JP5852731B2 - 高増殖性疾患治療のための医薬組成物 - Google Patents
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Description
(発明の分野)
本発明は、抗増殖活性を有し、且つ
a)基Xにより連結されている、サイクリンキナーゼのタンパク質インヒビターであるp16INK4aの機能配列(配列番号:1)又はサイクリンキナーゼのタンパク質インヒビターであるp21/CIP/KIPの機能配列(配列番号:6)、及び輸送配列を含む、キメラペプチドであって、Xが1〜50個のアミノ酸残基を含むアミノ酸配列を表す、前記キメラペプチド；
b)5-フルオロウラシル、エトポシドを含む群から選択される治療的活性物質；
c)医薬として許容し得る担体：
を含む、癌を含む高増殖性疾患の治療のためのバイオテクノロジー、及び医薬品、特に医薬組成物に関する。
本発明は、抗増殖活性を有し、且つ
a)基Xにより連結されている、サイクリンキナーゼのタンパク質インヒビターであるp16INK4aの機能配列(配列番号:1)又はサイクリンキナーゼのタンパク質インヒビターであるp21/CIP/KIPの機能配列(配列番号:6)、及び輸送配列を含む、キメラペプチドであって、Xが1〜50個のアミノ酸残基を含むアミノ酸配列を表す、前記キメラペプチド；
b)5-フルオロウラシル、エトポシドを含む群から選択される治療的活性物質；
c)医薬として許容し得る担体：
を含む、癌を含む高増殖性疾患の治療のためのバイオテクノロジー、及び医薬品、特に医薬組成物に関する。
本発明はまた、癌の治療のための前記医薬組成物の使用、及び該医薬組成物をそのような治療を必要とする哺乳動物へ投与することを含む癌の治療方法に関する。本発明の目的は、標的細胞に効果的に浸透し、且つ高い細胞傷害効果及び細胞分裂阻害効果を有する薬物を提供することである。
(発明の背景)
90年代初頭以来、毎年ロシアにおいて400,000症例を超える悪性新生物が診断されている。同時にヨーロッパにおいて、1985年から2002年までの期間の癌による年間死亡率は上昇し続けている。死因の中でも癌は、心臓血管系疾患に次ぐ第二位を占めている。従って新規抗癌剤の探索は、最新の生物学及び医薬品の最も緊急性のある課題のひとつである。
90年代初頭以来、毎年ロシアにおいて400,000症例を超える悪性新生物が診断されている。同時にヨーロッパにおいて、1985年から2002年までの期間の癌による年間死亡率は上昇し続けている。死因の中でも癌は、心臓血管系疾患に次ぐ第二位を占めている。従って新規抗癌剤の探索は、最新の生物学及び医薬品の最も緊急性のある課題のひとつである。
現在、分子生物学の進歩を基に新規薬物の抗癌剤の開発に向けられた研究が多数存在する(Richard JPらの文献、2003；Takeshima K.らの文献、2003；Jyotika A.らの文献、2005；Kopnin BPの文献、2000)。一般に、新生物形成性細胞の基本的特徴は、細胞周期及びアポトーシスの調節の侵害であることが受け容れられている(Chappuis PO、Kapusta L.の文献、2005)。細胞増殖過程の調節は、各々のサイクリン及びサイクリン依存性キナーゼ(CDK)の逐次活性化により制御されることがわかっている。サイクリンキナーゼ活性は、サイクリンの発現レベル及びサイクリンキナーゼの特異的インヒビターの関連のある活性により決定される(Kastan MV、Bartek J.の文献、2004)。サイクリンキナーゼインヒビターのいくつかのファミリーが存在する。それらの中で最も研究され且つ実用的に重要であるのは、p16INK4a、p21/CIP/KIP、p27 KIP1である(Lowe SWらの文献、2004)。サイクリンキナーゼインヒビター遺伝子のプロモーターの変異又は高メチル化が、悪性リンパ腫、膵臓癌及び他の悪性疾患の症例の40〜60％において認められる(Sawyers C.の文献、2004；Ortega S.らの文献、2002)。
これらの結果を基に、数多くの小型分子のサイクリンキナーゼインヒビターが合成され、その一部は現在前臨床試験(experimental study)にあり(Ross MF、Murphy MRの文献、2004)、且つそのひとつであるUCN-1は臨床試験第1相にある。サイクリンキナーゼインヒビター製造の別の可能性のある方向は、各細胞内インヒビターの機能配列を使用することである(Ziegler A.らの文献、2005)。タンパク質p16INK4aは、CDKの最も興味深い候補インヒビターのひとつである(Xu D.らの文献、2004；Zhang Y.らの文献、2005)。タンパク質p16INK4aは、サイクリンD依存性キナーゼを阻害し、その結果細胞周期のG1期を阻害することがわかっている(Fu GHらの文献、2005；Ben-Saadon R.らの文献、2004)。その機能は、広範な癌型において損なわれていることが示されている(Li JQらの文献、2004)。最近、様々な起源の腫瘍の遺伝子治療のための遺伝子p16INK4aの使用を説明しようとする実験的研究が始まった(Lee AWC、Li JHらの文献、2003；Liu S.X、Tang S.Q、Liang C.Y.の文献、2003；Zhang Y.、Liu J.らの文献、2005)。天然のタンパク質増殖インヒビターを適用する技術を探す更なる動機は、ペプチド配列及び他の化学的性質の化合物(RNA, DNA)に関してベクター(輸送)機能を発揮することが可能であるアミノ酸の短い配列(n＝15〜30)の発見であった(Fawell S.、Seery J.らの文献、1994；Vives E.、Brodin P.、Lebleu B.の文献、1997；Kaplan IMらの文献、2005；Gupta B.らの文献、2005；Fernandez-Carneado J.らの文献、2005)。
これまでに、遺伝子導入法(遺伝子治療)による、細胞内タンパク質の損なわれた機能を回復する上での問題点を解決する試みが成された。しかしこの技術はまだ、数多くの基本的問題点のために、臨床実践において広範に使用することができていない。
細胞膜を損傷することなく細胞に浸透することができるペプチドベクターの技術を基にしたこの問題点を解決する別の方法は、そのような化合物の弱い免疫原性及びかなり大型の分子の運搬能のために、非常に有望である。
ペプチドの細胞への標的化された送達の能力と、様々な細胞機能のタンパク質調節因子の短い機能ドメインの発見の組合せは、病態形成の方向性(pathogetic orientation)を伴う分子の設計のための段階を設定する(Schutze-Redelmeier MRらの文献、2004；Trehin R.、Merkle NRの文献、2004；Cong-Mei Wuらの文献、2004)。これらの分子合成の相対的な容易さは、これらを基にした個別の化学療法の作製、すなわち特定の腫瘍に特徴的である病理学的変化に影響を及ぼすことの全般的可能性を示唆している(Perea S.E.らの文献、2004)。
膜タンパク質の参加を伴わずに細胞へ浸透することが可能であり、且つタンパク質断片及びそれらに連結したオリゴヌクレオチドの細胞内輸送を提供するペプチドの発見は、生物学及び医薬品の発展の新たな段階を開いている。大型分子の細胞への最も効果的な輸送体のひとつは、ペプチドpAntpである。その特性は、特にDerossi D.らの刊行物「膜を通って移行するアンテナペディアホメオドメインの第三ヘリックス(The third helix of the Antennapedia homeodamain translocates through membranes)」(J.Biol. Chem. 269 (1994) 10444-10450)、及びMorris MC.らの刊行物「哺乳動物細胞における生物学的活性タンパク質送達のためのペプチド担体(A peptides carrier for the delivery of biologically active proteins in mammalian cells)」(Nat. Biotechnology. 19 (2001) 1173-1176)から知られている。
文献US 6569833 Bl(Cyclacel Limited, GB)は、サイクリンキナーゼに結合し、且つ完全長p16タンパク質のアミノ酸残基84-103を含み、並びに特にペプチドp16のC-末端及びペプチドpAntpのN-末端に結合された、システイン残基間に形成されたジスルフィド結合により輸送体タンパク質ペネトラチン(penetratine)の配列と組合せることができる、ペプチドを開示している。このアプローチの欠点は、所望の生成物を得る方法を複雑にし且つ合成に必要な全体の時間を延長する、キメラ分子の選択的且つ多段階合成が必要であることである。
引用された刊行物は、サイクリンキナーゼの阻害が、様々な起源の腫瘍の遺伝子治療にとって決定的に重要であり得ることを示している。サイクリンキナーゼに結合し且つ輸送体タンパク質の配列と組合せられたペプチドを基にした治療薬に関して、生物学的利用能及び安定性に関連したいくつかの問題点が存在する。従って、特定の型の癌に対する抗増殖活性を有する新規治療薬を開発する必要性が存在する。
本発明の目的は、キメラペプチドと、タキソール、5-フルオロウラシル、エトポシドなどの現存する抗腫瘍化学療法薬の組合せ使用の発現された相乗効果に起因した抗増殖活性及び細胞傷害活性を有する医薬組成物を得ることである。
本発明の技術的効果は、腫瘍細胞に対する物質の細胞傷害効果及び細胞分裂阻害効果の増強を反映した、当該技術分野において公知の解法と比べ、該物質の生物学的効果の改善である。
この技術的効果は、2つの活性物質を含有する、抗増殖活性及び細胞傷害活性を有する医薬組成物により達成され、ここで該第一の活性物質は、長さ20個のアミノ酸のサイクリンキナーゼのタンパク質インヒビターであるp16INK4aの機能配列(配列番号:1)、又はタンパク質インヒビターp21/CIP/KIPのアミノ酸配列(配列番号:6)、及び輸送配列を含むキメラペプチドである。該第二の活性物質は、タキソール、5-フルオロウラシル、エトポシドからなる群から選択される化学療法用の抗癌剤である。
好ましい実施態様において、本医薬組成物は、結腸直腸癌、腎臓癌、肺癌、乳癌、膀胱癌、膵臓癌、子宮癌、前立腺癌、胃癌及び卵巣癌からなる群から選択される癌を治療することが意図されている。
最も好ましい実施態様において、本医薬組成物は、結腸直腸癌の治療に使用することができる。
最も好ましい実施態様において、本医薬組成物は、結腸直腸癌の治療に使用することができる。
別の実施態様において、本発明は、癌治療のための医薬品の製造に関する、該医薬組成物の使用に関連している。
好ましい実施態様において、該医薬組成物は、結腸直腸癌、腎臓癌、肺癌、乳癌、膀胱癌、膵臓癌、子宮癌、前立腺癌、胃癌及び卵巣癌からなる群から選択される癌の治療のために使用することができる。
好ましい実施態様において、該医薬組成物は、結腸直腸癌、腎臓癌、肺癌、乳癌、膀胱癌、膵臓癌、子宮癌、前立腺癌、胃癌及び卵巣癌からなる群から選択される癌の治療のために使用することができる。
別の実施態様において、本発明は、前述の医薬組成物を、そのような治療を必要とする哺乳動物へ投与することを含む、癌の治療方法に関する。
前述の方法の好ましい実施態様において、癌は、結腸直腸癌、腎臓癌、肺癌、乳癌、膀胱癌、膵臓癌、子宮癌、前立腺癌、胃癌及び卵巣癌からなる群から選択される。
前述の方法の好ましい実施態様において、癌は、結腸直腸癌、腎臓癌、肺癌、乳癌、膀胱癌、膵臓癌、子宮癌、前立腺癌、胃癌及び卵巣癌からなる群から選択される。
(図面の簡単な説明)
図1は、レーザー走査型顕微鏡Leica TCS SP2を用いた、ペプチドと一緒に15分間インキュベーションした細胞株A549の走査である(Odessa State Medical大学により提供)。この図は、キメラペプチドpAntp-p16-FITCが明スポットとして目視される細胞を示している。
図2は、タンパク質の添加後1、15及び30分間の時間の関数としての、A549細胞におけるタンパク質pAntp_p16の分布である。Leicaレーザー走査型顕微鏡。
図3は、インビトロにおける末梢血リンパ球中のFITC-標識されたペプチドp16_pAntpの蓄積のキネティックスである。X-軸−抽象単位の時間(U.A.)、Y-軸−蛍光強度(U.A.)。
図4は、Jurkat細胞株におけるFITC-標識されたキメラペプチドpAntp_p16の蓄積の動態である。矢印は、フローサイトメーターvatへの該キメラペプチドの添加を示す。
図5は、培地中の薬物の蛍光強度及び細胞内濃度である。第一のピークは、FITC-標識されたAntp_p16キメラペプチドの濃度0.1μMでのRaji細胞培養物への添加、該ペプチドと一緒の暗所における15分間のインキュベーション時の蛍光強度を表し；第二及び第三のピークは、該細胞外ペプチド濃度をそれぞれ1及び10μMだけ変化させた場合の、細胞内蛍光強度の変化を表している。
(発明の詳細な説明)
本発明者らは、異なるインターナリゼーション可能な配列及びサイクリンキナーゼの阻害に寄与する機能性基を含む6種のキメラペプチドの特性を研究した。インターナリゼーション可能なベクターとして、本発明者らは、タンパク質アンテナペディアの配列(pAntp，配列番号：２)及びインターナリゼーション可能な配列Tat（配列番号：５）を使用した。アンテナペディアは、ミバエドロソフィラ・メラノガステル(Drosophilia Melanogaster)において触覚形成の形態形成機能を発揮する。Tatは、HIVウイルスが引き起こすAIDSにおいてトランスアクチベーター機能を発揮するタンパク質である。機能性基として、本発明者らは、サイクリンDキナーゼインヒビターであるタンパク質p16INK4a（配列番号：１）の配列及びサイクリンキナーゼインヒビターp21の機能断片と高度な相同性を有するPVKRRLDL（配列番号：６）配列を調べた。これらの配列のほとんどは、固相合成により入手し(表3参照)、1つの配列は、遺伝子操作により入手する。このペプチドは、文献によるといかなる機能も有さない、アンテナペディアタンパク質の44個のアミノ酸の挿入断片に起因した輸送機能を有する比較的長い断片により特徴付けられる。大腸菌(E.coli)において発現されるタンパク質の最小サイズに関する実践上の制約の結果、このペプチド配列長を増大する必要がある。
本発明者らは、異なるインターナリゼーション可能な配列及びサイクリンキナーゼの阻害に寄与する機能性基を含む6種のキメラペプチドの特性を研究した。インターナリゼーション可能なベクターとして、本発明者らは、タンパク質アンテナペディアの配列(pAntp，配列番号：２)及びインターナリゼーション可能な配列Tat（配列番号：５）を使用した。アンテナペディアは、ミバエドロソフィラ・メラノガステル(Drosophilia Melanogaster)において触覚形成の形態形成機能を発揮する。Tatは、HIVウイルスが引き起こすAIDSにおいてトランスアクチベーター機能を発揮するタンパク質である。機能性基として、本発明者らは、サイクリンDキナーゼインヒビターであるタンパク質p16INK4a（配列番号：１）の配列及びサイクリンキナーゼインヒビターp21の機能断片と高度な相同性を有するPVKRRLDL（配列番号：６）配列を調べた。これらの配列のほとんどは、固相合成により入手し(表3参照)、1つの配列は、遺伝子操作により入手する。このペプチドは、文献によるといかなる機能も有さない、アンテナペディアタンパク質の44個のアミノ酸の挿入断片に起因した輸送機能を有する比較的長い断片により特徴付けられる。大腸菌(E.coli)において発現されるタンパク質の最小サイズに関する実践上の制約の結果、このペプチド配列長を増大する必要がある。
試験した細胞内ペプチドの主張された効果はサイクリンキナーゼの阻害であるので、本発明者らは、92位でチロシンがアラニンにより置換されたタンパク質p16INK4aのアナログ配列(アミノ酸82-102)を含む対照ペプチド(Antp_zam)を合成した。Ferouseらによる先行する研究が、91位又は92位のアミノ酸の置換は、p16INK4a配列に特徴的であるこのペプチドの阻害機能の喪失を生じることを示していたので、この置換を選択した。
本発明の目的のひとつは、機能性基の位置及びペプチドサイズのそれらの生物活性に対する影響を調べることであった。この目的のために、3種のpAntp_p16ペプチド(1−3：それぞれ、配列番号１０、３及び４)を合成した(表1)。ペプチドpAntp_p16(1−2) (それぞれ、配列番号:10及び3)は、機能性基p16INK4a(配列番号：1)の位置を特徴とし：ペプチド1−p16INK4aは、分子(配列番号：10)のC-末端に位置し、ペプチド2−p16INK4aは、N-末端(配列番号：3)に位置し、これらのペプチドは固相合成により入手する。遺伝子操作により作製したキメラペプチドpAntp_p16(3)(配列番号：4)において、機能性基p16INK4a(配列番号：1)は、N-末端に位置するが、44個のアミノ酸の挿入断片を有する。
加えて、本試験は、p16+及びp16-細胞培養物を含んだ。使用した細胞株におけるp16及びp53遺伝子発現は、表2に示している。細胞傷害効果は、p16発現とは無関係であった。
(実施例1 インターナリゼーション可能なペプチドの浸透能試験)
ペプチドの細胞への浸透を記録し、且つ蓄積の動態を調べるために、本発明者らは、蛍光標識フルオレセインイソチオシアネート(FITC)に複合された同一のキメラ配列を使用した。FITC分子のポリペプチド産物への封入は、その物理化学特性の実質的変化及び生理活性の喪失につながることが多いので、リジン分子を、単独のFITC分子を保持する当初の配列へ、N末端で追加した。
ペプチドの細胞への浸透を記録し、且つ蓄積の動態を調べるために、本発明者らは、蛍光標識フルオレセインイソチオシアネート(FITC)に複合された同一のキメラ配列を使用した。FITC分子のポリペプチド産物への封入は、その物理化学特性の実質的変化及び生理活性の喪失につながることが多いので、リジン分子を、単独のFITC分子を保持する当初の配列へ、N末端で追加した。
蛍光顕微鏡法は、試験したペプチドは、細胞へ結合し、且つ細胞株Raji、Jurkatt、A549、HEK293及びヒト末梢血リンパ球へ浸透することを示した。本発明者らは、フローサイトメトリーにより、ペプチドの細胞への結合、及び細胞内のペプチドの蓄積を示すトリパンブルーによる蛍光消光作用の不在を示した。
細胞内のペプチド蓄積に関する最も客観的なデータは、レーザー走査型顕微鏡法を用い入手した(図1)。フルオレセインイソチオシアネートで標識したタンパク質は、0.9％NaClに溶解した。A549、HEK293細胞株を、滅菌スライド上で増殖させ、且つ顕微鏡接眼レンズの直接下側の特別なチャンバー内に配置した。次に培地を、被験タンパク質を含む培地により交換した。該タンパク質による飽和を、経時的に観察した。加えて本発明者らは、該ペプチドの局在化を決定するために、細胞の層毎の走査を行った。
この倍率で得られた画像の解析は、細胞中のpAntp-p16タンパク質の予めの局在化を明らかにしなかった。明らかに該タンパク質は、細胞コンパートメント内に均一に分布している。該タンパク質の細胞への浸透は、十分迅速である。15分間インキュベーションすると直ちに、細胞内空間内のその比較的均一な分布を観察することができる(図2)。
ヒト末梢血リンパ球及びリンパ球細胞株(Raji、Jurkatt)におけるペプチド浸透速度を、フローサイトメトリー法を用い概算した。この方法は、本発明者らが経時的に大きい細胞濃度を調べることを可能にし、且つ被験ペプチドの浸透速度の概算に便利である。本発明者らは、pH7.5及びpH6.0でのタンパク質p16-pAntp-FITCの影響下でのリンパ球の蛍光を測定した。この方法の原理は、より低いFITC蛍光量子は、より酸性のpHを持つ溶液中で生じることを基にしている。この測定速度は十分に速いので、細胞内のpHは変化することはできない。リンパ球は、ペプチドと一緒に1〜15分間インキュベーションし、その後20倍容量のpH6.0及びpH7.5のリン酸緩衝液をそれらに直ちに添加した。これにより本発明者らは、蛍光強度の差異を概算した。大半の測定において、蛍光強度は、15分間のインキュベーション後には有意に変化しなかった。従って15分間のインキュベーション後、該ペプチドは、細胞内に完全に浸透したと推定することができる。
細胞内部のペプチドの蓄積速度を試験するために、本発明者らは、フローサイトメトリー法を使用した。この目的のために、FITC-標識されたペプチドを、フローサイトメーター測定チューブに直接注入し、これは本発明者らが細胞蛍光の動態を記録することを可能にした。本発明者らは、フィコール勾配で単離した健常ドナー由来の血液白血球の単核画分を調べた。
本発明者らは、短い遅滞相の後、正常なリンパ球の細胞内の該ペプチドの迅速な蓄積が存在することを認めることができた。最終濃度には、〜1分に等しいの時間で到達する。
図3は、単に細胞中のキメラタンパク質の蓄積のキネティックスを反映している曲線のフラグメントを示している。
このキネティックス曲線は、下記のタイプの検出力関数により最も良く説明され：
C＝定数1−定数2×t2＋定数3
これは回帰係数(＝0.79)を反映している。
このキネティックス曲線は、下記のタイプの検出力関数により最も良く説明され：
C＝定数1−定数2×t2＋定数3
これは回帰係数(＝0.79)を反映している。
ペプチド蓄積の同様のキネティックスを、悪性リンパ腫の細胞について入手した。モデルとして、本発明者らは、Jurkat細胞株(リンパ芽球性白血病に由来し且つT細胞表現型を有する)及びバーキットB細胞リンパ腫を起源とするRaji細胞株を試験した。図4は、Jurkat細胞におけるFITC-標識されたペプチド蓄積の動態を示している。
上記図は、腫瘍細胞中のペプチド浸透も高速であることを示している。最高濃度までの時間は、1分間未満である。この蓄積のキネティックスは、室温(t＝20℃)で調べた。試験したペプチドのクラスの浸透のメカニズムは今のところ不明であることは強調されるべきである。しかしこの蓄積は、＋5℃であっても同等に有効であることが示されている。これは、細胞内のエネルギー消費とは無関係であり、細胞受容体により媒介されず、且つこれは、貪食作用経路及び飲作用経路を使用しない。本発明者らは、異なる温度(＋5℃まで)でのインターナリゼーション可能な断片を含む合成ペプチドの蓄積の事実も確認した。
本発明者らは同じく、細胞内に蓄積されたペプチドの量のその細胞外濃度への依存性も調べた。図5及び図6は、細胞外濃度に依存する細胞蛍光強度の変動を示す。
図6は、同じデータを示し、細胞外濃度、対、細胞内濃度の比は線形である(調べた濃度範囲内で)という事実を図示している。調べたペプチドは、細胞膜を両方向に横断することができるので、蓄積された細胞ペプチドは、細胞外濃度が低下するにつれて細胞を離れることができるということを推定することができる。細胞からのペプチド排出プロセスの研究は、別の試験の主題であろう。
図6は、同じデータを示し、細胞外濃度、対、細胞内濃度の比は線形である(調べた濃度範囲内で)という事実を図示している。調べたペプチドは、細胞膜を両方向に横断することができるので、蓄積された細胞ペプチドは、細胞外濃度が低下するにつれて細胞を離れることができるということを推定することができる。細胞からのペプチド排出プロセスの研究は、別の試験の主題であろう。
従って、本実験の結果として、インターナリゼーション可能な断片及びタンパク質p16INK4a断片(配列番号：1)を含むキメラペプチドの蓄積のキネティックスは、C＝定数1＋定数2×t2のタイプの検出力依存性を有することが示された。同じく、正常細胞及び腫瘍細胞における該ペプチドの蓄積動態及び細胞内分布は、蓄積の性質及び速度が異ならないことも示される。
(実施例2 活性中心p16INK4a及びp21/CIP/KIPを含むペプチドの機能活性の比較評価)
サイクリンキナーゼのタンパク質インヒビターを基にしたキメラペプチド構築に関する基本的条件のひとつは、特異的ペプチド断片の証明された阻害特性の存在であった。従って本研究において本発明者らは、そのような配列が説明されているタンパク質p16INK4a（配列番号：１）及びp21/CIP/KIP（配列番号：６）の断片を比較した。
サイクリンキナーゼのタンパク質インヒビターを基にしたキメラペプチド構築に関する基本的条件のひとつは、特異的ペプチド断片の証明された阻害特性の存在であった。従って本研究において本発明者らは、そのような配列が説明されているタンパク質p16INK4a（配列番号：１）及びp21/CIP/KIP（配列番号：６）の断片を比較した。
遺伝子産物p16及びp21は、サイクリンとサイクリン依存性キナーゼの間の複合体形成のインヒビターであり、従って細胞周期の調節因子である。従って機能性基p16及びp21を持つ外因性キメラペプチドの機能の研究は、増殖活性の試験、及びインターナリゼーションされたペプチドとのインキュベーション時の培養物中のアポトーシスレベルの試験に焦点をあてている。
細胞株との実験において、本発明者らは、細胞周期相に従い細胞の分布を評価し、且つ増殖指数を算出した。解析のために、本発明者らは、ソフトウェアFloMax 2.0(フローサイト蛍光光度計(flow cytofluorimenter)のビルトイン選択肢)及びソフトウェアModfit LT 3.0を使用した(図7及び図8)。本発明者らはまた、DNAヒストグラム上の「プレ-G1-低二倍体(hypodiploid)」ピークのサイズを基に、アポトーシスへ進入した細胞の割合の決定も実行した(図8(B))。実験は、Raji、Jurkatt、A549、HEK293、MCF-7細胞株のG1/S期で同期した細胞株、及び非同期細胞株の両方で行った。
調べたペプチド配列全てに関与するいくつかの予備実験では、100μMに達するペプチドの最適濃度を設定し(図10)、これは可能性のある薬物濃度約400mg/kgを示唆している。しかし安定した抗増殖効果が、試験した全ての細胞株において濃度40μMで既に認められ、これは該薬物の濃度を増加することにより有意に変化しない(図9)。生存細胞数は、50％以下には減少しない。所定の濃度及びインキュベーション時間24時間でのアポトーシス性粒子の数は、約40％であり、且つ濃度を最大50μMまで上昇させた場合、60％に増加する(図10)。
図10及び図11は、抗増殖効果及び細胞傷害効果は、濃度依存性であることを示している。最大5μMの低い濃度で、該薬物の効果は非常に低いが、前述のように、該ペプチドは細胞外濃度0.1μMで細胞に浸透することができる。
従って選択された濃度は40μMと等しく、これは前記必要要件を満たし、調べたペプチド全てについて適しているであろう。
従って選択された濃度は40μMと等しく、これは前記必要要件を満たし、調べたペプチド全てについて適しているであろう。
ペプチド効果の試験を、移植可能な細胞培養物について行った。特異的細胞内調節因子の発現の変化を試験するため、及び本実験の可視化を向上するために、細胞を予め同期した。
同期方法に応じて、細胞培養物を、細胞周期のG0/G1期、S期及びG2/M期に捕捉する(図11)。
同期方法に応じて、細胞培養物を、細胞周期のG0/G1期、S期及びG2/M期に捕捉する(図11)。
図12は、異なる細胞周期相における細胞の分布が、G0＼G1期で同期された培養物中で同期ブロックの離脱(withdrawal)後どのように変化するかを示している。0時(同期ブロックの除去時)に、ほとんどの細胞は、G0＼G1期にあり(73％)、S期及びG2＼M期は各々15％及び8％であり、その後本発明者らは、G0＼G1期の減少と、同時のS期の成長を認めることができ、一定時間経過後に、G2＼M期の細胞の割合は増加し始める。同期ブロックの脱出(exit out)の特徴は、全ての調べた細胞培養物について定型的であり、全ての被験細胞の倍加時間は約24時間であったことも注記されるべきである。
(実施例3 異なる活性中心を持つキメラペプチドの抗増殖活性の評価)
得られた結果の評価の第一段階で、本発明者らは、異なる活性中心−p16INK4a及びp21/CIP/KIPを有するインターナリゼーション可能なキメラペプチドの効果を調べた。試験したキメラペプチドは、同期ブロック除去の時点で添加した。細胞周期分析は、ブロックの除去後、2時間毎に24時間行った。
得られた結果の評価の第一段階で、本発明者らは、異なる活性中心−p16INK4a及びp21/CIP/KIPを有するインターナリゼーション可能なキメラペプチドの効果を調べた。試験したキメラペプチドは、同期ブロック除去の時点で添加した。細胞周期分析は、ブロックの除去後、2時間毎に24時間行った。
これらのペプチドの抗増殖活性の試験において、本発明者らは、p16INK4a活性中心を持つペプチドは、細胞周期のG0/G1期における細胞の停止を引き起こす(図13)ことを確立した。この効果は、培地枯渇法による同期法を用い、G0期において同期した細胞培養物においてより明確に認められる。同期ブロックの除去後の最初の細胞分裂の期間のみ記録している。
図13は、対照(該キメラペプチドを添加せずに同期した細胞)において、増加したS期が同期因子の離脱後4時間で認められること、及び減少したG0/G1期が認められることを示している。p16活性中心を持つキメラペプチドの添加後、G0/G1期の減少及びS期の増加は対照よりも遅く起こり、G0/G1期はインキュベーション後6時間で減少し始め、目視できるS期の増加はインキュベーション後8時間で認めることができる。
キメラペプチドp21/CIP/KIPの試験において(図14)、対照試料におけるG0/G1期の変化は、該ペプチドを持つ試料のものと異ならないが、対照試料中のS期のレベルは既にインキュベーションの10時間後には減少し始め、14時間のインキュベーションで平均45％であるのに対し、被験試料中の高レベルのS期(65〜70％)が、インキュベーションの14時間にわたり存在し続けることがわかった。該ペプチド試料中のG2/M期レベルは、平均18〜20時間のインキュベーション後に、及び対照試料において10〜12時間後に、最大値に到達する。従って、活性中心p21/CIP/KIPを持つペプチドの主要な抗増殖効果は、S期からG2/M期への細胞の移行の停止であると結論付けることができる(図14)。
p16INK4a断片を含むキメラペプチドの場合のように、Tat_p21ペプチドにより誘導された効果をより良く例示するために、本発明者らは、減らした培地(reduced medium)におけるG0期での同期を選択した。
図13及び図14に認められるように、ある時点で、本発明者らは、対照試料と実験試料における細胞周期相の間の最大差を決定することができる。被験ペプチドに関して、最大差の時間は、同期ブロックの除去後8〜12時間であった。細胞内の該ペプチドの蓄積が細胞外培地への該ペプチドの添加後最初の数分以内に起こるとするならば、この観察された効果は、宿主細胞ゲノムに対する該キメラペプチドの活性中心の衝撃点(impact point)に起因するものであると推定することは可能である。p16活性中心を持つペプチドに関して、最大差は、8〜10時間のインキュベーション時点で認められ、p21活性中心を持つペプチドに関しては10〜12時間で認められた(図15)。恐らく、この小さい差異は、前述のように、p16は、G1−S期移行の停止を引き起こし、及びp21は、S−G2/M期移行を停止するという事実に起因する。
図13及び図14に認められるように、ある時点で、本発明者らは、対照試料と実験試料における細胞周期相の間の最大差を決定することができる。被験ペプチドに関して、最大差の時間は、同期ブロックの除去後8〜12時間であった。細胞内の該ペプチドの蓄積が細胞外培地への該ペプチドの添加後最初の数分以内に起こるとするならば、この観察された効果は、宿主細胞ゲノムに対する該キメラペプチドの活性中心の衝撃点(impact point)に起因するものであると推定することは可能である。p16活性中心を持つペプチドに関して、最大差は、8〜10時間のインキュベーション時点で認められ、p21活性中心を持つペプチドに関しては10〜12時間で認められた(図15)。恐らく、この小さい差異は、前述のように、p16は、G1−S期移行の停止を引き起こし、及びp21は、S−G2/M期移行を停止するという事実に起因する。
(実施例4 機能性基p16INK4a及びp21/CIP/KIPを含むキメラペプチドのアポトーシスレベルへの影響の試験)
抗癌剤開発の主要な傾向のひとつは、腫瘍細胞においてアポトーシスを選択的に誘導することができる薬物の検索である。アポトーシスは、遺伝子制御されたプロセスである。数多くの研究が、アポトーシスへの細胞移行の、細胞増殖相の経過中の制御ポイント(チェックポイント)のひとつを超えることの不能との関係を示している。
抗癌剤開発の主要な傾向のひとつは、腫瘍細胞においてアポトーシスを選択的に誘導することができる薬物の検索である。アポトーシスは、遺伝子制御されたプロセスである。数多くの研究が、アポトーシスへの細胞移行の、細胞増殖相の経過中の制御ポイント(チェックポイント)のひとつを超えることの不能との関係を示している。
本発明者らは、調べたキメラペプチドは、様々な細胞株においてアポトーシスの活性化が可能であることを示した(図16)。
活性部位の構造に左右される細胞傷害効果の差異を調べる一方で、本発明者らは、タンパク質p16INK4aの機能配列を含むキメラペプチドは、配列p21/CIP/KIPを含むペプチドと比べ、より顕著な細胞傷害効果を有することを認めた。Tat_p21ペプチド及びTat_p16と一緒のpAntp_p16ペプチドをアポトーシスの平均値について比較する場合、対照試料とTat_p21ペプチドを含む試料の間に有意差は存在しないことがわかった(図16)。
活性部位の構造に左右される細胞傷害効果の差異を調べる一方で、本発明者らは、タンパク質p16INK4aの機能配列を含むキメラペプチドは、配列p21/CIP/KIPを含むペプチドと比べ、より顕著な細胞傷害効果を有することを認めた。Tat_p21ペプチド及びTat_p16と一緒のpAntp_p16ペプチドをアポトーシスの平均値について比較する場合、対照試料とTat_p21ペプチドを含む試料の間に有意差は存在しないことがわかった(図16)。
アポトーシスレベルの分析はペプチドとのインキュベーション時間に左右されるので、p16INK4a活性中心を持つペプチドに関して、本発明者らは、インキュベーション時間への、アポトーシスレベルの依存性を確立した。p21断片を持つキメラペプチドの場合、この依存性は認められていない。図17に認められるように、p16断片を含むペプチドの試験におけるアポトーシスレベルは、8〜10時間のインキュベーションで最大値を有し、従ってこれにより引き起こされたG1−S期移行の停止と同時期に起こる。
(実施例5 Tat及びpAntpの例に対するペプチドベクター構造の効果の試験)
本発明者らは、2種類のペプチド輸送体Tat及びpAntpを試験した。これらのベクターの構造及び特徴は、背景の項で考察している。
本発明者らは、2種類のペプチド輸送体Tat及びpAntpを試験した。これらのベクターの構造及び特徴は、背景の項で考察している。
本発明者らは、p16INK4a活性中心を有し、且つ異なる種類のベクターTat及びpAntpを有するキメラペプチドを調べた。ベクターの種類の細胞増殖プロセスに対する影響を調べる一方で、調べたTat_pl6及びpAntp_pl6は、同じ細胞周期相に影響を及ぼし、G1−S期移行の停止を引き起こすことがわかった。図18に認められるように、細胞周期相における細胞数の依存性のプロットは、p16断片を保持する2種類のペプチドベクターについて見た目は類似している。被験ペプチドを添加せずに同期した細胞培養物である対照試料において、G0/G1期の細胞数は、同期ブロックの除去後2時間と早くに減少し始め、且つ10時間後、本発明者らは、G0/G1期の細胞の最低数を記録した。対照試料中のS期は、同期ブロック除去後4〜6時間で増加し始め、12時間後に最大に到達する。キメラペプチドを含む試料において、図18に認められるように、G0/G1期停止が存在する。従って、pAntp_p16ペプチドと一緒にインキュベーションした場合、G0/G1期レベルは、6〜8時間のインキュベーション後減少し始め、14時間後に最低レベルに到達するのに対し、S期のレベルは10時間のインキュベーション後増加し始める。キメラペプチドTat_p16の場合、S期の増加及びG0/G1期の減少における明らかな移行は存在しない。G0/G1期は、対照試料におけるG0/G1期と同時に減少し始めるが、そのレベルは、対照よりもよりゆっくりと減少する。Tat_p16被験ペプチドを含む試料におけるS期は、12時間のインキュベーション後増加し始め、且つペプチドとの14時間のインキュベーション後最大となる。対照試料において、最大S期は、同期ブロックの除去後12時間で検出される。
pAntp_p16及びTat_p16は、同じ細胞増殖の遅延を誘導し、対照試料と被験試料の最大差は、約12時間のインキュベーションに相当する(図19)。対照群におけるこの時間間隔は、G1−S期の移行を反映している。従って、本発明者らは、p16INK4a活性中心を持つキメラペプチドの場合、そのベクター構造は、ペプチドの抗増殖効果に影響を及ぼさないと推定することができる。
ペプチドベクター構造の細胞傷害効果に対する効果を評価する場合、本発明者らは、pAntp_p16キメラペプチドの場合、試料中のアポトーシスレベルは、Tat_p16ペプチドとのインキュベーションよりもより高いことを認めた(図20)。キメラペプチドの培養物への添加により誘導可能なアポトーシスは、細胞株及び対照試料におけるアポトーシスに依存している。細胞株A549及びMCF-7において、対照試料中のアポトーシスレベルは5％レベルであるのに対し、キメラペプチドpAntp_p16とのインキュベーションは、これを平均25％まで増加した。Raji株、Jurkat株の対照試料において、アポトーシスレベルは12％であったが、該ペプチドを含む試料において、これは35％であった。HEK293細胞株において、対照試料中のアポトーシスは、最高レベルを有し約20％であり、HEK293細胞株のpAntp_p16キメラペプチドとの24時間のインキュベーション時に、アポトーシスは60％まで増加する。
ペプチドの濃度は、40μMであった。Y-軸−アポトーシス性粒子の割合(％)。
ペプチドの濃度は、40μMであった。Y-軸−アポトーシス性粒子の割合(％)。
図20及び図21は、pAntp_p16及びTat_p16の両方は、対照試料中よりもより多くの数の細胞のアポトーシスを誘導することを示している。これらのペプチドを含む試料における最大アポトーシスレベルは、24時間のインキュベーション後に認められたが、そのアポトーシスレベルは、インキュベーション時間に応じて増加するにもかかわらず、アポトーシス性粒子の数の増加は均等には起こらないことが認められた。試料のペプチドとのインキュベーション時間に依存しているアポトーシスレベルの変化の試験において、本発明者らは、アポトーシス体の形成増加により特徴付けられる時間間隔を検出した。従って同期した細胞培養物HEK293のキメラペプチドpAntp_p16とのインキュベーション時に、アポトーシス増加を伴う時点は、2時間及び10時間のインキュベーションであるのに対し、ペプチドTat_p16とのインキュベーション時には、そのような時点は、6時間及び16時間のインキュベーションである(図21)。アポトーシス増加を伴うこれらの時間間隔の存在は、試験した全ての培養物について特徴的であり、且つこれらの腫瘍細胞培養物の「高」アポトーシスは、ほぼ同じ時間間隔で配置され、及びアポトーシスレベルが異なる(図21)。
A−同期ブロックの除去後、及び被験ペプチドの添加後、G0/G1期で同期されたHEK293細胞株。
B−同期ブロックの除去後、及び試験されるべきペプチドの添加後、G0/G1期で同期されたA549細胞株。
X-軸−インキュベーション時間。Y-軸−アポトーシス性粒子の数、％。
A−同期ブロックの除去後、及び被験ペプチドの添加後、G0/G1期で同期されたHEK293細胞株。
B−同期ブロックの除去後、及び試験されるべきペプチドの添加後、G0/G1期で同期されたA549細胞株。
X-軸−インキュベーション時間。Y-軸−アポトーシス性粒子の数、％。
(実施例6 ペプチドベクターの位置及びサイズのキメラペプチドの抗増殖活性に対する影響の研究)
本発明者らは、p16INK4a活性中心及びpAntpベクターを含むキメラペプチドの3つの型を使用した。これらのキメラペプチドは、分子のN-C末端に対する活性中心の位置、及び遺伝子操作法により作製されたペプチド3について44個のアミノ酸の挿入断片
の存在が異なる(表1)。
本発明者らは、p16INK4a活性中心及びpAntpベクターを含むキメラペプチドの3つの型を使用した。これらのキメラペプチドは、分子のN-C末端に対する活性中心の位置、及び遺伝子操作法により作製されたペプチド3について44個のアミノ酸の挿入断片
これらのペプチドの特性の試験において、本発明者らはまた、同期及び非同期細胞培養物も調べた。同期された培養物において、該ペプチドは、同期ブロック除去の時点で添加し、非同期においては、単層密度が〜50％(接着培養物について)で添加した。
ペプチドpAntp-p16INK4a(1、2、3)に関する細胞周期相に従う細胞分布の変化を反映している結果を、図22及び図23に示している。図22に認められるように、対照ペプチドpAntp_zamの同期及び非同期細胞への添加時には、被験試料中の細胞周期相の変化は、対照と異ならない。断片p16INK4aを含むキメラペプチド(1)(表1)の添加も、予想された細胞分裂阻害効果を誘導することに失敗している。同期及び非同期の両培養物について、細胞周期相に従う細胞分布は、対照と比べて異ならない。しかしペプチド2及びペプチド3の添加は、S期における細胞数の顕著な減少を引き起こすのに対し、G0/1期における増加も引き起こす。この傾向は、同期された培養物に関する実験においてより顕著である。
細胞株A549について実行した実験(図23)は、被験ペプチド全てについて同様の細胞周期の変化を明らかにした。
これらの結果は、キメラペプチドpAntp-p16INK4a(1)は、細胞に対する抗増殖効果を有さないことを指摘している。同時にキメラペプチドpAntp-p16INK4a(2及び3)の添加は、細胞に対する抗増殖効果を有し、且つG1期における細胞の増加につながっている。
これらの結果は、キメラペプチドpAntp-p16INK4a(1)は、細胞に対する抗増殖効果を有さないことを指摘している。同時にキメラペプチドpAntp-p16INK4a(2及び3)の添加は、細胞に対する抗増殖効果を有し、且つG1期における細胞の増加につながっている。
キメラペプチド1の添加後細胞分裂阻害効果が存在しないことは、恐らく該キメラペプチドのN-末端のインターナリゼーション可能な配列pAntpの位置に起因する該ペプチド分子の高次構造変化によるものであろう(ペプチド2及び3の場合、pAntpはC-末端に位置する)。
本発明者らは、研究の次の局面において、ペプチドベクターpAntpを持つキメラ被験ペプチドにより発揮される細胞傷害効果の依存性を評価した。アポトーシスレベルを決定する実験は、細胞株A549(ヒト、肺癌)、HEK293(ヒト、胚性腎臓)及びMCF-7(ヒト、乳腺癌)について実行した。細胞を、10％FSBを含有するDMEM培地において標準技術により培養した。これらの細胞の一部は、予め、二重チミジンブロック法及び培地枯渇による同期法を用い同期させた(「実験部分」参照)。キメラ被験ペプチドpAntp-p16(1及び2)を、培養培地に添加した。陰性対照として、本発明者らは、ペプチドpAntp_zamにより処理した細胞を使用した(図24、25)。
図24、図25からわかるように、アポトーシスレベルは、対照ペプチドpAntp_zamの添加により影響を受けないが、pAntp-p16(1、2)の添加は、アポトーシスに進入した細胞の数を顕著に増加する。これにより、細胞型(A549株及びHEK293株について)により左右される効果の大きさの差異は、明らかにならなかった。HEK293細胞株におけるアポトーシスレベルへのペプチドpAntp-p16の1及び2の効果の比較を、図26に示している。図26は、pAntp-p16濃度からのアポトーシス体の数の検出力依存性を示している。キメラペプチドの添加下でのアポトーシスレベルの比較は、ペプチド2の添加の場合のアポトーシスレベルが、キメラペプチド1による実験におけるアポトーシスレベルよりもほぼ2倍高いことを示した。より顕著な細胞傷害効果が、同期した培養物について認められた。従って、断片p16INK4aを含むキメラペプチドpAntpの1及び2は、細胞培養物に対し顕著な細胞傷害効果を有することがわかった。
キメラペプチドpAntp-p16の1及び2の細胞傷害効果及び細胞分裂阻害効果を比較する場合、キメラペプチド中のインターナリゼーション可能な配列pAntpの位置のC-末端からN-末端への変化は、細胞分裂阻害効果の消失及び細胞傷害効果の低下につながると結論づけることができる。
(実施例7 キメラペプチドと一緒にインキュベーションした細胞培養物におけるリン酸化されたpRb数の変化の試験)
本試験の目的のひとつは、被験ペプチドの抗増殖効果が、それらの構造内のサイクリンキナーゼインヒビターの断片による特異的作用に関連していることを証明することであった。文献は、サイクリン依存性キナーゼのリン酸化機能についてそのようなペプチドの阻害特性の保持を説明しているが、これらのデータは、細胞抽出物から得られたものである。本発明者らは、対応するタンパク質インヒビターp21及びp16INK4a由来の配列を阻害することを含む、被験ペプチドに対するサイクリンDキナーゼの分子標的であるpRBのリン酸化レベルの変化の試験を実行した。
本試験の目的のひとつは、被験ペプチドの抗増殖効果が、それらの構造内のサイクリンキナーゼインヒビターの断片による特異的作用に関連していることを証明することであった。文献は、サイクリン依存性キナーゼのリン酸化機能についてそのようなペプチドの阻害特性の保持を説明しているが、これらのデータは、細胞抽出物から得られたものである。本発明者らは、対応するタンパク質インヒビターp21及びp16INK4a由来の配列を阻害することを含む、被験ペプチドに対するサイクリンDキナーゼの分子標的であるpRBのリン酸化レベルの変化の試験を実行した。
細胞自身のp16INK4aの活性化は、pRbのリン酸化の阻害につながる。リン酸化不良である(underphosphorylated)pRbの蓄積は、E2F1の阻害に繋がり、且つサイクリンA及びBの発現を減少し、これは細胞周期中断の重要な機構のひとつである。p16の活性は、リン酸化されたpRbの量に関して測定することができる。
フローサイトメトリー法は、pRb生成物が「リン酸化不良である」状態にある細胞を可視化することができる。蛍光標識した抗体は、「リン酸化不良である」pRbと反応する。図27のAは、非特異的蛍光を除外するように指定されたアイソタイプ対照を示し、Bは、一部のpRb細胞がリン酸化不良である状態にある対照試料を示す。
「リン酸化不良である」pRbの量を決定するために、本発明者らは、同期ブロックの除去後に培地枯渇法により同期した細胞培養物へのキメラ被験ペプチドの添加、及び2時間毎の細胞の収集による一連の実験を実行した。各プレートからの細胞の一部を固定し、更に細胞周期相を規定し、且つ一部は、「材料及び方法」に記載した手順により固定し、「リン酸化不良である」pRbの量を決定した。同じく、同期した細胞であるがペプチドを添加していない試料を、陰性対照として使用した。キメラペプチドの細胞培養物への添加は、pRbのリン酸化を阻害し、且つ培養物中のその最高レベルを低下することが示されている(図28)。
図28からわかるように、「リン酸化不良である」pRbの初期レベルは、対照試料と被験試料においてほぼ同じであるが、キメラペプチドを添加しない試料において同期ブロックの除去後、そのレベルは上昇し始め、ある時点までに(4又は6時間のインキュベーション)、細胞株に応じた最高値に到達し、その後下降し始める。キメラペプチドを含む試料において、「リン酸化不良である」pRbのレベルは、より遅く増加し始め、8時間のインキュベーション後にそのピークに到達し、そのためこの値は対照試料中よりもより低い。
(実施例8 RT-PCR技術を使用するサイクリンBのmRNA発現レベルの変化の試験)
pRbのリン酸化は、サイクリンA及びB発現の活性化の、並びに細胞周期のG1期からS期への細胞移行の開始段階であることがわかっている。定量的PCR法を使用し、Tat_p16ペプチドに曝露した場合のサイクリンBのmRNA発現レベルを調べた。この目的のために、Tat_p16キメラペプチドを濃度40μmolで添加した、同期した培養物に関する実験時に、本発明者らは、RNA抽出のための試料からの細胞の並行選択を行ったが一方、これらの細胞の一部は細胞周期相の決定のために役立てた。RNA単離及び定量的PCR反応設定(RT-PCR)に関与した材料の更なる処理は、プロトコールに従い実行した。
pRbのリン酸化は、サイクリンA及びB発現の活性化の、並びに細胞周期のG1期からS期への細胞移行の開始段階であることがわかっている。定量的PCR法を使用し、Tat_p16ペプチドに曝露した場合のサイクリンBのmRNA発現レベルを調べた。この目的のために、Tat_p16キメラペプチドを濃度40μmolで添加した、同期した培養物に関する実験時に、本発明者らは、RNA抽出のための試料からの細胞の並行選択を行ったが一方、これらの細胞の一部は細胞周期相の決定のために役立てた。RNA単離及び定量的PCR反応設定(RT-PCR)に関与した材料の更なる処理は、プロトコールに従い実行した。
図29は、定量的PCR法により得られたサイクリンB mRNAの量の変化を示し、これは、サイクリンBの発現レベルの変化を反映している(図29A)。これはまた、フローサイトメトリーにより得られた細胞周期のG2/M期の細胞数の変化を示している(図29B)。
図29から、キメラペプチドTat_p16は、サイクリンBの発現を阻害し、従ってS−G2期移行を停止することを理解することができる。図14Bに示された結果から、対照試料中のG2期の細胞数は、12時間のインキュベーション時にその最高を有するのに対し、該ペプチドを含む試料については、G2期の増加は、16時間のインキュベーション後にのみ生じることがわかる。図Aは、サイクリンBの発現レベルの変化を示し、同じく対照は、12時間で最高を有し、これはG2期における細胞の最高と同時に起こることがわかる。Tat_p16ペプチドを含む試料において、発現レベルは、16時間のインキュベーション後に増加する。ペプチドの添加は、サイクリンB発現の遅延を生じる。従って、観察された細胞傷害効果は、pRbのリン酸化プロセスに対する影響、及び結果としてのサイクリン発現の阻害に対する影響に起因するものであることが確認された。
(実施例9 キメラペプチドと化学療法の組合せ作用の試験)
臨床実践において、化学療法薬としての細胞分裂阻害は、癌治療において一般的に使用されている。それらの効果は、それらの影響下にある細胞は、特定の細胞周期相に捕捉され、且つその周期相における細胞傷害活性を持つ薬物の投与との組合せは、非常に多数の細胞の死滅を可能にするという事実を基にしている。
臨床実践において、化学療法薬としての細胞分裂阻害は、癌治療において一般的に使用されている。それらの効果は、それらの影響下にある細胞は、特定の細胞周期相に捕捉され、且つその周期相における細胞傷害活性を持つ薬物の投与との組合せは、非常に多数の細胞の死滅を可能にするという事実を基にしている。
本キメラ被験ペプチドは、細胞分裂阻害活性及び細胞傷害活性を明らかにしている。更に細胞分裂阻害活性は、特異的であり、且つ細胞のゲノムに対する該ペプチドの直接効果の結果である。しかし先に示したように、該キメラペプチドの細胞培養物に対する効果は、治療上重大な結果を提供するには十分ではない。結果として、インターナリゼーションされたペプチドと化学療法薬の組合せ効果を試験することが提唱された。
本発明者らは、臨床実践において使用される細胞周期に影響を及ぼす下記の化学療法薬を調べた：細胞周期のG2/M期停止を引き起こすタキソール、S期停止を引き起こすエトポシド、及びG0/G1期停止を引き起こす5-フルオロウラシル。化学療法薬とキメラペプチドの組合せ作用に関する最も情報に富む結果は、ペプチドpAntp_p16(2)により得られた(図33)。細胞株HEK293及びA549に関する予備実験において、本発明者らは、各被験薬物に特異的な相における細胞周期停止の予想される効果を認め、且つ最適濃度を選択し、このことは、細胞の全体の破壊を引き起こすことなく該効果を得ることを可能にした。全ての薬物に関して、この濃度は100nMであった。
前記化学療法薬とキメラペプチドpAntp_p16(2)の組合せ効果の研究において、細胞分裂阻害効果の増強が、5-フルオロウラシル及びエトポシド製剤について認められ：各々、G0/G1期(図30A)及びS期(図30B)を増加する。細胞のタキソールとpAntp_p16との同時インキュベーション時に、本発明者らは、タキソールを含む試料と比べG2/M期の減少、G0/G1期の増加(図30C)、及び増強された細胞傷害効果を認めた。図30は、化学療法薬と被験ペプチドの組合せ作用の細胞周期相における変化を示している。
化学療法とキメラ被験ペプチドの組合せ使用は、細胞傷害効果を増強したことも示された。細胞の化学療法用薬物及びキメラペプチドとのインキュベーション時には、化学療法薬によってのみ治療した試料におけるアポトーシスレベルと比べ、アポトーシスレベルの上昇が存在する。本発明者らは同じく、細胞死のレベルも検出し、これはGoryaevチャンバーを用い試料中の生存細胞の量を基に算出した。死滅(消滅(perished))した細胞のレベルは、化学療法用薬物及び被験ペプチドと一緒にインキュベーションした試料において増加する。
図31は、化学療法薬とpAntp_p16キメラペプチド(2)の組合せ使用の細胞傷害効果の結果を示している。
化学療法薬と被験ペプチドpAntp_p16の組合せ効果の試験において、被験化学療法用薬物の細胞傷害活性の有意な増強が存在することがわかった。組合せた細胞傷害効果は、化学療法の細胞傷害効果の性質と直接相関している。
化学療法薬と被験ペプチドpAntp_p16の組合せ効果の試験において、被験化学療法用薬物の細胞傷害活性の有意な増強が存在することがわかった。組合せた細胞傷害効果は、化学療法の細胞傷害効果の性質と直接相関している。
(実施例10 キメラペプチドp16_pAntpのインビボにおける抗腫瘍活性の研究(局所的注射))
無胸腺(ヌード)マウスを、インターナリゼーション可能なキメラペプチドp16_pAntpの抗腫瘍活性の研究に、使用した。
このマウスには、ヒト腫瘍細胞培養物であるA549株及びHCT-116株を、マウス1匹につき細胞約100万個の量で移植した。
無胸腺(ヌード)マウスを、インターナリゼーション可能なキメラペプチドp16_pAntpの抗腫瘍活性の研究に、使用した。
このマウスには、ヒト腫瘍細胞培養物であるA549株及びHCT-116株を、マウス1匹につき細胞約100万個の量で移植した。
マウス39匹に、A549細胞を移植し、そのうちの20匹のマウスは対照群を形成し、後にプラセボを受け取った。10匹のマウスは、第1の処置群を構成した。これらには、触手可能な腫瘍の形成後(細胞の接種後4日目)、被験ペプチド投与量0.1mgを腫瘍へ直接注射した。9匹のマウスは、第2の実験群であり、これらも同じく、移植4日目に腫瘍部位の形成後に、腫瘍内部へと該ペプチド0.2mgを注射した。実験群のペプチドは、2日に1回注射した。実験は、24日間続けた。
実験群において、本発明者らは、減少した腫瘍成長を認め、且つ該ペプチド投与開始後6日目に、実験群において、対照群と比べ腫瘍容積の有意な減少を認めることができた(図32)。実験は、24日間続けた。本発明者らは、この期間中に、実験群において該キメラペプチドの10回の注射を行った。対照群においては、実験24日目の、マウスの平均腫瘍容積は95.24mm3であり、マウス1匹が死亡した。第1の実験群(投与されたペプチド投与量−0.1mg)において、平均腫瘍容積は39.29mm3であり、マウス1匹が死亡した。第2の実験群(投与されたペプチド投与量−0.2mg)において、平均腫瘍容積は57.51mm3であったが、死亡した動物はいなかった。
移植したヒト培養物HCT-116をマウスへ投与した場合にも、動物を2群に分けた：被験ペプチドを連続投与されない10匹のマウスの対照群、及び腫瘍部位への投与量0.1mgのキメラ被験ペプチドp16_pAntpにより処置された試験群(マウス10匹)。実験は28日間続け、11回のペプチド注射を試験群に行い、1回目の注射は、腫瘍細胞移植後6日目に行った。HCT-116細胞の腫瘍小結節は、大きいサイズ及び潰瘍の存在により特徴付けられる。対照群において、実験の28日目に、平均腫瘍容積は679mm3に達し、この実験中にマウス3匹が死亡した。試験群において、より遅い速度の腫瘍成長が認められ(図32)、この実験の28日目の平均腫瘍容積は225.4mm3であり、実験群の死亡した動物の数は2匹であった。
図32は、被験ペプチドの7回の注射後の異なる群由来のマウスの対を示している。実験群において腫瘍小結節の有意な縮退が認められる。
従ってキメラペプチドp16-pAntpの局所投与は、ヒト腫瘍(乳癌、結腸直腸癌)の実験モデルの有意な(50％を超える)成長阻害につながる。
従ってキメラペプチドp16-pAntpの局所投与は、ヒト腫瘍(乳癌、結腸直腸癌)の実験モデルの有意な(50％を超える)成長阻害につながる。
(実施例11 ヒト腫瘍の短期培養物に対するキメラペプチドの細胞傷害特性の試験)
本発明者らは、インターナリゼーション可能な断片Antp及びサイクリンキナーゼインヒビターp16INK4aの機能断片を含むキメラペプチド
の抗腫瘍活性を調べた。固相合成法を用い、ペプチドp16-pAntpの150mgを合成した(「方法」の項参照)。ヒト腫瘍に対する効果を試験するために、本発明者らは、短期培養物法を使用した。
本発明者らは、インターナリゼーション可能な断片Antp及びサイクリンキナーゼインヒビターp16INK4aの機能断片を含むキメラペプチド
(手術標本から腫瘍の短期培養物を得る方法)
短期培養物は、手術標本から入手した。該培養物の調製のための領域の採取は、手術後できるだけ早く、病理学者の参加の上で実行した。摘出した組織部分は、平均1.5cm3と測定した。該組織を、機械的に粉砕させ、細胞懸濁液を、5％FBSを含有するRPMI培地中に配置した。37℃及び5％CO2で24時間インキュベーションした後、培地を、キメラペプチド(p16_pAntpの濃度40μM)含有する培地と交換するか、又はこれをタキソール濃度100nM又は500nMと交換し、多くの実験についてペプチドとタキソールの両方を含有していた。対照試料において、培地は、新鮮な培地と交換した。記録した最初の時点は、0時であった。
インキュベーションは、37℃及び5％CO2で24時間行い、多くの実験についてインキュベーション時間は24時間及び48時間であった。
短期培養物は、手術標本から入手した。該培養物の調製のための領域の採取は、手術後できるだけ早く、病理学者の参加の上で実行した。摘出した組織部分は、平均1.5cm3と測定した。該組織を、機械的に粉砕させ、細胞懸濁液を、5％FBSを含有するRPMI培地中に配置した。37℃及び5％CO2で24時間インキュベーションした後、培地を、キメラペプチド(p16_pAntpの濃度40μM)含有する培地と交換するか、又はこれをタキソール濃度100nM又は500nMと交換し、多くの実験についてペプチドとタキソールの両方を含有していた。対照試料において、培地は、新鮮な培地と交換した。記録した最初の時点は、0時であった。
インキュベーションは、37℃及び5％CO2で24時間行い、多くの実験についてインキュベーション時間は24時間及び48時間であった。
結果は、アネキシンV-PIによる試料の二重染色を用いるフローサイトメトリー及びPIによる固定された材料の染色により評価した。本発明者らは、アネキシンVについて陽性(初期アポトーシス)の粒子のレベル、アネキシンV-PI二重標識について陽性(後期アポトーシス)の粒子のレベル、PI取込みが可能な非固定試料中の粒子(壊死)の量、細胞周期相における細胞の分布、サブ二倍体(subdiploid)ピークのレベル(断片化されたDNAの粒子の量、アポトーシス)を評価した。上皮細胞のアポトーシスを検出するために、本発明者らは、サイトケラチン-FITC-PI抗体の二重染色を用いた(図34)。
合計126の組織試料を分析した：その中の63は、病理組織試料であった(及び、63の試料は対照としての正常組織)。63の病理標本のうち、悪性腫瘍発生の47の腫瘍を調べた(乳癌10、腎臓癌15、子宮癌6、前立腺癌4、卵巣癌及び肺癌各3、並びに胃癌、膵臓癌、膀胱癌の各2症例)。本発明者らは同じく、線維腺腫組織試料(N＝9)、更には単純乳管過形成(simple ductal hyperplasia)を伴う乳房組織試料7を試験した。
これらのアポトーシスレベルを、濃度40μMのペプチドの添加後24時間及び48時間で分析した。本実験の一部は、腫瘍細胞に対する、従来の化学療法用薬物とペプチドp16_pAntpの組合せた細胞傷害効果を調べるために実行した。
(実施例12 ペプチドp16_pAntpの抗腫瘍活性の研究)
ペプチドpl6_pAntp細胞傷害活性に関する結果のまとめを、表3に示している。
ペプチドpl6_pAntp細胞傷害活性に関する結果のまとめを、表3に示している。
これらの結果の分析は、ペプチドp16_pAntpの細胞傷害効果に最も感受性のある癌型は、腎臓癌、乳癌、胃癌、及び膀胱癌であることを示している。膀胱癌の短期培養物は、非常に高いレベルの自発的アポトーシス(60〜70％)を特徴としていることは注意すべきである。該ペプチドの添加は、このレベルをわずかに増加させるが、この事実は、該結果を代表的ではないとしている。
(実施例13 乳房線維腺腫細胞に対する細胞傷害効果の研究)
乳房組織の線維腺腫の試料を調べた。低レベルの自発的アポトーシス(最大20％、平均12.8％)を有するこれらの細胞の短期培養物において、p16ペプチドは、有意な細胞傷害効果を有し、且つ24時間後に、平均レベル38.2％から最大80％へと、顕著なアポトーシスを誘導した。
乳房組織の線維腺腫の試料を調べた。低レベルの自発的アポトーシス(最大20％、平均12.8％)を有するこれらの細胞の短期培養物において、p16ペプチドは、有意な細胞傷害効果を有し、且つ24時間後に、平均レベル38.2％から最大80％へと、顕著なアポトーシスを誘導した。
余り顕著でない細胞傷害効果が、単純乳管過形成の兆候を示す乳癌細胞について認められた(誘導されたアポトーシスの平均14.5％)。これらの結果は、異常な乳房組織における自発的アポトーシスのレベルに対する増殖活性の比の研究に関する該著者により得られたデータと一致している。自発的増殖のアポトーシスに対する比は、線維腺腫組織について最高であり、乳癌細胞が二位であり、これに単純乳管過形成及び正常乳房組織が続くことが示された。増殖のインヒビターを含むペプチドの細胞傷害効果に対する細胞の感受性を決定する要因のひとつが、細胞分裂の活性である場合、このペプチドp16_pAntpに対する線維腺腫細胞の感受性は、極めて道理にかなっている。乳房組織における良性増殖プロセスの感受性の観察された効果は、それらの治療に関する有望さであるであろう。移植可能な固形癌の治療に関する該ペプチドの局所投与の結果は、乳房組織の良性増殖プロセスの領域に局所的に投与された場合の、それらの有効性を示唆している。
得られた結果は、ペプチドp16_pAntpに感受性のあるヒト腫瘍の範囲を明らかにしている。乳癌、結腸直腸癌、胃癌、膀胱癌、腎臓癌のようなそのような位置は、本被験ペプチドの細胞傷害(抗腫瘍)作用の更なる研究に関する標的として有望であることがわかった。入手可能な文献においては、該ペプチドの分析したヒト腫瘍に対する効果に関するデータはないので、これらの結果は新規である。
Claims (7)
- a)サイクリンキナーゼに対するタンパク質インヒビターであるp16INK4aの機能配列(配列番号:1)、及び輸送配列を有する、キメラペプチドであって、配列番号3、配列番号4又は配列番号7のアミノ酸配列を有する、前記キメラペプチド；
b)5-フルオロウラシル、及びエトポシドを含む群から選択される治療的活性物質；
を含有する、癌の治療のための、抗増殖活性及び細胞傷害活性を有する医薬組成物。 - 前記癌が、結腸直腸癌、腎臓癌、肺癌、乳癌、膀胱癌、膵臓癌、子宮癌、前立腺癌、胃癌及び卵巣癌を含む群から選択されることを特徴とする、請求項1記載の医薬組成物。
- 前記輸送配列が、長さ16個のアミノ酸のタンパク質Antp (配列番号:2)である、請求項1又は2記載の医薬組成物。
- 前記輸送配列が、長さ12個のアミノ酸のタンパク質Tat (配列番号:5)である、請求項1又は2記載の医薬組成物。
- 前記組成物が、最大400mg/kgまでの量の該キメラペプチドを含有することを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項記載の医薬組成物。
- 癌治療のための医薬品の製造のための、請求項1〜5のいずれか1項記載の医薬組成物の使用。
- 前記癌が、結腸直腸癌、腎臓癌、肺癌、乳癌、膀胱癌、膵臓癌、子宮癌、前立腺癌、胃癌及び卵巣癌を含む群から選択される、請求項6記載の使用。
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