JP2020535125A - Trpv2アンタゴニスト - Google Patents

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Abstract

本発明は、ピペルロングミン化合物、例えばピペルロングミン並びにその類似体、誘導体及びプロドラッグが、一過性受容体電位バニロイド2チャネル(TRPV2)の可逆的アロステリックアンタゴニストであるという知見に関する。ピペルロングミン化合物を使用するTRPV2発現を特徴とする病状を治療する方法及びそのような治療に使用されるピペルロングミン化合物が提供される。【選択図】図1A

Description

本発明は、ピペルロングミン化合物を使用する一過性受容体電位バニロイド2チャネル(TRPV2)の阻害に関する。この化合物は、例えば癌の治療において有用であり得る。
天然物(NP)、特にそれらのフラグメント様の(fragment-like)サブセットは、創薬のための優れた起点及び生物学的システムの調査のための探針となる1〜4。それらの生物学的に事前に検証されたアーキテクチャはしばしば、合成経路が困難であることを踏まえて、完全に合成された化学物質により網羅されない又は僅かしか活用されない分子骨格を含む。さらに、NPに関する標的受容体の実際の知識は限定的に留まり、ケミカルバイオロジー及び分子医学における天然物から発想を得た分子設計のための合理的なアプローチの展開を厳しく妨げる
リガンド中心のインフォマティクスは、表現型アッセイのリードアウトを巨大分子レベルにデコンボリューションするのに実行可能な基盤を提供する。特に、「ファジー」なファーマコフォア記述子を用いたツールは、NP空間における脱オーファン化及び標的同定に有用であることが証明されている7〜10。強力な抗癌剤11及びTRPモジュレーター12〜14である(−)−エングレリンAは、最近ではCa1.2アンタゴニストであることが報告されている15
ピペルロングミンが選択的抗癌剤として開示されて以来、ピペルロングミンがどの高分子標的に結合するかを発見するために多大な労力が払われてきた16,17。これらは最近、STAT3の直接的な阻害を示す報告で最高潮に達した18。それでもなお、フラグメント様のNPが多重の標的に結合することから、結果として複雑な多重薬理学ネットワークがもたらされることが示されている2,9
本発明者らは、フラグメント様の抗癌アルカロイドであるピペルロングミン(1、図1A)が、一過性受容体電位バニロイド2チャネル(TRPV2)の選択的アロステリックアンタゴニストであり、ピペルロングミンの抗癌活性が癌細胞におけるTRPV2の発現と相関していることを見出した。
本発明の一態様は、一過性受容体電位バニロイド2チャネル(TRPV2)発現を特徴とする癌を治療する方法であって、それを必要とする患者にピペルロングミン化合物を投与することを含む、方法を提供する。
好ましいピペルロングミン化合物は、ピペルロングミン、並びにその類似体、誘導体及びプロドラッグを含む。
ピペルロングミン化合物は、式1:
Figure 2020535125
(式中、
は、O又はSであり、
−Arは、任意に置換されたアリール基であり、
−D−は、−C(O)−、−C(S)−、−CH(OH)−及び−CH(SH)−から選択され、かつ、
−R及び−Rは、それらが結合している−N−D−と一緒になって、任意に置換されたヘテロ環式環を形成する、又は−R及び−Rは、それぞれ独立して、水素並びに任意に置換されたアルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、ヘテロシクリル及びアリールから選択される)並びにその塩、溶媒和物及び保護形を有することができる。
本発明の別の態様は、一過性受容体電位バニロイド2チャネル(TRPV2)発現を特徴とする癌を治療する方法で使用されるピペルロングミン化合物を提供する。
本発明の別の態様は、一過性受容体電位バニロイド2チャネル(TRPV2)発現を特徴とする癌を治療する方法で使用される医薬の製造におけるピペルロングミン化合物の使用を提供する。
本発明の態様及び実施形態を、以下でより詳細に説明する。
ピペルロングミン(1)及び(−)−エングレリンA(2)の構造並びに相互の標的結合の関係を示す図である。 ピペルロングミンの癌細胞に対する効果を示す略図である。 ピペルロングミン(1)がTRPV2を調節することを示す図である。a)蛍光ベースのアッセイを使用した、TRPV2に対する1の濃度応答曲線。IC50=4.6±0.13対数単位、n=2;コントロール:トラニラスト、IC50=2.3±0.25対数単位、n=2。b)HepG2細胞(0.5%DMSO)における1(5μM)によるカンナビジオール(CBD、20μM)に誘発されるカルシウム流入の阻害。定量化のために、各ウェル(n=35個〜45個の細胞)において最も応答の強い5個の細胞を分析して、ベースラインに正規化した。最も応答の強い5個の細胞の平均が記述されている。**一元配置ANOVA及びテューキーのHSD事後検定:刺激120秒後でのコントロールと1との間の有意差(p<0.01)及びコントロールとトラニラストとの間の有意差(p<0.01)。1とトラニラストとの間に有意差なし。c)HepG2細胞(0.5%DMSO)における1(5μM)によるCBD(4μM)に誘発されるカルシウム流入の阻害。全ての試料の間で統計学的有意差は観察されない。d)HEK293細胞(0.5%DMSO)における1(5μM)によるCBD(4μM)に誘発されるカルシウム流入の阻害。ネガティブコントロール:CBD(4μM)で刺激されたトランスフェクションされていないHEK293。定量化のために、1ウェル当たりの最も強い10個のレスポンダーを分析し、ベースラインに正規化した(トランスフェクションされた細胞:n=70〜80、トランスフェクションされていない細胞:n=20)。最も応答の強い10個の細胞の平均が記述されている。**一元配置ANOVA及びテューキーのHSD事後検定:刺激300秒後でのコントロールと1との間の有意差(p<0.001)、コントロールとトランスフェクションされていないHEK293細胞との間の有意差(p<0.001)及びトランスフェクションされていないHEK293細胞と1との間の有意差(p<0.001)。e)ベースラインレベルに補正されたヒトTRPV2−RFP融合タンパク質でトランスフェクションされたHEK293のカルシウムイメージング。f)4μMのCBD刺激の5分後のカルシウムレベル(カラーコード−青=低カルシウムレベル、緑=中カルシウムレベル、黄=中高カルシウムレベル、赤=高カルシウムレベル)。トランスフェクションされていない細胞はドットにより示される。人為結果(例えば、カルシウム振動)を示す細胞は矢印により示される。トランスフェクションされていない細胞は、強いカルシウム流入を示さない。g)正方形で示された最も応答の強い10個の細胞は、TRPV2−RFPを中レベルで発現する。h)人工的に増強されたRFPシグナル:選択された10個の細胞全てがTRPV2−RFPを発現する。i)パッチクランプアッセイを使用したTRPV2に対する1の濃度応答曲線。IC50=1μM±0.52対数単位、n=2、刺激:4μMのCBD。j)パッチクランプアッセイを使用したTRPV2に対する1の濃度応答曲線。IC50>100μM、n=2、刺激:10μMのCBD。 ピペルロングミン(1)が選択的ヒトTRPV2アロステリックアンタゴニストであることを示す図である。a)カンナビジオール(CBD)活性化(4μM)ヒトTRPV2電流に対する1(100μM)の阻害効果を示す例示的なパッチクランプ経時変化トレース。1のウォッシュアウトが達成され、完全なTRPV2活性が回復し得る;n=2。b)薬物ウォッシュアウト実験の正規化された応答。c)1の濃度を増加させた場合のCBDについてのEC50プロット。d)1のミカエリス・メンテン分析。e)1についてのシルトプロット。 NCI−60スクリーニング及びバイオインフォマティクス分析を示す図である。a)組織起源によりグループ分けされたNCI−60癌細胞系統全体にわたるピペルロングミン(1)のGI50値(−zスコア)の分布。水平の破線はパネル平均を表す。b)組織起源によりグループ分けされたNCI−60癌細胞系統全体にわたる1のIC50値(−zスコア)の分布。水平の破線はパネル平均を表す。c)NCI−60パネル全体にわたる1のGI50(−zスコア)に応じたTRPV2のmRNA転写レベル(対数強度)。TRPV2を発現する細胞系統は、1に対してより感受性が高い(スピアマンの相関係数(ρ)=0.28、p<0.05)。d)NCI−60パネル全体にわたる1のIC50(−zスコア)に応じたTRPV2のmRNA転写レベル(対数強度)。TRPV2を発現する細胞系統は、1に対してより感受性が高い(ρ=0.29、p<0.05)。e)1の活性と相関した遺伝子の遺伝子セット濃縮分析(GSEA)。GSEA分析は、スピアマンの相関係数に従ってランク付けされた遺伝子に対して実行した。偽発見率が5%未満である、41個の遺伝子セットが有意であるとみなされた。1の活性と正に相関した(暗灰色)及び負に相関した(明灰色)上位10個の遺伝子セットが示されている。 HepG2細胞を用いた創傷治癒アッセイを示す図である。a)ピペルロングミン(1)は、5μMの濃度でCa2+依存的に癌細胞の遊走を阻害する。C−0.5%のDMSOコントロール、Tr−トラニラスト(10μM)。****p<0.0001、**p<0.01、対応のない両側t検定。C:n=5〜7、1:n=13〜17、Tr:n=4〜6。DMSOコントロールの間に有意差は見られなかった。b)スクラッチの例示的画像(40倍率)。c)構成的なTRPV2発現を示すHepG2細胞の蛍光支援細胞選別データ。赤:染色されていないコントロール(平均蛍光強度、MFI=5)、青:二次抗体のみ(MFI=62)、緑:一次抗体及び二次抗体(MFI=1265)。d)細胞遊走に関与する標的についてのHepG2のRNA−seqデータの分析。試験した175個の遺伝子から、TRPV2以上の発現レベルを有する遺伝子が、遺伝子ファミリーごとに色分けされて表されている。垂直の破線はTRPV2発現レベルを表す。 低悪性度神経膠腫及び多形膠芽細胞腫におけるhTRPV2中央値発現に基づく患者の層別化についての全生存カプラン・マイヤープロットを示す図であり、TRPV2が脳腫瘍の予後マーカーであることが指摘される。生存率の差についてのログランク検定のp値が示される。 TRPV2がヒトびまん性神経膠腫のグリア細胞区画(白い矢印)及び内皮細胞区画(黒い矢印)の両方で発現され、特にGBMの内皮細胞において明らかに異なるレベル及びパターンで発現されることを示す図である。GBMでの内皮細胞の細胞質膜の強い染色は、グレードII及びグレードIIIの神経膠腫の内皮における弱い又は陰性の染色と対照的であり、グリア細胞での細胞質の斑点状染色と対照的である。正常な脳(腫瘍辺縁)でのTRPV2発現は、神経網(アスタリスク)では細胞外にて散在性で弱く、幾つかのグリア細胞(白い矢印)及びニューロンでは斑点状である。 図8(左パネル)は、TRPV2が内皮細胞及びミクログリア/マクロファージ脳腫瘍細胞で発現されることを示す。細胞型によりグループ分けされた4つの多形膠芽細胞腫のヒト試料から得られた3589個の単一細胞全体にわたるTRPV2発現(百万当たりのカウント(CPM)のlog2)。データは平均±標準誤差として示される。図8(右パネル)は、U251細胞におけるhTRPV2の一過性過剰発現が24時間後にPL毒性を増加させることを示す。DMSOビヒクルで処理されたトランスフェクションされた細胞に対して結果を正規化し、種々のPLの濃度でトランスフェクション試薬のみで処理された細胞と比較した。 PLが負荷されたヒドロゲルを使用したin vivoでの多形膠芽細胞腫(GBM)の治療のための実験の流れを示す図である。U251細胞を頭蓋内に注射し(n=5/群)、8日後に生着を生物発光イメージングで確認した。9日目にPLが負荷されたヒドロゲル又は負荷されていないヒドロゲルを埋没させた。生物発光イメージングを使用して一定の間隔で腫瘍増殖を評価した。 PLが負荷されたヒドロゲル(50mg/kg)又は負荷されていないヒドロゲル(コントロール)で治療されたU251異種移植マウスの代表的な生物発光画像を示す図である。データは、指数関数的に腫瘍が増殖するコントロールと比較して、PL治療が21日間の期間にわたって腫瘍体積を減少させることに成功することを示している。 図11(左パネル)は、ルシフェラーゼ活性によって測定されたPLが負荷されたヒドロゲル又は負荷されていないヒドロゲルで治療されたマウスの腫瘍負荷を示す。データは、各時点でのコントロール群の平均腫瘍サイズのパーセンテージとして表現され、群の平均±SEMを表す。データは、両方の群間の腫瘍負荷の有意差を示している(p=0.0159、n=5、マン・ホイットニー検定)。図11(右のパネル)は、PLが負荷されたヒドロゲルで治療されたマウス生存率が、コントロール群と比較して増加したことを示すカプラン・マイヤー生存曲線も示す(p=0.0494、ログランク(マンテル・コックス検定)。生存カットオフ基準には、ヒドロゲル埋没前に各マウスについて測定された当初のサイズと比較して554%の腫瘍サイズの増加が含まれていた。 原発性GBM及び再発性GBMにおけるPGK1に対するTRPV2の発現のqRT−PCR分析を示す図である。 原発性GBM及び再発性GBMにおける上位ランクの遺伝子セットの発現(特徴的酸化的リン酸化)についてのヒートマップを示す図である。 PPARGC1Aの相互作用の略図を示す図である。 原発性GBM及び再発性GBMにおけるミトコンドリア生合成遺伝子の発現についてのヒートマップを示す図である。 TRPV2発現が脳腫瘍の病期につれて増加することを示す図である。GTEx正常及びTCGA腫瘍(LGGグレードII、LGGグレードIII、GBMにグループ分け)脳試料全体にわたるTRPV2発現(TPMのlog)。黒い点及び線は、中央値±標準偏差を表す。**はp値<0.01を表し、****はp値<0.0001(ウィルコクソン順位和検定)を表す。 TRPV2が主に腫瘍微小環境で発現されることを示す図である。TCGAのGBM試料及びLGG試料全体にわたる、TRPV2発現(RSEMのlog)と腫瘍純度との間の負の相関を示す散布図(スピアマンの相関係数、それぞれρ=−0.36及び−0.447、p=3.1×10−14及び7.5×10−25)。青色の局所多項式回帰(loess)線の周りの灰色の陰は、その95%の信頼区間を表す。
本発明は、ピペルロングミン化合物が一過性受容体電位バニロイド2チャネル(TRPV2)の可逆的アロステリックアンタゴニストであり、TRPV2発現に関連する病態の治療に有用であり得るという知見に関連する。
ピペルロングミン化合物は、TRPV2を阻害することができ、好ましくは、TRPV2の可逆的アンタゴニストであり得る。ピペルロングミン化合物は、TRPV2の選択的阻害剤であり、TRPV2を他のTRPチャネルよりも大幅に阻害し得る。例えば、ピペルロングミン化合物は、TRPV1、TRPV3、TRPV4、TRPV5、TRPA1、TRPC1、TRPC3又はTRPC4の1つ以上、好ましくは全てよりも少なくとも5倍以上、少なくとも10倍又は少なくとも100倍大きなTRPV2の阻害を示し得る。
一過性受容体電位バニロイド2チャネル(TRPV2)(VRL及びVRL1としても知られる)は、熱活性化カルシウムチャネルである。TRPV2はヒトTRPV2であり得る。ヒトTRPV2(遺伝子ID 51393)は、NP_057197.2の参照アミノ酸配列を有し、参照ヌクレオチド配列NM_016113.4によってコードされ得る。TRPV2活性を測定し、阻害活性をアッセイするための技術は、本明細書の他の場所に記載されており、Fura2−AMカルシウムプローブを使用したカンナビジオール誘発性カルシウム流入の測定を含む。
前記ピペルロングミン化合物は、式1:
Figure 2020535125
(式中、
は、O又はSであり、
−Arは、任意に置換されたアリール基であり、
−D−は、−C(O)−、−C(S)−、−CH(OH)−及び−CH(SH)−から選択され、かつ、
−R及び−Rは、それらが結合している−N−D−と一緒になって、任意に置換されたヘテロ環式環を形成する、又は−R及び−Rは、それぞれ独立して、水素並びに任意に置換されたアルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、ヘテロシクリル及びアリールから選択される)並びにその塩、溶媒和物及び保護形を有することができる。
基QはOであることが好ましい。
基−Arは、カルボアリール(carboaryl)又はヘテロアリールを含むアリールであり、アリール基は、単一の芳香環又は2つ以上の芳香環を有する縮合系であり得る。
カルボアリール基は、C6〜14カルボアリール基、例えばフェニル又はナフチルであり得るが、最も好ましくはフェニルであり得る。
ヘテロアリール基は、C5〜14ヘテロアリール基、例えばC5〜10ヘテロアリール基、例えばC5〜6ヘテロアリール基、例えばCヘテロアリール基、例えばピリジニル及びピリミジニル、又はCヘテロアリール基、例えばフラニル、チオフェニル、及びピロリルであり得る。
アリール基は、6個の芳香環原子を有するアリール基、例えばフェニル又はピリジニルであり得る。
好ましくは、−Arはカルボアリールであり、最も好ましくはフェニルである。
アリール基は、例えば1個以上の置換基で任意に置換されていてもよい。任意の置換基は、ハロゲン、シアノ、−RS1、−OH、−ORS1、−SH、−SRS1、−NH、−NHRS1、−NRS1S2、−COOH、−CONH、−CONHRS1、−CONRS1S2、−NHCORS1、−N(RS1)CORS1からなる群から選択されてもよく、ここで、各−RS1及び各−RS2は、独立して、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール又はアラルキルであり、それらは任意にハロゲン、例えばフルオロで置換されている、又は−RS1及び−RS2は一緒になってヘテロ環式環を形成し得る。
アリール基は、任意に置換されていてもよく、例えば1個以上の基、例えば1個、2個又は3個の基で置換されていてもよい。
アリール基は、−OH、−ORS1、−SH及び−SRS1、例えば−SRS1及び−ORS1、例えば−ORS1から選択される1個以上の基で任意に置換されていてもよい。
各−RS1及び各−RS2は、好ましくはアルキル、アルケニル、アルキニルから選択され、それらは各々、ハロゲン、例えばフルオロで任意に置換されている。
アルキル基、アルケニル基又はアルキニル基は線状又は分岐状であり得る。
−RS1又は−RS2がアルキルである場合に、これはC1〜6アルキル、例えばC1〜4アルキル、例えばメチル又はエチル、例えばメチルであり得る。
−RS1又は−RS2がアルケニルである場合に、これはC2〜6アルケニル、例えばC2〜4アルキル、例えばビニル又はアリルであり得る。
−RS1又は−RS2がアルキニルである場合に、これはC2〜6アルキニル、例えばC2〜4アルキニル、例えばプロパルギルであり得る。
−RS1又は−RS2がアリールである場合に、これはカルボアリール、例えばC6〜10アリール、例えばフェニル、又はヘテロアリール、例えばC5〜14ヘテロアリール基、例えばC5〜10ヘテロアリール基、例えばC5〜6ヘテロアリール基、例えばCヘテロアリール基、例えばピリジニルであり得る。
−RS1又は−RS2がアラルキルである場合に、これはC1〜6アルケニル基、例えばC1〜2アルキレン基、例えばメチレンを介して連結された上記のようなアリール基であり得る。最も好ましいアラルキル基はベンジルである。
−RS1及び−RS2が一緒になってヘテロ環式環を形成する場合に、これはC5〜7ヘテロ環式環であり、ヘテロ環式環は、O、S及びN(H)から選択される更なる環ヘテロ原子を任意に含み得る。
−Arが6員のアリール基である場合に、これは3位、4位及び5位の1つ以上で置換されていてもよい。ここで、2位及び6位は非置換であってもよい。1つの実施形態では、3位、4位及び5位の2つ又はそれぞれが置換されている。ここで、アリール基の連結点が1位と解釈される。
基−Arは、トリアルコキシフェニル、例えば3,4,5−トリアルコキシフェニルであり得る。
基−Arは、トリメトキシフェニル、例えば3,4,5−トリメトキシフェニルであり得る。
基−D−は、好ましくは−C(O)−及び−C(S)−から選択され、好ましくは−C(O)−である。ここで、基−D−は、それが結合している窒素及び−C(Q)−と一緒になってイミド又はチオイミドを形成する。
基−R及び−Rは、それらが結合している−N−D−と一緒になって、任意に置換されたヘテロ環式環を形成する。ヘテロ環式環は単環であってもよく、又は更なる環に縮合された少なくとも1個のヘテロ環式環を有する縮合環系であってもよい。更なる環は、別のヘテロ環式環、シクロアルキル環又はアリール環であってもよい。
好ましくは、ヘテロ環式環は単環であり、別の環に縮合されていない。
前記ヘテロ環式環は、4員環〜9員環、例えば4員環〜6員環、例えば5員環又は6員環、例えば6員環であり得る。
ヘテロ環は、O、S及びN(H)から選択され得る更なる環ヘテロ原子を含み得る。更なるヘテロ原子が存在する場合に、このヘテロ原子は−N−D−における窒素原子から少なくとも1個の炭素環原子だけ離れている。典型的には、更なるヘテロ原子は存在せず、残りの環原子は炭素環原子である。
ヘテロ環式環は飽和であってもよく、又は部分的に若しくは完全に不飽和であってもよい。ヘテロ環式環は芳香環であってもよいが、芳香環は好ましくはない。
好ましくは、ヘテロ環式環は部分的に不飽和である。例えば、ヘテロ環式環は、炭素−炭素二重結合である1つの二重結合を含み得る。誤解を避けるために、二重結合はヘテロ環内(すなわち、環内)にある。基−D−が−C(O)−又は−C(S)−である場合に、二重結合が基−D−と共役していることが好ましい。
ヘテロ環式環は、−D−が−C(O)−又は−C(S)−である場合にラクタムである。ラクタムが好ましい。
ラクタムは、部分的に又は完全に不飽和であってもよい。ラクタムは、α,β−不飽和であってもよく、第2の二重結合が存在する場合に更にγ,δ−不飽和であってもよい。
好ましくは、−R及び−Rは、それらが結合している−N−D−と一緒になって、α,β−不飽和δ−ラクタム(5,6−ジヒドロピリジン−2−オン−1−イル)を形成する。
代替的には、−R及び−Rは、それらが結合している−N−D−と一緒になって、α,β−不飽和δ−ラクタムを形成する。
−N−D−と一緒になって−R及び−Rにより形成されるヘテロ環式環は、任意に置換されていてもよく、例えばアルキル又はハロゲン、例えばアルキルで任意に置換されていてもよい。好ましくは、ヘテロ環式環は、更に置換されていない。
代替的には、−R及び−Rのそれぞれは、独立して水素、アルキル、アルケニル、アルキニル、及び任意に置換されたシクロアルキル、ヘテロアルキル、ヘテロシクリル及びアリールから選択される。−R及び−Rの一方は水素ではないことが好ましい。例えば、−Rは水素であり得る一方、−Rは水素以外である。
−R及び−Rの両方が水素ではなくてもよい。
シクロアルキル、ヘテロアルキル、ヘテロシクリル及びアリール基は、任意にアルキル、例えばC1〜6アルキル、例えばメチルで置換され得る。
例えば−Rが水素である場合に、基−Rはアルキル又はアルケニルであり得る。
−R又は−Rがアルキル基である場合に、このアルキル基は、直鎖状又は分岐状のアルキル基、例えばC1〜10アルキル基、例えばC1〜6、例えばC1〜4アルキル基、例えばC1〜2アルキルであり得る。例としては、メチル、エチル及びプロピルが挙げられる。
−R又は−Rがアルケニル基である場合に、このアルケニル基は、1つ以上の、好ましくは1つの炭素−炭素二重結合を有する直鎖状又は分岐状のアルケニル基、例えばC2〜10アルケニル基、例えばC2〜6アルケニル基、例えばC2〜4アルケニル基であり得る。例としては、ビニル及びアリルが挙げられる。
−R又は−Rがアルキニル基である場合に、このアルキニル基は、1つ以上の、好ましくは1つの炭素−炭素三重結合を有する直鎖状又は分岐状のアルキニル基、例えばC2〜10アルキニル基、例えばC2〜6アルキニル基、例えばC2〜4アルキニル基であり得る。一つの例はプロパルギルである。
シクロアルキル基に関して、これは、環式アルキル基、例えばC3〜7シクロアルキル基、例えばC5〜6シクロアルキル基であってもよい。シクロアルキル基は飽和であってもよく、又は部分的に若しくは完全に飽和であってもよいが、芳香族ではない。1つの例はシクロヘキシルである。
−R又は−Rがヘテロアルキル基である場合に、このヘテロアルキル基は、1個又は2個の炭素原子がO、S及びN(H)から選択されるヘテロ原子と置き換えられているアルキル基であってもよい。ヘテロアルキル基は、線状又は分岐状であってもよく、C2〜10ヘテロアルキル基、例えばC2〜6ヘテロアルキル基、例えばC2〜4ヘテロアルキル基であってもよい。ヘテロアルキル基は、炭素原子又は存在する場合に窒素原子を介して連結され得る。1つの例はメトキシメチルである。
−R又は−Rがヘテロシクリル基である場合に、このヘテロシクリル基は、O、S及びN(H)からそれぞれ独立して選択される1個又は2個のヘテロ原子を有する環式ヘテロ環式基であってもよい。ヘテロシクリル基は、C3〜10ヘテロシクリル基、例えばC5〜7ヘテロシクリル基、例えばC5〜6ヘテロシクリル基であってもよい。ヘテロ環式基は飽和であってもよく、又は部分的に若しくは完全に飽和であってもよいが、芳香族ではない。ヘテロシクリル基は、炭素環原子又は存在する場合に窒素環原子を介して連結され得る。ヘテロ環式基は、ピロリジニル、モルホリニル及びピペリジニルであってもよい。
−R又は−Rがアリール基である場合に、このアリール基は、カルボアリール又はヘテロアリールであり得る芳香族基であってもよい。カルボアリール基はフェニル又はナフチルであり得る。ヘテロアリール基はC5〜10ヘテロアリール、例えばC5〜6ヘテロアリールであり得る。例としては、ピリジニル、イミダゾイル及びチアゾイルが挙げられる。
化合物は、溶媒和物、例えば水和物として提供され得る。
化合物は、例えば、カルボキシ(−COOH)官能基又はアミノ(例えば、−NH−又は−NH)官能基が化合物内に存在する場合に、適宜、塩形で提供され得る。
化合物は、適宜、保護形として提供され得る。例えば、アミノ官能基(例えば、−NH−又は−NH)が存在する場合に、このアミノ官能基は、カルバメート基、例えばBoc基で保護されていてもよく、ヒドロキシル官能基(−OH)が存在する場合に、このヒドロキシル官能基は、シリル基、例えばTBDMSで保護されていてもよい。保護基の使用は当該技術分野でよく知られており、当業者は、必要に応じて他の官能基を保護することができ、必要に応じて他の保護基を使用することができることを十分に理解することができる。
式1の化合物の互変異性体もまた、本発明の範囲内である。
式1の化合物のプロドラッグ形もまた、本発明の範囲内である。例えば、化合物がカルボキシ(−COOH)官能基又はヒドロキシ(−OH)官能基を有する場合に、これらの基はエステル形で提供され得る。そのようなエステルは生理学的条件下で不安定である。
ピペルロングミン化合物は、ピペルロングミン又はピペルロングミンの類似体、誘導体若しくはプロドラッグであり得る。ピペルロングミン(CAS 20069−09−04)は、商業的供給業者から入手することができ、標準的技術を使用して合成することができ、又は標準的方法に従ってヒハツ植物から単離することができる。例えば、Seo et al.(Bioorg. Med. Chem. Lett. 2014, 24, 5727)は、ピペルロングミン誘導体の調製を記載している。
式1の化合物においては、ピペルロングミンは、QがOであり、−Arが3,4,5−トリメトキシフェニルであり、かつ−R及び−Rが、それらが結合している−N−D−と一緒になってα,β−不飽和δ−ラクタム(5,6−ジヒドロピリジン−2−オン−1−イル)を形成する化合物である。
本明細書に記載される治療に適した患者は、TRPV2発現を特徴とする癌を有し得る。本明細書に記載の治療に適した癌は、任意の種類の固形若しくは非固形癌、又は悪性リンパ腫、特に白血病、肉腫、皮膚癌、膀胱癌、乳癌、子宮癌、卵巣癌、前立腺癌、肺癌、結腸直腸癌、子宮頸癌、肝臓癌、頭頸部癌、食道癌、膵癌、腎癌、胃癌及び脳癌であり得る。癌は家族性又は孤発性であり得る。幾つかの好ましい実施形態において、癌は皮膚癌、乳癌、前立腺癌、脳癌、例えば神経膠腫若しくは神経膠芽細胞腫、又は血液癌であり得る。
幾つかの特に好ましい実施形態では、癌は、脳癌、例えば神経膠腫、例えばグレードIIの神経膠腫(びまん性星細胞腫又は星状細胞腫)、グレードIIIの神経膠腫(退形成性星細胞腫又は星状細胞腫)又はグレードIVの神経膠腫(神経膠芽細胞腫)、例えば多形膠芽細胞腫(GBM)であり得る。神経膠腫は、低グレード又は高グレードの神経膠腫であり得る。
神経膠芽細胞腫は、原発性膠芽細胞腫又は再発性膠芽細胞腫であり得る。
癌は、転移性癌であり得る。
TRPV2発現を特徴とする癌は、コントロール細胞に対してTRPV2の発現が増加している患者における1つ以上の癌細胞を含み得る。例えば、患者における1以上の癌細胞でのTRPV2の発現は、コントロール細胞での発現よりも大きい場合があり、又は予め決められた閾値よりも大きい場合がある。
TRPV2の発現を特徴とする癌は、任意の適切な技術により特定することができる。例えば、患者からの1つ以上の癌細胞でのTRPV2の発現を測定することができる。細胞における標的遺伝子の発現を測定するのに適した技術は、当該技術分野でよく知られており、その技術としては、PCRベースの方法、例えば、逆転写PCR(RT−PCR)、定量的RT−PCR(qPCR)、TaqMan(商標)若しくはTaqMan(商標)低密度アレイ(TLDA)、マイクロアレイ、マルチアナライトプロファイル試験、ラジオイムノアッセイ(RIA)、ノーザンブロットアッセイ、ウエスタンブロットアッセイ、免疫蛍光アッセイ、酵素免疫アッセイ、酵素結合免疫吸着アッセイ(ELISA)、免疫沈降アッセイ、化学発光アッセイ、免疫組織化学アッセイ、ドットブロットアッセイ若しくはスロットブロットアッセイ又はプロテオミクスベースの方法が挙げられる。幾つかの実施形態では、TRPV2の発現を特徴とする癌は、免疫組織化学により特定することができる。
患者は、TRPV2発現を特徴とする癌を有すると以前に特定されていてもよく、又はTRPV2発現を特徴とする癌を有するリスクがあってもよく、若しくはその癌のリスクがあってもよい。
方法は、投与前に患者がTRPV2発現を特徴とする癌を有する又はその癌のリスクがあると特定することを含み得る。
上記の治療に適した個体は、哺乳動物、例えば齧歯類(例えば、モルモット、ハムスター、ラット、マウス)、ネズミ科(例えば、マウス)、イヌ科(例えば、イヌ)、ネコ科(例えば、ネコ)、ウマ科(例えば、ウマ)、霊長類、類人猿(例えば、サル又は無尾猿)、サル(例えば、マーモセット、ヒヒ)、無尾猿(例えば、ゴリラ、チンパンジー、オランウータン、テナガザル)又はヒトであり得る。
幾つかの好ましい実施形態では、個体はヒトである。他の好ましい実施形態では、非ヒト哺乳動物、特にヒトにおいて治療効果を実証するためのモデルとして従来使用されている哺乳動物(例えば、マウス、霊長類、ブタ、イヌ科又はウサギ科)を使用することができる。
幾つかの実施形態では、個体は、最初の癌治療の後に微小残存病変(MRD)を有し得る。
TRPV2発現を特徴とする癌を有する個体は、当該技術分野で既知の臨床的標準に従って、TRPV2発現を特徴とする癌を診断するのに十分な少なくとも1つの特定可能な徴候、症状又は検査所見を示し得る。そのような臨床的標準の例は、医学の教科書、例えばHarrison's Principles of Internal Medicine, 15th Ed., Fauci AS et al., eds., McGraw-Hill, New York, 2001に見出すことができる。幾つかの場合に、個体における癌の診断は、個体から得られた体液又は組織の試料中の特定の細胞型(例えば、癌細胞)の特定を含み得る。幾つかの実施形態では、個体は、TRPV2発現を特徴とする癌であると以前に特定若しくは診断されていてもよく、又は本発明の方法は、例えば個体においてTRPV2発現を特徴とする癌の指標となる特定可能な徴候、症状若しくは検査所見の存在を測定することにより、個体においてTRPV2発現を特徴とする癌を特定若しくは診断することを含み得る。
ピペルロングミン等のピペルロングミン化合物を個体に単独で投与することは可能であるが、その化合物が医薬組成物又は製剤で存在することが好ましい。
医薬組成物は、ピペルロングミン化合物に加えて、1つ以上の薬学的に許容可能な担体、アジュバント、添加剤、賦形剤、増量剤、緩衝剤、安定剤、防腐剤、滑沢剤又は当業者によく知られる他の材料を含み得る。そのような物質は無毒であるべきであり、活性化合物の効力を妨げるべきではない。担体又は他の材料の正確な性質は、以下で論じられるように、ボーラス、注入、注射又は他の任意の適切な経路によるものであり得る投与経路に依存することとなる。適切な材料は無菌かつパイロジェンフリーであり、適切な等張性及び安定性を備えている。例としては、滅菌生理食塩水(例えば、0.9%NaCl)、水、デキストロース、グリセロール、エタノール等又はそれらの組み合わせが挙げられる。該組成物は、湿潤剤、乳化剤、pH緩衝剤等のような補助物質を更に含有し得る。
適切な担体、添加剤等は、標準的な製剤学テキスト、例えば、Remington's Pharmaceutical Sciences, 18th edition, Mack Publishing Company, Easton, Pa., 1990に見出すことができる。
本明細書で使用される「薬学的に許容可能」という用語は、健全な医学的判断の範囲内で、過度の毒性、刺激、アレルギー反応又はその他の問題若しくは合併症なく被験体(例えば、ヒト)の組織との接触に使用するのに適しており、妥当な利益/リスク比に見合った化合物、材料、組成物及び/又は剤形に関する。各担体、添加剤等は、製剤の他の成分と適合性があるという意味でも「許容可能」でなければならない。
製剤は、適切には単位剤形で存在してもよく、製薬分野でよく知られたあらゆる方法によって調製されてもよい。そのような方法は、活性化合物を1種以上の補助成分を構成する担体と混ぜる工程を含む。一般に、製剤は、活性化合物を液体担体若しくは微粉固体担体又はその両方と均一かつ密接に混ぜて、その後に必要に応じて生成物を成形することにより調製される。
製剤は、液体、溶液、懸濁液、エマルジョン、エリキシル剤、シロップ剤、錠剤、ロゼンジ剤、顆粒剤、粉剤、カプセル、カシェ剤、丸剤、アンプル、坐剤、ペッサリー、軟膏剤、ゲル剤、ペースト、クリーム剤、スプレー、ミスト、フォーム、ローション剤、油、ボーラス、舐剤、又はエアロゾルの形態であり得る。
ピペルロングミン化合物又はピペルロングミン化合物を含む医薬組成物は、限定されるものではないが、経口(例えば、摂取による)及び非経口、例えば皮下、皮内、筋肉内、静脈内、動脈内、心臓内、髄腔内、脊髄内、嚢内、被膜下、眼窩内、腹腔内、気管内、表皮下、関節内、くも膜下及び胸骨内を含む注射による投与、デポーの、例えば皮下又は筋肉内での埋没による投与を含む、全身的/末梢的又は所望の作用部位での投与にかかわらず、任意の適切な投与経路によって被験体に投与することができる。通常、投与は経口経路によるものであるが、腹腔内、皮下、経皮、静脈内、鼻腔内、筋肉内又は他の適切な経路等の他の経路は除外されない。
ピペルロングミン化合物を含む医薬組成物は、意図された投与経路に適切な投与単位製剤に製剤化され得る。
経口投与(例えば、摂取による)に適した製剤は、それぞれ予め決められた量の活性化合物を含有するカプセル剤、カシェ剤若しくは錠剤等の個別の単位、粉剤若しくは顆粒剤、水性液体若しくは非水性液体中の溶液若しくは懸濁液、又は水中油型液体エマルジョン若しくは油中水型液体エマルジョン、ボーラス、舐剤、又はペースト剤として提供され得る。
錠剤は、従来の手段、例えば、任意に1種以上の補助成分と一緒に圧縮又は成形によって作製することができる。圧縮錠剤は、粉末又は顆粒等の易流動形の活性化合物を、任意に1種以上の結合剤(例えば、ポビドン、ゼラチン、アカシア、ソルビトール、トラガカント、ヒドロキシプロピルメチルセルロース)、増量剤又は賦形剤(例えば、乳糖、微結晶性セルロース、リン酸水素カルシウム)、滑沢剤(例えば、ステアリン酸マグネシウム、タルク、シリカ)、崩壊剤(例えば、デンプングリコール酸ナトリウム、架橋ポビドン、架橋カルボキシメチルセルロースナトリウム)、界面活性剤又は分散剤又は湿潤剤(例えば、ラウリル硫酸ナトリウム)及び防腐剤(例えば、p−ヒドロキシ安息香酸メチル、p−ヒドロキシ安息香酸プロピル、アスコルビン酸)と混合して、適切な機械で圧縮することにより調製することができる。成形錠剤は、適切な機械で、不活性液体希釈剤で湿らせた粉末状化合物の混合物を成形することによって作製することができる。錠剤は、任意にコーティングされてもよく又は刻み目が入れられてもよく、例えば、ヒドロキシプロピルメチルセルロースを所望の放出プロファイルを提供するために様々な比率で使用して、その中の活性化合物の徐放性又は制御放出性をもたらすように製剤化することができる。錠剤には、胃以外の消化管部分での放出をもたらすように腸溶性コーティングを任意に設けることができる。
非経口投与(例えば、皮膚、皮下、筋肉内、静脈内及び皮内を含む注射による)に適した製剤には、酸化防止剤、緩衝剤、防腐剤、安定剤、静菌剤及び製剤を対象のレシピエントの血液と等張性にする溶質を含み得る水性及び非水性の等張性のパイロジェンフリーの無菌注射液、並びに懸濁剤及び増粘剤を含み得る水性及び非水性の無菌懸濁液、並びに化合物が血液成分又は1つ以上の器官を標的化するように設計されたリポソーム又は他の微粒子システムが含まれる。そのような製剤での使用に適した等張性ビヒクルの例としては、塩化ナトリウム注射液、リンゲル液又は乳酸加リンゲル注射液が挙げられる。典型的には、溶液中の活性化合物の濃度は、約1ng/ml〜約10μg/ml、例えば、約10ng/ml〜約1μg/mlである。製剤は、単位投与用又は多回投与用密封容器、例えばアンプル及びバイアルで提供することができ、使用直前に無菌液体担体、例えば注射用水を添加することだけを必要とするフリーズドライ(凍結乾燥)状態で貯蔵することができる。即席注射溶液及び懸濁液は、無菌粉剤、顆粒剤及び錠剤から調製され得る。製剤は、活性化合物が血液成分又は1つ以上の器官を標的化するように設計されたリポソーム又は他の微粒子システムの形であり得る。
幾つかの実施形態では、本明細書に記載されるピペルロングミン化合物は、例えば、シクロデキストリン等の環状オリゴ糖に封入され得る。封入されたピペルロングミン化合物は、例えば、手術後の埋没物として使用するためにヒドロゲル中に含まれていてもよい。
任意に、医薬組成物又は製剤中に他の治療剤又は予防剤が含まれていてもよい。
本明細書に記載されるピペルロングミン化合物は、癌、例えばTRPV2発現を特徴とする癌の治療に有用である。
治療は、ヒト又は動物のいずれかの(例えば、獣医学的用途での)幾らかの所望の治療効果、例えば病態の発症又は進行の抑制又は遅延が達成される任意の治療又は療法であってもよく、それには、進行速度の低下、進行速度の停止、転移の抑制、病態の改善、病態の治癒若しくは寛解(部分的又は全体的にかかわらず)、病態の1つ以上の症状及び/又は徴候の予防、遅延、軽減若しくは停止、又は治療をしていない場合に予想されるものを超える被験体若しくは個体の生存延長が含まれる。
癌の増殖とは、一般的に、より発達した形への癌内の変化を示す多数の指標のいずれか1つを指す。したがって、癌の増殖の阻害を測定するための指標には、癌細胞の生存の低下、腫瘍体積又は形態の低下(例えば、コンピューター断層撮影(CT)、超音波検査又は他の画像法を使用して測定される)、腫瘍増殖の遅延、腫瘍血管系の破壊、遅延型皮膚過敏反応試験における成績向上、細胞溶解性Tリンパ球の活性の増加、及び腫瘍特異抗原のレベルの減少が含まれる。本明細書に記載される癌を有する個体におけるTRPV2の阻害は、個体が癌の増殖、特に既に被験体に存在する癌の増殖に抵抗する能力、及び/又は個体が個体における癌の増殖の傾向を減少させる能力を改善し得る。
本明細書に記載される治療には、予防的処置(すなわち、予防)が含まれ得る。すなわち、治療される個体は、治療時にTRPV2発現を特徴とする癌を有しなくても、又はその癌を有すると診断されていなくてもよい。例えば、TRPV2発現を特徴とする癌の発生又は再発を受けやすい又はそのリスクがある個体が、本明細書に記載されるように治療され得る。そのような治療は、個体におけるTRPV2発現を特徴とする癌の発生若しくは再発を防止若しくは遅延させることができ、又は発生若しくは再発後のその症状若しくは重症度を軽減することができる。幾つかの実施形態では、個体は、一般集団と比較して、TRPV2発現を特徴とする癌の感受性若しくはリスクが高まっていると以前に特定されていてもよく、又は方法はTRPV2発現を特徴とする癌の感受性若しくはリスクが高まっている個体を特定することを含み得る。幾つかの実施形態では、予防的処置又は防止的処置が好ましい場合がある。
ピペルロングミン化合物は、本明細書に記載されるように、治療的有効量で投与され得る。
本明細書で使用される「治療的有効量」という用語は、合理的な利益/リスク比に見合った、幾らかの所望の治療効果をもたらすのに有効な、活性化合物又は活性化合物を含む組み合わせ物、材料、組成物若しくは剤形の量に関係する。
ピペルロングミン化合物の適切な投与量は、個体によって変動し得る。最適な投与量を決定するには、一般的に、あらゆる投与のリスク又は有害な副作用に対して治療上の利益の水準の釣り合いをとることが必要とされる。選択される投与量レベルは、限定されるものではないが、投与経路、投与時間、活性化合物の排泄速度、組み合わせて使用される他の薬物、化合物及び/又は材料、並びに個体の年齢、性別、体重、病態、全体的健康及び以前の病歴を含む様々な要因に依存することとなる。一般的に投与量は、実質的な有害又は悪影響のある副作用を引き起こすことなく活性化合物の治療的な血漿濃度を達成することとなるが、活性化合物の量及び投与経路は最終的には医師の裁量に委ねられる。
一般に、活性化合物の適切な用量は、約100μg/キログラム(被験体の体重)/日〜約400mg/キログラム(被験体の体重)/日、好ましくは200μg/キログラム(被験体の体重)/日〜約200mg/キログラム(被験体の体重)/日の範囲内である。活性化合物が塩、エステル、プロドラッグ等の場合には、投与される量は、親化合物を基準にして計算されるため、使用される実際の重量は比例して増加する。例えば、50mg〜100mgのピペルロングミン化合物が、カプセル剤又は錠剤の形で1日2回経口投与され得る。
ピペルロングミン化合物は、TRVP2の50%超の阻害をもたらすレベルで血清濃度を維持するのに十分な量で経口投与され得る。
in vivoでの投与は、連続的又は断続的に(例えば、適切な間隔で分割された用量で)1回の用量で行うことができる。
最も有効な投与手段及び投与用量を決定する方法は当該技術分野でよく知られており、療法に使用される製剤、療法の目的、治療される標的細胞及び治療される被験体によって変化する。単回又は多回投与は、医師により選択される用量レベル及びパターンで行うことができる。
ピペルロングミン化合物の多回の用量を投与することができ、例えば、2回、3回、4回、5回又は5回を超える用量を投与することができる。ピペルロングミン化合物の投与は、長期間にわたり継続し得る。例えば、ピペルロングミン化合物を用いた治療は、少なくとも1週間、少なくとも2週間、少なくとも3週間、少なくとも1ヶ月又は少なくとも2ヶ月にわたり継続され得る。ピペルロングミン化合物による治療は、癌の症状を軽減する又は完全な寛解を達成するために必要である限り継続され得る。
ピペルロングミン化合物は、個々の状況に応じて、単独で又は他の治療と組み合わせて、同時に又は逐次的に投与され得る。例えば、本明細書に記載されるピペルロングミン化合物は、1種以上の追加の活性化合物と組み合わせて投与され得る。
ピペルロングミン化合物は、第2の治療剤と組み合わせて投与され得る。
第2の治療剤は、抗癌化合物であってもよく、例えば、前記抗癌化合物は、アントラサイクリン、シタラビン、ビンクリスチン、L−アスパラギナーゼ、シクロホスファミド、フィブロムン、ダカルバジン、メトトレキサート及び6−メルカプトプリン、クロラムブシル、アルキル化剤、シクロホスファミド、コルチコステロイド類、イマチニブ、クラドリビン、ペントスタチン、リツキシマブ、クロラムブシル、タキサン及びドキソルビシンから選択される。
ピペルロングミン化合物は、放射線照射と組み合わせて投与され得る。癌病態の治療のための放射線照射の使用は、当該技術分野でよく知られている。
TRPV2の発現は、ピペルロングミン化合物による治療に対して反応性(「感受性」)又は非反応性(「耐性」)である可能性が高い癌の特定においても、ピペルロングミン化合物による治療に適した患者の選択のためにも有用であり得る。ピペルロングミン化合物で治療する癌患者を選択する方法は、癌患者から癌細胞の試料を準備することと、前記癌細胞中のTRPV2発現の存在又は量を測定することとを含む。
TRPV2を発現し、閾値を上回るレベルで又はコントロール細胞より高いレベルでTRPV2を発現する癌細胞を有する癌患者を、ピペルロングミン化合物による治療のために選択することができる。細胞におけるTRPV2の発現の存在又は量を測定するのに適した技術は、当該技術分野でよく知られている。
患者は、上記の癌、例えば神経膠芽細胞腫等の脳癌を有し得る。
本発明者らはまた、TRPV2発現と、癌患者、特に神経膠芽細胞腫等の脳癌を有する患者における予後不良(例えば、3年間にわたる50%未満の生存率)との間の相関関係を特定した。
本発明の別の態様は、癌患者の予後診断の方法であって、癌患者から癌細胞の試料を準備することと、前記癌細胞中のTRPV2発現の量を測定することとを含み、前記TRPV2発現のレベルが、前記患者の予後診断の指標となる、方法を提供する。
患者は、上記の癌、例えば神経膠芽細胞腫等の脳癌を有し得る。
癌細胞におけるTRPV2の発現量は、任意の適切な技術を使用して測定され得る。
本発明の他の態様及び実施形態は、「〜を含む」という用語が「〜からなる」という用語に置き換えられた上記態様及び実施形態と、「〜を含む」という用語が「〜から実質的になる」という用語に置き換えられた上記態様及び実施形態とを提供する。
本出願は、文脈上他の意味に解釈すべき場合を除き、あらゆる上の態様及び上に記載される実施形態の互いとの全ての組み合わせを開示することが理解される。同様に、本出願は、文脈上他の意味に解釈すべき場合を除き、好ましい及び/又は任意の特徴の単独の又はあらゆる他の態様との全ての組み合わせを開示する。
上の実施形態の変形形態、更なる実施形態及びそれらの変形形態は、本開示を読むことによって当業者に明らかとなり、それら自体が本発明の範囲に含まれる。
本明細書で言及される全ての文書及び配列データベースエントリは、全ての目的に対してそれらの全体が引用することにより本明細書の一部をなす。
本明細書で使用される場合、「及び/又は」は、2つの明示される特徴又は成分の各々の他方を含む又は他方を含まない具体的な開示として理解される。例えば、「A及び/又はB」は、(i)A、(ii)B、並びに(iii)A及びBの各々の具体的な開示として、それぞれが本明細書において個別に述べられているかのように理解される。
ここで、本発明の或る特定の態様及び実施形態を例として、また上に記載される図面を参照して解説する。
実験
方法
標的予測
SPiDERによる標的予測は、以前に報告2,11,14,20されているように公的に利用可能なウェブサーバ(www.modlab-cadd.ethz.ch/software/spider)において実施した。要するに、ピペルロングミンをCOBRAデータベース31からの参照化合物と一緒に自己組織化マップに投影した。化学構造を、CATS232及びMOE2D記述子で記述する前に、Molecular Operating Environment(MOE、Chemical Computing Group社、カナダ、モントリオール)の「wash」機能で処理する。COBRAにおける参照化合物に対する分子のユークリッド距離を計算することにより、予測が行われる。出力はp<0.05の信頼水準での標的ファミリーを含む。異なる標的を結合するとアノテーションされた分子間の距離の事前に計算されたバックグラウンド分布に従って、距離をp値に変換する。これらのp値の算術平均は、標的予測のための信頼スコアとしての役割を果たす。信頼スコアのバックグラウンド分布により、各予測を、予測の統計学的有意性を示す別のp値に関連付けることができる14
t分布型確率的近傍埋め込み法(t−SNE)
ヒト一過性受容体電位(TRP)チャネルにアノテーションされたリガンドをChEMBL2333から収集し、先に記載したようにフィルタリングした。CATS2記述子32及びECFP4様のMorganフィンガープリント(半径2、2048ビット)を、MOE2018(Chemical Computing Group社、カナダ)及びRDKitをそれぞれ用いて、全てのTRPリガンド及びピペルロングミンについて計算した。主成分分析をCATS2記述子及び拡張フィンガープリントについて個別に行った。データ分散の少なくとも80%を記述する主成分を多様体学習のために保持した。t−SNEのために、確率解析(1000回の反復及び600〜1000の学習率)に先立って主成分をスケーリングした。解析はNumPy 1.13.3、Pandas 0.21.0及びScikit−learn 0.18.1のライブラリを用いてPython 2.7.13において行った。Matplotlib 1.5.3を用いてプロットを計算した。
蛍光細胞ベースのアッセイ
このアッセイは、SB Discovery社(英国、グラスゴー)でフィー・フォー・サービスに基づいて実施した。ヒトTRP細胞をトリプシン処理し、計数し、そして100μLの容量において1ウェル当たり50000個の細胞の密度で黒い透明底の96ウェルプレートに播種し、一晩インキュベートした。翌日、細胞にcalcium5色素又は膜電位色素を加えた。TRPV1−5、TRPA1、TRPM2、TRPM3及びTRPM8を、calcium5色素を用いて試験した。TRPC1、TRPC3−7、TRPM4−5を、膜電位色素を用いて試験した。両方の色素溶液は、HEPES緩衝化ハンクス平衡塩溶液(HBSS)中で作製した。色素溶液(90μL)をウェルに加えて、37℃で1時間インキュベートした。次に、試験化合物及び標準阻害剤(10μL)をウェルに加え、室温で10分間インキュベートした。次いで、プレートをflexstationに配置し、1.52秒ごとに蛍光をモニタリングした。20秒後にアゴニストを添加し、calcium5色素及び膜電位色素についてそれぞれ485nm/525nm及び530nm/565nm(Ex/Em)で蛍光を2分間モニタリングした。コントロール−TRPV1:カプサゼピン、TRPV2:トラニラスト、TRPV3:ルテニウムレッド、TRPV4:ルテニウムレッド、TRPV5:Gd3+、TRPA1:ルテニウムレッド、TRPC1:Gd3+、TRPC3:Pyr3、TRPC4:ML204、TRPC5:ML204、TRPC6:ML204、TRPC7:SKF96365、TRPM2:2−APB、TRPM3:メフェナミン酸、TRPM4:クロトリマゾール、TRPM5:TPPO、TRPM8:2−APB。コントロールデータは、全ての場合において履歴範囲内であった。
パッチクランプアッセイ
このアッセイは、SB Discovery社(英国、グラスゴー)でフィー・フォー・サービスに基づいて実施した。手動パッチクランプ法を使用して、濃度応答曲線及びウォッシュアウトアッセイを実施した。HEK−293細胞を、SB Discovery社でのhTRPV2安定細胞系統のために適合された手順に従って増殖させ調製した。細胞を約24時間血清飢餓状態にした後に、電気生理学的検査の前に血清含有培地に取り替えた。手動パッチクランプアッセイは、従来の電気生理学的ユニットを使用して室温で実施した。細胞は、細胞に血清含有培地を添加した後に2時間〜3時間以内に使用した。標準細胞外溶液は、145mMのNaCl、4mMのKCl、2mMのCaCl、1mMのMgCl、10mMのHEPES及び10mMのグルコースを含んでいた。pHをNaOHで7.4に調整したところ、浸透圧は311mOsm/Lとして測定された。標準細胞内溶液は、50mMのKCl、10mMのNaCl、60mMのKF、2mMのMgCl、20mMのEGTA及び10mMのHEPESを含んでいた。pHをKOHで7.2に調整したところ、浸透圧は286mOsm/Lとして測定された。コントロール溶液(細胞外溶液)及び化合物溶液の添加時の電流をモニタリングするために、標準的なランププロトコルを使用した。電圧プロトコルは、−60mVの保持電位から、5秒ごとに−100mVから+100mVまでの一連の電圧ランプからなっていた。解析のために+100mVでの記録の間の最大外向き電流値を使用した。手動パッチクランプ実験は、Axon Instruments社のAxon 200B増幅器及びDigidata 1440A取得システム(Molecular Devices社、米国)を使用して実施した。電気活動を刺激して記録するために、Axon Instruments社のソフトウェアプログラムpClamp(バージョン10)を使用した。容量的過渡現象は電子的に記録から補償されているが、直列抵抗にわたる電圧降下及び液間電位差は補償されなかった。直列抵抗は一般的に10MΩ未満であり、平均セル容量は約25pFであった。全てのグラフの分析及びプロットには、GraphPad Prism(バージョン5)ソフトウェアを使用した。アゴニスト(カンナビジオール;Abcam社の番号ab120448)を100%DMSO中の100mMストックとして調製し、試験前に生理溶液中で4μM又は10μMに希釈した。ピペルロングミンを100%DMSO中の100mMストックとして調製し、4μM又は10μMカンナビジオールも含んでいる生理溶液(100μM、50μM、10μM、1μM及び0.1μM)中で規定の濃度に希釈した。ルテニウムレッド(Sigma社、番号R2751)を10mMのストックイオン蒸留水として毎日調製し、生理溶液中で100μMに希釈した。
細胞内カルシウムイメージング
細胞(ATCC)を、10%FBS(Gibco社)、GlutaMax(Gibco社)、MEM及びNEAA(Gibco社)、4.5g/Lのグルコース及び0.11g/Lのピルビン酸ナトリウムを補充したDMEM(Gibco社)中で50%のコンフルエンシーまで増殖させた。細胞を、μ−ibidiの8ウェルプレートに播種し、TRPV2−RFP34(日本の群馬大学の小島至教授の厚意による寄贈)でトランスフェクションした。48時間インキュベートした後に、細胞をカルシウムイメージングにかけた。細胞内カルシウム測定は、Fura−2AM(Life Technologies社)を用いて、以前に記載された研究12からは修正して実施した。要するに、測定の1時間前に、45分間かけて5μMのFura−2−AMを細胞に負荷した。細胞培地をタイロード液(119mMのNaCl、5mMのKCl、2mMのCaCl、2mMのMgCl、6g/Lのグルコース、25mMのHEPES(pH7.4))で置き換えた。同時にそれぞれの処理剤(最終濃度1%のDMSO(コントロール)、5μMのピペルロングミン及び10μMのトラニラスト)を細胞に加え、細胞を15分間再調節させた。4μM又は20μMのカンナビジオール(CBD)の添加によりTRPV2を活性化する前に、340nm及び380nmでの励起からのFura−2AM発光を1分間記録した。画像解析はMetaFluor Analystソフトウェアを使用して行った。統計分析はastatsa.comで行った。カルシウムイメージングの取得後に、細胞を直ちに4%パラホルムアルデヒドで15分間固定した。細胞をPBSで2回洗浄し、Fluoromount G内に包埋した。試料をLSM Zeiss 880顕微鏡を用いてイメージングした。
イムノブロッティング
HEK293細胞をTRPV2−RFPでトランスフェクションし、ネガティブコントロールのsiRNA(5nM)又はTRPV2のsiRNA(5nM)のいずれか一緒に同時トランスフェクションし、48時間インキュベートした。細胞をPBSで洗浄し、溶解バッファー(20mMのHEPES(pH7.4)、150mMのNaCl、1%のTriton−X100、1mMのEDTA、0.5%のデオキシコール酸ナトリウム、及びプロテアーゼ阻害剤カクテル(Roche社))で溶解させ、25gのニードルを備えたシリンジに10回通過させ、氷上で30分間インキュベートし、18000g及び4℃で20分間遠心分離した。上清を3容量のアセトンを用いて−20℃で一晩沈殿させた。沈殿したタンパク質ペレットを適切な容量の溶解バッファー中に再懸濁し、5×還元性SDSサンプルバッファーと混ぜて、10分間煮沸した。タンパク質をTris−グリシン緩衝化SDS PAGEを用いて分離し、PVDFメンブレンに一定の350mAで90分間転写した。メンブレンを0.1%のTween20を含むTris緩衝生理食塩水中の10%粉乳により1時間ブロッキングし、TRPV2に対する抗体(Atlas antibodies社)及びチューブリンに対する抗体(Thermofisher社)を用いて免疫検出を行った。
動的光散乱
動的光散乱(Zetasizer Nano S、Malvern社、英国)を使用して、化合物のコロイド凝集を測定した。粒子サイズは25℃で測定した。水溶性は、他の文献の記述に従い60分以内での連続的測定で測定した35。ピペルロングミンの100mMのストック溶液をDMSO中で調製し、引き続き脱イオン水で希釈した後に100μM(0.1%のDMSO)の分析物溶液を得た。コロイド凝集を、連続希釈を通じて測定した。
ピペルロングミン活性のNCI−60スクリーニング
ピペルロングミンをNCI−60 Human Tumor Cell Lines Screenにかけることで、その活性を5つの濃度レベル(0.01μM、0.1μM、1μM、10μM及び100μM)で、59種のNCI−60細胞系統において4つの用量応答パラメーター(GI50、IC50、LC50及びTGI)で測定した。NCI−60細胞系統におけるTRPV2の正規化された遺伝子発現(5つのマイクロアレイプラットフォームから組み合わせたプローブ強度の平均値)を、CellMinerデータベース36,37からダウンロードした。スピアマンの相関を使用して、57種の癌細胞系統に対するTRPV2の発現レベルとピペルロングミンのIC50値との間の相互依存性を検定した。
ピペルロングミン活性のCTRPスクリーニング
Cancer Therapeutics Response Portal(CTRP)v2から775種のヒト癌細胞系統についてのTRPV2ロバストマルチアレイ平均法(RMA)で正規化された発現及びピペルロングミン感受性データを取得した23。用量応答曲線下面積(AUC)を、16点の濃度範囲にわたって測定されたピペルロングミンに対する細胞系統の感受性の尺度として使用した。AUC値が低いほど、より高い薬物活性を意味する。スピアマンの相関を使用して、TRPV2の発現レベルとピペルロングミンのAUCとの間の相互依存性を検定した。
ヒト癌コホートにおけるTRPV2の予後値の分析
正規化されたTRPV2遺伝子発現(RNA−seqを通じて期待値最大化−RSEMによって定量化される)38及びThe Cancer Genome Atlas(TCGA)からの30のコホートに属する9785個の腫瘍サンプルについての臨床データをFirebrowseからダウンロードした。TRPV2の中央値発現を使用して患者を2つのサブグループに分割することで、Rパッケージのsurvival39によって、癌のタイプごとにカプラン・マイヤープロット及びログランク検定を用いて予後の有意性を推定した。
GTEx−TCGA比較
TCGAからの脳腫瘍(507個の低悪性度神経膠腫(LGG)試料及び153個の多形膠芽細胞腫(GBM)試料)とGenotype−Tissue Expression(GTEx)プロジェクトからの正常脳組織(1141個の試料)との間でのTRPV2遺伝子発現の比較を、Toil40により計算されたTPM(百万当たりの転写物)値を用いて行った。
TCGA腫瘍純度分析
TIMER(Tumor IMmune Estimation Resource)41を使用して、LGG試料及びGBM試料にわたるTRPV2遺伝子発現(RSEMのlog)と腫瘍純度との間の相関解析を行った。
脳の単一細胞でのTRPV2発現
4個のヒトGBM試料から得られた3589個の単一細胞における正規化されたTRPV2遺伝子発現(百万当たりのカウントのlog)を公開データベース26から取得した。成人のヒト脳の健康組織から種々の純化された細胞型における正規化されたTRPV2発現(Fragments Per Kilobase Million−FPKM)を、(Gene Expression OmnibusデータセットアクセッションGSE73721)42から取得した。
毒性アッセイ
5000個の細胞/ウェルを、2%FBSを含むDMEMを有する96ウェルプレートに播種した。翌日、ピペルロングミンを様々な濃度で添加した。各ウェルにおける総DMSO濃度は1%を超過しなかった。24時間、48時間及び72時間に培地を除去し、CellTiter−Blue(Promega社、培地中1:20)と置き換えた。プレートを90分間インキュベートした後に、蛍光強度を測定した。
免疫組織化学染色
パラフィンで包埋された試料を切片化し、抗原賦活化を行った(Dako PT link、pH6、95℃、20分)。MeOH中の3%Hで30分間ブロッキングした後に、切片を抗TRPV2(Atlas antibodies社のHPA044993、1:300)と一緒に室温で1時間インキュベートし、引き続きHRPコンジュゲート型二次抗体(Dako envision anti−rabbit ready to use)と一緒に室温で30分間インキュベートした。切片をDABクロモゲン(3,3’−ジアミノベンジジン、Dako社)で現像し、ハリスヘマトキシリンで対比染色した。スライドガラスをNanoZoomer SQ(浜松ホトニクス株式会社)を用いてデジタル化した。
HEK293及びU251における過剰発現
75000個のHEK293細胞を24ウェルプレートの各ウェルに播種した。翌日、細胞をhTRPV2−RFPプラスミド(日本の群馬大学の小島至教授の厚意による寄贈)でトランスフェクションした。24時間インキュベートした後に培地を交換し、5μM及び10μMでPLを添加した。24時間後に、細胞生存率をCellTitre−Blue(Promega社)又はAnnexin V、7−AAD染色を用いて評価した。トランスフェクション効率はフローサイトメトリーを用いて評価した。
50000個のU251細胞を24ウェルプレートの各ウェルに播種した。翌日、細胞をhTRPV2−RFPプラスミドでトランスフェクションした。48時間インキュベートした後に培地を交換し、5μM及び10μMでPLを添加した。24時間後に、細胞生存率をCellTitre−Blue(Promega社)を用いて評価した。トランスフェクション効率はフローサイトメトリーを用いて評価した。
フローサイトメトリー
細胞を採取し、−20℃、10分間メタノールで固定してから、PBS(0.05%のTween 20)で洗浄した。試料を、抗TRPV2(Atlas Antibodies社、PBS中1:100)と一緒に20分間インキュベートした後に、ヤギ抗ウサギAlexa 488(Abcam社、ab150077、PBS中1:500)二次抗体と一緒にインキュベートした。解析のためにFACS Divaソフトウェアを搭載したBD LSRFortessa X−20を使用した。
Annexin V、7−AAD生存率アッセイ
培地(HEK293)又はTrypLE express(Gibco社)で洗浄することにより、プレートから細胞を採取した。遠心分離後に培地を除去し、細胞を結合バッファーで2回洗浄してから、Annexin V−APC(eBiosciences社、1:100)及び7−AAD(Pharmigen社、1:50)と一緒に室温で30分間インキュベートした。試料を結合バッファーで希釈し、FACS Divaソフトウェアを搭載したBD LSRFortessa X−20を用いてフローサイトメトリーにより分析した。単一の染色による試料をコントロールとして使用した。
ピペルロングミンのβ−シクロデキストリン中への封入
エタノール中のピペルロングミン(abcr GmbH社)を、2−ヒドロキシプロピル−β−シクロデキストリン(Carbosynth Ltd社)と一緒に水中で1:2の比率でインキュベートし、室温で1時間撹拌した。次いで、溶液を蒸発乾固させた。
ピペルロングミンヒドロゲル足場の合成及びin vivo頭蓋内埋没
ヒドロゲル足場は、以前に記載27〜30されたように開発した。要するに、当量の12.5%の固形分のデンドリマーアミン及び固形分5%のデキストランアルデヒドを混合して、予備硬化されたディスクを形成させた。ドープされた足場のために、ヒドロゲル形成の前に、β−シクロデキストリンで予め封入された50mg/kgのピペルロングミンをデキストラン溶液に添加した。予備硬化されたディスクを形成させて、GBM腫瘍を有するマウスの右大脳半球に頭蓋内に埋没させた又はin vitroアッセイのために使用した。
in vitroでのヒドロゲル足場からのピペルロングミンの放出
ヒドロゲル足場単独又はβ−デキストリンで予め封入されたピペルロングミンでドープされたヒドロゲル足場の予備硬化されたディスクを、PBS中、37℃でインキュベートした。種々の時点でPBSから試料を収集し、放出されたピペルロングミンを液体クロマトグラフィー−質量分析法を使用して、ピペルロングミンに対応するピーク下面積を積分することにより定量化した。データを、各時間点について、ヒドロゲル中に封入された総ピペルロングミンのパーセンテージとしてプロットした。
ピペルロングミンでドープされたヒドロゲルを用いた細胞生存率試験
24ウェルプレートに、1ウェル当たり50000個のU251細胞を播種した。24時間後に、ヒドロゲル足場単独又はβ−デキストリンで予め封入されたピペルロングミンでドープされたヒドロゲル足場の予備硬化されたディスクを含むtranswellパーミアブルサポート挿入物(6.5mm挿入物、8.0μmのPETメンブレン、Costar)をウェルに加えた。24時間後、48時間後及び72時間後に、CellTiter−Blue試薬(Promega社、培地中1:20)を使用して細胞生存率を測定した。
U251−GFP−ルシフェラーゼ細胞系統の調製
50000個の細胞/ウェルを、6ウェルプレートに播種した。翌日、3mLのレンチウイルス−GFP−ルシフェラーゼ(Carlos Custodiaにより2016年11月に製造された)及び4μLのポリブレンをウェルに加えた。ウイルスを含む培地を48時間後に除去し、10%FBSを含む新鮮なDMEMで置き換えた。細胞を増殖させ、FACSを使用してソーティングした。コンフルエントな細胞のバイアルを、in vivo実験に必要とされるまで凍結させた。
異種移植マウスモデルにおけるGBMのための治療剤としてのピペルロングミンでドープされたヒドロゲル
全てのマウスの研究は倫理委員会により承認され、実験はその規定及び方針に従って行った。神経膠芽細胞腫の異種移植片を、8週齢の雄の胸腺欠損ヌードマウス(Charles River Laboratories社)において樹立させた。マウスをイソフルランで麻酔し、定位フレームに固定したら、右大脳の上のブレグマの2.5mm側方及び1.5mm後方に直径2.7mmの穿頭孔を空けた。3μL容量のPBS中の250000個の神経膠芽細胞腫細胞(U251−GFP−luc)を、鈍端のニードル及びハミルトン注射器を使用して2.5mmの深さ(ニードルを3mm下げた後に、0.5mm後退させて細胞のためのポケットを作製した)で脳内に注射した。細胞の還流を最小限にするために、ニードルを5分間そのままにした。ニードルを取り出したら、切開部を縫合し、動物を回復させた。腫瘍導入の8日後に、マウスをIVIS Luminaシステムを使用してイメージングした。マウスをそれらの生物発光シグナルに応じてランク付けし、2つの等しい群に分けた。腫瘍導入の9日後にマウスをメデトミジン及びケタミンの腹腔内注射により麻酔し、縫合を再び開いた。頭蓋骨内に孔を配置して、表面の組織を破壊した後にヒドロゲル(コントロール群のためのヒドロゲル足場単独又はβ−シクロデキストリンで予め封入されたピペルロングミン(50mg/kg)でドープされたヒドロゲル足場の予備硬化されたディスク)を適用することで、該ヒドロゲルが脳組織と接触することを確実にした。皮膚を再縫合し、アチパメゾールで麻酔を拮抗した。マウスの体重評価を介したin vivoでの毒性の評価を、実験の間に全ての動物群に対して行った。ヒドロゲル埋没の3週間後に、腫瘍サイズが人道的エンドポイントを超えないようにマウスを屠殺した。脳及び脊髄を含む器官を組織学的評価のために採取した。腫瘍の組織切片(n=5)をヘマトキシリン及びエオシンで染色し、免疫組織化学分析のために、腫瘍(n=5)を抗TRPV2抗体(Atlas antibodies社、HPA044993、希釈1:200)及び抗Ki67抗体(Abcam社 ab15580、希釈1:200)で染色した。生存曲線は、腫瘍導入の8日後にIVIS luminaによって測定された当初の腫瘍サイズの554%増加のカットオフ値に基づいてプロットした。この値は以前の実験と同様に設定され、腫瘍は頭蓋骨が歪むほどの体積まで増殖し得た。これは、頭部の組織学的セクションが分析された後にのみ認識することができ、エンドポイントが人道的かつ臨床的に適切であることを確実にするために値を設定することに決めた。
腫瘍増殖の分析
腫瘍の進行を非侵襲的に縦断的にモニタリングした後に、IVIS Lumina−生物発光及び蛍光イメージングシステム(Xenogen IVIS Lumina、Perkin Elmer社)でマウスをスキャンした。イメージングの15分前に、PBS(Lonza社)中の150μLのD−ルシフェリン(30mg/mL、Perkin Elmer社)をマウスに皮下注射した。動物全体のイメージングは、示された時点(ヒドロゲルのディスクの頭蓋内埋没の−1日後、3日後、6日後、10日後、13日後、18日後及び21日後)に実施した。
リアルタイム定量的RT−PCR(QPCR)
トータルRNAを、TRIzol(商標)試薬を使用して製造業者のプロトコル(Sigma社、ドイツ、ダルムシュタット)に従って単離した。500ngのRNAを、Superscript III(Promega社、ドイツ、マンハイム)を用いてcDNAに変換し、定量的PCRの鋳型として25ngのcDNAを、GoTaq qPCR Master Mix(Promega社、ドイツ、マンハイム)とともに使用した。StepOneplus検出システム(Applied Biosystems社、米国、フォスターシティー)を使用して、TRPV2について定量的PCRを実施した。サーマルサイクラーの条件は、95℃で20分間、次に95℃で3分間の40サイクル、その後に60℃で30秒間であった。mRNAの発現を2−ΔCT法を使用して計算し、内部コントロールPGK1に対して正規化した。
試料調製
他の文献の記述に従い、凍結組織切片からタンパク質を抽出した(Poschmann et al.[1])。要するに、尿素バッファー中でTissueLyser(Qiagen社、ドイツ、ヒルデン)を用いて細胞を均質化し、引き続き超音波処理を行った。14000×g及び4℃で15分間遠心分離した後に、上清を回収し、含まれるタンパク質を−20℃で1:4(容量/容量)の比率でアセトンを用いて一晩沈殿させた。タンパク質濃度をPierce 660nm Protein Assay(Fischer Scientific社、ドイツ、シュベルテ)により測定し、試料当たり10μgのタンパク質を4%〜12%のBis−Trisポリアクリルアミドゲル(Novex NuPAGE、Thermo Scientific社、ドイツ、ダルムシュタット)において50Vで10分間の電気泳動により脱塩した。銀染色後に、タンパク質バンドを切り出し、還元させ、アルキル化し、そしてトリプシンで消化した後に、超音波処理を介してペプチド抽出を行った。ペプチドを16μLの0.1%TFA(容量/容量)中に溶解し、o−フタルジアルデヒドアッセイを適用してペプチド濃度を測定した。
LC−MS分析
質量分光分析のために、試料当たり15μLのペプチド溶液をナノ高性能液体クロマトグラフィー/エレクトロスプレーイオン化質量分析計で分析した。分析システムは、ナノエレクトロスプレーイオン源(Thermo Fischer Scientific社、ドイツ、ブレーメン)を介してQExactive plus質量分析計に接続されたRSLCnano U3000 HPLCから構成されていた。注入されたペプチドを、トラッピングカラム(Acclaim PepMao C18、2cm×100μm×3μmの粒子サイズ、100Åの細孔サイズ、Thermo Fischer Scientific社、ドイツ、ブレーメン)で0.1%のTFA(容量/容量)を用いて6μL/分の流速で10分間濃縮及び脱塩した。引き続き、ペプチドを分析カラム(Acclaim PepMap RSLC C18、25cm×75μm×2μmの粒子サイズ、100Åの細孔サイズ、Thermo Fischer Scientific社、ドイツ、ブレーメン)で300nL/分の一定の流速で120分間の勾配にわたり60℃で分離した。4%→40%の溶剤Bの勾配(溶剤A:水中で0.1%(容量/容量)のギ酸、溶剤B:水中で0.1%(容量/容量)のギ酸、84%(容量/容量)のアセトニトリル)を通じて分離が達成された。その後に、ペプチドを1400Vの電圧でイオン化し、ポジティブモードで動作する質量分析計に導入した。MSスキャンを70000の解像度、350m/z〜2000m/zの範囲内でプロファイルモードにて記録し、一方でタンデム質量スペクトルを17500の解像度で記録した。タンデム質量スペクトルを、データ依存型Top10法及び30%の正規化された衝突エネルギーで記録した。動的排除をリピートカウント1で100msにわたりアクティブにした。
コンピューター質量分析データ分析
Proteome Discoverer(バージョン2.1.0.81、Thermo Fischer Scientific社、ドイツ、ブレーメン)を、ペプチド/タンパク質同定のために、UniProtデータベース(ヒト、アイソフォームを含む、日付2018年5月1日)を使用してサーチエンジンとしてMascot(バージョン2.4.1、Matrix Science、英国、ロンドン)を用いて適用した。ペプチドレベルで1%(p≦0.01)の偽発見率を同定閾値として設定した。Progenesis QI for Proteomics(バージョン2.0、Nonlinear Dynamics社、Waters Corporation社、英国、ニューカッスル・アポン・タイン)を用いてタンパク質を定量化した。
経路分析
遺伝子セットは、GO、Reactome、KEGG(2016年3月24日)を含む幾つかのデータベースからの精選された経路から構成され、Cytoscape(www.cytoscape.org、p≦0.001、q≦0.05、類似度のカットオフ0.5)を使用して視覚化した。質量分析データを原発性と再発性とのペアにおいて分析し、T値を使用してランク付け分析を実施した。インジェヌイティー・パスウェイ・アナリシス(Ingenuity Pathway Analysis)(IPA)は、対応ありのT検定からの有意な遺伝子を使用した(p≦0.05及び倍率変化±2)。IPAの有意性はp≦0.05に基づいて決定した。ヒートマップ及び階層的クラスタリングを、標準偏差1で平均発現を0に正規化してPartek Genomic Suite(Partek Incorporated社、米国、ミズーリ州)においてピアソンの非類似度アルゴリズム及び平均連結法を使用して実施した。
本発明者らは、1と2との間のファーマコフォアの関係(図1A)が、TRP調節についての青写真、つまりその強力な抗癌活性及び/又は抗転移活性を部分的に説明することができる1についての今まで知られていなかった薬物標的ファミリーを包含するという仮説を立てた。さらに、本発明者らは、機械学習による信頼度の高い結合予測を通じて、TRPチャネルに対する1の試験に駆り立てられた。本発明者らが使用したリガンドベースのアルゴリズムの独特なアーキテクチャは、競合するツールでは見過ごされるNPについてのリガンド−標的の関係を認識するのに有効であることが明らかになった。結合仮説を携えて、本発明者らは、蛍光性カルシウム検出プローブと組み合わせた細胞ベースの発現システムを使用して、バニロイド(TRPV)、カノニカル(TRPC)、メラスタチン(TRPM)及びアンキリン(TRPA)の相手を含む一連のヒトのリガンド依存性TRPチャネルに対するスクリーニングの取り組みを行った。注目すべきことに、1はアッセイされたチャネルを一切活性化せず、TRPV2を介するカンナビジオール誘発性カルシウム流入を用量依存的に強力に阻害したにすぎなかった(IC50=4.6μM±0.13対数単位、リガンド効率=0.32、表1及び図2a)。本発明者らは、HepG2細胞においてFura2−AMカルシウムプローブを使用してカルシウムイメージング実験を行い、TRPV2の発現を確認した(図2b、図2c)。20μMのカンナビジオールによって誘発されるカルシウム流入は、10μMの濃度でのコントロール化合物トラニラストと同様に、5μMの1での細胞処理に際して有意に阻害され得た(p<0.01、一元配置ANOVA及びテューキーの事後検定)(図2b)。興味深いことに、4μMのカンナビジオールによる刺激は細胞内カルシウムの増加を誘発しないことから(図2c)、HepG2ではTRPV2チャネルのコピー数が低く、それをモデルシステムとして使用するには制限があることが示唆される。
次いで、本発明者らは、TRPV2−RFP融合タンパク質の一過性過剰発現を可能にするために、HEK293細胞に、必要とされるプラスミドDNAをトランスフェクションさせた(図2d〜図2h)。引き続き、トランスフェクションされた細胞を4μMのカンナビジオールで刺激し、1で処理して、以前に観察された機能的効果を確認した(図2d)。TRPV2の活性化に加えて、カンナビジオールはCB1 Gタンパク質共役受容体を調節し、マイクロモル濃度で複雑な多重薬理を示す19。TRPV2以外の標的の調節によるカルシウム流入を除外するために、本発明者らはまた、トランスフェクションされていないHEK293をカンナビジオールで刺激した。実際、他の標的の調節にもかかわらず、トランスフェクションされたHEK293細胞における大部分のカルシウム流入はTRPV2チャネルの結合により起こる。
さらに、本発明者らのデータは、トランスフェクションされたHEK293細胞における1によるカルシウム流入の阻害が、トランスフェクションされていないコントロール細胞におけるカルシウム流入とは有意に異なることを示している(p<0.001、一元配置ANOVA及びテューキーのHSD事後検定)。このように、1により示される効果は、TRPV2調節によるものである。
直交技術としてパッチクランプを使用して、本発明者らは、TRPV2チャネルへの結合及び4μMのカンナビジオールによって誘発されるカルシウム電流の遮断による機能的拮抗作用を確認した(IC50=1μM±0.52対数単位、図2i)。重要なことには、10μMのカンナビジオールによりTRPV2を事前に刺激すると、1による阻害効果は抑止される(IC50(1)>100μM、n=2、EC50(カンナビジオール)=3.8μM、nHill=0.6、n=3、図2j)。したがって、本発明者らのデータは、1による分子認識が特異的で指向性であること及びTRPV2の人工的な阻害が存在しないことを示唆している。さらに、動的光散乱データは、偽陽性のリードアウトに一般的な現象であるコロイド凝集に誘発される阻害が存在しないことを裏付けている。
1が見せる顕著な選択性は、部分的に予想外であった。1は既知のTRPVリガンドとの部分構造類似性が低いものの(平均Tanimoto係数=0.10、Morganフィンガープリント、半径2、2048ビット)、CATSの自己相関トポロジカルファーマコフォア記述子(MOE 2016.10、Chemical Computing Group社の実装)によれば、1は依然として、チャート化されたTRPV生物活性空間を占めている。得られた活性プロファイルも興味深いものであり、早期発見プログラムにおける化学物質の優先順位付けのためのフラグ付けシステムに挑んでいる。ピペルロングミンは、一般的な部分構造ベースのフィルタ、例えばパンアッセイ干渉化合物(PAINS)20におけるフィルタ、及び構造警告として、とりわけマイケルアクセプターを特定するrapid elimination of swill(REOS)21により容易にフラグ付けされる。質量分析によって評価されるように、生体直交条件下で1をN保護及びC保護されたシステインと一緒にインキュベートすることで、安定したシステイン付加物が得られた。既にAdams et al.17によって同様の観察がなされた。したがって、ヒトプロテオーム全体にわたる乱雑な標的結合挙動及び1と遊離のシステイン残基との一般的な反応性を考慮することが妥当であると考えられる。1のTRPV2への不可逆的な結合の可能性に対処するために、本発明者らは、一連のインキュベーション及びウォッシュアウト実験を行った(図3a、図3b)。喜ばしいことに、TRPV2の活性はウォッシュアウトに際して完全に回復し得たことから、結合が非共有結合である又は1がTRPV2の共有結合的修飾後に素早い解離速度を表すという確固たる証拠が得られた。
得られたデータに駆り立てられて、本発明者らは、次に1のTRPV2への結合モードについて洞察を得ることに努め、そのために、本発明者らは、カンナビジオールとの同時インキュベーション実験を行った。1の濃度を増加させると、カンナビジオールのEC50曲線への最大効果が減少した。これは、非競合(アロステリック)拮抗作用に典型的である(図3c)22。さらに、1の濃度が5μMより高いと、カンナビジオールの見掛けのvmax値が減少し、これもまたアロステリック阻害と一致する。アゴニスト濃度の増加は1の機能的効果を超えることはできない(図3d)。さらに、曲線及びヒルスロープの両方が本発明者らの以前のデータと完全に一致していることを考慮すると、シルトプロットにより、阻害の様式が裏付けられる(図3e)。
次いで、本発明者らは、等温滴定熱量測定を使用してウサギ、マッコウクジラ及びチルーのTRPV2オーソログの種々の構築物に対して100μMで1をスクリーニングした。化合物1は、どの構築物にも結合しなかった。予備的ではあるが、データは分子認識の主要な特徴を示唆している。本発明者らは、研究された種のTRPV2タンパク質配列をアライメントすることで、相違点を特定し、こうして1のための潜在的な結合ドメインを特定した。驚くべきことに、いわゆるTRPV2ポアタレット領域は、オーソログ間でかなり異なっている。天然に存在するペプチドによるタレットへの結合は、TRPV1の結合に関連することが示された23。しかし、TRPV2のリガンドについてはそのような関係が確立されていなかったことから、天然のヒトTRPV2タレットをウサギの対応物と置き換えることによりTRPV2キメラを構築することに更に駆り立てられた。重要なことに、キメラTRPV2チャネルでトランスフェクションされたHEK293細胞は、カルシウムイメージング実験で4μMのカンナビジオールに対して同様の感受性であったことから、その結合部位のトポロジーが乱されていないことが示される。
次いで、本発明者らは、1によるTRPV2の調節がその細胞増殖抑制活性と相関しているかどうかを調査した。そのために、1の推定抗増殖活性を、9種の異なる癌タイプを表すヒト癌細胞系統のNCI−60パネル(図S3)24に対して5つの異なる濃度で試験した。抗増殖活性パラメーターGI50及びIC50をそれらの−zスコアに変換した。これにより、高い値は1に対する細胞系統の感受性が高いことに相当する。全体として、血液、結腸及び皮膚の癌細胞系統が1に対して最も感受性が高いことが判明した(図4a、図4b)。
1の抗増殖効果に対するTRPV2の役割を実証するために、1によって誘発される細胞増殖抑制効果とTRPV2のmRNA発現との間の相関を求めた。本発明者らのin vitro分析と一致して、TRPV2を発現する細胞系統は、GI50(スピアマンの相関係数(ρ)=0.28、p<0.05、図4c)値及びIC50(ρ=0.29、p<0.05、図4d)値の両方に基づいて、1に非常に感受性が高かった。本発明者らの知る限りでは、TRPV2拮抗作用と癌細胞増殖の阻害との間にこれまでに関連性はなかった。しかしながら、TRPV2を発現していない細胞系統の1に対する感受性は、追加の標的の調節を示唆している。興味深いことに、1の他の既知の標的、すなわちSTAT318,25及びNF−kB26については、有意な相関は観察されなかった。なおも、mRNAの発現レベルに対する本発明者らの分析は、これらのタンパク質の活性が他のレベルの調節、例えばSTAT3リン酸化又はNF−kB阻害剤の分解に対して高く依存していることを捕らえていない。引き続き、本発明者らは、NCI−60パネルについて公的に入手可能な全てのmRNA発現データに向けて分析を拡大した。それらの発現と1のGI50との間のスピアマンの相関係数に従ってランク付けされた遺伝子を使用して、Gene Setを実行した。
濃縮分析(GSEA)27,28により、潜在的な標的(正の正規化濃縮スコア(NES)を有する遺伝子セット、図4e)及び薬剤耐性(負のNES、図4e)機構を示唆する経路(偽発見率<5%)を特定することが可能となる。RNAプロセシング、例えばスプライセオソーム、リボソーム、RNA分解、RNAポリメラーゼは、正の関連を示す経路の1つであり(図4e)、おそらく急速に分裂する細胞においてより活性化されるため、1の活性がより高い。正に濃縮された抗原プロセシング経路及び抗原提示経路における遺伝子は、ヒト免疫応答の中心的なメディエーターであるNF−kBの標的と重複しないことから29、1が異なる免疫機構に影響を及ぼし得ることを示唆している。
NCI−60パネル中の血液癌及び皮膚癌におけるTRPV2のmRNAの高発現に興味をそそられて、本発明者らは、予後マーカー及び潜在的な薬物標的としてのTRPV2の使用を調査した。Genotype−Tissue Expressionプロジェクト30,31からのRNA−seqデータを分析することにより、正常な皮膚組織中ではなく、血中でTRPV2のより高い発現が確認された。さらに、本発明者らは、The Cancer Genome Atlas(TCGA、https://cancergenome.nih.gov/)の腫瘍試料全体にわたるTRPV2発現を調査した。実際、TRPV2はヒトの血液癌及び皮膚癌において高度に発現しているが、両方のそれぞれのTCGAコホートでは正常組織についての発現データがないため、これらの癌タイプにおけるTRPV2の過剰発現を試験することはできない。興味深いことに、肺は正常組織の中でも最高のTRPV2の発現を示し、NCI−60癌細胞系統でも観察される、TCGA肺腫瘍試料における非常に低い発現レベルとは対照的である。したがって、生存分析により、TRPV2の予後値は4つの異なるコホートにおける肺癌タイプでのみ明らかになった(p<0.05)32〜35。より低い発現は、患者の生存がより低いことと関連している。
全体として、これらの結果により、TRPV2が肺癌の潜在的な予後マーカーであることが浮き彫りになった。遺伝子発現分析の注意点に留意すると、例えば、mRNAレベルはタンパク質含有量に完全には置き換えられない場合があり、本発明者らのデータは指標であり、健全な懐疑論で解釈されるべきである。TRPV2がタンパク質レベルで、NCI−60パネルで試料採取された癌細胞系統及び段階以外の癌細胞系統及び段階で過剰発現していることが示されたことを考慮すると36、1はTRPV2調節の他の例を介して表現型の変化を誘発する可能性がある。
TRPV2は、細胞遊走のメディエーターとして転移性乳癌及び前立腺癌に決定的に関与している36〜39。細胞遊走における化合物1−TRPV2の相互作用の重要性を調査するために、本発明者らは、最初に前立腺癌PC3及びLNCaP細胞系統を1に対する感受性について試験した。以前に測定されたTRPV2に対するIC50値に沿って、5μM及び10μMの1で細胞を処理した。両方の場合に、細胞生存率は24時間にわたり低下した。代わりに、TRPV2を発現するHepG2細胞系統を用いて24時間の長さの創傷治癒スクラッチアッセイを行った。そこでは、実験の時間経過の間に5μMの1での処理により、有意な細胞死は誘発されなかった。化合物1は、TRPV2阻害剤のコントロールであるトラニラストと同様に、HepG2細胞の遊走を時間に伴って有意に減少させた(図5a〜図5c)。それらの結果は、別の肝癌細胞系統であるHuh−7で再現可能であった。さらに、1により示される抗遊走効果は中程度のカルシウム濃度に依存することから、カルシウム輸送の破壊が1つの作用機構であることが示唆される40,41。HepG2遊走の状況におけるTRPV2調節の重要性を更に評価するために、本発明者らは、癌細胞の遊走と相関する一連の175個の巨大分子を手動で収集した42〜46。例えば、これらの巨大分子は、キナーゼ、GPCR、イオンチャネル及びカルシウムシグナル伝達で重要な役割を果たす転写因子を含んでいた(図5d)。HepG2 RNA−seqデータをENCODE47から収集し、平均遺伝子発現を各々の標的について計算した。本発明者らのデータは、分析されたターゲットの89%と比較して、TRPV2が過剰発現していることを示している。多重薬理学は癌細胞遊走に対する1の正味の効果を説明しているが、TRPV2の阻害は、最も関連性の高い機構に位置づけられる。
hTRPV2はGBMにおける予後不良のマーカーである
ピペルロングミン(PL)の抗増殖効果に対するhTRPV2の役割を実証するために、PLによって誘発される細胞増殖抑制効果とhTRPV2のmRNA発現との間の相関を求めた。そのために、癌細胞系統のNCI−60パネルに対してPLをスクリーニングし、公的に利用可能なCTRPデータを分析した23。喜ばしいことに、hTRPV2を発現する細胞系統は、両方の薬物スクリーニングにおいてPLに対して非常に感受性が高く、これは、癌における薬物標的としてのhTRPV2の重要性を示唆している(NCI−60パネル及びCTRPパネルのそれぞれについて、スピアマンの相関係数、ρ=0.29及び0.24、p=0.03及び1.5×10−11、図4d)。
癌におけるhTRPV2の役割を更に調査するために、The Cancer Genome Atlas(TCGA)からの30種のコホートで予後値を試験した。実際、高いhTRPV2発現は、別々の低悪性度神経膠腫(LGG)24及びGBM25のコホートの両方を含む脳腫瘍において患者の生存が低いこと(p=4.37×10−13、ログランク検定)と強く関連していることが判明した(p=0.028及び0.0087、それぞれログランク検定、図6)。さらに、腫瘍の病期に付随するhTRPV2発現の有意な増加が見出された(図16)。LGG及びGBMの試料内で、hTRPV2発現は、腫瘍の純度に負の関連があることから(スピアマンの相関係数、それぞれp=−0.45及び−0.36、p=7.5×10−25及び3.1×10−14、図17)、こうしてhTRPV2は、主に腫瘍の微小環境で発現していることが示唆される。次に、GBMのグレードII〜IVを表す一連の患者からの脳腫瘍組織試料においてhTRPV2の発現を分析した。免疫組織化学分析により、hTRPV2が実際に腫瘍細胞(斑点状染色)において腫瘍辺縁よりも多く発現していることが明らかになった(図7)。最も重要なことには、高グレードのGBMが、腫瘍内の上皮細胞の表面及び細胞質でhTRPV2を過剰発現することが観察された。全体として、これは、高いhTRPV2発現が血管新生及び腫瘍進行に役割を果たし、予後不良と関連するという事実と関連している。実際、本発明者らの結果は、完全に独立したデータセットのバイオインフォマティクス分析から得られた知見と類似している26(図8の左パネル)。
hTRPV2の過剰発現はPL毒性の増加をもたらす
in silicoでhTRPV2発現とGBMグレードとの間の相関が特定されたので、hTRPV2が関与するシグナル伝達経路を悪化させることを目的として、TRPV2神経膠腫U251細胞にhTRPV2の一過性の過剰発現をもたらした。CellTiter Blue、Annexin V及び7−AAD染色で評価した場合に、トランスフェクションされた細胞を5μMのPLで処理することで、トランスフェクションされていないコントロールと比較して生存率の減少が示された(p=0.0002、n=9、マン・ホイットニー検定)(図8の右パネル)。このデータは、本発明者らの分析を完全に裏付けており、hTRPV2がPLの細胞標的であるだけでなく、リガンド−標的の結合により細胞死がもたらされることも確認している。重要なことに、U251細胞は、用量依存的かつ時間依存的にPLに感受性であり、それには、hTRPV2の調節を考慮に入れることができる。TRPV2で一過性トランスフェクションされたHEK細胞でも同じ結果を得ることができた。
GBMのための新しい局所治療剤としてのピペルロングミンでドープされたヒドロゲル
次に、本発明者らは、GBMの異種移植マウスモデルにおいてPLの治療効果を調査した。PLを1:2の比率でシクロデキストリン中に封入したところ、その水溶性が劇的に改善した。さらに、治療効果を高めるために、本発明者らは、術後の投与に適した療法を編み出した。この目的のために、本発明者らは、β−シクロデキストリンに封入されたPLでドープされた埋没可能なヒドロゲルを考案した。この新しい材料を脳への局所的で持続的なPL送達のために使用することで、腫瘍部位でPLの濃度が高いこと、並びに健康な組織及び器官への漏洩が最小限に抑えられることが達成された。腫瘍組織へのPL放出を可能にし、隣接部位への物質移動及び放出を避けるために、以前に報告27〜30されているように、組織のアミンと相互作用して接着結合を形成するアルデヒド基でヒドロゲルを修飾した。生理学的条件下(PBS、pH7.4、37℃)でのPL放出率に関する本発明者らのヒドロゲル材料のプロファイリングにより、最初の4時間での有意な排出放出に続いて、少なくとも192時間にわたり少量のPL(全体の3%)の安定した放出が示された。このデータにより、PLでドープされたヒドロゲルが、U251細胞と一緒にちょうど24時間インキュベートした後にほぼ完全な細胞死を誘発することができたというin vitro毒性実験に対する根拠が得られる。空のヒドロゲルは細胞生存率に対して一切影響を与えなかった。
本発明者らは、GBMマウスモデルにおけるPLでドープされたヒドロゲルのin vivoでの治療効果の研究に取り組んだ。PLが負荷されたヒドロゲル足場を、2.5×10個のU251−GFP−luc細胞による腫瘍導入の8日後に胸腺欠損ヌードマウス(Crl:NU(NCr)−Foxn1nu)の脳テント上領域に埋没させた(図9)。コントロール群では、埋没物として空のヒドロゲル、つまりPL成分を欠いたヒドロゲルを使用した。次いで、腫瘍進行の阻害を、ルシフェラーゼを発現するGBM細胞系統の生物発光によりライブイメージングシステムを介して、ヒドロゲル埋没の21日後で腫瘍導入の30日後に規則的な間隔で測定した。PLがドープされたヒドロゲルは、生物発光イメージングによって明らかなように(p=0.0159、n=5、マン・ホイットニー検定、図10)、ヒドロゲル埋没の21日後にほぼ完全な寛解をもたらした。実際に、2つの群間の生存の差は有意であり(p=0.0494、ログランク(マンテル・コックス検定)、図11)、これはGBM療法における主要な成果に相当し得る。さらに、構築物の安全性を検証するために、ヒドロゲル埋没の21日後にマウスから器官を採取し、病理学的分析のために染色した。本発明者らのデータは、ドープされたヒドロゲルのin vivoでの適用が、空のヒドロゲルコントロール群と比較して、肺、肝臓、腎臓、脾臓、心臓及び腸に一切損傷を引き起こさなかったことを明確に示している。それにもかかわらず、治療後の腫瘍サイズの減少に一致するように、腫瘍組織は血管新生の大幅な減少を示す。安定した体重が維持されること及び投与部位での壊死がないことにより示されるように、in vivoでの毒性又は他の生理学的合併症は、ヒドロゲル曝露後21日間にわたり全ての動物群で観察されなかった。したがって、本発明者らのデータは、PLが負荷されたヒドロゲルが生体適合性であることを指摘している。これらの結果に基づき、デキストランデンドリマーヒドロゲルを介したPLの頭蓋内投与が、GBM治療の新しい選択肢を提供すると結論付けることができる。
TRPV2は、再発性GBMのペアでより高度に発現する
TRPV2はより悪性の表現型に関連付けられているため、GBMの原発性と再発性とのペアをTRPV2について試験することに決めた。11個の原発性と再発性とのペアの試料を、ナノ高性能液体クロマトグラフィー/エレクトロスプレーイオン化質量分析計で分析した。TRPV2の調節は、原発性試料と再発性試料との間で相違がなかった。実際に、質量分析ではペプチドは検出されなかった。アーカイブされたデータを見ると、TRPV2が3299の保管されたヒトの研究のうち88でのみ検出されることが分かるが、GAPDHは336回見ることができる。TRPV2は6つの膜貫通ドメインを有し、それらは疎水性が高いため、疎水性の特異的溶解バッファーを使用した研究でのみTRPV2を検出することができる。したがって、mRNAレベルを試験するためにqRT−PCRを実施したところ、実際、TRPV2は再発性集団でより高度に発現している(図12)。シグナルの正規化後に、欠損値のあるタンパク質を除いて、対応ありのT検定を実施した。ランク付けされたT値は、プレランク付けされた遺伝子セット濃縮分析(GSEA)を使用して分析したが、有意なタンパク質(p≦0.05及び倍率変化±1.5)は、インジェヌイティー・パスウェイ・アナリシス(IPA)を使用して処理した。原発性試料において、遺伝子及びmRNAの調節並びに接着及びタンパク質局在化に関する期間を観察した。両方ともカルシウム輸送に関与する酸化的リン酸化及び神経伝達物質シグナル伝達は、再発性試料において上方調節されたことから、TRPV2が再発性試料でより活性であることが示唆される。上位ランクの遺伝子セットである特徴的酸化的リン酸化のヒートマップが表示されており、こうして発現が実際に、但し個々の試料レベルで増加することが示される。次に、IPAの結果を確認することで、同様の調節されるカノニカル経路が観察された(図13)。表2に見られるように、ミトコンドリア機能障害及び酸化的リン酸化がトップヒットである。次いで、上流分析を行い、ミトコンドリア機能障害に関与する上位4つの候補を選択した。RICTORが原発性試料において活性であることが観察され、それにより、酸化的リン酸化に関与する遺伝子の抑制が引き起こされることが考えられる。しかしながら、タンパク質の約3分の1は下方調節されていないことから、RICTORがミトコンドリア機能障害の上流レギュレーターではあり得ないことが示唆される。代わりに、本発明者らの結果は、ミトコンドリア生合成に関与するPPARGC1A(図14及び図15のヒートマップに示される)が、再発性腫瘍におけるミトコンドリアの機能障害及び酸化的リン酸化の増加の原因となる潜在的な上流レギュレーターであることを示している。
NP及びそれらの生物学的に事前に検証されたアーキテクチャは、ケミカルバイオロジー及び分子医学のためのプローブ及び薬物リードを開発するためのしばしば手つかずの機会を提供する。それにもかかわらず、NPの一部のみが、特に表現型アッセイによって生物学的活性について試験されているにすぎない。したがって、情報に基づいた薬物設計を可能にするために、生物学的に適切な濃度で結合する標的を特定することが急務である。薬理学ネットワーク、つまりオンターゲットとオフターゲットとの相互接続の深い理解は、好ましい多重薬理学的プロファイルに対するリガンドを設計し、有害な薬物反応及び消耗につながり得る機能を軽減する解決策を提供する。化合物1は、構造的傾向にもかかわらず、有望な抗癌プロファイルを示した。ファーマコフォアの類似性の原理及び公的に利用可能な機械学習法を使用して、本発明者らは、TRPV2の機能的でリガンド効率的なアロステリックな拮抗作用に1を関連付けている。重要なことに、化合物1はTRPチャネルファミリー内で絶妙な選択性を示し、合理的分子設計のための主なインスピレーションの源を提供し得る。さらに、NP化学空間内にTRPV2アンタゴニストが以前に存在しないことを考慮すると、その結果は前例のないものである。本明細書で特徴付けられた機構は、観察された抗癌作用及び抗転移作用16並びに潜在的な標的の扱いやすさについての今まで知られていなかった説明を提供する。TRPチャネルは、癌の関連で潜在的な薬物標的の新しく浮上しつつあるクラスであるが48、TRPV2はほとんど未開拓のままである36。化合物1は選択的なTRPV2調節の機能を伴うが、化合物1はTRPV2の化学的プローブとして直接使用されるべきではない。実際、同一濃度でのSTAT3の結合18は、アッセイのリードアウトの混乱をもたらす場合がある。
計算的観点から見ると、本発明者らのアプローチは機械学習ツール、重ね合わせアルゴリズム及びエネルギー最小化力場に頼っている。したがって、偽陽性予測も予想されるはずである。それにもかかわらず、本発明者らの結果は、2D及び3Dのファーマコフォア記述子を能率的に使用することで、生物活性化学物質のための新しい生物学が提案及び解明され得ることを示している。
本明細書に開示されるデータは、癌創薬の関連におけるTRPV2の今後の調査のための基盤及び薬物リードとしての1の潜在的価値を提供する。最終的に、本発明者らは、複雑な表現型のリードアウトを巨大分子レベルにデコンボリューションするための関連する計算技術の広い範囲の主要な実用性を見越している。この計算技術及び関連する概念は、分子医学における薬理学ネットワークの確立を活用することにより、生物学における系統立てられた一般的なアプローチとしての利用可能性を見出すことができる。
Figure 2020535125
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Claims (37)

  1. 一過性受容体電位バニロイド2チャネル(TRPV2)発現を特徴とする癌を治療する方法であって、それを必要とする患者にピペルロングミン化合物を投与することを含む、方法。
  2. 前記ピペルロングミン化合物は、TRPV2の可逆的アンタゴニストである、請求項1に記載の方法。
  3. 前記ピペルロングミン化合物は、ピペルロングミン、又はその類似体、誘導体若しくはプロドラッグである、請求項1又は2に記載の方法。
  4. 前記ピペルロングミン化合物は、式1:
    Figure 2020535125
    (式中、
    は、O又はSであり、
    −Arは、任意に置換されたアリール基であり、
    −D−は、−C(O)−、−C(S)−、−CH(OH)−及び−CH(SH)−から選択され、かつ、
    −R及び−Rは、それらが結合している−N−D−と一緒になって、任意に置換されたヘテロ環式環を形成する、又は−R及び−Rは、それぞれ独立して、水素並びに任意に置換されたアルキル、アルケニル、アルキニル、シクロアルキル、ヘテロシクリル及びアリールから選択される)、並びにその塩、溶媒和物及び保護形を有する、請求項3に記載の方法。
  5. はOである、請求項4に記載の方法。
  6. −D−は、−C(O)−又は−C(S)−、例えば−C(O)−である、請求項3又は5に記載の方法。
  7. −R及び−Rは、それらが結合している−N−D−と一緒になって、任意に置換されたヘテロ環式環、例えばヘテロ環式環を形成する、請求項4〜6のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記ヘテロ環式環は、部分的に不飽和である、請求項7に記載の方法。
  9. −D−は、−C(O)−又は−C(S)−であり、前記不飽和は−C(O)−又は−C(S)−と共役している、請求項8に記載の方法。
  10. 前記ヘテロ環式環は、単環、例えば4員環〜9員環、例えば4員環〜6員環、例えば5員環又は6員環、例えば6員環である、請求項7〜9のいずれか一項に記載の方法。
  11. −R及び−Rは、それらが結合している−N−D−と一緒になって、α,β−不飽和δ−ラクタムを形成し、例えば−R及び−Rは、それらが結合している−N−D−と一緒になって、5,6−ジヒドロピリジン−2−オン−1−イルである、請求項7〜10のいずれか一項に記載の方法。
  12. Ar−は、任意に置換されたカルボアリール基、例えばフェニル、又は任意に置換されたヘテロアリール基、例えばピリジニル、ピリミジニル、フラニル、チオフェニル及びピロリルである、請求項4〜11のいずれか一項に記載の方法。
  13. Ar−は、任意に置換されたフェニルである、請求項12に記載の方法。
  14. Ar−は、ハロゲン、シアノ、−RS1、−OH、−ORS1、−SH、−SRS1、−NH、−NHRS1、−NRS1S2、−COOH、−CONH、−CONHRS1、−CONRS1S2、−NHCORS1、−N(RS1)CORS1から選択される1個以上の基、例えば1個、2個又は3個の基で任意に置換されたアリール基であり、ここで、各−RS1及び各−RS2は、独立して、アルキル、アルケニル、アルキニル、アリール又はアラルキルであり、それらは任意にハロゲンで置換されている、又は−RS1及び−RS2は一緒になってヘテロ環式環を形成し得る、請求項4〜13のいずれか一項に記載の方法。
  15. Ar−は、−OH、−ORS1、−SH及び−SRS1、例えば−SRS1及び−ORS1、例えば−ORS1から選択される1個以上の基、例えば1個、2個又は3個の基で任意に置換されたアリール基である、請求項14に記載の方法。
  16. Ar−は、トリアルコキシフェニル、例えばトリメトキシフェニルである、請求項4〜15のいずれか一項に記載の方法。
  17. 前記ピペルロングミン化合物は、ピペルロングミンである、請求項1〜16のいずれか一項に記載の方法。
  18. 前記患者は、TRPV2発現を特徴とする癌を有する又はそのリスクがあると以前に特定されている、請求項1〜17のいずれか一項に記載の方法。
  19. 前記投与の前に、前記患者を、TRPV2発現を特徴とする癌を有する又はそのリスクがあると特定することを更に含む、請求項1〜17のいずれか一項に記載の方法。
  20. 前記患者における1つ以上の癌細胞は、コントロール細胞に対して高められたTRPV2発現を有する、請求項1〜19のいずれか一項に記載の方法。
  21. 前記患者における1つ以上の癌細胞中でのTRPV2発現は、予め決められた閾値より大きい、請求項1〜20のいずれか一項に記載の方法。
  22. 癌は、皮膚癌、乳癌、前立腺癌、脳癌又は血液癌である、請求項1〜21のいずれか一項に記載の方法。
  23. 前記脳癌は、神経膠芽細胞腫である、請求項22に記載の方法。
  24. 前記神経膠芽細胞腫は、原発性又は再発性である、請求項23に記載の方法。
  25. 前記癌は、転移性癌である、請求項1〜24のいずれか一項に記載の方法。
  26. 前記ピペルロングミン化合物は、第2の治療剤と組み合わせて投与される、請求項1〜25のいずれか一項に記載の方法。
  27. 前記第2の治療剤は、抗癌化合物である、請求項26に記載の方法。
  28. 前記抗癌化合物は、アントラサイクリン、シタラビン、ビンクリスチン、L−アスパラギナーゼ、シクロホスファミド、フィブロムン、ダカルバジン、メトトレキサート及び6−メルカプトプリン、クロラムブシル、アルキル化剤、シクロホスファミド、コルチコステロイド類、イマチニブ、クラドリビン、ペントスタチン、リツキシマブ、クロラムブシル、タキサン及びドキソルビシンから選択される、請求項27に記載の方法。
  29. 前記ピペルロングミン化合物は、放射線照射と組み合わせて投与される、請求項1〜25のいずれか一項に記載の方法。
  30. 前記ピペルロングミン化合物は、ヒドロゲル中に封入されている、請求項1〜29のいずれか一項に記載の方法。
  31. 前記ヒドロゲルはシクロデキストリンである、請求項30に記載の方法。
  32. 請求項1〜31のいずれか一項に記載の一過性受容体電位バニロイド2チャネル(TRPV2)発現を特徴とする癌を治療する方法で使用されるピペルロングミン化合物。
  33. 請求項1〜31のいずれか一項に記載の一過性受容体電位バニロイド2チャネル(TRPV2)発現を特徴とする癌を治療する方法で使用される医薬の製造におけるピペルロングミン化合物の使用。
  34. 前記ピペルロングミン化合物は、シクロデキストリン中に封入されている、請求項32に記載の使用のためのピペルロングミン化合物又は請求項33に記載の使用。
  35. 前記封入されたピペルロングミン化合物は、ヒドロゲル中に含まれている、請求項34に記載の使用のためのピペルロングミン化合物又は使用。
  36. ピペルロングミン化合物で治療する癌患者を選択する方法であって、
    癌患者から癌細胞の試料を準備することと、
    前記癌細胞中のTRPV2発現の存在を測定することと、
    TRPV2を発現する癌細胞を有する癌患者を、前記ピペルロングミン化合物で治療するために選択することと、
    を含む、方法。
  37. 癌患者の予後診断の方法であって、
    癌患者から癌細胞の試料を準備することと、
    前記癌細胞中のTRPV2発現のレベルを測定することと、
    を含み、前記TRPV2発現のレベルが、前記患者の予後診断の指標となる、方法。
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