JPH0768138B2 - インシュリン様成長因子及び類似体を用いる障害治療方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］本出願は、Lewisらの1989年６月６日出願
の米国特許出願第361,595号の部分継続出願である。

本発明は、神経学的及びその他の障害の治療などに用い
得る治療用ポリペプチドに関する。

［背景技術］ インシュリン様成長因子（IGF）は、各種組織において
［Baxterら、Comp.Biochem.Physiol.91B:229−235（198
8）;Daughadayら、Endocrine Rev.10:68−91（1989）
参照］、とりわけ発生段階において［Ｄ′Ercole,J.Dev
el,Physiol.９:481−495（1987）参照］細胞の成長を刺
激するポリペプチドとして多くの動物種で固定されてい
る。IGFはそれぞれ約7,500ダルトンの分子量を有し、ヒ
トプロインシュリンと化学的に類似する。即ち、IGFは
Ａ及びＢドメインを有し、これらのドメインは（１）は
プロインシュリンの対応するドメインによく類似してお
り、（２）より小さな、相関性を有しないドメインＣに
よって連結されている。IGFにはさらにカルボキシル末
端伸長部であるＤドメインがあるが、これはプロインシ
ュリンには見られない。

IGFのある種のポリペプチド断片は、それぞれのIGFに特
異的な抗体を高めるための抗原として有用であることが
示されている［例えば、日本特許出願第59065058号;Hin
tz and Liu,J.Clin.Endocr.Metab.,54:442−446（198
2）:Hintzら、Horm.Metab.Res.,20:344−347（1988）参
照］。ラベルしたIGFに特異的な抗体をプローブとし
て、IGF−Ｉ及びIGF−II（それぞれソマトメジンＣ及び
ソマトメジンＡと呼ばれることもある）は、哺乳動物中
枢神経系（CNS）を含む多くの組織に見いだされてい
る。CNS中にこれらのポリペプチドをコードするmRNAが
存在することは、CNS中での局部的な合成を示唆してい
る。［Baskinら、TINS.11:107−111（1988）参照］。さ
らに、IGF−Ｉの３つのＮ−末端アミノ酸残基を欠く、I
GF−Ｉの不完全形であるIGF−III（または脳IGF）が胎
児及び成人のヒト脳［SaLaら、Proc.Natl.Acad.Sci.US
A,83:4904−4907（1986）］及び初乳［Francisら、Bioc
hem.J.,251:95−103（1988）］に見いだされている。２
つの異なるIGF受容体が成人ヒトCNS（Baskinら、1988）
及び脳［Saraら、Neurosci.Let.,34:39−44（1982）］
に同定されている。さらに、ヨーロッパ特許出願第8685
0417.6号は、ヒト胎児膜に分布する第３の型のIGF受容
体の存在を記載する。この分野の複雑な研究としては、
（１）脳膜のインシュリン受容体はインシュリンばかり
でなく、IGFも認識するという証拠、（２）２つの型の
成人IGF受容体のうちの１つは、IGF−Ｉ及びIIの両方の
みならずインシュリンにもある程度の親和性を示すとい
う知見、（３）IGF−IIが第２の型の成人IGF受容体に結
合する（Baskinら、1988）ことの生理学的重要性につい
ての不確定性、が挙げられる。

IGF−Ｉ及びIGF−IIは、広範な影響されやすい型の細胞
の発生及び増殖を刺激する効果を有すると思われる（Da
ughadayら、1989参照）。

IGFまたはそのポリペプチド断片を用いる治療が、骨の
修復や取り替え治療として（ヨーロッパ特許出願第8830
3855.6号），制癌剤のある種の有害な副作用を中和する
手段として（日本特許出願第63196524号）、そしてまた
牛やその他の家畜の乳の分泌と肉の生産性を増す方法と
して（Larsenら、米国特許第4,783,524号）広く示唆さ
れて来た。各IGFはまた、CNSの様々な部分から［Aizenm
anら、Brain Res.,406:32−42（1987）;Fellowら、So
c.Neurosci.Abstr.,13:1615（1987）;Oniferら、Soc.Ne
urosci.Abstr.13:1615（1987）；ヨーロッパ特許出願第
86850417.6号］及び末梢神経系から［Bothwell,J,Neuro
sci.Res.,８:225−231（1982）;Recio−Pintoら、J.Neu
rosci.,６:1211−1219（1986）］得られた培養胚子様ニ
ューロン（これは成熟ニューロンとは異なり、細胞分裂
をする能力を未だ失っていない）の生存、増殖及び／ま
たは軸索の伸長を増加すると思われる。また、IGFは未
分化の神経細胞の発生に影響を及ぼすことが示された。
即ち、ヒト神経芽細胞腫の細胞は、軸索を伸長すること
によって［Recio−Pinto and Ishii,J.Neurosci.Re
s.,19:312−320（1988）］、また有糸分裂を行うことに
よって［Mattsonら、J.Cell Biol.,102:1949−54（198
6）］、添加IGFに反応することが示された。酵素オルニ
チンデカルボキシラーゼの誘導がこれらの細胞の有糸分
裂活性の刺激と関連することが示されたので、この酵素
の活性レベルを測定することに基づく細胞増殖アッセイ
が考案された（Mettsonら、1986）。

成長中の前脳コリン動作ニューロン（培養ラット中隔ニ
ューロン）はinvitroで各種の成長因子に対して敏感で
ある。培地に神経成長因子（NGF）を添加すると、伝達
物質特異的酵素（アセチルコリンエステラーゼ（AChE）
及びコリンアセチルトランスフェラーゼ（ChAT））の発
現にポジティブな細胞の数を増加する［Hartrkka and
Hefti,J.Neurosci.,８:2968−2985（1988）］。甲状
腺ホルモンもまた培養中隔ニューロンにおけるChATレベ
ルを増加するが、甲状腺ホルモンとNGFとの組み合わせ
は、これら２つの物質を個々に加えた合計の効果よりも
はるかに大きいChAT活性の刺激をもたらした［Hayashi
and Patel,Dev.Brain Res.,36:109−120（198
7）］。IGF−I,IGF−II及びインシュリンも培養中隔ニ
ューロンにおけるChAT活性を誘導する［Knuselら、J.Ne
urosci.,10:558−570（1990）］。NGFとインシュリンの
両方を培地に加えたときのChAT活性への効果は相加的で
あるが、IGF−またはIGF−IIとインシュリンとの組み合
わせは相加的ではない（Knuselら、1990）。

In vivoの研究も、未成熟な末梢及び中枢神経系の発生
及び増殖にIGFが役割を果たしているという仮説を支持
する［Saraら、J.Dev.Physiol.,１:343−350（1979）;P
hillippsら、Pediatr.Res.,23:298−305（1988）;Sara
ら、Prog.Brain Res.,73:87−99（1988）］。ただし、
この役割の生理学的性質はまだはっきりとはしない。い
ったんCNSの神経細胞が成熟に達すると、もはや細胞分
裂を行わない。

IGF以外の神経栄養因子が、ニューロンの生存性を増す
有力な手段として提案されている。例えば、筋萎縮性側
索硬化症（見かけ分子量20,000−22,000ダルトン及び1
6,000−18,000ダルトンの骨格筋由来のタンパク質を用
いる:PCT出願 PCT/US88/01393）や、アルツハイマー病
（フォスフォエタノールアミンを用いる:PCT出願 PCT/
US88/01693）のような神経退行性疾病の治療に用いる。
Saraらは、アルツハイマー病に苦しむ患者の血清及び脳
脊髄液ソマトメジン（IGF）レベルに、正常な対照群と
比して“顕著な増加”を観察したが、次のように結論す
る： ソマトメジンがアルツハイマー型の痴呆症の病因にカジ
ュアルな（原文のまま）役割を果たすか否かはまだわか
らない。しかしながら、ソマトメジンが脳組織中へのア
ミノ酸の取り込みを刺激するのであるから、その投与は
有効な治療効果をもたらすかも知れない。結論として
は、正常な老人患者におけるソマトメジンの低下は、細
胞の老化におけるソマトメジンの役割への疑問を高める
［Saraら、Neurobiol.Aging,３:117−120,119（1982）
より略して引用］ IGF−Ｉが、成人ラット脳のスライスからアセチルコリ
ンの即時（20分以内）放出を刺激するという報告（コリ
ン作動性酵素活性が増加したというよりも、アセチルコ
リンの神経伝達が一時的に増加したと考えられるプロセ
ス）において、Nilssonら、Neurosci.Let.,88:221−22
6,221,224（1988）は、次のように指摘する： アルツハイマー病における主な欠損の一つは、脳のコリ
ン作動性系に関し、脳ではアセチルコリンの合成及び放
出の減少が観察されるーーーアルツハイマー病のような
神経退行性疾病におけるIGFの役割をさらに追求するこ
とが重要である。（引用略） 損傷した末梢神経、特にシュワン細胞と呼ばれる非神経
細胞におけるIGF−Ｉの増加を検出するためにIGF−Ｉに
特異的な抗体を用いて、Hanssonら、Acta Physiol.Sca
nd.,132:35−41,38,40（1988）は次のように示唆する： かくして、あらゆる損傷後に再生する末梢神経におい
て、IGF−Ｉの免疫応答性の増加が見られ、これは特に
シュワン細胞において顕著なように、一般的な反応パタ
ーンとなっているように思える。我々の超構造研究によ
り、シュワン細胞は振動障害後に肥大し、活性化の兆し
を見せる、即ち顆粒小胞体とゴルジ複合体の大きさが増
すことが明らかとなった。従って、振動にさらした神経
の研究で述べたように、修復過程の初期段階において有
用な一時的な応答性の一部として、シュワン細胞におけ
るIGF−Ｉの免疫応答性が増加したものと我々は解釈す
る。IGF−Ｉの免疫応答性の増加は、損傷した組織また
は器官の修復において生じる一連の反応の初期反応を意
味すると考えられるが、この増加は、振動にさらした後
に起こると報告されている微小管の減少に部分的には由
来する、IGF−Ｉ分子の軸索原形質輸送が阻害されたた
めと解釈する方がよいかも知れない（引用略） さらに、Sjobergら、Brain Res.,485:102−108（198
9）は、損傷した末梢神経にIGF−Ｉを局所投与すると、
関連する非神経細胞の増殖と共に神経の再生も刺激する
ことを見いだした。

ペプチターゼによる分解に対するポリペプチドの感受性
を減少させるために、例えば天然ポリペプチドのＬ−ア
ミノ酸残基をＤ−異性体で置換するなどのいくつかの方
法が用いられている［Coyら、Biochem.Biophys.Res.Com
mun.,73:32−８（1976）］。CNS障害の治療としてポリ
ペプチドを用いるためには、さらにいわゆる“脳血液関
門”と呼ばれる問題を解決しなければならない。即ち、
これは脳の毛細壁構造が血液中に存在する分子の種類を
効果的に識別して選択し、これらが脳に流入するのを妨
げるものである。脳血液関門は脳にポリペプチドを直接
注入することにより、効果的に迂回しうるが、例えばポ
リペプチドをより親油性にしたり、目的のポリペプチド
を、関門を越えて自然に輸送される分子と結合させた
り、あるいはポリペプチド鎖の全体の長さを小さくする
などによって、目的のポリペプチドを脳血液関門を通過
して輸送させることを目的とする、より実際的な方法の
研究が行われている［Pardridge,Endocrine Reviews,
７:314−330（1986）：米国特許第4,801,575号］。

［発明の開示］ 一般的に本発明は、好ましくは老化、損傷またはアルツ
ハイマー病、卒中発作、癲癇、筋萎縮性側索硬化症、あ
るいはパーキンソン病などの病気による影響に苦しむ神
経組織を治療する情況において、有効量のNGFまたはそ
の機能的誘導体の投与を伴うか、あるいは伴わずに（た
だし、IGF−ＩまたはIGF−IIを投与する場合には、NGF
またはその機能的誘導体を投与するものとする）、有効
量のIGF−Ｉ、IGF−Ｉの機能的誘導体、IGF−IIまたはI
GF−IIの機能的誘導体のうちの少なくとも一つを哺乳動
物に投与することによって、哺乳動物における瀕死の神
経細胞、好ましくは非分裂性神経細胞及び／またはコリ
ン作動性神経細胞の生存性を増加する方法を特徴とす
る。

本発明はまた、好ましくは老化、損傷またはアルツハイ
マー病、卒中発作、癲癇、筋萎縮性側索硬化症、あるい
はパーキンソン病などの病気による影響に苦しむ神経組
織を治療する情況において、細胞生存を促進する量の成
長因子、例えばIGF−Ｉ、またはIGF−II、あるいは成長
因子の機能的誘導体（例えば第１の成長因子の断片、類
似体、または断片の類似体）を単独で、あるいは他の成
長因子またはその機能的誘導体と生物的に活性に組み合
わせて投与することを含む第１の処置を哺乳動物に施
し、次いで神経伝達物質を増加する量の伝達物質促進
剤、例えばNGFまたは伝達物質促進剤の機能的誘導体
（例えば伝達物質促進剤の断片、類似体、または断片の
類似体）を投与することを含む第２の処置を該哺乳動物
に施すことによって、哺乳動物における瀕死の神経細
胞、好ましくは非分裂性神経細胞及び／またはシリコン
作動性神経細胞の生存性を増加する方法を特徴とする 本発明はまた、好ましくは老化、損傷またはアルツハイ
マー病、卒中発作、癲癇、筋萎縮性側索硬化症、あるい
はパーキンソン病などの病気による影響に苦しむ神経組
織を治療する情況において、有効量のNGFまたはその機
能的誘導体の投与を伴うか、あるいは伴わずに（ただ
し、IGF−ＩまたはIGF−IIを投与する場合には、NGFま
たはその機能的誘導体も投与するものとする）、有効量
のIGF−Ｉ、IGF−II、IGF−Ｉの機能的誘導体またはIGF
−IIの機能的誘導体（好ましくはIGF−ＩまたはIGF−II
の断片を投与、若しくはIGF−ＩまたはIGF−IIの類似
体、あるいはIGF−ＩまたはIGF−IIの断片の類似体を投
与）のうちの少なくとも一つを哺乳動物に投与すること
によって、哺乳動物におけるコリン作動性神経細胞、好
ましくは非分裂性神経細胞のコリン作動性活性（例え
ば、アセチルコリン合成容量）を増加する方法を特徴と
する。

本発明はまた、好ましくは老化、損傷またはアルツハイ
マー病、卒中発作、癲癇、筋萎縮性側索硬化症、あるい
はパーキンソン病などの病気による影響に苦しむ神経組
織を治療する情況において、細胞生存を促進する量の成
長因子、例えばIGF−Ｉ、またはIGF−II、あるいは成長
因子の機能的誘導体（例えば断片、類似体、または断片
の類似体）を単独で、あるいは他の成長因子またはその
機能的誘導体と生物的に活性に組み合わせて投与するこ
とを含む第１の処置を哺乳動物に施し、次いで神経伝達
を増加する量の伝達物質促進剤、例えば細胞中の伝達物
質特異的酵素のレベルを増加する因子、例えばNGFまた
は伝達物質促進剤の機能的誘導体（例えば断片、類似
体、または断片の類似体）を投与することを含む第２の
処置を該哺乳動物に施すことによって、哺乳動物におけ
るコリン作動性神経細胞、好ましくは非分裂性神経細胞
のコリン作動性活性（例えば、アセチルコリン合成容
量）を増加する方法を特徴とする。

本発明の他の方法は、（１）NGFまたはその機能的誘導
体の投与を伴うか、あるいは伴わずに、有効量のIGF−
Ｉ、IGF−Ｉの機能的誘導体、IGF−IIまたはIGF−IIの
機能的誘導体のうちの少なくとも一つを哺乳動物に投与
するか、あるいは（２）細胞生存を促進する量の第１グ
ループの物質、例えばIGF−Ｉ、IGF−Ｉの機能的誘導
体、IGF−IIまたはIGF−IIの機能的誘導体のうちの少な
くとも一つを投与することを含む第１の処置を哺乳動物
に施し、次いで神経伝達を増加する量の伝達物質促進剤
またはその機能的誘導体、例えばNGFまたはその機能的
誘導体を投与することを含む第２の処置を該哺乳動物に
施すことによって、哺乳動物の頭または脊髄の損傷、あ
るいは哺乳動物の病気状態、例えば卒中発作、癲癇、老
化に関連する神経の欠損、筋萎縮性側索硬化症、アルツ
ハイマー病またはパーキンソン病を治療することを特徴
とする。

本発明はまた、まず最初にリガンドを受容体の調製物に
結合させ、、次いで修飾工程（好ましくは、カチオン
化、グリコシル化またはポリペプチドの親油性増加）を
行い、そして修飾リガンドを受容体から放出することに
よって、細胞表面上に位置する受容体と結合することの
できるリガンド、好ましくは神経活性なポリペプチドを
修飾する方法を特徴とする。

本発明の方法で投与されるポリペプチドは、脳血液関門
を通ってポリペプチドが輸送されやすくなるように、例
えば親油性を増加、グリコシル化を変更、あるいは実効
正電荷を増加するようなポリペプチドの修飾によって化
学的に修飾されうる。

本発明の実施態様は一つ以上の神経活性なポリペプチド
の投与を含む。好ましい実施態様では、ポリペプチド投
与における所望の組み合わせ効果は相加的であり、より
好ましい実施態様では、該効果は相乗的である。

IGF−IIの断片を投与する他の好ましい実施態様では、I
GF−II（54−67）が好ましいIGF−II断片である。

本発明はまた、精製IGF−Ｉ、IGF−Ｉの精製機能的誘導
体、精製IGF−II及びIGF−IIの精製機能的誘導体からな
る群から選択される第１成分と、精製NGF及びNGFの精製
機能的誘導体からなる群から選択される第２成分とを含
む組成物を特徴とする。ここで精製とは、物質が95％ま
たはそれ以上（重量で）純粋であること、即ち物質が天
然状態で関係するタンパク質、脂質及び炭水化物を本質
的に含まないことを意味する。

本発明の方法は、病気、損傷または自然の老化過程のよ
うな要因によって瀕死の危険にある哺乳動物細胞の生存
率及び／コリン作動性活性を増加するために、あるいは
コリン作動性活性の刺激が哺乳動物の状態に良い効果を
もたらしうる場合に、IGF−Ｉ、IGF−II、IGF−Ｉ及びI
GF−IIの機能的誘導体、それらの組み合わせ、並びにNG
FまたはNGFの機能的誘導体をも含むそれらの組み合わせ
を用いる。本発明の方法に用いる機能的誘導体のいくつ
かは公知であり、他のものは本明細書に記載の定法を用
いて見いだしうる。

本発明の方法及び組成物、例えばIGF−ＩとNGFの組み合
わせ投与は、今までに知られていない巧妙な方法でコリ
ン作動性ニューロンの生存性と神経伝達物質合成容量を
増加する。

本発明の方法で処理した神経細胞の生存性は、未処理の
対照細胞に比べてかなり大きな細胞生存性の維持を示
す。成熟CNSの神経細胞のほとんどは一般に細胞分裂す
ることができないと信じられているので、このような細
胞の生存性を増加するための薬剤能力は、本明細書に記
載するオルニチンデカルボキシラーゼアッセイのような
細胞栄養応答を示すアッセイによって測定することがで
きる。または生存細胞として着色するか、あるいは生存
ニューロンの他の特徴を指標として生存細胞数を直接数
えるとか、または適当なラベルした前駆体のmRNAへの取
り込みをアッセイするなどの再現可能な相対的生存細胞
数を示すアッセイならば何でも用いることができる。添
加した成長因子、機能的誘導体、または成長因子および
／または機能的誘導体がコリン作動性ニューロンの機能
に及ぼす効果を特に知りたい場合には、その機能を測定
する他のアッセイ、例えばここに記載するコリンアセチ
ルトランスフェラーゼまたはアセチルコリンエステラー
ゼアッセイを用いることができる。

筋萎縮性側索硬化症における脊髄コリン作動性ニューロ
ンのような、特定の退行性疾病における攻撃されやすい
ニューロンの特定のサブセットに対する成長因子、機能
的誘導体、または成長因子および／または機能的誘導体
による処理の効果を試験するためには、これらの手法の
いずれでも用いることができる。IGFまたはNGF受容体に
結合するポリペプチドの予備的スクリーニングをまず行
い、細胞生存またはコリン作動性活性アッセイのような
上記したアッセイのいずれを用いるかを決めればよい
が、本明細書ではかかる目的のために考案されたIGF−
Ｉ−受容体置換アッセイを記載する。NGFまたはその機
能的誘導体の受容体に対する結合能力を測定する方法は
当業者に公知である。上記アッセイのうちの一つまたは
それ以上を用いて細胞生存またはコリン作動性活性を増
加すると考えられるこれらポリペプチドは、さらに適当
なin vivo投与を用いて、動物の神経系または他の組織
における老化、損傷または病気のもたらす退行性効果を
妨げる能力を試験することができる。

いかなるペプチドもこれを治療剤として用いる場合に
は、標的組織の内外で各種のペプチダーゼの作用にさら
されるので、投与後のポリペプチドの安定性の問題を生
じる。このような安定性の欠如が問題となる場合には、
本明細書に記載の安定性を増加する修飾をポリペプチド
に施すことができる。本明細書に記載するように、脳血
液関門を通過してポリペプチドが輸送され易くするため
にポリペプチドに修飾することもできる。

本発明の方法は、神経細胞の病気または老化、あるいは
損傷に由来する障害を含む、細胞、とりわけ神経細胞の
死を特徴とするヒトまたは他の哺乳動物の障害を治療す
るのに有用である。IGF及び／またはその機能的誘導
体、及びIGF及び／またはその機能的誘導体とNGFまたは
その機能的誘導体との組み合わせを含む神経栄養性ペプ
チドは、アルツハイマー病、卒中発作、癲癇、筋萎縮性
側索硬化症、及びパーキンソン病などの神経退行性疾病
や、他の方法による治療では特に手に負えないことが明
らかな状態である一般的老化関連性神経欠損の治療に有
用である。

本発明の他の特徴及び利点は、以下の好ましい実施態様
及び請求の範囲から明らかであろう。

［図面の簡単な説明］ 図１はラット脊髄培養物における、コリン作動性ニュー
ロンの生存に対するIGF−Ｉの効果を示すグラフであ
る。

図２はラット脊髄培養物における、コリン作動性ニュー
ロンの生存に対するIGF−II及びIGF−IIIの効果を示す
グラフである。

図３はラット脊髄培養物における、コリン作動性ニュー
ロンの生存に対するIGF−Ｉ及びIGF−IIのある種の合成
ペプチド断片の効果を示すグラフである。

図４は未成熟ラットの脳に注入された各種投与量のIGF
−Ｉが脳オルニチンデカルボキシラーゼ活性に及ぼす効
果を示すグラフである。

図５は未成熟ラットの脳に注入されたIGF−ＩまたはIGF
の合成ペプチド断片が脳オルニチンデカルボキシラーゼ
活性に及ぼす効果を示すグラフである。

図６は成熟ラットの脳の各部分に注入されたIGF−Ｉが
脳オルニチンデカルボキシラーゼ活性に及ぼす効果を示
すグラフである。

図７はロイシン取り込みによって評価した、IGF−II誘
導体及びIGF−Ｉの皮質細胞の生存性に及ぼす効果を示
すグラフである。

図８は形態的特徴によって評価した、IGF−II誘導体及
びIGF−Ｉの皮質ニューロンの生存性に及ぼす効果を示
すグラフである。

図９は（飽和濃度の）NGF及びIGF−Ｉが培養ラット中隔
細胞におけるChAT活性に及ぼす付加的効果を示すグラウ
である。

図10はNGF及び（飽和濃度の）IGFが培養ラット中隔細胞
におけるChAT活性に及ぼす付加的効果を示すグラフであ
る。

図11はNGF及びIGF−Ｉの経時添加が培養ラット中隔細胞
におけるChAT活性に及ぼす効果を示すグラフである。

図12はNGF及びIGF−Ｉが中隔培養におけるAChEポジティ
ブな細胞数に及ぼす効果を示すグラフである。

［発明を実施するための最良の形態］ ペプチド 本発明はとりわけ、ニューロンの生存可能性が少なくな
ったことを特徴とするある種の疾病または障害の治療と
して、NGFまたはNGFの機能的誘導体の投与を伴うか、あ
るいは伴わずに用いる、IGF−Ｉ、IGF−II及びその機能
的誘導体のような神経活性ポリペプチドの修飾及びその
使用を目的とする。ここで“神経活性ポリペプチド”ま
たは“成長因子”とは、例えばIGF−Ｉ、IGF−II、神経
成長因子（NGF）上皮成長因子、繊維芽細胞成長因子及
びインシュリンのような神経細胞に生存増強効果を示す
ポリペプチドと定義される。ポリペプチドの“機能的誘
導体”とは、その分子の断片、類似体または断片の類似
体である化合物であって、所望の生物活性、ここでは神
経細胞の生存性及び／またはコリン作動性活性を増加す
る能力を有するものである。ポリペプチドの“断片”と
は、該ポリペプチドのあらゆるポリペルチドサブセット
を言う。ポリペプチドの“類似体”とは、該ポリペプチ
ドの生物活性を有してはいるが、該ポリペプチドと何ら
かの構造的差異を有する分子、例えばアミノ酸配列の変
化、通常はその分子の一部分ではない化学的部分を付加
したものを言う。例えばアシル化、アルキル化、カチオ
ン化またはグリコシル化反応によって導入されるこれら
の部分は、分子の可溶性、吸収、輸送、生物的半減期な
どを改善する。この作用の代わりに、またはこれに加え
て、ある種の部分は、分子の毒性を減じ、あるいは分子
の好ましくない副作用を除去したり減じたりする。この
ような作用を有する部分は、Remington′ｓ Pharmaceu
tical Sciences（Mark Pub.Co.,Easton,PA,1980）に
記載されている。IGF−Ｉ、IGF−II及びNGFの誘導体の
うちのあるものは、単独でまたは組み合わせた場合に作
用しないかも知れないが、以下に詳述するように当業者
にはどれが作用し、どれが作用しないかを認識すること
ができる。“伝達物質促進剤”とは、伝達レベルを増加
させるポリペプチドを言う。NGFは伝達物質促進剤の一
例である。“伝達”とは、例えばアセチルコリンのよう
な神経伝達を言う。“伝達物質特異的酵素”とは、ニュ
ーロンに存在して伝達代謝に関与する酵素、例えばコリ
ン作動性ニューロンの場合には、アセチルコリンエステ
ラーゼ（AChE）またはコリンアセチルトランスフェラー
ゼ（ChAT）を言う。“神経細胞”とはニューロンを言
う。

本発明に含まれる化合物のいくつかを表１に示すが、こ
れはIGF−Ｉ、IGF−II、及びIGF−ＩとIGF−IIの多くの
機能的誘導体のアミノ酸配列（表２に定義する一文字の
略号を用いて記載）を示す。これらの誘導体はIGF−Ｉ
またはIGF−II受容体への結合能及び本発明の機能的誘
導体の定義に用いうるか、を考慮した以下の基準に基づ
いて選択して研究した：（１）種におけるアミノ酸配列
の保存；（２）種における“保存性”アミノ酸置換の存
在（即ち、似た形、電荷またはその他の顕著な特徴を有
するアミノ酸）；（３）ラジオアイオダイネーションか
らチロシン残基の受容体を保護すること（Maly and L
uthi,J,Biol.Chem.,263:7968−7072（1988）；（４）受
容体との相互関係に必要とされる、ポリペプチド表面上
の受容体結合ドメインの位置を示唆する親水性残基が優
勢であること；及び（５）三次元モデルで疎水性及び極
性領域を考慮し［例えばBlundellら、Fed.Proc.,42:259
2−2597（1983）］、これから結合可能部位である領域
を同定すること。NGF誘導体のデザインにも同様の要因
を適用できる。

ペプチドが脳血液関門を通過する能力はその親油性また
は実効イオン電荷が関連するので、その輸送性を増強す
る［Kastinら、Pharmac.Biochem.Behavb.,11:713−716
（1979）;Rapoportら、Science,207:84−86（1980）;Pa
rdridgeら、Biochem.Biophys.Res.Commun.,146:307−31
3（1987）;Riekkinenら、Peptides,８:261−265（198
7）］ために、ペプチドに適当な修飾を施す（例えばフ
ェニルアラニンをペンタフルオロフェニルアラニンで置
換したり、カチオン化アルブミンと結合させるなど）こ
とが、脳血液関門外から投与した後の生物的適用性のた
めには重要であり、これらの修飾は本発明の範囲に含ま
れる。さらに、ペプチドの生物的適用性はプロテアーゼ
やペプチターゼによる分解に対する感受性によって制限
される［Littlewoodら、Neurochem.Int.,12:383−389
（1988）］ので、その代謝安定性（Coyら、1976）を増
すためのペプチド修飾（例えばＬ−アミノ酸をＤ−アミ
ノ酸で置換）も治療効能のためには重要であり、これら
修飾ペプチドも本発明の範囲に含まれる。

本発明の機能的誘導体はとりわけ、以下に述べる点の一
つまたはそれ以上において、天然IGFまたはNGFと異なる
ペプチドを含む： １、ペプチドの両端にあるアミノ基及びカルボキシル基
の化学修飾、 ２、天然配列中のアミノ酸残基の一つまたはそれ以上
を、生物的に矛盾のない他のアミノ酸残基で置換、 ３、天然配列中のアミノ酸残基の一つまたはそれ以上
を、化学修飾された生物的に矛盾のない他のアミノ酸残
基で置換、 ４、天然配列中のアミノ酸残基の一つまたはそれ以上を
削除、 ５、配列中のアミノ酸の一つまたはそれ以上の化学修
飾、置換または削除を伴うか、あるいは伴わない、天然
配列中の一つまたは好ましくは数個のアミノ酸残基の繰
り返し、 ６、環化、即ち、線状ペプチドのアミノ末端とカルボキ
シル末端との結合、 ７、ジスフィド、ペプチド、エステルまたは他の共有結
合を用いる、IGF−I,IGF−II、NGF、あるいはIGF−I,IG
F−IIまたはNGFのいずれかの機能的誘導体と、ポリペプ
チド（例えばIGF−I,IGF−IIまたはNGFの他の断片）ま
たは炭水化物のような他の分子との結合。

本発明はまた、上記したIGFの機能的誘導体中の好まし
いサブグループとして、以下の式を有する機能的誘導体
を用いる： R₁−AA₁−AA₂−AA₃−AA₄...AA_n−R₂［式中、AA₁,AA₂,AA
₃,AA₄...AA_nはIGFまたはIGFペプチドサブセットのアミ
ノ酸残基であるか、あるいは表２に定義するそれらの保
存性置換物であり、ｎはIGF−Ｉの機能的誘導体の場合
には５から70まで、IGF−II機能的誘導体の場合には５
ら67までの任意の整数である］。R₁はアミノ基AA₁に結
合しており、水素、低級（C_1-6）アルキル、低級アルキ
ルカルボニル、低級アルケニル、低級アルキニル、フォ
ミル、低級（C_6-10）アリール、アロイル、アリールオ
キシーカルボニル、アラールキルオキシーカルボニル、
低級アルキルオキシカルボニル、ベンゾイル、１−また
は２−テノイル、ニコチノイル、ジヒドロニコチノイ
ル、Ｎ−アルキルジヒドロニコチノイル、イソニコチノ
イル、及びＮ−アルキルジヒドロイソニコチノイルから
なる群から選択される。ペプチドのカルボキシル末端置
換基（R₂）は、OH,NH₂,OR₃［式中、R₃は低級アルキルま
たは低級アリール］,OR₃OH［式中、R₃は上に定義する通
り］，及びNH−R₃またはＮ（CH₃）R₃［式中、R₃は上に
定義する通り］から選択される。あるいは、カルボキシ
ル末端アミノ酸のカルボキシル基は、−PO₃H₂,−Ｂ（O
H）₂,−CH₂OH,−SO₃Hまたは５−テトラゾール基で置換
されていてもよい。本発明はまた、上記したNGFの機能
的誘導体中の好ましいサブグループとして、以下の式を
有する機能的誘導体を用いる： R₁−AA₁−AA₂−AA₃−AA₄...AA_n−R₂［式中、AA₁,AA₂,AA
₃,AA₄...AA_nはNGFまたはその機能的誘導体のアミノ酸残
基であるか、あるいは表２に定義するそれらの保存性置
換物であり、ｎはNGFまたはその機能的誘導体中のアミ
ノ酸残基数に対応する整数である］R₁はアミノ基AA₁に
結合しており、水素、低級（C_1-6）アルキル、低級アル
キルカルボニル、低級アルケニル、低級アルキニル、フ
ォルミル、低級（C_6-10）アリール、アロイル、アリー
ルオキシーカルボニル、アラールキルオキシーカルボニ
ル、低級アルキルオキシカルボニル、ベンゾイル、１−
または２−テノイル、ニコチノイル、ジヒドロニコチノ
イル、Ｎ−アルキルジヒドロニコチノイル、イソニコチ
ノイル、及びＮ−アルキルジヒドロイソニコチノイルか
らなる群から選択される。ペプチドのカルボキシル末端
置換基（R₂）は、OH,NH₂,OR₃［式中、R₃は低級アルキル
または低級アリール］,OR₃OH［式中、R₃は上に定義する
通り］，及びNH−R₃またはＮ（CH₃）R₃［式中、R₃は上
に定義する通り］から選択される。あるいは、カルボキ
シル末端アミノ酸のカルボキシル基は、−PO₃H₂,−Ｂ
（OH）₂,−CH₂OH,−SO₃Hまたは５−テトラゾール基で置
換されていてもよい。

ペプチド中のアミノ末端アミノ基及び／またはリジン、
セリンまたはスレオニン側鎖は、フォルミル、アセチ
ル、プロピオニル及び類似の低級アルキルアシル基で、
あるいはアリールまたは複素環アシル基（例えばベンゾ
イル、テノイル、ニコチノイル、イソニコチノイル、Ｎ
−アルキルニコチノイル、及びそのジヒドロ及びテトラ
ヒドロ誘導体）で任意にアシル化されいてもよい。かか
る修飾は、治療剤の脳血液関門透過性を増加すると期待
される［Crevelingら、Experientia,25:26−27（196
9）;Bodorら、Science,214:1370−1372（1982）］。

アミノ末端にプロリン、グルタミン酸またはアルパラギ
ン酸を有するペプチド配列では、アミノ末端のアミノ酸
は、Ｌ−プログルタミン酸で任意に置換してもよい。

IGF−Ｉ、IGF−II及びNGFの断片ポリペプチドは、天然
分子よりも少ないアミノ酸残基を有する、それぞれIGF
−Ｉ、IGF−II及びNGF分子のサブセットである。好まし
いIGF配列は５−40残基であり、最も好ましいのは６−2
5残基である。断片中のアミノ酸の一部は、生成するペ
プチドの化学的または生物的安定性を改善し、脳血液関
門を通過する輸送を改善するような保存性置換または削
除を行ってもよい。好ましくは30％以上、より好ましく
は20％以上のアミノ酸残基を置換したり削除しないもの
とする。適当な保存性置換を表２に列挙し、併せてタン
パク質に見られる通常の天然アミノ酸に対する一文字の
略号を記載する。表２に使用する他の略号をここに定義
する:Nleはノルロイシン、Aibはアミノイソブチル酸、A
daAはβ−アダマンチルアラニン、AdaGはα−アダマン
チルグリシン、homo−ArgはＬ−ホモアルギニン、Ｄ−h
omo−ArgはＤ−ホモアルギニン、Acpはε−アミノカプ
ロン酸、ChgはＬ−α−シクロヘキシルグリシン、そし
てallo−ThrはＬ−アロスレオニンを意味する。さら
に、Chaはβ−シクロヘキシル−アラニン、Meはメチル
（CH₃）、Ornはオルニチン、pyro−Gluはピログルタミ
ル基、Met（Ｏ）及びＤ−Met（Ｏ）はそれぞれＬ−及び
Ｄ−メチオニンに由来するスルフォキシド、β−Alaは
β−アラニン、Acmはアセトアミドメチル、Ｌ−Dopaは
３−（3,4−ジヒドロキシフェニル）−Ｌ−アラニン、
そしてBpaは４−ベンゾイル−フェニルアラニンを意味
する。

ここに使用するその他の記号及び略号は、IUPAC−IUB
Joint Commission on Biochemical Nomenclature,
“Nomenclature and Symbolism for Amino Acids
and Peptides,Recommendations 1983"J.Bio.Cem.,2
60:14−42（1985）に推奨されるものに従った。慣例に
従い、ペプチド鎖に対応するアミノ酸残基を結合すると
きにも、これを定義するのに同じ記号を用いた。アミノ
酸が異性体を有する場合、特に記載しない限り、アミノ
酸のＬ−体を表す。慣例的表現に従い、各ペプチドのＮ
−末端にあるアミノ基を左に、Ｃ−末端にあるアミノ基
を右に表す。

上記したアミノ酸置換以外にも、ポリペプチドの化学修
飾のような、脳血液関門を通過する輸送を改善するため
の他の方法を用いることができる。いかなる化学修飾工
程においても、化学修飾工程の間に受容体結合部位を保
護し、維持するために、例えばカチオン化（例えばPard
ridgeら、1987の方法による）またはグリコシル化［Sch
wartzら、Arch.Biochem.Biophys.,181:542−549（197
7）の方法による］によって、ポリペプチドをまず受容
体に付着させる。

ペプチドの使用 以下に詳述するように、本発明は細胞死、特に神経細胞
死の虞れを特徴とする病気または障害の治療剤として、
IGF−I,IGF−II、及びその機能的誘導体、並びにNGF及
びその機能的誘導体との組み合わせにおけるIGF−I,IGF
−II、及びその機能的誘導体の新規使用法を提供する。
本発明の各ポリペプチドまたはポリペプチドの組み合わ
せの生物活性は、以下に詳述する脳オルニチンデカルボ
キシラーゼアッセイ、脊髄コリンアセチルトランスフェ
ラーゼアッセイ、培養中隔細胞アッセイまたは培養皮質
細胞アッセイによって都合よく測定される。あるいは、
ポリペプチドを以下に記載する受容体−IGF−Ｉ置換ア
ッセイ（これはホモジェナイズした脳組織中で、受容体
と結合したラベルIGF−Ｉと置換しうるポリペプチドの
能力を測定する）のような、受容体−成長因子置換アッ
セイによってまずスクニーニングしてもよい。このアッ
セイは、二つの酵素アッセイで測定されたポリペプチド
の生物活性と相関性を有することが示された。以下の実
施例で記載するように、これらのアッセイは、IGF−
Ｉ、IGF−II、IGF−III及びその機能的誘導体が単独
で、またはNGFまたはその機能的誘導体との組み合わせ
において、今までに知られていなかった生物活性を示
す。従って、本発明のペプチドは上記した神経細胞死の
虞れを特徴とする神経学的病気または障害に悩むヒトま
たは他の哺乳動物への投与に有用である。これらの神経
学的病気または障害は、アルツハイマー病、パーキンソ
ン病、筋萎縮性側索硬化症、卒中発作、及び脳または脊
髄における震盪性または浸透性の損傷を含むが、これに
限定されるものではない。

本発明の製剤は例えば静脈内、皮下、筋肉内、眼窩内、
眼、室内、頭蓋内、嚢内、脊髄内、槽内、腹腔内、局
所、鼻孔内、エアロゾル、乱切法などの非経口投与、経
口投与、頬側投与、肛門投与または膣投与に用いうる。
上記した神経学的病気の治療には、治療的有効量（例え
ば患者の病理状態を除去または軽減する量）で、ヒトま
たは他の哺乳動物に非経口投与するように組成物を調剤
することができる。本発明の化合物は、薬学的に受容し
うる非毒性賦形剤及び担体と混合して医薬組成物とする
こともできる。上記したように、かかる組成物は非経口
投与、特に溶液または懸濁液の形で、または経口投与、
特に錠剤またはカプセルの形で、あるいは軽鼻投与、特
に粉末、点鼻剤またはエアロゾルの形で調製することが
できる。

組成物は便宜的には単位投与量形で投与され、例えばRe
mington′ｓ Pharmaceutical Sciencesに記載され
た、医薬当業者に公知の方法により調製される。非経口
投与製剤は通常の賦形剤として、滅菌水または食塩水、
ポリエチレングリコールなどのポリアルキレングリコー
ル、植物油、水素化ナフタレンなどを含む。特に、生物
的に矛盾のないかつ生物分解可能なラクチドポリマー、
ラクチド／グリコリド コポリマーまたはポリオキシエ
チレン−ポリオキシプロピレン コポリマーはペプチド
の放出をコントロールする有用な賦形剤である。本ペプ
チドの非経口投与系に用いうるその他の可能性は、エチ
レン−ビニルアセテート コポリマー粒剤、浸透ポン
プ、移植可能な冷浸システム及びリポソームを含む。吸
入投与用製剤は、賦系剤としてラクトースなどを含み、
また例えばポリオキシエチレン−９−ラウリルエーテ
ル、グリココレート及びデオキシコレートを含む水溶液
であってもよく、点鼻剤として投与するための油溶液で
あってもよく、または経美的に用いるゲルでもよい。非
経口投与製剤はまた、頬側投与のためのグリココレー
ト、肛門投与のためのメトキシサリチレートは膣投与の
ためのクエン酸を含みうる。本発明の物質は、医薬中の
単独活性体として用いうるが、他の活性成分、例えば神
経学的病気における神経の生存を容易にする他の成長因
子あるいはペプチダーゼまたはプロテアーゼ阻害剤と組
み合わせても用いうる。治療組成物中の本発明の化合物
の濃度は、投与する医薬の投与量、用いる化合物の化学
的特質（疎水性など）及び投与経路を含む多くの要因に
依って変化する。一般的には、非経口投与には約0.1−1
0w/v％の化合物を含む水性生理的緩衝溶液で提供され
る。典型的投与量は１日当たり、体重1kgにつき約１μ
ｇ−1gであり、好ましい投与量は１日当たり、体重1kg
につき約0.1mg−100mgである。好ましい投与量は神経学
的病気のタイプと程度、個々の患者の全体的健康状態、
使用する化合物の相対的生物効能、化合物の製剤形及び
投与経路などに依存する。

本発明を以下の実施例でさらに説明する。これらの実施
例は本発明の範囲を限定するものではなく、範囲は添付
の請求の範囲のみによって決定される。

実施例 １ 組み換えヒトIGF−I,IGF−II及びIGF−III、並びにIGF
−I,IGF−IIの部分配列を含むいくつかの化学合成ペプ
チドを表１に示す供給源から得た。¹²⁵I−ラベル［スレ
オニン⁵⁹］IGF−ＩはAmersham（Arlington Heights,I
L）から得た。IGF−ＩまたはIGF−IIの部分配列を含む
他のペプチドは、Milligan Biosearch Model 9600
Peptide Synthesizer上でFmoc Chemistryを用いて化
学合成し、Hudson,J.Org,Chem.,53:617−624（1988）の
方法により、Hewleft−Packard Models 1050及び1090
M HPLCsで精製した。Fmoc アミノ酸、BOP（Castro′
ｓ reagent）及び樹脂はBiosearch（San Raphael,CA
94901）及びBachem Bioscience,Inc.（Philadelphi
a,PA 19104）から購入した。溶媒はBurdick and Jac
kson（Muskegon,MI 49442）から購入した。その他の試
薬はSigma Chemical Co.（St.Louis,MO 63178）から
購入した。大脳皮質及び小脳を含む脳組織を成人Spragu
e−Dawleyラット（Hilltop Lap Animals.Inc.Scottsd
ale,PA）から切り出し、10mM HEPES,0.5％ BSA,0.012
5％ NEM,0.25％ バシトラン及び100KIU/ml アプロチ
ニン、pH7.6からなる氷冷バッファー［Bohannonら、End
ocrinology,119:943−945（1986）］50部を含むBrinkma
nn Polytronホモジェナイザー（Westbury,NY）中で５
分間、低速でホモジェナイズした。ホモジェナイズ後、
7800xgで20分間遠心して組織を回収し、アッセイバッフ
ァー10部に再懸濁した。組織（50μｌ）、¹²⁵I−［スレ
オニン⁵⁹］IGF−Ｉ（20pM）100μl,及びバッファーまた
は各種濃度のペプチド50μｌを96ウェルのプレートに加
えて、氷上、３時間インキュベーションした。インキュ
ベーション後、組織を0.01％ポリエチレンイミンにあら
かじめ浸しておいたWhatman GF/Cフィルターに回収しB
randelセルハーベスター（Gaithersburg,MD）を用いて
氷冷アッセイバッファーで４回洗浄した。フィルターを
除去し、固着¹²⁵I［スレオニン⁵⁹］IGF−ＩをBeckman
Model550B Gamma Counterで限定した。

表３は天然IGFとIGF断片を用いた¹²⁵I−［スレオニ
ン⁵⁹］IGF−Ｉ置換アッセイの結果である。この結果
は、IGF−ＩとIGF−IIIは¹²⁵I−［スレオニン⁵⁹］IGF−
Ｉの有力な置換体であるが、IGF−IIは本質的に不活性
であり、これはこのアッセイがIGF−Ｉ様分子の同定に
選択的であることを示している。このアッセイでは、IG
F−Ｉ（24−21）は単独で、またはIGF−II（54−67）と
の組み合わせで¹²⁵I−［スレオニン⁵⁹］IGF−Ｉ置換に
活性であった。IGF−II−（54−67）単独、及び表３に
記載するいくつかの他の断片は¹²⁵I−［スレオニン⁵⁹］
IGF−Ｉの有意に効果的な置換体ではなかった。

実施例 ２ 成人Sprague−Dawleyラットから脳をそのまま摘出し、
粉末ドライアイス上で凍結し、（小脳及び脳幹のレベル
で）20μｍのセクションに切断して、これをゼラチンで
コートした顕微鏡スライドガラスに解凍してのせた［He
rkenham and Pert,J,Neurosci.,２:1129−1149（198
2）］。Bohannonら（1986）の方法の変法を用いて、組
織セクションを0.01nM¹²⁵I−［スレオニン⁵⁹］IGF−Ｉ
だけか、あるいはラベルしていないIGF−Ｉ、IGF−IIま
たはその合成ペプチド断片との組み合わせを含むHEPES
アッセイバッファー（実施例１参照）250μｌで覆っ
た。セクションを４℃、24時間インキュベーションし、
氷冷HEPESアッセイバッファーを１分ずつ３回（各200m
l）取り替えてリンスした。次いで組織セクションをス
ライドガラスからフィルターペーパーでふき取り、組織
結合放射能をBeckman Model 5500B Gamma Counterで
測定した。

このアッセイでは、実施例１で記載したアッセイとは対
照的に、¹²⁵I−［スレオニン⁵⁹］IGF−Ｉ結合は、IGF−
ＩとIGF−IIの両方で強く置換されたが、これはこのア
ッセイをいずれの分子の強力な活性誘導体（表４）を検
出するためにも用い得ることを示す。¹²⁵I−［スレオニ
ン⁵⁹］IGF−Ｉ結合はIGF−II（33−40）で置換された
が、IGF−II（54−67）では置換されなかった。

実施例 ３ IGF−Ｉ、IGF−IIまたはその合成ペプチド誘導体の活性
を、14日目の胚子様ラット脊髄ニューロンの解離培養で
アッセイした。トリプシン解離した脊髄から脊髄ニュー
ロンを得て、プレートし、ペプチドと共にインキュベー
ションして、次いで（48時間後）McManamanら、Dev.Bio
l.,125:311−320（1988）に記載のコリンアセチルトラ
ンスフェラーゼ活性をアッセイした。このアッセイにお
いて、IGF−Ｉはコリンアセチルトランスフェラーゼ活
性を本質的に用量依存的に増加させ（図１）、これはIG
F−Ｉが脊髄コリン作動性ニューロンのコリン作動性活
性を顕著に増加することを示唆している。また、IGF−I
I及びIGF−IIIも脊髄アッセイで活性であることがわか
った（図２）。さらに、IGF−Ｉ（24−41）及びIGF−II
（33−40）もコリンアセチルトランスフェラーゼ活性を
用量依存的に増加することが観察され、各ペプチドが活
性なIGF機能的誘導体であることを示唆している。（図
３） 実施例 ４ IGF−Ｉ、IGF−IIまたはその合成ペプチド誘導体のin
vivo活性を、脳オルニチンデカルボキシラーゼの誘導で
ある、CNS神経活性のための生化学マーカーを用いて試
験した。オルニチンデカルボキシラーゼの誘導（即ち活
性増加）は、多くの栄養因子の作用を知るための一般的
なマーカーであることが報告されている。［Schwartz
ら、Dev.Brain Res.,１:403−413（1981）;Kanjeら、B
rain Res.,381:24−28（1986）;Russellら、Life Sci
d.,19:1297−1306（1976）;MacDonnellら、Proc.Natl.A
cad.Sci.USA,74:4681−4684（1977）;Rinehartら、Pro
c.Natl.Acad.Sci.USA,82;4365−4368（1985）］。

４日齢のSprague−DawleyラットにIGF−Ｉ、IGF−IIま
たはその合成ペプチド誘導体（1.25−2.5μｇ投与、各
処置群にラット６匹使用）を含む0.1Mリン酸緩衝溶液
（PBS）５μｌを脳内（側脳室領域）注入した。６時間
後に脳を摘出し、Lewisら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA,7
5:1021−1023（1978）に記載の方法に本質的に従って、
オルニチンデカルボキシラーゼをアッセイした。

IGF−Ｉ投与は脳オルニチンデカルボキシラーゼ活性を
用量依存的に増加する（図４）。さらに、IGF−Ｉ（24
−41）及びIGF−II（54−67）はいずれも脳オルニチン
デカルボキシラーゼ活性を増加した［図5;これらのペプ
チドは図５ではそれぞれIGF−Ｉ（２−４）及びIGF−II
（５−６）と表示］。

実施例 ５ IGF−Ｉの脳オルニチンデカルボキシラーゼ誘導が発生
途中の動物に限定されるのかどうか見るために、IGF−
Ｉを成人Sprague−Dawleyラットの側脳室に室内注入し
た。６時間後に脳を摘出し、いくつかの領域（大脳皮
質、内側隔壁及び海馬）に分け、実施例４の方法でオル
ニチンデカルボキシラーゼ活性をアッセイした。図６に
示すように、IGF−Ｉはアッセイした全ての脳領域でオ
ルニチンデカルボキシラーゼ活性を刺激した。この結果
はIGF関連分子を脳の広範な領域で使用しうることを示
唆している。

実施例 ６ IGF−Ｉ及びIGF−IIの合成誘導体［IGF−II（54−6
7）］の、［³H］−ロイシン取り込み能及び軸索軸受細
胞（neurite bearing cells）の生存性増強能を培養ラ
ット皮質細胞を用いて調べた（IGF−IIにおける数字“5
4−67"は天然IGF−IIのアミノ酸残基54−67を有する断
片であることを示す）。図７に示すように、IGF−II（5
4−67）は、IGF−Ｉと同様に低密度24時間混合皮質培養
において［³H］−ロイシンの取り込みを増加した。IGF
−II（54−67）はまた、図８に示すように、（軸索軸受
細胞の存在下で測定して）皮質ニューロンの生存性を増
加する点において、IGF−Ｉ様の生存促進活性を示し
た。

当業者に公知の標準的手法を用いて、18−19日目の胚子
様ラットから得た解離皮質細胞で測定を行った。ポリー
１−オルニチンーラミニンでコートしたプラスティック
組織培養ウェル上で、血清を含まないN2培地［Bottenst
einら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA,76:514−517（197
8）］中に1.5x10⁴/cm²で細胞を植えた。取り込みアッセ
イのために、［³H］ロイシンをプレート時に加えた。プ
レート後24時間培養を続け、［³H］−ロイシンの取り込
みまたは顕微鏡観察による軸索細胞数を測定した。

実施例 ７ ChAT活性に対するIGF−Ｉ及びNGFの同時投与効果を培養
中隔ニューロンでアッセイした。ChATは神経伝達物質、
アセチルコリンの合成における初期酵素であり、コリン
作動性ニューロンの特異的生化学マーカーである。この
酵素のアッセイは、コリン作動性ニューロンの生存性及
び／またはこの酵素の制御に対するIGF（及び他の因
子）の及ぼす効果を知る指標となりうる。図９に示すよ
うに、飽和または準最高濃度のIGF−Ｉと組み合わせた
飽和濃度のNGFで、ChAT活性に付加的増加が見られた。
図９では、□はIGF−Ｉを表し、◇はIGF−Ｉ＋2nM NGF
を表し、○は2nM NGFを表し、403DPMにおける水平線は
非誘導細胞を示す。飽和濃度のIGF−Ｉを飽和または準
最高濃度のNGFと組み合わせた時も、図10に示すよう
に、同様の付加的効果が見られた。図10では、□はNGF
を表し、◇はNGF＋25nM IGF−Ｉを表し、○は25nM IG
F−Ｉを表し、554DPMにおける水平線は非誘導細胞を示
す。対照非誘導細胞に対するChAT活性の増加パターンを
表５にまとめた。培養ラット中隔細胞試験を基本的には
Hartikka and Herfti,J.Neuroscience,８:2967−2985
（1985）;Hayashi and Patel,Dev.Brain Res.,36:10
9−120（1987）に記載の方法により、以下のように行っ
た。17日目の胚子様ラットの中隔領域の解離細胞培養
を、組織の酵素（Dispase,Collaborative Research）
解離を用いて当業者に公知の標準手法により調製し、ポ
リー１−オルニチンーラミニンでコートしたプラスティ
ック組織培養ウェル上に6x10⁵/cm²で細胞を植え（プレ
ートする）、血清を含まないN2培地［Bottensteinら、1
978］中にで５日間栄養を加えずに培養した。対照（非
誘導）培養には何も成長因子を加えず、誘導培養には、
プレート時に図９及び10に示す濃度のIGF−Ｉ及びNGFを
加えた。NGFは市販品を用いた。ChATをMcManamanら、De
v.Biol.125:311−320（1988）に記載の方法でアッセイ
した。Hartikka and Hefti,J.Neuroscience,８:2967
−2985（1985）の方法でAChE染色を行った。

酵素アセチルコリンエステラーゼ（AchE）に対するポジ
ティブな細胞化学染色は、ラット中隔細胞培養における
コリンアセチルトランスフェラーゼにポジティブなニュ
ーロンのための信頼できるマーカーであることが示され
た。

実施例 ９ NGF及びIGF−Ｉを培地に加えた群では、図11に示すよう
に、培養ラット中隔細胞におけるChAT活性の増加に有意
な効果を示す。図11は、Ａは2nM IGF、Ｂは25nM IG
F、Ｃはいずれもアッセイ５日前に加えたIGF−Ｉ＋NG
F、Ｄは試験開始時に加えたIGF−Ｉ＋試験３日目に加え
たNGFで試験５日目にアッセイしたものを表す。別々に
加えた時、NGFまたはIGF−Ｉは５日間培養においてChAT
活性を50−60％増加した。NGFとIGF−Ｉとが共に全５日
間存在した場合、NGFとIGF−ＩとのChAT活性に及ぼす効
果は、図９、10及び11に示すように双加的（100％増
加）である。IGF−Ｉが試験開始時から存在し、NGFを３
日目に加えた場合は、５日目におけるChAT活性は図11に
示すように、非誘導培養に比べて300％増加した。かく
して、IGF−Ｉ及びNGFは今までに知られていなかった巧
妙な方法でコリン作動性ニューロンの生存性と神経伝達
物質合成容量とを増加することが示された。

培養ラット中隔細胞試験は上記した方法で行った。

実施例 ９ 図12に示すように、特定の培養条件（10％ウシ血清を含
む培地の存在下に4x10⁵細胞/cm²）下で、IGF−Ｉは対照
群、即ち成長因子を含まない培養に比べてAChEポジティ
ブな細胞数を３−４倍増加した。図12では、Ａは非誘導
細胞、Ｂは2nM NGFで処理した細胞、Ｃは100nM IGF−
Ｉで処理した細胞、ＤはIGF−Ｉ＋NGFで処理した細胞を
表す。（DPMは１分当たりの崩壊）同じ条件下のNGFはAC
hEポジティブな細胞数に影響しなかった。この結果は、
IGF−Ｉはコリン作動性細胞の生存に大きな効果を有す
る（即ちコリン作動性生存増加）が、一方NGFは存在す
るコリン作動性ニューロンのChAT活性を制御（増加）す
ることを示唆している。

実施例 10 カチオン化とは、ポリペプチドの実効正電荷を増加する
ために、ポリペプチド中の酸性アミノ酸残基（即ちアス
パラギン酸及びグルタミン酸残基）の遊離のカルボキシ
ル基を修飾する工程をいう。カチオン化工程は、アルブ
ミンやホースラディッシュパーオキシダーゼのような大
きな分子のマウス線維芽細胞への細胞吸収性を増加する
ために用いられて来た［Shenら、Proc.Nat,Acad.Sci.US
A,75:1872−1876（1978）］。Kumagaiら、J.Biol.Che
m.,262:15214−15219（1987）は、脳血液関門を通過す
る輸送を測定するモデル系としてよく用いられるウシ脳
の小室（microvessels）を用いて、カチオン化アルブミ
ンは天然アルブミンに比べてウシ脳小室へ吸収されやす
いことを示した。

遊離のカルボキシル基のグローバル修飾には、ポリペプ
チド（例えばNGF、IGF−Ｉまたはその機能的誘導体）を
過剰のヘキサメチレンジアミン（HMD）（15.5g/g全タン
パク質）と室温で30分間反応させ、次いで１−エチルー
３−［−３−ジメチル−アミノプロリル］カルボジイミ
ドヒドロクロリド（EDAC）（1.0g/g全タンパク質）とHM
Dの共有カップリングを室温で３時間行った。未反応物
をCentricon−３ MPS−１分離機（Amicon,Danvers,M
A）またはイオン交換クロマトグラフィーで除去する。
カチオン化の程度を測定するため、精製したポリペプチ
ドを等電点電気泳動で分析する。

もしも細胞表面の受容体に結合するリガンドであるポリ
ペプチドにグローバル修飾を行って、修飾工程が生物活
性のない分子を生成する場合には、上記のカチオン化工
程を繰り返す。ただし、ポリペプチド上の受容体結合部
位を保護するために、カチオン化を行う前に適当な受容
体にポリペプチドをあらかじめ結合しておく。保護工程
は以下のようにして行う：興味のあるポリペプチド、例
えばIGF−Ｉのための受容体を含む組織、例えば脳を実
施例１に記載の方法で調製する。受容体を結合させるた
め、ポリペプチドリガンドと４℃で２時間インキュベー
ションした後、反応混合物を室温に戻し、上記の方法で
HNDとEDACを用いてカチオン化工程を行う。次いで反応
混合物をSorvall RC5B遠心機のSS−34ローターを用い
て４℃、30秒間、16,000rpmで遠心する。上澄みを捨
て、沈殿物をウシ血清アルブミンを含むPBS（1mg/ml）
で３回洗浄する。沈殿物を100mM酢酸に再懸濁し、受容
体からカチオン化したポリペプチドを放出させるために
４℃で10分間インキュベーションする。再び16,000rpm
で遠心した後、カチオン化した放出ポリペプチドを含む
上澄みをNaOHでpHを中性とする。これを等電点電気泳
動、実施例１に記載した受容体結合アッセイ、または生
物活性をアッセイする他の適当な方法により分析する。

実施例 11 グローバル修飾法の別法は、実施例10に記載した受容体
保護を伴うか、あるいは伴わずに、ポリペプチド（例え
ばIGF−Ｉ、IGF−IIまたはいずれかの機能的誘導体）中
の少なくとも１個の遊離カルボキシル基とポリリシンを
カップリングさせることである。工程はShenら、1978の
方法に従う。例えば、ポリリシン、IGF−Ｉ及びカルボ
ジイミドを、水またはバッファー中に1:1:1の割合で室
温で３時間加える。修飾タンパク質を分離し、実施例10
に記載した方法で分析する。

実施例 12 脳血液関門輸送を増強するためのタンパク質カルボキシ
ル基を修飾する第３の方法は、ジアゾメタンまたはN,N
−ジメチルホルムアミドＲアセタール（DMFアセター
ル）（ここでＲはジメチル、ジエチル、ジブチル、ジベ
ンジルなど）とエステルを形成することである。この型
の修飾は負に荷電したカルボン酸基から速やかにエステ
ルを形成するので、全体の正電荷を増加する。この修飾
のもう１つの利点は、このエステル基がポリペプチドの
全体の親油性を増加し、invivoで固有のエステラーゼに
よって除去されて成長因子を生じる点にある。実施例10
に記載した受容体保護を伴うか、あるいは伴わずに行う
この修飾の工程は、ジアゾメタンまたはDMFアセタール
を1:1の割合で室温下、30分間溶液中で反応させ、次い
で実施例10に記載した精製と分析を行う。

実施例 13 実施例10に記載した受容体保護を伴うか、あるいは伴わ
ずに行う、カチオン化の第４の方法は、ポリリシンカチ
オン化と開裂可能なエステル生成の利点を合わせて脳血
液関門輸送を増強し、同時に輸送後の成長因子の生成も
行うものである。ベンジルオキシアセチルクロリドと反
応させ、次いで水素化と弱いエステル化を行ってポリリ
シンを作成する［Hassnerら、Tet.Let.46:4475−4478
（1978）;Miharaら、Int.J.Peptide Protein Res.28:
141−145（1986）］。あるいはポリリシンと反応しうる
DMFアセタール誘導体を、エステル結合を用いるポリリ
シンと遊離カルボキシル基との結合に使用することがで
きる。

実施例 14 ポリペプチド修飾のさらに他のタイプはグリコシル化で
ある。還元的アミノ化、例えばグルコースとソジウムシ
アノボロヒドリド（NaCNBH₃）とを用いてグルコースま
たは同様の分子を導入する。タンパク質のグリコシル化
はタンパク質の細胞吸収を増強し、脳血液関門輸送を改
善するのに有用であることが認められている［Smith
ら、Pharm.Res.印刷中］。実施例10に記載した受容体保
護を伴うか、あるいは伴わずに行うグリコシル化の工程
は、Schwartzら、1977に記載の方法に基づき、IGF−
Ｉ、IGF−IIまたはそのいずれかの機能的誘導体のよう
なポリペプチドを、グルコース及びNaCNBH₃と1:300:160
0のモル比で200mMリン酸緩衝液中、pH7、37℃で少なく
とも24時間反応させる。実施例10に記載の方法、または
レクチンアフィニティークロマトグラフィーで未反応物
質を除去する。グリコシル化アルブミンを用いる以前の
研究において、修飾アルブミンは天然アルブミンに比べ
てはるかに高率にラット副睾丸小室（epididymal micr
ovessels）に取り込まれた［Williamsら、Proc.Nat.Aca
d.Sci.USA,78:2393−2397（1981）］。

実施例 15 脳血液関門輸送モデルAudusら、Ann.N.Y.Acad.Sci.505:
9−18（1987）の方法による。

新鮮なウシ脳の脳灰白質から小室内皮細胞（microvesse
l endothelial cells）を単離した。脳は近くの屠殺
場から得て抗生物質を含む氷冷最少必須培地（MEM）に
入れて実験室に運んだ。滅菌条件下に表面の血管及び髄
膜を除去する。吸引によって皮質灰白質を除去し、1mm
以下の小片に切断する。次いで切断した灰白質を0.5％
ディスパーゼ（BMB,Indianapolis,IN）と共に震盪水浴
中、37℃で３時間インキュベーションする。３時間の消
化の後、混合物を遠心（1000xgで10分）で濃縮し、13％
デキストランに再懸濁して5800xgで10分遠心する。上澄
みの脂肪、細胞カス、ミエリンを捨てて、粗小室沈殿物
を1mg/mlのコラゲナーゼ／ディスパーゼに再懸濁し、震
盪水浴中、37℃で５時間インキュベーションする。５時
間の消化の後、小室浮遊物をあらかじめ調製しておいた
50％Percollグラジエントにかけ、1000xgで10分遠心す
る。精製内皮細胞を含むバンド（グラジエントの上から
２番目のバンド）を取り、培地（50％MEM/50％Ｆ−２栄
養ミックス）で２回洗浄する。後の使用のために、細胞
を20％DMSO及び10％ウマ血清含む培地中で凍結（−80
℃）する。

分離後、約5x10⁵細胞/cm²を培養皿、またはラットコラ
ーゲン及びフィブロネクチンでコートした５−12μｍの
孔サイズのポリカーボネイトフィルターにプレートす
る。細胞植え付け後10−12日で顕微鏡で細胞単層の集密
度を調べる。

これらの細胞の形態学的、組織化学的及び生化学的特質
は、これらの細胞が脳血液関門の多くの特徴を備えてい
ることを示した。この特徴とは、強い分子間結合、膜穿
孔の欠如、低レベルの細胞吸水、及びガンマーグルタミ
ルトランスペプチダーゼ、アルカリンフォスファター
ゼ、ファクターVIII抗原活性の存在を含む。

この培養細胞は、極性結合または輸送のためのモデルを
必要とする多くの実験に用い得る。細胞を多ウェルプレ
ートにプレートすることにより、大小いずれの分子の受
容体及び非受容体結合も実施することができる。経上皮
細胞フラックス測定を実施するには、細胞を多孔性ポリ
カーボネイト膜フィルター（Nucleopore,Pleasanton,C
A）上で成長させる。フィルターが分子フラックスの速
度限定障害になることを避けるために、大きな孔サイズ
のフィルター（５−12μｍ）を用いる。この大きな孔サ
イズのフィルターを用いてもフィルター下で細胞は成長
せず、細胞単層を肉眼観察できる。

細胞が集密になったら、細胞を並行拡散細胞装置（Side
−by−sidediffusion cell apparatus:Crown Glass,
Sommerville,NJ）にプレートする。フラックス測定を行
うには、拡散細胞の供与チェンバーを試験物質でパルス
し、パルス後経時的に少量を受け取りチェンバーから抜
き取って分析する。放射性物質または蛍光ラベル物質を
用いて分子フラックスの信頼できる定量化を行うことが
できる。ショ糖またはインシュリンのような非輸送性の
試験物質を加えることにより、単層完全性も同時に測定
することができる。統計的に有意なものとするには、少
なくとも４つの試験群を測定する。

表 ４ ペプチド 最高結合パーセント IGF−Ｉ（4pM） 91 IGF−Ｉ（400pM） 30 IGF−II（200nM） 50 IGF−II（400nM） 23 IGF−II（33−40）（1mM） 76 IGF−II（33−40）（.10mM） 82 IGF−II（54−67）（.25mM） 167 IGF−II（54−67）（.025mM） 132

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スミス，ケビー・アール アメリカ合衆国ペンシルバニア州19335, ダウミントン，ムーア・ロード 240 (72)発明者 キャリソン，キャスリーン・ブイ アメリカ合衆国ニュージャージー州08109, マーチャントヴィル，プリマス・プレース 121 (72)発明者 バルディノ，フランク，ジュニアー アメリカ合衆国ペンシルバニア州19350, ランデンバーグ，エデン・デル 13 (56)参考文献 特開 昭62−187500（ＪＰ，Ａ) 国際公開89／1343（ＷＯ，Ａ) 欧州特許出願公開289314（ＥＰ，Ａ) Ａｃｔａ．Ｐｈｙｓｉｏｌ．Ｓｃａｎ ｄ．，Ｖｏｌ．126（1986），Ｐ．609〜 614 Ｂｒａｉｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｖｏ ｌ．485（1989），Ｐ．102 Ｐｈａｒｍａｃｏｌｏｇｙ Ｂｉｏｃｈ ｅｍｉｓｔｒｙ ＆ Ｂｅｈａｖｉｏｒ, Ｖｏｌ．11（1979），Ｐ．715〜716

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】IGF−Ｉ、IGF−Ｉの機能的誘導体、IGF−I
   IまたはIGF−IIの機能的誘導体の一種以上を含有してな
   る、病気、障害または老化のために死に瀕している非分
   裂性のコリン作動性神経細胞の生存を助けるための医薬
   組成物。
2. 【請求項２】IGF−Ｉ、IGF−Ｉの機能的誘導体、IGF−I
   IまたはIGF−IIの機能的誘導体の一種以上を含有してな
   る、非分裂性のコリン作動性ニューロンのコリン作動性
   を助長するための医薬組成物。
3. 【請求項３】傷害が頭部の傷害または脊髄の傷害であ
   る、請求項１または２記載の医薬組成物。
4. 【請求項４】IGF−ＩまたはIGF−IIの機能的誘導体に加
   え、さらに伝達増強剤（トランスミッター・エンハンサ
   ー）も含む、請求項１ないし３のいずれか１項記載の医
   薬組成物。
5. 【請求項５】IGF−ＩまたはIGF−IIの機能的誘導体に加
   え、さらに神経増殖因子（NGF）またはその機能的誘導
   体も含む、請求項１ないし３のいずれか１項記載の医薬
   組成物。
6. 【請求項６】前記病気が、アルツハイマー病、卒中、癲
   癇、筋萎縮性側索硬化症、またはパーキンソン病であ
   る、請求項１または２記載の医薬組成物。
7. 【請求項７】IGF−IIの機能的誘導体が、IGF−II（54−
   67）である、請求項１ないし５のいずれか１項記載の医
   薬組成物。
8. 【請求項８】機能的誘導体が、IGF−Ｉ、IGF−IIまたは
   NGFの断片であるか、またはIGF−Ｉ、IGF−IIまたはNGF
   の類似体である、請求項１ないし５のいずれか１項記載
   の医薬組成物。
9. 【請求項９】前記類似体が、血液脳関門を通って移動す
   る性質を高めるように化学修飾されたポリペプチドであ
   る、請求項８記載の医薬組成物。
10. 【請求項１０】前記修飾が、ポリペプチドの親油性の増
    大、ペプチドの正味陽電荷の増加、またはグリシコル化
    である、請求項９記載の医薬組成物。
11. 【請求項１１】成分の二種以上が相加的または相乗的組
    み合わせである、請求項１ないし５のいずれか１項記載
    の医薬組成物。