JP2022549765A - 老化に関連する疾患を治療するための方法 - Google Patents

老化に関連する疾患を治療するための方法 Download PDF

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Abstract

本開示は、細胞サンプル中の老化細胞を検出する方法、および少なくとも1つの老化剤を対象に投与することによって対象の老化に関連する疾患、障害、または状態を治療する方法を提供する。

Description

本出願は、PCT国際特許出願として2020年8月14日に出願されており、2019年8月15日に出願された、「老化細胞除去剤の使用(USE OF SENOLYTIC AGENTS)」と題された、米国仮特許出願第62/887,090号;2019年8月23日に出願された「老化細胞の除去(CLEARING SENESCENT CELLS)」と題された、同第62/890,893号;2019年8月23日に出願された、「フィセチンは、加齢、培養拡大、およびバンクされたヒト脂肪由来幹細胞の老化を軽減する(FISETIN ATTENUATES SENESCENCE IN AGED,CULTURE EXPANDED,AND BANKED HUMAN ADIPOSE DERIVED STEM CELLS)」と題された同第62/890,910号;2020年1月9日に出願された「老化細胞の検出および評価(DETECTION AND EVALUATION OF SENESCENT CELLS)」と題された、同第62/959,012号;ならびに2020年3月4日に提出された「加齢性疾患および状態における老化:整形外科、筋骨格系およびオルソバイオロジクスへの影響(SENESCENCE IN AGE-RELATED DISEASES AND CONDITIONS:IMPLICATIONS FOR ORTHOPEDICS,MUSCULOSKELETAL SYSTEM AND ORTHOBIOLOGICS)」と題された同第62/985,242号に対する優先権の利益を主張し、本明細書にそれぞれの開示が、それらの全体が参照により組み入れられる。
開示の分野
本開示は、老化細胞を除去するための老化細胞除去剤の使用に関する。本開示はさらに、老化に関連する疾患および障害を治療するための方法に関する。
細胞老化において、通常増殖している細胞は、細胞周期停止の永続的な状態にあり、そこでは、それらは、もはや成長刺激に応答せず、もはや分裂しない。前駆細胞の細胞周期停止は、組織を修復する能力の喪失に寄与する。さらに、老化細胞は炎症誘発性およびマトリックス分解性分子を産生し、これは、老化関連分泌表現型(SASP)と呼ばれる応答である(非特許文献1;非特許文献2)。細胞老化は、加齢プロセスおよび加齢性疾患に関連している。結果として、老化細胞を標的とすることが治療アプローチとして浮上してきた。
Childsら、2015 Nat Med 21(12):1424-1435 Paez-Ribesら、2019 EMBO Mol Med 11:1-19
発明の簡単な要約
一態様では、本発明は、細胞サンプル中の老化細胞を検出する方法を提供し、この方法は、細胞をC12FDGで染色すること;この細胞をフローサイトメトリーに供することを含む。一実施形態では、この細胞サンプルは、CD3+T細胞を含む。別の実施形態では、細胞サンプルは、全末梢血単核細胞、骨髄吸引物(BMA)、全血、エキソビボ培養拡大幹細胞、バンクされた幹細胞、新たに単離された幹細胞、または内因性幹細胞である。さらに別の実施形態では、検出された老化細胞は、老化の段階に従って特徴付けられる。さらに別の実施形態では、特徴付けは、シグナルの明るさに基づく。さらなる実施形態では、老化の段階は、フローサイトメトリーによる正規化されたイベントゲーティングによって決定した場合、初期段階(比較的低いC12FDG陽性、「ディム(dim)」、フローサイトメトリープロット上の低い緑色蛍光強度)、中期(比較的中程度のC12FDG陽性)、または後期段階(比較的高いC12FDG陽性、「ブライト(bright)」、フローサイトメトリープロットでの高い蛍光強度)である。特定の実施形態では、後期老化細胞は、老化細胞除去剤または老化治療薬の標的である。
別の態様では、本発明は、バンクされた幹細胞から老化細胞を除去する方法を提供し、この方法は、細胞に少なくとも1つの老化細胞を加えることを含む。
さらに別の態様では、本発明は、バンクされた幹細胞を濃縮する方法を提供し、この方法は、細胞に少なくとも1つの老化細胞除去剤を添加することを含む。
本発明による方法の特定の実施形態では、バンクされた幹細胞は、ADSC、エキソビボ培養拡大幹細胞、新たに単離された幹細胞、内因性幹細胞、骨髄吸引物濃縮物(BMAC)幹細胞、および全血幹細胞からなる群より選択される。追加の実施形態では、老化細胞の少なくとも25%が除去されるか、老化細胞の少なくとも50%が除去されるか、老化細胞の少なくとも75%が除去されるか、老化細胞の少なくとも80%が除去されるか、老化細胞の85%が除去されるか、老化細胞の少なくとも90%が除去されるか、または老化細胞の少なくとも95%が除去される。
さらに別の態様では、本発明は、対象の老化に関連する疾患、障害、または状態を治療する方法を提供し、この方法は、対象に少なくとも1つの老化細胞除去剤を投与することを含む。
さらなる態様では、本発明は、対象における老化に関連する疾患、障害、または状態を治療する方法を提供し、この方法は、対象から幹細胞を取り出すこと、細胞を少なくとも1つの老化細胞除去剤とともに培養すること、および培養細胞を対象に投与することを含む。
さらに別の態様では、本発明は、対象の加齢性疾患、障害、または状態を治療する方法を提供し、この方法は、対象から幹細胞を取り出すこと、細胞を少なくとも1つの老化細胞除去剤とともに培養すること、および培養細胞を対象に投与することを含む。
本発明による方法の特定の実施形態では、疾患、障害、または状態は変形性関節症である。
別の態様では、本発明は、対象における外科的転帰を改善する方法を提供し、この方法は、対象に少なくとも1つの老化細胞除去剤を投与することを含む。一実施形態では、老化細胞除去剤は、対象の手術部位に投与される。
さらに別の態様では、本発明は、対象の外科的転帰を改善する方法を提供し、この方法は、対象から幹細胞を取り出すこと、少なくとも1つの老化細胞除去剤とともに細胞を培養すること、および培養細胞を対象に投与することを含む。一実施形態では、培養細胞は、患者の手術部位に投与される。
本発明による方法の特定の実施形態では、外科的転帰は創傷治癒である。本発明による方法の追加の実施形態では、手術部位は創傷である。
別の態様では、本発明は、オルソバイオロジック生成物から老化細胞を除去する方法を提供し、この方法は、生成物に少なくとも1つの老化細胞除去剤を加えることを含む。オルソバイオロジック生成物は、限定するものではないが、骨移植片、自家血液、多血小板血漿(PRP)、自家調整血清、幹細胞、骨髄吸引濃縮物(BMAC)、多血小板血漿(PRP)PRP、アルファ2マクログロブリン(A2M)、羊水、胎盤組織、臍帯組織、およびヒアルロン酸からなる群より選択され得る。
本発明による方法の特定の実施形態では、少なくとも1つの老化細胞除去剤はフィセチンである。
一態様では、本発明は、加齢性疾患、障害、または状態の治療に使用するための少なくとも1つの老化細胞除去剤を含む医薬組成物を提供する。
別の態様では、本発明は、老化に関連する疾患、障害、または状態の治療に使用するための少なくとも1つの老化細胞除去剤を含む医薬組成物を提供する。
さらに別の態様では、本発明は、外科的転帰の改善に使用するための少なくとも1つの老化細胞除去剤を含む医薬組成物を提供する。
本発明による組成物の特定の実施形態では、少なくとも1つの老化細胞除去剤はフィセチン(Fisetin)である。
一態様では、本発明は、老化関連状態または疾患を有する対象を治療する方法を提供し、この方法は、対象または対象由来の組織サンプル中の老化を測定すること、老化細胞除去剤を対象に投与することを含む。一実施形態では、対象または対象の組織サンプルは、少なくとも約4%の老化細胞を含む。別の実施形態では、対象または対象の組織サンプルは、少なくとも約4%~約8%の老化細胞を含む。別の実施形態では、老化細胞除去剤はフィセチンである。
「からなる群より選択される少なくとも1つの...」または単に「からなる群より選択される」の選択を指定する本開示の実施形態では、このような言葉に続くリストの最後の2つの項目の間の接続詞「および」の使用は、その並び内の項目が互いに代替であること、およびこれらの項目の1つ(または複数)が選択されていることを示している。各項目が必ず選択されるということは意味しない。
本発明の他の実施形態は、後に続く詳細な説明を再検討すれば明らかになるであろう。
図1A~1Eは、ADSCの細胞老化に対する連続継代の影響を示している。図1Aは、各継代数(p3、p4、p6、およびp8)で、C12FDGを用いて染色された細胞の割合をグラフで示している。図1B~1Eは、継代3(図1B)、継代4(図1C)、継代6(図1D)、および継代8(図1E)において、未染色対照をC12FDG染色ADSCと比較する代表的なヒストグラムプロットである。R1領域は、C12FDGに陽性の細胞を示す。一元ANOVAの結果は、全ての連続する継代が有意に異なることを示している(p<.0001)。 図1-1の続き。 図1-2の続き。 図2Aおよび2Bは、ADSCにおける細胞老化に対する連続継代の効果を示している。図2Aの棒グラフは、老化関連分泌表現型(SASP)(因子IL-6、IL-8、およびMCP-1)が継代数(p6からp8)とともに濃度が増加することを示している。図2Bは、継代数(p4からp18)とともに増加する老化関連ヘテロクロマチンフォーカス(SAHF H3K9およびH2AX)陽性細胞の%のプロットを示している。二元ANOVAは、SASPが有意に増加することを示している(**=p<.01、****=p<.0001)。一元ANOVAは、SAHFが有意に増加することを示している(**=p<.01)。 図3は、若い女性(YF)、高齢婦人(OF)、若い男性(YM)、および高齢男性(OM)の対象について、様々なフィセチン濃度(50μM、25μM、および1μM)での生細胞のパーセンテージを棒グラフの形で示している。値は、未処置の対照細胞を基準にしている。一元ANOVAでは、処置間で生細胞の割合に有意差は見られない。 図4A~4Dは、フィセチン処置が、C12FDG染色を介してβ-ガラクトシダーゼを減少させることを示している。図4Aのプロットは、フィセチン処置の有無にかかわらず、継代6、8、および10でC12FDGに陽性の細胞の割合を示している。処置の有無にかかわらず、C12FDGについて陽性に染色された細胞の割合は、継代ごとに減少した。図4B~4Dは、継代6(図4B)、継代8(図4C)、および継代10(図4D)において、未処置の対照をフィセチン処置したADSCと比較する代表的なヒストグラムプロットを示す。R1領域は、C12FDGに陽性の細胞を示す。一元ANOVAの統計は、各処置で有意差を示している(*=p<0.05、**=p<0.01、***=p<0.001) 図4-1の続き。 図5A~5Cは、フィセチン処置がH3K9およびγ-H2AX老化関連ヘテロクロマチンフォーカス(SAHF)を減少させることを示している。継代4および18でフィセチンで処置された、または未処置のYF(若い女性)に対するOF(高齢女性)のH3K9およびγ-H2AXに関して陽性に染色された細胞の減少率を図5Aに要約する。結果は、図5B(継代4の場合)および図5C(継代18の場合)のプロットにも示されている。一元ANOVAは、SAHFの有意な減少を示す(*=p<0.05、**=p<0.01、****=p<0.0001)。 図6は、未処置の細胞対フィセチンで処置された細胞の、SASP因子IL-6、IL-8、およびMCP-1の濃度を示す棒グラフを示す。一元ANOVAの統計は、各処置で有意差を示している(*=p<0.05、**=p<0.01)。 図7は、Stem Cell Technologies Sepmatet(商標)チューブおよびRosetteSep(商標)Chemistryを使用するT細胞濃縮のためのプロトコルを概略的に示している。 図8は、C12FDG染色およびフローサイトメトリーを使用した老化細胞の検出の結果の例を示している。イベントの細胞全体は、最適化された設定パラメータから得て、細胞のサブセットのさらなる評価のために考慮した。バックグラウンド細胞は除外/放出された。サブセットは、初期の老化細胞、中期の老化細胞、および後期の老化細胞として分類された。 図9A、9B、および9Cは、老化細胞の集団を示すフローサイトメトリープロット(ドット/密度プロットおよびヒストグラムプロット)である。図9Aでは、細胞サイズがy軸とともに増加し、老化の強度がx軸とともに増加することが明らかにされている。図9Bは、中期老化(「R2」)および後期老化(「R1」)に対応する細胞集団を示している。図9Cのヒストグラムプロットは、別の方法で図9Bのデータを示し、中期(24.6%)対、後期(3.5%)の老化細胞の割合をさらに定量化する。 図9-1の続き。 図10Aおよび10Bは、フローサイトメトリーのドット/密度プロットを示す。図10Aは、25歳の男性、55歳の男性、および85歳の男性のプロットを示している。 図10Aおよび10Bは、フローサイトメトリーのドット/密度プロットを示す。図10Bは、41歳の女性と77歳の女性のプロットを示している。 図11Aは、対象のサンプルの老化プロファイリング結果を示している。フローサイトメトリーの結果は、ドットプロット、生データ、および細胞数の平均として提供される。ディムでブライトな老化細胞を視覚化して、定量化する。 図11Bは、研究対象のサブセット全体のディム老化細胞対ブライト老化細胞の量を棒グラフ形式で示している。
本開示が記載される前に、本開示は、記載された特定の方法および実験条件に限定されない(そのような方法および条件は変化し得るからである)ことを理解されたい。本開示の範囲は添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるので、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ことのみを目的としており、限定することを意図するものではないことも理解されたい。
別段の定義がない限り、本明細書で使用される全ての技術用語および科学用語は、本開示が属する技術分野の当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。本明細書で使用される場合、「約」という用語は、特定の列挙された数値に関して使用される場合、その値が列挙された値からの変化が1%以下であり得ることを意味する。例えば、本明細書において用いる場合、「約100」という表現には、99および101、ならびにその間の全ての値(例えば、99.1、99.2、99.3、99.4など)が含まれる。
本明細書に記載されているものと類似または同等の任意の方法および材料を本開示の実施に使用し得るが、ここでは、好ましい方法および材料を記載している。本明細書で言及される全ての刊行物は、それらの全体を説明するために参照により本明細書に組み入れられる。
老化細胞
老化細胞としては、限定するものではないが、老化前脂肪細胞、老化内皮細胞、老化線維芽細胞、老化ニューロン、老化上皮細胞、老化軟骨細胞、老化間葉細胞、老化マクロファージ、および老化平滑筋細胞が挙げられる。
老化細胞および老化細胞関連分子は、当技術分野で説明されている技術および手順によって検出され得る。例えば、組織内の老化細胞の存在は、老化マーカーであるSA-βガラクトシダーゼ(SA-βgal)を検出する組織化学技術または免疫組織化学技術によって分析され得る(Dimri,et al.1995 Proc.Natl Acad.Sci.USA 92:9363-9367;Lee、et al.2006 Aging Cell 5(2):187-195)。老化細胞関連ポリペプチドp16、具体的には、p16INK4aおよびp21Cip1の存在は、イムノブロッティング分析などの当技術分野で実施されている免疫化学法によって決定され得る(Dimri、et al.1996 Biol.Signals 5:154-162)。細胞におけるp16mRNAの発現は、定量的PCRを含む当技術分野で実践されている技術によって測定され得る。老化細胞関連ポリペプチド、例えば、一般にSASP因子もしくはタンパク質と呼ばれるSASPのポリペプチド、または老化メッセージングセクレトーム(SMS)の存在およびレベルは、自動化されたハイスループットアッセイを使用して決定され得る。
老化細胞の存在はまた、成長因子、プロテアーゼ、サイトカイン(例えば、炎症性サイトカイン)、ケモカイン、細胞関連代謝物、活性酸素種(例えば、H)、ならびに炎症および/または対象の基礎疾患を促進もしくは悪化させ得る他の生物学的効果もしくは反応を刺激する他の分子を含む老化細胞関連分子の検出を介して決定され得る。
老化細胞除去剤
老化細胞除去剤は、老化細胞のアポトーシス/死を選択的に標的にして誘導する薬剤である(Kirkland,et al.2017 J Am Geriatr Soc 65(10):2297-2301;Zhu,et al.2015 Aging Cell 14(4):644-658)。老化細胞除去剤としては、限定するものではないが、フラボノイド(ケルセチン、フィセチン)、チロシンキナーゼ阻害剤(例えば、ダサチニブ)+ケルセチン、アルカノイド(ピペロンギュミン)、クルクミン類似体、ナビトクラックス、17-DMAG、BCL-2標的化剤(ABT-263、ABT-737)、およびそれらの組み合わせが挙げられる。具体的には、これらの薬剤は、老化の間にアップレギュレートされる老化細胞の抗アポトーシス経路(SCAP)を標的とする。老化細胞除去剤は、「ゲロプロテクター(geroprotector)」または「セノセラピー(senotherapy)」として公知の介入のグループに含まれることがある。老化細胞除去剤としてはまた、限定するものではないが、ミリセチン、N-アセチルシステイン(NAC)、ガンマトコトリエノール、またはエピガロカテキンガレート(EGCG)のような老化保護(geroprotective)栄養素も含まれる。
老化マーカー/SASP
老化細胞マーカーとしては、限定するものではないが、細胞サイズの増加、リポフシンの蓄積、細胞周期調節因子(例えば、p16INK4A)の高発現、p21CIP1および老化関連分泌表現型(SASP)因子(例としては、限定するものではないが、TNF-α、インターロイキン-6(IL-6)、多機能サイトカインIL-1ベータ、ケモカインCXCL10、RANTES/CCL5、およびMCP-1、マトリックスメタロプロテアーゼMMP3、およびセリンプロテアーゼ阻害剤PAI-1(老化関連分泌表現型(SASP):TNF-アルファ、インターロイキン-6(IL-6)、多機能サイトカインIL-1β、ケモカインCXCL10、RANTES/CCL5およびMCP-1、マトリックスメタロプロテアーゼMMP3、およびセリンプロテアーゼ阻害剤PAI-1(Tchkonia,et al.2013 J Clin Invest 123,966-72;Sun,et al.2018 Trends Mol Med 24,871-885;RaoおよびJackson 2016 Trends Cancer 2:676-687))、細胞老化関連β-ガラクトシダーゼ(SA-βgal)活性の増大/β-ガラクトシダーゼの蓄積、止血因子(例えば、PAI-1)、プロテアーゼ、老化関連ヘテロクロマチンフォーカス(SAHF)の形成、ならびに老化関連衛星の膨張(SADS)およびテロメア関連DNA損傷フォーカス(TAF)の出現(Kirkland,et al.2017 J Am Geriatr Soc 2017 65(10):2297-2301;Coppe、et al.2010 ARP 5:99-118;YoungおよびNarita 2009 EMBO Rep 10:228-30)が挙げられる。
老化関連分泌表現型(SASP)は、老化細胞でしばしば発生する表現型を指し、それらのセクレトームの劇的な変化を示す(Coppe,et al.2010 ARP5:99-118;Young and Narita 2009 EMBO Rep 10:228-30)。これは、炎症性サイトカイン、ブラジキニン、およびケモカイン、プロスタノイド、miRNA、ダメージ関連分子パターンタンパク質(DAMP)、組織損傷性プロテアーゼ(すなわち、メタロプロテアーゼ(MMP))、幹細胞および前駆細胞の機能に影響を与える因子、止血因子、ならびに成長因子の放出を必然的に伴う(Kirkland,et al.2017 J Am Geriatr Soc 2017 65(10):2297-2301)。SASP因子としては、限定するものではないが、インターロイキン(IL-6、IL-8、IL-1β)、単球走化性タンパク質-1、およびプラスミノーゲン活性化阻害剤-1が挙げられる。
老化細胞関連分子としては、老化関連分泌表現型、老化メッセージングセクレトーム、およびDNA損傷分泌プログラム(DDSP)を含むものとして当技術分野で記載されている分子が挙げられる。当技術分野で説明されているように、老化細胞関連分子のこれらの分類は、共通の分子を含み、分子の3つの別個の群を記述することを意図していない。老化細胞関連分子としては、特定の発現および分泌された成長因子、プロテアーゼ、サイトカイン、および強力なオートクリンおよびパラクリン活性を有し得る他の因子が挙げられる(例えば、Coppe,et al.2006 J.Biol.Chem.281:29568-74;Coppe,et al.2010 PLOS One 5:99-118;Krtolica,et al.2001 PNAS U.S.A.98:12072-77;Parrinello、et al.2005 J.Cell Sci.118:485-96)。細胞外マトリックス(ECM)関連因子としては、老化細胞で強く誘導される炎症性タンパク質およびECMリモデリングのメディエーターが挙げられる(例えば、Kuilman,et al.2009 Nature Reviews 9:81-94を参照のこと)。他の老化細胞関連分子としては、DNA損傷分泌プログラム(DDSP)として集合的に記述される細胞外ポリペプチド(タンパク質)が挙げられる(例えば、Sun,et al.2012 Nature 18:1359-1368を参照のこと)。老化細胞関連タンパク質としてはまた、老化細胞で発現される細胞表面タンパク質(または受容体)も含まれ、これには、検出可能な低量で存在するか、または非老化細胞の細胞表面に存在しないタンパク質が挙げられる。老化細胞関連タンパク質には、分化抗原群マーカーなど、特定の細胞型(例えば、CD26、CD28)の老化進行中に発現が変化した(喪失または獲得)細胞表面マーカーも含まれる。
老化細胞関連分子としては、老化細胞の炎症誘発性表現型を構成し得る分泌因子が挙げられる(例えば、SASP)。これらの因子としては、限定するものではないが、以下が挙げられる:GM-CSF、GROα、GROαβγ、IGFBP-7、IL-1γ、IL-6、IL-7、IL-8、MCP-1、MCP-2、MIP-1α、MMP-1、MMP-10、MMP-3、アンフィレグリン(Amphiregulin)、ENA-78、Eotaxin-3、GCP-2、GITR、HGF、ICAM-1、IGFBP-2、IGFBP-4、IGFBP-5、IGFBP-6、IL-13、IL-10、MCP-4、MIF、MIP-3a、MMP-12、MMP-13、MMP-14、NAP2、オンコスタチン(Oncostatin)M、オステオプロテオグリン、PIGF、RANTES、sgp130、TIMP-2、TRAIL-R3、Acrp30、アンギオゲニン、Axl、bFGF、BLC、BTC、CTACK、EGF-R、Fas、FGF-7、G-CSF、GDNF、HCC-4、I-309、IFN-γ、IGFBP-1、IGFBP-3、IL-1 R1、IL-11、IL-15、IL-2R-α、IL-6R、I-TAC、レプチン(Leptin)、LIF、MMP-2、MSP-a、PAI-1、PAI-2、PDGF-BB、SCF、SDF-1、sTNF RI、sTNF RII、トロンボポエチン(Thrombopoietin)、TIMP-1、tPA、uPA、uPAR、VEGF、MCP-3、IGF-1、TGF-β3、MIP-1-δ、IL-4、FGF-7、PDGF-BB、IL-16、BMP-4、MDC、MCP-4、IL-10、TIMP-1、Fit-3リガンド(Ligand)、ICAM-1、Axl、CNTF、INFγ、EGF、BMP-6。当技術分野で老化メッセージングセクレトーム(SMS)因子と呼ばれることがある因子を含む追加の同定された因子は、そのいくつかはSASPポリペプチドのリストに含まれており、これには、限定するものではないが、IGF1、IGF2、およびIGF2R、IGFBP3、IDFBP5、IGFBP7、PAl1、TGF-β、WNT2、IL-1α、IL-6、IL-8、およびCXCR2結合ケモカインが挙げられる。細胞会合分子としてはまた、限定するものではないが、Sun,et al.、Nature Medicineに記載される分子が挙げられ、これには、例えば、遺伝子の産物、MMP1、WNT16B、SFRP2、MMP12、SPINK1、MMP10、ENPP5、EREG、BMP6、ANGPTL4、CSGALNACT、CCL26、AREG、ANGPT1、CCK、THBD、CXCL14、NOV、GAL、NPPC、FAM150B、CST1、GDNF、MUCL1、NPTX2、TMEM155、EDN1、PSG9、ADAMTS3、CD24、PPBP、CXCL3、MMP3、CST2、PSG8、PCOLCE2、PSG7、TNFSF15、C17orf67、CALCA、FGFJ8、IL8、BMP2、MATN3、TFP1、SERPINI 1、TNFRSF25、およびIL23Aが挙げられる(Coppe,et al.2010 ARP 5:99-118;YoungおよびNarita 2009 EMBO Rep 10:228-30;Basisty,et al.2020 PLOS Biology18(1):e300599)。老化細胞関連タンパク質としては、また、老化細胞で発現される細胞表面タンパク質(または受容体)も挙げられ、これには、検出可能な低量で存在するか、または非老化細胞の細胞表面に存在しないタンパク質が挙げられる。
SASP阻害剤
SASP阻害剤とは、老化関連分泌表現型(SASP)を中和する薬剤である。SASP阻害剤は、老化防止剤と呼ばれることもあり、この薬剤は、炎症性セクレトームを調節し、老化および加齢性疾患を標的とする老化細胞除去薬を補充する。老化防止剤は、老化の有害な影響を選択的に抑制する(Kang 2019 Mol Cells 42(12):821-827)。SASP阻害剤としては、限定するものではないが、メトホルミン、ラパマイシン、JAK1/2阻害剤(例えば、ルキソリチニブ)、および糖質コルチコイドが挙げられる。特定の実施形態では、1つ以上のSAP阻害剤は、1つ以上の老化細胞除去剤と組み合わせて使用され得る。
加齢性疾患および状態を治療または改善するための方法
本開示は、加齢性疾患および状態を治療、改善、または予防する(すなわち、発生の可能性を低減する)ための方法を含む。加齢関連疾患および状態としては、老化に関連する状態が含まれる(Kirkland,et al.2017 J Am Geriatr Soc 65(10):2297-2301;Zhu,et al.2015Aging Cell 14(4):644-658)。本開示はまた、対象における加齢関連疾患または障害の少なくとも1つの症状または徴候を治療、改善、または予防する(すなわち、発生の可能性を低減する)ための方法を含む。本発明のこの態様による方法は、治療有効量の老化細胞除去剤を含む医薬組成物を、それを必要とする対象に投与することを含む。さらなる実施形態では、この組成物は、少なくとも1つの老化防止剤をさらに含む。加齢性疾患および状態は、さらなる実施形態では、細胞老化に関するか、関連するか、またはそれによって引き起こされる状態、疾患、または障害である。老化細胞は、複数の病状のつながりになり得る(Bhatia-Dey,et al.2016 Front Genet 7:13)。
本明細書で使用される場合、「治療する」、「治療すること」などの用語は、症状を緩和すること、一時的または永続的に症状の原因を排除すること、または対象の加齢性疾患もしくは状態の症状の出現を予防もしくは遅らせることを意味する。特定の実施形態では、加齢に関連する疾患または状態としては、限定するものではないが、癌、腫瘍形成、転移、線維症、心血管疾患、心筋梗塞、アテローム性動脈硬化症、心筋細胞肥大、心不全、末梢血管疾患、造血系の早期老化、肥満、肥満誘発性代謝症候群、脂肪萎縮、1型糖尿病、2型糖尿病、サルコペニア、炎症性疾患、骨関節炎、変性関節疾患、脊柱後弯症、骨粗鬆症、骨量の減少、椎間板ヘルニア、関節リウマチ、刺激性腸症候群、炎症性腸疾患、緑内障、白内障、肺疾患、肺機能不全、特発性肺線維症(IPF)、サルコペニア、腎機能障害/腎不全、タウ依存性病態、神経障害、神経変性、運動機能疾患、脳血管疾患、気腫、炎症性障害皮膚、および自然な老化が挙げられる。追加の実施形態では、加齢に関連する疾患または状態は、治癒が遅く、これには、損傷後(創傷治癒)または手術(術後治癒、理学療法への応答)を含む。
本明細書で使用される場合、「それを必要とする対象」という表現は、加齢性疾患もしくは状態の1つもしくはそれ以上の症状もしくは徴候を示すか、および/または加齢性関連もしくは状態と診断されたヒトもしくは非ヒト哺乳動物を意味する。本開示を通して、「対象」、「患者」、および「それを必要とする対象」という用語は交換可能に使用される。「それを必要とする対象」という用語はまた、例えば、治療前に、加齢性疾患または状態の1つまたはそれ以上の兆候を示す(または示した)か、ならびに/または老化バイオマーカー、および/もしくはSASPを示す患者も含み得る。「それを必要とする対象」という用語はまた、治療および/または外科手術、例えば整形外科手術を受ける予定の患者も含み得る。
医薬組成物
本発明は、少なくとも1つの老化細胞除去剤を対象に投与することを含み、ここで、この薬剤が、医薬組成物内に含まれる方法を含む。本発明の医薬組成物は、適切な担体、賦形剤、および適切な移動、送達、耐性などを提供する他の薬剤と配合されてもよい。多数の適切な処方が、全ての製薬化学者に公知の処方集に見出され得る:Remington’s Pharmaceutical Sciences,Mack Publishing Company,Easton,PA。これらの製剤には、例えば、粉末、ペースト、軟膏、ゼリー、ワックス、油、脂質類、脂質(カチオン性またはアニオン性)含有ベシクル(LIPOFECTIN(商標)など)、DNAコンジュゲート、無水吸収ペースト、水中油型エマルジョンおよび油中水型エマルジョン、エマルジョンカーボワックス(様々な分子量のポリエチレングリコール)、半固体ゲル、およびカーボワックスを含む半固体混合物、が含まれる。Powell et al.「非経口製剤用の賦形剤の概要(Compendium of excipients for parenteral formulations)」PDA(1998)J Pharm Sci Technol 52:238-311も参照のこと。
様々な送達システムが公知であり、これを用いて、本発明の医薬組成物、例えば、バイオエンジニアリングされた足場、リポソームへのカプセル化、微粒子、マイクロカプセル、変異ウイルスを発現し得る組換え細胞、受容体媒介エンドサイトーシスを投与し得る(例えば、Wu et al.,1987、J.Biol.Chem.262:4429-4432を参照のこと)。投与方法としては、限定するものではないが、皮内、関節内、筋肉内、腹腔内、静脈内、皮下、鼻腔内、硬膜外、および経口経路が挙げられる。組成物は、任意の便利な経路によって、例えば、注入またはボーラス注射によって、上皮または粘膜皮膚内層(例えば、口腔粘膜、直腸および腸粘膜など)を介した吸収によって投与されてもよく、他の生物学的に活性な薬剤と一緒に投与されてもよい。好ましい実施形態では、組成物は経口投与される。
特定の状況において、医薬組成物は、制御放出システムで送達され得る。別の実施形態では、高分子材料を使用してもよい;徐放性の医学的応用(Medical Applications of Controlled Release)、LangerおよびWise(編集)、1974、CRC Pres.,Boca Raton,Floridaを参照のこと。さらに別の実施形態では、徐放性システムは、組成物の標的の近くに配置してもよく、したがって、全身用量のほんの一部しか必要としない(例えば、Goodson,1984、徐放性の医学的応用(Medical Applications of Controlled Release)、前出、第2巻pp.115-138を参照のこと)。他の徐放性システムは、Langer,1990、Science 249:1527-1533によるレビューで考察されている。
注射可能な調製物は、静脈内、皮下、皮内および筋肉内注射、点滴注入などのための剤形を含み得る。これらの注射可能な調製物は、既知の方法によって調製され得る。例えば、注射可能な調製物は、例えば、注射に従来使用されている滅菌水性媒体または油性媒体に薬剤を溶解、懸濁または乳化することによって調製され得る。注射用水性媒体として、例えば、生理食塩水、グルコースおよび他の補助剤などを含む等張液があり、これらは、アルコール(例えば、エタノール)、ポリアルコール(例えば、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール)、非イオン性界面活性剤[例えば、ポリソルベート80、HCO-50(水素化ヒマシ油のポリオキシエチレン(50モル)付加物)]などのような適切な可溶化剤と組み合わせて使用してもよい。油状の媒体として、例えば、ゴマ油、大豆油などが使用され、これらは、安息香酸ベンジル、ベンジルアルコールなどの可溶化剤と組み合わせて使用してもよい。
経口または非経口使用のための医薬組成物は、有効成分の用量に適合するのに適した単位用量の剤形に調製される。単位用量におけるそのような剤形としては、例えば、錠剤、丸剤、カプセル、注射剤(アンプル)、坐剤などが挙げられる。
投与レジメン
本発明は、少なくとも1回の投薬頻度で少なくとも1つの老化細胞除去剤を対象に投与することを含む方法を含む。追加の実施形態では、本発明の方法は、対象に少なくとも1つの老化細胞除去剤を2回以上の投薬頻度で投与することを含む。なおさらなる実施形態では、投薬は、治療反応が達成されるような投薬である。この文脈での治療反応は、老化細胞の減少を構成する。特定の実施形態では、老化細胞除去剤の投薬は、慢性的または急性であるが、それでも、毎日の慢性治療からの潜在的な副作用を最小限にするために、本質的に一過性である(例えば、毎日服用はされない)。一実施形態では、老化細胞除去薬は、1か月間にわたって(急性)、月に2回、経口投与される。さらなる実施形態では、フィセチンは、経口的に1日2回用量で連続して投与され、その後、慣用的に28日間休薬され、一過性レジメン(慢性)で数年または数十年にわたる。
本発明の特定の実施形態によれば、少なくとも1つの老化細胞除去剤の複数の用量を、定義された時間経過にわたって対象に投与してもよい。本発明のこの態様による方法は、対象に複数用量の薬剤を連続して投与することを含む。本明細書で使用される場合、「連続投与」とは、薬剤の各用量が、異なる時点で、例えば、所定の間隔(例えば、時間、日、週、または月)で隔てられた異なる日に、対象に投与されることを意味する。本発明は、薬剤の単一の初期用量、続いて薬剤の1つまたはそれ以上の二次用量、および場合によりその後薬剤の1つまたはそれ以上の三次用量を患者に連続して投与することを含む方法を含む。
「初期用量」、「二次用量」、および「三次用量」という用語は、少なくとも1つの老化細胞除去剤の投与の時間的順序を指す。したがって、「初期用量」とは、治療レジメンの開始時に投与される用量(「ベースライン用量」とも呼ばれる)であり;「二次用量」とは、最初の用量の後に投与される用量であり;「三次用量」とは、二次用量の後に投与される用量である。初期、二次、および三次用量は、全て同じ量の薬剤を含み得るが、一般に、投与の頻度に関して互いに異なる場合がある。しかしながら、特定の実施形態では、初期、二次および/または三次用量に含まれる薬剤の量は、治療の過程中に互いに変化する(例えば、場合により上下に調整される)。
特定の実施形態による、本発明の方法は、少なくとも1つの老化細胞除去剤と組み合わせて第2の治療剤を対象に投与することを含む。本明細書で使用される場合、「と組み合わせて」という表現は、第2の治療剤が老化細胞除去剤の前、後、または同時に投与されることを意味する。「と組み合わせて」という用語はまた、老化細胞除去剤および追加の治療剤の連続的または同時投与を含む。
投与量
本発明の方法に従って対象に投与される老化細胞除去剤の量は、一般に、治療上有効な量である。本明細書で使用される場合、「治療有効量」という句は、以下の1つまたはそれ以上をもたらす老化細胞除去剤の量を意味する:(a)老化細胞の測定可能な減少;および(b)加齢性疾患または状態の症状の改善。一実施形態では、状態とは、創傷の治癒である。別の実施形態では、状態とは、変形性関節症または骨粗鬆症のような関連する整形外科状態である。
老化細胞除去剤の治療有効量とは、約0.05mg~約1000mg、例えば、約0.05mg、約0.1mg、約1.0mg、約1.5mg、約2.0mg、約10mg、約20mg、約30mg、約40mg、約50mg、約60mg、約70mg、約80mg、約90mg、約100mg、約150mg、約200mg、約250mg、約300mg、約350mg、約400mg、約450mg、約500mg、約550mg、約600mg、約650mg、約700mg、約750mg、約800mg、約850mg、約900mg、約950mg、約1000mgまたはその間の任意の量の老化細胞除去剤であり得る。特定の実施形態では、50mgの老化細胞除去剤が投与される。追加の実施形態では、老化細胞除去剤は、フィセチンであり、インビトロで約1μM~約100μMで投与される。さらに別の実施形態では、老化細胞除去剤は、フィセチンであり、約1mg/kg~約100mg/kgでヒト対象に投与される。
個々の用量内に含まれる老化細胞除去剤の量は、患者の体重1キログラムあたりの抗体のミリグラム(すなわち、mg/kg)という用語で表してもよい。例えば、老化細胞除去剤は、患者の体重の約0.0001~約100mg/kgの用量で患者に投与されてもよい。
本明細書に記載されているのは、老化細胞の排除を使用するための3つのアプローチである:i)老化細胞および幹細胞バンクおよび移植を排除すること;ii)オルソバイオロジック生成物の老化細胞を排除すること;およびiii)整形外科手術で老化細胞を排除すること。プロング(prong)1は、体の外側を想定しており、プロング2は体の内側を想定しており、プロング3は体の内側と外側の両方を想定している。
老化細胞の排除ならびに幹細胞バンクおよび移植
状態の治療のためにレシピエントに与えられる(「移植される」)ことを含めて、将来の使用のために幹細胞を保存すること(「幹細胞バンク」と呼ばれる)が望ましい。このバンクには、多くの場合、拡大が含まれる。ただし、幹細胞の再生能力は、エキソビボでの拡大後に低下する(Monterras,et al.2005 Science 309:2064-2067)。幹細胞がバンクされている場合、それらを拡大させると細胞に老化効果が誘導されると仮定されている。結果として、対象に注入されたバンクおよび拡大された細胞は、通常、老化細胞の割合が増加する。
一態様では、本開示は、バンクされた細胞の拡大時の(拡大中の)老化細胞の増殖/蓄積を最小化するために、バンクされた幹細胞から老化細胞を除去するための方法を提供する。追加の実施形態では、バンクされた細胞は、増殖後に処置される。さらに別の実施形態では、バンクされた細胞は、拡大サイクルの間に処置される。好ましい実施形態では、細胞は、液体窒素中で凍結する前に処置される。老化細胞を「取り除く、除去する(clearing)」とは、それらを標的にして殺滅することを意味する。「取り除く、除去する(clearing)」は、必ずしも全ての老化細胞が取り除かれる/殺滅されることを意味するわけではない。むしろ、それは、除去後の対象の老化細胞の数が以前よりもかなり少ないことを意味する。いくつかの実施形態では、老化細胞の少なくとも約20%、少なくとも約30%、少なくとも約40%、少なくとも約50%、少なくとも約60%、少なくとも約70%、少なくとも約80%、少なくとも約90%、または少なくとも約95%が取り除かれる。追加の実施形態では、老化治療剤は、上記の状況において、取り除くことによってではなく、むしろ健康および機能を若返らせることによって、幹細胞における老化表現型を減少させ得る。そのようなセノモルフィック剤は、例えば、細胞死を誘発することなく、老化のマーカーまたは老化細胞の分泌表現型を抑制し得る。
一実施形態では、老化細胞除去剤を、バンクされた幹細胞から老化細胞を取り除くために使用する。さらなる実施形態では、以前にバンクされた幹細胞は、インビトロで老化細胞除去剤で処置される。この治療は老化細胞の殺滅をもたらす。老化のない(または老化が減少した)幹細胞は、バンクのために細胞が最初に採取された対象への再導入のために精製および濃縮される。一実施形態では、このように精製および濃縮された老化のない(または老化が減少した)幹細胞は、例えば股関節炎を治療するために、関節軟骨が侵食された対象に再導入される。
加齢は、細胞老化および炎症誘発性シグナル伝達の増大に主に起因して、機能的な幹細胞の枯渇と関連している。筋骨格修復の潜在的な治療法とみなされるために、脂肪由来幹細胞(ADSC)は、治療前に培養拡大する必要がある。加齢と同様に、ADSCの長期のインビトロ拡大は、老化細胞の有意な蓄積をもたらす。本実施形態では、老化を弱め、濃縮された幹細胞集団を生成するために老化細胞除去薬を使用してもよい。
追加の実施形態では、老化細胞は、フローサイトメトリーを使用して、骨髄吸引物、骨髄濃縮物、および/または末梢血において定量化してもよい。後期老化細胞は、末梢血よりも骨髄穿刺液に多く存在するようである(データ示さず)。
オルソバイオロジック生成物における老化細胞の排除
本明細書で使用される「オルソバイオロジクス」または「オルソバイオロジック生成物」という用語は、例えば、損傷または手術後の骨、軟骨、腱、および/または靭帯の治癒を改善するために使用される生物学的物質を指す。この生成物は、体内で自然に見つかる物質から作られているので、生物製剤とみなされる。オルソバイオロジクスは、変性疾患の影響を最小限に抑え、筋骨格損傷からのより迅速な回復を可能にするという点で有利である。
オルソバイオロジクスとしては、典型的には、骨移植片、自家血液、多血小板血漿(PPP)、高または低白血球含有量を有する誘導体(LR-PRP、LP-PRP)を含む多血小板血漿(PRP)、自家調整血清、骨髄吸引濃縮物(BMAC)、および自家幹細胞が挙げられる。オルソバイオロジクスにはまた、抗線維化剤、老化療法剤、マイクロ断片化脂肪組織などの脂肪移植片、ナノ断片化脂肪組織、出生組織由来の生成物、細胞外マトリックス(ECM)インプラント、サプリメント、アルファ-2-マクログロブリン(A2M)、羊水、胎盤組織、臍帯組織、ヒアルロン酸注射(または他の粘液補充)、および幹細胞注射などの薬剤も含まれてもよい。
一実施形態では、フィセチン治療は、膝および/または股関節の中等度の変形性関節症を有する患者のオルソバイオロジクスに追加してもよく、オルソバイオロジクスによる老化細胞除去療法を受けていない患者と比較して、患者が報告する疼痛および軟骨喪失を減少させる。
整形外科手術における老化細胞の排除
老化細胞負荷は、加齢に伴う整形外科の状態と強く相関することが示されている。老化細胞の注射は、変形性関節症、虚弱、および生存率の低下などの加齢に関連する状態を促進するのに十分である。したがって、老化細胞を選択的に殺滅する治療法の開発は、老化表現型の発症を遅らせ、加齢性疾患の重症度を軽減し、回復力を改善し、生存を高め、寿命を延ばすことが期待される(Xu,et al.2018 Nat Med 24:1246-1256;Xu,et al.2017 J Gerentol A Biol Sci Med Sci 72(6):780-785)。
さらに、老化細胞を標的にして排除することで、加齢に伴う筋骨格の衰退を緩和することが示されている。したがって、一態様では、本開示は、体内の既存の老化細胞を排除するために、幹細胞を採取する前に老化細胞除去剤で患者を治療することを提供する。対象には、例えば、フィセチンまたはケルセチンが投与される。次に、脂肪または骨髄または多血小板血漿細胞を採取し、対象への再注射のために拡大および/または濃縮する。結果として、対象の手術の転帰が改善される。例えば、治癒時間が短縮され、可動性が増大する(例えば、機能的性能試験によって評価されるように、関節の可動性が改善される)か、関節の軟骨が改善され(MRI、T2マッピングなどによって評価される)か、疼痛が軽減される(PROによって評価される)か、瘢痕組織が軽減されるか、および/または軟組織の治癒が強化されるか(すなわち、ACLR手順に従う)、および/または老化マーカーが軽減される。
外科的転帰の改善は、ベースラインからの正の変化を意味する。この文脈において、「陽性」という用語は、より良い治癒、または改善された疼痛スコアもしくは可動性のような他の臨床転帰に関連する変化を指す。本明細書で使用される場合、「ベースライン」という用語は、本発明による治療前または治療時の対象のパラメータの数値を意味する。
外科的転帰/パラメータが「改善された」か否かを決定するために、パラメータは、ベースラインおよび治療後の1つまたはそれ以上の時点で定量化される。治療開始後の特定の時点でのパラメータの値とベースラインでのパラメータの値との差を使用して、「改善」があったか否かを確認する。
以下の実施例は、当業者に、開示の方法および組成物を作製および使用する方法の完全な開示および説明を提供するために提示されており、本発明者らが、それらの開示とみなす範囲を限定することを意図するものではない。使用する数値(量、温度など)に関して正確性を確保するための努力が払われているが、いくつかの実験誤差および偏差を考慮する必要がある。特に明記されていない限り、部品は重量部、分子量は平均分子量、温度は摂氏の温度、圧力は大気圧またはそれに近い。
実施例1
幹細胞はエキソビボでの培養拡大の際に老化を蓄積する
連続継代(拡大)は、ADSCにおける細胞老化を増大させる。老化はエキソビボで拡大した細胞で検出される。老化細胞を含む幹細胞の再注入は望ましくないので、各継代後に細胞の老化を評価した。脂肪由来幹細胞の培養拡大の影響を調べるために、継代2の細胞を解凍し、継代8まで培養した。細胞は、通常の増殖培地(10%FBSおよび1%ペニシリン/ストレプトマイシンを含むDMEM:F-12)を使用してT-75またはT-175培養フラスコで維持した。70~90%のコンフルエンシーで、細胞を継代し、1:4希釈でフラスコに再播種した。継代3、4、6、および8での老化を試験するために、細胞を12ウェルプレートに40,000細胞/ウェルの密度で3回プレートした。一晩接着した後、細胞を、100nMのバフィロマイシンA1で37℃および5%COで1時間処置した。次に、33μMのC12FDGを添加し、2時間インキュベートした。次に、細胞を洗浄し、TrypLE試薬を使用してプレートから収集した。Guava EasyCyteフローサイトメーターを使用して、C12FDG基質に陽性の細胞を定量した。
老化(老化細胞の%)は、継代ごとに増大し、継代3から継代4への急上昇を伴った。図1Aは、ADSCに対する継代の効果を示している。継代3(P3)での老化の6%は、継代4(P4)で30%に急上昇して、継代6(P6)でさらに45%に増大した。したがって、4回を超えて継代された細胞は、もはや再注入には適切ではなかった。むしろ、継代3まで培養されたバンク細胞が再注入に最適である。実際、P1からP4は、臨床グレードの細胞である。図1B~Eは、C12FDG染色のヒストグラムプロットを表している。R1領域は、C12FDGに陽性の細胞を示す。
老化関連分泌表現型(SASP)濃度は、連続継代とともに増大する。老化関連分泌表現型(SASP)およびヘテロクロマチンフォーカス(SAHF)に対する継代の影響を決定するために、継代2細胞を解凍し、試験時にそれぞれの継代数まで培養した。ADSCは18回連続継代して、γ-H2AXおよびH3K9に対する抗体で染色した。これらの抗体は、老化関連ヘテロクロマチンフォーカス(SAHF)に結合し、遺伝子サイレンシングおよびDNA損傷を示す。
具体的には、細胞は、通常の増殖培地(10%FBSおよび1%ペニシリン/ストレプトマイシンを含むDMEM:F-12)を使用してT-75培養フラスコで維持された。70~90%のコンフルエンシーで、細胞を継代し、1:4希釈でフラスコに再播種した。それぞれの試験継代数で、細胞を5,000細胞/cmの密度でSAHF染色用のチャンバースライドにプレートした。細胞を各群に3連で播種し、インキュベートして一晩接着させた。翌日、細胞を冷4%パラホルムアルデヒドで固定し、1:150希釈を使用してH2AX抗体で、および1:250希釈を使用してH3K9抗体で染色した。DAPIは核の染色にも使用した。Nikon Eclipse Ni-U顕微鏡を使用して、ウェルあたり5つの画像および1群あたり3つのウェルを画像化した。H2AXおよびH3K9抗体に陽性の細胞を、ImageJソフトウェアを使用して定量化した。
SASP検出のために、細胞とともに24時間インキュベートした後に培地を収集し、2000×gで10分間遠心分離し、新しいマイクロ遠心分離管に移し、そして試験まで-80℃で保存した。EMD Millipore Milliplex装置を使用したHuman Adipocyte Milliplexキットを使用して、SASPを定量した。
図2Aおよび2Bは、継代数の増加に伴い、老化関連分泌表現型(SASP)およびヘテロクロマチンフォーカス(SAHF)も増加することを示している。IL-6、IL-8、およびMCP-1はそれぞれ、継代6継代から継代8代目まで濃度が増大した。したがって、本明細書では、加齢および培養物の拡大が老化レベルを増大させることが示されている。確かに、加齢個体および培養拡大細胞は、若い個体と比較して老化細胞の数が多かった。
実施例2
フィセチン治療は健康な幹細胞に対して無毒である
フィセチンは、多くの果物および野菜に見られる天然のフラボノイドである。フィセチンは、ヒドロキシル基に起因して、抗酸化剤および還元剤として公知である。これは、いくつかの炎症誘発性因子の分泌を減少させ、抗癌活性を有し、mTORおよびPI3K/AKT経路を遮断し、したがって、フィセチンは、老化細胞を標的とする強力な治療剤であることが示されている。フィセチンは、分子式C1510、分子量286.24g/mol、CAS名/番号:フィセチン、2-(3,4-ジヒドロキシフェニル)-3,7-ジヒドロキシクロメン-4-オン、528-48-3、および化学構造:
Figure 2022549765000001
を有する。
フィセチンで治療するときに健康な非老化細胞を殺滅することは有害であるので、最適なフィセチン用量を決定する必要があった。この濃度を決定する試みでは、健康な低継代ADSCを使用して、健康な細胞が死んでいないことを確認した。
試薬には、ADSC培養培地(CM)(DMEM-F12、Gibco#11320;10%FBS、Gibco#16000044;1%ペニシリンストレプトマイシン、Gibco#15140122);が含まれていた;1x CaおよびMg Free DPBS(Gibco#14190250);TrypLE(Gibco#12605028);およびフィセチン(Sigma#F4043)。
脂肪由来幹細胞
10歳の男性(YM)、27歳の女性(YF)、75歳の男性(OM)、および79歳の女性(OF)から単離されたバンクのADSCを購入し、通常の増殖培地(DMEM/F:12、10%FBS、および1%ペニシリン/ストレプトマイシン)で培養した。
フィセチン治療
フィセチンを成長培地に加え、細胞上で24時間処置した。処置後、細胞毒性、蛍光抗体法、またはフローサイトメトリーに使用する前に、培地を通常の成長培地に24時間交換した。
免疫蛍光
免疫蛍光の結果を生成して、核染色によって老化を検出する概念を証明した。γ-H2AXおよびH3K9抗体を使用して、老化関連ヘテロクロマチンフォーカスを染色した。各細胞タイプには3つの複製ウェルが与えられ、各ウェルは、1群あたり合計18の画像のために6回イメージングした。Image Jプログラムを使用して、各マーカーに陽性の細胞の数を定量した。収集されたデータを、一元ANOVAを使用して処理して、2つを除く全ての治療群が、継代4の若年女性および継代18の高齢女性の細胞のγH2AX以外のあらゆる群で統計的に意味があることが見出された。
フローサイトメトリー
細胞を100nMのバフィロマイシンA1を用いて37℃および5%COで1時間処置した。次に、33μMのC12FDGを添加し、2時間インキュベートした。したがって、細胞を蛍光老化関連マーカーC12FDGで染色し、収集し、50μMのフィセチン処置後にフローサイトメトリーを使用して老化について試験した。1処置ごとに3つの複製を使用した。InCyteソフトウェアを使用し、染色されていない対照細胞を使用して蛍光ゲーティングを決定した。
具体的には、細胞を37℃の水浴中で解凍した。バイオセーフティーキャビネット内で、細胞(1mL)を収集し、9mLの予熱したADSC培養培地(CM、10%FBSおよび1%ペニシリン/ストレプトマイシンを含むDMEM:F-12)に添加した。細胞を1000×gで5分間遠心分離した。培地を吸引し、細胞を1mLのCMに再懸濁した。10μLの細胞懸濁液を、マイクロ遠心チューブ中にピペッティングした。10μLの細胞懸濁液を10μLのトリパンブルーと混合した。10uLの細胞懸濁液/トリパンブルーを、カウンテススライドにピペッティングした。細胞数は、Countess II Automated Cell Counterを使用して記録した。300,000細胞/T-175フラスコに播種するのに必要な容積を計算した。20mlのCMをT-175フラスコに加えた。計算した細胞懸濁液容積を、T-175フラスコに加えた。そのフラスコを5%CO2および37℃のインキュベーターに入れた。細胞を一晩付着させた。フラスコをバイオセーフティーキャビネットに戻した。CMを吸引し、次いで、10mLの1×DPBSを加えて洗浄した。DPBSを吸引した。20mLの予熱したCMを添加し、続いてインキュベーターで80%コンフルエントになるまで培養し、2日ごとに培地を交換した。70~90%のコンフルエントで、培地を吸引した後、10mLの1×DPBSで洗浄した。5mLのTrypLEを追加した。フラスコをインキュベーターに入れ、細胞の剥離を、顕微鏡でモニターした。剥離したら、5mLのCMをフラスコに加えた。細胞懸濁液を15mLコニカルチューブに回収し、1000×gで5分間遠心分離した。
培地を吸引し、細胞を1mLのCMに再懸濁した。10μLの細胞懸濁液を、マイクロ遠心チューブ中にピペッティングした。10μLの細胞懸濁液を10μLのトリパンブルーと混合した。10uLの細胞懸濁液/トリパンブルーをカウンテススライド中にピペッティングした。細胞数は、Countess II Automated Cell Counterを使用して記録した。12ウェルプレートに40,000細胞/ウェルを播種するのに必要な容積を計算した。1ウェルごとに1mLのCMを添加し、続いて計算された細胞懸濁液容積を(各ウェルに)添加した。フラスコを5%CO2および37℃のインキュベーターに入れた。細胞を一晩付着させた。フラスコをバイオセーフティーキャビネットに戻した。CMを吸引した後、ウェルごとに1mLの1×DPBSを加えて洗浄した。DPBSを吸引した。1mLの50uMフィセチン補充培養培地(Fisetin Supplemented Culture Media)を加えた。プレートをインキュベーター内で24時間培養した。プレートは、バイオセーフティーキャビネットに戻した。培地を吸引した後、1ウェルあたり1mLの1×DPBSを加えて洗浄した。DPBSを吸引した。1mLの予熱したCMを添加した。細胞が80%コンフルエンシーになるまでプレートをインキュベートした。次の工程は、下流の使用を続行することであった。
したがって、安価な市販の成長培地生成物を使用し、細胞を市販の培養システムで培養し、単回投与処置により老化細胞集団を減少させ、老化細胞を蓄積することなく培養拡大を可能にした。
細胞毒性
CellTiter96(登録商標)AQueous Cell Proliferation Assayを使用して、低継代(<p4)細胞に対する50μM、25μM、および1μMのフィセチンの毒性を測定した。細胞を12ウェルプレートに40,000細胞/ウェルで播種した。一晩接着した後、細胞を、50μM、25μM、および1μMのフィセチンで24時間処置した。処置後、培地をさらに24時間、通常の増殖培地に変えて戻した。次に、製造元のプロトコルに従って、CellTiter 96 AQueous Cell Proliferation Assayで細胞を処置した。値は、未処置の対照細胞を基準にしている。
結果
ADSCの生存能力および増殖は、フィセチン曝露によって妨げられなかった。フィセチンは、1~50μMでADSCに対して無毒であることが見出された(図3)。処置濃度間で毒性に有意差は認められなかった。50μMのフィセチン治療は、低継代ADSCの健康に毒性はなかった。
実施例3
フィセチン治療は、老化幹細胞の減少をもたらす
ラパマイシンなどの免疫抑制剤は、早老症マウス由来の筋肉由来幹細胞における筋形成および軟骨形成分化を改善しながら、細胞老化を減少させることが以前に示されている。したがって、老化細胞、培養拡大細胞、およびバンク細胞からのADSCの老化を低下させるために、老化細胞除去剤および抗酸化剤フィセチンを研究した。
脂肪由来幹細胞(ADSC)は、他の幹細胞の中でも、組織再生および加齢に伴う筋骨格変性の予防のための有望なツールとなり得る。ただし、これらの加齢に伴う状態は、細胞老化の形でADSC集団にも影響を及ぼす。これらの老化したADSCは、高齢個体から単離されるか、および/または培養拡大されてバンクされた場合、治療の可能性を有意に失う場合がある。したがって、生存可能な幹細胞バンクが患者のために生成される場合、培養拡大の間にこれらの細胞を排除する理由がある。
老化細胞除去薬の使用は、加齢性疾患の影響を軽減し、寿命を改善することが示されている。インビボの転帰を改善するための新規の方法として、老化細胞除去剤は有望であることが証明されている;しかし、培養拡大およびバンクされたヒト幹細胞の濃縮のためのそれらの使用は示されていない。
先行の実施例からのデータに基づいて、インビトロでのフィセチンの老化能力を決定するために、50μMのフィセチン濃度を使用して、YFおよびOF細胞を処置した。老化細胞は、γ-H2AXおよびH3K9を使用した免疫蛍光法によって定量した。同様に、YMおよびOM細胞は、フローサイトメトリー用のC12FDGを使用して定量した。C12FDGは、老化のバイオマーカーであるベータガラクトシダーゼと反応して、フローサイトメトリーで検出および定量化される蛍光発生基質が生成される。
方法
前述の培養方法および播種密度を使用して、各群に細胞を3回ずつ播種した。一晩付着させた後、培地を交換した。未処置群には通常のADSC成長培地を使用し(10%FBSおよび1%ペニシリン/ストレプトマイシンを含むDMEM:F-12)、処置群には50uMのフィセチンを添加した。細胞を24時間処置した後、全ての群で培地を通常の成長培地に変えて戻した。通常の成長培地でさらに24時間培養した後、先行する実施例で説明したように、培地をSASP定量化のために収集するか、または細胞をC12FDGもしくはSAHF染色のために処置した。
H3K9およびH2AX(老化細胞の遺伝子サイレンシングに関与する核タンパク質)の抗体を使用して、75歳の男性(「OM(old male)」)由来の幹細胞におけるベースライン老化のレベルを定量した。老化細胞の除去に対するフィセチンの効果を決定するために、同じOMからのエキソビボで培養された幹細胞を、50μMのフィセチンで処置した。H3K9およびH2AXは本質的に老化細胞を表している。
結果
本明細書では、天然のフラボノイドであり、老化細胞除去が証明されているフィセチンが、培養拡大の間の単回および断続的な用量によって、培養拡大およびバンクADSCにおける老化蓄積を低減し得ることが示されている。これは、老化関連β-ガラクトシダーゼ(C12FDG、図4A~図4D)、老化関連ヘテロクロマチンフォーカス(SAHF)H3K9およびγH2AX(図5A-5C)、および老化関連分泌表現型(図6)の染色によって本明細書で実証されている。これらのSAHFは老化細胞によく見られ、遺伝子サイレンシングおよびDNA損傷を示すが、β-ガラクトシダーゼは老化細胞および加齢細胞での過剰発現に起因して、細胞老化のバイオマーカーとして標準的に使用されている。
したがって、フィセチン処置は、C12FDG染色を介して評価されるように、β-ガラクトシダーゼを減少させた(図4A~図4D)。図4B~図4DのR1領域内で、C12FDGに陽性の細胞はそれぞれのピークで示される。未処置の細胞は、処置された細胞と比較して有意に大きなピークを示すように見える。各スキャンの左半分は未処置の細胞を示し、「内側」のピークは老化細胞を表し、約120のカウントを示している。スキャンの右半分は50μMのフィセチンで処置された細胞を示し、「内側」のピークは老化細胞であり、約20のカウントを示している。したがって、老化は、フィセチン処置細胞で有意に減少した。さらに、フィセチン処置により、H3K9およびγ-H2AX老化関連ヘテロクロマチンフォーカス(SAHF)が減少した(図5A~図5C)。H3K9陽性の細胞数は、全ての群で有意に減少した(図5A)。γ-H2AXは、低継代OF細胞、低継代YF細胞、および高継代YF細胞で減少した。全ての群で、減少が示された。最後に、フィセチン処置は、血清枯渇培養培地で24時間培養された、フィセチンで処置された細胞で示されるように、老化関連分泌表現型(SASP)を減少させ、その後、培養培地はMillipore Sigma Milliplex Instrumentを使用してSASPについてアッセイされた。各処置に3つの複製を使用した。(図6)。サイトカインIL-6、IL-8、およびMCP-1、公知のSASP因子は全て、フィセチン処置後に濃度の低下を示し、IL-6およびMCP-1の低下は特に顕著であった。
実施例4
老化細胞はC12FDG染色およびフローサイトメトリーを使用して検出される
老化細胞およびそれらに関連する老化関連分泌表現型(SASP)因子を正確に検出する能力は、治療に対する個々の患者の応答の理解を容易にするか、および/または診療所における介入戦略を決定するのを助け得る。老化/老化細胞の同定、定量化、および/または特徴付けは、老化細胞の排除のために企図される上記で特定した4つのプロングのそれぞれにおいて使用され得る。一態様では、老化細胞は、C12FDG染色およびフローサイトメトリーを使用して検出および/または定量化される。
老化した末梢血単核細胞のフローサイトメトリー支援分析の使用は、臨床診断用途で公知である。このような分析は、末梢血単核細胞(PBMC)の特定のサブセット、すなわちT細胞に依存して、ヒト全血の経時的な年齢または老化状態を反映することが多い。しかし、本明細書では、PBMC由来のCD4およびCD8サブセットの1つではなくCD4およびCD8サブセットの両方を含む、全てのT細胞(CD3+)を選択することで、C12FDG染色を使用した老化細胞数において、再現性があり年齢相関のある変化の検出が可能になることを初めて説明する。
12FDG(5-ドデカノイルアミノフルオレセイン ジ-β-D-ガラクトピラノシド)は、β-ガラクトシダーゼ基質であり、12炭素の親油性部分を含むように共有結合的に修飾されている。染色手順によって細胞内に一旦入ると、この基質はβ-ガラクトシダーゼ酵素によって切断され、おそらく細胞膜内に親油性テールを組み込むことによって、細胞によって十分に保持される蛍光生成物を生成する。C12FDGの分子式はC4455NO16、分子量は853.9156、CAS名/番号はドデカナミド、N-[3’、6’-ビス(β-D-ガラクトピラノシルオキシ)-3-オキソスピロ[イソベンゾフラン-1(3H)、9’-[9H]キサンテン]-5-イル]-138777-25-0を有する。
ベータガラクトシダーゼ:
Figure 2022549765000002
老化関連β-ガラクトシダーゼ(SA-β-galまたはSABG)は、仮説によると、老化細胞および加齢細胞でのみβ-ガラクトシダーゼの単糖への加水分解を触媒する加水分解酵素である。老化関連ベータガラクトシダーゼは、特に老化細胞および加齢細胞におけるその過剰発現および蓄積に起因して、細胞老化のバイオマーカーである。
全血を対象からACD-Aを含む50mlの注射器に収集し、ロッカーにセットした。SepMateチューブ(Stem Cell Technologies)は、滅菌環境で15mlのLymphoprepを使用して調製した。10mlの全血を、50mlのコニカルチューブに分注した。500μl(50ul/ml)のRosetteSep(Stem Cell Technologies)を、10mLの血液サンプルに添加した。他の血液サンプルについては、比較のためにT細胞を濃縮せずに以下に説明するように総PBMCを収集した。混合物を室温(RT)で10分間インキュベートした。等量希釈培地(DM-滅菌PBSおよび2%FBS)を、サンプルに添加し、穏やかに混合した。希釈したサンプルを、Lymphoprep密度勾配培地を含むSepMateチューブにゆっくりと加えた。その混合物を1200×gで10分間遠心分離し、ブレーキをかけた。上清を新しいチューブに注ぐことにより、濃縮された細胞を収集した。濃縮された細胞を、DMを乗せることにより洗浄し、次いで、ブレーキを低くして(4に設定)300×gで10分間遠心分離した。上清みを廃棄し、細胞を10mlのDMで穏やかに復元した。最後の2つの工程を繰り返した。T細胞濃縮プロトコルを、図7に模式的に示す。ペレットを4mLのC12培養培地で復元し、2本の15mlコニカルチューブに均等に分配した。1方は30μMのC12FDGで処置して、もう1方は未標識の対照のままであった。キャップを緩め、チューブを1時間インキュベートした後、5%COを含む組織培養インキュベーター内で30分に1回反転混合した。細胞を回転させ、5mlの冷PBSで2回洗浄した(フルブレーキで300×g)。次に、光から保護された氷上で、1mLPBSで復元した。
Guava EasyCyte HTを利用して、フローサイトメトリーを介してC12FDG細胞を分析した。Guavaの負荷は、以下のウェル割り当てスキームの例(以下の表1)に従ったものであった。
Figure 2022549765000003
閾値およびゲインコントロールを設定した際に、サンプルを3回取得した。実行はFCSファイルとして保存して、ゲートは標識した対照を除外した。ゲート内の全てがC12-FDGについて陽性であった。
分析
老化したCD3T細胞のパーセント、数、および濃度(細胞/ml)を評価するために、未染色の対照(すなわち、C12FDGで処置されていない細胞)を使用して設定を調整した。最初に、FSCおよびSSCが細胞のイベントをキャッチするための閾値を設定した。次に、バックグラウンドのイベントが10年から20年の間に収まるように、グリーンチャネルゲインコントロールを設定した。最後に、PBSのみ(ビヒクル)は、調整された設定パラメータでイベントを登録しないことを保証した。
サンプルは、3つのウェルで実行し、あらゆる5つのウェルで水のみで実行した。通常、強度の程度が異なる老化細胞の明確な「亜集団」が見出された(図8)。これらは、C12FDG分子の高い酵素分解に起因して強い蛍光シグナルを示す非常に「ブライト」な細胞を表している。これらの細胞は「後期」の老化細胞であると考えられており、生理学的に最も破壊的な細胞であり得る。さらなる実施形態では、細胞選別機を使用して、初期段階の老化細胞、中期老化細胞、および後期老化細胞として分類される細胞サブセットを選択(分類/蓄積)し得る。治療環境(前臨床または臨床)では、自己(自家)移植または同種(異系)移植の前に、選別された細胞を使用して、健康な細胞または非老化細胞の収集を最適化してもよい。
迅速アッセイの利点には、以下が挙げられる:i)蛍光染色としてのC12FDGの使用(抗体染色免疫表現型検査とは対照的に);ii)ベンチトップフローサイトメトリーの使用;iii)染色のダイナミクスに起因して、完全なアッセイがより迅速に(数時間で)実行され得る;iv)必要なサンプルは少量(わずか2~5mlの血液)である;v)CD3+T細胞集団または総PBMC集団の使用;vi)老化細胞除去治療後の変化を検出する能力;vii)老化細胞数を血漿中の特定の炎症性因子および/またはSASPと相関させる能力;viii)BMAおよび全血での使用;ならびにix)老化の潜在的な段階に対する感受性。
実施例5
フィセチン治療は、82歳の男性の老化細胞の減少につながる
老化細胞をフィセチンで処置し、次にフローサイトメトリーを使用してさらに特徴付けた(上記の実施例4に記載されているように)。フィセチン治療(1日あたり100mg、45日間)の前後の82歳の男性の末梢血CD3+T細胞を、老化および老化細胞集団について評価した。治療前、対象は約29%の老化細胞を測定し、治療後、対象は約4%の老化細胞を測定した(データ示さず)。したがって、老化細胞の数は、以下の表2に示すように、老化細胞除去剤フィセチンで処置することによって有意に減少した。
Figure 2022549765000004
実施例6
老化細胞のさらなる特徴付け(「老化プロファイリング」)
静脈穿刺(血液検査)
資格のある瀉血専門医が、19ゲージの翼状針を使用して、肘前(AC)領域、前腕または手の静脈から標準的な静脈穿刺を行った。約35mLの血液を、1つの30ccシリンジ(ACD-Aあり)および1つの5cc(ACD-Aなし)シリンジに吸引した。血液を、CBCカウント(データ示さず)、マルチプレックスイムノアッセイ(データ示さず)、T細胞発現アッセイ(データ示さず)、ならびにC12FDGFLOWアッセイのために、濃縮T細胞および総PBMCを使用して、使用した。総PBMCおよび濃縮T細胞については、LymphoprepTM(Stem Cell Technologies)勾配遠心分離による製造プロトコルに従って、SepMateTMチューブ(Stem Cell Technologies)を使用した。具体的には、別のチューブで、RosetteSepTM市販キットを、製造業者の指示(Stem Cell Technologies#15021)に従って使用して、CD3+T細胞を濃縮した。細胞の一部(濃縮T細胞および総PBMC)を、10%FBSを補充した一般の培養培地で30μM C12FDGで染色し、フローサイトメトリー(Guava EasyCyte、Luminex)で分析した。老化したCD3+T細胞およびPBMCのパーセント、数、および濃度(細胞/ml)を評価するために、最初に未染色の対照(すなわち、C12FDGで処置されていない細胞)を使用して設定を調整した。最初に、FSCおよびSSCについて、細胞イベントをキャッチするための閾値を設定した。次に、バックグラウンドイベントが10年から20年の間に収まるように、グリーンチャネルゲインコントロールを設定した。最後に、PBSのみ(ビヒクル)が調整された設定パラメータでイベントを登録しないことを保証した。サンプルは、3回流し、5ウェル全部水のみで実行した。
図9Aは、対照の非標識細胞を示している。標識がないと、老化細胞は検出されない。T細胞の染色により、高強度のブライト細胞および低強度のディム細胞の明確な集団が明らかになった。この強度の違いは、老化の間にアップレギュレートされた酵素であるβ-ガラクトシダーゼによって加水分解された場合にのみ蛍光マーカーC12FDGが蛍光を発することに起因している(後者の発現の範囲のためにある範囲のシグナルにつながる)。集団は老化の段階を表しており、最もブライトなイベントは後期老化(高いC12FDGシグナル)であり、おそらくより病的である。
一実施形態では、老化細胞をさらに特徴付けてもよい。別の実施形態では、老化細胞は、老化細胞除去剤での処置の前後に特徴付けられ得る。図9Bおよび図9Cは、老化細胞が中程度の老化細胞および高度に老化した細胞の集団から構成され、中程度の老化細胞が中期老化に対応し、高度に老化した細胞が後期老化に対応することを示す。
老化細胞の構成(例えば、中期および後期老化細胞)を、25歳の男性と、55歳の男性と、85歳の男性との間で比較した。評価されたサンプルは末梢血サンプルであった。図10Aは、25歳の男性の方が55歳の男性よりも後期老化細胞の割合が低く(0.6%)、85歳の男性(4.1%)よりも後期老化細胞の割合が低い(1.1%)ことを示している。図10Bは、41歳の女性が中期+後期老化細胞の総数が少なく、後期老化細胞の総数が少なく、中期+後期老化細胞の割合が低く、77歳の女性に比べて後期老化細胞の割合が低いことを示している。
老化プロファイリングは、異なる年齢群の男性および女性の対象を含む、67人の対象に対して実施された。各対象から末梢血を採取し、老化細胞の評価のために各サンプルでT細胞を濃縮した。総細胞、ディム細胞、およびブライト細胞(老化細胞)を、C12FDG細胞染色およびフローサイトメーター装置での分析を使用して測定した。散布図から得られた生データを、目的の2つの領域にゲートした:i)ディム細胞(イベント)とii)ブライト細胞(イベント)。以下の「結果の解釈の実施例」で説明するように、各対象は、前述の形式のレポートで老化プロファイリングの結果を受け取った。ブライト老化細胞のパーセンテージ対ディム老化細胞のパーセンテージを評価した。各対象は、図11Aの形式のレポートで、老化プロファイリングの結果を受け取った。複数回の採血を行っている対象(縦断研究)の場合、レポートには老化細胞の経時変化が反映される。
染色された血液細胞(T細胞)の分析により、高強度または「ブライト」細胞とより低い「ディム」細胞の明確な亜集団が明らかになった。目的の蛍光マーカー(C12FDG、老化マーカー化合物)は、老化の間にアップレギュレートされた酵素(β-ガラクトシダーゼ)によって加水分解された場合にのみ蛍光を発し、β-ガラクトシダーゼ発現の範囲に起因するある範囲のシグナルをもたらす。これによって、これらの集団が老化の段階を表し、それによって最もブライトなイベントがより後期の老化(高いC12FDGシグナル)であり、したがって潜在的により病的であることが示唆された。一実施形態では、これらの後期または「ブライト」細胞は、健康状態、具体的には、健康状態が悪いこと、または加齢関連および/または老化関連の疾患/障害のリスクが高いことを示す。これには、変形性関節症、骨粗鬆症、骨減少症、虚弱リスク、サルコペニア、腱障害、関節炎、筋力低下など(ただしこれらに限定されない)の筋骨格系の状態が挙げられる。これにはまた、2型糖尿病、メタボリックシンドローム、認知機能低下などの神経変性疾患、およびアテローム性動脈硬化症などの心臓病のような他の加齢に伴う併存疾患も挙げられる。対象の群のデータは、図11Bに要約されている。ブライト老化細胞の割合は、ディム老化細胞の割合よりも有意に低かった(さらに調査されているいくつかの外れ値を保存する)。
実施例7
老化細胞除去剤を使用して老化細胞を取り除くと、早老症マウスの変形性関節症が遅延した
ハッチンソン-ギルフォードプロジェリア症候群(HGPS)は、早期老化(ラミンA欠乏症)を伴う常染色体優性疾患であり、小児期に早期死亡を引き起こす。急速な硬化性皮膚、関節拘縮、骨異常、および成長障害が、障害を有する対象において観察された。
Zmpste24-/-(Z24-/-)マウスは、HGPSの信頼できる動物モデルを構成する。それらは核ラミナの必須構成要素であるラミンAを生成することができない。Zmpste24-/-マウスモデルでは早期老化が観察され、実際、マウスでは老化細胞の蓄積が観察された。
Zmpste24-/-マウスの変形性関節症に対する老化細胞除去薬の効果を調べた。
インビボでの老化細胞除去薬治療
成体早老症Z24-/-マウスに、2.5~3.0か月齢から開始して、強制経口投与(150μl容積)によって老化細胞除去薬を投与した。D/Q(10%PEG400/5.0%DMSO中に5mg/kg;50mg/kg)は、2.5か月で単回投与、または2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、および5.0か月で複数回投与した。単回投与と複数回投与の両方のDQマウスを、5か月で屠殺した。FIS(90%PEG400/10.0%エタノール中に100mg/kg)で治療したマウスには、3.0か月齢から開始し、合計4週間の薬物投与を行い、4.0か月齢で屠殺した。17-DMAG治療(10mg/kg、1%DMSO-PBS)の場合、マウスは2か月齢から開始して週に3回治療し、次いで4か月齢で屠殺した。
軟骨の組織学的評価
Z24-/-動物由来の膝関節を、10%エチレンジアミン四酢酸二ナトリウム(EDTA)プラス1%水酸化ナトリウムを使用して6週間脱灰した。膝関節全体を切断し、脱水し、次いでパラフィン包埋して、関節の中央(溝の高さ)および関節の端(顆頭の高さ)を矢状に見ることができるようにした。関節軟骨を調べるために、5μmのパラフィン切片を切り取り、アルシアンブルー(酸性グリコサミノグリカンGAG;ムコ多糖を検出するため)およびサフラニン-O(プロテオグリカン含有量を検出するため)で染色した。中央(溝)と端(顆)の両方で、各動物の軟骨表面の全領域の画像を×200の倍率でキャプチャした。画像は、Retigaデジタルカメラを搭載したLeica DMIRB顕微鏡を使用して取得し、Northern Eclipseソフトウェア(v6.0;Empix Imaging)を使用して評価した。
軟骨および初代軟骨細胞の免疫学的染色
p16INK4a陽性細胞の免疫組織化学染色を使用して、膝関節からの5μmパラフィン切片の老化軟骨細胞数を評価した。簡単に説明すると、脱パラフィン、洗浄、およびPBS中の5%ロバ血清でブロッキングした後に、切片を5%ロバ血清中のウサギ抗p16抗体(Abcam、1:100)とともに一晩インキュベートした。続いて、ヤギ抗ウサギビオチン(BA 1000,Vector Laboratories,Burlingame,CA,USA,1:200希釈)、ABC試薬(PK 7200,Elite ABCキット,Vector Laboratories)とのインキュベーションを使用して免疫反応性を検出し、製造業者の指示に従って、ジアミノベンジジン(DAB)染色(SK-4100,Vector Laboratories)で可視化した。
初代軟骨細胞において異常な細胞核を検出するために、免疫蛍光測定法を実施した。培養細胞を4%パラホルムアルデヒドで固定し、0.2%Triton X-100(Sigma-Aldrich,St.Louis,MO,USA)で透過処置した。次に、細胞を、Block Ace Solution(ダコ・ジャパン、京都、日本)とインキュベートし、核ラミナの高感度マーカーとしてラミンA/C(1:50;Santa Cruz Biotechnology)に対する抗体で染色した後、Alexa Fluor 594結合ウサギ抗ヤギIgG1(1:1,000;Molecular Probes、Grand Island、NY、USA)を使用して1時間インキュベートした。核を視覚化するために、核をDAPI溶液(1:500;Sigma-Aldrich)で5分間対比染色した。画像は、Retigaデジタルカメラを搭載したLeica DM IRB顕微鏡で取得し、Northern Eclipseソフトウェア(v6.0;Empix Imaging)で評価した。
マイクロCT分析
フィセチン治療のために、マウスは、以下の取得設定で、pre-Clinical CT Core Facilityを介して、eXplore Locus Utrapre-Clinical CT Scanner(GE Healthcare,London,ON)を使用して画像化した:140kVp、22mA、16秒回転/露出。非心臓ゲートCT画像を、全ての時点で取得した。単純な逆投影は、0.154μmの画像再構成から取得し、DICOM画像としてエクスポートした。画像解析は、OsiriXソフトウェアを使用して実行した。骨の定性分析は、OsiriXを使用した2Dおよび3D再構成で実行した。MicroViewイメージングソフトウェアは、骨塩密度の定量分析にも使用した。
D+Qを使用して骨における有意な保護効果は観察されなかったが、植物栄養素フィセチンの使用は効果的であった。Z24-/-マウスは、3か月齢から開始して4週間にわたって毎週フィセチンで治療され(100mg/kg)、その後4か月齢で屠殺された。D+Qで治療された動物に見られるように、治療が無視できる影響を与え得る時点である、5か月で発生した、より高度な病状を考慮して、犠牲期間として4か月(5か月ではなく)を選択した。FISで治療されたZ24-/-マウスは、老化マーカーp16INK4aならびにSASP因子IL-6およびTGF-βの転写レベルが低下していることがわかった(データ示さず)。組織の老化マーカーの減少に加えて、3か月齢から始まる数週間のFISの毎週の投与は、マイクロCT分析によって証明されるように、Z24-/-マウスの骨密度の低下を有意に軽減することができた。フィセチンで治療したZ24-/-マウス対未治療のZ24-/-マウスでは、ハウンズフィールド単位(HU)強度、骨塩密度(BMD)、および特定の骨表面(BS/BV)で有意に高いスコアが観察された。したがって、D+Qとは異なり、フィセチンによる老化細胞除去療法は、加齢に伴う骨密度の低下を防ぎ、加齢の間の骨量減少に対する老化の重要性を示唆している。
実施例9
関節軟骨修復を改善するためのセノセラピー(senotherapeutic)フラボノイドを含む骨髄穿刺液濃縮物
マイクロフラクチャー(MFx)は、軟骨損傷に対して最も一般的に使用される第一選択治療であり、主に線維軟骨修復組織の産生に起因して、長期の臨床転帰が劣っていることが示されている。ロサルタン投与は、軟骨修復のためのマイクロフラクチャーを強化することが判明した(Utsunomiya,et al.2020 AJSM 48(4):974-984)。骨髄穿刺液濃縮物(BMAC)は、骨軟骨欠損症、変形性関節症、および骨偽関節などの骨および軟骨の用途で正の効果を示した、別の生物学的生成物である。さらに、初期の臨床データは、BMACがMSCの軟骨細胞分化およびパラクリンシグナル伝達の両方を通じて、より強力な硝子軟骨修復組織応答を刺激するのに役立ち得ることを示唆している。以前の研究では、フィセチンがマウスのOA(変形性関節症)モデルにおいて軟骨破壊と軟骨下骨板の厚さを減少させ、滑膜炎を軽減したことが報告されている。しかし、フィセチンにBMACおよびロサルタンを追加することの相乗効果は、まだ骨軟骨モデルで調査されていない。この実施例の目的は、ウサギモデルの軟骨修復に対するフィセチンの効果、ならびにロサルタンおよびBMACとの相乗効果を決定することであった。
方法
自家移植のためのBMACの収集および処理:骨髄穿刺液(BMA)を、各ウサギの腸骨稜吸引によって収集し、ベンチトップ遠心分離機を使用して処理して、BMACを準備した。
外科的手順:48個の骨格的に成熟したニュージーランド白ウサギを麻酔して、膝蓋骨溝(深さ:2mm)に直径5mmの全層骨軟骨欠損(OD)を作製した。マイクロフラクチャー手術は、マイクロオール(micro-awl)を使用して軟骨下骨に等間隔でかつ深さ2mmの5つの穴を作成することにより、欠損内で実行した。マイクロフラクチャー手術後、0.5mlのBMACを左膝の関節内に注射した。各群に6匹のウサギを使用して、以下に列挙した8つの条件を比較する6週間および12週間の研究を実施した。各エンドポイントで、マイクロCT、qPCR、および組織学的分析のためにウサギを安楽死させた。
結果
予備データは、ウサギ骨軟骨欠損モデルにおいて、マイクロフラクチャーへのBMAC、またはフィセチンおよびロサルタンの増強が、軟骨再生を加速することを示した(データ示さず)。したがって、フィセチンのような老化治療剤を使用すると、老化細胞をオルソバイオロジックBMACから排除し得、この濃縮により、BMACの幹細胞が活性化され、再生能力が改善する可能性がある。
実施例10
フィセチンは初期および後期の老化細胞を減少させる
56~77歳の年齢範囲を有する5人の患者を、100mg/日のフィセチンで30~45日間治療した。注目すべきことに、C12FDG+T細胞の「高い」ベースライン数または「ブライト」細胞を有する患者は、「ブライト」C12FDG+T細胞の10~20分の1の減少を示した(データ示さず)。継代19(P19)で、前処理/未処理のブライト細胞は、平均12.53%と測定され、処理/後処理したブライト細胞は、平均1.15%と測定された。継代50(P50)で、前処理/未処理のブライト細胞は、平均19.80%と測定され、一方で処理/後処理したブライト細胞は平均0.60%と測定された。
中程度の老化、または「初期」段階の老化細胞集団(すなわち、C12FDGについてよりディム染色をするもの)では、C12FDG+細胞のパーセントも1~2分の1に減少した(データ示さず)。継代19(P19)で、前処理/未処理のディム細胞は、平均54.22%と測定され、一方で、処理済み/処理後のディム細胞は平均26.70%と測定された。継代50(P50)で、前処理/未処理のディム細胞は、平均59.59%と測定され、一方で処理済み/処理後のディム細胞は平均27.55%と測定された。
全体として、データは、1)既知の老化細胞標的化薬(老化細胞除去薬)を使用して老化細胞の変化を検出するための本明細書に記載の方法論の感度、および2)「ブライト」または「高度に老化した」細胞、老化の間の老化に関連する病状の主なドライバーであると考えられている細胞の数を有意に減少させる経口投与されたフィセチンの能力を示した。いくつかの実施形態では、高いベースラインのブライト/後期老化細胞を有する患者は、老化療法治療に特に有意に反応する。
本開示は、本明細書に記載の特定の実施形態によって範囲が限定されるべきではない。実際、本明細書に記載されたものに加えて本発明の様々な修正が、前述の説明および添付の図から当業者には明らかになるであろう。このような変更は、添付の特許請求の範囲内に含まれるものとする。

Claims (35)

  1. 細胞サンプル中の老化細胞を検出する方法であって、細胞をC12FDGで染色すること、および細胞をフローサイトメトリーに供することを含む前記方法。
  2. 細胞サンプルがCD3+T細胞を含む、請求項1に記載の方法。
  3. 細胞サンプルが、全末梢血単核細胞、骨髄吸引物(BMA)、全血、エキソビボ培養拡大幹細胞、バンクされた幹細胞、新たに単離された幹細胞、または内因性幹細胞である、請求項1または2に記載の方法。
  4. 検出された老化細胞が老化の段階に従って特徴付けられる、請求項1~3のいずれか1項に記載の方法。
  5. 特徴付けがシグナルの明るさに基づく、請求項4に記載の方法。
  6. 老化の段階が、フローサイトメトリーによる正規化されたイベントゲーティングによって決定されるとおり、初期段階(比較的低いC12FDG陽性)、中期段階(比較的中程度のC12FDG陽性)、または後期段階(比較的高いC12FDG陽性)である、請求項4または5に記載の方法。
  7. バンクされた幹細胞から老化細胞を除去する方法であって、細胞に少なくとも1つの老化細胞除去剤を加えることを含む前記方法。
  8. バンクされた幹細胞を濃縮する方法であって、細胞に対して少なくとも1つの老化細胞除去剤を添加することを含む前記方法。
  9. バンクされた幹細胞が、ADSC、エキソビボ培養拡大幹細胞、新たに単離された幹細胞、内因性幹細胞、骨髄吸引濃縮物(BMAC)幹細胞、および全血幹細胞からなる群より選択される、請求項7または8に記載の方法。
  10. 老化細胞の少なくとも25%が除去される、請求項7~9のいずれか1項に記載の方法。
  11. 老化細胞の少なくとも50%が除去される、請求項7~10のいずれか1項に記載の方法。
  12. 老化細胞の少なくとも75%が除去される、請求項7~11のいずれか1項に記載の方法。
  13. 老化細胞の少なくとも80%が除去される、請求項7~12のいずれか1項に記載の方法。
  14. 老化細胞の少なくとも85%が除去される、請求項7~13のいずれか1項に記載の方法。
  15. 老化細胞の少なくとも90%が除去される、請求項7~14のいずれか1項に記載の方法。
  16. 老化細胞の少なくとも95%が除去される、請求項7~15のいずれか1項に記載の方法。
  17. 対象における老化に関連する疾患、障害、または状態を治療する方法であって、対象に少なくとも1つの老化細胞除去剤を投与することを含む前記方法。
  18. 対象の老化に関連する疾患、障害、または状態を治療する方法であって、対象から幹細胞を取り出すこと、少なくとも1つの老化細胞除去剤とともに細胞を培養すること、および培養細胞を対象に投与することを含む前記方法。
  19. 対象の加齢性疾患、障害、または状態を治療する方法であって、対象から幹細胞を取り出すこと、少なくとも1つの老化細胞除去剤とともに細胞を培養すること、培養細胞を対象に投与することを含む前記方法。
  20. 疾患、障害、または状態が変形性関節症である、請求項17~19のいずれか1項に記載の方法。
  21. 対象の外科的転帰を改善する方法であって、対象に少なくとも1つの老化細胞除去剤を投与することを含む前記方法。
  22. 老化細胞除去剤が対象の手術部位に投与される、請求項21に記載の方法。
  23. 対象の外科的転帰を改善する方法であって、対象から幹細胞を取り出すこと、少なくとも1つの老化細胞除去剤とともに細胞を培養すること、および対象細胞を対象に投与することを含む前記方法。
  24. 培養細胞が患者の手術部位に投与される、請求項23に記載の方法。
  25. 外科的転帰が創傷治癒である、請求項21~24のいずれか1項に記載の方法。
  26. 手術部位が創傷である、請求項22または24に記載の方法。
  27. オルソバイオロジック生成物から老化細胞を除去する方法であって、生成物に少なくとも1つの老化細胞除去剤を添加することを含む前記方法。
  28. 少なくとも1つの老化細胞除去剤がフィセチンである、請求項7~27のいずれか1項に記載の方法。
  29. 加齢性疾患、障害、または状態の治療に使用するための少なくとも1つの老化細胞除去剤を含む医薬組成物。
  30. 老化に関連する疾患、障害、または状態の治療に使用するための少なくとも1つの老化細胞を含む医薬組成物。
  31. 外科的転帰の改善に使用するための少なくとも1つの老化細胞除去剤を含む医薬組成物。
  32. 少なくとも1つの老化細胞除去剤がフィセチンである、請求項29~31のいずれか1項に記載の組成物。
  33. 老化に関連する状態または疾患を有する対象を治療する方法であって、対象または対象由来の組織サンプル中の老化を測定すること、および老化細胞除去剤を対象に投与することを含む前記方法。
  34. 対象または対象の組織サンプルが、少なくとも約4%の老化細胞を含む、請求項33に記載の方法。
  35. 老化細胞除去剤がフィセチンである、請求項33または34に記載の方法。
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