JP2023550046A - 心不全(hf)及び関連疾患またはその結果生じる疾患の治療または予防に使用するための組織因子プロテアーゼ活性化受容体2(tf-par2)シグナル伝達経路の阻害剤 - Google Patents

心不全(hf)及び関連疾患またはその結果生じる疾患の治療または予防に使用するための組織因子プロテアーゼ活性化受容体2(tf-par2)シグナル伝達経路の阻害剤 Download PDF

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Abstract

本発明は、心不全(HF)の治療または予防に使用するための組織因子プロテアーゼ活性化受容体2(TF-PAR2)シグナル伝達経路の阻害剤に関する。本発明はさらに、虚血性心不全(IHF)または心筋梗塞(MI)後の有害なリモデリングを発症するリスクのある対象を同定するためのin vitro方法にも関し、本方法は、i.骨髄細胞中での組織因子(TF)細胞質ドメインのリン酸化、及び対象から採取した生体サンプル中での活性TGF-β1のレベルを測定するステップと、ii.生体サンプル中のTF細胞質ドメインのリン酸化レベルを正常で健康な対象におけるTF細胞質ドメインのリン酸化レベルと、生体サンプル中の活性TGF-β1のレベルを正常で健康な対象における活性TGF-β1のレベルを比較するステップと、を含み、ここで、TF細胞質ドメイン及び活性TGF-β1のリン酸化レベルの増加は、MI後のIHFまたは有害なリモデリングを発症するリスクの増加を示す。【選択図】なし

Description

本発明は、心不全(HF)、及び関連疾患または結果として生じる疾患、例えば、虚血性心不全(IHF)、心筋梗塞(Ml)、駆出率が低下した心不全(HFrEF)、または駆出率が保持された心不全(HFpEF)などの治療または予防に使用するための、組織因子-プロテアーゼ活性化受容体2(TF-PAR2)のシグナル伝達経路の阻害剤に関する。
適切な創傷治癒は、効果的な止血に依存し、これにより、欠損した組織機能の再生及び再構築が可能になる(1)。心筋梗塞(MI)の原因となる冠動脈血栓症(2)は、不可逆的組織損傷を引き起こし、自然免疫系及び適応免疫系の活性化が、心機能不全及び機能修復の両方の側面を媒介する(3)。虚血の程度及び再灌流までの時間に応じて、これらの免疫反応は、創傷修復及びコラーゲンの沈着を誘導し、心機能を回復させ得るか、または虚血性心不全(IHF)となる炎症による有害なLVリモデリングを引き起こし得る(4)。心筋虚血は、FXaの生成のためにFVIIaと複合体を形成する組織因子(TF)を発現する単球及びマクロファージに対する凝血促進活性によって駆動され(5)、免疫血栓症における多面的な血管内細胞の活性化に大きく寄与する(6)。
TFは、分子量45,000を有する1つのポリペプチド鎖からなるグリコシル化膜貫通タンパク質に関連するトロンボプラスチンまたはCD142としても知られている(7)。TFの細胞外部分は、2つのフィブロネクチンIII型ドメインで構成されており、TFの膜固定は、FVIIaの完全なタンパク質分解活性を助けるために不可欠であることが証明されている(8)。TFに結合すると、FVIIは、限定的なタンパク質分解を介してその活性化形態(FVIIa)に急速に変換される(9、10)。凝固は、外因性凝固経路の内因性阻害剤を構成する組織因子経路阻害剤(TFPI)によって厳密に調節されており、TFPIは、TF/FVIIa複合体の強力な阻害剤である(11)。FVIIaは、心血管疾患における凝固カスケードの重要な開始因子であることが知られている(12)。抗凝固治療は、主要な心血管イベントを予防するための確立された治療法である(13、14)。線虫類抗凝固タンパク質C2(NAPc2)は、阻害されたTF-FVIIa-FX(a)複合体を安定化させることによってTFシグナル伝達及び凝固を遮断する(15)。第2相臨床試験では、急性冠状動脈性心疾患に対する経皮的介入におけるこの薬物の安全性が実証されている(16)。
心筋細胞特異的TFまたはトロンビンを阻害することにより、心筋損傷及び炎症を軽減し得るが(17)、これらの凝固プロテアーゼの骨髄細胞シグナル伝達機能が、血栓促進活性とは独立してMI後の転帰に寄与するかは不明である。MI後、炎症期から線維性リモデリングへの一時的移行は、トランスフォーミング成長因子β1(TGF-β1)などの成長因子の放出(18)及び筋線維芽細胞の活性化(19)に依存する。凝固プロテアーゼは、凝固非依存性プロテアーゼ活性化受容体(PAR)の活性化を媒介し、造血(20)及び腫瘍発生(21)のみでなく、TGF-β1シグナル伝達を調節することによって心臓の線維化も制御する(22)。凝固因子及びその受容体を標的にすることは、MIの血栓性閉塞による重症度の改善に有益であり得る(23)(22)が、これらの経路に介入することによって心臓リモデリングに影響を与える可能性については、まだ調査されていない。
米国特許出願公開第2004/0102402号明細書には、TFの阻害剤、及びTFに関連する疾患または状態を有する動物の治療方法が記載されている。特に、TFをコードする核酸分子を標的とする長さ8~80の核酸塩基からなる核酸化合物について記載されている。
国際公開第97/020939号には、外因性凝固経路を介してTFが血液凝固を誘導するのを阻害または中和することができる融合タンパク質が記載されている。
米国特許第6238878号明細書には、心筋梗塞も含むFVIIa/TF関連疾患または障害の治療のための化合物及び方法が記載されている。しかし、血栓促進活性とは独立した心筋虚血後の転帰(特に、心不全の発症及び心臓リモデリング)については記載されていない。
TF及び/またはFVIIaを標的とするさらなる化合物も、国際公開第2018/170134号及び国際公開第2007/092607号に記載されている。しかしながら、これらの参考文献のいずれも、MI後の線維化促進性リモデリングについては調査していない。さらに、心電図検査におけるQ波またはT波反転、または亜急性事象と相関する心臓トロポニンの低下以外のバイオマーカーは、適時の血管再生にもかかわらず急性MIよりも悪い転帰を有する亜急性MIを示すものとしては、現在十分に確立されていない(24)。同様に、発症時期(例えば、急性または亜急性MI)に関係なく、MI患者が虚血性心疾患を発症するリスクがあることを示すであろうマーカーは確立されていない。
欧州特許出願公開第3203240号明細書には、患者から生体サンプル中のペルオキシレドキシンの測定値を得るステップと、得られたペルオキシレドキシンの測定値に基づいて急性心筋梗塞に関する情報を取得するステップとを含む、急性心筋梗塞を判定するための方法が記載されている。したがって、MIまたはIHFのリスクがある患者の識別を可能にする高度に特異的なマーカーを有することが望ましいであろう。これは、長期にわたるMI亜急性患者が、介入療法を早期に受けたMI患者と比較して、2倍高い死亡及び心不全発症のリスクを有するためである(25)。
米国特許出願公開第2004/0102402号明細書 国際公開第97/020939号 米国特許第6238878号明細書 国際公開第2018/170134号 国際公開第2007/092607号 欧州特許出願公開第3203240号明細書
発明の開示
したがって、この背景に対して、本発明の目的は、心不全(HF)、及びMI、IHF、MI後のIHF、HFrEFまたはHFpEFなどの関連疾患または同義の疾患の治療または予防において好適である化合物を提供することである。本発明のさらなる目的は、虚血性心不全(IHF)または心筋梗塞後(MI)の有害なリモデリングを発症するリスクのある検査対象を同定するための方法を提供することである。これらの目的は、請求された発明によって解決される。好ましい実施形態は、従属請求項において請求されている。
本発明は、TF-PAR2シグナル伝達経路がTGF-β1活性化の重要な駆動因子であるため、骨髄細胞TF-PAR2依存性シグナル伝達の阻害が治療的介入の推定標的であるという想定外の発見に基づく。
本発明者らは、持続性MIにおける心筋リモデリング及び骨髄細胞の動員がERK活性化によって促進され、心臓リモデリングが分裂促進因子活性化プロテインキナーゼ(MAPK)1/2阻害剤トラメチニブによる治療的介入によって阻害できることを見出した。
PAR2は、単球ERK1/2活性化の上流シグナルであることが判明している。PAR2の上方制御により、ERK1/2のリン酸化及びTGF-β1の活性化が増加する。
本発明によってさらに示されるとおり、浸潤性骨髄細胞におけるTF-PAR2シグナル伝達は、虚血に関連したMAPK経路の過剰活性化、TGF-β1活性化、及びMI後の線維化促進リモデリングに関与している。
TFを標的とすることは、株一致野生型(WT)と比較して、ERK1/2リン酸化の顕著な減少、TGF-β1活性化の減少(及びTGF-β1シグナル伝達の減少)、及び心臓細胞または骨髄単球細胞のNOX2発現の減少と関連している。本発明では、骨髄細胞のTF-PAR2シグナル伝達をMI後のTGF-β1依存性有害リモデリングにつながる骨髄細胞のTF細胞質尾部依存性線維化促進活性の中心的役割を特定する。
TF-FVIIaを標的とすることにより、TGF-β1活性化を妨げることによって、心機能を改善させ得る。本発明によるTF-PAR2シグナル伝達経路の阻害剤を使用することにより、TF-シグナル伝達及び凝固は、例えば阻害されたTF-FVIIa-FX(a)複合体の形成により遮断させ得る。
TF-PAR2シグナル伝達の阻害には、NOX2レベル及び活性TGF-β1の低下を伴う。本発明によってさらに示されるとおり、本発明の阻害剤を使用することによるTF-PAR2シグナル伝達の阻害は、慢性MIにおける心臓の線維化を顕著に減少させ、心臓機能を改善した。心臓損傷から保護することにより、治療を受けた検査対象の生存率の改善が得られた。したがって、骨髄細胞中でのTFシグナル伝達の標的化は、心臓リモデリング及びMI後の心臓機能の改善に有益である。これは、骨髄細胞由来のTF-PAR2シグナル伝達が慢性MIにおけるERK1/2-TGF-β1活性化の駆動因子であるためである。
本発明によるTF-PAR2シグナル伝達の阻害剤は、ヒトまたは動物細胞におけるTFシグナル伝達の遮断をもたらす任意の生物学的または化学的化合物を指す。したがって、阻害剤は、(i)分裂促進因子活性化プロテインキナーゼ1(MAPK1)の過剰活性化、(ii)細胞外シグナル調節キナーゼ1/2(ERK1/2)のリン酸化、及び(iii)TGF-β1活性化をもたらすTFシグナル伝達を調節する任意の化合物であり得る。したがって、TF-PAR2阻害剤は、心機能を改善し、線維性リモデリングを防ぐことから、心不全(HF)及び関連疾患またはその結果として生じる疾患の治療に使用するための治療剤として好適であり、このため、心筋梗塞(MI)、虚血性心不全(IHF)、及び心臓の線維化の治療に有益となる。
好ましい実施形態では、TF-PAR2シグナル伝達経路の阻害剤は、NOX2陽性骨髄細胞の動員の阻害剤であり、好ましくは、NOX-2陽性単球の阻害剤であり、これは、これらの細胞の動員が、TGF-β1活性化に重要であるためである。さらに好ましい実施形態では、TF-PAR2シグナル伝達経路の阻害剤は、TGF-β1活性化の阻害剤である。これらの要件を満たすTF-PAR2シグナル伝達経路の好ましい阻害剤は、線虫類抗凝固タンパク質C2(NAPc2)である。
本発明に関連して使用される他の好ましい阻害化合物としては、ERK1/2リン酸化の減少、TGF-β1活性化の減少、及び心臓細胞または骨髄単球細胞のNOX2発現の減少を引き起こすまたはこれらの結果として生じる阻害性タンパク質、ポリペプチド、ポリクローナルまたはモノクローナル抗体、ナノボディが挙げられるが、これらに限定されない。好ましい抗体としては、単鎖抗体、またはアディロン、アフィボディ、アフィフィン、アフィリン、アンチカリン、アビマー、Armadilloリピートタンパク質、DARPin、ファイノマー、プロテアーゼ阻害剤クニッツドメイン、モノマー及びペプチドアプタマーなどの抗体模倣物が挙げられるが、これらに限定されない。このような模倣物は、例えば、in vitro選択またはin silico予測によって作製される。
本発明はまた、TGF-β1活性化及び/または心臓もしくは骨髄単球細胞のNOX2発現及び/またはNOX2陽性骨髄細胞、好ましくはNOX2陽性単球の動員の減少に対する能力を保持する融合タンパク質、変異体、そのフラグメントのバリアントを含む阻害性化合物にも関する。
本発明は、本発明によるTF-PAR2シグナル伝達の阻害剤をコードするDNA、cDNA、RNAなどの核酸分子をさらに含む。好ましい実施形態では、TF-PAR2シグナル伝達阻害剤は、タンパク質、ペプチド、抗体、その抗原結合フラグメント、酵素、酵素阻害剤、アプタマー、または低分子から選択される。本発明に関連して使用される低分子とは、900Da未満の分子量を有する低分子量分子を指す。上限の分子量により、膜の迅速な通過が可能となり、これにより、より小さい分子が細胞内の作用部位に到達できるようになる。
代替的実施形態では、本発明によるTF-PAR2シグナル伝達の阻害剤は、TGF-β1活性化及び/または心臓もしくは骨髄単球細胞のNOX2の発現及び/またはNOX2陽性骨髄細胞、好ましくはNOX2陽性単球の動員を阻害するアンチセンスDNAもしくはRNAオリゴヌクレオチドもしくは核酸アプタマーなどの1つ以上のオリゴヌクレオチド阻害剤に関する。本発明はまた、心不全(HF)の治療に使用するためのそのようなアンチセンスオリゴヌクレオチドもしくは核酸アプタマー、または他のRNA治療薬を含む医薬組成物、またはTGF-β1活性化及び/または心臓もしくは骨髄単球細胞のNOX2発現及び/もしくはNOX2陽性骨髄細胞、好ましくはNOX2陽性単球の動員を阻害するまたは減少させるためのアンチセンスオリゴヌクレオチドもしくは核酸アプタマー、または他のRNA治療薬の使用に関する。本発明はまた、心不全(HF)の治療において使用するための薬物を製造するための、そのようなアンチセンスオリゴヌクレオチドまたは核酸アプタマーまたは他のRNA治療薬を含む医薬組成物にも関する。本発明はまた、心不全(HF)またはその関連疾患もしくはそれらの結果生じる疾患を有する対象を治療するための方法において使用するのにも好適であり、この方法は、TGF-β1の活性化及び/または心臓もしくは骨髄単球細胞のNOX2発現及び/またはNOX2陽性骨髄細胞、好ましくはNOX2陽性単球の動員を阻害するまたは減少させる、治療有効量のアンチセンスオリゴヌクレオチドもしくは核酸アプタマーまたは他のRNA治療薬を投与することを含む。一実施形態では、本発明は、そのようなアンチセンスオリゴヌクレオチドまたは核酸アプタマーまたは他のRNA治療薬を含む医薬組成物に関する。治療剤として使用できるそのようなアンチセンスオリゴヌクレオチドの例としては、siRNA、shRNA、またはmRNAを標的とするアンチセンスオリゴヌクレオチド、ノンコーディングRNA(ncRNA)、例えばmiRNA及び長いノンコーディングRNA(IncRNA)が挙げられるが、これらに限定されない。核酸アプタマーとしては、DNA、RNA、またはXNA(異種核酸)などの合成核酸類似体または低分子のいずれかの一本鎖オリゴヌクレオチドが挙げられるが、これらに限定されない。
好ましくは、TF-PAR2シグナル伝達経路の阻害剤は、TF/FVIIa阻害剤である。
「第VIIa因子/組織因子」または「FVIIa/TF」または「FVIIa/TF」という用語は同義であり、セリンプロテアーゼ凝固第VIIa因子(FVIIa)及び非酵素タンパク質組織因子(TF)との触媒活性複合体を指すことが一般に知られており、この複合体は、規定された組成物の生理学的に関連するリン脂質膜の表面上で組み立てられる。
本発明の文脈で使用される「FVIIa/TF阻害剤」という用語は、TGF-β1、MAPK1、ERK1/2、及びNOX2の活性化に対するFVIIa/TF阻害活性を有する化合物である。化合物は、任意の天然に存在するかまたは人工的に産生された化合物であり得、有機化合物、無機化合物、タンパク質、ポリペプチド、核酸分子、またはそれらの組み合わせを含み得る。本発明はまた、化学的または生物学的部分を付加する、除去する、または変更することによって修飾されたそのような阻害剤のバリアントにも関する。
好ましい実施形態では、TF/FVIIa阻害剤は、抗TF抗体、低分子、TF経路阻害剤(TFPI)、ヒト組換えFVIIa阻害剤(rFVIlai)、キメラタンパク質XK1、及びPAR2アンタゴニストからなる群から選択される。好ましい実施形態では、抗TF抗体は、AP-1、ALT836、チソツマブベドチン、ICON-2からなる群から選択される。
TF-PAR2シグナル伝達経路の好ましい阻害剤は、線虫類抗凝固タンパク質C2(NAPc2)である。本明細書で使用されるNAPc2は、分子量9732Daを有する単鎖の非グリコシル化85アミノ酸タンパク質を指す。NAPc2は、FXaに結合することによってその効果を発揮し、TFPIに類似の阻害機構を有する。NAPc2の抗血栓効果は、膝関節全置換術を受ける患者における静脈血栓塞栓症の予防に関する用量設定試験で実証されている(27)。本発明で示されるとおり、NAPc2治療は、心機能を改善し、骨髄細胞の心臓浸潤を軽減し、また梗塞心臓におけるERK1/2のリン酸化、NOX2の発現、TGF-β1の活性化及び下流標的α-SMAの上方制御も減少させた。MI後7日までの短期NAPc2治療では、慢性MIにおける心臓の線維化を有意に減少させ、心機能を改善した。
本発明はまた、修飾または組換えNAPc2(rNAPc2)などのNAPc2の任意のバリアントを含む。好ましい実施形態では、NAPc2のアミノ酸配列のC末端に追加のプロリン残基を含むように改変されたrNAPc2が使用される(NAPc2/プロリン)。rNAPc2は、本発明によれば、TF-PAR2シグナル伝達経路を阻害することが理解される。
好ましくは、NAPc2及びNAPc2/プロリンバリアントは、表1に示すアミノ酸配列を含む:
本発明はまた、これらのタンパク質のバリアント、変異体または相同体、例えば、配列番号1または配列番号2で表されるアミノ酸配列のいずれか1つと少なくとも80%、85%、90%、95%、96%、97%、98、または99%の配列相同性を呈するNAPc2バリアントを含み、そのようなバリアントは、TF-PAR2シグナル伝達経路を阻害する能力を有する。
本発明のTF-PAR2シグナル伝達経路阻害剤の有効な用量及び投与レジメンは、治療される心不全の重症度に依存し、疾患の種類及び重症度、例えば、IHFまたはMIの重症度などに応じて当業者によって決定され得る。
本発明のTF-PAR2シグナル伝達経路阻害剤の治療上有効量の非限定的な範囲の例は、好ましくは0.1~100μg/kg、より好ましくは0.5~20μg/kg、好ましくは1~10μg/kgである。本発明はまた、約5μg/kg、約7μg/kg、または約10μg/kgの量などの任意の範囲または上記範囲内の1つの値を含む。阻害剤の投与は、1日あたり単回投与もしくは複数回投与で達成することができ、または隔日もしくは他の投与スキームで与えることができる。当業者(医師または獣医)であれば、必要な医薬組成物の有効量を容易に決定し、処方し得る。一般に、本発明の組成物の好適な一日用量は、治療効果を生じさせるのに有効な最低用量である化合物の量である。このような有効量は、一般に、静脈内、筋肉内、腹腔内、または皮下投与などの投与様式に依存するであろう。必要に応じて、医薬組成物の有効1日量は、任意により単位剤形で、1日を通して適切な間隔で別々に投与される2、3、4、5、6またはそれ以上の分割用量として投与され得る。
NAPc2またはNAPc2/プロリンなどのそのバリアントのいずれかは、好ましくは約5μg/kg~10μg/kgの用量で提供され、ここで、すべての中間値及び範囲は、本発明の範囲内に含まれる。本発明に含まれる他の阻害剤と同様に、NAPc2またはNAPc2/プロリンなどのそのバリアントのいずれかの投与は、1日あたり単回用量もしくは複数回用量で達成することができ、または隔日もしくは他の投与スキームで与えることができる。好ましい実施形態では、NAPc2またはNAPc2/プロリンなどのそのバリアントのいずれかは、約5μg/kgの用量で、好ましくは約7.5μg/kgの用量で、または好ましくは約10μg/kgの用量で提供される。いくつかの実施形態では、NAPc2またはNAPc2/プロリンなどのそのバリアントのいずれかは、1日目に約7.5μg/kgの用量、3日目に約5μg/kgの用量、及び5日目に約5μg/kgの用量で与えられる。
本発明の化合物を単独で投与することも可能であるが、TF-PAR2シグナル伝達経路阻害剤を医薬組成物として投与することが好ましい。医薬組成物は、従来の技術に従って、任意の既知の薬学的に許容される担体または希釈剤、ならびに任意の他の既知のアジュバント及び賦形剤を用いて製剤化され得る。薬学的に許容される担体、希釈剤、アジュバント及び賦形剤は、選択された本発明のTF-PAR2シグナル伝達経路阻害剤及び選択された投与様式に好適であるものとする。本発明の医薬組成物は、希釈剤、増量剤、塩、緩衝剤、界面活性剤(例えば、非イオン界面活性剤)、安定剤(例えば、糖または無タンパク質アミノ酸)、保存剤、組織固定剤、可溶化剤、及び/または医薬組成物に含めるのに好適である他の材料を含み得る。
本発明の医薬組成物は、当業者に知られている方法により製剤化することができる。例えば、そのような医薬組成物は、組成物を水または別の薬学的に許容される液体と共に含む滅菌溶液または懸濁液である注射剤として非経口的に使用することができる。例えば、そのような組成物は、組成物を薬学的に許容される担体、希釈剤、アジュバントまたは賦形剤、具体的には滅菌水、生理食塩水、植物油、乳化剤、懸濁剤、界面活性剤、安定剤、香料、賦形剤、ビヒクル、保存剤、結合剤などと適切に組み合わせることによって、医薬品を調製するための要件を満たす単位用量として製剤化され得る。このような調製物においては、有効成分の量は、所定の範囲内の適切な用量が得られ得るように調整される。
本発明はまた、本明細書に記載の組織因子プロテアーゼ活性化受容体2(TF-PAR2)シグナル伝達経路の阻害剤、またはそのような阻害剤を含む医薬組成物を使用して、心不全(HF)、及びそれに関連するまたはその結果生じる疾患、例えば、虚血性心不全(IHF)、心筋梗塞(MI)、駆出率の低下を伴う心不全(HFrEF)、もしくは駆出率が保持された心不全(HFpEF)を治療するまたは予防するための方法に関する。
本発明はまた、虚血性心不全(IHF)または心筋梗塞(MI)後の有害なリモデリングを発症するリスクのある対象を同定するための方法にも関し、本方法は、骨髄細胞中での組織因子(TF)細胞質ドメインのリン酸化、及び対象から採取した生体サンプル中での活性TGF-β1のレベルを測定するステップと、生体サンプル中のTF細胞質ドメインのリン酸化レベルを正常で健康な対象におけるTF細胞質ドメインのリン酸化レベルと、生体サンプル中の活性TGF-β1のレベルを正常で健康な対象における活性TGF-β1のレベルを比較するステップと、を含み、ここで、TF細胞質ドメイン及び活性TGF-β1のリン酸化レベルの増加は、MI後のIHFまたは有害なリモデリングを発症するリスクの増加を示す。一実施形態では、本方法は、in vitroまたはex vivoの方法として実施される。
好ましい実施形態では、対象の生体サンプルは、心臓生検、液体生検、血液、血清、または血漿から得られる。
好ましい実施形態では、骨髄細胞、好ましくは単球、より好ましくは循環単球におけるTFの細胞質ドメインのリン酸化が、対象におけるMI後のIHF発症のリスクを特定するためのバイオマーカーとして使用される。この方法は、好ましくは、
1.対象から試験サンプルを得ることと、
2.TF、好ましくはTFの細胞質ドメインのリン酸化の量を定量することと、
3.TFのリン酸化量を、正常で健康な対象のサンプルから得られた基準と比較することと、を含む。
正常で健康な対象とは、例えば、MIまたはHFの状態を有しないヒトまたは動物である。TFのリン酸化の測定は、定性的または定量的に行うことができる。定量的分析は、例えば、対象から単離された単球のフローサイトメトリー分析または共焦点顕微鏡検査のために実施できる。定性的分析は、例えば、TF細胞質ドメインのリン酸化(4G6)及びTF(10H10)に関する単球タンパク質発現のウエスタンブロットまたは酵素結合免疫吸着検定法(ELISA)分析によって行うことができる。この方法はまた、患者がMIまたはHFを発症するリスクがあるかを判定するためにスコアリング方法を利用することもできる。好ましくは、所望のスコアがバイオマーカーに対して統合される。次いで、合計スコアが定量化され、所定の合計スコアと比較する。次のステップでは、上記で決定された合計スコアに基づいて、対象がMIまたはHFを発症するリスクがあるかを決定する。TF細胞質ドメイン及び活性TGF-β1のリン酸化レベルの増加は、MI後のIHFまたは有害なリモデリングを発症するリスクの増加を示すであろう。
本発明によって示されるとおり、TFのリン酸化及びTGF-β1の活性化は、心臓生検から得た生体サンプル中でのIL6、CCL2及び/またはCCR2の上方制御とも一致する。したがって、好ましい実施形態では、本発明の方法は、IL6、CCL2及び/またはCCRの上方制御があるかを決定することをさらに含む。これらのマーカーは、評価とスコアリングに統合することもできる。含まれ得るさらなるマーカーは、骨髄細胞の動員、TGF-β1の活性化の増加、及び/またはSMAD2の下流リン酸化である。さらに好ましい実施形態では、本方法は、生体サンプル内のCD45+細胞の数を分析することをさらに含み、IHFでは、正常で健康な検査対象から収集されたサンプル中の数と比較して、CD45+細胞の数の増加を示す。
本発明の文脈で使用されるPBMCは、骨髄細胞及びリンパ細胞の混合集団を指す。骨髄細胞には、単球、樹状細胞、マクロファージが含まれる。単球は、血液を通って様々な組織に循環し、それによって組織常駐マクロファージ及び樹状細胞に分化する。
最後に、本発明はまた、IHFまたはMIを発症するリスクのある対象を同定するため、特にMI後の対抗するモデリング、及びIHFまたは有害なリモデリングを予防する薬物療法を同定するためのバイオマーカーとしての高リン酸化TFの使用にも関する。
本発明を以下の実施例でさらに説明する。本発明は、決して、これらの例に限定するものではない。本明細書に記載の実施形態の組み合わせを含め、教示の特徴の任意の組み合わせが本発明の範囲に包含されることは明らかであろう。
結論:
本発明は、IHFにおける凝固の病態生理学についてのより詳細な洞察を提供し、虚血性心筋における有害なリモデリングにおける凝固関連シグナル伝達の重要な機能を明らかにする。動脈血栓症及び血管閉塞の治療は、急性冠症候群の治療の中心である。しかし、ここで本発明は、凝固の非標準的機構、梗塞心筋層におけるTGF-β1の活性化につながるTF-PAR2シグナル伝達、及びこれに関連する骨髄細胞の正確な役割についての新たな洞察を提供する。
ヒトIHFにおける偏りのない(ホスホ)プロテオミクス、ならびにマウスモデルにおける遺伝的及び薬理学的介入に基づいて、本発明者らは、MAPK経路の過剰活性化と、永久Mlの心臓に浸潤する炎症促進性骨髄細胞の浸潤によって駆動されるTGF-β1媒介性心臓リモデリングとの間の関連性を確立する。本発明者らは、虚血心臓に浸潤している骨髄細胞に特異的なERK1/2活性化を局在化させ、MEK阻害剤トラメチニブによる前臨床介入により、梗塞心筋へのCCR2依存性(29)Ly-6Chigh単球の動員が有意に減少することを示す。TGF-β1の活性化は、その生物学的機能(29)、特に筋線維芽細胞の活性化及びMIにおける疾患の進行(30)に必須である。本発明者らは、単離された細胞をin vitroで用いて、低酸素に曝露されたサイトカイン刺激単球が、Nox2及びMEK1/2シグナル伝達に依存して潜在的TGF-β1を活性化することを直接示した。さらに、NOX2-/-及びPAR2-/-から単離された単球を用いた実験と、骨髄細胞特異的PAR2及びTF欠失のin vivo分析とを組み合わせて、骨髄細胞由来のTF-PAR2シグナル伝達が、慢性MIにおけるERK1/2-TGF-β1活性化の駆動因子であることを確認した。
せん断応力により誘導された血小板由来のTGF-β1活性化は、タンパク質ジスルフィドイソメラーゼ(PDI)の減少に依存し(31)、これもTFの復号化に重要な役割を果たす(32、33)。特に、TFの復号化は、補体活性化によって促進され(34、35)、これは発明者のプロテオームスクリーニングによって同定された虚血性心筋の顕著な特徴であった。TF-FVIa複合体はさらに、凝固活性化とは独立してインテグリンβ1と相互作用し(36)、TF細胞質尾部に依存するエンドソームNOX2輸送によるROS産生を調節する(37)。ROSは、MIにおける線維芽細胞の増殖及びコラーゲン合成を調節することができる(38)が、ROSの主要細胞源、及びROSが心臓リモデリングを媒介する方法の基礎となる機構は、依然として不明であった。本発明者の現在のデータは、TF細胞質尾部を介して連結された骨髄細胞TF-PAR2が、慢性MIにおける心臓リモデリングを促進するための食細胞型NADPHオキシダーゼ由来のROS産生の増加及びTGF-β1の活性化に必要であることを示している。
MIの臨床環境では、冠状動脈の非逆流性及び/または症状発症後の発現の遅れ(いわゆる亜急性MI)を有する患者は、血栓炎症の兆候を示し、より悪い臨床転帰を特徴とする(39~41)。しかし、心電図検査におけるQ波またはT波反転以外のバイオマーカー(42)は、亜急性MIまたはMIの不良転帰を予測するためには現在確立されていない。本発明者のデータは、循環単球のTFリン酸化が、IHF及びMI後の有害なリモデリングを発症するリスクが高い患者のマーカーとして機能し得ることを示している。さらに、発明者の原理証明実験では、この経路を標的とする潜在的な高度に特異的な手段を明らかにする。推定上の臨床上の利益は、二重の抗血栓作用及びシグナル伝達の破壊を伴うTF阻害剤NAPc2によって例示され、実験的MI後の線維化の減少をもたらす。MI患者のリキッドバイオプシーに適用できる同定されたバイオマーカーは、骨髄細胞の再プログラミングのための凝固TF-PAR2シグナル伝達を特異的に標的とする戦略の臨床開発を促進し得る。この戦略は、過度の心臓損傷につながるTGF-β1の活性化を防ぎ、MI後のIHFの発症を回避する可能性を有する。
MIの臨床環境において、MAPK1またはERK2の活性化が心筋虚血を媒介することを示す図である。 ERK1/2活性化を阻害することにより、MIの前臨床環境における心筋リモデリング及び炎症を軽減することを示す図である。 線維化促進MEK1/2-TGF-β1経路が、単球におけるPAR-2媒介ROSシグナル伝達に関連することを示す図である。 骨髄細胞由来のTF-PAR2複合体が、TGF-β1の活性化に必要であることを示す図である。 TF細胞質尾部の欠失が、ROS産生及びERK1/2-TGF-β1シグナル伝達依存の心臓の線維化を軽減し、心臓機能を改善することを示す図である。 骨髄細胞のTF細胞質ドメインのリン酸化が、MIの前臨床及び臨床環境におけるERK1/2-TGF-β1依存性の心臓リモデリングを媒介することを示す図である。 MIの前臨床及び851の臨床環境における循環単球上のTF細胞質ドメインのリン酸化を示す図である。 TF-FVIlaの薬理学的標的化が、TGF-β1の活性化を防ぐことにより、心機能を改善することを示す図である。 ビヒクルまたはトラメチニブ処置マウスから得た梗塞心筋におけるpJNK/SAK(総JNK/SAKに対して正規化)及びp38(GAPDHに対して正規化)のタンパク質発現分析結果を示す図である。 7日目のPAR2fl/fl及びPAR2fl/fl LysMCre同腹子から得た梗塞心筋のフローサイトメトリー分析結果を示す図である。 永久912LAD結紮及び疑似手術を受けたWT(C57BL/6J)及びTFΔCTマウスの7日後の分析結果を示す図である。 永久LAD結紮及び疑似手術を受けた骨髄(BM)移植マウスの7日後の分析結果を示す図である。 永久LAD結紮及び疑似手術を受けた骨髄(BM)移植マウスの7日後の分析結果を示す図である。 梗塞心筋のフローサイトメトリー分析及びpERK1/2の定量分析結果を示す図である。 CXCR 骨髄細胞における凝固第VII因子の欠損が、浸潤免疫細胞の数への影響とは関係なく、虚血性心不全の発症を軽減させることを示す図である。 骨髄細胞におけるインテグリンβ1の欠損が、炎症細胞の浸潤を軽減させ、虚血性心不全の発症における心臓線維化促進タンパク質の発現を遮断することを示す図である。
本発明は、骨髄細胞のTF-PAR2シグナル伝達がTGF-β1活性化の重要な駆動因子であり、IHFまたはMIの治療または予防の標的であるという驚くべき発見に基づく。以下の実施例は、例示のみを目的として示されており、本発明の趣旨の範囲内で様々な変更及び修正が当業者には明らかとなるであろう。
実施例
結果:
MI及びIHFの臨床及び前臨床環境におけるMAPK1の活性化。
IHFにおける不全心筋の分子病態生理学を調査するために、本発明者らは、5名のIHF患者から得た外植心臓の心臓組織について、5名の対照ドナー心臓と比較した、バイアスのないラベルフリー定量的プロテオミクス及びリンプロテオミクスプロファイリングを実施した。高分解能精度の質量分析により、2,714個のタンパク質及び10,601個のリン酸化ペプチドの定量が可能になり、そのうち208個のタンパク質及び685個のリン酸化ペプチドが、1つ群のすべての測定のうちの少なくとも60%の倍率変化0.5未満~2超で大幅に変化した(図1A、図9~14)。遺伝子オントロジー分析により、対照と比較して、IHF群では補体及び凝固カスケード、自然免疫系、血小板活性化、及びエンドサイトーシスに関連する経路が大幅に豊富であることが明らかになった(図1B)。これらの変化に基づいて、発明者らは、Cytoscape STRING-DBアプリを使用して、タンパク質間相互作用分析を実施した。分裂促進因子活性化プロテインキナーゼ1(MAPK1または細胞外シグナル調節キナーゼ、ERK)のThr185及び/またはTyr187のリン酸化が、統合ネットワークキナーゼ分析の中心ノードとして明らかになった(図1C)。さらに、統合推定キナーゼ活性(InKA)分析により、MAPK1は、IHFの心筋サンプルでは(高)活性キナーゼ(平均InKAスコア49)であるが、対照では高くないことが明らかになった(図1D)。
これらの臨床データに基づいて、発明者らは、左前下行冠動脈の永久結紮によって誘導されるIHFの前臨床マウスモデルにおいて、ERK1/2活性化因子分裂促進因子活性化細胞外シグナル調節キナーゼ(MEK)をMEK1/2阻害剤トラメチニブで遮断することによって、IHFに対するMAPK経路の寄与を評価した(LAD、図2A)。がん治療における長期の高用量トラメチニブレジメンは、心毒性の副作用を引き起こし得る17。対照的に、本発明者らは、トラメチニブ(1mg/kg/日)による治療を1日目に開始し、MI後6日間継続することにより、心機能の悪化が軽減され(図2B)、心臓組織におけるERK経路の活性化が防止された(図2C)ことを観察した。トラメチニブ療法は、疑似手術マウスの心機能には有意な効果を有さず(図2B)、pJNK/SAKまたはp38MAPK経路を有意に妨害することはなかった(図9A)。
TGF-β1は、MI後の有害なLVリモデリング及び心不全の発症に関与するとされている(4、18)。トラメチニブは、TGF-β1の活性化(図2C)、ならびにコラーゲンI型及びIII型α1鎖をコードするCOLO1A1及びCOLO3A1、ならびに梗塞心筋内の線維化マーカーであるペリオスチン及び平滑筋アクチンをコードするPosn及びACTA2(図9B)のmRNA発現を有意に減少させた。Ly6G+好中球及びLy6Chigh単球3の浸潤、及びその後のLy6Clow単球及びマクロファージの拡大(19)により、梗塞心筋層内の炎症反応が調整される。トラメチニブは、炎症性サイトカイン及びケモカインであるインターロイキン-6(IL6)、腫瘍壊死因子α(Tnf)、及びC-Cケモカインリガンド2(Ccl2)のmRNA発現を減少させることはなく、これは、MI後の局所炎症反応が変化しなかったことを示唆する。重要なことに、トラメチニブは、CCL2受容体及び単球マーカーC-Cケモカイン受容体2(Ccr2、図2D)のmRNA発現を有意に減少させた。一貫して、梗塞した心臓へのCD45+、CD45+/CD11b+、CD45+/CD11b+/Ly6Chigh及びLy6Clo骨髄細胞の動員は、トラメチニブによって軽減された(図2E)。総合すると、これらの所見は、持続性MIにおける心筋リモデリング及び骨髄細胞の動員が、ERK活性化によって促進され、心臓リモデリングがMEK1/2阻害剤トラメチニブによる治療介入によって阻害され得ることを示す。
骨髄細胞のPARシグナル伝達は、線維化促進性MEK1/2-TGF-β1経路の上流にある
免疫蛍光染色では、CD31+内皮細胞、α-SMA+筋線維芽細胞、またはcTNT+心筋細胞と比較して、梗塞心筋層におけるERK1/2活性化の増加の主な原因として、浸潤CD45+免疫細胞が重要な役割を果たしていることが裏付けられた(図3A)。したがって、本発明者らは、単球におけるMAPK経路の役割を調査し、ERK1/2活性化が有害なリモデリングの主要な駆動因子、すなわちTGF-β1の活性化に関連しているかを調べた。本発明者らは、単離したマウス単球を低酸素及び虚血心臓で検出された炎症性サイトカインIL-6、TNF-α及びCCL2の両方に曝露した(図2D)。潜在的なTGF-β1の発現は、様々な実験条件の影響を受けなかったが、低酸素及び炎症性サイトカインの両方に曝露された単球は、ERK1/2リン酸化を顕著に上方制御し、TGF-β1の活性化の増加を示したが、これはトラメチニブによって遮断された(図3B)。
ヒト虚血性心筋のプロテオーム分析では、補体、自然免疫応答、及び凝固経路の顕著な変化が実証された。補体活性化は、心筋梗塞(5)、酸化ストレス及び血栓炎症(21)に関係する単球性TF(20)の機能に影響を与える特定の役割を果たす。リガンドFVIIaと複合体を形成したTFは、プロテアーゼ活性化受容体(PAR)2を活性化し、インテグリンβ1ヘテロ二量体と複合体を形成して輸送することにより、持続的なエンドソームERK1/2シグナル伝達を促進する(24)。単球ERK1/2活性化の上流シグナルとしてPAR2が関与していることから、本発明者らは、PAR2-/-マウスから単離された単球が、in vitroで低酸素+サイトカインに曝露された場合に、ERK1/2リン酸化及びTGF-β1活性化を減少させることを見出した(図3C)。
これらのデータに基づいて、本発明者らは、PARfl/fI LysMcreマウスを7日間永久LAD結紮に供することにより、単球発現PAR2の役割を評価した。骨髄細胞PAR2欠損マウスは、心筋におけるデカペンタプレジック相同体2(SMAD2、図3E)に対する低分子のTGF-β1活性化及びリン酸化を減少させ、MI後7日目には心機能不全から保護された(図3F)。しかし、梗塞心筋層への免疫細胞の動員は、骨髄細胞PAR2欠損マウスでは減少しなかった(図10)。これは、骨髄性135細胞PAR2の主要機能が、局所的なTGF-β1をサポートし、MI後の心臓リモデリングを促進することを示している。
梗塞心筋層におけるTF及びCD45の共染色実験により、CD45/TF二重陽性細胞の有意な増加が明らかになった(図4A)。PAR2欠失と一致して、LysMcreを有する骨髄細胞中でのTF欠失は、心臓ERK1/2活性化(図4B)、TGF-β1活性化及びSMAD2リン酸化(図4C)の減少を示した。さらに、これらのマウスは、TFfl/fl同腹子対照と比較して、IL6及びCcr2(図4D)、COLO1A1、COLO3A1及びACTA2(図4E)のmRNA発現の顕著な減少、ならびに心機能の改善(図4F)も示した。したがって、浸潤骨髄細胞におけるTF-PAR2シグナル伝達は、虚血に関連するMAPK経路の過剰活性化、TGF-β1活性化、及びMI後の線維化促進性リモデリングの可能性の原因となる。
骨髄細胞のTF細胞質ドメインシグナル伝達は、永久MIにおけるNOX2/ERK依存性のTGF-β1活性化に連携している。
次に、本発明者らは、TFが線維化促進性TGF-β1活性化に対して、シグナル伝達がさらに寄与するかについて調べた。FVIIaによるTFのライゲーションは、TF細胞質ドメインに依存してrac及びp38を活性化する(43)。PARシグナル伝達の文脈では、TF細胞質尾部は、PI3キナーゼの調節サブユニットとracアダプターp85に結合し(44)、エンドソーム転座及び活性酸素種(ROS)の産生のためにNADPHオキシダーゼを動員する(37)。本発明者らは、永久LAD結紮を有するTFfl/fl LysMcreマウスは、対照と比較して心臓NOX2発現が顕著に減少しており、PAR2-/-マウスから単離された単球は、in vitroにおいて低酸素+サイトカインに曝露された場合にNOX2発現が減少していることを見出した。同様に、PARfl/fl LysMcreマウスの虚血心筋層におけるスーパーオキシドアニオン(O2・-)形成は、PARfl/fl同腹子対照と比較して減少した(図11A~C)。
TFfl/fl LysMcreマウス及びPARfl/fl LysMcreマウスの結果と一致して、永久MIに曝露された細胞質尾欠損マウス(TFΔCTマウス)では、梗塞心筋内でCD45+/NOX2+免疫細胞浸潤(図5A)及びO2・-形成(図5B)が顕著に減少した。さらに、MI後にTFΔCTマウスから単離された循環単核細胞は、LAD結紮7日後のWTマウスと比較して、NOX2及び調節サブユニットp67phoxの発現を有意に減少させた(図11D)。TGF-β1及び活性酸素種(ROS)は、線維化のフィードフォワード機構として機能することができ(45)、食細胞型NADPHオキシダーゼNOX2は、MI後の酸化ストレス及び心臓リモデリングに大きく寄与する(46)。重要なことに、サイトカインミックス及び低酸素に曝露されたNOX2-/-単球は、TGF-β1活性化が損なわれ、ERK1/2リン酸化が顕著に減少し、これが、NADPHオキシダーゼ由来ROSの中心的な役割であることを示している(図5D)。ROS産生の減少と一致して、TFΔCTマウスの梗塞心筋では、ERK1/2のリン酸化の顕著な減少、TGF-β1活性化の減少、TGF-β1シグナル伝達の減少が示され、これは株が一致している野生型(WT)と比較して、SMAD2のリン酸化及び線維化促進性のα-SMAの誘導によって明らかになった(図5C、図11E)。重要なことに、代替のTFシグナル伝達標的p38MAPK25のリン酸化(図11F)は、TFΔCTマウスにおいて変化せず、これはERK経路に対する特異性を強調している。
梗塞後の後期心臓リモデリングには初期のTGF-β1シグナル伝達が必要であるため(47)、本発明者らはMI後4週間のTFΔCTマウスを検査した。シリウスレッド染色により、疑似手術マウスと比較して、LAD結紮マウスの心臓におけるコラーゲン沈着の増加及びより大きい線維化領域が明らかになったが、TFΔCTマウスでは顕著に減少していた(図5D)。これらの形態学的利点は、機能低下からの保護に関連する:梗塞したTFΔCTマウスは、梗塞した対照と比較して、左心室の拡張が著しく低く、収縮が良好であり(図5E)、MI後の最初の30日間の生存率が改善された(図5F)。
永久MIの前臨床及び臨床環境における骨髄細胞TF細胞質ドメインのリン酸化。
本発明者の発見は、骨髄細胞のTF尾部依存性線維化促進活性の中心的役割を示唆したため、本発明者らは、免疫組織化学染色を実施し、疑似MI群及び永久MI群の両方において、心筋中で、TGF-β1+CD31+細胞と比較して、TGF-β1+Ly6C+炎症細胞が相対的に豊富であることを明らかにした。重要なことに、TGF-β1+Ly6C+細胞は、対照マウスの梗塞心臓では劇的に増加したが、TFΔCTマウスでは有意に少なかった(図6A)。骨髄細胞のTGF-β1産生の役割がTF細胞質尾部のシグナル伝達に依存するかを直接調べるために、本発明者らは、TFΔCTマウスの骨髄(BM)キメラを作製した。生着が確認されて9~10週間後(図12A~B)に、7日目後の分析を行うためにキメラマウスに永久MIを誘導した。梗塞心筋へのCD45+CD11b+骨髄細胞の動員は、移植群間で区別できないほどであったが(図12C)、TFΔCTマウスからのBMとのキメラのみ(TFΔCT->WT)が、MI後7日目にSMAD2活性化の軽減(図13A)と並行して、心臓NOX2の発現、ERK1/2のリン酸化及び活性TGF-β1の減少(図6B)を示した(図13A)。MI後6週間、TFΔCT->WTマウスのみ、心機能の改善を示し、それによりTFΔCT動物を表現コピーした(図13B)。したがって、この前臨床証拠は、骨髄細胞のTF-PAR2シグナル伝達を、MI後のTGF-β1依存性の有害なリモデリングに結び付ける。
梗塞心筋の分析により、WTにおける実験的MIの7日後に、TF細胞質ドメインのリン酸化が、CD45+細胞で特異的に検出可能であるが、TFΔCTマウスでは検出できないことが明らかになり(図6C)、これは、この翻訳後修飾を測定することによってTF依存性線維化促進経路の活性化を同定できることが示唆される。本発明者らは、この所見をヒトIHFに翻訳するために、以前に検証されたTF細胞質ドメインに対するリン酸化特異的抗体を利用した(48)。リン酸化TFについて染色されたCD45+細胞の数200は、ドナー心臓組織と比較して、IHF患者から得たLV組織サンプルで著しく増加した(図6D~E、表1)。このTFリン酸化の増加は、IL6、CCL2及びCCR2の上方制御(図13C)、ならびに骨髄細胞の動員ならびにTGF-β1の活性化及びSMAD2の下流リン酸化の増加(図6F)を伴い、これは、その後の心臓線維性リモデリングを示している。
[表2]
年齢一致ドナーと比較した重度虚血性心不全患者の患者特徴(平均年齢(年齢)±SEM:52.0±3.5vs.52.6±4.6、p=0.95)。ヒト心臓サンプルは、全人工心臓移植(TAH)及び左心室補助装置移植(LVAD)中に、虚血性心不全(IHF)患者、または移植を拒否されたドナー心臓(D)(外植された非虚血性心臓(EXPL))から採取した。患者#3~#7及び#11~#15のサンプルは、(ホスホ)プロテオミクス研究にランダムに割り当てた。m、男性;f、女性。EF、駆出率;cTNI、心筋トロポニンI;na、利用不可、a、bドナー心臓は、EF>55%、トロポニンレベルが陰性の場合にのみ許可された。
図1に示すとおり、IHFサンプルの層をランダムに選択し、サンプル#IHF1~5とラベル付けし、サンプル#D1~5と比較して、(ホスホ)プロテオミクス分析を4回に分けて実施した。
次に本発明者らは、リキッドバイオプシーにおけるTFリン酸化をIHFのリスクのある患者を特定するために使用できるかを調べた。永久LAD結紮マウスでは、循環PBMCでのTFの有意な上方制御が明らかになった(図7A~B)。長期にわたるMI亜急性患者が、介入療法を早期に受けたMI患者と比較して、2倍高い死亡及び心不全発症のリスクを有する(25)。本発明者の観察臨床MICAT試験から採取したサンプルにおいて、本発明者らは、経皮的冠動脈インターベンション(PCI、表2)のために入院した安定冠動脈疾患(CAD)患者と比較して、亜急性MIに焦点を当てた。
循環単球中でのTF細胞質ドメインのリン酸化及び活性TGF-β1の血漿レベルは、安定CAD患者と比較して、亜急性MIにおいて顕著に増加した(図7C~E)。これらのデータは、骨髄細胞のTFリン酸化が、IHFの発症リスク及びMI後の有害なリモデリングのリスクが高い患者のマーカーとして機能し得ることを示している。
[表3]
患者の特徴(MICATレジストリ)。本発明者らは、安定冠動脈疾患(CAD)患者または亜急性MI患者のいずれかにおいて経皮的冠動脈介入を受けた患者を含めた。すべての参加者は、MICATレジストリ(Mainz Intracoronary database、ClinicalTrials.gov識別子:NCT02180178)。100%が3枝病変CADを有する、50%が3枝病変4 CAD、50%が2枝病変CAD、0%が1枝病変CADを有する;n.s.カイ二乗検定;BMI、肥満指数;WBC、白血球数;CRP、C反応性タンパク質;n.s.、有意でない。
TF-FVIlaの薬理学的標的化は、TGF-β1の活性化を防ぐことにより、心機能を改善する。
次に、本発明者らは、MI後の心臓リモデリングにおけるTFシグナル伝達を薬理学的に標的とする実現可能性を調査した。線虫類抗凝固タンパク質C2(NAPc2)は、阻害されたTF-FVIIa-FX(a)複合体を形成することによりTFシグナル伝達及び凝固を遮断する(15)。第2相臨床試験では、冠状動脈性心疾患に対する経皮的介入におけるこの薬剤の安全性が実証されていた(16)。マウス単球における所見を再現すると、炎症性サイトカイン及び低酸素に曝露された単離されたヒト単球では、NOX2発現及びTGF-β1活性化が増加したが、これらはNAPc2の存在下で抑制され、それに伴ってERK1/2のリン酸化も減少した(図8A)。前臨床モデルにおいて、本発明者らは、永久LAD結紮の7日目後、循環骨髄細胞のNOX2及び活性TGF-β1レベルが上昇しており、これらは急性MIの1日後に開始するNAPc2治療によって軽減されたことを示した(図8B及びC)。さらに、NAPc2は、梗塞心臓において、心機能を改善し(図8D)、CD11b+骨髄細胞の心臓浸潤を軽減し(図14A)、ERK1/2リン酸化、NOX2発現、TGF-β1活性化及び下流標的α-SMAの上方制御を減少させた(図8E、図14B)。次に、本発明者らは、後期心筋リモデリング及び急性MIからIHFへの移行に対するTFシグナル伝達の急性ブロックの影響を調査した。ビヒクル処置マウスと比較して、MI後1日から7日までの短期NAPc2処置は、慢性MIにおける心臓の線維化を有意に減少させ(図8F)、心臓機能を改善した(図8G)。重要なことに、この心臓損傷からの保護により、232の生存率が向上した(図8H)。まとめると、これらの結果は、骨髄細胞上のTFシグナル伝達機能の標的化が有益な心臓リモデリングをもたらし、MI後の心臓機能を改善することを示している。
図面の詳細な説明
図1:MIの臨床環境において、MAPK1またはERK2の活性化が心筋虚血を媒介する。IHF(MI、n=5)及び非IHFドナー心臓(対照、n=5)の心臓生検から単離されたタンパク質を、ラベルフリー定量的プロテオミクスによって分析した。サンプルは、4回(タンパク質)及び3回(リンペプチド)のLC-MS/MSを実施することにより測定した。A)208のタンパク質及び685のリンペプチドの量プロファイルを示すヒートマップである。有意差(p<0.05、倍率変化0.5未満~2超、対照群または梗塞群のいずれかにおいて、すべてのLC-MS/MS反復の60%超で同定)、log10は変換され、Zスコアを使用して行ごとに正規化し、倍率変化の降順にソートされている。B)差次的に豊富なタンパク質のリアクトーム経路濃縮分析結果である。C)差次的に調節された(p<0.05)非リン酸化タンパク質及びリン酸化タンパク質を、Cytoscape STRING DB検索によって相互の既知のタンパク質間相互作用について分析し、円形レイアウトでの相互作用の数によってソートした。本発明のキナーゼの中で、MAPK1が最も多くの相互作用を示し、次にmTOR、TTNCDK13、PI4KA、及びTAOK2が続く。D)ボルケーノプロットは、梗塞群と対照群との間で有意に異なる統合推定キナーゼ活性(InKA)スコアの結果を示す。
図2:ERK1/2活性化を阻害することにより、MIの前臨床環境における心筋リモデリング及び炎症を軽減する。A)実験用マウスモデルの設計を示す。野生型(WT)マウスに、永久LAD結紮及び疑似手術を施し、1日から7日目まで強制経口投与によるビヒクルまたはトラメチニブ(1mg/kg/日)またはビヒクル処置を1日1回施した。B)術後7日目の左心室駆出率(LVEF、%)及び左心室拡張末期容積(LVEDV、μl)の測定を含む傍胸骨長軸(PLAX)で得られた高周波超音波心エコー検査結果を示す。C)ビヒクルまたはトラメチニブ処置マウスから得た梗塞心筋層におけるpERK1/2(総ERK1/2に対して正規化)及び活性化TGF-β1(GAPDHに対して正規化)のタンパク質発現分析結果を示す。通常の一元配置分散分析、Sidakの多重比較検定、動物n=4~7匹/群。D)梗塞心筋層からのIl6、Tnf、Ccl2、及びCcr2の相対的なmRNA発現分析結果を示す。通常の一元配置分散分析、Sidakの多重比較検定、マウスn=4~7匹/群。E)心臓重量に対して正規化されたビヒクルまたはトラメチニブ処置マウスから得た梗塞心筋のフローサイトメトリー分析結果を示す。CD45+白血球、CD45+/CD90.2-/B220-/NK1.1-/CD11b+骨髄単球細胞、CD45+/CD90.2-/B220-/NK1.1-/CD11b+/Ly-6G-/F4/80-/Ly-6Chigh単球及びCD45+/CD90.2-/B220-/NK1.1-/CD11b+/Ly-6G-/F4/80-/Ly-6Cnegマクロファージの代表的なドットプロット及び定量化である。通常の一元配置分散分析、Sidakの多重比較検定、動物n=5~6匹/群。
図3:線維化促進性のMEK1/2-TGF-β1経路は、単球におけるPAR-2媒介ROSシグナル伝達に関連する。A)7日目にWT(C57BL/6J)マウスから得た心筋凍結切片の共焦点顕微鏡画像を示す。781CD31、CD45、αSMA及びcTNTについて共染色されたpERK1/2+細胞の代表的な画像及び定量化を示す。通常の一元配置分散分析、Sidakの多重比較試験、動物n=5匹/群。B~C、WTマウスから単離され、トラメチニブ(10μM)で1時間前処理された単球(B)及びPAR2-/-マウス(C)からのタンパク質発現分析結果を示す。低酸素の有無にかかわらず、細胞を、濃度20ng/mlのIL-6、TNF-α、及びCCL2を含む炎症性サイトカインカクテルで4時間刺激した。pERK1/2(総ERK1/2に対して正規化)、NOX2(図11Eを参照)及び活性化TGF-β1(GAPDHに対して正規化)のウエスタンブロッティングを示す。通常の一元配置分散分析、Sidakの多重比較検定、n=5/群反復(各サンプルに対して2~3匹のマウスをプールした)。PAR2fl/fl及びPAR2fl/flLysMCre同腹子に永久LAD結紮を行い、7日後に調査した。(D)PAR2fl/flLysMCre及びPAR2fl/fl同腹子から得た梗塞心筋における活性化TGF-β1(GAPDHに対して正規化)及びp-SMAD2(総SMAD2に対して正規化)のウエスタンブロット分析結果を示す。代表的なブロット及び生物学的複製の定量化を示す。(E)PAR2fl/flLysMCre及びPAR2fl/fl同腹子対照マウスから得た高周波超音波心エコー検査、LVEF(%)及びLVEDV(μl)の測定結果を示す。
794マン・ホイットニー検定、n=5匹/群の動物。
図4:骨髄細胞由来のTF-PAR2複合体は、TGF-β1の活性化に必要である。A)7日目にWT(C57BL/6J)マウスから得た心筋凍結切片の共焦点顕微鏡画像を示す。CD45について共染色されたTF+細胞の代表的な画像及び定量化を示す。対応のないt検定、動物n=5~6匹/群。TFfl/fl LysMCre及びTFfl/fl同腹子に永久LAD結紮及び疑似手術を行い、7日後に調査した。B)TFfl/flLysMCre及びTFfl/fl同腹子から得た梗塞心筋層におけるpERK1/2のタンパク質発現分析(全ERK1/2に対して正規化)を示す。通常の一元配置分散分析、Sidakの多重比較検定、動物n=5~6匹/群。(C)TF fl/flLysMCre及びTF fl/fl同腹子から得た梗塞心筋における活性化TGF-β1(GAPDHに対して正規化)及びp-SMAD2(総SMAD2に対して正規化)のウエスタンブロット分析結果を示す。代表的なブロット及び生物学的複製の定量化を示す。D~E)、TF fl/fl LysMCre及びTFfl/fl同腹子から得た梗塞心筋におけるIl6、CCr2(D)、COLOA1、COLO3A1及びActa2(E)の相対mRNA発現分析結果を示す。通常の一元配置分散分析、Sidakの多重比較検定、動物n=5~7匹/群。F)TFfl/fl LysMCre及びTFfl/fl807同腹子から得た高周波超音波心エコー検査結果を示す。通常の一元配置分散分析、Sidakの多重比較検定、動物n=5~7匹/群。
図5:TF細胞質尾部の欠失は、ROS産生及びERK1/2-TGF-β1シグナル伝達依存の心臓の線維化を軽減し、心臓機能を改善する。WTマウス及びTFΔCTマウスに永久LAD結紮及び疑似手術を行い、7日後及び4週間後に調査した。A)心筋凍結切片の共焦点顕微鏡検査画像を示す。CD45/gp91phox二重陽性細胞の812平均蛍光強度(MFI)の代表的な画像及び定量化である。通常の一元配置分散分析、Sidakの多重比較検定、動物n=5~6匹/群。B)DHE-HPLC分析による梗塞心筋におけるスーパーオキシド形成の評価を示す。DHEの酸化生成物である2-HEの代表的なクロマトグラム、及び梗塞組織の重量に対して正規化された定量化である。通常の一元配置分散分析、Sidakの多重比較検定、動物n=5~6匹/群。C)MIの7日目後にWTまたはTFΔCTマウスから得た梗塞心筋における活性化TGF-β1(GAPDHに対して正規化)及びp-SMAD2(総SMAD2に対して正規化)のウエスタンブロット分析結果を示す。代表的なブロット及び生物学的複製の定量化を示す。通常の一元配置分散分析、Sidakの多重比較検定、動物n=5~8匹/群。D)NOX2-/-動物から単離し、低酸素状態がある場合とない場合で、IL-6、TNF-α、及びCCL2を濃度20ng/mlで含む炎症性サイトカインカクテルで4時間刺激した単球のタンパク質発現分析結果を示す。pERK1/2(ERK1/2に対して正規化)及び活性化TGF-β1(GAPDHに対して正規化)のウエスタンブロッティングを示す。通常の一元配置分散分析、Sidakの多重比較検定、n=4/群反復(各サンプルに対して2~3匹のマウスをプールした)。E)MI及び疑似手術後4週間のパラフィン包埋心臓切片上の線維化領域のシリウスレッド染色及びデコンボリューション画像である。表面積に対して正規化させた線維化領域の代表的な画像及び827の定量化を示す。通常の一元配置分散分析、Sidakの多重比較検定、動物n=5~6匹/群。F)PLAX MモードでのLVEF(%)、LVEDV(μl)に関する4週間にわたる縦断心エコー検査。二元配置分散分析、ボンフェローニの多重比較検定、動物n=6~17匹/群。G)LAD結紮マウス及び疑似手術を受けたC57BL/6J及びTFΔCTマウスの4週間にわたるカプラン・マイヤー生存分析結果を示す。ログランク(マンテル-コックス)検定、動物n=15~20匹/群。
図6:骨髄細胞のTF細胞質ドメインのリン酸化は、MIの前臨床及び臨床環境におけるERK1/2-TGF-β1依存性の心臓リモデリングを媒介する。A)WT(C57BL/6J)及びTFΔCTマウスから得た心筋凍結切片の共焦点顕微鏡画像を示す。Ly6C/TGFβ-1及びCD31/TGF-β1陽性細胞の代表的な画像及び平均蛍光強度(MFI)の定量化結果である。通常の一元配置分散分析、Sidakの多重比較検定、動物n=5匹/群。骨髄(BM)移植マウスに永久LAD結紮及び疑似手術を施し、7日後に調査した。B)キメラマウスから得た梗塞心筋におけるNOX2(GAPDHに対して正規化)、pERK1/2(総ERK1/2に対して正規化)及びTGF-β1(GAPDHに対して正規化)のウエスタンブロット分析結果である。通常の一元配置分散分析、Sidakの多重比較検定、動物n=5~7匹/群。C)7日目後にWTまたはTFΔCTマウスから得た梗塞心筋層におけるTFのリン酸化状態の代表的な共焦点画像である。上:代表的な画像及び生物学的複製の定量化結果を示す。クラスカル・ウォリス検定及びDunn多重比較検定、動物n=3~4匹。D)n=5の非虚血性(NI)ドナー心臓及びn=7のIHF患者(MI)から得たヒト心筋片におけるCD45陽性細胞及びCD45/pTF二重陽性細胞844の代表的な免疫蛍光共焦点顕微鏡画像である。生物学的複製の定量化。マン・ホイットニー検定。E~F)、pTF(総TFに対して正規化)、TF(E)及びTGF-β1(GAPDHに対して正規化)及びpSMAD2(総SMAD2に対して正規化)(F)について、n=5の非虚血(Nl)ドナー心臓及びn=9のIHF(MI)患者から得たヒト左心室組織のウエスタンブロット分析及び定量化結果である。マン・ホイットニー検定。
図7:MIの前臨床及び851の臨床環境における循環単球上のTF細胞質ドメインのリン酸化を示す。A)7日目にWT(C57BL/6J)マウスから単離された循環PBMCにおけるTFのウエスタンブロット分析結果である。対応のないt検定、動物n=5~7匹/群。B)7日目にWT(C57BL/6J)マウスから単離されたPBMCのフローサイトメトリー分析結果である。CD45+/TF+、CD45+/TF+/CD115+/Ly6Chi、TF+/CD115+Ly6Clo細胞の代表的なカウンタープロット及び定量化結果である。クラスカル・ウォリス検定、Dunn多重比較検定、動物n=4~5匹。C)p-TF(赤)、TF(赤)、及びDAPI(青)で染色した、表1に記載の患者から単離した単球の共焦点顕微鏡写真である。D)TF細胞質ドメインリン酸化(4G6)及びTF(10H10)に関する単球タンパク質発現のウエスタンブロット分析結果である。E)表1に記載の患者から得たサンプル中の活性化TGF-β1の血漿レベルである。マン・ホイットニーの対応のないt検定。患者n=6名/群。
図8:TF-FVIlaの薬理学的標的化は、TGF-β1の活性化を防ぐことにより、心機能を改善する。A)サイトカインカクテルミックス(20ng/ml)の存在下でNAPc2(200ng/ml)を含む場合と含まない場合の低酸素に曝露された単離ヒト単球におけるpERK1/2(総ERK1/2に正規化)、NOX2及びTGF-β1(GAPDHに正規化)のタンパク質発現分析結果である。代表的なブロット及び定量化を示す。B)MIの7日後に実験動物のPBMCから得たNOX2及びTGF-β1(GAPDHに対して正規化)のウエスタンブロット分析結果である。複製の代表的な画像及び定量化結果を示す。通常の一元配置分散分析、Sidakの多重比較検定、動物n=5~7匹/群。C)実験デザイン:1日目から7日目まで、マウスに1日1回腹腔内注射によりNAPc2(1mg/kg/日)を注射した。D)LAD結紮後7日目のLVEF、LVEDVの測定を伴う傍胸骨長軸(PLAX)で得られた高周波心エコー検査結果である。E)ビヒクルまたはNAPc2処置マウスから得た梗塞心筋層におけるpERK1/2、NOX2、TGF-β1及びα-SMAのタンパク質発現分析のための代表的なブロットである。F~H、1日目から7日目までマウスにNAPc2(1mg/kg/日)及び/またはビヒクル(1mg/kg/日)を1日1回腹腔内注射により注射し、続いて長期分析を行った。表面積に対して正規化させた線維化領域の代表的な画像及び定量化を示す。通常の一元配置分散分析、Sidakの多重比較検定、動物n=5~7匹/群(F)。PLAX MモードでのLVEF(%)、LVEDV(μl)に関する7日目以降4週間にわたる縦断心エコー検査。二元配置分散分析、ボンフェローニの多重比較検定、動物n=6~12匹/群(G)。LAD結紮マウス及び疑似手術NAPc2876及びビヒクル処置マウスの4週間後のカプラン・マイヤー生存分析。ログランク(マンテル-コックス)検定、動物n=7~15匹/群(H)。
図9:ビヒクルまたはトラメチニブ処置マウスから得た梗塞心筋におけるpJNK/SAK(総JNK/SAKに対して正規化)及びp38(GAPDHに対して正規化)のタンパク質発現分析結果を示す。通常の一元配置分散分析、Sidakの多重比較検定、動物n=4~6匹/群。B)1日から7日目まで強制経口投与により1日1回、ビヒクルまたはトラメチニブ(1mg/kg/日)で処置した動物から得た梗塞心筋層からのCOLOA1、COLO3A1、Acta2及びPosnの相対的mRNA発現分析結果である。通常の一元配置分散分析、Sidakの多重比較検定、動物n=4~6匹/群。
図10:7日目のPAR2fl/fl及びPAR2fl/fl LysMCre同腹子から得た梗塞心筋のフローサイトメトリー分析結果を示す。CD45+白血球、CD45+/CD90.2-/NK1.1-/CD11b+骨髄単球細胞の代表的なドットプロット及び定量化結果である。マン・ホイットニー検定、n=5匹/群の動物。
図11:永久912LAD結紮及び疑似手術を受けたWT(C57BL/6J)及びTFΔCTマウスの7日後の分析結果を示す。A)実験動物のPBMCで発現されたgp91phox及びp67phox(α-アクチニンに対して正規化)のウエスタンブロット分析結果である。代表的なブロット及び生物学的複製の定量化を示す。通常の一元配置分散分析、及びSidakの多重比較検定、動物n=6~10匹/群。B~C Mlの7日目後にWTまたはTFΔCTマウスから得た梗塞心筋中でのpERK1/2(総ERK1/2に対して正規化)、α-SMA(GAPDHに対して正規化)(B)、及びPp38(総P38に対して正規化)(C)のウエスタンブロット分析結果である。代表的なブロット及び生物学的複製の定量化を示す。通常の一元配置分散分析、Sidakの多重比較検定、動物n=5~8匹/群。D)TFfl/flLysMCre及びTFfl/fl同腹子から得た梗塞心筋層におけるNOX2(GAPDHに対して正規化)のタンパク質発現分析を示す。通常の一元配置分散分析、Sidakの多重比較検定、動物n=5~7匹/群。F)DHE-HPLCによる、7日目のPAR2fl/fl及びPAR2fl/flLysMCre同腹子から得た梗塞心筋におけるスーパーオキシド形成の評価を示す。DHEの酸化生成物である2-HEの代表的なクロマトグラム、及び総タンパク質数に対して正規化させた定量化結果である。通常の一元配置分散分析、Sidakの多重
925比較試験、動物n=5~6匹/群。
図12:永久LAD結紮及び疑似手術を受けた骨髄(BM)移植マウスの7日後の分析結果を示す。A)BM移植実験のスキームを示す。B)ドナーキメラを定量化するための末梢血CD45.1+及びCD45.2+細胞の割合を示す代表的な円グラフである。C)BM移植マウスから得た梗塞心筋のフローサイトメトリー分析結果である。CD45+白血球、CD45+/CD90.2-31/NK1.1-/CD11b+骨髄単球細胞の代表的なドットプロット及び定量化結果である。クラスカル・ウォリス検定及びDunn多重比較検定、動物n=3~6匹/群。
図13:永久LAD結紮及び疑似手術を受けた骨髄(BM)移植マウスの7日後の分析結果を示す。A BM移植マウスから得た梗塞心筋層におけるpSMAD2(SMAD2に対して正規化)及びα-SMA(GAPDHに対して正規化)のウエスタンブロット分析結果である。代表的なブロット及び生物学的複製の定量化を示す。通常の一元配置分散分析、Sidakの多重比較検定、動物n=5~6匹/群。B)MIから6週間後のPLAX MモードでのLVEF(%)及びLVEDV(μl)である。通常の一元配置分散分析、Sidakの多重比較検定、動物n=6~10匹/群。C)n=5の非梗塞(NI)ドナー心臓及びn=9のIHF(MI)患者から得たヒト左心室組織におけるIL6、CCL2及びCCR2のmRNA発現分析結果である。マン・ホイットニーの対応のないt検定。
図14:梗塞心筋のフローサイトメトリー分析及びpERK1/2の定量分析結果を示す。A)NAPc2処置動物(1mg/kg/日)(心臓重量に対して正規化)から得た梗塞心筋のフローサイトメトリー分析結果を示す。CD45+白血球及びCD45+/CD90.2-/NK1.1-/CD11b+白血球の代表的なドットプロット及び定量化結果である。通常の944一元配置分散分析、Sidakの多重比較検定、動物n=5~7匹/群。B)図8Eに示す代表的なウエスタンブロットのpERK1/2(総ERK1/2に対して正規化)、NOX2、TGF-β1及びα-SMA(GAPDHに対して正規化)の定量分析結果である。
図15:CXCR 骨髄細胞における凝固第VII因子の欠損が、浸潤免疫細胞の数への影響とは関係なく、虚血性心不全の発症を軽減させる。
FVIIfl/flCX3CR1Cre及びFVIIfl/fl同腹子に永久LAD結紮及び疑似手術を行い、7日後に調査した。A)FVIIfl/flCX3CR1Cre及びFVIIfl/fl同腹子から得た高周波超音波心エコー検査結果を示す。マン・ホイットニー検定、n=5匹/群の動物。B)7日目にFVIIfl/flCX3CR1Cre及びFVIIfl/fl同腹子から得た梗塞心筋のフローサイトメトリー分析結果である。CD45白血球、CD45/CD90.2/NK1.1/CD11b骨髄単球細胞、及びCD45/CD90.2/NK1.1/CD11b/Ly6G/Ly6Chi及びCD45/CD90.2/NK1.1/CD11b/Ly6G/Ly6Clo炎症細胞の代表的なドットプロット及び定量化結果である。マン・ホイットニー検定、n=5匹/群の動物。
図16:骨髄細胞におけるインテグリンβ1の欠損が、炎症細胞の浸潤を軽減させ、虚血性心不全の発症における心臓線維化促進タンパク質の発現を遮断する。
インテグリンβ1fl/flLysMCre及びインテグリンβ1fl/fl同腹子に永久LAD結紮及び疑似手術を行い、7日後に調査した。A)インテグリンβ1fl/flLysMCre及びインテグリンβ1fl/fl同腹子から得た高周波超音波心エコー検査画像である。マン・ホイットニー検定、n=5匹/群の動物。B)インテグリンβ1fl/flLysMCre及びインテグリンβ1fl/fl同腹子から得た梗塞心筋層における活性化TGF-β1(GAPDHに対して正規化)及びp-SMAD2(総SMAD2に対して正規化)のウエスタンブロット分析結果である。代表的なブロット及び生物学的複製の定量化を示す。マン・ホイットニー検定、n=5匹/群の動物。C)7日目のインテグリンβ1fl/flLysMCre及びインテグリンβ1fl/fl同腹子から得た梗塞心筋のフローサイトメトリー分析結果である。CD45白血球、CD45/CD90.2/NK1.1/CD11b骨髄単球細胞、ならびにCD45/CD90.2/NK1.1/CD11b/Ly6G/Ly6Chi及びCD45/CD90.2/NK1.1/CD11b/Ly6G/Ly6Clo炎症細胞の代表的なドットプロット及び定量化結果である。マン・ホイットニー検定、n=5匹/群の動物。D)7日目のインテグリンβ1fl/flLysMCre及びインテグリンβ1fl/fl同腹子から得た脾細胞のフローサイトメトリー分析結果である。CD45/CD90.2/NK1.1/CD11b/Ly6G/Ly6Clo炎症細胞の代表的なドットプロット及び定量化結果である。マン・ホイットニー検定、n=5匹/群の動物。
材料及び方法
臨床試験:12名の患者がMICAT(Mainz Intracoronary Database,ClinicalTrials.gov Identifier:NCT02180178)研究に登録された。試験プロトコールは、local ethics committee of the state of Rhineland-Palatinate,Germanyによって承認を受けた。亜急性MI患者は、次のように定義される:MIの第4の普遍な定義(Fourth Universal Definition of Ml)による、心筋損傷と一致する循環心臓トロポニンIの上昇(49);経皮的冠動脈介入の24時間より前から29日前までの急性冠症候群の症状;心電図における亜急性MIの兆候。すべての参加者から書面によるインフォームドコンセントを得た。病歴が記録され、体重、身長、心拍数を測定した。右腕の肘部静脈から採取した最大30mlの静脈血を単球の単離に使用した。全血からの末梢血細胞を、HistopaqueR(CAT#11191,1077,Sigma-Aldrich,Germany)勾配細胞分離によって単離した。患者から採取した末梢血を、1:1の比率のHistopaqueR-1119及びHistopaqueR-1077に加えた。室温で700xgで30分間遠心分離後、さらに血小板を除去するために、収集した単核球層をPBSで洗浄した。単球は、Monocytes Isolation Kit II(ヒト:CAT#130-117-337,MiltenyiBiotech,Germany)を使用して、製造業者の指示に従って、ネガティブ選択によって末梢血単核細胞(PBMC)から単離した。濃縮された単球を、さらにウエスタンブロット分析を行うために適切なRIPA緩衝液中で均質化した。タンパク質発現分析に加えて、さらに共焦点イメージングを行うために細胞をカバースリップ上にプレーティングし、固定した。
ヒトの心臓サンプル:虚血心臓サンプルは、心臓移植後の外植心臓の左心室壁から、または左心室補助装置の移植中に得られた心臓組織から得た。ドナー心臓は、移植に心臓が使用されなかった臓器ドナーから得た。すべての対象は、the Herz-und Diabeteszentrum NRW(HDZ-NRW),Erich&Hanna Klessmann-lnstituteによる倫理的承認を得て、組織提供及び分析について書面によるインフォームドコンセントを提供した。取得した心臓サンプルを少なくとも3つの片に分割して、液体窒素中で急速冷凍し、HDZ-NRWによって-80℃で保存した。サンプルを受領したら、ウエスタンブロット法、RNA定量化、及び凍結切片によるタンパク質の分析にサンプルを使用した。得られたサンプルをO.C.T.に埋め込み、心筋組織の横断面を得た。
ヒトの心臓のプロテオミクスプロファイリング。5名の健康なドナー及び5名の虚血性心不全(IHF)患者からの心臓組織生検サンプルを、全プロテオーム及びリンプロテオーム分析のために調製した。組織を緩衝液(7M尿素/2Mチオ尿素/1%ホスファターゼ阻害剤カクテル3(Sigma,Darmstadt,Germany)/100mM NH4HCO3)中Bioruptorデバイス(Diagenode,Liege,Belgium))の高出力により、4℃で15分間(30秒のオン/オフサイクル)の超音波処理によって溶解させた。遠心分離(15分/4℃/13,000rpm)後、Pierce 660 335nmタンパク質アッセイ(Thermo Fisher Scientific,Waltham MA,USA)を製造業者のプロトコールに従って使用して、タンパク質濃度を測定した。全プロテオーム分析では、フィルター支援サンプル調製(FASP)用に20μgのタンパク質量を等分し、溶液内消化及びその後のリンペプチド濃縮のために700μgのタンパク質を等分した。タンパク質の20μgアリコートを、30kDa MWCOを含むNanosep分子量カットオフ(MWCO)スピンフィルターカラム(Pall,Port Washington NY,USA)上に移し、以前に公開されたプロトコールに従って8M尿素で洗浄した(50、51)。DTT及びIAAを還元及びアルキル化に使用し、過剰のIAAをDTTでクエンチし、膜を50mM重炭酸アンモニウム(AMBIC)で洗浄した。タンパク質を、1:50(w/w)の酵素対タンパク質比を使用して、トリプシン(Trypsin Gold,Promega,Fitchburg Wl,USA)を用いて37℃で一晩消化した。消化後、遠心分離によりペプチドを溶出し、50mM AMBICで2回洗浄した。プールしたフロースルーをトリフルオロ酢酸(TFA)で最終濃度1%(v/v)TFAまで酸性化し、凍結乾燥した。精製されたペプチドは、LC-MS分析のために0.1%(v/v)ギ酸(FA)で再構成した。FASP調製物からの200ngのトリプシンペプチドを、nanoAcquity LC(Waters Corporation,Milford MA,USA)で逆相C18カラム(HSS-T3C18 1.8μm、75μmx250mm、Waters Corporation)により300nL/分で、5%溶離液A(0.1%TFA、3%DMSO、水)から40%溶離液B(0.1%TFA、3%DMSO/ACN)までの90分間の直線勾配を使用して、55℃で分離した(52)。溶出ペプチドは、以前に記載されている[2,4]、SynaptG2-SHDMS質量分析計(Waters Corporation)モードのイオンモビリティ分離(IMS)enhancedデータ非依存取得(DIA)UDMSEモードによるポジティブモードESI-MSで分析した。得られたMSデータは、[Glu1]-フィブリノペプチドBを使用して取得後にロック質量補正され、NanoLockSprayソースの基準噴霧器を介して、250fmol/μLの濃度で30秒ごとに質量分析計にサンプリングさせた。
LC-MS DIA生データ処理は、ProteinLynx Global SERVER(PLGS)(バージョン3.02ビルド5、Waters Corporation)を使用して実施した。一般的な夾雑物を含むUniProtKB/SwissProtから得たヒト参照プロテオーム(登録:20,365)は、固定修飾としてのカルバミドメチル化及び可変修飾としてのメチオニンの酸化という2つの切断の欠落が可能であったペプチドの同定に使用された。ペプチド及びタンパク質の同定に関する誤発見率(FDR)は、リバースデコイデータベースを検索して評価し、PLGSでのデータベース検索のしきい値1%に設定した。ラベルフリー定量分析は、前述のようにISOQuantを使用して実施した(53)。Distler U,et al.Drift time-specific collision energies enable deep-coverage data-independent acquisition proteomics.Nat.Methods.2014;11:167-364 170.doi:10.1038/nmeth.2767(54)。
リンペプチド分析:最初に溶解緩衝液を50mM NH4HCO3で1:4.44に希釈することによって、700μgのタンパク質アリコートを溶液中で消化した。32℃で10mM DTTと1時間インキュベートして還元し、室温、暗所で25mM IAAを45分間インキュベートしてアルキル化した後、酵素対タンパク質比1:25(w/w)を使用して、367タンパク質をトリプシン(TPCK処理、Sigma-Aldrich)で一晩、32℃で消化させた。0.5%TFAの添加により酸性化した後、サンプルを500mgSep-PaktC18カラム(Waters Corporation)上で脱塩し、凍結乾燥した。リンペプチドの濃縮は、あらかじめロードされたTiO2スピンチップ(3mg TiO2/200μL tips,GL Sciences,Tokyo,Japan)を使用して実施した。20μLの洗浄緩衝液(80%CAN、0.4%TFA)の遠心分離(3000xg/2分/室温(RT))、続いて同じ設定で20μLのローディング緩衝液の遠心分離によってチップを調整した。ペプチドを150μLのローディング緩衝液(57%ACN、0.3%TFA、40%乳酸)に再懸濁させ、スピンチップ上にロードし、遠心分離した(1000xg/10分/RT)。フロースルーを再度滴下し、同じ設定で遠心分離した。結合したリンペプチドを20μLのローディング緩衝液で洗浄し、遠心分離し(3000xg、2分間、RT)、その後20μLの洗浄緩衝液で3回遠心分離した。精製したリンペプチドを、最初の50μLの1.5%NH3及び次の50μLの5%ピロリジンの遠心分離(1000xg/10分間、RT)によって1つの回収管に溶出した。100μLの2.5%TFAを加えて酸性化後、製造業業者のプロトコールに従って、Pierceグラファイトスピンカラム(Thermo Scientific)を使用してリンペプチドを脱塩した。溶出及び凍結乾燥後、LC-MS分析用にリンペプチドを20μLの0.1%(v/v)ギ酸(FA)で再構成した。2μLの再構成リンペプチドをUltimate 3000 nanoUPLC(Thermo Scientific)、逆相C18カラム(HSS-T3C18 1.8μm、75μmx250mm、Waters Corporation)により、300nL/分、55℃で、5%溶離液A(0.1%TFA、3%DMSO、水)から35%溶離液B(0.1%TFA、3%DMSO/ACN)の90分間の直線勾配を使用して、分離し、その後、Nanospray Flexエレクトロスプレーイオン化源(Thermo Scientific)を使用してイオン化した。
すべてのサンプルを3回繰り返して測定した。溶出ペプチドの質量対電荷分析は、Orbitrap Exploris 480(Thermo Scientific)をデータ依存取得(DDA)モードで使用して実施した。フルスキャンMS1スペクトルは、300%の自動ゲイン制御(AGC)ターゲットを使用して、200m/zで60,000の質量分解能で、350~1600m/zの範囲で収集し、最大注入時間を「自動」に設定し、RFレンズは40%に設定した。シグナルしきい値2x104を超え、2~6の電荷を有する上位20の最も強いピークが、正規化衝突エネルギー30の高エネルギー衝突解離(HCD)を使用して、断片化の前駆体として、1.4Daの分離ウィンドウ内で選択した。結果として得られたフラグメントイオンm/z比は、200m/zで15,000の質量分解能で自動的に選択されたm/z範囲のMS2スペクトルとして測定された。AGCターゲットは「標準」に設定し、最大注入時間は「自動」に設定した。質量分析プロテオミクスデータは、データセット識別子PXD024727と共にPRIDE[6]パートナーリポジトリを介してProteome Xchangeコンソーシアムに寄託されている。ディスカバリホスホプロテオミクス分析のための生データ処理は、処理ワークフローでSequest HT Search Engineを使用してProteome Discoverer V2.4(Thermo Scientific)で実施した。ヒト参照プロテオームのUniProtKB/SwissProtエントリ(エントリ:20,365)をペプチド及びタンパク質同定のためのデータベース400として使用し、最大許容切断ミスは2つ、最大前駆体及びフラグメントイオン質量許容差は、それぞれ10ppm及び0.02Daであった。システインのカルバミドメチル化(+57.021Da)のみを固定修飾として設定した。メチオニンの酸化(+15.995Da)及びセリン、スレオニン、チロシンのリン酸化(+79.966Da)を動的修飾として設定し、ペプチドごとに最大4つの動的修飾を許可した。さらに、可変修飾としてタンパク質のN末端アセチル化が可能になった。検索結果の検証は、連結されたターゲット/デコイアプローチを適用し、1%の誤検出率(FDR)でフィルタリングすることにより、パーコレーターアルゴリズムを使用して実施した。リン酸化部位の局在確率は、PhosphoRSモードを有効にしたIMP-ptmRSを使用して決定した。特徴は、Minora Feature Detectorで検出した。コンセンサスワークフローでは、ラベルフリー定量化(LFQ)を、上位3つの強力なユニークなペプチドとレイザーペプチドを使用して、フィーチャーマッピング及びその後に前駆体イオン定量化によって実施した。統合推定キナーゼ活性(InKA)分析の生データ処理は、「Match Between Runs」を有効にしたLFQを含むProteome Discovererと同じ検索エンジン設定を使用して、MaxQuantV1.6.14.0(55)で実施した。その後、結果はInKA分析に提出した(55)。得られたタンパク質及びリン酸化部位の定量情報は、パッケージtidyverse、pheatmap、及びimputeLCMDなど、Rを使用して分析した。急性心筋梗塞(AMI)群及び対照群の倍率変化(FC)は、強度中央値を使用して計算した。等しい分散を仮定する両側t検定は、少なくとも60%の有効な強度値で確実に同定できるすべてのサンプルに対して実施した。AMI条件で確実に出現したかまたは消失したすべてのサンプル(すなわち、一方の条件では少なくとも60%の強度が識別され、もう一方の条件ではNAのみ)にFC100及び0.01、及びp値0.001を割り当てた。結果として得られたp値は、Benjamini-Hochberg(FDR)法を使用した複数の検定用に修正した。
次いで、得られたタンパク質及びリン酸化部位を、FC0.5未満~2超及び調整されたp値<0.05についてフィルタリングした。倍率変化の降順でソートした後、タンパク質及びリンペプチドの存在量をlog10変換し、Zスコアで正規化し、ヒートマップとしてプロットした。タンパク質-タンパク質相互作用425(PPI)ネットワークは、stringAPP、NetworkAnalyzerプラグイン、及びClueGOアプリを含むCytoscapeV3.7.2を使用して生成した(56、57-59)。InKAスコアの変化は、FCを計算し、プロテオーム及びリンプロテオームデータと同じ設定を適用して、t検定を実施することによって特定した。FCのlog2及び調整されたp値の-log10が計算され、ボルケーノプロットに表示した。
動物:C57BL/6JバックグラウンドのTFの細胞質尾部の21アミノ酸を含まない9~12週齢の雄マウス(TFΔCTマウス)及びC57BL/6NバックグラウンドのPAR2-/-マウスを、系統一致対照と共に使用した(37)。PAR2fl/flマウスをLysMCreマウスと交配して、骨髄細胞コンパートメント上でPAR2の条件付きノックアウトを生成した(PAR2fl/flLysMCre+マウス)13。対照としてCre陰性PAR2fl/f432I同腹子を使用した。TFfl/flLysMCre+/-マウスの作製は、以前に記載されている56。すべての動物は、Translational Animal Research Center(TARC)of the Johannes Gutenberg University(Mainz,Germany)で飼育し、収容された。すべての動物実験は、「Guide for the care and use of Laboratory animals」に従って実施し、「Landesuntersuchungsamt Rheinland-Pfalz」及びethics committee of the University Medical Centre of Johannes Gutenberg University(Mainz)によって承認された。
実験的心筋梗塞(MI)及びin vivo治療のマウスモデル:MIは、以前に記載されたとおり、近位左前下行枝(LAD)の永久結紮によって誘導させた(60)。マウスをメデトミジン(500μg/kg体重)、フェンタニル(50μg/kg体重)及びミダザオラム(5mg/kg体重)で麻酔した。麻酔を弱めるために、アチパメゾール(2.5mg/kg体重)及びフルマゼニル(0.5μg/kg体重)を注射した。疑似手術は、LAD結紮を除いて同じ手順に従った。マウスには、手術当日から始めて、ブプレノルフィン(0.075mg/kg皮下注射)を1日2回、2日間投与した。総数40匹の雄C57BL/6Jマウスを疑似群(n=13)及びLAD結紮群(n=27)に分けた(MI)。この試験では、HFは、LVEFの35%未満の低下及び/または視覚的LV梗塞によって定義した。これらの基準を満たさない動物は試験から除外した。LAD結紮動物をさらに無作為にビヒクル処置群(MI+ビヒクル)及びMI+トラメチニブ/MI+NAPC2群に分けた。トラメテニブ(GSK1120212)をSelleck Chemicalsから購入し、200μlのビヒクル(メトセル/ポリソルベート緩衝液)で再構成し、MI後の1日目から開始して7日目まで1日1回マウスに経口投与した(1mg/kg/日)。NAPC2治療では、マウスをNaClで再構成したNAPc2の腹腔内注射(1mg/kg/日)により治療した。投与は、MIの1日後から7日目の屠殺まで1日1回行った。
骨髄移植:生後8~11週目のTFΔCT、C57Ly5.1、及びC57BL/6Jマウスに致死量9Gyの放射線を照射した。簡潔に説明すると、ドナー骨髄(BM)を2%PBS/FCSで採取し、70μmセルストレーナーで濾過した。ドナーマウスから収集したBM細胞を新鮮な2%PBS/FCSで洗浄し、最終濃度4x108細胞/mlで再懸濁した。照射の24時間後、約200μlを尾静脈を介してレシピエントマウスに注射した。キメラ動物を9~10週間かけて回復させた後、LAD結紮を行った。梗塞心筋におけるドナー対宿主組成物は、MIの7日後の梗塞心筋におけるフローサイトメトリー分析によって決定した。
心エコー検査:経胸壁心エコー検査は、VEVO-3100及びVEVO-770(FUJIFILM VisualSonics Inc.Toronto,Canada) High-Frequency Ultrasound System(HFUS)を使用して実施した38MHz(MZ400)リニアアレイトランスデューサーを装備し、画像は常に200フレームを超えるフレームレートで取得した。心電図(ECG)及び呼吸数をモニターし、ハンドリングプラットフォーム内の加熱システムを使用して体温を37℃に維持した。実験的464プロトコールに応じて、マウスは、左心室(LV)拡張末期容積(LVEDV)拡張期及び収縮期の内径(LVID,d及びLVID,s)、拡張期の後壁の厚さ(LVPW,d)、及び拡張期の心室中隔の厚さ(IVS,d)を測定するために、縦断的分析によって検査し(MI後1日から4週間)、これらを、2DBモード画像にリンクされているMモード画像を使用して、胸骨傍長軸(PLAX)で分析した。取得後の分析は、VevoLabソフトウェアを使用して実施した。LVID,d及びLVID,sを適用して、LV拡張末期容積(LVEDV)及びLV駆出率(LVEF)を計算した。
心臓から単離された免疫細胞のフローサイトメトリー分析:梗塞心筋層への免疫細胞の浸潤をフローサイトメトリーにより分析した。実験動物から採取した梗塞心筋を、コラゲナーゼII(1mg/ml)/DNaseI(50μg/ml)を使用して、37℃で30分間酵素消化した。溶解物を70μmセルストレーナーに通し、2%PBS/FCSで洗浄した。細胞染色:洗浄後、4℃、300xgで5分間遠心分離して細胞をペレット化し、FCブロッキング溶液(抗CD16/CD32)を使用して非特異的抗体結合をブロックした。ブロッキング後、単一細胞懸濁液を以下のモノクローナル抗体で染色した:CD45 APC-eFluor 780(eBioscience,クローン30-F11)、CD45.1 APC-eFluor 780(eBioscience,クローンA20)、CD45.2 FITC(eBioscience,クローン104)、B220 FITC(eBioscience,クローンRA3-6B2)、CD11b FITC(BD Bioscience,クローンM1/70)またはPerCP-Cy5.5(eBioscience,クローンM1/70)、CD90.2 SuperBright 645(eBioscience,クローン53-2.1)、NK1.1 PE-Cy7(eBioscience,クローンPK136)、Ly6G PE(BD Bioscience,クローン1A8)、Ly6C Pacific Blue(eBioscience,クローンHK1.4)、F4/80 APC(eBioscience,クローンBM8)、TF PE(R&D systems)、Viability Dye efluor 506(eBioscience)。Attune(登録商標)NxTフローサイトメーター(Thermo Scientific,Germany)を使用して、最大100万件のイベントを得た。
生細胞、例えば、CD45+/CD90.2-/CD220-/NK1.1-/CD11b+/Ly6G+好中球、CD45+/CD90.2-/CD220-/NK1.1-/CD11b+/Ly6G-/F4/80-/Ly6Chigh炎症性単球、CD45+/CD90.2-/CD220-/NK1.1-/CD11b+/Ly6G-/F4/80-/Ly6Cneg修復単球及びCD45+/CD90.2-/CD220-/NK1.1-/CD11b+/F4/80+マクロファージは、FlowJoソフトウェア(FlowJo Version10,BD,USA)によって分析した。末梢血細胞上でのTFの発現を評価するために、循環単核球を全血から単離し、MIの7日目後に生きているCD45+/TF+白血球及びCD45+/TF+/CD11b+/CD115+/Ly6Chigh炎症単球についてさらに分析した。
DHE-HPLC:実験動物から採取したマウス心筋組織を小片に切断し、50μmol/Lのジヒドロエチジウム(DHE)と共に37℃で30分間インキュベートした。インキュベーション後、心臓を付着したDHE緩衝液から乾燥させ、PBSで洗浄した。心臓重量を測定し、DHE酸化生成物の抽出のために、400μlのPBS/アセトニトリル(1:1)中でガラス/ガラスホモジナイザーを使用することによって均質化した。20,000xrpmで10分間の遠心分離によってサンプルから変性タンパク質を除去し、スーパーオキシド(O2・)特異的酸化生成物2-ヒドロキシエチジウムについて、上清を高速液体クロマトグラフィー(HPLC)496によって分析した。このシステムは、制御ユニット、2つのポンプ、ミキサー、検出器、カラムオーブン、脱気装置、Jasco(Gros-Umstadt,Germany)のオートサンプラー(AS-2057plus)、及びC18-Nucleosil100-3(125x4)カラム((Macherey&Nagel(Duren,Germany))から構成される。アセトニトリル/水(90/10(v/v)%)及び50mMクエン酸緩衝液pH2を移動相として使用し、以下の割合の有機溶媒を用いる高圧勾配を使用した:0分、41%;7分、45%;8~9分、100%;10分、41%。流量は、1ml/分であり、DHEは、355nmでの吸収によって検出され、一方、2-ヒドロキシエチジウム及びエチジウムは、蛍光(例えば、480nm/Em.580nm)によって検出した。
単球の分離及びin vitro培養:骨髄由来細胞懸濁液は、8~12週齢のマウスの大腿骨及び脛骨を洗い流すことによって単離した。細胞凝集体を穏やかなピペッティングによって除去し、細胞溶解物を70μmのナイロンストレーナーに通して細胞破片を除去した。さらに、単球集団を濃縮するために、製造業者によって提供された標準プロトコールに従って、マウス単球単離キット(STEMCELL Technologies Inc.,Vancouver,BC,Canada)を使用した。In vivoの虚血状態を模倣するために、酸素グルコース欠乏(OGD)プロトコールを20ng/mlの濃度のサイトカインカクテルミックス(IL-6、TNF-α、及びMCP-1)と共に4時間適用し、その後単離された単球上のpERK1/2、NOX2及びTGF-β1のタンパク質の発現を分析した。ERK1/2阻害の実験では、初代マウス単球をトラメチニブ(10μM)で1時間簡単に前処理し、その後サイトカインカクテルミックスと共にOGDで処理した。ヒト単球上のTF-FVIlaシグナル伝達をブロックするために、健康なヒトから単離した単球をサイトカインカクテルミックスと共にOGDの存在下でNAPc2により処置し、その後pERK1/2、NOX2、及びTGF-β1のタンパク質の発現を分析した。
共焦点顕微鏡:心筋の凍結切片(厚さ5~8μm)を4%パラホルムアルデヒド(PFA)で固定し、0.1~0.2%のTritonX-100で10分間透過処理した。5%BSAでブロッキングした後、マウス心筋を、細胞質TF27の保存されたPro残基に隣接するリン酸化Ser残基及びThr残基を含む合成ペプチドに対して生じたウサギポリクローナル抗体、及び抗CD45(ab10558、Abcam)で共染色した。pERK1/2+細胞を決定するために、抗CD31(SC-18916,SantaCruz)、抗CD45(30-F11,BioLegend)、抗αSMA(A2547,Sigmaaldrich)、及び抗心筋トロポニンT(ab92546,Abcam)について共染色した抗pERK1/2(#4370S,Cell signaling Technology)(14-9109-82,ThermoFisher)を使用した。さらに、抗NOX2(611414,BD Biosciences,Germany)、抗CD68(ab955、Abcam)及びTGF-β1(NBP2-22114、Novus Biologicals)を使用して、NOX2及びTGF-β1の局在をモニターした。ヒト末梢血から単離された単球については、1%BSAで抗体の非特異的結合をブロックした後、一次抗体をリン酸化特異的マウス抗ヒトTF抗体(4G6)27及びマウス抗ヒトTF抗体(10H10)とインキュベートした。528一晩インキュベートした後、529切片を二次抗体ロバ抗ウサギIgG(ab150076、Abcam)、ヤギ抗ラットIgG(ab150160、Abcam)、及びヤギ抗マウスIgG(ab150116、Abcam)で1時間対比染色し、共焦点レーザースキャン用の退色防止封入剤(P36962、Thermo Scientific)にマウントした。少なくとも3つの個別の画像が得られ、FIJI/imageJを使用して各サンプルの蛍光強度を定量化した。
ウエスタンブロッティング:単離された末梢血単核細胞(PBMC)、心筋、または単球のいずれかを溶解緩衝液(1%TritonX-100、20mM Tris pH7.4~7.6、150mM NaCl、50mM NaF、1mM EDTA、1mM EGTA、1mMグリセロールホスファターゼ、1%SDS、100mM PMSF、及び0.1%プロテアーゼホスファターゼ阻害剤カクテル)中で、氷上で20分間均質化させた。溶解物を、4℃、11,000xgで15分間遠心分離することによって清澄化した。Lowry Assay(DC Protein Assay,Biorad)を使用して総タンパク質濃度を推定し、すべてのサンプルの等しいタンパク質量を6xLaemmliサンプル緩衝液中で混合し、99℃で10分間加熱し、SDS PAGEゲル(4~15%)で分子量に応じて分離し、それぞれの一次抗体pERK1/2(#4370S,Cell signaling Technology)、ERK1/2(#4695,Cell Signaling Technology)、pP38(#4511S,Cell Signaling Technology)、p38(#9219,Cell Signaling Technology)、TGF-β1(NBP2-22114,Novus Biologicals)、pSMAD2、SMAD2(#12747T,Cell Signaling Technology)、p67phox(610912 BD Biosciences)、NOX2(611414,BD Biosciences)及び抗α平滑筋アクチン(ab7817,abcamR)でプローブした。MICAT試験に登録された患者及びヒト心筋生検から単離された単球には、リン酸特異的マウス抗ヒトTF抗体(4G6)及びマウス抗ヒトTF抗体(10H10)が使用された。一次抗体と一晩インキュベートした後、PVDFメンブレンを二次抗体(ヤギ抗ウサギHRP(#7074、Cell Signaling Technology)及び抗マウスHRP(#7076、Cell signaling Technology))と2時間インキュベートし、FusionFX(PEQLAB Biotechnologie GmbH,Germany)、ECLのウエスタンブロッティングECL(Thermo Scientific Technologies)化学発光試薬を使用して現像した。適切なソフトウェアを使用して、相対濃度測定を実施し、その比率を統計分析に使用した。
定量的RT-PCR:LAD結紮マウスの梗塞部分または疑似手術マウスの非梗塞心筋からの粉砕させた心臓サンプル由来のRNAを、グアニジンイソチオシアネートフェノールクロロホルム抽出によって抽出した。ケモカイン及びサイトカインの相対的なmRNA発現分析は、定量的リアルタイム逆転写ポリメラーゼ連鎖反応によって実施した。0.05μgの全RNAを、QuantiTect(登録商標)ProbeRT-PCRキット(Qiagen,Hilden,Germany)を用いたqRT-PCR検査に使用した。cDNA合成には、簡単に1μgのRNAを使用した。各ウェルのqPCR緩衝液は、10μl2xマスターミックス(Applied Biosystems,Foster city,CA,USA)、5μl RNase、DNase、プロテアーゼフリー精製水、調査対象の遺伝子の1μlプライマー、及び5μlのcDNAサンプルから構成されていた。TATAボックス結合タンパク質(tbp;Mm00446973_m1)、Ccr2(Mm00438270_m1)、Il6(Mm00446190_m1)、Ccl2(Mm00441242_m1)、Tnf(Mm00443260_g1)のTaqManR遺伝子発現アッセイ(Applied Biosystems,Foster City,CA,USA)を使用した。相対的なmRNA発現レベルの定量化は、ΔΔCt法に従って実施し、参照遺伝子(TBP)に対して正規化させた。
ヒト心臓サンプルの場合、IL-6、CCR2、及びCCL2特異的プライマーを使用した。データの正規化にはGAPDHを使用した。
統計分析:統計分析は、GraphPadPrismソフトウェア、バージョン8(GraphPad Software Inc.,La Jolla,CA.,USA)を使用して実施した。結果は、平均値±平均値の標準誤差(SEM)として表示する。最初に、Shapiro-Wilk及びKolmogorow-Smirnow正規性検定を使用して、データが正規化されているかを判断した。正規分布の場合、2つの実験群の比較にt検定を使用し、通常の一元配置分散分析(ANOVA)後にSidakの多重比較検定を3つ以上の実験群で実施した。Bonferroni事後検定を使用した二元配置分散分析は、3つ以上の検定群と2つ以上の測定時間に使用した。正規分布が存在しない場合、2つの試験群をマン・ホイットニー検定によって評価した。3つ以上の実験群については、クラスカル-ウォリス検定を実施、その後多重比較のためにDunn検定を実施した。アスタリスクは、次のとおり使用した:、p<0.05;**、p<0.01;***、p<0.001。
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Claims (31)

  1. 心不全(HF)の治療または予防に使用するための組織因子プロテアーゼ活性化受容体2シグナル伝達経路であるTF-PAR2シグナル伝達経路の阻害剤。
  2. 前記心不全(HF)が、虚血性心不全(IHF)、心筋梗塞(MI)、急性及び/または進行中のMIに起因するIHF、駆出率が低下した心不全(HFrEF)、または駆出率が保持された心不全(HFpEF)と関連するか、またはそれらと同義である、請求項1に記載の使用のためのTF-PAR2シグナル伝達経路の阻害剤。
  3. 前記TF-PAR2シグナル伝達経路が、(i)分裂促進因子活性化プロテインキナーゼ1(MAPK1)の過剰活性化、(ii)細胞外シグナル調節キナーゼ1/2(ERK1/2)のリン酸化、及び(iii)TGF-β1活性化を特徴とする、請求項1に記載の使用のためのTF-PAR2シグナル伝達経路の阻害剤。
  4. 前記TF-PAR2シグナル伝達経路の前記阻害剤が、ERK1/2リン酸化の減少、TGF-β1活性化の減少、及び心臓細胞または骨髄単球細胞のNOX2発現の減少に関連する化学的または生物学的化合物である、請求項1に記載の使用のためのTF-PAR2シグナル伝達経路の阻害剤。
  5. 前記TF-PAR2シグナル伝達経路の前記阻害剤が、NOX2陽性骨髄細胞の動員の阻害剤、好ましくはNOX-2陽性単球の阻害剤である、請求項1に記載の使用のためのTF-PAR2シグナル伝達経路の阻害剤。
  6. 前記TF-PAR2シグナル伝達経路の前記阻害剤が、TGF-β1活性化の阻害剤である、請求項1に記載の使用のためのTF-PAR2シグナル伝達経路の阻害剤。
  7. 前記阻害剤が、TF/FVIIa阻害剤である、請求項1~6のいずれか一項に記載の使用のためのTF-PAR2シグナル伝達経路の阻害剤。
  8. 前記TF/FVIIa阻害剤が、抗TF抗体、低分子、TF経路阻害剤(TFPI)、ヒト組換えFVIIa阻害剤(rFVIlai)、キメラタンパク質XK1、及びPAR2アンタゴニストからなる群から選択される、請求項7に記載の使用のためのTF-PAR2シグナル伝達経路の阻害剤。
  9. 前記抗体が、AP-1、ALT836、チソツマブ、ICON-2から選択される、請求項8に記載の使用のためのTF-PAR2シグナル伝達経路の阻害剤。
  10. 前記TF-PAR2シグナル伝達経路の前記阻害剤が、線虫類抗凝固タンパク質c2(NAPc2)である、請求項1に記載の使用のためのTF-PAR2シグナル伝達経路の阻害剤。
  11. 前記NAPc2が、修飾されたNAPc2または組換えNAPc2バリアントである、請求項10に記載の使用のためのTF-PAR2シグナル伝達経路の阻害剤。
  12. 前記NAPc2バリアントが、配列番号2のアミノ酸配列を含むNAPc2/プロリン、またはその変異体もしくは相同体である、請求項11に記載の使用のためのTF-PAR2シグナル伝達経路の阻害剤。
  13. 前記TF-PAR2シグナル伝達経路の前記阻害剤が、アンチセンスオリゴヌクレオチド、siRNA、shRNA、mRNAを標的とするアンチセンスオリゴヌクレオチド、ノンコーディングRNA(ncRNA)、miRNA、及び長いノンコーディングRNA(IncRNA);またはタンパク質、または核酸アプタマーから選択されるオリゴヌクレオチド阻害剤である、請求項1~12のいずれか一項に記載の使用のためのTF-PAR2シグナル伝達経路の阻害剤。
  14. 心不全(HF)の治療または予防に使用するための、組織因子プロテアーゼ活性化受容体2シグナル伝達経路であるTF-PAR2シグナル伝達経路の阻害剤及び薬学的に許容される担体、希釈剤、アジュバントまたは賦形剤を含む医薬組成物。
  15. 前記心不全(HF)が、虚血性心不全(IHF)、心筋梗塞(MI)、急性及び/または進行中のMIに起因するIHF、駆出率が低下した心不全(HFrEF)、または駆出率が保持された心不全(HFpEF)と関連するか、またはそれらと同義である、請求項14に記載の医薬組成物。
  16. 前記TF-PAR2シグナル伝達経路が、(i)分裂促進因子活性化プロテインキナーゼ1(MAPK1)の過剰活性化、(ii)細胞外シグナル調節キナーゼ1/2(ERK1/2)のリン酸化、及び(iii)TGF-β1活性化を特徴とする、請求項14に記載の医薬組成物。
  17. 前記TF-PAR2シグナル伝達経路の前記阻害剤が、ERK1/2リン酸化の減少、TGF-β1活性化の減少、及び心臓細胞または骨髄単球細胞のNOX2発現の減少に関連する化学的または生物学的化合物である、請求項14に記載の医薬組成物。
  18. 前記TF-PAR2シグナル伝達経路の前記阻害剤が、NOX2陽性骨髄細胞の動員の阻害剤、好ましくはNOX-2陽性単球の阻害剤である、請求項14に記載の医薬組成物。
  19. 前記TF-PAR2シグナル伝達経路の前記阻害剤が、TGF-β1活性化の阻害剤である、請求項14に記載の医薬組成物。
  20. 前記阻害剤が、TF/FVIIa阻害剤である、請求項14~19のいずれか一項に記載の医薬組成物。
  21. 前記TF/FVIIa阻害剤が、抗TF抗体、低分子、TF経路阻害剤(TFPI)、ヒト組換えFVIIa阻害剤(rFVIlai)、キメラタンパク質XK1、及びPAR2アンタゴニストからなる群から選択される、請求項20に記載の医薬組成物。
  22. 前記抗体が、AP-1、ALT836、チソツマブ、ICON-2から選択される、請求項21に記載の医薬組成物。
  23. 前記TF-PAR2シグナル伝達経路の前記阻害剤が、線虫類抗凝固タンパク質c2(NAPc2)である、請求項14に記載の医薬組成物。
  24. 前記NAPc2が、修飾されたNAPc2または組換えNAPc2バリアントである、請求項14に記載の医薬組成物。
  25. 前記NAPc2バリアントが、配列番号2のアミノ酸配列を含むNAPc2/プロリン、またはその変異体もしくは相同体である、請求項24に記載の医薬組成物。
  26. 前記TF-PAR2シグナル伝達経路の前記阻害剤が、アンチセンスオリゴヌクレオチド、siRNA、shRNA、mRNAを標的化するアンチセンスオリゴヌクレオチド、ノンコーディングRNA(ncRNA)、miRNA、及び長いノンコーディングRNA(IncRNA);またはタンパク質、または核酸アプタマーから選択されるオリゴヌクレオチド阻害剤である、請求項14~25のいずれか一項に記載の医薬組成物。
  27. 虚血性心不全(IHF)または心筋梗塞(MI)後の有害なリモデリングを発症するリスクのある対象を同定するための方法であって、前記方法が、i.骨髄細胞における組織因子(TF)細胞質ドメインのリン酸化と、前記対象から採取した生体サンプルにおける活性TGF-β1のレベルを測定するステップと、
    ii.前記生体サンプルにおけるTF細胞質ドメインのリン酸化レベル及び活性TGF-β1のレベルを、正常で健康な対象におけるTF細胞質ドメインのリン酸化レベル及び活性TGF-β1のレベルと比較するステップであって、
    ここで、前記TF細胞質ドメイン及び活性TGF-β1のリン酸化レベルの増加が、MI後のIHFまたは有害なリモデリングを発症するリスクの増加を示す、ステップと、を含む、方法。
  28. TF細胞質ドメインリン酸化(4G6)及びTF(10H10)についての単球タンパク質発現のウエスタンブロットまたは酵素結合免疫吸着検定法(ELISA)分析をさらに含む、請求項27に記載の方法。
  29. 前記方法が、前記生体サンプル内で;
    i.IL6、CCL2、及び/またはCCR2の上方制御、及び/または
    ii.骨髄細胞の動員、及び/または
    iii.TGF-β1活性化の増加、及び/または
    iv.SMAD2の下流のリン酸化
    が存在するかを決定することをさらに含む、請求項27または請求項28に記載の方法。
  30. 前記対象の生体サンプルが、心臓生検、液体生検、血液、血清、または血漿から得られる、請求項27~29のいずれか一項に記載の方法。
  31. ex vivoまたはin vitroで実施される、請求項27~30のいずれか一項に記載の方法。
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