JP6564032B2 - 造影剤用の化合物 - Google Patents

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Description

[技術分野]
本発明は、漢方薬から分離される化合物及びこれらの化合物をα−シヌクレイン凝集体の存在の検出及びシヌクレイン性疾患(synucleinopathic disorder)の診断及びモニタリングに用いることに関する。また、本発明は、シヌクレイン性疾患の治療における当該化合物の用途に関する。
[背景技術]
シヌクレインにおける異常に関係する疾患は、シヌクレイン病と称されることが多い。シヌクレイン病は、神経変性状態、パーキンソン病(PD)、レビー小体型認知症(DLB)及び多系統萎縮症(MSA)を含む。
シヌクレインは、約14kDaの低分子量のタンパク質ファミリー(family)であり、神経組織において高濃度で発現する。当該ファミリーの3つのメンバーは、α−、β−及びγ−シヌクレインである。α−シヌクレインは、主に脳組織において発現し、主としてニューロンのシナプス前終末に位置する。α−シヌクレインは通常、可溶性のモノマータンパク質として存在するが、その環境に依存していくつかの異なる折り畳まれた構造をとり得る。また、モノマーのα−シヌクレインは、凝集してオリゴマーになり得、加えて、凝集してより高分子量の不溶性の原線維(フィブリル(fibril))になり得る。α−シヌクレインの凝集は、モノマーのα−シヌクレインが可溶性のオリゴマー(初期凝集体(early aggregates))の形態を経由して、より高分子量の規則的なフィブリル(後期凝集体(late aggregates))に変わることで進行する。
シヌクレイン病において、PD及びDLBの脳ホモジネート中の可溶性のα−シヌクレインオリゴマーは、正常な脳と比較して増加していることが示されてきた。神経病理学的研究が行われ、変性したドーパミン作用性の黒質ニューロン並びに他の皮質ニューロン及び皮質下のニューロンにおいてみられる細胞質内封入体の存在が明らかとなった。脳内のこれらの病変は、レビー小体(Lewy bodies)及びレビーニューライト(Lewy neuritis)として知られ、かつ、DLB患者の脳における主要な病理学的特徴を構成することが示されてきた。しばしばPD及びDLBの末期を特徴付けるこれらの神経病理学的病変は、繊維状のα−シヌクレインの沈着物から構成されることが広く見出されてきた。さらなる研究によって、α−シヌクレインは、MSAにおいて見られる細胞質内封入体等の非神経細胞が時として関わる他の神経変性疾患における病変にも関係していることが示された。
薬草又は薬用植物から抽出された漢方薬組成物は、広範囲の疾患の治療に何百年もの間使用されてきた。伝統的な漢方薬は、認知症及び他の神経変性疾患を含む様々な疾患の治療薬として使用されてきた。伝統的な漢方薬組成物の背後にある薬理学的根拠を究明することへの取り組みがなされてきた。
朝鮮人参は、研究されてきた漢方薬組成物の1つである。朝鮮人参の薬理学的特性は、主にその生物学的に活性な成分であるジンセノサイドに起因すると考えられる。ジンセノサイドは、根、葉、及び実を含む朝鮮人参の様々な部分から抽出され得る。ジンセノサイドは、四環系であり、糖部分及び脂肪族側鎖を持つステロイド構造を有するトリテルペノイドダンマラン誘導体である。
他の漢方薬組成物は、タンジン(danshen)である。タンジンの薬理学的特性は、サルビアノリン酸B及びその抗酸化能力に起因すると考えられてきた。さらに他の漢方薬組成物は、ケンポナシ(Japanese raisin tree)である。ケンポナシの薬理学的特性は、ジヒドロミリセチン、フラボノイドに起因すると考えられてきており、その化合物は二日酔いの治療薬として使用されてきた。
国際公開2009/027690号は、α−シヌクレインに結合(bind)するペプチドを開示し、加えて、シヌクレイン病の診断及びモニタリングにおけるそれらの用途に言及している。国際公開03/69332号及び国際公開99/50300号は、モノクローナル抗体を使用してα−シヌクレインのオリゴマー形成を検出する方法を開示している。
本発明は、被検者におけるシヌクレイン病のイメージング(imaging)及び/又は診断において使用され得るさらなる化合物を提供することを目的とする。
[発明の概要]
本発明は、α−シヌクレインのフィブリルに結合(bind)しかつ当該フィブリルを分散させる(disaggregate)能力を有する化合物を対象とする。
当該化合物である、ジンセノサイドRb1、ジヒドロミリセチン及びサルビアノリン酸Bは、伝統的な漢方薬に用いられる植物において見出され、α−シヌクレインの凝集体を結合しかつ分散させることが見出されてきた。
従って、本発明は、α−シヌクレインの凝集体の検出において使用するための造影剤を対象とし、当該造影剤は、ジンセノサイドRb1、ジヒドロミリセチン又はサルビアノリン酸Bから選択された1つの化合物及び検出可能な標識を含む。
さらに、本発明は、α−シヌクレインの凝集体を検出する方法を提供し、当該方法は:
−ジンセノサイドRb1、ジヒドロミリセチン又はサルビアノリン酸Bから選択された1つの化合物を投与するステップと、
−当該化合物のα−シヌクレイン凝集体への結合を検出するステップと、を含む。
当該方法は、インビトロ(in vitro)の方法であり得るか又はインビボ(in vivo)の方法すなわち被検体の体内での方法であり得る。インビトロの方法の1つの実施形態において、当該方法は、被検体から得られたサンプルに当該化合物を投与する(administrating)ステップを含む。
本発明は、α−シヌクレイン凝集体をイメージングする方法をさらに提供し、当該方法は、化合物ジンセノサイドRb1、ジヒドロミリセチン又はサルビアノリン酸Bのα−シヌクレイン凝集体への結合を検出するステップを含む。凝集体をイメージングするための当該方法は、ジンセノサイドRb1、ジヒドロミリセチン又はサルビアノリン酸Bから選択された1つの化合物を投与するステップと;当該化合物のα−シヌクレイン凝集体への結合を検出するステップと、を含み得る。
当該方法は、サンプル中のα−シヌクレイン凝集体をイメージングするための方法であっても良く、被検体中のα−シヌクレイン凝集体をイメージングするための方法であっても良い。インビトロでα−シヌクレイン凝集体をイメージングするための方法において、当該方法は、当該化合物を被検体から得られたサンプルに投与するステップを含み得る。1つの実施形態において、当該サンプルは、脳組織のサンプルであり得る。
被検体におけるα−シヌクレイン凝集体をイメージングするための方法において、当該方法は、当該化合物を被検体に投与するステップを含み得る。1つの実施形態において、当該方法は、非外科的手段によって当該化合物を投与するステップを含み得る。
検出される化合物は、検出可能な標識を含み得る。α−シヌクレインフィブリルへの当該化合物の結合の存在は、オートラジオグラフィー(autoradiography)、ポジトロン放出断層撮影(positron emission tomography)、核磁気共鳴画像法(magnetic resonance imaging)、ガンマカウンタ(gamma counter)、又はシンチレーションカウンタ(scintillation couner)によって検出され得る。
本発明は、シヌクレイン性疾患(synucleinopathic disease)を診断する方法をさらに提供し、当該方法は、α−シヌクレイン凝集体の存在又は非存在を検出するステップを含む。α−シヌクレイン凝集体の存在は、被検体がシヌクレイン性疾患を有していることを示す。α−シヌクレイン凝集体の非存在は、被検体がシヌクレイン性疾患を有していないことを示す。
当該シヌクレイン性疾患を診断する方法は:
−被検体からの組織及び/又は体液のサンプルをジンセノサイドRb1、ジヒドロミリセチン又はサルビアノリン酸Bから選択された化合物とインビトロで混合するステップと、
−当該サンプルにおけるα−シヌクレインの凝集体の存在又は非存在を検出するステップと、を含み得る。
本発明は、α−シヌクレイン及び/又はα−シヌクレインのフラグメントが関わるシヌクレイン性疾患を診断するインビトロの方法を提供する。当該方法は:
(a)患者からの組織及び/又は体液のサンプルと、ジンセノサイドRb1、ジヒドロミリセチン又はサルビアノリン酸Bから選択された化合物とを、当該化合物を当該サンプル中に存在するα−シヌクレインの凝集体に結合させるために効果的な条件下で、インビトロで混合するステップと、
(b)前記サンプル中のα−シヌクレインの凝集体の存在又は非存在を検出するステップであって、α−シヌクレイン凝集体の存在は、当該被検体(subject)がシヌクレイン性疾患を有していることを示し、α−シヌクレイン凝集体の非存在は、当該被検体がシヌクレイン性疾患を有していないことを示すステップと、を含む。
被検体におけるシヌクレイン性疾患を診断する代替的方法は、
−ジンセノサイドRb1、ジヒドロミリセチン又はサルビアノリン酸Bから選択された化合物を被検体に投与するステップと、
−被検体におけるα−シヌクレイン凝集体の存在又は非存在を検出するステップと、を含む。
当該化合物は、非外科的方法によって被検体に投与されても良い。
本発明は、シヌクレイン性疾患を有している被検体においてα−シヌクレイン凝集体を分散させる方法をさらに提供する。当該方法は、ジンセノサイドRb1、ジヒドロミリセチン又はサルビアノリン酸Bから選択された化合物を被検体に投与するステップを含む。当該α−シヌクレイン凝集体は、レビー小体又はレビーニューライトであり得る。
また、本発明は、シヌクレイン性疾患を有している被検体におけるレビー小体若しくはレビーニューライトにおけるフィブリルを分散させるための医薬品組成物であって、ジヒドロミリセチン、ジンセノサイドRb1、サルビアノリン酸B、又は薬学的に許容可能な塩若しくはその溶媒和物、及び薬学的に許容可能な希釈剤若しくはキャリア(carrier)を含む医薬品組成物に関する。
本発明は、シヌクレイン性疾患を有している被検体においてα−シヌクレインのフィブリル化を抑制する方法をさらに提供する。当該方法は、ジンセノサイドRb1、ジヒドロミリセチン又はサルビアノリン酸Bから選択された化合物を被検体に投与するステップを含む。
図1は、ジンセノサイドRb1(Gn Rb1)(A)、サルビアノリン酸B(B)及びジヒドロミリセチン(C)によるα−シヌクレインのフィブリル化の抑制を示している。α−シヌクレイン(25μM)のサンプルは、連続的な振動を伴って様々な濃度の化合物(100uM, 50uM及び25μM)の存在下で37℃で5日間インキュベート(incubated)された。フィブリルの形成は、Th−T結合アッセイ(Th−T binding assay)によって測定された。当該分析は3回行われ、平均値±標準偏差が示されている。 図2は、Gn Rb1(A)、サルビアノリン酸B(B)及びジヒドロミリセチン(C)のコンゴレッド結合分析の結果を示している。エージングされたα−Syn(5μM)が単体で又は異なる濃度のジンセノサイドの存在下で、コンゴレッドと混合された(最終的な濃度5μMで)。分光光度計において、400nmから600nmまでのUV吸収スペクトルが記録された。 図3は、単独で又はGn Rb1(A)、サルビアノリン酸B(B)及びジヒドロミリセチン(DHM)(C)の存在下で、当該化合物:α−synのモル比は4:1、2:1及び1:1で、連続的な振盪を伴って37℃で5日間エージングされた、ネガティブ染色されたα−シヌクレイン(25μM)のサンプルの電子顕微鏡画像を示す。スケールバーは、500nmである。図3Dは、α-シヌクレインフィブリルが単独でエージングされた結果を示す。 図4は、免疫ブロット分析を示し、Gn Rb1(A)、サルビアノリン酸B(B)及びジヒドロミリセチン(C)のα-シヌクレインのオリゴマー化に対する効果を示す。α−Syn単独で、又は、化合物:α−Synのモル比1:1、2:1及び4:1の化合物の存在下で、5日間インキュベートされた。レーン1、化合物:α−syn 1:1、レーン2、化合物:α−syn 2:1、レーン3、化合物:α−syn 4:1、A:エージングされたα−syn、M:未処理のα−syn。 図5は、ImageJソフトウェアを使用して定量化された、図3のサンプル中のモノマーのα-シヌクレインの量を示す。 図6は、Gn Rb1(A)、サルビアノリン酸B(B)及びジヒドロミリセチン(C)の、α−synの凝集によって誘発される毒性に対する効果を示す。M17ヒト細胞の生存率は、MTT試験(MTT assay)によって見積もられた。結果は、平均値のコントロールサンプル(すなわち、未処理の細胞)に対するパーセンテージとして表わされている。当該細胞は、MTTを添加する前に、当該化合物を伴って又は伴わずに48時間エージングされたα-シヌクレインによって処理された(3ウェルの平均値±標準偏差)。両側不対t検定(two-tailed unpaired t-test)を使用して統計分析が行われた。***、p<0.001;**、p<0.01;*、p<0.05。 図7は、Gn Rb1(A)及びジヒドロミリセチン(B)の予め形成されたα-シヌクレインフィブリルに対する効果を示す。凝集したα-シヌクレインのサンプルは様々な濃度のGn Rb1又はジヒドロミリセチン(化合物:α-シヌクレインが6:1、4:1及び2:1)の存在下又は非存在下で、37℃で48時間インキュベートされた。フィブリルの含有量は、Th−T結合アッセイによって測定された。当該アッセイは、当該分析は3回行われた(3回の測定の平均値±標準偏差)。 図8は、Gn Rb1(A)、サルビアノリン酸B(B)及びジヒドロミリセチン(C)のα−synの播種重合に対する効果を示す。α-シヌクレインモノマーのサンプル(100μM)は、2μMの超音波処理されたα-シヌクレインフィブリルを伴って播種された。当該サンプルは、異なる濃度(10μM及び50μM)の化合物の存在下又は非存在下で、連続的な振盪を伴って37℃で6時間インキュベートされた。フィブリル化の程度は、Th−T結合アッセイによって見積もられた。当該分析は3回行われた(3回の測定の平均値±標準偏差)。 図9は、α−シヌクレイン種子単独、及び化合物の非存在下又は存在下で連続的な振盪を伴って37℃で6時間インキュベートされて播種されたα−シヌクレインのネガティブ染色されたサンプルの電子顕微鏡画像を示す。図Aは、Gn Rb1(50μM)、スケールバーは1,000nmである。図Bは、サルビアノリン酸B(SAB)又はジヒドロミリセチン(DHM)、化合物:α−シヌクレインは6:1、スケールバーは500nmである。 図10は、Gn Rb1のα−シヌクレインオリゴマー(Gn Rb1:α−シヌクレインのモル比4:1)に対する結合活性を示す。(A)は、Gn Rb1の存在下で5日凝集したα−シヌクレイン(α−シヌクレイン濃度=100μM)のゲルの、superdex 200 SEカラムを使用したろ過プロファイルを示す。溶出は、吸収波長215nmにおいてモニタされた。(B)は、15%SDS−PAGEゲルにおいて電気泳動によって分離されたサンプルP1、P2及びP3の免疫ブロット分析を示す。(C)は、SECによって精製されたGn Rb1の存在下におけるα−シヌクレインのP1、P2及びP3のネガティブ染色されたサンプルの電子顕微鏡画像を示す。スケールバーは、500nmを表わす。(D)は、P1、P2及びP3のUV吸収スペクトルを示す。UV吸収は、10mm石英キュベットを採用して200−600nmの間で記録された。 図11は、ジヒドロミリセチンのα−シヌクレインオリゴマー(DHM:α−synは4:1)に対する結合活性を示す。(A)は、100μMα−シヌクレインの、ジヒドロミリセチンを伴って5日間インキュベートされたサンプルのゲルのsuperdex 200 SEカラムを使用したろ過プロファイルを示す。溶出は、吸収波長A215においてモニタされた。(B)は、15%SDS−PAGEゲルにおいて電気泳動によって分離されたサンプルP1、P2及びP3の免疫ブロット分析を示す。(C)は、SECによって精製されたジヒドロミリセチンの存在下におけるα−シヌクレインのP1、P2及びP3のネガティブ染色されたサンプルの電子顕微鏡画像を示す。(D)は、SEクロマトグラフィーからのP1、P2及びP3サンプルのUV吸収スペクトルを示す。UV吸収スペクトルは、10mm石英キュベットを使用して200−600nmの間で記録された。 図12は、サルビアノリン酸Bのα−synオリゴマー(SAB:α−synは4:1)に対する結合活性を示す。(A)は、100μMα−シヌクレインの、サルビアノリン酸Bを4:1のモル比で伴って5日間インキュベートされたサンプルのゲルのsuperdex 200 SEカラムを使用したろ過プロファイルを示す。溶出は、吸収波長A215においてモニタされた。(B)は、15%SDS−PAGEゲルにおいて電気泳動によって分離されたサンプルP1、P2及びP3の免疫ブロット分析を示す。(C)は、SECによって精製されたサルビアノリン酸Bの存在下におけるα−シヌクレインのP1、P2及びP3のネガティブ染色されたサンプルの電子顕微鏡画像を示す。(D)は、SEクロマトグラフィーからのP1、P2及びP3サンプルのUV吸収スペクトルを示す。UV吸収スペクトルは、10mm石英キュベットを使用して200−600nmの間で記録された。 図13は、100μMの野生型α−シヌクレインFL+Gn Rb1(Gn Rb1:a−syn 1:1、4:1及び6:1)のピーク強度比プロットを示す(A−全スキャン、B−1:1、C−4:1、D−6:1)。 図13は、100μMの野生型α−シヌクレインFL+Gn Rb1(Gn Rb1:a−syn 1:1、4:1及び6:1)のピーク強度比プロットを示す(A−全スキャン、B−1:1、C−4:1、D−6:1)。 図13は、100μMの野生型α−シヌクレインFL+Gn Rb1(Gn Rb1:a−syn 1:1、4:1及び6:1)のピーク強度比プロットを示す(A−全スキャン、B−1:1、C−4:1、D−6:1)。 図13は、100μMの野生型α−シヌクレインFL+Gn Rb1(Gn Rb1:a−syn 1:1、4:1及び6:1)のピーク強度比プロットを示す(A−全スキャン、B−1:1、C−4:1、D−6:1)。
[発明の詳細な説明]
伝統的な漢方薬組成物において見られる化合物であるジンセノサイドRb1、ジヒドロミリセチン及びサルビアノリン酸Bは、α−シヌクレイン凝集体に結合し、かつ、α−シヌクレイン凝集体を分散させることが見出されてきた。従って、本発明は、ジンセノサイドRb1、ジヒドロミリセチン及びサルビアノリン酸Bを、α−シヌクレイン凝集体を検出する方法において使用することを対象としている。当該化合物は、α−シヌクレイン凝集体の検出において造影剤としても使用され得る。
α−シヌクレイン凝集体は、成長したα−シヌクレインフィブリルの不溶性の凝集体を意味し、当該α−シヌクレインフィブリルの不溶性の凝集体は、限定するものではないが、レビー小体及びレビーニューライトなどのα−シヌクレイン沈着物を含む。また、当該凝集体は、他の化合物を含み得る。
当該化合物の、予め形成されたα−シヌクレインフィブリルに結合する能力及び当該α−シヌクレインフィブリルを分散させる能力によって、当該化合物は、α−シヌクレイン凝集体のイメージングにおける使用及び/又はα−シヌクレインに関わる疾患の診断における使用に適している。
理論に従って結合されることなしに、当該化合物は凝集体中のフィブリルに結合することができ、予め形成されたフィブリルを分散させることができる。これによって、フィブリル−化合物複合体が形成されて、イメージング及び診断の目的で検出されることが可能となる。
α−シヌクレイン沈着物の検出及びイメージングにおける使用に関して、かつ、シヌクレイン性疾患の診断における使用に関して適切な化合物は、ジンセノサイドRb1などのジンセノサイドを含み、当該ジンセノサイドは、化学式1に示す構造を有し、:
化学式2に示す構造を有するジヒドロミリセチンを含み:
化学式3に示す構造を有するサルビアノリン酸Bを含む:
当該化合物は、α−シヌクレイン凝集体のイメージングを容易にするために標識され(labelled)得る。例えば、当該化合物は、検出可能な標識(label)を含み得る。当該検出可能な標識は、α−シヌクレインフィブリルに結合している場合に当該化合物の検出を可能にする典型的なものである。有用な標識は、蛍光標識、放射性標識及び造影剤を含む。
適切な放射性標識は、18F、123I、111In、131I、14C、H、99mTc、32P、及び125Iを含む。適切な蛍光標識は、蛍光色素及びローダミンを含む。適切な造影剤は、ガドリニウム(Gd)、ジスプロシウム及び鉄などの希土類イオン(rare earth ion)、並びに磁性剤(magnetic agent)を含む。その他の標識は、NMR活性標識(nuclear magnetic resonance active labels)、ポジトロン放出断層撮影(PET)スキャナによって検出可能な陽子放出同位体(positron emitting isotopes)、化学発光及び酵素マーカーを含む。当該検出可能な標識は、直接又はリンカー(linker)を介して当該化合物に付着され得る。或いは、当該検出可能な標識は、当該化合物の構造に組み込まれ得る。
当該化合物であるジンセノサイドRb1、ジヒドロミリセチン又はサルビアノリン酸Bは、上記の又は他の検出可能な標識によって、標準的な技術を用いて標識され得る。
検出可能な標識を含む当該化合物であるジンセノサイドRb1、ジヒドロミリセチン又はサルビアノリン酸Bは、α-シヌクレイン凝集体をイメージングする方法において有用である。α−シヌクレイン凝集体の存在又は非存在は、被検体においてインビボで、例えば脳において、任意の適切なイメージング技術を用いて検出され得る。当該被検体は、典型的には哺乳類であり、ヒトであることが望ましい。当該被検体は、実験動物であっても良く、特に、シヌクレイン性疾患の実験動物モデルであっても良い。例えば、パーキンソン病の動物モデルは、当業者に知られており、かつ、遺伝子導入マウスを含む。
適切なイメージング技術には、PET、ガンマシンチグラフィー(gamma-scintigraphy)、核磁気共鳴画像法(MRI)、機能的核磁気共鳴画像法(functional magnetic resonance imaging)(FMRI)、脳磁図(magnetoencephalography)(MEG)、及び単光子放射型コンピューター断層撮影法(single-photon emission computerized tomography)(SPECT)が含まれる。MRI及びPETは、インビボでイメージングするために好ましい方法である。
α-シヌクレイン凝集体の存在又は非存在は、インビトロでも検出され得、例えば、α-シヌクレインの凝集を抑制する物質を特定することができ、又は被検体から採取された生物学的サンプルにおいて検出され得る。
従って、その他のイメージング方法は、電子顕微鏡法、共焦点顕微鏡法又は光学顕微鏡法等の顕微鏡法を含み得る。
α-シヌクレイン凝集体は、インビトロ又はインビボで、ジンセノサイドRb1、ジヒドロミリセチン又はサルビアノリン酸Bを投与するステップと、当該化合物の、当該凝集体のα−シヌクレインフィブリルへの結合を検出するステップと、によって検出され得る。
検出されるα-シヌクレイン凝集体は、体液又は組織又はその他の検査されるべきサンプルにおいて存在し得る。限定するものではないが、当該凝集体は、生きている哺乳類の脳内に存在する凝集体又は検査されるべき被検体からの脳サンプルにおいて存在する凝集体を含む。当該方法は、心臓又は胃腸の組織等の、他の体の組織又は体液についても実行され得る。特に、インビトロの方法は、組織又は体液のサンプルについて実行され得る。
当該サンプルは当該化合物、すなわち、ジンセノサイドRb1、ジヒドロミリセチン又はサルビアノリン酸Bと、サンプル中に存在する任意のα−シヌクレイン凝集体に当該化合物を結合させるために効果的な時間にわたって、かつ、効果的な条件下で、混合される。当該サンプルは、レビー小体中のフィブリルに対して、当該化合物を結合させるために効果的な時間にわたって、かつ、効果的な条件下で、当該化合物と混合されることが好ましい。
当該サンプルは、標準的な方法で分析される前に、加工されても良い。
また、α−シヌクレイン凝集体を検出するインビトロの方法は、サンプル中のα−シヌクレイン凝集体を検出して、α-シヌクレインを分散させること及び/又はα-シヌクレイン凝集体の形成に影響を与えることに対する他の化合物の有効性を決定することにおいて、当該化合物、すなわち、ジンセノサイドRb1、ジヒドロミリセチン又はサルビアノリン酸Bを使用することを含む。
当該化合物であるジンセノサイドRb1、ジヒドロミリセチン及びサルビアノリン酸Bは、シヌクレイン病を診断する方法において使用され得る。シヌクレイン性疾患を診断する方法は、α-シヌクレイン凝集体の存在又は非存在を検出するステップを含み得る。α−シヌクレイン凝集体の存在は、被検体がシヌクレイン性疾患を有していることを示し、かつ、α−シヌクレイン凝集体の非存在は、被検体がシヌクレイン性疾患を有していないことを示す。
α-シヌクレイン凝集体の存在又は非存在は、当該凝集体のフィブリルと、当該化合物との複合体(complex)が存在しているか否かを決定することによって検出され得る。当該フィブリルと当該化合物との複合体の存在及び/又は非存在は、上述したイメージング技術によって決定され得る。
当該診断方法は、被検体からの組織のサンプル又は体液を用いるインビトロの方法であり得る。当該サンプルは当該化合物に接触させられ、当該凝集体のフィブリルと当該化合物との間の複合体の存在及び/又は非存在が決定される。
或いは、当該診断方法はインビボの方法であっても良く、当該方法において当該化合物すなわちジンセノサイドRb1、ジヒドロミリセチン又はサルビアノリン酸Bは、被検体に投与され;α-シヌクレイン凝集体の存在又は非存在は、被検体において検出される。当該化合物は、非外科的手段によって被検体に投与され得る。
当該被検体は、シヌクレイン性疾患を治療するための治療を受けていても良く、当該方法は、当該治療の有効性をモニタリングすることに関する。
イメージングの方法によって検出されたα-シヌクレイン凝集体のレベルは、当該疾患の状況(status)を決定するために、かつ/又は特定の治療が成功したか否かを決定するために標準(standard)と比較され得る。被検体の脳において存在するα-シヌクレイン凝集体の数及び/又は大きさは、シヌクレイン疾患の進行と相関する。α−シヌクレイン凝集体の数及び/又は大きさの減少は、当該疾患が退行していることを示唆する。α−シヌクレイン凝集体の数及び/又は大きさの増加は、当該疾患が進行していることを示唆する。
当該診断の方法において使用される化合物は、上述したように標識化され得る。上述したようなイメージング技術は、当該診断方法において、当該化合物の当該フィブリルへの結合を検出するステップにおいて使用され得る。
当該イメージング及び診断の方法において使用するための当該化合物のフォーミュレーション(formulation)は、当該化合物が使用されるであろう方法に依存し得る。
当該化合物は、非外科的手段によって被検体に投与され得る。投与の非外科的手段には、例えば、経口の(例えば、錠剤、トローチ、水性の又は油状の懸濁液、分散性の粉末又は顆粒)、局所的な、経皮的な又は点滴又は吸入による手法が含まれる。医師は、特定の被検体の各々に関して、投与に必要とされる経路を決定することができるであろう。
当該化合物は、α-シヌクレイン凝集体、例えばレビー小体の部位に、通常、脳に血液を供給する血管又は脳そのものへの注射によって直接投与され得る。
通常、当該化合物は、薬学的に許容可能なキャリア(carrier)又は希釈剤(diluent)と共にフォーミュレートされるであろう。医師(physician)は、被検体に投与(delivery)するために適切な薬学的形態を決定することができるであろう。
本発明のさらなる実施形態は、シヌクレイン疾患を有する被検体におけるレビー小体又はレビーニューライト中のフィブリルを分散させるための方法を含む。当該方法は、ジンセノサイドRb1、ジヒドロミリセチン又はサルビアノリン酸Bから選択された化合物を被検体に投与するステップを含む。当該化合物は、治療効果のある量で投与され得る。
また、本発明は、シヌクレイン疾患を有する被検体におけるレビー小体又はレビーニューライト中のフィブリルを分散させるための薬学的組成物に関する。当該組成物は、ジヒドロミリセチン、ジンセノサイドRb1又はサルビアノリン酸B、又は薬学的に許容可能な塩若しくはその溶媒和物、及び薬学的に許容可能な希釈剤若しくはキャリアを含む。
理論通りに結合することなしに、当該化合物であるジンセノサイドRb1、ジヒドロミリセチン及びサルビアノリン酸Bの、フィブリル凝集体に結合しかつ当該フィブリル凝集体分散させる能力及びα-シヌクレインのフィブリル化を抑制する能力は、当該化合物がシヌクレイン病を有する被検体におけるレビー小体を分散させるために使用されることを可能にする。
化合物ジンセノサイドRb1は、α-シヌクレインのフィブリル化を抑制することが見出された。理論通りに結合することなしに、ジンセノサイドRb1は、βシートを含有しないα-シヌクレインの可溶性オリゴマーに結合しかつ当該可溶性オリゴマーの構造を安定化し、加えて、α-シヌクレインが誘発した毒性をブロックすると考えられている。その一方で、当該化合物であるジヒドロミリセチン及びサルビアノリン酸Bは、α-シヌクレインのオリゴマー化及びフィブリル化を抑制することが見出された。従って、これらの化合物はシヌクレイン性疾患の治療に適している。
従って、本発明は、シヌクレイン性疾患を有する被検体においてα-シヌクレインのフィブリル化を抑制する方法をさらに提供する。当該方法は、ジンセノサイドRb1、ジヒドロミリセチン又はサルビアノリン酸Bから選択された化合物を被検体に投与するステップを含む。当該化合物は、治療効果のある量で投与され得る。
シヌクレイン性疾患(synucleinopathic disorder)若しくはシヌクレイン障害(synucleinopathic disease)又はシヌクレイン病(synucleinopathy)は、シヌクレインに関わる疾患であり、特に、α-シヌクレインに関わる。シヌクレイン病は、限定するものではないが、パーキンソン病、レビー小体型認知症、及び多系統萎縮症を含むグループから選択された疾患を含む。被検体は、パーキンソン病又はレビー小体型認知症を有していることが好ましい。
化合物の「治療効果のある量」とは、当該化合物の量であって、被検体に投与された場合に、意図された治療効果を与えるために十分な量である。治療効果のある量は、1回以上の投与において与えられ得る。
本発明の化合物の輸送に適した薬学的形態及び様々な医薬組成物を調合する方法は、当業者にとって容易に明白となるであろう。そのような組成物及びそれらを調合する方法は、例えば、Remington’s Pharmaceutical Sciences,19版(Mack Publishing Company 1995)に開示されている。
組成物の適切な形態は、錠剤、カプセル、丸薬(pill)、粉末、徐放性製剤、溶液及び懸濁液等の経口投与に適した形態、無菌食塩水(sterile saline)溶液、懸濁液又は乳濁液等の非経口注射に適した形態;坐薬等の直腸投与に適した形態を含み得る。非経口投与の形態の例は、無菌の水性溶液における懸濁液又は溶液を含み、例えば、含水プロピレングリコール又はデキストロース溶液を含む。そのような投与形態は、必要に応じて、適切に緩衝化される。
適切な薬学的キャリアは、不活性の希釈剤又は賦形剤(fillers)、水又は様々な有機溶剤を含む。また、組成物は、香味料(flavoring)、バインダ(binders)、又は賦形剤(excipients)などの付加的成分を含み得る。錠剤は:デンプン、アルギン酸及び複合ケイ酸塩(complex silicate)等の崩壊剤(disintegrates);スクロース(sucrose)、ゼラチン(gelatin)及びアカシア(acacia)等の結合剤(binding agents)、及びステアリン酸マグネシウム、ラウリル硫酸ナトリウム及びタルク等の平滑剤を含み得る。
固体組成物は、軟ゼラチンカプセル剤(soft gelatin capsules)及び硬ゼラチンカプセル剤(hard gelatin capsules)を含み得る。好ましい材料は、ラクトース(lactose)、乳糖(milk sugar)及び高分子量のポリエチレングリコールを含む。
水性懸濁液又はエリキシル剤は、甘未剤又は香味剤、顔料及び染料、乳化剤、懸濁化剤と同様に、水、エタノール、プロピレングリコール、グリセリン又はこれらの組み合わせも含み得る。
以下の例は、本発明を説明する。
例1
組み換え型ヒトα−シヌクレイン(human α−synuclein)の発現及び精製
pGEX−4TIベクター(vector)(韓国カトリック大学薬学カレッジ(The Catholic University College of Medicine)のハンシュク リム博士(Dr. hyanshuk Rhim)によって提供された)内のGST-α−シヌクレイン融合構造物は、BL21 E.coliバクテリアにヒートショックによって挿入された。形質転換されたバクテリアは、LB培地内で、0.1mg/mlのアンピシリンの追加を伴いオービタルシェーカー(orbital shaker)において37℃でOD600が0.5となるように培養された。0.5mMのIPTG(シグマアルドリッチ製(Sigma-Aldrich Chemie GmbH, Germany))を加えることによって発現が誘導され、培養物は37℃で2時間インキュベート(incubated)された。細胞は9000xgで15分の遠心分離によって採取され、得られたペレット(pellet)はその後リシスバッファ(lysis buffer)(50mM Tris - HCl, pH7.4, 150mM NaCl, 2mM EDTA, 1% NP-40, 0.1% DTT)中に再懸濁され、室温で10分間振盪(shaken)された。細胞溶解の効率を向上するために、再懸濁されたペレットは、液体窒素中及び37℃のウォーターバス中で6サイクルの冷凍−解凍サイクルにさらされた。当該溶解物は27,000xgで15分間遠心分離され、得られた上澄みは、GSTタグについて高い親和性を有する、グルタチオンに接合されたセファロースビーズを用いた親和性クロマトグラフィーによる精製のために保持された。当該細胞溶解物は、グルタチオンセファロースビーズと混合され、室温で1時間インキュベートされ、続いて4℃500xgで8分間、遠心分離された。当該ビーズは、ウォッシュバッファ(wash buffer)(50mM Tris - HCl, 150mM NaCl, 10mM EDTA, 1% Triton X-100, pH8.0)で2回洗浄され; 50mM Tris - HCl、pH8.0で2回;1XPBSで1回洗浄された。洗浄されたビーズは5mlの1XPBS中に再懸濁され、GSTタグはヒト血漿由来トロンビン(human plasma thrombin)(1unit/μl)、(シグマ・アルドリッチ(Sigma-Aldrich, USA))によって切断された。トロンビンに触媒された切断反応は、連続的な攪拌を伴って室温で一晩インキュベートされ、続いて37℃で5分間インキュベートされることでなされた。その後、反応混合物は、4℃、500xgで8分間遠心分離され、トロンビンを分離(fish out)するためにベンズアミジンセファロースビーズ(アマシャム(Amersham, Sweden))が使用された。4℃、500xgで8分間遠心分離によって、純粋なα−シヌクレインが収集された。α−シヌクレインの濃度は、BCAアッセイ(BCA assay)(ピアース(Pierce Biotechnology, Rockford, IL))を用いて評価された。
インビトロのα−シヌクレイン凝集
タンパク質の純度は、SDSゲル(SDS gel)を用いて95%以上(>95%)であると評価された。ジンセノサイドRb1の貯蔵液(10mM)は、100%DMSO中に調製された。サンプル液中のDMSOの最終的な含有量は1%であった。PBS中の25μMα-シヌクレインのサンプルは、単独で又はRb1と共に様々なモル比で(Rb1:α-シヌクレインのモル比4:1、2:1又は1:1)エージングされた(aged)。サンプルは、1.5mlの滅菌されたポリプロピレンチューブに入れられ、サンプルの蒸発を防ぐために鉱物油(mineral oil)が滴下された。その後当該チューブはパラフィルムで密封され、サーモミキサー(Thermomixer)(エッペンドルフ(Eppendorf))内で800rpmでの連続的な振盪(shaking)を伴って、37℃で5日間インキュベートされた。サンプルは、指示されたタイムポイント(time point)に回収され、タイムポイントの各々において直ちにチオフラビン−T分析が行われ、その他のサンプルはさらなる分析が必要となるまで80℃で保管された。
チオフラビン−T(Th−T)分析
α−シヌクレインフィブリルの形成は、Th−T結合アッセイ(Th-T binding assy)によってモニタされた。Th−Tは蛍光染料であり、β−シート構造を含むフィブリルと相互作用する。総量10μlのサンプルの各々は、Th−Tを40μl含むPBSにおいて希釈された。蛍光は、384−ウェル、未処理の黒色マイクロウェルプレート(Nunc, Denmark)において、マイクロプレートリーダー(Victor, X3 2030, Perkin Elmer)を用いて、励起波長及び蛍光波長の組はそれぞれ450nm及び486nmで測定された。バックグラウンド蛍光を考慮に入れるため、ブランクのPBS溶液の蛍光強度が全ての測定値から差し引かれた。
透過型電子顕微鏡法(TEM)
単独で又は化合物の存在下でエージングされたα-シヌクレインから電子像が生成された。サンプル(5μL)は、フォルムバールコート(Formvar-coated)した400メッシュの銅グリッド(Agar Scientific, UK)に付着され、0.5%グルタルアルデヒド(5μl)で簡易的に固定され、2%酢酸ウラニル(Sigma-Aldrich, USA)でネガティブ染色され、電子顕微鏡フィリップス(Philips)CM−10TEMで評価された。
免疫ブロット法
α-シヌクレイン(20ng)のサンプルは、単独で又は当該化合物と共に1Xサンプルバッファ(250mM Tris-HCl, pH6.8, 30%グリセロール、0.02% ブロモフェノールブルー)と混合され、その後15%の1mmSDS−PAGEゲルにおいて分離された。分離されたタンパク質は、90Vで80分、0.45μmニトロセルロースメンブレン(Whatman Gmbh-Germany)に転写された。当該メンブレンは、PBS中で5分ボイルされ、その後、PBS−Tween−20(0.05%、PBST)において調製された5%の無脂肪乳によって1時間ブロックされた。当該メンブレンは、ヒトα−シヌクレイン(121−125)(Santa Cruz Biotechnology, USA)を1:1000の希釈において認識する初期マウスモノクローナルanti-α-syn(211)抗体と共に4℃で一晩インキュベートされた。当該メンブレンは、その後PBSTで数回洗浄され、続いてHRP共役ヤギ抗マウス抗体(Dako Ltd., Ely, UK)によって、1:70,000の希釈において室温で60分間、緩やかな攪拌を伴ってインキュベートされた。当該メンブレンは、25分間充分に洗浄され、免疫活性なバンドがSuper Signal West Femto化学発光基質キット(Super Signal West Femto Chemiluminescent Substrate Kit(Pierce, Rockford, USA))によって、メーカーの取扱説明書に従って可視化された。
コンゴレッド結合アッセイ(Congo red binding assay)
CRは染料であり、アミロイドフィブリルに対する親和性が高い。コンゴレッド(20μM)は、PBS(pH7.4)において調製され、0.45μmのフィルターを通してろ過された。α−シヌクレイン(5μM)のサンプルは、単独で又は化合物と共に、異なるモル比でされ、コンゴレッド(最終濃度5μM)と混合され、当該反応サンプルは充分に混合された。UV吸収スペクトルは、分光光度計(DU−800、Beckman-Coulter)において、10mm石英キュベット(Hellma Analytics-Germany)を使用して、400nmから600nmの間で記録された。ブランクとして、コンゴレッドが単独で用いられた。
BE(2)−M17ヒト神経芽腫細胞の組織培養
BE(2)−M17ヒト神経芽腫細胞は、15%ウシ胎児血清及び1%ペニシリンストレプトマイシン(P/S;100U/ml ペニシリン, 100mg/ml ストレプトマイシン)を含むDulbecco’s MEM/Nutrient Mix F-12(1:1)(Gibco BRL, Rockville, MD)において規定通りに培養された。当該細胞は、5%CO/95%空気の加湿されたインキュベータ内で37℃に維持された。
細胞生存率(cell viability)の測定
DMEM培地に懸濁されたBE(2)−M17細胞は、15000細胞の密度(100μl/ウェル)で96ウェルプレートにプレーティングされた。24時間後、当該培地は、当該化合物を含むか又は当該化合物を含まない、熟成されたα-シヌクレイン溶液を含む200μlのOPTI−MEM(Gibco-USA)無血清培地に置き換えられた。熟成されたα−シヌクレイン及び化合物を含む溶液は、OPTI−MEMにおいて希釈されて所望の濃度が得られた。その後、細胞は5%CO2、37℃において48時間インキュベートされた。PBS中の、総量20μlのMTT(3-(4,5-ジメチルチアゾール-2-イル)-2,5-ジフェニルテトラゾリウム臭化物)(Sigma-Aldrich, USA)(6mg/ml)が各々のウェルに吐出され、当該プレートは、37℃で4.5時間インキュベートされた。当該MTT含有培地は注意深く除去され、100μlのリシスバッファ(15%SDS、50%N,N-ジメチルホルムアミド、pH4.7)が各々のウェルに加えられた。当該リシスバッファは、マイクロプレートリーダー(Perkin Elmer)によって590nmにおける吸光度が決定される前に、37℃で一晩インキュベートされた。
α−シヌクレインの分散アッセイ
PBS(pH7.4)中のα−シヌクレイン溶液は、上述したように、25mMの濃度で凝集された。得られた凝集したα-シヌクレインは、単独で又はGn Rb1若しくはジヒドロミリセチンと共に様々なモル比で(化合物:α-シヌクレインのモル比6:1、4:1及び2:1)インキュベートされた。実験の目的のため、考慮されたα-シヌクレインの濃度は、処理前の(fresh)α-シヌクレインの濃度である。当該サンプルは、サーモミキサー上で、800rpmの連続的な振盪を伴って、37℃で48時間インキュベートされた。サンプルは、一定間隔のタイムポイント毎に集められ、直ちにTh−T蛍光が測定された。
播種重合(seeding polymerization)アッセイ
モノマーのα-シヌクレインの凝集は、播種(seeding)を伴って、又は播種を伴わずに、他の部分(17)に記載されているように実行された。種子は、成長したα-シヌクレインフィブリルを超音波処理によって分断して短いフィブリルを得ることで調製された。当該短いフィブリルが「種子(seeds)」として採用された。簡単に述べると、100μMの濃度のモノマーのα-シヌクレインは、2μMの種子を伴って播種されて、化合物(10μM又は50μM)の存在下又は非存在下で、連続的な振盪を伴って37℃で6時間インキュベートされた。フィブリル化は、上記したようにTh−T結合アッセイによってモニタされた。
α−シヌクレインのオリゴマーとモノマーとの分離のためのサイズ排除クロマトグラフィー(SEC)
SECは、AKTA FPLCシステム(GEヘルスケア製(GE Healthcare-Sweden))及びsuperdex 200カラムを用いて4℃で実行されて、化合物を伴うα−シヌクレイン(化合物:α−シヌクレインのモル比4:1)の凝集によって生成したオリゴマーが分離された。上述したように、100μMの濃度のモノマーのα-シヌクレインは、化合物の存在下で5日間、凝集された。凝集プロセスの終わりに、当該サンプルは、14,000xgで、4℃で45分間遠心分離されて、不溶性の物質を含まない上澄みを生成した。生成した上澄みの80%を注入する前に、カラムはランニングバッファ(running buffer)(1X PBS、pH7.4)によって完全に平衡され、かつ、流量は0.1ml/min(0.5ml/フラクション(fraction))に設定された。α-シヌクレインの溶離は、吸収波長215nm、254nm及び280nmにおいてモニタされた。モノマーのα−synの溶離時間(elution time)を決定するために、分子量標準(フェリチン440 kDa、アルドラーゼ 171kDa、アルブミン 68kDa及びキモトリプシノゲンA 25kDa)及びモノマーのα-シヌクレインが共にカラムに注入されて、上記したように同じ条件下で溶離された。
サルビアノリン酸B及びジヒドロミリセチンによる実験のため、7−8mlCVで溶出したフラクションが回収されてオリゴマーとしてラベルされ(サンプルP1)、12−14mlCVで溶出したフラクションが回収されてオリゴマーとしてラベルされ(サンプルP2)、これに対して14−16mlCVで溶出したフラクションは回収されてモノマーとしてラベルされた(サンプルP3)。
ジンセノサイドRb1による実験の場合、2−4mlCVで溶出したフラクションが回収されてオリゴマーとしてラベルされ(サンプルP1)、10−14mlCVで溶出したフラクションが回収されてオリゴマーとしてラベルされ(サンプルP2)、これに対して14−16mlCVで溶出したフラクションは回収されてモノマーとしてラベルされた(サンプルP3)。
P1、P2及びP3のフラクションは、さらにウェスタンブロッティング(western blotting)及びTEMによってキャラクタライズされた。
UVスキャニング(scanning)
SECのオリゴマー及びモノマーのフラクションを表わすP1、P2及びP3のサンプルは、speed vac(CentriVap, Labconco)を用いて濃縮された。それらのタンパク質含有濃度は、BCAアッセイによって評価された。UV吸収スペクトルは、吸光光度計(DU−80、Beckman-Coulter)において、10mm石英キュベット(Hellma Analytics-Germany)を用いて200nmから600nmまで記録され、かつ、等しい濃度のP1、P2及びP3が採用された。陰性対照(ネガティブコントロール(negative control))として、未処理(fresh)のモノマーのα−シヌクレインが使用された。
NMR観察
NMR観察のため、組み換え型15N標識α-シヌクレインは先に述べたように(21、22)発現しかつ精製され、pH6.6のPBSバッファ中に再懸濁された。二次元15N HSQCスペクトルは、Gn Rb1の非存在下及びGn Rb1の存在下における100μM濃度のα-シヌクレインについて得られ、当該存在下におけるGn Rb1:α-シヌクレインの次第に増加する化学量論比は1:1、4:1、及び6:1であった。データは、コールドプローブが搭載されたバルカー(Bulker)900MHz分光計によって収集された。
例2
ジンセノサイドRb1、サルビアノリン酸B及びジヒドロミリセチンのα−シヌクレインのフィブリル化に対する効果
濃度25μMのα−シヌクレイン溶液は、連続的な振盪を伴って37℃で5日間インキュベートされ、フィブリルの形成が誘導された。当該フィブリルの形成は、Th−T蛍光によって規則的な時間間隔でモニタされた。α−シヌクレインは、ジンセノサイドRb1、サルビアノリン酸B及びジヒドロミリセチンの各々と共に、それぞれ4:1、2:1及び1:1のモル比(化合物:α-シヌクレインのモル比)で、一定のα−シヌクレイン濃度25μMを伴ってインキュベートされた。
Gn Rb1は、テストされた全ての濃度におけるTh−T蛍光の減少によって示されるように(図1A)、α-シヌクレインのフィブリル化に対して著しい抑制作用を示した。この効果は、インキュベーション(incubation)の早くも2日程度で観察され、このとき抑制の割合は約90%であった。5日間のインキュベーション後、α-シヌクレインのフィブリル化は約80%減少した。
Gn Rb1がα-シヌクレインのフィブリル形成をブロックする能力は、上述したようなコンゴレッド(CR)結合アッセイによって、さらに評価された。α-シヌクレインのフィブリルに結合すると、CRの吸収極大は490nmから508nmにシフトした。このシフトは、Gn Rb1の非存在下でインキュベートされたα-シヌクレイン制御サンプルについて、非常に顕著であった(図2A)。しかし、この特徴的なシフトは、Gn Rb1の存在下でエージングされたα-シヌクレインサンプルについては観察されなかった。このことは、この化合物がアミロイドフィブリルの形成を抑制したことを示す(図2A)。実際に、Gn Rb1(テストされた全ての濃度の)を含むα-シヌクレインサンプルに結合したCRの吸収極大は、数nmのみシフトし、かつ、波長495nmを超えなかった(図2A)。興味深いことに、当該CRのシフトは、モノマーのα−シヌクレインに関して観察されたシフトと同等であった。
これらの所見は、電子顕微鏡観察によってさらに裏付けされた。Gn Rb1の存在下でエージングされたα-シヌクレインのTEM像は、単独でエージングされたα-シヌクレインによって形成された長いフィブリルの高密度のメッシュとは異なり、α-シヌクレインが、断片化した外観を有する薄く、短い棒状のフィブリルを形成していることを示した(図3A)。
サルビアノリン酸B及びジヒドロミリセチンは、減少したTh−T蛍光によって示されるように(図1B及び図1C)、α-シヌクレインのフィブリル化を抑制した。濃度100μM及び50μMにおいて、サルビアノリン酸Bは、インキュベーションの3日目から顕著となる完全な抑制効果を示した。5日間のインキュベーションの後、100μMのサルビアノリン酸Bはα−シヌクレインのフィブリル化を完全に無効にし、一方で50μMでは、サルビアノリン酸Bは、フィブリル化を約80%抑制した。より低い濃度において(25μMなど)も、サルビアノリン酸Bは、フィブリル化の抑制を誘導し、当該抑制の割合は、5日のインキュベーション後、約35%に減少した(図1B)。これらの結果は、サルビアノリン酸Bは、フィブリルの形成を濃度依存の態様で抑制することを示す。
ジヒドロミリセチンは、フィブリル化の良い抑制剤として観察された。5日間のインキュベーション後、ジヒドロミリセチンは、濃度100μM及び50μMにおいてそれぞれ80%及び40%、α-シヌクレインのフィブリル化を抑制し、一方で25μMでは、当該化合物はフィブリル化を抑制することができなかった(図1C)。
サルビアノリン酸B及びジヒドロミリセチンのα-シヌクレインのフィブリルの形成をブロックする能力は、コンゴレッド(CR)結合アッセイを使用してさらに調査された。α-シヌクレインのフィブリルに結合すると、CRの吸収極大は490nmから508nmにシフトし、加えて、このシフトは、当該化合物の非存在下でインキュベートされたα-シヌクレインサンプルについて、非常に顕著であった(図2B及び図2C)。しかし、この特徴的なシフトは、サルビアノリン酸B又はジヒドロミリセチンの存在下でエージングされたα-シヌクレインサンプルについては観察されなかった。このことは、これらの化合物がアミロイドフィブリルの形成を抑制したことを示す(図2B及び図2C)。サルビアノリン酸B及びジヒドロミリセチン(テストされた全ての濃度の)を含むα-シヌクレインサンプルに結合したCRの吸収極大は、数nmのみシフトし、かつ、波長495nmを超えなかった(図2B及び図2C)。
これらの所見は、電子顕微鏡観察によってさらに裏付けされた。サルビアノリン酸B及びジヒドロミリセチンの存在下でエージングされたα-シヌクレインのTEM像は、単独でエージングされたα-シヌクレインによって形成された長いフィブリルの高密度のメッシュと(図3D)は異なり、α-シヌクレインが、断片化した外観を有する薄く、短い棒状のフィブリルを形成していることを示した(図3B及び図3C)。
例3
ジンセノサイドRb1、サルビアノリン酸B及びジヒドロミリセチンのα−シヌクレインのオリゴマー化に対する効果
Gn Rb1、サルビアノリン酸B及びジヒドロミリセチンのα−シヌクレインのオリゴマー化への影響は免疫ブロット分析によって評価された。未使用の及びエージングされたα-シヌクレインの溶液は、単独で又はGn Rb1、サルビアノリン酸B又はジヒドロミリセチンの存在下で分析された。サンプルは15%SDSゲルにおいて分離され、ニトロセルロースメンブレンに転写されて、α-シヌクレインのアミノ酸残基121−125を認識する抗体によって探査された。新たに調製されたα-シヌクレインの大部分は、α-シヌクレインのモノマーに対応する〜16kDaのバンドとして移動した(図4A−C)。
単独で及び化合物の存在下でエージングされたα−シヌクレインのサンプルにおけるモノマーのα-シヌクレインの量は、モノマー種のみを含む未処理のα-シヌクレインサンプルと対照して、ImageJソフトウェアを使用して定量された。
Gn Rb1は、全ての濃度において(図4A及び図5A)、α-シヌクレインのオリゴマー化の有力な抑制剤であることが示された。Gn Rb1は、より大きな凝集体(MW>250kDa)及びより高分子量(higher MW)のオリゴマーの形成を抑制し、顕著なモノマーのバンド及び弱いダイマーの(dimeric)バンドを生成した(図4A)。モノマーのバンドの密度分析によって、Gn Rb1は、α−シヌクレインのオリゴマー化を、テストした全ての濃度において同程度に抑制することが明らかとなった(図5A)。最も低い濃度においても、より大きな凝集体の形成を抑制することができた。
サルビアノリン酸B及びジヒドロミリセチンは、α−シヌクレインのオリゴマー化の有力な抑制剤であることが示された。サルビアノリン酸B及びジヒドロミリセチンは、用量に依存する形でα−シヌクレインのオリゴマー化を抑制した(図4B−C及び図5B−C)。
サルビアノリン酸Bは、より大きな凝集体(MW>250kDa)及びより高分子量(higher MW)のオリゴマーの形成を抑制し;モノマー及びダイマーのα-シヌクレインに対応するバンドが最も顕著な種であり、かつ、トリマーの(trimeric)α-シヌクレインに対応するバンドは薄かった(図4A)。サルビアノリン酸Bの濃度が低下すると、ダイマー、トリマー及びオリゴマーのバンドが次第に強くなり、サルビアノリン酸Bがα−シヌクレインのオリゴマー化を用量に依存する形で抑制することを示した(図4A)。最も低い濃度であってもなお、サルビアノリン酸Bはより大きい凝集体の抑制を誘導した。また、ジヒドロミリセチンは、オリゴマーの形成を濃度に依存した態様で抑制し;最も高い濃度は、テストされた3つの濃度の中で最も有力であった(図4B)。ジヒドロミリセチンの最も高い濃度において、α−シヌクレインはダイマー及びトリマーの薄いバンドを形成した(図4B)。しかし、これらのバンドは、CMC10の濃度が減少すると、次第に強くなり、用量に依存する抑制と一致していた(図4B)。
これらの結果は、サルビアノリン酸B及びジヒドロミリセチンがα-シヌクレインのオリゴマー化及びフィブリル化をブロックすることを示す。
例4
ジンセノサイドRb1、サルビアノリン酸B及びジヒドロミリセチンのα−シヌクレイン誘導細胞毒性に対する効果
BE(2)−M17ヒト神経芽腫細胞は、3つの異なる濃度0.5μM、1μM及び5μMのエージングされたα-シヌクレイン溶液によって、単独で又はGn Rb1、サルビアノリン酸B若しくはジヒドロミリセチンの存在下で処理された。
Gn Rb1、サルビアノリン酸B若しくはジヒドロミリセチンの存在下又は非存在下において、エージングされたα−シヌクレインで処理された細胞の生存率は、MTT試験(MTT assay)によって決定された。実験前に、Gn Rb1、サルビアノリン酸B及びジヒドロミリセチンの単独での細胞生存率が評価され(結果示さず)、Gn Rb1、サルビアノリン酸B及びジヒドロミリセチンの、同様に毒性を示さない濃度が採用された。当該濃度は、その後のエージングされたα−シヌクレインを伴う実験のために採用された濃度である。
エージングされたα−シヌクレインは、MTTの還元を用量に依存する形で抑制した(図6)。MTTの還元は、生存細胞の数に正比例することを考えれば、エージングされたα-シヌクレインの濃度が高いほど生存細胞はより少ないことは明らかである。しかし、Gn Rb1、サルビアノリン酸B又はジヒドロミリセチンの存在下でエージングされたα−シヌクレインは、MTTの還元が増加することによって示されるように、細胞に対する毒性が低い(図6A−C)。
5μMにおいて、エージングされたα-シヌクレインは生存細胞の数のおよそ50%の減少を誘導し、一方では全ての濃度のGn Rb1の存在下において、約80%の細胞の生存を伴い、細胞の生存率が約30%増加した(図6A)。1μMのエージングされたα-シヌクレインの場合においても、同様の傾向が観察された;用いられた全ての濃度において、Gn Rb1は1μMのエージングされたα-シヌクレインによって処理された細胞の生存率を約30%向上させた(図6A)。
サルビアノリン酸Bの存在下において、モル比4:1及び2:1に関して、約95%の細胞が生存した(図6B)。また、これらのモル比において、サルビアノリン酸Bは、Th−Tの強度(カウント(counts))における減少によって示されたように、フィブリル化に関する良い抑制剤であることが判明している(図1B)。また、ジヒドロミリセチンもα-シヌクレインの毒性を低減させる(図6C)。ジヒドロミリセチンは、最も高い濃度において、細胞を保護することを示し、当該保護は4:1のモル比によって表われ、細胞の生存率を約10%改善した。これらの調査結果は、Th−T蛍光測定(図1C)及び免疫ブロット分析(immunoblotting analysis)による(図4)。
例5
Gn Rb1及びジヒドロミリセチンの処理されたα−シヌクレインアミロイドフィブリルに対する効果
α−シヌクレインのフィブリル化を抑制する高い効果に起因して、Gn Rb1及びジヒドロミリセチンは、フィブリル化の反転に対する有効性に関して調査された。25μMの処理を受けたα-シヌクレインのフィブリルは、Gn Rb1又はジヒドロミリセチンの存在下、様々なモル比(化合物:α-シヌクレイン6:1、4:1及び2:1)において、37℃で48時間インキュベートされた。Th−T蛍光強度を測定することによって(図7)、異なるタイムポイントにおけるフィブリルの含有量が見積もられた。
時間0において、単独でインキュベートされたα-シヌクレインのTh−Tカウントは、Gn Rb1を含むサンプルのTh−Tカウントと比較して、特に、最も高い濃度の特定のジンセノサイドを含むサンプルと比較して高かった。実験の進行中、Gn Rb1の非存在下でインキュベートされたα-シヌクレインフィブリルは、Th−Tカウントの増加によって示されるように、さらに続けて凝集し、一方では、ジンセノサイドの存在下でインキュベートされたフィブリルは、用量に依存する形で分散(disaggregated)し、Th−Tカウントが減少した(図7A)。この傾向は4時間のインキュベーション後に顕著であり、Gn Rb1を含むサンプルのTh−Tカウントは、コントロールサンプルのTh−Tカウントの約5分の1であった。
時間0において、単独でインキュベートされたα-シヌクレインのTh−Tのカウントは約20,000であり、一方でジヒドロミリセチンの存在下の場合は、Th−Tカウントは当該タイムポイントにおいてより小さかった。単独でインキュベートされたα-シヌクレインフィブリルは、Th−Tカウントの増加によって示されるように、さらに続けて凝集し、一方でジヒドロミリセチンの存在下でインキュベートされたα-シヌクレインフィブリルは、用量に依存する形で徐々に分散し、Th−Tカウントが減少した(図7B)。従って、ジヒドロミリセチンは、予め形成されたα-シヌクレインフィブリルを用量に依存する形で分散させた。
Gn Rb1及びジヒドロミリセチンの、予め形成されたフィブリルを分散させる能力が、Gn Rb1及びジヒドロミリセチンを、被検体においてレビー小体などのα-シヌクレイン凝集体のイメージングにおいて使用されるために適切な化合物とする。
例6
サルビアノリン酸B及びジヒドロミリセチン及びGn Rb1のα-シヌクレインモノマーの播種(seeding)に対する効果
アミロイドフィブリル形成のプロセスは、重合核依存性重合モデルに従うことが既に示されている。このモデルによれば、可溶性の成分は、重合核オリゴマー種(nucleation oligomeric)(核生成又は遅延時間フェーズ)の生成を経て、次に重合してフィブリルを形成し(重合又は成長フェーズ)、平衡状態として知られる最終的な安定状態に達する。小さい凝集体又は種子(seeds)は、インビトロ及びインビボにおけるアミロイド形成の核生成フェーズを播種(seeding)として知られるプロセスを経て促進することを示されてきた。
Gn Rb1、サルビアノリン酸B及びジヒドロミリセチンがα-シヌクレインのフィブリル化を抑制したことを考慮して、α-シヌクレインの凝集の播種に対する効果が決定された。成長したα-シヌクレインのフィブリルは、超音波によって分断されて短いフィブリルが得られ、当該短いフィブリルが「種子」(seeds)として採用された。これらの短いフィブリルの種子は、その後モノマーのα−synに添加され、上述したように、当該モノマーのα−synは凝集した。当該短いフィブリルの種子の添加は、Th−Sのカウントの増加によって示されるように、α-シヌクレインモノマーのフィブリル化のプロセスを促進した。
サルビアノリン酸B、ジヒドロミリセチン及びGn Rb1のα−シヌクレインの凝集における播種に対する効果を評価するために、当該化合物は、10μM又は50μMから100μMの濃度で、最終濃度2μMで種子を含むモノマーのα−シヌクレインに添加された。当該混合物は、連続的な混合を伴って37℃で6時間インキュベートされた。
α-シヌクレインの播種凝集(seeded aggregation)に対するGn Rb1の効果は、2時間のインキュベーション後に明らかであり、コントロールサンプルのTh−TカウントがGn Rb1を含むサンプルの2倍であった。このタイムポイントにおいて、ジンセノサイドの異なる2つの濃度を示すGn Rb1を含むサンプルの両方は、同等の測定結果であった。しかし、6時間のインキュベーション後、50μMのGn Rb1を含むサンプルは、10μMのGn Rb1を含むサンプルよりもはるかに高い効果を現わした。実際に、50μMの濃度において、Gn Rb1は播種プロセスを約90%抑制し、一方では、10μMの濃度において播種プロセスを約60%抑制した(図8A)。これらの所見は、TEMによってさらに確認された(図9A)。6時間のインキュベーション後、Gn Rb1を含み主に球形のα−シヌクレインを含むサンプルとは異なり、播種されたα-シヌクレインはフィブリルのネットワークを形成した。
サルビアノリン酸B及びジヒドロミリセチンは、50μMの濃度において、低いTh−Sカウントによって示されるように、播種プロセスを約90%抑制した(図8B及びC)。より低い濃度において(10μM)、ジヒドロミリセチンのみがα-シヌクレインモノマーの播種に対して抑制効果を示したが、サルビアノリン酸Bの場合は、当該抑制効果はより少ない程度であった。これらの所見(50μMかつ6時間のインキュベーション)は、TEMによって確認された。
例7
α−シヌクレインのフィブリル化のGn Rb1抑制は、中間体種への結合及び安定なオリゴマーの形成によって仲介される
Gn Rb1、ジヒドロミリセチン及びサルビアノリン酸Bのα-シヌクレインオリゴマーとの相互作用が調査された。モノマーのα-シヌクレイン(100μM)がGn Rb1(Gn Rb1:α−シヌクレイン 4:1)、ジヒドロミリセチン(DHM:α−シヌクレイン 4:1)又はサルビアノリン酸B(SAB:α−シヌクレイン 4:1)の存在下で凝集された。5日間のインキュベーション後、当該サンプルは遠心分離され、上澄みはsuperdex 200 SEカラムに注入された。
Gn Rb1の実験のため、モノマーのα-シヌクレインの溶出体積が分子量標準によって決定され、カラム体積14−16mlに対応するピークにおいて溶出した。一方で、オリゴマーのα-シヌクレインは、カラム体積約2−3ml及び10−14mlに対応するピークにおいて溶出した(図10A)。
ジヒドロミリセチン及びサルビアノリン酸Bの実験のため、モノマーのα−シヌクレインの溶出体積が分子量標準によって決定され、カラム体積14−16mlに対応するピークにおいて溶出た(データ示さず)。一方で、オリゴマーのα-シヌクレインは、カラム体積約7−8ml及び12−14mlに対応するピークであるP1及びP2の各ピークにおいて溶出した(図11A及び図12A)。
オリゴマー及びモノマーのα−シヌクレインのピークに対応するフラクションは、別々にまとめて貯蔵されてP1、P2及びP3サンプルとなり、Speed vacを用いて濃縮された。
当該溶出は、吸収波長215nmにおいてモニタされ、15%SDS−PAGEゲルにおける電気泳動によって分離されたP1、P2及びP3サンプルの免疫ブロット分析によってモニタされた。P1及びP2サンプルは、オリゴマーのピークに対応する分離されたフラクションを含み、P3はモノマーのピークに対応する分離されたフラクションを含む。
サンプル中のα−シヌクレイン種は、ウェスタンブロッティング及び電子顕微鏡観察によってキャラクタライズされた(図10B、図10C、図11B−C、図12B−C)。同じサンプルの電子顕微鏡観察は、P1及びP2における異なる種のオリゴマーの存在を示し(図10C、図11C、図12C)、免疫ブロット法の結果と一致していた(図10B、11B、12B)。
P1、P2及びP3のサンプルに包含されたGn Rb1を検出するために、3つの顕著なピークを伴ってUV吸収スペクトルを生成するGn Rb1の能力が活用された。Gn Rb1:α−シヌクレインをモル比4:1で含むサンプルにおいて、Gn Rb1はオリゴマーのP2サンプルにおいてのみ検出された(図10D)。
これらの結果は、Gn Rb1がオリゴマーの中間体種に結合しかつ当該中間体種を安定させていることを示す。Gn Rb1がα-シヌクレインモノマーと相互作用しているか否かをさらに評価するために、Gn Rb1のモノマーのα-シヌクレイン溶液への滴定が、二次元NMRを使用してモニタされた。当該二次元NMRはα-シヌクレイン全体のアミノ酸配列に及ぶシグナルをもたらす。最大で6:1のGn Rb1:α−シヌクレインの化学量論において、有意な化学シフト又は共鳴強度の変化は観察されず(図13A−D)、Gn Rb1モノマーのα−シヌクレインとは顕著に相互作用をしないことが確認された。
P1、P2及びP3のサンプルに包含されたジヒドロミリセチンを検出するために、3つの顕著なピークを伴ってUV吸収スペクトルを生成するジヒドロミリセチンの能力が活用された。DHM:α−シヌクレインを4:1で含むサンプルにおいて、ジヒドロミリセチンは、それぞれオリゴマー種及びモノマー種を表わすP2及びP3の両方において検出された(図11D)。
P1、P2及びP3のサンプルに包含されたサルビアノリン酸Bを検出するために、3つの顕著なピークを伴ってUV吸収スペクトルを生成するサルビアノリン酸Bの能力が活用された。サルビアノリン酸B:α−シヌクレインを4:1で含むサンプルにおいて、サルビアノリン酸Bは、オリゴマー種を表わすP2サンプルにおいて検出された(図12D)。
これらの結果は、当該化合物であるジンセノサイドRb1、ジヒドロミリセチン及びサルビアノリン酸Bがオリゴマーの形のα-シヌクレインに結合することができ、かつ、予め形成されたフィブリルに結合しかつ当該フィブリルを分散させることができることを示す。このことは、これらの化合物がα−シヌクレインが関係する疾患の診断における使用、及びα-シヌクレイン凝集体のイメージングにおける使用に適しているであろうことを示唆している。ジンセノサイドRb1及びサルビアノリン酸Bの、モノマーの形のα−シヌクレインではなく、オリゴマーの形のα−シヌクレインに結合する能力は、Gn Rb1及びサルビアノリン酸Bは、α−シヌクレインが関係する疾患に関して、凝集体の診断及びイメージングにおける使用に適しているであろうことをさらに示唆している。
また、これらの結果は、当該化合物であるジンセノサイドRb1、サルビアノリン酸B及びジヒドロミリセチンは、α-シヌクレインの毒性に対する神経芽腫細胞の保護をもたらし、かつ、α-シヌクレインのオリゴマー化及びフィブリル化をブロックし得ることを示している。これによって、当該結果は、シヌクレイン病の治療における被検体において、α-シヌクレイン凝集体の形成を除去しかつ/又は防止することによって、これらの化合物が有用であろうことを示唆している。

Claims (13)

  1. α−シヌクレインフィブリルの不溶性の凝集体であるα−シヌクレイン凝集体の検出において使用する造影剤であって、
    ジンセノサイドRb1、ジヒドロミリセチン又はサルビアノリン酸Bから選択された化合物と、
    検出可能な標識と、
    を含むことを特徴とする造影剤。
  2. α−シヌクレインフィブリルの不溶性の凝集体であるα-シヌクレイン凝集体を検出するインビトロの方法であって:
    ジンセノサイドRb1、ジヒドロミリセチン又はサルビアノリン酸Bから選択された化合物を被検体からのサンプルに投与するステップと、
    前記化合物の前記α-シヌクレイン凝集体への結合を検出するステップと、
    を含むことを特徴とする方法。
  3. 前記化合物はジンセノサイドRb1又はジヒドロミリセチンである請求項2に記載の方法。
  4. 前記α−シヌクレイン凝集体をイメージングする請求項2に記載のインビトロの方法。
  5. 前記サンプルは脳組織サンプルであることを特徴とする請求項2に記載のインビトロの方法。
  6. 前記化合物のα−シヌクレインフィブリルへの結合の存在がオートラジオグラフィー、ポジトロン放出断層撮影、核磁気共鳴画像法、ガンマカウンタ、又はシンチレーションカウンタによってインビトロで検出されることを特徴とする請求項2に記載のインビトロの方法。
  7. 前記化合物は検出可能な標識を含むことを特徴とする請求項2に記載のインビトロの方法。
  8. 前記α-シヌクレイン凝集体はレビー小体であることを特徴とする請求項2に記載のインビトロの方法。
  9. シヌクレイン性疾患の患者からの組織及び/又は体液のサンプルを対象とするインビトロの分析方法であって、
    (a)前記サンプルと、ジンセノサイドRb1、ジヒドロミリセチン又はサルビアノリン酸Bから選択された化合物とを、前記化合物を前記サンプル中に存在するα−シヌクレインフィブリルの不溶性の凝集体であるα−シヌクレイン凝集体に結合させるために効果的な条件下で、インビトロで混合するステップと、
    (b)前記サンプル中の前記α−シヌクレイン凝集体の存在又は非存在を検出するステップと、
    を含むことを特徴とするインビトロの分析方法。
  10. ジンセノサイドRb1、ジヒドロミリセチン及びサルビアノリン酸Bから選択された化合物の使用であって、被検体からのサンプル中のα−シヌクレインフィブリルの不溶性の凝集体であるα−シヌクレイン凝集体の存在を検出するための造影剤としての使用。
  11. 被検体においてα−シヌクレインフィブリルの不溶性の凝集体であるα−シヌクレイン凝集体を分散させることによる、シヌクレイン病の治療用の医薬品組成物であって:
    ジンセノサイドRb1及びジヒドロミリセチンから選択された化合物を有効成分として含むことを特徴とするシヌクレイン病の治療用の医薬品組成物。
  12. 前記シヌクレイン病は、パーキンソン病、レビー小体型認知症(DLB)、及び多系統萎縮症(MSA)を含むグループから選択されたものであることを特徴とする請求項11に記載のシヌクレイン病の治療用の医薬品組成物。
  13. 前記α-シヌクレイン凝集体はレビー小体であることを特徴とする請求項11に記載のシヌクレイン病の治療用の医薬品組成物。
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