JP6161183B1 - 記憶改善用ペプチド - Google Patents

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Abstract

【課題】記憶障害を改善するための新規な化合物の提供。【解決手段】GPPGPAGのアミノ酸配列からなるペプチド、該ペプチドをコードする核酸及び該ペプチドを含む記憶障害改善用医薬組成物。【選択図】なし

Description

本発明は、記憶障害を改善するための化合物に関する。
アルツハイマー病及び認知症等を含む記憶障害を改善するための化合物としては、4’−デメチルノビレチン及び4’−デメチルタンゲレチン(特許文献1)並びに低用量ピオグリタゾン(特許文献2)等が知られている。
米国特許第8940789号明細書 国際公開第12/096873号
本発明の目的は、記憶障害を改善するための新規な化合物を提供することにある。
本発明の発明者らは、GPPGPAGのアミノ酸配列(配列番号1)からなるペプチドが、記憶障害を改善することを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、以下の[1]〜[6]を提供する。
[1]配列番号1のアミノ酸配列からなるペプチド。
[2]上記[1]に記載のペプチドをコードする核酸。
[3]上記[1]に記載のペプチドを含む、記憶障害改善用医薬組成物。
[4]配列番号1のアミノ酸配列からなるペプチドを含む医薬組成物を、それを必要とする対象に投与することを含む、記憶障害改善方法。
[5]記憶障害改善方法のための、配列番号1のアミノ酸配列からなるペプチド。
[6]記憶障害改善用医薬組成物を製造するための、配列番号1のアミノ酸配列からなるペプチドの使用。
本発明によれば、記憶障害を改善するための新規な化合物が提供される。
Aβ25−35処置細胞における、GPPGPAG、GPPGPPG、GPPGPP、GPPGPA、PPGPAG及びGPPの1nM及び10nMの後処置による樹状突起の密度の変化を示した図である。「対照」はAβ25−35未処置細胞、「溶媒」はペプチドを含まない溶媒のみを処置したAβ25−35処置細胞を表す。アスタリスクは、有意差を表す(*P<0.05)。 Aβ25−35処置細胞における、GPPGPAGの1nM、10nM及び100nMの後処置による樹状突起上の前シナプス密度の変化を示した図である。「対照」はAβ25−35未処置細胞、「溶媒」はペプチドを含まない溶媒のみを処置したAβ25−35処置細胞を表す。アスタリスクは、有意差を表す(*P<0.05、**P<0.01)。 5XFADマウスにおける、GPPGPAG投与による探索指向指数の変化を示した図である。「GPPGPAG」はGPPGPAGを投与したGPPGPAG投与群、「溶媒」はペプチドを含まない溶媒のみを投与した溶媒投与群を表す。アスタリスクは、有意差を表す(*P<0.05、P<0.05)。
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。
本発明のペプチドは、配列番号1のアミノ酸配列からなり、当業者に周知の方法、例えば、ペプチド固相合成法及びペプチド液相合成法等により合成することができる。また、配列番号1のアミノ酸配列からなるペプチドをコードする核酸は、当業者に周知の方法、例えば、固相合成法により合成することができる。上記の配列番号1のアミノ酸配列からなるペプチドは、上記核酸を用いて、当業者に周知の方法、例えば、大腸菌、酵母及び昆虫細胞・バキュロウイルス等を用いた発現系を使用する方法により発現させ、入手することができる。
本発明の一実施形態において、配列番号1のアミノ酸配列からなるペプチドは、公知の製剤学的方法により製剤化し、医薬組成物とすることができる。医薬組成物に含まれる上記ペプチドの含有量は、医薬組成物の形態、医薬組成物を用いる対象の病状及び体重等により当業者が適宜決定することができる。医薬組成物は、上記ペプチドと、適宜の薬学的に許容される担体又は媒体及び添加剤等の製薬上に必要な成分を含むことができる。担体又は媒体としては、例えば、滅菌精製水及び生理食塩水が挙げられる。添加剤としては、例えば、賦形剤、pH調整剤、安定剤、増粘剤、防腐剤、界面活性剤、乳化剤及び希釈剤が挙げられる。薬学的に許容される担体又は媒体及び添加剤等の製薬上に必要な成分の種類及び含有量は、医薬組成物の形態により適宜調整することができる。
本発明の一実施形態において、配列番号1のアミノ酸配列からなるペプチドを含む医薬組成物は、それを必要とする対象に投与することができる。
それを必要とする対象とは、記憶障害を発症している対象を意味する。記憶障害は、脳内の神経細胞の機能障害又は神経細胞死による記憶障害を含む。したがって、それを必要とする対象は、脳内の神経細胞の機能障害又は神経細胞死による記憶障害を発症している対象であってよい。また、記憶障害は、アルツハイマー病及び認知症を含む。したがって、それを必要とする対象は、アルツハイマー病又は認知症を発症している対象であってよい。対象は、ヒト及び非ヒト動物を含む哺乳類であり、ヒトを対象とすることが好ましい。
医薬組成物の投与形態としては、例えば、経口投与、経鼻投与、経粘投与、皮内投与、皮下投与、経皮投与、静脈内投与、筋肉内投与、腹腔内投与、動脈内投与、脳室内投与、くも膜下投与及び硬膜外投与が挙げられる。
医薬組成物の形態は、投与形態により適宜選択できるが、例えば、水溶液、シロップ剤、ゼリー剤、錠剤、カプセル剤、顆粒剤及び散剤が挙げられる。
医薬組成物の効果的な投与量及び投与スケジュールは、投与形態、対象の病状、体重及び年齢等により当業者が適宜決定することができる。
本発明の一実施形態における医薬組成物は、アルツハイマー病及び認知症等を含む記憶障害の治療薬として用いることができ、アルツハイマー病及び認知症の治療薬として用いることもできる。治療は、記憶障害を発症している対象を完全に回復させることのみを意味するものではなく、記憶障害を改善させること及び記憶障害の進行を抑制することも含む。
<アルツハイマー病モデルマウス>
アルツハイマー病モデルマウス:アルツハイマー病の動物モデルであるトランスジェニックマウス(5XFAD)は、ジャクソン研究所(バーハーバー(Bar Harbor)、メイン州、米国)から入手した。5XFADマウスは、ニューロン特異的マウスThy−1プロモータの転写制御下、スウェーデン(Swedish)(K670NとM671L)、フロリダ(Florida)(I716V)及びロンドン(London)(V717I)に変異を持つヒトAPP695 cDNA、及びヒトPS1 cDNA(M146LとL286Vの変異)を過剰発現している(Oakley,H.ら,J Neurosci,26,10129-10140,2006.)。それらはB6/SJL F1ブリーダーとヘミ接合トランスジェニックマウスを交配することによって維持された。
本実施例においては、5XFADマウスは、5〜7か月齢である雌性を用い、餌と水を自由に摂取できる状態で、22±2℃、50±5%の湿度、午前7時から始まる12時間の明暗サイクルで制御された環境で飼育した。
<ペプチド>
本実施例で用いたペプチドを表1に示す。ペプチドは、培養神経細胞実験の場合は滅菌精製水に、マウス脳室内投与実験の場合は人工脳脊髄液(artificial cerebrospinal fluid(ACSF):130mM NaCl,24mM NaHCO,3.5mM KCl,1.3mM NaHPO,2mM CaCl,2mM MgCl・6HO and 10mM glucose at pH7.4)に溶解した。
Figure 0006161183
<統計処理>
本実施例において、得られた結果は以下の統計処理を行った:
一元配置分散分析(one−way ANOVA)、事後ダネット(Dunnett)検定、非対応t−検定及び対応t−検定は、グラフパッド5(Graphpad Prism 6) (グラフパッドソフトウエア(Graphpad Software)社、ラホヤ(La Jolla)、カリフォルニア州、米国)を用いて行った。*P<0.05、**P<0.01、P< 0.05は統計学的に有意とし、平均値は標準誤差とともに示す。
<樹状突起伸長の定量実験>
マウス大脳皮質神経細胞は胎生14日齢のddYマウス(Japan SLC, 静岡)から取り出した胎児をPBSで洗浄後、断頭し、初代培養用に作成した培地[Neurobasal media(ライフテクノロジーズ,Carlsbad,CA,USA)中に12%馬血清(ライフテクノロジーズ),2mM L−グルタミン酸,0.6%グルコースを溶解]に入れた。培地中で、実体顕微鏡(SZ−61,Olympus,東京)下で大脳皮質のみを単離した。
大脳皮質を安全キャビネット内で約1mm角に切断した。700rpmで3分間遠心した後、上清を除去し、沈殿物に0.05%trypsin−0.53mM EDTA solution(ライフテクノロジーズ)を2mL加え、懸濁した。37℃で15分間、5分置きに攪拌しながらインキュベーションし、培地を4mL加え、700rpmで3分間遠心して上清を除去し、沈殿に600U/mL DNase I(和光純薬)−0.03% trypsin inhibitor(ライフテクノロジーズ)−PBS溶液を2mL加え、懸濁した。
その懸濁液をさらに、37℃で15分間、5分置きに攪拌しながらインキュベーションし、培地を4mL加え、700rpmで3分間遠心した。沈渣にカルシウム・マグネシウム不含Hank’s balanced salt solution(HBSS)を4mL加え700rpmで3分間遠心した。沈渣に培地を4mL加えた。
培地を加えた沈渣を、先端を炙りなめしたパスツールピペットで細胞塊が見えなくなるまで穏やかに懸濁した後、70μm nylon cell strainer(Falcon,New Jersey,USA)で濾過した。細胞の培養は8−wellチャンバースライド(falcon)で行った。前日にコーティング[Poly−D−Lysine(PDL,和光純薬)をPBSで0.005mg/mLに希釈したものをまき、37℃でインキュベーションしたもの。培養当日に滅菌精製水で2回洗浄。]したものに細胞を播種した。37℃、10%CO2、飽和水蒸気下で培養を開始した。
樹状突起の伸長の定量実験の際は、培養開始5時間後及び3日後に培地を全量、馬血清の代わりにB−27supplement(Invitrogen)を含む新しい培地で交換した。3日後の培地交換の際に、事前に凝集させておいたアミロイドベータ部分配列(Aβ25−35)を10μMになるように加え、その3日後に培地を全量新しいものに換える際にペプチドあるいは溶媒を加え、さらに4日後に免疫染色を実施した。
樹状突起の伸長を定量する免疫染色は、薬物処置期間終了後、培地を除いてPBSで洗浄し、4%paraformaldehyde(PFA,和光純薬)−PBS溶液を加え、1時間室温で静置し、細胞を固定した。0.3%tritonX−100(和光純薬)−PBS溶液で5分間の洗浄を2回行った。その後、1次抗体溶液[0.3%tritonX−100−PBS溶液、1%normal goat serum(和光純薬)、1次抗体]を加え、4℃で一晩反応させた。
1次抗体には、ウサギ抗MAP2ポリクローナル抗体(1:2000)(abcam, Cambridge、英国)を用いた。翌日、1次抗体溶液を除き、0.3%triton X−100−PBS溶液で5分間の洗浄を2回行った後、2次抗体溶液[0.3%tritonX−100−PBS溶液、Alexa Fluor488標識ヤギ抗ウサギIgG抗体(1:200)(Molecular Probes,Eugene, OR,USA)]を加え、遮光下の室温で2時間反応させた。反応後、2次抗体溶液を除き、PBSで5分間、2回洗浄し、DAPI染色で核を染めた後、Aqua Poly Mount(Polysciences,Warrington,米国)で封入した。
蛍光顕微鏡(Cell Observer,CarlZeiss)を用いて、各薬物処置を施したwellから倍率10倍の対物レンズを使用して画像を取得した。それらの画像について、画像解析ソフトMetaMorph(モレキュラーデバイス,東京)を用いて、画面全体のMAP2陽性の樹状突起の長さと、各画像内のMAP2陽性神経細胞数を計測し、1神経細胞あたりの樹状突起の長さを算出した。
Aβ25−35未処置細胞(対照)と比較してAβ25−35処置細胞(溶媒)では、樹状突起の密度が有意に減少していた(図1)。これに対し、GPPGPAG(10nM)の後処置によって有意な樹状突起の密度の増加が認められた。1nM及び10nMのいずれの処置によっても、GPPGPPG、GPPGPP、GPPGPA、PPGPAG、GPPでは、効果が認められなかった(図1)。
<前シナプス密度定量実験>
前シナプス密度定量実験の際は、細胞の培養開始5時間後及び3日後に培地を全量、馬血清の代わりにB−27 supplement(Invitrogen)を含む新しい培地で交換した。その後1週間に1度程度の頻度で培地交換を繰り返した。培養開始から21日後の培地交換の際、事前に凝集させておいたアミロイドベータ部分配列(Aβ25−35)を10μMになるように加えた。その3日後に培地を全量新しいものに換える際にペプチドあるいは溶媒を加え、さらに4日後に免疫染色を実施した。
前シナプス密度を定量する免疫染色は、薬物処置期間終了後、培地を除いてPBSで洗浄し、4%paraformaldehyde(PFA,和光純薬)−PBS溶液を加え、1時間室温で静置し、細胞を固定した。0.3%tritonX−100(和光純薬)−PBS溶液で5分間の洗浄を2回行った。その後、1次抗体溶液[0.3%tritonX−100−PBS溶液、1%normal goat serum(和光純薬)、1次抗体]を加え、4℃で一晩反応させた。
1次抗体には、マウス抗synatophysinモノクローナル抗体(1:500)(Sigma−Aldrich Japan、東京)、ウサギ抗MAP2ポリクローナル抗体(1:2000)(abcam,Cambridge、英国)を用いた。翌日、1次抗体溶液を除き、0.3%tritonX−100−PBS溶液で5分間の洗浄を2回行った後、2次抗体溶液[0.3%tritonX−100−PBS溶液,Alexa Fluor594標識ヤギ抗マウスIgG抗体(1:200)(Molecular Probes,Eugene,OR,USA)、Alexa Fluor488標識ヤギ抗ウサギIgG抗体(1:200)(Molecular Probes,Eugene,OR,USA)]を加え、遮光下の室温で2時間反応させた。反応後、2次抗体溶液を除き、PBSで5分間、2回洗浄し、DAPI染色で核を染めた後、Aqua Poly Mount(Polysciences,Warrington,米国)で封入した。
蛍光顕微鏡(Cell Observer,CarlZeiss)を用いて、各薬物処置を施したwellから倍率20倍の対物レンズを使用して画像を取得した。それらの画像について、画像解析ソフトImageJ(National Institutes of Health、ベセスダ、米国)を用いて、MAP2陽性の樹状突起の長さと、樹状突起上に重なるsynaptophysin陽性斑点の面積とを計測し、樹状突起の一定長さあたりのsynaptophysin陽性前シナプス面積を算出した。
21日間の長期培養後にAβ25−35処置細胞(溶媒)では、Aβ25−35未処置細胞(対照)と比較して樹状突起上の前シナプス密度が有意に減少していた(図2)。これに対し、GPPGPAGの後処置によって濃度依存的な前シナプス密度の増加が認められた。特に10nM及び100nMでは有意な増加が認められた(図2)。
<物体認知記憶試験>
GPPGPAGを人工脳脊髄液に溶解して、浸透圧ミニポンプ1004タイプ(ALZET Osmotic Pumps、Cupertino、米国)を用いて、5XFADマウスの右側脳室に刺入固定し、側脳室内に28日間持続的に注入した。投与量はGPPGPAGが脳脊髄液中で常に10nMになるように設定した。具体的には、ポンプからのペプチドの流量0.11μl/hと、マウスにおける脳脊髄液生成量18μl/hから計算し、マウス脳脊髄液中のペプチド濃度が、(細胞実験での有効濃度であった)10nMになっているようにペプチド液濃度を調製してポンプに入れた。比較群として、5XFADマウスの右側脳室に同様に浸透圧ミニポンプを刺入固定し、人工脳脊髄液のみを持続的に投与した5XFADマウス群(溶媒投与群)も設けた。これらのマウス群に対し、物体認知記憶試験を実施した。
物体認知記憶試験とは、動物が新しいものに興味を示す習性を利用した試験である。すなわち、テスト段階において、トレーニング段階で見た物体を覚えているか否かを確認する試験である。試験は、文献(Int J Neurosci, 121, pp.181-190, 2011.、及びIntJ Neurosci, 121, pp.641-648, 2011.)の記載にしたがって行った。具体的には、以下のように行った。
試験は比較的照明をおとした部屋(約100ルクス)にて行った。トレーニング段階とテスト段階の間の適切な時間間隔(インターバル)は、別のマウスのグループで予めテストして決めた。試験を行うオープンフィールドボックスの内側の壁には、一切の目印はない。トレーニング段階ではフィールド内に2つの同じ物体を置き10分間の探索行動をさせる。テストの段階では、物体の一つを新しい物体に置き換え、しかし置き場所は変えずに、10分間の探索行動をさせる。マウスが、置き換えた新しい物体に興味を示して探索行動する回数の増加を、物体記憶能力の指標とするものである。
本実施例では、総探索時間に対する新たな物体への探索回数の割合(%)を探索指向指数(Preference index)として算出した。
本実施例では、トレーニング段階とテスト段階のインターバルは24時間とした。5XFADマウスの溶媒投与群では、トレーニング段階の探索指向指数と比較して、24時間後のテスト段階での探索指向指数に変化はなかった(図3)。この結果から、5XFADマウスの溶媒投与群では、物体の記憶が保持されておらず、記憶障害が生じていることが示された。一方、テスト段階でのGPPGPAG投与群では、探索指向指数がトレーニング段階よりも有意に増加し(P<0.05)、記憶障害の改善が示された(図3)。
以上により、本発明の配列番号1のアミノ酸配列からなるペプチドによる記憶障害改善効果が示された。

Claims (3)

  1. 配列番号1のアミノ酸配列からなるペプチド。
  2. 請求項1に記載のペプチドをコードする核酸。
  3. 請求項1に記載のペプチドを含む、記憶障害改善用医薬組成物。
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