア/マクロファージを検出するために使用される抗Iba1抗体による染色は、野生型およびop/opマウスにおいて、神経膠腫浸潤Iba1陽性細胞の同様の蓄積および形態を証明した。ほとんどのIba1陽性細胞は、神経膠腫保有op/opマウスにおいて、活性化マクロファージのアメーバ状形態を獲得した(図13FおよびG)。
神経膠腫保有脳由来の切片上での抗vWF(von Willebrand因子)抗体による血管の染色は、CSF−1 nullマウスにおいて、WT対照と比べて、腫瘍血管ネットワークの同様の形成を示した(データ示さず)。腫瘍体積の定量化は、op/opと野生型マウスの間の腫瘍サイズに差を示さなかった(図13H)。これらの結果は、未処置op/opマウスにおけるミクログリア/マクロファージの数の低減に関わらず、腫瘍埋め込みは、同様のミクログリア/マクロファージ浸潤、血管密度および腫瘍進行を誘導し、CSF−1は、神経膠腫におけるミクログリア/マクロファージの蓄積に関与するサイトカインではないことが示唆される。
実施例11:M−CSF欠損マウスの脊髄脱髄病変におけるミクログリア/マクロファージの蓄積の低減。
M−CSF欠乏が一般にミクログリア/マクロファージの浸潤に影響するかどうかを決定するために、野生型およびop/opマウスにおける脊髄損傷に対する応答を試験した。脊髄白質における限局性脱髄病変を誘導させ、10日後のp/opマウスおよび野生型対照におけるミクログリア/マクロファージの数および形態を調査した。野生型対照と比べて、op/opマウスの病変内でIba−1陽性細胞の数の著しい低減が観察された(op/opにおいて676±94細胞/mm対WTにおいて1389±129細胞/mm;p<0.001)(図14AおよびB)。
実施例12:CSF−2は、GBMにおいて高く発現されるが、低悪性度神経膠腫または正常皮質ではそうではなく、患者生存との相関を示す
インビトロ所見を実際のヒト患者腫瘍標本に関連づけるために、GBM、健康な脳、および低悪性度神経膠腫におけるCSF−1およびCSF−2発現を定量的PCRにより評価した。図15Aは、低悪性度毛様細胞性神経膠腫(WHOグレード1)および正常脳と比べて、神経膠芽腫多形(GBM、WHOグレードIV)生検において高く上方制御されたCSF−2の発現、そうではないCSF−1を示す。343人の神経膠腫患者(そのデータは分子脳新生物データのためのNCIリポジトリ(REMBRANDT)において公的に入手可能である)の間での異なるCSF−1およびCSF−2発現に基づくKaplan−Meier生存曲線を作成した(図15B)。上方および下方制御は、データセット内の平均発現レベルと比べた、CSF−1/CSF−2発現の2倍増加または減少として規定した。これらの判断基準に基づき、CSF−2は、全ての神経膠腫患者のうち16で上方制御され、22で下方制御された。CSF−2発現の減少した患者の生存時間は、CSF−2上方制御を有する患者で観察されるより悪い予後と比べて改善された。そのような相関はCSF−1発現では観察されなかった。これら2つの極端な患者集団における生存を比較した場合、統計学的有意性に到達した(p=0.0217)。
実施例13:GM−CSFの阻害は神経膠腫を有する動物の寿命を長くする
マウスをランダムに割り当て、shNegまたはshRNA神経膠腫細胞の頭蓋内埋め込みを受けさせ、瀕死となるまで観察した。EGFP−GL261神経膠腫細胞、shGM−CSF神経膠腫細胞またはshNeg神経膠腫細胞を定位装置において、座標に従い(+1.5mmAP、−1.5ML)、26−ゲージ針を有するシリンジを用いて、右線条体に接種した。マウスをアチパマゾールのi.p.投与を用いて蘇生させ、Tolfedine4%(4mg/kg s.c.)鎮痛薬で処置した。shGM−CSFおよびshNeg神経膠腫細胞が移植されたマウス(n=10マウス/群)のKaplan−Meier分析を実施した。
対照またはGM−CSF特異的shRNAを発現する頭蓋内神経膠腫を有するマウスに対する生存曲線は、GM−CSF枯渇神経膠腫が移植されたマウスで著しい生存利益を示した(図16)。shGM−CSF−神経膠腫を有する2匹のマウスは埋め込み後63日生存した。
実施例14:OPN、GM−CSFおよびGM−CSFRのペプチドを阻害することは、別のミクログリア活性化のマーカーの発現を弱化する(M2表現型)。
U87−MGヒト神経膠腫細胞を、100mm培養皿上に、8mL培地の総体積で、24時間蒔いた。その後、培地をさらに24時間神経膠腫細胞により馴化させた(GCM、神経膠腫馴化培地)。馴化後、培地を回収し、1000xgで5分間室温で遠心分離した。500μL培地に、選択されたペプチドを補充し、500μMの最終濃度とし、クログリア細胞をペプチドが補充されたGCMで6時間処理した。細胞を溶解させ、全RNAを単離し、逆転写酵素およびランダム六量体プライマーを使用してcDNAを合成した。下記阻害ペプチドを使用した。
Figure 2014533681
M2ミクログリア/マクロファージ表現型のマーカーとして前に同定された遺伝子(図4を参照されたい)例えば:Arg1、Id1、c−MycおよびMMP−14の発現レベルを、リアルタイムPCRを使用して決定した。同様に、免疫応答の誘導を評価するために、iNOSの発現レベルを決定した。試験した全ての遺伝子の発現レベルを、対照、ミクログリア馴化培地処理(MGCM)細胞におけるそれらの発現レベルに対し基準化した。
チャート上の線は対照ペプチドDQIGFRT(SEQ ID NO:43)により処理された対照細胞(CTRL1)における遺伝子発現レベルに対する閾値を表す。
図17A−Bに示されるように、OPN阻害ペプチド(SEQ ID NO:7)は、ミクログリア細胞においてM2表現型のほとんどの関連マーカー−Arg1およびId1を下方制御した。同様に、GM−CSFおよびGM−CSFRの両方の阻害剤は、ミクログリア細胞において、M2表現型のマーカー、例えばArg1、Id1、c−MycおよびMMP14を下方制御した(図17A、C−E)。驚いたことに、GM−CSFおよびGM−CSFRを阻害するペプチドはまた、炎症促進性遺伝子iNOSの発現を誘導することができた(図17F)。
実施例15:OPN、GM−CSFおよびGM−CSFRの阻害ペプチドはU87−MGヒト神経膠腫細胞の浸潤性を弱化する。
BV2不死化マウスミクログリア細胞を、24ウェル培養皿上に0.7mL培地の総体積で24時間蒔いた。培地をその後、ペプチドが500μMの最終濃度で補充された0.7mLの新鮮培地(2%FBS、Glutamaxを有するDMEM、PenStrep)と1時間置換した。U87−MGヒト神経膠腫細胞をマトリゲル−コートインサート上に播種した。18時間後、マトリゲルをインサートから除去し、細胞を10%メタノールで固定し、DAPIで染色した。マトリゲルを通して移動した細胞の数(浸潤性細胞)を蛍光顕微鏡を用いて計算した。BV2細胞と共培養されたU87−MG、(NULL+BV2)は、浸潤性の陽性対照として機能し;ならびにU87−MG単独(NULL)は、浸潤性の陰性対照として機能した。
統計解析を分散分析(ANOVA:単一因子)を使用して実施した。「P値」は観察された結果がランダム事象であった確率を規定する。
チャート上の線は、BV2/ミクログリア細胞と共に共培養された未処理細胞(NULL+BV2)の浸潤性に対する閾値を表す。
図18で示されるように、GMCSFおよびGMCSFRペプチドは、ミクログリア細胞の存在下、神経膠腫細胞の浸潤性を弱化することができた。
実施例16:オステオポンチンのRNAi媒介永久サイレンシングはインビボでのラット神経膠腫モデルにおける腫瘍増殖を弱化する。
RNAを、オステオポンチン細胞に対するshRNAを安定して発現するラットC6神経膠腫クローンから単離し、cDNAを、逆転写酵素およびランダム六量体プライマーを使用して合成した。オステオポンチンのノックダウン効率をリアルタイムPCRにより確認した(図19A)。対照shRNAを発現するC6神経膠腫細胞(shNeg)またはオステオポンチンが枯渇した神経膠腫細胞(shSPP1)(5x10細胞/2.5μlのDMEM)を8−10週齢Wistarラットの右線条体に移植した。神経膠腫埋め込み後15日に、動物を屠殺し、心臓内に4%パラホルムアルデヒドを灌流させた。脳を取り出し、ドライCOで凍結させ、連続20または12μm厚の冠状切片をクリオスタットを使用して収集した。腫瘍サイズを定量化するために、20μm厚の切片をトルイジンブルーで染色し、Leica DM4000B顕微鏡を用いて画像を獲得した。腫瘍面積をImageJソフトウェアを用いて、4つ毎の脳切片において測定し、腫瘍体積をCavalieri原理(Gabrusiewicz et al,2011)に従い、計算した。ラット脳のトルイジンブルー染色切片の代表的な顕微鏡写真は、C6−shSPP1細胞が移植された動物は、C6−shNeg細胞が移植された動物に比べ、著しく小さな腫瘍を発症したことを示す(図19B)。その上、移植されたC6−Neg由来の神経膠腫はWTC6細胞と同様のサイズを有した(n=5、28.33±14.53mm)。腫瘍体積の定量化は、オステオポンチン枯渇神経膠腫の腫瘍体積において88%低減を示した(C6−Negに対する平均値=34.02mm、C6−shSSP1=6.03mm)(図19C)。結果を2つの独立した実験からの平均±s.d.として表す(U−Mann−Whitney検定)。
これらのデータは、神経膠腫由来オステオポンチンがインビボでの神経膠腫増殖の一因となることを示す。
実施例17:OPN発現は、グレードII−IV神経膠腫を患う患者の生存の低さと相関する
343人の神経膠腫患者(そのデータは分子脳新生物データのためのNCIリポジトリ(REMBRANDT)において公的に入手可能である)間の異なるSPP1発現に基づくKaplan−Meier生存曲線を作成した。曲線は、オステオポンチン発現と予測される生存時間の間の負の相関を示し、≧2倍上方制御されたオステオポンチン発現(SPP1)を有する患者、n=162、(悪化予後)対≧2倍下方制御されたオステオポンチン発現(SPP1)を有する患者、n=13、(良好予後)(図20)である。
特定の実施形態の前記説明は発明の一般的性質を完全に明らかにするので、他の者は、現在の知識を適用することにより、様々な適用のために、そのような特定の実施形態を、必要以上の実験をせずに、一般概念から逸脱せずに、容易に改変および/または適合することができ、そのため、そのような適合および改変は、開示される実施形態の等価物の意味および範囲内に含まれるべきであり、意図される。本明細書で使用される表現または専門用語は、説明目的のためのものであり、制限するものではないことが理解されるべきである。様々な開示された機能を実施するための手段、材料および工程は、発明から逸脱せずに、様々な別の形態をとることができる。

Claims (41)

  1. GM−CSF活性を阻害するための単離されたペプチドであって、前記ペプチドは下記からなる群より選択されるアミノ酸配列を含み:SEQ ID NO:1で明記されるアミノ酸配列、SEQ ID NO:2で明記されるアミノ酸配列、SEQ ID NO:3で明記されるアミノ酸配列、SEQ ID NO:4で明記されるアミノ酸配列、SEQ ID NO:5で明記されるアミノ酸配列およびSEQ ID NO:6で明記されるアミノ酸配列;前記ペプチドは7−25のアミノ酸を有する、単離されたペプチド。
  2. 前記ペプチドは7−20のアミノ酸を有する、請求項1に記載の単離されたペプチド。
  3. 前記ペプチドは、SEQ ID NO:1で明記される配列、またはその類似体もしくは誘導体から構成される、請求項1に記載の単離されたペプチド。
  4. 前記ペプチドはSEQ ID NO:2で明記される配列、またはその類似体もしくは誘導体から構成される、請求項1に記載の単離されたペプチド。
  5. 前記ペプチドはSEQ ID NO:3で明記される配列、またはその類似体もしくは誘導体から構成される、請求項1に記載の単離されたペプチド。
  6. 前記ペプチドはSEQ ID NO:4で明記される配列、またはその類似体もしくは誘導体から構成される、請求項1に記載の単離されたペプチド。
  7. 前記ペプチドはSEQ ID NO:5で明記される配列、またはその類似体もしくは誘導体から構成される、請求項1に記載の単離されたペプチド。
  8. 前記ペプチドはSEQ ID NO:6で明記される配列、またはその類似体もしくは誘導体から構成される、請求項1に記載の単離されたペプチド。
  9. 前記ペプチドは環状ペプチドである、請求項1に記載の単離されたペプチド。
  10. 請求項1〜9のいずれか一項以上に記載の単離されたペプチドおよび薬学的に許容される担体を含む医薬組成物。
  11. 前記薬学的に許容される担体は下記からなる群より選択される、請求項10に記載の医薬組成物:水溶液、植物油、アルコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコールまたはグリセリン。
  12. 神経膠腫を治療するための請求項10に記載の医薬組成物。
  13. 前記神経膠腫は下記からなる群より選択される、請求項12に記載の医薬組成物:上衣腫、星状細胞腫、乏突起神経膠腫、神経膠芽腫、または混合性神経膠腫。
  14. 治療の必要な被験体に、治療的有効量の、GM−CSF活性を阻害することができるペプチドを含む医薬組成物を投与することを含む、神経膠腫を治療する方法であって、前記ペプチドは下記からなる群より選択される配列を含む、方法:SEQ ID NO:1で明記されるアミノ酸配列、SEQ ID NO:2で明記されるアミノ酸配列、SEQ ID NO:3で明記されるアミノ酸配列、SEQ ID NO:4で明記されるアミノ酸配列、SEQ ID NO:5で明記されるアミノ酸配列およびSEQ ID NO:6で明記されるアミノ酸配列。
  15. 前記ペプチドは7−20のアミノ酸を有する、請求項14に記載の方法。
  16. 前記ペプチドはSEQ ID NO:1で明記される配列、またはその類似体もしくは誘導体から構成される、請求項14に記載の方法。
  17. 前記ペプチドはSEQ ID NO:2で明記される配列、またはその類似体もしくは誘導体から構成される、請求項14に記載の方法。
  18. 前記ペプチドはSEQ ID NO:3で明記される配列、またはその類似体もしくは誘導体から構成される、請求項14に記載の方法。
  19. 前記ペプチドはSEQ ID NO:4で明記される配列、またはその類似体もしくは誘導体から構成される、請求項14に記載の方法。
  20. 前記ペプチドはSEQ ID NO:5で明記される配列、またはその類似体もしくは誘導体から構成される、請求項14に記載の方法。
  21. 前記ペプチドはSEQ ID NO:6で明記される配列またはその類似体もしくは誘導体から構成される、請求項14に記載の方法。
  22. 前記ペプチドは環状ペプチドである、請求項14に記載の方法。
  23. 前記神経膠腫は下記からなる群より選択される、請求項14に記載の方法:上衣腫、星状細胞腫、乏突起神経膠腫、神経膠芽腫、または混合性神経膠腫。
  24. 神経膠腫の治療は下記からなる群より選択される、請求項14に記載の方法:食作用の低減、運動性の低減、腫瘍促進活性を有する腫瘍浸潤マクロファージの増殖の低減、およびマクロファージによる炎症促進性サイトカインまたはケモカインの分泌の低減。
  25. 請求項10〜13のいずれか一項以上に記載の医薬組成物およびキットを使用するための説明書を含む、神経膠腫の治療のためのキット。
  26. RGD(Arg−Gly−Asp)モチーフを含む単離されたペプチドであって、SEQ ID NO:7を含む、単離されたペプチド。
  27. 7−20のアミノ酸からなる、請求項26に記載の単離されたペプチド。
  28. 7−15のアミノ酸からなる、請求項26に記載の単離されたペプチド。
  29. 前記ペプチドはSEQ ID NO:7で明記される配列、またはその類似体もしくは誘導体から構成される、請求項26に記載の単離されたペプチド。
  30. 請求項26〜29のいずれか一項以上に記載の単離されたペプチドおよび薬学的に許容される担体を含む、医薬組成物。
  31. 前記薬学的に許容される担体は下記からなる群より選択される、請求項30に記載の医薬組成物:水溶液、植物油、アルコール、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、またはグリセリン。
  32. 神経膠腫を治療するための請求項30に記載の医薬組成物。
  33. 前記神経膠腫は下記からなる群より選択される、請求項30に記載の医薬組成物:上衣腫、星状細胞腫、乏突起神経膠腫、神経膠芽腫、または混合性神経膠腫。
  34. 治療の必要な被験体に、治療的有効量の、RGD(Arg−Gly−Asp)モチーフを含むペプチドを含む医薬組成物を投与することを含む、神経膠腫を治療する方法であって、前記ペプチドはSEQ ID NO:7で明記されるアミノ酸配列を含む、方法。
  35. 前記ペプチドは7−20のアミノ酸を有する、請求項34に記載の方法。
  36. 前記ペプチドは7−15のアミノ酸を有する、請求項34に記載の方法。
  37. 前記ペプチドはSEQ ID NO:7で明記される配列またはその類似体もしくは誘導体から構成される、請求項34に記載の方法。
  38. 前記ペプチドは環状ペプチドである、請求項34に記載の方法。
  39. 前記神経膠腫は下記からなる群より選択される、請求項34に記載の方法:上衣腫、星状細胞腫、乏突起神経膠腫、神経膠芽腫、または混合性神経膠腫
  40. 神経膠腫の治療は下記からなる群より選択される、請求項34に記載の方法:食作用の低減、運動性の低減、腫瘍促進活性を有する腫瘍浸潤マクロファージの増殖の低減、およびマクロファージによる炎症促進性サイトカインまたはケモカインの分泌の低減。
  41. 請求項30〜33のいずれか一項以上に記載の医薬組成物およびキットを使用するための説明書を含む、神経膠腫の治療のためのキット。
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