JP4934812B2 - NFAT2 expression suppression method - Google Patents

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    • G01N2800/108Osteoporosis

Description

本発明は、破骨細胞分化過程における転写因子であるNFAT2の発現を抑制する方法に関する。より詳しくは、L−セリン及び/又はL−グリシンのシグナル伝達経路を抑制することによりNFAT2の発現を抑制する方法、更には、NFAT2の発現を制御することによるNFAT2関連疾患の予防及び/又は治療薬及びそのスクリーニング方法に関する。   The present invention relates to a method for suppressing the expression of NFAT2, which is a transcription factor in the osteoclast differentiation process. More specifically, a method of suppressing the expression of NFAT2 by suppressing the signal transduction pathway of L-serine and / or L-glycine, and further, prevention and / or treatment of NFAT2-related diseases by controlling the expression of NFAT2 The present invention relates to a drug and a screening method thereof.

骨組織は、骨芽細胞による骨形成と破骨細胞による骨吸収とを繰り返すことにより、骨再構築(リモデリング)を行っている。しかし、「骨粗鬆症」や「慢性関節リウマチ」を発症すると、骨吸収が骨形成量を上回るため、骨量の減少が見られる。一方、「大理石骨病」は、骨吸収不全が原因となる病態であり、破骨細胞の分化に異常があって骨組織に破骨細胞が存在しない場合や破骨細胞の機能に異常があって骨吸収が行えない場合等に発症するものと考えられている。
従来、骨粗鬆症の治療法としては、カルシウム剤の直接投与、カルシトニン、ビスホスホネートの使用、副甲状腺ホルモン(PTH)、成長ホルモン等のホルモン剤の投与、ビタミンD3の投与等が行われてきたが、いずれも決定的な治療方法とは言えない。カルシウム剤は非常に大量に摂取する必要があり、カルシトニンは抗体の出現や経口投与が不可能であり、ホルモン剤は副作用が強く、ビタミンD3は効果が低いという欠点があった。また、破骨細胞分化因子(receptor activator of NFκB ligand;以下、RANKLと略記する。)に対する抗RANKL抗体等も候補にあがっているが、蛋白質の場合には抗原性や経口投与できない等の問題がある。そこで、新規な骨粗鬆症治療薬の開発が求められていた。
The bone tissue undergoes bone remodeling (remodeling) by repeating bone formation by osteoblasts and bone resorption by osteoclasts. However, when “osteoporosis” or “rheumatoid arthritis” develops, bone resorption exceeds the amount of bone formation, resulting in a decrease in bone mass. On the other hand, “marble bone disease” is a pathological condition caused by bone resorption failure. When osteoclasts are abnormally differentiated and there are no osteoclasts in the bone tissue or there are abnormalities in the function of osteoclasts. It is thought that it develops when bone resorption cannot be performed.
Conventionally, osteoporosis treatment methods include direct administration of calcium agents, use of calcitonin and bisphosphonates, administration of hormone agents such as parathyroid hormone (PTH) and growth hormone, and administration of vitamin D3. Is not a definitive treatment. Calcium preparations need to be ingested in a very large amount, calcitonin has the disadvantage that the appearance of antibodies and oral administration are impossible, hormonal preparations have strong side effects, and vitamin D3 has low effects. Anti-RANKL antibodies against osteoclast differentiation factor (receptor activator of NFκB ligand; hereinafter abbreviated as RANKL) are also candidates, but in the case of proteins, there are problems such as antigenicity and inability to administer orally. is there. Therefore, development of a novel osteoporosis therapeutic agent has been demanded.

また、骨粗鬆症は骨吸収と骨再生のバランスが崩れ、骨分解を担う破骨細胞の形成が亢進することによって引き起こされる。この成熟破骨細胞は多核の細胞であるが、細胞が融合する過程でNFAT2(NFATc1)遺伝子が必須であることが知られている(特許文献1参照。)。そこでNFAT2遺伝子の発現を抑制することができれば破骨細胞の成熟を抑制でき、骨粗鬆症を予防又は治療できる可能性がある。かかるシグナル伝達を利用して破骨細胞形成を制御する技術としては、Ca2+シグナル伝達を促進又は抑制する方法(特許文献1参照。)、IFNシグナル伝達を促進又は抑制する工程を含む方法(特許文献2、3参照。)等が知られている。しかし、これらの方法はCa2+のシグナル伝達を制御することから局所的に投与する必要があり、あるいは、蛋白質を投与することから抗原性、経口投与不可等の問題があった。そこで新規な機構に基づく新規なスクリーニング方法の開発が求められていた。
特開2004−154132号公報 国際公開第2002/024228号パンフレット 国際公開第2002/024229号パンフレット
In addition, osteoporosis is caused by the loss of the balance between bone resorption and bone regeneration and increased formation of osteoclasts responsible for osteolysis. Although this mature osteoclast is a multinucleated cell, it is known that the NFAT2 (NFATc1) gene is essential in the process of cell fusion (see Patent Document 1). Therefore, if the expression of the NFAT2 gene can be suppressed, osteoclast maturation can be suppressed, and osteoporosis may be prevented or treated. Techniques for controlling osteoclast formation using such signal transduction include methods for promoting or suppressing Ca 2+ signal transduction (see Patent Document 1) and methods including a step for promoting or inhibiting IFN signal transduction (patent) Documents 2 and 3) are known. However, these methods need to be administered locally because they control Ca 2+ signaling, or have problems such as antigenicity and inability to be administered orally because they are administered proteins. Therefore, development of a novel screening method based on a novel mechanism has been demanded.
JP 2004-154132 A International Publication No. 2002/024228 Pamphlet International Publication No. 2002/024229 Pamphlet

本発明は、新規なメカニズムに基づくNFAT2関連疾患、例えば骨粗鬆症等の予防又は治療薬、NFAT2関連疾患、例えば骨粗鬆症等の予防又は治療方法及びNFAT2関連疾患、例えば骨粗鬆症等の予防又は治療薬のスクリーニング方法を提供することを目的とする。   The present invention relates to a preventive or therapeutic agent for NFAT2-related diseases such as osteoporosis based on a novel mechanism, a method for preventing or treating NFAT2-related diseases such as osteoporosis, and a screening method for preventive or therapeutic agents for NFAT2-related diseases such as osteoporosis. The purpose is to provide.

破骨細胞分化過程において、破骨細胞前駆細胞ではRANKLからのシグナルを受けて分化の進行を担う様々な遺伝子が発現する。発明者は先年マウス細胞株RAW264と分化誘導因子RANKL蛋白質からなる破骨細胞分化誘導系を用いて、マイクロアレイ解析による遺伝子発現と細胞播種密度による分化抑制という独自に見出した現象とを組み合わせることにより、RANKLにより発現が誘導される転写制御因子NFAT2が多核細胞形成に重要であることを明らかにした。通常、破骨細胞前駆細胞ではNFAT2は細胞質でリン酸化されており不活性な状態であるが、RANKLからのシグナルを受けると、Ca2+とCa2+−CaMが結合して活性化されたカルシニューリンによりNFAT2は脱リン酸化される。脱リン酸化されたNFAT2はRANKLによる刺激後約24〜48時間で核内へ移行し、細胞融合や骨分解反応を担う諸酵素群等破骨細胞の形成や機能発現に関わる遺伝子発現を誘導する。逆に、NFAT2の阻害剤であるタクロリムス(以下、FK506ともいう。)やシクロスポリンで処理した破骨細胞前駆細胞は、破骨細胞へと分化しない。In the osteoclast differentiation process, osteoclast progenitor cells express various genes responsible for the progression of differentiation in response to signals from RANKL. The inventor used the osteoclast differentiation induction system consisting of the mouse cell line RAW264 and the differentiation-inducing factor RANKL protein last year to combine the gene expression by microarray analysis and the phenomenon that was uniquely found to suppress differentiation by cell seeding density. The transcription factor NFAT2, whose expression is induced by RANKL, was found to be important for multinucleated cell formation. Normally, in osteoclast precursor cells, NFAT2 is phosphorylated in the cytoplasm and in an inactive state. However, when a signal from RANKL is received, Ca 2+ and Ca 2+ -CaM are bound and activated by calcineurin. NFAT2 is dephosphorylated. Dephosphorylated NFAT2 moves into the nucleus approximately 24 to 48 hours after stimulation with RANKL, and induces gene expression related to osteoclast formation and functional expression such as various enzyme groups responsible for cell fusion and osteolysis reaction . Conversely, osteoclast precursor cells treated with tacrolimus (hereinafter also referred to as FK506), which is an inhibitor of NFAT2, or cyclosporine do not differentiate into osteoclasts.

最近、発明者は上記と同じ実験系を用いて、培地成分中のアミノ酸L−セリン又はL−グリシンのいずれかがRANKLによるNFAT2の誘導に必須であることを見出した。このことを確かめるために、L−セリンのアナログを用いて確かめたところ、D−セリンやL−ホモセリンがL−セリンの活性を拮抗阻害し、NFAT2の誘導、多核細胞の形成を抑制することが分かったことから、この現象には分子構造の特異性を認識するメカニズムが働いていることが示唆された。先に述べたように、破骨細胞の相対的な活性化による骨吸収の乱れは骨粗鬆症等の骨疾患の要因であることから、アミノ酸のL−セリンならびにL−グリシンによる破骨細胞の形成と活性の制御は骨代謝疾患に対する新しい分子標的薬への道を開くものである。   Recently, using the same experimental system as described above, the inventor found that either amino acid L-serine or L-glycine in the medium components is essential for induction of NFAT2 by RANKL. To confirm this, L-serine analogues were used to confirm that D-serine and L-homoserine competitively inhibit the activity of L-serine and suppress the induction of NFAT2 and the formation of multinucleated cells. From this, it was suggested that this phenomenon has a mechanism that recognizes the specificity of the molecular structure. As described above, since disturbance of bone resorption due to relative activation of osteoclasts is a factor of bone diseases such as osteoporosis, the formation of osteoclasts by the amino acids L-serine and L-glycine Control of activity opens the way to new molecular targeted drugs for bone metabolic diseases.

本発明者は、アミノ酸であるL−セリン又はL−グリシンがNFAT2遺伝子の発現に必須であること、そして、L−セリン及びL−グリシンが欠乏した状態では、NFAT2遺伝子が発現せず、その結果として破骨細胞の融合がおこらず破骨細胞が成熟しないことを見出し、本発明を完成した。すなわち本発明は、破骨細胞形成に必須のNFAT2の発現を制御する方法、該制御に用いるための薬剤及び医薬、並びにそのスクリーニング方法に関し、より具体的には、本発明は、
(1) L−セリン及び/又はL−グリシンのシグナル伝達経路を抑制することを特徴とするNFAT2の発現を抑制する方法、
(2) NFAT2発現の抑制が、NFAT2遺伝子発現の抑制によるものであることを特徴とする前記(1)記載の方法、
(3) L−セリン及び/又はL−グリシンのシグナル伝達経路の抑制をL−セリンと拮抗する物質とを接触させることによって行うことを特徴とする前記(1)又は(2)記載の方法、
(4) L−セリンと拮抗する物質がL−セリン類似物質であることを特徴とする前記(3)記載の方法、
(5) L−セリン類似物質がD−セリン、L−ホモセリン、それらの塩又はそれらのエステル体であることを特徴とする前記(4)記載の方法、
(6) 前記(1)〜(5)のいずれかの方法により、NFAT2の発現を抑制することを特徴とするNFAT2関連疾患の予防及び/又は治療方法、
(7) L−セリン及び/又はL−グリシンのシグナル伝達経路を抑制することを特徴とするNFAT2関連疾患の予防及び/又は治療方法、
(8) NFAT2関連疾患が骨粗鬆症であることを特徴とする前記(6)又は(7)記載の予防及び/又は治療方法、
(9) 有効量のD−セリン、L−ホモセリン、それらの塩又はそれらのエステル体の投与を含むことを特徴とする、生体内でのL−セリン及び/又はL−グリシンのシグナル伝達経路抑制プロセス、
(10) L−セリンと拮抗する物質を含有することを特徴とするNFAT2関連疾患の予防及び/又は治療剤、
(11) L−セリンと拮抗する物質がD−セリン、L−ホモセリン、それらの塩又はそれらのエステル体であることを特徴とする前記(10)記載の予防及び/又は治療剤、
(12) NFAT2関連疾患が骨粗鬆症であることを特徴とする前記(10)又は(11)記載の予防及び/又は治療剤、
(13) 破骨細胞形成に及ぼす物質をスクリーニングする方法であって、(a)被検物質を含む試料の存在下、破骨細胞前駆細胞におけるL−セリン及び/又はL−グリシンのシグナル伝達の抑制又は促進を検出する工程、及び(b)前記L−セリン及び/又はL−グリシンのシグナル伝達の抑制を破骨細胞形成の抑制に、又は前記L−セリン及び/又はL−グリシンのシグナル伝達の促進を破骨細胞形成の促進に関連付ける工程、を含む方法、
(14) 破骨細胞形成に係わるL−セリンと拮抗する物質をスクリーニングする方法であって、(a)被検物質、L−セリン及びRANKLを含有する培地で、破骨細胞前駆細胞を培養する工程、及び(b)破骨細胞前駆細胞におけるL−セリン及び/又はL−グリシンのシグナル伝達の抑制を検出する工程、を含む方法、及び
(15) 破骨細胞形成に係わるL−セリン及び/又はL−グリシン様作用を有する物質をスクリーニングする方法であって、(a)被検物質及びRANKLを含有し、L−セリン及び/又はL−グリシンを含有しない培地で破骨細胞前駆細胞を培養する工程、及び(b)破骨細胞前駆細胞におけるL−セリン及び/又はL−グリシンのシグナル伝達の促進を検出する工程、を含む方法、
に関する。
The present inventor has found that the amino acid L-serine or L-glycine is essential for the expression of the NFAT2 gene, and that the NFAT2 gene is not expressed in a state where L-serine and L-glycine are deficient. As a result, the present inventors have found that osteoclasts do not fuse and osteoclasts do not mature. That is, the present invention relates to a method for controlling the expression of NFAT2 essential for osteoclast formation, a drug and a medicament for use in the control, and a screening method thereof, more specifically,
(1) A method for suppressing the expression of NFAT2, characterized by suppressing a signal transduction pathway of L-serine and / or L-glycine,
(2) The method according to (1), wherein the suppression of NFAT2 expression is due to suppression of NFAT2 gene expression,
(3) The method according to (1) or (2) above, wherein the signal transduction pathway of L-serine and / or L-glycine is suppressed by contacting with a substance that antagonizes L-serine.
(4) The method according to (3) above, wherein the substance that antagonizes L-serine is an L-serine analog.
(5) The method according to (4) above, wherein the L-serine analog is D-serine, L-homoserine, a salt thereof, or an ester thereof.
(6) A method for preventing and / or treating an NFAT2-related disease, which comprises suppressing the expression of NFAT2 by the method of any one of (1) to (5) above,
(7) A method for preventing and / or treating an NFAT2-related disease, comprising suppressing a signal transduction pathway of L-serine and / or L-glycine,
(8) The prevention and / or treatment method according to (6) or (7) above, wherein the NFAT2-related disease is osteoporosis,
(9) Inhibition of L-serine and / or L-glycine signal transduction pathway in vivo, comprising administration of an effective amount of D-serine, L-homoserine, a salt thereof or an ester thereof process,
(10) A preventive and / or therapeutic agent for NFAT2-related diseases, comprising a substance that antagonizes L-serine,
(11) The preventive and / or therapeutic agent according to (10) above, wherein the substance that antagonizes L-serine is D-serine, L-homoserine, a salt thereof, or an ester thereof.
(12) The preventive and / or therapeutic agent according to (10) or (11), wherein the NFAT2-related disease is osteoporosis,
(13) A method for screening a substance affecting osteoclast formation, wherein (a) signaling of L-serine and / or L-glycine in osteoclast precursor cells in the presence of a sample containing a test substance A step of detecting suppression or promotion, and (b) suppression of the signal transduction of the L-serine and / or L-glycine for suppression of osteoclast formation, or signal transduction of the L-serine and / or L-glycine Associating promotion of osteoclast formation with promotion of osteoclasts,
(14) A method for screening a substance that antagonizes L-serine involved in osteoclast formation, and (a) culturing osteoclast precursor cells in a medium containing a test substance, L-serine and RANKL And (b) detecting the suppression of L-serine and / or L-glycine signal transduction in osteoclast precursor cells, and (15) L-serine involved in osteoclast formation and / or Or a method for screening a substance having an L-glycine-like action, wherein (a) culturing osteoclast precursor cells in a medium containing a test substance and RANKL but not containing L-serine and / or L-glycine And (b) detecting the promotion of L-serine and / or L-glycine signaling in osteoclast precursor cells,
About.

さらに、本発明は、
(16) NFAT2関連疾患を予防及び/又は治療する医薬を製造するためのL−セリンと拮抗する物質の使用、
(17) L−セリンと拮抗する物質がD−セリン、L−ホモセリン、それらの塩又はそれらのエステル体であることを特徴とする前記(16)記載の使用、及び
(18) NFAT2関連疾患が骨粗鬆症であることを特徴とする前記(16)又は(17)記載の使用、
に関する。
Furthermore, the present invention provides
(16) Use of a substance that antagonizes L-serine for producing a medicament for preventing and / or treating an NFAT2-related disease,
(17) The use according to (16) above, wherein the substance that antagonizes L-serine is D-serine, L-homoserine, a salt thereof or an ester thereof, and (18) an NFAT2-related disease The use according to (16) or (17) above, which is osteoporosis,
About.

本発明により、NFAT2の発現の抑制、特にNFAT2遺伝子の発現を抑制することができるので、破骨細胞前駆細胞から破骨細胞への分化を抑制することができる。その結果、破骨細胞による骨破壊を効果的に抑制することができる。また、本発明のNFAT2、特にNFAT2遺伝子を標的とするシグナル経路によりNFAT2の発現、特にNFAT2遺伝子の発現を制御する薬剤は、NFAT2に関連する疾患、例えば正常に石灰化された骨基質が量的に減少する骨粗鬆症、自己免疫性関節炎、パジェット病もしくは関節リウマチを含む様々な骨減少性疾患及び骨癌、又は破骨細胞の機能不全によって骨の構築および再構築の異常が生じる骨硬化疾患あるいは免疫性疾患等に対する薬剤として有用である。また、本発明は、L−グリシン及び/又はL−セリンの実効濃度を測定することによる新規なNFAT2の発現制御方法のスクリーニング系を提供できるので新規なNFAT2の発現制御剤の探索に有用である。   According to the present invention, NFAT2 expression, particularly NFAT2 gene expression, can be suppressed, so that differentiation from osteoclast precursor cells to osteoclasts can be suppressed. As a result, bone destruction by osteoclasts can be effectively suppressed. In addition, a drug that controls NFAT2 expression, particularly NFAT2 gene expression by a signal pathway that targets NFAT2 of the present invention, particularly NFAT2 gene, is quantitatively associated with diseases related to NFAT2, such as normally mineralized bone matrix. Osteoporosis, autoimmune arthritis, Paget's disease or rheumatoid arthritis, bone osteogenesis and bone sclerosis, or bone sclerosis or immunity in which osteoclast dysfunction results in abnormal bone structure and remodeling It is useful as a drug for sexual diseases. In addition, the present invention can provide a screening system for a novel NFAT2 expression control method by measuring the effective concentration of L-glycine and / or L-serine, and thus is useful for searching for a novel NFAT2 expression regulator. .

in vitro実験におけるマウスRAW264細胞から破骨細胞への分化を示す図である。図中MN cellsは多核細胞を示す。It is a figure which shows the differentiation from the mouse | mouth RAW264 cell to an osteoclast in the in vitro experiment. In the figure, MN cells indicate multinucleated cells. RAW264細胞抽出液のウエスタンブロッティングの結果を示す図である。図中mediumのFはFresh medium,Cはconditioned mediumを示す(以下の図において同じ)。It is a figure which shows the result of the western blotting of a RAW264 cell extract. In the figure, F in the medium indicates a fresh medium, and C indicates a conditioned medium (the same applies to the following figures). RANKL刺激後のRAW264細胞抽出液のウエスタンブロッティングの結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the western blotting of the RAW264 cell extract after RANKL stimulation. A)はNFAT2−siRNA発現細胞抽出液のウエスタンブロッティングの結果を示す図であり、B)はRANKL刺激後のNFAT2−siRNA発現細胞を示す図である。A) is a figure which shows the result of the western blotting of NFAT2-siRNA expression cell extract, B) is a figure which shows the NFAT2-siRNA expression cell after RANKL stimulation. RAW264細胞の播種細胞密度と多角細胞形成率の関係を示す図である。図中細胞密度1倍は2.5×10細胞/wellを示す。It is a figure which shows the relationship between the seeding cell density of RAW264 cell, and a polygonal cell formation rate. In the figure, a cell density of 1 indicates 2.5 × 10 4 cells / well. RAW264細胞の低密度播種又は高密度播種におけるRANKL刺激後のRAW264細胞抽出液のウエスタンブロッティングの結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the western blotting of the RAW264 cell extract after RANKL stimulation in the low density seeding | inoculation of RAW264 cell or high density seeding | inoculation. 異なる細胞密度でのRAW264細胞を播種し、RANKL刺激後のRAW264細胞抽出液のウエスタンブロッティングの結果を示す図である。図中細胞密度1倍は2.5×10細胞/wellを示す。It is a figure which shows the result of the western blotting of the RAW264 cell extract after seed | inoculating the RAW264 cell in a different cell density and RANKL stimulation. In the figure, a cell density of 1 indicates 2.5 × 10 4 cells / well. 異なる培地で分化誘導した場合のRAW264細胞と、該細胞の分化誘導効率を示す図である。It is a figure which shows the differentiation induction efficiency of the RAW264 cell at the time of carrying out differentiation induction in a different culture medium, and this cell. RAW264細胞でのNFAT2発現における培地成分の変化とNEAAの影響を示す図である。It is a figure which shows the change of the culture medium component in NFAT2 expression in RAW264 cell, and the influence of NEAA. 低密度播種又は高密度播種RAW264細胞でのNFAT2発現におけるNEAAの影響を示す図である。図中Lは低密度播種を、Hは高密度播種を示す。It is a figure which shows the influence of NEAA in NFAT2 expression in a low density seeding | inoculation or a high density seeding | inoculation RAW264 cell. In the figure, L indicates low density seeding, and H indicates high density seeding. RAW264細胞でのNFAT2発現におけるNEAAの影響を示す図である。It is a figure which shows the influence of NEAA in NFAT2 expression in RAW264 cell. RAW264細胞増殖に対するNEAAの影響を示す図である。It is a figure which shows the influence of NEAA with respect to RAW264 cell proliferation. Conditioned mediumを用いたRAW264細胞でのNFAT2発現におけるアミノ酸の影響を示す図である。図中Aはアラニン、Dはアスパラギン酸、Eはグルタミン酸、Gはグリシン、Nはアスパラギン、Pはプロリン、Sはセリンを示す(以下の図において同じ)。It is a figure which shows the influence of the amino acid in NFAT2 expression in RAW264 cell using Conditioned medium. In the figure, A is alanine, D is aspartic acid, E is glutamic acid, G is glycine, N is asparagine, P is proline, and S is serine (same in the following figures). Fresh mediumを用いたRAW264細胞でのNFAT2発現におけるアミノ酸の影響を示す図である。It is a figure which shows the influence of the amino acid in NFAT2 expression in RAW264 cell using Fresh medium. Fresh mediumを用いたRAW264細胞でのNFAT2発現におけるセリンアナログの影響を示す図である。図中Serはセリン(以下の図において同じ)を、DはD−セリンを、L−HomoはL−ホモセリンを示す。It is a figure which shows the influence of a serine analog in NFAT2 expression in RAW264 cell using Fresh medium. In the figure, Ser represents serine (same in the following figures), D represents D-serine, and L-Homo represents L-homoserine. RAW264細胞でのNFAT2発現におけるD−セリンの影響を示す図である。It is a figure which shows the influence of D-serine in NFAT2 expression in RAW264 cell. 破骨細胞前駆細胞の細胞密度依存的な多核細胞形成を示す図である。A)マウス骨髄細胞から得た破骨細胞前駆細胞を異なる細胞密度で播種したものを破骨細胞へ分化誘導した結果をTRAP陽性細胞数と細胞濃度との関係で示す。B)は多核細胞の形態を示す。It is a figure which shows the cell density-dependent multinucleated cell formation of the osteoclast precursor cell. A) The result of inducing differentiation of osteoclast precursor cells obtained from mouse bone marrow cells at different cell densities into osteoclasts is shown in relation to the number of TRAP-positive cells and the cell concentration. B) shows the morphology of multinucleated cells. 高密度培養での培地中のL−セリンの減少とL−セリン濃度に依存するNFAT2の発現を示す図である。A)RAW264細胞を低密度あるいは高密度で播種し、RANKL存在下あるいは非存在下で培養を行なったときの、培地中のL−セリンの量変化を示す。B)RAW264細胞を異なる濃度のL−セリンを添加した培地で培養した後のRAW264細胞でのNFAT2の発現をウエスタンブロッティングの結果で示す。It is a figure which shows the expression of NFAT2 depending on the reduction | decrease of L-serine in the culture medium in a high-density culture, and L-serine concentration. A) Changes in the amount of L-serine in the medium when RAW264 cells are seeded at low density or high density and cultured in the presence or absence of RANKL. B) The expression of NFAT2 in RAW264 cells after culturing RAW264 cells in media supplemented with different concentrations of L-serine is shown by the results of Western blotting. c−Fosの発現に対する細胞密度とL−セリンの影響を示す図である。A)低蜜度播種したRAW264細胞をRANKLの存在下で培養したときのc−Fosの発現をウエスタンブロッティングの結果で示す。B)RAW264細胞を低密度播種及び高密度播種で培養し、c−Fosの発現をウエスタンブロッティングの結果で示す。図中Lowは低密度播種を、Highは高密度播種を示す。c)RAW264細胞を低密度播種してNEAA、L−セリン又はL−グリシンを添加した培地で培養した後のc−FosとNFAT2の発現をウエスタンブロッティングの結果で示す。各レーンの数値は以下を示す。1:NEAAを添加しない培地で培養したRAW264細胞;2:L−セリンを添加した培地で培養したRAW264細胞;3:L−グリシンを添加した培地で培養したRAW264細胞;4:L−セリンとL−グリシンを添加した培地で培養したRAW264細胞;5:L−セリンを含まないNEAAを添加した培地で培養したRAW264細胞;6:L−グリシンを含まないNEAAを添加した培地で培養したRAW264細胞;7:L−セリンとL−グリシンを含まないNEAAを添加した培地で培養したRAW264細胞;8:NEAAを添加した培地で培養したRAW264細胞。It is a figure which shows the influence of the cell density and L-serine with respect to the expression of c-Fos. A) The expression of c-Fos when RAW264 cells seeded at low honeyness were cultured in the presence of RANKL is shown by the results of Western blotting. B) RAW264 cells are cultured by low density seeding and high density seeding, and the expression of c-Fos is shown by the results of Western blotting. In the figure, Low indicates low density seeding, and High indicates high density seeding. c) Western blotting shows the expression of c-Fos and NFAT2 after RAW264 cells were seeded at low density and cultured in a medium supplemented with NEAA, L-serine or L-glycine. The numerical value of each lane shows the following. 1: RAW264 cells cultured in medium without NEAA; 2: RAW264 cells cultured in medium with L-serine; 3: RAW264 cells cultured in medium with L-glycine; 4: L-serine and L -RAW264 cells cultured in medium supplemented with glycine; 5: RAW264 cells cultured in medium supplemented with NEAA without L-serine; 6: RAW264 cells cultured in medium supplemented with NEAA without L-glycine; 7: RAW264 cells cultured in a medium supplemented with NEAA not containing L-serine and L-glycine; 8: RAW264 cells cultured in a medium supplemented with NEAA. 骨髄細胞の破骨細胞への分化におけるL−セリンの影響を示す図である。A)骨髄細胞の増殖に対するL−セリンの影響を示す。縦軸は細胞増殖・細胞死の度合いをMTT活性によって計測した結果を示す。横軸のセリン濃度×1は通常量(0.1mM)に等しい。B)骨髄由来破骨細胞前駆細胞の多核細胞形成に対するL−セリンの影響を示す。図左は多核細胞の形成量を示し、図右は細胞の形態を示す。*はStudent’s t−testにより有意差(P<0.05)のあることを示す。C)破骨細胞前駆細胞をRANKLとM−CSFで刺激した後48時間培養した細胞溶解物のウエスタンブロッティングの結果を示す。D)レトロウイルス感染を介してNFAT2を強制発現させた骨髄細胞における多核細胞形成に対するL−セリンの影響示す。図左は多核細胞の形成量を示し、図右はGFP発現細胞とNFAT2発現細胞の形態(TRAP染色)を示す。It is a figure which shows the influence of L-serine in the differentiation to the osteoclast of a bone marrow cell. A) The influence of L-serine on the proliferation of bone marrow cells is shown. A vertical axis | shaft shows the result of having measured the degree of cell proliferation and cell death by MTT activity. The serine concentration x1 on the horizontal axis is equal to the normal amount (0.1 mM). B) shows the effect of L-serine on multinucleated cell formation of bone marrow-derived osteoclast precursor cells. The left figure shows the amount of multinucleated cells formed, and the right figure shows the cell morphology. * Indicates that there is a significant difference (P <0.05) by Student's t-test. C) Western blotting results of cell lysates cultured for 48 hours after stimulation of osteoclast precursor cells with RANKL and M-CSF. D) shows the effect of L-serine on multinucleated cell formation in bone marrow cells in which NFAT2 was forcibly expressed via retroviral infection. The figure on the left shows the amount of multinucleated cells formed, and the figure on the right shows the morphology of GFP-expressing cells and NFAT2-expressing cells (TRAP staining).

本発明は、NFAT2の発現を抑制する方法に関する。より詳しくは、破骨細胞前駆細胞におけるL−セリン及び/又はL−グリシンのシグナル伝達経路を抑制し、NFAT2の発現の抑制、特にNFAT2遺伝子の発現を抑制することによって、破骨細胞形成を抑制する方法、更には、NFAT2の発現を制御することによるNFAT2関連疾患の予防及び/又は治療薬及びそのスクリーニング方法に関する。以下、本発明について、説明する。   The present invention relates to a method for suppressing the expression of NFAT2. More specifically, the osteoclast formation is suppressed by suppressing the signal transduction pathway of L-serine and / or L-glycine in osteoclast precursor cells and suppressing the expression of NFAT2, particularly the expression of the NFAT2 gene. Furthermore, the present invention relates to a preventive and / or therapeutic drug for NFAT2-related diseases by controlling the expression of NFAT2, and a screening method thereof. The present invention will be described below.

「L−セリン及び/又はL−グリシンのシグナル伝達経路」とは、RANKL(receptor activator of NFκB ligand)経路と並ぶ破骨細胞前駆細胞から破骨細胞の形成に必須のシグナル伝達経路をいい、独立した経路であってもよく、他の経路と応答する経路であってもよい。また、L−セリン及び/又はL−グリシンのシグナル伝達経路には、前記シグナル伝達経路と異なる伝達経路であって、その異なる伝達経路の一部でL−セリン及び/又はL−グリシンが係わりNFAT2が発現、特にNFAT2遺伝子が発現するような伝達経路も包含する。従って、破骨細胞前駆細胞においてL−セリン及び/又はL−グリシンのシグナル伝達を促進することにより、該細胞の破骨細胞への分化を促進することができ、逆にL−セリン及び/又はL−グリシンのシグナル伝達を遮断することにより、該前駆細胞の破骨細胞への分化を阻害することができる。   “L-serine and / or L-glycine signal transduction pathway” refers to a signal transduction pathway essential for osteoclast formation from osteoclast progenitor cells along with RANKL (receptor activator of NFκB ligand) pathway. The route may be a route that responds to another route. Further, the signal transduction pathway of L-serine and / or L-glycine is a transduction pathway different from the signal transduction pathway, and L-serine and / or L-glycine is involved in a part of the different transduction pathway, and NFAT2 Also includes a transduction pathway in which the NFAT2 gene is expressed. Accordingly, by promoting L-serine and / or L-glycine signaling in osteoclast precursor cells, differentiation of the cells into osteoclasts can be promoted, and conversely, L-serine and / or By blocking L-glycine signaling, differentiation of the progenitor cells into osteoclasts can be inhibited.

前記「破骨細胞(osteoclast)」とは、造血幹細胞を起源とする単球・マクロファージ系細胞(以下、CFU−Mと略記する。)より分化した単核の破骨細胞前駆細胞が融合して形成される多核巨細胞(Suda,T.et al.,Endocr.,Rev.第20巻,p.345,1999年)をいう。破骨細胞は、骨基質を消化するコラゲナーゼを分泌し、骨吸収能を示す。また、一般に成熟した破骨細胞には、酒石酸抵抗性酸フォスファターゼ(以下、TRAPと略記する。)、カルシトニン受容体、ビトロネクチン受容体が発現する。このため、コラゲナーゼ、TRAP又はカルシトニン受容体、ビトロネクチン受容体を破骨細胞形成の指標(骨吸収マーカー)とすることができるので、破骨細胞形成は、これらの指標のうち、少なくとも1つの測定に基づいて判断することができる。破骨細胞は、TRAP陽性であって、かつ骨吸収活性を持つ細胞が好ましい。破骨細胞は、上記したようにCFU−Mから分化する。該分化は、具体的には、例えば、骨髄単球・マクロファージ系前駆細胞(bone marrow monocyte/macrophage precursor cells;BMMs)等が、マクロファージコロニー刺激因子(macrophage−colony stimulating factor;M−CSF)、インタイーロイキン−3(IL−3)、顆粒球-マクロファージコロニー刺激因子(granulocyte−macrophage colony−stimulating factor;GM−CSF)、1,25−ジヒドロキシビタミンD3(1,25(OH))等の存在下でRANKLの刺激により行なわれ得る。
破骨細胞の形成は、例えば、文献(Yasuda,H.et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,第95巻,p.3597−602(1998年))に従って観察することができる。具体的には、例えば個体であれば、骨切片を作成して骨吸収を観察することができる。また、顕微鏡観察により多核巨細胞を同定したり、TRAP染色や、カルシトニン受容体又はビトロネクチン受容体の発現の検出等の公知の検出方法等により、in vivo及びin vitro両方で破骨細胞形成を検出することができる。骨吸収能は、公知の方法、例えば象牙切片上のピット形成面積を測定するPit formation assay法等により評価できる。
前記「破骨細胞前駆細胞(osteoclastprecursor cell)」は、破骨細胞に分化し得る単球・マクロファージ系細胞を含み、より特定すれば、M−CSF等に応答して増殖が促進される細胞が好ましい。破骨細胞前駆細胞は、骨髄又は脾臓に含まれる細胞であってもよく、不死化した細胞株であってもよい。また、破骨細胞前駆細胞は造血幹細胞からin vitroで分化させることもできる。
The “osteoblast” refers to a fusion of mononuclear osteoclast precursor cells differentiated from monocyte / macrophage cells (hereinafter abbreviated as CFU-M) originating from hematopoietic stem cells. It refers to the formed multinucleated giant cells (Suda, T. et al., Endocr., Rev. 20, p. 345, 1999). Osteoclasts secrete collagenase that digests the bone matrix and show bone resorption ability. In general, mature osteoclasts express tartrate-resistant acid phosphatase (hereinafter abbreviated as TRAP), calcitonin receptor, and vitronectin receptor. For this reason, collagenase, TRAP or calcitonin receptor, and vitronectin receptor can be used as an index of osteoclast formation (bone resorption marker). Therefore, osteoclast formation is measured by at least one of these indices. It can be judged based on. Osteoclasts are preferably TRAP-positive and have bone resorption activity. Osteoclasts differentiate from CFU-M as described above. Specifically, for example, the bone marrow monocyte / macrophage progenitor cells (BMMs) and the like are expressed by macrophage colony-stimulating factor (M-CSF), interferon, and the like. Eleukin-3 (IL-3), granulocyte-macrophage colony-stimulating factor (GM-CSF), 1,25-dihydroxyvitamin D3 (1,25 (OH) 2 D 3 ), etc. In the presence of RANKL.
Osteoclast formation can be observed, for example, according to the literature (Yasuda, H. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, Vol. 95, p. 3597-602 (1998)). Specifically, for example, in the case of an individual, a bone slice can be created and bone resorption can be observed. Also, multinucleated giant cells can be identified by microscopic observation, and osteoclast formation can be detected both in vivo and in vitro by known detection methods such as TRAP staining and detection of calcitonin receptor or vitronectin receptor expression. can do. The bone resorbability can be evaluated by a known method, for example, the Pit formation assay method for measuring the pit formation area on the ivory slice.
The “osteoblast precursor cell” includes monocyte / macrophage cells that can differentiate into osteoclasts, and more specifically, cells whose proliferation is promoted in response to M-CSF or the like. preferable. Osteoclast precursor cells may be cells contained in bone marrow or spleen, or may be immortalized cell lines. Osteoclast precursor cells can also be differentiated in vitro from hematopoietic stem cells.

本明細書において、「L−セリン及び/又はL−グリシンのシグナル伝達経路を抑制する」とは、L−セリン及び/又はL−グリシンの濃度ならびにそれらの機能情報を伝達するシグナル伝達経路であって、NFAT2(NFATc1とも呼ばれるが、以下NFAT2に統一)の発現、特にNFAT2遺伝子の発現に関与するシグナル伝達経路を抑制することをいい、シグナル伝達そのものを阻害又は抑制することも含まれる。シグナル伝達経路を抑制することには、L−セリン及び/又はL−グリシンの拮抗物質を投与してL−セリン及び/又はL−グリシンの実効濃度を低下させること、L−セリン及び/又はL−グリシンの代謝、修飾及び/又は分解を促進することにより実質的にL−セリン及び/又はL−グリシンの濃度を低下させること、ならびにL−セリン及び/又はL−グリシンの受容体を抗体によりブロックすることも含まれるが、これらに限られない。また、シグナル伝達経路は、該経路のいずれの部分が抑制されてもよく、例えばL−セリンもしくはL−グリシン又はそれらの誘導体の濃度を感知する受容体又は輸送体等の結合蛋白質の発現抑制やその結合蛋白質からNFAT2の発現抑制、特にNFAT2遺伝子の発現に至るシグナル伝達経路の抑制等を含む。要するにL−セリン及び/又はL−グリシンの濃度あるいは活性が実質的に低下したというシグナルを伝達してNFAT2の発現の抑制、特にNFAT2の遺伝子の発現を抑制できればシグナル伝達経路の如何なる部分の抑制であってもよい。この場合、L−セリン及び/又はL−グリシンを原料として合成される物質又はL−セリン及び/又はL−グリシンから生成される代謝産物(セリンが付加された脂質、糖等を含む)を介するシグナル伝達によりNFAT2の発現の抑制、特にNFAT2遺伝子の発現が抑制される場合も含まれる。また、シグナル伝達経路の1ヶ所に限らず複数の箇所が抑制されてもよい。また、L−セリン及び/又はL−グリシンのシグナル伝達経路を抑制するには、前記L−セリン及び/又はL−グリシンのシグナル伝達経路と異なる伝達経路であって、その該異なる伝達経路の少なくとも一部においてL−セリン及び/又はL−グリシンが係わりNFAT2が発現、特にNFAT2遺伝子が発現する場合において、該L−セリン及び/又はL−グリシンの係わり(作用)を抑制することも包含される。   In the present specification, “suppressing L-serine and / or L-glycine signal transduction pathway” means a signal transduction pathway that transmits the concentration of L-serine and / or L-glycine and their functional information. Thus, it refers to suppressing a signal transduction pathway involved in the expression of NFAT2 (also referred to as NFATc1, hereinafter unified with NFAT2), particularly the expression of the NFAT2 gene, and includes inhibiting or suppressing the signal transduction itself. In order to suppress the signal transduction pathway, L-serine and / or L-glycine antagonist is administered to reduce the effective concentration of L-serine and / or L-glycine, L-serine and / or L -Substantially reducing the concentration of L-serine and / or L-glycine by promoting metabolism, modification and / or degradation of glycine, and accepting L-serine and / or L-glycine receptors by antibodies This includes, but is not limited to, blocking. In addition, any part of the signal transduction pathway may be suppressed. For example, the expression of a binding protein such as a receptor or a transporter that senses the concentration of L-serine, L-glycine, or a derivative thereof may be suppressed. Inhibition of NFAT2 expression from the binding protein, particularly suppression of a signal transduction pathway leading to expression of the NFAT2 gene. In short, if a signal indicating that the concentration or activity of L-serine and / or L-glycine is substantially reduced can be transmitted to suppress the expression of NFAT2, particularly the expression of the gene of NFAT2, it is possible to suppress any part of the signal transduction pathway. There may be. In this case, via a substance synthesized from L-serine and / or L-glycine or a metabolite generated from L-serine and / or L-glycine (including lipids, sugars, etc. to which serine is added). It also includes the case where the suppression of NFAT2 expression, particularly the expression of the NFAT2 gene is suppressed by signal transduction. Moreover, not only one place of a signal transmission path | route but a several location may be suppressed. In addition, in order to suppress the signal transduction pathway of L-serine and / or L-glycine, the signal transduction pathway is different from the signal transduction pathway of L-serine and / or L-glycine, and at least of the different transduction pathways. In part, L-serine and / or L-glycine is involved and NFAT2 is expressed. In particular, when NFAT2 gene is expressed, it also includes suppressing the engagement (action) of L-serine and / or L-glycine. .

NFAT2は、Ca2+−カルシニューリン依存性に脱リン酸化されて核移行し、活性化される転写因子の1つである。NFAT2は、T細胞におけるサイトカイン産生を制御する因子として発見されたが、多くの細胞の機能又は分化において重要な役割を果たす(Crabtree,G.R.and Olson,E.N.,Cell,第109巻:S67−S79,2000年)。従って、本発明の方法又は薬剤によりNFAT2の発現を抑制することでそのような機能や分化を抑制することができる。NFAT2の具体例としては、例えば、ヒトNFAT2 mRNAの塩基配列はAccession number NM_006162に、蛋白質のアミノ酸配列はNP_006153に示されている。また、NFAT2には、上記特定のアミノ酸配列で示されるNFAT2だけでなく、NFAT2と生物学的機能が同等であることを限度として、その断片、同族体(ホモログ)、誘導体、及び変異体が包含される。ここで同族体(ホモログ)としては、ヒトのNFAT2に対応するマウスやラット等他生物種のNFAT2が例示でき、これらはHomoloGene(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/HomoloGene/)等により同定された遺伝子の塩基配列から演繹的に同定することができる。例えば、マウスNFAT2 mRNAの塩基配列はAccession number AF239169、AF087434(アイソフォームa)、及びAF049606(アイソフォームb)に、これらがコードするNFAT2蛋白質のアミノ酸配列はそれぞれAAC36725、AAC36725、及びAAC0550に示されている。
また変異体には、天然に存在するアレル変異体、天然に存在しない変異体、及び人為的に欠失、置換、付加及び挿入されることによって改変されたアミノ酸配列を有する変異体が包含される。なお、上記変異体としては、変異のない蛋白質又は(ポリ)ペプチドと、アミノ酸配列が少なくとも約70%、好ましくは約80%、より好ましくは約95%、さらにより好ましくは約97%相同なものを挙げることができる。
NFAT2 is one of transcription factors activated by dephosphorylation in a Ca 2+ -calcineurin-dependent manner, translocating into the nucleus, and being activated. NFAT2 was discovered as a factor that regulates cytokine production in T cells, but plays an important role in the function or differentiation of many cells (Crabtree, GR and Olson, EN, Cell, 109). Volume: S67-S79, 2000). Therefore, such functions and differentiation can be suppressed by suppressing the expression of NFAT2 by the method or agent of the present invention. As a specific example of NFAT2, for example, the base sequence of human NFAT2 mRNA is shown in Accession number NM_006162, and the amino acid sequence of protein is shown in NP_006153. In addition, NFAT2 includes not only NFAT2 represented by the above specific amino acid sequence, but also fragments, homologues, derivatives, and mutants thereof as long as the biological function is equivalent to NFAT2. Is done. Here, examples of homologues include NFAT2 of other biological species such as mouse and rat corresponding to human NFAT2, and these include HomoLomoGene (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/HomoloGene/). It can be identified a priori from the base sequence of the gene identified by the above. For example, the base sequence of mouse NFAT2 mRNA is shown in Accession number AF239169, AF087434 (isoform a), and AF049606 (isoform b), and the amino acid sequences of the NFAT2 proteins encoded by these are shown in AAC36725, AAC36725, and AAC0550, respectively. Yes.
Variants include naturally occurring allelic variants, non-naturally occurring variants, and variants having amino acid sequences modified by artificial deletions, substitutions, additions and insertions. . In addition, as the above-mentioned mutant, an amino acid sequence is at least about 70%, preferably about 80%, more preferably about 95%, and still more preferably about 97% homologous to a non-mutated protein or (poly) peptide. Can be mentioned.

NFAT2の発現の抑制には、NFAT2遺伝子の発現の抑制、NFAT2遺伝子の転写及び/又は翻訳の抑制、NFAT1の発現及び活性抑制を介した転写抑制(Zhou B et. Al.,J.Biol.Chem.,第277巻,p.10704,2002年)、NFAT2 mRNAの不安定化の促進、NFAT2蛋白質の分解の促進、外来的にNFAT2 mRNAに対するアンチセンス核酸もしくはNFAT2 mRNAを切断するリボザイム又はRNAi等を発現することによるNFAT2の発現阻害等が含まれる。好ましいNFAT2の発現の抑制は、NFAT2遺伝子の発現の抑制である。
本明細書において遺伝子(又はDNA)とは、2本鎖DNAのみならず、それを構成するセンス鎖及びアンチセンス鎖といった各1本鎖DNAを包含する意味で用いられる。またその長さによって特に制限されるものではない。従って、本明細書において遺伝子(DNA)とは、特に言及しない限り、ヒトゲノムDNAを含む2本鎖DNA及びcDNAを含む1本鎖DNA(正鎖)並びに該正鎖と相補的な配列を有する1本鎖DNA(相補鎖)、及びこれらの断片のいずれもが含まれる。また当該遺伝子又はDNAには、特定の塩基配列で示される遺伝子又はDNAだけでなく、これらによりコードされる蛋白質と生物学的機能が同等である蛋白質(例えば、同族体(ホモログ)、変異体及び誘導体等)をコードする遺伝子又はDNAが包含される。かかる同族体、変異体又は誘導体をコードする遺伝子又はDNAとしては、ストリンジェントな条件下で、特定塩基配列の相補配列とハイブリダイズする塩基配列からなる遺伝子又はDNAを挙げることができる。
ここでストリンジェントな条件は、Berger and Kimmel (1987, Guide toMolecular Cloning Techniques Methods in Enzymology,Vol.152,Academic Press,San Diego CA)に教示されるように、複合体或いはプローブを結合する核酸の融解温度(Tm)に基づいて決定することができる。例えばハイブリダイズ後の洗浄条件として、通常「1×SSC、0.1%SDS、37℃」程度の条件を挙げることができる。相補鎖はかかる条件で洗浄しても対象とする正鎖とハイブリダイズ状態を維持するものであることが好ましい。特に制限されないが、より厳しいハイブリダイズ条件(ハイブリダイズ後の洗浄条件)として「0.5×SSC、0.1%SDS、42℃」程度、さらに厳しいハイブリダイズ条件(ハイブリダイズ後の洗浄条件)として「0.1×SSC、0.1%SDS、65℃」程度の洗浄条件を挙げることができる。具体的には、このような相補鎖として、対象の正鎖の塩基配列と完全に相補的な関係にある塩基配列からなる鎖、並びに該鎖と少なくとも約90%、好ましくは約95%の相同性を有する塩基配列からなる鎖を例示することができる。
Suppression of NFAT2 expression includes suppression of NFAT2 gene expression, suppression of NFAT2 gene transcription and / or translation, and suppression of transcription through NFAT1 expression and activity suppression (Zhou B et. Al., J. Biol. Chem). , 277, p. 10704, 2002), promotion of destabilization of NFAT2 mRNA, promotion of degradation of NFAT2 protein, exogenous antisense nucleic acid against NFAT2 mRNA or ribozyme or RNAi that cleaves NFAT2 mRNA Expression inhibition of NFAT2 by expression is included. The preferred suppression of NFAT2 expression is suppression of NFAT2 gene expression.
In the present specification, a gene (or DNA) is used in the meaning including not only double-stranded DNA but also each single-stranded DNA such as a sense strand and an antisense strand constituting the DNA. The length is not particularly limited. Therefore, in this specification, unless otherwise specified, a gene (DNA) is a double-stranded DNA containing human genomic DNA, a single-stranded DNA containing cDNA (positive strand), and a sequence having a sequence complementary to the positive strand. Both double-stranded DNA (complementary strand) and fragments thereof are included. The gene or DNA includes not only a gene or DNA represented by a specific base sequence, but also a protein having a biological function equivalent to the protein encoded by these (for example, a homolog, homolog, mutant, and A gene or DNA encoding a derivative or the like) is included. Examples of the gene or DNA encoding the homologue, mutant or derivative include a gene or DNA having a base sequence that hybridizes with a complementary sequence of a specific base sequence under stringent conditions.
Here, stringent conditions are taught by Berger and Kimmel (1987, Guide to Molecular Cloning Techniques in Enzymology, Vol. 152, Academic Press, San Diego CA) It can be determined based on temperature (Tm). For example, as washing conditions after hybridization, the conditions of about “1 × SSC, 0.1% SDS, 37 ° C.” can be mentioned. The complementary strand is preferably one that maintains a hybridized state with the target positive strand even when washed under such conditions. Although not particularly limited, as stricter hybridization conditions (washing conditions after hybridization), about “0.5 × SSC, 0.1% SDS, 42 ° C.”, more severe hybridization conditions (washing conditions after hybridization) As the cleaning condition, “0.1 × SSC, 0.1% SDS, 65 ° C.” can be mentioned. Specifically, as such a complementary strand, a strand consisting of a base sequence that is completely complementary to the base sequence of the target positive strand, and at least about 90%, preferably about 95% homology with the strand Examples thereof include a chain consisting of a base sequence having a property.

「L−セリンと拮抗する物質」とは、前記L−セリン及び/又はL−グリシンのシグナル伝達経路において、L−セリンの濃度あるいは活性を実際よりも低く伝えることができる物質をいう。このような物質の例としては、例えば、L−セリン及び/又はL−グリシンのアミノ酸アナログ等が挙げられる。典型的には、D−セリンやL−ホモセリンが挙げられるがこれらに限られず、アミノ酸アナログであって、L−セリン及び/又はL−グリシンのシグナル伝達経路を抑制でき、NFAT2の発現(好ましくはNFAT2遺伝子の発現)を抑制できるものであれば制限無く用いることができる。NFAT2の発現は、例えば実施例10のように培養細胞にL−セリンと拮抗する物質を添加してウエスタンブロットにより観察することができる。破骨細胞への分化は、多核化(細胞融合)、TRAP、カルシトニン受容体、ビトロネクチン受容体、コラゲナーゼの発現あるいは骨吸収能のいずれかを指標として判断することができるので、これらの指標がネガティブであることを指標としてL−セリン及び/又はL−グリシンと拮抗する物質の効果を測定することもできる。   The “substance that antagonizes L-serine” refers to a substance that can convey the concentration or activity of L-serine lower than the actual level in the L-serine and / or L-glycine signal transduction pathway. Examples of such substances include, for example, amino acid analogs of L-serine and / or L-glycine. Typical examples include, but are not limited to, D-serine and L-homoserine, which are amino acid analogs that can suppress L-serine and / or L-glycine signal transduction pathways, and preferably express NFAT2 (preferably Any one can be used as long as it can suppress the expression of the NFAT2 gene. The expression of NFAT2 can be observed by Western blotting, for example, by adding a substance that antagonizes L-serine to cultured cells as in Example 10. Differentiation into osteoclasts can be determined by using any one of polynuclearization (cell fusion), TRAP, calcitonin receptor, vitronectin receptor, collagenase expression or bone resorption ability as an index. It is also possible to measure the effect of a substance that antagonizes L-serine and / or L-glycine using the above as an index.

「L−セリン類似物質」とは、典型的にはL−セリンのアミノ酸アナログをいうがこれに限られない。L−セリン類似物質としては、L−セリンの全部又は一部と構造的又は機能的に類似し、例えば生体内でL−セリンと競合して作用するもの等であればよい。
また、L−セリン類似物質には、L−セリンの光学異性体、L−セリンに側鎖を有する誘導体、L−セリンの薬学的に許容される塩又はエステル、L−セリンを原料として合成される物質及びL−セリンから生成する代謝産物(セリンが付加された脂質、糖などを含む)であって、L−セリンと拮抗する物質も含まれるがこれらに限定されない。また、L−セリン受容体からドラッグデザインによりデザインされた物質であって、L−セリンと拮抗する物質であってもよい。L−セリンの薬学的に許容される塩としては、例えばアルカリ金属(カリウム、ナトリウム、リチウム等)の塩、アルカリ土類金属(カルシウム、マグネシウム等)の塩、アンモニウム塩(テトラメチルアンモニウム塩、テトラブチルアンモニウム塩等)、有機アミン(トリエチルアミン、メチルアミン、ジメチルアミン等)の塩、酸付加物塩[無機酸塩(塩酸塩、臭化水素酸塩、ヨウ化水素酸塩、硫酸塩、リン酸塩、硝酸塩等)又は有機酸塩(酢酸塩、乳酸塩、酒石酸塩、シュウ酸塩、フマル酸塩、マレイン酸塩、安息香酸塩、クエン酸塩、メタンスルホン酸塩、グルクロン酸塩、グルコン酸塩等)など]が挙げられる。L−セリンのエステル体としては、例えばメチル、エチル、プロピル等の低級アルキル基のエステル体が挙げられる。
また、上記L−セリン類似物質は水和物又は溶媒和物であってもよい。水和物又は溶媒和物は非毒性かつ水溶性であることが好ましい。水和物としては、例えば1水和物、2水和物、1/2水和物又は4/3水和物等が挙げられ、溶媒和物としては、エタノールの付加物等のアルコール系溶媒和物等が挙げられる。
The “L-serine analog” typically refers to an amino acid analog of L-serine, but is not limited thereto. The L-serine analog may be any substance that is structurally or functionally similar to all or part of L-serine and that acts in competition with L-serine in vivo, for example.
In addition, L-serine analogs are synthesized using optical isomers of L-serine, derivatives having side chains in L-serine, pharmaceutically acceptable salts or esters of L-serine, and L-serine as raw materials. And a metabolite produced from L-serine (including lipids added with serine, sugars, etc.), and substances that antagonize L-serine are also included, but are not limited thereto. Moreover, it is a substance designed by drug design from the L-serine receptor, and may be a substance that antagonizes L-serine. Examples of pharmaceutically acceptable salts of L-serine include alkali metal (potassium, sodium, lithium, etc.) salts, alkaline earth metal (calcium, magnesium, etc.) salts, ammonium salts (tetramethylammonium salts, tetra Butylammonium salt, etc.), organic amine (triethylamine, methylamine, dimethylamine, etc.) salt, acid adduct salt [inorganic acid salt (hydrochloride, hydrobromide, hydroiodide, sulfate, phosphoric acid) Salt, nitrate, etc.) or organic acid salt (acetate, lactate, tartrate, oxalate, fumarate, maleate, benzoate, citrate, methanesulfonate, glucuronate, gluconic acid Salt, etc.)]. Examples of the L-serine ester include esters of lower alkyl groups such as methyl, ethyl, and propyl.
Further, the L-serine analog may be a hydrate or a solvate. The hydrate or solvate is preferably non-toxic and water-soluble. Examples of the hydrate include monohydrate, dihydrate, 1/2 hydrate, and 4/3 hydrate. Examples of the solvate include alcohol solvents such as an adduct of ethanol. Japanese products are listed.

L−セリン類似物質としては、例えばD−セリンやL−ホモセリン等が好ましく挙げられる。D−セリンやL−ホモセリンは、その塩又はそれらのエステル体であってもよい。前記塩には薬学的に許容されるものすべてが含まれる。該塩としては、上記したL−セリンの薬学的に許容される塩が挙げられる。エステル体としては、上記したL−セリンのエステル体が挙げられる。D−セリンやL−ホモセリン、それらの塩又はそれらのエステル体としては、具体的には、例えばD−セリンメチルエステル塩酸塩やL−O−カフェオイルホモセリンなどが挙げられる。   Preferred examples of the L-serine analog include D-serine and L-homoserine. D-serine or L-homoserine may be a salt thereof or an ester thereof. The salts include all pharmaceutically acceptable ones. Examples of the salt include the above-described pharmaceutically acceptable salts of L-serine. As an ester body, the above-mentioned ester body of L-serine is mentioned. Specific examples of D-serine, L-homoserine, their salts, or esters thereof include D-serine methyl ester hydrochloride and L-O-caffeoyl homoserine.

NFAT2の発現の抑制、特にNFAT2遺伝子の発現を抑制する方法としては、L−セリン及び/又はL−グリシンのシグナル伝達経路に、L−セリンと拮抗する物質を接触させること等が挙げられる。前記接触は、L−セリン及び/又はL−グリシンが作用又は会合する蛋白質との接触あるいは前記シグナル伝達経路を有する例えば細胞、組織又は個体等との接触が含まれる。前記接触の結果、L−セリン及び/又はL−グリシンのシグナル伝達経路において、例えばL−セリンと拮抗する物質が、L−セリン及び/又はL−グリシンと例えば競合する等してL−セリン及び/又はL−グリシンのシグナルの伝達を阻害又は抑制する。   Examples of a method for suppressing the expression of NFAT2, particularly for suppressing the expression of the NFAT2 gene, include bringing a substance that antagonizes L-serine into contact with the signal transduction pathway of L-serine and / or L-glycine. The contact includes contact with a protein to which L-serine and / or L-glycine acts or associates, or contact with, for example, a cell, tissue or individual having the signal transduction pathway. As a result of the contact, in the L-serine and / or L-glycine signal transduction pathway, for example, a substance that antagonizes L-serine competes with L-serine and / or L-glycine, for example, L-serine and Inhibits or suppresses L-glycine signal transmission.

本発明の方法によれば、L−セリン及び/又はL−グリシンのシグナル伝達経路を抑制することにより、NFAT2の発現の抑制、特にNFAT2遺伝子の発現を抑制することができる。NFAT2の発現が抑制されると、破骨細胞の形成が阻害される。破骨細胞は骨を吸収する細胞であり、その細胞の異常はNFAT2関連疾患、例えば骨粗鬆症や大理石骨病等の骨疾患や免疫疾患の原因となる。このため、本発明の方法は、NFAT2関連疾患、例えば骨粗鬆症や大理石骨病等の骨疾患や免疫疾患を予防又は治療する方法に用いることができる。また、NFAT2は破骨細胞の成熟以外にもインターロイキン−2(IL−2)等のように免疫反応を活性化するサイトカインの誘導活性を有することが知られていることから、本発明の方法は免疫抑制にも利用できる   According to the method of the present invention, by suppressing the signal transduction pathway of L-serine and / or L-glycine, it is possible to suppress the expression of NFAT2, particularly the expression of the NFAT2 gene. When the expression of NFAT2 is suppressed, osteoclast formation is inhibited. Osteoclasts are cells that absorb bone, and abnormalities in the cells cause NFAT2-related diseases such as bone diseases such as osteoporosis and marble bone disease, and immune diseases. Therefore, the method of the present invention can be used in a method for preventing or treating NFAT2-related diseases, for example, bone diseases such as osteoporosis and marble bone disease, and immune diseases. In addition to osteoclast maturation, NFAT2 is known to have an inducing activity of cytokines that activate immune responses such as interleukin-2 (IL-2). Can also be used for immunosuppression

本発明の方法は、破骨細胞前駆細胞にL−セリンと拮抗する物質、例えばD−セリンを接触及び/又は導入させることが好ましい。破骨細胞前駆細胞とL−セリンと拮抗する物質、例えばD−セリンやL−ホモセリンを接触させることにより、破骨細胞前駆細胞でのNFAT2の発現、特にNFAT2遺伝子の発現の抑制を通して、効率よく破骨細胞形成を阻害することができる。
本発明の方法は、哺乳動物に有効量のL−セリンと拮抗する物質、例えばD−セリン、L−ホモセリン、それらの塩又はそれらのエステル体の投与を含む。該投与は、生体内のL−セリン及び/又はL−グリシンのシグナル伝達経路を抑制できれば経口投与又は非経口投与のいずれでもよい。
In the method of the present invention, it is preferable to contact and / or introduce a substance that antagonizes L-serine, such as D-serine, into osteoclast precursor cells. By contacting osteoclast progenitor cells with a substance that antagonizes L-serine, such as D-serine or L-homoserine, efficiently through the suppression of NFAT2 expression, particularly NFAT2 gene expression, in osteoclast progenitor cells Osteoclast formation can be inhibited.
The method of the present invention comprises administration of a substance that antagonizes an effective amount of L-serine, such as D-serine, L-homoserine, a salt thereof, or an ester thereof, to a mammal. The administration may be either oral or parenteral as long as the signal transduction pathway of L-serine and / or L-glycine in vivo can be suppressed.

本発明のNFAT2遺伝子の発現を抑制する方法に用いられるL−セリンと拮抗する物質、例えばD−セリンやL−ホモセリンは、破骨細胞の形成を抑制することができるので、NFAT2関連疾患、例えば関節リウマチ等の自己免疫性関節炎や、例えば骨粗鬆症等の骨減少性疾患の予防又は治療剤に、あるいは例えば免疫疾患等の免疫抑制剤として用いることができる。
本発明の実施形態の1つとして、例えばD−セリンの投与が挙げられる。D−セリンを投与することにより、NFAT2の発現、特にNFAT2遺伝子の発現が抑制される。この抑制に必要なD−セリンの濃度はL−セリンの約5〜20倍、好ましくは約10倍程度である。
Substances that antagonize L-serine used in the method for suppressing the expression of the NFAT2 gene of the present invention, such as D-serine and L-homoserine, can suppress the formation of osteoclasts. It can be used as a preventive or therapeutic agent for autoimmune arthritis such as rheumatoid arthritis and osteopenic diseases such as osteoporosis, or as an immunosuppressive agent such as immune diseases.
One embodiment of the present invention includes administration of D-serine, for example. Administration of D-serine suppresses NFAT2 expression, particularly NFAT2 gene expression. The concentration of D-serine necessary for this suppression is about 5 to 20 times, preferably about 10 times that of L-serine.

また、本発明のNFAT2発現の抑制、特にNFAT2遺伝子の発現を抑制する方法は、破骨細胞の形成を阻害する薬剤等と併用することも好ましい。破骨細胞の形成を阻害する薬剤としては、例えばカルシニューリンの阻害剤等が挙げられる。カルシニューリンの阻害剤としては、FK506、cyclosporin A(CyA/CsA)及びそれらの類似体等が挙げられる。これらのカルシニューリン阻害剤と、本発明にかかるL−セリンと拮抗する物質、例えばD−セリンやL−ホモセリンを同時に投与することにより、骨吸収をより効率よく抑制することが可能となる。   In addition, the method of suppressing NFAT2 expression of the present invention, particularly the method of suppressing NFAT2 gene expression, is preferably used in combination with a drug or the like that inhibits osteoclast formation. Examples of agents that inhibit osteoclast formation include calcineurin inhibitors. Examples of inhibitors of calcineurin include FK506, cyclosporin A (CyA / CsA), and analogs thereof. By simultaneously administering these calcineurin inhibitors and a substance that antagonizes L-serine according to the present invention, such as D-serine or L-homoserine, it becomes possible to more efficiently suppress bone resorption.

本発明のスクリーニング方法は、例えば破骨細胞分化誘導系を用いて行うことができる。すなわち、本発明のスクリーニング方法は次の工程(a)及び(b)を含む:(a) 被検物質を含む試料の存在下、破骨細胞前駆細胞におけるL−セリン及び/又はL−グリシンのシグナル伝達の抑制又は促進を検出する工程、
(b)前記L−セリン及び/又はL−グリシンのシグナル伝達の抑制を破骨細胞形成の抑制に、又は前記L−セリン及び/又はL−グリシンのシグナル伝達の促進を破骨細胞形成の促進に関連付ける工程。
The screening method of the present invention can be performed using, for example, an osteoclast differentiation induction system. That is, the screening method of the present invention includes the following steps (a) and (b): (a) L-serine and / or L-glycine in osteoclast precursor cells in the presence of a sample containing a test substance. Detecting the suppression or promotion of signal transduction,
(B) Inhibiting the signal transduction of the L-serine and / or L-glycine for suppressing osteoclast formation, or promoting the signal transduction of the L-serine and / or L-glycine to promote osteoclast formation. The process of associating with

かかるスクリーニング方法に用いられる細胞としては破骨細胞への分化が可能である、例えば破骨細胞前駆細胞等を挙げることができる。破骨細胞への分化が可能な破骨細胞前駆細胞であれば何れの細胞であっても制限なく用いることができるが、例えば、骨髄マクロファージ系細胞等が好ましく用いられる。より具体的には、BMMs、RAW264.7細胞(マクロファージ様細胞;RAW264細胞と略記することもある。)又は胚性幹細胞(ES細胞)等が挙げられる。好ましくはRAW264細胞である。特に、マウスRAW264細胞(RIKEN Cell Bank; HYPERLINK HYPERLINK “http://www.rtc.riken.go.jp/CELL/HTML/RIKEN” http://www.rtc.riken.go.jp/CELL/HTML/RIKEN、http://www.rtc.riken.go.Jp/CELL /HTML/RIKEN Cell Bank. Htmlから入手可能)は、分化誘導物質であるRANKLの添加で破骨細胞に分化することが知られている細胞である(Biochem.Biophys.Res. Commun. 282, 278−283 (2001))。   Examples of cells used in such screening methods include osteoclast precursor cells that can be differentiated into osteoclasts. Any cell can be used without limitation as long as it is an osteoclast precursor cell that can differentiate into osteoclasts. For example, bone marrow macrophage cells are preferably used. More specifically, BMMs, RAW264.7 cells (macrophage-like cells; sometimes abbreviated as RAW264 cells), embryonic stem cells (ES cells), and the like can be mentioned. RAW264 cells are preferred. In particular, mouse RAW264 cells (RIKEN Cell Bank; HYPERLINK HYPERLINK "http://www.rtc.riken.go.jp/CELL/HTML/RIKEN" http: //www.rtc.riken.L.TM.JL/go. / RIKEN, http://www.rtc.riken.go.Jp/CELL/HTML/RIKEN Cell Bank. Html) is known to differentiate into osteoclasts upon addition of RANKL, a differentiation inducer. (Biochem. Biophys. Res. Commun. 282, 278-283 (2001)).

本発明のスクリーニング方法において、破骨細胞前駆細胞から破骨細胞形成には、通常、M−CSFの存在下にRANKLで破骨細胞前駆細胞を刺激するのが好ましい。具体的には、例えばBMM又はES細胞等から破骨細胞を形成させるには、M−CSF存在下でRANKL刺激を行う。M−CSF及びRANKLの濃度は適宜調節することができる。例えばM−CSFの濃度は約1〜20ng/mL、好ましく約5〜15ng/mL、より好ましくは約8〜12ng/mL程度である。また、RANKLの濃度は約10〜200ng/mL、好ましく約50〜150ng/mL、より好ましくは約80〜120ng/mL程度である。また、M−CSF非依存的にRANKLに応答して破骨細胞に分化する細胞、例えばRAW264細胞等は、破骨細胞形成においてM−CSFが存在しなくても破骨細胞に分化できるので、RANKL刺激のみ行なえばよい。この場合、RNAKLの濃度は、上記した濃度と同様である。また、本発明のスクリーニング方法においては、例えば凍結ラット破骨細胞前駆細胞(骨髄由来)とM−CSF、RANKLを含有した専用培地、更にPit formation assay用に象牙質切片をセットした破骨細胞培養キット(株式会社ホクドー製)等も好ましく用いることができる。   In the screening method of the present invention, for osteoclast formation from osteoclast precursor cells, it is usually preferable to stimulate osteoclast precursor cells with RANKL in the presence of M-CSF. Specifically, for example, in order to form osteoclasts from BMM or ES cells, RANKL stimulation is performed in the presence of M-CSF. The concentrations of M-CSF and RANKL can be adjusted as appropriate. For example, the concentration of M-CSF is about 1 to 20 ng / mL, preferably about 5 to 15 ng / mL, and more preferably about 8 to 12 ng / mL. The concentration of RANKL is about 10 to 200 ng / mL, preferably about 50 to 150 ng / mL, more preferably about 80 to 120 ng / mL. In addition, cells that differentiate into osteoclasts in response to RANKL in an M-CSF-independent manner, such as RAW264 cells, can differentiate into osteoclasts even in the absence of M-CSF in osteoclast formation. Only RANKL stimulation needs to be performed. In this case, the concentration of RNAKL is the same as that described above. In the screening method of the present invention, for example, an osteoclast culture in which a frozen rat osteoclast precursor cell (derived from bone marrow), a dedicated medium containing M-CSF and RANKL, and a dentin section for Pit formation assay are set. Kits (manufactured by Hokudo Co., Ltd.) and the like can also be preferably used.

被検物質を含む試料としては特に制限はなく、例えば、アミノ酸類縁体のライブラリー、合成低分子物質のライブラリー、精製蛋白質、遺伝子ライブラリーの発現産物、合成ペプチドのライブラリー、細胞抽出液、細胞培養上清、植物抽出物、微生物由来物質等が挙げられる。   The sample containing the test substance is not particularly limited. For example, a library of amino acid analogs, a library of synthetic low molecular substances, a purified protein, an expression product of a gene library, a library of synthetic peptides, a cell extract, Examples include cell culture supernatants, plant extracts, and microorganism-derived substances.

L−セリン及び/又はL−グリシンのシグナル伝達の検出は、NFAT2の発現を指標におこなうことができる。NFAT2の発現は、例えばNFAT2と特異的に結合する抗体を用いて、ウエスタンブロット、ドットブロット又はスロットブロット等の公知の方法を用いて検出することができる。具体的には、例えばウエスタンブロット法は、一次抗体としてNFAT2抗体を用いた後、二次抗体として例えばHRP(西洋わさびパーオキシダーゼ)等の化学発光試薬、125I等の放射性同位元素、蛍光物質等で標識した標識抗体(一次抗体に結合する抗体)を用い、得られる標識化合物の化学発光、放射性同位元素、蛍光物質等に由来するシグナルを化学発光検出器、放射線測定器、蛍光検出器等で検出し、測定することによって実施できる。Detection of L-serine and / or L-glycine signal transduction can be performed using NFAT2 expression as an indicator. The expression of NFAT2 can be detected using a known method such as Western blot, dot blot, or slot blot, for example, using an antibody that specifically binds to NFAT2. Specifically, for example, Western blotting uses NFAT2 antibody as a primary antibody, followed by a chemiluminescent reagent such as HRP (horseradish peroxidase) as a secondary antibody, a radioisotope such as 125 I, a fluorescent substance, etc. Using the labeled antibody labeled with (the antibody that binds to the primary antibody), the signal derived from the chemiluminescence, radioisotope, fluorescent substance, etc. of the labeled compound is obtained with a chemiluminescence detector, radiation measuring instrument, fluorescence detector, etc. This can be done by detecting and measuring.

また、NFAT2の発現は、前記した蛋白質を指標とする以外に、遺伝子発現レベルの検出を指標とすることも好ましい。遺伝子発現レベルのNFAT2遺伝子の検出は、前記細胞から調製したRNA又は該RNAから転写された当該RNAに対して相補的なポリヌクレチドと、例えば、NFAT2遺伝子又はNFAT2遺伝子のプロモーター領域等を用いて、例えばノーザンブロット法、RT−PCR(Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction)法等公知の方法の他、DNAチップ等を利用して実施できる。前記遺伝子としては、NFAT2結合配列〔GGAAAA及びその類似配列(例えばGGAAAN等,NはA,T,C,又はG),Macian,F.et al.,Oncogene,第20巻,p.2476−2489,2001年〕を含むDNA、好ましくはさらにNFAT2及び転写因子AP−1(アクチベータープロテイン−1)結合配列〔TGA[G/C]TCA及びその類似配列(例えばTGNNTCA等、NはA,T,C,又はG)、Bio Science新用語ライブラリー「転写因子」、実験医学 別冊,羊土社,pp.204−205〕を含むDNAが好ましい。また、前記DNAの下流に所望のレポーター遺伝子を結合したものも好ましく用いることができる。レポーター遺伝子を結合することにより、レポーター活性等を指標としてレポーター遺伝子の発現量を定量することによりNFAT2プロモーターからの転写をモニターできる。具体的なプロモーター配列としては、TRAPプロモーター、又はカルシトニンプロモーター(P3プロモーター)等が挙げられる。レポーター遺伝子としてはルシフェラーゼ遺伝子、蛍光蛋白質遺伝子(GFP,YFP,BFP等)、クロラムフェニコール・アセチルトランスフェラーゼ遺伝子、β―ガラクトシダーゼ遺伝子等が挙げられる。また、NFAT2により誘導される遺伝子としては、NFAT2に依存的な、例えば、TRAP、カルシトニンレセプター(calcitonin receptor)、カテプシンK(cathepsin K)、カルボニックアンヒドラーゼII(carbonic anhydrase II;CA II)、又はマトリックスメタロプロテイナーゼ(matrix metalloproteinase;MMP)−9等の遺伝子が挙げられる。これらの遺伝子のNFAT2結合部位を含むプロモーター配列を前記レポーターに連結するプロモーターとして好適に用いることができる。これらの遺伝子は破骨細胞の最終分化において誘導され、複数のNFAT2及びAP−1結合部位を含む(Anusaksathien,O. et al.,J Biol. Chem.,第276巻,p.22663−22674,2001年;David,J.P.et al.,J.Cell Physiol1.,第88巻,p.89−97,2001年;Motyckova,G.et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,第98巻,p.5798−5803,2001年;Reddy,S.V.et al.,J.Bone Miner Res.,第10巻,p.601−606,1995年)。   In addition, the expression of NFAT2 is preferably performed using the detection of gene expression level as an index, in addition to the protein as described above. Detection of the NFAT2 gene at the gene expression level can be performed by using RNA prepared from the cells or a polynucleotide complementary to the RNA transcribed from the RNA and, for example, a promoter region of the NFAT2 gene or the NFAT2 gene. In addition to known methods such as Northern blotting and RT-PCR (Reverse Transcription Polymerase Chain Reaction), it can be carried out using a DNA chip or the like. Examples of the gene include NFAT2 binding sequences [GGAAAA and similar sequences (eg, GGAAAAN, etc., N is A, T, C, or G), Macian, F. et al. et al. Oncogene, Vol. 20, p. 2476-2489, 2001], preferably NFAT2 and transcription factor AP-1 (activator protein-1) binding sequence [TGA [G / C] TCA and its similar sequences (eg, TGNNTCA, etc., where N is A , T, C, or G), Bio Science new term library “transcription factor”, experimental medicine separate volume, Yodosha, pp. 204-205] is preferred. Moreover, the thing which combined the desired reporter gene downstream from the said DNA can be used preferably. By binding the reporter gene, transcription from the NFAT2 promoter can be monitored by quantifying the expression level of the reporter gene using reporter activity or the like as an index. Specific examples of the promoter sequence include TRAP promoter, calcitonin promoter (P3 promoter), and the like. Reporter genes include luciferase genes, fluorescent protein genes (GFP, YFP, BFP, etc.), chloramphenicol acetyltransferase genes, β-galactosidase genes, and the like. The gene induced by NFAT2 is dependent on NFAT2, for example, TRAP, calcitonin receptor, cathepsin K, carbonic anhydrase II (CA II), or Examples thereof include genes such as matrix metalloproteinase (MMP) -9. A promoter sequence containing the NFAT2 binding site of these genes can be suitably used as a promoter linked to the reporter. These genes are induced in terminal osteoclast differentiation and contain multiple NFAT2 and AP-1 binding sites (Anusaksathien, O. et al., J Biol. Chem., 276, p. 22663-22674). 2001; David, JP et al., J. Cell Physiol., 88, p.89-97, 2001; Motycova, G. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. 98, p. 5798-5803, 2001; Reddy, SV et al., J. Bone Miner Res., 10, 601-606, 1995).

またNFAT2遺伝子の発現レベルの検出及び定量は、NFAT2遺伝子の発現を制御する遺伝子領域(発現制御領域)に、例えばルシフェラーゼ遺伝子等のマーカー遺伝子をつないだ融合遺伝子を導入した細胞株を用いて、マーカー遺伝子由来の蛋白質の活性を測定することで実施することもできる。本発明のNFAT2の発現制御物質のスクリーニング方法には、かかるマーカー遺伝子の発現量を指標として標的物質を探索する方法も包含される。この意味において「NFAT2遺伝子」の概念には、NFAT2遺伝子の発現制御領域とマーカー遺伝子との融合遺伝子が含まれる。なお、上記マーカー遺伝子としては、発光反応や呈色反応を触媒する酵素の構造遺伝子が好ましく、具体的には上記のルシフェラーゼ遺伝子のほか、クロラムフェニコール・アセチルトランスフェラーゼ遺伝子、βグルクロニダーゼ遺伝子、βガラクトシダーゼ遺伝子、及びエクオリン遺伝子等のレポーター遺伝子もまた使用することができる。ここでNFAT2遺伝子の発現制御領域としては、例えば該遺伝子の転写開始部位上流約1kb、好ましくは約2kbを用いることができる。融合遺伝子の作成、及びマーカー遺伝子由来の活性測定は公知の方法で行うことができる。   The expression level of the NFAT2 gene is detected and quantified using a cell line in which a fusion gene in which a marker gene such as a luciferase gene is connected to a gene region (expression control region) that controls the expression of the NFAT2 gene is used. It can also be carried out by measuring the activity of a gene-derived protein. The screening method for an NFAT2 expression control substance of the present invention includes a method for searching for a target substance using the expression level of the marker gene as an index. In this sense, the concept of “NFAT2 gene” includes a fusion gene of an expression control region of NFAT2 gene and a marker gene. The marker gene is preferably a structural gene of an enzyme that catalyzes a luminescence reaction or a color reaction. Specifically, in addition to the luciferase gene, the chloramphenicol / acetyltransferase gene, β-glucuronidase gene, β-galactosidase Genes and reporter genes such as the aequorin gene can also be used. Here, as the expression control region of the NFAT2 gene, for example, about 1 kb, preferably about 2 kb upstream of the transcription start site of the gene can be used. Creation of the fusion gene and measurement of the activity derived from the marker gene can be performed by known methods.

指標とするNFAT2蛋白質又はNFAT2遺伝子発現の抑制又は促進は、被検物質を添加しない対照細胞でのNFAT2蛋白質又はNFAT2遺伝子もしくはNFAT2誘導性プロモーターによるレポーター遺伝子の発現量と、被検物質を添加した細胞におけるNFAT2蛋白質又は前記遺伝子の発現量を比較することにより行なうことができる。例えば被検物質を添加した細胞におけるNFAT2蛋白質又は前記遺伝子の発現量が、被検物質を添加しない対照細胞でのNFAT2蛋白質又は前記遺伝子の発現量の約90%以下、好ましくは40%以下、さらに好ましくは30%以下、特に好ましくは20%以下、とりわけ好ましくは10%以下に低くなる場合に、当該被検物質を破骨細胞前駆細胞におけるL−セリン及び/又はL−グリシンのシグナル伝達を抑制する候補物質として選択することができる。また逆に、例えば被検物質を添加した細胞におけるNFAT2蛋白質又は前記遺伝子の発現量が、被検物質を添加しない対照細胞でのNFAT2蛋白質又は前記遺伝子の発現量の約110%以上、好ましくは120%以上、さらに好ましくは130%以上、特に好ましくは150%以上に高くなる場合に、当該被検物質を破骨細胞前駆細胞におけるL−セリン及び/又はL−グリシンのシグナル伝達を促進する候補物質として選択することができる。
また、指標とするNFAT2蛋白質又はNFAT2遺伝子発現の抑制又は促進と破骨細胞形成の抑制又は促進との関連付けは、指標とするNFAT2蛋白質又はNFAT2遺伝子発現が抑制される場合は、破骨細胞形成も同程度に抑制されるものとし、指標とするNFAT2蛋白質又はNFAT2遺伝子発現が促進される場合は、破骨細胞形成も同程度に促進されるものとする。
Inhibition or promotion of NFAT2 protein or NFAT2 gene expression as an indicator is the expression level of the reporter gene by the NFAT2 protein or NFAT2 gene or NFAT2 inducible promoter in a control cell to which no test substance is added, and the cell to which the test substance is added Can be carried out by comparing the expression levels of the NFAT2 protein or the above-mentioned gene. For example, the expression level of the NFAT2 protein or the gene in the cell to which the test substance is added is about 90% or less, preferably 40% or less of the expression level of the NFAT2 protein or the gene in the control cell to which the test substance is not added, Preferably, the test substance suppresses signal transduction of L-serine and / or L-glycine in osteoclast precursor cells when it is preferably 30% or less, particularly preferably 20% or less, and particularly preferably 10% or less. Can be selected as a candidate substance. Conversely, for example, the expression level of the NFAT2 protein or the gene in the cell to which the test substance is added is about 110% or more, preferably 120% of the expression level of the NFAT2 protein or the gene in the control cell to which the test substance is not added. %, More preferably 130% or more, particularly preferably 150% or more, the test substance is a candidate substance that promotes L-serine and / or L-glycine signaling in osteoclast precursor cells Can be selected.
In addition, the association between the suppression or promotion of NFAT2 protein or NFAT2 gene expression as an index and the suppression or promotion of osteoclast formation is related to the formation of osteoclasts when the expression of NFAT2 protein or NFAT2 gene as an index is suppressed. When the expression of NFAT2 protein or NFAT2 gene as an index is promoted, osteoclast formation is promoted to the same extent.

通常、骨粗鬆症といった骨代謝異常疾患に罹患した患者の骨組織には、特異的に、破骨細胞の分化・活性化の亢進が見られるとともにNFAT2(NFAT2遺伝子)が発現している。すなわち、本発明のスクリーニング方法はNFAT2又はNFAT2遺伝子の発現を抑制する物質を探索することによって、破骨細胞形成に関連する骨代謝異常疾患の予防又は治療薬の有効成分となる候補物質を提供するものである。
候補物質の選別は、発現誘導物質によって誘導されるNFAT2の発現又はNFAT2遺伝子の発現が被検物質の存在によって抑制されることを指標にして実施できる。すなわち発現誘導物質存在下で被検物質を接触させた細胞のNFAT2の発現又はNFAT2遺伝子の発現が、発現誘導物質存在下で被検物質を接触させない対照細胞に比して低くなることをもって、当該被検物質を候補物質として選択することができる。具体的には被検物質を含む試料の存在下、上記方法でL−セリン及び/又はL−グリシンのシグナル伝達を測定し、対照に比べ該シグナル伝達を促進又は抑制する物質を選択する。対照の条件としては、該被検物質を含まないか、あるいはより低用量で含む場合であり、典型的には、被検物質の非存在下(例えば被検物質の添加に用いた担体のみの添加)における場合が挙げられる。また、対照の条件として、被検物質をより低い用量で含む場合を用いれば、物質の用量依存性が明らかとなる。また、発現誘導物質存在下で被検物質を接触させた細胞のNFAT2の発現又はNFAT2遺伝子の発現が、破骨細胞形成を調節する公知の化合物を接触させる陽性対照細胞に比して低くなること又は高くなることをもって、当該被検物質を候補物質として選択することもできる。この場合、陽性対照として用いた化合物の存在下における場合と比べ、該L−セリン及び/又はL−グリシンのシグナル伝達を促進又は抑制させる物質を選択できる。このようなスクリーニングにおいては、陽性対照とした化合物に比べより高い効果を有する物質を得ることができる。
In general, bone tissue of a patient suffering from a bone metabolic disorder such as osteoporosis specifically shows increased osteoclast differentiation / activation and NFAT2 (NFAT2 gene) is expressed. That is, the screening method of the present invention provides a candidate substance that becomes an active ingredient of a preventive or therapeutic agent for bone metabolic abnormalities related to osteoclast formation by searching for a substance that suppresses the expression of NFAT2 or NFAT2 gene. Is.
Selection of candidate substances can be performed using as an indicator that the expression of NFAT2 or the expression of the NFAT2 gene induced by the expression inducer is suppressed by the presence of the test substance. That is, the expression of NFAT2 or the expression of the NFAT2 gene in a cell contacted with a test substance in the presence of an expression inducer is lower than that of a control cell not contacted with the test substance in the presence of an expression inducer. A test substance can be selected as a candidate substance. Specifically, signal transduction of L-serine and / or L-glycine is measured by the above-described method in the presence of a sample containing the test substance, and a substance that promotes or suppresses the signal transduction as compared with the control is selected. Control conditions include the absence of the test substance or a lower dose, typically in the absence of the test substance (eg, only the carrier used to add the test substance). (Addition). Moreover, if the case where the test substance is contained at a lower dose is used as a control condition, the dose dependency of the substance becomes clear. In addition, NFAT2 expression or NFAT2 gene expression in cells contacted with a test substance in the presence of an expression inducer is lower than that in positive control cells contacted with a known compound that regulates osteoclast formation. Alternatively, the test substance can be selected as a candidate substance by increasing the value. In this case, a substance that promotes or suppresses signal transduction of the L-serine and / or L-glycine can be selected as compared with the case in the presence of the compound used as a positive control. In such screening, a substance having a higher effect than that of the compound used as a positive control can be obtained.

また、大理石骨病といった骨代謝異常疾患に罹患した患者は、破骨細胞の形成不全等が見られるとともにNFAT2(NFAT2遺伝子)の発現が低下している。すなわち、本発明のスクリーニング方法はNFAT2又はNFAT2遺伝子の発現を促進する物質を探索することによって、破骨細胞形成に関連する骨代謝異常疾患の予防及び/又は治療薬の有効成分となる候補物質を提供するものである。
候補物質の選別は、発現誘導物質によって誘導されるNFAT2の発現又はNFAT2遺伝子の発現が被検物質の存在によって促進されることを指標にして実施できる。すなわち発現誘導物質存在下で被検物質を接触させた細胞のNFAT2の発現又はNFAT2遺伝子の発現が、発現誘導物質存在下で被検物質を接触させない対照細胞に比して高くなることをもって、当該被検物質を候補物質として選択することができる。具体的には被検物質を含む試料の存在下、上記方法でL−セリン及び/又はL−グリシンのシグナル伝達を測定し、対照に比べ該シグナル伝達を促進又は抑制する物質を選択する。対照の条件等は、上記NFAT2及び/又はNFAT2遺伝子の発現を抑制する物質の探索と同様である。
In addition, patients suffering from abnormal bone metabolism such as marble bone disease have osteoclast hypoplasia and the like, and the expression of NFAT2 (NFAT2 gene) is decreased. That is, the screening method of the present invention searches for a substance that promotes the expression of NFAT2 or the NFAT2 gene, so that a candidate substance that becomes an active ingredient of a preventive and / or therapeutic drug for bone metabolic disorders related to osteoclast formation is obtained. It is to provide.
Selection of candidate substances can be performed using as an indicator that the expression of NFAT2 or the expression of the NFAT2 gene induced by the expression inducer is promoted by the presence of the test substance. That is, the expression of NFAT2 or the expression of the NFAT2 gene in a cell contacted with a test substance in the presence of an expression inducer is higher than that of a control cell not contacted with the test substance in the presence of an expression inducer. A test substance can be selected as a candidate substance. Specifically, signal transduction of L-serine and / or L-glycine is measured by the above-described method in the presence of a sample containing the test substance, and a substance that promotes or suppresses the signal transduction as compared with the control is selected. Control conditions and the like are the same as in the search for a substance that suppresses the expression of the NFAT2 and / or NFAT2 gene.

本発明のスクリーニング方法に用いられる培地としては、天然培地、半合成培地、合成培地、固形培地、半固形培地、液体培地などが挙げられるが、破骨細胞前駆細胞を破骨細胞に分化させるために用いられるものであり、動物細胞、特に造血幹細胞の培養に用いられる栄養培地であればいずれも好ましく用いることができる。このような培地としては、例えばダルベッコ改変イーグル培地(Dulbecco‘s Modified Eagles’s Medium;DMEM)、ハムF12培地(Ham‘s Nutrient Mixture F12)、マッコイ5A培地(McCoy’s 5A medium)、最小MEM培地(Minimum Essential Medium;MEM)、α−MEM培地(α−modified Minimum Essential Medium;α−MEM)、RPMI1640培地、イスコフ改変ダルベッコ培地(Isocove‘s Modified Dulbecco’s Medium;IMDM)、StemPro34(インビトロジェン社)、X−VIVO 10(ケンブレックス社)、X−VIVO 15(ケンブレックス社)、HPGM(ケンブレックス社)、StemSpan H3000(ステムセルテクノロジー社)、StemlineII(シグマアルドリッチ社)又はQBSF−60(クオリティバイオロジカル社)などが挙げられる。   Examples of the medium used in the screening method of the present invention include natural medium, semi-synthetic medium, synthetic medium, solid medium, semi-solid medium, and liquid medium. In order to differentiate osteoclast precursor cells into osteoclasts. Any nutrient medium that is used for culturing animal cells, particularly hematopoietic stem cells, can be preferably used. Examples of such a medium include Dulbecco's Modified Eagles' Medium (DMEM), Ham's F12 medium (Ham's Nutrient Mixture F12), McCoy's 5A medium, and McCoy's 5A medium. Medium (Minimum Essential Medium; MEM), α-MEM medium (α-modified Minimum Medium; α-MEM), RPMI 1640 medium, Iscove's Modified Dulbecco medium (Isocove's Modified DubM); ), X-VIVO 10 (Cambrex), X-VIVO 5 (Cambrex), HPGM (Cambrex), StemSpan H3000 (Stem Cell Technologies), StemlineII (Sigma-Aldrich) or QBSF-60 (Quality Biological, Inc.) and the like.

より具体的には、本発明のスクリーニング方法は、例えば破骨細胞形成のin vitroアッセイ系を用いて行うことができる。具体的には、例えば、非接触性骨髄細胞(24穴プレートの1ウェル当たり5×10細胞)を約10ng/mLのM−CSFを含む例えばα−MEMで2日間培養し、約100ng/mLの可溶性RANKL、約10ng/mLのM−CSFの存在下でさらに3日間培養して破骨細胞を形成させる系を利用できる。ここに被検物質を含む試料を添加して培養する。また、in vivoの系であれば、例えば卵巣摘出等による骨粗鬆症モデルマウスやエンドトキシン誘導性骨吸収動物モデルを用いた系が挙げられる。さらには、ES細胞からの破骨細胞形成系を利用することができる。ES細胞を用いたスクリーニング系においては、破骨細胞形成に関わる所望の遺伝子を欠損する細胞を用いることができる。遺伝子欠損ES細胞からの破骨細胞形成系を用いれば、被検物質が破骨細胞形成シグナルのどのシグナル経路に関与するのかについて、有益な情報を得ることができる。
このスクリーニングの結果、被検物質を含む試料の添加により、対照の条件下と比較してL−セリン及び/又はL−グリシンのシグナル伝達が有意に促進又は抑制されれば、用いた被検試料は破骨細胞形成を調節する物質の候補となる。このスクリーニング方法により単離される物質は、破骨細胞形成を制御するために有用であり、骨代謝疾患の予防薬や治療薬の開発の上でも有用である。
More specifically, the screening method of the present invention can be performed using, for example, an in vitro assay system for osteoclast formation. Specifically, for example, non-contact bone marrow cells (5 × 10 5 cells per well of a 24-well plate) are cultured for 2 days in, for example, α-MEM containing about 10 ng / mL of M-CSF, and about 100 ng / A system in which osteoclasts are formed by culturing for an additional 3 days in the presence of mL of soluble RANKL and about 10 ng / mL of M-CSF can be utilized. A sample containing a test substance is added here and cultured. Examples of the in vivo system include a system using an osteoporosis model mouse or an endotoxin-induced bone resorption animal model by ovariectomy or the like. Furthermore, an osteoclast-forming system from ES cells can be used. In a screening system using ES cells, cells lacking a desired gene involved in osteoclast formation can be used. If an osteoclast-forming system from gene-deficient ES cells is used, useful information can be obtained as to which signal pathway of the osteoclast-forming signal is involved in the test substance.
As a result of this screening, if the addition of a sample containing a test substance significantly promotes or suppresses signal transduction of L-serine and / or L-glycine as compared to the control condition, the test sample used Is a candidate for a substance that regulates osteoclastogenesis. Substances isolated by this screening method are useful for controlling osteoclast formation, and are also useful in the development of preventive and therapeutic agents for bone metabolic diseases.

また本発明のスクリーニング方法は、破骨細胞形成に及ぼす物質の効果を検査する方法でもあるので、本方法により、破骨細胞形成を抑制する物質を同定することができる。
また、本発明のスクリーニング方法を用いて、破骨細胞形成に係わるL−セリンと拮抗する物質をスクリーニングすることもできる。この場合、L−セリンとRANKLを含有する培地に被検物質を添加して、破骨細胞前駆細胞を培養し、上記と同様に破骨細胞前駆細胞におけるL−セリン及び/又はL−グリシンのシグナル伝達を測定することが好ましい。測定の結果、NFAT2の発現又はNFAT2遺伝子の発現の抑制が認められるか前記発現が認められなければ、被検物質がL−セリンの拮抗物質であると同定できる。同定されたL−セリンの拮抗物質は、破骨細胞形成を抑制する物質として好ましく用いることができる。前記抑制の程度は、被検物質を添加した細胞におけるNFAT2蛋白質又は前記遺伝子の発現量が、被検物質を添加しないで培養した破骨細胞前駆細胞(対照細胞)でのNFAT2蛋白質又は前記遺伝子の発現量の約90%以下、好ましくは40%以下、さらに好ましくは30%以下、特に好ましくは20%以下、とりわけ好ましくは10%以下である。この場合において、L−グリシンを介してNFAT2又はNFAT2遺伝子が発現する場合を除外するため、培地はL−グリシンを含有しないものを用いるのが好ましい。具体的は、例えばα−MEMからL−グリシンを除いた培地に任意のL−セリンを添加した培地を調製し、調製した培地を用いて、例えばBMM又はES細胞をM−CSF及びRANKLの存在下で培養を行うか、あるいは例えばRAW264細胞をRANKLの存在下で培養を行う。M−CSF及びRANKLの濃度は上記した濃度と同様である。
In addition, since the screening method of the present invention is also a method for examining the effect of a substance on osteoclast formation, a substance that suppresses osteoclast formation can be identified by this method.
In addition, a substance that antagonizes L-serine involved in osteoclast formation can also be screened using the screening method of the present invention. In this case, a test substance is added to a medium containing L-serine and RANKL, and osteoclast precursor cells are cultured. Similarly to the above, L-serine and / or L-glycine in osteoclast precursor cells is cultured. It is preferred to measure signal transduction. As a result of the measurement, if the expression of NFAT2 or the suppression of the expression of the NFAT2 gene is observed or the expression is not observed, the test substance can be identified as an antagonist of L-serine. The identified antagonist of L-serine can be preferably used as a substance that suppresses osteoclast formation. The degree of suppression is such that the expression level of the NFAT2 protein or the gene in the cell to which the test substance is added is the same as that of the NFAT2 protein or the gene in the osteoclast precursor cell (control cell) cultured without adding the test substance. The expression level is about 90% or less, preferably 40% or less, more preferably 30% or less, particularly preferably 20% or less, and particularly preferably 10% or less. In this case, in order to exclude the case where NFAT2 or NFAT2 gene is expressed via L-glycine, it is preferable to use a medium that does not contain L-glycine. Specifically, for example, a medium obtained by adding L-serine to a medium obtained by removing L-glycine from α-MEM is prepared, and for example, BMM or ES cells are present in the presence of M-CSF and RANKL using the prepared medium. Culturing is carried out under the condition, or, for example, RAW264 cells are cultured in the presence of RANKL. The concentrations of M-CSF and RANKL are the same as those described above.

また、本発明のスクリーニング方法は、破骨細胞形成に係わるL−セリン及び/又はL−グリシン様物質をスクリーニングする方法でもある。この場合においては、上記した培地の成分からL−セリン及びL−グリシンを除いた培地に被検物質を添加して破骨細胞前駆細胞を培養し、上記と同様に破骨細胞前駆細胞におけるL−セリン及び/又はL−グリシンのシグナル伝達を測定することが好ましい。測定の結果、NFAT2の発現又はNFAT2遺伝子の発現の促進が認められれば、被検物質がL−セリン及び/又はL−グリシン様物質であると同定できる。同定されたL−セリン及び/又はL−グリシン様物質は、破骨細胞形成を促進する物質として好ましく用いることができる。前記促進の程度は、被検物質を添加した細胞におけるNFAT2蛋白質又は前記遺伝子の発現量が、被検物質を添加しないで培養した破骨細胞前駆細胞(対照細胞)でのNFAT2蛋白質又は前記遺伝子の発現量の約110%以上、好ましくは120%以上、さらに好ましくは130%以上、特に好ましくは150%以上である。具体的には、例えばα−MEMからL−セリン及びL−グリシンを除いた培地を調製し、調製した培地を用いて、例えばBMM又はES細胞をM−CS及びRANKLの存在下で培養を行うか、あるいは例えばRAW264細胞をRANKLの存在下で培養を行う。M−CSF及びRANKLの濃度は上記した濃度と同様である。
The screening method of the present invention is also a method for screening L-serine and / or L-glycine-like substances involved in osteoclast formation. In this case, the test substance is added to a medium obtained by removing L-serine and L-glycine from the components of the medium described above, and osteoclast precursor cells are cultured. -It is preferable to measure the signal transduction of serine and / or L-glycine. If the NFAT2 expression or the NFAT2 gene expression is promoted as a result of the measurement, the test substance can be identified as L-serine and / or L-glycine-like substance. The identified L-serine and / or L-glycine-like substance can be preferably used as a substance that promotes osteoclast formation. The degree of the promotion is such that the expression level of the NFAT2 protein or the gene in the cell to which the test substance is added is equal to that of the NFAT2 protein or the gene in the osteoclast precursor cell (control cell) cultured without adding the test substance. About 110% or more of the expression level, preferably 120% or more, more preferably 130% or more, and particularly preferably 150% or more. Specifically, for example, a medium in which L-serine and L-glycine are removed from α-MEM is prepared, and for example, BMM or ES cells are cultured in the presence of M-CS and RANKL using the prepared medium. Alternatively, for example, RAW264 cells are cultured in the presence of RANKL. The concentrations of M-CSF and RANKL are the same as those described above.

本発明のスクリーニングにより得られた物質は、破骨細胞形成の阻害剤又は促進剤として用いることができる。臨床適用のための物質の投与条件は、本明細書に記載した破骨細胞形成系を用いて決定することができる。すなわち、上記検査方法を用いて投与量、投与間隔、投与ルートを含む投与条件を検討し、適切な予防又は治療効果が得られる条件を決定することができる。このような物質は、NFAT2関連疾患等に対する予防又は治療のための医薬となる。物質はそのままもしくは自体公知の薬学的に許容できる所望の添加剤、例えば賦形剤(例えば乳糖、白糖、ブドウ糖、デンプン、結晶セルロース等)、結合剤(例えばデンプン糊液、ヒドロキシプロピルセルロース液、カルメロース液、アラビアゴム液、ゼラチン液、アルギン酸ナトリウム液等)、滑沢剤(例えばステアリン酸マグネシウム、タルク、ステアリン酸、ステアリン酸カルシウム等)、崩壊剤(例えばデンプン、カルメロースナトリウム、炭酸カルシウム等)、溶剤(例えば注射用水、滅菌精製水、生理食塩水、緩衝液、植物油等)、乳化剤(例えばステアリン酸ポリオキシル40、セスキオレイン酸ソルビタン、ポリソルベート80、ラウリル硫酸ナトリウム、ラウロマクロゴール、アラビアゴム、ポピドン等)、懸濁剤(例えばカルメロース、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ポピドン等)、安定剤(例えば亜硫酸水素ナトリウム、チオ硫酸ナトリウム、エデト酸ナトリウム、クエン酸ナトリウム、アスコルビン酸、ジブチルヒドロキシトルエン等)、保存剤(例えばパラオキシ安息香酸メチル、パラオキシ安息香酸エチル、パラオキシ安息香酸プロピル、クロロブタノール、ベンジルアルコール、塩化ベンザルコニウム、デヒドロ酢酸ナトリウム、エデト酸ナトリウム、ホウ酸、ホウ砂等)、界面活性剤(例えばポリソルベート80、ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油等)などと混合して医薬組成物として調製することができる。当該医薬組成物は、調製する剤形(錠剤、丸剤、カプセル剤、散剤、顆粒剤、シロップ剤等の経口投与剤;注射剤、点滴剤、外用剤、坐剤等の非経口投与剤等)などに応じて経口投与又は非経口投与することができる。また、上記医薬組成物は、放出制御物質と共に徐放性製剤、DDS(ドラッグデリバリー)製剤とすることもできる。前記放出制御物質としては、自体公知の例えばα−ヒドロキシカルボン酸類(例、グリコール酸,乳酸,ヒドロキシ酪酸等),ヒドロキシジカルボン酸類(例、リンゴ酸等),ヒドロキシトリカルボン酸(例、クエン酸等)などの1種以上から無触媒脱水重縮合で合成された重合体、共重合体あるいはこれらの混合物、ポリ−α−シアノアクリル酸エステル、ポリアミノ酸(例、ポリ−γ−ベンジル−L−グルタミン酸等)、無水マレイン酸系共重合体(例、スチレン−マレイン酸共重合体等)などの生体内分解性高分子物質等が挙げられる。   The substance obtained by the screening of the present invention can be used as an inhibitor or promoter of osteoclast formation. The conditions of administration of the substance for clinical application can be determined using the osteoclastogenic system described herein. That is, administration conditions including dosage, administration interval, and administration route can be examined using the above-described test method, and conditions under which appropriate preventive or therapeutic effects can be obtained can be determined. Such a substance becomes a medicament for prevention or treatment of NFAT2-related diseases and the like. The substance may be used as it is or in a known pharmaceutically acceptable additive, for example, excipients (for example, lactose, sucrose, glucose, starch, crystalline cellulose, etc.), binders (for example, starch paste, hydroxypropyl cellulose, carmellose). Liquid, gum arabic liquid, gelatin liquid, sodium alginate liquid, etc.), lubricant (eg magnesium stearate, talc, stearic acid, calcium stearate etc.), disintegrant (eg starch, carmellose sodium, calcium carbonate etc.), solvent (For example, water for injection, sterilized purified water, physiological saline, buffer, vegetable oil, etc.), emulsifier (for example, polyoxyl 40 stearate, sorbitan sesquioleate, polysorbate 80, sodium lauryl sulfate, lauromacrogol, gum arabic, popidone, etc.) , Suspensions (eg Carmellose, methylcellulose, hydroxypropylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, popidone, etc.), stabilizers (eg sodium bisulfite, sodium thiosulfate, sodium edetate, sodium citrate, ascorbic acid, dibutylhydroxytoluene etc.), preservatives (eg Methyl paraoxybenzoate, ethyl paraoxybenzoate, propyl paraoxybenzoate, chlorobutanol, benzyl alcohol, benzalkonium chloride, sodium dehydroacetate, sodium edetate, boric acid, borax, etc.), surfactants (eg polysorbate 80, Polyoxyethylene hydrogenated castor oil or the like) and the like can be prepared as a pharmaceutical composition. The pharmaceutical composition is prepared in a dosage form (tablet, pill, capsule, powder, granule, syrup or other oral administration agent; injection, infusion, external preparation, suppository, etc.) ) And the like can be administered orally or parenterally. In addition, the pharmaceutical composition may be a sustained-release preparation or a DDS (drug delivery) preparation together with a release controlling substance. Examples of the release controlling substance include α-hydroxycarboxylic acids known per se (eg, glycolic acid, lactic acid, hydroxybutyric acid, etc.), hydroxydicarboxylic acids (eg, malic acid, etc.), hydroxytricarboxylic acids (eg, citric acid, etc.). A polymer, copolymer or mixture thereof synthesized from one or more of the above by non-catalytic dehydration polycondensation, poly-α-cyanoacrylate, polyamino acid (eg, poly-γ-benzyl-L-glutamic acid, etc.) ), Biodegradable polymer materials such as maleic anhydride copolymers (eg, styrene-maleic acid copolymers, etc.).

患者への投与は、有効成分の性質や調製される剤形に応じて、例えば経皮的、鼻腔内的、経気管支的、筋内的、腹腔内、静脈内、関節内、皮下、脊髄腔内、脳室内、又は経口的に行われ得るがそれらに限定されない。投与は全身的又は局所的にされ得るが、全身投与による副作用が問題となる場合には病変部位への局所投与が好ましい。投与量、投与方法は、医薬組成物の有効成分の組織移行性、治療目的、患者の体重や年齢、症状等により変動するが、当業者であれば適宜選択することが可能である。   Administration to a patient depends on the nature of the active ingredient and the dosage form to be prepared, eg percutaneous, intranasal, transbronchial, intramuscular, intraperitoneal, intravenous, intraarticular, subcutaneous, spinal cavity It can be performed internally, intraventricularly, or orally, but is not limited thereto. Administration can be systemic or local, but when side effects due to systemic administration are problematic, local administration to the lesion site is preferred. The dose and administration method vary depending on the tissue transferability of the active ingredient of the pharmaceutical composition, the purpose of treatment, the weight and age of the patient, symptoms, etc., but can be appropriately selected by those skilled in the art.

上記医薬組成物は、NFAT2関連疾患の予防及び/又は治療剤として用いることができる。NFAT2関連疾患としては、破骨細胞により骨量が低下する骨軟化性疾患又は破骨細胞の形成不全や機能不全による骨硬化性疾患が挙げられる。骨軟化性疾患としては、例えば原発性骨粗鬆症、加齢性(老人性)骨粗鬆症、続発性骨粗鬆症等が挙げられる。続発性骨粗鬆症としては、内分泌・代謝異常によるもの(例えば副甲状腺機能亢進症、性腺機能不全症、Turner症候群、神経性食思不振症候群、Klinefelter症候群等)、炎症によるもの(例えば慢性関節リウマチ等)、先天性疾患に基づくもの(例えば骨形成不全症、ホモシスチン尿症、肥満細胞症、肥満細胞腫、mastocytosis等)、血液疾患に基づくもの(例えば多発性骨髄腫等)、薬剤に基づくもの(例えばステロイド骨粗鬆症等)が挙げられる。骨硬化性疾患としては、例えば大理石骨病等が挙げられる。   The pharmaceutical composition can be used as a preventive and / or therapeutic agent for NFAT2-related diseases. Examples of NFAT2-related diseases include osteomalacious diseases in which bone mass is reduced by osteoclasts, or osteosclerotic diseases caused by osteoclast formation failure or dysfunction. Examples of osteomalablative diseases include primary osteoporosis, age-related (senile) osteoporosis, secondary osteoporosis and the like. Secondary osteoporosis is caused by endocrine / metabolic abnormalities (for example, hyperparathyroidism, gonadal dysfunction, Turner syndrome, anorexia nervosa syndrome, Klinefelter syndrome, etc.), inflammation (for example, rheumatoid arthritis, etc.) , Based on congenital diseases (eg osteogenesis imperfecta, homocystinuria, mastocytosis, mastocytoma, mastocytosis, etc.), based on blood diseases (eg multiple myeloma, etc.), based on drugs (eg Steroid osteoporosis and the like). Examples of osteosclerotic diseases include marble bone disease.

本発明の医薬組成物は、通常、総組成物の重量で、約0.1〜90質量%の治療薬物(上記物質)を含む。投与量は、有効成分の種類、投与経路、投与対象又は患者の年齢、体重、症状等によって異なり一概に規定できないが、非経口投与では、一日当たり体重1kg当たり約0.0001〜1000mg、好ましくは約0.001〜300mg、より好ましくは約0.01〜100mgである。しかし、疾患状態、体重、及び治療に対する患者の個々反応、治療薬物が投与される組成物の種類、及び投与形態、病気の経過の段階に依存して、これら投与速度を適宜調整することが好ましい。従って、上記した最小投与量より少なく使うことがときには適量であり、一方、他の場合には治療効果を得るために上限を越える必要がある。投与は1〜数回に分けて行うことができ、一日約1〜5回投与することができる。対象となる個体としては、例えばヒト又はマウス、ラット、ウサギ、イヌもしくはサル等の非ヒト哺乳動物、及びその他の脊椎動物が挙げられる。非ヒト哺乳動物への適用は、ヒト骨破壊性疾患又は骨硬化疾患に対する予防法又は治療法を開発するためのモデルとする上でも有用である。これにより、NFAT2関連疾患、例えば骨粗鬆症や自己免疫性関節炎における骨破壊や大理石骨病等における破骨細胞の形成不全や機能不全を予防する新たな治療プロトコルを開発することができる。   The pharmaceutical composition of the present invention usually contains about 0.1 to 90% by mass of a therapeutic drug (the above substance) by weight of the total composition. The dosage varies depending on the type of active ingredient, administration route, administration subject or patient's age, body weight, symptoms, etc., and cannot be defined unconditionally, but for parenteral administration, about 0.0001 to 1000 mg per kg body weight per day, preferably The amount is about 0.001 to 300 mg, more preferably about 0.01 to 100 mg. However, depending on the disease state, body weight, individual patient response to treatment, the type of composition to which the therapeutic drug is administered, and the mode of administration, the stage of the course of the disease, it is preferable to adjust these administration rates as appropriate. . Therefore, it is appropriate to use less than the above minimum dosage, while in other cases the upper limit must be exceeded to obtain a therapeutic effect. Administration can be divided into 1 to several times, and can be administered about 1 to 5 times a day. Examples of the subject individuals include humans or non-human mammals such as mice, rats, rabbits, dogs or monkeys, and other vertebrates. The application to non-human mammals is also useful for making a model for developing preventive or therapeutic methods for human bone destructive diseases or osteosclerotic diseases. This makes it possible to develop a new treatment protocol for preventing osteoclast formation failure and dysfunction in NFAT2-related diseases such as osteoporosis and bone destruction in autoimmune arthritis and marble bone disease.

本発明の医薬組成物は、NFAT2関連疾患の治療及び予防に有用である。特に本発明の破骨細胞前駆細胞におけるL−セリン及び/又はL−グリシンのシグナル伝達を抑制する物質を含有する医薬組成物は、破骨細胞による骨吸収が関与する骨減少性疾患の治療予防及び/又は予防に有用である。主要な治療対象となる具体的疾患としては、特に関節リウマチ(rheumatoidarthritis;RA)を含む自己免疫性関節炎が挙げられる。関節リウマチは、自己免疫性の慢性炎症性疾患であり、増殖した滑膜が活発に骨軟骨へと侵入し、多発性の関節破壊をもたらす。本発明のNFAT2関連疾患の予防及び/又は治療剤は、この関節骨破壊を防止するために好適に用いられる。
また、本発明のNFAT2関連疾患の予防及び/又は治療剤が適用され得る他のNFAT2関連疾患としては、歯周病が挙げられる。また、本発明のNFAT2関連疾患の予防及び/又は治療剤は、巨細胞腫、癌骨転移、及び色素性絨毛結節滑膜炎(pigmented villonodular synovitis;PVS)を含む、破骨細胞による骨吸収亢進を病態とする様々な疾患に対しても適用され得る。また、骨粗鬆症及び癌の高カルシウム血症の治療への適用も期待される。さらに、パジェット病、肝炎やエイズに伴う骨量減少、白血病や多発性骨髄腫に伴う骨吸収・骨破壊、人工関節周囲の骨吸収(ルースニング)に対する予防及び/又は治療にも適用され得る(Rodan,G.A.& Martin,T.J.,Science,第289巻,p.1508−1514(2000);Kong,Y.Y.et al.,Nature,第402巻,p.304−309(1999);Takayanagi,H.et al.,Arthritis Rheum.,第43巻,p.259−269(2000);Honore,P.et al.,Nat.Med.,第6巻,p.521−528(2000))。本発明により、破骨細胞の形成及び機能の制御による新たな治療介入が可能となる。
また、本発明の破骨細胞前駆細胞におけるL−セリン及び/又はL−グリシンのシグナル伝達を促進する物質を含有する医薬組成物は、破骨細胞の形成又は機能不全による骨硬化性疾患や骨の吸収障害の予防及び/又は治療に有用である。従って、本発明のNFAT2関連疾患の予防及び/又は治療剤は、大理石骨病等の破骨細胞の形成不全又は機能不全に基づく疾患に用いることができる。
The pharmaceutical composition of the present invention is useful for the treatment and prevention of NFAT2-related diseases. In particular, the pharmaceutical composition containing a substance that suppresses L-serine and / or L-glycine signal transduction in osteoclast precursor cells of the present invention is used for the treatment and prevention of osteopenic diseases involving bone resorption by osteoclasts. And / or useful for prevention. Specific diseases that are the main treatment targets include autoimmune arthritis, particularly including rheumatoid arthritis (RA). Rheumatoid arthritis is an autoimmune chronic inflammatory disease, in which the proliferated synovium actively invades osteochondral, resulting in multiple joint destruction. The preventive and / or therapeutic agent for NFAT2-related diseases of the present invention is suitably used for preventing this joint bone destruction.
Moreover, periodontal disease is mentioned as another NFAT2-related disease to which the prevention and / or treatment agent of NFAT2-related disease of this invention can be applied. In addition, the preventive and / or therapeutic agent for NFAT2-related diseases of the present invention enhances bone resorption by osteoclasts, including giant cell tumor, cancer bone metastasis, and pigmented villonodular synovitis (PVS). The present invention can also be applied to various diseases having a pathological condition. Moreover, application to the treatment of osteoporosis and hypercalcemia of cancer is also expected. Furthermore, it can also be applied to the prevention and / or treatment of Paget's disease, bone loss associated with hepatitis and AIDS, bone resorption / bone destruction associated with leukemia and multiple myeloma, and bone resorption (loosening) around artificial joints ( Rodan, GA & Martin, TJ, Science, 289, p. 1508-1514 (2000); Kong, Y. Y. et al., Nature, 402, 304-309. (1999); Takayanagi, H. et al., Arthritis Rheum., 43, p. 259-269 (2000); Honore, P. et al., Nat. Med., 6, p. 528 (2000)). The present invention enables new therapeutic intervention by controlling osteoclast formation and function.
In addition, the pharmaceutical composition containing a substance that promotes L-serine and / or L-glycine signaling in osteoclast precursor cells of the present invention is an osteosclerotic disease or bone caused by osteoclast formation or dysfunction. It is useful for the prevention and / or treatment of absorption disorders. Therefore, the preventive and / or therapeutic agent for NFAT2-related diseases of the present invention can be used for diseases based on osteoclast formation failure or dysfunction such as osteopetrosis.

また本発明は他のNFAT2発現抑制(又は促進)剤や破骨細胞形成阻害(又は促進)剤と併用することもできる。そのような併用例としては、例えば、骨減少性疾患の治療のためのキットであって、カルシニューリン阻害剤、及びD−セリンを含むキットが挙げられる。カルシニューリン阻害剤とD−セリンとを併用することによって、破骨細胞形成に関して相乗的な抑制効果を得ることが期待できる。カルシニューリン阻害剤としては、特にシクロスポリンA及びFK506が好ましく挙げられる。   The present invention can also be used in combination with other NFAT2 expression suppressing (or promoting) agents and osteoclast formation inhibiting (or promoting) agents. As such a combination example, for example, a kit for treatment of osteopenic disease, which includes a calcineurin inhibitor and D-serine, can be mentioned. By using a calcineurin inhibitor and D-serine in combination, a synergistic inhibitory effect on osteoclast formation can be expected. Preferred examples of the calcineurin inhibitor include cyclosporin A and FK506.

本明細書に記載した発明は、当業者であれば様々な改変を容易に思いつくことが可能であろうが、それらの態様は本発明の範囲に含まれる。なお本明細書に引用された文献は、本明細書の一部として組み込まれる。以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に制限されるものではない。   The invention described in the present specification can be easily devised by those skilled in the art, but such embodiments are included in the scope of the present invention. References cited in this specification are incorporated as a part of this specification. EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, this invention is not restrict | limited to these Examples.

[1]培地の調製
9.4gのEagle’s MEM[ニッスイ社製]を1Lの培養用蒸留水に溶かし、120℃、15分間、高圧蒸気滅菌した。高圧蒸気滅菌後、室温まで冷ました培地に、10mLの滅菌済みの培養用蒸留水で溶かした0.292gのL−グルタミン[ニッスイ社製]、25mLの7.5%炭酸水素ナトリウム、10mLの非必須アミノ酸混合液(non−essential amino acid:NEAA;L−セリン,L−アラニン,L−グリシン,L−アスパラギン酸,L−グルタミン酸,L−プロリン及びL−アスパラギン各10mM)[GIBCO−BRL社製]、100mLのウシ胎児血清(FBS)を添加した。非必須アミノ酸の各成分はナカライテスク社(京都)、L−ホモセリン及びD−セリンはシグマ社(米国)からそれぞれ購入した。〔H〕−L−セリンはアマシャム・バイオサイエンスから購入した。各種非必須アミノ酸を個別に添加する場合は、上記混合液を使用した際の最終濃度と同じ濃度になるように加えた。また、L−ホモセリン及びD−セリンに関しては、その都度記述する。血清の透析にはSpectra/Por(登録商標)6 再生二トロセルロース透析膜(MWCO1000)[Spectrum Laboratories Inc.製]を用いた。まず、10cm程度に透析膜を切って培養用蒸留水で簡単に濯いだ。次に、透析膜を10mM EDTAを含む5%炭酸水素ナトリウム溶液に浸し、60℃、1時間洗浄した後に1Lの培養用蒸留水で5分間洗浄した。この培養用蒸留水での洗浄は3回繰り返した。洗浄後は透析膜に血清を入れ、4℃で一晩透析処理を行った。
マウス骨髄細胞からの破骨細胞前駆細胞誘導のための培地は、α−MEM[シグマ社製]を1Lの培養用蒸留水に溶かし、120℃、15分間、高圧蒸気滅菌した。高圧蒸気滅菌後、室温まで冷却した培地に100mLのウシ胎児血清(FBS)を添加し、終濃度5ng/mLになるようにM−CSF[シグマ社製]を添加した。
[1] Preparation of medium 9.4 g of Eagle's MEM (manufactured by Nissui) was dissolved in 1 L of distilled water for culture and autoclaved at 120 ° C. for 15 minutes. After autoclave sterilization, 0.292 g of L-glutamine (Nissui) dissolved in 10 mL of sterilized distilled water for culture, 25 mL of 7.5% sodium bicarbonate, 10 mL Essential amino acid mixture (non-essential amino acid: NEAA; L-serine, L-alanine, L-glycine, L-aspartic acid, L-glutamic acid, L-proline and L-asparagine 10 mM each) [GIBCO-BRL ], 100 mL of fetal bovine serum (FBS) was added. Each component of the non-essential amino acid was purchased from Nacalai Tesque (Kyoto), and L-homoserine and D-serine were purchased from Sigma (USA). [ 3 H] -L-serine was purchased from Amersham Bioscience. When various non-essential amino acids were added individually, they were added so as to have the same concentration as the final concentration when the above mixed solution was used. Further, L-homoserine and D-serine will be described each time. Spectra / Por® 6 regenerated nitrocellulose dialysis membrane (MWCO1000) [Spectrum Laboratories Inc. Made] was used. First, the dialysis membrane was cut to about 10 cm and rinsed easily with distilled water for culture. Next, the dialysis membrane was immersed in a 5% sodium hydrogen carbonate solution containing 10 mM EDTA, washed at 60 ° C. for 1 hour, and then washed with 1 L of distilled water for culture for 5 minutes. This washing with distilled water for culture was repeated three times. After washing, serum was put into a dialysis membrane and dialyzed overnight at 4 ° C.
As a medium for inducing osteoclast precursor cells from mouse bone marrow cells, α-MEM (manufactured by Sigma) was dissolved in 1 L of distilled water for culture and autoclaved at 120 ° C. for 15 minutes. After autoclaving, 100 mL of fetal bovine serum (FBS) was added to the medium cooled to room temperature, and M-CSF (manufactured by Sigma) was added to a final concentration of 5 ng / mL.

[2]細胞の培養と維持
マウスの単球マクロファージ由来細胞株RAW264を10cmプレートに播種し、37℃、CO濃度5%において、10mLの上記培地で培養した。プレート一面に細胞が増えたら、増殖した細胞の1/10を継代し、以後3日ごとに継代を行った。
マウス骨髄細胞1×10個/ウェルを24ウェルプレートに播種し、10%FBS、5ng/mL M−CSF入りのα−MEM中で37℃、CO濃度5%で一日培養し、非接着性の細胞のみを回収した。これをさらに100ng/mL M−CSF存在下で培養し、3日間培養後に浮遊細胞を除去したものを破骨細胞前駆細胞とした。
[2] Cell Culture and Maintenance Mouse monocyte macrophage-derived cell line RAW264 was seeded on a 10 cm plate and cultured in 10 mL of the above medium at 37 ° C. and CO 2 concentration of 5%. When the number of cells increased on one side of the plate, 1/10 of the proliferated cells were passaged, and then passage was performed every 3 days.
Mouse bone marrow cells 1 × 10 6 cells / well are seeded in a 24-well plate, cultured in α-MEM with 10% FBS, 5 ng / mL M-CSF at 37 ° C. and CO 2 concentration of 5% for one day. Only adherent cells were collected. This was further cultured in the presence of 100 ng / mL M-CSF, and after removing the floating cells after 3 days of culture, osteoclast precursor cells were obtained.

[3]可溶性RANKLの調製
RANKL遺伝子を有するマウスストローマ細胞ST2からRNAを抽出し、次いで抽出したRNA 3μgから作成したcDNA 1μgを鋳型として、配列番号1に示す配列(5’−CAATTGCGGATCCTAACAGAATATCAG−3’)を有するオリゴヌクレオチドをセンスプライマー、配列番号2に示す配列(5’−CAATTGGAAATGAGTCTCAGTCAATG−3’)を有するオリゴヌクレオチドをアンチオセンスプライマーとしてPCR法を行って、RANKL遺伝子を増幅した。なお、PCR法はPfx DNA polymerase(GIBCO−BRL社製)を用い、付属のプロトコルに従って50μLの系で94℃15秒、52℃30秒、及び68℃1分のサイクルを5サイクル行った後、94℃15秒、56℃30秒、68℃1分のサイクルを15サイクル行うことによって実施した。かかるPCR法で増幅させて得られたRANKL遺伝子を制限酵素MnuIで切断し、RANKLのC末端領域244アミノ酸をpGEX−2TKベクター(Amersham Pharmacia Biotech社製)のGST(glutathione S−transferase)のコード領域の下流に位置するBamHIとEcoRI部位に挿入してベクターpGEX−2TK−RANKLを作製した。このpGEX−2TK−RANKL[可溶性GST−RANKL]及び、標準ベクターであるpGEX−2TK[GST蛋白質]をそれぞれ大腸菌JM109へ導入して組換え蛋白質の発現に用いた。これらの大腸菌を最終濃度50ng/mLになるようにアンピシリンを添加したSuper Broth(Tryptone Peptone[DIFCO社製]2.5g,Bact YeastExtract[DIFCO社製]15g,NaCl[ナカライテスク社製]5g/1L HO)培地に入れて37℃で一夜前培養し、続いてOD600Super Broth培地500mLあたりに対して、前培養液5mL加えて37℃で、培地の吸光度(波長:600nm)が0.6〜0.8の範囲になるまで主培養を行った。その後IPTG(Isopropyl−β−D−thiogalactopyranoside)を最終濃度0.25mMになるように添加し、蛋白質の発現誘導を開始し、18℃で約12時間培養した。
上記で培養した大腸菌を集菌後、上清を捨ててから菌体をNET緩衝液(20mM Tris−HCl pH8.0,100mM NaCl,1mM EDTA[ナカライテスク社製])で2回洗浄した。再び上清を捨て、氷上にて主培養液の1/250量のNETN緩衝液(20mM Tris−HCl pH8.0,100mM NaCl,1mM EDTA,0.5%NP−40[シグマ社製])に大腸菌を懸濁し、超音波処理(30秒,2回)を行って大腸菌を破壊した。主培養液量の1/1000量のGlutathione Sepharose(登録商標) 4B(50% slurry [Amersham Pharmacia Biotech AB社製]をあらかじめNETN緩衝液で平衡化させておき、先の上清に加え4℃で8時間反応させた。Wash buffer(20mM NaCl,4mM MgCl・6HO,1mM 2−ME,20mM HEPES pH7.4 [ナカライテスク社製])で3回洗い、ビーズ1mLあたり1.6mLのGlutathione−NaCl buffer(100mM Tris−HCl pH8.0,100mM NaCl,20mM glutathione[ナカライテスク社製];pHがアルカリ側であることを確認する。)を加え、1時間以上反応させて可溶性RANKLを溶出した。破骨細胞分化誘導に対するLPSの影響を極力防ぐために内毒素除去カラム(Detoxi−Gel Endotoxin Removing Gel[PIERCE])に通した。得られた可溶性RANKLは適量を分注して液体窒素で凍結して−80℃で保存した。分化誘導を行う際は適宜解凍して用いた。
[3] Preparation of soluble RANKL RNA is extracted from mouse stromal cells ST2 having the RANKL gene, and then 1 μg of cDNA prepared from 3 μg of extracted RNA is used as a template, and the sequence shown in SEQ ID NO: 1 (5′-CAATTTGCGGATCTCAACAGAATATCAG-3 ′) The RANKL gene was amplified by PCR using the oligonucleotide having a sense primer and the oligonucleotide having the sequence shown in SEQ ID NO: 2 (5′-CAATTGGGAAATGGATCTCAGTCAATG-3 ′) as an antisense primer. The PCR method uses Pfx DNA polymerase (manufactured by GIBCO-BRL), and after performing 5 cycles of 94 ° C. for 15 seconds, 52 ° C. for 30 seconds, and 68 ° C. for 1 minute in a 50 μL system according to the attached protocol, It was carried out by performing 15 cycles of 94 ° C. for 15 seconds, 56 ° C. for 30 seconds, and 68 ° C. for 1 minute. The RANKL gene obtained by amplification by this PCR method is cleaved with the restriction enzyme MnuI, and the C-terminal region 244 amino acids of RANKL is encoded by the GST (glutathione S-transfer) coding region of pGEX-2TK vector (Amersham Pharmacia Biotech). The vector pGEX-2TK-RANKL was constructed by inserting it into the BamHI and EcoRI sites located downstream of. The pGEX-2TK-RANKL [soluble GST-RANKL] and the standard vector pGEX-2TK [GST protein] were introduced into Escherichia coli JM109 and used for expression of the recombinant protein. Super Broth (Tryptone Peptone [manufactured by DIFCO) 2.5 g, Bact Yeast Extract [manufactured by DIFCO]] 15 g, NaCl [manufactured by Nacalai Tesque] 5 g / 1 L H 2 O) medium and pre-cultured overnight at 37 ° C., followed by addition of 5 mL of the pre-cultured solution per 500 mL of OD 600 Super Broth medium, and the absorbance (wavelength: 600 nm) of the medium was 0. The main culture was performed until the range of 6 to 0.8 was reached. Thereafter, IPTG (Isopropyl-β-D-thiogalactopyranoside) was added to a final concentration of 0.25 mM, protein expression induction was started, and the cells were cultured at 18 ° C. for about 12 hours.
After collecting E. coli cultured above, the supernatant was discarded, and the cells were washed twice with NET buffer (20 mM Tris-HCl pH 8.0, 100 mM NaCl, 1 mM EDTA [manufactured by Nacalai Tesque)]. Discard the supernatant again, and add 1/250 volume of NETN buffer (20 mM Tris-HCl pH 8.0, 100 mM NaCl, 1 mM EDTA, 0.5% NP-40 [manufactured by Sigma]) on ice. E. coli was suspended and sonicated (30 seconds, twice) to destroy E. coli. Glutathione Sepharose (registered trademark) 4B (50% slurry [Amersham Pharmacia Biotech AB Co., Ltd.) of 1/1000 of the main culture volume was equilibrated in advance with the NETN buffer, added to the previous supernatant at 4 ° C. The reaction was allowed to proceed for 8 hours, washed 3 times with Wash buffer (20 mM NaCl, 4 mM MgCl 2 .6H 2 O, 1 mM 2-ME, 20 mM HEPES pH 7.4 [manufactured by Nacalai Tesque)], and 1.6 mL of Glutathione per 1 mL of beads. -NaCl buffer (100 mM Tris-HCl pH 8.0, 100 mM NaCl, 20 mM glutatione (manufactured by Nacalai Tesque); confirm that the pH is on the alkali side) was added and allowed to react for 1 hour or longer. Soluble RANKL was eluted and passed through an endotoxin removal column (Detoxi-Gel Endotoxin Removing Gel [PIERCE]) to prevent the effect of LPS on osteoclast differentiation induction as much as possible. It was frozen with liquid nitrogen and stored at −80 ° C. When differentiation induction was performed, it was appropriately thawed and used.

[4]RAW264細胞の分化誘導
RAW264細胞は24穴プレートには2.5×10個、3.5cmプレートには10×10個、6cmプレートには20×10個、10cmプレートには50×10個になるように播種し、37℃、CO濃度5%において24時間培養した。その後、可溶性RANKLを含む培地と交換し(0時間)、37℃、CO濃度5%で培養した。72時間後、再び新しく調製した可溶性GST−RANKLを含む新鮮培地と交換し、37℃、CO濃度5%で24時間培養した。この一連の操作により、RANKL添加96時間後にプレート一面に破骨細胞の形成が確認できる(図1)。
[5]骨髄細胞からの破骨細胞の分化誘導
破骨細胞への分化誘導はTakahashi, N. et al., Generating murine osteoclasts form bone marrow Methods Mol. Med. (2003), pp. 129−144.に示す方法に従った。
骨髄細胞から[細胞の培養と維持]で示す方法によって得た破骨細胞前駆細胞を24ウェルプレートに1×10個/ウェルで播種し、一日培養した。その後500ng/mLのRANKLと100ng/mLのM−CSFを添加し、誘導を行なった。3日ごとに前述の量のRANKLとM−CSFを含む新鮮培地に交換した。
[6]レトロウイルスによるNFAT2の強制発現
NFAT2遺伝子あるいは比較対象としてGFP遺伝子をレトロウイルスベクターpCX4puroに組み込み、ピューロマイシンによる薬剤選択で各々の発現ベクターを得た。これらの発現ベクターをパッケージング細胞株Platinum−E(Plat−E)にpE−ecoベクター及びpGPベクター(Takara社製)とともに導入し、この細胞を48時間培養した。上清を0.22μm pore filterでフィルトレーションしたものをレトウイルスのストックとした。破骨細胞前駆細胞をレトロウイルス存在下で一晩培養し、続いて前述の通り破骨細胞への分化誘導を行なった。
[4] 2.5 × 10 4 cells in differentiation induction RAW264 cells RAW264 cells 24-well plates, 10 × 10 4 cells in 3.5cm plate, 20 × 10 4 cells in 6cm plate, the 10cm plate The seeds were seeded at 50 × 10 4 cells and cultured at 37 ° C. and CO 2 concentration of 5% for 24 hours. Thereafter, the medium was replaced with a medium containing soluble RANKL (0 hour) and cultured at 37 ° C. and CO 2 concentration of 5%. After 72 hours, the medium was replaced again with freshly prepared fresh medium containing soluble GST-RANKL, and cultured at 37 ° C. and CO 2 concentration of 5% for 24 hours. By this series of operations, the formation of osteoclasts can be confirmed on the entire surface of the plate 96 hours after the addition of RANKL (FIG. 1).
[5] Induction of osteoclast differentiation from bone marrow cells Induction of osteoclast differentiation is described in Takahashi, N .; et al. , Generating murine osteoblasts form bone marrow Methods Mol. Med. (2003), pp. 129-144. The method shown in was followed.
Osteoclast precursor cells obtained from bone marrow cells by the method shown in [Culture and maintenance of cells] were seeded in a 24-well plate at 1 × 10 4 cells / well and cultured for one day. Thereafter, 500 ng / mL RANKL and 100 ng / mL M-CSF were added for induction. Every 3 days, the medium was replaced with a fresh medium containing the aforementioned amounts of RANKL and M-CSF.
[6] Forced expression of NFAT2 by retrovirus The NFAT2 gene or a GFP gene as a comparison target was incorporated into a retrovirus vector pCX4puro, and each expression vector was obtained by drug selection with puromycin. These expression vectors were introduced into a packaging cell line Platinum-E (Plat-E) together with a pE-eco vector and a pGP vector (manufactured by Takara), and the cells were cultured for 48 hours. The supernatant was filtered with a 0.22 μm pore filter to obtain a stock of retovirus. Osteoclast precursor cells were cultured overnight in the presence of retrovirus, followed by induction of osteoclast differentiation as described above.

[7]細胞固定とTRAP染色
上記[4]により破骨細胞が形成されたプレートの培地をサクションで除き、500μLのリン酸緩衝生理食塩水(PBS)を加えてプレートを洗い、PBSを完全に取り除く。この操作をもう一度繰り返した後に、500μLのメタノールを静かに加え、30秒経過後にメタノールを除いてプレートをよく乾かした。
0.1M酢酸(pH5.2)を含む0.026M酒石酸と、0.1M酢酸(pH5.2)を含む12.5mg/mL naphthol AS−BI phosphateを24:1の割合で混合した溶液にFAST GARNET GBCを適量加え、0.8μmフィルターに通した溶液をTRAP染色液とした。細胞固定したプレートに500μL のTRAP染色液を加え、37℃で1時間以上反応を行った。この時点で、TRAP活性を有する細胞は赤紫色を呈する。反応後、TRAP染色液を除き、超純水でプレートを洗浄した(図1;TRAP−stained MN cells)。
[7] Cell fixation and TRAP staining Remove the medium of the plate on which osteoclasts were formed according to [4] above by suction, wash the plate by adding 500 μL of phosphate buffered saline (PBS), and completely remove PBS. remove. After repeating this operation once more, 500 μL of methanol was gently added, and after 30 seconds, methanol was removed and the plate was thoroughly dried.
FAST was mixed with a solution prepared by mixing 0.026 M tartaric acid containing 0.1 M acetic acid (pH 5.2) and 12.5 mg / mL naphthol AS-BI phosphate containing 0.1 M acetic acid (pH 5.2) at a ratio of 24: 1. An appropriate amount of GARNET GBC was added, and a solution passed through a 0.8 μm filter was used as a TRAP staining solution. 500 μL of TRAP staining solution was added to the cell-fixed plate and reacted at 37 ° C. for 1 hour or longer. At this point, cells with TRAP activity are reddish purple. After the reaction, the TRAP staining solution was removed, and the plate was washed with ultrapure water (FIG. 1; TRAP-stained MN cells).

[8]骨吸収活性
形成された多核細胞が骨吸収活性を有することを確認した。ヒドロキシアパタイトプレート〔BD Bio Coat(BD Bioscience製)〕上で分化誘導を行い、多核細胞形成後に、von kossa染色法により、分解されたリン酸カルシウムを測定した(図1;HA plates)。分解された領域が白く見える。
[8] Bone resorption activity It was confirmed that the formed multinucleated cells had bone resorption activity. Differentiation was induced on a hydroxyapatite plate [BD Bio Coat (BD Bioscience)], and after the formation of multinucleated cells, decomposed calcium phosphate was measured by von Kossa staining method (FIG. 1; HA plates). The decomposed area appears white.

[9]細胞抽出液の調製
特記しない場合は、一定時間後培養プレートを氷上に移し、培地上清を除去した。4℃に冷やしたPBSで細胞を2回洗浄後、適量のEBC Lysis buffer(50mM Tris−HCl pH8.0,120mM NaCl,0.5% NP−40,1mM EDTA,0.5mM PMSF,100KIU/mL Aprotinine,20mM NaF,2mM NaVO)を加えて細胞を掻き取り、氷上で30分間静置した。その後、ピペッティングにより細胞を破壊し、遠心(15,000rpm,4℃,10分)後、上清のみを氷上のエッペンドルフチューブに移し、これを細胞抽出液とした。細胞抽出液は液体窒素で凍結して、−80℃で保存した。
NEAAの添加効果を調べる実験においては、35mm径プレートに1×10個の細胞を播種し、一晩〜24時間後にRANKL刺激を行った。一定時間(9−24時間)後に培地を除き、5秒ほど傾けてさらに残った培地を除き、PBSで洗わずそのまま30μLのEBC Lysis bufferで細胞を洗浄(リンス)し、スクレイパーで回収した。その後、5分間100℃で加熱し、超音波破砕機(トミー)で10秒間、5回の処理を行い、細胞を破壊した。遠心(15,000rpm,4℃,10分)後、上清のみを氷上のエッペンドルフチューブに移し、これを細胞抽出液とした。細胞抽出液は液体窒素で凍結して、−80℃で保存した。
[9] Preparation of cell extract Unless otherwise specified, the culture plate was transferred to ice after a certain time, and the culture supernatant was removed. After washing the cells twice with PBS cooled to 4 ° C., an appropriate amount of EBC Lysis buffer (50 mM Tris-HCl pH 8.0, 120 mM NaCl, 0.5% NP-40, 1 mM EDTA, 0.5 mM PMSF, 100 KIU / mL) Aprotinine, 20 mM NaF, 2 mM Na 3 VO 4 ) was added to scrape the cells, and the mixture was allowed to stand on ice for 30 minutes. Thereafter, the cells were disrupted by pipetting, centrifuged (15,000 rpm, 4 ° C., 10 minutes), and only the supernatant was transferred to an Eppendorf tube on ice, which was used as a cell extract. The cell extract was frozen with liquid nitrogen and stored at −80 ° C.
In an experiment to examine the effect of addition of NEAA, 1 × 10 5 cells were seeded on a 35 mm diameter plate, and RANKL stimulation was performed overnight to 24 hours later. After a certain time (9-24 hours), the medium was removed, and the remaining medium was removed by inclining for about 5 seconds. The cells were washed (rinse) with 30 μL of EBC Lysis buffer without washing with PBS, and collected with a scraper. Then, it heated at 100 degreeC for 5 minute (s), and processed 5 times for 10 second with the ultrasonic crusher (Tomy), and destroyed the cell. After centrifugation (15,000 rpm, 4 ° C., 10 minutes), only the supernatant was transferred to an Eppendorf tube on ice, which was used as a cell extract. The cell extract was frozen with liquid nitrogen and stored at −80 ° C.

[10]ウエスタンブロッティング
調製した細胞抽出液の蛋白質量をBradford法により測定し、各サンプルの蛋白質量を同一にした後、SDSポリアクリルアミドゲル電気泳動法(SDS−PAGE)により分離した。泳動後、ブロッティングタンクを用いて、ウエット式ブロッティングによりPVDF膜[PolyVinyliDene Fluoride;Millipore社製]に蛋白質を転写した。転写後、PVDF膜をPBSで5分間洗浄し、5%Skim Milk/PBSで1時間、ブロッキングした。PBSで5分間、PBSTで10分間、PBSで5分間、PBSで5分間の順でPVDF膜を洗浄した後、5%BSA/PBSで希釈した一次抗体を2時間以上反応させた。反応後、PBSで5分間、PBSTで10分間、PBSで5分間の順でPVDF膜を洗浄した。次に、PVDF膜を、5%Skim Milk/PBSで希釈した二次抗体を室温で45分間反応させた後、PBSで5分間、PBST(Phosphate Buffered Saline/Tween)で10分間、PBSで5分間の順でPVDF膜を洗浄し、ECL[Amersham Bioscience社製]、又はECL Plus[Amersham Bioscience社製] で分離された蛋白質を検出した。
これらのプロトコルで下記の条件でウエスタンブロッティングを行った結果を図2に示す。
ウエスタンブロッティングに用いた抗体:
・抗マウスNFAT2 抗体[Santa Cruz社製](1/500希釈)
・抗マウスc−Fos抗体[Santa Cruz社製](1/5000希釈)
・抗マウスβ−actin抗体[シグマ社製](1/8000希釈)
二次抗体として、
・ヤギ抗体に対して、ウシ抗ヤギIgG HRP[Santa Cruz社製]
・マウス抗体に対して、羊抗マウスIgG HRP conjugated[Amersham Bioscience社製]
・ラビット抗体に対して、プロテインA−HRP[Amersham Bioscience社製]`
用いたサンプル量:
NFAT2:10〜20μL/lane→ECL plusで検出(1〜5分くらい)
actin:〜5μL/lane→ECLで検出(1分以下)
以下の実施例におけるウエスタンブロッティングにおいて、該条件は上記と同様である。
[10] Western blotting The protein mass of the prepared cell extract was measured by the Bradford method, and the protein mass of each sample was made the same, and then separated by SDS polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE). After the electrophoresis, the protein was transferred to a PVDF membrane [PolyVinylene Fluoride; manufactured by Millipore] by wet blotting using a blotting tank. After transfer, the PVDF membrane was washed with PBS for 5 minutes and blocked with 5% Skim Milk / PBS for 1 hour. After the PVDF membrane was washed in the order of 5 minutes with PBS, 10 minutes with PBST, 5 minutes with PBS, and 5 minutes with PBS, the primary antibody diluted with 5% BSA / PBS was reacted for 2 hours or more. After the reaction, the PVDF membrane was washed in the order of 5 minutes with PBS, 10 minutes with PBST, and 5 minutes with PBS. Next, the PVDF membrane was reacted with a secondary antibody diluted with 5% Skim Milk / PBS for 45 minutes at room temperature, then 5 minutes with PBS, 10 minutes with PBST (Phosphate Buffered Saline / Tween), and 5 minutes with PBS. The PVDF membrane was washed in this order, and the proteins separated by ECL (Amersham Bioscience) or ECL Plus (Amersham Bioscience) were detected.
The results of Western blotting using these protocols under the following conditions are shown in FIG.
Antibodies used for Western blotting:
・ Anti-mouse NFAT2 antibody [manufactured by Santa Cruz] (1/500 dilution)
Anti-mouse c-Fos antibody (Santa Cruz) (1/5000 dilution)
Anti-mouse β-actin antibody [manufactured by Sigma] (diluted 1/8000)
As a secondary antibody,
-Bovine anti-goat IgG HRP [manufactured by Santa Cruz] against goat antibody
・ For mouse antibody, sheep anti-mouse IgG HRP conjugated [manufactured by Amersham Bioscience]
-Protein A-HRP [manufactured by Amersham Bioscience] for rabbit antibody
Sample volume used:
NFAT2: 10-20 μL / lane → Detected with ECL plus (1-5 minutes)
actin: ~ 5 μL / lane → detected with ECL (less than 1 minute)
In Western blotting in the following examples, the conditions are the same as described above.

[11]回収培地(conditioned medium)の調製法
5×10個のRAW264細胞を10cmプレートに播種し、37℃、CO濃度5%において、一夜培養した。翌日、プレートから培地を除き、PBSで2回洗浄した後に、培地を10mL注入し、37℃、CO濃度5%において24時間培養した。その後、プレートから培地を回収し、これを0.2μmフィルターに通して細胞を取り除いた。これを低密度回収培地とした。また、40×10個のRAW264細胞を10cmプレートに播種し、同様の方法で回収した培地を高密度回収培地とした。また、培地を37℃、CO濃度5%において24時間培養しただけの培地を、Fresh mediumとした。これらの培地を4℃にて保存し、破骨細胞の分化誘導を行う際は、これらの培地に必要量の可溶性RANKLを加えた。
[11] Preparation method of conditioned medium 5 × 10 5 RAW264 cells were seeded on a 10 cm plate and cultured overnight at 37 ° C. and CO 2 concentration of 5%. On the next day, after removing the medium from the plate and washing twice with PBS, 10 mL of the medium was injected and cultured at 37 ° C. and CO 2 concentration of 5% for 24 hours. Thereafter, the medium was recovered from the plate and passed through a 0.2 μm filter to remove cells. This was used as a low density recovery medium. In addition, 40 × 10 5 RAW264 cells were seeded on a 10 cm plate, and a medium recovered by the same method was used as a high-density recovery medium. In addition, a medium obtained by culturing the medium for 24 hours at 37 ° C. and a CO 2 concentration of 5% was designated as Fresh medium. When these media were stored at 4 ° C. and osteoclast differentiation was induced, a necessary amount of soluble RANKL was added to these media.

NFAT2siRNAの設計とRAW264細胞への導入、発現クローンの単離
NFAT2 遺伝子の配列の中から標的配列(5’−GGTACGTACGGATATCAGG−3’;配列番号3)を選び、該当するDNAをpSUPER ベクター (Oligo Engine, US)に組み込み発現させた。このベクターをネオマイシン耐性カセットとともにRAW264細胞に導入し、NFAT2−siRNA発現細胞株を選択した。
Design of NFAT2 siRNA and introduction into RAW 264 cells, isolation of expression clones From the NFAT2 gene sequence, a target sequence (5′-GGTACGTACGGATATCAGG-3 ′; SEQ ID NO: 3) is selected, and the corresponding DNA is designated as a pSUPER vector (Oligo Engine, US). This vector was introduced into RAW264 cells together with a neomycin resistance cassette, and an NFAT2-siRNA expression cell line was selected.

NFAT2の誘導
「材料と手法」で示した条件下でRAW264細胞を播種し、RANKL刺激を加えることにより、分化誘導を行った。RANKL刺激(=0時間)後、経時的に細胞抽出液を調製し、抗NFAT2抗体を用いたウエスタンブロッティングにより、NFAT2の発現を確認した(図3)。RANKL刺激後少なくとも12時間からNFAT2蛋白質の発現が確認されるとともに、48時間以降もその発現が確認された。なお、β−actinは、使用した蛋白質量を確認するためのものである(以下の実験においても同様)。
Induction of NFAT2 Differentiation was induced by seeding RAW264 cells under the conditions indicated in “Materials and Techniques” and applying RANKL stimulation. After RANKL stimulation (= 0 hour), a cell extract was prepared over time, and expression of NFAT2 was confirmed by Western blotting using an anti-NFAT2 antibody (FIG. 3). The expression of NFAT2 protein was confirmed at least 12 hours after RANKL stimulation, and the expression was confirmed after 48 hours. Β-actin is for confirming the amount of protein used (the same applies to the following experiments).

[1]多核細胞形成に及ぼすNFAT2発現の効果
RANKL刺激によりRAW264細胞から多核細胞が形成される過程でNFAT2が果たしている役割を確かめるために、実施例2で作成したNFAT2−siRNA発現細胞株を使用した。ここでは、前記NFAT2−siRNA発現細胞株の代表例として2つのクローン、KD−1,KD−4を示す。これらの株では確かにNFAT2の蛋白質の発現レベルが著しく低下しているのが確認できる。なお、MOCKとは、siRNAを発現するために用いたベクターそのものを導入した株である(図4A)。RAW264親細胞株をRANKL刺激した場合では、96時間後に多核の細胞の形成が、GST刺激では単核細胞がそれぞれ見られるのに対し、KD−1あるいはKD−4を同じ条件で分化誘導をかけても、多核細胞の形成が見られない(図4B)。このことから、NFAT2の発現が多核細胞形成に必須であることが分かる。
[1] Effect of NFAT2 expression on multinucleated cell formation In order to confirm the role of NFAT2 in the process of forming multinucleated cells from RAW264 cells by RANKL stimulation, the NFAT2-siRNA expression cell line prepared in Example 2 was used. did. Here, two clones, KD-1 and KD-4, are shown as representative examples of the NFAT2-siRNA-expressing cell line. In these strains, it can be confirmed that the expression level of the NFAT2 protein is markedly reduced. In addition, MOCK is a strain into which the vector itself used for expressing siRNA is introduced (FIG. 4A). When the RAW 264 parent cell line was stimulated with RANKL, multinucleated cells were formed after 96 hours, and mononuclear cells were observed with GST stimulation, whereas KD-1 or KD-4 was induced to differentiate under the same conditions. However, the formation of multinucleated cells is not observed (FIG. 4B). This indicates that NFAT2 expression is essential for multinucleated cell formation.

[2]多核細胞形成効率に及ぼす細胞播種密度の効果
ディッシュにRAW264細胞を播種する際に、細胞数をそれぞれ、通常分化誘導を行う細胞密度(2.5×10個/ウエル)の0.5倍、1倍、2倍、4倍、8倍に調整し、同一条件下で破骨細胞への分化誘導を行った。それぞれの細胞は誘導終了後TRAP染色を行い、TRAP陽性細胞を染色した。その結果、通常条件下での細胞密度をピークにして細胞密度が高くなるほど、破骨細胞の分化誘導効率(多核細胞形成率)は減少し、8倍の細胞密度では破骨細胞の形成はほとんど確認できなかった(図5)。この際、細胞密度が0.5倍のプレートでも分化誘導効率が約60%まで低下したが、これはプレート中の細胞の絶対数が少ないため、必然的に形成される破骨細胞も少なくなったことが原因だと考えられる(図6)。
[2] Effect of Cell Seeding Density on Multinucleated Cell Formation Efficiency When RAW264 cells are seeded on a dish, the cell number is set to a cell density (2.5 × 10 4 cells / well) at which normal differentiation induction is performed. Adjustment to 5 times, 1 time, 2 times, 4 times, and 8 times was performed, and differentiation into osteoclasts was induced under the same conditions. Each cell was subjected to TRAP staining after the induction and stained TRAP positive cells. As a result, osteoclast differentiation induction efficiency (multinucleated cell formation rate) decreases as the cell density increases with the cell density peaking under normal conditions, and almost no osteoclast formation occurs at 8 times the cell density. It could not be confirmed (FIG. 5). In this case, the differentiation induction efficiency was reduced to about 60% even with a plate having a cell density of 0.5 times. However, since the absolute number of cells in the plate is small, osteoclasts are inevitably formed less. This is thought to be the cause (Fig. 6).

[3]骨髄細胞の多核細胞形成効率に及ぼす細胞播種密度の効果
同様の現象はRAW264細胞のかわりにマウス骨髄細胞から調製した細胞系においても見られた。マウス骨髄細胞から誘導した破骨細胞前駆細胞を24ウェルプレートに播種する際に、細胞数をそれぞれ、通常分化誘導を行なう細胞密度(1.0×10個/ウェル)の0.5倍、1倍、2倍、4倍、8倍、16倍、32倍に調製し、「実施例1」で示した条件下で破骨細胞への分化誘導を行なった。それぞれの細胞の誘導終了後TRAP陽性細胞を染色した。その結果、RAW264細胞マウス細胞の場合と同様に細胞密度が高くなるほど破骨細胞の形成が起こらなくなることが確認された(図17A、B)。このように、より生体内の現象を反映する骨髄細胞系でもRAW264細胞と同様の現象が再現された。
[3] Effect of cell seeding density on multinucleated cell formation efficiency of bone marrow cells A similar phenomenon was observed in a cell line prepared from mouse bone marrow cells instead of RAW264 cells. When osteoclast precursor cells derived from mouse bone marrow cells are seeded in a 24-well plate, the number of cells is 0.5 times the cell density (1.0 × 10 4 cells / well) for normal differentiation induction, They were prepared in 1 ×, 2 ×, 4 ×, 8 ×, 16 ×, and 32 ×, and differentiation into osteoclasts was induced under the conditions shown in “Example 1”. After the induction of each cell, TRAP positive cells were stained. As a result, it was confirmed that the formation of osteoclasts did not occur as the cell density increased as in the case of RAW264 cell mouse cells (FIGS. 17A and 17B). In this way, a phenomenon similar to that of the RAW264 cell was reproduced even in the bone marrow cell line reflecting the phenomenon in vivo.

NFAT2の発現に及ぼす細胞播種密度の効果
図3、4の結果は、NFAT2の発現が多核細胞形成への進行に重要であることを示唆している。そこで、NFAT2蛋白質の発現が細胞密度に依存していることをウエスタンブロッティングで確認した。なお、プレートに播種した細胞密度は分化誘導を行う細胞密度のそれぞれ1倍(2.5×10個/ウエル)、2倍、4倍、8倍密度に調整し、RANKL刺激後、同一条件下で24時間培養した細胞の抽出液を用いた。その結果、NFAT2蛋白質の発現が、細胞密度に依存(反比例)して減少することが確認された(図7)。
Effect of Cell Seeding Density on NFAT2 Expression The results of FIGS. 3 and 4 suggest that NFAT2 expression is important for progression to multinucleated cell formation. Therefore, it was confirmed by Western blotting that the expression of the NFAT2 protein depends on the cell density. The cell density seeded on the plate was adjusted to 1 time (2.5 × 10 4 cells / well), 2 times, 4 times, and 8 times the cell density for inducing differentiation, and after RANKL stimulation, the same conditions were used. The extract of the cells cultured for 24 hours under was used. As a result, it was confirmed that the expression of NFAT2 protein decreased depending on the cell density (inversely proportional) (FIG. 7).

多核細胞の形成に及ぼす培地成分の効果
上に記したように、高密度〔8倍密度:(2×10個/ウエル)〕で細胞を播種すると、通常の条件で分化誘導を行っても多核細胞の形成効率は著しく低下する。この原因を明らかにするために、高密度で播種した培養プレートから24時間後に培地(conditioned medium)を回収し、その培地を用いて通常条件下(低密度播種)で分化誘導を行った。96時間後、conditioned mediumと新鮮培地(fresh medium)とで多核細胞の形成効率を比較したのが図8である。
この実験から、conditioned mediumを用いた場合には、例え細胞数が低密度であっても、分化誘導の効率が低下していることが分かる。このことから、高密度で培養した結果、培地成分に何らかの変化が生じ、それが多核細胞形成を抑制していることが示唆された。
Effects of medium components on the formation of multinucleated cells As described above, when cells are seeded at a high density [8-fold density: (2 × 10 5 cells / well)], differentiation can be induced under normal conditions. The formation efficiency of multinucleated cells is significantly reduced. In order to clarify this cause, a medium (conditioned medium) was collected 24 hours later from a culture plate seeded at high density, and differentiation induction was performed using the medium under normal conditions (low density seeding). After 96 hours, FIG. 8 shows a comparison of the formation efficiency of multinucleated cells between the conditioned medium and the fresh medium.
From this experiment, it can be seen that when the conditioned medium is used, the efficiency of differentiation induction is reduced even if the number of cells is low. From this, as a result of culturing at high density, it was suggested that some change occurred in the medium components, which suppressed the formation of multinucleated cells.

NFAT2の発現回復におけるNEAAの効果
培地成分の変化とNFAT2の発現変化ならびに多核細胞形成との関連を調べるために、NFAT2の発現を指標にして、多核細胞の形成に関わる要因を探った。培地成分が変化する原因として、(1)高密度培養下で何か阻害活性因子が分泌される、(2)高密度下で培地の成分が変化する、が考えられた。そこで、NEAAの存在下[pre−NEAA(+)]、非存在下[pre−NEAA (−)]でconditioned mediumを作成し、その後回収したconditioned mediumで次の培養(低密度)を行う際にNEAAを添加する効果(post−NEAA)を調べた。その結果、conditioned medium調製時のNEAA(pre−NEAA)の有無は大して重要ではなく、むしろ後から添加するNEAA(post−NEAA)の影響が大きいことが分かった(図9)。従って、(低密度で)培養を開始する時点でNEAAを加えるかどうかが、NFAT2の発現に重要であることが示唆された。このことを確かめるために、NEAAを省いた場合に、NFAT2の発現にどのような影響が出るかを調べた(図10)。その結果、低密度培養下(L)でpost−NEAAを加えると、conditioned mediumでもNFAT2の発現が誘導されることが再確認された。新鮮培地で、高密度培養条件下(H)で培養する際にNEAAを抜くと、NFAT2への抑制効果が増大することから、培地中に阻害活性が存在するという可能性よりも、NEAAの有無が阻害活性の有無と連関している可能性がより強く示唆された。以上のことをさらに確認するために、高密度培地を作成する際に、FBS、グルタミン酸ならびにNEAAを加える時期をconditioned medium作成時(pre−)あるいはRANKL添加時(post−)に設定して、前述と同様に低密度の条件で細胞培養を行った。結論として、RANKL添加時(=post)に、NEAAを加えると誘導レベルが高くなることが明らかとなった。すなわち、NEAAの添加の有無がNFAT2の発現レベルと密接に関連していることが分かった(図11)。
Effect of NEAA on recovery of NFAT2 expression In order to investigate the relationship between changes in medium components, changes in NFAT2 expression, and multinucleated cell formation, factors related to the formation of multinucleated cells were investigated using NFAT2 expression as an index. Possible causes of changes in the medium components were (1) some inhibitory activity factor was secreted under high-density culture, and (2) changes in the medium components under high-density culture. Therefore, in the presence of NEAA [pre-NEAA (+)] and in the absence [pre-NEAA (-)], a conditioned medium is prepared, and then the subsequent culture (low density) is performed with the recovered conditioned medium. The effect of adding NEAA (post-NEAA) was examined. As a result, it was found that the presence or absence of NEAA (pre-NEAA) at the time of preparation of the conditioned medium was not very important, but rather the influence of NEAA (post-NEAA) added later was great (FIG. 9). Therefore, it was suggested that whether NEAA is added at the time of starting culture (at low density) is important for the expression of NFAT2. In order to confirm this, it was examined what effect the expression of NFAT2 would have when NEAA was omitted (FIG. 10). As a result, it was reconfirmed that when post-NEAA was added under low-density culture (L), NFAT2 expression was induced even in conditioned medium. When NEAA is removed when cultivating in a fresh medium under high-density culture conditions (H), the inhibitory effect on NFAT2 increases, so the presence or absence of NEAA is more than the possibility that inhibitory activity exists in the medium. It was more strongly suggested that is associated with the presence or absence of inhibitory activity. In order to further confirm the above, when preparing a high-density medium, the timing for adding FBS, glutamic acid and NEAA was set at the time of conditioned medium preparation (pre-) or RANKL addition (post-), and Similarly, cell culture was performed under low density conditions. In conclusion, when NEAA was added when RANKL was added (= post), it was revealed that the induction level was increased. That is, it was found that the presence or absence of NEAA was closely related to the expression level of NFAT2 (FIG. 11).

RAW264細胞の増殖に対するNEAAの効果
上記の実験は、NEAAがNFAT2の発現に重要な役割をしていることを示唆するものであった。しかし、NEAAがRAW264細胞の増殖自身に何か影響を与えているのではないかという懸念があったので、NEAAが細胞の増殖そのものには影響しないということを確かめるために、グルタミン(Gln)、NEAAならびに血清の有無の条件で24時間RAW264細胞を培養した。その結果、細胞の増殖ならびに生存は血清、グルタミンの有無に大きく影響されるが、非必須アミノ酸の有無には殆ど影響されないことが分かった(図12)。
Effect of NEAA on the proliferation of RAW264 cells The above experiments suggested that NEAA plays an important role in the expression of NFAT2. However, since there was a concern that NEAA might have any effect on the proliferation of RAW264 cells themselves, in order to confirm that NEAA does not affect the proliferation of cells itself, glutamine (Gln), RAW264 cells were cultured for 24 hours in the presence or absence of NEAA and serum. As a result, it was found that cell proliferation and survival were greatly influenced by the presence or absence of serum and glutamine, but were hardly influenced by the presence or absence of non-essential amino acids (FIG. 12).

NEAA中のセリン及びグリシンの効果
これまでの実験より、NEAAがNFAT2の発現に関わることが示唆されたので、NEAA混合液に含まれる7種類のアミノ酸のうちどのアミノ酸が重要なのかを決定するための実験を行った(図13)。まず、血清はアミノ酸を始めとして様々な物質、分子を含んでいるため、バックグラウンドの要因となる可能性がある。そこで、アミノ酸を含む低分子量分子を除くため、これ以後透析処理を行った血清(F*)を用いた。Conditioned mediumについて、調製時のNEAA(pre−NEAA)の有無は重要ではなく、むしろ後から添加するNEAA(post−NEAA)の影響が大きいことを再確認できた。図13の右7レーンでは7種のNEAAのうち、各アミノ酸を順次一つずつ抜いたものを用意し、RANKLと同時にconditioned mediumに戻した。セリンを除去したNEAAではシグナルの回復が弱くなっている。なお、この実験はRANKL刺激後12時間の細胞溶解液を用いて実験を行った。
図13で行なった実験からは、セリンの関与が示唆された。しかし、その条件下ではNEAA全種類を戻しても回復のレベルが限られたものであり、ダイナミックレンジが小さくなってしまうきらいがあったので、より定量的に行うために、新鮮培地(F)を作成する際に順次アミノ酸を抜いたNEAAを用いた実験を行った(図14)。その結果、セリンがないと、他のNEAA成分があってもNFAT2の誘導が著しく低下することが分かった。逆に、他のNEAAがない状態でセリンのみを戻すと、ほぼ完全にNFAT2の発現レベルが回復した。また、グリシンでも少し回復が見られた。これらのことから、NEAAの中でもセリンが決定的な要因であることが明らかとなった。
Effects of serine and glycine in NEAA Since previous experiments suggested that NEAA is involved in the expression of NFAT2, in order to determine which of the seven amino acids contained in the NEAA mixture is important (Figure 13). First, serum contains a variety of substances and molecules including amino acids, which may cause background. Therefore, in order to remove low molecular weight molecules including amino acids, serum (F *) that had been dialyzed thereafter was used. Regarding the Conditioned medium, the presence or absence of NEAA (pre-NEAA) at the time of preparation was not important, but it was reconfirmed that the influence of NEAA (post-NEAA) added later was large. In the right 7 lanes of FIG. 13, 7 types of NEAA were prepared by sequentially removing each amino acid one by one and returned to the conditioned medium simultaneously with RANKL. In NEAA from which serine is removed, signal recovery is weak. This experiment was performed using a cell lysate for 12 hours after RANKL stimulation.
The experiment conducted in FIG. 13 suggested the involvement of serine. However, the recovery level is limited even if all types of NEAA are restored under these conditions, and there is a tendency that the dynamic range becomes small. To perform more quantitatively, the fresh medium (F) An experiment using NEAA from which amino acids were sequentially removed was performed (FIG. 14). As a result, it was found that in the absence of serine, the induction of NFAT2 was significantly reduced even in the presence of other NEAA components. Conversely, when only serine was returned in the absence of other NEAA, the expression level of NFAT2 was almost completely restored. Glycine also showed some recovery. From these things, it became clear that serine is a decisive factor among NEAA.

セリンアナログによるNFAT2発現、多核細胞形成への阻害効果
以上の結果から、MEM培地を用いたRAW264細胞からの多核細胞形成過程において、RANKL刺激によりNFAT2が誘導される際に、NEAAとしてはセリンの存在が必要十分であることが示唆された。また、グリシンにも弱いながら同様の誘導活性が認められた。これらのことから、セリンの構造異性体(L−セリン、D−セリン、L−ホモセリン)を用いることにより、そのNFAT2誘導活性を拮抗阻害的に抑制できる可能性が考えられたので、まず、D−セリン及びL−ホモセリンという2種類の物質を用いてその可能性を検証した。
まず、D−セリン及びL−ホモセリンともそれ自身ではNFAT2の発現を誘導する活性を示さなかった。一方、D−セリンを、L−セリンに対して過剰量を加えていったところ、10倍量添加した場合に、L−セリンによるNFAT2の発現活性を抑制することが確かめられ、一方でL−ホモセリンではD−セリンに比べて弱い阻害活性が認められた(図15)。
次に、D−セリンの多核細胞形成への影響を調べた(図16)。その結果、以下のことが分かった。(1)血清の透析処理による影響はない(図16A)、(2)L−セリンがないと分化の途中までは進行するが、多核細胞の形成は殆ど見られない(図16B)、(3)D−セリン+RANKLによる4日間の培養後、細胞の生存率が悪くなる(図16C)、(4)L−セリンにより生存は回復する(図16D)、(5)さらに過剰量のD−セリンを作用させると、再び多核細胞の形成効率が落ちる(図16E)。
NFAT2 expression by serine analogues, inhibitory effect on multinucleated cell formation From the above results, in the process of multinucleated cell formation from RAW264 cells using MEM medium, when NFAT2 is induced by RANKL stimulation, NEAA is the presence of serine It was suggested that is necessary and sufficient. In addition, the same inducing activity was observed although it was weak against glycine. From these facts, it was considered that the use of a structural isomer of serine (L-serine, D-serine, L-homoserine) could suppress its NFAT2 induction activity in a competitive and inhibitory manner. -The possibility was verified using two kinds of substances, serine and L-homoserine.
First, neither D-serine nor L-homoserine showed activity to induce the expression of NFAT2. On the other hand, when an excess amount of D-serine was added to L-serine, it was confirmed that when 10 times the amount was added, the expression activity of NFAT2 by L-serine was suppressed. In homoserine, weak inhibitory activity was recognized compared with D-serine (FIG. 15).
Next, the influence of D-serine on the formation of multinucleated cells was examined (FIG. 16). As a result, the following was found. (1) No influence from serum dialysis treatment (FIG. 16A), (2) Without L-serine, it progresses to the middle of differentiation, but almost no multinucleated cells are formed (FIG. 16B), (3 ) After 4 days of culturing with D-serine + RANKL, cell viability deteriorates (FIG. 16C), (4) L-serine restores survival (FIG. 16D), (5) Further excess D-serine When acted on, the formation efficiency of multinucleated cells decreases again (FIG. 16E).

[1]L−セリン依存的なNFAT2の発現
実施例10の実験結果から、複数のセリン構造異性体の内、L−セリンがNFAT2の発現と多核細胞形成に関与することが示された。NFAT2の発現がL−セリンに依存することを確かめるために次の実験を行なった。RAW264細胞を通常密度条件(2.5×10個/ウェル;以下、通常密度において同じ。)、10%FBS存在下の通常培地で2時間培養を行なった。その際、培地に添加するL−セリンをそれぞれ通常量(×1;0.1mM)の0倍、0.1倍、0.3倍、1倍の濃度になるように調製した。培養後の細胞におけるNFAT2の発現量を、抗NFAT2抗体を用いたウエスタンブロッティングによって確認した(図18B)。その結果、RAW264細胞中のNFAT2蛋白発現量は培地中のL−セリン存在量に比例して増加することが示された。L−セリンを含まない培地(×0)ではNFAT2の発現は見られなかった。このことから、NFAT2の発現にはL−セリンが必要であり、さらにその効果は量依存的であることが確かめられた。
[1] Expression of NFAT2 dependent on L-serine From the experimental results of Example 10, it was shown that L-serine is involved in NFAT2 expression and multinucleated cell formation among a plurality of serine structural isomers. In order to confirm that the expression of NFAT2 is dependent on L-serine, the following experiment was performed. RAW264 cells were cultured for 2 hours in a normal medium in the presence of 10% FBS under normal density conditions (2.5 × 10 4 cells / well; hereinafter the same in normal density). At that time, L-serine to be added to the medium was prepared to have a concentration of 0 times, 0.1 times, 0.3 times, and 1 times the normal amount (× 1; 0.1 mM). The expression level of NFAT2 in the cultured cells was confirmed by Western blotting using an anti-NFAT2 antibody (FIG. 18B). As a result, it was shown that the expression level of NFAT2 protein in RAW264 cells increased in proportion to the amount of L-serine present in the medium. Expression of NFAT2 was not observed in the medium containing no L-serine (x0). From this, it was confirmed that L-serine is required for the expression of NFAT2, and that the effect is dose-dependent.

[2]L−セリンの存在量に及ぼす細胞播種密度の効果
多核細胞形成が細胞播種密度によって影響を受けることから、高密度になるにつれて培地中のL−セリンの量が減少していることが考えられた。そこで高密度での細胞播種を行なったときの培地中のL−セリンの濃度を測定した。RAW264細胞を低密度(low:2.5×10個/ウェル)あるいは高密度(high:2×10個/ウェル)で播種し、RANKL存在下〔(+)RANKL〕あるいは非存在下〔(−)RANKL〕で〔H〕−L−セリン(10μCi/mL)を含む通常培地で24時間培養した。複数のタイムポイント(0.5,1,2,4,8,24時間)で培地10μL中に存在するL−セリンをHの放射能を指標としてシンチレーションカウンターを用いて測定した。その結果、培養時間に比例して培地中のL−セリンの存在量が低下し、その減少率が高密度条件下では低密度条件下よりも高いことが示された(図18A)。RANKLの有無によってL−セリンの減少量に大きな変化がないことから、培地中のL−セリンの存在量の減少は、主に細胞播種密度によることが明らかとなった。以上の結果から、細胞密度の上昇による多核細胞形成阻害は、培地中のL−セリンの存在量の低下に起因するNFAT2の発現量減少が原因となることが確かめられた。
[2] Effect of cell seeding density on abundance of L-serine Since multinucleated cell formation is influenced by cell seeding density, the amount of L-serine in the medium decreases as the density increases. it was thought. Therefore, the concentration of L-serine in the medium when cell seeding at high density was performed was measured. RAW264 cells are seeded at low density (low: 2.5 × 10 4 cells / well) or high density (high: 2 × 10 5 cells / well), and in the presence of [(+) RANKL] or in the absence of RANKL [ (-) RANKL] was cultured for 24 hours in a normal medium containing [ 3 H] -L-serine (10 μCi / mL). At a plurality of time points (0.5, 1, 2, 4, 8, 24 hours), L-serine present in 10 μL of the medium was measured using a scintillation counter with 3 H radioactivity as an index. As a result, it was shown that the abundance of L-serine in the medium decreased in proportion to the culture time, and the decrease rate was higher under high density conditions than under low density conditions (FIG. 18A). Since there was no significant change in the amount of L-serine decreased with or without RANKL, it was revealed that the decrease in the amount of L-serine in the medium was mainly due to the cell seeding density. From the above results, it was confirmed that the inhibition of polynuclear cell formation due to an increase in cell density was caused by a decrease in the expression level of NFAT2 due to a decrease in the abundance of L-serine in the medium.

[1]骨髄細胞の増殖に対するL−セリンの効果
NEAAの存在、中でもL−セリンがNFAT2の発現に重要な役割を果たしていることが明らかとなり、次にRAW264細胞のかわりにマウス骨髄細胞について、L−セリンの効果を検討した。まず、L−セリンがマウス骨髄細胞の増殖に関与するかどうかを調べるため、骨髄細胞を透析処理したFBSを用いて3日間培養した。その際、添加するL−セリンの濃度を通常(×1;0.1mM)の0倍、0.1倍、0.3倍、3倍、10倍とし、その他については「実施例1」に示したとおりである。細胞の増殖は、MTTアッセイを測定することにより評価した。MTTアッセイはMTT cell growth kit (Chemicon International Inc. Ca,USA)を用いた。その結果、L−セリンはNFAT2の発現に必要であるものの、細胞の増殖にはほとんど影響しないことがわかった(図20A)。これはRAW264細胞を用いた「実施例8」に記載の実験と同様の結果である。
[1] Effect of L-serine on proliferation of bone marrow cells It became clear that NEAA was present, especially that L-serine played an important role in the expression of NFAT2. Next, instead of RAW264 cells, -The effect of serine was examined. First, in order to examine whether L-serine is involved in proliferation of mouse bone marrow cells, the bone marrow cells were cultured for 3 days using FBS dialyzed. At that time, the concentration of L-serine to be added is 0 times, 0.1 times, 0.3 times, 3 times, 10 times of normal (× 1; 0.1 mM), and the others are described in “Example 1”. As shown. Cell proliferation was assessed by measuring the MTT assay. For the MTT assay, MTT cell growth kit (Chemicon International Inc. Ca, USA) was used. As a result, it was found that L-serine is necessary for the expression of NFAT2, but hardly affects cell proliferation (FIG. 20A). This is the same result as the experiment described in “Example 8” using RAW264 cells.

[2]骨髄細胞の多核細胞形成に対するL−セリンの効果
次に、骨髄細胞において多核細胞形成とL−セリンの関係を確かめた。骨髄細胞から誘導した破骨細胞前駆細胞を通常密度で播種し、L−セリン単独あるいはL−セリン非存在のNEAAを培地中に添加した場合について、それぞれ「実施例1」に示した方法で破骨細胞誘導を行ない、5日間培養後にTRAP染色を行なった。その結果L−セリン非存在下では破骨細胞前駆細胞の多核細胞形成が抑制されるという、RAW264細胞の場合と同様の結果を得た(図20B)。
[2] Effect of L-serine on multinucleated cell formation of bone marrow cells Next, the relationship between multinucleated cell formation and L-serine was confirmed in bone marrow cells. When osteoclast progenitor cells derived from bone marrow cells were seeded at normal density and NEAA without L-serine alone or in the absence of L-serine was added to the medium, each was disrupted by the method shown in “Example 1”. Bone cell induction was performed, and TRAP staining was performed after 5 days of culture. As a result, in the absence of L-serine, the same result as in the case of RAW264 cells was obtained that the formation of multinucleated cells of osteoclast precursor cells was suppressed (FIG. 20B).

[1]c−fosの発現におよぼすL−セリンの効果
現在、NFAT2の発現には転写因子c−fosが関わっていることが知られている(Takayanagi,H et al., 2002, Dev. Cell, 3, 889−901;Matsuo, K et al., 2004, J. Biol. Chem. 279, 26475−26480)。NFAT2の発現は細胞密度に比例して減少することから、実施例3と同様の条件下でのc−Fosの発現を調べた。RAW264細胞を通常密度、RANKL存在下で48時間培養し、複数のタイムポイントで回収後、抗c−Fos抗体を用いたウエスタンブロッティングによってc−Fos蛋白量を測定した(図19A)。c−Fos蛋白の発現量はRANKL刺激後12時間から24時間をピークに発現が減少した。また、RAW264細胞を低密度(通常密度)および高密度(8倍)で24時間培養後、各々の細胞溶解液中のc−Fos蛋白質の発現量を抗c−Fos抗体を用いてウエスタンブロッティングにより比較したところ、高密度条件下ではc−Fos蛋白質量は減少することが示された(図19B)。
以上の結果から、c−Fosの発現もまた細胞密度依存的であることが示された。更にc−FosとL−セリンの関係を調べるために以下のような実験を行なった。RAW264細胞を低密度(通常密度)に播種し、NEAAとL−セリン及び/又はL−グリシンを異なる組み合わせで培地に添加したものをそれぞれ24時間培養した。24時間後に細胞を回収し、抗NFAT2抗体および抗c−Fos抗体を用いたウエスタンブロッティングを行なった(図19C)。その結果、NFAT2及びc−FosはともにL−セリン依存的に発現することが示された。従ってL−セリンはc−Fosの発現制御を介してNFAT2の発現を制御している可能性が示された。
[1] Effect of L-serine on c-fos expression It is currently known that the transcription factor c-fos is involved in the expression of NFAT2 (Takayanagi, H et al., 2002, Dev. Cell). , 3, 889-901; Matsuo, K et al., 2004, J. Biol. Chem. 279, 26475-26480). Since the expression of NFAT2 decreases in proportion to the cell density, the expression of c-Fos under the same conditions as in Example 3 was examined. RAW264 cells were cultured at normal density in the presence of RANKL for 48 hours, collected at a plurality of time points, and then c-Fos protein amount was measured by Western blotting using an anti-c-Fos antibody (FIG. 19A). The expression level of c-Fos protein decreased from 12 hours to 24 hours after RANKL stimulation. In addition, after culturing RAW264 cells at low density (normal density) and high density (8 times) for 24 hours, the expression level of c-Fos protein in each cell lysate was determined by Western blotting using an anti-c-Fos antibody. When compared, it was shown that the amount of c-Fos protein decreased under high-density conditions (FIG. 19B).
From the above results, it was shown that the expression of c-Fos is also dependent on cell density. Furthermore, in order to investigate the relationship between c-Fos and L-serine, the following experiment was conducted. RAW264 cells were seeded at low density (normal density), and NEAA and L-serine and / or L-glycine added to the medium in different combinations were cultured for 24 hours. Cells were collected 24 hours later, and Western blotting using anti-NFAT2 antibody and anti-c-Fos antibody was performed (FIG. 19C). As a result, it was shown that both NFAT2 and c-Fos are expressed in an L-serine dependent manner. Therefore, it was shown that L-serine may regulate the expression of NFAT2 through the regulation of c-Fos expression.

[2]骨髄細胞のc−Fos及びNFAT2発現におよぼすL−セリンの効果
さらに骨髄細胞から誘導される破骨細胞におけるc−Fos及びNFAT2の発現がL−セリン依存的に起こることを確かめるため、破骨細胞前駆細胞を通常密度で培養し、L−セリン存在下あるいは非存在下で破骨細胞への分化誘導を行なった。48時間培養後抗c−Fos抗体あるいは抗NFAT2抗体を用いたウエスタンブロッティングを行ない、c−FosとNFAT2それぞれの蛋白質発現を検出した。その結果、L−セリン非存在下ではc−FosおよびNFAT2の発現は減少しており、これら2分子の発現がL−セリン依存的であることが、より生体を反映している骨髄細胞においても確かめられた(図20C)。
[2] Effect of L-serine on c-Fos and NFAT2 expression in bone marrow cells In order to confirm that c-Fos and NFAT2 expression in osteoclasts derived from bone marrow cells occurs in an L-serine dependent manner, Osteoclast precursor cells were cultured at a normal density, and differentiation into osteoclasts was induced in the presence or absence of L-serine. After 48 hours of culture, Western blotting using anti-c-Fos antibody or anti-NFAT2 antibody was performed to detect the protein expression of c-Fos and NFAT2. As a result, the expression of c-Fos and NFAT2 is decreased in the absence of L-serine, and the expression of these two molecules is L-serine dependent. It was confirmed (FIG. 20C).

[3]骨髄細胞の多核細胞形成に対するNFAT2の効果
これまでの結果から、骨髄細胞においても破骨細胞への分化誘導時の多核細胞形成にはL−セリンとNFAT2の発現が重要であることが示された。ここでL−セリンとNFAT2の両方の発現が多核細胞形成過程に必須かどうかを検討するために、レトロウイルス感染を介してNFAT2を強制発現させた破骨細胞前駆細胞を通常密度で培養し、L−セリン存在下あるいは非存在下で破骨細胞への分化誘導実験を行なった。5日間培養後にTRAP染色を行なった結果、L−セリン非存在下においてもNFAT2の強制発現によってL−セリン存在下とほぼ同量の多核細胞形成が行なわれることが明らかとなった(図20D)。NFAT2のかわりにGFPを発現させた細胞ではセリン非存在下では多核細胞形成が起こらなかったことから、多核細胞形成にはNFAT2が必須であり、L−セリンの存在がなくともNFAT2さえ発現すれば破骨細胞の形成が起こることが示された。
[3] Effect of NFAT2 on the formation of multinucleated cells of bone marrow cells From the results thus far, it is found that the expression of L-serine and NFAT2 is important for the formation of multinucleated cells in the differentiation of osteoclasts in bone marrow cells. Indicated. Here, in order to examine whether the expression of both L-serine and NFAT2 is essential for the multinucleated cell formation process, osteoclast precursor cells in which NFAT2 was forcibly expressed via retrovirus infection were cultured at a normal density, An experiment for inducing differentiation into osteoclasts was performed in the presence or absence of L-serine. As a result of performing TRAP staining after culturing for 5 days, it was revealed that even in the absence of L-serine, NFAT2 was forced to form almost the same amount of multinucleated cells as in the presence of L-serine (FIG. 20D). . In cells expressing GFP instead of NFAT2, multinucleated cell formation did not occur in the absence of serine. Therefore, NFAT2 is essential for multinucleated cell formation, and even if NFAT2 is expressed even in the absence of L-serine. Osteoclast formation has been shown to occur.

本発明の方法は、NFAT2関連疾患の予防又は治療方法として有用である。また、本発明の薬剤は、NFAT2に関連する疾患、例えば骨粗鬆症、自己免疫性関節炎、パジェット病又は関節リウマチを含む様々な骨減少性疾患及び骨癌、又は大理石骨病等の骨硬化性疾患、あるいは免疫性疾患等に対する副作用の少ない薬剤として有用である。また、本発明のスクリーニング方法は、新規なNFAT2の発現制御剤の探索に有用である。   The method of the present invention is useful as a method for preventing or treating NFAT2-related diseases. In addition, the medicament of the present invention may be used for various diseases related to NFAT2, such as osteoporosis, autoimmune arthritis, Paget's disease or rheumatoid arthritis, various osteopenic diseases and bone cancer, or osteosclerotic diseases such as marble bone disease, Alternatively, it is useful as a drug with few side effects on immune diseases and the like. The screening method of the present invention is useful for searching for a novel NFAT2 expression regulator.

Claims (2)

D−セリン、L−ホモセリン、又はそれらの薬学的に許容される塩を含むことを特徴とする骨粗鬆症の予防及び/又は治療剤。A prophylactic and / or therapeutic agent for osteoporosis , comprising D-serine, L-homoserine, or a pharmaceutically acceptable salt thereof. 骨粗鬆症を予防及び/又は治療する医薬を製造するためのD−セリン、L−ホモセリン、又はそれらの薬学的に許容される塩の使用。 Use of D-serine, L-homoserine, or a pharmaceutically acceptable salt thereof for the manufacture of a medicament for preventing and / or treating osteoporosis .
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