JP6758299B2 - 抗炎症剤としてのprg4の使用 - Google Patents

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Description

関連出願の相互参照
[0001] 本出願は、その開示が参照により本明細書に組み込まれている、2015年1月26日に出願された米国特許仮出願第62/107,799号および2015年12月30日に出願された米国特許仮出願第62/273,059号の出願日の恩典を主張する。
[0002] 本発明は、ヒト糖タンパク質PRG4またはルブリシンの新規使用に関する。より詳しくは、本発明は、炎症応答を低減または阻害するための、および炎症状態を処置するための、抗炎症剤としてのPRG4の使用に関する。
[0003] プロテオグリカン4遺伝子(PRG4)は、巨核球刺激因子(MSF)ならびにルブリシンとしても公知である「潤滑機能蛋白(Superficial zone protein)」の高度グリコシル化された選択的スプライス変種および糖型をコードする。潤滑機能蛋白(Superficial zone protein)は、最表層の軟骨外植片の表面で最初に位置特定され、条件培地中で同定された。ルブリシンは、滑液から初めて単離されて、in vitroの軟骨−ガラス界面およびラテックス−ガラス界面で滑液と類似の潤滑能を有することが証明された。ルブリシンは後に、滑膜線維芽細胞の産物として同定され、その潤滑能が、エキソン6によってコードされるアミノ酸940個の大きいムチン様ドメイン内のO−結合β(1−3)Gal−GalNAcオリゴ糖に依存することが発見された。ルブリシン分子は多様にグリコシル化されて、いくつかの天然起源のスプライス変種が報告されている。それらは本明細書において総称してPRG4と称される。PRG4は、体内で、滑膜、腱、半月板などの関節軟骨の表面に、および他の部位の中で、眼の保護膜に存在することが示されており、関節の潤滑および滑膜の恒常性において重要な役割を有する。
[0004] 本出願者らの本発明の前では、PRG4は、関節、腱、軟骨を潤滑すること、および細胞間相互作用を阻害するための力学的障壁として作用すること、などの力学的機能を提供する、単なる力学的特性を有するタンパク質であると認識されていた。しかし、本明細書において示されるように、本出願人は、ルブリシンが、境界潤滑および抗接着を提供するその能力を超える特性を有することを発見した。特に、本出願人は、PRG4が、リガンド受容体相互作用に関与して、例えばCD44活性化、NF−κB移行、およびサイトカイン媒介性炎症をモジュレートする、というリガンドまたはシグナル伝達分子として作用するその能力により抗炎症特性を有することを決定した。
[0005] 本発明は、ルブリシンとしても公知であるPRG4のこれまで未知であった抗炎症特性を利用する。したがって、本発明は、例えば炎症応答を阻害または低減する方法、および炎症状態を処置する方法を提供する。PRG4の抗炎症特性の発見の根底にあるのは、PRG4がその抗炎症効果を達成する様々な推定のメカニズムの理解である。これらのメカニズムは、本出願人によって発見され、本出願人は、PRG4がCD44受容体に結合して、CD44受容体アンタゴニストとして作用することができることを決定した。その結果、PRG4は、CD44受容体シグナル伝達によって媒介される炎症促進性の応答を下方調節することができる。PRG4がCD44のシグナル伝達に影響を及ぼすことができることは、NF−κBの移行を下方調節する効果も有する。さらに、PRG4を投与すると、多数の炎症促進性サイトカインの産生が阻害されること、ならびに炎症促進性サイトカインの誘導(例えば、TNF−α)による細胞応答および増殖がモジュレートされることが示されており、この特徴はPRG4に固有であり、高分子量ヒアルロン酸などの他の潤滑剤にとって固有のものではない。したがって、PRG4は、治療および予防の状況における多数の新規方法において、炎症応答の産生に関係するシグナル伝達経路に及ぼすその効果により、抗炎症作用を発揮するために使用することができる。
[0006] したがって、1つの態様において、本発明は、PRG4を患者に全身投与する、または非軟骨性、非骨性、非骨、および非関節であるが、膀胱、角膜、または口腔表面組織ではない部位で局所投与することを含む、患者における炎症応答を低減または阻害する方法を提供する。
[0007] 1つの実施形態において、PRG4は、例えば静脈内、筋肉内、皮下、腹腔内、経口、直腸内、口内頬側、または舌下投与、または吸入によって患者に全身投与される。
[0008] 本発明のもう1つの実施形態において、PRG4含有組成物は、PRG4を、患者のある位置に注射および/または留置するためのマトリクス/足場投与剤形に処方することによって、患者に簡便に投与することができる。そのようなPRG4含有組成物は、患者のある位置でPRG4を徐々に放出することができる徐放性製剤の剤形であり得る。適したマトリクス/足場投与剤形には、生体適合性のポリマー、ポリマーマトリクス、カプセル、マイクロカプセル、微粒子、拡散デバイス、およびリポソームが挙げられるがこれらに限定されるわけではない。本発明のそのような他の製剤は、マトリクスに会合するかまたは患者に投与されると、固体またはゲルを形成する液体を含む。PRG4を含有するように処方されるそのような組成物に加えて、そのような組成物はまた、PRG4を発現するように設計された組換えにより操作された細胞を含有するように処方されてもよい。PRG4含有組成物は、直接注射、または直視下手術、もしくは腹腔鏡技法もしくは関節鏡技法の際に予め形成されたPRG4組成物を留置することを含む、患者の体内の位置にPRG4を導入するために任意の適した方法で投与することができる。
[0009] もう1つの実施形態において、PRG4は、患者に局所投与される、例えば局所外用的にまたは注射によって投与される。いくつかの実施形態において、PRG4は、皮膚、腎臓、肺、肝臓、皮膚熱傷または外科的切開部などの創傷、甲状腺、膵臓、脾臓、胸腺、卵巣、精巣、子宮、副腎、下垂体、視床下部、尿道、前立腺、心臓、動脈または血管、心膜液、脳、胃から選択される部位で局所投与される。投与はまた、直腸、鼻、耳、咽頭、喉頭、気管を含む開口部で行われる。他の投与領域には、舌、後眼部、または腫瘍部位が挙げられる。投与はまた、小腸、大腸、結腸、または食道、咽頭、喉頭、気管、舌、後眼部、または腫瘍部位を含む内臓で行われる。いくつかの実施形態において、局所投与部位は、患者における炎症部位または炎症応答部位である。
[0010] もう1つの実施形態において、PRG4は、関節炎、骨関節炎、乾癬性関節炎、リウマチ性関節炎、糖尿病性網膜症、網膜炎症、網膜炎、シェーグレン症候群、黄斑変性、痛風、偽痛風、心膜炎、またはぶどう膜炎から選択される炎症状態を患っている患者に全身投与される。
[0011] もう1つの実施形態において、PRG4は、座瘡;急性臓器不全;急性呼吸促迫症候群(ARDS);アジソン病;アレルギー性鼻炎;同種異系移植片拒絶;円形脱毛症;アルツハイマー病;アナフィラキシー;虫垂炎;喘息;アテローム性動脈硬化症;アトピー性皮膚炎;自己免疫性脱毛、自己免疫性甲状腺機能亢進症、自己免疫性下垂体機能低下症、多腺性自己免疫疾患を含む自己免疫疾患;ベーチェット病;脳損傷;気管支炎;がん;心肺バイパス症候群;心腎症候群;セリアック病;慢性光線性皮膚炎;慢性閉塞性肺疾患(COPD);慢性腎不全;結腸炎;接触性皮膚炎;クローン病;皮膚筋炎;糖尿病;湿疹;肺気腫;異物拒絶;緑内障;糸球体腎炎;痛風;移植片対宿主病;グレーヴス病;ギラン・バレー症候群;橋本甲状腺炎;枯草熱;肝腎症候群;過敏症またはアレルギー;封入体筋炎;ウイルス、真菌、寄生虫、または微生物浸潤による感染症;炎症性腸疾患;炎症性腎疾患;熱もしくは化学物質曝露または放射線による損傷;刺激性腸症候群;虚血;肺炎症;モルフェア;多発性硬化症;菌状息肉腫;心筋梗塞;壊死;非感染性肺損傷;膵炎;悪性貧血;肺炎;多発筋炎;前立腺炎;偽痛風;乾癬;掌蹠膿疱症;壊疽性膿皮症;呼吸器アレルギー;強皮症;敗血症;血清病;セザリー症候群;皮膚アレルギー;卒中;全身性炎症応答症候群(SIRS);全身性紅斑性狼瘡;全身性強皮症;T−細胞媒介性過敏疾患;移植片拒絶;銃創、ナイフ創、自動車事故、転倒、または戦闘による外傷;結核;潰瘍性大腸炎;心膜炎;蕁麻疹;および尋常性白斑から選択される炎症状態を患っている患者に全身または局所投与される。
[0012] さらなる実施形態において、患者における炎症応答は、患者が患っている炎症状態に関連する。
[0013] さらなる実施形態において、投与されるPRG4は、組換えヒトPRG4である。もう1つの実施形態において、PRG4は、シグナル配列を含まない配列番号1の配列を有する。1つの実施形態において、PRG4は、患者において境界潤滑を提供するには不十分な量で投与される。もう1つの実施形態において、PRG4は、例えば0.1μg/kg〜4,000μg/kgの範囲の量で、または例えば10μg/mL〜約2mg/mLのPRG4濃度を含むPRG4溶液から適用される組織表面上のコーティングとして投与される。
[0014] 1つの実施形態において、炎症応答の低減または阻害は、患者における炎症促進性サイトカインの産生レベルによって測定され得る。例えば、1つの実施形態において、炎症促進性サイトカインは、IL−1α、IL−1β、IL−2、IL−3、IL−4、IL−5、IL−6、IL−7、IL−8、IL−9、IL−10、IL−11、IL−12、IL−12p70、IL−13、IL−14、IL−15、IL−16、IL−17、IL−17α、IL−18、IL−19、IL−20、IL−21、IL−22、IL−23、IL−24、IL−25、IL−26、IL−27、IL−28、IL−29、IL−30、IL−31、IL−32、IL−33、IL−34、IL−35、IL−36、TNF−α、TNF−β(リンホトキシン−α)、リンホトキシン−β、CXC31L(フラクタルキン)、CXCL−8、CCL2、CCL3、CCL4、CCL5、CCL11、CXCL10、IFN−α、IFN−β、IFN−ε、IFN−κ、IFN−ω、IFN−γ、VEGF、MCP−1、MCP−3、EGF、GMCSF、CD40L、CD27L、CD30L、FASL、4−IBBL、OX40L、TRAIL、FGF−2、GRO、MDC、Rantes、G−CSF、M−CSF、FGF−2、EPO、MCSF、MIP3α、MG−CSF、およびGCSFからなる群より選択される。
[0015] もう1つの態様において、本発明は、PRG4を患者に投与することを含む、炎症状態を有する患者における炎症応答を低減または阻害する方法を提供する。炎症状態は、本明細書において言及される任意の状態であり得る。
[0016] 1つの態様において、本発明は、患者にPRG4を投与することによって、患者における炎症応答を低減または阻害する方法を提供する。PRG4の投与は、患者の細胞上のCD44受容体に結合して、患者における炎症促進性サイトカインの産生を低減もしくは阻害して、および/または患者の細胞におけるNF−κBの移行を低減もしくは阻害して、それによって患者における炎症応答を低減または阻害する。
[0017] もう1つの実施形態において、PRG4は、患者における炎症部位である、前記患者の非軟骨性組織、非骨組織、非骨性組織であるが、角膜、膀胱、または口腔組織ではない細胞にまたは細胞の近くに局所投与される。
[0018] さらなる実施形態において、細胞は、肥満細胞、脾細胞、肺細胞、腎細胞、脳細胞、心細胞、肝細胞、がん細胞、皮膚細胞、上皮細胞、内皮細胞、白血球、リンパ球、好中球、好酸球、好塩基球、単球、マクロファージ、樹状細胞、線維芽細胞、筋細胞、尿道細胞、血管細胞、神経細胞、膵細胞、胃細胞、腸細胞、結腸細胞、直腸細胞、胆嚢細胞、幹細胞、または甲状腺細胞である。
[0019] さらなる実施形態において、PRG4は、滑膜細胞、軟骨細胞、骨細胞、骨芽細胞、破骨細胞、網膜細胞、角膜縁細胞、小柱網細胞、角膜細胞、結膜細胞、眼球細胞、または眼細胞に接触するように、患者に全身投与される。
[0020] なおもう1つの実施形態において、PRG4が局所投与されるか全身投与されるかによらず、PRG4は、患者において境界潤滑を提供するには不十分な量で投与される。例えば、1つの実施形態において、PRG4は、0.1μg/kg〜4,000μg/kgの範囲の量で投与される。
[0021] さらなる実施形態において、PRG4の投与は、IL−2、IL−4、IL−6、IL−8、IL−10、VEGF、IFN−γ、TNF−α、IL−1α、IL−1β、MCP−1、EGF、FGF−2、フラクタルキン、IFN−α2、GRO、MCP−3、MDC、EPO、IL−13、IL−18、MCSF、MIP−3α、MG−CSF、IL−7、IL−5、G−CSF、Rantes、IL−17α、またはIL−12p70からなる群より選択される炎症促進性サイトカインを低減または阻害する。
[0022] もう1つの態様において、本発明は、表面に存在するCD44への活性化リガンドの結合を阻害する方法を提供する。方法は、CD44に結合してリガンドの結合を阻害するために十分な濃度のPRG4を、表面に曝露することを含む。1つの実施形態に従って、PRG4は、CD44に結合するためには十分であるが、境界潤滑を提供するには不十分である量で表面に存在する。もう1つの実施形態において、表面は哺乳動物の細胞膜であり、もう1つの実施形態において、表面は表面プラズモン共鳴検出器の表面である。なおもう1つの実施形態において、PRG4は、rhPRG4(組換えヒトPRG4)またはnhPRG4(ネイティブヒトPRG4)である。
[0023] さらなる実施形態において、表面は、ヒト対象の表面である。もう1つの実施形態において、PRG4は、全身投与される。もう1つの実施形態において、PRG4は、患者に局所外用的に投与される。なおもう1つの実施形態において、PRG4、例えばrhPRG4は、0.1μg/kg〜4,000μg/kgの範囲の量でヒト対象に投与される。もう1つの実施形態において、PRG4、例えばrhPRG4は、用量あたり1〜100μLの少量で0.1μg/mL〜30mg/mLの量で投与される。もう1つの実施形態において、PRG4は、例えば浣腸として用量あたり100μL〜4Lの量で10μg/mL〜4mg/mLの量で投与される。
[0024] 1つの実施形態において、表面がヒト対象の表面である場合、ヒトは、骨代謝障害を患っており、受容体にPRG4を曝露すると、破骨細胞の分化を低減または阻害する。さらなる実施形態において、ヒトは、炎症状態を患っている。例示的な炎症状態は、本明細書において上記の通りである。1つの実施形態において、受容体にPRG4、例えばrhPRG4を曝露すると、炎症を、または炎症状態の位置での炎症促進性サイトカインレベルを低減させる。
[0025] 1つの実施形態に従って、細胞は、滑膜細胞、肥満細胞、脾細胞、肺細胞、腎細胞、脳細胞、心細胞、眼細胞、肝細胞、がん細胞、皮膚細胞、上皮細胞、または内皮細胞である。さらなる実施形態において、細胞は、リウマチ性関節炎を有する対象の滑膜細胞、糖尿病者の膵細胞、喘息者の肺細胞、眼の感染症、熱傷、または他の刺激を有する対象の眼球細胞;結核または他の肺の感染症、損傷もしくは状態を有する対象の気管支または肺胞上皮細胞;嚢胞性線維症の対象の肺細胞;大腸炎またはクローン病を有する人の下位腸管上皮細胞;乾癬を有する対象の皮膚細胞;座瘡を有する対象の皮膚細胞;レーザーアブレーションによる処置後の対象の皮膚細胞、または敗血症を有する対象の内皮細胞である。なおもう1つの実施形態において、細胞はT細胞であるが、さらなる実施形態において、細胞はリンパ球、好中球、線維芽細胞、がん細胞、マクロファージ、樹状細胞、単球、好酸球、または内皮細胞である。
[0026] 1つの実施形態に従って、表面にPRG4、例えばrhPRG4を曝露すると、CD44の炎症促進性リガンドに拮抗する。1つの実施形態において、リガンドは、ヒアルロナン(HA)、ヒアルロナン血清由来ヒアルロナン結合タンパク質複合体(HA−SHAP)、またはマトリクスメタロプロテナーゼ(例えば、MMP−9)である。もう1つの実施形態において、リガンドは、ヘモペキシン、EMMPRIN、ソマトメジン−B、オステオポンチン、OKT3、またはC3a、CD3、CD46などの補体関連タンパク質である。
[0027] もう1つの態様において、本発明は、例えばヒト対象の血液中の炎症促進性サイトカインレベルを低減または阻害する方法を提供する。方法は、炎症促進性サイトカインレベルを低減または阻害するために十分な量のPRG4を全身投与する工程を含む。例示的な炎症促進性サイトカインには、IL−2、IL−4、IL−6、IL−8、IL−10、VEGF、IFN−γ、TNF−α、IL−1α、IL−1β、MCP−1、EGF、FGF−2、フラクタルキン、IFN−α2、GRO、MCP−3、MDC、EPO、IL−13、IL−18、MCSF、MIP−3α、MG−CSF、IL−7、IL−5、G−CSF、Rantes、IL−17α、またはIL−12p70が挙げられる。
[0028] さらなる態様において、本発明は、細胞におけるNF−κBの移行を阻害する方法を提供する。方法は、NF−κBを含有する細胞を、細胞表面受容体に結合してNF−κBシグナル伝達経路の活性化を阻害するPRG4に接触させる工程を含む。さらなる実施形態において、PRG4は、細胞表面上のTNF−α受容体またはIL−1受容体を阻害する。
[0029] なおもう1つの実施形態において、細胞は、PRG4を接触させたヒトの細胞である。さらなる実施形態において、細胞は、滑膜細胞、軟骨細胞、または骨細胞であるが、なおもう1つの実施形態において、細胞は、脾細胞、肺細胞、腎細胞、脳細胞、心細胞、脳細胞、肝細胞、上皮細胞、または内皮細胞である。
[0030]図1A−CはTMB−ELISAによって450nmで検出した、組換えヒトCD44受容体への組換えヒトプロテオグリカン4(rhPRG4)、高分子量ヒアルロン酸(HMWHA)、中分子量ヒアルロン酸(MMWHA)の結合を証明するデータを表す棒グラフである。データは、1群あたりウェル3重測定の独立した実験4回の平均値を表す。図1AはCD44−IgGFcおよびIgGFcへのrhPRG4、HMWHA、MMWHA、およびビトロネクチンの結合を表す。星印()は、CD44−IgGFcのウェルにおける450nmでの吸光度が、rhPRG4、HMWHA、およびMMWHAに関してIgGFcのウェルより統計学的に有意に高かった(p<0.001)ことを示している。 図1BはrhPRG4、HMWHA、およびMMWHAの濃度依存的CD44結合を示す。rhPRG4へのCD44の結合は、HMWHAまたはMMWHAより有意に高かった(p<0.001)。星2つ(**)は、rhPRG4へのCD44の結合が、MMWHAより有意に高かった(p<0.001)ことを示している。 図1Cは96ウェルELISAプレートにコーティングしたCD44への結合に関する、rhPRG4(5μg/mL)とHMWHAまたはMMWHA(0.01μg/mL〜50μg/mL)のいずれかの競合を表す。星印()は、HMWHA+rhPRG4ウェルにおけるCD44結合百分率がrhPRG4ウェルより有意に低かった(p<0.05)ことを示している。(**)は、MMWHA+rhPRG4ウェルにおけるCD44結合百分率がrhPRG4ウェルより有意に低かった(p<0.05)ことを示している。 [0031]図2A−Bは表面プラズモン共鳴を使用した、組換えCD44への組換えヒトプロテオグリカン4(rhPRG4)の結合、およびCD44結合に対するrhPRG4と高分子量ヒアルロン酸(HMWHA)の間の競合を表す。図2Aは固定されたCD44−IgGFcに対するrhPRG4(300μg/mL〜50μg/mL)の濃度依存的会合および解離を表すセンソグラムである。破線の曲線は、CD44キメラタンパク質へのrhPRG4の結合曲線を表し、実線はフィットさせた1:1結合モデルを表す。図2Bは相対的応答−HMWHA結合と、相対的応答−rhPRG4結合の比較を示すプロットである。固定されたCD44−IgGFcへの結合に関するrhPRG4とHMWHAの競合。rhPRG4を300(1)、250(2)、200(3)、150(4)、100(5)、50(6)、および0(7)μg/mLで注入した。rhPRG4の解離後、HMWHAを50μg/mLで注入した。rhPRG4の濃度が増加すると、それに続いてCD44へのHMWHAの結合が減少した。 [0032]図3A−BはCD44へのrhPRG4の結合に及ぼす組換えヒトプロテオグリカン4(rhPRG4)のシアリダーゼ−AおよびO−グリコシダーゼ消化の影響を示す。データは、1群あたりウェル3重測定の独立した実験4回の平均値を表す。図3AはCD44へのrhPRG4、シアリダーゼ−A消化rhPRG4、O−グリコシダーゼ消化rhPRG4、およびシアリダーゼ−A+O−グリコシダーゼ消化rhPRG4の結合を表す棒グラフである。異なる群の間の450nmでの吸光度の値を、非消化rhPRG4群の吸光度の値に対して標準化した。()は、シアリダーゼ−A消化およびO−グリコシダーゼ消化rhPRG4のCD44結合が、非消化rhPRG4と比較して有意に高かった(p<0.01)ことを示す。(**)は、シアリダーゼ−A+O−グリコシダーゼ消化rhPRG4のCD44結合が、シアリダーゼ−A消化、O−グリコシダーゼ消化、および非消化rhPRG4と比較して有意に高かった(p<0.01)ことを示している。 図3BはrhPRG4、シアリダーゼ−A消化rhPRG4、O−グリコシダーゼ消化rhPRG4、ならびにシアリダーゼ−AおよびO−グリコシダーゼ消化rhPRG4の組み合わせのSDS−PAGEの写真である。ゲルをクマシーブルーによって一晩染色した。シアリダーゼ−AおよびO−グリコシダーゼによる消化によって、rhPRG4の見かけの分子量は低減した。 [0033]図4A−Bはリウマチ性関節炎線維芽細胞様滑膜細胞(RA−FLS)のサイトカイン誘導性の増殖に及ぼす組換えヒトプロテオグリカン4(rhPRG4)および高分子量ヒアルロン酸(HMWHA)処置の影響を示す。データは、処置あたりウェル3重測定の独立した実験3回の平均値を表す。図4AはrhPRG4およびHMWHAによるサイトカイン誘導性のRA−FLS増殖の阻害を表す棒グラフである。(#)は、サイトカイン刺激RA−FLSが、無処置細胞より有意に高い(p<0.001)吸光度を有したことを示す。()は、IL−1β刺激RA−FLSのrhPRG4(40および80μg/mL)またはHMWHA(40および80μg/mL)による処置が、無処置IL−1β刺激細胞と比較して細胞増殖を有意に低減させた(p<0.05)ことを示している。(**)は、rhPRG4(20、40および80μg/mL)処置が、無処置TNF−α刺激細胞と比較して細胞増殖を有意に低減させた(p<0.05)ことを示している。 図4BはCD44特異的抗体であるIM7の存在下および非存在下でのrhPRG4およびHMWHAによるサイトカイン誘導性のRA−FLS増殖の阻害を表す棒グラフである。(#)は、サイトカイン刺激RA−FLSが、無処置細胞より有意に高い(p<0.001)吸光度を有したことを示している。()は、rhPRG4またはHMWHA処置が、無処置IL−1βまたは(rhPRG4またはHMWHA)+IM7処置と比較して有意に低い(p<0.05)細胞増殖を示したことを示す。(**)は、rhPRG4処置が、無処置TNF−αまたはrhPRG4+IM7処置(p<0.05)と比較して有意に低い(p<0.05)細胞増殖を示したことを示し、この結果は、HMWHAでは再現されなかった。 図4CはRA−FLSにおけるTNF−α誘導性のNF−κB核移行のrhPRG4による阻害を表す棒グラフである。TNF−α+rhPRG4群におけるNF−κB核移行は、TNF−α単独またはTNF−α+rhPRG4+IM7群より有意に低かった(p<0.001)。rhPRG4またはNF−κB移行の阻害剤であるMG132による処置は、TNF−α処置RA−FLSと比較してNF−κB核移行を有意に低減させた(p<0.001)。 [0034]図5A−CはPrg4−/−およびPrg4+/+滑膜細胞の増殖に及ぼす炎症促進性サイトカインの影響およびrhPRG4の効果を表す。図5Aは抗CD44抗体(IM7)(緑色)およびDAPI(青色)を使用して免疫細胞染色されたPrg4−/−およびPrg4+/+滑膜細胞の蛍光顕微鏡写真を示す。Prg4−/−滑膜細胞における強い緑色蛍光は、Prg4+/+滑膜細胞と比較してCD44局在の増加を示している。 図5BはPrg4−/−およびPrg4+/+滑膜細胞のサイトカイン誘導性の増殖を表す棒グラフを示す。Prg4−/−滑膜細胞のIL−1β誘導性の増殖は、Prg4+/+滑膜細胞のIL−1β誘導性の増殖(p<0.001)およびPrg4−/−滑膜細胞のTNF−α誘導性の増殖(p=0.002)より有意に高かった。Prg4−/−滑膜細胞のTNF−α誘導性の増殖は、Prg4+/+滑膜細胞のTNF−α誘導性の増殖より有意に高かった(p<0.001)。 図5CはIM7の存在下および非存在下でのサイトカイン誘導性のPrg4−/−滑膜細胞増殖に及ぼすrhPRG4処置の影響の棒グラフを示す。(#)は、サイトカイン刺激Prg4−/−滑膜細胞が無処置細胞と比較して有意に高い(p<0.001)吸光度を有したことを示す。()は、IL−1β刺激Prg4−/−滑膜細胞のrhPRG4処置が、無処置のIL−1βまたはrhPRG4+IM7処置と比較して細胞増殖を有意に低減させた(p<0.001)ことを示す。(**)は、TNF−α刺激Prg4−/−滑膜細胞のrhPRG4処置が、無処置TNF−αまたはrhPRG4+IM7処置と比較して細胞増殖を有意に低減させた(p<0.001)ことを示す。 [0035]完全長(非切断)ヒトPRG4(配列番号1:残基1404個)のアミノ酸配列である。残基1〜24位(太字で示す)は、シグナル配列を表し、残基25〜1404位は、ヒトPRG4の成熟配列を表す。糖タンパク質は、その活性型にリード配列を必要としない。 [0036]図7−1〜7−3は完全長のアミノ酸1404個のヒトPRG4タンパク質をコードするPRG4遺伝子(配列番号2)の核酸配列である。 [0036]図7−1〜7−3は完全長のアミノ酸1404個のヒトPRG4タンパク質をコードするPRG4遺伝子(配列番号2)の核酸配列である。 [0036]図7−1〜7−3は完全長のアミノ酸1404個のヒトPRG4タンパク質をコードするPRG4遺伝子(配列番号2)の核酸配列である。 [0037]図8A−Bはリポ多糖の投与が炎症性サイトカインの産生をどのように上方調節するかを示す。図8Aは食塩水(対照)のチャレンジ後およびリポ多糖のチャレンジ後の全血試料に存在する、測定されたそれぞれのサイトカインレベルを示す表である。様々なサイトカイン濃度は、二連決定の平均値を表し、pg/mL(ng/L)として表記する。 図8Bはパーセント変化を棒グラフで示し、これはLPS刺激結果と食塩水対照の結果との比較に基づく。 [0038]図9A−Bはルブリシンの投与が炎症性サイトカインの産生をどのように下方調節するかを示す。図9Aは食塩水(対照)のチャレンジ後およびリポ多糖のチャレンジ後の全血試料に存在する、測定されたそれぞれのサイトカインレベルを示す表である。様々なサイトカインの濃度は、二連決定の平均値を表し、pg/mL(ng/L)として表記する。 図9Bはそれぞれの個々のサイトカインのパーセント変化は、ルブリシン添加試料と食塩水対照試料との比較に基づき、棒グラフで示す。 [0039]図10A−Bはルブリシンの投与が、LPS媒介性炎症性サイトカイン生成をどのように阻害するかを示す。図10AはLPSおよびルブリシンと共にLPSをチャレンジ後の全血試料中に存在する、測定されたそれぞれのサイトカインレベルを示す表である。様々なサイトカインの濃度は、二連決定の平均値を表し、pg/mL(ng/L)として表記する。 図10Bはそれぞれの個々のサイトカインのパーセント変化は、LPS単独とルブリシンを添加したLPSとの比較に基づき、棒グラフで示す。 [0040]図11A−Bはルブリシンの投与が、TNF−α媒介性の炎症性サイトカイン生成をどのように阻害するかを示す。図11AはTNF−αならびにルブリシンおよびTNF−αをチャレンジ後の全血試料中に存在する、測定されたそれぞれのサイトカインレベルを示す表である。様々なサイトカインの濃度は、二連決定の平均値を表し、pg/mL(ng/L)として表記する。 図11Bはそれぞれの個々のサイトカインのパーセント変化は、TNF−α単独とルブリシンを添加したTNF−αとの比較に基づき、棒グラフで示す。 [0041]図12A−Bはルブリシンの投与が、組織因子(TF)媒介性の炎症性サイトカイン生成をどのように阻害するかを示す。図12AはTFならびにルブリシンおよびTFのチャレンジ後の全血試料中に存在する、測定されたそれぞれのサイトカインレベルを示す表である。様々なサイトカインの濃度は、二連決定の平均値を表し、pg/mL(ng/L)として表記する。 図12Bはそれぞれの個々のサイトカインのパーセント変化は、TF単独とルブリシンを添加したTFとの比較に基づき、棒グラフで示す。 [0042]術後に(半月板の不安定化;灰色の棒グラフ)組換えヒトルブリシンの関節内投与を受けた試験マウスから採取した血清試料中のEPO、IL−13、IL−10、IL−18、IL−1α、IL−2、MCSF、IL−1β、IL−4、IFN−γ、MIP−3α、GMCSF、IL−7、TNF−α、VEGF、MCP−1、IL−5、G−CSF、RANTES、IL−6、GRO、IL−17α、およびIL−12p70レベルを、手術を受けたがルブリシンではなくて食塩水を術後に投与された対照マウス(白色の棒グラフ)と比較して示すグラフである。 [0043]図14A−Bは組換えヒトルブリシンを曝露された、骨関節炎の滑膜細胞および正常なヒト滑膜細胞によって発現されたサイトカインレベルを示す棒グラフである。図14AはFGF−2濃度を示す。 図14BはIL−1Ra濃度を示す。 [0044]雄性Lewisラットにおける尿酸一ナトリウム(MSU)結晶誘導性の足引っ込め圧(paw withdrawal pressure)(PWT)の変化に及ぼす組換えヒトプロテオグリカン4(rhPRG4)の関節内投与の影響を証明する。足引っ込め圧は、電子Von Frey機器を使用して測定し、データをベースラインの値からのパーセント変化として表す。
[0045] 本明細書において開示される本発明は、ルブリシンとしても公知であるPRG4のこれまで未知で認識されていない抗炎症特性の発見に基づく。本発明は、PRG4の抗炎症特性を利用して、PRG4の多数の新規治療的および予防的使用を提供する。例えば、本発明は、炎症応答を阻害または低減させる方法および炎症状態を処置する方法を提供する。
[0046] 炎症応答は感染症および疾患と闘うために必要であるが、多くの炎症状態は、過度の、不良または不当な炎症応答の結果である。そのような状態は、例えば自己免疫状態、アレルギー反応、慢性炎症状態、および敗血症である。いくつかの状況において、炎症は、慢性疼痛または不快感を生じて、クオリティオブライフの低下に至るが、他の状況において、炎症は敗血症の場合のように生命を脅かし得る。したがって、炎症が過度で、不良または不当である場合に炎症を緩和するために、PRG4を例えば抗炎症剤として使用することができるという発見は、慢性または急性の炎症状態を処置するために、および関連する炎症のレベルを調節、低減、または阻害するために有望である。
PRG4タンパク質
[0047] ルブリシンとしても公知であるPRG4は、ヒトにおいてPRG4としても公知である巨核球刺激因子(MSF)遺伝子から発現される潤滑ポリペプチドである(NCBI受託番号AK131434−U70136を参照されたい)。ルブリシンは、体の関節表面を被覆する遍在性の内因性糖タンパク質である。ルブリシンは、主に強力な細胞保護性で抗接着性の境界潤滑剤として作用する、高度表面活性(例えば、水を保持する)分子である。分子は、末端のタンパク質ドメインの間に位置する長い中心のムチン様ドメインを有し、それによって分子は組織表面に接着して表面を保護する。調べたすべての哺乳動物におけるその天然型は、KEPAPTT(配列番号3)と少なくとも50%同一であるアミノ酸配列の多数の反復配列を含有する。天然のルブリシンは、典型的にプロリンとトレオニン残基を含み、ほとんどの反復配列において少なくとも1つのトレオニンがグリコシル化されている、この反復配列の多数の重複型を典型的に含む。O−結合糖側鎖に結合しているトレオニンは、ルブリシンの境界潤滑機能にとって重要である。側鎖部分は、典型的にβ(1−3)Gal−GalNAc部分であり、β(1−3)Gal−GalNAcは典型的にシアル酸またはN−アセチルノイラミン酸によってキャップされている。ポリペプチドはまた、N−結合オリゴ糖も含有する。天然起源の完全長のルブリシンをコードする遺伝子は、エキソン12個を含み、天然起源のMSF遺伝子産物は、ヘモペキシン様およびソマトメジン様領域を含むビトロネクチンに対して多数のポリペプチド配列相同性を有するアミノ酸1,404個(分泌配列を含む)を含有する。中心に位置するエキソン6は、残基940個を含有する。エキソン6は反復配列に富むO−グリコシル化されたムチン様ドメインをコードする。
[0048] ルブリシンのタンパク質骨格のアミノ酸配列は、ヒトMSF遺伝子のエキソンの選択的スプライシングに応じて異なり得る。異質性に対するこのロバストネスは、研究者らが、中心のムチンドメインからアミノ酸474個が欠失しているが、それでもなお変異しているものの妥当な潤滑を達成するルブリシンの組換え型を作製した場合に例示された(Flannery et al., Arthritis Rheum 2009; 60(3):840-7)。PRG4は、これまで、単量体のみならず、N−およびC−末端の両方で保存されたシステインリッチドメインを通してジスルフィド結合した二量体および多量体としても存在することが示されている。Lubris LLC社は、ヒトルブリシンの完全長の組換え型を開発した。この分子は、Selexis社のチャイニーズハムスター卵巣細胞株(CHO-M)を使用して発現され、最終的な見かけの分子量は450〜600kDaであり、多分散性の多量体がしばしば1,000kDaまたはそれ超で測定されたが、これらは全てSDSトリス酢酸3〜8%ポリアクリルアミドゲルで分子量標準物質と比較して推定された。総グリコシル化の中で、約半数が二糖単位(GalNAc−Gal)を含み、半数が三糖単位(GalNAc−Gal−シアル酸)を含む。この組換えヒトPRG4産生方法は、国際出願PCT/US第014/061827号パンフレットに開示されている。
[0049] 任意の1つまたは複数の様々なネイティブおよび組換えPRG4タンパク質およびアイソフォームを、本明細書において記述される様々な実施形態において利用してもよい。例として、そのそれぞれが参照により本明細書に組み込まれている、米国特許第6,433,142号明細書;第6,743,774号明細書;第6,960,562号明細書;第7,030,223号明細書、および第7,361,738号明細書は、様々な型のヒトPRG4発現産物を作製する方法を開示している。本発明の実践において使用するために好ましいのは、CHO細胞から発現された、完全長のグリコシル化された組換えPRG4、またはルブリシンである。このタンパク質は、O−結合β(1−3)Gal−GalNAcオリゴ糖によって様々にグリコシル化された配列KEPAPTT(配列番号3)の反復配列を含む中心エキソン、およびビトロネクチンに対して相同性を有するNおよびC末端配列を含む、アミノ酸1,404個を含む(図6、配列番号1を参照されたい)。分子は、個々の分子のグリコシル化パターンが変化する多分散型であり、単量体、二量体、および多量体種を含み得る。
[0050] 本明細書において使用される用語「PRG4」は、用語「ルブリシン」と互換的に使用される。広義には、これらの用語は、任意の機能的な単離または精製されたネイティブまたは組換えPRG4タンパク質、その相同体、機能的断片、アイソフォーム、および/または変異体を指す。全ての有用な分子は、エキソン6によってコードされる配列、またはその相同体もしくは切断型、例えば、好ましくはO−結合グリコシル化と共にこの中心のムチン様KEPAPTT反復配列ドメイン内により少ない反復配列を有する改変型を含む。全ての有用な分子はまた、エキソン1〜5および7〜12によってコードされる配列の少なくとも生物活性部分、すなわちECMおよび内皮表面に対するその親和性を分子に付与する原因となる配列を含む。特定の実施形態において、好ましいPRG4タンパク質は、PRG4タンパク質の1つもしくは複数の生物活性部分、または潤滑断片などのその機能的断片、またはその相同体片を含む、平均分子量50kDa〜500kDa、好ましくは224〜467kDaを有する。より好ましい実施形態において、PRG4タンパク質は、平均分子量220kDa〜約280kDaの単量体を含む。
[0051] PRG4タンパク質などのタンパク質を単離、精製、および組換え発現する方法は、当技術分野で周知である。特定の実施形態において、方法は、PCRまたはRT−PCRなどの標準的な分子生物学技術を使用して、PRG4タンパク質またはアイソフォームをコードするmRNAおよびcDNAをクローニングおよび単離することから始まる。PRG4タンパク質またはアイソフォームをコードする単離cDNAを、発現ベクターにクローニングして、組換えPRG4タンパク質を産生するために宿主細胞において発現させ、細胞培養上清から単離する。組換えヒトPRG4を産生する方法は、国際特許出願PCT/US第014/061827号パンフレットに提供される。
[0052] 本明細書より以前のPRG4の機能は、ほぼ完全に関節間の摩擦の低減および摩耗の予防、ならびに眼と眼瞼表面の間などの境界組織の潤滑に関連していた。関節の維持におけるPRG4の機能的重要性は、ヒトにおいて屈指−関節症−内反股−心外膜炎(CACP)疾患症候群を引き起こす変異によって示されている。CACPは、内反股変形、心膜炎、および胸膜浸潤を伴う屈指、非炎症性の関節症、および肥厚性滑膜炎として現れる。同様に、PRG4無効マウスでは、軟骨の劣化、およびその後の関節障害が観察された。したがって、PRG4発現は、健康な滑膜関節の必要な成分である。しかし、本発明において記述される抗炎症剤としてPRG4タンパク質などの全身性の境界潤滑剤を使用することは、本出願人の知る限り、これまで示唆されていない。
抗炎症剤としてのPRG4
[0053] PRG4の抗炎症特性の発見は、PRG4がその抗炎症効果を達成する様々な推定のメカニズムの観察に基づく。PRG4が抗炎症効果を生じる1つのメカニズムは、CD44を必要とする。本出願人は、PRG4がCD44受容体に結合して、CD44受容体アンタゴニストとして作用することが可能であることを発見した。その結果、PRG4は、CD44受容体シグナル伝達によって媒介される炎症促進性の応答を下方調節することができる。
[0054] CD44は、糖タンパク質であり、選択的スプライシングによって、および炎症において主要な役割を果たすグリコシル化によって生成される様々なアイソフォームを有する主要な細胞表面受容体であり(Cutly et al., J Cell Biol 1992; 116(4):1055-62)、多様な細胞−細胞相互作用、腫瘍の転移、およびリンパ球の活性化に関係している。CD44は、多数の哺乳動物細胞タイプにおいて発現され、その発現レベルは細胞タイプおよびその活性化状態によって異なる。がん様または新生物細胞も同様に、CD44を発現することができ、そのような細胞上にCD44が存在することは、がんの調節および転移にCD44が関係することを示している。ヒトにおいて、CD44は、第1染色体上のCD44遺伝子によってコードされる。CD44を通してのシグナル伝達は、T細胞増殖およびIL−2産生、NK細胞障害活性の用量依存的増強、ならびにマクロファージによるサイトカインおよびケモカインの産生、ならびに他の機能を誘導する。
[0055] CD44の十分に確立されたリガンドは、高分子量ヒアルロナン(HMWHA)であり、HMWHAは、他のHA結合タンパク質に対して相同性を有するCD44の細胞外モチーフに結合して、その後HMWHAは細胞内に取り込まれる(Knudson et al., Matrix Biol 2002; 21(1):15-23; Harada et al., J Biol Chem 2007; 282(8):5597-607; Tibesku et al., Ann Rheum Dis 2006; 65(1):105-8)。骨関節炎の実験モデルにおいて、軟骨のCD44発現は、疾患の進行と共に増加して、関節軟骨におけるCD44の発現は、ヒトにおける疾患の重症度と相関し得る(Fuchs et al., J Orthop Res 2004;22(4):774-80; Zhang et al., Mod Rheumatol 2013; 23(6):1186-91)。HA/CD44相互作用は、多様な疾患状態で顕著である。結腸上皮から生じる癌腫は、HAに富む微小環境で発生する傾向があり、上皮腫瘍細胞上のCD44受容体は、チロシンキナーゼ媒介性細胞生存経路を活性化し、それによって抑制されない細胞分裂および増殖が起こる(Misra S et al. Connect Tissue Res. 2008;49(3):219-24)。内皮細胞上のCD44は、抗原活性化Tリンパ球上のCD44にHAを提示するように作用して、それによって例えば腎虚血再灌流モデルにおける炎症部位への白血球動員を指示するローリング相互作用(Johnson P et al. Inflamm Allergy Drug Targets. 2009 Jul;8(3):208-20)、腎尿細管内皮細胞媒介性好中球動員の迅速なCD44による上方調節、ならびに腎機能および形態の悪化を媒介するが、CD44が欠乏すると、発現される走化性因子のレベルとは無関係に好中球の流入が低減した(Rouschop KMA et al. J Am Soc Nephrol 2005; 16:2034-43)。
[0056] CD44の役割は、細胞タイプ、炎症状態に応じて異なり、部位特異的であり得る。例として、CD44が欠乏すると、大腸菌(E.coli)誘導性肺炎において炎症を増強することが見いだされたが、肺炎球菌(S.pneumonia)誘導性肺炎では炎症を増強せず、CD44−HA依存的相互作用が大腸菌に対する炎症応答を増加させるよりむしろ制限し得ることを示唆している(Wang Q et al. Am J Pathol. 2002 Dec;161(6):2219-28)。
[0057] 他のCD44リガンドには、細胞外マトリクス成分、例えばコラーゲン、フィブロネクチン、およびラミニン(Naor et al., Adv Cancer Res 1997; 71:241-319; Knudson et al., Cell Mol. Life Sci. 2002; 59:36-44)、マトリクスメタロプロテナーゼ−9、HA血清由来ヒアルロナン結合タンパク質複合体(HA-SHAP)、ヘモペキシン、EMMPRIN、ソマトメジン−B、オステオポンチン、OKT3、または補体関連タンパク質(C3a、CD3、CD46など)が挙げられる。
[0058] 以下の実施例1に表されるデータによって示されるように、ルブリシン−CD44相互作用は、この糖タンパク質が、その境界潤滑および力学的特性を超える機能を有することを示している。実際に、実施例1A〜Dは、ルブリシンがリガンドとして作用して、CD44に結合することを示している。したがって、ルブリシンがCD44に結合することから、ルブリシンは、それによってCD44による炎症促進性のシグナル伝達が起こる、ヒアルロン酸などのリガンドがCD44に結合するのを防止するCD44アンタゴニストとして使用することができる。さらに、これらの証明された抗炎症特性により、ルブリシンは、炎症状態を処置するための、炎症を低減または阻害するための、および炎症応答を低減または阻害するための薬剤として適応される。
[0059] 本出願人によって発見された、PRG4が抗炎症効果を提供するもう1つのメカニズムは、NF−κBの移行の下方調節である。NF−κBは、DNAの転写を制御するタンパク質複合体であり、細胞の生存にとって肝要であり、感染症に対する免疫応答の調節において、および次いでサイトカイン産生の調節において重要な役割を果たしている。NF−κBは、一般的にほとんど全ての動物細胞タイプの細胞質に存在し、ストレス、サイトカイン、フリーラジカル、紫外線照射、酸化LDL、および細菌またはウイルス抗原などの刺激によって誘導されると、核に移行する。NF−κBの不適切な調節は、がん、炎症および自己免疫疾患、敗血症ショック、ウイルス感染症、および不適切な免疫の発生に関連している。NF−κBのシグナル伝達経路は長い間、プロトタイプの炎症促進性経路であると考えられてきた。NF−κBシグナル伝達の活性化は、認識されている3つの経路の1つを通して一連の工程において誘発される:古典的、非古典的、および異型的IκK非依存的経路。その不活化状態では、NF−κBは、IκBに結合している。活性化シグナル(例えば、TNF-α、IL-1α、LPS、CD40、リンホトキシン、UV、HER2/Neu、H、または他のリガンド)は、IκBのリン酸化を引き起こし、その分解を誘発する。次に、遊離の非結合NF−κBが核に移行して、例えば炎症促進性サイトカイン、ケモカイン、および接着分子の転写を活性化することができる。
[0060] 以下の実施例1Fに示されるように、ルブリシンの投与は、リウマチ性関節炎線維芽細胞様滑膜細胞モデルにおいてNF−κBの移行を低減させることができる。NF−κBの移行に及ぼすPRG4の効果は、実施例1Fのデータによって示されるように、少なくともCD44に対するPRG4の効果によって媒介されるように思われる。これらのデータに基づき、PRG4は、抗炎症剤として適応され、同様に炎症状態を処置するため、炎症を低減または阻害するため、および炎症応答を低減または阻害するための薬剤として適応される。PRG4はまた、NF−κBの移行を低減させることによって改善され得る任意の状態の処置としても適応される。この任意の状態は、NF−κBが生得のおよび適応免疫系の両方によって産生される多くの炎症促進性サイトカインの発現の調節に関与する転写因子であることから、炎症状態を含む。
[0061] 本出願人はまた、ルブリシンが、未知メカニズムにより多数の炎症促進性サイトカインの産生を阻害または下方調節することによって、その抗炎症効果を達成することを観察した。以下の実施例2および3に表されるデータによって示されるように、ルブリシンは、炎症促進性サイトカインの産生を下方調節し、それによって抗炎症効果を有する。この効果は、リポ多糖(LPS)媒介性炎症性サイトカイン生成、TNF−α媒介性炎症性サイトカイン生成、および組織因子(TF)媒介性炎症性サイトカイン生成によって証明された。したがって、炎症促進性サイトカイン産生に及ぼすルブリシンの効果は、多数の異なる経路で確認されている。
[0062] ルブリシンはまた、抗接着剤/潤滑剤としてのその機能を通しても抗炎症効果を達成することができる。本出願人は、力学的ストレスを受けた細胞のミトコンドリアが変形して、その機能が障害され、活性酸素種を産生して、細胞死および局在化細胞破片の産生に至り、その結果としての局所炎症が起こり得ることを観察した。そのような力学的ストレスを受けた細胞に存在するまたはその付近に存在するルブリシンの潤滑作用は、ルブリシンが細胞およびそのミトコンドリアに対する力学的ストレスを緩和する程度に、限局性炎症の発生も阻害する。
[0063] したがって、その抗炎症特性により、ルブリシンは、例えば、炎症促進性サイトカイン生成を低減または阻害することを通して、炎症応答を低減または阻害するための疼痛−免疫モジュレーターおよび抗炎症剤として有用である。その結果、ルブリシンは、炎症状態を処置するための、炎症を低減または阻害するための、および炎症応答を低減または阻害するための薬剤として適応される。
[0064] したがって、これらの作用様式を通して、PRG4は、炎症応答に関係する様々なシグナル伝達経路を下方調節する能力を有し、したがって抗炎症剤として有用である。本明細書において記述されるように、PRG4の投与は、広く多様な炎症状態および疾患、ならびにそれらの疾患に関連する炎症を処置するために適応される。
抗炎症剤としてのPRG4の使用
[0065] 本明細書において開示されるPRG4の抗炎症特性のために、PRG4は、これまで認められていない新規使用に関して適応される。特に、PRG4は、抗炎症剤としての使用に関して適応され、炎症状態を処置するためおよび炎症を低減または阻害するために適応される。
[0066] 1つの態様において、本発明は、PRG4を患者に投与することによって、患者における炎症応答を低減または阻害する方法を提供する。いくつかの実施形態において、患者は、既に炎症状態を患っていてもよい。他の実施形態において、患者は、例えば再発性または慢性炎症状態を患っている場合、炎症エピソードを発症するリスクを有し得る。
[0067] いくつかの実施形態において、患者を「処置する」は、状態の悪化を予防することを伴い得るが、他の実施形態において、「処置する」は、状態に関連する炎症を緩和、低減、または阻害することを伴い得る。なお他の実施形態において、「処置する」は、患者における1つまたは複数の炎症促進性サイトカインレベルを低減させることを指し得る。
[0068] なおもう1つの態様において、本発明は、PRG4が、患者に、非骨性、非軟骨性、非眼、非骨、非骨性、および非関節である部位、または膀胱、角膜、もしくは口腔の表面組織以外のそのような部位で投与される、患者にPRG4を投与することによって、患者における炎症応答を低減または阻害する方法を提供する。したがって、PRG4を、骨または軟骨性組織に、眼の前部表面に、関節に、膀胱に、または口腔に局所または直接投与することは、本明細書において特許請求される主題の範囲外である。
[0069] なおもう1つの態様において、本発明は、患者の細胞上のCD44受容体に結合する、患者における炎症促進性サイトカインの産生を低減もしくは阻害する、または患者の細胞におけるNF−κBの移行を低減もしくは阻害するPRG4を患者に投与することを含む、患者における炎症応答を低減または阻害する方法を提供する。結果として、患者は炎症応答の低減または阻害を経験する。
[0070] 患者は好ましくはヒトであるが、患者は任意の哺乳動物、例えばウマ、ウシ、ブタ、ラット、マウス、イヌ、またはネコであり得る。
[0071] ルブリシンは体内で自然に産生されるが、外因性のルブリシンを患者に投与しても、本発明の効果が観察される。したがって、1つの実施形態において、患者に投与されるPRG4は、外因性ヒトルブリシンであるが、もう1つの実施形態において、患者に投与されるPRG4は、組換えヒトルブリシン(rhPRG4)である。もう1つの実施形態において、rhPRG4は、配列番号1の配列を有する。
[0072] 1つの実施形態において、PRG4は、境界潤滑を提供するには不十分な量で投与される。したがって、本発明に従う投与に関するルブリシンの治療有効量は、0.1μg/kg〜4,000μg/kg、または0.1μg/kg〜1,000μg/kg、または0.1μg/kg〜100μg/kg、または0.1〜50μg/kgの範囲である。もう1つの実施形態において、ルブリシンは、例えば0.1μg/mL〜30mg/mL、または1μg/mL〜10mg/mL、または10μg/mL〜1mg/mLの量で組織表面に適用することによって投与される。いくつかの実施形態において、ルブリシンは、用量あたり1〜100μLの少量で投与される。いくつかの実施形態において、ルブリシンは、100μL〜4Lの大量で、例として浣腸として投与される。さらなる実施形態において、ルブリシンは、60μg/mLを超えない濃度で投与される。
[0073] 投与されるルブリシンの量は、炎症のレベルまたは位置、処置される状態の程度、患者の全身健康、薬剤、および投与経路などの変数に依存する。所望の血中レベルまたは組織レベルを迅速に達成するために、初回用量を、上限を超えて増加させることができる。あるいは、初回用量は、最適用量より少なくてもよく、処置の過程で用量を漸増させてもよい。最適な用量は、通例の実験によって決定することができる。
[0074] 投与の場合、ルブリシンは、好ましくは薬学的に許容される担体と組み合わせられる。本明細書において使用される「薬学的に許容される担体」は、過度の毒性、刺激、アレルギー応答、または他の問題もしくは合併症を引き起こすことなく、妥当な利益/リスク比に釣り合って、ヒトおよび動物の組織に接触して使用するために適している緩衝液、担体、および賦形剤を意味する。担体は、製剤の他の成分と適合性であり、レシピエントに対して有害でないという意味で「許容可能」でなければならない。薬学的に許容可能な担体には、薬学的投与と適合性である緩衝液、溶媒、分散媒体、コーティング、等張および吸収遅延剤等が挙げられる。担体はまた、マトリクス、ハイドロゲル、ポリマー、組織足場構造、およびコラーゲンスポンジを含む吸収可能な担体材料などの生物材料を含み得る。薬学的活性物質のためのそのような媒体および薬剤の使用は、当技術分野で公知である。有用な製剤は、薬学技術分野で周知の方法によって調製することができる。例えば、Remington’s Pharmaceutical Sciences,第18版(Mack Publishing Company, 1990)を参照されたい。非経口投与にとって適した製剤成分は、注射用水、食塩水溶液、固定油、ポリエチレングリコール、グリセリン、プロピレングリコール、または他の合成溶媒などの滅菌希釈剤;ベンジルアルコールまたはメチルパラベンなどの抗菌剤;アスコルビン酸または亜硫酸水素ナトリウムなどの抗酸化剤;EDTAなどのキレート剤;酢酸塩、クエン酸塩、またはリン酸塩などの緩衝液;および塩化ナトリウムまたはデキストロースなどの等張性調節剤が挙げられる。投与のためのルブリシンは、単位投与剤形で提示されてもよく、任意の適した方法によって調製することができ、意図される投与経路と適合性となるように処方すべきである。
[0075] 本発明は、PRG4が患者に全身または局所投与され得ると企図する。局所投与は、炎症応答が特異的組織または臓器に局在して、例えば注射または局所投与によって組織または臓器に近づくことが可能である場合に是認され得る。しかし、本発明のいくつかの実施形態によって、全身投与もまた企図される。全身投与は、炎症応答が局在するが、局所投与が実現可能でないまたはそれ以外に適応される場合に是認され得る。全身投与はまた、炎症応答が、患者の1つの領域に局在していないが、患者の全身にまたは患者の1超の位置で見いだされる場合に是認され得る。さらに、炎症促進性の細胞は患者の循環系の中を移動することから、全身投与は、PRG4が、例えば敗血症の処置において炎症促進性細胞と相互作用するおよびその活性を中和する最大の機会を確実に有するために最適な投与様式であり得る。
[0076] したがって、1つの実施形態において、ルブリシンは、炎症応答の低減もしくは阻害を達成するために、または炎症状態を処置するために全身投与される。例えば、ルブリシンは、経口、直腸内、舌下、口唇下、または口内頬側送達などの経腸投与で全身投与され得る。もう1つの実施形態において、ルブリシンは、鼻腔内、吸入、静脈内、筋肉内、皮下、皮内、腹腔内、または経粘膜送達などの非経口的に全身投与され得る。
[0077] もう1つの実施形態において、ルブリシンは、炎症応答の低減もしくは阻害を達成するために、または炎症状態を処置するために局所投与される。例えば、ルブリシンは、体組織または臓器に局所外用的にまたは局所注射によって局所投与されてもよく、特異的な体組織または臓器に、その中に、またはその周囲にルブリシンのコーティングを提供してもよい。本発明の1つの実施形態に従って、PRG4が局所投与される場合、これは非軟骨性、非骨性、非骨、および非関節であるが、角膜、口腔、または膀胱ではない位置、および組織に、その周囲に、またはその近位に投与される。例えば、1つの実施形態において、PRG4は、角膜もしくは周辺組織に、または軟骨性、骨、もしくは関節もしくは組織には局所投与されない。もう1つの実施形態において、PRG4は、膀胱または口に局所投与されない。しかし、もう1つの実施形態において、PRG4は、局所、例えば局所外用的にまたは注射によって眼の後部領域、皮膚、腎臓、肺、肝臓、創傷もしくは外科的切開部、甲状腺、膵臓、脾臓、胸腺、卵巣、精巣、子宮、副腎、下垂体、視床下部、尿道、前立腺、心臓、動脈もしくは血管、脳、または胃に投与される。投与はまた、直腸、鼻、耳、咽頭、喉頭、気管を含む開口部で行われる。他の投与領域には、舌、眼後部、または腫瘍部位が挙げられる。投与はまた、小腸、大腸、結腸、または食道を含む内臓に行われる。投与部位は、いくつかの実施形態において炎症部位であり得るが、他の実施形態において、投与部位は、投与しやすさに関して選択され得る。
[0078] さらなる実施形態において、ルブリシンは、甲状腺の中または甲状腺に注射することによって、痛風に関連する炎症を処置するために、甲状腺に局所投与される。もう1つの実施形態において、ルブリシンは、創傷または外科的切開部などの外傷または組織損傷部位に、その部位への注射または局所外用適用によって局所投与される。もう1つの実施形態において、ルブリシンは、局所外用投与によって皮膚に局所投与される。
[0079] 本発明の実践において使用するために、PRG4は、担体中で、例えばリン酸緩衝食塩水に1μg/mL〜1,000μg/mL、より好ましくは100〜500μg/mLの範囲の濃度で懸濁して処方され得る。適した担体には、任意選択によりポリソルベートなどの界面活性剤と混合した、生理食塩水、静菌水、Cremophor EL(商標)(BASF, Parsippany, NJ)、またはリン酸緩衝食塩水(PBS)が挙げられる。担体は、製造および保存条件で安定でなければならず、微生物に対して保護されなければならない。担体は、例えば水、エタノール、ポリオール(例えば、グリセロール、プロピレングリコール、および液体ポリエチレングリコール)、およびその適した混合物を含有する溶媒または分散媒体であり得る。
[0080] 投与のタイミングは、多様な要因および処置される状態に依存する。例えば、1つの実施形態において、慢性の状態に付随する炎症を処置するためのルブリシンの投与は、毎日、毎週、2週間に1回、1日2回、または毎月投与であり得る。もう1つの実施形態において、急性の状態に付随する炎症の処置は、例えば一定期間の静脈内点滴によるルブリシンの連続的投与を必要とし得る。
[0081] 1つの実施形態において、炎症応答は、急性の炎症応答である。したがって、1つの実施形態において、本発明に従って処置される炎症状態、または患者が患っている炎症状態は、感染症、例えばウイルス、細菌、真菌、寄生虫感染症、または感染症に付随する微生物毒素への曝露;壊死、例えば虚血、外傷、物理的または化学的損傷、熱傷、または放射線によって引き起こされる壊死;破片、泥、外来組織、もしくは縫合糸、または他の医療用インプラントなどの異物;または例えばアナフィラキシー炎症に至るアレルギーなどの過敏症による免疫反応に関連するまたはそれらによって引き起こされる。もう1つの実施形態において、本発明に従って処置される炎症状態、または患者が患っている炎症状態は、持続的損傷、もしくは結核などの感染症、もしくは潰瘍;毒素への持続的曝露;アレルギー;または自己免疫状態などの慢性炎症応答に関連するまたはそれらにより引き起こされる。いくつかの慢性炎症状態には、糖尿病、がん、心血管疾患、アルツハイマー病、肺疾患(例えば、結核)、関節炎(例えば、痛風、骨関節炎)、自己免疫疾患(例えば、多発性硬化症、リウマチ性関節炎、狼瘡、セリアック病等)、および神経科の疾患が挙げられる。
[0082] 本発明の方法によって処置され得る炎症状態には、座瘡;急性臓器不全;急性呼吸促迫症候群(ARDS);アジソン病;アレルギー性鼻炎;同種異系移植片拒絶;円形脱毛症;アルツハイマー病;アナフィラキシー;虫垂炎;関節炎;喘息;アテローム性動脈硬化症;アトピー性皮膚炎;自己免疫性脱毛;自己免疫疾患;自己免疫性甲状腺機能亢進症;自己免疫性下垂体機能低下症;多腺性自己免疫疾患;ベーチェット病;脳損傷;気管支炎;がん;心肺バイパス症候群;心腎症候群;セリアック病;慢性光線性皮膚炎;慢性閉塞性肺疾患(COPD);慢性腎不全;結腸炎;接触性皮膚炎;クローン病;皮膚筋炎;皮膚筋炎;糖尿病;糖尿病性網膜症;湿疹;肺気腫;異物拒絶;緑内障;糸球体腎炎;痛風;移植片対宿主病;グレーヴス病;ギラン・バレー症候群;橋本甲状腺炎;枯草熱;肝腎症候群;過敏症またはアレルギー;封入体筋炎;ウイルス、真菌、寄生虫、または微生物浸潤による感染症;炎症性腸疾患;炎症性腎疾患;熱もしくは化学物質曝露または放射線による損傷;刺激性腸症候群;虚血;肺炎症;黄斑変性;モルフェア;多発性硬化症;菌状息肉腫;心筋梗塞;壊死;非感染性肺損傷;骨関節炎;膵炎;悪性貧血;肺炎;多発筋炎;前立腺炎;偽痛風;乾癬;乾癬性関節炎;掌蹠膿疱症;壊疽性膿皮症;呼吸器アレルギー;網膜炎症;網膜炎;リウマチ性関節炎;強皮症;敗血症;血清病;セザリー症候群;シェーグレン症候群;皮膚アレルギー;卒中;全身性炎症応答症候群(SIRS);全身性紅斑性狼瘡;全身性強皮症;T−細胞媒介性過敏疾患;移植片拒絶;銃創、ナイフ創、自動車事故、転倒、または戦闘による外傷;結核;潰瘍性大腸炎;蕁麻疹;ぶどう膜炎;心膜炎;または尋常性白斑が挙げられるがこれらに限定されるわけではない。
[0083] いくつかの実施形態において、関節または骨の炎症状態および眼の炎症状態は、PRG4の全身投与によって、ならびに眼、関節、軟骨、および骨の組織における炎症応答を低減または阻害することによって処置され得る。そのような炎症状態には、黄斑変性、ぶどう膜炎、網膜炎、ならびに骨関節炎、乾癬性関節炎、若年性特発性関節炎およびリウマチ性関節炎を含む関節炎が挙げられるがこれらに限定されるわけではない。
[0084] PRG4が細胞上のCD44受容体に結合するいくつかの実施形態において、細胞は、リンパ球(例えば、T−細胞、B−細胞、NK−細胞)、好中球、好酸球、好塩基球、および単球、マクロファージ、または樹状細胞などの白血球(すなわち、白血球);副腎細胞;脳細胞;がん細胞;心細胞;軟骨細胞;結腸細胞;結膜細胞;角膜細胞;樹状細胞;内皮細胞;上皮細胞;線維芽細胞;胆嚢細胞;胃細胞;肝細胞;肥満細胞、樹状細胞、リンパ球、白血球またはマクロファージなどの免疫細胞;腸細胞;白血球;角膜縁細胞;肺細胞;リンパ球;マクロファージ;肥満細胞;筋細胞;神経細胞;眼球または眼細胞;骨芽細胞;破骨細胞;膵細胞;直腸細胞;腎細胞;網膜細胞;脾細胞;幹細胞;滑膜細胞;胸腺細胞;甲状腺細胞;小柱網細胞;尿道細胞;または血管細胞であり得る。しかし、この一覧は制限的ではない。
[0085] PRG4の投与が、細胞におけるNF−κBの移行を低減または阻害するいくつかの実施形態において、細胞は、リンパ球(例えば、T−細胞、B−細胞、NK−細胞)、好中球、好酸球、好塩基球、および単球、マクロファージ、または樹状細胞などの白血球(すなわち、白血球);副腎細胞;脳細胞;がん細胞;心細胞;軟骨細胞;結腸細胞;結膜細胞;角膜細胞;樹状細胞;内皮細胞;上皮細胞;線維芽細胞;胆嚢細胞;胃細胞;肝細胞;肥満細胞、樹状細胞、リンパ球、白血球またはマクロファージなどの免疫細胞;腸細胞;白血球;角膜縁細胞;肺細胞;リンパ球;マクロファージ;肥満細胞;筋細胞;神経細胞;眼球または眼細胞;骨芽細胞;破骨細胞;膵細胞;直腸細胞;腎細胞;網膜細胞;脾細胞;幹細胞;滑膜細胞;胸腺細胞;甲状腺細胞;小柱網細胞;尿道細胞;または血管細胞であり得る。しかし、この一覧は制限的ではない。
[0086] PRG4が細胞上のCD44受容体に結合する、またはPRG4投与が細胞におけるNF−κBの移行を低減もしくは阻害するいくつかの実施形態において、細胞が、滑膜細胞、軟骨細胞、骨細胞、骨芽細胞、網膜細胞、角膜縁細胞、小柱網細胞、角膜細胞、結膜細胞、眼球細胞、または眼細胞である場合、PRG4は、患者に全身投与される。
[0087] さらなる実施形態において、その産生がルブリシンの投与によって阻害または低減される炎症促進性サイトカインは、IL−1α、IL−1β、IL−2、IL−3、IL−4、IL−5、IL−6、IL−7、IL−8、IL−9、IL−10、IL−11、IL−12、IL−12p70、IL−13、IL−14、IL−15、IL−16、IL−17、IL−17α、IL−18、IL−19、IL−20、IL−21、IL−22、IL−23、IL−24、IL−25、IL−26、IL−27、IL−28、IL−29、IL−30、IL−31、IL−32、IL−33、IL−34、IL−35、IL−36、TNF−α、TNF−β(リンホトキシン−α)、リンホトキシン−β、CXC31L(フラクタルキン)、CXCL−8、CCL2、CCL3、CCL4、CCL5、CCL11、CXCL10、IFN−α、IFN−β、IFN−ε、IFN−κ、IFN−ω、IFN−γ、VEGF、MCP−1、MCP−3、EGF、GMCSF、CD40L、CD27L、CD30L、FASL、4−IBBL、OX40L、TRAIL、FGF−2、GRO、MDC、Rantes、G−CSF、M−CSF、FGF−2、EPO、MCSF、MIP3α、MG−CSF、またはGCSFである。さらなる実施形態において、ルブリシンの投与は、上記の炎症促進性サイトカインの1つもしくはそれ超、2つもしくはそれ超、3つもしくはそれ超、または4つもしくはそれ超のレベルを低減または阻害する。
[0088] 1つの実施形態において、炎症促進性サイトカインの産生の低減または阻害は、投与前のレベルと比較してルブリシン投与後の患者から採取した体液試料中のサイトカインレベルがより低いことによって確認され得る。体液試料は、例えば、血液または血漿であり得る。所定のサイトカインレベルに及ぼすルブリシンの効果がルブリシンの投与後直ちに測定可能ではないことを考慮すると、低減または阻害は、ルブリシンの初回投与後数時間、数日、または数週間の間に観察され得る。
[0089] もう1つの態様において、本発明は、表面上に存在するCD44へのリガンドの結合を阻害する方法を提供する。この方法に従って、表面にルブリシンを曝露すると、ルブリシンはCD44に結合して、リガンドの結合を阻害する。
[0090] 1つの実施形態において、表面は、哺乳動物細胞などの、CD44を発現する細胞の表面であり得る。もう1つの実施形態において、表面は、表面プラズモン共鳴検出器の表面である。なおもう1つの実施形態において、細胞の表面はヒトの表面である。
[0091] 1つの実施形態に従って、CD44を発現する細胞には、リンパ球(例えば、T−細胞、B−細胞、NK−細胞)、好中球、好酸球、好塩基球、および単球、マクロファージ、および樹状細胞などの白血球(すなわち、白血球);上皮細胞;内皮細胞;線維芽細胞;滑膜細胞;軟骨細胞;破骨細胞;骨芽細胞;心細胞;肥満細胞;筋細胞;肺細胞;腎細胞;肝細胞;脳細胞;脾細胞;尿道細胞;血管細胞;神経細胞;膵細胞;胃細胞;腸細胞;結腸細胞;直腸細胞、眼球細胞または眼細胞;胆嚢細胞および幹細胞が挙げられる。
[0092] もう1つの実施形態において、CD44を発現する細胞は、新生物またはがん細胞である。1つの実施形態において、がん細胞には、乳がん細胞、結腸がん細胞、子宮内膜がん細胞、卵巣がん細胞、皮膚がん細胞、膀胱がん細胞、肝臓がん細胞、腎臓がん細胞、子宮頸がん細胞、肺がん細胞、舌がん細胞、膵臓がん細胞、非小細胞肺癌細胞、頭頚部がん細胞、前立腺がん細胞、子宮がん細胞、肝細胞癌細胞、胃がん細胞、鼻咽頭癌細胞、胆嚢がん細胞、肛門がん細胞、骨肉腫細胞、脂肪肉腫細胞、平滑筋肉腫細胞、横紋筋肉腫細胞、神経線維肉腫細胞、消化管間質腫瘍細胞、血管腫瘍細胞、線維肉腫細胞、リンパ腫細胞、および脳がん細胞が挙げられる。
[0093] 方法の1つの実施形態において、表面上に存在するCD44へのPRG4の結合によって阻害されるリガンドは、ヒアルロナン(HA)、ヒアルロナン血清由来ヒアルロナン結合タンパク質複合体(HA-SHAP)、マトリクスメタロプロテナーゼ−9、サイトカイン、ケモカイン、インターフェロン、インターロイキン、リンフォカイン、腫瘍壊死因子、増殖因子、またはホルモンであり得る。
[0094] この方法の1つの実施形態において、ルブリシンは、境界潤滑を提供するには不十分な量で提供される。本出願人は、CD44結合に及ぼすルブリシンの効果が、境界潤滑を達成するために必要な濃度よりはるかに低い濃度で達成され得ることを決定した。したがって、1つの実施形態において、ルブリシンは、0.1μg/kg〜4,000μg/kgの範囲の量で投与される。1つの実施形態において、ルブリシンは、全身投与、すなわち静脈内、皮下、または筋肉内注射されるが、局所投与されてもよい。
[0095] 1つの実施形態において、CD44を発現する細胞は、哺乳動物細胞であり、もう1つの実施形態において、細胞はヒト細胞である。本発明は、リガンドによるCD44結合および/または活性化が関係する疾患および病的状態を処置するために多数の状況において応用され得る。
[0096] CD44シグナル伝達が、がんの進行に関係して、同様に特定の化学療法剤の有効性を妨害し得ることが、証拠により示唆されている。例えば、デキサメタゾン、化学療法剤による処置に対する多発性骨髄腫の耐性は、CD44とHAとの会合によって引き起こされ得ることが示されている(Ohwada et al., Eur J Heamatol 2008; 80:245)。したがって、1つの実施形態において、ルブリシンを使用してがん細胞表面上のCD44に結合させて、がん細胞の増殖、生存性、進行、または転移活性に関係するCD44シグナル伝達を阻害することができる。もう1つの実施形態において、ルブリシンは、がんを処置するために、または腫瘍の増殖もしくは進行を遅らせるために、がんを有するまたはがんを発症するリスクを有する患者に投与される。もう1つの実施形態に従って、ルブリシンは、がんの化学療法または放射線処置と同時に投与され得る。したがって、1つの実施形態において、ルブリシンは、がんを処置するために投与されるか、またはがんを処置するためにもう1つのがんの薬物または処置と共に投与される、がんを有する患者に投与される。1つの実施形態において、がんはヒト対象のがんである。
[0097] もう1つの実施形態において、がんは副腎がん、肛門がん、胆管がん、膀胱がん、骨がん、脳/CNSがん、基底細胞皮膚がん、乳がん、キャッスルマン病、子宮頚がん、結腸直腸がん、子宮内膜がん、食道がん、隆起性皮膚線維肉腫、ユーイング肉腫ファミリー腫瘍、眼のがん、胆嚢がん、消化管カルチノイド腫瘍、消化管間質腫瘍(GIST)、胃がん、妊娠性絨毛疾患、神経膠腫、神経膠芽腫、頭頚部がん、ホジキン病、カポジ肉腫、腎臓がん、喉頭がん下咽頭がん、白血病、肺がん、肝臓がん、リンパ腫、悪性中皮腫、メルケル細胞癌、黒色腫、多発性骨髄腫、骨髄腫、骨髄異形成症候群、鼻腔副鼻腔がん、鼻咽頭がん、神経内分泌がん、神経芽腫、非ホジキンリンパ腫、口腔および口咽頭がん、骨肉腫、卵巣がん、膵臓がん、陰茎がん、下垂体腫瘍、前立腺がん、腎臓がん、網膜芽腫、横紋筋肉腫、唾液腺がん、肉腫、扁平上皮がん、小腸がん、胃がん、精巣がん、胸腺がん、甲状腺がん、子宮がん、子宮肉腫、膣がん、外陰がん、ワルデンストレームマクログロブリン血症、またはウィルムス腫瘍である。
[0098] CD44はまた、糖尿病の進行に関係しており、CD44の遮断が抗糖尿病効果を提供し得ることを示唆する証拠がある。HAは、膵臓の島細胞に見いだされており、島細胞上のCD44にHAが結合すると、島細胞の炎症および破壊が起こり、それによってインスリン依存性糖尿病が起こる。したがって、1つの実施形態において、本発明は、糖尿病を有するまたは糖尿病を発症するリスクを有する患者にルブリシンを投与することによって、糖尿病を予防または処置する方法を提供する。もう1つの実施形態において、ルブリシンは、CD44に結合するために十分な濃度で膵細胞に接触し、それによって膵臓におけるCD44とHAの間の相互作用を阻害または低減する。
[0099] もう1つの実施形態において、PRG4は、クローン病または大腸炎などの炎症性腸疾患を処置するために使用され得る。そのような場合、PRG4の濃縮溶液を、単純な摂取、浣腸、栄養チューブ、G−チューブ、J−チューブ、または人工肛門形成によって消化管に導入する。摂取の場合、PRG4を、好ましくは生物分解性の錠剤、封入体、またはカプセル内に被包化してもよく、錠剤、封入体、またはカプセル剤は、患者の消化管に存在する条件に曝露された場合に分解するまたはそうでなければ解離する物質で作製される。そのような経口製剤は、徐放性送達システムとしてポリマー中に存在し得る。経口製剤は、薬物送達技術において周知であり、当業者は、そのような錠剤、封入体、またはカプセル剤を、PRG4の摂取可能な送達に関して必要に応じて選択することができる。
[00100] もう1つの実施形態において、PRG4は、卒中、塞栓、または外傷によって引き起こされた脳の損傷を処置するために使用され得る。脳の損傷の処置のために、PRG4の濃縮溶液を卒中、塞栓、または外傷後の脳損傷後の限られた時間内にIV注射する。あるいは、PRG4を脳手術の際に、前記手術の際の脳の位置に留置してもよい。そのような組成物の脳への投与は、血管を安定化させて、血管の透過性を制限し、同様に抗炎症効果を与えるように設計される。
[00101] もう1つの実施形態において、PRG4は、アレルギーおよび/または呼吸器感染症に関連する症状を低減するために使用され得る。そのような症状には、例を挙げれば、うっ血、後鼻漏、咳、くしゃみ、鼻水、いがらっぽい喉、皮膚の痒み、および痒い涙目が挙げられる。本発明の1つの実施形態において、アレルギー症状を患っているまたは発症するリスクを有する患者の体表面、例えば、皮膚または呼吸器、例えば上気道に、症状を改善するために十分量のPRG4含有組成物を投与する工程を含む、そのような症状を示すまたはそのような症状を発症するリスクを有する患者を処置する方法が提供される。本実施形態の方法は、少なくとも1つのアレルギーおよび/または上気道感染症の症状を改善するために十分な量のPRG4を含む鼻腔内組成物の量を患者の鼻または鼻腔の粘膜表面に鼻腔内に沈着させることを含み得る。1つの実施形態において、PRG4含有鼻腔内組成物は、経鼻スプレーとして投与される。
[00102] アレルギーは、ある種の炎症であり、アレルギー性喘息、アトピー性皮膚炎、アレルギー性鼻炎、およびいくつかの眼のアレルギー疾患などの病気を含む適応免疫応答である。これは、抗原チャレンジに対するTh2媒介性の液性応答によって特徴付けられる。典型的なI型過敏性アレルギー反応において、アレルゲンに最初に曝露されると、B細胞は、IgE抗体を産生し、これは肥満細胞/好塩基球の表面に結合して、それらの細胞をアレルゲンに対して感作する。同じ抗原にその後曝露されると、肥満細胞が即時に脱顆粒を起こし、ヒスタミン、プロスタグランジン、ロイコトリエン(LTC4、LTD4、LTE4)、ケモカイン(CXCL8、CXCL10、CCL2、CCL4、CCL5)、プロテアーゼ(トリプターゼ、キマーゼ)、ならびにIL−4、IL−5、およびIL−13などのサイトカインを放出する (Janeway et al., Immunobiology: The Immune System in Health and Disease. 5th edition. New York: Garland Science 2001; Larche et al., Nat Rev Immunol. 2006; 6(10):761-71)。これらのエフェクター分子は、小さい血管の拡張、血管透過性の増加、大量の粘液産生、および平滑筋の局所収縮を引き起こし、それによって、アレルギー反応に関連する周知の症状が起こる。数時間後に、アレルギー反応の後期相により、好酸球、好塩基球、およびTh2リンパ球が反応部位に動員される。好酸球は、好酸球カチオン性タンパク質、主要塩基性タンパク質、好酸球ペルオキシダーゼ、および好酸球由来神経毒などの一連の顆粒タンパク質、ならびに酸化的ストレスおよびリボヌクレアーゼ活性を通して領域をきれいにするように作用する一連の活性酸素種(過酸化物)を放出する。好酸球の応答は、浸潤する生物に対して毒性であるが、アレルギー反応の近位で宿主細胞も同様に破壊する。
[00103] 組織損傷および炎症細胞動員の陽性のフィードバックループが確立された後、当初のアレルゲンへの持続的な曝露がないにもかかわらず、慢性炎症状態が持続することがある(Murdoch JR, Lloyd CM. Chronic Inflammation and Asthma. Mutat Res. 2010; Aug 7;690(1-2):24-39. doi: 10.1016/j.mrfmmm.2009.09.005. Epub 2009 Sep 19)。特に慢性炎症は組織のリモデリングを伴い、それによって、上皮障壁機能の障害、マトリクスメタロプロテナーゼ発現の障害、および粘液腺の肥大ならびにTGF−β媒介性線維症が起こる(Murdoch et al.)。例として、慢性喘息では好酸球媒介性損傷および線維芽細胞によるその後のマトリクス合成のサイクルが繰り返されることによって、気道は肥厚して狭窄し、弾性が低くなり、この気道のリモデリングは障害の慢性度に直接関連している(Murdoch et al.)。主要な喘息治療は炎症の低減(コルチコステロイド)をねらいとしており、リモデリングの改善に示す効能は限定的であることは注目に値する(Murdoch et al.; Ward C, Walters H., Curr Opin Allergy Clin Immunol. 2006; Feb;5(1):43-8)。そのような異常な組織リモデリングおよびTGF−β媒介性線維症はまた、患者内の部位での繰り返し手術に関連することが見出され得る。
[00104] したがって、本発明の1つの実施形態において、PRG4含有組成物を、慢性アレルギー応答を有する組織に適用することは、エアロゾル化PRG4の吸入によるアレルゲンクリアランスの改善ならびに炎症の低減により恩典が得られるであろう。そのような組成物の境界潤滑能はまた、上皮への粘液微粒子の接着を防止すると共に、非常に高い電荷を有するPRG4分子が吸湿性であり、上皮との界面に沿って水を保持することから、水和を改善する。PRG4含有組成物の適用後の組織表面潤滑の改善により、微粒子(大量のムチン、破片、およびアレルゲンを含む)と上皮間の摩擦が低減されることから、アレルゲンの力学的クリアランスに必要な力はより小さくなる。摩擦がより少なくなることによって、例えば気流および粘膜繊毛クリアランス(呼吸器系)を通しての力学的クリアランスに必要な力はより小さくなり、その結果組織損傷および炎症がより少なくなる。慢性アレルギーを患っている患者へのPRG4含有組成物の投与はまた、線維芽細胞の接着の防止を通して線維症を緩和させ、線維症応答全体を低減させる。
[00105] 理論に拘束されたくはないが、本発明のこの態様は、免疫調節障害またはアレルゲンへの慢性的曝露に関連する続発症によって、抗原、PAMP、およびDAMPの力学的クリアランスの障害、ならびに繰り返しリモデリングに関連する組織機能の障害が起こり得るという認識に一部基づいている。ルブリシンは、アレルゲンまたは細胞破片の力学的クリアランスを促進することができる。これらのプロセスは炎症を増強するのみならず、呼吸器、眼、または皮膚などの組織に対する長期障害を引き起こし、陽性のフィードバックループ条件が類似であると考えられる。
[00106] さらなる証拠により、CD44−HA相互作用によって、しばしば糖尿病に関連する状態である脾臓の腫脹が起こり得ることが示唆されている。したがって、本発明の1つの態様は、脾臓の炎症および腫脹を防止するために、脾臓にルブリシンを接触させる方法を提供する。もう1つの実施形態において、ルブリシンを、CD44に結合するために十分な濃度で脾細胞に接触させて、それによって脾臓における腫脹および炎症を低減させる。
[00107] CD44はまた、滑膜組織にも存在し、リウマチ性関節炎を有する患者において上方調節されている。CD44発現滑膜細胞が、ヒトリウマチ性関節炎患者から得た滑膜液中のHA−SHAPに結合することが示されている。形成される複合体の量は、炎症の程度に正比例する。このことは、実施例4に示されるデータによって証明される。したがって、ルブリシンの全身投与は、リウマチ性関節炎を患っている患者において炎症を減少させるための処置として適応される。1つの実施形態において、ルブリシンは、CD44上方調節の効果を遮断して、炎症を低減するために、リウマチ性関節炎を有する患者に全身投与される。1つの実施形態において、ルブリシンは、静脈内経路を通して定期的に投与される。もう1つの実施形態において、ルブリシンは、外部の携帯型ポンプを通して、皮下留置カテーテルによって送達される。
[00108] CD44−HA相互作用はまた、血液−網膜障壁での有害な白血球移動および前眼部免疫病理学(Xu H, et al. Journal of Leukocyte Biology 2002; 72(6):1133-41)、ならびに可溶性のCD44レベルと視野喪失の重症度との間に有意な相関が見出されている緑内障(Mokbel TH et al., Clin Experiment Ophthalmol. 2010 Aug;38(6):560-5)において重要な役割を有し得る。1つの態様において、rhPRG4は、CD44に拮抗して、HA相互作用を阻止するために眼に投与される。1つの実施形態において、注射されたrhPRG4は、炎症を低減させて、血流を改善させ、網膜細胞の生存性を改善する。もう1つの実施形態において、眼に注射されたrhPRG4は、原発開放隅角緑内障におけるCD44媒介性小柱網の目詰まりを防止して、それによって眼内圧を低下させる。もう1つの実施形態において、rhPRG4は、房水内の可溶性CD44を不活化して、それによって可溶性CD44の細胞障害性を防止する。もう1つの実施形態において、rhPRG4は、膜貫通CD44に拮抗して、細胞外ドメインのメタロプロテナーゼによる切断を阻止して、可溶性CD44の増加を防止する。もう1つの実施形態において、ルブリシンを眼に注射すると、後部ぶどう膜炎に関連する、飛蚊症、かすみ目、および光視症などの眼の続発症を低減させる。もう1つの実施形態において、ルブリシンを眼に注射すると、低分子量HA分解産物の会合体が相互作用するのを防止することによって、CD44およびRHAMM媒介性血管新生および内皮細胞遊走を阻止する。他の実施形態は、黄斑変性、網膜炎、網膜血管炎、網脈絡膜炎、血管新生、および糖尿病性網膜症のCD44媒介性の進行を予防するために、ルブリシンの注射または眼への局所外用適用が挙げられる。例えば、局在化の眼の環境を考慮して、ルブリシンは、0.1μg/mL〜30mg/mLの量で、用量あたり少量(1〜100μL)で投与される。
[00109] 本発明のなおもう1つの実施形態において、rhPRG4は、上記の方法および組成物を使用して、非CD44媒介性眼障害を処置するために利用され得る。そのような場合、ルブリシンの注射または局所外用適用は、黄斑変性、網膜炎、網膜血管炎、網脈絡膜炎、血管新生、および糖尿病性網膜症の非CD44媒介性の進行を防止するために使用され得る。
[00110] もう1つの態様において、本発明は、炎症促進性サイトカインレベルを阻害または低減するために十分量のPRG4を全身的に、吸入的に、または局所外用的に投与することを含む、体における炎症促進性サイトカインレベルを低減または阻害する方法を提供する。1つの実施形態において、方法は、1つの炎症促進性サイトカインレベルを低減または阻害するが、別の実施形態では、方法は、1つ超の炎症促進性サイトカインレベルを低減または阻害する。血液中の炎症促進性サイトカインレベルを増加させ、本発明に従って処置される患者が患っている炎症応答を引き起こす例示的な炎症状態、損傷、および自己免疫状態は、本出願を通して開示されている。
[00111] 1つの実施形態に従って、その産生がルブリシンの投与によって阻害または低減され得るサイトカインには、IL−1α、IL−1β、IL−2、IL−3、IL−4、IL−5、IL−6、IL−7、IL−8、IL−9、IL−10、IL−11、IL−12、IL−12p70、IL−13、IL−14、IL−15、IL−16、IL−17、IL−17α、IL−18、IL−19、IL−20、IL−21、IL−22、IL−23、IL−24、IL−25、IL−26、IL−27、IL−28、IL−29、IL−30、IL−31、IL−32、IL−33、IL−34、IL−35、IL−36、TNF−α、TNF−β(リンホトキシン−α)、リンホトキシン−β、CXC31L(フラクタルキン)、CXCL−8、CCL2、CCL3、CCL4、CCL5、CCL11、CXCL10、IFN−α、IFN−β、IFN−ε、IFN−κ、IFN−ω、IFN−γ、VEGF、MCP−1、MCP−3、EGF、GMCSF、CD40L、CD27L、CD30L、FASL、4−IBBL、OX40L、TRAIL、FGF−2、GRO、MDC、Rantes、G−CSF、M−CSF、FGF−2、EPO、MCSF、MIP3α、MG−CSF、またはGCSFが挙げられる。
[00112] 1つの実施形態において、血液はヒト血液である。さらなる実施形態において、血液は、炎症応答または炎症状態を有するヒト患者の血液である。1つの実施形態において、炎症応答または状態は、組織に対する損傷の結果であるが、他の実施形態において、炎症応答は自己免疫状態の結果であり、なお他の実施形態において、炎症応答は細菌もしくはウイルス感染症または毒素の存在の結果である。なおもう1つの実施形態において、患者は、敗血症を患っているまたは敗血症のリスクを有する。
[00113] さらなる実施形態において、ヒト細胞は、肥満細胞、樹状細胞、リンパ球、白血球、またはマクロファージなどの免疫細胞;上皮細胞;内皮細胞;線維芽細胞;滑膜細胞;軟骨細胞;破骨細胞;骨芽細胞;心細胞;肥満細胞;肺細胞;腎細胞;肝細胞;脳細胞;脾細胞;膀胱または尿道細胞;血管細胞;神経細胞;膵細胞;胃細胞;腸細胞;結腸細胞;直腸細胞;網膜細胞;角膜縁細胞;小柱網細胞;角膜細胞;結膜細胞;眼球または眼細胞;胆嚢細胞;またはがん細胞である。
[00114] 1つの実施形態において、ルブリシンは、境界潤滑を提供するには不十分な量で投与され、すなわち、ルブリシンは、0.1μg/kg〜4,000μg/kgの範囲で投与される。もう1つの実施形態において、ルブリシンは、0.1μg/mL〜30mg/mLの量で、用量あたり1〜100μLの少量で投与される。もう1つの実施形態において、ルブリシンは、用量あたり100μL〜4Lの量で投与される。1つの実施形態において、ルブリシンは、全身投与によってヒト患者に提供される。
[00115] 特定の実施形態において、細胞は、例えばLPS、フラジェリン等などのウイルスまたは細菌毒素への曝露によって引き起こされた敗血症を患っているまたは敗血症を発症するリスクを有する患者の細胞である。したがって、1つの態様において、ルブリシンは、敗血症の処置として適応される。
[00116] さらなる態様において、本発明は、NF−κBシグナル伝達経路の活性化を阻害するPRG4を細胞に接触させることによって、細胞におけるNF−κBの移行を阻害する方法を提供する。1つの実施形態において、PRG4は、CD44に結合することによって、またはCD44シグナル伝達を低減もしくは阻害することによって、または他の細胞表面結合受容体と相互作用することによって、NF−κBの移行を間接的に阻害する。PRG4は、本明細書において上記の本発明の実施形態に従って、全身投与などによって投与され得る。細胞は、ヒト細胞であり得て、特に本発明に関連して本明細書において記述される例示的な任意のヒト細胞であり得る。
[00117] さらなる実施形態において、PRG4媒介性のNF−κBの移行の低減または阻害によって、血液中の炎症促進性サイトカインレベルの低減が起こり、それによって炎症状態を処置するために使用され得る。例示的な炎症状態は、本出願を通して記述されている。
実施例1:PRG4がCD44に拮抗してCD44媒介性の炎症経路を阻害する実験的証拠
[00118] ヒトプロテオグリカン4とCD44受容体との相互作用、および炎症促進性サイトカイン誘導性の滑膜細胞増殖に及ぼすこの相互作用の結果を評価するために、以下の実験を実施した。
[00119] CD44へのrhPRG4の結合および高分子量ヒアルロン酸(HMWHA)との競合を、直接酵素結合イムノソルベントアッセイ(ELISA)および表面プラズモン共鳴を使用して評価した。rhPRG4のシアリダーゼ−AおよびO−グリコシダーゼ消化を行って、CD44結合を、ELISAを使用して評価した。リウマチ性関節炎線維芽細胞様滑膜細胞(RA-FLS)を、20、40、および80μg/mLのrhPRG4またはHMWHAの存在下または非存在下で、インターロイキン−1β(IL-1β)または腫瘍壊死因子α(TNF-α)によって48時間刺激して、細胞増殖を測定した。抗CD44抗体(IM7)と同時インキュベートすることによって、CD44の関与を評価した。rhPRG4の抗増殖効果を、IM7の存在下または非存在下でIL−1βまたはTNF−αによるPrg4−/−滑膜細胞の処置後に調べた。
[00120] 最初に、変数を正規性および等分散に関して調べた。両方の仮定を満たした変数を、Studentのt−検定、または分散分析(ANOVA)の後に2群の比較および2超の群の比較に関するテューキーの事後検定を使用して統計学的有意性に関して試験した。正規性仮定を満たさなかった変数を、ランクについてマン・ホイットニーのU検定またはANOVAを使用して検定した。統計学的有意性の水準を、α=0.05に設定した。データを、平均値±標準偏差としてグラフ表示する。
1A.直接ELISAを使用した、CD44へのrhPRG4、高分子量HA、中分子量HA、およびビトロネクチンの結合
[00121] 高結合マイクロタイタープレート(Corning, Sigma Aldrich, USA)を、PBS緩衝液(ウェルあたり100μL)中で400μg/mLのrhPRG4(Mr≒240KDa)、高分子量HA(HMW HA;Mr≒1,500KDa)(R & D System, USA)、中分子量HA(MMW HA;Mr≒300KDa)(R & D System)およびビトロネクチン(Mr≒75 KDa)(Sigma Aldrich)によって4℃で一晩コーティングした。rhPRG4は、CHO−M細胞(Lubris, Framingham, MA, USA)により産生された完全長の産物である。PBS+0.1%Tween20によって洗浄後、ウェルを2%ウシ血清アルブミン(BSA、300μL/ウェル)によって室温で少なくとも2時間ブロックした。各1μg/mL(ウェルあたり100μL)のCD44−IgGFc(R & D systems)またはIgGFc(R & D systems)をプレートに加えて、室温で60分間インキュベートした。PBS+0.1%Tween20によって洗浄後、抗IgGFc−HRP(Sigma Aldrich)を1:10,000希釈(ウェルあたり100μL)で加えて、室温で60分間インキュベートした。PBS+0.1%Tween20で洗浄後、アッセイを1ステップTurboTMB ELISA試薬(ThermoScientific, USA)を使用して発色させ、450nmでの吸光度を測定した。データは、それぞれ1群あたりウェル3重測定の独立したアッセイ4回の平均値を表す。
[00122] CD44−IgGFc融合タンパク質およびIgGFcへのrhPRG4、HMWHA、MMWHA、およびビトロネクチンの結合を図1Aに表す。CD44−IgGFc群における450nmの吸光度は、rhPRG4、HMWHA、およびMMWHAコーティングウェルに関してIgGFc群の吸光度より有意に高かった(p<0.001)。これに対し、ビトロネクチンコーティングウェルではCD44−IgGFcとIgGFcとの間に有意差はなかった。
[00123] これらのデータは、rhPRG4がCD44に結合して、HMWHAのCD44結合を妨害することを示している。rhPRG4、HMWHAおよびMMWHAは、キメラCD44に対して、極めて低い非特異的結合で特異的に結合する。これに対し、ルブリシンと有意な配列相同性を共有するビトロネクチンは、CD44結合に対していかなる特異性も示さない。rhPRG4がCD44に結合することから、これはCD44のアンタゴニストとして機能して、それによってCD44炎症促進性シグナル伝達を妨害し得る。
1B.直接ELISAを使用した、CD44へのrhPRG4、HMWHA、およびMMWHAの濃度依存的結合ならびにCD44への結合に関するrhPRG4とHAとの競合
[00124] CD44へのrhPRG4、HMWHA、およびMMWHAの濃度依存的結合を、400,200、100、20、4、2、および0.1μg/mLの高分子によってマイクロタイタープレートをコーティングすることによって実施した。アッセイは上記の通りに実施した。IgGFcウェルの吸光度の値をCD44−IgGFcウェルの吸光度の値から差し引いて、補正されたCD44 IgGFc吸光度値を400μg/mLのrhPRG4群の値に対して標準化して、データをCD44への結合百分率として表記した。組換えCD44へのrhPRG4、HMWHA、およびMMWHAの濃度依存的結合を図1Bに表す。組換えCD44結合百分率は、400、100、20、4、および2μg/mL濃度のHMWHAまたはMMWHAコーティングウェルと比較して、rhPRG4コーティングウェルにおいて有意に高かった(p<0.001)。さらに、組換えCD44結合百分率は、200μg/mL濃度のMMWHAコーティングウェルと比較してrhPRG4コーティングウェルにおいて有意に高かった(p<0.001)。0.1μg/mL濃度では、rhPRG4、HMWHA、およびMMWHAコーティングウェルにおけるCD44結合百分率に有意差はなかった。データはそれぞれ1群あたりウェル3重測定の独立したアッセイ4回の平均値を表す。
[00125] CD44への結合に関するrhPRG4とHMWHAまたはMMWHAのいずれかとの間の競合を評価するために、マイクロタイタープレートを1μg/mL(100μL/ウェル)のCD44−IgGFcまたはIgGFcのいずれかによって4℃で一晩コーティングした。次に、ウェルをPBS+0.1%Tween20によって洗浄して、2%BSA(300μL/ウェル)を使用して室温で少なくとも2時間ブロックした。5μg/mLのrhPRG4、またはrhPRG4(5μg/mL)と0.01、0.05、0.25、1、5、もしくは50μg/mLのHMWHAもしくはMMWHAとの組み合わせをウェルに加えて(100μL/ウェル)、室温で60分間インキュベートした。PBS+0.1%Tween20によって洗浄後、ルブリシン特異的モノクローナル抗体(Mab9G3)を1:1000(100μL/ウェル)で加えて、室温で60分間インキュベートした。PBS+0.1%Tween20によって洗浄後、ヤギ抗マウスIgG−HRP(Thermo Scientific)の1:1,000希釈液を加えて(100μL/ウェル)、室温で60分間インキュベートした。アッセイは上記の通りに行った。IgGFcウェルの吸光度の値を、CD44−IgGFcウェルの吸光度の値から差し引いて、rhPRG4+HA群の補正吸光度の値をrhPRG4群の吸光度の値に対して標準化して、データをCD44への結合百分率として表記した。データは、それぞれ1群あたりウェル3重測定の独立したアッセイ4回の平均値を表す。
[00126] 組換えCD44への結合におけるrhPRG4とHMWHAまたはMMWHAとの間の競合を、図1Cに表す。0.05、0.25、1、5および25μg/mLのHMWHAまたはMMWHAは、CD44へのrhPRG4の結合を有意に低減させた(p<0.05)。
[00127] これらのデータは、rhPRG4が、HMWHAと同等の親和性で濃度依存的にCD44に結合することを証明する。さらに、rhPRG4は、CD44との結合に関してHMWHAと競合する。過剰量のHMWHAまたはMMWHAの存在は、CD44へのrhPRG4の結合をおよそ50%低減させた。これらのデータは、rhPRG4がCD44のアンタゴニストであり、したがってCD44炎症促進性シグナル伝達を妨害する能力を有することを示唆している。
1C.表面プラズモン共鳴を使用した、CD44へのrhPRG4の濃度依存的結合およびrhPRG4とHMWHAとの間の競合
[00128] rhPRG4のCD44−IgGFcへの結合を、表面プラズモン共鳴(Biacore T100, GE Healthcare Lifesciences, NJ, USA)を使用して調べた。図1Cを参照されたい。ヒト抗体捕捉キット(GE Life Sciences)を使用して一連のSチップを官能化して、CD44−IgGFcまたはIgGFcのいずれかを、フローセル1(Fc1)およびフローセル2(Fc2)における官能化チップの表面にそれぞれ結合させた。rhPRG4を、濃度300、250、200、150、100、および50μg/mLで30μL/分で8分間注入した後、0.1%HEPES、1.5M NaCl、30mM EDTA、および0.5%P20(GE Life Sciences)を使用して10分間解離させた。チップの表面を、各サイクルの終了時に3M MgClの1分間のパルスによって再生した。各検体濃度を二連で注入した。得られた曲線を二重に参照した(すなわち、Fc2-Fc1、0μg/mL曲線を差し引いた後)。結合速度論および結合親和性は、BiaEvaluationソフトウェアによって1:1結合/コンフォメーショナル変化モデル、または定常状態平衡をそれぞれ使用して決定した。CD44への結合に関するrhPRG4とHMWHAの間の競合を調べるために、rhPRG4を、上記のように0〜300μg/mLの範囲の濃度で注入した。解離相の終了後、HMWHAを50μg/mL(30μL/分)で1分間注入した。次に、CD44へのrhPRG4(様々な濃度)の二重参照結合シグナルを、rhPRG4注入後のCD44へのHMWHAの結合によって生成された結合シグナルに対してプロットした。
[00129] 組換えCD44へのrhPRG4の結合を、表面プラズモン共鳴を使用して確認した。rhPRG4は、固定されたCD44−IgGFcに対して濃度依存的会合および解離を示し(図2A)、rhPRG4の分子量240kDaに基づいて、見かけのK≒38nMであった。rhPRG4は、HMWHA結合シグナル強度(x−軸)とrhPRG4結合シグナル強度(y−軸)の間の反比例関係によって示されるように、組換えCD44へのHMWHAの結合を妨害した(図2B)。
[00130] これらのデータは、rhPRG4がHMWHAと同等の親和性で濃度依存的にCD44に結合することを証明している。さらに、実施例1Bおよび1Cに証明されるように、CD44に結合したrhPRG4の存在は、HMWHAがCD44に結合するのを濃度依存的に防止し、rhPRG4およびHMWHAが、受容体上の共通の結合部位を共有することを示し得る。HASF濃度がルブリシンの濃度のほぼ10倍高い関節の環境においても、本明細書において示される競合的結合データに基づくと、ルブリシンは、滑膜細胞および軟骨細胞表面上のCD44に結合して、HAの存在下でもCD44媒介性生物機能を発揮することができ、それによってそうでなければ炎症を促進するメディエータを妨害することによって関節の恒常的役割を提供すると予想される。
1D.CD44へのrhPRG4の結合に及ぼすムチンドメイングリコシル化の除去の影響
[00131] ルブリシンの境界潤滑能は、O−結合(β1−3)Gal−GalNAcオリゴ糖によって媒介される(Jay et al., Glucoconj J 2001; 18(10):807-15)。ノイラミニダーゼとβ1,3,6ガラクトシダーゼ消化とを組み合わせると、ルブリシンの境界潤滑能が50%低減した(Jay et al., Glucoconj J 2001; 18(10):807-15)。RASF試料から単離されたルブリシンは、増加したコア1グリコシル化構造を含有し、L−セレクチンリガンドの一部であると提唱される硫酸化エピトープを示す(Estrella et al., Biochem J 2010; 429(2):359-67)。さらに、RASFからのルブリシンは、グリコシル化依存的にL−セレクチンに結合して、RAを有する患者の炎症を有する滑膜およびSFに動員された多形核顆粒球を覆う(Jin et al. J Biol Chem 2012; 287(43):35922-33)。
[00132] rhPRG4を、シアリダーゼA(Prozyme, USA)、O−グリコシダーゼ(New England Biolabs, USA)またはシアリダーゼ−AとO−グリコシダーゼの組み合わせを使用して、37℃で16時間消化した。シアリダーゼA消化において、酵素(1U/200μL)12μLを、rhPRG4に総反応容積180μLおよびrhPRG4の最終濃度300μg/mLとなるように加えた。O−グリコシダーゼ消化において、酵素(4千万単位/mL)4.8μLをrhPRG4に総反応容積180μLおよびrhPRG4の最終濃度300μg/mLとなるように加えた。シアリダーゼ−AおよびO−グリコシダーゼ消化において、酵素を上記と同じ容量で使用して、上記と同じ総反応容積および最終rhPRG4濃度でrhPRG4と共にインキュベートした。rhPRG4の見かけの分子量に及ぼすシアリダーゼ−AおよびO−グリコシダーゼ消化の効果を、4〜12%Bis−Trisゲル(NuPage, life technologies, USA)を使用して、SDS−PAGEによって決定した。rhPRG4または酵素消化rhPRG4の全量20μLを還元条件(200mVで60分間)で泳動させた後、Gelcode Blue Stain(Thermo Scientific, USA)を使用して染色した。酵素消化されたrhPRG4のCD44への結合を、上記の直接ELISAアプローチおよび30μg/mLのrhPRG4コーティング濃度を使用して非消化rhPRG4と比較した。データは、それぞれ1群あたりウェル3重測定の独立した実験4回の平均値を表す。
[00133] シアリダーゼ−A消化によって、図3Aに示されるように、無処置対照と比較してCD44へのrhPRG4の結合百分率の有意な増加(p<0.001)が起こった。同様に、O−グリコシダーゼ消化によって、無処置対照と比較してCD44へのrhPRG4の結合百分率の有意な増加(p=0.008)が起こった。シアリダーゼ−A消化およびO−グリコシダーゼ同時消化rhPRG4の間の百分率CD44結合に有意差はなかった(p=0.105)。シアリダーゼ−AおよびO−グリコシダーゼ消化rhPRG4のCD44への結合百分率は、シアリダーゼ−A消化rhPRG4(p=0.007)、O−グリコシダーゼ消化rhPRG4(p<0.001)、および無処置対照(p<0.001)より有意に高かった。rhPRG4をシアリダーゼ−AおよびO−グリコシダーゼによって消化すると、rhPRG4の見かけの分子量はおよそ200kDaに低減された(図3B)。
[00134] シアル酸の除去およびO−グリコシル化は、rhPRG4によるCD44結合を有意に増加させた(p<0.001)。シアリダーゼ−AおよびO−グリコシダーゼ処置によって、個々に、CD44受容体へのrhPRG4の結合が増強した。累積的なシアリダーゼ−AおよびO−グリコシダーゼ消化によって、個々の酵素消化と比較してrhPRG4によるCD44へのさらにより有意な結合が起こった。シアリダーゼ−Aは、糖タンパク質から分岐および非分岐の末端シアル酸残基を切断するが、O−グリコシダーゼは、糖タンパク質からのコア1および2の除去を触媒する。CD44結合の増強は、コア1グリコシル化もシアル酸末端残基のいずれもCD44へのrhPRG4の結合にとって必要ではないことを示している。したがって、rhPRG4タンパク質に及ぼすシアリル化およびコア1グリコシル化のレベルは、PRG4のCD44への結合能にとって必須ではない。これに対し、これらの残基の除去によって、rhPRG4の半剛性の棹状構造のコンフォメーションの変化が起こり、それによってCD44との相互作用が増強され得る。
1E.炎症促進性サイトカイン誘導性のリウマチ性関節炎線維芽細胞様滑膜細胞の増殖およびrhPRG4またはHMWHA処置の影響
[00135] RAを有する患者の滑液は、かなりの量の様々なCD44アイソフォームを含有し、これらは一般的にOAまたは正常な滑膜と比較して多量に存在する(Naor et al., Arthritis Res Ther 2003;5(3):105-15; . Grisar et al., Clin Exp Rheumatol 2012; 30(1):64-72)。リウマチ性関節炎線維芽細胞様滑膜細胞(RA-FLS)は、RAを有する患者の滑液の浸潤性において重要な役割を果たしている。独自のCD44変種(CD44v7/8)の発現は、in vitroでのRA−FLSの増殖(Wibulswas et al., Am J Pathol 2000;157(6):2037-2044)に関与しており、細胞表面CD44に結合してその後受容体が切断される薬剤は、実験的関節炎モデルにおいて効能を示している(Runnels et al. Adv Ther 2010; 27(3):168-80)。
[00136] これらの実験を実施するために、継代3〜6回目のリウマチ性関節炎線維芽細胞様滑膜細胞(RA-FLS;Cell Applications, USA)を使用した。滅菌96ウェルプレートにおいて、RA−FLS(80μL中に細胞5,000個/ウェル)を、1%FBSおよび1mMピルビン酸塩を添加したDMEM中で培養して、最終濃度20、40、または80μg/mLのrhPRG4またはHMWHAの非存在下または存在下で、20ng/mL組換えヒトインターロイキン−1β(IL-1β;R & D systems)、または5ng/mL腫瘍壊死因子α(TNF-α;R & D systems)によって37℃で48時間刺激した。各ウェルの総容積は200μLであった。炎症の指標である細胞増殖は、CellTiter 96 AQueous1ボトル溶液細胞増殖アッセイ(MTS; Promega, USA)を使用して決定し、490nmでの吸光度を決定した。データは、無処置対照RA−FLSと比較した490nmでの吸光度の倍変化の数値として表す。データは、1つの処置あたり少なくともウェル3重測定の独立した実験3回の平均値を表す。CD44のrhPRG4またはHMWHAの効果への寄与を評価するために、RA−FLSを上記のIL−1βまたはTNF−αで刺激した。rhPRG4またはHMWHAによる処置は、全てのCD44アイソフォームに対して保存されたエピトープを認識するCD44中和抗体であるIM7(Abcam, USA)(Samson et al., Exp Eye Res, 2014; 127C:14-19)の1:200の最終希釈液の非存在下または存在下で80μg/mLの最終濃度で実施した。各ウェルの総容量は200μLであった。実験群の細胞増殖を上記のように決定して、データを、無処置対照RA−FLSと比較した490nm吸光度の倍変化の数値として表記する。データは、1つの処置あたりウェル少なくとも3重測定の独立した実験3回の平均値を表す。
[00137] 48時間の間にIL−1βおよびTNF−αによって誘導されたRA−FLS増殖を、図4Aに示す。40および80μg/mLのrhPRG4またはHMWHAによる処置は、IL−1β刺激によるRA−FLS増殖を有意に抑制した(p<0.05)。20、40、および80μg/mLのrhPRG4による処置は、TNF−α刺激によるRA−FLS増殖を有意に抑制した(p<0.05)。HMWHAによる処置では、TNF−αによるRA−FLS増殖の抑制が起こらなかった。図4Bに示すように、rhPRG4+IM7またはHMWHA+IM7によって処置したIL−1β刺激RA−FLSと、IL−1β刺激RA−FLSとの間の吸光度の変化に有意差がなかったことから示されるように、IM7抗CD44抗体による同時処置は、IL−1β刺激RA−FLSに及ぼすrhPRG4およびHMWHAの効果を逆転させた。同様に、IM7抗体による同時処置は、TNF−α誘導性RA−FLS増殖に及ぼすrhPRG4の効果を逆転させた。
[00138] 40および80μg/mLのrhPRG4およびHMWHAは、IL−1β誘導性RA−FLS増殖を有意に抑制した(p<0.05)。20、40、および80μg/mLのrhPRG4は、TNF−α誘導性RA−FLS増殖を有意に抑制した(p<0.05)。CD44の中和は、IL−1βおよびTNF−α刺激RA−FLSに及ぼすrhPRG4の効果、ならびにIL−1β刺激RA−FLSに及ぼすHMWHAの効果を逆転させた。
[00139] IL−1βおよびTNF−αは、RA−FLS増殖を誘導し、TNF−α刺激ではより大きい細胞増殖が観察され、他の公表された報告(例えば、Lacey et al. Arthritis Rheum 2003;48(1):103-109)と一致する。rhPRG4は、IL−1βおよびTNF−α誘導性RA−FLS増殖を、CD44結合を必要とするメカニズムで阻害した。rhPRG4およびCD44相互作用の下流の効果は、NF−κBの核移行の阻害である。この細胞増殖アッセイにおいて、HMWHAは、IL−1β誘導性RA−FLS増殖を阻害したが、TNF−α誘導性増殖を阻害しなかった。rhPRG4処置と同様に、HMWHAの効果は、CD44抗体によって逆転され、この効果の媒介におけるCD44の役割を示している。
[00140] これらのデータは、rhPRG4がIL−1βまたはTNF−α刺激後のRA−FLSに対して、抗増殖、抗炎症効果を発揮することを示している。興味深いことに、この抗増殖効果を証明するrhPRG4濃度は、一般的に、境界潤滑を提供するために必要な最適なrhPRG4濃度より低い。rhPRG4のこの抗増殖効果はCD44相互作用によって媒介され、下流のNF−κBの核移行が阻害され、このことは治療用に適用したルブリシンがCD44依存的メカニズムを通して有害な細胞タイプの増殖に及ぼす炎症促進性サイトカインの効果を緩和し得ることを示唆している。
1F.RA−FLSのTNF−α刺激後のNF−κBの核移行に及ぼすrhPRG4処置の効果
[00141] RA−FLS(細胞400,000個/ウェル)を培養してTNF−α(5ng/mL)によって刺激して、rhPRG4(200μg/mL)または市販のNF−κBの移行阻害剤MG132(3μM;Tocris Bioscience)によって無血清培地中で24時間処置した。細胞を収集して、市販のキット(Thermo scientific)を使用して核抽出を行った。総タンパク質を、マイクロビシンコニン酸(BCA)キット(Thermo scientific)を使用して測定し、および各実験群の核抽出物3μgを使用した。核抽出物中の、NF−κBのp50サブユニットを、市販のNF−κBのDNA結合アッセイキット(Abcam)を使用して検出した。データは、無処置対照と比較してNF−κBの核内レベルの倍変化の数値として表す。rhPRG4によるNF−κB移行の阻害がCD44依存的であるか否かを評価するために、上記の実験をIM7 CD44抗体(1:1,000希釈)の存在下または非存在下で繰り返した。データは、処置あたりウェル少なくとも3重測定の独立した実験3回の平均値を表す。
[00142] TNF−α処置によって、無処置対照と比較して有意なNF−κB核移行が起こった(p<0.001)(図4C)。rhPRG4またはNF−κB移行阻害剤MG132による処置によって、TNF−α処置RA−FLSと比較してNF−κB核移行が有意に低減された(p<0.001)。TNF−α+rhPRG4+IM7群のNF−κB核移行は、TNF−α+rhPRG4群のNF−κB移行より有意に高く(p<0.001)、TNF−α群とは有意差がなかった。したがって、rhPRG4の抗増殖抗炎症効果は、CD44相互作用によって媒介され、下流のNF−κB核移行が阻害され、このことは、rhPRG4がCD44依存的メカニズムを通してNF−κB核移行の炎症促進効果を直接低減する能力を有することを示唆している。
1G.Prg4−/−およびPrg4+/+滑膜細胞の単離ならびにCD44免疫組織化学
[00143] 滑膜組織をPrg4−/−およびPrg4+/+雄性マウス(8〜10週齢、遺伝子型あたり5〜8匹)から採取して、滅菌HBSS緩衝液中でプロナーゼ酵素(2mg/mL;Sigma Aldrich)によって37℃で振とうさせながら30分間消化した。この後、I型コラゲナーゼ(1mg/mL;Sigma Aldrich)によって37℃で振とうさせながら4時間消化した。DMEM+10%FBSを使用して酵素反応を停止させた。細胞をDMEM+10%FBS中で増殖させて、Prg4−/−滑膜細胞を継代2〜4回目の間に使用し、Prg4+/+滑膜細胞は、2回目の継代で使用した。
[00144] Prg4−/−およびPrg4+/+滑膜細胞を、チャンバースライドガラス(Thermo scientific)において増殖させた。細胞を4%ホルムアルデヒドで15分間固定して、PBS緩衝液によって2回洗浄した。細胞を0.2%Triton X−100によって10分間透過性にして、PBS緩衝液によって3回洗浄した。細胞を2%BSAによって30分間ブロックした。滑膜細胞をIM7抗CD44抗体(1:200希釈)と共に4℃で一晩インキュベートした。PBSによって3回洗浄後、滑膜細胞をAlexa Fluor 488ヤギ抗ラットIgG(Life Technologies)の1:400希釈液と共に暗所で1時間インキュベートした。全てのインキュベーションは、特に明記されていない限り室温で実施した。PBSによって5分間洗浄後、DAPIを含有するVectashield包埋培地(Vector Labs, Burlingame, CA, USA)を加えた。細胞を、NIS Elementsイメージングソフトウェアを使用してNikon Eclipse90i蛍光顕微鏡によって撮像した。
[00145] Prg4−/−およびPrg4+/+滑膜細胞のCD44免疫細胞化学を図5Aに示す。CD44の局在およびCD44エピトープが占有されていないことを示す強い緑色蛍光が、Prg4−/−滑膜細胞に関して観察された。あるいはPrg4+/+滑膜細胞に関しては緑色蛍光は全く観察されないかまたはかすかに観察され、ほとんどのCD44受容体(エピトープ)が占有されているか、またはネイティブのPrg4発現によって拮抗されたことを示している。IL−1βおよびTNF−α処置によって、無処置Prg4−/−滑膜細胞と比較してPrg4−/−滑膜細胞の増殖の有意な増加が起こった(p<0.001)(図5B)。これに対し、IL−1β刺激のみが、無処置Prg4+/+滑膜細胞と比較してPrg4+/+滑膜細胞増殖の有意な増加を示した(p<0.001)。さらに、Prg4−/−滑膜細胞のL−1βおよびTNF−α誘導性増殖の増加比は、Prg4+/+滑膜細胞のサイトカイン誘導性増殖の増加比より有意に高かった(p<0.001)。
[00146] rhPRG4による処置は、Prg4−/−滑膜細胞のIL−1βおよびTNF−α誘導性増殖を有意に阻害した(p<0.001)(図5C)。IM7と同時に処置すると、rhPRG4の効果は逆転された。このことは、IL−1β+rhPRG4群およびTNF−α+rhPRG4群とそれぞれ比較して、IL−1β+rhPRG4+IM7群およびTNF−α+rhPRG4+IM7群におけるPrg4−/−滑膜細胞増殖の有意な増加(p<0.001)によって例証される。TNF−α+rhPRG4+IM7群とTNF−α群との間にPrg4−/−滑膜細胞増殖の有意差はなかった。これに対し、Prg4−/−滑膜細胞増殖は、IL−1β+rhPRG4+IM7群よりIL−1β群において有意に高かった(p<0.001)。
[00147] Prg4−/−マウスは、Prg4+/−およびPrg4+/+マウスと比較して表面フィブリル化および関節摩擦係数の増加によって証明されるように軟骨変性の初期兆候を示す(Jay et al., Arthritis Rheum, 2007; 56(11):3662-9)。さらに、Prg4−/−マウスは年齢をマッチさせたPrg4+/+軟骨と比較して関節軟骨の活性化カスパーゼ−3軟骨細胞染色の増加を示し(Waller et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 2013; 110(15): 5852-7)、およびPrg4−/−マウスでは滑膜過形成および過増殖が明白であるが、Prg4+/−およびPrg4+/+マウスでは明白な滑膜過形成は認められない(Rhee et al., J. Clin. Invest, 2005; 115(3):622-31)。Prg4−/−滑膜細胞は、Prg4+/+滑膜細胞と比較して強いCD44染色を示す。さらに、炎症促進性サイトカインは、Prg4−/−滑膜細胞の有意な増殖を誘導したが、Prg4+/+滑膜細胞に対しては認識可能な効果を示さなかった。併せて考慮すると、これらの知見は、RA−FLSの表現型に類似する増殖性の滑膜細胞表現型を有するPrg4−/−関節において炎症が進行中であることを示している。rhPRG4は、サイトカイン誘導性のPrg4−/−滑膜細胞増殖を阻害し、この効果は、rhPRG4−CD44相互作用によって媒介された。CD44を中和すると、TNF−α刺激後のrhPRG4の抗増殖効果を完全に逆転し、IL−1β刺激後のrhPRG4の抗増殖効果を部分的に逆転した。Prg4−/−滑膜細胞のTNF−αおよびIL−1β刺激の状況におけるrhPRG4−CD44相互作用に関連するこの差は、おそらくrhPRG4のCD44との相互作用能とは無関係に、rhPRG4が他のシグナル伝達経路をモジュレートする能力のためであり得る。したがって、rhPRG4は、Prg4−/−滑膜細胞のIL−1βおよびTNF−α誘導性増殖を、CD44を伴うメカニズムで阻害し、したがって、CD44シグナル伝達の炎症促進活性を下方調節することができるCD44のアンタゴニストである。
実施例2.ルブリシンは、ヒト全血系における炎症性サイトカインの産生をモジュレートする
[00148] リポ多糖(LPS)は、グラム陰性菌の外膜に見出され、動物において強い免疫炎症応答を誘発する。炎症性サイトカインの産生に及ぼすLPSチャレンジの効果を、様々なサイトカインの生成およびその産生のモジュレーションのプロファイルを調べるためにBiochip Array技術を使用して、クエン酸加ヒト全血において試験した。IL2、IL4、IL6、IL8、IL10、VEGF、IFNg、TNFa、IL1a、IL1b、MCP1、およびEGFの生成を、試料に食塩水(1〜10の比率)および10μg/mL LPSを添加したクエン酸加ヒト全血試料において37℃で60分間試験した。これらの混合物を遠心沈降させて、上清の血漿を、Randox Investigator Biochipリーダー上の高感度サイトカインアレイを使用して、14個の炎症バイオマーカーに関して分析した。これらの試験は二連で行い、表および図の形に要約した。図8A〜Bに示されるように、リポ多糖を1:10希釈で全血に加えると、明記された条件下で、炎症性サイトカインIL−4、IL−6、IL−8、IL−10、VEGF、TNF−α、IL−1β、およびMCP−1の産生が増加した。IL2、IFNgおよびIL1bに変化は認められなかった。図8Bは、様々なパラメータのパーセント変化を示し、IL6、IL8、VEGFおよびTNFaの顕著な増加を明らかに証明する。
[00149] 同じアプローチを利用して、全血中の炎症性サイトカインの生成に及ぼすルブリシンの効果も、類似の実験設定を使用して試験した。これらの試験において、正常な健康なボランティアから採取したクエン酸加全血試料にルブリシンを添加することによって、ルブリシン(0.57mg/mL)の効果を調べた。試料を、食塩水対照と共に試料中の炎症性サイトカインレベルに関して、60分間インキュベートしてプロファイルを調べた。全血を遠心沈降させて、血漿を得て、これを、高感度サイトカインアッセイを使用して、様々な炎症性サイトカインに関してプロファイルを調べた。図9A〜Bに示されるように、0.57mg/mLルブリシンを全血に添加すると、IL−4、IL−6、IL−8、IL−10、VEGF、TNF−α、IL−1β、MCP−1、およびEGFの産生が減少した。最も顕著な減少は、VEGF、IL8、IL6、およびIL10で認められた。
[00150] LPS媒介性炎症性サイトカイン生成に及ぼすルブリシンの効果を、Biochip Array技術を使用して試験した。これらの試験において、10ng/mLのLPS単独および10ng/mL LPSの添加後に0.57mg/mLルブリシンを添加したクエン酸加全血における様々な炎症性サイトカインの生成を比較した。試料を全て、60分間インキュベートして、遠心沈降させて血漿を得た。この血漿を、Biochip Arrayを使用して炎症性サイトカインに関して分析した。LPSを全血に1:10希釈で添加した。図10A〜Bに示されるように、ルブリシンの存在により、IL−4、IL−6、IL−8、IL−10、VEGF、TNF−α、IL−1β、MCP−1、およびEGFの減少が起こったが、上記のようにLPS単独の存在ではこれらのサイトカインのそれぞれの産生の増加が起こった。図10Bに示すように、ルブリシンによって、EGF、IL10、VEGF、MCP1、IL1b、およびTNFレベルの顕著な減少が起こった。これらのデータは、ルブリシンの添加が、LPS媒介性の炎症性サイトカイン生成を有意に妨害することを示唆しており、ルブリシンが抗炎症特性を有することを示している。
[00151] TNF−α媒介性炎症性サイトカイン生成に及ぼすルブリシンの効果をBiochip Array技術を使用して試験した。組換えTNF−αを全血における炎症性サイトカイン生成の誘因として使用した。様々なサイトカインのTNF−α媒介性の生成に及ぼすルブリシンの効果を試験した。濃度100mg/mLのTNF−αのみを全血に添加して、これを37℃で60分間インキュベートした。TNF−αは1:10希釈で全血に添加した。様々なサイトカインのTNF−α媒介性生成に及ぼすルブリシンのモジュレーション性効果を、TNF−αを添加する直前に0.57mg/mLルブリシンを全血に添加することによって試験した。60分後、遠心沈降によって血漿を得て、Randox Biochipアレイを使用して炎症性サイトカインに関して分析した。図11A〜Bに示されるように、TNF−α単独のチャレンジではこれらのそれぞれのサイトカインが産生されたにもかかわらず、ルブリシンの存在によって、IL−6、IL−8、IL−10、VEGF、TNF−α、IL−1β、およびEGFが減少した。図11Bは、ルブリシンが、10〜100%の範囲でサイトカインレベルを減少させたことを示している。TNF−αによって刺激されたサイトカイン発現の最も劇的な減少は、ルブリシンの非存在下での刺激と比較して刺激されたIFN−γおよびTNF−α(ルブリシンは、明らかにTNF−α産生の陽性のフィードバックループを阻止した)の低減であることが見出された。これらのデータは、ルブリシンの投与がTNF−α媒介性炎症性サイトカイン生成を有意に妨害することを示唆しており、ルブリシンが抗炎症特性を有することを示している。
[00152] 組換え組織因子(TF)媒介性炎症性サイトカイン生成に及ぼすルブリシンの効果を、Biochip Array技術を使用して試験した。これらの試験において、リコンビプラスチン銘柄(IL Laboratories)の組織因子を、ヒト全血における炎症性サイトカインの生成を誘発するために使用した。組織因子を全血に添加する前に0.57mg/mLルブリシンを添加することによってルブリシンの効果を試験した。組織因子単独を陽性対照として使用した。血液試料を遠心沈降させて、血漿を回収した。この血漿を、Randox Biochipアレイにおいて炎症性サイトカインプロファイルに関して調べた。TFは、全血に1:10希釈で添加した。図12A〜Bに示されるように、ルブリシンの存在によって、IL−6、IL−8、VEGF、TNF−α、IL−1α、IL−1β、MCP−1、およびEGFが減少したが、TF単独によるチャレンジによって、これらのそれぞれのサイトカインの産生が起こった。図12Bに示されるように、ルブリシンは、組織因子添加試料においてTNF−αおよびVEGFレベルの顕著な減少を生じた。これらのデータは、ルブリシンの投与がTF媒介性炎症性サイトカイン生成を有意に妨害することを示唆しており、ルブリシンが抗炎症特性を有することを示している。
[00153] これらの試験は、ルブリシンが、細菌リポ多糖(LPS)、TNF−α、および組織因子を添加した全血において様々な炎症性サイトカインの生成を阻害することができることを示している。これらの作用物質は全て、炎症のメディエータである。このように、ルブリシンは、広く多様なメディエータによる炎症性サイトカインの生成を下方調節することができる。
実施例3.ルブリシンはin vivoで炎症促進性サイトカインのレベルを低減する
[00154] ルブリシンが、in vivoで炎症促進性サイトカインレベルをモジュレートできるか否かを決定するために、ラットモデルを使用した。ラット9匹に手術を行って半月板を不安定化させた(DMM手術)。術後7日目に、それぞれのラットに用量200μg/kgのルブリシンを1回関節内投与した。対照ラットには、等量の食塩水を注射した。試験マウスから採取した血清試料中のサイトカインレベルを、手術を受けたが、術後にルブリシンを投与しなかった対照マウスと比較した。ルブリシンの用量を投与した3週間後に試料を採取して、Luminex Multiplexプラットフォームを使用して分析した。結果を図13に示し、EPO、IL−13、IL−10、IL−18、IL−1α、IL−2、MCSF、IL−1β、IL−4、IFN−γ、MIP−3α、GMCSF、IL−7、TNF−α、VEGF、MCP−1、IL−5、G−CSF、RANTES、IL−6、GRO、IL−17α、およびIL−12p70に関して測定されたレベルを示す。IL−18、MCSF、MCP−1、RANTES、およびGROのレベルは全て、食塩水単独を注射されたラットと比較して、ルブリシンを投与したラットで低減された。より具体的には、炎症性サイトカインのこのパターンは、LPSおよびTFメディエータ(一般的にこのモデルで上方調節されなかった)のTNF−α/IL−6/IL−8優勢型プロファイルとは異なったことから、このことは、ルブリシンの広い抗炎症効果を示している。それにもかかわらず、ルブリシンは、in vivoで炎症促進性サイトカイン産生を有意に低減することができた。
実施例4.ヒト骨関節炎滑膜細胞によって分泌されたサイトカインレベルに及ぼすルブリシンの効果
[00155] 滑膜液細胞を正常な患者および骨関節炎(OA)患者から得て、免疫細胞の枯渇後にCD90+細胞を精製した。細胞を10,000個/ウェルで播種して、DMEM、熱不活化HycloneFBS(10%)、およびAnti−Anti(1%)を含有する培地中に浮遊させた。アッセイは、細胞浮遊液(細胞+培地)180μL、およびリガンド20μLを全量200μLとして含有した。組換えルブリシン(rhPRG4)を90μg/mLの濃度で細胞に導入して、陰性対照はPBSであった。プレートを5%CO、37℃で24時間インキュベートした後、上清をLuminex Multiplexプラットフォームによるサイトカイン分析のために収集した。図14A〜Bに示すように、ルブリシンをPBS条件と比較すると、正常な細胞は、サイトカイン反応にいかなる変化も示さなかった。しかし、OA細胞は、ルブリシンに曝露されるとFGF−2およびIL−1Raサイトカインの下方調節を示した。したがって、本明細書において試験した骨関節炎の細胞などの、すでに炎症応答を示している細胞においても、ルブリシンの投与は、これらの細胞から発現された炎症促進性サイトカインレベルを低減させる能力を有する。
実施例5.脳損傷の処置
[00156] 頭部外傷の際には、しばしば脳組織の挫傷および血管完全性の破壊が起こり、それによってくも膜下出血および/または硬膜下血腫が起こる。その結果、ニューロンが失われて、脳機能障害が起こる。さらに、CVAおよびTIAでは、1つまたは複数の血管内凝固が形成され、遮断の下流の脳の部分においてニューロンを含む脳細胞への酸素および栄養供給が遮断される。このことによってもニューロンの破壊が起こり、それによって脳機能が障害される。損傷に対する脳の免疫応答は、炎症促進性メディエータの産生の増加および損傷領域への白血球の動員を伴う。このことは、「半影」と称される、損傷部位周囲の脳の領域におけるニューロンの損傷に関与して、脳の損傷を悪化させる。神経炎症は、二次損傷の重要なメカニズムの1つであり、外傷後神経炎症が外傷性脳損傷後に起こる神経損傷に有意に関与することは十分に確立されている。そのような脳損傷を制限する1つの方法は、損傷後短期間(時間)での薬剤の投与であり、それによって神経炎症を低減させ、結果としての神経損傷を低減させる。したがって、本発明の1つの実施形態において、ルブリシンとしても公知であるrhPRG4は、脳損傷を制限する手段として、脳における圧を軽減するために血管を通してまたは手術の際に全身投与することができる。そのような処置の根拠は、以下に示される結果によって裏付けられる。
[00157] 制御式皮質衝撃を伴う確立された脳損傷モデルを使用してラットに外傷性脳損傷を作製したおよそ1時間後に、rhPRG4をおよそ2.5mg/Kgの用量で試験ラットに静脈内投与した。対照ラットには、通常の食塩水(0.9%NaCl)を静脈内に投与した。1日後、脳を摘出して、外傷後病変周囲の大脳皮質試料を、ウェスタンブロッティングを使用して分析した。分析から、rhPRG4が、対照と比較して炎症促進性メディエータの外傷後産生を低減することが証明された。
[00158] ガレクチン3は、その脳の発現が外傷性脳損傷後に急速に増加して長期間にわたって高レベルで維持されるが、これは74%下方調節された。正常な食塩水処置ラットと比較すると、rhPRG4処置ラットでも、損傷した脳実質への単球の外傷後流入の程度の60%低減が観察され、rhPRG4はまた、マトリクスメタロプロテナーゼ−9の外傷後合成を実質的に(94%)減弱させて、プロマトリクスメタロプロテナーゼ2のその酵素的活性型への変換を(64%)阻害した。さらに、rhPRG4は、外傷性脳組織におけるアルブミンレベルを評価することによって評価した血液脳関門の透過性を80%低減させた。
[00159] 蛍光標識rhPRG4を注射すると、それが脳の損傷領域の脳実質に入ることが示されたが、これは損傷を受けていない脳の領域には全く存在しない。単球細胞株THP−1を伴うin vitro試験の結果と共に、これらの知見は、rhPRG4が、浸潤性の炎症細胞の走化性活性を直接阻害することによって、ならびに炎症促進性メディエータの産生およびシグナル伝達を省略することによって、外傷後神経炎症の程度を制限することを示している。
[00160] このように、rhPRG4は、脳の損傷領域を選択的に標的として、オフターゲット薬理学的効果の可能性を低減させる。組換えhPRG4は、炎症促進性メディエータの外傷後産生および炎症細胞の流入を低減させることによって、外傷性脳損傷によって引き起こされる神経炎症の程度を高い効能で制限する。同様に、rhPRG4は、血液脳関門を安定化する独自の能力を示す。脳損傷において観察される血液脳関門の機能障害は、損傷の急性期におけるニューロンの死に関与するのみならず、損傷を受けた脳における進行性の神経変性変化、その結果としての神経学転帰の不良に至ることから、この新規rhPRG4特性の発見は、脳損傷の処置にとって非常に重要である。
実施例6.炎症性腸疾患の処置
[00161] 炎症性腸疾患は、活性化T細胞のサイトカイン媒介性の動員によって特徴付けられ、それによって酸化的損傷および腸管上皮の摩耗が起こる。潰瘍性大腸炎(UC)またはクローン病を有する人の25%〜40%が、回腸痩肛門吻合術、または結腸および直腸の一部を切除する直腸結腸切除術などの手術へと進行し得る。一般的な治療法には、コルチコステロイドなどの広域スペクトルの抗炎症薬、抗TNF抗体、または腸管ホーミングT細胞遊走を防止することをねらいとするより標的化された抗インテグリン抗体が挙げられる。これらのアプローチのいずれも、これらのアプローチに付随する感染症およびがんなどの重篤な副作用のために、長期療法として適していない。これに対し、組換えhPRG4は、失われた上皮グリコカリックスを補充してサイトカイン発現を局所的に低減させるために、腸管に選択的に適用することができる。主として結腸の炎症性腸疾患のサイトカインプロファイルが最近特徴付けされたことにより、対照と比較して、UCにおいてTNF−α、GRO、CCL11(エオタキシン)の増加、クローン病においてIL−6の増加、ならびにUCおよびクローン病の両者においてIL−8の増加が明らかとなった(Korolkova et al., Clin Med Insights Gastroenerol 2015 May 6;8:29-44)。ルブリシンは、これらのサイトカインの発現を有意に低減させることが示されている。1つの実施形態において、rhPRG4は、浣腸によって、または経口針、腸洗浄、溶液を飲むことによって、もしくはカプセル化された丸剤(例えば、微粒子カプセル化、ナノ粒子カプセル化、ポリマーカプセル化等)によって経口投与される。例として、腸管適合性の緩衝塩類溶液に懸濁した濃度範囲10μg/mL〜200μg/mLのrhPRG4の100mL〜4L、より好ましくは濃度範囲50μg/mL〜150μg/mLの200mL〜500mLの浣腸投与は、グリコカリックスを補充して、T細胞ホーミングを防止し、投与されたルブリシンの局所でサイトカイン発現を下方調節する。rhPRG4の投与によって、上皮障壁機能が改善され、血管透過性が減少し、プロテアーゼ活性に対する感受性が減少し、および栄養吸収が改善する。特定の実施形態において、クエン酸マグネシウム、または他の下剤をルブリシン投与の24時間前までに投与した後、適切に絶食する。
実施例7.痛風の処置
[00162] 尿酸ナトリウム結晶を注射したラットを、痛風のモデルとして試験した。尿酸ナトリウム結晶の投与の24時間後、ラットは、関節痛を発症した。尿酸結晶を導入した24時間後、ラット2匹に食塩水を投与して、別の2匹にrhPRG4を注射した。これらのラットを12時間毎にVon Frey法を利用して試験した。この方法は、罹患した脚の足底を細いフィラメントワイヤで触れることによって、関節炎症の結果としての求心性の疼痛感作を決定する。図15に示すデータは、rhPRG4を投与されたラットが、プラセボを投与されたラットより疼痛が少なかったことを示している。
[00163] 本発明の好ましい実施形態を、本明細書において示し、記述してきたが、そのような実施形態は、単なる例として提供されていることは当業者に明らかであろう。本発明から逸脱することなく、多数の変更、変化、および置換が当業者に想起される。本発明の実施において、本明細書に記述の本発明の実施形態に対する様々な代替を使用してもよいと理解すべきである。以下の特許請求の範囲は本発明の範囲を定義し、これらの特許請求の範囲の範囲内の方法および構造ならびにその等価物は、特許請求の範囲に含まれると意図される。
[00164] 本発明の他の特徴および利点は、好ましい実施形態の説明からおよび特許請求の範囲から明らかであろう。本発明のこれらおよび他の多くの変化および実施形態は、説明および実施例を参照して当業者に明らかであろう。

Claims (16)

  1. 患者における脳損傷に関連する炎症応答を低減または阻害するための医薬組成物であって、プロテオグリカン4(PRG4)を含、医薬組成物。
  2. 患者に全身投与される、請求項1に記載の医薬組成物。
  3. 前記患者の脳に局所投与される、請求項1に記載の医薬組成物。
  4. 注射によって局所投与される、請求項1に記載の医薬組成物。
  5. 手術の際に局所的に局所投与される、請求項3または4に記載の医薬組成物。
  6. 前記局所投与がPRG4溶液からPRG4のコーティングを提供する、請求項3〜5のいずれか1項に記載の医薬組成物。
  7. PRG4が、外因性ヒトPRG4である、請求項1〜のいずれか1項に記載の医薬組成物。
  8. PRG4が、組換えヒトPRG4である、請求項1〜6のいずれか1項に記載の医薬組成物
  9. PRG4がシグナル配列を含まない配列番号1の配列を有する、請求項1〜のいずれか1項に記載の医薬組成物。
  10. PRG4が患者において境界潤滑を提供するには不十分な量で投与される、請求項1〜のいずれか1項に記載の医薬組成物。
  11. PRG4が、0.1μg/kg〜4000μg/kgの範囲の量で投与される、請求項1〜1のいずれか1項に記載の医薬組成物。
  12. 記患者における炎症応答低減または阻害患者における炎症促進性サイトカインのレベルによって測定可能である、請求項1〜11のいずれか1項に記載の医薬組成物。
  13. 炎症促進性サイトカインが、IL−1α、IL−1β、IL−2、IL−3、IL−4、IL−5、IL−6、IL−7、IL−8、IL−9、IL−10、IL−11、IL−12、IL−12p70、IL−13、IL−14、IL−15、IL−16、IL−17、IL−17α、IL−18、IL−19、IL−20、IL−21、IL−22、IL−23、IL−24、IL−25、IL−26、IL−27、IL−28、IL−29、IL−30、IL−31、IL−32、IL−33、IL−34、IL−35、IL−36、TNF−α、TNF−β(リンホトキシン−α)、リンホトキシン−β、CXC31L(フラクタルキン)、CXCL−8、CCL2、CCL3、CCL4、CCL5、CCL11、CXCL10、IFN−α、IFN−β、IFN−ε、IFN−κ、IFN−ω、IFN−γ、VEGF、MCP−1、MCP−3、EGF、GMCSF、CD40L、CD27L、CD30L、FASL、4−IBBL、OX40L、TRAIL、FGF−2、GRO、MDC、Rantes、G−CSF、M−CSF、FGF−2、EPO、MCSF、MIP3α、MG−CSF、およびGCSFからなる群より選択される、請求項1に記載の医薬組成物。
  14. 前記脳損傷が、外傷性脳損傷である、請求項1〜13のいずれか1項に記載の医薬組成物。
  15. 前記PRG4が、損傷部位周囲の脳領域におけるニューロンの損傷を軽減または阻害する、請求項1〜14のいずれか1項に記載の医薬組成物。
  16. 前記患者が、ヒトである、請求項1〜15のいずれか1項に記載の医薬組成物。
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