JP6511445B2 - 医薬品として使用するためのbag3受容体結合分子 - Google Patents

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Description

本発明は、特に、免疫疾患、炎症疾患、心血管疾患、腫瘍性および/または変性の性質の疾患の治療で使用するための、医薬品としてのBAG3受容体結合分子の使用に関する。
74kDaの細胞質タンパク質BAG3は、BAGドメインとして知られている構造ドメインを介してタンパク質HSP70(熱ショックタンパク質70)のATPアーゼドメインと相互作用するコシャペロニン(co−chaperonin)のファミリーに属する。さらに、BAG3タンパク質は、他のタンパク質との結合を媒介することができるWWドメイン(Trp−Trp)、プロリンリッチ領域(PXXP)および2つの保存されたモチーフIPV(Ile−Pro−Val)を含む。そのため、アダプターとしてのBAG3タンパク質の性質(多くの機能ドメインの存在に起因しうる)のおかげで、このタンパク質は様々なタンパク質と相互作用することができる。ヒトでは、bag3遺伝子発現が筋細胞を含む数種類の正常細胞で構成的であるが、その突然変異が骨格筋および心筋の疾患と関連している。さらに、BAG3タンパク質は、多くの種類の原発腫瘍または腫瘍細胞株(リンパ性または骨髄性白血病、神経芽細胞腫、膵がん、甲状腺がん、乳がんおよび前立腺がん、黒色腫、骨肉腫、および膠芽腫、ならびに腎臓、結腸および卵巣の腫瘍)で発現している。白血球、上皮およびグリア細胞ならびに網膜の細胞などの正常細胞型では、bag3遺伝子発現が酸化体、高温、血清の欠乏、重金属、HIV−1感染症等などのストレス要因によって誘導され得る。これらのデータは、bag3遺伝子発現制御がストレスに対する細胞応答の重要な構成要素であり、BAG3遺伝子プロモーターにおいて種々の形態の細胞ストレスで活性化されるHSF1(熱ショック転写因子1)に応答する要素の存在と相関することを示している(非特許文献1)。
さらに、BAG3タンパク質は、その構造中に多くのタンパク質−タンパク質相互作用ドメインが存在するために、様々な分子パートナーと相互作用することにより、様々な型の細胞で細胞生存に影響を及ぼす(非特許文献2)。
BAG3抗アポトーシス活性に関して報告されている第1の機構は、骨肉腫および黒色腫細胞で同定され、ここではBAG3タンパク質が転写因子NF−kBの活性化および細胞生存を調節することが認められた(非特許文献3)。膠芽腫細胞では異なる分子機構が報告されており、ここではBAG3タンパク質がHSP70タンパク質と正に協同してサイトゾル中のBAXタンパク質を維持し、そのミトコンドリアへの移行を防ぐ(非特許文献4)。最後に、いくつかの腫瘍では、BAG3が、細胞接着を調節するタンパク質を制御することが示されている。
細胞質BAG3タンパク質の存在は、多くの異なる細胞系でも報告されており、種々の腫瘍だけでなく、概して細胞生存に関連する疾患とも関連付けられている。
BAG3タンパク質は、特定の細胞、特に、膵臓腺癌細胞および酸化ストレスを受けた場合の心筋細胞によって分泌され得ることが最近証明されている(非特許文献5;非特許文献6)。特許出願特許文献1は、可溶性BAG3タンパク質、すなわち、細胞によって分泌される場合のBAG3タンパク質が、心臓病および膵臓の腫瘍などの特定の病態の診断に高度に特異的な、血清中の生化学的マーカーであると記載している。特に、膵臓腺癌を患っている患者では、可溶性BAG3濃度が一般的に10ng/mlより高く、健常者の血清よりも有意に高いことが証明されている。さらに、BAG3タンパク質が膵管腺癌(PDAC)の患者346人中346人で発現しており、膵臓の腫瘍の細胞によって放出されているが、このタンパク質は周囲の非腫瘍組織でも正常な膵臓でも発現していないことが最近報告されており、同様に、BAG3の発現レベルが患者の生存に関連することも報告されている。特に、膵臓で腫瘍細胞によって分泌されるBAG3タンパク質が、マクロファージの活性化、およびそれによって、腫瘍成長を支持する分子の産生を誘導し、心臓において、虚血事象後の、損傷を受けた筋細胞の食作用、ならびに壊死性心筋の瘢痕組織による置換および結果として生じる組織再構築を担うことが証明されている。
特許出願特許文献2はまた、モノクローナル抗BAG3抗体の使用を通したBAG3タンパク質の阻害がどのように膵臓腫瘍の発達を減じるのかを記載している。実際、モノクローナル抗BAG3抗体を用いてマクロファージへのBAG3の結合を妨害することにより、マクロファージの活性化および腫瘍成長が阻害される。抗BAG3抗体による処置は、膵臓の腫瘍を管理するための新規で、より有効な治療ツールとなる。
国際公開第2011/067377号パンフレット M12013A000403 国際公開第2009/036149号パンフレット
Franceschelli S.,et al..J Cell Physiol 215(2008)575−577 A.Rosati et al.Biochim Biophys Acta.2012;1826:365−9 Ammirante M.et al.,Proc Natl Acad Sci USA 107(2010)7497−7502 Festa M.et al.,Am J Pathol 178(2011)2504−25 Rosati et al.,Am J Pathol.2012 Nov;181(5):1524−9 De Marco et al.Cell Death Dis.2013;4:e495 Ulbricht A.et al.Curr Biol.2013;23(5):430−5 A.Rosati et al.Biochim Biophys Acta.,2012;1826:365−9 Jarvis A et al.,J.of Medicinal Chemistry 53,p.2215−2226(2010) Hoelder S et al.,Molecular Oncology 6,p.155−176(2012) Jarvis A at al.,J of Medicinal Chemistry 53,p.2215−2226(2010)
知られているように、腫瘍疾患のための従来の化学療法的処置、ならびに副腎皮質ステロイドまたはNSAID(非ステロイド性抗炎症薬)による炎症および免疫疾患の処置は、副作用に関連する多数の欠点をもたらし、現時点では、このような疾患を管理する決定的手段ではない。
そのため、本発明に記載される免疫、炎症、心臓および腫瘍性質の疾患を管理するために使用される従来の一般的に知られている療法と比べて、高度に特異的であり、副作用がほとんどまたは実際にないという利点を有する新規で改善された治療処置が明らかに必要とされている。
その後の研究によって、BAG3タンパク質がマクロファージの表面に結合し、マクロファージを活性化する原因となる、マクロファージ上で発現する膜受容体が同定された。この同定により、BAG3タンパク質とその受容体との間の結合を特異的に妨害する、小分子、ペプチド、ポリペプチド、抗体および/またはそのフラグメントなどのBAG3受容体結合分子を設計することができる。
そのため、その受容体に対するBAG3リガンドのこのような選択的遮断によって、標的細胞の処置におけるより高い有効性、およびより高い特異性が得られ、このより高い特異性により、従来の非特異的処置の副作用の減少がもたらされる。
そのため、驚くべきことに、BAG3受容体結合分子の使用により、BAG3タンパク質の、標的細胞の表面上に存在するその膜受容体への結合を阻害することによって、マクロファージの活性化が阻害されること、およびこの過程がBAG3の腫瘍成長に対する正の効果を担うことが初めて証明された。
そのため、BAG3受容体結合分子による処置は、腫瘍性疾患、ならびに炎症、免疫、心臓および変性性質の疾患などのマクロファージの活性化に関連する他の疾患を管理するための新規で改善された治療ツールとなる。
この発明者らによって記載される研究を通して同定されたBAG3タンパク質に特異的な受容体は、2つのタンパク質、すなわち、IFITM−2(インターフェロン誘導性膜貫通タンパク質2)およびNRP−1(ニューロピリン−1)で構成される。
IFITM2は、インターフェロンによって誘導され、ウイルス感染の制御に関与する膜タンパク質として記載されている。それまで、生理的リガンドの受容体としてのその役割は未知であった。IFTM−2の細胞外部分は、PPxY型のプロリンリッチモチーフ(ヒトIFTM−2についてのUniProt受託番号:Q01629;aa16からaa19PPNYまでの配列)を含み、これはBAG3 WWドメインとの特定の結合親和性を有する部位として言及されている(非特許文献7)。
さらに、IFITM−2の細胞外部分の他の推定ドメインを調べると、2つのSH3ドメインが同定された(www.expasy.org)。SH3ドメインは、BAG3タンパク質のプロリンリッチドメインの潜在的な相互作用体として同定された(非特許文献8)。
NRP−1(ニューロピリン−1)は、クラス3セマフォリンの受容体、VEGFファミリーのメンバー(VEGF−A、B、C、DおよびE)、形質転換増殖因子β1(TGF−β1)、肝細胞増殖因子(HG)、血小板由来増殖因子(PDGF)および線維芽細胞増殖因子(FGF)の受容体などの種々の型の受容体の非特異的鎖(補助受容体)である。これらの受容体では、NRP−1が結合に参加し、シグナル伝達を増幅する。
VEGF−Bタンパク質がVEGFR−1受容体およびその補助受容体に結合し、NRP−1が網膜および脳においてアポトーシスの阻害剤として作用することが特許文献3で示された。
VEGF−Aタンパク質のNRP−1補助受容体との結合を遮断することによって、VEGFR2受容体のリン酸化および内皮細胞の移動が減弱されることも記載されている(非特許文献9)。
そのため、相互作用する受容体に応じて、NRP−1補助受容体は、血管新生、軸索誘導、細胞生存、アポトーシス、移動および細胞侵入において多様な役割を果たす。
特に、NRP−1が細胞外BAG3タンパク質によって活性化されたシグナルを介して、IFITM−2に関し補助受容体活性を示す場合、iNOSおよびCOX−2などの炎症過程の活性化に関連するタンパク質のレベル増加と共に、IL−6の放出の誘導がマクロファージで観察される。
そのため、BAG3受容体との特異的相互作用を介して、マクロファージへのBAG3タンパク質の結合を特異的に阻害することができる分子による処置が、腫瘍性疾患、および炎症、免疫、心臓または変性性質の疾患などのマクロファージの活性化を特徴とする疾患の処置に特に有効であることが分かる。実際、これらのBAG3受容体結合分子は、高度に選択的な、標的化された様式で、マクロファージによって発現される受容体と結合しているBAG3タンパク質に結合することもこれを遮断することもできるので、BAG3タンパク質に関連する病理学的効果を妨害することができる。
特に、この処置における上記BAG3受容体結合分子の使用は、BAG3タンパク質の過剰発現および放出を特徴とする選択された疾患状態に対してより特異的であり、副作用の点で損傷も少ないという驚くべき利点を有する。
そのため、本発明の一実施形態は、医薬品としてのBAG3受容体結合分子の使用である。
そのため、本発明のさらなる実施形態は、医薬品としてマクロファージの表面上で発現するBAG3受容体結合分子を使用することである。
本発明の一態様によると、前記BAG3受容体結合分子は、IFITM−2タンパク質、NRP−1タンパク質または両方に結合し、好ましい態様によると、このような結合分子はIFITM−2タンパク質に結合する。
本発明の使用可能な前記BAG3受容体結合分子は、小分子、ペプチド、ポリペプチド、抗体および/またはそのフラグメントであり得る。
本発明の好ましい態様によると、前記分子BAG3受容体結合分子は、このような分子がVEGFファミリータンパク質ではないという事実を特徴とする。
さらにより好ましくは、前記BAG3受容体結合分子は、ポリクローナルまたはモノクローナル抗体、マウス抗体、ヒト化抗体、キメラ抗体、組換え抗体、コンジュゲートされた抗体(conjugated antibody)、scFvフラグメント(ダイアボディ(diabody)、トリアボディ(triabody)およびテトラボディ(tetrabody))、FabフラグメントおよびF(ab’)2フラグメントであり得る。
本発明の好ましい態様では、前記抗体は、特異的BAG3受容体抗体、好ましくは抗IFITM−2抗体または抗NRP−1抗体、より好ましくは抗IFITM−2抗体から選択され得る。
「小分子」という用語は、適切に同定された特異的病理学的標的に結合することができるために治療機能を有する、コンビナトリアルライブラリーの高処理スクリーニングで同定された分子、抗体フラグメント、ペプチド、化学修飾されたペプチド、有機分子、オリゴマーおよび核酸のフラグメント(例えば、RNAi)などの、分子量が低い一連の小型の生物学的に活性な分子を指す。小分子のいくつかの例には、肺の腫瘍を有する患者でEGFRを阻害する既知の上皮増殖因子受容体(EGFR)阻害剤ゲフィチニブおよびエルロチニブ、または乳房のERBB2ポジティブ腫瘍の管理に使用されるモノクローナル抗ERBB2抗体トラスツズマブ、ならびに多数の他の例(非特許文献10)がある。VEGF−A NRP1の受容体のためのリガンド特異的小分子の同定の一例は、文献(非特許文献11)に記載されている。
「ポリクローナル抗体」という用語は、異なる形質細胞によって産生されているので遺伝的に異なり、同じ抗原の異なるエピトープを認識する抗体の混合物を指す。
「モノクローナル抗体」という用語は、ただ1種類の免疫細胞からの細胞株(すなわち、細胞クローン)によって産生されているので全て同一の抗体のセットを指す。
「ヒト化抗体」という用語は、その超可変領域が非ヒトモノクローナル抗体の相同領域によって置き換えられた、ヒト由来の抗体を指す。
「キメラ抗体」という用語は、異なる抗体に由来する部分を含む抗体を指す。
「組換え抗体」という用語は、組換えDNA法を用いて得られた抗体を指す。
「コンジュゲートされた抗体」という用語は、薬物、毒素、放射性物質または他の作用剤とコンジュゲートした抗体を指す。
「scFvフラグメント」(単鎖可変フラグメント)という用語は、関係している抗原とのみ結合することができる免疫グロブリンフラグメントを指す。scFvフラグメントを、ペプチドリンカーを用いて二量体(ダイアボディ)、三量体(トリアボディ)および四量体(テトラボディ)として合成することもできる。
「Fabフラグメント」(フラグメント抗原結合)および「Fab2フラグメント」という用語は、隣接する重鎖のFcフラグメントと結合した軽鎖からなる免疫グロブリンフラグメントを指し、このようなフラグメントは一価抗体である。Fab部分が2つひと組になっている場合、フラグメントをFab2と呼ぶ。
本発明のさらなる目的は、マクロファージの活性化を伴う特定の疾患状態の処置における上記BAG3受容体結合分子の使用である。このような疾患状態は、腫瘍性疾患、炎症性疾患、心臓病、免疫疾患または変性疾患から選択され得る。
好ましくは、前記腫瘍性疾患は膵がんから選択され得る。
好ましくは、前記炎症性疾患は、皮膚、神経、骨、血管および結合組織の炎症に関連する疾患、より好ましくは、乾癬、関節炎、神経炎、結合炎(connectivitis)から選択され得る。
好ましくは、前記心臓病は、狭心症、心筋梗塞、虚血、急性冠症候群、ならびに急性および慢性心不全から選択され得る。
好ましくは、前記免疫疾患は、リウマチ性疾患などの自己免疫疾患、結合組織疾患、神経筋疾患、内分泌疾患、胃腸疾患、血液疾患、皮膚疾患および血管炎、より好ましくは、関節リウマチ、多発性硬化症、結合炎、エリテマトーデス、子宮内膜症および潰瘍性大腸炎から選択され得る。好ましくは、前記変性疾患は、神経変性疾患および筋肉変性疾患、より好ましくは、アルツハイマー病、パーキンソン病および筋ジストロフィーから選択され得る。
本発明のさらなる目的は、同時、別々または逐次使用のための組み合わせ製剤としての、少なくとも1種の抗BAG3抗体と合わせた上記BAG3受容体結合分子の使用である。
本発明の好ましい実施形態によると、少なくとも1種の抗BAG3抗体と合わせた上記BAG3受容体結合分子は、腫瘍性疾患、炎症性疾患、心臓病、免疫疾患または変性疾患の処置に使用される。
本発明の一態様では、前記BAG3受容体結合分子はヒトに投与され得る。
本発明のさらなる態様は、少なくとも1種の薬学的に許容される賦形剤と組み合わせた少なくとも1種のBAG3受容体結合分子を含む医薬組成物を得ることである。
本発明のさらなる目的は、同時、別々または逐次使用のための組み合わせ製剤としての、少なくとも1種のBAG3受容体結合分子と、少なくとも1種の抗BAG3抗体とを含む医薬組成物を得ることである。
本発明のさらなる目的は、医薬品としての前記組成物の使用である。
本発明の好ましい実施形態は、腫瘍性疾患、炎症性疾患、心臓病、免疫疾患または変性疾患の処置における上記組成物の使用である。
本発明の組成物は、経口投与に適した形態、または非経口もしくは局所投与に適した形態で処方され得る。
本発明の好ましい実施形態では、前記経口形態は、錠剤、カプセル剤、液剤、懸濁剤、粒剤および油性カプセル剤から選択され得る。
本発明のさらに好ましい実施形態では、前記局所形態は、クリーム、軟膏、膏薬、液剤、懸濁剤、点眼薬、ペッサリー、ネブライザー液剤、スプレー、散剤またはゲルから選択され得る。
本発明のさらに好ましい実施形態では、前記非経口形態は、水性緩衝液または油性懸濁液から選択され得る。
前記非経口投与は、筋肉内、静脈内、皮内、皮下、腹腔内、節内(intranodal)または脾臓内投与から選択され得る。
前記医薬組成物はヒトに投与され得る。
以下の実施例は、本発明をなんら限定することなくそのより良い理解を可能にすることのみを意図したものである。
P1:500gでの遠心分離後のペレット(細胞全体);P2:15,000gでの遠心分離後のペレット(ER、ミトコンドリア、核);P3:100,000gでの遠心分離後のペレット(形質膜);S3:100,000gでの遠心分離後の上清の図である。結果は、BAG3組換えタンパク質の存在を強調するために使用した、HRPとコンジュゲートした抗penta His抗体によって得た。 BAG3組換えタンパク質によるJ774細胞の処理がない場合、抗His抗体を用いてタンパク質が検出されないことを示す図である。rBAG3とJ774細胞のインキュベーション後に調製した可溶化形質膜からのBAG3を含む組換えタンパク質複合体の精製は、rBAG3の存在が不良試料(FT)および洗浄分画でも観察されなかったことを示している。これにより、rBAG3のNi−NTA樹脂との特異的結合、および洗浄緩衝液のストリンジェンシーが結合の特異性を確保することならびにrBAG3が250mMイミダゾール溶液で最初の2つの分画中に完全に溶出することが確認される。溶出分画に得られた全タンパク質をTCAによる沈殿後に決定した。凡例。FT 樹脂に結合していない試料;W5−1 W5−2 5mMイミダゾールによる洗浄分画;W10−1 W10−2 W10−3 10mMイミダゾールによる洗浄分画;E250−1、E250−2、E250−3 250mMイミダゾールによる溶出分画。結果は、BAG3組換えタンパク質の存在を強調するために使用したHRPとコンジュゲートした抗penta His抗体によって得た。 NRP−1およびIFITM−2のレベルを、非特異的siRNA(scrb)またはNRP−1もしくは2−IFITM特異的siRNAをトランスフェクトしたJ774対照細胞でウエスタンブロット技術によって測定したことを示す図である。 FITCと結合したBAG3組換えタンパク質と共にインキュベートした細胞からフローサイトメトリーによって得られた蛍光陽性細胞の百分率を示すグラフである。ctrおよびscrb試料は、対照細胞または組換えBAG3が結合している非特異的siRNA(scrb)をトランスフェクトした細胞の百分率を表す。この百分率は、NRP−1もしくはIFITM−2特異的siRNAまたは2つのコトランスフェクトされたsiRNAによるトランスフェクション後に低下した。バーは、FITCと結合したBAG3との結合について陽性を示した細胞の百分率+標準偏差を示している。***p<0.001対scrb。 膜受容体NRP−1、IFITM−2、または両方の下方調節が、rBAG3タンパク質による刺激後にIL−6の放出の劇的減少をもたらすことを示すグラフである。 IFITM−2抗体(Code H00010581M14 Novus Biologicals,Littleton,Co、米国)の存在が、細胞表面へのBAG3−FITCの結合の53.4%の減少をもたらす(C)ことを示すグラフである。***p<0.001。 100ng/mlの濃度で、組換えタンパク質が、対照と比べて200%亜硝酸塩産生を増加する(p<0.001)こと、およびその活性が用量依存的であることを示すグラフである。 組換えタンパク質を発蛍光団とコンジュゲートすることによって、J774細胞の細胞表面へのBAG3タンパク質の結合を示す蛍光顕微鏡像である。 BAG3タンパク質がマクロファージの表面に結合し、心筋細胞(HCM)にも膵臓腺癌細胞(PANC−1)にも結合しないことを示す蛍光顕微鏡像である。 フローサイトメトリー分析を通して、FITC−BAG3がJ774細胞株のマクロファージに結合することが確認されたことを示す図である。 COX−2およびiNOS酵素レベルがrBAG3による細胞の処理後に増加したことを示す図である。 マクロファージがタンパク質との結合に応じて活性化されたことを確認する、BAG3が亜硝酸塩の放出を誘導することを示す図である。 マクロファージがタンパク質との結合に応じて活性化されたことを確認する、BAG3がインターロイキン−6(IL−6)の放出を誘導することを示す図である。
(実施例)
膜の分画、抽出およびBAG3組換えタンパク質(rBAG3)を含む複合体の可溶化
2つのプールの2000万個のマクロファージ細胞(J774細胞株)を30分間氷上で解凍した。細胞をpH8.0の1×プロテアーゼ阻害剤溶液(PIC 1X、Roche)を含む冷PBS 1× 10mlで3回洗浄した。次いで、細胞を1×PBS25mlに再懸濁し、BAG3組換えタンパク質(1μg/ml)25μgと共に4℃で1時間インキュベートした。陰性対照に使用する細胞の試料を、BAG3組換えタンパク質を用いないで同じ条件でインキュベートした。その後、細胞を冷PBS 1× 10mlで3回洗浄して過剰なタンパク質を除去した。最終的なペレットをPBS 1×、PIC 1×、pH8.0 5mlに再懸濁し、Dounceを用いて氷上で機械的に溶解した。膜を以下の通り逐次遠心分離によって分画した:4℃において500gで5分、4℃において15,000gで30分および4℃において100,000gで1時間。形質膜分画(100,000gでの遠心分離後に得られたペレット)をPBS 1X、PIC 1X、pH8.0 200μlを用いて再懸濁し、可溶化した。
試料を4℃において100,000gで1時間遠心分離した。ペレットおよび上清を2%SDSで変性した。タンパク質をSDS−PAGEで分離し、PVDF膜に固定化した。HRPとコンジュゲートした抗penta His抗体を使用してこのtag型を含むBAG3組換えタンパク質の存在を強調した。図1は、rBAG3組換えタンパク質が形質膜上に存在するタンパク質パートナーに結合することができることを確認している。
アフィニティクロマトグラフィーを通したBAG3組換えタンパク質(rBAG3)を含む複合体の精製
形質膜の分画から得られたタンパク質を、0.2%DDM、PBS 1×、PIC 1 ×、pH8.0を含む溶液200μlを添加することによって希釈し、Slide−A−Lyzer透析カセット(10,000MWCO、0.1〜0.5ml容量、Pierce)で400ml透析緩衝液(0.1%DDM、PBS 1×、PIC 1×、5mMイミダゾール、pH8.0)において4℃で1時間透析した。緩衝液を換えた後、透析を一晩行った。透析した試料に結合緩衝液(0.1%DDM、PBS 1×、PIC 1×、5mMイミダゾール pH8.0)で平衡化したNi−NTA樹脂25μlを添加し、4℃で撹拌しながらインキュベートした。1000gで10秒間遠心分離した後、上清を除去した。樹脂を4倍体積の結合緩衝液(100μl)で2回洗浄し、4倍体積の洗浄緩衝液(0.1%DDM、PBS 1×、PIC 1×、10mMイミダゾール、pH8.0)で3回洗浄した。結合したタンパク質を3×2倍体積(50μl)の溶出緩衝液(0.1%DDM、PBS 1×、PIC 1×、250mMイミダゾール、pH8.0)で溶出した。この精製により得られた各分画をSDS−PAGEで分析し、その後、PVDF膜に転写し、引き続いて、HRPとコンジュゲートした抗penta His抗体を用いて免疫検出した。溶出した第2の諸分画を1つに合わせて、トリクロロ酢酸(TCA)と共に濃縮した。タンパク質を、冷20%TCAを用いて氷上で2時間沈殿させた。遠心分離後、ペレットを冷アセトンで3回徹底的に洗浄した。最終的なペレットをグアニジン8M、Tris−HCl 100mM、pH8.0 5μlを用いて再懸濁した。この緩衝液は、全ての沈殿したタンパク質の可溶化を可能にし、また質量分析と適合性である。Nanodrop 2000分光光度計(ThermoScientific)により、280nmで吸光度を測定することによって、タンパク質濃度を測定した。
図2は、BAG3組換えタンパク質によるJ774細胞の処理がない場合、抗His抗体を用いてタンパク質が検出されないことを示している。rBAG3とJ774細胞のインキュベーション後に調製した可溶化形質膜からの、BAG3を含む組換えタンパク質複合体の精製は、rBAG3の存在が不良試料(FT)および洗浄分画でも観察されなかったことを示している。これにより、rBAGとNi−NTA樹脂の特異的結合、および洗浄緩衝液のストリンジェンシーが結合の特異性を確保することならびにrBAG3が250mMイミダゾール溶液で最初の2つの分画中に完全に溶出することが確認される。溶出分画に得られた全タンパク質をTCAによる沈殿後に決定した。
BAG3組換えタンパク質を含む複合体のLC−MSMS分析
55℃で45分間15mM DTTによって還元した後、試料3.5μgを、室温で45分間50mMヨードアセトアミドによりアルキル化した。トリプシン消化を37℃で18時間行った。次いで、試料をSpeed−Vacで乾燥させ、最終的に0.3%TFA10mlに再懸濁した。0.05%TFA、98/2 H2O/ACNを含む溶液とC18キャピラリーカラムAcclaim Pep Map 100(5ミクロン、100A、300μm×5cm、Dionex)を用いて前濃縮した後に試料を消化に供した。次いで、0.1%ギ酸緩衝液 10/80 H2O/ACN、0.1%とC18 Acclaim PepMap100(3μm、100A、75μm×15cm、Dionex)を用いて、ペプチドを分離した。LTQ Velos(Themo Sceientific)によりタンデム質量分析(MSMS)を行った。Swiss−Protデータベース(UniProtKB、v12/2012)を用いて、Proteome Discover 1.1(MASCOTTEアルゴリズム、v2.2.4)ソフトウエアでデータを分析した。
表1は、rBAG3との複合体として共精製された形質膜タンパク質を示している。特に、このような膜は、2つの受容体分子:インターフェロン誘導性膜貫通タンパク質2(IFITM−2)およびニューロピリン−1(NRP−1)を含んでいた。そのため、プロテオミクス手法によって、BAG3形質膜の受容体が初めて同定された。この方法によって、細胞外BAG3との結合に関与する2つの受容体を含む、9個の新規なBAG3パートナーが同定された。同定されたパートナーは、膜再構築、アポトーシスならびに免疫系の発達および調節などの種々の生物学的過程に関与している。特に、IFITM−2受容体はアポトーシス制御過程に関与している一方で、NRP−1は血管新生、血小板新生、および心血管系の発達において役割を果たす。
J774細胞中のNRP−1および−2 IFITMレベルの負の調節
J774細胞を40%コンフルエンスで24ウェルプレートに播種し、24時間後にNRP−1およびIFITM−2レベルを負に調節することができる特異的siRNAを用いてトランスフェクトした。NRP−1およびIFITM2のためのsiRNAをSanta Cruz(Santa Cruz.CA、米国)から得て、100nMの最終濃度のTransfectin(BIORAD、Carlsbad、米国)によるトランスフェクションに使用した。72時間後、細胞を回収し、溶解した。次いで、全タンパク質をSDS−PAGEでの分離によって分析し、次いで、同定した2つの受容体のレベルをウエスタンブロット法および2つの特異的抗体とのハイブリダイゼーションによって分析した。図3は、両タンパク質の構成的発現、およびsiRNAがこれらの発現を負に調節することができることを示している。GAPDHタンパク質を標識することができる抗体を使用して同一のゲルローディング条件を監視した。
表面受容体を介したBAG3組換えタンパク質とJ774細胞の結合
J774細胞を、実施例4に記載されているように、NRP−1もしくはIFITM−2または両方のレベルを負に調節することができる特異的siRNAをトランスフェクトした。NRP−1およびIFITM2 siRNAをSanta Cruz(Santa Cruz.CA、米国)から得て、100nMの最終濃度のTransfectin(BIORAD、Carlsbad、米国)によるトランスフェクションに使用した。48時間後、細胞を回収し、ブロッキング緩衝液(PBS 1×/FBS5%)と共に4℃で30分間インキュベートし、その後、ここにFITC分子で誘導体化されたBAG3組換えタンパク質(10μg/百万個細胞)を4℃で30分間添加した。その後、細胞をPBS 1×/FBS5%で2回洗浄し、1200rpmで10分間遠心分離し、PBS 1×に再懸濁し、フローサイトメトリーで分析した。図4は、NRP−1もしくはIFITM−2または両方の負の調節が、細胞へのBAG3組換えタンパク質の結合の劇的減少をもたらすことを示している。使用するsiRNAが同定された2つの特異的受容体の1つのレベルを負に調節することができる場合、これにより結合の約75%の減少がもたらされ、この減少は、両タンパク質を低下させると88%になる。
このことは、両受容体鎖がBAG3との結合に参加していること、および結合を防ぐにはこれらの一方を低下させる(muted)ことで十分であることを証明している。
rBAG3誘導性インターロイキン6の放出を阻害するNRP−1およびIFITM−2の下方調節
J774細胞を40%コンフルエンスで24ウェルプレートに播種した。24時間後に、これらを100nMの最終濃度のNRP−1もしくはIFITM2または両方のためのsiRNAをトランスフェクトした。ミューティングの72時間後、rBAG3タンパク質(6μg/ml)を培養培地に16時間添加し、培地100μlを、ELISAを介したインターロイキン6アッセイのために回収した。
rBAG3タンパク質はマクロファージを活性化し、それによってIL−6放出を増加させる。
BAG3特異的IL−6分泌に対する効果が、NRP−1およびIFITM−2受容体特異的siRNAをトランスフェクトした細胞中で劇的に抑制されることを図5で観察することができる。***p<0.001対scrb。
これにより、両受容体鎖がBAG3作用に参加していることが確認される。
J774細胞の細胞表面へのrBAG3の結合を防ぐ抗IFITM−2抗体
次いで、rBAG3タンパク質の結合を、BAG3とその受容体との間に挿入される分子の使用によって阻害することができることを証明した。
J774.A1細胞を4℃で30分間、100万個/mlの密度でブロッキング溶液(PBS/FBS5%)に再懸濁した。次いで、試料を3つのアリコートに分割し、それぞれA)BAG3−FITC(5μg/100万個細胞)と共に30分間;B)マウスIgG(150μg/100万個細胞)と共に30分間およびBAG3−FITC(5μg/100万個細胞)と共にさらに30分間;C)ab IFITM−2(150μg/100万個細胞)(Novus Biologicals)と共に30分間およびBAG3−FITC(0.5μg/ml)と共にさらに30分間インキュベートした。次いで、細胞をPBS/FBS5%で2回洗浄し、1200rpmで10分間遠心分離し、PBS300μlに再懸濁し、フローサイトメトリーで分析した。
図6で観察することができるように、IFITM−2特異的モノクローナル抗体を用いてBAG3とIFITM−2受容体との間の相互作用の部位を占有することによって、J774細胞へのBAG3の結合の極めて有意な減少が得られる。
IFITM2は、BAG3の受容体の構成に入り、NRP−1を含む他の受容体の構成には入らないので、治療のための特に有用な標的となる。
可溶性BAG3タンパク質の機能的特性解析
J774細胞を60%コンフルエンスで蒔き、10、30または100ng/mlの濃度のBAG3組換えタンパク質と共に24時間インキュベートした。亜硝酸塩産生を、Griess試薬(1%スルファニルアミド、0.1%ナフチルエチレンジアミン、5%リン酸)を用いて培養培地で検証し、550nMでBeckman DU−62分光光度計を用いて測定した。
次いで、血液細胞に関して血清中に放出されるタンパク質の考えられる役割を決定するために、BAG3組換えタンパク質をマクロファージ活性化アッセイに使用した。このために、J774マウス単球細胞株を、陽性対照としてリポ多糖(LPS)などの炎症促進剤を用いて、異なる濃度のBAG3組換えタンパク質で処理した。単球の活性化を亜硝酸塩のアッセイによって測定した(図7)。
次いで、J774細胞の細胞表面へのBAG3タンパク質の結合を、組換えタンパク質を発蛍光団とコンジュゲートすることによって確認した(図8)。次いで、FluoroTag Conjugation FITCキット(SIGMA)を用いて、BAG3組換えタンパク質をFITCとコンジュゲートした。培養培地に等量のBSA−FITC(陰性対照)およびrBAG−FITCを添加して1時間放置した。次いで、細胞を3.7%ホルムアルデヒド溶液で固定し、Zeiss LSM共焦点顕微鏡で分析した。
ストレスにより誘導される心筋細胞またはマクロファージの表面に特異的に結合する膵臓腫瘍細胞によって分泌されるBAG3
フルオレセインイソチオシアネート(FITC)と結合したBAG3組換えタンパク質を用いて、BAG3タンパク質がマクロファージの表面には結合するが、心筋細胞(HCM)にも膵臓腺癌細胞(PANC−1)にも結合しないことを確認した(図9)。
共焦点蛍光顕微鏡分析を行って、HCM、J774A1およびPANC−1細胞へのrBAG3−FITCの結合を測定した。製造業者の指示にしたがって、FluoroTag Conjugation FITCキット(SIGMA)を用いて、BAG3組換えタンパク質およびBSA(ウシ血清アルブミン)(SIGMA)をFITCとコンジュゲートした。3つの細胞株に0.1%NaN3の存在下、等量のrBAG3−FITCおよびBSA−FITCを添加して1時間放置した。β−インテグリンタンパク質を陽性対照として使用した。Zeiss LSM共焦点顕微鏡を用いて蛍光を分析した。
FITC−BAG3はJ774細胞株のマクロファージに結合する。
J774A1細胞(1×106個細胞/ml)を、異なる濃度のBAG3 FITCタンパク質(7、14および70nm)と共にインキュベートした。FITC−BSA(70nM)を陰性対照(灰色)として使用した。フローサイトメトリーによって蛍光を分析した(図10)。
マクロファージへのBAG3の結合を、BAG3特異的ペプチドまたはBAG3特異的F(ab’)2抗体によって特異的に阻害することができる(表2)。特に、J774細胞を14nM FITC−BAG3タンパク質および625nM BAG3特異的ペプチド(ペプチド1、ペプチド2、ペプチド3、ペプチド4もしくはスクランブルペプチド(scrambled peptide))または420nMの抗BAG3F(ab’)抗体(マウスモノクローナル抗体AC1、AC2およびウサギで産生されるポリクローナル抗体TOS2)と共にインキュベートした。ウサギまたはマウスIgGのフラグメントF(ab’)2を陰性対照として使用した。
iNOSおよびCOX−2発現に対するrBAG3の効果
マクロファージへのBAG3の結合の機能的意義を探るために、本発明者らは、細胞内の誘導型一酸化窒素合成酵素(iNOS)およびシクロオキシゲナーゼ−2(COX−2)に対するrBAG3発現の効果を試験した。80%コンフルエンスのJ774細胞を対照培地、BSA、LPSまたはrBAG3と共に20時間インキュベートした。ポリミキシンを添加して、BAG3組換えタンパク質の精製後にまだ存在する内毒素の非特異的効果の存在を検証した。COX−2およびiNOSを、ウエスタンブロット法によって細胞溶解物で分析した。
rBAG3と共にインキュベートしたJ774 A1マクロファージによる亜硝酸塩放出の分析
80%コンフルエンスのJ774 A1細胞を対照培地、BSA、LPSまたはrBAG3と共に24時間インキュベートした。各試料からの上清100plをGriess試薬100plと共にインキュベートし、550nmでの光学濃度(OD550)をBeckman DU62分光光度計で測定した。試料の550nmのODを標準亜硝酸ナトリウム曲線のものと比較することによって、亜硝酸塩濃度を評価した(図12)。
rBAG3と共にインキュベートしたJ774 A1マクロファージによるIL−6放出の分析
80%コンフルエンスのJ774A.1細胞を対照培地、BSA、LPSまたはBAG3と共に5時間インキュベートした。ELISA試験を用いて、IL−6を細胞培養培地で測定した。試料のODを標準IL−6組換え曲線のものと比較することによって、IL−6濃度を評価した(図13)。

Claims (9)

  1. 膵がんの治療に使用するための、BAG3受容体結合分子を含む医薬品であって、前記分子は、IFITM−2タンパク質に結合する分子であって、抗体および/またはそのフラグメントから選択されることを特徴とする、医薬品。
  2. 前記受容体がマクロファージの表面で発現されることを特徴とする請求項1に記載の医薬品。
  3. 前記分子がVEGFファミリータンパク質ではないことを特徴とする請求項1または2に記載の医薬品。
  4. 前記分子が、ポリクローナル抗体、モノクローナル抗体、マウス抗体、ヒト化抗体、キメラ抗体、組換え抗体、コンジュゲートされた抗体、scFvフラグメント(ダイアボディ(diabody)、トリアボディ(triabody)およびテトラボディ(tetrabody))、FabフラグメントまたはF(ab’)2フラグメントから選択されることを特徴とする請求項に記載の医薬品。
  5. 前記分子が、抗IFITM−2抗体から選択されることを特徴とする請求項に記載の医薬品。
  6. 前記治療の意図されているレシピエントがヒトであることを特徴とする請求項1からのいずれか一項に記載の医薬品。
  7. 少なくとも1種の薬学的に許容される賦形剤と組み合わせた少なくとも1種のBAG3受容体結合分子を含む医薬組成物であって、前記分子は、IFITM−2抗体であることを特徴とする、膵がんの治療に使用するための医薬組成物。
  8. 同時、別々または逐次使用のための組み合わせ製剤としての、少なくとも1種の抗IFITM−2抗体と、少なくとも1種の抗BAG3抗体とを含む請求項に記載の医薬組成物。
  9. 経口投与、非経口投与、または、局所投与に適した形態で処方されることを特徴とする請求項またはに記載の医薬組成物。
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