JP2022160502A - ケラチン8リン酸化抑制剤を含む黄斑変性予防または治療用医薬組成物、および黄斑変性治療剤のスクリーニング方法 - Google Patents

ケラチン8リン酸化抑制剤を含む黄斑変性予防または治療用医薬組成物、および黄斑変性治療剤のスクリーニング方法 Download PDF

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Abstract

【課題】ケラチン8リン酸化抑制剤を含む黄斑変性予防または治療用医薬組成物を提供する。【解決手段】トラメチニブまたはゲフィチニブを含む医薬組成物とする。前記医薬組成物は、酸化ストレス条件下の網膜色素上皮細胞においてケラチン8のリン酸化及び核周囲再編成を抑制し、E-カドヘリンの発現を増加させ、ビメンチンの発現を減少させるので、黄斑変性予防または治療目的で有用に使用できる。【選択図】図1

Description

本発明は、ケラチン8リン酸化抑制剤を含む黄斑変性予防または治療用医薬組成物、および黄斑変性治療剤のスクリーニング方法に関し、さらに詳細には、トラメチニブ(trametinib)またはゲフィチニブ(gefitinib)を含むドライ型黄斑変性予防または治療用医薬組成物、およびケラチン8のリン酸化を抑制するドライ型黄斑変性治療剤のスクリーニング方法に関する。
老化が進むにつれて、網膜に存在する黄斑部に変性が起って視野中心部がぼやけたり歪んだりする黄斑変性は、細胞代謝の副産物であるドルーゼンが網膜層とその下に存在する基底膜との間に蓄積されて生じるドライ型黄斑変性と、異常な血管が生成されて血液が漏れて生じるウェット型黄斑変性に分けられる。ウェット型黄斑変性は、血管内皮細胞増殖因子(vacular endothelial growth factor;VEGF)などの増殖因子によって新生血管の生成が促進されて起こり、直接の原因が解明されており、これをターゲットにする様々な薬物(アバスチン(Avastin)、ルセンティス(Lucentis)、アイリーア(Eylea))が開発されている。これに対し、患者の約90%の割合を占めるドライ型黄斑変性は、研究が多く行われていないため、薬物の開発もされていない。ドライ型黄斑変性は、大きく視力に影響を与えないことが知られている。ところが、ドライ型黄斑変性が継続的に進行すると、ウェット型黄斑変性に変わるので、ドライ型黄斑変性の治療剤の開発が至急求められている。
最近の研究によれば、黄斑変性の主な原因である酸化ストレスにより細胞外シグナル調節リン酸化酵素(extracellular signal-regulated kinase;ERK)が活性化されると、細胞内の骨格の役割を担うケラチン8(keratin 8;K8)がリン酸化され、正常な細胞における細胞質全般にわたって広く分布しているK8が、酸化ストレスに晒された細胞ではERKによりリン酸化されて細胞の核周囲に再編成(reorganization)されることを確認した。リン酸化されたK8の核周囲再編成は細胞の移動性を増加させるが、このような過程を経た細胞は、上皮細胞の性質を失い、上皮間葉移行(epithelial-mesenchymal transition;EMT)を介して間葉系細胞に変化する。
網膜上皮細胞がその性質を失い、細胞移動性の高い間葉細胞の性質を得れば、緻密な構造をなしていた網膜層が乱れる。このような現象は、ドライ型黄斑変性の後期形態である地図状萎縮(geographic atrophy;GA)の原因となる。GA患者は脈絡膜新生血管(choroidal neovascularization;CNV)が生じるリスクが非常に高く、生成されたCNVがストレス及び小さな衝撃によって裂けると、血液が漏れてウェット型黄斑変性に変わる。よって、ドライ型黄斑変性の進行およびウェット型黄斑変性への転換を抑制するためには、網膜上皮細胞のEMTを防ぐことが何よりも重要である。
関連従来技術として、韓国登録特許第10-1415221号(2014年6月27日)は、シリカまたは酸化チタンから選択される無機ナノ粒子を有効成分として含有する血管新生関連疾患の予防および治療用医薬組成物を開示しており、前記血管新生関連疾患として黄斑変性を含んでいる。
本発明者らは、黄斑変性の治療についての研究中に、トラメチニブ(trametinib)またはゲフィチニブ(gefitinib)がケラチン8のリン酸化を抑制させることにより黄斑変性の予防または治療に有用であることを見出した。
したがって、本発明は、トラメチニブまたはゲフィチニブを含む黄斑変性予防または治療用医薬組成物、および黄斑変性治療剤のスクリーニング方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様によって、トラメチニブ(trametinib)、ゲフィチニブ(gefitinib)、カネルチニブ(canertinib)、ラパチニブ(lapatinib)、エルロチニブ(erlotinib)、アファチニブ(afatinib)、ネラチニブ(neratinib)、セルメチニブ(selumetinib)、レファメチニブ(refametinib)およびPD98059よりなる群から選択される1以上のケラチン8リン酸化抑制剤を含む黄斑変性予防または治療用医薬組成物が提供される。
一実施様態において、前記ケラチン8リン酸化抑制剤は、トラメチニブまたはゲフィチニブであってもよい。
一実施形態において、前記黄斑変性は、ドライ型黄斑変性であってもよく、上皮間葉移行によるドライ型黄斑変性であってもよい。
一実施形態において、医薬組成物は、薬学的に許容される希釈剤または担体をさらに含んでもよい。
本発明の他の態様によって、ケラチン8リン酸化抑制効果を示す候補物質の選別段階を含む、黄斑変性治療剤のスクリーニング方法が提供される。
一実施形態において、前記候補物質の選別段階は、a)酸化ストレスによりケラチン8がリン酸化された網膜色素上皮細胞に候補物質を処理する段階と、b)候補物質の処理後にケラチン8リン酸化を抑制するか否かを判断する段階と、c)候補物質を処理した群で、処理していない群に比べてケラチン8リン酸化が抑制される場合は、前記候補物質が黄斑変性治療効果を持つと判断する段階とを含んでもよい。
一実施形態において、前記b)段階は、候補物質の処理後にP-ERK1/2またはP-K8の発現量が減少すれば、ケラチン8のリン酸化が抑制されると判断する段階であってもよい。
一実施形態において、前記b)段階は、候補物質の処理後にE-カドヘリンの発現量が増加すれば、ケラチン8のリン酸化が抑制されると判断する段階であってもよい。
一実施形態において、前記b)段階は、候補物質の処理後にビメンチン(Vimentin)の発現量が減少すれば、ケラチン8のリン酸化が抑制されると判断する段階であってもよい。
本発明によって、トラメチニブまたはゲフィチニブがケラチン8のリン酸化及び核周囲再編成を抑制し、E-カドヘリンの発現を増加させ、ビメンチンの発現を減少させることが明らかになった。したがって、本発明のトラメチニブまたはゲフィチニブは黄斑変性の予防または治療に有用に使用できる。
酸化ストレスによる網膜上皮細胞の変性を示す模式図である。 (2のA及び2のB)PD98059を用いて酸化ストレスによるERK及びK8のリン酸化抑制効果を示すウエスタンブロットの結果、及び(2のC)K8タンパク質の核周囲再編成抑制効果の有無を細胞染色で示すものである(スケールバー:5μm)。 (2のA及び2のB)PD98059を用いて酸化ストレスによるERK及びK8のリン酸化抑制効果を示すウエスタンブロットの結果、及び(2のC)K8タンパク質の核周囲再編成抑制効果の有無を細胞染色で示すものである(スケールバー:5μm)。 (2のA及び2のB)PD98059を用いて酸化ストレスによるERK及びK8のリン酸化抑制効果を示すウエスタンブロットの結果、及び(2のC)K8タンパク質の核周囲再編成抑制効果の有無を細胞染色で示すものである(スケールバー:5μm)。 (3のA)PD98059による網膜上皮細胞の上皮間葉移行抑制(スケールバー:10μm)、(3のB)細胞移動性抑制効果(スケールバー:0.5mm)及び(3のC)マウスモデルでの網膜層変性抑制による細胞保護効果(スケールバー:50μm)を細胞染色で確認したものである。 (3のA)PD98059による網膜上皮細胞の上皮間葉移行抑制(スケールバー:10μm)、(3のB)細胞移動性抑制効果(スケールバー:0.5mm)及び(3のC)マウスモデルでの網膜層変性抑制による細胞保護効果(スケールバー:50μm)を細胞染色で確認したものである。 (3のA)PD98059による網膜上皮細胞の上皮間葉移行抑制(スケールバー:10μm)、(3のB)細胞移動性抑制効果(スケールバー:0.5mm)及び(3のC)マウスモデルでの網膜層変性抑制による細胞保護効果(スケールバー:50μm)を細胞染色で確認したものである。 (4のA)ERKリン酸化抑制抗がん剤であるトラメチニブを用いて、酸化ストレスによる網膜上皮細胞のERK及びK8のリン酸化、(4のB)K8の核周囲再編成抑制効果をウエスタンブロットと細胞染色によって示す結果(スケールバー:5μm)及び(4のC)上皮間葉移行抑制効果を確認した細胞染色結果(スケールバー:10μm)である。 (4のA)ERKリン酸化抑制抗がん剤であるトラメチニブを用いて、酸化ストレスによる網膜上皮細胞のERK及びK8のリン酸化、(4のB)K8の核周囲再編成抑制効果をウエスタンブロットと細胞染色によって示す結果(スケールバー:5μm)及び(4のC)上皮間葉移行抑制効果を確認した細胞染色結果(スケールバー:10μm)である。 (4のA)ERKリン酸化抑制抗がん剤であるトラメチニブを用いて、酸化ストレスによる網膜上皮細胞のERK及びK8のリン酸化、(4のB)K8の核周囲再編成抑制効果をウエスタンブロットと細胞染色によって示す結果(スケールバー:5μm)及び(4のC)上皮間葉移行抑制効果を確認した細胞染色結果(スケールバー:10μm)である。 (5のA)EGFR抑制抗がん剤であるゲフィチニブ(gefitinib)を用いて、酸化ストレスによる網膜上皮細胞のERK及びK8のリン酸化、(5のB)K8の核周囲再編成抑制効果をウエスタンブロットと細胞染色によって示す結果(スケールバー:5μm)及び(5のC)上皮間葉移行抑制効果を確認した細胞染色結果(スケールバー:10μm)である。 (5のA)EGFR抑制抗がん剤であるゲフィチニブ(gefitinib)を用いて、酸化ストレスによる網膜上皮細胞のERK及びK8のリン酸化、(5のB)K8の核周囲再編成抑制効果をウエスタンブロットと細胞染色によって示す結果(スケールバー:5μm)及び(5のC)上皮間葉移行抑制効果を確認した細胞染色結果(スケールバー:10μm)である。 (5のA)EGFR抑制抗がん剤であるゲフィチニブ(gefitinib)を用いて、酸化ストレスによる網膜上皮細胞のERK及びK8のリン酸化、(5のB)K8の核周囲再編成抑制効果をウエスタンブロットと細胞染色によって示す結果(スケールバー:5μm)及び(5のC)上皮間葉移行抑制効果を確認した細胞染色結果(スケールバー:10μm)である。 上皮細胞増殖因子受容体のシグナル伝達模式図、及びゲフィチニブ(gefitinib)のEGFRリン酸化抑制効果を示す模式図である。
本発明の一態様によって、トラメチニブ(trametinib)、ゲフィチニブ(gefitinib)、カネルチニブ(canertinib)、ラパチニブ(lapatinib)、エルロチニブ(erlotinib)、アファチニブ(afatinib)、ネラチニブ(neratinib)、セルメチニブ(selumetinib)、レファメチニブ(refametinib)およびPD98059よりなる群から選択される1以上のケラチン8リン酸化抑制剤を含む、黄斑変性予防または治療用医薬組成物が提供される。
また、本発明は、黄斑変性の予防または治療に用いるケラチン8リン酸化抑制剤またはこれを含む医薬組成物の用途を提供する。
また、本発明は、患者に治療学的に有効な量のケラチン8リン酸化抑制剤を投与することを含む、黄斑変性の予防または治療方法を提供する。
一実施形態において、前記ケラチン8リン酸化抑制剤はトラメチニブまたはゲフィチニブであってもよい。
一実施形態において、前記黄斑変性は、ドライ型黄斑変性であってもよく、上皮間葉移行によるドライ型黄斑変性であってもよい。
一実施形態において、医薬組成物は、1種以上の薬学的に許容される担体または添加剤をさらに含むことができる。すなわち、本発明の医薬組成物は、それぞれ常法によって散剤、顆粒剤、錠剤、カプセル剤、懸濁液、エマルジョン、シロップ、エアロゾルなどの経口型剤形、外用剤、坐剤、点眼剤、及び滅菌注射溶液の剤形に製剤化できる。前記薬学的に許容される担体は、ラクトース、デキストロース、スクロース、ソルビトール、マンニトール、キシリトール、エリスリトール、マルチトール、澱粉、アカシアゴム、アルギン酸塩、ゼラチン、リン酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、セルロース、メチルセルロース、微晶質セルロース、ポリビニルピロリドン、水、ヒドロキシ安息香酸メチル、ヒドロキシ安息香酸プロピル、タルク、ステアリン酸マグネシウム、および鉱物油などを含む。さらに、充填剤、増量剤、結合剤、湿潤剤、崩壊剤、界面活性剤などの希釈剤または賦形剤を含む。経口用固形製剤としては、錠剤、丸剤、散剤、顆粒剤、カプセル剤などを含み、このような固形製剤は、少なくとも一つの賦形剤、例えば、澱粉、炭酸カルシウム(calcium carbonate)、スクロース(sucrose)またはラクトース(lactose)、ゼラチンなどを含むことができ、ステアリン酸マグネシウム、タルクなどの潤滑剤などを含むことができる。経口用液状製剤としては、懸濁剤、内用液剤、乳剤、シロップ剤などを含み、水、流動パラフィンなどの希釈剤、湿潤剤、甘味剤、芳香剤、保存剤などを含むことができる。非経口用製剤としては、滅菌された水溶液、非水性溶剤、懸濁剤、乳剤、凍結乾燥製剤、坐剤を含み、非水性溶剤、懸濁剤としては、プロピレングリコール(propylene glycol)、ポリエチレングリコール、オリーブ油などの植物油、オレイン酸エチルなどの注射可能なエステル類などを含む。坐剤の基剤としては、ウイテプゾール(witepsol)、マクロゴール、ツイン(tween)、カカオ脂、ラウリン脂、グリセロゼラチンなどが使用できる。
本発明の医薬組成物に含有されるケラチン8リン酸化抑制剤の投与量は、患者の状態及び体重、病気の程度、薬物形態、投与経路及び期間によって異なるが、当業者によって適切に選択できる。例えば、前記ケラチン8リン酸化抑制剤は、1日0.0001乃至1000mg/kg、好ましくは0.01乃至1000mg/kgの用量で投与することができる。前記投与は、一日に1回または数回に分けて投与することもできる。また、本発明の医薬組成物は、組成物の総重量に対して、前記ケラチン8リン酸化抑制剤を0.001乃至90wt%で含むことができる。
本発明の医薬組成物は、ラット、マウス、家畜、ヒトなどの哺乳動物に多様な経路で、例えば、経口、腹腔、直腸または静脈、筋肉、皮下、子宮内硬膜または脳室内(intracerebroventricular)注射によって投与できる。
本発明の他の態様によって、ケラチン8リン酸化抑制効果を示す候補物質の選別段階を含む、黄斑変性治療剤のスクリーニング方法が提供される。
一実施形態において、前記候補物質の選別段階は、a)酸化ストレスによりケラチン8がリン酸化された網膜色素上皮細胞に候補物質を処理する段階と、b)候補物質の処理後にケラチン8リン酸化を抑制するか否かを判断する段階と、c)候補物質を処理した群で、処理していない群に比べてケラチン8リン酸化が抑制される場合は、前記候補物質が黄斑変性治療効果を持つと判断する段階とを含むことができる。
一実施形態において、前記b)段階は、候補物質の処理後にP-ERK1/2(phosphorylated ERK)またはP-K8(phosphorylated K8)の発現量が減少すれば、ケラチン8のリン酸化が抑制されると判断する段階であり得る。前記発現量の測定は、ウエスタンブロットを用いて行われ得る。
一実施形態において、前記b)段階は、候補物質の処理後にE-カドヘリン(E-cadherin)の発現量が増加すれば、ケラチン8のリン酸化が抑制されると判断する段階であり得る。前記発現量の測定は免疫蛍光染色法によって行われ得る。
一実施形態において、前記b)段階は、候補物質の処理後にビメンチン(vimentin)の発現量が減少すれば、ケラチン8のリン酸化が抑制されると判断する段階であり得る。前記発現量の測定は、免疫蛍光染色法によって行われ得る。
酸化ストレスが誘導された網膜色素上皮細胞では、K8がリン酸化されながら、E-カドヘリンが減少し、ビメンチンが増加することにより、上皮間葉移行(epithelial-mesenchymal transition;EMT)が行われ得る。上皮間葉移行とは、細胞が上皮細胞表現型としての細胞間の付着性を失い、間葉細胞表現型として移動性が高い状態に転換する過程を意味する(図1)。
以下、本発明を実施例によってさらに詳細に説明する。しかし、下記の実施例は、本発明を例示するためのもので、本発明の範囲を限定するものではない。
<実施例>
〔1.PD98059のK8リン酸化および核周囲再編成抑制効果の確認〕
ヒト網膜組織由来細胞であるAPRE-19細胞(網膜色素上皮細胞、American Type Culture Collection;CRL-2302)に400μMのパラコート(paraquat)を24時間選択的に処理した後、10μMのJNK抑制剤であるSP600125または20μMのERK抑制剤であるPD98059を24時間処理した。ウエスタンブロットによる棒グラフでP-K8の発現レベルを示した(図2のA)。上記の結果から、酸化ストレスによるK8のリン酸化を抑制する効果はPD98059を用いる場合がSP600125を用いる場合に比べてさらに優れることを確認した。
APRE-19細胞に400μMのパラコートを24時間処理した後、20μMのPD98059を24時間選択的に処理した。ウエスタンブロットによる棒グラフでERK2、P-ERK1/2(phosphorylated ERK)、K8、P-K8及びLC3I/IIの発現レベルを示した。ウエスタンブロットイメージを分析した棒グラフから、P-ERK及びP-K8の発現レベルを確認することができた(図2のB)。上記の結果から、酸化ストレスによるK8のリン酸化をPD98059が抑制することを確認することができ、自食作用(autophagy)マーカーであるLC3I/IIの発現には、PD98059が関与しないことが分かった。
APRE-19細胞およびヒト組織由来RPE細胞(LONZA;194987)に400μMのパラコートと20μMのPD98059を36時間選択的に処理した。ARPE-19細胞は、実験的に利用するために無限増殖が可能となるように遺伝子操作を経た細胞株である。ところが、ヒト組織由来RPE細胞は、ヒトの眼球から切り離したRPE組織を培養して得たものであって、如何なる遺伝子操作も経ていないので、人体内RPEと同様の条件で実験するために用いた。
その後、細胞のP-K8(緑色蛍光)を免疫化学法で染色(Abcam;ab32579)した。核はTOPRO-3(青色蛍光)を用いて染色(Invitrogen;T3605)した(図2のC)。上記の結果から、パラコートによって誘導された網膜上皮細胞の酸化ストレス条件下で、PD98059が緑色で表示されるK8の核周囲再編成を抑制することを確認することができた。
〔2.PD98059の上皮間葉移行、細胞移動性および網膜細胞変性抑制効果の確認〕
APRE-19細胞およびヒト組織由来RPE細胞に400μMのパラコートと20μMのPD98059を48時間選択的に処理した。細胞におけるE-カドヘリン(E-cadherin、緑色蛍光)及びビメンチン(vimentin、赤色蛍光)を免疫化学法で染色(Cell signaling;7832s)した。核はTOPRO-3(青色蛍光)を用いて染色した(図3のA)。上記の結果から、パラコートによって誘導された網膜上皮細胞の酸化ストレス条件下で、PD98059が、上皮間葉移行の特徴であるE-カドヘリンの消失を回復し、間葉系細胞に特異的に現れるビメンチンフィラメントの増加を抑制することが確認された。よって、PD98059が上皮間葉移行を減少させることが分かる。
また、400μMのパラコートと20μMのPD98059を36時間選択的に処理したARPE-19細胞の細胞移動性をトランスウェル(transwell)を用いて分析した。移動した細胞の存否は、メチレンブルーで染色されたのでイメージから確認した(図3のB)。上記の結果から、パラコートによって誘導された網膜上皮細胞の酸化ストレス条件下で、PD98059が増加した細胞移動性を減少させることが分かる。
7~9週齢のマウスの網膜細胞における、密着結合(tight junction)マーカーであるZO-1(緑色蛍光)に対して免疫組織化学的分析(Abcam;ab59720)を行った。生理食塩水処理グループは、0.9%のNaClを静脈投与して対照群として設定した。20mg/kgのNaIOを静脈に投与したマウスグループには、10mg/kgのPD98059を選択的に処理した。動物グループは、静脈投与2週後に犠牲にした。蛍光イメージは共焦点顕微鏡(confocal microscope)を介して得た(図3のC)。上記の結果から、NaIOによって誘導された網膜細胞の変性をPD98059が復元することを確認することができた。
〔3.トラメチニブを用いた上皮間葉移行抑制効果の確認〕
APRE-19細胞に400μMのパラコートと50nMのトラメチニブを24時間選択的に処理した。ウエスタンブロットによる棒グラフでERK2、P-ERK1/2(phosphorylated ERK)、K8、P-K8及びLC3I/IIの発現レベルを示した。ウエスタンブロットイメージを分析した棒グラフから、P-ERK及びP-K8の発現レベルを確認することができた(図4のA)。上記の結果から、酸化ストレスによるK8のリン酸化をトラメチニブが抑制することを確認することができた。
APRE-19細胞に400μMのパラコートと50nMのトラメチニブを36時間選択的に処理した。細胞のP-K8(緑色蛍光)を免疫化学法で染色した(図4のB)。上記の結果から、パラコートによって誘導された網膜上皮細胞の酸化ストレス条件下で、トラメチニブが緑色で表示されるK8の核周囲再編成を抑制することを確認することができた。
APRE-19細胞およびヒト組織由来RPE細胞に400μMのパラコートと50nMのトラメチニブを48時間選択的に処理した。細胞におけるE-カドヘリン(緑色蛍光)およびビメンチン(赤色蛍光)を免疫化学法で染色した。核はTOPRO-3(青色蛍光)で視覚化した(図4のC)。上記の結果から、パラコートによって誘導された網膜上皮細胞の酸化ストレス条件下で、トラメチニブがE-カドヘリンの消失を回復し、ビメンチンフィラメントの増加を抑制することが確認された。よって、トラメチニブが上皮間葉移行を減少させることが分かる。
〔4.ゲフィチニブを用いた上皮間葉移行抑制効果の確認〕
実施例3と同様に行うが、50nMのトラメチニブの代わりに10μMのゲフィチニブ(gefitinib)を用いた。
ウエスタンブロットイメージを分析した棒グラフから、P-ERK及びP-K8の発現レベルを確認することができた。図5のAによれば、酸化ストレスによるK8のリン酸化をゲフィチニブが抑制することを確認することができた。
図5のBによれば、上記の結果から、パラコートによって誘導された網膜上皮細胞の酸化ストレス条件下で、ゲフィチニブが緑色で表示されるK8の核周囲再編成を抑制することを確認することができた。
図5のCによれば、上記の結果から、パラコートによって誘導された網膜上皮細胞の酸化ストレス条件下で、ゲフィチニブがE-カドヘリンの消失を回復し、ビメンチンフィラメントの増加を抑制することが確認された。よって、ゲフィチニブ( が上皮間葉移行を減少させることが分かる。
EGFR(epidermal growth factor receptor;EGFR)は、細胞膜に存在する受容体であって、上皮細胞増殖因子(epidermalgrowth factor;EGF)などのリガンドが結合すると、自己リン酸化(auto-phosphorylation)されて細胞内の様々なシグナル伝達を促進することが知られている。ERKは、EGFRの下位因子の一つであるため、ゲフィチニブも酸化ストレスによる網膜上皮細胞の変性を抑制して黄斑変性治療剤としての利用可能性が十分にあるとみられる(図6)。

Claims (1)

  1. トラメチニブ(trametinib)、ゲフィチニブ(gefitinib)、カネルチニブ(canertinib)、ラパチニブ(lapatinib)、エルロチニブ(erlotinib)、アファチニブ(afatinib)、ネラチニブ(neratinib)、セルメチニブ(selumetinib)、レファメチニブ(refametinib)およびPD98059よりなる群から選択される1以上のケラチン8(Keratin8;K8)リン酸化抑制剤を含む、黄斑変性予防または治療用医薬組成物。
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