JP2024506919A - Dapk1リン酸化基質の人工低分子干渉ペプチド及びその製薬上の用途 - Google Patents
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Abstract
DAPK1リン酸化基質の人工低分子干渉ペプチド及びその製薬上の用途である本願は、低分子ポリペプチド医薬品開発の分野に関し、提供される低分子ポリペプチドは、虚血性脳卒中を予防及び治療する薬物の製造、及び同じメカニズムの、例えば、脳卒中、外傷性脳損傷、脊髄損傷、新生児低酸素性虚血性脳症、うつ病及び自閉症、神経変性疾患(例えば、多発性硬化症、アルツハイマー病、筋萎縮性側索硬化症、パーキンソン病、ハンチントン病)などに用いることができる。
Description
本発明は、低分子ポリペプチド医薬品開発の分野に関し、特に、DAPK1リン酸化基質の人工低分子干渉ペプチド及びその製薬上の用途である。
「脳血管障害」としても知られる脳卒中(Stroke)は、突然に発症し、局所的な神経障害を共通の特徴とする一連の急性脳血管疾患であり、発症率は高く、死亡率は高く、障害率は高く、再発率は高く、関連の医療費用は高く合併症は多いが、認知率は低く、治療率は低くコントロール率は低いのが特徴である。世界保健機関の統計によると、脳卒中は世界で第2位の死因であり、成人の身体障害の第1の原因であり、人間の健康と生活の質に深刻な影響を与え、患者の家族と社会に深刻な心理的負担及び経済的損失を及ぼしている。「中国脳卒中予防及び治療報告書2018」によると、脳卒中は我が国の成人の死亡と身体障害を引き起こす第一の要因であり、死亡人数が世界の脳血管疾患による死亡の約1/3を占めており、毎年196万人が脳血管疾患で死亡し、生存患者数は1242万であり、発症率は急速に上昇し、若年化の傾向を見せている。
脳卒中は虚血性及び出血性の2つのタイプに分かれ、そのうち虚血性脳卒中の方は、約87%を占めており、血栓形成又は塞栓による血流の遮断が引き起こす深刻な神経疾患であり、患者は突然麻痺、言語機能障害又は視力喪失を起こし、あるいは死亡する。現在、効果的な治療は、組換え型組織プラスミノーゲン活性化因子(rtPA)を用いる血栓溶解療法である。しかしながら、脳卒中のいわゆる治療機会の窓はあまりにも短く、実際の操作では時間をコントロールすることができず、加えて血液再灌流障害が頭蓋内出血を起こしやすいなどの難題があるため、現在、血栓溶解療法を用いられる患者は約5%しかなく、患者のほとんどが対症療法か支持療法を受けている。したがって、神経保護薬を用いて正常な神経細胞を保護し死んでいない神経組織を救うのは、脳梗塞の面積を減らすとともに、血栓溶解薬又は抗凝固療法の合併症を避けることができ、事前に詳しい病因認定と診断を行わなくてもよいため、早期治療が可能になり、また、神経保護薬は出血性脳卒中に使用できるため、その治療効果と将来性が見込まれ、近年脳卒中治療の研究でホットスポットとなっている。しかしながら、世界中の実験室が虚血性脳卒中の神経保護薬として開発している低分子化合物はすでに1000種類を超えており、200以上の臨床試験が行われているが、これまでに一般に認められている神経保護薬はまだないため、神経細胞死の軽減による脳卒中の効果的な治療のために、引き続き新しい薬物を開発し、新しい治療方法を検討することは極めて重要である。
虚血性脳卒中の場合は、酸素とグルコースの欠乏のためニューロンが細胞のエネルギーを枯渇させることで、複数のメカニズムが関与する複雑なカスケード反応が起こり、その相互作用がニューロンの損傷と死を引き起こす。これらの反応は、イオン恒常性の不均衡、活性酸素種(ROS)と活性窒素種(RNS)の発生、及びミトコンドリアの機能障害などを含み、最終的に細胞は壊死又はアポトーシスの2つの方式で死へと向かう。そのうち、カスケード反応に関与する細胞シグナル伝達経路において、細胞死関連プロテインキナーゼ1(Death Associated Protein Kinase 1、DAPK1)は、カルモジュリンによって調節されるセリン/トレオニンプロテインキナーゼであり、重要な役割を果たす。DAPK1-NR2B経路、DAPK1-DANGER経路、DAPK1-p53経路、DAPK1-Tau経路などがいずれも酸素とグルコースの欠乏によって誘導される細胞死に関与しており、虚血と酸素欠乏動物モデルの急性治療でこれらのカスケードを遮断するとニューロンの死を効果的に低減させることができることが研究から明らかになったが、これまでにはこの観点から開発に成功した臨床治療用の効果的な薬物がまだなかったため、虚血性脳卒中に対してより多くの薬物を開発する必要がある。
ポリペプチドとは、一般に、アミノ酸の含有数が100個以内である低分子タンパク質を指し、低分子化合物やタンパク質などの高分子薬物にない利点を有する。低分子化合物と同じように消化が不要であるため、直接注射しても早く吸収され、ほぼ100%の吸収で利用され且つエネルギーを消費せず、胃腸機能負荷と代謝負荷を引き起こさず、ベクターとして吸収できる一方、高分子と同じように分子としてよく認識され、構造機能相関は明らかであり、薬力学的特性は顕著であり、薬物用量は少なく、生理活性は強く、毒性は小さく、副作用は少なくあるいはなく、蓄積されないため、近年、医薬品の開発で重要な方向性となっている。
[先行技術文献]
[非特許文献]
[非特許文献1]DOI:10.3969/j.issn.1000-3614.2019.02.001 L Wang,J Liu,Y Yang,B Peng,Y Wang(2019)The Prevention and Treatment of Stroke Still Face Huge Challenges-Brief Report on Stroke Prevention and Treatment in China,2018.Chinese Circulation Journal,34:105-19.
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[非特許文献21]DOI:10.1016/j.jstrokecerebrovasdis.2019.07.004 D Xu,N Xia,K Hou,F Li,S Chen,Y Hu,W Fang,Y Li(2019)Clematichinenoside Facilitates Recovery of Neurological and Motor Function in Rats after Cerebral Ischemic Injury through Inhibiting Notch/NF-κB Pathway.J Stroke Cerebrovasc Dis,28:104288.
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[非特許文献22]DOI:10.1161/01.str.31.1.193 S Ahmed,Y He,A Nassief,J Xu,X Xu,C Hsu,F Faraci(2000)Effects of lipopolysaccharide priming on acute ischemic brain injury.Stroke,31:193-9.
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[非特許文献25]DOI:10.1074/jbc.M104273200 AVelentza,A Schumacher,C Weiss,M Egli,D Watterson(2001)A protein kinase associated with apoptosis and tumor suppression:structure,activity,and discovery of peptide substrates.J Biol Chem,276:38945-65.
本発明では、上記の当分野の要望から、低分子ポリペプチド薬物という方向で虚血性脳卒中薬物の開発を行い、研究結果に基づいて、虚血性脳卒中を予防及び治療する薬物の開発方法、及び低分子ポリペプチド、その中間生成物(遺伝子配列、発現ベクター)及び虚血性脳卒中を予防及び治療する薬物の製造におけるその用途を提供する。
具体的には、本発明は以下の技術的解決手段の保護を主張する。
1.アミノ酸配列が、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4又は配列番号5に示されるとおりであることを特徴とするDAPK1リン酸化基質の人工低分子干渉ペプチド。
1.アミノ酸配列が、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4又は配列番号5に示されるとおりであることを特徴とするDAPK1リン酸化基質の人工低分子干渉ペプチド。
2.下記の(A)又は(B)に示されるアミノ酸モチーフを備え、
(A)XXX(R/K)(R/K)(R/K)(R/K)X2(S/T/A)X1XXX
(B)XXX(R/K)(R/K)(R/K)X2(R/K)(S/T/A)X1XXX
ただし、各Xは、独立的に、いかなるアミノ酸から選ばれてもよく又はアミノ酸がなく、
X1は、アスパラギン(N)、システイン(C)、グルタミン(Q)、セリン(S)又はトレオニン(T)から選ばれる極性アミノ酸であり、
X2は、アラニン(A)、イソロイシン(I)、ロイシン(L)、メチオニン(M)及びバリン(V)から選ばれる非極性アミノであり、
ただし、R/Kとは、当該位置においてアルギニン(R)又はリシン(K)のいずれでもよいことであり、
ただし、S/T/Aとは、当該位置において、セリン(S)、トレオニン(T)又はアラニン(A)のいずれでもよいことであり、
好ましくは、アミノ酸配列が、配列番号1、配列番号2又は配列番号3に示されるアミノ酸配列のうちの少なくとも一方に比べて、2つ以下のアミノ酸が違い、即ち、少なくとも85%の同一性を有することを特徴とするDAPK1リン酸化基質の人工低分子干渉ペプチド。
(A)XXX(R/K)(R/K)(R/K)(R/K)X2(S/T/A)X1XXX
(B)XXX(R/K)(R/K)(R/K)X2(R/K)(S/T/A)X1XXX
ただし、各Xは、独立的に、いかなるアミノ酸から選ばれてもよく又はアミノ酸がなく、
X1は、アスパラギン(N)、システイン(C)、グルタミン(Q)、セリン(S)又はトレオニン(T)から選ばれる極性アミノ酸であり、
X2は、アラニン(A)、イソロイシン(I)、ロイシン(L)、メチオニン(M)及びバリン(V)から選ばれる非極性アミノであり、
ただし、R/Kとは、当該位置においてアルギニン(R)又はリシン(K)のいずれでもよいことであり、
ただし、S/T/Aとは、当該位置において、セリン(S)、トレオニン(T)又はアラニン(A)のいずれでもよいことであり、
好ましくは、アミノ酸配列が、配列番号1、配列番号2又は配列番号3に示されるアミノ酸配列のうちの少なくとも一方に比べて、2つ以下のアミノ酸が違い、即ち、少なくとも85%の同一性を有することを特徴とするDAPK1リン酸化基質の人工低分子干渉ペプチド。
3.アミノ酸配列が、配列番号6~54のいずれかに示されるとおりである実施例2に記載の人工低分子干渉ペプチド。
4.構造が、ステープルペプチド又は環状ペプチドであり、例えば、首尾による環形成(アミド結合)、側鎖による環形成、チオエステル結合による環形成、ラクトン結合による環形成、Se-CysとSe-Cysの酸化による環形成、又はジスルフィド結合による環状ペプチドである実施例2に記載の人工低分子干渉ペプチドの模倣ペプチド。
5.人工低分子干渉ペプチドに比べて、ペプチド鎖におけるアミノ酸の順番はC末端からN末端までに変わっている実施例1~3のいずれかに記載の人工低分子干渉ペプチドのレトロポリペプチド。
6.前記人工低分子干渉ペプチドに比べて、前記人工低分子干渉ペプチドにおける各L-アミノ酸残基がその対応するD型アミノ酸によって置き換えられ、アミノ酸配列は逆になっていると同時に側鎖の元の空間方向及びキラリティーは前記人工低分子干渉ペプチドと同じであり、即ち、前記人工低分子干渉ペプチドと似ている側鎖トポロジー構造が保たれる実施例1~3のいずれかに記載の人工低分子干渉ペプチドのD型レトロインベルソペプチド。
7.実施例1~3のいずれかに記載の人工低分子干渉ペプチドにおけるいずれか1つ又は複数のアミノ酸がその対応するD型アミノ酸又はホモアミノ酸に置き換えられて得られることを特徴とする実施例1~3のいずれかに記載の人工低分子干渉ペプチドの誘導体ペプチド。
8. 2つ以上の低分子ペプチドが同じ方向に並列する方式で重合して構成され、そのうち各低分子ペプチドのC末端は遊離しており、全ての低分子ペプチドのN末端は、送達ベクターに接続されるために集まっており、
前記低分子ペプチドは、実施例1~3のいずれかに記載の人工低分子干渉ペプチド、実施例5に記載のレトロポリペプチド、実施例6に記載のD型レトロインベルソペプチド、又は実施例7に記載の誘導体ペプチドから選ばれることを特徴とするポリペプチド。
前記低分子ペプチドは、実施例1~3のいずれかに記載の人工低分子干渉ペプチド、実施例5に記載のレトロポリペプチド、実施例6に記載のD型レトロインベルソペプチド、又は実施例7に記載の誘導体ペプチドから選ばれることを特徴とするポリペプチド。
9.低分子ペプチドのN末端又はC末端に1種又は複数種の送達ベクターが融合されて構成され、
前記低分子ペプチドは、実施例1~3のいずれかに記載の人工低分子干渉ペプチド、実施例5に記載のレトロポリペプチド、実施例6に記載のD型レトロインベルソペプチド、又は実施例7に記載の誘導体ペプチドから選ばれることを特徴とする融合ポリペプチド。
前記低分子ペプチドは、実施例1~3のいずれかに記載の人工低分子干渉ペプチド、実施例5に記載のレトロポリペプチド、実施例6に記載のD型レトロインベルソペプチド、又は実施例7に記載の誘導体ペプチドから選ばれることを特徴とする融合ポリペプチド。
10.前記送達ベクターが、膜透過性ペプチド、リガンド、受容体タンパク質形質導入ドメイン(PTD)、抗体又は高分子重合体から選ばれ、
前記膜透過性ペプチドが、カチオン性細胞膜透過性ペプチド、両親媒性細胞膜透過性ペプチド、疎水性細胞膜透過性ペプチド又は合成細胞膜透過性ペプチドから選ばれ、
前記高分子重合体が、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリ乳酸、ポリ(ラクチド-コ-グリコリド)、ポリグリコール酸、ポリカプロラクトン、ポリエチレンオキシド、ポリジオキサノン、ポリプロピレンフマレート、トリメチレンカーボネート、ポリエステルアミドオキシラン、エステルアミド、β-ヒドロキシフェニルプロピオネート、α-ヒドロキシ酸、ポリヒドロキシアルカン酸、ポリヒドロキシ酪酸、ポリイミドカーボネート、ポリウレタン、ポリ無水物、ヒアルロン酸、キトサン、セルロース、ゼラチン、コラーゲンから選ばれることを特徴とする実施例8に記載のポリペプチド又は実施例9に記載の融合ポリペプチド。
前記膜透過性ペプチドが、カチオン性細胞膜透過性ペプチド、両親媒性細胞膜透過性ペプチド、疎水性細胞膜透過性ペプチド又は合成細胞膜透過性ペプチドから選ばれ、
前記高分子重合体が、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリ乳酸、ポリ(ラクチド-コ-グリコリド)、ポリグリコール酸、ポリカプロラクトン、ポリエチレンオキシド、ポリジオキサノン、ポリプロピレンフマレート、トリメチレンカーボネート、ポリエステルアミドオキシラン、エステルアミド、β-ヒドロキシフェニルプロピオネート、α-ヒドロキシ酸、ポリヒドロキシアルカン酸、ポリヒドロキシ酪酸、ポリイミドカーボネート、ポリウレタン、ポリ無水物、ヒアルロン酸、キトサン、セルロース、ゼラチン、コラーゲンから選ばれることを特徴とする実施例8に記載のポリペプチド又は実施例9に記載の融合ポリペプチド。
11.前記カチオン性細胞膜透過性ペプチドが、配列番号55~配列番号72に示されるアミノ酸配列からなる群から選ばれ、
前記両親媒性細胞膜透過性ペプチドが、配列番号73~配列番号81に示されるアミノ酸配列からなる群から選ばれ、
前記疎水性細胞膜透過性ペプチドが、配列番号82~配列番号85に示されるアミノ酸配列からなる群から選ばれ、
前記合成細胞膜透過性ペプチドが、配列番号86に示されるアミノ酸配列を備えることを特徴とする実施例10に記載の融合ポリペプチド。
前記両親媒性細胞膜透過性ペプチドが、配列番号73~配列番号81に示されるアミノ酸配列からなる群から選ばれ、
前記疎水性細胞膜透過性ペプチドが、配列番号82~配列番号85に示されるアミノ酸配列からなる群から選ばれ、
前記合成細胞膜透過性ペプチドが、配列番号86に示されるアミノ酸配列を備えることを特徴とする実施例10に記載の融合ポリペプチド。
12.前記人工低分子干渉ペプチドが、配列番号1~3、配列番号6~54のいずれかに示されるアミノ酸配列を備え、前記膜透過性ペプチドが、配列番号55~配列番号86のいずれかに示されるアミノ酸配列を備えることを特徴とする実施例11に記載の融合ポリペプチド。
13.アミノ酸配列が、配列番号87~配列番号96のいずれかに示されるとおりであることを特徴とする実施例10に記載の融合ポリペプチド。
14.低分子ポリペプチドをコードし、前記低分子ペプチドは、実施例1~3のいずれかに記載の人工低分子干渉ペプチド、実施例5に記載のレトロポリペプチドから選ばれることを特徴とする人工的に製造された核酸分子。
15.実施例14に記載の核酸分子がロードされていることを特徴とする発現ベクター。
16.実施例15に記載のベクターを含有する細胞株又は無細胞発現系であることを特徴とする発現系。
17.実施例14に記載の発現系によって発現され、主な成分は、低分子ポリペプチドであり、前記低分子ペプチドは、実施例1~3のいずれかに記載の人工低分子干渉ペプチド、実施例5に記載のレトロポリペプチドから選ばれることを特徴とする発現産物。
18.ポリペプチド分子と、薬学的に許容される不純物、添加物、溶媒、保護剤、アジュバント、担体及び/又は賦形剤とを含有し、そのうち、前記ポリペプチド分子は、
(1)実施例1~3のいずれかに記載の人工低分子干渉ペプチド、実施例5に記載のレトロポリペプチド、実施例6に記載のD型レトロインベルソペプチド、若しくは実施例7に記載の誘導体ペプチド、又は
(2)低分子ペプチドの修飾物であり、前記低分子ペプチドは、実施例1~3のいずれかに記載の人工低分子干渉ペプチド、実施例5に記載のレトロポリペプチド、実施例6に記載のD型レトロインベルソペプチド、若しくは実施例7に記載の誘導体ペプチドから選ばれ、前記修飾とは、
N末端、C末端修飾、標識、環化、脂質化、N-メチル化、ミリストイル化及びパルミトイル化、グリコシル化、ビオチン化、PEG修飾、蛍光標識のうちの1つ又は複数であることを特徴とする薬物。
(1)実施例1~3のいずれかに記載の人工低分子干渉ペプチド、実施例5に記載のレトロポリペプチド、実施例6に記載のD型レトロインベルソペプチド、若しくは実施例7に記載の誘導体ペプチド、又は
(2)低分子ペプチドの修飾物であり、前記低分子ペプチドは、実施例1~3のいずれかに記載の人工低分子干渉ペプチド、実施例5に記載のレトロポリペプチド、実施例6に記載のD型レトロインベルソペプチド、若しくは実施例7に記載の誘導体ペプチドから選ばれ、前記修飾とは、
N末端、C末端修飾、標識、環化、脂質化、N-メチル化、ミリストイル化及びパルミトイル化、グリコシル化、ビオチン化、PEG修飾、蛍光標識のうちの1つ又は複数であることを特徴とする薬物。
19.剤形は、吸入用エアロゾル製剤、経口剤、静脈内投与、動脈内投与、頭蓋内投与、腹腔内投与、鼻腔内投与、筋肉内投与、皮下投与、滑膜(腔)内投与、胸骨内投与、又は脊髄内投与用の製剤であることを特徴とする実施例18に記載の薬物。
20.低分子ペプチドの製薬上の用途であって、
前記低分子ペプチドは、実施例1~3のいずれかに記載の人工低分子干渉ペプチド、実施例5に記載のレトロポリペプチド、実施例6に記載のD型レトロインベルソペプチド、又は実施例7に記載の誘導体ペプチドから選ばれ、
前記製薬上の用途とは、興奮毒性メカニズムに関連する疾患を治療又は予防する薬物を製造するために用いられることであり、前記疾患は、脳卒中、外傷性脳損傷、脊髄損傷、新生児低酸素性虚血性脳症、神経変性疾患、うつ病、自閉症を含み、ただしそれらに限定されず、
前記神経変性疾患とは、多発性硬化症、アルツハイマー病、筋萎縮性側索硬化症、パーキンソン病又はハンチントン病であることを特徴とする用途。
前記低分子ペプチドは、実施例1~3のいずれかに記載の人工低分子干渉ペプチド、実施例5に記載のレトロポリペプチド、実施例6に記載のD型レトロインベルソペプチド、又は実施例7に記載の誘導体ペプチドから選ばれ、
前記製薬上の用途とは、興奮毒性メカニズムに関連する疾患を治療又は予防する薬物を製造するために用いられることであり、前記疾患は、脳卒中、外傷性脳損傷、脊髄損傷、新生児低酸素性虚血性脳症、神経変性疾患、うつ病、自閉症を含み、ただしそれらに限定されず、
前記神経変性疾患とは、多発性硬化症、アルツハイマー病、筋萎縮性側索硬化症、パーキンソン病又はハンチントン病であることを特徴とする用途。
21.低分子ペプチドの製薬上の用途であって、
前記低分子ペプチドは、実施例1~3のいずれかに記載の人工低分子干渉ペプチド、実施例5に記載のレトロポリペプチド、実施例6に記載のD型レトロインベルソペプチド、又は実施例7に記載の誘導体ペプチドから選ばれ、前記製薬上の用途とは、DAPK1-PKD1経路に関連する生理学的異常を治療又は予防する薬物を製造するために用いられることであり、前記疾患は、脳卒中、外傷性脳損傷、脊髄損傷、新生児低酸素性虚血性脳症、神経変性疾患、うつ病、自閉症を含み、ただしそれらに限定されず、
前記神経変性疾患とは、多発性硬化症、アルツハイマー病、筋萎縮性側索硬化症、パーキンソン病又はハンチントン病であることを特徴とする用途。
前記低分子ペプチドは、実施例1~3のいずれかに記載の人工低分子干渉ペプチド、実施例5に記載のレトロポリペプチド、実施例6に記載のD型レトロインベルソペプチド、又は実施例7に記載の誘導体ペプチドから選ばれ、前記製薬上の用途とは、DAPK1-PKD1経路に関連する生理学的異常を治療又は予防する薬物を製造するために用いられることであり、前記疾患は、脳卒中、外傷性脳損傷、脊髄損傷、新生児低酸素性虚血性脳症、神経変性疾患、うつ病、自閉症を含み、ただしそれらに限定されず、
前記神経変性疾患とは、多発性硬化症、アルツハイマー病、筋萎縮性側索硬化症、パーキンソン病又はハンチントン病であることを特徴とする用途。
22.実施例18又は19に記載の薬物と、抗凝固薬又は抗血小板薬とを含み、
好ましくは、実施例18又は19に記載の薬物及び前記抗凝固薬又は抗血小板薬は、1回用量、1日用量又は1クール用量単位で組み合わせてまとめて包装され、
ただし、前記抗凝固薬とは、アセノクマロール、4-ヒドロキシ-3-(1,2,3,4-テトラヒドロ-1-ナフチル)クマリン(クマテトラリル)、ジクマロール、ジクマロールエチル、フェンプロクモン、ワルファリン、ジフェナジオン、フェニンジオン、チオクロマロール、ベミパリン、セルトパリンナトリウム、ダルテパリン、エノキサパリン、ナドロパリン、パルナパリン、レビパリン、チンザパリン、フォンダパリヌクス、イドラパリヌクス、ダナパロイド、スロデキシド、デルマタン硫酸、アピキサバン、ベトリキサバン、エドキサバン、オタミキサバン、リバーロキサバン、ヒルジン、ビバリルジン、組換え型ヒルジン、デシルジンヒルジン、アルガトロバン、ダビガトランエテキシラート、メラガトラン、キシメラガトラン、デフィブロチド、アンチトロンビンIII、ヘパリン、クマディン錠、ダビガトランエテキシラート、アピキサバン(商品名エリキュース)、エドキサバン、エノキサパリン、フォンダパリヌクス、組換え型組織プラスミノーゲン活性化因子、組織プラスミノーゲン活性化因子、アルテプラーゼ、レテプラーゼ、テネクテプラーゼ、ウロキナーゼ、サルプラーゼ、ストレプトキナーゼ、アニストレプラーゼ、モンテプラーゼ、アンクロド、フィブリノリジン、ブリナーゼ、又はそれらの組成物であり、
前記抗血小板薬とは、クロピドグレル、チカグレロル、プラスグレル、ジピリダモール、シロスタゾール、チクロピジン、エプチフィバチド、アスピリン、アブシキシマブ、チロフィバン、ベラプロスト、プロスタサイクリン、イロプロスト、トレプロスチニル、アロキシピリン、カルバスピリンカルシウム、インドブフェン、トリフルサル、ピコタミド、テルトロバン、クロリクロメン、ジタゾール、又はそれらの組成物であることを特徴とする薬物の組み合わせ。
好ましくは、実施例18又は19に記載の薬物及び前記抗凝固薬又は抗血小板薬は、1回用量、1日用量又は1クール用量単位で組み合わせてまとめて包装され、
ただし、前記抗凝固薬とは、アセノクマロール、4-ヒドロキシ-3-(1,2,3,4-テトラヒドロ-1-ナフチル)クマリン(クマテトラリル)、ジクマロール、ジクマロールエチル、フェンプロクモン、ワルファリン、ジフェナジオン、フェニンジオン、チオクロマロール、ベミパリン、セルトパリンナトリウム、ダルテパリン、エノキサパリン、ナドロパリン、パルナパリン、レビパリン、チンザパリン、フォンダパリヌクス、イドラパリヌクス、ダナパロイド、スロデキシド、デルマタン硫酸、アピキサバン、ベトリキサバン、エドキサバン、オタミキサバン、リバーロキサバン、ヒルジン、ビバリルジン、組換え型ヒルジン、デシルジンヒルジン、アルガトロバン、ダビガトランエテキシラート、メラガトラン、キシメラガトラン、デフィブロチド、アンチトロンビンIII、ヘパリン、クマディン錠、ダビガトランエテキシラート、アピキサバン(商品名エリキュース)、エドキサバン、エノキサパリン、フォンダパリヌクス、組換え型組織プラスミノーゲン活性化因子、組織プラスミノーゲン活性化因子、アルテプラーゼ、レテプラーゼ、テネクテプラーゼ、ウロキナーゼ、サルプラーゼ、ストレプトキナーゼ、アニストレプラーゼ、モンテプラーゼ、アンクロド、フィブリノリジン、ブリナーゼ、又はそれらの組成物であり、
前記抗血小板薬とは、クロピドグレル、チカグレロル、プラスグレル、ジピリダモール、シロスタゾール、チクロピジン、エプチフィバチド、アスピリン、アブシキシマブ、チロフィバン、ベラプロスト、プロスタサイクリン、イロプロスト、トレプロスチニル、アロキシピリン、カルバスピリンカルシウム、インドブフェン、トリフルサル、ピコタミド、テルトロバン、クロリクロメン、ジタゾール、又はそれらの組成物であることを特徴とする薬物の組み合わせ。
23.低分子ペプチドの疾患治療のための用途であって、
前記低分子ペプチドは、実施例1~3のいずれかに記載の人工低分子干渉ペプチド、実施例5に記載のレトロポリペプチド、実施例6に記載のD型レトロインベルソペプチド、又は実施例7に記載の誘導体ペプチドから選ばれ、
ただし、投与量は、0.001mg/kg体重から50mg/kgまでであり、ここに記載の低分子ペプチドの濃度は、大きく変えてもよく、且つ、選択される投与方式及び対象の体重、年齢、性別などによって選択され、
好ましい用量範囲は、用量が0.01mg/kg体重から50mg/kgまでであり、
より好ましい用量範囲は、用量が0.1mg/kg体重から10mg/kgまでであり、
又は、1つの対象又は1群の対象における治療計画を最適化するために用量範囲を変え、
前記疾患は、脳卒中、外傷性脳損傷、脊髄損傷、新生児低酸素性虚血性脳症、神経変性疾患、うつ病、自閉症を含み、ただしそれらに限定されず、
前記神経変性疾患とは、多発性硬化症、アルツハイマー病、筋萎縮性側索硬化症、パーキンソン病又はハンチントン病であることを特徴とする用途。
前記低分子ペプチドは、実施例1~3のいずれかに記載の人工低分子干渉ペプチド、実施例5に記載のレトロポリペプチド、実施例6に記載のD型レトロインベルソペプチド、又は実施例7に記載の誘導体ペプチドから選ばれ、
ただし、投与量は、0.001mg/kg体重から50mg/kgまでであり、ここに記載の低分子ペプチドの濃度は、大きく変えてもよく、且つ、選択される投与方式及び対象の体重、年齢、性別などによって選択され、
好ましい用量範囲は、用量が0.01mg/kg体重から50mg/kgまでであり、
より好ましい用量範囲は、用量が0.1mg/kg体重から10mg/kgまでであり、
又は、1つの対象又は1群の対象における治療計画を最適化するために用量範囲を変え、
前記疾患は、脳卒中、外傷性脳損傷、脊髄損傷、新生児低酸素性虚血性脳症、神経変性疾患、うつ病、自閉症を含み、ただしそれらに限定されず、
前記神経変性疾患とは、多発性硬化症、アルツハイマー病、筋萎縮性側索硬化症、パーキンソン病又はハンチントン病であることを特徴とする用途。
293T細胞及びヒト臍帯静脈内皮細胞に酸化ストレスによる損傷が生じた後、DAPK1は活性化されてそれと相互作用するプロテインキナーゼD1(Protein Kinase D1、PKD1)のリン酸化を引き起こし、PKD1の活性化は、アポトーシスシグナル調節キナーゼ1(Apoptosis Signal-regulated Kinase 1、ASK1)に対する結合及びその下流で誘導されるc-Jun N末端キナーゼ(c-N-terminal kinase、JNK)のリン酸化にとって極めて重要であることが報告されており、ASK1依存性JNKシグナル伝達経路は、虚血後にカスパーゼ依存性のアポトーシス及びカスパーゼ非依存性の壊死性細胞死を媒介することも研究から明らかになった。しかしながら、虚血と酸素欠乏下で、ニューロンのDAPK1-PKD1経路が細胞死を引き起こすカスケード反応に関与するかどうかを結論付けている報告や、DAPK1-PKD1経路の干渉又は遮断は、虚血性神経損傷を効果的に軽減できるかどうか、虚血性脳卒中の治療薬物を開発するための新しい分子標的になれるかどうかに関する報告はまだなかった。
本発明者は、虚血性神経損傷に対するDAPK1-PKD1経路の影響について仮説を打ち出し、これに基づいてPKDの干渉ペプチドを設計し、この上に同じモチーフを備える一連の低分子ペプチドを誘導している。これらの低分子ポリペプチドについて細胞及び動物モデルにおいて一連の試験を行って、本発明の技術的解決手段を得ている。PKD1とは、プロテインキナーゼD(Protain kinase D、PKD)ファミリーに属するプロテインキナーゼD1を指し、細胞の中で広範に発現される細胞質セリン-トレオニンキナーゼであり、独特な構造、酵素学的性質及び調節特性を備える。PKDファミリーは、PKD1、PKD2、PKD3の3つのメンバーを有し、PKD2及びPKD3よりも、PKD1の方の研究が多く、一般には、PKD2及びPKD1は分布及び機能において似ており、PKD3は主に細胞質と細胞核の間を往復すると考えられている。ドメインに関しては、PKDの3つのメンバーには高度な相同性がある。PKDは、ゴルジ体の自己組織化及び形質膜によって誘導される輸送、転移、免疫応答、アポトーシス及び細胞増殖を含む多くの細胞機能に関与することが報告されている(doi:10.1152/physiol.00037.2010,生理科学進展,2011年第42卷第5期)。
本発明によって開発される低分子ポリペプチド薬物をインビトロの酸化ストレスによる損傷モデル及び動物全体脳卒中モデルに用いたところ、試験データは次のことを証明した。本発明によって開発される低分子ポリペプチド薬物は、グルタミン酸塩アポトーシスモデルにおいて顕著な神経保護効果を有し、酸素グルコース欠乏が引き起こす初代ニューロンの損傷を効果的に阻害しており、即ち、それはニューロンのDAPK1-PKD1経路に効果的に干渉して、その下流が引き起こすニューロンのカスパーゼ依存性のアポトーシス及びカスパーゼ非依存性の壊死のシグナルを阻害し、虚血性脳卒中後の脳損傷を軽減することができる。したがって、本発明によって開発される低分子干渉ペプチドは、興奮毒性メカニズムに関連する疾患を治療又は予防する薬物の製造に用いることができ、前記疾患は、脳卒中、外傷性脳損傷、脊髄損傷、新生児低酸素性虚血性脳症、神経変性疾患(例えば、多発性硬化症、アルツハイマー病、筋萎縮性側索硬化症、パーキンソン病、ハンチントン病)、うつ病、自閉症を含み、ただしそれらに限定されない。
用語の定義:
用語「天然アミノ酸」とは、生物の体内で自動的に生成される20種類の通常アミノ酸を指し、一般には、L型アミノ酸である。
用語「天然アミノ酸」とは、生物の体内で自動的に生成される20種類の通常アミノ酸を指し、一般には、L型アミノ酸である。
用語「D型アミノ酸」とは、L型アミノ酸と構造上キラリティーを備えるアミノ酸を指し、D-グリセルアルデヒドによって人工的に合成されるアミノ酸である。グリシンを除き、残りのアミノ酸は全て立体異性体(構造の鏡像)を備える。
用語「ホモアミノ酸」(Homo-amino acids)とは、長鎖アミノ酸と呼ばれ、天然アミノ酸の誘導体であり、1つのメチレン基(CH2)をカルボキシ基に隣接する天然のアミノ酸炭素骨格に挿入することより、アミノ酸の炭素鎖を延長させるものであり、これによりポリペプチドの生理活性及び生物学的安定性を改善するものである。
用語「ポリペプチド」、「人工低分子ポリペプチド」は、特に定義又は説明がない限り、いずれも当分野で一般に理解されているアミノ酸配列の特徴を備え、例えば、そのアミノ酸残基は天然のL型アミノ酸であり、アミノ酸配列において左末端がα-NH2基であり、即ち左側はN末端であり、右末端がα-COOH基であり、即ち右側はC末端である。
用語「レトロポリペプチド」は、元のペプチド鎖に比べて、ペプチド鎖におけるアミノ酸の順番がC末端からN末端までに変わっているものである。例えば、NSGVRRRRLSNVSLCのレトロポリペプチドは、NLSVNSLRRRRVGSCである。
用語「D型レトロインベルソペプチド」は、天然のL型アミノ酸によって構成される元のL-アミノ酸からなるペプチドに比べて、元のL-アミノ酸からなるペプチドにおける各L-アミノ酸残基がその対応するD型アミノ酸によって置き換えられて得られるものであり、そのアミノ酸配列は逆になっていると同時にその側鎖の元の空間方向及びキラリティーは元のL-アミノ酸からなるペプチドと同じであり、即ち、元のL-アミノ酸からなるペプチドと似ている側鎖トポロジー構造が保たれる。
以下に図面を参照して説明される実施例は例示的なものであり、本願に対する限定ではなく、本願の解釈に供する。当業者は、本願の実施例に基づいて、新規性のある作業をすることなく得ている他の実施例の全てが、本願の請求範囲に属する。
一.低分子干渉ペプチドの開発
本発明者は、虚血性神経損傷に対するDAPK1-PKD1経路の影響について仮説を打ち出し、プロテインキナーゼDの197位と210位との間のアミノ酸を選んで低分子干渉ペプチド(PKD-S205)を構成し、表1の配列番号1に示すとおりである。
本発明者は、虚血性神経損傷に対するDAPK1-PKD1経路の影響について仮説を打ち出し、プロテインキナーゼDの197位と210位との間のアミノ酸を選んで低分子干渉ペプチド(PKD-S205)を構成し、表1の配列番号1に示すとおりである。
DAPK1には様々なリン酸化特異的基質があるため、ストレス応答によって引き起こされるシグナルカスケード反応では、PKD1との相互作用の他に、DAPK1はミオシンII制御性軽鎖(myosin regulatory light chain、MLC)をリン酸化してミオシンを活性化することにより、細胞膜の空胞化を引き起こす。DAPK1はリボソームタンパク質S6(ribosomal protein S6 kinase、rSP6)の235位のセリン(Ser235)をリン酸化して、タンパク質の翻訳率を低下させている。DAPK1はオートファジー誘導タンパク質Beclin 1(BECN1)のBH3ドメインの119位のトレオニン(Thr119)をリン酸化して、Beclin 1のB細胞リンパ腫特大型(B-cell lymphoma-extralarge、Bcl-XL)からの解離を促進し、オートファジーを誘導する。DAPK1はジッパー相互作用プロテインキナーゼ(Zipper-interacting protein kinase、ZIPK)の299位のトレオニンをリン酸化することによりその細胞内位置を変えさせて、細胞死を促進する。
本発明は、また、DAPK1のこれらのリン酸化基質のリン酸化部位に対して、表1の配列番号2~6に示される干渉ペプチドを設計している。
二.細胞膜透過性ペプチド
細胞膜透過性ペプチド(cell penetrating peptides、CPPs)は、特異的な膜受容体に依存せず独立で細胞膜又は組織関門(例えば、血液脳関門)を通過できる短いペプチドであり、一般に30個以下のアミノ酸からなり、エンドサイトーシスや直接透過などのメカニズムによりタンパク質、RNA、DNAなどの高分子を細胞に運び入れてそのエフェクター機能を発揮させることができ、細胞に入った後に正常に分解されるため、良好な生体適合性を有し、細胞毒性は小さい。
細胞膜透過性ペプチド(cell penetrating peptides、CPPs)は、特異的な膜受容体に依存せず独立で細胞膜又は組織関門(例えば、血液脳関門)を通過できる短いペプチドであり、一般に30個以下のアミノ酸からなり、エンドサイトーシスや直接透過などのメカニズムによりタンパク質、RNA、DNAなどの高分子を細胞に運び入れてそのエフェクター機能を発揮させることができ、細胞に入った後に正常に分解されるため、良好な生体適合性を有し、細胞毒性は小さい。
当分野で熟知されている膜透過性ペプチド(例えば、下表に示されるもの)を本発明に用いることができる。
三.融合ポリペプチド
本発明の例示的な実施例ではTAT(47~57)のレトロ配列TAT(RRRQRRKKRG)を膜透過性ペプチドとして選んで本発明によって開発されている低分子干渉ペプチドに接続させて融合分子を得て、膜透過性ペプチドは低分子干渉ペプチドのN末端又はC末端に接続され、本発明一部の融合ポリペプチドのアミノ酸配列は下表に示すとおりである。
本発明の例示的な実施例ではTAT(47~57)のレトロ配列TAT(RRRQRRKKRG)を膜透過性ペプチドとして選んで本発明によって開発されている低分子干渉ペプチドに接続させて融合分子を得て、膜透過性ペプチドは低分子干渉ペプチドのN末端又はC末端に接続され、本発明一部の融合ポリペプチドのアミノ酸配列は下表に示すとおりである。
四.融合ポリペプチドの作製
融合ポリペプチドは、発現系によって発現され、次に、精製されてもよく、これは当分野の成熟している技術であるため、説明を省略する。
融合ポリペプチドは、発現系によって発現され、次に、精製されてもよく、これは当分野の成熟している技術であるため、説明を省略する。
本発明によって提供される融合ポリペプチドは、低分子ポリペプチドであり、化学合成を用いることが好ましい。
本発明の後の試験に用いる融合ポリペプチドは、金斯瑞科技生物股▼フン▲公司(GenScript,China)によってFmocに基づく化学的ペプチド固相合成法(solid phase peptide synthesis、SPPS)を利用して合成されたものである。
SPPS法は、アミノ酸を順次樹脂に添加してペプチド鎖を構築することである。合成を完了した後、N末端でFmoc基を脱保護し、次に、側鎖保護基を脱保護し、次に、ペプチドを樹脂から切り出し、分取逆相高速液体クロマトグラフィー(reversed phase high performance liquid chromatography、RP-HPLC)によって精製し、精製溶媒は、アセトニトリル+脱イオン水であり、それぞれ0.1%のトリフルオロ酢酸(Trifluoroacetic acid、TFA)を加えて緩衝液として、グラジエント溶出を行った。分析用RP-HPLCで純度は95%より大きいことを確認し、エレクトロスプレーイオン化質量分析(Electrospray Ionization Mass Spectrometry、ESI-MS)によってその分子量を測定することで成分を決定した(図1)。Vario MICRO Element Analyzerを用いて窒素定量法でポリペプチドの含有量を測定した。実際のポリペプチド量は、重量×純度×含有量で計算した。
本明細書で融合ポリペプチドはいずれも白い粉末であり、-20℃の暗所で保存し、水に完全に可溶であり、滅菌水又は生理食塩水において200μMのストック溶液として調製し、損傷モデルにおいて0.1~2μMの濃度範囲で評価した。
五.インビトロの酸化ストレスによる損傷モデル
1.HT22マウス海馬ニューロン株のグルタミン酸負荷モデル
試薬:
NS基礎培地(Neurobasal Medium):Thermo Fisher Scientific Gibco10888022
DMEM培地(ダルベッコ改変イーグル培地(Dulbecco’s Modified Eagle Medium)):Thermo Fisher Scientific 10569077
B-27商標 プラス サプリメント(Plus Supplement)(50×):Thermo Fisher Scientific Gibco A3582801
1.1 グルタミン酸負荷試験
HT22マウス海馬ニューロン株細胞を培養し、10%のウシ胎児血清、100U/mLのペニシリン及び100μg/mLのストレプトマイシンを加えているDMEM培地において保持した。細胞を37℃で5%のCO2/95%の空気において保持した。薬物試験を行う時には、6×103個の細胞/ウェルでHT22細胞を96ウェルプレートに接種してCO2インキュベーターにおいて37℃で24時間培養した後、培地を2%のB27(B-27商標 Plus Supplement(50×))を添加しているNS基礎培地(Neurobasal Medium)、及び異なる濃度の被験薬と交換し、HT22細胞を6mMのグルタミン酸に曝露して、37℃で、CO2インキュベーターにおいてさらに24時間持続的に培養した。MTT比色アッセイで細胞生存率を測定した。
1.HT22マウス海馬ニューロン株のグルタミン酸負荷モデル
試薬:
NS基礎培地(Neurobasal Medium):Thermo Fisher Scientific Gibco10888022
DMEM培地(ダルベッコ改変イーグル培地(Dulbecco’s Modified Eagle Medium)):Thermo Fisher Scientific 10569077
B-27商標 プラス サプリメント(Plus Supplement)(50×):Thermo Fisher Scientific Gibco A3582801
1.1 グルタミン酸負荷試験
HT22マウス海馬ニューロン株細胞を培養し、10%のウシ胎児血清、100U/mLのペニシリン及び100μg/mLのストレプトマイシンを加えているDMEM培地において保持した。細胞を37℃で5%のCO2/95%の空気において保持した。薬物試験を行う時には、6×103個の細胞/ウェルでHT22細胞を96ウェルプレートに接種してCO2インキュベーターにおいて37℃で24時間培養した後、培地を2%のB27(B-27商標 Plus Supplement(50×))を添加しているNS基礎培地(Neurobasal Medium)、及び異なる濃度の被験薬と交換し、HT22細胞を6mMのグルタミン酸に曝露して、37℃で、CO2インキュベーターにおいてさらに24時間持続的に培養した。MTT比色アッセイで細胞生存率を測定した。
1.2 MTTアッセイによる細胞生存率の分析と評価
3-[4,5-ジメチルチアゾール-2-イル]-2,5-ジフェニルテトラゾリウムブロミド(Thiazolyl Blue Tetrazolium Bromide、MTT)測定法で細胞生存率を定量的に測定した。
3-[4,5-ジメチルチアゾール-2-イル]-2,5-ジフェニルテトラゾリウムブロミド(Thiazolyl Blue Tetrazolium Bromide、MTT)測定法で細胞生存率を定量的に測定した。
水溶性の黄色色素MTT試薬(最終濃度0.5mg/mL)を各ウェルに加えて、37℃でインキュベートした。4時間後、インキュベーション培地を除去して、100μLのジメチルスルホキシド(Dimethyl Sulfixide、DMSO)を加え、室温で30分間溶解した後、分光光度法でホルマザン(Formazan)溶液の570nmでの吸光度を測定した。
未処理及び処理済み対照に対する細胞生存率の比を示すために、MTT吸光度データを変換し、未処理対照を100%の生存率と見なす。
1.3 試験結果
HT22細胞を6mMのグルタミン酸塩に曝露すると同時に、異なる濃度のRvTAT-PKD-S205ポリペプチドを加え、24時間後にMTT比色アッセイで細胞生存率を測定したところ、100nM、200nM、400nM及び1600nMのRvTAT-PKD-S205ペプチドが、細胞死をそれぞれ11%、22%、32%、24%低減させることができた。400nM及び1600nMは顕著な神経保護効果を示しているが、1600nMの方が神経保護効果は低下していた。
HT22細胞を6mMのグルタミン酸塩に曝露すると同時に、異なる濃度のRvTAT-PKD-S205ポリペプチドを加え、24時間後にMTT比色アッセイで細胞生存率を測定したところ、100nM、200nM、400nM及び1600nMのRvTAT-PKD-S205ペプチドが、細胞死をそれぞれ11%、22%、32%、24%低減させることができた。400nM及び1600nMは顕著な神経保護効果を示しているが、1600nMの方が神経保護効果は低下していた。
試験結果から、本発明によって提供されるRvTAT-PKD-S205キメラペプチドはグルタミン酸塩アポトーシスモデルにおいて顕著な濃度依存性神経保護効果を有することが明らかになり、且つ、400nMはRvTAT-PKD-S205ポリペプチドの最適な投与濃度であることが示された(図2)。
2.ラットの皮質ニューロン初代培養物の酸素グルコース欠乏(Oxygen-Glucose Deprivation、OGD)再灌流モデル
試薬:
ダルベッコ(Dulbecco)改変イーグル(Eagle)培地(DMEM):Thermo Fisher Scientific 30030
アールの(Earle’s)平衡塩類溶液(EBSS):Thermo Fisher Scientific 14155063
2.1 酸素グルコース欠乏再灌流試験
Sprague-Dawley(SD)ラットの胎生15日目~18日目に皮質ニューロンの初代培養物を調製し(Wenxiang Fan,Xiang Li,LiangliangHuang,ShuchengHe,ZhichengXie,YuxinFu,WeirongFang,YunmanLi S-oxiracetam ameliorates ischemic stroke induced neuronal apoptosis through up-regulating α7 nAChR and PI3K/Akt/GSK3β signal pathway in rats Neurochemistry International Volume 115,May 2018,Pages 50-60 https://doi.org/10.1016/j.neuint.2018.01.008)、具体的には次のとおりであった。大脳皮質をダルベッコ(Dulbecco)改変イーグル(Eagle)培地(DMEM)において解離し、0.25%のトリプシンで消化し、37℃で5分間消化した後、ウシ胎児血清(最終濃度10%)を添加して消化を停止させた。次に、500gで5分間遠心分離した後、パスツールピペットで繰り返しピペッティングすることによって得られた。2%のB27(v/v)、1mMのグルタミン、50U/mLのペニシリン及び50U/mLのストレプトマイシンを追加しているNS基礎培地(Neurobasal medium)において細胞を解離した。細胞を24ウェルプレート(0.1mg/mLのポリD-リシンでコーティング)に播種し、各ウェルの密度は1.5×105個の細胞であり、続いて3日ごとに培地を1回交換した。37℃で、5%のCO2/95%の空気の加湿インキュベーターにおいて培養し、使用に備えて7日間保持した。
試薬:
ダルベッコ(Dulbecco)改変イーグル(Eagle)培地(DMEM):Thermo Fisher Scientific 30030
アールの(Earle’s)平衡塩類溶液(EBSS):Thermo Fisher Scientific 14155063
2.1 酸素グルコース欠乏再灌流試験
Sprague-Dawley(SD)ラットの胎生15日目~18日目に皮質ニューロンの初代培養物を調製し(Wenxiang Fan,Xiang Li,LiangliangHuang,ShuchengHe,ZhichengXie,YuxinFu,WeirongFang,YunmanLi S-oxiracetam ameliorates ischemic stroke induced neuronal apoptosis through up-regulating α7 nAChR and PI3K/Akt/GSK3β signal pathway in rats Neurochemistry International Volume 115,May 2018,Pages 50-60 https://doi.org/10.1016/j.neuint.2018.01.008)、具体的には次のとおりであった。大脳皮質をダルベッコ(Dulbecco)改変イーグル(Eagle)培地(DMEM)において解離し、0.25%のトリプシンで消化し、37℃で5分間消化した後、ウシ胎児血清(最終濃度10%)を添加して消化を停止させた。次に、500gで5分間遠心分離した後、パスツールピペットで繰り返しピペッティングすることによって得られた。2%のB27(v/v)、1mMのグルタミン、50U/mLのペニシリン及び50U/mLのストレプトマイシンを追加しているNS基礎培地(Neurobasal medium)において細胞を解離した。細胞を24ウェルプレート(0.1mg/mLのポリD-リシンでコーティング)に播種し、各ウェルの密度は1.5×105個の細胞であり、続いて3日ごとに培地を1回交換した。37℃で、5%のCO2/95%の空気の加湿インキュベーターにおいて培養し、使用に備えて7日間保持した。
酸素グルコース欠乏試験は、以前に確立された方法(J.Huang,N.D.Kodithuwakku,W.He,Y.Zhou,W.Fan,W.Fang,G.He,Q.Wu,S.Chu,Y.Li The neuroprotective effect of a novel agent N2 on rat cerebral ischemia associated with the activation of PI3K/Akt signaling pathway Neuropharmacology,95(2015),pp.12-21)に基づき、いくつかの修正を加えて生体内の虚血と再灌流(Ischemia/Reperfusion、I/R)傷害をシミュレートするものであり、具体的には次のとおりであった。OGDに曝露する前に、薬物試験群の初代培養では、NS基礎培地に異なる濃度の被験薬を加え、CO2インキュベーターにおいて37℃で30分間静置した後、全ての初代培養から培地を除去し、OGD群をグルコースなしアールの(Earle’s)平衡塩類溶液(EBSS)に置き換え、当該溶液は、被験薬を含有している又は含まない亜ジチオン酸ナトリウム(Na2S2O4、20mM、pH 7.2)であり、対照群を6mMのグルコースを含有しているEBSSに置き換え、37℃で引き続き1.5時間インキュベートした。通常のNS基礎培地と交換することによりOGD負荷を停止させ、37℃でさらに20時間インキュベートした。最後に、MTT比色アッセイ測定法で細胞生存率を測定した(1.2と同じ)。
2.2 試験結果
初代ニューロンには、OGDの30分間前に2つの濃度段階のRvTAT-PKD-S205ポリペプチドを加え、次に、亜ジチオン酸ナトリウムを加えてニューロンの酸素とグルコース欠乏を60分間誘導し、当該期間後、通常のグルコース及び酸素培養条件に回復させ、20時間後にMTT比色アッセイで細胞生存率を測定した。
初代ニューロンには、OGDの30分間前に2つの濃度段階のRvTAT-PKD-S205ポリペプチドを加え、次に、亜ジチオン酸ナトリウムを加えてニューロンの酸素とグルコース欠乏を60分間誘導し、当該期間後、通常のグルコース及び酸素培養条件に回復させ、20時間後にMTT比色アッセイで細胞生存率を測定した。
図3に示されるとおり、酸素グルコース欠乏ニューロンに対するRvTAT-PKD-S205の保護効果は、濃度依存的な用量効果関係を有しており、300及び1000nMのRvTAT-PKD-S205が、ニューロンの死を12%及び22%と顕著に低減させていた(図3)。また、データからは、RvTAT-PKD-S205は濃度依存的にニューロンの死を低減させており、300nMのRvTAT-PKD-S205ポリペプチドは酸素グルコース欠乏によって引き起こされる初代ニューロンの損傷を効果的に阻害できることが明らかになった。
六.動物全体脳卒中モデル
1.縫合法によるラット中大脳動脈閉塞と再灌流モデル
急性脳虚血の場合は、以前の方法(Wenxiang Fan,Xiang Li,Liangliang Huang,Shucheng He,ZhichengXie,Yuxin Fu,Weirong Fang,Yunman Li S-oxiracetam ameliorates ischemic stroke induced neuronal apoptosis through up-regulating α7 nAChR and PI3K/Akt/GSK3β signal pathway in rats Neurochemistry International Volume 115,May 2018,Pages 50-60 https://doi.org/10.1016/j.neuint.2018.01.008)に基づいてラット中大脳動脈閉塞/再灌流(transient Middle Cerebral Artery Occlusion/Reperfusion、tMCAO/R)脳卒中モデルを確立し、具体的には次のとおりであった。220~250gの雄のSprague-Dawleyラットを用い、自由に餌を摂取し飲水することができ、一定の環境条件(12/12時間明暗周期)で飼育した。手術前夜は、自由に飲水することができるが、絶食させた。手術時は、抱水クロラール(300mg/kg、腹腔内注射)でラットを麻酔した後、ラットを仰向けに手術台上の電気パッドに固定した。外科的処置中に、直腸プローブを用いて継続的に体温を監視し、体温を36.5~37.0℃に保持した。ポビドンヨード又は70%のアルコールで手術領域を消毒し、首の正中線で切開し、リトラクターを用いて気管上の軟組織を軽やかに引き離した。迷走神経の中から総頚動脈(CCA)、外頚動脈(ECA)及び内頚動脈(ICA)を慎重に分離した。遠位端でECAを結紮し、翼突管動脈がICAと緊密につながっており、次に、血液の逆流を防ぐために、微細血管用クリップをICAに置き、もう1つをCCAに置いた。結紮されたECAに対して焼灼して断端を形成させ、丸い端部を備える4-0ナイロン縫合糸をECAの断端からCCAの接続部に挿入し、縫合糸を挿入できるよう、ICAの中に置いた微細血管用クリップを取り除いた。縫合糸をCCAの接続部からMCAに18~20mmほど慎重に挿入し、次に、縫合糸を2つの位置(ECAの断端の底部及びICA上)に固定した。90分間閉塞させた後、縫合糸を慎重に引き抜き、ECAの切開部を締めくくり、CCAの中に置いた微細血管用クリップを取り除き、血流の再灌流を確認した後、頚部の皮膚を縫合した。術後の痛みと不快感を軽減するために、手術の切開領域で局所用リドカインゲルを使用し、手術後に水分の補給のために、動物に1.0mLの生理食塩水を皮下注射した。偽手術群は動物に同じプロセスを行い、ただし動脈に縫合糸を挿入して血流を遮断することはしなかった。tMCAOから4.5時間後、3分間以内に被験薬又は滅菌生理食塩水を3.5mg/2mL/kgの用量で静脈内注射した。加熱ランプを用いて回復期間中にマウスの体温を37℃に維持した。
1.縫合法によるラット中大脳動脈閉塞と再灌流モデル
急性脳虚血の場合は、以前の方法(Wenxiang Fan,Xiang Li,Liangliang Huang,Shucheng He,ZhichengXie,Yuxin Fu,Weirong Fang,Yunman Li S-oxiracetam ameliorates ischemic stroke induced neuronal apoptosis through up-regulating α7 nAChR and PI3K/Akt/GSK3β signal pathway in rats Neurochemistry International Volume 115,May 2018,Pages 50-60 https://doi.org/10.1016/j.neuint.2018.01.008)に基づいてラット中大脳動脈閉塞/再灌流(transient Middle Cerebral Artery Occlusion/Reperfusion、tMCAO/R)脳卒中モデルを確立し、具体的には次のとおりであった。220~250gの雄のSprague-Dawleyラットを用い、自由に餌を摂取し飲水することができ、一定の環境条件(12/12時間明暗周期)で飼育した。手術前夜は、自由に飲水することができるが、絶食させた。手術時は、抱水クロラール(300mg/kg、腹腔内注射)でラットを麻酔した後、ラットを仰向けに手術台上の電気パッドに固定した。外科的処置中に、直腸プローブを用いて継続的に体温を監視し、体温を36.5~37.0℃に保持した。ポビドンヨード又は70%のアルコールで手術領域を消毒し、首の正中線で切開し、リトラクターを用いて気管上の軟組織を軽やかに引き離した。迷走神経の中から総頚動脈(CCA)、外頚動脈(ECA)及び内頚動脈(ICA)を慎重に分離した。遠位端でECAを結紮し、翼突管動脈がICAと緊密につながっており、次に、血液の逆流を防ぐために、微細血管用クリップをICAに置き、もう1つをCCAに置いた。結紮されたECAに対して焼灼して断端を形成させ、丸い端部を備える4-0ナイロン縫合糸をECAの断端からCCAの接続部に挿入し、縫合糸を挿入できるよう、ICAの中に置いた微細血管用クリップを取り除いた。縫合糸をCCAの接続部からMCAに18~20mmほど慎重に挿入し、次に、縫合糸を2つの位置(ECAの断端の底部及びICA上)に固定した。90分間閉塞させた後、縫合糸を慎重に引き抜き、ECAの切開部を締めくくり、CCAの中に置いた微細血管用クリップを取り除き、血流の再灌流を確認した後、頚部の皮膚を縫合した。術後の痛みと不快感を軽減するために、手術の切開領域で局所用リドカインゲルを使用し、手術後に水分の補給のために、動物に1.0mLの生理食塩水を皮下注射した。偽手術群は動物に同じプロセスを行い、ただし動脈に縫合糸を挿入して血流を遮断することはしなかった。tMCAOから4.5時間後、3分間以内に被験薬又は滅菌生理食塩水を3.5mg/2mL/kgの用量で静脈内注射した。加熱ランプを用いて回復期間中にマウスの体温を37℃に維持した。
2.脳組織の処理と梗塞体積の測定
再灌流から24時間後、ラットを深い麻酔をかけたまま殺し、脳組織全体を取り出し、脳を冠状断にスライスして厚さ2ミリメートルのスライスを得て、次に直ちに37℃で1%の2,3,5-トリフェニルテトラゾリウムクロライド(TTC)溶液で15分間染色した。ImageJ画像処理ソフトウェアを用いて、左半球の面積及び右半球の非染色面積(非梗塞面積)を計算し、式:脳梗塞面積のパーセンテージ=(左半球の面積-右半球の非梗塞面積)/左半球の面積×100%で梗塞のパーセンテージを計算した。
再灌流から24時間後、ラットを深い麻酔をかけたまま殺し、脳組織全体を取り出し、脳を冠状断にスライスして厚さ2ミリメートルのスライスを得て、次に直ちに37℃で1%の2,3,5-トリフェニルテトラゾリウムクロライド(TTC)溶液で15分間染色した。ImageJ画像処理ソフトウェアを用いて、左半球の面積及び右半球の非染色面積(非梗塞面積)を計算し、式:脳梗塞面積のパーセンテージ=(左半球の面積-右半球の非梗塞面積)/左半球の面積×100%で梗塞のパーセンテージを計算した。
試験結果:図5(A、B、C)に示されるとおり、動物全体に対するRvTAT-PKD-S205ペプチドの治療効果を検定するために、90分間一過性中大脳動脈塞栓と再灌流(tMCAO/R)モデルで治療的研究を行った。SDラットを2群に分け、生理食塩水単独(対照)又は生理食塩水とRvTAT-PKD-S205(3.5mg/kg)で治療し、局所的虚血から4.5時間後に尾静脈注射で単一用量のRvTAT-PKD-S205(n=13)及び生理食塩水(n=12)を与えた。モデル作成から約24時間後、TTC染色で梗塞体積を評価した(図5のA)。RvTAT-PKD-S205で治療した後、対照群の脳卒中体積に比べて、総脳梗塞体積が統計学的有意に低減された(約60%)(図5のB、C)。この結果は、RvTAT-PKD-S205が生体内で作用を発揮し、虚血性脳卒中によって引き起こされる脳損傷を軽減できることを証明していた。
3.ロータロッド装置による運動機能の評価
ロータロッド(Rotarod)装置を用いて、SDラットに対し、局所的な急性脳虚血前及びその後の7日以内に運動機能試験を行い、tMCAO/R手術の3日前に、ラットは3日連続でロータロッド装置において訓練を受けた。最初の坂走行では、動物がロータロッド棒において1分間保持できるよう、4rpmと設定した。10分間の休憩後、180秒間以内に20rpmに安定的に増加させ、棒において150秒間以上保持できるようラットを訓練した。次の2日間には、ロータロッド棒において150秒間以上保持できない動物に対し、基準を満たすことができるまで、それぞれ改めて基準を設定した。ラットが180秒以内にロータロッド棒において保持できる持続時間を計測し、動物がロータロッド棒から落下し又はロータロッドを掴んで2回転してもロータロッド棒に上がる試みをしなかった場合は、試験を終了した。tMCAO/R手術の前日にロータロッド試験の平均持続時間を3回記録した。tMCAO/R後(又は偽手術後)の3日目、5日目及び7日目にロータロッド装置で試験し、毎日連続して3回計測し、3回の平均を算出し、各回の試験の間に動物は15分間休憩してもよい。
ロータロッド(Rotarod)装置を用いて、SDラットに対し、局所的な急性脳虚血前及びその後の7日以内に運動機能試験を行い、tMCAO/R手術の3日前に、ラットは3日連続でロータロッド装置において訓練を受けた。最初の坂走行では、動物がロータロッド棒において1分間保持できるよう、4rpmと設定した。10分間の休憩後、180秒間以内に20rpmに安定的に増加させ、棒において150秒間以上保持できるようラットを訓練した。次の2日間には、ロータロッド棒において150秒間以上保持できない動物に対し、基準を満たすことができるまで、それぞれ改めて基準を設定した。ラットが180秒以内にロータロッド棒において保持できる持続時間を計測し、動物がロータロッド棒から落下し又はロータロッドを掴んで2回転してもロータロッド棒に上がる試みをしなかった場合は、試験を終了した。tMCAO/R手術の前日にロータロッド試験の平均持続時間を3回記録した。tMCAO/R後(又は偽手術後)の3日目、5日目及び7日目にロータロッド装置で試験し、毎日連続して3回計測し、3回の平均を算出し、各回の試験の間に動物は15分間休憩してもよい。
試験結果:脳内の運動神経の機能障害に対するRvTAT-PKD-S205ペプチドの回復状況を一層観察するために、90分間一過性中大脳動脈塞栓と再灌流(tMCAO/R)モデルを用いて治療後研究を行った。SDラットを3群に分け、それぞれが偽モデル群(tMCAO/Rなし)(n=8)、生理食塩水単独(対照)群(n=6)又は生理食塩水とPKD干渉ペプチド(3.5mg/kg)治療群(n=6)であった。RvTAT-PKD-S205と生理食塩水では、局所的虚血から4.5時間後に、尾静脈注射で単一用量のRvTAT-PKD-S205と生理食塩水を与えた。tMCAO/Rモデル作成後の3日目、5日目、7日目にロータロッド試験で神経機能障害を評価した。
RvTAT-PKD1-S205ペプチドで治療した後、tMCAO/Rラットの運動能力が顕著に改善され、治療処理のない対照群に比べて、tMCAO/R後5日目及び7日目のロッド保持時間はそれぞれ70%、75%増加していた。治療群と未治療群のtMCAO/R後3日目の平均ロッド保持時間に顕著な差がなかった(図5のD、偽手術群n=8、生理食塩水群n=6、RvTAT-PKD-S205群n=10)。結果は、RvTAT-PKD-S205が、虚血性脳卒中によって引き起こされるラットの神経行動学的症状を顕著な改善できることを証明していた。
4.一過性両側総頚動脈閉塞と再灌流(Transient Bilateral Common Carotid Artery Occlusion and Reperfusion、tBCCAO/R)によって誘発されるマウス脳虚血モデル
モデル作成:体重20~30g(6~7週齢)のC57BL/6の雄のマウスを用い、自由に餌を摂取し飲水することができ、一定の環境条件(12/12時間明暗周期)で飼育した。10%の抱水クロラール(350mg/kg)を腹腔内注射してマウスを麻酔し、次に、直腸温度を37℃に保持するよう、電気パッドに置き、以前に確立された方法に基づいてBCCAO手術を行った。ポビドンヨード、次に70%のエタノールで、毛を剃ったマウスの腹側の頚部領域を洗浄した。頚部の正中線に皮膚を小さく切開した。内側の胸鎖乳突筋を解剖し、迷走神経と結合組織から慎重に剥離して、総頚動脈を曝露させた。無外傷性血管クリップをかけて各動脈を20分間閉塞させた。クリップを取り外して、血流を10分間回復させた。次に、両側の総頚動脈をさらに20分間閉塞させて、灌流を24時間回復させた。tBCCAOから3時間後、3分間以内に被験薬を7mg/2mL/kgで静脈内注射した。回復期間中、加熱ランプでマウスの体温を37℃に保持した。偽手術対照群は両側総頚動脈閉塞を除く全ての外科的処置プロセスを動物に行った。
モデル作成:体重20~30g(6~7週齢)のC57BL/6の雄のマウスを用い、自由に餌を摂取し飲水することができ、一定の環境条件(12/12時間明暗周期)で飼育した。10%の抱水クロラール(350mg/kg)を腹腔内注射してマウスを麻酔し、次に、直腸温度を37℃に保持するよう、電気パッドに置き、以前に確立された方法に基づいてBCCAO手術を行った。ポビドンヨード、次に70%のエタノールで、毛を剃ったマウスの腹側の頚部領域を洗浄した。頚部の正中線に皮膚を小さく切開した。内側の胸鎖乳突筋を解剖し、迷走神経と結合組織から慎重に剥離して、総頚動脈を曝露させた。無外傷性血管クリップをかけて各動脈を20分間閉塞させた。クリップを取り外して、血流を10分間回復させた。次に、両側の総頚動脈をさらに20分間閉塞させて、灌流を24時間回復させた。tBCCAOから3時間後、3分間以内に被験薬を7mg/2mL/kgで静脈内注射した。回復期間中、加熱ランプでマウスの体温を37℃に保持した。偽手術対照群は両側総頚動脈閉塞を除く全ての外科的処置プロセスを動物に行った。
試験:受動的回避試験によるtBCCAO/Rマウスの学習及び記憶能力の検出
Y字型迷路装置は、互いに120°の角度をなす3つのアーム(A、B及びC)によって構成され、中央領域(CZ)を介して接続されている。各アームの下に電気グリッド(ステンレス鋼製)が置かれ、各アームの外側の端部ではいずれも安全領域の光源を提供する電球がある。コンピュータでこの3つのアームのいずれかを開始領域と設定し、試験開始後にそれを非安全領域と定義することができる。残りの2つのアームを、Y字型迷路(Y-maze)のビデオ追跡及び分析システムによってフットショック(電流刺激)のない安全領域及びフットショックのある非安全領域にランダムに分割した。
Y字型迷路装置は、互いに120°の角度をなす3つのアーム(A、B及びC)によって構成され、中央領域(CZ)を介して接続されている。各アームの下に電気グリッド(ステンレス鋼製)が置かれ、各アームの外側の端部ではいずれも安全領域の光源を提供する電球がある。コンピュータでこの3つのアームのいずれかを開始領域と設定し、試験開始後にそれを非安全領域と定義することができる。残りの2つのアームを、Y字型迷路(Y-maze)のビデオ追跡及び分析システムによってフットショック(電流刺激)のない安全領域及びフットショックのある非安全領域にランダムに分割した。
当方は、脳卒中後の動物全体の認知及び記憶障害に対するRvTAT-PKD-S205ペプチドの改善を検出するために、両側総頚動脈一過性閉塞と再灌流(tBCCAO/R)による全脳虚血性マウスモデルにおいて干渉ペプチドの治療的研究を行った。当該モデルでは、マウスの両側総頚動脈一過性閉塞と再灌流(tBCCAO/R)が主に海馬ニューロンの損傷を引き起こし、動物の認知及び記憶機能に影響を与える。
手術の前日に、研究者は、光源によって引き起こされる電気ショックを避けることができるようマウスを訓練する必要があり、これは臭いの影響を最大限に軽減することができる。C57BL/6マウスを3群に分け(各群n=11)、偽モデル群、生理食塩水単独の単一用量静脈内注射(対照)群、生理食塩水とRvTAT-PKD-S205(7mg/kg)治療群であった。RvTAT-PKD-S205ペプチド及び生理食塩水をモデル作成から3時間後に尾静脈より注射した。tBCCAO/Rモデル作成から24時間後、Y字型迷路による受動的回避タスクで学習及び記憶能力を検出した(図6のA)。
3分間後に、マウスを開始領域に置いて試験を開始した。所定の強度(0.05~0.8mA)の電流刺激を実施し、動物は、フットショックを免れるために、隣接する安全領域に逃げ出し、30秒間保持しなければならない。次に、動物を開始位置に置いて後の試験を行った。安全領域に逃げ出した回数を記録し、非安全領域への逃げ出しはいずれも正しくないと見なす。10回の試験の平均で平均逃げ出しパーセンテージを計算した。動物を交換する間は、消毒剤及び/又はアルコールスプレーで装置を徹底的に洗浄した。
試験結果:各マウスが正しく回避したパーセンテージでその活動状態を決定し、観察結果から、生理食塩水治療群に比べて、RvTAT-PKD-S205治療群のマウスは回避に成功するパーセンテージが顕著に上昇し、RvTAT-PKD-S205ペプチドはtBCCAO/Rによって引き起こされる記憶指標の低下を改善しており、治療群は未治療群に比べて、記憶指標が30%向上していることが明らかになった(図6のB)。当該結果は、RvTAT-PKD1-S205治療が全脳虚血後の海馬ニューロンの損傷を顕著に軽減できることを裏付けていた。
tBCCAO/Rマウスの脳におけるマロンジアルデヒド(Malondialdehyde、MDA)の測定
MDAは、脂質過酸化反応の重要な生成物の1つであり、脂質酸化の程度はMDAレベルの測定によって決定される。チオバルビツール酸(Thiobarbituric acid、TBA)法で組織中のMDAレベルを推定する。前記行為試験を行った後、マウスの首を切り落として脳組織をとった。氷冷した生理食塩水において脳組織を均質化した。溶解物を4℃で、3500rpmで10分間遠心分離した後に上清を収集し、メーカーのマニュアルに従ってMDA TBAキット(南京建城生物工程研究所、中国南京)を用いてMDAの含有量を測定した。標準曲線から結果を評価し、nM/mgタンパク質として計算した。
MDAは、脂質過酸化反応の重要な生成物の1つであり、脂質酸化の程度はMDAレベルの測定によって決定される。チオバルビツール酸(Thiobarbituric acid、TBA)法で組織中のMDAレベルを推定する。前記行為試験を行った後、マウスの首を切り落として脳組織をとった。氷冷した生理食塩水において脳組織を均質化した。溶解物を4℃で、3500rpmで10分間遠心分離した後に上清を収集し、メーカーのマニュアルに従ってMDA TBAキット(南京建城生物工程研究所、中国南京)を用いてMDAの含有量を測定した。標準曲線から結果を評価し、nM/mgタンパク質として計算した。
tBCCAO/Rマウスにおける脳浮腫の測定
マウスへのtBCCAO/Rから24時間後、湿式-乾式法で脳卒中によって誘発される脳浮腫を評価し、脳を解剖した後に直ちに湿重量を決定し、55℃で組織を、24時間内で重量が一定になるまで乾燥して乾燥重量を決定した。脳の水分含有量のパーセンテージの算式は、(湿重量-乾燥重量)/湿重量×100%であった。
マウスへのtBCCAO/Rから24時間後、湿式-乾式法で脳卒中によって誘発される脳浮腫を評価し、脳を解剖した後に直ちに湿重量を決定し、55℃で組織を、24時間内で重量が一定になるまで乾燥して乾燥重量を決定した。脳の水分含有量のパーセンテージの算式は、(湿重量-乾燥重量)/湿重量×100%であった。
測定結果:脳組織におけるMDAの濃度は、ニューロンの虚血損傷の度合いを評価するために用いられる。生理食塩水対照群のtBCCAO/Rマウスに比べて、RvTAT-PKD-S205で治療されたtBCCAO/Rマウスの脳内のMDA濃度が55%低減しており、ニューロン虚血損傷後のMDAの上昇が明らかに阻害された(図6のC)。脳の水分含有量の測定で脳浮腫を評価し、RvTAT-PKD-S205治療後、生理食塩水対照群に比べて脳内の水分含有量が明らかに8.5%低減していた(図6のD)。結果から、RvTAT-PKD-S205は実験的tBCCAO/Rモデルの脳浮腫及び酸化ストレスによる損傷を軽減できることが明らかになった。
統計方法:動物全体試験では、研究者が脳卒中モデルを作成し脳卒中の同定及び試験指標を評価する時に、試験薬物群及び対照(滅菌生理食塩水)群に盲検法を適用した。全てのデータは平均±SEMで示す。一元配置分散分析法で2群以上のデータに対して分析し、次に対照群と事後検定又は対応のない両側t検定で多重比較を行って、治療群と未治療対照群との間の平均差を評価する。データが上記の一元配置分散分析(ANOVA)の設定を満たさない場合は、ノンパラメトリック一元配置分散分析(ANOVA)(クラスカル=ウォリス(Kruskal-Wallis)検定)で対照群との多重比較(ダン(Dunn)法)を行った。比較する時は、*p<0.05、**p<0.01及び***p<0.005を統計学的意味があると見なす。
七.異なる融合ポリペプチドの比較
当研究では、それぞれ、表1に示される他の干渉ペプチドを含む融合ポリペプチドを合成し、HT22細胞株のグルタミン酸塩負荷モデル及び初代ニューロン培養物OGDモデルにおいて評価を行った。
当研究では、それぞれ、表1に示される他の干渉ペプチドを含む融合ポリペプチドを合成し、HT22細胞株のグルタミン酸塩負荷モデル及び初代ニューロン培養物OGDモデルにおいて評価を行った。
OGDモデルから次のことを見出した。
本発明によって提供されるRvTAT-PKD-S205(配列番号1のN末端に膜透過性ペプチドが接続されている)及びその相同干渉ペプチド(表1の配列番号23~配列番号39のN又はC末端に膜透過性ペプチドが接続されている)は、顕著な神経保護を提供しており、300及び1000nMでは、それぞれ、濃度依存的に皮質ニューロンの死を12%、18%低減しており、
RvTAT-ZIPK-T299(配列番号2のN末端に膜透過性ペプチドが接続されている)及びその相同干渉ペプチド(表1の配列番号8~配列番号22のN又はC末端に膜透過性ペプチドが接続されている)は、1000nMで皮質ニューロンの死を12%と効果的に低減することができ、
RvTAT-opMLC-S20ペプチド(配列番号4のN末端に膜透過性ペプチドが接続されている)は、ニューロンの生存率を顕著に向上させておらず、RvTAT-PKD-S205、RvTAT-ZIPK-T299及びRvTAT-opMLC-S20を例とする神経保護比較試験の結果を図3に示す。
本発明によって提供されるRvTAT-PKD-S205(配列番号1のN末端に膜透過性ペプチドが接続されている)及びその相同干渉ペプチド(表1の配列番号23~配列番号39のN又はC末端に膜透過性ペプチドが接続されている)は、顕著な神経保護を提供しており、300及び1000nMでは、それぞれ、濃度依存的に皮質ニューロンの死を12%、18%低減しており、
RvTAT-ZIPK-T299(配列番号2のN末端に膜透過性ペプチドが接続されている)及びその相同干渉ペプチド(表1の配列番号8~配列番号22のN又はC末端に膜透過性ペプチドが接続されている)は、1000nMで皮質ニューロンの死を12%と効果的に低減することができ、
RvTAT-opMLC-S20ペプチド(配列番号4のN末端に膜透過性ペプチドが接続されている)は、ニューロンの生存率を顕著に向上させておらず、RvTAT-PKD-S205、RvTAT-ZIPK-T299及びRvTAT-opMLC-S20を例とする神経保護比較試験の結果を図3に示す。
グルタミン酸塩負荷モデルで次のことを見出した。RvTAT-PKD-S205(配列番号1のN末端に膜透過性ペプチドが接続されている)及びその相同干渉ペプチド(表1の配列番号23~配列番号39のN又はC末端に膜透過性ペプチドが接続されている)とRvTAT-ZIPK-T299(配列番号2のN末端に膜透過性ペプチドが接続されている)及びその相同干渉ペプチド(表1の配列番号2~配列番号22のN又はC末端に膜透過性ペプチドが接続されている)は神経保護ペプチドとして有望であり、2種のペプチドはいずれもHT22細胞死を平均約33%低減させることができ、次はRvTAT-rSP6-S235(配列番号3のN末端に膜透過性ペプチドが接続されている)及びその相同干渉ペプチド(表1の配列番号40~配列番号54のN又はC末端に膜透過性ペプチドが接続されている)、RvTAT-opMLC-S20(配列番号4のN末端に膜透過性ペプチドが接続されている)とRvTAT-BECN1-T199(配列番号5のN末端に膜透過性ペプチドが接続されている)及びその相同干渉ペプチド(表1の配列番号6及び7のN又はC末端に膜透過性ペプチドが接続されている)は、400nMでは、HT22細胞死を、それぞれ、平均約29%、25%、21%低減させており、RvTAT-PKD-S205、RvTAT-rSP6-S235、RvTAT-opMLC-S20及びRvTAT-BECN1-T199を例とする比較結果を図4に示す。
また上記の結果からは、いずれもDAPK1のリン酸化ドメインと相互作用するが、DAPK1基質の干渉ペプチドによって、その神経保護機能の効果が異なり、中でもRvTAT-PKD-S205及びその相同干渉ペプチドは最も優れているということも明らかになった。
Claims (23)
- アミノ酸配列が、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4又は配列番号5に示されるとおりであることを特徴とするDAPK1リン酸化基質の人工低分子干渉ペプチド。
- 下記の(A)又は(B)に示されるアミノ酸モチーフを備え、
(A)XXX(R/K)(R/K)(R/K)(R/K)X2(S/T/A)X1XXX
(B)XXX(R/K)(R/K)(R/K)X2(R/K)(S/T/A)X1XXX
ただし、各Xは、独立的に、いかなるアミノ酸から選ばれてもよく又はアミノ酸がなく、
X1は、アスパラギン(N)、システイン(C)、グルタミン(Q)、セリン(S)又はトレオニン(T)から選ばれる極性アミノ酸であり、
X2は、アラニン(A)、イソロイシン(I)、ロイシン(L)、メチオニン(M)及びバリン(V)から選ばれる非極性アミノであり、
ただし、R/Kとは、当該位置においてアルギニン(R)又はリシン(K)のいずれでもよいことであり、
ただし、S/T/Aとは、当該位置において、セリン(S)、トレオニン(T)又はアラニン(A)のいずれでもよいことであり、
好ましくは、アミノ酸配列が、配列番号1、配列番号2又は配列番号3に示されるアミノ酸配列のうちの少なくとも一方に比べて、2つ以下のアミノ酸が違い、即ち、少なくとも85%の同一性を有することを特徴とするDAPK1リン酸化基質の人工低分子干渉ペプチド。 - アミノ酸配列が、配列番号6~54のいずれかに示されるとおりである請求項2に記載の人工低分子干渉ペプチド。
- 構造が、ステープルペプチド又は環状ペプチドであり、例えば、首尾による環形成(アミド結合)、側鎖による環形成、チオエステル結合による環形成、ラクトン結合による環形成、Se-CysとSe-Cysの酸化による環形成、又はジスルフィド結合による環状ペプチドである請求項2に記載の人工低分子干渉ペプチドの模倣ペプチド。
- 人工低分子干渉ペプチドに比べて、ペプチド鎖におけるアミノ酸の順番はC末端からN末端までに変わっている請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の人工低分子干渉ペプチドのレトロポリペプチド。
- 前記人工低分子干渉ペプチドに比べて、前記人工低分子干渉ペプチドにおける各L-アミノ酸残基がその対応するD型アミノ酸によって置き換えられ、アミノ酸配列は逆になっていると同時に側鎖の元の空間方向及びキラリティーは前記人工低分子干渉ペプチドと同じであり、即ち、前記人工低分子干渉ペプチドと似ている側鎖トポロジー構造が保たれる請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の人工低分子干渉ペプチドのD型レトロインベルソペプチド。
- 請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の人工低分子干渉ペプチドにおけるいずれか1つ又は複数のアミノ酸がその対応するD型アミノ酸又はホモアミノ酸に置き換えられて得られることを特徴とする請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の人工低分子干渉ペプチドの誘導体ペプチド。
- 2つ以上の低分子ペプチドが同じ方向に並列する方式で重合して構成され、そのうち各低分子ペプチドのC末端は遊離しており、全ての低分子ペプチドのN末端は、送達ベクターに接続されるために集まっており、
前記低分子ペプチドは、請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の人工低分子干渉ペプチド、請求項5に記載のレトロポリペプチド、請求項6に記載のD型レトロインベルソペプチド、又は請求項7に記載の誘導体ペプチドから選ばれることを特徴とするポリペプチド。 - 低分子ペプチドのN末端又はC末端に1種又は複数種の送達ベクターが融合されて構成され、
前記低分子ペプチドは、請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の人工低分子干渉ペプチド、請求項5に記載のレトロポリペプチド、請求項6に記載のD型レトロインベルソペプチド、又は請求項7に記載の誘導体ペプチドから選ばれることを特徴とする融合ポリペプチド。 - 前記送達ベクターが、膜透過性ペプチド、リガンド、受容体タンパク質形質導入ドメイン(PTD)、抗体又は高分子重合体から選ばれ、
前記膜透過性ペプチドが、カチオン性細胞膜透過性ペプチド、両親媒性細胞膜透過性ペプチド、疎水性細胞膜透過性ペプチド又は合成細胞膜透過性ペプチドから選ばれ、
前記高分子重合体が、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリ乳酸、ポリ(ラクチド-コ-グリコリド)、ポリグリコール酸、ポリカプロラクトン、ポリエチレンオキシド、ポリジオキサノン、ポリプロピレンフマレート、トリメチレンカーボネート、ポリエステルアミドオキシラン、エステルアミド、β-ヒドロキシフェニルプロピオネート、α-ヒドロキシ酸、ポリヒドロキシアルカン酸、ポリヒドロキシ酪酸、ポリイミドカーボネート、ポリウレタン、ポリ無水物、ヒアルロン酸、キトサン、セルロース、ゼラチン、コラーゲンから選ばれることを特徴とする請求項8に記載のポリペプチド又は請求項9に記載の融合ポリペプチド。 - 前記カチオン性細胞膜透過性ペプチドが、配列番号55~配列番号72に示されるアミノ酸配列からなる群から選ばれ、
前記両親媒性細胞膜透過性ペプチドが、配列番号73~配列番号81に示されるアミノ酸配列からなる群から選ばれ、
前記疎水性細胞膜透過性ペプチドが、配列番号82~配列番号85に示されるアミノ酸配列からなる群から選ばれ、
前記合成細胞膜透過性ペプチドが、配列番号86に示されるアミノ酸配列を備えることを特徴とする請求項10に記載の融合ポリペプチド。 - 前記人工低分子干渉ペプチドが、配列番号1~3、配列番号6~54のいずれかに示されるアミノ酸配列を備え、前記膜透過性ペプチドが、配列番号55~配列番号86のいずれかに示されるアミノ酸配列を備えることを特徴とする請求項11に記載の融合ポリペプチド。
- アミノ酸配列が、配列番号87~配列番号96のいずれかに示されるとおりであることを特徴とする請求項10に記載の融合ポリペプチド。
- 低分子ポリペプチドをコードし、前記低分子ペプチドは、請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の人工低分子干渉ペプチド、請求項5に記載のレトロポリペプチドから選ばれることを特徴とする人工的に製造された核酸分子。
- 請求項14に記載の核酸分子がロードされていることを特徴とする発現ベクター。
- 請求項15に記載のベクターを含有している細胞株又は無細胞発現系であることを特徴とする発現系。
- 請求項14に記載の発現系によって発現され、主な成分は、低分子ポリペプチドであり、前記低分子ペプチドは、請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の人工低分子干渉ペプチド、請求項5に記載のレトロポリペプチドから選ばれることを特徴とする発現産物。
- ポリペプチド分子と、薬学的に許容される不純物、添加物、溶媒、保護剤、アジュバント、担体及び/又は賦形剤とを含有し、そのうち、前記ポリペプチド分子は、
(1)請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の人工低分子干渉ペプチド、請求項5に記載のレトロポリペプチド、請求項6に記載のD型レトロインベルソペプチド、若しくは請求項7に記載の誘導体ペプチド、又は
(2)低分子ペプチドの修飾物であり、前記低分子ペプチドは、請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の人工低分子干渉ペプチド、請求項5に記載のレトロポリペプチド、請求項6に記載のD型レトロインベルソペプチド、若しくは請求項7に記載の誘導体ペプチドから選ばれ、前記修飾とは、
N末端、C末端修飾、標識、環化、脂質化、N-メチル化、ミリストイル化及びパルミトイル化、グリコシル化、ビオチン化、PEG修飾、蛍光標識のうちの1つ又は複数であることを特徴とする薬物。 - 剤形は、吸入用エアロゾル製剤、経口剤、静脈内投与、動脈内投与、頭蓋内投与、腹腔内投与、鼻腔内投与、筋肉内投与、皮下投与、滑膜(腔)内投与、胸骨内投与、又は脊髄内投与用の製剤であることを特徴とする請求項18に記載の薬物。
- 低分子ペプチドの製薬上の用途であって、
前記低分子ペプチドは、請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の人工低分子干渉ペプチド、請求項5に記載のレトロポリペプチド、請求項6に記載のD型レトロインベルソペプチド、又は請求項7に記載の誘導体ペプチドから選ばれ、
前記製薬上の用途とは、興奮毒性メカニズムに関連する疾患を治療又は予防する薬物を製造するために用いられることであり、前記疾患は、脳卒中、外傷性脳損傷、脊髄損傷、新生児低酸素性虚血性脳症、神経変性疾患、うつ病、自閉症を含み、ただしそれらに限定されず、
前記神経変性疾患とは、多発性硬化症、アルツハイマー病、筋萎縮性側索硬化症、パーキンソン病又はハンチントン病であることを特徴とする用途。 - 低分子ペプチドの製薬上の用途であって、
前記低分子ペプチドは、請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の人工低分子干渉ペプチド、請求項5に記載のレトロポリペプチド、請求項6に記載のD型レトロインベルソペプチド、又は請求項7に記載の誘導体ペプチドから選ばれ、前記製薬上の用途とは、DAPK1-PKD1経路に関連する生理学的異常を治療又は予防する薬物を製造するために用いられることであり、前記疾患は、脳卒中、外傷性脳損傷、脊髄損傷、新生児低酸素性虚血性脳症、神経変性疾患、うつ病、自閉症を含み、ただしそれらに限定されず、
前記神経変性疾患とは、多発性硬化症、アルツハイマー病、筋萎縮性側索硬化症、パーキンソン病又はハンチントン病であることを特徴とする用途。 - 請求項18又は19に記載の薬物と、抗凝固薬又は抗血小板薬とを含み、
好ましくは、請求項18又は19に記載の薬物及び前記抗凝固薬又は抗血小板薬は、1回用量、1日用量又は1クール用量単位で組み合わせてまとめて包装され、
ただし、前記抗凝固薬とは、アセノクマロール、4-ヒドロキシ-3-(1,2,3,4-テトラヒドロ-1-ナフチル)クマリン(クマテトラリル)、ジクマロール、ジクマロールエチル、フェンプロクモン、ワルファリン、ジフェナジオン、フェニンジオン、チオクロマロール、ベミパリン、セルトパリンナトリウム、ダルテパリン、エノキサパリン、ナドロパリン、パルナパリン、レビパリン、チンザパリン、フォンダパリヌクス、イドラパリヌクス、ダナパロイド、スロデキシド、デルマタン硫酸、アピキサバン、ベトリキサバン、エドキサバン、オタミキサバン、リバーロキサバン、ヒルジン、ビバリルジン、組換え型ヒルジン、デシルジンヒルジン、アルガトロバン、ダビガトランエテキシラート、メラガトラン、キシメラガトラン、デフィブロチド、アンチトロンビンIII、ヘパリン、クマディン錠、ダビガトランエテキシラート、アピキサバン(商品名エリキュース)、エドキサバン、エノキサパリン、フォンダパリヌクス、組換え型組織プラスミノーゲン活性化因子、組織プラスミノーゲン活性化因子、アルテプラーゼ、レテプラーゼ、テネクテプラーゼ、ウロキナーゼ、サルプラーゼ、ストレプトキナーゼ、アニストレプラーゼ、モンテプラーゼ、アンクロド、フィブリノリジン、ブリナーゼ、又はそれらの組成物であり、
前記抗血小板薬とは、クロピドグレル、チカグレロル、プラスグレル、ジピリダモール、シロスタゾール、チクロピジン、エプチフィバチド、アスピリン、アブシキシマブ、チロフィバン、ベラプロスト、プロスタサイクリン、イロプロスト、トレプロスチニル、アロキシピリン、カルバスピリンカルシウム、インドブフェン、トリフルサル、ピコタミド、テルトロバン、クロリクロメン、ジタゾール、又はそれらの組成物であることを特徴とする薬物の組み合わせ。 - 低分子ペプチドの疾患治療のための用途であって、
前記低分子ペプチドは、請求項1~請求項3のいずれか一項に記載の人工低分子干渉ペプチド、請求項5に記載のレトロポリペプチド、請求項6に記載のD型レトロインベルソペプチド、又は請求項7に記載の誘導体ペプチドから選ばれ、
ただし、投与量は、0.001mg/kg体重から50mg/kgまでであり、ここに記載の低分子ペプチドの濃度は、大きく変えてもよく、且つ、選択される投与方式及び対象の体重、年齢、性別などによって選択され、
好ましい用量範囲は、用量が0.01mg/kg体重から50mg/kgまでであり、
より好ましい用量範囲は、用量が0.1mg/kg体重から10mg/kgまでであり、
又は、1つの対象又は1群の対象における治療計画を最適化するために用量範囲を変え、
前記疾患は、脳卒中、外傷性脳損傷、脊髄損傷、新生児低酸素性虚血性脳症、神経変性疾患、うつ病、自閉症を含み、ただしそれらに限定されず、
前記神経変性疾患とは、多発性硬化症、アルツハイマー病、筋萎縮性側索硬化症、パーキンソン病又はハンチントン病であることを特徴とする用途。
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