JP6692505B2 - ヒアルロン酸合成促進剤、ヒアルロン酸合成促進方法、および細胞評価方法 - Google Patents
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- A61K47/54—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the non-active ingredient being a modifying agent the modifying agent being an organic compound
- A61K47/55—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient the non-active ingredient being chemically bound to the active ingredient, e.g. polymer-drug conjugates the non-active ingredient being a modifying agent the modifying agent being an organic compound the modifying agent being also a pharmacologically or therapeutically active agent, i.e. the entire conjugate being a codrug, i.e. a dimer, oligomer or polymer of pharmacologically or therapeutically active compounds
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- A—HUMAN NECESSITIES
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- A61K31/196—Carboxylic acids, e.g. valproic acid having an amino group the amino group being directly attached to a ring, e.g. anthranilic acid, mefenamic acid, diclofenac, chlorambucil
Description
非特許文献1には、健常者の関節液におけるヒアルロン酸と比べて、変形性関節症患者(以下、本明細書において「OA」とも称する。)やリウマチ性関節症患者(以下、本明細書において「RA」とも称する。)の関節液では、ヒアルロン酸含有量が少ない場合やヒアルロン酸分子量が低下している場合があることが報告されている。
本発明の別の目的は、ヒアルロン酸産生細胞の化合物に対する応答性を評価する方法を提供することにある。
本発明の別の目的は、ヒアルロン酸産生細胞に対する、後述の式1で表される多糖誘導体またはその塩の応答性を評価する方法を提供することにある。
本発明の一側面は、ヒアルロン酸合成促進のための、所定構造の多糖誘導体またはその塩の使用に関する。
本発明の別の側面は、後述の式1で表される多糖誘導体またはその塩を用いて、ヒアルロン酸産生細胞の応答性を評価する方法に関する。
本発明によればまた、ヒアルロン酸産生細胞の化合物に対する応答性を評価する方法が提供される。
本明細書において、「ヒアルロン酸またはその塩」を、単に「HA」とも称する。
本明細書において「有効量」および「有効成分として」とは、合理的なリスク/ベネフィット比に見合って、且つ過度の有害事象を生じさせずに、所望の応答を得るのに十分な成分の量を意味する。当業者であれば、諸要素の組み合わせのそれぞれについての個別の試験を要するまでもなく、一又は複数の具体的な試験例の結果と技術常識とに基づいて、他の場合における有効量をも決定することができる。
本発明の一側面は、下記式1で表される多糖誘導体またはその塩の有効量を含有する、ヒアルロン酸合成促進剤に関する;
多糖としては、例えば、ヒアルロン酸、コンドロチン、コンドロイチン硫酸、ヘパリン、ヘパラン硫酸、およびカルボキシC1〜4アルキルデキストラン(例えば、カルボキシメチルデキストラン)などが例示できるが、これらに限定されない。好ましくは、上記多糖は、ヒアルロン酸である。
多糖は、動物由来、または微生物由来の精製物、化学的合成等の合成物など、いずれの手法により得られたものであっても用いることが可能である。
ここで、本明細書における「導入率」とは、下記計算式1にて算出される値であり、例えば吸光度測定により求めることができる。導入率は、カルバゾール吸光度法により算出した糖単位当たりのモル数と、ジクロフェナク特有の吸収度を用いて予め作成した検量線から算出した置換基Aのジクロフェナクのモル数とを、下記計算式1に当てはめることにより得られる。導入率は、多糖への置換基Aの導入反応工程において、縮合剤、縮合補助剤、スペーサー分子の反応当量、置換基Aの反応当量等を変えることにより調整可能である。なお、計算式1における「構成糖単位」とは、例えばヒアルロン酸のような二糖単位を構成糖単位とする多糖については、当該構成二糖単位を指す。
式1中、X−A間は、多糖のカルボキシ基および水酸基の少なくとも一方と前記置換基Aとの結合であって、当該エステル、チオエステル、およびアミドからなる群から選択される。好ましくは、X−A間の結合は、エステルまたはアミドである。X−A間にスペーサー残基が含まれず、XとZとが直接結合している場合、X−A間の結合はエステルである。X−A間がスペーサー残基を介して結合している場合、多糖のカルボキシ基とスペーサー残基とがアミド結合で連結されていることがより好ましい。
Yがエステル結合(XとZとの直接結合)の場合、XとZとは、多糖の水酸基とZが有するカルボキシ基とがエステル結合によって連結される。
Yがスペーサー残基の場合、Y−Z間の結合はエステル、チオエステル、およびアミドからなる群から選択される。Yがスペーサー残基の場合、Y−Z間の結合はエステルであることが好ましい。
スペーサー残基としては、特に限定されないが、C1〜6アルキレン基、アミノ酸残基、およびポリペプチド鎖からなる群から選択される二価の連結基が例示できる。C1〜6アルキレン基としては、より具体的には、例えば、メチレン基、エチレン基、トリメチレン基、イソプロピレン基などが例示できる。アミノ酸残基としては、より具体的には、例えば、グリシン残基、β−アラニン残基、γ−アミノ酪酸残基などが例示できる。ポリペプチド鎖は、例えば、アミノ酸残基数2〜12のポリペプチド鎖であり得る。上記スペーサー残基のうち、好ましくはC1〜6アルキレン基が用いられ、より好ましくはエチレン基、トリメチレン基、イソプロピレン基が用いられる。
例えば、多糖のカルボキシ基との間でアミド結合を形成させてスペーサー残基を導入する場合は、アミノ基を有するスペーサー化合物が選択され得る。多糖のカルボキシ基との間でエステル結合を形成させてスペーサー残基を導入する場合は、水酸基を有するスペーサー化合物が選択され得る。多糖のカルボキシ基との間でチオエステル結合を形成させてスペーサー残基を導入する場合は、メルカプト基を有するスペーサー化合物が選択され得る。多糖の水酸基との間でエステル結合を形成させてスペーサー残基を導入する場合は、カルボキシ基を有するスペーサー化合物が選択され得る。スペーサー化合物としては、多糖への導入のし易さおよび生体内での安定性の観点から、多糖残基とスペーサー残基との結合様式はアミド結合であることが好ましい。
また、例えば、ジクロフェナクのカルボキシ基との間でエステル結合を形成させてスペーサー残基を導入する場合は、水酸基を有するスペーサー化合物が選択され得る。ジクロフェナクのカルボキシ基との間でアミド結合を形成させてスペーサー残基を導入する場合は、アミノ基を有するスペーサー化合物が選択され得る。ジクロフェナクのカルボキシ基との間でチオエステル結合を形成させてスペーサー残基を導入する場合は、メルカプト基を有するスペーサー化合物が選択され得る。生分解によるジクロフェナクのリリースの観点から、スペーサー残基とジクロフェナク残基との結合様式はエステル結合であることが好ましい。
スペーサー化合物は、上述の様に、多糖やジクロフェナクとの結合様式に応じて適宜選択可能であるが、例えば、C1〜6ジアミノアルカン、炭素数1〜6のアミノアルキルアルコール、アミノ酸、およびポリペプチド等が挙げられる。アミノ酸としては、天然、非天然のアミノ酸であってもよく、特に限定されないが、例えば、グリシン、β−アラニン、γ−アミノ酪酸が挙げられる。
多糖にスペーサー残基およびジクロフェナク残基を導入する方法は、特に限定されない。すなわち、スペーサー残基を導入した多糖にジクロフェナク残基を導入してもよく、予めスペーサー残基を導入したジクロフェナクを多糖と反応させてもよい。
スペーサー化合物またはスペーサー結合ジクロフェナクと、多糖のカルボキシ基または水酸基との結合を達成する方法として、例えば水溶性カルボジイミド等(例えば、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)−カルボジイミド塩酸塩(EDCI・HCl)、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カルボジイミドメチオジド等)の水溶性の縮合剤を使用する方法、N−ヒドロキシコハク酸イミド(HOSu)やN−ヒドロキシベンゾトリアゾール(HOBt)等の縮合補助剤と上記の縮合剤とを使用する方法、活性エステル法、酸無水物法等が挙げられる。
一実施形態では、製剤は、0.01重量%以上80重量%以下の多糖誘導体またはその塩を含有する。他の実施形態では、製剤は、0.1重量%以上10重量%以下の多糖誘導体またはその塩を含有する。
製剤は、多糖誘導体またはその塩に加えて、担体を含み得る。当該担体としては、滅菌精製水、リン酸緩衝生理食塩水(PBS)、生理食塩水等の水性溶媒が好ましく例示される。一実施形態では、製剤は、当該担体と多糖誘導体とを混合することにより調製される。必要に応じ、緩衝剤などのような添加物を製剤に添加してもよい。また、製剤は、各成分の混合後に、例えばフィルター濾過等により、除塵、除菌、滅菌等の処理を行ってもよい。一実施形態では、製剤は粉末の形態である。他の実施形態では、製剤は溶液またはゲルの形態である。
移動相:5mmol/Lリン酸緩衝液(pH6.0)、0.82%(w/v)NaCl:アセトニトリル=2:1(v:v)の溶液
流速:0.5mL/min
カラム:OH pak SB−807 HQ column,Shodex(登録商標)、カラム温度:35℃
注入量:10μL。
上記の試料は、例えば、滑膜細胞を培養した培地、または関節液等であり得る。
(A)上記式1で表される多糖誘導体またはその塩
(B)ヒアルロン酸合成促進のために用いられることを示す使用説明書またはラベル。
一実施形態では、キットに含まれる式1の多糖誘導体またはその塩は、バイアルや試薬瓶等の容器に充填されている。ある実施形態では、容器内に充填された製剤は、滅菌状態で提供され得る。
上記(B)は、上記式1で表される多糖誘導体またはその塩が、ヒアルロン酸合成が促進される旨を示す使用説明書またはラベルであってもよい。
本明細書における「ヒアルロン酸産生細胞」は、ヒアルロン酸を産生する動物細胞であれば特に制限されないが、例えば、滑膜細胞、軟骨細胞、繊維芽細胞、角化細胞、平滑筋細胞、口腔粘膜細胞、血管内皮細胞、および乳腺上皮細胞等が例示できる。このうち、滑膜細胞が好ましく用いられる。
本発明の一側面は、式1で表される多糖誘導体またはその塩の、ヒアルロン酸の合成促進方法としての用途に関する。
上記のヒアルロン酸産生細胞の応答性を評価する方法は、工程(3)として、工程(2)において測定されたヒアルロン酸の分子量および/または含有量の増加を指標として、式1の多糖誘導体またはその塩に対する前記ヒアルロン酸産生細胞の応答性の存在を認めることを含んでもよい。一実施形態では、ヒアルロン酸の分子量および/または含有量の増加は、式1の多糖誘導体またはその塩を含まない培地中で前記ヒアルロン酸産生細胞を培養し、当該培養後の培地中のヒアルロン酸の分子量および/または含有量に対する増加であり得る。別の実施形態では、ヒアルロン酸の分子量および/または含有量の増加は、工程(1)における培養前の培地中のヒアルロン酸の分子量および/または含有量に対する増加であり得る。
培地からのヒアルロン酸の回収は、当業者であれば、塩析、硫安分画、遠心分離、透析、限外ろ過法、吸着クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、疎水性クロマトグラフィー、逆相クロマトグラフィー、ゲル浸透クロマトグラフィー、アフィニティークロマトグラフィー、電気泳動法等や、これらの組み合わせ等の従来公知の手法により行うことができる。回収されたヒアルロン酸を、必要に応じて、従来公知の手段により乾燥してもよい。
本発明の好ましい実施形態を以下に例示する。
[1] 多糖誘導体またはその塩を含有する製剤であって、
前記多糖誘導体は下記式1で表され、
ヒアルロン酸合成促進のために用いられることを特徴とする、製剤:
[2] 前記多糖が、ヒアルロン酸、コンドロチン、コンドロイチン硫酸、ヘパリン、ヘパラン硫酸、およびカルボキシC1〜4アルキルデキストランからなる群から選択される[1]に記載の製剤。
[3] 前記スペーサー残基が、C1〜6アルキレン基、アミノ酸残基、およびポリペプチド鎖からなる群から選択される、[1]または[2]に記載の製剤。
[4] 前記ヒアルロン酸合成促進が、当該製剤が用いられる対象において合成されるヒアルロン酸分子量の増加である、[1]から[3]のいずれか1つに記載の製剤。
[5] 前記多糖の平均分子量が10,000以上5,000,000以下である、[1]から[4]のいずれか1つに記載の製剤。
[6] 少なくとも下記(A)および(B)を含む、キット:
(A)上記式1で表される多糖誘導体またはその塩
(B)ヒアルロン酸合成促進のために用いられることを示す使用説明書またはラベル。
[7] 上記式1で表される多糖誘導体またはその塩を、ヒアルロン酸産生細胞に接触させる工程を含む、ヒアルロン酸の合成促進方法。
[8] 前記多糖が、ヒアルロン酸、コンドロチン、コンドロイチン硫酸、ヘパリン、ヘパラン硫酸、およびカルボキシC1〜4アルキルデキストランからなる群から選択される、[7]に記載のヒアルロン酸の合成促進方法。
[9] 式1におけるスペーサー残基が、C1〜6アルキレン基、アミノ酸残基、およびポリペプチド鎖からなる群から選択される、[7]または[8]に記載のヒアルロン酸の合成促進方法。
[10] 前記ヒアルロン酸合成促進が、前記ヒアルロン酸産生細胞において合成されるヒアルロン酸分子量の増加である、[7]から[9]のいずれか1つに記載のヒアルロン酸の合成促進方法。
[11] 前記多糖の平均分子量が10,000以上5,000,000以下である、[7]から[10]のいずれか1つに記載のヒアルロン酸の合成促進方法。
[12] 前記ヒアルロン酸産生細胞が滑膜細胞、軟骨細胞、繊維芽細胞、角化細胞、平滑筋細胞、口腔粘膜細胞、血管内皮細胞、および乳腺上皮細胞からなる群から選択される、[7]から[11]のいずれか1つに記載のヒアルロン酸の合成促進方法。
[13] 上記式1で表される多糖誘導体またはその塩に対する、ヒアルロン酸産生細胞の応答性を評価する方法であって、
(1)前記多糖誘導体またはその塩を含む培地中で、前記ヒアルロン酸産生細胞を培養する工程、および
(2)前記培地中のヒアルロン酸の分子量および/または含有量を測定する工程、を含む、
方法。
[14] (3)前記ヒアルロン酸の分子量および/または含有量の増加を指標として、前記多糖誘導体またはその塩に対する前記ヒアルロン酸産生細胞の応答性の存在を認める工程をさらに含む、[13]に記載の方法。
[15] ヒアルロン酸の生産方法であって、
(1’)上記式1で表される多糖誘導体またはその塩を含む培地中で、ヒアルロン酸産生細胞を培養する工程、および
(2’)前記培地からヒアルロン酸を回収する工程、を含む、
方法。
[16] 少なくとも下記(A)および(B)を含む、キット:
(A)上記式1で表される多糖誘導体またはその塩
(B)上記式1で示される多糖誘導体またはその塩が、ヒアルロン酸合成を促進させる旨を示す使用説明書またはラベル。
[17] ヒアルロン酸産生細胞に対する、上記式1で表される多糖誘導体またはその塩の応答性を評価する方法であって、
(1)前記多糖誘導体またはその塩を含む培地中で、前記ヒアルロン酸産生細胞を培養する工程、および
(2)前記培地中のヒアルロン酸の分子量および/または含有量を測定する工程、を含む、
方法。
[18] (3)前記ヒアルロン酸の分子量および/または含有量の増加を指標として、前記ヒアルロン酸産生細胞に対する前記多糖誘導体またはその塩の応答性の存在を認める工程をさらに含む、[17]に記載の方法。
[19] 上記式1で表される多糖誘導体またはその塩の、ヒアルロン酸の合成促進方法としての使用。
[20] 前記ヒアルロン酸の合成促進方法は、式1で表される多糖誘導体またはその塩を、ヒアルロン酸産生細胞に接触させる工程を含む、[19]に記載の使用。
[21] 上記式1で示される多糖誘導体またはその塩の、ヒアルロン酸産生細胞の応答評価方法におけるヒアルロン酸合成促進剤としての使用。
[22] 前記ヒアルロン酸産生細胞の応答評価方法は、下記工程を含む[21]に記載の使用:
(1)前記多糖誘導体またはその塩を含む培地中で、前記ヒアルロン酸産生細胞を培養する工程、および
(2)前記培地中のヒアルロン酸の分子量および/または含有量を測定する工程。
[23]前記ヒアルロン酸産生細胞の応答評価方法は、(3)前記ヒアルロン酸の分子量および/または含有量の増加を指標として、前記多糖誘導体またはその塩に対する前記ヒアルロン酸産生細胞の応答性の存在を認める工程をさらに含む、[22]に記載の使用。
[24] ヒアルロン酸産生細胞の、上記式1で表される多糖誘導体またはその塩の応答性評価方法におけるヒアルロン酸合成促進剤としての使用。
[25] 上記式1で表される多糖誘導体またはその塩の応答性評価は、下記工程を含む[24]に記載の使用:
(1)前記多糖誘導体またはその塩を含む培地中で、前記ヒアルロン酸産生細胞を培養する工程、および
(2)前記培地中のヒアルロン酸の分子量および/または含有量を測定する工程。
[26] 上記式1で表される多糖誘導体またはその塩の応答性評価は、(3)前記ヒアルロン酸の分子量および/または含有量の増加を指標として、前記ヒアルロン酸産生細胞に対する前記多糖誘導体またはその塩の応答性の存在を認める工程をさらに含む、[25]に記載の使用。
式1で表される化合物によるヒアルロン酸の合成促進作用を、滑膜細胞培養系で検証した。
以下の手法により、アミノエタノール−ジクロフェナク導入ヒアルロン酸ナトリウム(化合物1)合成した。
2−ブロモエチルアミン臭化水素酸塩2.155g(10.5mmol)をジクロロメタン20mLに溶解し、氷冷下でトリエチルアミン1.463mL(10.5mmol)を加え、さらにジ−tert−ブチル−ジカルボナート(Boc2O)2.299g(10.5mmol)のジクロロメタン溶液5mLを加えて撹拌した。室温で90分間撹拌した後、酢酸エチルを加え、5重量%クエン酸水溶液、水、飽和食塩水で順次分液洗浄した。硫酸ナトリウムで脱水後、溶媒を減圧留去してBoc−アミノエチルブロマイドを得た。
上記で得られたBoc−アミノエチルブロマイド2.287g(10.2mmol)のジメチルホルムアミド(DMF)溶液5mLを氷冷し、ジクロフェナクナトリウム(和光純薬工業株式会社)3.255g(10.2mmol)のDMF溶液6mLを加え、室温で一晩撹拌した。60℃で11時間撹拌し、室温で一晩撹拌した。酢酸エチルを加え、5重量%炭酸水素ナトリウム水溶液、水、飽和食塩水で順次分液洗浄した。硫酸ナトリウムで脱水後、酢酸エチルを減圧留去した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィー(トルエン:酢酸エチル=20:1(v/v)、0.5体積%トリエチルアミン)で精製し、Boc−アミノエタノール−ジクロフェナクを得た。
上記で得られたBoc−アミノエタノール−ジクロフェナク2.108g(4.80mmol)をジクロロメタン5mLに溶解し、氷冷下で4M塩酸/酢酸エチル20mLを加えて2.5時間撹拌した。ジエチルエーテル、ヘキサンを加えて沈殿させ、沈殿を減圧乾燥した。これにより、アミノエタノール−ジクロフェナク塩酸塩を得た。構造は1H−NMRにて同定した:
1H−NMR(500MHz,CDCl3)δ(ppm)=3.18(2H,t,NH2CH2CH2O−), 3.94(2H,s,Ph−CH2−CO), 4.37(2H,t,NH2CH2CH2O−), 6.47−7.31(8H,m,Aromatic H,NH)。
ヒアルロン酸(重量平均分子量:80万)500mg(1.25mmol/二糖単位)を水56.3mL/ジオキサン56.3mLに溶解させた後、ヒドロキシコハク酸イミド(1mmol)/水0.5mL、水溶性カルボジイミド塩酸塩(WSCI・HCl)(0.5mmol)/水0.5mL、上記で得られたアミノエタノール−ジクロフェナク塩酸塩(0.5mmol)/(水:ジオキサン=1:1(v/v)、5mL)を順次加え、一昼夜撹拌した。反応液に5重量%炭酸水素ナトリウム水溶液7.5mLを加え、約4時間撹拌した。反応液に50%(v/v)酢酸水溶液215μLを加えて中和後、塩化ナトリウム2.5gを加えて撹拌した。エタノール400mlを加えて沈殿させ、沈殿物を85%(v/v)エタノール水溶液で2回、エタノールで2回、ジエチルエーテルで2回洗浄し、室温にて一晩減圧乾燥し、アミノエタノール−ジクロフェナク導入ヒアルロン酸ナトリウム(化合物1)を得た。分光光度計により測定されたジクロフェナクの導入率は18モル%であった。
化合物1またはヒアルロン酸ナトリウム(HA)(ARTZ Dispo(登録商標)(生化学工業株式会社製))を、リン酸緩衝液(GIBCO)とα−MEM(GIBCO)の濃縮培地とを含む溶液に混和した。さらに、終濃度が10%(v/v)ウシ胎児血清(以下、FBS(MP Biomedicals))、10ng/mL組換えヒトIL−1β/IL−1F2(以下、IL−1β(R&D Systems))、1%(w/v)ペニシリン/ストレプトマイシン(GIBCO)及び370kBq/mL[3H]グルコサミン(Perkin Elmer)となるように、前記の溶液に各試薬を添加・混和した。これにより、試験物質として、以下の5つの溶液を得た。
(1)Control溶液(化合物1またはHAを含まない)
(2)0.1%(w/v%)化合物1溶液
(3)0.1%(w/v%)ヒアルロン酸ナトリウム(HA)溶液
(4)0.01%(w/v%)化合物1溶液
(5)0.01%(w/v%)ヒアルロン酸ナトリウム(HA)溶液。
(1)細胞培養、試験物質添加及び培養上清回収
ヒトリウマチ患者由来滑膜細胞(HFLS−RA、CELL APPLICATIONS,INC.)を175cm2フラスコで継代培養して増殖させた。細胞培養には、Basal medium(10%(v/v)Growth supplement、1%(w/v)ペニシリン/ストレプトマイシンを含む)(Cell Applications, Inc.製)を用いた。その後、6ウェルプレートに3.0×105cells/2mL/wellとなるように細胞を播種し、コンフルエントになるまで約24時間培養した。細胞の培養には、α−MEM培地(10%(v/v)FBS、1%(w/v)ペニシリン/ストレプトマイシンを含む)を用いた。培養上清除去後、細胞に試験物質を2mL添加し、さらに48時間培養した。培養はCO2インキュベーター(5%(v/v)CO2)内で、37℃で行った。培養終了後に培養上清を回収し、測定まで超低温フリーザーで凍結保存した。
(2)培養上清の分画及び放射能測定
グルコサミンはヒアルロン酸の構成単糖であることから、試験物質添加後に細胞内で新たに合成されるヒアルロン酸には、[3H]グルコサミンが取り込まれる。そこで、回収した培養上清中のヒアルロン酸をHPLCを用いて分子量によって分離し、フラクションコレクターを用いて0.5分毎にフラクションを回収した。回収した各フラクションにシンチレーション液を0.5mL添加して混和した。その後、各フラクションの放射能(dpm、disintegrations per minute)をシンチレーションカウンターを用いて測定し、放射能(新たに産生されたヒアルロン酸への[3H]グルコサミンの取り込み量)を評価した。HPLC条件は下記のとおり:
移動相:5mmol/Lリン酸緩衝液(pH6.0)、0.82%(w/v)NaCl:アセトニトリル=2:1(v:v)の溶液
流速:0.5mL/min
カラム:OH pak SB−805 HQ column(Shodex(登録商標))、カラム温度:35℃
注入量:10μL
シンチレーションカウンター条件
3H、dpm、3min
シンチレーション液:Ultima−FloTMM フローシンチレーションアナライザー用カクテル。
ヒアルロン酸標準溶液をHPLCで分離し、波長210nmにおけるUV吸収を測定した。各分子量のヒアルロン酸標準溶液のピークトップが回収されるフラクションNo.を算出した。ヒアルロン酸標準溶液として、Select−HATM500k(平均分子量528,000)、Select−HATM1,000k(平均分子量1,076,000)、Select−HATM2,500k(平均分子量2,420,000)を用いた。
結果を図1A及び図1Bに示す。
図1A
1)Control群 (n=2)
2)0.1%(w/v%)ヒアルロン酸ナトリウム(HA)群 (n=1)
3)0.1%(w/v%)化合物1群 (n=1)。
図1B
1)Control群 (n=1)
2)0.01%(w/v%)ヒアルロン酸ナトリウム(HA)群 (n=1)
3)0.01%(w/v%)化合物1群 (n=1)。
図1A及び図1Bにおいて、結果は、平均値(各群例数=1〜2)によって示した。
Control群では500,000付近をピークとするヒアルロン酸が産生されたことが図1A及び図1Bで示された。また、HA群では500,000〜2,400,000付近をピークとするヒアルロン酸が産生され、化合物1群ではHA群で産生されたヒアルロン酸を超える高分子量のヒアルロン酸が濃度依存的に産生されたことも示された。化合物1群で産生されたヒアルロン酸は、いずれの濃度においてもHA群のそれと比較してより高分子量であった。
以上より、化合物1は、ヒトリウマチ患者由来滑膜細胞に対して、高分子量ヒアルロン酸の合成を促進する作用を有することが明らかとなった。その作用はヒアルロン酸ナトリウムを上まわっており、0.01%(w/v)の濃度でも認められた。
化合物1の作用により合成が促進された物質がヒアルロン酸であることを、ヒアルロン酸分解酵素(ヒアルロニダーゼ)による分解の有無を確認することによって検証した。
実施例1の方法と同様に、試験物質として、以下の2つの溶液を用意した。
(1)0.01%(w/v%)ヒアルロン酸ナトリウム(HA)溶液
(2)0.01%(w/v%)化合物1溶液。
(1)細胞培養、試験物質添加及び培養上清回収
実施例1の方法と同様に実施した。
(2)ヒアルロニダーゼ処理
0.01%HA溶液を添加した後に回収した培養上清(90μL)と、10μLの100TRU/mLヒアルロニダーゼ(あるいは注射用水)とを混和し、37℃で一晩反応させることでヒアルロニダーゼ処理した。0.01%化合物1溶液を添加した後に回収した培養上清(90μL)と、30μLの100TRU/mLヒアルロニダーゼ(あるいは注射用水)とを混和し、60℃で3時間反応させることでヒアルロニダーゼ処理した。ヒアルロニダーゼ(放線菌由来)は、生化学バイオビジネスから購入した。
(3)培養上清の分画及び放射能測定
実施例1の方法と同様に実施した。
結果を図2に示す。
図2A(各n=1)
1)0.01%HA(ヒアルロニダーゼ(−))群
2)0.01%HA(ヒアルロニダーゼ(+))群。
図2B(各n=1)
1)0.01%化合物1(ヒアルロニダーゼ(−))群
2)0.01%化合物1(ヒアルロニダーゼ(+))群。
0.01%HA(ヒアルロニダーゼ(−))群及び0.01%化合物1(ヒアルロニダーゼ(−))群ともに高分子量の放射性物質の産生が確認された。0.01%化合物1(ヒアルロニダーゼ(−))群の放射性物質は、0.01%HA(ヒアルロニダーゼ(−))群の放射性物質よりも分子量が大きかった。
一方、0.01%HA(ヒアルロニダーゼ(+))群及び0.01%化合物1(ヒアルロニダーゼ(+))群ともに、それらの高分子量放射性物質のピークの消失が確認された。
以上より、HAまたは化合物1の添加によって分子量が増加した物質は、ヒアルロン酸であることが確認された。
化合物1によるヒアルロン酸の合成促進作用の経時変化を検証した。
実施例1の方法と同様に、試験物質として、以下の3つの溶液を用意した。
(1)Control溶液
(2)0.1%(w/v%)化合物1溶液
(3)0.1%(w/v%)ヒアルロン酸ナトリウム(HA)溶液。
実施例1の方法と同様に実施した。なお、細胞に試験物質を添加した後の各時点(8,24,36,48,72時間)において培養上清を回収した。
結果を図3に示す。
図3A Control(8,24,36,48,72時間)群 (各n=1)
図3B 0.1%HA(8,24,36,48,72時間)群 (各n=1)
図3C 0.1%化合物1(8,24,36,48,72時間)群 (各n=1)。
Control群、HA群及び化合物1群において、いずれもヒアルロン酸を産生し、経時的にヒアルロン酸含有量が増大することが確認された。Control群では500,000付近をピークとするヒアルロン酸が産生された。HA群では1,000,000付近をピークとするヒアルロン酸が産生された。化合物1群ではHA群よりも高分子量のヒアルロン酸が産生された。
以上より、化合物1及びヒアルロン酸ナトリウムはいずれも高分子量ヒアルロン酸の産生を誘導し、経時的に高分子量ヒアルロン酸を培地中に増加させた。また、化合物1群のヒアルロン酸の分子量はHA群のそれと比較してより大きかった。分子量に関して、いずれの群でも経時的なピークの変動は認められなかった。化合物1は、測定期間内において常に内因性の高分子量ヒアルロン酸産生作用を有していた。
化合物1によるヒアルロン酸の合成促進作用を、化合物1の構成成分であるヒアルロン酸ナトリウムおよびジクロフェナクナトリウム(DF−Na)と比較した。
実施例1の方法と同様に、Control溶液、0.01%(w/v%)化合物1溶液、および0.01%(w/v%)ヒアルロン酸ナトリウム(HA)溶液を用意した。DF−Na(0.014μg/mL、0.14μg/mL、1.4μg/mL及び14μg/mL)溶液は、Control溶液にDF−Naを溶解させることで調製した。また、0.01%(w/v%)ヒアルロン酸ナトリウム(HA)溶液にDF−Na(1.4μg/mL)を溶解させて、HA+DF−Na混合液を得た。
(1)Control溶液
(2)0.01%(w/v%)化合物1溶液
(3)0.01%(w/v%)ヒアルロン酸ナトリウム(HA)溶液
(4)DF−Na(0.014、0.14、1.4及び14μg/mL)溶液
(5)0.01%(w/v%)ヒアルロン酸ナトリウム(HA)+DF−Na(1.4μg/mL)混合液。
実施例1の方法と同様に実施した。
結果を図4A及び図4Bに示す。
図4A(各n=2)
1)Control群
2)0.01%化合物1群
3)0.01%HA群
4)DF−Na(1.4μg/mL)群
5)0.01%HA+DF−Na(1.4μg/mL)群。
図4B
1)Control群 (n=1)
2)DF−Na(0.014、0.14、1.4及び14μg/mL)群 (各n=1)。
なお、DF−Na(14μg/mL)の濃度は、0.01%化合物1に含有されるDF−Na濃度に相当する。
Control群では500,000付近をピークとするヒアルロン酸の産生が、HA群では1,000,000付近をピークとするヒアルロン酸の産生が確認された(図4A)。化合物1群は、高分子量ヒアルロン酸の産生が、HA群より一層顕著であった。
HA+DF−Na混合液群では、HA群と同様に、1,000,000付近をピークとするヒアルロン酸の産生が確認された(図4A)。
DF−Na群では、Control群と同様に、500,000付近をピークとするヒアルロン酸の産生が確認された(図4A)。
DF−Na群及びHA+DF−Na混合液群では、化合物1群で認められる高分子量ヒアルロン酸産生作用は認められなかった(図4A)。また、DF−Naは0.014〜14μg/mLのいずれの濃度においてもヒアルロン酸の合成促進作用は認められなかった(図4B)。
以上より、化合物1投与で認められる高分子量ヒアルロン酸産生作用は、ヒアルロン酸ナトリウム、DF−Na、またはHA+DF−Na混合液投与では認められなかった。すなわち、化合物1による内因性ヒアルロン酸の分子量増加作用は、化合物1の構成成分の単純な混合では認められないことから、式1で表される多糖誘導体特有の作用であることが明らかとなった。
ヒト滑膜細胞を用いて、化合物1によるヒアルロン酸の合成促進作用を検証した。この時、複数のヒト由来の滑膜細胞を用いることで、患者の違いによる影響を検討した。
実施例1の方法と同様に、試験物質として、以下の5つの溶液を用意した。
(1)Control溶液
(2)0.01%(w/v%)化合物1溶液
(3)0.01%(w/v%)ヒアルロン酸ナトリウム(HA)溶液
(4)0.1%(w/v%)化合物1溶液
(5)0.1%(w/v%)ヒアルロン酸ナトリウム(HA)溶液。
(1)細胞培養、試験物質添加及び培養上清回収
実施例1の方法と同様に実施した。なお、3名のヒト変形性関節症患者由来滑膜細胞(HFLS−OA、CELL APPLICATIONS,INC.)及び3名のヒトリウマチ患者由来滑膜細胞(HFLS−RA、CELL APPLICATIONS,INC.)を用いた。3人の各疾患患者由来の細胞(3ロット)を別々に評価し、例数3とした。
(2)培養上清の分画及び放射能測定
実施例1の方法と同様に実施した。なお、HPLCカラム(OH pak SB−805 HQ column,Shodex(登録商標))より高分子量側の分離能に長けたカラム(OH pak SB−807 HQ column,Shodex(登録商標))を用いた。
(3)細胞数計測
培養上清回収後、各ウェルから接着した細胞を剥がした。その後、トリパンブルー溶液及び血球計算盤を用いて細胞数を計測した。
結果を図5A〜図5Dに示す。
図5A(各n=3、3人のリウマチ患者に由来する滑膜細胞)
1)Control群
2)0.01%HA群
3)0.01%化合物1群。
図5B(各n=3、3人の変形性関節症患者に由来する滑膜細胞)
1)Control群
2)0.01%HA群
3)0.01%化合物1群。
図5C(各n=3、3人の変形性関節症患者に由来する滑膜細胞)
1)Control群
2)0.1%HA群
3)0.1%化合物1群。
図5D(各n=3、3人の変形性関節症患者に由来する滑膜細胞)
1)Control群
2)0.1%HA群
3)0.1%化合物1群。
図5A〜図5Dの各々において、結果は、平均値±標準誤差(各n=3)によって示した。図5A(リウマチ患者由来滑膜細胞)と図5B(変形性関節症患者由来滑膜細胞)において、0.01%化合物1群では2,400,000付近をピークとする高分子量のヒアルロン酸の産生が確認され、0.01%HA群では1,000,000付近をピークとするヒアルロン酸の産生が確認された。図5C(変形性関節症患者由来滑膜細胞)において、0.1%化合物1群では2,400,000を超える高分子量ヒアルロン酸の産生が確認された。高分子量側の分離能に長けたカラムを用いることで、化合物1投与によって産生される高分子量ヒアルロン酸の分子量がより明確となった。また、化合物1の濃度依存的に、より高分子量のヒアルロン酸が産生されることが認められた。図5D(変形性関節症患者由来滑膜細胞)において、各群の細胞数に有意差は認められず(パラメトリックTukey型多重比較検定でp>0.05)、0.1%化合物1及び0.1%HA添加による細胞数の有意な増減はなかった。
以上のとおり、化合物1投与による高分子量ヒアルロン酸産生作用は、リウマチ患者及び変形性関節症患者のいずれに由来する滑膜細胞においても認められた。化合物1によるヒアルロン酸分子量の増加は、試料間差が小さいことが明らかとなった。また、化合物1は、ヒアルロン酸ナトリウムよりも高分子量のヒアルロン酸の産生を誘導する作用を有していた。また、化合物1による高分子量ヒアルロン酸産生作用は、細胞数の増加によるものでなく、細胞において合成されるヒアルロン酸を高分子量化していることが明らかとなった。
化合物1によるヒアルロン酸合成促進作用の作用機序を検証した。
化合物1またはヒアルロン酸ナトリウム(HA)(ARTZ Dispo(登録商標)(生化学工業株式会社製))を、リン酸緩衝液とα−MEMの濃縮培地とを含む溶液に混和した。さらに、終濃度が10%(v/v)ウシ胎児血清(以下、FBS)、10ng/mL組換えヒトIL−1β/IL−1F2(以下、IL−1β)及び1%(w/v)ペニシリン/ストレプトマイシンとなるように、前記の溶液に各試薬を添加・混和した。これにより、試験物質として、以下の3つの溶液を用意した。
(1)Control溶液
(2)0.1%(w/v%)化合物1溶液
(3)0.1%(w/v%)ヒアルロン酸ナトリウム(HA)溶液。
(1)細胞培養、試験物質添加
ヒト変形性関節症患者由来滑膜細胞(HFLS−OA、CELL APPLICATIONS,INC.)を175cm2フラスコで継代培養して増殖させた。細胞培養には、Basal medium(10%(v/v)Growth supplement、1%(w/v)ペニシリン/ストレプトマイシンを含む)(Cell Applications, Inc.製)を用いた。その後、6ウェルプレートに3.0×105cells/2mL/wellとなるように細胞を播種し、コンフルエントになるまで約24時間培養した。細胞の培養には、α−MEM培地(10%(v/v)FBS、1%(w/v)ペニシリン/ストレプトマイシンを含む)を用いた。培養上清除去後、ウェルに試験物質を2mL添加し、さらに48時間培養した。培養はCO2インキュベーター(5%(v/v)CO2)内で、37oCで行った。
(2)培養細胞中のRNA抽出及びcDNA試料調製
培養終了後、RNeasy(登録商標) Plus Mini kit(QIAGEN)を用いて、ウェル毎に細胞からRNAを抽出した。超微量分光光度計を用いてRNA濃度を測定した後、試料を超低温フリーザーで凍結保存した。抽出RNAを用いて、Super Script(登録商標) III First−Strand Synthesis System(Invitrogen)を用いて、cDNA試料を調製した。
(3)相対的mRNA量の算出(リアルタイムPCR)
cDNA試料を、Premix ExTaq(Perfect Real Time)(タカラバイオ株式会社)を用いてリアルタイムPCRを行い、ターゲット遺伝子(HAS1、HAS2、HAS3、HYAL1、HYAL2及びHYAL3)及びGAPDHのCt値を測定し、ΔΔCt法により相対的mRNA量を算出した。
probe&primerにはTaqman(登録商標) Gene Expression Assay(Applied Biosystems)を使用した。HAS1(ID:Hs00987418_m1)、HAS2(ID:Hs00193435_m1)、HAS3(ID:Hs00193436_m1)、HYAL1(ID:Hs00201046_m1)、HYAL2(ID:Hs01117343_g1)、HYAL3(ID:Hs00185910_m1)、GAPDH(ID:Hs03929097_g1)。
結果を図6に示す(各群n=3、3名の変形性関節症患者に由来する滑膜細胞)。
図6A HAS1、HAS2及びHAS3の相対的mRNA量
1)Control群
2)0.1%HA群
3)0.1%化合物1群。
図6B HYAL1、HYAL2及びHYAL3の相対的mRNA量
1)Control群
2)0.1%HA群
3)0.1%化合物1群。
図6において、結果は、平均値±標準誤差(各群例数=3)によって示した。*及び**は、それぞれDunnett検定においてp<0.05、p<0.01(vs Control)を示す。
化合物1はHYAL2 mRNA発現を有意に抑制し、HAS2 mRNA発現を有意に促進することが認められた。一方、ヒアルロン酸ナトリウムのHYAL1,2,3及びHAS1,2,3のmRNA発現に対する影響は認められなかった。
以上のとおり、高分子量ヒアルロン酸産生に関与するHAS2のmRNA発現を化合物1が促進した。このことから、化合物1によるヒアルロン酸合成促進の作用機序は、HAS2 mRNAの発現促進が関与している可能性が高い。また、高分子量ヒアルロン酸分解に関与するHYAL2のmRNA発現を化合物1が抑制したことから、高分子量ヒアルロン酸分解の抑制も当該作用機序に関係している可能性が示唆された。
抗原誘発関節炎モデルウサギにおける、化合物1によるヒアルロン酸合成促進作用を検証した。
1%(w/v)化合物1溶液(リン酸緩衝液)、10%(w/v)卵白アルブミン溶液(リン酸緩衝液)及び[3H]グルコサミン(リン酸緩衝液、37MBq/mL)の各溶液を5:1:4(v:v:v)の割合で混合し、0.5%(w/v%)化合物1溶液を得た。Control溶液の調製には、上記の化合物1溶液に代えて、リン酸緩衝液を用いた。ヒアルロン酸ナトリウム(HA)溶液の調製には、上記の化合物1溶液に代えて、ARTZ Dispo(登録商標)(生化学工業株式会社製)を用いた。また、リン酸緩衝液及び[3H]グルコサミン(リン酸緩衝液、37MBq/mL)の各溶液を3:2(v:v)の割合で混合し、卵白アルブミン(関節炎惹起物質)を含有しないNormal溶液を得た。試験物質として、以下を使用した。
(1)Control溶液
(2)0.5%(w/v%)ヒアルロン酸ナトリウム(HA)溶液
(3)0.5%(w/v%)化合物1溶液
(4)Normal溶液。
(1)感作、関節炎惹起、試験物質投与及び関節液回収
卵白アルブミン(SIGMA)を生理食塩液(株式会社大塚製薬工場)で1%(w/v)に溶解・調製し、フロイント完全アジュバント(CAPPEL)と1:1(v:v)の油中水型エマルジョンを作製した。エマルジョンを全身麻酔下(ミダゾラム、キシラジン及びブトルファノール、各々、0.67mg/kg、5.3mg/kg及び0.67mg/kg、i.v.)の日本白色種ウサギ(雄性、16週齢、オリエンタル酵母工業株式会社)の背部皮内数十カ所に計1mL投与し、感作した。感作後12日目に同様にエマルジョンを投与し、追加感作した。2回目感作から約2〜3ヵ月後の試験物質投与(関節炎惹起)直前に、全身麻酔下のウサギ後肢膝関節腔内を1mL生理食塩液で3回洗浄し、関節液を回収した。その後、ウサギ後肢膝関節腔内に0.5mL/関節の用量で試験物質(関節炎惹起物質含有)を投与した。正常群にはNormal溶液(関節炎惹起物質なし)を投与し、関節炎を惹起させなかった。投与後48時間に、全身麻酔下のウサギ後肢膝関節腔内を1mL生理食塩液で3回洗浄し、関節液を回収した。回収した関節液を遠心分離し、上清を回収・冷凍保存した。
(2)プロナーゼ処理
回収した関節液を100℃で10分加熱した。その後、30μLの200μg/mLプロナーゼ(メルク株式会社)と270μLの関節液とを混和し、37℃で一晩消化することでプロナーゼ処理した。プロナーゼ処理後の関節液を100℃で10分加熱した後、遠心分離した上清を回収・冷凍保存した。
(3)上清の分画及び放射能測定
グルコサミンはヒアルロン酸の構成単糖であることから、試験物質投与後に生体内で新たに合成されるヒアルロン酸には[3H]グルコサミンが取り込まれる。そこで、回収した上清中のヒアルロン酸をHPLCを用いて分子量によって分離し、フラクションコレクターを用いて0.5分毎にフラクションを回収した。回収した各フラクションにシンチレーション液を0.5mL添加して混和した。その後、各フラクションの放射能(dpm、disintegrations per minute)をシンチレーションカウンターを用いて測定し、放射能(新たに合成されたヒアルロン酸への[3H]グルコサミンの取り込み量)を評価した。HPLC条件は下記のとおり:
移動相:5mmol/Lリン酸緩衝液(pH6.0)、0.82%(w/v)NaCl:アセトニトリル=2:1(v:v)の溶液
流速:0.5mL/min
カラム:OH pak SB−807 HQ column(Shodex(登録商標))、カラム温度:35℃
注入量:100μL
シンチレーションカウンター条件
3H、dpm、3min
シンチレーション液:Ultima−FloTMM フローシンチレーションアナライザー用カクテル。
ヒアルロン酸標準溶液をHPLCで分離し、波長210nmにおけるUV吸収を測定した。各分子量のヒアルロン酸標準溶液のピークトップが回収されるフラクションNo.を算出した。標準ヒアルロン酸試料として、Streptococcal Hyaluronic Acid Polymer(平均分子量804,000、Iduron Ltd)及びSelect−HATM2,500k(平均分子量2,384,000)を用いた。また、正常ウサギ膝関節から回収した関節液でも同様にフラクションNo.を算出した。
結果を図7に示す。
(1)Control (n=3)
(2)HA (n=3)
(3)化合物1 (n=3)
(4)正常(関節炎惹起なし) (n=1)。
図7において、結果は、平均値(n=3、正常群のみn=1)によって示した。正常ウサギ膝関節で合成されたヒアルロン酸は、2,300,000よりも高分子量域にピークが認められた(正常関節液)。化合物1投与後にウサギ膝関節で合成されたヒアルロン酸は2,300,000付近にピークが認められた。化合物1投与群で産生される高分子量ヒアルロン酸量は、ヒアルロン酸ナトリウム投与群と比較して顕著であった。また、ヒアルロン酸の生産量は、正常群と比較しても、化合物1投与群においてより顕著であった。
本出願は、2018年3月27日付で日本国特許庁に出願された特願2018−59772号に基づく優先権を主張し、その内容は参照によって全体として本出願に組み込まれる。
Claims (3)
- 下記式1で表されるヒアルロン酸誘導体またはその塩に対する、ヒアルロン酸産生細胞の応答性を評価する方法であって、
(1)前記ヒアルロン酸誘導体またはその塩を含む培地中で、前記ヒアルロン酸産生細胞を培養する工程、および
(2)前記培地中のヒアルロン酸の分子量および/または含有量を測定する工程、を含む、
方法:
- (3)前記ヒアルロン酸の分子量および/または含有量の増加を指標として、前記ヒアルロン酸誘導体またはその塩に対する前記ヒアルロン酸産生細胞の応答性の存在を認める工程をさらに含む、請求項1に記載の方法。
- ヒアルロン酸の生産方法であって、
(1’)下記式1で表されるヒアルロン酸誘導体またはその塩を含む培地中で、ヒアルロン酸産生細胞を培養する工程、および
(2’)前記培地からヒアルロン酸を回収する工程、を含む、
方法:
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