JP2016518812A - 線維症治療において有用な分子標的及び前記標的のインヒビター - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、分子生物学及び生化学の分野である。本発明は、線維化疾患の治療に有用な物質、特に線維芽細胞遊走及び分化を阻害する物質を同定する方法に関する。線維芽細胞遊走及び分化の阻害は、線維芽細胞遊走及び分化のプロセスが役割を果たす線維化状態及び他の疾患の予防及び/又は治療において有用である。特に本発明は、線維化疾患の予防及び/又は治療において使用するための物質を同定する方法を提供する。
線維症は、瘢痕組織の過剰な沈着により特徴づけられる。線維症は、それに対し治療法のない最大の疾患群の一つである。線維症は、肺、心臓、腎臓、肝臓及び皮膚が冒される様々な慢性疾患における、臓器不全に関連した罹患及び死亡の原因である。先進国での全死亡例のほぼ45%は、心臓血管疾患、肺線維症、糖尿病性腎症及び肝硬変を含む、線維化状態により引き起こされると推定される(Wynnらの文献、2004)。
本発明は、本明細書に開示された標的物(TARGET)の発現及び/又は活性を阻害する物質は、線維芽細胞遊走の阻害並びに線維芽細胞の筋線維芽細胞への分化のマーカーの発現及び/又は放出の阻害、特にα-平滑筋アクチンの放出又は発現の抑制により示されるように、線維芽細胞の分化及び遊走を阻害することが可能であるという発見を基にしている。従って、本発明は、線維芽細胞遊走及び分化において役割を果たす標的物、標的物の発現及び/又は活性をダウンレギュレートすることが可能な物質のスクリーニング方法、並びに線維性疾患、特に維芽細胞遊走及び分化に関連した疾患の予防及び/又は治療におけるこれらの物質の使用を提供する。本発明は、特に線維化疾患による、線維芽細胞の分化及び生物学に関与している標的物を提供する。特定の態様において、本発明は、線維化疾患の発症に関与しているかそうでなければ関連している標的物を提供する。
a)線維化状態の治療において使用するための、標的物ポリペプチドへ特異的に結合する、抗体又はそれらの断片を含む、医薬組成物、
b)線維化状態の治療において使用するための、アンチセンスポリヌクレオチド、リボザイム、低分子干渉RNA(siRNA)、マイクロRNA(miRNA)、及び短ヘアピンRNA(shRNA)からなる群から選択される物質を含む、医薬組成物であって、ここで該物質が、線維化状態の治療において使用するための、標的物ポリペプチドをコードしている選択された核酸配列の約17〜約30の近接ヌクレオチドの天然に存在するポリヌクレオチド配列に相補的な核酸配列、又はこれから操作された核酸配列を含む、医薬組成物:に関する。
(定義)
下記の用語は、以下に提示された意味を有することが意図され、且つ本発明の説明及び意図された範囲を理解する上で有用である。
本出願人の発明は、線維性疾患の治療、予防及び緩和に関連している。
一態様において、本発明は、線維症の治療に有用な化合物を同定する方法であって:
a)被験化合物を、配列番号:57-112からなる群から選択されるアミノ酸配列を含むポリペプチド、それらの断片及び機能性誘導体と接触させる工程;
b)被験化合物の該ポリペプチドへの結合親和性を測定する工程;
c)被験化合物を、線維芽細胞の集団と接触させる工程;
d)線維芽細胞遊走又は分化に関連した特性を測定する工程;並びに
e)線維芽細胞遊走又は分化を阻害することが可能で、且つ該ポリペプチドへの結合親和性を示す化合物を同定する工程:を含む、方法に関する。
a)被験化合物を、配列番号:57-112からなる群から選択されるアミノ酸配列を含むポリペプチド、又はそれらの断片及び機能性誘導体と接触させる工程;
b)被験化合物の該ポリペプチドへの結合親和性を測定する工程;
c)被験化合物を、線維芽細胞の集団と接触させる工程;
d)線維芽細胞遊走又は分化に関連した特性を測定する工程;並びに
e)線維芽細胞遊走又は分化を阻害することが可能で、且つ該ポリペプチドへの結合親和性を示す化合物を同定する工程:を含む、方法に関する。
a)被験化合物を、配列番号:57-112からなる群から選択されるアミノ酸配列を含むポリペプチド、それらの断片及び機能性誘導体と、又は配列番号:57-112からなる群から選択されるアミノ酸をコードしている核酸又はその機能性誘導体と接触させる工程;
b)被験化合物の該ポリペプチド又は核酸への結合親和性を同定及び/又は測定する工程;
c)被験化合物を、線維芽細胞の集団と接触させる工程;
d)線維芽細胞遊走又は分化に関連した又は指標とする特性を測定する工程;並びに
e)線維芽細胞遊走又は分化を阻害又は減少することが可能な化合物を同定し、且つ該ポリペプチド又は核酸への結合親和性を示す工程:を含む、方法に関する。
a)被験化合物を、配列番号:57-112からなる群から選択されるアミノ酸配列を含むポリペプチド、それらの機能性断片及び機能性誘導体と接触させる工程;
b)該ポリペプチドの活性を測定する工程;
c)被験化合物を、線維芽細胞の集団と接触させる工程;
d)線維芽細胞遊走又は分化に関連した特性を測定する工程;並びに
e)線維芽細胞遊走又は分化を阻害すること、及び該ポリペプチドの活性を阻害することが可能な化合物を同定する工程:を含む、方法に関する。
a)被験化合物を、配列番号:57-112からなる群から選択されるアミノ酸配列を含むポリペプチド、それらの機能性断片及び機能性誘導体と、接触させる工程;
b)該ポリペプチドの活性を測定する工程;
c)被験化合物を、線維芽細胞の集団と接触させる工程;
d)線維芽細胞遊走又は分化に関連している特性を測定する工程;並びに
e)線維芽細胞遊走又は分化を阻害し、且つ該ポリペプチドの活性を阻害することが可能な化合物を同定する工程:を含む、方法に関する。
a)被験化合物を、配列番号:57-112からなる群から選択されるアミノ酸配列を含むポリペプチド、それらの機能性断片及び機能性誘導体と、又は配列番号:57-112からなる群から選択されるアミノ酸をコードしている核酸若しくはそれらの機能性誘導体と、接触させる工程;
b)該ポリペプチドの発現又は活性を測定する工程;
c)該ポリペプチドの発現又は活性を阻害することが可能な化合物を同定し、これにより、該ポリペプチドの発現又は活性の阻害が、線維芽細胞遊走又は分化の阻害を生じるか又はこれに関連している工程:を含む、方法に関する。
a)被験化合物を、線維芽細胞の集団と接触させ、配列番号:57-112からなる群から選択されるアミノ酸配列を含むポリペプチドを発現させる工程;
b)該細胞中の該ポリペプチドの発現及び/又は量を測定する工程;
c)線維芽細胞遊走又は分化に関連した特性を測定する工程;並びに
d)該ポリペプチドの発現及び/又は量の減少を生じ、且つ線維芽細胞遊走又は分化を阻害することが可能な化合物を同定する工程:を含む、方法に関係する。
a)被験化合物を、線維芽細胞の集団と接触させ、配列番号:57-112からなる群から選択されるアミノ酸配列を含むポリペプチドを発現させる工程;
b)該細胞中の該ポリペプチドの発現及び/又は量を測定する工程;
c)線維芽細胞遊走又は分化に関連した特性を測定する工程;並びに
d)該ポリペプチドの発現及び/又は量の減少を生じ、且つ線維芽細胞遊走又は分化を阻害することが可能な化合物を同定する工程:を含む、方法に関係する。
(発現阻害性物質)
本発明の方法の特定の実施態様において、被験化合物は、アンチセンスポリヌクレオチド、リボザイム、短ヘアピンRNA(shRNA)、マイクロRNA(miRNA)及び低分子干渉RNA(siRNA)からなる群から選択される。
特定の薬物候補化合物は、低分子量化合物である。例えば分子量500ダルトン以下の低分子量化合物は恐らく、生物学的システムにおいて良好な吸収及び浸透を有し、且つ結果的に分子量500ダルトンを上回る化合物よりも成功する薬物候補である可能性がより大きい(Lipinskiらの文献、2001)。ペプチドは、別の特定の薬物候補化合物クラスを構成する。ペプチドは、優れた薬物候補であることができ、妊娠促進ホルモン及び血小板凝集阻害剤などの、商業的に価値のあるペプチドの複数の例が存在する。天然の化合物は、薬物候補化合物の別の特定のクラスである。そのような化合物は、天然の供給源中に発見され、且つそこから抽出され、これはその後合成されることができる。脂質は、別の特定の薬物候補化合物のクラスである。
別の薬物候補化合物の好ましいクラスは、抗体である。本発明はまた、標的物に対して向けられた抗体も提供する。これらの抗体は、細胞内の標的物へ結合するように内在性に産生されるか、又は細胞の外側に存在する標的物ポリペプチドに結合するように組織に添加されてよい。これらの抗体は、モノクローナル抗体又はポリクローナル抗体であってよい。本発明は、キメラ抗体、単鎖抗体及びヒト化抗体、更にはFAb断片及びFAb発現ライブラリーの産物、並びにFv断片及びFv発現ライブラリーの産物も含む。
標的物ポリペプチドへ特異的に結合する抗体又は断片、並びにアンチセンスポリヌクレオチド、リボザイム、低分子干渉RNA(siRNA)、マイクロRNA(miRNA)及び短ヘアピンRNA(shRNA)からなる群から選択される発現阻害性物質は、線維芽細胞遊走及び分化に因果関係があるか又はこれに起因する哺乳類における状態の治療のために治療薬として使用することができる。
本発明はまた、線維芽細胞遊走及び分化を阻害するインビトロ方法も提供し、該方法は、線維芽細胞の集団を、標的物ポリペプチドの活性又は発現のインヒビターと接触させることを含む。特定の実施態様において、該インヒビターは抗体である。代替の実施態様において、該抗体はモノクローナル抗体である。
(略語)
(1.1 バックグラウンド)
遊走する線維芽細胞は、特発性肺線維症の病理において主要な役割を果たすと考えられる。線維芽細胞スクラッチアッセイは、細胞運動性及び遊走の測定である創傷治癒アッセイである。細胞単層内の開放創を閉鎖する肺線維芽細胞の性向は、それらの特発性肺線維症への寄与を予測すると考えられる。
線維芽細胞スクラッチアッセイ及びFMTアッセイの設定のために、3名の健常ドナー由来のヒト肺線維芽細胞(正常ヒト肺線維芽細胞、NHLF)を、使用した。
線維芽細胞遊走は、細胞外マトリクスにより影響を受ける。従って、細胞播種に関する最適コーティング条件を使用しなければならない。PureCol(98%I型コラーゲン及び2%III型コラーゲン)を、対照として使用し、スクラッチ領域を、スクラッチの直後(t=0h)又は20時間後(t=20h)に測定した。PureColのスクラッチ領域を比較し、ウェル毎の変動(little well-to-well variation)をほとんど伴わない、ロバスト性能を明らかにした。加えて、t=20h(トリガー:2%FBS)により、PureColコートされたプレート上で、創傷は完全に閉鎖した。
線維芽細胞単層のスクラッチから生じた創傷領域を、ローダミン-ファロイジン及びDAPIによる免疫染色後の、InCell200装置(GE Healthcare社)上でのハイコンテンツイメージングにより測定し、それに続けてInCell開発者ソフトウェアによる研究室で開発したアルゴリズムを使用し解析した。図1は、開放及び閉鎖した線維芽細胞スクラッチ傷のアルゴリズム-ベースのセグメンテーションの例を示している。セグメンテーション図に示されたセグメンテーションは、ローダミン-ファロイジン染色細胞の画像中のスクラッチの最大開放領域、及び核のDAPI染色を基にした核を基にした。最大開放領域は、線維芽細胞単層中の機械的スクラッチ傷内の最も大きい開放領域と定義される。ローダミン-ファロイジン-ベースのセグメンテーションを使用し、線維芽細胞スクラッチアッセイにおける最大開放領域を定量した。
測定の最適ウインドウを得るために、様々なトリガーを、異なる時点で使用することができる(プレ-又はポスト-スクラッチ)。当業者は、多くのそのような可能性のあるトリガーを知っているであろう。これらのトリガーは、ウシ胎仔血清(FBS)の存在又は非存在下での、IL-13、CCL21、CTGF及びPDGF-BBであることができる。FBSは、複数の成長刺激因子を含む。
各96-ウェルプレートは、非-発現遺伝子に対する対照(ルシフェラーゼ;luc_v13)、及びマウス一酸化窒素合成酵素遺伝子に対する対照(mmNos_v3)の、2種の陰性対照shRNAを含んだ。加えて、「無ウイルス」対照も、陰性対照として使用した。加えて、5種の陽性対照(PIK3C3_v3、CXCR4_v14、PDGFRA_v12、COL1A1_v5、及びPGK1_v2)も使用し、これらの対照のまとめを、表3に提示している。
PDGF-BBは、増殖因子であり、従って遊走を誘導するのみではなく、引き続き細胞増殖も誘導することができる。この時間フレームの細胞は、スクラッチされた創傷への遊走が20hまでに限定されることを可能にし、従ってPDGF-BB及び/又はFBSが誘導した遊走は、依然増強されない。創傷閉鎖の観察された誘導への細胞増殖の可能性のある貢献をモニタリングするために、スクラッチを取り囲む領域の細胞数をカウントした。誘発された及び誘発されない条件下でのこれらの領域中の核カウントを比較し、有意な増加は認められず、従ってスクラッチ後最初の16時間で増強された増殖は生じなかったことを確認した。スクラッチ前の細胞の形質導入は、細胞数のわずかに減少を生じた。この減少は、該ウイルスを含むshRNA構築体とは無関係の一般にアデノウイルス効果であるように見える。
一次スクリーンのために、3回継代した正常ヒト肺線維芽細胞のドナーFB0054を選択した。一次スクリーンは、研究室のアデノウイルスライブラリーからの>12,000個アデノウイルスshRNA構築体を使用し、行った。完全スクリーンは、140×96-ウェルプレートからなり、且つ生物学的2つ組で行った。一次スクリーンのためのアッセイ設定は、下記条件下であった:
・トリガー:0.2% HI-FBS+50ng/mL PDGF-BB
・細胞:ドナーFB0054由来のNHLF(3回継代)
・リードアウト:マックス開放領域
・MOI:24。
液体操作に関連した周縁効果又はパターンなどの、可能性のある分割できないプレート位置のアーチファクトを評価するために、色分け図(heat map)を、各プレートについて作製した。これらの色分け図を使用し異なる給源のプレートを比較し、プレート効果は検出することができないことが明らかになった。
陽性対照と陰性対照の間の明らかな分離が認められ、P3は創傷治癒の最強の阻害を示したのに対し、P2、P4、及びP5は中等度の阻害を示した。P1は、一次スクリーンにおいて同様の性能を示さなかった。
(2.1 再-スクリーニングプロトコール)
一次スクリーンにおいてヒットとして同定された1074種の独自のウイルスを、再スクリーン相のために再増殖した。再スクリーンは、一次スクリーンと同様の試験条件(実施例1)を用いたが、ウイルスのドナー特異的作用を排除するために、異なるドナーにおいて行った。ここではNHLFドナー99218(継代4回)を使用し、濃度3000個細胞/ウェルで播種した。再スクリーンにおけるヒットコーリングは、陰性対照を基にしたので、形質導入のためには、異なるレイアウトを使用した。従って各プレートの96ウェルの少なくとも30%は、陰性対照からなった。加えて、5種の陽性対照は、カラム7に含まれた。対照セットのアイデンティティを、表4に列記した。
再スクリーンにおいて、陽性対照及び陰性対照の性能は、各プレートの巧くいった基準として機能を果たした。2つ組の生値のデータ分布は、2つ組間でスピアマン順位相関0.73を示した。加えて、陽性対照と陰性対照のシグナル間で、明らかな分離が認められた。
対照及び試料について得られた結果のまとめを、図3に示した。カットオフ値1.2のロバストZ-スコア法を、再スクリーンに使用した。このカットオフ値で、陰性対照の5%未満が偽陽性ヒットとして同定されるのに対し、陽性対照の71%以上はヒットとして同定された(表5)。配列確認後、229種の遺伝子を標的化する216種のshRNA構築体を、同定した。
** 百分率は、2つ組ヒットとして同定されたP3対照の数を基にした
(3.1 バックグラウンド)
筋線維芽細胞は、特発性肺線維症の病理において主要な役割を果たすと考えられる。線維芽細胞から筋線維芽細胞への移行(FMT)アッセイは、リードアウトとしてα-平滑筋アクチン(αSMA)を使用し、肺-由来線維芽細胞の筋線維芽細胞分化に関与した遺伝子のハイスループット同定を可能にする。
トリガーを、0.2%HI-FBSを補充したDMEMに添加した。細胞を、0.5 ng/mL TGFβにより72時間誘発した。誘発された細胞と誘発されない細胞の間の最も適したウインドウは、この濃度のトリガーを用いて認められた。
TGFβに対し反応するFMTを受けている線維芽細胞におけるαSMAの発現を、マウス-抗-ヒトαSMA、それに続くロバ-抗-マウスAlexa546、及びDAPIによる免疫染色後の、InCell200装置(GE Healthcare社)上でのハイコンテンツイメージングにより測定し、それに続けてInCell開発者ソフトウェア(GE Healthcare社)による研究室で開発したアルゴリズムを使用し解析した。図4のセグメンテーション図に示されたセグメンテーションは、αSMA染色を基にし、及びDAPI染色を基にした核を基にした。αSMA-ベースのセグメンテーションを使用し、画像中の筋線維芽細胞を同定した。濃度時間、染色領域を使用し、画像中のαSMA発現を定量し、これはFMTの測定である。αSMA陽性細胞の明らかな増加は、非誘発条件と比べ、TGFβで誘発した線維芽細胞について認められたのに対し、誘発されない条件と誘発された条件の間で核数については、差異は認められなかった。
発現されない遺伝子に対する3種の陰性対照shRNA(オワンクラゲ(Aequorea victoria)緑色蛍光タンパク質;aveGFP、及びホタルルシフェラーゼ;ffLuc_v21、及びffLuc_v24)を選択した。推定陽性対照は、TGFβ経路におけるそれらの役割を基に選択した。5種の推定陽性対照のパネルにおいて、少なくとも3種(P1、P2、及びP5)は、αSMA発現を基本レベルまで阻害することができることを示した。陰性対照及び陽性対照のまとめを、表6に示している。
FMTスクリーニングプロトコールの設定を、図5に示している。完全バリデーションアッセイを、正常ヒト肺線維芽細胞のドナーFB0202(3回継代)において行った。細胞を、PureCol-コートされた96-ウェルプレート上に、濃度3000個細胞/ウェルで播種した。1日目に、細胞を、線維芽細胞創傷アッセイ再スクリーン(実施例2)からのウイルスを保有する216種のshRNAにより形質導入した。αSMA発現に対する全般的ウイルス効果をモニタリングするために、3種のプレートにおいて、形質導入されない細胞の入ったウェルを並べた。5日目に、細胞を、0.5ng/mL TGFβにより誘発し、細胞を、3日間FMTを受けさせた。8日目に、αSMA発現を、ハイコンテンツイメージを用いて決定し、引き続き前述のアルゴリズムを用い定量した(3.3参照)。
陽性対照と陰性対照の間の明確な分離が認められた(図6)。生物学的2つ組の間の相関は、スピアマン順位相関を使用し、比較した。全ての2つ組プレートに関して、スピアマン相関係数は、0.92以上であった。
(4.1 バリデーションスクリーンプロトコールのバックグラウンド及び設定)
オン標的解析を、一次スクリーン(実施例1)と類似した使用した試験条件を用い、同じ正常ヒト線維芽細胞のドナーFB0054(3回継代)において行った。実施例3からの116種の候補標的物の各々について、少なくとも5種の追加の構築体を設計し、作製し、且つ再増殖させた。
「オン標的」アッセイにおけるヒットコーリングは陰性対照を基にしているので、各プレートのウェルの少なくとも30%は、陰性対照(N1:非形質導入細胞、N2:ffluc_v22、N3:mmNos3_v3)からなるのに対し、公的供給源を基に線維芽細胞遊走に阻害作用を有すると予想された5種の陽性対照もまた、各プレートに含まれる(P1:PIK3C3_v3、P2:CXCR4_v4、P3:PDGFRA_v12、P4:MAPK14_v20、P5:SMAD4_v7)。プレート上の外側ウェルは、可能性のある周縁効果を避けるために、空で残される。
ドナーFB0054由来のNHLF細胞を、密度3000個細胞/ウェルで播種し、引き続き形質導入した。その後細胞を、0.2%HI-FBS+50ng/mL PDGF-BBにより誘発し、最大開放領域を測定した。ウイルス形質導入には、MOI 18を使用し、創傷閉鎖の測定のための最適時間は、12時間に設定した。
陰性を基にしたロバストZ-スコアを、「オン標的」スクリーンのヒットコーリングに使用した。図7は、ロバストZ-スコアによる正規化後の対照及び試料の結果を示している。ヒットコーリングのためのロバストZ-スコアカットオフ値を決定するためには、4種の陽性対照中の少なくとも3種が、ヒットとして同定され、且つ陰性対照の3%未満は、偽陽性結果をもたらすことができない。全てのプレートは、カットオフ値≧1.5でのこれらの追加の品質管理基準を満たした。このカットオフ値を基に、オリジナルがヒットした33種の確認された候補標的物を同定し、及び少なくとも1種の追加の構築体を、ヒットとして同定した。加えて、12種の候補標的物に関して、2種以上のshRNAを、ヒットとして同定したが、オリジナルの構築体はしなかった。従って、合計45種の標的物が、「オン標的」解析において同定された。
(5.1 バックグラウンド)
細胞毒性のために偽陽性として同定され得るヒットを排除するために、CellTiter Blue(CTB)アッセイ及び核カウント測定の両方を行うことができる。
このアッセイ設定は、「オン標的」スクリーンに関するものと同じであり(実施例4参照)、且つ概略を、図8に描いている。レサズリン含有溶液の添加後24時間で、CTBの蛍光測定を行った。ウイルス誘導性毒性を同定するために、個々のウイルスのCTB蛍光レベルを、陰性対照の平均と比較した。従って陰性対照平均の70%以下であるCTB値を示しているウイルスは、毒性であると考え、従って除外した。
5.2に記載のものと類似のアッセイ設定において、同じウイルスによる形質導入時の核カウントを使用し、細胞数をカウントした。核カウントについて、陰性対照を同じく平均化し、カットオフ値を70%に設定した。
CTBによるように、核カウントアッセイにおいて、いずれのウイルスも、細胞毒性としては同定されず、従って実施例4からの候補標的物遺伝子はいずれも、毒性結果を基に除外されなかった。
(6.1 バックグラウンド)
線維芽細胞において標的物のmRNA発現を確認するために、mRNAをこれらの細胞から単離し、全トランスクリプトーム配列決定を行った。全トランスクリプトーム配列決定又はmRNA-配列決定は、mRNA集団全体をプロファイリングするために使用することができ、且つ全ての転写物のマッピング及び定量化を可能にするcDNA配列決定適用である。プローブ又はプライマーデザインが不要であるmRNA-配列決定は、読みの深さ(read depth)に応じ、単独の実験において遺伝子発現、新規転写物、新規アイソフォーム、選択的スプライシング部位、及び稀な転写物の分析に関して、ポリA-テールRNAから比較的不偏の配列情報を提供する能力がある。
2回継代したドナーFB0202の正常ヒト肺線維芽細胞(Epithelix社)を、10%HI-FCS、100IU/mlペニシリン及び100μg/mLストレプトマイシンを補充したDMEMにおいて培養した。細胞を、湿潤大気中、37℃、5%CO2で培養した。5日間の維持培養後、細胞を、Purecolコートされた96-ウェル平底プレート上に、密度3000個細胞/ウェルで、2%HI-FCS、100IU/mLペニシリン及び100μg/mLストレプトマイシンを補充したDMEM中に播種した。誘発されない試料(FIB-202-U)に関して、2個の96-ウェルプレートの細胞を、RNA単離のために播種した後24時間で収集した。別の2個の96-ウェルプレートは、播種の5日後に、0.2%Hi-FCS及び0.5ng/mL TGFβにより誘発した(FIB-202-T)。細胞は、72時間誘発させ、引き続きRNA単離のために収集した。
全RNAを、市販のRNA単離キット(RNeasy Mini Kit、Qiagen社)を用い、培養細胞から単離した。RNA-配列決定のためにmRNAを送付する前に、濃度及び純度を、NanoDrop 2000(Thermo Scientific社)を用い、チェックした。
Illumina HiSeq 2000(Solexa社)を使用するクラスター化及びDNA配列決定を、製造業者のプロトコールに従い行った。合計6.5pmolのDNAを使用した。各々Read 1及びRead 2配列決定プライマーを使用する100サイクルの2つの配列決定の読みを、フローセルにより行った。
画像解析、塩基-コーリング、及び品質チェックを、Illuminaデータ解析ピペリン(pipeline)RTA v1.13.48及び/又はOLB v1.9及びCASAVA v1.8.2により行った。Illumina配列決定試行の品質を評価するために行ったQA解析は、Solexa技術を使用する良好な品質の標準試行のための品質測定法を基にした。フローセルの全てのレーンは、QA解析を通過した。加えて、Illumina社が供給したPhi Xコントロールを基にした詳細な誤差率情報を、報告した。Phi Xコントロールは、少量で試料へ添加される(読み値の最大5%)。Illumina対照DNAからの読み値を、データの処理時に、Illuminaピペリンにより取り除いた。誤差率は、Illuminaピペリン中のELANDアライナー(aligner)を使用し、Phi X参照ゲノムに対する品質フィルターを通過する読み値のアラインメント後に、算出した。全ての誤差率は、許容された基準内であった。
Illumina HiSeq 2000シークエンサーから得られた読み値は、最小閾値Q25及び最短長さ50塩基の品質スコアによりフィルタリングした。次に読み値は、各試料についてBowtie v0.12.7アライナーにより、ヒト参照ゲノム(hg19)とアラインメントした。新規アイソフォームを、デフォルトの設定及びマスクとしての既知のトランスクリプトームアノテーション(Homo_sapiens.GRCh37.65.gff)を使用し、Cufflinks v2.02パッケージにより同定した。各試料について新規アイソフォームの同定後、新たに検出されたアイソフォームを、全ての試料についてマージさせ、標準トランスクリプトームアノテーションに加えた。最後に、FPKM(断片数/転写物キロベース/マップされた100万の断片)値を、各試料について、Cufflinksにより計算し、デフォルトのCufflinksアウトプットで報告した。FPKM値は、試料中の、従ってmRNA-配列決定解析及びスクリーニングアッセイに使用された細胞中のmRNAの定量的代表値である。高度に豊富なmRNAは、高いFPKM値を生じるのに対し、低いFPKM値は、低コピー数のmRNAを表す。
この解析の結果を、表13に含み、且つ標的物の選択基準として使用した。発現データは、FPKM値として列記した。これらの結果は、33遺伝子中8種は、NHLFにより発現されなかったのに対し、他の25種の遺伝子は、NHLFにより発現されることを示している。
(7.1 バックグラウンド)
shRNAノックダウン構築体が、異なるmRNAの発現、その後意図されたmRNAの発現に対する作用、いわゆるオフ-標的作用を有することを排除するために、オン-標的バリデーションを、選択された標的物に対するsiRNA構築体を用い、確認された候補標的物により行った。
ACTA2、SMAD3、SMAD4、TGFBR1及びTGFBR2に対するsiRNAを、陽性対照として使用し、且つ非-標的化siRNA(Thermo Fisher Scientific Biosciences社)を、陰性対照として使用した。
実験設定は、以下のようであった:0日目に、正常ヒト肺線維芽細胞3000個細胞/ウェルを、3.2μg/mL PureColコーティングした96-ウェルプレート(Advanced BioMatrix社、カタログ番号5005-B)に播種した。3日後、siRNAトランスフェクションを行った。細胞を、Dharmafect 1(Thermo社、カタログ番号T-2001-03)0.02μL/ウェルを用いて、トランスフェクトした。OnTarget Plus siRNA(Thermo Fisher Scientific Biosciences社)を、最終濃度20nMで、1ウェルにつき4種の構築体のスマートプールとして使用した。RHBDL2に関して、各siRNA構築体を同じく個別に試験した。1日後、培地をリフレッシュした。5日目に、細胞を、0.5〜2ng/mL TGFβを用いて誘発した。7日目に、細胞を固定した。細胞を固定するために、培地を最初に取り除き、次に4%ホルムアルデヒド(Merck社カタログ番号1.04002から調製)を、細胞へ添加し、30分間インキュベーションし、最後にPBSと置き換えた。同日、RNA単離を、標準MagMax全RNA単離キット(Ambion社、カタログ番号AM1830)を使用し行った。8日目に、α-SMA染色及び測定を行った。TGFβに反応するFMTを受けた線維芽細胞中のαSMAの発現を、InCell200装置(GE Healthcare社)上でのハイコンテンツイメージングにより測定し、その後マウス-抗-ヒトαSMA、引き続きロバ-抗-マウスAlexa546、及びDAPIにより免疫染色し、それに続けてInCell開発者ソフトウェア(GE Healthcare社)による研究室で開発したアルゴリズムを使用し解析した。核カウントを、品質管理として使用した。
正規化された阻害率(NPI)解析を用い、siRNA構築体のリードアウトに対する作用を定量化した。計算において、ACTA2 siRNAを陽性対照として使用し、且つ非-標的化siRNAを陰性対照として使用した。正規化された阻害率(NPI)は、試料測定値と陽性対照平均の差を、陽性対照と陰性対照の差により、除算することにより算出した。
(8.1 バックグラウンド及びスクリーニングプロトコールの設定)
リードアウトとしてα-平滑筋アクチン(αSMA)を使用する、線維芽細胞から筋線維芽細胞への移行(FMT)アッセイを使用し、shRNA構築体を使用する標的の追加のバリデーションを行った。
3種の陰性対照shRNAを使用した:標的細胞において発現されない遺伝子に対する2種(オワンクラゲ緑色蛍光タンパク質;aveGFP、及びマウス一酸化窒素合成酵素遺伝子:mmNos3)、並びに形質導入されない細胞の1種の対照。陽性対照は、TGFβ経路におけるそれらの役割を基に選択し、特にACTA2(αSMAをコードしている遺伝子)を、陽性対照として選択した。陰性対照及び陽性対照のまとめを、表7に示している。
ドナーFB0054由来のNHLF細胞(3回継代)を、2%FBS-DMEM中の32μg/mL PureColによりコートされた96-ウェルプレート上に、濃度3000個細胞/ウェルで播種した。1日後に、細胞を、形質導入した。このウイルス形質導入には、MOI 18を使用した。形質導入の1日後、培地をリフレッシュした。6日目に、細胞を、2%FBS-DMEM中の2ng/mL TGFβ-1により誘発した。7日目に、スタウロスポリンの希釈範囲を、対照ウェル(1プレートにつき1列)に添加した。スタウロスポリン処理は、およそ20時間行い、これによりプレートを、37℃、5%CO2でインキュベーションした。8日目に、上清を収集し、細胞を固定した。固定のために、4%ホルムアルデヒドを、細胞へ添加し、30分間室温でインキュベーションし、引き続きPBS(Gibco社、カタログ番号10010)と置き換えた。
正規化された阻害率(NPI)解析を用い、shRNA構築体のリードアウトに対する作用を定量化した。計算において、ACTA2_v4値の平均測定値を、陽性対照として使用し、且つmmNos3_v3値を陰性対照として使用した。正規化された阻害率(NPI)は、試料測定値と陽性対照平均の差を、陽性対照と陰性対照の差により、除算することにより算出した。そのスケールで少なくとも40%の阻害を示す構築体は、「オン-標的」と考えた。
(9.1 バックグラウンド)
インビボにおける標的物遺伝子の発現を試験するために、いくつかのマウス及びラット線維症モデルを試験し、腎臓、肺及び皮膚などの特定組織における発現を決定した。
一側尿管閉塞を、Balb/c雌マウス(Harlan社-フランスより)において、1群あたりマウス10匹で作製した。0日目に、マウスに、腹腔内注射により麻酔をかけ、皮膚の切開後、左側尿管を切り離し、その長手方向に沿って2点を4.0絹糸で結紮した。その後尿管を、2つの結紮の間で切断した。無傷のマウスを、対照として使用した。マウスを、10又は21日後に、麻酔下での鋏による放血により屠殺した。
腎摘出術を、Sprague-Dawley雄ラット(CERJ社-フランスより)において、1群あたりラット10匹で作製した。0日目に、ラットに麻酔をかけ、皮膚の切開後、副腎を保護しながら、腎臓皮膜を除去した。腎門部を結紮し、右側腎臓を摘出した。左側腎臓の末端を、メスで切除し、5/6腎摘出を生じた。ラットを、4又は8週間後に屠殺した。
肺線維症を、ブレオマイシン静脈内投与について、CD1雄マウス(CERJ社-フランスより)において、1群あたりマウス6〜8匹で誘導し、且つブレオマイシン脊髄内投与について、C57/Bl6 J雌マウス(Janvier社より)において、1群あたりマウス14匹で誘導した。
強皮症は、Balb/c雌マウス(CERJ社-フランスより)において、1群あたりマウス15匹で誘導した。0日目に、マウスに、溶液(キシラジン5mg/kg、ケタミン75mg/kg)の腹腔内注射により麻酔をかけ、剃毛した。ブレオマイシン1mg/ml溶液又は食塩水の容積100μlを、マウスの剃毛した背部へ、26g針により、皮下注射した。ブレオマイシンを、連続する3週間にわたり1週につき5日間注射した。合計の実験期間は、6週間であった。6週間後に、マウスを、麻酔下での鋏による放血により屠殺した。
インビボ実験の最後に、動物を屠殺し、組織(UUOモデルについて1/2マウス腎臓、5/6NTXモデルについて1/3ラット腎臓、マウス強皮症モデルについて皮膚小片、及びマウス肺線維症モデルについて肺一葉)を、RNALater(登録商標)安定化溶液(Ambion社、#AM7021)の入った、2ml-マイクロチューブ(Ozyme社、#03961-1-405.2)中に収集した。組織を、Precellys(登録商標)24組織ホモジナイザー(Bertin Technologies社)内で1.4mmセラミックビーズ(Ozyme社、#03961-1-103、BER1042)により破壊した。全RNAを単離し、組換えDNase消化に供し、Qiazol(登録商標)(Qiagen社、#79306)及びNucleoSpin(登録商標)RNAキット(Macherey-Nagel社、#740955.250)を製造業者の推奨に従い用い精製した。RNAを、RNase-非含有水60μlにより溶離した。RNAの濃度及び純度を、260、280及び230nmでの吸光度により決定した。cDNAを、全RNA 500ngから、高性能cDNA RTキット(Applied Biosystems社、#4368814)を使用する逆転写により、調製した。10倍希釈したcDNA調製品5μlを、リアルタイム定量的PCRに使用した。qPCRは、SYBR Green技術を使用するQiagen社からの遺伝子特異的プライマーにより行った。反応は、ViiA7リアルタイムPCRシステム(Applied Biosystems社)中での、95℃で5分間の変性工程、続けて40サイクル(95℃で10秒間、60℃で30秒間)で実行した。
各遺伝子の発現レベルは、対照動物におけるそれらの閾値サイクル(CT)値により推定した。
全ての試験したmRNAは、線維性組織(腎臓、肺及び皮膚)において良好に発現された(表9参照)。
この表は、標的物の性能の概要を示す。第一列は、対応する標的物の遺伝子記号を示す。2つ組みIQR-スコアは、一次線維芽細胞スクラッチスクリーンについて示され、ここでIQRカットオフ値≧1.5を使用し、並びに再スクリーンにおいては、ロバストZのカットオフ値≧1.2を使用した。FMTバリデーションアッセイの結果は、ロバストZカットオフ値≦-1.8を使用した2つ組Z-スコアで示した。
アデノウイルス構築体の確認された候補標的物遺伝子の名称及びノックダウン配列を示している。ヒットと考えられたshRNA、加えて当初にヒットしたshRNA(太字)の結果を示し、「O.H.」列は、このshRNAが両方のオン-標的(OT)アッセイにおいて再度ヒットしたかどうかを示した(はい/いいえ)。2つ組の結果は、線維芽細胞スクラッチオン標的スクリーンについて、ロバストZのカットオフ値≧1.5で示している。CTB結果及び核数の結果を、2つ組ロバストZとして示している。CTBアッセイにおいて無毒作用のロバストZ≦-5の場合、及び核数において無毒作用のロバストZ≦-2.4の場合を基に、ヒットに含んだ。オン-標的は、オリジナルのshRNAを含む、少なくとも2つの独立したshRNAが、同じ作用を生じることを示している。Ntは、ウイルスを試験しなかった場合に示している。
Claims (44)
- 線維症の治療に有用な化合物を同定する方法であって:
a)被験化合物を、配列番号:57-112からなる群から選択されるアミノ酸配列を含むポリペプチド、それらの断片及び機能性誘導体と接触させる工程;
b)被験化合物の該ポリペプチドへの結合親和性を測定する工程;
c)被験化合物を、線維芽細胞の集団と接触させる工程;
d)線維芽細胞遊走又は分化に関連した特性を測定する工程;並びに
e)線維芽細胞遊走又は分化を阻害することが可能であり、且つ該ポリペプチドへの結合親和性を示す化合物を同定する工程:を含む、前記方法。 - 線維症の治療に有用な化合物を同定する方法であって:
a)被験化合物を、配列番号:57-112からなる群から選択されるアミノ酸配列を含むポリペプチド、それらの断片及び誘導体と接触させる工程;
b)該ポリペプチドの活性を測定する工程;
c)被験化合物を、線維芽細胞集団と接触させる工程;
d)線維芽細胞遊走又は分化に関連した特性を測定する工程;並びに
e)線維芽細胞遊走又は分化を阻害し、且つ該ポリペプチドの活性を阻害することが可能な化合物を同定する工程:を含む、前記方法。 - 線維症の治療に有用な化合物を同定する方法であって:
a)被験化合物を、配列番号:57-112からなる群から選択されるアミノ酸配列、それらの断片及び誘導体を含むポリペプチドを発現している線維芽細胞集団と接触させる工程;
b)該細胞中の該ポリペプチドの発現及び/又は量を測定する工程;
c)線維芽細胞遊走又は分化に関連した特性を測定する工程;並びに
d)該ポリペプチドの発現及び/又は量の減少を生じ、且つ線維芽細胞遊走又は分化を阻害することが可能な化合物を同定する工程:を含む、前記方法。 - 線維芽細胞遊走及び分化を阻害する化合物を同定する方法であって:
a)被験化合物を、配列番号:57-112からなる群から選択されるアミノ酸配列を含むポリペプチド、それらの機能性断片及び機能性誘導体と接触させる工程;
b)該ポリペプチドの活性を測定する工程;
c)被験化合物を、線維芽細胞の集団と接触させる工程;
d)線維芽細胞遊走又は分化に関連した特性を測定する工程;並びに
e)線維芽細胞遊走又は分化を阻害し、且つ該ポリペプチドの活性を阻害することが可能な化合物を同定する工程:を含む、前記方法。 - 線維芽細胞遊走及び分化を阻害する化合物を同定する方法であって:
a)被験化合物を、配列番号:57-112からなる群から選択されるアミノ酸配列を含むポリペプチド、それらの機能性断片及び機能性誘導体と接触させるか、又は配列番号:57-112からなる群から選択されるアミノ酸をコードしている核酸若しくはそれらの機能性誘導体と接触させる工程;
b)該ポリペプチドの発現又は活性を測定する工程;
c)該ポリペプチドの発現又は活性を阻害することが可能な化合物を同定し、これにより、該ポリペプチドの発現又は活性の阻害が、線維芽細胞遊走又は分化の阻害を生じるか又はこれに関連している工程:を含む、前記方法。 - 前記核酸が、配列番号:1-56からなる群から選択される、請求項5記載の方法。
- 前記試験される化合物を対照と比較する工程を追加的に含む、請求項1〜5のいずれか記載の方法。
- 前記ポリペプチドが、検出可能な標識と結合されている、請求項1〜5のいずれか記載の方法。
- 前記工程(a)及び(b)の該ポリペプチド配列が、インビトロ無細胞調製物中に存在する、請求項1、2、4、又は5記載の方法。
- 前記工程(a)及び(b)の該ポリペプチド配列が、細胞内に存在する、請求項1、2、4又は5記載の方法。
- 前記細胞が、該ポリペプチドを天然に発現する、請求項10又は3記載の方法。
- 前記細胞が、該ポリペプチドを発現するように操作されている、請求項10又は3記載の方法。
- 前記細胞が、哺乳類細胞である、請求項10〜12のいずれか一項記載の方法。
- 前記細胞が、線維芽細胞である、請求項13記載の方法。
- 前記細胞が、ヒト肺線維芽細胞である、請求項14記載の方法。
- 前記特性が、線維芽細胞遊走に関連している、請求項1〜4記載の方法。
- 前記細胞が、遊走-誘導因子により誘発されている、請求項16記載の方法。
- 前記遊走-誘導因子が、CCL、CXCL(CCL3、CCL7、CCL13、CCL27、CCL22、CCL21、CCL15、CCL17、CCL18、CCL19、CCL20、CXCL1、CXCL8、CXCL12)、IL13、CCL21、CTGF、PDGF-BBからなる群から選択される、請求項17記載の方法。
- 前記細胞が、遊走誘導因子及び血清により誘発される、請求項18記載の方法。
- 前記細胞が、単層中に存在する、請求項17〜19記載の方法。
- 前記特性が、該単層中の機械的に誘導されたスクラッチ傷の閉鎖の測定である、請求項20記載の方法。
- 前記特性が、線維芽細胞の筋線維芽細胞への分化に関連している、請求項1〜4記載の方法。
- 前記細胞が、線維芽細胞の筋線維芽細胞への分化因子により誘発されている、請求項22記載の方法。
- 前記線維芽細胞の筋線維芽細胞への分化因子が、TGFβである、請求項23記載の方法。
- 前記特性が、線維芽細胞の筋線維芽細胞への分化のマーカーの生成及び/又は発現の減少である、請求項22〜24のいずれか一項記載の方法。
- 前記マーカーが、α-平滑筋アクチン、コラーゲン、及び結合組織増殖因子からなる群から選択される、請求項25記載の方法。
- 前記マーカーが、α-平滑筋アクチンである、請求項26記載の方法。
- 前記被験化合物が、アンチセンスポリヌクレオチド、リボザイム、短ヘアピンRNA(shRNA)、マイクロRNA(miRNA)、及び低分子干渉RNA(siRNA)からなる群から選択される、請求項3記載の方法。
- 前記被験化合物が、配列番号:1-56からなる群から選択される核酸配列の約17〜約30の近接ヌクレオチドの天然に存在するポリヌクレオチド配列に相補的な、又はこれから操作された核酸配列を含む、請求項28記載の方法。
- 哺乳類細胞中のベクターが、該化合物を発現する、請求項29記載の方法。
- 前記ベクターが、アデノウイルス、レトロウイルス、アデノ随伴ウイルス、レンチウイルス、単純ヘルペスウイルス又はセンダイウイルスのベクターである、請求項30記載の方法。
- 前記アンチセンスポリヌクレオチド、前記siRNA又は前記shRNAが、センス鎖に相補的な17-25ヌクレオチドのアンチセンス鎖を含み、ここで該センス鎖が、配列番号:1-56からなる群から選択される核酸配列の17-25の連続ヌクレオチドから選択される、請求項28記載の方法。
- 前記siRNA又はshRNAが、該センス鎖を更に含む、請求項32記載の方法。
- 前記化合物が、抗体又は抗体断片である、請求項1〜5のいずれか一項記載の方法。
- 線維化状態の治療に使用するための、配列番号:57-112からなる群から選択されるアミノ酸配列を含むポリペプチドに特異的に結合する、抗体又はそれらの断片を含有する医薬組成物。
- 前記アンタゴニストが、モノクローナル抗体である、請求項35記載の医薬組成物。
- 前記アンタゴニストが、単鎖抗体である、請求項35記載の医薬組成物。
- 線維化状態の治療に使用するための、アンチセンスポリヌクレオチド、リボザイム、低分子干渉RNA(siRNA)、マイクロRNA(miRNA)及び短ヘアピンRNA(shRNA)からなる群から選択される物質を含有する医薬組成物であって、ここで該物質が、配列番号:1-56からなる群から選択される核酸配列の約17〜約30の近接ヌクレオチドの天然に存在するポリヌクレオチド配列に相補的な、又はこれから操作された核酸配列を含む、前記医薬組成物。
- 請求項35〜38のいずれか一項記載の線維化状態の治療において使用するための医薬組成物であって、ここで該線維化状態が、線維芽細胞遊走及び分化に関連した線維化状態である、前記医薬組成物。
- 前記線維化状態が、特発性肺線維症(IPF)、嚢胞性線維症、医原性薬剤誘発性線維症を含む様々な病因の他のびまん性実質性肺疾患、職業及び/又は環境が誘導した線維症、肉芽腫性疾患(サルコイドーシス、過敏肺炎)、膠原血管病、肺胞タンパク症、ランゲルハンス細胞肉芽腫症、リンパ脈管筋腫症、遺伝性疾患(ハーマンスキー・パドラック症候群、結節硬化症、神経線維腫症、代謝性蓄積症、家族性間質性肺疾患)、放射線誘導性線維症、慢性閉塞性肺疾患(COPD)、強皮症、ブレオマイシン誘導性肺線維症、慢性喘息、珪肺、アスベスト誘導性肺線維症、急性呼吸窮迫症候群(ARDS)、腎線維症、尿細管間質性線維症、糸球体腎炎、巣状分節性糸球体硬化症、IgA腎症、高血圧、アルポート症候群、消化管線維症、肝線維症、肝硬変、アルコール誘導性肝線維症、毒物/薬物誘導性肝線維症、ヘモクロマトーシス、非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)、胆管損傷、原発性胆汁性肝硬変症、感染症誘導性肝線維症、ウイルス誘導性肝線維症、自己免疫肝炎、角膜瘢痕化、肥厚性瘢痕化、デュピュイトラン病、ケロイド、皮膚線維症、皮膚強皮症、全身性硬化症、脊髄損傷/線維症、骨髄線維症、血管再狭窄、アテローム性動脈硬化症、動脈硬化、ヴェーゲナー肉芽腫症及びペイロニー病から選択される、請求項39記載の線維化状態の治療において使用する医薬組成物。
- 線維芽細胞遊走及び分化を阻害するインビトロ方法であって、線維芽細胞の集団を、配列番号:57-112からなる群から選択されるアミノ酸配列を含むポリペプチドの活性及び/又は発現のインヒビターと、接触させる工程を含む、前記インビトロ方法。
- 前記インヒビターが、抗体である、請求項41記載の方法。
- 前記抗体が、モノクローナル抗体である、請求項41記載の方法。
- 前記インヒビターが、アンチセンスポリヌクレオチド、リボザイム、低分子干渉RNA(siRNA)、マイクロRNA(miRNA)及び短ヘアピンRNA(shRNA)からなる群から選択され、ここで該インヒビターが、該ポリペプチドをコードしている核酸の約17〜約30の近接ヌクレオチドの天然に存在するポリヌクレオチド配列に相補的な、又はこれから操作された核酸配列を含む、請求項41記載の方法。
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