JP6959913B2 - 肝分泌型代謝制御因子阻害作用による肥満関連疾患治療剤 - Google Patents

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Description

関連出願の参照
本特許出願は、先に出願された日本国における特許出願である特願2016−097233号(出願日:2016年5月13日)に基づく優先権の主張を伴うものである。この先の特許出願における全開示内容は、引用することにより本明細書の一部とされる。
本発明は、肝分泌型代謝制御因子阻害作用による肥満関連疾患治療剤に関するものである。
現代社会において、肥満およびこれと併発するメタボリックシンドロームは国民衛生上の一大問題となっている。この症候群においては、動脈硬化のリスクファクターがクラスター化することが本質的に重要な点であり、分子生物学的な病態解明と基礎的知見に立脚する新規治療戦略を構築することが急務である。メタボリックシンドロームの病態を考える上で、インスリン抵抗性の発症メカニズムを理解することが重要であるが、未だその全容は明らかになっていない。
本発明者らは、インスリン抵抗性のメカニズムとして、エネルギー代謝において、脂質の同化に比し、糖・炭水化物同化が過少となること、つまり糖/脂質バランスの崩れ(Carbohydrate-lipid imbalance)が重要であることを提唱してきた(非特許文献1)。この代謝制御による糖/脂質調節機構(Carbohydrate-lipid balance)を明らかにすることで、各代謝臓器の各論的な側面では語ることのできなかった統合的な制御機構が明らかになると考えられる。このような発想のもとに、本発明者らは、飢餓時における肝臓内のグリコーゲン消費に応じて、肝臓迷走神経の神経性代謝情報が生理的な脂肪分解を引き起こすことを明らかにした(非特許文献2)。また、これらの制御機構を規定する肝臓内の代謝基盤として、グリコーゲン消費を感知する未知の“グリコーゲン・センサー”が存在することを明らかにした(非特許文献2)。さらに、この代謝制御性神経回路は、肝臓から迷走神経を介して中枢神経系へ送られ、そこから交感神経遠心路を通じて脂肪組織が刺激されて脂肪分解が生じることを明らかにした(非特許文献2)。
しかしながら、この代謝制御性神経回路の存在自体は、既に東北大学の片桐らによって2006年に世界に先駆けて日本から初めて報告され、注目されていたものの(非特許文献3)、肝からの代謝関連情報がどのようにして神経情報へ翻訳されるのか、このメカニズムは未解決のままであった。
Ide T. Nature cell biol 2004 Apr;6(4):351−7 Izumida Y. Nature Commun 4:2316,2013 Uno K,Katagiri H, et.al.Science. 16;312(5780):1656−9, 2006
本発明者らは、肝臓の代謝パターンを神経系共通情報として翻訳するメカニズムの探求を通して、神経系代謝制御に介入しエネルギーホメオシターシスを制御する基盤となるメカニズムの解明に鋭意取り組んだ結果、肝から生合成される分子であるペントラキシン4(Pentraxin4)を阻害することにより、肝細胞内のエネルギー基質として、糖質であるグリコーゲンと比して中性脂肪を優先的に燃焼させると同時に、脂肪組織内の脂肪分解を促進して脂肪量を減少させ、その脂肪組織を褐色脂肪組織化することができ、これらメカニズムの総和として肝臓内のβ酸化亢進と炎症抑制、酸化ストレスの軽減に繋がることを見出した。本発明はこの知見に基づくものである。
よって、本発明によれば、肥満関連疾患を治療するための薬物のスクリーニング方法、ならびに肥満関連疾患を治療するための医薬組成物が提供される。
本発明は以下の発明を包含する。
(1)肥満関連疾患を治療するための薬物をスクリーニングする方法であって、ペントラキシン4の作用を阻害する候補薬物の能力を指標として用い、該能力を有する候補薬物を肥満関連疾患を治療するための薬物として特定することを特徴とする、方法。
(2)前記指標が、ペントラキシン4遺伝子の発現を阻害する能力である、(1)に記載の方法。
(3)前記指標が、ペントラキシン4遺伝子のmRNAの転写開始を阻害する能力、ペントラキシン4遺伝子のmRNAを分解する能力、または該mRNAからタンパク質への翻訳を阻害する能力である、(2)に記載の方法。
(4)ペントラキシン4遺伝子の転写調節領域を含んでなるDNA断片とレポーター遺伝子を含んでなるDNA断片が作動可能なように連結された核酸分子を用いることを特徴とする、(2)または(3)に記載の方法。
(5)前記指標が、ペントラキシン4タンパク質の機能を阻害する能力である、(1)に記載の方法。
(6)前記指標が、ペントラキシン4タンパク質の細胞外分泌を阻害する能力、神経細胞への移行を阻害する能力またはシグナル伝達機能を阻害する能力である、(5)に記載の方法。
(7)ペントラキシン4タンパク質に特異的に結合する物質を一次候補物質として選抜する工程を含むことを特徴とする、(5)または(6)に記載の方法。
(8)スクリーニングされる薬物が、脂肪分解亢進による肥満の改善、インスリン抵抗性の改善、ベージュ脂肪細胞化による耐肥満性の獲得、肝脂肪蓄積低減、肝炎症低減、抗酸化ストレス獲得、または肝抗線維化のための薬物である、(1)〜(7)のいずれかに記載の方法。
(9)肥満関連疾患が、非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)または糖尿病である、(1)〜(8)のいずれかに記載の方法。
(10)ペントラキシン4阻害剤を含んでなる、肥満関連疾患を治療するための医薬組成物。
(11)ペントラキシン4阻害剤が、ペントラキシン4遺伝子の発現を特異的に阻害するRNAiメディエーターである、(10)に記載の医薬組成物。
(12)ペントラキシン4阻害剤が、ペントラキシン4遺伝子の発現を特異的に阻害するRNAiメディエーターを発現するベクターである、(10)に記載の医薬組成物。
(13)ペントラキシン4阻害剤が、ペントラキシン4タンパク質に特異的に結合する抗体である、(10)に記載の医薬組成物。
(14)ペントラキシン4阻害剤が、配列番号4に記載されたペプチドを認識する抗体である、(10)に記載の医薬組成物。
(15)前記抗体がモノクローナル抗体である、(13)または(14)に記載の医薬組成物。
(16)脂肪分解亢進による肥満の改善、インスリン抵抗性の改善、ベージュ脂肪細胞化による耐肥満性の獲得、肝脂肪蓄積低減、肝炎症低減、抗酸化ストレス獲得、または肝抗線維化のための、(10)〜(15)のいずれかに記載の医薬組成物。
(17)肥満関連疾患が、非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)または糖尿病である、(10)〜(16)のいずれかに記載の医薬組成物。
(18)療法に使用するための、ペントラキシン4阻害剤。
(19)肥満関連疾患の治療において使用するための、ペントラキシン4阻害剤。
(20)肥満関連疾患の治療を目的とする薬剤の製造のための、ペントラキシン4阻害剤の使用。
(21)治療上有効量のペントラキシン4阻害剤を、それを必要とする被験体に投与することを含んでなる、肥満関連疾患を治療する方法。
本発明によれば、神経系制御による糖/脂質調節機構を人為的に修正することにより、エネルギー代謝制御の適正化を図ることが可能となる。例えば、本発明によれば、脂肪分解亢進による肥満の改善、インスリン抵抗性の改善、または熱産生亢進による基礎代謝の亢進が可能となる。また、本発明によれば、ベージュ脂肪細胞化による耐肥満性の獲得、肝脂肪蓄積低減、肝炎症低減、抗酸化ストレス獲得、または肝抗線維化などの効果を得ることが可能となる。また、本発明によれば、非アルコール性脂肪肝炎(Nonalcoholic Steatohepatitis:NASH)や糖尿病等の肥満関連疾患に対する新規治療薬を提供することが可能となる。つまり、本発明によれば、代謝制御性神経回路による糖/脂質調節機構に対して人為的に介入することにより、エネルギー代謝制御の適正化を図ることで、肥満を基盤とした中性脂肪蓄積過多により発症する非アルコール性脂肪性肝炎、そして糖尿病などの肥満関連疾患の新規治療薬を提供することが可能となる。
野生型マウスの肝臓組織ホモジネート懸濁液の外観を示す。懸濁液上清の浮遊物が脂質成分、懸濁液の沈殿物がグリコーゲンなどの糖化物質である。 野生型マウスの肝臓組織中のグリコーゲンおよびトリグリセリドの含有量の比較を示す。白棒がコントロール群(LacZ−i)、黒棒がPtx4阻害群(Ptx4−i)である。 野生型マウスの精巣上脂肪組織の外観を示す。上がコントロール群(LacZ−i)であり、白色様色調を示す。下がPtx4阻害群(Ptx4−i)であり、赤褐色を示す。スケールバーは5mmである。 野生型マウスの体重、精巣上脂肪組織の重量、および褐色脂肪組織の重量を示す。白棒がコントロール群(LacZ−i)、黒棒がPtx4阻害群(Ptx4−i)である。精巣上脂肪組織の重量の棒グラフ中の縦軸WAT(%)は、精巣上脂肪組織の重量(%)を表す。褐色脂肪組織の重量の棒グラフ中の縦軸BAT(%)は、褐色脂肪組織の重量(%)を表す。 高脂肪食肥満モデルマウスの白色脂肪組織中のメッセンジャーRNAの発現量の比較を示す。白棒がコントロール群(LacZ−i)、黒棒がPtx4阻害群(Ptx4−i)である。 非アルコール性脂肪性肝炎モデルマウスの精巣上脂肪組織中のメッセンジャーRNAの発現量の比較を示す。白棒がコントロール群(LacZ−i)、黒棒がPtx4阻害群(Ptx4−i)である。 糖質および脂質の代謝に関する遺伝子、炎症に関する遺伝子、およびベータ酸化に関連する遺伝子の、野生型マウスの肝臓におけるメッセンジャーRNAの発現量の比較を示す。白棒がコントロール群(LacZ−i)、黒棒がPtx4阻害群(Ptx4−i)である。縦軸はコントロール群の発現量を1とした場合のPtx4阻害群の発現量の比を示す。 野生型マウスの肝臓におけるメッセンジャーRNAの発現量の比較を示す。白棒がコントロール群(LacZ−i)、黒棒がPtx4阻害群(Ptx4−i)である。 野生型マウスの血漿中のグルコースおよび脂質含有量を示す。白棒がコントロール群(LacZ−i)、黒棒がPtx4阻害群(Ptx4−i)である。 野生型マウスの肝臓におけるインスリンシグナル関連タンパク質のウェスタンブロット法による発現量の比較を示す。左側がコントロール群(LacZ−i)、右側がPtx4阻害群(Ptx4−i)である。 レプチン遺伝子欠損モデルマウスの肝臓組織切片のPAS染色の写真を示す。左側がコントロール群(LacZ−i)、右側がPtx4阻害群(Ptx4−i)であり、上側が拡大40倍、下側が拡大200倍の写真である。アスタリスクは中心静脈を示し、横長で右向きに細くなる三角形はその先に脂肪滴が見られることを示す。 レプチン遺伝子欠損モデルマウスの肝臓組織中のグリコーゲンおよびトリグリセリドの含有量の比較を示す。白棒がコントロール群(LacZ−i)、黒棒がPtx4阻害群(Ptx4−i)である。 糖質および脂質の代謝に関連する遺伝子、炎症に関連する遺伝子およびベータ酸化に関連する遺伝子の、レプチン遺伝子欠損モデルマウスの肝臓におけるメッセンジャーRNAの発現量の比較を示す。白棒がコントロール群(LacZ−i)、黒棒がPtx4阻害群(Ptx4−i)である。縦軸はコントロール群の発現量を1とした場合のPtx4阻害群の発現量の比を示す。 酸化ストレスに関連する遺伝子の、レプチン遺伝子欠損モデルマウスの肝臓におけるメッセンジャーRNAの発現量の比較を示す。白棒がコントロール群(LacZ−i)、黒棒がPtx4阻害群(Ptx4−i)である。縦軸はSod2遺伝子の発現量の36b4遺伝子の発現量に対する比を示す。 脂質代謝に関連する遺伝子、炎症に関連する遺伝子、ベータ酸化に関連する遺伝子および酸化ストレスに関連する遺伝子の、高脂肪食肥満モデルマウスの肝臓におけるメッセンジャーRNAの発現量の比較を示す。白棒がコントロール群(LacZ−i)、黒棒がPtx4阻害群(Ptx4−i)である。酸化ストレスに関連する遺伝子についてのグラフの縦軸は、Sod2遺伝子の発現量の36b4遺伝子の発現量に対する比を示す。 高脂肪食肥満モデルマウスにおける血糖値および血漿インスリン濃度の比較を示す。白棒がコントロール群(LacZ−i)、黒棒がPtx4阻害群(Ptx4−i)である。 非アルコール性脂肪性肝炎モデルマウスの肝臓組織中のグリコーゲンおよびトリグリセリドの含有量を示す。白棒がコントロール群(LacZ−i)、黒棒がPtx4阻害群(Ptx4−i)である。 非アルコール性脂肪性肝炎モデルマウスの肝臓組織切片のHE染色の写真を示す。左側がコントロール群(LacZ−i)、右側がPtx4阻害群(Ptx4−i)である。Ptx4阻害群(Ptx4−i)において、門脈周囲(PV)に白く抜けた領域の面積の減少(脂肪滴の減少)が認められる。 繊維化に関連する遺伝子、酸化ストレスに関連する遺伝子、糖質および脂質の代謝に関連する遺伝子、炎症に関連する遺伝子およびベータ酸化に関連する遺伝子の、非アルコール性脂肪性肝炎モデルマウスの肝臓におけるメッセンジャーRNAの発現量の比較を示す。白棒がコントロール群(LacZ−i)、黒棒がPtx4阻害群(Ptx4−i)である。酸化ストレスに関連する遺伝子についてのグラフの縦軸は、Sod2遺伝子の発現量の36b4遺伝子の発現量に対する比を示す。また、繊維化に関連する遺伝子collagen3aについてのグラフの縦軸は、collagen3a遺伝子の発現量の36b4遺伝子の発現量に対する比を示す。 レプチン遺伝子欠損モデルマウスの体重の変化と経口摂食量の比較を示す。体重の変化のグラフにおいて、横軸はPtx4iアデノウイルスベクター(pAd−Ptx4i)を投与した日を0日とした場合の経過日数を示し、縦軸は0日における体重を100%とした場合の体重の変化率を示す。体重の変化のグラフにおいて黒丸がコントロール群(LacZ−i)、白三角がPtx4阻害群(Ptx4−i)である。経口摂食量のグラフにおいて、縦軸はPtx4iアデノウイルスベクター(pAd−Ptx4i)を投与した日から7日経過した際のマウス1匹あたり1日あたりの飼料の経口摂食量(g)である。白棒がコントロール群(LacZ−i)、黒棒がPtx4阻害群(Ptx4−i)である。 野生型マウスの呼吸代謝ケージ分析の結果を示す。白棒がコントロール群(LacZ−i)、黒棒がPtx4阻害群(Ptx4−i)である。 レプチン遺伝子欠損モデルマウスの直腸温と肝臓におけるUCP2遺伝子の発現メッセンジャーRNAの発現量の比較を示す。白棒がコントロール群(LacZ−i)、黒棒がPtx4阻害群(Ptx4−i)である。UCP2遺伝子の発現メッセンジャーRNAの発現量のグラフにおいて、縦軸はコントロール群の発現量を1とした場合のPtx4阻害群の発現量の比を示す。 野生型マウスの累積摂餌量の比較を示す。白丸がコントロール群(ウサギIgG抗体投与)、黒丸が抗ペントラキシン4ウサギIgGポリクローナル抗体投与群である。 野生型マウスの精巣上体周囲脂肪細胞重量の比較を示す。白棒がコントロール群(ウサギIgG抗体投与)、黒棒が抗ペントラキシン4ウサギIgGポリクローナル抗体投与群である。
発明の具体的説明
本発明者らは、肝グリコーゲン消費に相関して肝分泌調節される分子を規定する遺伝子としてペントラキシン4(Pentraxin4)を同定するとともに、この新規肝分泌型代謝調節因子が細胞内シグナル伝達および細胞外シグナル伝達に関与し、肝細胞内代謝調節のみならず、脂肪組織における脂肪分解と褐色脂肪化を引き起こすことを見出した。この新規肝分泌型代謝調節因子によるグリコーゲン・センシングメカニズムにより、脂肪分解、エネルギー消費ならびに摂食行動が強力に調節される。よって、ペントラキシン4の機能阻害により、肥満関連疾患の治療が可能となる。
ペントラキシン4は、そのC末端側に保存された8アミノ酸からなる共通配列を含むペントラキシンドメインを有することを特徴とする、多機能性タンパク質ペントラキシンスーパーファミリーの一員である。ヒトのペントラキシン4遺伝子の情報は、そのゲノム配列、mRNA配列およびこれによりコードされるアミノ酸配列を含め、NCBIデータベースにGene ID:390667として登録されている。ここに登録されているmRNA(cDNA)の配列を配列番号26に、コードされるアミノ酸配列を配列番号27に示す。本明細書では、ペントラキシン4遺伝子を「Ptx4遺伝子」、ペントラキシン4タンパク質を「Ptx4タンパク質」と略記する場合がある。
本発明において、肥満関連疾患としては、糖質であるグリコーゲンと比して中性脂肪を優先的に燃焼させることにより治療効果が見込まれる疾患が挙げられ、例えば、非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)および糖尿病が挙げられる。また、本発明において肥満関連疾患の治療には、その疾患の根治のみならず、症状の改善も含まれ、例えば、脂肪分解亢進による肥満の改善、インスリン抵抗性の改善、および熱産生亢進による基礎代謝の亢進が挙げられる。また、他の実施態様によれば、本発明における肥満関連疾患の治療には、脂肪分解亢進による肥満の改善、インスリン抵抗性の改善、ベージュ脂肪細胞化による耐肥満性の獲得、肝脂肪蓄積低減、肝炎症低減、抗酸化ストレス獲得、および肝抗線維化が挙げられる。
本発明によれば、肥満関連疾患を治療するための薬物をスクリーニングする方法が提供される。この方法では、ペントラキシン4の作用を阻害する候補薬物の能力が指標として用いられ、この能力を有する候補薬物が肥満関連疾患を治療するための薬物として特定される。ここで、ペントラキシン4の作用の阻害は、ペントラキシン4遺伝子の発現の阻害およびペントラキシン4タンパク質の機能の阻害のいずれであってもよい。
本発明の一つの実施態様によれば、上記の薬物は、ペントラキシン4遺伝子の発現を阻害する能力を指標としてスクリーニングされる。このような能力としては、ペントラキシン4遺伝子のmRNAの転写開始を阻害する能力、ペントラキシン4遺伝子のmRNAを分解する能力、該mRNAからタンパク質への翻訳を阻害する能力などが挙げられる。
本発明の他の実施態様によれば、上記の薬物は、ペントラキシン4タンパク質の機能を阻害する能力を指標としてスクリーニングされる。このような能力としては、ペントラキシン4タンパク質の細胞外分泌を阻害する能力、神経細胞への移行を阻害する能力、シグナル伝達機能を阻害する能力などが挙げられる。
本発明のスクリーニング方法は、薬物選定のために使用する指標に応じて、当業者であれば適切に実施することができる。例えば、肝細胞や、遺伝子導入によりペントラキシン4遺伝子が発現するように操作された細胞など、ヒト体内と同じ環境下でペントラキシン4遺伝子を発現する細胞を用意し、候補薬物の存在下および不在下において発現試験を行い、ペントラキシン4のmRNA量またはタンパク質量を比較することにより、候補薬物のペントラキシン4遺伝子発現阻害能を測定することができる。また、同様に、ヒト体内と同じ環境下でペントラキシン4タンパク質が作用するアッセイ系を用意し、候補薬物の存在下および不在下において試験を行い、ペントラキシン4タンパク質の機能(細胞外分泌、神経細胞への移行、シグナル伝達機能など)を比較することにより、候補薬物のペントラキシン4タンパク質機能阻害能を測定することができる。本発明の一つの実施態様によれば、Stromal cell line にリポポリサッカライド(LPS)を投与し、ペントラキシン4の転写促進(Martinez de la Torre Y et al., J. Immunol. 184 (9), 5055-5064. 2010)および/または細胞外分泌が惹起される際に流入する細胞内カルシウムイオン濃度を、カルシウムイオン蛍光標識試薬による蛍光強度の変化として測定する。このアッセイ系を用いて、ペントラキシン4阻害作用をもつ候補薬物を選抜し、肥満関連疾患を治療するための薬物として特定することにより、肥満関連疾患を治療するための薬物をスクリーニングすることができる。
また、ペントラキシン4遺伝子の発現を阻害する能力を指標として、肥満関連疾患を治療するための薬物をスクリーニングするにあたり、たとえば、ペントラキシン4遺伝子の転写調節領域を含んでなるDNA断片とレポーター遺伝子を含んでなるDNA断片が作動可能なように連結された核酸分子を用いることが好ましい。ここで、ヒトペントラキシン4遺伝子の転写調節領域の塩基配列は、NCBIのGene ID:390667に登録された情報より入手することができる。また、マウスヒトペントラキシン4遺伝子の転写調節領域の塩基配列は、NCBIのGene ID:68509に登録された情報より入手することができる。また、レポーター遺伝子としては、該遺伝子の発現産物の検出方法が知られているものであればよく、例えば、ルシフェラーゼ遺伝子などの発光タンパク質遺伝子、β-ガラクトシダーゼ、クロラムフェニコールアセチルトランスフェラーゼ(CAT)遺伝子などの酵素遺伝子、ヒトアザミグリーン(HmAG)蛍光タンパク質遺伝子、緑色蛍光タンパク質(GFP)遺伝子および赤色蛍光タンパク質(DS-RED)遺伝子などの蛍光タンパク質遺伝子などを使用することができる。この中では、発光タンパク質遺伝子を用いることがより好ましく、その中ではルシフェラーゼ遺伝子を用いることがさらにより好ましい。また、「作動可能なように連結」とは、転写調節領域の上流(5’側)又は下流(3’側)に連結された遺伝子が、当該転写調節領域による転写促進作用又は転写抑制作用を受けるように連結されていることを意味する。候補薬剤のペントラキシン4遺伝子の発現を阻害する能力を検出評価するにあたっては、前記核酸分子を導入したイン ビトロの転写活性評価系、あるいは、前記核酸分子により形質転換された細胞を用いることができる。当該細胞としては、哺乳動物細胞、昆虫細胞、酵母、大腸菌などが挙げられるが、好ましくは哺乳動物細胞である。前記核酸分子を導入したイン ビトロの転写活性評価系、あるいは、前記核酸分子により形質転換された細胞と候補薬剤とを接触させた際に、レポーター遺伝子の発現に基づきペントラキシン4遺伝子の発現を阻害する能力を検出・評価することができる。これらに関連する遺伝子操作、レポーター遺伝子発現の検出および候補薬物のスクリーニングの一般的な手法については、当業者によく知られた手法を用いることができる。
また、候補薬物をペントラキシン4タンパク質の機能を阻害する能力を指標としてスクリーニングするにあたり、ペントラキシン4タンパク質に特異的に結合する物質を一次候補物質として選抜する工程を含むことが好ましい。ここで、ペントラキシン4タンパク質は、固定化されていることがより好ましい。このような選抜工程は当業者に一般に知られたいずれの手法をも用いることができ、たとえば、被験物質が環状ペプチドの場合、TRAP display法(T. Ishizawa,T. Kawakami, P. C. Reid, H. Murakami (2013) J. Am. Chem. Soc. 135, 5433-5440)、あるいは、特開2014−127352、特開2013−046637、WO2014/119600、WO2011/049157に記載の方法に従って行ってもよい。このような選抜方法で得られた一次候補物質を、本明細書に記載された肥満関連疾患を評価する系に投与して評価することにより、候補薬物をスクリーニングすることができる。
本発明のスクリーニング方法では、小分子、低分子物質、高分子物質、核酸分子、タンパク質、ペプチド(環状ペプチドを含む)など、様々なタイプの物質を候補薬物とすることができる。
さらに、本発明によれば、ペントラキシン4阻害剤を含んでなる、肥満関連疾患を治療するための医薬組成物が提供される。また、本発明によれば、治療上有効な量のペントラキシン4阻害剤を、それを必要とする被検体に投与することを含んでなる、肥満関連疾患を治療または予防する方法が提供される。さらに、本発明によれば、肥満関連疾患を治療するための薬剤の製造における、ペントラキシン4阻害剤の使用が提供される。また、本発明によれば、肥満関連疾患を治療するためのペントラキシン4阻害剤が提供される。ペントラキシン4阻害剤としては、小分子、低分子物質、高分子物質、核酸分子、タンパク質、ペプチド(環状ペプチドを含む)など、様々なタイプの物質を用いることができる。
治療または予防の対象となる被検体は、好ましくは哺乳動物、例えば、ヒトまたは非ヒト哺乳動物とされる。
本発明の好ましい実施態様によれば、ペントラキシン4阻害剤は、ペントラキシン4遺伝子の発現を特異的に阻害するRNAiメディエーターとされる。本明細書において、「RNAiメディエーター」とは、siRNAそのものだけでなく、標的細胞中にsiRNAを導入しうる、より長い二本鎖RNA分子をも意味する。RNAiメディエーターは、RNA干渉(RNAi)によって特定遺伝子の発現を阻害することができる、周知のツールである(Elbashir, S.M. et al., Nature 411, 494-498, 2001)。siRNAは、典型的には、標的遺伝子のmRNAに特異的な配列に相同な、19〜21塩基対のヌクレオチド配列を含んでなる。上記の二本鎖RNA分子は、典型的には、siRNAに相当する二本鎖部分を有するより長いヌクレオチド配列を含んでなる。また、この二本鎖RNA分子は、ヘアピン構造を有するものとしてもよい。このようなRNAiメディエーターは、発現を抑制したい遺伝子の配列に基づいて、当業者であれば容易に設計することができる。
さらに、前記RNAiメディエーターは、細胞中に送達された適切なベクターによって発現させることもできる。従って、ペントラキシン4阻害剤は、ペントラキシン4遺伝子の発現を特異的に阻害するRNAiメディエーターを発現するベクターとしてもよい。このようなベクターは、当技術分野において周知の標準的な手順により、容易に構築することができる(Bass, B.L., Cell 101, 235-238, 2000;Tavernarakis, N. et al., Nat. Genet. 24, 180-183, 2000;Malagon, F. et al., Mol. Gen. Genet. 259, 639-644, 1998;Parrish, S. et al., Mol. Cell 6, 1077-1087, 2000)。
本発明に用いられるペントラキシン4阻害作用をもつRNAiメディエーターの塩基配列の例(RNAi塩基配列1)を以下の表1に示す。
Figure 0006959913
上述のRNAi塩基配列1に示す塩基配列のほか、ペントラキシン4遺伝子の発現阻害作用を有する限りにおいて、この塩基配列は、ヌクレオチド残基の挿入、欠失または置換などの変異を有していてもよい。このような変異の位置は特に制限されるものではない。
また、このような変異の数は特に制限されるものではないが、例えば1〜数個、好ましくは1〜5個、より好ましくは1〜3個、さらに好ましくは1または2個、さらに好ましくは1個とされる。さらに、この変異は、挿入、欠失および置換のいずれか一つまたは複数の組み合わせであってよいが、好ましくは置換とされる。
本発明の他の好ましい実施態様によれば、ペントラキシン4阻害剤は、ペントラキシン4タンパク質の全部またはその部分ペプチドを認識する抗体とされる。より好ましくはペントラキシン4タンパク質に特異的に結合する抗体とされる。抗体はポリクローナル抗体であってもモノクローナル抗体であってもよいが、好ましくはモノクローナル抗体とされる。また、この抗体は、ペントラキシン4タンパク質に特異的に結合するとともに、該タンパク質の機能を阻害するものであることが好ましい。
本発明に用いられる抗体を作製するための抗原ペプチドのアミノ酸配列の例を以下の表2に示す(アミノ酸配列1〜3)。アミノ酸配列1は、マウスペントラキシン4タンパク質の221〜234番目のアミノ酸残基を包含する。アミノ酸配列2は、マウスペントラキシン4タンパク質の406〜418番目のアミノ酸残基を包含する。アミノ酸配列3は、マウスペントラキシン4タンパク質の406〜418番目のアミノ酸残基に相当するヒトペントラキシン4タンパク質のアミノ酸残基を包含する。アミノ酸配列2とアミノ酸配列3とは高い相同性をもち、アミノ酸配列2を持つ抗原ペプチドを用いて作成された抗体はヒトペントラキシン4タンパク質と交叉反応を示す可能性が高い。
Figure 0006959913
上述のアミノ酸配列1〜3に示すアミノ酸配列のほか、ペントラキシン4阻害作用を有する抗体を産生することができる限りにおいて、このアミノ酸配列は、アミノ酸残基の挿入、欠失または置換などの変異を有していてもよい。このような変異の位置は特に制限されるものではない。また、このような変異の数は特に制限されるものではないが、例えば1〜数個、好ましくは1〜5個、より好ましくは1〜3個、さらに好ましくは1または2個、さらに好ましくは1個とされる。さらに、この変異は、挿入、欠失および置換のいずれか一つまたは複数の組み合わせであってよいが、好ましくは置換とされ、より好ましくは保存的置換(あるアミノ酸残基を類似の性質を有する他のアミノ酸残基に置換すること)とされる。
本発明の他の好ましい実施態様によれば、ペントラキシン4阻害剤は小分子とされる。このような小分子は、本発明のスクリーニング方法によって得ることができる。
ペントラキシン4阻害剤は、局所、静脈内、皮下、筋肉内、経口、直腸、粘膜など、適切な経路で投与することができる。また、その治療上の有効量は、症状の重篤度、被検者の年齢、用いられる具体的な薬物の有効性、投与経路、投与の頻度などに従って、医師または獣医によって適宜決定される。一般的には、前記治療上有効量は、一日当たり、約0.001〜約1000mg/体重kg、好ましくは約0.01〜約10mg/体重kg、より好ましくは約0.01〜約1mg/体重kgである。
ペントラキシン4阻害剤は、肥満関連疾患を治療するためのペントラキシン4阻害剤以外の薬剤と組み合わせて投与することができる。ここで、「組み合わせて投与する」には、(i)ペントラキシン4阻害剤およびのペントラキシン4阻害剤以外の薬剤を同じ製剤に混合して投与する、(ii)ペントラキシン4阻害剤およびのペントラキシン4阻害剤以外の薬剤を別々の製剤として調製し、同時に投与する、(iii)ペントラキシン4阻害剤およびのペントラキシン4阻害剤以外の薬剤を別々の製剤として調製し、それぞれ別々のタイミングで投与する、のいずれでもよい。投与されるペントラキシン4阻害剤および当該他の薬剤の用法、用量、投与タイミングや投与間隔等は、それぞれ、当業者に知られた技術常識により決定される。
ペントラキシン4阻害剤は、薬学的に許容可能な担体とともに投与することができる。従って、本発明によれば、ペントラキシン4阻害剤および薬学的に許容可能な担体を含んでなる、肥満関連疾患を治療するための医薬組成物が提供される。
薬学的に許容可能な担体、例えば、ベヒクル、賦形剤、希釈剤等は、投与経路、用いられる具体的な薬物の性質などに応じて、当業者により適宜選択される。
以下の例に基づいて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。
実施例A.方法
実施例A(1)動物
オスC57BL/6Jマウス(週齢7)はJapan CREA、三協ラボから購入した。レプチン遺伝子欠損モデルマウス(Lepob/Lepob)は、Japan CREAから入手した。マウスはケージに入れて、後に別の温度管理条件を明記する場合を除き常温(24℃)の温度管理の下、12時間の明暗サイクルで飼育した。
高脂肪食肥満(DIO(Diet induced obesity))モデルマウス、および非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)モデルマウス作出目的を除くすべての実験において、飼料として、25.6%(wt/wt)の蛋白質、3.8%の繊維質、6.9%の灰分、50.5%炭水化物、4%の脂肪及び、9.2%の水分の組成の標準飼料を使用した。一方で、高脂肪食肥満(DIO(Diet induced obesity)モデルマウスを作出するために、オスC57BL/6Jマウス(週齢7)に、高脂肪飼料(60%脂肪含有量、ラード使用)を給餌した。また、非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)モデルマウスを作出するために、オスC57BL/6Jマウス(週齢7)にResearch Diet社より販売されている超高脂肪コリン欠乏メチオニン減量飼料(CDAHFD、A06071302)を3週間給餌した。
実施例A(2)Ptx4RNAiアデノウイルスベクターの作製
ペントラキシン4遺伝子の発現を特異的に抑制するRNAiメディエーターを発現するベクターを作製するために、HEK293細胞株に対するRNAi塩基配列1オリゴマー(その塩基配列は表1に記載されている)をエントリーベクターpENTR/U6に挿入し、組換体をアデノウイルスベクター pAd−DESTおよびGateway LR clonase (Invitrogen)に混合し、DH5α大腸菌株に導入し、アデノウイルス組換体DNA(shPtx4アデノウイルスベクター;pAd−Ptx4i)を得た。上記で得られたPtx4iアデノウイルスベクター(pAd−Ptx4i)をHEK293細胞株へトランスフェクションに供し増幅し、PD−10 column(BD health care)を用いて1−5x1011plaque−forming units (p.f.u.)/mlに濃縮精製した。
実施例A(3)Ptx4RNAiアデノウイルスベクターのマウスへの導入と各組織試料の調製
Ptx4iアデノウイルスベクター(pAd−Ptx4i)を、2−8x10Plaque−forming units (p.f.u.)/bodyの投与量で、マウスに静脈注射した。各タイムポイントでマウスの精巣上脂肪組織と肝を速やかに切除し液体窒素中で凍結した。また組織学的検索試料として、4%PFAに浸し固定した。
実施例B.解析
実施例B(1)肝脂肪含有量分析
液体窒素中に保存された0.2gの肝臓組織試料を破砕装置で均一にホモジェナイズし、マイクロチューブにて試料を秤量した。このホモジェナイズされた組織試料から200mgサンプリングし、これに2mlのクロロホルム/メタノール(2:1、v/v)を添加して、肝含有脂質を48時間4℃で有機溶媒中に抽出した。その後、得られた抽出液をガラス管中に100μl注入し乾燥させ有機溶媒抽出液中の有機溶媒を自然乾燥させ除去した。ペレットとなった抽出物をイソプロパノールで溶解し、酵素法(ワコーTG測定キット)による脂質測定を行った。反応液の吸光度を測定し、肝臓組織1g当たりの脂質量(mg)を算出した。
実施例B(2)肝グリコーゲン含有量分析
肝重量に対して5倍量の0.6N過塩素酸を加え、破砕装置で均一にホモジェナイズし、このホモジェナイズされた組織試料0.1gに30%水酸化カリウム溶液250μlを加え5分煮沸撹拌し氷冷した。その後、2%硫酸化ナトリウム50μlと66%エタノール800μlを加え撹拌し、再度66%エタノールでペレットを洗浄し3ml蒸留水に懸濁した。アミログルコシダーゼ溶液を加え、55℃温浴槽で30分煮沸撹拌した。得られた上清中のグリコーゲンを570nmの吸光度によりグルコースオキシダーゼ(GOD)色素法で測定した。得られた吸光度から、肝臓組織1g当たりのグリコーゲン質量(mg)を算出した。
実施例B(3)血漿生化学的解析
血漿中解析において、マウスの血漿中のインスリン量はマウス高感度インスリン測定キット(モリナガ)を用いて測定した。マウスの血漿中の血漿中性脂肪量、グルコース量、遊離脂肪酸量は、それぞれワコー トリグリセリドテストワコー、グルコースCIIテストワコー、NEFA C−テストワコー (Wako Pure Chemicals)を用いて測定した。
実施例B(4)組織の遺伝子発現量解析
RNA発現量の測定
TRIzol(Invitrogen)1.5ml中に肝臓1片を入れ、破砕装置で均一に、即座にホモジナイズした。このホモジナイズ溶液を遠心分離(15000r.p.m、5分間)して上清を採取し、0.3mlのクロロホルムを添加し、攪拌後に再度遠心分離を行い(15000r.p.m、15分間)、上層を回収した。得られた上層に0.75mlのイソプロパノールを加えて遠心分離(15000r.p.m、15分間)を行いmRNAを沈殿させた。mRNA含有沈殿物を80%エタノールで2回洗浄し、0.5mlの蒸留水に溶解してmRNA量の測定に供した。mRNAを一定量に合わせ、逆転写酵素(High Capacity cDNA reverse transcription kit ;Applied Biosystems)を用いてcDNAを作製した。作製したcDNAと標的遺伝子のプライマーを用いて定量RT−PCR法(SYBR Green Dye; Roche Applied Science)で遺伝子発現量を測定した。遺伝子発現量の測定のために使用した標的遺伝子とプライマーデザインは以下に示す(表3および表4)。
Figure 0006959913
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実施例B(5)肝臓組織のPAS染色
4%PFA固定肝組織を脱パラフィン処理し、1%過ヨウ素酸水溶液にて10%反応させ、流水で5分洗浄した。シッフ試薬にて10分反応させ、次いで0.5%重亜硫酸水溶液にて反応させた後、流水で洗浄5分した。マイヤー・ヘマトキシリン液にて核染色して再度流水で洗浄し、95%アルコール、次いで100%アルコールにより脱水して透徹・封入した。
実施例B(6)肝臓組織のHE染色
4%PFA固定肝組織を脱パラフィン処理し、ヘマトキシリン液の入った染色瓶に浸漬し、1〜5分反応させた。その後5分間流水で水洗した後、エオジン溶液と5〜10分間反応させ、水でリンスした。その後、90%エタノール、次いで95%エタノール、次いで無水エタノールに浸漬し、脱水し、キシレンに浸漬した後、封入した。
実施例B(7)ウェスタンブロッティング
インスリンシグナルタンパク質(p−IR、p−Akt、p−S6K、p−GS、p−Foxo)の1次抗体として、それぞれCell signaling社製Phospho−Insulin Receptorβ(Tyr1361)(84B2)Rabbit mAb#3023、Phospho−Akt(Ser473)Antibody#9271、Phospho−p70S6Kinase(Thr389)Antibody#9205、Phospho−GlycogenSynthase(Ser641)Antibody#3891、Phospho−FoxO1(Thr24)/FoxO3a(Thr32)Antibody#9464を入手して使用し、そのキットに添付されたプロトコールに従って、実施した。
実施例B(8)呼吸代謝ケージ分析
アルコシステム社製の呼吸代謝ケージ(ARCO−2000シリーズ)を用い、至適環境下で、呼吸代謝ケージ分析を実施した。
実施例C . 結果
実施例C(1)糖/脂質バランスの崩れ(Carbohydrate-lipid imbalance)の改善
肥満患者において糖/脂質バランスが破綻し、糖質に比して脂肪合成が有意になり、これを発露としたインスリン抵抗性を基盤とする疾病発症を説明する病態メカニズムが存在し(Ide T. Nature cell biol 2004 Apr;6(4):351-7)、この糖/脂質バランスの崩れ(Carbohydrate-lipid imbalance)の改善が根源的な治療基盤となる。本発明者らはPtx4遺伝子の機能に着目し、Ptx4遺伝子をPtx4iアデノウイルスベクター(pAd−Ptx4i)で転写阻害したC57BL/6Jマウスの肝臓内のグリコーゲン含有量と中性脂肪含有量を測定した結果、Ptx4遺伝子の機能を阻害することにより、C57BL/6Jマウスの肝臓内において、糖質/脂質比率が増加し、脂質合成と比較して糖質合成が増強されることを見出した。
まず、0.6N過塩素酸にて加熱処理した肝臓抽出液を静置すると、コントロール群(LacZ−i)では上清に脂質成分が多量に浮遊していたのに対して、Ptx4阻害群(Ptx4−i)では、浮遊している脂質成分は認められなかった。また、コントロール群(LacZ−i)の沈殿層にはわずかな量の白色沈殿が確認されるのみであったが、Ptx4阻害群(Ptx4−i)では沈殿層に多量の白色沈殿が存在することが確認された(図1)。次に、C57BL/6Jマウスの肝臓内のグリコーゲン量と中性脂肪量を測定すると、Ptx4阻害群(Ptx4−i)では、コントロール群(LacZ−i)と比較して、グリコーゲン含有量が約1.6倍に増加し、中性脂肪含量が約0.68倍に低下することが見出された(図2)。
この結果によると、通常の生理的な飢餓状態では、まず最初に炭水化物系の糖質エネルギー(グリコーゲン)が利用されたのち、脂肪酸系エネルギーとして脂肪組織から脂肪分解された中性脂肪が基質として利用されるが、Ptx4遺伝子の機能を阻害した場合には、まず脂肪組織からあるいは肝細胞内の中性脂肪を基質として最初に利用したのち、炭水化物系の糖質エネルギーを利用するという、生体のエネルギー利用におけるパラダイム・シフトが惹起されることが明らかになった。以上により、肥満患者が示すような糖質合成と比較して脂質合成が優位である糖/脂質代謝バランス異常が、Ptx4遺伝子の機能を阻害することにより、改善されることが期待される。
実施例C(2)脂肪組織の脂肪分解作用促進とベージュ様脂肪細胞(Beige adipocyte)への形質転換
脂肪組織は、一定の条件の下で、易熱産生能をもつ赤褐色のベージュ脂肪細胞(Beige−adipocyte)へ形質転換する事が知られている。また、ベージュ様脂肪細胞ではUCP1の遺伝子発現が亢進し、これが熱産生性に寄与することで、エネルギー燃焼を亢進することが報告されている(Lowell, B.B.,et al. Nature404, 652-660.2000)。そこで、発明者らは、Ptx4遺伝子の機能を阻害することで、このような脂肪組織の変化が起るかどうかを観察した。
まず、Ptx4阻害群(Ptx4−i)のC57BL/6Jマウスの精巣上脂肪組織の色調は赤褐色を示し、コントロール(LacZ−i)群の精巣上脂肪組織が示す白色様色調(これはマウスの精巣上脂肪組織に通常見られる色調である)とは明らかに異なるものであった(図3)。次に、Ptx4阻害群(Ptx4−i)のC57BL/6Jマウスは、コントロール群(LacZ−i)と比較して体重の減少が認められた(図4)。また、Ptx4阻害群(Ptx4−i)のC57BL/6Jマウスは、コントロール群(LacZ−i)と比較して精巣上脂肪組織(これはヒトにおける内臓脂肪に相当する)の重量が約50%減少していることが認められた(図4)。さらに、Ptx4遺伝子の機能を阻害したC57BL/6Jマウスの脂肪組織の発現遺伝子を定量的RT−PCRで測定したところ、ベージュ様脂肪細胞において遺伝子発現が亢進するとされるUCP1の遺伝子発現が有意に上昇していることが明らかとなった(p<0.05)。
また、19℃の飼育温度条件下の高脂肪食肥満(DIO(Diet induced obesity))モデルマウス、および19℃の飼育温度条件下の非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)モデルマウスにおいても、Ptx4阻害群(Ptx4−i)で同様にベージュ脂肪細胞化することが確認された(図5、図6)。
以上の結果により、Ptx4遺伝子の機能を阻害することで、肝臓とは異なる組織である脂肪組織において脂肪分解が促進されること、および、脂肪組織での中性脂肪が分解・利用しやすい性質をもつベージュ脂肪細胞様の性質をもつ脂肪細胞へ形質転換することが明らかになった。これは、寒冷刺激などの交感神経系に賦活化によるノルエピネフリンによる刺激によって、p38、MAPK、PGC1αのシグナル・カスケードが亢進し、その結果、熱産生性を亢進させる性質を持つ褐色脂肪細胞やベージュ脂肪細胞への形質転換が促される現象(Cao, W.et al. Mol. Cell. Biol.24,3057-3067. 2004.)に類似のメカニズムが予想される。そして、肝臓内の中性脂肪合成の基質として、脂肪組織から遊離される脂肪酸とグリセロールが凡そ60%と最も寄与度が高く(Browning JD et al. J Clin Invest. 2004 ;114(2):147-52.)、肝臓内の中性脂肪制御において重要な制御要素であるため、脂肪組織の脂肪分解制御がPtx4遺伝子の機能の阻害によりもたらされることは、この制御系への大きなインパクトを持つことが理解される。以上により、Ptx4遺伝子の機能を阻害することにより、肝細胞内への中性脂肪滴蓄積を阻害する効果、脂肪分解を増加させる効果、並びに抗肥満効果が発揮されることが期待される。
実施例C(3)肝臓組織内の転写制御による糖/脂質バランスの改善と(SREBP1、SREBP2発現減少とGys2発現亢進あるいはpygl発現抑制)、抗炎症作用
肝臓内のグリコーゲン含有量の増加と中性脂肪含有量の低下に伴い、インスリン抵抗性の改善が報告されている(Nakagawa Y et al. Nat Med. 2006 Jan;12(1):107-13.)。そこで、発明者らは、Ptx4遺伝子の機能を阻害することで、このような肝臓内のインスリン感受性の亢進につながる肝臓組織内の転写制御が起るかどうかを観察した。
まず、肝臓組織内でのde novoの脂肪合成系(中性脂肪・コレステロール合成系)遺伝子であるSREBP−1cおよびSREBP−2は、Ptx4遺伝子の機能を阻害することで、転写レベルでも抑制されることが見出された(図7a)。一方で、肝臓組織内でのグリコーゲン合成遺伝子であるGys2は、Ptx4遺伝子の機能を阻害することで、転写レベルでその遺伝子発現が亢進されることが見出された(図7a)。また、Ptx4遺伝子の機能を阻害することで、肝臓内のCPT−1aの遺伝子発現が増加し(図7c)、ベータ酸化が亢進していることが推認された。さらに、Ptx4遺伝子の機能を阻害することで、上述の事象と一貫性をもって、炎症惹起性転写因子であるIKK−β、NFκBの遺伝子発現量の低下と炎症性サイトカインIL−1β遺伝子発現量の低下が見出された(図7b)。さらに19℃の飼育温度条件下において、Ptx4阻害群(Ptx4−i)では酸化ストレスマーカーであるSod2の発現も低下し、肝細胞内の酸化ストレスも減少していることが確認された。(図8)なお、Ptx4遺伝子の機能を阻害しても、随時血漿中の血糖値、インスリン値、中性脂肪、遊離脂肪酸については特に有意変動は見られない(図9)。
また、19℃の飼育温度条件下において、野生型マウス(C57BL/6J)にPtx4iアデノウイルスベクター(pAd−Ptx4i)を投与し、1週間後に解剖し、肝臓からタンパク質を抽出し、インスリンシグナル関連タンパク質の発現についてウェスタンブロット法を用いて解析を行った。Ptx4阻害群(Ptx4−i)でインスリンシグナルの改善が見られ、肝臓におけるインスリン感受性の亢進が示唆され、Ptx4iアデノウイルスベクター(pAd−Ptx4i)を投与することにより、インスリン抵抗性(肥満関連炎症性変化)を改善する効果が確認された(図10)。
実施例C(4)肥満病態モデルにおける糖/脂質バランスの崩れ(Carbohydrate-lipid imbalance)の改善効果による脂肪肝改善およびその炎症抑制作用
上述した(1)〜(3)の野生型C57BL/6Jマウスでの解析結果から、Ptx4遺伝子の機能を阻害することにより、1)肝臓での糖/脂質バランスにおいて、脂肪酸優位に利用亢進(β酸化亢進)、2)de novo脂肪合成系遺伝子発現の低下、3)抗炎症作用の惹起、4)酸化ストレスの減少等が見出されたが、これらと同様の作用効果が、治療効果として肥満病態モデルにおいても発揮されるか確認を行った。肥満病態モデルとして、高脂肪食肥満(DIO(Diet induced obesity))モデルマウス、レプチン遺伝子欠損モデルマウス(Lepob/Lepob)を用いて解析を進めた。
まず、レプチン遺伝子欠損モデルマウス(Lepob/Lepob)にPtx4iアデノウイルスベクター(pAd−Ptx4i)を静脈注射により投与した。肝臓組織化学的解析としてPAS染色を行った(図11)。図11において、アスタリスクは中心静脈を示し、横長で右向きに細くなる三角形はその先に脂肪滴が見られることを示す。コントロール群(LacZ−i)のレプチン遺伝子欠損モデルマウス(Lepob/Lepob)では、門脈・中心静脈を中心に多数の大きな脂肪滴が貯留しているのが確認されたが、Ptx4阻害群(Ptx4−i)のレプチン遺伝子欠損モデルマウス(Lepob/Lepob)では、著しく脂肪滴数が減少し、さらに脂肪滴径の低下が確認された(図11)。また、コントロール群(LacZ−i)のレプチン遺伝子欠損モデルマウス(Lepob/Lepob)では、PAS染色されるグリコーゲンを代表とする糖鎖をもつ各種多糖類が増加することが確認されたが、Ptx4阻害群(Ptx4−i)のレプチン遺伝子欠損モデルマウス(Lepob/Lepob)では、より著しく青紫色に強染色されたPAS陽性細胞数が増加した(図11)。これを定量化すると、野生型C57BL/6Jマウスの解析と同様に、Ptx4遺伝子の機能を阻害することにより、肝臓内グリコーゲン量の増加と、中性脂肪含量の低下が確認された(図12)。
これらにより、レプチン遺伝子欠損モデルマウス(Lepob/Lepob)においても、Ptx4遺伝子の機能を阻害することにより、糖/脂質バランスの崩れ(Carbohydrate-lipid imbalance)の改善効果が発揮されることが見出された。
次に、レプチン遺伝子欠損モデルマウス(Lepob/Lepob)の脂肪肝組織内においてもde novoの脂肪合成系遺伝子(SREBP−1cおよびSREBP−2)の遺伝子発現は、Ptx4遺伝子の機能を阻害することにより、転写レベルでも抑制され、一方で、脂肪肝組織内でのグリコーゲン合成遺伝子であるGys2は、Ptx4遺伝子の機能を阻害することで、転写レベルでその遺伝子発現が亢進されることが見出された(図13a)。また、Ptx4遺伝子の機能を阻害することで、脂肪肝組織内のCPT−1aの遺伝子発現が増加し(図13c)、ベータ酸化が亢進していることが推認された。さらに、Ptx4遺伝子の機能を阻害することで、炎症惹起性転写因子であるIKK−β、NFκBの遺伝子発現量の低下と炎症性サイトカインIL−1β遺伝子発現量の低下が見出された(図13b)。さらに19℃の飼育温度条件下において、Ptx4阻害群(Ptx4−i)では酸化ストレスマーカーであるSod2の発現も低下し、肝細胞内の酸化ストレスも減少していることが確認された(図14)。
また、19℃の飼育温度条件下の高脂肪食肥満(DIO(Diet induced obesity))モデルマウスにおいても同様な遺伝子発現が肝臓内で確認され、肥満モデルにおけるPtx4遺伝子の阻害効果が一貫して確認された(図15)。
また、19℃の飼育温度条件下の高脂肪食肥満(DIO(Diet induced obesity))モデルマウスに、Ptx4iアデノウイルスベクター(pAd−Ptx4i)を投与し、1週間後の全血を用いた随時血糖値、更に血漿インスリン濃度をELISA法を用いて測定した。その結果、Ptx4阻害群(Ptx4−i)では血糖値の顕著な低下及び、血中のインスリン値の低下傾向が観察された(図16)。
実施例C(5)非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)治療剤のProof of concept
これらにより、Ptx4遺伝子の機能を阻害することで、中性脂肪蓄積に伴う非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)の発症予防、治療効果が発揮されることが期待された。そこで、超高脂肪コリン欠乏メチオニン減量飼料(CDAHFD)を3週間給餌し、非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)モデルマウス(CDAHFD NASHモデル)を作出した。その後Ptx4iアデノウイルスベクター(pAd−Ptx4i)を投与し、1週間後の肝臓中の中性脂肪(Triglyceride)及びグリコーゲン含有量を測定した。飼育温度条件はすべて19℃であった。その結果、非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)モデルマウス(CDAHFD NASHモデル)において、Ptx4阻害群(Ptx4−i)では、肝臓中グリコーゲン含有量の増加傾向及び、中性脂肪含有量の低下傾向が観察された(図17)。
また、上述した19℃の飼育温度条件下におけるアルコール性脂肪性肝炎(NASH)モデルマウスに、Ptx4iアデノウイルスベクター(pAd−Ptx4i)を投与し、その投与1週間後における肝臓の組織学的評価を行った。その結果、Ptx4阻害群(Ptx4−i)において、門脈周囲(PV)に白く抜けた領域の面積の減少(脂肪滴の減少)が認められ、非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)の病態の一つの指標である脂肪肝の改善が示唆された(図18)。
次に、Ptx4遺伝子の機能を阻害することによる、各モデルマウスにおける抗酸化作用を検討することを目的として、肝臓における高酸化ストレスの指標の一つであるスーパーオキシドジスムターゼ2(Sod2)のmRNA発現量を検討した。その結果、野生型マウス、高脂肪食肥満(DIO(Diet induced obesity))モデルマウス、非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)モデルマウス(CDAHFD NASHモデル)の各群において、Ptx4阻害群(Ptx4−i)では、Sod2mRNA発現量の有意な低下及び、低下傾向が観察された(図8、図15および図19)。このことからPtx4iアデノウイルスベクター(pAd−Ptx4i)の投与によって、肝臓内での非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)モデルにおける酸化ストレスが軽減し、mRNA発現量の低下に結びついたことが示唆された。
さらに、Ptx4遺伝子の機能を阻害することによる、非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)の肝線維化に対する効果として、肝臓内のCollagen1a, Collagen3a mRNA発現量を確認したところ、Ptx4阻害群(Ptx4−i)では各線維化マーカーの減少が認められ、Ptx4iアデノウイルスベクター(pAd−Ptx4i)の投与により非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)の肝線維化増悪を改善させる働きがあることが確認された(図19)
以上の結果はFDA(米国食品医薬局)の定める非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)治療剤のProof of conceptにおけるPotential Endpointsである、(i)肝脂肪含量の低下、および(ii)細胞障害マーカー(炎症・酸化ストレスマーカー・線維化マーカー)発現量の低減のすべての基準をクリアする治療成績を示している。
肝臓内の含有脂肪の基質は、i)脂肪組織からの遊離脂肪酸が60%、ii)de novo脂肪合成が26%、それからiii)摂食されるグルコースや脂肪からが14%である(Kerry L. et al. J Clin Invest. 2005;115(5):1343-1351. doi:10.1172/JCI23621)。そこで、発明者らは、Ptx4遺伝子の機能を阻害することで、摂食されるグルコースや脂肪の量が減少するかどうかをレプチン遺伝子欠損モデルマウス(Lepob/Lepob)で確認した。
その結果、レプチン遺伝子欠損モデルマウス(Lepob/Lepob)において、Ptx4遺伝子の機能を阻害することで、経口摂食量の低下と体重の減少が確認された(図20)。
以上の結果により、Ptx4遺伝子の機能を阻害することによる摂食量の低下と体重の減少効果が、病態としての肥満に対しても有効であることが明らかになった。既存の非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)治療薬の有効成分としては、PPARγアゴニストやビタミンE等が知られているが(Hardy T. et al. Current opinion in Gastroenterology 31(3): 175-183. 2015)、肝臓内の中性脂肪蓄積に関与する流入経路であるi)〜iii)の三系統とも制御可能なメカニズムをもつ有効成分は、現在までに発見されていない。したがって、非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)をターゲットにした新しい効果を発揮する新規薬剤としての臨床的効果が期待される。
実施例C(6)疑似冬眠状態における代謝制御による臓器保護、疾病予防効果
19℃の飼育温度条件下において、野生型マウス(C57BL/6J)にPtx4iアデノウイルスベクター(pAd−Ptx4i)を投与し、その後24時間の酸素消費量(VO)及び呼吸商(RQ)を呼吸代謝ケージを用いて測定した。得られた結果からグラフを作成し、曲線下面積(Area Under the Curve: AUC)を求めた。その結果、Ptx4阻害群(Ptx4−i)の野生型マウスにて(C57BL6/J)、酸素消費量(VO)が有意に低下し生体代謝反応を低下させるとともに、呼吸商(RQ)が低下することが確認された(図21)。
また、Ptx4阻害群(Ptx4−i)のレプチン遺伝子欠損モデルマウス(Lepob/Lepob)では、コントロール群(LacZ−i)のレプチン遺伝子欠損モデルマウス(Lepob/Lepob)と比較して、直腸温(深部体温)が約0.9℃低下することが観察され、肝臓のUCP2遺伝子発現が低下することが認められた(図22)。
この現象を説明できるメカニズムは詳細には明らかにされていないが、生理的な代謝レベルを低下させること、あるいは体温を低下させる生理的な条件として明らかになっているものとしては冬眠(Hibernation)、休眠(Torpor)が知られている。また、肝臓から分泌される分子が直接脳に働きかけ冬眠を引き起こすhibernation−specific Protein(HP)が報告されている(Kondo N et al. Cell. 2006 Apr 7;125(1):161-72.)。
冬眠により惹起される所見と、本発明においてPtx4遺伝子の機能を阻害することにより惹起される所見との共通点として、基礎代謝を低下させること、体温が低下すること、および脂肪酸系エネルギーの優位性が挙げられる。この一致した生理学的所見は、Ptx4遺伝子の機能を阻害することで、生体は疑似冬眠代謝状態に移行すると推認され、Ptx4遺伝子がコードする遺伝子産物であるペントラキシン4(Ptx4)タンパク質の本質的な生理作用を説明する切り口として重要であると考えられる。
また、冬眠における代謝状態の特徴として、低体温の維持(Hochachk et al. Science, 231 (1986), 234-241)、虚血からの防護(K.U. Frerichs. et al. J. Cereb. Blood Flow Metab., 18 (1998), pp. 168-175)、筋萎縮保護(H.J. Harlow et al. Nature, 409 (2001), p. 997)、細菌感染の抑制(V.M. Sharapov. et al. Mycopathologia, 84 (1983), pp. 77-80)、腫瘍形成の抑制(G.B. Kemper et al. Comp. Biochem. Physiol., 73C (1982), pp. 445-450)等の、種々の有害事象から惹起される傷害や疾病から臓器を保護する効果を持つことが報告されている。
したがって、Ptx4遺伝子の機能を阻害することにより引き起こされると考えられる疑似冬眠代謝状態は、非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)などによる肝硬変化や癌化、あるいは糖尿病による合併症などから臓器保護効果を発揮することが期待される。さらに、基礎代謝を軽減し、放射線暴露による細胞障害も軽減することから、長期間にわたる宇宙線からの防御反応を期待され宇宙事業開発への応用も期待される(Cerri M et al. Life Sci Space Res., 90(4)(2016) pp.445-452)。
実施例D(1)ペントラキシン4タンパク質を認識する抗体の調製
ペントラキシン4タンパク質を認識する抗体を調製するために、表2に記載されたアミノ酸配列2(配列番号4)のペプチドを用いて、ユーロフィンジェノミクス株式会社の抗体作製サービスにより、抗ペントラキシン4ウサギIgGポリクローナル抗体を調製した。
実施例D(2)ペントラキシン4タンパク質を認識する抗体のペントラキシン4タンパク質の機能の阻害効果
生体内における、抗ペントラキシン4ウサギIgGポリクローナル抗体の、ペントラキシン4タンパク質の機能の阻害効果について検討した。抗ペントラキシン4ウサギIgGポリクローナル抗体(50μg/body)およびコントロールとしてのウサギIgG抗体(50μg/body)を、それぞれ、19℃の飼育温度条件下において、野生型マウス(C57BL/6J)に静脈注射により投与し、その後7日間、当該抗体によるペントラキシン4タンパク質の機能の阻害効果を観察した。その結果、抗ペントラキシン4ウサギIgGポリクローナル抗体投与群において、投与後から累積摂餌量低下が観察された(図23)。また、抗ペントラキシン4ウサギIgGポリクローナル抗体投与群において、鼠径部脂肪細胞重量と比較して精巣上体周囲脂肪細胞重量の強い低下傾向が惹起され、インスリン抵抗性が改善されたことが示された(図24)。これらの結果から、当該抗体の投与により、Ptx4iアデノウイルスベクター(pAd−Ptx4i)を投与した場合に観察された結果と同様の、食欲の減少および精巣上体周囲脂肪細胞重量の強い低下傾向が認められ、ペントラキシン4タンパク質の機能の阻害効果が確認された。以上のことから、ペントラキシン4タンパク質を認識する抗体の投与により、肥満関連疾患の病態改善効果が発揮されることが示された。

Claims (15)

  1. 肥満関連疾患を治療するための薬物をスクリーニングする方法であって、ペントラキシン4の作用を阻害する候補薬物の能力を指標として用い、該能力を有する候補薬物を肥満関連疾患を治療するための薬物として特定することを特徴とする、方法。
  2. 前記指標が、ペントラキシン4遺伝子の発現を阻害する能力である、請求項1に記載の方法。
  3. 前記指標が、ペントラキシン4遺伝子のmRNAの転写開始を阻害する能力、ペントラキシン4遺伝子のmRNAを分解する能力、または該mRNAからタンパク質への翻訳を阻害する能力である、請求項2に記載の方法。
  4. ペントラキシン4遺伝子の転写調節領域を含んでなるDNA断片とレポーター遺伝子を含んでなるDNA断片が作動可能なように連結された核酸分子を用いることを特徴とする、請求項2または3に記載の方法。
  5. 前記指標が、ペントラキシン4タンパク質の機能を阻害する能力である、請求項1に記載の方法。
  6. 前記指標が、ペントラキシン4タンパク質の細胞外分泌を阻害する能力、神経細胞への移行を阻害する能力またはシグナル伝達機能を阻害する能力である、請求項5に記載の方法。
  7. ペントラキシン4タンパク質に特異的に結合する物質を一次候補物質として選抜する工程を含むことを特徴とする、請求項5または6に記載の方法。
  8. 前記候補物質が、小分子、低分子物質、高分子物質、核酸分子、タンパク質およびペプチドからなる群から選択される、請求項1〜7のいずれか一項に記載の方法。
  9. スクリーニングされる薬物が、脂肪分解亢進による肥満の改善、インスリン抵抗性の改善、ベージュ脂肪細胞化による耐肥満性の獲得、肝脂肪蓄積低減、肝炎症低減、抗酸化ストレス獲得、または肝抗線維化のための薬物である、請求項1〜8のいずれか一項に記載の方法。
  10. 肥満関連疾患が、非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)または糖尿病である、請求項1〜9のいずれか一項に記載の方法。
  11. ペントラキシン4阻害剤を含んでなる、肥満関連疾患を治療するための医薬組成物であって、前記ペントラキシン4阻害剤が、ペントラキシン4遺伝子の発現を特異的に阻害するRNAiメディエーター、ペントラキシン4遺伝子の発現を特異的に阻害するRNAiメディエーターを発現するベクター、ペントラキシン4タンパク質に特異的に結合する抗体および配列番号4に記載されたペプチドを認識する抗体からなる群から選択される、医薬組成物
  12. 前記ペントラキシン阻害剤がペントラキシン4タンパク質に特異的に結合する抗体または配列番号4に記載されたペプチドを認識する抗体であって、前記抗体がモノクローナル抗体である、請求項11に記載の医薬組成物。
  13. 脂肪分解亢進による肥満の改善、インスリン抵抗性の改善、ベージュ脂肪細胞化による耐肥満性の獲得、肝脂肪蓄積低減、肝炎症低減、抗酸化ストレス獲得、または肝抗線維化のための、請求項11または12に記載の医薬組成物。
  14. 肥満関連疾患が、非アルコール性脂肪性肝炎(NASH)または糖尿病である、請求項11〜13のいずれか一項に記載の医薬組成物。
  15. 脂肪分解亢進による肥満の改善、インスリン抵抗性の改善、ベージュ脂肪細胞化による耐肥満性の獲得、肝脂肪蓄積低減、肝炎症低減、抗酸化ストレス獲得、または肝抗繊維化のための、ペントラキシン4阻害剤を含んでなる医薬組成物であって、前記ペントラキシン4阻害剤が、ペントラキシン4遺伝子の発現を特異的に阻害するRNAiメディエーター、ペントラキシン4遺伝子の発現を特異的に阻害するRNAiメディエーターを発現するベクター、ペントラキシン4タンパク質に特異的に結合する抗体および配列番号4に記載されたペプチドを認識する抗体からなる群から選択される、医薬組成物
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