JP6381605B2 - 脳卒中治療用のイリドイド配糖体類化合物、その医薬組成物及びその使用方法 - Google Patents

脳卒中治療用のイリドイド配糖体類化合物、その医薬組成物及びその使用方法 Download PDF

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Description

本発明は、化合物に関し、特にイリドイド配糖体類化合物及びその医薬組成物に関する。
脳卒中は、台湾の死因トップ10における第3位であり、WHOにより「世界第2位の死因」として記入される。全世界で、2005年に580万人が脳卒中で死亡したが、2015年に650万人が脳卒中で死亡すると予想される。台湾は、既に高齢化の社会構造となり、高齢化が脳卒中疾患を引き起こすリスク要因である。台湾本土の脳卒中センターによる健康医療データによると、80歳以上の老人の脳卒中になるリスクが30歳以下の若者の384倍である。
脳卒中とは、脳部への血液供給の異常により、脳部機能が快速に発展して喪失することである。医学上、脳血管障害(cerebrovascular accident;CVA)とも言われており、脳部への血液供給が損害されることで、脳の一部の細胞が十分な栄養及び酸素を取得できず、神経機能が損害されることによるものである。脳卒中は、出血性脳卒中(hemorrhage stroke)及び虚血性脳卒中(ischemia stroke)に分けられる。一般的には、虚血性脳卒中が約80%を占め、出血性脳卒中が約20%を占め、両者の起因がかなり異なっている。出血性脳卒中は、脳血管の破裂による脳出血であり、死亡率が一般的に高い。虚血性脳卒中は、脳部血液の流通不良や閉塞による脳の局所的な虚血であり、死亡率が一般的に低いが、神経行動能力への損傷を引き起こしやすい。
アメリカFDAが1996年にtPAによる脳卒中治療を許可してから、tPAは、現在の虚血性脳卒中を臨床的に治療するただ1つの薬物となり、その作用メカニズムとしては、塞栓になった組織凝血塊を溶解させて、血液の順調な流れを回復させるが、tPAを使用する患者の脳出血の発生確率を10倍向上させる。また、虚血性脳卒中による患者の体への障害損傷により、家庭の人力的ケアと経済的負担を引き起こし、国家にも医療の経済的負担をもたらす問題が発生する。従って、現在、虚血性脳卒中による神経細胞への損傷を減少し、更に虚血性脳卒中に対する治療効果を向上させるために、依然として脳卒中治療薬を開発する必要がある。
本発明の一態様は、下記式(I)に示すイリドイド配糖体類化合物である。
これにより、本発明のイリドイド配糖体類化合物は、草本薬物で精製されたゲニピン(genipin)をバックボーン(backbone)として、更に側鎖(side chain)に構造に対する化学的修飾を加えた誘導体であり、ゲニピン構造の化学的活性が水溶液の雰囲気で不安定となり、水溶液又は体の組織内のアミノ(−NH2)と反応しまた分子構造同士で架橋作用を発生しやすいという欠点を改善する。本発明のイリドイド配糖体類化合物は、漢方薬を主として薬物の効能及び体に対する親和性を修繕し改善することで、新薬物の人体に対する拒絶や副作用を低下させ、薬物の安定性を向上させることができる。
本発明の別の態様は、有効量の上記イリドイド配糖体類化合物と、医薬的に許容されるキャリア(carrier)と、を含む脳卒中治療用の医薬組成物を提供することにある。
前記の脳卒中治療用の医薬組成物によれば、有効量は0.1〜10mg/kgである。
前記の脳卒中治療用の医薬組成物によれば、有効量は1mg/kgである。
前記の脳卒中治療用の医薬組成物によれば、医薬組成物は、液体、粉末、錠剤、カプセル又は注射剤である。
本発明のさらに1つの態様は、脳卒中治療薬の調製に用いられる上記イリドイド配糖体類化合物の使用方法を提供することにある。
前記のイリドイド配糖体類化合物の使用方法によれば、虚血性脳卒中治療薬の調製に用いられる。
前記のイリドイド配糖体類化合物の使用方法によれば、神経幹細胞を保護する薬物、神経幹細胞の増殖を促進する薬物又は神経幹細胞の自己再生を促進する薬物の調製に用いられる。
前記のイリドイド配糖体類化合物の使用方法によれば、神経幹細胞のHIF−1α−Bmi−1信号径路を促進する薬物の調製に用いられる。
これにより、本発明のイリドイド配糖体類化合物が神経保護の効果があり、脳組織機能の損傷を防止することができることは、試験データにより実証される。更に、本発明の化合物は、神経幹細胞の成長及び自己再生能力をHIF−1α−Bmi−1信号径路によって刺激することができ、脳卒中(特に虚血性脳卒中)となる動物の脳部で神経幹細胞が分裂し脳部損傷部位へ移動するように促し、本発明の化合物における脳卒中の治療に適する薬物、又は医薬的に許容されるキャリアと組み合わせて、脳卒中を治療する医薬組成物とする。
本発明の説明は、本開示内容を基本的に理解させるように、本開示内容の簡略化された概要を提供する。この発明の内容は、本開示内容の完全な記述ではなく、また本発明実施例の重要、肝心な要素を指定、又は本発明の範囲を限定するものではない。
下記の添付図面の説明は、本発明の上記及び他の目的、特徴、メリット及び実施例をより分かりやすくするためのものである。また、添付ファイル1〜18は、本明細書とは別に、物件提出書にて提出される。
本発明のイリドイド配糖体類化合物の合成方法を示すフロー図である。 本発明のイリドイド配糖体類化合物の合成方法を示すフロー図である。 本発明のイリドイド配糖体類化合物の合成方法を示すフロー図である。 本発明のイリドイド配糖体類化合物の合成方法を示すフロー図である。 本発明のイリドイド配糖体類化合物の合成方法を示すフロー図である。 本発明のイリドイド配糖体類化合物の乳酸脱水素酵素の放出率分析を示す結果図である。 異なる濃度の本発明のイリドイド配糖体類化合物の乳酸脱水素酵素の放出率分析を示す結果図である。 虚血性脳卒中ラットの脳部皮質のBmi−1の発現量を示す分析図である。 虚血性脳卒中ラットの脳海馬のBmi−1の発現量を示す分析図である。 虚血性脳卒中ラットの脳部のBmi−1及びHIF−1αの発現量を示す分析図である。 虚血性脳卒中ラットの脳組織Bmi−1及び神経細胞マーカーが共同で発現する顕微鏡写真図である。 異なる酸素量で無酸素処理をした初代の大脳皮質細胞のBmi−1の発現量を示す分析図である。 異なる酸素量で無酸素処理をした初代の大脳皮質細胞のBmi−1の発現を示す顕微鏡写真図である。 異なる時間で無酸素処理をした初代の大脳皮質細胞におけるBmi−1を発現する細胞統計図である。 異なる時間で無酸素処理をした初代の大脳皮質細胞のBmi−1の発現量を示す分析図である。 虚血性脳卒中ラットの脳部のBmi−1及びHIF−1αが共同で発現する顕微鏡写真図である。 以2−ME2で処理された虚血性脳卒中ラットの腦部のBmi−1の発現を示す顕微鏡写真図及びその定量化図である。 以2−ME2で処理された虚血性脳卒中ラットの腦部のBmi−1の発現を示すウエスタンブロット法分析図である。 HIF−1α遺伝子ノックアウトマウスの腦部のBmi−1の発現を示すウエスタンブロット法分析図である。 HIF−1αとBmi−1が異なる条件で初代の大脳皮質細胞体における位置を示す顕微鏡写真図である。 Bmi−1を一時に発現した後で無酸素処理をした初代の大脳皮質細胞のBmi−1の発現量を示す分析図である。 HIF−1αの発現を抑制した後で無酸素処理をした初代の大脳皮質細胞のBmi−1の発現量を示す分析図である。 HIF−1α又はHIF−2α発現を抑制した後で無酸素処理をした初代の大脳皮質細胞のBmi−1の発現量を示す分析図である。 Bmi−1の5’端のゲノム部位を示す模式図である。 初代の大脳皮質細胞のクロマチン免疫沈降法の結果図である。 プラスチドを構築する5’端のゲノム部位を示す模式図である。 ルシフェラーゼアッセイ法の結果図である。 神経幹細胞のニューロスフェア培養の顕微鏡写真図である。 神経幹細胞が無酸素処理されたニューロスフェア培養の顕微鏡写真図である。 神経幹細胞にLV−Bmi−1−shが導入されたBmi−1の発現である。 異なる酸素量でニューロスフェア培養を行う場合のニューロスフェアの形成頻度を示す統計図である。 異なる酸素量でニューロスフェア培養を行う場合の神経幹細胞の自己再生の潜在能力を示す統計図である。 異なる酸素量でニューロスフェア培養を行う場合のニューロスフェアのサイズを示す統計図である。 異なる酸素量でニューロスフェア培養を行う場合のBrdUを発現する細胞比例の統計図である。 異なる酸素量でニューロスフェア培養を行う場合のki−67を発現する細胞比例の統計図である。 化合物1の神経幹細胞HIF−1αとBmi−1の発現量に対する影響示す分析図である。 HIF−1αの発現を抑制した後で化合物1で処理された神経幹細胞のHIF−1α及びBmi−1の発現量を示す分析図である。 化合物1の異なる処理時間での神経幹細胞HIF−1αとBmi−1の発現量を示す分析図である。 対照群の神経幹細胞の増殖指数測定の結果図である。 0.1μMの化合物1で処理される群の神経幹細胞の増殖指数測定の結果図である。 1μMの化合物1で処理される群の神経幹細胞の増殖指数測定の結果図である。 10μM化合物1で処理される群の神経幹細胞の増殖指数測定の結果図である。 異なる濃度の化合物1を神経幹細胞培地に加える場合のニューロスフェア培養を示す顕微鏡写真図である。 異なる濃度の化合物1を神経幹細胞培地に加える場合のニューロスフェアの形成頻度を示す統計図である。 異なる濃度の化合物1を神経幹細胞培地に加える場合の神経幹細胞の自己再生の潜在能力を示す統計図である。 異なる濃度の化合物1を神経幹細胞培地に加える場合のニューロスフェアのサイズを示す統計図である。 免疫蛍光染色法で神経幹細胞の増殖マーカーの発現を検査する顕微鏡写真図である。 異なる濃度の化合物1を神経幹細胞培地に加える場合のBrdUを発現する細胞比例の統計図である。 異なる濃度の化合物1を神経幹細胞培地に加える場合のki−67を発現する細胞比例の統計図である。 異なる時間で化合物1の処理を行う脳卒中ラットの脳内のBmi−1及びHIF−1αの発現量を示す分析図である。 異なる投与量で化合物1の処理を行う脳卒中ラットの脳内のBmi−1及びHIF−1αの発現量を示す分析図である。 Bmi−1及びHIF−1αの発現が下げられる脳卒中ラットに化合物1を投薬した脳内Bmi−1の発現量を示す分析図である。 異なる投与量の化合物1で処理した脳卒中ラットの脳室下帯における神経幹細胞Bmi−1の発現を示す顕微鏡写真図である。 Bmi−1及びHIF−1αの発現が下げられる脳卒中ラットに化合物1を投薬した脳室下帯における神経幹細胞Bmi−1の発現量を示す分析図である。 異なる投与量の化合物1で処理した脳卒中ラット歯状回における神経幹細胞Bmi−1の発現を示す顕微鏡写真図である。 Bmi−1及びHIF−1αの発現が下げられる脳卒中ラットに化合物1を投薬した歯状回における神経幹細胞Bmi−1の発現量を示す分析図である。 異なる投与量の化合物1で処理した脳卒中ラットの脳室下帯におけるBrdUの発現を示す顕微鏡写真図である。 Bmi−1及びHIF−1αの発現が下げられる脳卒中ラットに化合物1を投薬した脳室下帯におけるBrdUを発現する細胞数の統計図である。 異なる投与量の化合物1で処理した脳卒中ラットの歯状回におけるBrdUの発現を示す顕微鏡写真図である。 Bmi−1及びHIF−1αの発現が下げられる脳卒中ラットに化合物1を投薬した歯状回におけるBrdUを発現する細胞数の統計図である。 異なる投与量の化合物1で処理した脳卒中ラットの脳室下帯におけるki−67発現を示す顕微鏡写真図である。 Bmi−1及びHIF−1αの発現が下げられる脳卒中ラットに化合物1を投薬した脳室下帯におけるki−67を発現する細胞数の統計図である。 異なる投与量の化合物1で処理した脳卒中ラットの歯状回におけるki−67発現を示す顕微鏡写真図である。 Bmi−1及びHIF−1αの発現が下げられる脳卒中ラットに化合物1を投薬した歯状回におけるki−67を発現する細胞数の統計図である。 Bmi−1遺伝子ノックアウトマウス(Bmi−1-/-)とNLマウスの脳卒中後の脳部梗塞部位の写真図である。 化合物1の投薬が脳卒中ラットの脳内の梗塞体積への影響を示す写真図である。 図17Aの定量化図である。 脳卒中ラットが異なる条件で処理されてから7日後の磁気共鳴画像図である。 図18Aの定量化図である。 脳卒中ラットのボディスイングテストの結果図である。 脳卒中ラットの垂直運動数量テストの結果図である。 脳卒中ラットの垂直活動テストの結果図である。 脳卒中ラットの垂直活動時間テストの結果図である。 脳卒中ラットの前肢把持力テストの結果図である。
本明細書の開示内容は、新規のイリドイド配糖体類化合物、その医薬組成物及びその新規の使用方法を提出する。本発明のイリドイド配糖体類化合物を構造分析によって鑑定してから、本発明のイリドイド配糖体類化合物の神経細胞に対する保護効果をインビトロ(in vitro)細胞試験によって評価し、本発明のイリドイド配糖体類化合物の脳卒中に対する治療効果を虚血性脳卒中になった動物モデルによって評価し、更に本発明のイリドイド配糖体類の化合物脳卒中に対する治療効果を検証しており、HIF−1α−Bmi−1信号径路によって神経幹細胞成長及び自己再生能力を刺激し、虚血性脳卒中となる動物脳部で神経幹細胞が分裂し脳部損傷部位へ移動するように促し、脳部損傷部位を低下させ、更に脳組織機能の損傷を防止することができる。本明細書の開示内容に提出されるイリドイド配糖体類化合物は、潜在的な脳卒中を治療する物質であり、脳卒中治療薬の調製に用いられる。
前記新規のイリドイド配糖体類化合物は、構造が式(I)又は式(II)に示すようなものである。
式(I)中、R1は、−OH、−OCH2CH3、=O、式(i)に示す構造、式(ii)に示す構造、式(iii)に示す構造、又は式(iv)に示す構造のうちいずれかであり、R2は、1価基である。
式(II)中、m1は、式(v)に示す構造である。
式(ii)中、R3は、−NH2、−NH3 +Cl-、又は式(iv)に示す構造のうちいずれかである。
更には、式(I)中、R2は、式(vii)に示す構造である。
式(vii)中、R4は、水素、式(viii)に示す構造、式(ix)に示す構造、又は式(x)に示す構造のうちいずれかである。
式(viii)中、R5は、−NH2、−NH3 +Cl-、又は式(iv)に示す構造のうちいずれかである。式(x)中、R6は、−H2Cl、又は式(vi)に示す構造のうちいずれかである。
以下は、本明細書に用いられる特定の用語の説明である。
本明細書に記載の「Bmi−1(B cell−specific MLV integration site−1)」は、Bmi−1遺伝子により転写されるタンパク質である。Bmi−1遺伝子は、ポリコーム(polycombgroup;PcG)遺伝子群における重要な調節遺伝子であり、幹細胞の自己再生、細胞≡殖及び老化に対する調節で大切な役割を果たしている。
本明細書に記載の「低酸素誘導因子1α(Hypoxia−inducible factor 1α;HIF−1α)は、低酸素誘導因子(Hypoxia−inducible factors HIFs)のメンバーの1つであり、細胞雰囲気における転写因子であり、酸素含有量によって異なる反応が発生し、主に酸素減少又は低酸素の状況で活性化する。
ここで、以下の具体的な試験例によって、本発明を更に示範的に説明する。これらの試験例は、当業者が本発明を過度に解釈せずに、完全的に利用し実践するためのものであるが、本発明の範囲を制限するためのものなく、本発明の材料及び方法を如何に実施するかを説明することに用いられる。
(試験例)
一、本発明のイリドイド配糖体類化合物の化学合成と構造鑑定
表1〜3を参照されたい。表1〜3は、本発明のイリドイド配糖体類化合物の実施例の化合物1〜化合物17の構造式、分子量と化学式である。Bocはt−Butyloxy carbonyl(t−ブチルオキシカルボニル)の略語であり、即ち、前記の式(vi)の構造である。
図1Aを参照されたい。図1Aは、本発明の化合物1の合成方法を示すフロー図である。
まず、1gのゲニポシド(geniposide)を30mLのジクロロメタン(dichloromethane)水溶液(ジクロロメタン:水=1:1)に溶解させ、100mgの・−グルコシダーゼ(・−glucosidase)で処理した。反応混合物を37℃で24時間激しく撹拌し、ジクロロメタンで混合物を3回抽出した後で、有機層を硫酸ナトリウム(Na2SO4)で乾燥させて、減圧蒸留でジクロロメタンを取り除き、487mgのゲニピン(genipin)が得られ、収率が84%であった。
また50mg(0.22mmol)のゲニピンをジクロロメタンに溶解させて、53mg(0.24mmol)の二炭酸ジ-tert-ブチル[(Boc)2O]、0.15mL(1.11mmol)のトリエチルアミン(Et3N)を加えた。反応物を3時間撹拌した後で、1Nの塩酸(HCl)を加え、有機層を分離させ、塩水で洗浄した後で硫酸ナトリウムで乾燥させ濃縮した。粗生成物に対してカラムクロマトグラフィー(10%酢酸エチル及びヘキサン)を行って精製して、51mgの化合物(i)が得られ、収率が71%であった。
1当量の化合物(i)を無水ジクロロメタンに溶解させて、1.1当量のt−ブチルオキシカルボニル−L−フェニルアラニン(Boc−L−phenylalanine)、1.1当量の1−エチル−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド(1−Ethyl−3−(3−dimethylaminopropyl;EDCI)carbodiimide;EDCI)及び0.1当量の4−ジメチルアミノピリジン(4−Dimethylaminopyridine;DMAP)を加え、反応混合物を室温で原料全体が消耗されるまで撹拌し、溶液をジクロロメタンで希釈し、塩水で3回洗浄した。有機層を硫酸ナトリウムで乾燥させ濃縮し、残留物に対してカラムクロマトグラフィー精製を行い、化合物(ii)が得られ、収率が99%であった。
1当量の化合物(ii)を25当量のトリフルオロ酢酸(trifluoroacetic acid;TFA)及びジクロロメタン(ジクロロメタン:トリフルオロ酢酸=10:1)に溶解させた。反応物を2時間撹拌してから、混合物を濃縮してトリフルオロ酢酸を取り除いた。残留物に対してカラムクロマトグラフィー(5%メタノール及びジクロロメタン)を行って精製を行い、化合物1が得られ、収率が87%であった。
化合物1の核磁気共鳴分光計による核磁気共鳴分光分析のデータは、1H NMR(400MHz,CDCl3):δ 7.39(s,1H),7.31−7.20(overlap,5H),5.90(s,1H),4.85(d,J=9.6Hz,1H),4.78(d,J=9.3Hz,1H),4.25(t,J=4.8Hz,1H),3.72(3H,s),3.26(m,2H),3.11(dd,J=12.9,6.6Hz,1H),2.87(m,1H),2.38(t,J=6.0Hz,1H),2.01(m,1H),ESI(m/z)374.14 [M+H]+であった。
図1Bを参照されたい。図1Bは、本発明の化合物2、化合物3及び化合物12の合成方法を示すフロー図である。
500mg(2.21mmol)のゲニピンを無水ジクロロメタンに溶解させて、704mg(2.65mmol)のBOC−L−フェニルアラニン、636mg(3.32mmol)のEDCI及び26.9mg(0.22mmol)のDMAPを加え、反応混合物を室温で1時間撹拌し、反応混合物をジクロロメタンで希釈し、塩水で3回洗浄した。有機層を硫酸ナトリウムで乾燥させ濃縮した。残留物に対してカラムクロマトグラフィー(20%酢酸エチル及びヘキサン)を行って精製を行い、310.9mgの化合物2(収率20%)、390.1mgの化合物3(収率37%)及び223.8mgの化合物12(収率21.4%)が得られた。
化合物2の核磁気共鳴分光計による核磁気共鳴分光分析のデータは、1H NMR(400MHz,CDCl3):δ 7.42(s,1H),7.31−7.14(overlap,10H),5.96(d,J=5.6Hz,1H),5.84(s,1H),4.75−4.57(overlap,4H),3.74(3H,s),3.21−3.05(overlap,6H),2.85(dd,J=17,8Hz,1H),2.72(m,1H),2.20(m,1H),1.41(s,18H).ESI(m/z)743.20 [M+Na]+であった。
化合物3の核磁気共鳴分光計による核磁気共鳴分光分析のデータは、1H NMR(400MHz,CDCl3):δ 7.50(s,1H),7.31−7.15(overlap,5H),5.90(s,1H),5.00(d,J=7.6Hz,1H),4.75−4.70(overlap,2H),4.55(d,J=6.4 HZ,1H),3.72(3H,s),3.16−3.11(overlap,3H),2.90(m,1H),2.40(m,1H),2.03(m,1H),1.41(s,9H).ESI(m/z)496.05 [M+Na]+であった。
化合物12の核磁気共鳴分光計による核磁気共鳴分光分析のデータは、1H NMR(400MHz,CDCl3):δ 7.45(s,1H),7.33−7.18(overlap,5H),6.08(d,J=6.8Hz,1H),5.85(s,1H),4.59(dd,J=14.2,7.2Hz,1H),4.20(overlap,2H),3.75(3H,s),3.26(dd,J=14.6,7.2Hz,1H),3.17−3.05(overlap,2H),2.92−2.86(overlap,2H),2.23(m,1H),1.41(s,9H).ESI(m/z)496.05 [M+Na]+であった。
また図1Cを参照されたい。図1Cは、本発明の化合物4、化合物6、化合物9、化合物10、化合物11、化合物13及び化合物17の合成方法を示すフロー図である。
456mg(0.96mmol)の化合物3を無水ジクロロメタンに溶解させてから、268mg(1.16mmol)のt−ブチルオキシカルボニル−L−アスパラギン(Boc−L−asparagine)、277mg(1.44mmol)のEDCI及び11.8mg(0.096mmol)のDMAPを加え、反応混合物を室温で1時間撹拌し、反応混合物をジクロロメタンで希釈し、塩水で3回洗浄した。有機層を硫酸ナトリウムで乾燥させ濃縮した。粗生成物に対してカラムクロマトグラフィー(20%酢酸エチル及びヘキサン)を行って精製を行い、285.5mgの化合物(iv)が得られ、収率が43%であった。化合物(iv)の構造式は、以下の通りである。
化合物(iv)の核磁気共鳴分光計による核磁気共鳴分光分析のデータは、1H NMR(400MHz,CDCl3):1H NMR(400MHz,CDCl3):δ 7.42(s,1H),7.29−7.18(overlap,5H),6.02−5.88(overlap,2H),5.11(d,J=7.6Hz,1H),4.92(d,J=12.4Hz,1H),4.62−4.59(overlap,2H),3.73(3H,s),3.22(dd,J=13.8,7.6Hz,1H),3.12−2.97(overlap,4H),2.88(dd,J=16.6,7.6Hz,1H),2.76−2.72(overlap,2H),1.45(s,9H),1.39(s,9H).ESI(m/z)710.10 [M+Na]+であった。
0.12mmolの化合物(iv)を10mLのHCl(2Mをエーテルに溶解)に溶解させ、反応混合物を室温で徹夜撹拌してから、反応混合物を減圧し濃縮し、得られた粗生成物を10mLのエーテルで再結晶させた。得られた結晶をエーテルで洗浄して化合物4が得られ、収率が51%であった。
化合物4の核磁気共鳴分光計による核磁気共鳴分光分析のデータは、1H NMR(400MHz,CDCl3):δ 7.38−7.31(overlap,6H),6.30(s,1H),5.94(s,1H),4.96(d,J=9.6Hz,1H),4.84(m,1H),4.40(br s,2H),3.73(3H,s),3.32−2.98(overlap,6H),2.84(d,J=14Hz,1H),2.29(d,J=16.4Hz,1H).ESI(m/z)488.15 [M+Na]+であった。
177mg(0.37mmol)の化合物3を4mLのジクロロメタンに溶解させた。そして、0.34mL(0.97mmol)の85%N,N−ジエチルジベンジルホスホルアミダイト(N,N−diethyl dibenzylphosphoramidite)を1.1mLのジクロロメタンに溶解させて、2.16mL(0.97mmol)の1H−テトラゾール(0.45Mをアセトニトリルに溶解)を加えた。反応混合物を室温で1時間撹拌した後で、反応混合物を0℃に冷却させ、1.7mLの30%の過酸化水素を加えた。反応混合物を0℃で15分間撹拌してから、4.5mLの飽和チオ硫酸ナトリウム(Na223)を加え、また反応混合物を0℃で2時間撹拌した。30mLの酢酸エチルで反応混合物を3回抽出し反応させた。有機層を飽和炭酸水素ナトリウム(NaHCO3)及び塩水で洗浄した後で、硫酸ナトリウムで有機層を乾燥させて、減圧し濃縮し、残留物に対してカラムクロマトグラフィー(30%酢酸エチル及びヘキサン)を行って精製を行い、218mgの化合物(iii)が得られ、収率が80%であった。
149mg(0.20mmol)の化合物(iii)を2.5mLのジクロロメタンに溶解させた溶液を、1.6mLのジクロロメタンに溶解したブロモトリメチルシラン(trimethylsilyl bromide;TMSBr)(0.12mL、0.92mmol)及びピリジン(pyridine)(0.19mL、2.31mmol)で0℃で4〜6時間処理した。4.5mLの水を加えてから、水層を分離し冷凍し乾燥させ、精製の58.3mgの化合物6が得られ、収率が63%であった。
化合物6の核磁気共鳴分光計による核磁気共鳴分光分析のデータは、1H NMR(400MHz,CDCl3):δ 7.50(s,1H),7.40−7.29(overlap,5H),5.97(s,1H),5.43(t,J=7.2Hz,1H),4.82(m,2H),4.38(m,1H),3.73(3H,s),3.28−3.03(overlap,4H),2.83(m,1H),2.17(m,1H).ESI(m/z)452.05 [M−H]-であった。
1当量の化合物3を無水ジクロロメタンに溶解させて、1.1当量のt−ブチルオキシカルボニルアミノ酸、1.1当量の1−エチル−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド及び0.1当量のDMAPを加え、反応混合物を室温で原料が消耗するまで撹拌してから、溶液をジクロロメタンで希釈し、塩水で3回洗浄した。有機層を硫酸ナトリウムで乾燥させ濃縮し、残留物に対してカラムクロマトグラフィー精製を行い、精製化合物が得られた。前記化合物を10mLのHCl(2Mをエーテルに溶解)に溶解させ、反応混合物を室温で徹夜撹拌してから、反応混合物を減圧し濃縮し、得られた粗生成物を10mLのエーテルで再結晶させた。得られた結晶をエーテルで洗浄して化合物9が得られ、2つのステップの総計の収率が52%であった。
化合物9の核磁気共鳴分光計による核磁気共鳴分光分析のデータは、1H NMR(400MHz,CDCl3):δ 7.44(s,1H),7.36−7.31(overlap,5H),6.23(d,J=3.6Hz,1H),5.95(s,1H),4.91−4.80(overlap,2H),4.56(d,J=6.8Hz,1H),4.42(d,J=5.2Hz1H),3.73(3H,s),3.41(br s,2H),3.31−3.27(overlap,3H),3.05(brs,1H),2.86(m,1H),2.49(m,1H),2.29−2.11(overlap,4H).ESI(m/z)471.05 [M+H]+であった。
50mg(0.097mmol)の化合物3を0.60mL(7.76mmol)のトリフルオロ酢酸及び25mLのジクロロメタンに溶解させた。反応混合物を2時間撹拌した後で、12ミリリットルのHCl(1.25Mをエタノールに溶解)を加えた。反応混合物を室温で徹夜撹拌してから、溶液を濃縮し、残留物をジクロロメタンで再溶解し、塩水で3回洗浄した。有機層を硫酸ナトリウムで乾燥させ濃縮した。粗生成物に対してカラムクロマトグラフィー(20%酢酸エチル及びヘキサン)を行って精製を行い、12.1mgの化合物11が得られ、収率が29%であった。
化合物11の核磁気共鳴分光計による核磁気共鳴分光分析のデータは、1H NMR(400MHz,CDCl3):δ 7.52(s,1H),7.30−7.19(overlap,5H),5.82−5.75(overlap,2H),4.74(brs,2H),4.63(q,J=7.6 HZ,2H),4.65(d,J=5.6Hz,1H),3.71(3H,s),3.12(m,1H),3.05−2.92(overlap,5H),2.81(m,1H),2.58(m,1H),2.15(m,1H).ESI(m/z)402.15 [M+H]+であった。
150mg(0.32mmol)の化合物3及び45mgのp−トルエンスルホン酸(p−toluenesulfonic acid)を10mLの40%水性メチルアミン(aqueous methyl amine)に溶解させ、室温で48時間撹拌した。また反応混合物を15mLのジクロロメタンで3回抽出し、有機層を塩水で洗浄した後で、硫酸ナトリウムで乾燥させ濃縮した。残留物に対してカラムクロマトグラフィー精製を行い、22.3mgの化合物13が得られ、収率が19%であった。
化合物13の核磁気共鳴分光計による核磁気共鳴分光分析のデータは、1H NMR(400MHz,CDCl3):δ 7.31−7.20(overlap,5H),7.12(s,1H),6.01(s,1H),5.76(brs,1H),4.37(m,2H),4.21(d,J=5.2 HZ,1H),3.67(s,3H),3.41(s,3H),3.25(m,1H),3.17(m,1H),3.13(m,1H),2.81(m,1H),2.28(m,1H),ESI(m/z)391.10 [M+Na]+であった。
301.2mg(0.92mmol)の化合物3をジクロロメタンに溶解させ、783.8mg(1.845mmol)のDess_Martin超原子価ヨウ素剤及び155.3mg(1.85mmol)の重炭酸ナトリウムを加えた。反応混合物を原料全体が消耗されるまで撹拌した。水性飽和チオ硫酸ナトリウムで反応混合物を10分間処理し、ジクロロメタンで3回抽出した。有機層を無水硫酸ナトリウムで乾燥させ濃縮した。残留物に対してカラムクロマトグラフィー(15%酢酸エチル及びヘキサン)を行って精製を行い、244.2mgの化合物17が得られ、収率が82%であった。
化合物17の核磁気共鳴分光計による核磁気共鳴分光分析のデータは、1H NMR(400MHz,CDCl3):δ 7.49(s,1H),7.29−7.15(overlap,5H),5.88(s,1H),4.97(d,J=13.6Hz,1H),4.89(d,J=13.6Hz,1H),4.59(d,J=7.2Hz,1H),3.79(3H,s),3.44(m,2H),3.09−3.07(overlap,2H),2.92(m,1H),2.19(m,1H),1.41(s,9H).ESI(m/z)494.15 [M+Na]+であった。
0.12mmolの化合物17を10mLのHCl(2Mをエーテルに溶解)に溶解させ、反応混合物を室温で徹夜撹拌してから、反応混合物を真空で濃縮し、得られた粗生成物を10mLのエーテルで再結晶させた。得られた固体をエーテルで洗浄して化合物10が得られ、収率が84%であった。
化合物10の核磁気共鳴分光計による核磁気共鳴分光分析のデータは、1H NMR(400MHz,CDCl3):δ 7.56(s,1H),7.37−7.25(overlap,5H),5.95(s,1H),5.04(d,J=13.2Hz,1H),4.96(d,J=13.2Hz,1H),4.39(t,J=7.2Hz,1H),3.78(3H,s),3.52(m,1H),3.41(m,1H),3.25−3.23(overlap,2H),2.88(dd,J=16.6,8Hz,1H),2.19(dd,J=16.8,8.4Hz,1H).ESI(m/z)371.95 [M+H]+であった。
また図1Dを参照されたい。図1Dは、本発明の化合物5、化合物7、化合物8及び化合物16の合成方法を示すフロー図である。
323.6mg(0.68mmol)の化合物3を無水ジクロロメタンに溶解させて、190mg(0.82mmol)のt−ブチルオキシカルボニル−L−アスパラギン、197mg(1.03mmol)のEDCI及び8.4mg(0.068mmol)のDMAPを加え、反応混合物を室温で1時間撹拌し、反応混合物をジクロロメタンで希釈し、塩水で3回洗浄した。有機層を硫酸ナトリウムで乾燥させ濃縮した。粗生成物に対してカラムクロマトグラフィー(20%酢酸エチル及びヘキサン)を行って精製を行い、206.8mgの化合物(v)が得られ、収率が40%であった。化合物(v)の構造式は、以下の通りである。
化合物(v)の核磁気共鳴分光計による核磁気共鳴分光分析のデータは、1H NMR(400MHz,CDCl3):δ 7.45−7.19(overlap,6H),6.04(s,1H),5.93(s,1H),4.77−4.53(overlap,3H),4.35(m,1H),3.74(3H,s),3.28(t,J=6.8Hz,1H),3.10−2.73(overlap,6H),2.21(m,1H),1.44(s,9H),1.40(s,9H).ESI(m/z)701.4 [M+Na]+であった。
0.12mmolの化合物(v)を10mLのHCl(2Mをエーテルに溶解)に溶解させ、反応混合物を室温で徹夜撹拌してから、反応混合物を真空で濃縮し、得られた粗生成物を10mLのエーテルで再結晶させた。得られた固体をエーテルで洗浄して化合物5が得られ、収率が89%であった。
化合物5の核磁気共鳴分光計による核磁気共鳴分光分析のデータは、1H NMR(400MHz,CDCl3):δ 7.40−7.32(overlap,6H),6.19(s,1H),6.03(s,1H),5.04(m,1H),4.78(m,1H),4.54(m,1H),4.37(m,1H),3.74(3H,s),3.28−3.79(overlap 7H),2.28(m,1H).ESI(m/z)488.10 [M+H]+であった。
1当量の化合物12を無水ジクロロメタンに溶解させて、1.1当量のt−ブチルオキシカルボニルアミノ酸(N−Boc−amino acid)、1.1当量の1−エチル−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド及び0.1当量のDMAPを加え、反応混合物を室温で原料が消耗するまで撹拌してから、溶液をジクロロメタンで希釈し、塩水で3回洗浄した。有機層を硫酸ナトリウムで乾燥させ濃縮し、残留物に対してカラムクロマトグラフィー精製を行い、化合物7が得られ、収率が77%であった。
化合物7の核磁気共鳴分光計による核磁気共鳴分光分析のデータは、1H NMR(400MHz,CDCl3):δ 7.42(s,1H),7.31−7.16(overlap,5H),6.05(d,J=6Hz,1H),5.92(s,1H),4.70−4.62(overlap,2H),4.34(d,J=7.6Hz,1H),4.25(dd,J=4,8.6Hz,1H),3.74(3H,s),3.52−3.35(overlap,2H),3.26(dd,14.4,8Hz,1H),3.17−3.04(overlap,2H),2.92−2.84(overlap,2H),2.27−2.17(overlap,2H),1.99−1.85(overlap,3H),1.41(s,9H),1.39(s,9H).ESI(m/z)693.20 [M+Na]+であった。
0.12mmolの化合物7を10mLのHCl(2Mをエーテルに溶解)に溶解させ、反応混合物を室温で徹夜撹拌してから、反応混合物を真空で濃縮し、得られた残留物を10mLのエーテルで再結晶させた。得られた固体をエーテルで洗浄して化合物8が得られ、収率が70%であった。
化合物8の核磁気共鳴分光計による核磁気共鳴分光分析のデータは、1H NMR(400MHz,CDCl3):δ 7.37−7.30(overlap,6H),6.31(s,1H),6.01(s,1H),5.92(s,1H),4.90−4.83(overlap,2H),4.48(br s,2H),3.75(3H,s),3.42(br s,2H),3.31−3.20(overlap,3H),2.83(d,J=14Hz,1H),2.48(br s,1H),2.30(d,J=15.6Hz,1H),2.21−2.11(overlap,4H).ESI(m/z)471.05 [M+H]+であった。
0.12mmolの化合物12を10mLのHCl(2Mをエーテルに溶解)に溶解させ、反応混合物を室温で徹夜撹拌してから、反応混合物を真空で濃縮し、得られた残留物を10mLのエーテルで再結晶させた。得られた固体をエーテルで洗浄して、化合物16が得られ、収率が63%であった。
化合物16の核磁気共鳴分光計による核磁気共鳴分光分析のデータは、1H NMR(400MHz,CDCl3):δ 7.37−7.28(overlap,6H),6.31(d,J=5.2Hz,1H),5.79(s,1H),4.46(t,J=6.8Hz,1H),4.17(d,J=14Hz,1H),4.13(d,J=13.6Hz,1H),3.75(3H,s),3.21−3.13(overlap,3H),3.06(t,J=5.6Hz,1H),2.81(dd,16.8,7.6Hz,1H),2.25(t,J=16.8Hz,1H).ESI(m/z)373.95 [M+H]+であった。
また図1Eを参照されたい。図1Eは、本発明の化合物14及び化合物15の合成方法を示すフロー図である。
83.1mg(0.12mmol)の化合物2を10mLのHCl(2Mをエーテルに溶解)に溶解させ、反応混合物を室温で徹夜撹拌してから、反応混合物を減圧し濃縮し、得られた残留物を10mLのエーテルで再結晶させた。得られた固体をエーテルで洗浄して64.2mgの化合物14が得られ、収率が94%であった。
化合物14の核磁気共鳴分光計による核磁気共鳴分光分析のデータは、1H NMR(400MHz,CDCl3):δ 7.38−7.26(overlap,11H),6.26(d,J=4.8Hz,1H),5.92(s,1H),4.94(d,J=13.2Hz,1H),4.76(d,J=13.2Hz,1H),4.46(t,J=6.8Hz,1H),4.38(t,J=6.4Hz,1H),3.74(3H,s),3.28−3.12(overlap,5H),2.95(t,J=5.0Hz,1H),2.80(dd,J=17,8Hz,1H),2.27(d,J=17.6Hz,1H).ESI(m/z)521.10 [M+H]+であった。
1当量の化合物2を25当量のトリフルオロ酢酸(trifluoroacetic acid;TFA)及びジクロロメタン(ジクロロメタン:トリフルオロ酢酸=10:1)に溶解させた。反応物を2時間撹拌した後で、混合物を濃縮してトリフルオロ酢酸を取り除いた。残留物に対してカラムクロマトグラフィー(5%メタノール及びジクロロメタン)を行って精製を行い、化合物15が得られ、収率が92%であった。
化合物15の核磁気共鳴分光計による核磁気共鳴分光分析のデータは、1H NMR(400MHz,CDCl3):δ 7.27−7.14(overlap,11H),5.90(d,J=6.0Hz,1H),5.77(s,1H),4.60(d,J=13.2Hz,1H),4.52(d,J=13.2Hz,1H),4.34(brs,1H),4.22(brs,1H),3.74(3H,s),3.29−3.20(overlap,4H),3.05(dd,J=14,7.2Hz,1H),2.79(dd,J=14,7.2Hz,1H),2.51(m,1H),2.08(m,1H).ESI(m/z)521.20 [M+H]+であった。
二、本発明のイリドイド配糖体類化合物が神経保護の効果を有する
<試験例2−1:乳酸脱水素酵素の放出率分析>
22が細胞に酸化傷害を与え、また細胞膜の損害を引き起こし、乳酸脱水素酵素(lactate dehydrogenase;LDH)を培地に放出する。従って、培地におけるLDH放出率が低いほど、細胞の受ける損傷の比率が低く、サンプルが細胞に対する保護効力を有することを表示する。
17日妊娠したC57BL/6マウスの大脳皮質から調製された初代の大脳皮質細胞(primary cortical cells;PCC)を、試験の細胞とした。初代の大脳皮質細胞の調製方法については、Wetzel M等により提出された工程(Cell Death Differ 2008;15:143−151)を参照されたい。初代の大脳皮質細胞を血清を含まない条件で培養し、B−27サプリメント(2%、Invitrogen)、グルタミン(0.5mM、Sigma Aldrich)、グルタミン酸(25mM、Sigma Aldrich)、ペニシリン(100U/ml)及びストレプトマイシン(100mg/ml、Invitrogen)が添加される神経元細胞培地(neurobasal medium、Invitrogen)を培地とした。インビトロで4日培養した後、培地の半分をグルタミン酸を含まない新鮮な培地に置換し、37℃、5%CO2のインキュベータに培養した。インビトロで7日培養した後、初代の大脳皮質細胞は、試験に用いられることができる。
試験上、先に初代の大脳皮質細胞を24ウェルマイクロタイタープレートに接種し、20分間静置した後で、培養液にそれぞれサンプル又は誘導剤H22(10-4 mol/L)を与えた。誘導剤H22のみを加えたものを対照群とし、誘導剤H22及びサンプルを同時に加えたものを試験群とした。サンプルは濃度がそれぞれ100μMの化合物1〜化合物17であった。また37℃、5%CO2のインキュベータで24時間培養した。培養後に培養液を吸出し、リン酸緩衝液(PBS)で2回洗浄した後で、LDH Cytotoxicity Detection Kit(TaKaRa Bio Laboratories;Japan)で培養液におけるLDH活性を分析して、細胞の損傷様子を示す、初代の大脳皮質細胞に対する毒性の百分率(percentage cytotoxicity)を算出することができる。分析結果であるLDH活性が低い場合、その毒性の百分率が小さく、細胞の損傷様子が厳しくなく、前記サンプルが細胞に対する保護効力を有することを表示する。乳酸脱水素酵素の活性は比色法により測定され、特定の基質と酵素とが反応した後で、反応液の吸光度と乳酸脱水素酵素の活性とは正の線形関係になる。乳酸脱水素酵素の活性(U/10-3L)は、3分間における波長340nmが減少する光学密度の勾配で算出された。1つの乳酸脱水素酵素の活性単位は、1分間毎に1×10-3 molNADHを触媒反応させる消耗量と定義された。
図1Fを参照されたい。図1Fは、本発明のイリドイド配糖体類化合物の乳酸脱水素酵素の放出率分析を示す結果図であり、分析する化合物は化合物1〜化合物17である。
結果によると、化合物1〜化合物17の何れも、H22の加えられた初代の大脳皮質細胞のその乳酸脱水素酵素の放出率を50%以下に低下させることができ、なお、化合物7及び化合物13以外、他の化合物の何れもH22の加えられた初代の大脳皮質細胞のその乳酸脱水素酵素の放出率を45%以下に低下させることができる。これは、本発明の化合物の何れもH22による酸化傷害から初代の大脳皮質細胞を保護する効果があることを示す。
また図1Gを参照されたい。図1Gは、異なる濃度の本発明のイリドイド配糖体類化合物の乳酸脱水素酵素の放出率分析を示す結果図であり、分析する化合物は化合物1、化合物3、化合物5、化合物15及び化合物16である。本試験において、図1Fにおける乳酸脱水素酵素放出率の低い化合物1、化合物3、化合物5、化合物15及び化合物16を選択し、その初代の大脳皮質細胞を保護可能な最適濃度を更に分析し、試験の濃度がそれぞれ0.1μM、1μM、10μM及び100μMであった。
図1Gの結果から分かるように、化合物1、化合物3、化合物5、化合物15及び化合物16の何れも、濃度が100μMである場合、初代の大脳皮質細胞の乳酸脱水素酵素の放出率に対する低下効果が最適であり、且つ何れも濃度の低下につれて、その乳酸脱水素酵素の放出率の低下効果も低くなって、これで本発明の化合物のH22による酸化傷害から初代の大脳皮質細胞を保護する効果が投与量依存性を有することが判明される。また、化合物1は、濃度が0.1μMでも、H22の添加された初代の大脳皮質細胞のその乳酸脱水素酵素の放出率を30%に低下させることができるため、後の虚血性脳卒中になった動物モデルに対しては、化合物1によって、本発明の化合物の脳卒中に対する治療効果を評価した。
三、虚血性脳卒中が発生した後の神経幹細胞の自己再生及び分子間の作用調節メカニズム
虚血性脳卒中が発生すると、神経幹細胞(neural stem cells;NSCs)が自己再生と分子間の作用調節メカニズムを如何にするかはまだ判明されていない。現在の研究によると、Bmi−1は幹細胞の自己再生及び成長を促す肝心な要因であるため、この部分の試験例では、先に神経幹細胞が如何にBmi−1の活性化によって自己再生しまた成長するかを先に検討する。
<試験3−1.脳虚血によるラット脳内Bmi−1の向上の発現>
脳虚血によりBmi−1の発現が向上するかを確定するために、本試験例では、免疫蛍光染色及びウエスタンブロット法によって虚血性脳卒中ラットの脳部のBmi−1の発現量を分析した。
脳卒中ラットモデルとしては、脳虚血/再灌流モデル(ischemia_reperfusion model)を利用してラットの一過性局所脳虚血の症状を模擬し、試験動物として体重が250〜300グラムであるオスSD(Sprague−Dawley)ラットを使用した。ラットに対して先に抱水クロラール(0.4g/kg)を腹腔内に注射して麻酔をかけ、ラットの脳虚血/再灌流モデルに対してラットの両方の総頸動脈(common carotid arteries;CCA)及び右中大脳動脈(middle cerebral artery;MCA)を閉塞することで局所性脳虚血を誘発し、90分間閉塞してから解除して再灌流を行った。ラットの中核体温をサーミスタ温度プローブ(Hewlett−Packard Model 21090A probe;Hewlett−Packard Company;Andover;MA)で測定し、麻酔中に加温パッドでラットの体温を37℃に維持して、麻酔から回復してからも、ラットの体温を加熱ランプで37℃に維持した。
試験上、脳虚血後4時間、12時間、24時間及び3日間の脳卒中ラットの脳部組織切片に対して、免疫蛍光染色法によってBmi−1をキャリブレーションし、別に、脳虚血/再灌流モデルを処理していないラットを対照群とした。
図2A、図2B、添付ファイル1及び添付ファイル2を参照されたい。
図2Aは、虚血性脳卒中ラットの脳部皮質(cortex)のBmi−1の発現量を示す分析図である。
図2Bは、虚血性脳卒中ラットの脳海馬(hippocampus)のBmi−1の発現量を示す分析図である。
添付ファイル1は、図2Aのカラー図面である。
添付ファイル2は、図2Bのカラー図面である。
図2Aの左図は、脳卒中ラットの脳部皮質部位を撮影する顕微鏡写真図であり、四角枠は観察し撮影する部位である。図2Aの右図は、ラットの脳部皮質部位におけるBmi−1を発現した細胞の統計結果である。
図2Bの左図は、脳卒中ラットの脳海馬部位を撮影する顕微鏡写真図であり、四角枠は観察し撮影する部位である。図2Bの右図は、ラットの脳部皮質部位におけるBmi−1を発現した細胞の統計結果である。
図2A及び図2Bの結果から分かるように、脳卒中ラットと対照群のラットとを比べて、脳卒中ラットの脳部からより多くのBmi−1(Bmi−1+)を発現する細胞が検出され、且つ主にラットの脳部梗塞境界に近い同側の皮質部位と脳海馬梗塞境界と海馬の歯状回(dentategyrus;DG)に発現される。また、脳卒中ラットと対照群のラットとを比べると、Bmi−1の免疫反応向上が時間依存性を有し、脳虚血後の24時間にBmi−1の最高発現量を達すことが判明される。
本試験は、更にウエスタンブロット法で虚血性脳卒中ラットの脳組織におけるBmi−1及びHIF−1αの発現量を検出した。試験上、先に脳虚血後の4時間、16時間、1日間、2日間、4日間、7日間及び10日間の脳卒中ラットの脳部組織の全部タンパク質を抽出した後で、ウエスタンブロット法でタンパク質の発現量を検出し、脳卒中ラットの脳組織(皮質区と線条体)における閉塞がない相同性ドメインを正常な対照とした。
また図2Cを参照されたい。図2Cは、虚血性脳卒中ラットの脳部のBmi−1及びHIF−1αの発現量を示す分析図である。
図2Cの結果から分かるように、脳卒中ラットの脳組織におけるBmi−1及びHIF−1αの発現が時間に依存するように向上し、この結果が図2A及び図2Bの結果と一致であるので、脳虚血がラットの脳におけるBmi−1の発現を向上させることが判明される。
<試験3−2.脳虚血後のBmi−1と神経膠細胞との共同発現>
更に脳虚血後にBmi−1を発現するものがどんな脳細胞であるかを確定するために、試験上、虚血性脳卒中ラットの脳組織を免疫蛍光二重染色法で神経細胞マーカー及びBmi−1をキャリブレーションし、また共焦点顕微鏡で撮影し観察して、神経細胞マーカー及びBmi−1の共同発現の状況を確認し、4’,6−ジアミジノ−2−フェニルインドール(4’,6−diamidino−2−phenylindole;DAPI)で細胞核をキャリブレーションした。特定な細胞形態マーカーは、星状膠細胞マーカーGFAP(glial fibrillary acidic protein)、神経元特異性細胞骨格タンパク質MAP−2(microtubule−associated protein 2)、神経核マーカーNeuN(neuronal nuclear antigen)及び神経幹細胞マーカーNestin(neuroectodermal stem cell marker)を含む。
図3及び添付ファイル3を参照されたい。図3は、虚血性脳卒中ラットの脳組織Bmi−1及び神経細胞マーカーの共同発現を示す顕微鏡写真図である。
添付ファイル3は、図3のカラー図面であり、スケールが50μmを表す。
結果から分かるように、脳卒中ラット脳部で大量にBmi−1+を発現した細胞の虚血皮質部位又は歯状回から、Bmi−1+細胞がそれぞれ神経幹細胞マーカー(Nestin+)、成熟神経マーカー(MAP−2+とNeuN+)及び神経膠細胞マーカー(GFAP+)と共同発現することが見られた。
<試験3−3.低酸素によるBmi−1の初代の大脳皮質細胞における発現の向上>
低酸素の雰囲気がBmi−1の初代の大脳皮質細胞における発現に影響を与えるかを評価するために、本試験例は、それぞれ異なる酸素量(21%、1%、3%と5%)で初代の大脳皮質細胞に対して無酸素処理を行い、又は異なる時間で(1時間、4時間、8時間、16時間及び24時間)初代の大脳皮質細胞に対して無酸素処理を行い、酸素量21%の群を対照群とし、また免疫蛍光染色及びウエスタンブロット法で、異なる条件で処理された初代の大脳皮質細胞のBmi−1の発現量を分析した。
図4A〜図4D及び添付ファイル4を参照されたい。
図4Aは、異なる酸素量で無酸素処理をした初代の大脳皮質細胞のBmi−1の発現量を示す分析図である。
図4Bは、異なる酸素量で無酸素処理をした初代の大脳皮質細胞のBmi−1の発現を示す顕微鏡写真図である。
図4Cは、異なる時間で無酸素処理をした初代の大脳皮質細胞におけるBmi−1を発現する細胞の統計図である。図4Dは、異なる時間で無酸素処理をした初代の大脳皮質細胞のBmi−1の発現量を示す分析図である。
添付ファイル4は、図4Bのカラー図面である。
データ結果をmean±SD値で表示し、n=8であり、*が対照群と比べてp<0.05であることを示し、**が対照群と比べてp<0.01であることを示す。
図4A及び図4Bにおける初代の大脳皮質細胞が無酸素処理を行う時間が8時間であり、図4C及び図4Dにおける初代の大脳皮質細胞が無酸素処理を行う酸素量が1%であった。免疫蛍光染色又はウエスタンブロット法の結果の何れも、無酸素処理がされていない初代の大脳皮質細胞と比べて、低酸素雰囲気により初代の大脳皮質細胞のBmi−1の発現を向上させ、且つこの向上の状況が時間依存性(低酸素時間が16時間である時にBmi−1の発現量が一番高い)及び投与量依存性(酸素量が3%である時にBmi−1の発現量が一番高い)を有することを示す。
<試験3−4.虚血ラットのHIF−1α活性抑制によるBmi−1の発現の負調節>
虚血後にHIF−1αを誘発することでBmi−1を正調節するかを証明するために、本試験例は、それぞれHIF−1α阻害剤(2−Methoxyestradiol;2−ME2)で脳卒中ラットを処理し、又はHIF−1α遺伝子ノックアウトマウス(HIF−1α knockout mice)を利用してから、免疫蛍光染色法及びウエスタンブロット法でラット(又はマウス)の虚血脳におけるBmi−1の発現量を分析した。
試験上、先に2−ME2をジメチルスルホキシド(Dimethyl sulfoxide;DMSO)に溶解させて、10mmol/Lの貯蔵液を得た。2−ME2で脳卒中ラットを処理する方法については、Ricker JL等により提出された工程(Clin Cancer Res 2004;10:8665−8673)を参照されたい。
試驗のラットは、脳虚血/再灌流を処理する前の何日間から脳虚血/再灌流を処理したまで、毎日、異なる投与量の2−ME2(50mg/kg、100mg/kg又は150mg/kg)を含むリポソーム(di−oleoyl−phosphotidylcholine;Avanti Polar Lipids;USA)を5〜10日連続して腹腔内に注射した。
HIF−1α遺伝子ノックアウトマウスは、HIF−1αのloxP両側対立遺伝子を有し、Johnson RS.チームにより贈られたものである(Cancer Res;2000;60:4010−4015)。HIF−1αの発現を中断させるために、HIF−1α遺伝子ノックアウトマウスに対して、胚胎期の第15日から出生後の第1日まで、毎日、ドキシサイクリン誘導剤(2mg/mlを5%w/vの蔗糖溶液に溶解)を与えた。HIF−1α遺伝子ノックアウトマウスに対しても、同様に、脳虚血/再灌流モデルでマウスの一過性局所脳虚血の症状を模擬した。
図5A〜図5D、添付ファイル5及び添付ファイル6を参照されたい。
図5Aは、虚血性脳卒中ラットの脳部のBmi−1及びHIF−1αの共同発現を示す顕微鏡写真図である。
図5Bは、2−ME2で処理された虚血性脳卒中ラットの腦部のBmi−1の発現を示す顕微鏡写真図及びその定量化図である。
図5Cは、2−ME2で処理された虚血性脳卒中ラットの腦部のBmi−1の発現を示すウエスタンブロット法分析図である。
図5Dは、HIF−1α遺伝子ノックアウトマウスの腦部のBmi−1の発現を示すウエスタンブロット法分析図であり、NL(normal littermate)は、HIF−1α遺伝子ノックアウトマウスの同腹子であるがHIF−1α遺伝子ノックアウトがされていないマウスを表す。
添付ファイル5は、図5Aのカラー図面である。
添付ファイル6は、図5Bのカラー図面である。
図5Aの結果から分かるように、虚血性脳卒中ラットの脳部におけるBmi−1の発現が向上する皮質部位に、Bmi−1+細胞の共同発現HIF−1αが見られた。
図5B及び図5Cの結果から分かるように、脳虚血後にラットの脳におけるBmi−1の発現が向上する現象が2−ME2の注射により抑制され、且つその抑制作用が投与量依存性を有した。
図5Dの結果から分かるように、正常なマウスが脳虚血処理(脳虚血/再灌流モデルで)される群及び脳虚血処理がされていない群と比べて、その脳部のBmi−1の発現量が向上した。しかしながら、HIF−1α遺伝子ノックアウトマウスが脳虚血処理されてから、その脳部のBmi−1の発現量の向上が見られていない。上記の結果から、虚血性脳卒中ラットの(又はマウス)のHIF−1α活性を抑制すれば、Bmi−1の発現を負調節するようになることが判明された。
<試験3−5.低酸素による初代の大脳皮質細胞HIF−1αの核転座核輸入>
本試験例は、更に免疫蛍光染色法でHIF−1αとBmi−1が低酸素雰囲気で初代の大脳皮質細胞インビボにおける位置を確定した。試験上、初代の大脳皮質細胞が3つの群に分けられ、それぞれ酸素量21%の雰囲気に培養されるものを対照群とし、酸素量1%の雰囲気で8時間培養されるものを低酸素群とし、先に培地に1μMの2−ME2を加え16時間を処理してから酸素量1%の雰囲気で8時間培養されるものを低酸素+2−ME2群とした。
図6Aと添付ファイル7を参照されたい。
添付ファイル7は、図6Aのカラー図面であり、HIF−1αとBmi−1が異なる条件で初代の大脳皮質細胞体における位置を示す顕微鏡写真図である。
図6Aの結果から分かるように、正常な雰囲気で(対照群)、HIF−1αが同時に細胞質(神経突起を含む)と細胞核に分布され、低酸素の雰囲気で、HIF−1αが細胞核又は細胞核周囲の部位に転座され、且つ低酸素の雰囲気でHIF−1αとBmi−1が共同に発現した。先に2−ME2を処理する群は、HIF−1αが低酸素雰囲気で核転座核輸入する状況を抑制した。
本試験は、更にウエスタンブロット法でHIF−1α活性化とBmi−1の発現の間の関係を分析した。
図6Bを参照されたい。図6Bは、Bmi−1を一時に発現した後で無酸素処理をした初代の大脳皮質細胞のBmi−1の発現量を示す分析図である。
試験上、LV−Bmi−1を初代の大脳皮質細胞にトランスフェクションし、初代の大脳皮質細胞で一時に大量にBmi−1を発現し、先に1μMの2−ME2で16時間を処理してからLV−Bmi−1を初代の大脳皮質細胞にトランスフェクションし、試験上、LV−GFPを初代の大脳皮質細胞にもトランスフェクションしたものを試験対照群とした。
図6Bの結果から分かるように、LV−Bmi−1をトランスフェクションした後で、初代の大脳皮質細胞が大量にBmi−1を発現するが、この大量にBmi−1を発現する結果が先に2−ME2を処理する影響を受けない。
また図6Cを参照されたい。図6Cは、HIF−1αの発現を抑制した後で無酸素処理をした初代の大脳皮質細胞のBmi−1の発現量を示す分析図である。試験上、レンチウイルスにより標的HIF−1αのshRNA(LV−HIF−1α−sh;sc−35562−V;Santa Cruz Biotechnology)を培地にインポートし初代の大脳皮質細胞を培養して、初代の大脳皮質細胞におけるHIF−1αの発現を低下させ、試験上、別に1μMの2−ME2で16時間を処理して初代の大脳皮質細胞におけるHIF−1αの発現を低下させ、試験上も、レンチウイルスにより対照群のshRNA(LV−control−sh;sc−108080;Santa Cruz Biotechnology)を培地にインポートし初代の大脳皮質細胞を培養して試験対照群とした。
図6Cの結果から分かるように、LV−HIF−1α−shをインポートしても又は先に2−ME2を処理しても、何れも初代の大脳皮質細胞におけるHIF−1αの発現量を低下させるとともに、初代の大脳皮質細胞におけるBmi−1の発現量も低下させた。
上記の結果から分かるように、HIF−1αの活性化は、HIF−1αの核転座核輸入とBmi−1の発現を影響し、且つ2−ME2は、単独でBmi−1の発現を抑制できず、HIF−1αによりガイドされるBmi−1の発現のみを抑制できる。
<試験3−6.HIF−1αがBmi−1遺伝子のプロモーターにリクルートされて低酸素を反応させた>
HIF−1αを正調節することのみにより低酸素雰囲気でBmi発現量を向上させることを証明するために、試験上、それぞれHIF−1αの発現又はHIF−2α(低酸素誘導因子の別のメンバー)発現を低下させてから、初代の大脳皮質細胞に対して無酸素処理をして、HIF−1αとHIF−2αとBmi−1との間の関係を観察した。HIF−1α又はHIF−2α発現の低下は、レンチウイルスによりLV−HIF−1α−sh又は標的HIF−2αのshRNA(LV−HIF−2α−sh;sc−35316−V;Santa Cruz Biotechnology)を培地にインポートし初代の大脳皮質細胞を培養した。試験上も、レンチウイルスにより対照群のLV−control−shを培地にインポートし初代の大脳皮質細胞を培養して試験対照群とした。
図7Aを参照されたい。図7Aは、HIF−1α又はHIF−2α発現を抑制した後で無酸素処理をした初代の大脳皮質細胞のBmi−1の発現量を示す分析図であり、ウエスタンブロット法でBmi−1の発現量を分析した。
結果から分かるように、初代の大脳皮質細胞のHIF−1αの発現を抑制してから、Bmi−1の発現が検出されていないが、初代の大脳皮質細胞のHIF−2αを抑制してもBmi−1の発現を影響しなく、これで低酸素雰囲気で向上したBmi−1の発現がHIF−1αにより調節されるが、HIF−2αに調節されないことが判明される。
HIF−1αとBmi−1のプロモーターとの間の相互作用の直接証拠を取得するために、本試験例は、更にクロマチン免疫沈降法(chromatin immunoprecipitation assay)で確定した。試験上、先に初代の大脳皮質細胞を酸素量3%の雰囲気に4時間培養してから、1%のホルムアルデヒド(formaldehyde)を37℃で20分間固定して、後の可逆的架橋に寄与した。また商業化試薬キット(Upstate Biotechnology)でクロマチン免疫沈降法を行い、HIF−1αとBmi−1プロモーター(NCBI Accession number:NC_000010.10)の結合を検出した。
DNA−タンパク質複合物は、抗HIF−1α一次抗体が接種されたProtein A agarose beadsで免疫沈降を行い、また1%のドデシル硫酸ナトリウム(Sodium Dodecylsulfate;SDS)と0.1Mの重炭酸ナトリウムで溶出した。DNA−タンパク質の架橋により複合物を65℃で5時間培養して逆転させ、且つプロテアーゼKでタンパク質を取り除きすることができる。分離されたDNAをフェノール(phenol)/クロロホルム(chloroform)で抽出してから、PCRで大きくした。使用されたプライマーがBmi−1プロモーターのプライマーであり、フォワードプライマーの配列が5’−CCGCGGGTGGAAGGGGAGC C−3’であり、リバースプライマーの配列が5’−GGGGCCGGCAGGCGCGG GGC−3’であった。
図7B及び図7Cを参照されたい。
図7Bは、Bmi−1の5’端のゲノム部位を示す模式図である。
図7Cは、初代の大脳皮質細胞のクロマチン免疫沈降法の結果図である。
図7Bにおいて、Bmi−1の5’端のゲノム部位がBmi−1プロモーター部位、第1のエクソン部位及びHRE(hormone response element)結合部位を含み、HRE結合部位がヌクレオチド−272〜−268(推定する転写開始部位に対して+1)であることが判明される。
図7Cの結果から分かるように、初代の大脳皮質細胞が4時間の無酸素処理された後で、HIF−1αがBmi−1プロモーターにリクルート(recruitment)されそして直接結合されるが、この現象がLV−HIF−1α−shの初代の大脳皮質細胞にインポートする場合で見られなかった。
上記の結果から分かるように、低酸素の状况で、HIF−1αがBmi−1遺伝子のプロモーターにリクルートされ結合されて、Bmi−1の発現を正調節した。
<試験3−7.低酸素条件でBmiの正調節はHIF−1αに誘導された転写活性により調節された>
更に低酸素雰囲気で細胞Bmi−1の発現の向上が、HIF−1α活性化後にBmi−1プロモーターのHRE結合部位に結合される結果によるかを確定するために、本試験は、異なるプラスチドを構築し、ルシフェラーゼアッセイ法(luciferase reporter assay)により低酸素雰囲気でそのルシフェラーゼ活性を検出した。構築されたプラスチドは、pBmi−1−luc−1プラスチド、pBmi−1−luc−2プラスチドとpBmi−1mutHREプラスチドを含んだ。
図8Aを参照されたい。図8Aは、pBmi−1−luc−1プラスチド、pBmi−1−luc−2プラスチドとpBmi−1mutHREプラスチドの5’端のゲノム部位を示す模式図である。
試験上、先に5’端のゲノム部位を含む人類Bmi−1遺伝子のプロモーター(約900 bp)をpGL3−basicベクター(Promega)に構築してpBmi−1−luc−1プラスチドが得られ、その中pGL3−basicベクターがHRE結合部位を有し、且つpGL3−basicベクターがルシフェラーゼ発現ベクターであった。pBmi−1−luc−2プラスチドは、HRE結合部位を有しないプラスチドであり、他の部分がpBmi−1−luc−1プラスチドと同じであった。pBmi−1mutHREプラスチドは、pBmi−1−luc−1プラスチドにおけるHRE結合部位の配列を5’−GCGTG−3’から5’−AAAAG−3’に置換した。すべての構築されたプラスチドをそれぞれLipofectamine 2000(Invitrogen)で3T3細胞にトランスフェクションし、試験上、pGL3−basicベクターも3T3細胞にトランスフェクションして対照群とした。また、トランスフェクション效率を校正するために、3T3細胞は、同時にRenillaルシフェラーゼ遺伝子をコーディングするpRL−SV40ベクターを共トランスフェクションしてから、3T3細胞を低酸素雰囲気で(酸素量3%)培養した。
ルシフェラーゼ活性を測定する時に、先に細胞を開裂させてから、Dual−Luciferase Reporter Assay System(Promega)を使用し冷光マイクロプレートリーダー(Molecular Devices)でルシフェラーゼ活性を測定した。
図8Bを参照されたい。図8Bは、ルシフェラーゼアッセイ法の結果図であり、データ結果をmean±SD値で表示し、*が対照群と比べてp<0.05であることを示す。
結果から分かるように、pBmi−1−luc−1プラスチドのルシフェラーゼ活性がその他の群よりも著しく高く、pBmi−1−luc−1プラスチドがpBmi−1−luc−2プラスチドとpBmi−1mutHREプラスチドと比べて、Bmi−1遺伝子のプロモーターの完全な5’端のゲノム部位を有した。
上記の結果から分かるように、低酸素雰囲気でのHIF−1αの活性化は、Bmi−1の発現量を向上させることを促すように、Bmi−1プロモーターのHRE結合部位に結合される必要がある。
<試験3−8.低酸素はHIF−1α−Bmi−1信号径路によって神経幹細胞インビトロの増殖と自己再生を刺激した>
HIF−1α−Bmi−1カスケード反応が神経幹細胞の≡殖を調節するかを確定するために、本試験例において、神経幹細胞の非接着培養により、神経幹細胞がニューロスフェアを形成するかを確認して、HIF−1α−Bmi−1経路による神経幹細胞の自己再生の効果を確定した。
神経幹細胞を調製するために、成体マウス(4週齢)の側脳室の脳室下帯(subventricular zone;SVZ)を取り、髄膜を取り除いてから神経幹細胞の分離をViegas Pにより提出された工程(J Cell Sci 2006;119,4467−4474)を参照して、且つすべての工程を無菌状態下で操作した。ニューロスフェア培養は、神経幹細胞をB−27サプリメント(2%;Gibco BRL)、L−グルタミン(0.5mM;PAN Biotech)、ペニシリン(100U/ml;Gibco BRL)及びストレプトマイシン(0.1mg/ml;Gibco BRL)が添加される神経元細胞培地(neurobasal medium;Gibco BRL)に培養した。神経幹細胞を確保し大きくして培養するために、神経元細胞培地に別に2μg/mLのヘパリン(Sigma)、20ng/mLのFGF−2(R&D Systems)と20ng/mLのEGF(R&D Systems)を加え、ニューロスフェア培養物を37℃、5% CO2のインキュベータに培養した。無性/低密度培養のために、培養後の高密度の初代のニューロスフェアを分離させ希釈して96ウェルマイクロタイタープレートに接種し、各ウェルに0.2mLのニューロスフェア培養物があり、細胞の密度が100細胞/mLであった。7日培養した後で、新規に形成されるニューロスフェアの数量を算出し、免疫蛍光染色でニューロスフェアにおけるBmi−1、SOX2、Nestin、Musashi−1、BrdUとKi−67の発現を確認した。
図9Aと添付ファイル8を参照されたい。
図9Aは、神経幹細胞のニューロスフェア培養の顕微鏡写真図である。
添付ファイル8は、図9Aのカラー図面であり、スケールが50μmを表す。
結果から分かるように、ニューロスフェアにおいてBmi−1と幹細胞マーカー(Musashi−1、NestinとSOX2)が共同発現し、Nestinを発現した細胞も増殖マーカー(BrdUとki−67)と共同に発現した。
本試験は、別に神経幹細胞をそれぞれ異なる酸素量(21%、5%、3%と1%)の雰囲気で培養し、正常な雰囲気と低酸素の雰囲気でニューロスフェアの形成数量を影響するかを観察した。
図9Bと添付ファイル9を参照されたい。
添付ファイル9は、図9Bのカラー図面であり、神経幹細胞が無酸素処理されたニューロスフェア培養の顕微鏡写真図である。
結果から分かるように、酸素量3%の雰囲気で、神経幹細胞のニューロスフェアを形成する数量が一番多かった。
本試験は、更にレンチウイルスによりそれぞれLV−Bmi−sh又はLV−HIF−1α−shを神経幹細胞にインポートし、異なる酸素量(21%、5%、3%と1%)でニューロスフェアを培養し、異なる条件でニューロスフェアの形成頻度、神経幹細胞の自己再生潜在力、ニューロスフェアのサイズ及び神経幹細胞においてBrdU(BrdU+)とki−67(ki−67+)を発現する細胞の比例を観察し、神経幹細胞の自己再生潜在力が神経幹細胞のNestinの発現量で評価された。
また、本試験においても、Bmi−1遺伝子ノックアウトマウス(Bmi−1-/-)の側脳の脳室下帯で神経幹細胞を調製し、そしてBmi−1遺伝子ノックアウトマウスの同腹子であるが遺伝子ノックアウトがされていないマウス(NL)の側脳の脳室下帯で神経幹細胞を調製して、Bmi−1遺伝子ノックアウトマウス(Bmi−1-/-)はヘテロ接合体を持つBmi−1+/-マウスの交配により得られ、Bmi−1+/-マウスはVan Lohuizenチームの贈れ(J Clin Invest 2012;122:1920−1932)からであった。前記神経幹細胞に対してニューロスフェア培養をしてから、レンチウイルスによりそれぞれLV−HIF−1α−shを神経幹細胞にインポートし、異なる酸素量(21%と3%)でニューロスフェア培養を行い、異なる条件でニューロスフェアの形成頻度、神経幹細胞の自己再生潜在力、ニューロスフェアのサイズ及び神経幹細胞におけるBrdU+細胞比例とki−67+細胞比例を観察した。
図9C〜図9Hを参照されたい。
図9Cは、神経幹細胞にLV−Bmi−1−shが導入されたBmi−1の発現を示す図である。
図9Dは、異なる酸素量でニューロスフェア培養を行う場合のニューロスフェアの形成頻度を示す統計図である。
図9Eは、異なる酸素量でニューロスフェア培養を行う場合の神経幹細胞の自己再生潜在力を示す統計図である。
図9Fは、異なる酸素量でニューロスフェア培養を行う場合のニューロスフェアのサイズを示す統計図である。
図9Gは、異なる酸素量でニューロスフェア培養を行う場合のBrdU+細胞比例を示す統計図である。
図9Hは、異なる酸素量でニューロスフェア培養を行う場合のki−67+細胞比例を示す統計図である。
データ結果をmean±SD値で表示し、*が対照群と比べてp<0.05であることを示し、**が対照群と比べてp<0.01であることを示す。
図9Cの結果から分かるように、LV−Bmi−1−shをインポートすることで確実に神経幹細胞におけるBmi−1の発現を低下させることができ、且つとLV−control−shをインポートするが正常酸素(酸素量21%)で培養する群と比べて、低酸素雰囲気(酸素量3%)により神経幹細胞におけるBmi−1を大量に発現させた。
図9D〜図9Fの結果から分かるように、Bmi−1遺伝子ノックアウトがされていないマウスから調製された神経幹細胞が低酸素の雰囲気でニューロスフェアの形成頻度、神経幹細胞の自己再生潜在力とニューロスフェアのサイズを向上させることができる(特に酸素量が3%である条件で)。しかし、Bmi−1の発現を低下させる群(LV−Bmi−1−shをインポートした、Bmi−1遺伝子ノックアウトマウスから調製された神経幹細胞)とHIF−1αの発現を低下させる群(LV−HIF−1α−shをインポートする)で、低酸素によりガイドされる神経幹細胞の増殖能力の何れも抑制された。
別に図9Gと図9Hの結果から分かるように、特に酸素量が3%である条件で、低酸素の雰囲気でより多くのBrdU+細胞とki−67+細胞が見られるが、この現象がBmi−1の発現を低下させる群と下HIF−1αの発現を低下させる群(LV−HIF−1α−shをインポートする)で見られない。
上記の結果から分かるように、低酸素雰囲気で、HIF−1α−Bmi−1信号径路を調節することにより、神経幹細胞の増殖と神経幹細胞の自己再生潜在力を促すことができる。
四、本発明のイリドイド配糖体類化合物により脳卒中を治療する効果
前記により本発明のイリドイド配糖体類化合物が神経幹細胞を保護する能力があることが分かり、この部分の試験例で本発明のイリドイド配糖体類化合物がインビトロとインビボで神経幹細胞増殖と自己再生を促す能力、及び本発明のイリドイド配糖体類化合物が脳組織損傷の個体への治療に用いられる効果を検討した。以下の試験例は、乳酸脱水素酵素の放出率分析結果が最適な化合物を試験の目標とした。注意すべきなのは、精製の化合物1による効果が化合物1を主要な有効成分とする混合物に発見された。
<試験4−1.化合物1はHIF−1α−Bmi−1経路によりインビトロの神経幹細胞の増殖と自己再生を促した>
[i.化合物1によるインビトロの神経幹細胞HIF−1αとBmi−1の発現への影響]
化合物1が神経幹細胞の自己再生を調節するかを検討するために、本試験例で化合物1による神経幹細胞の正常酸素雰囲気(酸素量21%)でのHIF−1αとBmi−1の発現への影響を検査した。
試験上、先にニューロスフェア培地にそれぞれ異なる濃度の化合物1(0.1μM、1μM、10μM及び100μM)を加えてから、ウエスタンブロット法で神経幹細胞のHIF−1αとBmi−1の発現を観察した。試験上、化合物1が添加されない群を試験対照群とした。
図10Aを参照されたい。図10Aは、化合物1の神経幹細胞HIF−1αとBmi−1の発現量に対する影響示す分析図である。
結果から分かるように、培地に化合物1を加え、特に1μMの化合物1を加えた群の、神経幹細胞HIF−1αとBmi−1の発現を向上させた。
本試験は、更に先に神経幹細胞のHIF−1αの発現を抑制してから、培地に1μMの化合物1を加え、ウエスタンブロット法で神経幹細胞HIF−1αとBmi−1の発現を観察した。神経幹細胞HIF−1αの発現を抑制する方法は、1μMの2−ME2で神経幹細胞を16時間処理し、又はレンチウイルスによりLV−HIF−1α−shRNAとLV−control−shRNAを神経幹細胞にインポートした。
図10Bを参照されたい。図10Bは、HIF−1αの発現を抑制した後で化合物1で処理された神経幹細胞のHIF−1α及びBmi−1の発現量を示す分析図である。
データ結果をmean±SD値で表示し、*が対照群と比べてp<0.05であることを示し、**が対照群と比べてp<0.01であることを示す。
図10B及び図10Aとの結果が同じであり、化合物1を加え、特に1μMの化合物1を加えて神経幹細胞HIF−1αとBmi−1の発現を向上させるが、神経幹細胞HIF−1αとBmi−1の発現量が化合物1の添加により向上する現象は、HIF−1αの発現を抑制する群(2−ME2を加えそしてLV−HIF−1α−shをインポートする)の何れも抑制された。
本試験例は、別に1μMの化合物1を神経幹細胞の培地に加え、異なる時間で(0.5時間、1時間、4時間、8時間、16時間及び24時間)で引き続き神経幹細胞を培養し、ウエスタンブロット法により神経幹細胞HIF−1αとBmi−1の発現を観察した。
図10Cを参照されたい。図10Cは、化合物1の異なる処理時間での神経幹細胞HIF−1αとBmi−1の発現量を示す分析図である。
データ結果をmean±SD値で表示し、*が対照群と比べてp<0.05であることを示し、**が対照群と比べてp<0.01であることを示す。
結果から分かるように、HIF−1αの発現の部分において、化合物1で0.5時間を処理する神経幹細胞のそのHIF−1αの発現量が一番高く、且つ神経幹細胞のHIF−1αの発現量が化合物1の処理時間が長くなることにつれて減少した。Bmi−1の発現の部分において、神経幹細胞のBmi−1の発現量が化合物1の処理時間が長くなることにつれて向上し、且つ第16時間で一番高いBmi−1の発現量に達した。
上記の結果から分かるように、化合物1がHIF−1αとBmi−1を向上させることは時間依存性があった。
[ii.化合物1によるインビトロの神経幹細胞の増殖への影響]
化合物1が神経幹細胞の増殖を調節するかを検討するために、本試験例は、まずHIF−1α−Bmi−1信号径路による神経幹細胞の自己再生への影響を検査した。神経幹細胞の増殖潜在力を検出するために、試験上、CFSE(carboxyfluorescein diacetate succinimidyl ester;Invitrogen)で神経幹細胞をキャリブレーションし、引き続き神経幹細胞を5日間培養してから、フローサイトメトリー(FACSCalibur;BD)でCFSEの神経幹細胞における分布状况を検出し、更にMODFITソフトウェア(Verity Software House;ME)で神経幹細胞の増殖指数(proliferation index;PI)を算出し、算出の方法について前の研究に提出された工程(Nature Protocols 2007;2:2057−2067;STEM CELLS 2011;29:2062_2076)を参照して、算出される増殖指数が高いほど、細胞増殖能力がよくなることを示す。試験上、同時に神経幹細胞の培地にそれぞれ異なる濃度の化合物1(0.1μM、1μM及び10μM)を加え16時間を処理し、化合物1を加えることが神経幹細胞の増殖を影響するかを観察し、試験が化合物1の添加されない群を含み試験対照群とした。
図11A〜図11Dを参照されたい。
図11Aは、対照群の神経幹細胞の増殖指数測定の結果図である。
図11Bは、0.1μMの化合物1で処理される群の神経幹細胞の増殖指数測定の結果図である。
図11Cは、1μMの化合物1で処理される群の神経幹細胞の増殖指数測定の結果図である。
図11Dは、10μM化合物1で処理される群の神経幹細胞の増殖指数測定の結果図である。
結果から分かるように、神経幹細胞培地に化合物1を加えて神経幹細胞の増殖を促すことができ、特に1μMの化合物1を加えて、神経幹細胞の増殖指数を4.37から6.77に向上させることができる。
また図11Eを参照されたい。図11Eは、異なる濃度(0.1μM、1μM及び10μM)の化合物1を神経幹細胞培地に加える場合のニューロスフェア培養を示す顕微鏡写真図であり、その中スケールが50μmを表す。
図11Eと図11A〜図11Dの結果が同じであり、神経幹細胞培地に化合物1を加え、特に1μMの化合物1を加える群でニューロスフェアの形成を促すことができる。
試験上、別に神経幹細胞培養液にそれぞれ異なる濃度の化合物1(0.1μM、1μM及び10μM)を加え16時間を処理し、1μMの化合物1を処理する群に加え、別に群がレンチウイルスによりそれぞれLV−Bmi−sh又はLV−HIF−1α−shを神経幹細胞にインポートしてから、ニューロスフェア培養を行い、異なる条件でニューロスフェアの形成頻度、神経幹細胞の自己再生潜在力とニューロスフェアのサイズを観察し、使用される細胞が正常マウス、Bmi−1遺伝子ノックアウトマウス(Bmi−1-/-)とNLマウスから調製される神経幹細胞を含んだ。
図11F〜図11Hを参照されたい。
図11Fは、異なる濃度の化合物1を神経幹細胞培地に加える場合のニューロスフェアの形成頻度を示す統計図である。
図11Gは、異なる濃度の化合物1を神経幹細胞培地に加える場合の神経幹細胞の自己再生潜在力を示す統計図である。
図11Hは、異なる濃度の化合物1を神経幹細胞培地に加える場合のニューロスフェアのサイズを示す統計図である。
データ結果をmean±SD値で表示し、*が対照群と比べてp<0.05であることを示し、**が対照群と比べてp<0.01であることを示す。
結果から分かるように、化合物1を加え、特に1μMの化合物1を加えて神経幹細胞がニューロスフェアを形成する頻度、神経幹細胞の自己再生潜在力とニューロスフェアのサイズを向上させることができ、化合物1の神経幹細胞の増殖を向上させることが投与量依存性を有することを示す。しかし、Bmi−1の発現を低下させる群(LV−Bmi−1−shをインポートした、Bmi−1遺伝子ノックアウトマウスから調製された神経幹細胞)とHIF−1αの発現を低下させる群(LV−HIF−1α−shをインポート)では、化合物1にガイドされる神経幹細胞の増殖能力の何れも抑制された。
本試験は、別に免疫蛍光染色法により化合物1の添加が神経幹細胞の増殖マーカーの発現を影響するかを検出した。試験上、神経幹細胞培養液にそれぞれ異なる濃度の化合物1(0.1μM、1μM及び10μM)を加え16時間を処理し、1μMの化合物1を処理する群に加え、別に群がレンチウイルスによりそれぞれLV−Bmi−sh又はLV−HIF−1α−shを神経幹細胞にインポートして、神経幹細胞Bmiの発現又はHIF−1αの発現を低下させてから、免疫蛍光染色法により神経幹細胞のNestin、BrdUとKi−67発現を確定し、異なる条件で神経幹細胞がBrdU+細胞とki−67+細胞を発現する比例を観察し、使用される細胞が正常マウス、Bmi−1遺伝子ノックアウトマウス(Bmi−1-/-)とNLマウスから調整される神経幹細胞を含んだ。
図12A〜図12Cと添付ファイル10を参照されたい。
図12Aは、免疫蛍光染色法により神経幹細胞の増殖マーカーの発現を検出する顕微鏡写真図である。
図12Bは、異なる濃度の化合物1を神経幹細胞培地に加える場合のBrdUを発現する細胞比例を示す統計図である。
図12Cは、異なる濃度の化合物1を神経幹細胞培地に加える場合のki−67を発現する細胞比例を示す統計図であり、スケールが50μmを表す。
データ結果をmean±SD値で表示し、*が対照群と比べてp<0.05であることを示し、**が対照群と比べてp<0.01であることを示す。
添付ファイル10は、図12Aのカラー図面である。
図12Aの結果から分かるように、神経幹細胞においてNestinが増殖マーカー(BrdUとki−67)と共同に発現した。
図12B及び図12Cの結果から分かるように、化合物1を加えて神経幹細胞におけるBrdU+細胞とki−67+細胞の比例を向上させることができ、特に1μMの化合物1を処理する群で、化合物1の神経幹細胞におけるBrdU+細胞とki−67+細胞を向上させる比例が投与量依存性を有することを示するが、この現象がBmi−1の発現を低下させる群とHIF−1αの発現を低下させる群(LV−HIF−1α−shをインポートする)で見られなかった。Bmi−1の発現とHIF−1αの発現を低下させては化合物1の神経幹細胞増殖を促す作用を抑制することを示す。
上記の結果から分かるように、化合物1がHIF−1α−Bmi−1信号径路を調節することにより、インビトロの神経幹細胞増殖と自己再生潜在力を促すことができる。
<試験4−2.化合物1を全身注射してインビボの神経幹細胞増殖を向上させた>
[i.化合物1による脳卒中ラットの脳内の神経幹細胞HIF−1αとBmi−1の発現への影響]
化合物1のインビボ神経幹細胞の自己再生への影響を検討するために、本試験例は、まず化合物1の投薬が脳卒中ラットの脳内のHIF−1αとBmi−1に対する正調節を影響するかを検査した。
試験上、脳虚血/再灌流モデルを行うラットの右中大脳動脈を閉塞させて4時間の後で、異なる投与量の化合物1(0.1mg/kg、1mg/kgと10mg/kg)をラットの腹腔内に注射し、引き続き3日間を注射した。本試験において、別に偽手術群(sham)のラットは上記のような同じ手術工程がされるが、偽手術群の両方の総頸動脈と右中大脳動脈が閉塞されなく、そしてvehicleのみをラットに注射する群を対照群として、それぞれ化合物1を4時間、16時間、24時間、36時間と72時間処理してから、脳卒中ラットを犠牲にしその大脳組織を取り、ウエスタンブロット法により脳卒中ラットの脳内のHIF−1αとBmi−1の発現を検出した。
図13A及び図13Bを参照されたい。
図13Aは、異なる時間で化合物1の処理を行う脳卒中ラットの脳内のBmi−1及びHIF−1αの発現量を示す分析図である。図13Aにおける化合物1の投与量が1mg/kgであった。
図13Bは、異なる投与量で化合物1の処理を行う脳卒中ラットの脳内のBmi−1及びHIF−1αの発現量を示す分析図である。図13Bにおける化合物1を処理する時間が36時間であった。
n=8であり、データ結果をmean±SD値で表示し、*が対照群と比べてp<0.05であることを示し、**が対照群と比べてp<0.01であることを示す。
図13A及び図13Bの結果から分かるように、HIF−1αの発現の部分において、化合物1をラットに注射して4時間後の群と1mg/kgの化合物1をラットに注射する群に一番高いHIF−1αの発現量が見られた。Bmi−1の発現の部分において、化合物1をラットに注射して36時間後の群と1mg/kgの化合物1をラットに注射する群に一番高いBmi−1の発現量が見られた。従って、対照群とshamと比べて、化合物1の投薬が確実に脳卒中ラットの脳内のBmi−1及びHIF−1αの発現を著しく向上させ、且つこの向上の現象が投与量依存性と時間依存性を有した。
本試験例は、別にそれぞれ100mg/kgの2−ME2で処理し又はLV−Bmi−1−shとLV−control−shを脳卒中ラットの脳に3次元測位注射して、脳卒中ラットHIF−1αとBmi−1の発現を低下させてから、1mg/kgの化合物1を脳卒中ラットに注射して、ウエスタンブロット法により化合物1の投薬が低いHIF−1αの発現の脳卒中ラットと低いBmi−1の発現の脳卒中ラットの脳内のBmi−1の発現への影響を観察した。
図13Cを参照されたい。図13Cは、Bmi−1及びHIF−1αの発現が抑制される脳卒中ラットに化合物1を投薬した脳内Bmi−1の発現量を示す分析図である。
n=8であり、データ結果をmean±SD値で表示し、*が対照群と比べてp<0.05であることを示し、**が対照群と比べてp<0.01であることを示す。
結果から分かるように、化合物1を投薬し、特に1mg/kgの化合物1を投薬して確実に脳卒中ラットの脳内のBmi−1の発現を著しく向上させるが、この向上の効果が脳卒中ラットのBmi−1及びHIF−1αの発現を低下させることにより抑制された。
本試験において、異なる投与量の化合物1(0.1mg/kg、1mg/kgと10mg/kg)で処理される脳卒中ラットに対して、免疫蛍光染色で脳卒中ラットの脳における神経幹細胞(Nestinでキャリブレーションする)Bmi−1の発現を検出した。
試験上、別の群において、それぞれ脳卒中ラットのHIF−1αの発現を低下させ又は脳卒中ラットのBmi−1の発現を低下させてから、1mg/kgの化合物1を脳卒中ラットに注射し、ウエスタンブロット法により化合物1の投薬が低いHIF−1αの発現脳卒中ラットと低いBmi−1の発現脳卒中ラットの脳内のBmi−1の発現への影響を観察した。脳卒中ラットHIF−1αの発現を低下させる群において、100mg/kgの2−ME2をラットの腹腔内に注射した。脳卒中ラットBmi−1の発現を低下させる群において、LV−Bmi−1−shとLV−control−shを脳卒中ラットの脳に3次元測位注射し、又はBmi−1遺伝子ノックアウトマウス(Bmi−1-/-)に対して脳虚血/再灌流モデルを処理し、同様にNLマウスに対して脳虚血/再灌流モデルを処理して対照群とした。
図14A〜図14D、添付ファイル11及び添付ファイル12を参照されたい。
図14Aは、異なる投与量の化合物1で処理した脳卒中ラットの脳室下帯における神経幹細胞Bmi−1の発現を示す顕微鏡写真図である。
図14Bは、Bmi−1及びHIF−1αの発現が下げられる脳卒中ラットに化合物1を投薬した脳室下帯における神経幹細胞Bmi−1の発現量を示す分析図である。
図14Cは、異なる投与量の化合物1で処理した脳卒中ラット歯状回における神経幹細胞Bmi−1の発現を示す顕微鏡写真図である。
図14Dは、Bmi−1及びHIF−1αの発現が下げられる脳卒中ラットに化合物1を投薬した歯状回における神経幹細胞Bmi−1の発現量を示す分析図である。
n=8であり、データ結果をmean±SD値で表示し、*が対照群と比べてp<0.05であることを示し、**が対照群と比べてp<0.01であることを示し、スケールが50μmを表す。
添付ファイル11は、図14Aのカラー図面である。
添付ファイル12は、図14Cのカラー図面である。
結果から分かるように、脳卒中ラットの脳室下帯又は歯状回を問わず、化合物1を注射して神経幹細胞Bmi−1の発現(Bmi−1+Nestin+細胞)を向上させることができ、特に1mg/kg化合物1を注射する群において、化合物1の神経幹細胞Bmi−1の発現を向上させる効果が投与量依存性を有することを示す。しかし、Bmi−1及びHIF−1αの発現が下げられる脳卒中ラットで、化合物1の神経幹細胞Bmi−1の発現を向上させる効果が抑制された。
[ii.化合物1による脳卒中ラットの神経幹細胞増殖への影響]
本試験例は、別に異なる投与量の化合物1(0.1mg/kg、1mg/kgと10mg/kg)で処理される脳卒中ラット、及びHIF−1αとBmi−1の発現が下げられてから1mg/kg化合物1を処理する脳卒中ラットを犠牲にした後でその脳組織に対して免疫蛍光染色を行って、脳卒中ラットの脳における増殖マーカーであるBrdUとki−67の発現を検出した。
図15A〜図15H、添付ファイル13〜添付ファイル16を参照されたい。
図15Aは、異なる投与量の化合物1で処理した脳卒中ラットの脳室下帯におけるBrdUの発現を示す顕微鏡写真図である。
図15Bは、Bmi−1及びHIF−1αの発現が下げられる脳卒中ラットに化合物1を投薬した脳室下帯におけるBrdUを発現する細胞数を示す統計図である。
図15Cは、異なる投与量の化合物1で処理した脳卒中ラットの歯状回におけるBrdUの発現を示す顕微鏡写真図である。
図15Dは、Bmi−1及びHIF−1αの発現が下げられる脳卒中ラットに化合物1を投薬した歯状回におけるBrdUを発現する細胞数を示す統計図である。
図15Eは、異なる投与量の化合物1で処理した脳卒中ラットの脳室下帯におけるki−67発現を示す顕微鏡写真図である。
図15Fは、Bmi−1及びHIF−1αの発現が下げられる脳卒中ラットに化合物1を投薬した脳室下帯におけるki−67を発現する細胞数を示す統計図である。
図15Gは、異なる投与量の化合物1で処理した脳卒中ラットの歯状回におけるki−67発現を示す顕微鏡写真図である。
図15Hは、Bmi−1及びHIF−1αの発現が下げられる脳卒中ラットに化合物1を投薬した歯状回におけるki−67を発現する細胞数を示す統計図である。
添付ファイル13は、図15Aのカラー図面である。
添付ファイル14は、図15Cのカラー図面である。
添付ファイル15は、図15Eのカラー図面である。
添付ファイル16は、図15Gのカラー図面である。
n=8であり、データ結果をmean±SD値で表示し、*が対照群と比べてp<0.05であることを示し、**が対照群と比べてp<0.01であることを示し、スケールが50μmを表す。
図15A〜図15Hの結果から分かるように、脳卒中ラット脳部の脳室下帯又は歯状回を問わず、化合物1の投薬が脳卒中ラットの脳内のBrdU+細胞とki−67+細胞の数量を向上させることができ、特に1mg/kgの化合物1を投薬して、化合物1が脳卒中ラットの脳における細胞増殖を促すことができることを示す。しかし、この化合物1が脳卒中ラットの脳における細胞増殖を促す効果は、脳卒中ラットのBmi−1及びHIF−1αの発現を低下させることにより抑制された。
上記の結果から分かるように、化合物1は、HIF−1α−Bmi−1信号径路を誘発し、更にインビボの神経幹細胞増殖と自己再生潜在力を促した。
<試験4−3.化合物1を全身性投与して脳虚血後の梗塞体積を小さくすることができる>
前記試験例により化合物1がインビトロとインビボの神経幹細胞増殖と自己再生を促すことができることが分かり、本試験例で化合物1を脳組織損傷の個体の治療に用いられる効果を検討した。
本試験は、まずBmi−1の発現が脳卒中マウスの梗塞部位サイズへの影響を観察し、試験上、それぞれBmi−1遺伝子ノックアウトマウス(Bmi−1-/-)とNLマウスに対して脳虚血/再灌流モデルを処理し、2日間後マウスを犠牲にしその脳部組織を取りマウスの脳部梗塞部位のサイズを観察した。
図16と添付ファイル17を参照されたい。図16は、Bmi−1遺伝子ノックアウトマウス(Bmi−1-/-)とNLマウスの脳卒中後の脳部梗塞部位の写真図であり、下図における矢印が指すところが梗塞部位である。
添付ファイル17は、図16のカラー図面である。
結果から分かるように、Bmi−1遺伝子ノックアウトマウス(Bmi−1-/-)が脳卒中となってから、その梗塞部位が著しく脳卒中NLマウスの梗塞部位よりも大きかった。
本試験例は、別に異なる投与量の化合物1(0.1mg/kg、1mg/kgと10mg/kg)を脳卒中ラットに腹腔内に注射し、そしてvehicleのみを脳卒中ラットに注射することを対照群とし、3日間後脳卒中ラットを犠牲にしその脳部組織を取り、塩化トリフェニルテトラゾリウム(triphenyltetrazolium chloride;TTC;Research Organics Inc)で染色し、塩化トリフェニルテトラゾリウムで染色されてから、非梗塞部位が赤レンガ色を呈し、梗塞部位が黄白色を呈し、脳卒中ラットの脳内の梗塞部位サイズを観察して、化合物1の投薬が脳卒中ラットの虚血による損傷を確定した。
図17A、図17Bと添付ファイル18を参照されたい。
図17Aは、化合物1の投薬による脳卒中ラットの脳内の梗塞体積への影響の写真図である。図17Bは、図17Aの定量化図である。
n=8であり、データ結果をmean±SD値で表示し、*が対照群と比べてp<0.05であることを示し、**が対照群と比べてp<0.01であることを示す。
添付ファイル18は、図17Aのカラー図面である。
結果から分かるように、化合物1が投薬される脳卒中ラット、特に1mg/kg化合物1を投薬する群のその脳部梗塞の体積が著しく対照群よりも小さかった。
本試験は、更に脳卒中ラットを5群に分け、4群の試験群と1群の対照群を含み、試験群でそれぞれ1mg/kgの化合物1、30mg/kgのゲニピン(30mg/kg)、1mg/kgの化合物1+100mg/kgの2−ME2及び1mg/kgの化合物1とLV−Bmi−1−shを脳卒中ラットに注射し、対照群でvehicleのみを脳卒中ラットに注射した。7日後に先に脳卒中ラットに対して麻酔をかけてから、磁気共鳴画像(magnetic resonance imaging;MRI)により異なる群の脳卒中ラットの脳における梗塞体積を観察した。
図18A及び図18Bを参照されたい。
図18Aは、脳卒中ラットが前記条件で処理されて7日後の磁気共鳴画像図である。
図18Bは、図18Aの定量化図である。
n=8であり、データ結果をmean±SD値で表示し、*が対照群と比べてp<0.05であることを示し、**が対照群と比べてp<0.01であることを示す。
結果から分かるように、化合物1の投薬が大幅に脳卒中ラットの脳内の梗塞体積と最大梗塞部位の面積を低下させることができる。ゲニピンの投薬も脳卒中ラットの脳内の梗塞体積と最大梗塞部位の面積を低下させることができるが、化合物1が脳卒中ラットの脳内の梗塞部位サイズを低下させる効果がゲニピンよりも優れた。HIF−1αの発現(2−ME2を処理する)を低下させることとBmi−1の発現(を処理しLV−Bmi−sh)を低下させることは、化合物1が脳卒中ラットの脳内の梗塞部位サイズを低下させる効果を抑制した。
<試験4−4.化合物1の注射により脳虚血後の運動の改善を促すことができる>
本試験例は、更に3種の神経学的障害モデルにより脳卒中となる前後のラットの神経行動を検出して、化合物1を脳卒中ラットに注射して脳卒中ラットの神経機能の回復に寄与するかを評価した。
試験の脳卒中ラットを4群に分け、3群の試験群と1群の対照群を含み、試験群でそれぞれ1mg/kgの化合物1、1mg/kgの化合物1+100mg/kgの2−ME2及び1mg/kgの化合物1とLV−Bmi−1−shを脳卒中ラットに注射し、対照群でvehicleのみを脳卒中ラットに注射した。神経行動に対する検出の時間点は、脳虚血/再灌流する前の5日間、細胞移植後の第1日、第7日、第14日と第28日であった。3種の神経学的障害モデルは、それぞれ脳卒中ラットの体の左右非対称性、活動能力と前肢把持力を評価した。
[i.ボディスイングテスト]
脳卒中ラットの体の左右非対称性は、ボディスイングテストにより評価され、試験上、先に脳卒中ラットを宙に浮させるようにしっぽの上の10センチメートルの飼育箱底板に置き、脳卒中ラットの横方向の移動回数を記録し、特に虚血側の相対側のヘッドスイング頻度を引き続き20回カウンティングして、ベースラインスコアにより標準化した。
図19Aを参照されたい。図19Aは、脳卒中ラットのボディスイングテストの結果図である。
結果から分かるように、化合物1の投薬される群が対照群よりも著しく神経機能が回復するが、この神経機能の回復状況が2−ME2を注射して脳卒中ラットHIF−1αの発現を低下させ又はLV−Bmi−1−shを注射して脳卒中ラットのBmi−1の発現を低下させてから、試験群ラットの神経機能回復結果を対照群と相匹敵するようにして、脳卒中ラットHIF−1αとBmi−1の発現を低下させることにより化合物1の治療効果を抑制した。
[ii.活動能力テスト]
ラットの活動能力は、VersaMax動物の活動モニタリングシステム(Accuscan Instruments)によりラットを2時間検出した。VersaMax動物の活動モニタリングシステムは、16台の水平赤外線センサーと8台の垂直赤外線センサーを含み、垂直センサがそれぞれチャンバー底板上の10cmに位置し、ラットの活動能力運動がチャンバーにおけるラットの運動が光束をバリアする回数により定量化した。測定する3つの垂直運動パラメーターは、垂直活動、垂直活動時間及び垂直運動数量であった。
図19B〜図19Dを参照されたい。
図19Bは、脳卒中ラットの垂直運動数量テストの結果図である。
図19Cは、脳卒中ラットの垂直活動テストの結果図である。
図19Dは、脳卒中ラットの垂直活動時間テストを示す結果図である。
図19B〜図19Dの結果から分かるように、化合物1が投薬される群が対照群と比べて活動能力が著しく改善されるが、この活動能力の改善状況は、2−ME2を注射して脳卒中ラットHIF−1αの発現を低下させ又はLV−Bmi−1−shを注射して脳卒中ラットのBmi−1の発現を低下させてから、これにより試験群のラットの活動能力の改善結果を対照群と相匹敵するようにして、脳卒中ラットのHIF−1αとBmi−1の発現を低下させて化合物1の治療効果を抑制することを示す。
[iii.前肢把持力テスト]
ラットの前肢把持力テストは、握力計(TSE−Systems)により検出された。試験上、別々にラットの各前肢の把持力を測定し、ラットが20回引く把持力の平均値を算出し、同側:相対側の把持力比率を算出した。また、本試験例は、細胞治療前と細胞治療後のラット把持力の比率も算出して、細胞治療後のラット把持力の変化を評価した。
図20を参照されたい。図20は、ラット前肢把持力テストを示す結果図である。
図20の結果から分かるように、化合物1の投薬される群が対照群のラットを比べて、化合物1が投薬されてからラットの前肢把持力が大幅に改善されるが、この改善状況は、2−ME2を注射して脳卒中ラットHIF−1αの発現を低下させ又はLV−Bmi−1−shを注射して脳卒中ラットのBmi−1の発現を低下させてから、これにより試験群のラットの前肢把持力を対照群と相匹敵するようにして、脳卒中ラットのHIF−1αとBmi−1の発現を低下させて化合物1の治療効果を抑制することを示す。
上記3つの神経学的障害モデルの試験は、類似している結果を呈し、化合物1の投薬が脳卒中ラットの神経行動を改善し、且つこの神経行動改善がHIF−1α−Bmi−1信号径路によって達成することを示す。
上記の試験結果によれば、式(I)及び式(II)に示すイリドイド配糖体類化合物は、草本薬物で精製されたゲニピン(genipin)をバックボーン(backbone)として、更に側鎖(side chain)に構造に対する化学的修飾を加えた誘導体であり、ゲニピン構造の化学的活性が水溶液の雰囲気で不安定となり、水溶液又は体の組織内のアミノ(−NH2)と反応しまた分子構造同士で架橋作用を発生しやすいという欠点を改善した。従って、本発明のイリドイド配糖体類化合物は、ゲニピンをバックボーンとし、化学合成技術によりゲニピンの側鎖分子に特定な小分子の構造を接続して、本発明のイリドイド配糖体類化合物の薬物安定度の改善、薬物効能と体に対する親和性を向上させ、新薬物の人体への拒絶や副作用を低下させ、且つその神経細胞死亡を保護する効果が一層ゲニピンよりも優れた。
また、式(I)及び式(II)に示すイリドイド配糖体類化合物が、脳部損傷部位を低下させ、脳組織機能の損傷を防止し、且つHIF−1α−Bmi−1信号径路によって神経幹細胞成長及び自己再生能力を刺激し、脳卒中(特に虚血性脳卒中)の動物脳部で神経幹細胞が分裂し脳部損傷部位へ移動するように促し、従って、式(I)及び式(II)に示すイリドイド配糖体類化合物は、脳卒中治療薬又は薬学組成物とされることができる。
上記薬剤又は薬学組成物は、人に受けられる薬学プロセスにより調製され、製剤における他の成分と互換性があり且つ生物体と互換性がある医薬的に許容されるキャリアを含んだ。ここで言われた「医薬的に許容されるキャリア」(pharmaceutically acceptable carrier)とは、医薬的に許容される材料、組成物又はビークル(vehicle)を指し、例えば液体又は固体充填剤(liquid or solid filler)、希釈剤(diluent)、賦形剤(excipient)、溶剤(solvent)又は被覆材料(encapsulating material)であり、目標成分を体の器官又は部分から体の別の器官又は部分へ携帯し又は運送することに用いられてもよい。
本発明の実施形態を前記の通りに開示したが、これは本発明を限定するものではなく、当業者なら、本発明の精神と範囲から逸脱しない限り、多様の変更や修正を加えることができる。したがって、本発明の保護範囲は、特許請求の範囲に記載した内容を基準とする。

Claims (11)

  1. 下記式(I)に示すイリドイド配糖体類化合物。
  2. 有効量の請求項1に記載のイリドイド配糖体類化合物と、
    医薬的に許容されるキャリアと、を含む脳卒中治療用の医薬組成物。
  3. 前記有効量は0.1〜10mg/kgである請求項に記載の脳卒中治療用の医薬組成物。
  4. 前記有効量は1mg/kgである請求項に記載の脳卒中治療用の医薬組成物。
  5. 前記医薬組成物は、液体、粉末、錠剤、カプセル又は注射剤である請求項に記載の脳卒中治療用の医薬組成物。
  6. 脳卒中治療薬の調製に用いられる請求項1に記載のイリドイド配糖体類化合物の使用方法。
  7. 前記脳卒中は、虚血性脳卒中である請求項に記載のイリドイド配糖体類化合物の使用方法。
  8. 前記脳卒中治療薬は、神経幹細胞を保護する薬物である請求項に記載のイリドイド配糖体類化合物の使用方法。
  9. 前記脳卒中治療薬は、神経幹細胞の増殖を促進する薬物である請求項に記載のイリドイド配糖体類化合物の使用方法。
  10. 前記脳卒中治療薬は、神経幹細胞の自己再生を促進する薬物である請求項に記載のイリドイド配糖体類化合物の使用方法。
  11. 前記脳卒中治療薬は、神経幹細胞のHIF−1α−Bmi−1信号径路を促進する薬物である請求項10の何れか一項に記載のイリドイド配糖体類化合物の使用方法。
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