JP2023526507A - 脳卒中治療のための方法及び組成物 - Google Patents

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Abstract

哺乳類対象の脳卒中を治療するための組成物及び方法を提供する。組成物及び方法は、総じて、脳卒中イベント後短時間枠内に開始する対象への増殖分化因子11(GDF11)分子の有効量の投与を伴い、GDF11分子を対象の体重に対して高用量で投与し、かかる投与レジメンを1日~約14日の範囲の短時間にわたって行う。【選択図】図1

Description

関連技術
本特許出願は、“Methods and Compositions for Treating Stroke”と題され、2020年5月19日に出願された米国特許出願第63/026,809号の米国特許法第119条(e)の定めによる利益を受けることを主張し、これは参照により本明細書に援用される。
技術分野
本開示は、総じて、対象に増殖分化因子11分子(GDF11)の投与を特徴とするこの対象の脳卒中の治療のための方法及び組成物に関する。
いくつかの試験は、特定の血液由来因子は、組織恒常性及び再生の調節に主要な役割を果たす(例えば、Conboy et al.(2005)Nature 433(7027):760-764;Ruckh et al.(2012)Cell Stem Cell 10(1):96-103;Loffredo et al.(2013)Cell 153(4):828-839;Katsimpardi et al.(2014)Science 344(6184):630-634;及びSinha et al.(2014)Science 344(6184):649-652参照)。1つのかかる循環血液因子は、増殖分化因子(GDF11)であり、これは、皮膚及び筋肉、心血管系、及び神経系を含む複数の異なる組織系における再生能を広範に且つ一貫して刺激することが実証された(例えば、国際公開第2013/142114号パンフレット;国際公開第2014/168973号パンフレット;国際公開第2014/201143号パンフレット;及び国際公開第2015/070076号パンフレット参照)。上記出版物の後、次のGDF11の広範な治療及び再生効果が認知・報告された:腎虚血再灌流傷害後の改善された尿細管再生(Zhang et al(2016)Scientific Reports 6(1):34624);内皮傷害に対する保護(Mei et al.(2016)Molecular Therapy:the Journal of the American Society of Gene Therapy 24(11):1926-1938);心虚血再灌流傷害後の増強された心筋再生(Du et al.(2017)Basic Research in Cardiology 112(1):7);2型糖尿病における改善されたインスリン分泌及び耐糖能(Li et al.(2017)Diabetes 66(7):db170086-1927);肺気腫(COPD)における改善された肺機能(Onodera et al.(2017)Thorax April);三種陰性乳がんにおける腫瘍抑制(Bajikar et al.(2017)Developmental Cell 43(4):418-435);心肥大の回復(Harper et al.(2018)Circulation Research 7 Sep 2018);糖尿病性肢虚血血管新生及び血流の促進(Zhang et al.(2018)Diabetes);脳虚血再灌流傷害における改善された神経行動回復及び血管新生(Ma et al.(2018)Brain Research Bulletin 139(February):38-47);アルツハイマー病における救出された認知機能及び改善された脳血管機能(Zhang et al.(2018)Journal of Alzheimer’s Disease 62(2));脳卒中後の脳血管新生、神経新生の促進及び機能回復(Lu et al.(2018)Front Cell Neurosci 12:205);潰瘍性大腸炎中の腸インフラマソーム活性化の予防(Wang et al.(2018)Am J Physiology Gastrointest Liver Physiology);並びに乾癬における減弱された皮膚炎症(Wang et al.(2018)Inflammation)。
2013年、約6.9百万人が虚血性脳卒中になり、3.4百万人が出血性脳卒中になった(Global Burden of Disease Study 2013 Collaborators(August 2015)The Lancet 386(9995):743-800)。2015年、脳卒中は、冠動脈疾患後の死亡の二番目に最も多い原因であり、全体の11%を占めた(GBD 2015 Mortality and Causes of Death Collaborators(October 2016)The Lancet 388(10053):1459-1544)。出血性脳卒中が虚血性イベントから始まったかどうかを確認することは難しいので、脳卒中の圧倒的多数は虚血性であることは、概ね認められている。脳卒中の現在の医療行為及び治療は、非常に時間に依存する。急性虚血性脳卒中では、発症3時間以内に投与された場合、遺伝子組み換え型組織プラスミノゲン活性化因子(rtPA)を用いるなどの血栓溶解の現存方法は、能力障害のない生存に関して約10%の総合的利益を提供するが、生存の可能性を向上しない(例えば、Wardlaw et al.(July 2014)The Cochrane Database of Systemic Reviews 7(7):CD000213及びEmberson et al.(2014)The Lancet 384(9958):1929-1935参照)。発症3~4時間及び30分~5時間の血栓溶解薬の投与の望ましい状況は、治療効果を得るか又は更なる障害の可能性を引き起こすかどうかの点で論争されている。カテーテルを動脈から脳内に通して、血栓溶解の部位に薬物を注入する動脈内線溶は、急性虚血性脳卒中における予後を改善する効果を示した(例えば、Lee et al.(2010)Stroke 41(5):932-937参照)。虚血性脳卒中の原因となる血液凝固の機械的除去(機械的血栓除去)は、大動脈、例えば、中大脳動脈の閉塞の別の可能性ある治療であり、公開された総説は、発症24時間以下以内に実施される場合能力障害の低減におけるかかる手順の安全性及び有効性を報告したが、やはり生存の機会の改善はなかった(例えば、Sardar et al.(2015) European Heart Journal 36(35):2373-2380;Saver et al.(2016)JAMA 316(12):1279-1288;Goyal et al.(2016)The Lancet 387(10029):1723-1731;Mistry et al.(2017)Stroke 48(9):2450-2456;及びPowers et al.(2018)Stroke 49(3):e46-e110参照)。
脳卒中イベント後直ぐに投与された医療インターベンションの低い治療効果を考えると、脳卒中の治療は伝統的な3本の柱から成るアプローチへと発展し、第一の柱(prong)は予防からなる。例えば、心筋梗塞又は他の心血管系疾患発症の高リスクを有した集団では、毎日のアスピリンは、一定の予防効果を有し得る。以前に脳卒中になった集団のため、アスピリン、クロピドグレル及びジピリダモールを用いた治療は効果を提供し得る。高血圧、心房細動、高コレステロール値、糖尿病及び同様のものなど、修正可能な危険因子は、医療分野において周知の方法を用いて同様に治療することができる。治療の第二の柱は、脳卒中イベントが起こった直後に生じる時間枠に適用される上記に詳述された医療的及び機械的アプローチを必要とする。第三の柱は、リハビリテーション、例えば、理学療法、作業療法及び言語病理学を必要とする。これに関して、脳卒中生存者は、最初の数ヶ月以内ある程度の機能回復を通常示すが、運動障害、知覚障害、及び認知障害を含む著しい神経障害が残ることが多い。神経細胞を置換することがほとんどないという概ね把握されている確信及び脳卒中のせいで永久に失われた回路があるが、脳卒中治療薬の新たな4番目の柱に影響を与えようとするいくつかのアプローチ、すなわち、脳卒中により損傷された神経組織及び神経系の可能性ある医療的修復又は復活が概説されている(例えば、Iaci et al.(2013)Stroke 44:1942-1950(dalfampridine)及びIaci et al.(2016)Journal of Neuroscience Research 94:253-265(Neuregulin 1β3,Glial Growth Factor)参照)。しかしながら、今までに、脳卒中イベントにより損傷された神経組織及び/又は神経系の修復又は復活のための認証された医薬品は存在しない。
したがって、脳卒中イベントにより損傷された神経組織及び/又は神経系の修復又は復活に適した新規方法及び組成物を開発及び使用することの当技術分野における緊急及び長年にわたる切実な必要性が存在する。この緊急及び長年にわたる切実な必要性に対する答えでは、限定的な投与期間にわたって対象の脳卒中イベント後約12時間~約3日間以内に対象への増殖分化因子11(GDF11)分子の高用量の投与は、同時副作用なく耐久性のある持続的治療(脳卒中イベントにより損傷された神経組織及び/又は神経系の修復又は復活)をもたらすことを、本発明者らは驚くべきことに見出した。
複数の試験は、げっ歯類脳卒中、糖尿病関連末梢動脈疾患、及びADモデルにおいてrGDF11の毎日の投与により内皮細胞の血管新生及び増殖を報告した(例えば、Ma et al.(2018)Brain Research Bulletin 139(February):38-47;Lu et al.(2018)Front Cell Neurosci 12:205;及びZhang et al.(2018)Journal of Alzheimer’s Disease 62(2)参照)。特に、アルツハイマー病(AD)マウスモデルでは、0.1mg/kgにおける28日間のrGDF11の毎日の静脈内投与は、脳血管構造、機能、血流を改善更に認知機能を救出することが分かった(Zhang et al.(2018)、同文献)。若い成体ラット大脳虚血/再灌流(I/R)モデルは、IR改善神経機能回復後7日又は14日間毎日0.1mg/kgのrGDF11の毎日の静脈内投与が、心室内皮質における機能的微小血管数を増加させ、脳内皮細胞の増殖及び神経再生を促進することを実証した(Ma et al.(2018)、同文献)。同様に、I/R後の若い成体マウスにおける7日間毎日0.1mg/kgのrGDF11の腹腔内投与は、14日から神経機能回復増強、神経新生、及び神経再生をもたらした(Lu et al.2018、同文献)。更に、老化マウスを用いた脳卒中モデルでは、虚血性脳卒中後5日目から5日間毎日0.1mg/kgのrGDF11の注射は、著しく改善された死亡率をもたらすことが観察された(Chauhan et al.(2018)Stroke 49参照)。この老化マウス脳卒中モデルにおけるrGDF11治療の他の効果は、脳組織損失及び病理学的側脳室拡張の減少、NeuN+ニューロン数増加並びに脳卒中後14日目及び30日目における運動機能改善に加えて神経膠症減少、血管新生増加、白質整合性回復、及びシナプス可塑性を含む(Chauhan et al.(2018)、同文献)。
より近年、実験的脳内出血(ICH)前28日間rGDF11の毎日の注射は、神経障害及びICH誘導浮腫軽減、炎症、アポトーシス、酸化ストレス、並びに24月齢ラットの脳血管周囲組織のミトコンドリア損傷を減少させたことが報告された(Anqi et al.(2019)J Clin Neurosci 63:182-188参照)。GDF11遺伝子を運ぶレンチウイルスを用いた前処置は、ラットモデルにおける大脳I/Rから保護することが分かった(Zhao et al.(2020)Brain Res.1737:146802参照)。GDF11レンチウイルス前処置は、大脳梗塞体積及びアポトーシス細胞を減少させ、行動回復も促進し、脳室下帯(SVZ)における神経新生及び血管新生も促進した。再灌流後24時間における側脳室への1.25ngのrGDF11の単回注射は、脳梗塞体積を減少させ、心室内大脳皮質におけるアポトーシス細胞数を減少させ、一過性虚血性脳卒中後5日で行動回復を促進したことも報告された(Zhao et al.(2020)、同文献)。
上記試験の全ては、GDF11の低用量又はいわゆる「中程度」の用量投与(げっ歯類対象において、1.25ngのGDF11の単回投与、又は0.1mg/kgのGDF11の毎日の投与のいずれか)を標的としたことに注目すべきである。本発明者らは、これは2つの理由によると考えている。第一に、哺乳類におけるベースラインGDF11レベルは、約3~5ng/mLであり(非公表)、したがって、過去の投与パラダイムは、実質的よりむしろ増加的にGDF11血漿中レベルを増加するように構造化された。第二に、及びおそらくより有意に、いくつかの試験は、GDF11の超生理的又はいわゆる「過剰」な用量は、悪液質、筋萎縮症、食欲不振症及び腎線維症を含む著しい副作用を生じることを報告した(例えば、Hammers et al.(2017)EMBO Molecular Medicine 9(4):531-544;Pons et al.(2018)Surgery(May);及びJones et al.(2018)Cell Reports 22(6):1522-1530参照)。加えて、GDF11レベル増加は、結腸直腸がんにおいて見られた(Gu et al.(2018)Cell Mol Biology Noisy-le-grand France 64:80-84)。老化海馬における単一試験は、著しい副作用を観察することなく1mg/kg以下の用量でGDF11の毎日の投与を報告した(Ozek et al.(2018)Sci Rep 8:17293)が、何れかの計画された治療における高用量GDF11の使用の標的に対する当技術分野における強力なバイアスが確かに存在する。
したがって、本開示の第一の態様は、対象における脳卒中の治療方法を提供することである。方法は、対象における脳卒中イベント後約12~72時間の時間枠内に対象にGDF11分子の治療有効量を投与することにより投与レジメンを始めることを必要とする。GFD11分子を、対象の体重に対してGDF11の少なくとも約最小高用量の量で投与し、2日~約14日の期間にわたって行う。本開示の1つの態様では、GDF11分子を、2~約7日の期間にわたって投与する。本開示の1つの特定の態様では、方法は、脳卒中イベント後約12~24時間以内に投与レジメンの開始を必要とする。別の特定の態様では、GDF11分子の投与を、2~4日の期間にわたって行う。本開示の更に別の態様では、GDF11分子を、げっ歯類対象において1日約1~2mg/kgの量又は大型哺乳類対象において対応する用量で対象に投与する。本開示の方法の実践、すなわち、投与レジメンの迅速な開始(脳卒中イベントから約12時間~約3日以内)、GDF11分子の高用量投与、及び治療の限定的期間(2日~約14日)は、同時副作用なく脳卒中対象における耐久性のある持続的治療を提供するために効果的である。
本方法の実践において使用されるGDF11分子は、投与レジメンの過程にわたって使用される組成物中同じ又は異なり得るGDF11分子の何れかの治療活性な形態である。これに関して、ヒトにおける天然GDF11タンパク質を、GDF11遺伝子によりコードし、ヒト、マウス及びラットにおいて同じである分子構造を有する。したがって、GDF11の配列は、いくつかの哺乳類種にわたって高度に保存的であり、GDF11は、骨格筋、膵臓、腎臓、神経系及び網膜を含む多くの組織において発現されることが知られている。ヒトGDF11に関して、プロペプチド+シグナル配列(例えば、前駆体ポリペプチド)は、407アミノ酸長である。24アミノ酸シグナルペプチドの切断は、383アミノ酸のプロペプチドを生成し、プロペプチドの切断は、プロペプチドのC末端109アミノ酸に対応する109アミノ酸の成熟GDF11ポリペプチドをもたらす。GDF11ポリペプチド分子の成熟型は、ジスルフィド結合ホモ二量体を生成する。したがって、「天然」GDF11分子の何れかの誘導体、バリアント又は修飾形態は、当業者に周知の方法及び技術を用いて天然ヒトGDF11ポリペプチドの成熟型(ホモ二量体としてその完全活性形態で)の活性に対する対象分子の薬理作用の比較により「治療活性」GDF11分子であることを決定することができる。
したがって、本開示の特定の好ましい態様では、方法において使用するために選択されるGDF11分子は、ホモ二量体の形態で提供することができるGDF11ポリペプチドの成熟型であり得る。あるいは、選択されるGDF11分子は、ヒトGDF11の天然配列と少なくとも91%配列相同性を有するポリペプチドであり得る。好ましくは、GDF11分子は、成熟型の組換えヒトGDF11(rhGDF11)である。他の態様では、GDF11分子は、ヒトGDF11分子の治療活性バリアント又は誘導体である。かかるバリアント又は誘導体は、ヒトGDF11分子の天然配列に対して1つ以上のアミノ酸置換又は欠失を含むことができ、1つ以上のアミノ酸類似体を含むことができる。本開示の更に他の態様では、選択されるGD11分子は、例えば、分子が、リン酸化、糖化、グリコシル化、ペグ化、HES化、ELP化、脂質化、アセチル化、アミド化、エンドキャップ化され、シアノ基若しくはアルブミンを含むか、又は環化されている、修飾GDF11ポリペプチドであり得る。あるいは、修飾GDF11分子は、少なくとも2つの部分、第一GDF11分子部分及び第二部分を有するキメラポリペプチドであり得、例えば、第二部分は、トランスフェリン、成長ホルモン又はFcフラグメントから誘導される。好ましい態様では、修飾GDF11分子は、天然GD11ポリペプチドの成熟型に対して増加された半減期を有するだろう。いずれにしても、選択されるGDF11分子を、薬剤的に許容可能な担体、賦形剤又はビヒクルを更に含むことができる対象への投与のための適切な医薬組成物に製剤する。
GDF11は血液脳関門(BBB)を通過すると思われず、全身的に利用できる場合に効果的になるので、GDF11分子の投与を非経口投与により行う。GDF11分子の投与を、1日1回(QD)の基準で、1日2回(BID)、1日3回(TID)、1日4回(QID)、時間毎に(「q_h」、「h」は投与間の時間数を示す)、又は同様に更に行うことができ、治療の各日は、治療過程にわたって同じでも異なっていてもよい。本開示の特定の態様では、投与を1日1回(QD)行う。例えば、GDF11分子を含む組成物を、中心静脈カテーテルライン又は同様の静脈内カテーテルなどのカテーテルを用いて対象に静脈内投与することができる。あるいは、GDF11組成物を、標準的針及び注射器を用いて静脈内、筋肉内、腹腔内又は皮下注射により投与することができる。したがって、特定の態様では、組成物を、注射用水などの適切な注射用媒体を含むように単純に製剤することができる。更に他の態様では、組成物を、輸液ポンプなどの外部薬物ポンプを用いて投与することができる。組成物は、制御された、持続された又は遅延された放出賦形剤を更に含むことができる。かかる方法の実践では、組成物を、リポソームなどのナノ粒子の形態で提供することができる。組成物は、生体内分解性ポリマー又は非ポリマー制御された放出賦形剤を更に含むことができ、注射可能な液体インプラントの形態又は微粒子の形態で提供することができる。本開示の方法の実践では、GDF11分子は、液剤、懸濁剤又は乳剤の形態で組成物中に存在することができる。
本開示の特定の態様では、方法の実践で使用される治療の正確な投与量及び期間は、脳卒中の種類及び対処される得られた脳卒中傷害の関数であり、公知の試験プロトコールを用いて又はインビボ若しくはインビトロ試験データ若しくはその後の臨床試験からの推定により経験的に決定することができる。濃度及び投与量の値は、対処しようとする脳卒中の重症度に応じても変わり得ることも注意すべきである。何れかの特定の対象について、特定の投与レジメンを、個別の必要性及び本GDF11組成物の投与を管理又は指示する人の専門的判断に従って経時的に調整することができ、本明細書に記載されている濃度範囲はほんの例であり、クレームされた方法の範囲又は実践を限定する意図はない。本開示の他の態様では、組成物の投与を1回行うか、又は期待される特定に治療に適した治療レジメンがいくつでも必要とし得る。例えば、適切な治療レジメンは、第一用量でのGDF11分子の第一投与(治療1日目)、次いで、第二又はより高い若しくはより低い用量でのGDF11分子の第二投与又はその後の投与(例えば、治療の2日目から7日目まで)を含むことができる。特定の好ましい態様では、投与レジメンは、漸増用量又は漸減用量のいずれかでGDF11分子の伝統的用量設定を必要とし、例えば、治療期間の1日目に対象の体重に対してGDF11の少なくとも約最小高用量の最初の用量で第一投与を行い、第二投与をより高用量で終える。あるいは、GDF11分子の用量設定は、GDF11分子の最初(1日目)の高用量を必要とし得、対象におけるGDF11の少なくとも約最小高用量の最終用量で終わる。何れかの用量設定ストラテジーでは、この分子のための中毒量中央値(MTD)に接近する第一高用量、又は投与されるGDF11分子のための治療薬枠の最大用量に少なくとも接近し、次いで、より低いレベルでその後の用量(又は複数の用量)でGDF11分子を投与することが好ましいかも知れない。本開示の他の態様では、例えば、最初の治療の完了後2~7日にその後の治療を行う場合、GDF11治療レジメンを、いわゆる「休薬期間」、すなわち、計画的治療中断、寛容破綻又は治療中断に従って複数回(例えば、反復)行うことができる。ここで再び、何れかの特定の対象について、特定の投与レジメンを、個別の必要性及び本GDF11組成物の投与を管理又は指示する人の専門的判断に従って経時的に調整することができ、本明細書に記載されている投与ストラテジーはほんの例であり、クレームされた方法の範囲又は実践を限定する意図はない。
本方法の円滑な実施を、当技術分野において周知の診断及び臨床検査技術を用いて評価することができる。例えば、かかる技術は、対象における改善された身体運動機能及び/又は認知機能を評価するための身体検査及び神経学的検査(NIHSSなど)に通常基づき、CTスキャン、MRIスキャン、ドプラ超音波及び動脈造影などの医療画像技術により支持及び心電図(ECG)及び血液検査などの補助検査によりしばしば支持され得る。医療画像技術は、血管新生、神経新生、改善された脳血管構造、及び/又は対象における脳卒中部位若しくは部位近辺、例えば、元の傷害(虚血)の位置近く局在的に血流が低下した脳卒中周辺部の機能若しくは血流の可視化を手段として対象における奏効した脳卒中治療を評価することができる。明確にするために、本開示の方法を用いた奏効した脳卒中治療を、上記判断基準のうちの何れか1つ以上(及びこれらの何れかの組合せ)を評価することにより、及び/又は上記診断及び画像技術のうちの1つ以上を使用することにより確立することができる。
本開示のこれらの態様、並びに他を、本願の以下のセクションに詳細に記載及び添付のクレームに明示的に記載している。
図1は、実施例1に記載されている中大脳動脈閉塞(MCAO)試験の1つの柱からの結果を示し、rGDF11の投与の治療有効性をボディスイング(行動)検査で評価した。1mg/kg 1日1回(QD)でGDF11を受ける動物は、7日目(p<0.001)、14日目(p<0.001)、21日目(p<0.001)及び28日目(p<0.001)でプラセボ(ビヒクルのみ)動物と比較して、優れた脳卒中回復を示した。n=24ラット。 図2は、実施例1に記載されているMCAO試験の第二の柱からの結果を示すし、rGDF11の投与の治療有効性を後肢の置き直し(行動)検査で評価した。1mg/kg 1日1回(QD)でGDF11を受ける動物は、7日目(p<0.001)、14日目(p<0.001)、21日目(p<0.001)及び28日目(p<0.001)でプラセボ(ビヒクルのみ)動物と比較して、優れた脳卒中回復を示した。n=24ラット。 図3は、実施例1に記載されているMCAO試験の第三の柱からの結果を示す。rGDF11の投与の治療有効性を前肢の置き直し(行動)検査で評価した。1mg/kg 1日1回(QD)でGDF11を受ける動物は、14日目(p<0.05)でプラセボ(ビヒクルのみ)動物及び21日目(p=0.60)の傾向性と比較して、優れた脳卒中回復を示した。n=24ラット。 図4は、実施例1に記載されているMCAO試験の第四の柱からの結果を示し、rGDF11の投与の副作用プロファイルを評価した。1mg/kgでrGDF11を受ける動物は、ビヒクル治療動物と比較して体重の有意な減少を示した(p<0.001)。rGDF11治療動物の体重は、手術直後の動物の体重と比較して、手術後3日目に7.03%減少した。その後、rGDF11治療動物は、ビヒクル治療動物と匹敵する割合で体重が増加した。n=24ラット。 図5は、実施例2に記載されているMCAO試験の1つの柱からの結果を示し、rGDF11の投与の治療有効性を前肢の置き直し(行動)検査で評価した。1日目~7日目に1mg/kgで腹腔内にrGDF11を受けた動物は、3日目(p<0.0001)、7日目(p<0.001)、14日目(p<0.001)、21日目(p<0.0001)、及び30日目(p<0.001)にビヒクル治療動物と比較して優れた回復を示した。 図6は、実施例2に記載されているMCAO試験の1つの柱からの結果を示し、rGDF11の投与の治療有効性を後肢の置き直し(行動)検査で評価した。1日目~7日目に1mg/kgで腹腔内にrGDF11を受けた動物は、3日目(p<0.001)、5日目(p<0.01)、7日目(p<0.0001)、14日目(p<0.001)、21日目(p<0.0001)、及び30日目(p<0.0001)にビヒクル治療動物と比較して優れた回復を示した。 図7は、実施例2に記載されているMCAO試験の1つの柱からの結果を示し、rGDF11の投与の治療有効性をボディスイング(行動)検査で評価した。3日目~16日目に1mg/kgで腹腔内にrGDF11を受けた動物は、7日目(p<0.05)、14日目(p<0.001)、21日目(p<0.001)、及び30日目(p<0.01)にビヒクル治療動物と比較して優れた回復を示した。 図8は、実施例3に記載されているMCAO試験の1つの柱からの結果を示す。rGDF11の投与の治療有効性を前肢の置き直し(行動)検査で評価した。3日目、5日目、及び7日目に1mg/kgで腹腔内にrGDF11を受けた動物は、脳卒中後14日目ビヒクル治療動物と比較して統計的に改善された回復を示した(治療の3日目ではp<0.05、治療の5日目ではp<0.0001、治療後7日目ではp<0.001)。 図9は、実施例3に記載されているMCAO試験の1つの柱からの結果を示し、rGDF11の投与の治療有効性を後肢の置き直し(行動)検査で評価した。1日目、3日目、5日目、及び7日目に1mg/kgで腹腔内にrGDF11を受けた動物は、脳卒中後14日目ビヒクル治療動物と比較して統計的に改善された回復を示した(治療の1日目ではp<0.05;治療の3日目ではp<0.001、治療の5日目ではp<0.0001、治療後7日目ではp<0.0001)。 図10は、実施例3に記載されているMCAO試験の1つの柱からの結果を示し、rGDF11の投与の治療有効性をボディスイング(行動)検査で評価した。5日目及び7日目に1mg/kgで腹腔内にrGDF11を受けた動物は、脳卒中後14日目ビヒクル治療動物と比較して統計的に改善された回復を示した(治療の5日目ではp<0.001、治療後7日目ではp<0.0001)。 図11は、実施例4に記載されているMCAO試験の1つの柱からの結果を示し、rGDF11の投与の治療有効性を前肢の置き直し(行動)検査で評価した。1mg/kg、2mg/kg、及び4mg/kgのrGDF11腹腔内投与を受けた動物は、脳卒中後28日目ビヒクル治療動物と比較して統計的に改善された回復を示した(1mg/kgではp<0.05、2mg/kgではp<0.001、4mg/kgではp<0.001)。 図12は、実施例4に記載されているMCAO試験の1つの柱からの結果を示し、rGDF11の投与の治療有効性を後肢の置き直し(行動)検査で評価した。1mg/kg、2mg/kg、及び4mg/kgのrGDF11腹腔内投与を受けた動物は、脳卒中後28日目ビヒクル治療動物と比較して統計的に改善された回復を示した(1mg/kgではp<0.001、2mg/kgではp<0.0001、4mg/kgではp<0.0001)。 図13は、実施例4に記載されているMCAO試験の1つの柱からの結果を示し、rGDF11の投与の治療有効性をボディスイング(行動)検査で評価した。0.5mg/kg、1mg/kg、2mg/kg、及び4mg/kgのrGDF11腹腔内投与を受けた動物は、脳卒中後28日目ビヒクル治療動物と比較して統計的に改善された回復を示した(0.5mg/kgではp<0.001、1mg/kgではp<0.001、2mg/kgではp<0.0001、4mg/kgではp<0.0001)。 図14は、ICH後の日数の関数としてC57Bl6/jマウスに関して群A(rGDF11治療群;1mg/kg、7日間1日1回投与)及び群B(ビヒクル群)の生存率パーセントを示す。ビヒクル群は、rGDF11治療群と比較した死亡率増加の傾向を示した。 図15Aは、死んだ動物を含み、群A及び群Bの注射後日数に対するICH後神経重症度スコアを示す。ビヒクル群は、28日目rGDF11治療群と比較した神経重症度増加を示した(p<0.05)。 図15Bは、死んだ動物を除き、注射後群A及び群Bの日数に対するICH後神経重症度スコアを示す。ビヒクル群は、28日目rGDF11治療群と比較した神経重症度増加を示した(p<0.01)。 図16Aは、死んだ動物を含み、群A及び群BのICH傷害後の日数の関数としてロータロッド潜伏期のプロットを示す。群Aは、28日目群Bと比較してロータロッド潜伏期の改善を示した(p<0.05)。 図16Bは、死んだ動物を除き、群A及び群BのICH傷害後の日数の関数としてロータロッド潜伏期のプロットを示す。群Aは、28日目群Bと比較したロータロッド潜伏期の改善を示した(p<0.0001)。 図17Aは、第一治療後7日の平均速度(センチメートル/秒)を示す(p<0.05)。 図17Bは、ビヒクル群(群B)と比較したrGDF11投与群(群A)の第一治療後7日の前肢支持基底を示す(p<0.05)。 図18A~18Dは、29日目、傷害部位と同側の脳室下帯における前駆細胞補充を示す:図18A(ビヒクル)、図18B(1mg/kg)、図18C(2mg/kg)、及び図18D(4mg/kg)。 図19は、29日目、ビヒクル治療動物と比較した傷害部位と同側の脳室下帯における1mg/kg用量、2mg/kg用量、及び4mg/kg用量のGDF11に対する神経新生の増加を示す。 図20A~20Dは、29日目、傷害部位と反対側の脳室下帯における前駆細胞補充を示す:図20A(ビヒクル)、図20B(1mg/kg)、図20C(2mg/kg)、及び図20D(4mg/kg)。 図21は、傷害部位と反対側の脳室下帯における1mg/kg用量、2mg/kg用量、及び4mg/kg用量のGDF11に対する神経新生の増加を示す。 図22は、傷害部位と同側及び反対側の半球を比較する分析を示す。
便宜上、本願全体(明細書、図面及び添付のクレームを含む)において使用される特定の用語をくまなく明示的に定義する。別段に明示的に定義されない限り、本明細書で使用される全ての技術及び科学用語は、本開示が属する技術分野における当業者が通常理解するのと同じ意味を有する。
定義
本明細書及び添付のクレーム全体を通して使用されるとき、単数形「a」、「an」及び「the」は、別段に明白に示されない限り複数の指示対象を含む。したがって、例えば、「薬剤的に許容可能な担体、賦形剤又はビヒクル」への言及は、2つ以上のかかる実体の混合物、及び同様のものを含む。
本明細書で使用されるとき、用語「含む(comprising)」は、定義された提示要素に加えて、他の要素も存在することができることを意味する。したがって、「含む(comprising)」の使用は、限定的でなく包括的を示す。用語「から成る(consisting of)」は、態様の明細において記載されていない何れもの要素を除く、本明細書に記載されている組成物、方法、及びそのそれぞれの構成要素を表す。本明細書で使用されるとき、用語「から本質的に成る(consisting essentially of)」は、所与の態様に必要なこれらの要素を表す。この用語は、本開示のこの態様の基本的及び新規又は機能的特徴に実質的に影響を与えない要素の存在を許容する。
総じて、細胞及び組織培養、分子生物学、免疫学、微生物学、遺伝学、タンパク質、及び核酸化学並びに本明細書に記載されているハイブリダイゼーションとの関連、並びにこれらの技術との関連で使用される命名法は、当技術分野において周知及び通例使用されるものである。本開示の方法及び技術を、総じて、当技術分野において周知及び特に指示されない限り本明細書全体を通して引用及び論じられている様々な一般的及びより特定の参考文献に記載されている従来方法に従って行う。例えば、Sambrook et al.Molecular Cloning:A Laboratory Manual,2d ed.,Cold Spring Harbor Laboratory Press,Cold Spring Harbor,N.Y.(1989);Ausubel et al.,Current Protocols in Molecular Biology,Greene Publishing Associates(1992, and Supplements to 2002);Harlow and Lan,Antibodies:A Laboratory Manual,Cold Spring Harbor Laboratory Press,Cold Spring Harbor, N.Y.(1990);Principles of Neural Science,4th ed.,Eric R.Kandel,James H.Schwart,Thomas M.Jessell eds.McGraw-Hill/Appleton & Lange:New York,N.Y.(2000);The Merck Manual of Diagnosis and Therapy,19th Edition,published by Merck Research Laboratories(2006)(ISBN 0-911910-19-0),Robert S.Porter et al.eds.,The Encyclopedia of Molecular Biology, published by Blackwell Science Ltd.(1994)(ISBN 0-632-02182-9);及びCurrent Protocols in Protein Sciences(2009)Wiley Intersciences,Coligan et al.,eds参照。
別段に定義されない限り、本明細書で使用される全ての技術及び科学用語は、当技術分野における当業者が通常理解するのと同じ意味を有する。
操作実施例以外、又は別段の指示がない限り、本明細書で使用される成分又は反応条件の量を表す全ての数字は、そうであると明示的に示されているか否かにかかわらず、すべての場合において用語「約(about)」という用語により修飾されると理解されるべきである。パーセンテージ、日若しくは投与量又は他の量との関連で使用される場合の用語「約(about)」は、±10%を意味し得る。
本明細書で使用されるとき、用語「投与する(administer)」、「投与すること(administering)」、及び「投与された(administered)」は、治療されている対象へ治療活性剤を提供することを表す。GDF11分子の投与を、1日1回(QD)、1日2回(BID)、1日3回(TID)、1日4回(QID)、時間毎に(「q_h」、「h」は投与間の時間数を示す)、又は同様になど、何れかの適切な基準で行うことができ、治療の各日は、治療過程にわたって同じでも異なっていてもよい。特定の態様では、GDF11分子を、通常の腹腔内、皮下、又は静脈内送達技術により対象に導入される液体溶液又は懸濁液の形態で投与するが、微量注入、定位注入、及び/又は対象の特定部位への直接的適用を含むことができる。
用語「生分解性(biodegradable)」及び「生体内分解性(bioerodible)」は本明細書において互換的に使用され、インビボで経時的に分解又は腐食してより低分子化学種を生成するポリマーなどの物質を表し、分解又は腐食は、例えば、酵素、化学的、及び物理的過程から起こり得る。通常、かかる物質は加水分解により分解又は腐食して、対象の身体に対する著しい、有害な又は都合悪い作用を示さない分解生成物を産生する。本開示の組成物及び方法において使用するために適した生分解性ポリマーの例としては:ポリラクチド;ポリグリコリド;ポリ(ラクチド-co-グリコリド);ポリ乳酸;ポリグリコール酸;及びポリ(乳酸-co-グリコール酸);ポリカプロラクトン;ポリリンゴ酸;ポリアミド;ポリ酸無水物;ポリアミノ酸;ポリオルトエステル;ポリエーテルエステル;ポリシアノアクリレート;ポリホスファジン(polyphosphazines);ポリリン酸エステル;ポリエステルアミド;ポリジオキサノン;ポリアセタール;ポリケタール;ポリカーボネート;ポリオルトカーボネート;生分解性ポリウレタン;ポリヒドロキシブチレート;ポリヒドロキシバレレート;ポリアルキレンオキサレート;ポリアルキレンサクシネート;キチン;キトサン;酸化セルロース;及び上記物質の何れかの共重合体、三元共重合体、配合物、組合せ又は混合物が挙げられるが、これらに限定されない。
用語「放出制御」は、治療活性分子のある期間にわたって遅延、緩徐な連続的、断続的、又は持続的放出を提供する医薬品の剤形又は組成物を表す。
本明細書において、用語「減少させる(decrease)」、「低下させる(reduce)」、「低下(reduction)」、「減少(decrease)」、及び「阻害する(inhibit)」は全て互換的に使用され、総じて、参照に対して統計的有意な量の減少を意味する。しかしながら、誤解を避けるために、かかる用語は、参照レベルと比較して少なくとも10%の減少を通常意味し、例えば、参照レベルと比較して、少なくとも約20%、少なくとも約25%、少なくとも約30%、少なくとも約35%、少なくとも約40%、少なくとも約45%、少なくとも約50%、少なくとも約55%、少なくとも約60%、少なくとも約65%、少なくとも約70%、少なくとも約75%、少なくとも約80%、少なくとも約85%、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約98%、少なくとも約99%、例えば、所与の実体若しくはパラメータの完全な非存在以下及びこれを含むこと、又は所与の治療の非存在と比較して何れかの10~99%の減少を含むことができる。
本明細書において互換的に使用されるとき、フレーズ「GDF11の用量」又は「GDF11分子の用量」は、特定の期間にわたって対象に投与されるGDF11の量を表し、かかる量は、治療されている対象の体重に対して測定される。今までに、GDF11の実際のインビボ投与の全ての公開された報告は、げっ歯類(マウス及びラット)動物モデル系であった。これらの公開された試験から、2つの異なる投与パラダイムが明らかになった。第一パラダイム、治療薬GDF11ストラテジーは明瞭に明らかになり、本明細書では、総じて、「GDF11の中程度の用量」を標的とすると言う。この中程度の用量ストラテジーは、治療された対象における循環GDF11の約1~4倍増加を標的とする圧倒的多数の公開されたインビボGDF11投与試験を含み、マウス又はラット対象を、GDF11を日常的に約0.1mg/体重kgの典型的な量で毎日投与して治療する。例えば、Zhang et al(2016)Scientific Reports 6(1):34624;Mei et al.(2016)Molecular Therapy:the Journal of the American Society of Gene Therapy 24(11):1926-1938;Du et al.(2017)Basic Research in Cardiology 112(1):7;Li et al.(2017)Diabetes 66(7): db170086-1927;Onodera et al.(2017)Thorax (April);Bajikar et al. (2017) Developmental Cell 43(4):418-435;Harper et al.(2018)Circulation Research 7 Sep 2018;Zhang et al.(2018)Diabetes;Ma et al.(2018)Brain Research Bulletin 139(February):38-47;Zhang et al.(2018)Journal of Alzheimer’s Disease 62(2);Lu et al.(2018)Front Cell Neurosci 12:205;Wang et al.(2018)Am J Physiology Gastrointest Liver Physiology;及びWang et al.(2018)Inflammation参照。GDF11のかかる中程度の用量投与は、0.001mg/体重kgから0.5mg/体重kgまでの範囲であることを特徴とする(例えば、米国特許第9,434,779号明細書;並びに米国特許出願公開第2016/074477号明細書及び米国特許出願公開第2016/220640号明細書参照)。したがって、本明細書で使用されるとき、「GDF11の中程度の用量」は、対象において毎日通常約0.001mg/体重kgから約0.5mg/体重kgまでの範囲並びに好ましくはげっ歯類対象及びヒト対象まで及びヒト対象を含む他の大型哺乳類種に通常外挿されるように毎日約0.1mg/体重kgで、特定の期間にわたって対象にGDF11分子の広範な範囲の中程度の適用を意味する。上述のように、GDF11の中程度の用量のインビボ投与の公開された報告は、上限(0.5mg/kg)を避け、代わりに、客観的基準として0.1mg/kgの特定の中程度の用量に集中した。これらの出版物においてかかる「GDF11の中程度の用量」の治療薬投与は、疾病及び病態の広範なスペクトルにわたる治療効果を実証した。
本明細書において「GDF11の過剰用量」と呼ぶ第二GDF11投与パラダイムは、いくらかの治療効果があるか又は全く治療効果はないが、GDF11で治療されている対象において有害な又は他の許容されない副作用又は副作用プロファイルの生成をもたらす可能性があるGDF11の用量である。本明細書で使用されるとき、「副作用」は、意図されるものに続発するGDF11投与の何れかの薬理作用又は生理作用であり、「有害な副作用」は、望ましくなく及び/若しくは有害であり、可逆的若しくは不可逆的であり得る、治療された対象において罹患率、死亡率、機能不全又は他の病的変化などの予後において現れる何れかのかかる続発する効果である。GDF11を日常的に約5mg/体重kg~10mg/体重kg以上の典型的な量で毎日投与してマウス又はラットを治療したGDF11の過剰用量を標的とするいくつかの公開されたインビボGDF11投与試験は、GDF11のかかる超生理的用量がカヘキシー、筋萎縮症、食欲不振症、線維症又は死でさえ含む著しい有害作用を生じるかも知れないことを報告した(例えば、Hammers et al.(2017)EMBO Molecular Medicine 9(4):531-544;Pons et al.(2018)Surgery (May);及びJones et al.(2018)Cell Reports 22(6):1522-1530参照)。
本明細書で使用されるとき、「GDF11」又は「GDF11分子」は、「増殖分化因子11」(NCBI遺伝子ID番号10220)、増殖因子の形質転換増殖因子β(「TGF-β」)スーパ-ファミリーのメンバーを表す。GDF11は、ALK4、ALK5、及びALK7を含むTGF-βスーパーファミリーI型受容体と結合することが分かっている。用語「rGDF11」は、組換え方法を用いて産生されたGDF11分子を表し、用語「rhGDF11」は、天然ヒトGDF11分子から誘導されたかかる分子を表す。rhGDF11は、配列番号1で定義されているアミノ酸配列を有する。哺乳類発生のシグナル伝達のため、GDF11は、ALK4及びALK5を主に使用する。いくつかの態様では、GDF11シグナル伝達は、ACVR2B受容体によっても起こり得る。GDF11は、増殖分化因子8(GDF8、ミオスタチンとしても知られている)と密接に関連する。GDF11は、骨形態形成タンパク質11、すなわち、BMP11とも呼ぶことができる。したがって、本明細書で使用されるとき、「GDF11」又は「GDF11分子」と言うのは、ヒト前駆体ポリペプチド(NCBI Ref Seq:NP_005802);ヒトプロペプチド;ヒトN末端ポリペプチド、及びGDF11のヒト成熟型並びに、これらに限定されないが、ウシ、イヌ、ネコ、ニワトリ、マウス、ラット、ブタ、ヒツジ、シチメンチョウ、ウマ、魚、ヒヒ及び他の霊長類を含む他の種由来の相同体を含む。この用語は、例えば、適切な動物モデルで測定されるとき、成熟GDF11の生理(治療薬)効果の少なくとも50%を維持するGDF11のフラグメント、誘導体又はバリアントも表す。野生型GDF11の適切な活性を維持する保存的置換バリアントは、本明細書で定義された保存的置換を含むだろう。野生型の少なくとも50%を維持しながら保存的置換の寛容性である可能性が最も高いアミノ酸の同定は、例えば、他の種由来のGDF11相同体又はパラログとの配列アライメントにより導かれる。GDF11相同体間で同じであるアミノ酸は、変化を許容する可能性が低いが、保存的相違を示すものは、人工バリアントとの関連で保存的変化を許容する可能性が明らかにずっと高い。同様に、非保存的相違を有する位置は、機能に不可欠である可能性が低く、人工バリアントにおいて保存的置換を許容する可能性が高い。例えば、治療薬有効性を評価するため本明細書に記載されている適切な動物モデルにおいて対象にバリアントを投与することにより、バリアントを活性について試験することができる。ヒトGDF11に関して、プロペプチド+シグナル配列(例えば、前駆体ポリペプチド)は、407アミノ酸長である。24アミノ酸シグナルペプチドの切断は、383アミノ酸のプロペプチドを生成し、プロペプチドの切断は、プロペプチドのC末端109アミノ酸に対応する109アミノ酸の成熟GDF11ポリペプチドをもたらす。ポリペプチドの成熟型は、ジスルフィド結合ホモ二量体を生成する。
本明細書で使用されるとき、用語「GDF11の高用量」は、関連する対象においてGDF11の中程度の用量とGDF11の過剰用量との間にあり、驚くべきことに、本開示に記載されている脳卒中の治療において予想外の有益な効果を実証した対象へ投与されるGDF11分子の用量を定義する。本明細書において、GDF11分子の高用量は、総じて、GDF11の報告された中程度の用量の上限より多い用量から始まり、GDF11の報告された過剰用量の最下限未満までの用量、日常的及び関連する対象において報告されたGDF11のかかる中程度及び過剰用量の両方の括弧付き範囲を包含すると定義される。より詳細には、本明細書において、GDF11の標準的高用量は、日常的にげっ歯類対象(マウス又はラット)の約1mg/体重kg、したがってかかる種においてGDF11の通常の中程度の用量(すなわち、約0.1mg/kg)より約1桁多い用量と同じと定義される。したがって、「GDF11の最小高用量」は、げっ歯類種において少なくとも約0.8mg/kg(体重)であり、大型哺乳類種における同じかかる用量は、配列番号1により定義されているrhGDF11の分子量に対して正規化される。同様に、「GDF11の最大高用量」は、げっ歯類種において約4mg/kg(体重)であり、大型哺乳類種における同じかかる用量は、配列番号1により定義されているrhGDF11の分子量に対して正規化される。これに関して、GDF11の最大高用量は、治療された対象において有害な副作用を避ける用量である。特定の投与量の値は、対処しようとする脳卒中の重症度に応じて変わり得ることも注意すべきである。何れかの特定の対象について、特定の投与レジメンを、個別の必要性及び本GDF11組成物の投与を管理又は指示する人の専門的判断に従って経時的に調整することができ、本明細書に記載されている濃度範囲はほんの例であり、クレームされた方法の範囲又は実践を限定する意図はない。正確な投与を、当業者に周知のインビトロ及びインビボシステムでの試験し、次いで、ヒト対象を含む対象において使用するために試験から推定することによって実験的に予測することができる。次いで、ヒト用量は、臨床治験で通常微調整され、応答まで用量設定される。本開示の目的のため、げっ歯類対象において定義されているGDF11の高用量は、少なくとも約0.8mg/kg~約4mg/kg、又は少なくとも約0.9mg/kg~約4mg/kg、場合によっては、少なくとも約1mg/kg~約3mg/kg、本開示の特定の態様では、少なくとも約1~2mg/kgであり、何れかの大型哺乳類種において対応する用量を包含する。
本明細書で使用されるとき、用語「ハイドロゲル」は、当技術分野内でその通常の方法で使用され、例えば、水又は他の水性系の存在で膨潤し、水の量の非存在又は減少下で収縮し、その構造内にかなりの割合の水を保持することができ、通常水に溶解しないポリマーを表す。当業者は、ポリマー又はポリマー系がハイドロゲルの機能を果たす、例えば、哺乳類対象に移植さもなければインビボ送達される場合など、水性系に浸漬される場合、ハイドロゲルを生成するかどうかを決定するために使用することができるいくつかの標準的試験がることを理解するだろう。
本明細書で使用されるとき、「移植」又は「移植可能な組成物又はデバイス」は、対象への治療活性物質の送達において使用するための何れかの移植可能な系を表す。一般的な移植可能なデバイスは、目的の薬剤の局所(部位特異的)及び/又は全身投与を可能とし、例としては、手術部位における組織上又は組織内に残され得るステント又はウエハなどの固体構造物、針及び注射器又はトロカールを用いた皮下又は筋肉内注射により投与することができるロッド又は微粒子、並びに移植可能な薬物ポンプデバイスが挙げられる。固体移植可能な組成物又はデバイスは、目的の薬剤の制御された放出を提供することができる生体内分解性ポリマーを用いて通常生成される。注射可能な移植可能な組成物又はデバイスを、粘性液体担体、ハイドロゲル組成物、ナノ粒子組成物、マイクロスフィア若しくは微粒子、又は可塑性高分子担体の形態で提供することができる。
用語「増加した」、「増加する」又は「増強された」は全て、本明細書において互換的に使用され、総じて、統計的に有意な量の増加を意味し;何れの誤解も避けるために、この用語は、参照レベルと比較して少なくとも10%の増加、例えば、参照レベルと比較して少なくとも約20%、若しくは少なくとも約30%、若しくは少なくとも約40%、若しくは少なくとも約50%、若しくは少なくとも約60%、若しくは少なくとも約70%、若しくは少なくとも約80%、若しくは少なくとも約90%の増加、又は100%の増加以下及び100%の増加を含み若しくは10~100%の何れかの増加、又は参照レベルと比較して、少なくとも約2倍、若しくは少なくとも約3倍、若しくは少なくとも4倍、若しくは少なくとも5倍、若しくは少なくとも約10倍の増加、又は2倍~10倍以上の何れかの増加を示す。
本明細書で使用されるとき、用語「キット」は、少なくとも1つの治療活性薬(GDF11分子)を含む何れかの製品(例えば、パッケージ又は容器)を意味する。特定のキットでは、製品は、本開示の方法を行うためのユニットとして促進、配給、又は販売され得る。
本明細書で使用されるとき、用語「リポソーム」は、本開示の治療活性薬を含む他の構成要素を含んでよい水性コアを充填した特定の脂質(ホスファチジルコリンなそのリン脂質)により形成された少なくとも1つの脂質二層を有する球状ビヒクルを表す。リポソームは約10ミクロン以下の大きさであり得るが、好ましくは、本開示の組成物及び方法の実践で使用されるリポソームは、サブミクロンの大きさ、すなわち、ナノ粒子の形態である。
本明細書で使用されるとき、対象への治療活性薬の送達又は投与に関連して、用語「局所」又は「局所的に」は、かかる薬剤を対象の局在的部位へ送達するが、対象の血漿中の生物的に有意なレベルで検出可能でないかも知れないことを意味する。
「ナノ粒子」は、総じて1~100nmの範囲の大きさを有する微粒子状物質又はかかる粒子の集団を表し、ナノスフィア、例えば、リポソーム及びミセルなどの脂質系、ナノ結晶及びナノ粒子を挙げることができる。ナノスフィアは、薬剤(分子又は化合物)並びに金のような無機ナノ粒子若しくは磁気粒子などの他の物質を含むことができ、又はナノ粒子は、生分解性ポリマーなどのポリマーを含んでもよく、若しくはポリマーから形成してもよい。本開示の組成物及び方法の実践では、ポリビニルアルコール、ポリ-L-乳酸、ポリエチレングリコール及びポリ(乳酸-co-グリコール酸)などの合成ポリマー並びにアルギン酸塩及びキトサンなどの天然ポリマーを、ナノ粒子のナノファブリケーションで使用してナノスフィア又はナノカプセルを得ることができる。ナノ粒子は、総じて、長期間血液循環系中に残り、したがって、薬剤の持続放出及び持続薬剤ライフサイクルを可能とする。これらのナノサイズのせいで、ナノ粒子構造物は、組織系を容易に貫通し、細胞による容易な取込みを促進して標的の位置に効果的送達を達成する。
用語「薬剤的に許容可能な」は、関連する連邦政府若しくは州政府の規制機関により医薬品用途に対して承認された又は承認可能である並びに/又は動物対象、及びより特にヒトにおいて使用するための米国薬局方若しくは別の概ね公認された薬局方にリストされている物質を表す。「薬剤的に許容可能な担体、賦形剤又はビヒクル」は、共に治療活性化合物を投与する何れかの媒体、希釈剤、賦形剤又は担体を表す。
「薬剤的に許容可能な塩」は、薬剤的に許容可能であり、親分子又は化合物の所望の薬理作用を有する治療活性分子又は化合物の塩を表す。本明細書に記載されている治療活性薬の薬剤的に許容可能な塩としては、薬剤的に許容可能な無機及び有機酸及び塩基から誘導される塩が挙げられる。適切な酸塩の例としては、酢酸塩、アジピン酸塩、アルギン酸塩、アスパラギン酸塩、安息香酸塩、ベンゼンスルホン酸塩、重硫酸塩、酪酸塩、クエン酸塩、ショウノウ酸塩(camphorate)、ショウノウスルホン酸塩、シクロペンタンプロピオン酸塩、ジグルコン酸塩、ドデシル硫酸塩、エタンスルホン酸塩、ギ酸塩、フマル酸塩、グルコヘプタン酸塩、グリセロリン酸塩、グリコール酸塩、ヘミ硫酸塩、ヘプタン酸塩、ヘキサン酸塩、塩酸塩、臭化水素酸塩、ヨウ化水素酸塩、2-ヒドロキシエタンスルホン酸塩、乳酸塩、マレイン酸塩、マロン酸塩、メタンスルホン酸塩、2-ナフタレンスルホン酸塩、ニコチン酸塩、硝酸塩、シュウ酸塩、パルモ酸塩(palmoate)、ペクチン酸塩、過硫酸塩、3-フェニルプロピオン酸塩、リン酸塩、ピクリン酸、ピバル酸塩、プロピオン酸塩、サリチル酸塩、コハク酸塩、硫酸塩、酒石酸塩、チオシアン酸塩、トシル酸塩及びウンデカン酸塩が挙げられる。それ自体薬ジア的に許容可能でないが、シュウ酸などの他の酸を、薬剤的に許容可能な酸付加塩を得る際に中間体として有用な塩の調製に使用してよい。適切な塩基から誘導される塩としては、アルカリ金属(例えば、ナトリウム及びカリウム)、アルカリ土類金属(例えば、マグネシウム)、及びアンモニウム塩が挙げられる。
本明細書で使用されるとき、「ポリマー」は、特に明示的に定義されない限り、何れかの重合体、共重合体及び配合物を意図する。本開示の組成物及び方法との関連で使用するためのポリマーを、必要に応じて適切な触媒を用いてグラフト共重合、重縮合及び重付加などの標準的重合及び共重合技術を用いて製造することができる。これらの技術を、時間、温度及び他のパラメータに関して、ポリマー技術において周知の従来方法で実施することができる。あるいは、本明細書で使用されるポリマーを、ポリマーの標準的配合技術又は共重合体の配合を用いて製造することができ、先と同様に、ポリマー技術において周知の従来方法で行うことができる。
本明細書で使用されるとき、用語「タンパク質」及び「ポリペプチド」は互換的に使用され、隣接する残基のαアミノ基及びカルボキシ基間のペプチド結合により他と連結される一連のアミノ酸残基を意味する。したがって、この用語は、大きさ又は機能に関係なく、修飾アミノ酸(例えば、リン酸化、糖化、グリコシル化、その他)及びアミノ酸類似体を含むタンパク質アミノ酸のポリマーを表す。タンパク質及びポリペプチドを比較的大きいポリペプチドを参照して使用されることが多い一方、用語「ペプチド」は小さいポリペプチドを参照して使用されることが多いが、当技術分野におけるこれらの用語の使用は重複している。用語「タンパク質」及び「ポリペプチド」は遺伝子発現産物及びそのフラグメントを言う場合、本明細書において互換的に使用される。したがって、好例のポリペプチド又はタンパク質としては、遺伝子発現産物、天然タンパク質、相同体、オルソログ、パラログ、フラグメント及び他の均等物、バリアント、誘導体、フラグメント、並びに前述の類似体が挙げられる。
本明細書で使用されるとき、対象における「脳卒中イベント」は、脳への不充分な血流が神経細胞死をもたらす医学的状態を表す。脳卒中イベントは、2つの主要タイプ:虚血性(脳への血液供給が遮られることから起こる);及び出血性(血管の破裂又は血管構造物異常から起こる)に分類される。脳卒中イベントの両タイプとも、適切に機能しない脳の一部をもたらす。虚血性脳卒中イベントは、血管の閉塞により通常引き起こされ、脳の部分への血液供給が減少し、その領域における脳組織の機能障害に至る。かかる虚血性;血栓溶解;塞栓症;全身血流低下;及び脳静脈洞血栓症に対する4つの原因がある。出血性脳卒中イベントは、脳又は脳膜間の腔に直接的に出血のいずれかにより引き起こされ、かかる出血は破裂した脳動脈瘤が原因で起こる可能性がある。出血性脳卒中、脳内出血(脳自体内の出血);及びくも膜下出血(脳組織外側だが脳腔内の出血)の2つの主要タイプがある。対象において起こる脳卒中イベントの徴候及び症状は医療技術分野において周知であり、顔面脱力の突然発症、上肢挙上、発語異常、身体片側の運動又は触感不能、理解困難、眩暈又は回転性めまい、片側の視力喪失、及び重篤な頭痛を挙げることができる。虚血性脳卒中イベントを、脳卒中イベントの程度、患部の脳領域、根本原因及び予後を予測する脳全前部循環梗塞(TACI);脳部分前部循環梗塞(PACI);ラクナ梗塞(LACI);又は脳後部循環梗塞(POCI)に分類することができる。脳卒中イベントの臨床診断も医療技術分野において周知であり、CTスキャン、MRIスキャン、ドプラ超音波及び動脈造影などの医療画像技術により支持及び心電図(ECG)及び血液検査などの補助検査によりしばしば支持される身体検査及び神経学的検査(NIHSSなど)に通常基づく。
本明細書で使用されるとき、用語「対象(subject)」は、治療の特定の方法のレシピエントになるものである何れかの動物(例えば、これらに限定されないが、ヒト、霊長類、イヌ、ウシ、雌ウシ、ウマ、カンガルー、ブタ、ヒツジ、ヤギ、ネコ、ウサギ、げっ歯類を含む哺乳類)、トランスジェニック非ヒト動物、魚、カエル、及びサンショウウオに限定されない両生類、爬虫類、他の脊椎動物並びに無脊椎動物並びに同様のものを意味する。
本明細書で使用されるとき、用語「全身的」又は「全身的に」は、対象への治療活性薬の送達又は投与に関して、かかる薬剤は対象の血漿中の生物的に有意なレベルで検出可能であることを意味する。この用語は、対象への治療活性薬の経口又は非経口投与を含む。
本明細書で使用されるとき、用語「治療活性」は、その効果が目的の対象において所望の治療結果と一致するGDF11分子又は化合物の活性を表し得る。用語「治療活性薬」、「治療活性GDF11分子」又は「治療活性誘導体、バリアント又は修飾GDF11」は本明細書において互換的に使用され、その効果が対象における所望の結果と一致し、バリアント、誘導体及び/若しくは修飾分子の場合、親分子の医薬活性と一致する治療活性を有する分子を表す。治療活性を、関連技術分野の当業者に周知のインビトロ又はインビボ方法を用いて測定してよく、例えば、所望の治療効果を細胞培養で評価することができる。
「治療有効量」は、対象に投与される場合、対象に存在する疾病、病態、合併症又は障害のための所望の治療を行うのに充分である治療活性薬(分子又は化合物)の量を表す。本明細書中の何れかの特定の方法において使用するための治療活性薬の治療有効量は、分子又は化合物、疾病、病態、合併症又は障害、及びその重症度並びに対象の年齢及び体重に応じて変わるだろう。完全な治療効果は、治療活性薬(分子又は化合物)の1つの単回用量の投与により必ずしも生じない可能性があり、その一連の用量の投与後にのみ生じるかも知れない。治療有効量は、活性薬の同一性、対処しようとする疾病、病態、傷害又は合併症(及びその重症度)、並びに対象の関連活性薬の年齢、体重、吸収、分布、代謝及び排泄に応じても変わり得る。したがって、治療有効量を、対象への1回以上の投与で投与する必要があるかも知れない。治療活性分子又は化合物の適切な治療有効量を、関連技術分野における当業者に公知のいくつかの確立されたプロトコールの何れか1つに従って決定することができる。例えば、マウス、ラット又はより大型哺乳類を用いた試験などの動物試験を使用して、医薬化合物の適切な用量を決定することができる。それから、かかる動物試験からの結果を外挿して、例えば、ヒトなどの他の種において使用するための用量を決定することができる。
用語「治療すること」又は「治療」は、何れかの寛解、リハビリテーション、若返り、改善、何れか1つ以上の効果の減少若しくは軽減、合併症、正常若しくは既存の機能若しくは能力の低下、対象における脳卒中イベントから生じる能力障害若しくは障害及び/又はかかる効果の進行若しくは憎悪、合併症、正常若しくは既存の機能若しくは能力の低下、若しくはその少なくとも1つの臨床症状(例えば、識別可能な症状の安定化)、生理的に(例えば、身体パラメータの安定化)、若しくは両方、及び/又は対象への識別可能でないかも知れない少なくとも1つの身体パラメータの抑制を表す。本明細書で使用されるとき、「治療すること」又は「治療」は、対象における将来の又は更なる脳卒中イベントを妨げる可能性も表す。本開示の方法の実践では、脳卒中イベントの治療は、早期開始(脳卒中イベントから約12時間~3日のどこか以内)を標的とする投与レジメン、GDF11分子の高用量投与(少なくとも1mg/kg)、及び毎日の治療の限定的期間(2~7日の期間にわたって1日1回)を用いた対象へのGDF11分子(本明細書に定義されている両方)の治療有効量の投与を伴い、当技術分野において周知の診断及び臨床検査技術を用いて評価することができる。本明細書において上述されているように、かかる技術は、対象の改善された身体運動機能及び/又は認知機能を評価するための身体検査及び神経学的(行動)検査(NIHSSなど)に通常基づき、CTスキャン、MRIスキャン(例えば、スピンエコーMRI又はシネ磁気共鳴画像法)、ドプラ超音波及び動脈造影などの医療画像技術により支持及び心電図(ECG)及び血液検査などの補助検査によりしばしば支持され得る。かかる技術を用いて、当業者は、血管新生、神経新生、改善された脳血管構造、及び/又は対象における脳卒中部位若しくは部位近辺の可視化によって対象における奏効した脳卒中治療を評価することができる。ここで再び、明確にするために、本開示の方法を用いた奏効した脳卒中治療を、上記判断基準のうちの何れか1つ以上(及びこれらの何れかの組合せ)を評価することにより、及び/又は上記診断及び画像技術のうちの1つ以上を使用することにより確立することができる。
本開示は、本明細書に記載されている特定の方法、プロトコール、及び試薬、その他に限定されないことは理解されるべきである。本明細書で使用される用語は、特定の態様を説明するためだけのものであり、本開示の範囲を限定する意図はなく、本開示の範囲はクレームによってのみ定義される。
(治療方法、医薬組成物):
方法及び組成物を、哺乳類対象における脳卒中の治療を提供する。方法は、対象へのGDF11分子の治療有効量の投与を使用する。GDF11分子を対象における脳卒中イベント後約12時間~3日の限定的時間枠内に対象に投与し、GDF11分子の高用量投与を特徴とする投与レジメン下行い、かかる投与を2日~約14日の限定的期間継続する。
驚くべきことに、脳卒中イベント後に治療を必要とする対象において-選択された高用量で及び限定的期間にわたって脳卒中イベント後特定の時間枠内に投与される場合-GDF11分子又はその薬剤的に許容可能な塩の治療有効量を投与することは、本明細書に記載されているように脳卒中を効果的に治療することができることを発見した。本開示は、かかる毎日の投与及びかかる構造的投与レジメンのためのGDF11分子の治療有効量は、好ましくは、げっ歯類対象において少なくとも約0.8mg/体重kgから約4mg/体重kg以下、又はこの唯一の治療活性薬の大型対象における同等(対応)量を含むことを示す。
したがって、本開示の第一の態様は、対象における脳卒中の治療方法を提供することである。方法は、対象における脳卒中イベント後約12~72時間の時間枠内に対象にGDF11分子の治療有効量を投与することにより投与レジメンを始めることを必要とする。GDF11分子を、げっ歯類の体重kg当たり少なくとも約0.8mg(0.8mg/kg)の量又は大型哺乳類対象において対応する量で投与し、2日~約14日の期間にわたって行う。本開示の1つの態様では、GDF11分子を、げっ歯類対象の体重kg当たり少なくとも約1mg(1mg/kg)の量又は大型対象において対応する量で投与する。本開示の別の態様では、GDF11分子を、約7日の短期間に投与し、更に別の態様では、GDF11分子を、2~4日の更に短期間に投与する。本開示の1つの特定の態様では、方法は、GDF11分子を含む医薬組成物の投与を必要とする。組成物は、薬剤的に許容可能な担体、賦形剤又はビヒクルを更に含むことができる。
GDF11分子の投与は、全身的及び/又は局所的であり得、何れかの適切な非経口投与技術により行う。例えば、組成物を、標準的な静脈内、筋肉内、腹腔内又は皮下注射により対象に投与することができる。したがって、特定の態様では、GDF11分子を含む組成物は、注射用水などの適切な注射用媒体を含むことができる。かかる組成物は、制御された放出賦形剤を更に含むことができる。かかる方法の実践では、組成物を、リポソームなどのナノ粒子の形態で提供することができる。これらの組成物は生体内分解性ポリマーを更に含むことができるか又は固体若しくは注射可能なインプラントの形態で便利に提供することができる。本開示の組成物及び方法の実践では、GDF11分子は、液剤、懸濁剤又は乳剤の形態で組成物中に存在することができる。
本開示の特定の態様では、方法は、何れかの寛解、リハビリテーション、若返り、改善、何れか1つ以上の効果の減少若しくは軽減、合併症、正常若しくは既存の機能若しくは能力の低下、対象における脳卒中イベントから生じる能力障害若しくは障害及び/又はかかる効果の進行若しくは憎悪、合併症、正常若しくは既存の機能若しくは能力の低下、若しくはその少なくとも1つの臨床症状(例えば、識別可能な症状の安定化)、生理的に(例えば、身体パラメータの安定化)、若しくは両方、及び/又は少なくとも1つの身体パラメータの抑制をもたらすのに適している。
本開示の方法の奏効した遂行を、当技術分野において周知の技術を用いて評価することができる。本明細書において上述されているように、対象における脳卒中イベントの奏効した治療を当技術分野において周知の診断及び臨床検査技術を用いて評価することができ、かかる技術は、対象における改善された身体運動機能及び/又は認知機能を評価するための身体検査及び神経学的(行動)検査に依存し、補助検査により捕捉されるCTスキャン、MRIスキャン(例えば、スピンエコーMRI)、ドプラ超音波及び動脈造影などの医療画像技術により支持することができる。かかる技術を用いて、当業者は、血管新生、神経新生、改善された脳血管構造、及び/又は対象における脳卒中部位若しくは部位近辺の可視化によって対象における奏効した脳卒中治療を評価することができる。本明細書において上述されているように、本開示の方法を用いた奏効した脳卒中治療を、上記判断基準のうちの何れか1つ以上を評価すること、上記診断及び画像技術のうちの何れか1つ以上を使用すること、又は上記判断基準の何れか1つ以上(及びその何れかの組合せ)により確立することができる。
本開示の方法の実践では、選択されたGDF11分子は、本明細書に開示されている投与レジメンの過程にわたって使用される組成物において同じ又は相違し得るGDF11分子の何れかの治療活性形態である。例えば、GDF11ポリペプチドの成熟ヒト形態は特に好ましい。あるいは、「天然」GDF11分子の何れかの誘導体、バリアント又は修飾体を、かかる分子が本明細書で定義されている治療活性である限り、使用することができる。いくつかの態様では、対象に投与されるGDF11分子は、GDF11ポリペプチドホモ二量体を含むことができる。GD11分子は、GDF11ポリペプチド又はそのフラグメントを含むこともできる。本開示のいくつかの特定の態様では、GDF11ポリペプチドのバリアント、誘導体又はフラグメントを対象に投与する。これに関して、GDF11のバリアント、誘導体又はフラグメントは、ヒトGDF11の成熟型の天然配列の保存的修飾バリアント、誘導体又はフラグメントであり得る。本開示の特定の態様では、対象に、Collectin kidney1(例えば、NCBI遺伝子ID No:78989) (配列番号4)、カテプシンD(例えば、NCBI遺伝子ID No:1509)、Dickkopf関連タンパク質4(例えば、NCBI遺伝子ID No:27121)、赤血球膜タンパク質4.1(例えば、NCBI遺伝子ID No:2035)、エステラーゼD(例えば、NCBI遺伝子ID No:2098)、ヘモグロビン(例えば、NCBI遺伝子ID No:3043又は3047)、インターロイキン-1受容体アクセサリータンパク質(例えば、NCBI遺伝子ID No:3556)、ナチュラルキラー群2メンバーD(例えば、NCBI遺伝子ID No:22914)、Ras-関連C3ボツリヌス毒素基質1 (例えば、NCBI遺伝子ID No:5879)、GTP結合核タンパク質Ran(例えば、NCBI遺伝子ID No:5901)、メタロプロテアーゼ3の組織インヒビター(例えば、NCBI遺伝子ID No:7078)、又はチミジル酸合成酵素(例えば、NCBI遺伝子ID No:7298)から選択される第二ポリペプチド部分を含む修飾GDF11分子を投与することができる。
より特に詳細には、GDF11分子は、天然ヌクレオチド配列の変異により得られるポリペプチドであり得る。本明細書の通り、「バリアント」又は「誘導体」は、天然又は参照ポリペプチドと実質的に相同性のポリペプチドであるが、1つ又は複数の欠失、挿入又は置換が理由の天然又は参照ポリペプチドのアミノ酸配列と異なるアミノ酸配列を有する。ポリペプチド分子をコードするDNA配列は、天然又は参照DNA配列と比較される場合、ヌクレオチドの1つ以上の付加、欠失、又は置換を含むが、参照タンパク質に対して関連する生物活性を保持するバリアント又は誘導体タンパク質若しくはポリペプチド(又はそのフラグメント)をコードする配列を包含する。当業者は、単一アミノ酸又はコードされた配列中のアミノ酸の僅かなパーセンテージ(5%以下、又は4%以下、又は3%以下、又は1%以下など)を変更する核酸、ペプチド、ポリペプチド、又はタンパク質配列に対する個々の置換、欠失又は付加は、変更が化学的に類似のアミノ酸によるアミノ酸の置換をもたらす「保存的修飾バリアント」又は保存的修飾誘導体である。いくつかの変化は関連活性を改善する可能性があり得、その結果、保存的か否かにかかわらず、バリアント又は誘導体は、少なくとも約90%、より好ましくは約95%又は100%の野生型GDF11の活性、及び更により好ましくは約110%以上の関連GDF11分子の野生(天然)型の活性を有することが意図される。
置換され得るアミノ酸残基の1つの同定方法は、例えば、1つ以上の非ヒト種由来のヒトGDF11相同体にヒトGDF11をアライメントすることである。アライメントは、機能に必要である可能性がある残基だけでなく、逆に変化を許容する可能性がある残基に関するガイダンスを提供することができる。例えば、アライメントが対応する位置において2つの同じ又は類似のアミノ酸を示す場合、その部位は機能的に重要である可能性が高い。逆に、アライメントが著しく大きさ、電荷、疎水性、その他が異なる対応する位置における残基を示す場合、その部位は機能性ポリペプチドの変更を許容することができる可能性が高い。同様に、同種由来の関連ポリペプチドでのアライメント、例えば、同じ活性を示さないGDF8は、GDF11活性に必要な領域又は構造に関するガイダンスも提供することができる。バリアント又は誘導体アミノ酸配列は、天然又は参照配列に対して少なくとも90%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%、又はそれ以上の同一性であり得る。天然及び変異配列間の相同性の程度(同一性パーセント)を、例えば、ワールドワイドウェブ上でこの目的のために通例使用される自由に利用可能なコンピュータプログラムを用いて2つの配列の比較により決定することができる。バリアントアミノ酸は、誘導される配列(本明細書では「オリジナル」配列と呼ぶ)に対して少なくとも90%、少なくとも91%、少なくとも92%、少なくとも93%、少なくとも94%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%、又はそれ以上に類似し得る。オリジナル及び変異配列間の類似性の程度(類似性パーセント)を、例えば、類似性マトリックスにより決定することができる。類似性マトリックスは当技術分野において周知であり、類似性マトリックスを用いた2つの配列の比較のためのいくつかのツールはオンラインで自由に利用可能であり、例えば、デフォルトパラメータセットを含むBLAST(ワールドワイドウェブhttp://blast.ncbi.nlm.nih.govで利用可能)が利用可能である。
なお、成熟GDF11ポリペプチドは、おそらく、例えば、アミノ酸313及び372;341及び404;並びに345及び406(シグナル配列を含む完全長ポリペプチドに対する番号付け)間の鎖内ジスルフィド結合を含み、アミノ酸371は、おそらく、鎖間ジスルフィド結合に関与する。
所与のアミノ酸を、同様な物理化学特性を有する残基により置換、例えば、別の残基を1つの脂肪族残基に置換(別の残基をIle、Val、Leu、又はAlaなど)、又は別の残基を1つの極性残基に置換(Lys及びArg;Glu及びAsp;又はGln及びAsn間など)することができる。他のかかる保存的置換、例えば、類似の疎水性特性を有する領域全体の置換は周知である。保存的アミノ酸置換を含むポリペプチドを、本明細書に記載されているアッセイの何れか1つで試験して、天然又は参照ポリペプチドの所望のアポトーシス活性を保持することを確認することができる。機能的に類似のアミノ酸を提供する保存的置換表は当技術分野において周知である。かかる保存的修飾バリアントは、本開示と一致する多形バリアント、種間相同体、及びアレルに加えて及び排除しない。相互の典型的保存的置換としては:1)アラニン(A)、グリシン(G);2)アスパラギン酸(D)、グルタミン酸(E);3)アスパラギン(N)、グルタミン(Q);4)アルギニン(R)、リジン(K);及び5)イソロイシン(I)、ロイシン(L)、メチオニン(M)が挙げられる。
ポリペプチドの適切な立体配座の維持に関与しない何れかのシステイン残基を、総じてセリンにより置換して、分子の酸化安定性を向上及び異常な架橋を防止することができる。逆に、システイン結合をポリペプチドに付加して、その安定性を向上又はオリゴ化を促進することができる。
対象に投与されるGDF11ポリペプチド分子は、1つ以上のアミノ酸置換、修飾又は付加を含むこともできる。例えば、置換及び/又は修飾又は付加を使用して、タンパク質分解を防止若しくは低減及び/又は対象におけるGDF11分子の半減期を延長することができる。非限定例として、トランスフェリン、アルブミン、成長ホルモン;セルロース及び/又はFcフラグメントなど、他のポリペプチド又はポリペプチドドメインに、GDF11ポリペプチドを結合又は融合することにより、GDF11ポリペプチドを修飾することもできる(例えば、米国特許第9,434,779号明細書参照)。増殖分化因子8(GDF8)前駆体部分、又はその何れかのフラグメント若しくは誘導体に結合又は融合することにより、GDF11ポリペプチドを修飾することもできる。あるいは又は加えて、本明細書に記載されているGDF11ポリペプチドは、少なくとも1つのペプチド結合置換を含むことができる。1つのペプチド結合又は複数のペプチド結合、例えば、2結合、3結合、4結合、5結合、又は6結合以上、又は全てのペプチド結合を置換することができる。他の態様では、本明細書に記載されているGDF11ポリペプチド分子は、1つのタイプのペプチド結合置換又は複数のタイプのペプチド結合置換、例えば、2タイプ、3タイプ、4タイプ、5タイプ、又はそれ以上のタイプのペプチド結合置換を含むことができる。ペプチド結合置換の非限定例としては、ウレア、チオウレア、カルバメート、スルホニルウレア、トリフルオロエチルアミン、オルト-(アミノアルキル)フェニル酢酸、パラ-(アミノアルキル)フェニル酢酸、メタ-(アミノアルキル)フェニル酢酸、チオアミド、テトラゾール、ボロン酸エステル、オレフィン基、及びこれらの誘導体が挙げられる。
本開示の更に他の態様では、現在の方法において使用するためのGDF11ポリペプチド分子は、生物により産生されるポリペプチド及び/又はタンパク質中で一般的に見られる天然アミノ酸、例えば、Ala(A)、Val(V)、Leu(L)、Ile(I)、Pro(P)、Phe(F)、Trp(W)、Met(M)、Gly(G)、Ser(S)、Thr(T)、Cys(C)、Tyr(Y)、Asn(N)、Gln(O)、Asp(D)、Glu(E)、Lys(K)、Arg(R)、及びHis(H)を含みうる。他の態様では、GDF11ポリペプチド分子は、代替のアミノ酸を含むことができる。代替のアミノ酸の非限定例としては、D-アミノ酸;βアミノ酸;ホモシステイン、ホスホセリン、ホスホスレオニン、ホスホチロシン、ヒドロキシプロリン、γ-カルボキシグルタメート;馬尿酸、オクタヒドロインドール-2-カルボン酸、スタチン、1,2,3,4-テトラヒドロイソキノリン-3-カルボン酸、ペニシラミン(3-メルカプト-D-バリン)、オルニチン、シトルリン、α-メチルアラニン、パラ-ベンゾイルフェニルアラニン、パラ-アミノフェニルアラニン、p-フルオロフェニルアラニン、フェニルグリシン、プロパルギルグリシン、サルコシン、及びtert-ブチルグリシン、ジアミノ酪酸、7-ヒドロキシテトラヒドロイソキノリンカルボン酸、ナフチルアラニン、ビフェニルアラニン、シクロヘキシルアラニン、アミノイソ酪酸、ノルバリン、ノルロイシン、tert-ロイシン、テトラヒドロイソキノリンカルボン酸、ピペコリン酸、フェニルグリシン、ホモフェニルアラニン、シクロヘキシルグリシン、デヒドロロイシン、2,2-ジエチルグリシン、1-アミノ-1-シクロペンタンカルボン酸、1-アミノ-1-シクロヘキサンカルボン酸、アミノ安息香酸、アミノナフトエ酸、γ-アミノ酪酸、ジフルオロフェニルアラニン、ニペコ酸、α-アミノ酪酸、チエニルアラニン、t-ブチルグリシン、トリフルオロバリン;ヘキサフルオロロイシン;フッ素化類似体;アジド修飾アミノ酸;アルキン修飾アミノ酸;シアノ修飾アミノ酸;及びこれらの誘導体が挙げられる。
本開示のなお更なる態様では、修飾GDF11ポリペプチド分子、例えば、ポリペプチドを含むアミノ酸のうちの1つ以上に部分を付加することにより修飾された分子などを選択することができる。例えば、本明細書に記載されているGDF11ポリペプチドは、1つ以上の部分分子、例えば、ペプチド当たり1以上の部分分子、ペプチド当たり2以上の部分分子、ペプチド当たり5以上の部分分子、ペプチド当たり10以上の部分分子又はペプチド当たりそれ以上の部分分子を含むことができる。適切なGDF11修飾ポリペプチドは、もう1つのタイプの修飾及び/又は部分、例えば、1タイプの修飾、2タイプの修飾、3タイプの修飾又はそれ以上のタイプの修飾を含むことができる。修飾及び/又は部分の非限定例としては、ペグ化;グリコシル化;HES化;ELP化;脂質化;アセチル化;アミド化;エンドキャップ修飾;シアノ基;リン酸化;アルブミン、及び環化が挙げられる。あるいは、エンドキャップ修飾は、N末端におけるアセチル化、N末端アシル化、及びN末端ホルミル化を含むことができ、又はエンドキャップ修飾は、C末端におけるアミド化、C末端アルコールの導入、アルデヒド、エステル、及びチオエステル部分を含むことができる。したがって、修飾GDF11ポリペプチドの半減期を、選択されたかかる部分、例えば、PEG又はアルブミンの付加により増長することができる。いずれにしても、GDF11分子を、公知の医療化学技術により修飾して、体内分布の少なくとも1つ、投与の容易さ、代謝安定性、及びこれらの少なくとも2つの組合せを改善することができる。
本開示の他の態様では、修飾GDF11ポリペプチド分子を、薬剤的に許容可能なプロドラッグとして提供することができる。本明細書で使用されるとき、「プロドラッグ」は、いくつかの化学的又は生理的過程(例えば、酵素過程及び代謝加水分解)により治療活性薬に転換することができる化合物を表す。したがって、この用語は、薬剤的に許容可能である治療活性化合物の前駆体も表す。プロドラッグは、対象に投与される場合に不活性であってよいが、例えば、エステルは、遊離カルボン酸又は遊離ヒドロキシルへの加水分解により活性化合物へインビボ転換される。プロドラッグ分子は、しばしば、溶解性の利点、対象における組織適合性又は遅延放出を提供する。プロドラッグは、かかるプロドラッグが対象に投与される場合、インビボで活性化合物を放出する何れかの共有結合性担体も含むことができる。活性化合物のプロドラッグを、ルーチン操作又はインビボのいずれかで修飾部分を親活性分子に切断するように、活性分子中に存在する官能基の修飾により調製することができる。プロドラッグは、プロドラッグを対象に投与する場合、ヒドロキシ基、アミノ基又はメルカプト基を、開裂して、それぞれ、遊離ヒドロキシル基、遊離アミノ基又は遊離メルカプト基を生成する何れかの基と結合する。プロドラッグの例としては、アルコールの酢酸エステル、ギ酸エステル及び安息香酸エステル誘導体又は活性化合物中のアミン官能基のアセトアミド、ホルムアミド及びベンズアミド誘導体並びに同様のものが挙げられるが、これらに限定されない。例えば、Harper,Drug Latentiation in Jucker,ed.Progress in Drug Research 4:221-294(1962);Morozowich et al,Application of Physical Organic Principles to Prodrug Design in E.B. Roche ed. Design of Biopharmaceutical Properties through Prodrugs and Analogs,APHA Acad.Pharm.Sci.40(1977) Bioreversible Carriers in Drug in Drug Design,Theory and Application,E.B.Roche,ed.,APHA Acad.Pharm.Sci.(1987);Design of Prodrugs,H.Bundgaard,Elsevier(1985);Wang et al.(1999)Curr.Pharm.Design.5(4):265-287;Pauletti et al.(1997)Adv.Drug.Delivery Rev. 27:235-256;Mizen et al.(1998) Pharm. Biotech. 11: 345-365; Gaignault et al. (1996) Pract. Med. Chem. 671-696; Asgharnejad, Improving Oral Drug Transport, in Transport Processes in Pharmaceutical Systems,G.L.Amidon,P.I.Lee and E.M.Topp,Eds.,Marcell Dekker,p.185-218(2000);Balant et al.(1990)Eur. J. Drug Metab. Pharmacokinet.,15(2):143-53; Balimane et al. (1999) Adv. Drug Delivery Rev.39(1-3):183-209;Browne(1997)Clin.Neuropharmacol.20(1):1-12;Bundgaard H.(1979)Arch. Pharm. Chem 86(1):1-39;Bundgaard H.(1987)Controlled Drug Delivery 17:179-96;Bundgaard H.(1992) Arfv. Drug Delivery Rev.8(1):1-38;Fleisher et al.(1996) Arfv. Drug Delivery Rev.19(2):115-130;Fleisher et al.(1985)Methods Enzymol.112:360-81;Farquhar D,et al.(1983)Pharm.Sci.72(3):324-325;Freeman et al.(1991)Chem.Soc.,Chem.Commun.875-877;Friis et al.(1996)Eur.J.Pharm.Sci.4:49-59;Gangwar et al.(1977)Des.Biopharm.Prop.Prodrugs Analogs,[Symp.]Meeting Date 1976:409-21;Nathwani et al.(1993)Drugs 45(6):866-94; Sinhababu et al.(1996)Adv.Drug Delivery Rev.19(2):241-273;Stella et al.(1985)Drugs 29(5):455-73;Tan et al.(1999) Adv.Drug Delivery Rev.39(1-3):117-151;Taylor(1996)Adv.Drug Delivery Rev.19(2):131-148;Valentino et al.(1997)Drug Discovery Today 2(4):148-155;Wiebe et al.(1999)Adv.Drug Delivery Rev.39(1-3):63-80(1999);及びWaller et al.(1989)Br.J.Clin.Pharmac.28:497-507参照。
本明細書において使用するための適切なGDF11ポリペプチド分子を、組換え方法及び化学合成を含む周知の方法を用いることにより合成することができる。適切な宿主細胞にペプチドをコードする核酸を含むベクターの導入によるペプチド産生の組換え方法は、当技術分野において周知であり、例えば、Sambrook et al.,Molecular Cloning:A Laboratory Manual,2d Ed,Vols 1 to 8,Cold Spring Harbor,N.Y.(1989);M.W.Pennington and B.M.Dunn,Methods in Molecular Biology Peptide Synthesis Protocols,Vol 35,Humana Press,Totawa,N.J.(1994)参照。適切なポリペプチドを、当技術分野において周知の方法を用いて化学的に合成することもできる(例えば、Merrifield et al.(1964)J.Am.Chem.Soc.85: 2149;Bodanszky,M.(1984)Principles of Peptide Synthesis,Springer-Verlag,New York,N.Y.;Kimmerlin et al.(2005)Pept.Res.65:229-260;Nilsson et al.(2005)Annu.Rev.Biophys.Biomol.Struct.34:91-118;W.C.Chan and P.D.White(Eds.)Fmoc Solid Phase Peptide Synthesis:A Practical Approach,Oxford University Press, Cary,N.C.(2000);N.L.Benoiton,Chemistry of Peptide Synthesis,CRC Press,Boca Raton, Fla.(2005);J.Jones,Amino Acid and Peptide Synthesis,2.sup.nd Ed,Oxford University Press,Cary,N.C.(2002);及びP.Lloyd-Williams,F.Albericio,and E.Giralt,Chemical Approaches to the Synthesis of Peptides and Proteins, CRC Press, Boca Raton,Fla.(1997)参照)。ペプチド誘導体を、米国特許第4,612,302号明細書;同第4,853,371号明細書及び同第4,684,620号明細書;及び米国特許出願公開第2009/0263843号明細書に記載されているように調製することもできる。
GDF11ポリペプチド分子のオリジナルのアミノ酸配列の変更を、当業者に公知のいくつかの技術の何れかにより行うことができる。変異を、例えば、天然配列のフラグメントへのライゲーションを許容する制限部位に隣接する変異配列を含むオリゴヌクレオチドを合成することにより特定の座位に導入することができる。ライゲーション後、得られた再構築された配列は、所望のアミノ酸挿入、置換、又は欠失を有する類似体をコードする。あるいは、オリゴヌクレオチド指向性部位特異的変異誘発手順を使用して、必要な置換、欠失、又は挿入しより変更された特定のコドンを有する変更されたヌクレオチド配列を得ることができる。かかる変更を行うための技術としては、米国特許第9,434,779号明細書に開示されているものが挙げられ、その全文の参照により本明細書に援用される。本開示のいくつかの態様では、修飾、バリアント又は誘導体GDF11ポリペプチド分子を化学的に合成することができ、変異を化学合成方法の一部として組み込むことができる。
それから、選択されたGDF11分子を、対象への投与に使用するための医薬組成物として製剤する。例えば、GDF11分子を、薬剤的に許容可能な溶媒和物として提供することができる。用語「溶媒和物」は、適切な溶媒の分子が結晶格子中に組み込まれている固体状態の本明細書に記載されているGDF11分子を表す。治療薬投与に適した溶媒は、投与される投与量において生理的に許容可能である。治療薬投与に適した溶媒の例は、エタノール及び水である。水が溶媒である場合、溶媒和物は、水和物と呼ぶ。総じて、溶媒和物は、適切な溶媒に分子を溶解し、冷却又は逆溶媒の使用により溶媒和物を単離することにより生成される。溶媒和物は、通常、乾燥され、環境条件下共沸される。
医薬組成物中に溶解又は分散された活性成分(GDF11分子)を含む医薬組成物の適切な製剤は、当技術分野においてよく理解されており、総じて、製剤に基づいて限定される必要がない。通常、かかる組成物を、溶液又は懸濁液とのいずれかの注射剤として調製するが、使用前の液体に液剤、又は懸濁剤に適した固体形態を調製することもできる。製剤を、乳化又はリポソーム組成物として提供することもできる。GDF11分子を、薬剤的に許容可能であり、GDF11分子と混合可能であり、本開示に記載されている方法での使用に適した量である賦形剤と混合することができる。適切な賦形剤は、例えば、水、食塩水、デキストロース、グリセロール、エタノール又は同様のもの及びこれらの組合せである。加えて、必要に応じて、医薬組成物は、少量の湿潤剤又は乳化剤、pH緩衝剤などの助剤、及び有効成分の有効性を増強する同様のものを含むことができる。本開示の組成物は、組成物中の成分の薬剤的に許容可能な塩を含むことができる。薬剤的に許容可能な塩としては、例えば、塩酸若しくはリン酸などの無機酸、又は酢酸、酒石酸、マンデル酸のような有機酸との酸付加塩(ポリペプチドの遊離アミノ基と生成)、並びに同様のものが挙げられる。遊離カルボキシル基と生成される塩を、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、水酸化カルシウム又は水酸化第二鉄などの無機塩基及びイソプロピルアミン、トリメチルアミン、2-エチルアミノエタノール、ヒスチジン、プロカインのような有機塩基、並びに同様のものから誘導することもできる。薬剤的に許容可能な担体、賦形剤及びビヒクルは、当技術分野において周知である。好例の液体担体は、有効成分及び水に加えて物質を含まない滅菌水性液剤であり、及び/又はリン酸緩衝食塩水などの生理的pH値のリン酸ナトリウム、生理食塩水若しくは両方などのバッファを含むことができる。本開示のなお更なる態様では、水性担体は、2つ以上の緩衝塩、並びに塩化ナトリウム及び塩化カリウムなどの塩、デキストロース、ポリエチレングリコール及び他の溶質を含むことができる。液体組成物は、水に加えて及び水を除外して液体相を含むこともできる。かかる追加の液体相の好例は、グリセリン、綿実油などの植物油、及び水-油エマルジョンである。対象における脳卒中障害又は病態の治療に有効であろう本方法で使用されるGDF11分子の量は、かかる障害又は病態の性質に依存し、標準的臨床技術により決定することができる。
本開示に特定の態様では、GDF11分子を、制御放出剤形又は組成物を用いて投与することができる。制御放出医薬品は、これらの非制御放出カウンターパートにより達成されるより薬物治療を改善する共通目的を有する。理想的には、医療処置における最適に設計された制御放出剤形又は組成物の使用は、最低限の時間に障害又は病態に対処するために使用される最小限の薬物物質を特徴とする。制御放出アプローチの利点としては:1)GDF11分子の拡張された活性;2)投薬頻度の減少;3)コンプライアンスの増大;4)より少ない総量の剤形のGDF11の使用の可能性;5)局所若しくは全身副作用に減少;6)薬物(GDF11)蓄積の最小限化;7)血液中レベル変動の減少;8)治療有効性の改善;9)薬物(GDF11)活性の増強若しくは喪失の低下;及び/又は10)疾病若しくは病態の制御の速度向上が挙げられる。
従来の剤形及び組成物は、総じて、製剤からの迅速又は即時薬物放出を提供する。薬物の薬理及び薬物動態に応じて、従来の剤形の使用は、対象の血液及び他の組織中の薬物の濃度の幅広い変動をもたらす可能性がある。これらの変動は、投与頻度、作用の発現、効力の持続期間、治療薬血中レベルの維持、有害性、副作用、及び同様のものなど、いくつかのパラメータに影響を与え得る。有利に、制御放出剤形又は組成物を使用して、GDFD11分子の作用の発現、作用の持続時間、治療薬枠内の血漿レベル、及びピーク血中レベルを制御することができる。特に、制御放出を使用して、薬物の過少量投与(すなわち、最小治療薬レベルを下回る)並びに薬物の毒性基準を超える場合の両方から起こり可能性がある有害作用及び安全性懸念の可能性を最小限にしながら、GDF11分子の最大有効性を達成することができる。
ほとんどの制御放出剤形又は組成物は、所望の治療効果を迅速に得る薬物(有効成分)量を最初に放出し、長期間にわたってこのレベルの薬理的効果を維持するように更なる量の薬物を徐々に及び継続的に放出するように設計される。体中の一定の薬物レベルを維持するために、薬物は、代謝され、体から排出される薬物量を元に戻す速度で剤形から放出されなければならない。選択された剤形又は組成物からのGDF11分子の制御放出を、これらに限定されないが、pH、イオン強度、浸透圧、温度、酵素、水、及び他の生理条件、分子又は化合物を含む様々な条件により刺激することができる。様々な公知の制御放出剤形及び組成物を、本開示の方法において使用するために適応することができる。例としては、米国特許第3,845,770号明細書;同第3,916,899号明細書;同第3,536,809号明細書;同第3,598,123号明細書;同第4,008,719号明細書;同第5674,533号明細書;同第5,059,595号明細書;同第5,591,767号明細書;同第5,120,548号明細書;同第5,073,543号明細書;同第5,639,476号明細書;同第5,354,556号明細書;同第5,733,566号明細書;同第及び同第6,365,185号明細書に記載されているものが挙げられるが、これらに限定されない。これらの剤形は、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、他のポリマーマトリックス、ゲル、透過膜、若しくは浸透圧システム、又は所望の放出プロファイルを提供するこれらの組合せなどの賦形剤を用いた制御放出を提供する。
GDF11分子は、対象における望ましくない副作用のない又は望ましくない副作用を最小限に抑えて治療に有用な効果を発揮するのに充分な量で組成物中に含まれる。かかる治療有効濃度は、当業者に周知のインビトロ及びインビボシステムでGDF11分子を試験し、次いで、ヒトに対する投与量を試験から外挿することにより予測してよい。次いで、ヒト用量は、臨床治験で通常微調整され、所望の治療薬応答をもたらすように用量設定される。組成物を製剤するため、重量分率の化合物を、有効濃度において選択された担体、賦形剤又はビヒクルに溶解、懸濁、分散さもなければ混合する。それから、GDF11分子を含む製剤された医薬組成物を、例えば、単位用量の形態で慣例的に投与することができる。医薬組成物に関して使用される場合の用語「単位用量」は、対象のための単位投与量として適した物理的に別々の単位を表し、各単位は、薬剤的に許容可能な担体、賦形剤又はビヒクルと共に所望の薬理効果を得るように算出された所定量のGDF11分子を含む。単位剤形の例としては、アンプル剤及びシリンジ剤が挙げられる。したがって、本開示の1つの好ましい態様では、GDF11分子を、注射用水を含む医薬組成物の形態で提供する。関連する態様では、医薬組成物中GDF11分子の治療有効量を含むシリンジ剤を提供する。単位用量の形態を、分数単位又は倍数単位で投与してよい。複数回剤形は、分離された単位剤形で投与される単一容器にパッケージされた複数の同じ単位剤形である。複数回剤形の例としては、バイアル、錠剤若しくはカプセル剤の瓶又はパイント若しくはガロンの瓶が挙げられる。したがって、複数回剤形は、パッケージ内で分離されていない複数の単位用量である。あるいは、GDF11組成物を、少なくとも1つの治療活性薬(GDF11分子)を含むキット(パッケージ又は容器)で提供する。特定のキットでは、製品は、本開示の方法を行うためのユニットとしてラベル、促進、配給、又は販売され得る。
本明細書で上述されているように、本組成物のための好ましい投与経路は、非経口、例えば、静脈内、筋肉内、腹腔内、皮内又は皮下注射による。かかる非経口適用のために使用される液剤又は懸濁剤は、次の成分を含むことができる:注射用水、食塩水、固定油、ポリエチレングリコール、グリセリン、プロピレングリコール又は他の合成溶媒などの滅菌希釈剤;ベンジルアルコール又はメチルパラベンなどの抗菌剤;アスコルビン酸又は重亜硫酸ナトリウムなどの酸化防止剤;エチレンジアミン四酢酸などのキレート剤;酢酸塩、クエン酸塩又はリン酸塩などの緩衝剤及び塩化ナトリウム又はデキストロースなどの等張性調整剤を含むことができる。組成物のpHを、塩酸又は水酸化ナトリウムなどの酸又は塩基を用いて調整することができる。非経口用製剤を、アンプル、使い捨て注射器又はガラス製若しくはプラスチック製複数回用量バイアルに封入することができる。注射用に適した医薬組成物としては、滅菌水性液剤(水可溶性)又は分散剤、乳剤又は懸濁剤及び注射可能な滅菌液剤又は分散剤の即時製剤のための滅菌散剤が挙げられる。静脈内投与のため、適切な担体は、生理食塩水、静菌水、クレモフォーEL.TM.(BASF、ニュジャージー州パーシッパニー)又はリン酸緩衝食塩水(PBS)を含む。いかなる場合でも、組成物は滅菌されていなければならず、容易に注射針を通過する程度に流動性であるべきである。製造及び貯蔵の条件下安定であるべきであり、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。担体又は媒体は、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、及び同様のもの)、並びにこれらの適切な混合物を含む溶媒又は分散媒体であり得る。組成物の適切な流動性を、例えば、レシチンなどのコーティングの使用、分散剤の場合に選択された粒度の維持及び界面活性剤の使用により維持することができる。微生物作用の予防を、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、アスコルビン酸、チメロサール、及び同様のものにより行うことができる。場合によっては、等張剤、例えば、糖類、マンニトール、ソルビトールなどのポリアルコール、又は塩化ナトリウムが組成物中に含まれる。注射可能な組成物の遅延吸収を、吸収を遅延させる賦形剤、例えば、モノステアリン酸アルミニウム又はゼラチンを組成物中に含むことにより行うことができる。
注射可能な滅菌液剤を、適切な溶媒中特定の量でGDF11分子を上記に挙げられている1つの成分又は成分の組合せと組み合わせて、次いで、必要に応じて滅菌ろ過することにより製剤することができる。総じて、塩基性分散媒体及び上記に挙げられているもの又は当技術分野において公知の他の成分から選択される他の成分を含む滅菌媒体にGDF11分子を組み込むことにより製剤する。滅菌注射用液剤の製剤のための滅菌散剤の場合、製剤方法としては、真空乾燥及び凍結乾燥が挙げられ、前以て滅菌ろ過された滅菌散剤の液剤からGDF11分子の散剤+何れかの所望の成分を得る。
本開示の特定の態様では、本組成物は、対象における移植に適している。例えば、移植可能なデバイス又はシステムを、球、ロッド、平板、薄膜、ファイバー、円筒、シート、チューブ、又は微粒子、マイクロスフィア、及び/若しくはマイクロカプセルを含む他の適切な形状大きさなどの成形品として構成することができる。インプラントを、例えば、カテーテル、シャント、くも膜下持続点滴用デバイス、栄養管、手術による癒着を防止するための固体インプラント、子宮インプラント、人工括約筋、尿道周囲インプラント、スプリント、眼科用インプラント、コンタクトレンズ、プラスチック製手術用インプラント、食道ステント、胃腸ステント、血管ステント、胆管ステント、結腸ステント、膵臓ステント、尿管ステント、尿道ステント、涙腺ステント、耳管ステント、ファロピウス管ステント、鼻ステント、洞ステント、気管ステント、若しくは気管支ステントを含むステント(活性薬を含む又は被覆されている)、又は静脈アクセスデバイス、移植ポート、硬膜外カテーテル若しくは中心静脈カテーテル(PICC)を含むポートとして特化された位置に適した何れかの大きさ及び形状として提供することができる。外科的に、又はトロカール、カテーテル、その他を使用する低侵襲技術を用いて所望の部位にインプラントを移植することができる。あるいは、皮内に、真皮下に、皮下に、腹腔内に、筋肉内に、又は管腔内に(例えば、動脈内に、静脈内に、腟内に、直腸内に、又は歯根膜腔内に)移植するなど、標準的技術を用いて何れかの適切な組織内にインプラントを移植することができる。あるいは、マトリックス、グラフト、義装具又はコーティングの一部としてインプラントを製作することができる。移植可能なデバイスを、例えば、微粒子、マイクロスフィア又はマイクロカプセルとして粒状形態で製造する場合、カニューレ、針及び注射器又は粒子の懸濁剤を注入するための同様の装置を用いて適切な組織にデバイスを移植することができる。
GDF11分子の投与を、中心静脈カテーテルライン又は同様の静脈内カテーテルなどのカテーテルを用いて静脈内に通常行う。あるいは、GDF11組成物を、標準的針及び注射器を用いて静脈内、筋肉内、腹腔内又は皮下注射により投与することができる。したがって、特定の態様では、組成物を、注射用水などの適切な注射用媒体を含むように単純に製剤することができる。更に他の態様では、組成物を、輸液ポンプなどの外部薬物ポンプを用いて投与することができる。本開示の方法の実践では、GDF11分子は、液剤、懸濁剤又は乳剤の形態で組成物中に存在することができる。
本開示の特定の態様では、方法の実践で使用される治療の正確な投与量及び期間は、脳卒中の種類及び対処される得られた脳卒中傷害の関数であり、公知の試験プロトコールを用いて又はインビボ若しくはインビトロ試験データ若しくはその後の臨床試験からの推定により経験的に決定することができる。濃度及び投与量の値は、対処しようとする脳卒中の重症度に応じても変わり得ることも注意すべきである。何れかの特定の対象について、特定の投与レジメンを、個別の必要性及び本GDF11組成物の投与を管理又は指示する人の専門的判断に従って経時的に調整することができ、本明細書に記載されている濃度範囲はほんの例であり、クレームされた方法の範囲又は実践を限定する意図はない。
本開示の他の態様では、組成物の投与を、1日1回(QD)の基準で、1日2回(BID)、1日3回(TID)、1日4回(QID)、時間毎に(「q_h」、hは投与間の時間数を示す)、又は同様になど、何れかの適切な基準で行うことができ、治療の各日は、治療過程にわたって同じでも異なっていてもよい。本開示の他の態様では、治療を1回行うか、又は期待される特定に治療に適した治療レジメンがいくつでも必要とし得る。例えば、適切な治療レジメンは、第一用量でのGDF11分子の第一投与(治療1日目)、次いで、第二又はより高い若しくはより低い用量でのGDF11分子の第二投与又はその後の投与(例えば、治療の2日目から14日目まで)を含むことができる。いくつかの変形形態では、GDF11治療レジメンを、1日の期間行うことができる。いくつかの変形形態では、GDF11治療レジメンを、2日の期間行うことができる。いくつかの変形形態では、GDF11治療レジメンを、3日の期間行うことができる。いくつかの変形形態では、GDF11治療レジメンを、4日の期間行うことができる。いくつかの変形形態では、GDF11治療レジメンを、5日の期間行うことができる。いくつかの変形形態では、GDF11治療レジメンを、6日の期間行うことができる。いくつかの変形形態では、GDF11治療レジメンを、7日の期間行うことができる。いくつかの変形形態では、GDF11治療レジメンを、間欠日に行うことができる。かかる投与では、何れかの1日、2日、又は3日を、何れかの組合せでスキップすることができる。例えば、1日目、3日目、及び6日目;1日目、3日目及び7日目、1日目、2日目、4日目、及び6日目;1日目、1日目、2日目、3日目、5日目、及び7日目;並びに同様に投与を行うことができる。
特定の態様では、投与レジメンは、漸増用量又は漸減用量のいずれかでGDF11分子の伝統的用量設定を必要とし、例えば、治療期間の1日目にGDF11の少なくとも約最小高用量の最初の用量で第一投与を行い、かかる第一及び第二投与の間のいくらでも異なる中間用量で第二のより高用量を終える。あるいは、GDF11分子の用量設定は、GDF11分子の最初(1日目)の高用量を必要とし得、GDF11の少なくとも最小高用量の最終用量で終わり、再度、かかる最初の用量及び最終用量の間のいくらでも異なる中間用量を行う。何れかの用量設定ストラテジーでは、この分子のための中毒量中央値(MTD)に接近する第一高用量、又は投与されるGDF11分子のための治療薬枠の最大用量に少なくとも接近し、次いで、より低いレベルでその後の用量(又は複数の用量)でGDF11分子を投与することが好ましいかも知れない。
本開示の他の態様では、例えば、最初の治療の完了後2~7日にその後の治療を行う場合、GDF11治療レジメンを、いわゆる「休薬期間」、すなわち、計画的治療中断、寛容破綻又は治療中断に従って複数回(例えば、反復)行うことができる。ここで再び、何れかの特定の対象について、特定の投与レジメンを、個別の必要性及び本GDF11組成物の投与を管理又は指示する人の専門的判断に従って経時的に調整することができ、本明細書に記載されている投与ストラテジーはほんの例であり、クレームされた方法の範囲又は実践を限定する意図はない。1つの特定のレジメンでは、GDF11分子の最初又は最初の数回の投与を、対象が中心静脈カテーテルライン又は同様の静脈内カテーテルなどのカテーテルを有する集中治療環境で行う。安定化及びステップダウンユニットへ移動時、脳卒中回復ユニット、又は他の適切な設定、GDF11分子の引き続く投与を、針及び注射器を用いて行うことができる。引き続く治療レジメン(例えば、休薬後)を、インプラント又は外部薬物ポンプを用いて行うことができる。引き続く治療レジメンは、最初の治療と同じ高用量、短期間の投与期間を標的とすることができ、又は長期間の治療であろうがなかろうがGDF11分子のより低用量を標的とすることができる。
更に他の態様では、GDF11分子の治療有効量を、付加効果又は相乗効果を達成するために少なくとも1つの追加の活性薬と併用して投与する上記方法を行う。本開示の特定の好ましい態様では、GDF11分子及び第二治療活性薬を、併用して、混合物として、別々に且つ並行して、別々に且つ同時に、又は別々に且つ順次投与することができる。例えば、i)同時だが、追加の活性薬の少なくとも1つの用量及びGDF11分子の少なくとも1つの用量を別々に投与すること;ii)追加の活性薬の少なくとも1つの用量及びGDF11分子の少なくとも1つの用量の混合物で一緒に投与すること;iii)追加の活性薬の少なくとも1つの用量及びGDF11分子の少なくとも1つの用量を順次投与し、追加の活性薬の少なくとも1つの用量はGDF11分子の少なくとも1つの用量の前に投与すること;iv)追加の活性薬の少なくとも1つの用量及びGDF11分子の少なくとも1つの用量を順次投与し、追加の活性薬の少なくとも1つの用量を投与し、次いで、GDF11分子の少なくとも1つの用量を投与すること;並びにv)追加の活性薬の少なくとも1つの用量及びGDF11分子の少なくとも1つの用量を混合物で順次且つ一緒に投与することを含む投与方法の群のうちの1つに従って、GDF11分子を追加の活性薬と共に投与することができる。かかる投与ストラテジーを、当業者に周知のインビトロ及びインビボシステムで様々な組合せ及び順序を試験し、次いで、ヒト対象において使用するために試験結果から外挿して実験的に予測することができる。次いで、ヒト用量は、臨床治験で通常微調整され、応答まで用量設定される。
したがって、上記明細書及び以下の実施例により支持されているクレームされた本発明の態様の要約は次の通りである:(1)対象の脳卒中の治療方法であって、前記方法は、前記対象の脳卒中イベント後12~72時間以内に前記対象に増殖分化因子11(GDF11)分子の治療有効量を投与することを含み、前記GDF11分子を、1日~約14日の治療期間にわたって1日当たり前記対象の体重に対してGDF11の少なくとも最小高用量で投与する、方法;
(2)前記GDF11分子の投与を、前記脳卒中イベント後12~24時間以内に開始する、(1)記載の方法;
(3)前記GDF11分子の投与を、2~4日の治療期間にわたって行う、(1)又は(2)記載の方法;
(4)前記GDF11分子を、1日1回(QD)の基準で、あるいは間欠日に1日1回前記対象に投与する、(1)~(3)の何れか一項に記載の方法;
(5)前記GDF11分子は、GDF11ポリペプチドの成熟型である、(1)~(4)の何れか一項に記載の方法;
(6)前記GDF11ポリペプチドの前記成熟型は、ホモ二量体を形成する、(5)記載の方法;
(7)前記GDF11分子は、ヒトGDF11分子の天然配列と少なくとも91%配列相同性を有するポリペプチドである、(1)~(6)の何れか一項に記載の方法;
(8)前記GDF11分子は、組換えヒトGDF11(rhGDF11)である、(7)記載の方法;
(9)前記GDF11分子は、前記ヒトGDF11分子の治療活性バリアントである、(7)記載の方法;
(10)前記GDF11分子は、前記ヒトGDF11分子の治療活性誘導体である、(7)記載の方法;
(11)前記バリアント又は誘導体GDF11分子は、前記ヒトGDF11分子の前記天然配列に対して、1つ以上のアミノ酸置換又は欠失を含む、(9)又は(10)記載の方法;
(12)前記GDF11分子は、アミノ酸類似体を含む、(11)記載の方法;
(13)前記GDF11分子は、修飾GDF11ポリペプチドである、(7)記載の方法;
(14)前記修飾GDF11ポリペプチドは、リン酸化、糖化、グリコシル化、ペグ化、HES化、ELP化、脂質化、アセチル化、アミド化、エンドキャップ化されているか、又はシアノ基、アルブミンを含むか、又は環化されている、(13)記載の方法;
(15)前記修飾GDF11ポリペプチドは、第一GDF11分子部分及び第二部分を含むキメラポリペプチドである、(13)記載の方法;
(16)前記第二部分は、トランスフェリン、成長ホルモン又はFcフラグメントから誘導される、(15)記載の方法;
(17)前記修飾GDF11ポリペプチドは、天然GDF11ポリペプチドに対して増加した半減期を有する、(13)~(16)の何れか一項に記載の方法;
(18)前記GDF11分子を、薬剤的に許容可能な担体、賦形剤又はビヒクルを含む医薬組成物の形態で前記対象に投与する、(1)~(17)の何れか一項に記載の方法;
(19)前記医薬組成物は、注射用水を含む、(18)記載の方法;
(20)前記医薬組成物を、静脈内注射により前記対象に投与する、(19)記載の方法;
(21)前記GDF11分子の投与を、前記投与期間の1日目の最初の最小高用量から、前記投与期間の最終日に、より高用量まで上方に用量を設定する、(1)~(20)の何れか一項に記載の方法;
(22)前記GDF11分子の投与を、最初の高用量から、前記投与期間の最終日に最終最小高用量まで下方に用量を設定する、(1)~(20)の何れか一項に記載の方法;
(23)前記方法は、前記対象へのGDF11分子の治療有効量の第二投与を更に含み、前記第二投与を前記最初の投与の完了後2~7日後に行う、(1)~(22)の何れか一項に記載の方法;
(24)前記対象の治療は、前記対象の改善された身体運動機能又は認知機能を特徴とする、(1)~(23)の何れか一項に記載の方法;
(25)前記脳卒中イベントは、虚血性である、(1)~(24)の何れか一項に記載の方法;
(26)前記脳卒中イベントは、出血性である、(1)~(24)の何れか一項に記載の方法;
(27)前記対象の治療は、前記対象における脳卒中の前記部位における又は前記部位の近辺の血管新生、改善された脳血管構造、機能又は血流を特徴とする、(1)~(26)の何れか一項に記載の方法;
(28)対象の脳卒中の治療方法において使用するための増殖分化因子11(GDF11)分子の治療有効量を含む組成物であって、前記方法は、前記対象の脳卒中イベント後12~72時間以内に前記対象に前記組成物の投与を開始することを含み、前記組成物は、1日当たり前記対象の体重に対してGDF11の少なくとも最小高用量の量の前記GDF11分子を含み、前記組成物を、1日~約14日の治療期間にわたって前記対象に投与する、組成物;
(29)前記GDF11分子は、GDF11分子の成熟型である、(28)記載の組成物。
(30)前記GDF11ポリペプチドの前記成熟型は、ホモ二量体を形成する、(29)記載の組成物;
(31)前記GDF11分子は、ヒトGDF11分子の天然配列と少なくとも91%配列相同性を有するポリペプチドである、(28)~(30)の何れか一項に記載の組成物;
(32)前記GDF11分子は、組換えヒトGDF11(rhGDF11)である、(31)記載の組成物;
(33)前記GDF11分子は、前記ヒトGDF11分子の治療活性バリアントである、(31)記載の組成物;
(34)前記GDF11分子は、前記ヒトGDF11分子の治療活性誘導体である、(31)記載の組成物;
(35)前記バリアント又は誘導体GDF11分子は、前記ヒトGDF11分子の前記天然配列に対して、1つ以上のアミノ酸置換又は欠失を含む、(33)又は(34)記載の組成物;
(36)前記GDF11分子は、アミノ酸類似体を含む、(31)記載の組成物;
(37)前記GDF11分子は、修飾GDF11ポリペプチドである、(31)記載の組成物;
(38)前記修飾GDF11ポリペプチドは、リン酸化、糖化、グリコシル化、ペグ化、HES化、ELP化、脂質化、アセチル化、アミド化、エンドキャップ化されているか、又はシアノ基、アルブミンを含むか、又は環化されている、(37)記載の組成物;
(39)前記修飾GDF11ポリペプチドは、第一GDF11分子部分及び第二部分を含むキメラポリペプチドである、(37)記載の組成物;
(40)前記第二部分は、トランスフェリン、成長ホルモン又はFcフラグメントから誘導される、(39)記載の組成物;
(41)前記修飾GDF11ポリペプチドは、天然GDF11ポリペプチドに対して増加した半減期を有する、(37)~(40)の何れか一項に記載の組成物;
(42)前記組成物は、薬剤的に許容可能な担体、賦形剤又はビヒクルを更に含む、(28)~(41)の何れか一項に記載の組成物;
(43)前記医薬組成物は、注射用水を含む、(42)記載の組成物;
(44)前記組成物を、静脈内注射により前記対象に投与するために製剤する、(42)又は(43)記載の組成物;
(45)前記対象の虚血性脳卒中の治療方法において使用するための(28)~(44)の何れか一項に記載の組成物;及び
(46)前記対象の出血性脳卒中の治療方法において使用するための(28)~(44)の何れか一項に記載の組成物。
上記明細は、例証することを意図し、制限することを意図しないことを理解されるべきである。上記明細書を読めば、多くの他の態様は当業者に明白であろう。本明細書の異なる部分で述べられている及び/又は図面に表されている特定の態様を組み合わせて、本開示の更なる態様を形成することができることに留意すべきである。したがって、本開示の範囲は、かかるクレームの権利となる均等物の全範囲と共に添付のクレームを参照して決定されるべきである。全出版物、特許及び特許文献は、あたかも本明細書に全体として個別に記載されているかのように、参照により本明細書に援用される。
本開示は、以下の実施例に記載されている実験により本明細書に例証されるが、限定的であると解釈されるべきでない。当業者は、本開示を多くの異なる形態で具体化してよく、本明細書に記載されている態様に限定されると解釈されるべきでないことを理解するだろう。むしろ、これらの実施例は、本開示が当業者に本開示を完全に伝えるように提供される。本開示の多くの修飾及び他の態様は、本開示が前述の明細書に示されている教示の利益を有すると本開示が関する当業者に思い浮かぶだろう。特定の用語を使用するが、これらは、特に示されない限り当技術分野におけるものと同様に使用される。
実施例1:
この実施例の目的は、ラットの永久中大脳動脈閉塞モデル(pMCAO)試験であって、身体運動機能を閉塞後28日までに測定した試験において閉塞後14日間1日1回(QD)投与されるrGDF11の単回用量から成るGDF11分子投与レジメンの治療効果を評価することであった。pMCAO方法及びモデルは、ヒト臨床治験の開始を支持するために使用された脳卒中回復の検証されたげっ歯類モデルである(例えば、Iaci et al.(2013)Stroke 44:1942-1950(dalfampridine)及びIaci et al.(2016)Journal of Neuroscience Research 94:253-265(Neuregulin 1β3, Glial Growth Factor)参照)。
pMCAOモデル。
局所脳梗塞を、田村と同僚の方法の修飾を用いて(Tamura et al.(1986)No To Shinkei 38:747-751;Iaci et al.(2013)Stroke 44(7):1942-1950;及びIaci et al.(2016)J Neurosci Res 94(3):253-265参照)、近位右中大脳動脈(MCA)の永久閉塞により作製した。雄スプラーグドーリーラット(手術時300~400g)を、NO:O(2:1)の混合物中の3%イソフルランで麻酔し、NO:O(2:1)の混合物中の2~2.5%イソフルランで維持した。側頭筋を二つに分割し、眼及び鼓膜管間の中間の切開に反映した。近位MCAを、頬骨弓を除去せず、顔面神経を横切開しないで側頭下骨切除開頭術により暴露した。それから、動脈を、ちょうど嗅索近位から下大脳静脈まで微小二極性凝固により閉塞させた。直腸温プローブ及び接続された加熱パッドを用いて、標的体温を、手順全体にわたって37.0±1℃に設定した。セファゾリン(40mg/kg;Hospira、ロット:319002.1、有効期限:2022年2月28日)を、感染を予防するために手術前に腹腔内注射(i.p.)により与えた。皮下(s.c.)に投与されるブプレノルフィン(約0.1mg/kg、Simbadol、ロット:B195093、有効期限:2020年10月31日)も、鎮痛薬としてMCAO手術前に与えた。
動物及び動物製剤。
この試験は、群当たり12動物、総数24の2実験群を含んだ。順化目的のため、手術前5日間行動評価のために全ラットを収容し取り扱った。取扱い終了時、ラットを無作為に割り付け、ケージ毎に異なる群に割り当てた。上記の24匹成体雄スプラーグドーリーラットを、試験のために使用した。ラットを無作為に割り付け、ケージ毎に異なる群に割り当てた。尾にマーキングすることにより、ラットに固有識別番号を与えた。
投与。
MCAO後16日目まで毎日投与を継続してMCAの外科的閉塞後3日目に開始して動物に投与した。動物は、1日1回、1ml/kgのビヒクル又は腹腔内1mg/kg(1ml/kg)のrGDF11を受けた。
体重。
投与最終日(16日目)、次いで、MCAO後21日目及び28日目まで手術日から毎日動物の体重を量った。
採血。
血液サンプル(約300マイクロリットル(μL)全血)を、16日目最終投与後1時間に採取し、血清のために処理した。血清サンプルを、インビボでのrGDF11活性の機構的バイオマーカーについて評価する。
機能的挙動試験。
手足の置き直し及び体の捻り行動試験を用いて機能活性を評価した。両方を行った日の薬物投与前に行動試験を行った。
肢の置き直し。
肢の置き直し試験を、前肢及び後肢試験両方に分けた。前肢置き直し試験は、頬髭、視覚、触覚又は固有感覚刺激に応答してテーブル上にその前肢を置くラットの能力をスコア化した。後肢置き直し試験は、触覚及び固有感覚刺激に応答してテーブル上にその後肢を置くラットの能力をスコア化した。まとめると、これらの試験は、感覚運動系の機能及び回復を反映する(例えば、De Ryck et al.(1992)Brain Res 573:44-60参照)。前肢置き直し試験のため、検査員は、ラットをテーブル上に近づけ、頬髭、視覚、触覚又は固有感覚刺激に応答してテーブル上にその前肢を置くラットの能力をスコア化した。同様に、後肢置き直し試験のため、検査員は、触覚及び固有感覚刺激に応答してテーブル上にその後肢を置くラットの能力を評価した。別々のサブスコアを、感覚入力の各モード(ハーフポイント指定可能)について得て、加算してスコア合計を得た(前肢置き直し試験に関して、0=正常、12=最大に悪い;後肢置き直し試験に関して、0=正常、6=最大に悪い)。手術前の1日(-1日目又は前日)、手術後の1日(1日目)、MCAO後3日(3日目)、7日(7日目)、14日(14日目)、21日(21日目)及び28日(28日目)に行った。(0日目=MCAOの日)。
体の捻り試験。
ラットをその尾の付け根から約1インチに保持した。それから、ラットをテーブル面上1インチに持ち上げた。ラットを左側又は右側いずれかにもわずか10°以下の垂直軸に保持した。ラットがその頭を垂直軸から外れてどちらかの側に動いた場合にいつでも捻りを記録した。ラットは、カウントされる次の捻りについて垂直位置に戻らなければならなかった。合計30回の捻りをカウントした。体の捻り試験は、線条体機能の対称性を反映する(例えば、Borlongan et al.(1995)J Neurosci 15:5372-5378参照)。正常なラットは、どちらかの側への同数の捻りを通常有する。局所虚血後、ラットは、反対(左)側に捻る傾向にある。肢置き直し試験と同時にこの試験を行った。この試験は、線条体機能の対称性(参照)を反映し、正常ラットは、どちらかの側への同数の捻りを通常有する。局所虚血後、ラットは、反対(左)側に捻る傾向にある。
脳の灌流及び採取。
MCAO後28日(28日目)に、ケタミン/キシラジン(それぞれ、91mg/kgケタミン、9mg/kgキシラジン)を用いて、ラットを深部麻酔した。ラットが深部麻酔状態になった後、生理食塩水(ヘパリン2単位/mLを含む)、次いで、4%パラホルムアルデヒドを用いて経心腔的灌流をした。脳を取り出し、一夜4%パラホルムアルデヒド中に貯蔵し、次いで、1×PBSに投入して0~4℃で貯蔵した。脳サンプルを、組織学的検査及び蛍光免疫染色のために使用して、脳梗塞サイズ、神経新生、血管新生、及びGDF11の様々な他のマーカーを評価する。
結果:
臨床的観察及び生存率。
この試験では死は観察されなかった。全動物は正常に見えた。
行動試験1(前肢置き直し試験)。
前肢置き直し試験の結果を図1に示している。治療開始前2群間の差はなかった。図1で分かるように、3日目~16日目に1mg/kgで腹腔内にrGDF11を受けた動物は、14日目(p<0.05)にビヒクル治療動物と比較して優れた回復を示した;21日目の傾向(p=0.060)。7日目でも28日目でも、統計的に有意な差は観察されなかった。
行動試験2(後肢置き直し試験)。
後肢置き直し試験の結果を図2に示している。治療開始前2群間の差はなかった。図2で分かるように、3日目~16日目に1mg/kgで腹腔内にrGDF11を受けた動物は、7日目(p<0.001)、14日目(p<0.001)、21日目(p<0.001)、及び28日目(p<0.01)にビヒクル治療動物と比較して優れた回復を示した。3日目では、統計的に有意な差は観察されなかった。
行動試験3(体の捻り試験)。
体の捻り試験の結果を図3に示している。治療開始前2群間の差はなかった。図3で分かるように、3日目~16日目に1mg/kgで腹腔内にrGDF11を受けた動物は、7日目(p<0.001)、14日目(p<0.001)、21日目(p<0.001)、及び28日目(p<0.001)にビヒクル治療動物と比較して優れた回復を示した。3日目でも5日目でも、統計的に有意な差は観察されなかった。
体重変化試験。
体重変化試験の結果を図4に示している。治療開始前2群間の差はなかった。図4で分かるように、3日目~16日目に1mg/kgで腹腔内にrGDF11を受けた動物は、ビヒクル治療動物と比較して有意な体重減少を示した(p<0.001)。rGDF11治療動物の体重は、手術直後の動物の体重と比較して、手術後3日目に7.03%減少した。その後、rGDF11治療動物は、ビヒクル治療動物と匹敵する割合で体重が増加した。
結論。
中大脳動脈閉塞(MCAO)は、成体雄スプラーグドーリーラットにおいて起こり、片側性局所脳梗塞をもたらした。ビヒクル(1ml/kg)又はrGDF11(1mg/kg、1ml/kg)を、MCAO後3日目~16日目に腹腔内に与えた。感覚運動機能の行動評価:MCAO前、MCAO後1日目、3日目、7日目、14日目、21日目及び28日目に肢置き直し試験を行った。肢置き直し試験と同じスケジュールで体捻り試験を行った。この実験の結果により分かるように、試験は、特に、rGDF11治療群について体捻り、後肢置き直し、及び前肢置き直しにおいて脳卒中後の感覚運動性能の有意な増強を実証した。これらの改善及び耐久性の大きさは、体捻り及び肢置き直し試験において最大であった。加えて、体重の最初の減少は、rGDF11治療動物について観察され、結果として、手術直後の体重に対して手術後3日目に7.03%減少であった。しかしながら、ビヒクル治療コントロールに対してrGDF11治療動物の体重減少は試験期間を通して維持されたが、試験期間後、rGDF11治療動物は、ビヒクル治療動物と匹敵する速度で体重が増加した。
実施例2:
この実施例の目的は、ラットの永久中大脳動脈閉塞モデル(pMCAO)試験において閉塞後1日目に開始して7日間1日1回(QD)投与されるrGDF11の単回用量から成るGDF11分子投与レジメンの治療効果を評価することであった。身体運動機能を、閉塞後28日まで測定した。
pMCAO方法モデル、動物、動物製剤は、実施例1に記載されているのと同じであった。
投与。
MCAO後7日目まで毎日投与を継続してMCAの外科的閉塞後1日目に開始して動物に投与した。動物は、1日1回、1ml/kgのビヒクル又は腹腔内1mg/kg(1ml/kg)のrGDF11を受けた。
体重、採血、機能行動試験、肢置き直し、体捻り試験、並びに脳の灌流及び採取を、実施例1に記載されているように測定又は実施した。
結果:
行動試験1(前肢置き直し試験)。
前肢置き直し試験の結果を図5に示している。治療開始前2群間の差はなかった。1日目~7日目に1mg/kgで腹腔内にrGDF11を受けた動物は、3日目(p<0.0001)、7日目(p<0.001)、14日目(p<0.001)、21日目(p<0.0001)、及び30日目(p<0.001)にビヒクル治療動物と比較して優れた回復を示した。5日目では、統計的に有意な差は観察されなかった。
行動試験2(後肢置き直し試験)。
後肢置き直し試験の結果を図6に示している。治療開始前2群間の差はなかった。1日目~7日目に1mg/kgで腹腔内にrGDF11を受けた動物は、3日目(p<0.001)、5日目(p<0.01)、7日目(p<0.0001)、14日目(p<0.001)、21日目(p<0.0001)、及び30日目(p<0.0001)にビヒクル治療動物と比較して優れた回復を示した。
行動試験3(体の捻り試験)。
体の捻り試験の結果を図7に示している。治療開始前2群間の差はなかった。3日目~7日目に1mg/kgで腹腔内にrGDF11を受けた動物は、7日目(p<0.05)、14日目(p<0.001)、21日目(p<0.001)、及び30日目(p<0.01)にビヒクル治療動物と比較して優れた回復を示した。3日目でも5日目でも、有意な差は観察されなかった。
結論。
中大脳動脈閉塞(MCAO)は、成体雄スプラーグドーリーラットにおいて起こり、片側性局所脳梗塞をもたらした。ビヒクル(1ml/kg)又はrGDF11(1mg/kg、1ml/kg)を、MCAO後1日目~7日目に腹腔内に与えた。感覚運動機能の行動評価:MCAO前、MCAO後1日目、3日目、7日目、14日目、21日目及び30日目に肢置き直し試験を行った。肢置き直し試験と同じスケジュールで体捻り試験を行った。この実験の結果により分かるように、試験は、rGDF11治療群について、脳卒中後の耐久性のある感覚運動機能改善、特に、後肢置き直し、前肢置き直し、及び体捻り試験を実証した。肢置き直し試験における有意な改善は、2回の投与後に観察された。感覚運動機能改善は、閉塞後少なくとも30日間維持した。
実施例3:
この実施例の目的は、ラットの永久中大脳動脈閉塞モデル(pMCAO)試験において閉塞後1日目に開始して各1~7日目(すなわち、1日目、3日目、5日目、又は7日目の治療)の期間に投与されたrGDF11の毎日の単回用量から成るGDF11分子投与レジメンの治療効果を評価することであった。身体運動機能を、閉塞後14日まで測定した。
pMCAO方法モデル、動物、動物製剤は、実施例1に記載されているのと同じであった。
投与。
MCAO後1日間、3日間、5日間、又は7日間毎日投与を継続してMCAの外科的閉塞後1日目に開始して動物に投与した。動物は、1日1回、1ml/kgのビヒクル又は腹腔内1mg/kg(1ml/kg)のrGDF11を受けた。
体重、採血、機能行動試験、肢置き直し、体捻り試験、並びに脳の灌流及び採取を、実施例1に記載されているように測定又は実施した。
結果:
行動試験1(前肢置き直し試験)。
前肢置き直し試験の結果を、1日間、3日間、5日間、及び7日間rGDF11で治療された動物、並びにビヒクルで治療された動物について、図8に示す。治療開始前5群間の差はなかった。1日目に1mg/kgで腹腔内にrGDF11を受けた動物は、3日目にビヒクル治療動物と比較して優れた回復時間を示した(p<0.05)が、5日目でも、7日目でも、14日目でも統計的有意差は観察されなかった。3日目に1mg/kgで腹腔内にrGDF11を受けた動物は、3日目(p<0.001)、5日目(p<0.001)、7日目(p<0.01)、及び14日目(p<0.05)にビヒクル治療動物と比較して優れた回復時間を示した。5日目に1mg/kgで腹腔内にrGDF11を受けた動物は、3日目(p<0.01)、5日目(p<0.0001)、7日目(p<0.0001)、及び14日目(p<0.0001)にビヒクル治療動物と比較して優れた回復時間を示した。7日目に1mg/kgで腹腔内にrGDF11を受けた動物は、5日目(p<0.01)、7日目(p<0.01)、及び14日目(p<0.001)にビヒクル治療動物と比較して優れた回復時間を示し、3日目では統計的有意差は観察されなかった。
行動試験2(後肢置き直し試験)。
後肢置き直し試験の結果を図9に示している。治療開始前5群間の差はなかった。1日目に1mg/kgで腹腔内にrGDF11を受けた動物は、3日目(p<0.05)及び14日目(p<0.05)にビヒクル治療動物と比較して優れた回復時間を示し、5日目でも7日目でも統計的有意差は観察されなかった。3日目に1mg/kgで腹腔内にrGDF11を受けた動物は、3日目(p<0.05)、5日目(p<0.0001)、7日目(p<0.0001)、及び14日目(p<0.001)にビヒクル治療動物と比較して優れた回復時間を示した。5日目に1mg/kgで腹腔内にrGDF11を受けた動物は、5日目(p<0.0001)、7日目(p<0.0001)、及び14日目(p<0.0001)にビヒクル治療動物と比較して優れた回復時間を示し、3日目では統計的有意差は観察されなかった。7日目に1mg/kgで腹腔内にrGDF11を受けた動物は、5日目(p<0.0001)、7日目(p<0.0001)、及び14日目(p<0.0001)にビヒクル治療動物と比較して優れた回復時間を示し、3日目では統計的有意差は観察されなかった。
行動試験3(体の捻り試験)。体の捻り試験の結果を図10に示している。治療開始前5群間の差はなかった。1日目に1mg/kgで腹腔内にrGDF11を受けた動物は、3日目(p<0.001)及び7日目(p<0.001)にビヒクル治療動物と比較して優れた回復時間を示し、5日目又は14日目では統計的有意差は観察されなかった。3日目に1mg/kgで腹腔内にrGDF11を受けた動物は、3日目(p<0.001)、5日目(p<0.0001)、及び7日目(p<0.001)にビヒクル治療動物と比較して優れた回復時間を示し、14日目では統計的有意差は観察されなかった。5日目に1mg/kgで腹腔内にrGDF11を受けた動物は、5日目(p<0.001)、7日目(p<0.0001)、及び14日目(p<0.001)にビヒクル治療動物と比較して優れた回復時間を示し、3日目では統計的有意差は観察されなかった。7日目に1mg/kgで腹腔内にrGDF11を受けた動物は、3日目(p<0.001)、5日目(p<0.0001)、7日目(p<0.0001)、及び14日目(p<0.0001)にビヒクル治療動物と比較して優れた回復時間を示した。
結論。
rGDF11治療のより短い期間は、1日間又は3日間、一過性の感覚運動機能改善を得たが、有意な感覚運動機能改善が観察された。詳細には、閉塞後1日目に単回用量rGDF11治療のみを受けた群に関して、全ての3つの評価について3日目において有意な改善が観察され、7日目において体捻り結果の有意な改善が観察され、14日目におして後肢置き直しの有意な改善が観察された。5日治療レジメンは、7日治療レジメンより劣っていなかった。5日及び7日治療期間は、驚くべきことに、耐久性のある治療効果を示した。
実施例4:
この実施例の目的は、ラット永久中大脳動脈閉塞モデル(pMCAO)試験において閉塞後1日目に開始するためにrGDF11を投与する投与レジメンにおける用量範囲(0.1、0.5、1.0、2.0、及び4.0mg/kg)のためのGDF11分子投与レジメンの治療効果を評価することであった。身体運動機能を、閉塞後28日まで測定した。
pMCAO方法モデル、動物、動物製剤は、実施例1に記載されているのと同じであった。
投与。
MCAO後5つの異なる用量:0.1、0.5、1、2、及び4mg/kgで5日間毎日投与を継続してMCAの外科的閉塞後1日目に開始して動物に投与した。動物は、1日1回、1ml/kgのビヒクル又は腹腔内1mg/kg(1ml/kg)のrGDF11を受けた。
体重、採血、機能行動試験、肢置き直し、体捻り試験、並びに脳の灌流及び採取を、実施例1に記載されているように測定又は実施した。
結果:
行動試験1(前肢置き直し試験)。
前肢置き直し試験の結果を、0.1、0.5、1、及び4mg/kgの用量で治療された動物、並びにビヒクルで治療された動物について、図11に示す。治療開始前6群間の差はなかった。5日目まで0.1mg/kgで腹腔内にrGDF11を受けた動物は、3日目(p<0.01)、5日目(p<0.001)、7日目(p<0.001)、14日目(p<0.05)、及び21日目(p<0.05)にビヒクル治療動物と比較して優れた回復時間を示し、28日目では統計的有意差は観察されなかった。5日目まで0.5mg/kgで腹腔内にrGDF11を受けた動物は、3日目(p<0.0001)、5日目(p<0.0001)、7日目(p<0.01)、及び14日目(p<0.05)にビヒクル治療動物と比較して優れた回復時間を示し、21日目でも28日目でも統計的有意差は観察されなかった。5日目まで1.0mg/kgで腹腔内にrGDF11を受けた動物は、3日目(p<0.001)、5日目(p<0.0001)、7日目(p<0.001)、14日目(p<0.05)、21日目(p<0.01)、及び28日目(p<0.05)にビヒクル治療動物と比較して優れた回復時間を示した。 5日目まで2.0mg/kgで腹腔内にrGDF11を受けた動物は、3日目(p<0.0001)、5日目(p<0.0001)、7日目(p<0.001)、14日目(p<0.01)、21日目(p<0.001)、及び28日目(p<0.001)にビヒクル治療動物と比較して優れた回復時間を示した。5日目まで4.0mg/kgで腹腔内にrGDF11を受けた動物は、3日目(p<0.001)、5日目(p<0.001)、7日目(p<0.001)、14日目(p<0.01)、21日目(p<0.001)、及び28日目(p<0.001)にビヒクル治療動物と比較して優れた回復時間を示した。
行動試験2(後肢置き直し試験)。
後肢置き直し試験の結果を、0.1、0.5、1、2、及び4mg/kgの用量で治療された動物、並びにビヒクルで治療された動物について、図12に示す。治療開始前6群間の差はなかった。5日目まで0.1mg/kgで腹腔内にrGDF11を受けた動物は、3日目(p<0.01)、5日目(p<0.0001)、及び7日目(p<0.05)にビヒクル治療動物と比較して優れた回復時間を示し、14日目でも、21日目でも、28日目でも統計的有意差は観察されなかった。5日目まで0.5mg/kgで腹腔内にrGDF11を受けた動物は、3日目(p<0.0001)、5日目(p<0.0001)、及び7日目(p<0.001)にビヒクル治療動物と比較して優れた回復時間を示し、14日目でも、21日目でも、28日目でも統計的有意差は観察されなかった。5日目まで1.0mg/kgで腹腔内にrGDF11を受けた動物は、3日目(p<0.0001)、5日目(p<0.0001)、7日目(p<0.0001)、14日目(p<0.01)、21日目(p<0.01)、及び28日目(p<0.01)にビヒクル治療動物と比較して優れた回復時間を示した。5日目まで2.0mg/kgで腹腔内にrGDF11を受けた動物は、3日目(p<0.0001)、5日目(p<0.0001)、7日目(p<0.0001)、14日目(p<0.001)、21日目(p<0.0001)、及び28日目(p<0.0001)にビヒクル治療動物と比較して優れた回復時間を示した。5日目まで4.0mg/kgで腹腔内にrGDF11を受けた動物は、3日目(p<0.0001)、5日目(p<0.0001)、7日目(p<0.0001)、21日目(p<0.001)、及び28日目(p<0.0001)にビヒクル治療動物と比較して優れた回復時間を示し、14日目では統計的有意差は観察されなかった。
行動試験3(体の捻り試験)。
体の捻り試験の結果を図13に示している。治療開始前6群間の差はなかった。5日目まで0.1mg/kgで腹腔内にrGDF11を受けた動物は、3日目(p<0.05)、5日目(p<0.05)、及び14日目(p<0.05)にビヒクル治療動物と比較して優れた回復時間を示し、7日目でも、21日目でも、28日目でも統計的有意差は観察されなかった。5日目まで0.5mg/kgで腹腔内にrGDF11を受けた動物は、14日目(p<0.01)、21日目(p<0.05)、及び28日目(p<0.001)にビヒクル治療動物と比較して優れた回復時間を示し、3日目でも、5日目でも、7日目でも統計的有意差は観察されなかった。5日目まで1.0mg/kgで腹腔内にrGDF11を受けた動物は、3日目(p<0.01)、5日目(p<0.001)、14日目(p<0.05)、21日目(p<0.01)、及び28日目(p<0.001)にビヒクル治療動物と比較して優れた回復時間を示し、7日目では統計的有意差は観察されなかった。5日目まで2.0mg/kgで腹腔内にrGDF11を受けた動物は、3日目(p<0.05)、5日目(p<0.001)、7日目(p<0.01)、14日目(p<0.0001)、21日目(p<0.0001)、及び28日目(p<0.0001)にビヒクル治療動物と比較して優れた回復時間を示した。5日目まで4.0mg/kgで腹腔内にrGDF11を受けた動物は、14日目(p<0.01)、21日目(p<0.001)、及び28日目(p<0.0001)にビヒクル治療動物と比較して優れた回復時間を示し、3日目でも、5日目でも、7日目でも統計的有意差は観察されなかった。
結論。
rGDF11治療は、広範な用量範囲にわたって感覚運動機能回復を改善した。様々な時点における全治療群の有効性は、5日毎日治療のrGDF11の0.1~4.0mg/kgの用量範囲で観察された。特に、0.1mg/kg及び0.5mg/kgの用量を投与された動物では、7日後の前肢及び後肢改善が観察されなかったか、あるいは実質的により低い大きさであった。実験の最終日(28日目)において前肢置き直し試験でも後肢置き直し試験でもいずれでも統計的有意差は観察されなかった。しかしながら、1.0mg/kg、2.0mg/kg、及び4.0mg/kgのrGDF11を投与されたこれらの動物は、驚くべきことに、28日目まで前肢置き直し試験及び後肢置き直し試験において統計的に有意な改善を示した。1.0mg/kg、2.0mg/kg、及び4.0mg/kgのrGDF11の用量の動物は、より低い0,1mg/kg及び0.5mg/kg用量と比較して、驚くほど且つ顕著な長期治療効果を示した。
実施例5:
この実施例の目的は、C57Bl6/jマウスモデルにおいて、ICH後30分に、次いで、7日間1日1回(q24x7)投与されるrGDF11の単回用量から成るGDF11分子投与レジメンの治療効果を評価することであった。
ICHマウスモデル。
11週齢雄C57BL/6Jマウス(Jackson Laboratory、メイン州バーハーバー)を、食物及び水に自由にアクセスできる標準的アクリル製ケージ内に12時間明暗サイクルで収容した。各実験では、マウスを、傷害前に治療群又はビヒクル群に無作為に割り付けた。
動物を、盲検的に治療した。全ての手順及び評価を盲検的に行った。
マウスにおいて、線条体内コラゲナーゼ注射を使用してICHを誘発した。4.6%イソフルランでの麻酔導入後気管に挿管し、肺を30%/70%のO/Nの混合物中1.5%イソフルランで機械的に換気した。直腸温を、下腹部ウォーターベッドに温水を循環することにより37℃±0.2℃に維持した。動物の頭を、定位フレームに固定した。正中頭皮切開を行った。頭蓋骨を暴露後、頭蓋穿孔を十字縫合の左側方2.2mmに作成し、0.5μL注射針(Hamilton、米国ネバダ州リノ)を皮質から3mmの深さまで進めた。IV-S型クロストリジウムコラゲナーゼ(Sigma、米国ミズーリ州セントルイス)を2分にわたって注入した(0.4μL生理食塩水中0.075U)。切開を閉じた後、動物を、自発換気まで回復させ、その後、食物及び水に自由にアクセスさせた。
動物は、ICH後30分に開始いて腹腔内にビヒクル又はrGDF11を受け、7日間毎日継続した。全試験物質を、コードによりラベルした。行動評価を行った外科医及び研究者両方は、治療割当に対して盲検的であった。
100μlのA(1.0mg/kg rGDF11)又はB(ビヒクル)液剤の腹腔内(IP)注射を、ICH後30分に毎日、その後7日間1日1回(q24x7)投与した。
神経行動学的評価。動物を、ビヒクル群(n=22)又はrGDF11群(n=22)に無作為に割り付け、死亡率、神経重症度スコア(NSS)、ロータロッド潜時(RR)、治療後7日平均速度(キャットウォーク)、及び治療後7日前肢支持基底(キャットウォーク)について評価した。
神経重症度スコア。動物を、自発活性、対称、クライミング、バランス及び協調、体の固有受容性感覚、触毛触覚、及び触覚応答を含む7カテゴリーにおける動物の挙動に基づいて評価した。詳細なスコア化判断基準は、NSSに関して付録Aにある、21=正常、3=死。ICH手術(0日目)前、及びICH後1、2、3、4、5、6、7、14、21、及び28日にこれらの試験を行った。(1日目=ICHの日)。
ロータロッド試験。自動ロータロッド(Ugo Basile、イタリア国コメーリオ)を使用して、前庭運動機能に対する治療介入の効果を評価した。傷害前の日に、マウスは、60秒間16回転/分の設定回転速度で2連続的条件付け試験を行い、次いで、加速(4~40)回転速度で3追加試験を行った。試験の第二セットにおける回転シリンダーから落ちる平均時間差を、ベースライン潜時として記録した。運動結果を評価するため、マウスは、傷害後1~7、14、21、及び28日目にロータロッド試験を行った。各日に、マウスは、15分の試験間の間隔で3試験を行った。ロッドから落ちる平均潜時を記録した。
全てのロータロッド試験を通して、次の環境下、試験を手動で停止し、停止までの潜時を特定の試験について記録する:1)マウスは回転ロッド上で走り続けることができず、2連続回転でじっとロッドを抱えている;2)回転後20秒で速度は最大速度40rpmに達する。
キャットウォーク分析。自発的地面歩行運動の精密な特徴を収集し、キャットウォークXTシステム(Noldus Information Technology;バージニア州リーズバーグ)を用いて解析した。全四肢の証明を当てたフットプリント検出は、内部を照らされたガラス製プレートを横切ったときのマウスを録画することにより起こった。この設定では、床との足の接触は明るく見えるが、マウスの体は暗く見える。治療群に盲検的である実験者が、全ての手順を行った。マウスを、部屋及びシステムの環境に順化し、次いで、ベースラインデータ収集前に連続して通路を交差するように訓練した。成功した走行は、停止又は嗅ぐ動作なく通路を交差する連続的歩行運動を必要とする。フットプリントの自動ラベリングは、キャットウォークXTソフトウェア(v10.6)を用いて行った。誤ってラベルされたフットプリントの目視検査及び手動補正を行った。自動歩容解析を、キャットウォークXTソフトウェア(v10.6)を用いて行い、対象の位次のパラメータを3回の成功した走行で平均し解析した:平均速度、支持基底(前肢、後肢)、歩調、規則度指数、片肢支持、変動。平均から2標準偏差を超える異常値スコアを解析から除外した(群当たりn=1)。群間比較を、独立したサンプルt検定を用いて傷害後7日で行った。
ICH試験のための脳/組織採取に関して、動物を傷害後28日目に屠殺した。
統計解析:反復測定を用いた複数のコルモゴロフ-スミルノフ検定又は2元配置分散分析(ANOVA)を使用して、神経重症度スコア、ロータロッド潜時、及びキャットウォーク解析を、反復変数として時間に対して比較した。ボンフェローニ補正を、ANOVAにおける反復測定技術のために使用した。p値<0.05を、統計的有意と見做した。全ての値は、平均値±標準誤差として表す。統計解析を、SPSSを用いて行った。
死亡率。
ICH注射は、傷害後24時間で3死をもたらした(#9、11、14)。 ビヒクル群は、24時間で2死(#10、35)、6日目で4死(#26、28、29、36)、10日目で1死(#34)をもたらした。
Figure 2023526507000002
図14は、0日目、ICH後の日数の関数としてC57Bl6/jマウスに関して群A(rGDF11治療群)及び群B(ビヒクル群)の生存率パーセントを示す。生存率解析を、ログランク(Prism7.0)、p=0.1893を用いて行った。群Aは、傷害の24時間以内に3死を有し、続く28日の残りの間に死はなかった。群Bは、傷害の24時間以内に2死を有し、その後、6日目に4死及び10日目に1死を有した。群Bは、生存率減少への傾向であった。
図15Aは、死んだ動物を含み、群A及び群Bの注射後日数に対するICH後神経重症度スコアを示す。神経重症度スコアを、0、1、2、3、4、5、6、7、14、21、28日目に毎日評価した。反復測定を用いた2元配置分散分析(ANOVA)を、SPSS、p=0.121を用いて行った。群Aの神経重症度スコアは、7日目、14日目、21日目、及び28日目に群Bと比較して測定可能な改善を示した。毎日の独立したt検定は、21日目(p=0.048)及び28日目(0.019)に統計的に独立した結果を示した。
図15Bは、群Aではn=19及び群Bではn=15である死んだ動物を除き、注射後群A及び群BのICH後日数に対する神経重症度スコアを示す。ボンフェローニ補正を用いた反復測定の2元配置分散分析(ANOVA)を、Graphpad Prismソフトウェアを用いて行った。群Aの神経重症度スコアは、5日目、7日目、14日目、21日目、及び28日目に群Bと比較して測定可能な改善を示した。2元配置ANOVAは、21日目(p=0.006)及び28日目(p=0.008)に統計的に独立した結果を示した。
図16Aは、死んだ動物を含み、群A及び群BのICH傷害後の日数の関数としてロータロッド潜伏期のプロットを示す。生存率解析を、ログランク(Prism7.0)、p=0.1893を用いて行った。毎日のロータロッド試験を、0、1、2、3、4、5、6、7、14、21、28日目に行った。反復測定を用いた2元配置ANOVAを、SPSS、p=0.024を用いて行った。4日目に始めて、群Aは、ロータロッド潜時を改善し、28日目まで続いた。14日目及び28日目、群Bは、群A(両側ANOVA 0.024)と比較してロータロッド潜時の統計的有意な(p<0.05)減少を示した。 6日目、7日目、14日目、21日目、及び28日目、群Aのロータロッド潜時は、傷害前ロータロッド潜時の統計的誤差内であった。群Bは、14日にわたって傷害前ロータロッド潜時レベルまで改善しなかった。21日目、及び28日目、群Bのロータロッド潜時は、傷害前ロータロッド潜時の統計的誤差内であった。
図16Bは、死んだ動物を除き、群A及び群BのICH傷害後の日数の関数としてロータロッド潜伏期のプロットを示す。毎日のロータロッド試験を、0、1、2、3、4、5、6、7、14、21、28日目に行った。統計解析を、補正した複数のコルモゴロフ-スミルノフ検定又は2元配置ANOVAを用いて行った。4日目に始めて、群Aは、ロータロッド潜時を改善し、28日目まで続いた。7日目、14日目及び28日目、群B(ビヒクル)は、群A(GDF11)と比較してロータロッド潜時の統計的有意な(p<0.05)減少を示した。6日目、7日目、14日目、21日目、及び28日目、群Aのロータロッド潜時は、傷害前ロータロッド潜時の統計的誤差内又はより大きかった。群Bは、14日目後傷害前ロータロッド潜時の統計的誤差内まで改善した。
キャットウォーク評価を、0日目、2日目、及び7日目に群A及び群Bのマウスで行った。キャットウォーク試験は、全群の平均速度及び前肢支持基底を測定した。
図17A及び17Bは、群Bと比較した群Aの歩行運動能力を示す。図17Aは、第一治療後7日の平均速度(センチメートル/秒)を示す。図17Bは、ビヒクル群(群B)と比較したrGDF11投与群(群A)の前肢支持基底を示す。
群間の系統的差を、治療割当の関数として記述した。群Bは、非生存率への傾向であった。21日目及び28日目、群BにおいてNSSの有意な(p<0.05)減少があった(両側ANOVA 0.121)。7日目、14日目、21日目、28日目、群Bにおいてロータロッドの有意な(p<0.05)減少があった(両側ANOVA 0.024)。キャットウォーク解析を用いて、群Bにおいて平均歩行速度の有意な減少があった(p=0.043)。群Bは、群Bにおいて平均歩行速度の統計的に有意な減少を示した(p=0.043)。群Bは、前肢支持基底の統計的に有意な増加を示した(p=0.015)。
実施例6:
この実施例の目的は、治療後24日間に脳卒中回復に対する異なる用量における5日GDF11治療の神経新生を評価することであった。神経新生を、Sox2多能性神経幹細胞マーカーを用いて測定した。
pMCAO方法モデル、動物、動物製剤は、実施例1に記載されているのと同じであった。
投与。
MCAO後5つの異なる用量:1、2、及び4mg/kgで5日間毎日投与を継続してMCAの外科的閉塞後1日目に開始して動物に投与した。動物は、1日1回、1ml/kgのビヒクル又は腹腔内1mg/kg(1ml/kg)のrGDF11を受けた。
画像診断:ラットを、PBS、次いで、4%PFAで灌流した。脳を抽出、PBSで洗浄、次いで20%ショ糖で凍結保存した。凍結保存後、脳を、最適切断温度(OCT)化合物に包埋し、-20℃で貯蔵した。
自由浮遊50μm切片を、ライカクリオスタットを用いて集めた。6ラット由来の切片を、免疫蛍光染色のために空間マッチングし、調製した。抗原回復を、90℃で10分間1×クエン酸バッファ(pH6.0)を用いて行った。それから、脳切片を、PBSで洗浄、室温においてブロッキングバッファ(1×PBS、0.5%トリトンX-100、及び10%正常ロバ血清)中1時間ブロックした。サンプルを、洗浄バッファ(1×PBS、0.5%トリトンX-100)した後、一次抗体を用いてインキュベートした。一次抗体(SOX2に対するウサギポリクローナル、Abcam;ab97959)を、抗体希釈バッファ(1×PBS、1%BSA、及び0.5%トリトンX-100)中に1:200希釈し、穏やかに撹拌しながら4℃で一夜インキュベートした。一次抗体インキュベーション後、切片を、洗浄バッファで3回洗浄し、抗体希釈バッファ中1:2000希釈した二次抗体(ロバ抗ウサギIgG Alexa Fluor 488、Invitrogen;A-21206)と共に室温で1時間インキュベートした。それから、二次抗体を取り出し、切片を、10分間PBS中300nMのDAPI、核染色試薬(Invitrogen;D3571)と共にインキュベートした後、洗浄バッファで3回洗浄した。それから、スライド切片を、顕微鏡スライド上に置き、乾燥させた後、封入剤を添加し、カバーガラス及びマニキュア液で密封した。
画像収集を、20倍の拡大で、オリンパスVS120で行い、ImageJソフトウェアで解析した。画像解析を、使用者が分からないように行い、梗塞半球の対象領域をクロップして、脳卒中に密接した脳室帯(VZ)を単離した。反対側半球の画像を、非梗塞半球のVZの同様な領域から撮影した。脳卒中のせいで完全なVZを保持できなかった場合、切片を解析から除外した。各画像についてSox2陽性細胞数を、ImageJの粒子分析ツールを用いて定量し、独立t検定(計画的比較)を、統計解析のためにGraphPad Prismソフトウェアを用いて行った。
結果:
図18A~18Dは、傷害後29日に屠殺された動物に関する傷害部位と同側の脳室下帯における前駆細胞の補充を示す一連の画像を示す。投与の異なる量を測定した:図18A(ビヒクル)、図18B(1mg/kg)、図18C(2mg/kg)、及び図18D(4mg/kg)。ちょうど観察から、スキャンは、1mg/kg、2mg/kg、及び4mg/kgのrGDF11投与における実質的に増加したSox2陽性細胞を示す。
図19は、図18A~Dのデータの解析を示す。データを、統計的に独立t検定*p値<0.05を用いた平均値±S.E.M.として示した。GDF11の1mg/kg用量、2mg/kg用量、及び4mg/kg用量の各々は、Sox2陽性細胞数の統計的有意な増加を示す。神経新生の統計的有意な増加は、rGDF11投与されたマウスについて改善された行動試験に対応する。まとめると、データは、傷害部位と同側の脳室下帯における前駆細胞の補充を示す。
図20A~20Dは、傷害後29日に屠殺された動物に関する傷害部位と反対側の脳室下帯における前駆細胞の補充を示す。投与の異なる量を測定した:図20A(ビヒクル)、図20B(1mg/kg)、図20C(2mg/kg)、及び図20D(4mg/kg)。ちょうど観察から、スキャンは、1mg/kg、2mg/kg、及び4mg/kgのrGDF11投与における実質的に増加したSox2陽性細胞を示す。
図21は、図20A~Dのデータの解析を示す。データを、統計的に独立t検定*p値<0.05、#p値<0.1を用いた平均値±S.E.M.として示す。1mg/kg用量及び2mg/kg用量の各々は、統計的有意であることを示した(p<0.05)。GDF11の4mg/kg用量は、投与群の各々についてSox2陽性細胞数においてp<0.10を有した。統計的有意な増加は、rGDF11投与されたマウスについて改善された行動試験に対応する。まとめると、データは、傷害部位と反対側の脳室下帯における前駆細胞の補充を示す。
図22は、傷害部位と同側及び反対側の半球を比較する分析を示す。データを、統計的に独立t検定*p値<0.05、#p値<0.1を用いた平均値±S.E.M.として示す。 データは、GDF11が同側半球より梗塞同側半球のSVZにおいて前駆細胞の再生に対してより大きい効果を有することを示す。

配列番号
1
109
PRT
Homo sapiens

1
Asn Leu Gly Leu Asp Cys Asp Glu His Ser Ser Glu Ser Arg Cys Cys
1 5 10 15


Arg Tyr Pro Leu Thr Val Asp Phe Glu Ala Phe Gly Trp Asp Trp Ile
20 25 30


Ile Ala Pro Lys Arg Tyr Lys Ala Asn Tyr Cys Ser Gly Gln Cys Glu
35 40 45


Tyr Met Phe Met Gln Lys Tyr Pro His Thr His Leu Val Gln Gln Ala
50 55 60



Asn Pro Arg Gly Ser Ala Gly Pro Cys Cys Thr Pro Thr Lys Met Ser
65 70 75 80


Pro Ile Asn Met Leu Tyr Phe Asn Asp Lys Gln Gln Ile Ile Tyr Gly
85 90 95


Lys Ile Pro Gly Met Val Val Asp Arg Cys Gly Cys Ser
100 105

Claims (46)

  1. 対象の脳卒中の治療方法であって、前記方法は、前記対象の脳卒中イベント後12~72時間以内に前記対象に増殖分化因子11(GDF11)分子の治療有効量を投与することを含み、前記GDF11分子を、2日~約14日の治療期間にわたって1日当たり前記対象の体重に対して少なくとも最小高用量のGDF11で投与する、方法。
  2. 前記GDF11分子の投与を、前記脳卒中イベント後12~24時間以内に開始する、請求項1に記載の方法。
  3. 前記GDF11分子の投与を、2~4日の治療期間にわたって行う、請求項1又は2に記載の方法。
  4. 前記GDF11分子を、1日1回(QD)の基準で前記対象に投与する、請求項1~3の何れか一項に記載の方法。
  5. 前記GDF11分子を、間欠日に前記対象に投与する、請求項1~3の何れか一項に記載の方法。
  6. 前記GDF11分子は、GDF11ポリペプチドの成熟型である、請求項1~4の何れか一項に記載の方法。
  7. 前記GDF11ポリペプチドの前記成熟型は、ホモ二量体を形成する、請求項6に記載の方法。
  8. 前記GDF11分子は、ヒトGDF11分子の天然配列と少なくとも91%配列相同性を有するポリペプチドである、請求項1~7の何れか一項に記載の方法。
  9. 前記GDF11分子は、組換えヒトGDF11(rhGDF11)である、請求項8に記載の方法。
  10. 前記GDF11分子は、前記ヒトGDF11分子の治療活性バリアントである、請求項8に記載の方法。
  11. 前記GDF11分子は、前記ヒトGDF11分子の治療活性誘導体である、請求項8に記載の方法。
  12. 前記バリアント又は誘導体GDF11分子は、前記ヒトGDF11分子の前記天然配列に対して、1つ以上のアミノ酸置換又は欠失を含む、請求項10又は11に記載の方法。
  13. 前記GDF11分子は、アミノ酸類似体を含む、請求項12に記載の方法。
  14. 前記GDF11分子は、修飾GDF11ポリペプチドである、請求項8に記載の方法。
  15. 前記修飾GDF11ポリペプチドは、リン酸化、糖化、グリコシル化、ペグ化、HES化、ELP化、脂質化、アセチル化、アミド化、エンドキャップ化されているか、又はシアノ基、アルブミンを含むか、又は環化されている、請求項14に記載の方法。
  16. 前記修飾GDF11ポリペプチドは、第一GDF11分子部分及び第二部分を含むキメラポリペプチドである、請求項14に記載の方法。
  17. 前記第二部分は、トランスフェリン、成長ホルモン又はFcフラグメント由来である、請求項16に記載の方法。
  18. 前記修飾GDF11ポリペプチドは、天然GDF11ポリペプチドに対して増加した半減期を有する、請求項14~17の何れか一項に記載の方法。
  19. 前記GDF11分子を、薬剤的に許容可能な担体、賦形剤又はビヒクルを含む医薬組成物の形態で前記対象に投与する、請求項1~18の何れか一項に記載の方法。
  20. 前記医薬組成物は、注射用水を含む、請求項19に記載の方法。
  21. 前記医薬組成物を、静脈内注射により前記対象に投与する、請求項20に記載の方法。
  22. 前記GDF11分子の投与を、前記投与期間の1日目の最初の最小高用量から、前記投与期間の最終日に、より高用量まで上方に用量を設定する、請求項1~21の何れか一項に記載の方法。
  23. 前記GDF11分子の投与を、最初の高用量から、前記投与期間の最終日に最終最小高用量まで下方に用量を設定する、請求項1~22の何れか一項に記載の方法。
  24. 前記方法は、前記対象へのGDF11分子の治療有効量の第二投与を更に含み、前記第二投与を前記最初の投与の完了後2~7日後に行う、請求項1~23の何れか一項に記載の方法。
  25. 前記対象の治療は、前記対象の改善された身体運動機能又は認知機能を特徴とする、請求項1~24の何れか一項に記載の方法。
  26. 前記脳卒中イベントは、虚血性である、請求項1~25の何れか一項に記載の方法。
  27. 前記脳卒中イベントは、出血性である、請求項1~25の何れか一項に記載の方法。
  28. 対象の脳卒中の治療方法において使用するための治療有効量の増殖分化因子11(GDF11)分子を含む組成物であって、前記方法は、前記対象の脳卒中イベント後12~72時間以内に前記対象に前記組成物の投与を開始することを含み、前記組成物は、1日当たり前記対象の体重に対して少なくとも最小高用量のGDF11の量の前記GDF11分子を含み、前記組成物を、1日~約14日の治療期間にわたって前記対象に投与する、組成物。
  29. 前記GDF11分子は、GDF11分子の成熟型である、請求項28に記載の組成物。
  30. 前記GDF11ポリペプチドの前記成熟型は、ホモ二量体を形成する、請求項29に記載の組成物。
  31. 前記GDF11分子は、ヒトGDF11分子の天然配列と少なくとも91%配列相同性を有するポリペプチドである、請求項28~30の何れか一項に記載の組成物。
  32. 前記GDF11分子は、組換えヒトGDF11(rhGDF11)である、請求項31に記載の組成物。
  33. 前記GDF11分子は、前記ヒトGDF11分子の治療活性バリアントである、請求項31に記載の組成物。
  34. 前記GDF11分子は、前記ヒトGDF11分子の治療活性誘導体である、請求項31に記載の組成物。
  35. 前記バリアント又は誘導体GDF11分子は、前記ヒトGDF11分子の前記天然配列に対して、1つ以上のアミノ酸置換又は欠失を含む、請求項33又は34記載の組成物。
  36. 前記GDF11分子は、アミノ酸類似体を含む、請求項31に記載の組成物。
  37. 前記GDF11分子は、修飾GDF11ポリペプチドである、請求項31に記載の組成物。
  38. 前記修飾GDF11ポリペプチドは、リン酸化、糖化、グリコシル化、ペグ化、HES化、ELP化、脂質化、アセチル化、アミド化、エンドキャップ化されているか、又はシアノ基、アルブミンを含むか、又は環化されている、請求項37に記載の組成物。
  39. 前記修飾GDF11ポリペプチドは、第一GDF11分子部分及び第二部分を含むキメラポリペプチドである、請求項37に記載の組成物。
  40. 前記第二部分は、トランスフェリン、成長ホルモン又はFcフラグメントから誘導される、請求項39に記載の組成物。
  41. 前記修飾GDF11ポリペプチドは、天然GDF11ポリペプチドに対して増加した半減期を有する、請求項37~40の何れか一項に記載の組成物。
  42. 前記組成物は、薬剤的に許容可能な担体、賦形剤又はビヒクルを更に含む、請求項28~41の何れか一項に記載の組成物。
  43. 前記医薬組成物は、注射用水を含む、請求項42に記載の組成物。
  44. 前記組成物を、静脈内注射により前記対象に投与するために製剤する、請求項42又は43記載の組成物。
  45. 前記対象の虚血性脳卒中の治療方法において使用するための請求項28~44の何れか一項に記載の組成物。
  46. 前記対象の出血性脳卒中の治療方法において使用するための請求項28~44の何れか一項に記載の組成物。
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