JP6105838B2 - Pain treatment - Google Patents
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Description
本発明は、神経因性などの難治性疼痛に対する新規な治療剤に関する。さらには、新規疼痛治療剤のスクリーニング方法に関する。 The present invention relates to a novel therapeutic agent for intractable pain such as neuropathy. Furthermore, it is related with the screening method of a novel pain therapeutic agent.
痛みは持続期間によって、急性疼痛と慢性疼痛とに分類される。急性疼痛は組織障害に伴う痛みでその持続期間は限られる。慢性疼痛は組織障害の治癒後にも続き、はっきりとした器質的原因を有さないことが多い。慢性疼痛における急性増悪期の痛みは急性疼痛と類似しており、内因性発痛物質が深く関わると考えられている。慢性疼痛として、交通事故又は手術後の後遺症、末期がん又は糖尿病などの耐え難い慢性的な痛みが挙げられる。また、痛みは原因によって、侵害受容性疼痛、神経因性疼痛(neuropathic pain)、心因性疼痛に分類される。これらの独立した痛みは時間の経過とともに徐々に融合し、分類が困難な慢性の難治性疼痛となる。 Pain is classified into acute pain and chronic pain according to duration. Acute pain is pain associated with tissue damage and its duration is limited. Chronic pain continues after healing of the tissue disorder and often has no obvious organic cause. Acute exacerbation pain in chronic pain is similar to acute pain and is thought to be deeply related to endogenous pain substances. Chronic pain includes intolerable chronic pain such as traffic accidents or after-effects after surgery, end-stage cancer or diabetes. Pain is classified into nociceptive pain, neuropathic pain, and psychogenic pain depending on the cause. These independent pains gradually merge over time, resulting in chronic intractable pain that is difficult to classify.
神経因性疼痛は1994年のISAP (International Association for the Study of Pain)の慢性痛分類において、末梢神経及び中枢神経の障害又は機能異常による難治性の痛みであると定義されている。神経因性疼痛は、末梢神経及び中枢神経系の圧迫、変性、損傷に起因しているが、単一の病理的プロセスでは説明し得ない複雑な症候群から成り立っており、その発生機序はまだ解明されていない。よって、神経因性疼痛に関する治療効果に基づく指針も、一部を除いて有効性が保障されていない。 Neuropathic pain is defined in the 1994 ISAP (International Association for the Study of Pain) chronic pain classification as intractable pain due to peripheral or central nerve disorders or dysfunction. Neuropathic pain is a complex syndrome that results from compression, degeneration, and damage to the peripheral and central nervous systems, but cannot be explained by a single pathological process. It has not been elucidated. Therefore, the effectiveness of the guideline based on the therapeutic effect regarding neuropathic pain is not guaranteed except for a part.
神経因性疼痛は、創傷などによる初期の痛み(急性痛)とは異なり、創傷が治癒した後に新たに発生する痛みである。神経因性疼痛として、通常であれば痛みを引き起こさない程度の刺激によっても激烈な痛みを誘発する症状(「アロディニア」とよばれる。)が知られている。急性疼痛に対して有効な非ステロイド系消炎鎮痛剤及び麻薬系鎮痛薬剤などは、神経因性疼痛には効果を示さず、決定的な治療法は未だ知られていない。神経因性疼痛を抑制することができれば、臨床面において患者の肉体的苦痛の緩和及びQOLの向上をもたらすことが可能となる。 Neuropathic pain is pain that newly occurs after a wound has healed, unlike initial pain (acute pain) caused by a wound or the like. As neuropathic pain, there is known a symptom (called “allodynia”) that induces severe pain even by a stimulus that does not usually cause pain. Nonsteroidal anti-inflammatory analgesics and narcotic analgesics effective for acute pain have no effect on neuropathic pain, and a definitive treatment is not yet known. If neuropathic pain can be suppressed, it is possible to reduce the patient's physical pain and improve QOL in clinical terms.
従来、神経因性疼痛などの難治性疼痛に対しては、既存の麻薬、消炎鎮痛剤などと、神経ブロック注射(麻酔薬)を組み合わせて行なっている。しかし、何れの方法も効果は不十分である。例えば、神経障害性疼痛モデルであるL5-SNLラットを用いて、ノイロトロピン(Neurotropin:NTP)と疼痛疾患治療に用いられる消炎鎮痛薬及び抗うつ薬の効果を比較検討した報告がある(非特許文献1)。ここでは、ノイロトロピン(R)及びミルナシプランでは、薬剤投与後2時間のみ鎮痛効果が認められたことが報告されているものの、効果の持続性において十分とはいえない。 Conventionally, for intractable pain such as neuropathic pain, existing narcotics and anti-inflammatory analgesics are combined with nerve block injection (anesthetic). However, any method is insufficient in effect. For example, using L5-SNL rats, a neuropathic pain model, there has been a report comparing the effects of neurotropin (NTP) and anti-inflammatory analgesics and antidepressants used to treat pain diseases (non-patent literature) 1). Here, it has been reported that neurotropin (R) and milnacipran have an analgesic effect only for 2 hours after drug administration, but it is not sufficient in sustaining the effect.
末梢に加えた痛みは、後根神経節(dorsalroot ganglion: DRG)に存在する知覚神経(一次ニューロン)を通じて脊髄後角に伝達され、脊髄後角I層及びII層に存在する二次ニューロンにシナプスを介して伝えられ、二次ニューロンはその信号を中枢(脳)に伝達する。ラットの脊髄第5腰髄神経の後根神経節末梢側を結紮した慢性疼痛モデル、及びアレルギー反応を引き起こす結核菌の死菌 (Complete Freund's Adjuvant: CFA) をラットの足底に注射した急性疼痛モデルを作製し、後根神経節でのイベントを詳細に解析した報告がある。そこでは、CFA刺激によって、シナプス伝達を補完及び増強する役割を担っている脳由来神経栄養因子(brain-derived neurotrophic factor: 以下単に「BDNF」ともいう。)のmRNAの発現量が増加していること、特にエクソン1バリアントが顕著に増加したことが報告されている(非特許文献2)。ラットの脊髄第5腰髄神経を結紮した慢性疼痛モデル、及び、CFAをラットの足底に注射した急性疼痛モデルに、BDNFのエクソン1バリアントの発現を抑制するデコイDNAをくも膜下投与することにより、ラットが痛みを感じなくなることを見出したことが開示されている(特許文献1)。前記は、BDNFは脊髄での痛みの伝達を増強する働きを有している可能性があることから、この発現を抑制すれば痛みを抑え得るかもしれない、すなわち、一次ニューロンで合成されるBDNFを抑えることができれば末梢にて加えた痛みが軽減されるかもしれないとの考えに基づくものである。 Pain applied to the periphery is transmitted to the dorsal horn of the spinal cord through sensory nerves (primary neurons) in the dorsalroot ganglion (DRG), and synapses to secondary neurons in the dorsal horn I and II layers of the spinal cord. Secondary neurons transmit their signals to the central brain (brain). Chronic pain model in which the dorsal root ganglion peripheral side of the 5th lumbar spinal nerve of the spinal cord of the rat is ligated, and acute pain model in which the dead fungus of Mycobacterium tuberculosis causing allergic reaction (Complete Freund's Adjuvant: CFA) is injected into the sole of the rat There is a report that made a detailed analysis of events in the dorsal root ganglion. There, the expression level of brain-derived neurotrophic factor (hereinafter also simply referred to as “BDNF”) mRNA, which plays a role in complementing and enhancing synaptic transmission, is increased by CFA stimulation. In particular, it has been reported that exon 1 variants have been significantly increased (Non-patent Document 2). By administering subarachnoid decoy DNA that suppresses the expression of exon 1 variant of BDNF to chronic pain model ligating the spinal cord 5th lumbar spinal nerve of rat and acute pain model in which CFA was injected into the plantar of rat It has been disclosed that the rat has found no pain (Patent Document 1). The above suggests that BDNF may have a function of enhancing pain transmission in the spinal cord, and therefore, if this expression is suppressed, pain may be suppressed, that is, BDNF synthesized in primary neurons. It is based on the idea that pain added to the periphery may be alleviated if it can be suppressed.
本発明は、神経因性などの難治性疼痛に対して、既存の麻薬、消炎鎮痛剤などの神経ブロック注射などに比べて、効果が持続し、頻回の投与を軽減化しうる新規治療剤を提供することを課題とする。さらには、新規疼痛治療剤のスクリーニング方法を提供することを課題とする。 The present invention provides a novel therapeutic agent for intractable pain such as neuropathy, which has a long-lasting effect and can reduce frequent administration compared to nerve block injections such as existing narcotics and anti-inflammatory analgesics. The issue is to provide. Furthermore, it aims at providing the screening method of a novel pain therapeutic agent.
痛み刺激により後根神経節(DRG)に存在する知覚神経(一次ニューロン)やグリア細胞などから放出された脳由来神経栄養因子(BDNF)は、脊髄後角のシナプス後膜上に存在する受容体に結合し、その痛みシグナルは二次ニューロンに伝えられ、二次ニューロンはその信号を脳に伝達すると考えられる。本発明者らは、BDNFが受容体に結合するのを抑制することが可能となれば、末梢の痛みは軽減されるかもしれないと考えた。そこで、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、BDNFの受容体(TrkB: tyrosine kinase receptor B、別名はNTRK2: Neurotrophic Tyrosine Kinase, Receptor, type 2及びNGFR(p75))の改変型蛋白質をコードする遺伝子、すなわちポリヌクレオチドを作製し、慢性疼痛モデルラットに導入・発現させることにより、当該慢性疼痛ラットの痛みを軽減しうることを見出し、本発明を完成した。 Brain-derived neurotrophic factor (BDNF) released from sensory nerves (primary neurons) and glial cells present in dorsal root ganglia (DRG) by pain stimulation is a receptor present on the postsynaptic membrane in the dorsal horn of the spinal cord The pain signal is transmitted to the secondary neuron, which is thought to transmit the signal to the brain. The present inventors thought that peripheral pain may be alleviated if it becomes possible to inhibit the binding of BDNF to the receptor. Therefore, as a result of intensive research to solve the above problems, modified BDNF receptors (TrkB: tyrosine kinase receptor B, also known as NTRK2: Neurotrophic Tyrosine Kinase, Receptor, type 2, and NGFR (p75)) The present inventors have found that the gene can be alleviated by producing a gene encoding the gene, that is, a polynucleotide, and introducing and expressing the gene in a chronic pain model rat, thereby completing the present invention.
すなわち本発明は、以下よりなる。
1.脳由来神経栄養因子(BDNF)とその受容体との結合を阻害しうる物質を有効成分として含むことを特徴とする、疼痛治療剤。
2.BDNFが、脊髄後角に放出されるBDNFである、前項1に記載の疼痛治療剤。
3.BDNFが、知覚神経及び/又はグリア細胞より放出されるBDNFである、前項1又は2に記載の疼痛治療剤。
4.BDNFとその受容体との結合を阻害しうる物質が、改変型のBDNF受容体である、前項1〜3のいずれか1に記載の疼痛治療剤。
5.改変型のBDNF受容体が、分泌型TrkB、膜結合型TrkB及び分泌型NGFR(p75)から選択されるいずれかである、前項4に記載の疼痛治療剤。
6.改変型のBDNF受容体が、以下に示すいずれかのアミノ酸配列からなる、前項4又は5に記載の疼痛治療剤:
1)配列表の配列番号2、4、6、8、10又は12のいずれかに示すアミノ酸配列;
2)上記1)に示すアミノ酸配列のうち、1〜複数個のアミノ酸が、置換、欠失、付加又は導入されてなるアミノ酸配列。
7.BDNFとその受容体との結合を阻害しうる物質が、分泌型TrkB、膜結合型TrkB及び分泌型NGFR(p75)から選択されるいずれかをコードするポリヌクレオチドである、前項5又は6に記載の疼痛治療剤。
8.分泌型TrkB、膜結合型TrkB及び分泌型NGFR(p75)から選択されるいずれかをコードするポリヌクレオチドが、以下に示すいずれかの塩基配列からなるポリヌクレオチドである、前項7に記載に疼痛治療剤:
1)配列表の配列番号1、3、5、7、9又は11のいずれかに示す塩基配列からなるポリヌクレオチド;
2)上記1)に示すポリヌクレオチドに対して相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチド;
3)上記1)又は2)に示すポリヌクレオチドに対して、ストリンジェントな条件下でハイブリダイズしうるポリヌクレオチド;
4)上記1)又は2)に示すポリヌクレオチドのうち、1〜複数個のヌクレオチドが、置換、欠失、付加又は導入されてなるポリヌクレオチド。
9.前項7又は8に記載のいずれかのポリヌクレオチドが組み込まれたベクターを含む、前項7又は8に記載の疼痛治療剤。
10.BDNFとその受容体との結合を阻害しうる物質を選別することを特徴とする新規疼痛治療剤のスクリーニング方法。
11.以下の1)及び2)の工程を含む、前項10に記載の新規疼痛治療剤のスクリーニング方法:
1)膜貫通ドメインを有するBDNF受容体を発現しうる細胞を、候補物質及びBDNFと共に培養する工程;
2)前記細胞の表面上に結合したBDNFを確認する工程。
12.以下の1)〜3)の工程を含む、前項10に記載の新規疼痛治療剤のスクリーニング方法:
1)膜貫通ドメインを有するBDNF受容体を発現しうる細胞を、候補物質と共に培養する工程;
2)上記培養系に、さらにBDNFを添加する工程;
3)前記細胞の表面上に結合したBDNFを確認する工程。
That is, this invention consists of the following.
1. A therapeutic agent for pain comprising a substance capable of inhibiting the binding between brain-derived neurotrophic factor (BDNF) and its receptor as an active ingredient.
2. 2. The pain therapeutic agent according to 1 above, wherein BDNF is BDNF released to the dorsal horn of the spinal cord.
3. 3. The pain therapeutic agent according to 1 or 2 above, wherein BDNF is BDNF released from sensory nerves and / or glial cells.
4). 4. The pain therapeutic agent according to any one of the preceding items 1 to 3, wherein the substance capable of inhibiting the binding between BDNF and its receptor is a modified BDNF receptor.
5. 5. The pain therapeutic agent according to 4 above, wherein the modified BDNF receptor is any one selected from secreted TrkB, membrane-bound TrkB, and secreted NGFR (p75).
6). 6. The pain therapeutic agent according to 4 or 5 above, wherein the modified BDNF receptor comprises any of the following amino acid sequences:
1) an amino acid sequence represented by any one of SEQ ID NOs: 2, 4, 6, 8, 10 or 12 in the sequence listing;
2) An amino acid sequence in which one to a plurality of amino acids are substituted, deleted, added or introduced in the amino acid sequence shown in 1) above.
7). 7. The substance according to 5 or 6 above, wherein the substance capable of inhibiting the binding between BDNF and its receptor is a polynucleotide encoding any one selected from secreted TrkB, membrane-bound TrkB and secreted NGFR (p75). For treating pain.
8). The pain treatment according to item 7 above, wherein the polynucleotide encoding any one selected from secretory TrkB, membrane-bound TrkB, and secretory NGFR (p75) is a polynucleotide comprising any one of the following base sequences: Agent:
1) a polynucleotide comprising a base sequence represented by any one of SEQ ID NOs: 1, 3, 5, 7, 9, or 11 in the sequence listing;
2) a polynucleotide comprising a base sequence complementary to the polynucleotide shown in 1) above;
3) A polynucleotide that can hybridize under stringent conditions to the polynucleotide shown in 1) or 2) above;
4) A polynucleotide obtained by substituting, deleting, adding or introducing one or more nucleotides among the polynucleotides shown in 1) or 2) above.
9. 9. The pain therapeutic agent according to 7 or 8 above, comprising a vector in which any of the polynucleotides according to 7 or 8 is incorporated.
10. A screening method for a novel therapeutic agent for pain, which comprises selecting a substance capable of inhibiting the binding between BDNF and its receptor.
11. The screening method for a novel pain therapeutic agent according to item 10 above, which comprises the following steps 1) and 2):
1) a step of culturing a cell capable of expressing a BDNF receptor having a transmembrane domain together with a candidate substance and BDNF;
2) A step of confirming BDNF bound on the surface of the cell.
12 The screening method for a novel therapeutic agent for pain according to 10 above, which comprises the following steps 1) to 3):
1) a step of culturing a cell capable of expressing a BDNF receptor having a transmembrane domain together with a candidate substance;
2) A step of further adding BDNF to the culture system;
3) A step of confirming BDNF bound on the surface of the cell.
BDNFとその受容体との結合を阻害しうる物質として、当該受容体であるTrkB若しくはNGFR(p75)の改変型蛋白質、又は当該改変型蛋白質を発現する遺伝子により、慢性疼痛ラットにおいて、疼痛軽減効果が認められた。具体的には、膜貫通ドメインを有さない分泌型TrkB遺伝子発現ベクターpCMVscript-tTrkB(-)Tm-EGFP、又は膜貫通ドメインを有する膜結合型受容体遺伝子発現ベクターpCMVscript-tTrkB(+)Tm-EGFPを導入した慢性疼痛ラットにおいて、各蛋白質を発現していることが確認され、3〜4日間持続的に疼痛軽減効果が認められた。したがって、BDNF受容体(TrkB及び/又はNGFR(p75))の改変型蛋白質をコードする遺伝子を生体内で発現させることで、生体内でBDNFがその受容体に結合するのを防ぐことができ、痛みを軽減しうる。 As a substance that can inhibit the binding between BDNF and its receptor, the receptor TrkB or NGFR (p75) modified protein, or a gene expressing the modified protein, can be used to reduce pain in chronic pain rats. Was recognized. Specifically, a secretory TrkB gene expression vector pCMVscript-tTrkB (-) Tm-EGFP having no transmembrane domain, or a membrane-bound receptor gene expression vector pCMVscript-tTrkB (+) Tm- having a transmembrane domain In chronic pain rats into which EGFP was introduced, it was confirmed that each protein was expressed, and a pain reducing effect was observed continuously for 3 to 4 days. Therefore, by expressing a gene encoding a modified protein of the BDNF receptor (TrkB and / or NGFR (p75)) in vivo, it is possible to prevent BDNF from binding to the receptor in vivo. Can reduce pain.
さらに、本発明の疼痛治療剤の作用メカニズムが、脳由来神経栄養因子とその受容体との結合を阻害しうる作用によるものであることから、脳由来神経栄養因子とその受容体との結合を阻害しうる物質を選別することで、新規疼痛治療剤をスクリーニングすることができる。 Furthermore, since the mechanism of action of the pain therapeutic agent of the present invention is due to an action that can inhibit the binding between the brain-derived neurotrophic factor and its receptor, the binding between the brain-derived neurotrophic factor and its receptor is prevented. By screening for substances that can be inhibited, a novel pain therapeutic agent can be screened.
本発明はBDNFとその受容体との結合を阻害しうる物質を有効成分として含むことを特徴とする、疼痛治療剤に関する。本発明の有効成分としての、「BDNFとその受容体との結合を阻害しうる物質」は、好ましくはBDNFのうち脊髄後角に作用するBDNF、より具体的には知覚神経及び/又はグリア細胞などより放出されるBDNFついて、その受容体との結合を阻害しうる。 The present invention relates to an agent for treating pain, comprising as an active ingredient a substance capable of inhibiting the binding between BDNF and its receptor. The “substance that can inhibit the binding of BDNF and its receptor” as the active ingredient of the present invention is preferably BDNF that acts on the dorsal horn of BDNF, more specifically sensory nerves and / or glial cells. BDNF released from the above may inhibit binding to its receptor.
ここで、好ましくは脊髄後角に作用するBDNF、より具体的には知覚神経及び/又はグリア細胞などより放出されるBDNFとするのは、本発明の疼痛治療剤に含まれる有効成分が疼痛に関連するBDNFに作用することで、疼痛を軽減し、治療することができるからである。BDNFは、分子量13.5kDよりなる分泌性蛋白質であり、ホモ2量体を形成している。BDNFは、その受容体である標的細胞表面上にある特異的受容体TrkBと高親和性に結合し、細胞内のシグナル伝達機構を介してその生理作用を発揮する。BDNFは、海馬に高濃度に存在することも知られている。BDNFは脊髄後角で痛みの伝達を増強する働きを有している可能性があることから、本発明では、BDNFとその受容体との結合を抑制すれば痛みを抑え得ると考えられた。 Here, preferably BDNF acting on the dorsal horn of the spinal cord, more specifically BDNF released from sensory nerves and / or glial cells, etc., the active ingredient contained in the pain therapeutic agent of the present invention is used for pain. This is because pain can be reduced and treated by acting on the related BDNF. BDNF is a secreted protein having a molecular weight of 13.5 kD and forms a homodimer. BDNF binds with high affinity to the specific receptor TrkB on the target cell surface, which is its receptor, and exerts its physiological action through an intracellular signal transduction mechanism. BDNF is also known to be present in high concentrations in the hippocampus. Since BDNF may have a function of enhancing pain transmission in the dorsal horn of the spinal cord, in the present invention, it was considered that pain can be suppressed by suppressing the binding between BDNF and its receptor.
本発明において、BDNFとその受容体との結合を阻害しうる物質とは、改変型のBDNF受容体であることを特徴とする。知覚神経及び/又はグリア細胞などより放出されるBDNFが改変型のBDNF受容体と結合することで、当該BDNFが標的細胞表面上にある特異的受容体(TrkB又はNGFR(p75))と結合することが抑制され、その結果、BDNFと特異的受容体が結合することによる細胞内のシグナル伝達機構を介してその生理作用を発揮するのを抑制するためである。そのような、改変型のBDNF受容体としては、分泌型TrkB、膜結合型TrkB及び分泌型NGFR(p75)から選択されるいずれか1種又複数種とすることができる(図1参照)。 In the present invention, the substance capable of inhibiting the binding between BDNF and its receptor is a modified BDNF receptor. When BDNF released from sensory nerves and / or glial cells binds to a modified BDNF receptor, the BDNF binds to a specific receptor (TrkB or NGFR (p75)) on the target cell surface. This is to suppress the exertion of its physiological action through the intracellular signal transduction mechanism due to the binding of BDNF and a specific receptor. Such a modified BDNF receptor can be any one or more selected from secreted TrkB, membrane-bound TrkB and secreted NGFR (p75) (see FIG. 1).
上記において、改変型のBDNF受容体としての分泌型TrkBは、正常型TrkBの膜貫通ドメインの直前までのアミノ酸配列からなり、膜貫通ドメインを有さないTrkBの細胞外側蛋白質であり、細胞外に分泌され、BDNFを捕獲しうる(図1、2参照)。同様に、膜結合型TrkBは、正常型TrkBの膜貫通ドメインを含むアミノ酸配列からなり、少なくとも膜貫通ドメインの直後までのアミノ酸を含む細胞外側蛋白質で、細胞膜上でBDNFを捕獲しうる(図1、2参照)。膜結合型TrkBは、細胞内にシグナル伝達機構を介して生理作用を発揮しえないものであればよく、特に限定されない。例えば、遺伝子組換技術により膜結合型TrkBを作製する場合に、遺伝子増幅のために好ましいアミノ酸を含むものであっても良い。具体的には、膜貫通ドメインの直後から、1〜20程度、好ましくは1〜13程度のアミノ酸を含むものであってもよい。分泌型NGFR(p75)は、正常型NGFR(p75)の膜貫通ドメインの直前までのアミノ酸配列からなり、膜貫通ドメインを有さないNGFR(p75) の細胞外側蛋白質で、細胞外に分泌され、BDNFを捕獲しうる(図1〜3参照)。 In the above, secreted TrkB as a modified BDNF receptor is an extracellular protein of TrkB that has an amino acid sequence immediately before the transmembrane domain of normal TrkB and does not have a transmembrane domain. It is secreted and can capture BDNF (see FIGS. 1 and 2). Similarly, membrane-bound TrkB is an extracellular protein consisting of an amino acid sequence containing the transmembrane domain of normal TrkB and containing at least amino acids immediately after the transmembrane domain, and can capture BDNF on the cell membrane (FIG. 1). 2). The membrane-bound TrkB is not particularly limited as long as it does not exert physiological action in the cell via a signal transduction mechanism. For example, when producing membrane-bound TrkB by gene recombination technology, it may contain a preferred amino acid for gene amplification. Specifically, it may contain about 1 to 20, preferably about 1 to 13 amino acids immediately after the transmembrane domain. Secreted NGFR (p75) consists of an amino acid sequence just before the transmembrane domain of normal NGFR (p75), and is an extracellular protein of NGFR (p75) that does not have a transmembrane domain, and is secreted extracellularly. BDNF can be captured (see FIGS. 1-3).
上記において、ヒトTrkBをコードする遺伝子は、GenBank Accession number=NM_006180に示す塩基配列で特定され、相当するラットTrkBをコードする遺伝子は、GenBank Accession number=NM_012731に示す塩基配列で特定される。また、ヒトNGFR(p75)をコードする遺伝子は、GenBank Accession number=NM_002507に示す塩基配列で特定され、相当するラットNGFR(p75)をコードする遺伝子は、GenBank Accession number=NM_012610に示す塩基配列で特定される。 In the above, the gene encoding human TrkB is specified by the base sequence shown in GenBank Accession number = NM_006180, and the corresponding gene encoding rat TrkB is specified by the base sequence shown in GenBank Accession number = NM_012731. The gene encoding human NGFR (p75) is identified by the nucleotide sequence shown in GenBank Accession number = NM_002507, and the gene encoding the corresponding rat NGFR (p75) is identified by the nucleotide sequence shown in GenBank Accession number = NM_012610. Is done.
本発明における改変型BDNF受容体(分泌型TrkB、膜結合型TrkB及び分泌型NGFR(p75))の塩基配列及びアミノ酸配列の骨子は以下の表1に示すとおりである。
上記において、分泌型TrkBについて、正常型TrkBの膜貫通ドメインの直前までの改変型蛋白質をコードする遺伝子は、ヒトTrkBの場合、GenBank Accession number=NM_006180に示す塩基配列の939〜2227番目の塩基配列で特定され(配列番号1)、ラットの場合にはGenBank Accession number=NM_012731に示す塩基配列の662〜1947番目の塩基配列で特定される(配列番号3)。同様に、膜結合型TrkBについて、正常型TrkBの膜貫通ドメインの直後までの改変型蛋白質をコードする遺伝子は、ヒトTrkBの場合、GenBank Accession number=NM_006180に示す塩基配列の939〜2300番目の塩基配列で特定され(配列番号5)、ラットの場合にはGenBank Accession number=NM_012731に示す塩基配列の662〜2020番目の塩基配列で特定される(配列番号7)。さらに、分泌型NGFR(p75)について、正常型NGFR(p75)の膜貫通ドメインの直前までの改変型蛋白質をコードする遺伝子は、ヒトTrkBの場合、GenBank Accession number=NM_002507に示す塩基配列の126〜875番目の塩基配列で特定され(配列番号9)、ラットの場合にはGenBank Accession number=NM_012610に示す塩基配列の114〜866番目の塩基配列で特定される(配列番号11)。 In the above, for secretory TrkB, in the case of human TrkB, the gene encoding the modified protein up to just before the transmembrane domain of normal TrkB is GenBank Accession number = base sequence from 939 to 2227 of the base sequence shown in NM_006180 (SEQ ID NO: 1), and in the case of rats, it is specified by the 662 to 1947th base sequence of the base sequence shown in GenBank Accession number = NM_012731 (SEQ ID NO: 3). Similarly, for membrane-bound TrkB, the gene encoding the modified protein up to immediately after the transmembrane domain of normal TrkB is, in the case of human TrkB, the 939-2300th bases of the base sequence shown in GenBank Accession number = NM_006180 It is specified by the sequence (SEQ ID NO: 5), and in the case of rat, it is specified by the 662 to 2020th base sequence of the base sequence shown in GenBank Accession number = NM_012731 (SEQ ID NO: 7). Furthermore, for secretory NGFR (p75), the gene encoding the modified protein up to just before the transmembrane domain of normal NGFR (p75), in the case of human TrkB, GenBank Accession number = 126 of the nucleotide sequence shown in NM_002507 It is specified by the 875th base sequence (SEQ ID NO: 9), and in the case of rat, it is specified by the 114-866th base sequence of the base sequence shown in GenBank Accession number = NM — 012610 (SEQ ID NO: 11).
本発明の改変型のBDNF受容体は、より具体的には、以下に示すいずれかのアミノ酸配列からなる。
1)配列表の配列番号2、4、6、8、10及び12から選択されるいずれかに示すアミノ酸配列;
2)上記1)に示すアミノ酸配列のうち、1〜複数個のアミノ酸が、置換、欠失、付加又は導入されてなるアミノ酸配列。
上記において、表1に示す如く、配列番号2、6及び10は、ヒト由来蛋白質に基づき、配列番号4、8及び12はラット由来蛋白質に基づく。
More specifically, the modified BDNF receptor of the present invention consists of any of the amino acid sequences shown below.
1) an amino acid sequence represented by any one selected from SEQ ID NOs: 2, 4, 6, 8, 10, and 12 in the sequence listing;
2) An amino acid sequence in which one to a plurality of amino acids are substituted, deleted, added or introduced in the amino acid sequence shown in 1) above.
In the above, as shown in Table 1, SEQ ID NOs: 2, 6, and 10 are based on human-derived proteins, and SEQ ID NOs: 4, 8, and 12 are based on rat-derived proteins.
本発明において、上記に示す分泌型TrkB、膜結合型TrkB及び分泌型NGFR(p75)から選択されるいずれか1種又は複数種を有効成分として含む疼痛治療剤は、改変型のBDNF受容体(蛋白質)を含有するものであり、蛋白質製剤として使用することができる。 In the present invention, the pain therapeutic agent comprising any one or more selected from the secretory TrkB, membrane-bound TrkB, and secretory NGFR (p75) shown above as an active ingredient is a modified BDNF receptor ( Protein) and can be used as a protein preparation.
本発明の蛋白質製剤には、薬学的に許容しうる担体を含めることができる。また、そのような蛋白質製剤は、通常非経口的投与経路により投与することができ、例えば注射剤(皮下注、静注、筋注、腹腔内注など)として投与することができる他、経皮、経粘膜、経鼻、経肺などで投与することができる。このような蛋白質製剤は、溶液製剤であっても、使用前に溶解再構成するために凍結乾燥したものであってもよい。凍結乾燥のための賦形剤としては例えばマンニトール、ブドウ糖などの糖アルコールや糖類を使用することが出来る。溶液製剤である場合には、通常密封、滅菌されたプラスチック又はガラス製のバイアル、アンプル、注射器のような規定容量の形状の容器、ならびに瓶のような大容量の形状の容器で供給することができる。このような製剤中に含まれる有効成分としての蛋白質の量は、重症度、投与部位、投与回数、所望治療期間、患者の年齢、体重等により異なり、適宜決定することができる。本願蛋白質を有効成分とする疼痛治療剤が溶液製剤の場合には、一般的には、溶液製剤の全体量に対して、0.01μg〜200mg/ml、好ましくは0.5μg〜100mg/mlの蛋白質を含むことができる。 The protein preparation of the present invention can contain a pharmaceutically acceptable carrier. In addition, such protein preparations can usually be administered by parenteral administration routes, for example, can be administered as injections (subcutaneous injection, intravenous injection, intramuscular injection, intraperitoneal injection, etc.) , Transmucosal, nasal, transpulmonary, etc. Such protein preparations may be solution preparations or lyophilized for dissolution and reconstitution before use. As an excipient for lyophilization, sugar alcohols and sugars such as mannitol and glucose can be used. If it is a solution formulation, it is usually supplied in sealed, sterilized plastic or glass vials, ampoules, containers of defined volume such as syringes, and large volumes of containers such as bottles. it can. The amount of protein as an active ingredient contained in such a preparation varies depending on the severity, administration site, number of administrations, desired treatment period, patient age, body weight, etc., and can be determined as appropriate. When the pain therapeutic agent containing the protein of the present invention as an active ingredient is a solution preparation, generally the protein is 0.01 μg to 200 mg / ml, preferably 0.5 μg to 100 mg / ml, relative to the total amount of the solution preparation. Can be included.
本発明では、上記のBDNF受容体の改変型蛋白質をコードする遺伝子、すなわち改変型のBDNF受容体を発現可能とするポリヌクレオチドも、本発明の疼痛治療剤の有効成分とすることができる。そのようなポリヌクレオチドとして、分泌型TrkB、膜結合型TrkB及び分泌型NGFR(p75)から選択されるいずれかの改変型蛋白質をコードするポリヌクレオチドが挙げられる。本明細書中で使用される場合、用語「ポリヌクレオチド」は、「遺伝子」、「核酸」又は「核酸分子」と交換可能に使用され、ヌクレオチドの重合体が意図される。本明細書中で使用される場合、用語塩基配列は、「核酸配列」又は「ヌクレオチド配列」と交換可能に使用され、デオキシリボヌクレオチド(A,G,C及びTと略称される。)の配列として示される。ただし、本明細書中で使用される塩基配列はA,G,C及びTと略称されるが、デオキシリボヌクレオチドのみならず、それに対応するリボヌクレオチドとしても使用されることを意味しており、ヌクレオチドの重合体としてはデオキシリボヌクレオチド、リボヌクレオチド、もしくはその混合型が意図される。 In the present invention, a gene encoding the above-mentioned modified protein of the BDNF receptor, that is, a polynucleotide capable of expressing the modified BDNF receptor can also be used as an active ingredient of the pain therapeutic agent of the present invention. Examples of such a polynucleotide include a polynucleotide encoding any modified protein selected from secreted TrkB, membrane-bound TrkB, and secreted NGFR (p75). As used herein, the term “polynucleotide” is used interchangeably with “gene”, “nucleic acid” or “nucleic acid molecule” and is intended to be a polymer of nucleotides. As used herein, the term base sequence is used interchangeably with “nucleic acid sequence” or “nucleotide sequence” and as a sequence of deoxyribonucleotides (abbreviated as A, G, C, and T). Indicated. However, although the base sequences used in this specification are abbreviated as A, G, C and T, it means that they are used not only as deoxyribonucleotides but also as ribonucleotides corresponding thereto. As the polymer, deoxyribonucleotide, ribonucleotide, or a mixed type thereof is intended.
分泌型TrkB、膜結合型TrkB及び分泌型NGFR(p75)から選択されるいずれかの改変型蛋白質をコードするポリヌクレオチドは、以下に示すいずれかの塩基配列からなるポリヌクレオチドである:
1)配列表の配列番号1、3、5、7、9及び11から選択されるいずれかに示す塩基配列からなるポリヌクレオチド;
2)上記1)に示すポリヌクレオチドに対して相補的な塩基配列からなるポリヌクレオチド;
3)上記1)又は2)に示すポリヌクレオチドに対して、ストリンジェントな条件下でハイブリダイズしうるポリヌクレオチド;
4)上記1)又は2)に示すポリヌクレオチドのうち、1〜複数個のヌクレオチドが、置換、欠失、付加又は導入されてなるポリヌクレオチド。
さらに、本発明のポリヌクレオチドは、コドンの変換により、配列表の配列番号2、4、6、8、10及び12に示すアミノ酸配列のいずれかを発現可能な塩基配列を有していてもよい。
上記において、配列番号1、5及び9は、ヒト由来遺伝子に基づき、配列番号3、7及び11はラット由来遺伝子に基づく。
The polynucleotide encoding any modified protein selected from secreted TrkB, membrane-bound TrkB, and secreted NGFR (p75) is a polynucleotide comprising any of the following base sequences:
1) a polynucleotide comprising a base sequence represented by any one of SEQ ID NOs: 1, 3, 5, 7, 9, and 11 in the sequence listing;
2) a polynucleotide comprising a base sequence complementary to the polynucleotide shown in 1) above;
3) A polynucleotide that can hybridize under stringent conditions to the polynucleotide shown in 1) or 2) above;
4) A polynucleotide obtained by substituting, deleting, adding or introducing one or more nucleotides among the polynucleotides shown in 1) or 2) above.
Furthermore, the polynucleotide of the present invention may have a base sequence capable of expressing any one of the amino acid sequences shown in SEQ ID NOs: 2, 4, 6, 8, 10, and 12 in the sequence listing by codon conversion. .
In the above, SEQ ID NOs: 1, 5, and 9 are based on human-derived genes, and SEQ ID NOs: 3, 7, and 11 are based on rat-derived genes.
上記において、ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件は一般に知られたものを選択することができる。その一例としては、50%ホルムアミド、5×SSC(150mM NaCl、15mM クエン酸三ナトリウム)、50mMリン酸ナトリウム、pH7.6、5×デンハーツ溶液、10%デキストラン硫酸、及び20μg/mlのDNAを含む溶液中、42℃で一晩ハイブリダイゼーションした後、室温で2×SSC・0.1%SDS中で一次洗浄し、次いで、約65℃において0.1×SSC・0.1%SDSで二次洗浄といった条件があげられる。 In the above, generally known hybridization conditions can be selected. Examples include 50% formamide, 5 × SSC (150 mM NaCl, 15 mM trisodium citrate), 50 mM sodium phosphate, pH 7.6, 5 × Denhart's solution, 10% dextran sulfate, and 20 μg / ml DNA. Hybridization in solution at 42 ° C overnight, followed by primary washing in 2 x SSC and 0.1% SDS at room temperature, followed by secondary washing in 0.1 x SSC and 0.1% SDS at about 65 ° C .
上記のポリヌクレオチドを用いた遺伝子工学又は生物工学の基本操作については、市販の実験書、例えば、遺伝子マニュアル 講談社、高木康敬編 遺伝子操作実験法 講談社、モレキュラー・クローニング(Molecular Cloning)、コールド・スプリング・ハーバー・ラボラトリー(Cold Spring harbor Laboratory)(1982)、モレキュラー・クローニング第2版(Molecular Cloning, 2nd ed.)、コールドスプリング・ハーバーラボラトリー(Cold Spring harbor Laboratory)(1989)、メッソッズ・イン・エンザイモロジー(Methods in Enzymol.),194 (1991)、実験医学別冊・酵母による遺伝子実験法 羊土社(1994)等に記載された方法に従って行うことができる。 Regarding the basic operation of genetic engineering or biotechnology using the above-mentioned polynucleotide, commercially available experimental documents such as the gene manual Kodansha, Yasutaka Takagi edited by the gene manipulation experiment method Kodansha, Molecular Cloning, Cold Spring Cold Spring harbor Laboratory (1982), Molecular Cloning, 2nd ed., Cold Spring harbor Laboratory (1989), Methodologies in Enzymology (Methods in Enzymol.), 194 (1991), a separate experiment in experimental medicine, genetic experiment method using yeast, Yodosha (1994) and the like.
上述のポリヌクレオチドを、本発明の疼痛治療剤の有効成分として用いる場合、遺伝子治療に用いることができる。遺伝子治療に用いる際には、ヒトを含む哺乳動物の細胞内で蛋白質を発現することができ、かつ、安全性の高いDNA若しくはRNAウイルスベクター又はプラスミドベクターを用いるのが好ましい。遺伝子治療において好ましいウイルスベクターとしては、アデノウイルス、アデノ随伴ウイルス(AAV)、レトロウイルス、ポックスウイルス、ヘルペスウイルス、単純ヘルペスウイルス、レンチウイルス、センダイウイルス、エプスタイン−バーウイルス(EBV)、ワクシニアウイルス、ポリオウイルス、シンビスウイルス、SV40等が挙げられる。より好ましくは、アデノ随伴ウイルス(AAV)若しくはアデノウイルスが挙げられる。アデノウイルスには種々の血清型が存在するが、本発明では2型若しくは5型ヒトアデノウイルスを使用することが好ましい。アデノウイルスは、感染効率が他のウイルスベクターに比べて高いこと、分裂していない細胞に感染することができること及び細胞のゲノムに組み込まれないことが知られており、この観点からアデノウイルスベクターを用いることはさらに好ましい。 When the above-described polynucleotide is used as an active ingredient of the therapeutic agent for pain of the present invention, it can be used for gene therapy. When used for gene therapy, it is preferable to use a highly safe DNA or RNA virus vector or plasmid vector that can express a protein in mammalian cells including humans. Preferred viral vectors for gene therapy include adenovirus, adeno-associated virus (AAV), retrovirus, pox virus, herpes virus, herpes simplex virus, lentivirus, Sendai virus, Epstein-Barr virus (EBV), vaccinia virus, polio A virus, a symbis virus, SV40 etc. are mentioned. More preferably, adeno-associated virus (AAV) or adenovirus is mentioned. Although various serotypes exist in adenovirus, it is preferable to use type 2 or type 5 human adenovirus in the present invention. Adenoviruses are known to have a higher infection efficiency than other viral vectors, can infect non-dividing cells, and are not integrated into the cell's genome. More preferably, it is used.
上記のウイルスベクターに、上述のいずれかのポリヌクレオチドを導入し、生体内又は細胞に感染させることによって、生体内又は細胞内に遺伝子を導入することが可能である。ウイルスベクターの作製法、遺伝子の導入方法は、別冊実験医学、遺伝子治療の基礎技術、羊土社(1996)、あるいは、別冊実験医学、遺伝子導入&発現解析実験法、羊土社(1997)等を参照することができる。 It is possible to introduce a gene into a living body or a cell by introducing any of the above-described polynucleotides into the above viral vector and infecting the living body or cell. Virus vector production methods and gene introduction methods are available in separate experimental medicine, basic gene therapy technology, Yodosha (1996), or separate experimental medicine, gene transfer & expression analysis experimental methods, Yodosha (1997), etc. Can be referred to.
発現ベクターを裸のプラスミドとしてin vivoに導入することもできる。遺伝子治療において好ましいプラスミドとしては、pCAGGS[Gene,108,193-200(1991)]、pBK-CMV、pcDNA3.1、pZeoSV(インビトロゲン社、ストラジーン社)等を使用することができる。遺伝子治療用の裸のプラスミドは、例えば、トランスフェクション、エレクトロポレーション、マイクロインジェクション、形質導入、細胞融合、DEAEデキストラン、リン酸カルシウム沈殿、遺伝子銃で担体(金属粒子)とともにDNAを細胞内に導入する方法等、自体公知の方法により細胞に導入することができる[Wu et al., J. Blol. Chem. 267, 963-967(1992)、Wu et al., J. Blol. Chem. 263, 14621-14624, (1988)、Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 88, 2726-2730 (1991)]。 Expression vectors can also be introduced in vivo as naked plasmids. As a preferable plasmid in gene therapy, pCAGGS [Gene, 108, 193-200 (1991)], pBK-CMV, pcDNA3.1, pZeoSV (Invitrogen, Stragene) and the like can be used. Naked plasmids for gene therapy are, for example, transfection, electroporation, microinjection, transduction, cell fusion, DEAE dextran, calcium phosphate precipitation, a method of introducing DNA into cells together with a carrier (metal particles) with a gene gun It can be introduced into cells by a method known per se [Wu et al., J. Blol. Chem. 267, 963-967 (1992), Wu et al., J. Blol. Chem. 263, 14621- 14624, (1988), Proc. Natl. Acad. Sci., USA, 88, 2726-2730 (1991)].
また、人工的なベクターとしては、リポソーム、マイクロカプセル、サイトフェクチン、DNA-蛋白質複合体、バイオポリマー等が挙げられる。リポソームを用いてDNAを導入する方法には、リポソーム法、HVJ-リポソーム法、陽イオン性リポソーム法、リポフェクチン法、リポフェクトアミン法等が挙げられる。マイクロカプセルはフィルムコートされた粒子であり、膜形成ポリマー誘導体、疎水性可塑剤、表面活性剤又は/及び潤滑剤窒素含有ポリマーの混合物からなるコーティング材料でコートされた粒子等で構成される。 Artificial vectors include liposomes, microcapsules, cytofectins, DNA-protein complexes, biopolymers, and the like. Methods for introducing DNA using liposomes include the liposome method, HVJ-liposome method, cationic liposome method, lipofectin method, lipofectamine method and the like. The microcapsules are film-coated particles, and are composed of particles coated with a coating material made of a mixture of a film-forming polymer derivative, a hydrophobic plasticizer, a surfactant or / and a lubricant nitrogen-containing polymer.
上述の遺伝子治療剤の製剤形態としては、上記の各投与形態にあった種々の製剤形態を適用することができる。例えば、有効成分である本発明のポリヌクレオチドを含有する注射剤とした場合、当該注射剤は常法により調製することができる。遺伝子治療剤に用いる基剤としては、通常注射剤に用いる基剤であれば、特に制限されず、蒸留水、塩化ナトリウム、又は塩化ナトリウムと無機塩等との混合物の塩溶液、マンニトール、ラクトース、デキストラン、グルコース等の溶液、グリシン、アルギニン等のアミノ酸溶液、有機酸溶液又は塩溶液とグルコース溶液との混合溶液等が挙げられ得る。また、常法に従い、これらの基剤に浸透圧調整剤、pH調整剤、ゴマ油、ダイズ油等の植物油又はレシチン若しくは非イオン性界面活性剤等の界面活性剤等の助剤を用いて、溶液、懸濁液、分散液として注射剤を調整してもよい。これらの注射剤を粉末化、凍結乾燥等の操作により用事溶解用製剤とすることもできる。製剤中のポリヌクレオチドの含量は、投与部位、投与回数、所望治療期間、患者の年齢、体重等により異なり、適宜調整することができる。 As a preparation form of the above-mentioned gene therapy agent, various preparation forms suitable for each administration form described above can be applied. For example, when an injection containing the polynucleotide of the present invention as an active ingredient is used, the injection can be prepared by a conventional method. The base used for the gene therapy agent is not particularly limited as long as it is a base usually used for injections, and is a salt solution of distilled water, sodium chloride, or a mixture of sodium chloride and an inorganic salt, mannitol, lactose, A solution such as dextran and glucose, an amino acid solution such as glycine and arginine, an organic acid solution or a mixed solution of a salt solution and a glucose solution, and the like can be mentioned. In addition, according to a conventional method, a solution using an osmotic pressure adjusting agent, a pH adjusting agent, a vegetable oil such as sesame oil or soybean oil, or a surfactant such as lecithin or a nonionic surfactant in these bases. Injectables may be prepared as suspensions and dispersions. These injections can be made into preparations for use and dissolution by operations such as pulverization and freeze-drying. The content of the polynucleotide in the preparation varies depending on the administration site, the number of administrations, the desired treatment period, the age, weight, etc. of the patient, and can be adjusted as appropriate.
本発明の疼痛治療剤として使用される製剤、例えば蛋白質製剤又は遺伝子治療剤のいずれの場合においても、製剤化に際して、好ましくは安定化剤が添加される。安定化剤としては、例えば、アルブミン、グロブリン、ゼラチン、マンニトール、グルコース、デキストラン、エチレングリコール等が挙げられる。さらに、本発明の製剤は製剤化に必要な添加物、例えば、賦形剤、溶解補助剤、酸化防止剤、無痛化剤、等張化剤等と配合してもよい。液状製剤とした場合は、凍結保存又は凍結乾燥等により水分を除去して保存するのが望ましい。凍結乾燥剤は、用事に注射用蒸留水等を加え、再溶解して使用される。また、徐放剤とした場合は、徐放用担体として例えば、可溶性コラーゲン又は可溶性コラーゲン誘導体、ゼラチン等の蛋白質、セラミックス多孔体、ポリアミノ酸、ポリ乳酸、キチン又はキチン誘導体、水膨潤性高分子ゲル等を使用することができる。 In any case of a preparation used as a pain therapeutic agent of the present invention, for example, a protein preparation or a gene therapeutic agent, a stabilizer is preferably added upon formulation. Examples of the stabilizer include albumin, globulin, gelatin, mannitol, glucose, dextran, ethylene glycol and the like. Furthermore, the preparation of the present invention may be blended with additives necessary for formulation, for example, excipients, solubilizers, antioxidants, soothing agents, tonicity agents and the like. In the case of a liquid preparation, it is desirable to store it after removing moisture by freeze storage or freeze drying. The freeze-dried agent is used after re-dissolving it by adding distilled water for injection. In the case of a sustained release agent, examples of sustained release carriers include soluble collagen or soluble collagen derivatives, proteins such as gelatin, porous ceramics, polyamino acids, polylactic acid, chitin or chitin derivatives, water-swellable polymer gels Etc. can be used.
本発明は、BDNFとその受容体との結合を阻害しうる物質を選別することを特徴とする新規疼痛治療剤のスクリーニング方法にも及ぶ。痛み刺激によりBDNFが分泌され、神経細胞膜上のBDNF受容体に結合する結果、痛みシグナルが中枢神経へ伝達されることになる。BDNFとその受容体との結合を阻害しうる物質、例えば改変型のTrkB、より具体的には分泌型TrkB、膜結合型TrkB、分泌型NGFR(p75)等が、痛み刺激により分泌されたBDNFと結合し、神経細胞膜上のBDNF受容体とBDNFが結合するのを阻害することで、疼痛抑制効果を示すことが本発明において明らかになった。そこで、BDNFとその受容体との結合に着目し、BDNFとBDNF受容体とが結合するのを阻害する物質を選別することを特徴とするスクリーニング方法に係る発明を完成した。 The present invention also extends to a screening method for a novel therapeutic agent for pain characterized by selecting a substance capable of inhibiting the binding between BDNF and its receptor. Pain stimulation secretes BDNF and binds to BDNF receptors on the nerve cell membrane, resulting in transmission of pain signals to the central nerve. Substances that can inhibit the binding of BDNF to its receptor, such as modified TrkB, more specifically secreted TrkB, membrane-bound TrkB, secreted NGFR (p75), etc. are secreted by pain stimulation. It was revealed in the present invention that it has a pain-suppressing effect by inhibiting the binding of BDNF and BDNF receptor on the nerve cell membrane. Accordingly, the inventors have completed an invention relating to a screening method characterized by selecting a substance that inhibits the binding of BDNF and a BDNF receptor, focusing on the binding between BDNF and its receptor.
本発明のスクリーニング方法は、以下の1)及び2)の工程を含む方法による。
1)膜貫通ドメインを有するBDNF受容体を発現しうる細胞を、候補物質及びBDNFと共に培養する工程;
2)前記細胞の表面上に結合したBDNFを確認する工程。
上記において、候補物質とBDNFの培養液への添加の順序については同時に添加してもよいし、候補物質の添加後にBDNFを添加してもよい。例えば、以下の1’)〜3’)の工程を含む方法によることができる。
1’)膜貫通ドメインを有するBDNF受容体を発現しうる細胞を、候補物質と共に培養する工程;
2’)上記培養系に、さらにBDNFを添加する工程;
3’)前記細胞表面上のBDNFを確認する工程。
The screening method of the present invention is based on a method comprising the following steps 1) and 2).
1) a step of culturing a cell capable of expressing a BDNF receptor having a transmembrane domain together with a candidate substance and BDNF;
2) A step of confirming BDNF bound on the surface of the cell.
In the above, the order of addition of the candidate substance and BDNF to the culture solution may be added simultaneously, or BDNF may be added after the addition of the candidate substance. For example, it can be based on a method including the following steps 1 ′) to 3 ′).
1 ′) culturing a cell capable of expressing a BDNF receptor having a transmembrane domain with a candidate substance;
2 ′) a step of further adding BDNF to the culture system;
3 ′) A step of confirming BDNF on the cell surface.
上記において、新規疼痛治療剤となりうる候補物質は、低分子化合物であってもよいし、ポリペプチドや蛋白質であってもよい。蛋白質の例として、改変型のBDNF受容体が挙げられ、具体的には分泌型TrkB、膜結合型TrkBや分泌型NGFR(p75)等が挙げられる。 In the above, the candidate substance that can be a novel pain therapeutic agent may be a low molecular weight compound, or a polypeptide or protein. Examples of proteins include modified BDNF receptors, and specifically include secreted TrkB, membrane-bound TrkB, secreted NGFR (p75), and the like.
上記において、膜貫通ドメインを有するBDNF受容体とは、細胞膜上でBDNFを捕獲しうる受容体であればよく、特に限定されない。例えば上述の膜結合型TrkBであってもよい。本発明の膜結合型TrkBのアミノ酸配列や、コードするポリヌクレオチドの塩基配列は、上述した。 In the above, the BDNF receptor having a transmembrane domain is not particularly limited as long as it is a receptor capable of capturing BDNF on the cell membrane. For example, the above-mentioned membrane-bound TrkB may be used. The amino acid sequence of the membrane-bound TrkB of the present invention and the base sequence of the encoding polynucleotide have been described above.
膜貫通ドメインを有するBDNF受容体を発現しうる細胞は、スクリーニングを行う際に作製してもよいが、予め作製したものであってもよい。膜貫通ドメインを有するBDNF受容体を発現しうる細胞は、例えば膜結合型TrkBをコードする遺伝子を挿入したベクターを導入した細胞とすることができる。細胞の種類としては、前記ベクターを導入しうる細胞であればよく特に限定されない。例えば、哺乳動物由来の細胞が挙げられ、具体的にはHEK293細胞やCHO細胞などを例示することができるが、これらに限定されるものではない。 Cells capable of expressing a BDNF receptor having a transmembrane domain may be prepared at the time of screening, or may be prepared in advance. A cell capable of expressing a BDNF receptor having a transmembrane domain can be, for example, a cell into which a vector into which a gene encoding membrane-bound TrkB is inserted is introduced. The cell type is not particularly limited as long as it is a cell into which the vector can be introduced. Examples include cells derived from mammals, and specific examples include HEK293 cells and CHO cells, but are not limited thereto.
膜貫通ドメインを有するBDNF受容体を発現しうる細胞を候補物質と共に培養する工程では、予め前記細胞を培養容器内で培養した後に候補物質を加えて培養してもよいし、前記細胞と候補物質を培養容器に加えて培養してもよい。 In the step of culturing a cell capable of expressing a BDNF receptor having a transmembrane domain together with a candidate substance, the cell may be cultured in advance in a culture vessel and then added with the candidate substance, or the cell and the candidate substance may be cultured. May be added to the culture vessel and cultured.
上記培養系に、さらにBDNFを添加し、細胞膜上に発現したBDNF受容体とBDNFとを結合させる。BDNF受容体と結合したBDNFを確認し、BDNF受容体へのBDNFの結合を阻害しうる物質を選別することで、本発明の新規疼痛治療剤のスクリーニングを行うことができる。BDNF受容体へ結合したBDNFの確認は、例えば抗BDNF抗体を作用させることで確認することができる。具体的には、標識抗BDNF抗体をBDNF受容体へ結合したBDNFと反応させることで、BDNFを確認することができる。あるいは、抗BDNF抗体をBDNF受容体へ結合したBDNFと反応させ、さらに抗BDNF抗体に対する標識抗体を用いることで確認することもできる。標識は、自体公知の標識物質であればよく、特に限定されない。例えば蛍光物質や発光物質などが挙げられる。また、標識蛋白とBDNFを融合させた、標識蛋白融合型BDNFを用いてもよい。例えば緑色蛍光タンパク質(GFP)などの蛍光蛋白とBDNFを融合させた、蛍光蛋白融合型BDNFを用いることができる。候補物質と共に培養する工程とBDNFを添加する工程では、予め候補物質を培養容器内に添加した後にBDNFを加えて培養してもよいし、同時に候補物質とBDNFを培養容器に加えて培養してもよい。 BDNF is further added to the culture system to bind BDNF receptor and BDNF expressed on the cell membrane. The novel pain therapeutic agent of the present invention can be screened by confirming BDNF bound to the BDNF receptor and selecting a substance that can inhibit the binding of BDNF to the BDNF receptor. Confirmation of BDNF bound to the BDNF receptor can be confirmed, for example, by acting an anti-BDNF antibody. Specifically, BDNF can be confirmed by reacting a labeled anti-BDNF antibody with BDNF bound to a BDNF receptor. Alternatively, it can be confirmed by reacting an anti-BDNF antibody with BDNF bound to a BDNF receptor and further using a labeled antibody against the anti-BDNF antibody. The label may be any known labeling substance and is not particularly limited. For example, a fluorescent material or a luminescent material can be used. Alternatively, a labeled protein fusion type BDNF in which a labeled protein and BDNF are fused may be used. For example, a fluorescent protein fusion type BDNF obtained by fusing a fluorescent protein such as green fluorescent protein (GFP) and BDNF can be used. In the step of culturing together with the candidate substance and the step of adding BDNF, the candidate substance may be added to the culture vessel in advance and then cultured with BDNF. At the same time, the candidate substance and BDNF are added to the culture vessel and cultured. Also good.
例えば、マルチタイタープレートの各ウェルに異なる候補物質を含む系を用いて、前記膜貫通ドメインを有するBDNF受容体を発現しうる細胞を培養し、上記の手順に従った場合、標識が検出されなければ添加した候補物質はBDNFが膜上の受容体に結合するのを阻害する物質であると判断され、疼痛治療剤になり得ると考えられる。 For example, when a cell capable of expressing a BDNF receptor having the transmembrane domain is cultured using a system containing different candidate substances in each well of a multititer plate, the label must be detected when the above procedure is followed. For example, the added candidate substance is judged to be a substance that inhibits the binding of BDNF to a receptor on the membrane, and is considered to be a therapeutic agent for pain.
本発明の理解を助けるために、実施例、実験例等を示して具体的に本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されるものでないことはいうまでもない。 In order to assist the understanding of the present invention, the present invention will be specifically described with reference to examples and experimental examples, but it goes without saying that the present invention is not limited thereto.
(実施例1−1)改変型TrkB発現ベクターの作製
ヒトのTrkB遺伝子(GenBank Accession number=NM_006180)に相当するラットTrkB遺伝子(GenBank Accession number=NM_012731)を基に、PCRを用いて改変型遺伝子を作製した(図2)。ラットの脳組織よりmRNAを抽出後、逆転写酵素(reverse transcriptase)を用いて逆転写して1本鎖cDNAを合成した。蛋白質合成開始領域に設定したセンスプライマー(配列番号13、制限酵素BamHI認識配列を含む)、及び、膜貫通ドメインの直前に設定したアンチセンスプライマー(配列番号14、制限酵素EcoRI認識配列を含む)を用いて、ラット1本鎖cDNAを用いたPCRにより TrkBの膜貫通ドメインの直前までをコードする遺伝子領域を増幅した。
Example 1-1 Preparation of Modified TrkB Expression Vector Based on the rat TrkB gene (GenBank Accession number = NM_012731) corresponding to the human TrkB gene (GenBank Accession number = NM_006180), the modified gene was obtained using PCR. It produced (FIG. 2). MRNA was extracted from rat brain tissue and then reverse transcribed using reverse transcriptase to synthesize single-stranded cDNA. Sense primer (SEQ ID NO: 13, including restriction enzyme BamHI recognition sequence) set in the protein synthesis start region and antisense primer (SEQ ID NO: 14, including restriction enzyme EcoRI recognition sequence) set immediately before the transmembrane domain The gene region encoding up to the transmembrane domain of TrkB was amplified by PCR using rat single-stranded cDNA.
また、蛋白質合成開始領域に設定したセンスプライマー(配列番号13)、及び、膜貫通ドメインの直後に設定したアンチセンスプライマー(配列番号15、制限酵素EcoRI認識配列を含む)を用いて、ラット1本鎖cDNAを用いたPCRにより TrkBの膜貫通ドメインの直後までをコードする遺伝子領域を増幅した。 In addition, one rat was prepared using a sense primer (SEQ ID NO: 13) set in the protein synthesis initiation region and an antisense primer (SEQ ID NO: 15, including restriction enzyme EcoRI recognition sequence) set immediately after the transmembrane domain. The gene region encoding up to immediately after the transmembrane domain of TrkB was amplified by PCR using strand cDNA.
センスプライマー:GGATCCGCCATGTCGCCCTGGCCGAGGTG(配列番号13)
アンチセンスプライマー:GAATTCATGCTCCCGATTGGTTTGGTC(配列番号14)
アンチセンスプライマー:GAATTCTGGGCCTTTCATGCCAAACTTG(配列番号15)
Sense primer: GGATCCGCCATGTCGCCCTGGCCGAGGTG (SEQ ID NO: 13)
Antisense primer: GAATTCATGCTCCCGATTGGTTTGGTC (SEQ ID NO: 14)
Antisense primer: GAATTCTGGGCCTTTCATGCCAAACTTG (SEQ ID NO: 15)
各PCR増幅産物は、制限酵素EcoRVにより平滑末端処理されたpBluescript(R) KS(STRATAGENE社)にクローニングされ、シークエンシング解析により正しいポリヌクレオチドの塩基配列であることが確認された。その後、制限酵素BamHIとEcoRIにより各TrkB遺伝子は切り出され、BamHIとEcoRIにより切断されたpCMVscript-EGFP(蛍光蛋白質EGFP、FLAG-tag、S-tagが挿入されたpCMVscript(R)ベクター(STRATAGENE社))に挿入された。シークエンシング解析により、挿入された各TrkB遺伝子の領域は、蛍光蛋白質EGFP、FLAG-tag、S-tagにアミノ酸フレームが一致していること、すなわち、融合蛋白質として正しく発現されることが確認された。 Each PCR amplification product was cloned into pBluescript® KS (STRATAGENE ) that had been blunt-ended with the restriction enzyme EcoRV, and it was confirmed by sequencing analysis that the nucleotide sequence was correct. After that, each TrkB gene was cut out by restriction enzymes BamHI and EcoRI, and pCMVscript-EGFP cut by BamHI and EcoRI (pCMVscript (R) vector into which fluorescent proteins EGFP, FLAG-tag and S-tag were inserted (STRATAGENE)) ) Was inserted. Sequencing analysis confirmed that each inserted TrkB gene region has the same amino acid frame as the fluorescent proteins EGFP, FLAG-tag, and S-tag, ie, correctly expressed as a fusion protein. .
正常型TrkBの膜貫通ドメインを有さないTrkBの細胞外側蛋白質(truncated TrkB (-)Transmembrane type; tTrkB(-)Tm)を発現させるための、正常型TrkBの膜貫通ドメインの直前までのアミノ酸及びその後ろ側に蛍光蛋白質EGFPが融合した融合蛋白質をコードする遺伝子を挿入したベクターをpCMVscript-tTrkB(-)Tm-EGFPとした。以下、膜貫通ドメインを有さないTrkBを、「分泌型TrkB」ということとする。当該分泌型TrkBは、配列番号4に示すアミノ酸配列からなり、当該分泌型TrkBをコードする遺伝子は、配列番号3に示す塩基配列からなる。 Amino acids up to just before the transmembrane domain of normal TrkB to express the TrkB extracellular protein (truncated TrkB (-) Transmembrane type; tTrkB (-) Tm), which does not have the normal TrkB transmembrane domain, A vector into which a gene encoding a fusion protein fused with the fluorescent protein EGFP was inserted was called pCMVscript-tTrkB (-) Tm-EGFP. Hereinafter, TrkB having no transmembrane domain is referred to as “secreted TrkB”. The secretory TrkB consists of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 4, and the gene encoding the secretory TrkB consists of the base sequence shown in SEQ ID NO: 3.
同様に、膜貫通ドメインを有するTrkBの細胞外側蛋白質(truncated TrkB (+)Transmembrane type; tTrkB(+)Tm)を発現させるために、正常型TrkBの膜貫通ドメイン直後から13のアミノ酸を含むアミノ酸配列及びその後ろ側に蛍光蛋白質EGFPが融合した融合蛋白質をコードする遺伝子を挿入したベクターをpCMVscript-tTrkB(+)Tm-EGFPとした。以下、膜貫通ドメインを有するTrkBを、「膜結合型TrkB」ということとする。当該膜結合型TrkBは、配列番号8に示すアミノ酸配列を含み、当該膜結合型TrkBをコードする遺伝子は、配列番号7に示す塩基酸配列を含む。 Similarly, in order to express an extracellular protein of TrkB having a transmembrane domain (truncated TrkB (+) Transmembrane type; tTrkB (+) Tm), an amino acid sequence comprising 13 amino acids immediately after the transmembrane domain of normal TrkB And the vector which inserted the gene which codes the fusion protein which fluorescent protein EGFP fused on the back side was set to pCMVscript-tTrkB (+) Tm-EGFP. Hereinafter, TrkB having a transmembrane domain is referred to as “membrane-bound TrkB”. The membrane-bound TrkB includes the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 8, and the gene encoding the membrane-bound TrkB includes the base acid sequence shown in SEQ ID NO: 7.
(実施例1−2)改変型NGFR(p75)発現ベクターの作製
ヒトのNGFR(p75)遺伝子(GenBank Accession number=NM_002507)に相当するラットNGFR(p75)遺伝子(GenBank Accession number=NM_012610)を基に、PCRを用いて改変型遺伝子を作製した(図3)。蛋白質合成開始領域に設定したセンスプライマー(配列番号16、制限酵素EcoRI認識配列を含む)、及び、膜貫通ドメインの直前に設定したアンチセンスプライマー(配列番号17、制限酵素XhoI認識配列を含む)を用いて、ラット1本鎖cDNAを用いたPCRにより NGFR(p75)の膜貫通ドメインの直前までをコードする遺伝子領域を増幅した。
(Example 1-2) Preparation of modified NGFR (p75) expression vector Based on the rat NGFR (p75) gene (GenBank Accession number = NM_012610) corresponding to the human NGFR (p75) gene (GenBank Accession number = NM_002507) The modified gene was prepared using PCR (FIG. 3). Sense primer (SEQ ID NO: 16, including restriction enzyme EcoRI recognition sequence) set in the protein synthesis start region, and antisense primer (SEQ ID NO: 17, including restriction enzyme XhoI recognition sequence) set immediately before the transmembrane domain The gene region encoding up to just before the transmembrane domain of NGFR (p75) was amplified by PCR using rat single-stranded cDNA.
センスプライマー:GAATTCACCATGAGGAGGGCAGGTGCTGCC(配列番号16)
アンチセンスプライマー:CTCGAGGTTGTCGGTGGTGCCG(配列番号17)
Sense primer: GAATTCACCATGAGGAGGGCAGGTGCTGCC (SEQ ID NO: 16)
Antisense primer: CTCGAGGTTGTCGGTGGTGCCG (SEQ ID NO: 17)
PCR増幅産物は、制限酵素EcoRVにより平滑末端処理されたpBluescript(R) KS(STRATAGENE社)にクローニングされ、シークエンシング解析により正しいポリヌクレオチドの塩基配列であることが確認された。その後、制限酵素EcoRIとXhoIによりNGFR(p75)遺伝子は切り出され、EcoRIとXhoIにより切断されたpCM-Vscript-EGFP(蛍光蛋白質EGFP、FLAG-tag、S-tagを含むpCMVscript(R)ベクター(STRATAGENE社))に挿入された。シークエンシング解析により、挿入されたNGFR(p75)遺伝子領域は蛍光蛋白質EGFP、FLAG-tag、S-tagにアミノ酸フレームが一致していること、すなわち、融合蛋白質として正しく発現されることが確認された。ここで、膜貫通ドメインを有さないNGFR(p75)の細胞外側蛋白質をコードする遺伝子の発現ベクターをpCMVscript-tNGFR(-)Tm-EGFPとした。以下、膜貫通ドメインを有さないNGFR(p75)を、「分泌型NGFR(p75)」ということとする。当該分泌型NGFR(p75)のアミノ酸配列は配列番号12に示され、当該分泌型NGFR(p75)をコードする遺伝子は、配列表の配列番号11に示す塩基配列からなる。 The PCR amplification product was cloned into pBluescript® KS (STRATAGENE ) that had been blunt-ended with the restriction enzyme EcoRV, and it was confirmed by sequencing analysis that the nucleotide sequence was correct. Subsequently, the NGFR (p75) gene was excised with restriction enzymes EcoRI and XhoI, and pCM-Vscript-EGFP (pCMVscript (R) vector (STRATAGENE ) containing fluorescent proteins EGFP, FLAG-tag, and S-tag cleaved with EcoRI and XhoI. Company))). Sequencing analysis confirmed that the inserted NGFR (p75) gene region has the same amino acid frame as the fluorescent proteins EGFP, FLAG-tag, and S-tag, ie, correctly expressed as a fusion protein. . Here, an expression vector for a gene encoding an extracellular protein of NGFR (p75) having no transmembrane domain was designated as pCMVscript-tNGFR (−) Tm-EGFP. Hereinafter, NGFR (p75) having no transmembrane domain is referred to as “secreted NGFR (p75)”. The amino acid sequence of the secretory NGFR (p75) is shown in SEQ ID NO: 12, and the gene encoding the secretory NGFR (p75) consists of the base sequence shown in SEQ ID NO: 11 in the sequence listing.
(実験例1−1)培養細胞系における改変型受容体の発現確認実験
本実験例では、各改変型の受容体が、細胞においてどのように発現するかを培養細胞系により観察した。実施例1−1及び1−2で作製した改変型受容体の発現ベクター pCMVscript-tTrkB(-)Tm-EGFP、pCMVscript-tTrkB(+)Tm-EGFP、pCMVscript-tNGFR(-)Tm-EGFP、又はコントロールベクター pCMVscript-EGFPを、遺伝子導入試薬であるLipofectamineTM 2000(インビトロジェン社)を用いて各々ヒト正常細胞HEK293に導入した。導入24時間後に、オリンパスIXL71倒立型蛍光顕微鏡にて、蛍光蛋白質EGFP融合型の各改変型受容体の発現を観察した。
(Experimental Example 1-1) Experiment for Confirming Expression of Modified Receptor in Cultured Cell System In this experimental example, it was observed with a cultured cell system how each modified receptor was expressed in cells. Modified receptor expression vectors prepared in Examples 1-1 and 1-2 pCMVscript-tTrkB (-) Tm-EGFP, pCMVscript-tTrkB (+) Tm-EGFP, pCMVscript-tNGFR (-) Tm-EGFP, or The control vector pCMVscript-EGFP was introduced into human normal cells HEK293 using Lipofectamine ™ 2000 (Invitrogen) as a gene introduction reagent. 24 hours after introduction, expression of each modified receptor of the fluorescent protein EGFP fusion type was observed with an Olympus IXL71 inverted fluorescence microscope.
その結果、コントロールベクター pCMVscript-EGFPを導入した細胞では蛍光蛋白質EGFPは細胞全体に発現していることが観察された(図4左上)。膜結合型TrkBの発現ベクターpCMVscript-tTrkB(+)Tm-EGFPを導入した細胞では蛍光蛋白質EGFPが細胞膜付近に局在していることが観察された(図4右上)。このことは、膜結合型TrkBが確かに細胞膜に発現していると考えられた。 As a result, it was observed that the fluorescent protein EGFP was expressed throughout the cells in the cells into which the control vector pCMVscript-EGFP was introduced (upper left of FIG. 4). In the cells into which the expression vector pCMVscript-tTrkB (+) Tm-EGFP of membrane-bound TrkB was introduced, it was observed that the fluorescent protein EGFP was localized near the cell membrane (upper right of FIG. 4). This suggests that membrane-bound TrkB is indeed expressed in the cell membrane.
一方、分泌型TrkB発現ベクター pCMVscript-tTrkB(-)Tm-EGFP及び分泌型NGFR(p75)発現ベクター pCMVscript-tNGFR(-)Tm-EGFPを導入した細胞では、細胞内に蛍光蛋白質EGFPはほとんど観察されなかった(図4左右下)。このことは、膜貫通ドメインを有さない改変型のtTrkB(-)Tm及びtNGFR(-)Tmは、細胞外へ分泌されており、その結果、細胞内の蛍光蛋白質が減少しているものと考えられた。 On the other hand, in the cells into which the secreted TrkB expression vector pCMVscript-tTrkB (-) Tm-EGFP and the secreted NGFR (p75) expression vector pCMVscript-tNGFR (-) Tm-EGFP were introduced, the fluorescent protein EGFP was almost observed in the cells. None (bottom left and right in FIG. 4). This means that modified tTrkB (-) Tm and tNGFR (-) Tm, which do not have a transmembrane domain, are secreted extracellularly, resulting in a decrease in intracellular fluorescent protein. it was thought.
(実験例1−2)培養細胞系における分泌型受容体の分泌確認実験
本実験例では、分泌型TrkB及び分泌型NGFR(p75)が細胞外へ分泌されているかについて、確認実験を行った。
(Experimental Example 1-2) Secretion Confirmation Experiment of Secretory Receptor in Cultured Cell System In this experimental example, a confirmation experiment was conducted as to whether secreted TrkB and secreted NGFR (p75) are secreted outside the cell.
分泌型の改変型受容体発現ベクター pCMVscript-tTrkB(-)Tm-EGFP、pCMVscript-tNGFR(-)Tm-EGFP、又はコントロールベクター pCMVscript-EGFPを、遺伝子導入試薬であるLipofectamineTM 2000(インビトロジェン社)を用いて各々8μgヒト正常細胞HEK293(90mm dish)に導入し、6時間後に新しい培地と交換した。遺伝子導入72時間後に培養液(上清)を15 mlコニカルチューブに回収し、3000回転にて5分間遠心分離を行い、細胞を除去後、上清を新しいコニカルチューブに移し、本実験例の試料液とした。 Secretion type modified receptor expression vector pCMVscript-tTrkB (-) Tm-EGFP, pCMVscript-tNGFR (-) Tm-EGFP, or control vector pCMVscript-EGFP, Lipofectamine TM 2000 (Invitrogen) Each was introduced into 8 μg human normal cells HEK293 (90 mm dish) and replaced with fresh medium after 6 hours. 72 hours after gene transfer, the culture solution (supernatant) is collected in a 15 ml conical tube, centrifuged at 3000 rpm for 5 minutes, the cells removed, the supernatant transferred to a new conical tube, and the sample of this experimental example A liquid was used.
上記各試料液1 mlをエッペンドルフチューブに採取し、10μlのProtease inhibitor(Sigma社)と50μl S-proteinアガロースビーズ(Novagen社)を加え、4℃で16時間、ローテーターで回転させた。5000回転にて3分間遠心分離を行い、S-proteinアガロースビーズに結合しているS-tag及びS-tag融合型受容体の単離(Pull-Down)を行った。沈殿物を1 mlのリン酸緩衝液(PBS)で洗浄後、同様に遠心分離を行った。これを4回繰り返した。沈殿物にSDS-Sample Buffer を50μl加え、100℃で5分加熱後、10μlを12% SDSポリアクリルアミドゲルにて電気泳動し、iBlotTMゲルトランスファーシステム(Invitrogen社)にてPVDF((Polyvinylidene difluoride)膜に蛋白質のブロッティングを行った。転写されたPVDF膜をブロッキング緩衝液(3% BSA, 0.5% Tween20, 1xPBS)でブロッキングしたのちに、FLAG-tagに対する抗FLAGマウスモノクローナル抗体M2(Sigma社)を反応させた。洗浄後、抗マウスVecstain(R) ABC-AP kit(Vector Laboratories)で標識し、アルカリホスファターゼ(ALP)の基質であるCDP-star(R)(Roche社)を添加し、生じた蛍光をルミノ・イメージアナライザーLAS-1000(FUJIFILM社製)にて取り込んだ。 1 ml of each sample solution was collected in an Eppendorf tube, 10 μl of protease inhibitor (Sigma) and 50 μl S-protein agarose beads (Novagen) were added, and the mixture was rotated with a rotator at 4 ° C. for 16 hours. Centrifugation was performed at 5000 rpm for 3 minutes, and S-tag and S-tag fusion receptor bound to S-protein agarose beads were isolated (Pull-Down). The precipitate was washed with 1 ml of phosphate buffer (PBS) and centrifuged in the same manner. This was repeated 4 times. Add 50 μl of SDS-Sample Buffer to the precipitate, heat at 100 ° C. for 5 minutes, electrophorese 10 μl on 12% SDS polyacrylamide gel, and PVDF ((Polyvinylidene difluoride) with iBlot TM Gel Transfer System (Invitrogen) Proteins were blotted on the membrane, and the transferred PVDF membrane was blocked with blocking buffer (3% BSA, 0.5% Tween20, 1xPBS), followed by anti-FLAG mouse monoclonal antibody M2 against FLAG-tag (Sigma). After washing, labeling with anti-mouse Vecstain (R) ABC-AP kit (Vector Laboratories) and addition of CDP-star (R) (Roche), a substrate for alkaline phosphatase (ALP), resulted Fluorescence was captured with Lumino Image Analyzer LAS-1000 (manufactured by FUJIFILM).
その結果、pCMVscript-tTrkB(-)Tm-EGFP及びpCMVscript-tNGFR(-)Tm-EGFPを導入した細胞の培養液には、推定サイズ付近にバンドが検出されたが、コントロールベクター導入細胞の培養液にはバンドは検出されなかった(図5)。このことより、改変型受容体遺伝子が導入された細胞の培養液から分泌型TrkB及び分泌型NGFR(p75)が回収され、細胞外へ分泌されていることが明らかとなった。 As a result, in the culture medium of cells into which pCMVscript-tTrkB (-) Tm-EGFP and pCMVscript-tNGFR (-) Tm-EGFP were introduced, a band was detected in the vicinity of the estimated size. No band was detected (Fig. 5). This revealed that secreted TrkB and secreted NGFR (p75) were recovered from the culture medium of the cells into which the modified receptor gene was introduced and secreted outside the cell.
(実験例1−3)培養細胞系における分泌型受容体のBDNF結合能の確認実験
本実験例では、分泌型TrkB及び分泌型NGFR(p75)について、BDNFとの結合性について確認実験を行った。
実験例2で調製した試料液各1 mlをエッペンドルフチューブに採取し、10μl のProtease inhibitor(Sigma社)と0.5μgのBDNF(Abcom社、mature型)を加え4℃で16時間ローテーターで回転させた。その後、50μlの S-protein アガロースビーズ(Novagen社)を加え4℃で3時間、ローテーターで回転させた。5000回転にて3分間遠心分離を行い、S-proteinアガロースビーズ(Novagen社)に結合しているS-tag及びS-tag融合型受容体の単離(Pull-Down)を行った。当該分泌型受容体にBDNFが結合するのであれば、分泌型受容体を単離するとBDNFが検出される。沈殿物を1 mlのPBSで洗浄後、同様に遠心分離を行った。これを4回繰り返した。沈殿物にSDS-Sample Bufferを50μl加え、100℃で5分加熱後、10μlを12% SDSポリアクリルアミドゲルにて電気泳動し、iBlotTMゲルトランスファーシステム(Invitrogen社)にてPVDF膜に蛋白質のブロッティングを行った。転写されたPVDF膜はブロッキング緩衝液(3% BSA, 0.5% Tween20, 1xPBS)でブロッキングしたのちに、BDNFに対する抗BDNF-rabbit抗体(Abcom)を反応させた。洗浄後、抗ウサギVecstain(R) ABC-AP kit(Vector Laboratories)で標識し、アルカリホスファターゼの基質であるCDP-star(R)(Roche社)を添加し、生じた蛍光をルミノ・イメージアナライザーLAS-1000(FUJIFILM社製)にて取り込んだ。
(Experimental Example 1-3) Confirmation Experiment of BDNF Binding Ability of Secretory Receptor in Cultured Cell System In this experimental example, a confirmation experiment was conducted on the binding of secreted TrkB and secreted NGFR (p75) to BDNF. .
1 ml of each sample solution prepared in Experimental Example 2 was collected in an Eppendorf tube, 10 μl of protease inhibitor (Sigma) and 0.5 μg of BDNF (Abcom, mature type) were added, and the mixture was rotated on a rotator at 4 ° C. for 16 hours. . Thereafter, 50 μl of S-protein agarose beads (Novagen) were added and rotated on a rotator at 4 ° C. for 3 hours. Centrifugation was performed at 5,000 rpm for 3 minutes, and S-tag and S-tag fusion receptor bound to S-protein agarose beads (Novagen) were isolated (Pull-Down). If BDNF binds to the secretory receptor, BDNF is detected when the secretory receptor is isolated. The precipitate was washed with 1 ml of PBS and centrifuged in the same manner. This was repeated 4 times. Add 50 μl of SDS-Sample Buffer to the precipitate, heat at 100 ° C. for 5 minutes, electrophorese 10 μl on 12% SDS polyacrylamide gel, and blot protein on PVDF membrane using iBlot TM Gel Transfer System (Invitrogen) Went. The transferred PVDF membrane was blocked with a blocking buffer (3% BSA, 0.5% Tween 20, 1 × PBS), and then reacted with an anti-BDNF-rabbit antibody (Abcom) against BDNF. After washing, label with anti-rabbit Vecstain (R) ABC-AP kit (Vector Laboratories), add alkaline phosphatase substrate CDP-star (R) (Roche), and fluoresce the resulting fluorescence with Lumino Image Analyzer LAS. -1000 (FUJIFILM)
その結果、pCMVscript-tTrkB(-)Tm-EGFP及びpCMVscript-tNGFR(-)Tm-EGFPを導入した系から分泌型TrkB又は分泌型NGFR(p75)を単離するとBDNFが検出されたが、コントロールベクターを導入した系ではBDNFは検出されなかった(図6)。このことより、遺伝子導入により発現された分泌型TrkB及び分泌型NGFR(p75)は確かに細胞外へ分泌されてBDNFと結合することが証明された。また、このことは、BDNFを標的とした蛋白質製剤の有効成分として、分泌型TrkB又は分泌型NGFR(p75)を利用することが可能であるといえる。 As a result, when secreted TrkB or secreted NGFR (p75) was isolated from a system into which pCMVscript-tTrkB (-) Tm-EGFP and pCMVscript-tNGFR (-) Tm-EGFP were introduced, BDNF was detected. BDNF was not detected in the system into which was introduced (FIG. 6). From this, it was proved that secreted TrkB and secreted NGFR (p75) expressed by gene transfer were certainly secreted extracellularly and bound to BDNF. In addition, it can be said that secreted TrkB or secreted NGFR (p75) can be used as an active ingredient of a protein preparation targeting BDNF.
さらに、分泌型NGFR(p75)とBDNFの結合は、分泌型TrkBとBDNFの結合に比べて弱いことが示された。このことは、確かにNGFR(p75)とBDNFの結合が低親和性であることと一致していた。 Furthermore, it was shown that the binding between secretory NGFR (p75) and BDNF is weaker than that between secreted TrkB and BDNF. This was consistent with the low affinity of NGFR (p75) and BDNF binding.
(実験例1−4)培養細胞系における膜結合型受容体のBDNF結合能の確認実験
本実験例では、膜結合型TrkBとBDNFとの結合性について確認実験を行った。
膜結合型TrkBの発現ベクター pCMVscript-tTrkB(+)Tm-EGFP又はコントロールベクター pCMVscript-EGFPを、HEK293細胞(35mm dish)に各々2μgトランスフェクション行い、翌日、一部を8 チャンバースライドガラスに移し培養した。翌日、細胞にBDNF(Abcom社、mature型)を加え培養(50ng/100μl)した。1 時間後、PBSで洗浄し、抗BDNFウサギ抗体(Abcom社)(1;1000希釈)、Cy3標識抗ウサギ抗体(1;1000希釈)、及び、10%FBSを含むOPTI培養液(インビトロジェン社)で3時間培養した。その後、オリンパスIXL71倒立型蛍光顕微鏡にて蛍光観察を行った(図7)。
(Experimental Example 1-4) Confirmation Experiment of BDNF Binding Ability of Membrane-bound Receptor in Cultured Cell System In this experimental example, a confirmation experiment was conducted on the binding property between membrane-bound TrkB and BDNF.
The membrane-bound TrkB expression vector pCMVscript-tTrkB (+) Tm-EGFP or the control vector pCMVscript-EGFP was transfected into HEK293 cells (35 mm dish) each 2 μg, and the following day, a portion was transferred to an 8-chamber slide and cultured. . The next day, BDNF (Abcom, mature type) was added to the cells and cultured (50 ng / 100 μl). After 1 hour, washed with PBS, OPTI medium (Invitrogen) containing anti-BDNF rabbit antibody (Abcom) (1: 1000 dilution), Cy3-labeled anti-rabbit antibody (1: 1000 dilution), and 10% FBS For 3 hours. Thereafter, fluorescence observation was performed with an Olympus IXL71 inverted fluorescence microscope (FIG. 7).
図7のA-Bはコントロールベクター pCMVscript-EGFP導入細胞を、C-Fは膜結合型TrkBの発現ベクター pCMVscript-tTrkB(+)Tm-EGFP導入細胞を示しており、番号1はEGFP蛍光蛋白質(緑色)の局在を、番号2はBDNF(赤色)の局在を示している。膜結合型TrkBは、確かにBDNFを細胞膜表面で捕まえることができることが明らかになった。 In FIG. 7, AB represents a control vector pCMVscript-EGFP-introduced cell, CF represents a membrane-bound TrkB expression vector pCMVscript-tTrkB (+) Tm-EGFP-introduced cell, and number 1 represents the EGFP fluorescent protein (green) station. The number 2 indicates the localization of BDNF (red). It was revealed that membrane-bound TrkB can surely capture BDNF on the cell membrane surface.
(実験例1−5)慢性疼痛モデルラットにおける改変型受容体遺伝子の疼痛軽減効果の確認実験
分泌型TrkB発現ベクター pCMVscript-tTrkB(-)Tm-EGFP、膜結合型TrkB発現ベクター pCMVscript-tTrkB (+)Tm-EGFP、又は、コントロールベクター pCMVscript-EGFPを慢性疼痛モデルラット(各6匹)に投与し、疼痛軽減効果を確認した。
ラットの左脊髄第5腰髄神経の後根神経節(DRG)の末梢側を結紮して慢性疼痛モデルラットを作製すると同時に、カテーテルの先端を脊髄内第4腰髄神経終末付近に留置した。カテーテルの他端は皮下を通して後頭部から体外に出した。手術日を0日目とした。
(Experimental Example 1-5) Confirmation Experiment of Pain Relieving Effect of Modified Receptor Gene in Chronic Pain Model Rat Secreted TrkB Expression Vector pCMVscript-tTrkB (-) Tm-EGFP, Membrane-bound TrkB Expression Vector pCMVscript-tTrkB (+ ) Tm-EGFP or control vector pCMVscript-EGFP was administered to chronic pain model rats (6 rats each) to confirm the pain-reducing effect.
A rat model of chronic pain was prepared by ligating the dorsal root ganglion (DRG) of the left spinal cord fifth lumbar spinal nerve of the rat, and at the same time, the tip of the catheter was placed near the end of the fourth lumbar spinal nerve in the spinal cord. The other end of the catheter was removed from the back of the head through the skin. The day of surgery was defined as day 0.
神経結紮による痛覚過敏の成立を確認した後、5日目、6日目、及び7日目に、トランスフェクション試薬GenomeONETMを用いて各プラスミド溶液(3μg/μl)を調製し、14μl(42μg)をカテーテルからクモ膜下に注入した。投与後、15μlの生理食塩水でカテーテル内の残薬を押し出した。 After confirming the establishment of hyperalgesia due to nerve ligation, each plasmid solution (3 μg / μl) was prepared using the transfection reagent GenomeONE TM on the 5th, 6th and 7th days, and 14 μl (42 μg) Was injected into the subarachnoid from the catheter. After administration, the remaining drug in the catheter was pushed out with 15 μl of physiological saline.
ラットの疼痛行動観察は、慢性疼痛モデル作製以前から7日目の投薬3回目(最終)投与後もさらに1 週間にわたって行った(図8)。疼痛行動は、機械的刺激に対する疼痛閾値(50%反応域値)により評価した。具体的には、ラットを10×20cm四方の壁に囲まれた金網の上にのせ、安静になるまで30分以上放置した。金網の下から、太さの異なる5種類のナイロンフィラメント(von Freyフィラメント)を、細いものから順に後肢足底の中心にそっと押し当て、刺激による逃避行動の有無を観察した。逃避行動を示す閾値をChaplanらの方法(Chaplan SR, Bach FW, Pogrel JW, Chung JM, Yaksh TL. Quantitative assessment of tactile allodynia in the rat paw. J Neurosci Methods. 53(1):55-63, (1994))により求めた。閾値はフィラメントの堅さをgramで表示しており、数値が低いほど痛みに敏感に反応することを示している。 The observation of pain behavior in rats was continued for another week after the third (final) administration on the seventh day from the preparation of the chronic pain model (FIG. 8). Pain behavior was evaluated by the pain threshold for mechanical stimulation (50% response threshold). Specifically, the rat was placed on a wire net surrounded by a 10 x 20 cm square wall and left for 30 minutes or more until it became resting. Under the wire mesh, five types of nylon filaments (von Frey filaments) with different thicknesses were gently pressed against the center of the sole of the hind limbs in order from the thin one, and the presence or absence of escape behavior due to stimulation was observed. The threshold indicating escape behavior was determined by the method of Chaplan et al. (Chaplan SR, Bach FW, Pogrel JW, Chung JM, Yaksh TL. Quantitative assessment of tactile allodynia in the rat paw. J Neurosci Methods. 53 (1): 55-63, ( 1994)). The threshold indicates the stiffness of the filament in gram, and the lower the value, the more sensitive it is to pain.
その結果、コントロールベクター投与群において、結紮した左足(患足)は疼痛閾値の低下を示しており、痛みを感じていることが確認されたが、結紮していない右足(健足)は痛みを感じていないことが確認された。分泌型TrkB発現ベクターpCMVscript-tTrkB(-)Tm-EGFPの投与群では、患足で8日目から9日目にかけて疼痛の抑制が観察された(図9)。膜結合型TrkBの発現ベクターpCMVscript-tTrkB(+)Tm-EGFPの投与群では、患足で10日目から15日目にかけて疼痛の抑制が観察された(図10)。
上記結果より、本改変型受容体遺伝子の投与により疼痛抑制が可能となること、及び、遺伝子投与は健側の行動評価に対しては何等影響を及ぼさないことが明らかになった。
As a result, in the control vector administration group, the ligated left foot (affected foot) showed a decrease in pain threshold and it was confirmed that pain was felt, but the unligated right foot (healthy foot) had pain. It was confirmed that it did not feel. In the administration group of the secretory TrkB expression vector pCMVscript-tTrkB (−) Tm-EGFP, suppression of pain was observed from the 8th day to the 9th day in the affected foot (FIG. 9). In the group administered with the expression vector pCMVscript-tTrkB (+) Tm-EGFP of membrane-bound TrkB, suppression of pain was observed from the 10th day to the 15th day in the affected foot (FIG. 10).
From the above results, it was revealed that administration of this modified receptor gene can suppress pain, and that gene administration has no effect on behavioral evaluation on the healthy side.
一方、非特許文献1(L5 脊髄神経結紮ラットにおけるワクシニアウイルス接種家兎炎症皮膚抽出液(ノイロトロピン(R))と消炎鎮痛薬および抗うつ薬との抗アロディニア作用の比較.日本ペインクリニック学会誌 Vol.15 No.4, 407-413 (2008))に記載の場合では、ノイロトロピン(R)及びミルナシプランでは、薬剤投与後2時間のみ鎮痛効果が認められたことが報告されているが、その効果は持続しておらず、本発明の疼痛の治療剤のほうが、疼痛抑制効果が持続することが確認された。 On the other hand, Non-Patent Document 1 (Comparison of antiallodynic action of inflammatory skin extract (neurotropin (R) ) inoculated with vaccinia virus in L5 spinal nerve ligated rats with anti-inflammatory analgesics and antidepressants Vol. .15 No.4, 407-413 (2008)), it was reported that neurotropin (R) and milnacipran had an analgesic effect only 2 hours after drug administration. The effect was not sustained, and it was confirmed that the pain-treating agent of the present invention maintained the pain suppressing effect.
(実験例1−6)慢性疼痛ラットにおける改変型受容体遺伝子の発現確認実験
ラット組織内での導入遺伝子発現の確認を行うために、実験例5と同様に慢性疼痛ラットを作製した。分泌型TrkB発現ベクター pCMVscript-tTrkB(-)Tm-EGFP、膜結合型TrkB発現ベクター pCMVscript-tTrkB(+)Tm-EGFP又はコントロールベクター pCMVscript-EGFPを投与した慢性疼痛ラット、遺伝子導入試薬GenomeOneTM(石原産業)のみを投与したコントロール慢性疼痛ラット、何も投与していないコントロール正常ラット(非結紮)について、結紮手術後9日から21日の間に左右の第2〜6腰髄神経DRGを摘出した。摘出後、すぐに組織を組織保存用試薬であるRNAlater(R)(Qiagen社)存在下で、-80℃フリーザーにて保管した。ホモジナイザーで組織を粉砕後、RNA抽出試薬としてISOGEN(ニッポンジーン社)にてRNAを抽出した。得られたRNAからReverTra Ace(R) cDNA合成キット(TOYOBO社)を用いてcDNAを合成した。EGFP検出用プライマー(配列番号18、19)とインターナルコントロール遺伝子GAPDH(配列番号20、21)を用いて反応液を調製後、Applied Biosystems(R) 7300 リアルタイムPCRシステム(Applied Biosystems社)にて導入遺伝子の発現量の定量を行った。インターナルコントロール遺伝子GAPDHに対するEGFP遺伝子の発現比を算出し、全DRGの平均値として表した(図11)。
(Experimental Example 1-6) Experiment for Confirming Expression of Modified Receptor Gene in Rats with Chronic Pain Chronic pain rats were prepared in the same manner as in Experimental Example 5 to confirm transgene expression in rat tissues. Chronic pain rats treated with secreted TrkB expression vector pCMVscript-tTrkB (-) Tm-EGFP, membrane-bound TrkB expression vector pCMVscript-tTrkB (+) Tm-EGFP or control vector pCMVscript-EGFP, gene introduction reagent GenomeOne TM (Ishihara The left and right 2nd-6th lumbar nerve DRGs were extracted between 9 and 21 days after ligation surgery in control chronic pain rats that received only (industrial) and control normal rats that received nothing (non-ligated) . Immediately after excision, the tissue was stored in a -80 ° C freezer in the presence of RNAlater (R) (Qiagen ) , a tissue preservation reagent. The tissue was pulverized with a homogenizer, and RNA was extracted with ISOGEN (Nippon Gene) as an RNA extraction reagent. CDNA was synthesized from the obtained RNA using a ReverTra Ace (R) cDNA synthesis kit (TOYOBO). After preparing a reaction solution using EGFP detection primers (SEQ ID NOs: 18 and 19) and an internal control gene GAPDH (SEQ ID NOs: 20 and 21), the reaction solution was introduced using an Applied Biosystems (R) 7300 real-time PCR system (Applied Biosystems). The amount of gene expression was quantified. The expression ratio of the EGFP gene relative to the internal control gene GAPDH was calculated and expressed as the average value of all DRGs (FIG. 11).
EGFP検出用プライマー
センスプライマー;GGGCCCACCATGGTGAGCAAGG(配列番号18)
アンチセンスプライマー;GATGAACTTCAGGGTCAGCTTG(配列番号19)
インターナルコントロール遺伝子(GAPDH)
センスプライマー;GACAACTTTGGCATCGTGGA(配列番号20)
アンチセンスプライマー;ATGCAGGGATGATGTTCTGG(配列番号21)
EGFP detection primer Sense primer; GGGCCCACCATGGTGAGCAAGG (SEQ ID NO: 18)
Antisense primer; GATGAACTTCAGGGTCAGCTTG (SEQ ID NO: 19)
Internal control gene (GAPDH)
Sense primer; GACAACTTTGGCATCGTGGA (SEQ ID NO: 20)
Antisense primer; ATGCAGGGATGATGTTCTGG (SEQ ID NO: 21)
(実施例2)新規疼痛治療剤のスクリーニング方法
本実施例では、新規疼痛治療剤のスクリーニングの系について示した。スクリーニングは、以下の1)及び2)の工程を含む系により実施した。
1)膜貫通ドメインを有するBDNF受容体を発現しうる細胞を、候補物質及びBDNFと共に培養する工程。
2)前記細胞の表面上に結合したBDNFを確認する工程。
(Example 2) Screening method for novel pain therapeutic agent In this example, a screening system for a novel pain therapeutic agent was shown. The screening was performed by a system including the following steps 1) and 2).
1) A step of culturing a cell capable of expressing a BDNF receptor having a transmembrane domain together with a candidate substance and BDNF.
2) A step of confirming BDNF bound on the surface of the cell.
上記1)の膜貫通ドメインを有するBDNF受容体として、膜結合型TrkBを用いた。膜貫通ドメインを有するBDNF受容体を発現しうる細胞は、上述の実施例1−1の膜結合型TrkBの発現ベクター pCMVscript-tTrkB(+)Tm-EGFPを、上述の実験例1−1に従いHEK293細胞にトランスフェクションして構築した。前記細胞を10%FBSを含むOPTI-MEMを用いて径60mmのディッシュで72時間培養した。 Membrane-bound TrkB was used as the BDNF receptor having the transmembrane domain of 1) above. Cells capable of expressing a BDNF receptor having a transmembrane domain were prepared by using the above-mentioned membrane-bound TrkB expression vector pCMVscript-tTrkB (+) Tm-EGFP of Example 1-1 according to HEK293 according to Experimental Example 1-1. It was constructed by transfecting cells. The cells were cultured for 72 hours in a 60 mm diameter dish using OPTI-MEM containing 10% FBS.
上記1)の候補物質として、本実施例では分泌型TrkBを用いた。分泌型TrkBを含む試料(候補物質(+))は、実験例1−2に従い、分泌型TrkBを発現しうるtTrkB(-)Tm発現ベクターをHEK293細胞に導入し、導入72時間後に培養液(上清)を15 mlコニカルチューブに回収し、3000回転にて5分間遠心分離後の上清とした。また、対照としての候補物質を含まない(候補物質(-))試料は、遺伝子を導入していない空の発現ベクターを同様にHEK293細胞に導入し、培養、遠心分離後の上清とした。候補物質(+)又は候補物質(-)を前記培養系に2ml添加した。各培養系に、さらにBDNF(Abcom社、mature型)(100ng/ml)を添加した。 In this example, secreted TrkB was used as a candidate substance of 1) above. A sample (candidate substance (+)) containing secreted TrkB was introduced into HEK293 cells by introducing a tTrkB (−) Tm expression vector capable of expressing secreted TrkB according to Experimental Example 1-2. The supernatant was collected in a 15 ml conical tube and used as the supernatant after centrifugation at 3000 rpm for 5 minutes. Further, as a control, a sample not containing a candidate substance (candidate substance (−)) was prepared by introducing an empty expression vector into which a gene was not introduced into HEK293 cells in the same manner, and using it as a supernatant after culture and centrifugation. 2 ml of candidate substance (+) or candidate substance (-) was added to the culture system. BDNF (Abcom, mature type) (100 ng / ml) was further added to each culture system.
上記2)の細胞の表面上に結合したBDNFの確認は、候補物質及びBDNFを添加1時間後、抗BDNFウサギ抗体(Abcom社)(1;1000希釈)、及び、Cy3標識抗ウサギ抗体(1;1000希釈)をさらに添加し、3時間培養した後に、オリンパスIXL71倒立型蛍光顕微鏡にて蛍光観察により行った。 Confirmation of BDNF bound on the surface of the cell in 2) above is performed by adding a candidate substance and BDNF 1 hour later, anti-BDNF rabbit antibody (Abcom) (1: 1000 dilution), and Cy3-labeled anti-rabbit antibody (1 (1000 dilution) was further added, and after culturing for 3 hours, fluorescence observation was performed with an Olympus IXL71 inverted fluorescence microscope.
図12において、C-Dには、候補物質のポジティブコントロールとして分泌型TrkBを添加した結果を示し、A-Bにはその対照実験結果を示した。番号1にはTrkB-EGFP蛍光蛋白質の局在を示し、番号2にはBDNFの局在を示した。BDNFの局在を確認することにより、BDNFとその受容体の結合を阻害する物質を選別することが可能であることが明らかになった。この系を利用して、BDNFと受容体の結合阻害物質、すなわち、新規疼痛治療剤をスクニーニングすることが可能となった。候補物質とBDNFの培養液への添加の順番に関しては、同時に添加しても、候補物質添加1時間後にBDNFを添加しても、同じ結果が観察された。 In FIG. 12, CD shows the result of adding secreted TrkB as a positive control for the candidate substance, and AB shows the result of the control experiment. Number 1 shows the localization of TrkB-EGFP fluorescent protein, and number 2 shows the localization of BDNF. By confirming the localization of BDNF, it became clear that it was possible to select substances that inhibit the binding of BDNF and its receptor. Using this system, it became possible to screen the binding inhibitor of BDNF and receptor, that is, a novel pain therapeutic agent. Regarding the order of addition of the candidate substance and BDNF to the culture solution, the same results were observed whether they were added at the same time or BDNF was added 1 hour after the addition of the candidate substance.
以上詳述したように、各遺伝子発現ベクターを作製後、in vitroの培養細胞系での発現確認実験、BDNFを捕獲できるかどうかの確認実験を行った結果、確かに上記の改変型受容体産物はBDNFを捕獲可能であることが判明した。in vivoの疼痛モデルラット系に投与実験を行った結果、膜貫通ドメインを有さない分泌型TrkBをコードする遺伝子又は膜貫通ドメインを有する膜結合型TrkBをコードする遺伝子を投与すると、慢性疼痛ラットの痛みが軽減できることが確認された。したがって、BDNF受容体(TrkB及び/又はNGFR(p75))の改変型蛋白質をコードする遺伝子を生体内で発現させることで、生体内でBDNFがその受容体に結合するのを防ぐことができ、痛みを軽減しうる。その効果は、既存の鎮痛薬等が2時間程度の効果であったのに対して、3〜4日持続されていた。このことから、BDNFの受容体改変型蛋白質、すなわち、分泌型TrkB、膜結合型TrkB及び/又は分泌型NGFR(p75)は慢性の疼痛に対して、効果があると考えられた。したがって、分泌型TrkB、膜結合型TrkB及び/又は分泌型NGFR(p75)は、BDNFを標的とした蛋白質製剤の有効成分として利用することも可能であるといえる。 As described in detail above, after producing each gene expression vector, we confirmed the expression in an in vitro cultured cell system and confirmed whether BDNF could be captured. Was found to be able to capture BDNF. As a result of administration experiments in an in vivo pain model rat system, administration of a gene encoding a secretory TrkB having no transmembrane domain or a gene encoding a membrane-bound TrkB having a transmembrane domain resulted in chronic pain rats It was confirmed that the pain can be reduced. Therefore, by expressing a gene encoding a modified protein of the BDNF receptor (TrkB and / or NGFR (p75)) in vivo, it is possible to prevent BDNF from binding to the receptor in vivo. Can reduce pain. The effect was maintained for 3 to 4 days, while existing analgesics and the like had an effect of about 2 hours. From this, it was considered that the receptor-modified protein of BDNF, that is, secreted TrkB, membrane-bound TrkB and / or secreted NGFR (p75) has an effect on chronic pain. Therefore, it can be said that secreted TrkB, membrane-bound TrkB and / or secreted NGFR (p75) can be used as an active ingredient of a protein preparation targeting BDNF.
さらに、本発明の疼痛治療剤の作用メカニズムが、脳由来神経栄養因子とその受容体との結合を阻害しうる作用によるものであることから、脳由来神経栄養因子とその受容体との結合を阻害しうる物質を選別することで、新規疼痛治療剤をスクリーニングすることができる。 Furthermore, since the mechanism of action of the pain therapeutic agent of the present invention is due to an action that can inhibit the binding between the brain-derived neurotrophic factor and its receptor, the binding between the brain-derived neurotrophic factor and its receptor is prevented. By screening for substances that can be inhibited, a novel pain therapeutic agent can be screened.
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