JP2024507859A - 眼病態に対するタンパク質ベースの療法 - Google Patents
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Abstract
被験体における網膜疾患、傷害または病態に対するペプチドベースの療法が、Hsp20およびαB-クリスタリンを含む熱ショックタンパク質に由来する少なくとも1つのペプチドを含む医薬組成物を被験体に投与することを含む。投与されるペプチドは、アセチル化され、かつ/または細胞透過性ペプチドにコンジュゲートしていてもよい。このペプチドの投与は、網膜神経節細胞および網膜内皮細胞を含む少なくとも1つの網膜細胞型の喪失を低減または予防し得る。かかる細胞の喪失は、眼病態に罹患した患者において網膜損傷および視力喪失を引き起こす。医薬組成物は、投与デバイスを用いて硝子体内投与することができる。単回注射が様々な眼病態を治療するうえで治療的に十分であり得る。
Description
政府の権利の陳述
本発明は、助成金番号5R01EY028179-02の下、米国国立衛生研究所からの政府支援を受けて行われた。政府は本発明において一定の権利を有する。
本発明は、助成金番号5R01EY028179-02の下、米国国立衛生研究所からの政府支援を受けて行われた。政府は本発明において一定の権利を有する。
関連出願の相互参照
本願は、2021年2月22日に出願された「Protein-Based Therapies for Ocular Conditions」と題する米国仮特許出願第63/152,128号明細書および2021年10月29日に出願された「Protein-Based Therapies for Ocular Conditions」と題する米国仮特許出願第63/273,643号明細書の優先権を主張し、これらの各々の全体をあらゆる目的で参照により本明細書に援用するものとする。
本願は、2021年2月22日に出願された「Protein-Based Therapies for Ocular Conditions」と題する米国仮特許出願第63/152,128号明細書および2021年10月29日に出願された「Protein-Based Therapies for Ocular Conditions」と題する米国仮特許出願第63/273,643号明細書の優先権を主張し、これらの各々の全体をあらゆる目的で参照により本明細書に援用するものとする。
技術分野
本開示は概して、傷害または疾患によって引き起こされる網膜損傷を治療するための組成物、システムおよび方法に関する。具体的な実施態様は、眼損傷に罹患したか、または発症するリスクがある被験体の網膜細胞への少なくとも1つの熱ショックペプチドまたはその一部の送達を含む。
本開示は概して、傷害または疾患によって引き起こされる網膜損傷を治療するための組成物、システムおよび方法に関する。具体的な実施態様は、眼損傷に罹患したか、または発症するリスクがある被験体の網膜細胞への少なくとも1つの熱ショックペプチドまたはその一部の送達を含む。
発明の背景
緑内障には世界で7500万人近くが罹患しており、およそ800万人がこの疾患で失明している。米国だけでも300万人近くが緑内障に罹患しており、この数は2050年までに2倍以上になると予想されている。緑内障に関連した視力喪失は、眼内圧として知られる眼球内部の圧力の上昇に主に起因することが多いため、従来の緑内障治療の第一選択は、通常は眼内圧を低下させるように配合された薬物の局所適用を含む。しかしながら、このアプローチにより圧力の低下に成功したとしても、軸索変性および網膜神経節細胞(「RGC」)として知られる網膜内の細胞の継続的な死滅のために、多くの患者が失明することとなる。軸索変性およびRGC死に個別に、また特に組合せで寄与する因子の多様性から、緑内障および他の眼病態の治療は困難となっている。したがって、RGC死および軸索変性に対抗する安全かつ効果的な方法が必要とされている。
緑内障には世界で7500万人近くが罹患しており、およそ800万人がこの疾患で失明している。米国だけでも300万人近くが緑内障に罹患しており、この数は2050年までに2倍以上になると予想されている。緑内障に関連した視力喪失は、眼内圧として知られる眼球内部の圧力の上昇に主に起因することが多いため、従来の緑内障治療の第一選択は、通常は眼内圧を低下させるように配合された薬物の局所適用を含む。しかしながら、このアプローチにより圧力の低下に成功したとしても、軸索変性および網膜神経節細胞(「RGC」)として知られる網膜内の細胞の継続的な死滅のために、多くの患者が失明することとなる。軸索変性およびRGC死に個別に、また特に組合せで寄与する因子の多様性から、緑内障および他の眼病態の治療は困難となっている。したがって、RGC死および軸索変性に対抗する安全かつ効果的な方法が必要とされている。
発明の概要
本開示は、緑内障を含む様々な眼病態に対する新規のペプチドベースの療法を含む。実施形態には、熱ショックタンパク質(「HSP」)に由来するペプチドが含まれる。開示のHSPペプチドは、被験体の眼に標的局所効果をもたらすために硝子体内注射することができる。眼病態の少なくとも1つの症状の治療、予防および/または緩和の成功は、細胞透過および効果を高めるために細胞透過性ペプチド(「CPP」)とコンジュゲートしていてもよい、開示のHSPペプチドの1つ以上の投与によって達成することができる。本明細書に要約される実験データによって示されるように、開示のHSPペプチド、医薬組成物および関連療法は、眼圧(intraocular tension)、RGC死、網膜内皮細胞死、炎症性サイトカイン産生、軸索変性および/または網膜毛細血管変性を実質的に阻止、減速および/または低減することにより、網膜損傷を予防または治療することができる。
本開示は、緑内障を含む様々な眼病態に対する新規のペプチドベースの療法を含む。実施形態には、熱ショックタンパク質(「HSP」)に由来するペプチドが含まれる。開示のHSPペプチドは、被験体の眼に標的局所効果をもたらすために硝子体内注射することができる。眼病態の少なくとも1つの症状の治療、予防および/または緩和の成功は、細胞透過および効果を高めるために細胞透過性ペプチド(「CPP」)とコンジュゲートしていてもよい、開示のHSPペプチドの1つ以上の投与によって達成することができる。本明細書に要約される実験データによって示されるように、開示のHSPペプチド、医薬組成物および関連療法は、眼圧(intraocular tension)、RGC死、網膜内皮細胞死、炎症性サイトカイン産生、軸索変性および/または網膜毛細血管変性を実質的に阻止、減速および/または低減することにより、網膜損傷を予防または治療することができる。
本開示の特定の実施形態によると、被験体における網膜疾患、傷害または病態の少なくとも1つの症状を治療、リスク低減、予防および/または緩和する方法は、Hsp20等の生物学的に活性な熱ショックタンパク質に由来する少なくとも1つのポリペプチドを含む治療有効量の組成物を被験体に硝子体内投与することを含み得る。少なくとも1つのポリペプチドは、G73HFSVLLDVKHFSPEEIAVK91と少なくとも90%同一のアミノ酸配列を有し得る。
方法の幾つかの実施形態では、ポリペプチドはアセチル化されていてもよい。方法の幾つかの実施形態では、ポリペプチドは、G73HFSVLLDVK(アセチル)HFSPEEIAVK91と少なくとも90%同一のアミノ酸配列を有し得る。方法の幾つかの実施形態では、ポリペプチドは分子シャペロン活性を示すことがある。方法の幾つかの実施形態では、組成物を眼科外科手術中または眼科外科手術後に投与することができる。幾つかの実施形態では、網膜疾患、傷害または病態は緑内障であり得る。方法の幾つかの実施形態では、網膜疾患、傷害または病態は、黄斑変性、糖尿病性網膜症、網膜剥離および網膜色素変性症からなる群から選択され得る。方法の幾つかの実施形態では、網膜疾患、傷害または病態は、興奮毒性損傷、物理的損傷、化学的損傷、神経栄養因子欠乏、酸化ストレス、炎症、ミトコンドリア機能不全、軸索輸送不全またはそれらの組合せによって引き起こされ得る。方法の幾つかの実施形態では、網膜疾患、傷害または病態は、ヒト網膜神経節細胞の喪失を含み得る。方法の幾つかの実施形態では、網膜疾患、傷害または病態は、高眼圧症を含み得る。方法の幾つかの実施形態では、網膜疾患、傷害または病態は、視神経変性を含み得る。方法の幾つかの実施形態では、網膜疾患、傷害または病態は、病的アポトーシスおよび/またはタンパク質凝集を含み得る。
本開示の特定の実施形態によると、被験体における網膜疾患、傷害または病態の少なくとも1つの症状を治療、リスク低減、予防または緩和するためのシステムは、Hsp20等の生物学的に活性な熱ショックタンパク質に由来する少なくとも1つのポリペプチドを含む治療有効量の組成物を含み得る。ポリペプチドは、G73HFSVLLDVKHFSPEEIAVK91と少なくとも90%同一のアミノ酸配列を有し得る。システムは、組成物を被験体に投与するように構成された硝子体内注射デバイスを含んでいてもよい。
システムの幾つかの実施形態では、ポリペプチドはアセチル化されていてもよい。システムの幾つかの実施形態では、ポリペプチドは、G73HFSVLLDVK(アセチル)HFSPEEIAVK91と少なくとも90%同一のアミノ酸配列を有し得る。システムの幾つかの実施形態では、硝子体内注射デバイスはツベルクリン、HamiltonまたはTribofilm Staclearタイプの注射器であってもよい。システムの幾つかの実施形態では、網膜疾患、傷害または病態は、緑内障、黄斑変性、糖尿病性網膜症、網膜剥離、網膜色素変性症、網膜神経節細胞喪失、網膜内皮細胞喪失、網膜毛細血管細胞喪失、高眼圧症、視神経変性、病的アポトーシスおよびタンパク質凝集からなる群から選択され得る。
本開示の特定の実施形態によると、医薬組成物は、Hsp20に由来する少なくとも1つのポリペプチドを含み得る。ポリペプチドは、G73HFSVLLDVKHFSPEEIAVK91と少なくとも90%同一のアミノ酸配列を有し得る。医薬組成物は、薬学的に許容可能な担体を含んでいてもよい。医薬組成物は、被験体における網膜疾患、傷害または病態の少なくとも1つの症状を治療、リスク低減、予防または緩和するように配合することができる。医薬組成物は、硝子体内投与用に配合することができる。
組成物の幾つかの実施形態では、ポリペプチドはアセチル化されていてもよい。組成物の幾つかの実施形態では、ポリペプチドは、G73HFSVLLDVK(アセチル)HFSPEEIAVK91と少なくとも90%同一のアミノ酸配列を有し得る。組成物の幾つかの実施形態では、網膜疾患、傷害または病態は、緑内障、黄斑変性、糖尿病性網膜症、網膜剥離、網膜色素変性症、網膜神経節細胞喪失、網膜内皮細胞喪失、網膜毛細血管細胞喪失、高眼圧症、視神経変性、病的アポトーシスおよびタンパク質凝集からなる群から選択され得る。
本開示の特定の実施形態によると、生物学的に活性な熱ショックタンパク質に由来する少なくとも1つのポリペプチドを含む医薬組成物は、被験体における網膜疾患、傷害または病態の少なくとも1つの症状を治療、リスク低減、予防または緩和するための薬剤の製造に使用することができる。熱ショックタンパク質はHsp20であり得る。ポリペプチドは、G73HFSVLLDVKHFSPEEIAVK91と少なくとも90%同一のアミノ酸配列を有することができ、医薬組成物は硝子体内投与用に配合することができる。
幾つかの製造実施形態では、ポリペプチドはアセチル化されていてもよい。幾つかの製造実施形態では、ポリペプチドは、G73HFSVLLDVK(アセチル)HFSPEEIAVK91と少なくとも90%同一のアミノ酸配列を有し得る。幾つかの製造実施形態では、網膜疾患、傷害または病態は、緑内障、黄斑変性、糖尿病性網膜症、網膜剥離、網膜色素変性症、網膜神経節細胞喪失、網膜内皮細胞喪失、網膜毛細血管細胞喪失、高眼圧症、視神経変性、病的アポトーシスおよびタンパク質凝集からなる群から選択され得る。
本開示の特定の実施形態によると、被験体における網膜疾患、傷害または病態の少なくとも1つの症状を治療、リスク低減、予防および/または緩和する方法は、αB-クリスタリン等の生物学的に活性な熱ショックタンパク質に由来する少なくとも1つのポリペプチドを含む治療有効量の組成物を被験体に硝子体内投与することを含み得る。ポリペプチドは、73DRFSVNLDVKHFSPEELKVKV93と少なくとも90%同一のアミノ酸配列を有し得る。
方法の幾つかの実施形態では、ポリペプチドは、細胞透過性ペプチドとコンジュゲートしていてもよい。方法の幾つかの実施形態では、細胞透過性ペプチドは、VPTLKと少なくとも80%同一のアミノ酸配列を有し得る。方法の幾つかの実施形態では、組成物を眼科外科手術中または眼科外科手術後に投与することができる。
方法の幾つかの実施形態では、網膜疾患、傷害または病態は緑内障であり得る。方法の幾つかの実施形態では、網膜疾患、傷害または病態は、ヒト網膜神経節細胞の喪失を含み得る。方法の幾つかの実施形態では、網膜疾患、傷害または病態は、ヒト網膜神経節細胞機能の喪失を含み得る。方法の幾つかの実施形態では、網膜疾患、傷害または病態は、物理的損傷、化学的損傷、神経栄養因子欠乏またはそれらの組合せによって引き起こされ得る。方法の幾つかの実施形態では、網膜疾患、傷害または病態は、高眼圧症を含み得る。方法の幾つかの実施形態では、網膜疾患、傷害または病態は、視神経変性を含み得る。
本開示の特定の実施形態によると、被験体における網膜疾患、傷害または病態の少なくとも1つの症状を治療、リスク低減、予防または緩和するためのシステムは、αB-クリスタリン等の生物学的に活性な熱ショックタンパク質に由来する少なくとも1つのポリペプチドを含む治療有効量の組成物を含み得る。ポリペプチドは、73DRFSVNLDVKHFSPEELKVKV93と少なくとも90%同一のアミノ酸配列を含み得る。システムは、組成物を被験体に投与するように構成された硝子体内注射デバイスを含んでいてもよい。
システムの幾つかの実施形態では、ポリペプチドは、細胞透過性ペプチドとコンジュゲートしていてもよい。システムの幾つかの実施形態では、細胞透過性ペプチドは、VPTLKと少なくとも80%同一のアミノ酸配列を有し得る。システムの幾つかの実施形態では、硝子体内注射デバイスは、ツベルクリン注射器であってもよい。システムの幾つかの実施形態では、網膜疾患、傷害または病態は、緑内障、網膜神経節細胞喪失、網膜神経節細胞機能低下、網膜内皮細胞喪失、高眼圧症および視神経変性からなる群から選択され得る。
本開示の特定の実施形態によると、医薬組成物は、αB-クリスタリンに由来する少なくとも1つのポリペプチドを含み得る。ポリペプチドは、73DRFSVNLDVKHFSPEELKVKV93と少なくとも90%同一のアミノ酸配列を有し得る。医薬組成物は、薬学的に許容可能な担体を含んでいてもよい。医薬組成物は、被験体における網膜疾患、傷害または病態の少なくとも1つの症状を治療、リスク低減、予防または緩和するように配合することができる。医薬組成物は、硝子体内投与用に配合することができる。
医薬組成物の幾つかの実施形態では、ポリペプチドは、VPTLKと少なくとも80%同一のアミノ酸配列を有し得る細胞透過性ペプチドとコンジュゲートしていてもよい。医薬組成物の幾つかの実施形態では、網膜疾患、傷害または病態は、緑内障、網膜神経節細胞喪失、網膜神経節細胞機能低下、網膜内皮細胞喪失、高眼圧症および視神経変性からなる群から選択され得る。
本開示の特定の実施形態によると、生物学的に活性な熱ショックタンパク質に由来する少なくとも1つのポリペプチドを含む医薬組成物は、被験体における網膜疾患、傷害または病態の少なくとも1つの症状を治療、リスク低減、予防または緩和するための薬剤の製造に使用することができる。熱ショックタンパク質は、αB-クリスタリンを含み得る。ポリペプチドは、73DRFSVNLDVKHFSPEELKVK92と少なくとも90%同一のアミノ酸配列を有し得る。医薬組成物は、硝子体内投与用に配合することができる。幾つかの製造実施形態では、ポリペプチドは、VPTLKと少なくとも80%同一のアミノ酸配列を有し得る細胞透過性ペプチドとコンジュゲートしていてもよい。幾つかの製造実施形態では、網膜疾患、傷害または病態は、緑内障、網膜神経節細胞喪失、網膜神経節細胞機能低下、網膜内皮細胞喪失、高眼圧症および視神経変性からなる群から選択され得る。
本概要は、本開示の完全な範囲(extent and scope)を代表すると意図されるものではなく、そのように解釈されるべきでもない。さらに、本明細書における「本開示」またはその態様への言及は、本開示の或る特定の実施形態を意味すると理解すべきであり、必ずしも全ての実施形態を特定の記載に限定すると解釈されるべきではない。本開示は、添付の図面および詳細な説明のみならず、本概要に様々な詳細度で記載され、本概要に要素、構成要素等を含めるか、または含めないことによる、本開示の範囲に関する限定は意図されない。開示の実施形態のいずれかからの特徴は、限定されることなく互いに組み合わせて用いることができる。加えて、本開示の他の特徴および利点が、以下の詳細な説明および添付の図面を検討することにより、当業者に明らかとなるであろう。
図面は、本発明の幾つかの実施形態を説明するものであるが、同一の参照番号は、図面に示される異なる図または実施形態において同一または類似の要素または特徴を指す。
詳細な説明
本開示は、緑内障および関連する眼損傷を含む網膜疾患、傷害または病態の少なくとも1つの症状を治療、リスク低減、予防および/または緩和するための組成物、方法およびシステムに関する。実施形態は、Hsp20またはαB-クリスタリンに由来するペプチド等の少なくとも1つのHSPペプチドを含む医薬組成物を投与することを含むペプチド送達アプローチによって網膜細胞死を低減または予防することを含む。幾つかの実施形態では、HSPペプチドはCPPとコンジュゲートしていてもよく、これにより標的細胞、例えばRGCへのHSPペプチドの透過を増加させ、それによってHSPペプチドの所望の効果を増加させることもできる。外因性HSPペプチドを網膜細胞に送達するために、医薬組成物を硝子体内投与することができる。許容可能な担体および/または添加剤も含み得る医薬組成物は、被験体が緑内障等の眼病態と診断される前および/もしくは後、または被験体が眼傷害を受けた後に1回以上投与することができる。開示の方法で、例えば被験体の片眼または両眼に直接、医薬組成物を投与すると、眼内の抗アポトーシスHSPペプチドのレベルが上昇することで、網膜細胞死が顕著に阻害され、眼内圧が低下し、かつ/またはそうでなければ傷害もしくは眼病態の発症後に起こり得る軸索変性が低減する可能性がある。いかなる特定の理論にも限定されるものではないが、医薬組成物の投与により、生存促進CREBシグナル伝達経路の1つ以上の構成要素が上方調節され得る。これらの利点により、眼療法の分野で以前に検討されていなかった安全で効果的な方法で網膜損傷を予防、改善および/または妨害することができる。
本開示は、緑内障および関連する眼損傷を含む網膜疾患、傷害または病態の少なくとも1つの症状を治療、リスク低減、予防および/または緩和するための組成物、方法およびシステムに関する。実施形態は、Hsp20またはαB-クリスタリンに由来するペプチド等の少なくとも1つのHSPペプチドを含む医薬組成物を投与することを含むペプチド送達アプローチによって網膜細胞死を低減または予防することを含む。幾つかの実施形態では、HSPペプチドはCPPとコンジュゲートしていてもよく、これにより標的細胞、例えばRGCへのHSPペプチドの透過を増加させ、それによってHSPペプチドの所望の効果を増加させることもできる。外因性HSPペプチドを網膜細胞に送達するために、医薬組成物を硝子体内投与することができる。許容可能な担体および/または添加剤も含み得る医薬組成物は、被験体が緑内障等の眼病態と診断される前および/もしくは後、または被験体が眼傷害を受けた後に1回以上投与することができる。開示の方法で、例えば被験体の片眼または両眼に直接、医薬組成物を投与すると、眼内の抗アポトーシスHSPペプチドのレベルが上昇することで、網膜細胞死が顕著に阻害され、眼内圧が低下し、かつ/またはそうでなければ傷害もしくは眼病態の発症後に起こり得る軸索変性が低減する可能性がある。いかなる特定の理論にも限定されるものではないが、医薬組成物の投与により、生存促進CREBシグナル伝達経路の1つ以上の構成要素が上方調節され得る。これらの利点により、眼療法の分野で以前に検討されていなかった安全で効果的な方法で網膜損傷を予防、改善および/または妨害することができる。
以下に別段の定義がない限り、本明細書で使用される技術用語および科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。本発明の目的上、以下の用語を明確にするために定義する。
本明細書で使用される場合、「HSP」は、それぞれ約80~約100アミノ酸残基の範囲のクリスタリンコアドメインを有するストレスタンパク質である。HSPは、更なる生理的機能の中でも、それらが存在する細胞内で抗アポトーシス活性および分子シャペロン活性を示すことがある。HSPは、低分子量HSPペプチド(約12~43kDa)と高分子量HSPペプチド(約100~110kDa)とに分類することができる。低分子量HSPペプチドの例としては、α-クリスタリン(αAおよびαBの2つのサブユニットから構成される)、Hsp20およびHsp27が挙げられる。
本明細書で言及する「HSPペプチド」は、Hsp20およびαB-クリスタリン等のHSPに由来するポリペプチドである。「ペプチド」または「ポリペプチド」という用語は、本明細書において区別なく使用され得る。各HSPペプチドを構成するアミノ酸の数は、異なることがあり、様々な実施形態において、約2~約50、約6~約40、約10~約30、約12~約28、約14~約26、約16~約24、約18~約22、約19、約20または約21アミノ酸の範囲である。HSPペプチドはそれぞれ、それらが由来する完全長タンパク質のクリスタリンコアドメインの一部を構成することがある。例えば、HSPペプチドは、それらが由来するHSPのクリスタリンコアドメインに存在するアミノ酸の約20~25%を含み得る。HSPペプチドは、サイズがより小さいにもかかわらず、対応するフルサイズのクリスタリンコアドメインの分子シャペロンおよび抗アポトーシス特性を保持する可能性がある。各アミノ酸の各アミノ基は、ペプチド結合を介して別のアミノ酸のカルボキシル基に連結している。本明細書に開示されるHSPペプチドは、ヒトまたは非ヒト起源の天然に存在するHSPから酵素的および/または化学的切断によって直接得ることができる。代替的には、HSPペプチドをペプチド合成技術によって作製することができる。得られるHSPペプチドは、或る程度の三次元フォールディングを有するまたは有しないアミノ酸の鎖等の様々な形態で存在し得る。開示のHSPペプチドは、それらが由来するHSPと同様、細胞透過性である可能性があり、タンパク質凝集およびアポトーシスを阻害する可能性があり、強固な分子シャペロン活性を示す可能性がある。したがって、このペプチドは、タンパク質凝集およびアポトーシスが関与する疾患または病態の予防または治療に効果的であり得る。
HSPペプチドは、幾つかの実施形態ではアセチル化され、他の実施形態ではアセチル化されていなくてもよい。「アセチル化」ペプチドは、少なくとも1つのアセチル化アミノ酸、例えばリジンを含むペプチドである。幾つかの例では、医薬組成物に加える前にアセチル化HSPペプチドを生成するために化学的アセチル化が行われ得る。本明細書に開示されるアセチル化ペプチドは、タンパク質分解酵素の影響を受けにくいため、in vivoでより安定している可能性がある。
本明細書で使用される場合、「被験体」は、ヒトまたは他の哺乳動物を意味する。非ヒト被験体には、例えば家庭用ペットおよび/または家畜等の様々な哺乳動物が含まれ得るが、これらに限定されない。被験体は、治療を必要とするとみなすことができる。開示の組成物、方法およびシステムは、健常なヒト被験体、緑内障もしくは糖尿病性網膜症と診断された患者、1つ以上の他の眼疾患と診断された患者、様々な眼傷害を患っている患者、糖尿病患者、または視力喪失を起こしている患者の治療に効果的であり得る。
本明細書で使用される場合、「眼病態」は、被験体の片眼または両眼に悪影響を及ぼすものを含む、眼に関係する全ての疾患または病態を包含する。本明細書に開示される治療方法の標的とされる眼疾患、傷害および病態は特に、RGC、網膜内皮細胞および網膜毛細血管を含む網膜組織を損傷する可能性がある。本明細書で企図される眼病態の非限定的な例としては、緑内障、黄斑変性、白内障形成、糖尿病性眼疾患、糖尿病性網膜症、網膜剥離、網膜色素変性症、RGC死、眼内圧上昇、高眼圧症、軸索変性、興奮毒性損傷、物理的損傷(例えば、虚血および/または再灌流)、化学的損傷、神経栄養因子欠乏、酸化ストレス、炎症、ミトコンドリア機能不全、軸索輸送不全またはそれらの組合せを挙げることができる。
本明細書で使用される場合、「緑内障」は、視神経の不可逆的損傷による視覚機能の永久的喪失を特徴とする疾患を指す。緑内障の2つの主なタイプは、原発性開放隅角緑内障および閉塞隅角緑内障であり、これらの一方または両方を本明細書に記載される実施形態に従って治療することができる。
本明細書で使用される場合、「眼内圧」という用語は、眼球内の液体の圧力を指す。正常なヒトの眼の眼内圧は通例、約10~約21mmHgの範囲である。眼内圧「上昇」または「高眼圧症」は従来、約21mmHg以上と考えられる。眼内圧上昇は、緑内障の発症のリスク因子であり得る。
本明細書で企図される網膜損傷の治療は、疾患、傷害または他の病態によって引き起こされるか、またはそれと関連する網膜損傷の少なくとも1つの症状を治療、リスク低減、予防または緩和することを包含する。したがって、「治療する」、「治療」または「緩和」は、治療処置および予防(prophylactic or preventative)措置の両方を指し、その目的は、標的の病的状態および/または症状を予防または減速(軽減)することである。治療を必要とする人には、病態を罹患または発症する傾向がある人だけでなく、既に病態と診断された人が含まれる。被験体が本開示の方法に従って治療有効量の医薬組成物を受けた後、視力障害、視力喪失、視力異常、軸索変性、RGC死、網膜内皮細胞死および/または網膜毛細血管変性のうちの1つ以上の観察可能かつ/もしくは測定可能な低減、またはその欠如を示す場合、被験体は網膜損傷の「治療」に成功する。「治療する(treat)」または「治療する(treating)」という用語は、本明細書において説明を簡単にするためだけに一貫して使用され、したがって限定的なものと解釈されるべきではない。
「低減する(Reducing)」、「低減する(reduce)」または「低減」は、網膜損傷の重症度、範囲、頻度または長さを減少させることを意味する。
HSPペプチドまたはHSPペプチドの組合せを含む組成物の「有効量」は、具体的に記載された目的を果たすのに十分な量であり、記載の目的に関して経験的に日常的な方法で決定することができる。例えば、本明細書で使用される「有効量」は、被験体に投与すると、被験体のRGC、網膜内皮細胞および/または網膜毛細血管細胞における天然のHSPレベルを回復または超過させるHSPペプチドの量と定義することができる。「治療有効量」という用語は、被験体における網膜疾患、傷害または病態の少なくとも1つの症状を検出可能に繰り返して治療、リスク低減、予防または緩和するHSPペプチドを含む組成物の量を指す。これには、眼内圧上昇、RGC死、網膜内皮細胞死、網膜毛細血管変性、視力喪失、RGC細胞体変性および/またはRGC軸索変性等の疾患の兆候または症状の頻度または重症度の低減が含まれるが、これらに限定されない。かかる改善は、本明細書に開示される方法に従って開示の医薬組成物を投与していない被験体の眼と比べて検討され得る。治療により病状が改善し得るが、疾患の完全な治癒ではない可能性があることが当業者には理解される。例えば、緑内障患者の治療の成功は、患眼における視野喪失がそれ以上進行しないこと、または患眼における視野喪失の進行速度が減速することから明らかであり得る。
化合物、組成物または作用物質「の投与」および「を投与する」は、本明細書に記載される化合物、組成物もしくは作用物質、化合物、組成物もしくは作用物質のプロドラッグ、または医薬組成物の提供を意味すると理解されるべきである。化合物、作用物質または組成物は、他者が被験体へと(例えば、硝子体内に)提供もしくは投与してもよく、または被験体が自己投与してもよい。
「医薬組成物」または「医薬配合物」は、或る量(例えば単位投与量)の開示の化合物、例えば、任意にCPPとコンジュゲートしたアセチル化または非アセチル化HSPペプチドの1つ以上を、担体、希釈剤および/またはアジュバントを含む1つ以上の非毒性の薬学的に許容可能な添加物、ならびに任意に他の生物学的に活性な成分とともに含む組成物である。「医薬組成物」または「医薬配合物」は、或る量(例えば単位投与量)の開示の化合物、例えばrAAV-HSPの1つ以上を、担体、希釈剤および/またはアジュバントを含む1つ以上の非毒性の薬学的に許容可能な添加物、ならびに任意に他の生物学的に活性な成分とともに含む組成物である。かかる医薬組成物は、Remington’s Pharmaceutical Sciences, Mack Publishing Co., Easton, Pa. (19th Edition)に開示されているような標準的な医薬配合技術によって調製することができる。
本明細書で使用される場合、「薬学的に許容可能な添加剤」または「薬学的に許容可能な担体」は、医薬組成物の所望の形態または粘稠度に寄与する薬学的に許容可能な材料、組成物またはビヒクルを意味する。各々の添加剤または担体は、被験体に投与した場合に本開示の組成物の有効性を実質的に低下させる相互作用、および薬学的に許容可能でない医薬組成物をもたらす相互作用が回避されるように、混合した場合に医薬組成物の他の成分に適合する必要がある。加えて、各々の添加剤または担体は、薬学的に許容可能となるように十分に高純度である必要がある。薬学的に許容可能な担体の非限定的な例としては、ラクトース、デキストロース、スクロース、ソルビトール、マンニトール、デンプン、アカシアゴム、リン酸カルシウム、アルギン酸塩、ゼラチン、ケイ酸カルシウム、微結晶性セルロース、ポリビニルピロリドン、セルロース、水、シロップ、メチルセルロース、メチルヒドロキシベンゾエート、プロピルヒドロキシベンゾエート、タルク、ステアリン酸マグネシウム、鉱油等を挙げることができる。付加的または代替的には、担体は滑沢剤、湿潤剤、香料、乳化剤、懸濁化剤、防腐剤等を含むことがある。
本明細書で使用される場合、「野生型」は、in vivoで通常存在するように、天然に存在するタンパク質またはその一部を指す。
本明細書に記載される実施態様において使用される作用物質、化合物、組成物、抗体等は、使用前に精製および/または単離されているとみなされる。精製された材料は通例、「実質的に純粋」であり、すなわち、HSPペプチドまたは他の分子は、天然でそれに付随する成分から分離されている。例えば、HSPペプチドは、天然でそれに付随するタンパク質および他の有機分子を少なくとも50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%、95%、98%、98%または99(重量)%含まない場合に、実質的に純粋であるとみなすことができる。
本明細書で使用される場合、「同一性」または「類似性」という用語は、配列を比較することによって決定される2つ以上のポリペプチド配列またはそれらの基礎となる核酸配列間の関係を表す。当該技術分野において、「同一性」はまた、配列の文字列間の一致によって決定されるポリペプチドまたはポリヌクレオチド配列間の配列関連性の程度を意味する。
単数形の用語「a」、「an」および「the」は、文脈上明らかに他の指定がない限り、複数の指示対象を含む。同様に、「または」という語は、文脈上明らかに他の指定がない限り、「および」を含むことを意図したものである。「含む(comprises)」という用語は「含む(includes)」を意味する。また、「AまたはBを含む」とは、文脈上明らかに他の指定がない限り、AもしくはBまたはAおよびBを含むことを意味する。本開示の実施または試験において、本明細書に記載されるものと類似または同等の方法および材料を使用することができるが、好適な方法および材料を以下に記載する。加えて、材料、方法および例は例示にすぎず、限定を意図したものではない。
別段の定義がない限り、本明細書で使用される全ての技術用語および科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。矛盾する場合には、定義を含む本明細書が優先される。本明細書で言及される全ての刊行物、特許出願、特許および他の参照文献は、参照により本明細書に援用される。本明細書で引用される参照文献は、請求項に係る発明の先行技術であるとは認められない。
HSPペプチド
本開示のHSPペプチドには、ヒトHSPに由来する実質的に純粋なポリペプチドが含まれる。HSPペプチドは、細胞透過性である可能性があり、タンパク質凝集および/またはアポトーシスを阻害する可能性がある。
本開示のHSPペプチドには、ヒトHSPに由来する実質的に純粋なポリペプチドが含まれる。HSPペプチドは、細胞透過性である可能性があり、タンパク質凝集および/またはアポトーシスを阻害する可能性がある。
実施形態には、Hsp20に由来する1つ以上のペプチド、αB-クリスタリンに由来する1つ以上のペプチド、またはHsp20およびαB-クリスタリンに由来する1つ以上のペプチドの混合物が含まれ得る。付加的なHSPに由来するペプチドを用いることもでき、その非限定的な例としては、αA-クリスタリンおよびHsp27を挙げることができる。幾つかの例では、Hsp20ペプチドは、眼傷害または疾患と関連するRGC死を予防、低減および/または減速するのに最も効果的であり得る。更なる例では、αB-クリスタリンペプチドが網膜内皮細胞死、網膜毛細血管変性および/または炎症性サイトカイン産生の予防、低減または抑制等の同じまたは異なる目的で最も効果的であり得る。特定のHSPペプチドは、治療する被験体および/もしくは病態、ならびに/または治療方法に応じて様々なレベルの有効性を示すことがある。
Hsp20ペプチドは、G73HFSVLLDVKHFSPEEIAVK91(配列番号1)と少なくとも約90%、少なくとも約95%または100%同一のアミノ酸配列を有し得る。Hsp20ペプチドは、幾つかの実施形態ではアセチル化されていてもよい。アセチル化Hsp20ペプチドの一例は、G73HFSVLLDVK(アセチル)HFSPEEIAVK91(配列番号2)と少なくとも約90%、少なくとも約95%または100%同一のアミノ酸配列を有し得る。配列番号1または2と類似または同一のHsp20ペプチドの硝子体内投与は、緑内障および/またはそれと関連する1つ以上の病態、例えば高眼圧症もしくは軸索変性に罹患した被験体においてRGC死を予防、低減および/または減速するのに効果的であり得る。
αB-クリスタリンペプチドは、73DRFSVNLDVKHFSPEELKVKV93(配列番号3)と少なくとも約90%、少なくとも約95%または100%同一のアミノ酸配列を有し得る。αB-クリスタリンペプチドも幾つかの実施形態ではアセチル化されていてもよい。配列番号3と類似または同一のαB-クリスタリンペプチドは、緑内障および/またはそれと関連する1つ以上の病態、例えば高眼圧症もしくは軸索変性に罹患した被験体においてRGC死を予防、低減および/または減速するのに効果的であり得る。配列番号3と類似または同一のαB-クリスタリンペプチドの投与は、無細胞毛細血管の数の増加から明らかであり得る、網膜内皮細胞死および/または網膜毛細血管細胞の不可逆的損傷を予防、低減および/または減速するのに効果的な場合もある。幾つかの例では、配列番号3と類似または同一のαB-クリスタリンペプチドの投与は、眼傷害後の1つ以上の炎症誘発性サイトカインの発現を低減または抑制するのに効果的な場合もある。
実施形態には、少なくとも1つのCPPとコンジュゲートしたHSPペプチドが含まれ得る。CPPは、それとコンジュゲートしたHSPペプチドの網膜細胞透過を増加させる可能性があり、それにより、HSPペプチド単独の送達と比べて、眼の最も高い内境界膜へのHSPペプチドの送達が増加または最大化し得る。結果として、CPPコンジュゲートHSPペプチドの硝子体内投与は、眼傷害または疾患と関連するRGC死および/または機能低下をさらに予防、低減および/または減速することができる。幾つかの非限定的な実施形態では、CPPは、配列番号3と類似または同一のαB-クリスタリンペプチドと特異的にコンジュゲートすることができる。実施形態には、配列番号1または2と類似または同一のアミノ酸配列を有し得る1つ以上のHsp20ペプチドにコンジュゲートしたCPPも含まれ得る。開示のHSPペプチドの1つ以上とコンジュゲートすることができるCPPの一例は、VPTLK(配列番号6)と少なくとも約80%または100%同一のアミノ酸配列を有し得る。配列番号6と少なくとも約80%または100%同一のアミノ酸配列を有するCPPとコンジュゲートした、例えば配列番号2または3を有するHSPペプチドの投与により、RGC死が特に顕著に低減および/または減速し、軸索完全性が維持される可能性があり、これはCREBシグナル伝達経路の1つ以上の構成要素の上方調節によって少なくとも部分的に駆動され得る。
医薬組成物
本開示の医薬組成物は、RGC死、網膜内皮細胞死および/または網膜毛細血管変性を含む、網膜細胞機能低下および/または網膜細胞死によって引き起こされるか、またはそれと関連する眼疾患、傷害および/または病態の少なくとも1つの症状を治療、リスク低減、予防または緩和するのに適している。医薬組成物の実施形態は、CPPとコンジュゲートしていてもよい、少なくとも1つのHSPペプチドを含み得る。医薬組成物は、被験体の標的部位へのHSPペプチドの送達を促進および/または安定化するように構成される薬学的に許容可能な担体を含んでいてもよい。
本開示の医薬組成物は、RGC死、網膜内皮細胞死および/または網膜毛細血管変性を含む、網膜細胞機能低下および/または網膜細胞死によって引き起こされるか、またはそれと関連する眼疾患、傷害および/または病態の少なくとも1つの症状を治療、リスク低減、予防または緩和するのに適している。医薬組成物の実施形態は、CPPとコンジュゲートしていてもよい、少なくとも1つのHSPペプチドを含み得る。医薬組成物は、被験体の標的部位へのHSPペプチドの送達を促進および/または安定化するように構成される薬学的に許容可能な担体を含んでいてもよい。
幾つかの実施形態では、医薬組成物は、1つ以上がCPPとコンジュゲートしていてもよい、2つ以上の異なるHSPペプチドの混合物を含んでいてもよい。例えば、医薬組成物は、Hsp20ペプチドとαB-クリスタリンペプチドとの混合物を含み得る。かかる例によると、Hsp20ペプチドとαB-クリスタリンペプチドとの比率は、約1:1、約2:1、約3:1、約4:1、約5:1、約6:1、約7:1、約8:1、約9:1、約10:1、約1:10、約1:9、約1:8、約1:7、約1:6、約1:5、約1:4、約1:3または約1:2であり得る。
実施形態において、医薬組成物は1つ以上の添加剤を含むか、またはそれと同時に投与することができる。好適な添加剤は、用いられる特定の剤形によって異なることがある。加えて、好適な添加剤は、安定な剤形の製造を容易にする能力等の特定の機能によって選ばれ得る。添加剤は、規則遵守のために選ばれることもある。非限定的な添加剤の例としては、充填剤、結合剤、崩壊剤、滑沢剤、流動促進剤、造粒剤、コーティング剤、湿潤剤、溶媒、共溶媒、懸濁化剤、乳化剤、着色料、固化防止剤、保湿剤、キレート剤、可塑剤、粘性剤、酸化防止剤、防腐剤、安定剤および界面活性剤が挙げられる。幾つかの実施形態では、1つ以上の送達ビヒクルを用いてもよく、その非限定的な例としては、ナノ粒子、ナノゲルおよび/またはアデノ随伴ウイルスベクター(「AAVベクター」)を挙げることができる。当業者であれば、或る特定の薬学的に許容可能な添加剤が2つ以上の機能を果たすことがあり、最終組成物中に添加剤がどの程度存在し、組成物中に他のどの成分が存在するかに応じて代替的な機能を果たすことがあることを理解するであろう。
実施形態において、HSPペプチドを1つ以上の緩衝剤および/または希釈剤と同時に投与することができ、その非限定的な例としては、様々な濃度の水酸化ナトリウムおよびリン酸ナトリウムを挙げることができる。
特定の添加剤および/または担体の含有は、投与経路によって異なり得る。例えば、非経口投与用の調製物には、滅菌水溶液、非水溶媒、懸濁液、エマルション、凍結乾燥調製物および/または坐剤が含まれ得る。非水溶媒としては、プロピレングリコール、ポリエチレングリコール、植物油および/または注射用エステルを挙げることができる。坐剤の基剤としては、witepsol、マクロゴール、tween 61、カカオバター、ラウリンバター、グリセロゼラチン等を使用することができる。ペプチドの安定性または吸収性を高めるために、グルコース、スクロースもしくはデキストラン等の炭水化物、アスコルビン酸もしくはグルタチオン等の酸化防止剤、キレート剤、低分子量タンパク質、または他の安定剤を使用することができる。
幾つかの実施形態では、医薬組成物は局所組成物、例えば液滴形態で提供してもよい。点眼剤は1つ以上の分散剤、可溶化剤および/または懸濁剤も含む水性または非水性基剤を用いて配合することができる。かかる実施形態によると、医薬組成物中のHSPペプチドの濃度は、硝子体内実施態様に用いられる濃度よりも高いことがある。
治療的アプローチ
眼病態を治療する方法は、治療有効量の本明細書に開示されるHSPペプチド組成物を被験体の眼に投与することを含み得る。組成物は、眼科外科手術を含み得る眼傷害を受けた後、または眼疾患が診断された後に投与することができる。実施形態は、被験体が疾患を発症するのを予防するか、または疾患発症時の症状の重症度を軽減するために、未診断の被験体に開示のHSPペプチド組成物を投与することも含み得る。幾つかの例では、予防的投与は、被験体に平均を上回る眼疾患発症リスクがあるか、または眼傷害を受ける平均を上回るリスクを有すると決定された後に行ってもよい。幾つかの実施形態では、開示の医薬組成物の硝子体内投与は、例えばRGC(またはRGC細胞体)、網膜内皮細胞および/または網膜毛細血管を含む、被験体の網膜細胞における1つ以上のHSPの天然レベルを回復または超過させるのに独自に効果的であり得る。かかるレベルは、未治療のままであれば不可逆的網膜損傷を引き起こし得る網膜細胞喪失を低減するのに十分であり得る。
眼病態を治療する方法は、治療有効量の本明細書に開示されるHSPペプチド組成物を被験体の眼に投与することを含み得る。組成物は、眼科外科手術を含み得る眼傷害を受けた後、または眼疾患が診断された後に投与することができる。実施形態は、被験体が疾患を発症するのを予防するか、または疾患発症時の症状の重症度を軽減するために、未診断の被験体に開示のHSPペプチド組成物を投与することも含み得る。幾つかの例では、予防的投与は、被験体に平均を上回る眼疾患発症リスクがあるか、または眼傷害を受ける平均を上回るリスクを有すると決定された後に行ってもよい。幾つかの実施形態では、開示の医薬組成物の硝子体内投与は、例えばRGC(またはRGC細胞体)、網膜内皮細胞および/または網膜毛細血管を含む、被験体の網膜細胞における1つ以上のHSPの天然レベルを回復または超過させるのに独自に効果的であり得る。かかるレベルは、未治療のままであれば不可逆的網膜損傷を引き起こし得る網膜細胞喪失を低減するのに十分であり得る。
HSPペプチド組成物は、急性閉塞隅角緑内障に罹患した被験体の外科手術の直後および/または外科手術中に被験体の片眼または両眼に注射することができる。かかる治療は、視神経変性を低減し、最終的に完全な視力喪失を減速または予防し得る。Hsp20および/またはαB-クリスタリンに由来するHSPペプチドを含むHSPペプチド組成物の投与は、原発性開放隅角緑内障および正常眼圧緑内障と診断された被験体においてRGC死を低減、予防または減速する可能性もある。αB-クリスタリンに由来するHSPペプチドを含む組成物の投与は、CPPコンジュゲートの有無にかかわらず、RGC死、網膜内皮細胞死、網膜毛細血管変性および/または網膜細胞機能低下を低減、予防および/または抑制するのに特に効果的であり得る。幾つかの実施形態では、HSPペプチド組成物の投与は、被験体が外傷性脳損傷を受けた後に脳神経細胞を保護する可能性がある。同じHSP組成物が、糖尿病患者において腎臓近位尿細管上皮細胞を保護するのにも効果的であり得る。
前節で述べたように、医薬組成物は、少なくとも1つの薬学的に許容可能な担体を含むか、またはそれと同時に投与することができる。関連して、医薬組成物は単独で、または他の治療剤と組み合わせて連続的もしくは同時に投与することができる。かかる付加的な作用物質は、同じ眼病態を治療するために配合しても、またはそうでなくてもよい。
本明細書に開示される医薬組成物の投与の頻度は異なることがある。実施形態において、薬学的有効量の組成物を毎日、毎週、毎月または毎年投与することができる。開示の組成物を被験体に投与する回数は、治療期間の長さとともに、網膜損傷を引き起こすか、またはそのリスクがある病態の重症度またはタイプによって異なり得る。例えば、医薬組成物を投与して眼傷害を治療する実施形態は、より持続的な治療アプローチを必要とし得る、HSPペプチド組成物を投与して緑内障等の疾患を治療する実施形態よりも少ない個別投与を含むことがある。治療期間の長さも患者特有であり、医師または他の医療供給者によって定期的に再評価され得る。様々な実施形態において、医薬組成物は傷害の直後、例えば傷害から1、2、6、12または24時間以内に投与することができる。配合物は1回または複数回、例えば2、3、4、5、6、7、8、9、10回またはそれ以上投与することができる。
本明細書に開示される医薬組成物は、本明細書に記載される目的で特別に構成され得るツベルクリン注射器または点滴デバイス等の注射デバイスを用いて投与することができる。幾つかの例では、投与デバイスは単回使用デバイスであってもよく、これは単回用量の医薬組成物も含むキットに含まれていてもよい。したがって、注射デバイスは、網膜損傷の少なくとも1つの症状を治療、リスク低減、予防または緩和するためのシステムの一部を構成し得る。
投与経路は異なることがあり、複数の経路が許容され得るが、開示の組成物の硝子体内投与が、1つ以上の眼病態を治療するのに最も効果的な可能性がある。硝子体内投与は、治療中および治療後に被験体が痛みを感じる可能性があることから、従来支持されないことがある。硝子体内投与は出血、網膜裂孔および剥離、白内障形成、ならびに眼感染の可能性を増加させることもある。しかしながら、かかる潜在的な副作用よりも、本明細書に記載される特定のHSPペプチド組成物の局所的な硝子体内投与によって達成される強い有効性および全身性副作用の軽減の方が重要であり得る。
硝子体内投与の潜在的な代替手段としては、眼への局所適用、腹腔内注射を挙げることができる。腹腔内注射後に、開示のHSPペプチド組成物は、血液房水関門を効果的に通過し、最終的に網膜細胞に入ることができ、そこで注射した組成物のHSPペプチドが網膜損傷を予防、低減または他の形で改善し得る。許容可能な投与方法の他の非限定的な例としては、静脈内投与、筋肉内投与、皮下投与または局所投与を挙げることができる。
被験体に投与される医薬組成物の治療有効量は異なることがある。実施形態において、被験体に提供される医薬組成物の各硝子体内用量は、約100μg/mL~約500μg/mLの範囲のHSPペプチド濃度を含み得る。投与は、例えば治療される病態、病態の重症度、配合物の性質(例えば、CPPコンジュゲーションの有無)、投与方法、被験体の状態、被験体の年齢、被験体の体重、またはそれらの組合せによって異なり得る。投与量レベルは通例、in vitro、in vivoまたは組織培養において有効であることが示された濃度と少なくとも同じ濃度を作用部位で達成するのに十分なものである。
複数の投与技術およびスケジュールに対応するために、本明細書に開示される医薬組成物は、当業者に用いられる方法に従い、薬学的に許容可能な担体および/または添加剤とともに単位投与形態または複数投与形態で調製することができる。例示的な配合物は、水性もしくは油性溶液、懸濁液、またはエマルションの形態であり得る。安定性の向上および長期保存のために、医薬組成物を凍結乾燥してもよい。
以下の実験例は、本発明の例示的な実施形態を説明するために提供され、限定的なものとみなすべきではない。
実施例
実施例1
RGC死に対するHsp20およびαB-クリスタリンペプチドの効果を決定するために、マウスに各ペプチドの硝子体内注射を行う第1の高眼圧症マウスモデルを採用した。
実施例1
RGC死に対するHsp20およびαB-クリスタリンペプチドの効果を決定するために、マウスに各ペプチドの硝子体内注射を行う第1の高眼圧症マウスモデルを採用した。
第1の高眼圧症モデルは、初めにマウスを0.5%塩酸プロパラカインの局所適用で補助したケタミン/キシラジンの腹腔内注射によって麻酔することによって作製した。ポリスチレンマイクロビーズ(直径10μm、PBS 1mL当たり500万個のビーズ)を各動物の右眼の前房に注射することにより、高眼圧症を片側でのみ誘導した。33G針を用いて角膜の中央付近を静かに穿刺し、小さな気泡を注入して前眼房を持ち上げた。少量(2μL)のマイクロビーズを、ハミルトン注射器に接続したマイクロピペットによって気泡下の前房に注射した。感染を予防するために、注射した眼に抗生物質軟膏を局所適用した。
眼圧計を用い、眼内圧を6週間にわたって毎週測定した。特に、イソフルランの持続流(酸素と混合した2L/分の5%イソフルラン)で満たした麻酔室にマウスを入れた。毎週のチェックイン毎に眼圧計により5回測定し、最高および最低の読取り値を除外し、残りの読取り値から各マウスについて平均眼内圧を生成した。
眼内圧を上昇させるための3週間にわたる毎週のマイクロビーズ注射後に、PBS中の配列番号2を有するHsp20ペプチド(ペプテン-3a)または配列番号3を有するαB-クリスタリンペプチド(ペプテン-1)のいずれか1μg用量を3週間にわたって週1回硝子体内注射した。マイクロビーズ注射の6週間後に眼を解剖し、4%PFAを用いて4℃で一晩、後固定した。網膜を続いて解剖し、PBSで3回洗浄した後、一晩ブロッキングした(PBS中の5%正常ロバ血清および1%Triton X-100)。次いで、全載網膜をRGCおよび軸索細胞のマーカーであるBrn3aおよびβIII-チューブリン(1:500希釈)についてそれぞれ免疫染色した。次いで、網膜をAlexa Fluor 488ロバ抗マウスまたはテキサスレッドコンジュゲートヤギ抗ウサギIgG(1:250希釈)で染色した。Zeissコンフォーカルにより20倍レンズを用いて各網膜領域から4つの画像フィールドを得た。Brn3a陽性RGC数は、ImageJソフトウェア(NIH)を用いて、全載網膜の4つの象限から中間周辺部で計数した(細胞/mm2)。対側の無傷眼を対照として用いた。
図1Aに示されるように、眼マイクロビーズ注射により、眼内圧は1週間で12mmHgから30mmHg超に上昇した。眼内圧は、その後徐々に低下し、4週間の時点で最低値に達した。この低下にもかかわらず、眼内圧は、マイクロビーズを注射していない対照マウスよりも有意に高いままであった(*p<0.05、**p<0.01、****p<0.0001、0日目と比較)。
RGC生存に対する硝子体内ペプチド注射の影響を図1Bにグラフで示す。ここで、ns=有意でない、***p<0.001、****p<0.0001である。示されるように、対照マウス(「Cont」)から摘出した網膜は、研究参加の6週間後に1mm2当たりほぼ3400個のRGCを有していた。対照的に、マイクロビーズおよびPBSを注射した非治療マウス(「ビヒクル」)は、6週間後に1mm2当たり2300個未満のRGCを有していた。ペプテン-1で治療したマウス(「Pept-1」)から摘出した網膜は、6週間後に1mm2当たり3200個を超えるRGCを有し、ペプテン-3aで治療したマウス(「Pept-3a」)から摘出した網膜は、6週間後に1mm2当たり約3000個のRGCを有していた。したがって、ビヒクル対照と比べ、ペプテン-1およびペプテン-3aはどちらも、高眼圧レベルまで上昇した眼内圧を有する網膜内に存在するRGCの喪失を有意に(また同程度に)低減した。
図1Bの定量的RGC濃度を得た網膜の共焦点顕微鏡画像を図1Cに示す。より高いBrn3a陽性RGC染色から明らかなように、RGC数は、健常治療群102から摘出した網膜において最も高かった。非治療高眼圧症群104におけるBrn3a染色は、はるかに低かった。ペプテン-1群106およびペプテン-3a群108は、(ビヒクル対照群と比較して)それぞれ4%および12%のRGC死の有意な減少を示した。同時のβIII-チューブリン免疫染色により、ペプテン-1およびペプテン-3aの両方が、軸索細胞死の減少から明らかなように軸索変性も阻害することが確認された。
実施例2
高眼圧症に罹患したマウスにおけるRGC死に対する同じHsp20(ペプテン-3a)およびαB-クリスタリン(ペプテン-1)ペプチドの効果を確認するために、マウスに各ペプチドの硝子体内注射を行う第2の高眼圧症マウスモデルを開発した。
高眼圧症に罹患したマウスにおけるRGC死に対する同じHsp20(ペプテン-3a)およびαB-クリスタリン(ペプテン-1)ペプチドの効果を確認するために、マウスに各ペプチドの硝子体内注射を行う第2の高眼圧症マウスモデルを開発した。
第2の高眼圧症モデルは、マウスを0.5%塩酸プロパラカインの局所適用で補助したケタミン/キシラジンの腹腔内注射によって麻酔することによって作製した。33G針が水晶体または虹彩を傷つけることなく前房に到達するよう、縁郭に近い上側頭側で各試験眼の角膜を貫通させた。この穴に続いて、約2マイクロリットルのシリコーン油(1000mPa・s)を、生じる油滴が広がって虹彩の大部分を覆うまで前房にゆっくりと注射し、針をゆっくりと引き抜いた。注射後、角膜切開を閉じ、油漏れを最小限に抑えるために上眼瞼を優しくマッサージし、感染を予防するために、注射した眼の表面に動物用抗生物質軟膏を適用した。
2週間後にシリコーン油滴を除去した。33G針を用い、角膜の中央よりも上の1箇所のトンネル切開および角膜の中央よりも下の1箇所のトンネル切開の2回の角膜トンネル切開を行った。3mLルアーロック注射器に取り付けた33G針を用い、下方トンネル切開からシリコーン油が流れ出るように、PBSを各眼の前房に注射した。油除去後に眼の表面に動物用抗生物質軟膏を適用した。
油除去の2日後に、PBS中のペプテン-3aまたはペプテン-1のいずれか1μg用量を硝子体内注射した。各眼の眼内圧を、イソフルランの持続流(酸素と混合した2L/分の5%イソフルラン)による麻酔下で眼圧計を用いてシリコーン油注射の4週間後まで週1回モニタリングした。油除去の2週間後(28日目)に網膜を摘出し、Brn3aおよびβIII-チューブリン抗体で免疫染色して、生存RGCを可視化および計数した。
図2Aに示されるように、シリコーン油(「SO」)の注射により、眼内圧は2週間で約12mmHgから約25mmHgまで上昇した。眼内圧は油除去の2日後に約13mmHgまで低下し、28日目まで約12mmHgの正常範囲内に留まった。
RGC生存に対する硝子体内ペプチド注射の影響を図2Bにグラフで示す。ここで、シリコーン油除去の2週間後に対照サンプルと比較して、ns=有意でない、*p<0.05、**p<0.01および***p<0.001である。シリコーン油注射の2週間後の対照サンプルについては、###p<0.001である。
左の2本の棒に示されるように、健常対照マウス(シリコーン油を注射していない)から摘出した網膜は、1mm2当たりほぼ3900個のRGCを有していたのに対し(「2wk」)、シリコーン油を注射した網膜は、シリコーン油注射の2週間後に1mm2当たり2400個のRGCしか有していなかった。加えて、健常対照マウス(シリコーン油を注射していない)から摘出した網膜は、シリコーン油除去の2週間後に1mm2当たりほぼ3400個のRGCを有していたのに対し(「2+2wk」)、高眼圧症マウス(「ビヒクル」)から摘出した網膜は、シリコーン油除去の2週間後に1mm2当たり約2000個のRGCしか有していなかった。ペプテン-1で治療したマウス(「Pept-1」)から摘出した網膜は、ペプテン-3aで治療したマウス(「Pept-3a」)から摘出した網膜と同様、シリコーン油除去の2週間後に1mm2当たり2900個弱のRGCを有していた(「2+2wk」)。このデータからも、ビヒクル対照と比べ、ペプテン-1およびペプテン-3aはどちらも、高眼圧レベルまで上昇した眼内圧を有する網膜内に存在するRGCの喪失を有意に(また同程度に)低減したことが示される。
染色したRGCの共焦点顕微鏡画像を図2Cに示す。より高いBrn3a陽性染色から明らかなように、注射の2週間後のRGC数は、シリコーン油を注射していない健常対照群202から摘出した網膜において最も高く、シリコーン油を注射したマウス(高眼圧症群204)から摘出した網膜において最も低かった。対照群202と比べ、非治療高眼圧症群204ではRGC数が39%減少した。4週目の健常対照群206におけるRGC数は高いままであったが、非治療高眼圧症群208ではシリコーン油除去の2週間後にRGC数が有意に減少し、4週目にPBS治療群206と比較して41%減少していた。ペプテン-1治療210およびペプテン-3a治療212は、RGC死を(PBS治療対照206と比較して)それぞれ15.7%および14.2%有意に減少させた。
実施例3
第3の実験を行い、特に糖尿病性網膜症のマーカーを治療するペプテン-1の能力を評価した。網膜内皮細胞死および網膜毛細血管細胞死が、糖尿病性網膜症に罹患した被験体によく見られるため、ペプチドの投与を伴う場合および伴わない場合の炎症誘発性サイトカイン媒介アポトーシス後のそれらの生存をin vitroで測定した。
第3の実験を行い、特に糖尿病性網膜症のマーカーを治療するペプテン-1の能力を評価した。網膜内皮細胞死および網膜毛細血管細胞死が、糖尿病性網膜症に罹患した被験体によく見られるため、ペプチドの投与を伴う場合および伴わない場合の炎症誘発性サイトカイン媒介アポトーシス後のそれらの生存をin vitroで測定した。
ヒト網膜内皮細胞(「HREC」)を無血清培地にてペプテン-1またはスクランブル対照ペプチドのいずれか200μg/mLで3時間処理した。第1のスクランブル対照ペプチドの配列は、SLKEKRNFDVSEVKHVLFVDP(配列番号4)であり、第2のスクランブル対照ペプチドの配列は、FEPSVRFSKVDHLVKENDLVK(配列番号5)であった。次いで、全ての試験細胞を炎症誘発性サイトカインの組合せ(50U/mLのIFN-γ+20ng/mLのTNF-α+20ng/mLのIL-1β)で48時間処理した。
プロテアーゼ阻害剤カクテルを含有する1倍RIPAバッファーを用いて細胞溶解物を調製した。BCA法を用いて細胞溶解物のタンパク質濃度を測定し、25μgのタンパク質を免疫ブロット法に使用した。HRECアポトーシスを測定するために、細胞をアポトーシスのマーカーである活性型(切断型)カスパーゼ-3について特異的に免疫染色した。ハウスキーピングタンパク質のレベルを測定し、カスパーゼ-3レベルと比較してタンパク質密度を算出するための対照として、β-アクチン抗体染色を用いた。切断型カスパーゼ-3抗体で処理したウエスタンブロットメンブレンを最終的にストリップし、ペプテン-1抗体についてもプローブした。
図3Aに示されるように、炎症誘発性サイトカイン混合物(「CM」)は、CMで処理していない対照細胞と比べてはるかに高い切断型カスパーゼ-3レベルが示すように、HRECアポトーシスの有意な(***p<0.001)増加を引き起こした(タンパク質レベル=三連測定の平均±SD)。β-アクチンのレベルは、ウエスタンブロット画像に示されるように、対照細胞およびCMで処理した細胞で同様であった。アポトーシスを示唆する切断型カスパーゼ-3の強固なレベルが、図の上部のウエスタンブロット画像と、測定されたカスパーゼ-3レベルとβ-アクチンレベルとの密度比を示す、その下の定量的棒グラフ(デンシトメトリープロット)に示されている。示されるように、CMで処理していない対照細胞は、β-アクチンに対して切断型カスパーゼ-3を殆ど含まなかったが、CMで処理した細胞は、カスパーゼ-3とβ-アクチンとの密度比がおよそ1:1であった。
図3Bは、ウエスタンブロッティングによって検出される、CMおよびペプテン-1で処理した細胞についての切断型カスパーゼ-3とβ-アクチンレベルとの密度比の減少(約0.5)によって示され、またCMおよびペプテン-1で処理した細胞において、CMのみで処理した細胞ならびにCMおよびスクランブルペプチドで処理した細胞(「Scr-1」および「Scr-2」)と比べて、明らかにより薄い切断型カスパーゼ-3のバンドを生じたメンブレンブロットの右端の3つのレーンに示されるように、CMのみで処理した対照HRECと比べ、CMおよびペプテン-1で処理したHRECが、有意に大きな程度まで生存したことを示している(*p<0.05、**p<0.01)。CMおよびスクランブルペプチドで処理したHRECでは、かかるサンプルについての切断型カスパーゼ-3とβ-アクチンとのより大きな密度比によってグラフで示されるように、ペプテン-1処理細胞と比べ、有意に多くの細胞死も観察された(*p<0.05)。
図3Cは、ペプテン-1レベルが、CMおよびペプテン-1で処理した細胞において実際に有意により高かったことを示している。特に、CMおよびペプテン-1で処理した細胞は、CMのみで処理した細胞ならびにCMおよびスクランブル対照ペプチドで処理した細胞(「Scr-1」および「Scr-2」)と比較して、ペプテン-1とβ-アクチンとの密度比が有意に大きかった(約2.25)。棒グラフの上のブロット画像は、CMのみで処理した細胞ならびにCMおよびスクランブルペプチドで処理した細胞では、目に見えるペプテン-1バンドがないことを示している。
実施例4
第4の実験を行い、ペプテン-1がマウスにおいて硝子体内注射後に網膜に移行し得るかを決定した。
第4の実験を行い、ペプテン-1がマウスにおいて硝子体内注射後に網膜に移行し得るかを決定した。
ペプチドの視覚追跡を可能にするために、C末端にシステイン残基を有するペプテン-1とスルホ-シアニン5マレイミド(Cy5)色素とのコンジュゲーションを行った。マウス(C57BL6/J)に、2μLのPBS中のCy5とコンジュゲートしたペプテン-1 1μgを硝子体内注射した。対側眼を陰性対照として用いた。4時間後に、網膜フラットマウントおよびホモジナイズ組織におけるCy5蛍光強度を測定した。
図4Aの網膜フラットマウントに示されるように、Cy5蛍光は、対照サンプルと比べ、ペプテン-1-Cy5を注射したマウスの網膜において有意に大きかった。図4Bにグラフで示す蛍光データ(ホモジナイズした網膜組織から得られた)により、ペプテン-1が、転移試薬を用いることなく、硝子体内注射後にマウスの網膜組織に透過したことが確認される。有意な網膜血管透過がペプテン-1-Cy5注射の24時間後の図4Cにも示され、画像の第1の列は、網膜細胞の核内に存在するDNAに結合する4’,6-ジアミジノ-2-フェニルインドール(「DAPI」)で染色された網膜血管を示している。上段の中央の画像に見られるように、ペプテン-1-cy5を注射していない対照細胞ではCy5蛍光は検出されなかったが、ペプテン-1-cy5を注射したマウス(下段、中央の画像)では、網膜神経節細胞の核が有意なレベルのペプチドを含んでいた。したがって、硝子体内注射したペプテン-1は、注射の約4時間後に試験した網膜全体に分布していた。
実施例5
第5の実験を行い、硝子体内注射したペプテン-1が眼傷害後の網膜毛細血管細胞を効果的に治療および/または保護するかを決定した。
第5の実験を行い、硝子体内注射したペプテン-1が眼傷害後の網膜毛細血管細胞を効果的に治療および/または保護するかを決定した。
この高眼圧症モデルは、初めに12週齢のC57BL/6Jマウスを0.5%塩酸プロパラカインの局所適用で補助したケタミン/キシラジンの腹腔内注射によって麻酔することによって作製した。I/R傷害を行うために、250mlの0.9%NaCl溶液が入った高置パウチに接続した33ゲージ針を右眼の前房にカニューレ挿入した。これにより、眼内圧が60分かけて120mmHgまで上昇した。ペプテン-1またはスクランブルペプチド(1μLのPBS中0.5μg)をI/R傷害の直後と1週間後に再び硝子体内注射した。PBS注射眼をビヒクル対照として用いた。対側眼を付加的な対照として用いた。
I/R傷害または最初のペプテン-1の硝子体内注射の14日後に、マウスを屠殺し、眼球摘出した。網膜を光学顕微鏡下での解剖により単離し、エラスターゼ(40U/mL)を用いて37℃で35分間、穏やかに撹拌しながら処理した。内境界膜(ILM)を慎重に除去した後、網膜をpH7.8のTris-HClバッファーが入った12ウェルプレートに入れ、続いて一晩振盪して残りのRGCをばらばらにした。次いで、網膜をガラス顕微鏡スライドに移し、Tris-HCl中で20μLピペットによって穏やかに撹拌することで、残りの神経組織を慎重に取り除いた。過ヨウ素酸シッフ(PAS)染色を用いて単離網膜毛細血管層を可視化した。倒立蛍光顕微鏡を使用して、マウントした毛細血管を撮像し、各治療群からの無細胞毛細血管を計数および分析した。
図5Aに示されるように、I/R傷害(「ビヒクル」)は、I/R傷害を受けていない網膜(「対照」)に対し、PBSのみを注射したビヒクル対照眼において、網膜損傷の一般的なマーカーである無細胞変性網膜毛細血管細胞の数を有意に増加させた。スクランブルペプチドの硝子体内注射(「Scrb」)は、ビヒクル治療と同様のパターンを示した。しかしながら、ペプテン-1の硝子体内注射(「Pept-1」)は、網膜細胞をI/R傷害から保護した。これは、図の右下の画像に示され、また図5Bのグラフにグラフ表示されるように、非処理細胞と比べてペプテン-1処理細胞に存在する網膜当たりの無細胞毛細血管の数が少ないことから明らかである。ここで、ns=有意でない、**p<0.01および****p<0.0001である。このため、ペプテン-1の硝子体内投与は、そうでなければI/R傷害後に自然に起こるであろう毛細血管変性を低減した。
実施例6
第6の実験を行い、ペプテン-1(配列番号3)が眼傷害後のマウスの網膜において炎症性サイトカインの産生を抑制するかを決定した。マウスをI/R傷害に供し、I/R傷害の直後に0.5μgのペプテン-1またはスクランブルペプチドを硝子体内注射した。炎症誘発性サイトカインレベルを測定するために、I/R傷害の2日後にマウスを屠殺し、網膜を解剖した。次いで、網膜から全RNAを溶解させ、2マイクログラムのRNAを逆転写してcDNAを合成し、定量的リアルタイムPCRを行った。PCRプライマーの配列は、以下のとおりであった:TNF-αフォワードプライマー - 5’-GACAAGGCTGCCCCGACTA-3’およびリバースプライマー - 5’-AGGGCTCTTGATGGCAGAGA-3’;IL-1βフォワードプライマー - 5’-GAAATGCCACCTTTTGACAGTG-3’およびリバースプライマー - 5’-TGGATGCTCTCATCAGGACAG-3’;IFN-γフォワードプライマー - 5’-CAGGCCAGACAGCACTCGAATG-3’およびリバースプライマー - 5’-AGGGAAGCACCAGGTGTCAAGT-3’。mRNAレベルを、比較Ct法(2-ΔΔCT)を用いて分析した後、β-アクチン(フォワードプライマー - 5’-AGAAAATCTGGCACCACACC-3’およびリバースプライマー - 5’-GGGGTGTTGAAGGTCTCAAA-3’)に対して正規化した。
第6の実験を行い、ペプテン-1(配列番号3)が眼傷害後のマウスの網膜において炎症性サイトカインの産生を抑制するかを決定した。マウスをI/R傷害に供し、I/R傷害の直後に0.5μgのペプテン-1またはスクランブルペプチドを硝子体内注射した。炎症誘発性サイトカインレベルを測定するために、I/R傷害の2日後にマウスを屠殺し、網膜を解剖した。次いで、網膜から全RNAを溶解させ、2マイクログラムのRNAを逆転写してcDNAを合成し、定量的リアルタイムPCRを行った。PCRプライマーの配列は、以下のとおりであった:TNF-αフォワードプライマー - 5’-GACAAGGCTGCCCCGACTA-3’およびリバースプライマー - 5’-AGGGCTCTTGATGGCAGAGA-3’;IL-1βフォワードプライマー - 5’-GAAATGCCACCTTTTGACAGTG-3’およびリバースプライマー - 5’-TGGATGCTCTCATCAGGACAG-3’;IFN-γフォワードプライマー - 5’-CAGGCCAGACAGCACTCGAATG-3’およびリバースプライマー - 5’-AGGGAAGCACCAGGTGTCAAGT-3’。mRNAレベルを、比較Ct法(2-ΔΔCT)を用いて分析した後、β-アクチン(フォワードプライマー - 5’-AGAAAATCTGGCACCACACC-3’およびリバースプライマー - 5’-GGGGTGTTGAAGGTCTCAAA-3’)に対して正規化した。
図6のグラフは、I/R傷害の2日後に、IL-1βおよびTNF-αのmRNAレベルが、対側網膜(「対照」)と比較してビヒクル対照群(「ビヒクル」)において有意に上昇し(それぞれ12.6倍および12.0倍)、スクランブルペプチド治療群がI/R傷害後にビヒクル群と同様のパターンを示した(それぞれ30.9倍および10.4倍の上昇)ことを示す(Scrb=スクランブルペプチド、ns=有意でない、*p<0.05、**p<0.01および***p<0.001、n=3~4)。IFN-γのmRNAレベルは、いずれの群においても有意に変化しなかった。ペプテン-1治療は、I/R傷害後にビヒクル群と比較してIL-1β発現の増加を4.6倍、TNF-α発現の増加を6.2倍低減した。したがって、ペプテン-1の硝子体内注射は、そうでなければI/R傷害後に自然に起こるであろう網膜細胞における炎症誘発性サイトカインの上方調節を低減した。したがって、いかなる特定の理論にも束縛されるものではないが、ペプテン-1は、眼傷害後の網膜毛細血管変性に寄与する1つ以上の炎症経路を遮断する可能性がある。
実施例7
第7の実験を行い、HRECにおけるペプテン-1(P1)レベルが、CPPにコンジュゲートしたP1(P1-CPP)とともに細胞を20時間インキュベートした後に、P1のみとの20時間のインキュベーションと比べて高いかを決定した。
第7の実験を行い、HRECにおけるペプテン-1(P1)レベルが、CPPにコンジュゲートしたP1(P1-CPP)とともに細胞を20時間インキュベートした後に、P1のみとの20時間のインキュベーションと比べて高いかを決定した。
プロテアーゼ阻害剤カクテルを含有する1倍RIPAバッファーを用いてHREC溶解物を調製した。BCA法を用いて細胞溶解物のタンパク質濃度を測定し、25μgのタンパク質を免疫ブロット法に使用した。培養したHRECにおけるP1レベルを、インキュベーション期間後に抗P1抗体を用いて測定した。ハウスキーピングタンパク質のレベルを測定し、P1/β-アクチン密度と比較してタンパク質密度を算出するための対照として、β-アクチン抗体染色を用いた。
図7のウエスタンブロット画像に示されるように、P1またはP1-CPPで処理していない対照細胞におけるβ-アクチンのレベルは、P1またはP1-CPPのいずれかとインキュベートした細胞において測定されたレベルと同様であった。β-アクチンに対するP1の密度によって測定される、P1とインキュベートした細胞内で検出されたP1のレベルは、対照細胞よりも高かった。対照的に、P1-CPPで処理した細胞において検出されたP1のレベルは、P1とβ-アクチンとの密度比が、P1のみとインキュベートした細胞と比較して有意に高いことから示されるように、P1のみの細胞において検出されたP1のレベルよりも有意に高かった(P1対P1-CPP、***p<0.001)。このように、CPPは、20時間にわたってHRECにおけるP1の透過および保持を効果的に増大させた。
実施例8
第8の実験を行い、P1-CPPが、栄養因子除去によって作製される緑内障の齧歯類モデルにおいてRGC死を阻害し得るかを決定した。
第8の実験を行い、P1-CPPが、栄養因子除去によって作製される緑内障の齧歯類モデルにおいてRGC死を阻害し得るかを決定した。
初めに、初代RGCを4~6日齢の範囲の出生後仔ラットから単離した。次いで、単離RGCの処理群を培養し、12.5μg/mLのP1-CPP存在下で48時間にわたって栄養因子を除去した。対照細胞(ビヒクルで処理した)を別に培養し、48時間にわたって栄養因子を除去したが、P1-CPPは添加しなかった。次いで、両群におけるRGC生存を、CytoCalcein(商標) Violet 450蛍光によって細胞をモニタリングすることで評価した。実験は統計的有意性のために4回行った。
図8Aの顕微鏡画像に示され、図8Bの定量的棒グラフで確認されるように、同様の数の対照RGCおよびP1-CPPで処理したRGCが、標準栄養因子レベル(脳由来神経栄養因子(BDNF、50ng/mL;Peprotech,Rocky Hill,NJ,USA)、毛様体神経栄養因子(CNTF、10ng/mL;Peprotech)およびホルスコリン(5ng/mL;Sigma-Aldrich Corp.,St. Louis,MO,USA))を有する完全培地中で生存した。P1-CPP処理は、神経栄養因子媒介RGC喪失を64%有意に低下させた(****p<0.0001;ns=有意でない)。したがって、P1-CPPは、栄養因子除去によって通常誘導される死からラットRGCを保護した。
実施例9
第9の実験を行い、P1-CPPが、エンドセリン-3媒介死によって作製される緑内障の齧歯類モデルにおいてRGC喪失を阻害し得るかを決定した。
第9の実験を行い、P1-CPPが、エンドセリン-3媒介死によって作製される緑内障の齧歯類モデルにおいてRGC喪失を阻害し得るかを決定した。
初代RGCを4~6日齢の範囲の出生後仔ラットから単離した。初代RGCを、P1-CPP(12.5μg/mL)またはビヒクルのいずれかの存在下にてエンドセリン-3(ET-3;100nM)で処理した後、膜透過性生細胞標識色素であるCytoCalcein(商標) Violet 450(Invitrogen)をモニタリングすることによってRGC生存を評価した。実験は統計的有意性のために2回行った。
図9Aの蛍光画像および対応する図9Bの棒グラフに示されるように、エンドセリン-3の適用は、P1-CPPで処理していない細胞におけるRGC生存を有意に減少させた(64%の生存)(p***<0.001)。さらに示されるように、より大きな割合のエンドセリン-3処理RGCが、ビヒクル対照の存在下(**p<0.01)よりもP1-CPPの存在下で生存した(79.5%の生存)。エンドセリン-3に供したP1-CPP処理細胞における生存RGCの割合は、エンドセリン-3またはP1-CPPに供していない対照細胞と比べて、実際には同様であった。
したがって、P1-CPPは、エンドセリン-3誘導死からラットRGCを効果的に保護した。
実施例10
第10の実験を行い、眼内圧上昇によって作製した緑内障の齧歯類モデル(Morrisonの緑内障モデル)においてP1-CPPの硝子体内投与がRGC喪失を阻害し得るかを決定した。
第10の実験を行い、眼内圧上昇によって作製した緑内障の齧歯類モデル(Morrisonの緑内障モデル)においてP1-CPPの硝子体内投与がRGC喪失を阻害し得るかを決定した。
眼内圧(IOP)を上昇させるために、およそ50~100μLの1.8M NaClをラットの眼の強膜上静脈に、房水叢(aqueous plexus)を白くするのに十分な力で注射した。この手順により小柱網の瘢痕が生じ、結果としてIOPが上昇し、視神経が損傷する。次いで、IOP上昇眼に、2μg(片眼当たり)のP1-CPPまたはビヒクル対照のいずれかを合計6週間にわたって毎週硝子体内注射した。非治療ナイーブラットを陰性対照として用いた。6週間後に眼を解剖し、4%PFAを用いて4℃で一晩固定した。次いで、網膜を一次抗体であるヤギ抗Brn3a(1:200、SC-31984、Santa Cruz Biotechnology, Inc.)と4℃で3日間インキュベートした。PBSで3回洗浄した後、網膜を対応する二次抗体:Alexa 488コンジュゲートロバ抗ヤギ抗体(1:1000希釈、A11055、Invitrogen)中にて4℃で一晩インキュベートした。洗浄後に4つの象限(上方、下方、鼻側および耳側)に切れ目を入れ、網膜フラットマウントを作製し、Prolong Gold anti-fade(Life Technologies)を用いてマウントした。実験は統計的有意性のために3回行った。フラットマウントの画像は、Cytation5顕微鏡にて20倍の倍率を用いて取得した。画像は、視神経頭から網膜周辺部までの距離の3分の1(中間周辺)および3分の2(周辺)に位置する2つの異なる偏心で撮影した。上方、下方、鼻側および耳側の象限を含む4つの象限のそれぞれにおいて各偏心で2枚の画像を取得し、網膜当たり合計16枚の画像とした。RGC数を手動計数によって決定した。計数は、動物の治療群を知らない盲検観察者によって行われた。
図10Aの蛍光画像および対応する図10Bの棒グラフに示されるように、P1-CPP適用後に、圧力上昇ビヒクル注射対照細胞よりも多くの圧力上昇(「IOP」)周辺網膜神経節細胞が生存した(*p<0.03;ns=有意でない)。結果は、図10Cに示されるように中間周辺網膜細胞でも同様であり(***p<0.001)、P1-CPP治療が、眼内圧上昇を受けた齧歯類眼においてRGC生存を高めたことが示される。図10Dから、mmHgで測定される眼内圧が、対側対照と比べ、試験の6週間にわたって各ラットの標的眼において実際に有意に上昇したことが確認される。
実施例11
第11の実験を行い、眼内圧上昇によって生じる緑内障の齧歯類モデル(Morrisonの緑内障モデル)においてP1-CPPの硝子体内投与が視神経軸索保護を促進し得るかを決定した。
第11の実験を行い、眼内圧上昇によって生じる緑内障の齧歯類モデル(Morrisonの緑内障モデル)においてP1-CPPの硝子体内投与が視神経軸索保護を促進し得るかを決定した。
実施例10と同様に、ブラウンノルウェーラットの眼において眼内圧を上昇させた後、2μg(片眼当たり)のP1-CPPまたはビヒクル対照のいずれかを合計6週間にわたって毎週硝子体内注射した。非治療ナイーブラットを陰性対照として用いた。視神経を0.1Mカコジル酸ナトリウムバッファー中の2%パラホルムアルデヒド、2.5%グルタルアルデヒドで固定した。脱水前に視神経をPBS中の2%四酸化オスミウムに1時間移し、エポンに包埋した。ウルトラミクロトームを用いて視神経横断切片を得て、1%PPDで染色し、染色切片の画像を、Zeiss LSM 510 META共焦点顕微鏡にて100倍の油浸倍率を用いて撮影した。画像は、全ての視神経切片の各象限の中心および周辺部をカバーする5点で撮影した。
図11の顕微鏡画像は、眼内圧上昇を受けた網膜神経節細胞のうち、P1-CPPによる治療と比べ、ビヒクル対照による治療後により多くの崩壊した軸索(矢印によって示す)が観察されたことを示している。したがって、P1-CPPは、眼内圧の上昇によって作製したラット緑内障モデルにおいて視神経軸索保護を促進した。
実施例12
第12の実験を行い、眼内圧上昇によって作製した緑内障の齧歯類モデル(ラットにおけるMorrisonの緑内障モデル)においてP1-CPPの硝子体内投与がRGC機能低下を緩和し得るかを決定した。
第12の実験を行い、眼内圧上昇によって作製した緑内障の齧歯類モデル(ラットにおけるMorrisonの緑内障モデル)においてP1-CPPの硝子体内投与がRGC機能低下を緩和し得るかを決定した。
実施例10および11と同様に、ブラウンノルウェーラットの眼において眼内圧を上昇させた後、2μg(片眼当たり)のP1-CPPまたはビヒクル対照のいずれかを合計6週間にわたって毎週硝子体内注射した。非治療ナイーブラットを陰性対照として用い、RGC機能を、IOP上昇手術後6週間の時点で測定されるパターン網膜電図(PERG)振幅によって評価した。簡潔に述べると、ラットを最終濃度がそれぞれ55.6mg/mL/5.6mg/mLのケタミン(VEDCO,Saint Joseph,MO)/キシラジン(VEDCO,Saint Joseph,MO)のカクテルの腹腔内注射(100μL/100g体重)によって麻酔した。PERG測定は、Jorvec機器(Intelligent Hearing Systems,Miami,FL)のMiami PERGシステム(Jorvec,Miami,FL)を用い、製造業者の指示に従って行った。基準電極および接地電極は、それぞれ頭皮および尾部の皮下に配置し、角膜電極は眼球と接触する下円蓋部に配置した。角膜乾燥を防ぐために、少量のGelTear点眼液を両眼に適用した。システムに取り付けた2つの異なるLEDモニターを用い、空間周波数0.095サイクル/度および輝度500cd/m2でコントラスト反転水平バーを表示させた。表示モニターと眼との距離は10cmに保った。光信号のより良好な投影のために、LEDモニターをおよそ60度の角度で設置した。次いで、両眼からの372回の掃引(オン-オフ)からなる各ランについて生成されたPERG波形をPERGソフトウェアによって各眼別々に処理し、平均した。PERGソフトウェアを用いて総平均PERG波形を分析して、主要な陽性波(P1)および陰性波(N2)を特定し、振幅および潜時を算出した。PERG振幅読取り値(μVで測定)を図12Aに示す。PERG振幅は、IOP上昇によりナイーブラット(7.65μV)と比較して63%低下し(4.55μV)、P1-CPP治療によって維持された(7.55μV)。(**p<0.001;*p<0.03;ns=有意でない)。対応するPERGトレースを図12Bに示す。したがって、P1-CPP治療は、眼内圧の上昇によって作製したラット緑内障モデルにおいてRGCの視覚機能を改善した。
実施例7~12から、P1-CPPが、P1単独と比較してP1の網膜細胞透過を改善し得るだけでなく、初代ラットRGCを神経栄養因子欠乏およびエンドセリン-3誘導細胞死から保護し得ることが示される。また、P1-CPPの硝子体内投与は、6週間の眼内圧上昇期間にわたってRGC軸索を崩壊から保護することができ、同じ条件に供したRGCに機能保護をもたらすことができる。総合すると、これらの結果から、P1-CPPをヒトにおける緑内障の治療のための神経保護剤として開発し得ることが示唆される。
実施例13
第13の実験を行い、神経栄養因子欠乏によって作製したRGC死のヒト網膜外植片モデルにおいてP1-CPPがRGC喪失を阻害し得るかを決定した。
第13の実験を行い、神経栄養因子欠乏によって作製したRGC死のヒト網膜外植片モデルにおいてP1-CPPがRGC喪失を阻害し得るかを決定した。
ex vivoヒト網膜外植片(n=3ドナー)を死後12時間以内に得て、神経栄養因子欠乏に供し、12.5μg/mLのP1-CPPまたはビヒクル対照のいずれかと7日間インキュベートした(7dev)。神経栄養因子欠乏に供していない網膜外植片を対照として用いた(0dev)。次いで、外植片をRGCマーカーであるRBPMSで染色し、ImageJを用いて生存RGCを計数した。図13Aの棒グラフに表され、図13Bの共焦点顕微鏡画像に見られる、より多くのRBPMS+細胞によって示されるように、神経栄養因子欠乏に供したRGCに7日間のP1-CPP処理を適用すると、外植片におけるRGC喪失がビヒクル対照細胞と比べて有意に(p<0.005)低減した。これらの結果から、P1-CPP処理がヒト網膜外植片において神経栄養因子欠乏媒介RGC喪失を減少させることが示される。
実施例14
第14の実験を行い、眼内圧上昇によって作製した緑内障の齧歯類モデル(ラットにおけるMorrisonの緑内障モデル)において、P1-CPP治療によって影響を受ける分子経路を特定した。
第14の実験を行い、眼内圧上昇によって作製した緑内障の齧歯類モデル(ラットにおけるMorrisonの緑内障モデル)において、P1-CPP治療によって影響を受ける分子経路を特定した。
ブラウンノルウェーラットの眼において眼内圧を上昇させた後、2μg(片眼当たり)のP1-CPPまたはビヒクル対照のいずれかを2週間にわたって週1回硝子体内注射した。非治療ナイーブラットを陰性対照として用いた。ラットを安楽死させ、初代成体RGCを修正イムノパニング法によって単離した。Trizol/カラム法を用いて全RNAを単離し、Illuminaプラットフォームを用いてRNAシークエンシングを行った。得られたFASTQファイルをGalaxyにアップロードし、FASTQC、RNASTAR、feature countsおよびDESeq2で分析した。次いで、DESeq2からの結果を、QiagenのIngenuity Pathway Analysis(IPA)を用いて評価し、有意に上方調節および下方調節された経路を特定した。
2週間のIOP上昇後に単離されたラットRGCのRNAシークエンシング分析により、P1-CPPで処理したRGCが、ビヒクル処理群と比較して、6343個の有意に上方調節された遺伝子および5960個の有意に下方調節された遺伝子を含む、幾つかの差次的に発現される経路を有することが明らかになった。P1-CPP処理後に有意に上方調節された経路および分子過程には、ファゴソーム形成、神経細胞におけるCREBシグナル伝達、オキシトシンシグナル伝達、シナプス長期抑圧、運動性、ホスホリパーゼ、TREM1シグナル伝達、p38 MAPKシグナル伝達、GPCRセンシングおよびエイコサノイドシグナル伝達が含まれていた(図14A)。注目すべきことに、IOP処理RGCおよびビヒクル処理RGCは、ナイーブ群と比較した場合に、Creb-1、c-RAF、MEK1/2、ERK1/2およびp90RSKを含む、CREBシグナル伝達経路の複数の構成要素の発現の減少を示した。この減少は、図14Bに示すCREB経路における上位12個の差次的に発現された遺伝子のヒートマップで説明されるようにP1-CPP処理によって阻止された。定量的PCRにより、RNAシークエンシングによって得られた結果がさらに確認され、ビヒクル治療群におけるCreb-1発現と比較して、P1-CPP治療ラットにおけるCreb-1の発現の増加が示された(図14C)。
これらのデータを考慮すると、齧歯類でモデル化した緑内障の治療におけるP1-CPPの潜在的な作用機序には、細胞死および視力喪失を予防するための生存促進CREBシグナル伝達経路の活性化、ファゴソーム形成およびシナプス長期抑圧が含まれる。
以上、様々な代表的な実施形態および実施態様を或る程度まで詳細に説明したが、当業者であれば、明細書および特許請求の範囲に記載される本発明の主題の趣旨または範囲から逸脱することなく、開示の実施形態に多数の変更を加えることができる。場合によっては、本明細書に直接または間接的に記載される方法論において、様々な工程および操作が或る可能な操作順序で記載されるが、当業者であれば、本開示の趣旨および範囲から必ずしも逸脱することなく、工程および操作を再編成、置換えまたは除外し得ることを認識するであろう。上記の説明に含まれるか、または添付の図面に示されるあらゆる事項が例示にすぎず、限定的なものではないと解釈されることが意図される。詳細または構造の変更は、添付の特許請求の範囲に定義される本開示の趣旨から逸脱することなく行うことができる。
Claims (20)
- 被験体における網膜疾患、傷害または病態の少なくとも1つの症状を治療、リスク低減、予防または緩和する方法であって、
前記被験体の眼に、生物学的に活性な熱ショックタンパク質に由来する少なくとも1つのポリペプチドを含む治療有効量の組成物を硝子体内投与することを含み、
前記熱ショックタンパク質がHsp20を含み、
前記少なくとも1つのポリペプチドが細胞透過性ペプチドとコンジュゲートしている、
方法。 - 前記細胞透過性ペプチドが、VPTLKと少なくとも80%同一のアミノ酸配列を有する、請求項1記載の方法。
- 前記少なくとも1つのポリペプチドが、G73HFSVLLDVK(アセチル)HFSPEEIAVK91と少なくとも90%同一のアミノ酸配列を有する、請求項1または2記載の方法。
- 前記少なくとも1つのポリペプチドが、73DRFSVNLDVKHFSPEELKVKV93と少なくとも90%同一のアミノ酸配列を有する、請求項1または2記載の方法。
- 前記組成物を眼科外科手術中または眼科外科手術後に投与する、請求項1から4までのいずれか1項記載の方法。
- 前記網膜疾患、傷害または病態が緑内障である、請求項1から5までのいずれか1項記載の方法。
- 前記網膜疾患、傷害または病態が黄斑変性、糖尿病性網膜症、網膜剥離または網膜色素変性症を含む、請求項1から5までのいずれか1項記載の方法。
- 前記網膜疾患、傷害または病態が興奮毒性損傷、物理的損傷、化学的損傷、神経栄養因子欠乏、酸化ストレス、炎症、ミトコンドリア機能不全、軸索輸送不全またはそれらの組合せによって引き起こされる、請求項1から7までのいずれか1項記載の方法。
- 前記網膜疾患、傷害または病態がヒト網膜神経節細胞の喪失、高眼圧症、視神経変性、病的アポトーシスまたはタンパク質凝集を含む、請求項1から8までのいずれか1項記載の方法。
- 被験体における網膜疾患、傷害または病態の少なくとも1つの症状を治療、リスク低減、予防または緩和するためのシステムであって、
生物学的に活性な熱ショックタンパク質に由来する少なくとも1つのポリペプチドを含む治療有効量の組成物であって、
前記熱ショックタンパク質がHsp20を含み、
前記少なくとも1つのポリペプチドが細胞透過性ペプチドとコンジュゲートしている、
組成物と、
前記組成物を前記被験体に投与するように構成された硝子体内注射デバイスと
を含む、システム。 - 前記細胞透過性ペプチドが、VPTLKと少なくとも80%同一のアミノ酸配列を有する、請求項10記載のシステム。
- 前記少なくとも1つのポリペプチドが、G73HFSVLLDVK(アセチル)HFSPEEIAVK91と少なくとも90%同一のアミノ酸配列を有する、請求項10または11記載のシステム。
- 前記少なくとも1つのポリペプチドが、73DRFSVNLDVKHFSPEELKVKV93と少なくとも90%同一のアミノ酸配列を有する、請求項10または11記載のシステム。
- 前記網膜疾患、傷害または病態が緑内障である、請求項10から13までのいずれか1項記載のシステム。
- 前記網膜疾患、傷害または病態が黄斑変性、糖尿病性網膜症、網膜剥離または網膜色素変性症を含む、請求項10から13までのいずれか1項記載のシステム。
- 前記網膜疾患、傷害または病態が網膜神経節細胞喪失、網膜内皮細胞喪失、網膜毛細血管細胞喪失、高眼圧症、視神経変性、病的アポトーシスおよびタンパク質凝集を含む、請求項10から15までのいずれか1項記載のシステム。
- 医薬組成物であって、
Hsp20に由来する少なくとも1つのポリペプチドであって、細胞透過性ペプチドとコンジュゲートしている少なくとも1つのポリペプチドと、
薬学的に許容可能な担体と
を含み、
前記医薬組成物が被験体における網膜疾患、傷害または病態の少なくとも1つの症状を治療、リスク低減、予防または緩和するように配合され、
前記医薬組成物が硝子体内投与用に配合される、
医薬組成物。 - 前記細胞透過性ペプチドが、VPTLKと少なくとも80%同一のアミノ酸配列を有する、請求項17記載の医薬組成物。
- 前記少なくとも1つのポリペプチドが、G73HFSVLLDVK(アセチル)HFSPEEIAVK91または73DRFSVNLDVKHFSPEELKVKV93と少なくとも90%同一のアミノ酸配列を有する、請求項17または18記載の医薬組成物。
- 前記網膜疾患、傷害または病態が緑内障である、請求項17から19までのいずれか1項記載の医薬組成物。
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