JP2018511302A - 治療用分子を選択する方法 - Google Patents

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Abstract

本発明は、投与に安全である分子を同定するためにカルシウム振動アッセイおよび／または配列スコア計算を使用する方法を提供する。本発明はまたカルシウム振動アッセイ、配列スコア法、インビボ耐容性アッセイまたはこれらの任意の組み合わせを使用して、耐容性のインビボ神経毒性を有する分子を選択または同定する方法も含む。

Description

先の出願の参照
本出願は、米国仮出願番号６２／１１２,０５８号(２０１５年２月４日出願)、米国仮出願番号６２／１５６,６８４号(２０１５年５月４日出願)および米国仮出願番号６２／２７９,６１０号(２０１６年１月１５日出願)の利益を請求するＰＣＴ出願であり、これらの全ては、引用によりその全体をここに包含させる。
EFS-WEBにより電子的に提供した配列表に関する言及
本出願において提供される電子的に提供した配列表(名称：3338.035PC03 SL.txt、サイズ：３３９,６１０バイト；および作成日：２０１６年２月４日)を、引用によりその全体をここに包含させる。
発明の分野
本発明は、毒性副作用が低減した治療用分子を選択する方法に関する。本方法は、インビトロまたはインシリコで、実験動物への投与前に分子をスクリーニングするために使用でき、または本方法は、インビボで実験動物に使用できる。
背景
特異的に標的化された治療剤の分野で、ある治療用分子は、タンパク質との非特異的相互作用、望まない免疫応答刺激または組織への蓄積によるような、毒性副作用を引き起こす。対象への治療用分子の投与時の重要な懸念の一つは、分子の潜在的神経毒性である。神経毒性分子への暴露は、脳および末梢神経系の損傷をもたらし、長期的生理学的問題の原因となり得る。したがって、投与したとき、治療用分子が所望の疾患または障害の処置に有効であるだけでなく、許容される毒性、例えば神経毒性も有することが重要である。
最も有効な治療用分子の決定は、通常細胞における因子を標的とするように設計された多数の分子の合成と、その多数の分子の活性および毒性についての試験を含む。動物試験を毒性の決定のために実施できるが、試験する多数の分子の毒性のために、多数の動物が死亡する動物試験を実施することは、倫理的にも、経済的にも望ましくない。それゆえに、動物試験を要することなく、治療用分子の神経毒性のような毒性を決定する改善された方法が必要である。
発明の概要
本発明は、分子と接触している神経細胞におけるインビトロ細胞内遊離カルシウム濃度の振動(“カルシウム振動”)を測定することを含む、分子のインビボ急性神経毒性を試験または決定する方法を提供する。
本発明はまた、インビトロで分子と接触している神経細胞におけるインビトロカルシウム振動を測定することを含む、耐容性のインビボ急性神経毒性を有する分子を選択する方法も提供し、ここで、分子は、対照と同等なカルシウム振動レベルを示す。
カルシウム振動の測定を含む、本発明の上記方法は、さらに、分子、例えば、ヌクレオチド配列を含むポリヌクレオチドの配列スコアを計算することを含んでよく、ここで、配列スコアは、式(Ｉ)
により計算される。
本発明はまたヌクレオチド配列を含む分子のインビボ急性神経毒性を決定する方法も提供し、方法は配列スコアの計算を含み、ここで、配列スコアは、式(Ｉ)
により計算される。
本発明はまた式(Ｉ)
を使用して配列スコアを計算することを含む、耐容性のインビボ急性神経毒性を有するヌクレオチド配列を含む分子を選択する方法を提供し、ここで、ヌクレオチド配列は０.２以上の配列スコアを有する。
他の態様において、本発明は、インビボ耐容性の測定を含む、耐容性のインビボ急性神経毒性を有する分子を選択する方法を提供する。本発明は、インビボ耐容性が５耐容性カテゴリーの一つに段階分けされる、方法を提供する。本発明はまた、耐容性カテゴリーが１)活動亢進；２)活動低下および覚醒；３)運動機能障害および／または失調；４)体位および呼吸異常；ならびに５)振戦および／または痙攣であり得るものも提供する。ある態様において、インビボ耐容性は、分子を哺乳動物脳に注射し、哺乳動物の耐容性を、０〜２０のスケールの耐容性カテゴリーに段階分けすることにより測定できる。
本発明の上記方法は、さらに、神経細胞の培養物におけるチューブリン強度、標的タンパク質の発現または分子の行動遂行の測定を含み得る。
本発明はまた、疾患または状態の処置を必要とする対象に、上記方法により試験された分子を投与することを含む、方法を提供する。
ある態様において、分子は、タンパク質、ペプチド、小分子、ポリヌクレオチド(例えば、アンチセンスオリゴヌクレオチド)またはこれらの任意の組み合わせを含む。
態様
Ｅ１. 分子と接触している神経細胞におけるインビトロカルシウム振動を測定することを含む、分子のインビボ急性神経毒性を試験または決定する方法。
Ｅ２. 分子のカルシウム振動を、分子に曝されていない神経細胞(“対照細胞”)におけるカルシウム振動と比較する、態様１に記載の方法。
Ｅ３. 対照細胞が媒体対照細胞である、態様２に記載の方法。
Ｅ４. 分子と接触している神経細胞におけるカルシウム振動が、媒体対照細胞におけるカルシウム振動と比較して約７０％以上、約７５％以上、約８０％以上、約８５％以上、約９０％以上、約９５％以上、約９６％以上、約９７％以上、約９８％以上、約９９％以上、約１００％以上、約１２０％以上、約１４０％以上、約１６０％以上、約１８０％以上、約２００％以上、約２２０％以上、約２４０％以上または約２５０％以上である、態様３に記載の方法。
Ｅ５. 分子と接触している神経細胞におけるインビトロカルシウム振動の測定を含む、耐容性のインビボ急性神経毒性を有する分子を選択または同定する方法であって、該分子と接触している神経細胞が媒体対照細胞と同等またはそれより高いレベルのカルシウム振動を示す、方法。
Ｅ６. 分子と接触している神経細胞におけるカルシウム振動が、媒体対照細胞におけるカルシウム振動と比較して約７０％以上、約７５％以上、約８０％以上、約８５％以上、約９０％以上、約９５％以上、約９６％以上、約９７％以上、約９８％以上、約９９％以上、約１００％以上、約１２０％以上、約１４０％以上、約１６０％以上、約１８０％以上、約２００％以上、約２２０％以上、約２４０％以上または約２５０％以上である、態様５に記載の方法。
Ｅ７. 神経細胞が哺乳動物初代皮質ニューロンから取得される、態様１〜６のいずれかに記載の方法。
Ｅ８. 分子が小分子、ポリヌクレオチド、タンパク質、ペプチドまたはこれらの任意の組み合わせを含む、態様１〜７のいずれかに記載の方法。
Ｅ９. タンパク質が抗体またはその抗原結合フラグメント、融合タンパク質、サイトカイン、細胞表面受容体、ホルモン、増殖因子またはこれらの任意の組み合わせを含む、態様８に記載の方法。
Ｅ１０. カルシウム振動がＡＭＰＡ受容体依存性カルシウム振動である、態様１〜９のいずれかに記載の方法。
Ｅ１１. カルシウム振動がＭｇ２＋イオンの存在下測定される、態様１〜１０のいずれかに記載の方法。
Ｅ１２. Ｍｇ２＋イオンの濃度が少なくとも約０.５mM、少なくとも約０.６mM、少なくとも約０.７mM、少なくとも約０.８mM、少なくとも約０.９mM、少なくとも約１mM、少なくとも約１.５mM、少なくとも約２.０mM、少なくとも約２.５mM、少なくとも約３.０mM、少なくとも約４mM、少なくとも約５mMまたは少なくとも約１０mMである、態様１１に記載の方法。
Ｅ１３. カルシウム振動がカルシウム色素の蛍光の測定により決定される、態様１〜１２のいずれかに記載の方法。
Ｅ１４. さらに疾患または状態の処置を必要とする対象に該分子を投与することを含む、態様１〜１３のいずれかに記載の方法。
Ｅ１５. 疾患または状態がウイルス感染、神経障害(例えば、アルツハイマー病、進行性核上性麻痺、ダウン症候群、パンチドランカー(慢性外傷性脳症および他の外傷性脳傷害)、１７番染色体に連鎖するパーキンソニズムを伴う前頭側頭型認知症(ＦＴＤＰ−１７)、リティコ・ボディグ病(グアム−パーキンソン痴呆複合)、神経原線維変化優位型認知症、神経節膠腫、神経節細胞腫、髄膜血管腫症、亜急性硬化性全脳炎、鉛脳症、片側巨脳症、結節性硬化症、ハラーホルデン・スパッツ病、ピック病、大脳皮質基底核神経節変性、嗜銀顆粒、大脳皮質基底核変性症、リポフスチン沈着症、前頭側頭型認知症、核上性麻痺および前頭側頭葉変性、脳ネットワーク機能障害の疾患(例えば、てんかんおよびうつ病の全ての形態)、脊髄障害、末梢ニューロパチー、頭側神経障害(例えば、三叉神経痛)、自律神経系障害(例えば、自律神経障害または多系統萎縮症)、中枢および末梢神経系の運動障害(例えば、パーキンソン病、本態性振戦、筋萎縮性側索硬化症、トゥレット症候群、多発性硬化症または種々のタイプの末梢ニューロパチー)、睡眠障害(例えば、ナルコレプシー)、片頭痛または他のタイプの頭痛(例えば、群発頭痛および緊張型頭痛)、腰および頸部痛、中枢ニューロパチー、神経精神疾病、注意欠損活動亢進障害、自閉症、ハンチントン病、レット症候群、アンジェルマン症候群、器質精神病、脳または脊髄の感染髄膜炎を含む)またはプリオン病)、貧血、癌、白血病、炎症性状態または自己免疫性疾患(例えば関節炎、乾癬、エリテマトーデス、多発性硬化症)、細菌感染、前頭側頭型認知症−タウ(ＦＴＤ−タウ)、１７番染色体に連鎖するパーキンソニズムを伴う前頭側頭型認知症(ＦＴＤＰ−１７)、大脳皮質基底核変性症(ＣＢＤ)、外傷性脳傷害、慢性外傷性脳症、ＨＩＶ関連神経認知障害、嗜銀顆粒、ダウン症候群−アルツハイマー病、健忘性軽度認知機能障害−アルツハイマー病、パーキンソン病認知症、ハラーホルデン・スパッツ病(パントテン酸キナーゼ関連神経変性)、ニーマン・ピック病Ｃ型、筋緊張性ジストロフィー、筋萎縮性側索硬化症、片側巨脳症、結節性硬化症複合、限局性皮質異形成２ｂ型、神経節細胞腫瘍、ドラベ症候群(乳児重症ミオクロニーてんかん)、側頭葉てんかん、大田原症候群(サプレッション・バーストを伴う早期乳児てんかん性脳症)、ラフォラ体病、全般てんかん熱性痙攣、小児攣縮(ウェスト症候群)、レノックス・ガストー症候群、アンジェルマン症候群、レット症候群、ランドウ・クレフナー症候群、限局性発作、単純限局性発作(意識消失無し)、限局性認知障害発作(意識障害)、全般性強直間代性(ＧＴＣ)痙攣に進展する限局性発作、全般性発作(皮質下構造が関与する両側性発射を伴う痙攣性または非痙攣性)、欠神発作、ミオクローヌス性発作、間代性発作、緊張性発作、緊張性−間代性発作およびアトニー性発作、自閉症障害、自閉症スペクトラム障害、アスペルガー障害、広汎性発達障害およびこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、態様１４に記載の方法。
Ｅ１６. 分子がポリヌクレオチドを含む、態様１〜１５のいずれかに記載の方法。
Ｅ１７. 配列スコアの計算をさらに含み、ここで、配列スコアを式(Ｉ)
により計算する、態様１６に記載の方法。
Ｅ１８. ポリヌクレオチドを含む分子のインビボ急性神経毒性を決定する方法であって、方法は配列スコアの計算を含み、ここで、配列スコアを式(Ｉ)
により計算する、方法。
Ｅ１９. 式(Ｉ)
を使用して配列スコアを計算することを含む、耐容性のインビボ急性神経毒性を有するポリヌクレオチドを含む分子を選択する方法であって、ここで、ポリヌクレオチドが０.２以上の配列スコアを有する、方法。
Ｅ２０. 配列スコアが０.２以上、０.２５以上、０.３以上、０.３５以上、０.４以上、０.４５以上、０.５以上、０.５５以上、０.６以上、０.６５以上、０.７以上、０.７５以上、０.８以上、０.８５以上、０.９以上、０.９５以上、１.０以上、１.５以上、２.０以上、３.０以上または４.０以上である、態様１７〜１９のいずれかに記載の方法。
Ｅ２１. ポリヌクレオチドがＤＮＡまたはＲＮＡを含む、態様１６〜２０のいずれかに記載の方法。
Ｅ２２. ポリヌクレオチドが一本鎖である、態様１６〜２１のいずれかに記載の方法。
Ｅ２３. ポリヌクレオチドが約１０〜約５０ヌクレオチド長のアンチセンスオリゴヌクレオチド(すなわち、オリゴマー)である、態様１６〜２２のいずれかに記載の方法。
Ｅ２４. アンチセンスオリゴヌクレオチドが標的タンパク質の発現を調節する、態様２３に記載の方法。
Ｅ２５. アンチセンスオリゴヌクレオチドが標的タンパク質のｍＲＮＡを標的とする、態様２３に記載の方法。
Ｅ２６. ｍＲＮＡが前ｍＲＮＡまたは成熟ｍＲＮＡ、態様２５に記載の方法。
Ｅ２７. ｍＲＮＡが細胞で発現される、態様２５または２６に記載の方法。
Ｅ２８. ｍＲＮＡが神経細胞で発現される、態様２７に記載の方法。
Ｅ２９. アンチセンスオリゴヌクレオチドが神経細胞の培養物における標的遺伝子のｍＲＮＡ発現を調節する、態様２３〜２８のいずれかに記載の方法。
Ｅ３０. アンチセンスオリゴヌクレオチドが神経細胞の培養物における標的ヌクレオチドによりコードされるタンパク質発現を調節する、態様２３〜２９のいずれかに記載の方法。
Ｅ３１. アンチセンスオリゴヌクレオチドが標的遺伝子のｍＲＮＡまたは前ｍＲＮＡと相補的である、態様２３〜３０のいずれかに記載の方法。
Ｅ３２. 分子のインビトロ標的タンパク質の発現の低減をさらに測定する、態様１〜３１のいずれかに記載の方法。
Ｅ３３. 分子のインビボ耐容性の測定をさらに含む、態様１〜３２のいずれかに記載の方法。
Ｅ３４. インビボ耐容性を哺乳動物に分子を投与し、哺乳動物の耐容性を耐容性カテゴリーに段階分けすることにより測定する、態様３３に記載の方法。
Ｅ３５. 分子を哺乳動物の脳に投与する、態様３３に記載の方法。
Ｅ３６. 分子を哺乳動物に投与し、哺乳動物の耐容性を耐容性カテゴリーに段階分けすることを含む、該分子のインビボ耐容性を試験または決定する方法。
Ｅ３７. 耐容性カテゴリーが少なくとも１、少なくとも２、少なくとも３、少なくとも４または少なくとも５の耐容性カテゴリーを含む、態様３４〜３６のいずれかに記載の方法。
Ｅ３８. 耐容性カテゴリーが１)活動亢進；２)活動低下および覚醒；３)運動機能障害および／または失調；４)体位および呼吸異常；５)振戦および／または痙攣およびこれらの２以上の組み合わせからなる群から選択される、態様３７に記載の方法。
Ｅ３９. 分子が耐容性カテゴリーの各々で０〜４のインビボ耐容性スコアを示す、態様３８に記載の方法。
Ｅ４０. 分子が０〜８の合計インビボ耐容性スコアを示す、態様３９に記載の方法。
Ｅ４１. 分子が０〜６、０〜５、０〜４、０〜３、０〜２または０〜１の合計インビボ耐容性スコアを示す、態様３９または４０に記載の方法。
Ｅ４２. 分子の行動試験スコアの測定をさらに含む、態様１〜４１のいずれかに記載の方法。
Ｅ４３. 行動試験スコアを、分子を哺乳動物に投与し、哺乳動物の行動遂行を段階分けすることにより測定する、態様４２に記載の方法。
Ｅ４４. 行動試験が短期記憶試験、空間学習および記憶試験、歩行分析試験またはこれらの任意の組み合わせである、態様４１〜４３のいずれかに記載の方法。
Ｅ４５. 神経細胞の培養物における分子のチューブリン強度の測定をさらに含む、態様１〜４４のいずれかに記載の方法。
Ｅ４６. 分子のチューブリン強度を、分子に曝されていない神経細胞におけるチューブリン強度と比較する、態様４５に記載の方法。
Ｅ４７. 分子が神経細胞の培養物におけるチューブリン強度を約２５％未満、約２０％未満、約１５％未満、約１０％未満、約５％未満または約１％未満低減させる、態様４６に記載の方法。
Ｅ４８. 疾患または状態の処置を必要とする対象に分子を投与することをさらに副ｍう、態様１〜４７のいずれかに記載の方法。
Ｅ４９. 疾患または状態がウイルス感染、神経障害(例えば、アルツハイマー病、進行性核上性麻痺、ダウン症候群、パンチドランカー(慢性外傷性脳症および他の外傷性脳傷害)、１７番染色体に連鎖するパーキンソニズムを伴う前頭側頭型認知症(ＦＴＤＰ−１７)、ハンチントン病、レット症候群、アンジェルマン症候群、リティコ・ボディグ病(グアム−パーキンソン痴呆複合)、神経原線維変化優位型認知症、神経節膠腫、神経節細胞腫、髄膜血管腫症、亜急性硬化性全脳炎、鉛脳症、片側巨脳症、結節性硬化症、ハラーホルデン・スパッツ病、ピック病、大脳皮質基底核神経節変性、嗜銀顆粒、大脳皮質基底核変性症、リポフスチン沈着症、前頭側頭型認知症、核上性麻痺および前頭側頭葉変性、脳ネットワーク機能障害の疾患(例えば、てんかんおよびうつ病の全ての形態)、脊髄障害、末梢ニューロパチー、頭側神経障害(例えば、三叉神経痛)、自律神経系障害(例えば、自律神経障害または多系統萎縮症)、中枢および末梢神経系の運動障害(例えば、パーキンソン病、本態性振戦、筋萎縮性側索硬化症、トゥレット症候群、多発性硬化症または種々のタイプの末梢ニューロパチー)、睡眠障害(例えば、ナルコレプシー)、片頭痛または他のタイプの頭痛(例えば、群発頭痛および緊張型頭痛)、腰および頸部痛、中枢ニューロパチー、神経精神疾病、注意欠損活動亢進障害、自閉症、ハンチントン病、器質精神病、脳または脊髄の感染髄膜炎を含む)またはプリオン病)、貧血、癌、白血病、炎症性状態または自己免疫性疾患(例えば関節炎、乾癬、エリテマトーデス、多発性硬化症)、細菌感染、前頭側頭型認知症−タウ(ＦＴＤ−タウ)、１７番染色体に連鎖するパーキンソニズムを伴う前頭側頭型認知症(ＦＴＤＰ−１７)、大脳皮質基底核変性症(ＣＢＤ)、外傷性脳傷害、慢性外傷性脳症、ＨＩＶ関連神経認知障害、嗜銀顆粒、ダウン症候群−アルツハイマー病、健忘性軽度認知機能障害−アルツハイマー病、パーキンソン病認知症、ハラーホルデン・スパッツ病(パントテン酸キナーゼ関連神経変性)、ニーマン・ピック病Ｃ型、筋緊張性ジストロフィー、筋萎縮性側索硬化症、片側巨脳症、結節性硬化症複合、限局性皮質異形成２ｂ型、神経節細胞腫瘍、ドラベ症候群(乳児重症ミオクロニーてんかん)、側頭葉てんかん、大田原症候群(サプレッション・バーストを伴う早期乳児てんかん性脳症)、ラフォラ体病、全般てんかん熱性痙攣、小児攣縮(ウェスト症候群)、レノックス・ガストー症候群、アンジェルマン症候群、レット症候群、ランドウ・クレフナー症候群、限局性発作、単純限局性発作(意識消失無し)、限局性認知障害発作(意識障害)、全般性強直間代性(ＧＴＣ)痙攣に進展する限局性発作、全般性発作(皮質下構造が関与する両側性発射を伴う痙攣性または非痙攣性)、欠神発作、ミオクローヌス性発作、間代性発作、緊張性発作、緊張性−間代性発作およびアトニー性発作、自閉症障害、自閉症スペクトラム障害、アスペルガー障害、広汎性発達障害およびこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、態様４８に記載の方法。
Ｅ５０. 分子が疾患または状態を処置または予防する、態様４９に記載の方法。
Ｅ５１. ポリヌクレオチドがアンチセンスオリゴヌクレオチドである、態様１６〜５０のいずれかに記載の方法。
Ｅ５２. ポリヌクレオチドが少なくとも１ヌクレオチドアナログを含む、態様１６〜５１のいずれかに記載の方法。
Ｅ５３. ポリヌクレオチドが少なくとも２、少なくとも３、少なくとも４、少なくとも５、少なくとも６、少なくとも７、少なくとも８、少なくとも９または少なくとも１０ヌクレオチドアナログを含む、態様１６〜５２のいずれかに記載の方法。
Ｅ５４. ヌクレオチドアナログまたはアナログがロックド核酸(ＬＮＡ)；２’−Ｏ−アルキル−ＲＮＡ；２’−アミノ−ＤＮＡ；２’−フルオロ−ＤＮＡ；アラビノ核酸(ＡＮＡ)；２’−フルオロ−ＡＮＡ、ヘキシトール核酸(ＨＮＡ)、インターカレーティング核酸(ＩＮＡ)、拘束エチルヌクレオシド(ｃＥｔ)、２’−Ｏ−メチル核酸(２’−ＯＭｅ)、２’−Ｏ−メトキシエチル核酸(２’−ＭＯＥ)またはこれらの任意の組み合わせである、態様５２または５３に記載の方法。
Ｅ５５. アンチセンスオリゴヌクレオチドがホスホジエステル結合、ホスホトリエステル結合、メチルホスホネート結合、ホスホロアミデート結合、ホスホロチオエート結合およびこれらの組み合わせから選択されるヌクレオシド間結合を含む、態様２３〜５４のいずれかに記載の方法。
Ｅ５６. アンチセンスオリゴヌクレオチドがギャップマー、ブロックマー、ミックスマーまたはウィングマーである、態様２３〜５５のいずれかに記載の方法。
Ｅ５７. 分子を実験動物に投与したとき、２０％を超える動物が生存する、態様１〜５６のいずれかに記載の方法。
Ｅ５８. 分子を実験動物に投与したとき、５０％を超える動物が生存する、態様１〜５７のいずれかに記載の方法。
Ｅ５９. 分子を実験動物に投与したとき、８５％を超える動物が生存する、態様１〜５８のいずれかに記載の方法。
Ｅ６０. 態様１〜５９のいずれかに記載の方法により選択された分子。
Ｅ６１. 態様６０に記載の分子を投与することを含む、疾患または状態を処置する方法。
Ｅ６２. 疾患または状態が神経細胞と関連する、態様６１に記載の方法。
Ｅ６３. １)分子を神経細胞の培養物に添加し、２)神経細胞におけるインビトロカルシウム振動を測定する工程を含む、該分子のインビボ急性神経毒性を試験または決定する方法。
Ｅ６４. 神経細胞におけるカルシウム振動と、分子に曝されていない神経細胞(“対照細胞”)におけるカルシウム振動を比較することをさらに含む、態様６３に記載の方法。
Ｅ６５. 神経細胞が哺乳動物皮質ニューロンから調製される、態様６３または６４に記載の方法。
Ｅ６６. カルシウム振動がＡＭＰＡ受容体依存性である、態様６３〜６５のいずれかに記載の方法。
Ｅ６７. カルシウム振動がＭｇ２＋イオンの存在下測定される、態様６３〜６６のいずれかに記載の方法。
Ｅ６８. Ｍｇ２＋イオンの濃度が少なくとも約０.５mM、少なくとも約０.６mM、少なくとも約０.７mM、少なくとも約０.８mM、少なくとも約０.９mM、少なくとも約１mM、少なくとも約１.５mM、少なくとも約２.０mM、少なくとも約２.５mM、少なくとも約３.０mM、少なくとも約４mM、少なくとも約５mMまたは少なくとも約１０mMである、態様６７に記載の方法。
Ｅ６９. 分子が小分子、ポリヌクレオチド、タンパク質、ペプチドまたはこれらの任意の組み合わせを含む、態様６３〜６８のいずれかに記載の方法。
Ｅ７０. 配列スコアを計算する工程をさらに含み、ここで、配列スコアを式(Ｉ)
により計算する、態様６９に記載の方法。
Ｅ７１. ヌクレオチド配列を含む分子のインビボ急性神経毒性を決定する方法であって、方法は配列スコアの計算を含み、ここで、配列スコアを式(Ｉ)
により計算し、ここで、ヌクレオチド配列が０.２以上の配列スコアを有する、方法。
Ｅ７２. 分子のインビボ耐容性の測定をさらに含む、態様６３〜７１のいずれかに記載の方法。
Ｅ７３. 神経細胞の培養物におけるチューブリン強度の測定をさらに含む、態様６３〜７２のいずれかに記載の方法。
Ｅ７４. 分子がアンチセンスオリゴヌクレオチドである、態様６３〜７３のいずれかに記載の方法。
Ｅ７５. 分子を実験動物に投与したとき、５０％を超える動物が生存する、態様６３〜７４のいずれかに記載の方法。
Ｅ７６. 分子を実験動物に投与したとき、８５％を超える動物が生存する、態様６３〜７４のいずれかに記載の方法。
Ｅ７７. 態様６３〜７６に記載の方法により耐容性のインビボ急性神経毒性を有することが決定または同定されている、疾患または状態の処置に使用するための分子。
Ｅ７８. 疾患または状態が神経細胞と関連する、態様７７に記載の分子。
Ｅ７９. 処置を必要とする対象における神経学疾患または状態の処置に使用するためのアンチセンスオリゴヌクレオチドであって、ここで、アンチセンスオリゴヌクレオチドと接触している神経細胞におけるカルシウム振動が媒体対照細胞におけるカルシウム振動と比較して約７０％以上、約７５％以上、約８０％以上、約８５％以上、約９０％以上、約９５％以上、約９６％以上、約９７％以上、約９８％以上、約９９％以上、約１００％以上、約１２０％以上、約１４０％以上、約１６０％以上、約１８０％以上、約２００％以上、約２２０％以上、約２４０％以上または約２５０％以上である、アンチセンスオリゴヌクレオチド。
Ｅ８０. ０.２以上、０.２５以上、０.３以上、０.３５以上、０.４以上、０.４５以上、０.５以上、０.５５以上、０.６以上、０.６５以上、０.７以上、０.７５以上、０.８以上、０.８５以上、０.９以上、０.９５以上、１.０以上、１.５以上、２.０以上、３.０以上または４.０以上の配列スコアを有する、神経学疾患または状態の処置に使用するためのアンチセンスオリゴヌクレオチド。
Ｅ８１. 分子のインビボ神経毒性を試験または決定する方法において、改善が、分子と接触している神経細胞におけるインビトロカルシウム振動の測定を含む。
Ｅ８２. 耐容性のインビボ神経毒性を有する分子を試験または決定する方法において、改善が、該分子と接触している神経細胞におけるインビトロカルシウム振動の測定を含み、ここで、該分子と接触している神経細胞が、媒体対照細胞と同等以上のカルシウム振動レベルを示す。
Ｅ８３. 態様８１または８２の方法において、改善は配列スコアの計算をさらに含み、ここで、分子がポリヌクレオチドを含み、ポリヌクレオチドの配列スコアを式(Ｉ)
により計算する。
Ｅ８４. ポリヌクレオチドを含む分子のインビボ急性神経毒性を決定する方法において、改善がポリヌクレオチドの配列スコアの計算を含み、ここで、配列スコアを式(Ｉ)
により計算する。
Ｅ８５. 耐容性のインビボ急性神経毒性を有するポリヌクレオチドを含む分子を選択する方法において、改善が式(Ｉ)
を使用する配列スコアの計算を含み、ここで、ポリヌクレオチドは０.２以上の配列スコアを有する。
Ｅ８６. 態様８１〜８５のいずれか方法において、改善が、さらに分子のインビトロ標的タンパク質の発現低減の測定を含む。
Ｅ８７. 態様８１〜８５のいずれかの方法において、改善が分子のインビボ耐容性の測定をさらに含む。
Ｅ８８. 態様８７の方法において、インビボ耐容性を哺乳動物に分子を投与し、哺乳動物の耐容性を耐容性カテゴリーに段階分けすることにより測定する。
初代神経細胞自発的カルシウム振動を示すグラフである。初代神経細胞自発的カルシウム振動を、先に記載のとおり測定した(Murphy et.al., 1992, J. Neurosci. 12:4834-4845)。α−アミノ−３−ヒドロキシ−５−メチル−４−イソキサゾールプロピオン酸(ＡＭＰＡ)受容体アンタゴニスト、６−シアノ−７−ニトロキノキサリン−２,３−ジオン(ＣＮＱＸ；３μM)の添加は、アッセイにおける総ＡＭＰＡ応答で表して、２０％カルシウム振動を低減させた(ＡＭＰＡと標識したバーにより示す)。カルシウム振動は、Ｎ−メチル−Ｄ−アスパルテート(ＮＭＤＡ)受容体機能を１mM ＭｇＣｌ２で遮断したとき、さらに約８０％低減された(ＮＭＤＡと標識したバーにより示す)。
神経回路網活性崩壊の指標としてのアンチセンスオリゴマーによるＡＭＰＡ介在カルシウム振動の阻害を示すグラフである。ＮＭＤＡまたはＡＭＰＡ介在自発的カルシウム振動のアンチセンスオリゴマー阻害を、１mM ＭｇＣｌ２の存在下または非存在下に評価した(いずれの場合も１００％対照を表す)。２５μMアンチセンスオリゴマー(ＴＧＴｇａｔｇｃａｇｇａＧＴＴ)(配列番号３０４)(ＡＳＯ−００００７)添加はＡＭＰＡ受容体を阻害したが、ＮＭＤＡ受容体介在振動は阻害しなかった。同様に挙動するＡＳＯおよび他のオリゴマーは、インビボで中枢神経系(ＣＮＳ)ネットワーク活性およびインビトロで電気生理的自発的神経活性に負に作用することが示された(データは示していない)。
配列スコア対インビボ耐容性スコアの相関解析。各オリゴマーの配列スコアを、式：((Ｃヌクレオチドまたはアナログの数−Ｇヌクレオチドの数)／オリゴマーにおけるヌクレオチド長(数))に適当な数値を入れることにより計算した。インビボ耐容性スコアを、マウスへの１００μgオリゴマーの１回側脳室内(ｉ.ｃ.ｖ.)投与またはラットへの９００μgオリゴマーまたは最大１５００μgの髄腔内(ｉ.ｔ.)投与後の観察に基づき、計算した。齧歯類を５カテゴリー下で観察した：１)活動亢進；２)活動低下および覚醒；３)運動機能障害および／または失調；４)体位および呼吸異常；および５)振戦および／または痙攣。総インビボ耐容性スコアは、５ユニットのスコアの合計である；ユニットのスコアの各々は０〜４のスケールで測定する。それゆえに、インビボ耐容性の合計スコアは０〜２０の範囲であり得る。該式により計算した配列スコアはＸ軸およびインビボ耐容性スコアはＹ軸である。
初代神経細胞における自発的カルシウム振動に対するタウ・アンチセンスオリゴヌクレオチドの影響を示す。図４は、オリゴマー名、ＡＳＯ識別番号、ＡＳＯ配列、配列番号、ＭＡＰＴ前ｍＲＮＡ配列における標的開始および修了位置および対照のパーセントとしてのカルシウム振動データ(下の実施例２に記載)を記載する。ミスマッチ塩基を伴うオリゴマーの例を、図４に“ｍｍ”として示す。特定のミスマッチ塩基対を太字、下線、斜体およびハイライトする。
例示的アンチセンスオリゴヌクレオチドのインビボ耐容性を示す。図５は、ＡＳＯ識別番号、ＡＳＯ配列、配列番号、ＭＡＰＴ前ｍＲＮＡ配列における標的開始および修了位置、インビボ急性耐容性スコア(下の実施例６に記載)および投与後に残る脳ＭＡＰＴ ｍＲＮＡのパーセント(同様に下の実施例６に記載)を記載する。
例示的アンチセンスオリゴヌクレオチドによるタウ・タンパク質低減を示す。図６は、配列番号、オリゴマー名、ＡＳＯ識別番号、ＡＳＯ配列、ＭＡＰＴ前ｍＲＮＡ配列における標的開始および修了位置、成熟ｍＲＮＡ配列上の標的開始および正規化タウ／Ｔｕｊ−１およびＴｕｊ−１免疫細胞化学値(下の実施例７に記載)。ミスマッチ塩基を伴うオリゴマーの例を、図７で“ｍｍ”として示す。特定のミスマッチ塩基対を太字、下線、斜体およびハイライトする。
発明の詳細な記載
Ｉ. 定義
単数表現で記載するものは、１以上のそのものを意味することを注意すべきである；例えば、“分子”は、１以上の分子を表すと理解される。したがって、単数表現、“１以上”および“少なくとも１”は、ここでは相互交換可能に使用できる。
さらに、ここで使用する“および／または”は、２つの特定の特性または要素の各々の、他方を伴うまたは伴わない特定の開示として解釈すべきである。それゆえに、ここでの“Ａおよび／またはＢ”における表現において使用する用語“および／または”は、“ＡおよびＢ”、“ＡまたはＢ”、“Ａ”(単独)および“Ｂ”(単独)を含む。同様に、“Ａ、Ｂおよび／またはＣ”における表現において使用する用語“および／または”は、次の面のいずれかを包含することを意図する：Ａ、ＢおよびＣ；Ａ、ＢまたはＣ；ＡまたはＣ；ＡまたはＢ；ＢまたはＣ；ＡおよびＣ；ＡおよびＢ；ＢおよびＣ；Ａ(単独)；Ｂ(単独)；およびＣ(単独)。
本明細書においてある面が用語“含む”を用いて記載されているとき、“からなる”および／または“から本質的になる”の用語で記載されている、それ以外類似する面も提供されることは理解されるべきである。
特に断らない限り、ここで使用する全ての技術的および科学的用語は、本発明が関与する分野の当業者により共通して理解されるのと同じ意味を有する。例えば、Concise Dictionary of Biomedicine and Molecular Biology, Juo, Pei-Show, 2nd ed., 2002,CRC Press; The Dictionary of Cell and Molecular Biology, 3rd ed., 1999, Academic Press;およびOxford Dictionary Of Biochemistry And Molecular Biology, Revised, 2000, Oxford University Pressは、当業者に本明細書において使用する用語の多くの一般的辞書を提供する。
単位、接頭辞および記号は、その国際単位(ＳＩ)が認める形態で記す。数値範囲は、範囲を規定する数字を包含する。特に断らない限り、ヌクレオチド配列は、左から右に５’から３’配向で記載する。アミノ酸配列は、左から右にアミノからカルボキシ配向で記載する。ここで記載する見出(headins)は、多岐に亘る記載内容を限定するものではなく、明細書を全体として参照することによって理解される得るものである。したがって、用語はその直ぐ後の定義より、明細書全体を参照することによって、より完全に定義される。
用語“約”は、近似、おおよそ、ほぼ、またはある区域を意味するためにここで使用する。用語“約”が数値範囲と関連して使用されるとき、範囲を、示す数値の上限および下限を超えて伸ばすことにより該数値範囲を修飾する。一般に、用語“約”は、数値を、記載する値の、例えば、１０％上または下(高または低)の範囲まで拡大する。例えば、約７０％は、(７０−７)％〜(７０＋７)％、すなわち、６３％〜７７％を含み得る。
用語“治療用分子”は、疾患または状態の処置にインビボで治療効果を有するあらゆる化合物をいう。治療用分子の非限定的例は、天然に存在する、修飾された、組み換えにより産生されたまたは化学合成された、オリゴマー、１以上のヌクレオチド、１以上のヌクレオシド、１以上のアミノ酸、ポリヌクレオチド、ペプチド、タンパク質、ポリペプチドまたは小分子化合物を含む。治療用分子であるタンパク質は、抗体またはその抗原結合フラグメント、融合タンパク質、サイトカイン、細胞表面受容体、ホルモン、増殖因子またはこれらの任意の組み合わせを含む。
本発明の文脈における用語“オリゴマー”は、２以上のヌクレオチドの共有結合により形成された分子(すなわち、オリゴヌクレオチド)をいう。オリゴマーは、約１０〜約５０、例えば、１０〜２０、１６〜２０、１０〜３０、１０〜３５、１０〜４０または１０〜４５ヌクレオチド長の連続ヌクレオチド配列を含む。用語“アンチセンスオリゴマー”、“アンチセンスオリゴヌクレオチド”および“ＡＳＯ”は、ここでは、用語“オリゴマー”と相互交換可能に使用される。種々の態様において、本発明のオリゴマーは、ＲＮＡ(ユニット)を含まない。ある態様において、オリゴマーは１以上のＤＮＡユニットを含む。ある態様において、本発明のオリゴマーは、直線状分子であるかまたは直線状分子として合成される。ある態様において、オリゴマーは、一本鎖分子であり、同じオリゴマー内の等価領域と相補的である、例えば、少なくとも３、４または５連続ヌクレオチドの短領域(すなわち二本鎖)を含まない − この点について、オリゴマーは(本質的に)二本鎖ではない。ある態様において、オリゴマーは本質的に二本鎖ではない。ある態様において、オリゴマーはｓｉＲＮＡではない。種々の態様において、本発明のオリゴマーは、完全に連続ヌクレオチド領域からなる。それゆえに、ある態様において、オリゴマーは実質的に自己相補性ではない。
用語“核酸”、“ヌクレオチド”、“ヌクレオチド配列”または“核酸配列”は、複数の核酸(例えば、２以上、３以上など)を包含することを意図する。用語“核酸”または“ヌクレオシド”は、ポリヌクレオチドに存在する単一核酸セグメント、例えば、ＤＮＡ、ＲＮＡまたはそのアナログをいう。ある態様において、用語“ヌクレオチド”、“単位”および“単量体”は相互交換可能に使用される。ヌクレオチドまたは単量体の配列をいうとき、言及されるのは、Ａ、Ｔ、Ｇ、ＣまたはＵおよびそのアナログのような塩基の配列であることは認識される。用語“ヌクレオチド配列”は、互いに接続された少なくとも２ヌクレオチドを含む分子をいう。
ここで使用する用語“ヌクレオチド”は、糖部分、塩基部分およびホスフェートまたはホスホロチオエートヌクレオチド間結合基のような共有結合により結合される基(結合基)を含むグリコシドをいい、ＤＮＡまたはＲＮＡのような天然に存在するヌクレオチドならびにここでは“ヌクレオチドアナログ”とも称する修飾糖部分および／または塩基部分を含む天然に存在しないヌクレオチドの両者を包含する。ここで、単一ヌクレオチド(単位)はまた単量体または核酸単位とも称される。ある態様において、用語“ヌクレオチドアナログ”は、修飾糖部分を有するヌクレオチドをいう。修飾糖部分を有するヌクレオチド(例えば、ＬＮＡ)の非限定的例は、本明細書の他の箇所に記載され、例えば、２’−Ｏ−メチル、２’−フルオロ(２’−Ｆ)、２’−Ｏ−メトキシエチル(２’−ＭＯＥ)および２’,４’−拘束２’−Ｏ−エチル(ｃＥｔ)を含む。他の態様において、用語“ヌクレオチドアナログ”は、修飾塩基部分を有するヌクレオチドをいう。修飾塩基部分を有するヌクレオチドは、５−メチルシトシン、イソシトシン、シュードイソシトシン、５−ブロモウラシル、５−プロピニルウラシル、６−アミノプリン、２−アミノプリン、イノシン、ジアミノプリンまたは２−クロロ−６−アミノプリンを含むが、これらに限定されない。ある態様においてここに開示する配列スコア式を言及するとき、シトシンのヌクレオチドアナログは５−メチルシトシンである。
ここで使用する用語“ポリヌクレオチド”は、連続して結合されている２以上のヌクレオチドをいう。例示的ポリヌクレオチドは、２ヌクレオチド、３ヌクレオチド、４ヌクレオチド、５ヌクレオチド、６ヌクレオチド、７ヌクレオチド、８ヌクレオチド、９ヌクレオチド、１０ヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、５０ヌクレオチド、５１ヌクレオチド以上を有するヌクレオチド配列を含み得る。ある態様において、ポリヌクレオチドは、１０ヌクレオチド、１１ヌクレオチド、１２ヌクレオチド、１３ヌクレオチド、１４ヌクレオチド、１５ヌクレオチド、１６ヌクレオチド、１７ヌクレオチド、１８ヌクレオチド、１９ヌクレオチド、２０ヌクレオチド、２１ヌクレオチド、２２ヌクレオチド、２３ヌクレオチド、２４ヌクレオチド２６ヌクレオチド、２７ヌクレオチド、２８ヌクレオチド、２９ヌクレオチド、３０ヌクレオチドより長いヌクレオチド配列を含む。他の態様において、ポリヌクレオチドは、オリゴマー(例えば、アンチセンスオリゴヌクレオチド)を含む。さらに他の態様において、ポリヌクレオチドは、タンパク質またはポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含む。さらなる他の態様において、ポリヌクレオチドは、１００より長いヌクレオチド、２００より長いヌクレオチド、３００より長いヌクレオチド、４００より長いヌクレオチド、５００より長いヌクレオチド、１０００より長いヌクレオチド、１５００より長いヌクレオチド、２０００より長いヌクレオチド、３０００より長いヌクレオチド、４０００より長いヌクレオチドまたは５０００より長いヌクレオチドのヌクレオチド配列を含む。
ここで使用する用語“ヌクレオシド”は、糖部分および塩基部分を含むグリコシドをいい、それゆえにオリゴマーのヌクレオチド間のヌクレオチド間結合により共有結合により結合されたヌクレオチド単位をいうときに使用できる。バイオテクノロジーの分野において、用語“ヌクレオチド”は、核酸単量体または単位をいうためにしばしば使用され、そのようなものとしてオリゴヌクレオチドの文脈においては塩基をいうことができる − 例えば“ヌクレオチド配列”は、一般に核酸塩基配列(すなわち、糖主鎖およびヌクレオシド間結合の存在が含意される)をいう。同様に、特にヌクレオシド間結合基の１以上が修飾されているオリゴヌクレオチドの場合、用語“ヌクレオチド”は、“ヌクレオシド”をいうことができ、例えば用語“ヌクレオチド”を、ヌクレオシド間の結合の存在または性質を特定するときでも使用できる。
ここで使用する用語“ヌクレオチド長”は、ある配列におけるヌクレオチド(単量体)の総数をいう。例えば、ＡＡＡｇａｔｇａａａｔｔｔｇｃｔｃＴＴＡ(配列番号４)の配列は２０ヌクレオチドを有し、ゆえに、配列のヌクレオチド長は２０である。用語“ヌクレオチド長”は、ここでは、“ヌクレオチド数”と相互交換可能に使用する。
ここで使用する用語“トランスクリプト”は、ＤＮＡの転写により合成され、プロセシング後メッセンジャーＲＮＡ(ｍＲＮＡ)になる、すなわち、前駆体メッセンジャーＲＮＡ(前ｍＲＮＡ)である、一次トランスクリプトおよびプロセシングされたｍＲＮＡそれ自体をいうことができる。用語“トランスクリプト”は“前ｍＲＮＡ”および“ｍＲＮＡ”と相互交換可能に使用できる。ＤＮＡ鎖が一次トランスクリプトに転写された後、新たに合成された一次トランスクリプトが、種々のタンパク質ならびにｍＲＮＡ、ｔＲＮＡ、ｒＲＮＡ、ｌｎｃＲＮＡ、ｍｉＲＮＡおよびその他のＲＮＡを産生するための成熟した、機能的形態に変換されるためにいくつかの方法で修飾される。それゆえに、用語“トランスクリプト”は、エクソン、イントロン、５’ＵＴＲおよび３’ＵＴＲを含み得る。
ここで使用する用語“発現”は、ポリヌクレオチドが遺伝子産物、例えば、ＲＮＡまたはポリペプチドを産生する過程をいう。これは、限定はしないが、ポリヌクレオチドのメッセンジャーＲＮＡ(ｍＲＮＡ)への転写およびｍＲＮＡのポリペプチドへの翻訳を含む。発現は、“遺伝子産物”を産生する。ここで使用する遺伝子産物は、核酸、例えば、遺伝子の転写により産生されたメッセンジャーＲＮＡまたはトランスクリプトから翻訳されたポリペプチドのいずれかであり得る。ここに記載する遺伝子産物は、さらに、転写後修飾、例えば、ポリアデニル化またはスプライシングされた核酸または翻訳後修飾、例えば、メチル化、グリコシル化、脂質付加、他のタンパク質サブユニットとの結合またはタンパク質分解的切断されたポリペプチドを含む。
本発明のオリゴマー(またはその領域)と、ここに開示するような哺乳動物遺伝子をコードする核酸の標的領域の間の“相補性”の程度の決定において、“相補性”(また“相同性”または“同一性”)の程度は、オリゴマーの配列(またはその領域)と、それと最良にアラインする標的領域の配列(または標的領域の逆相補鎖)の間のパーセンテージ同一性(またはパーセンテージ相同性)として表す。パーセンテージは、２配列間で同一であるアラインした塩基数を計数し、オリゴマーにおける連続単量体の総数で除し、１００を乗することにより計算する。このような比較において、ギャップが存在するならば、このようなギャップは、ギャップ内の単量体の数が本発明のオリゴマーと標的領域の間で異なる領域であるよりもむしろ単にミスマッチであるとするのが好ましい。
ここで使用する用語“相補体”は、対照配列と相補的である配列を示す。相補性が、２ＤＮＡまたはＲＮＡ配列を互いに逆平行にアラインしたとき、配列における各位置のヌクレオチド塩基が、鏡を見て、物を逆に見るように相補的であるように、２配列で共有される性質であるため、ＤＮＡ複製および転写の基本原理であることは周知である。それゆえに、例えば、５’“ＡＴＧＣ”３’の配列の相補体は、３’“ＴＡＣＧ”５’または５’“ＧＣＡＴ”３’と書くことができる。ここで使用する用語“逆相補体”、“逆相補性”および“逆相補的”は、用語“相補体”、“相補的”および“相補性”と相互交換可能である。
ここで使用する用語“同等”は、比較される対照値の最大で３０％低いまたは３０％高位値を意味する。一例として、値が、値が対照値の最大で３０％低いならば、その値は、対照値と“同等”と見なされる：例えば、７０は１００と同等であり、８０は１００と同等であり、９０は１００と同等であり、１００は１００と同等であり、１１０は１００と同等であり、１２０は１００と同等であり、１３０は１００と同等である。対照のカルシウム振動レベルと同等である分子のカルシウム振動レベルは、分子のカルシウム振動レベルが、対照のカルシウム振動レベルの±３０％、±２０％、±１０％または±５％であることを意味する。
ここで使用する用語“デザイン”または“オリゴマーデザイン”または“ＡＳＯ配列”は、ある配列におけるヌクレオチド(例えば、ＤＮＡ)およびヌクレオチドアナログ(例えば、ＬＮＡ)のパターンをいう。ここで使用するオリゴマーのデザインは、大文字と小文字の組み合わせにより示す。例えば、ｔａｔｔｔｃｃａａａｔｔｃａｃｔｔｔｔａ(配列番号５７３)のオリゴマー配列は、ＡＳＯ−００２３５０(ＴＡｔＴＴｃｃａａａｔｔｃａｃｔＴＴＴＡ)、ＡＳＯ−００２３７４(ＴＡｔＴＴｃｃａａａｔｔｃａｃＴｔＴＴＡ)、ＡＳＯ−００２３８６(ＴＡＴＴｔｃｃａａａｔｔｃａＣＴｔｔＴＡ)、ＡＳＯ−００２２２７(ＴＡＴｔＴｃｃａａａｔｔｃａｃｔＴＴＴＡ)、ＡＳＯ−００２２４５(ＴＡｔｔＴＣｃａａａｔｔｃａｃｔＴＴＴＡ)、ＡＳＯ−００２２６１(ＴＡＴｔＴｃｃａａａｔｔｃａｃＴＴｔＴＡ)、ＡＳＯ−００２２７６(ＡＴｔｔＣｃａａａｔｔｃａｃｔＴＴＴＡ)、ＡＳＯ−００２２２８(ＴＡＴＴｔｃｃａａａｔｔｃａＣｔＴｔＴＡ)、ＡＳＯ−００２２５５(ＴＡＴＴｔｃｃａａａｔｔｃａｃｔＴＴＴＡ)、ＡＳＯ−００２２８５(ＴＡＴＴｔｃｃａａａｔｔｃａｃＴＴｔＴＡ)、ＡＳＯ−００２２３０(ＴＡＴＴｔｃｃａａａｔｔｃａｃＴｔＴＴＡ)、ＡＳＯ−００２２５６(ＴＡＴＴｔｃｃａａａｔｔｃＡｃＴｔｔＴＡ)またはＡＳＯ−００２２７９(ＴＡＴＴｔｃｃａａａｔｔｃＡｃｔＴｔＴＡ)のオリゴマーデザインを有することができ、ここで、大文字はヌクレオチドアナログ(例えば、ＬＮＡ)を示し、小文字はヌクレオチド(例えば、ＤＮＡ)を示す。
ここで使用するオリゴマーの“化学構造”なる用語は、オリゴマー、例えば、ヌクレオチド(例えば、ＤＮＡ)、ヌクレオチドアナログ(例えば、ベータ−Ｄ−オキシ−ＬＮＡ)、ヌクレオチド塩基(例えば、Ａ、Ｔ、Ｇ、Ｃ、ＵまたはＭＣ)および主鎖構造(例えば、ホスホロチオエートまたはホスホロジエステル)の要素の詳細な記載をいう。例えば、ＡＳＯ−００２３５０の化学構造は、OxyTs OxyAs DNAts OxyTs OxyTs DNAcs DNAcs DNAas DNAas DNAas DNAts DNAts DNAcs DNAas DNAcs DNAts OxyTs OxyTs OxyTs OxyAsであり得る。図２、１６Ｂおよび２０Ｂは、ここに開示するオリゴマーのいずれか一つに適用させ得る化学構造の非限定的例を記載する。
“効力”は、通常、特に断らない限り、nMまたはpMでのＩＣ５０またはＥＣ５０値として表す。ＩＣ５０は、治療用分子の中央阻害濃度である。ＥＣ５０は、媒体または食塩水対照と比較した、治療用分子の中央有効濃度である。機能的アッセイにおいて、ＩＣ５０は、治療用分子非存在下で達成される生物学的応答の５０％まで生物学的応答、例えば、ｍＲＮＡ転写またはタンパク質発現を低減させる濃度である。機能的アッセイにおいて、ＥＣ５０は、生物学的応答、例えば、ｍＲＮＡ転写またはタンパク質発現の５０％を生じさせる治療用分子の濃度である。ＩＣ５０またはＥＣ５０は、当分野で知られる任意の数の方法により計算できる。
“毒性副作用”は、死亡、疼痛、振戦、痙攣、発作、運動の阻害または記憶の喪失を含むが、これらに限定されない、生存対象の衰弱を引き起こす作用である。“毒性”化合物は、対象が、注射、摂取、吸入または他の経路によるなどして毒性化合物に曝されたとき、毒性副作用を引き起こし得て、哺乳動物、例えば、齧歯類への投与に適さない。ある態様において、毒性副作用は、インビボ神経毒性を含む。他の態様において、毒性副作用はインビボ急性神経毒性である。“神経毒性”化合物は、神経細胞および末梢神経組織のような、脳組織を含む神経組織に損傷を起こすような方法で、神経系の正常活動を変え得る。
“耐容”は、生存対象に十分耐容性の分子、例えば、投与したとき、目に見えるまたは一般的クオリティ・オブ・ライフ試験もしくはここに記載するインビボ耐容性スコアの測定により試験できる、有害作用がない分子を意味する。
“対象”または“個体”または“動物”または“患者”または“哺乳動物”は、診断、予後診断または治療が望まれる、あらゆる対象、特に哺乳動物対象を意味する。哺乳動物対象は、例えば、ヒト、非ヒト霊長類、イヌ、ネコ、モルモット、ウサギ、ラット、マウス、ウマ、ウシ、クマなどを含む、ヒト、家庭用動物、家畜、競技用動物および動物園の動物を含む。
ここに開示する治療用分子の“有効量”は、特定の目的を達するのに十分な量である。“有効量”は、当該目的に関して、経験的なおよび定型的な方法で決定できる。
“処置する”または“処置”または“処置するため”または“軽減する”または“軽減するため”のような用語は、(１)診断された病的状態または障害の症状を治癒、減速、軽減するおよび／または進行停止させる治療的処置および(２)標的病的状態または障害の発生を阻止および／または遅延させる予防的または防止的処置の両者をいう。それゆえに、処置を必要とする対象は、すでに障害を有するもの；障害を有する傾向にあるもの；および障害を予防すべきものを含む。ある態様において、対象は、患者が、例えば、疾患または障害の完全な、部分的なまたは一過性の軽減または関連する症状の消失を示すならば、ここに提供する方法による、ここに他の場所で開示する疾患または状態に対する“処置”が成功する。
II. インビボ神経毒性の決定のためにカルシウム振動アッセイを使用する方法
本発明は、分子のある特徴の測定による、分子の毒性(例えば、インビボ急性神経毒性)を試験または決定する方法を提供する。本発明はまた、毒性副作用が低減した分子を選択する方法も提供する。このような方法は、分子の毒性試験中における不必要な動物の死亡を減少させ、そして／または、分子がインビボ投与において安全である可能性を向上させることに資する。本方法はまた、インビボ急性神経毒性を示さない分子の選択のためのスクリーニング時間を削減することによる、候補分子評価期間の効率改善(すなわち、短縮)もし得る。本方法は、毒性がより低いまたは低減された分子の同定を含む。例えば、分子が、低毒性(例えば、インビボ急性神経毒性)であるかどうかを決定するためにアッセイでき、そして低毒性であることが判明したなら、当該分子が、さらなる試験または哺乳動物のような対象への投与に使用するために選択される。ある態様において、分子が低毒性であることが判明したなら、それは、当該分子のさらなる試験のために実験動物に投与される。
いかなる理論にも縛られることなく、本発明は、(ｉ)神経細胞のインビトロでにおける分子のカルシウム振動と、当該分子(例えば、配列を含むポリヌクレオチド)の配列スコアとの相関、(ii)分子のカルシウム振動と、当該分子のインビボ神経毒性との相関；(iii)分子(例えば、配列を含むポリヌクレオチド)の配列スコアと、当該分子のインビボ神経毒性との相関または(iv)これらの任意の組み合わせを同定する。ある態様において、本発明は、当該分子に曝されていない神経細胞におけるカルシウム振動と同等(すなわち、３０％未満または超)の神経細胞におけるカルシウム振動を示す分子は、インビボで哺乳動物に投与したとき、低インビボ神経毒性であることを示す。他の態様において、本発明は、当該分子に曝されていない神経細胞におけるカルシウム振動と同等(すなわち、３０％未満または超)の神経細胞におけるカルシウム振動を示す分子は、０.２以上の配列スコアを有することを示す。他の態様において、本発明は、０.２以上の配列スコアを有する分子は、当該分子をインビボで哺乳動物に投与したとき、低インビボ神経毒性であることを示す。それゆえに、カルシウム振動アッセイ、配列スコアおよびインビボ神経毒性の間の相関の同定は、インビトロアッセイにおけるカルシウム振動および配列スコアに基づくインビボ神経毒性の予測を可能とする。さらなる態様において、本発明は、上記のとおり、カルシウム振動インビトロアッセイ、配列スコアおよび細胞におけるチューブリン強度の変化に基づき、インビボ神経毒性を予測することを可能とする。
ある面において、本明細書は、分子の毒性の測定または予測の一つの方法として、カルシウム振動アッセイを開示する。他の面において、本明細書は、分子の毒性の測定または予測のために配列スコア法を提供する。他の面において、本明細書は、カルシウム振動アッセイと配列スコア法を組み合わせて使用する方法を提供する。本明細書は、カルシウム振動アッセイおよび／または配列スコア法と、個々にまたは組み合わせて使用できる、インビボ耐容性アッセイも提供する。本明細書に開示されたおよび／または当分野で知られた他の任意の方法を、本カルシウム振動アッセイおよび／または配列スコア法とさらに組み合わせてよい。
II.Ａ. カルシウム振動アッセイ
ある態様において、分子の毒性、例えば、インビボ急性神経毒性を、分子と接触しているまたは接触していた神経細胞における、インビトロ細胞内遊離カルシウム振動(カルシウム振動)の測定により試験する。カルシウム振動を測定するアッセイの例を、下にさらに詳細に記載する。ある態様において、分子は、対照細胞におけるカルシウム振動と比較して、該分子に曝された細胞におけるカルシウム振動を有意に低減させないならば、分子は許容される毒性(例えば、インビボ急性神経毒性)を有すると考えられる。ある態様において、対照細胞は、試験分子に曝されていないが、他の点は、試験分子に曝されている細胞と同じ状態下にある、細胞である。ある態様において、カルシウム振動アッセイは、陽性対照細胞(すなわち、非耐容レベルまでカルシウム振動を低減することが知られている分子に曝された細胞)または陰性対照細胞(すなわち、細胞におけるカルシウム振動に影響しないことが知られる分子に曝された細胞)を含むことができる。他の態様において、対照細胞を、試験分子を伴わない、試験分子を神経細胞の培養物に運搬する媒体、例えば、水、緩衝液または食塩水(すなわち、媒体対照)に曝す。
ある態様において、本発明は、分子と接触しているまたは接触していた神経細胞におけるインビトロカルシウム振動を測定することを含む、該分子のインビボ急性神経毒性を試験、同定または決定する方法を提供する。他の態様において、本発明は、(１)分子を神経細胞の培養物に添加し、(２)神経細胞におけるインビトロカルシウム振動を測定することを含む、該分子のインビボ急性神経毒性を試験、同定または決定する方法を含む。他の態様において、本発明は、(１)分子を神経細胞の培養物に添加し、(２)神経細胞におけるインビトロカルシウム振動を測定する工程を含む、該分子のインビボ急性神経毒性を予測する方法を提供する。
ある態様において、本発明は、(ｉ)分子を神経細胞の培養物に添加した後、神経細胞インビトロカルシウム振動を測定し、ここで、神経細胞におけるカルシウム振動が、媒体対照におけるカルシウム振動と同等であるかまたはそれより高く、(ii)分子を、それを必要とするヒトに投与することを含む、分子のインビボ急性神経毒性の試験、同定または決定または耐容性のインビボ急性神経毒性を有する分子の選択または同定のための方法を提供する。
他の態様において、本発明は、分子と接触している神経細胞におけるインビトロカルシウム振動を測定することを含む、耐容性のインビボ急性神経毒性を有する分子を選択または同定する方法を含み、ここで、接触神経細胞は、対照細胞と同等またはそれより高いレベルのカルシウム振動を示す。ある態様において、本発明は、(ｉ)分子を神経細胞の培養物に添加し、(ii)インビトロで神経細胞におけるカルシウム振動を測定する工程を含み、ここで、分子を伴う神経細胞は、対照細胞と同等またはそれより高いレベルのカルシウム振動を示す、耐容性のインビボ急性神経毒性を有する分子を選択または同定する方法を提供する。
カルシウム振動は、神経細胞の適切な機能に重要である。皮質神経細胞の回路網は、自発的カルシウム振動を受け、神経伝達物質グルタメートの遊離に至ることが示されている。カルシウム振動はまた、グルタメートに加えて、他の神経伝達物質を遊離させるために、ネットワークにおける他の関連する神経細胞に加えて、神経細胞と関連するグリアの相互作用も制御できる。制御されたカルシウム振動が、正常脳機能のための神経回路網の恒常性に必要である。(Shashank et al., Brain Research, 1006(1): 8-17 (2004); Rose et al., Nature Neurosci., 4:773-774 (2001); Zonta et al., J Physiol Paris., 96(3-4):193-8 (2002); Pasti et al., J. Neurosci., 21(2): 477-484 (2001)参照。)グルタメートはまた２つの異なるイオンチャネル、α−アミノ−３−ヒドロキシ−５−メチル−４−イソキサゾールプロピオン酸(ＡＭＰＡ)受容体およびＮ−メチル−Ｄ−アスパルテート(ＮＭＤＡ)受容体を活性化する。
ある態様において、本方法において測定するカルシウム振動は、ＡＭＰＡ依存性カルシウム振動である。ある態様において、カルシウム振動は、ＮＭＤＡ依存性カルシウム振動である。ある態様において、カルシウム振動は、ガンマ−アミノ酪酸(ＧＡＢＡ)依存性カルシウム振動である。ある態様において、カルシウム振動は、ＡＭＰＡ依存性、ＮＭＤＡ依存性またはＧＡＢＡ依存性カルシウム振動の２以上の組み合わせであり得る。
ある態様において、本方法において測定するカルシウム振動は、ＡＭＰＡ依存性カルシウム振動である。ＡＭＰＡ依存性カルシウム振動を測定するために、カルシウム振動を、Ｍｇ２＋イオン(例えば、ＭｇＣｌ２)存在下測定し得る。ある態様において、方法は、ＡＭＰＡ依存性カルシウム振動の検出を可能にする量でのＭｇ２＋イオン(例えば、ＭｇＣｌ２)の添加を含む。ある態様において、ＡＭＰＡ依存性カルシウム振動の検出を可能にする有効なイオン濃度は、少なくとも約０.５mMである。他の態様において、ＡＭＰＡ依存性カルシウム振動を誘発するためのＭｇ２＋イオン(例えば、ＭｇＣｌ２)の有効なイオン濃度は、少なくとも約０.６mM、少なくとも約０.７mM、少なくとも約０.８mM、少なくとも約０.９mM、少なくとも約１mM、少なくとも約１.５mM、少なくとも約２.０mM、少なくとも約２.５mM、少なくとも約３.０mM、少なくとも約４mM、少なくとも約５mM、少なくとも約６mM、少なくとも約７mM、少なくとも約８mM、少なくとも約９mMまたは少なくとも約１０mMである。特定の態様において、本方法に有用なＭｇ２＋イオンの濃度は１mMである。ある態様において、本方法に有用なＭｇ２＋イオンの濃度(例えば、ＭｇＣｌ２)は、約１mM〜約１０mM、約１mM〜約１５mM、約１mM〜約２０mMまたは約１mM〜約２５mMである。Ｍｇ２＋イオンは、炭酸マグネシウム、塩化マグネシウム、クエン酸マグネシウム、水酸化マグネシウム、酸化マグネシウム、硫酸マグネシウムおよび硫酸マグネシウム七水和物のようなマグネシウム塩の添加により添加し得る。
ある態様において、カルシウム振動を、本方法において細胞内カルシウムレベルの変動を検出する蛍光プローブの使用により測定する。例えば、細胞内カルシウム流動の検出は、細胞のカルシウムイオンと結合する蛍光色素(蛍光カルシウム指示薬として既知)での染色と、結果としての蛍光における検出可能な変化により達成できる(例えば、Molecular Probes. Eugene, OR, United States of Americaから入手可能なＦｌｕｏ−４ ＡＭおよびＦｕｒａ Ｒｅｄ ＡＭ色素)。
カルシウム振動アッセイに有用な蛍光色素は、しばしば、ある波長で測定した蛍光強度の較正による、細胞内カルシウム流動の比率計測検出のために提供される。ある態様において、染色細胞(染色された個々の細胞を含む)の蛍光を、所望により、例えば、タイムラプス測定を提供するための、数時点のまたは連続的な(例えば、リアルタイム)、共焦点または標準、蛍光顕微鏡により測定し得る。当業者は、例えば、遺伝的にコード化されるカルシウム指示薬のウイルス形質導入などのような、細胞内カルシウム流動を測定する他の適当な方法が存在し得ることを認識する。
ある態様において、本方法において測定するカルシウム振動は、神経細胞の培養物内のカルシウム振動における累積的増加であり、それにより最大蛍光シグナルに到達する時間がカルシウム応答の振幅を構成する。蛍光測定は、細胞内カルシウム流動における振動および／またはある振動の細胞内カルシウム流動が最大または最小に向かって前進する点を表す“閾値”の同定のために分析し得る。他の態様において、本方法において測定するカルシウム振動は、カルシウム振動の頻度である。用語“振動頻度”は、振動間の時間をいう。ある態様において、振動頻度は、最初の細胞内カルシウム流動における振動の開始から、２回目の細胞内カルシウム流動における振動の開始までの間隔により決定できる。他の態様において、本方法において測定するカルシウム振動は、振動頻度および振幅の組み合わせであり得る。
ある態様において、カルシウム振動を、当分野で知られる任意の方法を使用して測定した。ある態様において、カルシウム振動は、蛍光プレートリーダー、例えば、Ｆｌｅｘｓｔａｔｉｏｎ ２および３プレートリーダーまたはＦＬＩＰＲTM(蛍光イメージングプレート読取装置)により測定できる。他の態様において、カルシウム振動は、Murphy et al., J. Neurosci. 12, 4834-4845 (1992)に示すとおり測定できる。
本発明のために有用な神経細胞は、哺乳動物神経細胞、例えば、マウス神経細胞、ラット神経細胞、ヒト神経細胞または他の神経細胞から単離され得る。ある態様において、神経細胞は、タンパク質をコードする内在性トランスクリプトを発現しない、例えば、ヒトタンパク質がマウス細胞において標的とされるならば、マウス細胞は、そのゲノムからトランスクリプトの内在性バージョンを欠失しておく。ある態様において、初代神経細胞を、製造業者のプロトコルによるパパイン消化により産生できる(Worthington Biochemical Corporation, LK0031050)。ある態様において、前脳を、次の例により調製する。前脳を、マウスＭＡＰＴヌルバックグラウンドで標的遺伝子全体を発現するｈＴａｕマウスＥ１８ ＢＡＣ−Ｔｇ胚から切断し、３７℃で３０〜４５分、パパイン／ＤＮａｓｅ／アール平衡塩類溶液(ＥＢＳＳ)でインキュベートし得る。細胞ペレットの粉砕および遠心分離後、反応を、プロテアーゼ阻害剤、ウシ血清アルブミン(ＢＳＡ)およびＤＮａｓｅ含有ＥＢＳＳとのインキュベーションにより停止させる。細胞を粉砕し、２％Ｂ−２７、１００μg／ml ペニシリン、８５μg／ml ストレプトマイシン、０.５mM グルタミン添加Neurobasal(ＮＢ、Invitrogen)で洗浄し得る。細胞を、添加ＮＢ媒体中、１５,０００細胞／ウェルでポリ−Ｄ−リシン被覆９６ウェル光学造影プレート(BD Biosciences)に播種する。
ある態様において、耐容性のインビボ急性神経毒性を有する分子のカルシウム振動を、該分子に曝されていない細胞におけるカルシウム振動と比較する。ある態様において、耐容性のインビボ急性毒性を有する分子のカルシウム振動は、媒体対照細胞(例えば、水または食塩水)におけるカルシウム振動は、約２５０％以上、約２４０％以上、約２３０％以上、約２２０％以上、約２１０％以上、約２００％以上、約１９０％以上、約１８０％以上、約１７０％以上、約１６０％以上、約１５０％以上、約１４０％以上、約１３０％以上、約１２０％以上、約１１０％以上、約１００％以上、約９９％以上、約９８％以上、約９７％以上、約９６％以上、約９５％以上、約９０％以上、約８５％以上、約８０％以上、約７５％以上または約７０％以上である。ここで使用する用語“以上”は、“少なくとも”と相互交換可能に使用できる。他の態様において、耐容性のインビボ急性毒性でのカルシウム振動は、媒体対照細胞におけるカルシウム振動の１００％以上である。ある態様において、耐容性のインビボ急性毒性でのカルシウム振動は、媒体対照細胞におけるカルシウム振動の約７０％以上である。ある態様において、耐容性のインビボ急性毒性でのカルシウム振動は、媒体対照細胞におけるカルシウム振動の約７５％以上である。他の態様において、耐容性のインビボ急性毒性でのカルシウム振動は、媒体対照細胞におけるカルシウム振動の約７０％〜約２５０％、約７０％〜約２００％、約７５％〜約２００％、約７０％〜約１８０％、約７５％〜約１５０％、約８０％〜約２００％、約９０％〜約２００％、約１００％〜約２００％または約８０％〜約２５０％である。
ある態様において、耐容性のインビボ急性神経毒性を有する分子に曝された細胞におけるカルシウム振動は、媒体対照細胞におけるカルシウム振動と比較して、約２５％未満、約２０％未満、約１５％未満、約１０％未満、約５％未満または約１％未満の低減を示す。他の態様において、耐容性のインビボ急性神経毒性を有する分子に曝された細胞におけるカルシウム振動は、媒体対照細胞におけるカルシウム振動と比較して、約３０％、約２５％未満、約２０％、約１５％、約１０％、約５％、約４％、約３％、約２％または約１％未満減少している。
ある態様において、カルシウム振動の所望より大きな低減を引き起こす分子は、許容されない神経毒性を有する分子であると考えられる。これらの態様において、カルシウム振動の所望より大きな低減を引き起こす分子は、対象に投与したならば、毒性副作用のリスクを有すると考えられる。ある態様において、本発明は、神経細胞の分子と接触後の、神経細胞におけるインビトロカルシウム振動の測定を含む、耐容されないインビボ神経毒性を有する分子を同定または決定する方法を提供する。ある態様において、耐容されないインビボ神経毒性を有する分子のカルシウム振動は、媒体対照細胞におけるカルシウム振動の７０％、６０％、５０％、４０％、３０％、２０％、１０％、５％または１％未満である。ある態様において、本発明は、神経細胞の分子と接触後の、神経細胞におけるインビトロカルシウム振動の測定を含む、耐容されないインビボ神経毒性を有する分子を同定または決定する方法を含み、ここで、分子のカルシウム振動は、媒体対照細胞におけるカルシウム振動の５０％以下である。
ある態様において、分子は、治療用分子である。他の態様において、分子は、小分子、ポリヌクレオチド、タンパク質、ペプチドまたはこれらの任意の組み合わせを含む。分子の非限定的例は、ここでの他の場所に記載する。
II.Ｂ. 配列スコア法
本発明はまた、ヌクレオチド配列を含む分子(例えば、ポリヌクレオチド)のインビボ神経毒性を試験または決定する方法にも関する。ある態様において、方法は、式(Ｉ)
により計算した配列スコアを測定することを含む。他の態様において、本発明のオリゴマーは、０.２以上の配列スコアを有する。
ある態様において、方法は、式(ＩＡ)
により計算した配列を測定することを含む。他の態様において、本発明のオリゴマーは、０.２以上の配列スコアを有する。
これらの態様において、カットオフ値以上の配列スコアは、オリゴマーの神経毒性の低減に対応する。
例えば、ＡＴＧＣＡＴＧＣＡＴＧＣＡＴＧＣ(配列番号３)のヌクレオチド配列は、０の配列スコア((４Ｃ−４Ｇ)／１６)を有する。ＧＴＧＣＧＴＧＣＧＴＧＣＧＴＧＣ(配列番号７３２)の配列は、−０.２５の配列スコア((４Ｃ−８Ｇ)／１６)を有する。ＣＴＧＣＣＴＧＣＣＴＧＣＣＴＧＣ(配列番号７３３)の配列は、０.２５の配列スコア((８Ｃ−４Ｇ)／１６)を有する。ある態様において、ヌクレオチド配列を含むポリヌクレオチド(例えば、オリゴマー)は、配列スコア約０.２以上、約０.２５以上、約０.３以上、約０.３５以上、約０.４以上、約０.４５以上、約０.５以上、約０.５５以上、約０.６以上、約０.６５以上、約０.７以上、約０.７５以上、約０.８以上、約０.８５以上、約０.９以上、約０.９５以上、約１.０以上、約１.５以上、約２.０以上、約３.０以上または約４.０以上を有するならば、許容される神経毒性を有すると考えられる。ある態様において、ポリヌクレオチドは、配列スコア０.２以上、０.２５以上、０.３以上、０.３５以上、０.４以上、０.４５以上、０.５以上、０.５５以上、０.６以上以上、０.６５以上以上、０.７以上、０.７５以上、０.８以上、０.８５以上、０.９以上、０.９５以上、１.０以上、１.５以上、２.０以上、３.０以上または４.０以上を有するならば、許容される神経毒性を有すると考えられる。ある態様において、許容される神経毒性を有するポリヌクレオチドの配列スコアは、０.２以上である。
ある態様において、設定閾値より低い配列スコアを有するヌクレオチド配列を含む分子は、許容されない神経毒性を有する分子と考えられる。これらの態様において、設定閾値より低い配列スコアを有する分子は、対象に投与したならば、毒性副作用のリスクを有するとして考えられる。
ある態様において、分子を選択する上記方法のいずれかを組み合わせて使用できる。組み合わせで使用するとき、分子が１を超える方法で許容される神経毒性を有するとして選択されたならば、該分子は、試験対象または患者に投与したときに許容される神経毒性を有する確率が大きいと考えられる。
ある態様において、本発明は、(ｉ)ここに開示するカルシウム振動アッセイを実施し、(ii)ここに開示する配列スコアを計算することを含む、耐容性のインビボ急性神経毒性を有するポリヌクレオチドを選択する方法を含む、ここで、ポリヌクレオチドのカルシウム振動が媒体細胞のカルシウム振動の７５％以上であり、ポリヌクレオチドの配列スコアが０.２５以上である。ある態様において、カルシウム振動アッセイおよび／または配列スコア法は、分子のインビボ急性神経毒性の予測、同定または決定に十分であり、さらなるインビボ耐容性試験を必要としない。カルシウム振動アッセイおよび／または配列スコア法は、インビボ神経毒性の決定のために、多数の候補分子をスクリーニングするのに特に有用であり得る。
II.Ｃ. インビボ耐容性アッセイ
他の態様において、本発明はまた、インビボ耐容性試験の実施による、耐容性のインビボ神経毒性を有する分子を選択または同定する方法にも関する。候補分子の数が少ないとき、インビボ耐容性試験は、インビボ神経毒性の直接的指標を提供できる。他の態様において、インビボ耐容性試験をカルシウム振動アッセイおよび／または配列スコア法と組み合わせて使用できる。インビボ耐容性試験を、カルシウム振動アッセイ実施および／または配列スコア計算後、小数の候補分子選択後にも使用できる。ある態様において、インビボ耐容性スコアを、分子の、哺乳動物、例えば、哺乳動物の脳に、例えば、側脳室内(ＩＣＶ)投与または髄腔内(ＩＴ)投与により投与することにより測定する。
例えば、分子を、実験動物にＩＣＶまたはＩＴにより注射できる。実験動物は、マウス、ラット、モルモットまたはハムスターのような齧歯類でも、実験研究において一般に使用される他の動物でもよい。ある態様において、動物を、分子の注射後０.５時間、１時間、１.５時間、２時間、２.５時間、３時間、３.５時間、４時間、４.５時間または５時間で観察する。動物を、行動的副作用について観察し、０(副作用無し)〜２０(屠殺せざるを得ない痙攣)のスケールで副作用の重症度を採点する。耐容性スケールを、次の神経神経行動学的カテゴリーの少なくとも一つに割当できる：１)活動亢進、２)活動低下および覚醒、３)運動機能障害／失調、４)体位および呼吸異常および５)振戦／痙攣。ある態様において、耐容性スケールは、少なくとも２、少なくとも３、少なくとも４または少なくとも５神経神経行動学的カテゴリーを含む。各カテゴリーを０〜４のスケール上に採点し、可能性のある最悪の総スコアは２０であり、可能性のある最良の総スコアは０である。動物を、行動の変化について、例えば飼育ケージでだけでなく、他の環境でも観察し得る。ある態様において、動物を、握力および正向反射の測定を含むより詳細な観察のために飼育ケージから出す。
ある態様において、分子の注射後のインビボ累積的耐容性閾値を４と設定する。例えば、図３における相関解析は、４未満のインビボ耐容性を有する分子は、０.２以上の配列スコアを有する傾向にあることを示す。
他の態様において、本発明は、(ｉ)カルシウム振動アッセイを実施し、(ii)配列スコアを計算し、(iii)インビボ耐容性試験を実施し、(iv)疾患または状態の処置を必要とする哺乳動物に分子を投与することを含む、耐容性のインビボ神経毒性を有する分子を同定または選択する方法を含む。
II.Ｄ. チューブリン強度アッセイ
ある態様において、本発明の方法は、さらに、分子の長期インビボ毒性の測定を含む。例えば、長期毒性は、細胞が分子と接触したときの、分子による細胞におけるチューブリン強度の変化の測定により決定できる。ある態様において、チューブリン強度の変化を、カルシウム振動、配列スコアおよび／またはインビボ耐容性アッセイにおける変化の一方または両方と共に測定する。細胞におけるチューブリン強度の変化を測定するアッセイの例を下に提供する。ある態様において、分子は、上に定義した、分子に曝されていない細胞、すなわち、対照細胞のチューブリン強度の９９％以上、９８％以上、９７％以上、９６％以上、９５％以上、９０％以上、８５％以上、８０％以上、７５％以上または７０％以上の、細胞におけるチューブリン強度を示す。ある態様において、試験分子に曝されていない細胞におけるチューブリン強度を、対照細胞におけるチューブリン強度と称する。ある態様において、分子は、媒体対照細胞におけるチューブリン強度の約３０％未満、約２５％未満、約２０％未満、約１５％未満、約１０％未満、約５％未満または約１％未満低減させる。
II.E. 行動試験
本方法は、さらに、分子による動物の行動遂行の測定を含み得る。ある態様において、方法は行動試験スコアを含み、これは、分子を哺乳動物に投与し、哺乳動物の行動遂行を段階分けすることにより測定できる。ある態様において、行動試験は、短期記憶試験、空間学習および記憶試験、歩行分析試験またはこれらの任意の組み合わせである。ある態様において、行動遂行を、分子を哺乳動物、例えば、哺乳動物の脳に、例えば、側脳室内(ＩＣＶ)または髄腔内(ＩＴ)投与により注射し、哺乳動物の行動遂行を０〜４のスケールに段階分けすることにより測定する。ある態様において、神経行動学的スコアは、総スコア３、総スコア２、総スコア１または総スコア０以下である。ある態様において、神経行動学的スコアを、下の実施例５に記載のとおり決定する。
ある態様において、神経行動学的スコアを、新奇物体認識試験、水迷路試験、歩行分析試験および／またはこれらの任意の組み合わせを含む、次の方法により測定する。治療用分子を、実験動物にＩＣＶまたはＩＴにより注射する。実験動物は、哺乳動物、例えば、マウス、ラット、モルモットまたはハムスターのような齧歯類でも、実験研究において一般に使用される他の動物でもよい。ある態様において、動物分子の注射後約０.５時間、約１時間、約１.５時間、約２時間、約２.５時間、約３時間、約３.５時間、約４時間、約４.５時間または約５時間で観察する。
ある態様において、神経行動学的スコアを新奇物体認識試験で得る。短期認識記憶を、新奇物体認識(ＮＯＲ)課題を使用して測定できる。ＮＯＲ試験は、齧歯類が、馴染みのあるものよりも、新奇物体を探索する自発的行動に基づく(Dodart et. al., Neuroreport (1997) 8(5): 1173-8; Ennaceur and Delacour, Behav. Brain Res. (1988) 31 (1):47-59)。ＮＯＲ試験は、実施例５に示す試験に準じて使用しても、必要に応じて修飾してもよい。
ある態様において、神経行動学的スコアを、モリス水迷路のような水迷路試験により得る。空間学習および記憶を、Morris J. Neurosci. (1984) 11(1):47-60)に示す、モリス水迷路試験またはここでの実施例５に示す試験に基づき評価できる。他の態様において、空間学習および記憶試験を、必要に応じて、修飾モリス水迷路試験により評価できる。
ある態様において、神経行動学的スコアを、キャットウォークのような歩行分析試験で得る。キャットウォーク(Noldus, Netherlands)は、複数の静的および動的歩行パラメータの客観的定量化を可能にする自動化およびコンピューター化歩行分析技術である。歩行分析試験を、実施例５に示すキャットウォークアッセイまたは必要に応じて修飾キャットウォーク試験により測定できる。
行動試験データの統計的分析は、当業者に知られる統計的分析法を使用して分析できる。ある態様において、行動試験の統計的分析は、GraphPad Prism(GraphPad Software, Inc., La Jolla, CA)を使用して実施する。ＮＯＲについて、データを、群内分析のための対応のあるｔ検定を使用して、または、群間分析のためのＡＮＯＶＡと続くダネット事後検定により分析する。モリス水迷路(ＭＷＭ)について、反復ＭＷＭ ＡＮＯＶＡを、取得段階の分析に使用し、一元配置分散分析と続くダネット事後を、プローブテスト分析に使用する。
いかなる理論にも縛られないが、対照(例えば、食塩水)と比較して、カルシウム振動における低減が少ない(７０％以上)分子は、高配列スコア(例えば、０.２より高い)を有する。またいかなる理論にも縛られないが、対照と比較して、カルシウム振動における低減が少ない(７０％以上)および高配列スコア(０.２より高い)である分子は、低インビボ神経行動学的スコア(例えば、４未満)を有する。他の態様において、対照と比較して、カルシウム振動における低減が少ない(７０％以上)および高配列スコア(０.２より高い)である分子は、耐容性のインビボ急性神経毒性を有する。
II.Ｆ. 診断または治療方法
本方法により選択した分子は、例えば、診断、治療および予防のための研究薬として利用できる。ある態様において、本発明は、分子を選択し、次いで該分子を使用する両者のための方法を提供する。
他の態様において、本方法により選択された分子は、治療用分子である。さらなる他の態様において、カルシウム振動アッセイ、配列スコア法および／またはインビボ耐容性試験を含む方法は、さらに、選択分子を、それを必要とする対象に投与することを含み得る。
それゆえに、治療について、疾患または障害を有することが疑われる動物またはヒトを、本発明により分子を投与することにより処置できる。さらに提供されるのは、治療的または予防的有効量の本発明の分子の１以上の投与による、疾患または状態を有することが疑われるまたは素因があるヒトの処置ような、哺乳動物の処置の方法である。ある態様において、本発明は、(１)ここでの他の箇所に記載されるとおり耐容性のインビボ急性神経毒性を有する分子を選択し(例えば、カルシウム振動アッセイ、配列スコア計算および／またはインビボ耐容性試験)、(２)該分子を哺乳動物に投与することを含む、哺乳動物、例えば、ヒトの処置法を提供する。本発明の分子、コンジュゲートまたは医薬組成物を、一般に有効量で投与する。ある態様において、本発明の分子またはコンジュゲートを治療に使用する。
本発明はまた、神経学疾患または状態の処置のために、対象に分子を投与する方法も提供する。ある態様において、神経障害は、神経変性障害、てんかん性障害、特発性成人てんかん性障害またはこれらの任意の組み合わせである。他の態様において、疾患または状態は、タウオパチーを伴う神経変性障害(すなわち、脳におけるタウ・タンパク質の蓄積が関与する神経変性疾患)、タウオパチーを伴うてんかん性障害(脳におけるタウ・タンパク質の蓄積が関与するてんかん性障害)、タウオパチーを伴わないてんかん性障害(脳におけるタウ・タンパク質の蓄積が関与しないてんかん性障害)、タウオパチーを伴わない特発性成人てんかん性障害(脳におけるタウ・タンパク質の蓄積が関与しない特発性成人てんかん性障害)またはこれらの任意の組み合わせである。ある他の態様において、処置または予防のための疾患または状態は、タウオパチーを伴う神経変性障害である。
ある態様において、疾患または状態は、進行性核上性麻痺、ダウン症候群、パンチドランカー(慢性外傷性脳症および他の外傷性脳傷害)、１７番染色体に連鎖するパーキンソニズムを伴う前頭側頭型認知症(ＦＴＤＰ−１７)、リティコ・ボディグ病(グアム−パーキンソン痴呆複合)、神経原線維変化優位型認知症、神経節膠腫、神経節細胞腫、髄膜血管腫症、亜急性硬化性全脳炎、鉛脳症、片側巨脳症、結節性硬化症、ハラーホルデン・スパッツ病、ピック病、大脳皮質基底核神経節変性、嗜銀顆粒、大脳皮質基底核変性症、リポフスチン沈着症、前頭側頭型認知症、核上性麻痺および前頭側頭葉変性、脳ネットワーク機能障害の疾患(例えば、てんかんおよびうつ病の全ての形態)、ドラベ症候群、脊髄障害、末梢ニューロパチー、頭側神経障害(例えば、三叉神経痛)、自律神経系障害(例えば、自律神経障害または多系統萎縮症)、中枢および末梢神経系の運動障害(例えば、パーキンソン病、本態性振戦、筋萎縮性側索硬化症、トゥレット症候群、多発性硬化症または種々のタイプの末梢ニューロパチー)、睡眠障害(例えば、ナルコレプシー)、片頭痛または他のタイプの頭痛(例えば、群発頭痛および緊張型頭痛)、腰および頸部痛、中枢ニューロパチー、神経精神疾病、注意欠損活動亢進障害、自閉症、ハンチントン病、レット症候群、アンジェルマン症候群、器質精神病、脳または脊髄の感染髄膜炎を含む)またはプリオン病)、貧血、癌、白血病、炎症性状態または自己免疫性疾患(例えば関節炎、乾癬、エリテマトーデス、多発性硬化症)、細菌感染およびこれらの任意の組み合わせである。
ある他の態様において、疾患または状態は、タウオパチーを伴う神経変性障害、例えば、進行性核上性麻痺、前頭側頭型認知症−タウ(ＦＴＤ−タウ)、１７番染色体に連鎖するパーキンソニズムを伴う前頭側頭型認知症(ＦＴＤＰ−１７)、大脳皮質基底核変性症(ＣＢＤ)、外傷性脳傷害、慢性外傷性脳症、ＨＩＶ関連神経認知障害、嗜銀顆粒、ダウン症候群−アルツハイマー病、健忘性軽度認知機能障害−アルツハイマー病、パーキンソン病認知症、ハラーホルデン・スパッツ病(パントテン酸キナーゼ関連神経変性)、ニーマン・ピック病Ｃ型、筋緊張性ジストロフィー、筋萎縮性側索硬化症、パーキンソン病またはハンチントン病である。ある態様において、疾患または状態は、タウオパチーを伴うてんかん性障害、例えば、片側巨脳症、結節性硬化症複合、限局性皮質異形成２ｂ型または神経節細胞腫瘍である。ある態様において、疾患または状態は、タウオパチーを伴わないてんかん性障害、例えば、ドラベ症候群(乳児重症ミオクロニーてんかん)、側頭葉てんかん、大田原症候群(サプレッション・バーストを伴う早期乳児てんかん性脳症)、ラフォラ体病、全般てんかん熱性痙攣、小児攣縮(ウェスト症候群)、レノックス・ガストー症候群、アンジェルマン症候群、レット症候群、ランドウ・クレフナー症候群である。ある態様において、疾患または状態は、タウオパチーを伴わない特発性成人てんかん性障害、例えば、限局性発作、単純限局性発作(意識消失無し)、限局性認知障害発作(意識障害)、全般性強直間代性(ＧＴＣ)痙攣に進展する限局性発作、全般性発作(皮質下構造が関与する両側性発射を伴う痙攣性または非痙攣性)、欠神発作、ミオクローヌス性発作、間代性発作、緊張性発作、緊張性−間代性発作またはアトニー性発作である。ある態様において、疾患または状態は、自閉症障害、自閉症スペクトラム障害(例えば、精神障害の診断と統計マニュアル第Ｖ版に定義のとおり)、アスペルガー障害または広汎性発達障害である。
本発明は、さらに、アルツハイマー病、進行性核上性麻痺、ダウン症候群、パンチドランカー(慢性外傷性脳症および他の外傷性脳傷害)、１７番染色体に連鎖するパーキンソニズムを伴う前頭側頭型認知症(ＦＴＤＰ−１７)、リティコ・ボディグ病(グアム−パーキンソン痴呆複合)、神経原線維変化優位型認知症、神経節膠腫、神経節細胞腫、髄膜血管腫症、亜急性硬化性全脳炎、鉛脳症、片側巨脳症、結節性硬化症、ハラーホルデン・スパッツ病、ピック病、大脳皮質基底核神経節変性、嗜銀顆粒、大脳皮質基底核変性症、リポフスチン沈着症、前頭側頭型認知症、核上性麻痺および前頭側頭葉変性から選択される疾患のような、神経細胞と関連するまたはここで言及する疾患の１以上の処置に使用するための、本発明の分子を提供する(Frost et.al., Trends Cell Biol (2015) 25: 216-53; Dyment et. al., Neurobiol. Aging (2014) Sept 6: S0197-4580; Moussaud et. al., Mol. Neurodeg (2014) 29:43 Ross et. al., South Med. J. (2014) 107: 715-21), Huntington's disease, Rett Syndrome, and Angelman syndrome. In addition, the invention provides for therapeutic molecule use for the treatment diseases of brain network dysfunction including all forms of epilepsy and depression (Inoue et. al., Epilepsy (2012) 102: 8-12; Xi et. al., Med Hypotheses (2011) 76: 897-900; Hou et. al., Can. J. Psychiatry (2004) 3: 164-71にレビュー)。
本発明はまた、ここに記載する疾患または障害の処置用医薬の製造またはここに記載する障害の処置法にのための、記載する本発明の分子またはコンジュゲートの使用を提供する。ここに記載する疾患または障害の処置に使用する組成物も提供される。
III. 分子(例えば、治療用分子)
本発明によりスクリーニングまたは選択する分子は、治療用分子を含む。ある態様において、治療用分子は、タンパク質、ペプチド、ポリヌクレオチド(例えば、オリゴマー)、サッカライド、脂質、リポソームおよび粒子、生体材料、医薬品、ビタミン、核酸、アミノ酸、ポリペプチド、酵素補因子、ステロイド、炭水化物、ヘパリン、金属含有薬剤、受容体アンタゴニスト、受容体アゴニスト、受容体または受容体の一部、細胞外マトリクスタンパク質、細胞表面分子、抗原、ハプテン、小分子またはこれらの任意の組み合わせを含む。
ある態様において、治療用分子は、サイトカイン、酵素、増殖因子、モノクローナル抗体、抗体フラグメント、一本鎖抗体、アルブミン、免疫グロブリン、凝固因子、ソマトロピン、アミラーゼ、リパーゼ、プロテアーゼ、セルロース、ウロキナーゼ、ガラクトシダーゼ、スタフィロキナーゼ、ヒアルロニダーゼ、組織プラスミノーゲン活性化因子またはこれらの任意の組み合わせを含む、タンパク質である。
ある態様において、本発明の分子は、抗原結合部位(例えば、抗体、抗体バリアントまたは抗体フラグメントの抗原結合部位)、リガンドの受容体結合部分または受容体のリガンド結合部分である治療用分子の少なくとも一つを含む。
他の態様において、本発明の分子は、インビボで１以上の内因性に産生されたタンパク質またはペプチド、該タンパク質またはペプチドをコードする１以上のｍＲＮＡまたは前ｍＲＮＡまたは該タンパク質またはペプチドをコードする１以上の遺伝子を標的とする。ある態様において、分子は、ポリヌクレオチド(例えば、オリゴマー)、ヌクレオチドまたは小分子を含む。
分子はまた、ここで開示する方法に有用な治療用分子として、あらゆる治療小分子または薬物を含み得る。小分子は、ペプチド、ポリペプチド、タンパク質およびポリヌクレオチドではないあらゆる治療用分子を含み得る。小分子は、単一ヌクレオチドまたはヌクレオシド、例えば、ＲＮＡまたはＤＮＡを含み得る。
ある態様において、治療用分子は、細胞の活性化または阻害を調節する(例えば、細胞表面受容体に結合し、活性化または阻害性シグナルの伝達を起こすことによる)。ある態様において、治療用分子は、シグナル伝達の開始ができ、これは、細胞死をもたらすか(例えば、細胞シグナル誘発経路、補体固定または結合分子に存在するペイロード(例えば、毒性ペイロード)への露出による)または対象における疾患または障害を調節する(例えば、細胞死滅の仲介または促進または生体利用可能である物質の量の調節による(例えば、対象におけるＴＮＦαのようなリガンドの量の増強または減少による))。他の態様において、本発明の分子は、低減または排除の標的である抗原、例えば、細胞表面抗原または可溶性抗原に特異的な少なくとも一つの結合部位を有する。
他の態様において、本発明の治療用分子の標的分子(例えば抗原)への結合は、例えば、組織または循環からの、標的分子または標的分子を発現する細胞の低減または排除をもたらす。他の態様において、治療用分子は、標的分子の存在の検出に使用できる標的分子に特異的な少なくとも一つの結合部位を有する(例えば、混入物の検出または状態もしくは障害の診断のため)。例示的治療用分子を、下にさらに記載する。
III.Ａ. 抗原結合部分
ある態様において、本発明に有用な分子は、結合部位、例えば、抗体の抗原結合部分である、少なくとも一つの治療用分子を含む。ある態様において、ここに開示する方法のための分子はポリペプチドである。
他の態様において、本発明の分子の結合部位は、抗体の抗原結合部分を含む。用語“抗原結合部分”は、抗原と結合するまたは抗原結合(すなわち、特異的結合)についてインタクト抗体(すなわち、それらが由来するインタクト抗体)と競合する、免疫グロブリン、抗体または抗体バリアントのポリペプチドフラグメントをいう。例えば、抗原結合部分は、抗体または当分野で知られる抗体バリアントのいずれかに由来し得る。抗原結合部分は、当分野で周知の組み換えまたは生化学的方法により産生できる。例示的抗原結合フラグメントは、ＶＨおよびＶＬ領域、Ｆｖ、Ｆａｂ、Ｆａｂ’および(Ｆａｂ’)２を含む。
他の態様において、本発明の治療用分子は、一本鎖結合分子からの結合部位(例えば、一本鎖可変領域またはｓｃＦｖ)を含む。一本鎖抗体の産生について記載されている技術(米国特許４,６９４,７７８号；Bird, Science 242:423-442 (1988); Huston et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85:5879-5883 (1988);およびWard et al., Nature 334:544-554 (1989))を、一本鎖分子の産生に応用できる。一本鎖抗体は、Ｆｖ領域の重鎖および軽鎖フラグメントをアミノ酸橋により連結し、一本鎖抗体をもたらすことにより形成できる。大腸菌における機能的Ｆｖフラグメントの集合の技術も使用できる(Skerra et al., Science 242:1038-1041 (1988))。
本発明で有用なポリペプチドは、当分野で認識されているプロトコールを使用して抗体から誘導体化させたまたは標準分子生物学技術を使用して当分野で認識されている抗体から得ることができる可変領域またはその一部(例えばＶＬおよび／またはＶＨドメイン)を含み得る。
ある態様において、本発明で有用な分子は、癌の処置に有用な分子と結合する。
さらなる他の態様において、本発明で有用な分子は、自己免疫性または炎症性疾患もしくは障害の処置に有用な分子と結合する。
例えば、分子、例えば、ポリペプチドは、自己免疫性疾患または障害を担う、免疫細胞(例えば、Ｂ細胞またはＴ細胞)上に存在する抗原または自己抗原と結合できる。本発明の方法および組成物により診断、予防または処置できる自己免疫性疾患の例は、クローン病；炎症性腸疾患(ＩＢＤ)；全身性エリテマトーデス；潰瘍性大腸炎；リウマチ性関節炎；グッドパスチャー症候群；グレーブス病；橋本甲状腺炎；尋常性天疱瘡；重症筋無力症；強皮症；自己免疫性溶血性貧血；自己免疫性血小板減少性紫斑病；ポリ筋炎および皮膚筋炎；悪性貧血；シェーグレン症候群；強直性脊椎炎；脈管炎；Ｉ型糖尿病；神経障害、多発性硬化症および自己免疫性疾患の結果引き起こされる二次的疾患を含むが、これらに限定されない。
他の態様において、本発明の治療用分子は、炎症性疾患または障害と関連する標的分子と結合する。ここで使用する用語“炎症性疾患または障害”は、炎症、例えば、血流増加、浮腫、免疫細胞活性化(例えば、増殖、サイトカイン産生または貪食増強)により、少なくとも一部引き起こされる、または悪化する、疾患または障害である。例えば、本発明の分子は、例えば、対象の利益のために、異常な量、例えば、改変するのが有益で有り得る量で、ある領域に関与するまたは存在する炎症性因子(例えば、マトリクスメタロプロテイナーゼ(ＭＭＰ)、ＴＮＦα、インターロイキン、血漿タンパク質、サイトカイン、脂質代謝物、プロテアーゼ、毒性遊離基、ミトコンドリアタンパク質、アポトーシス性タンパク質、接着分子など)と結合できる。炎症過程は、生存組織の損傷に対する応答である。炎症の原因は、物理的損傷、化学物質、微生物、組織壊死、癌または他の因子によるものであり得る。急性炎症は、短時間続く、例えば、数日しか続かない。しかしながら、より長く続くならば、慢性炎症と称し得る。
炎症性障害は、急性炎症性障害、慢性炎症性障害および再発性炎症性障害を含む。急性炎症性障害は、一般に比較的短期間であり、約数分〜約１〜２日継続するが、数週間継続し得る。急性炎症性障害の主特徴は、血流増加、体液および血漿タンパク質の滲出(浮腫)および好中球のような白血球の遊出である。慢性炎症性障害は、一般に、長い期間の、例えば、数週間〜数ヶ月から数年またはさらに長いものであり、組織学的にリンパ球およびマクロファージの存在ならびに血管および結合組織の増殖と関係する。再発性炎症性障害は、一定期間後に再発するまたは周期的発症を有する障害である。再発性炎症性障害の例は、喘息および多発性硬化症を含む。いくつかの障害は、１以上のカテゴリーに入り得る。炎症性障害は、一般に熱、発赤、腫脹、疼痛および機能の喪失により特徴付けられる。炎症性障害の原因の例は、微生物感染(例えば、細菌、ウイルスおよび真菌感染)、物理的因子(例えば、熱傷、放射線および外傷)、化学的因子(例えば、毒素および腐食性物質)、組織壊死および種々のタイプの免疫性反応を含むが、これらに限定されない。炎症性障害の例は、骨関節症、リウマチ性関節炎、急性および慢性感染(細菌、ウイルスおよび真菌)；一般的な風邪を含む、急性および慢性気管支炎、副鼻腔炎および他の呼吸器感染；急性および慢性胃腸炎および大腸炎；急性および慢性膀胱炎および尿道炎；急性呼吸器窮迫症候群；嚢胞性線維症；急性および慢性皮膚炎；急性および慢性結膜炎；急性および慢性漿膜炎(心膜炎、腹膜炎、滑膜炎、胸膜炎および腱炎)；尿毒症性心膜炎；急性および慢性胆嚢炎；急性および慢性膣炎；急性および慢性ブドウ膜炎；薬物反応；および熱傷(熱的、化学的および電気的)を含むが、これらに限定されない。
さらに他の態様において、本発明の治療用分子は、神経学疾患または障害の処置に有用な分子と結合する。例えば、ポリペプチドは、神経細胞(例えば、ニューロンまたはグリア細胞)に存在する抗原と結合する。ある態様において、神経障害と関連する抗原は、上記自己免疫性または炎症性障害であり得る。ここで使用する用語“神経学疾患または障害”は、神経系が変性している(例えば、神経変性障害ならびに神経系が適切な発育ができないまたは傷害、例えば、脊髄傷害後再生できない障害)、対象における障害または状態を含む。本発明の方法および組成物により診断、予防または処置できる神経障害の例は、多発性硬化症、ハンチントン病、レット症候群、アンジェルマン症候群、アルツハイマー病、パーキンソン病、進行性核上性麻痺、てんかん、ドラベ症候群、神経障害性疼痛、外傷性脳傷害、ギラン・バレー症候群および慢性炎症性脱髄性ポリニューロパチー(ＣＩＤＰ)を含むが、これらに限定されない。
他の面において、本発明の治療用分子は、抗体の修飾形態由来の抗原結合部位またはその一部を含む。このような形態の例は、例えば、ミニボディ、ダイアボディ、トリアボディ、ナノボディ、ラクダ類、Ｄａｂ、四価抗体、イントラダイアボディ(例えば、Jendreyko et al. 2003. J. Biol. Chem. 278:47813)、融合タンパク質(例えば、抗体サイトカイン融合タンパク質、Ｆｃ受容体の少なくとも一部に融合したタンパク質)および二特異的抗体を含む。
III.Ｂ. 非免疫グロブリン結合分子
ある他の態様において、本発明の治療用分子は、非免疫グロブリン結合分子に由来する１以上の結合部位を含む。ここで使用する用語“非免疫グロブリン結合分子”は、結合部位が、免疫グロブリン以外のポリペプチドに由来するが、所望の結合特異性を与えるように操作(例えば、変異誘発)できる、一部(例えば、スキャフォールドまたはフレームワーク)を含む、結合分子である。
抗体分子に由来しない治療用分子の他の例は、下に、より詳細に記載する受容体結合部位およびリガンド結合部位を含む。
非免疫グロブリン治療部分は、免疫グロブリンではない免疫グロブリンスーパーファミリーのメンバー(例えばＴ細胞受容体または細胞接着タンパク質(例えば、ＣＴＬＡ−４、Ｎ−ＣＡＭ、テロキン))に由来する結合部位部分を含み得る。このような結合分子は、免疫グロブリン折り畳みの高次構造を保持し、ＩＧＦ１−Ｒエピトープと特異的結合できる、結合部位部分を含む。他の態様において、本発明の非免疫グロブリン結合分子はまた、免疫グロブリン折り畳みに基づかないが(例えば、アンキリン反復タンパク質またはフィブロネクチンのような)、それにもかかわらず標的(例えばＩＧＦ−１Ｒエピトープ)と特異的結合できる、タンパク質トポロジーを有する結合部位も含む。
ある態様において、治療部分は、フィブロネクチン結合分子に由来する。フィブロネクチン結合分子(例えば、フィブロネクチンＩ型、II型またはIII型ドメインを含む分子)は、ＣＤＲ様ループを示し、これは、免疫グロブリンと対照的に、鎖内ジスルフィド結合に頼らない。ある例示的態様において、フィブロネクチンポリペプチドは、ＡｄＮｅｃｔｉｎ(登録商標)(Adnexus Therpaeutics, Waltham, MA)のようである。
他の態様において、本発明の治療用分子は、Ａｆｆｉｂｏｄｙ(登録商標)(Abcam, Cambridge, MA)からの結合部位を含む。他の態様において、本発明の治療用分子は、抗ｃａｌｉｎ(登録商標)(Pieris AG, Friesing, Germany)からの結合部位を含む。他の態様において、本発明の治療用分子は、システイン富ポリペプチドからの結合部位を含む。他の態様において、本発明の治療用分子は、反復タンパク質からの結合部位を含む。本発明の分子において用い得る他の非免疫グロブリン結合部位は、Ｓｒｃ相同性ドメイン(例えばＳＨ２またはＳＨ３ドメイン)、ＰＤＺドメイン、ベータ−ラクタマーゼ、高親和性プロテアーゼ阻害剤または小ジスルフィド結合タンパク質スキャフォールド、例えばサソリ毒素に由来する結合部位を含む。
III.Ｃ. 受容体またはリガンドの結合部分
他の面において、本発明の分子は、受容体のリガンド結合部位および／またはリガンドの受容体結合部分を含む。本発明の分子に存在し得る受容体またはリガンドの結合部分の例を、下に示す。
III.Ｃ.１. サイトカインおよびサイトカイン受容体
サイトカインは、リンパ球の増殖、分化および機能的活性化に多面的効果を有する。種々のサイトカインまたはその受容体結合部分を、治療用分子、結合部位および／またはドメインとして本発明の融合タンパク質に利用できる。例示的サイトカインは、インターロイキン(例えばＩＬ−１、ＩＬ−２、ＩＬ−３、ＩＬ−４、ＩＬ−５、ＩＬ−６、ＩＬ−７、ＩＬ−８、ＩＬ−１０、ＩＬ−１１、ＩＬ−１２、ＩＬ−１３およびＩＬ−１８)、コロニー刺激因子(ＣＳＦ)(例えば顆粒球ＣＳＦ(Ｇ−ＣＳＦ)、顆粒球−マクロファージＣＳＦ(ＧＭ−ＣＳＦ)および単球マクロファージＣＳＦ(Ｍ−ＣＳＦ))、腫瘍壊死因子(ＴＮＦ)アルファおよびベータ、細胞毒性Ｔリンパ球抗原４(ＣＴＬＡ−４)およびインターフェロン−α、βまたはγのようなインターフェロン(米国特許４,９２５,７９３号および４,９２９,５５４号)を含む。
サイトカイン受容体は、一般にリガンド特異的アルファ鎖および共通ベータ鎖からなる。例示的サイトカイン受容体は、ＧＭ−ＣＳＦ、ＩＬ−３(米国特許５,６３９,６０５号)、ＩＬ−４(米国特許５,５９９,９０５号)、ＩＬ−５(米国特許５,４５３,４９１号)、ＩＬ１０受容体、ＩＦＮγ(ＥＰ０２４０９７５号)および受容体のＴＮＦファミリー(例えば、ＴＮＦα(例えばＴＮＦＲ−１(ＥＰ４１７,５６３号)、ＴＮＦＲ−２(ＥＰ４１７,０１４号)、リンホトキシンベータ受容体)のものを含む。
III.Ｃ.２. 接着タンパク質
接着分子は、細胞を互いに相互作用させる、膜結合タンパク質である。白血球ホーミング受容体および細胞接着分子またはその受容体結合部分を含む種々の接着タンパク質が、治療用分子、結合部位および／またはドメインとして、本発明の融合タンパク質に取り込まれ得る。白血球ホーミング受容体は、炎症中白血球細胞表面に発現され、細胞外マトリクス要素への結合に介在するβ−１インテグリン(例えばＶＬＡ−１、２、３、４、５および６)および血管内皮上の細胞接着分子(ＣＡＭ)に結合するβ２−インテグリン(例えばＬＦＡ−１、ＬＰＡＭ−１、ＣＲ３およびＣＲ４)を含む。例示的ＣＡＭは、ＩＣＡＭ−１、ＩＣＡＭ−２、ＶＣＡＭ−１およびＭＡｄＣＡＭ−１を含む。他のＣＡＭは、Ｅ−セレクチン、Ｌ−セレクチンおよびＰ−セレクチンを含むセレクチンファミリーのものを含む。
III.Ｃ.３. ケモカイン
白血球の感染部位への遊走を刺激する走化性タンパク質であるケモカインも、本発明の融合タンパク質に取り込まれ得る。例示的ケモカインは、マクロファージ炎症性タンパク質(ＭＩＰ−１−αおよびＭＩＰ−１−β)、好中球走化性因子およびＲＡＮＴＥＳ(活性化正常T細胞における発現および分泌調節性)を含む。
III.Ｃ.４. ホルモン
本発明の融合タンパク質における治療部分として使用するための例示的成長ホルモンは、レニン、ヒト成長ホルモン(ＨＧＨ；米国特許５,８３４,５９８)、Ｎ−メチオニルヒト成長ホルモン；ウシ成長ホルモン；成長ホルモン放出因子；副甲状腺ホルモン(ＰＴＨ)；甲状腺刺激ホルモン(ＴＳＨ)；チロキシン；プロインスリンおよびインスリン(米国特許５,１５７,０２１号および６,５７６,６０８号)；濾胞刺激ホルモン(ＦＳＨ)；カルシトニン、黄体化ホルモン(ＬＨ)、レプチン、グルカゴン；ボンベシン；ソマトロピン；ミュラー管抑制物質；リラキシンおよびプロリラキシン；ゴナドトロピン関連ペプチド；プロラクチン；胎盤性ラクトゲン；ＯＢタンパク質；またはミュラー管抑制物質を含む。
III.Ｃ.５. 受容体およびリガンド
ある態様において、本発明のポリペプチドは、リガンドまたは受容体の結合部位(例えば受容体の細胞外ドメイン(ＥＣＤ))と、少なくとも一つの遺伝子融合させたＦｃ領域(すなわち、ｓｃＦｃ領域)を組み合わせる。ある態様において、受容体のリガンド結合部分は、免疫グロブリン(Ｉｇ)スーパーファミリーの受容体(例えば、可溶性Ｔ細胞受容体、例えば、ｍＴＣＲ(登録商標)(Medigene AG, Munich, Germany)、上記ＴＮＦ受容体スーパーファミリーの受容体(例えば、イムノアドヘシンの可溶性ＴＮＦα受容体)、グリア細胞由来神経栄養因子(ＧＤＮＦ)受容体ファミリーの受容体(例えば、ＧＦＲα３)、Ｇ−タンパク質共役受容体(ＧＰＣＲ)スーパーファミリーの受容体、チロシンキナーゼ(ＴＫ)受容体スーパーファミリーの受容体、リガンド開口型(ＬＧ)スーパーファミリーの受容体、ケモカイン受容体スーパーファミリーの受容体、ＩＬ−１／トール様受容体(ＴＬＲ)スーパーファミリーおよびサイトカイン受容体スーパーファミリーから選択される受容体に由来する。
他の態様において、リガンドの受容体結合部分の結合部位またはドメインは、上記抗体または抗体バリアントにより結合されるリガンドに由来する。例えば、リガンドは、免疫グロブリン(Ｉｇ)スーパーファミリーの受容体、ＴＮＦ受容体スーパーファミリーの受容体、Ｇ−タンパク質共役受容体(ＧＰＣＲ)スーパーファミリーの受容体、チロシンキナーゼ(ＴＫ)受容体スーパーファミリーの受容体、リガンド開口型(ＬＧ)スーパーファミリーの受容体、ケモカイン受容体スーパーファミリーの受容体、ＩＬ−１／トール様受容体(ＴＬＲ)スーパーファミリーおよびサイトカイン受容体スーパーファミリーからなる群から選択される受容体と結合できる。ある例示的態様において、リガンドの受容体結合部分の結合部位は、上記ＴＮＦリガンドスーパーファミリーに属するリガンド(例えば、ＣＤ４０Ｌ)に由来する。
増殖因子またはその受容体(またはその受容体結合またはリガンド結合部分)を、本発明の融合タンパク質に取り込み得る。例示的増殖因子は、血管内皮細胞増殖因子(ＶＥＧＦ)およびそのアイソフォーム(米国特許５,１９４,５９６)；ａＦＧＦおよびｂＦＧＦを含む線維芽細胞増殖因子(ＦＧＦ)；心房性ナトリウム利尿因子(ＡＮＦ)；肝増殖因子(ＨＧＦ；米国特許５,２２７,１５８号および６,０９９,８４１号)、骨由来神経栄養因子(ＢＤＮＦ)、グリア細胞由来神経栄養因子リガンド(例えば、ＧＤＮＦ、ニュートリン、アルテミンおよびパーセフィン)、ニューロトロフィン３、４、５または６(ＮＴ−３、ＮＴ−４、ＮＴ−５またはＮＴ−６)またはＮＧＦ−β血小板由来増殖因子(ＰＤＧＦ)(米国特許４,８８９,９１９号、４,８４５,０７５号、５,９１０,５７４号および５,８７７,０１６号)のような神経増殖因子のような神経栄養因子；ＴＧＦ−アルファおよびＴＧＦ−ベータ(ＷＯ９０／１４３５９号)、骨形態発生タンパク質(ＢＭＰ)を含む骨誘導因子のようなトランスフォーミング増殖因子(ＴＧＦ)；インシュリン様増殖因子ＩおよびII(ＩＧＦ−ＩおよびＩＧＦ−II；米国特許６,４０３,７６４号および６,５０６,８７４号)；エリスロポエチン(ＥＰＯ)；Thrombopoeitin(ＴＰＯ；幹細胞因子(ＳＣＦ)、トロンボポエチン(ＴＰＯ、ｃ−Ｍｐｌリガンド)およびＷｎｔポリペプチド(米国特許６,１５９,４６２号)を含む。
本発明の治療部分として使用し得る例示的増殖因子受容体は、ＥＧＦ受容体；ＶＥＧＦ受容体(例えばＦｌｔ１またはＦｌｋ１／ＫＤＲ)、ＰＤＧＦ受容体(ＷＯ９０／１４４２５)；ＨＧＦ受容体(米国特許５,６４８,２７３および５,６８６,２９２)ならびにＮＧＦ、ＢＤＮＦおよびＮＴ−３に結合するｐ７５ＮＴＲまたはｐ７５とも称される低親和性受容体(ＬＮＧＦＲ)および受容体チロシンキナーゼのｔｒｋファミリーメンバー(例えばｔｒｋＡ、ｔｒｋＢ(ＥＰ４５５,４６０号)、ｔｒｋＣ(ＥＰ５２２,５３０号))である高親和性受容体を含む神経栄養受容体を含む。
III.Ｃ.６. ヘテロ二量体受容体
ある態様において、サイトカインと組み合わさったとき、第一βシグナル伝達要素と結合して、非機能的中間体を形成し、これが、次いで、第二βシグナル伝達要素と結合して、β受容体二量体化および結果としてのシグナル伝達を引き起こす、β特異性決定要素を利用するサイトカインに対するアンタゴニストを、本発明の方法を使用して製造できる。このような分子は文献に記載されている(例えば、米国特許６,９２７,０４４号参照)。一例において、受容体の可溶性特異性決定要素およびサイトカイン受容体の第一βシグナル伝達要素の細胞外ドメインを組み合わせて、非機能的複合体を形成するようにサイトカインに結合するヘテロ二量体を形成する。このようなヘテロ二量体受容体を使用して阻害できる例示的サイトカインは、ＩＬ１、ＩＬ−２、ＩＬ−３、ＩＬ−４、ＩＬ−５、ＩＬ−３、ＩＬ−４、ＩＬ−５、ＩＬ−１１、ＩＬ−１５、ＧＭＣＳＦ、ＬＩＦ、ＩＮＦαおよびＴＧＦβを含む。
III.Ｄ. ポリヌクレオチドを含む分子
本発明の分子はまたポリヌクレオチド(例えば、オリゴマー)を含み得る。ある態様において、ヌクレオチド配列は、上のセクションIII.Ａ、III.ＢおよびIII.Ｃ.１−III.Ｃ.５に記載のいずれかのポリペプチドをコードする。ある態様において、ヌクレオチド配列は、上のセクションIII.Ａ.、III.Ｂ.およびIII.Ｃ.１−III.Ｃ.５に開示した１以上のポリペプチドをコードする核酸配列(ＤＮＡまたはＲＮＡ、例えば、前ｍＲＮＡまたはｍＲＮＡ)と結合するまたはハイブリダイズする。ここでの用語“ヌクレオチド配列”は、２を超えるヌクレオチドが、配列として互いに連結している分子を意味する。ある態様において、本発明のヌクレオチド配列はＤＮＡである。他の態様において、本発明のヌクレオチド配列はＲＮＡである。他の態様において、本発明のヌクレオチド配列は、ＤＮＡとＲＮＡの組み合わせである。さらなる他の態様において、本発明のヌクレオチド配列は、１以上の化学修飾ヌクレオチドを含む。さらに他の態様において、ヌクレオチド配列は、少なくとも２ヌクレオチド、少なくとも３ヌクレオチド、少なくとも４ヌクレオチド、少なくとも５ヌクレオチド、少なくとも６ヌクレオチド、少なくとも７ヌクレオチド、少なくとも８ヌクレオチド、少なくとも９ヌクレオチド、少なくとも１０ヌクレオチドまたは少なくとも１１ヌクレオチド長を含む。他の態様において、ヌクレオチド配列は、少なくとも１５ヌクレオチド、少なくとも２０ヌクレオチド、少なくとも２５ヌクレオチド、少なくとも３０ヌクレオチド、少なくとも３５ヌクレオチド、少なくとも４０ヌクレオチド、少なくとも４５ヌクレオチド、少なくとも５０ヌクレオチド、少なくとも５５ヌクレオチド、少なくとも６０ヌクレオチド、少なくとも６５ヌクレオチド、少なくとも７０ヌクレオチド、少なくとも８０ヌクレオチド、少なくとも９０ヌクレオチド、少なくとも１００ヌクレオチド、少なくとも１５０ヌクレオチド、少なくとも２００ヌクレオチド、少なくとも３００ヌクレオチド、少なくとも４００ヌクレオチド、少なくとも５００ヌクレオチド、少なくとも６００ヌクレオチド、少なくとも７００ヌクレオチド、少なくとも８００ヌクレオチド、少なくとも９００ヌクレオチド、少なくとも１０００ヌクレオチド、少なくとも２０００ヌクレオチド、少なくとも３０００ヌクレオチドまたは少なくとも４０００ヌクレオチドを含む。この点について、本発明のヌクレオチド配列は、一般に、哺乳動物細胞、例えば、ヒト細胞、例えば、神経細胞における、ｍＲＮＡレベルの減少を経て、タンパク質の間接的阻害に影響し得る。あらゆるタイプのヌクレオチド配列を、本発明の方法を使用して分析できる。ある態様において、タンパク質として神経細胞において主に発現される前ｍＲＮＡまたはｍＲＮＡを標的とするヌクレオチド配列を、ここに記載した特徴の選択のために分析する。本発明の方法により選択されたヌクレオチド配列により標的化され得る遺伝子の例は、微小管関連タンパク質タウ(ＭＡＰＴ遺伝子によりコード)、脳酸可溶性タンパク質１(ＢＡＳＰ１遺伝子によりコード)またはアミロイド前駆体タンパク質(ＡＰＰ遺伝子によりコード)を含むが、これらに限定されない。ある態様において、本方法のヌクレオチド配列はオリゴマーである。
III.Ｄ.１. オリゴマー(アンチセンスオリゴヌクレオチド)
ある態様において、治療本発明で有用な分子はオリゴマーである。オリゴマーは、１０〜５０ヌクレオチド配列、例えば、計１０〜３０ヌクレオチドの連続ヌクレオチド配列を含む１０〜３０ヌクレオチド長を有する。
ある態様において、オリゴマーは、微小管関連タンパク質タウ(ＭＡＰＴ)を標的とする。疾患と関連する病的状態において、ＭＡＰＴは神経原線維変化タンパク質または対らせん状細線維−タウ(ＰＨＦ−タウ)としても知られる。ＭＡＰＴ遺伝子の配列は、公的に利用可能なAccession Number NC_000017.11に見ることができ、ＭＡＰＴ前ｍＲＮＡトランスクリプトの配列は、公的に利用可能なAccession Number NG_007398に見ることができる。タウ・タンパク質の配列は、公的に利用可能なAccession Number P10636、P18518、Q14799、Q15549、Q15550、Q15551、Q1RMF6、Q53YB1、Q5CZI7、Q5XWF0、Q6QT54、Q9UDJ3、Q9UMH0、Q9UQ96に見ることができ、この各々を、その全体を引用により本明細書に包含させる。ＭＡＰＴ遺伝子産物の天然バリアントが知られる。例えば、タウ・タンパク質の天然バリアントは、Ｒ５Ｈ、Ｒ５Ｌ、Ｄ２８５Ｎ、Ｖ２８９Ａ、Ｋ５７４Ｔ、Ｌ５８３Ｖ、Ｇ５８９Ｖ、Ｎ５９６Ｋ、Ｎ６１３Ｈ、Ｐ６１８Ｌ、Ｐ６１８Ｓ、Ｇ６２０Ｖ、Ｓ６２２Ｎ、Ｋ６３４Ｍ、Ｓ６３７Ｆ、Ｖ６５４Ｍ、Ｅ６５９Ｖ、Ｋ６８６Ｉ、Ｇ７０６Ｒ、Ｒ７２３Ｗまたは任意のこれらの組み合わせから選択される１以上アミノ酸置換を含み得る。それゆえに、本発明のオリゴマーは、タウ・タンパク質の天然バリアントの発現を低減または阻害するように設計できる。タウ・タンパク質配列は配列番号１として提供され、ヌクレオチド配列は配列番号２として提供される。
ある態様において、オリゴマーは、脳酸可溶性タンパク質１(ＢＡＳＰ１)をコードする前ｍＲＮＡまたはｍＲＮＡを標的とする。ＢＡＳＰ１はまた、２２kDa神経組織富酸性タンパク質、神経軸索膜タンパク質ＮＡＰ−２２、ＮＡＰ２２、ＣＡＰ−２３、ＮＡＰ−２２、ＣＡＰ２３または神経組織富酸性タンパク質としても知られる。ＢＡＳＰ１遺伝子は、数個の一過性リン酸化部位およびＰＥＳＴモチーフを伴う、膜結合タンパク質をコードする。種々の種にわたるＰＥＳＴ配列を有するタンパク質の保存は、その機能的重要性を支持する。ＰＥＳＴ配列は、一般に高回転率のタンパク質で生じる。このタンパク質の免疫学的特徴は、種特異的である。このタンパク質はまた、Ｎ末端ミリストイル化も受ける。
オリゴマーの標的核酸配列の他の例は、ＢＡＳＰ１前ｍＲＮＡまたはＢＡＳＰ１ ｍＲＮＡである。ＢＡＳＰ１ ｍＲＮＡに対応するＢＡＳＰ１ ｃＤＮＡは、GenBank Accession No. NM_006317.4として知られる。
ある態様において、治療用分子(例えば、オリゴマー)は、アミロイド前駆体タンパク質をコードする前ｍＲＮＡを標的とする。アミロイド前駆体タンパク質(ＡＰＰ)は、多くの組織で発現され、ニューロンのシナプスで濃縮される複合膜タンパク質である。その機能は、シナプス形成、神経可塑性および鉄排出のレギュレーターに関与するとされている。ＡＰＰは前駆体分子として最もよく知られており、そのタンパク質分解が、アミロイド原線維形態がアルツハイマー病患者脳で見られるアミロイドプラークの主成分であるベータアミロイド(Ａβ)、３７〜４９アミノ酸ペプチドを産生する。
ヒトにおいて、ＡＰＰの遺伝子は２１番染色体に存在し、２９０キロベースに及ぶ１８エクソンを含む。ＡＰＰの別の選択的スプライシングアイソフォームがヒトで観察されており、３６５〜７７０アミノ酸長の範囲であり、あるアイソフォームがニューロンで優先的に発現される；これらのアイソフォームの神経細胞での比率の変化が、アルツハイマー病と関連している。アミロイドベータ(Ａβ)を産生する領域を含む、アミロイド前駆体タンパク質の重要な領域における変異が、アルツハイマー病に対する家族性感受性の原因である。例えば、家族性アルツハイマーと関連するＡβ領域外の数変異が、Ａβの産生を劇的に増加させることが判明している。
オリゴマーの標的核酸配列のさらなる例は、ＡＰＰ前ｍＲＮＡまたはＡＰＰ ｍＲＮＡである。ＡＰＰ ｍＲＮＡに対応するＡＰＰは、GenBank Accession No. Y00264として知られる。
ある態様において、本方法は、ＭＡＰＴトランスクリプト、例えば、配列番号２(配列番号２は、“ｔ”を“ｕ”に置き換えたならば、ｍＲＮＡであり得る)、ＢＡＳＰ１トランスクリプトまたはＡＰＰトランスクリプト内の領域とハイブリダイズするヌクレオチド配列(例えば、オリゴマー)を含むあらゆる治療用分子の選択に利用される。
ある態様において、ＭＡＰＴ、ＢＡＳＰ１またはＡＰＰをコードする前ｍＲＮＡまたはｍＲＮＡのある領域を標的とするヌクレオチド配列(例えば、オリゴマー)を含む無作為治療用分子を、毒性試験のために調製する。ヌクレオチド配列を含む治療用分子を、その後、ここでの他の場所に記載する本発明の方法の対象とし得る。ある態様において、オリゴマー(すなわち、アンチセンスオリゴヌクレオチド)の例は、図４および５に挙げるオリゴマーを含むが、これらに限定されない。
オリゴマーは、あらゆるオリゴマーデザイン、例えば、ヌクレオシド糖修飾のパターンを含む。ある態様において、オリゴマーは、少なくとも１修飾ヌクレオシド、例えば、少なくとも２、少なくとも３、少なくとも４、少なくとも５、少なくとも６、少なくとも７、少なくとも８、少なくとも９、少なくとも１０、少なくとも１１、少なくとも１２、少なくとも１３、少なくとも１４、少なくとも１５または少なくとも１６修飾ヌクレオシドを含む。
ある態様において、本発明のオリゴマーは、これらの３タイプの修飾(修飾糖、修飾核酸塩基および修飾ヌクレオシド間結合)またはそれらの組み合わせから独立して選択される、修飾を含む。
さらなる態様において、オリゴヌクレオチドは、少なくとも一つの修飾ヌクレオシド間結合を含む。他の態様において、連続ヌクレオチド配列内のヌクレオシド間結合は、ホスホロチオエートまたはボラノホスフェートヌクレオシド間結合である。
ある態様において、本発明のオリゴマーは、少なくとも一つのＬＮＡ単位または少なくとも一つの２’置換修飾ヌクレオシドを含む。
本発明のオリゴマーは、ヌクレオチドおよびヌクレオチドアナログの両者を含むヌクレオチド配列を含んでよく、ギャップマー、ブロックマー、ミックスマー、ヘッドマー、テイルマーまたはトータルマーの形であり得る。本発明のオリゴマーで使用できるギャップマー、ブロックマー、ミックスマー、ヘッドマー、テイルマーまたはトータルマーの配置の例は、米国特許出願公開２０１２／０３２２８５１号に記載されている。
本発明のオリゴマーのヌクレオチドまたはその連続的ヌクレオチド配列は、結合基を経て、一緒に連結され得る。好適には各ヌクレオチドが結合基を経て３’隣接ヌクレオチドに連結される。適当なヌクレオチド間結合は、ＷＯ２００７／０３１０９１号内に記載のもの、例えば、ＷＯ２００７／０３１０９１号の３４頁、第一段落に挙げたヌクレオチド間結合を含む。
２０１１年６月２日公開の米国公開番号２０１１／０１３０４４１号は、中性ヌクレオシド間結合により３’または５’末端に結合した少なくとも一つの二環式ヌクレオシドを有するオリゴマー化合物に言及する。本発明のオリゴマーは、それゆえに、１以上のホスホトリエステル、メチルホスホネート、ＭＭＩ、アミド−３、ホルムアセタールまたはチオホルムアセタールのような、中性ヌクレオシド間結合により３’または５’末端に結合した少なくとも一つの二環式ヌクレオシドを有し得る。残りの結合はホスホロチオエートであり得る。
この文脈において、用語“コンジュゲート”は、ここに記載のオリゴマーの、１以上の非ヌクレオチドまたは非ポリヌクレオチド部分への共有または非共有結合(“コンジュゲーション”)により形成された異種性分子をいう。非ヌクレオチドまたは非ポリヌクレオチド部分の例は、タンパク質、脂肪酸鎖、糖残基、糖タンパク質、ポリマーまたはこれらの組み合わせのような巨大分子薬剤を含む。一般にタンパク質は、標的タンパク質に対する抗体である。ある態様において、典型的ポリマーは、ポリエチレングリコールである。
それゆえに、種々の態様において、本発明のオリゴマーは、一般にヌクレオチドの連続配列からなるポリヌクレオチド領域およびさらに非ヌクレオチド領域の両者を含む。連続ヌクレオチド配列を含む本発明のオリゴマーに言及するとき、化合物は、コンジュゲート要素のような非ヌクレオチド要素を含み得る。
本発明はまた、ここに記載する本発明のオリゴマーと、該オリゴマーに共有結合する少なくとも一つの非ヌクレオチドまたは非ポリヌクレオチド部分を含む、コンジュゲートも提供する。それゆえに、開示するように、本発明のオリゴマーが特定の核酸またはヌクレオチド配列を含む種々の態様において、化合物はまた、該オリゴマーに共有結合した少なくとも一つの非ヌクレオチドまたは非ポリヌクレオチド部分(例えば、１以上ヌクレオチドまたはヌクレオチドアナログを含む)も含み得る。
(コンジュゲート部分への)コンジュゲーションは、本発明のオリゴマーの活性、細胞分布または細胞取り込みを増強できる。このような部分は、抗体、ポリペプチド、コレステロール部分のような脂質部分、コール酸、チオエーテルを含むが、これらに限定されない。
本発明のオリゴマーはまた、活性医薬物質、例えば、アスピリン、イブプロフェン、サルファ剤、抗糖尿病性、抗細菌または抗生物質にもコンジュゲートされ得る。
ある態様において、コンジュゲート部分は、コレステロールのようなステロールである。
IV. 医薬組成物および投与経路
本発明の治療用分子を、医薬製剤および組成物において使用できる。好適には、このような組成物は薬学的に許容される希釈剤、担体、塩またはアジュバントを含む。
本発明の治療用分子は、処置患者に重篤な副作用を引き起こすことなく、治療有効量を患者に送達するのに十分な量で、薬学的に許容される担体または希釈剤中のような、単位製剤に包含され得る。しかしながら、治療のある形態において、重篤な副作用は、治療処置の前向きな結果を確実にする点から、許容され得る。
製剤薬物は、薬学的に許容される結合剤およびアジュバントを含み得る。カプセル剤、錠剤または丸剤は、例えば次の化合物を含み得る：結合剤として微結晶セルロース、ガムまたはゼラチン；添加物としてデンプンまたはラクトース；滑沢剤としてステアレート；種々の甘味剤または風味剤。カプセル剤について、用量単位は、脂肪油のような液体担体を含み得る。同様に、糖または腸溶性薬剤でのコーティングは、用量単位の一部であり得る。治療用分子製剤は、活性医薬成分とミセルエマルジョン形成脂質のエマルジョンでもあり得る。
本発明の医薬組成物は、局所または全身のいずれの処置が望まれるかおよび処置すべき領域によって、多数の方法で投与できる。投与は、(ａ)経口、(ｂ)例えば、ネブライザーによるものを含む粉末またはエアロゾルの吸入または吹送(insufflation)による肺；気管内、鼻腔内、(ｃ)上皮、経皮、眼および膣および直腸送達を含む粘膜へを含む、局所；または(ｄ)静脈内、動脈内、皮下、腹腔内または筋肉内注射または点滴；または頭蓋内、例えば、髄腔内、側脳室内または脳室内投与を含む非経腸であり得る。ある態様において、治療用分子をＩＶ、ＩＰ、経口、局所またはボーラス注射として投与するかまたは標的臓器に直接投与する。他の態様において、治療用分子を、ボーラス注射として髄腔内または側脳室内に投与する。
局所投与用医薬組成物および製剤は、経皮パッチ剤、軟膏剤、ローション剤、クリーム剤、ゲル剤、滴剤、スプレー剤、坐薬、液剤および散剤を含む。慣用の医薬担体、水性、粉末または油性基剤、濃厚剤などが必要であるかまたは望ましいかもしれない。局所製剤の例は、本発明のオリゴマーが、脂質、リポソーム、脂肪酸、脂肪酸エステル、ステロイド、キレート剤および界面活性剤のような局所送達剤と混合されているものを含む。経口投与用組成物および製剤は、散剤または顆粒剤、微粒子剤、ナノ粒子剤、水または非水性媒体中の懸濁液剤または溶液剤、カプセル剤、ゲルカプセル剤、サシェ剤、錠剤またはミニ錠剤を含むが、これらに限定されない。非経腸、髄腔内、側脳室内または脳室内投与用組成物および製剤は、緩衝液、希釈剤および、浸透増強剤、担体化合物および他の薬学的に許容される担体または添加物のような、しかしこれらに限定されない他の適当なも含み得る、無菌水溶液を含み得る。
本発明の医薬組成物は、溶液、エマルジョンおよびリポソーム含有製剤を含む。これらの組成物は、予め形成された液体、自己乳化固体および自己乳化半固体を含むが、これらに限定されない多様な要素から産生され得る。標的組織への薬物の送達は、カチオン性リポソーム、シクロデキストリン、ポルフィリン誘導体、分枝鎖デンドリマー、ポリエチレンイミンポリマー、ナノ粒子およびマイクロスフェアを含むが、これらに限定されない担体介在送達により増強され得る(Dass CR. J Pharm Pharmacol 2002;54(l):3-27)。
好都合には単位剤形で提示され得る本発明の医薬製剤は、医薬品産業で周知の慣用の技術により製造できる。このような技術は、活性成分と医薬担体または添加物を関連させる工程を含む。一般に、製剤は、活性成分と、液体担体または必要であれば固体担体または両者を均一かつ親密に関連させ、次いで、製品を形作ることにより製造する。
非経腸、皮下、皮内または局所投与のために、製剤は、無菌希釈剤、緩衝液、張性制御剤および抗菌剤を含み得る。治療用分子は、制御放出性質を有するインプラントまたはマイクロカプセルを含む、分解または即時の身体からの排泄に対して保護する担体を用いて製造できる。静脈内投与用に、担体は生理学的食塩水またはリン酸緩衝化食塩水であり得る。国際公開番号ＷＯ２００７／０３１０９１(Ａ２)号(２００７年３月２２日公開)は、適当な薬学的に許容される希釈剤、担体およびアジュバントをさらに提供する。
本発明の実施は、特に断らない限り、当業者の技術の範囲内である、細胞生物学、細胞培養、分子生物学、トランスジェニック生物学、微生物学、組み換えＤＮＡおよび免疫学の慣用の技術を用いる。このような技術は、文献に十分に説明されている。例えば、Sambrook et al., ed. (1989) Molecular Cloning A Laboratory Manual (2nd ed.; Cold Spring Harbor Laboratory Press); Sambrook et al., ed. (1992) Molecular Cloning: A Laboratory Manual, (Cold Springs Harbor Laboratory, NY); D. N. Glover ed., (1985) DNA Cloning, Volumes I and II; Gait, ed. (1984) Oligonucleotide Synthesis; Mullis et al. U.S. Pat. No. 4,683,195; Hames and Higgins, eds. (1984) Nucleic Acid Hybridization; Hames and Higgins, eds. (1984) Transcription And Translation; Freshney (1987) Culture Of Animal Cells (Alan R. Liss, Inc.); Immobilized Cells And Enzymes (IRL Press) (1986); Perbal (1984) A Practical Guide To Molecular Cloning; the treatise, Methods In Enzymology (Academic Press, Inc., N.Y.); Miller and Calos eds. (1987) Gene Transfer Vectors For Mammalian Cells, (Cold Spring Harbor Laboratory); Wu et al., eds., Methods In Enzymology, Vols. 154 and 155; Mayer and Walker, eds. (1987) Immunochemical Methods In Cell And Molecular Biology (Academic Press, London); Weir and Blackwell, eds., (1986) Handbook Of Experimental Immunology, Volumes I-IV; Manipulating the Mouse Embryo, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y., (1986); Crooks, Antisense drug Technology: Principles, strategies and applications, 2nd Ed. CRC Press (2007)およびAusubel et al. (1989) Current Protocols in Molecular Biology (John Wiley and Sons, Baltimore, Md.)参照。
上記の引用文献ならびにここに引用する全ての文献は、引用によりその全体を本明細書に包含させる。
次の実施例は、説明の目的で提供するものであり、限定の目的ではない。
実施例１：分子の構築
多数の分子(例えば、オリゴマー)を、ＭＡＰＴ前ｍＲＮＡの３’ＵＴＲを標的とするように設計する。例えば、オリゴマーを、配列番号２のヌクレオチド１３４,８２１〜１３８,９４０および７２,８０２〜７３,０７２を標的とするように構築した。オリゴマーの例示的配列を図４、５および６に記載する。ある態様において、オリゴマーを、ギャップマーまたはミックスマーであるように設計した。同じ方法を、個々に開示する任意の他の配列に適用できる。ギャップマーを、ＬＮＡ(大文字)、例えば、ベータ−デオキシＬＮＡを５’末端および３’末端に含み、ホスホロチオエート主鎖を含むように構築したが、ＬＮＡを任意の他のヌクレオチドアナログに置換してよく、主鎖は他のタイプの主鎖(例えば、ホスホジエステル結合、ホスホトリエステル結合、メチルホスホネート結合、ホスホロアミデート結合またはこれらの組み合わせ)であってよい。
オリゴマーを、当分野で周知の方法を使用して合成した。このようなオリゴマーの製造法例は、Barciszewski et al., Chapter 10 - “Locked Nucleic Acid Aptamers” in Nucleic Acid and Peptide Aptamers: Methods and Protocols, vol. 535, Gunter Mayer (ed.) (2009)に記載される。
実施例２：アンチセンスオリゴヌクレオチドの自発的カルシウム振動測定
初代皮質ニューロン自発的カルシウム振動を測定するために、ラット初代皮質ニューロンを、Sprague-Dawleyラット胚(Ｅ１９)から調製した。細胞を、２５,０００細胞／ウェルで、３８４ウェルポリ−Ｄ−リシン被覆ＦＬＩＰＲプレート(Greiner Bio-One)に、Ｂ２７添加物および２mM グルタミン含有２５μl／ウェル神経基本培地にプレーティングした(インビトロ１日目、ＤＩＶ１)。細胞を、１１日間、３７℃、５％ＣＯ２で増殖させ、２５μlのさらなる培地を、インビトロ１１日目(“ＤＩＶ１１”)の使用のために、インビトロ４日目(“ＤＩＶ０４”)およびインビトロ８日目(“ＤＩＶ０８”)に供給した。実験の日、培地をプレートから除去し、細胞を、５０μl／ウェルの３７℃アッセイ緩衝液(２mM ＣａＣｌ２および１０mM Ｈｏｐｅｓ添加ハンクス平衡塩類溶液ｐＨ７.４)で１回洗浄した。振動を、１mM ＭｇＣｌ２存在下および非存在下で試験した(図１)。細胞に、細胞持続性蛍光カルシウム色素、ｆｌｕｏ−４ ＡＭ(Life Technologies)を充填した。ｆｌｕｏ−４ ＡＭを、２０％プルロニックＦ−１２７含有ＤＭＳＯ中、２.５mmで調製し、次いでアッセイ緩衝液で１：１０００希釈した。細胞を、１時間、２０μlの２.５μM ｆｌｕｏ−４ ＡＭと、３７℃で５％ＣＯ２中インキュベートした。１時間後、２０μlの室温アッセイ緩衝液を添加し、細胞を室温でさらに１０分平衡化させ、蛍光イメージングプレート読取装置(ＦＬＩＰＲ)に入れた。ベースラインシグナル(細胞内カルシウムの測定)を、１００秒(１読み取り／秒)で読み、その後アンチセンスオリゴマーを添加した。オリゴマーを、７５μMで２０μlのアッセイ緩衝液中、ＦＬＩＰＲ内の３８４ウェルヘッドに添加して、最終濃度２５μMとした。オリゴマー添加後、ＦＬＩＰＲシグナルをさらに２００秒(１読み取り／秒)読んだ。ＦＬＩＰＲの１秒での５分添加後プレート読み取り(３００の１秒点)を実施して、さらなるデータ捕捉を可能とした。５分読み取りからの生データをエクスポートし、Excelを使用して、スパイク振幅および頻度を計算した。計算を、対照(非処理)ウェルに対する３００秒読み取りにわたる平均ＦＬＩＰＲシグナルの測定により実施した。処理ウェルについて、シグナルが平均対照値の５０％を超えて増加するところである各１秒読み取りにスコア１を与える、スコアリング・システムを開発した(上で計算)。スコア０を、平均対照値の５０％未満の増加である各１秒読み取りに与えた。各処理について、総スコアを計算し、グラフ化目的で対照％に変換した。アンチセンスオリゴマーが、非処理細胞より大きなカルシウム振動応答を産生するならば、対照のパーセントが、１００％より大きいとして表される(図４)。
初代神経細胞自発的カルシウム振動に対するオリゴマーの効果を、先に記載のとおり２条件、１mM ＭｇＣｌ２存在下および非存在下、測定した(Murphy et.al., 1992, J. Neurosci. 12:4834-4845)。これを、Ｎ−メチル−Ｄ−アスパルテート(ＮＭＤＡ)−およびα−アミノ−３−ヒドロキシ−５−メチル−４−イソキサゾールプロピオン酸(ＡＭＰＡ)−受容体介在カルシウム振動の単離のために実施した。図１に示すデータは、ＡＭＰＡ受容体アンタゴニスト、６−シアノ−７−ニトロキノキサリン−２,３−ジオン(ＣＮＱＸ；３μM)の添加は、アッセイにおける総ＡＭＰＡ応答で表して、２０％カルシウム振動を低減させることを示した(図１ ＡＭＰＡと標識したバーにより示す)。カルシウム振動は、(ＮＭＤＡ)受容体機能を１mM ＭｇＣｌ２で遮断したとき、さらに、約８０％まで低減された(図１ ＮＭＤＡと標識したバーにより示す)。
ＮＭＤＡまたはＡＭＰＡ介在自発的カルシウム振動のアンチセンスオリゴマー阻害を、１mM ＭｇＣｌ２の存在下または非存在下に評価した(いずれの場合も１００％対照を表す；図２)。２５μMアンチセンスオリゴマー(ＡＳＯ)はＡＭＰＡ受容体を阻害したが、ＮＭＤＡ受容体介在振動はしなかった(図２)。ＡＳＯおよび類似に行動する他のオリゴマーは、インビボで中枢神経系(ＣＮＳ)ネットワーク活性およびインビトロで電気生理的自発的神経活性に負に作用することが示された(データは示していない)。初代神経細胞における自発的カルシウム振動に対するタウ・アンチセンスオリゴヌクレオチド影響を図４に要約する。Murphy et al., J. Neurosci. 12, 4834 - 4845 (1992)参照。
神経細胞におけるカルシウム振動低減を本発明のオリゴマーについて測定し、対照細胞(すなわち、オリゴマーで処理されていない神経細胞におけるカルシウム振動)と比較した。初代神経細胞における自発的カルシウム振動に対する。タウ・アンチセンスオリゴヌクレオチド影響を図４に示す。非処理対照細胞におけるカルシウム振動の７５％以上であるＡＭＰＡ介在振動を示す神経細胞におけるオリゴマーを、さらなる分析のために選択した。
実施例３：小分子を使用するカルシウム振動測定
カルシウム振動に対する小分子の効果を、実施例２に提供したのと実質的に同じ方法を使用して測定する。初代皮質ニューロン自発的カルシウム振動を測定するために、ラット初代皮質ニューロンを調製する。細胞をプレーティングし、適当な日数、使用のために増殖させる。実施例２に記載するとおり、初代神経細胞自発的カルシウム振動に対する小分子の効果を、先に記載のとおり２条件、１mM ＭｇＣｌ２存在下および非存在下で測定する(Murphy et.al., 1992, J. Neurosci. 12:4834-4845)。細胞に細胞持続性蛍光カルシウム色素を充填する。細胞をインキュベートし、蛍光強度測定のために室温で平衡化させる。生データをエキスポートし、スパイク振幅および頻度を計算する。
ＮＭＤＡまたはＡＭＰＡ介在自発的カルシウム振動の小分子阻害を評価する。小分子の添加はＡＭＰＡ受容体介在振動を阻害する。対照の７０％未満のレベルまでカルシウム振動を低減させる小分子は、インビボでのＣＮＳ回路網活性およびインビトロでの電気生理的自発的神経活性に負に影響すると予測される。
実施例４：治療タンパク質を使用するカルシウム振動測定
カルシウム振動に対する、抗体またはその抗原結合フラグメント、融合タンパク質、サイトカイン、細胞表面受容体、ホルモンまたは増殖因子のような治療タンパク質の効果を、実施例２に提供したのと実質的に同じ方法を使用して測定する。初代皮質神経細胞自発的カルシウム振動を測定するために、ラット初代皮質神経細胞を調製する。細胞をプレーティングし、適当な日数、使用のために増殖させる。実施例２に記載するとおり、初代神経細胞自発的カルシウム振動に対する治療タンパク質の効果を、先に記載のとおり２条件、１mM ＭｇＣｌ２存在下および非存在下で測定する(Murphy et.al., 1992, J. Neurosci. 12:4834-4845)。細胞に細胞持続性蛍光カルシウム色素を充填する。細胞をインキュベートし、蛍光強度測定のために室温で平衡化させる。生データをエキスポートし、スパイク振幅および頻度を計算する。
ＮＭＤＡまたはＡＭＰＡ介在自発的カルシウム振動の治療タンパク質阻害を評価する。治療タンパク質添加はＡＭＰＡ受容体介在振動を阻害する。対照の７０％未満のレベルまでカルシウム振動を低減させる治療タンパク質は、インビボでのＣＮＳ回路網活性およびインビトロでの電気生理的自発的神経活性に負に影響すると予測される。
実施例５：配列スコア計算
各オリゴマーの配列スコアを、オリゴマーの適性を予測するために計算した。配列スコアは、全オリゴマーについて決定された数学的計算であり、あるオリゴマー配列内のＧおよびＣヌクレオチドまたはそのアナログの％に基づく。次の式を、配列スコアの計算のために全オリゴマーに適用した。
計算例を、オリゴマーＡＳＯ−００００１３(配列番号６８６；配列スコア０.２５)について示す：ＡＴＴｔｃｃａａａｔｔｃａＣＴＴ：４−０／１６＝配列スコア０.２５。
選択したオリゴマーの配列スコアを、さらなる試験のために計算した。配列スコアのカットオフ値決定のために、インビボ耐容性試験を、実施例６に示すとおり実施した。
実施例６：インビボ耐容性
オリゴマーのインビボ耐容性を、オリゴマーが動物に注射されたときどの程度態様されるかを見ることにより試験した。
対象
オリゴマーのインビボ耐容性を、マウスおよびラットで試験した。タウｑＰＣＲおよび行動試験用の動物は、成熟Ｃ５７Ｂｌ／６Ｊ雌マウス(２０〜３０ｇ；Jackson Laboratories, Bar Harbor, ME)であり、ケージあたり３〜４匹で飼育した。動物を、一定温度(２１±２℃)および湿度(５０±１０％)に維持し、１日１２時間明るい(０６００時に点灯)飼育室に維持した。いくつかの例で、タウプロモーターにより駆動されるＨ１ハプロタイプ(Polydoro et. al., J. Neurosci. (2009) 29(34): 10741-9)であるヒトＰＡＣ由来タウ導入遺伝子を発現し、天然マウスタウ遺伝子が欠失された、雄および雌トランスジェニックマウス(３０〜４０ｇ)を、薬力学的エンドポイントおよび組織薬物濃度評価に使用した。髄腔内点滴試験について、雌Sprague-Dawleyラット(試験時１８０〜２２５ｇ；Harlan)を、一定温度(２１±２℃)および湿度(５０±１０％)に維持し、１日１２時間明るい(０６００時に点灯)飼育室に一匹ずつ飼育した。全ての動物は、試験中餌および水を自由に摂取していた。行動試験を、０７００時〜１５００時の間に実施した。動物を、ブリストル−マイヤーズ スクイブ カンパニー動物実験委員会のガイドラインおよびアメリカ国立衛生研究所発行の“Guide for Care and Use of Laboratory Animals”に従い扱った。実験プロトコールは、ブリストル−マイヤーズ スクイブ カンパニー動物実験委員会により承認された。
投与経路 − 側脳室内または髄腔内注射
オリゴマーを、側脳室内(ｉ.ｃ.ｖ.)注射または髄腔内注射によりマウスに投与した。側脳室内注射は、HaleyおよびMcCormickの方法に従い、２７ゲージまたは３０ゲージ針を付けたHamiltonマイクロシリンジを使用して実施した。針に、脳への穿通を制限するために、先端から２.５mmの所にポリエチレンガードを付けた。マウスをイソフルラン麻酔剤(１.５〜４％)を使用して麻酔した。２０〜３０ｇ体重の注射するマウスを、首の後のたるんだ皮膚を、片手の親指と人差し指で持った。その後、穏やかな、しかし、確かな圧をかけて、動物の頭を堅い平らな表面に押しつけることにより固定した。次いで、針先端を頭皮および頭蓋を通して、前頂から約１mm外側かつ１mm尾側に挿入した。針を設置したら、アンチセンスオリゴヌクレオチドを、食塩水媒体中５μl体積で与え、右(または左)側脳室に２０〜３０秒かけて注射した。針を、抜く前１０秒その場に置いた。この手技は、外科手術または切開を必要としなかった。動物を、この手技から回復するまで、加温パッドの上で温めた。投薬後、例えば、投薬後１週間〜１６週間の複数の時点で、それぞれ薬物濃度分析およびタウｑＰＣＲのために、脳組織(右、前頭野領域)をドライアイス上にまたはRNAlaterに集めた。
マウスの髄腔内(ＩＴ)注射のために、動物を軽いイソフルラン麻酔(１.５〜５％)下に維持した。マウスを、骨盤帯により片手でしっかりと持ち、Hamiltonシリンジに接続した３０Ｇ １／２インチ針を、Ｌ５とＬ６の間の背側面の組織に、脊柱に垂直に注入した。針がクモ膜下空間に入ったとき、尾の突然の側方移動が観察された。この反射を、ＩＴ投与のための針の設置の成功の指標として使用した。５〜１０μＬ体積のアンチセンスオリゴヌクレオチドを、クモ膜下空間にゆっくり注射した(約６０秒かけて)。
ラットにおける髄腔内注射のために、髄腔内カテーテルを、Yaksh and Rudy, Physiol. Behav. (1976) 17(6): 1031-6に記載の方法を使用して外科的にインプラントした。ラットを、ノーズコーンを介して維持したイソフルラン麻酔を用いて定位固定枠に載せた。皮膚切開を、ほぼ両耳をつなぐ線から始まり、正中線に沿って尾側に約３cm行った。頭蓋の後頭稜が付いている筋肉を、筋肉正中線の両側の約３mm外側切断した。リトラクタまたは鉗子を使用して、筋肉を尾側にはがし、頭蓋底部の大槽膜を露出させた。筋膜および組織を、膜から注意深く除いた。１６〜２２ゲージ針の屈曲斜角末端を、大槽膜における１〜２mm外側切開に使用した。滅菌ＩＴカテーテル、ポリエチレン製チューブ(外径約１.３mmに伸びるＰＥ１０チューブ)を、切開部を通して入れ、片方の手で親指と人さし指で回しながら、他方の手を使用して尾の基部を脊髄が一直線になるように優しく引っ張りながら、クモ膜下空間を通して注意深く尾側に進めた。何らかの抵抗に遭遇したら、カテーテルをわずかに戻し、再びゆっくり進めた。カテーテルが望む領域まで進んだら、２０μＬ滅菌食塩水を流し、頭側末端を、切開部から約１cmの皮膚に１９ゲージ針を使用して通過させた。カテーテルをピンで蓋した。ラットに、手術後５日経口抗生物質を与えた。手術の少なくとも５日後、単回アンチセンスオリゴヌクレオチド注射を水で希釈し、プログラム可能点滴ポンプ(Knopf)により、１０〜５０μl体積を１０μl／分の速度で送達した。５μlの短い食塩水での洗い流しを、アンチセンスオリゴヌクレオチド送達直前に行い、１０μl食塩水での洗い流しを、１０μl／分速度でのオリゴヌクレオチド送達直後に行い、カテーテルのデッドボリューム(６〜７μl)をカバーした。２０μl食塩水での洗い流しを、実験に使用するまで動物に１〜２回／週でまた行った。
急性耐容性行動性評価
アンチセンスオリゴヌクレオチドＩＣＶまたはＩＴの１回注射後１時間について、動物の行動的副作用を観察し、０(副作用無し)〜２０(屠殺せざるを得ない痙攣)のスケールで副作用の重症度を採点した。耐容性スケールを５神経神経行動学的カテゴリーに分けた：１)活動亢進、２)活動低下および覚醒、３)運動機能障害／失調、４)体位および呼吸異常および５)振戦／痙攣。各カテゴリーを０〜４のスケールで採点し、可能性のある最悪の総スコア２０であった。動物を飼育ケージでの行動の変化について観察し、その後飼育ケージから握力および正向反射の測定を含むより詳細な観察のために移した。
新奇物体認識
短期認識記憶を、新奇物体認識(ＮＯＲ)課題を使用して測定した。ＮＯＲ試験は、齧歯類が、馴染みのあるものよりも、新奇物体を探索する自発的行動に基づく(Dodart et. al., Neuroreport (1997) 8(5): 1173-8; Ennaceur and Delacour, Behav. Brain Res. (1988) 31 (1):47-59)。訓練(Ｔ１)と試験(Ｔ２)セッションの間の１時間保持間隔後、訓練セッションで物体を覚えていたマウスは、試験セッションでの新奇物体への優先性を示す。これらの実験について、動物を３日間扱い、試験セッション前日にチャンバー(４８cm×３８cm×２０cm)に慣らした。チャンバーはポリエチレン製であり、ビニールの床張りで内張りされていた。試験日、動物を四角形試験チャンバーに入れ、２つの同一物質(７.６cm高×５.１cm幅)を１５分訓練期間に探索させた。１時間後、マウスを１０分試験セッションのために試験チャンバーに戻し、この間は、訓練中に探索していた１物体および１新奇物体を用いた。訓練セッションと試験セッション間および被験間に物体を２５％エタノールで徹底的に洗浄し、１日の終わりに弱い洗剤で再び洗浄した。物体探索は、動物の鼻がその物体を指したときのみ考慮した。探索を、ObjectScanトラッキングソフトウェア(Cleversys, Reston, VA)を使用して記録した。データを、物体の探索に費やした時間の％として記録する(すなわち、新奇時間／新奇＋馴染み時間×１００)。
モリス水迷路
空間学習および記憶を、モリス水迷路アッセイに基づき評価した(Morris J. Neurosci. (1984) 11(1):47-60)。水迷路は、１２０cm直径のプールを指す。水を白色、非毒性テンペラ絵の具を使用して不透明にした(２０℃±１)。プールを、異なる迷路外手がかりで囲んだ。
隠れプラットフォーム訓練前に、全てのマウスを水迷路プールに曝して、２回の前訓練試行中、四角形の溝を泳がせた。逃避プラットフォームを溝の中央に置いた。マウスが６０秒試験中に該プラットフォームを見つけ、登ることができなければ、そこに導き、１０秒まで座らせた。前訓練後、マウスは隠れプラットフォーム訓練を経験し、その間、１０×１０cmプラットフォームを表面の１.５cm下に浸した。プラットフォーム位置は、訓練の間中同じままにし、一方、４日の日々の試験ならびに４日間の訓練をとおして、落とす位置は無作為に変えた。マウスは、連続４日間、１日あたり２セッション受けた。各セッションは、１０分試験間間隔の２試験受けた。試験あたり可能な最大時間は６０秒であった。マウスがプラットフォームを見つけるかまたは登ることができなかったならば、実験者がプラットフォームに導いた。全てのマウスは、各訓練試験後、１０秒プラットフォームに座らせた。
プローブ試験について、プラットフォームを除き、各マウスを６０秒泳がせた。プローブ試験で落とした位置は、隠れプラットフォーム訓練中使用したプラットフォーム位置から１８０°であった。６０秒後、マウスは、プールから出す前に、プラットフォーム位置に導かれた。早期記憶回復のために、マウスを、最後の隠れプラットフォーム訓練２時間後、調査した；長期記憶想起を、最後の隠れプラットフォーム訓練１６時間後に評価した。１６時間プローブ試験２時間後、全てのマウスは可視プラットフォーム訓練を受け、ここで、局所的手がかり(プールはレゴを使用して構築)を隠れプラットフォーム上に置いた。マウスは、２回の訓練試験を受けた。全ての行動をビデオトラッキングシステム(Cleversys Inc.)を使用して記録した。逃避潜時、移動距離、泳いだ経路、泳いだ速度およびプラットフォーム横断を、続く分析のために自動で記録した。
キャットウォーク
キャットウォーク(Noldus, Netherlands)は、複数の静的および動的歩行パラメータの客観的定量化を可能にする自動化およびコンピューター化歩行分析技術である。マウスをキャットウォークの一端に置き、３分または５回の遵守試験を受けるかのいずれか早いほうまで、自由に探索させた。データをエクスポートし、キャットウォークソフトウェアを使用して分類した。分類した試験の平均をデータ分析に使用した。目的の尺度は、プリント位置後または足の位置と、先の同側前足の設置の間の距離、初期および終点の２つのスタンス、足揺れ速度および足形または一歩の間に足がガラスプレートに接する時間を含むが、これらに限定されない。
行動性統計学
全行動試験の統計的分析を、GraphPad Prism(GraphPad Software, Inc., La Jolla, CA)を使用して実施した。ＮＯＲについて、データを、群内分析のための対応のあるｔ検定を使用して、または、群間分析のためのＡＮＯＶＡと続くダネット事後検定により分析。ＭＷＭについて、反復ＭＷＭ ＡＮＯＶＡを、取得段階の分析に使用し、一元配置分散分析と続くダネット事後を、プローブテスト分析に使用した。
結果
上記アッセイに基づき決定したオリゴマーのインビボ急性耐容性を図５に示す。１００μgのオリゴマーＩＣＶ注射後のインビボ累積的耐容性閾値を４と設定する。
さらに、各オリゴマーの配列スコアとオリゴマーのインビボ急性耐容性の相関を試験した。相関解析は、４より低いインビボ耐容性を有するオリゴマーは、０.２以上の配列スコアを有する傾向にあることを示す。図３参照。それゆえに、図３は、オリゴマーの配列スコアを、オリゴマーのインビボ耐容性の予測に使用できることを示す。
実施例７：タウ・タンパク質のインビトロ低減
ＭＡＰＴトランスクリプトの３’ＵＴＲを標的とするオリゴマーを、導入遺伝子含有バクミドとしてヒトＭＡＰＴ遺伝子全体を発現するマウス初代神経細胞におけるタウ・タンパク質(C57-bl6 BAC-Tg hTau；Polydoro et. al., J. Neurosci. (2009) 29 (34): 10747-9)を減少させる能力について試験した。初代ｈＴａｕマウス胚性前脳神経細胞培養物は、マウスタウをノックアウトしたため、内在性マウスタウを発現しない。初代神経細胞を、製造業者のプロトコルに従うパパイン消化により産生した(Worthington Biochemical Corporation, LK0031050)。簡潔に言うと、前脳を、マウスＭＡＰＴヌルバックグラウンドで全ヒト微小管関連タンパク質タウ(ＭＡＰＴ)遺伝子を発現するｈＴａｕマウスＥ１８ ＢＡＣ−Ｔｇ胚から切断し、３７℃で３０〜４５分、パパイン／ＤＮａｓｅ／アール平衡塩類溶液(ＥＢＳＳ)中でインキュベートした。細胞ペレットの粉砕および遠心分離後、プロテアーゼ阻害剤、ウシ血清アルブミン(ＢＳＡ)およびＤＮａｓｅ含有ＥＢＳＳで反応ｗお停止させた。細胞を粉砕し、２％Ｂ−２７、１００μg／ml ペニシリン、８５μg／ml ストレプトマイシンおよび０.５mM グルタミン添加Neurobasal(ＮＢ、Invitrogen)で洗浄した。細胞を、添加ＮＢ媒体中、１５,０００細胞／ウェルでポリ−Ｄ−リシン被覆９６ウェル光学造影プレート(BD Biosciences)に播種した。
ヒトＭＡＰＴ遺伝子を発現する初代ｈＴａｕマウス胚性前脳神経細胞培養物を得た後、培養物をオリゴマーで処理して、タウｍＲＮＡおよびタンパク質発現を阻害した。次いで、培養物を免疫細胞化学および造影に付して、阻害を測定した。プレーティング１日後(ＤＩＶ１)、初代ｈＴａｕマウス胚性前脳神経細胞培養物上の添加神経基底(ＮＢ)培地を除き、種々の濃度のＬＮＡオリゴマーを含む添加ＮＢ培地に置き換えた。初代ｈＴａｕ神経細胞培養物を、プレーティング後１３日(ＤＩＶ１３)までＬＮＡオリゴマーと培養した。ＤＩＶ１３に、培養物を、カルシウムおよびマグネシウムを欠くダルベッコリン酸緩衝化食塩水(ＤＰＢＳ、Invitrogen)ですすぎ、４％パラホルムアルデヒド／４％スクロース／ＤＰＢＳで１５分固定した。培養物を濯ぎ、次いで、ブロックし、ＤＰＢＳ＋０.１％Ｔｒｉｔｏｎ Ｘ−１００(ＴＸ−１００)および３％ＢＳＡで、１時間、室温で透過性処理した。培養物を濯ぎ、次いで、２時間、室温で、タウ・タンパク質、Invitrogen ＡＨＢ００４２を測定するための一次抗体１：５００、Ｔａｕ５抗体；および神経突起面積を測定するための１：５００、β−IIIチューブリン(ＴｕＪ−１)抗体、Abcam ab41489と、ＤＰＢＳ＋３％ＢＳＡおよび０.１％ＴＸ−１００中でインキュベートした。培養物を濯ぎ、Hoeschst 33342核色素(１：８００、Invitrogen)およびAlexaFluor蛍光−コンジュゲート二次抗体(Invitrogen、１：５００)と、ＤＰＢＳ＋３％ＢＳＡおよび０.１％ＴＸ−１００中、１時間、室温でインキュベートした。培養物を十分に洗浄し、造影までＤＰＢＳに保存した。造影を、Cellomics VTi自動化免疫蛍光造影システムを使用して実施した。簡潔には、非処理ウェルを使用して、各フルオロフォアチャネルの飽和レベルを７０％に設定した。次いで、連続１２画像を各ウェルから得て、合計蛍光強度および合計蛍光面積を、タウおよびＴｕＪ−１タンパク質の両方について、Cellomics VTi SpotDetector(version 4)画像分析ソフトウェアを使用して計算した。オリゴマー処理に起因するタウ・タンパク質低減を評価するために、Ｔａｕ５合計蛍光強度対Ｔｕｊ−１合計蛍光面積比(タウ／ＴｕＪ−１)を各ウェルで作成し、全データを非処理ウェルの平均タウ／Ｔｕｊ−１比に対し正規化した。ＴｕＪ−１強度は、各サンプルの内部標準として有用である。オリゴマー処理からの神経突起／神経細胞毒性を評価するために、各ウェルからのＴｕｊ−１合計蛍光面積を、非処理ウェルの平均Ｔｕｊ−１合計蛍光面積に対して正規化した。各ウェルの核カウントも、ＬＮＡオリゴマー処理と関連する毒性の代替的指標として獲得した。データを平均±Ｓ.Ｄ.として表す。免疫細胞化学について、データ点は、トリプリケートでのウェル処理の平均±Ｓ.Ｄ.を表す。効力値を、広い濃度範囲のＬＮＡオリゴマーで処理したウェルを使用して作成し、そこから得られた正規化タウ／Ｔｕｊ−１およびＴｕｊ−１値を分析して、食塩水対照サンプルからの正規化値と比較した。分析を、それぞれ１００％および０％の固定値で設定した最高値および最低値を用いる非線形回帰を使用して行っており、ここで、１００％阻害は、対照サンプルと比較したシグナルの完全な低減を表す(図３)。ｑＰＣＲについて、データを、一元配置分散分析とダネット多重比較検定を使用して分析し、食塩水およびＬＮＡオリゴマー処理群を比較した。統計学的有意をｐ＜０.０５の値と設定した。
各オリゴマーによるタウ・タンパク質の低減を食塩水と比較した。食塩水と比較したタウ・タンパク質低減の結果を図６に示す。アンチセンスオリゴヌクレオチド処理ニューロンにおけるタウ・タンパク質レベルが対照細胞以上であるならば、阻害パーセントを０阻害として表す。存在するならば、‘Ｎ.Ｄ.’は‘未確定’を示し、‘ＴＢＤ’は‘未定’を示す。
実施例８：オリゴマー優先順位付け
選択したオリゴマーの性質を表１に示す。これらの基準を基に、あるオリゴマーをさらなるインビトロおよびインビボ用量応答試験に選択した。
他の態様において、オリゴマーは、次の特徴を基に選択できる：(１)タウ・タンパク質低減 タウ・タンパク質(５μMオリゴマー)の＞３０％低減；(２)カルシウム振動 カルシウム振動における＜２５％低減；および(３)０.２以上の配列スコア。

Claims (20)

  1. 分子と接触している神経細胞におけるインビトロカルシウム振動を測定することを含む、該分子のインビボ急性神経毒性を試験または決定する方法。
  2. 分子と接触している神経細胞におけるカルシウム振動が媒体対照細胞におけるカルシウム振動と比較して約７０％以上、約７５％以上、約８０％以上、約８５％以上、約９０％以上、約９５％以上、約９６％以上、約９７％以上、約９８％以上、約９９％以上、約１００％以上、約１２０％以上、約１４０％以上、約１６０％以上、約１８０％以上、約２００％以上、約２２０％以上、約２４０％以上または約２５０％以上である、請求項１に記載の方法。
  3. 分子と接触している神経細胞におけるインビトロカルシウム振動の測定を含む、耐容性のインビボ急性神経毒性を有する分子を選択または同定する方法であって、該分子と接触している神経細胞が媒体対照細胞と同等またはそれより高いレベルのカルシウム振動を示す、方法。
  4. 分子と接触している神経細胞におけるカルシウム振動が媒体対照細胞におけるカルシウム振動と比較して約７０％以上、約７５％以上、約８０％以上、約８５％以上、約９０％以上、約９５％以上、約９６％以上、約９７％以上、約９８％以上、約９９％以上、約１００％以上、約１２０％以上、約１４０％以上、約１６０％以上、約１８０％以上、約２００％以上、約２２０％以上、約２４０％以上または約２５０％以上である、請求項３に記載の方法。
  5. 分子が小分子、ポリヌクレオチド、タンパク質、ペプチドまたはこれらの任意の組み合わせを含む、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
  6. カルシウム振動がＡＭＰＡ受容体依存性カルシウム振動である、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
  7. カルシウム振動がＭｇ２＋イオンの存在下測定される、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
  8. 分子がポリヌクレオチドを含み、配列スコアの計算をさらに含み、ここで、配列スコアを式(Ｉ)
    により計算する、請求項１または３に記載の方法。
  9. ポリヌクレオチドを含む分子のインビボ急性神経毒性を決定する方法であって、配列スコアの計算を含み、ここで、配列スコアを式(Ｉ)
    により計算する、方法。
  10. 式(Ｉ)
    を使用して配列スコアを計算することを含む、耐容性のインビボ急性神経毒性を有するポリヌクレオチドを含む分子を選択する方法であって、ここで、ポリヌクレオチドが０.２以上の配列スコアを有する、方法。
  11. 分子のインビボ耐容性の測定をさらに含む、請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
  12. 耐容性カテゴリーが１)活動亢進；２)活動低下および覚醒；３)運動機能障害および／または失調；４)体位および呼吸異常；５)振戦および／または痙攣およびこれらの２以上の組み合わせからなる群から選択される、請求項１１に記載の方法。
  13. 分子が０〜８の合計インビボ耐容性スコアを示す、請求項１２に記載の方法。
  14. 分子の行動試験スコアの測定をさらに含む、請求項１〜１３のいずれかに記載の方法。
  15. 行動試験が短期記憶試験、空間学習および記憶試験、歩行分析試験またはこれらの任意の組み合わせである、請求項１４に記載の方法。
  16. 神経細胞の培養における分子のチューブリン強度の測定をさらに含む、請求項１〜１５のいずれかに記載の方法。
  17. 分子が神経細胞の培養におけるチューブリン強度を約２５％未満、約２０％未満、約１５％未満、約１０％未満、約５％未満または約１％未満低減させる、請求項１６に記載の方法。
  18. 分子を実験動物に投与したとき、２０％を超える動物が生存する、請求項１〜１７のいずれかに記載の方法。
  19. 請求項１〜１８のいずれかに記載の方法により選択された分子。
  20. 請求項１９に記載の分子を投与することを含む、疾患または状態を処置する方法。
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