JP6758299B2 - 抗炎症剤としてのprg4の使用 - Google Patents
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Description
[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。
[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。
[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。
[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。
[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。
[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−IgG1Fc(R & D systems)またはIgG1Fc(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IgG1Fc−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。
[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。IgG1Fcウェルの吸光度の値をCD44−IgG1Fcウェルの吸光度の値から差し引いて、補正されたCD44 IgG1Fc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。
[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−IgG1FcまたはIgG1Fc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 MgCl2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。
[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)。
[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)。
[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。
[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。
[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。
[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。
[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%CO2、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。
[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。
[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。
[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。
Claims (16)
- 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)を含む、医薬組成物。
- 患者に全身投与される、請求項1に記載の医薬組成物。
- 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- PRG4が、外因性ヒト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。
- 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。
- 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1〜8のいずれか1項に記載の医薬組成物。
- 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1〜9のいずれか1項に記載の医薬組成物。
- PRG4が、0.1μg/kg〜4000μg/kgの範囲の量で投与される、請求項1〜10のいずれか1項に記載の医薬組成物。
- 前記患者における炎症応答の低減または阻害が、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。
- 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12に記載の医薬組成物。
- 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。
- 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。
- 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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