JP2019520055A - ブチリデンフタリドの用途 - Google Patents

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Abstract

幹細胞の褐色脂肪細胞への分化を促進するためのキットの提供におけるブチリデンフタリド(BP)の使用、及び白色脂肪の蓄積を阻害し、白色脂肪の褐色脂肪への転換を促進し、体重増加を抑制し、及び/又は血中のトリグリセリド、グルコース及び総コレステロールの含量を低減するために用いられる薬剤の調製におけるBPの使用を含む、BPの用途。【選択図】図5A

Description

本発明は、ブチリデンフタリド(butylidenephthalide、BP)の使用に関し、特には、幹細胞の褐色様脂肪細胞への分化を促進することにおけるブチリデンフタリド(BP)の使用及び白色脂肪の蓄積を阻害し、白色脂肪の褐色脂肪への転換を促進し、体重増加を抑制し、及び/又は血中のトリグリセリド、グルコース及び総コレステロールの含量を低減することにおけるブチリデンフタリド(BP)の使用に関する。間葉幹細胞及び/又は褐色様脂肪細胞と組み合わせてブチリデンフタリド(BP)を対象に投与することによって、対象において、より効率的に体重増加が抑制され、脂肪組織の蓄積が減り、そして白色脂肪の褐色脂肪への転換が促進される。
脂肪は白色脂肪及び褐色脂肪の2種類に大きく分けられる。白色脂肪細胞からなる白色脂肪の外見は白色である一方、褐色脂肪細胞からなる褐色脂肪の外見は褐色である。Myf−5陰性筋線維芽細胞から分化した白色脂肪細胞は、形態学では1個の、かつ大きい脂肪滴を含むことで特徴付けられ、その主な機能はエネルギーを蓄えることである。Myf−5陽性筋線維芽細胞から分化した褐色脂肪細胞は、その中に分散した多数の小さな脂肪滴と多くのミトコンドリアとを含むことで特徴付けられる。また、褐色脂肪細胞は、脱共役タンパク質1(UCP1)を高度に発現でき、その主な機能はエネルギーを消費することである。
油、糖及び脂肪を多く含む西洋の食文化、概して運動を欠く生活様式、並びに遺伝等の因子によって、肥満が世界中で健康問題となっている。全身における白色脂肪の蓄積、並びに血中のトリグリセリド、グルコース及び総コレステロールの過剰な含量等の特性が肥満である対象でよく見られることが研究で判明している。また、糖尿病、循環器疾患、脳血管疾患、高血圧症及び腎症等のメタボリック症候群の発生は、高トリグリセリド、高血糖及び高コレステロールに密接に関連している。体重を減少又は制御できると言われる市販の多くの薬があるが、これらの薬のほとんどが満腹感の増大、食欲の抑制及び脂肪の吸収の阻害等の機序によって、謳われている目的を達成する。その結果、これらの薬の投与は、頭痛、低血糖、便秘、不眠、及び脂肪便等の副作用を伴うことが多く、心臓病及び脳卒中になるリスクさえも増大させてしまう。したがって、本技術分野には副作用がより少なく、抗肥満及び肥満に関連するメタボリック症候群の予防に有効な方法又は薬剤を開発する必要性がいまだに残されている。
褐色脂肪は成人の体重の約0.1%であるが、それは1日の基礎代謝率の約10〜20%を燃焼し、トリグリセリドのクリアランスの促進、インスリンの過剰な活性の改善、及び抗肥満に有効であるということが研究で示されている。したがって、抗肥満の調査及び肥満に関連するメタボリック症候群の予防に係る研究は、全身の褐色脂肪の割合をいかにして増加させるかという点にますます注目している。
動物の体内の褐色脂肪の割合を増加させる2つの方法が知られており、一方は動物の体内で白色脂肪の褐色脂肪への転換を促進すること(以下“脂肪褐色化”という)で、他方は褐色脂肪細胞又は褐色様脂肪細胞の細胞懸濁液を動物に注入すること(以下“褐色脂肪細胞の細胞注入”又は“褐色様脂肪細胞の細胞注入”という)である。褐色様脂肪細胞は、褐色脂肪細胞の形態を有し、その中に分散した多数の小さな脂肪滴を含み、多くのミトコンドリアを含み、高度に発現したUCP1タンパク質を有することで特徴付けられる細胞であるが、遺伝子発現において褐色脂肪細胞と異なる。褐色様脂肪細胞は幹細胞の分化又は白色脂肪細胞の転換の誘導及び促進によって得られることが知られている。細胞の形態上、褐色様脂肪細胞は褐色脂肪細胞に似ているため、それは脂肪分類における褐色脂肪に属するものと見なされる。
しかし、今までのところ、全身の褐色脂肪の割合を増加させるための上記2つの方法に関して有効な技術的手段がない。運動又は寒い環境が動物の体内での脂肪褐色化の発生を刺激するのに有効であることが研究で示されているが、多くの人々は、通常は運動不足で寒い環境をすぐには利用できない。運動又は寒い環境に置かれることを介して動物の体内において効率的かつ安定して脂肪褐色化を促進することは実現困難である。さらに、褐色様脂肪細胞/褐色脂肪細胞の細胞注入は、褐色様脂肪細胞/褐色脂肪細胞の供給源がほとんどなく、細胞を取得するコストが高いため、費用効率が良くない。
上記課題を考慮して、動物の体内における脂肪褐色化を促進する、及び/又は褐色様脂肪細胞/褐色脂肪細胞の取得が困難であるという問題を解決するための効果的な方法を開発することが切実に必要とされている。本発明の発明者は、基本培地と幹細胞の脂肪細胞への分化を誘導することができる成分を含む条件培地とが、ブチリデンフタリド(BP)が外部から加えられた場合に幹細胞の褐色様脂肪細胞への分化を効率的に促進し得ることを見出した。結果として、褐色様脂肪細胞を取得するためのコストが抑えられ、褐色様脂肪細胞/褐色脂肪細胞の取得が困難であるという問題が解決される。
また、本発明の発明者は、動物へのブチリデンフタリド(BP)のみの投与、及び間葉幹細胞及び/又は褐色様脂肪細胞と組み合わせたブチリデンフタリド(BP)の投与がいずれも効果的に白色脂肪の蓄積を阻害し、白色脂肪の褐色脂肪への変換を促進し、体重増加を抑制し、及び/又は血中のトリグリセリド、グルコース及び総コレステロールの含量を低減することを見出した。このため、ブチリデンフタリド(BP)の使用は、動物の体内での脂肪褐色化を促進することができ、抗肥満の効果をもたらし、肥満に関連するメタボリック症候群を防ぎ、さらに、満腹感の増大、食欲の抑制及び脂肪の吸収の阻害等の機序によって抗肥満効果をもたらす市販の抗肥満薬によって起こる副作用を回避することができる。
本発明の目的は、幹細胞の褐色様脂肪細胞への分化を促進するためのキットを提供することであって、該キットは、(1)基本培地及び幹細胞の脂肪細胞への分化を誘導することができる成分を含む条件培地と、(2)ブチリデンフタリド(BP)と、を構成要素として含む。好ましくは、該成分は、ロシグリタゾン、インスリン、3−イソブチル−1−メチルキサンチン(IBMX)、デキサメタゾン、及びそれらの組み合わせである。
本発明の別の目的は、薬剤の製造におけるブチリデンフタリド(BP)の使用を提供することであって、薬剤は、白色脂肪の蓄積を阻害し、白色脂肪の褐色脂肪への転換を促進し、体重増加を抑制し、及び/又は血中のトリグリセリド、グルコース及び総コレステロールの含量を低減するために用いられる。特に、薬剤は、抗肥満及び/又は肥満に関連するメタボリック症候群の予防のために用いられる。好ましくは、薬剤は、間葉幹細胞及び褐色様脂肪細胞の少なくとも1つと組み合わせて投与される。より好ましくは、薬剤は、脂肪幹細胞と組み合わせて投与される。薬剤は、1日あたり(BPとして)約30mg/kg体重から(BPとして)約2000mg/kg体重までの範囲の量で投与される。
本発明のさらに別の目的は、白色脂肪の蓄積を阻害し、白色脂肪の褐色脂肪への転換を促進し、体重増加を抑制し、及び/又は血中のトリグリセリド、グルコース及び総コレステロールの含量を低減するための方法を提供することであって、該方法は、必要とする対象に有効量のブチリデンフタリド(BP)を投与することを含む。具体的には、方法は抗肥満及び/又は肥満に関連するメタボリック症候群の予防のためである。メタボリック症候群は、糖尿病、脳血管疾患、循環器疾患、高血圧症及び腎症の少なくとも1つである。好ましくは、必要とする対象には、有効量のブチリデンフタリド(BP)とともに間葉幹細胞及び褐色様脂肪細胞の少なくとも1つが投与される。より好ましくは、必要とする対象には、有効量のブチリデンフタリド(BP)と脂肪幹細胞とが投与される。ブチリデンフタリド(BP)の量は、1日あたり(BPとして)約30mg/kg体重から(BPとして)約2000mg/kg体重までの範囲である。
図1はブチリデンフタリド(BP)で処理された幹細胞における脂肪滴産生の分化経過を示す。各顕微鏡写真は、左から右へ、異なる倍率(40倍、100倍及び200倍)での脂肪幹細胞、脂肪幹細胞から分化した脂肪細胞及びブチリデンフタリド(BP)を外部から添加した条件培地での脂肪細胞の培養から得られた細胞の形態を個別に示す。 図2Aは、異なる処理での細胞の脂肪滴の含量を示す。図2Aは顕微鏡で観察された、オイルレッド染料で染色した脂肪細胞の写真である。図2Aは脂肪幹細胞(条件培地で培養せず、未分化)、脂肪細胞(条件培地で培養、分化)及び2、10、50μg/mLのブチリデンフタリド(BP)でそれぞれ処理された脂肪細胞(分化)の結果を含む。 図2Bは、異なる処理での細胞の脂肪滴の含量を示す。図2Bは、脂肪滴の定量された吸光度を示すヒストグラムである。図2Bは脂肪幹細胞(条件培地で培養せず、未分化)、脂肪細胞(条件培地で培養、分化)及び2、10、50μg/mLのブチリデンフタリド(BP)でそれぞれ処理された脂肪細胞(分化)の結果を含む。 図3Aは、異なる濃度でのブチリデンフタリド(BP)の脂肪褐色化効果を示す。図3Aは、脂肪細胞の酸素消費速度に対する異なる濃度のブチリデンフタリド(BP)の影響を示す曲線図である。図3Aは未分化の脂肪幹細胞(“A”で示される)、分化した脂肪細胞(“0”で示される)、外部からブチリデンフタリド(BP)を(2μg/mLの終濃度まで)添加した条件培地で7日間培養された脂肪細胞(“2”で示される)、外部からブチリデンフタリド(BP)を(10μg/mLの終濃度まで)添加した条件培地で7日間培養された脂肪細胞(“10”で示される)、及び外部からブチリデンフタリド(BP)を(50μg/mLの終濃度まで)添加した条件培地で7日間培養された脂肪細胞(“50”で示される)の結果を含む。 図3Bは、異なる濃度でのブチリデンフタリド(BP)の脂肪褐色化効果を示す。図3Bは、脂肪細胞の予備呼吸容量に対する異なる濃度のブチリデンフタリド(BP)の影響を示すヒストグラムである。図3Bは未分化の脂肪幹細胞(“A”で示される)、分化した脂肪細胞(“0”で示される)、外部からブチリデンフタリド(BP)を(2μg/mLの終濃度まで)添加した条件培地で7日間培養された脂肪細胞(“2”で示される)、外部からブチリデンフタリド(BP)を(10μg/mLの終濃度まで)添加した条件培地で7日間培養された脂肪細胞(“10”で示される)、及び外部からブチリデンフタリド(BP)を(50μg/mLの終濃度まで)添加した条件培地で7日間培養された脂肪細胞(“50”で示される)の結果を含む。 図4Aは、逆転写ポリメラーゼ連鎖反応(RT−PCR)で決定された脂肪細胞のUCP1遺伝子の発現の結果を示す。図4AはUCP1、FABP4(脂肪細胞の内部コントロール)及びアクチン(すべての細胞の内部コントロール)遺伝子の発現量を示す写真である。図4Aは対照群(条件培地で14日間培養、“対照群”で示される)、ブチリデンフタリド(BP)処理群(条件培地で7日間培養に続いて外部からBPを添加した条件培地でさらに7日間培養、“BP”で示される)、トファシチニブ処理群(条件培地で7日間培養に続いて外部からトファシチニブを添加した条件培地でさらに7日間培養、“トファシチニブ”で示される)、アデノシン処理群(条件培地で7日間培養に続いて外部からアデノシンを添加した条件培地でさらに7日間培養、“アデノシン”で示される)、及びプロアントシアニジン処理群(条件培地で7日間培養に続いて外部からプロアントシアニジンを添加した条件培地でさらに7日間培養、“プロアントシアニジン”で示される)の結果を含む。 図4Bは、ウエスタンブロットで決定された脂肪細胞のUCP1タンパク質の発現の結果を示す。図4Bは、UCP1、FABP4及びアクチンタンパク質の発現量を示す写真である。図4Bは対照群(条件培地で14日間培養、“対照群”で示される)、ブチリデンフタリド(BP)処理群(条件培地で7日間培養に続いて外部からBPを添加した条件培地でさらに7日間培養、“BP”で示される)、トファシチニブ処理群(条件培地で7日間培養に続いて外部からトファシチニブを添加した条件培地でさらに7日間培養、“トファシチニブ”で示される)、アデノシン処理群(条件培地で7日間培養に続いて外部からアデノシンを添加した条件培地でさらに7日間培養、“アデノシン”で示される)、及びプロアントシアニジン処理群(条件培地で7日間培養に続いて外部からプロアントシアニジンを添加した条件培地でさらに7日間培養、“プロアントシアニジン”で示される)の結果を含む。 図5Aは、マウスの脂肪の形態に対するブチリデンフタリド(BP)及び細胞注入の影響を示す。図5Aはマウスの皮下脂肪切片のIHC染色の結果を示す写真である。“ND群”のマウスは、通常食で飼育されただけで、“HFD群”のマウスは、高脂肪食で飼育されただけで、“HFD+BP群”のマウスは、高脂肪食で飼育され、かつブチリデンフタリド(BP)を投与され、“HFD+ADSC群”のマウスは、高脂肪食で飼育され、かつ脂肪幹細胞を投与され、“HFD+BP+ADSC群”のマウスは、高脂肪食で飼育され、かつブチリデンフタリド(BP)及び脂肪幹細胞を投与され、HFD+BLC群”のマウスは、高脂肪食で飼育され、かつ褐色様脂肪細胞を投与され、HFD+BP+BLC群”のマウスは、高脂肪食で飼育され、かつブチリデンフタリド(BP)及び褐色様脂肪細胞を投与された。 図5Bは、マウスの脂肪の形態に対するブチリデンフタリド(BP)及び細胞注入の影響を示す。図5Bはマウスの内臓脂肪切片のIHC染色の結果を示す写真である。“ND群”のマウスは、通常食で飼育されただけで、“HFD群”のマウスは、高脂肪食で飼育されただけで、“HFD+BP群”のマウスは、高脂肪食で飼育され、かつブチリデンフタリド(BP)を投与され、“HFD+ADSC群”のマウスは、高脂肪食で飼育され、かつ脂肪幹細胞を投与され、“HFD+BP+ADSC群”のマウスは、高脂肪食で飼育され、かつブチリデンフタリド(BP)及び脂肪幹細胞を投与され、HFD+BLC群”のマウスは、高脂肪食で飼育され、かつ褐色様脂肪細胞を投与され、HFD+BP+BLC群”のマウスは、高脂肪食で飼育され、かつブチリデンフタリド(BP)及び褐色様脂肪細胞を投与された。 図6Aは、マウス体脂肪の蓄積に対するブチリデンフタリド(BP)及び細胞注入の影響を示す。図6Aは、心臓、肝臓、腎臓、皮下の脂肪組織及び内臓の脂肪組織の外観を示す写真である。図6Aは“ND群”、“HFD群”、“HFD+BP群”、“HFD+ADSC群”、“HFD+BP+ADSC群”、“HFD+BLC群”及び“HFD+BP+BLC群”の結果を含む。 図6Bは、マウス体脂肪の蓄積に対するブチリデンフタリド(BP)及び細胞注入の影響を示す。図6Bはマウスの皮下の脂肪組織の重量を示すヒストグラムである。図6Bは“ND群”、“HFD群”、“HFD+BP群”、“HFD+ADSC群”、“HFD+BP+ADSC群”、“HFD+BLC群”及び“HFD+BP+BLC群”の結果を含む。 図6Cは、マウス体脂肪の蓄積に対するブチリデンフタリド(BP)及び細胞注入の影響を示す。図6Cはマウスの内臓の脂肪組織の重量を示すヒストグラムである。図6Cは“ND群”、“HFD群”、“HFD+BP群”、“HFD+ADSC群”、“HFD+BP+ADSC群”、“HFD+BLC群”及び“HFD+BP+BLC群”の結果を含む。 図7は、9週齢から18週齢の間のマウス重量の変化を表すことでマウス重量に対するブチリデンフタリド(BP)及び細胞注入の影響を示す曲線図であって、“ND群”、“HFD群”、“HFD+BP群”、“HFD+ADSC群”、“HFD+BP+ADSC群”、“HFD+BLC群”及び“HFD+BP+BLC群”の結果を含む。 図8Aは、マウス血清の生化学的検査値に対するブチリデンフタリド(BP)及び細胞注入の影響を示す図である。図8Aは、血中のグルコースの含量を示すヒストグラムである。図8AはND群”、“HFD群”、“HFD+BP群”、“HFD+ADSC群”、“HFD+BP+ADSC群”、“HFD+BLC群”及び“HFD+BP+BLC群”の結果を含む。 図8Bは、マウス血清の生化学的検査値に対するブチリデンフタリド(BP)及び細胞注入の影響を示す図である。図8Bは、血中のトリグリセリドの含量を示すヒストグラムである。図8Bは“ND群”、“HFD群”、“HFD+BP群”、“HFD+ADSC群”、“HFD+BP+ADSC群”、“HFD+BLC群”及び“HFD+BP+BLC群”の結果を含む。 図8Cは、マウス血清の生化学的検査値に対するブチリデンフタリド(BP)及び細胞注入の影響を示す図である。図8Cは、血中の総コレステロールの含量を示すヒストグラムである。図8Cは“ND群”、“HFD群”、“HFD+BP群”、“HFD+ADSC群”、“HFD+BP+ADSC群”、“HFD+BLC群”及び“HFD+BP+BLC群”の結果を含む。
以下の段落は、本発明のいくつかの実施の形態を詳細に説明する。しかし、本発明の精神から逸脱することなく、本発明は様々な実施の形態で具現化されてよく、本明細書及び特許請求の範囲に開示された実施の形態に限定されるべきではない。本明細書で特段の指示がなければ、本発明の明細書(特に特許請求の範囲)に記載された“a”、“an”、“the”等は、単数形及び複数形の両方を含むことが意図される。
台湾の厚生省の健康増進管理の基準によれば、肥満の定義はBMI>24であって、メタボリック症候群の定義はBMI>24、高比重リポ蛋白(HDL)コレステロール<50mg/dL、空腹時血糖>100mg/dLかつトリグリセリド>150mg/dLである。世界保健機関(WHO)の基準では、欧米人種の肥満の定義はBMI>30である。米国のNational Cholesterol Education Program Adult Treatment Panel−III(NCEP ATP III)によれば、メタボリック症候群の定義は、血圧>130/85mmHg、トリグリセリド>150mg/dL、HDLコレステロール<40mg/dL(男性)又は<50mg/dL(女性)、胴回り>102cm(男性)又は>88cm(女性)、及び空腹時血糖>110mg/dLの少なくとも3つの指標を満たす対象である。したがって、本研究では、通常は高コレステロール、高血糖及び高トリグリセリドが肥満の指標として用いられる。
糖尿病、循環器疾患、脳血管疾患、高血圧症及び腎症等のメタボリック症候群の発症は、肥満に密接に関連することが知られている。このことは、“Cardiac Abnormalities in Youth with Obesity and Type 2 Diabetes.Curr Diab Rep.2016 Jul;16(7):62”,“Impact of obesity on cardiovascular health. Best Pract Res Clin Endocrinol Metab. 2013 April; 27(2):147−156”, “Obesity and risk of vascular disease: importance of endothelium−dependent vasoconstriction.Br J Pharmacol.2012 Feb;165(3):591−602”、及び“Obesity−Related Chronic Kidney Disease−The Role of Lipid Metabolism.Metabolites.2015 Dec 11;5(4):720−732”に記載されており、参照することでそれらの全体が本明細書に組み入れられる。
上述のように、抗肥満の調査及び肥満に関連するメタボリック症候群の予防に係る研究は、全身の褐色脂肪の割合をいかにして増加させるかという点にますます注目している。PET/CT画像を用いて、褐色脂肪における熱発生が細胞でのミトコンドリアの呼吸鎖を脱共役させることで引き起こされることが研究によって確認され、成人の体内では脂肪組織の熱発生活性がUCP1の発現レベルに正の相関を示すことが発見された。特に、UCP1を高度に発現している細胞(褐色脂肪細胞及び褐色様脂肪細胞を含む)は、ミトコンドリアの呼吸鎖の脱共役における電子伝達系を介して酸化を行うことができるが、細胞はリン酸化反応を行うことができないためATPが産生されない。このプロセスは栄養及び酸素の消費を促進し得るため、このプロセスは体重減少の目的を達成するために利用できる。これは、“Brown and beige fat:development, function and therapeutic potential.Nat Med.2013 Oct;19(10):1252−1263に記載されており、参照することでその全体が本明細書に組み入れられる。
体の褐色脂肪の割合を増加させる方法には、動物の体内における脂肪褐色化の促進と、褐色脂肪細胞及び/又は褐色様脂肪細胞の注入とがあることが知られている。しかし、上述のように、動物の体内における脂肪褐色化を促進するための効率的な方法も褐色脂肪細胞及び褐色様脂肪細胞を取得することが困難であるという問題を解決するための有効な方法もない。トファシチニブ、アデノシン及びプロアントシアニジン等の薬が幹細胞の褐色様脂肪細胞への分化を促進するために使用できることを先行研究が示したが、それらの効果は限定的である。
本発明の発明者は、基本培地と幹細胞の脂肪細胞への分化を誘導することができる成分とを含む条件培地が、外部からブチリデンフタリド(BP)を加えられた場合に幹細胞の褐色様脂肪細胞への分化を効率的に促進し得ることを見出した。
したがって、本発明は、幹細胞の褐色様脂肪細胞への分化を促進するためのキットに関し、該キットは、(1)基本培地及び幹細胞の脂肪細胞への分化を誘導することができる成分を含む条件培地と、(2)ブチリデンフタリド(BP)と、を構成成分として含む。本発明に係るキットの使用によって、幹細胞の褐色様脂肪細胞への分化を効率的に促進でき、安価な方法で大量の褐色様脂肪細胞を安定的に供給できる。得られた褐色様脂肪細胞は、褐色様脂肪細胞の細胞注入に用いられるのみならず、肥満又はエネルギー代謝に関連する研究に用いられる。褐色様脂肪細胞の適用範囲は広い。
本発明によって提供されるキットにおいて、幹細胞の脂肪細胞への分化を誘導することができる任意の適した成分がキットの構成成分(1)(すなわち、条件培地)において用いられる。例えば、成分はロシグリタゾン、インスリン、3−イソブチル−1−メチルキサンチン(IBMX)、デキサメタゾン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択されるが、これらに限定されない。
本発明によって提供されるキットの構成成分(1)(すなわち、条件培地)において、基本培地は、幹細胞の成長ための栄養及び条件(例えば、pH値及び湿度)を与えることができる必須成分を含み、それは概して培養される幹細胞の要求に応じて調整される。通常、採用可能な基本培地として、DMEM培地(ダルベッコ改変イーグル培地)、MEM培地(最小必須培地)、α−MEM培地、BME培地(イーグル基礎培地)、MEM/F12培地、Ham’s F10培地、Ham’s F12培地、及びRPMI培地(ロズウェルパーク記念研究所)が例示されるが、基本培地はこれらに限定されない。本発明のいくつかの実施の形態では、DMEM培地がキットで用いられた。
本発明に係るキットにおいて、構成成分(1)(すなわち、条件培地)及び構成成分(2)(すなわち、ブチリデンフタリド(BP))は、通常、独立して包装され、格納されており、個別に、若しくはセットで輸送又は販売されてもよい。任意に、構成成分(1)における副成分が独立して包装され、格納されてもよい。さらに、キットは、取扱説明書をさらに備えてもよく、取扱説明書は、細胞の培養、処理及び使用に関して現場での構成成分の混合について使用者に手順及び順番を示すものである。
例えば、構成成分(1)の副成分及び構成成分(2)が独立して包装され、格納され、個別に輸送又は販売される場合、幹細胞の脂肪細胞への分化を誘導することができる成分(例えば、ロシグリタゾン、インスリン、3−イソブチル−1−メチルキサンチン(IBMX)及びデキサメタゾン)とブチリデンフタリド(BP)とは、4℃未満の温度で暗い環境に保存され、基本培地は−20℃の温度の環境に保存される。また、本発明に係るキットにおける構成成分がセットで輸送され、販売される場合、ブチリデンフタリド(BP)及び幹細胞の脂肪細胞への分化を誘導することができる成分は、内部温度が4℃未満の容器内に保存され、基本培地は内部温度が−20℃の容器内(例えば冷凍室)に保存される。構成成分がセットで輸送及び販売される際、構成成分の保管温度が相互に影響しないことが保証される所望の断熱機能を有する容器であれば、容器の形状及び大きさに特に限定はない。
本発明に係るキットを使用する際、各構成成分の処方及び混合の順番は特に限定されない。例えば、条件培地の副成分が個別に包装されている場合、条件培地は、処方された後、ブチリデンフタリド(BP)と混合されてもよい。また、ブチリデンフタリド(BP)が基本培地と混合された後、他の副成分と混合されてもよいし、あるいは条件培地の各副成分がブチリデンフタリド(BP)と同時に混合されてもよい。さらに、ブチリデンフタリド(BP)は条件培地又は基本培地に直接混合されてもよいし、あるいはブチリデンフタリド(BP)が溶媒に溶解されてブチリデンフタリド(BP)溶液を得てから、ブチリデンフタリド(BP)溶液が条件培地又は基本培地と混合されてもよい。ブチリデンフタリド(BP)を溶解させることができる溶媒としては、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ポリオキシエチレンヒマシ油(Kolliphor(登録商標) EL)、エタノール、植物油及び動物油等が例示されるが、溶媒はこれらに限定されない。
本発明に係るキットを用いる際、過度に低濃度のブチリデンフタリド(BP)では幹細胞の褐色様脂肪細胞への分化を効率的に促進できないが、過度に高濃度のブチリデンフタリド(BP)によって細胞傷害が起きることがわかった。したがって、用いられる濃度は、通常、条件培地の約1μgから約100μg/mLまでの範囲であって、好ましくは、条件培地の約2μgから約50μg/mLまでの範囲であって、さらに好ましくは、条件培地の約5μgから約20μg/mLまでの範囲である。例えば、下記実施例に示されるように、ブチリデンフタリド(BP)は、条件培地の約10mg/mLの濃度で幹細胞の褐色様脂肪細胞への分化を効率的に促進できる。
また、本発明の発明者は、動物へのブチリデンフタリド(BP)のみの投与、並びに間葉幹細胞及び/又は褐色様脂肪細胞と組み合わせたブチリデンフタリド(BP)の投与が双方ともに白色脂肪の蓄積を阻害し、白色脂肪の褐色脂肪への転換を促進し、体重増加を抑制し、及び/又は血中のトリグリセリド、グルコース及び総コレステロールの含量を低減する効果をもたらすことを発見した。
したがって、本発明は、薬剤の製造におけるブチリデンフタリド(BP)の使用にも関連し、薬剤は、白色脂肪の蓄積を阻害し、白色脂肪の褐色脂肪への転換を促進し、体重増加を抑制し、及び/又は血中のトリグリセリド、グルコース及び総コレステロールの含量を低減するために用いられる。本発明によって提供される薬剤は、特に抗肥満及び/又は肥満に関連するメタボリック症候群の予防のために用いられる。肥満に関連するメタボリック症候群は、糖尿病、脳血管疾患、循環器疾患、高血圧症及び腎症の少なくとも1つである。任意に、薬剤は、間葉幹細胞及び/又は褐色様脂肪細胞と組み合わせて投与される。
所望の目的に応じて、本発明の薬剤は、あらゆる適した形態で提供されてよく、特に限定されない。例えば、薬剤は、経口の又は非経口の(皮下注射、静脈注射、筋肉注射、腹膜注射、経皮、皮下移植又は間質内移植等)経路で必要とする対象に投与されてよいがこれらに限定されない。特に、経口投与によって、定時に患者自身が容易に服用できる。形態及び目的に応じて適した担体が選択され、当該担体がブチリデンフタリド(BP)の所望の効果に悪影響を及ぼさない限り、薬剤を供給するために用いられてもよい。担体の例は、賦形剤、希釈剤、助剤、安定化剤、吸収抑制剤、崩壊剤、屈水性剤、乳化剤、酸化防止剤、接着剤、結合剤、粘着付与剤、分散剤、懸濁化剤、潤滑剤、吸湿性剤等である。
経口投与に関する剤形に関して、適した担体の例は、限定されないが、水、生理食塩水、ブドウ糖、グリセロール、エタノール又はその誘導体、セルロース、でんぷん、糖ベントナイト(sugar bentonite)、及びこれらの組み合わせ等である。薬剤は、任意の適した方法における経口投与のためにあらゆる適した形態で提供されてもよく、例えば錠剤、丸薬、カプセル、顆粒、散剤等の固形の形態、経口液体、シロップ、エキス、エリキシル剤、チンキ剤等の液体の形態であるが、これらに限定されない。
皮下投与、静脈内投与、筋肉内投与、又は腹膜投与のために適した注射又は点滴の形態に関して、本発明によって提供される薬剤は、1種以上の成分を含んでよく、該成分は、静脈内注入、乳化させた上での静脈内注入、注射のための粉末、注射のための懸濁液、又は注射のための粉末懸濁液等として薬剤を提供するため、例えば等張液、塩で緩衝化された生理食塩水(例えば、リン酸緩衝生理食塩水又はクエン酸緩衝生理食塩水)、屈水性剤、乳化剤、5%糖溶液、及び他の担体等である。また、薬剤は、注射前の固体として調製されてもよい。注射前の固体は、他の溶液若しくは懸濁液に可溶な形態、又は乳化可能な形態で提供されてもよい。必要とする対象に投与される前に注射前の固体を他の溶液若しくは懸濁液に溶解させるか、あるいは乳化させることで所望の注射が得られる。さらに、経皮投与のための外用剤形に関して、薬剤は、塗布薬(例えば、乳剤、クリーム、ゲル、分散ねり剤、軟膏)、スプレー、パッチ、又は溶液(例えば、洗浄剤、懸濁液)等の形態で提供されてもよい。
皮下移植又は間質内移植に適した剤形に関して、本発明によって提供される薬剤は、ウエハー、錠剤、丸薬、カプセル等の形態で薬剤を提供するために、1種以上の成分、例えば賦形剤、安定化剤、緩衝剤、他の担体等をさらに含んでもよい。このため、薬剤は、それに含まれるブチリデンフタリド(BP)を移植部位の周辺の組織にゆっくりかつ持続的に放出するように対象に移植されてよく、その結果、薬剤は、白色脂肪の蓄積を阻害し、白色脂肪の褐色脂肪への転換を促進し、体重増加を抑制し、及び/又は血中のトリグリセリド、グルコース及び総コレステロールの含量を低減するために、薬剤の局所で安定的な高い投与量を達成できる。例えば、本発明によって提供される薬剤は、混合物を提供するためにp(CPP−SA)共重合体と混合されてよく、続いて混合物は二塩化メチレンに溶解され、乾燥されて粉末で提供されてもよく、その後、粉末は型に入れられ、軽度の圧力で圧縮されて、皮下移植又は間質内移植のためのウエハーとして提供されてもよいが、これに限定されない。
任意に、本発明によって提供される薬剤は、薬剤の味及び見た目を向上させるための香味剤、調色液又は着色剤、及び薬剤の安定性及び保存性を改善するための緩衝剤、保存剤、防腐剤、抗菌剤又は抗真菌剤等の適量の添加物をさらに含んでもよい。さらに、他の活性成分がブチリデンフタリド(BP)の所望の効果に悪影響を及ぼさない限り、薬剤は、βアドレナリン受容体アゴニスト(例えばCL316243)、PPAR−γアゴニスト(例えば、ロシグリタゾン)、代謝促進関連因子(例えば、アディポネクチン)、免疫刺激剤等の1種以上の他の活性成分をさらに任意に含んでもよいし、薬剤の効果をさらに強化するために、又は上述の提供される製剤の適用柔軟性及び適応性を増加させるために、1種以上の他の活性成分を含む薬剤と組み合わせて用いられてもよい。
必要性、対象の年齢、体重及び健康状態に応じて、本発明によって提供される薬剤は、1日1回、1日複数回、又は数日ごとに1回等の様々な投与頻度で投薬される。例えば、白色脂肪の蓄積を阻害し、白色脂肪の褐色脂肪への転換を促進し、体重増加を抑制し、及び/又は血中のトリグリセリド、グルコース、総コレステロールの含量を低減するために、本発明によって提供される薬剤が対象に経口で投与される場合、薬剤は、1日あたり(BPとして)約30mg/kg体重から(BPとして)約2000mg/kg体重の範囲、好ましくは1日あたり(BPとして)約100mg/kg体重から(BPとして)約1000mg/kg体重の範囲、さらに好ましくは1日あたり(BPとして)約200mg/kg体重から(BPとして)約500mg/kg体重の範囲の量で投与される。ここで、単位“mg/kg体重”は、対象のkg体重あたりに要する量を意味する。本発明のいくつかの実施の形態では、本発明によって提供される薬剤は、抗肥満の(すなわち白色脂肪の蓄積を阻害し、白色脂肪の褐色脂肪への転換を促進し、体重増加を抑制し、及び/又は血中のトリグリセリド、グルコース及び総コレステロールの含量を低減する)ために使用され、薬剤は、1日あたり(BPとして)約250mg/kg体重で投与される。
本発明によって提供される薬剤の投与に加えて、追加の間葉幹細胞及び/又は褐色様脂肪細胞が必要とする対象に任意に投与されてもよく、間葉幹細胞及び/又は褐色様脂肪細胞は、同時に又は別に薬剤と組み合わせて投与されてもよい。必要性、対象の年齢、体重及び健康状態に応じて、間葉幹細胞及び/又は褐色様脂肪細胞は、1日1回、1日複数回、数日ごとに1回、又は数週間ごとに1回等の様々な頻度で投与されてもよい。例えば、細胞注入で細胞が対象に投与される場合、細胞は、間葉幹細胞及び褐色様脂肪細胞の総量に基づいて、2週間ごとに約4×10個の細胞から約4×10個の細胞の範囲で投与される。本発明のいくつかの実施の形態では、本発明によって提供される薬剤を必要とする対象に投与するのに加え、対象は、細胞注入によって、2週間ごとに約4×10個の脂肪幹細胞又は約4×10個の褐色様脂肪細胞をさらに投与されてもよい。
また、本発明は、白色脂肪の蓄積を阻害し、白色脂肪の褐色脂肪への転換を促進し、体重増加を抑制し、及び/又は血中のトリグリセリド、グルコース及び総コレステロールの含量を低減するための方法に関し、該方法は、必要とする対象に有効量のブチリデンフタリド(BP)を投与することを含む。この方法は、特に抗肥満及び/又は肥満に関連するメタボリック症候群を防ぐためのものである。組み合わせにおいて適用される経路、適用される型、適用される量、適用される形態及びブチリデンフタリド(BP)の関連する用途における使用は上記の説明と同じである。
本発明が以下の具体的な実施例で詳細にさらに説明される。しかし、以下の実施例は、本発明を説明するためにのみ開示されるものである。本発明の範囲は、これらに限定されず、特許請求の範囲に示される。
[細胞実験]
A1.条件培地の調製
DMEM培地(ブランド名:GIBCO、製品番号:11965092)が基本培地として用いられ、ロシグリタゾン(濃度:0.5μM、溶媒:ジメチルスルホキシド(DMSO))、インスリン(濃度:170nM、溶媒:培養培地)、3−イソブチル−1−メチルキサンチン(IBMX、濃度:0.5μM、溶媒:DMSO)及びデキサメタゾン(濃度:1μM、溶媒:DMSO)が外部からそこに添加され、条件培地とされた。
B1.細胞培養
B1−1.脂肪幹細胞の前培養
脂肪幹細胞(ADSC)が37℃、5%COで5日間、DMEM/F12培地において培養された。上記前培養された細胞の形態が顕微鏡でいくつかの倍率(40倍、100倍及び200倍を含む)で観察され、写真に撮影された。結果が図1に示されている(すなわち、脂肪幹細胞(未分化))。
B1−2.脂肪幹細胞の分化
脂肪細胞に分化させるために、実施例B1−1で得られた上記の前培養脂肪幹細胞が37℃、5%COで7日間、実施例A1で得られた条件培地で培養された。上記のように得られた細胞の形態が顕微鏡でいくつかの倍率(40倍、100倍及び200倍を含む)で観察され、写真に撮影された。結果が図1に示されている(すなわち、脂肪幹細胞(分化))。
B1−3.脂肪細胞の転換
実施例B1−2で得られた脂肪細胞が7つの群に分けられ、独立して以下の処理を施された。
(1)対照群:A1で得られた条件培地で細胞が7日間培養された。
(2)BP−2群:ブチリデンフタリド(BP)が外部から添加された(終濃度2μg/mL)条件培地で細胞が7日間培養された(ブチリデンフタリド(BP)はECHO CHEMICAL社(台湾)から購入され、製品番号はA10353である)。
(3)BP−10群:ブチリデンフタリド(BP)が外部から添加された(終濃度10μg/mL)条件培地で細胞が7日間培養された。
(4)BP−50群:ブチリデンフタリド(BP)が外部から添加された(終濃度50μg/mL)条件培地で細胞が7日間培養された。
(5)トファシチニブ群:トファシチニブが外部から添加された(終濃度2μM)条件培地で細胞が7日間培養された(トファシチニブはUNI−ONWARD社(台湾)から購入され、製品番号はPZ0017である)。
(6)アデノシン群:アデノシンが外部から添加された(終濃度1μM)条件培地で細胞が7日間培養された(アデノシンはUNI−ONWARD社(台湾)から購入され、製品番号はA4036である)。そして、
(7)プロアントシアニジン群:プロアントシアニジンが外部から添加された(終濃度10μM)条件培地で細胞が7日間培養された(アデノシンはHong Jing社(台湾)から購入され、製品番号はsc−344976である)。
そして、各群の細胞の形態が顕微鏡でいくつかの倍率(40倍、100倍及び200倍を含む)で観察され、写真に撮影された。“BP−10群”の結果も図1に示されている。
実施例1:幹細胞の褐色様脂肪細胞での分化の促進に対するブチリデンフタリド(BP)の影響
上述のように、白色脂肪細胞との違い、褐色様脂肪細胞/褐色脂肪細胞の形態は、(i)多数の脂肪滴を含み、(ii)多くのミトコンドリアを含み、(iii)高度に発現した脱共役タンパク質1(UCP1)を有することで特徴付けられる。多くのミトコンドリアを含むために、褐色様脂肪細胞/褐色脂肪細胞は、白色脂肪細胞と比較して高い酸素消費速度及び予備呼吸容量を有する(予備呼吸容量は、最大酸素消費速度と基礎酸素消費速度との間の差を意味し、ATPの産生に用いられない酸素消費を表す)。このため、褐色様脂肪細胞/褐色脂肪細胞の個数及び割合は、細胞内の脂肪滴の個数、脂肪細胞の酸素消費速度並びにUCP1の遺伝子及びタンパク質の発現を調べることで評価できる。
(1−1)細胞における脂肪滴の産生効率の評価
まず、実施例B1−1、B1−2及びB1−3で撮影された写真における各群の細胞の形態を観察した。図1に示すように、実施例B1−1で得られた脂肪幹細胞(未分化)及び実施例B1−2で得られた脂肪細胞(分化)と比較して、実施例B1−3で得られた“BP−10群”における脂肪細胞がより多くの脂肪滴を含んでいた。この結果は、BPの使用によって脂肪幹細胞の褐色様脂肪細胞への分化が効率的に促進されることを示す。
続いて、実施例B1−1で得られた脂肪幹細胞(未分化)、実施例B1−2で得られた脂肪細胞(分化)、実施例B1−3で得られた“BP−2群”、“BP−10群”及び“BP−50群”における脂肪細胞がオイルレッド染料で染色され、その形態が写真に撮影され、記録された。結果が図2Aに示されている。そして、各群における脂肪細胞の脂肪滴の個数が計数された。結果が図2Bに示されている。図2A及び2Bに示されたように、ブチリデンフタリド(BP)で処理されなかった脂肪細胞と比較して、“BP−2群”、“BP−10群”及び“BP−50群”においてブチリデンフタリド(BP)で処理された脂肪細胞は、より多くの脂肪滴を含んでおり、“BP−10群”における脂肪細胞は、脂肪滴の含量が最大であった。この結果は、BPの使用によって、脂肪幹細胞の褐色様脂肪細胞への分化が効率的に促進されることを示す。
(1−2)酸素消費速度の向上効率の評価
実施例B1−1で得られた脂肪幹細胞(未分化)、実施例B1−2で得られた脂肪細胞(分化)、実施例B1−3で得られた“BP−2群”、“BP−10群”及び“BP−50群”における脂肪細胞が独立してXF24ウェル細胞培養プレート(Seahorse Bioscienceから購入)に1.65×10細胞/ウェルで播種され、37℃で24時間、緩衝成分(すなわち、2mM GlutaMAX、1mMピルビン酸ナトリウム、1.85g/L NaCl、25mMグルコースを含む培地)を含まないDMEM培地で培養された。培地が新たな培地に交換された後、細胞が続けて37℃で1時間培養された。そして、各群の細胞のミトコンドリア生合成が、25μMオリゴマイシン、0.5μM FCCP及び5μMロテノン/アンチマイシンAそれぞれで連続して阻害され、上述の阻害を行う前及び行っている間、ミトコンドリア生合成がXF24細胞外流動分析装置(Seahorse Bioscienceから購入)によって継続的に検出された。酸素消費速度及び予備呼吸容量をさらに計算するために、培養培地の酸素圧及び酸性化の度合いが、調整されたプローブで検出された。酸素消費速度の結果が図3Aに示されており、基礎酸素消費速度及び予備呼吸容量の結果が図3Bに示されている。
図3A及び3Bに示されたように、ブチリデンフタリド(BP)で処理されなかった脂肪細胞(分化)と比較して、“BP−2群”、“BP−10群”及び“BP−50群”においてブチリデンフタリド(BP)で処理された細胞は、高い酸素消費速度(図3A)及び予備呼吸容量(図3B)を有していた。この結果は、BPの使用によって、脂肪幹細胞の褐色様脂肪細胞への分化が効率的に促進されることを示す。
(1−3)UCP1発現の解析
実施例B1−3で得られた各群の細胞が独立して回収され、細胞の総RNA及びタンパク質が次の実験で個別に抽出された。
総RNAは、逆転写を受け、cDNAをもたらし、そして各群の細胞のUCP1遺伝子の発現が逆転写ポリメラーゼ連鎖反応(RT−PCR)によって解析された。その結果が図4Aに示されており、FABP4遺伝子が成熟した脂肪細胞のバイオマーカーであって、それは本実験における脂肪細胞の内部コントロールとして用いられた。アクチン遺伝子がすべての細胞の内部コントロールとして用いられた。さらに、各群における細胞のUCP1タンパク質の発現がウエスタンブロットで解析された。その結果が図4Bに示されており、FABP4タンパク質が脂肪細胞の内部コントロールとして用いられた。アクチンがすべての細胞の内部コントロールとして用いられた。
図4A及び4Bに示されたように、“BP−10群”のUCP1遺伝子及びUCP1タンパク質の発現は、対照群のそれと比較していずれも顕著に増加し、UCP1遺伝子及びUCP1タンパク質の増加量は、トファシチニブ群、アデノシン群及びプロアントシアニジン群のそれより大きかった。この結果は、BPの使用によって、脂肪幹細胞の褐色様脂肪細胞への分化が効率的に促進されることを示す。
上記実施例(1−1)から(1−3)までの結果で示されたように、BPは、脂肪幹細胞の褐色様脂肪細胞への分化を効率的に促進し、その効果はトファシチニブ、アデノシン及びプロアントシアニジン等の脂肪幹細胞の褐色様脂肪細胞への分化を促進することができる既知の薬のそれよりも優れる。
[動物実験]
A2.実験動物としてのマウスモデルの作製
C57BL/6マウス(台湾のNational Laboratory Animal Centerから購入)が中国医科大学(台湾)の実験動物センターで4週齢になるまで飼育された(条件:ケージごとに3匹を飼育、飼育室の温度は20℃から24℃の範囲、相対湿度は50%から70%の範囲、照明サイクルが12時間、毎日十分な水と通常食を与えた)。続いて、マウスが7つの群に無作為に分けられ(1群あたり6匹)、個別に次の処理及び実験を行った。
1.通常食群(すなわち“ND”群):マウスは18週齢になるまで通常食で継続的に飼育された。
2.高脂肪食群(すなわち、“HFD”群):マウスは18週齢になるまで高脂肪食で継続的に飼育され、他の処理を受けていない。
3.ブチリデンフタリド(BP)の経口投与群(すなわち“HFD+BP”群):マウスは18週齢になるまで高脂肪食で継続的に飼育されるとともに、第9週の初めに経口でブチリデンフタリド(BP)が投与された(投与量:毎日、250mg/kg体重)。
4.脂肪幹細胞の細胞注入群(すなわち“HFD+ADSC”群):マウスは18週齢になるまで高脂肪食で継続的に飼育されるとともに、第11週の初めに静脈注射で脂肪幹細胞が投与された(投与量:2週間ごと、100〜150μLの生理食塩水に懸濁された4×10細胞、合計で4回注射)。
5.脂肪幹細胞の細胞注入と組み合わせたブチリデンフタリド(BP)の経口投与群(すなわち“HFD+BP+ADSC”群):マウスは18週齢になるまで高脂肪食で継続的に飼育されるとともに、第9週の初めに経口でブチリデンフタリド(BP)が投与され(投与量:毎日、250mg/kg体重)、かつさらに第11週の初めに静脈注射で脂肪幹細胞が投与された(投与量:2週間ごと、100〜150μLの生理食塩水に懸濁された4×10細胞、合計で4回注射)。
6.褐色様脂肪細胞の細胞注入群(すなわち“HFD+BLC”群):マウスは18週齢になるまで高脂肪食で継続的に飼育されるとともに、第11週の初めに静脈注射によって実施例1で得られた褐色様脂肪細胞が投与された(投与量:2週間ごと、100〜150μLの生理食塩水に懸濁された4×10細胞、合計で4回注射)。
7.褐色様脂肪細胞の細胞注入と組み合わせたブチリデンフタリド(BP)の経口投与群(すなわち“HFD+BP+BLC”群):マウスは18週齢になるまで高脂肪食で継続的に飼育されるとともに、第9週の初めに経口でブチリデンフタリド(BP)が投与され(投与量:毎日、250mg/kg体重)、かつさらに第11週の初めに静脈注射で実施例1で得られた褐色様脂肪細胞が投与された(投与量:2週間ごと、100〜150μLの生理食塩水に懸濁された4×10細胞、合計で4回注射)。
基準食(1326、Altromin、ラーゲ、ドイツ;購入仲介:ejoy2社)は、顆粒サイズが13mmの粒状餌であって、その中に19%の粗タンパク質、4%の粗脂肪、6%の粗繊維、13.5%の水、7%の灰白質及び50.5%の無窒素化合物を含む。高脂肪食(TD.06415、Harlan、フレデリック、メリーランド州、米国;購入仲介:ejoy2社)は、ラード及び大豆油で混合された特別に調合された餌であって、その中に(重量として)22.7%の脂肪及び(重量として)22.8%のスクロースを含み、熱量が4.6kcal/gであって、カロリーの45%が脂肪由来である。
B2.マウスモデルの評価、記録及び試料採取
B2−1.上記実施例A2の作製方法において、マウスが18週齢になるまでマウスの体重変化が毎週記録された。
B2−2.実施例B2−1が完了した後、マウスを12時間絶食させ、続いてマウスの血液が心血採取によって血清チューブに採取された。採取した血液を30分間静置し、4℃で10分間、3000rpmで遠心分離した。得られた上清が採取され(すなわち血液試料)、以下の実験及び解析のために4℃で維持された。
B2−3.実施例B2−2が完了した後、マウスが犠牲にされ、肝臓、心臓、腎臓、皮下の脂肪組織及びその内臓の脂肪組織が写真を撮影するために摘出された。マウスの皮下の脂肪組織及びの内臓の脂肪組織の重量が測定され、記録され、採取された器官が以下の実験及び解析のために−80℃で保存された。
実施例2:マウスの脂肪褐色化の状態の観察
褐色脂肪細胞には多数の小さい脂肪滴があることが知られている。ブチリデンフタリド(BP)が動物の体内で脂肪褐色化の発生の促進に有効であるか否かを明らかにするために、実施例B2−3で得られた皮下の脂肪組織及び内臓の脂肪組織がホルマリンで固定され、ワックスで加工され、薄い切片に切断された。当該切片がヘマトキシリン−エオシン染色(H&E染色)によって染色され、各群のマウスの脂肪組織における細胞の形態が観察された。その結果が図5A(皮下脂肪)及び5B(内臓脂肪)に示されている。
図5A及び5Bに示されたように、“HFD”群のマウスにおける皮下の脂肪組織及び内臓の脂肪組織は、両方とも1個の、かつ大きな白色脂肪細胞からなり、“HFD+BP”群、“HFD+ADSC”群、“HFD+BP+ADSC”群、“HFD+BLC”群及び“HFD+BP+BLC”群におけるそれらは、多数の小さな脂肪滴を有する褐色脂肪細胞を含んでいた。さらに、“HFD+BP”群又は“HFD+ADSC”群と比較して、“HFD+BP+ADSC”群のマウスは、多数の小さな脂肪滴を有する顕著に多くの褐色脂肪細胞を有していた。一方、“HFD+BP”群又は“HFD+BLC”群と比較して、“HFD+BP+BLC”群のマウスは、多数の小さな脂肪滴を有する顕著に多くの褐色脂肪細胞を有していた。
この結果は、ブチリデンフタリド(BP)のみの投与及び細胞注入と組み合わせたブチリデンフタリド(BP)の投与の両方が、高脂肪食によって誘導されるマウスの白色脂肪を、多数の小さな脂肪滴を有する褐色脂肪細胞へ効率よく転換することを示す。つまり、ブチリデンフタリド(BP)及びBPと細胞注入との組み合わせの両方が、動物の体内における脂肪褐色化の促進に有効であり、BPと細胞注入との組み合わせの効果がより高い。
実施例3:マウスの心臓、肝臓、腎臓、皮下の脂肪組織及び内臓の脂肪組織の外観
ブチリデンフタリド(BP)が白色脂肪の蓄積を軽減するか否かを明らかにするために、実施例B2−3で記録された各群のマウスの肝臓、心臓、腎臓、皮下の脂肪組織及び内臓の脂肪組織の外観の写真が図6Aに示されている。実施例B2−3で記録された各群のマウスの皮下の脂肪組織及び内臓の脂肪組織の重量がそれぞれ平均化された。その結果は、表1、図6B及び6Cに示されている。
図6Aに示すように、“HFD”群のマウスの内臓は、“ND”群のそれと比較して白色脂肪を大量に含んでおり、腎臓周囲の蓄積状態がもっとも重大であった。しかし、“HFD+BP”群、“HFD+ADSC”群、“HFD+BP+ADSC”群、“HFD+BLC”群及び“HFD+BP+BLC”群のマウスの内臓における白色脂肪の蓄積状態は、“HFD”群のそれと比較して有意に軽減されていた。一方、“HFD+BP+ADSC”群のマウスの状態は、“HFD+BP”群又は“HFD+ADSC”群のそれと比較してより有意に軽減されていた。さらに、“HFD+BP+BLC”群のマウスの状態は、“HFD+BP”群又は“HFD+BLC”群のそれと比較してより有意に軽減されていた。
表1、図6B及び6Cに示されたように、“HFD”群における皮下脂肪及び内臓脂肪の重量は、“ND”群のそれと比較していずれも有意に大きかった。しかし、“HFD+BP”群、“HFD+ADSC”群、“HFD+BP+ADSC”群、“HFD+BLC”群及び“HFD+BP+BLC”群における皮下脂肪及び内臓脂肪の重量は、“HFD”群のそれと比較してすべて有意に小さかった。
ブチリデンフタリド(BP)のみの投与及び細胞注入と組み合わせたブチリデンフタリド(BP)の投与の両方が高脂肪食によって誘導されるマウスの皮下の白色脂肪及び内臓の白色脂肪の蓄積を効率よく抑制し、ブチリデンフタリド(BP)と細胞注入との組み合わせの効果がより高いことを、この結果は示す。
実施例4:マウスの生理学パラメータの変化の評価
4−1.マウスの体重変化
ブチリデンフタリド(BP)が体重増加の抑制に有効であるか否かを明らかにするために、実施例B2−1の各群のマウスの記録された体重の平均値が毎週取得された。その結果は図7に示されている。図7に示されたように、“HFD+BP”群、“HFD+ADSC”群、“HFD+BP+ADSC”群、“HFD+BLC”群及び“HFD+BP+BLC”群のマウスの体重の増加は、“HFD”群のそれと比較して有意に抑えられた。一方、“HFD+BP+ADSC”群のマウスの体重の増加は、“HFD+BP”群又は“HFD+ADSC”群のそれと比較して有意に抑えられた。さらに、“HFD+BP+BLC”群のマウスの体重の増加は、“HFD+BP”群又は“HFD+BLC”群のそれと比較して有意に抑えられた。
ブチリデンフタリド(BP)のみの投与及び細胞注入と組み合わせたブチリデンフタリド(BP)の投与の両方が高脂肪食によって誘導されるマウスの体重増加を効率よく抑制し、体重増加の抑制に関して、ブチリデンフタリド(BP)と細胞注入との組み合わせの効果がより高いことを、この結果は示す。
4−2.血中のグルコース、トリグリセリド及び総コレステロールの含量
ブチリデンフタリド(BP)が血中のグルコース、トリグリセリド及び総コレステロールの含量の低減に有効であるか否かを明らかにするために、実施例B2−2で得られた各群のマウスの血液試料がSYSMEX K−1000及びTOSHIBA TBA200FA 自動血液分析装置で解析され、マウスの血中のグルコース、トリグリセリド及び総コレステロールの含量が解析された。各群の結果が平均化された。その結果は表2及び図8A〜8Cに示されている“HFD”群の結果に基づいて、各群のグルコース、トリグリセリド及び総コレステロールの相対的な含量が算出された。その結果も表2に示されている。
表2及び図8Aに示されたように、“HFD”群のマウスの血中のグルコース含量は、“ND”群のそれと比較して有意に高かった。しかし、“HFD+BP”群、“HFD+ADSC”群、“HFD+BP+ADSC”群、“HFD+BLC”群及び“HFD+BP+BLC”群のマウスの血中のグルコース含量は、“HFD”群のそれと比較してすべて有意に低かった。一方、“HFD+BP+ADSC”群のマウスの血中のグルコース含量は、“HFD+BP”群又は“HFD+ADSC”群のそれと比較して有意に低かった。さらに、“HFD+BP+BLC”群のマウスの血中のグルコース含量は、“HFD+BP”群又は“HFD+BLC”群のそれと比較して低かった。
表2及び図8Bに示されたように、“HFD”群のマウスの血中のトリグリセリド含量は、“ND”群のそれと比較して有意に高かった。しかし、“HFD+BP”群、“HFD+ADSC”群、“HFD+BP+ADSC”群、“HFD+BLC”群及び“HFD+BP+BLC”群のマウスの血中のトリグリセリド含量は、“HFD”群のそれと比較してすべて有意に低かった。一方、“HFD+BP+ADSC”群のマウスの血中のトリグリセリド含量は、“HFD+BP”群又は“HFD+ADSC”群のそれと比較して低かった。
表2及び図8Cに示されたように、“HFD”群のマウスの血中の総コレステロール含量は、“ND”群のそれと比較して有意に高かった。しかし、“HFD+BP”群、“HFD+ADSC”群、“HFD+BP+ADSC”群、“HFD+BLC”群及び“HFD+BP+BLC”群のマウスの血中のトリグリセリド含量は、“HFD”群のそれと比較してすべて有意に低かった。一方、“HFD+BP+ADSC”群のマウスの血中のトリグリセリド含量は、“HFD+BP”群のそれと比較して低かった。さらに、“HFD+BP+BLC”群のマウスの血中のトリグリセリド含量は、“HFD+BP”群又は“HFD+BLC”群のそれと比較して低かった。
ブチリデンフタリド(BP)のみの投与及び細胞注入と組み合わせたブチリデンフタリド(BP)の投与の両方が高脂肪食によって誘導されるマウスの血中のグルコース、トリグリセリド及び総コレステロールの含量を効率よく低減し、ブチリデンフタリド(BP)と細胞注入との組み合わせの効果がより高いことを、この結果は示す。
細胞の及び動物の実験に係る上記結果によって示されたように、ブチリデンフタリド(BP)は、幹細胞の褐色様脂肪細胞への分化を促進し、白色脂肪の蓄積を阻害し、白色脂肪の褐色脂肪への転換を促進し、体重増加を抑制し、及び/又は血中のトリグリセリド、グルコース及び総コレステロールの含量を低減することができ、抗肥満及び/又は肥満に関連するメタボリック症候群を予防するために動物に投与できる。特に、肥満に関連するメタボリック症候群は、糖尿病、脳血管疾患、循環器疾患、高血圧症及び腎症の少なくとも1つである。さらに、間葉系幹細胞及び/又は褐色様脂肪細胞とともにブチリデンフタリド(BP)を投与することで上記効果をさらに高めることができる。
上述の実施の形態は、本発明の原理及び作用を説明するためのみに用いられ、本発明の範囲はこれによって限定されない。本発明の原理と精神から逸脱することなく、当業者は上記実施の形態を変更及び交換することができる。本発明の範囲は、特許請求の範囲に示される。
(付記)
(付記1)
(1)基本培地及び幹細胞の脂肪細胞への分化を誘導することができる成分を含む条件培地と、
(2)ブチリデンフタリド(BP)と、
を構成成分として含む、幹細胞の褐色様脂肪細胞への分化を促進するためのキット。
(付記2)
前記成分は、ロシグリタゾン、インスリン、3−イソブチル−1−メチルキサンチン(IBMX)、デキサメタゾン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、付記1に記載のキット。
(付記3)
白色脂肪の蓄積を阻害し、白色脂肪の褐色脂肪への転換を促進し、体重増加を抑制し、及び/又は血中のトリグリセリド、グルコース及び総コレステロールの含量を低減するために用いられる薬剤の製造におけるブチリデンフタリド(BP)の使用。
(付記4)
前記薬剤は、抗肥満及び/又は肥満に関連するメタボリック症候群の予防のために用いられる、付記3に記載の使用。
(付記5)
前記メタボリック症候群は、糖尿病、脳血管疾患、循環器疾患、高血圧症及び腎症の少なくとも1つである、付記4に記載の使用。
(付記6)
前記薬剤は、間葉幹細胞及び褐色様脂肪細胞の少なくとも1つとともに投与される、付記3から5のいずれか一つに記載の使用。
(付記7)
前記間葉幹細胞は、脂肪幹細胞である、付記6に記載の使用。
(付記8)
前記薬剤は、1日あたりBPとして30mg/kg体重からBPとして2000mg/kg体重までの範囲の量で投与される、付記3から5のいずれか一つに記載の使用。
(付記9)
前記薬剤は、1日あたりBPとして30mg/kg体重からBPとして2000mg/kg体重までの範囲の量で投与される、付記6に記載の使用。
本発明の別の目的は、薬剤の製造におけるブチリデンフタリド(BP)の使用を提供することであって、薬剤は、白色脂肪の蓄積を阻害し、白色脂肪の褐色脂肪への転換を促進し、体重増加を抑制し、及び/又は血中のトリグリセリド、グルコース及び総コレステロールの含量を低減するために用いられる。特に、薬剤は、抗肥満及び/又は肥満に関連するメタボリック症候群の予防のために用いられる。好ましくは、薬剤は、間葉幹細胞及び褐色様脂肪細胞の少なくとも1つと組み合わせて投与される。より好ましくは、薬剤は、脂肪幹細胞と組み合わせて投与される。薬剤は、1日あたり(BPとして)30mg/kg体重から(BPとして)2000mg/kg体重までの範囲の量で投与される。
本発明のさらに別の目的は、白色脂肪の蓄積を阻害し、白色脂肪の褐色脂肪への転換を促進し、体重増加を抑制し、及び/又は血中のトリグリセリド、グルコース及び総コレステロールの含量を低減するための方法を提供することであって、該方法は、必要とする対象に有効量のブチリデンフタリド(BP)を投与することを含む。具体的には、方法は抗肥満及び/又は肥満に関連するメタボリック症候群の予防のためである。メタボリック症候群は、糖尿病、脳血管疾患、循環器疾患、高血圧症及び腎症の少なくとも1つである。好ましくは、必要とする対象には、有効量のブチリデンフタリド(BP)とともに間葉幹細胞及び褐色様脂肪細胞の少なくとも1つが投与される。より好ましくは、必要とする対象には、有効量のブチリデンフタリド(BP)と脂肪幹細胞とが投与される。ブチリデンフタリド(BP)の量は、1日あたり(BPとして)30mg/kg体重から(BPとして)2000mg/kg体重までの範囲である。
本発明に係るキットを用いる際、過度に低濃度のブチリデンフタリド(BP)では幹細胞の褐色様脂肪細胞への分化を効率的に促進できないが、過度に高濃度のブチリデンフタリド(BP)によって細胞傷害が起きることがわかった。したがって、用いられる濃度は、通常、条件培地の1μgから100μg/mLまでの範囲であって、好ましくは、条件培地の2μgから50μg/mLまでの範囲であって、さらに好ましくは、条件培地の5μgから20μg/mLまでの範囲である。例えば、下記実施例に示されるように、ブチリデンフタリド(BP)は、条件培地の1μg/mLの濃度で幹細胞の褐色様脂肪細胞への分化を効率的に促進できる。
必要性、対象の年齢、体重及び健康状態に応じて、本発明によって提供される薬剤は、1日1回、1日複数回、又は数日ごとに1回等の様々な投与頻度で投薬される。例えば、白色脂肪の蓄積を阻害し、白色脂肪の褐色脂肪への転換を促進し、体重増加を抑制し、及び/又は血中のトリグリセリド、グルコース、総コレステロールの含量を低減するために、本発明によって提供される薬剤が対象に経口で投与される場合、薬剤は、1日あたり(BPとして)30mg/kg体重から(BPとして)2000mg/kg体重の範囲、好ましくは1日あたり(BPとして)100mg/kg体重から(BPとして)1000mg/kg体重の範囲、さらに好ましくは1日あたり(BPとして)200mg/kg体重から(BPとして)500mg/kg体重の範囲の量で投与される。ここで、単位“mg/kg体重”は、対象のkg体重あたりに要する量を意味する。本発明のいくつかの実施の形態では、本発明によって提供される薬剤は、抗肥満の(すなわち白色脂肪の蓄積を阻害し、白色脂肪の褐色脂肪への転換を促進し、体重増加を抑制し、及び/又は血中のトリグリセリド、グルコース及び総コレステロールの含量を低減する)ために使用され、薬剤は、1日あたり(BPとして)250mg/kg体重で投与される。
本発明によって提供される薬剤の投与に加えて、追加の間葉幹細胞及び/又は褐色様脂肪細胞が必要とする対象に任意に投与されてもよく、間葉幹細胞及び/又は褐色様脂肪細胞は、同時に又は別に薬剤と組み合わせて投与されてもよい。必要性、対象の年齢、体重及び健康状態に応じて、間葉幹細胞及び/又は褐色様脂肪細胞は、1日1回、1日複数回、数日ごとに1回、又は数週間ごとに1回等の様々な頻度で投与されてもよい。例えば、細胞注入で細胞が対象に投与される場合、細胞は、間葉幹細胞及び褐色様脂肪細胞の総量に基づいて、2週間ごとに4×10個の細胞から4×10個の細胞の範囲で投与される。本発明のいくつかの実施の形態では、本発明によって提供される薬剤を必要とする対象に投与するのに加え、対象は、細胞注入によって、2週間ごとに4×10個の脂肪幹細胞又は4×10個の褐色様脂肪細胞をさらに投与されてもよい。

Claims (9)

  1. (1)基本培地及び幹細胞の脂肪細胞への分化を誘導することができる成分を含む条件培地と、
    (2)ブチリデンフタリド(BP)と、
    を構成成分として含む、幹細胞の褐色様脂肪細胞への分化を促進するためのキット。
  2. 前記成分は、ロシグリタゾン、インスリン、3−イソブチル−1−メチルキサンチン(IBMX)、デキサメタゾン、及びそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項1に記載のキット。
  3. 白色脂肪の蓄積を阻害し、白色脂肪の褐色脂肪への転換を促進するために用いられる薬剤の製造におけるブチリデンフタリド(BP)の使用。
  4. 白色脂肪の蓄積を阻害し、白色脂肪の褐色脂肪への転換を促進し、体重増加を抑制し、及び/又は血中のトリグリセリド、グルコース及び総コレステロールの含量を低減するために用いられ、間葉幹細胞及び褐色様脂肪細胞の少なくとも一方とともに投与される薬剤の製造におけるブチリデンフタリド(BP)の使用。
  5. 前記薬剤は、抗肥満及び/又は肥満に関連するメタボリック症候群の予防のために用いられる、請求項4に記載の使用。
  6. 前記メタボリック症候群は、糖尿病、脳血管疾患、循環器疾患、高血圧症及び腎症の少なくとも1つである、請求項5に記載の使用。
  7. 前記間葉幹細胞は、脂肪幹細胞である、請求項4から6のいずれか一項に記載の使用。
  8. 前記薬剤は、1日あたりBPとして30mg/kg体重からBPとして2000mg/kg体重までの範囲の量で投与される、請求項3に記載の使用。
  9. 前記薬剤は、1日あたりBPとして30mg/kg体重からBPとして2000mg/kg体重までの範囲の量で投与される、請求項4から6のいずれか一項に記載の使用。
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