JP2016079184A - Rageアプタマーおよびその用途 - Google Patents

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Abstract

【課題】RAGE(終末糖化産物受容体)に対するアプタマー、及びRAGE関連疾患を治療または予防するための医薬組成物の提供。【解決手段】RAGEに結合してRAGEとそのリガンドとの結合を阻害するアプタマー(特定の配列を含む一本鎖DNA等)、及びRAGE関連疾患(糖尿病合併症等)を治療又は予防するための医薬組成物。【選択図】なし

Description

本発明は、RAGEアプタマーおよびその用途に関する。
終末糖化産物(Advanced Glycation End-products;AGE)は、グルコースなどの還元糖のカルボニル基と、タンパク質のアミノ基との非酵素的な反応(メイラード反応)により生じる高分子物質である。糖尿病などで慢性的に高血糖が続くと、循環血液中や組織でAGEの生成が促進される。AGEは、その受容体であるRAGE(Receptor for AGE)を介して、糖尿病合併症の発症や進展に関与することが知られている。また、AGEは、アルツハイマー病などの神経変性疾患や、悪性腫瘍の増殖、転移、浸潤などへの関与も報告されている。
本発明者らは、これまでに、AGEに結合するアプタマーを作成し、これらが網膜周皮細胞のアポトーシスを抑制すること(特許文献1、非特許文献1)、2型糖尿病モデル動物において腎保護効果を発揮すること(特許文献2)を報告している。
国際公開2006/080262号公報 国際公開2012/070621号公報
Microvascular Research 74 (2007) 65-69
本発明は、RAGEに対するアプタマー、およびRAGE関連疾患を治療または予防するための医薬組成物を提供することを目的とする。
本発明は、RAGEアプタマーを含む、RAGE関連疾患を治療または予防するための医薬組成物を提供する。
本発明は、以下からなる群から選択される、アプタマーを提供する:
(1)配列番号1〜10のいずれかの配列を含む、一本鎖DNA;
(2)配列番号1〜10のいずれかの配列と90%以上の配列同一性を有する配列を含み、RAGEに結合してRAGEとそのリガンドとの結合を阻害する、一本鎖DNA;および、
(3)配列番号1〜10のいずれかの配列において1、2、または3個の塩基が欠失、置換、または付加された配列を含み、RAGEに結合してRAGEとそのリガンドとの結合を阻害する、一本鎖DNA。
本発明により、RAGEに結合してRAGEとそのリガンドとの結合を阻害するアプタマー、およびRAGE関連疾患を治療または予防するための医薬組成物が提供される。
図1Aは、ELISAにおいてAGEまたはHMGB1とRAGEとの結合をRAGEアプタマーが阻害することを示す。AGEまたはHMGB1を固定化したプレートを使用した。 図1Bは、ELISAにおいてHMGB1とRAGEとの結合をRAGEアプタマーが阻害することを示す。RAGEのVドメイン(v−RAGE)を固定化したプレートを使用した。 図2は、QCM(quartz crystal microbalance)法においてAGEまたはHMGB1とRAGEとの結合をRAGEアプタマーが阻害することを示す。 図3は、ヒト近位尿細管細胞(RPTEC細胞)においてRAGEアプタマーがアゴニスト作用を有するか否かについて検討した結果を示す。 図4は、活性酸素(ROS)産生に対するRAGEアプタマーの効果を示す。 図5は、線維化促進因子や炎症性サイトカインのmRNA発現に対するRAGEアプタマーの効果を示す。 図6は、線維化促進因子のタンパク質発現に対するRAGEアプタマーの効果を示す。 図7は、糖尿病ラットにおける尿中アルブミンおよび尿中8OHdGに対するRAGEアプタマーの効果を示す。 図8は、糖尿病ラットの糸球体におけるRAGEのタンパク質発現に対するRAGEアプタマーの効果を示す。 図9は、糖尿病ラットの糸球体におけるRAGEおよびMCP−1のmRNA発現に対するRAGEアプタマーの効果を示す。 図10は、ヒトメサンギウム細胞における活性酸素種(ROS)産生に対するRAGEアプタマーの効果を示す(**:p<0.01)。 図11は、ヒトメサンギウム細胞におけるRAGEのmRNA発現や炎症性サイトカインや細胞接着因子のmRNA発現に対するRAGEアプタマーの効果を示す(*:p<0.05)。 図12は、in vivo実験2の概要を示す。 図13は、高血圧マウスにおける糸球体内CML沈着に対するRAGEアプタマーの効果を示す。 図14は、高血圧マウスにおけるONOO−発現に対するRAGEアプタマーの効果を示す。 図15は、高血圧マウスにおけるポドサイト障害に対するRAGEアプタマーの効果を示す。 図16は、高血圧マウスの腎臓中の8OHdGに対するRAGEアプタマーの効果を示す。 図17は、高血圧マウスの腎臓中のRAGEに対するRAGEアプタマーの効果を示す。 図18は、高血圧マウスの血漿CMLレベルに対するRAGEアプタマーの効果を示す。 図19は、高血圧マウスの糸球体における細胞外基質蓄積に対するRAGEアプタマーの効果を示す。 図20は、高血圧マウスの腎臓におけるMRおよびRac1の発現に対するRAGEアプタマーの効果を示す。
「RAGE」(Receptor for AGE)は、膜貫通型の細胞表面タンパク質であり、CML(Nε-(carboxymethyl) lysine)を含む終末糖化産物(AGE)の受容体として機能する。RAGEのリガンドとしては、グリセルアルデヒド由来のAGE−2を含む各種AGEの他、HMGB−1(High Mobility Group Box 1)およびLPSなどが知られている。
「アプタマー」は、特異的に標的物質に結合する能力を持った一本鎖DNAまたはRNAであり、種々の立体構造をとりタンパク質や化合物に結合して抗体のような機能を発揮する。本明細書において「RAGEアプタマー」とは、RAGEに結合してRAGEとそのリガンドとの結合を阻害する、一本鎖DNAまたはRNAを意味する。
RAGEアプタマーは、SELEX(Systematic Evolution of Ligands by EXponential enrichment)法によって調製することができる。一本鎖DNAをライブラリー源とするSELEX法の概要を以下に説明する。まず、任意の2つのプライマー配列で挟まれた適当な長さのランダム配列を含むテンプレートDNAを合成する。本発明においては、ランダム配列の長さは、35塩基〜120塩基が適切である。このテンプレートDNAをPCR(Polymerase Chain Reaction:ポリメラーゼ連鎖反応)で増幅して、ランダムDNAアプタマープールを得る。次いで、このランダムDNAアプタマープールを標的物質と会合させ、結合しなかったDNAを除去し、そして結合したDNAアプタマーを抽出する。得られたDNAアプタマーを、上記プライマー配列を用いるPCRによって増幅する。このとき、5〜8mMのMg2+存在下でPCRを行って、複製の正確性を低下させて変異を導入しやすくすることにより、標的物質との会合前のDNAアプタマープールに存在しない新たなDNAアプタマーを含むDNAアプタマープールが得られる。新たなDNAアプタマーは、結合力がより強い可能性があり、すなわち、DNAアプタマーが進化する可能性が生じる。この進化したDNAアプタマープールについて、上記の一連の操作を5〜15ラウンド繰り返すことによって、標的物質に結合するDNAアプタマーが得られる。最終ラウンドの後、得られたDNAアプタマープールは、当業者が通常行う操作によってクローニングされ、次いで配列決定される。このSELEX法における、テンプレートDNAの合成、PCRなどの操作、ならびにクローニングおよび配列決定は、当業者が通常用いる方法によって行われる。本発明のRAGEアプタマーは、このようにして決定された配列に基づいて、当業者が通常用いる方法によって化学合成することができる。
RAGEアプタマーは、その安定性を増加させるため、修飾ヌクレオチドにより構成されていてもよい。例えば、RAGEアプタマーは、ヌクレオチド間の結合部位にあるリン酸基の酸素原子が硫黄原子に置換されたホスホロチオエート(S化)オリゴヌクレオチドであってよい。
RAGEアプタマーは、一本鎖DNAまたは一本鎖RNAのいずれであってもよいが、好ましくは一本鎖DNAである。RAGEアプタマーは、少なくとも35塩基からなり、好ましくは35塩基〜120塩基、より好ましくは35塩基〜70塩基である、さらにより好ましくは35塩基〜50塩基である。
ある態様において、RAGEアプタマーは、以下の配列番号1〜10のいずれかの配列を含む一本鎖DNAである。

CCTGATATGGTGTCACCGCCGCCTTAGTATTGGTGTCTAC (配列番号1)
TCTGTTCAGGTTGGTACGGTGGAAGGTGTGATTCACGAGG (配列番号2)
CTTGGGTTGTTTATGTCGACCGCCAGTTTTGTGTTCAGCA (配列番号3)
CATTCTTAGATTTTTGTCTCACTTAGGTGTAGATGGTGAT (配列番号4)
TTGGTTCTCTTGCCCTCTTCTATTTTGTACGATGTTTCCT (配列番号5)
TTCCACTGAGTGCCGCGGACTGTTGTTGGGAGGTGGTGTG (配列番号6)
ATGGGGAGGAGGGGTGTCGTGGGGGGTGGGGGAGTGGGGA (配列番号7)
CTGGGGATGACTCGGATAGGATGTACGAGTTTGATGTGTA (配列番号8)
TTTGATCGAGCTGCGCCCTCCTCGCCGTAGAAGAGTGTGT (配列番号9)
TTTGGGGTGGAGTTAGGGGTGGATCAAGCGGGATTGTGTA (配列番号10)
RAGEアプタマーは、配列番号1〜10のいずれかの配列と70%以上、好ましくは80%以上、より好ましくは85%以上、さらにより好ましくは90%以上、最も好ましくは95%以上の配列同一性を有する配列を含み、RAGEに結合してRAGEとそのリガンドとの結合を阻害する、一本鎖DNAであってよい。また、RAGEアプタマーは、配列番号1〜10のいずれかの配列において1、2、または3個の塩基が欠失、置換、または付加された配列を含み、RAGEに結合してRAGEとそのリガンドとの結合を阻害する、一本鎖DNAであってもよい。
「配列同一性」とは、2つのオリゴヌクレオチド間の配列の類似の程度を意味し、比較対象の塩基配列の領域にわたって最適な状態(配列の一致が最大となる状態)にアラインメントされた2つの配列を比較することにより決定される。配列同一性の数値(%)は両方の配列に存在する同一の塩基を決定して、適合部位の数を決定し、次いでこの適合部位の数を比較対象の配列領域内の塩基の総数で割り、得られた数値に100をかけることにより算出される。最適なアラインメントおよび配列同一性を得るためのアルゴリズムとしては、当業者が通常利用可能な種々のアルゴリズム(例えば、BLASTアルゴリズム、FASTAアルゴリズムなど)が挙げられる。塩基配列の配列同一性は、例えばBLAST、FASTAなどの配列解析ソフトウェアを用いて決定される。
RAGEアプタマーがRAGEに結合してRAGEとそのリガンドとの結合を阻害するか否かは、例えば、ELISAまたはQCM(quartz crystal microbalance)法により調べることができる。ELISAの場合、AGEと結合するRAGEのVドメイン(v−RAGE)とRAGEアプタマーとを前反応させ、この反応混合物をRAGEのリガンド(例えばAGEまたはHMGB1)を固定化したELISAプレートに添加して、プレート中のリガンドに結合したRAGEを抗RAGE抗体で検出する。あるいは、v−RAGEをELISAプレートに固定化し、RAGEアプタマーとそのリガンドとを添加して、v−RAGEに結合したリガンドを抗体により検出してもよい。QCM法では、QCMセンサープレートにv−RAGEを固定化し、RAGEアプタマーの存在下または非存在下にRAGEのリガンドを添加して、v−RAGEに対するリガンドの結合をモニタリングすればよい。
好ましい態様において、RAGEアプタマーは、配列番号1〜10のいずれかの配列を含む一本鎖DNAであり、より好ましくは、配列番号1〜10のいずれかの配列からなる一本鎖DNAである。
RAGEアプタマーは、RAGEとそのリガントとの結合を阻害することにより、RAGE関連疾患を治療または予防することができる。RAGE関連疾患としては、糖尿病合併症や高血圧性腎障害が挙げられる。
糖尿病合併症としては、糖尿病性腎症、糖尿病性網膜症、および糖尿病性神経障害が挙げられる。糖尿病には、1型糖尿病、2型糖尿病、遺伝子の異常、肝臓や膵臓の病気、感染症、免疫の異常などの他の病気および薬剤が原因となって惹起される糖尿病、および妊娠糖尿病が含まれる。高血圧性腎障害としては、高血圧性腎硬化症が挙げられる。
疾患または症状の「治療」には、当該疾患または症状の改善および寛解、並びに当該疾患または症状の進展の抑制が含まれる。また、疾患または症状の「予防」には、当該疾患または症状の発症の抑制および遅延が含まれる。
RAGEアプタマーは、糖尿病性腎症の治療または予防に好適である。糖尿病性腎症は、糖尿病によって腎臓の糸球体が細小血管障害のため硬化して数を減じていく病気である。糖尿病性腎症の治療または予防には、腎機能の悪化の抑制または保護、および腎組織の保護が含まれる。腎機能の指標の非限定的な例としては、尿中アルブミン排出量、尿中アルブミン/クレアチニン比、血中のクレアチニン・クリアランス、血中尿素窒素量、血中クレアチニン量が挙げられる。また、糖尿病性腎症の治療または予防には、メサンギウム基質の増加、糸球体基底膜の肥厚、糸球体の線維化(硬化)、および/または腎肥大(腎臓/体重比の増加)の抑制、および酸化ストレスの抑制が含まれる。酸化ストレスの指標としては、尿中8OHdG(8-Hydroxydeoxyguanosine)排出量が挙げられる。
本発明の組成物は、RAGEアプタマーを医薬上許容される担体と配合し、固形製剤(例えば、錠剤、カプセル剤、顆粒剤、散剤など)、または液状製剤(例えば、シロップ剤、注射剤など)として製造することができる。医薬上許容される担体としては、例えば、賦形剤(例えば、乳糖、ショ糖、デキストリン、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニルピロリドン等)、崩壊剤(例えば、デンプン、カルボキシメチルセルロース等)、滑沢剤(例えば、ステアリン酸マグネシウム等)、界面活性剤(例えば、ラウリル硫酸ナトリウム等)、溶剤(例えば、水、食塩水、大豆油等)、保存剤(例えば、p-ヒドロキシ安息香酸エステル等)などがあげられるが、これらに限定されるものではない。
本発明の組成物の投与方法は、投与対象の年齢、体重、健康状態等によって適宜選択される。例えば、本発明の組成物は、経口投与、静脈内投与、または皮下投与により投与することができるが、静脈内投与によることが好ましい。本発明の組成物の投与量もまた、投与方法、投与対象の年齢、体重、健康状態等によって適宜選択される。例えば、成人1日当たり、RAGEアプタマーの量として1mg〜100gを投与することができるが、これに限定されない。
本発明は、RAGE関連疾患を治療または予防する方法であって、それを必要とする患者にRAGEアプタマーを投与することを含む方法、および、RAGE関連疾患を治療または予防するための医薬の製造のため、RAGEアプタマーの使用を提供する。
以下、実施例により本発明をさらに説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
1.RAGEアプタマーの合成
RAGEに結合するアプタマーを、SELEX法により選択した。SELEX法は、国際公開2006/080262号公報の実施例1と同様にして実施した。5’末端にフォワードプライマー(AGCTCAGAATGGATCCAAACGCTCA)(配列番号12)と同じ配列、3’末端にリバースプライマー(GATCCGGCCGAATTCTCATGTCGAA)(配列番号13)に相補的な配列を含み、その間に40塩基のランダム配列を含む90塩基のテンプレートDNAを合成し、このテンプレートDNAをフォワードプライマーおよびリバースプライマーを用いて増幅して、ランダムDNAアプタマープールを得た。得られたランダムDNAアプタマーを、RAGEのVドメイン(v−RAGE)を付着させたカラムに通し、結合活性の無いアプタマーは除去して、RAGEに結合するアプタマーを抽出した。v−RAGEは、RAGEのcDNAをテンプレートとして大腸菌用ベクターにサブクローニングした後、発現させ、精製した。使用したv−RAGEはヒトRAGEのaa23-121に相当し、アミノ酸配列は以下のとおりである。

Human vRAGE(23-121)
AQNITARI GEPLVLKCKG APKKPPQRLE WKLNTGRTEA WKVLSPQGGG
PWDSVARVLP NGSLFLPAVG IQDEGIFRCQ AMNRNGKETK SNYRVRVYQIP (配列番号14)

RAGEに結合するDNAアプタマーを再度PCR増幅し、RAGEに対する結合活性のあるDNAアプタマーのみを再度カラムにかけることを繰り返した。
その結果、RAGEに結合するアプタマーとして、以下の10種類の配列が選択された。

CCTGATATGGTGTCACCGCCGCCTTAGTATTGGTGTCTAC (配列番号1)
TCTGTTCAGGTTGGTACGGTGGAAGGTGTGATTCACGAGG (配列番号2)
CTTGGGTTGTTTATGTCGACCGCCAGTTTTGTGTTCAGCA (配列番号3)
CATTCTTAGATTTTTGTCTCACTTAGGTGTAGATGGTGAT (配列番号4)
TTGGTTCTCTTGCCCTCTTCTATTTTGTACGATGTTTCCT (配列番号5)
TTCCACTGAGTGCCGCGGACTGTTGTTGGGAGGTGGTGTG (配列番号6)
ATGGGGAGGAGGGGTGTCGTGGGGGGTGGGGGAGTGGGGA (配列番号7)
CTGGGGATGACTCGGATAGGATGTACGAGTTTGATGTGTA (配列番号8)
TTTGATCGAGCTGCGCCCTCCTCGCCGTAGAAGAGTGTGT (配列番号9)
TTTGGGGTGGAGTTAGGGGTGGATCAAGCGGGATTGTGTA (配列番号10)

選択した10種類の配列に基づき、ヌクレオチド間の結合部位にあるリン酸基の酸素原子が硫黄原子に置換されたアプタマーを合成した。また、コントロールアプタマーとして配列番号11(TTCGGCCTGGGGGCGGCCAGTTCGGGTCCAGTCGCGGGAG)の配列を有するアプタマーを合成した。合成したRAGEアプタマーおよびコントロールアプタマーを表1に示す。
2.RAGEアプタマーによるRAGEとそのリガンドとの結合の阻害
ヒト血清アルブミン(HSA)(Sigma社製)を無菌状態で、D−グリセルアルデヒドと38℃にて7日間インキュベートした。未反応の糖を、リン酸緩衝生理食塩水(PBS)の透析によって除去した。使用する前に、Endospecy ES-20Sシステム(生化学工業)を用いて、エンドトキシンがないことを確認した。得られたAGE−2を以下の実験でAGEとして使用した。
ヒトHMGB1(全長)を、大腸菌用ベクターにサブクローニングした後、発現させ、精製した。使用したHMGB1のアミノ酸配列は以下のとおりである。

Human HMGB1(1-215)
MGKGDPKKPR GKMSSYAFFV QTCREEHKKK HPDASVNFSE FSKKCSERWK
TMSAKEKGKF EDMAKADKAR YEREMKTYIP PKGETKKKFK DPNAPKRPPS
AFFLFCSEYR PKIKGEHPGL SIGDVAKKLG EMWNNTAADD KQPYEKKAAK
LKEKYEKDIA AYRAKGKPDA AKKGVVKAEK SKKKKEEEED EEDEEDEEEE
EDEEDEDEEE DDDDE (配列番号15)
ELISAプレートにAGEまたはHMGB1を固定化(最終濃度1μg/ウェル)した。RAGEアプタマー(0.5μM)とv−RAGE(1.0μM)とを30分間前反応させ、反応混合物を前記ELISAプレートに添加して、プレート中のリガンドに結合したRAGEを抗RAGE抗体(Abcam)により検出した(図1A)。同様に、ELISAプレートにv−RAGEを固定化(最終濃度1μg/ウェル)し、RAGEアプタマー(0.5μM)とHMGB1(1.0μM)とをプレートに添加して、プレート中のv−RAGEに結合したHMGB1を抗HMGB1抗体により検出した(図1B)。
QCMセンサープレートにv−RAGEを固定化し(100 μg/mL溶液を10μL添加)、RAGEアプタマーの存在下(100nM)または非存在下(0nM)にAGE(1μg)またはHMGB1(1μg)を添加して、v−RAGEに対するAGEまたはHMGB1の結合をモニタリングした。
ヒトRPTEC細胞をRAGEアプタマー(RAGE−apt)(#4)(0.1μM)とともに4時間インキュベートし、TGF−β、CTGF、およびRAGEのmRNAの発現を定量的リアルタイムPCRにより測定した。
合成したRAGEアプタマーは、RAGEとAGEとの結合、およびRAGEとHMGB1との結合を阻害することが確認された(図1Aおよび1B、図2)。また、RAGEアプタマーは、RPTEC細胞においてRAGEの下流因子であるTGF−βおよびCTGFの発現、並びにRAGEの発現に影響せず、RAGEに対するアゴニスト活性を有さないことが確認された(図3)。
3.in vitro実験1
3.1.方法
ヒトRPTEC細胞に100μg/mlのAGEまたは50μg/mlのウシ血清アルブミン(BSA)を投与し、RAGEアプタマー(RAGE−apt)(#4)(0.1μM)またはコントロールアプタマー(Ctr−apt)(0.1μM)とともに4時間(ROSまたはmRNAの測定の場合)または24時間(タンパク質の測定の場合)インキュベートした。ROSの産生はCM−H(2)DCFDAにより測定した。mRNAおよびタンパク質の発現は、定量的リアルタイムPCRおよびウェスタンブロッティングにより測定した。
3.2.細胞内酸化ストレスの産生に対する効果
CM−H(2)DCFDAを用いて細胞内のROSを測定した結果、AGEの投与により誘導されるROSの産生は、RAGEアプタマーの投与により抑制された(図4)。
3.3.線維化促進因子および炎症性サイトカインのmRNA発現に対する効果
AGEの投与により誘導される線維化促進因子または炎症性サイトカインであるTGF−β、CTGF、およびMCP−1のmRNA発現は、RAGEアプタマーの投与により、コントロールと同じレベルまで抑制された(図5)。また、AGEの投与により誘導されるRAGEのmRNA発現も、RAGEアプタマーにより抑制された(図5)。
3.4.線維化促進因子のタンパク質発現に対する効果
AGEの投与により誘導される線維化促進因子のTGF−βおよびCTGFの発現がRAGEアプタマーにより抑制されることが、タンパク質レベルでも確認された(図6)。
4.in vivo実験1
4.1.方法
8週齢雄ウィスターラットにストレプトゾトシン(Stz)(60mg/kg)(クエン酸緩衝液中)を1回腹腔内投与することで糖尿病を誘発した。コントロールのラットにはクエン酸緩衝液のみを投与した。前記ラットを2群に分け、RAGEアプタマー(RAGE−apt)(#1)またはコントロールアプタマー(Ctr−apt)を、浸透圧ミニポンプを用いた持続注入により投与した(0.873μg/日)(コントロールラット(Con)+Ctr−apt(n=4);コントロールラット(Con)+RAGE−apt(n=4);糖尿病ラット(Stz)+Ctr−apt(n=6);糖尿病ラット(Stz)+RAGE−apt(n=6))。2週間のアプタマーの持続注入後、尿、血液、および腎臓を採取した。採取した尿中のアルブミン量および8OHdG量をELISAにより測定した。アルブミン尿は、糖尿病性腎症の早期マーカーであり、8OHdGはDNAの酸化障害マーカーである。また、腎炎のマーカーであるMCP−1の発現を定量的リアルタイムPCRにより評価した。さらに、採取した腎臓から糸球体切片を作成し、この実験系においてはabcam社製の抗RAGEポリクローナル抗体を用いた免疫染色により糸球体におけるRAGEの発現を検討した。
4.2.尿中アルブミンおよび尿中8OHdG
糖尿病を誘発したラットでは、コントロールのラットと比較して尿中アルブミンと尿中8OHdGの値が高かったが、RAGEアプタマーを2週間投与することにより、コントロールアプタマーを投与したラットと比較して尿中アルブミンと尿中8OHdGの値が有意に減少した(図7)。
4.3.糸球体におけるRAGEのタンパク質発現
糖尿病を誘発したラットでは、コントロールのラットと比較して糸球体におけるRAGEの発現が上昇したが、RAGEアプタマーの投与によりコントロールのレベルまでRAGEの発現が減少した(図8)。
4.3.糸球体におけるRAGEおよびMCP−1のmRNA発現
糖尿病を誘発したラットでは、コントロールのラットと比較してRAGEおよびMCP−1のmRNA発現が上昇したが、RAGEアプタマーの投与によりこれらの発現上昇は有意に抑制された(図9)。
5.in vitro実験2
5.1.方法
ヒトMesangiumu細胞に50μg/mlのAGEまたはウシ血清アルブミン(BSA)を投与し、RAGEアプタマー(RAGE−apt)(#1)(0.1μM)またはコントロールアプタマー(Ctr−apt)(0.1μM)とともに4時間(ROSの測定の場合)または24時間(mRNAの測定の場合)インキュベートした。ROSの産生はCa−H(2)DFFDAにより測定した。mRNAの発現は、定量的リアルタイムPCRにより測定した。
5.2.細胞内酸化ストレスの産生に対する効果
Ca−H(2)DFFDAを用いて細胞内のROSを測定した結果、AGEの投与により誘導されるROSの産生は、RAGEアプタマーの投与により抑制された(図10)。
5.3.RAGEおよび炎症性サイトカイン、細胞接着性因子のmRNA発現に対する効果
AGEの投与により誘導されるRAGEおよび炎症性サイトカインまたは細胞接着性因子であるMCP−1、ICAM−1、VCAM−1のmRNA発現は、RAGEアプタマーの投与により、コントロールと同じレベルまで抑制された(図11)。
6.in vivo実験2
6.1.方法
片腎摘した8週齢雄のC57Bl/6Jマウスに、アルドステロンの前駆体である酢酸デオキシコルチコステロン(DOCA)50mgを皮下投与し、アルドステロン誘導性高血圧モデルマウスを作成した。図12に示す投与計画に従って、浸透圧ポンプを用いて、スピロノラクトン(20mg/kg/日、ゾンデにて1日1回経口投与)、RAGEアプタマー(#4)またはコントロールアプタマーを投与した。21日後に屠殺し、尿、血液、および腎臓を採取した。
6.2.CMLの組織沈着に対する効果
AGEの1つであるCMLの組織沈着を調べるために、4μmの腎組織切片を用いて免疫染色を行った。Abcamより販売されている抗CML抗体を使用し、発色にはDABのキットを使用した。また、抗RAGEポリクローナル抗体(Abcam)を用いた免役染色によりRAGEの発現を調べた。染色結果をTIFにて取り込み、ImageJ を用いて染色された面積を計算し、群間での比較を行った。結果を図13に示す。DOCA投与により糸球体内でCML沈着が著明に亢進したが、RAGEアプタマーによって有意に抑制された。また、DOCA投与によって糸球体内のRAGE発現は著明に亢進したが、RAGEアプタマーによって有意に抑制された。
6.3.酸化ストレスに対する効果
酸化ストレスの1つであるONOO−のマーカーであるニトロタイロシンを染色することにより、ニトロタイロシンとCMLの二重染色を行った。抗ニトロタイロシン抗体(abcam)と前述の抗CML抗体を1次抗体として、4μmの腎組織切片をインキュベートし、Alexa fluor の488と561を二次抗体として、二重染色を行った。結果を図14に示す。DOCA投与によりポドサイト(糸球体上皮細胞)でニトロタイロシンの増加を認め、それはCMLと共局在していた。RAGEアプタマーはニトロタイロシンの発現を有意に抑制した。
6.4.ポドサイト障害に対する効果
4μmの腎組織切片を1%BSA/PBSでブロッキングした後に、1:100で希釈した抗ポドシン抗体(京都大学大学院淺沼克彦先生より譲渡)と終夜インキュベーションした。その後、Alexa-fluor488で発色し、ImageJを使用し、蛍光発色量および強度を測定した。また、採取した尿から尿中アルブミン排泄量をELISAにより測定した。結果を図15に示す。DOCA投与によりポドシンが著明に減少したが、RAGEアプタマーによって有意に抑制された。また、RAGEアプタマー投与により尿中アルブミン排泄が減少した。
6.5.酸化ストレスに対する効果
酸化ストレスのマーカーである8OHdGを用いて、腎組織における酸化ストレスを測定した。トリプルバッファー(Triple buffer)およびプロテアーゼ阻害剤を用いてバッファーを作成し、腎組織をホモジナイズした。BCAにてタンパク質濃度を一定とした後に、8OHdGを1次抗体としてウェスタンブロッティングを行った。結果を図16に示す。DOCA/食塩群で著明に増加した8OHdgは、RAGEアプタマー投与にて有意に抑制された。
6.6.RAGE発現に対する効果
6.5.と同様の方法でウェスタンブロッティングを行い、腎組織におけるRAGE発現を検出した。結果を図17に示す。また、コスモバイオ社から販売されているCML測定ELISAキットを使用して、CMLの血漿中濃度を測定した。結果を図18に示す。DOCAによるAGE−RAGE系の亢進は、腎臓組織において著明であり、RAGEアプタマーによって有意に抑制された。
6.7.腎組織における細胞外基質の増加に対する効果
高血圧性腎障害の代表的な組織障害所見の1つである細胞外基質の増加を調べるために、4μmの腎組織切片をPAS染色し、糸球体、特にメサンギウム領域の拡大を、ImageJを用いる面積測定により調べた。結果を図19に示す。細胞外基質はDOCA/食塩群で増加し、RAGEアプタマー投与により有意に抑制された。
6.8.MRおよびRac1の発現に対する効果
4μmの腎組織切片を1%BSA/PBSにて2時間ブロッキングし、ミネラルコルチコイド受容体(MR)(Abcam)と終夜インキュベーションした。その後、EnVisionTM G|2 Doublestain System(Dako)にて発色を行い、ImageJを使用し染色面積を測定した。また、M.O.M. Immunodetection Kitで2時間ブロッキングを行った後に、Rac1(NewEast Biosciences)に対する抗体を使用し、終夜インキュベーションを行った。その後、EnVisionTM G|2 Doublestain System(Dako)にて発色し、ImageJを使用し染色面積を測定した。MRの発現は、ウェスタンブロッティングによっても確認した。結果を図20に示す。DOCAによって誘導されるMRの過剰発現は、RAGEアプタマーによってAGE−RAGE系を抑制することにより、有意に抑制された。また、DOCAによって誘導されるRac1の過剰発現は、RAGEアプタマーにより有意に抑制された。
7.まとめ
RAGEアプタマーは、RAGEとそのリガンドであるAGEまたはHMGB1との結合を阻害し、また、RAGEとAGEとの結合を阻害することにより、細胞内の酸化ストレスの産生、およびRAGEの下流因子である炎症性サイトカインの発現を抑制した。RAGEアプタマーは、RAGEを介したシグナル伝達を阻害することができ、RAGE関連疾患の治療または予防に有用である。実際に、RAGEアプタマーは、糖尿病または高血圧のモデル動物において腎障害の発症を抑制した。
配列番号1:アプタマー
配列番号2:アプタマー
配列番号3:アプタマー
配列番号4:アプタマー
配列番号5:アプタマー
配列番号6:アプタマー
配列番号7:アプタマー
配列番号8:アプタマー
配列番号9:アプタマー
配列番号10:アプタマー
配列番号11:アプタマー
配列番号12:プライマー
配列番号13:プライマー
配列番号14:Human vRAGE(23-121)
配列番号15:Human HMGB1(1-215)

Claims (10)

  1. RAGEアプタマーを含む、RAGE関連疾患を治療または予防するための医薬組成物。
  2. RAGE関連疾患が糖尿病合併症である、請求項1記載の組成物。
  3. 糖尿病性合併症が糖尿病性腎症である、請求項2記載の組成物。
  4. RAGE関連疾患が高血圧性腎障害である、請求項1記載の組成物。
  5. RAGEアプタマーが以下からなる群から選択される、請求項1〜4のいずれかに記載の組成物:
    (1)配列番号1〜10のいずれかの配列を含む、一本鎖DNA;
    (2)配列番号1〜10のいずれかの配列と90%以上の配列同一性を有する配列を含み、RAGEに結合してRAGEとそのリガンドとの結合を阻害する、一本鎖DNA;および、
    (3)配列番号1〜10のいずれかの配列において1、2、または3個の塩基が欠失、置換、または付加された配列を含み、RAGEに結合してRAGEとそのリガンドとの結合を阻害する、一本鎖DNA。
  6. RAGEアプタマーが、配列番号1〜10のいずれかの配列を含む、請求項1〜5のいずれかに記載の組成物。
  7. RAGEアプタマーが、配列番号1〜10のいずれかの配列からなる、請求項1〜6のいずれかに記載の組成物。
  8. 以下からなる群から選択される、アプタマー:
    (1)配列番号1〜10のいずれかの配列を含む、一本鎖DNA;
    (2)配列番号1〜10のいずれかの配列と90%以上の配列同一性を有する配列を含み、RAGEに結合してRAGEとそのリガンドとの結合を阻害する、一本鎖DNA;および、
    (3)配列番号1〜10のいずれかの配列において1、2、または3個の塩基が欠失、置換、または付加された配列を含み、RAGEに結合してRAGEとそのリガンドとの結合を阻害する、一本鎖DNA。
  9. 配列番号1〜10のいずれかの配列を含む、請求項8記載のアプタマー。
  10. 配列番号1〜10のいずれかの配列からなる、請求項8または9記載のアプタマー。
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