JP2019521101A - 内耳感覚有毛細胞の再生/置換のための併用療法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、米国特許法第119条(e)に基づき、2016年6月3日に出願された米国特許出願第62/345,740号に対する優先権を主張し、その全体は参照により本明細書に組み込まれる。
本明細書に使用される場合、「に十分な量」という用語は、意図した効果の達成を可能にする、例えば、内耳の組織における遺伝子の発現を減少させる量を指す。このような量は、意図した効果に基づいて、当技術分野において公知の種々のアッセイによって決定することができる。
MPADIMEKNSSSPVAATPASVNTTPDKPKTASEHRKSSKPIMEKRRRARINESLSQLKTLILDALKKDSSRHSKLEKADILEMTVKHLRNLQRAQMTAALSTDPSVLGKYRAGFSECMNEVTRFLSTCEGVNTEVRTRLLGHLANCMTQINAMTYPGQPHPALQAPPPPPPGPGGPQHAPFAPPPPLVPIPGGAAPPPGGAPCKLGSQAGEAAKVFGGFQVVPAPDGQFAFLIPNGAFAHSGPVIPVYTSNSGTSVGPNAVSPSSGPSLTADSMWRPWRN
MAPSTVAVELLSPKEKNRLRKPVVEKMRRDRINSSIEQLKLLLEQEFARHQPNSKLEKADILEMAVSYLKHSKAFVAAAGPKSLHQDYSEGYSWCLQEAVQFLTLHAASDTQMKLLYHFQRPPAAPAAPAKEPKAPGAAPPPALSAKATAAAAAAHQPACGLWRPW
MAAAAAAGAGPEMVRGQVFDVGPRYTNLSYIGEGAYGMVCSAYDNVNKVRVAIKKISPFEHQTYCQRTLREIKILLRFRHENIIGINDIIRAPTIEQMKDVYIVQDLMETDLYKLLKTQHLSNDHICYFLYQILRGLKYIHSANVLHRDLKPSNLLLNTTCDLKICDFGLARVADPDHDHTGFLTEYVATRWYRAPEIMLNSKGYTKSIDIWSVGCILAEMLSNRPIFPGKHYLDQLNHILGILGSPSQEDLNCIINLKARNYLLSLPHKNKVPWNRLFPNADSKALDLLDKMLTFNPHKRIEVEQALAHPYLEQYYDPSDEPIAEAPFKFDMELDDLPKEKLKELIFEETARFQPGYRS
本開示の態様は、1つまたは複数の薬剤または組成物を耳の特定の組織または領域に適用することによって、難聴、任意選択で感音難聴を治療する方法、および/または有毛細胞を置換、再生、もしくは保護する方法に関する。
本開示の態様は、内耳の組織における遺伝子の発現を減少させる組成物または薬剤と、第2の薬剤とに関する。
いくつかの実施形態では、内耳の組織における遺伝子の発現を減少させる組成物は、製剤および/または粒子を含んでもよく、その製剤および/または粒子は、内耳の組織における遺伝子の発現を減少させる薬剤を含んでもよい。
上記に開示された薬剤、組成物、製剤および/または粒子は、内耳の組織における遺伝子の発現を減少させる薬剤の前または後に投与される第2の薬剤と同時にまたは逐次的に投与されてもよい。
本明細書に記載されるin vitroおよびin vivo法を実施するのに必要な薬剤および指示書を含むキットも特許請求される。したがって、本開示は、本明細書に開示される1つまたは複数の薬剤、組成物、製剤および/または粒子を含み得る、これらの方法を実施するためのキット、ならびに、組織を採取することおよび/またはスクリーニングを実施すること、および/または結果を分析すること、および/または本明細書に定義される有効量の干渉剤の投与などの、本明細書に開示される方法を実施するための指示書を提供する。これらは、単独で、または他の適切な治療剤と組み合わせて使用することができる。
いくつかの実施形態では、本明細書に開示される製剤、組成物、方法、投与様式、およびキットは、1つまたは複数の適応症の治療において使用され得る。本明細書に意図される非限定的な例示的な適応症には、大きな音、音響外傷、発破、毒素、ウイルスまたは細菌感染、加齢、感覚有毛細胞の喪失を伴う遺伝的難聴、および糖尿病または甲状腺機能低下症などの代謝状態に起因する蝸牛感覚有毛細胞の喪失をもたらす感音難聴が含まれる。さらなる非限定的な例示的な適応症には、毒素、外傷、ウイルスまたは細菌感染、加齢、遺伝的に誘導される平衡感覚有毛細胞の喪失または糖尿病もしくは甲状腺機能低下症などの代謝状態に起因する末梢前庭器官(稜または黄斑)における感覚有毛細胞の喪失または損傷に起因する平衡障害が含まれる。
以下の実施例は非限定的であり、本開示を実施する際の様々な場合において使用され得る手順を例示する。さらに、本明細書の以下に開示される全ての参考文献は、それらの全体が参照として組み込まれる。
担持ナノ粒子の生成
この研究のために調製されるsiRNA担持PLGAナノ粒子は、以前に報告されているように水中油中水型(w1/o/w2)二重エマルション溶媒蒸発法によって製剤化した(Cunら、(2010年)Intl.J.Pharmaceutics 390:70〜75頁;Duら、(2013年)Hear.Res.304C:91〜110頁)。簡潔に述べると、siRNAを50μLのTE緩衝液(MilliQ水中の10mM Tris−HClおよび1mM EDTA、pH7.5)に溶解し、100mgのPLGAを含有する100mLのジクロロメタン(DCM)と混合し、混合物を超音波処理により一次w1/oエマルションに乳化した。MilliQ水中の5%(w/v)ポリビニルアルコール(PVA)4ミリリットルを一次エマルションに直接注ぎ、その後、30秒×3の超音波処理によってさらに乳化して、w1/o/w2二重エマルションを形成した。得られたエマルションをMilliQ水中の0.3%(w/v)PVA50mLで希釈し、室温にて2時間磁気により撹拌してDCMを蒸発させた。PLGAナノ粒子を、4℃にて20分間、13,000×gでの超遠心分離によって回収し、MilliQ水で3回洗浄し、5mLのMilliQ水に再懸濁し、凍結乾燥した(−100℃および40mTorr以下)。siRNA担持NPの最適な製剤を、15nmolのsiRNA、100mgのPLGA、および5%のPVAから作製した。得られたNPを、動的光散乱(Zetasizer Nano ZS、Malvern、Instruments Ltd、Worcestershire、UK)、UV−Vis分光光度計(nanoDrop 2000、Thermo Scientific、Waltham、MA)、および走査型電子顕微鏡(Zeiss Supra 55、VP、FE−SEM、Oberkochen、ドイツ)をそれぞれ使用して、平均粒径(PMD)、多分散指数(PDI)、薬物封入効率パーセント(EE%)、および形態について特性付けした。合成したNPは、通常、使用時まで−80℃にて保存する。
新生児(P3)マウスのコルチ器(OC)を、オトトキシン、4−ヒドロキシル−2−ノネナール(4−HNE、450μM)に24時間曝露し、次いで未処理のままにするか、または非ターゲティングスクランブルRNA NP(scRNANP)もしくはHes1 siRNA担持PLGA NP(Hes1 siRNANP)のいずれかで処理し、7日後、組織を固定し、フルオロフォアがコンジュゲートしたファロイジンにより標識した(図2)。あるいは、耳毒性アミノグリコシド、ネオマイシン(NEO、0.75mM)を使用し、その後、Hes1 siRNA担持PLGA NPの治療適用、組織固定、ならびに有毛細胞マーカーであるミオシンVIIa(Myo7a)に対する抗体および蝸牛螺旋の長さに沿ったHCの免疫蛍光により媒介される定量を容易にするためにフルオロフォアがコンジュゲートしたファロイジンの両方により標識した親和性を用いて、上記と同じように実験を行った(図4)。用量依存反応を、Hes1 siRNA NP処理に反応するオトトキシン(4−HNEまたはNEO)のいずれかに曝露した新生児マウスOCの回復したHCの数において観察した(図3および5)。
成体色素沈着モルモット(250g、4週齢)を、130dB SPLにて2時間、4kHzを中心とする音響過剰曝露に曝露した。損傷の72時間後(すなわち、遅延処置)、800μg/mLの非ターゲティングスクランブルRNA NPまたはsiHES1 NPのいずれかを充填したミニ浸透圧ポンプを、蝸牛の基底回転に外科的に移植し(蝸牛開窓術)、擬または治療的処置を、7日間にわたって蝸牛に片側注入し、その後、ポンプを外科的に除去した。2、4、8、および16kHzでの聴性脳幹反応(ABR)測定を、音響損傷の前、ならびに損傷後24時間、2週間、4週間、8週間、および10週間にて行った。最後の10週のABR記録期間の後、動物を安楽死させ、蝸牛組織を固定し、顕微解剖し、HCの可視化および定量のためのマーカーにより免疫標識した。siHES1 NPにより処置し、騒音に曝露したモルモット由来の蝸牛は、非ターゲティングscRNA NPにより処置した騒音に曝露したモルモット由来の蝸牛と比較して、内側および外側のHC数の両方の顕著な回復を示した(図9〜10)。
Hes1 siRNA担持PLGA NPからのin vitroでの薬物放出研究を、Wangemann P、Schacht J、Dallos P、Popper AN、Fay RR(Eds.)、The Cochlea、Springer、New York、1996年、130〜185頁から適合した透析法を使用して3連で実施した。具体的には、Hes1 siRNAまたは封入した(遊離)Hes1 siRNAを含有する1mgの粉末PLGA NPを、タンパク質を含まない1mLの模倣外リンパ培地(SPM)を含有する内側透析バッグ(Spectra/Por Float−A−Lyzer G2、MWCO 20kDa、Spectrum Laboratories Inc.、Rancho Dominguez、CA)に懸濁した。コロイド懸濁液を含有するバッグを3mlの模倣内リンパ培地(SEM)に入れた。この系を37℃にて水平水浴(VWR Scientific Water Bath Model 1211、Sheldon Manufactuing Inc.、Cornelius、OR)に入れた。SEMの3つの10μLアリコートを特定の時間間隔で取り出し、30μLの新鮮なSEMと置き換えて、シンク条件を維持した。平均薬物放出パーセント(%±標準偏差)を、各時点の間隔(1〜10日)にて計算した。
ゼロ次:
Qt=Q0+K0t
(薬物放出速度は、溶解した物質のその濃度とは無関係である。)
1次:
Log Qt=Log Q0+Kt/2.303
(薬物放出速度は、その濃度に依存する)
ヒクソン−クロウェル:
ヒグチ:
Qt=KHt1/2
(薬物は拡散によって放出される)
Korsmeyer−Peppas:
F=(Mt/M)=Kmtn
(n=0.50は、フィックの拡散を示し、
0.5<n<0.89は、異常拡散または非フィックの拡散を示す:拡散および浸食の両方の制御された放出速度の組合せ。
n≧0.89の場合、事例−2の緩和または優れた事例の輸送−2を示す:ポリマー鎖の浸食。)
非損傷OC
マウス蝸牛由来の器官型培養物を培養し、次いでCD1マウスから出生後3日目(P3)に採取した。次いで、これらの外植片を適切な培地中で24時間培養した。P4相当時に(すなわち、ex vivoで24時間)、培養したコルチ器(OC、すなわち、蝸牛感覚上皮)を、DMSO(ビヒクル)またはGSK3阻害剤、6−ブロモインジルビン−3’−オキシム(BIO)のいずれかを含有する新鮮な培養培地に浸し、それに応じてOCを72時間培養した。P7相当時に(すなわち、ex vivoで96時間)、両方の処理群からの培養物のサブセットを、20nMのHes1 siRNAを24時間トランスフェクトする(jetSI 10mM、PolyPlus Transfection、Illkirch、フランス)。逐次適用の効果を調べるために、siHes1を、BIOを含まない培地中でトランスフェクトした。同時適用の効果を調べるために、siHes1を、BIOを含有する培地中でトランスフェクトした。24時間のトランスフェクションインキュベーション時間の後、2つの薬剤の逐次処理の試験のために指定した培養物を、BIOを含まない培地中で培養し、一方、同時適用のために指定した培養物を、BIOの存在下でさらに48時間培養した。全ての培養物を、最後の24時間、いずれの試験薬剤も含まない培地中に維持し、その後、組織を4%パラホルムアルデヒド溶液中に固定し、有毛細胞マーカーに対する抗体、ミオシンVIIa(Myo7a)、および蝸牛螺旋の長さに沿ったHCのその後の免疫蛍光により媒介される定量のための適切な二次抗体による免疫標識に供した(図13)。
マウスの卵形嚢斑(平衡器官感覚上皮)由来の器官型培養物を培養し、次いでCD1マウスから出生後3日目(P3)に採取した。次いでこれらの外植片を適切な培地中で24時間培養した。P4相当時に(すなわち、ex vivoで24時間)、培養した卵形嚢を、耳毒性アミノグリコシドネオマイシン(NEO)を含有する新鮮な培養培地に24時間浸してHC喪失を誘導し、次いでDMSO(ビヒクル)またはGSK3阻害剤、6−ブロモインジルビン−3’−オキシム(BIO、2.5μM)のいずれかをP5に投与した。それに応じて卵形嚢を72時間培養した。P8相当時に(すなわち、ex vivoで120時間)、培養物を、治療剤を含まない新鮮な培地と置き換え、両方の処理群からの培養物のサブセットを、20nMのHes1 siRNAをトランスフェクトし(jetSI 10mM、PolyPlus Transfection、Illkirch、フランス)、または5μMのNotch経路阻害剤、LY411575の存在下でインキュベートし、さらに72時間培養した。次いで全ての培養物を、最後の24時間、いずれの試験薬剤も含まない培地中に維持し、その後、組織を4%パラホルムアルデヒド溶液中で固定し、有毛細胞マーカーに対する抗体、ミオシンVIIa(Myo7a)、および蝸牛螺旋の長さに沿ったHCのその後の免疫蛍光により媒介される定量のための適切な二次抗体による免疫標識に供した(図14〜17)。
チデグルシブの分析
チデグルシブは、Cayman Chemical Companyから入手し、一連の市販のGSK3阻害剤と並行してMadin−Darby Canine Kidney(MDCK)細胞を用いて血清飢餓条件下で用量曲線分析を実施して、この十分に確立された哺乳動物上皮細胞株における有糸分裂抑制条件下で、その相対増殖能を確認した。これらの実験において、MDCK細胞を血清飢餓条件下で24時間培養し、その後、細胞を、GSK3阻害剤および10μMのEdU(5−エチニル−2’−デオキシウリジン)、DNA複製を受けた細胞を永久的に標識するヌクレオシド類似体の存在下で48時間培養した。
BIOについての上記のプロトコールを、BIOを10.0μMのチデグルシブ(TIDE)の添加に置き換えて使用する。他のプロトコールと並行して、チデグルシブがsiHES1の後に培養培地中に含まれる第3の処理群を加える:P4またはP5(有毛細胞喪失を模倣する耳毒性損傷が存在するか否かに応じて)に、対照培地を10.0μMのTIDEを含めまたは含めずに添加し;P7に、siHes1をTIDEの存在下または非存在下で添加し;P9に、10.0μMのチデグルシブを培養物のサブセットのための培地に含める。P11に、全ての培地を、治療剤を全く含まない新鮮な培地と置き換える。P12に、組織を免疫標識化のために固定する。耳毒性アミノグリコシドであるNEOへの曝露後のこの処理パラダイムの比較分析の例を図22に示す。より多くのHC数を、TIDEおよびsiHES1の組合せにより処理した培養物中のオトトキシンに曝露したOCの中−頂回転において観察し、TIDEおよびsiHES1の段階的組合せが、これらの条件下でHC数の最も有意な増加を生じた(図22〜24)。図22のデータについてのHC定量結果を以下の表に示す。
実験2および/または3のサブセットを、siHes1担持ナノ粒子−持続放出製剤−および種々の用量のTIDEを使用し、ならびにsiHes1およびTIDEの両方を含むナノ粒子を使用して反復する。
siHes1(分子#1)担持ポリ(乳酸−co−グリコール酸)(PLGA)またはポリエチレングリコール−PLGAナノ粒子(PEG−PLGA NP)を、以前に報告されているように、わずかな改変を加えた水中油中水型(w/o/w)二重エマルション溶媒蒸発法によって調製した。McCallおよびSirianni(2013年)J Vis Exp.82:51015頁;doi:10.3791/51015。
siHes1 NPの治療的投与期間を、投与を1日のみ(24時間)に制限し、聴力を失ってから72時間後に開始することによって追跡実験において試験した。図39に見られるように、実質的な統計的に有意な聴力改善を、この代替投与パラダイムを使用して、注入後3週間の早さで複数の試験頻度にわたって観察した。図40に示されるように、実質的な聴力改善もまた、延長された9週間の期間にわたって観察し、高周波数の基底領域において最大の漸進的改善を観察した。これらの結果により、1日のsiHes1 NP注入が、騒音により聴力を失った動物における聴覚機能を回復させるための10日の注入と、見かけ上、同じくらい有効であることが明らかになった。この結果はいくぶん驚くべきものであったが、siHes1のNPにより媒介される送達が、この状況において内因性多タンパク質RNA誘導サイレンシング複合体(RISC)へのsiRNAの効率的な担持をもたらし、このことは、一旦担持されると、非分裂細胞における単回用量投与後の時に数週間、遺伝子サイレンシングを持続することができることを示唆する。Weiら、(2011年)Mol Pharmacol.79(6):953.PubMed PMID:21427169;Bartlettら、(2006年)Nucleic Acids Res.34(1):322.Epub 2006/01/18.PubMed PMID:16410612;PMCID:1331994;Bartlettら、(2007年)Biotechnol Bioeng.97(4):909.PubMed PMID:17154307を参照のこと。
Claims (33)
- 対象における難聴または平衡機能障害を治療する方法であって、
治療有効量のGSK−3阻害剤を、それを必要とする対象の内耳に適用するステップと、
内耳の組織におけるHes1遺伝子の発現を減少させるのに十分な量の組成物を、前記対象の内耳に適用するステップと
を含む方法。 - GSK−3阻害剤が、6−ブロモインジルビン−3’−オキシム(BIO)およびチデグルシブ(TIDE)から選択される、請求項1に記載の方法。
- 内耳の組織におけるHes1遺伝子の発現を減少させるのに十分な組成物が、siRNA分子を含む、請求項1または2に記載の方法。
- siRNA分子が、配列番号1〜14のうちの1つまたは複数を含む、請求項3に記載の方法。
- 内耳の組織におけるHes1遺伝子の発現を減少させるのに十分な組成物が、内耳の組織におけるHes1遺伝子の発現を減少させる薬剤を含むナノ粒子を含む、請求項1または2に記載の方法。
- 内耳の組織におけるHes1遺伝子の発現を減少させる薬剤が、siRNA分子である、請求項5に記載の方法。
- ナノ粒子が、生分解性ポリマーをさらに含む、請求項5または6に記載の方法。
- 生分解性ポリマーが、ポリ(乳酸−co−グリコール酸)(PLGA)またはペグ化PLGA(PEG−PLGA)である、請求項7に記載の方法。
- ナノ粒子が、磁気応答性粒子をさらに含む、請求項4から8のいずれか一項に記載の方法。
- 磁気応答性粒子が、超常磁性酸化鉄(SPION)である、請求項9に記載の方法。
- 正円窓膜または卵円窓膜を横切ってナノ粒子を輸送するために磁力を使用するステップをさらに含む、請求項9または10に記載の方法。
- 治療有効量のFGF2を、それを必要とする対象の内耳に適用するステップをさらに含む、請求項1から11のいずれか一項に記載の方法。
- 適用するステップのうちの1つまたは複数が、経鼓膜投与、蝸牛内注射、蝸牛内注入、または点耳剤を使用することを含む、請求項1から12のいずれか一項に記載の方法。
- GSK−3阻害剤が、内耳の組織におけるHes1遺伝子の発現を減少させるのに十分な組成物を適用する前に適用される、請求項1から13のいずれか一項に記載の方法。
- GSK−3阻害剤が、内耳の組織におけるHes1遺伝子の発現を減少させるのに十分な組成物を適用した後に適用される、請求項1から14のいずれか一項に記載の方法。
- GSK−3阻害剤、および内耳の組織におけるHes1遺伝子の発現を減少させるのに十分な組成物の両方が同時に適用される、請求項1から13のいずれか一項に記載の方法。
- 対象の内耳における有毛細胞を置換、再生および/または保護する方法であって、
治療有効量のプライミング組成物を、それを必要とする対象の内耳に適用するステップと、
内耳の組織におけるHes1遺伝子の発現を減少させるのに十分な量の組成物を、前記対象の内耳に適用するステップと
を含み、
プライミング組成物が、βカテニンを安定化させること、内耳における多能性細胞の数を増加させること、内耳における既存の多能性細胞の可塑性を増加させること、または内耳の細胞における分化のためのシグナルを送ることからなる群から選択される1つまたは複数の機能を示す、方法。 - プライミング組成物が、GSK−3阻害剤を含む、請求項17に記載の方法。
- GSK−3阻害剤が、6−ブロモインジルビン−3’−オキシム(BIO)およびチデグルシブ(TIDE)から選択される、請求項18に記載の方法。
- プライミング組成物がFGF2をさらに含む、請求項18に記載の方法。
- 内耳の組織におけるHes1遺伝子の発現を減少させるのに十分な組成物が、siRNA分子を含む、請求項17に記載の方法。
- siRNA分子が、配列番号1〜14のうちの1つまたは複数を含む、請求項21に記載の方法。
- 内耳の組織におけるHes1遺伝子の発現を減少させるのに十分な組成物が、内耳の組織におけるHes1遺伝子の発現を減少させる薬剤を含むナノ粒子を含む、請求項17に記載の方法。
- 内耳の組織におけるHes1遺伝子の発現を減少させる薬剤が、siRNA分子である、請求項23に記載の方法。
- ナノ粒子が、生分解性ポリマーをさらに含む、請求項23に記載の方法。
- 生分解性ポリマーが、ポリ(乳酸−co−グリコール酸)(PLGA)またはペグ化PLGA(PEG−PLGA)である、請求項25に記載の方法。
- ナノ粒子が、磁気応答性粒子をさらに含む、請求項23に記載の方法。
- 磁気応答性粒子が、超常磁性酸化鉄(SPION)である、請求項27に記載の方法。
- 正円窓膜または卵円窓膜を横切ってナノ粒子を輸送するために磁力を使用するステップをさらに含む、請求項27に記載の方法。
- 適用するステップの一方または両方が、経鼓膜投与、蝸牛内注射、蝸牛内注入、または点耳剤を使用することを含む、請求項17に記載の方法。
- GSK−3阻害剤が、内耳の組織におけるHes1遺伝子の発現を減少させるのに十分な組成物を適用する前に適用される、請求項17に記載の方法。
- GSK−3阻害剤が、内耳の組織におけるHes1遺伝子の発現を減少させるのに十分な組成物を適用した後に適用される、請求項17に記載の方法。
- GSK−3阻害剤、および内耳の組織におけるHes1遺伝子の発現を減少させるのに十分な組成物の両方が同時に適用される、請求項17に記載の方法。
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