JP2022515976A - 急性または慢性の肝疾患、腎疾患または肺疾患を診断および/または治療するための方法 - Google Patents

急性または慢性の肝疾患、腎疾患または肺疾患を診断および/または治療するための方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、対象における急性肝疾患または慢性肝疾患、腎疾患および/または肺疾患の治療において使用するためのCNNM4阻害剤、ならびに治療上有効な量のCNNM4阻害剤および薬学上許容される賦形剤または担体を含んでなる医薬組成物に関する。さらに、本発明は、対象において肝疾患、腎疾患または肺疾患を診断する方法、および細胞において誘発されたCNNM4介在疾患または病態を軽減するために潜在的に有用な化合物を同定する方法に関する。【選択図】なし

Description

本発明は、急性疾患または慢性疾患の診断および治療の分野に関する。より詳しくは、本発明は、前記疾患のマーカーとしてのCNNM4の使用ならびに肝疾患、腎疾患および肺疾患を治療するためのCNNM4の阻害剤に関する。
発明の背景
慢性肝疾患は、異なる病因からの一群の肝臓病理を包含する。非アルコール性脂肪性肝疾患(NAFLD)は、罹患率が世界人口の20~30%であり、単純な脂質蓄積の脂肪症から、炎症および時に線維症を伴う脂肪症を特徴とする脂肪性肝炎(NASH)の発症までの一連の肝臓障害を含む。NAFLDは、どちらかといえば良性および可逆的病態であり、NASH患者の約20%が肝硬変を発症する。重要なこととして、肝硬変は、肝不全を引き起こす細胞外マトリックスの沈着を特徴とする不可逆的病態である。最後に、線維症患者のおよそ4分の1が、肝臓癌の最も多い形態であり、世界において罹患および死亡の第5位の原因である肝細胞癌(HCC)を発症する。診断時に治療介入を受けるに適格な患者は極めて少なく、生存率は実に低く、診断後の生存はわずか6~20か月である。
一方、肝臓は急性損傷を受けることもある。この臓器は薬物代謝およびクリアランスに中枢的役割を果たし、薬物過量摂取の場合、薬物性肝障害(DILI)を発症することがある。この病態は、米国および欧州のほとんどで急性肝不全および移植の主たる原因である。年間約30000人の患者がアセトアミノフェン(APAP)誘発性肝障害を発症し、その29%が肝移植を受けている。現在までに、標準療法はN-アセチルシステインでの処置に基づくものだけであるが、それが肝臓を救済する可能性は低く、従って他の療法が必要とされる。
健康面だけでなく経済的にも幅広い肝臓病態群と集団間のその罹患率を考慮すると、新しい有効な治療の開発が必要とされる。また、肝臓病態はその前段階ではどちらかといえば無症候の疾患であるため、治療の他、進行を止めるためには、できる限り速やかに疾患を検知するために診断手段も必要とされることも述べておかなければならない。
腎線維症は、ほとんど全種類の慢性肝疾患で見られる細胞外マトリックス(ECM)の過剰な蓄積をもたらす。肝臓の場合と同様に、病因は、透析または腎移植を要する破壊的疾患である末期腎不全に至る進行性のプロセスである。ECM発症および蓄積のプロセスは、2つの変化によって引き起こされる可能性がある。一方で、いくつかの細胞経路が病的状態においてECM産生細胞が生じる主要な道筋として同定され、他方で、欠陥のあるマトリックス分解では、ECM分解酵素の正確な作用および機序がますます複雑となっている。動物モデルにおいては多くの治療介入が有効であると思われるが、これらの有望な結果のヒトへの変換は依然として有効でない。
肺線維症は、肺組織の損傷および瘢痕化をもたらす疾患である。肥厚および堅さは障害をもたらし、線維症が増悪するにつれ呼吸が浅くなる。ほとんどの場合で、病態の原因は未知のままであり、従って、通常、特発性肺線維症(IPF)として知られている。近年、抗線維化療法が開発されたが、より特異的な治療に向け得る重要なバイオマーカーを同定するいくつかの試みがなされている。
本発明者らは意外にも、ヒトサンプルおよび動物モデルの両方で異なる病態の一群において、CNNM4が過剰発現することを見出した。この病態は、NASH、肝硬変およびHCCなどの慢性肝臓病態、またはDILIなどの急性病態を含んでなる。腎線維症マウスモデルにおけるCNNM4の過剰発現もまた見られている。本発明者らはまた、前記疾患の動物モデルにおいて、CNNM4の阻害がバイオマーカー指標のレベルを減少させることも見出した。
よって、第1の態様において、本発明は、医療において使用するためのCNNM4阻害剤に関する。
さらなる態様において、本発明は、対象における急性または慢性疾患の治療において使用するためのCNNM4阻害剤に関し、その疾患は肝疾患、腎疾患および肺疾患からなる群から選択される。
別の態様において、本発明は、対象において肝疾患、腎疾患または肺疾患を診断するイン・ビトロ(in vitro)方法であって、
(a)前記対象由来のサンプル中のCNNM4の発現レベルを決定すること、および
(b)前記レベルを参照値と比較すること
を含んでなり、
参照値に対する前記サンプル中のCNNM4の発現レベルの増加が、前記患者が肝疾患、腎疾患または肺疾患に罹患していることを示す方法に関する。
さらに別の態様では、本発明は、対象において肝疾患、腎疾患または肺疾患をイン・ビトロ診断するためにCNNM4の発現レベルを決定するために特異的な試薬の使用に関する。
さらなる態様において、本発明は、細胞において誘発された疾患または病態を軽減するイン・ビトロ方法であって、前記細胞を、前記細胞においてCNNM4の活性、レベルまたは機能を低減するために有効な量の特定のCNNM4阻害剤に接触させることを含んでなる方法に関する。
最後の態様において、本発明は、細胞において誘発されたCNNM4介在疾患または病態を軽減するために潜在的に有用である化合物を同定するイン・ビトロ方法であって、前記細胞を、細胞においてCNNM4の活性、レベルもしくは機能を低減するために有効な量の、または参照値に対して相対的脂質蓄積を低減するもしくは相対的ミトコンドリアROSを低減するために有効な量の候補化合物と接触させることを含んでなり、細胞において誘発されたCNNM4介在疾患または病態において、CNNM4活性を阻害するか、参照値に対して相対的脂質蓄積を低減するか、または参照値に対して相対的ミトコンドリアROSを低減する候補化合物が、CNNM4介在肝疾患、腎疾患および/または肺疾患を治療および/または予防するために潜在的に有用である化合物として同定される方法に関する。
図1は、DILIおよび慢性肝疾患の異なる病態に由来するヒトサンプルおよびマウスモデルにおいてIHCにより決定された肝臓のCNNM4発現を示す。健常に対してp<0,05;**健常に対してp<0,01;***健常に対してp<0,001。 図2Aは、脂肪肝患者およびNASH患者由来のサンプルと比較した健常対象由来のヒト肝臓サンプルのCNNM4 mRNAレベルのqPCRにより決定されたCNNM4発現を示す。図2Bは、イン・ビボ(in vivo)マウスモデルにおけるCNNM4 mRNAレベルのqPCRにより決定されたCNNM4発現を示す。図2C)は、イン・ビトロマウス細胞モデルにおけるCNNM4 mRNAレベルのqPCRにより決定されたCNNM4発現を示す。健常に対してp<0,05。 図3AはNASH誘発初代肝細胞における脂質含量はsiRNA CNNM4で処理した際に健常レベルに戻ること、図3Bは処置マウスではROSにより誘発された炎症も回復すること、および、図3CはDILI誘発細胞死が肝細胞をsiRNA療法で処理した場合に改善することをそれぞれ示す。健常に対してp<0.05:**健常に対してp<0.01;***健常に対してp<0.001;#NASHに対してp<0.05;##NASHに対してp<0.01;###DILIに対してp<0.001。 図4Aは、NASH誘発ヒト細胞における脂質含量はsiRNA CNNM4で処理した際に健常レベルに戻ることを示す。図4Bは、NASH誘発ヒト細胞における脂質含量はshRNA CNNM4で処理した際に健常レベルに戻ることを示す。健常に対してp<0.05;**健常に対してp<0.01;#NASH対照に対してp<0.05;##NASH対照に対してp<0.01。 図5Aは、NASH誘発初代肝細胞における脂質含量は、siRNA CNNM1、siRNA CNNM2またはsiRNA CNNM3で処理しても健常レベルに戻らないことを示す。図5Bは、CNNM4過剰発現の場合、マグネシウム補充は初代肝細胞の脂質含量を減少させないことを示す。図5Cは、初代肝細胞におけるsiRNA CNNM4処理は、マグネシウム欠乏により引き起こされた脂質蓄積を減少させることを示す。***健常に対してp<0.001;##NASHモデル/Mg2+不含+siRNA φ(空集合)に対してp<0.01。 図6は、siRNA CNNM4療法後のNAFLD進行を観察するために分析したパラメーターを示す。図6Aは脂質含量減少の指標としてのスーダンレッド、図6B)は肝臓損傷の指標としての血清中のGPT、図6CはROSによる炎症の指標としてのDHE、および、図6Dは線維化の指標としてのαSMAをそれぞれ示す。siRNA φ(空集合)に対してp<0.05;**siRNA φ(空集合)に対してp<0.01。 図7は、7-アミノ-2-フェニル-5H-チエノ[3,2-c]ピリジン-4-オンによるCNNM4の薬理学的阻害は、NASH誘発肝細胞においてsiRNA CNNM4療法と同じ効果を有することを示す。図7Aは処理された肝細胞は脂質レベルの減少、および、図7Bは細胞内マグネシウムレベルの増加をそれぞれ示す。非処理に対してp<0.05;***非処理に対してp<0.001。 図8は、腎臓線維症の動物サンプルにおいてIHCにより決定されたCNNM4発現を示す。***健常に対してp<0.001。 図9Aは、正常組織と比較した肝細胞癌(LIHC)のTCGA(癌ゲノムアトラス)原発腫瘍サンプルにおいて決定されたCNNM4発現を示す。図9Bは、正常組織と比較した肺腺癌(LUAD)のTCGA(癌ゲノムアトラス)原発腫瘍サンプルにおいて決定されたCNNM4発現を示す。
発明の具体的説明
従前に述べたように、本発明者らは、意外にも、ヒトサンプルおよび動物モデルの両方で異なる病態の一群において、CNNM4が過剰発現することを見出した。これらの病態は、NASH、肝硬変およびHCCなどの慢性肝臓病態、またはDILIなどの急性病態を含んでなる。腎線維症マウスモデルにおけるCNNM4の過剰発現もまた見られている。本発明者らはまた、前記疾患の動物モデルにおいて、CNNM4の阻害がバイオマーカー指標のレベルを減少させることも見出した。
CNNM4阻害剤の医学的使用
よって、第1の態様において、本発明は、医薬において使用するための(すなわち、薬剤として使用するための)CNNM4阻害剤に関する。
第2の態様において、本発明は、対象における急性または慢性疾患の治療において使用するためのCNNM4阻害剤に関し、前記疾患は肝疾患、腎疾患および肺疾患からなる群から選択される。
本明細書で使用される場合、用語「CNNM4」は、「サイクリンおよびCBSドメイン二価金属陽イオン輸送メディエーター(Cyclin and CBS domain divalent metal cation transport mediator)」(Ancient Conserved Domain Protein、ACDP、サイクリンMすなわちCNNMとしても知られる)を意味する。CNNMは、発生中に、主として脳で発現されるCNNM1以外は総ての成体組織で進化的に発現される4つの遺伝子CNNM1、CNNM2、CNNM3およびCNNM4によりコードされる膜タンパク質である。CNNMは、種々の臓器で細胞膜を経たマグネシウムイオン(Mg2+)の輸送に重要な役割を果たす(Funato et al., 2014. J Clin Invest.124(12):5398-5410)。CNNM4は、EnsemblデータベースにおいてID番号ENSG00000158158(2018年7月のリリース93による)により同定されるヒト遺伝子に相当する。Ensemblデータベースによれば、CNNM4は、少なくとも4つの転写物またはスプライス変異体をコードする。よって、本開示は、変異体CNNM4-201(ENST00000377075.2)および他の3つの変異体CNNM4-204(ENST00000496186.5)、CNNM4-203(ENST00000493384.1)およびCNNM4-202(ENST00000482716.5)に関する。CNNM4遺伝子は、UniprotデータベースでQ6P4Q7(2018年10月10日のバージョン130による)により同定されるタンパク質「金属輸送体CNNM4」をコードする。
本明細書で使用される場合、用語「阻害剤」(阻害物質)は、遺伝子CNNM4の転写を抑制する、従って、その遺伝子の転写産物のいずれかの形成を回避することにより、または遺伝子CNNM4の転写産物のいずれかの分解を促進することにより、またはコードされるタンパク質の発現を特異的に低減、抑制および/もしくは遮断することにより遺伝子の発現を特異的にサイレンシング、低減、抑制および/または遮断し得る任意の物質または化合物、ならびにCNNM4タンパク質の活性を阻害する任意の化合物として理解される。一実施形態では、CNNM4阻害剤は、遺伝子CNNM4の転写を抑制する、従って、その遺伝子の転写産物のいずれかの形成を回避することにより、または遺伝子CNNM4の転写産物のいずれかの分解を促進することにより、またはコードされるタンパク質の発現を特異的に低減、抑制および/もしくは遮断することにより、遺伝子の発現を特異的にサイレンシング、低減、抑制および/または遮断する任意の物質または化合物である。
用語「転写産物」または「転写物」は、本明細書で使用する場合、遺伝子の転写から誘導されたRNAを指す。
タンパク質または核酸の発現は、そのレベルが参照値に対して少なくとも5%、少なくとも10%、少なくとも15%、少なくとも20%、少なくとも25%、少なくとも30%、少なくとも35%、少なくとも40%、少なくとも45%、少なくとも50%、少なくとも55%、少なくとも60%、少なくとも65%、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも100%(すなわち、存在しない)減少している場合に低減されていると見なされる。参照値は、特定の疾患に罹患していない対象および一般に健常と見なされる対象であり得る対照とする対象におけるmRNAまたはタンパク質のレベルを指す。あるいは、参照値は、阻害剤の投与前の対象におけるmRNAまたはタンパク質のレベルを指し得る。本発明に関して、参照値は、対照とする対象または阻害剤の投与前の対象におけるCNNM4のタンパク質またはmRNAレベルを指す。ある実施形態において、対照とする対象は、肝疾患、腎疾患または肺疾患に罹患していない対象である。
CNNM4タンパク質の活性は、前記活性が参照値に対して少なくとも5%、少なくとも10%、少なくとも15%、少なくとも20%、少なくとも25%、少なくとも30%、少なくとも35%、少なくとも40%、少なくとも45%、少なくとも50%、少なくとも55%、少なくとも60%、少なくとも65%、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも100%(すなわち、存在しない)減少している場合に阻害されていると見なされる。ある実施形態において、参照値は、特定の疾患に罹患していない対象および一般に健常と見なされる対象であり得る対照とする対象からのサンプルにおけるCNNM4タンパク質の活性を指す。あるいは、参照値は、CNNM4阻害剤の投与前の対象からのサンプルにおけるCNNM4タンパク質の活性を指す。本発明に関して、参照値は、対照とする対象またはCNNM4阻害剤の投与前の対象におけるCNNM4タンパク質活性を指す。ある実施形態において、対照とする対象は、肝疾患、腎疾患または肺疾患に罹患していない対象である。
「参照値」は、本明細書で使用する場合、サンプルから得られた値/データに対する参照として使用される検査値を指す。参照値(または参照レベル)は、絶対値、相対値、上限および/または下限を有する値、一連の値、平均値、中央値、平均値、または対照値もしくは参照値を参照することにより表される値であり得る。参照値は、例えば、試験のサンプルから得られた値であるが従前の時点で得られた値などの、個々のサンプルから得られた値に基づき得る。参照値は、サンプル集団において得られた値または試験サンプルを含むもしくは除くサンプルのプールに基づく値など、多数のサンプルに基づき得る。
CNNM4の発現レベルを決定するために好適な方法は当技術分野で公知であり、CNNM4遺伝子の発現および/またはそのタンパク質レベルを決定するために好適ないずれの方法も含む。特定の実施形態では、参照値は、本発明の阻害剤の不在下でCNNM4遺伝子から転写されたmRNAのレベルである。
CNNM4遺伝子の発現レベルを決定するために好適な方法には、限定されるものではないが、qPCR、RT-PCR、RNA保護分析、ノーザンブロット、RNAドットブロット、イン・サイチュ(in situ)ハイブリダイゼーション、マイクロアレイ技術などのmRNAの発現レベルを決定するための標準的アッセイ、LongSAGEおよびSuperSAGEなどの変形を含むSAGE(serial analysis of gene expression)法などのタグに基づく方法、マイクロアレイ、蛍光イン・サイチュハイブリダイゼーション(FISH)(Flow-FISH、qFiSHおよびダブルフュージョンFISH(D-FISH)などの変形を含む)などが含まれる。
CNNM4タンパク質の発現レベルを決定するために好適な方法には、限定されるものではないが、例えば、CNNM4タンパク質に特異的に結合し得る抗体とその後の結果として生じた抗体抗原複合体の定量を用いる従来法による定量が含まれる。非標識抗体(一次抗体)および標識抗体(二次抗体)を用いる本発明で使用可能な周知の広範なアッセイが存在し、これらの技術には、とりわけ、ウエスタンブロット、ELISA(酵素結合免疫吸着アッセイ)、RIA(ラジオイムノアッセイ)、競合EIA(競合酵素イムノアッセイ)、DAS-ELISA(二重抗体サンドイッチELISA)、免疫細胞化学および免疫組織化学技術、特異的抗体を含むバイオチップもしくはタンパク質マイクロアレイの使用に基づく技術、またはディップスティックなどの形式のコロイド沈澱に基づくアッセイが含まれる。対象とするタンパク質を検出し、そのレベルを定量するその他の方法には、アフィニティークロマトグラフィー技術、リガンド結合アッセイなどが含まれる。
好ましい実施形態では、CNNM4の発現の阻害剤は、タンパク質、核酸、小分子またはそれらの組合せからなる群から選択される。あるいは、CNNM4の発現の阻害剤は、タンパク質、核酸、またはそれらの組合せからなる群から選択される。好ましくは、CNNM4の発現の阻害剤は、中和抗体またはその機能的フラグメント、拮抗剤、可溶性結合タンパク質、可溶性受容体変異体、非機能的誘導体、アンチセンスポリヌクレオチド、RNA干渉オリゴヌクレオチド、ホスホロジアミデートモルホリノオリゴマー(PMO)、miRNA、siRNA、メチル化siRNA、処理siRNA、shRNA、アンチセンスRNA、ダイサー基質27マー二重鎖、アプタマー、DNAザイム、リボザイム、三重鎖形成性オリゴヌクレオチド(TFO)、小分子およびそれらの組合せからなる群から選択される。
ある実施形態において、CNNM4の阻害剤は中和抗体またはその機能的フラグメントである。本明細書で使用される場合、用語「抗体」は、少なくとも1つの免疫グロブリン可変領域、例えば、免疫グロブリン可変ドメインを提供するアミノ酸配列または免疫グロブリン可変ドメインの配列を含むタンパク質を指す。「機能的フラグメント」は、CNNM4を阻害するその能力を保持し得る抗体の任意のフラグメントである。抗体は、例えば、重鎖可変(H)領域(本明細書ではVHと略す)および軽鎖可変(L)領域(本明細書ではVLと略す)を含み得る。一般に、抗体は、2つの重鎖可変領域と2つの軽鎖可変領域を含む。用語「抗体」は、IgA、IgGタイプ(例えば、IgG1、IgG2、IgG3、IgG4)、IgE、IgD、IgM(ならびにそれらのサブタイプ)の抗原結合抗体フラグメント(例えば、一本鎖抗体、ナノボディ(VHH)、Fabフラグメント、F(ab’)2フラグメント、Fdフラグメント、FvフラグメントおよびdAbフラグメント)ならびに完全抗体、例えば、無傷および/または全長免疫グロブリンを包含する。重鎖可変領域および軽鎖可変領域は、「フレームワーク領域」(FR)と呼ばれるより保存された領域と混じり合った「相補性決定領域」(「CDR」)と呼ばれる超可変領域にさらに細分することができる。FRおよびCDRの伸張は正確に定義されている(Kabat, E.A., et al. (1991) Sequences of Proteins of Immunological Interest, 第5版, The United States Department of Health and Human Services, NIH Publication No. 91-3242;およびChothia, C. et al. (1987) J. Mol. Biol. 196:901-917参照)。Kabatの定義が本明細書で使用される。各重鎖および軽鎖可変領域は一般に、アミノ末端からカルボキシル末端へ次の順序で構成される3つのCDRと4つのFRから形成される:FR1、CDR1、FR2、CDR2、FR3、CDR3、FR4。抗体のVH鎖またはVL鎖は、さらに、重鎖または軽鎖定常領域の全部または一部を含み、それによりそれぞれ重鎖(HC)または軽鎖(LC)免疫グロブリンを形成し得る。免疫グロブリン軽鎖および重鎖は、ジスルフィド橋により結合され得る。重鎖定常領域は一般に、3つの定常ドメインCH1、CH2およびCH3を含む。軽鎖定常領域は一般に、CLドメインを含む。重鎖および軽鎖可変領域は、抗原と相互作用する結合ドメインを含む。抗体の定常領域は一般に、免疫系の種々の細胞(例えば、エフェクター細胞)および古典的補体系の第1成分(C1q)を含む宿主組織または因子に対する抗体の結合を媒介する。抗体という用語は、重鎖および軽鎖により形成される抗体と一本鎖抗体の両方を包含する。
本明細書で使用される場合、用語「重鎖」または「HC」は、全長重鎖とそのフラグメントの両方を包含する。全長重鎖は、可変領域ドメインVHと、3つの定常領域ドメインCH1、CH2およびCH3を含む。VHドメインはポリペプチドのアミノ末端にあり、CH3ドメインはカルボキシル末端にある。
本明細書で使用される場合、用語「軽鎖」は、全長軽鎖およびそのフラグメントを包含する。全長軽鎖は、可変領域ドメインVLと定常領域ドメインCLを含む。重鎖と同様に、軽鎖可変領域ドメインもポリペプチドのアミノ末端にある。
本明細書で使用される場合、用語「一本鎖抗体」は、遺伝的に融合された一本鎖分子として形成される好適なペプチドリンカーにより結合された軽鎖可変領域と重鎖可変領域を含有する、遺伝子工学により改変された分子を指す。
本明細書で使用される場合、用語「ナノボディ」は、単一の単量体可変抗体ドメインからなる抗体フラグメントであるシングルドメイン抗体(sdAb)を指す。完全抗体と同様に、ナノボディも特定の抗原に選択的に結合することができる。
本明細書で使用される場合、用語「抗体模倣剤」は、抗体と同様に、抗原に特異的に結合し得るが、必ずしも抗体に構造上関連する必要のないいずれの化合物も指す。化合物の「模倣剤」は、機能活性に必要な化合物の化学構造が化合物の立体配座を模倣する他の化学構造で置換された化合物を含む。模倣剤の例には、ペプチド骨格が1以上のベンゾジアゼピン分子(例えば、James, G. L. et al. (1993) Science 260: 1937-1942参照)あるいはアミド結合等価体の使用および/または鎖の伸張もしくはヘテロ原子の組み込みを含む天然ペプチド骨格の修飾によってペプチド二次構造を模倣するオリゴマーで置換されたペプチド化合物が含まれ、その例としては、アザペプチド、オリゴカルバメート、オリゴ尿素、ベータ-ペプチド、ガンマ-ペプチド、オリゴ(フェニレンエチニレン)、ビニローグ性スルホノペプチド、ポリ-N-置換グリシン(ペプトイド)などが挙げられる。ペプチド模倣化合物を調製するための方法は当技術分野で周知であり、例えば、Quantitative Drug Design, C.A. Ramsden Gd., Chapter 17.2, F. Choplin Pergamon Press (1992)に明示されている。
本明細書で使用する場合、抗体という用語はまた、分子特性、トポロジーまたはスキャフォールドの違いに基づく、免疫グロブリン以外の結合剤としての「非免疫グロブリン剤」も指す。スキャフォールドという用語は、タンパク質変異体に異なる機能(通常は、特異的標的との結合に関するもの)を付与する変更されたアミノ酸または配列挿入を有し得るタンパク質フレームワークを表すことを意味する。このような非免疫グロブリン剤の例は当技術分野で周知であり、限定されるものではないが、ペプチドアプタマー、核酸アプタマー、アフィボディ分子、アフィリン、アフィマー、アフィチン、アルファボディ、アンチカリン、アビマー、DARPins、フィノマー、クニッツドメイン ペプチドモノボディなどが含まれ、他のタンパク質スキャフォールドは、Binz et al., 2005 (Nat. Biotech. 23:1257-68)に総説され、引用により本明細書に含まれる。
本発明によれば、抗体は、ヒト個体において免疫原性を軽減するために「ヒト化」することができる。ヒト化抗体は、モノクローナル抗体療法の安全性および有効性を改善する。ヒト化の1つの一般的方法は、任意の好適な動物(例えば、マウス、ラット、ハムスター)でモノクローナル抗体を生産し、その定常領域をヒト定常領域で置換することであり、この方法で操作された抗体は「キメラ」と呼ばれる。別の一般的方法は、非ヒトV-FRをヒトV-FRで置換する「CDRグラフティング」である。このCDRグラフティング法では、CDR領域を除く総ての残基がヒト起源である。
別の実施形態では、CNNM4の発現の阻害剤は、拮抗剤である。本明細書で開示されるように、「拮抗剤」は、作動剤のようにそれを活性化するのではなく受容体に結合して遮断することにより生物学的応答を遮断または減弱する受容体リガンドまたは化合物の一種である。あるいは、CNNM4の活性を下方調節し得る別のタンパク性薬剤は、その非機能的誘導体(すなわち、ドミナントネガティブ)であり得る。これらの非機能的誘導体を模倣するペプチドおよびその他は、当技術分野で周知であり、John Morrow Stewart and Janis Dillaha Young, [Solid Phase Peptide Syntheses (第2版, Pierce Chemical Company, 1984)]によりさらに詳しく記載されている固相ペプチド合成法を用いて合成することができる。合成ペプチドは分取高速液体クロマトグラフィーにより精製することができ、その組成はアミノ酸シーケンシングにより確認することができる。
本発明による別のクラスのCNNM4阻害剤は、特異的可溶性結合タンパク質を含んでなる。これらの結合タンパク質は、それ自体はCNNM4に結合しない。しかしながら、それらはCNNM4の関連のある結合部位と複合体を形成することにより、CNNM4がエフェクタータンパク質と相互作用しないようにする。別の実施形態では、前記CNNM4結合阻害剤は、膜結合型受容体のタンパク質分解切断により、または選択的にスプライシングされる受容体RNAの翻訳により生成される可溶性受容体変異体である。これらの可溶性受容体の多くは、膜結合型の受容体に通常見られる膜貫通ドメインおよび細胞質ドメインを欠いている。
別の特定の実施形態では、CNNM4阻害剤は、CNNM4遺伝子または前記遺伝子の転写産物に特異的に結合して前記遺伝子の発現を遮断する核酸である。
「核酸」は、本明細書で使用する場合、ホスホジエステル結合で互いに連結されたヌクレオチドの生体高分子(ポリヌクレオチド、ポリ核酸)を意味する。核酸のヌクレオチドは、化学的に合成される場合、それに加えてまたはその代わりにホスホロチオエート結合またはホスホロジチオネート結合により連結されてもよい。ヌクレオチドの糖のタイプ(リボースまたはデオキシリボース)によって、リボ核酸(RNA)およびデオキシリボ核酸(DNA)の2種類が識別される。本明細書で使用する場合、それは天然または非天然核酸のいずれにも関し、「オリゴヌクレオチド」および「ポリヌクレオチド」は、本発明に関して互換的に使用される。本発明に関して、「天然ヌクレオチド」は、天然源から精製可能なヌクレオチドを意味する。「非天然ヌクレオチド」は、組換え発現系を用いて生産され、場合により精製されたもの、化学的に合成されたものなどと定義される。該当する場合、例えば、化学的に合成された分子の場合、これらの核酸は、ヌクレオシド類似体、例えば、化学的に修飾された塩基または糖、骨格の修飾などを有する類似体を含んでなり得る。核酸配列は、そうではないことが示されない限り5’-3’方向に表される。
ある実施形態において、CNNM4の阻害剤は、アンチセンスポリヌクレオチドである。本明細書で使用される場合、「アンチセンスポリヌクレオチド」は、標的mRNA配列(センス)またはDNA配列(アンチセンス)に結合し得る一本鎖核酸配列(RNAまたはDNA)を含んでなるアンチセンスポリヌクレオチドまたはセンスポリヌクレオチドを指す。好ましい実施形態では、アンチセンスポリヌクレオチドは、アンチセンスRNAである。別の実施形態では、CNNM4の阻害剤は、RNA干渉オリゴヌクレオチドである。
別の実施形態では、CNNM4の阻害剤は、miRNAである。用語「マイクロRNA」または「miRNA」は、遺伝子発現を調節し得る一般に21~23ヌクレオチド長前後の短い一本鎖RNA分子を指す。miRNAは、合成物(すなわち、組換え物)であっても天然物であってもよい。天然miRNAは、DNAから転写され、一次転写産物からプロセシングを受け(「pri-miRNA」)、短いステム-ループ構造(「pre-miRNA」)となり、最後に成熟miRNAとなる遺伝子によりコードされる。成熟miRNA分子は、1以上のmRNA分子と部分的に相補的であり、RNA干渉と同様のプロセスを経て、またはmRNAの翻訳を阻害することにより遺伝子発現を下方調節する。
別の実施形態では、CNNM4の阻害剤は、siRNAである。用語「低分子干渉RNA」(「siRNA」)は、RNA干渉経路を誘導する小さな阻害RNAの二重鎖を指す。低分子干渉RNA(siRNA)は、細胞において、RNアーゼ-IIIクラスエンドリボヌクレアーゼダイサーによる長いdsRNAの酵素的切断によって生成される。siRNAは、ダイサーにより促進されるプロセスにおけるRNA誘導サイレンシング複合体(RISC)に関連する。ダイサー基質RNAi法は、RNAがダイサーによって処理される際に見られるダイサーとRISCローディングの間の結合を利用する。従来の21マーsiRNAは、ダイサー産物を模倣してダイサープロセシングの必要を迂回する、化学的に合成されたRNA二重鎖である。ダイサー基質RNAは、ダイサープロセシングに最適化された化学的に合成されたRNA二重鎖である。これらの分子は長さを変更することができ(一般に、18~30塩基対)、アンチセンス鎖においてそれらの標的mRNAに対する様々な相補性を含む。特定の実施形態では、CNNM4の阻害剤は、ダイサー基質27マー二重鎖である。
総てではないが一部のsiRNAは、センス鎖および/またはアンチセンス鎖の5’または3’末端に対合していないオーバーハング塩基を有する。用語「siRNA」は、2つの個々の鎖の二重鎖を含む。本明細書で使用される場合、siRNA分子はRNA分子に限定されないが、モルホリノなどの1以上の化学的に修飾されたヌクレオチドを有する核酸をさらに含む。
好ましい実施形態では、CNNM4阻害剤は、siRNAである。siRNAは、RNA干渉(iRNA)を媒介する核酸である。特定の実施形態では、siRNAは、配列番号13および配列番号14を有する配列を含んでなる。別の特定の実施形態では、siRNAは、配列番号13、配列番号14、配列番号50、または配列番号51の配列のいずれかを含んでなる。別の特定の実施形態では、siRNAは、好ましくは、配列5’-GCGAGAGCAUGAAGCUGUAUGCACU-3’(配列番号25)を標的とする、ヒトCNNM4に対する二重鎖siRNAを含んでなる(Yamazaki D, et al. (2013), PLoS Genet 9(12): e1003983)。さらなる特定の実施形態において、siRNAは、表1に示される配列番号を有する配列のうち少なくとも1つを含んでなる。これらの配列は、示されているようにマウスCNNM4もしくはヒトCNNM4のいずれか、または場合によってはマウスCNNM4およびヒトCNNM4の両方を標的とする。
Figure 2022515976000001
Figure 2022515976000002
別の実施形態では、CNNM4の阻害剤は、shRNAである。本明細書で使用される場合、用語「shRNA」または「短鎖ヘアピンRNA」は、2本の鎖が一方の鎖の3’末端と対応する他方の鎖の5’末端の間のヌクレオチドに干渉しない鎖により結合されて二重鎖構造を形成している二本鎖RNA(dsRNA)を指す。shRNAは、shRNAはプロセシングされればRNA誘導サイレンシング複合体(RISC)に位置するようになり、相補配列を有するmRNAにRISCを標的化するため、RNA干渉によって標的遺伝子発現をサイレンシングするために使用することができる。RISCは、このmRNAを切断し得るか、またはその翻訳を抑制し得る。特定の実施形態では、shRNAは、配列番号52を有する配列を含んでなる。
別の実施形態では、CNNM4の阻害剤は、sgRNAである。本明細書に開示されるように、シングルガイドRNA(「sgRNA」)という用語は、ある遺伝子領域を特異的に認識する標的化配列(crRNA配列)とCRISPR酵素を含有するキメラノンコーディングRNAを指す。crRNA領域は、対象とする遺伝子領域に相同であり、CRISPR酵素活性を命令する20ヌクレオチドの配列である。本明細書に開示されるように、CRISPR酵素は、Cas9およびCpf1などの当技術分野で公知のいずれのものであってもよい。
本明細書で開示されるように、CRISPRは、ゲノム編集法である。ゲノム編集におけるこの技術の使用は、例えば、米国特許第8,697,359号および本明細書に引用されている参照文献など、当技術分野で十分に記載されている。簡単に述べると、CRISPRは、侵入するファージおよびプラスミドに対する防御に関与する微生物のヌクレアーゼ系である。微生物宿主のCRISPR遺伝子座は、CRISPR関連(Cas)遺伝子ならびにCRISPRにより媒介される核酸切断の特異性をプログラムし得るノンコーディングRNA要素(sgRNA)の組合せを含んでいる。広域の細菌宿主で3つのタイプ(I~III)のCRISPR系が同定されている。各CRISPR遺伝子座の1つの重要な特徴が、非繰り返し配列(スペーサー)の短いストレッチが挿入された繰り返し配列アレイ(ダイレクトリピート)の存在である。ノンコーディングCRISPRアレイはダイレクトリピート内で転写および切断されて個々のスペーサー配列を含む短いcrRNAとなり、これがCasヌクレアーゼを標的部位(プロトスペーサー)に誘導する。タイプII CRISPRは、より良く特徴付けられた系の1つであり、4つの一連のステップで標的化されたDNA二本鎖切断を行う。まず、2つのノンコーディングRNA、pre-crRNAアレイとtracrRNAがCRISPR遺伝子座から転写される。第2に、tracrRNAがpre-crRNAのリピート領域にハイブリダイズし、pre-crRNAの、個々のスペーサー配列を含有する成熟crRNAへのプロセシングを媒介する。第3に、成熟crRNA:tracrRNA複合体が、crRNA上のスペーサーと、標的認識にさらに必要とされるプロトスペーサー隣接モチーフ(PAM)に隣接する標的DNA上のプロトスペーサーとの間のワトソン・クリック塩基対合により、標的DNAにCas9を誘導する。最後に、Cas9が標的DNAの切断を媒介してプロトスペーサー内に二本鎖切断を作り出す。
従来の遺伝子ターゲティングおよびその他のプログラム可能なエンドヌクレアーゼと比較した場合のCRISPR-Cas9系の1つの主要な利点は、多重化が容易なことであり、それぞれ異なる遺伝子を標的とする複数のsgRNAを用いることで複数の遺伝子を同時に簡単に変異させることができる。さらに、あるゲノム領域を挟み込む2つのsgRNAを使用すれば、間の切片を欠失または逆転させることができる。
よって、Cas9は、タイプII CRISPR-Cas系の特徴的なタンパク質であり、2つのノンコーディングRNA:CRISPR RNA(crRNA)とトランス活性化crRNA(tracrRNA)の複合体により、PAM(プロトスペーサー隣接モチーフ)配列モチーフに隣接するDNA標的配列に誘導される大きな単量体DNAヌクレアーゼである。Cas9タンパク質は、RuvCヌクレアーゼおよびHNHヌクレアーゼに相同な2つのヌクレアーゼドメインを含む。HNHヌクレアーゼドメインは相補的DNA鎖を切断し、一方、RuvC様ドメインは非相補鎖を切断し、結果として、平滑切断が標的DNAに導入される。Cas9をsgRNAとともに異種発現させれば、様々な生物からの生細胞のゲノムDNAに部位特異的二本鎖切断(DSB)を導入することができる。真核生物に適用するためには、ストレプトコッカス・ピオゲネス(Streptococcus pyogenes)に起源するCas9の、コドンの最適化を行った変種が使用されているが、代わりにスタフィロコッカス・アウレウス(Staphylococcus aureus)Cas9(SaCas9)、カンピロバクター・ジェジュニ(Campylobacter jejuni)Cas9(CjCas9)などの他の好適なCas9オーソログを使用することもできる。
シングルガイドRNA(sgRNA)は、Cas9ヌクレアーゼと複合体を形成するCRISPR/Cas系の第2の成分である。sgRNAは、crRNAとtracrRNAを融合させることによって作出された合成RNAキメラである。その5‘末端に位置するsgRNAガイド配列は、DNAに標的特異性を付与する。よって、ガイド配列を改変することにより、異なる標的特異性を有するsgRNAを作出することができる。ガイド配列のカノニカルな長さは20bpである。植物において、sgRNAは、U6およびU3などの植物RNAポリメラーゼIIIプロモーターを用いて発現されたものである。
本発明の方法において使用するためのCas9発現プラスミドは、当技術分野で記載されている通りに構築することができる。
「crRNA」またはCRISPR RNAは、プロトスペーサーエレメントとtracrRNAに相補的な付加的ヌクレオチドを含むRNA配列を意味する。
「tracrRNA」(トランス活性化RNA)は、crRNAにハイブリダイズし、Cas9などのCRISPR酵素に結合し、それによりヌクレアーゼ複合体を活性化して、ゲノム配列内の、アルファ-、ガンマ-および/またはオメガグリアジンのうち少なくとも1つの特異的部位に二本鎖切断を導入するRNA配列を意味する。
「プロトスペーサーエレメント」は、ゲノムDNA標的配列(通常、20ヌクレオチド長前後)に相補的なcrRNA(またはsgRNA)の一部を意味する。これはスペーサーまたは標的配列としても知られ得る。
「sgRNA」(シングルガイドRNA)は、好ましくは、リンカーループ(tracrRNAとcrRNAをつないで単一の分子とする)も含む、tracrRNAとcrRNAの単一のRNA分子としての組合せを意味する。「sgRNA」は「gRNA」と呼ばれることもあり、本明細書では、これらの用語は互換的である。sgRNAまたはgRNAは、標的特異性とCasヌクレアーゼに対する足場/結合能の両方を提供する。gRNAは、crRNA分子とtracrRNA分子を含んでなる二重RNA分子を指し得る。sgRNAは、RNA分子としてまたは機能的sgRNAへと転写されるDNA分子として提供することができる。
「CRISPR酵素」は、CRISPR系に関連し得るRNAガイドDNAエンドヌクレアーゼを意味する。特に、このような酵素は、tracrRNA配列に結合する。一実施形態では、CRIPSR酵素は、Casタンパク質(「CRISPR関連タンパク質」)、好ましくは、Cas9またはCpf1である。
別の実施形態では、CNNM4の阻害剤は、アプタマーである。本明細書で使用される場合、用語「アプタマー」は、標的リガンドと選択的に結合するが、その後の化学反応を触媒しないオリゴヌクレオチドを意味する。用語「ペプチドアプタマー」は、タンパク質スキャフォールドと両末端で付着し、特定の標的分子に結合する短い可変ペプチドドメインを指す。可変ループ長は一般に10~20のアミノ酸から構成され、スキャフォールドは、良好な溶解度および稠密特性を有するいずれのタンパク質であってもよい。用語「核酸アプタマー」または「DNAアプタマー」は、本明細書で使用する場合、特定の分子標的と結合するように反復選択により操作された短いDNA鎖を指す。
別の実施形態では、CNNM4の阻害剤は、DNAザイムである。本明細書で使用される場合、用語「DNAザイム」は、特定の化学反応を実行することができる、通常は触媒性のDNAオリゴヌクレオチドを指す。
別の実施形態では、CNNM4の阻害剤は、リボザイムである。本明細書で使用される場合、用語「リボザイム」または「RNA酵素」または「触媒RNA」は、化学反応を触媒するRNA分子を指す。リボザイムは、他のRNA中のホスホジエステル結合を加水分解するために使用され得る。CNNM4の発現を阻害する能力を有する核酸は、核酸塩基に、糖に、および/またはヌクレオチド間結合に1以上の修飾を含み得る。
別の実施形態では、CNNM4の阻害剤は、三重鎖形成性オリゴヌクレオチドである。本明細書で使用される場合、用語「三重鎖形成性オリゴヌクレオチド(TFO)」は、水素結合の形成を介して配列特異的に二重鎖DNAの主溝内に結合する、三重鎖を形成することができるオリゴヌクレオチドである。従前に記載した総ての阻害剤は1以上の修飾を受け得る。核酸骨格の1以上の残基に対する修飾は、以下のうち1以上を含んでなり得る:2’-O-メチル(2’-OMe)、2’-O-メトキシエチル(2’-MOE)、2’-O-メトキシエトキシ、2’-フルオロ(2’-F)、2’-アリル、2’-O-[2-(メチルアミノ)-2-オキソエチル]、2’-O-(N-メチルカルバメート)などの2’における糖の修飾;4’-チオ、4’-CH2-O-2’橋、4-(CH2)2-O-2’橋を含む4’における糖の修飾;ロックド核酸(LNA);ペプチド核酸(PNA);インターカレート核酸(INA);ツイストインターカレート核酸(TINA);ヘキシトール核酸(HNA);アラビノ核酸(ANA);シクロヘキセン核酸(CNA);シクロヘキセニル核酸(CeNA);トレオース核酸(TNA);モルホリンオリゴヌクレオチド;ギャップマー;ミックスマー;アルギニンリッチペプチドの組み込み;合成RNAへの5’-リン酸の付加;RNAアプタマー((Que-Gewirth NS, Gene Ther. 2007 Feb;14(4):283-91);特定のRNAアプタマーの対象における解毒剤により制御されるRNAアプタマー(Oney S, Oligonucleotides. 2007 Fall; 17(3):265-74参照))、またはそれらの任意の組合せ。
核酸の1以上のヌクレオシド結合の修飾は、以下のうち1以上を含んでなり得る:ホスホロチオエート、ホスホロジチオエート、ホスホルアミデート、ホスホロジアミデート、ホスホロジチオエート、ホスホロセレノエート、ホスホロジセレノエート、ホスホロアニロチオエート、およびホスホロアニリデート、またはそれらの任意の組合せ。
一般に接近不能RNAとも呼ばれるロックド核酸(LNA)は、修飾されたRNAヌクレオチドである。LNAヌクレオチドのリボース基は、炭素2’と4’を連結する余分な橋(O2’、C4’-メチレン橋)で修飾される。この橋はリボースを3’エンド型立体配座に「ロック」し、これは通常A型のDNAまたはRNAに見られる。LNAヌクレオチドは、所望により核酸中にDNA塩基またはRNA塩基と混在させることもできる。このようなオリゴマーは市販されている。
ペプチド核酸(PNA)は、骨格が、ペプチド結合により連結されたN-(2-アミノエチル)-グリシンの繰り返し単位から構成される、人工的に合成されたポリマーである。種々のプリン塩基およびピリミジン塩基がメチレン-カルボニル結合により骨格に連結される。
インターカレート核酸(INA)は、疎水性挿入に共有結合された通常のデオキシリボヌクレオチドを含んでなる修飾された核酸類似体である。
ヘキシトール核酸(HNA)は、天然の核酸塩基とリン酸化された1,5-アンヒドロヘキシトール骨格により形成されたヌクレオチドである。HNAとRNAの間の分子会合は、HNAとDNAの間および天然核酸間の分子会合(dsDNA、dsRNA、DNA/RNA)よりも安定である。他の合成的に修飾されたオリゴヌクレオチドは、ANA(アラビノ核酸)、CNA(シクロヘキセン核酸)、CeNA(シクロヘキセニル(cyclohenexyl)核酸)、およびTNA(トレオース核酸)を含んでなる。
モルホリノは、天然核酸構造を再設計する産物である合成分子である。構造的には、モルホリノとDNAまたはRNAとの違いは、モルホリノは標準的な核酸塩基を有するが、その塩基はデオキシリボース/リボース環ではなく6員のモルホリン環に連結され、サブユニット間の非イオン性ホスホロジアミデート結合は陰イオン性ホスホジエステル結合に置き換わっていることである。モルホリノは、PMO(ホスホロジアミデートモルホリノオリゴヌクレオチド)と呼ばれることがある。6員モルホリン環は、化学式O(CH2CH2)2NHを有する。
ギャップマーすなわち「ギャップを有するオリゴマー化合物」は、通常のまたは修飾されたRNAオリゴヌクレオチドに、「ウイング」として知られるDNAウィンドウまたはギャップが挿入されたRNA-DNA-RNAキメラオリゴヌクレオチドプローブである。この修飾はイン・ビボにおけるオリゴヌクレオチドの安定性を高め、プローブを標的とより相互作用しやすくし、これにより、より短いプローブが効果的に使用され得る。好ましくは、これらのウイングは、内部ブロックをヌクレアーゼ分解から保護する、修飾された2’-O-メチル(OMe)または2’-O-メトキシエチル(MOE)オリゴヌクレオチドである。さらに、ギャップまたはウイングを形成するヌクレオチドは、ホスホジエステル結合またはホスホロチオエート結合により連結可能であり、それにより、それらをRNアーゼ分解に耐性とする。さらに、ウイングを形成するヌクレオチドはまた、3’-メチルホスホネート結合により連結された塩基の組み込みにより修飾することもできる。
別の実施形態では、CNNM4の阻害剤は小分子である。本明細書で使用される場合、用語「小分子」は、生物学的プロセスを調節することができる低分子量(<900ダルトン)の有機化合物を指す。小分子はタンパク質の特定の機能を阻害することができる、またはタンパク質-タンパク質相互作用を破壊することができる。好ましい実施形態では、小分子は、7-アミノ-2-フェニル-5H-チエノ[3,2-c]ピリジン-4-オン(PubChem CID 91383855)またはPark, H., et al. 2008. Bioorg Med Chem Lett. 18(7):2250-5 (Chemspider ID 1014170)に記載されているような2-[5-(4-オキソ-2-チオキソ-チアゾリジン-5-イリデンメチル)-フラン-2-イル]-安息香酸として知られるロダニン誘導体である。
別の実施形態では、CNNM4の阻害剤は、上述の阻害剤の任意の組合せである。
本明細書で使用する場合、用語「治療」は、本明細書に記載されるような病態の終息、予防、改善および/または感受性の軽減を目的とするいずれのタイプの療法も含んでなる。よって、「治療」は、本明細書で使用する場合、ヒトを含む哺乳動物の病状または障害のいずれの治療も包含して、所望の薬理学的および/または生理学的効果を得ることを指す。効果は、障害またはその症状を完全にもしくは部分的に防止するという点で予防的であってもよく、および/または、障害および/またはその障害に起因し得る有害作用の部分的もしくは完全な治癒という点で治療的であってもよい。それは哺乳動物、特にヒトにおいて疾患におけるいずれの治療も包含し、(a)生存期間を延長すること;(b)疾患による死亡リスクを軽減すること;(c)疾患素因を持つ可能性があるがそれに罹患しているとはまだ診断されてない対象において疾患が生じないように予防すること;(d)疾患を阻害すること、すなわち、その発症を止めること(例えば、疾患の進行速度を引き下げること);および(e)疾患を緩和すること、すなわち、疾患を退縮させることを含む。
本明細書で使用する場合、「疾患」は、正常な機能を損ない、一般に徴候および症状の鑑別により証明される、生きている動物またはその部分の1つの状態を意味する。好ましい実施形態の動物は、哺乳動物、好ましくは、ヒトである。
本明細書で使用する場合、「急性疾患」は、重篤で発症が突然である病態を意味する。
本明細書で使用する場合、「慢性疾患」は、長期にわたって発症する病態を意味する。急性疾患は、慢性疾患に至ることがある。
用語「対象」、「患者」または「個体」は、本明細書では、動物界のいずれのメンバーも指して互換的に使用され、哺乳動物、魚類、鳥類、爬虫類、または両生類などの脊椎動物であり得、ヒト、非ヒト霊長類、ウマ、ブタ、ウサギ、イヌ、ヒツジ、ヤギ、ウシ、ネコ、モルモットまたは齧歯類を含む。好ましくは、対象は、哺乳動物、より好ましくは、ヒトである。
本発明によれば、疾患は、肝疾患、腎疾患および肺疾患からなる群から選択される。一実施形態では、疾患は、非増殖性疾患である(すなわち、疾患は癌以外の疾患である)。
本明細書で使用する場合、「肝疾患」は、通常、感染、傷害、薬物または毒性化合物への曝露、アルコール、食物中の不純物、および血中の通常の物質の異常な増加、自己免疫プロセス、または遺伝子欠陥(ヘモクロマトーシスなど)により引き起こされる肝臓に対する急性損傷または慢性損傷である。傷害の正確な原因はわからない場合がある。肝疾患は、疾患の持続期間に基づいて急性肝疾患または慢性肝疾患として分類することができる。急性肝炎および急性肝不全(ALF)などの急性肝疾患では、病歴は6か月を超えない。それより長い持続期間の肝疾患は、慢性肝疾患として分類される。一般的な肝疾患の限定されない例としては、肝硬変、肝線維症、非アルコール性脂肪性肝疾患(NAFLD)、非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)、肝虚血性再潅流傷害、原発性胆汁性肝硬変(PBC)、ならびにウイルス性肝炎およびアルコール性肝炎を含む肝炎が挙げられる。最も多い形態のウイルス性肝炎は、B型肝炎およびC型肝炎(それぞれHBVおよびHCV)である。慢性肝炎は、肝硬変を招くことがある。アポトーシスとして知られるプロセスによる肝細胞の死滅が総ての形態の肝疾患で一般的である。肝細胞のアポトーシスは、肝線維症およびその他の肝疾患につながる。
肝疾患、特に、薬物により引き起こされる肝疾患(薬物性肝障害またはDILI)は、それ自体、特定の情報が得られないなどの、臨床上多様な症状で発現する。症状の限定されない例としては、食欲不振、倦怠感、めまい、体重減少、悪心、嘔吐、発熱、右上腹部領域痛、関節痛、筋肉痛、そう痒、発疹、排泄物の変色が挙げられ、目および皮膚の黄疸が含まれる。
本分野の専門家が知るように、活動性肝疾患の存在は、しばしば、血中の酵素レベルの増加の存在によって検出される。特に、臨床上許容される正常範囲を超えるALT(アラニンアミノトランスフェラーゼ)およびAST(アスパラギン酸アミノトランスフェラーゼ)の血中レベルは、進行中の肝損傷の指標であることが知られている。医学的処置の間に肝疾患の進行を評価するためには、肝疾患患者をALTおよびASTの血中レベルに関して定期的に経過観察することが臨床的に使用される。増加していたALTおよびASTが許容される正常範囲に下がることが、患者の進行中の肝損傷の重症度の軽減を反映する臨床エビデンスと考えられる。特定の実施形態では、肝疾患は、いずれかの種類の肝損傷によって引き起こされる。
用語「肝損傷」は、本明細書で使用する場合、慢性および急性外傷ならびに肝細胞または肝組織に存在する病的変化を含む、いずれの種類の肝外傷(傷害)も表して使用される。肝損傷の病態には、限定されるものではないが、肝細胞の変性、肝臓の血管炎、肝臓に存在する単状壊死もしくは局部壊死、肝臓および門脈域における炎症細胞浸潤もしくは線維芽細胞増殖、または肝腫大、および肝硬変、重度肝損傷から生じる肝細胞腫などを含み得る。肝疾患は肝臓に対する傷害から生じる。肝臓の傷害は、アルコール、数種の薬物、食物中の不純物、血中の通常の物質の異常な増加を含む毒素によるか、感染によるかまたは自己免疫障害により引き起こされ得る。場合によっては、肝臓に対する傷害から生じる肝損傷には、限定されるものではないが、脂肪肝、肝硬変、原発性胆汁性肝硬変、原発性硬化性胆管炎、およびアルファ1アンチトリプシン欠乏症が含まれる。肝損傷には、限定されるものではないが、肝硬変、肝線維症、非アルコール性脂肪性疾患(NAFLD)、非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)、肝虚血性再潅流傷害、ウイルス肝炎およびアルコール性肝炎を含む肝炎、ならびに原発性胆汁性肝硬変(PBC)が含まれる。
好ましい実施形態では、肝疾患は、肝線維症、静脈閉塞性肝疾患、薬物性肝障害(DILI)、脂肪症、非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)、肝硬変、肝細胞癌(HCC)、バッド・キアリ症候群および肝炎、またはそれらの組合せから選択される。より好ましい実施形態では、肝疾患は、肝線維症、静脈閉塞性肝疾患、薬物性肝障害(DILI)、非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)、肝硬変、肝細胞癌(HCC)、バッド・キアリ症候群および肝炎、またはそれらの任意の組合せから選択される。より好ましい実施形態では、肝疾患は、薬物性肝障害(DILI)、非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)、肝硬変、肝細胞癌(HCC)またはそれらの任意の組合せから選択される。より好ましい実施形態では、肝疾患は、薬物性肝障害(DILI)、非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)、肝硬変またはそれらの任意の組合せから選択される。
本明細書で使用する場合、「線維化」は、修復プロセスまたは反応性プロセスの臓器または組織における過剰な繊維性結合組織の形成である。これは反応性、良性、または病的状態であり得る。傷害に応答する場合、これは瘢痕化と呼ばれ、線維化が単細胞系統から生じる場合には、これは線維腫と呼ばれる。生理学的には、線維化は結合組織を沈着させる働きをし、これは基礎にある臓器または組織の構造および機能に干渉し、または全面的に阻害することがある。線維化は、線維組織の過剰な沈着の病的状態、ならびに治癒における結合組織沈着のプロセスを表すために使用され得る。細胞外マトリックス(ECM)タンパク質の病的蓄積により定義される場合、線維化は罹患組織の瘢痕化および肥厚をもたらし、それは本質的に、正常な臓器機能に干渉する誇大な創傷治癒応答である。線維化はいずれの臓器も侵し得る。好ましい実施形態では、線維化は肝線維症である。
本明細書で使用する場合、「肝線維症」は、傷害に対する肝臓の応答に相当する瘢痕化プロセスである。皮膚および他の臓器がコラーゲンおよび他のマトリックス成分の沈着により創傷を治癒するのと同様に、肝臓も新たなコラーゲンの沈着によって傷害を修復する。肝線維症は、肝臓の瘢痕化の最初の段階である。その後、肝臓のより多くの部分が瘢痕化すれば、それは肝硬変に至り得る。
本明細書で使用する場合、「静脈閉塞性肝疾患」または「肝類洞閉塞症候群(SOS)」は、肝腫大、右上腹部痛、黄疸、および腹水を特徴とし、最も頻繁には造血細胞移植(HCT)を受けている患者に、および多くはないが、非移植状態である種の化学療法薬の使用の後、アルカロイド毒素の経口摂取、高線量放射線療法の後、または肝臓移植で見られる。SOSにおける肝静脈流出障害は、末端肝細静脈および肝類洞の閉塞によるものである。
本明細書で使用する場合、「薬物性肝障害(DILI)」は、1以上の薬物の使用の後に発生する肝臓に対する傷害を意味する。
本明細書で使用する場合、「脂肪症」は、脂肪変化とも呼ばれ、細胞内の脂質の異常な保持を表すプロセスである。それはトリグリセリド脂肪の合成および排出の正常なプロセスの障害を反映する。過剰な脂質が小胞に蓄積し、細胞質に取って代わる。小胞が核を歪ませるに十分大きければ、その状態は大滴性脂肪症として知られ、そうでなければ、その状態は小滴性脂肪症として知られる。軽傷では細胞に特に有害ではなく、大きな蓄積は細胞成分を破壊し、重症では、細胞はバーストさえすることがある。脂肪症に関連するリスク因子は様々であり、糖尿病、タンパク質栄養不良、高血圧症、細胞毒素、肥満、無酸素症、および睡眠時無呼吸が含まれる。肝臓は脂質代謝の主要な臓器であるので、ほとんどの場合脂肪症に関連するが、いずれの臓器でも、一般には腎臓、心臓、および筋肉で生じ得る。好ましい実施形態では、脂肪症は肝臓において引き起こされる。
本明細書で使用する場合、「非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)」は、飲酒しない患者に発症する症候群であり、それはアルコール性肝炎と組織学的に識別できない肝損傷を引き起こす。それはほとんどの場合、以下のリスク因子:肥満、異脂肪血症、およびグルコース不耐性のうち少なくとも1つを有する患者で発症する。病因は十分に理解されていないが、インスリン抵抗性(例えば、肥満または代謝症候群)に関連すると思われる。ほとんどの患者は無症候である。検査所見として、アミノトランスフェラーゼレベルの増加が含まれる。診断を確定するためには生検が必要とされる。
本明細書で使用する場合、「肝硬変」は、肝構造の歪みおよび再生結節の形成を特徴とする後期の進行性肝線維化を意味する。肝硬変は一般にその進行した段階では不可逆的であると考えられ、その時点での唯一の治療選択は肝移植となり得る。肝硬変の回復(その初期の場合)は、基礎にある原因の処置後にいくつかの形態の肝疾患で可能である。肝硬変患者は様々な合併症を受けやすく、患者の余命は通常著しく下がる。
本明細書で使用する場合、「肝細胞癌(HCC)」は、慢性肝疾患および肝硬変の状況でしばしば見られる侵襲性腫瘍である。HCCは一般に、その経過において後に診断され、診断後の生存期間中央値はおよそ6~20か月である。治療の中心は外科的切除であるが、大多数の患者は腫瘍範囲または基礎にある肝不全のために適格でない。
本明細書で使用する場合、「バッド・キアリ症候群」(BCS)は、閉塞のレベルまたは機序によらず肝静脈流出路閉塞と定義され、ただし、その閉塞は心疾患、心膜疾患、または類洞閉塞症候群(静脈閉塞性疾患)によるものではない。原発性バッド・キアリ症候群は、主として静脈プロセス(血栓症または静脈炎)による閉塞がある場合に存在し、一方、続発性バッド・キアリは、静脈外に起源する病変(例えば、悪性腫瘍)による肝静脈および/または下大静脈の圧迫または浸潤がある場合に存在する。
本明細書で使用する場合、「肝炎」は、原因によらず肝臓の炎症を意味する。肝炎は、薬物毒性、免疫疾患、およびウイルスを含むいくつかの状態によって引き起こされ得る。肝炎は、黄疸、肝肥大、および発熱を特徴とする。
本明細書で使用する場合、「腎疾患」は、腎臓に対する急性損傷または慢性損傷である。外因子、内因子、遺伝的因子などを含む様々な理由のために腎臓に生じる疾患を指す。腎疾患の限定されない例には、腎炎、ネフローゼ、腎線維化、菲薄糸球体基底膜(TGBM)、微小変化疾患(MCD)、膜性糸球体腎炎(MGN)、巣状分節性糸球体硬化症(FSGS)、DM腎症、IgA腎症(IgAN)、尿細管間質性腎炎(TIN)、ヘノッホ-シェンライン紫斑病(HSP)腎炎、急性尿細管傷害、BKウイルス腎症、急性細胞性拒絶反応、慢性抗体関連型拒絶、慢性活動性抗体関連型拒絶反応、慢性カルシニュリン阻害薬毒性、急性腎障害、慢性腎疾患、虚血性腎疾患、糸球体腎炎、狼瘡腎炎、多発性嚢胞腎疾患、腎盂腎炎、腎結石、腎結核、腎腫瘍、慢性腎不全、末期腎不全、敗血症、肝傷害により引き起こされる腎傷害などが含まれる。
好ましい実施形態では、腎疾患は、急性腎障害(AKI)、慢性腎疾患、腎炎、ネフローゼおよび腎線維症から選択される。
本明細書で使用する場合、「急性腎障害(AKI)」または「急性腎不全(ARF)」は、7日以内に発症する腎機能の突然の喪失である。非限定的な原因としては、いずれかの原因(例えば、低血圧)からの腎血流の減少(腎虚血)により引き起こされる腎組織の損傷、腎臓に有害な物質への曝露、腎臓内の炎症プロセス、または尿流を妨げる尿路の閉塞が含まれる。AKIは、血中尿素窒素およびクレアチニンの増加、または腎臓が十分な量の尿を産生できないことなどの特徴的な検査所見に基づいて診断される。AKIは、代謝性アシドーシス、高カリウムレベル、尿毒症、体液バランスの変化、および他の臓器系に及ぼす影響(死亡を含む)を含むいくつかの合併症をもたらし得る。AKIを受けた患者は、将来に慢性腎疾患の高いリスクを有し得る。
本明細書で使用する場合、「慢性腎疾患(CDK)」は、何ヶ月または何年という期間にわたって腎機能の段階的喪失が見られる腎疾患の一種を意味する。初期では一般に無症状である。その後、下肢の腫脹、倦怠感、嘔吐、食欲不振、または錯乱が生じることがある。合併症としては、心疾患、高血圧、骨疾患、または貧血を含み得る。慢性腎疾患の非限定的な原因としては、糖尿病、高血圧、糸球体腎炎、および多発性嚢胞腎疾患が含まれる。リスク因子としては、この病態の家族歴が含まれる。診断は一般に、糸球体ろ過速度を測定するための血液検査およびアルブミンを測定するための尿検査による。基礎にある原因を決定するためには超音波または腎臓生検などのさらなる検査を行えばよい。
本明細書で使用する場合、「腎炎」は、腎臓の炎症を意味し、糸球体、尿細管、または糸球体および尿細管の周囲の間質組織を含み得る。非限定的な原因としては、感染、毒素および自己免疫障害が含まれる。腎炎としては、糸球体腎炎(糸球体の炎症)および間質性腎炎または尿細管間質性腎炎(腎尿細管の間隙の炎症)が含まれる。
本明細書で使用する場合、「ネフローゼ」は、腎臓尿細管のいずれの変性疾患も意味する。ネフローゼは腎疾患により引き起こされる場合があり、または別の障害、特に、糖尿病の合併症である場合もある。診断は、タンパク質の存在を調べる尿検査、正常より低レベルのタンパク質を調べる血液検査および浮腫の診察によってなされる。
好ましい実施形態では、線維化は、腎線維症である。本明細書で使用する場合、「腎線維症」は、腎臓を侵す線維化を意味する。
本明細書で使用する場合、「呼吸器系疾患」は、高等生物においてガス交換を可能とする臓器および組織を侵すいずれの病状も意味し、上気道、気管、気管支、細気管支、肺胞、胸膜および胸腔、ならびに呼吸の神経および筋肉の病態を含む。
本明細書で使用する場合、「肺疾患」は、肺を侵すいずれの呼吸器系疾患でもある。肺疾患は、肺に対する急性損傷または慢性損傷であり得る。肺疾患の限定されない例としては、喘息、慢性閉塞性肺疾患、慢性気管支炎または急性気管支炎、嚢胞性線維症気腫、急性呼吸窮迫症候群、細菌性肺炎、結核肺塞栓および肺癌が含まれる。
好ましい実施形態では、肺疾患は肺線維症である。本明細書で使用する場合、「肺線維症」は、肺組織に瘢痕が形成されて呼吸障害に至る呼吸器系疾患を意味する。過剰な線維性結合組織の蓄積(線維化と呼ばれるプロセス)である瘢痕形成は壁の肥厚をもたらし、血中への酸素供給の減少を引き起こす。結果として、患者は息切れに苦しむ。肺線維症の症状としては、息切れ、慢性的な渇き、空咳、倦怠感および虚弱、胸痛を含む胸部不快感、食欲不振および急速な体重減少が含まれる。本明細書で開示されるように、肺線維症は、他の疾患の二次的な影響、ならびに/または、鼻腔内投与および経口吸入投与など、肺への治療薬の全身送達および局所送達のための非侵襲的投与を含んでなる特定の処置の二次的な影響である場合もある。二次的な影響としての肺線維症を引き起こし得る疾患および病態の非限定的な例としては、石綿肺における金属、ケイ肺症および特定のガスへの曝露などの環境性および職業性汚染物質の吸入;過敏性肺炎(ほとんどの場合、細菌、真菌、または動物産物で汚染された塵埃の吸入から起こる);喫煙;関節リウマチ、全身性紅斑性狼瘡(SLE)および硬皮症、多発血管炎を伴う類肉腫症および肉芽腫などのいくつかの結合組織疾患;感染症;特定の投薬、例えば、アミオダロン、ブレオマイシン(ピンジャングマイシン)、ブスルファン、メトトレキサート、アポモルフィンおよびニトロフラントイン;胸部への放射線療法が含まれる。
特定の実施形態では、本発明の使用のためのCNNM4阻害剤は、医薬組成物の一部として投与することができ、ここで、CNNM4阻害剤は、薬学上許容される賦形剤とともに投与される。よって、本発明は、医療において(すなわち、治療として)使用するための、本明細書に記載されるようなCNNM4阻害剤と薬学上許容される賦形剤を含んでなる医薬組成物に関する。本発明はさらに、対象における急性疾患または慢性疾患の治療において使用するための、本明細書に記載されるようなCNNM4阻害剤と薬学上許容される賦形剤を含んでなる医薬組成物に関し、ここで、前記疾患は、好ましくは、肝疾患、腎疾患および肺疾患からなる群から選択される。
「医薬組成物」は、本明細書で使用する場合、生理学的に忍容され、ヒトまたは動物に投与した場合にアレルギー反応、または胃障害、めまいなどの類似の不利な反応を一般に生じない組成物および分子実体に関する。好ましくは、用語「薬学上許容される」とは、それが州政府もしくは連邦政府の規制当局により承認されているか、または、動物、より詳しくは、ヒトにおいて使用するために米国薬局方または他の一般に認知されている薬局方に収載されていることを意味する。
用語「賦形剤」は、有効成分とともに投与されるビヒクル、希釈剤またはアジュバントを指す。このような医薬賦形剤は、水、ならびに落花生油、大豆油、鉱油、ゴマ油および類似のものなどの石油起源、動物起源、植物起源または合成起源のものを含む油といった無菌の液体であり得る。水または生理食塩水ならびにデキストロースおよびグリセロール水溶液は、特に、注射用溶液にビヒクルとして好ましく使用される。好適な医薬ビヒクルは、E.W. Martin, 第21版, 2005による"Remington's Pharmaceutical Sciences"または"Handbook of Pharmaceutical Excipients", Rowe C. R.; Paul J. S.; Marian E. Q., 第6版に記載されている。
上記で定義されるような阻害剤の適当な量は、医療において使用するため、特に、肝疾患、腎疾患および/または肺疾患の治療において使用するための医薬組成物を得るために、薬学上許容される賦形剤および/または担体とともに調剤することができる。
好適な薬学上許容されるビヒクルとしては、例えば、水、塩溶液、アルコール、植物油、ポリエチレングリコール、ゼラチン、ラクトース、アミロース、ステアリン酸マグネシウム、タルク、界面活性剤、ケイ酸、粘稠パラフィン、芳香油、脂肪酸のモノグリセリドおよびジグリセリド、脂肪酸エステル、石油、ヒドロキシメチルセルロース、ポリビニルピロリドンなどが含まれる。
上記で定義されるような阻害剤を含んでなる医薬組成物は、選択される投与経路、例えば、全身投与(例えば、静脈内、皮下、筋肉内注射)、経口投与、非経口投与または局所投与(そのためにこの医薬組成物は、所望の投与方法の調剤に必要な薬学上許容される賦形剤を含む)に適当であると考えられるいずれかの投与剤形で存在し得る。加えて、上記で定義されるような阻害剤を含んでなる組成物を鼻腔内または舌下に投与することも可能であり、これにより非侵襲性の投与様式により全身投与が可能である。また、心室内投与も妥当であり得る。好ましい実施形態では、投与経路は静脈内経路である。別の好ましい実施形態において、投与経路は皮下経路である。
必要であれば、本発明の使用のための阻害剤は、可溶化剤および注射部位の疼痛を改善するための局所麻酔薬も含む組成物内に含まれる。一般に、成分は、単位剤形中に、例えば、有効薬の量を表示したアンプルまたはサシェなどの密封容器内の凍結乾燥粉末または無水濃縮物として、個別にまたは一緒に混合して供給される。組成物が注入により投与される場合には、無菌の製薬等級の水または生理食塩水を含有する注入ボトルで分配することができる。組成物が注射により投与される場合には、投与前に成分が混合できるように無菌の注射水または生理食塩水のアンプルを提供することができる。
静脈内投与以外の場合、組成物は、微量の湿潤剤または乳化剤、またはpH緩衝剤を含有することができる。組成物は溶液、懸濁液、エマルション、ゲル、ポリマー、または徐放性製剤であり得る。組成物は、当技術分野で公知のように、従来の結合剤および担体を用いて調剤することができる。製剤は、医薬の製造に十分確立された機能性を有する不活性担体である、製薬等級のマンニトール、ラクトース、デンプン、ステアリン酸マグネシウム、サッカリンナトリウム、セルロース、炭酸マグネシウムなどの標準担体を含み得る。様々な送達系が知られており、リポソーム、微粒子、マイクロカプセルなどへの封入を含め、本発明の治療薬を投与するために使用することができる。
経口投与用の固体剤形には、従来のカプセル剤、徐放性カプセル剤、従来の錠剤、徐放性錠剤、チュアブル錠、舌下錠、発泡錠、丸剤、懸濁液、散剤、顆粒およびゲルを含み得る。これらの固体剤形において、有効化合物は、スクロース、ラクトースまたはデンプンなどの少なくとも1つの不活性賦形剤と混合することができる。このような剤形は、通常の実施と同様に、不活性希釈剤以外の付加的物質、例えば、ステアリン酸マグネシウムなどの滑沢剤も含んでなり得る。カプセル剤、錠剤、発泡錠および丸剤の場合、剤形は緩衝剤も含んでなり得る。錠剤および丸剤には腸溶コーティングを提供することができる。
経口投与用の液体剤形には、当技術分野で慣用される水などの不活性希釈剤を含有する薬学上許容されるエマルション、溶液、懸濁液、シロップおよびエリキシル剤を含み得る。これらの組成物はまた、湿潤剤、乳化剤および沈殿防止剤、ならびに甘味剤、香味剤および芳香剤などのアジュバントも含んでなり得る。
注射用製剤、例えば、水性または油性懸濁液、無菌注射剤は、既知の技術に従い、好適な分散剤、湿潤剤および/または沈殿防止剤を用いて調剤され得る。使用可能な許容されるビヒクルおよび溶媒としては、水、リンゲル液および等張性塩化ナトリウム溶液がある。無菌油も溶媒または懸濁媒として慣例的に使用される。
局所投与では、本発明の化合物は、例えば、乳化剤、界面活性剤、増粘剤、着色剤およびそれらの2種類以上の組合せなどの好適な賦形剤を使用する従来の方法に従って調剤され得るクリーム、ゲル、ローション、リキッド、ポマード、噴霧溶液、分散剤、固体バー、エマルション、マイクロエマルションおよび類似のものとして調剤することができる。
加えて、上記で定義されるような阻害剤は、経皮パッチまたはイオン泳動デバイスの形態で投与され得る。好適な経皮パッチは当技術分野で公知である。
いくつかの薬物送達システムが知られ、例えば、リポソーム、マイクロバブル、エマルション、微粒子、マイクロカプセル、陽イオン脂質および類似のものへの封入を含む、上記で定義されるような阻害剤を投与するために使用することができる。陽イオン脂質はまた「双頭型両親媒性化合物(bolaamphiphiles)」または「bolas」とも呼ばれ、各末端に正電荷を有する1以上の頭基を有する疎水性の鎖からなる。必要とされる量は単一の単位としてまたは徐放性形態で投与することができる。非侵襲的な特定の処置の限定されない例としては、レンチウイルスおよびアデノウイルスなどの、肺への気道遺伝子送達のためのウイルスベクター、ならびにポリマーに基づくナノテクノロジーの使用が含まれ、これらは吸入により肺へ局所投与することもできる。投与方法は、ネブライザー、定量吸入器、およびドライパウダー吸入器を含む、呼吸器系送達に最も慣用されているデバイスのいずれかを用いるものなど、当技術分野で公知のいずれの技術であってもよい。
徐放性形態ならびにそれらの調製のために適当な材料および方法は、例えば、"Modified-Release Drug Delivery Technology", Rathbone, M. J. Hadgraft, J. and Roberts, M. S. (編), Marcel Dekker, Inc., New York (2002)、"Handbook of Pharmaceutical Controlled Release Technology", Wise, D. L. (編), Marcel Dekker, Inc. New York, (2000)に記載されている。本発明の一実施形態では、本発明による阻害剤の経口投与可能な形態は、少なくとも1つのコーティングまたはマトリックスをさらに含んでなる徐放性形態である。コーティングまたは徐放性マトリックスとしては、限定されるものではないが、天然ポリマー、半合成もしくは合成水不溶性の修飾されたワックス、脂肪、脂肪アルコール、脂肪酸、天然、半合成もしくは合成可塑剤、またはそれらの2種類以上の組合せが含まれる。腸溶コーティングは、例えば、Johnson, J. L., "Pharmaceutical tablet coating", Coatings Technology Handbook (第2版), Satas, D. and Tracton, A. A. (編), Marcel Dekker, Inc. New York, (2001), Carstensen, T., "Coating Tablets in Advanced Pharmaceutical Solids", Swarbrick, J. (編), Marcel Dekker, Inc. New York (2001), 455-468に記載されているように、当業者に公知の従来法を用いて施すことができる。
ある実施形態において、CNNM4阻害剤はsiRNAである。siRNAのイン・ビボ送達法は当技術分野で公知である(Davis, M. E. et al., Nature 2010 April 15; 464(7291): 1067-1070)。
ある実施形態において、siRNAは、少なくとも1つのリガンドにコンジュゲートする。リガンドは好ましくは、標的細胞の表面に発現される受容体に特異的である。肝細胞に標的化されるsiRNAでは、少なくとも1つのリガンドは好ましくは、GalNAc誘導体またはGalNAc誘導体である。
特定の実施形態では、siRNAは、0.1μg/μl~2.5μg/mlの濃度で使用される。好ましい実施形態では、siRNAは、少なくとも0.1μg/μl、少なくとも0.2μg/μl、少なくとも0.3μg/μl、少なくとも0.4μg/μl、少なくとも0.5μg/μl、少なくとも0.6μg/μl、少なくとも0.7μg/μl、少なくとも0.8μg/μl、少なくとも0.9μg/μl、少なくとも1μg/μl、少なくとも、1.1μg/μl、少なくとも1.2μg/μl、少なくとも1.3μg/μl、少なくとも1.4μg/μl、少なくとも1.5μg/μl、少なくとも1.6μg/μl、少なくとも1.7μg/μl、少なくとも1.8μg/μl、少なくとも1.9μg/μl、少なくとも2μg/μl、少なくとも2.1μg/μl、少なくとも2.2μg/μl、少なくとも2.3μg/μl、少なくとも2.4μg/μl、少なくとも2.5μg/μl、またはそれを超える濃度で使用される。別の好ましい実施形態では、siRNAは、0.75μg/μlの濃度で使用される。
特定の実施形態では、siRNAは、0.1~10mg/患者キログラムの用量で使用される。好ましい実施形態では、siRNAは、少なくとも0.1mg/kg、少なくとも0.5mg/kg、少なくとも1mg/kg、少なくとも5mg/kg、少なくとも10mg/kgの用量で使用される。
好ましい実施形態では、CNNM4阻害剤は、1日1回、1日2回、1日3回またはそれより多い回数で投与される。別の好ましい実施形態では、CNNM4阻害剤は、週1回、週2回、週3回、週4回、週5回、週6回、週7回、またはそれより多い回数で投与される。より好ましい実施形態では、CNNM4阻害剤は、週2回投与される。
あるいは、本発明は、肝疾患、腎疾患および/または肺疾患を治療するための方法であって、本発明によるCNNM4阻害剤または医薬組成物を、それを必要とする対象に投与することを含んでなる方法に関する。従前に記載した総ての用語および実施形態は、本発明のこの態様に同等に適用可能である。
あるいは、本発明は、肝疾患、腎疾患および/または肺疾患を治療するための薬剤の製造のための、本発明によるCNNM4阻害剤または医薬組成物に関する。従前に記載した総ての用語および実施形態は、本発明のこの態様に同等に適用可能である。
肝疾患、腎疾患または肺疾患の診断方法
別の態様において、本発明は、対象において肝疾患、腎疾患および/または肺疾患を診断するイン・ビトロ方法であって、
(a)前記対象由来のサンプルにおいてCNNM4の発現レベルを決定すること、および
(b)前記レベルを参照値と比較すること
を含んでなり、
参照値に対する前記サンプル中のCNNM4の発現レベルの増加が、前記患者が肝疾患、腎疾患または肺疾患に罹患していることを示す方法に関する。
用語「肝疾患」、「腎疾患」、「肺疾患」、「対象」、「CNNM4遺伝子」および「参照」は、本発明の他の態様に関して従前に定義されている。これらの用語に関する本発明の他の態様の特定の実施形態および好ましい実施形態は総て、この態様に完全に当てはまる。
用語「診断」は、本明細書で使用する場合、対象において可能性のある疾患の決定および/または特定を試みるプロセス、すなわち、診断法と、このプロセスにより達した鑑定、すなわち、診断鑑定の両方を指す。従って、ある個体の病態を、治療および予後に関する医学的判断を下すことを可能とする別個の異なるカテゴリーに分類する試みと見なすこともできる。当業者が理解するように、このような診断は、診断対象の100%に正確であることが好ましいが、そうでなくてもよい。しかしながら、この用語は、対象の統計的に有意な部分が、ある疾患、本明細書においては、特に、肝疾患、腎疾患または肺疾患に罹患している、またはそれに対して疾病素因があると同定され得ることを必要とする。当業者ならば、周知の種々の統計的評価ツールを用いて、例えば、信頼区間の決定、p値の決定、スチューデントの検定、マン・ホイットニーなどにより、ある集団が統計的に有意かどうかを決定することができる(Dowdy and Wearden, 1983参照)。好ましい信頼区間は、少なくとも50%、少なくとも60%、少なくとも70%>、少なくとも80%>、少なくとも90%)または少なくとも95%である。p値は好ましくは、0.05、0.025、0.001またはそれより低い。用語「診断する」は、本明細書で開示されるように、どの疾患または病態がある人の症状および徴候を説明するかを決定するプロセスを意味する。
特定の実施形態では、本発明の肝疾患、腎疾患または肺疾患を診断する方法は、CNNM4の発現レベルを決定することを含んでなる。CNNM4の発現レベルを決定するための方法は、本明細書の他所に開示されている通りである。好ましい実施形態では、本発明の肝疾患、腎疾患または肺疾患を診断する方法は、CNNM4タンパク質の発現レベルを決定することを含んでなる。より好ましい実施形態において、本発明の肝疾患、腎疾患または肺疾患を診断する方法は、免疫組織化学によりCNNM4タンパク質の発現レベルを決定することを含んでなる。
ある実施形態において、CNNM4の発現レベルが参照値に対して増加している場合には、その患者は肝疾患、腎疾患および/または肺疾患に罹患している。CNNM4の発現レベルを決定するための方法は、従前に開示されている。ある実施形態において、CNNM4の発現レベルが参照値に対して少なくとも5%、少なくとも10%、少なくとも15%、少なくとも20%、少なくとも25%、少なくとも30%、少なくとも35%、少なくとも40%、少なくとも45%、少なくとも50%、少なくとも55%、少なくとも60%、少なくとも65%、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも100%、またはそれを超えて増加している場合には、その患者は肝疾患、腎疾患および/または肺疾患に罹患していると診断される。
本明細書で使用する場合、「サンプル」または「生体サンプル」は、対象から単離された生体材料を指す。サンプルは、遺伝子の発現レベルを検出するために好適ないずれの材料も含有し、対象の遺伝物質を含んでなる材料であり得る。生体サンプルは、対象の細胞材料および/または非細胞材料、好ましくは、細胞材料を含んでなり得る。特定の実施形態では、サンプルは、検討下の対象の遺伝物質、例えば、DNA、ゲノムDNA(gDNA)、相補的DNA(cDNA)、RNA、mRNAなどを含んでなる。特定の実施形態では、遺伝物質はRNAである。サンプルは、生体組織または体液、例えば、血液、唾液、血漿、血清、尿、脳脊髄液(CSF)、糞便、鼻腔、口内スワブまたは頬咽頭スワブ、検体、生検から得られる検体、およびパラフィン包埋組織サンプル、肝組織、肺組織または腎組織から単離することができる。サンプルを単離するための手順は当業者に周知である。生体サンプルは、CNNM4の発現レベルを検出するために好適ないずれの生体材料も含有することができ、対象からの細胞材料および/または非細胞材料を含んでなり得る。好ましくは、CNNM4の発現レベルの決定に使用されるサンプルは、最小の侵襲的手順を用いて得ることができるサンプルである。好ましい実施形態では、サンプルは、肝、腎および/または肺サンプルまたは生検である。
サンプルを分析する前に、多くの場合、サンプル中に存在する他の分子から決定される分子を分離するために前記サンプルを調製する1以上の操作を行うことが望ましい。特定の実施形態では、これらの分子は核酸、DNAおよび/またはRNAである。これらのサンプル調製操作には、細胞内材料(例えば、組織サンプル/全細胞などからの核酸)の濃縮、懸濁、抽出、核酸増幅、断片化、転写、標識および/または伸張反応などの操作が含まれる。これらの方法は当業者に周知である。限定されるものではないが、QiagenからのmiRNeasy Mini Kit、Sigma-AldrichからのmiRNA Life Technologies単離キット、mirPremier the microRNA単離キット、およびRocheからのHigh Pure miRNA単離キットを含め、mRNA精製のための市販のキットも入手可能である。特定の実施形態では、RNAの完全性が、Agilent 2100 bionalizerのRNA 6000 Nano Chips(Agilent Technologies、Palo Alto、CA、USA)を用いて分析される。
ある実施形態において、患者が肝疾患、腎疾患および/または肺疾患に罹患している診断される場合、治療上有効な量のCNNM4阻害剤が前記患者に投与される。
本明細書で使用される場合、用語「治療有効な量」は、CNNM4の発現を阻害することができる本発明による阻害剤のいずれかの量と理解される。好ましい実施形態では、CNNM4発現が参照値に対して少なくとも5%、少なくとも10%、少なくとも15%、少なくとも20%、少なくとも25%、少なくとも30%、少なくとも35%、少なくとも40%、少なくとも45%、少なくとも50%、少なくとも55%、少なくとも60%、少なくとも65%、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも100%増加していることが見出されれば、治療上有効な量のCNNM4阻害剤が前記患者に投与される。
好ましい実施形態では、阻害剤は、中和抗体またはその機能的フラグメント、拮抗剤、可溶性結合タンパク質、可溶性受容体変異体、非機能的誘導体、アンチセンスポリヌクレオチド、RNA干渉オリゴヌクレオチド、ホスホロジアミデートモルホリノオリゴマー(PMO)、miRNA、siRNA、shRNA、sgRNAアンチセンスRNA、ダイサー基質27マー二重鎖、アプタマー、DNAザイム、リボザイム、三重鎖形成性オリゴヌクレオチド(TFO)、小分子およびそれらの組合せからなる群から選択される。より好ましい実施形態では、CNNM4阻害剤はsiRNAである。さらにより好ましい実施形態では、siRNAは、配列番号13、配列番号14、配列番号50もしくは配列番号51の核酸配列、または表1に示される配列番号を有する配列のいずれかのうち少なくとも1つを含んでなる。いっそうより好ましい実施形態では、siRNAは、本明細書において配列番号7および配列番号8として示される核酸配列を含んでなる。
好ましい実施形態では、肝疾患は、肝線維化、静脈閉塞性肝疾患、薬物性肝障害(DILI)、脂肪症、非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)、肝硬変、肝細胞癌(HCC)、バッド・キアリ症候群および肝炎、またはそれらの任意の組合せから選択される。別の好ましい実施形態では、腎疾患は、急性腎障害(AKI)、慢性腎疾患、腎炎、ネフローゼおよび腎線維症、またはそれらの任意の組合せから選択される。別の好ましい実施形態では、肺疾患は肺線維症である。
従前に記載した総ての用語および実施形態は、本発明のこの態様に同等に適用可能である。
疾患をイン・ビトロ診断するための試薬の使用
さらなる態様において、本発明は、対象において肝疾患、腎疾患または肺疾患をイン・ビトロ診断するためのCNNM4の発現レベルを決定するために特異的な試薬の使用に関する。
CNNM4の発現レベルを決定するために特異的な試薬は、キット形式で提供され得る。本発明に関して、「キット」または「アッセイデバイス」は、輸送および貯蔵を可能とするように充填された、CNNM4の発現レベルを決定する方法を実施するために必要な種々の試薬を含有する製品またはデバイスとして理解される。キットの成分を充填するために好適な材料としては、石英、プラスチック(ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネートなど)、ボトル、バイアル、ペーパー、エンベロープなどが含まれる。加えて、これらのキットは、キット内にある種々の成分の同時、逐次または個別使用のための説明書を含み得る。前記説明書は、印刷物の形態または電子保存媒体(磁気ディスク、テープなど)、光媒体(CD-ROM、DVD)といった対象が読み取り可能なものなどの説明書を保存可能な電子支援の形態であり得る。それに加えてまたはその代わりに、媒体は、前記説明書を提供するインターネットアドレスを含み得る。
「CNNM4の発現レベルを決定するために特異的な試薬」という表現は、mRNAレベルの決定の手段またはタンパク質レベルの決定の手段の両方により、遺伝子の発現レベルの決定を可能とする化合物または化合物セットを意味する。よって、第1のタイプの試薬には、前記遺伝子によりコードされるmRNAと特異的にハイブリダイズし得るプローブが含まれる。第2のタイプの試薬には、マーカー遺伝子よりコードされるタンパク質と特異的に結合する化合物が含まれ、好ましくは、抗体が含まれるが、それらは特異的アプタマーであってもよい。
よって、特定の実施形態では、CNNM4の発現レベルを決定するために特異的な試薬は、CNNM4のmRNAと特異的にハイブリダイズし得る1セットのプローブおよびCNNM4のmRNAを特異的に増幅し得る1セットのプライマーペアからなる群から選択され、またはCNNM4の発現レベルを決定するために特異的な試薬は、CNNM4ポリペプチドと特異的に結合する抗体である。
好ましい実施形態では、CNNM4の発現レベルの決定に十分な試薬は、キットを形成する遺伝子の発現レベルの決定に十分な試薬の総量の少なくとも10%、少なくとも20%、少なくとも30%、少なくとも40%、少なくとも50%、少なくとも60%、少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも90%または少なくとも100%を占める。
好ましい実施形態では、本発明のキットの第1の成分は、上述の遺伝子と特異的にハイブリダイズし得るプローブを含んでなる。
「特異的にハイブリダイズし得る」という用語は、本明細書で使用する場合、高ストリンジェント条件または中等度ストリンジェント条件下で2つのポリヌクレオチドのハイブリダイズを可能とする条件を指す。
ハイブリダイゼーション反応の「ストリンジェンシー」は、当業者により容易に決定され、一般に、プローブ長、洗浄温度、および塩濃度に応じた、実験に基づく計算である。一般に、長いプローブほど適切なアニーリングに高温を要し、短いプローブほど低温を要する。ハイブリダイゼーションは一般に、相補鎖がそれらの融解温度よりも低い環境に存在する場合に変性したDNAが再アニーリングする能力によって異なる。プローブとハイブリッド可能な配列の間の所望の相同性の程度が高いほど、使用可能な相対温度は高い。結果として、相対温度が高いほど反応条件をよりストリンジェントとする傾向があり、温度が低いほどその傾向が小さいことになる。ハイブリダイゼーション反応のストリンジェンシーのさらなる詳細および説明については、Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology, Wiley Interscience Publishers, (1995)を参照。
「ストリンジェント条件」または「高ストリンジェンシー条件」は、本明細書で定義されるように、一般に、(1)洗浄に50℃で、低イオン強度および高温度、例えば、0.015M塩化ナトリウム/0.0015Mクエン酸ナトリウム/0.1%ドデシル硫酸ナトリウムを使用するか;(2)ハイブリダイゼーション中に、42℃で、変性剤、例えば、ホルムアミド、例えば、50%(v/v)ホルムアミド(0.1%ウシ血清アルブミン含有)/0.1%フィコール/0.1%ポリビニルピロリドン/50mMリン酸ナトリウムバッファーpH6.5(750mM塩化ナトリウム、75mMクエン酸ナトリウム含有)を使用するか;または(3)42℃で、50%ホルムアミド、5×SSC(0.75M NaCl、0.075Mクエン酸ナトリウム)、50mMリン酸ナトリウム(pH6.8)、0.1%ピロリン酸ナトリウム、5×デンハート液、音波処理サケ精子DNA(50μg/ml)、0.1%SDS、および10%デキストラン硫酸を使用し、42℃、0.2×SSC(塩化ナトリウム/クエン酸ナトリウム)および50%ホルムアミドで洗浄した後、55℃でEDTAを含有する0.1×SSCからなる高ストリンジェンシー洗浄を行う。
「中等度ストリンジェント条件」は、Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, New York: Cold Spring Harbor Press, 1989に記載されているように特定することができ、上記のものよりも低いストリンジェントの洗浄溶液およびハイブリダイゼーション条件(例えば、温度、イオン強度およびSDS%)の使用を含む。中等度ストリンジェント条件の例は、37℃、20%ホルムアミド、5×SSC(150mMNaCl、15mMクエン酸三ナトリウム)、50mMリン酸ナトリウム(pH7.6)、5×デンハート液、10%デキストラン硫酸、および20mg/ml変性剪断サケ精子DNAを含んでなる溶液中での一晩のインキュベーションの後、約37~50℃、1×SSC中でのフィルターの洗浄である。当業者ならば、プローブ長などの因子を適合させるために必要に応じて、温度、イオン強度などをどのように調整するかが分かるであろう。
CNNM4の発現レベルが前記遺伝子によりコードされるポリペプチドのレベルを測定することにより決定される場合、本使用によるキットは、前記ポリペプチドと特異的に結合し得る試薬を含んでなる。この目的で、De Wildt et al. (2000) Nat. Biotechnol. 18:989-994; Lueking et al. (1999) Anal. Biochem. 270:103-111; Ge et al. (2000) Nucleic Acids Res. 28, e3, I-VII; MacBeath and Schreiber (2000) Science 289:1760-1763; WO01/40803およびWO99/51773A1により記載されているものなどの抗体アレイが有用であり得る。アレイの抗体としては、IgG、IgM、IgA、IgDおよびIgEを含む、高い親和性でリガンドと結合し得る免疫薬、ならびにFab’、Fab、F(ab’)2、シングルドメイン抗体またはDABS、Fv、scFvなどの、抗原結合部位を有する抗体と類似の分子を含む。前記抗体を調製するための技術は当業者に非常によく知られており、Ausubel et al. (Current Protocols in Molecular Biology, 編 Ausubel et al, John Wiley & Sons (1992))により記載されている方法が含まれる。
アレイの抗体は、例えば、市販のロボットシステム(例えば、Genetic MicrosystemsまたはBioroboticsにより生産されているもの)を用いて高速で適用することができる。アレイの基質は、ニトロセルロース、プラスチック、石英であり得るか、または例えば、アクリルアミド、アガロースまたは別のポリマーとしての多孔質材料であり得る。別の実施形態では、本発明のタンパク質を検出するための特異的抗体を産生する細胞を、アレイフィルターでそれらを培養する手段により使用することが可能である。抗体の発現を誘導した後、これを、フィルターの、産生細胞が局在したアレイの場所に固定化する。この抗体のアレイを、標識した標的と接触させることができ、その標的の固定化抗体への結合レベルを決定することができる。標的が標識されない場合には、支持体に固定化されたポリペプチドに結合するポリペプチドに特異的な第2の標識抗体が使用されるサンドイッチ型のアッセイを使用することができる。アレイの各点のサンプル中に存在するポリペプチドの量の定量を発現プロファイルとしてデータベースに保存することができる。抗体のアレイは二反復で生産することができ、2つの異なるサンプルの結合プロファイルを比較するために使用することができる。
ある実施形態において、本発明は、Cnnm4遺伝子によりコードされるポリペプチドの平均発現レベルの決定のために十分な試薬を含んでなるキットまたはアッセイデバイスの使用に関し、これらの試薬は、前記遺伝子によりコードされるポリペプチドと特異的に結合する抗体または抗体セットであり、前記試薬は、そのキット中に存在する試薬の少なくとも10%を占める。
特定の態様において、本発明は、肝疾患、腎疾患または肺疾患に罹患している患者の予後の決定のための本発明のキットの使用に関する。好ましい実施形態では、肝疾患は、肝線維症、静脈閉塞性肝疾患、薬物性肝障害(DILI)、脂肪症、非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)、肝硬変、肝細胞癌(HCC)、バッド・キアリ症候群および肝炎、またはそれらの任意の組合せから選択される。別の好ましい実施形態では、腎疾患は、急性腎障害(AKI)、慢性腎疾患、腎炎、ネフローゼおよび腎線維化、またはそれらの任意の組合せから選択される。別の好ましい実施形態では、肺疾患は肺線維症である。
従前に記載した総ての用語および実施形態は、本発明のこの態様に同等に適用可能である。
誘発された疾患または病態を軽減する方法
最終の態様において、本発明は、細胞において誘発された疾患または病態を軽減するイン・ビトロ方法であって、前記細胞を、前記細胞においてCNNM4の活性、レベルまたは機能を低減するために有効な量の特定のCNNM4阻害剤に接触させることを含んでなる方法に関する。
用語「細胞において誘発された疾患または病態を軽減する方法」は、本明細書で使用する場合、前記疾患の細胞モデルにおいて誘発された疾患に特徴的なバイオマーカーレベルの増加または減少を観察するための方法に関する。特定の実施形態では、細胞において誘発された疾患または病態は、誘発されたCNNM4介在疾患または病態であり、前記疾患には参照値に対して増加したCNNM4発現を伴う。ある実施形態において、誘発されたCNNM4介在疾患または病態には、参照値に対してCNNM4発現の増加を伴い、参照値に対して少なくとも5%、少なくとも10%、少なくとも15%、少なくとも20%、少なくとも25%、少なくとも30%、少なくとも35%、少なくとも40%、少なくとも45%、少なくとも50%、少なくとも55%、少なくとも60%、少なくとも65%、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも100%、またはそれを超えて増加しているCNNM4の発現レベルを特徴とする。ある実施形態において、参照値は、CNNM4介在疾患または病態が誘発されてない同じ細胞系におけるCNNM4発現レベルに相当する。CNNM4介在疾患または病態が誘発されてない同じ細胞系は対照として使用可能である。
ある実施形態において、細胞において誘発された疾患または病態は、DILI、脂肪症、NASH、硬変、HCC、肝線維症、腎線維症または肺線維症の研究のための疾患モデルである。ある実施形態において、細胞において誘発された疾患または病態は、培養モデル細胞系を指す。ある実施形態において、細胞培養は、初代細胞培養である。ある実施形態において、誘発された疾患または病態は、細胞を培養する前に動物モデルで誘発される。特定の例において、細胞において誘発された疾患または病態は、初代肝細胞において誘発されたNASHである。
特定の実施形態では、動物モデルはNAFLD動物モデルであり、NAFLDは、動物(すなわち、C57BL/6J野生型マウス)に4週間、メチオニン(0.1%)およびコリン(0%)欠乏食を与え、その後、肝臓を採取し、関連の細胞を培養することにより誘発される。
特定の実施形態では、動物モデルは肝硬変動物モデルであり、肝硬変は、動物(すなわち、C57BL/6J野生型マウス)に胆管連結を施し、1~21日後に動物を犠牲にし、肝臓を採取し、関連の細胞を培養することにより誘発される。
特定の実施形態では、動物モデルは肝細胞癌(HCC)動物モデルであり、HCC動物モデルとしての成体GNMT-/-マウスは自発的にHCCを発症する。動物を7~9か月維持し、犠牲にし、肝臓を採取し、関連の細胞を培養する。
特定の実施形態では、動物モデルは薬物性肝障害(DILI)動物モデルであり、DILIは、動物(すなわち、成体C57BL/6J野生型マウス)にアセトアミノフェン(APAP)500mg/kg処置を施して急性肝障害を誘発することにより誘発される。48時間後に動物を犠牲にし、肝臓を採取し、関連の細胞を培養する。
本明細書で使用する場合、用語「バイオマーカー」は、特定の疾患モデルにおいて進行を経過観察するために必要とされる関連の読み出しを指す。特定の実施形態では、バイオマーカーは、CNNM4の発現レベルである。特定の実施形態では、バイオマーカーは相対的脂質蓄積である。特定の実施形態では、バイオマーカーは、相対的ミトコンドリアROS(反応性酸素種)である。特定の実施形態では、バイオマーカーは、TUNEL陽性細胞のパーセンテージ値である。特定の実施形態では、バイオマーカーは、細胞内マグネシウム蓄積のレベルである。
別の実施形態では、本発明は、細胞において誘発されたCNNM4介在疾患または病態を軽減するために潜在的に有用な化合物を同定する方法であって、前記細胞を、細胞においてCNNM4の活性、レベルもしくは機能を低減するために有効な量の候補化合物、または参照値に対して相対的脂質蓄積を低減するもしくは相対的ミトコンドリアROSを低減するために有効な量の候補化合物と接触させることを含んでなり、細胞において誘発されたCNNM4介在疾患または病態において、CNNM4活性を阻害するか、参照値に対して相対的脂質蓄積を低減するか、または参照値に対して相対的ミトコンドリアROSを低減する候補化合物が、CNNM4介在肝疾患、腎疾患および/または肺疾患を治療および/または予防するために潜在的に有用である化合物として同定される方法に関する。ある実施形態において、参照値は、CNNM4介在疾患または病態が誘発されたが化合物に曝されていない同じ細胞系における脂質蓄積レベルまたはミトコンドリアROSレベルに相当する。CNNM4介在疾患または病態が誘発されてない同じ細胞系は対照として使用可能である。
細胞モデル系における脂質蓄積または細胞系におけるミトコンドリアROSレベルは、そのレベルが参照値に対して少なくとも5%、少なくとも10%、少なくとも15%、少なくとも20%、少なくとも25%、少なくとも30%、少なくとも35%、少なくとも40%、少なくとも45%、少なくとも50%、少なくとも55%、少なくとも60%、少なくとも65%、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%または少なくとも99%減少している場合に低減されていると見なされる。
さらに別の実施形態では、本発明は、CNNM4介在肝疾患、腎疾患および/または肺疾患を治療および/または予防するために潜在的に有用な化合物を同定する方法であって、
(a)前記候補化合物を疾患の細胞モデルと接触させること;および
(b)前記候補化合物の存在下でマーカーをアッセイすること、ここで、このマーカーは、化合物の存在下でのCNNM4の活性、参照値に対する相対的脂質蓄積、または参照値に対する相対的ミトコンドリアROSからなる群から選択される、
を含んでなり、
CNNM4活性を阻害する、相対的脂質蓄積を参照値に対して低減する、または相対的ミトコンドリアROSを参照値に対して低減する化合物が肝疾患、腎疾患および肺疾患を治療および/または予防するために潜在的に有用な化合物である方法に関する。
特定の実施形態では、候補化合物は、中和抗体またはその機能的フラグメント、拮抗剤、可溶性結合タンパク質、可溶性受容体変異体、非機能的誘導体、アンチセンスポリヌクレオチド、RNA干渉オリゴヌクレオチド、ホスホロジアミデートモルホリノオリゴマー(PMO)、miRNA、siRNA、shRNA、sgRNA、アンチセンスRNA、ダイサー基質27マー二重鎖、アプタマー、DNAザイム、リボザイム、三重鎖形成性オリゴヌクレオチド(oligonuclotide)(TFO)、小分子およびそれらの組合せからなる群から選択される。
従前に記載した総ての用語および実施形態は、本発明のこの態様に同等に適用可能である。
本発明はさらに以下の態様を開示する。
1.医療に使用するためのCNNM4阻害剤。
2.対象における肝疾患、腎疾患および肺疾患からなる群から選択される急性疾患または慢性疾患の治療において使用するためのCNNM4阻害剤。
3.前記肝疾患が肝線維症、静脈閉塞性肝疾患、薬物性肝障害(DILI)、脂肪症、非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)、肝硬変、肝細胞癌(HCC)およびバッド・キアリ症候群、肝炎から選択され;
前記腎疾患が急性腎障害(AKI)、慢性腎疾患、腎炎、ネフローゼおよび腎線維症から選択され;かつ
前記肺疾患が肺線維症である、
上記2に記載の使用のためのCNNM4阻害剤。
4.前記阻害剤が中和抗体またはその機能的フラグメント、拮抗剤、可溶性結合タンパク質、可溶性受容体変異体、非機能的誘導体、アンチセンスポリヌクレオチド、RNA干渉オリゴヌクレオチド、ホスホロジアミデートモルホリノオリゴマー(PMO)、miRNA、siRNA、shRNA、sgRNA、アンチセンスRNA、ダイサー基質27マー二重鎖、アプタマー、DNAザイム、リボザイム、三重鎖形成性オリゴヌクレオチド(TFO)、小分子およびそれらの組合せからなる群から選択される、上記1~3のいずれかに記載の使用のためのCNNM4阻害剤。
5.小分子が7-アミノ-2-フェニル-5H-チエノ[3,2-c]ピリジン-4-オンまたは2-[5-(4-オキソ-2-チオキソ-チアゾリジン-5-イリデンメチル)-フラン-2-イル]-安息香酸である、上記4に記載の使用のためのCNNM4阻害剤。
6.対象において肝疾患、腎疾患または肺疾患を診断するイン・ビトロ方法であって、
(a)前記対象由来のサンプル中のCNNM4の発現レベルを決定すること、および
(b)前記レベルを参照値と比較すること
を含んでなり、
参照値に対する前記サンプル中のCNNM4の発現レベルの増加が、前記患者が肝疾患、腎疾患または肺疾患に罹患していることを示す、方法。
7.前記サンプルが肝生検、腎生検または肺生検である、上記6に記載の方法。
8.前記肝疾患が肝線維症、静脈閉塞性肝疾患、薬物性肝障害(DILI)、脂肪症、非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)、肝硬変、肝細胞癌(HCC)およびバッド・キアリ症候群、肝炎から選択され;
前記腎疾患が急性腎障害(AKI)、慢性腎疾患、腎炎、ネフローゼおよび腎線維症から選択され;かつ
前記肺疾患が肺線維症である、
上記6または7に記載の方法。
9.対象において肝疾患、腎疾患または肺疾患をイン・ビトロ診断するためにCNNM4の発現レベルを決定するために特異的な試薬の使用。
10.前記肝疾患が肝線維症、静脈閉塞性肝疾患、薬物性肝障害(DILI)、脂肪症、非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)、肝硬変、肝細胞癌(HCC)およびバッド・キアリ症候群、肝炎から選択され;かつ
前記腎疾患が急性腎障害(AKI)、慢性腎疾患、腎炎、ネフローゼおよび腎線維症から選択され;
前記肺疾患が肺線維症である、
上記9に記載の使用。
11.前記CNNM4の発現レベルを決定するために特異的な試薬がCNNM4のmRNAと特異的にハイブリダイズし得る1セットのプローブおよびCNNM4のmRNAを特異的に増幅し得る1セットのプライマーペアからなる群から選択されるか、またはCNNM4の発現レベルを決定するために特異的な試薬がCNNM4ポリペプチドと特異的に結合する抗体である、上記9または10に記載の使用。
12.細胞において誘発された疾患または病態を軽減するイン・ビトロ方法であって、前記細胞を、前記細胞においてCNNM4の活性、レベルまたは機能を低減するために有効な量の特定のCNNM4阻害剤に接触させることを含んでなる、方法。
13.細胞において誘発されたCNNM4介在疾患または病態を軽減するために潜在的に有用である化合物を同定するイン・ビトロ方法であって、前記細胞を、細胞においてCNNM4の活性、レベルもしくは機能を低減するために有効な量の候補化合物、または参照値に対して相対的脂質蓄積を低減するもしくは相対的ミトコンドリアROSを低減するために有効な量の候補化合物と接触させることを含んでなり、細胞において誘発されたCNNM4介在疾患または病態において、CNNM4活性を阻害するか、参照値に対して相対的脂質蓄積を低減するか、または参照値に対して相対的ミトコンドリアROSを低減する候補化合物が、CNNM4介在肝疾患、腎疾患および/または肺疾患を治療および/または予防するために潜在的に有用である化合物として同定される、方法。
14.前記阻害剤または前記化合物が中和抗体またはその機能的フラグメント、拮抗剤、可溶性結合タンパク質、可溶性受容体変異体、非機能的誘導体、アンチセンスポリヌクレオチド、RNA干渉オリゴヌクレオチド、ホスホロジアミデートモルホリノオリゴマー(PMO)、miRNA、siRNA、shRNA、sgRNA、アンチセンスRNA、ダイサー基質27マー二重鎖、アプタマー、DNAザイム、リボザイム、三重鎖形成性オリゴヌクレオチド(TFO)、小分子およびそれらの組合せからなる群から選択される、上記12または13に記載の方法。
また、以下の実施例により本発明を説明するが、これらの実施例は単に例であって本発明の範囲を限定するものではないと考えるべきである。
材料および方法
ヒトサンプル
試験は総てヘルシンキ宣言に則り、現地法に従って行った。各病院のヒト倫理委員会はこの試験手順を承認し、総ての患者から試験登録の前に書面でのインフォームド・コンセントを得た。
8人の健常サンプルコホート、31人の肥満診断患者および臨床試験コホートからの43人から得たヒト血清サンプルからマグネシウムを定量した。アルコール性疾患およびウイルス性肝炎感染症を排除したところで、患者の非アルコール性脂肪性肝疾患(NAFLD)を評価した。
非アルコール性脂肪性肝疾患NAFLDにおけるヒトCNNM4の発現を、42人の患者:10人の健常患者のコホートで決定し、20人の患者を、脂肪症を有すると診断し、12人をNAFLDを有すると診断した。
肝硬変患者のCNNM4レベルを12人の患者のコホートで決定し、そのうち5人を健常および7人を肝硬変と診断した。
また、47人の肝細胞癌(HCC)患者のCNNM4レベルも決定した:6人の患者が健常であり、41人の患者がHCCと診断された。
11人の薬物性肝障害(DILI)患者のコホートでCNNM4レベルを決定し、3人の健常患者と比較した。
最後に、腎線症の14のヒトサンプルを、CNNM4発現を決定するために分析した。7サンプルが健常であり、別の7サンプルが腎線維症と診断された。
動物実験
動物実験は総て、スペイン実験動物の管理と使用に関する指針(Spanish Guide for Care and use of Laboratory animals)に従い、国際動物実験委員会標準(International Care and Use Committee Standards)を用いて行った。総ての手順はCIC bioGUNEの動物実験委員会および監督当局(Diputacion de Bizkaia)により承認された。マウスは温度制御された動物施設(AAALAC認定)にて12時間明/暗周期で飼育した。G-マウスには標準餌(Harlan Tekland)を与え、水を自由に摂らせた。
NAFLD動物モデル:CNNM4決定のための0.1%メチオニンおよびコリン欠損餌(0.1%MCDD)
C57BL/6J野生型マウスにメチオニン(0.1%)およびコリン(0%)欠損餌を4週間与えた。処置の終了時に動物を犠牲にし、RNA抽出またはタンパク質抽出、組織学および免疫組織化学のためのホルマリン固定または代謝分析を含む次の分析のために、肝臓を数片に分割した。処置中、血清分析のために血液を週1回採取した。
前臨床試験:siRNA療法を用いるNAFLD動物モデル
C57BL/6J野生型マウスにメチオニン(0.1%)およびコリン(0%)欠損餌を4週間与えた。その食餌の開始から2週間後、マウスを2群に分け、イン・ビボサイレンシングCNNM4または非処置siRNA対照とし、製造者の説明書に従ってインビボフェクトアミン(登録商標)3.0試薬(Invitrogen、USA)を用い、CNNM4特異的イン・ビボ siRNA(Custom Ambion、USA)または対照siRNA(Sigma-Aldrich、USA)の0.75μg/μl溶液200μlを施した。尾静脈注射を週に2回、4週目まで行った。処置の終了時に動物を犠牲にし、RNA抽出またはタンパク質抽出、組織学および免疫組織化学のためのホルマリン固定または代謝分析を含む次の分析のために、肝臓を数片に分割した。処置中、血清分析のために血液を週1回採取した。
肝硬変動物モデル:胆管連結(BDL)
成体C57BL/6J野生型マウスに、従前に記載したようにBDLを施した(Fernandez-Alvarez et al., 2015. Lab Invest. 95(2):223-36)。簡単に述べれば、マウスをO2中1.5%イソフルオランで麻酔し、開腹した。門脈および肝動脈から胆管を分離し、胆管の縫合を行い、外科結びで締めた。最後に、閉腹し24時間、48時間、72時間、3日および21日の時点でマウスを犠牲にした。RNA抽出またはタンパク質抽出、組織学および免疫組織化学のためのホルマリン固定または代謝分析を含む次の分析のために、肝臓を数片に分割した。処置中、血清分析のために血液を週1回採取した。
肝細胞癌動物モデル(HCC):GNMT-/-マウス
成体GNMT-/-マウスを、それらが自発的にHCCを発症すると記載されている(Wagner et al., 2009. Toxicol Appl Pharmacol. 1;237(2):246; author reply 247)7~9か月生育させた。この時点で動物を犠牲にし、RNA抽出またはタンパク質抽出、組織学および免疫組織化学のためのホルマリン固定または代謝分析を含む次の分析のために、肝臓を数片に分割した。処置中、血清分析のために血液を週1回採取した。
薬物性肝障害(DILI):アセトアミノフェン(APAP)過量投与
成体C57BL/6J野生型マウスを、急性肝障害を誘発させるために500mg/kgのアセトアミノフェン(APAP)で処置した。処置48時間後にマウスを犠牲にし、RNA抽出またはタンパク質抽出、組織学および免疫組織化学のためのホルマリン固定または代謝分析を含む次の分析のために、肝臓を数片に分割した。処置中、血清分析のために血液を週1回採取した。
初代肝細胞の単離、培養および処理
3か月齢の野生型(C57BL/6J)マウスからの初代肝細胞を、I型コラゲナーゼ(Worthington、USA)を灌流させることにより単離した。簡単に述べれば、動物をイソフルラン(O中1.5%イソフルラン)で麻酔した。次に、開腹し、下大静脈にカテーテルを挿入した。肝臓にバッファーA(1×PBS、5mM EGTA、37℃、含酸素)を灌流させ、門脈を切断した。次に、肝臓にバッファーB(1×PBS、1mM CaCl 37℃および含酸素)を灌流させてEGTAを除去し、最後に、バッファーC(1×PBS、2mM CaCl、0.65BSA、I型コラゲナーゼ、37℃および含酸素)を灌流させた。バッファーC灌流の後に、肝臓を身体の残りの部分から分離し、MEM(Gibco、USA)を含むペトリ皿に入れた。胆嚢を注意深く除去した後、肝臓をピンセットで機械的に解離させた。消化した肝臓をMEMに希釈したものを無菌ガーゼで濾過し、濾過した肝細胞を集め、上清のクッパー細胞および肝星細胞単離物を保存しつつ10%FBS(Gibco)/1%PSG(Gibco)を添加したMEM中で3回洗浄した(400RPMで1×4分および500RPMで2×5分)。最終洗浄の後、ペレットに含まれる肝細胞を次の培養のために10%FBS 1%PSG MEMに再懸濁させた。
予めコラーゲンコーティングした培養ディッシュに初代肝細胞を、10%FBS/1%PSGを添加したMEM中7600細胞/mmの密度で播種し、37℃、5%CO-95%空気のインキュベーターに入れた。6時間の付着の後、目的とする処理のため、培養培地および付着していない肝細胞を新鮮な0%FBS/1%PSG MEMを用いて除去した(表2)。
Figure 2022515976000003
THLE2細胞
THLE-2細胞はATCC(ATCC(登録商標)CRL-2706TM)から購入した。それらを、BEGM Bullet KitTM(Lonza)および10%FBSを添加した気管支上皮増殖培地(BEGMTM、Lonza)で維持した。それらを0.05%トリプシン-EDTAで分離させ、BEGM中に集めた。123gで5分間の遠心分離の後、上清を廃棄し、ペレットを再懸濁させた。
プラスミドトランスフェクション
プラスミドを、製造者のプロトコールに従ってjetPRIME(登録商標)(Polyplus、USA)トランスフェクション試薬を用い、過剰発現のために、初代マウス肝細胞にトランスフェクトした。24ウェルプレートで、0.5μgのプラスミドをjePRIME(登録商標)バッファーに加え、1μlのjetPRIME(登録商標)試薬を加える前に10秒ボルテックスで撹拌した。この混合物を10秒ボルテックスで撹拌し、回転沈降させ、室温で10分インキュベートした。トランスフェクションを細胞懸濁培地で行い、示されていなければ、トランスフェクション混合物をトランスフェクション6時間後の新鮮培地に置き換えた。
siRNA送達による遺伝子サイレンシング
製造者のプロトコールに従ってDharmaFECT 1試薬(Dharmacon)を用い、細胞を終濃度100nMの特定のsiRNAでトランスフェクトした。DharmaFECT 1およびsiRNAは個別に0%FBS/1%PSG MEMで、室温で5分間希釈した。次に、希釈液を混合し、室温で20分間インキュベートした。その後、混合したsiRNAトランスフェクションを細胞懸濁培地に加え、6時間後に新鮮培地に置き換えた。siRNAトランスフェクション容量(6ウェルプレートに関して示す)および配列を表3にまとめる。
Figure 2022515976000004
Figure 2022515976000005
shRNA送達による遺伝子サイレンシング
リポフェクタミン(登録商標)3000(ThermoFisher)を用いて、製造者の説明書によるプロトコールに従い、細胞を特定のshRNAでトランスフェクトした。7.5μlのリポフェクタミンおよび3shRNAを個別に0.2mlの培養培地に希釈し、室温で5分間インキュベートした。インキュベーション後にそれらを再び混合し、細胞に送達する前に室温で30分間インキュベートした。shRNAトランスフェクション容量は6ウェルプレートに関して示され、配列は配列番号52である。
5’-UCUCUGCCUUCAAGGAUGCGGACAAUGAG-3’(配列番号52)
RNAの単離およびcDNA発現の決定
RNAの単離
TRIzol試薬(Invitrogen)を製造者の説明書に従って用い、全肝臓または培養細胞からの全RNAを単離した。細胞mRNA抽出の場合、RNAペレットを見やすくするためにRNA沈降ステップに5μgのグリコーゲン(Ambion、USA)を用いた。RNA濃度を、Nanodrop ND-100分光光度計(ThermoFisher Scientific、USA)を用いて分光光度法により測定した。
逆転写
1~2μgの単離されたRNAを、DNアーゼI(Invitrogren)で処理し、ランダムプライマーおよびRNアーゼOUTの存在下、M-MLV逆転写酵素(総てInvitrogenから)によりcDNAを合成するために使用した。得られたcDNAをRNアーゼ不含水(Sigma-Aldrich)で1/10(2μgを使用した場合には1/20)希釈した。
リアルタイム定量的PCR(RT-qPCR)
qPCRを、SYBR Select Master Mix(Applied Biosystems、USA)とともにViiA 7またはQS6リアルタイムPCRシステムのいずれかを用いて行った。384ウェルプレート(Applied Biosystems)にて総反応容量6.5μlに対して特定のプライマーを含む1.5μlのcDNAを用いた。反応は総て3連で行った。プライマーに対するPCR条件を最適化し、融解温度60℃および各ステップ30秒の40サイクルを用いた。各ステップでヒト(Homo Sapien)およびハツカネズミ(Mus musculus)の両プライマーは、Sigma AldrichによりNCBI-ヌクレオチドウェブページ(www.ncbi.nlm.nih.gov/nucleotide)のプライマー3ソフトウエアを用いて設計され、合成された。プライマー配列の詳細を表4および表5に示す。融解曲線を用いてPCR産物の特異性を確認した後に、データはハウスキーピング遺伝子(GAPDH、ARP)の発現に対して正規化した。
Figure 2022515976000006
Figure 2022515976000007
タンパク質
タンパク質の抽出および分析
総タンパク質の抽出は示されたように行った。細胞を冷PBSバッファーで洗浄し、200μlのRIPA溶解バッファー(1.6mM NaH2PO4、8.4mM Na2HPO4、0.5%アジド、0.1M NaCl、0.1%SDS、0.1%Triton X-100、5mg/mlデオキシコール酸ナトリウム)に再懸濁させた。溶解バッファーにプロテアーゼおよびホスファターゼ阻害剤カクテル(Roche、スイス)を添加した。それらを遠心分離し(13000rpm、4℃で20分)、上清(タンパク質抽出物)を総タンパク質含量に関してブラッドフォードタンパク質アッセイ(Bio-Rad)により定量し、Spectramax M3分光光度計(Molecular Devices、USA)を用いて決定した。
凍結肝組織の場合、およそ50μgの組織を500μlのバッファー中、Precellys 24組織ホモジナイザー(Precellys、フランス)を使用することによりホモジナイズした。総ての場合において、溶解液を遠心分離し(13000rpm、20分、4℃)、上清(タンパク質抽出物)を、使用する溶解バッファーのタイプに応じてブラッドフォードタンパク質アッセイまたはBCAタンパク質アッセイ(Pierce、USA)により、総タンパク質含量に関して定量し、Spectramax M3分光光度計を用いて決定した。
ウエスタンブロット法
タンパク質抽出液をSDS-PAGEサンプルバッファー(250mM Tris-HCl pH6.8、500mM β-メルカプトエタノール、50%グリセロール、10%SDSおよびブロモフェノールブルー)中、95℃で5分間煮沸した。タンパク質の存在量および抗体の感受性に応じて適当な量のタンパク質(5~50μg)を、Mini-PROTEAN電気泳動システム(Bio-Rad)を用い、3%~15%アクリルアミドゲル(対象とするタンパク質の分子量に応じて)中、ドデシル硫酸ナトリウム-ポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS-PAGE)により分離した。Mini Trans-Blot cell(Bio-Rad)を用いる電気ブロッティングにより、ニトロセルロース膜にゲルを転写した。室温で1時間、0.1%Tween-20を含有するTBS pH8(Sigma Aldrich)(TBST-0.1%)中5%脱脂乳で膜をブロッキングし、TBST-0.1%で10分3回洗浄し、市販の一次抗体とともに4℃で一晩インキュベートした。一次抗体およびそれらの最適なインキュベーション条件を表6に詳説する。次に、膜をTBST-0.1%で10分3回洗浄し、セイヨウワサビペルオキシダーゼ(HRP、表6)にコンジュゲートした二次抗体を含有するブロッキング溶液中、室温で1時間インキュベートした。免疫反応性タンパク質は、Western Lightning Enhanced Chemilumineacence試薬(ECL、PerkinElmer、USA)を使用することにより検出し、Curix 60 Developer(AGFA、ベルギー)内でSuper Rx-N X線フィルム(Fuji、日本)に露光した。
Figure 2022515976000008
染色アッセイ
脂質染色のためのスーダンレッド
O.C.Tに含まれる凍結肝臓サンプルを10μmの切片とした。切片を60%イソプロパノールで洗浄した後、新鮮なスーダンIII(イソプロパノール中0.5%;Sigma Aldrich)溶液で30分間染色した。次に、サンプルを60%イソプロパノールで再び洗浄した後、ヘマトキシリンおよびエオジンで対比染色した。次に、これらの切片を蒸留水で洗浄し、DPX封入剤にマウントした。正立光学顕微鏡(Zeiss)で画像を取得した。
DHEによるROSの決定
O.C.Tに包埋された8μm切片を、室温にて1時間、MnTBAP 150μMとともにインキュベートした。次に、サンプルを37℃で30分間、ジヒドロエチジン(DHE)5μMとともにインキュベートし、0.7mg/lのDAPIを含有するFluoromount-G(Southern Biotech、USA)を用いて切片をマウントして核を対比染色した。Axioimager D1(Zeiss)を用いて画像を取得した。
CNNM4決定のための免疫組織化学
パラフィン包埋切片(5μm厚)を、使用する一次抗体に応じて賦活化し、過酸化物のブロッキングを施した(PBS中3%H、10分、室温)。マウス組織におけるマウスを宿主とする抗体による染色のために、サンプルをヤギ抗マウスFabフラグメント(Jackson Immunoresearch、USA)でブロッキングし(1:10、1時間、室温)、5%ヤギ血清でブロッキングした(30分、室温)。次に、切片を加湿チャンバー内でDAKO抗体希釈剤(DAKO)中、1:100でCNNM4一次抗体(Ab191207、Abcam)とともにインキュベートした後、Envision抗ウサギ(DAKO)HRPコンジュゲート二次抗体とのインキュベーション(30’、室温)を行った。Vector VIP色素原(Vector)で比色定量検出を確認し、切片をヘマトキシリンで対比染色した。サンプルを、DPX封入剤を用いてマウントした。正立光学顕微鏡(Zeiss)で画像を取得した。
αSMA決定のための免疫蛍光
α-SMA染色のために、O.C.Tに包埋した10μm切片を、Cy3にコンジュゲートされた一次抗体の0.01%PBSアジド(C6198、Sigma Aldrich)の2%BSA中1/200希釈溶液とともにインキュベートし、核を対比染色するための0.7mg/lのDAPIを含有するFluoromount-G(Southern Biotech)を用いてマウントした。Axioimager D1(Zeiss)を用いて画像を取得した。
初代肝細胞における脂質定量のためのBODIPY
高脂質含量培地(OA)またはメチオニン/コリン欠損培地(MDMC)で培養した初代肝細胞を、PBS中4%パラホルムアルデヒドで固定し(10分、室温)、1mg/mlのBODIPY 493/503(Molecular Prpbes、Invitrogen)とともにインキュベートした(1時間、室温)。Axioimager D1(Zeiss)顕微鏡を用いてBODIPY immunocytofluororescence画像を取得した。脂肪体の定量はFridaソフトウエアを用いて行い、細胞総数に対する平均面積として表した。
データ分析
各サンプルの強度または染色面積パーセンテージの平均合計を、FRIDAソフトウエアを用いて計算した(http://bui3.win.ad.jhu.edu/frida/, John Hopkins University)。
肝臓脂質の定量
30mgの凍結肝臓を、ポッター型ホモジナイザー内で10容量の氷冷PBSを用いてホモジナイズした。Wako Chemicalsキット(Richmond、VA)を用い、ホモジネート中の脂肪酸を測定し、脂質は記載のように定量した(Folch et al., 1957. J Biol Chem. 226(1):497-509)。簡単に述べれば、肝臓ホモジネート由来の1.5mgのタンパク質から脂質を抽出した。ホスファチジルコリン(PC)、ホスファチジルエタノールアミン(PE)、脂肪酸(FAs)およびコレステロール(Ch)を薄層クロマトグラフィー(TLC)により分離し、記載のように定量した(Ruiz and Ochoa, 1997)。トリグリセリド(TGs)は、脂質抽出物においてA. Menarini Diagnostics(イタリア)キットを用いて測定した。
マグネシウム決定アッセイ
細胞内マグネシウムレベル
カバーガラスで増殖させた初代肝細胞に0%FBS/1%PSG培地中、2μM Mag-S-Tzまたは1μM Mag-S-Tz-AM希釈REF(Gruskos et al., 2016. J. Am. Chem. Soc. 138 (44), pp 14639-14649)を添加し、37℃およびび5%COにてそれぞれ30分または1時間インキュベートした。色素含有培地を除去した後、0%FBS/1%PSG中で30分のインキュベーションを行った。次に、カバーガラスを20mM Tris-HCl、2.4mM CaCl、10mMグルコース、pH7.4バッファー中で洗浄し、Eclipse TE 300に基づくマイクロスペクトロフルオロメーター(Nikon、USA)上のサーモスタチテス灌流チャンバーに装着し、40倍油浸蛍光で可視化した。細胞内Mg2+レベルを、Grynkiewicz(Grynkiewiz et al., 1985. J Biol Chem. 260(6):3440-50)により記載されている方法を用いて決定した。340/380nm励起光比を、Deltaシステム(Photon Technologies International、プリンストン)を用いて決定し、標準式からMg2+濃度に変換した。
Figure 2022515976000009
(式中、Kは、Mag-S-Tz(3.2mM)およびMag-S-Tz-AM(8.9mM)のMg2+解離定数であり、Qは、380nmにおける最小/最大蛍光強度比である。)
細胞外マグネシウムレベル
細胞外マグネシウムは、QuantiCrom(商標)マグネシウムアッセイキット(BioAssay Systems、USA)を用いて定量した。簡単に述べれば、5μlの血清または培養培地を、試薬Aと試薬Bの1:1混合物200μlと混合した。室温で2分のインキュベーションの後、Spectramax M3分光光度計(Molecular Devices、USA)を用いて、500nm波長でODを決定した。次に、10μlのEDTAを加え、再びOD500を決定した。最後に、標準濃度(2mg/ml)からのOD500と比較することによりマグネシウム濃度を計算した。
イン・ビトロアッセイ
ミトコンドリアROSの決定
ミトコンドリアROSは、MitoSOXTM Red試薬(Life Technologies)を製造者の説明書に従って用いて測定した。簡単に述べれば、初代肝細胞および肝細胞腫細胞を通常の培養培地中、MitoSOX試薬(2.5μM、10分、37℃、CO2インキュベーター中)とともにインキュベートした。次に、細胞をPBSで2回洗浄し、分光光度計を用いて、励起510nmおよび発光595nmで蛍光を測定した。最終値は総タンパク質濃度に対して正規化した。
TUNELによる細胞死の決定
細胞死は、上記に示したように、イン・サイチュ細胞死検出キット(Roche)を製造者の説明書に従って使用することにより分析した。細胞を3分間、過酸化物ブロック(メタノール中3%H)に曝した後、FITCコンジュゲート一次抗体(希釈率1/50) を含有するTUNEL希釈バッファーとともに37℃で1時インキュベートした。切片をDako蛍光封入剤(Dako)にマウントした。Axioimager D1(Zeiss)顕微鏡を用いて画像を取得し、TUNEL陽性細胞の%を決定することにより細胞生存率を計算した。
結果
肝臓病態におけるCNNM4の過剰発現
慢性肝疾患には一群の異なる病態が含まれる。ヒト肝生検およびマウス動物モデルからの肝臓において免疫組織化学(IHC)によりCNNM4発現を検出するための方法が開発されている。ここで、CNNM4発現は、ヒト生検および動物モデルの両方で、DILIにおいて、また慢性肝疾患からのあらゆる病期において特徴的であるとされており、あらゆる病態においてこのタンパク質の過剰発現が見られる(図1)。これらの結果は、脂肪肝およびNASH患者からのサンプルに比べた、健常対象からのヒト肝臓サンプルのCNNM4 mRNAレベルのqPCRによりCNNM4発現を検出するための方法によって確認された(図2A)。CNNM4発現はまた、イン・ビボ NASHマウスモデル(図2B)、ならびにイン・ビトロNASHマウス細胞モデル(図2C)において、CNNM4 mRNAレベルのqPCRによっても決定することができた。
肝疾患を治療するための新たな標的CNNM4
従前に示されたIHCによるCNNM4の決定で見られた過剰発現は、DILIおよび慢性疾患の両方に関して、肝疾患を治療するための潜在的標的としてCNNM4を示唆する。初代肝細胞においてNASHを誘発し、siRNA CNNM4療法でそれらを治療するイン・ビトロ試験を行った。NASHモデル初代肝細胞の場合、脂質含量および反応性酸素種(ROS)による炎症を測定したところ、siRNA療法で処理したNASH肝細胞では双方が開腹することが認められた(図3Aおよび3B)。また、アセトアミノフェン過量投与によりDILIを模倣する別のイン・ビトロ試験も行ったところ、DILIモデル肝細胞に予想された細胞死が見られ、標的化siRNA療法で細胞を処理した場合には回復が見られた(図3C)。さらに、ヒト細胞においてNASHを誘発し、siRNA CNNM4療法またはshRNA CNNM4療法でそれらを治療するイン・ビトロ試験を行い、脂質含量を測定したところ、iRNA療法で処理したNASH誘発ヒト細胞(THLE2細胞)(図4A)およびshRNA療法で処理したNASH誘発ヒト細胞(図4B)の両方で相対的脂質蓄積が回復することが認められた。
CNNM4標的化の特異性および必要
siRNA CNNM4療法の、NASHおよびDILIからの保護効果が認められたことから、CNNMファミリーの他のタンパク質(CNNM1、CNNM2およびCNNM3)を標的サイレンシングする効果を決定した。初代肝細胞においてNASHを誘発し、それらをsiRNA CNNM1、siRNA CNNM2およびsiRNA CNNM3で処理した。siRNA CNNM4療法とは異なり、CNNMファミリーの他のタンパク質のサイレンシングには効果がなく、このことはCNNM4のみでおよびCNNMファミリーのタンパク質はそうではないことに基づき処理の特異性を示す(図5A)。さらに、CNNM4に基づく処理の必要を証明するための実験を行った。第1の場合では、NASH患者および動物モデルに見られるものと同様に、CNNM4過剰発現により初代肝細胞に脂質蓄積を誘発し、次に、それらにマグネシウムを添加した。マグネシウムの添加は、siRNA CNNM4処理と同様に、脂質蓄積の減少に効果がない(図5B)。第2に、初代肝細胞において、CNNM4過剰発現の場合と同様の生理条件であるマグネシウム欠乏により脂質蓄積を誘発した。この場合には、siRNA CNNM4療法は脂質蓄積を低減した(図5C)。これら2つの結果を考慮すると、マグネシウム添加はNASHを治療するには十分でなく、従って、CNNM4に基づく療法の必要がある。
siRNA CNNM4に基づく療法の前臨床試験
細胞だけでなく動物でもCNNM4調節の有効性に取り組むために、慢性肝疾患の第1段階であるNAFLDにおける前臨床試験を開発した。NAFLDを発症させるために、マウスに0.1%メチオニンおよびコリン欠損餌(0.1%MCDD)を2週間与えた。この時点で、2週間の0.1%MCDDの後に、一群をsiRNA CNNM4療法で、別の群をsiCtrl RNAで処置した。動物を犠牲にし、NAFLDの進行を分析するために種々のバイオマーカーを測定した。スーダンレッド染色は脂質蓄積を評価し(図6A)、血中トランスアミナーゼは肝損傷を示し(図6B)、DHE染色はROSにより引き起こされる炎症を定量し(図6C)、α-平滑筋アクチン(αSMA)は線維化の進行を示す(図6D)。siRNA CNNM4療法で処置下動物群では、NAFLDが軽減されることが認められる。
CNNM4の薬理学的阻害
siRNA療法に加え、CNNM4活性は薬理学的に調節することもできる。初代肝細胞においてNASHを誘発し、それらを7-アミノ-2-フェニル-5H-チエノ[3,2-c]ピリジン-4-オンとして知られる化合物で処理するイン・ビトロアッセイを行った。このCNNM4の薬理学的阻害は、NASH誘発肝細胞において、siRNA療法と同様の効果を有し、その脂質含量を低減し(図7A)、それらにマグネシウム蓄積をもたらす(図7B)ことが認められる。
種々の臓器の病態におけるCNNM4の過剰発現
図1に示されるように、CNNM4は、動物モデルおよびヒトサンプルの両方で種々の肝臓病態において過剰発現することが見出されている。特に、線維化の発生は肝臓だけでなく腎臓などの他の臓器にも見られ、線維化の発生は両組織にあり得るといういくつかの類似点を考えれば、CNNM4がこの臓器において脱調節されている可能性もある。腎線維症マウスモデルでCNNM4の過剰発現が見られたが、これはCNNM4に基づく療法がこの疾患の治療に有効なものであることを示す(図8)。加えて、TCGA(癌ゲノムアトラス)データの分析は、CNNM4が正常組織に対して肝細胞癌(LIHC)の原発腫瘍サンプルおよび肺腺癌(LUAD)の原発腫瘍サンプルで過剰発現することを示す(図9Aおよび図9B)。
要約すると、示された結果は、CNNM4がNAFLD進行を予防するための好適な標的であること証明し、他の肝臓病態(DILI、肝硬変およびHCC)、腎線維症および肺癌も改善できたことを示す。DILIの場合、イン・ビトロ試験は、APAP過量投与からのsiRNA療法の保護効果を示し、他の病態におけるCNNM4の決定は、それらの総てにおいて過剰発現していることを示す。従って、このタンパク質またはその相手をsiRNA療法によってまたは薬理学的に阻害またはサイレンシングすることが、肝疾患、腎線維症および肺癌を治療するための好適な方法となる。

Claims (13)

  1. 対象における急性疾患または慢性疾患の治療において使用するためのCNNM4阻害剤であって、前記疾患が肝疾患、腎疾患および肺疾患からなる群から選択される、CNNM4阻害剤。
  2. 前記肝疾患が肝線維症、静脈閉塞性肝疾患、薬物性肝障害(DILI)、脂肪症、非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)、肝硬変、肝細胞癌(HCC)およびバッド・キアリ症候群、肝炎から選択され;
    前記腎疾患が急性腎障害(AKI)、慢性腎疾患、腎炎、ネフローゼおよび腎線維症から選択され;かつ
    前記肺疾患が肺線維症である、
    請求項1に記載の使用のためのCNNM4阻害剤。
  3. 前記阻害剤が中和抗体またはその機能的フラグメント、拮抗剤、可溶性結合タンパク質、可溶性受容体変異体、非機能的誘導体、アンチセンスポリヌクレオチド、RNA干渉オリゴヌクレオチド、ホスホロジアミデートモルホリノオリゴマー(PMO)、miRNA、siRNA、shRNA、sgRNA、アンチセンスRNA、ダイサー基質27マー二重鎖、アプタマー、DNAザイム、リボザイム、三重鎖形成性オリゴヌクレオチド(TFO)、小分子およびそれらの組合せからなる群から選択される、請求項1または2に記載の使用のためのCNNM4阻害剤。
  4. 小分子が7-アミノ-2-フェニル-5H-チエノ[3,2-c]ピリジン-4-オンまたは2-[5-(4-オキソ-2-チオキソ-チアゾリジン-5-イリデンメチル)-フラン-2-イル]-安息香酸である、請求項3に記載の使用のためのCNNM4阻害剤。
  5. 対象において肝疾患、腎疾患または肺疾患を診断するイン・ビトロ(in vitro)方法であって、
    (a)前記対象由来のサンプル中のCNNM4の発現レベルを決定すること、および
    (b)前記レベルを参照値と比較すること
    を含んでなり、
    参照値に対する前記サンプル中のCNNM4の発現レベルの増加が、前記患者が肝疾患、腎疾患または肺疾患に罹患していることを示す、方法。
  6. 前記サンプルが肝生検、腎生検または肺生検である、請求項5に記載の方法。
  7. 前記肝疾患が肝線維症、静脈閉塞性肝疾患、薬物性肝障害(DILI)、脂肪症、非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)、肝硬変、肝細胞癌(HCC)およびバッド・キアリ症候群、肝炎から選択され;
    前記腎疾患が急性腎障害(AKI)、慢性腎疾患、腎炎、ネフローゼおよび腎線維症から選択され;かつ
    前記肺疾患が肺線維症である、
    請求項5または6に記載の方法。
  8. CNNM4の発現レベルの決定に特異的な試薬の使用であって、対象において肝疾患、腎疾患または肺疾患をイン・ビトロ診断するための使用。
  9. 前記肝疾患が肝線維症、静脈閉塞性肝疾患、薬物性肝障害(DILI)、脂肪症、非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)、肝硬変、肝細胞癌(HCC)およびバッド・キアリ症候群、肝炎から選択され;
    前記腎疾患が急性腎障害(AKI)、慢性腎疾患、腎炎、ネフローゼおよび腎線維症から選択され;かつ
    前記肺疾患が肺線維症である、
    請求項8に記載の使用。
  10. 前記CNNM4の発現レベルの決定に特異的な試薬がCNNM4のmRNAと特異的にハイブリダイズする1セットのプローブおよびCNNM4のmRNAを特異的に増幅し得る1セットのプライマーペアからなる群から選択されるか、または前記CNNM4の発現レベルの決定に特異的な試薬がCNNM4ポリペプチドと特異的に結合する抗体である、請求項8または9に記載の使用。
  11. 細胞において誘発された疾患または病態を軽減するイン・ビトロ方法であって、前記誘発された疾患または病態が、DILI、脂肪症、NASH、肝硬変、HCC、肝線維症、腎線維症または肺線維症の研究用疾患モデルであり、前記細胞を、前記細胞においてCNNM4の活性、レベルまたは機能を低減するために有効な量の特定のCNNM4阻害剤に接触させることを含んでなる、方法。
  12. 細胞において誘発されたCNNM4介在疾患または病態を軽減するために潜在的に有用である化合物を同定するイン・ビトロ方法であって、前記細胞を、細胞においてCNNM4の活性、レベルもしくは機能を低減するために有効な量の候補化合物、または参照値に対して相対的脂質蓄積を低減するもしくは相対的ミトコンドリアROSを低減するために有効な量の候補化合物と接触させることを含んでなり、細胞において誘発されたCNNM4介在疾患または病態において、CNNM4活性を阻害するか、参照値に対して相対的脂質蓄積を低減するか、または参照値に対して相対的ミトコンドリアROSを低減する候補化合物が、CNNM4介在肝疾患、腎疾患および/または肺疾患を治療および/または予防するために潜在的に有用である化合物として同定される、方法。
  13. 前記阻害剤または前記化合物が、中和抗体またはその機能的フラグメント、拮抗剤、可溶性結合タンパク質、可溶性受容体変異体、非機能的誘導体、アンチセンスポリヌクレオチド、RNA干渉オリゴヌクレオチド、ホスホロジアミデートモルホリノオリゴマー(PMO)、miRNA、siRNA、shRNA、sgRNA、アンチセンスRNA、ダイサー基質27マー二重鎖、アプタマー、DNAザイム、リボザイム、三重鎖形成性オリゴヌクレオチド(TFO)、小分子およびそれらの組合せからなる群から選択される、請求項11または12に記載の方法。

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