JP2022553296A - 細胞生存性の調節 - Google Patents

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Abstract

ニューロンの生存を増強するための、ニューロンの変性を阻害するための、およびニューロン、随意に運動ニューロンの異常なタンパク質蓄積を阻害するための方法が提供され、ニューロンの内在性のサイクリンFのレベルまたは活性にかかわらず、ニューロンのサイクリンFのレベルを増大させることを含むか、それからなるか、または本質的にそれからなる。随意に、ニューロンは、神経変性状態を有するかまたは神経変性状態、典型的にはニューロンTDP-43プロテイノパチーに関連する神経変性状態を発生するリスクがある対象におけるものである。

Description

本開示は一般的に神経変性状態に関する。より具体的には、本開示は、運動ニューロンの内在性のサイクリンFのレベルまたは活性にかかわらず、運動ニューロンのサイクリンFのレベルを増大させることによって、運動ニューロン生存を増強、運動ニューロン変性を阻害、および神経変性状態を処置するための組成物および方法に関する。
本明細書において著者および公開年によって参照されるある種の書誌的な参照は本明細書の終わりに列記されている。
筋萎縮性側索硬化症(ALS)は運動ニューロン疾患(MND)の最も普通の形態であり、それぞれ脳および脊髄の上位および下位運動ニューロンの選択的な変性を言う。ALSおよび前頭側頭型認知症(FTD)は疾患のあるスペクトルの一員であり、ALS患者の15%は、若年性認知症の2番目に普通の形態のFTDの症状をもまた見せる。ALSおよびFTDの病因学はあまり理解されないままに残っている。しかしながら、ほとんどのALS患者および全てのFTD患者の半分よりも多くは、共通の組織病理的特徴を共有する。ALS患者の脳および脊髄組織の死後分析は、タウ陰性のユビキチン陽性の凝集体の存在を頻繁に明らかにする。これらは、最も普通には、冒されたニューロンおよびグリアの細胞質において、丸いまたはスケイン様の封入体として現れる。これらの封入体は、ユビキチンによって媒介されるタンパク質ターンオーバーに全てが関わるタンパク質のユビキチン、sqstm1、ユビキリン1およびユビキリン2の斑点を有し、欠損したプロテアソームクリアランスがALS/FTD発病の寄与因子であることを示唆する。2006年に、これらの封入体の主なコンポーネントが、主に核のタンパク質の43kDaのトランス活性応答DNA結合タンパク質(TDP-43)として同定され、ALS/FTDのケースでは核から細胞質に移行することが見出された。患者脳ライセートからのサルコシル不溶性画分の特徴付けは、TDP-43の生化学的プロファイルの際立ったシフトを明らかにしている。患者ライセート中のTDP-43はポリユビキチン化、高リン酸化、およびC末端において切断されている。今や、TDP-43プロテイノパチーは家族性または孤発性起源にかかわらずALSケースの98%超およびFTDケースの50%超において同定されており、TDP-43陽性の凝集体または封入体を疾患のホールマーク特徴にしている。
その不溶性の凝集した病理的形態とは違って、可溶性のTDP-43(sTDP-43)は正常な細胞機能に要求される。この点で、それは、プレmRNAスプライシング、mRNA安定性、mRNA輸送、およびmiRNAプロセシングのようなmRNA代謝のいくつかのメカニズムに関与し、ニューロン生存性にとって必要である。正常な条件においては、sTDP-43の細胞内局在は主に核であるが、タンパク質のN末端における核局在配列(NLS)および核外搬出配列の存在は、sTDP-43が核および細胞質の間をシャトルすることを許す。sTDP-43は、ニューロンおよび胚の発生に関わるmRNAを制御することもまた公知であり、CNS発生から成人期まで発現されている。そのため、sTDP-43は必須のRNA結合タンパク質であり、その細胞的役割を果たすその能力の変改はニューロン細胞にとって毒性であるということが理解される。
家族性ALS(fALS)変異は全てのALSケースの5～10%に当たり、残りのケースは明瞭な原因を有さない(孤発性ALS、sALS)。家族性の遺伝子変異はALSケースの少数に当たるが、それらは、疾患の裏にあるメカニズムについての貴重な深識を提供している。従って、SOD1、VCP、TARDBP、FUS、OPTN、SQSTM1、UBQLN2、MATR3、およびTBK1を包含する数々の遺伝子の変異が同定されている。興味深いことに、TDP-43をコードする遺伝子のTARDBPの変異は、fALS患者の約4%およびsALSケースの1%前後のみにおいて見出される。
運動ニューロン内のTDP-43の細胞内の場所は神経変性表現型にとって中枢であるという強い証拠がある。例えば、TDP-43の異常な細胞質蓄積(不溶性の凝集体)は、ALS(ケースの98%)およびFTD(>50%)の病理的ホールマークである。2015年には、細胞質に特に誤局在するヒトTDP-43バリアントの誘導性の過剰発現を有するトランスジェニックマウスが作出された(バリアントはdNLS-TDP-43と呼称される)。過剰発現されたときには、dNLS-TDP43マウスは迅速なALS様の表現型を発生し、運動麻痺および死をもたらす。それは孤発性疾患を連想させる細胞質に誤局在したTDP-43を特に引き起こすので、このdNLS-TDP-43マウスは孤発性ALS/FTDの実験モデルに該当する。
ALS/FTD関連変異はCCNFにおいて同定されており、これらはTARDBPで見出されるものに類似の頻度で生起する。CCNFは、マルチタンパク質Skp1-Cul1-Fボックス(SCFサイクリンF)E3リガーゼのリガンド結合コンポーネントのサイクリンFをコードする。このSCF複合体中で、サイクリンF(Fボックスタンパク質)は、ポリユビキチン化のために基質をリクルートおよび位置させることを担う。これはそれらのプロテアソーム分解によって後続される。今日まで、サイクリンF活性は細胞周期進行およびDNA損傷に密接に結び付けられている。なぜなら、それはリボヌクレオシド二リン酸レダクターゼサブユニットM2(RRM2)、核小体および紡錘体関連タンパク質1(NuSAP)、110kDaの中心小体コイルドコイルタンパク質(CP110)、細胞分裂コントロールタンパク質6ホモログ(CDC6)、ヒストンRNAヘアピン結合タンパク質(SLBP)エキソヌクレアーゼ1(exo1)、およびfizzy関連タンパク質ホモログ(Fzr1)のユビキチン化を媒介するからである。サイクリンFは、myb関連タンパク質B(B-Myb)に結合およびその有糸分裂転写プログラムを変改することもまた公知である。重要なことに、これらの研究の全ては、細胞周期制御タンパク質としてのその機能と整合したサイクリンFの核局在を報告している。
本発明者による先の成果では、(1)TDP-43がSCFサイクリンF複合体の相互作用パートナーおよび基質であるということと、(2)サイクリンFの欠乏が運動ニューロンにおけるTDP-43の蓄積に至るということと、(3)神経変性状態を有する患者のサブセットが運動ニューロンのサイクリンFの異常に低いレベルまたは活性を有するということとが見出された。これらの知見に基づいて、本発明者は、WO2018/081878において、神経変性状態を有する患者のこのサブセットにおいて運動ニューロンのサイクリンFレベルを増大させることが、タンパク質の異常な蓄積を減少して、それによって運動ニューロン生存を増強するということを開示した。
本発明者は、ALS/FTDを有する多世代のオーストラリア人家族においてサイクリンFの位置621(S621G)におけるセリンからグリシンへの置換をもまた同定した。これはTDP-43および他の基質の過活性なユビキチン化を引き起こす(Lee et al., 2017)。WO2018/081878に開示されている知見と一緒にして、本発明者は、サイクリンF活性がユビキチン化依存的なタンパク質分解経路の適当な活性の維持のためにきつく制御されるということと、サイクリンFの低いレベルまたは過活性な活性に至る制御不全がこれらの経路を損ない、ALSおよびFTDなどの神経変性疾患の引き金となるということとを仮定した。
本開示は、ニューロンに追加のサイクリンFを補充することによって、内在性のサイクリンFの正常なレベルを有する運動ニューロンを包含するニューロンの生存を増強することが可能であるという発見に起因している。本発明者は、予期せぬことに、この補充が、sTDP-43を有意に減少することなしに、不溶性のTDP-43(insTDP-43)のレベルを減少し、それによってTDP-43の病理的な形態を選択的に標的化しながら、その可溶性形態はその正常な細胞機能を果たすことを可能にするということを見出した。この知見は意外であった。なぜなら、細胞分裂におけるその役割について公知であったものと一致して、追加のサイクリンFの発現は核へと導かれるであろうということと、この局在は核TDP-43(sTDP-43)の枯渇および帰結としてのALS様表現型をもたらすであろうということとが想定されたからである(Wu et al., 2012)。いずれかの特定の理論によって拘束されようとすることなしに、本発明者は、他の細胞型とは対照的に、運動ニューロンを包含するニューロンにおけるサイクリンFの発現は細胞質に局在し、これが病理的なinsTDP-43の選択的な標的化および隔離を可能にするということを提唱する。
本発明者は、サイクリンFがinsTDP-43に直接的に結合し、ユビキチン-プロテアソームタンパク質加水分解経路への進入のためのそのポリユビキチン化を媒介するということと、これが、サイクリンF上の公知の基質認識モチーフ(MRYIL)および基質上の結合モチーフ(R-X-L)に非依存的な非典型的な相互作用によって生起するということとをもまた見出した。いずれかの特定の理論によって拘束されようとすることなしに、サイクリンFに存在する非典型的な結合モチーフが、クリアランスのためにinsTDP-43を選択的に標的化し、なぜサイクリンFが2つの顕著に異なる細胞型の分裂細胞および非分裂ニューロンにおいて別個のかつ独立の機能を果たす能力があるのかについての生物学的根拠を提供するということが信じられる。
これらの知見は、以降に記載される通り、好適にはTDP-43プロテイノパチーに関連する家族性および孤発性神経変性疾患を包含する神経変性疾患を処置するために、ニューロンの内在性のサイクリンFのレベルもしくは活性にかかわらず、および/またはこれにおいてニューロンがコントロールに対して相対的に内在性のサイクリンFの減少したレベルもしくは活性を有さない運動ニューロン生存を包含するニューロン生存を増強するための方法に実用化された。
従って、1つの態様においては、本開示は、好適には神経変性状態を有するかまたは神経変性状態を発生するリスクがある対象において、ニューロン(例えば運動ニューロン)の生存を増強するための方法を提供する。これらの方法は、一般的には、ニューロンの内在性のサイクリンFのレベルまたは活性にかかわらず、ニューロンのサイクリンFのレベルを増大させることを含むか、それからなるか、または本質的にそれからなり、それによってニューロンの生存を増強する。
本開示の別の態様は、好適には神経変性状態を有するかまたは神経変性状態を発生するリスクがある対象において、ニューロン(例えば、運動ニューロン)の変性を阻害するための方法を提供する。これらの方法は、一般的に、ニューロンの内在性のサイクリンFのレベルまたは活性にかかわらず、ニューロンのサイクリンFのレベルを増大させることを含むか、それからなるか、または本質的にそれからなり、それによってニューロンの変性を阻害する。
なお別の態様において、本開示は、好適には神経変性状態を有するかまたは神経変性状態を発生するリスクがある対象において、ニューロン(例えば、運動ニューロン)における異常なタンパク質蓄積を阻害するための方法を提供する。これらの方法は、一般的には、ニューロンの内在性のサイクリンFのレベルまたは活性にかかわらず、ニューロンのサイクリンFのレベルを増大させることを含むか、それからなるか、または本質的にそれからなり、それによってニューロンにおける異常なタンパク質蓄積を阻害する。好適には、異常なタンパク質蓄積は、タンパク質(例えば、TDP-43などのタンパク質蓄積または凝集を受けやすいタンパク質)の異常な蓄積を含む。
関連する態様において、本開示は、好適には神経変性状態を有するかまたは神経変性状態を発生するリスクがある対象において、ニューロン(例えば、運動ニューロン)における凝集したまたは不溶性のTDP-43蓄積を阻害するための方法を提供する。これらの方法は、一般的には、ニューロンの内在性のサイクリンFのレベルまたは活性にかかわらず、ニューロンのサイクリンFのレベルを増大させることを含むか、それからなるか、または本質的にそれからなり、それによって、ニューロンにおける凝集したまたは不溶性のTDP-43蓄積を阻害する。
本開示の依然として別の態様は、神経変性状態を有するかまたは神経変性状態を発生するリスクがある対象を処置するための方法を提供する。これらの方法は、一般的には、ニューロンの内在性のサイクリンFのレベルまたは活性にかかわらず、対象のニューロン(例えば、運動ニューロン)のサイクリンFのレベルを増大させることを含むか、それからなるか、または本質的にそれからなる。
上の態様または実施形態のいずれかにおいて、方法は、好適には、ニューロンのサイクリンFのレベルを増大させる薬剤とニューロン(例えば、運動ニューロン)を接触させることを含む。特定の実施形態において、方法は、有効量の薬剤を対象に投与することを含む。いくつかの実施形態において、薬剤は、ニューロン(例えば、運動ニューロン)において作動可能であるプロモーターとの作動可能な接続をするサイクリンFをコードするヌクレオチド配列を含むコンストラクトを含む。この型の例解的な例では、コンストラクトは送達媒体(例えばウイルスベクター、例えばアデノ随伴ウイルス(AAV)ベクターまたは非ウイルスベクター)に含有される。特定の実施形態において、方法は有効量のコンストラクトを対象に投与することを含む。
上の態様または実施形態のいずれかにおいて、方法は、好適には、ニューロン(例えば、運動ニューロン)においてサイクリンFのコード配列を過剰発現することを含む。
上の態様または実施形態のいずれかにおいて、ニューロン(例えば、運動ニューロン)は、コントロールに対して相対的に内在性のサイクリンFの正常なレベルまたは活性を有し得る。
上の態様または実施形態のいずれかにおいて、ニューロン(例えば、運動ニューロン)は、コントロールに対して相対的に内在性のサイクリンFの減少したレベルまたは活性を有さずにあり得る。
上の態様または実施形態のいずれかにおいて、方法は、好適には、ニューロンのサイクリンFのレベルを増大させることに先立って、コントロールに対して相対的にニューロン(例えば、運動ニューロン)の内在性のサイクリンFの減少したレベルまたは活性を検出する工程を欠く。
上の態様または実施形態のいずれかにおいて、方法は、ニューロンのサイクリンFのレベルを増大させることに先立って、コントロールに対して相対的にニューロン(例えば、運動ニューロン)の内在性のサイクリンFのレベルまたは活性を検出する工程を含み得る。これは、コントロールに対して相対的にニューロンの内在性のサイクリンFの減少したレベルまたは活性ではない。
上の態様または実施形態のいずれかにおいて、方法は、ニューロンのサイクリンFのレベルを増大させることに先立って、コントロールに対して相対的にニューロン(例えば、運動ニューロン)の内在性のサイクリンFの正常なレベルまたは活性を検出する工程を含み得る。
上の態様または実施形態のいずれかにおいて、対象は、好適には、神経変性状態を有するかまたは神経変性状態を発生するリスクがあり、神経変性状態はニューロンTDP-43プロテイノパチーに関連する。この型の代表例では、対象は家族性の神経変性状態(例えば、家族性ALS、家族性FTD、家族性アルツハイマー病(AD)など)または孤発性神経変性状態(例えば、孤発性ALS、孤発性FTD、孤発性ADなど)を有し得る。
本開示の別の態様は、ニューロンの内在性のサイクリンFのレベルまたは活性にかかわらず、ニューロンTDP-43プロテイノパチーに関連する神経変性状態の発生を処置または阻害するための医薬の製造への、ニューロン(例えば、運動ニューロン)のサイクリンFのレベルを増大させる薬剤の使用に関する。
関連する態様において、本開示は、ニューロンの内在性のサイクリンFのレベルまたは活性にかかわらず、ニューロンTDP-43プロテイノパチーに関連する神経変性状態の発生を処置または阻害するための方法への使用のための、ニューロン(例えば、運動ニューロン)のサイクリンFのレベルを増大させる薬剤を含むキットを提供する。いくつかの実施形態において、キットは、さらに、方法を行うための説明材料を含む。
図1は、サイクリンFがTDP-43に結合するということを示す写真像および模式図である。A.HEK293細胞がサイクリンF-flagおよびTDP-43-HAによってトランスフェクションされた。24時間後に、細胞がリシスされ、抗flag抗体またはIgGコントロールが、Flag-サイクリンFを免疫沈降するために用いられた。溶出物がイムノブロッティングによってサイクリンFおよびTDP-43を認識する抗体を用いて分析された。B.HEK293細胞がサイクリンF-flagおよびTDP-43-HAによってトランスフェクションされた。トランスフェクションの24時間後に、細胞がリシスされ、Flag-サイクリンFが、Flagタグを認識する抗体を用いて免疫沈降された。溶出物が、イムノブロッティングによってサイクリンFおよびホスホTDP-43(S409/410)を認識する抗体を用いて分析された。C.TDP-43上のRxL>AxA変異の位置を示す模式図。D.細胞がサイクリンFおよびTDP-43(WT)またはTDP-43(RxL>AxA)によってトランスフェクションされた。サイクリンFが細胞ライセートからFlagタグを認識する抗体を用いて免疫沈降された。溶出物が抗サイクリンFおよび抗TDP-43を用いて分析された。E.免疫沈降に用いられたTDP-43断片を示す模式図。F.HEK293細胞が、TDP-43のMycタグ付きN末端またはC末端断片をコードするコンストラクトと併せて、Flag-サイクリンFをコードするコンストラクトによってトランスフェクションされた。細胞リシス後に、抗myc抗体がmyc-TDP-43を免疫沈降するために用いられた。溶出物がイムノブロッティングによってサイクリンFおよびmycを認識する抗体を用いて分析された。 図2は、SCFサイクリンFがTDP-43に直接的に結合およびユビキチン化するということを示す模式図および写真像である。A.プルダウン研究に用いられた組み換えタンパク質を示す模式図。B.TDP-43がNi-NTA磁性ビーズによって濃縮される前に、組み換えサイクリンFおよび組み換えTDP-43が一緒にインキュベーションされた。溶出物がイムノブロッティングによって抗サイクリンFおよび抗TDP-43を用いて分析された。C.サイクリンFのサイクリンドメインが組み換え的に作られ、組み換えTDP-43とインキュベーションされた。インキュベーション後に、TDP-43がHisタグによってプルダウンされた。溶出物がイムノブロッティングによってGSTおよびTDP-43を認識する抗体を用いて分析された。D.インビトロユビキチン化アッセイが、免疫沈降されたFlag-サイクリンFおよび組み換えHis-TDP-43を用いてとり行われた。 図3はTDP-43アミノ酸配列を提示し、TDP-43がアミノ酸268～270の間に単一のRxLモチーフを担持するということを示す。 図4は、全長TDP-43がサイクリンFのサイクリンドメインに直接的に結合するということを示す模式図およびグラフ図である。A.GST単独およびTDP-43の間の相互作用からのマイクロスケール熱泳動(MST)アウトプットは、明瞭な結合を示さない。B.GST-サイクリンドメインおよびTDP-43の間の相互作用からのMSTアウトプットは、タンパク質結合を濃度依存的な様式で実証する。 図5は、マウスの中枢神経系におけるサイクリンFの過剰発現がRIPA不溶性のTDP-43種の減少に至るということを示す写真像およびグラフ図である。A.マウスの運動皮質から単離されたinsTDP-43種を示すイムノブロット、およびポンソーS。B.GAPDHに対して正規化されたTDP-43に対応するレーンのデンシトメトリー。群間のデンシトメトリーが有意に異なるかどうかを決定するために、スチューデントのt検定が用いられた。左側のバーはWTサイクリンF、右側のバーはGFPである。C.不溶性のTDP-43を示すイムノブロット。D.ポンソーSに対して正規化されたTDP-43に対応するレーンのデンシトメトリー。左側のバーはGFP、右側のバーはWTサイクリンFである。群間のデンシトメトリーが有意に異なるかどうかを決定するために、スチューデントのt検定が用いられた。**p<0.01。 図6は、ヒトTDP-43を選択的に運動ニューロンに過剰発現するトランスジェニックゼブラフィッシュにおける野生型サイクリンF(WT)の実験的な過剰発現が、ヒトTDP-43の核レベルの減少に至るということを示すグラフ図を提供する。活性なユビキチンリガーゼを形成しないサイクリンF(LP/AA)の過剰発現は、TDP-43レベルの減少に至らない。A.野生型(WT)ヒトCCNF mRNAの注射またはヒトサイクリンF(LP/AA)バリアント(WT-IA)をコードするmRNAの注射後の、ゼブラフィッシュ運動ニューロンのヒトTDP-43の全細胞蛍光強度。B.野生型(WT)ヒトCCNF mRNAの注射またはヒトサイクリンF(LP/AA)バリアント(WT-IA)をコードするmRNAの注射後の、ゼブラフィッシュ運動ニューロンのヒトTDP-43の細胞質蛍光強度。C.野生型(WT)ヒトCCNF mRNAの注射またはヒトサイクリンF(LP/AA)バリアント(WT-IA)をコードするmRNAの注射後の、ゼブラフィッシュ運動ニューロンのヒトTDP-43の核蛍光強度。実験群間の統計的に有意な違いがあるかどうかを決定するために、スチューデントのt検定が用いられた。*p<0.05、***p<0.001、****p<0.0001。
Figure 2022553296000001
Figure 2022553296000002
Figure 2022553296000003
Figure 2022553296000004
Figure 2022553296000005
1. 定義
別様に定められない限り、本願において用いられる全ての技術および科学用語は、本開示が属する分野の業者によって普通に理解される同じ意味を有する。本願に記載されるものに類似のまたは同等のいずれかの方法および材料は、本開示の実施または試験に用いられ得るが、好ましい方法および材料が記載される。本開示の目的のために、次の用語が下で定められる。
文脈が明瞭に別様に指示しない限り、冠詞「a」、「an」、および「the」は、冠詞の文法的対象物の1つをまたは1つよりも多くを(すなわち少なくとも1つを)言う。
本願において用いられる「および/または」は、結び付けられている列記されている項目の1つ以上のいずれかおよび全ての可能な組み合わせ、ならびに代替(または)として解釈されるときには組み合わせの欠如を言い、包摂する。
さらに、本願において用いられる用語「約」および「おおよその」は、量、ドーズ、時間、温度、活性、レベル、数、頻度、パーセンテージ、次元、サイズ、量、重量、位置、長さ、および同類などの測定可能な値を参照するときには、規定された量、ドーズ、時間、温度、活性、レベル、数、頻度、パーセンテージ、次元、サイズ、量、重量、位置、長さ、および同類の±15%、±10%、±5%、±1%、±0.5%、またはさらには±0.1%の変動を包摂することが意味される。
本願において用いられる用語「活性」は、生物学的効果を生ずる転写産物もしくは翻訳産物の能力の尺度、または生物活性分子のレベルの尺度として理解される。従って、サイクリンFの文脈において、用語「活性」は次の活性のいずれか1つ以上を言う。本願において開示される通り、(1)他のサブユニットと結び付いて、Skp1-Cul1-Fボックス(SCF)E3ユビキチン-タンパク質リガーゼ複合体(SCFサイクリンF)を形成すること、(2)B-Myb活性を抑圧して、細胞周期チェックポイントコントロールを促進すること、(3)基質(例えば、CDC6、RRM2、CP110、およびSLBP、ならびにTDP-43)と相互作用して、基質のユビキチン化および分解を促進すること、ならびに(4)TDP-43に直接的に結合すること。
本願において用いられる用語「投与される」は、所望の部位における化合物の少なくとも部分的な局在をもたらす方法または経路によって、本願に記載される薬剤を対象に配することを言う。本願に記載される薬剤は、対象の有効な処置をもたらすいずれかの適当な経路によって投与され得る。すなわち、投与は対象の所望の場所への送達をもたらし、そこでは、組成物の少なくともある部分が送達される。投与の例示的なモードは、注射、輸液、滴下、または摂取を包含するが、これらに限定されない。「注射」は、限定なしに、静脈内、筋肉内、動脈内、髄腔内、心室内、関節包内、眼窩内、心腔内、皮内、腹腔内、経気管、皮下、クチクラ下、関節内、被膜下、くも膜下、脊髄内、脳脊髄内、および胸骨内注射および輸液を包含する。
用語「同時的に投与」または「同時的に投与する」または「同時投与する」および同類は、2つ以上の活性成分を含有する単一組成物の投与、あるいは有効な結果が全てのかかる活性成分が単一組成物として投与されるときに得られるものと同等であるような十分に短い期間内に、同時間的にもしくは同時にまたは順次にどちらかで、別々の組成物としてのおよび/もしくは別々の経路によって送達される各活性成分の投与を言う。「同時に」によって、活性な薬剤が実質的に同じ時間に望ましくは同じ製剤によって一緒に投与されるということが意味される。「同時間的に」によって、活性な薬剤が時間的に近くで投与され、例えば、1つの薬剤が別のものの前または後の約1分以内から約1日以内に投与されるということが意味される。いずれかの同時間的な時間が有用である。しかしながら、多くの場合には、同時に投与されないときには、薬剤は約1分以内から約8時間以内、好適には約1時間未満から4時間以内に投与されるということが実情であろう。同時間的に投与されるときには、薬剤は好適には対象の同じ部位に投与される。用語「同じ部位」は正確な場所を包含するが、約0.5から約15センチメートル以内、好ましくは約0.5から約5センチメートル以内であり得る。本願において用いられる用語「別々に」は、薬剤があるインターバルで、例えば約1日から数週または数ヶ月のインターバルで投与されるということを意味する。活性な薬剤はどちらかの順序で投与され得る。本願において用いられる用語「順次に」は、薬剤が順に、例えば数分、数時間、数日、または数週のインターバル(単数または複数)で投与されるということを意味する。適当な場合には、活性な薬剤は定期的な反復サイクルで投与され得る。
用語「薬剤」は、所望の薬理学的および/または生理学的効果を誘導する化合物を包含する。用語は、本願において特に言及される化合物の薬学的に許容されるかつ薬理学的に活性な成分をもまた包摂し、塩、エステル、アミド、プロドラッグ、活性代謝物、アナログ、および同類を包含するが、これらに限定されない。上の用語が用いられるときには、これは、活性な薬剤そのもの、および薬学的に許容される薬理学的に活性な塩、エステル、アミド、プロドラッグ、代謝物、アナログなどを包含するということが理解されるべきである。用語「薬剤」は狭く解釈されるべきではなく、低分子、タンパク質性分子、例えばペプチド、ポリペプチド、およびタンパク質、ならびにそれらを含む組成物、ならびに遺伝分子、例えばRNA、DNA、ならびにそれらのミメティックおよび化学的アナログ、ならびに細胞性の薬剤まで及ぶ。用語「薬剤」は、本願において参照されるポリペプチドを産生および分泌することができる細胞、ならびにそのポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を含むポリヌクレオチドを包含する。それゆえに、用語「薬剤」は、広範囲の細胞による発現および分泌のためのウイルスまたは非ウイルスベクター、発現ベクター、およびプラスミドなどのベクターを包含する核酸コンストラクトまで及ぶ。本願において用いられる用語「候補薬剤」および「試験薬剤」は、交換可能に用いられて、運動ニューロン生存を刺激および/もしくは増大および/もしくは促進、ならびに/または運動ニューロン変性を阻害もしくは減少、ならびに/または運動ニューロンの異常なタンパク質蓄積を阻害もしくは減少するそれらの能力についてスクリーニングされるであろう薬剤ならびに/または組成物を言う。
本願において用いられる「サイクリンFのレベルまたは活性を増強する薬剤」または「サイクリンF増強薬剤」は、サイクリンF mRNAもしくはタンパク質のレベル、サイクリンFの活性、サイクリンF mRNAもしくはタンパク質の半減期、または別の分子(例えば、サイクリンFの基質、例えばTDP-43および/またはSCFサイクリンF複合体の他のコンポーネント)へのサイクリンFの結合を増大させる薬剤を言う。例えば、薬剤は、SCFサイクリンF複合体の他のコンポーネントと結び付き、プロテアソームによるクリアランスのためにタンパク質をユビキチン化するサイクリンFの能力を直接的にまたは間接的に増強し得る。mRNAの発現レベルは標準的なRNase保護アッセイまたはインサイチュハイブリダイゼーションアッセイを用いて決定され得る。タンパク質のレベルは標準的なウエスタンまたは免疫組織化学分析を用いて決定され得る。タンパク質のユビキチン化レベルもまた標準的なアッセイを用いて測定され得る。いくつかの実施形態において、サイクリンFのレベルまたは活性を増強する薬剤は、サイクリンF活性を少なくとも20、40、60、80、または90%増大させる。いくつかの実施形態において、サイクリンFのレベルは、サイクリンF増強薬剤の存在下においては、少なくとも2、3、5、10、20、または50倍高い。
用語「シス作用エレメント」、「シス作用配列」、または「シス制御領域」は、本願においては交換可能に用いられて、作動可能に連結されたプロモーターの転写活性および/または作動可能に連結されたヌクレオチド配列の発現を調節するヌクレオチドのいずれかの配列を意味する。当業者は、シス配列が、コードおよび非コード配列を包含するいずれかのヌクレオチド配列の発現のレベルおよび/または細胞型特異性および/または発生特異性を活性化、サイレンシング、増強、抑制、または別様に変改することができ得るということを知識するであろう。
「コード配列」によって、遺伝子のポリペプチド産物または遺伝子の最終mRNA産物(例えば、スプライシング後の遺伝子のmRNA産物)のコードに寄与するいずれかの核酸配列が意味される。対照的に、用語「非コード配列」は、遺伝子のポリペプチド産物または遺伝子の最終mRNA産物のコードに寄与しないいずれかの核酸配列を言う。
本明細書においては、文脈が別様に要求しない限り、単語「含む(comprise)」、「含む(comprises)」、および「含む(comprising)」は、いずれかの他の工程もしくは要素または工程もしくは要素の群の除外ではなく、申し立てられている工程もしくは要素または工程もしくは要素の群の包含を含意すると理解されるであろう。それゆえに、用語「含む」および同類の使用は、列記されている要素が要求されるかまたは義務付けられるということ、他の要素は任意であり、存在し得るかまたはせずにあり得るということを示す。「からなる」によって、言い回し「からなる」に後続するものを何であれ包含し、それに限定されることが意味される。それゆえに、言い回し「からなる」は、列記されている要素が要求されるかまたは義務付けられるということと、他の要素は存在し得ないということとを示す。「から本質的になる」によって、言い回しの後に列記されているいずれかの要素を包含し、列記されている要素について本開示において規定される活性または作用に干渉または寄与しない他の要素に限定されることが意味される。それゆえに、言い回し「から本質的になる」は、列記されている要素が要求されるかまたは義務付けられるということ、他の要素は任意であり、それらが列記されている要素の活性または作用を左右するか否かに依存して存在し得るかまたはせずにあり得るということを示す。
本願において用いられる用語「状態」は、生きた動物またはその一部の1つの正常な状態の損ないを構成する正常からの解剖学的および生理学的逸脱を包含する。これは体の機能の性能を妨げるかまたは改変する。
用語「条件付き発現」、「条件付き発現される」、「条件付き発現する」、および同類は、刺激または他のシグナル(例えば、化学物質、光、ホルモン、ストレス、または病原体)の存在または不在によって目当ての遺伝子の発現を活性化または抑圧する能力を言う。特定の実施形態において、目当ての核酸配列の条件付き発現は、誘導因子の存在または阻害剤の不在に依存する。
「保存的アミノ酸置換」は、アミノ酸残基が類似の側鎖を有するアミノ酸残基によって置き換えられるものである。類似の側鎖を有するアミノ酸残基のファミリーは当分野において定められており、これらは一般的には次の通り亜分類され得る。
Figure 2022553296000006
また、保存的アミノ酸置換は側鎖に基づく群分けを包含する。例えば、脂肪族側鎖を有するアミノ酸の群はグリシン、アラニン、バリン、ロイシン、およびイソロイシンであり、脂肪族ヒドロキシル側鎖を有するアミノ酸の群はセリンおよびトレオニンであり、アミド含有側鎖を有するアミノ酸の群はアスパラギンおよびグルタミンであり、芳香族側鎖を有するアミノ酸の群はフェニルアラニン、チロシン、およびトリプトファンであり、塩基性側鎖を有するアミノ酸の群はリジン、アルギニン、およびヒスチジンであり、硫黄含有側鎖を有するアミノ酸の群はシステインおよびメチオニンである。例えば、イソロイシンもしくはバリンによるロイシン、グルタミン酸によるアスパラギン酸、セリンによるトレオニンの置き換え、または構造的に関連するアミノ酸によるあるアミノ酸の類似の置き換えが、もたらされるバリアントポリペプチドの特性に対する大きな効果を有さないであろうということを予期することは妥当である。アミノ酸の変化が機能的なポリペプチドをもたらすかどうかは、その活性をアッセイすることによって容易く決定され得る。保存的置換は表2において例示的なかつ好ましい置換の見出しの下に示されている。本開示の範囲内に収まるアミノ酸置換は、一般的には、(a)置換のエリアにおけるペプチドバックボーンの構造、(b)標的部位における分子の電荷もしくは疎水性、または(c)側鎖の嵩を維持することに対するそれらの効果が有意に異ならない置換を選択することによって達成される。置換が導入された後に、バリアントは生物活性についてスクリーニングされる。
Figure 2022553296000007
運動ニューロンまたは運動ニューロンサロゲート細胞を接触させることに関して本願において用いられる用語「接触させる」または「接触」は、運動ニューロンまたはサロゲート細胞を指示されている化合物および/または薬剤を含む適当な培養培地に付すことを包含する。運動ニューロンまたはサロゲート細胞がインビボであるところでは、「接触させる」または「接触」は、化合物および/または薬剤がインビボの運動ニューロンまたはサロゲート細胞に接触するようにして、適当な投与経路によって対象に医薬組成物中の化合物および/または薬剤を投与することを包含する。特定の実施形態においては、接触した運動ニューロンまたはサロゲート細胞は細胞生存についてアッセイされる。細胞生存の測定は、化合物または薬剤との細胞の接触後に期間が過ぎた後の生存性の細胞の数に基づき得る。例えば、生存性の細胞の数は、約少なくとも5分、10分、20分、30分、40分、50分、1時間、2時間、4時間、6時間、12時間、24時間、2日、3日、またはより多くの後にカウントされ、無処置のコントロールの生存性の細胞の数と比較され得る。
用語「コンストラクト」は、異なるソースからの1つ以上の単離された核酸配列を包含する組み換え遺伝分子を言う。それゆえに、コンストラクトは、異なる起源の2つ以上の核酸配列が単一の核酸分子へとアセンブリされるキメラ分子であり、(1)天然では一緒に見出されない制御およびコード配列を包含する核酸配列(すなわち、ヌクレオチド配列の少なくとも1つは、その他のヌクレオチド配列の少なくとも1つに対して異種である)、または(2)天然では隣り合わない機能的なRNA分子もしくはタンパク質のパーツをコードする配列、または(3)天然では隣り合わないプロモーターのパーツを含有するいずれかのコンストラクトを包含する。代表的なコンストラクトは、いずれかの組み換え核酸分子、例えばプラスミド、コスミド、ウイルス、自律複製ポリヌクレオチド分子、ファージ、または直鎖もしくは環状の一本鎖もしくは二本鎖DNAもしくはRNA核酸分子を包含し、いずれかのソースに由来し、ゲノムインテグレーションまたは自律的複製ができ、1つ以上の核酸分子が作動可能に連結された核酸分子を含む。本開示のコンストラクトは、一般的には、またコンストラクトに含有される目当ての核酸配列の発現を導くための必要なエレメント、例えば、例えば標的核酸配列またはモジュレーター核酸配列を包含するであろう。かかるエレメントは、目当ての核酸配列(の転写を導くようにして)に作動可能に連結されているプロモーターなどのコントロールエレメントを包含し得る。多くの場合にはポリアデニル化配列も包含する。本開示のある種の実施形態においては、コンストラクトはベクターに含有され得る。コンストラクトのコンポーネントに加えて、ベクターは、例えば、1つ以上の選択マーカー、1つ以上の複製起点、例えば原核および真核起点、少なくとも1つのマルチクローニング部位、ならびに/またはホスト細胞のゲノム上へのコンストラクトの安定なインテグレーションを容易化するためのエレメントを包含し得る。2つ以上のコンストラクトが単一の核酸分子、例えば単一のベクターに含有され得る。または、2つ以上の別々の核酸分子、例えば2つ以上の別々のベクターに含有され得る(can be containing)。「発現コンストラクト」は、一般的には、少なくとも、目当てのヌクレオチド配列に作動可能に連結されたコントロール配列を包含する。この様式で、例えば、生物、またはホスト細胞を包含するその一部における発現のために、発現されるべきヌクレオチド配列との作動可能な接続をするプロモーターが発現コンストラクト上に提供される。本開示の方法の実施のために、コンストラクトおよびホスト細胞を調製し用いるための従来の組成物および方法は当業者には周知である。例えば、Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 3rd edition Volumes 1, 2, and 3. J. F. Sambrook, D. W. Russell, and N. Irwin, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2000を見よ。
本願において用いられる用語「コントロールニューロン」は、1人以上の健康な対象、または神経変性状態を有さないおよび/もしくはTDP-43プロテイノパチーを有さない対象(例えば、コントロール対象)からのニューロン(例えば、運動ニューロン)を意味する。
「に対応する(corresponds to)」または「に対応する(corresponding to)」によって、参照アミノ酸配列に対する実質的な配列類似性または同一性を見せるアミノ酸配列が意味される。一般的に、アミノ酸配列は、少なくとも約70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、97、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99%、またはさらには最高で100%の配列類似性または同一性を参照アミノ酸配列の少なくともある部分に対して見せるであろう。
用語「減少させる」、「減少する」、または「阻害する」、およびそれらの文法的同等物は、全てが、本願においては、一般的には、統計的に有意な量の減少を意味するために用いられる。しかしながら、誤解を避けるために、用語「減少させる」、「減少する」、または「阻害する」、およびそれらの文法的同等物は、参照レベルと比較して少なくとも10%の減少、例えば、少なくとも約20%、または少なくとも約30%、または少なくとも約40%、または少なくとも約50%、または少なくとも約60%、または少なくとも約70%、または少なくとも約80%、または少なくとも約90%の減少を意味し、ここで、減少は100%未満である。1つの実施形態において、減少は、100%減少(例えば、参照サンプルと比較して不在のレベル)、または参照レベルと比較して10～100%の間のいずれかの減少を包含する。
本願において用いられる「投与単位」は、処置されるべき対象にとって単位毎の投与量として適した物理的に独立の単位を言う。各単位は、要求される医薬担体との結び付きによって所望の治療効果を生ずるように計算された所定の数量の薬剤を含有する。
本願において用いられる用語「有効量」は、運動ニューロン細胞の生存を促進するためにまたはかかる細胞の死を阻害もしくは低速化するために有効である化合物および/または薬剤の量を意味する。有効量の決定は良く当業者の力能の内である。一般的に、有効量は、対象の既往、年齢、状態、性別、ならびに対象の医学的状態の重症度および型、ならびに神経変性状態の病理的プロセスを阻害する他の薬剤の投与によって変動し得る。
本願において用いられる用語「コードする」、「コードすること」、および同類は、別の核酸またはポリペプチドを提供する核酸の生産能力を言う。例えば、それが転写および/もしくは翻訳されてポリペプチドを産生し得る場合には、またはそれが転写および/もしくは翻訳されてポリペプチドを産生し得る形態へとプロセシングされ得る場合には、核酸配列はポリペプチドを「コードする」と言われる。かかる核酸配列はコード配列またはコード配列および非コード配列両方を包含し得る。それゆえに、用語「コードする」、「コードすること」、および同類は、DNA分子の転写からもたらされるRNA産物、RNA分子の翻訳からもたらされるタンパク質、RNA産物を形成するためのDNA分子の転写およびRNA産物の爾後の翻訳からもたらされるタンパク質、またはRNA産物を提供するためのDNA分子の転写、プロセシングされたRNA産物(例えば、mRNA)を提供するためのRNA産物のプロセシング、およびプロセシングされたRNA産物の爾後の翻訳からもたらされるタンパク質を包含する。
本願において用いられる言い回し「運動ニューロン生存を増強する」は、コントロールと比較して運動ニューロン細胞の生存の増大を言う。いくつかの実施形態において、運動ニューロンを本願に記載されるサイクリンF増強薬剤と接触させることは、無処置のコントロールに対して相対的に運動ニューロン生存の少なくとも約10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%、100%、2倍、3倍、4倍、5倍、またはより多くの増大をもたらす。運動ニューロン生存は、例えば、(i)培養の運動ニューロンの増大した生存時間、(ii)培養もしくはインビボのニューロン関連分子、例えば、コリンアセチルトランスフェラーゼ、アセチルコリンエステラーゼ、およびサイクリンFの増大した産生、(iii)培養もしくはインビボのTDP-43を包含するタンパク質の減少した異常な蓄積、または(iv)インビボの運動ニューロン機能不全の減少した症状によって評価され得る。かかる効果は当分野において公知のいずれかの方法によって測定され得る。1つの限定しない例においては、運動ニューロンの増大した生存はArakawa et al.によって記載されている方法によって測定され得る(1990, J. Neurosci. 10:3507-3515)。ニューロン関連分子の増大した産生は、測定されるべき分子に依存して、バイオアッセイ、酵素アッセイ、抗体結合、ノーザンブロットアッセイなどによって測定され得る。タンパク質の減少した異常な蓄積は、例えばShen et al.(2011, Cell Biochem Biophys 60:173-185)によって記載されている通り、アグリソームおよび封入体中の凝集したタンパク質の検出によってアッセイされ得る。運動ニューロン機能不全は、運動ニューロン障害の物理的症候を評価することによって測定され得る。1つの実施形態において、運動ニューロン生存の増大はサイクリンFレベルの増大を測定することによって評価され得る。細胞生存は、生存性色素二酢酸フルオレセインのアナログのカルセインAMの取り込みによってもまた測定され得る。カルセインは生存性の細胞によって取り込まれ、細胞内で蛍光性の塩へと切断される。これらは生存性の細胞の無傷の膜によって保持される。生存性のニューロンの顕微的カウントは、蛍光測定生存性アッセイによって得られる相対的蛍光値と直接的に相関する。それゆえに、この方法は、所与の培養物のトータル細胞集団における細胞生存の信頼できるかつ定量的な測定を提供する(Bozyczko-Coyne et al., J. Neur. Meth. 50:205-216, 1993)。細胞生存を評価する他の方法はU.S.Pat.No.5,972,639、6,077,684、および6417,160に記載されている。これらの内容は参照によって本願に組み込まれる。インビボの運動ニューロン生存は、対象における運動ニューロン、神経運動、または神経筋機能の増大によって評価され得る。1つの限定しない例において、対象の運動ニューロン生存は、対象の運動ニューロンの機能不全または死に関連する状態、例えばALSまたはFTDの進行、増悪、または重症度の逆転、軽減、改善、阻害、低速化、または停止によって評価され得る。
用語「内在性の」は、ホスト生物またはその細胞に存在するおよび/または天然に発現される分子(例えば、核酸、炭水化物、脂質、またはポリペプチド)を言う。例えば、「内在性のサイクリンF」は、細胞(例えば、運動ニューロン)に天然に発現されるサイクリンFポリペプチドを言う。
本願において用いられる用語「外因性」は、ホスト細胞に導入される分子(例えば、核酸、炭水化物、脂質、またはポリペプチド)を言う。特定の実施形態において、外因性のポリペプチドは、それが導入された細胞にとって外来性であるポリヌクレオチド、またはそれが導入された細胞の配列に対して相同だが、ポリヌクレオチドが正常では見出されないホスト細胞核酸上の位置にあるポリヌクレオチドから発現されるポリペプチドを言う。
用語「発現」は、遺伝子配列について、RNA転写物(例えば、mRNA、アンチセンスRNA、siRNA、shRNA、miRNAなど)を産生するための遺伝子の転写、および適宜にもたらされるmRNA転写物からタンパク質への翻訳を言う。それゆえに、文脈から明瞭であろう通り、コード配列の発現はコード配列の転写および翻訳からもたらされる。反対に、非コード配列の発現は非コード配列の転写からもたらされる。
本願において用いられる用語「遺伝子」は、mRNA、アンチセンスRNA、siRNA、shRNA、miRNA、および同類、ならびにいくつかの実施形態においてはポリペプチドを産生するために用いられることができる核酸分子を言う。遺伝子は、機能的なタンパク質を産生するために用いられることができ得るか、またはできずにあり得る。遺伝子はコードおよび非コード領域両方を包含し得る(例えば、イントロン、プロモーター、エンハンサー、終結配列、ならびに5’および3’非翻訳領域を包含する制御エレメント)。ある種の実施形態において、用語「遺伝子」は、その範囲内に、特定のポリペプチドをコードするオープンリーディングフレーム、イントロン、ならびに発現の制御に関わる隣接する5’および3’非コードヌクレオチド配列を包含する。この点で、遺伝子は、さらに、所与の遺伝子に天然に結び付けられているかまたは異種コントロール配列であるコントロール配列、例えばプロモーター、エンハンサー、終結、および/またはポリアデニル化シグナルを含み得る。遺伝子配列はcDNAもしくはゲノムDNAまたはその断片であり得る。遺伝子は、染色体外の維持のためのまたはホストへの導入のための適当なベクター上に導入され得る。
用語「増大させる」、「増強する」、または「活性化する」、およびそれらの文法的同等物は、全てが、本願においては、一般的に、統計的に(statically)有意な量の増大を意味するために用いられる。いずれかの誤解を避けるために、用語「増大させる」、「増強する」、または「活性化する」、およびそれらの文法的同等物は、参照レベルと比較して少なくとも10%の増大、例えば、少なくとも約20%、または少なくとも約30%、または少なくとも約40%、または少なくとも約50%、または少なくとも約60%、または少なくとも約70%、または少なくとも約80%、または少なくとも約90%の、または最高で100%の増大を包含する増大、または参照レベルと比較して10～100%の間のいずれかの増大、または少なくとも約2倍、もしくは少なくとも約3倍、もしくは少なくとも約4倍、もしくは少なくとも約5倍、もしくは少なくとも約10倍の増大、または参照レベルと比較して2倍および10倍の間の増大もしくはより多大ないずれかの増大を意味する。
本願において用いられる言い回し「運動ニューロン変性を阻害すること」は、運動ニューロン生存性の喪失を減少すること、運動ニューロン機能の喪失を減少すること、および/または運動ニューロンの数の喪失を減少することを言う。いくつかの実施形態において、本願に記載される薬剤との運動ニューロンの接触は、無処置のコントロールに対して相対的に運動ニューロン変性の少なくとも約10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%、100%、2倍、3倍、4倍、5倍、またはより多くの減少をもたらす。運動ニューロン変性は、例えば、一般的に酸化ストレスまたは小胞体ストレスまたはアポトーシスまたはニューロンの死をアッセイすることによって評価され得る。
本願において用いられる用語「レベル」は、サイクリンFの絶対量、サイクリンFの相対量または濃度、およびそれに相関するかまたはそれに由来し得るいずれかの値またはパラメータを包摂する。例えば、レベルは、重量、モル、存在量、濃度、例えばμg/L、または相対量、例えば参照もしくはコントロールレベルの9/10、4/5、7/10、3/5、1/2、2/5、3/10、1/5、1/10、1/20、1/50、10-1、10-2、10-3、10-4、10-5、10-6、10-7、10-8、10-9、10-10、10-11、10-12、10-13、10-14、もしくは約10-15であり得る。任意に、用語のレベルは、ハウスキーピング遺伝子の発現などの内部正規化コントロールに対して正規化されたサイクリンFのレベルを包含する。サイクリンFのレベルに適用される用語「レベル」は、その範囲内に、CCNF転写物産物(例えば、CCNF mRNA)および/またはCCNF翻訳産物(例えば、サイクリンF)のレベルを包含する。
本願において用いられる用語「レベル」および/または「活性」はさらに遺伝子発現レベルまたは遺伝子活性を言う。遺伝子発現は、遺伝子産物の産生に至る転写および翻訳による遺伝子に含有される情報の利用として定められ得る。測定される「発現レベル」は産生される転写または翻訳産物の量の指標である。
本願において用いられる用語「調節する」は、目当ての分子、プロセス、経路、または現象の定性的なまたは定量的な変化、変改、または改変を引き起こすかまたは容易化することを意味する。限定なしに、かかる変化は、プロセス、経路、または現象の異なるコンポーネントまたはブランチの増大、減少、結合特徴の変化、または相対的な強さもしくは活性の変化であり得る。
本願において用いられる言い回し「運動ニューロン変性」または「運動ニューロンの変性」は、ニューロンが死ぬかまたはより低いかまたはより機能的に活性ではない形態に変化する運動ニューロンの悪化の状態を意味する。
用語「神経変性状態」は中枢または末梢神経系の急性および慢性の状態、障害、または疾患を包摂する包括的な用語であり、一般的には、神経系の細胞または組織の悪化によって引き起こされるかまたはそれに関連する。神経変性状態は年齢に関連し得るか、またはそれは傷害もしくは外傷からもたらされ得るか、またはそれは特定の疾患もしくは障害に関連し得る。急性の神経変性状態は、ニューロン細胞死または毀損に関連する状態を包含するが、これらに限定されず、脳血管不全、巣状またはびまん性脳外傷、びまん性脳損傷、脊髄損傷、あるいは例えば物理的もしくは化学的熱傷、深い切創、または四肢切断からもたらされる末梢神経外傷を包含する。急性の神経変性障害の例は、塞栓性閉塞および血栓性閉塞を包含する脳虚血または梗塞、急性虚血後再灌流、周産期低酸素性虚血性障害、心停止、ならびにいずれかの型の頭蓋内出血(例えば硬膜外、硬膜下、くも膜下、および脳内)、ならびに頭蓋内および椎体内の傷害(例えば、挫傷、穿通創、剪断創、圧迫創、および裂傷)、ならびにむち打ち揺さぶられ乳幼児症候群である。慢性の神経変性状態は、アルツハイマー病、びまん性レビー小体病、進行性核上性麻痺(スティール・リチャードソン症候群)、他系統変性(シャイ・ドレーガー症候群)、神経変性に関連する慢性てんかん状態、筋萎縮性側索硬化症(ALS)を包含する運動ニューロン疾患、前頭側頭型認知症(FTD)、変性性運動失調、皮質基底核変性、グアムのALS-パーキンソン認知症複合、亜急性硬化性全脳炎、ハンチントン病、パーキンソン病、シヌクレイノパチー(多系統萎縮症を包含する)、原発性進行性失語症、線条体黒質変性、マシャド・ジョセフ病/脊髄小脳失調症3型およびオリーブ橋小脳変性、ジル・ドゥ・ラ・トゥレット病、球および仮性球麻痺、脊髄および球脊髄性筋萎縮症(ケネディー病)、原発性側索硬化症、家族性の痙性対麻痺、ウェルドニッヒ・ホフマン病、クーゲルベルグ・ヴェランダー病、テイ・サックス病、サンドホフ病、家族性痙性疾患、ヴォールファルト・クーゲルベルク・ヴェランダー病、痙性不全麻痺、進行性多巣性白質脳症、家族性自立神経失調症(ライリー・デイ症候群)、ならびにプリオン病(クロイツフェルト・ヤコブ、ゲルストマン・ストロイスラー・シャインカー病、クールー、および致死性家族性不眠症を包含するが、これらに限定されない)、多発性硬化症を包含する脱髄疾患および障害、ならびに白質ジストロフィーなどの遺伝性疾患を包含するが、これらに限定されない。特定の実施形態においては、神経変性状態はALSおよびFTDから選択される。
本願において用いられる用語「ニューロン」はニューロンおよびその部分(単数または複数)を包含する(例えば、ニューロン細胞体、軸索、または樹状突起)。本願において用いられる用語「ニューロン」は神経細胞を指し、これらは、中枢の細胞体またはソーマならびに2つの型の伸長部または突起、それによって一般的にニューロンシグナルの多数が細胞体に伝えられる樹状突起およびそれによって一般的にニューロンシグナルの多数が細胞体からエフェクター細胞、例えば標的ニューロンまたは筋肉に伝えられる軸索を包含する。ニューロンは情報を組織および臓器から中枢神経系(求心性または感覚ニューロン)に伝え、シグナルを中枢神経系からエフェクター細胞(遠心性または運動ニューロン)に送信し得る。介在ニューロンと名指しされる他のニューロンは中枢神経系(脳および脊柱)内のニューロンを接続する。ニューロンは、限定なしに、感覚、交感、副交感、または腸管、例えば、後根神経節ニューロン、運動ニューロン、および中枢ニューロン、例えば脊髄からのニューロンを包含するいずれかのニューロンであり得る。本発明に従う処置または方法の対象となり得るニューロンの型のある種の特定の例は、脳顆粒ニューロン、後根神経節ニューロン、および皮質ニューロンを包含する。いくつかの実施形態において、ニューロンは感覚ニューロンである。いくつかの実施形態において、ニューロンは運動ニューロンである。
用語「ニューロン(neuron)変性」および「ニューロン(neuronal)変性」は本願においては交換可能に用いられて、限定なしに、ニューロン細胞の死または喪失、細胞死に先行するいずれかの変化、およびニューロン細胞の活性または機能のいずれかの減少または喪失を包含するニューロン細胞のいずれかの病理的変化を言う。病理的変化は自発的であり得るか、またはいずれかの事象によって誘導され得る。例えば、アポトーシスに関連する病理的変化を包含する。ニューロンは、限定なしに、感覚、交感、副交感、または腸管、例えば、後根神経節ニューロン、運動ニューロン、および中枢ニューロン、例えば脊髄からのニューロンを包含するいずれかのニューロンであり得る。ニューロン変性または細胞喪失は、種々の神経学的疾患または障害、例えば神経変性疾患または障害の特徴である。いくつかの実施形態において、ニューロンは感覚ニューロンである。いくつかの実施形態において、ニューロンは運動ニューロンである。
用語「向神経性ウイルスベクター」は、運動ニューロンを包含するニューロン細胞に選択的に感染するウイルスベクターを言う。
「得られる」によって、入手されることが意味される。そのようにして得られたサンプルは、例えば、特定のソースから単離されるかまたはそれに由来する核酸抽出物またはポリペプチド抽出物を包含する。例えば、抽出物は対象の生物学的流体または組織から直接的に単離され得る。
本願において用いられる用語「作動可能に接続される」または「作動可能に連結される」は、そのように記載されたコンポーネントがそれらの意図される様式でそれらが機能することを可能にする関係性にある並置を言う。例えば、目当てのヌクレオチド配列(例えば、コードおよび/または非コード配列)に「作動可能に連結」された制御配列(例えば、プロモーター)は、コントロール配列と適合した条件下においてその配列の発現を可能にするための目当てのヌクレオチド配列に対して相対的なコントロール配列の位置および/または向きを言う。それらがその発現を導くように機能する限り、コントロール配列は目当てのヌクレオチド配列と連接する必要はない。それゆえに、例えば、介在する非コード配列(例えば、翻訳されず、なお転写される配列)がプロモーターおよびコード配列の間に存在し、プロモーター配列は依然としてコード配列に「作動可能に連結されている」と考慮され得る。
用語「過剰発現する」、「過剰発現」、または「過剰発現される」は、交換可能に、正常な細胞または比較細胞(例えば、正常な運動ニューロン)と比較して検出可能に多大なレベルで転写または翻訳される遺伝子を言う。よって、過剰発現は、タンパク質およびRNA両方の過剰発現(増大した転写、転写後プロセシング、翻訳、翻訳後プロセシング、変改された安定性、および変改されたタンパク質分解を原因とする)、ならびに変改されたタンパク質トラフィックパターン(増大した核局在)を原因とする局所的過剰発現、ならびに例えば基質の増大した酵素加水分解のような増加した機能活性を言う。過剰発現は、正常細胞または比較細胞(例えば、正常な運動ニューロン)と比較して少なくとも10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%多大でもまたあり得る。
本願において交換可能に用いられる用語「患者」、「対象」、「ホスト」、または「個体」は、治療または予防が望まれるいずれかの対象、特に脊椎動物対象、さらにはより具体的には哺乳類対象を言う。本開示の範囲内に収まる好適な脊椎動物は、霊長類(例えば、ヒト、サル、および類人猿。マカク属などの(such)サルからの種(例えば、カニクイ(cynomologus)ザル、例えばマカカ・ファシクラリス、および/またはアカゲザル(マカカ・ムラッタ))およびヒヒ(パピオ・ウルシヌス)、およびマーモセット(カリスリックス属からの種)、リスザル(サイミリ属からの種)およびタマリン(サギヌス属からの種)、および類人猿の種、例えばチンパンジー(パン・トログロダイテス)を包含する)、齧歯類(例えば、マウス、ラット、モルモット)、ウサギ目(例えば、家兎、ノウサギ)、ウシ亜科(例えば、畜牛)、ヒツジ類(例えば、ヒツジ)、ヤギ亜科(例えば、ヤギ)、ブタ類(例えば、ブタ)、ウマ科(例えば、ウマ)、イヌ類(例えば、イヌ)、ネコ科(例えばネコ)、鳥類(例えば、鶏、七面鳥、カモ、ガチョウ、コンパニオンバード、例えばカナリア、セキセイインコなど)、海棲哺乳動物(例えば、イルカ、クジラ)、爬虫類(ヘビ、カエル、トカゲなど)、および魚を包含する脊索動物亜門のいずれかの構成員を包含するが、これらに限られない。好ましい対象は、サイクリンFのレベルもしくは活性を増大させることおよび/または神経変性状態の処置の必要があるヒトである。しかしながら、前述の用語は症状が存在するということを含意しないということは理解されるであろう。
ここで用いられる用語「薬学的に許容されるは、正当な医学的判断の範囲内で、妥当なベネフィット/リスクに見合って、過剰な毒性、刺激、アレルギー応答、または他の問題もしくは合併症なしに、人間および動物の組織と接触しての使用にとって好適である化合物、薬剤、材料、組成物、および/または剤形を言う。
本願において用いられる用語「薬学的に許容される担体」は、対象薬剤を1つの臓器または体の部分から別の臓器または体の部分へと担持または輸送することに関わる薬学的に許容される材料、組成物、または媒体、例えば液体または固体のフィラー、希釈剤、賦形剤、製造助剤(例えば、潤滑剤、タルクマグネシウム、ステアリン酸カルシウムもしくは亜鉛、またはステアリン(steric)酸)、または溶媒カプセル化材料を意味する。製剤の他の成分と適合し、かつ患者にとって害ではないという意味で、各担体は「許容」されなければならない。
用語「ポリヌクレオチド」は、本願においては「核酸」と交換可能に用いられて、ヌクレオシドのポリマーを示す。典型的には、本開示のポリヌクレオチドは、ホスホジエステル結合によって繋がれた天然にDNAまたはRNAに見出されるヌクレオシド(例えば、アデノシン、チミジン、グアノシン、シチジン、ウリジン、デオキシアデノシン、デオキシチミジン、デオキシグアノシン、およびデオキシシチジン)から組成される。しかしながら、用語は、天然に生起する核酸に見出されるか否かにかかわらず、ヌクレオシド、または化学的にもしくは生物学的に修飾された塩基、修飾されたバックボーンなどを含有するヌクレオシドアナログを含む分子を包摂し、かかる分子はある種の適用にとって好ましくあり得る。本願がポリヌクレオチドを参照するところでは、DNA、RNA、および各ケースにおいて一および二本鎖形態両方(および各一本鎖分子の相補物)が提供されるということが理解される。本願において用いられる「ポリヌクレオチド配列」は、ポリヌクレオチド材料それ自体、および/または特定の核酸を生化学的に特徴付ける配列情報(例えば、塩基の略語として用いられる一続きの文字)を言い得る。別様に指示されない限り、本願において提示されるポリヌクレオチド配列は5'から3'の方向で提示される。
本願において用いられる用語「ポリペプチド」はアミノ酸のポリマーを言う。用語「タンパク質」および「ポリペプチド」は本願において交換可能に用いられる。ペプチドは典型的には長さが約2および60アミノ酸の間の比較的短いポリペプチドである。本願において用いられるポリペプチドは、典型的には、タンパク質に最も普通に見出される20個のL-アミノ酸などのアミノ酸を含有する。しかしながら、当分野において公知の他のアミノ酸および/またはアミノ酸アナログが用いられ得る。ポリペプチド上のアミノ酸の1つ以上が、例えば、化学的実体、例えば炭水化物基、リン酸基、脂肪酸基、コンジュゲート化のためのリンカー、官能化などの追加によって修飾され得る。それと共有結合的にまたは非共有結合的に結び付けられた非ポリペプチド部分を有するポリペプチドは、依然として「ポリペプチド」と考慮される。例示的な修飾はグリコシル化およびパルミトイル化を包含する。ポリペプチドは、天然のソースから精製、組み換えDNAテクノロジーを用いて産生、化学的手段、例えば従来の固相ペプチド合成によって合成などされ得る。本願において用いられる用語「ポリペプチド配列」または「アミノ酸配列」は、ポリペプチド材料それ自体を、および/またはポリペプチドを生化学的に特徴付ける配列情報(例えば、アミノ酸名称の略語として用いられる一続きの文字または3文字コード)を言い得る。別様に指示されない限り、本願において提示されるポリペプチド配列はN末端からC末端の方向で提示される。
用語「プロモーター」は、正しい転写に要求されるRNAポリメラーゼおよび他の因子のための認識を提供することによって転写可能な配列の発現をコントロールする、通常は転写可能な配列の上流の(5’)ヌクレオチド配列を言う。「プロモーター」は最小プロモーターを包含する。これは、転写開始部位を規定するための用をなすTATAボックスおよび他の配列から構成される短い核酸配列であり、これに、発現のコントロールのためのコントロールエレメント(例えば、シス作用エレメント)が追加される。「プロモーター」は、最小プロモーター足すコード配列または機能的なRNAの発現をコントロールすることができるコントロールエレメント(例えば、シス作用エレメント)を包含するヌクレオチド配列をもまた言う。この型のプロモーター配列は近位のおよびより遠位の上流エレメントからなり、後者のエレメントは多くの場合にはエンハンサーと言われる。従って、「エンハンサー」は、プロモーター活性を刺激し得る核酸配列であり、プロモーターのレベルまたは組織特異性を増強するために挿入されるプロモーターの本来のエレメントまたは異種エレメントであり得る。それは(正常なまたは裏返しの)両方の向きで作動することができ、プロモーターから上流または下流どちらかに動かされたときであっても機能することができる。エンハンサーおよび他の上流プロモーターエレメント両方は、それらの効果を媒介する配列特異的な核酸結合タンパク質に結合する。プロモーターは、それらの全体がネイティブな遺伝子に由来し得るか、または天然に見出される異なるプロモーターに由来する異なるエレメントから組成され得るか、またはさらには合成核酸セグメントから構成され得る。プロモーターは、生理または発生条件に応答して転写開始の有効さをコントロールするタンパク質因子の結合に関わる核酸配列をもまた含有し得る。上流の活性化の不在下においては不活性であるかまたは多大に減少したプロモーター活性を有するプロモーターエレメント、特にTATAエレメントは、「最小またはコアプロモーター」と言われる。好適な転写因子の存在下において、最小プロモーターは機能して転写を可能にする。「最小またはコアプロモーター」は、それゆえに、転写開始に必要とされる全ての基底エレメント、例えばTATAボックスおよび/またはイニシエーターのみからなる。用語「制御されたプロモーター」は、遺伝子発現を恒常的にではなく時間的におよび/または空間的に制御された様式で導くプロモーターを言い、組織特異的なおよび誘導性のプロモーター両方を包含する。それは、天然および合成配列、ならびに合成または天然配列の組み合わせであり得る配列を包含する。異なるプロモーターは、異なる組織もしくは細胞型において、または発生の異なるステージにおいて、または異なる環境条件に応答して、遺伝子の発現を導き得る。ホスト細胞に有用な種々の型の新たなプロモーターが絶えず発見されている。ほとんどのケースでは、制御配列の正確な境界は完全には定められていないので、異なる長さの核酸断片が同一のプロモーター活性を有し得る。例解的な制御されたプロモーターは、セーフナー誘導性のプロモーター、テトラサイクリン誘導性のシステムに由来するプロモーター、サリチル酸誘導性のシステムに由来するプロモーター、アルコール誘導性のシステムに由来するプロモーター、グルココルチコイド誘導性のシステムに由来するプロモーター、病原体誘導性のシステムに由来するプロモーター、炭水化物誘導性のシステムに由来するプロモーター、ホルモン誘導性のシステムに由来するプロモーター、抗生物質誘導性のシステムに由来するプロモーター、金属誘導性のシステムに由来するプロモーター、熱ショック誘導性のシステムに由来するプロモーター、およびエクジソン誘導性のシステムに由来するプロモーターを包含するが、これらに限定されない。
「制御配列」、「制御エレメント」、および同類は、コード配列の上流に(5’非コード配列)、内に、または下流に(3’非コード配列)所在し、結び付けられたコード配列の転写、RNAプロセシングもしくは安定性、または翻訳に直接的にまたは間接的にどちらかで影響するヌクレオチド配列を言う。制御エレメントはエンハンサー、プロモーター、翻訳リーダー配列、イントロン、Rep認識エレメント、遺伝子間領域、およびポリアデニル化シグナル配列を包含する。それらは、天然および合成配列、ならびに合成および天然配列の組み合わせであり得る配列を包含する。
本願において用いられる用語「組み換えポリヌクレオチド」は、正常では天然に見出されない形態への核酸の操作によってインビトロで形成されるポリヌクレオチドを言う。例えば、組み換えポリヌクレオチドは発現ベクターの形態であり得る。一般的に、かかる発現ベクターは、ヌクレオチド配列に作動可能に連結された転写および翻訳制御核酸を包含する。
「組み換えポリペプチド」によって、組み換え技術を用いて、すなわち組み換えポリヌクレオチドの発現によって作られるポリペプチドが意味される。
運動ニューロンのサイクリンFのレベルについて本願において用いられる用語「減少したレベル」は、神経変性状態を有さない健康な対象の年齢をマッチさせたランダムな集団(例えば、10、20、30、40、50、100、または500人の健康な対象の年齢をマッチさせたランダムな集団)の中央値レベルよりも下であるサイクリンFのいずれかのレベルを言う。特定の実施形態においては、サイクリンFの減少したレベルは、次の1つまたは両方に関連するサイクリンFレベルに対応する。(1)細胞コンパートメント(例えば、細胞質および/または核)へのTDP-43の異常な局在、および(2)異常なTDP-43構造(例えば、TDP-43を含む凝集体または封入体)の形成。ある種の実施形態においては、運動ニューロンのサイクリンFの減少したレベルまたは活性は、コントロール運動ニューロンのサイクリンFのレベルまたは活性の約9/10、4/5、7/10、3/5、1/2、2/5、3/10、1/5、1/10、1/20、1/50、10-1、10-2、10-3、10-4、10-5、10-6、10-7、10-8、10-9、10-10、10-11、10-12、10-13、10-14、または約10-15未満である。
本願において用いられる用語「サンプル」は、対象から抽出、無処置、処置、希釈、または濃縮され得るいずれかの生物学的標本を包含する。サンプルは、限定なしに、生物学的流体、例えば全血、血清、赤血球、白血球、血漿、唾液、尿、大便(すなわち糞便)、涙、汗、皮脂、乳頭吸引物、乳管洗浄液、腫瘍滲出液、滑液、腹水、腹腔液、羊水、脳脊髄液、リンパ、穿刺吸引物、羊水、いずれかの他の体液、細胞ライセート、細胞分泌産物、炎症液、精液、および膣分泌物を包含し得る。サンプルは、組織サンプルおよび生検、組織ホモジネート、ならびに同類を包含し得る。ある種の実施形態においては、サンプルは組織を含有し、この型の代表例において、サンプルは切除、生検、またはコアニードル生検からである。加えて、穿刺吸引物サンプルが用いられ得る。サンプルはパラフィン包埋および凍結された組織を包含し得る。特定の実施形態においては、サンプルは運動ニューロンを包含するニューロン組織を含む。他の実施形態においては、サンプルは運動ニューロンのサロゲートである細胞を含む。これらの限定しない例は、例えばYang et al.(2015, Neurotox Res 28:138-146)によって開示されている線維芽細胞および例えばwww.sciencedaily.com/releases/2014/04/140408121918.htmによって開示されている血液細胞を包含する。用語「サンプル」は、無処置のまたは前処置された(もしくは前処理された)サンプルをもまた包含する。いくつかの実施形態において、サンプルは無処置の生物学的サンプルである。サンプルは、対象から細胞のサンプルを取り出すことによって得られ得る。しかし、先に単離された細胞を用いることによってもまた達成され得る(例えば、先立つ時点において単離され、同じかまたは別の人によって単離される)。
本願において用いられる用語「配列同一性」は、配列が比較のウインドウ上において一ヌクレオチド対一ヌクレオチドの基準でまたは一アミノ酸対一アミノ酸の基準で同一である程度を言う。それゆえに、「配列同一性のパーセンテージ」は、比較のウインドウ上において2つの最適アラインメントされた配列を比較し、同一の核酸塩基(例えば、A、T、C、G、I)または同一のアミノ酸残基(例えば、Ala、Pro、Ser、Thr、Gly、Val、Leu、Ile、Phe、Tyr、Trp、Lys、Arg、His、Asp、Glu、Asn、Gln、Cys、およびMet)が両方の配列上に生起する位置の数を決定してマッチした位置の数を出し、マッチした位置の数を比較のウインドウ上の位置のトータル数(すなわち、ウインドウサイズ)によって除算し、結果を100倍して配列同一性のパーセンテージを出すことによって計算される。本開示は、本願において開示される方法への全長サイクリンFポリペプチドおよびそれらの生物活性断片の使用を企図する。典型的には、全長サイクリンFポリペプチドの生物活性断片は、相互作用、例えば分子内または分子間相互作用に関与し得る。
「類似性」は、同一であるかまたは上記の表1および2において定められる保存的置換を構成するアミノ酸のパーセンテージ数を言う。類似性は、GAPなどの配列比較プログラムを用いて決定され得る(Deveraux et al. 1984, Nucleic Acids Research 12: 387-395)。このやり方で、本願において引用されるものに類似のまたは実質的に異なる長さの配列が、アラインメント上へのギャップの挿入によって比較され得る。かかるギャップは、例えば、GAPによって用いられる比較アルゴリズムによって決定される。
2つ以上のポリヌクレオチドまたはポリペプチド間の配列関係性を記載するために用いられる用語は、「参照配列」、「比較ウインドウ」、「配列同一性」、「配列同一性のパーセンテージ」、および「実質的な同一性」を包含する。「参照配列」は、長さが少なくとも12だが頻繁には15から18、多くの場合には少なくとも25モノマー単位であり、ヌクレオチドおよびアミノ酸残基を包括する。2つのポリヌクレオチドはそれぞれが(1)2つのポリヌクレオチド間で類似である配列(すなわち、完全なポリヌクレオチド配列のある部分のみ)と(2)2つのポリヌクレオチド間で一致しない配列とを含み得るので、2つ(以上の)ポリヌクレオチド間の配列比較は、典型的には、「比較ウインドウ」上において2つのポリヌクレオチドの配列を比較することによって行われて、配列類似性の局所領域を同定および比較する。「比較ウインドウ」は、少なくとも6つの連接位置、通常は約50から約100、より通常は約100から約150の概念上のセグメントを言い、その上において、2つの配列が最適アラインメントされた後に、ある配列が同じ数の連接位置の参照配列と比較される。2つの配列の最適アラインメントでは、比較ウインドウは参照配列(これは追加または欠失を含まない)と比較して約20%以下の追加または欠失(すなわちギャップ)を含み得る。比較ウインドウをアラインメントするための配列の最適アラインメントは、アルゴリズムの電算化実装(ウィスコンシンジェネティクスソフトウェアパッケージリリース7.0、ジェネティクスコンピュータグループ、575サイエンスドライブ、マディソン、WI、USAのGAP、BESTFIT、FASTA、およびTFASTA)によってまたは点検によってとり行われ得る。最も良好なアラインメント(すなわち、比較ウインドウ上において最も高いパーセンテージの相同性をもたらす)は、選択される種々の方法のいずれかによって作出され得る。例えばAltschul et al., 1997, Nucl. Acids Res. 25:3389によって開示されているプログラムのBLASTファミリーの参照もまたなされ得る。配列分析についての詳細な議論は、Ausubel et al., “Current Protocols in Molecular Biology”, John Wiley & Sons Inc, 1994-1998, Chapter 15のUnit 19.3に見出され得る。
用語「統計的に有意な」または「有意に」は統計的有意性を言い、一般的には、マーカーの正常濃度よりも2標準偏差(2SD)下またはより低くを意味する。用語は、違いがあるという統計的証拠を言う。それは、帰無仮説が実際に真であるときに帰無仮説を棄却する結論をなす確率として定められる。結論は多くの場合にはp値を用いてされる。
用語「TDP-43プロテイノパチー」は、本願においては、TDP-43の沈着にリンクした神経変性状態を記載するために用いられ、筋萎縮性側索硬化症(ALS)、嗜銀顆粒病、前頭側頭型認知症(例えば、FTD-TDP-43およびFTD-タウ)、グアムのALS-パーキンソン認知症複合、皮質基底核変性、レビー小体型認知症、ハンチントン病(HD)、レビー小体疾患、運動ニューロン疾患、前頭側頭葉変性症(FTLD)、前頭側頭型認知症、ユビキチン陽性の封入体を有する前頭側頭葉変性症、海馬硬化症、封入体ミオパチー、封入体筋炎、パーキンソン病(PD)、パーキンソン病認知症、紀伊半島のパーキンソン認知症複合、ピック病、マシャド・ジョセフ病、および同類を包含するが、これらに限定されない。TDP-43プロテイノパチーのさらなる詳細はGendron et al., 2010, Neuropathol. Appl. Neurobiol. 36:97-112およびLagier-Tourenne et al., 2010, Hum. Mol. Gen. 19(1):R46-R64に記載されている。これらの開示は参照によって本願に組み込まれる。特定の実施形態においては、TDP-43プロテイノパチーはニューロンにおけるTDP-43沈着に関連し、これは本願においては「ニューロンTDP-43プロテイノパチー」と言われる。
本願において用いられる用語「処置」、「処置する」、および同類は、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言う。効果は、疾患もしく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り得る。ならびに/または、状態および/もしくは状態に帰せられ得る有害な効果の部分的なもしくは完全な治癒の点で治療的であり得る。本願において用いられる「処置」は、哺乳動物、特にヒトの状態のいずれかの処置をカバーし、(a)状態の素因があり得るがそれを有するとまだ診断されていない対象の状態の発生を阻害すること、(b)状態を阻害すること、すなわちその発生を食い止めること、および(c)状態を和らげること、すなわち状態の後退を引き起こすことを包含する。それゆえに、「神経変性状態の処置」は、その範囲内に、かかる状態(例えば、運動ニューロンの死)の発症を遅延または防止すること、および、かかる状態の進行、増悪、もしくは悪化、進行、または重症度を逆転、軽減、改善、阻害、低速化、または停止することを包含する。1つの実施形態において、神経変性状態の症状は少なくとも20%、少なくとも30%、少なくとも40%、または少なくとも50%軽減される。1つの実施形態において、神経変性状態の症状は50%よりも多く軽減される。1つの実施形態において、神経変性状態の症状は80%、90%、またはより多大に軽減される。処置は神経筋機能の改善をもまた包含する。いくつかの実施形態において、神経筋機能は少なくとも約10%、20%、30%、40%、50%、またはより多く改善する。
本願において用いられる用語「トランスジーン」は、植物、動物、または他の生物の形質転換に用いられるいずれかのヌクレオチド配列を言う。それゆえに、トランスジーンは、コード配列、非コード配列、cDNA、遺伝子、またはその断片もしくは部分、ゲノム配列、制御エレメント、および同類であり得る。「トランスジェニック」生物、例えばトランスジェニック植物、トランスジェニック微生物、またはトランスジェニック動物は、トランスジーンが送達または導入された生物であり、トランスジーンは、トランスジェニック生物において発現されて産物を産生し得る。これの存在は生物におけるある効果および/または表現型を付与し得る。
「ベクター」によって、ポリヌクレオチドが挿入またはクローニングされ得るポリヌクレオチド分子、好適には例えばプラスミド、バクテリオファージ、酵母、またはウイルスに由来するDNA分子が意味される。ベクターは1つ以上の固有の制限部位を含有し、標的細胞もしくは組織またはその前駆細胞もしくは組織を包含する定められたホスト細胞において自律的複製ができるか、あるいはクローニングされた配列が複製可能であるようにして定められたホストのゲノムとインテグレーション可能であり得る。従って、ベクターは、自律複製ベクター、すなわちその複製が染色体複製に非依存的である染色体外実体として存在するベクター、例えば直鎖もしくは閉じた環状のプラスミド、染色体外エレメント、ミニ染色体、または人工染色体であり得る。ベクターは、自己複製を保証するためのいずれかの手段を含有し得る。代替的には、ベクターは、ホスト細胞に導入されたときに、ゲノム上にインテグレーションされ、それがインテグレーションされた染色体(単数または複数)と一緒に複製されるものであり得る。ベクターシステムは、単一のベクターまたはプラスミド、一緒になってホスト細胞のゲノム上に導入されるべきトータルのDNAを含有する2つ以上のベクターまたはプラスミド、またはトランスポゾンを含み得る。ベクターの選び方は、典型的には、ベクターが導入されるべきホスト細胞とのベクターの適合性に依存するであろう。本ケースでは、ベクターは、好ましくは、動物、好ましくは哺乳類細胞において作動可能に機能的であるウイルスまたはウイルス由来ベクターである。本開示の実施にとって有用である限定しないウイルスベクターは、アデノ随伴ウイルスベクター(AAV)、レンチウイルスベクター、アデノウイルスベクター、および単純ヘルペスウイルスベクターを包含する。ベクターは、好適な形質転換体のセレクションのために用いられ得る抗生物質耐性遺伝子などの選択マーカーをもまた包含し得る。かかる耐性遺伝子の例は当業者には公知であり、抗生物質カナマイシンおよびG418(ジェネティシン(登録商標))に対する耐性を授けるnptII遺伝子ならびに抗生物質ハイグロマイシンBに対する耐性を授けるhph遺伝子を包含する。
用語「野生型」、「ネイティブ」、および「天然に生起する」は、本願においては交換可能に用いられて、天然に生起するソースから単離されるときにその遺伝子または遺伝子産物の特徴を有する遺伝子または遺伝子産物を言う。野生型の、ネイティブな、または天然に生起する遺伝子または遺伝子産物(例えば、ポリペプチド)は、ある集団において最も頻繁に観察されるものであり、それゆえに、随意に遺伝子または遺伝子産物の「正常」または「野生型」形態と名指しされる(designed)。
いずれかの下線付けまたは斜体化の不在下における遺伝子の名称によって示されるそのタンパク質産物とは対照的に、本願において用いられる遺伝子の名称を下線付けまたは斜体化することは、遺伝子を示すであろう。例えば、「サイクリンF」はサイクリンF遺伝子を意味し、「サイクリンF」は、「サイクリンF」遺伝子の転写および翻訳および/または選択的スプライシングから作出されるタンパク質産物(単数または複数)を示すであろう。
特に別様に申し立てられない限り、本願に記載される各実施形態は、あらゆる実施形態に準用されるであろう。
2. 略語
次の略語は本願において用いられる。
MND = 運動ニューロン疾患(motor neuron disease)
ALS = 筋萎縮性側索硬化症(amyotrophic lateral sclerosis)
FTD = 前頭側頭型認知症(frontotemporal dementia)
AD = アルツハイマー病(Alzheimer’s disease)
HD = ハンチントン病(Huntington’s disease)
PD = パーキンソン病(Parkinson’s disease)
3. 運動ニューロンの生存性を調節するための薬剤および方法
本開示は、サイクリンFが運動ニューロン(motor neuro)を包含するニューロンの細胞質に局在し、核局在したsTDP-43の細胞周期制御機能に有意に干渉することなしに、細胞質局在した病理的なinsTDP-43をタンパク質加水分解的な分解のために選択的に標的化するということを初めて実証する。この知見は有意である。なぜなら、それは、先にはかかる薬剤による処置を受けやすくはないと考えられたニューロンTDP-43プロテイノパチーに関連する神経変性疾患まで、サイクリンF増強薬剤の有用性を拡張するからである。孤発性神経変性疾患、例えば孤発性ALS、FTD、およびADを包含し、これらはニューロンサイクリンF欠乏に関連しない。これらの知見と整合して、本開示は、ニューロン生存を増強、ニューロン変性を阻害、ニューロンにおける異常なタンパク質蓄積を阻害、および/または神経変性状態(例えば、ALS、FTD、ADなど)、好適にはニューロンTDP-43プロテイノパチーに関連するものを処置するための方法を提供し、これらは、ニューロンの内在性のサイクリンFのレベルまたは活性にかかわらず、ニューロンのサイクリンFのレベルを増大させるサイクリンF増強薬剤とニューロンを接触させることを含む。ニューロンがコントロールに対して相対的に内在性のサイクリンFの減少したレベルまたは活性を有さない実施形態を包含する。
3.1. サイクリンF増強薬剤
本開示は、ニューロン(例えば、運動ニューロン)のサイクリンFのレベルまたは活性を増強または増大させて、それによってニューロン生存を促進、ニューロン変性を阻害、およびニューロンにおける異常なタンパク質蓄積を阻害するいずれかの薬剤を企図する。いくつかの実施形態において、サイクリンFのレベルまたは活性を増強する薬剤は、ニューロンのサイクリンFのレベルまたは活性をコントロールに対して相対的に少なくとも5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、もしくは95%、または少なくとも1、2、3、5、10、20、50、もしくは100倍多く増大させる。
3.2. 核酸コンストラクト
特定の実施形態においては、薬剤は、サイクリンFポリペプチドをコードしかつプロモーターに作動可能に接続されているCCNFポリヌクレオチドを含む核酸コンストラクトである。いずれかのCCNFポリヌクレオチドが用いられ得る。好適には、例解的な例が配列番号1、2、4、および5に規定される野生型CCNFコード配列に対応するヌクレオチド配列、またはそれに対応する配列を含む(例えば、ストリンジェンシー条件下において、配列番号1、2、4、または5に規定される配列のいずれか1つにハイブリダイゼーションする配列)。ある種の実施形態においては、コード配列は、配列番号3、6、もしくは7に規定されるアミノ酸配列、またはそれに対応する配列をコードする。
本開示は、CCNFアレルバリアント(同じ遺伝子座)、ホモログ(異なる遺伝子座)、およびオーソログ(異なる生物)、ならびに天然に生起しないCCNFポリヌクレオチドをもまた企図する。CCNFポリヌクレオチドは、野生型CCNFポリヌクレオチド配列に対して相対的に、ヌクレオチド置換、欠失、逆位、および挿入を含有し得る。バリエーションがコードおよび非コード領域どちらかまたは両方に生起し得る。バリエーションは保存的および非保存的アミノ酸置換両方を生じ得る(コードされる産物と比較して)。ヌクレオチド配列では、保存的バリアントは、遺伝コードの縮重ゆえに、参照サイクリンFポリペプチド配列と同じアミノ酸配列をコードする配列を包含する。CCNFヌクレオチド配列は、合成由来のヌクレオチド配列、例えば、例えば部位特異的変異導入を用いて作出されるが依然としてサイクリンFポリペプチドをコードするものをもまた包含する。一般的には、CCNFヌクレオチド配列は、例えば本願に記載される配列アラインメントプログラムによってデフォルトパラメータを用いて決定されるその特定のヌクレオチド配列に対する少なくとも約80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、またはより多くの配列同一性を有するであろう。いくつかの実施形態において、CCNFヌクレオチド配列は、少なくとも約80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、またはより多くの配列同一性を、配列番号1、2、4、もしくは5、またはそれらの相補物のいずれか1つから選択されるヌクレオチド配列に対して見せる。
本開示は、参照CCNFヌクレオチド配列にまたはそれらの相補物(例えば、配列番号1、2、4、もしくは5、またはそれらの相補物)に下に記載されるストリンジェンシー条件下においてハイブリダイゼーションするポリヌクレオチドをもまた企図する。本願において用いられる用語「中度のストリンジェンシー、高ストリンジェンシー、または非常に高ストリンジェンシー条件下においてハイブリダイゼーションする」は、ハイブリダイゼーションおよび洗浄の条件を記載する。ハイブリダイゼーション反応を行うためのガイダンスはAusubel et al., (1998, 上記), セクション6.3.1-6.3.6に見出され得る。水系および非水系の方法がその参照に記載されており、どちらも用いられ得る。本願における中度のストリンジェンシー条件の参照は、42℃におけるハイブリダイゼーションのための少なくとも約16%v/vから少なくとも約30%v/vのホルムアミドおよび少なくとも約0.5Mから少なくとも約0.9Mの塩と、55℃における洗浄のための少なくとも約0.1Mから少なくとも約0.2Mの塩とを包含および包摂する。中度のストリンジェンシー条件は、65℃におけるハイブリダイゼーションのための1%ウシ血清アルブミン(BSA)、1mM EDTA、0.5M NaHPO4 (pH7.2)、7%SDSと、60～65℃における洗浄のための(i)2×SSC、0.1%SDS、または(ii)0.5%BSA、1mM EDTA、40mM NaHPO4 (pH7.2)、5%SDSとをもまた包含し得る。中度のストリンジェンシー条件の1つの実施形態は、約45℃における6×SSCによるハイブリダイゼーション、次に60℃における0.2×SSC、0.1%SDSによる1つ以上の洗浄を包含する。高ストリンジェンシー条件は、42℃におけるハイブリダイゼーションのための少なくとも約31%v/vから少なくとも約50%v/vのホルムアミドおよび約0.01Mから約0.15Mの塩と、55℃における洗浄のための約0.01Mから約0.02Mの塩とを包含および包摂する。高ストリンジェンシー条件は、65℃におけるハイブリダイゼーションのための1%BSA、1mM EDTA、0.5M NaHPO4 (pH7.2)、7%SDSと、65℃を超過する温度における洗浄のための(i)0.2×SSC、0.1%SDSまたは(ii)0.5%BSA、1mM EDTA、40mM NaHPO4 (pH7.2)、1%SDSとをもまた包含し得る。高ストリンジェンシー条件の1つの実施形態は、約45℃における6×SSCによるハイブリダイゼーション、次に65℃における0.2×SSC、0.1%SDSによる1つ以上の洗浄を包含する。
ある種の実施形態においては、サイクリンFポリペプチドは、非常に高ストリンジェンシーの条件下において開示されるヌクレオチド配列にハイブリダイゼーションするポリヌクレオチドによってコードされる。非常に高ストリンジェンシーの条件の1つの実施形態は、65℃でのハイブリダイゼーション0.5Mリン酸ナトリウム、7%SDS、次に65℃での0.2×SSC、1%SDSにおける1つ以上の洗浄を包含する。
他のストリンジェンシー条件は当分野において周知であり、当分野の聞き手は、種々の因子がハイブリダイゼーションの特異性を最適化するように操作され得るということを認識するであろう。最終洗浄のストリンジェンシーの最適化は、高い度合いのハイブリダイゼーションを確実にするための用をなし得る。詳細な例は、Ausubel et al., (1998, 上記), 2.10.1から2.10.16ページおよびSambrook et al., (1989, 上記), セクション1.101から1.104を見よ。
厳しい洗浄は典型的には約42℃から68℃の温度において果たされるが、当業者は、他の温度が厳しい条件にとって好適であり得るということを了解するであろう。最大ハイブリダイゼーション速度は、典型的にはDNA-DNAハイブリッドの形成のTmよりも約20℃から25℃下において生起する。Tmは、融点、または2つの相補的なポリヌクレオチド配列が解離する温度であるということは当分野において周知である。Tmを見積もるための方法は当分野において周知である(Ausubel et al., (1994, 上記), 2.10.8ページを見よ)。一般的には、DNAの完璧にマッチした二重鎖のTmは以下の式による概算として予測され得る。
Tm = 81.5 + 16.6 (log10 M) + 0.41 (%G+C) - 0.63 (% ホルムアミド) - (600/長さ)
式中、Mは好ましくは0.01モルから0.4モルの範囲のNa+の濃度であり、%G+Cは、30%および75%G+Cの間の範囲内の塩基のトータル数のパーセンテージとしてのグアノシンおよびシトシン塩基の総計であり、%ホルムアミドは体積によるパーセントホルムアミド濃度であり、長さはDNA二重鎖の塩基対の数である。二重鎖DNAのTmは、ランダムにミスマッチの塩基対の数の1%の増大毎におおよそ1℃減少する。洗浄は一般的には高いストリンジェンシーではTm-15℃、または穏和なストリンジェンシーではTm-30℃で果たされる。
ハイブリダイゼーション手続きの1つの例では、固定化されたDNAを含有する膜(例えば、ニトロセルロース膜またはナイロン膜)が、標識されたプローブを含有するハイブリダイゼーション緩衝液(50%脱イオンホルムアミド、5×SSC、5×デンハルト溶液(0.1%フィコール、0.1%ポリビニルピロリドン、および0.1%ウシ血清アルブミン)、0.1%SDS、および200mg/mL変性サケ精子DNA)中において42℃で一晩ハイブリダイゼーションされる。それから、膜は、2つの順次の中度ストリンジェンシーの洗浄(すなわち、45℃での15minに渡る2×SSC、0.1%SDS、次に50℃での15minに渡る2×SSC、0.1%SDS)、次に2つの順次のより高ストリンジェンシーの洗浄(すなわち、55℃での12minに渡る0.2×SSC、0.1%SDS、次に65～68℃での12minに渡る0.2×SSCおよび0.1%SDS溶液)に付される。
3.3. 送達媒体
本開示は、ウイルスベクターおよび非ウイルスベクターを包含するCCNF核酸コンストラクトをニューロン(例えば、運動ニューロン)に送達するための送達媒体をもまた企図する。
3.3.1. ウイルスベクター
本願において開示される方法の実施のための好適なウイルスベクターは、アデノ随伴ウイルスベクター(AAV)、レンチウイルスベクター、アデノウイルスベクター、および単純ヘルペスウイルスベクターを包含するが、これらに限定されず、特定の実施形態においては向神経性ウイルスベクターである。
アデノ随伴ウイルス
CCNF核酸コンストラクトは、アデノ随伴ウイルスベクター(AAVベクター)を用いることによってニューロン(例えば、運動ニューロン)を包含する中枢神経系の細胞に送達され得る。遺伝子を脳に送達するためのAAVベクターの使用は当分野において周知である(例えば、U.S.Pat.No.8,198,257および7,534,613、U.S.特許出願Ser.No.13/881,956を見よ。これらのそれぞれは参照によって組み込まれる)。
CCNFポリヌクレオチドを運動ニューロンに送達するためのAAVベクターは当分野において公知である(参照によって組み込まれるU.S.Pat.No.7,335,636を見よ)。AAVベクターは、転写開始領域(例えば、プロモーター)、転写終結領域、および任意に少なくとも1つの転写後制御配列を包含するコントロールエレメントの作動可能に接続されたコンポーネントを少なくとも提供するように、公知技術を用いて構築され得る。コントロールエレメントは、標的細胞において機能的であるように選択される。作動可能に接続されたコンポーネントを含有するもたらされるコンストラクトは、典型的には、5'および3'領域において機能的なAAV逆向き末端リピート配列(ITR)によってフランキングされる。
AAV ITR領域のヌクレオチド配列は公知である。AAV-2のITR配列は例えばKotin et al. Human Gene Therapy, 5:793-01 (1994)、Fields & Knipe, Fundamental Virology, “Parvoviridae and their Replication” (2d ed. 1986)によって記載されている。当業者は、AAV ITRが標準的な分子生物学技術を用いて改変され得るということを了解するであろう(例えば、Green & Sambrook, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, (4th ed., 2012))。従って、本開示のベクターに用いられるAAV ITRは野生型ヌクレオチド配列を有する必要はなく、例えばヌクレオチドの挿入、欠失、または置換によって変改され得る。加えて、AAV ITRは、AAV-1、AAV-2、AAV-3、AAV-4、AAV-5、AAV6、AAV7、AAV8、およびAAV9、ならびに同類を包含するがこれらに限定されないいくつかのAAV血清型のいずれかに由来し得る。さらにその上、AAV rep遺伝子産物が細胞に存在するときに、ITRが、意図されるように、すなわち結合された目当てのヌクレオチド配列の切り出しおよび複製を許すように機能する限り、AAV発現ベクター上の選択されたヌクレオチド配列をフランキングする5'および3'ITRは、必ずしも同一であるかまたは同じAAV血清型もしくは分離株に由来する必要はない。
当業者は、多くの場合には、ポリオーマ、アデノウイルス2、サイトメガロウイルス、およびシミアンウイルス40などのウイルスに由来する普通に用いられるプロモーターからの制御配列が提供され得るということを了解し得る。タンパク質の発現を導くためのウイルス制御エレメントの使用は、種々のホスト細胞においてタンパク質の高レベルの恒常的発現を許し得る。ユビキタス発現プロモーターもまた用いられ得る。例えば、初期サイトメガロウイルスプロモーター(Boshart et al., Cell, 41:521-30 (1985))、ヘルペスウイルスチミジンキナーゼプロモーター(McKnight et al. Cell, 37: 253-62 (1984))、β-アクチンプロモーター(例えばヒトβ-アクチンプロモーター、Ng et al., Molecular Cell Biology, 5:2720-32(1985))、およびコロニー刺激因子1プロモーター(Ladner et al., EMBO J., 6:2693-98(1987))を包含する。
代替的には、AAVベクターの制御配列は特定の細胞型において選好的に遺伝子の発現を導き得る。すなわち、組織特異的な制御エレメントが用いられ得る。用いられ得る組織特異的なプロモーターの限定しない例は、中枢神経系(CNS)特異的なプロモーター、例えばニューロン特異的プロモーター(例えばニューロフィラメントプロモーター、Byrne and Ruddle, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 86:5473-77 (1989))およびグリア特異的プロモーター(Morii et al., Biochemical & Biophysical Research Communications, 175:185-91 (1991))を包含する。特定の実施形態においては、プロモーターは組織特異的であり、中枢神経系の外においては本質的に活性ではないか、またはプロモーターの活性は他のシステムよりも(that)中枢神経系において高い。例えば、脊髄、脳幹(延髄、橋、および中脳)、小脳、間脳(視床、視床下部)、終脳(線条体、大脳皮質、または皮質内において後頭、側頭、頭頂、もしくは前頭葉)、またはそれらの組み合わせに特異的なプロモーターが選択され得る。プロモーターは、特定の細胞型、例えばCNSのニューロンまたはグリア細胞に特異的であり得る。それがグリア細胞において活性である場合には、それはアストロサイト、オリゴデンドロサイト、上衣細胞、シュワン細胞、またはミクログリアに特異的であり得る。それがニューロンにおいて活性である場合には、それは特定の型のニューロン、例えば運動ニューロン、感覚ニューロン、または介在ニューロンに特異的であり得る。加えて、それは、特定の表現型を有するニューロン、例えばドーパミン産生ニューロン、セロトニン産生ニューロンなどに特異的であり得る。ある種の実施形態においては、プロモーターは脳の特定の領域、例えば皮質、線条体、黒質、および海馬の細胞に特異的である。
好適なニューロン特異的プロモーターは、ニューロン特異的エノラーゼ(NSE)(Olivia et al., Genomics, 10:157-65 (1991). GenBankアクセッションNo:X51956)およびヒトニューロフィラメント軽鎖プロモーター(NEFL)(Rogaev et al., Human Molecular Genetics, 1:781(1992)、GenBankアクセッションNo:L04147)を包含するが、これらに限定されない。グリア特異的プロモーターは、グリア線維性酸性タンパク質(GFAP)プロモーター(Morii et al., Biochemical & Biophysical Research Communications, 175:185-91 (1991)、GenBankアクセッションNo:M65210)、S100プロモーター(Morii et al., Biochemical & Biophysical Research Communications, 175:185-91 (1991)、GenBankアクセッションNo:M65210)、およびグルタミンシンターゼプロモーター(Van den et al., Biochimica Biophysica Acta, 2:249-51(1991)、GenBankアクセッションNo:X59834)を包含するが、これらに限定されない。ある好ましい実施形態においては、遺伝子は上流において(すなわち、5')ニューロン特異的エノラーゼ(NSE)プロモーターによってフランキングされる。別の好ましい実施形態において、目当ての遺伝子は上流において(すなわち5')伸長因子1アルファ(EF)プロモーターによってフランキングされる。好適な表現型特異的なプロモーターは、チロシンヒドロキシラーゼプロモーター、ドーパミンベータ-ヒドロキシラーゼ、アセチルコリンエステラーゼプロモーター、コリンアセチルトランスフェラーゼプロモーター、ドーパミン受容体IおよびIIプロモーター、ドーパミン輸送体プロモーター、小胞モノアミン輸送体プロモーター、ニューロプシン(neuopsin)プロモーター、および小胞アセチルコリン輸送体プロモーターを包含するが、これらに限定されない。
主なAAVオープンリーディングフレーム(「ORF」)がそれから切り出されたAAVゲノム上に目当てのヌクレオチド配列およびPREを直接的に挿入することによって、CCNFポリヌクレオチドからの核酸コンストラクトを保有するAAVベクターは発現可能であり、AAV ITRによってフランキングされた転写後制御配列(PRE)が構築され得る。複製およびパッケージング機能を許すためのITRの十分な部分が残っている限り、AAVゲノムの他の部分もまた欠失させられ得る。これらのコンストラクトは、当分野において周知の技術を用いて設計され得る(例えば、Lebkowski et al., Molecular & Cellular Biology, 8:3988-96 (1988)、Vincent et al., Vaccines 90 (Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1990)、Carter, Current Opinion Biotechnology, 3:533-39 (1992)、Muzyczka, Current Topics Microbiology & Immunology, 158:97-29 (1992)、Kotin, Human Gene Therapy, 5:793-01(1994)、Shelling et al., Gene Therapy, 1:165-69 (1994)、およびZhou et al., J Experimental Medicine, 179:1867-75 (1994)を見よ)。代替的には、AAV ITRはウイルスゲノムからまたはそれを含有するAAVベクターから切り出され、標準的なライゲーション技術、例えばGreen & Sambrook(Green & Sambrook, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, (4th ed., 2012))に記載されているものを用いて、別のベクター上に存在する選択された核酸コンストラクトの5'および3'に融合され得る。いくつかのAAVベクターがアメリカン・タイプ・カルチャー・コレクション(「ATCC」)からアクセッション番号53222、53223、53224、53225、および53226で利用可能である。
組み換えAAV粒子を産生するためには、AAVベクターが、公知の技術を用いて、例えばトランスフェクションによって、好適なホスト細胞に導入され得る。いくつものトランスフェクション技術が当分野においては一般公知である(例えば、Graham et al., Virology, 52:456 (1973)、Green & Sambrook, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, (4th ed., 2012)、Davis et al., Basic Methods Molecular Biology, (Elsevier, 1986)、およびChu et al., Gene, 13:197 (1981)を見よ)。特に好適なトランスフェクション方法は、リン酸カルシウム共沈(Graham et al., Virology, 52:456-67 (1973))、培養細胞への直接マイクロインジェクション(Capecchi, Cell, 22:479-88 (1980))、エレクトロポレーション(Shigekawa et al., BioTechniques, 6:742-51 (1988))、リポソームによって媒介される遺伝子移入(Mannino et al., BioTechniques, 6:682-90 (1988))、脂質によって媒介される形質導入(Feigner et al., Proceedings Nat'l Acad. Sci. USA, 84:7413-17(1987))、および高速マイクロプロジェクタイルを用いる核酸送達(Klein et al., Nature 327:70-73 (1987))を包含する。
組み換えAAV粒子を産生するための好適なホスト細胞は、外因性の核酸分子のレシピエントとして用いられ得るかまたは用いられている微生物、酵母細胞、昆虫細胞、および哺乳類細胞を包含するが、これらに限定されない。それゆえに、本願において用いられる「ホスト細胞」は、一般的には、外因性の核酸分子によってトランスフェクションされた細胞を言う。細胞または細胞株が、発現されるべきタンパク質、選ばれたセレクションシステム、または採用された発酵システムと不適合ではない限り、ホスト細胞はいずれかの真核細胞または細胞株を包含する。限定しない例は、CHO DHFR-マイナス細胞(Urlaub and Chasin Proceedings Nat'l Acad. Sci. USA, 77:4216-420 (1980))、293細胞(Graham et al., J. General Virology 36:59-72 (1977))、またはSP2もしくはNSOのようなミエローマ細胞(Galfre & Milstein, Methods Enzymology, 73:3-46 (1981))を包含する。
いくつかの実施形態において、ホスト細胞は安定なヒト細胞株293からの細胞である(例えば、ATCCからアクセッションNo.ATCC CRL1573で容易く利用可能)。これは、アデノウイルス5型DNA断片によって形質転換されたヒト胎児腎臓細胞株であり(Graham et al., J. General Virology, 36:59-72 (1977))、アデノウイルスE1aおよびE1b遺伝子を発現する(Aiello et al., Virology, 94:460-69 (1979))。293細胞株は容易くトランスフェクションされ、AAVビリオンを産生するための特に便利なプラットフォームを提供する。
組み換えAAV粒子を産生するためのAAV ITRによってフランキングされた発現カセットを複製およびカプシド内包するために、上に記載されているAAVベクターを含有するホスト細胞は、AAVヘルパー機能を提供することができるようにさせられなければならない。AAVヘルパー機能は一般的にはAAV由来コード配列であり、これらは発現されてAAV遺伝子産物を提供し得る。これらは、翻って、生産的なAAV複製のためにトランスで機能する。AAVヘルパー機能は、本願においては、AAVベクターに欠けている必要なAAV機能を相補するために用いられる。それゆえに、AAVヘルパー機能は、主なAAVオープンリーディングフレーム(ORF)、すなわちrepおよびcapコード領域またはそれらの機能的なホモログの1つまたは両方を包含する。
AAVゲノムのAAV repコード領域は複製タンパク質Rep78、Rep68、Rep52、およびRep40をコードする。これらのRep発現産物は、AAV DNA複製起点の認識、結合、およびニッキング、DNAヘリカーゼ活性、ならびにAAV(または他の外因性の)プロモーターからの転写の調節を包含する多くの機能を所有することが示されている。Rep発現産物はAAVゲノムを複製することに集合的に要求される。AAVゲノムのAAV capコード領域はカプシドタンパク質VP1、VP2、およびVP3、またはそれらの機能的ホモログをコードする。発現カセットを含むAAVベクターのトランスフェクションに先立ってまたはそれと同時的にどちらかでAAVヘルパーコンストラクトによってホスト細胞をトランスフェクションすることによって、AAVヘルパー機能はホスト細胞に導入され得る。それゆえに、AAVヘルパーコンストラクトは、生産的なAAV感染にとって必要である欠けているAAV機能を相補するためのAAV repおよび/またはcap遺伝子の少なくとも一過的な発現を提供するために用いられる。AAVヘルパーコンストラクトはAAV ITRを欠き、それら自体を複製もパッケージングもし得ない。これらのコンストラクトはプラスミド、ファージ、トランスポゾン、コスミド、ウイルス、またはビリオンの形態であり得る。いくつものAAVヘルパーコンストラクトが記載されている。例えば、普通に用いられるプラスミドpAAV/AdおよびplM29+45であり、これらはRepおよびCap発現産物両方をコードする(例えば、Samulski et al., J. Virology, 63:3822-28 (1989)、McCarty et al., J. Virology, 65:2936-45 (1991)を見よ)。Repおよび/またはCap発現産物をコードするいくつもの他のベクターが記載されている(例えば、参照によって組み込まれるU.S.Pat.No.5,139,941を見よ)。
ヘルパーウイルスによるホスト細胞の感染の帰結として、AAV Repおよび/またはCapタンパク質が産生される。また、Repタンパク質はAAVゲノムを複製するための用をなす。発現されたCapタンパク質はカプシドへとアセンブリし、AAVゲノムはカプシドへとパッケージングされる。これは、AAVが、発現カセットを含む組み換えAAV粒子へとパッケージングされることをもたらす(result)。組み換えAAV複製後に、組み換えAAV粒子は、CsCl勾配などの種々の従来の精製方法を用いてホスト細胞から精製され得る。それから、もたらされた組み換えAAV粒子は種々の細胞型への遺伝子送達のための使用に使える。
いくつかの実施形態において、対象に投与されるウイルスベクターおよび/またはビリオン粒子の数は、103から1015粒子/mLの範囲であるオーダー、またはそれらの間のいずれかの値、例えば、例えば約107、108、109、1010、1011、1012、1013、1014、または1015粒子/mLであり得る。いくつかの実施形態においては、1013粒子/mLよりも高いベクターおよび/またはビリオン粒子が投与される。対象が102および1016の間のトータルベクターおよび/またはビリオン粒子を受け取るようにして、1μLおよび10mLの間の体積が投与され得る。それゆえに、いくつかの実施形態においては、約102、103、104、105、106、107、108、109、1010、1011、1012、1013、1014、1014、または1016のベクターおよび/またはビリオン粒子が投与される。
本開示の方法の実施には、いずれかの血清型のAAVが用いられ得る。本発明のある種の実施形態に用いられるウイルスベクターの血清型は、AAV1、AAV2、AAV3、AAV4、AAV5、AAV6、AAV7、およびAAV8からなる群から選択される(例えば、Gao et al., 2002, PNAS 99:11854-11859、およびViral Vectors for Gene Therapy: Methods and Protocols, ed. Machida, Humana Press, 2003を見よ)。本願に列記されているものの他に、他の血清型が用いられ得る。さらにその上、シュードタイプのAAVベクターもまた本願に記載される方法に利用され得る。シュードタイプのAAVベクターは、第2のAAV血清型のカプシド内に1つのAAV血清型のゲノムを含有するもの、例えば、AAV2カプシドおよびAAV1ゲノムを含有するAAVベクター、またはAAV5カプシドおよびAAV2ゲノムを含有するAAVベクターである(Auricchio et al., 2001. Hum. Mol. Genet. 10(26):3075-81)。AAVベクターは哺乳動物にとって非病原性である一本鎖(ss)DNAパルボウイルスに由来する(Muzyscka, 1992. Curr. Top. Microb. Immunol. 158:97-129において総説されている)。手短には、組み換えAAVに基づくベクターはウイルスゲノムの96%に当たるrepおよびcapウイルス遺伝子が取り除かれ、フランキングする2つの145塩基対(bp)逆向き末端リピート(ITR)を残す。これらはウイルスDNA複製、パッケージング、およびインテグレーションを開始するために用いられる。ヘルパーウイルスの不在下においては、野生型AAVは染色体19q 13.3における選好的な部位特異性によってヒトホスト細胞ゲノム上にインテグレーションするか、またはそれはエピソーム的に維持され得る。単一のAAV粒子は最高で5kbのssDNAを収容し得る。よって、トランスジーンおよび制御エレメントのためには約4.5kbを残し、これは典型的には十分である。しかしながら、例えばU.S.Pat.No.6,544,785に記載されるトランススプライシングシステムはこのリミットを倍加近くさせ得る。
ある種の場合には、AAV血清型はAAV1、AAV2、AAV3、AAV4、AAV5、AAV6、AAV6.2、AAV7、AAV8、AAV9、rh.10、rh.39、rh.43、およびCSp3から選択される。
CNSの細胞へと標的化されるAAVに基づく遺伝子治療ベクターは、例えばU.S.Pat.No.6,180,613および6,503,888に記載されている。追加の例示的なAAVベクターは、ヒトタンパク質をコードする組み換えAAV2/1、AAV2/2、AAV2/5、AAV2/7、AAV2/8、およびAAV2/9血清型ベクターである。特定の実施形態において、AAVは、rAAV2/1、rAAV2/8、およびrAAV2/9から選択される向神経性AAVであり、例えばAyers et al.(2015, Mol Ther. 23(1): 53-62)に記載される通りである。
代替的には、本開示のベクターは、ウイルス核酸上に導入されたCCNF核酸分子の発現を許すアデノ随伴ウイルス以外のウイルスまたはその部分であり得る。例えば、複製欠損レトロウイルス、アデノウイルス、単純ヘルペスウイルス、およびレンチウイルスが用いられ得る。組み換えレトロウイルスを産生するためのおよびインビトロまたはインビボの細胞をかかるウイルスに感染させるためのプロトコールは、Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology §§9.10-9.14(Greene Publishing Associates, 1989)および他の標準的な実験室マニュアルに見出され得る。好適なレトロウイルスの例はpLJ、pZIP、pWE、およびpEMを包含し、これらは当業者に周知である。好適なパッケージングウイルス株の例は、Crip、Cre、2、およびAmを包含する。アデノウイルスのゲノムは、それが目当てのタンパク質をコードおよび発現するが、正常な溶解性のウイルス生活環において複製するその能力の点では不活性化されるようにして操作され得る(例えば、Berkner et al., BioTechniques, 6:616-29 (1988)、Rosenfeld et al., Science, 252:431-34 (1991)、Rosenfeld et al., Cell 68:143-55 (1992)を見よ)。アデノウイルス株Ad5型d1324またはアデノウイルスの他の株(例えば、Ad2、Ad3、Ad7など)に由来する好適なアデノウイルスベクターは当業者に周知である。
レンチウイルス
レンチウイルスベクターは、ニューロン(例えば、運動ニューロン)を包含する神経系の細胞においてCCNFポリヌクレオチドを発現するために用いられ得る。好適なレンチウイルスベクターの産生は当分野において周知である(例えば、参照によって組み込まれるU.S.特許出願Ser.No.13/893,920を見よ)。本開示に従うレンチウイルスベクターは、いずれかの好適なレンチウイルスに由来し得るか、またはそれから誘導可能であり得る。組み換えレンチウイルス粒子は目当てのヌクレオチドによって標的細胞に形質導入することができる。ひとたび細胞内にあると、ベクター粒子からのRNAゲノムはDNAへと逆転写され、標的細胞のゲノム上にインテグレーションされる。
レンチウイルスベクターはレトロウイルスベクターのより大きい群の一部である。レンチウイルスの詳細なリストはCoffin et al., Retroviruses 758-763(Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1997)に見出され得る。手短には、レンチウイルスは霊長類および非霊長類群に分割され得る。霊長類レンチウイルスの例は、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)およびサル免疫不全ウイルス(SrV)を包含するが、これらに限定されない。非霊長類レンチウイルス群は、プロトタイプ「スローウイルス」ビスナ・マエディ(visnaimaedi)ウイルス(VMV)、および関連する山羊関節炎・脳炎ウイルス(CAEV)、馬伝染性貧血ウイルス(EIAV)、猫免疫不全ウイルス(FIV)、ウシ免疫不全ウイルス(BIV)を包含する。
レンチウイルスは分裂および非分裂細胞両方に感染する力能を有するという点で、レンチウイルスはレトロウイルスファミリーの他の構成員とは異なる(Lewis et al., EMBO J., 11:3053-58 (1992))、Lewis & Emerman, J Virology, 68:510-16 (1994))。対照的に、他のレトロウイルス、例えばMLVは、例えば筋肉、脳、肺、および肝臓組織を作り上げているものなどの非分裂または低速分裂細胞に感染することはできない。
本願において用いられるレンチウイルスベクターは、レンチウイルスから誘導可能な少なくとも1つのコンポーネントパーツを含むベクターである。そのコンポーネントパーツは、ベクターが細胞に感染するか、遺伝子を発現するか、または複製される生物学的メカニズムに関わり得る。レトロウイルスおよびレンチウイルスゲノムの基本構造は、5'LTRおよび3'LTRなどの多くの共通の特徴を共有する。これらの間または内には、ゲノムがパッケージングされることを可能化するためのパッケージングシグナル、プライマー結合部位、ホスト細胞ゲノム上へのインテグレーションを可能化するためのインテグレーション部位、ならびにウイルス粒子のアセンブリに要求されるポリペプチドであるパッケージングコンポーネントをコードするgag、pol、およびenv遺伝子が所在する。レンチウイルスはrevおよびrev応答エレメント(RRE)配列などの追加の特徴を有し、これらは、感染した標的細胞の核から細胞質へのインテグレーションされたプロウイルスのRNA転写物の効率的搬出を可能化する。プロウイルスでは、ウイルス遺伝子は両端において長鎖末端リピート(LTR)と呼ばれる領域によってフランキングされる。LTRはプロウイルスインテグレーションおよび転写を担う。LTRはエンハンサー-プロモーター配列としての用をもまたなし、ウイルス遺伝子の発現をコントロールし得る。LTRそれら自体は同一の配列であり、これらは「U3」、「R」、および「U5」と呼ばれる3つのエレメントに分割され得る。U3はRNAの3'端に固有の配列に由来し、RはRNAの両端の反復した配列に由来し、U5はRNAの5'端に固有の配列に由来する。3つのエレメントのサイズは異なるウイルス間でかなり変動し得る。
欠損レンチウイルスベクターゲノムでは、gag、pol、およびenvは不在または非機能的であり得る。RNAの両端のR領域は反復配列である。U5およびU3はそれぞれRNAゲノムの5'および3'端の固有の配列に該当する。
本開示の典型的なレンチウイルスベクターでは、複製にとって必須の1つ以上のタンパク質コード領域の少なくとも一部が、ウイルスから取り除かれ得る。これはウイルスベクターを複製欠損にする。また、標的の非分裂ホスト細胞に形質導入および/またはそのゲノムをホストゲノム上にインテグレーションすることができる核酸を含むベクターを作出するために、ウイルスゲノムの部分がある核酸によって置き換えられ得る。1つの実施形態において、レンチウイルスベクターはU.S.特許出願Ser.No.12/138,993(参照によって本願に組み込まれる)に記載されている非インテグレーションベクターである。
さらなる実施形態において、ベクターは、ウイルスRNAを持たないかまたは欠いている配列を送達する能力を有する。異種結合ドメイン(gagに対して異種)が送達されるべきRNA上に所在し、gagまたはpol上の対応する結合ドメインが、送達されるべきRNAのパッケージングを確実にするために用いられ得る。これらのベクターの両方はU.S.特許出願Ser.No.12/139,035(参照によって本願に組み込まれる)に記載されている。レンチウイルスベクターは「非霊長類」ベクターであり得る。すなわち、主として霊長類、とりわけヒトに感染しないウイルスに由来し得る。
非霊長類レンチウイルスの例は、天然では霊長類に感染しないレンチウイルス科のファミリーのいずれかの構成員であり得る。猫免疫不全ウイルス(FIV)、ウシ免疫不全ウイルス(BIV)、山羊関節炎・脳炎ウイルス(CAEV)、マエディ・ビスナウイルス(MW)、または馬伝染性貧血ウイルス(EIAV)を包含し得る。
いくつかの実施形態において、ウイルスベクターはEIAVに由来する。EIAVはレンチウイルスの最も単純なゲノム構造を有する。gag、pol、およびenv遺伝子に加えて、EIAVは3つの他の遺伝子tat、rev、およびS2をコードする。TatはウイルスLTRの転写活性化因子として作用する(Derse & Newbold, Virology, 194:530-36(1993)、Maury et al., Virology, 200:632-42(1994))。Revはrev応答エレメント(RRE)を介してウイルス遺伝子の発現を制御および同調させる(Martarano et al., J. Virology, 68:3102-11 (1994))。これらの2つのタンパク質の作用機序は霊長類ウイルスの類縁的メカニズムに大まかに類似であると考えられる(Martarano et al., J. Virology, 68:3102-11 (1994))。S2の機能は未知である。加えて、EIAVタンパク質のTtmが同定されており、これは、膜貫通タンパク質の始めにおいてenvコード配列にスプライシングされたtatの第1のエキソンによってコードされる。
標的ホスト細胞に感染、形質導入、および目当てのヌクレオチド配列を送達するための要求される機能性を提供するために、ウイルスベクターは、非必須のエレメントを取り除くようにかつ必須のエレメントを保持するように操作され得る(例えば、参照によって組み込まれるU.S.Pat.No.6,669,936を見よ)。いくつかの実施形態においては、ゲノムは、パッケージングコンポーネントの存在下において、標的細胞に感染することができるウイルス粒子へのRNAゲノムのパッケージングを許すための十分なレンチウイルス遺伝情報に限定される。標的細胞の感染は、逆転写および標的細胞ゲノム上へのインテグレーションを包含し得る。レンチウイルスベクターは、ベクターによって標的細胞に送達されるであろう非ウイルスコード配列を担持する。いくつかの実施形態において、ベクターは、最終的な標的細胞内において感染性のレンチウイルス粒子を産生するための自立的な複製ができない。通常は、組み換えレンチウイルスベクターは、機能的なgag-polおよび/もしくはenv遺伝子ならびに/または複製にとって必須の他の遺伝子を欠く。本開示のベクターは分割イントロンベクターとして構成され得る(例えば、参照によって組み込まれるU.S.Pat.No.7,303,910を見よ)。
ベクターは自己不活性化ベクターであり得る。自己不活性化レトロウイルスベクターは、3'LTRのU3領域上の転写エンハンサーまたはエンハンサーおよびプロモーターを欠失させることによって構築され得る。ベクター逆転写およびインテグレーションのラウンド後に、これらの変化は5'および3'LTR両方にコピーされ、転写不活性なプロウイルスを産生する(Yu et al., Proceedings Nat'l Acad. Sci. USA, 83:3194-98 (1986)、Dougherty and Temin et al., Proceedings Nat'l Acad. Sci. USA, 84:1197-01 (1987)、Hawley, Proceedings Nat'l Acad. Sci. USA, 84:2406-10 (1987)、Yee et al., Proceedings Nat'l Acad. Sci. USA, 91:9564-68 (1994))。しかしながら、かかるベクター上のLTRの内部のいずれかのプロモーター(単数または複数)は依然として転写活性であろう。この戦略は、内部に配された遺伝子からの転写に対するウイルスLTRのエンハンサーおよびプロモーターの効果を消失させるために採用されている。かかる効果は、増大した転写(Jolly et al., Nucleic Acids Research, 11:1855-72 (1983))または転写の抑圧(Emerman & Temin, Cell, 39:449-67 (1984))を包含する。この戦略は、3'LTRからゲノムDNAへの下流転写を消失させるためにもまた用いられ得る(Herman & Coffin, Science, 236:845-48 (1987))。これは、内在性の癌遺伝子の偶発的活性化を防止することが決定的に重要であるヒト遺伝子治療において特に問題である。
ホスト細胞/パッケージング細胞内でウイルスゲノムを産生するために用いられるプラスミドベクターは、ホスト細胞/パッケージング細胞においてゲノムの転写を導くために、レンチウイルスゲノムに作動可能に連結された転写制御コントロール配列をもまた包含するであろう。これらの制御配列は、転写されるレンチウイルス配列に結び付けられた天然の配列、すなわち5'U3領域であり得る。または、それらは、異種プロモーター、例えば別のウイルスプロモーター、例えばCMVプロモーターであり得る。いくつかのレンチウイルスゲノムは効率的なウイルス産生のために追加の配列を要求する。例えば、HIVのケースでは、revおよびRRE配列が好ましくは包含される。しかしながら、revおよびRREの要求はコドン最適化によって減少または消失し得る(参照によって組み込まれるU.S.特許出願Ser.No.12/587,236を見よ)。rev/RREシステムと同じ機能を果たす代替的な配列もまた公知である。例えば、revIRREシステムの機能的アナログはメイソン・ファイザーサルウイルスに見出される。これは恒常的輸送エレメント(CTE)として公知であり、感染した細胞の因子と相互作用すると信じられるゲノム上のRRE型配列を含む。細胞性の因子はrevアナログと考えられ得る。それゆえに、CTEはreviRREシステムの代替として用いられ得る。公知であるかまたは利用可能になるいずれかの他の機能的同等物は、本開示の方法に適切であり得る。例えば、HTLV-1のRexタンパク質はHIV-1のRevタンパク質を機能的に置き換え得る。RevおよびRexはIRE-BPに類似の効果を有するということもまた公知である。
ある種の実施形態において、レンチウイルスベクターは馬伝染性貧血ウイルス(EIAV)に由来する自己不活性化最小レンチウイルスベクターであり、これからCCNFポリヌクレオチドが発現可能である。ベクターは、(1)組み換えEIAV PROSAVIN(Oxford BioMedica pic、オックスフォード、UK)ベクターゲノム(参照によって組み込まれるFarley et al., J. Gen. Med., 9:345-56 (2007)、U.S.Pat.No.7,259,015)、(2)合成EIAV gag/pol発現ベクター(pESGPK、参照によって組み込まれるU.S.特許出願Ser.No.13/893,920および12/587,236)、および(3)VSV-Gエンベロープ発現ベクター(pHGK)をコードする3つのプラスミドによる細胞(例えば、HEK293T細胞)の一過的トランスフェクションによって産生され得る。
単純ヘルペスウイルス
単純ヘルペスウイルス(HSV)ベクターもまたニューロン(例えば、運動ニューロン)を包含する神経系の細胞においてCCNFポリヌクレオチドを発現するために利用され得る。1型(HSV-1)のゲノムは約70遺伝子を特徴とする約150kbの直鎖二本鎖DNAである。ウイルスが増殖するその能力を失うことなしに、多くのウイルス遺伝子が欠失させられ得る。「最初期」(IE)遺伝子が第1に転写される。それらは、他のウイルス遺伝子の発現を制御するトランス作用因子をコードする。「初期」(E)遺伝子産物はウイルスDNAの複製に関与する。後期遺伝子は、ビリオンの構造コンポーネントとIEおよびE遺伝子の転写をオンにするかまたはホスト細胞タンパク質翻訳を遮断するタンパク質とをコードする。
HSVベクターはプラスミドに基づくシステムであり得る。これによって、遺伝子と2つのシスに作用するHSV認識シグナルとをコードするヌクレオチド配列を含有するプラスミドベクター(アンプリコンと呼称される)が作出される。認識シグナルはDNA複製起点および切断パッケージングシグナルであり、これらはHSV遺伝子産物をコードしない。それゆえに、アンプリコンを複製およびそれをHSVコート内にパッケージングするためには、ヘルパーウイルスが要求される。よって、最小量のHSV DNA配列が欠損HSVベクターゲノム上に存在することを原因として、ベクターはレシピエント細胞内においてウイルス遺伝子産物を発現せず、ベクターによる不顕性ウイルスの組み換えまたは再活性化は限定される。
HSVによって媒介される遺伝子治療の例は当分野において周知である(Breakefield & DeLuca. New Biologist, 3:203-18 (1991)、Ho & Mocarski, Virology, 167:279-93 (1988)、Palella, et al., Molecular & Cellular Biology, 8:457-60 (1988)、Palella et al., Gene, 80:137-44 (1988)、Andersen et al., Human Gene Therapy, 3:487-99 (1992)、Kaplitt et al., Current Topics Neuroendocrinology, 11:169-91 (1993)、Spade & Frenkel, Cell, 30:295-04 (1982)、Kaplitt et al., Molecular & Cellular Neuroscience, 2:320-30 (1991)、Federoff et al., Proceedings Nat. Acad. Sci. USA, 89:1636-40 (1992))。
アデノウイルス
アデノウイルスベクターは、ニューロン(例えば、運動ニューロン)を包含する神経系の細胞においてCCNFポリヌクレオチドを発現するために利用され得る。アデノウイルスゲノムは約36kbの二本鎖DNAからなる。アデノウイルスは気道上皮細胞を標的化するが、ニューロンにもまた感染することができる。組み換えアデノウイルスベクターは非分裂細胞のための遺伝子移入媒体として用いられている。アデノウイルスE1a最初期遺伝子が取り除かれるので、これらのベクターは組み換えHSVベクターに類似であるが、ほとんどのウイルス遺伝子は保持される。Ela遺伝子は小さく(大体1.5kb)、アデノウイルスゲノムはHSVゲノムのサイズのおおよそ三分の一であるので、外来性の遺伝子をアデノウイルスゲノム上に挿入するために、他の非必須のアデノウイルス遺伝子は取り除かれる。
アデノウイルスによって媒介される遺伝子治療の例は当分野において周知である(Akli et al., Nature Genetics, 3:224-28 (1993)、La Salle et al., Science, 259:988-90 (1993)、La Salle, Nature Genetics, 3:1-2 (1993)、Neve, Trends Biochemical Sci., 16:251-53 (1993))。
3.3.2. 非ウイルスベクター
サイクリンFは、非ウイルス送達システムを用いて、例えば裸の核酸として送達試薬との組み合わせで送達され得る。当分野において公知のいずれかの核酸送達方法が、本願に記載される方法に用いられ得る。これは、例えば高分子複合体を包含するコロイド分散システム、ナノカプセル、マイクロスフェア、ビーズ、ならびに水中油滴型エマルション、ミセル、混合ミセル、およびリポソームを包含する脂質に基づくシステムによる所望の組織への核酸の送達を包含する。好適な送達試薬は、例えばMirus Transit TKO親油性試薬、リポフェクチン、リポフェクタミン、セルフェクチン、ポリカチオン(例えば、ポリリジン)、アテロコラーゲン、ナノプレックス、およびリポソームを包含するが、これらに限定されない。核酸分子の送達媒体としてのアテロコラーゲンの使用は、Minakuchi et al. Nucleic Acids Research, 32:e109 (2004)、Hanai et al. Annals N.Y. Acad. Sci., 1082:9-17 (2006)、Kawata et al. Molecular Cancer Therapeutics, 7:2904-12 (2008)に記載されている。
リポソームは人工の膜小胞であり、これらはインビトロおよびインビボの送達媒体として有用である。リポソームが効率的な遺伝子移入媒体であるためには、次の特徴が存在するべきである。(1)生物活性を毀損せずに高い効率での遺伝物質のカプセル化、(2)非標的細胞と比較して標的細胞への選好的なかつ実質的な結合、(3)高い効率での標的細胞の細胞質への小胞の水系内容の送達、および(4)遺伝情報の的確なかつ有効な発現(Mannino et al., BioTechniques, 6:682-90 (1988))。
本願に記載される方法への使用にとって好適なリポソームは、標準的な小胞形成脂質から形成され得る。これらは一般的には中性または負荷電リン脂質およびステロール、例えばコレステロールを包含する。脂質の選択は、一般的には、所望のリポソームサイズおよび血流中のリポソームの半減期などの因子の考慮によって手引きされる。好適な脂質のリポソームの産生の例は、ホスファチジル化合物、例えばホスファチジルグリセロール、ホスファチジルコリン、ホスファチジルセリン、ホスファチジルエタノールアミン、スフィンゴ脂質、セレブロシド、およびガングリオシドを包含する。脂質の追加の例は、ポリリジン、プロタミン硫酸塩、および3.ベータ.-[N--(N',N'-ジメチルアミノエタン)カルバモイル]コレステロールを包含するが、これらに限定されない。リポソームを調製するための種々の方法が公知であり、例えばSzoka et al., Annual Rev. Biophysics & Bioengineering, 9:467-08 (1980)、ならびにU.S.Pat.No.4,235,871、4,501,728、4,837,028、および5,019,369に記載されている通りである。これらは参照によって本願に組み込まれる。
リポソームは、水系媒体中に分散されているリン脂質から形成され、同心マルチラメラ二重層小胞(マルチラメラ小胞(MLV)ともまた呼称される)を自発的に形成する。MLVは一般的に25nmから4mの直径を有する。MLVのソニケーションは、コアに水溶液を含有する200から500オングストロームの範囲の直径を有する小さいユニラメラ小胞(SUV)の形成をもたらす。
また、本方法への使用のためのリポソームは、単核マクロファージ系(「MMS」)および細網内皮系(「RES」)によるクリアランスを回避するようにして修飾され得る。かかる修飾リポソームは、表面上のまたはリポソーム構造中に組み込まれたオプソニン化阻害部分を有する。
本願に記載されるリポソームを調製することへの使用のためのオプソニン化阻害部分は、典型的には、リポソーム膜に結合される大きい親水性ポリマーである。本願において用いられるオプソニン化阻害部分は、それが例えば膜それ自体への脂溶性のアンカーのインターカレーションによってまたは膜脂質の活性基に直接的に結合することによって化学的にまたは物理的に膜に取り付けられるときに、リポソーム膜に「結合」される。これらの親水性のオプソニン化阻害ポリマーは保護表面層を形成し、これはMMSおよびRESによるリポソームの取り込みを有意に減少させる。例えば、参照によって本願に組み込まれるU.S.Pat.No.4,920,016に記載されている通りである。
いくつかの実施形態においては、リポソームを修飾することにとって好適なオプソニン化阻害部分は、約500から約40,000ダルトン、または約2,000から約20,000ダルトンの数平均分子量を有する水溶性ポリマーである。かかるポリマーは、ポリエチレングリコール(PEG)またはポリプロピレングリコール(PPG)誘導体、例えばメトキシPEGまたはPPGおよびステアリン酸PEGまたはPPG、合成ポリマー、例えばポリアクリルアミドまたはポリN-ビニルピロリドン、直鎖の、分枝の、またはデンドリマーのポリアミドアミン、ポリアクリル酸、ポリアルコール、例えば、カルボキシルまたはアミノ基が化学的に連結されるポリビニルアルコールおよびポリキシリトール、およびガングリオシド、例えばガングリオシドGM1を包含する。PEG、メトキシPEG、もしくはメトキシPPGのコポリマーまたはそれらの誘導体もまた好適である。加えて、オプソニン化阻害ポリマーは、PEGとポリアミノ酸、多糖、ポリアミドアミン、ポリエチレンアミン、またはポリヌクレオチドいずれかとのブロックコポリマーであり得る。また、オプソニン化阻害ポリマーは、アミノ酸またはカルボン酸を含有する天然多糖、例えば、ガラクツロン酸、グルクロン酸、マンヌロン酸、ヒアルロン酸、ペクチン酸、ノイラミン酸、アルギン酸、カラギーナン、アミノ化多糖またはオリゴ糖(直鎖または分枝)、または例えばもたらされるカルボキシル基の連結を有する炭酸の誘導体と反応したカルボキシル化多糖もしくはオリゴ糖であり得る。いくつかの実施形態において、オプソニン化阻害部分はPEG、PPG、またはそれらの誘導体である。PEGまたはPEG誘導体によって修飾されたリポソームは場合によっては「PEG化リポソーム」と呼ばれる。
4. サイクリンF増強薬剤の送達
ニューロン(例えば、運動ニューロン)は、例えばインビトロもしくはエクスビボの細胞培養においてまたは例えばインビボの対象に投与されて、本願に記載されるサイクリンF増強薬剤と接触させられ得る。いくつかの実施形態において、本願に記載されるサイクリンF増強薬剤は、ALS、FTD、およびADなどのニューロンTDP-43プロテイノパチーに関連するものを包含する神経変性状態の発生を処置または阻害するために対象に投与され得る。
インビトロの方法のためには、ニューロンは異なるソースから得られ得る。例えば、ニューロンは対象から得られ得る。いくつかの実施形態において、ニューロンは全細胞である。いくつかの実施形態において、対象は神経変性状態(例えば、ニューロンTDP-43プロテイノパチーに関連する神経変性状態)を患う。いくつかの実施形態において、対象は、神経変性状態(例えば、ニューロンTDP-43プロテイノパチーに関連する神経変性状態)を発生するリスクがある。いくつかの実施形態において、対象は神経変性状態(例えば、ニューロンTDP-43プロテイノパチーに関連する神経変性状態)を有することが疑われる。いくつかの実施形態において、対象はニューロン細胞死によって特徴付けられる状態を発生するリスクがある。いくつかの実施形態において、対象はニューロン細胞死によって特徴付けられる状態を患うことが疑われる。いくつかの実施形態において、対象はニューロン細胞死を患う。いくつかの実施形態において、対象はALSを患う。いくつかの実施形態において、対象はFTDを患う。いくつかの実施形態において、対象はADを患う。いくつかの実施形態において、対象は、キャリア、例えば無症状キャリアである。いくつかの実施形態において、運動ニューロン細胞は対象の胚性幹細胞(ESC)に由来する。いくつかの実施形態において、対象はヒトである。いくつかの実施形態において、対象はマウスである。いくつかの実施形態において、マウスはトランスジェニックマウスである。胚性幹細胞からの運動ニューロン分化を誘導する方法は当分野において公知であり、例えばDi Giorgio et al., Nature Neuroscience (2007), オンライン公開2007年4月15日; doi:10.1038/nn1885およびWichterle et al., Cell (2002) 110:385-397に記載されている通りである。いくつかの場合には、人工多能性幹細胞は対象から作出され、それから運動ニューロンに分化させられ得る。対象から運動ニューロンを誘導する1つの例示的な方法はDimos, J.T., et al. Science (2008) 321, 1218-122 (Epub Jul. 31, 2008)に記載されている。
インビボの方法では、有効量の本願に記載されるサイクリンF増強薬剤が対象に投与され得る。薬剤を対象に投与する方法は当分野において公知であり、当業者には容易に利用可能である。
当業者は、本願に記載される薬剤がニューロン変性を阻害またはニューロン生存を増強するために用いられ得るということをもまた了解するであろう。これは、ニューロン(例えば、運動ニューロン)変性によって特徴付けられるいくつもの状態の処置、発生の阻害、または改善に至り得る。
特定の実施形態において、ニューロン変性は運動ニューロン変性を含む。運動ニューロン疾患(MND)は、構音、歩行、呼吸、嚥下、および体の全身運動を包含する随意筋活動をコントロールする神経細胞の運動ニューロンを選択的に冒す一群の神経変性状態である。骨格筋は脊髄の前角に所在する一群のニューロン(下位運動ニューロン)によって神経支配され、これらは前根を筋細胞に伸ばす。これらの神経細胞それら自体は皮質脊髄路または上位運動ニューロンによって神経支配され、これらは脳の運動皮質から伸びる。肉眼的な病理では、脊髄の前角の変性および前根の萎縮がある。脳においては、萎縮が前頭葉および側頭葉に存在し得る。顕微的な検診では、ニューロンは、海綿状態、活性化アストロサイトおよびミクログリア、ならびに特徴的な「スケイン様」封入体を包含するいくつもの封入体、ブニナ小体、および空胞形成の存在を示し得る。運動ニューロン疾患はそれらの効果が様々であり、破壊的である。それらは、普通には、それらの起源および因果律の弁別的な違いを有するが、患者にとってのそれらのアウトカムについては類似の結果の重症筋脱力を有する。筋萎縮性側索硬化症(ALS)、前頭側頭型認知症(FTD)、原発性側索硬化症(PLS)、進行性筋萎縮症(PMA)、仮性球麻痺、進行性球麻痺、脊髄性筋萎縮症(SMA)、およびポストポリオ症候群は全てがMNDの例である。運動ニューロン変性の主な部位が神経変性状態を分類する。
上位および下位運動ニューロン両方を冒すALSはMNDの最も普通の形態である。進行性球麻痺は脳幹の下位運動ニューロンを冒し、不明瞭な構音、ならびに咀嚼および嚥下困難を引き起こす。これらの状態を有する個体は、ほぼ常に腕および脚に異常な徴候を有する。原発性側索硬化症は上位運動ニューロンの疾患であり、進行性筋萎縮症は脊髄の下位運動ニューロンのみを冒す。MNDを診断するための手段は当業者に周知である。症状の限定しない例は下に記載される。
4.1. 筋萎縮性側索硬化症(ALS)
ルー・ゲーリック病または古典的運動ニューロン疾患ともまた呼ばれる筋萎縮性側索硬化症(ALS)は、進行性の究極的には致命的な障害であり、これはついには全ての随意筋へのシグナルを遮断する。米国においては、医師は用語の運動ニューロン疾患およびALSを交換可能に用いる。上位および下位運動ニューロン両方が冒される。また、古典的ALSを有する者のおおよそ75パーセントは球筋(構音、嚥下、および咀嚼をコントロールする筋肉)の脱力および消耗を発生するであろう。症状は通常は第1に腕および手、脚、または嚥下筋において気づかれる。筋脱力および萎縮が体の両側に非対称的に生起する。冒された個体は体力とそれらの腕、脚、および体を動かす能力とを失う。他の症状は、痙性、おおげさな反射、筋クランプ、筋線維束性攣縮、ならびに嚥下および発話の増大した問題を包含する。構音は不明瞭または鼻声になり得る。横隔膜および胸壁の筋肉が正しく機能することが叶わないときには、個体は機械的サポートなしで呼吸する能力を失う。疾患は通常は人の知性または人格を損なわないが、いくつかの最近の研究は、ALSを有するいくらかの者は、認知機能の変改、例えば意思決定および記憶の問題を有し得るということを示唆する。ALSは最も普通には40および60歳の間の者を襲うが、より若齢およびより高齢者もまた疾患を発生し得る。男性は多くの場合には女性よりも冒される。ALSのほとんどのケースは孤発的に生起し、それらの個体の家族の構成員は疾患を発生する増大したリスクがあるとは考慮されない。しかしながら、成人におけるALSの家族性の形態があり、これは多くの場合にはRNA代謝(例えばTDP43およびFUS)およびタンパク質分解(例えば、UBQLN2、TBK1、およびCCNF)を担う遺伝子の変異からもたらされる。加えて、ALSの稀な若年性の発症形態は遺伝学的である。ALSを有するほとんどの個体は呼吸不全によって通常は症状の発症から3から5年以内に死ぬ。しかしながら、冒された個体の約10パーセントは10年以上に渡って生存する。
4.2. 前頭側頭型認知症(FTD)
前頭側頭型認知症(FTD)は前頭側頭葉変性症の臨床的提示である。これは、主に前頭葉および/または側頭葉が関わる進行性のニューロン喪失と、他のニューロン型は無傷のまま残るがスピンドルニューロンの70%超の典型的喪失とによって特徴付けられる。FTDでは、前頭葉および側頭葉の部分が萎縮するかまたは縮む。脳の前頭葉および側頭葉は一般的に人格、行動、および言語に関連する。冒される脳の部分に依存して、普通の徴候および症状は変動する。FTDを有するいくらかの者はそれらの人格の劇的な変化を経過し、社会的不適切、衝動的、または無感動になり、他は言語を用いる能力を失う。徴候および症状は、社会的および個人的行動の有意な変化、無関心、感情鈍麻、ならびに表出および受容言語両方の欠損を包含する。現行では、FTDの治癒方法はないが、症状を軽減することを助ける処置がある。
4.3. 脊髄性筋萎縮症(SMA)
脊髄性筋萎縮症(SMA)は、全てが遺伝的原因と脊髄および脳幹の運動ニューロンの喪失を原因とする脱力の症候とを共通に有するいくつもの異なる障害を言う。骨格筋の脱力および消耗は脊髄の前角細胞の進行性の変性によって引き起こされる。この脱力は多くの場合には腕よりも脚において重症である。SMAは種々の形態を有し、異なる発症年齢、遺伝のパターン、ならびに症状の重症度および進行を有する。より普通のSMAのいくつかは下に記載される。
SMN遺伝子産物の欠損はSMAの主な原因として考慮され、SMNタンパク質レベルはSMAを患う対象の生存と相関する。SMAの最も普通の形態はSMN遺伝子の変異によって引き起こされる。SMN(生存運動ニューロン)遺伝子を含有する染色体5の領域は大きい重複を有する。いくつかの遺伝子を含有する大きい配列が隣接セグメント上に2回生起する。それゆえに、2コピーの遺伝子SMN1およびSMN2がある。SMN2遺伝子はタンパク質を作る点でそれをより効率的でなくする追加の変異を有するが、それは低いレベルでそうする。SMAは両方の染色体からのSMN1遺伝子の喪失によって引き起こされる。SMA1からSMA3の範囲であるSMAの重症度は、部分的には、残りのSMN2遺伝子がSMN1の喪失をいかに良く補い得るかに関連する。
ウェルドニッヒ・ホフマン病ともまた呼ばれるSMA I型は、子供が生後6ヶ月である時間までに認められる。症状は、筋緊張低下(重度に減少した筋緊張)、逓減された四肢の運動、腱反射の欠如、筋線維束性攣縮、震え、嚥下および飲食困難、ならびに損なわれた呼吸を包含し得る。また、いくらかの子供は脊柱側弯症(脊柱の湾曲)または他の骨格異常を発生する。冒された子供は決して座ることまたは起立することをせず、大多数は通常は2歳よりも前に呼吸不全によって死ぬ。
SMA II型の症状は通常は子供が生後6ヶ月である後に始まる。特徴は、起立または歩行不能、呼吸の問題、筋緊張低下、減少したまたは不在の腱反射、および筋線維束性攣縮を包含し得る。これらの子供は座ることができるようになり得るが、起立しない。平均余命は変動し、いくつかの個体は青年期またはより後期まで生きる。
SMA III型(クーゲルベルグ・ヴェランダー病)の症状は2および17歳の間に現れ、異常な足取り、走る、階段を登る、または椅子から立ち上がる困難、および指の細かい震えを包含する。最も多くの場合には下肢が冒される。合併症は、脊柱側弯症、ならびに異常な筋緊張および脱力によって引き起こされる関節の周りの筋肉または腱の慢性短縮の関節拘縮を包含する。これは関節が自由に動くことを防止する。
SMAの他の形態は、例えば、遺伝性球脊髄性SMAケネディー病(X連鎖、アンドロゲン受容体)、呼吸窮迫を有するSMA(SMARD1)(染色体11、IGHMBP2遺伝子)、上肢主体による遠位SMA(染色体7、グリシルtRNAシンターゼ)、およびX連鎖乳児SMA(遺伝子UBE1)を包含する。
SMAの現行の処置は、慢性運動単位喪失の二次的な効果の防止および管理からなる。SMAの処置のための臨床的検討中のいくつかの薬物はブチレート、バルプロ酸、ヒドロキシ尿素、およびリルゾールを包含する。
ファチオ・ロンド病の症状は1および12歳の間に現れ、顔面脱力、ディスファジア(嚥下困難)、吸気性喘鳴(多くの場合には咽頭の急性閉塞に関連する高調な呼吸音)、構音困難(ディサースリア)、および眼筋の麻痺を包含し得る。SMA III型を有するほとんどの個体は呼吸合併症によって死ぬ。
進行性球脊髄性筋萎縮症としてもまた公知のケネディー病は、X連鎖の劣性疾患である。ケネディー病を有する個体の娘はキャリアであり、息子が疾患によって冒される50パーセントの可能性を有する。発症は15および60歳の間に生起する。症状は、顔面および舌筋の脱力、手の震え、筋クランプ、ディスファジア、ディサースリア、ならびに男性の乳部および乳腺の過剰な発生を包含する。脱力は通常は四肢まで広がる前に骨盤から始まる。いくらかの個体はインスリン非依存型糖尿病を発生する。
障害の経過は変動するが、一般的には低速で進行性である。個体は疾患の後期まで歩行可能のままに残る傾向がある。ケネディー疾患を有する個体の平均余命は通常は正常である。
関節拘縮症(四肢の固定された異常な姿勢を有する関節の遷延した拘縮)を有する先天性SMAは稀な障害である。症候は、重症拘縮、脊柱側弯症、胸部奇形、呼吸の問題、格別に小さい顎、および眼瞼下垂を包含する。
進行性球萎縮ともまた呼ばれる進行性球麻痺には、嚥下、構音、咀嚼、および他の機能に必要とされる下位運動ニューロンをコントロールする領域の球形の脳幹が関わる。症状は、咽頭筋脱力(嚥下に関わる)、脱力した顎および顔面筋、構音の進行性の喪失、ならびに舌筋萎縮症を包含する。下位および上位運動ニューロン両方の徴候を有する四肢脱力がほぼ常に認められるが、より著明でない。冒された人は笑いまたは泣きの爆発を有する(情動不安定と呼ばれる)。個体はついには摂食または構音することが不能になり、窒息および誤嚥性肺炎の増大したリスクがある。これは声帯から下気道および肺への液体および食物の通過によって引き起こされる。脳卒中および重症筋無力症はそれぞれが進行性球麻痺のものに類似であるある種の症状を有し、この障害を診断することに先立って排除されなければならない。ALSケースの約25パーセントでは、初期症状は延髄球の関わりから始まる。古典的ALSを有する個体の75パーセントいくらかは、ついにはいくらかの延髄球の関わりを示す。多くの臨床医は、進行性球麻痺は、それ自体では、腕または脚の異常の証拠なしに、極めて稀であるということを信ずる。
進行性球麻痺の多くの症状を共有する仮性球麻痺は、上位運動ニューロン変性と構音、咀嚼、および嚥下する能力の進行性の喪失とによって特徴付けられる。顔面筋の進行性の脱力が無表情な顔に至る。個体は嗄声および増大した絞扼反射を発生し得る。舌は動かずかつ口から突き出すことが不能になり得る。個体は情動不安定をもまた経験し得る。
原発性側索硬化症(PLS)は上位運動ニューロンのみを冒し、男性において普通は女性の2倍近くである。発症は一般的には50歳よりも後に生起する。PLSの原因は未知である。それは、随意運動をコントロールする大脳皮質(ほとんどの高レベル精神機能を担う脳をカバーする細胞の薄層)の特定の神経細胞が次第に変性するときに生起し、それらのコントロール下の筋肉が脱力することを引き起こす。科学者が稀にのみ遺伝性であると信ずる症候群は、数年または数十年かけて次第に進行し、冒された筋肉の強張りおよびぎこちなさに至る。障害は通常は第1に脚、次に体幹、腕、および手、最後に球筋を冒す。症状は、バランスの困難、脚の脱力および強張り、ぎこちなさ、運動の遅さおよび強張りを生ずる脚の痙性、足の引きずり(歩行不能に至る)、ならびにディサースリア(あまりはっきりしない構音)をもたらす顔面の関わりを包含し得る。ALSおよびPLS(ALSのバリアントと考慮される)の間の主な違いは、関わる運動ニューロンおよび疾患進行の速度である。PLSは、脚の痙性を引き起こし、通常は青年期に始まる上位運動ニューロンの遺伝性の障害である痙性対麻痺と間違えられ得る。ほとんどの神経科医は、PLSの診断をなす前の少なくとも3年に渡る冒された個体の臨床経過をフォローする。障害は致命的ではないが、クオリティ・オブ・ライフを冒し得る。PLSは多くの場合にはALSへと発達する。
進行性筋萎縮症(PMA)は下位運動ニューロンのみの低速だが進行性の変性が顕著である。それは大きくは男性を冒し、発症は他のMNDよりも早期である。脱力は典型的には第1に手で見られ、それから下半身に広がる。ここで、それは重症であり得る。他の症状は筋肉消耗、ぎこちない手の運動、筋線維束性攣縮、および筋クランプを包含し得る。体幹筋および呼吸が冒されるようになり得る。寒冷に対する暴露は症状を悪化させ得る。疾患は多くの場合にはALSへと発達する。
ポストポリオ症候群(PPS)は、急性灰白髄炎からのそれらの回復の数十年後のポリオサバイバーを襲い得る状態である。PPSは、傷害、病気(例えば変性関節疾患)、体重増加、または加齢プロセスが当初のポリオ発病後に機能的なままに残った脊髄運動ニューロンを損傷するかまたは殺すときに生起すると信じられる。多くの科学者は、PPSが先に急性灰白髄炎によって冒された筋肉における不顕性の脱力であり、新たなMNDではないということを信ずる。症状は、疲労、低速で進行性の筋脱力、筋萎縮症、筋線維束性攣縮、寒冷不耐性、ならびに筋肉および関節痛を包含する。これらの症状は、最も多くの場合には、当初の疾患によって冒された筋群に現れる。他の症状は、骨格変形、例えば脊柱側弯症および呼吸、嚥下、または睡眠の困難を包含する。症状は、高齢者およびより早期の疾患によって最も重度に冒された個体においてより頻繁である。いくつかの個体は小さな症状のみを経験し、他は、SMA、および稀にはALSのある形態であるように見えるがそうではないものを発生する。PPSは通常は生命を脅かさない。医師は、PPSの発生率を麻痺性急性灰白髄炎のサバイバーの約25から50パーセントと見積もる。
本願において企図されるニューロンTDP-43プロテイノパチーは、ALS以外の疾患、例えば前頭側頭型認知症(FTD)、AD、ペリー症候群、慢性外傷性脳症、グアムのALS/パーキンソン認知症複合、海馬硬化、および多系統プロテイノパチーにもまた関連し得る。適切なTDP-43プロテイノパチーの非排他的なリストは、アルツハイマー病(AD)、前頭側頭葉変性症、皮質基底核変性、進行性核上性麻痺、ゲルストマン・ストロイスラー・シャインカー、脳鉄蓄積による神経変性、球状グリア性タウオパチー、原発性年齢関連タウオパチー、年齢関連タウアストログリオパチー、脳炎後パーキンソニズム、亜急性硬化性全脳炎、パントテン酸キナーゼ関連神経変性、慢性外傷性脳症、ダウン症候群、若年性AD、筋強直性ジストロフィー、リポフスチン症、ニーマン・ピック病C型、アレキサンダー病、ペリー症候群、コケイン症候群、神経節膠腫/神経節細胞腫、毛様細胞性星細胞腫、鉛脳症、外傷性脳損傷(急性)、および封入体筋炎を包含し、例えばChornenkyy et al.(Laboratory Investigation 99:993-1007 (2019))において提示されている通りである。
4.4. アルツハイマー病
ADの主要なホールマークは、(1)シナプスにおけるニューロンからニューロンへの伝達に干渉し、ことによっては細胞死に寄与するニューロン外部におけるベータアミロイド(いわゆる神経突起斑のAβペプチド)の進行性の蓄積、(2)Aβペプチドが脳の血管の周りにいわゆる血管アミロイドとして蓄積し、それによって血液から脳への必須栄養素の取り込みに干渉する、(3)ニューロン内のカーゴの輸送をブロックするニューロン内部におけるタンパク質タウの異常な沈着物(神経原線維タングル)である。これはニューロン機能不全および細胞死の主なドライバーである。ついには、アミロイド沈着物およびタングル両方は脳の不可逆的損傷を引き起こし、脳の萎縮および認知機能の喪失に至る。ADの最も普通の初期症状は最近の事象を覚える困難であり、疾患が進むと、症状は、言語の問題、失見当識(容易に道に迷うことを包含する)、気分変動、意欲の喪失、セルフケアを管理しないこと、および行動上の問題点を包含し得る。人の状態が衰えると、それらは多くの場合には家族および社会から離脱する。次第に、体の機能が失われ、究極的には死に至る。進行のスピードは変動し得るが、診断後の典型的な平均余命は3から9年である。
いくつかの実施形態において、本願に記載される方法は、さらに、神経変性状態、好適にはニューロンTDP-43プロテイノパチーに関連するものと診断される対象を選択することを含む。神経変性状態を患う対象は、提示される症状に基づいて選択され得る。例えば、ALSを患う対象は、筋線維束性攣縮、クランプ、緊張および強張った筋肉(痙性)、腕、肩、もしくは舌の引き攣り、手、腕、もしくは脚を冒す筋脱力、不明瞭および鼻声の構音、または咀嚼もしくは嚥下困難の症状を示し得る。
いくつかの実施形態において、本願に記載される方法は、さらに、神経変性状態、好適にはニューロンTDP-43プロテイノパチーに関連するものを発生するリスクがある対象を選択することを含む。神経変性状態を発生するリスクがある対象は、遺伝子診断検査に基づいて(例えば、神経変性状態に関連する遺伝子の変異について、または提示される症状に基づいて)選択され得る。
5. 処置の方法
本開示のある種の態様は、神経変性状態、特にニューロンTDP-43プロテイノパチーに関連するもの、および/またはニューロン変性によって特徴付けられる状態を処置するための方法に関する。従って、本開示のある態様は、好適にはその必要がある対象のニューロンTDP-43プロテイノパチーに関連する神経変性状態の発生を処置または阻害する方法に関し、方法は、対象のニューロン(例えば、運動ニューロン)のサイクリンFのレベルまたは活性を増強または増大させる有効量の薬剤を対象に投与することを含む。別の態様において、本開示は、その必要がある対象のニューロン変性およびTDP-43プロテイノパチーによって特徴付けられる状態の発生を処置または阻害する方法に関し、方法は、対象のニューロン(例えば、運動ニューロン)のサイクリンFのレベルまたは活性を増強または増大させる有効量の薬剤を対象に投与することを含む。
好適には、薬剤は、対象において、サイクリンFのレベルまたは活性を増強もしくは増大させ、ニューロン生存(例えば、運動ニューロン生存)を増強し、および/またはニューロン変性(例えば、運動ニューロン変性)を阻害する。いくつかの実施形態において、薬剤は、対象において、サイクリンFのレベルまたは活性を増強または増大させ、神経変性状態に関連する少なくとも1つの症状を改善する。いくつかの実施形態において、薬剤は、サイクリンFのレベルまたは活性を増強または増大させ、対象の神経変性状態を処置する。いくつかの実施形態において、薬剤は、サイクリンFのレベルまたは活性を増強または増大させ、対象が神経変性状態を発生することを防止する。いくつかの実施形態において、薬剤は、サイクリンFのレベルまたは活性を増強または増大させ、対象の神経変性状態が進行することを防止する。
いくつかの実施形態において、薬剤は、対象において、複合体の基質(例えば、TDP-43)を含むSCFサイクリンF複合体のレベルを増大させ、ニューロン生存(例えば、運動ニューロン生存)を増強し、および/またはニューロン変性(例えば、運動ニューロン変性)を阻害する。いくつかの実施形態において、薬剤は、複合体の基質(例えば、TDP-43)を含むSCFサイクリンF複合体のレベルを増大させ、対象の神経変性状態に関連する少なくとも1つの症状を改善する。いくつかの実施形態において、薬剤は、複合体の基質(例えば、TDP-43)を含むSCFサイクリンF複合体のレベルを増大させ、対象の神経変性状態を処置する。いくつかの実施形態において、薬剤は、複合体の基質(例えば、TDP-43)を含むSCFサイクリンF複合体のレベルを増大させ、対象が神経変性状態を発生することを防止する。いくつかの実施形態において、薬剤は、複合体の基質(例えば、TDP-43)を含むSCFサイクリンF複合体のレベルを増大させ、対象の神経変性状態が進行することを防止する。
いくつかの実施形態において、薬剤は、対象において、タンパク質凝集を受けやすいタンパク質(例えば、TDP-43)の量を減少させ、ニューロン生存(例えば、運動ニューロン生存)を増強および/またはニューロン変性(例えば、運動ニューロン変性)を阻害する。いくつかの実施形態において、薬剤は、タンパク質凝集を受けやすいタンパク質(例えば、TDP-43)の量を減少させ、対象の神経変性状態に関連する少なくとも1つの症状を改善する。いくつかの実施形態において、薬剤は、タンパク質凝集を受けやすいタンパク質(例えば、TDP-43)の量を減少させ、対象の神経変性状態を処置する。いくつかの実施形態において、薬剤は、タンパク質凝集を受けやすいタンパク質(例えば、TDP-43)の量を減少させ、対象が神経変性状態を発生することを防止する。いくつかの実施形態において、薬剤は、タンパク質凝集を受けやすいタンパク質(例えば、TDP-43)の量を減少させ、対象の神経変性状態が進行することを防止する。
ニューロン(例えば、運動ニューロン)のサイクリンFのレベルまたは活性を増大させるいずれかの薬剤は、本願に記載される実施形態に用いられ得る。
いくつかの実施形態において、対象はヒトである。
いくつかの実施形態において、対象は、神経変性状態、または運動ニューロン変性によって特徴付けられる状態の処置のために選択される。いくつかの実施形態において、対象は、神経変性状態、特にニューロンTDP-43プロテイノパチーに関連するもの、または運動ニューロン変性によって特徴付けられる状態を発生するリスクがある。いくつかの実施形態において、対象は、神経変性状態、特にニューロンTDP-43プロテイノパチーに関連するもの、または運動ニューロン変性によって特徴付けられる状態を有することが疑われる。いくつかの実施形態において、対象は、神経変性状態、特にニューロンTDP-43プロテイノパチーに関連するものを患う。神経変性状態は本願に記載されるいずれかの神経変性状態であり得る。いくつかの実施形態において、神経変性状態は運動ニューロン変性が顕著である。いくつかの実施形態において、神経変性状態は運動ニューロン疾患である。いくつかの実施形態において、神経変性状態はALSである。いくつかの実施形態において、神経変性状態はFTDである。いくつかの実施形態において、神経変性状態は運動ニューロン変性以外のニューロン変性を包含する。いくつかの実施形態、神経変性状態はADである。
いくつかの実施形態においては、別の治療薬剤もまた対象に投与される。かかる別の治療または「補助」薬剤は典型的にはサイクリンF増強薬剤と同時的に投与される。例えば、治療薬剤、例えば、例えばブチレート、バルプロ酸、ヒドロキシ尿素、またはリルゾールが、同じ製剤としてまたは別々の製剤として投与され得る。いくつかの実施形態において、本願に記載される薬剤は、ALSの1つ以上の症状を処置することへの使用にとって好適な別の治療薬剤との組み合わせで用いられる。(i)水素化ピリド[4,3-b]インドールまたはそれらの薬学的に許容される塩、ならびに(ii)筋細胞へのエネルギーの供給を促進もしくは増大させる薬剤、COX-2阻害剤、ポリ(ADP-リボース)ポリメラーゼ-1(PARP-I)阻害剤、3OSリボソームタンパク質阻害剤、NMDAアンタゴニスト、NMDA受容体アンタゴニスト、ナトリウムチャネル遮断薬、グルタミン酸放出阻害剤、K(V)4.3チャンネルブロッカー、抗炎症薬剤、5-HT1A受容体アゴニスト、神経栄養因子エンハンサー、運動(moto)ニューロン表現型の生存および/または神経突起形成を促進する薬剤、血液脳関門を破壊から保護する薬剤、1つ以上の炎症性サイトカインの産生または活性の阻害剤、イムノモジュレーター、神経保護薬、アストロサイトの機能のモジュレーター、抗酸化剤(例えば、触媒的低分子抗酸化剤)、フリーラジカルスカベンジャー、1つ以上の活性酸素種の量を減少させる薬剤、非タンパク質チオール含量の減少を阻害する薬剤、正常な細胞性タンパク質修復経路の刺激因子(例えば、分子シャペロンを活性化する薬剤)、神経栄養薬剤、神経細胞死の阻害剤、神経突起成長の刺激因子、神経細胞の死を防止および/または損傷した脳組織の再生を促進する薬剤、サイトカインモジュレーター、ミクログリア細胞の活性化のレベルを減少する薬剤、カンナビノイドCB1受容体リガンド、非ステロイド性抗炎症薬、カンナビノイドCB2受容体リガンド、クレアチン、クレアチン誘導体、プラミペキソール塩酸塩などのドーパミン受容体アゴニストの立体異性体、毛様体神経栄養因子、毛様体神経栄養因子をコードする薬剤、グリア由来神経栄養因子、グリア由来神経栄養因子をコードする薬剤、ニューロトロフィン3、ニューロトロフィン3をコードする薬剤、またはそれらのいずれかの組み合わせの1つ以上を包含するが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態において、本願に記載される薬剤は、ALSまたはFTDの1つ以上の症状を処置することへの使用にとって好適な別の治療薬剤との組み合わせで用いられる。抗生物質(例えば、アミノグリコシド、セファロスポリン、クロラムフェニコール、クリンダマイシン、エリスロマイシン、フルオロキノロン、マクロライド、アゾライド、メトロニダゾール、ペニシリン、テトラサイクリン、トリメトプリム・スルファメトキサゾール、バンコマイシン)、ステロイド(例えば、アンドラン(andrane)(例えば、テストステロン)、コレスタン(例えば、コレステロール)、コール酸類(例えば、コール酸)、コルチコステロイド(例えば、デキサメタゾン)、エストラン(例えば、エストラジオール)、プレグナン(例えば、プロゲステロン)、麻薬性および非麻薬性鎮痛薬(例えば、モルヒネ、コデイン、ヘロイン、ヒドロモルフォン、レボルファノール、メペリジン、メタドン、オキシドン、プロポキシフェン、フェンタニル、メタドン、ナロキソン、ブプレノルフィン、ブトルファノール、ナルブフィン、ペンタゾシン)、抗炎症薬剤(例えば、アルクロフェナク、アルクロメタゾンジプロピオン酸エステル、アルゲストンアセトニド、アルファアミラーゼ、アムシナファル、アムシナフィド、アンフェナクナトリウム、塩酸アミプリロース、アナキンラ、アニロラク、アニトラザフェン、アパゾン、バルサラジド二ナトリウム、ベンダザック、ベノキサプロフェン、ベンジダミン塩酸塩、ブロメライン、ブロペラモール、ブデソニド、カルプロフェン、シクロプロフェン、シンタゾン、クリプロフェン、クロベタゾールプロピオン酸エステル、クロベタゾン酪酸エステル、クロピラク、プロピオン酸クロチカゾン、酢酸コルメタゾン、コルトドキソン、デカノアート、デフラザコート、デラテストリル、デポテストステロン、デソニド、デスオキシメタゾン、デキサメタゾンジプロピオン酸エステル、ジクロフェナクカリウム、ジクロフェナクナトリウム、ジフロラゾン酢酸エステル、ジフルミドンナトリウム、ジフルニサル、ジフルプレドナート、ジフタロン、ジメチルスルホキシド、ドロシノニド、エンドリソン、エンリモマブ、エノリカムナトリウム、エピリゾール、エトドラク、エトフェナメート、フェルビナク、フェナモール、フェンブフェン、フェンクロフェナク、フェンクロラク、フェンドサール、フェンピパロン、フェンチアザク、フラザロン、フルアザコート、フルフェナム酸、フルミゾール、酢酸フルニソリド、フルニキシン、フルニキシンメグルミン、フルオコルチンブチル、酢酸フルオロメトロン、フルクアゾン、フルルビプロフェン、フルレトフェン、フルチカゾンプロピオネート、フラプロフェン、フロブフェン、ハルシノニド、ハロベタソールプロピオネート、ハロプレドン酢酸エステル、イブフェナク、イブプロフェン、イブプロフェンアルミニウム、イブプロフェンピコノール、イロニダプ、インドメタシン、インドメタシンナトリウム、インドプロフェン、インドキソール、イントラゾール、酢酸イソフルプレドン、イソキセパク、イソキシカム、ケトプロフェン、ロフェミゾール塩酸塩、ロモキシカム、エタボン酸ロテプレドノール、メクロフェナム酸ナトリウム、メクロフェナム酸、メクロリソンジブチラート、メフェナム酸、メサラミン、メセクラゾン、メステロロン、メタンドロステノロン、メテノロン、メテノロン酢酸エステル、スレプタン酸メチルプレドニゾロン、モルニフルマート、ナブメトン、ナンドロロン、ナプロキセン、ナプロキセンナトリウム、ナプロキソール、ニマゾン、オルサラジンナトリウム、オルゴテイン、オルパノキシン、オキサンドロロン(oxandrolane)、オキサプロジン、オキシフェンブタゾン、オキシメトロン、塩酸パラニリン、ポリ硫酸ペントサンナトリウム、フェンブタゾンナトリウムグリセラート、ピルフェニドン、ピロキシカム、ケイ皮酸ピロキシカム、ピロキシカムオラミン、ピルプロフェン、プレドナゼート、プリフェロン、プロドール(Prodolie)酸、プロクアゾン、プロキサゾール、クエン酸プロキサゾール、リメキソロン、ロマザリット、サルコレクス、サルナセジン、サルサラート、サンギナリウムクロリド、セクラゾン、セルメタシン、スタノゾロール、スドキシカム、スリンダク、スプロフェン、タルメタシン、タルニフルマート、タロサラート、テブフェロン、テニダップ、テニダップナトリウム、テノキシカム、テシカム、テシミド、テストステロン、テストステロンブレンド、テトリダミン、チオピナク、チキソコルトールピバラート、トルメチン、トルメチンナトリウム、トリクロニド、トリフルミダート、ジドメタシン、ゾメピラクナトリウム)、または抗ヒスタミン薬剤(例えば、エタノールアミン(ジフェンヒドラミン(diphenhydrmine)、カルビノキサミンのような)、エチレンジアミン(トリペレナミン、ピリラミンのような)、アルキルアミン(クロルフェニラミン、デクスクロルフェニラミン、ブロムフェニラミン、トリプロリジンのような)、アステミゾール、ロラタジン、フェキソフェナジン、ブロフェニラミン、クレマスチン、アセトアミノフェン、プソイドエフェドリン、トリプロリジンのような他の抗ヒスタミン)の1つ以上を包含するが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態において、本願に記載される薬剤は、ADの1つ以上の症状を処置することへの使用にとって好適な別の治療薬剤との組み合わせで用いられる。例えばドネペジル、リバスチグミン、メマンチン、およびガランタミンだがこれらに限定されない認知増強薬剤を包含するが、これらに限定されない。
6. 製剤および投与
対象への投与について、本願に記載される薬剤は、経口的に、非経口的に、例えば皮下に、静脈内に、筋肉内に、腹腔内に、鼻腔内滴下によって、または粘膜、例えば鼻、喉、および気管支のものへの適用によって投与され得る。脊髄グリアなどの神経系を標的化するための1つの方法は髄腔内送達によってである。標的化された薬剤は周囲のCSFおよび/または組織に放出され、放出された化合物は短時間髄腔内注射のすぐ後に脊髄実質に浸透し得る。CNS送達を包含する薬物送達戦略についての網羅的な総説については、Ho et al., Curr. Opin. Mol. Ther. (1999), 1:336-3443、Groothuis et al., J. Neuro Virol. (1997), 3:387-400、およびJan, Drug Delivery Systmes: Technologies and Commercial Opportunities, Decision Resources, 1998を見よ。全てのこれらの内容は参照によって本願に組み込まれる(incorporate)。
それらは単独でまたは好適な医薬担体によって投与され得る。固体または液体形態、例えば錠剤、カプセル、粉末、溶液、懸濁液、またはエマルションであり得る。
薬剤は、1つ以上の薬学的に許容される担体(添加剤)および/または希釈剤と一緒に製剤された有効量の薬剤を含む薬学的に許容される組成物として製剤され得る。薬剤は、次に適合させられたものを包含する固体または液体形態での投与のために特別に製剤され得る。(1)経口投与、例えば、ドレンチ(水系または非水系の溶液または懸濁液)、ロゼンジ、糖衣錠、カプセル、ピル、錠剤(例えば、バッカル、舌下、および全身吸収のために標的化されるもの)、ボーラス、粉末、顆粒、舌への適用のためのペースト、(2)例えば、例えば無菌溶液もしくは懸濁液としての皮下、筋肉内、静脈内、もしくは硬膜外注射または徐放製剤による非経口投与、(3)例えば皮膚に適用されるクリーム、軟膏、もしくは制御放出パッチもしくはスプレーとしての外用適用、(4)例えば、ペッサリー、クリーム、もしくはフォームとして膣内的にもしくは直腸的に、(5)舌下的に、(6)経眼的に、(7)経皮的に、(8)経粘膜的に、または(9)経鼻的に。加えて、化合物および/または薬剤は、患者にインプラントされ得るかまたは薬物送達システムを用いて注射され得る。例えば、Urquhart, et al. (1984. Ann. Rev. Pharmacol. Toxicol. 24: 199-236)、Lewis, ed. “Controlled Release of Pesticides and Pharmaceuticals” (Plenum Press, New York, 1981)、U.S.Pat.No.3,773,919、およびU.S.Pat.No.353,270,960を見よ。
薬学的に許容される担体としての用をなし得る材料のいくつかの例は、(1)糖、例えばラクトース、グルコース、およびスクロース、(2)澱粉、例えばコーンスターチおよび馬鈴薯澱粉、(3)セルロースおよびその誘導体、例えばカルボキシメチルセルロースナトリウム、メチルセルロース、エチルセルロース、微結晶セルロース、および酢酸セルロース、(4)粉末状トラガカント、(5)麦芽、(6)ゼラチン、(7)潤滑剤、例えばステアリン酸マグネシウム、ラウリル硫酸ナトリウム、およびタルク、(8)賦形剤、例えばココアバターおよび坐剤ワックス、(9)油、例えばピーナッツ油、綿実油、サフラワー油、胡麻油、オリーブ油、コーン油、および大豆油、(10)グリコール、例えばプロピレングリコール、(11)ポリオール、例えばグリセリン、ソルビトール、マンニトール、およびポリエチレングリコール(PEG)、(12)エステル、例えばオレイン酸エチルおよびラウリン酸エチル、(13)寒天、(14)緩衝剤、例えば水酸化マグネシウムおよび水酸化アルミニウム、(15)アルギン酸、(16)パイロジェン不含水、(17)等張生理食塩水、(18)リンゲル液、(19)エチルアルコール、(20)pH緩衝溶液、(21)ポリエステル、ポリカーボネート、および/またはポリ無水物、(22)増量剤、例えばポリペプチドおよびアミノ酸、(23)血清コンポーネント、例えば血清アルブミン、HDL、およびLDL、(22)C2-C12アルコール、例えばエタノール、ならびに(23)医薬製剤に採用される他の非毒性の適合物質を包含する。濡れ剤、着色料、放出剤、コーティング剤、甘味料、フレーバー薬剤、香料、保存料、および抗酸化剤もまた製剤中に存在し得る。「賦形剤」、「担体」、「薬学的に許容される担体」、または同類などの用語は、本願においては交換可能に用いられる。
薬学的に許容される抗酸化剤は、(1)水溶性の抗酸化剤、例えばアスコルビン酸、システイン塩酸塩、重亜硫酸ナトリウム、メタ重亜硫酸ナトリウム、亜硫酸ナトリウム、および同類、(2)油溶性の抗酸化剤、例えばパルミチン酸アスコルビル、ブチル化ヒドロキシアニソール(BHA)、ブチル化ヒドロキシトルエン(BHT)、レシチン(lectithin)、没食子酸プロピル、アルファ-トコフェロール、および同類、ならびに(3)金属キレート剤、例えばクエン酸、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)、ソルビトール、酒石酸、リン酸、および同類を包含するが、これらに限定されない。
PEGは、その(it)範囲内に、約20から約2000000個の連結されたモノマー、典型的には約50～1000個の連結されたモノマー、通常は約100～300個を含有するいずれかのエチレングリコールポリマーを包含する。ポリエチレングリコールは、種々の数の連結されたモノマーを含有するPEG、例えばPEG20、PEG30、PEG40、PEG60、PEG80、PEG100、PEG115、PEG200、PEG300、PEG400、PEG500、PEG600、PEG1000、PEG1500、PEG2000、PEG3350、PEG4000、PEG4600、PEG5000、PEG6000、PEG8000、PEG11000、PEG12000、PEG2000000、およびそれらのいずれかの混合物を包含する。
薬剤は、ゼラチンカプセルとして、錠剤形態、糖衣錠、シロップ、懸濁液、外用クリーム、坐剤、注射用溶液として、または使用にすぐ先立つシロップ、懸濁液、外用クリーム、坐剤、もしくは注射用溶液の調製のためのキットとして製剤され得る。また、化合物および/または薬剤は、血流中へのその低速の放出を容易化する複合材料、例えばシリコンディスク、ポリマービーズ中に包含され得る。
製剤は便利にはユニット剤形で提示され、製薬の分野において周知の方法のいずれかによって調製され得る。技術、賦形剤、および製剤は、一般的には、例えばRemington's Pharmaceutical Sciences, Mack Publishing Co., Easton, Pa. 1985, 17th edition, Nema et al., PDA J. Pharm. Sci. Tech. 1997 51:166-171に見出される。発明の製剤を作るための方法は、活性な薬剤を1つ以上の賦形剤または担体と結び付けるかまたは接触させる工程を包含する。一般的に、製剤は、1つ以上の薬剤を液体賦形剤もしくは細かく分割された固体賦形剤または両方と均一にかつ密に結び付けることと、それから、適当な場合には産物を成形することとによって調製される。
調製手続きは医薬調製物の滅菌を包含し得る。薬剤は、補助的な薬剤、例えば潤滑剤、保存料、安定剤、浸透圧に影響するための塩などと混合され得る。これらは薬剤と有害に反応しない。
注射用形態の例は溶液、懸濁液、およびエマルションを包含する。注射用形態は、注射用溶液、懸濁液、またはエマルションの即席調製のための無菌粉末をもまた包含する。本発明の薬剤は、医薬担体、例えば生食、生理食塩水、静菌水、クレモフォール(商標)EL(BASF、パーシッパニー、N.J.)、リン酸緩衝生理食塩水(PBS)、リンゲル液、デキストロース溶液、エタノール、ポリオール(例えば、グリセロール、プロピレングリコール、および液体ポリエチレングリコール)、野菜油、およびそれらの好適な混合物、ならびに当分野において公知の他の水系担体と結び付けられて注射され得る。適当な非水系担体もまた用いられ得る。例は不揮発性油およびオレイン酸エチルを包含する。全てのケースにおいて、組成物は無菌でなければならず、容易な通針性(syringability)が存在する程度に流体であるべきである。それは製造および貯蔵の条件下において安定でなければならず、細菌および真菌などの微生物のコンタミネーション作用に対して保存されなければならない。正しい流動性は、例えば、レシチンなどのコーティングの使用によって、分散液のケースでは要求される粒子サイズの維持によって、および界面活性剤の使用によって維持され得る。微生物の作用の防止は種々の抗細菌および抗真菌薬剤、例えばパラベン、クロロブタノール、フェノール、アスコルビン酸、チメロサール、および同類によって達成され得る。多くのケースでは、等張化剤、例えば糖、ポリアルコール、例えばマンニトール、ソルビトール、および塩化ナトリウムを組成物中に包含することが好ましいであろう。注射用組成物の引き伸ばされた吸収は、組成物中に吸収を遅延させる薬剤、例えばモノステアリン酸アルミニウムおよびゼラチンを包含することによって成し遂げられ得る。好適な担体は生理食塩水中の5%デキストロースである。頻繁には、添加剤、例えば緩衝剤および保存料または等張性および化学的安定性を増強するための他の物質を担体中に包含することが望ましい。
いくつかの実施形態において、本願に記載される薬剤は、リポソームによってカプセル化されて投与され(administrated)得る。かかるリポソームの製造およびかかるリポソームへの分子の挿入は当分野において周知であり、例えば、U.S.Pat.No.4,522,811に記載されている通りである。リポソーム懸濁液(特定の細胞、例えば下垂体細胞へと標的化されたリポソームを包含する)もまた薬学的に許容される担体として用いられ得る。
1つの実施形態においては、薬剤は、体からの迅速な消失から化合物および/または薬剤を保護するであろう担体によって調製される。例えば、インプラントおよびマイクロカプセル化送達システムを包含する制御放出製剤である。生分解性の生体適合性のポリマー、例えばエチレン酢酸ビニル、ポリ無水物、ポリグリコール酸、コラーゲン、ポリオルトエステル、およびポリ乳酸が用いられ得る。かかる製剤の調製のための方法は当業者には明らかであろう。材料はAlzaコーポレーションおよびNovaファーマシューティカルズ社から商業的にもまた得られ得る。
経口摂取のケースでは、経口投与のための固体調製物にとって有用な賦形剤は、当分野において一般的に用いられるものであり、有用な例は、ラクトース、スクロース、塩化ナトリウム、澱粉、炭酸カルシウム、カオリン、結晶セルロース、メチルセルロース、グリセリン、アルギン酸ナトリウム、アラビアガム、および同類などの賦形剤、ポリビニルアルコール、ポリビニルエーテル、ポリビニルピロリドン、エチルセルロース、アラビアガム、シェラック、スクロース、水、エタノール、プロパノール、カルボキシメチルセルロース、リン酸カリウム、および同類などの結合剤、ステアリン酸マグネシウム、タルク、および同類などの潤滑剤であり、さらに、通常の公知の着色料、アルギン酸およびPRIMOGEL(商標)などの崩壊剤、ならびに同類などの添加剤を包含する。
薬剤は例えば不活性な希釈剤もしくは生物同化可能な可食な担体によって経口投与され得る。または、それらはハードもしくはソフトシェルカプセル内に包まれ得る。または、それらは錠剤へと圧縮され得る。または、それらは食事の食物と直接的に組み込まれ得る。経口治療の投与では、これらの化合物および/または薬剤は賦形剤と組み込まれ、錠剤、カプセル、エリキシル、懸濁液、シロップ、および同類の形態で用いられ得る。かかる組成物および調製物は少なくとも0.1%の化合物および/または薬剤を含有すべきである。これらの組成物中の薬剤のパーセンテージは当然のことながら様々であり得る。便利には、ユニットの重量の約2%から約60%の間であり得る。かかる治療上有用な組成物中の化合物および/または薬剤の量は、好適な投与量が得られるであろうようにする。本発明に従う好ましい組成物は、経口投与単位が約100および2000mgの間の化合物および/または薬剤を含有するようにして調製される。
坐剤の製剤にとって有用な基材の例は、油系基材、例えばココアバター、ポリエチレングリコール、ラノリン、脂肪酸トリグリセリド、ウイテプゾール(商標、ダイナマイトノーベル社)、および同類である。液体調製物は水系または油系懸濁液、溶液、シロップ、エリキシル、および同類の形態であり得る。これらは添加剤を用いて従来のやり方によって調製され得る。
ドーズの後に最も多大な長さの時間に渡って循環レベルを最大化するために、組成物はボーラスドーズとして与えられ得る。連続輸液もまたボーラスドーズ後に用いられ得る。
また、薬剤は、エアロゾルの形態で直接的に気道に投与され(administrated)得る。吸入による投与のためには、溶液または懸濁液の薬剤が、好適なプロペラント、例えば二酸化炭素などのガス、またはプロパン、ブタン、もしくはイソブテンのような炭化水素プロペラントを含有する加圧容器またはディスペンサーからのエアロゾルスプレーの形態で送達され得る。薬剤はアトマイザーまたはネブライザーなどの非加圧形態でもまた投与され(administrated)得る。
また、薬剤は非経口投与され得る。これらの薬剤の溶液または懸濁液が、好適にはヒドロキシプロピルセルロースなどの界面活性剤と混合された水によって調製され得る。また、分散液がグリセロール、液体ポリエチレングリコール、およびそれらの混合物によって油中に調製され得る。例解的な油は、石油、動物、野菜、または合成起源のもの、例えばピーナッツオイル、大豆油、または鉱油である。一般的には、水、生理食塩水、デキストロースおよび関連する糖水溶液、ならびにグリコール、例えばプロピレングリコールまたはポリエチレングリコールが、特に注射用溶液のためには好ましい液体担体である。貯蔵および使用のありふれた条件下においては、これらの調製物は微生物の成長を防止するための保存料を含有する。
投与の容易さおよび投与量の均一性のために、経口または非経口組成物をユニット剤形で製剤することが有利であり得る。
投与は経粘膜または経皮手段によってでもまたあり得る。経粘膜または経皮投与では、透過されるべき関門にとって適当な浸透剤が製剤に用いられる。かかる浸透剤は当分野において一般公知であり、例えば経粘膜投与のためには界面活性剤、胆汁酸塩、およびフシジン酸誘導体を包含する。経粘膜投与は経鼻スプレーまたは坐剤の使用によって達成され得る。経皮投与では、薬剤は当分野において一般公知の通り軟膏、膏薬、ゲル、またはクリームへと製剤される。
薬剤は、他の医薬活性な薬剤との組み合わせで対象に投与され(administrated)得る。例示的な医薬活性な化合物および/または薬剤は、Harrison's Principles of Internal Medicine, 13.sup.th Edition, Eds. T. R. Harrison et al. McGraw-Hill N.Y., NY、Physician's Desk Reference, 50.sup.th Edition, 1997, Oradell New Jersey, Medical Economics Co.、Pharmacological Basis of Therapeutics, 8.sup.th Edition, Goodman and Gilman, 1990、United States Pharmacopeia, The National Formulary, USP XII NF XVII, 1990に見出されるものを包含するが、これらに限定されない。これらの全ての完全な内容は参照によって本願に組み込まれる。いくつかの実施形態において、医薬活性な薬剤は、ブチレート、バルプロ酸、ヒドロキシ尿素、およびリルゾールからなる群から選択される。
薬剤および他の医薬活性な薬剤は、同じ医薬組成物または異なる医薬組成物として(同じ時間にまたは異なる時間に)対象に投与され(administrated)得る。例えば、オーロラキナーゼ阻害剤と神経変性状態を処置するための追加の薬剤とが、同じ医薬組成物としてまたは異なる医薬組成物として(同じ時間にまたは異なる時間に)対象に投与され(administrated)得る。
単一の剤形を産生するために担体材料と組み合わせられ得る薬剤の量は、一般的には、治療効果を生ずる薬剤の量であろう。一般的には、100パーセントのうち、この量は、約0.1%から99%の化合物、好ましくは約5%から約70%、最も好ましくは10%から約30%の範囲であろう。
錠剤、カプセル、および同類は、結合剤、例えばトラガカントガム、アカシア、コーンスターチ、またはゼラチン、賦形剤、例えばリン酸二カルシウム、崩壊剤、例えばコーンスターチ、馬鈴薯澱粉、アルギン酸、潤滑剤、例えばステアリン酸マグネシウム、および甘味料、例えばスクロース、ラクトース、またはサッカリンをもまた含有し得る。ユニット剤形がカプセルであるときには、それは上の型の材料に加えて脂肪油などの液体担体を含有し得る。
コーティングとしてのまたは投与単位の物理的形態を改変するための種々の他の材料が存在し得る。例えば、錠剤はシェラック、糖、または両方によってコーティングされ得る。シロップは、活性成分に加えて、甘味料としてのスクロース、保存料としてのメチルおよびプロピルパラベン、色素、およびチェリーまたはオレンジフレーバーなどのフレーバー剤を含有し得る。
医薬組成物は投与のための説明と一緒に容器、パック、またはディスペンサー中に包含され得る。
ALSまたはFTDを処置するための有効量の化合物および/または薬剤を送達するであろう有効性および投与量についての手引きは、ALSまたはFTDの動物モデルから得られ得る。例えば、Hsieh-Li et al.(2000. Nature Genetics 24:66-70)およびそこに引用される参照に記載されているものを見よ。
毒性および治療有効性は、例えばLD50(集団の50%にとって致死的なドーズ)およびED50(集団の50%において有効なドーズ)を決定するための細胞培養または実験動物における標準的な薬学手続きによって決定され得る。毒性の効果および治療効果の間のドーズ比は治療指数であり、それはLD50/ED50比として表現され得る。大きい治療指数を発揮する組成物が好ましい。
細胞培養アッセイおよび動物研究から得られるデータは、ヒトへの使用のための広範囲の投与量を製剤することに用いられ得る。かかる化合物および/または薬剤の投与量は、好ましくは、毒性を有さないかまたはほとんど有さないED50を包含する広範囲の循環中濃度内に在る。投与量は、採用される剤形および利用される投与経路に依存してこの範囲内で変動し得る。
有効ドーズは当初には細胞培養アッセイから見積もられ得る。細胞培養で決定されるIC50(すなわち、症状の半数阻害を達成する治療薬の濃度)を包含する循環血漿中濃度範囲を達成するためのドーズは、動物モデルにおいて定式化され得る。血漿中のレベルは例えば高速液体クロマトグラフィーによって測定され得る。いずれかの特定の投与量の効果は好適なバイオアッセイによってモニタリングされ得る。好適なバイオアッセイの例は、DNA複製アッセイ、転写に基づくアッセイ、GDF-8結合アッセイ、および免疫学的アッセイを包含する。
投与量は医者によって決定され、必要に応じて、処置の観察される効果に適するように調整され得る。一般的には、化合物および/または薬剤が1μg/kgから100mg/kg、1μg/kgから50mg/kg、1μg/kgから20mg/kg、1μg/kgから10mg/kg、1μg/kgから1mg/kg、100μg/kgから100mg/kg、100μg/kgから50mg/kg、100μg/kgから20mg/kg、100μg/kgから10mg/kg、100μg/kgから1mg/kg、1mg/kgから100mg/kg、1mg/kgから50mg/kg、1mg/kgから20mg/kg、1mg/kgから10mg/kg、10mg/kgから100mg/kg、10mg/kgから50mg/kg、または10mg/kgから20mg/kgのドーズで与えられるようにして、組成物は投与される。抗体化合物および/または薬剤では、1つの好ましい投与量は0.1mg/kg体重である(一般的に10mg/kgから20mg/kg)。抗体が脳において作用するべきである場合には、50mg/kgから100mg/kgの投与量が通常は適当である。
処置の継続期間および頻度については、いつ処置が治療上のベネフィットを提供しようとするかを決定するために、および投与量を増大もしくは減少、投与頻度を増大もしくは減少、処置を中止、処置を再開、または処置レジメンに他の変改をなすかどうかを決定するために、当分野の臨床医が対象をモニタリングすることが典型的である。ポリペプチドに対する対象の感受性などのいくつもの臨床因子に依存して、投薬スケジュールは週1回から毎日まで変動し得る。所望のドーズ(dos)は、一度に投与され得るか、またはサブドーズ、例えば2～4つのサブドーズに分割され、ある期間に渡って、例えば適当なインターバルで終日もしくは他の適当なスケジュールによって投与され得る。かかるサブドーズはユニット剤形として投与され得る。投薬スケジュールの例は、週1回、週2回、週3回、毎日、毎日2回、毎日3回、または毎日4回以上の投与である。
7.キット
本願に記載される薬剤はキットとして提供され得る。キットは、(a)薬剤、例えば薬剤を包含する組成物と(b)資料とを包含する。資料は、本願に記載される方法および/または本願に記載される方法のための薬剤の使用に関する解説、説明、マーケティング、または他の材料であり得る。例えば、資料は、運動ニューロン生存を増強するか、神経変性状態、特にニューロンTDP-43プロテイノパチーに関連するもの(例えば、ALS、FTD、ADなど)、または神経変性状態の少なくとも1つの症状、または機能不全のもしくは減少した(decreases)ニューロン(例えば、運動ニューロン)に関連する状態の発生を処置または阻害するために、薬剤を投与するための方法を記載する。
1つの実施形態において、資料は、薬剤を好適な様式で、例えば好適なドーズ、剤形、または投与のモード(例えば、本願に記載されるドーズ、剤形、または投与のモード)で投与するための説明を包含し得る。別の実施形態においては、資料は、好適な対象、例えばヒト、例えば成人のヒトを同定するための説明を包含し得る。キットの資料はその形態が限定されない。多くのケースでは、資料、例えば説明は、印刷物、例えば印刷されたテキスト、図面、および/または写真、例えばラベルまたは印刷されたシートで提供される。しかしながら、資料は、他のフォーマット、例えば点字、コンピュータ読み取り可能な材料、ビデオ記録、または音声記録でもまた提供され得る。別の実施形態においては、キットの資料はリンクまたは連絡先情報、例えば物理アドレス、Eメールアドレス、ハイパーリンク、ウェブサイト、または電話番号であり、ここで、キットの使用者は、本願に記載されるモジュレーターおよび/または方法へのその使用についての実質的な情報を得られ得る。当然のことながら、資料はフォーマットのいずれかの組み合わせでもまた提供され得る。
薬剤に加えて、キットの組成物は、他の成分、例えば溶媒もしくは緩衝液、安定剤もしくは保存料、および/または本願に記載される状態または障害を処置するための第2の薬剤を包含し得る。代替的には、他の成分は薬剤とは異なる組成物または容器としてキットに包含され得る。かかる実施形態において、キットは、薬剤および他の成分を混ぜ合わせるためのまたは薬剤を他の成分と一緒に用いるための説明を包含し得る。
薬剤は、いずれかの形態、例えば液体、乾燥、または凍結乾燥形態で提供され得る。薬剤は実質的に純粋および/または無菌であるということが好ましい。薬剤が液体の溶液で提供されるときには、液体の溶液は好ましくは水溶液であり、無菌の水溶液が好ましい。化合物および/または薬剤が乾燥形態で提供されるときには、再構成は、一般的には、好適な溶媒の追加によってである。溶媒、例えば滅菌水または緩衝液は、任意にキットによって提供され得る。
キットは化合物および/または薬剤を含有する組成物のための1つ以上の容器を包含し得る。いくつかの実施形態において、キットは、薬剤(例えば、組成物として)および資料のための別々の容器、仕切り、またはコンパートメントを含有する。例えば、薬剤(例えば、組成物として)はボトル、バイアル、またはシリンジに含有され、資料はプラスチックスリーブまたはパケットに含有され得る。他の実施形態においては、キットの別々の要素は単一の分割されない容器に含有される。例えば、薬剤(例えば、組成物として)はボトル、バイアル、またはシリンジに含有され、これはそれに取り付けられたラベルの形態の資料を有する。いくつかの実施形態において、キットは複数(例えばパック)の個々の容器を包含し、それぞれが薬剤(例えば、組成物として)の1つ以上のユニット剤形(例えば、本願に記載される剤形)を含有する。例えば、キットは、複数のシリンジ、アンプル、ホイルパケット、またはブリスターパックを包含し、それぞれが薬剤のシングルユニットドーズを含有する。キットの容器は気密および/または防水であり得る。
薬剤(例えば、組成物として)は、対象、例えば成人対象、例えば、ニューロン(例えば、運動ニューロン)の生存もしくは生存性を増強および/またはニューロン(例えば、運動ニューロン)の変性を阻害および/またはニューロン(例えば、運動ニューロン)の異常なタンパク質蓄積を阻害する必要がある対象に投与され得る。例えば、対象におけるニューロンTDP-43プロテイノパチーの存在を評価し、それによって対象が本願に記載されるサイクリンF増強薬剤による処置を受けやすくあり得るということを同定するために、方法は対象を評価することを包含し得る。
本発明が容易く理解および実施され得るために、特定の好ましい実施形態が今や次の限定しない例によって記載される。
実験
サイクリンFはTDP-43の相互作用パートナーである
サイクリンF過剰発現がニューロン様の細胞におけるTDP-43の高ユビキチン化に至るということから(Williams, Topp et al. 2016)、我々は、サイクリンFがTDP-43のユビキチン化を媒介することを直接的に担い得るかどうかを問うた。従って、我々はサイクリンFがTDP-43に結合し得るかどうかを第1に評価した。サイクリンFは基質に存在するCyモチーフ(RxL)を介して基質に結合することが公知である(Dankert, Rona et al. 2016)。TDP-43のアミノ酸配列の分析はアミノ酸268～270の間の単一のRxLモチーフを明らかにした(図3)。サイクリンFがTDP-43に結合するかどうかを決定するために、我々は一連の標準的な免疫沈降実験をとり行った。ここでは、HEK293細胞が、Flagタグ付きサイクリンFおよびHAタグ付きTDP-43をコードするコンストラクトによってトランスフェクションされた。トランスフェクションの24時間後に、細胞がリシスされ、Flag-サイクリンFが免疫沈降によって濃縮された。溶出物のイムノブロット分析はサイクリンFがTDP-43と共免疫沈降するということを明らかにした(図1A)。リン酸化TDP-43(409/410)が特に病理的なTDP-43封入体に関連するということから、サイクリンFおよびTDP-43のリン酸化形態の間の相互作用もまた検討された。従って、サイクリンF-flagによって免疫沈降されたライセートが、イムノブロッティングによってリン酸化TDP-43を認識する抗体を用いて分析され、サイクリンFが全長のリン酸化TDP-43(409/410)をもまた認識し得るということを明らかにした(図1B)。
サイクリンFが、全ての公知のサイクリンF基質に存在する典型的なRxLモチーフを介してTDP-43と相互作用するかどうかを決定するために、野生型TDP-43またはバリアントTDP-43(RxL>AxA)を発現するコンストラクトがHEK293細胞にトランスフェクションされた(図1C)。24時間後に、細胞はリシスされ、Flag-サイクリンFが免疫沈降され、TDP-43についてイムノブロッティングによって分析された。TDP-43は野生型形態のおよびRxL>AxA変異を担持するときの両方のサイクリンFと共免疫沈降し、結合領域がRxLモチーフに非依存的であるということを示唆した(図1D)。このデータに合わせて、我々は、全長サイクリンFおよびmycによってタグ付けされたTDP-43の短縮型断片を用いる免疫沈降をもまたとり行った(図1E)。TDP-43のNおよびC末端断片がFlag-サイクリンFと一緒に過剰発現され、細胞がリシスされ、TDP-43が免疫沈降によって濃縮された。ここでは、TDP-43のC末端断片(167-414)ではなくN末端断片(1-161)がサイクリンFと共免疫沈降し、サイクリンFおよびTDP-43の間の相互作用がTDP-43上のRxLモチーフに非依存的であるということをさらに示した(図1F)。
サイクリンFはTDP-43に直接的に結合し、そのユビキチン化を媒介する
サイクリンFは典型的なRxLモチーフを介してTDP-43と相互作用しなかったので、本発明者は、サイクリンFおよびTDP-43の間の相互作用が本当に直接的な相互作用であるかどうかを問うた。従って、それらは、組み換えサイクリンF-GSTおよびHis-TDP-43を用いて一連のプルダウン研究をとり行った。ここでは、全長TDP-43ならびにGSTタグ付きサイクリンFの全長および短縮型断片両方が作出され(図2A)、Ni-NTA磁性ビーズがHisタグ付きTDP-43を共に相互作用するタンパク質と共に単離するために用いられる前に、一緒にインキュベーションされた。これらのプルダウン研究の結果は、サイクリンFが本当にTDP-43と直接的に相互作用するということを示している(図2B)。さらにその上、サイクリンFのサイクリンドメインはTDP-43への直接的結合を担った(図2C)。結果はマイクロスケール熱泳動(MST)によって検証された(図4)。
先の研究においては、サイクリンFはそのサイクリンドメイン内のMRYIL配列を用いて基質に結合するということが示されている(Klein et al., 2015)。このドメインは本願の配列番号2のアミノ酸残基309～313に現れる。それゆえに、相互作用を撹乱するために、MR>AA置換がサイクリンドメイン(配列番号2のアミノ酸残基309～310)上に導入された。MR/AAバリアントのアミノ酸配列は配列番号7に規定される。サイクリンFが非典型的な相互作用によってTDP-43と結合するという観念と整合して、MR>AA置換は組み換えサイクリンFおよびTDP-43の間の結合にインパクトを及ぼさなかった(図2C)。
非典型的な結合にもかかわらず、本発明者は、TDP-43が(相互作用タンパク質とは別個の)サイクリンFの直接的なユビキチン化基質であるかどうかを評価した。これをするために、それらはインビトロE3リガーゼユビキチン化アッセイを開発した。これはタンパク質ユビキチン化のための全ての必要なコンポーネントを組み込んでいる。第1に、Flagタグ付きサイクリンFがHEK293細胞にトランスフェクションされ、サイクリンFを抗Flag抗体によって免疫沈降した。本発明者は、この方法論を用いて、そのサイクリンFがSCF複合体の他のコンポーネント(Skp1、Cul1、およびRbx1)と一緒に共免疫沈降するということと、これは集合的にE3リガーゼ活性を保持するということとを先に実証した。それから、免疫沈降されたサイクリンF(SCFサイクリンF)が、組み換えHis-TDP-43を基質として用いるインビトロユビキチン化アッセイに用いられた。本願において提示される結果は、SCFサイクリンFがインビトロの組み換えTDP-43のポリユビキチン化を媒介する能力があるということを示す(図2D)。対照的に、活性なユビキチンリガーゼを形成しないサイクリンF(LP/AA)の使用は、ユビキチン化されたTDP-43のレベルに対する効果を有さなかった(図2D)。一緒になって、これらのデータはTDP-43がSCFサイクリンFの直接的なユビキチン化基質であるということを示唆する。
TDP-43プロテイノパチーはALSのほぼ全てのケースおよびFTDケースの半分よりも多くにおいて見られる(Ling, Polymenidou et al., 2013)。多くのケースでは、それが細胞質凝集体に溜まるにつれて、TDP-43は核から枯渇することが見出される。これは、機能的なTDP-43の喪失がALS/FTD発病の寄与因子であり得るということを示唆する。よって、TDP-43の異常な細胞質蓄積および凝集を担う分子メカニズムを同定することにはかなりの重要性がある。特に、死後患者組織の細胞質封入体内に存在するTDP-43の特徴的な特徴は高ユビキチン化であり、これはTDP-43の遮断されたプロテアソームクリアランスを反映すると考慮される。従って、TDP-43のユビキチン化およびクリアランスのための内在性の経路の同定にはかなりの重要性がある。
本発明者は、今や、TDP-43のユビキチン化および爾後のプロテアソーム分解を引き起こすALSにリンクした分子経路の第1の報告を提示する。それらは一連の生化学的データ(免疫沈降、MST)を提示し、これらは、集合的に、サイクリンFがTDP-43に結合するということと、爾後に、SCFサイクリンF複合体がTDP-43をユビキチン化するということとを実証する。意外なことに、それらはこの相互作用が非典型的であるということを見出した。なぜなら、それは、全ての公知のサイクリンF基質で報告されたR-X-LモチーフおよびサイクリンF上のMRYIL基質認識モチーフに非依存的に生起するからである。これは、TDP-43クリアランスを担う特定のUPSによって媒介される経路の第1のインビボの報告に該当するということが信じられる。
マウスにおけるサイクリンF過剰発現は不溶性TDP-43種の増強されたクリアランスに至る
マウスの中枢神経系におけるサイクリンF過剰発現の効果を決定するために、AAV9-PHP.Bが用いられて、8ヶ月に渡る特に野生型マウスのニューロン(シナプシンプロモーター)におけるサイクリンFまたは空ベクターコントロールの発現を送達した。死後運動皮質がこれらのマウスから得られ、RIPA可溶性のおよびRIPA不溶性のTDP-43の存在がイムノブロッティングによって分析された。図5Aから見られる通り、TDP-43に対応するバンドが予期される通り43kDaにおいて指摘された。加えて、ユビキチン化されたTDP-43種の存在を示すより高分子量の種もまた検出された。イムノブロットのデンシトメトリー分析は、モノマーのおよびユビキチン化されたTDP-43両方が、サイクリンFを過剰発現するマウスにおいてはコントロールに対して相対的に有意に減少されるということを明らかにした。
TDP-43トランスジェニックゼブラフィッシュにおけるmRNAによって媒介されるCCNF過剰発現
GFP標識されたヒト野生型TDP-43を運動ニューロンに発現するトランスジェニックゼブラフィッシュが、CCNF相互作用を評価するために用いられた。図6に提示されている結果は、野生型ヒトサイクリンFをコードするmRNAの注射はヒトTDP-43の核レベルの減少をもたらすが、TDP-43に結合するがユビキチン化することは叶わない不活性なサイクリンF(IP/AA)バリアントをコードするmRNAの注射はヒトTDP-43減少をもたらさないということを示している。
材料および方法
プラスミドおよびクローニング
N末端タグ(例えば、フルオロフォアまたはペプチド精製タグ)に融合された野生型およびS621G CCNF cDNAをコードする発現コンストラクトが、先に記載された通り用いられた(Williams et al. Nature Communications 7: 11253 (2016)、Lee et al. Cell Mol Life Sci. 75(2):335-354 (2018)、Hogan et al. Hum Mol Genet. 28(4):698 (2019))。
C末端Flagタグに融合された野生型およびS621G CCNF cDNAがpcDNA 3.1ベクターにクローニングされた。GSTタグ付きサイクリンFまたはサイクリンFのサイクリンボックスをコードする遺伝子配列はpGEX5ベクターにクローニングされた。
細胞培養
用いられたHEK293、Neuro-2a、SHSY5Y、およびNSC-34細胞は、10%FBSおよび抗生物質(100mg/mLストレプトマイシンおよび100U/mLペニシリン)を有するDMEMによって維持された。全ての細胞は37℃インキュベータによって5%CO2および95%湿度で保たれた。HEK293 Flp-In T-Rex細胞(Thermo)は類似の条件下で維持された。細胞がFlp-リコンビナーゼによってトランスフェクションされるまで、細胞はゼオシンによって維持された。これの後に、トランスフェクションされた細胞がハイグロマイシンおよびブラストサイジンを用いてセレクションされた。
FlagおよびmCherryアフィニティー精製
HEK293またはNeuro-2A細胞どちらかが、mCherry-サイクリンF、Flag-サイクリンF、またはTDP-43-HAをコードするコンストラクトによってリポフェクタミン2000を用いてトランスフェクションされた。トランスフェクションされた細胞が24時間後に収穫され、細胞ペレットがNP40リシス緩衝液(1%(v/v)ノニデットP-40、トリス緩衝生理食塩水(TBS)、2mM EDTA、コンプリートプロテアーゼ阻害剤カクテル、およびphosSTOP(Roche))に再懸濁された。タンパク質凝集体を破壊するために、細胞再懸濁液がプローブソニケーションされた(10s、設定3、Bransonソニファイアー450)。もたされたライセートが14,000×gで30minに渡って遠心されて、細胞デブリスを取り除いた。各上清の500μgアリコートが2μgの抗Flag M2(Sigma)、1μgの抗mCherry(Clonetech)、または1μgの抗TDP-43(Abnova)いずれかと1時間に渡って4℃でインキュベーションされた。抗体-タンパク質複合体を捕捉するために、上清はプロテインA/G磁性ビーズ(Pierce)と4℃で2時間に渡ってインキュベーションされた。ビーズが磁石を用いて収集され、NP40リシス緩衝液によって3回洗浄された。ウエスタンブロット分析のために、ビーズは30mM DTTを含有する1×LDS緩衝液に再懸濁され、95℃で5分に渡って煮沸された。
SDS PAGEおよびイムノブロッティング
等量のタンパク質が4-12%ビス-トリスSDS PAGEゲルによって分離された。トランスブロットターボセミドライトランスファーセルを用いて、タンパク質がニトロセルロース膜にトランスファーされた。4℃で一晩のまたはRTで1時間に渡る一次抗体とのインキュベーションに先立って、膜はPBST中の5%粉乳によって半時間に渡ってブロッキングされた。この研究に用いられた一次抗体は、ウサギポリクローナル抗サイクリンF(1:300、cat#sc-952、Santa Cruz Biotechnology)、マウスモノクローナル抗mCherry(1:300、cat#632543、Clonetech)マウスモノクローナル抗TDP-43(1:1000、cat#H00023435-M01、Abnova)、マウスモノクローナルβ-チューブリン(1:1000、cat#T5168、Sigma)であった。インキュベーション後に、蛍光標識されたIRDye 800CWヤギ抗ウサギIgG(1:15,000、cat#926-32211、LI-COR)二次抗体が30分に渡ってRTで適用される前に、膜はPBS-Tによって10分に渡って3回洗浄された。タンパク質はLi-Cor Odysseyイメージングシステムを用いて適当な波長でイメージングされた。
プルダウン研究のための組み換えタンパク質を産生する
GSTタグ付きサイクリンFをコードする遺伝子配列がpGEX5ベクターにクローニングされた。サイクリンFのサイクリンドメイン(aa302-497)をコードするコンストラクトもまたpGEX5ベクターにクローニングされた。MR/AA変異もまたサイクリンドメイン上に導入された。これはアミノ酸309-313の疎水性パッチ(配列MRYIL)に生起する。組み換えタンパク質を作出するために、全てのもたらされたコンストラクトは個々にRosetta codon plus BL21 E.coliに形質転換された。組み換えタンパク質発現の誘導に先立って、5mLのLBブロス(アンピシリンおよびクロラムフェニコールを有する)が形質転換されたrosetta E.coli BL21のシングルコロニーを接種され、37℃においてオービタルシェーカー上で成長させられた。17時間後に、出発培養物を用いて400mLのLB培地(アンピシリンおよびクロラムフェニコールを含有する)に接種した。この培養物が37℃で6～7時間に渡って成長させられた。タンパク質発現が0.13mM IPTGによって18℃で一晩誘導された。収穫された細胞は、0.2%NP40およびプロテアーゼ阻害剤錠剤(Roche)を含有する氷冷2×PBS(pH7.4)中におけるソニケーション(Bioruptor)によってリシスされた。14,000×gでの遠心後に、清澄化されたライセートが、カラムが氷冷2×PBSによって5回洗浄される前にGSTセファロースマトリックスビーズ(GE healthcare)と45分に渡ってインキュベーションされた。精製されたタンパク質は溶出緩衝液(50mMトリス(pH8)、1mM DTT中の10mM還元グルタチオン)を用いて溶出された。グルタチオンを取り除くために、精製されたタンパク質は透析緩衝液(50mMトリス(pH8)、150mM NaCl、1mM DTT)によって4℃で一晩透析された。
免疫蛍光顕微鏡法
HEK293、NSC-34、またはNeuro2a細胞がカバーガラス上で成長させられ、それから、mCherry-サイクリンF、HA-サイクリンF、Flag-サイクリンF、TDP-43-HA、または空ベクターいずれかをコードする適当なコンストラクトによって、リポフェクタミン2000(インビトロジェン)を用いてトランスフェクションされた。24時間後に、細胞は4%ホルムアルデヒドによって15minに渡って固定され、PBSによって洗浄された。細胞は0.2%Triton X-100を含有するPBSを用いて10分に渡って透過処理され、それから、0.2Mグリシンを有する1%BSA-PBSTを用いて30minに渡ってブロッキングされた。透過処理された細胞は1:1000抗TDP-43(ProteinTech)、抗myc、または抗HAと4℃で一晩インキュベーションされた。それから、サンプルは種特異的な1:500 Alexa Fluor 488または647とインキュベーションされ、核はヘキスト核色素によって染色された。mCherry-サイクリンFおよびTDP-43発現細胞の蛍光画像がツァイスAxioImager顕微鏡を用いて得られた。
マイクロスケール熱泳動(MST)
組み換えHisタグ付きTDP-43(ジュリー・アトキン教授の研究室から分譲)がPBS-T緩衝液(137mM NaCl、2.5mM KCl、10mM Na2HPO4、2mM KH2PO4、pH7.4、0.05%(v/v) Tween-20)によって200nMに希釈された。RED-トリス-NTA色素がPBS-Tによって100nMに希釈された。標識のためには、組み換えタンパク質および希釈された色素が1:1体積比で混合され、30分に渡って室温でインキュベーションされた。組み換えサイクリンF-GSTもまた分析に先立ってPBS-T緩衝液によって希釈された。サイクリンF-GST(サイクリンボックス)の濃度は0～22μMの範囲であった。MST測定が果たされる前に、サンプルは10分に渡って4℃において14,000×gで遠心された。全てのMST測定は、NanoTemper Monolith(商標)NT.115装置によって、標準的な処置されたキャピラリーを用いて室温で行われた。25nMの最終色素濃度は50%のLED出力において300カウント前後の蛍光強度を出した。従って、MST出力レンジは30sのレーザーオン時間および5sのレーザーオフ時間で40～60%強度の間であった。全てのデータはMO親和性分析ソフトウェアによって分析された。
プルダウンアッセイ
組み換え全長サイクリンF、またはサイクリンFの組み換えサイクリンボックスが、回転しながら、組み換え全長TDP-43と氷冷PBS中において4℃で4時間に渡ってインキュベーションされた。この時間の後に、予め洗浄されたNi-NTA磁性ビーズが1時間に渡って混合物に追加され、回転しながら4℃でインキュベーションするように放置された。それから、ビーズが2×レムリーサンプル緩衝液(BioRad)中において95℃で5分に渡って煮沸される前に、ビーズが混合物から分離され、PBSによって5回洗浄された。
インビトロユビキチン化アッセイ
HEK293細胞がサイクリンF-Flag、酵素的に死んだサイクリンF(LP/AA)、または空ベクターコントロールによってトランスフェクションされた。製造者の説明(instructionumberingns)に従ってリポフェクタミン2000を用いた。細胞はコンプリートプロテアーゼ阻害剤カクテルを含有するNP40リシス緩衝液(50mMトリス-HCl、150mM NaCl、2mM EDTA、2mM EGTA、1%(v/v) NP-40、pH7.4)によってリシスされた。サイクリンFが、磁性プロテインA/Gビーズ(Pierce)にコンジュゲート化された抗Flag M2抗体(Sigma)を用いて免疫沈降された。免疫沈降されたタンパク質は、リシス緩衝液によって4回、それからユビキチン化アッセイ緩衝液(100mMトリス-HCl、10mM MgCl2、0.2mMジチオスレイトールpH8)によって2回洗浄された。ユビキチン化アッセイが、1mM ATP、5nM E1(UBA1)、100nM E2(UBE2D3)、および2μgのビオチン化ユビキチン、ならびに5μgの組み換えTDP-43を含有する50μLの体積で行われた。
野生型マウスにおけるAAVによって媒介されるCCNF過剰発現
ニューロン特異的なシナプシンプロモーターのコントロール下に野生型ヒトCCNF遺伝子(GFPと融合された)をコードするAAV9(AAV-CCNF)が新生野生型マウスの脳に定位的に注射された。これには、冷凍麻酔されたマウスの脳にそれぞれ両側に、4つの部位への1μLのAAV粒子(1×1013vg/mL)の注射が関わった。実験コントロールは、シナプシンプロモーターのコントロール下にGFP単独をコードするAAV9の注射であった。マウスは標準的な飼育条件において8ヶ月に渡って飼育された。この時間に、マウスはPBSを灌流され、脳がSDS-PAGEおよびイムノブロッティングのために収集された(上に記載されている通り)。
TDP-43トランスジェニックゼブラフィッシュにおけるmRNAによって媒介されるCCNF過剰発現
GFP標識されたヒトTDP-43を運動ニューロンに発現するトランスジェニックゼブラフィッシュが、CCNF相互作用を評価するために用いられた。蛍光(mKate)CCNF RNA(WT、S621G)がゼブラフィッシュ胚の1細胞ステージに注射された(～2nL)。首尾良く注射された幼生が蛍光レポーターを用いて検証され、受精後3～5日まで28.5℃で育てられた。第3～5日に、GFP陽性の脊髄ニューロンの共焦点顕微鏡画像が全ての処置群について同じ取り込み設定を用いてキャプチャされた。脊髄運動ニューロンのTDP-43蛍光強度を計算するためには、最大強度の突起が用いられた。CCNF注射群のTDP-43レベルの平均の比(核対全細胞強度)が注射なしのコントロールと比較された。各処置群について、各魚の脊髄の少なくとも3つの異なる場所(ランダム)において、4匹の異なる魚が分析された。分析は盲検化された。
本願において引用される特許、特許出願、および公開毎の開示は、ここにその全体が参照によって本願に組み込まれる。
本願におけるいずれかの参照の引用は、かかる参照が本出願に対する「先行技術」として利用可能であるという承認として解釈されるべきではない。
本明細書においては、狙いは、本開示を特徴のいずれか1つの実施形態または特定の集まりに限定することなしに、本開示の好ましい実施形態を記載することであった。よって、当業者は、本開示に照らして、種々の改変および変更が、本開示の範囲から逸脱することなしに、例示されている特定の実施形態になされ得るということを了解するであろう。全てのかかる改変および変更は添付の請求項の範囲内に包含されることが意図される。
[図1]
Cyclin: サイクリン
Empty vector: 空ベクター
Start: 出発
anti-flag: 抗flag
control: コントロール
Glycine rich region: グリシンリッチ領域
Forward IP: 順方向免疫沈降
Reverse IP: 逆向き免疫沈降
N-terminus: N末端
C-terminus: C末端
Empty: 空
[図2]
Cyclin: サイクリン
Full-length: 全長
Cyclin Box: サイクリンボックス
Cyclin domain: サイクリンドメイン
mutant: 変異体
Glycine rich region: グリシンリッチ領域
Input: インプット
Pull-down: プルダウン
Wild-type: 野生型
His-bead: His-ビーズ
control: コントロール
[図4]
Full-length: 全長
Glycine rich region: グリシンリッチ領域
Ligand concentration: リガンド濃度
Cyclin: サイクリン
truncated: 短縮型
Cyclin Box: サイクリンボックス
[図5]
cyclin: サイクリン
Ponceau: ポンソー
図6
fluorescence intensity: 蛍光強度
nucleus: 核
cytoplasm: 細胞質
reduction: 減少
Uninjected: 注射なし
injection: 注射
ns with ANOVA: ANOVAでは有意差なし

Claims (35)

  1. 以下の工程を含むか、それからなるか、または本質的にそれからなる、 ニューロンの生存を増強するための方法: ニューロンの内在性のサイクリンFのレベルまたは活性にかかわらず、 ニューロンのサイクリンFのレベルを増大させ、 それによってニューロンの生存を増強する。
  2. 以下の工程を含むか、それからなるか、または本質的にそれからなる、 ニューロンの変性を阻害するための方法: ニューロンの内在性のサイクリンFのレベルまたは活性にかかわらず、 ニューロンのサイクリンFのレベルを増大させ、 それによってニューロンの変性を阻害する。
  3. 以下の工程を含むか、それからなるか、または本質的にそれからなる、 ニューロンにおける異常なタンパク質蓄積を阻害するための方法: ニューロンの内在性のサイクリンFのレベルまたは活性にかかわらず、 ニューロンのサイクリンFのレベルを増大させ、 それによってニューロンにおける異常なタンパク質蓄積を阻害する。
  4. 異常なタンパク質蓄積が、タンパク質蓄積または凝集を受けやすい1つ以上のタンパク質の蓄積を含む、請求項3に記載の方法。
  5. タンパク質がTDP-43である、請求項4に記載の方法。
  6. 以下の工程を含むか、それからなるか、または本質的にそれからなる、 ニューロンにおける凝集したまたは不溶性のTDP-43蓄積を阻害するための方法: ニューロンの内在性のサイクリンFのレベルまたは活性にかかわらず、 ニューロンのサイクリンFのレベルを増大させ、 それによってニューロンにおける凝集したまたは不溶性のTDP-43蓄積を阻害する。
  7. ニューロンが、神経変性状態を有するかまたは神経変性状態を発生するリスクを有する対象におけるものである、請求項1～6のいずれか1項に記載の方法。
  8. 以下の工程を含むか、それからなるか、または本質的にそれからなる、 神経変性状態を有するかまたは神経変性状態を発生するリスクがある対象を処置するための方法: ニューロンの内在性のサイクリンFのレベルまたは活性にかかわらず、 対象のニューロンのサイクリンFのレベルを増大させること。
  9. 神経変性状態がニューロンTDP-43プロテイノパチーに関連する、請求項7または請求項8に記載の方法。
  10. 対象が家族性の神経変性状態を有する、請求項7～9のいずれか1項に記載の方法。
  11. 家族性の神経変性状態が家族性のALS、家族性のFTD、および家族性のADから選択される、請求項10に記載の方法。
  12. 対象が孤発性神経変性状態を有する、請求項7～9のいずれか1項に記載の方法。
  13. 孤発性神経変性状態が孤発性ALS、孤発性FTD、および孤発性ADから選択される、請求項12に記載の方法。
  14. ニューロンにおいてサイクリンFのコード配列を過剰発現することを含む、請求項1～13のいずれか1項に記載の方法。
  15. コード配列が以下を含む、請求項1～14のいずれか1項に記載の方法: 配列番号1、2、4、もしくは5に規定される核酸配列、 配列番号3、6、もしくは7に規定されるアミノ酸配列をコードする核酸配列、または 少なくとも約80%の配列同一性をそれに対して有する核酸配列。
  16. ニューロンの内在性のサイクリンFのレベルまたは活性がコントロールと比較して減少していない、請求項1～15のいずれか1項に記載の方法。
  17. ニューロンの内在性のサイクリンFのレベルまたは活性がコントロールと比較して正常である、請求項1～16のいずれか1項に記載の方法。
  18. 以下の工程を欠く、請求項1～17のいずれか1項に記載の方法: ニューロンのサイクリンFのレベルを増大させることに先立って、 ニューロンの内在性のサイクリンFのレベルまたは活性がコントロールと比較して減少していることを検出する。
  19. 以下の工程を更に含む、請求項1～18のいずれか1項に記載の方法: ニューロンのサイクリンFのレベルを増大させることに先立って、 コントロールと比較したニューロンの内在性のサイクリンFのレベルまたは活性を検出すること、 但し、ニューロンの内在性のサイクリンFのレベルまたは活性はコントロールと比較して減少していない。
  20. 以下の工程を更に含む、請求項1～19のいずれか1項に記載の方法: ニューロンのサイクリンFのレベルを増大させることに先立って、 ニューロンの内在性のサイクリンFのレベルまたは活性がコントロールと比較して正常であることを検出する。
  21. ニューロンのサイクリンFのレベルを増大させる薬剤とニューロンを接触させることを含む、請求項1～20のいずれか1項に記載の方法。
  22. 有効量の薬剤を対象に投与することを含む、請求項7～21のいずれか1項に記載の方法。
  23. 薬剤が、ニューロンにおいて作動可能であるプロモーターとの作動可能な接続をするサイクリンFをコードするヌクレオチド配列を含むコンストラクトを含む、請求項21または請求項22に記載の方法。
  24. コンストラクトが送達媒体に含有される、請求項23に記載の方法。
  25. 送達媒体がウイルスベクターである、請求項24に記載の方法。
  26. ウイルスベクターがアデノ随伴ウイルスベクター(AAV)、レンチウイルスベクター、アデノウイルスベクター、および単純ヘルペスウイルスベクターから選択される、請求項25に記載の方法。
  27. ウイルスベクターが向神経性ウイルスベクターである、請求項25または請求項26に記載の方法。
  28. ウイルスベクターがrAAV2/1、rAAV2/8、およびrAAV2/9から選択される、請求項25～27のいずれか1項に記載の方法。
  29. 送達媒体が非ウイルスベクターである、請求項24に記載の方法。
  30. 非ウイルスベクターが、高分子複合体、ナノカプセル、マイクロスフェア、ビーズ、ならびに水中油滴型エマルション、ミセル、混合ミセル、およびリポソームを包含する脂質に基づくシステムから選択される、請求項29に記載の方法。
  31. ニューロンが運動ニューロンである、請求項1～31のいずれか1項に記載の方法。
  32. ニューロンの内在性のサイクリンFのレベルまたは活性にかかわらず、 ニューロンTDP-43プロテイノパチーに関連する神経変性状態を治療し、または発生を阻害する用途のための、 ニューロンのサイクリンFのレベルを増大させる薬剤。
  33. ニューロンの内在性のサイクリンFのレベルまたは活性にかかわらず、 ニューロンTDP-43プロテイノパチーに関連する神経変性状態を治療し、または発生を阻害する用途の医薬の製造における、 ニューロンのサイクリンFのレベルを増大させる薬剤の使用。
  34. ニューロンの内在性のサイクリンFのレベルまたは活性にかかわらず、 ニューロンTDP-43プロテイノパチーに関連する神経変性状態を治療し、または発生を阻害する方法において使用するための、 ニューロンのサイクリンFのレベルを増大させる薬剤を含むキット。
  35. 当該方法を行うための説明材料を更に含む、請求項34に記載のキット。
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