JP2022518292A - ホスホジエステラーゼ4(pde4)阻害によるてんかんの治療方法 - Google Patents
ホスホジエステラーゼ4(pde4)阻害によるてんかんの治療方法 Download PDFInfo
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Abstract
てんかんを治療する方法が提供される。本方法は、てんかんを有する個体に、治療有効量のホスホジエステラーゼ4(PDE4)阻害剤を投与することを含む。抗てんかん剤を同定する方法も提供される。かかる方法は、PDE4活性アッセイにおいてPDE4ポリペプチドを候補薬剤と接触させることを含み、候補薬剤によるPDE4ポリペプチドの活性の阻害により、候補薬剤が抗てんかん剤として同定される。【選択図】図9B
Description
関連出願の相互参照
本出願は、2019年1月23日に出願された米国仮特許出願第62/796,002号の利益を主張し、この出願はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本出願は、2019年1月23日に出願された米国仮特許出願第62/796,002号の利益を主張し、この出願はその全体が参照により本明細書に組み込まれる。
導入
何千万人もの人々がてんかんに罹患している。80年近くの研究および多くの新薬の出現にもかかわらず、発作緩和の有効率は大きく変化していない。てんかんの主な治療法は薬物であるが、てんかん患者の根強い30~40%は現在の投薬に抵抗性であり、絶え間ない再発性発作およびそれに伴う生涯にわたる健康問題を抱えている。例として、ドラベ症候群(DS)は小児てんかんであり、通常、健康な赤ん坊の生後1年目に、5分より長く(多くの場合30分より長く)続く熱性けいれんとして現れる。DSのほとんどの症例は、脳の電位依存性I型ナトリウムチャネル、NaV1.1をコードするScn1a遺伝子における機能喪失変異によるものである。その遺伝学が理解されているにもかかわらず、DSは依然として非常に薬剤耐性があり、何千人もの子供たちが多くの効果のない治療法のなか苦しんでいる。
何千万人もの人々がてんかんに罹患している。80年近くの研究および多くの新薬の出現にもかかわらず、発作緩和の有効率は大きく変化していない。てんかんの主な治療法は薬物であるが、てんかん患者の根強い30~40%は現在の投薬に抵抗性であり、絶え間ない再発性発作およびそれに伴う生涯にわたる健康問題を抱えている。例として、ドラベ症候群(DS)は小児てんかんであり、通常、健康な赤ん坊の生後1年目に、5分より長く(多くの場合30分より長く)続く熱性けいれんとして現れる。DSのほとんどの症例は、脳の電位依存性I型ナトリウムチャネル、NaV1.1をコードするScn1a遺伝子における機能喪失変異によるものである。その遺伝学が理解されているにもかかわらず、DSは依然として非常に薬剤耐性があり、何千人もの子供たちが多くの効果のない治療法のなか苦しんでいる。
DS診断に続いて、臨床医が病気を理解し治療戦略を評価しようとするあいだ、家族はクリニックおよびERを転々と出入りし、子供たちはEEG、CT、MRI、および脊椎穿刺を繰り返し受ける。これは、幼い子供(およびその家族)が、効果的な戦略を見つけることを期待して、主に成人向けの様々な抗けいれん療法を単独でまたは組み合わせて(n=8薬物および/または手術および/またはケトン食療法)試すという厳しい試練に直面することを意味する。1つの戦略をテストするのに8~10週間かかる可能性があることを考えると、1年に5~6つの組み合わせしかテストできず、治療戦略を特定するために複数年が必要になることがよくあり、その間中、子供たちは制御できない発作および緊急治療室への訪問を続ける。
2018年6月に、FDAはDSの最初の抗けいれん薬としてカンナビジオール(CBD、Epidiolex)を承認した。重要な前進であるが、CBDは患者の43%で発作の頻度を減らすだけであり、完全な発作消失(最終的な目標)を達成したのは5%未満である。したがって、効果的な抗てんかん剤に対する重要な満たされていないニーズが残っている。
てんかんを治療する方法が提供される。本方法は、てんかんを有する個体に、治療有効量のホスホジエステラーゼ4(PDE4)阻害剤を投与することを含む。抗てんかん剤を同定する方法も提供される。かかる方法は、PDE4活性アッセイにおいてPDE4ポリペプチドを候補薬剤と接触させることを含み、候補薬剤によるPDE4ポリペプチドの活性の阻害により、候補薬剤が抗てんかん剤として同定される。
てんかんを治療する方法が提供される。本方法は、てんかんを有する個体に、治療有効量のホスホジエステラーゼ4(PDE4)阻害剤を投与することを含む。抗てんかん剤を同定する方法も提供される。かかる方法は、PDE4活性アッセイにおいてPDE4ポリペプチドを候補薬剤と接触させることを含み、候補薬剤によるPDE4ポリペプチドの活性の阻害により、候補薬剤が抗てんかん剤として同定される。
本開示の方法をより詳細に記載する前に、本方法は、記載される特定の実施形態に限定されず、当然のことながら変更され得ることが理解されるべきである。本明細書で使用される用語は、特定の実施形態を説明するためのものに過ぎず、本方法の範囲は添付の特許請求の範囲のみによって限定されるため、限定的であることを意図していないこともまた理解されたい。
値の範囲が提供される場合、その範囲の上限値と下限値との間の、文脈上そうではないと明確に指示されない限りは下限値の単位の10分の1までの各介在値、およびその記載される範囲内の任意の他の記載値または介在値が、本発明に包含されることを理解されたい。これらのより小さい範囲の上限および下限は、独立して、より小さな範囲に含めることができ、本方法の範囲内にさらに包含され、記載された範囲内で任意の具体的に除外された制限の対象となる。記載された範囲が限界の一方または両方を含む場合、限界を含んだ範囲のいずれか一方または両方を除外する範囲もまた、本方法に含まれる。
特定の範囲は、数値の前に用語「約」が付された状態で本明細書に提示される。「約」という用語は、それが先行する正確な数字、およびその用語が先行する数字に近接または近似する数字に逐語的支持を提供するために本明細書において使用される。ある数が特定の列挙された数に近接または近似するかどうかを決定するにあたり、近接または近似するが列挙されていない数とは、それが提示されている文脈において具体的に列挙された数と実質的に等価な数であり得る。
別段定義されない限り、本明細書で使用されるすべての技術および科学用語は、本方法が属する当該技術分野における当業者に一般的に理解されるものと同じ意味を有する。本明細書に記載されるものと同様または同等の任意の方法もまた、本発明の実施または試験においても使用することができるが、代表的で例示的な方法および材料をここで説明する。
本明細書に引用されるすべての刊行物および特許は、各個々の刊行物または特許が参照により組み込まれるように具体的かつ個別に示されているかのように参照により本明細書に組み込まれ、刊行物が引用される関連する方法および/または材料を開示かつ記載するために、参照により本明細書に組み込まれる。任意の刊行物の引用は、出願日前のその開示のためであり、提供される刊行日は独立して確認する必要があり得る実際の刊行日とは異なる可能性があるため、本方法がこのような刊行物に先行する権利がないと認めるものと解釈されるべきではない。
本明細書および添付の特許請求の範囲で使用される場合、単数形「a」、「an」、および「the」は、文脈上他に明確に指示されない限り、複数の指示対象を含むことに留意されたい。特許請求の範囲はいかなる任意選択的な要素も排除するように起草されてもよいことにさらに留意されたい。したがって、この記述は、特許請求の要素の列挙に関連して「専ら」、「のみ」などのような排他的な用語の使用または「負の」限定の使用のための文言的根拠としての役割を果たすことを意図している。
明瞭さのために別々の実施形態の文脈中で記載された本方法の特定の特徴はまた、単一の実施形態中で組み合わせても提供され得ることが認識される。逆に、簡潔にするために、単一の実施形態の文脈で説明される本方法の様々な特徴はまた、別々にまたは任意の適切な部分的組み合わせで提供されてもよい。実施形態のすべての組み合わせは、本開示によって具体的に包含され、本明細書において、このような組み合わせが実施可能なプロセスおよび/または組成物を内包する程度まで、まさに各々およびすべての組み合わせが個別にかつ明示的に開示されているかのように開示される。加えて、こうした変形を記載する実施形態において列挙されるすべての部分的組み合わせも、本方法によって具体的に包含され、本明細書において、まさに各々およびすべてのこのような部分的組み合わせが本明細書に個別かつ明示的に開示されているかのように開示される。
本開示を読むと当業者には明らかであるように、本明細書に説明され例証された個々の実施形態のそれぞれは、本方法の範囲または趣旨から逸脱することなく、他のいくつかの実施形態のいずれかの特徴から容易に分離され得る、または組み合わせられ得る個別の要素および特徴を有する。任意の記載された方法は、列挙された事象の順序で、または論理的に可能な他の順序で実施することができる。
治療の方法
上に要約したように、本開示はてんかんを治療する方法を提供する。てんかんを治療する方法は、てんかんを有する個体に治療有効量のホスホジエステラーゼ4(PDE4)阻害剤を投与することを含む。本方法は、PDE4阻害が、ゼブラフィッシュおよびマウスてんかんモデルの両方において、生体エネルギー(bioenergetics)および過興奮性ニューロン表現型を遮断し、てんかんのマウスモデルにおいて高体温誘発性発作から保護し、ならびにNIHが支援するEpilepsy Therapy Screening Programのエントリーポイントモデルである6Hzテストを使用した発作を遮断する、との本明細書に記載されている予想外の発見に部分的に基づいている。
上に要約したように、本開示はてんかんを治療する方法を提供する。てんかんを治療する方法は、てんかんを有する個体に治療有効量のホスホジエステラーゼ4(PDE4)阻害剤を投与することを含む。本方法は、PDE4阻害が、ゼブラフィッシュおよびマウスてんかんモデルの両方において、生体エネルギー(bioenergetics)および過興奮性ニューロン表現型を遮断し、てんかんのマウスモデルにおいて高体温誘発性発作から保護し、ならびにNIHが支援するEpilepsy Therapy Screening Programのエントリーポイントモデルである6Hzテストを使用した発作を遮断する、との本明細書に記載されている予想外の発見に部分的に基づいている。
環状ヌクレオチドホスホジエステラーゼ(PDE)は、環状ヌクレオチドのセカンドメッセンジャーである環状アデノシン一リン酸(cAMP)および環状グアノシン一リン酸(cGMP)の加水分解を触媒する。PDE4ファミリーは、3つのcAMP特異的PDEファミリーのうちの1つである。PDE4は、cAMP依存性プロテインキナーゼA(PKA)を介したタンパク質リン酸化、cAMP応答エレメントを介した遺伝子転写、サイクリックヌクレオチド感受性イオンチャネルなど、いくつかの細胞生理学的プロセスを調節することが示されている。これらのプロセスは、認知機能、うつ病、統合失調症、高血圧、および心筋細胞の収縮性に関連付けられてきた。
PDE4遺伝子ファミリーは、PDE4A、PDE4B、PDE4C、およびPDE4Dの4つの遺伝子アイソフォームで構成されている。アイソフォームは、スポンジおよび真正後生動物が分離する前に、真核生物の共通祖先で遺伝子重複イベントを介して発生した。4つすべてのPDE4遺伝子アイソフォームからの転写産物が哺乳類種で検出されている。代表的なPDE4遺伝子構造の概要を図1に示す。PDE4遺伝子は、破線(条件的(facultative)エクソン)または実線(構成的エクソン)のいずれかで接続された複数のエクソンで構成されている。エクソン(1)を指定するPDE4の長形態のアミノ末端は、遺伝子の上流領域に位置し、それぞれが異なるプロモーター制御下にある。上流の保存領域-1(UCR1)は、3つのエクソン(UCR1a、UCR1b、およびUCR1c)で構成されている。エクソン(1a)を指定するPDE4の短形態のアミノ末端は、リンカー領域1(LR1)のエクソンの下流に位置している。上流の保存領域2(UCR2)は、3つのエクソン(UCR2a、UCR2b、およびUCR2c)で構成されており、エクソン(1b)を指定する超短形態のアミノ末端によって中断されている。切断された超短PDE4スプライス変異体のアミノ末端は、UCR2bエクソン(1c)内に見られる。PDE4の酵素コアは、遺伝子の最も下流の領域に位置するいくつかの構成的エクソン(すべてのアイソフォームに見られる)によってコードされている。PDE4アイソフォームの遺伝子構造およびスプライス変異体に関するさらなる詳細は、例えば、Johnson et al.(2010)BMC Evol Biol.10:247に見出され、その開示は、すべての目的のためにその全体が参照により本明細書に組み込まれる。いくつかの実施形態において、本開示の方法に従って阻害されるPDE4ポリペプチドは、Johnson et al.(2010)BMC Evol Biol.10:247の図S1に提供されるPDE4ポリペプチドである。
本明細書で使用される場合、「PDE4阻害剤」または「PDE4の阻害剤」は、その薬剤の非存在下での1つ以上のPDE4アイソフォームのホスホジエステラーゼ活性と比較して、1つ以上のPDE4アイソフォームのホスホジエステラーゼ活性を阻害する(例えば、減少または無効にする)薬剤である。特定の実施形態において、阻害剤は、阻害剤の非存在下での1つ以上のPDE4アイソフォームのうちの少なくとも1つのホスホジエステラーゼ活性と比較して、1つ以上のPDE4アイソフォームのうちの少なくとも1つのホスホジエステラーゼ活性を、80%以下、75%以下、70%以下、65%以下、60%以下、55%以下、50%以下、45%以下、40%以下、35%以下、30%以下、25%以下、20%以下、15%以下、10%以下、5%以下、4%以下、3%以下、2%以下、または1%以下にする。
PDE4Aは、皮質、海馬、および小脳などの中枢神経系(CNS)で発現される。PDE4Bは、線条体、扁桃体、視床、および海馬を含むCNSで広く発現される。PDE4CはCNSで広く発現していないが、嗅球で発現が観察されており、皮質での発現は限られている。PDE4Dは、海馬およびその他の場所を含むCNSで発現される。
いくつかの実施形態において、本方法は、PDE4A、PDE4B、PDE4C、およびPDE4Dのうちの1つ以上を阻害するPDE4阻害剤を投与することを含む。特定の実施形態において、PDE4阻害剤は、PDE4A、PDE4B、PDE4C、およびPDE4Dのうちの2つ、3つ、またはそれぞれを阻害する。本方法は、PDE4A、PDE4B、PDE4C、およびPDE4Dの間で選択性を示すPDE4阻害剤を投与することを含み得る。「選択性」とは、PDE4阻害剤が、PDE4A、PDE4B、PDE4C、もしくはPDE4Dを排他的に阻害するか、または、PDE4A、PDE4B、PDE4C、およびPDE4Dのうちの2つ以上を阻害するか、のいずれかであり、その2つ以上のPDE4アイソフォームの少なくとも1つの阻害が、阻害剤によって阻害される2つ以上のPDE4アイソフォーム間の別のアイソフォームの阻害よりも大きい、ことを意味する。いくつかの実施形態において、PDE4阻害剤は、PDE4アイソフォームに対して選択的である。本明細書で使用される場合、PDE4阻害剤は、阻害剤が、そのPDE4アイソフォーム(PDE4A、PDE4B、PDE4C、もしくはPDE4D)のみを阻害するか、または、そのPDE4アイソフォームを、少なくとも1つの他のPDE4アイソフォームよりも大きな程度で阻害するかのいずれかの場合に、PDE4アイソフォームに対して「選択的」である。例えば、特定の実施形態において、PDE4阻害剤は、PDE4Bに対して選択的であり、従ってPDE4Bの阻害が第2のPDE4アイソフォームの阻害よりも大きく、例えば、PDE4Dの阻害よりも大きい。
いくつかの実施形態において、PDE4阻害剤は、PDE4A、PDE4B、PDE4C、およびPDE4Dのうちの1つ、2つ、または3つを阻害しない(または実質的に阻害しない)。本明細書で使用される場合、阻害剤の非存在下でのアイソフォームの活性と比較して、PDE4アイソフォームを阻害剤と接触させたときに、阻害剤がアイソフォームの活性を20%、15%、10%、5%、4%、3%、2%、または1%を超えて阻害しない場合、PDE4アイソフォームの活性を「実質的に阻害」しない。特定の実施形態において、本方法は、PDE4Dを阻害しない(または実質的に阻害しない)PDE4B阻害剤を投与することを含む。
いくつかの実施形態において、PDE4阻害剤は、PDE4の触媒ドメイン(例えば、活性部位)に結合することによって作用する。他の実施形態において、PDE4阻害剤は、PDE4活性をアロステリックに阻害することによって作用する。11個のPDEスーパーファミリーメンバー(PDE1~11)はすべて、触媒ドメイン全体で高度な配列保存を示し、代わりに、固有の調節ドメインをコードするモチーフによってPDEファミリーを区別する。PDEを標的とする従来の戦略は、触媒ドメインに結合するリガンドに主に焦点を当てており、それにより、cAMP加水分解の完全な阻害およびそれに関連する毒性、ならびに非選択的結合による治療範囲の狭さにつながってきた。PDE4A、PDE4B、PDE4C、およびPDE4Dにはそれぞれ、3つのシグネチャー調節ドメイン、すなわち、調節モジュールを形成する上流の保存領域1(UCR1)および2(UCR2)、ならびにC末端の制御領域(CR3)ドメインが含まれている。PDE4BおよびPDE4Dの結晶構造は、ホスホジエステラーゼ活性が触媒活性部位のUCR2アロステリック制御によって調節されていることを示している。したがって、PDE4のアロステリック調節は、PDE4活性を選択的に妨害するための過小評価されているアプローチである。実際、小分子PDE4Dアロステリックモジュレーターは、細胞およびインビボアッセイで強力である。さらに、PDE4BのUCR2は、触媒ドメインの活性部位とトランスで密接に相互作用することが示されている。いくつかの実施形態において、本方法は、例えば、UCR2が活性部位を閉じ込める態様でPDE4Bに結合することにより、PDE4Bを選択的に(例えば、PDE4Dと対比して)阻害する阻害剤を投与することを含み、それにより、cAMPによるアクセスを抑制する。
いくつかの実施形態において、PDE4阻害剤は、cAMPによるアクセスを閉じるコンフォメーションにおける活性部位を横切るC末端調節ヘリックス(CR3)の捕捉によって、PDE4A、PDE4B、および/またはPDE4Cを選択的に(例えば、PDE4Dと対比して)阻害するアロステリックモジュレーターである。例えば、小分子はCR3ヘリックスに沿って異なる残基と相互作用し、複数の「閉じた」コンフォメーションをもたらし得る。Fox et al.(2014)Cell Signal.26(3):657-63。CR3ヘリックスは、活性部位上でわずかに異なる方向をとることができ、それぞれに固有のヘリックスレジストリがある。PDE4Dと対比されるPDE4Bについての選択性を示し、本開示の方法に従って投与され得るアロステリック阻害剤の例は既知であり、2-アリールピリミジン誘導体化合物A-33(Hagan et al.(2014)Bioorg Med Chem Lett.24(16):4031-4、およびFox et al.(2014)Cell Signal.26(3):657-63))、およびHagan et al.(2014)Bioorg Med Chem Lett.24(16):4031-4に記載のトリアジン化合物を含む。
本開示の方法を実施する場合、任意の適切なタイプのPDE4阻害剤を使用することができる。いくつかの実施形態において、PDE4阻害剤は小分子である。「小分子」とは、1000原子質量単位(amu)以下の分子量を有する化合物を意味する。いくつかの実施形態において、小分子は750amu以下、500amu以下、400amu以下、300amu以下、または200amu以下である。特定の実施形態において、小分子はポリマー中に存在するような反復分子単位から作られていない。本開示の方法に従って投与し得るPDE4活性の小分子アロステリックモジュレーターは既知であり、Gurney et al.(2011)Handb Exp Pharmacol.204:167-92、Burgin et al.(2010)Nat Biotechnol.28(1):63-70、Fox et al.(前掲)、Hagan et al.(前掲)、および他のところに記載されているものを含む。いくつかの実施形態において、PDE4阻害剤が小分子である場合、PDE4阻害剤は、AN2728(5-(4-シアノフェノキシ)-2,3-ジヒドロ-1-ヒドロキシ-2,1-ベンゾオキサボロール)、ドロタベリン、イブジラスト、イルソグラジン、ピクラミラスト、ロフルミラスト、ロリプラム、テオフィリン、アプレミラスト、化合物A-33(Hagan et al.(2014)Bioorg Med Chem Lett.24(16):4031-4、およびFox et al.(2014)Cell Signal.26(3):657-63に記載されている)、Hagan et al.(2014)Bioorg Med Chem Lett.24(16):4031-4に記載されているトリアジン化合物、およびそれらの任意の組み合わせから選択される。特定の実施形態において、PDE4阻害剤が小分子である場合、PDE4阻害剤はAN2728である。いくつかの実施形態によれば、PDE4阻害剤はロリプラムではない。特定の実施形態において、PDE4阻害剤はロリプラムではなく、ロリプラムの選択性とは異なる、PDE4A、PDE4B、PDE4C、およびPDE4Dの間の選択性を示す。いくつかの実施形態において、本方法は、ロリプラムよりもPDE4Dのより少ない阻害を示すPDE4阻害剤を使用する。
いくつかの実施形態によれば、PDE4阻害剤は、PDE4の発現を阻害する。例えば、PDE4阻害剤は、PDE4A、PDE4B、PDE4C、およびPDE4Dのうちの1つ、2つ、3つ、またはそれぞれの発現を阻害し得る。特定の実施形態において、PDE4阻害剤がPDE4の発現を阻害する場合、PDE4阻害剤は、核酸ベースの阻害剤である。「核酸ベースの阻害剤」とは、2つ以上の連結されたヌクレオチドのポリマーを意味し、当該ポリマーは、天然に存在するヌクレオチド、天然に存在しないヌクレオチド(例えば、LNA、FANA、2’-O-Me RNA、2’-フルオロRNAなどのヌクレオチド類似体)、またはそれらの組み合わせを含み得る。
いくつかの実施形態において、核酸ベースのPDE4阻害剤は、PDE4AをコードするメッセンジャーRNA(mRNA)、PDE4BをコードするmRNA、PDE4CをコードするmRNA、PDE4DをコードするmRNA、またはそれらの任意の組み合わせの一部に相補的な領域を含む。本明細書で使用される「相補的」という用語は、標的核酸のすべてまたは領域への非共有結合によって塩基対を形成するヌクレオチド配列を指す。標準的なワトソン-クリック型塩基対において、グアニン(G)がDNAにおいてシトシン(C)と塩基対を形成するように、アデニン(A)は、チミン(T)と塩基対を形成する。RNAでは、チミンは、ウラシル(U)で置き換えられる。したがって、AはTに相補的であり、GはCに相補的である。RNAでは、AはU相補的であり、逆もまた同様である。典型的には、「相補的」または「相補性」とは、少なくとも部分的に相補的なヌクレオチド配列を指す。これらの用語はまた、一方の鎖のすべてのヌクレオチドが対応する位置の他方の鎖のすべてのヌクレオチドに相補的であるように完全に相補的な二本鎖も含み得る。場合によっては、ヌクレオチド配列は、標的に部分的に相補的であり得、その場合、すべての対応する位置において、すべてのヌクレオチドが標的核酸中のすべてのヌクレオチドに相補的であるとは限らない。例えば、プライマーは、標的核酸に対して完全に(すなわち、100%)相補的であり得るか、またはプライマーおよび標的核酸は、完全ではないある程度(例えば、70%、75%、85%、90%、95%、99%)の相補性を共有し得る。2つのヌクレオチド配列の同一性パーセントは、最適な比較目的のために配列を整列させることによって決定することができる(例えば、最適な整列のために第1の配列の配列にギャップを導入することができる)。次いで、対応する位置のヌクレオチドを比較し、2つの配列間の同一性パーセントは、その配列によって共有される同一位置の数の関数である(すなわち、同一性%=同一位置の数/位置の総数×100)。一方の配列中の位置が他方の配列中の対応する位置と同じヌクレオチドによって占められているとき、その分子は、その位置で同一である。そのような数学的アルゴリズムの非限定的な例は、Karlin et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 90:5873-5877(1993)に記載されている。そのようなアルゴリズムは、Altschul et al.,Nucleic Acids Res.25:389-3402(1997)に記載されているように、NBLASTおよびXBLASTプログラム(バージョン2.0)に組み込まれている。BLASTおよびGapped BLASTプログラムを利用するとき、それぞれのプログラム(例えば、NBLAST)のデフォルトパラメータを使用することができる。一態様において、配列比較のためのパラメータは、スコア=100、ワード長=12に設定することができ、または変更することができる(例えば、ワード長=5またはワード長=20)。
いくつかの実施形態によれば、核酸ベースのPDE4阻害剤のヌクレオチド配列は、核酸ベースのPDE4阻害剤がPDE4アイソフォームに対して選択的であるように選択/設計される。例えば、核酸ベースのPDE4阻害剤のヌクレオチド配列は、阻害剤がPDE4A、PDE4B、および/またはPDE4Cの発現を選択的に(例えば、PDE4Dと対比して)阻害するように選択/設計され得る。いくつかの実施形態において、ヌクレオチド配列は、阻害剤がPDE4B発現を選択的に阻害するように、例えば、PDE4D発現と対比してPDE4B発現を選択的に阻害するように選択/設計される。
本開示の方法を実施する際に使用し得る核酸ベースの阻害剤の非限定的な例には、短鎖干渉RNA(siRNA)、マイクロRNA(miRNA)、モルフォリノなどが含まれる。PDE4A(ヒトPDE4AについてNCBI遺伝子ID:5141)、PDE4B(ヒトPDE4BについてNCBI遺伝子ID:5142)、PDE4C(ヒトPDE4CについてNCBI遺伝子ID:5143)、およびPDE4D(ヒトPDE4CについてNCBI遺伝子ID:5144)、ならびに対応する転写産物の利用可能な配列情報に基づいて、siRNA、miRNA、モルフォリノなどの核酸ベースの阻害剤は、利用可能なツール、例えば、InvivogenのsiRNA Wizard、DharmaconのsiDESIGN Center、InvitrogenのBLOCK-iT(商標)RNAi Designer、microrna.osumc.edu/mir-synthで入手可能なmiR-Synth、WMD3-Web MicroRNA Designer、Gene Toolsが提供するモルフォリノ設計ツールなどを使用して設計され得る。ターゲティング用のsiRNA、miRNA、モルフォリノなどを設計および提供するためのアプローチは既知であり、例えばChakraborty et al.(2017)Mol Ther Nucleic Acids 8:132-143、Ahmadzada et al.(2018)Biophys Rev.10(1):69-86、Zheng et al.(2018)Trends Biotechnol.36(5):562-575、Mohanty et al.(2015)Curr Pharm Des.21(31):4606-13、Gomes et al.(2015)Ageing Res Rev.21:43-54、Gustincich et al.(2017)Prog Neurobiol.155:194-211、Monsoori et al.(2014)Adv Pharm Bull.4(4):313-321、およびXin et al.(2017)Mol Cancer 16:134に記載されている。
上に要約したように、本開示の態様は、てんかんを有する個体(例えば、てんかんを有すると診断された個体)に治療有効量のPDE4阻害剤を投与することによるてんかん(「発作障害」と呼ばれることもある)の治療を含む。いくつかの実施形態において、PDE4阻害剤は、本開示の抗てんかん剤を同定する方法を使用して同定された任意のPDE4阻害剤を含め、本明細書の他の場所に記載された任意のPDE4阻害剤である。古くから確立されている抗てんかん薬(AED)であるフェニトイン、カルバマゼピン、クロナゼパム、エトスクシミド、バルプロ酸、およびバルビツール酸塩は広く処方されているが、ある範囲の副作用がある。さらに、現在利用可能な治療剤に耐性のある患者のかなりのグループ(30~40%)がある。フェルバメート、ガバペンチン、ラモトリジン、オクスカルバゼピン、チアガビン、トピラマート、ビガバルトリン、ゾニサミド、およびレベチラセタムを含め、最近いくつかの薬が発売された。そのような最近の薬のいくつかは改善された有効性および副作用プロファイルを示しているが、てんかん患者の約30%は未治療のままである。
PDE4阻害は、てんかんのゼブラフィッシュモデルおよびマウスモデルの両方で生体エネルギーおよび過興奮性ニューロン表現型を遮断し、てんかんのマウスモデルで高体温誘発性発作から保護し、6Hzテストを使用した発作をブロックするという本明細書に記載の予期しない発見を考慮して、本方法は、多種多様なてんかんの治療に使用できることを理解されたい。特定の実施形態において、個体は、良性ローランドてんかん、前頭葉てんかん、乳児けいれん、若年性ミオクロニーてんかん(JME)、若年性欠伸てんかん、小児欠伸てんかん、ピクノレプシー、熱性発作、ラフォラ病の進行性ミオクローヌスてんかん、レノックス・ガストー症候群、ランドウ・クレフナー症候群、ドラベ症候群(DS)、熱性発作を伴う全般てんかん(GEFS+)、乳児重症ミオクロニーてんかん(SMEI)、良性家族性新生児ひきつけ(BFNC)、ウエスト症候群、大田原症候群、早期ミオクロニー脳症、遊走性部分てんかん、乳児てんかん性脳症、結節性硬化症(TSC)、限局性皮質異形成、I型滑脳症、ミラー・ディカー症候群、アンジェルマン症候群、脆弱X症候群、自閉症スペクトラム障害におけるてんかん、皮質下帯状異所性灰白質、ウォーカー・ワールブルグ症候群、アルツハイマー病てんかん、外傷後てんかん、進行性ミオクローヌスてんかん、反射てんかん、ラスムッセン症候群、側頭葉てんかん、辺縁系てんかん、てんかん重積状態、腹部てんかん、巨大両側性ミオクローヌス、月経随伴性てんかん、ジャクソン発作障害、ウンフェルリヒト・ルンドボルグ病、および光感受性てんかんから選択されるてんかんを有する。いくつかの実施形態によれば、個体はドラベ症候群(DS)を有する。特定の実施形態において、個体は、遺伝的突然変異によって引き起こされるてんかんを有する。いくつかの実施形態において、個体は、非遺伝的病因を有するてんかんを有し、その非限定的な例には、脳震盪、脳損傷などによって引き起こされるてんかんが含まれる。いくつかの実施形態によれば、個体は、その個体が2つ以上の誘発されていない発作を起こしたことに基づいて、てんかんを有すると診断されている。個体のてんかんには、全般発作または部分発作(例えば、限局性)発作が含まれ得る。
様々な個体が本方法に従って治療可能である。一般に、かかる個体は、肉食動物(例えば、イヌおよびネコ)、げっ歯類(例えば、マウス、モルモットおよびラット)、ならびに霊長類(例えば、ヒト、チンパンジー、およびサル)を含む哺乳動物のクラス内にある生物を記述するために広く使用される「哺乳動物」または「哺乳類」である。いくつかの実施形態において、個体はヒトである。
「治療する」または「治療」とは、個体を苦しめている病理学的状態に関連する症状の少なくとも緩和を意味し、緩和とは、PDE4活性に関連した疾患または障害(例えば、てんかん)であって個体のPDE4活性を阻害することが有益となる疾患または障害などの、治療されている病理学的状態に関連するパラメータ、例えば症状の程度の少なくとも減少を意味するために広い意味で使用される。したがって、治療はまた、個体が病理学的状態、または少なくともその病理学的状態を特徴付ける症状にそれ以上苦しむことがないように、病理学的状態(例えば、てんかん)または少なくともそれに関連する症状が完全に阻害され、例えば、発生するのを抑制され、または停止され、例えば、中止されている状況も含む。いくつかの実施形態において、PDE4阻害剤の1回以上の投与がない場合に個体が経験する発作の頻度および/または重症度と比べて、PDE4阻害剤の1回以上の投与が、個体が経験する発作の頻度および/または重症度を90%以下、80%以下、70%以下、60%以下、50%以下、40%以下、30%以下、20%以下、10%以下、5%以下、または1%以下とする場合に、てんかんを有する個体は本方法によって治療されている。
投薬は、治療される疾患状態の重症度および応答性に依存する。最適な投薬スケジュールは、個体の体内におけるPDE4阻害剤の蓄積の測定値から計算することができる。投与する医師は、最適な投与量、投与方法および反復率を決定することができる。最適投与量は、PDE4阻害剤の相対効力に応じて変動し得、一般にインビトロおよびインビボの動物モデルなどにおいて有効であることが見出されたEC50に基づいて推定され得る。一般に、投与量は体重1kgあたりの0.01μg~100gであり、日、週、月、または年1回以上投与することができる。治療する医師は、体液または組織中のPDE4阻害剤の、測定された滞留時間および濃度に基づいて、投与の繰り返し率を推定することができる。治療が成功した後、疾患状態の再発を防止するために対象に維持療法を受けさせることが望ましい場合もあり、1日1回以上、数ヶ月に1回、6ヶ月に1回、年に1回、または他の任意の適切な頻度の維持用量で、PDE4阻害剤が投与される。
本開示の治療方法は、単一のタイプのPDE4阻害剤を個体に投与することを含み得るか、または2つ以上のタイプのPDE4阻害剤、例えば、異なるPDE4阻害剤のカクテルを個体に投与することを含み得る。
特定の態様において、PDE4阻害剤は、併用療法の一部として第2の治療剤と組み合わせて個体に投与される。例えば、本開示の方法は、てんかんを有する個体に、第2の抗てんかん薬と組み合わせて治療有効量のPDE4阻害剤を投与することを含み得る。PDE4阻害剤と組み合わせて使用できる第2の抗てんかん薬の非限定的な例には、アセタゾラミド、ジアゼパム、ベンゾジアゼピン、カンナバジオール、カルバマゼピン、クロバザム、クロナゼパム、酢酸エスリカルバゼピン、エトスクシミド、エトトイン、フェルバメート、フェンフルラミン、フォスフェニトイン、ガバペンチン、ガナキソロン、フペルジンA、ラコサミド、ラモトリジン、レベチラセタム、ロラゼパム、ニトラゼパム、オキシカルバゼピン、ペランパネル、ピラセタム、フェノバルビタール、フェニトイン、臭化カリウム、プレガバリン、プリミドン、レチガビン、ルフィナミド、バルプロ酸ナトリウム、スチリペントール、チアガビン、トピラマート、バルプロ酸、ビガバトリン、またはゾニサミドが含まれる。PDE4阻害剤および第2の治療剤が組み合わせて投与される実施形態によれば、PDE4阻害剤および第2の治療剤は、同時にまたは連続して投与され得る。
PDE4阻害剤は、インビボおよびエクスビボでの方法、および全身および局所的な投与経路を含む、薬物送達に好適な任意の利用可能な方法および経路を使用して、個体に投与されてもよい。従来のおよび医薬的に許容される投与経路としては、鼻腔内、筋肉内、気管内、皮下、皮内、局所適用、眼内、静脈内、動脈内、経鼻、経口、および他の経腸および非経口投与経路が含まれる。投与経路は、PDE4阻害剤および/または所望の効果に応じて、組み合わせることができ、または必要に応じて調節することができる。PDE4阻害剤は、単回投与または複数回投与で投与され得る。いくつかの実施形態において、PDE4阻害剤は、経口、非経口、鼻腔内、髄腔内、頭蓋内、または経皮投与によって投与される。いくつかの実施形態において、PDE4阻害剤は経口投与される。いくつかの実施形態において、PDE4阻害剤は局所的に投与される。いくつかの実施形態において、PDE4阻害剤は眼に投与される。いくつかの実施形態において、PDE4阻害剤は頭蓋内に投与される。いくつかの実施形態において、PDE4阻害剤は静脈内投与される。いくつかの実施形態において、PDE4阻害剤は、例えば、全身送達のための注射(例えば、静脈内注入)によって、または局所部位に投与される。いくつかの実施形態において、PDE4阻害剤は吸入経路を介して投与される。いくつかの実施形態において、PDE4阻害剤は鼻腔内に投与される。いくつかの実施形態において、PDE4阻害剤は、血液脳関門(BBB)を容易に通過せず、PDE4阻害剤は、BBBを迂回するために鼻腔内に投与される。鼻腔内投与によるBBBのバイパスに関するさらなる詳細は、例えば、Mohanty et al.(2015)Curr Pharm Des.21(31):4606-13、および他の場所に記載されている。
抗てんかん剤を同定する方法
上に要約したように、本開示の態様は、抗てんかん剤を同定する方法を含む。抗てんかん剤を同定する方法は、PDE4活性アッセイにおいてPDE4ポリペプチドを候補薬剤と接触させることを含み、PDE4ポリペプチドの活性の阻害により、候補薬剤が抗てんかん剤として同定される。
上に要約したように、本開示の態様は、抗てんかん剤を同定する方法を含む。抗てんかん剤を同定する方法は、PDE4活性アッセイにおいてPDE4ポリペプチドを候補薬剤と接触させることを含み、PDE4ポリペプチドの活性の阻害により、候補薬剤が抗てんかん剤として同定される。
候補薬剤と接触されるPDE4ポリペプチドは、目的の任意のPDE4ポリペプチドであり得る。いくつかの実施形態において、PDE4ポリペプチドは、PDE4A、PDE4B、PDE4C、またはPDE4Dであり、上記の図2~5または表1で提供される任意のPDE4ポリペプチド、またはホスホジエステラーゼ活性を有するその機能的変異体を含む。「機能的変異体」とは、対応する野生型PDE4ポリペプチドと比較して、1つ以上のアミノ酸置換、欠失、挿入、またはそれらの組み合わせを含む、ホスホジエステラーゼ活性を有するPDE4ポリペプチドを意味する。例えば、PDE4Bの機能的変異体は、野生型PDE4Bと比較して、1つ以上のアミノ酸置換、欠失、挿入、またはそれらの組み合わせを含むPDE4Bポリペプチドであり得る。機能的変異体は、対応する野生型PDE4ポリペプチドの長さの40%、50%以上、60%以上、70%以上、80%以上、90%以上、または95%以上にわたり、70%以上、75%以上、80%以上、85%以上、90%以上、95%以上、もしくは99%以上のアミノ酸配列の相同性または同一性を含み得る。PDE4ポリペプチドまたはその機能的変異体は、異種ドメインに融合され得る。異種ドメインの非限定的な例には、リンカードメイン(例えば、グリシン-セリンリンカー、または他の適切なリンカードメイン)、PDE4ポリペプチドの検出に使用されるドメイン(例えば、ルシフェラーゼドメイン、または他の適切な検出可能なドメイン)、PDE4ポリペプチドの精製に使用されるドメイン(例えば、HISタグ、または他の適切な精製タグ)などが含まれる。
PDE4活性アッセイは、ホスホジエステラーゼ活性をアッセイするための任意の適切な試薬(例えば、PDE4基質など)およびフォーマットを使用して実施することができる。いくつかの実施形態において、PDE4活性アッセイは、PDE4ポリペプチドによるcAMPまたはcGMPの切断を検出することを含む。PDE4ホスホジエステラーゼ活性の検出は、比色ベース、発光ベース、蛍光ベース、放射能ベースなどであり得る。いくつかの実施形態において、アッセイは、シングルチューブ、シングルウェル、マルチチューブ、マルチウェル(例えば、24ウェル、48ウェル、96ウェル、384ウェル、または他のウェルフォーマット)、または他の適切なフォーマットにおいて実施される。PDE4活性アッセイは、多数の候補薬剤(例えば、小分子ライブラリーの小分子)が、例えば別個のウェルで並行して、PDE4ポリペプチドと容易に接触され得るようなハイスループットフォーマットに適している。
いくつかの実施形態において、抗てんかん剤を同定する方法において、接触は、無細胞PDE4活性アッセイにおいて、PDE4ポリペプチドおよび候補薬剤を組み合わせることを含む。本開示の方法を実施する際に使用され得るホスホジエステラーゼ活性およびその阻害を評価するための無細胞アッセイ試薬およびキットは既知であり、Abcamから入手可能なPDE Activity Assay Kit(96ウェル比色分析)、Promegaから入手可能なPDE-Glo(商標)Phosphodiesterase Assay Kit(1チューブから1536ウェル発光)、FabGennixから入手可能なPDEase Kit、Mediomicsから入手可能なBridge-It(登録商標)cAMP-Phosphodiesterase Assay Kitなどを含む。無細胞フォーマットでホスホジエステラーゼ活性およびその阻害を評価するための追加のアプローチは、例えば、Rybalkin et al.(2013)Methods Mol Biol.1020:51-62に記載されている。
いくつかの実施形態において、抗てんかん剤を同定する方法において、接触は、細胞ベースのPDE4活性アッセイにおいて、PDE4ポリペプチドと候補薬剤とを組み合わせることを含む。「細胞ベース」とは、PDE4ポリペプチドおよび候補薬剤が細胞内で接触していることを意味する。いくつかの実施形態において、PDE4ポリペプチドは、接触が起こる細胞によって発現される。本開示の方法を実施する際に使用され得るホスホジエステラーゼ活性およびその阻害を評価するための細胞ベースのアッセイ試薬およびキットは既知であり、eEnzymeから入手可能なACTOne PDE Assay Kit、SB Drug Discoveryから入手可能なCell-Based PDE Assay Kit、Biovisionから入手可能なK927-Total Phosphodiesterase Activity Assay Kitなどを含む。無細胞フォーマットでホスホジエステラーゼ活性およびその阻害を評価するための追加のアプローチは、例えば、Titus et al.(2008)J Biomol Screen.13(7):609-618(1536ウェルプレート中で、cAMP産生の推進力として構成的に活性なGPCR、およびバイオセンサーとしてサイクリックヌクレオチド感受性(CNG)カチオンチャネルが関わる、ハイスループットスクリーニング用の1536ウェルプレートフォーマットでの細胞ベースのPDE4アッセイを記載)、Allen et al.(1999)Biochem Pharmacol.57(12):1375-82、およびQiu et al.(2003)Eur J Pharmacol.472(1-2):73-80に記載されている。
いくつかの実施形態において、PDE4活性アッセイは、PDE4ポリペプチドを、PDE4活性を阻害することが知られている陽性コントロール剤と接触させることをさらに含む。使用できる陽性コントール剤の非限定的な例には、AN2728、ドロタベリン、イブジラスト、イルソグラジン、ピクラミラスト、ロフルミラスト、ロリプラム、テオフィリン、アプレミラスト、およびそれらの任意の組み合わせが含まれる。
候補薬剤は、関心のある任意のタイプの候補薬剤であり得る。いくつかの実施形態において、候補薬剤は小分子である。いくつかの実施形態において、小分子は、PDE4阻害剤のインシリコスクリーニングに基づいて候補薬剤として選択された。インシリコスクリーンは、PDE4A、PDE4B、PDE4C、およびPDE4Dの間で選択的なPDE4阻害剤のスクリーンであり得た。例えば、インシリコスクリーンは、PDE4A、PDE4B、および/またはPDE4Cを選択的に(例えば、PDE4Dと対比して)阻害するPDE4阻害剤のインシリコスクリーンであり得た。いくつかの実施形態において、小分子は、PDE4B対PDE4Dに対して選択的である阻害剤のインシリコスクリーニングに基づいて候補薬剤として選択された。したがって、いくつかの実施形態において、本方法は、候補薬剤がPED4ポリペプチドの活性を阻害すると決定される場合、候補薬剤がPDE4A、PDE4B、PDE4C、およびPDE4Dの間で選択的阻害を示すかどうかを決定することをさらに含み得る。
いくつかの実施形態において、候補薬剤が小分子である場合、小分子は、小分子候補薬剤のライブラリーの一部である。いくつかの実施形態において、本方法は、小分子候補薬剤のライブラリーを、ハイスループットフォーマット、例えば、96ウェル、384ウェル、1536ウェル、または他のハイスループットフォーマットでPDE4ポリペプチドと接触させることを含む。
組成物
本開示の態様は、組成物を含む。いくつかの実施形態において、組成物は、例えば、本開示の方法を実施する際に用途を見出す。
本開示の態様は、組成物を含む。いくつかの実施形態において、組成物は、例えば、本開示の方法を実施する際に用途を見出す。
いくつかの実施形態において、本開示の組成物は、本開示の抗てんかん剤を同定する方法によって同定された任意の抗てんかん剤を含め、本明細書の他の場所に記載されたPDE4阻害剤のいずれかを含む。
特定の態様において、本開示の組成物は、液体媒体中に存在するPDE4阻害剤(および任意選択で、第2の抗てんかん剤)を含む。液体媒体は、水、緩衝溶液などの水性液体媒体である得る。1つ以上の添加剤、例えば、塩(例えば、NaCl、MgCl2、KCl、MgSO4)、緩衝剤(トリス緩衝液、N-(2-ヒドロキシエチル)ピペラジン-N’-(2-エタンスルホン酸)(HEPES)、2-(N-モルフォリノ)エタンスルホン酸(MES)、2-(N-モルフォリノ)エタンスルホン酸ナトリウム塩(MES)、3-(N-モルフォリノ)プロパンスルホン酸(MOPS)、N-トリス[ヒドロキシメチル]メチル-3-アミノプロパンスルホン酸(TAPS)など)、溶解剤、洗浄剤(例えば、Tween-20などの非イオン性洗浄剤)、ヌクレアーゼ阻害剤、プロテアーゼ阻害剤、グリセロール、キレート剤などは、このような組成物に存在してもよい。
医薬組成物もまた提供される。本開示の医薬組成物は、PDE4阻害剤および薬学的に許容される担体を含む。本開示の任意の医薬組成物は、PDE4阻害剤に加えて、第2の抗てんかん剤を含み得る。例えば、PDE4阻害剤および第2の抗てんかん剤を含む医薬組成物が提供される。本開示の医薬組成物において提供され得る第2の抗てんかん剤の非限定的な例には、アセタゾラミド、ジアゼパム、ベンゾジアゼピン、カンナバジオール、カルバマゼピン、クロバザム、クロナゼパム、酢酸エスリカルバゼピン、エトスクシミド、エトトイン、フェルバメート、フェンフルラミン、フォスフェニトイン、ガバペンチン、ガナキソロン、フペルジンA、ラコサミド、ラモトリジン、レベチラセタム、ロラゼパム、ニトラゼパム、オキシカルバゼピン、ペランパネル、ピラセタム、フェノバルビタール、フェニトイン、臭化カリウム、プレガバリン、プリミドン、レチガビン、ルフィナミド、バルプロ酸ナトリウム、スチリペントール、チアガビン、トピラマート、バルプロ酸、ビガバトリン、またはゾニサミドが含まれる。
PDE4阻害剤(および場合により第2の抗てんかん剤)は、個体に投与するための様々な製剤に組み込むことができる。より具体的には、PDE4阻害剤は、適切な薬学的に許容される賦形剤または希釈剤との組み合わせによって、医薬組成物に製剤化することができ、錠剤、カプセル剤、粉剤、顆粒剤、軟膏、液剤、注射剤、吸入剤、およびエアロゾルなどの固体、半固体、液体またはガス状形態の製剤に製剤化することができる。
個体への投与に好適な(例えば、ヒト投与に好適な)本開示のPDE4阻害剤の製剤は、一般に無菌であり、選択される投与経路に従って個体に投与するには禁忌である検出可能な発熱物質または他の混入物質をさらに含まない状態であり得る。
医薬剤形において、PDE4阻害剤は、単独で、または、薬学的に活性な化合物、例えば、第2の抗てんかん剤と適切に結合されて、あるいは組み合わせられて、投与され得る。以下の方法および担体/賦形剤は単なる例であり、決して限定するものではない。
経口製剤の場合、PDE4阻害剤は、例えば、ラクトース、マンニトール、コーンスターチまたはジャガイモデンプンなどの従来の添加剤、結晶セルロース、セルロース誘導体、アラビアゴム、コーンスターチまたはゼラチンなどの結合剤、コーンスターチ、ジャガイモデンプンまたはカルボキシメチルセルロースナトリウムなどの崩壊剤、タルクまたはステアリン酸マグネシウムなどの滑剤、所望により、希釈剤、緩衝剤、湿潤剤、防腐剤および香味剤を用いて、錠剤、粉剤、顆粒剤またはカプセル剤を製造するために、単独でまたは適切な添加剤と組み合わせて使用することができる。
PDE4阻害剤は、非経口(例えば、静脈内、動脈内、骨内、筋肉内、大脳内、脳室内、頭蓋内、髄腔内、皮下など)投与用に製剤化することができる。いくつかの実施形態において、PDE4阻害剤は、経口、非経口、鼻腔内、髄腔内、頭蓋内、脳内、脳室内、または経皮投与用に処方される。いくつかの実施形態において、PDE4阻害剤は、植物油もしくは他の類似の油、合成脂肪族グリセリド、高級脂肪酸のエステル、またはプロピレングリコール等の水性溶媒または非水性溶媒にPDE4阻害剤を溶解、懸濁または乳化することによって、また必要であれば、可溶化剤、等張剤、懸濁化剤、乳化剤、安定剤および防腐剤等の通常の添加剤を用いて、注射用に製剤化することができる。
PDE4阻害剤を含む医薬組成物は、所望の純度を有するPDE4阻害剤を任意の生理学的に許容される担体、賦形剤、安定剤、界面活性剤、緩衝剤および/または等張化剤と混合することによって調製され得る。許容される担体、賦形剤および/または安定剤は、使用される投与量および濃度ではレシピエントに無毒であり、緩衝剤、例えば、リン酸塩、クエン酸塩、および他の有機酸;アスコルビン酸、グルタチオン、システイン、メチオニンおよびクエン酸を含む抗酸化剤;防腐剤(例えば、エタノール、ベンジルアルコール、フェノール、m-クレゾール、p-クロロ-m-クレゾール、メチルまたはプロピルパラベン、塩化ベンザルコニウム、またはそれらの組み合わせ);アルギニン、グリシン、オルニチン、リジンン、ヒスチジン、グルタミン酸、アスパラギン酸、イソロイシン、ロイシン、アラニン、フェニルアラニン、チロシン、トリプトファン、メチオニン、セリン、プロリン、およびそれらの組み合わせなどのアミノ酸;単糖、二糖、および他の糖類;低分子量(約10残基未満)ポリペプチド;ゼラチンまたは血清アルブミンなどのタンパク質;EDTAなどのキレート剤;トレハロース、ショ糖、ラクトース、グルコース、マンノース、マルトース、ガラクトース、フラクトース、ソルボース、ラフィノース、グルコサミン、N-メチルグルコサミン、ガラクトサミン、およびノイラミン酸などの糖;ならびに/または、Tween、Brij Pluronic、Triton-X、またはポリエチレングリコール(PEG)などの非イオン性界面活性剤を含む。
医薬組成物は、液体形態、凍結乾燥形態、または凍結乾燥形態から再構成された液体形態であり得、凍結乾燥調製物は投与前に滅菌溶液で再構成されることになる。凍結乾燥組成物を再構成するための標準的な手順は、一定量の純水(典型的には、凍結乾燥中に除去された体積と等量である)を加え戻すことであるが、非経口投与用の医薬組成物の製造のために抗菌剤を含む溶液が使用されてもよい。
PDE4阻害剤の水性製剤は、例えば、約4.0~約7.0、または約5.0~約6.0の範囲、またはあるいは、約5.5のpHで、pH緩衝溶液中で調製され得る。この範囲内のpHに好適である緩衝剤の例には、リン酸緩衝剤、ヒスチジン緩衝剤、クエン酸緩衝剤、コハク酸緩衝剤、酢酸緩衝剤、および他の有機酸緩衝剤が含まれる。緩衝剤の濃度は、例えば、緩衝剤および製剤の所望の張性に応じて、約1mM~約100mM、または約5mM~約50mMであり得る。
製剤の張性を調節するために、等張化剤を製剤に含めることができる。例示的な等張化剤としては、塩化ナトリウム、塩化カリウム、グリセリン、およびアミノ酸、糖の群からの任意の成分、ならびにそれらの組み合わせが挙げられる。いくつかの実施形態において、水性製剤は等張性であるが、高張または低張溶液も適し得る。「等張性」という用語は、生理的食塩水または血清など、それが比較されるいくつかの他の溶液と同じ張性を有する溶液を意味する。等張化剤は、約5mM~約350mMの量で、例えば、100mM~350mMの量で使用され得る。
界面活性剤もまた、凝集を減少させるために、および/または製剤中の微粒子の形成を最小限にするために、および/または吸着を低減するために、製剤に添加されてもよい。界面活性剤の例としては、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル(Tween)、ポリオキシエチレンアルキルエーテル(Brij)、アルキルフェニルポリオキシエチレンエーテル(Triton-X)、ポリオキシエチレン-ポリオキシプロピレンコポリマー(Poloxamer、Pluronic)およびドデシル硫酸ナトリウム(SDS)が挙げられる。適切なポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステルの例は、ポリソルベート20(Tween 20(商標)の商標で販売)、およびポリソルベート80(Tween 80(商標)の商標で販売)である。適切なポリエチレン-ポリプロピレンコポリマーの例は、Pluronic(登録商標)F68またはPoloxamer 188(商標)の名称で販売されているものである。適切なポリオキシエチレンアルキルエーテルの例は、Brij(商標)の商標で販売されているものである。界面活性剤の濃度の例は、約0.001%~約1%w/vの範囲であり得る。
凍結乾燥プロセス中の不安定化条件からPDE4阻害剤を保護するために、凍結乾燥保護剤を添加してもよい。例えば、既知の凍結乾燥保護剤には、糖(グルコースおよびスクロースを含む)、ポリオール(マンニトール、ソルビトールおよびグリセロールを含む)、ならびにアミノ酸(アラニン、グリシンおよびグルタミン酸を含む)が挙げられる。凍結乾燥保護剤は、約10mM~500nMの量で含まれ得る。
いくつかの実施形態において、医薬組成物は、PDE4阻害剤、および上記の薬剤(例えば、界面活性剤、緩衝剤、安定剤、等張化剤)のうちの1つ以上を含み、エタノール、ベンジルアルコール、フェノール、m-クレゾール、p-クロロ-m-クレゾール、メチルまたはプロピルパラベン、塩化ベンザルコニウム、およびこれらの組み合わせ等の、1つ以上の防腐剤を本質的に含まない。他の実施形態において、防腐剤が、製剤中に、例えば約0.001~約2%(w/v)の範囲の濃度で含まれる。
キット
キットもまた、本開示によって提供される。いくつかの実施形態において、キットは、例えば、本開示の方法を実施する際に用途を見出す。
キットもまた、本開示によって提供される。いくつかの実施形態において、キットは、例えば、本開示の方法を実施する際に用途を見出す。
いくつかの実施形態において、本開示のキットは、本開示の抗てんかん剤を同定する方法によって同定された任意の抗てんかん剤を含め、本明細書の他の場所に記載されたPDE4阻害剤のいずれかを含む。
いくつかの実施形態において、本開示のキットは、PDE4阻害剤および薬学的に許容される担体を含む医薬組成物を含む。例えば、上記の組成物のセクションに記載された医薬組成物のいずれかを含め、本開示の医薬組成物のいずれかを含むキットが提供される。いくつかの実施形態において、本開示のキットは、PDE4阻害剤に加えて第2の抗てんかん剤をさらに含む医薬組成物を含む。例えば、てんかんを治療する方法での使用を見出すキットは、PDE4阻害剤および第2の抗てんかん剤を含む医薬組成物を含み得る。いくつかの実施形態において、本開示のキットは、PDE4阻害剤を含む医薬組成物とは別の医薬組成物で提供される第2の抗てんかん剤をさらに含む。(PDE4阻害剤と同じまたは異なる医薬組成物において)本開示のキットで提供され得る第2の抗てんかん剤の非限定的な例には、アセタゾラミド、ジアゼパム、ベンゾジアゼピン、カンナバジオール、カルバマゼピン、クロバザム、クロナゼパム、酢酸エスリカルバゼピン、エトスクシミド、エトトイン、フェルバメート、フェンフルラミン、フォスフェニトイン、ガバペンチン、ガナキソロン、フペルジンA、ラコサミド、ラモトリジン、レベチラセタム、ロラゼパム、ニトラゼパム、オキシカルバゼピン、ペランパネル、ピラセタム、フェノバルビタール、フェニトイン、臭化カリウム、プレガバリン、プリミドン、レチガビン、ルフィナミド、バルプロ酸ナトリウム、スチリペントール、チアガビン、トピラマート、バルプロ酸、ビガバトリン、またはゾニサミドが含まれる。
本方法を実施するためのキットは、単位投与量の形式、例えば、アンプル、または複数投与量の形式で存在する、ある量のPDE4阻害剤(および任意選択で第2の抗てんかん剤)を含み得る。したがって、特定の実施形態において、キットは、PDE4阻害剤(および任意選択で第2の抗てんかん剤)を含む医薬組成物の1つ以上(例えば、2つ以上)の単位投与量(例えば、アンプル)、ならびに/または、第2の抗てんかん剤を含む医薬組成物の1つ以上(例えば、2つ以上)の単位投与量(例えば、アンプル)を含み得る。
「単位投与量」という用語は、本明細書で使用される場合、ヒトおよび動物対象のための単一の投与量として適切な物理的に別個の単位を指し、各単位は、所望の効果をもたらすのに十分な量で計算された所定量の組成物を含有する。単位投与量の量は、使用される特定のPDE4阻害剤、達成されるべき効果、および個体におけるPDE4阻害剤に関連する薬力学などの様々な要因に依存する。さらに他の実施形態において、キットは、PDE4阻害剤(および任意選択で第2の抗てんかん剤)を含む組成物の単一の複数投与量を含み得る。
キットの成分は、別々の容器内に存在してよく、または複数の成分が単一の容器内に存在してもよい。例えば、PDE4阻害剤および第2の抗てんかん剤の両方を含むキットにおいて、PDE4阻害剤および第2の抗てんかん剤は、同じ組成物(例えば、1つ以上の容器中)で提供され得るか、または別々の容器で別々の組成物で提供され得る。適切な容器には、個々のチューブ(例えば、バイアル)、アンプルなどが含まれる。
本開示のキットは、説明書をさらに含み得る。例えば、PDE4阻害剤を含むキットは、必要とする個体にPDE4阻害剤を投与するための説明書を含み得る。いくつかの実施形態において、説明書は、本明細書の他の場所に記載されているいずれかのタイプのてんかんのうちの1つ以上を含む、てんかんを有する個体にPDE4阻害剤を投与するための説明書を含む。
説明書は、適切な記録媒体に記録することができる。例えば、説明書は、紙またはプラスチックなどの基材上に印刷することができる。そのようなものとして、説明書は、添付文書としてキット内に、キットの容器またはその構成要素のラベル(すなわち、包装または副包装に付随して)などに存在し得る。他の実施形態において、説明書は、ポータブルフラッシュドライブ、DVD、CD-ROM、ディスケットなどの適切なコンピュータ可読記憶媒体上に存在する、電子記憶データファイルとして存在する。さらに他の実施形態において、実際の説明書は、キットには存在しないが、例えばインターネットを介してリモートソースから指示を取得するための手段が提供される。この実施形態の一例は、説明書を閲覧することができ、かつ/または説明書をダウンロードできるウェブアドレスを含むキットである。説明書と同様に、説明書を得るための手段は、好適な基材上に記録される。
添付の特許請求の範囲にかかわらず、本開示は、以下の実施形態によっても定義される。
1.てんかんを治療する方法であって、てんかんを有する個体に治療有効量のホスホジエステラーゼ4(PDE4)阻害剤を投与することを含む、方法。
2.PDE4阻害剤が小分子である、実施形態1に記載の方法。
3.PDE4阻害剤が、AN2728、ドロタベリン、イブジラスト、イルソグラジン、ピクラミラスト、ロフルミラスト、ロリプラム、テオフィリン、アプレミラスト、およびそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、実施形態2に記載の方法。
4.PDE4阻害剤がAN2728である、実施形態2に記載の方法。
5.PDE4阻害剤が、PDE4A、PDE4B、PDE4C、またはPDE4Dのうちの1つ以上を阻害する、実施形態1に記載の方法。
6.PDE4阻害剤が、PDE4A、PDE4B、PDE4C、およびPDE4Dの間で選択性を示す、実施形態1に記載の方法。
7.PDE4阻害剤がPDE4Bについて選択的である、実施形態6に記載の方法。
8.投与が、経口、非経口、鼻腔内、髄腔内、頭蓋内、または経皮投与による、実施形態1~7のいずれか1つに記載の方法。
9.PDE4阻害剤がPDE4の発現を阻害する、実施形態1に記載の方法。
10.PDE4阻害剤が、PDE4AをコードするメッセンジャーRNA(mRNA)、PDE4BをコードするmRNA、PDE4CをコードするmRNA、PDE4DをコードするmRNA、またはそれらの任意の組み合わせの一部に相補的な領域を含む核酸ベースの阻害剤である、実施形態9に記載の方法。
11.核酸ベースの阻害剤が、PDE4A、PDE4B、PDE4C、またはPDE4DをコードするmRNAに選択的にハイブリダイズする、実施形態10に記載の方法。
12.核酸ベースの阻害剤が、PDE4BをコードするmRNAに選択的にハイブリダイズする、実施形態11に記載の方法。
13.核酸ベースの阻害剤が、モルフォリノ、短鎖干渉RNA(siRNA)、またはマイクロRNA(miRNA)である、実施形態10~12のいずれか1つに記載の方法。
14.個体が、良性ローランドてんかん、前頭葉てんかん、乳児けいれん、若年性ミオクロニーてんかん(JME)、若年性欠伸てんかん、小児欠伸てんかん、ピクノレプシー、熱性発作、ラフォラ病の進行性ミオクローヌスてんかん、レノックス・ガストー症候群、ランドウ・クレフナー症候群、ドラベ症候群(DS)、熱性発作を伴う全般てんかん(GEFS+)、乳児重症ミオクロニーてんかん(SMEI)、良性家族性新生児ひきつけ(BFNC)、ウエスト症候群、大田原症候群、早期ミオクロニー脳症、遊走性部分てんかん、乳児てんかん性脳症、結節性硬化症(TSC)、限局性皮質異形成、I型滑脳症、ミラー・ディカー症候群、アンジェルマン症候群、脆弱X症候群、自閉症スペクトラム障害におけるてんかん、皮質下帯状異所性灰白質、ウォーカー・ワールブルグ症候群、アルツハイマー病てんかん、外傷後てんかん、進行性ミオクローヌスてんかん、反射てんかん、ラスムッセン症候群、側頭葉てんかん、辺縁系てんかん、てんかん重積状態、腹部てんかん、巨大両側性ミオクローヌス、月経随伴性てんかん、ジャクソン発作障害、ウンフェルリヒト・ルンドボルグ病、および光感受性てんかんからなる群から選択されるてんかんを有する、実施形態1~13のいずれか1つに記載の方法。
15.個体が遺伝的変異によって引き起こされるてんかんを有する、実施形態1~13のいずれか1つに記載の方法。
16.抗てんかん剤を同定する方法であって、ホスホジエステラーゼ4(PDE4)活性アッセイにおいてPDE4ポリペプチドを候補薬剤と接触させることを含み、候補薬剤によるPDE4ポリペプチドの活性の阻害により、候補薬剤が抗てんかん剤として同定される、方法。
17.接触が、無細胞PDE4活性アッセイにおいてPDE4ポリペプチドと候補薬剤とを組み合わせることを含む、実施形態16に記載の方法。
18.接触が、細胞ベースのPDE4活性アッセイにおいてPDE4ポリペプチドと候補薬剤とを組み合わせることを含む、実施形態16に記載の方法。
19.PDE4活性アッセイが、PDE4ポリペプチドを、PDE4活性を阻害することが知られている陽性対照薬剤と接触させることをさらに含む、実施形態16~18のいずれか1つに記載の方法。
20.陽性対照薬剤が、AN2728、ドロタベリン、イブジラスト、イルソグラジン、ピクラミラスト、ロフルミラスト、ロリプラム、テオフィリン、アプレミラスト、およびそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、実施形態19に記載の方法。
21.候補薬剤が小分子である、実施形態16~20のいずれか1つに記載の方法。
22.PDE4ポリペプチドが、PDE4A、PDE4B、PDE4C、またはPDE4Dである、実施形態16~21のいずれか1つに記載の方法。
23.PDE4ポリペプチドがPDE4Bである、実施形態22に記載の方法。
24.候補薬剤が、PED4ポリペプチドの活性を阻害すると決定される場合、候補薬剤が、PDE4A、PDE4B、PDE4C、およびPDE4Dの間で選択的阻害を示すかどうかを決定することをさらに含む、実施形態16~23のいずれか1つに記載の方法。
25.実施形態16~24のいずれか1つによる方法によって同定された抗てんかん剤を含む医薬組成物。
26.てんかんを有する個体に、実施形態16~24のいずれか1つに記載の方法によって同定された治療有効量の抗てんかん剤を投与することを含む方法。
1.てんかんを治療する方法であって、てんかんを有する個体に治療有効量のホスホジエステラーゼ4(PDE4)阻害剤を投与することを含む、方法。
2.PDE4阻害剤が小分子である、実施形態1に記載の方法。
3.PDE4阻害剤が、AN2728、ドロタベリン、イブジラスト、イルソグラジン、ピクラミラスト、ロフルミラスト、ロリプラム、テオフィリン、アプレミラスト、およびそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、実施形態2に記載の方法。
4.PDE4阻害剤がAN2728である、実施形態2に記載の方法。
5.PDE4阻害剤が、PDE4A、PDE4B、PDE4C、またはPDE4Dのうちの1つ以上を阻害する、実施形態1に記載の方法。
6.PDE4阻害剤が、PDE4A、PDE4B、PDE4C、およびPDE4Dの間で選択性を示す、実施形態1に記載の方法。
7.PDE4阻害剤がPDE4Bについて選択的である、実施形態6に記載の方法。
8.投与が、経口、非経口、鼻腔内、髄腔内、頭蓋内、または経皮投与による、実施形態1~7のいずれか1つに記載の方法。
9.PDE4阻害剤がPDE4の発現を阻害する、実施形態1に記載の方法。
10.PDE4阻害剤が、PDE4AをコードするメッセンジャーRNA(mRNA)、PDE4BをコードするmRNA、PDE4CをコードするmRNA、PDE4DをコードするmRNA、またはそれらの任意の組み合わせの一部に相補的な領域を含む核酸ベースの阻害剤である、実施形態9に記載の方法。
11.核酸ベースの阻害剤が、PDE4A、PDE4B、PDE4C、またはPDE4DをコードするmRNAに選択的にハイブリダイズする、実施形態10に記載の方法。
12.核酸ベースの阻害剤が、PDE4BをコードするmRNAに選択的にハイブリダイズする、実施形態11に記載の方法。
13.核酸ベースの阻害剤が、モルフォリノ、短鎖干渉RNA(siRNA)、またはマイクロRNA(miRNA)である、実施形態10~12のいずれか1つに記載の方法。
14.個体が、良性ローランドてんかん、前頭葉てんかん、乳児けいれん、若年性ミオクロニーてんかん(JME)、若年性欠伸てんかん、小児欠伸てんかん、ピクノレプシー、熱性発作、ラフォラ病の進行性ミオクローヌスてんかん、レノックス・ガストー症候群、ランドウ・クレフナー症候群、ドラベ症候群(DS)、熱性発作を伴う全般てんかん(GEFS+)、乳児重症ミオクロニーてんかん(SMEI)、良性家族性新生児ひきつけ(BFNC)、ウエスト症候群、大田原症候群、早期ミオクロニー脳症、遊走性部分てんかん、乳児てんかん性脳症、結節性硬化症(TSC)、限局性皮質異形成、I型滑脳症、ミラー・ディカー症候群、アンジェルマン症候群、脆弱X症候群、自閉症スペクトラム障害におけるてんかん、皮質下帯状異所性灰白質、ウォーカー・ワールブルグ症候群、アルツハイマー病てんかん、外傷後てんかん、進行性ミオクローヌスてんかん、反射てんかん、ラスムッセン症候群、側頭葉てんかん、辺縁系てんかん、てんかん重積状態、腹部てんかん、巨大両側性ミオクローヌス、月経随伴性てんかん、ジャクソン発作障害、ウンフェルリヒト・ルンドボルグ病、および光感受性てんかんからなる群から選択されるてんかんを有する、実施形態1~13のいずれか1つに記載の方法。
15.個体が遺伝的変異によって引き起こされるてんかんを有する、実施形態1~13のいずれか1つに記載の方法。
16.抗てんかん剤を同定する方法であって、ホスホジエステラーゼ4(PDE4)活性アッセイにおいてPDE4ポリペプチドを候補薬剤と接触させることを含み、候補薬剤によるPDE4ポリペプチドの活性の阻害により、候補薬剤が抗てんかん剤として同定される、方法。
17.接触が、無細胞PDE4活性アッセイにおいてPDE4ポリペプチドと候補薬剤とを組み合わせることを含む、実施形態16に記載の方法。
18.接触が、細胞ベースのPDE4活性アッセイにおいてPDE4ポリペプチドと候補薬剤とを組み合わせることを含む、実施形態16に記載の方法。
19.PDE4活性アッセイが、PDE4ポリペプチドを、PDE4活性を阻害することが知られている陽性対照薬剤と接触させることをさらに含む、実施形態16~18のいずれか1つに記載の方法。
20.陽性対照薬剤が、AN2728、ドロタベリン、イブジラスト、イルソグラジン、ピクラミラスト、ロフルミラスト、ロリプラム、テオフィリン、アプレミラスト、およびそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、実施形態19に記載の方法。
21.候補薬剤が小分子である、実施形態16~20のいずれか1つに記載の方法。
22.PDE4ポリペプチドが、PDE4A、PDE4B、PDE4C、またはPDE4Dである、実施形態16~21のいずれか1つに記載の方法。
23.PDE4ポリペプチドがPDE4Bである、実施形態22に記載の方法。
24.候補薬剤が、PED4ポリペプチドの活性を阻害すると決定される場合、候補薬剤が、PDE4A、PDE4B、PDE4C、およびPDE4Dの間で選択的阻害を示すかどうかを決定することをさらに含む、実施形態16~23のいずれか1つに記載の方法。
25.実施形態16~24のいずれか1つによる方法によって同定された抗てんかん剤を含む医薬組成物。
26.てんかんを有する個体に、実施形態16~24のいずれか1つに記載の方法によって同定された治療有効量の抗てんかん剤を投与することを含む方法。
以下の実施例は、限定ではなく例示として提供される。
実験
実施例1-PDE4阻害は、scn1labおよびkcna1変異ゼブラフィッシュにおいて生体エネルギーをベースラインレベルに回復させる
図6(パネルA)に示されているのは、PDE4阻害剤(AN2728)の例がscn1lab変異ゼブラフィッシュにおいて用量依存的に生体エネルギーをベースラインレベルに回復させることを示すデータである(図6~8では、「Scn1a」変異ゼブラフィッシュはscn1lab変異ゼブラフィッシュである)。この実験のセクションで採用されたscn1lab変異ゼブラフィッシュは、ホモ接合性の機能喪失型変異体である。全体の生体エネルギーを測定するために、生きているゼブラフィッシュ(さらなる詳細はIbhazehiebo et al.(2018)Brain 141(3):744-761に記載されている)、ゼブラフィッシュの幼生(受精後(dpf)5日)を24ウェル膵島捕捉マイクロプレート(Agilent)に播種し、アッセイ開始前の20分間にビヒクルまたは薬物に事前に曝露した。酸素消費率(OCR)は、Seahorse Bioanalyzer(Agilent)を使用して測定した。この実施例では、scn1lab変異ゼブラフィッシュの幼生は野生型(WT)コントロールと比較して低下したOCRを示し、このことは、ミトコンドリア呼吸がscn1lab変異体バックグラウンドで減少していることを示している。AN2728の存在下では、生体エネルギーの用量依存的な回復が観察され、1μMおよび10μMは、OCR応答をWTレベルまで完全に回復させた(図6、パネルA)。1nM~100nMの投与量は効果がなく、100μMの投与量は毒性があった。これは、OCR応答が変異体レベルの応答を下回った場合の低下によって示されている。
実施例1-PDE4阻害は、scn1labおよびkcna1変異ゼブラフィッシュにおいて生体エネルギーをベースラインレベルに回復させる
図6(パネルA)に示されているのは、PDE4阻害剤(AN2728)の例がscn1lab変異ゼブラフィッシュにおいて用量依存的に生体エネルギーをベースラインレベルに回復させることを示すデータである(図6~8では、「Scn1a」変異ゼブラフィッシュはscn1lab変異ゼブラフィッシュである)。この実験のセクションで採用されたscn1lab変異ゼブラフィッシュは、ホモ接合性の機能喪失型変異体である。全体の生体エネルギーを測定するために、生きているゼブラフィッシュ(さらなる詳細はIbhazehiebo et al.(2018)Brain 141(3):744-761に記載されている)、ゼブラフィッシュの幼生(受精後(dpf)5日)を24ウェル膵島捕捉マイクロプレート(Agilent)に播種し、アッセイ開始前の20分間にビヒクルまたは薬物に事前に曝露した。酸素消費率(OCR)は、Seahorse Bioanalyzer(Agilent)を使用して測定した。この実施例では、scn1lab変異ゼブラフィッシュの幼生は野生型(WT)コントロールと比較して低下したOCRを示し、このことは、ミトコンドリア呼吸がscn1lab変異体バックグラウンドで減少していることを示している。AN2728の存在下では、生体エネルギーの用量依存的な回復が観察され、1μMおよび10μMは、OCR応答をWTレベルまで完全に回復させた(図6、パネルA)。1nM~100nMの投与量は効果がなく、100μMの投与量は毒性があった。これは、OCR応答が変異体レベルの応答を下回った場合の低下によって示されている。
図6(パネルB)に示されているのは、様々なPDE4阻害剤(この実施例では、ロリプラム、シロミラスト、ロフルミラスト、イブジラスト、テオフィリン、ドロタベリン、およびイルソグラジン)がscn1lab変異ゼブラフィッシュにおいてベースラインレベルに生体エネルギーを回復するのに効果的であることを示すデータである。上記と同様のアッセイでは、scn1lab変異体を40μMの投与量のある範囲のPDE4阻害剤に曝露する。ロリプラム、シロミラスト、ロフルミラスト、イブジラストはすべて、WT幼生で観察されたベースラインレベルにOCR応答を回復させた。これは、これらの薬剤によるPDE4の阻害が、ビヒクルに曝露された場合のscn1lab変異ゼブラフィッシュで示される生体エネルギーの減少を逆転させたことを示している。
図7に示されているのは、PDE4B-、4C-、および4D-モルフォリノがscn1lab変異ゼブラフィッシュにおいてベースラインレベルに生体エネルギーを回復するのに効果的であることを示すデータである。てんかん性ゼブラフィッシュの遺伝的バックグラウンドで特定のPDE4アイソフォームをノックダウンするように設計されたATG遮断および/またはスプライス遮断モルフォリノ(Gene-Tools,Philomath,OR)を用いて一細胞段階におけるscn1lab変異ゼブラフィッシュ胚に注射した。ゼブラフィッシュのゲノムにおける遺伝子重複のため、ヒトで単一のオルソログを有する多くの遺伝子は、ゼブラフィッシュでは2つのアイソフォームを有する。モルフォリノは、各ゼブラフィッシュアイソフォーム単独を遮断するように設計された。モルフォリノを注入したscn1lab変異ゼブラフィッシュを24hpfで選別し、生存可能な胚を5dpfでの生体エネルギーアッセイ(Seahorse bioanalyzer)のために膵島マイクロプレートに播種した。PDE4Ba、PDE4Bb、PDE4Cb、およびPDE4Dを標的とするモルフォリノは、てんかんのバックグラウンドでOCR応答をWTベースラインレベルに回復させ、このことは、PDE4シグナル伝達のノックダウンが、scn1lab変異体で観察されたミトコンドリア機能の低下を軽減することを示している。
図8に示されているのは、2つの例示的なPDE4阻害剤(ロフルミラストおよびテオフィリン)が、kcna1変異ゼブラフィッシュの生体エネルギーを野生型魚で観察されるベースラインレベルにまで戻して回復させることを示すデータである。kcna1変異体は、全般性てんかんおよびてんかんにおける予期せぬ突然死(SUDEP:sudden unexpected death in epilepsy)のモデルであり、このことは、PDE4を阻害すると、より広くてんかんの状態全体にわたり効果的な抗てんかん特性を誘発する可能性が高いことを示している。
実施例2-PDE4阻害は、scn1labゼブラフィッシュにおいて発作様の過興奮をベースラインレベルにまで遮断する
図9に示されているのは、例示的なPDE4阻害剤(AN2728)が、scn1labゼブラフィッシュにおいて発作様の過興奮をベースラインレベルにまで遮断することを実証するデータである。簡単に説明すると、6dpfゼブラフィッシュ(WTおよびscn1lab変異体)を麻痺させ(α-ブンガロトキシン、1mg/ml、Tocris)、アガロースに埋め込んだ。ゼブラフィッシュの背側をアガロースゲル表面にさらし、ガラス微小電極をゼブラフィッシュの視蓋に配置し、電気生理学的測定値を記録した。20分間のベースライン記録後、薬物(最終濃度20μM)を胚培地に直接添加し、同じゼブラフィッシュで継続的な記録を次の20分間にわたって取得した。少しでもピペットを乱したり魚を動かしたりしないように注意した。発作様活動は、他の文献で定義されているように、高頻度の大振幅スパイクによって定義した(Baraban et al,2013)。EEGトレースのセクションを拡大すると、発作後(持続時間>1000ms)および発作間(持続時間<300ms)の両方の活動が観察され(データ非表示)、てんかん様イベントと一致した。PDE阻害剤(AN2728、40μM)への曝露は、この発作様活動をベースラインレベルまで遮断した。複数のscn1lab変異ゼブラフィッシュ(n=6~10)にわたるこれらの過興奮イベントの定量化(図9、パネルB)は、AN2728による処置後の変異体における発作頻度およびピーク振幅の減少を示している。
図9に示されているのは、例示的なPDE4阻害剤(AN2728)が、scn1labゼブラフィッシュにおいて発作様の過興奮をベースラインレベルにまで遮断することを実証するデータである。簡単に説明すると、6dpfゼブラフィッシュ(WTおよびscn1lab変異体)を麻痺させ(α-ブンガロトキシン、1mg/ml、Tocris)、アガロースに埋め込んだ。ゼブラフィッシュの背側をアガロースゲル表面にさらし、ガラス微小電極をゼブラフィッシュの視蓋に配置し、電気生理学的測定値を記録した。20分間のベースライン記録後、薬物(最終濃度20μM)を胚培地に直接添加し、同じゼブラフィッシュで継続的な記録を次の20分間にわたって取得した。少しでもピペットを乱したり魚を動かしたりしないように注意した。発作様活動は、他の文献で定義されているように、高頻度の大振幅スパイクによって定義した(Baraban et al,2013)。EEGトレースのセクションを拡大すると、発作後(持続時間>1000ms)および発作間(持続時間<300ms)の両方の活動が観察され(データ非表示)、てんかん様イベントと一致した。PDE阻害剤(AN2728、40μM)への曝露は、この発作様活動をベースラインレベルまで遮断した。複数のscn1lab変異ゼブラフィッシュ(n=6~10)にわたるこれらの過興奮イベントの定量化(図9、パネルB)は、AN2728による処置後の変異体における発作頻度およびピーク振幅の減少を示している。
図10に示されているのは、PDE4Bモルフォリノが、scn1labゼブラフィッシュにおいて発作様の過興奮をベースラインレベルにまで阻止するのに有効であることを実証するデータである。上記のように、PDE4BaおよびPDE4Bbを標的とするPDE4アイソフォーム特異的モルフォリノの注射は、scn1lab変異体で観察された過興奮表現型を遮断した。PDE4Ca-、PDE4Cb-、およびPDE4D-モルフォリノはすべて、この発作様活動を部分的にブロックしたが、PDE4A-モルフォリノは効果がなく、おそらく過興奮の表現型を悪化すらさせた。PDE4アイソフォームを標的とするモルフォリノを注射したscn1lab変異ゼブラフィッシュ(n=6~10)におけるこれらの過興奮イベントの定量化は、図9のパネルBに示されているscn1labレベルと比較した場合、PDE4B-、PDE4C-、およびPDE4D-モルフォリノについての発作頻度および振幅の減少を示している。
実施例3-PDE4阻害は、マウスScn1a変異脳のエクスビボスライスにおける過剰興奮性を低下させる
図11は、例示的なPDE4阻害剤(AN2728)がマウスScn1a変異脳のエクスビボスライスにおける過興奮性を低下させることを実証するEEGデータを提供する。この実験セクションで使用されたマウスScn1a変異体は、ヘテロ接合変異体であった(Scn1a-/-マウスは出生後早期に死亡する)。示されているように、エクスビボでのScn1a変異マウスにおけるEEG記録は、AN2728が過興奮性表現型を減少させたことを示した(n=3)。このアッセイでは、成体Scn1a変異脳を迅速に取り出し、電気生理学的アッセイのために切片化した。ここでは、PDE4阻害剤(AN2728、40μM)を添加する前に、ベースラインの電気生理学的活性を測定するために細胞外フィールド記録を実施した。AN2728の存在下で、過興奮性の振幅および頻度の減少を測定した。
図11は、例示的なPDE4阻害剤(AN2728)がマウスScn1a変異脳のエクスビボスライスにおける過興奮性を低下させることを実証するEEGデータを提供する。この実験セクションで使用されたマウスScn1a変異体は、ヘテロ接合変異体であった(Scn1a-/-マウスは出生後早期に死亡する)。示されているように、エクスビボでのScn1a変異マウスにおけるEEG記録は、AN2728が過興奮性表現型を減少させたことを示した(n=3)。このアッセイでは、成体Scn1a変異脳を迅速に取り出し、電気生理学的アッセイのために切片化した。ここでは、PDE4阻害剤(AN2728、40μM)を添加する前に、ベースラインの電気生理学的活性を測定するために細胞外フィールド記録を実施した。AN2728の存在下で、過興奮性の振幅および頻度の減少を測定した。
実施例4-PDE4阻害は、6Hz誘発マウスモデルにおいて発作の誘発から保護する
図12に提供されているのは、例示的なPDE4阻害剤(AN2728)が、6Hz誘発マウスモデルにおける発作の誘発から保護することを実証するデータである。発作に対するPDE4阻害の急性効果を調べるために、治療抵抗性の辺縁系発作を表す6Hz精神運動モデルを採用した(White et al.,1995;Barton et al.,2001)。簡単に説明すると、角膜電極を介して送達される低周波(6Hz)、長時間(3秒)の刺激によって誘発される精神運動発作を遮断する能力について化合物をスクリーニングした。これらの発作は、人間で観察される部分発作のモデルとなると考えられている。6Hz試験の30分前に動物に投与した場合、1匹の動物だけが最高投与量(300mg/kg)で応答した。しかし、6Hzテストの2時間前にAN2728で処置した場合、4匹中3匹が応答した。
図12に提供されているのは、例示的なPDE4阻害剤(AN2728)が、6Hz誘発マウスモデルにおける発作の誘発から保護することを実証するデータである。発作に対するPDE4阻害の急性効果を調べるために、治療抵抗性の辺縁系発作を表す6Hz精神運動モデルを採用した(White et al.,1995;Barton et al.,2001)。簡単に説明すると、角膜電極を介して送達される低周波(6Hz)、長時間(3秒)の刺激によって誘発される精神運動発作を遮断する能力について化合物をスクリーニングした。これらの発作は、人間で観察される部分発作のモデルとなると考えられている。6Hz試験の30分前に動物に投与した場合、1匹の動物だけが最高投与量(300mg/kg)で応答した。しかし、6Hzテストの2時間前にAN2728で処置した場合、4匹中3匹が応答した。
実施例5-PDE4阻害は、Scn1a変異マウスにおいて高体温誘発性発作から保護する
図13(パネルAおよびB)に示されるように、例示的なPDE4阻害剤(AN2728)は、Scn1a変異マウスにおける高体温誘発性発作から保護する。このモデルでは、外部熱源を使用してScn1a変異動物のコア温度を上昇させ、その結果、脳の温度が上昇し、これが高体温発作につながる。これらの温熱性けいれんは、熱性けいれんを表すと考えられている。Scn1a変異体では、発作は約41℃で始まるが、WTでは、43℃の高温でも発作が検出されることはめったにない。PDE4阻害剤(AN2728)による処置後、Scn1a変異体は高体温による発作から保護され、一部の動物はまったく発作を経験せず(n=3)、残りの動物はより高い温度(例、42℃)でのみ発作を経験する。図12Bは、異なるグラフ化をした同じデータである。
図13(パネルAおよびB)に示されるように、例示的なPDE4阻害剤(AN2728)は、Scn1a変異マウスにおける高体温誘発性発作から保護する。このモデルでは、外部熱源を使用してScn1a変異動物のコア温度を上昇させ、その結果、脳の温度が上昇し、これが高体温発作につながる。これらの温熱性けいれんは、熱性けいれんを表すと考えられている。Scn1a変異体では、発作は約41℃で始まるが、WTでは、43℃の高温でも発作が検出されることはめったにない。PDE4阻害剤(AN2728)による処置後、Scn1a変異体は高体温による発作から保護され、一部の動物はまったく発作を経験せず(n=3)、残りの動物はより高い温度(例、42℃)でのみ発作を経験する。図12Bは、異なるグラフ化をした同じデータである。
図14に示されているのは、2重選択的PDE4B阻害剤(ロリプラム)が、Scn1a変異マウスにおいて温熱誘発性発作からの保護に有効であることを実証するデータである。上記の温熱誘発アッセイを使用して、異なるPDE4B阻害剤(ロリプラム、3mg/kg)によるScn1a変異マウスの処置も、温熱誘発発作に対して神経保護的であり、発作を誘発するのに必要な温度を上昇させたのみならず(パネルA)、Racineスケールを使用して測定されるところの発作の重症度を、ほぼ4~5レベルである発作からレベル3にした(パネルB)。
図15に示されているのは、上記のマウスScn1a高体温モデルを使用して発作を遮断する際の3つの例示的なPDE4阻害剤(AN2728、ロリプラム、ロフルミラスト)の効果を比較するデータである。発作を誘発するのに必要な温度が野生型と統計的に異なる場合、発作の部分的な遮断が認められ、PDE4阻害剤による前処理後に発作が誘発されない場合、発作の完全な遮断が起こる。
このように、上記は、単に本開示の原理を説明しているに過ぎない。当業者であれば、本明細書に明示的に記載または図示しないが、本発明の原理を具現化しその趣旨および範囲内に含まれる様々な構成を考案することができることが理解されよう。さらに、本明細書に列挙されたすべての例および条件的文言は、主として本発明の原理および発明者らにより当該技術分野の促進のために寄与された概念を理解する上で読者を助けることを意図しており、このような具体的に列挙された例および条件への限定ではないと解釈されるべきである。また、本発明の原理、態様、および実施形態、ならびにその具体的な例を列挙する本明細書におけるすべての記述は、その構造的および機能的等価物の両方を包含することを意図する。加えて、そのような等価物は、現在知られている等価物および将来開発される等価物の両方、すなわち、構造にかかわらず同じ機能を果たすあらゆる開発要素も含むことが意図される。したがって、本発明の範囲は、本明細書に図示および記載の例示的な実施形態に限定されることを意図しない。
Claims (26)
- てんかんを治療する方法であって、てんかんを有する個体に治療有効量のホスホジエステラーゼ4(PDE4)阻害剤を投与することを含む、方法。
- 前記PDE4阻害剤が小分子である、請求項1に記載の方法。
- 前記PDE4阻害剤が、AN2728、ドロタベリン、イブジラスト、イルソグラジン、ピクラミラスト、ロフルミラスト、ロリプラム、テオフィリン、アプレミラスト、およびそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項2に記載の方法。
- 前記PDE4阻害剤がAN2728である、請求項2に記載の方法。
- 前記PDE4阻害剤が、PDE4A、PDE4B、PDE4C、またはPDE4Dのうちの1つ以上を阻害する、請求項1に記載の方法。
- 前記PDE4阻害剤が、PDE4A、PDE4B、PDE4C、およびPDE4Dの間で選択性を示す、請求項1に記載の方法。
- 前記PDE4阻害剤がPDE4Bについて選択的である、請求項6に記載の方法。
- 前記投与が、経口、非経口、鼻腔内、髄腔内、頭蓋内、または経皮投与による、請求項1~7のいずれか1項に記載の方法。
- 前記PDE4阻害剤がPDE4の発現を阻害する、請求項1に記載の方法。
- 前記PDE4阻害剤が、PDE4AをコードするメッセンジャーRNA(mRNA)、PDE4BをコードするmRNA、PDE4CをコードするmRNA、PDE4DをコードするmRNA、またはそれらの任意の組み合わせの一部に相補的な領域を含む核酸ベースの阻害剤である、請求項9に記載の方法。
- 前記核酸ベースの阻害剤が、PDE4A、PDE4B、PDE4C、またはPDE4DをコードするmRNAに選択的にハイブリダイズする、請求項10に記載の方法。
- 前記核酸ベースの阻害剤が、PDE4BをコードするmRNAに選択的にハイブリダイズする、請求項11に記載の方法。
- 前記核酸ベースの阻害剤が、モルフォリノ、短鎖干渉RNA(siRNA)、またはマイクロRNA(miRNA)である、請求項10~12のいずれか1項に記載の方法。
- 前記個体が、良性ローランドてんかん、前頭葉てんかん、乳児けいれん、若年性ミオクロニーてんかん(JME)、若年性欠伸てんかん、小児欠伸てんかん、ピクノレプシー、熱性発作、ラフォラ病の進行性ミオクローヌスてんかん、レノックス・ガストー症候群、ランドウ・クレフナー症候群、ドラベ症候群(DS)、熱性発作を伴う全般てんかん(GEFS+)、乳児重症ミオクロニーてんかん(SMEI)、良性家族性新生児ひきつけ(BFNC)、ウエスト症候群、大田原症候群、早期ミオクロニー脳症、遊走性部分てんかん、乳児てんかん性脳症、結節性硬化症(TSC)、限局性皮質異形成、I型滑脳症、ミラー・ディカー症候群、アンジェルマン症候群、脆弱X症候群、自閉症スペクトラム障害におけるてんかん、皮質下帯状異所性灰白質、ウォーカー・ワールブルグ症候群、アルツハイマー病てんかん、外傷後てんかん、進行性ミオクローヌスてんかん、反射てんかん、ラスムッセン症候群、側頭葉てんかん、辺縁系てんかん、てんかん重積状態、腹部てんかん、巨大両側性ミオクローヌス、月経随伴性てんかん、ジャクソン発作障害、ウンフェルリヒト・ルンドボルグ病、および光感受性てんかんからなる群から選択されるてんかんを有する、請求項1~13のいずれか1項に記載の方法。
- 前記個体が遺伝的変異によって引き起こされるてんかんを有する、請求項1~13のいずれか1項に記載の方法。
- 抗てんかん剤を同定する方法であって、ホスホジエステラーゼ4(PDE4)活性アッセイにおいてPDE4ポリペプチドを候補薬剤と接触させることを含み、前記候補薬剤による前記PDE4ポリペプチドの活性の阻害により、前記候補薬剤が抗てんかん剤として同定される、方法。
- 前記接触が、無細胞PDE4活性アッセイにおいて前記PDE4ポリペプチドと前記候補薬剤とを組み合わせることを含む、請求項16に記載の方法。
- 前記接触が、細胞ベースのPDE4活性アッセイにおいて前記PDE4ポリペプチドと前記候補薬剤とを組み合わせることを含む、請求項16に記載の方法。
- 前記PDE4活性アッセイが、前記PDE4ポリペプチドを、PDE4活性を阻害することが知られている陽性対照薬剤と接触させることをさらに含む、請求項16~18のいずれか1項に記載の方法。
- 前記陽性対照薬剤が、AN2728、ドロタベリン、イブジラスト、イルソグラジン、ピクラミラスト、ロフルミラスト、ロリプラム、テオフィリン、アプレミラスト、およびそれらの任意の組み合わせからなる群から選択される、請求項19に記載の方法。
- 前記候補薬剤が小分子である、請求項16~20のいずれか1項に記載の方法。
- 前記PDE4ポリペプチドが、PDE4A、PDE4B、PDE4C、またはPDE4Dである、請求項16~21のいずれか1項に記載の方法。
- 前記PDE4ポリペプチドがPDE4Bである、請求項22に記載の方法。
- 前記候補薬剤が、前記PED4ポリペプチドの活性を阻害すると決定される場合、前記候補薬剤が、PDE4A、PDE4B、PDE4C、およびPDE4Dの間で選択的阻害を示すかどうかを決定することをさらに含む、請求項16~23のいずれか1項に記載の方法。
- 請求項16~24のいずれか1項に記載の方法により同定された抗てんかん剤を含む医薬組成物。
- てんかんを有する個体に、請求項16~24のいずれか1項に記載の方法によって同定された治療有効量の抗てんかん剤を投与することを含む方法。
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