JP6632999B2 - 神経疾患および大脳損傷の処置のための組成物および方法 - Google Patents

神経疾患および大脳損傷の処置のための組成物および方法 Download PDF

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Description

発明の分野
本出願は、神経疾患および全身疾患、タンパク質恒常性/リソゾーム障害などを処置するための組成物および方法に関する。詳細には本出願は、ニーマンピック病C型を処置する際のヒストン脱アセチル化阻害療法に適した組成物および方法に関する。
関連出願
本出願は、内容全体が参照により本明細書に組み入れられる、2014年6月12日出願の米国特許仮出願第62/011,553号の優先権を主張するものである。
背景
ヒストンデアセチラーゼ阻害剤(HDACi)は、3種の希少な癌に関して認可された重要な分類の新興治療薬である。HDACiは、HDAC酵素を遮断してヒストンと非ヒストンタンパク質の両方のアセチル化を促進することによって、複雑な細胞応答を誘発する。遺伝子障害において、HDACi誘導性ヒストン修飾は、該当する突然変異遺伝子(複数可)の転写発現を増加または減少させ得るが、シャペロンおよびタンパク質恒常性ネットワークを調整する非ヒストンタンパク質(転写因子およびヒートショックプロテインなど)を通して間接的利益も付与し得る。それらが転写に広範囲の影響を及ぼすため、用量を制限しながらHDACiの有効性を最大にすることが、HDACi療法における大きな難題である。HDACi投与量を減少させるが全身疾患および大脳疾患の両方の処置もする治療戦略を開発および検証する上で、後者はさらなる難題を提起する。なぜなら、それは血液脳関門を通過する効果的なHDACi透過を必要とし、一方で脳のHDAC機能、そして特に、HDAC3を要するプルキンエ細胞修復を可能にする必要があるからである。
ニーマンピック病C型(NPC)は、Npc1またはNpc2遺伝子のいずれかの欠損によって誘発される常染色体劣性神経変性疾患である。NPC例の95%は、Npc1の欠損によるものである。Npc1およびNpc2の両方の生理学的機能は、細胞内コレステロールの輸送にある。これらの遺伝子に欠損のある細胞は、リソゾームからERへのコレステロール輸送が遮断されるため、主に後期エンドソームリソゾーム系にコレステロールを蓄積させる。細胞におけるコレステロール輸送を遮断するNpc1遺伝子中での点突然変異の挿入は、マウスモデルにおいて神経変性疾患を付与し、Npc1タンパク質機能が疾患に重要であるという確定的な分子上のエビデンスを提供する。NPCの患者において、進行性の神経変性がNPC疾患の特質である。疾患の進行は不均一である可能性があり、神経変性による衰弱は10〜20年に及ぶ場合があるが、一旦開始すると、致命的転帰に至る。早期の兆候では、脾腫大および肝腫大が共通の提示症状であり、神経認知の衰退および神経筋の変性がそれに続く。
現在、NPCの唯一の利用可能な処置はミグルスタットであり、それはZavesca(商標)の商品名で販売されるイミノ糖である。それは、スフィンゴ糖脂質の蓄積により生じる別のリソゾーム障害であるゴーシェ病1型を処置するために開発された。ミグルスタットは、スフィンゴ脂質を減少させる基質減少療法として作用する。Zavesca(商標)は、欧州、カナダおよび日本においてNPC処置に認可されたが、データが不十分という理由でFDAの認可は拒まれた。それゆえ、Zavesca(商標)は、米国では保険適用外で処方されている。それは、臨床的神経症状において軽度の改善を与えるが、疾患進行の予防はできない。
2−ヒドロキシプロピル−β−シクロデキストリン(HPBCD)は、新興治療薬として治験下にある。HPBCDはコレステロールをキレートし、それゆえNPCの潜在的治療法として提案されたが、血液脳関門(BBB)を通過しない。
一般に全身薬物送達は、主として肝臓および他の体腔臓器系に利益をもたらすが、実質的な神経学的改善のためには中枢神経系(CNS)への直接的な薬物送達が必要とされる。しかし直接的なCNS送達には、複数の欠点が内在する。それは、終生治療における処置上のリスクを増大させ、難聴に関連し、全身疾患への利益をほとんど、または全くもたらさない。本発明者らは、NPCなどの難病の遺伝子疾患において大脳および全身の両方の欠陥の処置を統合する簡便化された治療的アプローチの必要性があることを見出した。
複数の実施形態の簡単な説明
幾つかの実施形態において、特に、ヒト疾患を綿密に模倣する、大脳および全身の両方の欠陥を伴う致命的小脳障害:ニーマンピック病C型(NPC)のネズミモデルの開発および検証に基づいた治療戦略が、本明細書に開示される。
一実施形態において、
疎水性薬物、そのプロドラッグ、その塩、そのアイソフォーム、またはその組み合わせと;
シクロデキストリン、そのプロドラッグ、その塩、またはその組み合わせと;
ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、またはその組み合わせと;
場合により、医薬的に許容し得る担体と、
を含む組成物を、対象に投与することを含む、疾患または損傷を処置または予防するための方法が、提供される。
別の実施形態において、
疎水性薬物、そのプロドラッグ、その塩、そのアイソフォーム、またはその組み合わせと;
シクロデキストリン、そのプロドラッグ、その塩、またはその組み合わせと;
ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、またはその組み合わせと;
場合により、医薬的に許容し得る担体と、
を含む医薬組成物が、提供される。
別の実施形態において、
疎水性薬物、そのプロドラッグ、その塩、そのアイソフォーム、またはその組み合わせと;
シクロデキストリン、そのプロドラッグ、その塩、またはその組み合わせと;
ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、またはその組み合わせと;
場合により、医薬的に許容し得る担体と、
を含む医薬組成物であって、
疎水性薬物が0.1〜500mg/kgの投与量で存在し;
シクロデキストリンが1000〜40,000mg/kgの投与量で存在する、医薬組成物が、提供される。
HDACiには薬物として大きな関心が寄せられているが、それらの使用の主な欠点は、アポトーシス、細胞周期停止、壊死、オートファジーおよび分化(数例を挙げるのみである)などの多数の細胞内経路に影響を及ぼす核ターゲットの遮断に関連する本質的な毒性である。神経変性に関連して、近年の試験で、HDAC3がプルキンエ細胞細胞の機能に必要であり、それは広範囲の小脳障害において低下していることが示されている。これは、神経変性疾患の処置、特に生存および神経行動学的症状を実質的に改善するのに必要とされることの多い長期処置にHDACiが用いられ得るかどうかという論争を起こした。これは、所与のHDACに特異的であるよう設計された阻害剤にも当てはまる。なぜなら単独のHDACであっても、数百の遺伝子を調節し得るためである(そしてそれにより選択的HDACiを合成する価値が討論された)。本発明者らのデータは、脳へのそのアクセスを改善する新規配合剤により、かつ著しい休止期間を伴って、Pan−HDAC、例えばボリノスタットが、小脳でプルキンエ細胞および神経突起を実際に修復し得ること、そしてNPCの主要な疾患ドメインである歩行/異所運動/嚥下の損失を遅延させ得ることを示す。薬物による短期間のHDAC阻害は、HDACノックアウトよりずっと重篤でない。それゆえ、HDACは必須であり得るが、脳における効果的で間欠的な減少が、長期の治療的価値を生じる可能性を有する。
ボリノスタットはNPCの探索的第一相試験のためのFDA免除を受け、この試験は18歳以上の患者を現在集めている(https://clinicaltrials.gov/ct2/show/NCT02124083)。これは、特に小脳機能に及ぼすHDACiの影響の警告とのバランスにおいて、動物モデルにおけるボリノスタット(または他のHDACi)の有効性および神経疾患(モデルまたは患者のいずれか)を処置するためのそれらの潜在力に関する情報がなかったためである。本発明者らのデータは、ボリノスタットは、単独で使用される場合、脳内でのNPC1転写およびしたがってタンパク質発現を直接刺激するのに、または小脳でのNPC1タンパク質およびプルキンエ細胞機能を間接的に増大させるのに十分なほどにはマウスの脳に浸透しないことを示唆する。さらに、複合体構造の主要成分HPBCDは胃腸管バリアを通過しないため、脳内のアセチル化活性の刺激は、薬物の経口投与よりもむしろ1つの配合剤での同時投与を必要とする。このことから、ヒト疾患のための処置を導くための、HDACiのエビデンスに基づく動物試験の重要性が強調される。
先に示された通り、CNSに注射されたHPBCDは、NPCの治療としても評価されている。注目すべきことに、CNS送達は、より高いリスクに関連する。第一相試験において、薬物を直接送達するために脳内に植え込まれるオマヤレザーバーが中止され(http://www.nnpdf.org/cyclodextrin.html)、腰部穿刺に換えられた(それにより脳に達する薬物の濃度を推定することが困難になった)。HPBCDのCNS送達は難聴に関連し、かつ全身疾患を処置せず、長期的には、この戦略はNPCの包括的処置を制限し得ることを示唆する。これとは逆に、そして意外なことに、簡便にするためにTCF(「三剤併用配合剤」)と称されることもある、本明細書に記載される組成物は、神経疾患および全身疾患の両方を処置するがCNS送達を回避し、このことが処置のリスクを望ましく低減し、患者を世界中で、そしてことによると専門治療センター以外で処置する可能性を大きく拡大する見込みがある。
本発明者らは、TCF中のHDACiが、転写産物およびタンパク質の直接的増加によるNPC1レベルの増加を介して防御し得ることを示す。間接的メカニズム(Npc1転写産物を増加させずにNPC1タンパク質を安定化するヒートショックプロテインおよびシャペロンの発現増加など)が、役割を担う可能性もある。この点からTCF中のHDACiは、神経疾患の処置においてシャペロン治療単独よりも高い回復効力を有し得る。TCFに関して、HPBCDはGRASであり、限定数のNPC患者でのそれらの使用については、有害作用はこれまで報告されていない。PEGもまた耐容性が良好である。幾つかの実施形態において、本発明者らのボリノスタットの現行の用量150mg/mは、成人の日用量および回数(血液腫瘍および固形腫瘍では1日あたり6〜900mg/mを5〜3日間21日間)よりも実質的に少ない。幾つかの実施形態において、TCF中での本発明者らのボリノスタット用量は、小児科の1週間の用量以内であるが、小児科の日用量99mg/m(癌処置では28日間毎日静脈内へ与えられる)を超えている。用量調整が、小児科の処置に必要になり得ると考えられる。しかし幾つかの実施形態において、これらは1.5倍以内であり、連続2日の半用量のTCF投与で調整され適切な休止期間がそれに続く。異なる処置経路もまた用量に影響を及ぼし得るが、TCFは、成人および小児の両方の疾患の処置に適用可能であると予測される。
幾つかの実施形態において、TCFの配合は、NPC処置に最適であるように設計された。しかしそれは、神経学的欠損を含むまたは含まない、細胞および臓器内での脂質蓄積およびタンパク質凝集を伴う他のタンパク質恒常性/リソゾーム障害に容易に拡張できる。腹腔内HPBCD単独はまた、アルツハイマー病のネズミモデルにおいて有益であることが示された。腹腔内HPBCDが神経疾患を改善するメカニズムの原理は依然として不明であるが、脳内の機能的HDACi活性を刺激するTCFが、アルツハイマー病の大きな処置意義を提供し得ると予測することは、理に適っている。小脳機能が損なわれるパーキンソン病のような他の神経疾患もまた、TCFから利益を受ける可能性がある。最後に、TCFはボリノスタットの血漿暴露を増加させるため、TCFおよびそれに由来する配合剤は、ヒドロキサマート類(ボリノスタットと、近年になりFDA認可を受けたパノビノスタットが属する)のHDACiの用量を低下させるために適用され得る。多くて2回のボリノスタット注射(図1)は、TCFを介するボリノスタット血漿暴露における2〜3倍増加の利益を示さなかったため(図2〜4)、配合がHDACiを、組織透過が改善された状態にする可能性があり、そのことは、HDACiの用量減少が依然として疾患(腫瘍など)治療における主な難題であるため、重要である。
本発明の他の目的、特色および利点は、以下の詳細な説明から明白となろう。しかし、説明から、本発明の主旨および範囲内で様々な変更および修正が当業者に明白となるため、詳細な説明および具体的実施例が、本発明の具体的実施形態を示していて、例示に過ぎないことが理解されなければならない。
添付の図面は、本明細書の一部を形成しており、特定の実施形態をさらに実証するために含まれており、本発明の限定を意図するものではない。本発明は、これらの図面の1つまたは複数を本明細書に提示された複数の実施形態の説明と組み合わせて参照することによって、より理解され得る。
Npc1nmf164マウスにおける比較組成物および例示的実施形態の分析を示す。 神経変性および動物生存における比較組成物および例示的実施形態の分析を示す。 NPCのネズミ神経行動学的疾患スコア、ならびにNpc1nmf164マウスの比較組成物および例示的実施形態の分析を示す。 Npc1nmf164マウスにおける肝臓炎症での比較組成物および例示的実施形態の分析を示す。 Npc1nmf164マウスでの血漿、肝臓、および脳における比較組成物および例示的実施形態の分析を示す。 大脳疾患および全身疾患を処置する際のTCFの提案されたモデルの一実施形態を表す。 NPCマウスの脳におけるヒストンH3およびH4のアセチル化レベルが健常マウスと類似していたことを示すデータを表す。 100日目で薬物処置Npc1nmf164マウスの脳に示された様々な炎症マーカのqPCR分析を表す。 NPCマウスおよび健常マウスの神経行動学的スコアと、オペレータ独立性を表す。
複数の実施形態の詳細な説明
複数の利点を提供する組成物および方法が、本明細書に開示される。1つの利点は、有意に改善された脳タンパク質アセチル化ならびに神経突起およびプルキンエ細胞の保持、神経変性症状の大きな遅延、ならびにマウス寿命の4ヶ月からほぼ9ヶ月への延長に関係する。別の利点は、HDAC阻害剤の血漿濃度上昇に関係する。別の利点は、全身発現の指標である肝臓、および脳の両方におけるNpc1転写産物レベルの血漿濃度上昇に関係する。別の利点は、保持された小脳プルキンエ細胞内のNPC1タンパク質レベルの上昇に関係する。別の利点は、血液脳関門を通るHDACiアクセスの改善、ならびに大脳疾患と小脳プルキンエ細胞および神経突起に対する有意な随伴的利益に関する。別の利点は、HDACi療法における主な難題である、用量有効性の改善に関する。別の利点は、ニーマンピック病C型および他の難病における大脳疾患および全身疾患の両方の治療的処置の改善に関する。
疎水性薬物は、特に限定がなく、任意の形態であり得る。薬物形態の非限定的例としては、遊離化合物、その塩、そのプロドラッグ、そのアイソフォーム、またはその任意の組み合わせが挙げられる。
幾つかの実施形態において、疎水性薬物は1種のHDAC阻害剤であり、または2種以上のHDAC阻害剤の組み合わせである。
幾つかの実施形態において、HDACiはクラスI、クラスIIa、クラスIIb、もしくはクラスIV HDAC阻害剤、またはそれらの組み合わせである。
幾つかの実施形態において、HDACiはHDAC1、HDAC2、HDAC3、もしくはHDAC8型のクラスI HDAC阻害剤、またはそれらの組み合わせである。
幾つかの実施形態において、HDACiはHDAC4、HDAC5、HDAC7、もしくはHDAC9型のクラスIIa HDAC阻害剤、またはそれらの組み合わせである。
幾つかの実施形態において、HDACiはHDAC6もしくはHDAC10型のクラスIIb HDAC阻害剤、またはそれらの組み合わせである。
幾つかの実施形態において、HDACiはHDAC11型のクラスIV HDAC阻害剤である。
幾つかの実施形態において、HDACiはクラスIもしくはクラスII HDAC阻害剤、またはそれらの組み合わせである。
HDAC阻害剤の非限定的例としては、ヒドロキサム酸、脂肪族酸、ヒドロキサマート、ベンズアミド、チオフェンベンズアミド、ブチラート、酪酸ナトリウム、フェニル酪酸、環状テトラペプチド、トラポキシンB、デプシペプチド、環状ペプチド、求電子性ケトン、ダシノスタット/LAQ−824、NVP−LAQ824、ギビノスタット/ITF−2357、ブフェキサマク、ピロキサミド、スルフォラファン、トリコスタチンA(TSA)およびその類似体、ミグルスタット/ OGT−918、SAHA/ボリノスタット/MK−0683/Zolinza、エンチノスタット/MS−275、パノビノスタット/LBH−589、ドロキシノスタット/CMH、キシノスタット/JNJ−26481585、PCI−24781/CRA−024781、ロミデプシン/FK228/FR901228/NSC630176/デプシペプチド、バルプロ酸、PCI−34051、CI−994/タセジナリン、M−344、ロシリノスタット/ACY−1215、アピシジン(apicidin)、R−306465、モセチノスタット/MGCD−0103、ベリノスタット/PXD−101、チダミド/CS−055、アベキシノスタット/PCI−24781、SB−939、レスミノスタット/4SC−201、ケベトリン、CUDC−101、AR−42、CHR−2845、CHR−3996、4SC−202、CG−200745、ACY−1215、ME−344、RGFP−136、CBHA、AN−9、またはそれらの任意の組み合わせが挙げられる。
幾つかの実施形態において、HDACiは、ヒドロキサマート、ヒドロキサム酸、またはそれらの組み合わせである。
幾つかの実施形態において、HDACiは、ヒドロキサマート、ヒドロキサム酸、ボリノスタット(SAHA)、ベリノスタット/PXD−101、LAQ−824、パノビノスタット/LBH−589、ギビノスタット/ITF2357、ピロキサミド、トリコスタチンA、CBHA、またはそれらの組み合わせである。
幾つかの実施形態において、HDACiは、ボリノスタットである。
2種以上のHDACiの混合物が、可能である。
疎水性薬物の投与量は、特に限定がない。幾つかの実施形態において、疎水性薬物は、0.1〜500mg/kgの範囲内の量で投与され得る。この範囲は、0.1、0.5、1、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、150、200、250、300、350、400、450、500mg/kgを含む、それらの間の全ての値および部分範囲、またはそれらの任意の組み合わせを含む。幾つかの実施形態において、投与量は、50mg/kgのネズミ用量に基づいており、公知の通り、ヒト処置のために拡大できる。例えば50mg/kgのネズミ用量は、小児では150mg/mに拡大し得る。そのような拡大は、十分に当業者の技術の範囲内にあり、本明細書の任意の化合物、または複数の化合物に関する任意の投与量に適宜、適用される。
シクロデキストリンは、特に限定がない。シクロデキストリンの幾つかの非限定的例としては、ヒドロキシプロピル−β−シクロデキストリン、2−ヒドロキシプロピル−β−シクロデキストリン、ジメチル−β−シクロデキストリン、ヒドロキシプロピル−α−シクロデキストリン、ヒドロキシプロピル−γ−シクロデキストリン、またはそれらの任意の組み合わせのうちの1つまたは複数が挙げられる。
幾つかの実施形態において、シクロデキストリンはβ−シクロデキストリンである。
幾つかの実施形態において、シクロデキストリンはヒドロキシプロピル−β−シクロデキストリンである。
幾つかの実施形態において、シクロデキストリンは2−ヒドロキシプロピル−β−シクロデキストリンである。
シクロデキストリンは、当該技術分野で知られる通り、例えばシクロデキストリンの型(α、β、またはγ)、および架橋または非架橋のどちらか、置換または非置換のどちらか、置換度などに応じて、例えば約970〜6,000Daの範囲内の任意の平均分子量を有し得る。したがって、シクロデキストリンは、架橋もしくは非架橋、置換もしくは非置換、またはそれらの任意の組み合わせであり得る。
分子量を参照すると、前述の範囲は、約970、972、980、990、1000、1010、1030、1050、1070、1090、1100、1120、1140、1160、1180、1200、1250、1300、1350、1370、1380、1390、1395、1400、1410、1420、1430、1440、1460、1480、1500、1600、1800、2000、2500、3000、3500、4000、5000、6000Daを含む、それらの間の全ての値および部分範囲、またはそれらの任意の組み合わせを含む。幾つかの実施形態において、シクロデキストリンは2−ヒドロキシプロピル−β−シクロデキストリンであり、1396Daの平均分子量を有し得る。幾つかの実施形態において、シクロデキストリンはα−シクロデキストリンであり、973Daの平均分子量を有し得る。幾つかの実施形態において、シクロデキストリンはβ−シクロデキストリンであり、1135Daの平均分子量を有し得る。幾つかの実施形態において、シクロデキストリンはγ−シクロデキストリンであり、1297Daの平均分子量を有し得る。
シクロデキストリンは、置換されている場合、0.5〜3の、置換度またはグルコピラノース単位あたりの平均置換数を有し得る。この範囲は、0.5、0.55、0.6、0.65、0.7、0.75、0.8、0.85、0.9、0.95、1、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2、2.2、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3を含む、それらの間の任意の値および部分範囲、またはそれらの任意の組み合わせを含む。
シクロデキストリンは、好ましくは水溶性である。シクロデキストリンは、25℃で約10mg/ml以上の水溶性を有し得る。この範囲は、約10、20、40、60、100、200、300、400、500、600mg/mlおよびそれ以上を含む、それらの間の全ての値および部分範囲を含む。
異なるシクロデキストリンの混合物が、可能である。
幾つかの実施形態において、シクロデキストリンは2−ヒドロキシプロピル−β−シクロデキストリンであり、1396Daの平均分子量およびグルコピラノース単位あたり0.67のヒドロキシプロピル基の平均置換数を有する。
シクロデキストリンの投与量は、特に限定がない。幾つかの実施形態において、シクロデキストリンは、1000〜40,000mg/kgの範囲内の量で投与され得る。この範囲は、1000、1200、1400、1600、1800、2000、2100、2200、2300、2400、2500、2600、2700、2800、2900、3000、3500、4000、5000、6000、7000、8000、9000、10,000、20,000、30,000、40,000mg/kgを含む、それらの間の全ての値および部分範囲、またはそれらの任意の組み合わせを含む。幾つかの実施形態において、投与量は、2000mg/kgのネズミ用量に基づいており、公知の通り、ヒト処置のため拡大できる。
幾つかの実施形態において、組成物中で前述のシクロデキストリンの代わりに、またはそれらに加えて、シクロデキストリンの誘導体、例えばいわゆるポリロタキサンを使用することが望ましい場合がある。ポリロタキサンは、β−シクロデキストリンを縫うようにポリマー鎖が伸びて嵩高の末端部分でキャップされた超分子材料の新規分類である。ポリロタキサンは公知であり、NPCの処置におけるコレステロール蓄積に対抗するための潜在的に有用な治療薬として文献に引用されている。ポリロタキサンの非限定的例としては、2−ヒドロキシプロピル−β−シクロデキストリン/プルリオニックを基にしたポリロタキサン、生体分解性プルリオニック/β−シクロデキストリンポリロタキサンなどが挙げられる。ポリロタキサンのこれらのおよび他の例は、参照により本明細書に組み入れられる、Tamura, A. & N. Yui, Scientific Reports 4: 4356 (2014)、およびMondjinou, Y.A., et al, Biomacromolecules 14: 4189−4197 (2013)に開示されている。
ポリエチレングリコールおよびプロピレングリコールは、特に限定がない。幾つかの実施形態において、ポリエチレングリコールが用いられる。
ポリオキシエチレングリコールまたはポリプロピレングリコールの分子量は、特に限定がない。幾つかの実施形態において、分子量は、100〜6000Daの範囲内であり得る。この範囲は、100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1200、1400、1600、1800、2000、2100、2200、2300、2400、2500、2600、2700、2800、2900、3000、3500、4000、5000、6000Daを含む、それらの間の全ての値および部分範囲、またはそれらの任意の組み合わせを含む。
幾つかの実施形態において、ポリエチレングリコールが用いられ、その平均分子量は、100〜6000Daの範囲内であり得る。この範囲は、100、200、300、400、500、600、700、800、900、1000、1200、1400、1600、1800、2000、2100、2200、2300、2400、2500、2600、2700、2800、2900、3000、3500、4000、5000、6000Daを含む、それらの間の全ての値および部分範囲、またはそれらの任意の組み合わせを含む。
幾つかの実施形態において、100〜1000Daの平均分子量を有するポリエチレングリコールが用いられる。幾つかの実施形態において、200〜600の平均分子量を有するポリエチレングリコールが用いられる。幾つかの実施形態において、400の平均分子量を有するポリエチレングリコールが用いられる。
異なる分子量を有するポリエチレングリコールの混合物が、可能である。
ポリエチレングリコールの量は、特に限定がない。幾つかの実施形態において、ポリエチレングリコールの量は、適宜、組成物の1〜80重量%の範囲内であり得る。この範囲は、組成物の重量に基づいて、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80%を含む、それらの間の全ての値および部分範囲、またはそれらの任意の組み合わせを含む。
疎水性薬物:シクロデキストリン:ポリエチレングリコールまたはプロピレングリコールの相対的量は、特に限定がない。幾つかの実施形態において、疎水性薬物:シクロデキストリン:ポリエチレングリコールまたはプロピレングリコールのモル比は、1〜100:1〜1000:1〜1000であり得る。これらの範囲のそれぞれは、それらの間の全ての値および部分範囲を独立して含む。例えば疎水性薬物に与えられる1〜100の範囲は、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100を含む、それらの間の全ての値および部分範囲、またはそれらの任意の組み合わせを独立して含む。同様に、シクロデキストリンに与えられる1〜1000の範囲は、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、150、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、1000を含むはじ、それらの間の全ての値および部分範囲、またはそれらの任意の組み合わせを独立して含む。同様に、ポリエチレングリコールまたはポリプロピレングリコールに与えられる1〜1000の範囲は、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、150、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、1000を含む、それらの間の全ての値および部分範囲、またはそれらの任意の組み合わせを独立して含む。
幾つかの実施形態において、疎水性薬物:シクロデキストリン:ポリエチレングリコールまたはプロピレングリコールのモル比は、1〜100:1〜100:1〜1000であり得る。これらの範囲のそれぞれは、その中の全ての値および部分範囲を独立して含む。例えば疎水性薬物に与えられる1〜100の範囲は、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100を含む、それらの間の全ての値および部分範囲、またはそれらの任意の組み合わせを独立して含む。同様に、シクロデキストリンに与えられる1〜100の範囲は、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100を含む、それらの間の全ての値および部分範囲、またはそれらの任意の組み合わせを独立して含む。同様に、ポリエチレングリコールまたはポリプロピレングリコールに与えられる1〜1000の範囲は、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、150、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、1000を含む、それらの間の全ての値および部分範囲、またはそれらの任意の組み合わせを独立して含む。
幾つかの実施形態において、組成物は、1〜10:1〜1000:1〜1000の疎水性薬物:シクロデキストリン:ポリエチレングリコールのモル比範囲を有する。幾つかの実施形態において、組成物は、1〜10:1〜100:1〜1000の疎水性薬物:シクロデキストリン:ポリエチレングリコールのモル比範囲を有する。
幾つかの実施形態において、組成物は、1:1〜100:1〜500の疎水性薬物:シクロデキストリン:ポリエチレングリコールのモル比範囲を有する。幾つかの実施形態において、組成物は、1:1〜10:1〜1000の疎水性薬物:シクロデキストリン:ポリエチレングリコールのモル比範囲を有する。
幾つかの実施形態において、組成物は、1:5〜100:10〜100の疎水性薬物:シクロデキストリン:ポリエチレングリコールのモル比範囲を有する。幾つかの実施形態において、組成物は、1:5〜10:10〜100の疎水性薬物:シクロデキストリン:ポリエチレングリコールのモル比範囲を有する。
幾つかの実施形態において、組成物は、1〜100:1〜1000:1〜1000のHDACi:シクロデキストリン:ポリエチレングリコールのモル比で、HDACi、シクロデキストリン、およびポリエチレングリコールを含む。幾つかの実施形態において、組成物は、1〜100:1〜100:1〜1000のHDACi:シクロデキストリン:ポリエチレングリコールのモル比で、HDACi、シクロデキストリン、およびポリエチレングリコールを含む。
幾つかの実施形態において、組成物は、1〜100:1〜1000:1〜1000のHDACi:2−ヒドロキシプロピル−β−シクロデキストリン:ポリエチレングリコール400のモル比で、HDACi、2−ヒドロキシプロピル−β−シクロデキストリン、およびポリエチレングリコール400を含む。幾つかの実施形態において、組成物は、1〜100:1〜100:1〜1000のHDACi:2−ヒドロキシプロピル−β−シクロデキストリン:ポリエチレングリコール400のモル比で、HDACi、2−ヒドロキシプロピル−β−シクロデキストリン、およびポリエチレングリコール400を含む。
幾つかの実施形態において、組成物は、1〜100:1〜1000:1〜1000のボリノスタット:2−ヒドロキシプロピル−β−シクロデキストリン:ポリエチレングリコール400のモル比で、ボリノスタット、2−ヒドロキシプロピル−β−シクロデキストリン、およびポリエチレングリコール400を含む。幾つかの実施形態において、組成物は、1〜100:1〜100:1〜1000のボリノスタット:2−ヒドロキシプロピル−β−シクロデキストリン:ポリエチレングリコール400のモル比で、ボリノスタット、2−ヒドロキシプロピル−β−シクロデキストリン、およびポリエチレングリコール400を含む。
疎水性薬物:シクロデキストリンのモル比は特に限定がなく、適宜、0.001〜100の範囲内であり得る。この範囲は、0.001、0.002、0.003、0.004、0.005、0.006、0.007、0.008、0.009、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、150、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、1000を含む、それらの間の全ての値および部分範囲、またはそれらの任意の組み合わせを含む。
同様に、疎水性薬物:ポリエチレングリコールのモル比は特に限定がなく、適宜、0.001〜100の範囲内であり得る。この範囲は、0.001、0.002、0.003、0.004、0.005、0.006、0.007、0.008、0.009、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、150、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、1000を含む、それらの間の全ての値および部分範囲、またはそれらの任意の組み合わせを含む。
幾つかの実施形態において、組成物は、適宜、0.2未満、0.13以下、0.13未満、0.001〜0.2未満、0.001〜0.13以下、0.001〜0.13未満、0.01〜0.15、0.01〜0.13以下、0.01〜0.13未満、0.01〜0.1以下、0.01〜0.1未満、0.01〜0.065以下、0.01〜0.065未満、約0.13、または約0.065の疎水性薬物:シクロデキストリンのモル比を有する。
幾つかの実施形態において、組成物は、適宜、0.2未満、0.13以下、0.13未満、0.001〜0.2未満、0.001〜0.13以下、0.001〜0.13未満、0.01〜0.15、0.01〜0.13以下、0.01〜0.13未満、0.01〜0.1以下、0.01〜0.1未満、0.01〜0.065以下、0.01〜0.065未満、約0.13、または約0.065のHDACi:シクロデキストリンのモル比を有する。
幾つかの実施形態において、組成物は、適宜、0.2未満、0.13以下、0.13未満、0.001〜0.2未満、0.001〜0.13以下、0.001〜0.13未満、0.01〜0.15、0.01〜0.13以下、0.01〜0.13未満、0.01〜0.1以下、0.01〜0.1未満、0.01〜0.065以下、0.01〜0.065未満、約0.13、または約0.065のボリノスタット:2−ヒドロキシプロピル−β−シクロデキストリンのモル比を有する。
幾つかの実施形態において、組成物は、1、0.9、0.8、0.7、0.6、0.5、0.4、0.3、0.2、0.15、0.1、0.09、0.08、0.07、0.06、0.05、0.04、0.03、0.02、0.15、0.01未満の疎水性薬物:ポリエチレングリコールもしくはプロピレングリコールのモル比、またはそれらの組み合わせを有する。
幾つかの実施形態において、組成物は、1、0.9、0.8、0.7、0.6、0.5、0.4、0.3、0.2、0.15、0.1、0.09、0.08、0.07、0.06、0.05、0.04、0.03、0.02、0.15、0.01未満の疎水性薬物:ポリエチレングリコールのモル比、またはそれらの組み合わせを有する。
幾つかの実施形態において、組成物は、1、0.9、0.8、0.7、0.6、0.5、0.4、0.3、0.2、0.15、0.1、0.09、0.08、0.07、0.06、0.05、0.04、0.03、0.02、0.15、0.01未満のHDACi:ポリエチレングリコール400のモル比、またはそれらの組み合わせを有する。
幾つかの実施形態において、組成物は、1、0.9、0.8、0.7、0.6、0.5、0.4、0.3、0.2、0.15、0.1、0.09、0.08、0.07、0.06、0.05、0.04、0.03、0.02、0.15、0.01未満のボリノスタット:ポリエチレングリコール400のモル比、またはそれらの組み合わせを有する。
幾つかの実施形態において、組成物は、線維芽細胞、他の生物体などを含有しない。
組成物は、DMSOを含有し得る、または含有し得ない。幾つかの実施形態において、組成物は、DMSOを含有しない。
組成物は、単一用量として投与され得、または組成物の成分が、別々に投与され得る。例えば幾つかの実施形態において、シクロデキストリンは、疎水性薬物およびポリエチレングリコールまたはポリプロピレングリコールとは別に投与され得る。幾つかの実施形態において、方法は、疎水性薬物およびポリエチレングリコールまたはポリプロピレングリコールを投与する前または後に、シクロデキストリンを投与することを含む。幾つかの実施形態において、方法は、シクロデキストリンを、残りの成分を投与する前に投与することを含む。幾つかの実施形態において、方法は、疎水性薬物を別に投与することを含む。しかし好ましくは、組成物は、1つの混合物として投与される。
投与のタイミングは、特に限定がない。例えば投与は、1回、または1回よりも多く行われ得る。幾つかの実施形態において、投与は、周期的に、または実質的に周期的に、例えば1日1回、週に1回、月に1回、それらの数倍、それらの数分の一、またはそれらの組み合わせで実行され得る。幾つかの実施形態において、投与は、1日1回、それらの数倍、それらの数分の一、またはそれらの組み合わせで実行され得る。幾つかの実施形態において、投与は、週に1回、それらの数倍、それらの数分の一、またはそれらの組み合わせで実行され得る。幾つかの実施形態において、投与は、規則的に、例えば処置期間を通して毎週実行され得、またはそれは不規則的に、例えば数週間の間は週に1回、その後、数週間の間は週に2回実行されもしくは全く実行されないなどで、実行され得る。同様に、幾つかの実施形態において、非投与の休止期間が、投与と投与の間に存在し得る。休止期間は、規則的または不規則的に存在し得る。
疾患は、特に限定がない。疾患の非限定的例としては、脳の疾患、大脳損傷、脳および全身の疾患、肝臓が読み出される(read out)脳および全身の疾患、神経疾患、大脳損傷、カルビンジンの損失もしくはレベル低下に関連する疾患、神経毒、ニーマンピック病、ニーマンピック病C型、神経変性障害、TBI、自閉症、アルツハイマー病、皮膚T細胞リンパ腫、B細胞リンパ腫、炎症性障害、神経炎症性障害、リソゾーム貯蔵障害による神経炎症、リソゾーム貯蔵障害、セザリー症候群、多形膠芽腫、骨髄異形成症候群、非小細胞肺癌、HIV、非神経疾患、脳腫瘍、ヒストンデアセチラーゼ(HDAC)阻害剤での処置に応答する疾患、ボリノスタット(SAHA)の血漿濃度に関係する疾患、SAHAでの処置に応答する疾患、SAHAの影響が動物モデルで観察される疾患、脳症、てんかん、脳血管疾患、血液脳関門を介する薬物の透過に応答する疾患、パーキンソン病、筋萎縮性側索硬化症、アクチベーター欠損症/GM2ガングリオシドーシス、α−マンノシドーシス、アスパルチルグルコサミン尿症、コレステリルエステル蓄積症、慢性ヘキソサミニダーゼA欠損症、シスチン症、ダノン病、ファブリー病、ファーバー病、フコシドーシス、ガラクトシアリドーシス、ゴーシェ病、ゴーシェ病(I〜III型)、GM1ガングリオシドーシス、I細胞病/ムコリピドーシスII、乳児遊離シアル酸蓄積症/ISSD、若年性ヘキソサミニダーゼA欠損症、クラッベ病、異染性白質ジストロフィー、ムコ多糖症疾患、偽性ハーラーポリジストロフィー/ムコリピドーシスIIIA、MPSIハーラー症候群、MPSIシャイエ症候群、MPSIハーラーシャイエ症候群、MPSIIハンター症候群、サンフィリポ症候群、モルキオ症候群、MPSIXヒアルロニダーゼ欠損症、MPSVIマロトーラミー、MPSVIIスライ症候群、ムコリピドーシスI/シアリドーシス、多種スルファターゼ欠損症、神経セロイドリポフスチン症、ポンペ病、濃化異骨症、サンドホフ病、シンドラー病、サラ病、テイサックス、ウォルマン病、進行固形腫瘍、治療抵抗性多発性骨髄腫、慢性リンパ球性白血病もしくはリンパ腫、進行した血液学的適応症、多発性骨髄腫、固形難治性腫瘍、真性多血症、本態性血小板血症、骨髄線維症、急性心筋梗塞、膵臓癌、子宮頸癌、卵巣癌、脊髄性筋萎縮症、再発卵巣癌、濾胞性リンパ腫、ハンチントン病、ホジキンリンパ腫、急性骨髄性白血病、サルコーマ、リンパ腫、肺癌、乳癌、再発性もしくは転移性前立腺癌、血液細胞癌、卵巣癌の脾臓転移、またはそれらの組み合わせのうちの1つまたは複数が挙げられる。
幾つかの実施形態において、組成物は、処置が施される疾患もしくはその症状を処置もしくは改善する用量で、単独で、または適切な担体もしくは賦形剤と混合され得る医薬組成物中で、ヒトまたは他の哺乳動物患者に投与され得る。治療有効用量は、処置が施される疾患またはその症状を処置または改善するのに十分な組成物量を指し得るが、当業者が本明細書内の教示に照らして組成物の必要な投与量を決定し得るように、そのような処置または改善が異なる濃度で実行され得ることは、理解されよう。治療有効用量は、単独で、または他の処置と組み合わせた併用療法として投与され得る。組成物の配合および投与の技術の幾つかの例は、Remington’s Pharmaceutical Sciences, 18th Edition, A.R. Gennaro, Ed., Mack Publishing Co., Easton, PA (1990)に見出され得る。
投与経路は、特に限定がない。適切な投与経路の非限定的例としては、例えば経口、直腸、経粘膜、口腔、膣内、または腸内投与;筋肉内、皮下、髄内注射に加え、髄腔内、直接脳室内、静脈内、腹腔内、鼻内、または眼内注射、そして場合によりデポーまたは持続放出性配合剤を含む、非経口送達を挙げることができる。さらに、標的薬送達システム、例えばリポソーム中で組成物を投与できる。
幾つかの実施形態において、組成物は全身的に投与できるが、他の実施形態において、組成物は局所的に投与できる。例えば幾つかの実施形態において、全身投与は、経口、注射、静脈内、動脈内、皮下、筋肉内、髄腔内、または腹腔内注射であり得る。全身投与としては、経皮または吸入投与も含み得る。
幾つかの実施形態において、組成物は、局所投与され得る。例えば幾つかの実施形態において、局所投与は、特に影響を受けた身体部分への局所注射により、例えば組成物をCNSもしくは脳へ、例えば髄腔内へ、または眼球空間へ、直接注射または輸液することにより、完遂され得る。他の実施形態において、局所投与は、ポンプもしくはマイクロポンプなどの持続放出性デバイス、または組成物を含有しそれを所望のエリアに時間をかけて緩やかに放出するビーズもしくはゲルなどの持続放出性インプラントを植え込むことにより完遂される。
医薬組成物および/または化合物は、それ自体が知られる手法で、例えば従来の混合、溶解、糖剤作製(dragee−naking)、浮揚、乳化、カプセル化、封入、または凍結乾燥工程によって、製造され得る。したがって医薬組成物は、活性化合物または組成物を医薬的に使用され得る調製物に加工するのを容易にする賦形剤および助剤を含む、1種または複数の生理学的に許容し得る担体を用いて、従来の手法で配合され得る。適当な配合剤は、選択された投与経路に依存し得る。例えば、眼内投与が意図される組成物は、水性担体と、粘性剤、眼球用緩衝液、pH緩衝液、等張緩衝液などの1種または複数と、を含み得る。
化合物、その塩、その共鳴形態、プロドラッグ、代謝産物、同位体標識化合物、互変異性体、異性体、および/またはアトロプ異性体のうちの1種または複数の任意の組み合わせが、組成物中で可能である。
注射の場合、組成物および/または化合物は、水性溶液中、好ましくはハンクス液、リンガー液、または生理食塩水緩衝液などの生理学的適合性の緩衝液中で配合され得る。経粘膜投与の場合、浸透され得るバリアに適した透過剤が、適宜、配合剤中で用いられ得る。そのような透過剤は、当該技術分野で知られている。
経口投与の場合、組成物および/または化合物は、活性化合物および/または組成物を当業者に周知の医薬的に許容し得る担体と容易に混和することによって配合され得る。そのような担体は、処置される患者による経口摂取のために、化合物および/または組成物が錠剤、丸薬、糖剤、カプセル、液体、ゲル、シロップ剤、スラリー、懸濁剤などとして配合されるようにできる。化合物および/または組成物を固体賦形剤と組み合わせ、場合により得られた混合物を粉砕し、顆粒の混合物を加工して、所望なら適切な助剤を添加した後に、錠剤または糖剤コアを得ることによって、経口用の医薬調製物を得ることができる。適切な賦形剤としては、ラクトース、スクロース、マンニトール、またはソルビトールを含む糖;例えばトウモロコシデンプン、小麦デンプン、米デンプン、ジャガイモデンプン、ゼラチン、トラガカントガム、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウムなどのセルロース調製物、ポリビニルピロリドンなどの充填剤が挙げられるが、これらに限定されない。所望なら、崩壊剤、例えば架橋ポリビニルピロリドン、寒天もしくはアルギン酸、またはそれらの塩、例えばアルギン酸ナトリウムを添加し得る。
糖剤コアは、適切なコーティングと共に提供される。この目的のために、アラビアガム、タルク、ポリビニルピロリドン、カルボポールゲル、ポリエチレングリコール、および/または二酸化チタン、ラッカー溶液、ならびに適切な有機溶媒または溶媒混合物を場合により含有する濃縮された糖溶液を、幾つかの実施形態で用いることができる。所望なら同定のためまたは活性化合物または組成物用量の異なる組み合わせを特徴づけるために、染料または顔料が、錠剤または糖剤コーティングに添加され得る。
経口使用され得る医薬調製物の他の非限定的例としては、ゼラチンで作製される押し嵌め式のカプセル、ならびにゼラチンとグリセロールまたはソルビトールなどの可塑化剤とで作製される軟密封カプセルが挙げられる。押し嵌め式のカプセルは、ラクトースなどの充填剤、デンプンなどの結合剤、および/またはタルクもしくはステアリン酸マグネシウムなどの滑沢剤、そして場合により安定化剤と混和された有効成分を含有し得る。軟カプセルにおいて、活性化合物および/または組成物は、脂肪油、液体パラフィンなどの適切な液体に溶解または懸濁され得る。加えて、安定化剤が添加され得る。経口投与用の全ての配合剤は、そのような投与に適した投与量でなければならない。
口腔投与の場合、組成物は、従来の手法で配合される錠剤またはトローチの形態をとり得る。
吸入による投与の場合、化合物および/または組成物は、適切な噴射剤、例えばジクロロジフルオロメタン、トリクロロフルオロメタン、ジクロロテトラフルオロメタン、二酸化炭素または他の適切なガスの使用により、加圧パックまたはネブライザーからエアロゾルスプレーの形態で、簡便に送達され得る。加圧されたエアロゾルの場合、投与単位は、調量された量を送達する弁を設けることにより決定され得る。吸入器または注入器中での使用のための例えばゼラチンのカプセルおよびカートリッジが、化合物の粉末混合物と、ラクトースまたはデンプンなどの適切な粉末ベースと、を含んで配合され得る。
化合物および/または組成物は、注射、例えばボーラス注射または連続輸液による非経口投与用に配合され得る。注射用の配合剤は、場合により防腐剤を添加されて、単位投与剤形で、例えばアンプル中で、または反復投与用容器で提供され得る。組成物は、油性または水性ビヒクル中の懸濁液、溶液またはエマルジョンのような形態をとり得、懸濁剤、安定化剤および/または分散剤などの製剤化剤(formulatory agents)を含有し得る。
非経口投与用の他の医薬配合剤としては、水溶性形態の活性化合物または組成物の水性溶液が挙げられる。加えて、活性化合物または組成物の懸濁液が、適切な油性注射懸濁液として調製され得る。適切な凍結乾燥溶媒またはビヒクルの非限定的例としては、ゴマ油などの脂肪油、またはオレイン酸エチルもしくはトリグリセリドなどの合成脂肪酸エステル、またはリポソームが挙げられる。水性注射懸濁液は、懸濁液の粘性を上昇させる物質、例えばポリイオン性ブロック(共)重合体、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ソルビトール、またはデキストランを含有し得る。場合により懸濁液は、適切な安定化剤、または化合物の溶解度を上昇させる薬剤も含有し得る。
あるいは有効成分は、使用前に、適切なビヒクル、例えば滅菌パイロジェンフリー水での構成用の粉末形態であり得る。
化合物および/または組成物は、例えばカカオバターまたは他のグリセリドなどの従来の坐剤ベースを含有する、坐剤または停留浣腸などの直腸組成物中で配合することもできる。
化合物および/または組成物は、デポー調製物としても配合され得る。そのような長期作用配合剤は、植え込み(例えば皮下または筋肉内)または筋肉内注射によって投与され得る。こうして例えば、化合物および/または組成物は、適切なポリマーまたは疎水性材料(例えば、許容し得る油中のエマルジョンとして)もしくはイオン交換樹脂と共に、または難溶性の誘導体、例えば難溶性の塩として配合され得る。
医薬組成物は、適切な固相またはゲル相の担体または賦形剤も含み得る。そのような担体または賦形剤の例としては、炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、様々な糖、デンプン、セルロース誘導体、ゼラチン、および医薬的に許容し得るポリマーが挙げられるが、これらに限定されない。
幾つかの実施形態において、化合物は、医薬的に適合性のある対イオンとの塩として提供され得る。医薬的適合性の塩は、非限定的に塩酸、硫酸、酢酸、乳酸、酒石酸、リンゴ酸、コハク酸などの多くの酸、または塩基と形成され得る。医薬的に許容し得る塩の非限定的例としては、ナトリウム塩、カリウム塩、リチウム塩、カルシウム塩、マグネシウム塩、鉄塩、亜鉛塩、塩酸塩、臭化水素塩、ヨウ化水素塩、酢酸塩、クエン酸塩、酒石酸塩およびマレイン酸塩などが挙げられる。
一般に医薬組成物は、意図する目的を実現するのに有効な量で1種または複数の活性化合物を含有する。一実施形態において、医薬的有効量は、疾患を有すると分かっている対象、または疾患を有する疑いがある対象、または疾患を有するリスクのある対象において、その疾患の発生または進行を予防または阻害するのに有効な量を意味する。有効量の決定は、本明細書内の教示に照らして当業者の能力内で行われる。
特許請求の範囲および/または特許明細書内で用語「含まれる」と共に用いられる場合の言語「a」または「an」の使用は、「1」を意味するが、「1または複数」、「少なくとも1」、および「1または1を超える」の意味とも一致する。
用語「約」は、値が誤差の標準偏差を含むことを示すために用いられる。
他に明確に示されない限り用語「または」は、代替物のみを指す「および/または」を意味するか、または代替物は互いに排他的であるが、本開示は、代替物のみおよび「および/または」を指す定義を支持する。
用語「実施形態」または「(複数の)実施形態」は、それぞれ同一または異なる実施形態の1つまたは複数を指し得る。さらに、実施形態に関して用語「含んでいる」、「包含している」、「有する」などは、同義語である。用語「三剤併用配合剤」および「TCR」は、本明細書において、簡便さのために用いられ、限定を意図するものではない。それゆえ三剤併用配合剤、TCR、またはその他のいずれで称されるかにかかわらず、実施形態の範囲は、特許請求の範囲およびその均等物によって定義される。
実施例
材料と方法
試験計画
本試験では、特に、マウスモデルにおいて、ニーマンピック病C型の処置のためのHDACiであるボリノスタット(Vo)の有効性を評価した。Voは、インビトロで増殖させた皮膚線維芽細胞中の細胞内コレステロール負荷を減少させることに有効であることが見出されたが、NPCマウスに投与された場合に任意の生存利益を有さなかった。本発明者らは、Voの低い溶解度、低い血漿暴露および血液脳関門を通る少ない透過が、動物におけるその無効さの背後にある考えられる理由であると仮定した。これらの制限を克服するために、本発明者らは、HPBCDを賦形剤として使用し、Vo、HPBCDおよびポリエチレングリコール(PEG)を含有する配合剤を作製し、それを三剤併用配合剤(TCF)と命名した。TCFの影響を、示された月齢のNPCマウスにおいて異なる分子学的、生化学的、組織学的および神経行動学的測定を利用して評価した。生存および神経行動学的テストの場合、マウス8〜10匹を、薬物を注射する群で用いた。少なくとも6匹を、ビヒクル処置群で用いた。生存試験のエンドポイントは、30%以上の体重減少で設定した。分子学的、生化学的、組織学的分析では、少なくとも3〜4匹のマウスを、各アッセイにおいて少なくとも2つの技術的反復測定で使用した。動物は、無作為に処置群に割り付けた。各群に同数の雄および雌が含まれた。マウスにおける2つの独立したPK実験を、それぞれ1群あたり5匹のマウスを含んで実施した。神経行動学的スコアリングシステムの信頼性および頑健性は、2名の盲検化された研究者が評価した。研究者は、薬物注射に関して盲検化され、神経行動学的機能を評価した。血漿試料中のVoの測定は、米国インディアナ州パデュー大学のMetabolite Profiling Facilityにて、盲検化された研究者によって実行された。試料のサイズは、過去の実験または他者が実行した類似の試験に基づいて選択された。全てのデータポイントが統計解析で使用された。
材料
HPBCD粉末(H107)およびPEG400を含む全てのファインケミカルは、他に断りがなければ、Sigma(米国ミズーリ州セントルイス所在)から得た。ボリノスタットは、Selleck Chemicals(米国テキサス州ヒューストン所在)から得た。DMEMおよびトリプシンは、Life Technologies(米国ニューヨーク州ニューヨーク所在)から得た。FBSは、ATCCから入手した。qPCRのためのオリゴヌクレオチドは、Invitrogen(米国カリフォルニア州カールスバッド所在)から購入した。
動物
Npc1遺伝子における1005位(D1005G)のアスパラギン酸からグリシンへの突然変異を含むBALB/c系統であるNpc1nmf164を、NPC疾患モデルとして用いた(Maue, R.A., et al, Hum Mol Genet 21 : 730−750 (2012))。動物が病気に罹って、ホールダー上で提供される飼料に到達できない場合、通常飼料(2019 Teklad diet, Harlan Laboratories、インディアナ州インディアナポリス所在)を、DietGel 76A(Clear HO、メイン州ポートランド所在)と置き換えた。マウスでの試験を、米国インディアナ州ノートルダム大学のInstitutional Animal Care and Use Committeeから認可および承認を受けて実施した。
薬物の調製およびマウスへの注射
ボリノスタット(50mg/Kg) − ボリノスタットを最初、DMSO(100mg/ml)中に溶解し、その後、9容量のポリエチレングリコール400(PEG)で希釈した。この薬物溶液を「溶液A」と命名した。溶液Aを同容量の水で希釈し、各成分の最終濃度を以下の通りにした;ボリノスタット 5mg/ml;DMSO 5%;PEG 45%。21日目から開始して週1回、マウスに腹腔内(i.p)注射した。ボリノスタット(100mg/Kg) − ボリノスタットを最初、DMSO(200mg/ml)中に溶解し、その後、9容量のPEGと混合した。方法および注射計画の残りは、先に記載された通りであった。HPBCD(4000mg/Kg) − 水で調製された40%HPBCD溶液。7日目から開始して週1回、マウスにi.p注射した。HPBCD(2000mg/Kg) − 水で調製された20%HPBCD溶液。7日目から開始して週1回、マウスにi.p注射した。TCF(ボリノスタット50mg/Kg+HPBCD 2000mg/Kg、DMSO 5%+PEG 45%) − 配合剤を調製するために、「溶液A」を先に記載された通り最初に調製し、同容量の40%HPBCD溶液を、その上に緩やかに層化させた。溶液を、中速に設定されたロッカー上で、室温で10分間穏やかに混合した。配合剤中の各成分の最終濃度は、以下の通りであった;ボリノスタット 5mg/ml;DMSO 5%;PEG 45%;およびHPBCD 20%。7日目および15日目に、マウスにHPBCD(2000mg/Kg)を2回i.p投与した。TCFのi.p注射を、21日から開始して週1回マウスに与えた。ビヒクル対照(5%DMSOおよび45%PEG) − 1容量のDMSOを9容量のPEGと混合しそれから同量の水で希釈することにより作製した。21日から開始して週1回、マウスにi.p注射を与えた。薬物溶液は全て、−80℃に貯蔵した。凍結原液の新しいバイアルを、異なる日に注射用に解凍した。処置群にわたり注射容量は、10ml/Kg体重であった。マーカ分析のために、マウスを100日目に殺処分し、臓器を採取した。生存試験のために、死亡するまで注射を継続した。死亡は、動物が死亡したまたは最大体重の30%以上を喪失した、またはDietGel 7A(Clear HO、メイン州ポートランド所在)を提供した後でも摂食もしくは飲水が不可能であると見出された場合と定義した。
定量的PCR
定量的PCR(qPCR)を、Power SYBR Green RNA−to−C1−Step KitおよびABI Prism 7500 FastリアルタイムPCRシステム(Applied Biosystems、米国グランドアイランド所在)を用いて実施した。Gapdh(グリセルアルデヒド3−リン酸デヒドロゲナーゼ)を、内因性対照として用いた。転写産物の相対量を、比較C法を利用して測定した。未処置Npc1+/−を参照として用いた。
臓器採取および免疫蛍光アッセイ
COを用いる窒息により、マウスを殺処分した。採取された臓器は、10%中性緩衝ホルマリン(約4%ホルムアルデヒド)中に室温で24時間浸漬して固定した。その後、臓器は、パラフィンに移すまで、70%アルコール中に室温で貯蔵した。パラフィンに包埋された組織切片(4〜5μm)を、キシレンおよびアルコール中で脱ロウさせた。パラフィン除去された試料を50mM Tris−HCl(pH7.5)中で0.05%プロテイナーゼK(Dako、ドイツ所在)と共に室温で8分間プレインキュベートすることにより、カルビンジン抗原賦活化を実施した。切片を酸性条件で30分間煮沸させることにより、CTSSおよびNPC1を賦活化した。2%ヤギ血清(カルビンジンおよびNPC1の場合)または2%ウサギ血清(カテプシンSの場合)のいずれかを用いて、室温で30分間ブロッキングを実施した。切片を抗カルビンジン(1:1000、C9848、Sigma)、抗カテプシンS(20μg/ml、M−19、Santa Cruz Biotechnology)、抗−NPC1(ヒトNPC1タンパク質に対して特別に作製、20μg/ml)と共に4℃で一晩インキュベートした。適切なFITCまたはTRITCコンジュゲート二次IgG(MP Biomedicals、米国オハイオ州ソロン所在)抗体を、1:200希釈で使用した。切片を次に、DAPI(0.5μg/ml)を含有するPBSで洗浄した。Vectashield(Vector laboratories)を、封入剤として用い、蛍光顕微鏡測定用に処理した。
ヒストンアセチル化
Npc1nmf164マウス(6〜7週齢)に、ボリノスタット(50mg/Kg)またはTCFのいずれかをi.p経路で注射した。マウスを、1hpi(注射後1時間目)にCOを用いる窒息により殺処分した。組織をホモジナイズした後、製造業者の使用説明書により、ヒストンをEpiQuik Total Histone抽出キット(Epigentek、米国ニューヨーク州所在)を用いて抽出した。Millipore(米国カリフォルニア州所在)からのヒストンH3(Lys14)およびH4(Lys5/8/12/16)に対する抗体を、ウェスタンブロットで用いた。
マウス線維芽細胞の培養および薬物処置
耳介を70%アルコールで洗浄し、2〜3枚の小片(3×3mm)を切り出して70%アルコール中に2分間入れ、DMEMに移した。組織を小片に刻んで、0.25%トリプシン2mlを添加して2分間、激しくボルテックス処理し、10分ごとにボルテックス処理しながら37℃でインキュベートした。培地(DMEM+10%FBS)2mlを添加することによって、トリプシンを不活性化した。遠心分離(1000rpmで5分間)により細胞を回収して、ペニシリン(50U/ml)およびストレプトマイシン(50μg/ml)の存在下、DMEM+10%FBS中で増殖させた。ボリノスタットで処理するために、線維芽細胞(4×10)を、スライドガラスを含む24ウェルプレート中に入れた。Npc1nmf164線維芽細胞を、5μMボリノスタットで48時間処理した。0.025%DMSOと共にインキュベートされた細胞を、ビヒクル対照として用いた。細胞を4%パラホルムアルデヒドで固定した後、フィリピン(100μg/ml)と共にインキュベートしてコレステロールを染色した。Vectashield(Vector laboratories)を用いてスライドを封入し、蛍光顕微鏡測定用に処理した。
蛍光顕微鏡測定
IFA後の組織切片およびフィリピン染色された線維芽細胞を、40倍油浸対物レンズ(NA1.35)で視覚化した。フィリピン染色を、DAPIフィルターを用いて視覚化した。デジタル画像の回収を、Olympus IX倒立蛍光顕微鏡およびApplied Precision(米国ワシントン州シアトル所在)からのDeltaVisionソフトウエアにより操作されるPhotometrix冷却CCDカメラ(CH350/LCCD)を用いて実施した。DeltaVisionソフトウエア(softWoRx)を用いて、これらの画像をデコンボルブした。画像は、単一の光学区分である。ImageJソフトウエア(NIH,米国メリーランド州所在)を用いて、画像を解析した。
マウスにおけるボリノスタットの分析
Npcl+/nmf164マウス(6〜7週齢)に、i.p経路でPEG中のボリノスタット(50mg/Kg)またはTCFのいずれかを注射した。マウスを、COを用いる窒息により1hpiに殺処分した。全ての血液を、100μlヘパリンの存在下で心穿刺により採取し、KEDTA Microtainer試験管(VWR International、米国イリノイ州シカゴ所在)に移した。直ちに血液を4℃、1500gで15分間遠心分離した。血漿を分離管に移して、直ちに液体窒素中で急速冷凍し、分析まで−80℃で貯蔵した。
ボリノスタットの分析では、血漿50μl容量に、2ngの重水素内部標準(d−ボリノスタット、Toronto Research Chemicals、カナダ、オンタリオ州所在)を添加した後、液体抽出した。それぞれに、1mlの低温アセトニトリルを添加してタンパク質を沈殿させた後、上清を採取し、真空濃縮器を用いて乾燥させた。HPLC/MS/MS分析の前に、各試料を50%水/50%アセトニトリル 100μl中で再構成した。Agilent 6460シリーズ QQQ質量分析装置(MS/MS)に連結されたAgilent 1200 Rapid Resolution液体クロマトグラフィー(HPLC)システムを用いて、各試料中のボリノスタットを分析した。Agilent Zorbax XBD−C18 2.1mm×50mm、3.5μmカラム(Agilent Technologies、カリフォルニア州サンタクララ所在)を、HPLC分離用に用いた。緩衝液は、(A)水+0.1%ギ酸、および(B)アセトニトリル+0.1%ギ酸であった。直線LC勾配は、以下の通りであった:0分目 5%B;1分目 5%B;10分目 95%B;11分目 95%B;12分目 5%B;15分目 5%B。ボリノスタット/d−ボリノスタットの保持時間は、6.7分であった。多重反応モニタリングを、MS/MS分析に利用した。ボリノスタットで以下の移行をモニタリングすることにより、ポジティブエレクトロスプレーイオン化(ESI)モードでデータを獲得した:5Vの衝突エネルギーで265→232、5Vの衝突エネルギーで265→172、および40Vの衝突エネルギーで265→55。d−ボリノスタットでは、以下の移行をモニタリングすることによりデータを獲得した:5Vの衝突エネルギーで270→237、5Vの衝突エネルギーで270→172、および40Vの衝突エネルギーで270→55。ジェットストリームESIインターフェース(The jet stream ESI interface)は、気体温度325℃、気体流速8L/分、ネブライザーの圧力45psi、シースガス温度275℃、シースガス流速7L/分、キャピラリー電圧4000V、およびノズル電圧1000Vを有した。データは全て、Agilent MassHunterソフトウエア(version B.06)を用いて獲得および分析した。マウス血漿中の最終的な薬物の計算では、全容量へのヘパリンの寄与を差し引いた後、数値をプロットした。
マウスの神経行動学的評価
過去に記載された方法(Carroll et al., 2010)の改変法を、マウスにおける神経行動学的機能を評価するために用いた。マウスの神経行動学的機能に関連する6つの異なるパラメータ(図3A)を、評価した。各マウスを、格子床の観察ボックス(長さ31.8cm、幅19.8cm、高さ10.5cm)中で個別に評価した。マウスを、振戦(0および2)、体位(0、1および2)、歩行(0、1および2)、グルーミング(0、1および2)、四肢の緊張度(0、1および2)、および体重減少(0、1、2および3)について評価した。同等のヒト症状と共に評価のより詳細な説明を、図3Aに示す。体重以外の各症状について、マウスは、症状が観察されなければスコア0を、機能において最も重度の損傷が観察されればスコア2を受けた。マウスは、5%未満の体重減少でスコア0を、5〜10%の減少なら1を、10%を超え20%以下なら2を、20%を超え30%以下なら3を与えられた。0〜3の累積スコアは神経行動学的損傷がないことに相関し、スコア13は最も損傷された神経行動学的機能である。オペレータ独立性のスコア付けも、NPC6匹(Npc1nmf164)および健常対照(Npcl+/nmf164)マウス4匹について、2名の独立した盲検化オペレータがテストした。
統計学的検定
ログランク検定を行い、統計学的有意性を決定した。断りがなければ、示された結果は平均±SEMである。スチューデントt検定を実施し、両側解析を利用してデータの統計学的有意性を決定した。p<0.05を有意と見なした。
結果
細胞試験は、HDACiが組織培養におけるNPC細胞中の細胞内コレステロールをNPC1の発現増加と同時に減少させることを過去に示しているが、動物全体における影響は、検証されていなかった。本発明者らは、C57BL/6Jにおいて近年記載されたNpc1nmf164(Maue et al., 2012)に由来するNpc1nmf164BALB/c系統(Alam et al., 2014)を使用した。突然変異は、1005位でアスパラギン酸からグリシンへの変化(D1005G)を生じる1つのヌクレオチド変化(cDNA bp3163でのAからGへ)であり、これがタンパク質を不安定化してその結果NPC1の活性およびレベルが一部損失する。このモデルにおける疾患進行(約120日間にわたってモニタリング)はヒト疾患を密接に模倣し、ここで神経変性が主な死因である。
図1Aに示された通り、突然変異体Npc1nmf164動物からの皮膚線維芽細胞は、ヘテロ接合体または野生型対応物に比較して、より低レベルのNPC1タンパク質を発現する。それゆえ突然変異体線維芽細胞は、高レベルのコレステロールを蓄積し、それはボリノスタットの存在下で減少し(図1B)、HDACi療法への細胞応答性が確認される。動物を処置するために、本発明者らは、癌のネズミモデルを処置するのに用いられるレベルよりも顕著に低い(100〜200%)、控えめな用量の50mg/Kgボリノスタットを選択した。規模を、マウスでの50mg/Kgからヒト小児での150mg/mに置き換え、これは報告される1週あたりの合計静脈内小児用量396mg/mよりも十分に低い。本発明者らは、数ヶ月にわたる生存をモニタリングする予定であったため、注射回数は週に1回に制限した。連続HDAC阻害は神経(特に小脳)機能を悪化させ得るため、これによって、所望の休止期間(毎週)も可能になった。ポリエチレングリコール400(PEG)中に可溶化されたボリノスタットを最初、離乳後21日目に投与し、動物の生涯を通して週に1回それを維持した。マウスにおける50mg/Kgでは、動物の生存への有意に有益な影響はなかった(図1C)。マウスにおいて100mg/Kg(ヒト用量300mg/mと同等)まで用量を倍増させても、生存の利益を示さなかった(図1C)。これらのデータから、培養細胞でのボリノスタット活性にもかかわらず、小児患者における用量に近づく週1回用量は、離乳直後から開始して動物の生涯を通して維持された4ヶ月の処置の後でさえ、マウスにおける神経疾患を低減するのに不十分であったことが示唆された。
ボリノスタットは水溶液中の溶解度が低く、それゆえ生物薬剤学分類システム(BCS)クラス4薬物と分類される(http://www.accessdata.fda)。本発明者らは、血漿からのその急速なクリアランスが暴露を制限し、したがって血液脳関門の効果的通過を制限し得ると推論した。それゆえ本発明者らは、PEG中の低レベルのボリノスタット(50mg/Kg)がHPBCD(2000mg/Kg)と複合体化される(最終モル比0.13で)配合剤を開発して、三剤併用配合剤(TCF;図1Dに略図で示す)を作製した。HPBCDは疎水性内部コアおよび親水性外部表面を有し、かつ疎水性化合物と複合体化してそれらの溶解度および生物学的利用度を増強するため、本発明者らは、HPBCDを選択した。加えて、全身送達される場合、HPBCDは血液脳関門を通過しないが、肝臓疾患を改善し、4000mg/Kgという高濃度では、主に抗炎症作用を促進することによって神経疾患にも部分的に利益をもたらす。したがってそれは、間接的なメカニズム、および補助的なボリノスタットの(npc1発現の)直接作用を通して、肝臓(および全身)疾患に利益をもたらすと予測される。PEGは、HPBCDからのボリノスタットの放出を容易にし、生物学的利用度を改善するために保持された。PEGはまた、破壊された内皮膜の治癒を改善することによって、BBB炎症を低減することにも寄与し得る。
ボリノスタット、HPBCD、およびPEGを含有するTCFは、CNS送達を迂回しながら神経疾患および全身疾患の両方を処置するように設計された。図1E〜Fに示された通り、腹腔内(i.p.)経路を介する投与の1時間以内に、ビヒクル対照(PEG+DMSO)またはHPBCDのいずれも、脳内のヒストン3または4(H3またはH4)のどちらかの有意なアセチル化を刺激しなかった。PEG中のボリノスタット(50mg/Kg)は低レベルのアセチル化をもたらしたが、TCFの投与により、アセチル化はヒストンH3では2〜3倍(p<0.05)、そしてH4では5〜9倍(p<0.05)まで刺激された(図1E〜F)。NPCマウスの脳におけるアセチル化ヒストンH3およびH4の基本レベルは、健常なヘテロ接合突然変異体マウスと同様であった(図S1)。これらのデータから、ヒストンアセチル化の増加によって測定された通り、脳内で、TCFがボリノスタット活性の機能的生成レベルを刺激したことが確定され、神経疾患を処置する能力の改善が示唆される。
長期処置の影響を比較するために、マウスにTCFまたは4000mg/Kg HPBCD(TCF中に組み込まれたレベルの2倍に相当するため、2×HPBCDとも表す)、PEG中の50mg/Kgボリノスタットまたはmock注射(PEG+DMSO)を週1回投与した。動物組織の比較分析を100日目に行ったが、それは過去の試験でこれが徴候的疾患の期間であることが示唆されたためである(未処置のNpc1nmf164マウスは約125日までに死亡した)。図2Aに示された通り、脳内でTCFは、小脳の分子層に拡張するプルキンエ細胞体および神経突起のマーカであるカルビンジンの発現増加を刺激した。ボリノスタット単独または2×HPBCDは、カルビンジン転写産物レベルの不変または低下を示した。それと一致して、TCFはプルキンエ細胞の25〜30%を回復させたが(p<0.001)、ボリノスタット単独では影響を有さなかった(図2B)。2×HPBCDはプルキンエ細胞のわずかな防御をもたらし、そのメカニズムは未知であるが、HPBCDがBBBを通過するためではない。3種の炎症マーカGFAP、MIP1αおよびCD68の分析から、2×HPBCDが脳内でそれらのレベルをTCFと同等に、そしてVoよりも良好に低下させることが示唆された(図S2)。これもまた、HPBCDが神経炎症の低減に一部効果的であるという過去の試験と一致している。さらに本発明者らのデータは、TCF中のボリノスタットおよびHPBCDは、この組み合わせが2×HPBCD(HPBCD単独に対して付加的であると予測された)よりもかなり有効であることから、神経炎症の低減において相乗作用し得ることを示唆する。それゆえ要約すると、脳内のアセチル化活性および組織病理分析のデータを合わせることによって、本発明者らは、TCFの神経保護能力は脳内のボリノスタット活性上昇と、炎症を包括的に減少させるボリノスタットおよびHPBCDの組み合わせた効果と、に関連したと結論づけた(図S2)。
本発明者らは次に、大脳病理における改善が、致命的神経変性状態の重要な基準である、生存の改善と相関し得るか否かを評価した。図2Cに示された通り、TCF処置マウスの寿命中央値は、PEG中のボリノスタットで処置された動物の約200%であった(254日対134日、p<0.001)。これに対して2×HPBCDは、生存を三分の一増加させ(180日対134日、p<0.001)、ボリノスタット単独またはビヒクルで処置した動物は、有意な生存利益を示さなかった。TCFは、マウスの両方の性に対して同等に効果的であり、雄(249日)および雌(258日;図2D、E)で同等の寿命中央値であった。TCF処置動物は9ヶ月〜10ヶ月まで生存でき、このことは、この時間枠でのマウスがかなりの高齢になるという状況において注目に値する。TCF処置動物における生存の改善は、脳内ボリノスタット活性を刺激し神経変性を予防することにおいて三剤併用作用と相関した。
臨床的にNPC疾患は、主要な症候性ドメイン(symptomatic domains)と微細な症候性ドメインによって定義され、それらの重症度を、少なくとも3つの異なるスケールを利用してスコア付けして、疾患の自然歴をモニタリングしている。血漿バイオマーカが現れつつあるが、症状の定量的評価は、引き続き重要な疾患進行指数であり、累積スコアの集計が貴重な全体的結果の尺度をもたらす。本発明者らは、ヒト疾患の主な相関を有するネズミNPCの疾患重症度スケールを作製するために、過去に記載されたネズミの神経行動学的症状スコアを拡張した(図3A)。図示された通り、マウスにおける6種の症状パラメータのそれぞれを、主要な患者疾患ドメイン(異所運動、認知、運動制御および嚥下障害)に割り付け、示された範囲内で重症度をスコア付けした。個々のスコアの合計が、累積疾患スコアを提供し、可能な最大疾患スコアは13であった。
疾患動物および健常動物の両方における独立した盲検化オペレータによるスコア付けの検証が、図S3に示されている。3以上の累積スコアは、症候性疾患の発生を確実に知らせることが見出された。高齢の健常動物は多くの場合グルーミングをあまり示さず(特に雄)、四肢の緊張がわずかに損なわれるため(100日〜140日)、3という閾値になった。それにもかかわらず、それは許容でき、これらの基準を利用して、4〜5の早期累積疾患スコアが、77〜84日目の未処置動物の症候性疾患発生を確実に検出した(図3A)。TCF処置は疾患の発生を約4週間遅延させるようであり、105〜112日目に4〜5のスコアに達した。この時点で、ビヒクルまたはボリノスタット単独での処置は累積スコア9〜11をもたらしたが、2×HPBCDは中間の、累積スコア6〜8を生じた(図3A)。個々の症状ドメインの分析から、歩行、グルーミング、四肢の緊張および体重における増悪が、TCFで処置された動物で全て遅延されたことが明らかとなった(図3B)。歩行、グルーミングおよび体重における増悪は、2×HPBCDによっても遅延されたが、TCFによるほどではなかった。ボリノスタットは、寿命に関する任意の症候性の読み出しに一貫した有意な利点をもたらさなかった。これらのデータは、TCF投与が、神経疾患の主要な症候性ドメインである異所運動、認知、運動制御および嚥下障害に有意な利益を与えることを示唆する。特に、動物は疾患の末期段階であっても体重を維持しており、それらが嚥下障害の遅延によって飲水の能力を保持したことを示唆する(ネズミにおいて、NPC末期疾患は、体重減少として認められる脱水によって示される;図3B)。
本発明者らは、BBBの外部の臓器の一例として、肝臓への処置の結果も検査した(マウスにおいて、肝臓疾患はNPCにおいて顕著である)(図4)。処置の100日後に、組織分析から、TCFがHPBCDと同程度にマクロファージ動員の減少を支援することが示唆された(図4A)。ボリノスタットもまた影響を有したが、TCFまたはHPBCDほどではなかった。TCFは、炎症マーカであるCD68、ITGAX、MIP1αおよびCTSDをHPBCDと同等に減少させたが、TCFにおけるボリノスタットの存在は、CD68転写産物をさらに減少させるようである(図4B〜E)。ボリノスタット単独はまた、有意な抗炎症活性も有した。これらのデータは、ボリノスタットが、神経学的利益をもたらすことなく全身疾患を低減し得ることを示唆した。その上、図2および3における知見と合わせると、それらは、神経疾患も処置して動物の生存も改善するためにボリノスタットがTCF形態で投与される必要があることを、強く支持する。
観察されたTCFの影響のための機構的原理を検証するために、本発明者らは、ボリノスタットで実現された血漿濃度およびNpc1の発現を比較した。図5Aに示された通り、TCFで処置されたマウスにおいて、1時間以内で、血漿中濃度はボリノスタット単独を注射された動物よりも2〜3倍高かった(p<0.05)。疾患の進行が120日よりも長期に及ぶため(処置がない場合)、本発明者らは、100日目での(これは、生存および症候のデータが後期段階の疾患に対応することを確認している)作用の直接の機序に関するエビデンスをさらに検証した。本発明者らは、TCFで処置された動物が100日目に肝臓において安定に発現されたNpc1転写産物のより高レベルを示すことを見出した(図5B;予測された通りHPBCD単独では標的Npc1の発現への影響を有さなかった)。脳において、TCF処置はNpc1転写産物のレベルを有意に上昇させた(図5C)。しかし、HPBCDまたはPEG中ボリノスタットのいずれかを投与した後に脳内Npc1転写産物レベルに対しほとんど、または全く影響がなかった。それゆえ、ボリノスタット単独は脳における低レベルのヒストンアセチル化を刺激し得るが(図1E〜Fの初めの方に示される)、これは、より長期間の利益に必要とされるNpc1の転写的発現を刺激するのに不十分である。むしろ、肝臓および脳の両方における処置を介する持続的Npc1転写産物発現の利益は、TCF中のボリノスタットにより誘導されるアセチル化活性の刺激を必要とする。
最後に、プルキンエ細胞および小脳機能に及ぼすHDACノックダウンの有害な影響が、文献で報告されているため、本発明者らは、TCF処置マウスの小脳におけるNPC1タンパク質発現を検査した。図5Dに示された通り、脳切片の免疫染色(NPC1への抗体を用いる)は、100日目に、未処置動物に比較してTCF処置マウスの小脳中のプルキンエ細胞におけるNPC1回復の5倍増加を示した。これは、対照のヘテロ接合性健常マウスに比較して、プルキンエ細胞におけるNPC1染色の25%程度を反映している。注目すべきことに、この100日目の時点で、TCF処置マウスは大部分が無症候性のままであり(図3)、小脳内プルキンエ細胞の部分的な回復であっても大きな利益であり得ることが示唆される。
この処置モデルのさらなる特徴づけが可能であり、継続しているが、本発明者らのデータは、配合剤の全身送達がHDACiの血漿濃度を上昇させて、脳および身体の残り部分における直接的作用機序によってHDACi活性を刺激する、というモデルの概念実証のための頑健なエビデンスを提供する(図6)。本発明者らのデータは、NPCのために収集されたが、本発明者らはこのモデルが他の疾患に一般化され得、そこでTCFが、分子ターゲット遺伝子を増加させることおよび、循環するHPBCDによって得られるものを含む他の間接的利益(ヒートショックプロテインまたは他のシャペロンの増加によるなど)を組み合わせることによって、異なる有益なメカニズムと相乗的に働いて大脳疾患および全身疾患を処置することを提案する。
図1.Npc1nmf164マウスにおけるボリノスタット単独(Vo;PEG中)および三剤併用配合剤中のボリノスタットの比較分析。
A.野生型、Npc1+/nmf164(ヘテロ接合突然変異体)およびNpc1nmf164(NPC)マウスから単離された培養マウス皮膚線維芽細胞のウェスタンブロットで検出されたNPC1タンパク質、ローディング対照、チューブリン。
B.5μM Voで48時間処置されて、フィリピンで標識されたNpc1nmf164マウスからのインビトロ増殖皮膚線維芽細胞。コレステロール蓄積が、未処置のNPC細胞または溶媒単独に暴露されたNPC細胞で観察された。ボリノスタットは、NPC細胞内のコレステロールレベルを、対照(Npc1+/nmf164)マウスからの線維芽細胞で観察されたレベルまで低下させた。3つの独立した実験を、二重測定のウェルで実施した。
C.Npc1nmf164マウスに、50mg/kg(Vo、1×)または100mg/Kg(Vo、2×)のボリノスタット、ビヒクルを週に1回、i.p.投与するか、または注射しなかった。マウスの数は、示された通りである。
D.三剤併用配合剤(TCF)の概略図。
E.ウェスタンブロットで、薬物投与後60分以内のNpc1nmf164マウスの脳内ヒストン3および4のアセチル化を検出する。クーマシーブルー染色ゲル(CBB;ブルー)全試料で等しいローディングを確認する。
F.Eのデータの定量。Vo、45%PEG中ボリノスタット(50mg/kg);HPBCD、2−ヒドロキシプロピルβシクロデキストリン(2000mg/kg);TCF、三剤併用配合剤(ボリノスタット50mg/kg+HPBCD 2000mg/kg+45%PEG);ビヒクル、DMSO(5%)+PEG400(45%)。Un、未処置Npc1nmf164マウス。
図2.神経変性および動物生存に及ぼすTCFおよびその成分試薬の影響の比較。
A.100日目の薬物処置Npc1nmf164マウスの脳におけるカルビンジン1転写産物の相対的発現。未処置健常対照マウス(Npc1+/nmf164)におけるカルビンジン1転写産物のレベルを100%に設定し、他の動物での量をそれに相対的に示している。各群は、マウス4〜5匹からなった。
B1〜B5.100日目の異なる薬物で処置されたNpc1nmf164マウスの小脳切片におけるプルキンエ細胞およびカルビンジン陽性神経突起の存在を示す蛍光顕微鏡像。脳切片を、抗マウスカルビンジン抗体を用いて染色した。白色の矢印で示されるプルキンエ細胞(緑に染色)は、健常対照中で明らかである(B1)。未処置およびVo注射NPCマウスの小脳におけるプルキンエ細胞損失(B2&B3)。淡く染色されたわずかなプルキンエ細胞(矢印で示す)および小脳の分子層における軽微なカルビンジン陽性神経突起の染色が、HPBCD注射されたマウスで認められた(B4)。複数のプルキンエ細胞(矢印で示す)および分子層において増進したカルビンジン陽性神経突起が、TCF処置マウスで認められた(B5)。示された顕微鏡像は、各群のマウス4匹から得られた小脳の第IX小葉の代表的画像である。カルビンジン、緑色;DAPI、青色;本来の倍率 40倍;スケールバー、40μm。(B6)100日目の薬物処置されたNpc1nmf164マウスの小脳におけるプルキンエ細胞の半定量分析。カルビンジンで標識された小脳切片(4つ/マウス。各群4匹)におけるプルキンエ細胞の数をカウントした。データは、100%に設定された未処置健常対照(Npc1+/nmf164)に対するプルキンエ細胞の割合%を表す。
C〜E。未処置および薬物処置された(A)Npc1nmf164マウスの雄と雌と合わせたもの、(B)雄Npc1nmf164マウス、ならびに(C)雌Npc1nmf164マウス、のカプランマイヤー生存曲線。マウスにi.p経路を通して週に1回注射した(材料と方法を参照)。生存中央値(日)を、各群について示す。ログランク検定を実施して、統計学的有意性を決定した。p<0.001対2×HPBCD;n、マウス数;d、日。
Vo、45%PEG中ボリノスタット(50mg/kg);HPBCD、2−ヒドロキシプロピルβシクロデキストリン(2000mg/kg);2×HPBCD、2−ヒドロキシプロピルβシクロデキストリン(4000mg/kg);TCF、三剤併用配合剤(ボリノスタット50mg/kg+HPBCD 2000mg/kg+45%PEG);ビヒクル、DMSO(5%)+PEG400(45%)。Un、未処置Npc1nmf164マウス。
図3.NPCに関するネズミ神経行動学的疾患スコアおよびNpc1nmf164マウスにおけるTCFの影響。
A.Npc1nmf164マウスの神経行動学的機能をテストするのに用いられたパラメータのリスト(上のパネル)。曲線(下のパネル)は、マウスの累積神経行動学的スコアの進行を示す。マウスを異なる薬物で処置し、その神経行動学的機能を3週齢から開始して1週間おきに0〜13の累積スコアで評価した。
B.棒グラフは、未処置および薬物処置Npc1nmf164マウスにおける個々の症状の発生齢を示す。
Vo、45%PEG中ボリノスタット(50mg/kg);2×HPBCD、2−ヒドロキシプロピルβシクロデキストリン(4000mg/kg);TCF、三剤併用配合剤(HPBCD 2000mg/kg+ボリノスタット50mg/kg+45%PEG);ビヒクル、DMSO(5%)+PEG400(45%)。p<0.05(処置対未処置)。**p<0.05(TCF対2×HPBCD)。
図4.Npc1nmf164マウスにおける肝臓炎症に関するVoおよびTCFの比較分析。
A.Npc1nmf164マウスの肝臓内マクロファージの標識を示す蛍光顕微鏡像。100日齢マウスから得られた肝臓切片(4〜5μm)を、抗CTSS抗体で染色してマクロファージを染色し(赤色)、白い矢印で示している。マクロファージは、未処置NPCマウスでは豊富に認められ、集団であることが多い。Voでの処置は、マクロファージの集団化を減少させた。泡沫状のマクロファージが、HPBCDおよびTCF処置NPCマウスにおいてわずかに認められた。CTSS、緑色;DAPI、青色。本来の倍率×40。
B〜E.100日目の薬物処置Npc1nmf164マウスの肝臓において示された様々な炎症マーカのqPCR分析。示された倍率変化は、未処置健常対照(Npc1+/nmf164)マウスにおいて検出された転写産物の平均レベルに対する値である。各群は、マウス4〜5匹からなった。データは、平均±SEMを表す。
Vo、45%PEG中ボリノスタット(50mg/kg);HPBCD、2−ヒドロキシプロピルβシクロデキストリン(2000mg/kg);TCF、三剤併用配合剤(HPBCD 2000mg/kg+ボリノスタット50mg/kg+45%PEG);ビヒクル、DMSO(5%)+PEG400(45%)。Un、未処置Npc1nmf164マウス。
図5.TCF作用の機序。
A.マウスでの血漿Vo濃度。Npc1ヘテロ接合突然変異マウス(Npc1+/nmf164)に、i.p経路でVoまたはTCFを注射した。1hpiでの心穿刺により血液を採取して、血漿中のVo濃度を質量分析法により測定した。データは、2つの独立した実験(核実験において5匹/群)からの平均±SEMを表す。p<0.05、TCF対Vo。
B〜C.100日目の薬物処置Npc1+/nmf164マウスの(B)肝臓および(C)脳内のNPC1転写産物量を示す定量PCR。倍率変化は、未処置健常対照(Npc1+/nmf164)マウスに相対的である。各群は、マウス4〜5匹からなった。p<0.05、TCF対HPBCD。
D.プルキンエ細胞でのNPC1タンパク質の標識を示す小脳切片の免疫蛍光顕微鏡像。100日齢マウスから得られた脳切片を、抗NPC1抗体を用いて染色した。白い矢印で示されるプルキンエ細胞中に認められた顕著なNPC1染色(緑色で染色)が、健常対照において明白である(D1)。NPC1のわずかな染色が、Vo処置マウスで認められた(D2)。NPC1タンパク質を発現する数多くのプルキンエ細胞が、TCF処置マウスのプルキンエ細胞で認められた。示された顕微鏡像は、未処置のマウス2匹およびTCF処置マウス4匹から得られた小脳の第IX小葉の代表的画像である。各マウスから得られた4つの切片を分析した。NPC1、緑色;DAPI、青色;本来の倍率 40倍;D6。NPC1陽性プルキンエ細胞の半定量分析。小脳切片(4つ/マウス。未処置群2匹およびTCF処置群4匹)におけるNPC1陽性プルキンエ細胞の数をカウントした。データは、100%に設定された未処置健常対照マウス(Npc1+/nmf164)に対するNPC1陽性プルキンエ細胞の割合%を表す。
Vo、45%PEG中ボリノスタット(50mg/kg);HPBCD、2−ヒドロキシプロピルβシクロデキストリン(2000mg/kg);TCF、三剤併用配合剤(HPBCD 2000mg/kg+ボリノスタット50mg/kg+45%PEG);Un、未処置Npc1nmf164マウス。
図6.大脳疾患および全身疾患を処置する際のTCFに関して提案されるモデル。動物に注射する場合の、PEG中に溶解されたボリノスタット(Vo)は、血液脳関門(BBB)の透過を著しく限定するわずかな溶解度および低い血漿暴露を有する。その一方で、TCF中でのVoの送達は、より良好な溶解度、少量の沈殿および高い血漿暴露をもたらす。TCFは、複合体からVoを緩やかに放出させることもできる。加えてTCFは、血液BBBを通るその透過も有意に改善する。脳内のVoは、標的タンパク質(ヒストンなど)で、遺伝子転写を誘導する。Npc1遺伝子はそれらの1種である。Voはまた、突然変異体NPC1タンパク質を直接的または間接的に(シャペロンの関与を通して)安定化し、過剰発現させる。血流中のHPBCDおよびVoは、全身疾患を処置し、PEGは、形質膜修復を促進することによって、内皮炎症の減少を支援する。
図S1.NPCマウスの脳内のヒストンH3およびH4のアセチル化レベルは、健常マウスと類似していた。脳を6〜7週齢Npc1nmf164マウス(n=2)およびNpc1+/nmf164(健常、n=2)マウスから採取して、全てのヒストンを抽出し、図示された通りアセチル化H3およびH4に対する抗体でプローブした。以下に示される通り並行して泳動されたクーマシー(CBB)染色ゲル(青色)で、同レベルのヒストンが各レーンでロードされたことが確認される(ローディング対照)
図S2.100日目の薬物処置Npc1nmf164マウスの脳内に示された様々な炎症マーカのqPCR分析。示される倍率変化は、未処置健常対照(Npc1+/nmf164)マウスで検出された平均転写産物レベルに相対的である。Gapdhを、内因性対照として用いた。各群は、マウス4〜5匹からなった。データは、平均±SEMを表す。Vo、45%PEG中ボリノスタット(50mg/kg);HPBCD、2−ヒドロキシプロピルβシクロデキストリン(2000mg/kg);TCF、三剤併用配合剤(HPBCD 2000mg/kg+ボリノスタット50mg/kg+45%PEG);Un、未処置Npc1nmf164マウス。
図S3.NPCマウスおよび健常マウスの神経行動学的スコア付けおよびオペレータ独立性。2名の盲検化研究者が、8週目以降、死亡するまで週に1回、マウス10匹(Npc1nmf164 6匹およびNpc1+/nmf164 4匹、全て雄)をスコア付けした。研究者は、異なる2日(離れた日)にマウスをスコア付けした。6種の異なるパラメータ、即ち、振戦、体位、歩行、グルーミング、四肢の緊張、体重を、0〜13の累積スコアで評価した。0〜3のスケールで評価した体重以外パラメータは全て、0〜2のスケールでスコア付けした。3(点線で示されたベースライン)を超えるスコアは、罹患状態を示唆した。
ヒストンデアセチラーゼ阻害剤は、希少な癌の治療に認可されている。それらは、治療法が少ない神経変性障害においても関心を寄せられている。しかし、脳機能、特に小脳プルキンエ細胞は、HDAC活性を必要とする。本発明者らは、panHDACiボリノスタット、2−ヒドロキシプロピル−β−シクロデキストリン(HPBCD)、およびポリエチレングリコール(PEG)を含有する組成物(TCF)を投与された難治性小脳障害ニーマンピック病C型のマウスモデルを検査した。ボリノスタットは、Npc1nmf164マウスからの培養初代マウス細胞に対して活性があるが、動物に注射した場合、生存利益を示さなかった。これに対して、週に1回投与されたTCFは、脳タンパク質アセチル化、ならびに神経突起およびプルキンエ細胞の保持を有意に改善し、神経変性の症状を大きく遅延させ、かつマウスの寿命を4ヶ月からほぼ9ヶ月に延長した。TCFが、ボリノスタットの血漿濃度、ならびに肝臓(全身発現の指標)および脳でのnpc1転写産物レベルを増加させた。重要なことであり意外なこととして、NPC1タンパク質のレベル上昇が、保持された小脳プルキンエ細胞で観察された。本試験は、TCFが血液脳関門を通るHDACiアクセスを改善することを示唆し、かつHDACi配合剤およびレジメンが大脳疾患全体ならびに小脳プルキンエ細胞および神経突起に有意に利益をもたらし得ることを立証する。それゆえTCFは、ニーマンピック病C型における大脳疾患および全身疾患の両方を処置するために統合された優れた治療法として非常に有望であり、他の難病への移行の可能性を有する。
本明細書の記載を本発明の当業者の知識と合わせれば、本明細書に記載された任意の実施形態が、任意の使用、方法、化合物、組成物、キット、その明白な変形例、またはその任意の組み合わせに関して即座に完遂、実行、および/またはさらに履行され得る。
さらに、特定の実施形態が、本明細書に例示および記載されたが、同じ目的を実現するために計算された非常に様々な代替的および/または均等な実施形態または履行が、本発明の範囲を逸脱することなく図示および記載された実施形態と置換され得ることは、当業者に認識されよう。当業者は、実施形態が様々な方法で履行され得ることを即座に認識するであろう。本出願は、本明細書に議論された実施形態の任意の適合または変形を包含するものとする。それゆえ、実施形態が特許請求の範囲およびその均等物によってのみ限定されることが、明白に意図されるものである。

Claims (12)

  1. ニーマンピック病C型の処置用の組成物であって、対象に前記組成物を投与することを含み、前記組成物は、
    ボリノスタットと;
    2−ヒドロキシプロピル−β−シクロデキストリン、その塩、またはその組み合わせと;
    ポリエチレングリコール400と;
    DMSOと;
    水と;
    を含み、
    前記ポリエチレングリコール400は、組成物の重量に基づいて、30〜55重量%の量で存在し、
    前記組成物が、1:1〜10:10〜70の:ボリノスタット:2−ヒドロキシプロピル−β−シクロデキストリン:ポリエチレングリコール400のモル比を含む、
    組成物。
  2. 前記ボリノスタットが、0.1〜500mg/kgの量で投与される、請求項1に記載の組成物。
  3. 前記2−ヒドロキシプロピル−β−シクロデキストリンが、1000〜40,000mg/Kgの量で投与される、請求項1に記載の組成物。
  4. ボリノスタット:2−ヒドロキシプロピル−β−シクロデキストリン:ポリエチレングリコール400のモル比が1:3〜10:15〜70である、請求項に記載の組成物。
  5. ボリノスタット:2−ヒドロキシプロピル−β−シクロデキストリン:ポリエチレングリコール400のモル比が1:3〜8:15〜70である、請求項に記載の組成物。
  6. ボリノスタット:2−ヒドロキシプロピル−β−シクロデキストリン:ポリエチレングリコール400のモル比が1:3〜8:15〜35である、請求項に記載の組成物。
  7. 前記ポリエチレングリコール400が、組成物の重量に基づいて35〜55重量%の量で存在する、請求項に記載の組成物。
  8. 前記ポリエチレングリコール400が、組成物の重量に基づいて35〜50重量%の量で存在する、請求項に記載の組成物。
  9. 前記ポリエチレングリコール400が、組成物の重量に基づいて40〜50重量%の量で存在する、請求項に記載の組成物。
  10. 前記2−ヒドロキシプロピル−β−シクロデキストリンが1396Daの平均分子量を有する、請求項に記載の組成物。
  11. 前記2−ヒドロキシプロピル−β−シクロデキストリンが、グルコピラノース単位あたり0.67のヒドロキシプロピル基の平均置換数を有する、請求項に記載の組成物。
  12. 前記DMSOが、組成物の重量に基づいて5重量%の量で存在する、請求項に記載の組成物。
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