JP2018513134A - P75ecd及び/又はp75による神経学的障害の診断又は処置方法 - Google Patents

P75ecd及び/又はp75による神経学的障害の診断又は処置方法 Download PDF

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Abstract

治療有効量のp75細胞外ドメイン(p75ECD)又はその機能的断片、変異体、類似体若しくは誘導体をそれを必要とする対象に投与するステップを含む、神経学的状態を処置及び/又は予防する方法。被験対象の生物学的試料中のp75ECD及び/若しくはp75FLの濃度、並びに/又はp75ECD:p75FLの比率を、認知障害のない対照対象(複数可)から得られた同等の生物学的試料中のp75ECD及び/若しくはp75FLの濃度、並びに/又はp75ECD:p75FLの比率と比較するステップを含む、被験対象においてアルツハイマー病(AD)を診断及び/又は予後予測する方法も提供される。【選択図】 なし

Description

[0001]本開示は、神経学的障害を診断し、検出し及び/若しくは予後予測する方法、並びに/又は神経学的障害を処置する方法に関する。特定の形態において、本開示はニューロトロフィン受容体p75及び/又はその細胞外ドメインの使用に関する。
[0002]ニューロトロフィンは、神経発生、神経生存、増殖、分化、ミエリン形成、軸索伸長及びシナプス可塑性、逆に神経発達の全ての段階におけるアポトーシス及び細胞死、成人寿命、ニューロン損傷並びに疾患への関与を含む、神経系における広範囲の作用をもたらす複雑なシグナリング経路を介して作用する分泌型神経栄養因子の小さなファミリーである。ニューロトロフィンファミリーとしては、神経成長因子(NGF)、脳由来神経栄養因子(BDNF)、ニューロトロフィン−3(NT3)及びニューロトロフィン−4/5(NT4/5)が挙げられる。ニューロトロフィンは、少なくとも3つの異なるタイプの受容体、トロポミオシン関連キナーゼ(TrK)受容体(TrkA、TrkB及びTrkC)、ソーティリン及びp75ニューロトロフィン受容体(p75;同義語としては、p75NTR、p75(NTR)、Gp80−LNGFR、低親和性神経成長因子受容体、低親和性ニューロトロフィン受容体、NGF受容体及び腫瘍壊死因子受容体スーパーファミリーメンバー16前駆体(TNFRSF16)が挙げられる)に結合することによってそれらの効果を媒介する。ニューロトロフィンの高親和性結合は、補助受容体として相互作用するこれらの受容体タイプのうちの2つを含むことが多い。
[0003]p75は、高親和性ニューロトロフィンTrk受容体の相対的発現レベルに依存してニューロンの生存又はアポトーシスを媒介する。p75は、細胞外ドメイン(又はエクトドメイン)のシェディングを受け、ここで、p75の細胞外ドメイン(p75ECD)が完全長タンパク質から切断される。p75ECDのシェディングは、腫瘍壊死因子−アルファ変換酵素(TACE)によって、続いてガンマ−セクレターゼによる制御された膜間タンパク質分解によって生理学的に制御される。しかしながら、p75のシェディングの生理学的及び病理学的意義はわかっていない。p75のシェディングの調節及びin vivoのシェディング後の拡散性p75ECDの機能はいまだ決定されていない。
[0004]アルツハイマー病(AD)、脳アミロイド血管症(CAA)、ハンチントン病、パーキンソン病及び筋萎縮性側索硬化症(ALS)及びタウオパチー、並びに脊髄損傷のようなニューロン損傷を含む多種多様な神経変性及び精神疾患において、ニューロトロフィンレベル及びシグナリング経路の変化が神経生存及び病態生理に関係があるとされてきたが、ニューロトロフィン又はそれらの受容体の欠損により直接引き起こされることが示されたヒトの疾患はいまだない。
[0005]ADは、世界的におよそ2400万人が罹患する、認知症の最も一般的な形態である。ADは、記憶喪失、日常生活動作を行う能力の低下、及び神経精神症状又は行動変化を含む進行性の認知衰退を特徴とする。病理学的に、AD罹患者の脳は、正常な脳には見られない「神経原線維濃縮体」(NFT)及び「アミロイドプラーク」を特徴とする。ADにおけるアミロイドプラークは、大脳皮質及び海馬における誤って折り畳まれた毒性のアミロイド−β(Aβ)タンパク質の蓄積により形成される。Aβは、アミロイド前駆体タンパク質(APP)の代謝産物であり、正常な脳においては、Aβの定常状態レベルがAβの生成及びクリアランスの間のバランスによって維持されている。このバランスは、AD罹患者では失われている。興味深いことに、Aβペプチドはp75のリガンドであることがわかっており、シグナリングカスケードを活性化することができる。p75がAβ誘発神経毒性を媒介することが提案されている。
[0006]脳アミロイド血管症(CAA)は、高齢者における自然発生的な脳内出血(ICH)及び認識機能障害の重要な原因としてますます認識されている。脳アミロイド血管症は、血管性認知症を引き起こす、大脳皮質及び軟膜の小〜中サイズの血管壁におけるAβの進行性の沈着を特徴とする。脳アミロイド血管症は後部皮質領域、続いて前葉及び頭頂葉を好む。CAAは、脳血管も冒しうるが、脳幹又は基底核内の脳血管では稀である。CAA及びADは異なる状態である。しかしながら、四集団ベース死後研究の再調査は、認知障害のない患者における28〜30%及び認知症患者における55〜69%のCAA有病率を示した(Keageら、2009年)。CAAは、AD症例の82〜98%で認められるが、重度のCAAはAD症例の25%のみに見られる(Charidimouら、2012年;Jellinger、2002年)。
[0007]タウオパチーは、脳内のタウタンパク質の病的凝集を特徴とする神経変性疾患の不均一なクラスである。タウタンパク質は、微小管結合タンパク質(MAP)であり、健常者ではチューブリンと相互作用して軸索微小管を安定化し、微小管へのチューブリンのアセンブリーを促進する。タウタンパク質は、中枢神経系のニューロンで豊富であり、その他ではより一般的でないが、CNSの星状細胞及びオリゴデンドロサイトでも非常に低レベルで発現される。タウオパチーは、タウタンパク質に欠陥が生じてもはや適切に微小管を安定化できなくなったときに結果として生じうる。これは、神経原線維濃縮体(NFT)の細胞内蓄積及び生成をきたしうる。タウは、79個以下の可能性のあるセリン(Ser)及びスレオニン(Thr)リン酸化部位を最も長いタウアイソフォームに有するリン酸化タンパク質である。リン酸化は、正常なタウタンパク質中のこれらの部位のうちのおよそ30個において報告されているが;過剰リン酸化はNFTの自己組織化と関連している。
[0008]NFTは、AD、進行性核上性麻痺、ボクサー認知症(慢性外傷性脳症)、17癌染色体に連鎖する前頭側頭型認知症とパーキンソニズム、リティコ−ボーディグ病(Lytico−Bodig disease)(グアムのパーキンソン認知症複合)、(ADに類似したNFTを有するが、プラークを有さない)神経原線維変化型認知症(tangle−predominant dementia)、神経節膠腫及び神経節細胞腫、髄膜血管腫症、亜急性硬化性全脳炎、ハンチントン病を含む、広範なタウオパチー性疾患(tauopathic diseases)において観察されうる。AD患者は異なる程度のNFT合併症を有しうるが、NFTはADを患わない患者において存在しうる。したがって、タウオパチーはアミロイドプラークと関連しないADの別の構成要素である。
[0009]本明細書に開示される通り、p75ECDは、神経学的障害を診断、予防若しくは処置するため並びに/又はアポトーシス及び神経変性からニューロンを保護するために利用されうる神経保護因子であると有利に認識されている。さらに、完全長p75(p75FL)の役割は、神経学的障害を診断するために、加えて若しくはその代わりに有利に利用されることができ、並びに/又はこの因子は神経学的疾患を予防若しくは処置し、並びに/又はアポトーシス及び神経変性からニューロンを保護するために標的化されうる。
[0010]本開示の態様によれば、
(a)被験対象から生物学的試料を得るステップと、
(b)被験対象の生物学的試料中のp75細胞外ドメイン(p75ECD)及び/又は完全長p75(p75FL)の濃度を測定するステップと、
(c)被験対象の生物学的試料中のp75ECD及び/若しくはp75FLの濃度、並びに/又はp75ECD:p75FLの比率を、認知障害のない対照対象又は認知障害のない対照対象群から得られた同等の生物学的試料中のp75ECD及び/若しくはp75FLの濃度、並びに/又はp75ECD:p75FLの比率と比較するステップと
を含み、
被験対象におけるp75ECD及び/若しくはp75FLの濃度、並びに/又はp75ECD:p75FLの比率が、認知障害のない対照対象又は認知障害のない対照対象群におけるp75ECD及び/若しくはp75FLの濃度、並びに/又はp75ECD:p75FLの比率に比べて変更されている場合、アルツハイマー病(AD)と診断及び/又は予後予測される、被験対象においてアルツハイマー病を診断及び/又は予後予測する方法が提供される。
[0011]ある実施形態では、方法は、
(a)被験対象から生物学的試料を得るステップと、
(b)被験対象の生物学的試料中のp75細胞外ドメイン(p75ECD)の濃度を測定するステップと、
(c)被験対象の生物学的試料中のp75ECDの濃度を、認知障害のない対照対象又は認知障害のない対照対象群から得られた同等の生物学的試料中のp75ECDの濃度と比較するステップと
を含み、
被験対象におけるp75ECDの濃度が、認知障害のない対照対象又は認知障害のない対照対象群に比べて減少している場合、アルツハイマー病と診断及び/又は予後予測される。
[0012]ある実施形態では、方法は、
(a)被験対象から生物学的試料を得るステップと、
(b)被験対象の生物学的試料中のp75ECD及びp75FLの濃度を測定するステップと、
(c)被験対象の生物学的試料中のp75ECD及びp75FLの濃度を、認知障害のない対照対象又は認知障害のない対照対象群から得られた同等の生物学的試料中のp75ECD及びp75FLの濃度と比較するステップと
を含み、
被験対象におけるp75ECD:p75FLの比率が、認知障害のない対照対象又は認知障害のない対照対象群に比べて減少している場合、アルツハイマー病と診断及び/又は予後予測される。
[0013]ある実施形態では、方法は、
(a)被験対象から生物学的試料を得るステップと、
(b)被験対象の生物学的試料中のp75FLの濃度を測定するステップと、
(c)被験対象の生物学的試料中のp75FLの濃度を、認知障害のない対照対象又は認知障害のない対照対象群から得られた同等の生物学的試料中のp75FLの濃度と比較するステップと
を含み、
被験対象におけるp75FLの濃度が、認知障害のない対照対象又は認知障害のない対照対象群に比べて増加している場合、アルツハイマー病と診断及び/又は予後予測される。
[0014]本開示の別の態様によれば、治療有効量のp75細胞外(p75ECD)又はその機能的断片、変異体、類似体若しくは誘導体をそれを必要とする対象に投与するステップを含む、脳アミロイド血管症(CAA)又はタウオパチーを処置及び/又は予防する方法が提供される。
[0015]本開示のさらなる態様では、治療有効量のp75ECD又はその機能的断片、変異体、類似体若しくは誘導体をそれを必要とする対象に投与するステップを含む、Aβのような神経毒性因子により誘導されたアポトーシス及び/又は神経変性に対してニューロンを保護する方法が提供される。
[0016]ある実施形態では、p75ECD又はその機能的断片、変異体、類似体若しくは誘導体は、p75ECDである。ある実施形態では、p75ECDは、配列番号4により提供されるアミノ酸配列を有する。ある実施形態では、p75ECDは、p75ECD−Fc融合物である。ある実施形態では、p75ECD−Fcは、配列番号6により提供されるアミノ酸配列を有する。ある実施形態では、p75ECD−Fc融合物は、p75ECD−Fc融合物アデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターとして投与される。ある実施形態では、p75ECD−Fc融合物は組換えペプチドである。ある実施形態では、p75ECDは、腹腔内、脳室内、髄腔内又は筋肉内注射を介して投与される。
[0017]ある実施形態では、対象はヒトである。
(a)AAV−GFPベクターの設計を示すプラスミドマップ及び(b)AAV−GFP及びAAV−p75ECD−Fc調製物の純度及び均一性を示すSDS−PAGE分析及び(c)AAV−p75ECD−Fcベクターの設計を示すプラスミドマップによる、AAV−p75ECD−Fcベクターの構築及び特徴付けを提供する。 (a)AAV−GFPベクターの設計を示すプラスミドマップ及び(b)AAV−GFP及びAAV−p75ECD−Fc調製物の純度及び均一性を示すSDS−PAGE分析及び(c)AAV−p75ECD−Fcベクターの設計を示すプラスミドマップによる、AAV−p75ECD−Fcベクターの構築及び特徴付けを提供する。 中枢神経系におけるp75ECDの生理学的レベルの証拠、特に(a)様々な年齢のWtマウスの全脳ホモジネートのTBS画分中のp75ECDのELISA分析のグラフ表示(mon=月齢、n=7)、(b)1月齢及び12月齢のWtマウスの様々な脳領域のp75ECDレベル(n=5、平均±平均値の標準誤差、スチューデントのt検定、**P<0.01)、(c)12月齢のWtマウスの様々な脳領域のp75FL及びp75ECDのウェスタンブロット分析、を提供する。 ELISAによる、(a)アルツハイマー病(AD)患者及び同年齢の認知障害のない対照(ND)におけるヒト脳脊髄液(CSF)中のp75ECDレベルのグラフ表示(ADに関してn=29、NDに関してn=27、平均±平均値の標準誤差、スチューデントのt検定、**P<0.01)、(b)ヒトAD及びND脳組織中の完全長p75(p75FL)及びp75ECDのウェスタンブロット分析、(c)(b)に示されたp75FL及びp75ECDのウェスタンブロットバンド密度の定量分析及び(d)(b)に示されたウェスタンブロットバンド密度のp75ECD/p75FLの比率(ADに関してn=12、NDに関してn=12、平均±平均値の標準誤差、スチューデントのt検定、P<0.05、**P<0.01);(e)ELISAによる、12月齢のADマウス(Tg)及び野生型同腹子(Wt)の脳ホモジネートのトリス緩衝生理食塩水(TBS)画分中のp75ECDレベルのグラフ表示(Tgに関してn=13、Wtに関してn=14、平均±平均値の標準誤差、スチューデントのt検定、**P<0.01)、(f)12月齢のTg及びWtマウス由来の脳組織中の完全長p75(p75FL)のウェスタンブロット分析、(g)(f)に示されたp75FL及びp75ECDのウェスタンブロットバンド密度の定量分析及び(h)(f)に示されたウェスタンブロットバンド密度のp75ECD/p75FLの比率(Tgに関してn=13、Wtに関してn=14、平均±平均値の標準誤差、スチューデントのt検定、P<0.05、**P<0.01)を提供する。 (a)注射後1週間(1w)、2週間(2w)、3週間(3w)及び9ヵ月(9m)におけるADマウス脳ホモジネートのTBS画分中のp75ECDについてのELISA分析により分析された、3月齢のADマウスの左側脳室へのAVV−ECD−Fc又はAAV−GFPの脳室内注射後のECD−FCの発現レベル(1w、2w及び3wに関して1群当たりn=5、9m群に関してn=8)、及び(b)p75ECDについてのELISA分析により分析された、3月齢における左側脳室へのAAV−ECD−Fc又はAAV−GFPの脳室内注射後の12月齢のADマウスの、12月齢のWtマウスに比較したTBS画分中のp75ECDの発現レベル(AAV−GFP又はAAV−ECD−Fcを注射した12月齢のTgマウスに関してn=8、Wtマウスに関してn=13);平均±平均値の標準誤差、ANOVA、テューキーの検定、**P<0.01)を提供する。 (a)プラットフォーム試験の間の潜時(秒)、(b)トレーニングの最終日の移動距離(センチメーター)(平均±平均値の標準誤差、ANOVA、テューキーの検定、Conに対してP<0.05、**P<0.01)及び(c)代表的な自発運動活性を追跡するグラフを示す、モリス水迷路分析;(d)取り外されたプラットフォームの輪を超える数及び(e)プラットフォームが置かれた四分円内を移動した距離(平均±平均値の標準誤差、一方向ANOVA、Tukeyの検定、Conに対してP<0.05、**P<0.01)及び(f)代表的な自発行動活性を追跡するグラフを示す、5日目におけるプローブ試験;(g)アームの変更及び(h)自発的な変更試験におけるエントリー数、並びに新規アーム試験におけるエントリーの(i)数及び(j)時間(平均±平均値の標準誤差、一方向ANOVA、Tukeyの検定、Conに対してP<0.05、**P<0.01;Wtに対して#P<0.05、##P<0.01)を示す、Y迷路分析;(k)立ち上がり数、(l)移動距離(センチメーター)及び(m)代表的な自発運動活性を追跡するグラフ(平均±平均値の標準誤差、一方向ANOVA、Tukeyの検定、Conに対してP<0.05)を示す、オープンフィールド分析における、Wt同腹子(Wt、n=16)、未処置ADマウス(Tg、n=15)、対照としてのAAV−GFPを3ヵ月又は9ヵ月で注射したADマウス(Con、n=14)、処置のために9月齢でAAV−ECD−Fcを注射したADマウス(Tre、n=12)及び予防のために3月齢でAAV−ECD−Fcを注射したADマウス(Pre、n=11)を含む、12月齢マウスの行動分析のグラフ表示を提供する。 (a)プラットフォーム試験の間の潜時(秒)、(b)トレーニングの最終日の移動距離(センチメーター)(平均±平均値の標準誤差、ANOVA、テューキーの検定、Conに対してP<0.05、**P<0.01)及び(c)代表的な自発運動活性を追跡するグラフを示す、モリス水迷路分析;(d)取り外されたプラットフォームの輪を超える数及び(e)プラットフォームが置かれた四分円内を移動した距離(平均±平均値の標準誤差、一方向ANOVA、Tukeyの検定、Conに対してP<0.05、**P<0.01)及び(f)代表的な自発行動活性を追跡するグラフを示す、5日目におけるプローブ試験;(g)アームの変更及び(h)自発的な変更試験におけるエントリー数、並びに新規アーム試験におけるエントリーの(i)数及び(j)時間(平均±平均値の標準誤差、一方向ANOVA、Tukeyの検定、Conに対してP<0.05、**P<0.01;Wtに対して#P<0.05、##P<0.01)を示す、Y迷路分析;(k)立ち上がり数、(l)移動距離(センチメーター)及び(m)代表的な自発運動活性を追跡するグラフ(平均±平均値の標準誤差、一方向ANOVA、Tukeyの検定、Conに対してP<0.05)を示す、オープンフィールド分析における、Wt同腹子(Wt、n=16)、未処置ADマウス(Tg、n=15)、対照としてのAAV−GFPを3ヵ月又は9ヵ月で注射したADマウス(Con、n=14)、処置のために9月齢でAAV−ECD−Fcを注射したADマウス(Tre、n=12)及び予防のために3月齢でAAV−ECD−Fcを注射したADマウス(Pre、n=11)を含む、12月齢マウスの行動分析のグラフ表示を提供する。 (a)コンゴーレッド染色を使用して可視化したAβプラーク沈着(スケールバー=1mm);面積率(b、左パネル)、プラーク密度(b、中パネル)及びコンゴーレッド染色されたプラークのサイズ(b、右パネル)の群間比較;(c)抗体6E10免疫組織化学により染色したAβプラーク(スケールバー=1mm);面積率(d、左パネル)、プラーク密度(d、中パネル)及び6E10染色したプラークのサイズ(d、右パネル)の群間比較((a)〜(d)に関して、Conに関してn=11、Treに関してn=9、Preに関してn=8、平均±平均値の標準誤差、一方向ANOVA、Tukeyの検定、Conに対してP<0.05、**P<0.01);(e−i)脳ホモジネート及び(e−ii)血清のTBS、SDS及びギ酸(FA)画分中のAβ40、Aβ42及び全AβのELISA分析(脳ホモジネートに関して、Conに関してn=11、Treに関してn=9、Preに関してn=8;血清に関して、Conに関してn=14、Treに関してn=12、Preに関してn=11、平均±平均値の標準誤差、一方向ANOVA、Tukeyの検定、Conに対してP<0.05、**P<0.01);(f)コンゴーレッド染色により可視化した脳アミロイド血管症(CAA)を示す顕微鏡写真(スケールバー=1mm)、(g)Con,Tre及びPre群間のCAAプロフィールの比較(n=8、平均±平均値の標準誤差、一方向ANOVA、Tukeyの検定、Conに対して**P<0.01);(h)Con,Tre及びPre群間の脳微小出血の数の比較(n=8、平均±平均値の標準誤差、一方向ANOVA、Tukeyの検定、Conに対してConに対して**P<0.01);(i)APP/PS1トランスジェニックADマウスにおけるAβプラーク及びECD−Fcの共局在を示す顕微鏡写真(スケールバー:200μm(黒)、40μm(白)、はECD−Fcとアミロイド−βプラークの共局在を示し、#はニューロン中のECD−Fcの発現を示す)を示す、対照としての3又は9月齢においてAAV−GFPを注射した12月齢のADマウス(Con、n=7〜9)、処置のために9月齢においてAAV−ECD−Fcを注射したADマウス(Tre、n=8〜9)及び予防のために3月齢においてAAV−ECD−Fcを注射したADマウス(Pre)における、ImageJソフトウェアにより定量化した、全脳にわたって等間隔の5つの切片中の海馬(HC)及び新皮質(NC)中のAβプラークの面積率、密度及びサイズの動物ごとの分析を提供する。 (a)コンゴーレッド染色を使用して可視化したAβプラーク沈着(スケールバー=1mm);面積率(b、左パネル)、プラーク密度(b、中パネル)及びコンゴーレッド染色されたプラークのサイズ(b、右パネル)の群間比較;(c)抗体6E10免疫組織化学により染色したAβプラーク(スケールバー=1mm);面積率(d、左パネル)、プラーク密度(d、中パネル)及び6E10染色したプラークのサイズ(d、右パネル)の群間比較((a)〜(d)に関して、Conに関してn=11、Treに関してn=9、Preに関してn=8、平均±平均値の標準誤差、一方向ANOVA、Tukeyの検定、Conに対してP<0.05、**P<0.01);(e−i)脳ホモジネート及び(e−ii)血清のTBS、SDS及びギ酸(FA)画分中のAβ40、Aβ42及び全AβのELISA分析(脳ホモジネートに関して、Conに関してn=11、Treに関してn=9、Preに関してn=8;血清に関して、Conに関してn=14、Treに関してn=12、Preに関してn=11、平均±平均値の標準誤差、一方向ANOVA、Tukeyの検定、Conに対してP<0.05、**P<0.01);(f)コンゴーレッド染色により可視化した脳アミロイド血管症(CAA)を示す顕微鏡写真(スケールバー=1mm)、(g)Con,Tre及びPre群間のCAAプロフィールの比較(n=8、平均±平均値の標準誤差、一方向ANOVA、Tukeyの検定、Conに対して**P<0.01);(h)Con,Tre及びPre群間の脳微小出血の数の比較(n=8、平均±平均値の標準誤差、一方向ANOVA、Tukeyの検定、Conに対してConに対して**P<0.01);(i)APP/PS1トランスジェニックADマウスにおけるAβプラーク及びECD−Fcの共局在を示す顕微鏡写真(スケールバー:200μm(黒)、40μm(白)、はECD−Fcとアミロイド−βプラークの共局在を示し、#はニューロン中のECD−Fcの発現を示す)を示す、対照としての3又は9月齢においてAAV−GFPを注射した12月齢のADマウス(Con、n=7〜9)、処置のために9月齢においてAAV−ECD−Fcを注射したADマウス(Tre、n=8〜9)及び予防のために3月齢においてAAV−ECD−Fcを注射したADマウス(Pre)における、ImageJソフトウェアにより定量化した、全脳にわたって等間隔の5つの切片中の海馬(HC)及び新皮質(NC)中のAβプラークの面積率、密度及びサイズの動物ごとの分析を提供する。 (a)抗MAP−2及び抗NeuN免疫蛍光(上のパネル)又は抗コリンアセチルトランスフェラーゼ(ChAT)免疫組織化学(下のパネル)を使用して、ニューロン及び樹状突起の保存された構造全体を示す顕微鏡写真(Conに関してn=11、Treに関してn=9、Preに関してn=8、平均±平均値の標準誤差、一方向ANOVA、Tukeyの検定、Conに対してP<0.05、**P<0.01、スケールバー=100μm)、これを定量化した(a−i、a−ii、a−iii、a−iv);(b)活性化されたカスパーゼ−3(cas−3)を用いて免疫蛍光により(スケールバー=50μm、上のパネル)又はTUNEL染色を用いて(スケールバー=250μm、下のパネル)ニューロンのアポトーシスを示す顕微鏡写真、これを定量化した(b−i,b−ii、b−iii、b−iv)(Conに関してn=11、Treに関してn=9、Preに関してn=8、平均±平均値の標準誤差、一方向ANOVA、Tukeyの検定、Conに対してP<0.05、**P<0.01);(c−i)Ca1錐体ニューロン(左)及び異なる樹状突起棘(右、バー=10μm、n=3、平均±平均値の標準誤差、一方向ANOVA、Tukeyの検定、Conに対してP<0.05)の代表的なゴルジ染色画像により、脊椎骨のゴルジ染色分析を示す顕微鏡写真、(c−ii)1μm当たりの脊椎骨の定量分析;(c−iii)SNAP25及びPSD95を含むシナプス関連タンパク質のウェスタンブロット、及び(c−iv)(c−iii)のデータの定量分析、及び(c−v)シナプシンI(SynI)、VAMP1、シナプトフィシン(SYP)のウェスタンブロット、及び(c−vi)(g)のデータの代表的な定量化(n=8、平均±平均値の標準誤差、一方向ANOVA、Tukeyの検定、Conに対してP<0.05、**P<0.01);(d−i)pSer396免疫染色を使用するタウリン酸化の顕微鏡写真(スケールバー=200μm)、(d−ii)抗pS396、pT231、pS262及びpS199抗体を使用するタウリン酸化のウェスタンブロット分析(n=8、平均±平均値の標準誤差、一方向ANOVA、Tukeyの検定、Conに対してP<0.05、**P<0.01)、その結果は(d−iii)定量化され、並びに各群における(d−iv)抗ps396、(d−v)抗pT231、(d−vi)抗pS262、(d−viii)抗ps199それぞれの結合の相対強度;(e)抗MAP−2及びDAPI免疫蛍光で染色した培養初代マウス皮質ニューロンの神経突起伸長の分析の顕微鏡写真(n=35、平均±平均値の標準誤差、ANOVA、Tukeyの検定、Aβ42scr.に対して**P<0.01、Aβ42に対して#P<0.05、スケールバー=50μm)、これを(f)定量する;(g)ADの発病におけるp75FL及びp75ECDの役割を示す流れ図によって、対照としてのAAV−GFPを9ヵ月注射したADマウス(Con)、処置のために9月齢においてAAV−ECD−Fcを注射したADマウス(Tre)及び予防のために3月齢においてAAV−ECD−Fcを注射したADマウスからの結果を提供する。 (a)抗MAP−2及び抗NeuN免疫蛍光(上のパネル)又は抗コリンアセチルトランスフェラーゼ(ChAT)免疫組織化学(下のパネル)を使用して、ニューロン及び樹状突起の保存された構造全体を示す顕微鏡写真(Conに関してn=11、Treに関してn=9、Preに関してn=8、平均±平均値の標準誤差、一方向ANOVA、Tukeyの検定、Conに対してP<0.05、**P<0.01、スケールバー=100μm)、これを定量化した(a−i、a−ii、a−iii、a−iv);(b)活性化されたカスパーゼ−3(cas−3)を用いて免疫蛍光により(スケールバー=50μm、上のパネル)又はTUNEL染色を用いて(スケールバー=250μm、下のパネル)ニューロンのアポトーシスを示す顕微鏡写真、これを定量化した(b−i,b−ii、b−iii、b−iv)(Conに関してn=11、Treに関してn=9、Preに関してn=8、平均±平均値の標準誤差、一方向ANOVA、Tukeyの検定、Conに対してP<0.05、**P<0.01);(c−i)Ca1錐体ニューロン(左)及び異なる樹状突起棘(右、バー=10μm、n=3、平均±平均値の標準誤差、一方向ANOVA、Tukeyの検定、Conに対してP<0.05)の代表的なゴルジ染色画像により、脊椎骨のゴルジ染色分析を示す顕微鏡写真、(c−ii)1μm当たりの脊椎骨の定量分析;(c−iii)SNAP25及びPSD95を含むシナプス関連タンパク質のウェスタンブロット、及び(c−iv)(c−iii)のデータの定量分析、及び(c−v)シナプシンI(SynI)、VAMP1、シナプトフィシン(SYP)のウェスタンブロット、及び(c−vi)(g)のデータの代表的な定量化(n=8、平均±平均値の標準誤差、一方向ANOVA、Tukeyの検定、Conに対してP<0.05、**P<0.01);(d−i)pSer396免疫染色を使用するタウリン酸化の顕微鏡写真(スケールバー=200μm)、(d−ii)抗pS396、pT231、pS262及びpS199抗体を使用するタウリン酸化のウェスタンブロット分析(n=8、平均±平均値の標準誤差、一方向ANOVA、Tukeyの検定、Conに対してP<0.05、**P<0.01)、その結果は(d−iii)定量化され、並びに各群における(d−iv)抗ps396、(d−v)抗pT231、(d−vi)抗pS262、(d−viii)抗ps199それぞれの結合の相対強度;(e)抗MAP−2及びDAPI免疫蛍光で染色した培養初代マウス皮質ニューロンの神経突起伸長の分析の顕微鏡写真(n=35、平均±平均値の標準誤差、ANOVA、Tukeyの検定、Aβ42scr.に対して**P<0.01、Aβ42に対して#P<0.05、スケールバー=50μm)、これを(f)定量する;(g)ADの発病におけるp75FL及びp75ECDの役割を示す流れ図によって、対照としてのAAV−GFPを9ヵ月注射したADマウス(Con)、処置のために9月齢においてAAV−ECD−Fcを注射したADマウス(Tre)及び予防のために3月齢においてAAV−ECD−Fcを注射したADマウスからの結果を提供する。 (a)抗MAP−2及び抗NeuN免疫蛍光(上のパネル)又は抗コリンアセチルトランスフェラーゼ(ChAT)免疫組織化学(下のパネル)を使用して、ニューロン及び樹状突起の保存された構造全体を示す顕微鏡写真(Conに関してn=11、Treに関してn=9、Preに関してn=8、平均±平均値の標準誤差、一方向ANOVA、Tukeyの検定、Conに対してP<0.05、**P<0.01、スケールバー=100μm)、これを定量化した(a−i、a−ii、a−iii、a−iv);(b)活性化されたカスパーゼ−3(cas−3)を用いて免疫蛍光により(スケールバー=50μm、上のパネル)又はTUNEL染色を用いて(スケールバー=250μm、下のパネル)ニューロンのアポトーシスを示す顕微鏡写真、これを定量化した(b−i,b−ii、b−iii、b−iv)(Conに関してn=11、Treに関してn=9、Preに関してn=8、平均±平均値の標準誤差、一方向ANOVA、Tukeyの検定、Conに対してP<0.05、**P<0.01);(c−i)Ca1錐体ニューロン(左)及び異なる樹状突起棘(右、バー=10μm、n=3、平均±平均値の標準誤差、一方向ANOVA、Tukeyの検定、Conに対してP<0.05)の代表的なゴルジ染色画像により、脊椎骨のゴルジ染色分析を示す顕微鏡写真、(c−ii)1μm当たりの脊椎骨の定量分析;(c−iii)SNAP25及びPSD95を含むシナプス関連タンパク質のウェスタンブロット、及び(c−iv)(c−iii)のデータの定量分析、及び(c−v)シナプシンI(SynI)、VAMP1、シナプトフィシン(SYP)のウェスタンブロット、及び(c−vi)(g)のデータの代表的な定量化(n=8、平均±平均値の標準誤差、一方向ANOVA、Tukeyの検定、Conに対してP<0.05、**P<0.01);(d−i)pSer396免疫染色を使用するタウリン酸化の顕微鏡写真(スケールバー=200μm)、(d−ii)抗pS396、pT231、pS262及びpS199抗体を使用するタウリン酸化のウェスタンブロット分析(n=8、平均±平均値の標準誤差、一方向ANOVA、Tukeyの検定、Conに対してP<0.05、**P<0.01)、その結果は(d−iii)定量化され、並びに各群における(d−iv)抗ps396、(d−v)抗pT231、(d−vi)抗pS262、(d−viii)抗ps199それぞれの結合の相対強度;(e)抗MAP−2及びDAPI免疫蛍光で染色した培養初代マウス皮質ニューロンの神経突起伸長の分析の顕微鏡写真(n=35、平均±平均値の標準誤差、ANOVA、Tukeyの検定、Aβ42scr.に対して**P<0.01、Aβ42に対して#P<0.05、スケールバー=50μm)、これを(f)定量する;(g)ADの発病におけるp75FL及びp75ECDの役割を示す流れ図によって、対照としてのAAV−GFPを9ヵ月注射したADマウス(Con)、処置のために9月齢においてAAV−ECD−Fcを注射したADマウス(Tre)及び予防のために3月齢においてAAV−ECD−Fcを注射したADマウスからの結果を提供する。 (a)抗MAP−2及び抗NeuN免疫蛍光(上のパネル)又は抗コリンアセチルトランスフェラーゼ(ChAT)免疫組織化学(下のパネル)を使用して、ニューロン及び樹状突起の保存された構造全体を示す顕微鏡写真(Conに関してn=11、Treに関してn=9、Preに関してn=8、平均±平均値の標準誤差、一方向ANOVA、Tukeyの検定、Conに対してP<0.05、**P<0.01、スケールバー=100μm)、これを定量化した(a−i、a−ii、a−iii、a−iv);(b)活性化されたカスパーゼ−3(cas−3)を用いて免疫蛍光により(スケールバー=50μm、上のパネル)又はTUNEL染色を用いて(スケールバー=250μm、下のパネル)ニューロンのアポトーシスを示す顕微鏡写真、これを定量化した(b−i,b−ii、b−iii、b−iv)(Conに関してn=11、Treに関してn=9、Preに関してn=8、平均±平均値の標準誤差、一方向ANOVA、Tukeyの検定、Conに対してP<0.05、**P<0.01);(c−i)Ca1錐体ニューロン(左)及び異なる樹状突起棘(右、バー=10μm、n=3、平均±平均値の標準誤差、一方向ANOVA、Tukeyの検定、Conに対してP<0.05)の代表的なゴルジ染色画像により、脊椎骨のゴルジ染色分析を示す顕微鏡写真、(c−ii)1μm当たりの脊椎骨の定量分析;(c−iii)SNAP25及びPSD95を含むシナプス関連タンパク質のウェスタンブロット、及び(c−iv)(c−iii)のデータの定量分析、及び(c−v)シナプシンI(SynI)、VAMP1、シナプトフィシン(SYP)のウェスタンブロット、及び(c−vi)(g)のデータの代表的な定量化(n=8、平均±平均値の標準誤差、一方向ANOVA、Tukeyの検定、Conに対してP<0.05、**P<0.01);(d−i)pSer396免疫染色を使用するタウリン酸化の顕微鏡写真(スケールバー=200μm)、(d−ii)抗pS396、pT231、pS262及びpS199抗体を使用するタウリン酸化のウェスタンブロット分析(n=8、平均±平均値の標準誤差、一方向ANOVA、Tukeyの検定、Conに対してP<0.05、**P<0.01)、その結果は(d−iii)定量化され、並びに各群における(d−iv)抗ps396、(d−v)抗pT231、(d−vi)抗pS262、(d−viii)抗ps199それぞれの結合の相対強度;(e)抗MAP−2及びDAPI免疫蛍光で染色した培養初代マウス皮質ニューロンの神経突起伸長の分析の顕微鏡写真(n=35、平均±平均値の標準誤差、ANOVA、Tukeyの検定、Aβ42scr.に対して**P<0.01、Aβ42に対して#P<0.05、スケールバー=50μm)、これを(f)定量する;(g)ADの発病におけるp75FL及びp75ECDの役割を示す流れ図によって、対照としてのAAV−GFPを9ヵ月注射したADマウス(Con)、処置のために9月齢においてAAV−ECD−Fcを注射したADマウス(Tre)及び予防のために3月齢においてAAV−ECD−Fcを注射したADマウスからの結果を提供する。 (a)ECD−FcがAβにより誘導されたタウの過剰リン酸化を逆行させることを示す、(左)レチノイン酸中で3日間の分化、次いで5μM Aβ及び示された試薬による処理後のSHSY5Y細胞からのウェスタンブロットの結果及び(右)pTau262:全Tauの比率の定量化(n=3、平均±平均値の標準誤差、一方向ANOVA、Tukeyの検定、対照に対して**P<0.01;Aβ42に対して##P<0.01)、(b)(左)ウェスタンブロット分析及び(右)Aβにより誘導されたタウの過剰リン酸化に対する組換えp75ECD−Fcの濃度依存性の阻害効果の定量化(n=5、平均±平均値の標準誤差)、並びに(c)(左)セリン9におけるGSK3βのリン酸化を示すウェスタンブロット分析及び(右)p75ECD−Fcの濃度増大による、Ser9/GSK3βにおけるGSK3βのリン酸化の比率の定量化(n=5、平均±平均値の標準誤差)を提供する。 (a)モリス水迷路におけるプラットフォーム試験の間の逃避潜時(秒)を示す、(b)プラットフォーム試験の間にプラットフォームへ逃避するために移動した距離を示す、(c)プローブ試験において輪を横断した回数を示す、(d)交替行動のパーセンテージを示す及び(e)Y−迷路試験における新規アームへの進入並びに(f)オープンフィールド試験において移動した距離を示す、ここで、p75ECD−TgはAPP/PS1マウスに筋肉内注射されたAAV−p75ECD−Fcを意味し、GFP−TgはAPP/PS1マウスに筋肉内注射されたAAV−GFPを意味し、Con−Tgは注射されないAPP/PS1マウスを意味し、Con−Wtは注射されない野生型マウスを意味し;各群に関して動物数=8、平均±平均値の標準誤差、Tukeyの検定;GFPに対してP<0.05、**P<0.01、により、AD(APP/PS1トランスジェニック)又は野生型マウスへのp75ECD又はGFPの末梢注射(peripheral injection)の結果を提供する。 (a)6E10免疫化学を使用して染色したAβ沈着、スケールバー=1mmを示す、(b)6E10免疫化学を使用して染色したAβ沈着の面積率の定量化、(c)コンゴーレッド染色を使用して染色したAβ沈着、スケールバー=1mm、(d)コンゴーレッド染色により染色したAβ沈着の面積率の定量化、(e)TBS、SDS分画、FA抽出物及び血清中のAβレベルのELISA定量化、ここで、NCは新皮質を意味し、HCは海馬を意味する、(f)血清Aβ40及びAβ42レベルは、p75ECDペプチド(50μg/50μli.p.)の腹腔内注射の24時間後に有意に増加し、プレブリード(pre−bleed)は血液サンプリング前を意味し、動物数=8、平均±平均値の標準誤差、T検定;P<0.05、**P<0.01; (a)6E10免疫化学を使用して染色したAβ沈着、スケールバー=1mmを示す、(b)6E10免疫化学を使用して染色したAβ沈着の面積率の定量化、(c)コンゴーレッド染色を使用して染色したAβ沈着、スケールバー=1mm、(d)コンゴーレッド染色により染色したAβ沈着の面積率の定量化、(e)TBS、SDS分画、FA抽出物及び血清中のAβレベルのELISA定量化、ここで、NCは新皮質を意味し、HCは海馬を意味する、(f)血清Aβ40及びAβ42レベルは、p75ECDペプチド(50μg/50μli.p.)の腹腔内注射の24時間後に有意に増加し、プレブリード(pre−bleed)は血液サンプリング前を意味し、動物数=8、平均±平均値の標準誤差、T検定;P<0.05、**P<0.01; (a)抗GFAP抗体を使用する免疫組織化学により染色したADマウスの新皮質中の星状細胞を示す、(b)GFAP染色の陽性面積率の定量化、スケールバー=1mm、(c)ADマウスの新皮質中のミクログリアを抗CD45抗体を使用する免疫組織化学により染色した、(d)CD45染色の陽性面積率の定量化、ここで、NCは新皮質を意味し、HCは海馬を意味する、動物数=8、平均±平均値の標準誤差、T検定、P<0.05、**P<0.01により、ADマウスへのp75ECD又はGFPの末梢注射の結果を提供する。 (a)皮質中のpS396の免疫組織化学染色を示し、バー=100μmである、(b)皮質中のpS396陽性の面積率の定量化、(c)海馬中のpS396の免疫組織化学染色、バー=100μm、(d)海馬中のpS396陽性の面積率の定量化、(a)及び(c)におけるWtに対して相対強度が正規化された、(e)pS396、pS199、pS262及びpT231のウェスタンブロット分析、(f)pS396、pS199、pS262及びpT231のバンドの相対強度の定量化、動物数=8、平均±平均値の標準誤差、T検定、**P<0.01により、ADマウスへのp75ECD又はGFPの末梢注射の結果を提供する。 (a)逃避潜時を示す、(b、c)漸進的なプラットフォーム学習試験内でプラットフォームを発見するための移動距離、(d)費やした時間及び(e)プラットフォーム四分円への進入回数(f)群間のプローブ試験における、隠されたプラットフォーム部位の横断回数(p75ECDE−Fc対Fc群に関してP<0.05、野生型体対Fc群に関して#p<0.05;野生型において、学習過程の間に学習の1日目と比べて$p<0.05;p75ECD−Fcにおいて、学習過程の間にP<0.05の学習の1日目と比べて¥p<0.05)(1群当たりn=6、平均±SEM、ANOVA、テューキーの事後試験)により、組換えp75ECD―Fc又はFcによる処置後のモリス水迷路(MWM)試験の間のpR5(タウ)マウスの結果を提供する。 (A)p75ECD−Fc及びFc処置群における、PR5マウス脳中のBACE1、sAPPβ、完全長のAPP(APP.FL)及びβアクチンの発現を示すウェスタンブロットと、(B)BACE1/βアクチン及び(C)sAPPβ/βアクチンの発現比率(1群当たりn=5、平均±平均値の標準誤差、スチューデントのt検定;「Fc」は100%に正規化した)の結果を提供する。 (A)Ser202及びThr205におけるタウリン酸化のレベル(単一の「AT8」抗体を使用して)並びにp75ECD−Fc及びFc処置したPR5マウスの脳中の全タウを示すウェスタンブロット画像、と(B)Ser202及びThr205においてリン酸化されたタウに関する統計解析(Fcに対して**P<0.01)(1群当たりn=5、平均±SEM、スチューデントのt検定;「Fc」を100%に正規化した)の結果を提供する。
[0033]本明細書に開示される通り、個体内に存在する完全長p75とp75の細胞外ドメイン(p75ECD)のバランスが、個体が広範な神経学的疾患をきたしうる神経変性を患うか否かを支配しうることが認識された。具体的には、p75ECDは神経保護因子である。理論に束縛させることを望むものではないが、可溶性p75ECDが、ニューロトロフィンのようなリガンドに関して細胞膜に結合したp75と競合し、それによって、神経変性及び/又はアポトーシスをきたしうるp75シグナリングを阻止すると考えられる。
[0034]AD患者及びADのマウスモデルの脳及び脳脊髄液(CSF)中のp75ECDのレベルが本明細書に記載の通りに研究された。一態様において、ADが、正常な認知障害のない対照対象に比べて、低レベルのp75ECD、高レベルの完全長p75(本明細書中でp75又はp75FLと称される)及び/又は低いp75ECD:p75FL比率と関連することが認識された。さらに、p75ECD、p75FLの濃度及び/又はp75ECD:p75FLの比率が、診断マーカー又は予後予測マーカーとして使用されうることが認識されていた。さらに、本明細書に開示される別の態様において、例えば、p75ECDの投与によるp75ECDレベルの回復が、AD、脳アミロイド血管症(CAA)及びタウ病変のような神経変性疾患を低減させ、APP/PS1マウスモデルにおいてADの早期及び後期の両方で学習及び記憶を改善することが見出された。
[0035]したがって、ある態様では、本開示は、
(a)被験対象から生物学的試料を得るステップと、
(b)被験対象の生物学的試料中のp75細胞外ドメイン(p75ECD)及び/又は完全長p75(p75FL)の濃度を測定するステップと、
(c)被験対象の生物学的試料中のp75ECD及び/若しくはp75FLの濃度、並びに/又はp75ECD:p75FLの比率を、認知障害のない対照対象又は認知障害のない対照対象群から得られた同等の生物学的試料中のp75ECD及び/若しくはp75FLの濃度、並びに/又はp75ECD:p75FLの比率と比較するステップと
を含み、
被験対象におけるp75ECD及び/若しくはp75FLの濃度、並びに/又はp75ECD:p75FLの比率が、認知障害のない対照対象又は認知障害のない対照対象群におけるp75ECD及び/若しくはp75FLの濃度、並びに/又はp75ECD:p75FLの比率に比べて変更されている場合、アルツハイマー病(AD)と診断及び/又は予後予測される、被験対象においてアルツハイマー病を診断及び/又は予後予測する方法を提供する。
[0036]用語「p75FL」、「完全長p75」、「p75」及び「p75NTR」は交換可能に使用され、本明細書中で使用される通り、(p75又はp75NTRとしても知られる)完全な(完全長)p75ニューロトロフィン受容体を指す。
[0037]用語「p75の細胞外ドメイン」、「p75ECD」、「p75細胞外ドメイン」、「p75の外胚葉ドメイン」及び「p75外胚葉」は交換可能に使用され、全てがp75FLの細胞外ドメイン(p75ECD)を可溶性ペプチドとして放出又は「シェディング」する、腫瘍壊死因子アルファ変換酵素(TACE)/ADAM17による膜近傍領域におけるp75の切断に続いて、完全長p75ペプチドから派生しうる断片を指す(Weskampら、2004年)。ある実施形態では、p75ECDはp75FLペプチドからシェディングされ、この実施形態では、p75ECDは可溶性である。本明細書中で使用される通り、用語「可溶性」は、タンパク質、ポリペプチド又はペプチドが細胞膜に結合しておらず又は結合されることもなく、したがって、タンパク質、ポリペプチド又はペプチドがいかなる膜アンカー機能も有さないように、膜貫通(すなわち、脂溶性)ドメインの全て又は実質的な部分の不存在又は機能的な破壊を特徴とすることを意味する。
[0038]本明細書に記載のp75及び/又はp75ECDは、任意の好適な種に由来することができる。ある実施形態では、p75及び/又はp75ECDはヒトに由来する。しかしながら、ある実施形態では、p75及び/又はp75ECDは、代わりに、非ヒト霊長類、ラット及び/若しくはマウスのような商業的、科学的、医学的又は個人的に重要な動物、並びに/又は家畜、エキゾチックアニマル及び(競走馬、ヒツジ、ウシ、ヤギ、ブタ、ライオン、トラ、ゾウ、イヌ、ネコ、ウサギ、ラット及びマウスなどを含む)コンパニオンアニマルのような他の哺乳動物に由来しうる。ある実施形態では、p75及び/又はp75ECDは、霊長類、例えば、アカゲザル、チンパンジー、オランウータン、チンパンジー、ゴリラなどに由来してもよい。
[0039]ヒト完全長p75のヌクレオチド配列は、Genbank Association番号NM_002507のヌクレオチド126〜1409に、及び配列番号1に提供される。
[0040]ヒト完全長p75のアミノ酸配列は、配列番号2に提供される。
[0041]ヒトp75ECDは、配列番号2のアミノ酸29〜250からなり、それぞれが40個のアミノ酸残基を含有し、それぞれがN−グリコシル化部位を含有する4つのシステインに富むドメインが続く、単一のペプチドとしての28個のアミノ酸を含む(Schor、2005年)。ヒトp75ECDのヌクレオチド配列は、配列番号3に提供される。
[0042]ヒトp75ECDのアミノ酸配列は、配列番号4に提供される。
[0043]ある実施形態では、p75FL及び/又はp75ECDは遺伝子又はペプチド変異体であることができる。本明細書中で言及されるp75及び/又はp75ECDの「変異体」は、例えば、アレル変異体によってコードされるp75FLのアイソフォームを表すと理解されるべきである。変異体は本明細書の他所においてさらに詳述される。
[0044]本明細書中で使用される通り、用語「被験対象」は、アルツハイマー病の診断、検出又は予後予測のために評価される個体を指す。ある実施形態では、被験対象はヒトであってもよい。しかしながら、代わりに対象は、非ヒト霊長類のような商業的、科学的、医学的又は個人的に重要な動物並びに、家畜、エキゾチックアニマル及び(競走馬、ヒツジ、ウシ、ヤギ、ブタ、ライオン、トラ、ゾウ、イヌ、ネコ、ウサギ、ラット及びマウスなどを含む)コンパニオンアニマルのような他の哺乳動物でありうると考えられる。
[0045]本明細書中で使用される通り、用語「認知障害のない対照対象又は認知障害のない対照対象群」は、正常で健康であり、特に認知症関連の神経学的状態(複数可)を患っていないと考えられる個体又は個体群を指す。ある実施形態では、認知障害のない対照対象又は認知障害のない対照対象群は、試料を提供後10年以内に認知症関連の神経学的状態を発症しない。ある実施形態では、認知障害のない対照対象又は認知障害のない対照対象群は、試料を提供後5年以内に認知症関連の神経学的状態を発症しない。ある実施形態では、認知障害のない対照対象は、被験対象と同じ種である。ある実施形態では、認知障害のない対照対象(複数可)は同年齢であり、ここで、認知障害のない対照対象(複数可)は、被験対象の10年以内の年齢である。ある実施形態では、認知障害のない対照対象(複数可)は、被験対象の5年以内の年齢である。ある実施形態では、被験対象のp75ECD及び/又はp75FLの濃度(又は本明細書に記載のその比率)が、認知障害のない対照対象又は認知障害のない対照対象群におけるp75ECD及び/又はp75FL(又はその比率)の代表的な値であることが知られた参照値と比較される。そのような参照値は、年齢のような、p75ECD及び/又はp75FLの濃度(又はその比率)に影響しうる因子に関して調整されてもよい。
[0046]本明細書中で使用される用語「濃度」は、生物学的試料中のp75ECD及び/又はp75FL分子の量又はレベルを指すことを意図され、絶対量(例えば、mg/ml、ng/ml、pg/ml、ng/gなどで測定される、試料中のp75ECD及び/又はp75FL分子の量)並びに(例えば、ウェスタンブロットの特定のバンドの染色の濃度測定分析により測定され、ここで、任意選択で被験対象の結果が認知障害のない対照対象(複数可)のものに対して正規化されうる)相対量の両方を包含することを意図される。測定された濃度が絶対量である本開示の第1の態様によれば、濃度の変更(すなわち、増加又は減少)があったか否かを決定するために、被験対象におけるp75ECD及び/又はp75FL分子の絶対濃度が、認知障害のない対照対象又は認知障害のない対照群のp75ECD及び/又はp75FLの絶対濃度と比較される。或いは、測定された濃度が(例えば、ウェスタンブロット分析の濃度測定分析により測定された)相対量である場合、濃度の変更(すなわち、増加又は減少)があったか否かを決定するために、被験対象におけるp75ECD又はp75FL分子濃度の染色の強度(又は他の相対的測定値)が、認知障害のない対照対象又は認知障害のない対照群におけるp75ECD及び/又はp75FL濃度の染色の強度(又は上記他の相対的測定値)と比較される。
[0047]p75ECDの絶対又は相対濃度をp75FLの(それぞれ)絶対又は相対濃度で割ることによって、p75ECD:p75FLの比率が容易に計算されうることは当業者に明らかである。
[0048]生物学的試料は、p75FL及び/又はp75ECD濃度のためにサンプリングされうる任意の好適な身体試料(body sample)であってもよい。例えば、生物学的試料は、脳組織、脳脊髄液(CSF)、血清、血漿、全血並びに末梢血単核球(PBMC)及びリンパ球からなる群から選択されてもよい。しかしながら、当業者は、他の組織タイプの体液がp75FL及びp75ECDレベルをサンプリングするために好適でありうることを理解する。ある実施形態では、生物学的試料は脳脊髄液である。ある実施形態では、生物学的試料は脳組織である。ある実施形態では、生物学的試料はリンパ球、血漿、血清及び/又は全血から選択される。
[0049]生物学的試料が脳組織である実施形態では、脳組織試料は、対象の死後に或いは当業者に周知の標準的なバイオプシー技術を使用して組織バイオプシーとして得られてもよい。脳組織は、任意選択で、均質化及び/又は超音波処理のような当業者に知られた方法によって処理されうる。当業者は、他の組織タイプが必要に応じて同様に処理されうることを理解する。生物学的試料がCSFである実施形態では、CSFは、例えば、腰椎穿刺による、当業者に知られた標準的なCSF収集技術を使用して得られてもよい。
[0050]本明細書中で言及される認知障害のない対照対象(複数可)において測定される、用語「同等の生物学的試料」は、被験対象に関して測定されるものと同じ又は類似するタイプの生物学的試料、又は1つの身体試料中のp75FL、p75ECDの濃度及び/又はp75ECD:p75FLの比率が別の身体試料中のp75FL、p75ECDの濃度及び/又はp75ECD:p75FLの比率(それぞれ)を正確に予測できるものを指す。例えば、当業者は、血漿と血清の間の相違が、血清がフィブリノーゲン及び他の凝固因子を含有しないことのみであるため、血清試料中の分析物の濃度が血漿試料中の同じ分析物の濃度と実質的に等価であることを理解する。したがって、ある実施形態では、血漿及び血清は同等の生物学的試料である。さらに、当業者は、全血はおよそ半分の血清又は血漿を含むため、血清又は血漿試料中の分析物の濃度が全血試料中の分析物の濃度のおよそ2倍に相当することを理解する。したがって、単純な計算によって同等の濃度が変換可能であるため、全血中の分析物の濃度が血漿又は血清と比較されうる。
[0051]本明細書に開示される通り、驚くべきことにAD患者及びADマウスにおいて、それらの認知障害のない対照者に比べてp75ECDの濃度が減少し、さらに、AD患者及びADマウスにおいて、それらの認知障害のない対照者に比べてp75FLの濃度が増加していることが認識された。さらに、本明細書に開示される通り、AD患者及びADマウスにおけるp75ECD:p75FLの比率が、それらの認知障害のない対照者に比べて減少していることが注目された。
[0052]したがって、ある実施形態では、
(a)被験対象から生物学的試料を得るステップと、
(b)被験対象の生物学的試料中のp75細胞外ドメイン(p75ECD)の濃度を測定するステップと、
(c)被験対象の生物学的試料中のp75ECDの濃度を、認知障害のない対照対象又は認知障害のない対照対象群から得られた同等の生物学的試料中のp75ECDの濃度と比較するステップと
を含み、
被験対象におけるp75ECDの濃度が、認知障害のない対照対象又は認知障害のない対照対象群に比べて減少している場合、アルツハイマー病(AD)と診断及び/又は予後予測される、被験対象においてアルツハイマー病を診断及び/又は予後予測する方法。
[0053]アルツハイマー病と診断又は予後予測されるか否かを決定するような、「認知障害のない対照対象又は認知障害のない対照対象群に比べて減少している」と考えうる被験対象におけるp75ECDの濃度は、対象の種、使用された具体的な体の試料タイプ及び対象の年齢に従って変化しうる。ある実施形態では、p75ECD濃度は、被験対象において認知障害のない対照に比べておよそ25%〜99%減少している。ある実施形態では、p75ECD濃度は、被験対象において認知障害のない対照に比べておよそ25%〜90%減少している。ある実施形態では、p75ECD濃度は、被験対象において認知障害のない対照に比べておよそ30%〜80%減少している。ある実施形態では、p75ECD濃度は、ヒトAD患者において認知障害のないヒト対照に比べておよそ50%減少している。ある実施形態では、脳脊髄液(CSF)において減少はおよそ50%である。ある実施形態では、脳組織において減少はおよそ75%である。ある実施形態では、ヒト脳組織においてp75ECDレベルがヒトAD患者において認知障害のないヒト対照に比べて少なくとも75%減少している。ある実施形態では、ADと診断又は予後予測する、被験対象のCSF中のp75ECDの濃度は、500ng/ml未満である。同様に、ある実施形態では、ADマウスにおいてp75ECD濃度がマウスCSFにおいて野生型(Wt)同腹子に比べておよそ50%減少しており、代わりの又は追加の実施形態では、減少はマウス脳組織においておよそ50%である。
[0054]本明細書に開示される通り、CSF中のp75ECDの正常なヒトの濃度範囲は、認知障害のない対照において約500pg/ml〜約1300pg/mlにわたる。ある実施形態では、ADと診断又は予後予測されるようなヒト被験対象のCSF中の減少したp75ECDの濃度は、500pg/ml未満、好ましくは400pg/ml未満である。ある実施形態では、ADと診断又は予後予測されるような被験対象のCSF中の減少したp75ECDの濃度は、300pg/ml未満である。
[0055]別の実施形態では、本開示は、
(a)被験対象から生物学的試料を得るステップと、
(b)被験対象の生物学的試料中のp75ECD及び完全長p75(p75FL)の濃度を測定するステップと、
(c)被験対象の生物学的試料中のp75ECD及びp75FLの濃度を、認知障害のない対照対象又は認知障害のない対照対象群から得られた同等の生物学的試料中のp75ECD及びp75FLの濃度と比較するステップと
を含み、
被験対象におけるp75ECD:p75FLの比率が、認知障害のない対照対象又は認知障害のない対照対象群に比べて減少している場合、アルツハイマー病(AD)と診断及び/又は予後予測される、被験対象においてアルツハイマー病を診断及び/又は予後予測する方法を提供する。
[0056]ある実施形態では、被験対象におけるp75ECD:p75FLの比率は、認知障害のない対照対象又は認知障害のない対照対象群に比べて少なくとも30%減少している。ある実施形態では、比率は少なくとも50%減少している。ある実施形態では、比率は少なくとも75%減少している。ある実施形態では、比率は少なくとも90%減少している。ある実施形態では、比率は少なくとも99%減少している。
[0057]なお別の実施形態では、本開示は、
(a)被験対象から生物学的試料を得るステップと、
(b)被験対象の生物学的試料中のp75FLの濃度を測定するステップと、
(c)被験対象の生物学的試料中のp75FLの濃度を、認知障害のない対照対象又は認知障害のない対照対象群から得られた同等の生物学的試料中のp75FLの濃度と比較するステップと
を含み、
被験対象におけるp75FLの濃度が、認知障害のない対照対象又は認知障害のない対照対象群に比べて増加している場合、アルツハイマー病(AD)と診断及び/又は予後予測される、被験対象においてアルツハイマー病を診断及び/又は予後予測する方法を提供する。
[0058]ある実施形態では、被験対象におけるp75FLの濃度が、認知障害のない対照対象又は認知障害のない対照対象群に比べて10%〜500%増加している(すなわち、1.1〜5倍)。ある実施形態では、p75FLの濃度が20%〜300%(すなわち、1.2〜3倍)増加している。ある実施形態では、p75FLの濃度が30%〜200%増加している(すなわち、1.3〜2倍)。特定の実施形態では、p75FLの濃度は、ヒト脳組織において少なくとも200%(2倍)、又は好ましくは300%(3倍)増加している。
[0059]しかしながら、本開示の第1の態様の方法の目的のために、認知障害のない対照対象又は認知障害のない対照対象群に比べて被験対象において増加した濃度、減少した濃度と考えられうる又は減少した比率を提供しうるp75FL及び/又はp75ECDの量は、どの因子(例えば、p75FL、p75ECD又はp75ECD:p75FLの比率)が比較されるか、使用される具体的な身体試料のタイプ及び対象の年齢によって、変化する可能性がある。
[0060]ある実施形態では、本開示の第1の態様において測定されるp75FL及び/又はp75ECDはペプチドである。
[0061]p75FL及び/又はp75ECDペプチドの濃度を定量化すること又は測定することは、分子の絶対濃度を測定するために、染色を知られたタンパク質標準品と比較することにより、又はそうでなければ、本明細書に記載の方法を使用することを含む、相対濃度を測定するために濃度測定分析を使用して、被験対象と正常な認知障害のない対照(複数可)の間で相対的染色強度を比較することによるような、当業者に知られた好適な技術を使用して実行されうる。p75FL及び/又はp75ECDペプチドの濃度は、ウェスタンブロット分析、酵素結合免疫吸着測定法(ELISA)、ラジオイムノアッセイ(RIA)、並びに抗p75FL及び/又はp75ECD抗体或いはその断片を使用する(例えば、免疫蛍光染色を含む、組織バイオプシーの区分された試料による)免疫組織化学のようなイムノアッセイから得られた結果の定量化によるような、当業者に周知の技術を使用して決定されうる。しかしながら、例えば、p75FL及び/又はp75ECDを結合しうる任意の他のリガンド(例えば、Aβ)へのp75FL及び/又はp75ECDの結合の検出を含む方法のような、当業者に周知の他の方法を使用してp75FL及び/又はp75ECDのレベルを検出し、定量化することも可能である。被験身体試料(複数可)中に存在するp75FL及び/又はp75ECDの量を決定するために特に好適な方法は、多様なサンドイッチ、競合又は他のアッセイフォーマットで標識分子を利用するイムノアッセイである。そのようなイムノアッセイは、p75FL及び/又はp75ECDの存在又は不存在の指標であるシグナルを発生させる。さらに、そのようなイムノアッセイによって発生させられたシグナルの強度は、試料(複数可)中に存在するp75FL及び/又はp75ECDの量に対して直接的又は間接的に(例えば、逆比例する)相関させられうる。被験身体試料(複数可)中に存在するp75FL及び/又はp75ECDの量を決定するために好適な他の方法は、正確な分子量又は核磁気共鳴(NMR)スペクトルのような、p75FL及び/又はp75ECDに特異的な物理的又は化学的性質の測定を含む方法である。したがって、そのような方法は、バイオセンサー、イムノアッセイに連結された光学機器、バイオチップ、質量分析計、NMR分析器及びクロマトグラフィー機器のような分析機器を使用して行われうる。他の好適な方法は、沈降法(例えば、免疫沈降法)、エレクトロケミルミネッセンス(すなわち、電気発生ケミルミネッセンス)、エレクトロケミルミネッセンスサンドイッチイムノアッセイ(ECLIA)、解離増強型ランタニド蛍光免疫法(DELFIA)、シンチレーション近接アッセイ(SPA)、比濁法、ネフェロメトリー、ラテックス増強比濁法及びネフェロメトリーを含みうる。さらに、ゲル電気泳動法、ウェスタンブロッティング及び質量分析のような当業者に周知の方法は、単独で又は上記の他の好適な方法と組み合わせて使用されてもよい。当業者は、他の方法が本明細書に記載の方法に従ってp75又はp75ECDペプチドの濃度を検出するために好適でありうることを理解する。
[0062]完全長p75FLペプチド及びp75ECDペプチドは、当業者に理解されうるp75FLペプチドの異なる領域を認識する特異抗体を使用して識別可能である。例えば、第1の抗体は、本明細書において使用される抗p75ECD抗体(ウサギポリクローナル、9650)のように細胞内又は膜貫通領域でなく、p75の細胞外ドメイン(p75ECD)を特異的に認識し、結合することができ;第2の抗体は、本明細書中で使用される抗p75NTR抗体(ウサギポリクローナル、AB1554,Millipore、US)又は抗NGF受容体p75(カタログ番号AB1554、Millipore、US)のように細胞外ドメインでなく、p75の細胞内又は膜貫通領域(p75ICD)を特異的に認識し、結合しうる。当業者は、細胞内又は膜貫通領域でなく、p75の細胞外ドメインを特異的に認識し結合する、或いは細胞外ドメインでなく、p75の細胞間又は膜貫通領域を特異的に認識し結合する、他の好適な抗体が本開示の方法において容易に使用されうることを理解する。
[0063]しかしながら、ある実施形態では、p75ECDの少なくともいくつかは、細胞成分と結合しうる完全長p75との関係において存在しうる。すなわち、ある実施形態では、完全長p75は、膜貫通タンパク質として細胞調製物の細胞膜成分と結合するが、可溶性(「シェディングされた」)p75ECDは、細胞、組織及び/又は体液調製物の可溶性成分と結合する。ある実施形態では、可溶性(すなわち、「シェディングされた」)p75ECDは、当業者に理解される通り、サイズ(すなわち、分子量)に基づくウェスタンブロッティングによって完全長p75との関連で存在するp75ECDから識別可能である。或いは、ある実施形態では、可溶性又は「シェディングされた」p75ECDは、当業者に理解されうる通り、細胞膜(したがって、膜に結合した完全長p75)が遠心分離によって、調製物の可溶性成分(したがって、可溶性p75ECD)から分離可能であるように、細胞調製法から界面活性剤又は類似する物質を省くことによって、完全長p75ECDから識別可能である。そうでなければ、適切な対照を使用して試料への抗p75ECD抗体の結合の強度及び抗p75ICD抗体の結合の強度を定量化し、単純な計算を使用して絶対量又は比率のいずれかを計算することによって、p75ECDの量又はp75ECD:p75FLの比率を決定することが可能である。
[0064]第1の態様の方法は、p75FL及び/又はp75ECDの量或いはその比率の変化が、アルツハイマー病の存在の診断マーカーとして使用されることを可能とする。しかしながら、そのような方法の感度及び特異度は、方法の分析的「質」だけに依存するのみならず;異常な結果を構成するものの定義にも依存しうる。すなわち、典型的に、任意の具体的マーカーに関して、そのマーカーに基づく診断/予後予測試験が完璧な正確性をもって正常な(すなわち、認知障害のない)対象を病気の対象から完全に識別しないように、疾患を有する及び有さない対象に関するマーカーレベルの分布は重複する。よって、いくつかの実施形態では、方法は、例えば、p75FL及び/又はp75ECDの量の変化の値対「正常」及び「病気の」対象(複数可)のその値の相対頻度をプロットすることによって、受信者動作特性(ROC)曲線を計算するステップをさらに含んでもよい。次いで、この方法で計算されたROC曲線下の面積は、決定された被験身体試料(複数可)中のp75FL及び/又はp75ECDの量の変化が正確な診断又は予後予測を可能とする蓋然性の尺度として使用可能である。加えて、ROC曲線は、決定されたp75FL及び/又はp75ECDの量の変化が不正確であると考えられうる場合にさえ使用可能であり、それは、結果を等級付けすることが可能な限りROC曲線はなお計算可能であるからである。例えば、対象からの被験身体試料(複数可)から決定されたp75FL及び/又はp75ECDの量が、程度(例えば、1=低度、2=正常及び3=高度)に従って等級付けされうる。次いで、この等級付けは正常な対象(複数可)からの結果及び当業者に周知の方法(例えば、Hanley及びMcNeil、1982年)に従って作り出されたROC曲線と相関させられうる。
[0065]かくして、被験身体試料(複数可)中のp75FL及び/又はp75ECDの量の決定は、(i)p75FL及び/又はp75ECDを特異的リガンドと接触させるステップと、(ii)任意選択で未結合リガンドを除去するステップと、(iii)結合されたリガンドの量を測定するステップとを含んでもよい。(共有結合及び/又は非共有結合により結合されうる)結合されたリガンドは、強度シグナルを発生させる。上述の通り、リガンドは、抗p75FL及び/又はp75ECD抗体或いはその断片から選択されてもよいが、そうでなければ、例えば、p75FL及び/又はp75ECDに結合する任意の(ペプチド、ポリペプチド、核酸、アプタマー(例えば、核酸又はペプチドアプタマー)、フェチュインのような糖タンパク質及び小分子を含む)化合物のようなp75FL及び/又はp75ECDに結合しうる任意の他のリガンドから選択されてもよい。しかしながら、リガンドは、抗p75FL及び/又はp75ECD抗体或いは(ポリクローナル及びモノクローナル抗体、並びにFv、Fab及びF(ab)断片のようなp75FL及び/又はp75ECDに結合可能なその断片、並びに一本鎖抗体(例えば、scFV抗体)のような組換え抗体を含む)その断片から選択されることが好ましい。そのようなリガンドを調整する方法は、当業者に周知である。
[0066]ある実施形態では、リガンドはp75FL及び/又はp75ECDに特異的に結合する。本明細書中で使用される通り、用語「特異的結合」は、リガンドが被験身体試料中に存在する別のペプチド、ポリペプチド又は物質に実質的に結合(すなわち、実質的に「交差反応」)するべきでないことを意味する。特異的に結合されるp75FL及び/又はp75ECDは、任意の他の関連ペプチド、ポリペプチド又は物質よりも少なくとも3倍高い、より好ましくは少なくとも10倍高い、最も好ましくは少なくとも50倍高い親和性をもって結合されることが好ましい。非特異的結合は、例えば、ウェスタンブロットにおけるそのサイズに従って又は試料中のp75FL及び/又はp75ECDの比較的高い存在量により、なお明確に識別され、測定可能である場合、或いは陰性対照試料又は正常対象(複数可)の対照試料を使用するために制御可能である場合、許容されうる。リガンドは、リガンドの検出及び測定を可能とする標識に共有結合又は非共有結合によりカップリングされうる。好適な標識化は、当業者に周知の任意の直接的又は間接的方法によって実行されてもよい。
[0067]本明細書に開示される通り、p75FL及び/又はp75ECD濃度は、CSF及び脳組織を含む組織及び体液から容易に決定可能であることが理解された。p75及びp75ECDペプチドレベルも、ELISA及びウェスタンブロッティングのような当業者に知られた標準的な方法を使用して血清及びリンパ球中で容易に検出可能である(例えば、Zhouら、2013年を参照されたい)。p75FL及び/又はp75ECDは、類似の技術を使用して、他の組織及び体液タイプにおいても任意選択で検出可能ということになる。ある実施形態では、p75FLは膜貫通分子であり、細胞中で検出可能である。例えば、p75はリンパ球、マクロファージ、皮膚細胞、シュワン細胞及び多くの神経細胞のような多様な細胞タイプにおいて検出されうる。p75レベルは、ELISA及びウェスタンブロッティングのような当業者に知られた技術(例えば、Zhouら、2013年を参照されたい)を使用して、末梢血由来のリンパ球中で容易に検出可能である。
[0068]しかしながら、当業者は、p75FLレベルが細胞内のp75FLをコードするメッセンジャーRNA(mRNA)分子の量を測定することによって間接的に定量化可能であることを理解する。例えば、p75mRNAは、リンパ球、マクロファージ、皮膚細胞、シュワン細胞及び多くの神経細胞のような多様な細胞タイプにおいて検出されうる。実際に、p75mRNAレベルは、リアルタイムリバーストランスクリプターゼPCR(リアルタイムRT−PCR)(例えば、Zhouら、2013年を参照されたい)及びRT−PCRのような当業者に知られた技術を使用して末梢血由来のリンパ球中で容易に検出可能である。
[0069]ある実施形態では、第1の態様の方法は、ADを予後予測するために使用されてもよく、ここで、被験対象にADの症状の徴候がないか又は弱い症状の徴候があるにもかかわらず、被験対象におけるp75ECD及び/若しくはp75FLの濃度並びに/又はp75ECD:p75FLの比率は、認知障害のない対照対象又は認知障害のない対照対象群におけるp75ECD及び/若しくはp75FLの濃度並びに/又はp75ECD:p75FLの比率に比べて変更されている。
[0070]本明細書に開示される通り、p75ECDが、アミロイドベータ毒性に対して保護し、タウオパチーに関連したタウリン酸化を低減させることができる神経向性分子であることも理解された。本明細書に開示される通り、アルツハイマー病(AD)、脳アミロイド血管症(CAA)又はタウオパチーのような神経学的状態に関連した徴候及び/又は症状は、Aβを過剰発現するマウスモデルにp75細胞外ドメイン(p75ECD)を投与することによって低減されうる。そのような投与は、学習及び記憶を改善することによって神経学的状態の徴候及び/又は症状を低減させ、アミロイドベータによって誘導された神経変性からニューロンを保護し、タウタンパク質のリン酸化を低減しうる。
[0071]したがって、別の態様では、本開示は、治療有効量のp75細胞外ドメイン(p75ECD)をそれを必要とする対象に投与するステップを含む、脳アミロイド血管症(CAA)又はタウオパチーを処置又は予防する方法を提供する。
[0072]CAAは、ADとは異なる状態であり、血管性認知症を引き起こす、大脳皮質及び軟膜の小〜中サイズの血管壁におけるAβの進行性の沈着を特徴としうる。本明細書に開示される通り、p75ECDの投与がADマウスモデルにおけるCAA病変をp75ECDの投与に際して低減することが見出された。したがって、ある実施形態では、本開示は、治療有効量のp75細胞外(p75ECD)をそれを必要とする対象に投与するステップを含む、脳アミロイド血管症(CAA)を処置又は予防する方法を提供する。
[0073]理論にとらわれることを望むものではないが、タウオパチーは、神経原線維濃縮体(NFT)と呼ばれる、脳内の欠陥のある過剰にリン酸化されたタウタンパク質の病的凝集に関連した神経変性疾患のクラスである。タウオパチーは、AD、パーキンソン病、運動ニューロン障害、前頭側頭変性症、ハンチントン病及びピック病を含むタウタンパク質の過剰リン酸化を伴う任意の神経変性疾患を含みうる。本明細書に開示される通り、p75ECDの投与が、複数の部位、例えば、セリン396、262、199及びスレオニン231におけるタウリン酸化を低減させたことが見出された。したがって、ある実施形態では、本開示は、治療有効量のp75ECD細胞外ドメイン(p75ECD)をそれを必要とする対象に投与するステップを含む、タウオパチーを処置又は予防する方法を提供する。
[0074]本明細書中で使用される用語「処置すること」は、p75ECDを投与することが、AD、CAA又はタウオパチーの徴候又は症状の少なくともいくつかを低減又は寛解させることを意味することが意図される。
[0075]本明細書中で使用される用語「予防すること」は、AD、CAA及び/又はタウオパチーの診断の前にp75ECDを投与することが起こり、AD、CAA及び/又はタウオパチーの徴候又は症状の少なくともいくつかの発症を低減し、寛解させ又は遅延させることを意味し;或いはそうでなければ、p75ECDを投与することが、AD、CAA及び/又はタウオパチーの徴候又は症状の少なくともいくつかを悪化から防止することを意味することが意図される。したがって、用語「予防すること」は、予防的処置を含むことが意図される。
[0076]投与されるp75ECDは、任意の目的の種(例えば、ヒト、マウス、ラット、ウサギ、ネコ、イヌ、ヤギ、ウシ、ウマ、非ヒト霊長類など)に由来しうる。しかしながら、ある実施形態では、p75ECDはヒトp75ECDである。ある実施形態では、p75ECDは配列番号3に提供されるヌクレオチド配列又は配列番号4に提供されるアミノ酸配列を有することができる。
[0077]代わりの実施形態では、p75ECDはこの配列の機能的断片、変異体、類似体又は誘導体であることができる。例えば、p75ECD(又はその機能的断片)の変異体、類似体又は誘導体は、p75ECD(又はその機能的断片)とは異なる分子からなるが、生物学的活性、特にプロニューロトロフィン及びAβペプチドに結合する能力においてp75ECDに対する類似性を保持する。p75ECD(又はその機能的断片)の変異体、類似体又は誘導体は、p75ECD(又はその機能的断片)と実質的な全体的構造の類似性を有するか又は生物学的活性に関与するp75ECD(又はその機能的断片)の1つ又は複数の領域とのみ構造的類似性を有してもよい。典型的に、変異体、類似体又は誘導体は、関連するアミノ酸配列の1つ又は複数のアミノ酸の修飾により提供されるか又はその結果である。例えば、配列番号4に提供される配列を含む機能的断片の変異体、類似体又は誘導体は、そのアミノ酸配列への1つ若しくは複数のアミノ酸の付加、そのアミノ酸配列からの1つ若しくは複数のアミノ酸の欠失、及び/又はそのアミノ酸配列の1つ若しくは複数のアミノ酸の置換により提供されるか又はその結果である。アミノ酸配列の変更をもたらすアミノ酸の反転及び他の突然変異変化も包含される。そのような類似体又は誘導体は、突然変異ポリヌクレオチド分子の発現に際して所望のアミノ酸変化(複数可)が達成されるように、ポリヌクレオチド分子にヌクレオチド変化(複数可)を導入することにより、又はそうでなければ、所望のアミノ酸変化(複数可)を組み込んでアミノ酸配列を合成することによって調製されてもよい。アミノ酸の置換は、保存的又は非保存的アミノ酸置換を含んでもよい。保存的アミノ酸置換により、類似する特徴を有し、ペプチド又はポリペプチドの生物学的活性を実質的に変更しない別のアミノ酸によってアミノ酸残基が置換されることが意味される。代表的な保存的アミノ酸置換が、以下の表1に提供される。想定される特定の保存的アミノ酸は:G、A、V、I、L、M;D、E;N、Q;S、T;K、R、H;F、Y、W、Hであり、P、Nα−アルキルアミノ酸は生物学的活性にいかなる実質的な減少又は変動ももたらさない、配列の小さな変異(複数可)を有しうる。これらの変異は、GLy、Ala、Val、Ile、Leu、Met;Asn、Gln、Asn、Gln;Ser、Thr;Lys、Arg、His;Phe、Tyr、Trp、His;及びPro、Nα−アルキルアミノ酸のような保存的アミノ酸置換並びに非保存的アミノ酸置換を含んでもよい。
[0078]類似体又は誘導体が合成によって調製される場合、類似体又は誘導体はカルボキシグルタミン酸及びヒドロキシプロリンのような遺伝コードによりコードされないアミノ酸(単数)又はアミノ酸(複数)を含んでもよいか、或いはL−アミノ酸の代わりにD−アミノ酸を含んでもよい。かくして、類似体又は誘導体は、ペプチド模倣体のようなp75ECD(又はその機能的断片)の模倣体であってもよい。しかしながら、p75ECD(又はその機能的断片)の類似体又は誘導体はアミノ酸配列同一性及び/又は類似性を有する必要はなく、実際に類似体又は誘導体は、全くタンパク質性でなくてもよい。
[0079]配列番号4及び配列番号6に提供されるアミノ酸配列からの小さな変異を有するアミノ酸配列によりコードされるペプチドは、該ペプチドがp75に結合し、p75を介するシグナリングを防止することができるという条件で、依然として本発明の範囲に属すると理解されるべきである。特に、p75ECDの天然の変異体(若しくはアイソフォーム)又は非ヒト種由来のp75ECDペプチドは、開示された方法のp75ECD又はp75ECD−Fc融合ペプチドの範囲に属すると考えられるべきである。
[0080]ある実施形態では、p75ECDはp75ECD融合物を含み、ここで、p75ECDは融合パートナーに融合されている。融合パートナーは、p75ECDがその生物学的活性の少なくともいくらかを保持するという条件で、イムノグロブリンのFc領域、ヒト血清アルブミン(HSA)及びウシ血清アルブミン(BSA)などのような当業者に知られた任意の好適な融合パートナーであってもよい。融合生成物は、融合生成物をコードする好適な構築物から該生成物を発現させることによって、又はそうでなければ、p75ECDを融合パートナーに化学的に連結することによって生成されてもよい。融合パートナーは、p75ECDのin vivoの安定性及び血清半減期を改善するべきである。ある実施形態では、p75ECDはイムノグロブリンのFcドメインに融合されて、p75ECD−Fc融合物を形成する。Fcドメインは、任意の好適なイムノグロブリンからの任意の好適なFcドメインでありうる。しかしながら、好ましい実施形態では、FcドメインはヒトIgGに由来する。
[0081]ある実施形態では、Fc領域は二量体化して、p75ECDの二量体形を生成することができる。しかしながら、他の融合パートナーは、三量体、四量体、五量体などのような他のタイプのオリゴマーを形成することができうる。したがって、p75ECDは、二量体、三量体、四量体、五量体などのようなオリゴマーであってもよい。ある実施形態では、p75ECDは二量体であってもよい。ある実施形態では、p75ECD−Fc融合物はp75ECD−Fc二量体であってもよい。
[0082]ある実施形態では、p75ECD−Fc融合物は、ヒトIgG1のFc部分に連結されたヒトp75ECD分子を含む。当業者は、そのような融合物が、例えば、使用されるリンカー次第で多数の異なるヌクレオチド及びアミノ酸配列を有しうることを理解する。しかしながら、ある実施形態では、ヒトp75ECD−ヒトIgG1 Fcドメイン融合物(ヒトp75ECD−Fc)のヌクレオチド配列が配列番号5に提供される。
[0083]同様に、ある実施形態では、ヒトp75ECD−Fc融合物のアミノ酸配列が配列番号6に提供される。ある実施形態では、配列番号6は、配列番号6のアミノ酸残基1〜169にp75ECDペプチドを、続いて残基170〜179にリンカー「DKTHTCPPCP」を、続いて残基180〜396にFcドメインを含む。しかしながら、p75ECD−Fc融合物は、配列番号6により提供される配列の機能的断片、変異体、類似体又は誘導体であってもよいことが理解される。機能的断片、変異体、類似体又は誘導体は、本明細書の他の場所に記載されている。
[0084]ある実施形態では、p75ECD又はp75ECD融合物はヌクレオチド分子として対象に投与される。そのようなポリヌクレオチド分子は、例えば、発現ベクター又は発現カセットに存在しうる。中でも好ましい発現ベクターは、所望の宿主細胞タイプ(複数可)の形質導入をもたらすことのできるウイルスベクター、例えば、レトロウイルスベクター、アデノウイルスベクター及び当業者に周知のもののようなアデノ随伴ウイルス(AVV)に由来するベクターである。本開示のp75ECD又はp75ECD融合物をコードするヌクレオチド配列を含むウイルスベクターは、神経学的障害の処置又は予防のための所望の部位にp75ECD又はp75ECD融合物のin vivoの供給源を提供するために使用されうる。
[0085]好ましい実施形態では、p75ECD又はp75ECD融合物は、遺伝子療法に好適な方法で細胞中へヌクレオチドを送達するための手段を提供することが知られたウイルスベクターによって投与される。アデノ随伴ウイルス(AAV)ベクター、レンチウイルスベクター又は単純ヘルペスウイルスベクターは、それらが全て遺伝子療法の目的のために細胞にヌクレオチドを送達することができるため、当業者により理解されうる通り、ウイルスベクターとして使用されうる。ウイルスベクターを介するp75ECD又はp75ECD融合物の送達は、CNS(例えば、脳)内での作用剤の長期発現を媒介することができ、p75ECD又はp75ECD融合物の進行中の分泌は、多くの神経学的障害の慢性的性質を考えると望ましい。ある実施形態におけるAAVベクターの使用は、ベクターが単回注射(例えば、頭蓋内又は脳室内注射)として投与されうる限り、有益であり、作用剤の長期の分泌を提供し、加えて、かつて動物又はヒトにおいて報告されてきた病理学的事象のない非常に安全なものであるとも考えられる。AAVベクターは、遺伝子療法送達のための手段として知られている。したがって、ある実施形態では、ウイルスベクターはAAVベクターであってもよい。AAVベクターは、当業者に知られた任意の好適なアデノ随伴ウイルスベクター、例えば、AAV1、AAV2、AAV4、AAV5、AAV6、AAV7、AAV8、AAV9、AAV10、AAV11、AAV12などであってもよい。ある実施形態では、AAVベクターはAAV8である。
[0086]「治療有効量」は、有益な又は治療効果を対象において誘発する任意の量である。ある実施形態では、任意の好適な対象のためのAAVベクターの用量は、対象体重1kg当たり1×10〜6×1013個のウイルスゲノムである。ある実施形態では、任意の好適な対象のためのAAVベクターの用量は、対象体重1kg当たり1×1011〜6×1012個のウイルスゲノムである。
[0087]投与されるアデノ随伴ウイルスベクターの用量は、当業者により十分に理解される通り、変動することができる。例えば、ヒト対象のためには、米国国立衛生研究所の事業としての臨床試験において患者に使用される「安全な」用量は、体重1kg当たり6×1012個のウイルスゲノム(vg)である。しかしながら、本明細書に記載の方法のためにヒト対象に投与されるアデノウイルスベクターの用量は、体重1kg当たり1×10〜6×1013個のvgに及びうる。ある実施形態では、ヒト対象に投与されるアデノウイルスベクターの用量は、体重1kg当たり1×1010〜6×1012個のウイルスゲノムである。ある実施形態では、ヒト対象に投与されるアデノウイルスベクターの用量は、体重1kg当たり1×1011〜3×1012個のウイルスゲノムである。ある実施形態では、アデノウイルスベクターの用量は、これらの用量が安全と考えられるという条件で、より高くてもよく、例えば、1×1014、1×1015、1×1016、1×1017、1×1018、1×1018、1×1019、1×1020などであってもよい。
[0088]ヒト対象において使用されるAAVベクターの用量は、体表面積に基づいて薬物の同等の用量を種を越えて変換するための米国食品医薬品局(FDA)の基準[mg/kgで表したヒトの同等の用量=mg/kgで表した動物の用量×(kgで表した動物の体重/kgで表したヒトの体重)0.33](Food and Drug Administration、2003年)を使用して、他の動物のための適切な用量に変換されうる。したがって、マウスにおける「安全な」用量は、8×1010個のウイルスゲノムであることができる。しかしながら、当業者は、マウス対象に投与されるアデノ随伴ウイルスベクターの用量が、1×10〜1×1013個のウイルスゲノムにわたってもよいことを理解しうる。ある実施形態では、マウス対象に投与されるアデノ随伴ウイルスベクターの用量は、1×10〜1×1012個のウイルスゲノムにわたってもよい。ある実施形態では、マウス対象に投与されるアデノ随伴ウイルスベクターの用量は、1×10〜1×1011個のウイルスゲノムにわたってもよい。
[0089]本開示のこの態様の実施形態では、p75ECD又はp75ECD−Fc融合物は組換えペプチドである。組換えp75ECD又はp75ECD−Fc融合物ペプチドは、当業者に知られた任意の好適な技術を使用して、例えば、培養細菌系における(例えば、大腸菌(Escherichia coli)における)、酵母発現系、昆虫発現系、ウイルス発現系若しくは真核細胞発現系における発現により生成可能であり、又はペプチドは人工的に合成されることができるなど、その全てが当業者に知られうる。
[0090]ある実施形態では、投与される組換えp75ECD又はp75ECD−Fc融合物ペプチドは、有益な又は治療効果を対象において誘発する任意の好適な量であってもよく、投与経路に従って変動してもよい。ある実施形態では、用量は、単一又は複数用量で投与可能な1日当たり、対象の体重1kg当たり約0.01〜約500mgである。好ましくは、用量は、1日当たり約0.1〜約250mg/kgであり;より好ましくは1日当たり約0.5〜約20mg/kgである。
[0091]ある実施形態では、本開示のこの態様のp75ECD、p75ECD融合物、p75ECD−Fc又はAAV−p75ECD−Fcは、薬学的に許容される担体、賦形剤及び/又は希釈剤とともに提供される。好適な薬学的に許容される担体、賦形剤及び/又は希釈剤は、当業者に周知である。
[0092]本開示のこの態様のp75ECD、p75ECD融合物、p75ECD−Fc又はAAV−p75ECD−Fcは、任意の好適な経路、例えば、経口で、静脈内に、筋肉内に、腹腔内に、鼻腔内に、頭蓋内に、髄腔内に又は脳室内に、対象に投与されうる。しかしながら、p75ECD又はp75ECD−Fcは、腹腔内に、筋肉内に、髄腔内に又は脳室内に投与されることが好ましい。
[0093]別の態様では、治療有効量のp75ECD又はその類似体をそれを必要とする対象に投与するステップを含む、p75を介するシグナリングをブロックすることによって、アポトーシス及び/又は神経変性に対してニューロンを保護する方法が提供される。ある実施形態では、p75ECD又はその類似体は、Aβ、プロNGF、プロBDNF及びプロNT3からなる群から選択される神経毒性分子のp75への結合を防止する。この態様の方法は、上記の実施形態を使用する。
[0094]さらなる態様では、治療有効量のp75細胞外ドメイン(p75ECD)又はその類似体をそれを必要する対象に投与するステップを含む、神経変性疾患又はタウオパチーを処置及び/又は予防する方法が提供され、ここで、神経変性疾患又はタウオパチーは、アルツハイマー病、CAA、筋萎縮性側索硬化症(ALS)、ダウン症候群、ハンチントン病、パーキンソン病、運動ニューロン疾患、多発性硬化症、筋萎縮性側索硬化症(ALS)、ピック病、進行性核上性麻痺、大脳皮質基底核変性症、嗜銀顆粒性認知症、神経原線維型認知症、球状グリア(globular lial)封入体を伴う白質タウオパチー、前頭側頭型認知症及び染色体17に連鎖したパーキンソニズムから選択される。この態様の方法は、上記の実施形態を使用する。
実施例1 神経疾患の診断及び処置
材料及び方法
試薬及び抗体
[0095]AAV8−CBA−p75NTR−ECD−Fc(AAV−ECD−Fc)及びAAV8−CBA−GFP(AAV−GFP)のベクターは、Virovek(ヘイワード、CA、米国)によって産生及び精製した。pcDNA3ヒト完全長p75NTRは、Rainer Niedenthal博士、Institute for Physiological Chemistry/Biochemistry、Hannover Medical School、ハノーファー、ドイツ由来であった。合成Aβ42(カタログ番号62080)及びスクランブルAβ42(カタログ番号62046)は、American Peptide(サニーベール、CA、米国)から購入した。
[0096]ヒトp75ECD−Fc及びFc組換えタンパク質は、下記の通りに調製した。ヒトp75ECD及びFcヌクレオチド構築物は、標準条件下でプライマー(表2)及びPCRを使用して、またDNAの供給源としてヒトcDNAを使用して個々に産生し、続いてp75ECD−Fcの融合物タンパク質に関して、断片を、標準条件を使用してオーバーラッピングPCRによって一緒に融合させた。
[0097]
[0098]p75ECD−Fc及びFc構築物が一旦生成されたら、Nco−I及びEcoR−I制限酵素を使用して、p75ECD−Fc及びFc構築物をpET−28a(+)ベクター(Merck Millipore)へクローニングして、次に、DH10B大腸菌(E.coli)コンピテント細胞へ形質転換して、続いてBL21大腸菌コンピテント細胞へ形質転換した。p75ECD−Fc及びFc組換え型ペプチドを発現させるために、p75ECD−Fc及びFcのBL21大腸菌ストックを、大量のルリアブロス(Luria Broth)(LB)培養培地に接種して、OD値が0.4〜0.6に達するまで、37℃でインキュベートし、続いて1mM IPTGを使用して、37℃で3時間、大腸菌においてp75ECD及びFcの発現を誘導した。大腸菌を5,000RPMで、4℃にて15分間、遠沈させた後、ペレットを低張溶解緩衝液(10mM トリス、2mM EDTA、25mM NaCl、0.1%トリトン(Triton)X−100、1〜2mg/mlのLysozyme、pH=8.0)中に再懸濁させて、超音波処理した後、4℃で30分間の高速遠心分離(15,000RPM)によって、上清を抽出した。p75ECD−Fc及びFcを収集するために、プロテインGセファロースカラムに上清を通し、次にp75ECD−Fc及びFcを、100mM グリシンpH2.5を適用することによってプロテインGセファロースから溶出させた。続いて、グリシン溶液中のタンパク質をPBS中で4℃で透析して、ペプチドの純度をクマシーブルー(Coomassie blue)染色によって確認した。P75EC−Fcはまた、任意の組換えタンパク質の産生の日常的な方法を用いて、酵母、哺乳動物細胞及び昆虫細胞において産生することができる。
[0099]本研究で使用した抗体は、抗p75NTR抗体(ウサギポリクローナル、AB1554、Millipore、米国)、抗p75ECD抗体(ウサギポリクローナル、9650、Moses Chao教授からご厚意により頂戴したもの、Department of Cell Biology、Skirball Institute、ニューヨーク、米国)、抗TACE(ADAM−17)抗体(ウサギポリクローナル、ab2051、Abcom、米国、腫瘍壊死因子アルファ変換酵素の検出用)、抗ヒトIgG Fc抗体(マウスモノクローナル、MAB1302、Millipore、米国、p75ECD−Fcの検出用)、抗ベータアミロイド抗体(マウスモノクローナル、6E10、コーヴァンス、米国)、抗sAPPβ抗体(ウサギポリクローナル、SIG−39138、コーヴァンス、米国)、抗アミロイド前駆タンパク質C末端抗体(751〜770aa)(ウサギポリクローナル、171610、Calbiochem、米国、APP完全長及びCTF切断産物の検出用)、抗APP C末端(678〜695aa)(ウサギポリクローナル、6687、C.Haass教授による寛大なる提供、ルートヴィヒマクシミリアン大学ミュンヘン、ミュンヘン、ドイツ)、抗BACE C末端抗体(マウスモノクローナル、クローン61−3E7、Millipore、米国、ベータ部位APP切断酵素の検出用)、抗BACE1細胞外ドメイン抗体(マウスモノクローナル、MAB931、R&D、米国、in vivoでの研究における細胞BACE1レベルの検出用)、抗ネプリライシン抗体(ウサギポリクローナル、AB5458、Millipore、米国)、抗RAGE抗体(ウサギポリクローナル、クローンDD/A11、Millipore、米国、終末糖化産物受容体の検出用)、抗LRP(マウスモノクローナル、5A6、Calbiochem、米国、低密度リポタンパク質受容体関連タンパク質の検出用)、抗IDE,N末端(97〜273)抗体(ウサギポリクローナル、PC730、Millipore、米国、インスリン分解酵素の検出用)、抗NeuN抗体(マウスモノクローナル、MAB377、Millipore、米国、ニューロン核の検出用)、抗ChAT抗体(ウサギポリクローナル、ab137349、Abcam、米国、コリンアセチルトランスフェラーゼの検出用)、抗MAP2(マウスモノクローナル、05−346、Millipore、米国、微小管結合タンパク質2の検出用)、抗グリア線維素酸性タンパク質(GFAP)抗体(ウサギモノクローナル、04−1062、Millipore、米国、活性アストロサイトの検出用)、抗活性カスパーゼ−3抗体(ウサギポリクローナル、ab13847、Abcam、米国、アポトーシスの検出用)、抗CD45抗体(ラットモノクローナル、ab25386、Abcam、米国、活性ミクログリアの検出用)、抗SNAP25抗体(ウサギポリクローナル、AB1762、Millipore、米国、シナプトソーム結合タンパク質−25の検出用)、抗PSD95抗体(マウスモノクローナル、MAB1596、Millipore、米国、シナプス後肥厚部タンパク質95の検出用)、抗SYP抗体(マウスモノクローナル、MAB332、Millipore、米国、シナプトフィジンの検出用)、抗シナプシンI(ウサギポリクローナル、574778、Millipore、米国)、抗VAMP1抗体(ウサギモノクローナル、ab151712、Abcam、米国、小胞結合膜タンパク質1の検出用)、抗pS396抗体(ウサギポリクローナル、11102、Signalway Antibody、米国、セリン396でリン酸化されるタウの検出用)、抗pT231抗体(ウサギポリクローナル、11110、Signalway Antibody、米国、スレオニン231でリン酸化されるタウの検出用)、抗pS262抗体(ウサギモノクローナル、ab92627、Abcam、米国、セリン262でリン酸化されるタウの検出用)、抗pS199抗体(ウサギモノクローナル、ab81268、Abcam、米国、セリン199でリン酸化されるタウの検出用)、抗総タウ抗体(ウサギポリクローナル、ab39524、Abcam、米国)、抗GSK3(アルファ+ベータ)(ホスホY279+Y216)抗体(ウサギポリクローナル、ab52188、Abcam、米国)、抗GSK3β抗体(ウサギモノクローナル、ab18893、Abcam、米国、グリコーゲン合成酵素キナーゼ−3βの検出用)、抗GSK3β(ホスホS9)抗体(ウサギモノクローナル、ab75814、Abcam、米国、セリン9でリン酸化されるグリコーゲン合成酵素キナーゼ−3βの検出用)、抗グリセルアルデヒド3−リン酸塩脱水素酵素(GAPDH)抗体(ヒツジポリクローナル、OSG00034W、Osenses、オーストラリア)及び抗β−アクチン抗体(ウサギポリクローナル、ab8227、Abcam、米国)である。
ヒトCSF及び脳組織試料調製
[00100]ヒト脳脊髄液(CSF)試料に関する研究は、第三軍医大学の大平病院の倫理委員会によって承認された。CSF試料採取に関して、合計56人の被験者(ADに関してn=29、NDに関してn=27)を登録した。腰椎穿刺及びCSF試料採取に対する書面によるインフォームドコンセントを、全ての参加者又は参加者の代表者から入手した。ADの診断は、ミニメンタルステート検査(MMSE)を含む国立神経系伝染病・卒中研究所(NINCDS−ADRDA)基準(Raffi、2013年;McKhann他、1984年)に従って行った。CSF検体は、一晩の絶食後に午前8時00分に滅菌ガラスチューブに収集して、今後の生化学アッセイのための−80℃で即座に保管した。ヒト脳試料に関する研究は、サウスフロリダ大学の倫理委員会(Pro00011605)によって承認された。アルツハイマー病及び同年齢の認知障害のない個体の組織学的に確認された事例からの死後のヒト脳試料は、Banner Sun Health Research Institute(サンシティ、AZ、米国)から入手した。
動物
[00101]APPswe/PS1DE9トランスジェニックマウス(ADのモデルとして使用され、本願明細書中では「ADマウス」と称される)は、APPのスウェーデン突然変異を過剰発現し、またエクソン9においてPS1が欠失されており、ここでは、4ヵ月齢から現れるAβ斑による実質Aβ負荷の増加、グリア活性化、並びにラジアルアーム水迷路によって実証される6ヵ月齢及びモリス水迷路テストで見られる12〜13ヵ月齢での認知機能の欠損をもたらす。
[00102]いくつかの実験に関して、AD/p75−/−及びAD/p75+/+マウスを使用して、アミロイド前駆タンパク質(APP)プロセシングに対するp75の効果を研究した。C57BL/6バックグラウンドでのAPPswe/PS1DE9(AD)を発現するトランスジェニック(Tg)マウス系統(Tg)(Castellani及びPerry、2012年)及び129svバックグラウンドでのp75−/−(p75NTR/ExonIII−/−)マウスは、Jackson Laboratory(番号005864)から入手し、第三軍医大学の動物舎及び南オーストラリア大学で繁殖させた。AD/p75−/−及びAD/p75+/+マウスを入手して、アミロイド前駆タンパク質(APP)プロセシングに対するp75の効果を研究するために、p75−/−マウスをADマウスと交雑させて、供給業者の指示書に従うPCR遺伝子型決定の後に、動物に研究を行った。
[00103]動物は全て、標準条件下で、22℃及び12時間の明/暗サイクルで、適宜食物及び水とともに維持した。実施したマウス畜産手順は全て、NHMRCガイドラインに従って、第三軍医大学の動物舎及び南オーストラリア大学動物福祉委員会及びサウスオーストラリアパソロジー(16b/12)の動物委員会の承認によって承認された。ADマウスは、in vivoで実験において無作為に分類した。
ヒト脳脊髄液(CSF)及び脳並びにマウス脳におけるp75ECDのレベルの測定
[00104]ヒトCSF(ADに関してn=29、NDに関してn=27)及びヒト脳組織試料(ADに関してn=12、NDに関してn=12)におけるp75ECDのレベルは、ELISA及びウェスタンブロットによって定量化した。CSFにおけるヒトp75ECDのELISA定量化は、製造業者の指示書に従ってNGF R/TNFRSF16キット(カタログ番号DY367、R&D Systems、米国)を使用して実行した。ヒト脳ホモジネート試料のp75ECDは、抗NGF受容体p75(カタログ番号AB1554、Millipore、米国)を使用してウェスタンブロットによって検出された。12ヵ月齢のADマウス(Tg)及び野生型同腹仔(Wt)(Tgに関してn=13、Wtに関してn=14)の脳ホモジネートのトリス緩衝生理食塩水(TBS)分画中のp75ECDの検出は、同じプロトコールを使用して実行した。
ヒト及びマウス脳におけるTACE活性の測定
[00105]腫瘍壊死因子アルファ変換酵素(TACE)は、p75を切断する主要酵素であり、p75ECDを放出する。ヒトCSF(ADに関してn=29、NDに関してn=27)におけるTACE活性は、センソライト(SensoLyte)(登録商標)520 TACE活性アッセイキット(カタログ番号72085、ANASPEC、米国)を用いて測定した。製造業者の指示書に従って、酵素活性は、励起/放出=490nm/520nmでモニタリングした。ADマウス脳におけるTACE発現レベルはまた、TACE抗体(カタログ番号ab2051、Abcom、米国)を使用してウェスタンブロットで検出した。
Aβ42のオリゴマー形態の調製
[00106]本研究では、Aβ42のオリゴマー形態を使用した。合成Aβ42及びスクランブルAβ42は、これまでに記載されるプロトコールに倣って調製した。簡潔に述べると、Aβ42ペプチドを、1mg/ml濃度で1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール(HFIP、カタログ番号105228、Sigma、米国)に溶解して、エッペンドルフチューブ(100μg/チューブ)に分取した。HFIPをドラフト中で蒸発させて、得られた透明なペプチド膜を、真空下で一晩乾燥させた後、ペレットを使用まで−20℃で保管した。Aβ42のオリゴマー化に関して、乾燥させたペレットをダルベッコ改変イーグル培地(DMEM)中に、最終濃度100μMになるように再懸濁して、続いて4℃で24時間インキュベートした。Aβ42のオリゴマー形態は、使用前にウェスタンブロットによって検査した(Saadipour,K.他、2013年)。
SH−SY5Y細胞培養及びアッセイ
[00107]ヒト神経芽細胞腫SH−SY5Yを、中国協和医科大学の細胞資源センター(CRC)から購入し、37℃での5%CO2加湿インキュベーターにおいて、10%ウシ胎児血清、2mM L−グルタミン、1mM ピルビン酸ナトリウム、1%抗生物質−抗真菌薬混合物を補充したDMEM/HamのF−12の1:1の混合物で構成される成長培地中で培養した。in vitroでのアッセイは全て、少なくとも3回実行した。
[00108]in vitroでAβ毒性に対するp75ECDの役割を評価するために、臭化3−(4,5−メチルチアゾール−2−イル)−2,5−ジフェニル−テトラゾリウムを使用した細胞生存度アッセイを実行した。96ウェル培養プレートで成長させた24時間後(50,000個の細胞/ウェル)、SH−SY5Y細胞を、0.3〜10μM Aβ42又は0.3〜10μM Aβ42と併せた10μg/mlの組換えp75ECD−Fcのいずれかで24時間処置した後、0.5mg/mlのMTT(カタログ番号M5655、Sigma、米国)とともに37℃で4時間インキュベートした。続いて、生存細胞中でミトコンドリア脱水素酵素によって産生される不溶性紫色ホルマザン結晶を、HCl(0.01M)中の10%(w/v)SDS溶液 100μl中で、37℃で15分間溶解させて、563nmの光学濃度をマイクロプレートリーダー(シナジー(Synergy) H4、Bio Tek)で測定した。
[00109]神経突起虚脱に対するp75ECDの保護効果を評価するために、神経突起増殖アッセイを実行した。DMEM/F−12中での24時間のインキュベーション後に、SH−SY5Y細胞を、DMSO中に希釈した1%FBS及び10μM オールトランスレチノイン酸(カタログ番号R2625、Sigma、米国)を有する媒質中で7日間培養した後、10μg/mlの組換えECD−Fcの存在又は非存在下で24時間、5μM Aβで処置し、続いて4%パラホルムアルデヒドで10分間、固定した。種々の群由来の50個のニューロンの全画像を顕微鏡法によって撮り、ImageJを使用することによって、神経突起の長さを測定し、データは、平均値±標準誤差として表し、有意性は、p<0.05である場合に達成された。群間の変数は、一元配置分散分析及びテューキーのポストホックによって決定した。
[00110]in vitroでタウ−リン酸化に対するp75ECDの効果を検査するために、SH−SY5Y細胞を、10mM オールトランスレチノイン酸中で3日間、分化させ、続いて10μg/mlの組換えp75ECD−Fc又はウサギ抗p75ECD抗体(9650、ニューヨーク大学のMoses Chao教授)の存在又は非存在下で24時間、種々の濃度0.1〜10μM Aβ42オリゴマーとともにインキュベートした。細胞溶解物は、pS262抗体(カタログ番号ab92627、Abcam、米国)、総タウ抗体(カタログ番号ab39524、Abcam、米国)、GSK3(α+β)抗体(カタログ番号ab52188、Abcam、米国)、pSer9 GSK3β抗体(ab75814、Abcam、米国)及びGAPDH抗体(カタログ番号OSG00034W、Osenses、オーストラリア)を負荷対照として用いたウェスタンブロットに付した。
一次皮質ニューロン培養及びアッセイ
[00111]皮質ニューロンは、1日齢の129svマウス脳から単離して、ポリ−D−リシン(カタログ番号P7280、Sigma、米国)でプレコートしたカバーグラス上で培養した。播種の24時間後に、ニューロンを、組換えp75ECD−Fc(10μg/ml)の存在又は非存在下で24時間、5μM Aβ42オリゴマーで処置し、次に4%パラホルムアルデヒドで10分間、ニューロンを固定して、続いてDAPI(カタログ番号D9542、Sigma、米国)及びMAP−2(カタログ番号05−346、Millipore、米国)染色を行った。上述の方法で、神経突起画像を収集及び分析した。
[00112]TACE発現に対するAβの効果を研究するために、1日齢の129svマウス由来の皮質ニューロンを単離して、6ウェルプレートにおいて培養し、播種の72時間後に、ニューロンを0.3、1、3及び10μM濃度のAβ42オリゴマーとともに24時間インキュベートして、続いて細胞溶解物を、プロテアーゼ阻害剤カクテルを含有するRIPA緩衝液中に収集した。細胞溶解物を超音波処理した後、14,000rpmで、4℃にて10分間遠心分離して、BCAタンパク質アッセイキット(Thermo Scientific、ロックフォード、米国)を使用して、上清の総タンパク質濃度を決定し、TACEタンパク質の発現レベルを定量化するために、総タンパク質30μgを、TACE抗体(カタログ番号ab2051、Abcom、米国)を用いてウェスタンブロットに付した。
[00113]Aβがp75を介してAPPのアミロイド形成的プロセシングを媒介するかどうかを解明するために、p75遺伝子を伴う/伴わない過剰発現したAPPswe/PS1DE9を保有する1日齢のAD/p75−/−及びAD/p75+/+マウス由来の皮質ニューロンを単離して、6ウェルプレートにおいて培養し、播種の72時間後に、ニューロンを、0.1及び0.3μM Aβ42オリゴマーで24時間処置した後、細胞溶解物を、RIPA緩衝液中に収集して、APP抗体(カタログ番号171610、Calbiochem、米国)、sAPPβ抗体(カタログ番号SIG−39138、Covance、米国)及びBACE1抗体(カタログ番号MAB931、R&D、米国)を用いて、内因性APPを定量化するためにウェスタンブロットに付した。
AAV−ECD−Fcベクター産生及び精製
[00114]組換えバキュロウイルスは、製造業者のプロトコール(Invitrogen)に従ってBac−to−bac系を使用して生成した。まず、標的遺伝子を含有するpFastBacシャトルプラスミドを使用して、それぞれDH10Bacコンピテント細菌を形質転換して、各構築物由来の2つの組換えバクミドクローン(白色コロニー)を選択し、標準的な技法を使用して、DNA「ミニプレップ」を調製した。次に、DNAミニプレップを使用して、組換えバキュロウイルスを生成するようにSf9細胞をトランスフェクトした。組換えバキュロウイルスを一度増幅させて、AAV産生に使用した。具体的には、Sf9細胞を約1×10個の細胞/mlになるまで培養して、約5×10個の細胞/mlに希釈した。200ml容量の希釈Sf9培養物を、AAV Rep及びCap遺伝子を含有するヘルパー組換えバキュロウイルス並びにAAVベクター産生用の標的遺伝子を含有する第2の組換えバキュロウイルスで二重感染させた。感染の3日後、Sf9細胞を収集して、SF9溶解緩衝液(50mM トリス−HCl、pH7.8、50mM NaCl、2mM MgCl、1%サルコシル(Sarkosyl)、1%トリトンX−100及び140ユニット/mlのベンゾナーゼ)中に溶解した。ゲノムDNAを、37℃で1時間のインキュベーションによって消化した。細胞片は、8,000rpmで30分間の遠心分離によって除去した。きれいにした溶解物をCsCl段階勾配へ負荷して、28,000rpmで20時間の超遠心分離に付した。ウイルスバンドを、18ゲージ針を有するシリンジで抜き出して、第2のCsClへ負荷して、65,000rpmで20時間の線形超遠心分離に付した。続いて、ウイルスバンドを抜き出して、2つのPD−10脱塩カラム(GE HealthCare)に通して、CsCl及び洗浄剤を除去して、同時に0.001%プルロニックF−68を含有するPBS緩衝液へ交換した。定量的リアルタイムPCR(qPCR)を実行して、標的遺伝子に相当するQPCRプライマーを使用してAAVベクターゲノムコピー数を決定した。
[00115]American Type Culture Collection(ATCC)から購入した完全長p75(NM_002507)を含有するプラスミド及びp75−ECD−Fcを含有するプラスミドは、Virovekによって供給され、p75ECD−FcをAAV8ベクター(Virovekによって供給)に挿入し、それはAAV8の効力を増強するためにAAV2ホスホリパーゼドメインを有するAAV8カプシド配列を含有していた。AAV2ホスホリパーゼドメインを有するAAV8カプシド配列の配列は、配列番号13で提供され、ここでAAV2ホスホリパーゼドメイン配列は、ヌクレオチド26〜431を含む。AAV−ECD−Fcベクターは、Virovekによって生成されて、産生されて、精製された。簡潔に述べると、標的遺伝子をVirovekのAAV産生シャトルプラスミドへクローニングした。組換えバキュロウイルスを生成及び使用して、Sf9細胞を感染させて、Virovekに所有権のあるBAC−TO−AAV技術を用いてAAVベクターを産生した。AAVベクターは、二重CsCl超遠心分離によって精製され、PD−10脱塩カラムを用いて緩衝液交換した。AAV力価は、定量的リアルタイムPCR法によって決定し、純度は、シンプリーブルーサフェスチン(SimplyBlue Safestain)アッセイ後にSDS−PAGEによって検証した(図1−1、図1−2)。鋳型としてのp75プラスミド並びに配列番号7及び配列番号8で提供されるプライマーを使用して、p75−ECD断片をPCR増幅させた。鋳型としてのp75−ECD−Fc並びに配列番号11及び配列番号12によって提供されるプライマーを使用して、Fc断片をPCR増幅させた。PCRは、標準条件下で行った。
脳室内注射
[00116]APP/PS1トランスジェニックマウスに、3ヵ月齢で「防止」のために、又は9ヵ月齢でADの「処置」のために、左側脳室に一度AAV−ECD−Fc又はAAV−GFPを注射した。注射座標点は、定位座標:対軸方向−0.6mm;側方1.2mm及び腹側2.2mmに倣ってブレグマから取った。注射のAAV用量は、8×1010個のウイルスゲノムであり、体表面積[mg/kgでのヒト等価用量=mg/kgでの動物用量×(kgでの動物体重/kgでのヒト体重)0.33]に基づいて、種間で薬物等価用量を変換するための米国食品医薬品局(FDA)基準に従って、米国国立衛生研究所のサービス(ClinicalTrials.gov)での患者に使用される安全な用量から変換された(Food and Drug Administration、2003年)。
行動に関する表現型決定
[00117]操作者等及び研究者等は、群及び介入情報に対して完全盲検であった。動物は全て、12ヵ月齢で、モリス水迷路テスト、Y−迷路及びオープンフィールドを含む行動に関する課題に付した。モリス水迷路テストは、これまでに報告されるプロトコールに倣って、わずかな変更を伴って行った(Wang Y.J.他、2010年;Yau J.L.他、2007年;Markowska,A.L他、1993年)。簡潔に述べると、モリス水迷路テストは、連続して4日間の1日につき4つのプラットフォーム試行、続くプローブ試行から構成された。動作は、ビデオで記録して、画像分析ソフトウェア(ANY−迷路、Stoelting)によって分析した。プラットフォーム試行では、経路の距離及び待ち時間を測定し、プローブ試行では、四分円時間及びアニュラス横断を測定した(Markowska,A.L他、1993年)。自発的交替テスト及び新規アーム探索は、Y−迷路で実行した。自発交替テストに関して、マウスを、5分の期間中に迷路を通って自由に移動させた。交替は、重複する三重組での3つのアームへの連続的な進入と定義した(Sarter,M.他、1988年)。交替のパーセントは、考えうる交替(アーム進入−2の数と定義される)に対する実際の(総抗体)の比率に100を乗算したものとして算出した。新規アーム探索に関しては、選択した開始アーム(ホームアーム)の末端にマウスを配置させて、遮断したアーム(新規アーム)のうちの1つを用いて、5分間迷路を探索させた(Jung、W.R他、2008)。2時間の間隔後、マウスに、3つのアーム全てを自由に探査させた。新規アーム進入及び新規アームで費やした時間は、3分の検索試行中の3つのアーム全てにおける総時間のパーセントとして算出した。オープンフィールドテストに関して、各マウスをオープンフィールド装置の中央に配置した(Dellu,F.他、1992年;Conrad,C.D他、1999年)。経路は、コンピューター追跡システム(ライムライト(Limelight)、ActiMetrics)を使用して3分間追跡した。さらに、立ち上がり、身繕い、排便及び排尿を記録した。
組織試料採取
[00118]動物は、6%抱水クロラール(6ml/kg)による過量投与することによって安楽死させた。血液を心臓の右心房から試料採取した後、生理食塩水中の0.1%NaNO 100mlを用いて心臓内灌流を行った。脳を単離して、1mgの可読性を有するデジタル電子天秤で秤量した(BX−420H、Shimadzu Scientific Instruments)。組織学的分析用の右脳半球を4%パラホルムアルデヒド(pH7.4)中で24時間固定させて、続く凍結保護のため、30%ショ糖中で24時間インキュベートした。脳の冠状切片は、凍結切片用ミクロトームを用いて35μm厚で切断して、使用まで0.1%アジ化ナトリウムを含有するPBS中で4℃にて保管した。左脳半球は、液体窒素中で瞬時に凍結させて、今後の生化学的分析用に−80℃で保管した。
p75ECD−Fc発現の分析
[00119]AAV−ECD−Fcの脳室内注射後のADマウス脳におけるp75ECD−Fcの発現は、ELISA、ウェスタンブロット及び免疫組織化学によって検査した。ELISAに関して、新鮮な脳を秤量して、TBS中に均質化させた。ホモジネートは、10,000の×gで、4℃で10分間遠心分離して、得られた上清を収集した。TBS中のp75ECD−Fcを上記のように検出した。ウェスタンブロットに関して、等容量の2×ローディング試料緩衝液と混合した脳抽出物のTBS分画10μlを負荷して、10%SDS−PAGEゲル上で電気泳動した。ゲルをニトロセルロース膜に転写して、次に抗ヒトIgG Fc(Millipore)又は抗NGF受容体p75(Millipore)、続いてIRDye 800CW二次抗体(LI−COR)とともにインキュベートして、オデッセイ(Odyssey)蛍光スキャナーを使用することによってスキャンした。免疫組織化学に関して、これまでに記載されるように、浮遊性免疫組織化学プロトコールに倣って抗ヒトIgG Fc(カタログ番号MAB1302、Millipore、米国)を使用して、組織切片を染色した(Wang Y.J.他、2009b)。免疫蛍光を実行して、p75ECD−Fc用のヒトIgG Fc抗体(カタログ番号MAB1302、Millipore、米国)、ニューロン用のNeuN抗体(カタログ番号MAB377、Millipore、米国)、アストロサイト用のGFAP抗体(カタログ番号04−1062、Millipore、米国)、ミクログリア用のCD45抗体(ab25386、Abcam、米国)を使用して、ECD−Fcとニューロン又はアストロサイト又はミクログリアとの間の共局在を検査した。切片は、共焦蛍光顕微鏡(Radiance 2000MP、Bio−Rad)を用いて観察した。
病理学及び定量的画像分析
[00120]密集したAβ斑染色に関して、一連の切片を載せて、コンゴーレッド(カタログ番号C6277、Sigma、米国)で染色した。簡潔に述べると、脳全体にわたる一連の5つの等間隔の組織切片(およそ1.3mm間隔で)を、室温で20分間、作業用塩化ナトリウム溶液(80%アルコール及び0.01%水酸化ナトリウム中で飽和させた塩化ナトリウムを含有)で処置した後、作業用コンゴーレッド溶液(作業用塩化ナトリウム溶液中に飽和コンゴーレッドを含有)へ直接、45分間配置させて、無水アルコール中で迅速に脱水した。画像は、一定の球温度及び露光を使用して、4倍の倍率で収集し、画像は全て、同じ期間に獲得した。総Aβ、ミクログリオーシス、アストログリオーシス及び微小出血に関する染色は、これまでに記載されるように加工処理した(Wang,Y.J.他、2009b)。簡潔に述べると、切片を無作為に選択して、それぞれ、総Aβ(カタログ番号6E10、Covance、米国)、ミクログリア(カタログ番号ab25386、Abcam、米国)、アストロサイト(カタログ番号04−1062、Millipore、米国)及びタウリン酸化(pS396抗体、カタログ番号11102、Signalway Antibody、米国)に関して浮遊性免疫組織化学を使用して染色した。切片は、一次抗体とともに4℃で一晩インキュベートして、ビオチン化二次抗体並びに基質としてジアミノベンジジン及びグルコースオキシダーゼを使用したABCキット(カタログ番号PK6200、Vector Laboratories、米国)を用いてさらに展開させた。新皮質及び海馬の区域は、Aβ、ミクログリア、アストロサイト免疫染色及びコンゴーレッド陽性Aβ斑のImage Jによって、自動定量化に関して選択され、分析される組織の区域に対する総陽性染色の区域分画を得た。個々の測定の平均は、群の平均値及び標準偏差を算出するのに使用した。
[00121]脳アミロイド血管症(CAA)染色に関して、一連の5つ連続した切片を、コンゴーレッド法を使用することによって染色した。微小出血染色及び定量化は、上述する方法に倣って実行した(Wang,Y.J.他、2009a)。簡潔に述べると、一連の5つの切片をスライド上に載せて、2%塩酸中の2%フェロシアン化カリウム(カタログ番号455989、Aldrich、米国)を15分間、続いて1%ニュートラルレッド(カタログ番号N4638、Sigma、米国)溶液中の対比染色を10分間、室温で使用して、ヘモジデリンに関して染色した。微小出血プロファイルは、顕微鏡法で各脳の切片全てで計数し、ヘモジデリン沈着物の平均数は、各切片当たりで算出した。画像分析は全て、盲検様式で加工処理した。
Aβ斑とECD−Fcとの共局在
[00122]8匹のマウスの動物1匹当たりの海馬を網羅する一連の3つの等間隔の組織切片を、免疫組織化学又は免疫蛍光によって染色した。免疫組織化学に関して、切片を、コンゴーレッドを使用して染色して、続いて抗ヒトIgG Fcとともにインキュベートした。免疫蛍光に関して、切片を、チオフラビンS(カタログ番号T3516、Sigma、米国)及び抗ヒトIgG Fcを使用して染色して、共焦蛍光顕微鏡(レイディアンス(Radiance) 2000MP、BioRad)を用いて観察した。
Aβに関するELISA定量化
[00123]脳AβのELISA分析は、これまでに記載されるように加工処理した(Wang Y.J.他、2009b)。簡潔に述べると、凍結させた脳は、プロテアーゼ阻害剤を含有するTBS中で均質化及び超音波処理した。ホモジネートを、100,000gで、4℃で1時間遠心分離して、得られた上清を収集し、TBS可溶性分画に相当した。得られたペレットは、2%SDS及びプロテアーゼ阻害剤を含有する水中に懸濁して、超音波処理した。SDS可溶化ホモジネートを、100,000×gで、4℃で1時間遠心分離して、得られた上清を収集し、SDS可溶性分画に相当した。次に、得られたペレットを、70%ギ酸(FA)中で抽出して、遠心分離して、得られた上清を収集して、FA不溶性分画に相当した。ELISAアッセイの前に、ギ酸抽出物を、1Mトリスリン酸緩衝液(pH11)への1:20希釈によって中和し、続いて試料緩衝液中に希釈した。脳抽出物及び血清中のAβ40及びAβ42の濃度は、製造業者の指示書(Aβ40に関しては、SIG−38954及びAβ42に関しては、SIG−38956、Covance、米国)に従って、ELISAによって定量的に測定した。元のホモジネートにおける脳組織の湿潤重量を使用して、脳Aβの最終的な値を、脳の湿潤重量1グラム当たりのピコモルとして表した。
β−セクレアーゼ活性分析
[00124]β−セクレアーゼ活性は、製造業者のプロトコール(カタログ番号K360−100、Bio Vision、米国)に従って測定した。簡潔に述べると、新鮮な脳組織を、液体窒素中で微粉砕して、セクレアーゼ分析用に分取した。製品キットにおいて供給される抽出緩衝液中で、セクレアーゼを抽出し、それらの活性は、レポーター分子EDANS及びDABCYLにコンジュゲートされたセクレアーゼ特異的ペプチドを添加することによって測定した。セクレアーゼによるペプチドの切断は、EDANS及びDABCYLを物理的に分離させ、蛍光シグナルの放出を可能にし、それはセクレアーゼ酵素活性のレベルに比例している。蛍光シグナルを、495nmのカットオフで、355nmの励起波長及び510nmでの放出で読み取った。
ニューロンアポトーシスの分析
[00125]アポトーシス細胞をアッセイするために、TUNEL染色及び抗活性化カスパーゼ−3を用いた免疫蛍光を使用した。動物1匹当たりの5つの切片が、TUNEL又は活性化カスパーゼ−3染色に使用された。TUNEL染色に関して、ホルマリン固定した冠状脳切片35μmにおけるアポトーシス細胞は、製造業者の指示書に従って、原位置でのデスディテクションキット(Death Detection Kit)、POD(カタログ番号11684817910、Roche)を使用して標識した。切片をスライド上に載せて、ドラフトにおいて乾燥させた後、室温で、10分間、ブロッキング溶液とともにインキュベートして、PBSで2度を洗浄した。氷上の透過化溶液中での2分のインキュベーション後、切片をPBSで二度すすぎ、切片の周囲の区域を乾燥させた。TUNEL反応混合物を、切片に添加して、加湿チャンバー中で、加湿して、暗所で、37℃で60分間インキュベートした。スライドをPBSで三度すすぎ、コンバーター−PODを切片に添加した。37℃で30分のインキュベーション後に、DAB(3,3’−ジアミノベンジジン)基質又は代替的なPOD基質を、切片に添加して、室温で、10分間インキュベートした。免疫蛍光染色に関して、簡潔に述べると、切片を3×2分間、PBS−Tween 20中ですすぎ、室温で、PBS中の3%BSAとともに、室温で30分間インキュベートし、活性なカスパーゼ−3(カタログ番号ab13847、Abcam、米国)に対する一次抗体とともに、4℃で一晩インキュベートして、PBSで二度すすぎ、PBS中でアレクサフルオロ(Alexa Fluor)(登録商標)二次抗体とともに、室温で60分間インキュベートした。スライド上の切片は、黒い箱を用いて光から保護され、3×5分間、PBS中ですすぎ、アンチフェードのマウンティング媒質でカバーガラスを付した。切片は、共焦蛍光顕微鏡(レイディアンス 2000MP、BioRad)で観察された。
ゴルジ(Golgi)染色による樹状突起棘の定量化
[00126]動物は、6%抱水クロラール(6ml/kg)によって麻酔して、0.5%亜硝酸ナトリウムを含有する0.9%塩化ナトリウムで、続いて4%ホルムアルデヒドで、心臓内に灌流させた。マウス脳は、5%重クロム酸カリウム、5%抱水クロラール及び4%ホルムアルデヒドを含有するゴルジ色素溶液でさらに灌流させた。灌流後、脳を0.1cm×0.1cm切片に解剖して、室温で3日間、ゴルジ色素溶液を含有する50mlの不透明なバイアルへ移し、続いて透明なバイアルにおいてさらに3日間、1%硝酸銀溶液中に浸漬させた。振動ミクロトーム(Leica、VT1000 ドイツ)を用いて、脳を35μm厚の切片で連続的に切断した。樹状突起棘の数は、注射条件に対して盲検であった研究者によって、高い倍率(1000倍)で推定された。
タンパク質ブロッティング
[00127]完全長p75(p75FL)、p75ECD、Aβ産生及び分解を含む分子、タウリン酸化並びにシナプス可塑性に関連したシナプスタンパク質(SNAP25、シナプシン1、VAMP1及びPSD95)のレベルを、ウェスタンブロッティングを使用して分析した。動物脳ホモジネート中のタンパク質を、50mMのトリス(pH7.4)、150mM NaCl、1%トリトンX−100、1%デオキシコール酸ナトリウム、0.1%SDS、2mM ピロリン酸ナトリウム、1mM EDTA、25mM β−グリセロリン酸、1mM Na3VO4、0.5μg/mlのロイペプチン、1〜2mM PMSFを含むRIPA緩衝液で、脳組織1マイクログラム当たりRIPA緩衝液9μlを添加する比率に基づいて抽出した。試料は、SDS−PAGE(8〜15%アクリルアミド)ゲルに付した。分離されたタンパク質は、ニトロセルロース膜へ転写した。ブロットを下記抗体でプロービングした:APPf1、CTFβ及びCTFαを認識する抗APP C末端(171610、Calbiochem、米国)、抗BACE1(クローン61−3E7、Millipore、米国)、抗ネプリライシン(カタログ番号AB5458、Millipore、米国)、抗RAGE(クローンDD/A11、Millipore、米国)、抗LRP(5A6、Calbiochem、米国)、抗IDE(PC730、Millipore、米国)、pS396を含む抗ホスホ−タウ(カタログ番号11102、Signalway Antibody、米国)、pT231(カタログ番号11110、Signalway Antibody、米国)、pS199(カタログ番号ab81268、Abcam、米国)、pS262(カタログ番号ab92627、Abcam、米国)、抗SNAP25(カタログ番号AB1762、Millipore、米国)、抗シナプトフィジンシナプトフィジン(カタログ番号MAB332、Millipore、米国)、抗シナプシンシナプシンI(カタログ番号574778、Millipore、米国)、抗VAMP1(ab151712、Abcam、米国);抗PSD95(MAB1596、Millipore、米国)、抗β−アクチン(ab8227、Abcam、米国)。バンド密度は、β−アクチンのバンド密度に対して標準化した。膜は、IRDye 800CW二次抗体(LI−COR)とともにインキュベートして、オデッセイ蛍光スキャナーを使用してスキャンした。
IL−6、IL−1β、INF−γ及びTNF−α濃度のELISA定量化
[00128]脳抽出物及び血清のTBS分画中のIL−6度、IL−1β、INF−γ、TNF−αのレベルは、それぞれ、製造業者の指示書(eBioscience)に従って、BMS603、BMS6002、BMS606、BMS607 ELISAを使用して定量的に測定した。元のホモジェネートにおける脳組織の湿潤重量を使用して、脳IL−6、IL−1β、INF−γ、TNF−αの最終的な値は、脳の湿潤重量1グラム当たりのピコモルとして表した。
統計分析
[00129]データは、統計分析から排除されなかった。データ収集に関しては、試料は全て、コード化され、分析する研究者は、試料の同一性に関して盲検であった。
[00130]別記しない限り、本文及び図におけるデータは、平均値±標準誤差として表す。群間の統計学的比較は、値の有意性を実験するために、テューキーの検定、スチューデントt検定、一元配置分散分析又は二元配置反復測定分散分析を使用してアッセイした。スピアマンの順位相関係数は、p75ECDレベルとAβ荷重(burden)、炎症及び行動遂行とのp75ECDの相関を評価するのに使用した。P値<0.05は、有意であると考えられた。これらの分析は全て、ウィンドウズ(Windows)バージョン13.0に関してSPSSを使用して実行した。
結果
p75ECDのシェディングは、AD対象及びAPPswe/PS1dE9マウスの脳において下方制御される
[00131]脳全体又は種々の領域におけるp75ECDのレベルは、Wtマウスにおいて年齢とともに増加した(図2 a、b)。可溶性p75ECDは、野生型(Wt)マウスの脳(図2 b、c)、末梢神経節及び臓器(データは示していない)の多くの異なる領域に存在した。データにより、p75ECDのシェディングは、生理学的プロセスであり、正常な認知障害のない対照個体における老化と関連付けられることが示される。
[00132]p75ECDレベルは、ELISAによってAD患者及びND対照由来の脳脊髄液(CSF)において測定した。p75ECD ELISAの感度は、150pg/mlに達し、それは、同じサンプルでのウェスタンブロットによって検証されるように特異的である(r=0.8198、p<0.0001)(データは示していない)。AD患者(n=29)の脳脊髄液(CSF)におけるp75ECDレベルは、ND対照(n=27、P<0.01)のCSFにおけるp75ECDレベルよりも著しく低かった(図3 a)。認知障害のない対照に関するCSFにおけるp75ECD濃度の平均値±標準誤差は、864±30pg/mlであり、範囲は、549〜1233pg/mlであった。CSFにおけるAD患者に関するp75ECD濃度の平均値±標準誤差は、343±33pg/mlであり、範囲は、94〜848pg/mlであった。したがって、CSFにおける同平均p75ECD濃度は、ND対照と比較して、AD患者において2.22分の1だった。
[00133]p75ECDの存在は、ウェスタンブロットによって、AD対照の脳において(図3 b、c、d)、及びAPPswe/PS1dE9(AD)マウスの脳において(図3 e、f、g)確認した。脳(頭頂葉皮質)におけるp75ECDレベルは、同年齢且つ同性の認知障害のない対照と比較して、ヒトAD患者において著しく低減した(ND、n=12;P<0.05、図3 c)。認知障害のない対照に対して標準化したAD患者におけるp75ECD濃度の相対強度の平均値±標準誤差は、22±3%であり、ADにおけるp75ECDの強度が、認知障害のない対照と比較して、4倍を上回って減少することを意味した。
[00134]比較すると、完全長(FL)p75(p75FL)は、ND対照と比較して、ヒトAD患者において著しく増加した(P<0.01、n=12;図3 c)。認知障害のない対照に対して標準化したAD患者におけるp75FL濃度の相対強度の平均値±標準誤差は、315±20%であり、ADにおけるp75FLの強度が、認知障害のない対照と比較して、3倍を上回って増加することを意味した。
[00135]とりわけ、p75FLに対するp75ECDの比率(p75ECD:p75FL)は、ND対照と比較して、AD患者において著しく低減した(図3 d)。AD患者に関する比率の平均値±標準誤差(認知障害のない対照の平均値±標準誤差に対して標準化した)は、0.11±0.02%であった。したがって、比率は、認知障害のない対照と比較して、AD患者において9分の1だった。これらの結果により、ADにおいてECDを除去するためのp75のプロセシングは、正常な認知障害のない対照と比較して、AD患者において著しく低減したことが示される。
[00136]p75ECD及びp75FLの異常発現は、12ヵ月齢のADマウスの脳において、それらのWt同腹仔と比較する場合に非常に類似していた(図3 e、f、g、h)。具体的には、ELISAによるマウス脳におけるp75ECDレベルの平均値±標準誤差は、75±5ng/mlであったのに対して、wt同腹仔におけるp75ECD濃度は、201±10ng/mlであった(図3 e)。したがって、p75ECDは、wtマウスよりもADマウスにおいて、2.7分の1だった。
[00137]p75FLは、wt同腹仔と比較して、ADマウスの脳において著しく高いレベルで発現され(図3 f、g)、p75ECDは、wt同腹仔と比較して、ADマウスにおいて著しく低いレベルで発現された(図3 f、g)。具体的には、wt同腹仔と比較したADマウスにおけるp75ECDの相対強度の平均値±標準誤差は、65±4%であった(図3 g)。したがって、p75ECD濃度は、wt対照と比較して、ADマウスにおいておよそ0.35分の1だった。
[00138]p75FLに対するp75ECDの比率は、wt等価体と比較して、ADマウスにおいて著しく低減した(図3 h)。具体的には、wtマウスに対して標準化したADマウスにおけるp75ECD:p75FL比率の平均値±標準誤差は、48±4%であり、比率が、wt同腹仔と比較して、ADマウスにおいて2.1分の1であることを意味した(図3 h)。
[00139]AD動物において、脳p75ECDレベルは、認知障害、脳Aβ荷重及び炎症と負に相関している(表3、表4及び表5)。


[00140]理論に拘束されることは望まないが、これらの結果は、ECDを除去するためのp75のプロセシングが、正常な野生型同腹仔と比較して、ADにおいて著しく低減したことを示す。
[00141]腫瘍壊死因子アルファ転換酵素(TACE)は、p75のECDを切断する主な酵素であると報告されている(Weskamp,G.他、2004年)。本明細書中に開示するように、TACE活性は、ADマウスの脳において(データは示していない)、及びAD患者のCSFにおいて(データは示していない)、それらのND又はwt等価体と比較して、著しく低減したことが見出されている。ADマウスにおけるTACE発現もまた、同年齢のWt対照と比較して低減した(データは示していない)。p75のTACE依存性切断を増加させる神経増殖因子(NGF)(Urra,S.他、2007年;Kommaddi,R.P.他、2011年)と対比して、マウス皮質ニューロンのAβ処置は、用量依存的性様式で、TACE発現を著しく低減させた(データは示していない)。理論に拘束されることは望まないが、これらの結果は、ADにおける可溶性p75ECDの低減が、Aβの下流毒性作用であることを示す。
組換えヒトECD−Fc遺伝子の送達によるADマウスの脳p75ECDレベルの回復
[00142]組換えECD−Fcが、Aβ−p75相互作用を崩壊させて、Aβ凝集を阻害できること(Wang,Y.J.他、2011年)、及びp75ECDレベルが、上述するようにAD脳において低減したことを考慮して、AD脳におけるp75ECDレベルの回復が、Aβの病理学に対してニューロンを保護しうると考えられた。3ヵ月齢での(脳におけるアミロイド斑の発生の前に)ADマウスの側脳室へヒトp75ECD及びヒトIgG Fc断片(AAV−ECD−Fc)の融合物遺伝子を送達するのにアデノ随伴ウイルス8(AAV8)を使用して、ECD送達が、Aβ関連疾患の症状を防止するのに使用することができるかどうかを検査し、また9ヵ月齢で(アミロイド疫病が十分に発達している場合)、ECD送達が、Aβ関連疾患の症状を低減するための処置として使用することができるかどうかを検査した。使用するAAVの用量は、AAVのヒト臨床試験において使用される用量に等しかった。AAV発現緑色蛍光タンパク質(GFP)遺伝子を対照として使用した。ECD−Fc導入遺伝子の発現は、送達の1週後に検出され、動物が、導入遺伝子から発現されたECD−Fcのみを検出するが、内因性p75ECDは検出しない抗ヒトFc抗体で検出される際に選別される場合、最大12ヵ月齢で、新皮質、海馬及び視床のニューロンにおいて依然として安定であった(データは示していない)。
[00143]AAV−ECD−Fcを3ヵ月齢で左側脳室において注射する場合、p75ECD−Fcの免疫蛍光は、皮質、海馬及び視床におけるECD−Fcの発現を伴って、AAVを注射した動物の脳切片において抗ヒトIgG Fc抗体(α−IgG−Fc)で検出された(データは示していない)。p75ECD−Fcは、ニューロンにおいて発現されたが、ミクログリア又はアストロサイトでは発現されなかった(データは示していない)。AAV−ECD−Fcの注射の1週(1w)後、2週(2w)後、3週(3w)後及び9ヵ月(9m)後のADマウス脳ホモジネートのTBS分画におけるp75ECDのELISA分析により、安定な発現が示された(図4 a)。12ヵ月齢で、トランスフェクション後のADマウスの脳におけるECD−Fcのレベルは、同年齢のWtマウスのECDレベルに類似していた(図4 b)。
脳p75ECDレベルの回復は、ADマウスにおける認知低下を防止する
[00144]3ヵ月又は9ヵ月齢で(それぞれ、防止(Pre)又は処置(Tre)として)AAV−ECD−Fcで処置したADマウスは、AAV−GFP処置対照マウス(con)と比較して、モリス水迷路試験においてより良好に行動した。これは、進行性プラットフォーム学習試行を用いたプラットフォーム上へ回避するのにかかる回避待ち時間及び移動距離(図5−1 a、b、c)、並びにプラットフォームを用いない探索試行におけるプラットフォーム四分円におけるより多数のプラットフォーム区域横断及び費やされるより多い時間(図5−1 d、e、f)の著しい低減に反映された。これらのデータは、p75ECD−Fcが、防止として3ヵ月に、又は処置として9ヵ月に投与されようと、ADマウスにおいて空間学習及び記憶を著しく改善したことを示す。防止群及び処置群の両方におけるマウスはまた、Y−迷路テストにおける新規アームへのより多くの進入及びより高い自発的交替に反映されるように、GFP投与対照よりも、Y−迷路及びオープンフィールドテストにおいて、より良好に行動した。(図5−2 g、h、i、j)。このことは、p75ECD−Fc投与マウスの作業記憶が、GFP投与対照マウスの作業記憶よりも良好であったことを示す。また、オープンフィールドテストにおけるGFP投与対照マウスよりも、ECD−Fc投与マウスにおける、より多数の立ち上がり、より長い移動距離及び中央ゾーンで費やされる時間の低減が見られ(図5−2 k、l)、Wtマウスと同等であった。データにより、p75ECD−Fc投与マウスが、GFP投与対照ADマウスよりも良好な全般の自発運動活性を有することが示される。したがって、ECD投与は、記憶及び行動に対するADマウスにおける保護効果を提供する。
脳p75ECDレベルの回復は、ADマウスの脳及び血液のAβレベルを低減させる
[00145]3ヵ月齢(防止)又は9ヵ月(処置)でp75ECD−Fcを投与したADマウスにおいて、海馬(HC)及び新皮質(NC)におけるコンゴーレッド染色斑の分画区域及び密度は、GFP投与対照と比較して、およそ50%分低減し(図6−1 a、b、c、d)、アミロイド斑が、p75ECD処置後に50%分低減されることを意味した。抗体6E10を用いた免疫組織化学によって同定される海馬及び皮質におけるアミロイド斑負荷もまた、対照と比較して、防止群及び処置群におけるp75ECD−Fcを投与したADマウスにおいて低減した(図6−2 e)。
[00146]コンゴーレッド染色もまた、脳アミロイド血管症(CAA)に関してマウスを検査するのに使用された。図6−2(f)に示すように、p75ECD−Fcは、血管におけるコンゴーレッド染色によって実証されるようにCAAの重篤性を低減する。図6−2(g)から明らかであるように、p75ECD−Fcは、およそ50%分のCAA病変の数を低減させ、対照群に関して定CAA病巣の数の平均値±標準誤差が3.95±0.12である一方で、防止群は、2.05±0.13を有し、処置群は、1.75±0.20を有した。微小出血数の平均値±標準偏差もまた、防止群及び処置群の両方においておよそ50%分低減し(図6−2 h)、対照群は、0.63±0.03の微小出血数の平均値±標準偏差を有したのに対して、防止群は、0.375の±0.13の微小出血数の平均値±標準偏差を有し、処置群は、0.22±0.02の微小出血数の平均値±標準偏差を有した。これは、Aβ負荷の増加による対象における処置又は防止としてのp75ECD−Fcの投与が、CAA病理学を低減させることを示す。
[00147]興味深いことに、p75ECD−Fcは、免疫組織化学によって検出されるように、コンゴーレッド又はチオフラビンS陽性斑の周辺及び内に局在化され(図6−2 i)、発現したヒトp75ECD−Fcが、Aβ斑を結合して、Aβ斑と相互作用することを示唆した。組織学的結果と一致して、ELISA試験はまた、防止群及び処置群の両方における脳ホモジネート及び血清のTBS、SDS並びにギ酸分画中の総Aβ、Aβ40又はAβ42レベルの著しい低減を示した(図6−2 i、j)。したがって、この結果は、p75ECD−Fc投与が、脳及び血液においてAβレベルを低減させることを示す。
脳p75ECDレベルの回復は、ADマウスにおけるBACE1発現を阻害することによって、APPのアミロイド形成的プロセシングを低減する
[00148]散発性ADにおいて、Aβは、β部位APP切断酵素(BACE1)発現をアップレギュレートして、AD病因につながる悪循環を駆動させる。しかしながら、どの受容体がAβ−JNK−BACE1の悪循環を媒介するかはわかっていない。理論に拘束されるのを望まないが、p75が、Aβ産生をアップレギュレートして(Wang Y.J.他、2011年)、正のフィードバックを形成しうることが示唆されている。p75ECD−FcとのAβ−p75相互作用の崩壊が、APPプロセシング及びAβ産生に影響を及ぼすことができるかどうかを研究した。p75ECD−Fc処置は、防止群及び処置群の両方におけるAPP及びAβ産生のBACE1発現及び活性、APP及びAβ産生のβ−切断産物(CTFβ)を著しく低減した(データは示していない)。しかしながら、Aβ分解酵素ネプリライシン(NEP)及びインスリン分解酵素(IDE)、並びにAβ血液脳関門(BBB)輸送分子低密度リポタンパク質受容体関連タンパク質(LRP)及び終末糖化産物受容体(RAGE)は、変化しなかった(データは示していない)。
[00149]p75ECDがin vivoでアミロイド形成を抑制するメカニズムを決定するために、一次ニューロンにおけるBACE1、APP及びAPP断片の発現を検査した。それらによって、培養した一次ニューロンにおけるBACE1発現及びsAPPβレベルが、Aβ42β又はAβ25−35に応答して、用量依存的に増加した(データは示していない)ことが認識された。この増加は、組換えECD−Fcの存在によって、又はp75KOニューロンにおいて消失した(データは示していない)。Aβはまた、AD/p75+/+ニューロンにおけるAPPの発現を用量依存的に増加させた(p<0.05)が、AD/p75−/−ニューロンにおけるAPPの発現は増加させなかった(データは示していない)。完全長APPのレベルは増加した(p<0.001)が、sAPPβのレベルは、ADp75+/+ニューロンにおけるsAPPβのレベルと比較して、Aβの非存在下又は存在下でAD/p75−/−ニューロンにおいて減少し(p<0.001)(データは示していない)、p75は、Aβによって促進されるアミロイド形成的APPプロセシングに必要とされることを示唆した。したがって、p75が、Aβ誘導性BACE1のアップレギュレーションを媒介する重要な受容体であり、ADの病因を駆動するAβ−BACE1悪循環において重要な役割を果たすことが結果により示される。本明細書中に開示されるように、データによりp75ECD−FcがBACE1発現の阻害を介してAβ産生を低減させることが示されるように、p75ECD−Fc処置が、この悪循環を打破することができることが理解された。
脳p75ECDレベルの回復は、ADマウスにおいて神経突起変性、ニューロン死及びタウリン酸化を減衰させる
[00150]GFP投与対照ADマウスと比較して、海馬におけるNeuN(ニューロン)及びMAP−2樹状突起及びChAT陽性軸索に関して染色される分画区域は、防止群及び処置群の両方において増加し(図7−1 a)、p75ECD−Fc処置が、ADマウスの海馬におけるニューロン構造を保存することができることを示した。海馬におけるゴルジ染色法によって検出される樹状突起棘の数は、防止群及び処置群の両方において著しく増加し(図7−1 b)、そのp75ECD−Fcが、コリン作動性ニューロン及び海馬ニューロンを、Aβ誘導性毒性から保護することができることを示した。主要なシナプス小胞タンパク質p38シナプトフィジン、小胞結合膜タンパク質(VAMP)1、シナプトソーム関連タンパク質25(SNAP25)、シナプス後肥厚部タンパク質95(PSD95)及びシナプシンI(Syn I)を含むシナプスタンパク質のレベルは、防止群及び処置群の両方の脳において著しく増加し(図7−1 b)、p75ECD−Fcが、中枢神経系のニューロンシナプス及び接続性を、Aβの毒性から保護することができることを示した。防止群及び処置群における海馬における、アポトーシス細胞を同定する活性化されたカスパーゼ−3及びTUNEL染色の分画区域は、対照の分画区域よりも著しく低かった(図7−2 c)。したがって、in vivoデータと一致して、組換えp75ECD−Fcは、一次皮質ニューロンを、Aβによって誘発される神経突起虚脱から保護した(図7−4 e)。
[00151]防止群及び処置群の両方の海馬におけるタウ−ホスホ−Ser396陽性ニューロンの分画区域は、対照の分画区域よりも低かった(図7−3 d、上部及び中央パネル)。セリン396、262、199及びスレオニン231を含む多重部位でのタウ−リン酸化のレベルは、防止群及び処置群の両方の脳において、一貫して且つ著しく減少し(図7−3 d、中央及び下部パネル)、p75ECD−Fcの投与がタウオパチーと関連したタウリン酸化を低減することを示した。理論に束縛されるのを望まないが、タウリン酸化に対するp75ECDの効果は、上流GSK3βを活性化するAβを阻止することを介していると考えられる(Chakravarthy,B.他、2012年)。実際に、組換えp75ECD−Fcペプチド及びp75受容体中和抗体はともに、ヒトSH−SY5Y細胞株においてAβに応答して、タウのSer262のリン酸化の増加を阻止することができることがわかった(図8 a)。さらに、組換えp75ECD−Fcは、S262のリン酸化を用量依存的に抑制し、Aβ42により誘発されるp−Ser9−GSK3βを増加させた(図8 b、c)。これらのデータにより、p75ECD−Fcは、SH−SY5Y細胞においてGSK3β活性の阻害を介してAβ誘導性タウ過剰リン酸化を低減させることが示される。したがって、p75ECDレベルの上昇は、Aβ誘導性軸索及び神経突起変性、ニューロン死及びタウオパチーと関連付けられるタウ過剰リン酸化から保護することができる。
脳p75ECDレベルの回復は、ADマウスの脳においてミクログリオーシス、アストロサイトーシス及び炎症を減衰させる
[00152]ミクログリオーシス及びアストロサイトーシスを含む脳炎症は、ADの第2の特徴である。防止群及び処置群の両方における皮質並びに海馬におけるCD45(ミクログリオーシス)及びGFAP(アストロサイトーシス)染色の分画区域は、対照群と比較して、著しく低減された(データは示していない)。防止群及び処置群の両方におけるTBS分画並びに血清中の炎症性サイトカインTNF−α、IFN−γ、IL−1β及びIL−6のレベルもまた、対照群におけるレベルよりも低かった(データは示していない)。学習及び記憶作業におけるより良好な行動並びに神経炎症の低減は、ECD−Fc処置後のアミロイド荷重、タウ−リン酸化及び神経変性の低減に続発する可能性の高い結末である。
AAV8によるECD−Fc遺伝子の送達は、十分許容される
[00153]動物研究の期間中に、動物の死は起こらず、明らかな異常行動は観察されなかった。遺伝子の送達は、動物の体重又は肝臓酵素に著しく影響を与えなかった(データは示していない)。脳、筋肉、心臓、肝臓、肺、腎臓及び腸を含む主な臓器において、認識できる病理学的形態は、観察されなかった(データは示していない)。これらのデータにより、脳におけるECD−Fc融合物遺伝子の長期発現は、ADマウスによって十分許容されることが示唆され、AAV−ECD−Fc処置の安全性を示している。
考察
[00154]本明細書中に開示するように、可溶性p75ECD(すなわち、p75由来の下記シェディング)が、ADに関する潜在的に有用な治療薬バイオマーカーであることが理解されている。可溶性p75ECDは、中枢及び末梢神経系の両方において生理学的に分布され、老化によって発達的に調節される。p75ECDレベルは、TACEの発現及び活性におけるAβ誘導性の低減に潜在的に起因して、AD対象及びマウスの脳において著しく低減すると理解された。さらに、p75ECDが、Aβ誘導性神経毒性からニューロンを保護し、BACE1発現及びタウ−リン酸化を抑制することがわかった。さらに、ADマウスの脳におけるp75ECD−Fcの投与によるp75ECDレベルの回復は、神経変性から脳を保護する。
[00155]シェディング後の可溶性p75ECDの機能は、これまで知られていなかった。本明細書中に開示するように、p75ECDが、AD脳において神経変性からニューロンを保護する神経栄養分子であると理解されている。驚くべきことに、p75ECDレベルは、ADにおいて著しく低減し、ADにおける切断プロセスが、Aβによって損なわれることを示唆する。TACEは、p75ECDの産生を調節する生理学的シェダーゼである(Westkamp他 2004年)ため、AD脳におけるp75ECDのレベルの低減は、Aβにより誘発されるTACEの発現及び活性の低減に起因して、損なわれたp75切断の起こりうる結果である。
[00156]本明細書中に開示するように、p75ECD−Fc及びp75ノックアウトマウスの両方が、Aβ誘導性BACE1アップレギュレーションを阻止して、アミロイド形成的APPプロセシングを阻害することができるため、p75は、Aβ誘導性BACE1アップレギュレーションを媒介することがわかった。本明細書中に記載するデータにより、p75FLは、Aβ−BACEサイクルを駆動する主役であることが示唆される。AD脳におけるp75ECDレベルの低減は、Aβの過剰産生に寄与して、悪循環を悪化させる可能性があり、in vivoでのp75ECDレベルの回復は、BACE1発現及び関連するアミロイド形成的経路を抑制することができる。p75ECDは、ADにおけるAβ過剰産生に寄与するAβ−BACE1悪循環を打破することができる。
[00157]p75ECDは、Aβ凝集及び堆積(Wang,Y.J.他、2011年)の抑制、Aβ過剰産生及び神経毒性、並びにAβ誘発性タウ−リン酸化を含むADの病因を招く多重レベルのAβカスケードでニューロンを保護する。in vitro及びin vivoでのp75ECD−Fc及びp75抗体による処置は、タウリン酸化を阻止することができ、Aβ誘導性タウ−リン酸化が、p75によって媒介される可能性が高いことを示唆する。まとめると、p75ECDは、ADにおいて低減され、Aβ毒性から脳を保護する新規神経栄養分子である。AD脳におけるp75ECDレベルの回復は、ADに関する望ましい治療的アプローチでありうる。
実施例2 p75ECDの効果の特異性
[00158]アミロイド荷重に関するp75ECD−Fcの特性を研究するために、組換えp75ECD−Fc又は2つの対照タンパク質(ヒトIgG又はヒトIgG Fcと融合させた組換えヒト維芽細胞増殖因子受容体4ECD(FGFR4−Fc))のうちの1つを、8ヵ月齢のADマウスの海馬へ注射によって、追加的な実験を実行した。組換えp75ECD−Fcの単回注射もまた、注射の1週後に、注射部位上にアミロイド斑の区域分画を著しく低減させたが、ヒトIgG又はFGFR4−Fcはそうではなかった(データは示していない)。p75ECD−Fcがどのように脳におけるアミロイド荷重に影響を及ぼすかという潜在的メカニズムを研究するために、ThT試験及び透過型電子顕微鏡法(TEM)可視化を用いたAβ細動並びに脱凝集のp75ECD−Fcの効果を検査した。データにより、p75ECD−Fcは、細動におけるAβ蛍光及び予め形成されたAβ線維の細動の蛍光を抑制するが、対照タンパク質ヒトIgG又はFGFR4−Fcはそうではないことが示された。TEM可視化により、p75ECD−Fcは、Aβ線維の形成を防止して、予め形成されたAβ線維を脱凝集させるが、ヒトタンパク質ヒトIgG又はFGFR4−Fcはそうではないことが確立された(データは示していない)。データにより、in vivoでのアミロイド荷重に対するp75ECD−Fcの効果は、特定の事象ではなく、非特異性のタンパク質−Aβ相互作用に起因しないことが示される。
[00159]さらに、in vivoでのデータと一致して、組換えp75ECD−Fcは、SH−SY5Y細胞の細胞死を抑制して、in vitroでのAβによって誘発される神経突起虚脱から皮質ニューロンを保護するAβによって起動したが、ヒトIgG及び組換え型FGFR4−Fcはそうではなかった(データは示していない)。
[00160]これらの実験により、アミロイド荷重に対するp75ECD−Fcの効果が、具体的にはp75ECDの効果に起因することが示される。
実施例3 ADマウスにおけるp75ECD−Fcの筋肉内送達は、AD病因を低減して、認知機能を改善する
[00161]ADマウス(APP/PS1トランスジェニックマウス)又は野生型に、下記の通りにAAV−ECD−Fcを筋肉内注射した:雌APP/PS1トランスジェニックマウスに、3ヵ月齢で脛骨筋で筋肉内に、5μl中のAAV−ECD−Fc又はAAV−GFPの2×10個のベクターゲノムを注射した。12ヵ月齢で、マウスは全て、屠殺され、脳を試料採取した。対照群には、AAV−GFPを付与したが、それ以外は同じように処置した。処置後、マウスは、モリス水迷路テストを使用して、マウスを試験した。いくつかの実験において、マウスに、マウス1匹当たり50μg/50μlで、組換えp75ECD−Fcペプチドを一度、腹腔内に注射した。他の実験は、上述するように実行した。
p75ECDの筋肉内送達は、ADマウスにおける認知低下を改善する
[00162]AAV−GFP処置マウスと比較して、AAV−ECD−Fcで処置したマウスは、モリス水迷路テストにおいてより良好に行動した。これは、進行性プラットフォーム学習試行を用いたプラットフォーム上へ回避する回避待ち時間及び移動する距離、より多数のプラットフォーム区域横断(図9 a、b、c)の著しい低減に反映された。データは、AAV−ECD−Fc処置が、ADマウスにおいて空間学習及び記憶を著しく改善することを示す。さらに、AAV−ECD−Fc処置マウスはまた、AAV−GFP処置対照よりも、Y−迷路及びオープンフィールドテストにおいて、より良好に行動した。このことは、Y−迷路テストにおける新規アームへのより多くの進入及びより高い自発的交替に反映された(図9 d及びe)。AAV−ECD−Fc処置マウスの作業記憶が、対照マウスの作業記憶よりも良好であったことが示される。オープンフィールドテストでは、より長い移動距離が、AAV−GFP処置対照と比較して、AAV−ECD−Fc処置マウスにおいて観察され(図9 f)、ECD−Fc処置マウスは、対照ADマウスよりも良好な探索活動を有することを示している。しかしながら、水泳速度は、群間で有意には異ならず、マウスは、同等の自発運動活性を有することを示す。したがって、これらのデータにより、筋肉内p75ECD送達は、ADマウスにおいて認知低下を改善することが示される。
p75ECDの筋肉内送達は、ADマウスの脳及び血液におけるAβ荷重を低減する
[00163]コンゴーレッド染色又は免疫組織化学によって同定される海馬及び皮質におけるアミロイド斑負荷は、AAV−GFP処置対照と比較して、AAV−ECD−Fc処置ADマウスにおいて低減した(図10−1、図10−2 a〜d)。組織学的結果と一致して、ELISAアッセイ試験はまた、AAV−ECD−Fc処置ADマウスにおける脳ホモジネート及び血清のトリス緩衝生理食塩水、SDS並びにギ酸分画中のAβ40及びAβ42の著しい低減を示した(図10−2 e)。しかしながら、p75ECD−Fcを腹腔内注射したADトランスジェニックマウスにおける急性試験では、血清Aβ40及びAβ42レベルは、各マウス50μg/50μlでの一度のp75ECDペプチドの腹腔内注射の24時間後に著しく増加し(図10−2 f)、p75ECDは、脳から抹消へのAβ流出を促進することができることを示した。
p75ECD−Fcの筋肉内送達は、ADマウスの脳においてミクログリオーシス、アストロサイトーシス及び炎症を減衰させる
[00164]ミクログリオーシス及びアストロサイトーシスを含む脳炎症は、Aβに続くAD病理学の第2の特徴である。新皮質及び海馬におけるCD45(ミクログリオーシス)及びGFAP(アストロサイトーシス)染色の分画区域は、GFAP及びCD45陽性染色区域の分画の低減に反映されるように、AAV−GFP処置ADマウスと比較して、AAV−ECD−Fc処置ADマウスにおいて著しく低減された(図11)。したがって、学習及び記憶作業におけるより行動の改善並びに神経炎症の低減は、アミロイド荷重の低減に加えて、ECD−Fc処置の可能性の高い結末である。
実施例4 p75ECD−Fcの筋肉内送達は、ADマウスにおいてタウ過剰リン酸化を減衰させる
[00165]タウ病理学を評価するために、pS396、pT231、pS199及びpS262のタウタンパク質のリン酸化を、上述するように、AAV−GFP処置対照と比較して、AAV−ECD−Fc処置ADマウスにおいて検査した。これらの部位でのリン酸化は、上述する抗pS396、pT231、pS262及びpS199抗体を使用して研究した。これらのリン酸化部位は、それらがADマウスにおけるタウ過剰リン酸化の共通部位であるため、本研究で選択した。皮質及び海馬におけるタウ−ホスホ−Ser396陽性ニューロンの分画区域は、GFP群の分画区域よりも、p75ECD処置群において著しく低かった(図12 a、b、c及びd)。セリン396、262、199及びスレオニン231を含む多重部位でのタウリン酸化のレベルは、処置群の脳において、一貫して且つ著しく減少した(図12 e及びf)。これらの見解により、p75ECDは、タウ過剰リン酸化に対して保護することが示される。
実施例5 p75ECD−Fcによるタウオパチーマウスの処置
[00166]過剰リン酸化されたタウの凝集体は、アルツハイマー病又は前頭側頭型認知症(FTD)を患う脳において顕著である。凝集体は、FTDの家族性症例におけるタウ突然変異の同定後に、動物モデルにおいて再現させた。これには、本発明者等のこれまで精製したトランスジェニックモデルpR5が含まれ、それは、ニューロンにおいてFTD(P301L)突然変異微小管結合タンパク質タウ(MAPT)を発現する(Deters他、2008年)。マウスは、もつれ(NFT)形成、記憶障害及びミトコンドリア機能不全を含むタウ凝集を特徴とする。この実験では、3ヵ月齢のpR5マウスを、2つの異なる群に無作為に分けた。処置の最初の週の間に、10mg/kgのp75ECD−Fc又は5mg/kgのFc組換えタンパク質を、ip注射を介して2度/週、マウスに投与して、マウス血漿中に十分量のタンパク質を供給した。次に、マウスに、ip注射を介して、総処置期間3ヵ月の残りの期間、150〜200μ用量のPBS中において、2度/週、5mg/kgの組換えp75ECD−Fc又は2.5mg/kgの組換えFcタンパク質を付与した。
タウオパチーを有するマウスの認知機能に対するp75ECD−Fcの効果
[00167]PR5マウスにおける学習及び記憶機能に対するp75ECD−Fcの効果を評価するために、12匹の3ヵ月齢のマウスを、2つの群に分けて、p75ECD−Fc又はFc組換えタンパク質を3ヵ月間付与した。並行して、野生型マウスを試験した。同年齢且つ同性の野生型マウスの群を対照として使用した。PR5マウスに関するモリス水迷路(MWM)テストにより、p75ECD−Fcが、Fc群と比較すると、学習試行の2日目、4日目及び5日目の間に回避待ち時間を(図13 A)並びに学習試行の2日目、3日目及び5日目の間に移動距離を(図13 B及びC)、著しく低減することが示された。野生型及びp75ECD−Fc群の学習プロセスは改善された。1日目に対する3日目、4日目及び5日目以内の回避待ち及び移動距離の著しい低減は、野生型群における学習プロセス中に見られた。p75ECD−Fc群において、回避待ち及び移動距離は、学習プロセス中に、1日目に対して4日目及び5日目以内に減少した一方で、学習の著しい改善は、学習プロセス中にFc群では見られなかった。しかしながら、p75ECD−Fcは、標的四分円における平均時間(図13 D)、追跡試行セッションにおけるプラットフォーム四分円における進入の数(図13 E)を変化させなかった。追跡試行におけるプラットフォームをまたぐ横断の数は、群間で不変であった(図13 F)。結果は、p75ECD−Fcが、PR5マウスにおいて学習のプロセスを改善されることができることを示す。
p75ECD−Fcは、PR5マウス脳においてBACE1の発現及びsAPPβ産生を低減した
[00168]PR5マウスのADの特徴に対するp75ECD−Fcの効果を評価するために、p75ECD−Fc群及びFc処置群の両方由来の脳溶解物をウェスタンブロットに付して、ADバイオマーカータンパク質であるBACE1、sAPPβ及び完全長APP(APP.FL)を測定するための種々の一次抗体とともにインキュベートした。ウェスタンブロットデータにおけるPR5マウス脳におけるBACE1及びsAPPβの発現レベルは、p75ECD−Fcが、BACE1表現を著しく低減することを実証した(p<0.05)(図14 A及びB)。さらに、sAPPβのレベルが、PR5マウスのFc群と比較して、p75ECD−Fc処置群において減少することが観察された(図14 A及びC)。
p75ECD−Fcは、PR5マウス脳においてタウリン酸化(p.Ser202及びThr205)を阻害した
[00169]p75ECD−Fcが、PR5マウスにおいてタウリン酸化を阻害するかどうかを試験するために、p75ECD−Fc又はFcのいずれかで処置したPR5マウス由来の脳溶解物を、ウェスタンブロット分析に付して、マウスリン−PHF−タウpSer202+Thr205モノクローナル(AT8)抗体を使用してタウリン酸化タンパク質を検出した。本発明者等のデータにより、p75ECD−Fcは、PR5マウスにおいてタウ(Ser202及びThr205)リン酸化を著しく低減することが示された(p<0.01)(図15 A及びB)。
[00170]本明細書及び併記の特許請求の範囲全体にわたって、文脈が他の場合を要求しない限りは、「を含む」及び「を包含する」という単語並びに「を含んでいる」及び「を包含している」などの変形は、記載される整数又は整数群の包含を意味するが、任意の他の整数又は整数群の排除は意味しないと理解されよう。
[00171]本明細書中の任意の従来技術に対する参考文献は、かかる従来技術が、共通した一般知識の一部を成すという任意の形態の示唆の承認ではなく、また承認と解釈されるべきではない。
[00172]本発明は、その使用において、記載する特定の用途に制限されないことは、当業者により理解されよう。本発明は、本明細書中に記載若しくは描写する特定の要素及び/又は特色に関してその好ましい実施形態において全く制限されない。本発明は、開示する実施形態(単数又は複数)に限定されず、併記の特許請求の範囲によって明記及び規定されるような本発明の範囲を逸脱することなく、多数の再編成、変更及び置換が可能であることが理解されよう。
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Claims (22)

  1. 治療有効量のp75細胞外ドメイン(p75ECD)又はその機能的断片、変異体、類似体若しくは誘導体をそれを必要とする対象に投与するステップを含む、脳アミロイド血管症(CAA)又はタウオパチーを処置及び/又は予防する方法。
  2. 前記p75ECD又はその機能的断片、変異体、類似体若しくは誘導体が、p75ECDである、請求項1に記載の方法。
  3. 前記p75ECDがp75ECD−Fc融合物である、請求項1又は2に記載の方法。
  4. 前記p75ECD−Fc融合物がp75ECD−Fc融合物アデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターとして投与される、請求項3に記載の方法。
  5. 前記p75ECD−Fc融合物AAVベクターが、対象体重1kg当たり1×10〜1×1013個のウイルスゲノムの用量で投与される、請求項4に記載の方法。
  6. 前記p75ECD−Fc融合物AAVベクターが、対象体重1kg当たり1×10〜1×1013個のウイルスゲノムの用量で投与される、請求項4に記載の方法。
  7. 前記p75ECD−Fc融合物が組換えペプチドである、請求項3に記載の方法。
  8. 前記組換えp75ECD−Fc融合物ペプチドが、対象体重1kg当たり0.1〜250mgの用量で投与される、請求項7に記載の方法。
  9. 前記p75ECDが配列番号4により提供されるアミノ酸配列を有する、請求項2に記載の方法。
  10. 前記p75ECD−Fcが配列番号6により提供されるアミノ酸配列を有する、請求項3に記載の方法。
  11. 前記p75ECDが腹腔内、脳室内、髄腔内又は筋肉内注射を介して投与される、請求項1又は2に記載の方法。
  12. (a)被験対象から生物学的試料を得るステップと、
    (b)前記被験対象の生物学的試料中のp75細胞外ドメイン(p75ECD)及び/又は完全長p75(p75FL)の濃度を測定するステップと、
    (c)前記被験対象の生物学的試料中のp75ECD及び/若しくはp75FLの濃度、並びに/又はp75ECD:p75FLの比率を、認知障害のない対照対象又は認知障害のない対照対象群から得られた同等の生物学的試料中のp75ECD及び/若しくはp75FLの濃度、並びに/又はp75ECD:p75FLの比率と比較するステップと
    を含み、
    前記被験対象におけるp75ECD及び/若しくはp75FLの濃度、並びに/又はp75ECD:p75FLの比率が、前記認知障害のない対照対象又は認知障害のない対照対象群におけるp75ECD及び/若しくはp75FLの濃度、並びに/又はp75ECD:p75FLの比率に比べて変更されている場合、アルツハイマー病(AD)と診断及び/又は予後予測される、被験対象においてアルツハイマー病を診断及び/又は予後予測する方法。
  13. (a)前記被験対象から生物学的試料を得るステップと、
    (b)前記被験対象の生物学的試料中のp75細胞外ドメイン(p75ECD)の濃度を測定するステップと、
    (c)前記被験対象の生物学的試料中のp75ECDの濃度を、認知障害のない対照対象又は認知障害のない対照対象群から得られた同等の生物学的試料中のp75ECDの濃度と比較するステップと
    を含み、
    前記被験対象におけるp75ECDの濃度が、前記認知障害のない対照対象又は認知障害のない対照対象群に比べて減少している場合、アルツハイマー病と診断及び/又は予後予測される、請求項12に記載の方法。
  14. (a)前記被験対象から生物学的試料を得るステップと、
    (b)前記被験対象の生物学的試料中のp75ECD及びp75FLの濃度を測定するステップと、
    (c)前記被験対象の生物学的試料中のp75ECD及びp75FLの濃度を、認知障害のない対照対象又は認知障害のない対照対象群から得られた同等の生物学的試料中のp75ECD及びp75FLの濃度と比較するステップと
    を含み、
    前記被験対象におけるp75ECD:p75FLの比率が、前記認知障害のない対照対象又は認知障害のない対照対象群に比べて減少している場合、アルツハイマー病と診断及び/又は予後予測される、請求項12に記載の方法。
  15. (a)前記被験対象から生物学的試料を得るステップと、
    (b)前記被験対象の生物学的試料中のp75FLの濃度を測定するステップと、
    (c)前記被験対象の生物学的試料中のp75FLの濃度を、認知障害のない対照対象又は認知障害のない対照対象群から得られた同等の生物学的試料中のp75FLの濃度と比較するステップと
    を含み、
    前記被験対象におけるp75FLの濃度が、前記認知障害のない対照対象又は認知障害のない対照対象群に比べて増加している場合、アルツハイマー病と診断及び/又は予後予測される、請求項12に記載の方法。
  16. 前記被験対象におけるp75ECDの濃度が、前記認知障害のない対照対象又は認知障害のない対照対象群におけるp75ECDの濃度に比べて少なくとも50%減少している場合、ADと診断及び/又は予後予測される、請求項13に記載の方法。
  17. 前記被験対象におけるp75ECDの濃度が500pg/ml未満である場合、ADと診断及び/又は予後予測される、請求項13又は16に記載の方法。
  18. 前記被験対象におけるp75ECD:p75FLの比率が、前記認知障害のない対照対象又は認知障害のない対照対象群におけるp75ECD:p75FLの比率に比べて少なくとも50%減少している場合、ADと診断及び/又は予後予測される、請求項14に記載の方法。
  19. 前記被験対象におけるp75ECD:p75FLの比率が、前記認知障害のない対照対象又は認知障害のない対照対象群におけるp75ECD:p75FLの比率に比べて少なくとも75%減少している場合、ADと診断及び/又は予後予測される、請求項14又は18に記載の方法。
  20. 前記被験対象におけるp75FLの濃度が、前記認知障害のない対照対象又は認知障害のない対照対象群に比べて少なくとも50%増加している場合、アルツハイマー病と診断及び/又は予後予測される、請求項15に記載の方法。
  21. 前記生物学的試料が、脳組織、脳脊髄液、血清、血漿、全血並びに末梢血単核球(PBMC)及びリンパ球からなる群から選択される、請求項12〜15のいずれか一項に記載の方法。
  22. 前記対象がヒトである、請求項1、2及び12〜15のいずれか一項に記載の方法。
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