JP2023510297A - アルツハイマー病の治療 - Google Patents
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Abstract
本発明は、アルツハイマー病及び軽度認知障害の診断、治療及び予防のために、特定のGPR4調節遺伝子及びその発現産物(すなわち、YAP1、CTGF、CCND3、BDNF、VCL、ITGB3)を使用する組成物及び方法を提供する。本発明はまた、GPR4調節遺伝子の差次的発現に基づいてアルツハイマー病又は軽度認知障害を治療及び診断するための治療剤を同定する方法に関する。
Description
優先権の主張
本出願は、2020年1月7日に出願された米国仮特許出願第62/957,999号の優先権を主張する。
本出願は、2020年1月7日に出願された米国仮特許出願第62/957,999号の優先権を主張する。
本発明は、GPR4及び/又は1つもしくは複数のGPR4調節遺伝子、又はそれらの発現産物をモジュレーションすることに基づく、アルツハイマー病及び/又は神経障害、限定されないが、例えば軽度認知障害を予防及び治療する方法に関する。
アルツハイマー病(Alzheimer’s disease,AD)は、世界中の数千万の人々に影響を及ぼしており、その有病率は上昇し続けている。残念ながら、現在のところ、ADの診断、治療又は予防のための信頼性が高く効果的な方法はない。ADは、環境、生活様式、医学的状態及び遺伝的要因の組み合わせによって引き起こされると考えられている。ADは、いくつかの処置が最も効果的であり得る初期段階では認識されないことが多い。現在FDAが承認しているアルツハイマー薬は、有意な副作用を有し、患者の日常機能の改善には中程度の効果しかないが、疾患の進行を遅らせることも、根底にある病態を治療することもない。
アルツハイマー病の分子的根本原因:AD研究の大部分は、過剰リン酸化微小管関連タンパク質タウ(MAPT)のアミロイド斑及び神経原線維変化の蓄積に焦点を当ててきた。シナプス機能不全、シナプス可塑性の障害及び樹状突起の喪失も観察されるi。AMPAR(α-アミノ-3-ヒドロキシ-5-メチル-4-イソキサゾールプロピオン酸受容体)サブユニットであるGLUR2の選択的喪失は、斑形成の前でさえ起こるii。研究はまた、ADが神経細胞周期調節及び細胞周期再突入における機能不全を伴うことを示唆しているiii。さらに、ニューロフィラメント光の発現は、対照と比較してAD患者において著しく減少するiv。皮質及び海馬におけるSorLA(SorL1/Sortilin関連受容体)の25%の減少もまた、AD患者の剖検材料及び脳脊髄液において認められているv。
APOE4-ADにおける優性遺伝因子。ADの可能性のある治療への興味深い手がかりの1つは、1990年代初期に、アポリポタンパク質E(APOE)遺伝子の特定の対立遺伝子、すなわちAPOE4対立遺伝子を保有する人々がADを発症するリスクが実質的に高いことを明らかにした遺伝子研究に由来する。APOE3は、APOEのすべての公知の機能についての通常のアイソフォームである。APOE4変異体は、Genome Reference Consortium Human Build 38 patch release 2/GRCh38.p2の19番染色体上の19:44908684の位置にGを有する(一塩基多型rs429358)。臨床的及び疫学的データは、AD患者の60%超がAPOE4保有者でありvi、APOE4の浸透率は集団及び研究に応じて60~70%であると推定されることを示している。APOE4は、APOE4対立遺伝子を保有していない対象についての臨床的発症の平均年齢が84歳に対して、APOE4ホモ接合体についての臨床的発症の平均年齢が68歳である、より早い発症年齢に関連するvii。両方の19番染色体にAPOE4遺伝子型を保有するホモ接合ニューロンは、本明細書ではE4E4ニューロンと呼ばれる。両方の19番染色体にAPOE3遺伝子型を保有するホモ接合ニューロンは、本明細書ではE3E3ニューロンと呼ばれる。
対象は、遺伝的背景によってAD又は軽度認知障害を発症する素因がある。APOE4対立遺伝子を保有する対象は、AD又は軽度認知障害を発症するリスクが実質的に高い。素因がある対象は、APOE4対立遺伝子についてホモ接合性又はヘテロ接合性であり得る。さらに、アミロイド前駆体タンパク質(APP)、プレセニリン-1(PSEN1)又はプレセニリン-2(PSEN2)の変異体を含むAD家族性変異体を保有する対象は、AD又は軽度認知障害を発症するリスクが実質的に高い。
エンハンサーは、細胞型特異的転写因子の結合を通じてそれらの調節機能を発揮する。驚くべきことに、予想外にも、実験的に定義された真核生物の転写因子結合部位のJASPAR COREデータベースを使用して、APOE4変異体が転写因子NRF1(核呼吸因子1)の結合モチーフを形成することが見出されたviii。APOE4変異体は、NRF1コンセンサス配列のヌクレオチド頻度マトリックス中に出現しない非コンセンサスAヌクレオチドを、高度に保存されたコンセンサス一致Gヌクレオチドに変化させる。NRF1タンパク質配列は、受託番号Q16656-1で「NRF1_HUMAN」としてUniProtKBに寄託されている。NRF1は、エネルギー消費、エネルギー生成、及びニューロン活性の間のカップリングにおいて重要な役割を果たす重要な代謝及びミトコンドリア遺伝子の発現を媒介するホモ二量体転写因子であるix。
エンハンサーに結合する転写因子は、遺伝子転写の刺激又は代替的に抑制をもたらす。エンハンサーは、同じ染色体上の2Mb離れたシスに位置する遺伝子の転写に影響を及ぼし得る。エンハンサーは、それらが調節する遺伝子のプロモーターに見られるのと同じ調節エレメントを含有する。遠位エンハンサーとプロモーターとの間の接触は、「ループ形成」因子の特異的な動員によって設定される。APOE4変異体を保有するニューロンにおいて、トリガー特異的転写因子NRF1は、その近傍のいくつかの遺伝子の転写に影響を及ぼす二次クロマチンループの形成を誘導する。この発見により、APOE4対立遺伝子が脳細胞において転写効果を引き起こし、GPR4(Gタンパク質共役受容体4;UniProtKBに「GPR4_HUMAN」として、受託番号P46093)の発現を含む一連の遺伝子の転写を変化させていることが明らかになったx。対照的に、APOE3は、高スコアNRF1結合部位をもたらさず、したがって、典型的には、近くの遺伝子の転写調節に影響を及ぼさない。APOE4遺伝子座をAPOE4の近傍の遺伝子に対するNRF1活性に結び付ける発見のさらなる詳細は、PCT特許出願国際公開第2018/112446号パンフレットに記載されている。
本発明は、GPR4の活性をモジュレーションすることによるアルツハイマー病又は軽度認知障害の治療方法を提供する。GPR4活性のモジュレーションは、GPR4によって調節又は影響を受ける遺伝子をモジュレーションするという利点を提供する。治療化合物をスクリーニングする方法及び疾患又は疾患の素因を診断する方法も提供される。
一態様では、本発明は、アルツハイマー病の治療法としてのGPR4のモジュレーションを提供する。GPR4のモジュレーションは、YAP1、VCL、CCND3、CTGF、BDNF及びITGB3を含むE3遺伝子型を保有するホモ接合ニューロン(E3E3ニューロン)と比較して、E4遺伝子型を保有するニューロンにおいて差次的に調節される遺伝子の発現をモジュレーションする。この差次的発現は、図1に開示されている。
この態様のある特定の実施形態において、対象は、APOE4についてホモ接合性(E4E4ニューロン)である。他の実施形態において、対象は、APOE4対立遺伝子についてヘテロ接合性である。
本発明の一態様は、アルツハイマー病又は軽度認知障害と診断された、又はその素因を有する対象の治療方法であって、GPR4の活性を増加させる分子の治療有効量を投与することを含む、治療方法を提供する。
この態様の好ましい実施形態では、治療有効量は、神経細胞におけるYAP1、CTGF、CCND3、BDNF及びVCLから選択される少なくとも1つの遺伝子の発現を増加させるか、又はITGB3の発現を減少させる。
この態様の好ましい実施形態では、治療法は、GPR4のアゴニストで対象を治療することを含む。
この態様の好ましい実施形態では、治療法は、GPR4の正のアロステリックモジュレーターで対象を治療することを含む。
この態様の好ましい実施形態では、対象はヒトである。
この態様の好ましい実施形態では、対象は、APOE3対立遺伝子についてホモ接合性である対象と比較して、YAP1、CTGF、CCND3、BDNF及びVCLから選択される少なくとも1つの遺伝子の発現の減少又はITGB3の発現の増加を示す。
この態様の好ましい実施形態において、治療有効量は、APOE3対立遺伝子についてホモ接合性であるヒトに匹敵するレベルまで、YAP1、CTGF、CCND3、BDNF及びVCLから選択される少なくとも1つの遺伝子の発現を増加させるか、又はITGB3の発現を減少させる。
本発明の一態様は、アルツハイマー病又は軽度認知障害の対象の治療に潜在的に有用なモジュレーターの治療有効性を測定する方法を提供する。好ましい実施形態では、APOE4変異体を保有する神経細胞対APOE3変異体を保有する神経細胞におけるYAP1、CTGF、CCND3、BDNF、ITGB3及びVCLから選択される遺伝子の差次的発現のモジュレーションを評価する。モジュレーターがYAP1、CTGF、CCND3、BDNF及びVCLから選択される遺伝子の発現を増加させるか、又はITGB3の発現を減少させる場合、モジュレーターは治療上有効である。
この態様の好ましい実施形態では、モジュレーターは小分子である。
この態様の好ましい実施形態では、モジュレーターはGPR4のアゴニストである。
この態様の好ましい実施形態では、モジュレーターはGPR4の正のアロステリックモジュレーターである。
この態様の好ましい実施形態では、神経細胞はヒト神経細胞である。
この態様の好ましい実施形態では、神経細胞は細胞培養物中で維持される。
この態様の好ましい実施形態では、神経細胞はオルガノイド内に位置する。
この態様の好ましい実施形態では、神経細胞はヒトの脳に位置する。
この態様の好ましい実施形態では、神経細胞は、アルツハイマー病又は軽度認知障害を有する個体の脳に位置する。
この態様の好ましい実施形態では、神経細胞はAPOE4対立遺伝子についてホモ接合性である。
この態様の好ましい実施形態では、対象は、APOE3対立遺伝子についてホモ接合性である対象と比較して、YAP1、CTGF、CCND3、BDNF及びVCLから選択される少なくとも1つの遺伝子の発現の減少又はITGB3の発現の増加を示す。
この態様の好ましい実施形態において、治療有効量は、APOE3対立遺伝子についてホモ接合性であるヒトに匹敵するレベルまで、YAP1、CTGF、CCND3、BDNF及びVCLから選択される少なくとも1つの遺伝子の発現を増加させるか、又はITGB3の発現を減少させる。
本発明の一態様は、アルツハイマー病又は軽度認知障害を有するリスクがあるAPOE4対立遺伝子についてヘテロ接合性又はホモ接合性の対象を診断する方法であって、GPR4の発現産物の発現又は活性のレベルを決定することと、上記対象の組織、細胞又は体液中のYAP1、CTGF、CCND3、BDNF、ITGB3及びVCLから選択される少なくとも1つの遺伝子の発現産物のレベルを決定することとを含む方法を提供する。GPR4について、遺伝子発現又は活性が低下し、YAP1、CTGF、CCND3、BDNF及びVCLの少なくとも1つについて、遺伝子の発現産物のレベルの減少、又はITGB3について増加が見られる場合、これは、アルツハイマー病又は軽度認知障害のリスク上昇を示す。
この態様の好ましい実施形態では、対象はヒトである。
この態様の好ましい実施形態では、対象はAPOE4遺伝子型についてホモ接合性である。
本発明の一態様は、アルツハイマー病又は軽度認知障害を有するか、又は有するリスクがある対象に投与するためのGPR4の治療モジュレーターを選択する方法であって、対象からの生物学的試料中のYAP1、CTGF、CCND3、BDNF、ITGB3及びVCLから選択される遺伝子の発現レベルを測定することと、対象が上記試料中のYAP1、CTGF、CCND3、BDNFもしくはVCLについてのその発現産物の減少又はITGB3についての発現産物の増加を示すか否かに基づいて、上記治療モジュレーターを選択することとを含む方法を提供する。
本発明の一態様は、YAP1、CTGF、CCND3、BDNF、VCL及びITGB3の中から選択される遺伝子又はタンパク質の発現のモジュレーターを同定するためのスクリーニングアッセイであって、APOE4対立遺伝子を有する細胞を提供することと、YAP1、CTGF、CCND3、BDNF、VCL及びITGB3から選択される少なくとも1つの遺伝子又はタンパク質の発現を測定することとを含むスクリーニングアッセイを提供する。細胞を、GPR4活性のモジュレーターであるモジュレーターに曝露し、細胞におけるYAP1、CTGF、CCND3、BDNF、VCL及びITGB3から選択される少なくとも1つの遺伝子又はタンパク質の発現を、曝露後に測定する。YAP1、CTGF、CCND3、BDNF、VCL及びITGB3の少なくとも1つの遺伝子又はタンパク質の発現を変化させるモジュレーターが同定される。
この態様の好ましい実施形態では、モジュレーターは小分子である。
この態様の好ましい実施形態では、細胞は神経細胞である。
この態様の好ましい実施形態では、細胞はリンパ球である。
この態様の好ましい実施形態では、細胞は細胞培養物中で維持される。
この態様の好ましい実施形態では、細胞はAPOE4対立遺伝子についてホモ接合性である。
この態様の好ましい実施形態では、神経細胞はオルガノイド内に位置する。
この態様の好ましい実施形態では、細胞はヒトである。
この態様の好ましい実施形態では、細胞はマウスである。
この態様の好ましい実施形態では、モジュレーターは、YAP1、CTGF、CCND3、BDNF及びVCLから選択される少なくとも1つの遺伝子の発現を増加させる。
この態様の好ましい実施形態では、モジュレーターは、ITGB3の発現を減少させる。
この態様の好ましい実施形態では、ヒト神経細胞は、アルツハイマー病又は軽度認知障害を有する個体の脳に位置する。
この態様の好ましい実施形態では、スクリーンはハイスループットスクリーンである。
GPR4自体は、ホモ接合APOE3遺伝子型を有するヒトニューロン(E3E3ニューロン)と比較して、ホモ接合APOE4遺伝子型を有するヒトニューロン(E4E4ニューロン)における発現が有意に低下している、国際公開第2018/112446号パンフレットに列挙されているAPOE4モチーフ媒介遺伝子である。本発明は、GPR4のモジュレーター(例えば、GPR4発現レベル又は活性を増加させる分子)を使用して、正常なE3E3ニューロンで観察される表現型に対応する適切なGPR4活性を回復させることができることを認識する。
GPR4(Gタンパク質共役受容体4;UniProtKBに「GPR4_HUMAN」として、受託番号P46093)。GPR4は、ヒスチジン残基のプロトン化を介して細胞外酸性pHによって活性化されるGタンパク質共役受容体であるxi。GPR4シグナル伝達は、cAMP/EPAC/Rap1経路の活性化を可能にするGアルファs(Gs)xii及び小型GTPアーゼRhoA/ROCKを刺激するGアルファ12/13(G12/13)xiiiを介して進行する。GPR4の低pH刺激は、アクチンストレスファイバーxiv、細胞接着xv及び焦点接着動態xviの形成に役割を果たす。シナプス活性は、海馬薄片における細胞外pHの一過性低下に関連するxvii。Gs及びG12/13経路の刺激は、インテグリン活性化ならびにYes関連タンパク質1(Yes Associated Protein 1,YAP1)によって制御された焦点接着の構築及び成熟を可能にし、細胞骨格再編成、樹状突起スパイン拡張及びシナプス可塑性をもたらすxviii。
GPR4は、YAP1、VCL、CCND3、CTGF、BDNF及びITGB3を含む遺伝子の発現に影響を及ぼし、遺伝子発現産物のモジュレーションをもたらす。遺伝子発現産物は、任意のマイクロRNAもしくはmRNA(mRNA転写物が一次、スプライシング、編集、修飾又は成熟のいずれであろうと)又はmRNA転写から翻訳されたポリペプチドなどの、そのような遺伝子に基づく任意のRNA転写物を含むそのような遺伝子の転写産物を含む。そのようなポリペプチドは、新生タンパク質であり得るか、又は成熟もしくは修飾タンパク質にプロセシングされ得る。発現産物の量は、産物の発現レベルとして定性的又は定量的に測定及び記載され得る。
YAP1(Yes関連タンパク質1;UniProtKBに転写コアクチベーターYAP1「YAP1_HUMAN」として、受託番号P46937)は、Hippoシグナル伝達経路の下流エフェクターである。TEAドメインファミリーからの転写因子と複合体を形成するYAP1は、細胞拡散、増殖及び遊走、グルコース取り込み及び代謝を含む様々な細胞プロセスを調節する。YAP1発現は、Aβ沈着又はタウタングルの発症前のAD患者において非常に早期に減少するxix。YAP1は、焦点接着の構築及び成熟xx、ならびに細胞骨格再編成、樹状突起スパイン拡張及びシナプス可塑性に必要な経路の活性化を制御する。
GPR4シグナル伝達経路とYAP1の機能及び発現との関連は文献では不確実である。ある状況では、GPR4はYAP1の抑制を媒介しxxi、別の状況では、GPR4シグナル伝達はYAP1制御細胞増殖及び生存を促進するxxii。本発明は、GPR4のモジュレーションに基づく治療法が、APOE4対立遺伝子の存在下でのYAP1の発現のモジュレーションをもたらすことを示す。
GPR4シグナル伝達経路は、APOE4対立遺伝子を保有する細胞で観察されるようなGPR4のレベルの低下によって、又はGPR4をYAP1の機能及び発現に結び付けるシグナル伝達経路の要素の下方制御又は阻害によって下方制御される。アミロイド前駆体タンパク質(APP)、プレセニリン-1(PSEN1)又はプレセニリン-2(PSEN2)の変異体を含むAD家族性変異体の保有者において変異した遺伝子は、GPR4をYAP1の機能及び発現に結び付けるシグナル伝達経路に配置され得る。
GPR4活性は、APOE4対立遺伝子を保有する細胞において低下し、本明細書中に記載のように、他の遺伝子の発現低下をもたらす。発現低下のカスケードは、アルツハイマー病又は軽度認知障害の素因、すなわち疾患状態の一因となる。GPR4発現を低下させる他のエフェクターが存在する場合、非APOE4バックグラウンドにおいてもGPR4が減少する可能性がある。いずれの場合も、GPR4活性が低下している場合、GPR4の活性を増加させることに基づく治療法は、カスケードによって引き起こされる疾患の経過を予防、遅延、低減又は逆転させる治療法として有用である。
VCL(ビンキュリン;UniProtKBに「VINC_HUMAN」として、受託番号P18206)は、焦点接着形成及びインテグリン動態を制御する焦点接着タンパク質である。
CCND3(サイクリンD3;UniProtKBにG1/S特異的サイクリン-D3「CCND3_HUMAN」として、受託番号P30281)は、細胞周期タンパク質であり、CDK4及びCDK6キナーゼの調節サブユニットである。CCND3は静止細胞に蓄積し、有糸分裂後の停止に関与するxxiii。
CTGF/CCN2(CCN2、細胞通信ネットワーク因子2;UniProtKBにCCNファミリーメンバー2「CCN2_HUMAN」として、受託番号P29279)は、インテグリン及びヘパラン硫酸プロテオグリカンに直接結合し、したがって複数の細胞内シグナル伝達経路を活性化する分泌タンパク質であるxxiv。
BDNF(脳由来神経栄養因子;UniProtKBに「BDNF_HUMAN」として、受託番号P23560)は、ニューロンの生存を促進する神経成長因子である。BDNFは、成体のシナプス可塑性において重要な機能を果たす。ADではBDNFの発現が低下するxxv。
ITGB3(インテグリンサブユニットベータ3;UniProtKBにインテグリンベータ-3「ITB3_HUMAN」として、受託番号P05106)は、恒常性シナプススケーリングに必要である。シナプス後ニューロンにおけるβ3インテグリンの接着及び表面レベルは、シナプス強度及びAMPARサブユニットであるシナプスGLUR2(GRIA2、グルタミン酸イオノトロピック受容体AMPA型サブユニット2;UniProtKBにグルタミン酸受容体2「GRIA2_HUMAN」として、受託番号P42262)の存在量と直接相関するxxvi。
GPR4のモジュレーターには、GPR4の活性を変化させる分子が含まれる。モジュレーターには、GPR4のアゴニスト又はアンタゴニストである分子が含まれる。GPR4アゴニストはGPR4の活性を増加させ、GPR4アンタゴニストはGPR4の活性を減少させる。分子には、小分子化学化合物及び大分子生物学的化合物が含まれる。生物学的化合物には、GPR4に特異的な相補性決定領域(CDR)又はGPR4と相互作用するタンパク質もしくは補因子を含有するRNA、DNA、抗体及び抗体の抗原結合断片が含まれる。
小分子は、2000ダルトン未満、好ましくは1500ダルトン未満、最も好ましくは900ダルトン以下の分子量を有する有機化合物である。
GPR4アゴニストは、GPR4の活性を増加させ、それによってYAP1、VCL、CCND3、CTGF、BDNF及びITGB3から選択される少なくとも1つの遺伝子の発現レベルに影響を及ぼす。YAP1、VCL、CCND3、CTGF、BDNFの場合、GPR4アゴニスト効果は発現レベルの増加であり、ITGB3の場合、GPR4アゴニスト効果は発現レベルの減少である。
GPR4の例示的なアンタゴニストは、当業者に公知である。SLC2002は、GPR4の例示的なアンタゴニストであり、引用文献では化合物3bと呼ばれるxxvii。SLC2002は、強力かつ選択的なGPR4アンタゴニストである。
本明細書で使用される場合、「GPR4アゴニスト」とは、GPR4(又はGPR4と直接相互作用するタンパク質もしくは補因子)に結合し、及び/又はGPR4細胞活性の増加を引き起こす化合物である。GPR4アゴニストの活性は、Gs(cAMP)及び/又はG12/13シグナル伝達経路の活性化、ヒスチジン残基のプロトン化を誘導するのに必要なGPR4受容体のpH活性化曲線のシフト、GPR4のオリゴマー化もしくはGPR4と相互作用パートナーとの会合の制御、又はGPR4のエンドサイトーシスもしくは脱感作に影響を及ぼすことを含み得る。これらのGPR4活性化機構は例として与えられ、GPR4活性化に直接関連する他の事象は当業者に公知である。SLC2004、スフィンゴシルホスホリルコリンは、GPR4の例示的なアゴニストであるxxviii。GPR4の別の公知のアゴニストは、リソホスファチジルコリンであるxxix。
GPR4の正のアロステリックモジュレーターは、GPR4リガンド結合部位とは異なるGPR4上の部位への結合を通じてGPR4の活性を増加させるGPR4のアゴニストである。
本発明は、対象がアルツハイマー病又は軽度認知障害を有するか、又はそのリスクがあるか否かを判定する診断アッセイを含む。対象は哺乳動物であり、好ましくはヒト対象である。本発明によれば、アッセイを実施して、対象がAPOE4対立遺伝子を保有しているか否かを判定する。保有している場合、GPR4の発現又は活性のレベルならびにYAP1、VCL、CCND3、CTGF、BDNF及びITGB3から選択される少なくとも1つの遺伝子の発現を判定するために1つ又は複数のアッセイを実施する。対象が、GPR4発現又は活性の減少、及びYAP1、VCL、CCND3、CTGF、BDNFの少なくとも1つの発現の減少、又はITGB3発現の増加を示す場合、対象は、アルツハイマー病又は軽度認知障害を有するか、又はそのリスクがある。好ましい実施形態では、YAP1の発現は、GPR4の測定に加えて測定される。
対象からの組織、細胞又は体液を診断アッセイのために収集する。組織、細胞又は体液中のタンパク質又はmRNA発現レベルの測定値を取得し、比較する。好ましい実施形態では、分析のために対象から収集される組織は、全血を含む。別の好ましい実施形態では、分析のために対象から収集される流体は、血漿、血清、痰、唾液、汗、尿、リンパ液又は脳脊髄液を含む。さらに別の好ましい実施形態では、対象から収集される細胞は、血球、頬側細胞、皮膚線維芽細胞、神経細胞又はリンパ球を含む。最も好ましい実施形態では、細胞は神経細胞である。
本発明は、アルツハイマー病及び軽度認知障害の治療に有用な治療剤を同定するスクリーニングアッセイを含む。スクリーニングアッセイは、GPR4の発現又は活性ならびにYAP1、VCL、CCND3、CTGF、BDNF及びITGB3から選択される少なくとも1つの遺伝子の発現に対する分子の効果を測定するために行われる。スクリーニングアッセイは、細胞、特に神経細胞を使用することができ、又は無細胞であってもよい。細胞は、ヒト対象又は動物対象に由来し得る。
本発明のスクリーニングアッセイは、GPR4ならびにYAP1、VCL、CCND3、CTGF、BDNF及びITGB3から選択される少なくとも1つの遺伝子の発現又は活性レベルに対する分子のモジュレーション効果を同定するように設計される。本明細書で使用される場合、「モジュレーション」という用語は、転写速度又は発現レベルの任意の変化を含む、転写された遺伝子、mRNA又はタンパク質の機能又は量の活性の任意の変化を意味する。「変化」という用語は、生物学的活性のレベル又は発現レベルに言及する場合、その値が対照(すなわち、p<0.25、多くの場合p<0.1、より多くの場合p<0.05)と統計的に異なることを意味する。遺伝子発現又は遺伝子発現産物の活性の「対照」という用語は、細胞における遺伝子発現又は遺伝子発現産物の活性がそれぞれ比較される、又は比較され得る標準レベルを指す。
好ましいアッセイは、速度、効率、シグナル検出及び低試薬消費を求めて最適化される。(Zhang et al.(1999)J.Biomolec.Screen.4(2):67)。様々な細胞又は細胞抽出物、好ましくは、限定されないが、神経細胞、神経始原細胞、分化神経、乏突起膠細胞、線維芽細胞、リンパ球、ヒト胎児由来腎臓細胞もしくは別の細胞型又はそれらの抽出物を使用してアッセイを開発することができる。
いくつかの実施形態では、本発明のスクリーニングアッセイは、細胞、細胞抽出物、又は実質的に精製された遺伝子もしくは遺伝子発現産物を用いた生化学的ベースのいずれかであり、化学ライブラリーのハイスループットスクリーニングによって複数の化合物(例えば、数百万)を試験するために設計される。
モジュレーターを同定するためにスクリーニングされ得る試験化合物の化学ライブラリーは、多数の利用可能なリソースから、又は当該分野で公知のライブラリー合成方法における多数のアプローチのいずれかを使用して得ることができ、生物学的ライブラリー、空間的にアドレス可能な平行固相又は液相ライブラリー、逆畳み込みを必要とする合成ライブラリー法、「1ビーズ1化合物」ライブラリー法、及びアフィニティークロマトグラフィー選択を使用する合成ライブラリー法を含む。生物学的ライブラリーアプローチはペプチドライブラリーに限定されるが、他の4つのアプローチは、ペプチド、非ペプチドオリゴマー又は化合物の小分子ライブラリーに適用可能である(Lam(1997)Anticancer Drug Des.12:145)。Dolle et al.(2010)Comprehensive Survey of Chemical Libraries for Drug Discovery and Chemical Biology:2009.J.Comb.Chem.,2010,12(6),pp 765-806も参照されたい。
分子ライブラリーの合成方法の例は、当技術分野において、例えば、以下に見出すことができる:DeWitt et al.(1993)Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.90:6909;Erb et al.(1994)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 91:11422;Zuckermann et al.(1994)。J.Med.Chem.37:2678;Cho et al.(1993)Science 261:1303;Carrell et al.(1994)Angew.Chem.Int.Ed.Engl.33:2059;Carell et al.(1994)Angew.Chem.Int.Ed.Engl.33:2061;及びGallop et al.(1994)J.Med.Chem.37:1233.
GPR4の活性及び/又は発現レベルならびにYAP1、VCL、CCND3、CTGF、BDNF及びITGB3から選択される少なくとも1つの遺伝子の発現レベルを首尾よくモジュレーションする試験化合物は、AD又は軽度認知障害の治療における潜在的な使用のための代替アッセイにおけるさらなる調査及び二次スクリーニングのための魅力的な候補である。化合物は、最初にヒットしたものが成功医薬品に必要なすべての特徴を含むことはほとんどないことは周知であるため、スクリーニングアッセイで最初に同定されたときに「治療に潜在的に有用」と見なされる。しかしながら、それらは、標的活性を効果的にモジュレーションする化合物間で共有される化学コア構造を研究者が同定することを可能にするために極めて有用である。典型的には、コア構造が同定されると、成功の医薬候補に向けてすべての基準を満たすリード化合物を同定する目的で、おそらく数千の関連化合物の広範なライブラリーがさらに開発される。このアッセイは、最終的にリード化合物の小さな群を同定するために最大数百万個の化合物の多数のスクリーニングを通して繰り返し使用され、そのうちの1つは最終的に承認された治療剤になり得る。
本発明のいくつかの実施形態では、本発明の方法によって同定されるAD又は軽度認知障害の治療のための可能なリード分子は、約500μM以下、典型的には約100μM以下、多くの場合約50μM以下、より多くの場合約10μM以下、最も多くの場合約500nM以下の50%活性化濃度(EC50)を示す。
本発明は、アルツハイマー病又は軽度認知障害を有する対象の治療方法を提供する。本発明の方法の臨床的使用には、アルツハイマー病又は軽度認知障害に罹患している対象を治療する方法が含まれる。
本発明の分子は、例えば、不活性希釈剤又は同化可能な食用担体と共に経口投与することができ、又はハードもしくはソフトシェルゼラチンカプセルに封入することができ、又は錠剤に圧縮することができ、又は食事の食物に直接組み込むことができる。経口治療的投与のために、本発明の分子は、賦形剤と共に組み込まれてもよく、摂取可能な錠剤、バッカル錠、トローチ、カプセル、エリキシル剤、懸濁液、シロップ、ウエハーなどの形態で使用されてもよい。そのような組成物及び調製物は、少なくとも0.1%の本発明の分子を含有することができる。組成物及び調製物の割合は変えることができ、好都合には単位重量の約1~約10%とすることができる。そのような治療的に有用な組成物中の本発明の分子の量は、適切な投与量が得られるような量である。本発明による好ましい組成物又は調製物は、経口単位剤形が約1~約1000mgの本発明の分子を含有するように調製される。
錠剤、トローチ、丸剤、カプセルなどはまた、結合剤、例えばトラガカントゴム、アカシア、コーンスターチ又はゼラチン;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、バレイショデンプン、アルギン酸など;潤滑剤、例えばステアリン酸マグネシウムを含有することができ、甘味剤、例えばショ糖、乳糖、サッカリン、又は香料、例えばペパーミント、ウィンターグリーン(wintergreen)油、サクランボ香料を添加することができる。単位剤形がカプセルである場合、カプセルは、上記の種類の材料に加えて、液体担体を含有することができる。様々な他の材料が、コーティングとして、又は投与単位の物理的形態を改変するために存在し得る。例えば、錠剤、丸剤又はカプセルは、シェラック、糖又はその両方でコーティングすることができる。シロップ又はエリキシル剤は、本発明の分子、甘味剤としてショ糖、保存剤としてメチル及びプロピルパラベン、色素、ならびにサクランボ又はオレンジ風味などの香料を含有することができる。当然のことながら、任意の単位剤形を調製する際に使用される任意の材料は、薬学的に純粋であり、使用される量において実質的に非毒性であるべきである。さらに、本発明の分子は、徐放性調製物及び製剤に組み込むことができる。
本発明の分子は、非経口投与することもできる。遊離塩基又は薬理学的に許容される塩としての本発明の分子の溶液は、ヒドロキシプロピルセルロースなどの界面活性剤と適切に混合された水中で調製することができる。分散液は、グリセロール、液体ポリエチレングリコール及びそれらの混合物中及び油中で調製することもできる。通常の条件の保存及び使用下では、これらの調製物は、微生物の増殖を防止するために保存剤を含有する。
注射用途に適した医薬形態には、滅菌水溶液又は分散液、及び滅菌注射溶液又は分散液の即時調製のための滅菌粉末が含まれる。すべての場合において、形態は滅菌されていなければならず、容易な注射可能性が存在する程度に流動性でなければならない。これは、製造及び保存の条件下で安定であることができ、細菌及び真菌などの微生物の汚染作用から保護されなければならない。担体は、例えば、水、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、及び液体ポリエチレングリコールなど)、それらの適切な混合物、及び植物油を含有する分散媒の溶媒であり得る。適切な流動性は、例えば、レシチンなどのコーティングの使用、分散液の場合には必要な粒径の維持、及び界面活性剤の使用によって維持することができる。微生物の作用の防止は、様々な抗菌剤及び抗真菌剤、例えば、パラベン、クロロブタノール、フェノール、ソルビン酸、チメロサールなどによってもたらされ得る。多くの場合、等張剤、例えば糖又は塩化ナトリウムを含むことが好ましい。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及びゼラチンの注射可能な組成物の持続的な吸収。
滅菌注射溶液は、必要量の本発明の分子を、必要に応じて上に列挙した様々な他の成分と共に適切な溶媒に組み込み、続いて濾過滅菌することによって調製される。一般に、分散液は、様々な滅菌された活性成分を、塩基性分散媒及び上に列挙した成分からの必要な他の成分を含有する滅菌ビヒクルに組み込むことによって調製される。滅菌注射溶液の調製のための滅菌粉末の場合、好ましい調製方法は、真空乾燥及び凍結乾燥技術であり、これにより、活性成分及び任意の追加の所望の成分の粉末が、予め滅菌濾過されたその溶液から得られる。
医師は、予防又は治療に最も適した本発明の分子の投与量を決定し、投与量は投与形態及び選択される特定の分子によって異なり、また、治療中の特定の対象によっても異なる。医師は、一般に、少量の投与量で治療を開始し、状況下での最適な効果に達するまで、少量ずつ増加させることを望む。治療投与量は、一般に、約0.1~約1000mg/日、好ましくは約10~約100mg/日、又は約0.1~約50mg/Kg体重/日、好ましくは約0.1~約20mg/Kg体重/日であることができ、いくつかの異なる投与単位で投与することができる。経口投与には、約2倍~約4倍程度のより高い投与量が必要とされ得る。
本発明は、アルツハイマー病又は軽度認知障害を有するか、又は有するリスクがある対象に投与するためのGPR4の治療モジュレーターを選択する方法を提供する。この方法は、対象からの生物学的試料中のYAP1、CTGF、CCND3、BDNF、ITGB3及びVCLから選択される遺伝子の発現レベルを測定することと、対象が上記試料中のYAP1、CTGF、CCND3、BDNFもしくはVCLについてのその発現産物の減少又はITGB3についての発現産物の増加を示すか否かに基づいて、GPR4の上記治療モジュレーターを選択することとを含む。生物学的試料は、上記対象からの組織、細胞又は体液を含む。好ましい実施形態では、分析のために対象から収集される組織は、全血を含む。別の好ましい実施形態では、分析のために対象から収集される流体は、血漿、血清、痰、唾液、汗、尿、リンパ液又は脳脊髄液を含む。さらに別の好ましい実施形態では、対象から収集される細胞は、血球、頬側細胞、皮膚線維芽細胞、神経細胞又はリンパ球を含む。
例
例1:ホモ接合APOE4遺伝子型(E4E4)又はホモ接合APOE3遺伝子型(E3E3)のいずれかを保有するヒト同質遺伝子型ニューロンの培養。市販のヒト同質遺伝子型ニューロンは、Fujifilm Cellular Dynamics Inc.から入手した。ホモ接合APOE4遺伝子型(E4E4)ニューロンをDDP-NRC-1x 01434.779と命名し、本明細書ではE4E4ニューロンと呼ぶ。ホモ接合APOE3遺伝子型(E3E3)ニューロンをR1013と命名し、本明細書ではE3E3ニューロンと呼ぶ。ニューロンをプレーティングし、96ウェルプレートで培養した。ニューロンをプレーティングする前に、製造業者が供給した完全維持培地を準備し、4℃で保存した。最初にウェルをポリ-L-オルニチンで4℃で一晩コーティングすることによって、96ウェルプレートをポリ-L-オルニチン(PLO Sigma、P4957)及びラミニン(Sigma、L2020)で二重コーティングした。リン酸緩衝生理食塩水でウェルをすすぎ、次いで、10マイクログラム/ミリリットルの濃度のリン酸緩衝生理食塩水で希釈したラミニンを3時間添加した。完全維持培地を室温に平衡化した。ニューロンを37℃の水浴中で3分間解凍した。バイアルの内容物を、室温で平衡化された完全維持培地1ミリリットルを添加し、ニューロンを懸濁させることによって、50mlのコニカルチューブに移した。ニューロン懸濁液を50mlのコニカルチューブに移した。このニューロン懸濁液を、8ミリリットルの完全維持培地の添加によってさらに希釈した。生存ニューロンをカウントし、ニューロンを96ウェルプレートの個々のウェルに、125,000ニューロン/cm2のニューロンシード密度でプレーティングした。E3E3及びE4E4を含む96ウェルプレートを細胞インキュベーターに移し、37℃及び5% CO2でインキュベートした。このようにしてプレーティングしたE3E3及びE4E4ニューロンを96ウェルプレートのウェルに24時間付着させ、その時点で、新鮮な完全維持培地への100%培地交換を行った。次いで、E3E3及びE4E4ニューロンを37℃及び5% CO2で培養し続けた。プレーティング後5日目に、50%の細胞上清を除去し、同量の新鮮な完全維持培地を添加することによって50%培地交換を行い、次いで、96ウェルプレートを37℃及び5% CO2で培養し続けた。プレーティング後9日目に、50%の細胞上清を除去し、同量の新鮮な完全維持培地を添加することによって、50%培地交換を行った。プレーティング後9日目にニューロンを化合物で処理する前に、この培地交換を行った。
例1:ホモ接合APOE4遺伝子型(E4E4)又はホモ接合APOE3遺伝子型(E3E3)のいずれかを保有するヒト同質遺伝子型ニューロンの培養。市販のヒト同質遺伝子型ニューロンは、Fujifilm Cellular Dynamics Inc.から入手した。ホモ接合APOE4遺伝子型(E4E4)ニューロンをDDP-NRC-1x 01434.779と命名し、本明細書ではE4E4ニューロンと呼ぶ。ホモ接合APOE3遺伝子型(E3E3)ニューロンをR1013と命名し、本明細書ではE3E3ニューロンと呼ぶ。ニューロンをプレーティングし、96ウェルプレートで培養した。ニューロンをプレーティングする前に、製造業者が供給した完全維持培地を準備し、4℃で保存した。最初にウェルをポリ-L-オルニチンで4℃で一晩コーティングすることによって、96ウェルプレートをポリ-L-オルニチン(PLO Sigma、P4957)及びラミニン(Sigma、L2020)で二重コーティングした。リン酸緩衝生理食塩水でウェルをすすぎ、次いで、10マイクログラム/ミリリットルの濃度のリン酸緩衝生理食塩水で希釈したラミニンを3時間添加した。完全維持培地を室温に平衡化した。ニューロンを37℃の水浴中で3分間解凍した。バイアルの内容物を、室温で平衡化された完全維持培地1ミリリットルを添加し、ニューロンを懸濁させることによって、50mlのコニカルチューブに移した。ニューロン懸濁液を50mlのコニカルチューブに移した。このニューロン懸濁液を、8ミリリットルの完全維持培地の添加によってさらに希釈した。生存ニューロンをカウントし、ニューロンを96ウェルプレートの個々のウェルに、125,000ニューロン/cm2のニューロンシード密度でプレーティングした。E3E3及びE4E4を含む96ウェルプレートを細胞インキュベーターに移し、37℃及び5% CO2でインキュベートした。このようにしてプレーティングしたE3E3及びE4E4ニューロンを96ウェルプレートのウェルに24時間付着させ、その時点で、新鮮な完全維持培地への100%培地交換を行った。次いで、E3E3及びE4E4ニューロンを37℃及び5% CO2で培養し続けた。プレーティング後5日目に、50%の細胞上清を除去し、同量の新鮮な完全維持培地を添加することによって50%培地交換を行い、次いで、96ウェルプレートを37℃及び5% CO2で培養し続けた。プレーティング後9日目に、50%の細胞上清を除去し、同量の新鮮な完全維持培地を添加することによって、50%培地交換を行った。プレーティング後9日目にニューロンを化合物で処理する前に、この培地交換を行った。
例2:例示的GPR4アゴニストSLC2004及びビヒクルによるE4E4ニューロンの処理ならびにビヒクルによるE3E3ニューロンの処理。E4E4及びE3E3ニューロンを、例1に記載のように96ウェルプレートの個々のウェルにプレーティングし、培養した。化合物スフィンゴシルホスホリルコリン(SLC2004)(Sigma、S4257)は、白色~黄色の外観及び464.62ダルトンの分子量を有する凍結乾燥粉末である。SLC2004の新鮮なストック溶液を、300ミリモルのストック濃度でビヒクルとしてのメタノール中で調製した。このストック溶液をさらに希釈して、意図したウェル内濃度の21倍濃縮溶液を2つ得た。21倍濃縮SLC2004溶液の1つについて、3マイクロモルの最終SLC2004ウェル中濃度は、この21倍濃縮SLC2004溶液10マイクロリットルを96ウェルプレートの各ウェル中の完全維持培地200マイクロリットルに添加することによって達成した。2つ目の21倍濃縮SLC2004溶液について、10マイクロモルの最終SLC2004ウェル中濃度は、この21倍濃縮SLC2004溶液10マイクロリットルを96ウェルプレートの各ウェル中の完全維持培地200マイクロリットルに添加することによって達成した。SLC2004処理ニューロンを有するすべてのウェルは、完全維持培地中に同量の0.01%メタノールを含有していた。並行して、E4E4ニューロン及びE3E3ニューロンを、SLC2004の非存在下、完全維持培地中の0.01%メタノール中で培養した。これらの試料をビヒクル対照とした。SLC2004又はビヒクル(完全維持培地中0.01%メタノール)で処理したE4E4ニューロン及びビヒクル(完全維持培地中0.01%メタノール)で処理したE3E3ニューロンを、37℃、5% CO2で6時間インキュベートした。
例3:例示的GPR4アンタゴニストSLC2002及びビヒクルによるE3E3ニューロンの処理ならびにビヒクルによるE4E4ニューロンの処理。E4E4及びE3E3ニューロンを、例1に記載のように96ウェルプレートの個々のウェルにプレーティングし、培養した。化合物SLC2002は、白色~黄色の外観及び479.66ダルトンの分子量を有する凍結乾燥粉末である。SLC2002の新鮮なストック溶液を、100ミリモルのストック濃度でメタノール中で調製した。このストック溶液をさらに希釈して、21倍濃縮溶液を得た。このSLC2002溶液を使用して、この21倍濃縮SLC2002溶液10マイクロリットルを96ウェルプレートの各ウェル中の完全維持培地200マイクロリットルに添加することによって、最終的に1マイクロモルの最終SLC2002ウェル中濃度にした。SLC2002処理ニューロンを有するすべてのウェルは、同量のビヒクル(完全維持培地中0.01%メタノール)を含有していた。並行して、E4E4ニューロン及びE3E3ニューロンを、SLC2002の非存在下、ビヒクル(完全維持培地中0.01%メタノール)と共に培養した。これらの試料をビヒクル対照とした。SLC2002又はビヒクル(完全維持培地中0.01%メタノール)で処理したE3E3ニューロン及びビヒクル(完全維持培地中0.01%メタノール)で処理したE4E4ニューロンを、37℃、5% CO2で12時間インキュベートした。
例4:GPR4アゴニスト活性の分析のための処理されたE4E4及びE3E3ニューロンの収集。E4E4ニューロンに対するSLC2004の効果を後に分析するためのニューロン材料は、例2に記載のように、E4E4ニューロンをSLC2004又はビヒクルと共に6時間インキュベートし、E3E3ニューロンをビヒクルと共に6時間インキュベートすることによって生成した。6時間のインキュベーション期間の終了時に、完全維持培地を96ウェルプレートの各ウェルから除去した。ニューロンを100マイクロリットルのリン酸緩衝生理食塩水で各ウェルから分離し、新しいチューブに移し、225gで3分間遠心分離した。リン酸緩衝生理食塩水を約15マイクロリットルまで吸引し、ニューロンのペレットをドライアイス上で急速凍結し、分析まで-80℃で保存した。
例5:GPR4アンタゴニスト活性の分析のための処理されたE4E4及びE3E3ニューロンの収集。E3E3ニューロンに対するSLC2002の効果を後に分析するためのニューロン材料は、例3に記載のように、E3E3ニューロンをSLC2002又はビヒクルと共に12時間インキュベートし、E4E4ニューロンをビヒクルと共に12時間インキュベートすることによって生成した。12時間のインキュベーション期間の終了時に、完全維持培地を96ウェルプレートの各ウェルから除去した。ニューロンを100マイクロリットルのリン酸緩衝生理食塩水で各ウェルから分離し、新しいチューブに移し、225gで3分間遠心分離した。リン酸緩衝生理食塩水を約15マイクロリットルまで吸引し、ニューロンのペレットをドライアイス上で急速凍結し、分析まで-80℃で保存した。
例6:GPR4に基づく治療に応答する遺伝子の発現レベルを決定するための定量的ポリメラーゼ連鎖反応アッセイ。Direct-zol(商標)RNA MiniPrep Kit(Zymo Research、カリフォルニア州アーバイン、カタログ番号R2050)を製造者の説明書に従って使用し、任意選択のオンカラムDNase処理により、例4及び5に記載の急速凍結ニューロンのペレットの各々から全RNAを抽出した。6時間のインキュベーション後に、例示的アゴニストSLC2004又はビヒクルで処理したE4E4ニューロン、ならびにビヒクルで処理したE3E3ニューロンから全RNAを抽出した。12時間のインキュベーション後に、例示的アンタゴニストSLC2002又はビヒクルで処理したE3E3ニューロン、ならびにビヒクルで処理したE4E4ニューロンから全RNAを抽出した。RNA濃度及び純度を、Nanodrop ND-1000分光光度計(Thermo Scientific)を使用して決定した。RNAの完全性を、Agilent 2100 Bioanalyzer(Agilent Technologies、カリフォルニア州パロアルト)及びRNA 6000 Nano Chip Kitを製造者の説明書に従って使用して測定した。その後、3マイクログラムの全RNAを鋳型として使用して、High Capacity cDNA Reverse Transcription Kit(Applied Biosystems、カリフォルニア州フォスターシティ、カタログ番号4368814)を用いてcDNAを合成した。ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)産物の検出は、産物DNAの量が増加するにつれて蛍光が増加する反応に蛍光レポーター分子を使用することによって可能になる。二本鎖DNA挿入分子SYBR Green(登録商標)を含む検出方法を使用して、遺伝子YAP1、BDNF、CTGF、CCND3、VCL及びITGB3をコードするタンパク質の遺伝子発現レベルを決定した。リアルタイムPCRを、BioRad CFX384 Real Time System(BioRad、カリフォルニア州ハーキュリーズ)で、目的の遺伝子YAP1、BDNF、CTGF、CCND3、VCL及びITGB3のそれぞれを検出するように特別に設計された順方向及び逆方向増幅プライマーを使用して行った。各反応ウェルは、5マイクロリットルのPowerUp(商標)SYBR Green Master Mix(Applied Biosystems、カタログ番号A25742)、13ngの全RNAに相当するcDNA、及びそれぞれ250nMの順方向及び逆方向増幅プライマーを10マイクロリットルの最終反応体積中に含有していた。本発明では、すべてのアッセイのプライマーを、Primer 3xxx及びQuantPrimexxxiを使用して設計した。融解曲線分析を実施して、すべてのプライマー対について単一産物増幅を確認した。サイクリング条件は以下の通りであった。ポリメラーゼ活性化のために95℃で10分間、続いて40サイクルの95℃で15秒間及び60℃で1分間。シトクロムc1(CYC1)及びリボソームタンパク質L13(RPL13)を参照遺伝子として使用した。増幅及びデータ減少を含む各定量的qPCR実験を3連で行った。BioRad製のCFX Managerソフトウェア、バージョン3.1を使用してデータ分析を行った。実験Cq(サイクル定量)を内因性対照産物に対して較正した。核酸の定量は、相対定量分析(ダブルデルタCtデータ分析、ΔΔCt法)を用いて達成した。相対的定量化により、対照細胞株と比較した試験細胞株における標的遺伝子の発現の倍率差を決定することが可能になる。まず、生の蛍光値に基づいて、生データからベースラインを減算した。次に、特定の定量閾値蛍光シグナルレベルに達するのに必要なサイクル数を表す閾値サイクル(Ct)値を各試料について決定した。Ct値を、評価される遺伝子及び正規化目的のための参照遺伝子の両方について決定した。すべてのニューロン試料中の目的の遺伝子及び参照遺伝子(「Ref」と命名)について平均Ct値を決定した。
例7:E4E4ニューロンにおける発現遺伝子に対する例示的なGPR4アゴニスト効果の決定。対比較のために、以下の4つの値をSLC2004処理E4E4試料及びE4E4ビヒクル対照について生成した。SLC2004で処理したE4E4におけるRefの平均Ct、ビヒクルで処理したE4E4におけるRefの平均Ct、SLC2004で処理したE4E4における目的の遺伝子の平均Ct、及びビヒクルで処理したE4E4における目的の遺伝子の平均Ct。SLC2004で処理したE4E4及びビヒクルで処理したE4E4について、目的の遺伝子のCt値と参照遺伝子のCt値との差(デルタCt値、ショートdCt(short dCt))を計算した。次に、SLC2004で処理したE4E4とビヒクルで処理したE4E4との差を計算して、ダブルデルタCt値(SLC2004で処理したE4E4-ビヒクルで処理したE4E4のddCt)に到達した。増幅産物の量は各サイクルで2倍になるので、SLC2004で処理したE4E4とビヒクルで処理したE4E4との間の発現倍数変化(相対定量又はRQ(SLC2004で処理したE4E4/ビヒクルで処理したE4E4))を以下の式2^-ddCtで計算した。ビヒクルで処理したE3E3ニューロンを、SLC2004で処理したE4E4と同じ方式で処理して、ビヒクルで処理したE4E4ニューロンと比較した目的の遺伝子の相対的発現レベルを得た。統計分析を、一元配置ANOVA、続いて多重比較を説明するためのダネットの事後検定を使用することによって行った。
例8:E3E3ニューロンにおける遺伝子の発現に対する例示的なGPR4アンタゴニスト効果の決定。対比較のために、以下の4つの値をSLC2002処理E3E3試料及びE3E3ビヒクル対照について生成した。SLC2002で処理したE3E3におけるRefの平均Ct、ビヒクルで処理したE3E3におけるRefの平均Ct、SLC2002で処理したE3E3における目的の遺伝子の平均Ct、及びビヒクルで処理したE3E3における目的の遺伝子の平均Ct。SLC2002で処理したE3E3及びビヒクルで処理したE3E3について、目的の遺伝子のCt値と参照遺伝子のCt値との差(デルタCt値、ショートdCt(short dCt))を計算した。次に、SLC2002で処理したE3E3とビヒクルで処理したE3E3との差を計算して、ダブルデルタCt値(SLC2002で処理したE3E3-ビヒクルで処理したE3E3のddCt)に到達した。増幅産物の量は各サイクルで2倍になるので、SLC2002で処理したE3E3とビヒクルで処理したE3E3との間の発現倍数変化(相対定量又はRQ(SLC2002で処理したE3E3/ビヒクルで処理したE3E3))を以下の式2^-ddCtで計算した。ビヒクルで処理したE4E4ニューロンを、SLC2002で処理したE3E3と同じ方式で処理して、ビヒクルで処理したE3E3ニューロンと比較した目的の遺伝子の相対的発現レベルを得た。統計分析を、一元配置ANOVA、続いて多重比較を説明するためのダネットの事後検定を使用することによって行った。
例9:E4E4及びE3E3遺伝子型を保有するヒト同質遺伝子型ニューロンにおける遺伝子発現。前の例に開示されるように生成された試料を、例6、7及び8に開示されるように遺伝子の発現レベルについて分析した。これらの遺伝子には、YAP1、VCL、CCND3、CTGF、BDNF及びITGB3が含まれた。E3E3ニューロンと比較したE4E4ニューロンにおけるこれらの遺伝子の差次的発現を図1に示す。相対的発現レベルを、平均±平均の標準誤差として示す。統計分析を、E3E3ニューロン及びE4E4ニューロンにおけるこれらの遺伝子の発現レベルを比較する対応のない両側t検定によって行った。P値は、以下の意味を有するアスタリスクとして示す:(*)p≦0.05、(**)p≦0.01、(***)p≦0.001及び(****)p≦0.0001。E4E4ビヒクル処理(E4E4 VC)とE3E3ビヒクル処理(E3E3 VC)ニューロンとの比較により、YAP1、VCL、CCND3、CTGF及びBDNFの発現が、E3E3ビヒクル処理(E3E3 VC)ニューロンと比較してE4E4ビヒクル処理(E4E4 VC)ニューロンにおいて下方制御されることが明らかになった。ITGB3の発現は、E3E3ビヒクル処理(E3E3 VC)ニューロンと比較して、E4E4ビヒクル処理(E4E4 VC)ニューロンにおいて上方制御された。
例10:例示的GPR4アゴニストSLC2004によるE4E4ニューロンの処理は、遺伝子の発現をモジュレーションする。前の例に開示されるように生成された試料を、例7に開示されるように遺伝子の発現レベルについて分析した。これらの遺伝子には、YAP1、VCL、CCND3、CTGF、BDNF及びITGB3が含まれた。E4E4 SLC2004処理ニューロンと比較したE4E4ビヒクル処理ニューロンにおけるこれらの遺伝子の差次的発現を図2に示す。相対的発現レベルを、平均±平均の標準誤差として示す。E3E3ビヒクル処理ニューロンを比較のために示す。統計分析を、一元配置ANOVA、続いてE4E4 SLC2004処理ニューロン及びE3E3ビヒクル処理ニューロンと比較したE4E4ビヒクル処理ニューロンにおけるこれらの遺伝子の発現レベルを比較するダネットの多重比較検定によって行った。P値は、以下の意味を有するアスタリスクとして示す:(*)p≦0.05、(**)p≦0.01、(***)p≦0.001及び(****)p≦0.0001。SLC2004で処理したE4E4ニューロンとE4E4ビヒクル処理ニューロンとの比較により、YAP1、CTGF及びBDNFの発現が、10マイクロモル濃度のSLC2004処理後に上方制御されることが明らかになった(図2)。SLC2004で処理したE4E4ニューロンとE4E4ビヒクル処理ニューロンとの比較により、VCL及びCCND3の発現が、3マイクロモル濃度のSLC2004処理後に上方制御されることが明らかになった(図2)。ITGB3は、3マイクロモル濃度のSLC2004処理後に下方制御された(図2)。
例11:例示的GPR4アンタゴニストSLC2002によるE3E3ニューロンの処理は、遺伝子の発現をモジュレーションする。前の例に開示されるように生成された試料を、例8に開示されるように遺伝子の発現レベルについて分析した。これらの遺伝子には、YAP1、VCL、CCND3、CTGF、BDNF及びITGB3が含まれた。E3E3 SLC2002処理ニューロンと比較したE3E3ビヒクル処理ニューロンにおけるこれらの遺伝子の差次的発現を図3に示す。相対的発現レベルを、平均±平均の標準誤差として示す。E4E4ビヒクル処理ニューロンを比較のために示す。統計分析を、一元配置ANOVA、続いてE3E3 SLC2002処理ニューロンと比較したE3E3ビヒクル処理ニューロンにおける遺伝子YAP1、VCL、CCND3、CTGF及びBDNFの発現レベルを比較するダネットの多重比較検定によって行った。E3E3 SLC2002処理ニューロン及びE4E4ビヒクル処理ニューロンと比較したE3E3ビヒクル処理ニューロンにおけるITGB3レベルの統計分析を、一元配置ANOVA、続いてフィッシャーの最小有意差検定によって行った。P値は、以下の意味を有するアスタリスクとして示す:(*)p≦0.05、(**)p≦0.01、(***)p≦0.001及び(****)p≦0.0001。SLC2002で処理したE3E3ニューロンとE3E3ビヒクル処理ニューロンとの比較により、YAP1、VCL、CCND3、CTGF及びBDNFの発現が、1マイクロモル濃度のSLC2002処理後に下方制御されることが明らかになった(図3)。ITGB3は、1マイクロモル濃度のSLC2002処理後に上方制御された(図3)。
Claims (34)
- 以下を含む、アルツハイマー病もしくは軽度認知障害と診断された、又はその素因を有する対象を治療する方法:
治療有効量の、GPR4の活性を増加させる分子を投与すること、
ただし前記投与は、前記対象におけるYAP1、CTGF、CCND3、BDNF及びVCLから選択される少なくとも1つの遺伝子の発現を増加させるか、又はITGB3の発現を減少させる。 - 分子がGPR4のアゴニストである、請求項1に記載の方法。
- 分子がGPR4の正のアロステリックモジュレーターである、請求項1に記載の方法。
- 対象がヒトである、請求項1に記載の方法。
- 対象がAPOE4対立遺伝子を保有する、請求項1に記載の方法。
- 対象が、APOE3対立遺伝子についてホモ接合性であるヒトと比較して、YAP1、CTGF、CCND3、BDNF及びVCLから選択される少なくとも1つの遺伝子の発現の減少又はITGB3の発現の増加を示す、請求項5に記載の方法。
- 治療有効量が、APOE3対立遺伝子についてホモ接合性であるヒトに匹敵するレベルまで、YAP1、CTGF、CCND3、BDNF及びVCLから選択される少なくとも1つの遺伝子の発現を増加させるか、又はITGB3の発現を減少させる、請求項6に記載の方法。
- アルツハイマー病又は軽度認知障害の対象の治療に潜在的に有用なGPR4の前記モジュレーターの治療有効性を測定する方法であって、
APOE4対立遺伝子を保有する神経細胞におけるYAP1、CTGF、CCND3、BDNF、ITGB3及びVCLから選択される遺伝子とAPOE3対立遺伝子についてホモ接合性の神経細胞との差次的発現に対するモジュレーターの効果を決定することによる方法であり、
前記モジュレーターが、YAP1、CTGF、CCND3、BDNF及びVCLから選択される遺伝子の発現を増加させるか、又はITGB3の発現を減少させる場合、前記モジュレーターが治療上有効である、方法。 - 神経細胞がAPOE4対立遺伝子についてホモ接合性である、請求項8に記載の方法。
- モジュレーターが小分子である、請求項8に記載の方法。
- モジュレーターがGPR4のアゴニストである、請求項8に記載の方法。
- モジュレーターがGPR4の正のアロステリックモジュレーターである、請求項8に記載の方法。
- 神経細胞が細胞培養物中で維持される、請求項8に記載の方法。
- 神経細胞がオルガノイド内に位置する、請求項8に記載の方法。
- 神経細胞がヒト神経細胞である、請求項8に記載の方法。
- ヒト神経細胞が、アルツハイマー病又は軽度認知障害を有する個体の脳に位置する、請求項15に記載の方法。
- 以下を含む、アルツハイマー病又は軽度認知障害を有するリスクがあるAPOE4対立遺伝子についてヘテロ接合性又はホモ接合性の対象を診断する方法で:
GPR4の発現産物の発現又は活性のレベルを決定すること、及び;
前記対象の組織、細胞又は体液中のYAP1、CTGF、CCND3、BDNF、ITGB3及びVCLから選択される少なくとも1つの遺伝子の発現産物のレベルを決定すること、ならびに
ただし、GPR4について、遺伝子発現又は活性は低下していて、
YAP1、CTGF、CCND3、BDNF及びVCLの少なくとも1つについて、遺伝子の発現産物のレベルが減少、又はITGB3について増加していることが、アルツハイマー病又は軽度認知障害のリスクが上昇していることを示す。 - 対象がヒトである、請求項17に記載の方法。
- 対象がAPOE4対立遺伝子についてホモ接合性である、請求項18に記載の方法。
- 細胞がヒトリンパ球である、請求項18に記載の方法。
- 以下を含む、アルツハイマー病又は軽度認知障害を有するか、又は有するリスクがある対象に投与するためのGPR4の治療モジュレーターを選択する方法:
前記対象からの生物学的試料中のYAP1、CTGF、CCND3、BDNF、ITGB3及びVCLから選択される遺伝子の発現レベルを測定すること、及び;
前記対象が前記試料中のYAP1、CTGF、CCND3、BDNFもしくはVCLについてのその発現産物の減少又はITGB3についての発現産物の増加を示すか否かに基づいて、前記治療モジュレーターを選択すること。 - 以下を含む、YAP1、CTGF、CCND3、BDNF、VCL及びITGB3の中から選択される遺伝子又はタンパク質の発現のモジュレーターを同定するスクリーニングアッセイ:
APOE4対立遺伝子を有する細胞を提供すること、
YAP1、CTGF、CCND3、BDNF、VCL及びITGB3から選択される少なくとも1つの遺伝子又はタンパク質の発現を測定すること、
前記細胞を、GPR4活性のモジュレーターであるモジュレーターに曝露すること、
前記曝露後の細胞における、YAP1、CTGF、CCND3、BDNF、VCL及びITGB3から選択される少なくとも1つの遺伝子又はタンパク質の発現を測定すること、ならびに
YAP1、CTGF、CCND3、BDNF、VCL及びITGB3の少なくとも1つの遺伝子又はタンパク質の発現を変化させるモジュレーターを同定すること。 - モジュレーターが小分子である、請求項22に記載の方法。
- 細胞が神経細胞である、請求項22に記載の方法。
- 細胞がリンパ球である、請求項22に記載の方法。
- 細胞が細胞培養物中で維持される、請求項22に記載の方法。
- 細胞が、APOE4対立遺伝子についてホモ接合性である、請求項22に記載の方法。
- 神経細胞がオルガノイド内に位置する、請求項22に記載の方法。
- 細胞がヒトの細胞である、請求項22に記載の方法。
- 細胞がマウスの細胞である、請求項22に記載の方法。
- モジュレーターが、YAP1、CTGF、CCND3、BDNF及びVCLから選択される少なくとも1つの遺伝子の発現を増加させる、請求項22に記載の方法。
- モジュレーターがITGB3の発現を減少させる、請求項22に記載の方法。
- ヒト神経細胞が、アルツハイマー病又は軽度認知障害を有する個体の脳に位置する、請求項22に記載の方法。
- スクリーンがハイスループットスクリーンである、請求項22に記載の方法。
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