JP6660877B2 - アミロイド−β−結合性ペプチド、ならびにアルツハイマー型認知症の治療および診断のためのその使用 - Google Patents

アミロイド−β−結合性ペプチド、ならびにアルツハイマー型認知症の治療および診断のためのその使用 Download PDF

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Description

本発明は、アミロイド-β-結合性ペプチド、ならびにアルツハイマー型認知症の治療および診断のためのその使用に関する。
公開公報WO2013/150127 A2(特許文献1)から、それ自体が既にアミロイド−β−結合特性を有する相互に結合した複数の物質から成る多価アミロイドβ結合ポリマー物質、ならびにこれらの物質の特に医薬品における使用が知られている。
ここ数十年での人口増加に基づき、加齢に伴う疾病を患う人の数は高まっている。ここでは、特にいわゆるアルツハイマー病(AD、アルツハイマー型認知症、ラテン名=Morbus Alzheimer)を挙げる。
これまでにADの原因に働く作用物質又は医薬は存在していない。これまでに使用され、かつ認可されている医薬はアルツハイマー型認知症の際に生じる症状を僅かに緩和する。 しかし、これらは病気の進行を遅らせること又は治癒をもたらすことはできない。動物実験でADの予防では成功したが、しかし(必ずしも)ADの治療では成功を示さなかった幾つかの物質が存在する。神経変性疾患に対する作用物質は、DE 10 2006 015 140 A1(特許文献2)から公知である。
アルツハイマー病の特徴は、アミロイド−β−ペプチド(A−β−ペプチド、Aβ又はAβ−ペプチド)の細胞外堆積物である。プラークにおけるこれらのA−β−ペプチドの堆積物が、通常、死後AD−患者の脳内に確認される。従って、種々の形態のA−β−ペプチド(例えば、フィブリル)が、疾患の発生と進行の原因になっていると推定されている。更に数年来、小さな自由拡散性A−β−オリゴマーは、ADの発症と進行の主な原因になっているとみなされている。
従来技術から公知の物質は、種々の方法および様式でA−β−モノマー及び/又はオリゴマーの濃度を減少させる。従って、例えば、動物実験で予防に使用されたγ−セクレターゼモジュレーターが公知である。
WO02/081505A2(特許文献3)からは、A−β−ペプチドに結合するD−アミノ酸の種々の配列が公知である。D−アミノ酸からのこれらの配列は、4μMの解離定数(K値)でアミロイド−β−ペプチドに結合する。
WO2011/147797A2(特許文献4)からは、A−β−オリゴマー化を阻止するアミノピラゾールとペプチドから成るハイブリッド化合物が公知である。
A−β−ペプチドと相互作用する化合物は、DE102008037564A1(特許文献5)、DE69621607T2(特許文献6)又はDE102010019336A1(特許文献7)から公知である。2個の結合相手への多価ポリマーの結合が、WO2008/116293A1(特許文献8)に記載されている。
動物実験でポジティブな結果を示した多くの物質では、この作用をヒトにおける臨床実験では証明できなかった。フェーズIIとIIIの臨床実験では、明らかにADと診断されたヒトだけが処置されることができる。ここでは、例えばプリオンに類似したメカニズムにより、既に存在するA−β−オリゴマーからの更なる形成を阻止するために、A−β−モノマー濃度を僅かに減少させることはもはや十分ではない。しかし、疾患の経過に影響を与えるために、A−β−オリゴマーの増大、あるいはさらに良好にはその破壊又は無害化が絶対に必要である。
これまでに、アルツハイマー型認知症は、認知症症状が認知されたヒトでの試験により主に神経−心理学的試験により診断されている。しかし、A−β−オリゴマー及び更にそれに続くフィブリル及びプラークは、症状が生じる前に患者の脳内で20年間まで遡って生じており、かつ既に不可逆的な障害を引き起こし得たことが公知である。ただし、これまでにADを症状の発症前に診断する手段はなおも存在しない。
従って、極めて特異的かつ高い親和性でA−β−オリゴマーに結合し、そうしてそれらの増大を阻止する新規化合物(作用物質)の必要性がなおも存在する。これらの化合物は、不所望な副作用を有する効果を示すべきではなく、特に免疫反応を惹起しないべきである。該化合物は、更に毒性A−β−オリゴマー、ひいては小さな自由拡散性オリゴマーを低濃度でさえも認識し、完全に根絶する及び/又はそれらの(プリオンに類似した)増大を阻止すべきである。
更に、特にこれらのオリゴマーがまだ低濃度で生じる場合に、A−β−オリゴマーの検出とマーキング用のプローブとして使用可能な新規化合物もまた必要とされている。
WO2013/150127 A2 DE 10 2006 015 140 A1 WO02/081505A2 WO2011/147797A2 DE102008037564A1 DE69621607T2 DE102010019336A1 WO2008/116293A1
従って、本発明の課題は、以下のための化合物を案出することである:
A)これらの化合物によるアルツハイマー病の原因療法は、毒性のアミロイド−β−オリゴマー、フィブリルもしくは凝集体の形成を阻止し、あるいは、既に生じているオリゴマー、フィブリルもしくは凝集体を消失させまたはそれらの解毒化をもたらす。
B)アルツハイマー型認知症の診断を可能にし、その際、これらの化合物をin vivoイメージングのためのプローブとして使用できる。
これとともに、さらなる課題、例えば医薬における前記化合物の使用も含まれる。
本発明の課題はさらに、新規ペプチド、好ましくはD−エナンチオマーのD−ペプチドD3の誘導体であって、D3と比較してより有効な特性を有する誘導体、を提供することである。上記特性には、特に、Aβ種に対するより高い結合親和性および結合特異性、Aβフィブリル形成の阻害、Aβ毒性の阻害、Aβオリゴマー、フィブリルおよび他の凝集体の消失または解毒化、Aβアミロイド−フィブリル、−プロトフィブリルもしくは−オリゴマーの非毒性、非アミロイド形成性種への変換が含まれる。
以下、「A−ベータ」、「アミロイド−ベータ」、「アミロイド−β」または「Aβ」という語句は互いに同義に使用される。
上記課題は、主請求項に従うペプチド、キットおよび組成物、ならびに従属請求項に従う方法および使用によって解決される。そのための有利な態様は、それぞれここで参照する特許請求の範囲から明らかとなる。
物体認識試験を示す。 ロータロッドを示す。 SHIRPAを示す。 モーリス水迷路を示す。 物体認識を示す。 アミロイドβ−モノマーに関するK値(カイネティック)を示す。 アミロイドβ−オリゴマーに関するK値(カイネティック)を示す。 アミロイドβ−フィブリルに関するK値(カイネティック)を示す。
本発明のペプチドは、アミロイド−β種に結合する少なくとも1つのアミノ酸配列を含むペプチドであり、この性質は、維持されるかまたは増大されており、そしてその際、遊離のC末端、すなわちC末端カルボキシル基が当該C末端が負の電荷を有しないように修飾されているが、その代わりに中性であるか、または1つまたは複数の正の電荷を有する。
本発明のペプチドは、少なくとも1種のアミロイドβ種結合性ペプチドにも該当し、ここで、当該ペプチドは、直鎖状のアミノ酸配列を有し、この配列によりAβへ結合することが可能であり、そして上記ペプチドはその2つの末端の共有結合により環化された形態で存在するため、この特性は維持されるかもしくは増大される。
本発明のペプチドにより、特に有利には、さらに、C末端に負の電荷のないペプチドを提供するという課題が解決される。これにより、有利には、これが遊離C末端にカルボキシル基を有するペプチドより高い親和性で標的分子に結合できるという結果が生じる。遊離の修飾されていないカルボキシル基を有するペプチドは、生理的条件において、この末端に負の電荷を有する。
本発明の1つの態様において、本発明のペプチドは、生理的条件において、特にpH6−8、特に6.5−7.5において、特にpH6.0、pH6.1、pH6.2、pH6.3、pH6.4、pH6.5pH6.6、pH6.7、pH6.8、pH6.9、pH7.0、pH7.1、pH7.2、pH7.3、pH7.4、pH7.5、pH7.6、pH7.7.pH7.8、pH7.9またはpH8.0において、C末端が負の電荷を有さないが、その代わりに中性であるか、または1つまたは複数の正の電荷を有するように、修飾されている。
本発明の1つの態様において、上記ペプチドは、カルボキシル基の位置の遊離C末端に、酸アミド基が存在する。従って、カルボキシル基(−COOH基)の代わりに、酸アミド基(−CONH2基)がC末端に配置される。
従って、上記ペプチドは特に有利には遊離のC末端においてアミド化されている。これにより、特に有利には、さらなる課題が解決され、その結果、ペプチドが過剰な負の電荷を持たずに存在し、それは標的分子により密接に結合することができ、簡単な方法で入手できる。
本発明のさらなる実施態様において、以下のさらなる基がカルボキシル基の部位に存在する:COH、COCl、COBr、CONH−アルキル残基、CONH−アルキル−アミン残基(正の正味電荷)等(ただし、主請求項の技術的主題に従う限り、これらに限定はされない)。
これらの課題は、特に、SEQ ID NO:1(RD2)、SEQ ID NO:2(D3)、SEQ ID NO:3(DB3)、SEQ ID NO:9(D3r)、SEQ ID NO:10(D3p)、SEQ ID NO:11(D3a)および/またはSEQ ID NO:12(D3p2k)のアミノ酸配列および/またはそれらのホモログ、断片および部分を含有するペプチドにより解決される。これらのペプチドは、アミロイドβ種に結合する物質単位(以下、しばしば「モノマー」と呼ぶ)である。
本発明の変法において、最大で500μM、好ましくは250、100、50μM、特に好ましくは25、10、6μM、特に4、2、1μMまたはμM未満の解離定数(K値)で、A−β−モノマーおよび/またはA−β−オリゴマーおよび/またはA−β−ペプチドのフィブリルに結合するようなモノマーが使用される。
この課題はまた、特に、2つまたはそれ以上の上記モノマーまたは本発明のペプチドからなるポリマー、特にSEQ ID NO:4(RD2D3)、SEQ ID NO:5(D3RD2)、SEQ ID NO:6(D3D3)、SEQ ID NO:7(RD2RD2)および/またはSEQ ID NO:8(DB3DB3)および/またはそれらのホモログのダイマー、により解決される。上記ダイマーは、それぞれアミロイドβ種に結合する2つのモノマー単位に基づく。
Aβオリゴマーにそこで結合するモノマーから本発明に従って合成されたポリマーは、Aβオリゴマーへのそれらの選択性および親和性に関して、モノマーと比較して、明確な相乗効果を示す。すなわち:本発明のポリマー、特にSEQ ID NO:4、SEQ ID NO:5、SEQ ID NO:6、SEQ ID NO:7および/またはSEQ ID NO:8の群から選択されるダイマーは、これらのベースとなるモノマーよりも優れている。本発明の意味における相乗効果は、関連のAβ種に関して、個々のモノマー単位と比較して、より高い選択性および/または親和性(特にAβ種への結合に関するK値の)を示す効果である。
本発明のさらなる特に有利な態様において、上記ポリマーおよび特にダイマーは、動物モデル試験(in vitroまたはin vivo)において、有利には、モノマーよりも有効である。
本発明の1つの変形において、Aβモノマーおよび/またはAβオリゴマーおよび/またはAβペプチドのフィブリルに、最大で500μM、好ましくは250、100、50μM、特に好ましくは25、10、1μMの解離定数(K値)で、特に好ましくは500nM、250、100、50、特に好ましくは25、10、1nM、500pM、100、50、25、20、15、10、9、8、7、6、5、4、3、2、1pM〜pM未満の解離定数(K値)で、結合するようなポリマーが使用される(それぞれの中間値が採用され得る)。
本発明の1つの態様において、親和性は、解離定数(K値)によって定義される。
その際、本発明のペプチドの解離定数(K値)は、本発明の1つの有利な態様において、遊離のC末端が、すなわちC末端のカルボキシル基が負の電荷を有する直鎖状の結合性ペプチドと比較して、有利には低下する。その結果、結合のより高い親和性、ならびに毒性アミロイドβ種の分解および/または阻止のより高い効果のような、本発明のペプチドの改善された特性が伴う。これは特にAβ(モノマー、オリゴマーおよびフィブリル)の高親和性部位でのより低いK値に関するが、それに限定されるものではない。
断片および部分は、有利には、同様に各々、本発明のペプチドと同一の作用を示す。
本発明の変形では、本発明のペプチド、特にSEQ ID NO:1、SEQ ID NO:2、SEQ ID NO:3、SEQ ID NO:4、SEQ ID NO:5、SEQ ID NO:6、SEQ ID NO:7、SEQ ID NO:8、SEQ ID NO:9、SEQ ID NO:10、SEQ ID NO:11および/またはSEQ ID NO:12のペプチドならびにそれらのホモログ、それらの断片または部分は、本質的に、好ましくは少なくとも50%、60%、75%、80%、特に好ましくは85%、90%、95%、特に96%、97%、98%、99%、100%がD−エナンチオマーアミノ酸からなる。
ポリマーは、本発明の意味において、アミロイドβ種、特にオリゴマーに結合する、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20またはそれ以上のモノマーから形成される。
上記ポリマーは、特に、SEQ ID NO:1、SEQ ID NO:2、SEQ ID NO:3、SEQ ID NO:9、SEQ ID NO:10、SEQ ID NO:11および/またはSEQ ID NO:12からなる群から選択されるモノマーから形成される。
上記ポリマーは、本発明の1つの態様において、それらに関して既にアミロイドβ種に結合する、SEQ ID NO:4、SEQ ID NO:5、SEQ ID NO:6、SEQ ID NO:7および/またはSEQ ID NO:8ならびにそれらのホモログの群から選択することができる。
SEQ ID NO:1〜12のペプチドは、本発明の1つの態様において、D−エナンチオマーのアミノ酸から構成される。
SEQ ID NO:1〜12のペプチドは、本発明の1つの態様において、遊離のC−末端に酸性アミド基を備える。モノマー、例えばSEQ ID NO:1〜3のD3、DB3もしくはRD2、またはSEQ ID NO:9〜12のD3r、Drp、D3aもしくはD3(p2k)は、その場合、12番目の遊離C末端でアミド化されている。例えばRD2D3、D3RD2、D3D3、RD2RD2またはDB3DB3のようなポリマーは、24番目のC末端でアミド化されている。
SEQ ID NO:1〜12のペプチドは、本発明のさらなる態様において、遊離のC末端で遊離のN末端と相互に共有結合しており、その場合適切には環化されて存在している。また環で閉じられていることにより、有利には、カルボキシル基が遊離C末端にもはや存在しないということがもたらされる。
本発明のペプチドは、有利には、例えば、最初のアミノ酸と最後のアミノ酸との共有結合、例えば縮合反応による共有結合により、そこで直鎖状分子の環化が起こるアミノ酸配列を有する。もちろん、環化の別の手段、例えば別のアミノ酸を一緒に連結させることによる手段も存在する。単なる例示としては、2番目のアミノ酸と最後のアミノ酸との連結が挙げられる。いずれの可能な他の連結も同様に考慮され得る。
ペプチドの最初と最後のアミノ酸が互いに連結される場合、有利には、ペプチド鎖(アミノ酸配列)に開放端が存在しなくなる。
この処置によりさらに、直鎖状のアミノ酸配列を有する全てのペプチドが、環化後に同じもはや区別できないアミノ酸順序を生じ、この意味において同一となる。
例:公知のペプチドD3のアミノ酸配列は、rprtrlhthrnrである。適切なN末端アミノ基とC末端カルボキシル基の間のアミド結合により連結した環化ペプチド「cD3」は、環化ペプチドprtrlhthrnrr、rtrlhthrnrrp、trlhthrnrrpr、rlhthrnrrprt、lhthrnrrprtr、hthrnrrprtrl、thrnrrprtrlh、hrnrrprtrlht、rnrrprtrlhth、nrrprtrlhthrまたはrrprtrlhthrnからもはや区別されない。cD3はさらに、これらの配列それぞれに由来することもできる。
より高い親和性および効率という本発明により求められる効果はさらに、直鎖状の結合性ペプチド、好ましくはいずれの直鎖状の結合性ペプチドに対してさえも生じ、当該ペプチドに、環化されたまたはその他の修飾がされた本発明のペプチドは由来することができる。
環化ペプチドの製造は、通常の従来技術であり、例えばDE102005049537A1に記載されるような方法に従って行うことができる。
有利には、ペプチドの最初および最後のアミノ酸による環化により、細胞、動物またはヒトにおいて多くの場合に、例えばアミノペプチダーゼおよびカルボキシペプチダーゼによる、ペプチド分解活性に関する弱点である、ペプチド鎖の「開いている」末端がもはや存在しなくなる。
本発明の環化モノマー、例えば、cD3、cRD2等、または環化ポリマー、例えばcRD2D3、cD3D3、cDB3DB3等により、さらに有利には、これらの本発明の環化ペプチドが、副次的作用として、場合によりまた、容易には分解されなくなる(この効果は決定的ではないが)。それはその他の点において、上記のように、適切に直鎖状ペプチドの2つの末端が相互に連結される、ヘッドtoテイルでの環化またはテイルtoヘッドでの環化の場合にのみまた有利である。
本発明のさらなる態様において、上記ポリマーは、同一のモノマー、例えばD3、RD2またはDB3から構成されるか、または2、3、4、5、6、7、8、9、10個の種々の異なる上記モノマーの組み合わせから、いわゆるコンビネーション−ポリマー(Kombinations−Polymere)として構成される。該モノマーは、部分的に同一であることもできる。コンビネーションポリマーにおける同一モノマーの数は、自由に選択可能である。
ポリマーは、例えば、化学合成またはペプチド合成により製造することができる。
本発明の1つの実施態様において、上記モノマーは互いに共有結合で連結されている。さらなる実施態様において、上記モノマーは、互いに共有結合で結合されていない。
モノマー単位の共有結合での結合または連結は、本発明の意味において、ペプチドがヘッドtoヘッド、テイルtoテイル又はヘッドtoヘッドで、その間に挿入されたリンカーもしくはリンカー基を用いてまたは用いずに、直鎖状に相互に連結される場合に存在する。
上記モノマーが、例えばビオチンとストレプトアビジン、特にストレプトアビジン−テトラマー、を介して互いに連結している場合、本発明の意味において、共有結合によらない連結が存在する。
本発明の1つの変形において、上記モノマーは、特に上記のように、直線状に互いに連結することができる。別の変形において、上記モノマーは、互いに分岐状に連結して本発明のポリマーとなる。
分岐状ポリマーは本発明においてデンドリマーであることができ、そこではモノマーは、共有結合により、または共有結合によらずに、互いに連結されている。
あるいは、上記モノマーをプラットフォーム分子(例えばPEGまたは糖)を用いて連結することもでき、それにより分岐状ポリマーが形成する。
あるいはこれらの選択肢の組み合わせも可能である。
以下に本発明のペプチドとしてのモノマーおよびポリマーを示す。
本発明の変形において、SEQ ID NO:1、SEQ ID NO:2、SEQ ID NO:3、SEQ ID NO:4、SEQ ID NO:5、SEQ ID NO:6、SEQ ID NO:7、SEQ ID NO:8、SEQ ID NO:9、SEQ ID NO:10、SEQ ID NO:11および/またはSEQ ID NO:12のアミノ酸配列および/または50%の同一性を有するそれらのホモログを有するペプチドである。
本発明の意味において、「ホモログ配列」または「ホモログ」は、あるアミノ酸配列が、モノマーの上記アミノ酸配列の1つと、少なくとも50、55、60、65、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、100%の同一性を有することを意味する。語句「同一性」の代わりに、本明細書では、「相同の」または「相同性」が同義で使用される。2つの核酸配列またはポリペプチド配列の間の同一性は、Smith,T.F.und Waterman,M.S(Adv.Appl.Math.2:482−489(1981))のアルゴリズムをベースとするBESTFITプログラムを使用する比較により、アミノ酸に関しては、以下のパラメーター:ギャップ作成ペナルティー:8およびギャップ伸長ペナルティー:2;そして核酸に関しては以下のパラメーターを用いて算出する:ギャップ作成ペナルティー:50およびギャップ伸長ペナルティー:3。好ましくは、2つの核酸配列またはポリペプチド配列の間の同一性は、Needleman,S.B.und Wunsch,C.D.(J.Mol.Biol.48: 443−453)のアルゴリズムをベースとするGAPプログラムを用いての比較のように、それぞれの全体の配列長に関する核酸配列/ポリペプチド配列の同一性によって定義され、アミノ酸に関しては、以下のパラメーター:ギャップ作成ペナルティー:8およびギャップ伸長ペナルティー:2;そして核酸に関しては以下のパラメーターを用いて算出する:ギャップ作成ペナルティー:50およびギャップ伸長ペナルティー:3。
本発明の意味において、2つのアミノ酸配列は、これらが同一のアミノ酸配列を有する場合に同一である。
ホモログとは、変法において、上述のモノマーの相応するレトロインバース(retro−inverse)配列と理解されるべきである。「レトロインバース配列」という語句は、本発明では、エナンチオマーの形態のアミノ酸から構成され(inverse:α−C原子のキラリティーが逆転している)、さらに元のアミノ酸配列に対する配列順序が反転した(retro=逆向き)アミノ酸配列を表す。
更なる変法において、本発明のペプチドは、アミロイドβ−ペプチドの一部に結合する。
更なる変法において、本発明のペプチドは、上記の配列とは、3個までのアミノ酸が異なる配列を有する。
さらに、ペプチドとして、上述の配列を含む配列も使用される。
更なる変法において、ペプチドは、上述の配列の断片を有するか、又は上述の配列に対するホモログ配列を有する。
本発明によれば、医薬において使用するための、好ましくはアルツハイマー病の治療のためのペプチドである。
本発明の1つの実施態様において、上記ペプチドは本質的にD−アミノ酸からなる。
本発明の意味において、「本質的にD−エナンチオマーのアミノ酸から」という語句は、本発明において使用されるモノマーが、少なくとも50%、60%、好ましくは75%、80%、特に好ましくは85%、90%、95%、特に96%、97%、98%、99%、100%が、D−エナンチオマーのアミノ酸から構成されることを意味する。
本発明の1つの実施態様において、本発明のモノマーペプチドは、D−エナンチオマーのDペプチドD3の誘導体である。本発明の意味における誘導体は、D3から誘導されたペプチド配列であり、これは以下の3つの方法により得られる:
a)D3におけるアミノ酸構成要素の順序および/または数の変更。ここでは、D3配列に存在しているアミノ酸だけが使用される。
b)D3配列の1、2、3、4、5、6、7、8、9、10または11個のアミノ酸の欠失。
c)1、2、3、4、5または6個のアミノ酸の、他のアミノ酸、好ましくはD−エナンチオマーとの交換。
更なる変法において、本発明のペプチドは、アミロイドβ−オリゴマーのフィブリル形成の阻害のためのものである。本発明のペプチドは、Aβ−オリゴマー又はそこから形成されるポリマー並びにフィブリルを、それらに結合し、そうして毒性でない化合物に変換することで、解毒化する。相応して、本発明の対象はまた、Aβ−オリゴマー、そこから形成されるポリマー又はフィブリルの解毒化のための方法である。
1つの実施態様において、本発明の対象はまた、更なる物質と連結している本発明のペプチドである。
連結とは、本発明の意味において、化学結合、例えばRoempp Chemie Lexikon,第9版,第1巻,650頁〜,Georg Thieme Verlag Stuttgartに定義されている化学結合であり、好ましくは主原子価結合、特に共有結合である。
1つの変法において、上記物質は、薬事法(§2又は§4(19)、2012年9月より)に定義されている医薬品又は作用物質である。代替的に、作用物質は、薬学的に作用物質として使用される、治療的に活性な物質である。好ましくは、炎症抑制剤が使用される。
さらなる1つの変法において、上記物質は、ペプチドの作用を強化する化合物である。
代替において、そのような化合物は、アミノピラゾール及び/又はアミノピラゾール誘導体である。アミノピラゾール誘導体は、本発明の意味において、3−アミノピラゾール−5−カルボン酸又は3−ニトロピラゾール−5−カルボン酸並びに、複素環のCH−基が−CR−又は−N−又は−O−又はS−により交換された全ての誘導体、並びにそれらから誘導される全てのペプチド性のダイマー、トライマー又はテトラマー、好ましくはアミノピラゾール−トライマーである。
更に代替的に、ペプチドの溶解性及び/又は脳血液関門の通過を改善する化合物である。
更に代替的に、ペプチドは、本発明によれば、上述の変法、実施態様及び/又は代替物の少なくとも2以上の特徴のいずれの任意の組み合わせも有する。
発明の枠内においてさらに、本発明の修飾ペプチドが、遊離のC末端、すなわちC末端のカルボキシル基が修飾されておらず、従って負の電荷を有する直鎖状の結合性ペプチドと比較して、より高い親和性でAβ種に結合し、しかも特また、特に毒性のアミロイドβ−オリゴマーに結合することが認められた。すなわち、遊離のC末端、すなわちC末端カルボキシル基が修飾されておらず、従って負の電荷を有する直鎖状ペプチドにおけるよりも、本発明のペプチドにおけるK値は低い。
従って、本発明のさらなる好ましい態様において、C末端に負の電荷を持たない本発明の修飾されたペプチドの結合の親和性は、C末端に負の電荷を有するがその他の点は同一のアミノ酸配列を有する直鎖状ペプチドと比較して、約1%、2、3、4、5、6、7、8、9、特に10%、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、特に100%、101、102、103、104、105、106、107、108、109、110、111、112、113、114、115、116、117、118、119、120、121、122、123、124、125、126、127、128、129、130、131、132、133、134、135、136、137、138、139、140、141、142、143、144、145、146、147、148、149、150、151、152、153、154、155、156、157、158、159、160、161、162、163、164、165、166、167、168、169、170、171、172、173、174、175、176、177、178、179、180、181、182、183、184、185、186、187、188、189、190、191、192、193、194、195、196、197、198、199、特に200%、201、202、203、204、205、206、207、208、209、210、211、212、213、214、215、216、217、218、219、220、221、222、223、224、225、226、227、228、229、230、231、232、233、234、235、236、237、238、239、240、241、242、243、244、245、246、247、248、249、250、251、252、253、254、255、256、257、258、259、260、261、262、263、264、265、266、267、268、269、270、271、272、273、274、275、276、277、278、279、280、281、282、283、284、285、286、287、288、289、290、291、292、293、294、295、296、297、298、299、特に300%、301、302、303、304、305、306、307、308、309、310、311、312、313、314、315、316、317、318、319、320、321、322、323、324、325、326、327、328、329、330、331、332、333、334、335、336、337、338、339、340、341、342、343、344、345、346、347、348、349、350、351、352、353、354、355、356、357、358、359、360、361、362、363、364、365、366、367、368、369、370、371、372、373、374、375、376、377、378、379、380、381、382、383、384、385、386、387、388、389、390、391、392、393、394、395、396、397、398、399、特に400%、401、402、403、404、405、406、407、408、409、410、411、412、413、414、415、416、417、418、419、420、421、422、423、424、425、426、427、428、429、430、431、432、433、434、435、436、437、438、439、440、441、442、443、444、445、446、447、448、449、450、451、452、453、454、455、456、457、458、459、460、461、462、463、464、465、466、467、468、469、470、471、472、473、474、475、476、477、478、479、480、481、482、483、484、485、486、487、488、489、490、491、492、493、494、495、496、497、498、499、有利にはそれどころか500%、501、502、503、504、505、506、507、508、509、510、511、512、513、514、515、516、517、518、519、520、521、522、523、524、525、526、527、528、529、530、531、532、533、534、535、536、537、538、539、540、541、542、543、544、545、546、547、548、549、550、551、552、553、554、555、556、557、558、559、560、561、562、563、564、565、566、567、568、569、570、571、572、573、574、575、576、577、578、579、580、581、582、583、584、585、586、587、588、589、590、591、592、593、594、595、596、597、598、599、特に有利には600%、601、602、603、604、605、606、607、608、609、610、611、612、613、614、615、616、617、618、619、620、621、622、623、624、625、626、627、628、629、630、631、632、633、634、635、636、637、638、639、640、641、642、643、644、645、646、647、648、649、650、651、652、653、654、655、656、657、658、659、660、661、662、663、664、665、666、667、668、669、670、671、672、673、674、675、676、677、678、679、680、681、682、683、684、685、686、687、688、689、690、691、692、693、694、695、696、697、698、699、特に有利には700%、701、702、703、704、705、706、707、708、709、710、711、712、713、714、715、716、717、718、719、720、721、722、723、724、725、726、727、728、729、730、731、732、733、734、735、736、737、738、739、740、741、742、743、744、745、746、747、748、749、750、751、752、753、754、755、756、757、758、759、760、761、762、763、764、765、766、767、768、769、770、771、772、773、774、775、776、777、778、779、780、781、782、783、784、785、786、787、788、789、790、791、792、793、794、795、796、797、798、799、同様に特に有利には800%、801、802、803、804、805、806、807、808、809、810、811、812、813、814、815、816、817、818、819、820、821、822、823、824、825、826、827、828、829、830、831、832、833、834、835、836、837、838、839、840、841、842、843、844、845、846、847、848、849、850、851、852、853、854、855、856、857、858、859、860、861、862、863、864、865、866、867、868、869、870、871、872、873、874、875、876、877、878、879、880、881、882、883、884、885、886、887、888、889、890、891、892、893、894、895、896、897、898、899、同様に特に有利には900%、901、902、903、904、905、906、907、908、909、910、911、912、913、914、915、916、917、918、919、920、921、922、923、924、925、926、927、928、929、930、931、932、933、934、935、936、937、938、939、940、941、942、943、944、945、946、947、948、949、950、951、952、953、954、955、956、957、958、959、960、961、962、963、964、965、966、967、968、969、970、971、972、973、974、975、976、977、978、979、980、981、982、983、984、985、986、987、988、989、990、991、992、993、994、995、996、997、998、999、またはそれどころか約1000%、またはそれどころか10000%、またはそれどころか最大で100000%もしくは1000000%高められており、ここでそれぞれの中間値を取ることもできる。これは特に、Aβ(モノマー、オリゴマー、フィブリルなど)の高親和性部位への高められた親和性に関するが、それに限定されるものではない。
これは、相応に低下したK値によって表される。アミロイドβ種への、特にアミロイドβ−オリゴマーへの本発明の修飾ペプチドの結合の親和性に関する尺度としてのK値は、遊離C末端に負の電荷を有する直鎖状の結合性ペプチドと比較して、約1%、2、3、4、5、6、7、8、9、特に10%、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、特に99.1、99.2、99.3、99.4、99.5%、99.6、99.7、99.8、99.9、最大99.99またはそれどころか99.999%低下しており、ここでそれぞれの中間値を取ることもできる。
これらの低下したK値は、有利には特にAβ種(モノマー、オリゴマー、フィブリルなど)の高親和性部位に関するが、これらに限定されるわけではない。
従って、本発明の修飾ペプチドは、診断の目的のためのプローブとして、遊離C末端に負の電荷を有する直鎖状の結合性ペプチドより効果的に使用することができ、特にまた同一のアミノ酸配列を有するそれらの直鎖状ペプチド対応物より有効に使用することができる。
それらはまた、特に、治療剤としても、遊離C末端に負の電荷を有する直鎖状の結合性ペプチドよりも、特に同一のアミノ酸配列を有するそれらの直鎖状ペプチド対応物よりも効果的に使用することができる。
本発明の修飾ペプチドとC末端に負の電荷を有するペプチドとの直接的な比較において、本発明のペプチドは親和性および効果に関してより良好である。
すなわち発明の枠内においてさらに、本発明の修飾ペプチドが、遊離C末端に負の電荷を有するペプチドと比較して、そして特に同一のアミノ酸配列を有するそれらのペプチド対応物と比較して、さらにまたより高い効果および効率で、特に毒性のアミロイドβ−オリゴマーの形成を阻止し、またはその破壊および/または解毒化をもたらすことが認められた。この効果は特に、約1%、2、3、4、5、6、7、8、9、特に10%、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、99.9、特に有利にはそれどころか約100%高められる。
これに関して、試験のために、最も簡単な場合で、種々のAβコンフォーマーを有する試料を、例えば分画化する。各々のフランクションにおいて、分画化ステップに応じて、異なるコンフォーマー、例えばモノマー、オリゴマー、フィブリルまたはより高度な凝集体を富化させ、その後正確に測定することができる。
「正確に測定」という語句は、公知の性質および挙動の分子による、分画化の際の較正ステップを含む。分画化後に、各フラクションには、特定の種類のAβのコンフォーマー、例えば、モノマー、オリゴマーまたはフィブリル等のみが存在する。
例えば、上記コンフォーマーは、分画化ステップとしての密度勾配遠心の際に、s値または沈降係数に従って分離される。異なる大きさの分子は同一の流体力学的半径を有し得るが、しかしながらそれにもかかわらず異なるs値を有し、それに従って分離することもできる。既知のs値の分子を用いる較正により、密度勾配遠心を用いて得られたAβコンフォーマーをそれらのs値に従って正確に測定する。
さらに、得られたフラクションを、作用物質でもしくは作用物質なしで処理し、例えばRP−HPLCにより測定する。この方法において、作用物質の効果を測定できる。
さらなる方法を以下に示す。作用物質の定量的分析のために、いわゆるQIAD試験を使用できる(uantitative determination of nterference with Aβ ggregate size istribution(Aβ凝集体の粒度分布に対する干渉の定量的測定))。作用物質の影響の定量的分析のための上記方法は、試料におけるアミロイド化ペプチドおよび/またはタンパク質の粒度分布に関して以下のステップを有する。最初にAβを制御された条件下で凝集化させ、その結果、それぞれ異なるAβ凝集体が生じる。上記条件は、特に多くの小さい、特に細胞毒性のAβ−オリゴマーが形成されたように選択される。次として、試験すべき物質、例えば、本発明の修飾ペプチドの1種を、試料に添加する。作用物質は試料における粒度分布を変化させる。この変化を定量的に決定する。当該変化は、特定の粒子サイズの特定の毒性種の減少に関するまたはそれどころか完全な消失に関する尺度である。上記QIAD法により、特定の粒子サイズのAβ−凝集体の増加または減少を測定する。初めのうちは特定の大きさを有するいくつかのAβ−凝集体が試料中に存在する一方、これらは作用物質の影響で減少するか、またはそれどころか完全に消失する。別の粒子サイズは作用物質の影響下で増加するか、または一定に維持される。Aβから形成する粒子は、好ましくは、それらの粒子の流体力学的半径に従い、互いに分離される。この方法では、有利には、試料から多数のフラクションが得られる。フラクションにおいて、特定の凝集体サイズを有するアミロイド化ペプチドおよび/またはタンパク質の粒子が富化される。この粒子の分離は、密度勾配遠心により行うことができる。フラクションは、例えばピペッティングにより、空間的に互いに分離される。最終的に、各フラクションにおけるAβの濃度を、分画化に続いて実施される逆相(RP−)HPLCの間に、Aβ種の完全な変性により測定する。凝集体の変性は、例えば、30%アセトニトリルおよび0.1%トリフルオロ酢酸で、80℃のカラム温度で完全に行うことができ、C8カラムにおいて疎水性に応じて分離することができる。溶出したAβを215nmでのUV吸収により検出する。ピーク面積の積分は、Agilent Chemstationソフトウェアによって行うことができる。予め実施した較正を用いて得られた値を計算することによって、各々のフラクションに存在するAβの濃度を算出することが可能である。各フラクションについて、いくつかの、例えば6個の、互いに独立して実施した実験からの平均値を、生じる標準偏差とともに算出すべきである。HPLC分析の利点は、凝集状態および溶媒とは独立に、非常に高感度に検出でき(例えば、約20nMまたは1.8ng Aβ1−42)、確実に定量化できることである。当該方法の重要な利点は、密度勾配遠心と逆相HPLCの結合にあり、これはAβオリゴマーの確実な定量化も可能にする。
アミロイドβ種、特にアミロイドβオリゴマー(あるいはその形成)の消失の増加した効果の本発明の効果は、この方法で生じるが、しかしながら、この方法でのみ生じるわけではない。
本発明の特に好ましい形態において、in vitroおよび/またはin vivoにおいても、増加した親和性ならびに消失、解毒化(あるいは形成)の効果の上述の効果が生じる。
本発明の対象はまた、凝集したAβ−ペプチドに結合するための本発明のペプチドである。
本発明のさらなる対象は、例えば当業者に公知の、低い分子量を有する任意の化合物(低分子量化合物)のための有機合成法のようなペプチド合成、および/または突然変異誘発および組換え体製造による、本発明のペプチドを製造するための方法である。
本発明はさらにまた、特にアルツハイマー病を治療するための、本発明のペプチドを含む組成物に関する。
本発明の対象は、さらに、特に毒性Aβ−オリゴマーの阻止のための、またはそこから形成したポリマーまたはフィブリルの破壊のための、本発明のペプチドを含む組成物である。
本発明の「組成物」は、例えば、本発明のペプチドを専門知識に基づいて製造される処方物において含む、ワクチン、医薬(例えば、タブレット形態にある)、注入溶液、食品又は食品補助剤であることができる。
本発明は、さらに、本発明のペプチドを含むキットにも関する。
このようなキットにおいて、本発明のペプチドは、容器において、場合によって、緩衝液又は溶液と共に/緩衝液又は溶液の中に、包装されていてよい。キットの全ての成分は、同一の容器において又は相互に別個に包装されていてよい。さらに、キットは、その使用のための指示書を含んでよい。このようなキットは、例えば、本発明の、栓及び/又はセプタムを有する注入バイアルにおいて含んでよい。さらに、その中には、例えばディスポーザブルシリンジが含まれていてもよい。
本発明の更なる対象は、アミロイドβオリゴマー又はフィブリルの同定、定性的および/または定量的測定のためのプローブとしての本発明のペプチドの使用である。
本発明の対象はまた、アミロイドβオリゴマーの同定、定性的および/または定量的測定のための、本発明のペプチドを含むプローブである。
このようなプローブは、それを用いてADの早期診断が可能になるため、重大な意義をもつ。早期診断を用いて、疾病は既に極めて早期の段階で対抗処置できる。
このような分子プローブは、本発明のポリマー及び場合によって色素、蛍光色素、放射性同位体(PET他)、ガドリニウム(MRI)並びにプローブの像形成に適した代替的な物質を含み、かつ、例えば静脈内注射によって、患者に注射されてよい。脳血液関門を介した通過性に応じて、プローブはAβ−オリゴマー及び/又はプラークに結合することができる。そうしてマーキングされたAβ−オリゴマー及び/又はプラークは、SPECT、PET、CT、MRT、プロトン−MR−分光法等といった像形成法を用いて、可視可能にすることができる。
さらに、本発明は、アミロイドβ−オリゴマー及び/又はアミロイドβ−ペプチド−凝
集体及び/又はアミロイドβ−フィブリルの阻止のためのペプチドの使用にも関する。
本発明のペプチドはまた、毒性アミロイドβオリゴマー及び/又は凝集体の解毒化のために使用される。特に、アミロイドβ−オリゴマー及び/又は凝集体に結合し、そうして無定形の、非毒性の凝集体を形成するために、使用される。
Aβ−オリゴマーが既に生じている場合、これにAβに対してできる限り高い親和性を有する物質により対処することが治療の目標でなければならないことが認められた。事実上、親和性が全然十分に大きくないことがあるが、本発明のペプチドの適切な解離定数は、μM未満の範囲に、より良好にはさらにpMの範囲あるいはさらにより低い範囲にあることができる。
本発明の枠内において、Aβ−モノマーが、Aβ−オリゴマーの構成成分として、人体で常に発生しており、恐らくそれ自体では毒性でないことが認められた。それどころか、モノマーは、ポジティブな機能を有する可能性さえある。Aβ−モノマーは、その濃度に依存して偶発的に一緒に堆積し得る。この濃度は、体内のそれらの形成速度及び分解速度に依存する。年齢が増加すると共に、体内でのAβ−モノマーの濃度の上昇が起こり、そして前記モノマーが自然発生的に一緒に堆積してAβ−オリゴマーを生じる可能性が益々大きくなる。そうして発生したAβ−オリゴマーは、プリオンに類似して増加し、そして最終的にはアルツハイマー病を引き起こし得る。
さらに、ADの予防と治療又はましてや治癒との間の重要な相違点は、予防は場合によっては、最初のAβ−オリゴマーの形成を妨げることによって既に達成できる、という事実にあると認められた。このためには、Aβ−オリゴマーに対してわずかに親和性であり選択的である、いくつかの、わずかなAβ−リガンドで十分である。
多くのモノマーからのAβ−オリゴマーの形成は、高い次数の反応であり、その結果高度にAβ−モノマー濃度に依存する。従って、活性なAβ−モノマー濃度の小さな低下が既に、最初のAβ−オリゴマーの形成の阻止をもたらす。これまでに開発段階にあるどちらかといえば予防的な治療のコンセプトおよび物質はおそらく、この機構に基づいている。
しかしながら、ADの治療では、完全に変化した状況という前提から出発する。この場合、Aβ−オリゴマー、または場合により既により大きいポリマーもしくはフィブリルも存在し、これらはプリオンに類似した機構により増加する。しかしながら、この増加は、低い次数の反応であり、Aβ−モノマー濃度にほとんど依存しない。
従って、Aβ−オリゴマーが既に生じている場合、これにAβ−オリゴマーに対してできる限り高い親和性を有する物質により対処すること、および/またはこれを特に効率的に消失させること、および/または形成を特に効率的に阻止するかまたはこれを解毒化することが治療の目標でなければならない。そのために、適切な解離定数は、μM未満、nMまたはpMの範囲あるいはさらにより低い範囲になければならない。
アルツハイマー型認知症の診断(プローブ)および治療に関するこの要求は、本発明のペプチドの提供により満たされる。本発明のペプチドは、診断および/または治療の目的で、アミロイドβ種および特にAβ−オリゴマーに、適切に低い解離定数で結合する。さらなる対象は、相応に、本発明のペプチドのアルツハイマー病の治療薬としての使用である。
本発明のペプチドは、特に良好に、Aβ−オリゴマーに、特に可溶性のAβ−オリゴマーに結合する。
本発明のペプチドの標的分子への特に強力な結合は、本発明のペプチドの標的分子への高い特異性および/または親和性によりもたらされる。従って、形成した複合体は、低い解離定数(KD値)を有する。
チオフラビンT試験により、本発明のペプチド、特にSEQ ID NO:1〜12、特にSEQ ID NO:4、SEQ ID NO:5、SEQ ID NO:6、SEQ ID NO:7および/またはSEQ ID NO:8を有するペプチドが、Aβペプチドのフィブリル形成を非常に効果的に抑制することを示すことができた。
更なる対象は、本発明のペプチドの、血液、血液製剤および/または器官の処置(in vitro、ex vivo)のための方法における使用であって、上記血液、血液製剤および/または器官が、ヒトまたは動物の体から取り出されたものであり、A(アミロイド)β−オリゴマーが除去され、および/または解毒化されることを特徴とする使用である。
なお、本願は、特許請求の範囲に記載の発明に関するものであるが、他の態様として以下も包含し得る。
1.アミロイドβ種に結合する少なくとも1つのアミノ酸配列を含み、通常遊離のC末端に存在するカルボキシル基の負の電荷が、そこに電荷が生じないかまたは正の電荷が生じるように、修飾により除去された、ペプチド。
2.カルボキシル基の位置の遊離C末端に、酸アミド基(CONH2−基)またはCOH−基、COCl−基、COBr−基、CONH−アルキル残基またはCONH−アルキル−アミン−残基が存在するか、または一方で環化したペプチドが存在することを特徴とする、上記1に記載のペプチド。
3.本質的にD−エナンチオマーのアミノ酸からなることを特徴とする、以下に「モノマー」と呼ばれる、上記1または2に記載のペプチド。
4.少なくとも1つのモノマー、特にSEQ ID NO:1、SEQ ID NO:2またはSEQ ID NO:3、SEQ ID NO:9、SEQ ID NO:10、SEQ ID NO:11、SEQ ID NO:12ならびにそのホモログ、断片および部分からなる群から選択される少なくとも1つのモノマーを含有する、上記3に記載のペプチド。
5.さらなる物質と連結していることを特徴とする、上記1〜4のいずれか1つに記載のペプチド。
6.アミロイドβ種に結合する上記モノマーを少なくとも2つ含むことを特徴とする、以下に「ポリマー」と呼ばれる、上記1〜5のいずれか1つに記載のペプチド。
7.2つのモノマーからのダイマーを特徴とする、上記6に記載のペプチド。
8.SEQ ID NO:4、SEQ ID NO:5、SEQ ID NO:6、SEQ ID NO:7および/またはSEQ ID NO:8のダイマーを特徴とする、上記6または7に記載のペプチド。
9.医薬における使用のための、上記1〜8のいずれか1つに記載のペプチド。
10.アルツハイマー病の治療のための、上記1〜9のいずれか1つに記載のペプチド。
11.アミロイドβ−ペプチドのフィブリル形成の阻害のための、上記1〜10のいずれか1つに記載のペプチド。
12.凝集したアミロイドβ−ペプチドへの結合のための、上記1〜11のいずれか1つに記載のペプチド。
13.通常遊離のC末端に存在するカルボキシル基の負の電荷が修飾によって除去されなかった同一のアミノ酸配列を有するペプチドよりも高いアミロイドβ種への結合親和性を有することを特徴とする、上記1〜12のいずれか1つに記載のペプチド。
14.アミロイドβ−オリゴマーの形成の阻止および/または解毒化および/または消失において、通常遊離のC末端に存在するカルボキシル基の負の電荷が修飾によって除去されなかった同一のアミノ酸配列を有するペプチドよりも高い効果を有することを特徴とする、上記1〜13のいずれか1つに記載のペプチド。
15.環化ペプチドの場合に、ペプチドであってそれから環化ペプチドが誘導できるペプチドよりも、アミロイドβ種への高い結合親和性、および/またはアミロイドβ−オリゴマーの形成の阻止および/または解毒化および/または消失において高い効果を有することを特徴とする、上記13または14に記載のペプチド。
16.ペプチドをペプチド合成または突然変異誘発によって製造することを特徴とする、上記1〜15のいずれか1つに記載のペプチドを製造するための方法。
17.上記1〜15のいずれか1つに記載のペプチドを含むキット。
18.上記1〜15のいずれか1つに記載のペプチドを含む組成物。
19.アミロイドβ−フィブリル、アミロイドβ−プロトフィブリルおよび/またはアミロイドβ−オリゴマーの同定、定量的および/または定性的測定のためのプローブとしての、上記1〜15のいずれか1つに記載のペプチドの使用。
20.アミロイドβ−フィブリル、アミロイドβ−プロトフィブリル、アミロイドβ−オリゴマーおよび/またはアミロイドβ−ペプチド凝集体の形成の阻止のための、上記1〜15のいずれか1つに記載のペプチドの使用。
21.毒性のアミロイドβ−フィブリル、アミロイドβ−プロトフィブリル、アミロイドβ−オリゴマーおよび/または凝集体の消失および/または解毒化のための、上記1〜15のいずれか1つに記載のペプチドの使用。
22.アミロイドβ−オリゴマーおよび/または凝集体が、上記1〜15のいずれか1つに記載のペプチドと、無定形の非毒性凝集体を形成することを特徴とする、上記21に記載の使用。
23.治療薬としてのおよびアルツハイマー病の予防のための、上記1〜15のいずれか1つに記載のペプチドの使用。
さらに、本発明を実施例および添付の図に基づいてより詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
以下を示す:
図1:物体認識試験
図2:ロータロッド
図3:SHIRPA
図4:モーリス水迷路
図5:物体認識
図6:アミロイドβ−モノマーに関するK値(カイネティック)
図7:アミロイドβ−オリゴマーに関するK値(カイネティック)
図8:アミロイドβ−フィブリルに関するK値(カイネティック)
作用物質の定量的分析のために、QIAD試験を使用した(uantitative determination of nterference with Aβ ggregate size istribution)。ここで、試料中におけるアミロイド化ペプチドおよび/またはタンパク質の粒度分布への作用物質の影響の定量的分析のための当該方法は、以下のステップを有する:最初に、制御された条件下で、それぞれ異なるAβ凝集体が生じるようにAβを凝集させる。表1に要約された結果に関して、特に多くの小さい、特に細胞毒性のAβ−オリゴマーが形成されるように条件を選択した。次として、試験すべき物質、例えば上記のD−エナンチオマーペプチド、を試料に添加する。上記作用物質が、試料中の粒度分布を変化させる。これらの変化を定量的に決定する。当該変化は、特定の粒子サイズの特定の毒性種の減少に関する、またはそれどころか完全な消失の量に関する尺度である。従って、QIAD法により、特定の粒子サイズのAβ凝集体の増加または減少が測定される。特定の大きさを有するいくつかのAβ凝集体が試料中に最初に存在するが、これらは上記作用物質の影響により、減少するかまたは完全に消失さえする。他の粒子サイズは作用物質の影響下で増加するか、または一定に維持される。Aβから形成される粒子は、好ましくは、それらの粒子の流体力学半径に従って互いに分離される。この方法では、有利には、試料から多くのフラクションを得られる。当該フラクションにおいて、特定の凝集体サイズを有するアミロイド化ペプチドおよび/またはタンパク質の粒子が、富化される。この粒子の分離は、密度勾配遠心により実施することができる。フラクションは、例えばピペッティングにより、互いに空間的に分離される。引き続いて、各フラクションにおけるAβの濃度を、Aβ種の完全な変性により、分画化に続いて行われる逆相(RP−)HPLCの間に測定する。凝集体の変性は、例えば、30%アセトニトリルおよび0.1%トリフルオロ酢酸を用いて80℃のカラム温度で、完全に行うことができ、そして、C8カラムで疎水性に基づいて分離することができる。溶出したAβを、215nmにおけるUV吸収により検出する。ピーク面積の積分は、Agilent Chemstationソフトウェアによって行うことができる。予め実施した較正を用いて得られた値を計算することによって、各々のフラクションに存在するAβの濃度を算出することが可能である。各フラクションについて、いくつかの、例えば6個の、互いに独立して実施した実験からの平均値を、生じる標準偏差とともに算出すべきである。HPLC分析の利点は、凝集状態および溶媒とは独立に、非常に高感度に検出でき(例えば、約20nMまたは1.8ng Aβ1−42)、確実に定量化できることである。当該方法の重要な利点は、密度勾配遠心と逆相HPLCの結合にあり、これはAβオリゴマーの確実な定量化も可能にする。
結果を表1にまとめる。それは、上記物質が特に効果的にオリゴマーを消失させることを示す。
Figure 0006660877
上記結果はさらに、試験した本発明のダイマーが、使用したモノマーと比較して、同一の用量において、相乗的効果を有することを示す。
さらに、使用したペプチドに対するいくつかのin vivoデータを示すが、これらは本発明のポリマーの、特にダイマーの、特に配列番号4〜8の本発明のダイマーの有効性を証明するものである。
異なるトランスジェニックマウスモデルの動物実験(表2)において、これまで試験された全てのアミド化ペプチドがin vivoで活性であることが示された:
図1:ここでは、いわゆる「物体認識試験(ORT)」の結果を示す。ここで、D3D3(アミド化)処置動物(表2に詳細)とプラセボ処置動物を単独でかつ互いに隔てて、2つの物体がある箱に入れた。該動物に2つの物体を探索する時間を与えた後で、動物を再度箱から出し、さらに24時間後に再度入れた。しかしながら、その前に1つの物体を、それとは異なる新しいものと交換した。記憶を有する動物は、今度は嗜好的に新しい物体を探索する。24時間前の箱での滞在の記憶を有しない動物は、古い物体と新しい物体の探索に同様に多くの時間を費やす。動物が、古い物体(白いバー)および新しい物体(黒いバー)とともに過ごす時間を秒で測定する。プラセボ処置動物が、新しい物体および古い物体とともに同様に多くの時間を過ごすことが、明確に認められる。しかしながら、D3D3処置動物は、新しい物体とともにより多くの時間を過ごす。すなわち、D3D3処置動物のみが、上記試験において機能的な記憶を示した。
図2:いわゆる「ロータロッド」試験において、動物が回転する棒の上で、下に落下する前に、どのくらいの時間バランスを取ることができるかを測定する。これにより、動物の神経運動能力を測定することができる。動物がより長い時間バランスをとるほど、その運動ニューロンは、神経変性の表現型との関連性が弱い。当該測定は、処置(処置の詳細は表2)の前後に実施した。処置前と後の間の相違を、秒で示す。コントロール群(黒いバー)に関する正の値は、処置前の未処置動物が、プラセボ処置後のものよりも少ない変性を示したことを表す。すなわち、変性は期待されたように進行している。しかしながら、D3(アミド化)およびD3D3(アミド化)で処置した動物は、神経運動症状の悪化を示さなかった。すなわち、上記処置は2つの場合において、神経変性の遅滞またはそれどころか停止をもたらした。
図3:SHIRPAテストは、一連の特性、特に反射の特性を試験するテストである。各特性を他とは別々に評価し、その度に得点を与える。得点が高い程、表現型、すなわち神経損傷が、さらに進行している。SHIRPAテストを、処置(処置に関する詳細は表2)の前(黒いバー)および処置後(白いバー)に測定した。D3D3(アミド化)で処置された動物はSHIRPA値の有意な悪化を示さないことが認められる。ただし、D3(アミド化)で処置された動物およびプラセボで処置された動物は、多かれ少なかれSHIRPA値の激しい悪化を示した。従って、D3D3は、D3よりも有効に作用する。
図4:いわゆる「モーリス水迷路」を用いて、動物の空間記憶を測定する。ここでは、動物が、水槽中の水表面のすぐ下に隠されたプラットホームを再度見つけるのに必要な時間を秒で測定する。これを、連日数日間にわたって、1日あたり数回の試験において測定する。その後、統計的評価により、処置された動物が、コントロール群と比較して、より良好にプラットホームを再発見することを学習したかどうかを明らかにする。プロットは、連続5日間の探索時間(秒)である。RD2D3(アミド化)で処置した動物は、顕著に学習した。
図5:ここでは、いわゆる「物体認識試験(ORT)」の結果を示す。ここで、RD2D3(アミド化)処置動物(表2に詳細)とプラセボ処置動物を単独でかつ互いに隔てて、2つの物体がある箱に入れた。該動物に2つの物体を探索する時間を与えた後で、動物を再度箱から出し、さらに24時間後に再度入れた。しかしながら、その前に1つの物体を、それとは異なる新しいものと交換した。記憶を有する動物は、今度は嗜好的に新しい物体を探索する。24時間前の箱での滞在の記憶を有しない動物は、古い物体と新しい物体の探索に同様に多くの時間を費やす。動物が、古い物体(黒いバー)および新しい物体(白いバー)とともに過ごす時間を秒で測定する。プラセボ処置動物が、新しい物体および古い物体とともに同様に多くの時間を過ごすことが、明確に認められる。しかしながら、RD2D3処置動物は、新しい物体とともにより多くの時間を過ごす。すなわち、RD2D3処置動物のみが、上記試験において機能的な記憶を示した。
D3およびD3D3のアミド化形態は、TBA−2.1マウスにおいて、4週間の処置期間の間に、表現型の進行を停止させることができる(図2も参照)。
特に、ダブルペプチドD3D3(アミド化)は、単一のペプチドD3(アミド化)よりも効果的に作用し、しかもSHIRPAアッセイにおいて、同様にTBA−2.1動物モデルにおいて作用した(図3)。D3D3は、SweDIマウスモデルにおいて、未処置マウスと比較して、認知(「物体認識試験」において、図1)が明確に改善することを示すことができる。RD2D3(アミド化)は同様に、SwdDIマウスの認知を改善することができ、これはモーリス水迷路においても(図4)、物体認識試験(図5)においても示された。
さらなる実施例:
以下のステップは、親和性の研究にも、特に毒性のアミロイド−β−オリゴマーの分解のための研究にも関連する。
Aβ−モノマー、オリゴマーおよびフィブリルの製造
1mgの凍結乾燥Aβ1−42およびN末端ビオチン化Aβ1−42をそれぞれ、1mlの100%ヘキサフルオロイソプロパノール(HFIP)に溶解し、室温で一晩溶解した。オリゴマーおよびフィブリル調製のために、非ビオチン化AβをN末端ビオチン化Aβとともに1:10の比率で使用し、HFIPを蒸発させた(Eppendorf製Concentrator5301)。生じたAβ膜を、80μMの最終濃度でリン酸ナトリウムバッファー(10mM、pH7.4)にとり、インキュベートした(RT、600rpm)。インキュベーション時間は、オリゴマー調製の際には3時間、フィブリル調製の際には24時間であった。モノマーの調製には、100%N末端ビオチン化Aβ1−42をインキュベーションなしで使用した。
密度勾配遠心
各Aβ種をそれらの大きさに応じて精製するために、Aβ調製に引き続いて密度勾配遠心を実施した。そのために、50%〜5%v/vの濃度を増加させたイオジキサノールを用いた、10mMリン酸ナトリウムバッファー(pH7.4)におけるイオジキサノール勾配を使用した。100μlのAβ試料を重層し、超遠心分離により分離した(3h、4℃、259,000g)。続いて、勾配を14のフラクションに140μlずつ分画した。モノマーAβは最初の2つの上層フラクションに、Aβ−オリゴマーは第4〜6フラクションに、Aβ−フィブリルは第11〜13フラクションに存在する。
SPR分光法のための固定化(表面プラズモン共鳴)
SPR分光法には、Biacore T200(GE Healthcare)を使用した。密度勾配遠心により精製したAβ種を、直接、ビオチン−ストレプトアビジン結合により、センサーチップ(Series S Sensor Chips SA)上に供給者の指示に従って固定化した。ランニングバッファーとして、1xPBSを使用した。ローディングを25℃で、および5μl/分の流速で行った。続いて、フローセルから、一晩30μl/分の一定流量で、非特異的に結合したリガンドを除去した。
結合カイネティクス
結合カイティクスを同様に、BiacoreのT200装置(GE Healthcare)によるSPR分光法を用いて測定した。標準条件は、25℃および30μl/分の流速である。D−ペプチドの異なる凍結乾燥物をランニングバッファー1xPBSにとり、系列希釈した。方法として、5つの増加させたアナライト濃度を固定化したフローセルへポンプで注入する「シングルサイクル」カイネティックを使用した。添加時間をアナライトに応じて、結合および解離に関して90−120s、最終の解離に関して1800−5400sを選択した。センサーグラムは、ローディングしていないフローセルおよび使用ランニングバッファーを用いて二重に参照された。結合曲線の評価を、Biacore T200 Evaluationソフトウェア(Version 2.0)を使用し、カイネティックフィットモデル(Heterogeneous bindingモデル)を用いて行った。
図6〜8は、本発明のペプチドの結合挙動に関する結果を示す(アフィニティー試験)。これらの図において、動態評価のためのデータは、アミロイドβモノマー(図6)、アミロイドβオリゴマー(図7)およびアミロイドβフィブリル(図8)に対する異なる候補の結合の強さである。heterogeneous bindingモデルのフィッティングの際に生じ、それぞれ白いバーおよび黒いバーとして描かれる、それぞれ2つの結合定数を示す。ここでは対数スケールを見ることが重要であり、これは、バーの大きさにおける小さい相違が、解離定数Kにおける大きな相違であることを意味する。白いバーは、それぞれ低親和性部位、すなわち、低親和性の結合場所およびその結合の強さであり、黒いバーは、高親和性の結合部位およびその結合の強さを表す。
遊離のC末端が負の電荷を有する直鎖状ペプチドD3の場合にのみ、結合曲線をフィッティングするために、homogeneous 1:1 bindingモデルが十分であることが示される。
さらに、環化ペプチドを使用したほとんど全ての場合に、低親和性の結合場所に対する白いバーが同様に高いことが示される。大きい相違はむしろ、黒いバーとして表される高親和性の結合部位において現れる。
さらに、モノマーの場合、環状cD3r(SEQ ID NO:9)が非常によい成果を収めている(図6)、すなわち特に高い親和性を有することが明らかである。
オリゴマーの場合、cD3rがそれどころか、他の本発明の環化ペプチドよりも次数2つ分だけ強く結合することが特に興味深い(図7)。
また、フィブリルの場合、cD3rは、他の本発明のペプチドと比較して非常に良い成果を収めており、ここで特に、本発明のペプチドcD3(P2K)(SEQ ID NO:12)は、極めて良い成果を収めており、pM未満の結合範囲にまで突き進む(図8)。
さらに、D3のアミド化形態が、D3の非アミド化形態と比較して、アミロイドβ−モノマーおよびアミロイドβ−オリゴマーにより強く結合することが示される。これは、低親和性部位に関するより低いKD1値において、ならびにμM未満の範囲にKD2を有する高親和性部位の存在において示される。
図6〜8におけるRmax値は、全loading capacityに対するそれぞれのKの寄与がどれほど強いかを示す。オリゴマーに対する例(図7)において、ペプチドcD3zに関して、79/21%のRmaxを示す。cD3zは、cD3zero、すなわち他のアミノ酸付加のない環化D3を示している。白いバーは、低親和性部位が合計でRU全loading capacityの79%になり得、KD2が合計でRUの21%であることを表す。これは、このペプチドに関して、およそ1:4の結合場所の比率が存在し、すなわちそれは高親和性部位より約4倍多い低親和性部位を与えることを意味する。
低親和性部位および高親和性部位の間のこのような区別が、本発明のペプチドにおいては生じる。
直鎖状ペプチドD3に関する実験的な結合データのフィッティングでは高親和性部位が生じないという事実は、それが高親和性部位に結合しないか、または一方、高親和性部位および低親和性部位への親和性が区別できないことで説明することができる。
これらのデータから、直鎖状D3がアミロイドβ−オリゴマーの場合には低親和性部位にのみ結合するが、高親和性部位には結合しないことが明らかである。
Figure 0006660877

Claims (21)

  1. アミロイドβ種に結合する少なくとも1つのアミノ酸配列を含み、通常遊離のC末端に存在するカルボキシル基の負の電荷が、そこに電荷が生じないかまたは正の電荷が生じるように、修飾により除去された、ペプチドであって、
    SEQ ID NO:1、SEQ ID NO:2SEQ ID NO:9、SEQ ID NO:10、SEQ ID NO:11もしくはSEQ ID NO:12のアミノ酸配列からなる少なくとも1つのモノマーを含有し、
    アミロイドβ種に結合する上記モノマーを少なくとも2つ含むことを特徴とするペプチド。
  2. カルボキシル基の位置の遊離C末端に、酸アミド基(CONH2−基)またはCOH−基、COCl−基、COBr−基、CONH−アルキル残基またはCONH−アルキル−アミン−残基が存在するか、または一方で環化したペプチドが存在することを特徴とする、請求項1に記載のペプチド。
  3. D−エナンチオマーのアミノ酸からなることを特徴とする、以下に「モノマー」と呼ばれる、請求項1または2に記載のペプチド。
  4. さらなる物質と連結していることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1つに記載のペプチド。
  5. 2つの上記モノマーからなることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1つに記載のペプチド。
  6. SEQ ID NO:4、SEQ ID NO:5、SEQ ID NO:6および/またはSEQ ID NO:7アミノ酸配列を有することを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1つに記載のペプチド。
  7. 医薬における使用のための、請求項1〜6のいずれか1つに記載のペプチド。
  8. アルツハイマー病の治療のための、請求項1〜7のいずれか1つに記載のペプチド。
  9. アミロイドβ−ペプチドのフィブリル形成の阻害のための、請求項1〜8のいずれか1つに記載のペプチド。
  10. 凝集したアミロイドβ−ペプチドへの結合のための、請求項1〜9のいずれか1つに記載のペプチド。
  11. 通常遊離のC末端に存在するカルボキシル基の負の電荷が修飾によって除去されなかった同一のアミノ酸配列を有するペプチドよりも高いアミロイドβ種への結合親和性を有することを特徴とする、請求項1〜10のいずれか1つに記載のペプチド。
  12. アミロイドβ−オリゴマーの形成の阻止および/または解毒化および/または消失において、通常遊離のC末端に存在するカルボキシル基の負の電荷が修飾によって除去されなかった同一のアミノ酸配列を有するペプチドよりも高い効果を有することを特徴とする、請求項1〜11のいずれか1つに記載のペプチド。
  13. 環化ペプチドの場合に、ペプチドであってそれから環化ペプチドが誘導できるペプチドよりも、アミロイドβ種への高い結合親和性、および/またはアミロイドβ−オリゴマーの形成の阻止および/または解毒化および/または消失において高い効果を有することを特徴とする、請求項11または12に記載のペプチド。
  14. ペプチドをペプチド合成または突然変異誘発によって製造することを特徴とする、請求項1〜13のいずれか1つに記載のペプチドを製造するための方法。
  15. 請求項1〜13のいずれか1つに記載のペプチドを含むキット。
  16. 請求項1〜13のいずれか1つに記載のペプチドを含む組成物。
  17. 請求項1〜13のいずれか1つに記載のペプチドを含む、アミロイドβ−フィブリル、アミロイドβ−プロトフィブリルおよび/またはアミロイドβ−オリゴマーの同定、定量的および/または定性的測定のためのプローブ。
  18. アミロイドβ−フィブリル、アミロイドβ−プロトフィブリル、アミロイドβ−オリゴマーおよび/またはアミロイドβ−ペプチド凝集体の形成の阻止のための、請求項1〜13のいずれか1つに記載のペプチドを含む組成物。
  19. 毒性のアミロイドβ−フィブリル、アミロイドβ−プロトフィブリル、アミロイドβ−オリゴマーおよび/または凝集体の消失および/または解毒化のための、請求項1〜13のいずれか1つに記載のペプチドを含む組成物。
  20. アミロイドβ−オリゴマーおよび/または凝集体が、請求項1〜13のいずれか1つに記載のペプチドと、無定形の非毒性凝集体を形成することを特徴とする、請求項19に記載の組成物。
  21. 治療薬としてのおよびアルツハイマー病の予防のための、請求項1〜13のいずれか1つに記載のペプチドを含む組成物。
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