JPH09505284A - Cathepsin D is an amyloidogenic protease in Alzheimer's disease - Google Patents

Cathepsin D is an amyloidogenic protease in Alzheimer's disease

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JPH09505284A JP7513788A JP51378895A JPH09505284A JP H09505284 A JPH09505284 A JP H09505284A JP 7513788 A JP7513788 A JP 7513788A JP 51378895 A JP51378895 A JP 51378895A JP H09505284 A JPH09505284 A JP H09505284A
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ケーニッヒ,ゲルハルト
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Abstract

(57)【要約】 神経毒性β−アミロイドペプチドの沈着はアルツハイマー病患者の脳で起こる病理学的過程である。アミロイド前駆体タンパク質(APP)からのβ−アミロイドの形成を阻害することにより機能する治療化合物で患者を治療する方法が開示される。我々はアスパラギン酸プロテアーゼであるカテプシンDがAPPのアミロイド形成プロセシングを招くプロテアーゼであると同定した。ヒトカテプシンDの試験管内活性とヒト細胞によるβ−アミロイドの放出の両方を阻害する非毒性化合物が開示される。従って、そのようなアスパラギン酸プロテアーゼ阻害剤は、β−アミロイドの病的蓄積を阻害することによりアルツハイマー病の治療薬としての効用を有する。   (57) [Summary] Deposition of neurotoxic β-amyloid peptide is a pathological process that occurs in the brain of Alzheimer's disease patients. Disclosed are methods of treating a patient with a therapeutic compound that functions by inhibiting the formation of β-amyloid from amyloid precursor protein (APP). We have identified the aspartic protease cathepsin D as the protease responsible for the amyloidogenic processing of APP. Disclosed are non-toxic compounds that inhibit both the in vitro activity of human cathepsin D and the release of β-amyloid by human cells. Therefore, such an aspartic protease inhibitor has utility as a therapeutic agent for Alzheimer's disease by inhibiting the pathological accumulation of β-amyloid.

Description

【発明の詳細な説明】 カテプシンDはアルツハイマー病における アミロイド形成プロテアーゼである 発明の背景 本出願は、1993年11月12日に出願のPCT/US93/10889の一部継続出願であり、そ の出願は1992年12月16日に出願の米国特許出願第07/995,660号の一部継続出願で あり、その出願は1992年5月11日に出願の米国特許出願第07/880,914号の一部継 続出願である。 1.発明の分野 本発明は、前駆体をアルツハイマー病(以後「AD」)β−アミロイドタンパ ク質にプロセシングするための特異性を有するタンパク質分解酵素を同定する方 法;β−アミロイドタンパク質の前駆体に特異的なプロテアーゼの阻害剤を同定 する方法;並びにβ−アミロイドタンパク質の前駆体に特異的なプロテアーゼの 阻害剤、例えばアスパラギン酸プロテアーゼであるカテプシンDの阻害剤、およ びキモトリプシン様セリンプロテアーゼの阻害剤を使ってβ−アミロイドタンパ ク質の形成を制御する方法に関する。 2.関連出願の記載 本発明のアッセイは、AD患者の脳におけるアミロイド関連ペプチドの形成速 度を調節するプロテアーゼの同定に利用できる。それらは、単にそのようなプロ テアーゼを単離するのに利用することができ、そしてAD用療法として用いるこ とができるプロテアーゼ阻害剤を同定するのに利用することもできる。後述する のは、アミロ イド前駆体タンパク質(以後「APP」)をプロセシングする主要アミロイド形 成プロテアーゼとしてアスパラギン酸プロテアーゼのカテプシンDを同定するた めの該アッセイの適用である。APPホロタンパク質のアミロイド前駆体を生成 することができる第二のセリンプロテアーゼの部分的特徴付けも与えられる。 ADは、通常は前頭皮質、壁在皮質および後頭皮質中の、進行性萎縮により特 徴付けられる脳の進行性変性疾患である。ADの臨床的症状発現としては、進行 性の記憶障害、言語および視覚空間能力の低下並びに行動障害が挙げられる(Mc Khan他,1986,Neurology,34:939)。全体的な認識障害は、大脳半球の至ると ころに存在する神経細胞の変性に起因する(Price,1986,Annu.Rev.Neurosci .,9:489)。 病理学上、AD患者の死後の脳の主な著しい特徴は、(1)もつれた神経原繊維 の蓄積を含む神経細胞質から成る病理学的病変;(2)脳血管のアミロイド沈着; および(3)神経炎斑である。脳血管性アミロイド(Wong他,1985,PNAS,82:8729 )も神経炎斑(Masters他,1985,PNAS,82:4249)も共に「A4」または「β− アミロイド」と単純に命名された特有のペプチドを含有する。 β−アミロイドは、相対分子量4,500を有する不溶性で高度に凝集性の小さな ポリペプチドであり、39〜42アミノ酸から構成される。幾つかの証拠の流れは、 AD病変の病原論におけるβ−アミロイドの役割を裏付けている。例えば、β− アミロイドと関連断片は、PC-12細胞系に対して毒性であり(Yanker他,1989,S cience,245:417);ニューロンの初代培養物に対して毒性であり(Yanker他,1 990,Science,250:279);そして齧歯類の脳においてニューロンの萎縮を引き 起こし、齧歯類において対応する健忘応答を引き起こす(Flood他,1991,PNAS ,88:3363;Kowall他,1991,PNAS, 88:7247)ことが示されている。しかしながら、家族性アルツハイマー病(FA D)の或る形態と共に分離する、ホロ−アミロイド前駆体タンパク質(このタン パク質について言及する時、以後「APP」と呼ぶ)中のアミノ酸置換の部位か ら最も強力な証拠が得られている。APP内のβ−アミロイドペプチド配列のN 末端(Mullan他,1992,Nature Genetics,1:345)またはC末端(Goate他,199 1,Nature,349:704;Yoshioka他,1991,Biochem.Biophys.Res.Comm.,178: 1141;Murrell他,1991,Science,254:97;およびChartier-Harlin他,1991,N ature,353:844)に位置するそれらの点変異は、β−アミロイド含有断片のタン パク質内分解(endoproteolytic)による放出の速度を変えることによりFAD を引き起こすと示唆されている〔Mullan他、およびChartier-Harlin他、両方と も前掲)。 Kang他,1987,Nature,325:733は、β−アミロイドタンパク質がより大きな 前駆体タンパク質から由来しそしてその前駆体タンパク質の一部分であると記載 している。この前駆体を同定するために、既知のβ−アミロイド配列からデザイ ンされたオリゴヌクレオチドプローブを使って、該タンパク質をコードする全長 の相補的DNAクローンを単離しそして配列決定した。推定上の前駆体は695残 基を含み、現在は「APP695」(アミロイド前駆体タンパク質695)と呼ばれて いる。 APPタンパク質をコードする遺伝子のその後のクローニングは、A4領域が 2つの隣接エキソン上にコードされることを明らかにし(Lemaire他,1989,Nuc leic Acids Res.,17:517)、A4蓄積が別経路でスプライスされたmRNAの直接 発現の結果である可能性を除外した。これは、A4蓄積がAPP中のA4ペプチ ド領域のN末端とC末端の両方の部位におけるAPPの異常なタンパク質分解か ら 生じるに違いないことを示唆した。 APP695はヒトの脳に見つかる最も豊富なAPPの形態であるが、他の3つ の形態APP714,APP751およびAPP770も存在する(Tanzi他,1988,Natu re,351:528;Ponte他,1988,Nature,331:525;およびKitaguchi他,1988,Na ture,331:530)。ヒト染色体21上に存在する単一のAPP遺伝子からの異なっ たスプライシングにより、異なる長さのイソ型タンパク質が生成する(Goldgabe r他,1987,Science,235:877およびTanzi他,1987,Science,235:880)。 APP751とAPP770は、ウシ膵臓トリプシン阻害剤と40%相同性を共有する 56アミノ酸のKunitz阻害剤領域を含む。それらの両APP形態はプロテアーゼ阻 害活性を有し(Kitaguchi他,1988,Nature,311:530およびSmith他,1990,Sci ence,248:1126)、それらの形態の少なくとも1つが恐らくプロテアーゼNekinI I(Oltersdorf他,1989,Nature,341:144;Van Nostrand他,1989,Nature,34 1:546)と同一のものであろう。 アミロイド前駆体タンパク質の生理学的役割はまだ確かめられていない。細胞 表面レセプター(Kang他,1987,Nature,325:733);接着分子(Schubert他,1 989,Neuron,3:680);増殖因子もしくは栄養因子(Saitoh他,1989,Cell,58 :615;Araki他,1991,Biochem.Biophys.Res.Comm.,181:265;Milward他,1 992,Neuron,9:129);癒傷調節因子(Van Nostrand他,1990,Science,248:7 45およびSmith他,1990,Science,248:1126)であると、または細胞骨格系にお いて役割を果たす(Refolo他,1991,J.Neuroscience,11:3888)と提唱されて いる。 ADにおける変性APP発現の役割を調べるために多くの研究が実施されてい るが、結果は矛盾している(例えば、次の総説文献を 参照のこと:Unterbeck他,1990,Review of Biological Research in Aging,W iley-Liss,Inc.,4:139)。 種々のAPP形態の相対量の変化がアミロイド蓄積の原因であるかどうかを調 べるためにも研究が行われている。そのような研究の結果も同様に相反している が、概してADではKunitz領域を含むAPPの相対発現レベルが高まるという結 論を支持している。従って、APP751を増強発現するトランスジェニック動物 は、皮質および海馬のβ−アミロイド反応性沈着物を示すことがわかっている( Quon他,1991,Nature,352:239)。 最近の研究は、A4のN末端から全長APPのC末端にまで及ぶAPP断片( これは約100アミノ酸から成るため、以後「C-100断片」と呼ぶ)も、試験管内( Dyrks他,1988,EMBO J.,7:949)とトランスフェクト細胞内(Wolf他,1990,E MBO J.,9:2079およびMaruyama他,1990,Nature,347:566)の両方で凝集する ことができることを示した。トランスフェクトされたP19細胞中でのC-100断片 の過剰発現は細胞毒性を引き起こすことが証明されている(Fuckuchi他,1992, Biochem.Biophys.Res.Comm.,182:165)。 更に、β−アミロイド領域とC末端領域の両方を含むC末端断片がヒトの脳内 に存在することが証明され(Estus他,1992,Science,255:726)、トランスフ ェクト細胞系での研究は、それらの断片がエンドソーム−リソゾーム経路で生産 されるかもしれないと示唆している(Golde他,1992,Science,255:728)。 集約すると、上記報告は、A4領域のN末端のところでのAPPの単一のタン パク質分解的開裂がADに関連する病態生理学を開始させるのに十分であること を示唆している。最近の研究は、初代細胞と細胞系(ADトランスフェクタント を含む)の培養物がβ−アミロイドと同じN末端(1〜42アミノ酸)を有しそし て多分全長β −アミロイドを含むであろう3〜4kDaのペプチドを分泌することを示している (Haas他,1992,Nature,349:322およびShoji他,1992,Science,258:126)。 そのようなペプチドは、ADおよび非AD患者の脳脊髄液(以後「CSF」)中 にも検出されている(Seubert他,1992,Nature,359:325およびShoji他,1992 ,前掲)。 APPはまた、APP細胞外領域の生理学的分泌経路においてA4領域中の一 部位のところで開裂される(Esch他,1990,Science,248:1122およびWang他,1 991,J.Biol.Chem.,266:16960)。この経路は幾つかの細胞系で作用し、必然 的に前駆体のアミロイド形成領域(A4領域)の破壊を引き起こす。そのような 経路がヒト脳でも作用可能であるという証拠が得られている(Palmert他,1989 ,Biochem.Biophys.Res.Comm.,165:182)。 正常な非病原性のAPPプロセシングをもたらす酵素は「セクレターゼ」と名 付けられている。セクレターゼ作用から生じるC末端断片はC-100断片(上記で 定義したもの)よりも17アミノ酸だけ小さく、これを以後「生理学的C末端断片 」と呼ぶことにする。 A4の最終的な病的蓄積は、APP分解の病理学的経路と生理学的経路の比活 性により調節されると仮定されている。 このように、AD患者の脳におけるβ−アミロイドの蓄積を説明するには次の ように幾つかの可能性がある: (1) アミロイド形成領域の破壊に関与するセクレターゼの活性またはレベルの 欠乏; (2) 病理学的経路のプロテアーゼに暴露されるようになる、APPの細胞選別 の変更; (3) 病理学的プロテアーゼのレベルの上昇; (4) それがなければアミロイドが生産されるのと同じ位の速度で アミロイドを分解する分解酵素のレベルの欠乏;または (5) APPアミノ酸配列中の突然変異により引き起こされる病理学的タンパク 質分解に対するAPPの感受性の増加。 細胞内のAPP選別の調節については比較的あまり知られていない。少なくと も一部はプロテインキナーゼC活性の変性によるものであるリン酸化の変性が、 変更されたAPP通行を引き起こし、最終的にはAPPプロセシングの変化に至 るという仮説が高まってきている(Buxbaum他,1990,Proc.Natl.Acad.Sci. USA,87:6003)。よって、細胞のリン酸化を変更するように計画された処置は、 APPのC末端断片のパターンの量的変化と質的変化の両方を引き起こした。 アミロイド形成性APPプロセシングは最初はエンドソーム−リソソーム現象 であると提唱されたが(Golde他,1992,Science,255:728;C.Haas他,1992, Nature,357:500)、β−アミロイドは、異なってプロセシングされた分泌AP Pの形態(Suebert他,1993,Nature,361:260)と共に培養細胞により放出され るという、β−アミロイド形成における分泌経路内でのまたは形質膜のところで のプロテアーゼの関与と一致する証拠が最近与えられている(C.Haas他,1992 ,Nature,359:322;Shoji他,1992,Science,258:126)。最近、FADのSwed ish形態と関連づけられるAPP695を発現するトランスフェクト細胞系が、野性 型APPによりトランスフェクトされた細胞系よりも6〜8倍速い速度でβ−ア ミロイド様断片を放出することが示されている(Citron他,1992,Nature,360: 672;Cai他,1993,Science,259:514および1992,Neuro-science Lett.,144:4 2)けれども、London(VからI)変異の効果についての同様な研究では、アミ ロイド放出に全く影響がないことが示されている(Cai他,前掲)。ある場合に は、培養細胞によ り放出されるアミロイドがAPP前駆体のバリン594(参考文献1に従った番号 付け法)で始まるN末端を有する珍しいβ−アミロイド形態を含んでいた(C.H aas他,1992,Nature,359:322;Busciglio他,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,9 0:2092)が、その重要性はまだわかっていない。阻害剤の効果は、それらの系で のβ−アミロイド生産への賛成細胞区画の関与を強力に支持し(Shoji他,1992 ,Science,258:126;Busciglio他,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,90:2092およ びHaas他,1993,J.Biol.Chem.,268:3021)、そして或る種のシステインまた はセリンプロテアーゼの関与がないことを示唆している(Shoji他,1992,Scien ce,258:126;Busciglio他,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,90:2092;Haas他,1 993,J.Biol.Chem.,268:3021)。 最近、Nitsch他,1992,Science,258:304は、或るアセチルコリンレセプター 型による細胞系のトランスフェクションに続くレセプター活性化が、プロテイン キナーゼ活性の変化によって起こると結論づけられた過程において、APPプロ セシングと分泌の増加を引き起こすことを示した。この後者の研究は、変更され たリン酸化の役割を関係づけること以外に、ADに特有のコリン作動性神経機能 における既定の混乱とプラーク病理学との間の関連性を提供する。 上記の所見にもかかわらず、いずれの根本的な細胞選別変化に対してもバラン スを元に戻すことのできる選択的かつ特異的な治療薬をデザインできるには、現 在APP選別の知識が不十分である。 β−アミロイドはプロテアーゼの直接作用により形成されるに違いない。C-10 0またはβ−アミロイド形成を招くいわゆる「病理学的」脳プロテアーゼの同定 は、アミロイド蓄積を阻止するようにデザインされた治療用プロテアーゼ阻害剤 を開発する試みにおいて不可欠な段階である。そのような酵素の同定は、脳抽出 物中に存在す る別の脳タンパク質分解酵素の存在下で該プロテアーゼの活性を特異的に測定で きるようにするであろう、そのようなプロテアーゼの活性についての特殊なアッ セイの開発を必要とする。 次いでプロテアーゼ精製の間のプロテアーゼを検出するのにそのようなアッセ イを使う。最後に、治療化合物についての薬剤スクリーニングに必要とされるよ うな酵素の阻害剤の潜在的効果を測定するのに該アッセイを使うことができる。 幾つかの研究は、セクレターゼと目的の病理学的プロテアーゼの両方の精製お よび特徴づけを行っている。初期の研究は、単に予想されるAPP中の開裂部位 を模倣しただけの合成ペプチド基質を特徴とするアッセイを使った。そのような アッセイは精製したプロテアーゼの試験管内活性を測定するには有用であるが、 それらはプロテアーゼ精製をモニタリングするのに要求されるような、プロテア ーゼ混合物中の1つのプロテアーゼの検出を可能にするのに十分な特異性を有す ることはめったにない。よって、それらのペプチダーゼアッセイは必要なプロテ アーゼ特異性を提供することができず、この方法で定量したペプチダーゼ活性は 、ヒト脳組織からの酵素活性を有するAPP候補物の精製を遂行するのに上手く 利用できなかった。本開示より前には、いずれかの過程の信頼できるプロテアー ゼ候補物が1つも現れておらず、様々な研究の結果は矛盾していた。 例えば、多数の入手可能な研究は、病理学的プロテアーゼが、起源がリソソー ム(Cataldo他,1990,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,87:3861;Haas他,1992, Nature,357:500);カルシウム依存性カテプシンG様セリンプロテアーゼまた は金属依存性システインプロテアーゼ(Razzaboni他,1992,Brain Res.,589:2 07;Abrahams他,1991,An.N.Y.Acad.Sci.,640:161);カルパインI(Sima n他,1990,J.Neuroscience,10:2400);多触媒性プロ テアーゼ(Ishiura他,1989,FEBS.Lett.,257:388);セリンプロテアーゼ(N elson他,1990,J.Biol.Chem.,265:3836);トロンビン(Igarashi他,1992 ,Biochem.Biophys.Res.Comm.,185:1000);または亜鉛メタロプロテアーゼ (WIPO出願、Athena Neuro-sciences,Inc.によるWO92/07068)であると提唱し ている。 金属ペプチダーゼ(McDermott他,1991,Biochem.Biophys.Res.Comm.,179 :1148);アセチルコリンエステラーゼ関連プロテアーゼ(Small他,1991,Bioc hemistry,30:10795);カテプシンB(Tagawa他,Biochem.Biophys.Res.Com m.,177:377);または広域サブサイト特異性の形質膜関連プロテアーゼ(Sisod ia,1992,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,89:6075;Maruyama他,1991,Bio-che m.Biophys.Res.Comm.,179:1670)であると強調されている、セクレターゼを 同定する努力において同様な矛盾が生じている。 APPプロセシング酵素の性質を同定するための過去および現在の努力が概し て不成功であるのは、使用するアッセイの特異性が乏しいこと、および大脳組織 に関連するプロテアーゼの複雑な不均一性に由来している。 発明の要約 本開示は、反応生成物の免疫化学的検出と組み合わせた組換えAPPのタンパ ク質分解に基づく特別なアッセイを使って、幾つかのAPPプロセシング酵素を 同定する方法を記載する。本発明のアッセイは、APPからのβ−アミロイドの 形成に役割を果たす正確な特異性と適当な限局化を有するヒト脳プロテアーゼを 同定する。 同定されたプロテアーゼと関連してここに開示されるアッセイの形式は、適度 に多くの試料を処理する容量を与え、そして免疫化学的検出方法のために良好な 感度を与える。更に、該アッセイの簡易 性は、ラボ技術による日常使用に容易に適合でき、そして一貫した再現性のある 結果をもたらす。それらのおよび他の改善点は下記に記載される。 本発明の1つの目標は、AD患者を治療するのに使うことができる薬剤を発見 する方法を提供することである。上述したように、39〜42アミノ酸ペプチドβ− アミロイドを生成するAPPのタンパク質分解的開裂が、アミロイド斑形成の病 態生理学的過程の第一段階である。幾つかの証拠の傾向は、β−アミロイドの作 因的役割とAD脳中に見られる神経変性特徴としてのアミロイド斑を指摘してい る。それらの証拠としては次のものが挙げられる: (i) 変性ニューロンおよびジストロフィー性神経炎とアミロイド斑材料の同 限局化(Price他,1989,BioEssays,10:69中に概説); (ii) β−アミロイドが培養中のニューロンに対して毒性であるという証拠( Yankner他,1990,Science,250:270); (iii) ある動物モデルにおいて試験した時β−アミロイドがニューロンの変性 および記憶変化に関連があるという証拠(Food他,1991,PNAS,88:3363;Kowal l他,1991,PNAS,88:7247);および (iv) APP中の点変異と遺伝性ADの或る形態との共同分離(Goate他,1991 ,Nature,349:704;Yoshioka他,1991,Biochem.Biophys.Res.Comm.,178:1 141;Chartier-Harlin他,1991,Nature,353:844;Murrell他,1991,Science ,254:97;Mullan他,1992,Nature Genetics,1:345)。 このように、β−アミロイドへのAPPのタンパク質分解的変換は、AD発病 において不可欠な段階であり、それ自体、治療介入のための重要な標的であると 思われる。従って、関連するプロテアー ゼ活性の同定、並びに適当な試験管内スクリーニングアッセイの開発は、AD患 者においてアミロイド斑形成を抑制する処置として用いることができる治療用プ ロテアーゼ阻害剤の開発のための不可欠な必要条件である。 本発明は、タンパク質分解的β−アミロイド形成の阻害剤を発見するのに用い ることができる2つの発明に関する: (1) APPを分解する高度に精製されたプロテアーゼかまたはAPPを分解す ることができる未同定のプロテアーゼを含む粗製の生物学的抽出物のいずれか一 方とホロAPP基質とを含んで成る試験管内アッセイ;および (2) 上記(1)に記載の試験管内アッセイ系と併用した時の、アミロイドまたは 前駆アミロイド形成性C末端APP断片を形成することができるヒト脳からの特 定のプロテアーゼの同定および精製。 該アッセイは、C末端APP断片を生成する試験管内APP分解活性の検出を 可能にする。粗製の生物学的抽出物と共に使う時、該アッセイは、検出活性の原 因となるプロテアーゼの精製をモニタリングするためまたは該プロテアーゼを特 徴づけるために用いることができる。 その上、精製したプロテアーゼかまたは未同定のAPP分解酵素活性を含む粗 製の生物学的抽出物のいずれかと共に使う時、該アッセイは、アッセイ混合物中 で同時にインキュベートされる化学的または生物学的化合物によるAPPプロセ シング活性の阻害を測定するのに用いることができる。それにより同定される阻 害化合物は、AD患者に特徴的な生体内アミロイド斑形成の治療用阻害剤として の用途を有することができる。 上記(2)に従って同定されるプロテアーゼとしては、アスパラギン酸プロテア ーゼであるカテプシンD、および、カテプシンGとは異 なりそしてN−トシル−L−フェニルアラニン−クロロメチルケトン(「TPCK」 )、α−2抗プラスミンおよびジャガイモからのキモトリプシン阻害剤IIにより 阻害されるキモトリプシン様セリンプロテアーゼが挙げられる。カテプシンDの 同定は特に重要である。我々は、カテプシンDがそれぞれ10.0kDaと5.6kDaのサ イズのC-100様断片とβ−アミロイド様断片を形成することができることを示す 。 この発見は、上記(1)に記載の試験管内アッセイかまたは本発明において記載 されるような一層単純で高処理量のペプチダーゼアッセイのいずれかを使って、 任意の精製されたまたは単離されたカテプシンDを用いてそれの活性の阻害剤の 探査を実施できるようにする。 更に、カテプシンDの特異性並びに特定のアスパラギン酸プロテアーゼ阻害剤 のデザインについて多くのことが既知であるので、アミロイド形成プロテアーゼ としてのカテプシンDの同定は、確立された方法を使った特定のカテプシンD阻 害剤の開発並びに確立されたカテプシンD阻害剤の利用を共に可能にする。 カテプシンDは、意外にも、Glu(593)−Val(594)(Kang他、前掲、に従った番 号付け)の間のペプチド結合のところでAPPを加水分解することも下記に示さ れる。カテプシンDの優先特異性は通常は疎水性残基の間である。この情報はカ テプシンD阻害剤のデザインの際に更に利用することができる。 上述したように、こうして同定された阻害化合物は、AD患者に特徴的な生体 内アミロイド斑形成の治療用阻害剤としての用途を有する。 本発明の使用により同定されたAPP分解酵素を精製し、そして次の目的で使 用することができる: (i) AD脳病理学とプロテアーゼの同限局化を互いに更に関係づけるのに必要 な免疫化学的試薬を開発するため;および (ii)対応するプロテアーゼcDNAを単離するため。次いでクローン化cDNAを使っ てADのトランスジェニック動物モデルを作製することができ、そのモデルにお いてプロテアーゼ過剰発現の効果を評価することができる。 本発明を使って同定されたAPP分解酵素阻害剤は、例えば、アフィニティー クロマトグラフィーによるAPP分解酵素の精製の際のリガンドとしても有用で ある。カラムには、必要なら炭化水素スペーサーアームを通して間接的に酵素阻 害剤が取り付けられている不活性母材(例えばアガロース)が充填されるだろう 。次いで、酵素を含有する組成物がカラムに適用され、そして阻害剤により酵素 がトラップされる一方で、その他の全てのタンパク質はカラムを通過し、捨てら れる。次いで、酵素の性質を変えそして酵素をもはや阻害剤に結合できなくする pHの変性緩衝液を用いて溶出させることにより、または阻害剤にとって代わる 競合的な対リガンドを使うことにより、酵素をカラムから遊離させることができ る。どちらの場合でも、酵素はカラムを通過し、そして他のタンパク質を含まな い状態で収集することができる。更なる詳細については、例えば、T.Palmer,U nderstanding Enzymes,1991,Ellis Horwood,New York,第3版を参照のこと 。その開示は参考として本明細書中に組み込まれる。 合成ペプチド基質を組み込んだアッセイは、高度に精製されたプロテアーゼ調 製物の試験管内酵素学的研究に有用であるが、一般に多くのプロテアーゼを含む 粗製生物学的抽出物における所望のプロテアーゼ活性の選択的検出を可能にする には不十分な特異性である。例えば、脳組織は多種広範囲のペプチドプロセシン グ酵素および分解酵素が豊富であり、合成ペプチド基質を使って特定の脳APP 分解プロテアーゼを単離する努力がなぜ不成功であったかを説明する ことができる(上記の発明の背景の項目を参照のこと)。 従って、下記の実施例3では、合成ペプチドアッセイにより特定のアッセイ条 件下でAPPを分解してC末端断片を生成することができない幾つかのペプチダ ーゼが同定され、そしてAPP分解性プロテアーゼのパターンが脳ペプチダーゼ の対応するパターンと全く似ていないことを示す。 この問題へのより限定的なアプローチは、プロテアーゼ含有画分とのインキュ ベーション後にそれの特異的分解を評価する方法と関連した、基質としてのホロ APPの使用である。このため、本開示は、脳プロテアーゼ画分による組換えA PPの酵素分解がAPPのC末端領域に対する抗体を使ったイムノブロットによ ってモニタリングされる、上述の方法を記載する。 我々のアッセイ方法は、全長β−アミロイドペプチドを包含するのに十分なサ イズのAPPからのC末端断片の形成(A4領域のN末端でのタンパク質内分解 を必要とする過程)に焦点を合わせる。 ヒト脳組織(非AD対照またはAD)をホモジナイズし、次いで常用の超遠心 法を使って可溶性画分(以後「S」)、15,000g遠心後ペレット(以後「P2」 )およびミクロソーム画分(以後「M」)に細分画する。膜性MおよびP2画分 をTriton X-100製剤により可溶化する。得られたMおよびP2画分からの可溶性 画分並びにS画分を別々にMono-Q強アニオン交換カラム上でのクロマトグラフィ ーにかけ、異なる脳プロテアーゼを分離する。 β−アミロイドのN末端の付近のアミノ酸配列を模倣した合成ペプチドを使っ て、M、SおよびP2画分の精製から得られた個々のMono-Q画分のペプチダーゼ 活性を評価する。分離したペプチダーゼ活性ピークの回収に基づいてカラム画分 の連続プールを作製する。 ペプチド活性のプールは、トランスフェクトされたCHO細胞系から精製した 高純度組換えAPPのタンパク質分解の検出のためのアッセイ条件を確立するの に使われる。APPのC末端領域またはβ−アミロイド領域のいずれかに対して 向けられた抗体を使ってC末端APP断片を位置決定するイムノブロットアッセ イが開発される。このアッセイを使って、潜在的に全長β−アミロイドを含有す るのに十分に大きいサイズのC末端APP断片を形成することができる6つの潜 在的に異なるタンパク質分解活性が同定される。Mono-Qプールの中でのAPP分 解活性の回収は、段階2において確立されるペプチダーゼ活性分布との十分な相 関関係が見られない。阻害剤の研究は、APP分解活性がセリンプロテアーゼ活 性とアスパラギン酸プロテアーゼ活性の両方を含むことを明らかにする。 酵素精製をモニタリングするためのペプチダーゼアッセイの利用は断念される 。バキュロウイルス指令の昆虫細胞系中での発現によって多量の組換えAPPの 供給が得られ、タンパク質精製中のAPP分解活性をモニタリングする主要な方 法としてのAPP分解アッセイの使用を可能にする。主なアスパラギン酸プロテ アーゼ活性はP2画分のMono-Q精製からの画分中に同定される。 更なる精製および特徴づけ実験は、この酵素がカテプシンDであることを証明 する。カテプシンDはホロAPPを加水分解して5.6kDaのβ−アミロイド様断片 を生成することがわかる。 アプロチニン−セファロースアフィニティークロマトグラフィーを使って、上 記で同定されたアプロチニン感受性APP分解活性を単離しようと試みる。AP Pを分解して11,14および18kDaの特異的C末端断片を生成することができるキ モトリプシン様セリンプロテアーゼ活性が部分的に精製される。前記断片は全長 β−アミロイドを含むことが免疫化学的手法により証明される。 この手順を通して、本発明者らは、高い可能性で、APPのアミロイド形成性 分解に何らかの役割を果たす幾つかの脳プロテアーゼ活性を同定した。本明細書 中に記載される同定されたまたは未同定の活性は、APP分解アッセイと共に治 療上有益な選択的プロテアーゼ阻害剤についてスクリーニングするのに用いるこ とができる。 本明細書中で使用する時、「APP基質」とは、生物学的源からの単離もしく は精製により誘導されるにせよまたはAPPもしくはその類似体をコードするク ローン化遺伝子の発現により誘導されるにせよ、全長のAPP、任意のそのよう なタンパク質の断片(該タンパク質もしくはその一部分の消化により得られる断 片を含む)、およびAPPの一部分に相当するアミノ酸配列を有する合成ペプチ ドを意味するだろう。 本発明のアッセイ用のAPP基質は、様々な形で試験試薬として提供すること ができる。好ましくはAPP695から誘導されるかまたはAPP695のアミノ酸配 列と少なくとも部分的に対応するけれども、別のAPPイソ型タンパク質(前掲 )の誘導体または類似体も同様に本発明における使用が期待される。APP695 はSchubert他,1989,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,86:2066中に記載されたよ うな天然源からの生化学的単離もしくは精製により;または該タンパク質もしく はそれの機能性部分をコードする組換えDNAクローンの発現により(Knops他 ,1991,J.Biol.Chem.,266:7285およびBhasin他,1991,Proc.Natl.Acad. Sci.USA,88:10307)得ることができる。 APPタンパク質の断片は、関係するタンパク質分解試験試料活性(前掲)に よる認識および開裂に十分なアミノ酸の配列を含んで成るだろう。生物学的材料 からのAPPの単離は、普通、常用技術、例えばクロマトグラフィー、特にアフ ィニティークロマトグラフィ ーによる精製を包含するだろう。精製されたAPPまたはその断片はモノクロー ナルまたはポリクローナル抗体の調製に利用することができ、前記抗体は次いで 常用手順に従ったアフィニティー精製に利用することができる。結果として得ら れた精製APP材料は、化学的または酵素的消化により更に加工する(例えば断 片化する)ことができる。有用な断片は、関係するタンパク質分解試験試料活性 (前掲)に対する所望の感受性についてスクリーニングすることにより同定され るだろう。 上述したように、APP基質は、APPまたはその一部分をコードする組換え DNAクローンの発現により調製することもできる。クローン化されたAPP遺 伝子はそれ自体天然であっても合成であってもよく、天然遺伝子は既知のアミノ 酸配列(Kang他,1987,Nature,325:733)に基づいた縮重プローブを使ってcDN Aまたはゲノムライブラリーから得ることができる。適当な組換えDNAクロー ンを得るための他の技術、並びにクローン化された遺伝子を発現させるための方 法は、当業者に明白であろう。 試験試料の存在下でAPP基質のタンパク質分解的開裂を検出するのに様々な 便利な方法が適用できる。現在好ましい方法のうちの幾つかを下記に記載するが 、しかしながら本発明の発明的要件から逸脱することなく多数の他の方法をこの 段階に適用できることは、当業者により認められるであろう。一般に、APP基 質のタンパク質分解的開裂の発生を検出することのできる任意の方法をこの目的 に利用できる。そのようなものは、開裂によってシグナル発生種、例えば有色色 素または蛍光性色素のような光学的に反応性の生成物が生成するような、APP 基質の適当なデザインにより提供することができる。 別の理論的アプローチは、例えばイムノアッセイによる1または 複数の開裂生成物の高感度検出を含む。現在のところ、そのような開裂生成物は 優先的にAPP基質のC末端断片である;しかしながら、試料とのインキュベー ション時に現れるいずれの断片も検出の対象となり得る。 病理学的タンパク質分解活性に特徴的な1または複数の開裂生成物の検出は、 多数の方法で達成することができる。1つのそのような方法は(下記の実施例に おいて更に例示する)ウエスタンブロットとして一般に知られる手順を含む。典 型的には、APPと試験試料とのインキュベーション後、ゲル電気泳動を行って 反応混合物中に生成した成分を分離する。分離されたタンパク質成分を次いでニ トロセルロース膜のような固体母材に移行せしめる。 次いで、膜に固定された成分をAPP分解に特徴的な断片に対して特異的な抗 体と反応させ、酵素で標識した二次抗体接合体の添加により検出する。結合した 接合体を、酵素標識のための色素形成基質を使って発色させる。 現在利用可能な試験システムで処理することができる様々なイムノアッセイ形 式をAPP断片の検出にも適用できる。典型的には、APP基質を試験試料と共 にインキュベートしそして生成した無傷のAPPを固定化する(例えば固相上へ の捕捉により)か、あるいはまた試験試料をAPP基質の固定化形態と共にイン キュベートする。次いで固定化されたAPP基質をAPP基質の一部分(APP 基質から開裂されるかまたは開裂部位を限定する部分)に対して向けられた抗体 試薬と反応させることにより、タンパク質分解的開裂を検出する。 抗体試薬は完全抗体を含んで成るかまたは抗原結合部位を含む断片(例えばFa bもしくはFab')を含んで成ることができ、そしてモノクローナル型またはポリ クローナル型のものであることができる。 固定化相に結合した抗体試薬の検出は、特徴的なタンパク質分解的開裂が無いこ とを示す。逆に、固定化相への抗体結合の欠失はAPP開裂を表す。抗体試薬の 結合の検出は一般に、そのような抗体試薬の標識形態の使用または標識された二 次抗体もしくは抗−抗体の使用を伴うだろう。 APPの捕捉または固定化は様々な方法で達成することができる。開裂性断片 上に存在しないエピトープに対して特異的な抗体を生成させることができる。そ のような抗体を固定化し、そして完全なAPPを捕捉または固定化するのに使う ことができる。あるいは、リガンドまたはハプテンをAPPに共有結合により取 り付け、そして対応する固定化されたレセプターまたは抗体を使ってAPPを捕 捉または固定化することができる。この目的に有用である典型的なリガンド:レ セプターペアはビオチン:アビジンである。この目的に有用であるハプテンの例 はフルオレセインとジギトキシゲニンである。 APP基質が固定化または捕捉される固相は様々な材料から成ることができ、 例えばマイクロタイタープレートウエル、試験管、ストリップ、ビーズ、粒子な どが挙げられる。特に有用な固相は磁性または常磁性粒子である。そのような粒 子は、簡単な化学反応によって様々な化合物に結合させることができる化学的活 性基を含有するように誘導体化することができる。該粒子を入れた容器の近くに 磁石を近づけることにより、該粒子を懸濁液から取り除くことができる。こうし て、面倒な遠心や濾過を使わずに該粒子を繰り返し洗浄することができ、アッセ イ手順を完全に自動化するための基礎を提供することができる。 一次および二次抗体試薬のための標識は、当業界において公知であるものから 選択することができる。そのような標識は蛍光性もし くは化学発光性標識、放射性同位体であり、そしてより好ましくは、この目的で の酵素はアルカリホスファターゼ、ペルオキシダーゼおよびβ−ガラクトシダー ゼである。それらの酵素は様々な条件下で安定であり、高い触媒回転率を有し、 且つ単純な色素産生基質を使って検出することができる。 APP基質のタンパク質分解的開裂は、APP断片を分離し次いで検出するで あろうクロマトグラフィー技術によって検出することもできる。この点で高圧液 体クロマトグラフィー(HPLC)が特に有用である。この技術を適用する場合、蛍 光標識されたAPP基質を調製する。試験試料とのインキュベーション後、反応 混合物をクロマトグラフィーカラムに適用し、そして無傷のAPPに対する蛍光 性断片の差異的移動度を観察する。 本発明はまた、AD患者を治療する方法であって、単独でまたは非毒性で不活 性の医薬上許容される賦形剤と共にアスパラギン酸プロテアーゼ阻害剤の有効量 をAD患者に投与することを含んで成る方法にも向けられる。 本発明は更に、非毒性で不活性の医薬上許容される賦形剤と共にそのようなア スパラギン酸プロテアーゼ阻害剤を含有する医薬製剤にも関する。 本発明は、投与単位形態におけるそのような医薬製剤も包含する。これは、該 製剤が個々の部品、例えば錠剤、糖剤、カプセル、カプレット、ピル、坐剤およ びアンプルの形で存在することを意味し、そしてそれの阻害剤含有量は1回量の 分数または倍数に相当する。投与単位は、例えば1,2,3もしくは4回量また は1回量の1/2,1/3もしくは1/4を含むことができる。1回量は、好ましくは、 1回の投与で与えられそして普通は1日量の全部、1/2、1/3または1/4に相当す る活性化合物の量を含有する。 非毒性で不活性の医薬上許容される賦形剤とは、あらゆる種類の固体、半固体 または液体の希釈剤、充填剤および製剤補助剤であると解釈すべきである。 好ましい医薬製剤としては、錠剤、糖剤、カプセル、カプレット、ピル、顆粒 、坐剤、溶液、懸濁液および乳濁液、ペースト、軟膏、ゲル、グリーム、ローシ ョン、微粉末並びにスプレー剤を挙げることができる。錠剤、糖剤、カプセル、 カプレット、ピルおよび顆粒は、前記阻害剤に加えて常用の賦形剤、例えば(a) 充填剤および増量剤、例えばデンプン、乳糖、ショ糖、ブドウ糖、マンニトール および珪酸、(b)結合剤、例えばカルボキシメチルセルロース、アルギン酸塩、 ゼラチンおよびポリビニルピロリドン、(c)保湿剤、例えばグリセロール、(d)崩 壊剤、例えば寒天、炭酸カルシウムおよび炭酸ナトリウム;(e)溶解遅延剤、例 えばパラフィン、および(f)吸収促進剤、例えば第四級アンモニウム化合物、(g) 湿潤剤、例えばセチルアルコールおよびグリセロールモノステアレート、(h)吸 収剤、例えばカオリンおよびベントナイト、並びに(i)滑沢剤、例えばタルク、 ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウムおよび固体ポリエチレング リコール、またはすぐ上の(a)〜(i)のもとに挙げられた物質の混合物を含んで成 ることができる。 錠剤、糖剤、カプセル、カプレット、ピルおよび顆粒には、所望により不透明 剤を含むことがある常用のコーティングおよび外殻を提供することができ、そし てそれらが所望により遅延方式で腸管の或る部分において優先的に放出すること ができるかまたは阻害剤のみを放出できるような組成のものであることもできる 。使用することができる埋封材料の例は高分子物質およびワックスである。 阻害剤はマイクロカプセル化形態で存在することもでき、適当ならば1または 複数の上述した賦形剤を有することができる。 坐剤は、阻害剤に加えて、常用の水溶性または水不溶性賦形剤、例えばポリエ チレングリコール、脂肪、例えばカカオ脂および高級エステル(例えばC16脂肪 酸とC14アルコールのエステル)、またはそれらの物質の混合物を含有すること ができる。 軟膏、ペースト、クリームおよびゲルは、阻害剤に加えて、常用の賦形剤、例 えば動物および植物油脂、ワックス、パラフィン、デンプン、トラガカント、セ ルロース誘導体、ポリエチレングリコール、シリコーン、ベントナイト、珪酸、 タルクおよび酸化亜鉛、またはそれらの物質の混合物を含有することができる。 微粉末およびスプレー剤は、阻害剤に加えて、常用の賦形剤、例えば乳糖、タ ルク、珪酸、水酸化アルミニウム、珪酸カルシウムおよびポリアミド粉末、また はそれらの物質の混合物を含有することができる。スプレー剤は更に常用の噴射 剤、例えばクロロフルオロカーボンを含むことができる。 溶液および乳濁液は、阻害剤に加えて、常用の賦形剤、例えば溶剤、可溶化剤 および乳化剤、例えば水、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、炭酸エ チル、酢酸エチル、ベンジルアルコール、安息香酸ベンジル、プロピレングリコ ール、1,3−ブチレングリコール、ジメチルホルムアミド、油、特に綿実油、 落花生油、コーン胚芽油、オリーブ油、ヒマシ油およびゴマ油、グリセロール、 グリセロールホルマール、テトラヒドロフルフリルアルコール、ポリエチレング リコールおよびソルビタンの脂肪酸エステル、またはそれらの物質の混合物を含 有することができる。 非経口投与用の溶液および乳濁液は、血液と等張の無菌形態であることもでき る。 懸濁液は、阻害剤に加えて、常用の賦形剤、例えば液体希釈剤、例えば水、エ チルアルコールまたはプロピレングリコール、および 懸濁剤、例えばエトキシル化イソステアリルアルコール、ポリオキシエチレンソ ルビトールおよびソルビタンエステル、微結晶セルロース、金属水酸化アルミニ ウム、ベントナイト、寒天並びにトラガカント、またはそれらの物質の混合物を 含有することができる。 言及される剤形は、着色剤、保存剤並びに矯臭改良添加剤、例えばペパーミン ト油およびユーカリ油、並びに甘味剤、例えばサッカリンまたはアスパルテーム を含有することもできる。 本発明の阻害剤は、全混合物の約0.1〜99.5重量%、好ましくは約0.5〜95重量 %の濃度で上述の医薬製剤中に存在すべきである。 上述の医薬製剤は複数の阻害剤を含むことができ、その場合、上述の医薬製剤 中の阻害剤の総量は全混合物の約0.1〜99.5重量%、好ましくは約0.5〜95重量% である。本発明の製剤は、本発明の阻害剤に加えて別の活性成分を含んでもよい 。 上述の医薬製剤は、既知の方法により、例えば1または複数の活性化合物を1 または複数の賦形剤と混合することにより、通常のやり方で調製される。 上述の製剤は、経口的、直腸的、頬側的、非経口的(静脈内、筋肉内または皮 下)、膣内的、腹腔内的または局所的(微粉末、軟膏またはドロップ)に投与す ることができる。適当な製剤は、注射液、経口治療用溶液および懸濁液、ゲル、 注入製剤、乳濁液、軟膏またはドロップ剤である。眼科用および皮膚科用製剤、 銀塩および他の塩類、点耳剤、眼用軟膏、粉末または溶液を局所治療用に用いる ことができる。更にゲル、粉末、微粉末、錠剤、徐放性錠剤、プレミックス、濃 縮液、顆粒、ペレット、カプセル、カプレット、エールゾル剤、スプレー剤およ び吸入剤を使うことも可能である。阻害剤は別の担体材料、例えばプラスチック (例えば局所治療用のプラスチック鎖)、コラーゲンまたは骨セメントの中に均 質混合すること ができる。 作用部位は脳であるため、阻害剤は血液−脳関門を通過しなければならない。 このため、場合によって、例えば親油性担体への結合によりまたは親油性置換基 、例えば炭化水素基、例えば長鎖アルキル基、アルケニル基、例えばビニル基な どの導入により、阻害剤の親油性を増加させることが必要かもしれない。親油性 を増加させるためのそのような変更は慣用的であり、当業者の技術の範囲内であ る。例えば、R.B.Silverman,“The Organic Chemistry of Drug Design and D rug Action”,1992,Academic Press,San Diegoの特に第361〜364頁を参照の こと(その全内容が参考として本明細書中に組み込まれる)。親油性の増加を達 成する任意の常法が期待される。適当な親油性担体の例は、N.Boder他により考 案された可逆性レドックスドラッグデリバリーシステムである(これはSilverma n,前掲,の362頁にも論じられている)。N.Boder他,1983,Pharmacol.Ther. ,19:337およびN.Bodor,1987,Ann.N.Y.Acad.Sci.,507:289も参照のこと (その全内容が参考として本明細書中に組み込まれる)。 一般に、所望の結果を得るために適当ならば数回量の形で、約0.5〜500mg/kg 、好ましくは約5〜100mg/kg体重の総量で24時間毎に阻害剤を投与することが有 利である。1回量は好ましくは約1〜約80mg/kg、特に3〜30mg/kg体重の量で 阻害剤を含有する。しかしながら、上述した用量からはずし、そして特に病気の 性質と重さ、製剤の性質および医薬の投与の性質、並びに投与を行う期間または 間隔の関数としてそうすることが必要であるかもしれない。よって、場合により 、上述した阻害剤の量のよりも少ない量で処理することが十分かもしれないし、 また別の場合には、専門知識に基づいて専門化により上述した阻害剤の量を容易 に決定することができる。 定義 次のアミノ酸は明細書中のどこかに次の3文字または1文字記号で表記するこ とができる。 図面の簡単な説明 図1a〜1fは、ADヒト皮質細画分に比較した対照のペプチダーゼ活性の二 次元等高線プロットを示す。 細画分は、実施例1に従って、P2、SおよびM画分のイオン交換(Mono-Q) 分離により調製した。Mono-Q画分によるN−ダンシル-Ile-Ser-Glu-Val-Lys-Met -Asp-Ala-Glu-Phe-Arg-His-Asp-Asp-Asp-Asp(配列番号1)の酵素的開裂は、実 施例3に記載の通りに実施した。各プロットは、同一条件下での各Mono-Q画分( 縦座標)のインキュベーションにより得られる各蛍光性生成物(横座標)の相対 量を示す。生成物の量は等高線により垂直に表される。等高線の数が多くなるに つれ、特定生成物の量が多量になることを示す。対照S(a)、ADのS(b)、対照 M(c)、ADのM(d)、対照P2(e)、ADのP2(f)からのMono-Q画分を分析にか けた。3つのADプロットの右側縦座標上のローマ数字は、実施例3に記載のプ ール領域を表し、それを実施例8に従ってアッセイすると、有意なAPP分解活 性を含むことがわかった。 図2a〜2fは、AD皮質から誘導したM,SまたはP2画分のイオン交換分 離からの特定のMono-Qプールに関連するAPP695分解活性のイムノブロット分 析を表す。 プールは、実施例3に記載のようにしてそれらのペプチダーゼ活性の含有量に 基づいて作製された。イムノブロットアッセイは実施例8に記載の通りに実施し た。次のプールについての典型的アッセイが示される。 図2a:P2プールVに関連する活性:APPはレーン2〜6の各々に存在し た。PMTI 73からのC-100(レーン1)、P2−V不含有ブランク(レーン2) 、P2−V(レーン3)、P2−V+EDTA(レーン4)、P2−V+メタノール (レーン5)およびP2 −V+メタノール中のペプスタチンA(レーン6)。 図2b:MプールIIIに関連する活性:APPはレーン2〜7中に存在した。P MTI 73からのC-100(レーン1)、M−III+シスタチンC(レーン2)、M−I II+アプロチニン(レーン3)、M−III+カプトプリル(レーン4)、M−III +EGTA(レーン5)、M−III+N−ダンシル-Ile-Ser-Glu-Val-Lys-Met-Asp-Al a-Glu-Phe-Arg-His-Asp-Asp-Asp-Asp(配列番号1)(レーン6)、阻害剤不含 有のM−III(レーン7)、および事前染色した分子量マーカー(レーン8)。 図2c:SプールIに関連する活性:APPはレーン2〜6の各々に存在した 。S−I+N−ダンシル−Ile-Ser-Glu-Val-Lys-Met-Asp-Ala-Glu-Phe-Arg-His- Asp-Asp-Asp-Asp(配列番号1)(レーン2)、S−I+EGTA(レーン3)、S −I+カプトプリル(レーン4)、S−I+アプロチニン(レーン5)、S−I +シスタチンC(レーン6)、およびPMTI 73からのC-100(レーン7)。レー ン1は事前染色した分子量マーカーを含む。 図2d:ADのP2の分離からの個々のMono-Q画分中に回収された活性:他の 場合にP2プールVIIが観察される電気伝導度領域に相当するMono-Q画分38〜43 を、個別にAPP分解活性について調べた。各画分について、組換えAPP695 の非存在下(−)または存在下(+)の両方でインキュベーションを実施した。 画分番号は図2上に与えられる。使用したC-100標準物質はPMTI 100からのもの であった。Mrは分子量マーカーを示す。 図2e:PMTI 73またはPMTI 100のいずれかにより指令されたC-100生成物の 移動の位置の比較:PMTI 73(レーン1と3)およびPMTI 100(レーン2と4) のタンパク質生成物が分子マーカー(レーン5)と比較して示される。 図2f:生成物形成の典型的な経時変化:APP+M−IIIを時間 t=0h(レーン1)、5h(レーン2)、20.5h(レーン3)、44.5h(レー ン4)、および55h(レーン5)で分析した。分子量マーカー(レーン6)、C- 100 PMTI 73(レーン7)およびM−III不含有APP(レーン8)が示される。 上記図2a〜2fの各々について、移動方向は上から下であった。図2a〜2 dおよび2f中、上の方の実線の矢印がホロAPPの移動の位置を示し、下の方 の実線の矢印がC-100の移動の位置を示す。図2dでは、白ぬきの矢印は酵素的 に生成したC-100断片の推定上のオリゴマーの移動位置を示す。全ての阻害剤の 濃度は下の表4中に列挙される。 図3aおよび3bは、ゲル濾過によるP2VIIプールの更なる精製からの結果 を表す。 図3a:Mono-Q 10/10クロマトグラフィーからのP2プールVII画分をプール し、0.25mlに濃縮し、そして150mM NaClを含む10mM Tris-HCl緩衝液pH7.5中に平 衡化された2本のSuperose 6HR 10/30カラムの縦列配列に適用した。溶出は0.3m l/分の流速で実施し、カラム溶出液を280nmでモニタリングした。画分(0.24ml )を収集し、ペプチダーゼ活性アッセイとイムノブロットを使ったAPP分解ア ッセイの両方にかけた。矢印は、APP分解活性が回収されたクロマトグラムの 領域の位置を示す。K−M結合開裂(●)とM−D結合開裂(○)に関連したペ プチダーゼ活性も示される。クロマトグラフィーは22℃で実施した。 図3b:既知分子量の指摘の標準タンパク質に比較したAPP分解活性の移動 度を使って、APP性分解プロテアーゼの見かけMr(実施例8に列挙される)を 計算した。 図4はβ−アミロイドペプチドに対して惹起されたマウスモノクローナル抗体 C286.8Aのペプチドエピトープマッピングを示す。マ イクロタイタープレートを50ngの合成APP695(597-638)(β−アミロイド1 〜42)でコーティングし、ブロックし、次いで指摘の濃度の競合ペプチドの存在 下でまたは非存在下で予備インキュベートした(室温で60分間)100μlのC286. 8A(80ngのIgG)と共にインキュベートした。ペプチド1-7は配列番号1のペプ チドを指すことに注意。室温で60分間インキュベーション後、プレートを洗浄し 、標準手順(Wunderlich他,1992,J.of Immunol.Methods,147:1)に従って 西洋ワサビペルオキシダーゼ結合ヤギ抗マウスポリクローナル抗体を使った発色 により、結合した抗体の量を測定した。次の式を使って、450nmでの吸光度デー タからプレートへの抗体結合の競合率(%C)を計算した: β−アミロイド1-42,1-28,1-16およびN−ダンシル−ISEVKMDAEFRHDDDD(1-7 を含む)は用量依存形式でC286.8A結合を阻害し、一方で12-28,25-35およびA PP645-695は阻害しなかった。従って、C286.8Aに対する反応性エピトープはA 4領域のN末端の7アミノ酸(APP597-603)に位置決定される。 図5:ヒト脳P2細画分の精製からのイオン交換画分中に回収されたAPP69 5プロセシング活性。カラムから合計123の画分を収集した。最初の32画分は負荷 および洗浄段階に相当する。塩勾配は33画分から開始した。画分3〜18(パネル a)、21〜32(パネルb)、33〜38(パネルc)および39〜44(パネルd)の像 が示される。各画分について、APP695基質の非存在下(−)と存在下(+) の両方でインキュベーションを実施した。適宜0時間と24時間のAPP695のイ ンキュベーションが示される。インキュベーション は次の通り行った:バキュロ由来ホロAPP695(80nM)を、100mM Mes緩衝液pH 6.5,0.008%(v/v)Triton X-100,160mM NaCl,6.7mM Tris(APP原液から) を含有する総容量15μl中で5μlの各カラム画分と共にインキュベートした。 24時間後、SDS-PAGE試料緩衝液の添加により反応を終了させた。実施例8に記載 した通りに、実施例6のC末端ポリクローナル抗血清を使ってイムノブロットを 展開した。矢印は生成断片の位置を示す。画分45〜86も試験したが、比較的小さ な活性しか示さなかった(従って図示していない)。ピークAとBは主活性の位 置を示す。 図6はゲル濾過によるP2由来APP分解活性の精製の結果を示す:カテプシ ンDの溶出との関係。パネル(a)は、Superose 6HRカラム上でのP2ピークBの 精製についての280nm溶出曲線を示す。パネル(b)と(c)は、実施例5に記載した のと本質的に同様に測定された、溶出画分49〜60中の対応するAPP−C末端プ ロセシング活性を示す。矢印は主な生成物バンドの位置を示す。パネル(d)と(e) は、カテプシンDに対するウサギポリクローナル抗体(1/300希釈)を使った溶 出画分のイムノブロット分析を示す。矢印は免疫反応性バンドの移動の位置を示 す。ヒト肝臓カテプシンDも比較のため分析した。 図7はP2細画分から単離されたプロテアーゼ活性のプロテアーゼ阻害剤特異 性を表す。APPの添加により37℃で反応(32μl)を開始し、次の初期成分条 件を達成した:ゲル濾過(図6)の15〜25kDa領域からのP2酵素(2.54μg/ml )画分;96mM Mes緩衝液pH6.5中のAPP(168nM)。26時間後、15μlの3×試 料緩衝液の添加により反応を終了させ、そしてAPPのC末端に対するウサギポ リクローナル抗血清の1/1000希釈液を使ったイムノブロット分析にかけた。次の 阻害剤の添加の効果が示される:阻害剤なし(レーン7と20);1mM EDTA(レ ーン5);エタノール中400μM PMSF(レーン9);エタノールのみ(レーン11);100μM E-64(レーン13);1 0μg/mlアプロチニン(レーン22);DMSO中100μMペプスタチンA(レーン26) ;DMSOのみ(レーン24)。0時間(レーン2と30)および26時間(レーン3と28 )のAPPのインキュベーションの効果も示される。レーン4,8,12,19,23 および27はC-100標準物質を含んだ。事前染色した分子量マーカーはレーン1と2 9に存在する。18および28kDaのC末端生成断片の位置が矢印で示される。 図8は、APPのC末端領域に対する抗体を使ってモニタリングした、カテプ シンDにより触媒されるAPP開裂の経時変化を示す。パネル(a)は86μMペプ スタチンAの非存在下(レーン10〜14)または存在下(レーン4〜8)でのカテ プシンDによるAPPタンパク質分解の経時変化を示す。数字は反応の開始後の 時間(hr)を示す。APPの添加により37℃で反応を開始し、次の初期成分濃度 を達成した:89mM Mes緩衝液pH6.5中、APP(82nM)、カテプシンD(9.2μg/ ml)。ペプスタチンを含まない試料には等量の溶媒(1.3%v/vメタノール)を添 加した。t=0,43,84,140および215分にアリコート(15μl)を取り、7.5 μlのSDS-PAGE試料緩衝液と混合し、そしてAPPのC末端領域に対するウサギ 抗血清を使ったイムノブロット分析にかけた。18および28kDaの反応生成物の位 置が矢印で示される。 図9は、P2由来酵素またはカテプシンDによるAPPのC末端プロセシング のpHおよびイオン強度依存性を示す。パネル(a)はカテプシンDおよびP2酵 素(図6のゲル濾過クロマトグラフィー後の図5のピークB)を使って観察され たpH依存性を示す。パネル(b)はpH6.5における両酵素についてのイオン強度依 存性を示す。酵素の添加により反応を37℃で開始し、次の初期成分濃度を達成し た :カテプシンD(9.2μg/ml)または図6からのP2酵素(11.7μg/ml)、酢酸 ナトリウム,MesおよびTris-HClの各々100mM、並びに精製APP(79nM)。t= 0および3時間でアリコート(15μl)を取り、7.5μlの3×試料緩衝液と混 合し、そして実施例8に従ってC末端ポリクローナル抗血清を使ったイムノブロ ット分析にかけた。28,18および14kDaの反応生成物の位置が矢印で示される。 図10は、Superose 6HR上での更なる精製後のカテプシンDおよびP2酵素(ピ ークB、図5)によるN−ダンシル-Ile-Ser-Glu-Val-Lys-Met-Asp-Ala-Glu-Phe -Arg-NH2(配列番号7)の開裂を示す。酵素/阻害剤の添加により反応を37℃で 開始し、それにより次のt=0成分濃度を達成した:酢酸塩、MesおよびTris pH 5.0の各々130mMを含んで成る混合緩衝液中、カテプシンD(2.8μg/ml)または 図6からのP2酵素(17.5μg/ml)、N−ダンシルペプチド(58μM)、カプト プリル(0.3mM)。試料はペプスタチンA(最終濃度3%v/vのメタノール中213 μM)または同等の最終濃度のメタノールのみのいずれかを含有した。0,2, 4,8および24時間目に12%(v/v)TFA(10μl)の添加により反応を終了さ せ、そして実施例2および3に従ってHPLC分析にかけた。次のものについての代 表的な痕跡が示される:P2酵素、t=0時間(パネルA);P2酵素、t=24 時間(パネルB);P2酵素+ペプスタチンA、t=24時間(パネルC):カテ プシンD、t=0時間(パネルD);カテプシンD、t=24時間(パネルE); およびカテプシンD+ペプスタチンA、t=24時間(パネルF)。 図11は、カテプシンDおよびP2酵素(ピークB)によるN−ダンシル−Ile- Ser-Glu-Val-Lys-Met-Asp-Ala-Glu-Phe-Arg-NH2(配列番号7)開裂のpH依存 性を示す。反応条件は本質的に図10にお いて記載した通りである。ただし、混合緩衝液を指摘のpHに調整し、そしてイ ンキュベーション時間がP2酵素の場合23時間でありそしてカテプシンDの場合 5時間であった。(a)カテプシンDによる開裂、および(b)P2酵素による開裂。 各場合での-Glu-Val-(●)および-Met-Asp-(○)結合のところでの開裂の速度 が示される。 図12は、カテプシンDによるAPPの調製用消化からの反応生成物のSDS-PAGE 分析である。パネル(a)はバンド切除前のクーマシーブルー染色した電気ブロッ トの写真であり、パネル(b)はバンド切除後の対応するブロットであり、そして パネル(c)はパネル(a)と(b)に示されたものと並行した一連の反応の対応するイ ムノブロット分析(モノクローナル286.8Aの1/100希釈液)である。(a)の反応は 、基質の添加により37℃で開始し、それによって次の初期成分濃度を達成した: 30mM NaClを含む40mM酢酸ナトリウムpH5.0中、APP(15.6μM)、カテプシン D(0.17μM,7.145μg/ml)。t=16時間目に、反応混合物をSpeed Vacにより 15μlに濃縮し、7.5μlの3×試料緩衝液と混合し、そしてSDS-PAGEにかけた 。(c)の反応は本質的に同じ方法で実施したが、ただし、APP濃度を3.2μMに 減らした。両実験((a)と(c))とも、インキュベーションは完全なインキュベー ション系(レーン3)を使っておよびカテプシンDの非存在下で(レーン4、試 料緩衝液の添加の直後にカテプシンDを添加した)インキュベーションを実施し た。各場合にレーン5はカテプシンDのみの対照を含み、一方レーン6は移動の 標準物質として精製APPを含んだ。事前染色した分子量マーカーはレーン1に 存在する。(c)では、主な免疫反応性生成物の位置が矢印により示される。 図13は、β−アミロイドのN末端に対するモノクローナル抗体を使ってモニタ リングした、カテプシンDにより触媒されるAPP分 解の経時変化を示す。APPの添加により反応を37℃で開始し、次の初期成分濃 度を達成した:83mM酢酸ナトリウム緩衝液pH5.0中、APP(448nM)、カテプシ ンD(30nM)、および含める時にはペプスタチンA(97.2μM)。指摘した時点 において、アリコート(20μl)を取り、10μlの3×SDS-PAGE試料緩衝液と混 合し、そしてモノクローナル抗体286.8A(1/100)を使ったイムノブロット分析 にかけた。反応はペプスタチンA(メタノール中で供給)の非存在下(−)また は存在下(+)で実施した。全ての試料に2.7%(v/v)メタノールを与えた。レー ン1と12は事前染色したMrマーカーを含んだ。レーン10と18はC-100Mrマーカー を含んだ。レーン11と13はカテプシンDの非存在下でそれぞれ0時間および21時 間インキュベートしたAPPを含んだ。主な生成断片の位置が矢印で示される。 図14は、カテプシンDおよびP2由来酵素(ピークB)による合成ペプチドの 加水分解の経時変化に対するアミノ酸置換の影響を示す。基質の添加により反応 を37℃で開始し、次の初期成分濃度を達成した:Tris,Mesおよび酢酸塩緩衝液p H5.0の各々の135mM緩衝液中、カテプシンD(2.5μg/ml)またはP2ピークB酵 素(7.5μg/ml);N−ダンシルペプチド(58μM)、カプトプリル(0.3mM)、 ペプスタチンA(213μM)含有または不含有、塩化ナトリウム(75mM)。様々 な時点において、アリコート(30μl)を取り、TFA中12.5%(v/v)に調整し 、そしてRP-HPLC分析にかけた。次の基質/プロテアーゼの組合せについての加 水分解の経時変化が示される: (a) カテプシンDによるN−ダンシル-Ile-Ser-Glu-Val-Lys-Met-Asp-Ala-Glu -Phe-Arg-NH2(配列番号7); (b) カテプシンDによるN−ダンシル-Ile-Ser-Glu-Val-Asn-Leu -Asp-Ala-Glu-Phe-Arg-NH2(配列番号3); (c) P2酵素(実施例6のゲル濾過後の図5のピークB)によるN−ダンシル -Ile-Ser-Glu-Val-Lys-Met-Asp-Ala-Glu-Phe-Arg-NH2(配列番号7); (d) P2酵素(図5のピークB)によるN−ダンシル−Ile-Ser-Glu-Val-Asn- Leu-Asp-Ala-Glu-Phe-Arg-NH2(配列番号3)。 E−V結合(パネルAおよびCの□)、M−D結合(パネルAおよびCの◆) のところでの開裂、または保持時間4.4分で代謝産物を生成するような開裂(パ ネルBおよびD)が示される。 図15はアプロチニン−セファロース上での可溶化P2画分の精製を示す。実験 は実施例1に従って実施した。(a)は典型的なA280nm溶出曲線であり、そして(b )は溶出画分中のAPPプロセシング活性についてのイムノブロットアッセイ( APPのC末端領域に対するウサギ抗血清)である。矢印は主なAPP分解生成 物の移動を示す。酸溶出からの画分8〜13中に分解生成物が出現することに注目 のこと。 図16は、Mono-Q上でのP2由来アプロチニン結合プロテアーゼの精製を示す。 (a)はA280nm溶出曲線を示し、(b)は検出用にウサギ抗C末端APP抗血清(1/1 000希釈)を使った溶出画分の活性を示し、そして(c)は検出用にMab 286.8A(1. 6mg/mlの純粋なIgGの1/100希釈液)を使った溶出画分の活性を示す。3つの矢 印は11,14および18kDaのC末端APP分解生成物の移動を示す。 図17は、プールYセリンプロテアーゼにより触媒されるAPP分解のpHおよ びイオン強度依存性を示す。パネル(a)はpH依存性を示す。反応を37℃で開始 し、次のt=0成分濃度を達成した:指摘のpH値に調整された酢酸塩,Mesおよ びTrisの各々32mMを含んで成る混合緩衝液中、プールYプロテアーゼ(図16から の画分16を5 μl)、APP(38nM)。2時間後に7.5μlの3×試料緩衝液の添加により反 応混合物(16μl)の反応を終了させた。APPのC末端領域に対するウサギポ リクローナル抗血清を使って、本質的には実施例8に記載した通りに、イムノブ ロットを発色させた。レーン1と12は事前染色したMrマーカーを含んだ。レーン 9はC-100を含み、レーン10と11はプールYの非存在下でpH6.5においてそれぞれ 0時間および3時間インキュベートしたAPPを含んだ。パネル(b)はイオン強 度依存性を示す。反応は本質的には(a)に記載した通りに実施した。ただし、緩 衝液は指摘のモル濃度の塩化ナトリウムを含有する95mM Mes pH6.5であった。各 塩化ナトリウム濃度についてプールYの非存在下(レーン2〜7)または存在下 (レーン9〜14)でのAPP開裂が示される。レーン1と8はそれぞれMrマーカ ーとC-100標準物質を含んだ。矢印は11,14および18kDaのAPP断片の移動を示 す。 図18はプールYプロテアーゼの阻害剤選択性を示す。酵素の添加により反応を 37℃で開始し、16μlの容量中に次の初期成分濃度を達成した:30mM Mes緩衝液 pH6.5中、Superdex 75カラム上での精製後のプールY ♯3-5(14μg/ml)、AP P(35nM)。7.5μlの3×試料緩衝液の添加により反応を終結させた。実施例 8に従ってAPPのC末端領域に対するウサギ抗血清を使ってイムノブロットを 展開した。次の阻害剤の効果についてデータが示される:パネル(a):メタノー ル中の860μM PMSF(レーン4)、メタノール中の400μMペプスタチン(レーン 6)、5mMベンズアミジン(レーン8)、350μM E-64(レーン9)、7.7mM EDT A(レーン10)、15μMアプロチニン(レーン11)、および0.1%(w/v)デオキシコ ール酸塩(レーン15)。次の対照も実施した:阻害剤なし(レーン12)、エタノ ール(レーン3)、メタノール(レーン5)、プール Yのみ(レーン2)、0時間のAPPのみ(レーン13)および4時間のAPPの み(レーン14)。レーン1と7はそれぞれ事前染色したMrマーカーとC-100標準 物質を示す。パネル(b):1.8μM α−1−抗キモトリプシン(レーン2)、156 μM TLCK(レーン3)、46μMキモトリプシン阻害剤I(レーン4)、119μMキ モトリプシン阻害剤II(レーン5)、4μM α−2−抗プラスミン(レーン6) 、51μM α−1−抗トリプシン(レーン7)、DMSO中で投与された98μMキモス タチン(レーン10)、153μMメタノール性TPCK(レーン12)。対照として、阻害 剤なし(レーン8)、DMSO(レーン11)およびメタノール(レーン13)も含めた 。事前染色したMrマーカーとC-100標準物質をそれぞれレーン1と9に適用した 。矢印は11,14および18kDaのAPP分解生成物の移動を示す。 図19は、(1)DMSOもDMSO+10μMペプスタチンAもどちらもHEK293細胞の増殖に 影響を与えないこと(パネルA)、(2)DMSO+ペプスタチンAで処理した後期対 数期培養物から得られた順化培地が、DMSOだけで処理した培養物よりも有意に低 いレベルの15KDaのC末端APP断片を示すこと(パネルB)を表す。パネルA 。HEK 293細胞(ATCC CRL 1573、懸濁培養に適する)を、400mlのMoAb培地(JRH Biosciences,Lenexa,Kansas)+0.2%(v/v)ウシ胎児血清を含む回転瓶中に接 種した(最終濃度1×105細胞/ml)。追加の回転瓶は0.01%(v/v)DMSO(□)ま たは0.01%DMSO+10μMペプスタチンA(◆)を含んだ。細胞培養は5%CO2/95 %空気中で37℃にて行った。トリパン青で処理した試料中の目に見える細胞数を 血球計数器を使って計測すると、時間に関して一定の比率(60%)であった。対 数期の終わり(第7日の矢印により示される)に順化培地を収得し、Beckman Gs -6卓上型遠心機中で1500RPMで遠心し、そして固定化された抗β−アミロイドモ ノクローナル抗体(C286.8A)の カラム上でのクロマトグラフィーにかけた。パネルB。ウサギ抗APP−C末端 抗血清を使ったイムノブロット。レーン1は事前染色した分子量マーカーであり ;レーン2〜7はDMSO処理細胞からの培地の精製から得られた画分1〜6の各々 の分析であり;レーン9〜14はDMSO/ペプスタチンA処理細胞からの培地の精製 から得られた画分1〜6の各々の分析である。レーン8はC-100標準物質(実施 例5、PMTI 100から)を含み、レーン15は実施例7の方法2に従って精製された 組換えホロAPP695を含む。DMSOのみでの処理からの画分5と6は、DMSO/ペ プスタチンA処理からの対応する画分中には欠けている15kDaバンドを含むこと に注目せよ。更なる詳細は本明細書中の実施例12に与えられる。 図20は、APPプロセシング活性を有するアスパラギン酸プロテアーゼのヒト 脳からの精製を要約する。a)Mono-Q HR 10/10カラム上での可溶化P2画分( タンパク質140mg)の精製の溶出曲線。収集された各画分について、タンパク質 濃度(○)、電導度(点線)および10μMペプスタチンAの非存在下(●)また は存在下(△)でのN−ダンシル−ISEVKMDAEFR-NH2からのN−ダンシル−ISEの 形成速度が示される。E−V開裂活性は10μMペプスタチンAにより完全に阻害 された。活性は各画分により生成物に変換される基質の%として表される。b) APP695加水分解活性はa)のE−V開裂性ペプチダーゼ活性と同じ電気伝導 度領域で溶出する。矢印は指摘のサイズ(kDa)の断片の位置を示す。APP695の 開裂は次の画分を使って行った:画分5(レーン2)、11(レーン3)、15(レ ーン4)、21〜26(レーン5〜10)、30〜36(レーン11〜17)。0時間(レーン 18)もしくは24時間(レーン19)のAPP695のみのインキュベーションまたは APP695を含まない各カラム画分(示してない)のインキュベーションは1つ も断片を生成しなかっ た。精製したCD(2μg/ml)による開裂も実施した(レーン1)。0.95μgの APP695を含有する一定量のインキュベーション混合物を各レーンに適用した 。a)には次の研究のためにプールした画分が示される。 APPプロセシング:95μg/mlの均質のホロAPP695(実施例7の方法2に 従って調製)を、酢酸塩,MesおよびTris pH4.0の各々40mM、0.002%(v/v)Trito n X-100並びに30mM外因性NaClを含有する総量15μlにおいて、10μlの各カラ ム画分と共にインキュベートした。24時間後に1×最終濃度へのSDS-PAGE試料緩 衝液の添加により反応を終了させ、10〜20%アクリルアミド勾配Tricineゲル(N ovex)上で100Vの定圧で電気泳動し、次いでProblott膜(Applied Biosystems )上に電気ブロッティングした。アルカリホスファターゼに結合させた適当な二 次抗体を使った標準的なサンドイッチ法により、50μg/mlの最終濃度のモノクロ ーナル抗体C286.8Aを使ってブロットを検出した。 ペプチダーゼ:カラム画分のアリコート(20μl)を10μlの反応混合物に添 加して次の初期成分濃度を達成した:50mM酢酸ナトリウムpH5.0を含んで成る混 合緩衝液中、合成N−ダンシル−ISEVKMDAEFR-NH2(58μM)、カプトプリル(0 .2mM)、メタノール(0.3%v/v)および含める時にはメタノール中のペプスタチ ンA(10μM)。24時間後に10μlの40μMペプスタチンAの添加により反応を 終了させた。酵素生成物を検出しそしてRP-HPLCにより定量した(実施例2)。 図21は、ヒトカテプシンDに対する固定化抗体が溶液からのヒト脳APP分解 活性を選択的に除去することを示す。a)対照(実線)および抗カテプシンD( 点線)カラムについてのA280nm溶出曲線。上に番号を付けた矢印は次のものを 指す:1、負荷の開始;2、平 衡緩衝液での洗浄;3、100mMグリシンpH2.2を使った溶出;4、50mMジエタノー ルアミン塩酸塩pH11を使った溶出;5、100mMグリシン,0.5%(v/v) Triton X-1 00を使った溶出。b)抗CD(+)または対照(−)からの選択された間隙画分 (1〜27)について、並びにカラム適用物(Qプール)、精製したカテプシンD (CD)またはAPPのみについて、APPプロセシング活性が示される。画分 40過ぎにはAPP加水分解活性は検出されなかった。c)21倍濃縮した素通り画 分またはプールしたグリシン/Triton溶出液(画分80〜89、8倍濃縮)の、カテ プシンDに対するポリクローナル抗体に対するイムノブロット反応性。濃縮は10 %(v/v)TCAを使った沈澱により行った。 クロマトグラフィー:対照および抗カテプシンDウサギ抗血清を記載された通 りにavid ALクロマトグラフィー(T.T.Ngo他,1992,Chromatography,597:1 01)により精製し、そして標準法(R.Axen他,1967,Nature,214:1302)により CNBr活性化セファロース4B(Pharmacia)に結合させた。APPプロセシング 活性を含んだ図21bからの等量(100mM NaClを含む110mM炭酸水素ナトリウムpH8 .1 44ml中、タンパク質4.1mg)のプール画分を、固定化された抗カテプシンDIg Gまたは固定化された対照IgGのいずれかの同寸法のカラム(樹脂4.2ml)に並行 して適用した。それらのカラムを各々、28mlの500mM NaClを含む100mM NaHCO3 p H8.3、28mlの100mMグリシンpH2.5、40mlの50mMジエタノールアミン塩酸塩pH11、 そして最後に30mlの0.5%(v/v)Triton X-100を含む100mMグリシンpH2.5により連 続して洗浄した。酸または塩基中に回収された画分をTrisにより中和した。0.5m l/分の流速でクロマトグラフィーを実施し、そして終始2ml画分を収集した。 全ての操作は4℃で行った。 APPプロセシング:均質のホロAPP695(最終濃度31μg/ml)を、pH4.0に 調整された酢酸ナトリウム,MesおよびTrisの各々40mM、40mM NaCl並びに0.002 %(v/v)外因性Triton X-100を含有する15μlの総量において、10μlの各カラ ム画分と共にインキュベートした。24時間後にSDS-PAGE試料緩衝液の添加により 反応を終了させ、そしてモノクローナル抗体286.8Aを使ったイムノブロットによ り分析した。矢印は生成断片の位置を示す。高純度のヒトカテプシンDは酵素イ ンキュベーション液中に1.27μg/mlの最終濃度で存在した。 図22は、カテプシンDに対する固定化抗体が、APP模擬ペプチドを分解する ヒト脳ペプチダーゼを吸着することを示す。a)およびb)はそれぞれ、N−ダ ンシル−ISEVKMDAEFR-NH2の分解についての素通り画分およびプールしたグリシ ン/Triton溶離液プール(♯80〜89、図21a、21倍濃縮)中のペプチダーゼ活性 である。c)およびd)はN−ダンシル−ISEVNLDAEFR-NH2加水分解についての 対応するデータである。a)では素通り画分のE−V加水分解活性(○)が示さ れる。c)ではL−D加水分解が示される。活性は、結合した対照(塗りつぶし た記号)または抗カテプシンDIgG(白ぬきの記号)を含むカラムから回収され た画分から描写したものである。三角は、インキュベーションの終了時に残って いる未競合の基質の量に対する10μMペプスタチンAの効果を示す。b)および d)では、ペプスタチンAの非存在下(白ぬきの棒グラフ)または存在下(塗り つぶした棒グラフ)で活性を測定した。 方法:カラム画分(20μl)の添加により37℃で反応を開始し、次の初期成分 濃度を達成した:酢酸塩、MesおよびTris pH5.0を各々40mMの最終濃度で含んで 成る混合緩衝液中、ペプチド基質(58μM)、カプトプリル(0.28mM)、メタ ノール(0.1%v/v)。 含める時にはペプスタチンは10μMの最終濃度であった。20時間後、最終濃度10 μMのペプスタチンの添加により反応を終了させ、そして実施例2に従ってC-10 ,RP-HPLC分析にかけた。 図23は、表5に報告された最初の整列から今までに行った、カテプシンDによ るAPP695の加水分解から形成されるβ−アミロイド断片の配列整列の要約を 示す。a)イムノブロット上のC286.8A免疫反応性に関係するβAPP由来断片 のN末端配列(イムノブロットのレーンは図12cから取った:レーン1、βAP P695のみ;レーン2、βAPP695+CD)。矢印は、イムノブロットバンドを 、C286.8Aエピトープを含むのに十分な配列とサイズを有する配列決定用ブロッ トの対応するセグメント中に同定された断片と結び付けている。小文字は不確か な配列整列を意味する。APP695のアミノ酸番号付けはKang他,1987,Nature ,325:733に従う。b)C286.8Aエピトープを含有した(斜線つき)または含有し なかった(白ぬき)全ての回収断片を含むβAPP695断片化パターン。各断片 の長さは、指摘の断片サイズ(SDS-PAGEより)と仮定の平均残基質量110から計 算した断片あたりの推定残基数に比例して描かれている。或る断片サイズに対す るグリコシル化の潜在的効果は考慮に入れていない。成熟βAPP695の中のβ APの位置(斜線つきのセグメント)も示される。b)中、加水分解された結合 はβAPP695残基の122-123(F-V);303-304(Y-L);405-406(L-Q);459-4 60(L-R);532-533(L-P);549-550(F-G);593-594(E-V)に相当する。 方法:図12に記載の通りに反応を実施した。完全なインキュベーションに特異 的な断片を含有したまたは並行イムノブロットにおいてCD依存性免疫反応性バ ンドと共に移動した、クーマシーブルー染色した電気ブロットのセグメントを切 り出し、次いで気相での Applied Biosystems 477A型タンパク質シークエンサー上で配列決定した。βA PPの80%が小さな断片に加水分解された。検出可能なN末端配列12.7ピコモル を与えるに等しい量のβAPPをゲルに適用した。 図24は、カテプシンDによるβAPP695の加水分解に対するΔNL変異の効 果を示す。次の成分濃度となるように反応を37℃で開始した:0.128%Triton X- 100を含む各々40mMの酢酸ナトリウム、MesおよびTris,pH5.0中、高純度ヒトカ テプシンD(10μg/ml)、精製βAPP695またはβAPP695ΔNL(84μg/ml 、実施例4の方法2に従って発現させそして実施例7に従って精製したもの)。 アリコート(20μl)を取り、そして材料および方法の項目に従ってC286.8Aモ ノクローナル抗体に対するイムノブロット反応性について試験するまで−80℃で 凍結保存した。0(レーン1)、5(レーン2)および20(レーン3)時間で形 成された免疫反応性βAPP695加水分解生成物が示される。CD無しでの20時 間のβAPP695(レーン4)またはβAPP695ΔNL(レーン9)のインキュ ベーションが示される。レーン5には組換えC-100(βAPP596-695、実施例 5に従ってPMTI-100を使って発現させる)の移動が示される。矢印は10〜12kDa と5.5kDaのC末端APP断片の移動を示す。 発明の詳細な説明 次の非限定例に関して本発明をより具体的に説明する。実施例1.ヒト脳プロテアーゼの単離 プロテアーゼ単離には2つの一般的アプローチを採用した。最初の研究では下 記の「方法1」に記載されたようにして脳プロテアー ゼ活性が単離された。イオン交換クロマトグラフィーから得られた酵素活性の特 徴付けは実施例3と8に記載され、それは組換えCHO細胞由来のAPPを分解 することができた(実施例8)がペプチダーゼとして比較的不活性であった(実 施例3)6つの異なる活性の同定をもたらした。 6つの活性のうちの1つはその後カテプシンDとして同定され(実施例9)、 それをゲル濾過クロマトグラフィーに従って更に特徴づけた。 実施例8(表4)に記載される幾つかのヒト脳セリンプロテアーゼをアフィニ ティー精製しようと試みる別のアプローチでは、「方法2」を実施した。この方 法は早い段階でアプロチニン−セファロースを使うセリンプロテアーゼのアフィ ニティー精製に基づいており、APPのC末端プロセシング能力も示すセリンプ ロテアーゼ(実施例10)の同定をもたらした。方法1: (i) 細胞の細分画。4人の異なる適齢のAD患者からの前頭皮質極第8野の切 片(4.5g)を凍結しながら(−70℃)秤量し、4℃の0.32Mショ糖150mlに添加 し、はさみで細かく切った。この懸濁液を数回に分けて100mlのElvehjemガラス −テフロン棒を使ってホモジナイズした(10往復)。合わせたホモジネートをSo rval SS-34ローター中で遠心分離した(1000g×10分)。 柔らかいペレットを取り出し、上記と同様に再びホモジナイズしそして遠心し た。各抽出からの上清を合わせ、Sorval SS-34ローター中で15,000gで30分間遠 心分離した。得られた「P2」ペレットを渦動攪拌により100mlの氷冷0.32Mシ ョ糖中に再懸濁し、−70℃で凍結保存した。最後の遠心からの上清を105,000gで 60分遠心して上清または可溶性画分(「S」)とし、ミクロソーム画分(「M」 ) は60mlの0.32Mショ糖中に再懸濁した。SもMも−70℃で凍結保存した。 (ii) 可溶化。膜性対照またはAD細画分(P2またはM)を次の条件に調整 することにより可溶化した:2%(v/v)Triton X-100を含有する50mM Tris-HCl緩 衝液pH7.5。4℃で3.5時間攪拌した後、懸濁液をBeckman 70 Tiローター中で105 ,000gで60分遠心した。次の最終タンパク質濃度を可溶化に使った:P2には(3 .9〜4.0mg/ml);Mには(1.4〜1.6mg/ml)。可溶化された上清は次の使用ま で−70℃で保存した。可溶性画分は界面活性剤で処理せずに原液1M緩衝液の添 加により50mM Tris-HCl,pH 7.5に調整した。 (iii) イオン交換クロマトグラフィー。クロマトグラフィーは、50ml Rheodyn eステンレス鋼ループインジェクター7125型が取り付けられそしてMono-Q HR 10/ 10カラム(Pharmacia,Piscataway,NJ)に接続されているGilson勾配液体クロ マトグラフ装置(305および306型ポンプ)を使って行った。カラム流出液の吸光 度は、Pharmacia UV-M検出器とKippen-zonenチャート式記録計を使って280nmで モニタリングした。 P2、ミクロソーム(M)または可溶性(S)のタンパク質画分を上記カラム に負荷し、50mM Tris-HCl,pH7.5(4℃での電気伝導度1.8mU)を使って2ml/ 分の流速で平衡化した。次いで溶出液のA280nmがゼロに低下するまでカラムを 平衡緩衝液で洗浄した。この洗浄時にはカラム流速を4ml/分に高めた。 タンパク質は次のようにして溶出させた: 溶媒: A=50mM Tris-HCl pH7.5 B=1M NaClを含む50mM Tris-HCl pH7.5 プログラム:70分間に渡り0−50%B 10分間50%Bを維持 10分間に渡り50−100%B 10分間100%Bを維持 再平衡化 クロマトグラフィーの間終始4ml画分を収集した。次のタンパク質負荷量を各カ ラム溶出に適用した:P2、97mg(対照)と95mg(AD);S、50mg(対照)と 68mg(AD);M、36mg(対照)と31mg(AD)。 最初の実験では、溶出画分をA280nm、全タンパク質(Bradfordアッセイ)お よびペプチダーゼ活性(実施例2と3に記載)についてモニタリングした。次い でペプチダーゼ活性に基づいてプールを作り(実施例3)、CHO細胞由来AP PをC末端プロセシングする能力についてそれらのプールを試験した(実施例8 に記載)。 全てのその後の実験では、溶出画分をバキュロウイルス指令発現により誘導さ れた組換えAPPのC末端プロセシング能力について個別に試験した(実施例9 )。 (iv) ゲル濾過クロマトグラフィー。ゲル濾過の典型例は図3に描写される。 より一般的には、クロマトグラフィーは後述の通り実 施した。P2の精製からのAPP−C末端プロセシング活性を含むMono-Q画分を プールし、0.25ml未満に濃縮し、そして150mM NaClを含む10mM Tris-HCl緩衝液p H7.5で平衡化された2本のSuperose 6HRカラムの縦列配置に適用した。終始0.3m l/分の流速を使った。画分をA280nm、全タンパク質(Bradfordアッセイ)、ペ プチダーゼ活性、および組換えAPPのC末端プロセシング活性についてモニタ リングした。方法2: (i) 細胞の細分画。本質的には上の方法1に記載した通りに実施した。 (ii) 可溶化。本質的には上の方法1に記載した通りに実施した。 (iii) アプロチニン−セファロースクロマトグラフィー。上述した可溶性(23 0mg)、P2(216mg)またはミクロソーム画分(47mg)を、予め20mM Tris-HCl 緩衝液pH7.0で平衡化されているアプロチニン−セファロースカラム(Sigma、カ タログ番号42268、1.5×10cm)に負荷した。負荷したら、カラムを平衡緩衝液( 100ml)で洗浄し、次いで500mM塩化ナトリウムを含む50mM酢酸ナトリウム緩衝液 pH5.0(60ml)で溶出させた。流速は終始1.0ml/分であった。溶出画分(4ml) を280nmでモニタリングし、Bradfordタンパク質アッセイを使って分析し、そし て実施例8に記載されるようにバキュロウイルス系中での発現により誘導された 組換えAPPを使ってAPP−C末端プロセシング活性について調べた。活性画 分は、抗APP−C末端抗体(抗体産生方法については実施例6を参照のこと) を使ったイムノブロット上で検出することができる約11,14および18kDaの断片 を形成することができる。 (iv) イオン交換クロマトグラフィー。アプロチニン−セファロース上でのP 2画分の精製からの活性画分をプールし、50mM Tris -HCl pH7.5に対して透析し、そして透析緩衝液で予め平衡化されているMono-Qカ ラム(HR 5/5)に適用した。負荷したら、本質的に上の方法1に記載した通りに カラムを溶出させた。活性画分(2ml)をA280nm、全タンパク質(Bradfordア ッセイ)およびバキュロウイルス由来APPをC末端プロセシングする能力につ いてモニタリングした。APP分解活性の広いピークが観察され、これはAPP −C末端抗体とβ−アミロイドペプチドのN末端に対して向けられたモノクロー ナル抗体(抗体産生については実施例6を参照のこと)の両者と反応する11,14 および18kDaのC末端APP断片を形成することができた。 活性画分を含む領域にまたがるA280nm分布に基づいて、各々特有のA280nmピ ークと重複する3つの活性プールを調製した。これらのプールは次の電気伝導度 領域を含んだ:プールX(12.2〜14.4mmho)、プールY(14.9〜18.9mmho)およ びプールZ(20.2〜22.9mmho)。 (v) ゲル濾過クロマトグラフィー。プールX,YおよびZを各々2ml(プール XとY)または3.6ml(プールZ)のいずれかに濃縮し、そして150mM NaClを含 む50mM Tris-HCl緩衝液pH7.5で予め平衡化されているSuperdex 75カラム(Pharm acia,Piscataway,NJ)に個別に適用した。負荷したら、カラムを平衡緩衝液で 溶出させた。クロマトグラフィーは終始1.0ml/分の流速で行った。画分(1ml )をA280nm、全タンパク質(Bradfordアッセイ)およびバキュロ発現APPの C末端プロセシング活性についてモニタリングした。次の標準タンパク質の各々 のクロマトグラフィーによりゲル濾過の検量線を作製した:チログロブリン(67 0kDa)、ウシγ−グロブリン(158kDa)、オボアルブミン(44kDa)、ミオグロ ビン(17.5kDa)およびビタミンB12(1.35kDa)。実施例2.ペプチダーゼアッセイの開発 「細胞外」領域とβ−アミロイドペプチド領域のN末端との接合点のところで のAPP加水分解に適当な特異性を有するかもしれないヒト脳組織中のエンドプ ロテアーゼの高処理量検出を可能にするペプチダーゼアッセイを開発した。選択 された技術は、RP-HPLC分離による蛍光ペプチド生成物のその後の検出と関連し て、ダンシル化ペプチド基質とポストカラム蛍光検出を使用した。 ペプチド基質配列の発展:ヒトAPPのβ−アミロイドペプチド配列のN末端 領域の付近に見られるのと同じアミノ酸配列を含む蛍光標識ドデカペプチド基質 を固相ペプチド合成により調製した。ペプチドはFmoc/NMP-HoBt化学(Fields他 ,1990,Int.J.Peptide Protein Res.,35:161;Knorr他,1989,Tetrahedron Letters,30:1927)を使ってApplied Biosystems 430A型ペプチド合成装置上で 合成した。通常は、90%トリフルオロ酢酸、4%チオアニソール、2%エタンジ チオールおよび4%液化フェノール中で室温で2時間ペプチドを開裂・脱保護し た。 しかしながら、ペプチド:N−ダンシル−Ile-Ser-Glu-Val-Lys-Met-Asp-Ala- Glu-Phe-Arg-His(配列番号2)は、粗組織画分とインキュベートした時に望ま しくないカルボキシペプチダーゼ消化を受けることがわかった。カルボキシペプ チダーゼ消化を弱めるために、次の改良型基質をデザインした:N−ダンシル− Ile-Ser-Glu-Val-Lys-Met-Asp-Ala-Glu-Phe-Arg-NH2(配列番号7)およびN− ダンシル-Ile-Ser-Glu-Val-Lys-Met-Asp-Ala-Glu-Phe-Arg-His-Asp-Asp-Asp-Asp (配列番号1)。 この後者のペプチドは、粗組織画分の存在下でもカルボキシペプチダーゼ消化 に比較的鈍感であり、従って実施例3のペプチダーゼ プロフィール作製研究に使用した。C末端αアミド基質(配列番号7)は、更に 精製された酵素画分を使う実施例9のペプチダーゼ研究に使用した。それらの各 ペプチドの分解は下記実施例3のHPLCプロトコールを使ってモニタリングした。実施例3.正常対照脳およびAD脳の細画分中のペプチダーゼ活性の測定 (i) インキュベーション。実施例1に記載のカラム画分のアリコート(20μl )を、次の成分濃度となるように10μlの反応混合物と共にインキュベートした :MES,Trisおよび酢酸塩,pH6.5の各々100mMを含んで成る混合緩衝液中、N− ダンシル−Ile-Ser-Glu-Val-Lys-Met-Asp-Ala-Glu-Phe-Arg-His-Asp-Asp-Asp-As p(配列番号1)(50μM)、カプトプリル(300μM)。 イオン交換画分とのインキュベーションを37℃で24時間実施し、その後最終濃 度3%(v/v)TFAに調整することにより反応を終了させた。 (ii) タンパク質分解生成物のHPLC定量。HPLC分析は、二溶媒供給系、カラム オーブンおよびオートインジェクターが完備されたHewlet-Packard HP1090を使 って実施した。HPLC CHEMステーション(DOSシリーズ)と適当なデータ分析 用ソフトと共に、インラインGilson 121型フィルター蛍光計(励起310-410nm、 発光480-520nm)を使って蛍光検出(ポストカラム)を行った。 上記の酸性インキュベーション混合物のアリコート(通常10μl)を、C18 5 μmガードカラム(20×4.6cm)を備えたHypersil 5μm C18カラム(100×4.6mm )に注入した。27%(v/v)アセトニトリルを含む100mM酢酸ナトリウム緩衝液,pH 6.5を使って平等分離を行った。同定および合成ペプチド生成物の移動との比較 、それの構 造はPTC-アミノ酸分析とFAB-MSにより確認した(下表2参照)。 上の表2に挙げられた幾つかの代謝産物の保持時間は、HPLC設定における変数 のためN−ダンシル−Ile-Ser-Glu-Val-Lys-Met-Asp-Ala-Glu-Phe-Arg-His(配 列番号2)の開裂について実施例2に示されたものと異なることにも注目せよ。 例えば、表2に列挙されたデータを与える研究は、HPLCカラムと縦列にガードカ ラムを使ってクロマトグラフィーを行ったために比較的長い保持時間を有する。 全実験において、実験試料と並行した合成標準物質の分析により、酵素的に生 成された生成物の保持時間の日ごとの変動についてHPLCカラムを較正した。HP C HEMステーションデータ収集ソフトを使って、個々のイオン交換画分のタンパク 質分解代謝産物分布についてのデータを集めた。 6つの開裂生成物の各々の曲線の下の面積とそれらの保持時間をピーク表ファ イルに保存した。全てのピーク表を集積し、そしてEXCEL(プログラム言語Cで 書かれたカスタムユーティリティーを使う)の(6×n)区画整列に変換した。 ここでn=Mono-Q画分の 数である。整列の各横列はMono-Q画分からの単一ペプチダーゼ分析を表す。横列 方向に人工的に数値勾配を確立するためにデータの各縦列の間にゼロが挿入され る。 SpyGlassはこの整列を抽出し、形成された生成物のMono-Q画分数、開裂部位お よび面積%が3つの軸である三次元面にそれを変換する。等高線はSpyGlassプロ グラム中にマニュアルで設定した次の基準に従って限定される:最初の等高線は 、特定生成物への1.5%基質変換が観察されたプロットの連続領域を結ぶ。同様 にして、5%、10%、20%、30%、40%および50%基質変換の領域を結ぶ等高線 も連続して表示した。得られた等高線プロットは、画分数が縦座標にあり、ペプ チド結合開裂部位が横座標にあり、そして形成された生成物の量が等高線により 表される、脳ペプチダーゼ地図を表す。 対照およびAD脳細画分のペプチダーゼ分布の分析結果: 図1は、イオン交換クロマトグラフィーによる更なる細分画にかけた対照および ADのP2,SおよびM画分によるN−ダンシルペプチド基質の開裂について得 られたペプチダーゼ分布の比較を示す。この分析は、対照脳およびAD脳の細画 分全体に渡る、多数の潜在的に異なるペプチダーゼ活性の同定を可能にする。 各分析(図1中のa〜f)において、各ペプチド結合のところでの開裂活性の 量は次の順序:V-K>K-M>M-D>S-E>E-Vで小さくなったが、K-MとM-D開裂が最 も着目される。というのは、それらはC-100形成をもたらすAPP加水分解の部 位を表す可能性が高いからである。1.6分に回収された代謝産物は、基質を過酸 化水素で処理すると同じ保持時間(rt)の生成物が生じることから、おそらく 基質中のメチオニンがスルホキシドに酸化されたためであろう。1.0,1.3および 3.3分のrtを有する代謝産物は現在未同定である。 K-M開裂については、対照とADの両方の酵素スペクトルとピーク活性の点で 活性の全体レベルが次の順:P2>S=Mで下降した。これはADでのM-D開裂 についても当てはまったが、一方対照画分の場合の順序はS>P2=Mであった 。 AD中に見られる最も豊富なペプチダーゼピーク(複数の等高線によりつなが れたものだけ)に関しては、次の数の明らかに分割されたペプチダーゼピークが 識別できた:P2、3つのK-Mピークと1つのM-Dピーク;M、3つのK-Mピーク と2つのM-Dピーク;S、K-Mピークなしと1つのM-Dピーク。対応する対照とA D細画分の間のより豊富なピークのレベルの量的比較は、唯一の顕著な相違を明 らかにした。その相違はミクロソーム画分に観察され、対照M画分が画分75あた りに単一のM-D生成物を含んだが、AD画分では同じ領域が明らかに二重線を含 んでいた。 正常状態集団と病的状態集団とのペプチダーゼレベルの潜在的変異のため、対 照とADの間のペプチダーゼレベルの量的相違を強調することはあまり意味がな い。 概して、対照画分とAD画分の間に量的相違または重大な質的相違があり得る ことは無視できないが、全体的な分布(プロフィール)は、より豊富なペプチダ ーゼ活性ピークの中で明白である唯一の明らかな質的相違と非常に類似している ように見えた。 (iii) 別々のプールへのペプチダーゼ活性の統合。N−ダンシル−Ile-Ser-Gl u-Val-Lys-Met-Asp-Ala-Glu-Phe-Arg-His-Asp-Asp-Asp-Asp(配列番号1)基質 を使って得られたペプチダーゼ活性分布に基づいて、P2,SおよびM画分のイ オン交換分離からのカラム画分を連続したプールに統合した(Mの場合12プール 、P2の場合13プール、そしてSの場合14プール)。各場合に、AD画分と対照 画分についてのクロマトグラフィー曲線の同領域をプールするよ うに注意し(たとえ対応する対照領域中に全くプロテアーゼが検出できなくでも )、そしてYSI 35型電気伝導度計を使って各プールの電気伝導度をモニタリング することによりこの処理の正確さを確認した。 プールの間じゅう画分を4℃に維持し、次いで−70℃で凍結保存した。各ペプ チダーゼプールをAmicon Centriprep-10膜を使って濃縮した。濃縮前に、各Cent riprep膜を50mM Tris/HCl,pH7.5中で洗浄した。5ml以上の容量を含むペプチダ ーゼプールについては15mlのCentriprepを使った。それらのプールをDu Pont So rval卓上型遠心機上で2700rpmで約40分間濃縮した。4ml未満を含むプールは2m lのCentriprepを使ってDu Pont Sorval遠心機(SS34ローター)上で5000rpmで40 分間濃縮した。 濃縮後、各濃縮プールを同容量の50mM Tris/HCl,pH7.5で洗浄した。遠心処理 の間はプールを4℃に維持し、次いで−70℃で保存した。それらのプールは電気 伝導度と最終濃縮容量と共に表3中に記載される。 実施例4.組換えAPP695の発現 この実施例は、ホロAPP695を発現させる方法を記載する。ホロAPP695は 次いで実施例7に記載のように精製され、次いで実施例8〜10に記載のAPP分 解アッセイに組換え基質として使われる。発現には2つのアプローチを使った。 第一に、APP695を発現させるのにCHO細胞発現系を使った。基質として この源のAPPを使った実験は、ヒト脳のP2,SおよびM画分の精製からのMo no-Q画分の連続プール中に検出できる6つの異なるプロテアーゼの同定をもたら す初期活性測定を含んだ。次に、バキュロウイルス指令系を使った発現系により 組換えAPP695を得た。それによってより多量のAPP695が生産されるため、 実施例9および10に概説される詳細な研究を実施することが可能になる。 2つの発現方法を下記に記載する。 方法1:ホロAPP695を発現するチャイニーズハムスター卵巣 (CHO)細胞系の開発 (i) ベクターの作製。FC-4(Kang他,前掲)からのAPP695 cDNAの既知の2. 36Kb NruI/SpeI断片を大腸菌DNAポリメラーゼIの大断片によりフィルイン し、そしてKS Bluescript M13+(Stratagene Cloning Systems,La Jolla,CA) のSmaIクローニング部位に平滑末端挿入し、pMTI-5(T3プロモーター支配下の APP695)を作製した。次のオリゴ:5'-CTCTAGAACTAGTGGGTCGACACGATGCTGCCCG GTTTG-3’(配列番号8)を用いた部位特異的突然変異誘発(Kunkel他,1987,M ethods in Enzymology,154:367)を使って新しい最適Kozak共通DNA配列を造 成し、PMTI-39を作製した。このプラスミドを次いで614位のバリンをグルタミン 酸に変更する(転写解読枠の番号付けはKang他、前掲に従う)部位特異的突然変 異誘発により変更し、PMTI-77を作製した。 最適KozaK共通配列とValからGluへの変異を含む全長APP cDNAを、Not IとHindIII部分消化によりPMTI-77から切り出した。次いでこの2.36Kb APP6 95断片をゲル精製し、そしてNotI/HindIIIで切断されたpcNAINeo(Invitrogen Corp.,San Diego,CA)中に連結せしめ、APP695発現がCMVプロモーター の調節下に置かれているPMTI-82を作製した。ValからGluへの変異を配列分析に より確認し、そしてCHO細胞を安定に形質転換せしめるのにこのベクターを使 った。 (ii) APP695ミューテインを発現する安定なCHO細胞系の作製。APP6 95構成物によるトランスフェクションにチャイニーズハムスター卵巣K-1細胞(A TCC CCL 61)を使った。APP695とネオマイシン薬剤耐性マーカーを含有する 発現プラスミド20μgを、Bio-Rad Gene Apparatus(Bio-Rad Laboratories,Ric hmond,CA)を使ったエレクトロポレーションにより、0.5mlのPBS中の1×107 のCHO細胞にトランスフェクションした。25μfキャパシタンスでの1200V の単一パルスを細胞に加えた。 エレクトロポレーション後、細胞を氷中で10分間インキュベートし、そして遠 心分離により収集した。細胞ペレットをAlpha MEM,10%ウシ胎児血清中に5×1 04細胞/mlの濃度に再懸濁し、1mlアリコートを5枚の24ウエル組織培養クラス タープレートの各ウエルに分配した。48時間インキュベーション後、1mg/mlの Geneticin(GIBCO-BRL,Grand Island,NY)を含む培地1mlを添加し、インキュベ ーションを続けそして薬剤含有培地を2週間毎に交換することにより、ネオマイ シン薬剤耐性マーカーを含む細胞を選択した。 薬剤耐性細胞をウエスタンブロット法によりAPP695発現について試験した 。APP695発現が陽性である細胞を限界希釈により クローニングし、個々のクローンを単離し、そしてAPP695発現について試験 した。APP695発現が陽性である細胞を継代培養し、APP695発現細胞の大量 生産とその後の組換えタンパク質の単離のために回転瓶中で増殖させた。 方法2:バキュロウイルス感染昆虫細胞を使った組換えホロAPP695およびホ ロAPP695ΔNLの発現 (i) 組換えベクターの作製。野性型APP695の発現用に、バキュロウイルス ベクターpVL1392(Invitrogen)をXbaIで切断し(ポリリンカー中)、そしてpM TI-39からのゲル精製された2.36Kb XbaI断片と連結せしめた(KS Bluescript M 13+のSmaI部位中にAPP695のNruI/SpeIを有し、T3配向、SmaI/NruI 平滑融合部位のところに新規KozakおよびXbaI部位を有する)。作製されたpMTI -103をDH5α中に形質転換せしめ、Ampに関して選択し、そしてプラスミドD NAのリチウム調製物をトランスフェクション用に作った。 βAPP695ΔNLベクターの作製に向けて、βAPP695のcDNA配列をセンス プライマー(5'-agg aga tct ctg aag tga atc tag atg cag-3')(配列番号10 )とアンチセンスプライマー(5'-cat gaa gca tcc ccc atc gat tct taa agc-3 ')を使ってPCRにより増幅せしめ、595K,596MからNLへの変異をコード する0.7KbβAPP cDNA断片を得た。このPCR断片をBglII/ClaIで消化し、 そして予め同じ酵素で切断しておいた全長βAPP695を含むベクター中に挿入 した。全長βAPP695ΔNLを含むこのベクターからの2.5Kb XmaI/SpeI断 片を、次いでバキュロウイルス発現ベクターpVL1393(Invitrogen)のXmaI/Xb aI部位に挿入した。 (ii) 細胞およびウイルス。ATCC(the American Type Culture Collection) から購入したスポドプテラ・フルギペルダ(Spodoptera frugiperda)(Sf9) 細胞を、10%ウシ胎児血清を含むTNMFH培地(Summers,M.D.およびSmith,G.E. ,1987,AManual of Methods for Baculovirus Vectors and Insect Cell Proce dures,Bulletin,No.1555,Texas Agric.Exp.Stn.and Texas A & M Univ., University Station,TX)中で28℃にて懸濁培養物として増殖させた。野性型Ac MNPV DNAはInvitrogen,San Diego,CAから購入した。 (iii) DNAトランスフェクションおよびプラークアッセイ。リン酸カルシウ ム法(Summers他,1987,前掲)を使って精製プラスミドDNA(4μg)と直 鎖状ウイルスDNA(1μg)をSf9細胞中に同時トランスフェクションするこ とにより、AcMNPVのゲノム中のポリヘドリン遺伝子座のところに相同組換えによ って外来DNAを挿入した。トランスフェクトされた細胞により放出されるウイ ルスを2回のプラークアッセイ(Summers他,1987,前掲)により精製し、そこ でポリヘドリン陰性プラークについて外観的にスクリーニングすることにより組 換えウイルスを同定した。精製した組換えウイルス培養物を、次いでウエスタン ブロット分析により感染細胞中でAPPを生産するそれらの能力についてスクリ ーニングした。 (iv) 組換えタンパク質生産。10%ウシ胎児血清を含むTMNFH培地中で1×106 細胞/mlの濃度で懸濁培養物として培養した5lバッチのSF9細胞に、M.O.I.= 1で組換えウイルスを感染させた。感染の24時間後に細胞を収得し、組換えタン パク質の精製のために細胞溶解物を調製した。実施例5.哺乳類細胞の一時感染による組換えC-100標準物質の生 産のための発現ベクターの開発 C-100ペプチド断片はA4ペプチドのN末端から全長APPのC末端までに及 ぶAPPのC末端部分を含む(上記の「背景」の項目を参照のこと)。C-100断 片はA4ペプチドの最終形成をもたらすと主張された最初の分解生成物である。 本発明の一態様では、組換えC-100を発現するHela S3細胞(ATCC CCL 2.2)か らの細胞溶解物を、Mono-Qクロマトグラフィーにより細分画された脳画分と共に インキュベートした組換えAPP試料(実施例3参照)と並行して、イムノブロ ットアッセイにより分析した。C-100断片の移動と検出は、病理学的プロテアー ゼにより形成される生成物の起源を示すサイズマーカーとしてだけでなく、一般 的なC末端APP断片の免疫検出のための正の対照としても役立つ。 酵素的に作られた断片のサイズとC-100断片のサイズとの比較は、酵素的に作 られた断片がA4ペプチドのN末端近くでの開裂から生じたのか、あるいはまた セクレターゼにより触媒されるようなA4セグメント内での開裂から生じたのか の見識を与えることができる。 (i) プラスミドの作製。2つの方法を使ってC-100発現用のプラスミドを作製 した。各プラスミドはPMTI 73かまたはPMTL 100のいずれかとして個別に同定さ れるだろう。 PMTI 73の作製:市販のプラスミドPUC-19をEcoRIで消化してポリリンカーを削 除した。次いで前記消化されたPUC-19中に市販のPWE16を挿入してPMTI 2300を得 た。PMTI 2301は、オリゴヌクレオチドアダプターを使ってBamHI/HindIII消化 後にPMTI 2300から誘導した。平滑末端連結によりPMTI 2301のHindIII部位にA PPのEcoRIプロモーター断片を挿入し、PMTI 2307を作製した。 PC-4(Kang他,前掲)からのBamHI断片をPMTI 2307のBamHI部 位中に連結せしめることによりPMTI 2311を作製した。PC-4からのXhoI断片をPM TI 2311のXhoI部位に挿入することによりPMTI 2312を作製した。PMTI 2312のCl aI部位にマウスメタロチオネインI遺伝子のEcoRIゲノムクローンからの2.2kb BglII/EcoRI断片を挿入することにより、PMTI 2323を作製した。ミニ遺伝子PM TI 2337を作製するために、PMTI 2323のKpnI部位とBglII部位の間の配列を削除 し、そして合成オリゴヌクレオチドアダプターsp−スペーサー−A4を使って クローンを連結せしめた。 PMTI 2337 をBamHI/SpeIで切断し、得られた断片をBluescript KS(+)(Str atagene)のBamHI/SpeI制限部位に連結せしめ、PMTI 2371を作製した。PMTI 2 371をHindIII/NotIで切断し、APP695の末端の100アミノ酸をコードする0.7 kb断片を遊離させた。該断片中にシグナルペプチドの配列もコードされた。この 挿入断片をpcDNAINEO(Invitrogen Corp.)のHindIII/NotI部位中に連結せし めてプラスミドPMTI 73を作製した。 PMTI 100の作製:T7プロモーターの支配下に全長βAPP(PMTI 74)を含 むKS Bluescript(M13+)をBglIIで切断し、フィルインし、次いでEcoRVで切断 し、そして再連結せしめ、シグナルペプチドを含まないβAPPの完全なC-100 セグメントを含有するPMTI 90を作製した。PMTI 90をXbaI/HindIIIで切断して APP695の末端の100アミノ酸をコードする0.6kb断片を再び遊離させ、これをp cDNAINEOのXbaI/HindIII部位に連結せしめてプラスミドPMTI 100を作製した。 各場合に、ベクター、挿入断片およびプラスミドを当業者に既知の方法により精 製した。 (ii) C-100断片のトランスフェクションおよび発現。C-100標準物質の小規模 発現のための準備は、使用24時間前に、5×105細胞のHela S1細胞を6ウエルの Costerプレート(直径3.5cm)の各 ウエルに接種することにより開始した。 同容量の粗ウイルス原液と0.25mg/mlのトリプシンを混合し、次いで激しく渦 動攪拌することにより、十分なワクシニアウイルスvTF7-3をトリプシン処理し、 細胞あたり20プラーク形成単位の感染多重度で感染させた。トリプシン処理した ウイルスを10分おきに渦動攪拌しながら37℃で30分間インキュベートした。凝集 塊が存続したら、インキュベーション混合物を0℃に冷蔵し、超音波浴中で30分 間超音波処理した。二度と凝集塊が検出されなくなるまで冷却超音波処理を繰り 返した。 次いでトリプシン処理したウイルスをHela S1細胞の入った各ウエルが0.5mlの ウイルスを有するように十分な量の無血清DMEMで希釈した。培地を吸引除去し、 次いでウイルスを散在させるために10分間隔で振盪しながら、細胞にウイルスを 30分間感染させた。 感染が静まる約5分前に、新鮮なトランスフェクション混合物を次の通り調製 した:穏やかに混合しながら、ポリスチレン試験管中の1mlのOPTIMUM(Bethesd a Research Labs,Gaithersburg,MD)に対し0.015mlのリポフェクション試薬( Bethesda Research Labs,Gaithersburg,MD)を添加した。渦動攪拌を避けた。 次いで3μgのCsCl精製DNAを添加し、穏やかに混合した。 ウイルス混合物を細胞から吸引し、次いでトランスフェクション溶液を導入し た。得られた混合物を37℃で3時間インキュベートした。次いで各ウエルの上に 1mlのOPTIMUMを重層し、CO2インキュベーター中で37℃にて一晩インキュベート した。 トランスフェクション後20時間目に遠心により細胞を収得し、そして1%Trit on X-100、10μg/mlのBPTI、10μg/mlのロイペプチン、200mM NaCl,10mM HEPES ,1mM CaCl2,1mM EDTAを含有するpH7.5に調整された溶解緩衝液0.2mlの添加 により、氷上で溶解物を 調製した。完全な溶解を光学顕微鏡によりモニタリングし、即座に収得した。溶 解は完結までに1分かからず、この段階の遅れはゼラチン状塊を生じる核の溶解 を引き起こす。 組換え溶解物を次の使用まで−20℃で保存した。好ましくは、組換え溶解物は 、凍結前に2−メルカプトエタノールを欠く(3×)SDS-PAGE試料緩衝液中に1: 50希釈されるだろう。 PMTI 73かPMTI 100のいずれかを使った発現により生産されたタンパク質のサ イズを、APP−C末端抗体を用いたSDS-PAGE/イムノブロットにより比較した (図2e)。この研究は、PMTI 100が単一の免疫反応性バンドの発現を指令し、 一方でPMTI 73が同様な分子サイズの2本の主要バンドの発現を指令したことを 示した。より多量にゲルに適用した時、PMTI 73では中間サイズの薄いバンドも はっきり表れた(図2a〜2d)。 PMTI 100タンパク質をより多量にSDS-PAGEに適用した時、一連の薄いバンドが 出現する(例えば図2d)。見かけMr=11.7kDaのC-100単量体の強いバンドの他 に、Mr=25.5kDa,35kDaおよび45kDaのところに薄いバンドが観察される。これ らはそれぞれC-100単量体の二量体、三量体および四量体の凝集物の形成に起因 する。Mr 18.9kDaの追加の薄いバンドも観察される。同様な現象が同じような解 釈で文献中に報告されている(Dyrs他,1988,EMBO J.,7:949)。 PMTI 73により生産された3つのバンドのうちの最大のものは、PMTI 100にお いて観察された単一バンドよりもわずかに大きかった。PMTI 73発現からの最大 バンドのアミノ酸配列分析は、最初の翻訳産物からシグナルペプチド配列が開裂 されてN末端に5つの余分なアミノ酸を含むC-100断片を生成することを示した 。実施例6.免疫化学試薬の製造 本発明の研究において3種の異なる免疫化学試薬を使った: (i) APPのC末端を認識するウサギポリクローナル抗血清を得、そして実 施例8に記載のアッセイ条件に従ってタンパク質分解的プロセシングにより生成 するC末端APP断片のイムノブロット検出に使用した; (ii) APPのC末端を認識するアフィニティー精製抗体を調製し、そしてバ キュロウイルス指令系において発現されたAPPのアフィニティー精製用の免疫 アフィニティーカラムを合成するのに使用した(実施例7参照);および (iii) β−アミロイドペプチドのN末端を認識するマウスモノクローナル抗体 を調製し、そしてホロAPP695のタンパク質分解的消化により生成するC末端 APP断片が全長β−アミロイドペプチドを含むかどうかを決定するためのイム ノブロットアッセイに使用した(特定の用途については実施例9と10参照)。 上記3つの免疫化学試薬の各々の製造方法を下記に与える。 (i) APPのC末端に対するウサギポリクローナル抗血清。ヒトAPP695の C末端に対して抗血清を惹起せしめ、そしてBuxbaum他,1990,Proc.Natl.Aca d.Sci.,87:6003に記載の方法に従って調製した。APP695のCOOH末端領域に 相当する合成ペプチド(以後「βAPP645-694」)は、Yale University,Prot ein and Nucleic Acid Chemistry Facility,New Haven,CTから入手した。 βAPP645-694を使ってウサギを免疫処置してポリクローナル抗体を惹起せ しめた。ヒトAPP695のアミノ酸19〜695を含む融合タンパク質を発現する大腸 菌の溶解物のイムノブロット分析により血清をスクリーニングした。前記組換え 融合タンパク質に対して免疫反応性である血清を、連続する試験管内転写(Stra tagene,La Jolla,CAから購入したキット)と翻訳(Promega Corp.,Madison,WIから購入 した網状赤血球溶解物キット)によりβAPP645-694cDNAから製造した〔35S 〕メチオン標識APP695に対する免疫沈澱活性について更にスクリーニングし た。 (ii) ホロAPPの精製用のポリクローナル抗体アフィニティーカラム。 合成C末端APPペプチド免疫原の精製:N末端にシステイン残基を有するA PPのC末端(649-695)を含む粗製合成ペプチド(P-142)80〜90mgをHPLCによ り精製した(収率42%;34mg)。アミノ酸分析、N末端配列分析および衝撃質量 分析のレーザー脱着時間は、該精製ペプチドが全長ペプチドとN末端が切り取ら れたペプチド(全長の1/2が切り取られている)の混合物であることを示した。 精製P-142免疫原によるウサギの免疫処置:HPLC精製ペプチドAPP(649-695 )を使ってウサギを免疫した。2羽のウサギに完全フロイントアジュバント中の 125μgのペプチドによる最初のチャレンジを与え、次いで3週間間隔で不完全フ ロイントアジュバント中の等量のペプチドの追加免疫を与えた。9か月に渡り14 回採血し、Abの最適産生は16〜32週目の血液に観察された(ワクシニアC100と CHO APPを使ったウエスタン分析により示された)。この間隔での血液を抗血清9 0〜100mlのおよその容量にプールした。 抗血清の精製用の固定化APP649-695アフィニティー母材の調製:9.7mgの精 製ペプチドAPP(649-695)を、BSAとPierce Imject Activated Immunogen Conjugationキットを使ってマレイミド活性化BSAに結合させた。Ellman試薬 により測定するとペプチドの約40%(3.88mg)がBSAに結合した。BSA結合 ペプチドをゲル濾過(キットからの精製緩衝液=83mM NaH2PO4 pH7.2,900 mM NaCl)により未結合ペプチドから分離した。ゲル濾過カラムからプールした 間隙容積(BSAに接合したP-142 2.9mg/12.5ml)を1g(3.5ml)のCNBr活性 化セファロースに結合させた(標準的Pharmaciaプロトコールにより>90%のペ プチド接合体が結合した)。残りの部位をエタノールアミンによりブロックした 。セファロースアフィニティー母材を1.0×3.5cmのガラスカラムに充填した。 APP(649-695)アフィニティーカラムを使ったウサギポリクローナル抗体 の精製 :最適Ab産生の血液からの混合したウサギ抗血清をプールし(100ml/3 .9gタンパク質)、洗浄緩衝液(100mM NaHCO3 pH8.3,750mM NaCl)により1: 1(v/v)希釈し、そして4℃で1.0ml/分の流速でペプチドアフィニティーカラ ム上に負荷した。負荷(200ml)後、A280がゼロに戻るまでカラムを洗浄緩衝液 (75ml)で洗浄した。次いで100mMグリシンpH2.5(40ml)でIgGを溶出させた。 100μlの1.0M Tris HCl pH8.0を含む試験管中に1分画分を集めた。中和された 低pHのIgG溶出液をプールし(34ml;14.7mg)、4℃において1.0lの100mM NaH CO3 pH8.3,500mM NaClに対して透析した。 免疫アフィニティーカラムの調製:セファロースへの精製ウサギIgGのカップ リング :5.0gのCNBrセファロースを50mlのカップリング緩衝液(100mM NaHCO3 p H8.3,500mM NaCl)で活性化し、そしてOrbitron上で4℃で21時間に渡り透析済 IgGと混合した。カップリング後、樹脂をガラス濾過器上でカップリング緩衝液 で1回すすぎ、次いで100mlのブロッキング緩衝液(100mM NaHCO3 pH8.3,500mM NaCl,1.0Mエタノールアミン)で3回すすいだ。カップリング緩衝液(100ml )に次いで低pH緩衝液(100mM NaOAc pH4.0,500mM NaCl)(100ml)での2回の 連続した中間すすぎ段階と、カップリング緩衝液(100ml)での最後のすすぎに より、 樹脂の調製を終了した。カップリングは計17.5mlの樹脂に対して87%であった( 0.727mg IgG/ml樹脂)。 (iii) β−アミロイドペプチドに対するモノクローナル抗体の産生およびエピ トープマッピング。 ハイブリドーマ方法論。次の2つの合成ペプチドの混合物の複数回注射により Balb/cマウスを免疫処置した:1)β−アミロイドを含むホロAPP695のAP Pアミノ酸597〜638(Kang他、前掲に従った番号づけ)、および2)C末端領域 を含むAPP295アミノ酸645〜695。標準手順(Herzenberg他,1978,D.M.Weir 編,Handbook of Experimental Immunology,pp.25.1-25.7,Blackwell Scient ific Publications,Oxford,UK)を使って、免疫処置動物からの脾細胞をX63/A g8.653マウスミエローマ細胞と融合させた。得られたハイブリッドからの上清を 、β−アミロイドペプチド免疫原をマイクロタイタープレートに結合させたEI Aを使って、抗ペプチド特異抗体の存在について試験した。免疫原として使った 合成ペプチドと反応する抗体を分泌している培養物を限界希釈により2回クロー ニングし、そして記載された通りに(Wunderlich他,1992,J.of Immunol.Met hods,147:1)それらのイソタイプを決定した。クローン化ハイブリドーマ細胞 の無血清培養ブロスから、消耗培養液のプロテインAアフィニティークロマトグ ラフィーにより、分泌されたIgGを精製した。 エピトープマッピング:抗ペプチドモノクローナル抗体のうちの1つであるC2 86.8Aと命名されたIgG2bは、EIAとイムノブロットアッセイの両方により合 成β−アミロイドペプチドと良好な反応性を示した。このモノクローナル抗体の エピトープ反応性を競合EIAにより決定した。ヒトAPP695のアミノ酸597-6 12,597-624,597-638,608-624,621-631および645-695(Kang他,前掲に 従った番号づけ)を含有する合成ペプチド並びにN−ダンシル−Ile-Ser-Glu-Va l-Lys-Met-Asp-Ala-Glu-Phe-Arg-His-Asp-Asp-Asp-Asp(配列番号1)を、AP P597-638へのC286.8Aの結合を阻害する能力について試験した。 該抗体により認識されるペプチドは、溶液中で該抗体と予備インキュベートす れば、マイクロタイタープレートに結合したβ−アミロイペプチドとのその後の 反応に利用できる該抗体の溶液濃度を涸渇させるだろう。そのような実験の結果 は図4に示されそして後述される。 APP597-612,597-624,597-638およびN−ダンシル−Ile-Ser-Glu-Val-Lys -Met-Asp-Ala-Glu-Phe-Arg-His-Asp-Asp-Asp-Asp(配列番号1)だけが、用量依 存方式でC286.8A結合を阻害することができた。それらのペプチドは、β−アミ ロイド配列のアミノ酸1-16,1-28,1-42および1-7(N末端のアスパラギン酸残 基からの番号付け)をそれぞれ含有する。APP645-695のようにβ−アミロイ ド配列を含まないペプチド、またはβ−アミロイドペプチド配列12-28もしくは2 5-35を含むペプチド(それぞれAPP608-624およびAPP621-631)は、対応抗 原へのモノクローナル抗体の結合を阻害しなかった。これらの結果は、このモノ クローナル抗体に対する反応性エピトープが、少なくとも一部は、ヒトAPPの A4領域の最初の7アミノ酸、即ちAPP597-601に存在することを示す。実施例7.組換えホロAPP695の精製 APPのC末端プロセシングの最初の実験は、実施例4に記載のようにCHO 細胞中で発現させた組換えAPP695を使って実施し、そして下の方法1により 記載される通り精製した。この基質を使っ た特徴づけ実験は下の実施例8に記載され、C末端プロセシングを行うことがで きる6つの潜在的に異なるAPP分解酵素の同定に至った。 続いて、CHO発現系を使って達成できるよりも高いAPPレベルを提供する バキュロウイルス発現系を開発した(実施例4参照)。バキュロウイルス系から のホロAPP695の精製は下記の方法2に記載される。精製されたバキュロウイ ルス由来ホロAPP695は、下記実施例9および10に記載のプロテアーゼ特徴づ け実験を実施するのに使用した。 全ての段階は別記しない限り0〜4℃で行った。ホロAPP695は、本質的に は下の実施例8に記載されるような抗ヒトAPP695C末端抗体を使ったイムノ ブロット分析により検出した。 方法1.安定にトランスフェクトされたCHO細胞系からのホロAPP695の精 製。 (a) 形質膜の単離。回転瓶中でのCHO細胞の連続培養(実施例4参照)から の全細胞ペレット(179g)を遠心分離(1500g×5分)により収集し、そして塩 化ナトリウム(30mM)、塩化マグネシウム(1mM)、EDTA(10mM)、PMSF(200 μg/ml)、E-64(42μg/ml)およびペプスタチン(3.8μg/ml)を含有する50mM Tris-HCl緩衝液pH8.0中に600mlの総容量に再懸濁した。テフロン棒を使って細胞 をホモジナイズし(10往復)、次いで41%ショ糖を含み且つプロテアーゼ阻害剤 であるEDTA,PMSF,E-64およびペプスタチンを欠くホモジナイズ緩衝液10mlの上 に重層した(遠心管あたり25ml)。遠心(26,800 RPM×60分、Beckman SW-28ロ ーター中)後、界面層を注意深く取り出し(合計容量約150ml)、同容量のホモ ジナイズ緩衝液(プロテアーゼ阻害剤を欠く)で希釈し、テフロン棒(3往復) で再懸濁し、そして上述と同様に再遠心し、しっかり詰まった ペレットを得た。上清をデカンテーションし、50mM Tris-HCl pH8.0を使ってペ レットを総容量100ml中に再懸濁した(テフロン棒で3往復)。再遠心(50,000 RPM×60分、Beckman 70 Tiローター中)してペレットを得、それを50mM Tris-HC l,pH8.0中57mlの総容量に再懸濁した。 (b) 形質膜の可溶化。上記の再懸濁したCHO形質膜調製物37mlを、次の成分 濃度を与えるようにプロテアーゼ阻害剤の混合物と20%(v/v)Triton X-100原液 に順次加えた:上述のホモジナイズ緩衝液(45mlの総溶解量)中、EDTA(1mM) 、E-64(24μg/ml)、PMSF(53μg/ml)、ペプスタチンA(11μg/ml)およびTr iton X-100(2.2%v/v,最終濃度)。該混合物を4℃で30分間穏やかに振盪した 後、不溶性材料を遠心(50,000 RPM×40分、Beckman 70 Tiローター中)により 除去した。可溶化ホロAPPを含む上清を、0.45μMディスクフィルターを通し て濾過した。 (c) 強アニオン交換クロマトグラフィーによる可溶化ホロAPP695の精製。 ホロAPP695を含む上記上清を同容量の蒸留水で希釈し、0.1%Triton X-100を 含む20mM Tris-HCl緩衝液pH8.0で予め平衡化されているMono-Q HR 10/10カラム に適用した。負荷したら、総量210mlの平衡緩衝液中に含まれる0〜1M NaClの直 線勾配を使ってカラムから溶出させた。流速は終始3ml/分に維持した。17〜22 mmho(4℃)の電気伝導度領域中に溶出する免疫反応性APP695の大部分を含 むタンパク質を合わせ、次いで0.025%Triton X-100を含む2lの5mM Tris-HCl pH8.0に対して4時間透析し、そして遠心(26,800 RPM×60分、Beckman SW 28 ローター中)によりわずかな濁りを清澄化した。 (d) ヘパリン−アガロースクロマトグラフィー。清澄化した試料を、透析緩衝 液で予め平衡化されているヘパリン−アガロースカラ ム(15×1.6cm)に適用した。負荷した時、カラムの上1/3の中に淡褐色バンドが 生じた。負荷したら、5分画分を収集した(終始1ml/分の流速を使った)。次 いで塩化ナトリウムを次の最終濃度:0,150,300,600および2000mMに順次調整 した平衡緩衝液85mlを使って段階的にカラムを溶出させた。免疫検出可能なホロ APPの大部分は600mM NaClのところで溶出し、次の量の画分は300mMのところ で記録された。300mMと600mM NaClのところで回収されたAPPを別々に集め、 アリコートにして−80℃で凍結保存した。次の実験で使用するAPPは300mM画 分からのものであった。300mMヘパリンアガロース溶出液からの部分的に純粋な APPの収量は、湿潤CHO細胞ペレット1グラムあたり5.5μg(Bradfordアッ セイ)であった。この調製物中のAPPは、SDS-PAGE分析に基づくと約25%の純 度であると評価された。 方法2.組換えバキュロウイルス感染昆虫細胞からのホロAPP695およびホロ APP695ΔNLの精製。 (a) 細胞ペレットの可溶化。2回の5l醗酵から得られた細胞ペレットを合わ せ(検出可能なタンパク質合計8.9g)、次の阻害剤:ペプスタチンA(25μg/ml )、ロイペプチン(25μg/ml)、キモシタチン(25μg/ml)、アンチパイン(25 μg/ml)、アプロチニン(25μg/ml)、ベンズアミジン(4mg/ml)、PMSF(0. 87mg/ml)およびEDTA(25mM)を含有する0.32Mショ糖160mlに添加し、そして テフロン棒(10往復)によりホモジナイズした。ホモジネートを遠心(105,000g ×1時間、Beckman 70 Tiローター中)し、次いで0.5M NaCl並びに上記と同じ濃 度および阻害剤を含む10mM Tris-HCl緩衝液pH7.5 160ml中にテフロン棒(10往復 )によりペレットを再懸濁した。短時間の超音波処理(Branson Sonifier Cell 、 パワーレベル4で2分間)後、最終濃度5%(v/v)にTriton X-100を加え、懸濁 液を4℃で20分間穏やかに攪拌した。次いで混合物を遠心し(50,000 RPM×60分 、Beckman 70 Tiローター中)、最初の上清(574mgのタンパク質)をヘパリン− アガロースクロマトグラフィー用に注意深く取り出した。ペレットをテフロン棒 により(20往復)0.5M NaClと上記濃度の各阻害剤を含有する10mM Tris-HCl緩衝 液pH7.5 160ml中に再懸濁した。上記に記載した通りに5%(v/v)Triton X-100 を使った可溶化とその後の遠心を実施し、第二の可溶化上清(683mgのタンパク 質)を得た。 (b) ヘパリン−アガロース上での放射流クロマトグラフィー。上記で得られた 2つの上清を別々に次の通りにヘパリン−アガロース上で精製した。3.5lの容 量、1.8mmhoの電気伝導度および8.0のpHになるように精製水と1M Tris pH9.5の 添加によって上清を希釈し、そして250mlの樹脂が充填されており且つ0.1% Tri ton X-100を含む5mM Tris-HCl緩衝液pH8.0で予め平衡化されているSuperflow 25 0カラム(Sepragen)に適用した。負荷したら、カラムを3lの平衡緩衝液で洗 浄し、次いで600mM NaClを含む平衡緩衝液で溶出させた。終始30ml/分の流速を 使った。画分(45ml)をA280nm、全タンパク質(Bradfordアッセイ)、および 実施例6(i)の抗APP−C末端抗血清に対するイムノブロットにより検出され る免疫反応性APPのレベルについてモニタリングした。有意なAPPを含む画 分を一緒にし、そして抗体アフィニティークロマトグラフィーにかけた。 (c) 抗体アフィニティークロマトグラフィー。第一の上清(276mgのタンパク 質を含む)と第二の上清(113mgのタンパク質を含む)のヘパリン−アガロース 上での精製からの600mM溶出プールを合わせ、pH8.3に調整し、そして実施例6(i i)に記載したようにセファ ロースにカップリングさせたアフィニティー精製済C末端抗体を含んで成り、且 つ500mM NaCl,0.1%Triton X-100を含む100mM炭酸水素ナトリウム緩衝液pH8.3 で予め平衡化されている、抗体アフィニティーカラム(10.5×1.5cm)に適用し た。クロマトグラフィーは終始1ml/分の流速で行った。負荷したら、カラムを 70mlの平衡緩衝液で洗浄し、次いで0.1%Triton X-100を含む100mMグリシン緩衝 液(pH2.4)50mlを使って溶出させた。画分(5ml)を各々0.5mlの1M Tris-HCl pH 8.0中に収集し、そして上記と同様にA280nm、全タンパク質(Bradfordアッセイ )、および免疫検出可能なAPPの存在についてモニタリングした。有意なAP Pを含む画分を一緒にした。一緒にしたヘパリン−アガロース溶出液を使って合 計5回のアフィニティー精製手順を繰り返した。連続した精製から各々回収され たAPPプールを合わせて計9mgのAPPを得た。 (d) 強アニオン交換クロマトグラフィー。抗体アフィニティークロマトグラフ ィーからの一緒にした画分(9.0mgのタンパク質)を、0.025%(v/v)Triton X-10 0と150mM NaClを含む20mM Tris-HCl緩衝液pH8.0で予め平衡化されているMono-Q HR 5/5カラムに適用した。負荷したら、総量70mlでの0.15〜1M NaClの直線勾配 を使ってカラムから溶出させた。終始0.5ml/分の流速を使った。有意な免疫検 出可能なAPPを含有する画分を合わせ、そして使用するまでアリコートにして −80℃で凍結保存した。 SDS-PAGE上で単一バンド(Mr 110kDa)として移動するβAPP(2回の出発 5l醗酵実験から5.6mg)は、理論的組成と86%の一致を示すアミノ酸組成と、 成熟タンパク質の予想されるN末端(Leu-Glu-Val-Pro-Thr-Asp-Gly-Asn-Gly-Le u-)を有した。βAPP695ΔNLタンパク質の精製は本質的に上述した通りで あった。最終調製物(2回の出発醗酵実験から0.3mg)は、理論値と70%の 一致を示す組成を有し、そしてSDS-PAGE上でβAPP関連物でない唯一の混入物 (Mr 64KDa)を含んでいた。精製βAPPのどちらの形態も、イムノブロット上 でβAPPのC末端領域に対するウサギポリクローナル抗体と反応した。 アミノ酸分析は本質的にはどこかに記載された通りに実施した(Dupont,D.R. ,Keim,P.S.,Chui,A.H.,Bello,R.,Bozzini,M.およびWilson,K.J.,“A comprehensive approach to amino acidanalysis”,Techniques in Protein Ch emistry,Tony E.Hugli編,Academic Press,284-294(1989))。2.0%フェノー ルを含む6N塩酸を使って気相中でアルゴン下で160℃にて2時間試料を加水分 解した。フェニルチオカルバモイルアミノ酸分析は、オンラインの130A型分離シ ステムとNelson分析2600型クロマトグラフィーソフトを使ってApplied Biosyste ms 420A型 Derivitizer上で実施した。実施例8.ヒト脳プロテアーゼ細画分により触媒されるAPP695の分解の検出 のためのイムノブロットアッセイ (a) 基質APPとのインキュベーション (i) イオン交換画分の5μlアリコート(実施例1に記載の段階から得られた )または画分の濃縮プール(実施例3)を、必要な量の2M原液緩衝液の添加に より最終濃度140mMのMES緩衝液pH6.5に調整された組換えヒトAPP695(10.75 μl)と共に37℃で24時間インキュベートした。インキュベーション液中の最終 緩衝液濃度は95mM,pH6.5であった。インキュベーション時間の間にAPP695の タンパク質分解が起こり、より小さなMrの断片が生成する。 (ii) タンパク質分解反応を、次の3×Laemmli SDS-PAGE試料緩 衝液7.5μlの添加により終結させた:36%(v/v)グリセロール、12%(v/v)SDS、 10%(v/v)2−メルカプトエタノールおよび微量のブロモフェノールブルー追跡 用色素を含有する1.5M Tris-HCl,pH8.45。試料を加熱し(100℃で87分間)、次 いで冷却した。 (b) SDS-PAGE分析 反応混合物(15μl)を10〜20%アクリルアミド勾配Tricineゲル(通常厚さ1 .0mm、15ウエルNovex予備注型ゲル、Novex Experi-mental Technology,San Die go,CA)のウエルに適用した。定電圧条件下で試料がゲルに入るまで50Vでゲル を泳動し、そしてゲルに入ったら電圧を100Vに上げた。追跡用色素がゲルの底 から0.5cm以内に達したら電気泳動を中止した。3〜195kDaの範囲の予備染色し たMrマーカー(Bethesda Research Laboratories,Gaithers-burg,MD)を使っ てゲルの検量線を作成した。高および低分子量マーカーを含むキット各10μlを 3×試料緩衝液10μlと混合し、そして(a)(i)の項目に記載の通りに処理した。 次の分子量マーカータンパク質が予備染色マーカーとしてキット中に含まれてい た:ミオシンH鎖(196kDa);ホスホリラーゼB(106kDa);ウシ血清アルブミ ン(71kDa);オボアルブミン(45.3kDa):カルボニックアンヒドラーゼ(29.1 kDa);β−ラクトグロブリン(18.1kDa);リゾチーム(14.4kDa);ウシトリ プシンインヒビター(5.8kDa);インスリンAおよびB鎖(3kDa)。 (c) イムノブロッティング (i) 次いでゲルをミニトランスブロット電気泳動セル(Biorad Labs,Richmon d,CA)に移した。4℃に維持された次の移行緩衝液:150mMグリシンと20%(v/v )メタノールを含む20mM Tris-HCl緩衝液pH8.5を使って、ProBlottTM膜(Applied Biosystems,Foster City,CA)上にタンパク質を100V(定圧)で1時間電気 ブロッテ ィングした。 (ii) ProBlott膜を取り外し、次の組成のブロッキング緩衝液15ml中に室温で 1時間入れておいた:150mM NaClを含む10mM Tris-HCl緩衝液pH8.0中5%(w/v) 脱脂粉乳。 (d) APPおよびC末端分解生成物の免疫検出 合成ヒトAPP695C末端ペプチド免疫原に対して惹起させたウサギポリクロ ーナル抗血清の1:1000希釈液を含む15mlのブロッキング緩衝液に前記膜を移し、 そして4℃で一晩インキュベートした。 穏やかに振盪しながら15mlずつのブロッキング緩衝液を使って3回膜を5分間 すすいだ。次いでアルカリホスファターゼ結合ヤギ抗ウサギIgG(Fisher Scien tific,Pittsburg,PA)の1:1000希釈液を含む15mlのブロッキング緩衝液に膜を 移し、室温で90分間インキュベートした。次いで穏やかに振盪しながら各回15ml のブロッキング緩衝液を使って続けて3回膜を10分間すすいだ。 次に各々が100mM NaClと5mM MgCl2を含有する100mM Tris-HCl pH9.5を含んで 成るアルカリホスファターゼ緩衝液を各回15ml使って膜を続けて3回5分間ずつ 洗浄した。次いでゲルを15mlの100mM NaCl,5mM MgCl2を含む100mM Tris HCl p H9.5、並びに50μlのBCIP基質(50mg/ml,Promega,Madison,WI)および99μ lのNBT基質(50mg/ml,Promega)と共に遮光下でゲルをインキュベートした。 低分子量の免疫反応性バンドの更なる強化が見られなくなるまで(典型的には室 温で3時間)インキュベーションを続けた。次いでゲルを脱イオン水ですすぎ、 乾燥した。 APP695を酵素的に分解してC末端断片を生成する、細分画されたヒトAD皮 質のMono-Qプールの能力の分析 実施例3に記載のP2,SおよびMプールの各々を上述のイムノブロットアッ セイにかけた。真正APP基質分子の使用と組み合わ せた免疫学的検出方法の特異性は、比較的粗製の生物学的抽出物においてAPP 分解酵素の活性を検出する選択的方法を提供し、高度に精製された酵素調製物を 使う必要性を回避する。よって、部分的に精製された或る種のプールは、時間依 存性方式でC末端APP断片を形成することができるタンパク質分解活性を有し た。P2V(パネルa)、MIII(パネルb)およびSI(パネルc)について 並びにP2VIIプールのプール前の個々の画分(パネルd)についての、ヒトA D脳のイムノブロット分析の典型例が図2に示される。 例えばプールMIIIについて図2fに示されるような経時変化実験は、3つの 断片がゼロ時には基質または酵素画分中に存在しないことを示した。更に、基質 だけのインキュベーションではそれらの断片が形成しなかった(例えば図2aの レーン2、図2dのレーン2、図2fのレーン8)。上記バンドのサイズ領域は 酵素画分によってMr=約11.5kDa〜25kDaで異なるが、反応中に形成されるその他 の生成物の数は驚くべきほど低かった。pH6.5では、合計39のADプールのうち 8つがそのような活性を有することがわかった。それらのプールは、i)脳細画 分、ii)カラム溶出のイオン強度、およびiii)質的なAPP開裂パターンに基 づいて互いに区別することができた。 6つの選択されたプール(「M−III、M−VIII、S−I、S−III、P2−V およびP2−VII」と命名)は有意なAPP分解活性を含むことがわかった。対 応する対照脳プールも上記活性を幾らか含んだが、活性のレベルが対照プールと ADプールの間で異なるかどうかを決定することはできなかった。上記6つのプ ールの各々が、11.5kDaのC末端APP断片を形成することのできる酵素活性を 有した。 Mr 11.5kDaのタンパク質分解生成物は、更なる実験において、それが主要な免 疫検出可能なC末端生成物であり、そしてβ−アミ ロイドペプチドのN末端アスパラギン酸から始まり全長分子のC末端にまで及ぶ だろう転写解読枠を含んで成るAPPの組換えC末端断片(C-100断片)と共に 移動することがわかったため、特に着目した。この同時移動は図2dに例示され る。このことは、11.5kDaバンドがA4領域のN末端のところまたはその付近で のタンパク質内分解(endoproteolysis)の生成物であること、およびこの断片 を形成することのできる上記プロテアーゼ活性がアミロイド形成ペプチドの発生 の際に生体内で役割を果たすかもしれないことを暗示する。 図2dは、少なくともP2プールVIIの場合、APPタンパク質分解の11.5kDa C末端分解生成物が凝集できることを示す。PMTI 100指令C-100標準物質と共に 移動するMr 11.5kDaのペプチドバンドと、18kDa断片の出現に加えて、Mr 24.3, 27.4および35.5KDaのところに別の断片が出現する。この24.3kDaと35.5kDaのバ ンドは、C-100断片のそれぞれ二量体と三量体に期待されるMrを有し、そして凝 集によるものであるC-100断片中の対応する薄いバンドとほぼ一緒に移動する( 詳細については実施例5を参照のこと)。 図2a〜2cも、古典的なプロテアーゼ阻害剤の効果を調べるのに該アッセイ を利用できることを証明するのに役立つ。例えば、図2aから、P2−Vがメタ ノールにより部分的にそしてメタノール性ペプスタチンAにより完全に阻害され ることが明らかであり、一方でM−III(図2b)とS−I(図2c)は両方と もアプロチニンとシスタチンにより完全に阻害される。よって、該アッセイは、 一態様では、APP分解酵素の新規試験管内阻害剤の探索に適用される。それに よって同定された有力な化合物は、適当な動物モデル、例えばAPPまたはそれ のβ−アミロイド含有断片を過剰発現するようにデザインされたトランスジェニ ック動物を使って、生体内の 効能について試験される。 下記の表4は、Mono-Q画分から回収されたAPP分解活性の6つの主要プール の幾つかの性質(ペプチド生成物サイズ、生成物形成に対する明白なpH依存性 、および市販のプロテアーゼ阻害剤の効果など)を要約する。 幾つかの活性はアルカリ領域に最適pHを有し、リソソームカテプシンの作用 によらないようであった。数人の研究者らは病理学的APPプロセシングがエン ドソーム−リソソーム経路内のプロテアーゼにより行われると報告している(Ca taldo他,1990,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,87:3861;Benowitz他,1989,Ex perim-ental Neurology,106:237;Cole他,1989,Neurochem.Res.,14:933) ことから、この観察結果は重要である。この経路内の酵素は酸性最適pHを示す と予想されるだろう。 入手可能なデータに基づいて、M−IIIとS−Iは列挙された基準の全てにお いて非常に類似しており、おそらくSおよびM画分の各々に交差混入している同 一酵素を表すだろう。従って、おそらくヒト脳は、APPを分解して11.5kDa C- 100様生成物断片を生成することのできる最低5つの異なるプロテアーゼ活性を 含むだろう。 表4は、該活性の中には試験した阻害剤のいずれによる阻害に対しても鈍感な ものがあり、それらの酵素は珍しいグループのメンバーを表すかもしれない。M −IIIおよびS−I中の11.5kDa C-100断片の形成に関与する活性は、セリンもし くはシステイン型のいずれかであるかまたは珍しいグループのメンバーを表す。 あるいは、それらの画分はセリンプロテアーゼとシステインプロテアーゼの両方 を含むかもしれず、ここで両酵素はC-100の生産に必須の(連続的な)役割を果 たす。P2−Vはアスパラギン酸プロテアーゼ活性とセリンプロテアーゼ活性の 両方を含有する。P2−VIIはPMSFに対する感受性に基づくとセリンプロテアー ゼ活性を含有する。しかしながら、その後の研究においてペプスタチン阻害活性 も認められ、P2中に表4のセリンプロテアーゼ活性と共にアスパラギン酸プロ テアーゼが共存することを示す。S−IIIまたはM−VIII中の酵素活性は試験し た阻害剤のいずれに対しても感受性でなかった。どの場合で も、実施例3で使用したN−ダンシルペプチド基質と共に酵素プールをインキュ ベートすることによりAPP分解の阻害を証明することはできなかった。 APP活性の回収(実施例8)とMono-Qプールのペプチダーゼ活性(実施例3 および図1)との比較は、両活性の間にほとんど相関性がないことを明らかに示 す。例えば、APP分解活性は比較的少ないペプチダーゼ活性を示したプール中 に多量に含まれていた。これは、APP分解活性は貧弱なペプチダーゼであり、 折り畳まれた完全なAPP基質を活性に必要とするか、あるいはまた(ありそう にないが)、選択されたペプチドが病理学的APPプロセシングに相応しくない 位置を表し得ることを示唆する。とにかく、この所見は、何故他の研究者らがペ プチダーゼ基質に基づいたアッセイを使って普通のAPP分解酵素を同定するこ とが不成功であったかを説明する。 上記考察から、本発明のアッセイはヒト脳からの特別なAPP分解酵素の単離 を可能にするのに十分な特異性を有すると結論付けられる。 更なる研究では、我々はP2−VII関連のAPPアーゼの回収を追跡するため にイムノブロットアッセイを用いた。このプールは特徴づけられた6つの活性の うち最も豊富なものであり、且つアミロイド性であると思われるC末端断片を生 成した(図2d)ため、研究はこのプールに集中した。それはP2細画分のイオ ン交換分離から回収できる主活性を表し、ペプチダーゼ活性の主ピークと一致し なかった勾配中のある点で溶出される。 APPアーゼを示すP2−VII画分をプールし、そして2本の縦列のSuperose 12カラム(Pharmacia)上でのサイズ排除クロマトグラフィーにかけた。溶出画 分中のペプチダーゼおよびAPPアーゼ 活性を分析した(図3a)。K−M開裂活性は一部重複しているように見えるが 、M−D活性のピークは再びAPPアーゼのピークと一致しなかった。既知分子 量マーカーに対するクロマトグラフィーの検量は、P2−VII画分のAPPアー ゼ活性に対して、±6.5kDaの変動を伴う31.6kDaの見かけ中間Mr値を与えた。実施例9.APP−C末端プロセシング酵素としてのカテプシンDの同定 実施例4の方法2に記載のバキュロウイルス発現系および実施例7の方法2の 精製スキームを使うことによってより多量のホロAPP695が得られたので、ペ プチダーゼ活性に基づいて作った画分のプールの中のAPP分解酵素の含有量を 評価する(実施例8において行ったように)というよりもむしろ、ヒト脳酵素の 精製からの個々のカラム画分中のAPP分解酵素の回収を追跡することが可能に なった。 実施例1の方法に従った可溶化P2画分の精製からの個々のMono-Q画分につい てのAPP分解酵素の含有量が図5に示される。Mono-Qクロマトグラフィーにか けた可溶性(S)およびミクロソーム(M)画分の同様な分析と比較すると、酵 素的C末端APP断片の相対染色強度は、一貫してMono-QからのP2画分で最大 であった。P2中のAPP分解活性はMono-Qから2つの別々の移動ピークとして 回収された(図5のピークAおよびB)。 ピークAは負荷および低イオン強度洗浄、即ち我々の初期の研究で見られたP 2−Vの回収とほぼ一致する領域において溶出し(表4)、一方でピークBは、 以前にP2−VII活性が観察され(表4)そしてセリンプロテアーゼ活性とアス パラギン酸プロテアーゼ活性の両方を含んで成ることが示されたプール領域と重 複した。ピーク AおよびB活性の両方で同様なサイズの分解生成物がMr=約28,18,14および< 11kDaにおいて観察されたが、18kDaバンドの相対染色強度はピークAよりピーク Bでずっと大きかった。ピークBをプールし、実施例1の方法1に記載したよう なSuperose 6HR上での精製にかけた。溶出画分は、それらの溶出曲線が重複して いる2つの質的に異なる型の活性を含んだ。元のピークB画分で観察された(図 5)のと最もよく似ているAPP分解パターンを生じた活性は、ゲル濾過の画分 51〜56に回収され(図6bおよびc)、これは15〜25kDaの見かけMrと一致する 。この溶出ピークは、18kDa分解生成物を優先的に形成する活性の溶出より前に 起こり、多分もっと大きな見かけMrのプロテアーゼにより触媒されるだろう。こ の後者の活性は、おそらく上述した実施例8の表4のP2−VIIプール中のセリ ンプロテアーゼに相当する。ピークBのゲル濾過精製からの活性画分(15〜25kD aのMr領域の活性画分)を古典的なプロテアーゼ阻害剤による阻害について試験 した(図7)。それらの研究は、ペプスタチンAによる定量的阻害により測定す るとピークB活性が大部分はアスパラギン酸プロテアーゼにより触媒されること を確証した。 既知であるヒトアスパラギン酸プロテアーゼは比較的少ない。同定されている ものとしては、カテプシンDおよびE、レニン並びにペプシンが挙げられる。我 々が観察した活性がそれらの酵素のうちの何かに相当するかもしれないという可 能性を試験するために、バキュロ由来ホロAPPを酵素的に分解する能力につい て市販のヒトレニン(Calbiochem,San Diego,CAカタログ番号553864)および ヒトカテプシンD(ヒト肝臓、Calbiochem,San Diego,CAカタログ番号219401 )調製物を調べた。 ヒトカテプシンD(カタログ番号219401,Calbiochem,San Diego,CA)は、 銀染色により現像したSDS-PAGEにおいて電気泳動的に均質 であり(還元条件下で見かけMr=29kDa)、カテプシンDの理論的組成と良好な 一致(93%)を示すアミノ酸組成を有した。全てのN末端はカテプシンDと一致 し、等モル量で存在する主要な配列は成熟プロテアーゼの軽鎖(GPIPEVLKNY)と 重鎖(GGVKVERQVF)に相当した。 レニンは不活性であった(示してない)が、カテプシンDは、Mono-Qからの上 述のP2ピークB(図5)で観察されたものと同様なパターンのC末端分解生成 物を生じるようにAPPを選択的に開裂させた。こうして、市販のカテプシンD 調製物は時間依存形式でホロAPPを分解して約Mr 18および28kDaの主要C末端 生成物を与えた。ペプスタチンAによる活性の阻害は、該反応へのカテプシンD の関与を確証した(図8)。 ヒトカテプシンDに対する市販のポリクローナル抗体を入手し(Dako Corp,C arpinteria,CA,カタログ番号A561)、それがイムノブロット上でヒトカテプシ ンDに対して反応性であり、Mr 27-28kDaの免疫反応性バンドを生じることを観 察した。P2,可溶性またはミクロソーム画分のいずれかのMono-Q精製からのク ロマトグラフィー画分が免疫反応性カテプシンDを含むかどうかを調べるために イムノブロットアッセイにおいてこの抗体を使用した。この抗体はイムノブロッ ト上でヒトレニンと交差反応しなかった。 有意な量のカテプシンDは、APP分解活性を有するP2画分(図20d)およ び可溶性画分(データは示してない)のMono-Q画分中に観察された。興味深いこ とには、P2のMono-Q画分の分析において、各々がピークAおよびBと符合する (データは示してない)クロマトグラフィー上異なる2つのカテプシンD反応性 ピークが時折観察された。ピークA活性に関連する免疫反応性アスパラギン酸プ ロテアーゼのカテプシンDは、以前に実施例8のP2−Vが同定 された領域と符合した。これは、ピークAおよびBがカテプシンDの多重形態に よるものであり得ることを示唆する。カテプシンDの多重形態はどこかに記載さ れており、単一遺伝子産物の翻訳後修飾の相違に起因している。P2ピークBの 更なる精製からのゲル濾過カラム画分のイムノブロット分析(図5)は、APP 分解活性のピークとぴったり符合するカテプシンD免疫反応性のピークの存在を 示した。 カテプシンD免疫反応性と共に移動することそしてカテプシンDと同様にAP Pを分解することに加えて、ゲル濾過により更に精製したピークBプロテアーゼ は、C末端APP分解生成物の形成についてカテプシンDと同じ最適pH(pH4- 5)およびイオン強度依存性を示した(図9)。最後に、P2画分において観察 された免疫反応性バンドは、BioRad Miniphorクロマトグラフィーシステム上で の調製用IEFにかけた時、カテプシンDについて報告されたのと同様なpI( 4〜6)を示した(データは示してない)。全体として、それらのデータはヒト 脳P2のMono-Q分画後に観察されたペプスタチン感受性APPプロテアーゼ活性 がカテプシンDの作用によるものであることを強く支持する。 ピークBプロテアーゼ(ゲル濾過で精製したもの)とカテプシンDのペプチダ ーゼ活性を、基質として合成ペプチド:N−ダンシル−Ile-Ser-Glu-Val-Lys-Me t-Asp-Ala-Glu-Phe-Arg-NH2(配列番号7)を使って比較した。両酵素とも非常 に低速度にもかかわらず該ペプチドを時間依存形式で加水分解した。両酵素とも 、-Glu-Val-結合のところで主な開裂が観察され、そして-Met-Asp-結合のところ で小程度の開裂が観察された(図10)。図10において、描写された24時間の時点 までにMet-Asp開裂生成物の大部分が更にGlu-Val開裂生成物に変換されたことに 注目のこと。予想通り、カテプシン DおよびP2酵素調製物により触媒されるペプチド反応は共にペプスタチンAに より阻害された。 両酵素は-Glu-Val-結合のところでの加水分解に対してpH4の酸性最適値を示し た(図11)。-Met-Asp-結合の加水分解もカテプシンDで酸性最適値(<pH3.0) を示したが、P2酵素では2つの最適値(pH3.0とpH7.0)が観察され、これは該 反応へのおそらく中性pH最適値を有する追加の混入P2プロテアーゼの関与の ためであろう(図11)。カテプシンDは普通疎水性残基の間を加水分解する。し かしながら、酸性pH値では、AspとGlu側鎖のプロトン化した(中性)形態が、 該プロテアーゼのサブサイト結合条件を満足するのに十分な位疎水性に見えるか もしれない。Asp側鎖のpKaはGlu残基よりも酸性であり、そして実施例11で調べ たpH領域全体でGlu残基よりも小程度にプロトン化するだろう。これは、-Glu-Va l-結合と比較した時にカテプシンDによる-Met-Asp-結合のところの開裂速度が より小さいことを説明し、そしてこの部位における開裂最適pHがより低い(<pH 3)というヒントを説明することができる。 イムノブロットアッセイにおいてモノクローナル抗体C286.8Aを使った更なる 研究は、P2酵素活性がカテプシンDによることを確証づけた。我々のより最近 の研究において、この活性は、可溶化P2画分のイオン交換クロマトグラフィー から塩勾配の初期にかなり狭い画分数に渡り溶出された単一ピークとして回収さ れた(図20)。この活性は試験管内でAPP695を加水分解して10〜38kDaのサイ ズに及ぶ断片を生成し(図20b)、その全断片が全てβ−アミロイドの最初の7 個のN末端残基を認識するマウスモノクローナル抗体(C286.8A)と反応した( 図4)。プールした画分の活性は、アスパラギン酸プロテアーゼ阻害剤である10 μMペプスタチンAにより完全に阻害されたか、EDTA(1mM)、PMSF(0.4mM)、 E-64(0.1 mM)およびアプロチニン(10μg/ml)のような他のプロテアーゼ分類の阻害剤に より影響を受けなかった(示してない)。APP分解活性(図20b)は、APP を模倣したN−ダンシル−ISEVKMDAEFR-NH2を-E-V-結合のところで加水分解する ペプスタチン感受性プロテアーゼの溶出と符合した(図20a)。カテプシンDは 、20kDaカテプシンD軽鎖のイムノブロット検出により評価すると、ホロAPP およびペプチド分解活性と同時に溶出する。 高純度ヒトカテプシンDは、Mono-QクロマトグラフィーからプールしたP2ア スパラギン酸プロテアーゼ活性を使って観察されたもの(図21b)と識別可能な C286.8A免疫反応生成物のパターン(図20bおよび21b)を生じるようにホロA PPを分解した。P2アスパラギン酸プロテアーゼとカテプシンDの間の免疫学 的同一性の可能性を調べるために免疫吸着実験を実施した。それらのAPP分解 活性に基づいてプールしたイオン交換画分(図20)を、カテプシンDに対する固 定化されたアフィニティー精製抗体のカラムまたは精製した対照IgGを含む対照 カラムのいずれかに等量で適用した。2つのカラムのA280溶出曲線は重ねるこ とができた(図21a)。対照カラムからの素通り画分は、最初の間隙容積後(即 ち図21bの画分5以後)に適用プールと同じレベルのAPP分解活性を含んだ。 対照的に、APP分解活性は、画分9(5.7間隙容量)までの抗カテプシンDカ ラムからの素通り画分には本質的に存在せず、画分27(31間隙容量)まで適用プ ール中のものと同等なレベルに達しなかった。抗カテプシンDカラムからの素通 り画分にAPP分解活性が無いことは、固定化させたのと同じ抗カテプシンD抗 体によって検出される免疫反応性カテプシンD軽鎖(20kDa)および重鎖(27kDa )の涸渇と符合した(図21c)。カテプシンD免疫反応性は、0.5%Triton X-10 0を含めた時の100mMグリシンpH2.5を使った 溶出により抗カテプシンDカラムから回収されたが、対照カラムからは回収され なかった。この溶出液中に免疫反応性カテプシンDに相当するもの以外のタンパ ク質バンドは1つも検出されなかった(図21c)。このため、吸着されたAPP 分解活性がカテプシンD以外の免疫学的に交差反応するプロテアーゼに由来した という可能性はほとんど考えられない。不運にも、抗カテプシンDカラムから極 微量のAPP分解酵素活性が回収された(データは示してない)。これはおそら く中和溶出緩衝液により活性が阻害されたためであろう:溶出緩衝液の組成も精 製カテプシンDによるホロAPPの分解を量的に阻害した(示してない)。 ヒトカテプシンDに対する固定化ポリクローナル抗体もまた、イオン交換プー ル中に存在するAPPペプチド加水分解活性を免疫吸着した(図22)。部分加水 分解の条件下では、イオン交換プールはM-D結合とE-V結合の両方のところでダン シル−ISEVKMDAEFR-NH2を開裂させた(図20のような長期インキュベーション条 件下では、M-D開裂からの生成物は二次的タンパク質分解により最終的にE-V生成 物に変換された)。APP分解活性と同様に、E-V(図22a)およびM-D(示して ない)結合開裂の蛍光生成物を生じるペプチダーゼ活性は、対照IgGカラムから の素通り画分中の画分5に最初に出現したが、抗カテプシンDカラムでは画分12 〜13まで本質的に欠けていた(図22a)。続いて、グリシン/Triton pH2.5を使 った溶出により低レベルのM-DおよびE-Vペプチダーゼ活性が抗カテプシンDカラ ムから回収されたが、対照IgGカラムからは回収されなかった(図22b)。素通 り画分中にまたは酸溶出により回収された前記ペプチダーゼ活性の各々は、ペプ スタチンAにより完全に阻害された。いわゆるSwedish FADに見られるAPP 遺伝子座を模倣した対応するペプチド(N−ダンシル−ISEVNLDAEFR-NH2)を使 っ た並行した実験において同様な結果が観察された(図22cおよび22d)。しかし ながら、この後者のペプチドでは、蓄積する主な蛍光生成物はL-D結合開裂から 生じた。このペプチドの蓄積速度は非常に速いのでこの反応に利用できる基質の 全てがインキュベーション時間内に十分消費され、図22cの素通り画分中の示差 活性の過少評価を引き起こす。また、素通り画分中にまたは溶出により回収され たペプチダーゼ活性はペプスタチンAにより阻害された。このペプチダーゼが、 野性型APP模倣基質中のM-D結合開裂について観察されたよりも早い見かけ速 度でSwedish模倣ペプチド中に存在するL-D結合を加水分解したことに注目のこと 。 更なる実験は、カテプシンDにより開裂されるAPP中のペプチド結合の同一 性を調査した。より多量のAPPをpH5.0でのカテプシンD加水分解にかけた。 非変性条件下での限定タンパク質分解を使用した。インキュベーション混合物を SDS-PAGEにより分析し、イムノブロッティングし、次いで個々の生成物バンドを クーマシーブルー染色によりまたは実施例6(iii)に記載の抗β−アミロイド モノクローナル抗体を使った免疫検出により位置決定した。クーマシーブルーで 位置決定された主なバンドをN末端配列分析にかけた。 図12は、そのような反応混合物のクーマシーブルー染色ブロット並びにイムノ ブロット(抗β−アミロイドモノクローナル抗体を使った)の両方を示す。対照 として、カテプシンDの非存在下で(この場合、SDS-PAGE試料緩衝液の添加後に カテプシンDをインキュベーション混合物に添加する)またはAPP695基質の 非存在下でもインキュベーションを実施した。完全なインキュベーション混合物 のクーマシーブルー染色(図12a)により8つの主生成物バンドが観察されたが 、それらのバンドは上記対照のいずれにも欠けていた。それらバンドのうちの全 部ではないが幾つかは、β−アミロイドペ プチドの最初の5残基中のエピトープを認識するA4モノクローナル抗体とも反 応した(図12c)。クーマシー染色した生成物のN末端配列分析は、次の表に列 挙される配列を与えた。 予想通り他の基質のカテプシンD加水分解について報告されたもの(Moriyama 他,1980,J.Biochem.,88:619)とほとんど一致した開裂に相当する幾つかの 生成物が観察された。報告されたカテプシンD特異性の例外として、バンド3の 主生成物とバンド5の副生成物を形成する-Glu-Val-開裂、並びにバンド1とバ ンド2の-Leu-Arg-開裂生成物を含んだ(表5)。 APP593-594の-Glu-Val-結合の開裂は、ペプスタチン阻害性反応において観 察されたペプチド基質中の対応する結合を開裂させるカテプシンDの能力(上述 )と一致する。カテプシンDは通常、或る疎水性残基対の間を加水分解する。Gl u-Val結合の開裂は、意外であるけれども、おそらく酸性(pH5)条件下でグルタ ミン酸残基を中性にするグルタミン酸残基の側鎖(pKa=4.25)のプロトン化の ために起こるのだろう。 実際、pH5.0では-Glu-側鎖の18%がプロトン化されるだろうと計算することが できる。そのような酸性条件はリソソームや分泌顆粒中で生じるか、あるいは組 織損傷時または低酸素もしくは局所虚無後に誘導され得る。 最も重要なのは、カテプシンDが、β−アミロイドの通常形態のN末端とされ ている-Asp-残基より3アミノ酸残基だけN末端側の-Glu-Val-結合のところでの 非典型的な加水分解により5.6kDa生成物(バンド3、表5)を生成したことであ る。この断片は、カテプシンD無しでのインキュベーションからとったブロット の同等部分には存在しなかった。更に、この断片は全長β−アミロイドペプチド を含むのに適切なサイズ(5.6kDa)であり、それの生成はカテプシンDがβ−ア ミロイドペプチドのC末端領域に近い第二の部位でもAPPを開裂させるにちが いないことを示唆している。 実際、そのようなC末端開裂の前駆体基質も、Mr(10.0kDa)を 示すバンド5において同定された。この断片のサイズは、それがC末端領域の全 部ではないにしろ大部分を含むこと、そしてそれがAPP593-594の単一の-Glu- Val-開裂により生じることを暗示する。 APP695は、カテプシンD開裂の理想的な基質だったように思われるがカテ プシンDにより開裂されなかった多数の他のペプチド結合を含有する。それらが 加水分解されなかったという事実は、折り畳まれたAPP構造内でカテプシンD に接近する所から離れたそれらの部位の高度な隔離を反映する。疎水性残基対の ほとんどは疎水性APPタンパク質コアに置かれていると予想されるだろう。同 じ理由により、カテプシンDにより加水分解されることが証明された部位(表5 )が必ずしも最適なカテプシンD認識モチーフを含むとは限らなかったわけが説 明される。タンパク質表面上に位置するためには、そのような部位は、カテプシ ンD触媒開裂にとって理想的であるよりももっと大きな極性または電荷を含まな ければならないだろう。この点で5つの内部開裂部位のうち3つが切断性結合の 8残基中に2個のプロリン残基を含んだことは注目すべきである。そのような残 基は、しばしば二次構造中の分岐点と関係するかまたはタンパク質表面にしばし ば見られるターンと関係する。 並行したイムノブロット(図12)において、生成ペプチドの幾つか(矢印で示 される)がβ−アミロイドのN末端残基に対するモノクローナル抗体C286.8Aと 反応した。それらは図12a中のバンド3(表5)と同じ位置に移動するMr 5.6の バンド、図12a中のバンド5(表5)と一緒に移動するMr 9〜10kDaの二重線、M r 14kDaの二重線、図12a中のバンド6と一緒に移動する16〜18kDaの二重線、お よびMr 40kDaのバンドを含んだ。配列決定されたバンドのうち(表5)、バンド 3,5および6だけが図12cのイムノブロットに より検出されたバンドと一緒に移動した。これと一致して、表5の中のそれらの 同じ3つのバンドだけがβ−アミロイドエピトープを含むのに適当なN末端配列 とサイズのものであった。 図12に記載のβ−アミロイド免疫反応性分解生成物の形成の経時変化を、わず かに異なるモル比のカテプシンDとAPPの下で、ペプスタチンAの存在下と非 存在下の両方で実施した(図13)。阻害剤の非存在下では、それぞれ最初はMr約 16〜18kDaと28kDaのバンドの形成から始まる、低分子量断片の時間依存性蓄積が 観察された。2時間目には、Mr約40kDaのバンドが観察された。16〜18kDaと40kD aのバンドは2時間を過ぎて更に増強されたが、28kDaバンドの強度はこの時間を 過ぎても一定のままであった。16〜18kDaと40kDaの強度は8時間過ぎてはそれ以 上増加しなかった。8時間と21時間の間に、Mr約14,10および5.6kDaのところの 検出可能なバンドの強度が実質的に増加した。それらの後者3つのバンドは16〜 18kDaまたは40kDaバンドと並行して増強しなかったので、14,10および5.6kDaバ ンドは多分16〜18kDaまたは40kDaバンドのどれかまたは全部の二次的分解から生 じたのだろう。図13に記載の16〜18,10および5.6kDaバンドは、表5に列挙され そして図12cに示されたものと同じMrバンドに相当する。図13において観察され た全てのバンドはペプスタチンAにより阻害され、このことはそれらがカテプシ ンDの作用によって生じたことを確証する。 図23は、表5を作成するまでに同定されたものを含む、カテプシンDにより形 成されるAPP断片の配列の最新情報を提供する。それはまた、該配列を図12c で観察された特定のC286.8A免疫反応性バンドに関連づける。各C286.8A免疫反応 性バンドについて、配列決定用ブロットの対応するセグメントは、C286.8Aエピ トープを含み従ってイムノブロットバンドの説明となるのに十分なサイズと配 列を有する1または複数の断片を与えた(図23a)。成熟βAPPのN末端の他 に、CDでの消化は7種類の異なる開裂から生じるβAPPのN末端(図23b) を与え、これらは報告されたカテプシンDの特異性(A.Moriyama他,1990,J. Biochem.,88:619;J.van Noort他,1989,J.Biol.Chem.,264:14159;およ びM.Tanji他,1991,Biochem.Biophys.Res.Comm.,176:798)とほとんど一 致する。断片化パターン(図23b)は、5.5kDa断片の形成が38kDaペプチドかま たは図13の未同定の一過性28kDa断片のような大きな前駆体のN末端とC末端が 少しずつ切り取られる(nibbling)ことにより起こることを示唆する。5.5kDa免 疫反応性断片は同じ配列を有する10〜12kDa断片から直接派生するらしい。それ らの断片並びにMr 15〜16kDaおよび18〜19kDaの断片は、βAPの全長コピーを 含むのに十分なサイズのものであるように見える。明らかに、10〜12kDa免疫反 応性断片の更なるプロセシングから生じるような他の生成物は、おそらく更なる 分解のため、または電気ブロッティングの間の損失のため、検出されなくなった のかもしれない。 アルツハイマー病のアミロイド形成における主要プロテアーゼとしてのカテプ シンDの密接な関係は、今やこの病気に関して行われた他の観察結果を説明する 。第一に、APPがリソソーム中に蓄積しそこでプロセシングされてアミロイド 形成断片を生じるという数多くの証拠がある(Haas他,1992,Nature,357:500 )。リソソームの酸性pHはアミロイド沈着に好都合である(Burdick他,1992 ,J.Biol.Chem.,267:546)。第二に、カテプシンDはリソソームプロテアー ゼである一方で、アルツハイマー脳のアミロイド沈着と関連があるかなりのレベ ルで存在することも組織化学により証明されている(Cataldo他,1990,Proc.N atl.Acad.Scl.USA 87: 3861)。 第三に、培養中の細胞により放出されるβ−アミロイドは、β−アミロイド1- 42中に一般に見られるAsp 597残基で始まる豊富な配列の3アミノ酸N末端側に ある残基Val 594で始まる少量のN末端配列を含んで成る(Haas他,1992,Natur e,359:322)。この少量の配列は、おそらく593-594位、即ち、カテプシンDに よる特異的タンパク質分解を受けるとたった今証明されたのと同じ部位、のとこ ろのGlu-Val結合の直接タンパク質内分解によって生じる。カテプシンDは-Glu- Val-結合と-Met-Asp-結合の両方を加水分解することができるので、Haasらによ り配列決定された2つのβ−アミロイド断片の両方を形成するのに必要な特異性 を有するということがここで強調される。 第四に、システインプロテアーゼ阻害剤であるE-64とロイペプチンはLC-99細 胞によるβ−アミロイドの放出に対して効果がなかったが、一般的なリソソーム 阻害剤はこの放出を抑制した(Shoji他,1992,Science,258:126)ことは、そ れらの細胞によるβ−アミロイド形成がシステインプロテアーゼ以外のリソソー ム酵素により触媒されたことを示す。そのような反応を行う残りのプロテアーゼ 候補は、それらの研究で使ったシステインプロテアーゼ阻害剤により阻害されな いリソソームカテプシンDであろう。 更に、APPはβ−アミロイドのC末端と膜アンカー配列の間に一連の疎水性 残基を含有する。この領域中の幾つかのペプチド結合はカテプシンDにより加水 分解され得る。実際645-646位の-Leu-Val-ペプチド結合はPEPTIDESORTコンピュ ータープログラムにより可能なカテプシンD認識部位であると強調される。この 部位は家族性アルツハイマー病(FAD)の或る種の形態と共に分離することが 示された3つの点変異の位置に近い。この領域内での開裂並びに 593-594位の-Glu-Val-結合の開裂は表5のバンド3のサイズの理由を説明するこ とができる。この部位でのFAD変異はカテプシンDによるこの領域内でのAP P開裂の速度を増大させるだろう。 たぶん、S2′およびS3′部位のところの-Asn-Leu-から-Glu-Val-切断性結 合への変異は、カテプシンDによる開裂を増大させ得る。これが事実かどうかを 調べるために、本発明者らは、基質N−ダンシル−Ile-Ser-Glu-Val-Lys-Met-As p-Ala-Glu-Phe-Arg-NH2(配列番号7)およびK-M対がNLで置換されておりそれに よって上述のFAD変異を模倣している類似ペプチドを加水分解するカテプシン DとP2酵素ピークBの能力を比較した(図14)。両酵素とも長期時間枠ではM- D結合とE-V結合のところで野性型ペプチドを開裂させたが、一方で短いインキュ ベーション時間ではごくわずかしか開裂が観察されなかった(図14)。対比して 、両酵素による変異ペプチドの開裂は、野性型ペプチドで観察されたものよりも 30〜50倍の初速度で起こった。それにより生成する単一の代謝産物は4.4分の保 持時間を示し、野性型ペプチドを使って以前に認められなかったものであった。 この生成物を次いで精製し、質量分析[M-H]+=907とアミノ酸組成分析の組合せ により、N−ダンシル−ISEVNLと同定した。従ってこの生成物は基質のL-D結合 の間の加水分解から生じるにちがいない。カテプシンDによるこの開裂は、β− アミロイドの主形態に見られるのと同じN末端を有するペプチドも放出し、そし てこの特定の早発性FADに見られる-NL-変異が、アミロイド形成プロテアーゼ カテプシンDによって一層迅速に開裂される部位を提供することによりβ−アミ ロイド形成の速度を増加させるという機構を提供する。結果として起こり得るβ −アミロイド蓄積速度の増加は、このAPP変異に関係する早発性形態のアルツ ハイマー病を誘発し得る。 カテプシンDによる野性型ホロβAPP695およびβAPP695ΔNL(後者は 595L596DからNLへのFAD変異を有する)の加水分解の速度を比較した(図 24)。pH5.0では、両基質が同等な速度で加水分解され18〜19kDa断片と15〜16kD a断片を生成した。対比して、野性型βAPP695から形成される10〜12kDa断片 と5.5kDa断片は20時間までにかろうじて検出可能であったが、一方でβAPP69 5ΔNL加水分解では、それらの同じMr値を有する断片が明白に観察された。5.5 kDaおよび10〜12kDaバンドは、野性型βAPP695での対応する速度よりも5〜1 0倍大きい速度でβAPP695ΔNLから形成されたと推定された。βAPP695 ΔNL断片は野性型βAPP695断片と並びに組換えC-100断片と共に移動し、そ れらの断片がβAPのN末端でのまたはそれの近くでの開裂から生じるという考 えと一致する。 カテプシンDにより触媒される加水分解の速度を増加させるというΔNL F AD変異の効果は、βAPのN末端残基の隣接のL−D結合のところでN−ダン シル−βAPP591-601−アミドのCD触媒加水分解の速度を大きく増加させる 同置換の効果と一致し(図14)、そしてβAPP695ΔNL由来の5.5kDaおよび1 0kDa断片の形成速度の増加が593E−594Vまたは596M−597D結合のいずれかで の野性型βAPPの開裂に比較して596L−597Dの開裂がより容易なためである ことを示唆する。βAPP695ΔNL断片がβAPの全長コピーを含むと推定さ れ、そしてそれ自体家族性アルツハイマー病のSwedish形に特徴的なβ−アミロ イド沈着の中間体として働くことができる。APPのカテプシンD依存性アミロ イド形成プロセシングの速度を増加させるSwedish変異の効果は、ADのアミロ イド形成におけるCDの重要性を更に強調する。 アルツハイマー病のアミロイド形成プロテアーゼの重要な候補と してカテプシンDが同定されたことは、この病気の治療用阻害剤の開発の努力を 大きく手助けする。例えば、特異的カテプシンD阻害剤は、β−アミロイドの毒 性蓄積を阻害することにより治療的恩恵を提供することができよう。本明細書中 に提供される新たな情報は、レニンやHIVプロテアーゼのような他のアスパラ ギン酸プロテアーゼの新規阻害剤のデザインに達成されているように、しっかり 結合する阻害剤を理論的にデザインするのを比較的簡単にする。 あるいは、カテプシンDはいまや薬品ライブラリーの無作為または半無作為調 査を通して治療用阻害剤を同定するために試験管内ペプチドアッセイを使った高 処理量スクリーニングにおける用途に適当である。そのような目的に適当なアッ セイとしては、本発明の実施例2および3に記載されるN−ダンシルペプチドア ッセイを挙げることができる。実施例10.C末端APPプロセシング特異性を有するセリンプロテアーゼの同定 表4は、ヒト脳が組換えAPPのC末端プロセシングを行うことのできるセリ ンプロテアーゼを含むことを示し、そしてある場合にはそれらのセリンプロテア ーゼがアプロチニンにより阻害可能であったことを示した。そのようなプロテア ーゼのより容易な単離を試みるために、初期段階としてアプロチニン−セファロ ース上でのアフィニティー精製を組み込んだ別の単離スキームを考案した(実施 例1、方法2)。 P2画分の更なる精製へのこの手順の適用は、APP分解活性の単離に好結果 であった(図15)。酸溶出によりアプロチニン−セファロースカラムから回収さ れた活性画分をMono-Qカラム上で更に精製した(図16)。活性画分(図16a)は 、APPのC末端に対する ポリクローナル抗体を使ったイムノブロットにより分析すると、11kDa,14kDaお よび18kDaのC末端APP断片を形成する能力を示した(図16b)。最小生成物 は組換えC-100標準物質と共に移動した。抗β−アミロイドモノクローナル抗体C 286.8Aを使った活性画分中のAPP分解活性の再アッセイは、同じ3つの生成物 バンドの検出に至った(図16b)。実施例6(iii)に記載の通り、C286.8A抗体 はβ−アミロイドペプチドの最初の7個のアミノ酸残基を認識するので、この実 験は3つの生成物の全てが全長β−アミロイドを含んでいたことを示す。 それらの生成ペプチドの1または複数が、アミロイドであるかまたはβ−アミ ロイド領域のC末端でのそれらのペプチドの更なるプロセシングによりβ−アミ ロイドを生成することができる。従って、それらの生成物の形成に関与するセリ ンプロテアーゼ活性は、アミロイド形成において何らかの役割を果たし得る。 上述の11,14および18kDa生成物バンドを形成する酵素活性はMono-Qから幅広 のピークとして溶出し、おそらく複数のプロテアーゼの作用から生じたに違いな い。Mono-QカラムからのA280nm吸収性成分の回収に基づいて、プールX,Yお よびZと称するMono-Qカラム画分から3種のタンパク質分解活性プールが調製さ れた(実施例1,方法2)。 クロマトグラフィー中に起こり得るタンパク質凝集を除外することはできない けれども、見かけMr>75kDaと一致するSuperdex 75上での各プールのクロマトグ ラフィー中の間隙容量において酵素活性が回収された(データは示してない)。 プールYはSDS-PAGE上で分析した時最も純粋なプールを表し、そして約100kDaの Mrのところに主要な染色バンドを示した。プールYを更なる特徴付けのために選 択した。プールYによるAPP加水分解のpH依存性はpH7と 9の間に最適値を示し(図17a)、そして酵素活性は塩化ナトリウム濃度を42mM を越えて増加させることにより徐々に阻害された(図17b)。該酵素の阻害剤感 受性の研究(図18a)は、それがPMSFとアプロチニンにより阻害されるがペプス タチンA、E-64またはEDTAにより影響を受けないため、セリンプロテアーゼであ ることを確証した(図18a)。セリンプロテアーゼ阻害剤であるベンズアミジン はこの酵素に対して効果がなかったが、このことはトリプシン様エンドプロテア ーゼでないらしいことを示唆する。おそらく該酵素は、S1サブサイトのところ に中性疎水性残基を含む基質の開裂に対して特異性を有するキモトリプシンファ ミリーのものであろう。 従って、更なる阻害剤研究(図18b)は、プールYプロテアーゼの活性がキモ トリプシン阻害剤II、α−2−抗プラスミンおよびTPCKにより強く阻害されるこ とを示した。キモスタチンとα−1−抗キモトリプシンによる弱い阻害も観察さ れたが、TLCKは全く阻害しなかった。カテプシンGはAPPプロセシングに役割 を果たすと他の研究者により提唱されているが、カテプシンGに対するポリクロ ーナル抗体を使ったプールYプロテアーゼ画分のイムノブロット分析は、このセ リンプロテアーゼの存在を検出することができなかった。11,14および18kDaの N末端配列分析が開裂部位を同定するだろうし、それは既に進行中である。実施例11.治療用カテプシンD阻害剤のデザイン この実施例は、ペプチドの特性を記載するのにSchechter他,1967,Biochem. Biophys.Res.Commn.,27:157の命名法を使う。この命名法では、切断性結合に 隣接する基質中のアミノ酸番号は酵素により開裂されるペプチド結合に対するそ れらの位置に従って番 号付けられる。切断性結合のN末端側のペプチド基質アミノ酸側鎖は、その切断 性結合からの距離が増加するにつれて連続的にP1〜Pnと番号付けられる。切 断性結合のC末端側のペプチド基質アミノ酸側鎖は連続的にP1′〜Pn′と番 号付けられる。P1およびP1′アミノ酸側鎖は、開裂される予定のペプチド結 合の形成に関与するアミノ酸に該当する。P1〜PnおよびP1′〜Pn′アミ ノ酸側鎖は酵素サブサイトS1〜SnおよびS1′〜Sn′の対応する級数とそ れぞれ特異的な相互作用を形成すると想像される。P側鎖と対応するSサブサイ トとの相互作用はプロテアーゼ−基質複合体の安定化のための結合エネルギーに 貢献し、かくしてその相互作用に特異性を付与する。 ペプチド模倣阻害剤の開発に採用されるアプローチは、精製カテプシンDと共 同して酵素学的測定を行うのに、実施例2および3のN−ダンシルペプチド基質 アッセイかまたは実施例8に記載のホロAPP分解アッセイを使うことができる 。試験管内でのカテプシンDによるタンパク質分解的開裂に最適なペプチド長さと 配列の量化 。配列Dns-Ile-Ser-Glu-Val-Lys-Met-Asp-Ala-Glu-Phe-Arg-NH2(配 列番号7)のドデカペプチドを使って出発して、酵素的加水分解の見かけの動力 学的パラメーターに対するN末端またはC末端のいずれかからの該ペプチドの短 縮の影響を、酸性pHと最適イオン強度において測定する。最適長さのペプチド 中の各位置のところのアミノ酸の変動が加水分解のKmおよびVma xに与える影 響を測定する。阻害剤の合成 。最適開裂に必要な必須アミノ酸配列(上記の1a,bから)と適 当なスペーサーを含有するペプチド模倣化合物を合成する。それらのペプチド中 のアミノ酸配列はAPP基質中の開裂部位の付近に見られるものと同じ、例えば Glu-Ile-Ser-Glu-Val-Lys- Met-Asp(配列番号4)およびTrp-His-Ser-Phe-Gly-Ala-Asp-Ser(配列番号5) であることができ、あるいはまた、カテプシンDの試験管内阻害の能力の研究に 基づいてカテプシンDへの最適結合を付与することがわかったアミノ酸配列から 選択することができる。Glu-Ile-Ser-Glu-Val-Lys-Met-Asp(配列番号4)およ びTrp-His-Ser-Phe-Gly-Ala-Asp-Ser(配列番号5)の場合、P1−P1′結合 はそれぞれE−VとF−Gである。 上記配列または最適カテプシンD阻害を示す配列(おそらくNおよび/または C置換を含む短い変異体を包含する)を含有し、任意の可能な立体化学配置を得 るように適当な合成経路を使ってそして次の標準的なスペーサー基のいずれかに よってP1とP1′の間のペプチド結合の-CO-NH-原子が置き換えられている、 ペプチド性阻害剤を合成する:還元アミド、ヒドロキシ同配体、ケトン同配体、 ジヒドロキシ同配体、スタチン類似体、ホスホネートまたはホスホンアミド、逆 転アミド。それらの阻害剤の大部分は遷移状態類似体として機能するだろう。 本発明の試験管内アッセイ(N−ダンシルペプチドアッセイまたはホロAPP 分解アッセイ)のいずれかを使って測定されるようなそれらの第一世代化合物の 効力は、次のうちの幾つかまたは全部により最適化することができる: (i)隣接アミノ酸残基の付加または削除; (ii)阻害剤の各位置におけるアミノ酸側鎖の形態(DまたはL)の変更; (iii)Bocもしくはアセチル(N末端)またはO−Me,O−ベンジルもしくは N−ベンジル(C末端)のような保護基によるN末端およびC末端の置換。 上記方法に従って理論的に開発される阻害剤の他に、他の既知のカテプシンD 阻害剤もアルツハイマー病の治療用阻害剤として、または阻害活性の最適化とア ルツハイマー病の治療用の新規誘導体の開発のための出発点として、全体的にま たは部分的に使用することができる。そのような阻害剤としては次のものが挙げ られる:1−デオキシノジリミジン(Lemansky他,1984,J.Biol.Chem.,259: 10129);ジアゾアセチル−ノルロイシンメチルエステル(Keilova他,1970,Fe bsLett.,9:348);Gly-Glu-Gly-Phe-Leu-Gly-Asp-Phe-Leu(配列番号6)(Gub enseck他,1976,Febs Lett.,71:42);回虫属からのペプシン阻害剤(Keilova 他,1972,Biochem.Biophys.Acta,284:461);ペプスタチン(Yamamoto他,1 978,European Journal of Biochemistry,92:499)。実施例12.培養物中に維持されたヒト胎児性腎臓(HEK)293細胞によるC末 端APP断片の形成に対するカテプシンDの阻害剤ペプスタチンAの効果 この実施例は、カテプシンD活性の阻害剤であるペプスタチンAが、試験管内 でカテプシンDによりAPP695から形成されることが示されたものと同じサイ ズ(15kDa)のC末端APP断片を生成しそして組織培養培地中に放出するHE K293細胞の能力を試験管内で阻害することを示す。HEK細胞はトランスフェ クトされたAPP695からβ−アミロイドを放出し、従ってアミロイド形成性A PPプロセシングに必要なプロテアーゼを含有することが知られている〔C.Haa s他,1992,Nature,359:322〕。従ってそれらの細胞はβ−アミロイド形成の研 究のための適当な細胞モデルを提供する。それらの細胞中に存在するAPP751/ 770の内因性レベルは下記に略述する研究のための基質として役立った。我々は4 00ml懸 濁培養物においてHEK293細胞を増殖させた。ある培養物はDMSO溶媒のみ(最 終濃度0.01%v/v)またはDMSO+最終濃度10μMのペプスタチンAのいずれかを 含有する培地中で増殖させた細胞を含んだ。図19aから明らかなように、DMSOも DMSO+ペプスタチンも、それらの物質の使用濃度でHEK293細胞の増殖速度に 悪影響を及ぼさなかった。DMSO処理細胞またはDMSO+ペプスタチンA処理細胞の いずれかからの後期対数期に取った培地のアリコート(185ml)を、推奨される 手順〔Axen R.他,1967,Nature,214:1302〕によりCNBr活性化セファロース4 B(Pharmacia)を使ってセファロース4B上に固定化した。モノクローナルC28 6.8A(実施例6)の同寸法カラム(1.6×5cm)に通した。試料負荷の前に、500m M NaClを含む100mM炭酸水素ナトリウム緩衝液pH8.3でカラムを平衡化した。HE K293細胞により組織培養培地中に放出されたβ−アミロイド含有APP断片は 、固定化モノクローナル抗体に結合し、次いで0.025%v/v Triton X-100を含む1 00mMグリシンpH2.4で洗浄することにより1ml/分の流速でカラムから溶出され た。溶出画分(4ml)を、カラムに結合し次いでカラムから溶出された可能性の あるあらゆるAPP断片を検出するために、実施例8のイムノブロット方法にか けた。イムノブロット検出は実施例6の方法i)の抗C末端抗体を使って実施し た。この方法により検出された画分は、β−アミロイドのN末端ヘプタペプチド 配列(固定化C286.6Aへの結合を説明するため)並びにC末端領域またはその一 部分(抗C末端抗体との反応性を説明するため)を含有しなければならないだろ う。 図19bは、DMSOのみまたはDMSO+ペプスタチンAのいずれかの存在下で増殖さ せた細胞の培地を負荷した固定化C286.8Aのカラムからの溶出画分中に回収され るC末端断片の量を比較する。クロマト グラフィーは同一条件下で並行して実施した。明らかなように、ペプスタチンA での処理は、イムノブロットにより検出することができる溶出された15〜16kDa のAPP由来断片の量をかなり減少させた。この断片は、N末端配列G-A-D-S-V- P-A-(表5および図23)を有するカテプシンDにより試験管内で形成される断片 と同じサイズであり、β−アミロイドの或る形に該当するN末端を有する小さな 5.6kDa断片の細胞形成の際の中間体を意味し得る。試験管内でカテプシンDによ り形成される他のAPP断片はこの実験で検出されなかった。未検出の断片は検 出限界より低レベルで存在しているかまたは他のプロテアーゼにより細胞内で更 に分解されているかもしれない。この実験は、細胞のアミロイド形成の特徴付け のための一般に受け入れられた細胞系であるHEK293細胞が、カテプシンDに より試験管内で形成されるAPP695断片に似た少なくとも1つのAPP断片を 生成し放出すること、そしてこの断片の形成が非毒性量のカテプシンD阻害剤に より阻害されることを証明する。このように、カテプシンDのペプチド系阻害剤 は、細胞のAPPプロセシングを変更することに効用を有する。実施例13.阻害研究 カテプシンDによるN−ダンシル−ISEVKMDAEFR-NH2の試験管内加水分解を使 って、レニンおよびHIV−プロテアーゼ阻害剤プログラムから選択された250 のペプチド性化合物を、ヒトカテプシンDを阻害するそれらの能力についてスク リーニングした。それらのうち、下の表6に同定された化合物は有効なカテプシ ンD阻害活性を示した。 表6に与えられた番号に該当する阻害剤の構造を下の表7に与える: 上記の全ての式中、略号「BOC」はtert−ブトキシカルボニルを表す。 上記阻害剤は次のようにして調製することができる:阻害剤1,2,3,4, 10および20は、1993年5月10日に出願の米国特許出願第08/059,488号に対応する 1992年5月14日に出願のドイツ国特許出願第DE 4,215,874号中に記載されている 。それらの両出願の開示は参考として本明細書中に組み込まれる。それらの阻害 剤は抗ウイルス剤、特にHIVプロテアーゼ阻害剤であると開示されている。阻 害剤1は次のようにして調製した。 第一段階:10mlの無水ジクロロメタン中の614mg(2.20ミリモル)の(2R) −N−(tert−ブトキシカルボニル)−2−アミノ−2−〔2−(1,3−ジチ オラン−2−イル)〕酢酸(EP 412 350)と337mg(2.20ミリモル)の1−ヒド ロキシベンゾトリアゾール(HOBT)の0℃に冷却した攪拌溶液を434mg(2.10ミ リモル)のジシクロヘキシルカルボジイミド(DCC)で処理し、この混合物を5 分間攪拌する。次いで10mlのジクロロメタン中の1.10g(2.20ミリモル)の1− {(2R,S,4S,5S)−〔5−アミノ−6−シクロヘキシル−4−ヒドロ キシ−2−(1−メチル)エチル−ヘキサノイル〕}−S−イソロイシニル−2 −ピリジルメチルアミド二塩酸塩(EP 437 729)と0.88ml(8.0ミリモル)のN −メチルモルホリンの溶液を滴下添加する。冷却浴を取り除き、反応混合物を室 温で2時間攪拌する。反応の終了は薄層クロマトグラフィーによって決定する。 生じた尿素を濾過により除去し、濾液を真空中で濃縮し、そして90gのシリカゲ ル上でのクロマトグラフィー(ジクロロメタン:メタノール 95:5)により粗生 成物を精製する。1.29g(理論値の88%)の化合物: が青白い粉末として得られる。 第二段階:4N気体状塩化水素/無水ジオキサン溶液17ml中の2.41g(3.28ミ リモル)の前記化合物27の溶液を0℃で30分間攪拌する。次いで15mlのトルエン を加え、混合物を真空中で濃縮する。この処理を更に2回繰り返し、次いで残渣 をエーテルで粉砕し、吸引濾過し、水酸化カリウム(KOH)上で高真空乾燥する と、2.29g(理論値の98%)の化合物: が無色粉末として得られる。 第三段階:20mlの無水ジクロロメタン中の0.80g(2.40ミリモル)の(2S) −3−tert−ブチルスルホニル−2−(1−ナフチルメチル)プロピオン酸〔H .Buhlmayer他,1988,J.Med.Chem.,31:1839に従って調製〕と0.40g(2.64ミ リモル)のHOBTの0℃に冷却した攪拌溶液を、0.52g(2.52ミリモル)のDCCで処 理し、そして 5分間攪拌する。次いで30mlのジクロロメタン中の1.55g(2.19ミリモル)の前 記化合物28と0.96ml(8.74ミリモル)のN−メチルモルホリンの溶液を滴下添加 し、反応液を室温で2時間攪拌する。生じた尿素を濾過により除去し、濾液を真 空中で濃縮し、そして所望により360gのシリカゲル上でのクロマトグラフィー( ジクロロメタン:メタノール 95:5)により粗生成物を精製する。無色粉末とし て586mg(理論値の28%)の無極性(2R)−異性体と無色粉末として690mg(33 %)の極性(2S)−異性体が得られる。 阻害剤2,3,4,10および20は、適当な酸を適当なアミン塩酸塩(それらの 出発物質は既知であるかまたは常用手段により調製することができる)とカップ リングすることにより同様に調製することができる。阻害剤3と20の場合、次の 式を有する化合物から出発することが必要であろう: 化合物29の調製は化合物27のものと同様であるが、ただし249mg(0.89ミリモル )の(2R)−N−(tert−ブトキシカルボニル)−2−アミノ−2−〔2−( 1,3−ジチオラン−2−イル)〕酢酸〔EP 412 350〕と440mg(0.81ミリモル )の1−{(2R,S,4S,5S)−〔5−アミノ−6−シクロヘキシル−4 −ヒドロキシ−2−(2−プロペニル)ヘキサノイル〕}−S−イソロイシニ ル−2−ピリジルメチルアミド二塩酸塩〔EP 437 729に従って調製〕から出発し 、そして24gのシリカゲル上でのクロマトグラフィー(ジクロロメタン:メタノ ール 9:1)により粗生成物を精製する。青白い粉末として553mg(93%)の化合 物29が得られる。次にアミン塩酸塩の調製は化合物28のものと同様であるが、た だし、560mg(0.91ミリモル)の化合物29から出発する。無色粉末として452mg( 91%)のアミン塩酸塩が得られる。 阻害剤10は次の式の出発物質を必要とするだろう: 化合物30の調製は化合物27のものと同様であるが、ただし258mg(0.92ミリモル )の(2R)−N−(tert−ブトキシカルボニル)−2−アミノ−2−〔2−( 1,3−ジチオラン−2−イル)〕酢酸〔EP 412 350〕と500mg(0.84ミリモル )の1−{(2R,S,4S,5S)−〔5−アミノ−6−シクロヘキシル−4 −ヒドロキシ−2−(2−フェニル)ヘキサノイル〕}−S−イソロイシニル− 2−ピリジルメチルアミド二塩酸塩〔EP 437 729に従って調製〕から出発し、そ して20gのシリカゲル上でのクロマトグラフィー(ジクロロメタン:メタノール 95:5)により粗生成物を精製する。非晶質粉末として593mg(90%)の化合物3 0が得られる。次にアミン塩酸塩の調製は化合物28のものと同様であるが、ただ し589mg (0.75ミリモル)の化合物29から出発する。無色粉末として484mgのアミン塩酸 塩が得られる。 阻害剤7は、1992年2月26日に公開されたヨーロッパ出願公開EP 0 472 077か ら知られており、その全内容が参考として本明細書中に組み込まれる。該阻害剤 はHIVプロテアーゼ活性の阻害剤としてその中に開示されている。 阻害剤8と13は、1991年8月14日に公開されたヨーロッパ出願公開EP 0 441 9 12から知られており、その全内容が参考として本明細書中に組み込まれる。該阻 害剤はレニンの阻害剤としてその中に開示されている。 阻害剤9,15,16および19は、1992年2月26日に公開されたヨーロッパ出願公 開EP 0 472078(これは1992年9月15日に発行の米国特許第5,147,865号と同じで ある)から知られており、両出願の全内容が参考として本明細書中に組み込まれ る。該阻害剤はその中でHIVプロテアーゼ活性の阻害剤として開示されている 。 阻害剤11と12は、1992年7月24日出願の現在係属中の米国出願第07/920,216号 と1993年2月24日公開のヨーロッパ特許出願EP 0 528 242に対応する、1991年8 月10日出願のドイツ国特許出願DE 41 26 485中に記載されている。それら3出願 の全内容が参考として本明細書中に組み込まれる。該阻害剤はその中でHIVプ ロテアーゼ活性の阻害剤として開示されている。それらの阻害剤は2つとも次の ようにして調製することができる: 第一段階:無水ジオキサン中の気体状塩化水素の4N溶液100ml中の5.00g(20 .21ミリモル)の(S)−2−(tert−ブトキシカルボニルアミノ−1−フェニ ルブタ−3−エン〔J.R.Luly他,1987,J.Org.Chem.,52:1487〕の溶液を室 温で30分間攪拌する。次いで15mlのトルエンを加え、混合物を真空中で濃縮する 。この工 程を更に2回繰り返し、次いで残渣を少量のエーテルで粉砕し、吸引濾過し、KO H上で高真空乾燥すると、3.69g(理論値の99%)の化合物: が無色結晶として得られる。 第二段階:40mlの無水ジクロロメタン中の4.81g(22.13ミリモル)のN−(te rt−ブトキシカルボニル)−L−バリンと3.29g(24.35ミリモル)のHOBTの0℃ 攪拌溶液を5.29g(25.65ミリモル)のDCCで処理し、そして5分間攪拌する。次 いで30mlのジクロロメタン中の3.70g(20.12ミリモル)の化合物31と8.85g(80. 48ミリモル)のN−メチルモルホリンの溶液を滴下添加する。冷却浴を取り除き 、反応混合物を室温で2時間攪拌する。反応の終了は薄層クロマトグラフィーに よって決定する。生じた尿素を濾過により除去し、濾液を真空中で濃縮し、そし て450gのシリカゲル上でのクロマトグラフィー(ジクロロメタン:メタノール 95:5)により粗生成物を精製する。6.07g(理論値の87%)の化合物: が無色フォームとして得られる。 第三段階:4N気体状塩化水素/無水ジオキサン溶液100ml中の6.08g(17.53 ミリモル)の化合物32の溶液を室温で30分間攪拌する。次いで15mlのトルエンを 加え、混合物を真空中で濃縮する。この処理を更に2回繰り返し、次いで残渣を 少量のエーテルで粉砕し、吸引濾過し、KOH上で高真空乾燥すると、4.90g(理論 値の99%)の化合物: が無色粉末として得られる。 第四段階:15mlの無水ジクロロメタン中の1.50g(4.47ミリモル)の(2S) −3−tert−ブチルスルホニル−2−(1−ナフチルメ 1839〕と0.66g(4.92ミリモル)のHOBTの0℃攪拌溶液を0.97g(4.69ミリモル) のDCCで処理し、そして5分間攪拌する。次いで10mlのジクロロメタン中の1.15g (4.07ミリモル)の化合物33と1.80ml(16.27ミリモル)のN−メチルモルホリ ンの溶液を滴下添加し、反応液を室温で1時間攪拌する。生じた尿素を濾過によ り除去し、濾液を真空中で濃縮し、そして270gのシリカゲル上でのクロマトグラ フィー(ジクロロメタン:メタノール 95:5)により粗生成物を精製する。2.01 g(理論値の88%)の化合物: が無色フォームとして得られる。 第五段階:ジクロロメタン中の化合物34の0℃攪拌懸濁液を2当量のm−クロ ロ過安息香酸(MCPBA)(80%強度)で処理し、この温度で2時間攪拌する。次 いで更に1当量のMCPBAを添加し、混合物を室温で更に1時間攪拌する。次いで 酢酸エチルを加え、反応混合物を10%Na2SO3溶液中で攪拌する。有機相を分離し 、NaHCO3溶液で3回洗浄し、そしてMgSO4上で乾燥する。溶媒を真空中で蒸発さ せ、残渣を少量のエーテル/ペンタンで粉砕した後、化合物: が無色粉末として得られる。 第六段階:n−プロパノール中の化合物35と(2S)−2−(トリフルオロメ チル)ピロリジン〔G.V.Shustov他,1987,Isvest.Akad.Nauk.SSSR,1422( engl)参照〕(阻害剤11を調製するため)または(2S)−2−(トリフルオロ メチル)ピペリジン(阻害剤 13を調製するため)のいずれかの溶液を耐圧容器中で高温で攪拌する。冷却した 後、反応混合物を真空中で濃縮し、そしてシリカゲル上でのクロマトグラフィー により精製する。n−ペンタンでの粉砕後、阻害剤が得られる。 阻害剤5と6はEP 0 441 912(前掲)の一般的教示の範囲内であり、その中に 教示された調製方法に従って調製することができる。例えば、阻害剤5は次のよ うに調製することができる: 第一段階:300g(1.91モル)のL−フェニルアラニンを360mlのジオキサンと3 60mlのH2O中に懸濁する。pH9.8で攪拌しながら432.9g(1.98モル)のジ−tert− ブチルジカーボネートを加える。約975mlの4N NaOHを使ってpHを一定に維持する 。16時間後、反応混合物をエーテルで抽出し、水相をクエン酸でpH3-4に調整し 、次いでエーテルで2回そして酢酸エチルで2回抽出する。有機相を合わせ、水 で3回洗浄する。ロータリーエバポレーター中で濃縮し、ジエチルエーテル/ヘ キサンから結晶化すると、291.6g(60.7%)の化合物: が得られる。 第二段階:265g(1.0モル)の化合物36を2lのメタノールに溶かし、20gの5 %Rh/C上で40気圧下で5時間水素化する。セライトを通した吸引濾過により触 媒を除去し、触媒をメタノールで洗浄し、そして得られた溶液を濃縮する。271g (100%)の化合物: が得られる。 第三段階:163.0g(0.601モル)の化合物37と40.3g(0.661モル)のN,O− ジメチルヒドロキシルアミンを室温で2lの塩化メチレン中に溶かす。0℃にお いて、303.5g(3.005モル)のトリエチルアミンを滴下添加する(pH〜8)。最 高−10℃で、塩化メチレン中のn−PPaの50%溶液390.65ml(0.601モル)を 滴下添加する。混合物を25℃に一晩温め、16時間攪拌する。次いで反応液を濃縮 し、残渣に500mlの飽和炭酸水素塩溶液を加え、混合物を25℃で20分間攪拌する 。酢酸エチルで3回抽出した後、有機相をNa2SO4上で乾燥し、そして濃縮する。 粗収量:178g(94.6%)。粗生成物をシリカゲル上でのクロマトグラフィー(移 動相系CH2Cl2:CH3OH 98:2)により精製する。136.6gの化合物: が得られる。 第四段階:窒素下でのフレーム乾燥装置中で、63.7g(0.21モル)の化合物38 を1.5lのアルミナ処理エーテル中に溶かし、そして0℃にて10g(0.263モル) のLiAlH4を分割添加し、次いで混合物を 0℃で20分間攪拌する。次いで1lのH2O中の50g(0.367モル)のKHSO4の溶液を 0℃で注意深く滴下添加する。相を分離し、水相を3×300mlのジエチルエーテ ルで抽出し、合わせた有機相を3N HClで3回、NaHCO3溶液で3回、そしてNaCl溶 液で2回洗浄する。有機相をNa2SO4上で乾燥し、濃縮する。45g(84.1%)の化 合物: が回収される。化合物39を即座に更に処理するかまたは−24℃で1〜2日保存す る。 第五段階:14.6g(35ミリモル)の「インスタント・イリド(instant ylide) 」(Fluka 69500)を90mlの無水テトラヒドロフラン中に懸濁する。氷中で冷却 しながら且つ20〜25℃の反応温度において、45mlの無水テトラヒドロフラン中の 9.0g(35ミリモル)の化合物39の溶液を滴下添加する。反応混合物を15分間攪拌 し、次いで250mlの氷中に注ぎ、各回150mlの酢酸エチル/n−ヘキサン(3:1) で2回抽出する。Na2SO4上で乾燥しそして濃縮した後、残渣をシリカゲル上での クロマトグラフィー(移動相エーテル:ヘキサン 7:3)により精製する。3.2g( 40.0%)の化合物: が得られる。 第六段階:202.4g(0.8モル)の化合物40を1000mlのメシチレン中に溶かし、 水トラップを付けて140℃に加熱する。この温度で、800mlのメシチレン中の197g (1.6モル)のN−ベンジルヒドロキシルアミンと1.6モルのアセトアルデヒドの 混合物を2時間に渡り滴下添加する。4時間と8時間の反応時間の後、等量のメ シチレン中のN−ベンジルヒドロキシルアミンとエチルアルデヒドを滴下添加す る。16時間の総反応時間の後、混合物を濃縮し、残渣にジエチルエーテルを添加 し、次いで混合物を1M KHSO4溶液で洗浄する。Na2SO4上で乾燥しそして濃縮した 後、残渣をシリカゲル上でのクロマトグラフィー(移動相エーテル:ヘキサン 3 :7)により精製する。化合物: が得られる。 第七段階:18.1g(45ミリモル)の化合物41(ジアステレオマーC)を300mlの メタノールに溶かす。14.2g(225ミリモル)の蟻酸アンモニウムの添加後、装置 を徹底的にN2フラッシュし、そして3.6gのパラジウム/炭素(10%)を添加す る。混合物を還流させながら3時間攪拌する。冷却した後、濾過により触媒を除 去し、溶液を濃縮し、残渣を酢酸エチル中に溶かし、そして飽和炭酸水素塩溶液 で2回洗浄する。有機相を硫酸ナトリウム上で乾燥し、濾過 し、濃縮し、高真空下で乾燥する。11.36gの化合物: が得られる。 第八段階:6.6g(21ミリモル)の化合物42を500mlの塩化メチレンに溶かす。 水分排除(CaCl2管)しながら、塩化メチレン中のペンタン酸無水物〔50mlの塩 化メチレン中の2.16g(21ミリモル)のペンタン酸と2.16g(10.5ミリモル)のジ シクロヘキシルカルボジイミドから調製した〕の溶液を室温で添加する。3時間 後、濃縮し、残渣を酢酸エチル中に取り、飽和炭酸水素塩溶液で洗浄し、そして 硫酸ナトリウム上で乾燥する。濾過と濃縮に続き高真空下で乾燥を行う。8.0g( 理論量の95.2%)の化合物: が得られる。 第九段階:7.57g(19ミリモル)の化合物43を、水分排除しながら70mlの4N 塩酸/ジオキサン中で30分間攪拌する。反応液を濃縮し、ジエチルエーテルと混 合し、蒸発乾固させる。高真空下で乾燥した後、5.54g(16.5ミリモル)の対応 する塩酸塩、4.46g(33ミ リモル)のHOBTおよび16.5ミリモルのBoc-Val-OHを500mlの塩化メチレン中に溶 かす。0℃に冷却した後、N−メチルモルホリンを使ってpHを8.5に調整し、3.5 7g(17.3ミリモル)のジシクロヘキシルカルボジイミドを加える。20℃で16時間 後、尿素を濾過により除去し、濾液を濃縮し、残渣を酢酸エチル中に取り、飽和 炭酸水素塩溶液で洗浄する。酢酸ナトリウム上で乾燥した後、濃縮しそして高真 空下で乾燥する。化合物: が得られる。 第十段階:1.8ミリモルの化合物44を11mlの4N塩酸/ジオキサン中で30分間 攪拌する。反応液を濃縮し、ジエチルエーテルと混合し、蒸発乾固させる。高真 空下で乾燥した後、1.8ミリモルの生成した塩酸塩を50mlの塩化メチレン中に溶 かし、0℃に冷却する。1.8ミリモルのBoc−フェニルアラニンを添加した後、ト リエチルアミンを使ってpHを約8に調整し、875.2mg(1.98ミリモル)のベンゾ トリアゾリルオキシ−トリス(ジメチルアミノ)ホスホニウムヘキサフルオロホ スフェートを加える。室温で16時間反応した後、反応混合物を濃縮し、残渣を酢 酸エチル中に取り、飽和炭酸水素塩溶液で3回洗浄する。粗製形態で阻害剤5を 得、次いでシリカゲル上でのクロマトグラフィーにより精製する。 阻害剤6は阻害剤5と同様にして得られるが、ただし、第八段階で塩化メチレ ン中の3−メチルペンタン酸無水物〔50mlの塩化メチ レン中の21ミリモルの3−メチルペンタン酸と2.16g(10.5ミリモル)のジシク ロヘキシルカルボジイミドから調製し、濾過した〕の溶液を使用する。 阻害剤17はEP 0 472 077(前掲)の一般的教示の範囲内であり、その中に教示 された調製方法に従って調製することができる。例えば、阻害剤17は次のように 調製することができる: 第一段階:4N気体状塩化水素/無水ジオキサン溶液100ml中の5.07g(20.00 ミリモル)の(S)−2−(tert−ブトキシカルボニルアミノ)−1−シクロヘ キシルブタ−3−エン〔J.R.Luly他,1987,J.Org.Chem.,52:1487〕の溶液 を室温で30分間攪拌する。次いで15mlのトルエンを加え、混合物を真空中で濃縮 する。この工程を更に2回繰り返し、次いで残渣を少量のエーテルで粉砕し、吸 引濾過し、KOH上で高真空乾燥すると、3.76g(理論値の99%)の化合物: が無色結晶として得られる。 第二段階:40mlの無水ジクロロメタン中の4.63g(21.3ミリモル)のN−(ter t−ブトキシカルボニル)−L−バリンと3.29g(24.35ミリモル)のHOBTの0℃ 攪拌溶液を5.29g(25.65ミリモル)のDCCで処理し、混合物を5分間攪拌する。 次いで30mlのジクロロメタン中の3.60g(19.00ミリモル)の化合物45と8.85ml( 80.48ミリモル)のN−メチルモルホリンの溶液を滴下添加する。冷却浴を取り 除き、反応混合物を室温で2時間攪拌する。反応の終了は薄層クロ マトグラフィーによって決定する。生じた尿素を濾過により除去し、濾液を真空 中で濃縮し、そして450gのシリカゲル上でのクロマトグラフィー(ジクロロメタ ン/メタノール 95:5)により粗生成物を精製する。4.33g(理論値の65%)の 化合物: が無色結晶として得られる。 第三段階:4N気体状塩化水素/無水ジオキサン溶液100ml中の4.32g(12.30 ミリモル)の化合物46の溶液を室温で30分間攪拌する。次いで15mlのトルエンを 加え、混合物を真空中で濃縮する。この工程を更に2回繰り返し、次いで残渣を 少量のエーテルで粉砕し、吸引濾過し、KOH上で高真空乾燥する。3.37g(理論値 の95%)の化合物: が無色粉末として得られる。 第四段階:15mlの無水ジクロロメタン中の4.47ミリモルのBoc-L-シクロヘキシ ルアミン〔M.C.Khosla他,1972,J.Med.Chem.,15:792〕と0.66g(4.92ミリ モル)のHOBTの0℃攪拌懸濁液を0.97g(4.69ミリモル)のDCCで処理し、そして 混合物を5分間攪拌する。次いで10mlのジクロロメタン中の4.07ミリモルの化合 物47と1.80ml (16.27ミリモル)のN−メチルモルホリンの溶液を滴下添加し、反応液を室温 で1時間攪拌する。生じた尿素を濾過により除去し、濾液を真空中で濃縮し、そ して270gのシリカゲル上でのクロマトグラフィー(ジクロロメタン:メタノール 95:5)により粗生成物を精製する。こうして化合物: が得られる。 第五段階:3mlのジクロロメタン中の0.60ミリモルの化合物48の0℃攪拌懸濁 液を分割して2当量のm−クロロ過安息香酸(80%強度)で処理し、この温度で 混合物を2時間攪拌する。次いで更に1当量のm−クロロ過安息香酸を添加し、 混合物を室温で1時間攪拌する。次いで10mlの酢酸エチルを加え、反応混合物を 20mlの10% Na2SO3溶液中で攪拌する。有機相を分離し、10mlのNaHCO3溶液で3 回洗浄し、そしてMgSO4上で乾燥する。溶媒を真空中で蒸発させ、残渣を少量の エーテル/ペンタンで粉砕した後、阻害剤17が得られる。 阻害剤14は、1992年9月8日に発行された米国特許第5,145,951号に対応する1 991年7月24日に公開されたヨーロッパ出願公開第0 437 729号から既知である。 両刊行物の全内容が参考として本明細書中に組み込まれる。該阻害剤はその中で HIVプロテアーゼ活性の阻害剤として開示されている。 阻害剤18は、1992年4月28日に出願された現在係属中の米国特許 出願第07/876,697号(これは現在は放棄された1990年5月16日出願の米国特許出 願第07/524,779号の継続出願である)に対応する1990年12月27日に公開されたヨ ーロッパ出願第0 403 828から既知である。それら3つの出願の全開示が参考と して本明細書中に組み込まれる。該阻害剤はその中でHIVプロテアーゼ活性の 阻害剤として開示されている。 阻害剤21は次のようにして調製することができる:5mlの無水ジクロロメタン 中の227mg(0.68ミリモル)の(2S)−3−tert−ブチルスルホニル−2−( 1−ナフチルメチル)プロピオン酸〔H. 104mg(0.68ミリモル)のHOBT(1−ヒドロキシベンゾトリアゾール)の0℃攪 拌溶液を134mg(0.65ミリモル)のDCC(ジシクロヘキシルカルボジイミド)で処 理し、そして5分間攪拌する。次いで10mlのジクロロメタン中の400mg(0.62ミ リモル)の1−{(2R,S,4S,5S)−5−(S−バリニルアミノ)−6 −シクロヘキシル−4−ヒドロキシ−2−(1−メチル)エチル−ヘキサノイル }−S−イソロイシニル−2−ピリジルメチルアミドジクロリドと0.27ml(2.47 ミリモル)のN−メチルモルホリンの溶液を滴下添加し、そして反応液を室温で 2時間攪拌する。生じた尿素を濾過により除去し、濾液を真空中で濃縮し、そし て60gのシリカゲル上でのクロマトグラフィー(ジクロロメタン:メタノール 9 5:5)により粗生成物を精製する。68mg(理論値の11%)の極性の小さい(2R )−異性体が無色粉末として得られる。〔融点:187-189℃(分解);Rf=0.15 (ジクロロメタン:メタノール 95:5):MS(FAB):m/z=890(M+H)+。〕更に、7 5mg(理論値の13%)の極性の大きい(2S)−異性体が無色粉末として得られ る。〔融点:239-240℃(分解);Rf=0.13(ジクロロメタン:メタノール 95 :5);MS (FAB):m/z=890(M+H)+。〕 1−{(2R,S,4S,5S)−5−(S−バリニルアミノ)−6−シクロ ヘキシル−4−ヒドロキシ−2−(1−メチル)エチル−ヘキサノイル}−S− イソロイシニル−2−ピリジルメチルアミドジクロリドは次のようにして調製す る:4.6mlの4N気体状塩化水素/無水ジオキサン溶液中の505mg(0.75ミリモル )の1−{(2R,S,4S,5S)−5−〔N−(tert−ブトキシカルボニル )−S−バリニルアミノ〕−6−シクロヘキシル−4−ヒドロキシ−2−(1− メチル)エチル−ヘキサノイル}−S−イソロイシニル−2−ピリジルメチルア ミドの溶液を0℃で1時間攪拌する。次いで10mlのトルエンを加え、混合物を真 空中で濃縮する。この処理を更に2回繰り返し、残渣をエーテルで粉砕し、吸引 濾過し、そしてKOH上で高真空乾燥する。405mg(理論値の84%)の1−{(2R ,S,4S,5S)−5−(S−バリニルアミノ)−6−シクロヘキシル−4− ヒドロキシ−2−(1−メチル)エチル−ヘキサノイル}−S−イソロイシニル −2−ピリジルメチルアミドジクロリドが無色粉末として得られる。〔融点:17 7-179℃(分解);Rf=0.38(アセトニトリル/水 9:1);MS(FAB):m/z=574( M+H)+。〕 1−{(2R,S,4S,5S)−5−〔N−(tert−ブトキシカルボニル) −S−バリニルアミノ〕−6−シクロヘキシル−4−ヒドロキシ−2−(1−メ チル)エチル−ヘキサノイル}−S−イソロイシニル−2−ピリジルメチルアミ ドは次のようにして調製する:10mlの無水ジクロロメタン中の239mg(1.10ミリ モル)のN−(tert−ブトキシカルボニル)−S−バリンと149mg(1.10ミリモ ル)のHOBTの0℃攪拌溶液を434mg(1.05ミリモル)のDCCで処理し、混合物を5 分間攪拌する。次いで10mlのジクロロメタン中の 0.55g(1.00ミリモル)の1−{(2R,S,4S,5S)−〔5−アミノ−6 −シクロヘキシル−4−ヒドロキシ−2−(1−メチル)エチル−ヘキサノイル 〕}−S−イソロイシニル−2−ピリジルメチルアミド二塩酸塩〔EP 437 729〕 と0.44ml(4.00ミリモル)のN−メチルモルホリンの溶液を滴下添加する。冷却 浴を取り除き、反応混合物を室温で8時間攪拌する。反応の終了は薄層クロマト グラフィーによって決定する。生じた尿素を濾過により除去し、濾液を真空中で 濃縮し、そして45gのシリカゲル上でのクロマトグラフィー(ジクロロメタン: メタノール 9:1)により粗生成物を精製する。507mg(理論値の75%)の1−{ (2R,S,4S,5S)−5−〔N−(tert−ブトキシカルボニル)−S−バ リニルアミノ〕−6−シクロヘキシル−4−ヒドロキシ−2−(1−メチル)エ チル−ヘキサノイル}−S−イソロイシニル−2−ピリジルメチルアミドが無色 粉末として得られる。〔融点:187℃(分解);Rf=0.39,0.44(ジクロロメタ ン/メタノール 9:1);MS(FAB):m/z=674(M+H)+。〕 阻害剤22は次のようにして調製する:0℃に冷却した2mlの乾燥ジクロロメタ ン中の122mg(0.22ミリモル)のEP 528 242(その開示は参考として本明細書中 に組み込まれる)の第62頁の実施例XLIIの化合物と26mg(0.22ミリモル)の1− メチル−1H−テトラゾール−5−チオールの攪拌溶液に、28μl(0.22ミリモ ル)の三フッ化ホウ素エーテラートを添加した。この混合物を0℃で45分間攪拌 し、次いで10mlの酢酸エチルと10mlの飽和NaHCO3水溶液の混合物中に注いだ。有 機相を分離し、10mlの飽和NaHCO3水溶液と水で洗浄し、そしてMgSO4上で乾燥し た。減圧下で溶媒を留去し、残渣を50gのシリカゲル上でのクロマトグラフィー (ジクロロメタン:メタノール 95:5)により精製すると、無色結晶として45mg (31%)の阻害 剤22が得られた。〔融点:178℃(分解);Rf=0.18(ジクロロメタン/メタノ ール 95:5):MS(FAB):m/z=660(M+H)+1H-NMR(250MHz,CD3OD)δ=3.88(s ,3H,NCH3),5.01(s,2H,PhCH2O),7.2(m,10H,Ph)。〕 阻害剤23は次のようにして調製する:5mlのメタノール中の100mg(0.11ミリ モル)の1−{(3RS,4S)−4−〔N−(エトキシカルボニル)−S−フ ェニルアラニル−S−ヒスチジルアミノ〕−5−シクロヘキシル−3−ヒドロキ シペンタノイル}−S−ロイシル−3−〔N−(ベンジルオキシカルボニル)ア ミノメチル〕ベンジルアミド〔ペプチド合成の標準法により調製〕を100mgの10 %Pd/Cと150mg(2.4ミリモル)の蟻酸アンモニウムと共に60℃で4時間攪拌す る。濾過および濃縮後、残渣をジクロロメタン中に取り、ブラインで2回洗浄し 、Na2SO4上で乾燥する。溶媒を除去しそして凍結乾燥すると、ふわふわした白色 粉末として60mg(71%)の阻害剤23が得られる。〔Rf=0.42,0.45(ジクロロ メタン/メタノール/濃水性アンモニア 9:1:0.1);MS(FAB):m/z=788(M+H)+ 〕。 阻害剤24は次のようにして調製する:100mlのメタノール中の2.60g(2.7ミリ モル)の1−{(3RS,4S)−4−〔N−(tert−ブトキシカルボニル)− S−チロシル−S−イソロイシルアミノ〕−5−シクロヘキシル−3−ヒドロキ シペンタノイル}−S−ロイシル−3−〔N−(ベンジルオキシカルボニル)ア ミノメチル〕ベンジルアミド〔ペプチド合成の標準法により調製〕を300mgの10 %Pd/Cの存在下で室温で且つ大気圧下で5時間水素化する。濾過および濃縮後 、ジクロロメタン/メターノル/濃水性アンモニア(15:1:0.1→9:1:0.1)を用 いて溶出させるシリカゲル上でのクロマトグラフィーにより残渣を精製すると、 白色固体として1.71g(76%)の阻害剤24が得られる。〔Rf=0.26(ジクロロメ タン/ メタノール/濃水性アンモニア 9:1:0.1);MS(FAB):m/z=823(M+H)+。〕 化合物25と25は、それぞれEP 472 078(USP 5,147,865に対応)とEP 528 242 から既知である。それらの化合物は別のアスパラギン酸プロテアーゼ(HIVプ ロテアーゼ)の阻害剤であるが、上記表6に示されるように、試験管内ではカテ プシンDに対して活性でなく(IC50>1μM)且つそれらは細胞のアミロイド 放出を阻害しない。従って、それらの化合物は負の対照として含められる。実施例14.細胞培養におけるβA4の阻害 細胞培養:APP695 cDNA(Kang他,1987,Nature,325:733-736)の全長転 写解読枠を含有するpCEP4構成物(Invitrogen Corp.,San Diego,CA)のDNA /リポフェクション混合物(Gibco/BRL)を使って、HEK293細胞のトランスフェ クタントを作製した。ベクターにより媒介されるヒグロマイシン耐性によって安 定な細胞系を選択した。 CHO細胞用ベクターの作製:FC-4からのAPP695 cDNA(Kang他,前掲)の 2.36kb NruI/SpeI断片を大腸菌DNAポリメラーゼIの大断片によりフィル インし、そしてKS Bluescript M13+ベクター(Stratagene,La Jolla,CA)のSm aIクローニング部位の中に平滑末端挿入し、pMTI-5を作製した。次いでオリゴ :5'-ctc tag aac tag tgg gtc gac acg atg ctg ccc ggt ttg-3'(配列番号8 )を用いた部位特異的突然変異誘発(Kunkel他,1987,Methods in Enzymology ,154:367)を使って新規Kozak共通DNA配列を造成し、pMTI-39を作製した。p MTI-39をNotI/HindIIIで消化し、次いで2.36kb APP695 cDNA断片をゲル精 製し、NotI/HindIIIで切断されたpcDNAINeor(Invitrogen)中に連結せしめ、 APP695 発現がCMVプロモーターの調節下に置かれているpMTI-72を作製した。安定な CHO細胞系の生成は実施例4の方法1(ii)に記載された通りである。 HEK293細胞用ベクターの作製:APP695 cDNAの2.8kb SmaI/HindIII断 片をpSP65/APP695 cDNA(Dyrks他,1988,EMBOJ.,7:949-957により調製) から単離した。pCEP4ベクター(Invitrogen)をPvuII/HindIIIで切断し、次い で2.8kb APPSmaI/HindIII断片と連結せしめてpCEP/695を得た。このプラス ミド中のAPP cDNAの発現はCMVプロモーターの調節下にある。 細胞系の維持:HEK293細胞は5%CO2,95%湿度の下、DMEM,10%ウシ胎児 血清,50単位Pen/Strepおよび2mMグルタミン(BRL/Gibco)中に37℃で維持した 。 CHO細胞系は5%CO2,95%湿度の下、αMEM,10%ウシ胎児血清,50単位Pe n/Strepおよび2mMグルタミン(BRL/Gibco)中に37℃で維持した。 全ての培地はGibco/BRLとJRH Biosciencesから購入した。 実験の日の当日に、約80%の周密度に達するように60mm皿に細胞を分けた。移 植後8時間目に薬剤(DMSO中の原液)を10μMの最終濃度に添加し、そしてイン キュベーター中で14〜16時間インキュベートした。翌日、培地を除去し、予熱さ れたPBS(1mM KH2PO4,10mM Na2HPO4,137mM NaCl,2.7mM KCl,pH7.4)中で 2回細胞を洗浄し、メチオニン不含有DEM培地中で30分間餓死させ、次いで15 0μCiの35S−メチオニン(Amersham)で3時間標識した(全て薬剤の存在下で )。細胞培養皿を氷上に置き、順化培地を除去し(4℃)、細胞破片を沈降させ (4℃,15,000gで5分)、上清を次のプロテアーゼ阻害剤(1μg/mlのロイペ プチン、0.1μg/mlのペプスタチンA、1mM PMSF、2μg/mlのアプロチニン)を 含有す る1×RIPA緩衝液(150mM NaCl,1%NP-40,0.5%デオキシコール酸ナトリウム ,0.1%SDS,50mM Tris-HCl,pH8.0)に調整し、そして100℃で5分間インキュ ベートし、再び冷却した。 免疫沈澱:1mlの順化培地を15μlの正常マウス血清と150μlのOmnisorb(C albiochem)と共に予備インキュベートした(振盪させながら4℃で2時間)。 遠心(4℃,10,000gで5分)によりスラリーを取り除き、10μlのモノクロー ナル抗体286.8A(βA4配列のエピトープ“1〜7”を認識する)と共にインキ ュベートした(4℃,16時間)。結合した免疫複合体をOmnisorb(150μl)と 共に予備インキュベートし(4℃で2時間)、次いで沈降させた((4℃,10,0 00gで5分)。免疫沈澱物を氷冷洗浄緩衝液C(10mM Tris pH8.0,150mM NaCl) により5分間ずつ2回洗浄した。免疫複合体を2×Tris/Tricine試料緩衝液中 に再懸濁し、煮沸し(100℃で10分)、そして還元・変性条件で16.5%または10 〜20%Tris/Tricine−SDS/PAGE(SchaggerおよびJagow,1987,Anal.Biochem .,166:368)上で分離した。ゲルを固定し、乾燥し、強化し(Amplify,Amersha m)、続いてFuji Phospo-imagerTM板とKodaxX線フィルムに暴露した(−70℃) 。 結果:抗APPモノクローナル抗体22Cll(Weidemann他,1989,Cell,7:115- 126により調製)を使ったウエスタンブロッティングとAPPの細胞質領域に対 して惹起させた抗APP−C末端抗体91.07を使った免疫沈澱(実施例6(ii) に記載)により証明されるように、HEK293トランスフェクタントのうち1つ のクローン(293/695.9)がCHO/695細胞について報告されたものよりもかな り高いAPP695発現を示した。両細胞系とも、細菌APP融合タンパク質に対 して惹起させたポリクローナルウサギ抗体45.7(Weidemann他,前掲により調製 )を使った免疫沈澱により証明さ れるように、それらのAPPプールの大部分を細胞外の培地(順化培地)中に迅 速に分泌した。 順化培地中に放出されたβA4を検出するために、細胞を35S−メチオニンで 放射能標識し、そして細胞により放出された順化培地中の標識タンパク質をモノ クローナル抗体286.8Aにより免疫沈澱させた。両細胞系とも、16.5%Tris/Tric ineポリアクリルアミドゲルのフルオログラム上に順化培地中の約4kDaの免疫反 応性バンドを示し、このバンドはPhosho-imagerプレート上への約2時間の暴露 後または24時間の暴露時間後に目に見えた。加えて、モノクローナル抗体286.8A は、102kDaの見かけ分子量(CHO/695細胞系について決定された)を有する タンパク質を沈澱させ、これはいわゆるα−セクレターゼによりC末端のところ で開裂された分泌型APP(αAPP)を表す。4kDaバンドの本質(正体)は 、βA4配列“2〜43”(rPAb 63122)と“1〜40”(rPAb 3572)に対して惹 起させた2つのポリクローナルウサギ抗体とβA4配列“17〜24”に対する1つ のモノクローナル抗体(4G8;Kim他,1988,Neur.Res.Commn.,2:121-130)か ら成る、3つの追加の独立抗体によって確かめた。更に、βA4の本質およびお よそのサイズは、並行して試験管内翻訳され放射能標識(35S−メチオニン)さ れたβA4“1〜42”ペプチドを実験することにより確認した。抗体4G8,63122 およびR3572は、3kDa近くでβA4とほぼ同じ強度を有するペプチドも沈澱させ た。このシグナルは、α−セクレターゼにより(α−切断;βA4の+16/17位 )およびβA4のC末端のところで(γ−切断を示す;βA4の+39〜43位の後 ろ;図25も参照のこと)開裂された前駆体分子に由来する。以前、この断片は「 p3」とも呼ばれた(Haas他,1992,Nature,359:322-325)。従って、2つの トランスフェクト細胞が有意なレベルのβA4を生 産しそして比較的短時間のうちにそれを培地中に放出すると結論づけることがで きる。 この2つのトランスフェクト細胞系を使ってβA4の分泌を阻害する阻害剤化 合物(実施例13)の能力を評価した。該細胞を10μMの阻害剤と共に16時間イン キュベートした。次に、細胞を無血清培地で洗浄し、阻害剤の存在下で代謝的に35 S−メチオニンで3時間標識した。βA4シグナルの強度をPhospho-imagerTM 分析により定量した。 24の選択されたカテプシンD試験管内阻害剤のうち6つの化合物が、HEK29 3/695細胞を使った細胞アッセイにおいてβA4のレベルを50%未満に減少させ ると同定された。この実験を少なくとも2回繰り返し、有意な減少を引き起こし た化合物の値を表8に与える。カテプシンD試験管内アッセイにおいて全く強い 活性を示さなかった構造的に非常に類似した化合物、例えば阻害剤♯25と♯26は 、細胞アッセイ系での活性についても試験した。それらの後者の2つの化合物は 、表8に示されるように有意にβA4のレベルに影響を与えなかった。高分解能 ゲル上での約100kDaのところのPhospho-imagerTMシグナル強度により評価すると 、分泌APPの量は大きくは変化しなかった。細胞の全体的形態に変化がなかっ たので、試験した阻害剤はどれも細胞の生存度に影響を与えなかった。更に細胞 生存度を指示するものとして、細胞中のβA4生産を阻害した阻害剤を、テトラ ゾリウム塩MTTからホルマザンへの変換に対するそれらの効果について試験し た(CellTiter96TMアッセイ、Promega)。阻害剤♯10を使った場合の対照値の67 %へのわずかな減少をのぞいて、MTTを還元する細胞の力価に有意な変化は観 察されなかった。 上記のことから、実施例6で同定された6つの阻害剤がそれらの細胞アッセイ 系において有意な効果を示すことが明らかであろう。 6つの化合物は全て、対照に比べて分泌されるβA4の量を50%以上減少させた 。βA4の減少は追加の独立的な抗βA4抗体により確認された。更に、細胞生 存度試験は、#10を除いて測定可能な相違を示さなかった。従って、6つの同定 された化合物は、アミロイド斑を形成するβA4サブユニットの生産/蓄積を阻 害することにより治療上有益であると判るだろう。 本明細書と請求の範囲は例示のために与えられるのであって限定のためではな く、本発明の精神および範囲から逸脱せずに様々な修正や変更を行えることは明 白であろう。特に、上述の用途において開示された別の阻害剤も本明細書中に記 載のように有用であろう。請求の範囲はそれらの別の実施態様も同様に包含する つもりである。 Detailed Description of the Invention                  Cathepsin D in Alzheimer's disease                     Is an amyloidogenic protease                                Background of the Invention   This application is a partial continuation application of PCT / US93 / 10889 filed on November 12, 1993. Is a continuation-in-part application of U.S. Patent Application No. 07 / 995,660 filed December 16, 1992. No. 07 / 880,914 filed May 11, 1992 It is a continuation application. 1. Field of the invention   The present invention uses precursors for Alzheimer's disease (hereinafter "AD") β-amyloid tamper To identify proteolytic enzymes with specificity for processing in the cytoplasm Method; Identification of protease inhibitors specific to β-amyloid protein precursors A method specific to a precursor of β-amyloid protein Inhibitors such as cathepsin D, an aspartic protease, and And β-amyloid tampering with inhibitors of chymotrypsin-like serine protease It relates to a method of controlling the formation of keratin. 2. Description of related applications   The assay of the present invention is used to accelerate the formation of amyloid-related peptides in the brain of AD patients. It can be used to identify the protease that regulates the degree. They are simply such professionals It can be used to isolate thease and used as a therapy for AD. It can also be used to identify potential protease inhibitors. To be described later Amilo Major amyloid form that processes id precursor protein (hereinafter "APP") The aspartic protease cathepsin D was identified as an adult protease. Is the application of the assay. Produces amyloid precursor for APP holoprotein Partial characterization of a second serine protease that can be also provided.   AD is usually characterized by progressive atrophy in the frontal, parietal and occipital cortex. It is a progressive degenerative disease of the brain that is manifested. As clinical manifestations of AD, Sexual memory impairment, loss of language and visual-spatial abilities, and behavioral disorders (Mc Khan et al., 1986, Neurology, 34: 939). Global cognitive impairment affects the cerebral hemisphere It is caused by the degeneration of the existing nerve cells (Price, 1986, Annu. Rev. Neurosci ., 9: 489).   Pathologically, the main striking features of the post-mortem brain of AD patients are (1) entangled neurofibrils Pathological lesions consisting of neuroplasm including accumulation of (2) cerebrovascular amyloid deposits; And (3) neuritic plaque. Cerebrovascular amyloid (Wong et al., 1985, PNAS, 82: 8729) ) And neuritic plaque (Masters et al., 1985, PNAS, 82: 4249) are both “A4” or “β- It contains a unique peptide simply named "amyloid".   β-amyloid is an insoluble, highly aggregated, low relative molecular weight of 4,500 It is a polypeptide and is composed of 39 to 42 amino acids. Some evidence streams are: Supporting the role of β-amyloid in the pathogenesis of AD lesions. For example, β- Amyloid and related fragments are toxic to the PC-12 cell line (Yanker et al., 1989, S. cience, 245: 417); toxic to primary neuronal cultures (Yanker et al., 1 990, Science, 250: 279); and causes neuronal atrophy in the rodent brain. And causes a corresponding amnestic response in rodents (Flood et al., 1991, PNAS). , 88: 3363; Kowall et al., 1991, PNAS, 88: 7247). However, familial Alzheimer's disease (FA D) a holo-amyloid precursor protein (this protein When referring to protein, it is referred to as "APP" hereinafter) The strongest evidence from them. N of the β-amyloid peptide sequence in APP Terminal (Mullan et al., 1992, Nature Genetics, 1: 345) or C-terminal (Goate et al., 199) 1, Nature, 349: 704; Yoshioka et al., 1991, Biochem. Biophys. Res. Comm., 178: 1141; Murrell et al., 1991, Science, 254: 97; and Chartier-Harlin et al., 1991, N. ature, 353: 844). FAD by changing the release rate by endoproteolytic Is suggested to cause [Mullan et al., And Chartier-Harlin et al., Both See also).   Kang et al., 1987, Nature, 325: 733 have larger β-amyloid proteins Described as derived from and part of a precursor protein doing. In order to identify this precursor, we designed it from a known β-amyloid sequence. Full-length coding for the protein using a linked oligonucleotide probe A complementary DNA clone was isolated and sequenced. 695 remaining putative precursors Group, which is now called "APP695" (amyloid precursor protein 695) I have.   Subsequent cloning of the gene encoding the APP protein revealed that the A4 region Revealed to be encoded on two adjacent exons (Lemaire et al., 1989, Nuc leic Acids Res., 17: 517), direct A4 accumulation of alternative spliced mRNA The possibility that it was the result of expression was ruled out. This is because A4 accumulation is A4 pepti in APP. Abnormal proteolysis of APP at both N-terminal and C-terminal sites La It must have occurred.   APP695 is the most abundant form of APP found in the human brain, but the other three Forms of APP714, APP751 and APP770 also exist (Tanzi et al., 1988, Natu re, 351: 528; Ponte et al., 1988, Nature, 331: 525; and Kitaguchi et al., 1988, Na. ture, 331: 530). Differences from a single APP gene on human chromosome 21 Splicing produces isoforms of different lengths (Goldgabe r et al., 1987, Science, 235: 877 and Tanzi et al., 1987, Science, 235: 880).   APP751 and APP770 share 40% homology with bovine pancreatic trypsin inhibitor Contains the 56 amino acid Kunitz inhibitor domain. Both of these APP forms have protease inhibition. Possibly harmful (Kitaguchi et al., 1988, Nature, 311: 530 and Smith et al., 1990, Sci ence, 248: 1126), at least one of these forms is probably the protease NekinI. I (Oltersdorf et al., 1989, Nature, 341: 144; Van Nostrand et al., 1989, Nature, 34 1: 546).   The physiological role of amyloid precursor protein has not yet been confirmed. cell Surface receptors (Kang et al., 1987, Nature, 325: 733); Adhesion molecules (Schubert et al., 1 989, Neuron, 3: 680); growth or trophic factors (Saitoh et al., 1989, Cell, 58). : 615; Araki et al., 1991, Biochem. Biophys. Res. Comm., 181: 265; Milward et al., 1 992, Neuron, 9: 129); wound regulator (Van Nostrand et al., 1990, Science, 248: 7) 45 and Smith et al., 1990, Science, 248: 1126) or in the cytoskeletal system. Is proposed to play a role (Refolo et al., 1991, J. Neuroscience, 11: 3888). I have.   Many studies have been conducted to investigate the role of modified APP expression in AD However, the results are inconsistent (for example, see See: Unterbeck et al., 1990, Review of Biological Research in Aging, W. iley-Liss, Inc., 4: 139).   Determine whether changes in the relative amounts of different APP forms are responsible for amyloid accumulation. Research is also being conducted to investigate. The results of such studies are also contradictory However, in general, in AD, the relative expression level of APP containing the Kunitz region is increased. Support the theory. Therefore, transgenic animals with enhanced expression of APP751 Have been shown to show cortical and hippocampal β-amyloid reactive deposits ( Quon et al., 1991, Nature, 352: 239).   Recent studies have shown that the APP fragment (from the N-terminus of A4 to the C-terminus of full-length APP ( Since it consists of about 100 amino acids, it will be referred to as "C-100 fragment" hereinafter) in vitro ( Dyrks et al., 1988, EMBO J., 7: 949) and transfected cells (Wolf et al., 1990, E). Aggregates in both MBO J., 9: 2079 and Maruyama et al., 1990, Nature, 347: 566). I showed you can. C-100 fragment in transfected P19 cells Overexpression has been shown to cause cytotoxicity (Fuckuchi et al., 1992, Biochem. Biophys. Res. Comm., 182: 165).   Furthermore, a C-terminal fragment containing both the β-amyloid region and the C-terminal region is present in the human brain. (Estus et al., 1992, Science, 255: 726). Studies in ectocell lines show that these fragments are produced by the endosome-lysosomal pathway. (Golde et al., 1992, Science, 255: 728).   In summary, the above report shows that a single protein of APP at the N-terminus of the A4 region. Degradation of the protein is sufficient to initiate the pathophysiology associated with AD It suggests. Recent studies have focused on primary cells and cell lines (AD transfectants). Containing the same N-terminus (1-42 amino acids) as β-amyloid. And maybe full length β -Showing that it secretes a 3-4 kDa peptide which may contain amyloid (Haas et al., 1992, Nature, 349: 322 and Shoji et al., 1992, Science, 258: 126). Such peptides are found in the cerebrospinal fluid (hereinafter "CSF") of AD and non-AD patients. (Seubert et al., 1992, Nature, 359: 325 and Shoji et al., 1992) , Supra).   APP also plays a role in the A4 region in the physiological secretory pathway of the APP extracellular region. Cleaved at the site (Esch et al., 1990, Science, 248: 1122 and Wang et al., 1 991, J. Biol. Chem., 266: 16960). This pathway works in several cell lines and is Cause the destruction of the amyloid-forming region (A4 region) of the precursor. like that Evidence has been obtained that the pathway can also work in the human brain (Palmert et al., 1989. Biochem. Biophys. Res. Comm., 165: 182).   The enzyme responsible for normal non-pathogenic APP processing is called "secretase". It is attached. The C-terminal fragment resulting from the action of secretase is the C-100 fragment (see above It is 17 amino acids smaller than the I will call it.   The final pathological accumulation of A4 depends on the specific activity of the pathological and physiological pathways of APP degradation. It is hypothesized to be sex-regulated.   Thus, to explain the accumulation of β-amyloid in the brain of AD patients, There are several possibilities like:   (1) The activity or level of secretase involved in the destruction of the amyloidogenic region deficiency;   (2) Cell sorting of APP which becomes exposed to pathological pathway proteases Change of;   (3) elevated levels of pathological proteases;   (4) Without it, as fast as amyloid is produced Lack of levels of degrading enzymes that break down amyloid; or   (5) Pathological protein caused by mutation in APP amino acid sequence Increased susceptibility of APP to degradation.   Relatively little is known about the regulation of APP sorting in cells. At least The modification of phosphorylation, which is partly due to the modification of protein kinase C activity, It causes altered APP traffic and eventually leads to changes in APP processing. The hypothesis that this is true is increasing (Buxbaum et al., 1990, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 87: 6003). Therefore, treatments designed to alter the phosphorylation of cells are: It caused both quantitative and qualitative changes in the pattern of the C-terminal fragment of APP.   Amyloidogenic APP processing is initially an endosomal-lysosomal phenomenon Was proposed (Golde et al., 1992, Science, 255: 728; C. Haas et al., 1992, Nature, 357: 500), β-amyloid is a differentially processed secreted AP. Released by cultured cells along with the P form (Suebert et al., 1993, Nature, 361: 260). In the secretory pathway in β-amyloid formation or at the plasma membrane Evidence has recently been provided that is consistent with the involvement of proteases in C. Haas et al., 1992. , Nature, 359: 322; Shoji et al., 1992, Science, 258: 126). Recently, FAD's Swed A transfected cell line expressing APP695 that is associated with ish morphology Β-A at a rate 6-8 times faster than cell lines transfected with type APP. It has been shown to release miroid-like fragments (Citron et al., 1992, Nature, 360: 672; Cai et al., 1993, Science, 259: 514 and 1992, Neuro-science Lett., 144: 4. 2) However, a similar study on the effect of the London (V to I) mutation showed that It has been shown to have no effect on Lloyd release (Cai et al., Supra). In some cases Depends on the cultured cells Released amyloid is the APP precursor Valine 594 (number according to reference 1 It contained an unusual β-amyloid form with an N-terminus beginning with (C.H. aas et al., 1992, Nature, 359: 322; Busciglio et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 9 0: 2092), but its importance is still unknown. The effect of inhibitors on these systems Strongly supports the involvement of the favored cell compartments in β-amyloid production by Shoji (Shoji et al., 1992). , Science, 258: 126; Busciglio et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 90: 2092 and And Haas et al., 1993, J. Biol. Chem., 268: 3021), and some cysteines Suggests no involvement of serine proteases (Shoji et al., 1992, Scien ce, 258: 126; Busciglio et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 90: 2092; Haas et al., 1 993, J. Biol. Chem., 268: 3021).   Recently, Nitsch et al., 1992, Science, 258: 304 have reported that some acetylcholine receptors Receptor activation following transfection of cell lines by type In the process concluded to be caused by changes in kinase activity, APP It was shown to cause an increase in sessing and secretion. This latter study has changed Other than correlating the role of phosphorylation, cholinergic neuronal functions specific to AD Provide an association between the default confusion in and plaque pathology.   Despite the above findings, baluns are not affected by any fundamental changes in cell sorting. In order to be able to design a selective and specific therapeutic drug that can reverse the Insufficient knowledge of APP selection.   β-amyloid must be formed by the direct action of proteases. C-10 Identification of so-called "pathological" brain proteases leading to 0 or β-amyloid formation Is a therapeutic protease inhibitor designed to block amyloid accumulation Is an essential step in the attempt to develop a. Identification of such an enzyme is a brain extraction Exist in things Specific activity of the protease in the presence of another brain protease A special assay for the activity of such proteases that would Needs development of a sey.   Such an assay is then used to detect proteases during protease purification. Use i. Finally, it may be needed for drug screening for therapeutic compounds The assay can be used to determine the potential effects of inhibitors of such enzymes.   Some studies have purified and secreted both secretase and the pathological protease of interest. And characterizing. Early studies have shown that only the expected cleavage site in APP An assay was used featuring a synthetic peptide substrate that only mimicked like that Although the assay is useful for measuring the in vitro activity of purified proteases, They contain proteas, as required to monitor protease purification. Have sufficient specificity to allow detection of one protease in the enzyme mixture It is rare. Therefore, those peptidase assays should have the necessary The peptidase activity quantified by this method fails to provide ase specificity. Successfully perform purification of enzymatically active APP candidates from human brain tissue It was not available. Prior to this disclosure, a reliable proteaser of either process No Zea candidate appeared, and the results of various studies were inconsistent.   For example, numerous available studies have found that pathological proteases originated from (Cataldo et al., 1990, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 87: 3861; Haas et al., 1992, Nature, 357: 500); calcium-dependent cathepsin G-like serine protease Is a metal-dependent cysteine protease (Razzaboni et al., 1992, Brain Res., 589: 2. 07; Abrahams et al., 1991, An. N.Y. Acad. Sci., 640: 161); Calpine I (Sima n et al., 1990, J. Neuroscience, 10: 2400); Multicatalytic Pro Thease (Ishiura et al., 1989, FEBS. Lett., 257: 388); serine protease (N elson et al., 1990, J. Biol. Chem., 265: 3836); thrombin (Igarashi et al., 1992) Biochem. Biophys. Res. Comm., 185: 1000); or zinc metalloprotease (WIPO application, WO92 / 07068 by Athena Neuro-sciences, Inc.) ing.   Metallic peptidases (McDermott et al., 1991, Biochem. Biophys. Res. Comm., 179. : 1148); Acetylcholinesterase-related protease (Small et al., 1991, Bioc hemistry, 30: 10795); cathepsin B (Tagawa et al., Biochem. Biophys. Res. Com m., 177: 377); or a broad subsite-specific plasma membrane-associated protease (Sisod ia, 1992, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 89: 6075; Maruyama et al., 1991, Bio-che. m. Biophys. Res. Comm., 179: 1670). Similar contradictions have arisen in identification efforts.   A review of past and current efforts to identify the nature of APP processing enzymes The lack of specificity of the assay used and cerebral tissue It derives from the complex heterogeneity of proteases associated with.                               Summary of the Invention   The present disclosure discloses a tamper for recombinant APP in combination with immunochemical detection of reaction products. Using a special assay based on protein degradation, several APP processing enzymes Describe the method of identification. The assay of the present invention is for assaying β-amyloid from APP. A human brain protease with the exact specificity and proper localization that plays a role in formation. Identify.   The assay format disclosed herein in connection with the identified proteases is Affords the capacity to process many samples, and good for immunochemical detection methods Give sensitivity. In addition, the assay is simple Is easily adaptable to routine use with lab technology and is consistent and reproducible Bring results. These and other improvements are described below.   One goal of the present invention is to discover drugs that can be used to treat AD patients. Is to provide a way to As described above, the 39-42 amino acid peptide β- Proteolytic cleavage of APP that produces amyloid results in amyloid plaque formation disease This is the first step in the pathophysiological process. Several lines of evidence suggest that β-amyloid production Has pointed out the causative role and amyloid plaque as a neurodegenerative feature in AD brain You. These evidences include the following:   (i) Degeneration neurons and dystrophic neuritis and amyloid plaque material Localization (Reviewed in Price et al., 1989, BioEssays, 10:69);   (ii) Evidence that β-amyloid is toxic to neurons in culture ( Yankner et al., 1990, Science, 250: 270);   (iii) β-amyloid degenerates neurons when tested in an animal model And evidence associated with memory changes (Food et al., 1991, PNAS, 88: 3363; Kowal l et al., 1991, PNAS, 88: 7247); and   (iv) Co-segregation of point mutations in APP with certain forms of hereditary AD (Goate et al., 1991. , Nature, 349: 704; Yoshioka et al., 1991, Biochem. Biophys. Res. Comm., 178: 1 141; Chartier-Harlin et al., 1991, Nature, 353: 844; Murrell et al., 1991, Science. 254: 97; Mullan et al., 1992, Nature Genetics, 1: 345).   Thus, the proteolytic conversion of APP to β-amyloid results in AD pathogenesis. Is an essential step in, and in itself is an important target for therapeutic intervention. Seem. Therefore, the related protea The identification of zeoactivity, as well as the development of suitable in vitro screening assays, has led to Therapeutic treatment that can be used as a treatment for suppressing amyloid plaque formation in a person It is an essential prerequisite for the development of Rotase inhibitors.   The present invention was used to discover inhibitors of proteolytic β-amyloid formation. Two inventions that can be made:   (1) A highly purified protease that decomposes APP or decomposes APP Any of the crude biological extracts containing unidentified proteases And an in vitro assay comprising HoloAPP substrate; and   (2) When used in combination with the in vitro assay system described in (1) above, amyloid or Features from human brain capable of forming precursor amyloidogenic C-terminal APP fragments Identification and purification of certain proteases.   The assay detects the in vitro APP degrading activity that produces C-terminal APP fragments. to enable. When used with a crude biological extract, the assay is a source of detectable activity. To monitor the purification of the causative protease or to characterize the protease. Can be used to characterize.   In addition, either purified protease or crude containing unidentified APP-degrading enzyme activity. When used with any of the biological extracts prepared in APP process with chemical or biological compounds co-incubated in It can be used to measure inhibition of singing activity. The block identified by it Harmful Compounds as Inhibitors for Treatment of Amyloid Plaque Formation In Vivo Characterized by AD Patients Can have uses.   The protease identified according to (2) above includes aspartic acid protea Different from cathepsin D and cathepsin G N-tosyl-L-phenylalanine-chloromethyl ketone ("TPCK") ), Α-2 antiplasmin and chymotrypsin inhibitor II from potato Included are chymotrypsin-like serine proteases that are inhibited. Cathepsin D Identification is especially important. We have a cathepsin D of 10.0 kDa and 5.6 kDa, respectively. It is shown that the C-100-like fragment of Izu and β-amyloid-like fragment can be formed .   This finding was either in vitro assay described in (1) above or described in the present invention. Using one of the simpler, higher throughput peptidase assays as described Any purified or isolated cathepsin D can be used to inhibit its activity. Enable exploration.   Furthermore, the specificity of cathepsin D as well as specific aspartic protease inhibitors Much is known about the design of amyloidogenic proteases Identification of cathepsin D as a marker for specific cathepsin D inhibition using established methods. It enables both development of harmful agents and utilization of established cathepsin D inhibitors.   Cathepsin D is, surprisingly, a turn according to Glu (593) -Val (594) (Kang et al., Supra). Hydrolysis of APP at the peptide bond between It is. The preferential specificity of cathepsin D is usually between hydrophobic residues. This information is It can be further utilized in the design of tepsin D inhibitors.   As described above, the thus-identified inhibitory compounds can be used as a biological compound characteristic of AD patients. It has use as an inhibitor for the treatment of internal amyloid plaque formation.   The APP degrading enzyme identified by the use of the present invention was purified and used for the following purposes. Can be used:   (i) Necessary to further correlate AD brain pathology with localization of proteases New immunochemical reagents; and   (ii) To isolate the corresponding protease cDNA. Then use the cloned cDNA A transgenic animal model of AD can be prepared by Therefore, the effect of protease overexpression can be evaluated.   APP degrading enzyme inhibitors identified using the present invention include, for example, affinity It is also useful as a ligand when purifying APP degrading enzyme by chromatography. is there. The column is indirectly enzyme-blocked if necessary through a hydrocarbon spacer arm. It will be filled with an inert matrix (eg agarose) to which the damaging agent is attached . The composition containing the enzyme is then applied to the column and the enzyme Are trapped while all other proteins pass through the column and are discarded. It is. It then modifies the properties of the enzyme and renders it no longer able to bind to the inhibitor Replaces inhibitors by elution with denaturing buffer at pH The enzyme can be released from the column by using a competitive counter-ligand You. In both cases, the enzyme passed through the column and contained no other proteins. It can be collected in good condition. For further details, see, e.g. Palmer, U See nderstanding Enzymes, 1991, Ellis Horwood, New York, Third Edition. . The disclosure of which is incorporated herein by reference.   The assay, which incorporates a synthetic peptide substrate, provides a highly purified protease preparation. Useful for in vitro enzymic studies of products, but generally containing many proteases Allows selective detection of desired protease activity in crude biological extracts Insufficient specificity for. For example, brain tissue contains a wide variety of peptide Specific brain APP, which is rich in glutinase and degrading enzymes and uses synthetic peptide substrates Explain why efforts to isolate degrading proteases were unsuccessful (See background section of the invention above).   Therefore, in Example 3 below, specific assay conditions were determined by synthetic peptide assays. Some peptidases that are unable to degrade APP to generate a C-terminal fragment under conditions Was identified, and the pattern of APP-degrading proteases was identified as brain peptidase. Indicates that it does not look like the corresponding pattern of.   A more limited approach to this problem is incubating with protease-containing fractions. Holo as a substrate, associated with a method of assessing its specific degradation after basation Use of APP. Thus, the present disclosure provides recombinant A with a brain protease fraction. The enzymatic degradation of PP was determined by immunoblotting using an antibody against the C-terminal region of APP. The method described above, which is monitored by   Our assay method is sufficient to include full-length β-amyloid peptide. Formation of C-terminal fragment from Izu APP (proteolysis at N-terminal of A4 region) The process that requires).   Homogenize human brain tissue (non-AD control or AD), then routine ultracentrifugation Soluble fraction (hereinafter “S”) using the method, pelleted after centrifugation at 15,000 g (hereinafter “P2”) ) And the microsome fraction (hereinafter “M”). Membrane M and P2 fractions Is solubilized with the Triton X-100 formulation. Solubility from the obtained M and P2 fractions Fractionation of S and S fractions separately on a Mono-Q strong anion exchange column And separate different brain proteases.   Using a synthetic peptide that mimics the amino acid sequence near the N-terminus of β-amyloid , Peptidases of individual Mono-Q fractions obtained from purification of M, S and P2 fractions Evaluate activity. Column fractions based on recovery of separated peptidase activity peaks Make a continuous pool of.   Pool of peptide activity was purified from the transfected CHO cell line. Establishing Assay Conditions for Detection of Proteolysis of High Purity Recombinant APP Used for. For either the C-terminal region of APP or the β-amyloid region Immunoblot assay to locate C-terminal APP fragment using directed antibody B is developed. Using this assay, potentially containing full-length β-amyloid 6 latents capable of forming a C-terminal APP fragment of a size large enough to Locally different proteolytic activities are identified. APP minutes in the Mono-Q pool Recovery of deactivity is not sufficient for the peptidase activity distribution established in step 2. No relationship can be seen. Studies on inhibitors show that the activity of degrading APP is serine protease activity. It is shown to contain both sex and aspartic protease activity.   The use of peptidase assays to monitor enzyme purification is abandoned . The expression of baculovirus-directed insect cell lines resulted in high levels of recombinant APP The main source of supply to monitor APP degrading activity during protein purification Allows the use of the APP degradation assay as a method. Main aspartic acid prote The ase activity is identified in the fraction from the Mono-Q purification of the P2 fraction.   Further purification and characterization experiments prove that this enzyme is cathepsin D I do. Cathepsin D hydrolyzes holoAPP to produce a 5.6 kDa β-amyloid-like fragment. It turns out to generate   Using aprotinin-sepharose affinity chromatography, Attempts will be made to isolate the aprotinin sensitive APP degrading activity identified above. AP It is possible to cleave P to generate specific C-terminal fragments of 11, 14 and 18 kDa. Motrypsin-like serine protease activity is partially purified. The fragment is full length It is proved by immunochemical technique that it contains β-amyloid.   Through this procedure, we have a high probability that the amyloidogenic potential of APP We have identified several brain protease activities that play some role in degradation. This specification The identified or unidentified activities described therein can be treated with the APP degradation assay. It can be used to screen for therapeutically beneficial selective protease inhibitors. Can be.   As used herein, an "APP substrate" is isolated or from a biological source. Is derived by purification or a gene encoding APP or its analogs. Full-length APP, whether induced by expression of a loaning gene, any such Fragment of a protein (a fragment obtained by digesting the protein or a part thereof) And a synthetic peptide having an amino acid sequence corresponding to a part of APP. Would mean de.   The APP substrate for the assay of the present invention can be provided as a test reagent in various forms. Can be. It is preferably derived from APP695 or the amino acid sequence of APP695. Another APP isoform protein, at least partially corresponding to the column, (see above). Derivatives or analogs of)) are likewise envisaged for use in the present invention. APP695 Schubert et al., 1989, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 86: 2066. By biochemical isolation or purification from such natural sources; or the protein or By the expression of a recombinant DNA clone encoding its functional part (Knops et al. , 1991, J. Biol. Chem., 266: 7285 and Bhasin et al., 1991, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 88: 10307).   Fragments of the APP protein are associated with relevant proteolytic test sample activity (supra). It will comprise a sequence of amino acids sufficient for recognition and cleavage by. Biological material Isolation of APP from E. coli is commonly performed by conventional techniques, such as chromatography, especially affection. Infinity chromatography Purification by Purified APP or its fragments are monochrome Null or polyclonal antibody, which can then be used to It can be used for affinity purification according to routine procedures. As a result The purified APP material obtained is further processed by chemical or enzymatic digestion (eg Can be separated). Useful fragments are relevant proteolytic test sample activity Identified by screening for the desired susceptibility to (supra) Would.   As mentioned above, the APP substrate is a recombinant that encodes APP or a portion thereof. It can also be prepared by expression of a DNA clone. Cloned APP remains The gene may be natural or synthetic in its own right, and the natural gene is a known amino acid. CDN using a degenerate probe based on the acid sequence (Kang et al., 1987, Nature, 325: 733). It can be obtained from A or a genomic library. Suitable recombinant DNA claw Other techniques for obtaining cloned genes, as well as methods for expressing cloned genes The method will be apparent to those skilled in the art.   In detecting the proteolytic cleavage of the APP substrate in the presence of the test sample, various A convenient method can be applied. Some of the currently preferred methods are described below, However, numerous other methods may be used without departing from the inventive requirements of the present invention. It will be appreciated by those skilled in the art that it can be applied to steps. Generally, an APP group To this end any method capable of detecting the occurrence of a quality proteolytic cleavage Available for Such may be signaled by cleavage, such as a colored species. APP to produce optically reactive products such as elementary or fluorescent dyes It can be provided by a suitable design of the substrate.   Another theoretical approach is, for example, by immunoassay 1 or Includes sensitive detection of multiple cleavage products. Currently, such cleavage products are Preferentially the C-terminal fragment of the APP substrate; however, incubation with the sample Any fragments that appear at the time of application can be the target of detection.   Detection of one or more cleavage products characteristic of pathological proteolytic activity is It can be achieved in a number of ways. One such method is (see example below) (Further illustrated in), a procedure commonly known as Western blot is included. Scripture Typically, gel electrophoresis was performed after incubation of APP with the test sample. The components formed in the reaction mixture are separated. The separated protein components are then Transfer to a solid matrix such as a trocellulose membrane.   Then, the membrane-anchored component was treated with a specific anti-reaction against a fragment characteristic of APP degradation. It is reacted with the body and detected by the addition of an enzyme-labeled secondary antibody conjugate. Combined The conjugate is developed with a chromogenic substrate for enzyme labeling.   Various immunoassay formats that can be processed with currently available test systems The formula can also be applied to the detection of APP fragments. Typically, the APP substrate is And immobilize the intact APP produced (eg onto a solid phase). Of the test sample), or alternatively, the test sample is loaded with the immobilized form of the APP substrate. Cubate. The immobilized APP substrate is then transferred to a portion of the APP substrate (APP An antibody that is cleaved from the substrate or directed against (the part that limits the cleavage site) Proteolytic cleavage is detected by reacting with a reagent.   Antibody reagents comprise whole antibodies or fragments containing the antigen binding site (eg Fa b or Fab ') and is of monoclonal or poly It can be of the clonal type. Detection of antibody reagent bound to the immobilization phase should be without the characteristic proteolytic cleavage. And Conversely, loss of antibody binding to the immobilization phase represents APP cleavage. Antibody reagents Detection of binding generally involves the use of labeled forms of such antibody reagents or labeled This may involve the use of secondary antibodies or anti-antibodies.   Capture or immobilization of APP can be accomplished in various ways. Cleavable fragment Antibodies can be generated that are specific for epitopes not present above. So Used to immobilize antibodies such as and to capture or immobilize intact APP be able to. Alternatively, the ligand or hapten is covalently attached to APP. And then capture APP using the corresponding immobilized receptor or antibody. It can be captured or immobilized. Typical ligands useful for this purpose are: The scepter pair is biotin: avidin. Examples of haptens that are useful for this purpose Is fluorescein and digitoxigenin.   The solid phase on which the APP substrate is immobilized or captured can consist of various materials, For example, microtiter plate wells, test tubes, strips, beads, particles, etc. And so on. Particularly useful solid phases are magnetic or paramagnetic particles. Such grain A child is a chemical compound that can be attached to various compounds by simple chemical reactions. It can be derivatized to contain a functional group. Near the container containing the particles The particles can be removed from the suspension by bringing the magnets closer. Like this The particles can be washed repeatedly without tedious centrifugation and filtration. B. It can provide the basis for completely automating the procedure.   Labels for the primary and secondary antibody reagents are from those known in the art. You can choose. If such a label is fluorescent Or a chemiluminescent label, a radioisotope, and more preferably for this purpose Enzymes are alkaline phosphatase, peroxidase and β-galactosidase. It is Ze. The enzymes are stable under various conditions, have high catalytic turnover rates, And can be detected using a simple chromogenic substrate.   Proteolytic cleavage of APP substrates can separate and then detect APP fragments. It can also be detected by Aroma chromatography techniques. High-pressure liquid in this respect Body chromatography (HPLC) is particularly useful. When applying this technology, fireflies Prepare a photolabeled APP substrate. Reaction after incubation with test sample The mixture was applied to a chromatographic column and the fluorescence against intact APP was applied. Observe the differential mobility of sex fragments.   The present invention also provides a method of treating AD patients, either alone or non-toxic and inactive. Effective amount of aspartic protease inhibitor with a pharmaceutically acceptable excipient Is also directed to a method comprising administering to a patient with AD.   The invention further provides such an agent with a non-toxic, inert pharmaceutically acceptable excipient. It also relates to a pharmaceutical formulation containing a spargate protease inhibitor.   The present invention also includes such pharmaceutical formulations in dosage unit form. This is The formulation may consist of individual parts such as tablets, dragees, capsules, caplets, pills, suppositories and And in the form of ampoules, and its inhibitor content is Corresponds to a fraction or multiple. Dosage units include, for example, 1, 2, 3 or 4 doses or Can contain 1/2, 1/3 or 1/4 of a single dose. The single dose is preferably Given in a single dose and usually represents the total daily dose, 1/2, 1/3 or 1/4 Of the active compound.   Non-toxic and inert pharmaceutically acceptable excipients include all types of solids, semi-solids Or it should be construed as liquid diluents, fillers and formulation aids.   Preferred pharmaceutical formulations include tablets, dragees, capsules, caplets, pills, granules. , Suppositories, solutions, suspensions and emulsions, pastes, ointments, gels, gleemes, roche And fine powders and sprays. Tablets, dragees, capsules, Caplets, pills and granules may be formulated with conventional excipients such as (a) Fillers and fillers such as starch, lactose, sucrose, glucose, mannitol And silicic acid, (b) binders such as carboxymethyl cellulose, alginates, Gelatin and polyvinylpyrrolidone, (c) moisturizers such as glycerol, (d) disintegration Breaking agents such as agar, calcium carbonate and sodium carbonate; (e) dissolution retardants, eg Paraffin, for example, and (f) absorption enhancers, such as quaternary ammonium compounds, (g) Wetting agents such as cetyl alcohol and glycerol monostearate, (h) absorption Sorbents such as kaolin and bentonite, and (i) lubricants such as talc, Calcium stearate, magnesium stearate and solid polyethylene Recall, or a mixture of substances listed under (a)-(i) immediately above. Can be   Opaque tablets, dragees, capsules, caplets, pills and granules if desired Conventional coatings and shells that may include agents can be provided, and That they preferentially release in some part of the intestinal tract in a delayed manner if desired It can also be of a composition that is capable of releasing or releasing only the inhibitor. . Examples of embedding materials that can be used are polymeric substances and waxes.   The inhibitor may also be present in microencapsulated form, if appropriate 1 or It is possible to have more than one excipient as described above.   Suppositories will contain, in addition to the inhibitor, conventional water-soluble or water-insoluble excipients such as polyester. Ethylene glycol, fats such as cocoa butter and higher esters (eg C16fat Acid and C14Containing esters of alcohols), or mixtures of these substances Can be.   Ointments, pastes, creams and gels, in addition to the inhibitors, can be used with conventional excipients, eg Examples include animal and vegetable oils, waxes, paraffins, starches, tragacanths, and Lulose derivative, polyethylene glycol, silicone, bentonite, silicic acid, It may contain talc and zinc oxide, or a mixture of these substances.   Fine powders and sprays include, in addition to the inhibitor, conventional excipients such as lactose, tag Luk, silicic acid, aluminum hydroxide, calcium silicate and polyamide powder, May contain a mixture of those substances. The spray is a regular spray Agents such as chlorofluorocarbons may be included.   Solutions and emulsions include, in addition to the inhibitor, conventional excipients such as solvents, solubilizers. And emulsifiers such as water, ethyl alcohol, isopropyl alcohol, carbonate Chill, ethyl acetate, benzyl alcohol, benzyl benzoate, propylene glycol , 1,3-butylene glycol, dimethylformamide, oil, especially cottonseed oil, Peanut oil, corn germ oil, olive oil, castor oil and sesame oil, glycerol, Glycerol formal, tetrahydrofurfuryl alcohol, polyethylene Contains fatty acid esters of recall and sorbitan, or mixtures of these substances. Can have.   Solutions and emulsions for parenteral administration may also be in sterile form, which is isotonic with blood. You.   The suspension may contain, in addition to the inhibitor, conventional excipients such as liquid diluents such as water, ethanol. Chill alcohol or propylene glycol, and Suspending agents such as ethoxylated isostearyl alcohol, polyoxyethyleneso Rubitol and sorbitan ester, microcrystalline cellulose, metal aluminum hydroxide Um, bentonite, agar and tragacanth, or a mixture of these substances Can be included.   The dosage forms mentioned include colorants, preservatives and odor-improving additives such as peppermine. And eucalyptus oils, and sweeteners such as saccharin or aspartame Can also be included.   Inhibitors of the present invention comprise about 0.1-99.5% by weight of the total mixture, preferably about 0.5-95% It should be present in the above-mentioned pharmaceutical formulation in a concentration of%.   The pharmaceutical formulation as described above may comprise more than one inhibitor, in which case the pharmaceutical formulation as described above. The total amount of inhibitors in the mixture is about 0.1-99.5% by weight of the total mixture, preferably about 0.5-95% by weight. It is. The formulations according to the invention may comprise further active ingredients in addition to the inhibitors according to the invention. .   The above-mentioned pharmaceutical preparations contain, for example, one or more active compounds in a known manner. Alternatively, it is prepared in a usual manner by mixing with a plurality of excipients.   The above-mentioned preparations are orally, rectally, buccal, parenterally (intravenously, intramuscularly or intradermally Bottom), intravaginally, intraperitoneally or topically (fine powder, ointment or drops) Can be Suitable formulations include injection solutions, oral therapeutic solutions and suspensions, gels, Injectable formulations, emulsions, ointments or drops. Ophthalmic and dermatological preparations, Use silver salts and other salts, ear drops, eye ointments, powders or solutions for topical treatment be able to. Furthermore, gels, powders, fine powders, tablets, sustained release tablets, premixes, concentrated Liquids, granules, pellets, capsules, caplets, aerosols, sprays and It is also possible to use inhalants. The inhibitor is another carrier material, eg plastic (E.g. plastic chains for topical treatment), collagen or bone cement. Quality mixing Can be.   Since the site of action is the brain, the inhibitor must cross the blood-brain barrier. Thus, in some cases, for example by attachment to a lipophilic carrier or a lipophilic substituent , For example, hydrocarbon groups such as long-chain alkyl groups, alkenyl groups such as vinyl groups. With any introduction it may be necessary to increase the lipophilicity of the inhibitor. Lipophilic Such modifications to increase the value are routine and within the skill of those in the art. You. For example, R.B. Silverman, “The Organic Chemistry of Drug Design and D rug Action ”, 1992, Academic Press, San Diego, see pp. 361-364 in particular. (The entire contents of which are incorporated herein by reference). Reaching an increase in lipophilicity It is expected that any conventional method will be established. Examples of suitable lipophilic carriers are described in N. et al. Considered by Boder et al. A proposed reversible redox drug delivery system (this is Silverma n, supra, page 362). N. Boder et al., 1983, Pharmacol. Ther. 19: 337 and N.M. Bodor, 1987, Ann. N.Y. Acad. See also Sci., 507: 289. (The entire contents of which are incorporated herein by reference).   Generally, about 0.5-500 mg / kg, in several doses if appropriate to obtain the desired result. The inhibitor may be administered every 24 hours, preferably in a total amount of about 5-100 mg / kg body weight. It is profitable. The single dose is preferably about 1 to about 80 mg / kg, especially 3 to 30 mg / kg body weight. Contains an inhibitor. However, the doses mentioned above should be removed and Nature and weight, nature of formulation and nature of drug administration, and duration of administration or It may be necessary to do so as a function of spacing. Therefore, in some cases , It may be sufficient to treat with less than the amount of inhibitor mentioned above, In other cases, specialization based on expertise facilitates the amount of the above inhibitors. Can be determined.                                   Definition   The following amino acids should be written with the following three-letter or one-letter symbols somewhere in the specification. Can be.                            Brief description of the drawings   FIGS. 1a-1f show a comparison of control peptidase activity compared to AD human cortical subfractions. A dimensional contour plot is shown.   Subfractions were ion-exchanged (Mono-Q) according to Example 1 for P2, S and M fractions. Prepared by separation. N-dansyl-Ile-Ser-Glu-Val-Lys-Met by Mono-Q fraction The enzymatic cleavage of -Asp-Ala-Glu-Phe-Arg-His-Asp-Asp-Asp-Asp (SEQ ID NO: 1) is Performed as described in Example 3. Each plot shows each Mono-Q fraction (( Relative of each fluorescent product (abscissa) obtained by incubation (ordinate) Indicates the amount. The amount of product is represented vertically by contour lines. As the number of contour lines increases As a result, the amount of the specific product increases. Control S (a), AD S (b), control Mono-Q fractions from M (c), AD M (d), control P2 (e), AD P2 (f) for analysis I did. Roman numerals on the right-hand ordinate of the three AD plots are the same as those described in Example 3. Area, which was assayed according to Example 8, showed significant APP degradation activity. It turned out to include sex.   2a-2f are ion exchange fractions of M, S or P2 fractions derived from AD cortex. Immunoblot fraction of APP695-degrading activity associated with specific Mono-Q pools from detachment Represents analysis.   The pools were adjusted to their peptidase activity content as described in Example 3. It was made based on. The immunoblot assay was performed as described in Example 8. Was. A typical assay for the next pool is shown.   Figure 2a: Activity associated with P2 pool V: APP is present in each of lanes 2-6 Was. C-100 from PMTI 73 (lane 1), P2-V free blank (lane 2) , P2-V (lane 3), P2-V + EDTA (lane 4), P2-V + methanol (Lane 5) and P2 -V + Pepstatin A in methanol (lane 6).   Figure 2b: M pool III related activity: APP was present in lanes 2-7. P C-100 from MTI 73 (lane 1), M-III + cystatin C (lane 2), MI II + aprotinin (lane 3), M-III + captopril (lane 4), M-III + EGTA (lane 5), M-III + N-dansyl-Ile-Ser-Glu-Val-Lys-Met-Asp-Al a-Glu-Phe-Arg-His-Asp-Asp-Asp-Asp (SEQ ID NO: 1) (lane 6), no inhibitor Yes M-III (lane 7), and prestained molecular weight markers (lane 8).   Figure 2c: Activity associated with S Pool I: APP was present in each of lanes 2-6. . S-I + N-dansyl-Ile-Ser-Glu-Val-Lys-Met-Asp-Ala-Glu-Phe-Arg-His- Asp-Asp-Asp-Asp (SEQ ID NO: 1) (lane 2), SI + EGTA (lane 3), S -I + captopril (lane 4), SI + aprotinin (lane 5), SI + Cystatin C (lane 6), and C-100 from PMTI 73 (lane 7). Leh 1 contains a prestained molecular weight marker.   Figure 2d: Activity recovered in individual Mono-Q fractions from P2 separation of AD: other Mono-Q fractions 38-43 corresponding to the electrical conductivity region where P2 pool VII is observed in some cases Were individually examined for APP degrading activity. Recombinant APP695 for each fraction Incubation was performed both in the absence (-) or presence (+) of. Fraction numbers are given on FIG. The C-100 reference material used is from PMTI 100 Met. Mr indicates a molecular weight marker.   Figure 2e: C-100 product commanded by either PMTI 73 or PMTI 100 Comparing locations of movement: PMTI 73 (lanes 1 and 3) and PMTI 100 (lanes 2 and 4) The protein product of is shown in comparison to the molecular marker (lane 5).   Figure 2f: Typical time course of product formation: APP + M-III over time. t = 0h (lane 1), 5h (lane 2), 20.5h (lane 3), 44.5h (lane) 4) and 55h (lane 5). Molecular weight marker (lane 6), C- 100 PMTI 73 (lane 7) and M-III free APP (lane 8) are shown.   For each of the above Figures 2a-2f, the direction of movement was from top to bottom. 2a-2 In d and 2f, the solid arrow at the top indicates the position of movement of the holo APP, and the arrow at the bottom The solid arrow indicates the moving position of C-100. In Figure 2d, the open arrow is enzymatic. The transfer position of the putative oligomer of the C-100 fragment generated in FIG. Of all inhibitors The concentrations are listed in Table 4 below.   Figures 3a and 3b show the results from further purification of the P2VII pool by gel filtration. Represents   Figure 3a: Pool P2 pool VII fractions from Mono-Q 10/10 chromatography. , Concentrate to 0.25 ml, and concentrate in 10 mM Tris-HCl buffer pH 7.5 containing 150 mM NaCl. It was applied to a tandem array of two equilibrated Superose 6HR 10/30 columns. Elution is 0.3m The column eluate was monitored at 280 nm with a flow rate of 1 / min. Fraction (0.24 ml ) Was collected and the APP digestion assay was performed using a peptidase activity assay and immunoblot. I put it on both essays. The arrow indicates the chromatogram in which the APP decomposition activity was recovered. Indicates the position of the area. The patterns associated with KM bond cleavage (●) and MD bond cleavage (○). Peptidase activity is also shown. Chromatography was performed at 22 ° C.   Figure 3b: Transfer of APP degrading activity compared to standard proteins of known molecular weight. The apparent Mr of APP degrading protease (listed in Example 8) Calculated.   FIG. 4 is a mouse monoclonal antibody raised against β-amyloid peptide. 3 shows peptide epitope mapping of C286.8A. Ma 50ng of synthetic APP695 (597-638) (β-amyloid 1 ~ 42) coated, blocked, then present in the indicated concentration of competing peptide 100 μl C286. Pre-incubated (60 min at room temperature) in the absence or presence. Incubated with 8A (80 ng IgG). Peptides 1-7 are peptides of SEQ ID NO: 1 Note that it refers to Chid. After incubation for 60 minutes at room temperature, wash the plate , According to standard procedures (Wunderlich et al., 1992, J. of Immunol. Methods, 147: 1) Color development using goat anti-mouse polyclonal antibody conjugated with horseradish peroxidase The amount of bound antibody was measured by. The absorbance data at 450 nm is calculated using the following formula: The competitive rate (% C) of antibody binding from the plate to the plate was calculated: β-amyloid 1-42, 1-28, 1-16 and N-dansyl-ISEVKMDAEFRHDDDD (1-7 Inhibits C286.8A binding in a dose-dependent manner, while 12-28, 25-35 and A PP645-695 did not inhibit. Therefore, the reactive epitope for C286.8A is A It is located at the N-terminal 7 amino acids of the 4 region (APP597-603).   Figure 5: APP69 recovered in the ion exchange fraction from the purification of human brain P2 subfractions. 5 Processing activity. A total of 123 fractions were collected from the column. The first 32 fractions are loads And the washing step. The salt gradient started with 33 fractions. Fractions 3-18 (panel a), 21-32 (panel b), 33-38 (panel c) and 39-44 (panel d) images Is shown. For each fraction, in the absence (-) and presence (+) of APP695 substrate Incubation was performed in both. Applicable to APP 695 for 0 and 24 hours as appropriate Incubation is shown. incubation Was performed as follows: Baculo-derived holo APP695 (80 nM) was added to 100 mM Mes buffer pH. 6.5, 0.008% (v / v) Triton X-100, 160 mM NaCl, 6.7 mM Tris (from APP stock solution) Was incubated with 5 μl of each column fraction in a total volume of 15 μl. After 24 hours, the reaction was terminated by the addition of SDS-PAGE sample buffer. Described in Example 8 Immunoblot was performed using the C-terminal polyclonal antiserum of Example 6 as described above. Expanded. The arrow indicates the position of the generated fragment. Fractions 45-86 were also tested, but relatively small It showed no significant activity (hence not shown). Peaks A and B are the main active sites Indicates the location.   FIG. 6 shows the result of purification of P2-derived APP degrading activity by gel filtration: cathepsi Relationship with the elution of protein D. Panel (a) shows P2 peak B on Superose 6HR column. 280 nm elution curve for purification is shown. Panels (b) and (c) are described in Example 5. Of the corresponding APP-C-terminal fragment in the eluted fractions 49-60, measured essentially as Showing processing activity. The arrow indicates the position of the main product band. Panels (d) and (e) Is a rabbit polyclonal antibody against cathepsin D (1/300 dilution). The immunoblot analysis of a fraction is shown. Arrows indicate the location of migration of immunoreactive bands You. Human liver cathepsin D was also analyzed for comparison.   Figure 7: Protease inhibitor specific for protease activity isolated from P2 subfractions. Represents sex. The reaction (32 μl) was started at 37 ° C by the addition of APP, and Achieved: P2 enzyme (2.54 μg / ml) from the 15-25 kDa region of gel filtration (FIG. 6) ) Fraction; APP (168 nM) in 96 mM Mes buffer pH 6.5. After 26 hours, 15 μl of 3 × sample Reaction was terminated by the addition of a dye buffer and the rabbit plasmid for the C-terminus of APP was Subjected to immunoblot analysis with 1/1000 dilution of reclonal antiserum. next The effect of addition of inhibitor is shown: no inhibitor (lanes 7 and 20); 5); 400 μM in ethanol PMSF (lane 9); ethanol only (lane 11); 100 μM E-64 (lane 13); 1 0 μg / ml aprotinin (lane 22); 100 μM pepstatin A in DMSO (lane 26) DMSO only (lane 24). 0 hours (lanes 2 and 30) and 26 hours (lanes 3 and 28) The effect of the incubation of APP) is also shown. Lanes 4, 8, 12, 19, 23 And 27 contained the C-100 standard. Prestained molecular weight markers are lanes 1 and 2 Present in 9. The positions of the 18 and 28 kDa C-terminal generated fragments are indicated by arrows.   FIG. 8 shows cathepses monitored using an antibody against the C-terminal region of APP. 4 shows the time course of APP cleavage catalyzed by SynD. Panel (a) is 86 μM pep Catalysis in the absence (lanes 10-14) or presence (lanes 4-8) of statin A The time course of APP proteolysis by Pusin D is shown. The numbers are after the start of the reaction Indicates the time (hr). The reaction was started at 37 ° C by the addition of APP, and the next initial component concentration Was achieved: APP (82 nM), cathepsin D (9.2 μg / in 89 mM Mes buffer pH 6.5). ml). For samples without pepstatin, add an equal volume of solvent (1.3% v / v methanol). Added. Take aliquots (15 μl) at t = 0, 43, 84, 140 and 215 minutes to give 7.5 Rabbits mixed with μl of SDS-PAGE sample buffer and directed against the C-terminal region of APP Subjected to immunoblot analysis with antiserum. 18 and 28 kDa reaction product positions The position is indicated by an arrow.   FIG. 9: C-terminal processing of APP by P2-derived enzyme or cathepsin D The pH and ionic strength dependence of Panel (a) shows cathepsin D and P2 fermentation Was observed using a sample (peak B in FIG. 5 after gel filtration chromatography in FIG. 6). It also exhibits pH dependence. Panel (b) shows the ionic strength dependence for both enzymes at pH 6.5. Existence. The reaction was started at 37 ° C by the addition of enzyme to achieve the following initial component concentrations: Was : Cathepsin D (9.2 μg / ml) or P2 enzyme from FIG. 6 (11.7 μg / ml), acetic acid Sodium, 100 mM each of Mes and Tris-HCl, and purified APP (79 nM). t = Aliquots (15 μl) are taken at 0 and 3 hours and mixed with 7.5 μl of 3x sample buffer. And immunoblot with C-terminal polyclonal antiserum according to Example 8 Analysis. The positions of the 28, 18 and 14 kDa reaction products are indicated by arrows.   FIG. 10 shows cathepsin D and P2 enzymes (PiE) after further purification on Superose 6HR. N-dansyl-Ile-Ser-Glu-Val-Lys-Met-Asp-Ala-Glu-Phe according to Coke B, FIG. 5). -Arg-NH23 shows the cleavage of (SEQ ID NO: 7). Reactions at 37 ° C by addition of enzyme / inhibitor Started, thereby achieving the following t = 0 component concentrations: acetate, Mes and Tris pH Cathepsin D (2.8 μg / ml) in a mixed buffer containing 130 mM each of 5.0 or P2 enzyme from FIG. 6 (17.5 μg / ml), N-dansyl peptide (58 μM), capto Prill (0.3 mM). The sample was pepstatin A (213% in methanol at a final concentration of 3% v / v). μM) or an equivalent final concentration of methanol alone. 0, 2, The reaction was terminated by the addition of 12% (v / v) TFA (10 μl) at 4, 8 and 24 hours. And subjected to HPLC analysis according to Examples 2 and 3. A fee for Table traces are shown: P2 enzyme, t = 0 hours (panel A); P2 enzyme, t = 24. Time (panel B); P2 enzyme + pepstatin A, t = 24 hours (panel C): Cat. Pusin D, t = 0 hours (panel D); Cathepsin D, t = 24 hours (panel E); And cathepsin D + pepstatin A, t = 24 hours (panel F).   Figure 11 shows N-dansyl-Ile- by cathepsin D and P2 enzymes (peak B). Ser-Glu-Val-Lys-Met-Asp-Ala-Glu-Phe-Arg-NH2(SEQ ID NO: 7) pH dependence of cleavage Shows sex. The reaction conditions are essentially as shown in Figure 10. As described. However, adjust the mixed buffer to the indicated pH, and Incubation time is 23 hours for P2 enzyme and cathepsin D It was 5 hours. (a) Cathepsin D cleavage, and (b) P2 enzyme cleavage. Rate of cleavage at the -Glu-Val- (●) and -Met-Asp- (○) bonds in each case Is shown.   Figure 12 is an SDS-PAGE of reaction products from the preparative digestion of APP with cathepsin D. Analysis. Panel (a) is a Coomassie blue stained electric block before band excision. Panel (b) is the corresponding blot after band excision, and Panel (c) is the corresponding series of reactions parallel to those shown in panels (a) and (b). Munoblot analysis (1/100 dilution of monoclonal 286.8A). The reaction of (a) is Starting at 37 ° C with the addition of substrate, the following initial component concentrations were achieved: APP (15.6 μM), cathepsin in 40 mM sodium acetate pH 5.0 containing 30 mM NaCl D (0.17 μM, 7.145 μg / ml). At t = 16 hours, the reaction mixture was placed on a Speed Vac Concentrated to 15 μl, mixed with 7.5 μl of 3 × sample buffer and subjected to SDS-PAGE . The reaction of (c) was carried out in essentially the same manner except that the APP concentration was 3.2 μM. Reduced. In both experiments ((a) and (c)), the incubation was a complete incubation. Lane (lane 3) and in the absence of cathepsin D (lane 4, test). Incubation was performed immediately after addition of the sample buffer) Was. Lane 5 in each case contained a cathepsin D only control, while lane 6 was migrating. Purified APP was included as a standard. Prestained molecular weight markers in lane 1 Exists. In (c), the position of the major immunoreactive product is indicated by an arrow.   Figure 13: Monitored using a monoclonal antibody against the N-terminus of β-amyloid APP components catalyzed by cathepsin D The change over time of the solution is shown. The reaction was started at 37 ° C by the addition of APP and Achieved: APP (448 nM), cathepsic in 83 mM sodium acetate buffer pH 5.0 D (30 nM), and pepstatin A (97.2 μM) when included. When pointed out In, take an aliquot (20 μl) and mix with 10 μl of 3x SDS-PAGE sample buffer. Immunoblot analysis using the combined and monoclonal antibody 286.8A (1/100) I went to The reaction was performed in the absence (-) of pepstatin A (supplied in methanol) or Was performed in the presence (+). All samples received 2.7% (v / v) methanol. Leh Samples 1 and 12 contained prestained Mr markers. Lanes 10 and 18 are C-100Mr markers Was included. Lanes 11 and 13 are 0 and 21:00 respectively in the absence of cathepsin D. The APP was incubated for a period of time. The position of the main product fragment is indicated by an arrow.   FIG. 14 shows the results of synthetic peptides produced by the enzymes derived from cathepsin D and P2 (peak B). The influence of amino acid substitution on the time course of hydrolysis is shown. Reaction by addition of substrate Was initiated at 37 ° C and the following initial component concentrations were achieved: Tris, Mes and acetate buffer p Cathepsin D (2.5 μg / ml) or P2 peak B fermentation in 135 mM buffer of each of H5.0 Elemental (7.5 μg / ml); N-dansyl peptide (58 μM), captopril (0.3 mM), Pepstatin A (213 μM) with or without sodium chloride (75 mM). various Aliquots (30 μl) were taken at different times and adjusted to 12.5% (v / v) in TFA , And subjected to RP-HPLC analysis. Additions for the following substrate / protease combinations The time course of water splitting is shown:   (a) N-dansyl-Ile-Ser-Glu-Val-Lys-Met-Asp-Ala-Glu with cathepsin D -Phe-Arg-NH2(SEQ ID NO: 7);   (b) N-dansyl-Ile-Ser-Glu-Val-Asn-Leu with cathepsin D -Asp-Ala-Glu-Phe-Arg-NH2(SEQ ID NO: 3);   (c) N-dansyl by P2 enzyme (peak B of FIG. 5 after gel filtration of Example 6) -Ile-Ser-Glu-Val-Lys-Met-Asp-Ala-Glu-Phe-Arg-NH2(SEQ ID NO: 7);   (d) N-dansyl-Ile-Ser-Glu-Val-Asn-by P2 enzyme (peak B in FIG. 5) Leu-Asp-Ala-Glu-Phe-Arg-NH2(SEQ ID NO: 3).   EV bond (□ in panels A and C), MD bond (◆ in panels A and C) Cleavage at or at a cleavage time of 4.4 minutes to generate metabolites (patient Channels B and D) are shown.   Figure 15 shows the purification of the solubilized P2 fraction on aprotinin-Sepharose. Experiment Was carried out according to Example 1. (a) is a typical A280 nm elution curve, and (b ) Is an immunoblot assay for APP processing activity in the eluted fraction ( Rabbit antiserum against the C-terminal region of APP). Arrows are major APP decomposition products Indicates movement of an object. Note the appearance of degradation products in fractions 8-13 from acid elution That.   Figure 16 shows the purification of P2-derived aprotinin-binding protease on Mono-Q. (a) shows the A280 nm elution curve, (b) shows the rabbit anti-C-terminal APP antiserum (1/1 for detection) (000 dilution) shows the activity of the eluted fraction, and (c) shows Mab 286.8A (1. The activity of the elution fraction with 6 mg / ml of pure IgG (1/100 dilution) is shown. Three arrows The marks indicate the migration of 11, 14 and 18 kDa C-terminal APP degradation products.   FIG. 17 shows the pH and pH of APP degradation catalyzed by pooled Y serine protease. And ionic strength dependence. Panel (a) shows pH dependence. Start reaction at 37 ° C And the following t = 0 component concentrations were achieved: acetate, Mes and adjusted to the indicated pH values. And Tris in a mixed buffer containing 32 mM each of pool Y protease (from FIG. 16). Fraction 16 of 5 μl), APP (38 nM). After 2 hours, resuspend by adding 7.5 μl of 3x sample buffer. The reaction of the reaction mixture (16 μl) was terminated. Rabbit po to the C-terminal region of APP Using the reclonal antiserum, immunobnnu essentially as described in Example 8, The lot was developed. Lanes 1 and 12 contained prestained Mr markers. lane 9 contains C-100, lanes 10 and 11 at pH 6.5 in the absence of pool Y, respectively. Included APP incubated for 0 and 3 hours. Panel (b) is ionic strength Degree dependence. The reaction was carried out essentially as described under (a). However, loose The buffer was 95 mM Mes pH 6.5 containing the indicated molarity of sodium chloride. each In the absence (lanes 2-7) or presence of pool Y for sodium chloride concentration APP cleavage in (lanes 9-14) is shown. Lanes 1 and 8 are Mr markers And C-100 standard. Arrows indicate migration of 11, 14 and 18 kDa APP fragments You.   Figure 18 shows the inhibitor selectivity of pool Y protease. Reaction by adding enzyme Starting at 37 ° C., the following initial component concentrations were achieved in a volume of 16 μl: 30 mM Mes buffer Pool Y # 3-5 (14 μg / ml) after purification on a Superdex 75 column in pH 6.5, AP P (35 nM). The reaction was terminated by the addition of 7.5 μl of 3 × sample buffer. Example Immunoblot using a rabbit antiserum against the C-terminal region of APP according to 8. Expanded. Data are presented for the effects of the following inhibitors: Panel (a): methanol 860 μM PMSF in lane (lane 4), 400 μM pepstatin in methanol (lane 4) 6) 5 mM benzamidine (lane 8), 350 μM E-64 (lane 9), 7.7 mM EDT A (lane 10), 15 μM aprotinin (lane 11), and 0.1% (w / v) deoxyco Phosphate (lane 15). The following controls were also run: no inhibitor (lane 12), ethano. Pool (lane 3), methanol (lane 5), pool Y only (lane 2), 0 hour APP only (lane 13) and 4 hour APP Only (lane 14). Lanes 1 and 7 are pre-stained Mr marker and C-100 standard, respectively. Indicates a substance. Panel (b): 1.8 μM α-1-antichymotrypsin (lane 2), 156 μM TLCK (lane 3), 46 μM chymotrypsin inhibitor I (lane 4), 119 μM key Motrypsin inhibitor II (lane 5), 4 μM α-2-antiplasmin (lane 6) , 51 μM α-1-antitrypsin (lane 7), 98 μM chymos administered in DMSO Tatin (lane 10), 153 μM methanolic TPCK (lane 12). Inhibition as a control No agent (lane 8), DMSO (lane 11) and methanol (lane 13) were also included . Prestained Mr marker and C-100 standards were applied to lanes 1 and 9, respectively. . Arrows indicate migration of 11, 14 and 18 kDa APP degradation products.   Figure 19 shows that both (1) DMSO and DMSO + 10 μM pepstatin A were used to grow HEK293 cells. No effect (Panel A), (2) DMSO + Pepstatin A treated late pair Conditioned medium from several-phase cultures is significantly lower than cultures treated with DMSO alone FIG. 3 shows that it shows high levels of the 15 KDa C-terminal APP fragment (panel B). Panel A . HEK 293 cells (ATCC CRL 1573, suitable for suspension culture) were mixed with 400 ml of MoAb medium (JRH  Biosciences, Lenexa, Kansas) + 0.2% (v / v) fetal bovine serum in a roller bottle Seeded (final concentration 1 x 10FiveCells / ml). Additional rotary bottles can be 0.01% (v / v) DMSO (□). Or 0.01% DMSO + 10 μM pepstatin A (◆) was included. Cell culture is 5% CO2/ 95 % In air at 37 ° C. The number of visible cells in the sample treated with trypan blue There was a constant rate (60%) with respect to time when measured using a hemocytometer. versus At the end of several phases (indicated by the arrow on day 7), conditioned medium was harvested and Beckman Gs -6 tabletop centrifuge at 1500 RPM and immobilized anti-β-amyloid Noclonal antibody (C286.8A) Chromatography on the column. Panel B. Rabbit anti-APP-C terminal Immunoblot with antiserum. Lane 1 is a prestained molecular weight marker Lanes 2-7 are each of fractions 1-6 obtained from purification of medium from DMSO-treated cells. Lanes 9-14 show purification of medium from DMSO / Pepstatin A treated cells. Analysis of each of Fractions 1 to 6 obtained from Lane 8 is C-100 standard (implemented Example 5, from PMTI 100), lane 15 was purified according to method 2 of Example 7. Includes recombinant holo APP695. Fractions 5 and 6 from the treatment with DMSO only Include a missing 15kDa band in the corresponding fraction from Putatin A treatment Pay attention to. Further details are given in Example 12 herein.   Figure 20: Human aspartate protease with APP processing activity Summarize the purification from the brain. a) Solubilized P2 fraction on Mono-Q HR 10/10 column ( Elution curve for purification of protein 140 mg). For each collected fraction, protein Concentration (○), conductivity (dotted line) and absence of 10 μM pepstatin A (●) Is N-dansyl-ISEVKMDAEFR-NH in the presence (△)2From N-Dancil-ISE The rate of formation is indicated. EV cleavage activity is completely inhibited by 10 μM pepstatin A Was done. Activity is expressed as the% of substrate converted to product by each fraction. b) The APP695 hydrolysis activity is the same as that of a) EV-cleavable peptidase activity. Elute in the degree range. The arrow indicates the position of the fragment of the indicated size (kDa). APP 695 Cleavage was carried out using the following fractions: Fractions 5 (lane 2), 11 (lane 3), 15 (lane 2). 4), 21-26 (lanes 5-10), 30-36 (lanes 11-17). 0 hours (lane 18) or 24 hours (lane 19) incubation with APP695 only or One incubation for each column fraction (not shown) without APP695 Does not produce any fragments Was. Cleavage with purified CD (2 μg / ml) was also performed (lane 1). 0.95 μg An aliquot of incubation mixture containing APP695 was applied to each lane . The pooled fractions for the next study are shown in a).   APP processing: 95 μg / ml of homogeneous Holo APP695 (in Example 7, Method 2) Therefore, the preparation) was added to 40 mM each of acetate, Mes and Tris pH 4.0, 0.002% (v / v) Trito In a total volume of 15 μl containing n X-100 and 30 mM exogenous NaCl, 10 μl of each color Incubate with the water fraction. Relax SDS-PAGE sample to 1x final concentration after 24 hours The reaction was terminated by the addition of buffer solution, and 10-20% acrylamide gradient Tricine gel (N ovex) at a constant pressure of 100 V and then on a Problott membrane (Applied Biosystems). ) Electroblotted on top. Appropriate two bound to alkaline phosphatase Monoclonal to a final concentration of 50 μg / ml by standard sandwich method with secondary antibody Blots were detected using the internal antibody C286.8A.   Peptidase: Add an aliquot (20 μl) of the column fraction to 10 μl of the reaction mixture. To achieve the following initial component concentrations: a mixture comprising 50 mM sodium acetate pH 5.0. Synthetic N-dansyl-ISEVKMDAEFR-NH in combined buffer2(58 μM), captopril (0 .2mM), methanol (0.3% v / v) and pepstati in methanol when included. A (10 μM). 24 hours later, the reaction was performed by adding 10 μl of 40 μM pepstatin A. Finished. The enzyme product was detected and quantified by RP-HPLC (Example 2).   FIG. 21 shows that immobilized antibody against human cathepsin D degrades human brain APP from solution. It shows that the activity is selectively removed. a) Control (solid line) and anti-cathepsin D ( Dotted line) A 280 nm elution curve for the column. The numbered arrows above indicate the following Point: 1, start of load; 2, flat Wash with equilibration buffer; 3, Elute with 100 mM glycine pH 2.2; 4, 50 mM dietanol Elution with Luamine Hydrochloride pH 11; 5, 100 mM Glycine, 0.5% (v / v) Triton X-1 Elution with 00. b) Selected interstitial fractions from anti-CD (+) or control (-) (1-27), column application (Q pool), purified cathepsin D APP processing activity is shown only for (CD) or APP. Fraction After 40, no APP hydrolysis activity was detected. c) 21-fold concentrated flow-through image Fraction or pooled glycine / Triton eluate (fractions 80-89, 8x concentrated) Immunoblot reactivity against polyclonal antibody against Psin D. Concentrate 10 Performed by precipitation with% (v / v) TCA.   Chromatography: Control and anti-cathepsin D rabbit antiserum as described Rini avid AL chromatography (T.T.Ngo et al., 1992, Chromatography, 597: 1) 01) and by standard methods (R. Axen et al., 1967, Nature, 214: 1302) It was bound to CNBr-activated Sepharose 4B (Pharmacia). APP processing Equivalent from Figure 21b with activity (110 mM sodium bicarbonate pH8 with 100 mM NaCl .1 44 ml of protein in 44 ml) was pooled with immobilized anti-cathepsin DIg Parallel to the same size column (4.2 ml resin) either G or immobilized control IgG And applied. Each of the columns was loaded with 28 ml of 100 mM NaHCO 3 containing 500 mM NaCl.Three p H8.3, 28 ml 100 mM glycine pH 2.5, 40 ml 50 mM diethanolamine hydrochloride pH 11, Finally, 30 ml of 0.5% (v / v) Triton X-100 containing 100 mM glycine pH 2.5 was added to the suspension. It was washed continuously. Fractions collected in acid or base were neutralized with Tris. 0.5m Chromatography was performed at a flow rate of 1 / min and 2 ml fractions were collected throughout. All operations were performed at 4 ° C.   APP processing: Holo APP 695 (final concentration 31 μg / ml) to pH 4.0 Adjusted sodium acetate, Mes and Tris 40 mM, 40 mM NaCl and 0.002 respectively % (V / v) exogenous Triton X-100 in a total volume of 15 μl, 10 μl of each color Incubate with the water fraction. By adding SDS-PAGE sample buffer after 24 hours The reaction was terminated and immunoblotted with monoclonal antibody 286.8A. Analysis. The arrow indicates the position of the generated fragment. High-purity human cathepsin D is an enzyme It was present in the incubation solution at a final concentration of 1.27 μg / ml.   FIG. 22. Immobilized antibody against cathepsin D degrades APP mimicking peptide. It shows that it adsorbs human brain peptidase. a) and b) are respectively N-da Nsil-ISEVKMDAEFR-NH2Flow-through fraction and pooled glycy for degradation of / Triton eluent pool (# 80-89, Figure 21a, 21-fold concentrated) peptidase activity It is. c) and d) are N-dansyl-ISEVNLDAEFR-NH2About hydrolysis The corresponding data. In a), the EV hydrolysis activity (○) of the flow-through fraction is shown. It is. In c) LD hydrolysis is shown. Activity bound control (filled Symbol) or anti-cathepsin DIgG (open symbol). It was drawn from the different fractions. The triangle remains at the end of the incubation 10 shows the effect of 10 μM pepstatin A on the amount of uncompetited substrate present. b) and d) in the absence (white bar) or presence (painted) of pepstatin A. The activity was measured with a crushed bar graph).   Method: Addition of column fraction (20 μl) starts the reaction at 37 ° C, Concentration achieved: Acetate, Mes and Tris pH 5.0 at final concentration of 40 mM each Peptide buffer (58 μM), captopril (0.28 mM), meta Knoll (0.1% v / v). When included, pepstatin was at a final concentration of 10 μM. 20 hours later, final concentration 10 The reaction is terminated by the addition of μM pepstatin and according to Example 2 C-10 , RP-HPLC analysis.   FIG. 23 shows cathepsin D from the initial alignment reported in Table 5 to date. Summary of Sequence Alignment of β-Amyloid Fragments Formed from Hydrolysis of APP695 Show. a) βAPP-derived fragment related to C286.8A immunoreactivity on immunoblot N-terminal sequence (lane for immunoblot taken from Figure 12c: lane 1, βAP P695 only; lane 2, βAPP695 + CD). The arrow indicates the immunoblot band , A sequencing block with sufficient sequence and size to contain the C286.8A epitope. Associated with the fragment identified in the corresponding segment of G. Uncertain in lower case Means a perfect sequence alignment. The amino acid numbering of APP695 is Kang et al., 1987, Nature. , 325: 733. b) Contains the C286.8A epitope (hatched) or contains ΒAPP695 fragmentation pattern including all recovered fragments that were not (white). Each piece The length is calculated from the indicated fragment size (from SDS-PAGE) and the assumed average residue mass of 110. It is drawn in proportion to the estimated number of residues per fragment calculated. For a certain fragment size It does not take into account the potential effects of glycosylation. Β in mature βAPP695 The position of AP (segments with diagonal lines) is also shown. In b), the hydrolyzed bond Is βAPP695Residues 122-123 (F-V); 303-304 (Y-L); 405-406 (L-Q); 459-4 Corresponds to 60 (L-R); 532-533 (L-P); 549-550 (F-G); 593-594 (E-V).   Method: Reaction was performed as described in Figure 12. Specific to complete incubation CD-dependent immunoreactivity in immunoblot containing specific fragments or in parallel. A segment of a Coomassie blue-stained electroblot that was co-migrated with the probe. Then in the vapor phase Sequencing was performed on an Applied Biosystems 477 type protein sequencer. βA 80% of PP was hydrolyzed into small fragments. Detectable N-terminal sequence 12.7 picomoles Was applied to the gel in an amount equal to   FIG. 24 shows the effect of ΔNL mutation on the hydrolysis of βAPP695 by cathepsin D. The result is shown. The reaction was started at 37 ° C to give the following component concentrations: 0.128% Triton X- High-purity human cells in 100 mM each containing 40 mM sodium acetate, Mes and Tris, pH 5.0 Tepsin D (10 μg / ml), purified βAPP695 or βAPP695ΔNL (84 μg / ml) , Expressed according to method 2 of Example 4 and purified according to Example 7). Take an aliquot (20 μl) and follow the C286.8A module according to the Materials and Methods section. At -80 ° C until tested for immunoblot reactivity against monoclonal antibody It was stored frozen. Shaped at 0 (lane 1), 5 (lane 2) and 20 (lane 3) hours The immunoreactive βAPP695 hydrolysis product produced is shown. 20:00 without CD In-between βAPP695 (lane 4) or βAPP695ΔNL (lane 9) Bastion is shown. Lane 5 contains recombinant C-100 (βAPP596-695, Example (Expressed using PMTI-100 according to 5) is shown. Arrows are 10-12kDa And migration of the 5.5 kDa C-terminal APP fragment.                            Detailed description of the invention   The present invention will be more specifically described with reference to the following non-limiting examples.Example 1. Isolation of human brain protease   Two general approaches were taken for protease isolation. In the first study below Brain protector as described in "Method 1" Zea activity was isolated. Characteristics of enzyme activity obtained from ion-exchange chromatography. The signature is described in Examples 3 and 8, which degrades APP from recombinant CHO cells. (Example 8) was relatively inactive as a peptidase (actually, Example 3) resulted in the identification of 6 different activities.   One of the six activities was subsequently identified as Cathepsin D (Example 9), It was further characterized according to gel filtration chromatography.   Several human brain serine proteases described in Example 8 (Table 4) were Another approach that attempts to purify tea was to implement "Method 2." This one The method uses an aprotinin-sepharose-affected serine protease affi Serineps based on nity purification and also showing C-terminal processing ability of APP This led to the identification of the Rotase (Example 10).Method 1:   (i) Subdivision of cells. Frontal cortical polar field 8 dissection from four different age AD patients Weigh one piece (4.5g) while freezing (-70 ℃) and add to 150ml of 0.32M sucrose at 4 ℃. Then, cut it into small pieces with scissors. Divide this suspension into 100 ml of Elvehjem glass − Homogenized with a Teflon stick (10 round trips). The combined homogenate is So It was centrifuged in a rval SS-34 rotor (1000 g x 10 minutes).   Remove the soft pellet, rehomogenize and centrifuge as above. Was. Combine the supernatants from each extraction and centrifuge for 30 minutes at 15,000 g in a Sorval SS-34 rotor. Heart isolated. The resulting "P2" pellet was vortexed to add 100 ml of ice-cold 0.32M sieve. It was resuspended in sucrose and stored frozen at -70 ° C. Supernatant from the last centrifugation at 105,000 g Centrifuge for 60 minutes to give a supernatant or soluble fraction (“S”) and microsome fraction (“M”) ) Was resuspended in 60 ml 0.32M sucrose. Both S and M were stored frozen at -70 ° C.   (ii) Solubilization. Membrane control or AD subfraction (P2 or M) adjusted to the following conditions Solubilized by: 50 mM Tris-HCl buffer containing 2% (v / v) Triton X-100 The pH of the buffer solution was 7.5. After stirring for 3.5 hours at 4 ° C, the suspension was stored in a Beckman 70 Ti rotor at 105 It was centrifuged at 1,000 g for 60 minutes. The following final protein concentrations were used for solubilization: (3 for P2 .9-4.0 mg / ml); for M (1.4-1.6 mg / ml). The solubilized supernatant should be used next time. At -70 ° C. Soluble fraction was not treated with detergent and added with 1M stock solution. The pH was adjusted to 50 mM Tris-HCl, pH 7.5 by addition.   (iii) Ion exchange chromatography. Chromatography is 50 ml Rheodyn e Stainless Steel Loop Injector Type 7125 is installed and Mono-Q HR 10 / Gilson gradient liquid chromatography connected to 10 columns (Pharmacia, Piscataway, NJ). This was done using a mattograph machine (type 305 and 306 pumps). Absorbance of column effluent Degree at 280 nm using a Pharmacia UV-M detector and Kippen-zonen chart recorder. Monitored.   P2, microsome (M) or soluble (S) protein fractions are loaded onto the column 2 ml / using 50 mM Tris-HCl, pH 7.5 (electric conductivity 1.8 mU at 4 ℃). Equilibrated at a flow rate of minutes. Then load the column until the A280nm of the eluate drops to zero. Washed with equilibration buffer. The column flow rate was increased to 4 ml / min during this wash.   The protein was eluted as follows:   Solvent: A = 50 mM Tris-HCl pH7.5               B = 50 mM Tris-HCl pH 7.5 containing 1 M NaCl   Program: 0-50% B over 70 minutes               Maintain 50% B for 10 minutes               50-100% B over 10 minutes               Maintain 100% B for 10 minutes               Rebalancing 4 ml fractions were collected throughout the chromatography. Set the next protein load for each Applied for lamb elution: P2, 97 mg (control) and 95 mg (AD); S, 50 mg (control) 68 mg (AD); M, 36 mg (control) and 31 mg (AD).   In the first experiment, the elution fraction was measured at A280nm, total protein (Bradford assay) And peptidase activity (described in Examples 2 and 3) were monitored. Next A pool was prepared based on the peptidase activity in (Example 3), and CHO cell-derived AP was prepared. Those pools were tested for their ability to process P-terminally C (Example 8). Described).   In all subsequent experiments, the elution fraction was induced by baculovirus-directed expression. The recombinant APPs were tested individually for C-terminal processing ability (Example 9). ).   (iv) Gel filtration chromatography. A typical example of gel filtration is depicted in FIG. More generally, chromatography is performed as described below. gave. The Mono-Q fraction containing APP-C terminal processing activity from P2 purification Pool, concentrate to less than 0.25 ml, and add 10 mM Tris-HCl buffer p containing 150 mM NaCl. Applied to a tandem arrangement of two Superose 6HR columns equilibrated with H7.5. 0.3m from beginning to end A flow rate of l / min was used. Fractions were analyzed at A280 nm, total protein (Bradford assay), Monitor for peptidase activity and C-terminal processing activity of recombinant APP Ringed.Method 2:   (i) Subdivision of cells. Performed essentially as described in Method 1 above.   (ii) Solubilization. Performed essentially as described in Method 1 above.   (iii) Aprotinin-Sepharose chromatography. Soluble (23 0 mg), P2 (216 mg) or microsome fraction (47 mg) in advance with 20 mM Tris-HCl Aprotinin-Sepharose column (Sigma, column equilibrated with buffer pH 7.0). It was loaded on the tag number 42268, 1.5 × 10 cm). Once loaded, load the column into equilibration buffer ( 100 ml), then 50 mM sodium acetate buffer containing 500 mM sodium chloride Elution was carried out at pH 5.0 (60 ml). The flow rate was 1.0 ml / min throughout. Elution fraction (4 ml) Was monitored at 280 nm and analyzed using the Bradford protein assay and then Induced by expression in a baculovirus system as described in Example 8 Recombinant APP was used to investigate APP-C terminal processing activity. Active image Anti-APP-C terminal antibody (see Example 6 for antibody production method) Approximately 11, 14 and 18 kDa fragments that can be detected on immunoblots using Can be formed.   (iv) Ion exchange chromatography. Aprotinin-P on Sepharose The active fractions from the purification of 2 fractions were pooled and -Mono-Q buffer dialyzed against HCl pH 7.5 and pre-equilibrated with dialysis buffer. Applied to rum (HR 5/5). Once loaded, essentially as described in Method 1 above. The column was eluted. The active fraction (2 ml) was measured at A280 nm and total protein (Bradford And the ability to process C-terminal processing of APP from baculovirus. I monitored it. A broad peak of APP degrading activity was observed, which is -Monochrome directed against the N-terminus of the C-terminal antibody and β-amyloid peptide React with both null antibodies (see Example 6 for antibody production) 11,14 And an 18 kDa C-terminal APP fragment could be formed.   Based on the A280nm distribution across the area containing the active fraction, each unique A280nm Three active pools were prepared that overlapped with the oak. These pools have the following electrical conductivity Areas included: Pool X (12.2 to 14.4 mmho), Pool Y (14.9 to 18.9 mmho) and Pool Z (20.2-22.9mmho).   (v) Gel filtration chromatography. 2 ml of pools X, Y and Z (pool X and Y) or 3.6 ml (Pool Z) and concentrated with 150 mM NaCl. Superdex 75 column pre-equilibrated with 50 mM Tris-HCl buffer pH 7.5 (Pharm acia, Piscataway, NJ). Once loaded, load the column with equilibration buffer. Eluted. Chromatography was always performed at a flow rate of 1.0 ml / min. Fraction (1 ml ) A280 nm, total protein (Bradford assay) and baculo-expressed APP It was monitored for C-terminal processing activity. Each of the following standard proteins A calibration curve for gel filtration was prepared by chromatography on: thyroglobulin (67 0kDa), bovine γ-globulin (158kDa), ovalbumin (44kDa), myoglobin Bottle (17.5kDa) and vitamin B12(1.35kDa).Embodiment 2. FIG. Development of peptidase assay   At the junction between the "extracellular" region and the N-terminus of the β-amyloid peptide region In human brain tissue that may have suitable specificity for APP hydrolysis of A peptidase assay was developed that allows high throughput detection of lotase. Choice The technique used is related to the subsequent detection of fluorescent peptide products by RP-HPLC separation. Then, a dansylated peptide substrate and post-column fluorescence detection were used.   Evolution of peptide substrate sequences: N-terminus of human APP β-amyloid peptide sequence Fluorescently labeled dodecapeptide substrate containing the same amino acid sequence found near the region Was prepared by solid phase peptide synthesis. Peptides are Fmoc / NMP-HoBt chemistry (Fields et al. , 1990, Int. J. Peptide Protein Res., 35: 161; Knorr et al., 1989, Tetrahedron.  Letters, 30: 1927) on an Applied Biosystems 430A peptide synthesizer. Synthesized. Usually 90% trifluoroacetic acid, 4% thioanisole, 2% ethanedi Cleavage and deprotection of peptides in thiol and 4% liquefied phenol for 2 hours at room temperature Was.   However, the peptide: N-dansyl-Ile-Ser-Glu-Val-Lys-Met-Asp-Ala- Glu-Phe-Arg-His (SEQ ID NO: 2) is desirable when incubated with crude tissue fraction It turned out to be badly digested by carboxypeptidase. Carboxypep The following improved substrates were designed to weaken the digestion of Tidase: N-dansyl- Ile-Ser-Glu-Val-Lys-Met-Asp-Ala-Glu-Phe-Arg-NH2(SEQ ID NO: 7) and N- Dansyl-Ile-Ser-Glu-Val-Lys-Met-Asp-Ala-Glu-Phe-Arg-His-Asp-Asp-Asp-Asp (SEQ ID NO: 1).   This latter peptide was digested with carboxypeptidase in the presence of crude tissue fractions. Are relatively insensitive to Peptidase of Example 3 Used for profiling studies. The C-terminal α-amide substrate (SEQ ID NO: 7) is further It was used for the peptidase study of Example 9 using the purified enzyme fraction. Each of them Peptide degradation was monitored using the HPLC protocol of Example 3 below.Embodiment 3 FIG. Measurement of peptidase activity in subfractions of normal control brain and AD brain   (i) Incubation. An aliquot of the column fraction described in Example 1 (20 μl ) Was incubated with 10 μl of the reaction mixture to give the following component concentrations: : N- in a mixed buffer containing 100 mM each of MES, Tris and acetate, pH 6.5 Dansyl-Ile-Ser-Glu-Val-Lys-Met-Asp-Ala-Glu-Phe-Arg-His-Asp-Asp-Asp-As p (SEQ ID NO: 1) (50 μM), captopril (300 μM).   Incubation with the ion exchange fraction was carried out at 37 ° C for 24 hours, after which the final concentration was The reaction was terminated by adjusting to 3% (v / v) TFA.   (ii) HPLC quantification of proteolytic products. For HPLC analysis, use a dual solvent supply system, column Use the Hewlet-Packard HP1090 complete with oven and auto-injector It was carried out. HPLC CHEM station (DOS series) and appropriate data analysis Inline Gilson 121 type filter fluorometer (excitation 310-410nm, Fluorescence detection (post-column) was performed using luminescence (480-520 nm).   An aliquot of the above acidic incubation mixture (usually 10 μl) was added to C18 5 Hypersil 5 μm C18 column (100 × 4.6 mm) with μm guard column (20 × 4.6 cm) ). 100 mM sodium acetate buffer containing 27% (v / v) acetonitrile, pH Equal separation was performed using 6.5. Identification and comparison with synthetic peptide product migration , It's structure The structure was confirmed by PTC-amino acid analysis and FAB-MS (see Table 2 below).   The retention times of some of the metabolites listed in Table 2 above are variable in the HPLC setting. N-dansyl-Ile-Ser-Glu-Val-Lys-Met-Asp-Ala-Glu-Phe-Arg-His ( Note also that the cleavage in column number 2) differs from that shown in Example 2. For example, the study that provided the data listed in Table 2 included a guard column on the HPLC column and column. It has a relatively long retention time due to the chromatography performed on the ram.   All experiments were performed enzymatically by analysis of synthetic standards in parallel with experimental samples. The HPLC column was calibrated for daily variations in the retention time of the product made. HP C Using the HEM station data collection software, the proteins of individual ion exchange fractions Data were collected on the quality degradation metabolite distribution.   The area under the curve for each of the six cleavage products and their retention times are reported in a peak table file. I saved it. Accumulate all peak tables, and EXCEL (in programming language C Converted to (6 × n) parcel alignment (using the written custom utility). Where n = Mono-Q fraction Is a number. Each row in the alignment represents a single peptidase assay from the Mono-Q fraction. Row Zeros are inserted between each column of data to artificially establish a numerical gradient in the direction. You.   SpyGlass extracts this alignment and determines the Mono-Q fraction, cleavage site and And transform it into a three-dimensional surface whose area% is three axes. Contours are SpyGlass Pro Limited by the following criteria set manually in grams: The first contour is Connect the continuous regions of the plot where 1.5% substrate conversion to the specific product was observed. As well Contours connecting regions of 5%, 10%, 20%, 30%, 40% and 50% substrate conversion Is also displayed continuously. The resulting contour plot has fraction numbers on the ordinate and the The tide bond cleavage site is on the abscissa and the amount of product formed is Represents a brain peptidase map represented.   Analysis results of peptidase distribution in control and AD brain subfractions: FIG. 1 shows a control and a further subfractionation by ion exchange chromatography. Obtained for cleavage of N-dansyl peptide substrate by P2, S and M fractions of AD Figure 3 shows a comparison of the peptidase distributions obtained. This analysis is a subdivision of control and AD brains. Allows the identification of a large number of potentially different peptidase activities throughout the minute.   In each assay (a-f in Figure 1) the cleavage activity at each peptide bond The amount decreased in the following order: V-K> K-M> M-D> S-E> E-V, but K-M and M-D cleavage were the largest. Is also noted. Because they are the part of APP hydrolysis that leads to C-100 formation This is because there is a high possibility that it will represent rank. The metabolite recovered in 1.6 minutes was Probably because treatment with hydrogen hydride yields products with the same retention time (rt) This is probably because methionine in the substrate was oxidized to sulfoxide. 1.0, 1.3 and A metabolite with an rt of 3.3 minutes is currently unidentified.   For K-M cleavage, both the control and AD enzyme spectra and peak activity were noted. The overall level of activity fell in the following order: P2> S = M. This is MD cleavage at AD , But the order for the control fraction was S> P2 = M .   The most abundant peptidase peaks found in AD (connected by multiple contour lines) The following number of clearly resolved peptidase peaks We were able to distinguish: P2, 3 KM peaks and 1 MD peak; M, 3 KM peaks And two M-D peaks; no S, K-M peaks and one M-D peak. A corresponding control and A A quantitative comparison of the levels of the more abundant peaks between the D subfractions reveals only one notable difference. I made it soft. The difference was observed in the microsomal fraction, the control M fraction had 75 fractions. However, in the AD fraction, the same region clearly contains doublet. I was there.   Due to potential mutations in peptidase levels between normal and pathological populations, It does not make much sense to emphasize the quantitative difference in peptidase levels between teratosis and AD Yes.   Generally, there may be quantitative or significant qualitative differences between the control and AD fractions It can't be ignored, but the overall distribution (profile) is more abundant. Very similar to the only obvious qualitative difference that is apparent among the enzyme activity peaks Looked like.   (iii) Integration of peptidase activity into separate pools. N-Dancil-Ile-Ser-Gl u-Val-Lys-Met-Asp-Ala-Glu-Phe-Arg-His-Asp-Asp-Asp-Asp (SEQ ID NO: 1) substrate Based on the peptidase activity distribution obtained using Column fractions from on-exchange separation were combined into a continuous pool (12 pools for M , 13 pools for P2 and 14 pools for S). Control in each case with AD fraction Pool the same area of the chromatographic curve for the fractions Be careful (even if no protease is detected in the corresponding control region) ), And monitor the conductivity of each pool using a YSI 35 type conductivity meter By doing so, the accuracy of this process was confirmed.   Fractions throughout the pool were maintained at 4 ° C and then stored frozen at -70 ° C. Each pep The Tidase pool was concentrated using an Amicon Centriprep-10 membrane. Before concentration, each Cent The riprep membrane was washed in 50 mM Tris / HCl, pH 7.5. Peptida containing a volume of 5 ml or more For the pool, 15 ml Centriprep was used. Du Pont So Concentrated on a rval tabletop centrifuge at 2700 rpm for about 40 minutes. Pool containing less than 4ml is 2m 40 at 5000 rpm on a Du Pont Sorval centrifuge (SS34 rotor) using l Centriprep Concentrated for a minute.   After concentration, each concentration pool was washed with the same volume of 50 mM Tris / HCl, pH 7.5. Centrifugal processing The pool was maintained at 4 ° C for the duration and then stored at -70 ° C. Those pools are electric Listed in Table 3 along with conductivity and final concentration volume. Embodiment 4. FIG. Expression of recombinant APP695   This example describes how to express holoAPP695. Holo APP695 It was then purified as described in Example 7 and then the APP content described in Examples 8-10. Used as a recombination substrate for digestion assays. Two approaches were used for expression.   First, the CHO cell expression system was used to express APP695. As a substrate Experiments with this source of APP showed that Mo from purified P2, S and M fractions of human brain. results in the identification of 6 different proteases that can be detected in a continuous pool of no-Q fractions Initial activity measurements were included. Next, an expression system using the baculovirus command system Recombinant APP695 was obtained. As a result, a larger amount of APP695 is produced, It becomes possible to carry out the detailed studies outlined in Examples 9 and 10.   Two expression methods are described below. Method 1: Chinese hamster ovary expressing holo APP695         Development of (CHO) cell line   (i) Preparation of vector. 2. Known APP695 cDNA from FC-4 (Kang et al., Supra). The 36Kb NruI / SpeI fragment was filled in with the large fragment of E. coli DNA polymerase I. And KS Bluescript M13 + (Stratagene Cloning Systems, La Jolla, CA) Blunt-ended at the SmaI cloning site of pMTI-5 (under the control of the T3 promoter) APP695) was prepared. The following oligos: 5'-CTCTAGAACTAGTGGGTCGACACGATGCTGCCCG Site-directed mutagenesis using GTTTG-3 '(SEQ ID NO: 8) (Kunkel et al., 1987, M ethods in Enzymology, 154: 367) to create new optimal Kozak consensus DNA sequences. Then, PMTI-39 was produced. This plasmid is then replaced with valine at position 614 by glutamine. Change to acid (Numbering of open reading frame follows Kang et al., Supra) Site-specific sudden change PMTI-77 was prepared by modification by induction.   Not the full-length APP cDNA containing the optimal KozaK consensus sequence and the Val to Glu mutation, It was excised from PMTI-77 by partial digestion with I and HindIII. Then this 2.36Kb APP6 The 95 fragment was gel purified and NotI / HindIII cleaved pcNAINeo (Invitrogen  Corp., San Diego, CA), and APP695 expression is a CMV promoter. PMTI-82, which is placed under the control of, was prepared. Sequence analysis of Val to Glu mutations Use this vector for more confirmation and for stable transformation of CHO cells. Was.   (ii) Generation of stable CHO cell line expressing APP695 mutein. APP6 Chinese hamster ovary K-1 cells (A I used TCC CCL 61). Contains APP695 and neomycin drug resistance marker 20 μg of expression plasmid was transferred to Bio-Rad Gene Apparatus (Bio-Rad Laboratories, Ric 1 x 10 in 0.5 ml PBS by electroporation using hmond, CA)7 CHO cells were transfected. 1200V with 25μf capacitance A single pulse of was applied to the cells.   After electroporation, the cells are incubated on ice for 10 minutes and then centrifuged. Collected by heart separation. 5x1 cell pellet in Alpha MEM, 10% fetal bovine serum 0FourResuspend to a concentration of cells / ml and add 1 ml aliquots to 5 24-well tissue culture classes The plate was distributed to each well. After 48 hours incubation, 1 mg / ml Add 1 ml of medium containing Geneticin (GIBCO-BRL, Grand Island, NY) and incubate. Solution and the medium containing the drug is replaced every two weeks, Cells containing the syn drug resistance marker were selected.   Drug resistant cells were tested for APP695 expression by Western blot . Cells that are positive for APP695 expression are diluted by limiting dilution Cloned, isolated individual clones and tested for APP695 expression did. Cells that are positive for APP695 expression are subcultured to produce a large amount of APP695-expressing cells. Grow in roller bottles for production and subsequent isolation of recombinant proteins. Method 2: Recombinant holo APP695 and h using baculovirus-infected insect cells Expression of APP695ΔNL   (i) Preparation of recombinant vector. Baculovirus for expression of wild type APP695 The vector pVL1392 (Invitrogen) was cut with XbaI (in polylinker) and pM Ligated with gel-purified 2.36Kb XbaI fragment from TI-39 (KS Bluescript M Having NruI / SpeI of APP695 in the SmaI site of 13+, T3 orientation, SmaI / NruI With new Kozak and XbaI sites at the blunt fusion site). Created pMTI -103 was transformed into DH5α, selected for Amp and plasmid D A lithium preparation of NA was made for transfection.   To prepare βAPP695ΔNL vector, sense cDNA sequence of βAPP695 Primer (5'-agg aga tct ctg aag tga atc tag atg cag-3 ') (SEQ ID NO: 10 ) And antisense primer (5'-cat gaa gca tcc ccc atc gat tct taa agc-3 ') To amplify by PCR and encode mutations from 595K, 596M to NL A 0.7 KbβAPP cDNA fragment was obtained. This PCR fragment was digested with BglII / ClaI, And insert into the vector containing full-length βAPP695 that had been cleaved with the same enzyme in advance. did. A 2.5 Kb XmaI / SpeI fragment from this vector containing full-length βAPP695ΔNL. Fragment and then XmaI / Xb of the baculovirus expression vector pVL1393 (Invitrogen) It was inserted at the aI site.   (ii) cells and viruses. ATCC (the American Type Culture Collection) Purchased from Spodoptera Frugi Perda (Spodoptera frugiperda) (Sf9) Cells were cultured in TNMFH medium containing 10% fetal bovine serum (Summers, M.D. and Smith, G.E. , 1987, A Manual of Methods for Baculovirus Vectors and Insect Cell Proce dures, Bulletin, No.1555, Texas Agric. Exp. Stn. and Texas A & M Univ., They were grown as suspension cultures at 28 ° C in University Station, TX). Wild type Ac MNPV DNA was purchased from Invitrogen, San Diego, CA.   (iii) DNA transfection and plaque assay. Calcium phosphate Directly with purified plasmid DNA (4 μg) using the method (Summers et al., 1987, supra). Co-transfection of linear viral DNA (1 μg) into Sf9 cells And by homologous recombination at the polyhedrin locus in the AcMNPV genome. Then, the foreign DNA was inserted. The virus released by the transfected cells Ruths were purified by two plaque assays (Summers et al., 1987, supra), where By visually screening for polyhedrin-negative plaques with Recombinant virus was identified. The purified recombinant virus culture was then Screen for their ability to produce APP in infected cells by blot analysis. I learned.   (iv) Recombinant protein production. 1x10 in TMNFH medium containing 10% fetal bovine serum6 For a 5 l batch of SF9 cells grown as a suspension culture at a concentration of cells / ml, M.O.I. = 1 was infected with the recombinant virus. Cells were harvested 24 hours after infection and recombinant Cell lysates were prepared for purification of proteins.Embodiment 5 FIG. Production of recombinant C-100 reference material by transient infection of mammalian cells Development of expression vector for production   The C-100 peptide fragment extends from the N-terminus of A4 peptide to the C-terminus of full-length APP. Including the C-terminal part of APP (see "Background" section above). C-100 disconnection The strip is the first degradation product alleged to result in the final formation of the A4 peptide.   In one aspect of the invention, it is a Hela S3 cell expressing recombinant C-100 (ATCC CCL 2.2). These cell lysates were combined with the brain fraction subdivided by Mono-Q chromatography. Immunoblot was performed in parallel with the incubated recombinant APP sample (see Example 3). It was analyzed by the Dot assay. Migration and detection of the C-100 fragment is a pathological proteaser. Not only as a size marker indicating the origin of the product formed by It also serves as a positive control for the immunodetection of specific C-terminal APP fragments.   A comparison of the size of the enzymatically made fragment and the size of the C-100 fragment is made enzymatically. The resulting fragment resulted from cleavage near the N-terminus of the A4 peptide, or Did it result from cleavage within the A4 segment catalyzed by secretase? Can give insight.   (i) Preparation of plasmid. Construction of plasmid for C-100 expression using two methods did. Each plasmid was individually identified as either PMTI 73 or PMTL 100. Will be.   Fabrication of PMTI 73: Digest commercial plasmid PUC-19 with EcoRI to remove polylinker Removed. Then, commercially available PWE16 was inserted into the digested PUC-19 to obtain PMTI 2300. Was. PMTI 2301 is BamHI / HindIII digested using oligonucleotide adapter Later derived from PMTI 2300. A to HindIII site of PMTI 2301 by blunt end ligation PMTI 2307 was prepared by inserting the EcoRI promoter fragment of PP.   The BamHI fragment from PC-4 (Kang et al., Supra) was used as a BamHI fragment of PMTI 2307. PMTI 2311 was prepared by ligating into the site. PM XhoI fragment from PC-4 PMTI 2312 was made by inserting it into the XhoI site of TI 2311. PMTI 2312 Cl 2.2 kb from EcoRI genomic clone of mouse metallothionein I gene at aI site  PMTI 2323 was created by inserting the BglII / EcoRI fragment. Mini gene PM Deleted the sequence between the KpnI and BglII sites of PMTI 2323 to create TI 2337 And using a synthetic oligonucleotide adapter sp-spacer-A4 The clones were ligated.   PMTI 2337 was cleaved with BamHI / SpeI and the resulting fragment was labeled with Bluescript KS (+) (Str PMTI 2371 by ligation to the BamHI / SpeI restriction sites of atagene). PMTI 2 Cleavage of 371 with HindIII / NotI 0.7 encoding the terminal 100 amino acids of APP695 The kb fragment was released. The sequence of the signal peptide was also encoded in the fragment. this The insert was ligated into the HindIII / NotI sites of pcDNAINEO (Invitrogen Corp.) The plasmid PMTI 73 was prepared.   Fabrication of PMTI 100: Includes full-length βAPP (PMTI 74) under the control of T7 promoter Cut KS Bluescript (M13 +) with BglII, fill in, then cut with EcoRV And religated, complete C-100 of βAPP without signal peptide A PMTI 90 containing segment was made. Cut PMTI 90 with XbaI / HindIII The 0.6 kb fragment encoding the terminal 100 amino acids of APP695 was released again, The plasmid PMTI 100 was constructed by ligating to the XbaI / HindIII sites of cDNAINEO. In each case, the vectors, inserts and plasmids were purified by methods known to those skilled in the art. Made.   (ii) Transfection and expression of C-100 fragment. Small scale of C-100 reference material Preparation for expression should be done 5 x 10 24 hours before use.FiveHela S1 cells in 6 wells Each of the Coster plates (diameter 3.5 cm) It was started by inoculating the wells.   Mix equal volumes of crude virus stock solution with 0.25 mg / ml trypsin, then vortex vigorously. By kinetic stirring, sufficient vaccinia virus vTF7-3 was trypsinized, The cells were infected at a multiplicity of infection of 20 plaque forming units. Trypsinized The virus was incubated at 37 ° C for 30 minutes with vortexing every 10 minutes. Aggregation If clumps persist, incubate the incubation mixture at 0 ° C for 30 minutes in an ultrasonic bath. While sonicating. Repeat cooling sonication until no aggregates are detected again. I returned.   The trypsinized virus was then added to each well containing Hela S1 cells in 0.5 ml. Diluted with sufficient volume of serum-free DMEM to carry the virus. Aspirate the medium, Cells are then exposed to virus for 10 minutes with shaking to spread the virus. Infected for 30 minutes.   Approximately 5 minutes before the infection subsides, prepare a fresh transfection mix as follows: Do: 1 ml of OPTIMUM (Bethesd in a polystyrene tube with gentle mixing) a Research Labs, Gaithersburg, MD) 0.015 ml of lipofection reagent ( Bethesda Research Labs, Gaithersburg, MD) was added. Avoid vortex stirring. Then 3 μg of CsCl purified DNA was added and mixed gently.   The virus mixture was aspirated from the cells and then the transfection solution was introduced. Was. The resulting mixture was incubated at 37 ° C for 3 hours. Then on top of each well Overlay 1 ml of OPTIMUM, CO2Incubate overnight at 37 ° C in an incubator did.   Cells were harvested by centrifugation 20 hours after transfection and 1% Trit on X-100, 10 μg / ml BPTI, 10 μg / ml leupeptin, 200 mM NaCl, 10 mM HEPES , 1 mM CaCl2, Addition of 0.2 ml of lysis buffer containing 1 mM EDTA adjusted to pH 7.5 Lysate on ice Prepared. Complete lysis was monitored by light microscopy and collected immediately. Dissolution The solution takes less than a minute to complete, and the delay in this step causes the gelatinous mass to melt cause.   Recombinant lysates were stored at -20 ° C until further use. Preferably, the recombinant lysate is , Lacking 2-mercaptoethanol before freezing (3x) in SDS-PAGE sample buffer 1: Will be diluted 50.   Support for proteins produced by expression using either PMTI 73 or PMTI 100. Were compared by SDS-PAGE / immunoblot using APP-C terminal antibody (Fig. 2e). This study shows that PMTI 100 directs the expression of a single immunoreactive band, On the other hand, PMTI 73 directs the expression of two major bands of similar molecular size. Indicated. When applied to gels in higher amounts, PMTI 73 also produces thin bands of medium size. It was clearly visible (Figs. 2a-2d).   When a larger amount of PMTI 100 protein was applied to SDS-PAGE, a series of thin bands appeared. Appears (eg FIG. 2d). Other than the strong band of C-100 monomer with apparent Mr = 11.7kDa In addition, thin bands are observed at Mr = 25.5 kDa, 35 kDa and 45 kDa. this Et al. Due to the formation of dimeric, trimeric and tetrameric aggregates of the C-100 monomer, respectively. I do. An additional thin band of Mr 18.9kDa is also observed. Similar solutions with similar phenomena The report has been published in the literature (Dyrs et al., 1988, EMBO J., 7: 949).   The largest of the three bands produced by PMTI 73 is the PMTI 100. Was slightly larger than the single band observed. Maximum from PMTI 73 expression Amino acid sequence analysis of the band shows that the signal peptide sequence is cleaved from the first translation product. Has been shown to generate a C-100 fragment containing 5 extra amino acids at the N-terminus. .Embodiment 6 FIG. Manufacturing of immunochemical reagents   Three different immunochemical reagents were used in the present study:   (i) A rabbit polyclonal antiserum recognizing the C-terminus of APP was obtained and Produced by proteolytic processing according to the assay conditions described in Example 8. Used for immunoblot detection of the C-terminal APP fragment;   (ii) prepare an affinity purified antibody that recognizes the C-terminus of APP and Immunity for affinity purification of APP expressed in the culovirus-directed system Used to synthesize an affinity column (see Example 7); and   (iii) Mouse monoclonal antibody that recognizes the N-terminus of β-amyloid peptide And the C-terminus generated by proteolytic digestion of holoAPP695 Immunoassay for determining whether an APP fragment contains the full length β-amyloid peptide Used in the noblot assay (see Examples 9 and 10 for specific applications).   A method for producing each of the above three immunochemical reagents is given below.   (i) Rabbit polyclonal antiserum against the C-terminus of APP. Of human APP 695 Antisera were raised against the C-terminus, and Buxbaum et al., 1990, Proc. Natl. Aca d. Sci., 87: 6003. In the COOH terminal region of APP695 The corresponding synthetic peptide (hereinafter “βAPP645-694”) is available from Yale University, Prot. Obtained from ein and Nucleic Acid Chemistry Facility, New Haven, CT.   Immunize rabbits with βAPP645-694 to raise polyclonal antibodies I tightened it up. Large intestine expressing a fusion protein containing amino acids 19-695 of human APP695 Sera were screened by immunoblot analysis of fungal lysates. The recombination Sera that are immunoreactive with the fusion protein are serially transferred in vitro (Stra tagene , La Kit purchased from Jolla, CA) and translation (purchased from Promega Corp., Madison, WI) Reticulocyte lysate kit) prepared from βAPP645-694 cDNA [35S ] Further screened for immunoprecipitation activity against methionine labeled APP695 Was.   (ii) Polyclonal antibody affinity column for purification of holo APP.   Purification of synthetic C-terminal APP peptide immunogen: A having a cysteine residue at the N-terminus 80-90 mg of the crude synthetic peptide (P-142) containing the C-terminus of PP (649-695) was analyzed by HPLC. It was purified (yield 42%; 34 mg). Amino acid analysis, N-terminal sequence analysis and impact mass The laser desorption time for analysis was such that the purified peptide was cleaved at the N-terminal with the full-length peptide. It was shown to be a mixture of the isolated peptides (1/2 of the entire length was cut off).   Immunization of rabbits with purified P-142 immunogen: HPLC purified peptide APP (649-695 ) Was used to immunize a rabbit. Two rabbits in complete Freund's adjuvant An initial challenge with 125 μg of peptide was given, followed by an incomplete challenge at 3-week intervals. A booster of equal amount of peptide in Reutn's adjuvant was given. 14 over 9 months Blood was collected twice and optimal production of Ab was observed in blood at 16-32 weeks (vaccinia C100 and Western analysis using CHO APP). Antiserum blood in this interval 9 Pooled to an approximate volume of 0-100 ml.   Preparation of immobilized APP 649-695 affinity matrix for purification of antisera: 9.7mg of spirit Peptide APP (649-695) manufactured by BSA and Pierce Imject Activated Immunogen  It was conjugated to maleimide activated BSA using the Conjugation kit. Ellman reagent About 40% (3.88 mg) of the peptide bound to BSA as determined by. BSA binding Gel filtration of peptides (Purification buffer from kit = 83 mM NaH2POFour pH 7.2, 900 Separated from unbound peptide by mM NaCl). Pooled from gel filtration column CNBr activity of 1g (3.5ml) of void volume (P-142 2.9mg / 12.5ml conjugated to BSA) Bound to derivatized sepharose (> 90% of the pellet by standard Pharmacia protocol). Bonded peptide conjugate). The remaining site was blocked with ethanolamine . The Sepharose affinity matrix was packed in a 1.0 × 3.5 cm glass column.   Rabbit polyclonal antibody using APP (649-695) affinity column Purification : Pooled mixed rabbit antisera from blood with optimal Ab production (100 ml / 3 .9g protein), wash buffer (100mM NaHCOThree pH8.3, 750 mM NaCl) 1: 1 (v / v) dilution and peptide affinity color at a flow rate of 1.0 ml / min at 4 ° C. Loaded on the m. After loading (200 ml), wash the column until the A280 returns to zero. It was washed with (75 ml). The IgG was then eluted with 100 mM glycine pH 2.5 (40 ml). One fraction was collected in a tube containing 100 μl of 1.0 M Tris HCl pH 8.0. Neutralized The low pH IgG eluates were pooled (34 ml; 14.7 mg) and 1.0 l of 100 mM NaH at 4 ° C. COThree It was dialyzed against pH 8.3 and 500 mM NaCl.   Preparation of immunoaffinity column: cup of purified rabbit IgG on sepharose ring : 5.0 g of CNBr sepharose in 50 ml of coupling buffer (100 mM NaHCO 3Three p H8.3, 500 mM NaCl) and dialyzed on Orbitron at 4 ° C for 21 hours Mixed with IgG. After coupling, the resin is placed on a glass filter to remove the coupling buffer. Rinse once with 100 ml blocking buffer (100 mM NaHCO 3Three pH 8.3, 500 mM  Rinse 3 times with NaCl, 1.0M ethanolamine). Coupling buffer (100 ml ) Followed by two low pH buffers (100 mM NaOAc pH 4.0, 500 mM NaCl) (100 ml). For successive intermediate rinse steps and final rinse with coupling buffer (100 ml) Than, The resin preparation was completed. Coupling was 87% for a total of 17.5 ml of resin ( 0.727 mg IgG / ml resin).   (iii) Production and epithelialization of monoclonal antibody against β-amyloid peptide Tope mapping.   Hybridoma methodology. By multiple injections of a mixture of the following two synthetic peptides Balb / c mice were immunized: 1) AP of holoAPP695 containing β-amyloid P amino acids 597-638 (numbering according to Kang et al., Supra), and 2) C-terminal region APP295 amino acids 645-695, including. Standard procedure (Herzenberg et al., 1978, D.M. Weir Ed., Handbook of Experimental Immunology, pp. 25.1-25.7, Blackwell Scient ific Publications, Oxford, UK) using X63 / A for splenocytes from immunized animals. It was fused with g8.653 mouse myeloma cells. The supernatant from the resulting hybrid , Β-amyloid peptide immunogen bound to microtiter plates A was used to test for the presence of anti-peptide specific antibody. Used as an immunogen Cultures secreting antibodies that react with synthetic peptides were cloned twice by limiting dilution. And as described (Wunderlich et al., 1992, J. of Immunol. Met. hods, 147: 1) determined their isotypes. Cloned hybridoma cells Protein A Affinity Chromatography of Consumed Culture Solution from Serum-Free Culture Broth The secreted IgG was purified by Ruffy.   Epitope mapping: C2, one of the anti-peptide monoclonal antibodies The IgG2b, designated 86.8A, was synthesized by both EIA and immunoblot assays. It showed good reactivity with the adult β-amyloid peptide. Of this monoclonal antibody Epitope reactivity was determined by competitive EIA. Amino acid 597-6 of human APP695 12, 597-624, 597-638, 608-624, 621-631 and 645-695 (Kang et al., Supra. N-dansyl-Ile-Ser-Glu-Va as well as synthetic peptides containing l-Lys-Met-Asp-Ala-Glu-Phe-Arg-His-Asp-Asp-Asp-Asp (SEQ ID NO: 1), AP It was tested for its ability to inhibit the binding of C286.8A to P597-638.   The peptide recognized by the antibody is preincubated with the antibody in solution Then, if the β-amyloid peptide bound to the microtiter plate It will deplete the solution concentration of the antibody available for reaction. The result of such an experiment Is shown in FIG. 4 and described below.   APP597-612, 597-624, 597-638 and N-dansyl-Ile-Ser-Glu-Val-Lys -Met-Asp-Ala-Glu-Phe-Arg-His-Asp-Asp-Asp-Asp (SEQ ID NO: 1) only dose dependent It was able to inhibit C286.8A binding in a live manner. Those peptides are Amino acids 1-16, 1-28, 1-42 and 1-7 of the Lloyd sequence (residues of aspartic acid at the N-terminus) Numbering from the base). Β-Amyloid like APP645-695 Peptide without sequence sequence, or β-amyloid peptide sequence 12-28 or 2 Peptides containing 5-35 (APP608-624 and APP621-631, respectively) It did not inhibit the binding of the monoclonal antibody to the stock. These results are The reactive epitope for the clonal antibody is at least partly of human APP. It is shown to be present in the first 7 amino acids of the A4 region, namely APP597-601.Example 7. Purification of recombinant holo APP695   The first experiment of C-terminal processing of APP was CHO as described in Example 4. Performed with recombinant APP695 expressed in cells and by method 1 below Purified as described. With this substrate The characterization experiments described above are described in Example 8 below and C-terminal processing can be performed. Has led to the identification of six potentially different APP degrading enzymes.   Subsequently, it provides higher APP levels than can be achieved using the CHO expression system A baculovirus expression system was developed (see Example 4). From the baculovirus system Purification of Holo APP 695 of E. coli is described in Method 2 below. Purified baculois Ruth-derived holoAPP695 has the protease characteristics described in Examples 9 and 10 below. It was used to carry out an experiment.   All steps were performed at 0-4 ° C unless otherwise noted. Holo APP 695 is essentially Is an immunoassay using an anti-human APP695 C-terminal antibody as described in Example 8 below. Detected by blot analysis. Method 1. Purification of holoAPP695 from a stably transfected CHO cell line Made.   (a) Isolation of plasma membrane. From continuous culture of CHO cells in a roller bottle (see Example 4) Whole cell pellet (179 g) was collected by centrifugation (1500 g x 5 min) and salted. Sodium chloride (30 mM), magnesium chloride (1 mM), EDTA (10 mM), PMSF (200 μm / ml), E-64 (42 μg / ml) and pepstatin (3.8 μg / ml) in 50 mM Resuspended in Tris-HCl buffer pH 8.0 to a total volume of 600 ml. Cells with teflon sticks Homogenize (10 round trips) and then contain 41% sucrose and a protease inhibitor On 10 ml of homogenizing buffer lacking EDTA, PMSF, E-64 and pepstatin (25 ml per centrifuge tube). Centrifuge (26,800 RPM x 60 minutes, Beckman SW-28 After removing the interfacial layer, carefully remove the interface layer (total volume approx. Dilute with genize buffer (lacking protease inhibitor), Teflon stick (3 round trips) Re-suspended in, and recentrifuged as above, tightly plugged Pellets were obtained. Decant the supernatant and pellet with 50 mM Tris-HCl pH 8.0. The Ret was resuspended in a total volume of 100 ml (3 rounds with a Teflon rod). Centrifugation (50,000 RPM x 60 minutes, in a Beckman 70 Ti rotor) to obtain a pellet, which is 50 mM Tris-HC l, resuspended in a total volume of 57 ml in pH 8.0.   (b) Solubilization of plasma membrane. 37 ml of the above resuspended CHO plasma membrane preparation was 20% (v / v) Triton X-100 stock solution with a mixture of protease inhibitors to give concentrations EDTA (1 mM) in the above homogenization buffer (45 ml total dissolved volume). , E-64 (24μg / ml), PMSF (53μg / ml), Pepstatin A (11μg / ml) and Tr iton X-100 (2.2% v / v, final concentration). The mixture was shaken gently at 4 ° C. for 30 minutes Afterwards, the insoluble material was centrifuged (50,000 RPM x 40 minutes in a Beckman 70 Ti rotor). Removed. Pass the supernatant containing solubilized holo APP through a 0.45 μM disc filter. And filtered.   (c) Purification of solubilized holoAPP695 by strong anion exchange chromatography. The above supernatant containing holo APP695 was diluted with an equal volume of distilled water, and 0.1% Triton X-100 was added. Mono-Q HR 10/10 column pre-equilibrated with 20 mM Tris-HCl buffer pH 8.0 containing Applied to Once loaded, add a direct volume of 0-1 M NaCl in a total volume of 210 ml equilibration buffer. The column was eluted using a linear gradient. The flow rate was maintained at 3 ml / min throughout. 17 ~ 22 It contains most of immunoreactive APP695 which elutes in the electric conductivity region of mmho (4 ° C). Proteins together, then 2 liters of 5 mM Tris-HCl containing 0.025% Triton X-100  Dialyze against pH 8.0 for 4 hours and centrifuge (26,800 RPM x 60 minutes, Beckman SW 28 A slight turbidity was clarified by (in the rotor).   (d) Heparin-agarose chromatography. Cleared sample is dialyzed into buffer Heparin-agarose color pre-equilibrated with liquid Applied to the frame (15 x 1.6 cm). When loaded, a light brown band in the upper third of the column occured. Once loaded, 5 fractions were collected (1 ml / min flow rate was used throughout). Next Adjust sodium chloride to the following final concentrations: 0, 150, 300, 600 and 2000 mM The column was eluted stepwise with 85 ml of the equilibration buffer prepared above. Immunodetectable holo Most of the APP elutes at 600 mM NaCl, the next fraction is at 300 mM Recorded in. APP collected at 300 mM and 600 mM NaCl was collected separately, Aliquots were stored frozen at -80 ° C. The APP used in the next experiment is a 300 mM image. It was from the minute. Partially pure from 300 mM heparin agarose eluate The APP yield was 5.5 μg per gram of wet CHO cell pellet (Bradford Assay). It was). The APP in this preparation is approximately 25% pure based on SDS-PAGE analysis. It was rated as Degree. Method 2. Holo APP695 and holo from recombinant baculovirus-infected insect cells Purification of APP695ΔNL.   (a) Solubilization of cell pellet. Combine the cell pellets from the two 5 liter fermentations (Total detectable protein 8.9g), the following inhibitors: Pepstatin A (25μg / ml ), Leupeptin (25 μg / ml), chymositatin (25 μg / ml), antipain (25 μg / ml), aprotinin (25 μg / ml), benzamidine (4 mg / ml), PMSF (0. 87 mg / ml) and 160 ml of 0.32 M sucrose containing EDTA (25 mM), and Homogenized with a Teflon rod (10 round trips). Centrifuge the homogenate (105,000g X 1 hour in a Beckman 70 Ti rotor), then 0.5M NaCl and the same concentration as above. Teflon rod (10 round trips) in 160 ml of 10 mM Tris-HCl buffer pH 7.5 )) And resuspended the pellet. Short sonication (Branson Sonifier Cell , After 2 minutes at power level 4), add Triton X-100 to a final concentration of 5% (v / v) and suspend. The solution was gently stirred at 4 ° C for 20 minutes. The mixture is then centrifuged (50,000 RPM x 60 minutes , Beckman 70 Ti rotor), the first supernatant (574 mg protein) with heparin- Carefully removed for agarose chromatography. Pellet teflon stick (20 round trips) with 10 mM Tris-HCl buffer containing 0.5 M NaCl and the above concentrations of each inhibitor The suspension was resuspended in 160 ml of liquid pH 7.5. 5% (v / v) Triton X-100 as described above Solubilization with a second solubilization supernatant (683 mg protein). Quality).   (b) Radiant flow chromatography on heparin-agarose. Obtained above The two supernatants were separately purified on heparin-agarose as follows. 3.5l capacity Volume of purified water and 1 M Tris pH 9.5 to a conductivity of 1.8 mmho and pH of 8.0 Dilute the supernatant by addition and fill with 250 ml of resin and 0.1% Tri Superflow 25 pre-equilibrated with 5 mM Tris-HCl buffer pH 8.0 containing ton X-100 It was applied to 0 column (Sepragen). Once loaded, wash the column with 3 liters of equilibration buffer. Purified and then eluted with equilibration buffer containing 600 mM NaCl. Flow rate of 30 ml / min from beginning to end used. Fraction (45 ml) at A280 nm, total protein (Bradford assay), and Detected by immunoblot against anti-APP-C terminal antiserum of Example 6 (i) Were monitored for levels of immunoreactive APP. Image containing significant APP The minutes were combined and subjected to antibody affinity chromatography.   (c) Antibody affinity chromatography. First supernatant (276 mg protein Quality) and second supernatant (containing 113 mg protein) heparin-agarose The 600 mM elution pools from the above purification were combined, adjusted to pH 8.3, and used in Example 6 (i Sepha as described in i) Comprises an affinity purified C-terminal antibody coupled to sucrose, and 500 mM NaCl, 100 mM sodium bicarbonate buffer containing 0.1% Triton X-100 pH 8.3 Apply to an antibody affinity column (10.5 x 1.5 cm) that has been pre-equilibrated with Was. Chromatography was always performed at a flow rate of 1 ml / min. Once loaded, load the column Wash with 70 ml equilibration buffer, then 100 mM glycine buffer with 0.1% Triton X-100 Elution was carried out with 50 ml of liquid (pH 2.4). Fraction (5 ml) was added with 0.5 ml of 1M Tris-HCl pH 8.0 at 280 nm, total protein (Bradford assay) as above. ), And the presence of immunodetectable APP. Significant AP Fractions containing P were combined. Combine using the combined heparin-agarose eluate. The affinity purification procedure was repeated 5 times in total. Each recovered from successive purifications The combined APP pools yielded a total of 9 mg of APP.   (d) Strong anion exchange chromatography. Antibody affinity chromatograph The combined fractions (9.0 mg protein) from E.T.E., 0.025% (v / v) Triton X-10 Mono-Q pre-equilibrated with 20 mM Tris-HCl buffer pH 8.0 containing 0 and 150 mM NaCl Applied to HR 5/5 column. Once loaded, a linear gradient of 0.15 to 1M NaCl in a total volume of 70 ml Was used to elute from the column. A flow rate of 0.5 ml / min was used throughout. Significant immunoassay Fractions containing ready-to-use APP were combined and aliquoted until use It was stored frozen at -80 ° C.   ΒAPP migrating as a single band (Mr 110 kDa) on SDS-PAGE (starting twice) 5.6 mg from a 5 l fermentation experiment), the amino acid composition showing 86% agreement with the theoretical composition, Expected N-terminal of mature protein (Leu-Glu-Val-Pro-Thr-Asp-Gly-Asn-Gly-Le u-). Purification of the βAPP695ΔNL protein was essentially as described above. there were. The final preparation (0.3 mg from two starting fermentation experiments) had a theoretical value of 70% The only contaminant with a consistent composition and not βAPP related on SDS-PAGE (Mr 64KDa) was included. Both forms of purified βAPP on immunoblot Was reacted with a rabbit polyclonal antibody against the C-terminal region of βAPP.   Amino acid analysis was performed essentially as described elsewhere (Dupont, D.R. , Keim, P.S., Chui, A.H., Bello, R., Bozzini, M. and Wilson, K.J., "A. comprehensive approach to amino acidanalysis ”, Techniques in Protein Ch emistry, Tony E. Hugli, Academic Press, 284-294 (1989)). 2.0% Feno Hydrolyze the sample for 2 hours at 160 ° C under argon in the gas phase with 6N hydrochloric acid containing I understand. Phenylthiocarbamoyl amino acid analysis is based on the online type 130A separation system. Applied Biosyste with Stem and Nelson Analysis Model 2600 Chromatography Software It was performed on the ms 420A Derivitizer.Embodiment 8 FIG. Detection of APP695 degradation catalyzed by human brain protease subfractions Immunoblot assay for   (a) Incubation with substrate APP   (i) A 5 μl aliquot of the ion exchange fraction (obtained from the steps described in Example 1) ) Or a concentrated pool of fractions (Example 3) for addition of the required amount of 2M stock buffer. Recombinant human APP695 (10.75) adjusted to a final concentration of 140 mM MES buffer pH 6.5. μl) and incubated at 37 ° C. for 24 hours. Final in incubation solution The buffer concentration was 95 mM, pH 6.5. Of APP695 during the incubation time Proteolysis occurs, producing smaller Mr fragments.   (ii) Proteolysis reaction was performed using the following 3 x Laemmli SDS-PAGE sample Terminated by addition of 7.5 μl of buffer: 36% (v / v) glycerol, 12% (v / v) SDS, Trace 10% (v / v) 2-mercaptoethanol and trace amount of bromophenol blue 1.5M Tris-HCl, pH 8.45 containing dye for use. Heat the sample (87 min at 100 ° C), then And cooled.   (b) SDS-PAGE analysis   The reaction mixture (15 μl) was applied to a 10-20% acrylamide gradient Tricine gel (normal thickness 1 .0 mm, 15-well Novex Precast Gel, Novex Experi-mental Technology, San Die go, CA). Gel at 50 V until the sample enters the gel under constant voltage conditions Was run, and the voltage was raised to 100V once in the gel. Trace dye at bottom of gel Electrophoresis was stopped when it reached within 0.5 cm. Pre-stained in the range of 3-195 kDa Used Mr marker (Bethesda Research Laboratories, Gaithers-burg, MD) A calibration curve for the gel was prepared. 10 μl each of kit containing high and low molecular weight markers Mix with 10 μl of 3 × sample buffer and treat as described in section (a) (i). The following molecular weight marker proteins are included in the kit as pre-stained markers : Myosin H chain (196 kDa); Phosphorylase B (106 kDa); Bovine serum albumi (71kDa); ovalbumin (45.3kDa): carbonic anhydrase (29.1 kDa); β-lactoglobulin (18.1 kDa); lysozyme (14.4 kDa); Psin inhibitor (5.8kDa); insulin A and B chains (3kDa).   (c) Immunoblotting   (i) The gel was then loaded onto a mini-trans blot electrophoresis cell (Biorad Labs, Richmon d, CA). The following migration buffer maintained at 4 ° C: 150 mM glycine and 20% (v / v ) ProBlott with 20 mM Tris-HCl buffer pH 8.5 containing methanolTMMembrane (Applied  Electrolyze protein on Biosystems, Foster City, CA for 1 hour at 100V (constant pressure) Blotte I did it.   (ii) Remove the ProBlott membrane and add it to 15 ml of blocking buffer of the following composition at room temperature: Leave for 1 hour: 5% (w / v) in 10 mM Tris-HCl buffer pH 8.0 containing 150 mM NaCl Skim milk powder.   (d) Immunodetection of APP and C-terminal degradation products   Rabbit Polyclones Raised Against Synthetic Human APP695 C-Terminal Peptide Immunogen Transfer the membrane to 15 ml blocking buffer containing 1: 1000 dilution of the internal antiserum, And it incubated at 4 degreeC overnight.   Membrane the membrane 3 times for 5 minutes each with 15 ml of blocking buffer with gentle shaking. Rinsed. Then goat anti-rabbit IgG (Fisher Scien) conjugated with alkaline phosphatase membranes in 15 ml blocking buffer containing 1: 1000 dilution of Tific, Pittsburgh, PA). Transferred and incubated at room temperature for 90 minutes. Then 15 ml each time with gentle shaking Membranes were rinsed three times in succession for 10 minutes with the blocking buffer of.   Then each is 100 mM NaCl and 5 mM MgCl2Containing 100 mM Tris-HCl pH 9.5 containing Consisting of 15 ml of alkaline phosphatase buffer solution each time, the membrane is continued 3 times for 5 minutes each. Washed. The gel is then mixed with 15 ml of 100 mM NaCl, 5 mM MgCl 2.2Containing 100 mM Tris HCl p H9.5, and 50 μl BCIP substrate (50 mg / ml, Promega, Madison, WI) and 99 μ The gel was incubated with 1 NBT substrate (50 mg / ml, Promega) in the dark. Until no further enhancement of low molecular weight immunoreactive bands is seen (typically chamber Incubation was continued for 3 hours at warm temperature. Then rinse the gel with deionized water, Dried. Fractionated human AD skin enzymatically cleaving APP695 to produce a C-terminal fragment Analysis of Quality Mono-Q Pool Ability   Each of the P2, S and M pools described in Example 3 was loaded with the immunoblot assay described above. I went to sleep. Use and combination of authentic APP substrate molecules The specificity of the immunological detection method applied to APP in relatively crude biological extracts It provides a selective method for detecting the activity of degrading enzymes, and provides highly purified enzyme preparations. Avoid the need to use. Therefore, some partially purified pools are time-dependent. It has a proteolytic activity capable of forming C-terminal APP fragments in a live manner Was. For P2V (panel a), MIII (panel b) and SI (panel c) And human A for pre-pooled individual fractions of the P2VII pool (panel d) A typical example of an immunoblot analysis of D brain is shown in FIG.   For example, a time course experiment as shown in FIG. The fragment was shown to be absent in the substrate or enzyme fractions at time zero. In addition, the substrate Incubation alone did not result in the formation of those fragments (see, eg, Figure 2a). Lane 2, lane 2 of Figure 2d, lane 8 of Figure 2f). The size area of the above band is Depending on the enzyme fraction, Mr = about 11.5 kDa to 25 kDa, but other formed during the reaction The number of products was surprisingly low. At pH6.5, out of a total of 39 AD pools Eight were found to have such activity. Those pools are i) brain miniatures Min, ii) ionic strength of column elution, and iii) qualitative APP cleavage pattern. It was possible to distinguish from each other.   Six selected pools (“M-III, M-VIII, S-I, S-III, P2-V And P2-VII ") contained significant APP degrading activity. versus The corresponding control brain pool also contained some of the above activity, but the level of activity was It was not possible to determine if they differ between the AD pools. The above 6 Each of the enzymes has an enzymatic activity capable of forming a 11.5 kDa C-terminal APP fragment. I had.   The proteolytic product of Mr 11.5 kDa was found to be the major Is a C-terminal product detectable by epidemics and Starting from the N-terminal aspartic acid of the Lloyd peptide to the C-terminal of the full length molecule With a recombinant C-terminal fragment of APP (C-100 fragment) which will contain the open reading frame We paid particular attention because it was found to move. This simultaneous movement is illustrated in Figure 2d. You. This means that the 11.5 kDa band is at or near the N-terminus of the A4 region. Is a product of endoproteolysis of, and fragments of The above-mentioned protease activity capable of forming a Implies that it may play a role in vivo.   FIG. 2d shows 11.5 kDa of APP proteolysis, at least for P2 pool VII. It shows that the C-terminal degradation products can aggregate. PMTI 100 Directive with C-100 reference material In addition to the migrating Mr 11.5 kDa peptide band and the appearance of the 18 kDa fragment, Mr 24.3, Another fragment appears at 27.4 and 35.5 KDa. This 24.3kDa and 35.5kDa band Has the Mrs expected for the dimer and trimer of the C-100 fragment, respectively, and It moves almost together with the corresponding thin band in the C-100 fragment, which is due to the collection ( See Example 5 for details).   2a-2c also show the assay for examining the effects of classical protease inhibitors. Help prove that is available. For example, from Figure 2a, P2-V is meta Inhibited partially by Nol and completely by methanolic pepstatin A While M-III (Fig. 2b) and S-I (Fig. 2c) both Is also completely inhibited by aprotinin and cystatin. Therefore, the assay is In one aspect, it applies to the search for new in vitro inhibitors of APP degrading enzymes. in addition The potential compound thus identified is a suitable animal model such as APP or its Designed to overexpress a β-amyloid-containing fragment of In vivo using animal animals Tested for efficacy.   Table 4 below shows the six major pools of APP degrading activity recovered from the Mono-Q fraction. Properties of peptide (peptide product size, apparent pH dependence on product formation) , And the effects of commercially available protease inhibitors, etc.).   Some activities have an optimum pH in the alkaline region and the action of lysosomal cathepsins It didn't seem to depend on you. Several researchers have found that pathological APP processing is It is reported to be carried out by a protease in the dosome-lysosomal pathway (Ca taldo et al., 1990, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 87: 3861; Benowitz et al., 1989, Ex perim-ental Neurology, 106: 237; Cole et al., 1989, Neurochem. Res., 14: 933) Therefore, this observation is important. Enzymes in this pathway show acidic pH optimum Would be expected.   Based on the available data, M-III and S-I meet all of the listed criteria. And very similar, probably cross-contaminated in each of the S and M fractions. Would represent an enzyme. Therefore, probably the human brain decomposes APP into 11.5 kDa C- A minimum of 5 different protease activities capable of producing 100-like product fragments Will include.   Table 4 shows that some of the activities are insensitive to inhibition by any of the tested inhibitors. There are, and those enzymes may represent members of an unusual group. M The activities involved in the formation of the 11.5 kDa C-100 fragment in -III and SI are Is either of the cysteine type or represents a member of a rare group. Alternatively, those fractions contain both serine and cysteine proteases. , Where both enzymes play an essential (sequential) role in the production of C-100. Add P2-V has aspartic protease activity and serine protease activity. Contains both. P2-VII is based on the sensitivity to PMSF ZE activity is contained. However, in subsequent studies pepstatin inhibitory activity Was also observed, and aspartic acid pro- tein was detected in P2 along with the serine protease activity shown in Table 4. Indicates that thease coexists. Enzyme activity in S-III or M-VIII was tested It was not sensitive to any of the inhibitors. In which case The enzyme pool was also incubated with the N-dansyl peptide substrate used in Example 3. It was not possible to prove inhibition of APP degradation by beating.   Recovery of APP activity (Example 8) and peptidase activity of Mono-Q pool (Example 3) And comparison with Figure 1) clearly shows that there is little correlation between both activities. You. For example, in a pool showing relatively low peptidase activity for APP degradation activity Was contained in large amounts. It is a peptidase with poor APP degrading activity, Requires a complete folded APP substrate for activity, or also (likely Selected peptide is not suitable for pathological APP processing Suggest that it may represent a position. Anyway, this finding is why other researchers Identification of common APP-degrading enzymes using a peptidase substrate-based assay Explain if and were unsuccessful.   From the above considerations, the assay of the present invention was used to isolate a specific APP degrading enzyme from human brain. It is concluded that it has sufficient specificity to allow   In a further study, we will follow the recovery of P2-VII related APPase. An immunoblot assay was used. This pool is characterized by 6 active The most abundant of these, and the C-terminal fragment that seems to be amyloid is produced. Studies were concentrated in this pool as they were made (Fig. 2d). It ’s the P2 subdivision Io. Represents the main activity that can be recovered from the exchange separation and is consistent with the main peak of peptidase activity. It was eluted at some point in the gradient that was not.   P2-VII fractions representing APPase were pooled and two tandem Superose Subjected to size exclusion chromatography on 12 columns (Pharmacia). Elution image Minute Peptidases and APPases The activity was analyzed (Fig. 3a). Although the KM cleavage activity seems to overlap partially, , MD activity peak again did not coincide with the APPase peak. Known molecule The chromatographic calibration for the quantity marker For ze activity, an apparent median Mr value of 31.6 kDa with a variation of ± 6.5 kDa was given.Embodiment 9 FIG. Identification of cathepsin D as an APP-C terminal processing enzyme   Of the baculovirus expression system described in method 2 of example 4 and method 2 of example 7 A larger amount of holoAPP695 was obtained by using the purification scheme, so The content of APP degrading enzyme in the pool of fractions generated based on the peptidase activity Rather than assessing (as done in Example 8), Allows tracking of APP degrading enzyme recovery in individual column fractions from purification became.   For each Mono-Q fraction from the purification of the solubilized P2 fraction according to the method of Example 1 The contents of all APP degrading enzymes are shown in FIG. Mono-Q chromatography Compared with similar analyzes of the soluble (S) and microsomal (M) fractions The relative staining intensity of the elementary C-terminal APP fragment was consistently highest in the P2 fraction from Mono-Q. Met. APP degrading activity in P2 is shown as two separate migration peaks from Mono-Q. Recovered (peaks A and B in Figure 5).   Peak A is a load and low ionic strength wash, ie the P seen in our earlier studies. Elution occurred in a region that closely matched the recovery of 2-V (Table 4), while peak B was Previously P2-VII activity was observed (Table 4) and serine protease activity and The pooled region and the heavy region shown to comprise both Duplicate. peak Degradation products of similar size with both A and B activity have Mr = about 28, 18, 14 and < Although observed at 11 kDa, the relative staining intensity of the 18 kDa band is higher than that of peak A. B was much bigger. Peak B was pooled and as described in method 1 of Example 1 It was subjected to purification on Superose 6HR. The elution fractions have overlapping elution curves. It contained two qualitatively different types of activity. Observed in the original Peak B fraction (Fig. The activity that produced an APP degradation pattern that most closely resembles that of 5) was found in the gel filtration fraction. Recovered at 51-56 (FIGS. 6b and c), which is consistent with an apparent Mr of 15-25 kDa. . This elution peak precedes the elution of activity that preferentially forms 18 kDa degradation products. It happens and is probably catalyzed by a larger apparent Mr protease. This The latter activity of S. cerevisiae was probably due to the presence of the serine in the P2-VII pool of Table 4 of Example 8 above. Equivalent to protease. Active fraction from gel filtration purification of peak B (15-25 kD active fraction of Mr region of a) for inhibition by classical protease inhibitors (FIG. 7). Those studies are measured by quantitative inhibition by pepstatin A. And peak B activity is mostly catalyzed by aspartic proteases Confirmed.   There are relatively few known human aspartic proteases. Have been identified Those include cathepsin D and E, renin and pepsin. I It is possible that the activities observed by each may correspond to some of those enzymes. To test its potency, the ability to enzymatically degrade baculo-derived holoAPP was examined. Commercially available human renin (Calbiochem, San Diego, CA Catalog No. 553864) and Human Cathepsin D (Human Liver, Calbiochem, San Diego, CA Catalog No. 219401 ) Examine the preparation.   Human cathepsin D (catalog number 219401, Calbiochem, San Diego, CA) Electrophoretic homogeneity on SDS-PAGE developed by silver staining (Apparent Mr = 29 kDa under reducing conditions), and has a good theoretical composition of cathepsin D. It had an amino acid composition that showed concordance (93%). All N-terminals match cathepsin D However, the major sequence present in equimolar amounts is that of the mature protease light chain (GPIPEVLKNY). Corresponds to the heavy chain (GGVKVERQVF).   Renin was inactive (not shown), but cathepsin D was up from Mono-Q. C-terminal degradation formation with a pattern similar to that observed for P2 peak B (FIG. 5) described above. APP was selectively cleaved to yield the product. Thus, commercially available cathepsin D The preparation degraded holoAPP in a time-dependent manner to yield major C-termini of approximately Mr 18 and 28 kDa. The product was given. Inhibition of activity by pepstatin A is due to cathepsin D in the reaction. Was confirmed (Fig. 8).   We obtained a commercially available polyclonal antibody against human cathepsin D (Dako Corp, C arpinteria, CA, Catalog No. A561), which is a human cathepsin on an immunoblot. It was found to be immunoreactive with Mr 27-28kDa, which is reactive with γ-D. I guessed. P2, from Mono-Q purification of either soluble or microsomal fractions To determine whether the chromatographic fraction contains immunoreactive cathepsin D This antibody was used in an immunoblot assay. This antibody is It did not cross-react with human renin.   A significant amount of cathepsin D was detected in the P2 fraction (FIG. 20d) having APP degrading activity. And the soluble fraction (data not shown) were observed in the Mono-Q fraction. Interesting thing And in the analysis of the P-Mono-Q fraction, each corresponds to peaks A and B (Data not shown) Two chromatographically different cathepsin D reactivities Peaks were occasionally observed. Immunoreactive aspartic acid p-related to peak A activity Rotase cathepsin D was previously identified by P2-V in Example 8. Matched the marked area. This is because peaks A and B are in multiple forms of cathepsin D. Suggest that it may be due to Multiple forms of cathepsin D are described elsewhere And is due to differences in post-translational modifications of single gene products. P2 peak B Immunoblot analysis of gel filtration column fractions from further purification (FIG. 5) showed APP The presence of a peak of cathepsin D immunoreactivity that closely matches the peak of degradative activity. Indicated.   Cathepsin D co-migrates with immunoreactivity and AP as well as cathepsin D Peak B protease further purified by gel filtration in addition to degrading P Has the same optimum pH (pH4−) as cathepsin D for the formation of C-terminal APP degradation products. 5) and ionic strength dependence (Fig. 9). Finally, observe in the P2 fraction The immunoreactive bands generated were analyzed on the BioRad Miniphor chromatography system. When subjected to preparative IEF of p. 4-6) (data not shown). Overall, those data are human Pepstatin-sensitive APP protease activity observed after Mono-Q fractionation of brain P2 Strongly supports the fact that is due to the action of cathepsin D.   Peak B protease (purified by gel filtration) and cathepsin D peptidase Synthetic peptide: N-dansyl-Ile-Ser-Glu-Val-Lys-Me t-Asp-Ala-Glu-Phe-Arg-NH2(SEQ ID NO: 7) was used for comparison. Both enzymes are extremely The peptide was hydrolyzed in a time-dependent manner despite the very slow rate. Both enzymes A major cleavage was observed at the -Glu-Val- bond, and at the -Met-Asp- bond. A small degree of cleavage was observed at (Fig. 10). In Figure 10, the 24-hour time point depicted By the time most of the Met-Asp cleavage products were further converted to Glu-Val cleavage products. Note. As expected, cathepsin Both peptide reactions catalyzed by D and P2 enzyme preparations lead to pepstatin A. More inhibited.   Both enzymes show an acidic optimum at pH 4 for hydrolysis at the -Glu-Val- bond. (Fig. 11). -Met-Asp- bond hydrolyzed with cathepsin D at an acidic optimum value (<pH3.0) However, two optimum values (pH3.0 and pH7.0) were observed for the P2 enzyme, which was Involvement of additional contaminating P2 protease with possibly neutral pH optimum in the reaction This is probably because (Fig. 11). Cathepsin D normally hydrolyzes between hydrophobic residues. I However, at acidic pH values, the protonated (neutral) form of Asp and Glu side chains Is it sufficiently hydrophobic to satisfy the subsite binding conditions of the protease? It may happen. The pKa of the Asp side chain is more acidic than the Glu residue, and investigated in Example 11. It will protonate to a lesser extent than Glu residues throughout the pH range. This is -Glu-Va The rate of cleavage by cathepsin D at the -Met-Asp- bond is higher when compared to the l- bond. Explain smaller, and the optimal pH for cleavage at this site is lower (<pH Explain the hint 3).   Further use of monoclonal antibody C286.8A in an immunoblot assay Studies have confirmed that P2 enzyme activity is due to cathepsin D. More recently of us In the present study, this activity was demonstrated by ion exchange chromatography of the solubilized P2 fraction. Recovered as a single peak eluting over a fairly narrow fraction at the beginning of the salt gradient. (Fig. 20). This activity hydrolyzes APP 695 in vitro to give a 10-38 kDa cycle. Generated fragments (Fig. 20b), all of which were the first 7 of β-amyloid. Reacted with a mouse monoclonal antibody (C286.8A) that recognizes N-terminal residues ( (Fig. 4). The activity of the pooled fractions is aspartic protease inhibitor 10 Completely inhibited by μM pepstatin A, EDTA (1 mM), PMSF (0.4 mM), E-64 (0.1 mM) and other protease class inhibitors such as aprotinin (10 μg / ml) Less affected (not shown). APP degradation activity (Fig. 20b) N-Dansil-ISEVKMDAEFR-NH2Hydrolyzes at the -E-V- bond Consistent with elution of pepstatin-sensitive protease (Fig. 20a). Cathepsin D , 20kDa cathepsin D light chain as assessed by holoAPP And elute at the same time as the peptide degrading activity.   High-purity human cathepsin D was pooled from Mono-Q chromatography to P2A. Distinguishable from that observed using spargate protease activity (Figure 21b). Holo A to generate a pattern of C286.8A immune reaction products (FIGS. 20b and 21b). PP was decomposed. Immunology between P2 aspartate protease and cathepsin D Immunosorbent experiments were performed to examine the possibility of physical identity. Their APP decomposition The ion-exchange fractions pooled on the basis of activity (Fig. 20) were collected against cathepsin D. Columns of standardized affinity purified antibodies or controls containing purified control IgG Equal volume was applied to either of the columns. The A280 elution curves of the two columns should not overlap. (Fig. 21a). The flow through from the control column was collected after the first interstitial volume (immediately). (FIG. 21b, fraction 5 onward) contained the same level of APP degrading activity as the applied pool. In contrast, APP-degrading activity was measured by anti-cathepsin D up to fraction 9 (5.7 void volume). It is essentially absent in the flow-through fraction from the rum and is applicable to fractions 27 (31 void volume). It did not reach the same level as the one in the game. Easy access from anti-cathepsin D column The absence of APP-degrading activity in the fractions indicates that the same anti-cathepsin D Immunoreactive cathepsin D light chain (20 kDa) and heavy chain (27 kDa) detected by the body ), Which coincided with the depletion (Fig. 21c). Cathepsin D immunoreactivity is 0.5% Triton X-10 Using 100 mM glycine pH 2.5 including 0 Recovered from the anti-cathepsin D column by elution, but recovered from the control column Did not. Tampas other than those corresponding to immunoreactive cathepsin D in this eluate No quality band was detected (Fig. 21c). Therefore, the absorbed APP Degradation activity was derived from immunologically cross-reacting proteases other than cathepsin D The possibility is almost unthinkable. Unfortunately, the pole from the anti-cathepsin D column Traces of APP degrading enzyme activity were recovered (data not shown). This is probably Probably because the activity was inhibited by the neutralization elution buffer. It quantitatively inhibited the degradation of holoAPP by cathepsin D (not shown).   Immobilized polyclonal antibody to human cathepsin D was also added to the ion exchange pool. Immunosorbing the APP peptide hydrolytic activity present in the cell (Fig. 22). Partial addition Under conditions of degradation, the ion exchange pool will damp at both the M-D and E-V bonds. Sill-ISEVKMDAEFR-NH2Was cleaved (the long-term incubation Under conditions, the product from M-D cleavage ultimately produces E-V due to secondary proteolysis. Was converted to a thing). Similar to APP degrading activity, EV (Figure 22a) and MD (shown) Peptidase activity resulting in a fluorescent product of the bond cleavage from the control IgG column. It first appeared in Fraction 5 of the flow-through fraction of the It was essentially lacking up to ~ 13 (Figure 22a). Then use glycine / Triton pH 2.5. The resulting elution resulted in low levels of M-D and E-V peptidase activity with anti-cathepsin D color. But not the control IgG column (FIG. 22b). Straightforward Each of the peptidase activities recovered in the fraction It was completely inhibited by statin A. APP seen in so-called Swedish FAD Corresponding peptide that mimics the locus (N-dansyl-ISEVNLDAEFR-NH2)use Tsu Similar results were observed in parallel experiments (FIGS. 22c and 22d). However However, in this latter peptide, the major fluorescent product that accumulates is from the LD bond cleavage. occured. The accumulation rate of this peptide is so fast that the substrate available for this reaction All was well consumed within the incubation time and the difference in the flow through fraction in Figure 22c. Causes underestimation of activity. It can also be collected in the flow-through fraction or by elution. Peptidase activity was inhibited by pepstatin A. This peptidase Faster apparent speed than observed for MD bond cleavage in wild-type APP mimetic substrates Note that in some degree the L-D bond present in the Swedish mimetic peptide was hydrolyzed .   Further experiments show that the peptide bonds in APP cleaved by cathepsin D are identical. The sex was investigated. More APP was subjected to cathepsin D hydrolysis at pH 5.0. Limited proteolysis under non-denaturing conditions was used. Incubation mixture Analyze by SDS-PAGE, immunoblot, then isolate individual product bands Anti-β-amyloid by Coomassie blue staining or as described in Example 6 (iii) It was localized by immunodetection using a monoclonal antibody. In coomassie blue The localized major band was subjected to N-terminal sequence analysis.   Figure 12 shows a Coomassie blue stained blot of such reaction mixture as well as an immuno Both blots (with anti-β-amyloid monoclonal antibody) are shown. Contrast In the absence of cathepsin D (in this case, after addition of SDS-PAGE sample buffer) Cathepsin D is added to the incubation mixture) or APP695 substrate Incubation was also performed in the absence. Complete incubation mixture Eight major product bands were observed by Coomassie blue staining (Fig. 12a) of , Those bands were missing in any of the controls above. All of those bands Some, but not some, are β-amyloid peptides. Anti-A4 monoclonal antibody that recognizes the epitope in the first 5 residues of peptide (Fig. 12c). N-terminal sequence analysis of Coomassie stained products is shown in the table below. Given the array to be raised.   As expected, what was reported about cathepsin D hydrolysis of other substrates (Moriyama 1980, J. et al. Biochem., 88: 619). Product was observed. With the exception of the reported cathepsin D specificity, band 3 -Glu-Val-cleavage forming a major product and a by-product of band 5, as well as bands 1 and It contained the -Leu-Arg-cleavage product of nd2 (Table 5).   Cleavage of the -Glu-Val- bond of APP593-594 was observed in pepstatin inhibitory reactions. The ability of cathepsin D to cleave the corresponding bond in the observed peptide substrate (see above) ). Cathepsin D normally hydrolyzes between certain hydrophobic residue pairs. Gl Cleavage of the u-Val bond is surprising, but probably under acidic (pH 5) conditions. Of the protonation of the side chain (pKa = 4.25) of the glutamic acid residue that neutralizes the mic acid residue It will happen because.   In fact, it can be calculated that at pH 5.0, 18% of -Glu- side chains will be protonated. it can. Such acidic conditions may occur in lysosomes, secretory granules, or It can be induced at the time of tissue injury or after hypoxia or local absence.   Most importantly, cathepsin D is the N-terminal of the normal form of β-amyloid. At the N-terminal side of the -Glu-Val-bond by 3 amino acid residues from the -Asp- residue Atypical hydrolysis produced a 5.6 kDa product (band 3, Table 5). You. This fragment is a blot taken from incubation without cathepsin D Was not present in the equivalent part of. Furthermore, this fragment is a full-length β-amyloid peptide It is of a suitable size (5.6kDa) to contain cathepsin D in β-acetate. The second site near the C-terminal region of the myloid peptide should also cleave APP Suggests not.   In fact, the precursor substrate for such C-terminal cleavage is also labeled with Mr (10.0 kDa). It was identified in band 5 shown. The size of this fragment is such that it spans the entire C-terminal region. Including most, if not all, parts of APP593-594 single-Glu- Implied by Val-cleavage.   APP695 appears to be an ideal substrate for cathepsin D cleavage, but It contains a number of other peptide bonds that were not cleaved by Psin D. They are The fact that it was not hydrolyzed indicates that cathepsin D within the folded APP structure. It reflects the high degree of isolation of those sites away from those approaching. Of hydrophobic residue pairs Most would be expected to reside in the hydrophobic APP protein core. same For the same reason, the sites proved to be hydrolyzed by cathepsin D (Table 5). ) Did not always contain the optimal cathepsin D recognition motif. Will be revealed. In order to be located on the protein surface, such sites are D does not contain more polar or charge than is ideal for catalytic cleavage. I have to. In this regard, 3 of the 5 internal cleavage sites are cleavable It should be noted that it contained 2 proline residues in 8 residues. Such remains Groups are often associated with branch points in secondary structure or are often on the protein surface. It has to do with the turn seen.   In a side-by-side immunoblot (Figure 12), some of the peptides produced (indicated by arrows) Is a monoclonal antibody C286.8A against the N-terminal residue of β-amyloid. Reacted. They move to the same position as Band 3 (Table 5) in Figure 12a. Band, Mr 9-10 kDa doublet, M co-migrating with band 5 (Table 5) in Figure 12a. r 14 kDa doublet, 16-18 kDa doublet migrating with band 6 in Figure 12a, And a Mr 40 kDa band was included. Of the sequenced bands (Table 5), the bands Only 3, 5 and 6 were in the immunoblot of Figure 12c. Co-migrated with the more detected band. Consistent with this, those in Table 5 N-terminal sequence suitable for inclusion of β-amyloid epitope only in the same three bands And was of size.   The time course of the formation of β-amyloid immunoreactive degradation products described in FIG. At different molar ratios of cathepsin D and APP in the presence and absence of pepstatin A It was performed both in the presence (Figure 13). In the absence of inhibitor, each initially had about Mr. A time-dependent accumulation of low molecular weight fragments starting from the formation of 16-18 and 28 kDa bands. Was observed. At 2 hours, a band of Mr about 40 kDa was observed. 16-18kDa and 40kD The band of a was further enhanced after 2 hours, but the intensity of the 28 kDa band was It remained constant over time. The intensity of 16-18kDa and 40kDa is less than 8 hours later Did not increase above. Between 8 and 21 hours, Mr at about 14, 10 and 5.6 kDa The intensity of the detectable band increased substantially. The latter three bands are 16 ~ It did not enhance in parallel with the 18 or 40 kDa band, so it was a 14, 10 and 5.6 kDa band. Is probably the result of secondary degradation of any or all of the 16-18 kDa or 40 kDa bands. I wondered. The 16-18, 10 and 5.6 kDa bands described in Figure 13 are listed in Table 5. And corresponds to the same Mr band as shown in Figure 12c. Observed in Figure 13 All bands were inhibited by pepstatin A, which means that they Confirm that this was caused by the action of D.   FIG. 23 shows the shape of cathepsin D, including those identified by the time Table 5 was generated. It provides up-to-date information on the sequences of the APP fragments that are made. It also converts the sequence to Figure 12c. Correlate with the particular C286.8A immunoreactive band observed in. Each C286.8A immune reaction For the sex band, the corresponding segment of the sequencing blot is C286.8A epi Includes a taupe and is therefore of sufficient size and size to account for the immunoblot band. One or more fragments with rows were given (Fig. 23a). Other than N-terminal of mature βAPP In addition, digestion with CD results from 7 different cleavages at the N-terminus of βAPP (Fig. 23b). And the reported specificity of cathepsin D (A. Moriyama et al., 1990, J. et al. Biochem., 88: 619; van Noort et al., 1989, J. Biol. Chem., 264: 14159; and And M. Tanji et al., 1991, Biochem. Biophys. Res. Comm., 176: 798) Match. The fragmentation pattern (Figure 23b) shows that the formation of the 5.5kDa fragment was a 38kDa peptide. Or the N- and C-termini of large precursors such as the unidentified transient 28 kDa fragment of Figure 13 It suggests that it is caused by nibbling. 5.5kDa exempt Epidemiologically reactive fragments appear to derive directly from 10-12 kDa fragments with the same sequence. That And the Mr 15-16 kDa and 18-19 kDa fragments show full-length copies of βAP. Appears to be of sufficient size to include. Apparently, 10-12kDa immune response Other products, such as those resulting from further processing of the responsive fragment, are likely to No longer detected due to decomposition or loss during electroblotting Maybe.   Catheps as a major protease in amyloid formation in Alzheimer's disease The close relationship of Shin D now accounts for other observations made regarding this disease . First, APP accumulates in lysosomes and is processed there to amyloid. There is a lot of evidence that it gives rise to forming fragments (Haas et al., 1992, Nature, 357: 500). ). Lysosomal acidic pH favors amyloid deposition (Burdick et al., 1992) , J. et al. Biol. Chem., 267: 546). Second, cathepsin D is a lysosomal protease While at the same time, there is considerable level associated with amyloid deposits in Alzheimer's brain. Has also been demonstrated by histochemistry (Cataldo et al., 1990, Proc. N. atl. Acad. Scl. USA 87: 3861).   Third, β-amyloid released by cells in culture is β-amyloid 1- 3 amino acids N-terminal to the abundant sequence beginning with the Asp 597 residue commonly found in 42 Contain a small amount of N-terminal sequence beginning at a residue Val 594 (Haas et al., 1992, Natur. e, 359: 322). This small amount of sequence is probably at position 593-594, ie cathepsin D. The same site that has just been proven to undergo specific proteolysis by It is caused by the direct proteolysis of the Glu-Val bond of E. Cathepsin D is -Glu- Since both Val-bonds and -Met-Asp-bonds can be hydrolyzed, Haas et al. Specificity required to form both two sequenced β-amyloid fragments It is emphasized here to have.   Fourth, the cysteine protease inhibitor E-64 and leupeptin are LC-99 cells. Had no effect on β-amyloid release by vesicles Inhibitors suppressed this release (Shoji et al., 1992, Science, 258: 126). Β-amyloid formation by these cells was It is shown that it was catalyzed by the enzyme. The remaining proteases that carry out such reactions Candidates should not be blocked by the cysteine protease inhibitors used in those studies. It may be lysosomal cathepsin D.   Furthermore, APP has a series of hydrophobic residues between the C-terminus of β-amyloid and the membrane anchor sequence. Contains residues. Some peptide bonds in this region are hydrolyzed by cathepsin D. Can be decomposed. In fact, the -Leu-Val-peptide bond at positions 645-646 is a PEPTIDE SORT computer. It is emphasized that it is a cathepsin D recognition site that is possible by the program. this The site may segregate with certain forms of familial Alzheimer's disease (FAD) Close to the positions of the three point mutations shown. Cleavage within this region and Cleavage of the -Glu-Val- bond at positions 593-594 may explain the size of band 3 in Table 5. Can be. The FAD mutation at this site is due to cathepsin D AP within this region. It will increase the rate of P cleavage.   Probably -Asn-Leu- to -Glu-Val-cleavable linkages at S2 'and S3' sites. Mutations in the sequence may increase cathepsin D cleavage. Whether this is the case To investigate, we use the substrate N-dansyl-Ile-Ser-Glu-Val-Lys-Met-As. p-Ala-Glu-Phe-Arg-NH2(SEQ ID NO: 7) and the K-M pair have been replaced by NL Thus, cathepsins that hydrolyze similar peptides that mimic the FAD mutations described above. The abilities of D and P2 enzyme peak B were compared (Fig. 14). Both enzymes are M- in the long-term time frame The wild type peptide was cleaved at the D and E-V bonds, while a short incubator was used. Only a few cleavages were observed at the basation time (Fig. 14). In contrast , The cleavage of the mutant peptide by both enzymes is more than that observed with the wild type peptide. It happened at an initial speed of 30 to 50 times. The single metabolite it produces holds for 4.4 minutes. It has a longevity and was not previously seen using wild type peptides. The product was then purified and mass analyzed [M-H]+= 907 and amino acid composition analysis Was identified as N-dansyl-ISEVNL. Therefore, this product is the L-D bond of the substrate. Must result from hydrolysis during. This cleavage by cathepsin D is β- It also releases peptides with the same N-terminus as found in the predominant form of amyloid, and The -NL-mutation found in the specific early-onset FAD of the lever is an amyloidogenic protease By providing a site that is more rapidly cleaved by cathepsin D, β-amido It provides a mechanism to increase the rate of loid formation. Possible β -Increased rate of amyloid accumulation is due to the early-onset form of Alz associated with this APP mutation. It can induce Heimer's disease.   Cathepsin D-induced wild type holo βAPP695 and βAPP695ΔNL (the latter is The rates of hydrolysis of 595L596D to NL with the FAD mutation were compared (Figure twenty four). At pH 5.0, both substrates were hydrolyzed at comparable rates with the 18-19 kDa fragment and 15-16 kDa. A fragment was generated. In contrast, a 10-12 kDa fragment formed from wild-type βAPP695 And the 5.5 kDa fragment were barely detectable by 20 hours, while βAPP69 In 5ΔNL hydrolysis, fragments with their same Mr value were clearly observed. 5.5 The kDa and 10-12 kDa bands are 5-1 less than the corresponding rates in wild-type βAPP695. It was estimated to be formed from βAPP695ΔNL at a rate 0 times greater. βAPP695 The ΔNL fragment co-migrated with the wild type βAPP695 fragment as well as the recombinant C-100 fragment, The idea that these fragments result from cleavage at or near the N-terminus of βAP Match with E.   ΔNL F to increase the rate of hydrolysis catalyzed by cathepsin D The effect of the AD mutation is that the N-dane occurs at the LD bond adjacent to the N-terminal residue of βAP. Greatly increases the rate of CD-catalyzed hydrolysis of sil-βAPP591-601-amide Consistent with the effect of the same substitution (FIG. 14), and 5.5 kDa and 1 from βAPP695ΔNL. Increased rate of formation of the 0 kDa fragment with either 593E-594V or 596M-597D binding This is because cleavage of 596L-597D is easier than that of wild-type βAPP of Escherichia coli. Suggest that. The βAPP695ΔNL fragment is presumed to contain the full-length copy of βAP. And, as such, is characteristic of the Swedish form of familial Alzheimer's disease. Can act as an intermediate for id deposition. Cathepsin D-dependent amilo of APP The effect of the Swedish mutation on increasing the rate of idation processing was confirmed by the Further emphasize the importance of CD in id formation.   An important candidate for amyloidogenic proteases in Alzheimer's disease And the identification of cathepsin D in the past made efforts to develop inhibitors for the treatment of this disease. Greatly help. For example, specific cathepsin D inhibitors are toxic to β-amyloid. Inhibiting sexual accumulation could provide therapeutic benefit. In this specification The new information provided to us is about other asparagus, such as renin and HIV protease. As demonstrated in the design of new inhibitors of formate proteases, It makes the theoretical design of binding inhibitors relatively easy.   Alternatively, cathepsin D is now randomized or semi-randomized in the drug library. High-performance using an in vitro peptide assay to identify therapeutic inhibitors throughout the study Suitable for use in throughput screening. Appropriate for such purpose As a sei, the N-dansyl peptide described in Examples 2 and 3 of the present invention is used. I can give you a essay.Example 10. Identification of serine proteases with C-terminal APP processing specificity   Table 4 shows that the human brain is capable of performing C-terminal processing of recombinant APP. , And in some cases their serine protea It was shown that the enzyme could be inhibited by aprotinin. Such protea In order to attempt easier isolation of the protease, aprotinin-cephalo was used as an initial step. Another isolation scheme has been devised that incorporates affinity purification on Example 1, method 2).   Application of this procedure to further purification of the P2 fraction was successful in isolating APP degrading activity. Was (Fig. 15). Recovered from the aprotinin-sepharose column by acid elution. The resulting active fraction was further purified on a Mono-Q column (Fig. 16). The active fraction (Fig. 16a) , To the C terminus of APP When analyzed by immunoblotting using a polyclonal antibody, it was found to be 11 kDa and 14 kDa. And demonstrated the ability to form a 18 kDa C-terminal APP fragment (Fig. 16b). Minimum product Migrated with the recombinant C-100 standard. Anti-β-amyloid monoclonal antibody C Re-assay for APP degrading activity in the active fraction using 286.8A showed the same three products. Band detection was reached (Fig. 16b). C286.8A antibody as described in Example 6 (iii). Recognizes the first seven amino acid residues of the β-amyloid peptide. Studies show that all three products contained full length β-amyloid.   One or more of those product peptides are amyloid or β-amido. By further processing of those peptides at the C-terminus of the Lloyd region, β-amido Lloyds can be generated. Therefore, the serine involved in the formation of those products Protease activity may play some role in amyloid formation.   Enzyme activity forming the above 11, 14 and 18 kDa product bands is broad from Mono-Q Elutes as a peak of, and probably results from the action of multiple proteases. Yes. Based on the recovery of the A280nm absorbing component from the Mono-Q column, pool X, Y and Three proteolytic activity pools were prepared from the Mono-Q column fractions designated Z and Z. (Example 1, Method 2).   It is not possible to rule out protein aggregation that can occur during chromatography However, chromatographs of each pool on Superdex 75 consistent with an apparent Mr> 75kDa Enzyme activity was recovered in the interstitial volume in the ruffee (data not shown). Pool Y represents the purest pool when analyzed on SDS-PAGE and is of the order of 100 kDa. A major staining band was shown at Mr. Select pool Y for further characterization I chose. The pH dependence of APP hydrolysis by pool Y is pH 7. Optimal values were shown between 9 (Fig. 17a), and the enzyme activity showed a sodium chloride concentration of 42 mM. It was gradually inhibited by increasing over (Fig. 17b). Sense of inhibitor of the enzyme Passivity studies (Figure 18a) show that it is inhibited by PMSF and aprotinin It is a serine protease because it is not affected by tatin A, E-64 or EDTA. This was confirmed (Fig. 18a). Benzamidine, a serine protease inhibitor Had no effect on this enzyme, which means that the trypsin-like endoprotea Suggest that it is not a case. Probably the enzyme is at the S1 subsite Chymotrypsin-Phase with Specificity for Cleavage of Substrates Containing Neutral Hydrophobic Residues Millie's.   Therefore, further inhibitor studies (Figure 18b) showed that the activity of pool Y protease It is strongly inhibited by trypsin inhibitor II, α-2-antiplasmin and TPCK. Was shown. Weak inhibition by chymostatin and α-1-antichymotrypsin was also observed. However, TLCK did not inhibit at all. Cathepsin G plays a role in APP processing Has been proposed by other researchers to achieve the Immunoblot analysis of pooled Y protease fraction using internal antibody The presence of phosphoprotease could not be detected. 11, 14 and 18kDa N-terminal sequence analysis will identify the cleavage site, which is already underway.Embodiment 11 FIG. Design of therapeutic cathepsin D inhibitors   This example is described in Schechter et al., 1967, Biochem. Biophys. Res. Use the nomenclature of Commn., 27: 157. In this nomenclature, The amino acid numbers in the adjacent substrates correspond to the peptide bonds that are cleaved by the enzyme. Turn according to their position It is numbered. The peptide substrate amino acid side chain on the N-terminal side of the scissile bond is P1 to Pn are numbered consecutively as the distance from the sexual bond increases. Off The peptide substrate amino acid side chains on the C-terminal side of the scissile bond are sequentially numbered P1 'to Pn'. It is numbered. The P1 and P1 ′ amino acid side chains are linked to the peptide bond that is Corresponds to the amino acids involved in the formation of bonds. P1 to Pn and P1 'to Pn' The nooic acid side chain and its corresponding series of enzyme subsites S1-Sn and S1'-Sn '. It is imagined that each forms a specific interaction. S subsidy corresponding to P side chain Interacts with the binding energy for stabilization of the protease-substrate complex. Contribute and thus add specificity to the interaction.   The approach taken in the development of peptidomimetic inhibitors has been shown to work with purified cathepsin D. The N-dansyl peptide substrate of Examples 2 and 3 was used to perform the same enzymatic assay. Either the assay or the holoAPP degradation assay described in Example 8 can be used. .Optimal peptide length for proteolytic cleavage by cathepsin D in vitro Array quantification . Sequence Dns-Ile-Ser-Glu-Val-Lys-Met-Asp-Ala-Glu-Phe-Arg-NH2(Distribution Apparent kinetics of enzymatic hydrolysis, starting with the dodecapeptide in column no. 7) Of the peptide from either the N-terminus or the C-terminus for biological parameters The effect of shrinkage is measured at acidic pH and optimum ionic strength. Optimal length peptide Of changes in amino acids at each position in Km and Vmax of hydrolysis Measure the sound.Inhibitor synthesis . Suitable for the essential amino acid sequence (from 1a and b above) required for optimal cleavage A peptidomimetic compound containing the appropriate spacer is synthesized. In those peptides Has the same amino acid sequence as found near the cleavage site in the APP substrate, eg Glu-Ile-Ser-Glu-Val-Lys- Met-Asp (SEQ ID NO: 4) and Trp-His-Ser-Phe-Gly-Ala-Asp-Ser (SEQ ID NO: 5) Or, alternatively, to study the ability of cathepsin D to inhibit in vitro. Based on the amino acid sequence that was found to confer optimal binding to cathepsin D based on You can choose. Glu-Ile-Ser-Glu-Val-Lys-Met-Asp (SEQ ID NO: 4) and And Trp-His-Ser-Phe-Gly-Ala-Asp-Ser (SEQ ID NO: 5), a P1-P1 'bond Are EV and FG, respectively.   The above sequences or sequences showing optimal cathepsin D inhibition (probably N and / or (Including short variants with C substitutions) to obtain any possible stereochemical configuration. Using the appropriate synthetic route and to any of the following standard spacer groups: Thus the -CO-NH- atom of the peptide bond between P1 and P1 'has been replaced, Synthesize peptide inhibitors: reduced amides, hydroxy isosteres, ketone isosteres, Dihydroxy isostere, statin analog, phosphonate or phosphonamide, reverse Inverted amide. Most of those inhibitors will function as transition state analogs.   In vitro assay of the invention (N-dansyl peptide assay or holo APP Of those first generation compounds as measured using any of the degradation assays) Efficacy can be optimized by some or all of the following:   (I) Addition or deletion of adjacent amino acid residues;   (Ii) Alteration of amino acid side chain morphology (D or L) at each position of the inhibitor;   (Iii) Boc or acetyl (N-terminal) or O-Me, O-benzyl or Substitution of N- and C-termini with protecting groups such as N-benzyl (C-termini).   Besides the inhibitors theoretically developed according to the above method, other known cathepsin D Inhibitors can also be used as inhibitors for the treatment of Alzheimer's disease or with optimization of inhibitory activity and Overall as a starting point for the development of new derivatives for the treatment of Luzheimer's disease. Or partially used. Examples of such inhibitors include: 1-deoxynojirimidine (Lemansky et al., 1984, J. Biol. Chem., 259: 10129); diazoacetyl-norleucine methyl ester (Keilova et al., 1970, Fe bsLett., 9: 348); Gly-Glu-Gly-Phe-Leu-Gly-Asp-Phe-Leu (SEQ ID NO: 6) (Gub enseck et al., 1976, Febs Lett., 71:42); pepsin inhibitor from Ascaris (Keilova). 1972, Biochem. Biophys. Acta, 284: 461); Pepstatin (Yamamoto et al., 1 978, European Journal of Biochemistry, 92: 499).Example 12. C-terminal by human embryonic kidney (HEK) 293 cells maintained in culture Effect of cathepsin D inhibitor pepstatin A on the formation of terminal APP fragments   In this example, peptatin A, an inhibitor of cathepsin D activity, was tested in vitro. The same size as shown to be formed from APP 695 by cathepsin D in HE producing a 15-kDa C-terminal APP fragment and releasing it into tissue culture medium It is shown to inhibit the ability of K293 cells in vitro. HEK cells transfect Release β-amyloid from the cleaved APP 695 and thus amyloidogenic A It is known to contain a protease required for PP processing [C. Haa s et al., 1992, Nature, 359: 322]. Therefore, those cells should be studied for β-amyloid formation. It provides a suitable cell model for research. APP751 / present in those cells The endogenous level of 770 served as a substrate for the studies outlined below. We are 4 00 ml HEK293 cells were grown in suspension culture. Some cultures used DMSO solvent only (maximum Final concentration 0.01% v / v) or DMSO + 10 μM final concentration of pepstatin A Cells were grown in containing medium. As is clear from Figure 19a, DMSO also DMSO + pepstatin also increased the growth rate of HEK293 cells at the concentrations used. It had no adverse effect. DMSO treated cells or DMSO + pepstatin A treated cells An aliquot (185 ml) of medium taken in late log phase from either is recommended Procedure [Axen R. Et al., 1967, Nature, 214: 1302] by CNBr-activated Sepharose 4 It was immobilized on Sepharose 4B using B (Pharmacia). Monoclonal C28 It was passed through a column of the same size (1.6 x 5 cm) of 6.8A (Example 6). 500m before sample loading The column was equilibrated with 100 mM sodium hydrogen carbonate buffer pH 8.3 containing M NaCl. HE The β-amyloid-containing APP fragment released into tissue culture medium by K293 cells is Bound to immobilized monoclonal antibody, then containing 0.025% v / v Triton X-100 1 The column was eluted at a flow rate of 1 ml / min by washing with 00 mM glycine pH 2.4. Was. The elution fraction (4 ml) may be bound to the column and then eluted from the column. The immunoblot method of Example 8 was used to detect any APP fragment. I did. Immunoblot detection was performed using the anti-C-terminal antibody of method i) of Example 6. Was. The fraction detected by this method is the N-terminal heptapeptide of β-amyloid. Sequence (to illustrate binding to immobilized C286.6A) and C-terminal region or one of its Would have to contain a moiety (to account for reactivity with anti-C-terminal antibody) U.   Figure 19b shows growth in the presence of either DMSO alone or DMSO + pepstatin A. Recovered in the eluate fraction from the column of immobilized C286.8A loaded with cultivated cell medium. The amount of C-terminal fragment is compared. Chromat The graphs were performed in parallel under the same conditions. Obviously, Pepstatin A Treatment with the eluted 15-16 kDa can be detected by immunoblot Significantly reduced the amount of APP-derived fragments. This fragment has the N-terminal sequence G-A-D-S-V- Fragments formed in vitro by cathepsin D with P-A- (Table 5 and Figure 23) Small size with the N-terminus corresponding to some forms of β-amyloid It may represent an intermediate during cell formation of the 5.6 kDa fragment. Cathepsin D in vitro No other APP fragment formed was detected in this experiment. Undetected fragments are detected It is present at levels below the threshold or is modified intracellularly by other proteases. It may have been decomposed into. This experiment characterizes the formation of amyloid in cells HEK293 cells, a generally accepted cell line for At least one APP fragment that more closely resembles the APP695 fragment formed in vitro. Generating and releasing, and the formation of this fragment results in a non-toxic amount of cathepsin D inhibitor. Prove that it will be more hindered. Thus, peptide-based inhibitors of cathepsin D Have utility in altering the APP processing of cells.Example 13. Inhibition studies   N-dansyl-ISEVKMDAEFR-NH with cathepsin D2Using in vitro hydrolysis of 250 selected from the renin and HIV-protease inhibitor programs Of peptidic compounds for their ability to inhibit human cathepsin D. I learned. Among them, the compounds identified in Table 6 below are effective cathepsics. It showed an inhibitory activity on protein D.   The structures of the inhibitors corresponding to the numbers given in Table 6 are given in Table 7 below:   In all the above formulas, the abbreviation "BOC" represents tert-butoxycarbonyl.   The above inhibitors can be prepared as follows: Inhibitors 1, 2, 3, 4, 10 and 20 correspond to US patent application Ser. No. 08 / 059,488 filed May 10, 1993 Described in German patent application DE 4,215,874 filed on May 14, 1992 . The disclosures of both of these applications are incorporated herein by reference. Their inhibition The agents are disclosed to be antiviral agents, especially HIV protease inhibitors. Obstruction Harmful agent 1 was prepared as follows.   First stage: 614 mg (2.20 mmol) of (2R) in 10 ml of anhydrous dichloromethane -N- (tert-butoxycarbonyl) -2-amino-2- [2- (1,3-dithio) Oran-2-yl)] acetic acid (EP 412 350) and 337 mg (2.20 mmol) 1-hydr 434 mg (2.10 ml) of a stirred solution of roxybenzotriazole (HOBT) cooled to 0 ° C. Limol) dicyclohexylcarbodiimide (DCC), and the mixture Stir for a minute. Then 1.10 g (2.20 mmol) of 1- in 10 ml of dichloromethane {(2R, S, 4S, 5S)-[5-amino-6-cyclohexyl-4-hydro Xy-2- (1-methyl) ethyl-hexanoyl]}-S-isoleucinyl-2 -Pyridylmethylamide dihydrochloride (EP 437 729) and 0.88 ml (8.0 mmol) N -Add a solution of methylmorpholine dropwise. Remove the cooling bath and allow the reaction mixture to Stir for 2 hours at warm temperature. The end of the reaction is determined by thin layer chromatography. The resulting urea was removed by filtration, the filtrate was concentrated in vacuo and 90 g of silica gel was added. Crude by chromatography on column (dichloromethane: methanol 95: 5) Purify the product. 1.29 g (88% of theory) of compound: Is obtained as a pale powder.   Second stage: 2.41 g (3.28 m) in 17 ml of 4N gaseous hydrogen chloride / anhydrous dioxane solution A solution of said compound 27 in (mol) is stirred at 0 ° C. for 30 minutes. Then 15 ml of toluene Is added and the mixture is concentrated in vacuo. This process is repeated two more times, then the residue Is triturated with ether, suction filtered and dried under high vacuum on potassium hydroxide (KOH). And 2.29 g (98% of theory) of compound: Is obtained as a colorless powder.   Third stage: 0.80 g (2.40 mmol) of (2S) in 20 ml of anhydrous dichloromethane -3-tert-Butylsulfonyl-2- (1-naphthylmethyl) propionic acid [H . Buhlmayer et al., 1988, J. Med. Chem., 31: 1839] and 0.40 g (2.64 A stirred solution of rimol) HOBT cooled to 0 ° C. was treated with 0.52 g (2.52 mmol) DCC. And then Stir for 5 minutes. Then before 1.55 g (2.19 mmol) in 30 ml dichloromethane A solution of Compound 28 and 0.96 ml (8.74 mmol) of N-methylmorpholine was added dropwise. Then, the reaction solution is stirred at room temperature for 2 hours. The resulting urea is removed by filtration and the filtrate Concentrate in air and optionally chromatograph on 360 g silica gel ( Purify the crude product with dichloromethane: methanol 95: 5). Colorless powder 586 mg (28% of theory) of non-polar (2R) -isomer and 690 mg (33 %) Of the polar (2S) -isomer is obtained.   Inhibitors 2,3,4,10 and 20 are suitable acids with suitable amine hydrochlorides (of which The starting materials are known or can be prepared by conventional means) and cups It can be similarly prepared by ringing. In the case of inhibitors 3 and 20, It may be necessary to start with the compound having the formula: The preparation of compound 29 is similar to that of compound 27, except that 249 mg (0.89 mmol ) Of (2R) -N- (tert-butoxycarbonyl) -2-amino-2- [2- ( 1,3-dithiolan-2-yl)] acetic acid [EP 412 350] and 440 mg (0.81 mmol) ) 1-{(2R, S, 4S, 5S)-[5-amino-6-cyclohexyl-4 -Hydroxy-2- (2-propenyl) hexanoyl]}-S-isoleucine Starting from lu-2-pyridylmethylamide dihydrochloride [prepared according to EP 437 729] , And chromatography on 24 g of silica gel (dichloromethane: methano 9: 1) to purify the crude product. 553mg (93%) of compound as pale powder Item 29 is obtained. Then the preparation of the amine hydrochloride is similar to that of compound 28, but However, starting from 560 mg (0.91 mmol) of compound 29. 452 mg as colorless powder ( 91%) of the amine hydrochloride is obtained.   Inhibitor 10 would require a starting material of the formula: The preparation of compound 30 is similar to that of compound 27, except that 258 mg (0.92 mmol ) Of (2R) -N- (tert-butoxycarbonyl) -2-amino-2- [2- ( 1,3-dithiolan-2-yl)] acetic acid [EP 412 350] and 500 mg (0.84 mmol ) 1-{(2R, S, 4S, 5S)-[5-amino-6-cyclohexyl-4 -Hydroxy-2- (2-phenyl) hexanoyl]}-S-isoleucinyl- Starting from 2-pyridylmethylamide dihydrochloride [prepared according to EP 437 729], Chromatography on 20 g of silica gel (dichloromethane: methanol   95: 5) to purify the crude product. 593 mg (90%) of compound 3 as an amorphous powder You get 0. Then the preparation of the amine hydrochloride is similar to that of compound 28 but only 589mg Starting from (0.75 mmol) of compound 29. 484 mg amine hydrochloride as a colorless powder A salt is obtained.   Inhibitor 7 may be European Application Publication EP 0 472 077 published February 26, 1992. Are known and their entire contents are incorporated herein by reference. The inhibitor Are disclosed therein as inhibitors of HIV protease activity.   Inhibitors 8 and 13 are described in European patent application EP 0 441 9 published Aug. 14, 1991. Known from 12, the entire content of which is incorporated herein by reference. The obstacle Harmful agents are disclosed therein as inhibitors of renin.   Inhibitors 9, 15, 16 and 19 are European patent applications published on 26 February 1992 Open EP 0 472078 (this is the same as US Pat. No. 5,147,865 issued Sep. 15, 1992) , And the entire contents of both applications are incorporated herein by reference. You. The inhibitor is disclosed therein as an inhibitor of HIV protease activity .   Inhibitors 11 and 12 are described in pending US Application No. 07 / 920,216 filed Jul. 24, 1992. And European patent application EP 0 528 242, published February 24, 1993, 8 August 1991. It is described in the German patent application DE 41 26 485 filed 10 / month. Those 3 applications Is incorporated herein by reference. The inhibitor is It is disclosed as an inhibitor of Rotase activity. Both of these inhibitors are It can be prepared as:   First stage: 5.00 g (20 g in 100 ml of a 4N solution of gaseous hydrogen chloride in anhydrous dioxane) .21 mmol of (S) -2- (tert-butoxycarbonylamino-1-phenyl) Lubut-3-ene [J.R. Luly et al., 1987, J. Org. Chem., 52: 1487] Stir at warm temperature for 30 minutes. Then 15 ml of toluene are added and the mixture is concentrated in vacuo. . This work The procedure is repeated two more times, then the residue is triturated with a little ether, suction filtered and KO 3.69 g (99% of theory) of the compound when dried under high vacuum on H: Is obtained as colorless crystals.   Second stage: 4.81 g (22.13 mmol) of N- (te in 40 ml of anhydrous dichloromethane. rt-Butoxycarbonyl) -L-valine and 3.29 g (24.35 mmol) HOBT at 0 ° C. The stirred solution is treated with 5.29 g (25.65 mmol) DCC and stirred for 5 minutes. Next Then 3.70 g (20.12 mmol) of compound 31 and 8.85 g (80. A solution of 48 mmol) N-methylmorpholine is added dropwise. Remove the cooling bath The reaction mixture is stirred at room temperature for 2 hours. Finish the reaction by thin layer chromatography Therefore, it is determined. The resulting urea was removed by filtration and the filtrate was concentrated in vacuo and Chromatography on 450 g of silica gel (dichloromethane: methanol 95: 5) to purify the crude product. 6.07 g (87% of theory) of compound: Is obtained as a colorless foam.   Third stage: 6.08 g (17.53 g) in 100 ml of 4N gaseous hydrogen chloride / anhydrous dioxane solution (32 mmol) of the compound 32 is stirred at room temperature for 30 minutes. Then 15 ml of toluene Add and concentrate the mixture in vacuo. This process is repeated two more times and then the residue is Triturate with a small amount of ether, filter with suction, and dry under high vacuum on KOH to give 4.90 g (theoretical 99% of value) compound: Is obtained as a colorless powder.   Fourth stage: 1.50 g (4.47 mmol) of (2S) in 15 ml of anhydrous dichloromethane -3-tert-butylsulfonyl-2- (1-naphthylme 1839] and 0.66 g (4.92 mmol) of HOBT at 0 ° C. with stirring at 0.97 g (4.69 mmol). DCC and stir for 5 minutes. Then 1.15 g in 10 ml of dichloromethane (4.07 mmol) of compound 33 and 1.80 ml (16.27 mmol) of N-methylmorpholine Solution is added dropwise and the reaction is stirred at room temperature for 1 hour. The resulting urea is filtered The filtrate was concentrated in vacuo and chromatographed on 270 g of silica gel. Purify the crude product by means of a charge (dichloromethane: methanol 95: 5). 2.01 g (88% of theory) of compound: Is obtained as a colorless foam.   Fifth stage: A 0 ° C. stirred suspension of compound 34 in dichloromethane was added with 2 equivalents of m-chloro. Treat with perbenzoic acid (MCPBA) (80% strength) and stir at this temperature for 2 hours. Next Then another 1 equivalent of MCPBA is added and the mixture is stirred for another hour at room temperature. Then Ethyl acetate was added and the reaction mixture was adjusted to 10% Na2SOThreeStir in solution. Separate the organic phase , NaHCOThreeWash 3 times with solution and MgSOFourDry on top. The solvent is evaporated in vacuum The residue was triturated with a little ether / pentane and the compound: Is obtained as a colorless powder.   6th stage: Compound 35 and (2S) -2- (trifluorome in n-propanol Til) pyrrolidine [G.V. Shustov et al., 1987, Isvest. Akad. Nauk. SSSR, 1422 ( engl)]] (for preparing inhibitor 11) or (2S) -2- (trifluoro) Methyl) piperidine (inhibitor Stir any of the solutions in 13) at elevated temperature in a pressure vessel. Cooled After that, the reaction mixture is concentrated in vacuo and chromatographed on silica gel. To purify. The inhibitor is obtained after trituration with n-pentane.   Inhibitors 5 and 6 are within the general teaching of EP 0 441 912 (supra), among which It can be prepared according to the preparation method taught. For example, inhibitor 5 is Can be prepared as follows:   First stage: 300 g (1.91 mol) of L-phenylalanine and 360 ml of dioxane and 3 60 ml H2Suspend in O. 432.9 g (1.98 mol) of di-tert- with stirring at pH 9.8 Add butyl dicarbonate. Keep the pH constant with about 975 ml of 4N NaOH . After 16 hours, the reaction mixture was extracted with ether and the aqueous phase adjusted to pH 3-4 with citric acid. , Then extracted twice with ether and twice with ethyl acetate. Combine the organic phases and water And wash three times. Concentrate in a rotary evaporator and wash with diethyl ether / hexane. Crystallized from xane, 291.6 g (60.7%) of compound: Is obtained.   Second stage: 265 g (1.0 mol) of compound 36 was dissolved in 2 l of methanol, and 20 g of 5 Hydrogenate on% Rh / C at 40 atmospheres for 5 hours. Touch by suction filtration through Celite The medium is removed, the catalyst is washed with methanol and the resulting solution is concentrated. 271g (100%) compound: Is obtained.   Third stage: 163.0 g (0.601 mol) of compound 37 and 40.3 g (0.661 mol) of N, O- Dimethylhydroxylamine is dissolved in 2 l methylene chloride at room temperature. At 0 ° C Then, 303.5 g (3.005 mol) of triethylamine is added dropwise (pH ~ 8). Most At high -10 ° C, add 390.65 ml (0.601 mol) of 50% solution of n-PPa in methylene chloride Add dropwise. The mixture is warmed to 25 ° C overnight and stirred for 16 hours. Then concentrate the reaction mixture Then add 500 ml of saturated bicarbonate solution to the residue and stir the mixture at 25 ° C for 20 minutes. . After extracting 3 times with ethyl acetate, the organic phase is washed with Na2SOFourDry on and concentrate. Crude yield: 178 g (94.6%). Chromatography of the crude product on silica gel Phase CH2Cl2: CHThreePurify with OH 98: 2). 136.6 g of compound: Is obtained.   Fourth stage: 63.7 g (0.21 mol) of compound 38 in a flame dryer under nitrogen Was dissolved in 1.5 l of alumina-treated ether and 10 g (0.263 mol) at 0 ° C. LiAlHFourIn portions and then the mixture Stir for 20 minutes at 0 ° C. Then 1 l of H250 g (0.367 mol) KHSO in OFourSolution of Carefully add dropwise at 0 ° C. The phases are separated and the aqueous phase is combined with 3 x 300 ml diethyl ether. And the combined organic phases are extracted 3 times with 3N HCl and NaHCO 3.Three3 times with solution and then with NaCl Wash twice with liquid. The organic phase is Na2SOFourDry on and concentrate. 45g (84.1%) conversion Compound: Is collected. Compound 39 is immediately further processed or stored at -24 ° C for 1-2 days You.   Fifth stage: 14.6g (35mmol) of "instant ylide" (Fluka 69500) is suspended in 90 ml of anhydrous tetrahydrofuran. Cooling in ice While and at a reaction temperature of 20-25 ° C, in 45 ml of anhydrous tetrahydrofuran. A solution of 9.0 g (35 mmol) of compound 39 is added dropwise. Stir the reaction mixture for 15 minutes And then poured into 250 ml of ice, 150 ml of ethyl acetate / n-hexane (3: 1) each time. Extract twice with. Na2SOFourAfter drying over and concentrating, the residue is dried over silica gel. Purify by chromatography (mobile phase ether: hexane 7: 3). 3.2g ( 40.0%) of the compound: Is obtained.   6th stage: 202.4 g (0.8 mol) of compound 40 is dissolved in 1000 ml of mesitylene, Heat to 140 ° C with a water trap. At this temperature, 197 g in 800 ml mesitylene (1.6 mol) of N-benzylhydroxylamine and 1.6 mol of acetaldehyde The mixture is added dropwise over 2 hours. After 4 and 8 hours reaction time, equal volumes of Add N-benzylhydroxylamine and ethyl aldehyde in styrene dropwise. You. After a total reaction time of 16 hours, the mixture was concentrated and diethyl ether was added to the residue. Then mix the mixture with 1M KHSOFourWash with solution. Na2SOFourDried over and concentrated After that, the residue is chromatographed on silica gel (mobile phase ether: hexane 3 : 7). Compound: Is obtained.   7th stage: 18.1 g (45 mmol) of compound 41 (diastereomer C) in 300 ml Dissolve in methanol. After addition of 14.2 g (225 mmol) ammonium formate, the device Thoroughly N2Flush and add 3.6 g palladium / carbon (10%) You. The mixture is stirred at reflux for 3 hours. After cooling, remove the catalyst by filtration. Dissolved, concentrated the solution, dissolved the residue in ethyl acetate, and saturated bicarbonate solution. And wash twice. The organic phase is dried over sodium sulfate and filtered Dried, concentrated and dried under high vacuum. 11.36 g of compound: Is obtained.   Eighth stage: 6.6 g (21 mmol) of compound 42 is dissolved in 500 ml of methylene chloride. Water exclusion (CaCl2Tube) while stirring in pentamethylene anhydride in methylene chloride [50 ml salt 2.16 g (21 mmol) of pentanoic acid and 2.16 g (10.5 mmol) of dicarboxylic acid in methylene chloride Was prepared from cyclohexylcarbodiimide] at room temperature. 3 hours Afterwards, concentrate, take up the residue in ethyl acetate, wash with saturated bicarbonate solution, and Dry over sodium sulfate. Filtration and concentration followed by drying under high vacuum. 8.0g ( 95.2% of theory) of compound: Is obtained.   9th stage: 7.57 g (19 mmol) of compound 43 while removing water, 70 ml of 4N Stir for 30 minutes in hydrochloric acid / dioxane. The reaction mixture is concentrated and mixed with diethyl ether. Combine and evaporate to dryness. After drying under high vacuum, 5.54 g (16.5 mmol) corresponding Hydrochloride, 4.46 g (33 Limol) HOBT and 16.5 mmol Boc-Val-OH in 500 ml methylene chloride. Lend. After cooling to 0 ° C, the pH was adjusted to 8.5 with N-methylmorpholine and then adjusted to 3.5 7 g (17.3 mmol) dicyclohexylcarbodiimide are added. 16 hours at 20 ℃ After that, the urea was removed by filtration, the filtrate was concentrated, the residue was taken up in ethyl acetate and saturated. Wash with bicarbonate solution. After drying over sodium acetate, concentrate and Dry in the air. Compound: Is obtained.   Tenth stage: 1.8 mmol of compound 44 in 11 ml of 4N hydrochloric acid / dioxane for 30 minutes Stir. The reaction is concentrated, mixed with diethyl ether and evaporated to dryness. High truth After drying in air, 1.8 mmol of the resulting hydrochloride salt was dissolved in 50 ml of methylene chloride. Then cool to 0 ° C. After adding 1.8 mmol Boc-phenylalanine, The pH was adjusted to about 8 with lyethylamine and 875.2 mg (1.98 mmol) benzo Triazolyloxy-tris (dimethylamino) phosphonium hexafluorophore Add sulphate. After reacting for 16 hours at room temperature, the reaction mixture was concentrated and the residue was vinegared. Take up in ethyl acidate and wash 3 times with saturated bicarbonate solution. Inhibitor 5 in crude form Obtained and then purified by chromatography on silica gel.   Inhibitor 6 is obtained in the same manner as Inhibitor 5, except that in the eighth step methyl chloride 3-methylpentanoic acid anhydride [50 ml of methyl chloride 21 mmol 3-methylpentanoic acid and 2.16 g (10.5 mmol) disic in ren Prepared from lohexylcarbodiimide and filtered] is used.   Inhibitor 17 is within the general teaching of EP 0 472 077 (supra) and teaches therein. It can be prepared according to the prepared preparation method. For example, inhibitor 17 Can be prepared:   First stage: 5.07 g (20.00 in 100 ml of 4N gaseous hydrogen chloride / anhydrous dioxane solution) Mmol) of (S) -2- (tert-butoxycarbonylamino) -1-cyclohexyl Xylbut-3-ene [J.R. Luly et al., 1987, J. Org. Chem., 52: 1487] solution Is stirred at room temperature for 30 minutes. Then add 15 ml of toluene and concentrate the mixture in vacuo. I do. This process is repeated twice more, then the residue is triturated with a little ether and absorbed. 3.76 g (99% of theory) of the compound after draw filtration and high vacuum drying on KOH: Is obtained as colorless crystals.   Second stage: 4.63 g (21.3 mmol) of N- (ter in 40 ml of anhydrous dichloromethane t-butoxycarbonyl) -L-valine and 3.29 g (24.35 mmol) HOBT at 0 ° C. The stirred solution is treated with 5.29 g (25.65 mmol) DCC and the mixture is stirred for 5 minutes. Then 3.60 g (19.00 mmol) of compound 45 and 8.85 ml (30 ml of dichloromethane) A solution of 80.48 mmol N-methylmorpholine is added dropwise. Take a cooling bath The reaction mixture is stirred at room temperature for 2 hours. The reaction is completed with a thin layer Determined by matography. The resulting urea was removed by filtration and the filtrate was vacuumed. Concentrated in, and chromatographed on 450 g of silica gel (dichlorometa The crude product is purified by methanol / methanol 95: 5). 4.33g (65% of theory) Compound: Is obtained as colorless crystals.   Third stage: 4.32 g (12.30 g) in 100 ml of 4N gaseous hydrogen chloride / anhydrous dioxane solution A solution of 46 mmol of compound 46 is stirred at room temperature for 30 minutes. Then 15 ml of toluene Add and concentrate the mixture in vacuo. Repeat this step two more times and then remove the residue. Triturate with a little ether, filter with suction and dry under vacuum on KOH. 3.37g (theoretical value 95% of the compounds): Is obtained as a colorless powder.   Fourth stage: 4.47 mmol Boc-L-cyclohexyl in 15 ml anhydrous dichloromethane Luamine [M.C. Khosla et al., 1972, J. Med. Chem., 15: 792] and 0.66 g (4.92 mm Mol) HOBT at 0 ° C. was treated with 0.97 g (4.69 mmol) DCC, and The mixture is stirred for 5 minutes. Then 4.07 mmol of the compound in 10 ml of dichloromethane was combined. Object 47 and 1.80 ml A solution of (16.27 mmol) N-methylmorpholine was added dropwise, and the reaction solution was cooled to room temperature. And stir for 1 hour. The urea formed was removed by filtration and the filtrate was concentrated in vacuo and Chromatography on 270 g of silica gel (dichloromethane: methanol   95: 5) to purify the crude product. Thus the compound: Is obtained.   Fifth stage: 0.60 mmol of compound 48 suspended in 3 ml of dichloromethane at 0 ° C with stirring. The liquid was divided and treated with 2 equivalents of m-chloroperbenzoic acid (80% strength) at this temperature. The mixture is stirred for 2 hours. Then another 1 equivalent of m-chloroperbenzoic acid was added, The mixture is stirred at room temperature for 1 hour. Then 10 ml of ethyl acetate was added and the reaction mixture was 20 ml of 10% Na2SOThreeStir in solution. The organic phase is separated and 10 ml NaHCOThree3 in solution Washed twice and MgSOFourDry on top. The solvent was evaporated in vacuo and the residue was washed with a small amount. After trituration with ether / pentane, the inhibitor 17 is obtained.   Inhibitor 14 corresponds to US Pat. No. 5,145,951 issued Sep. 8, 1992. 1 It is known from European Application Publication No. 0 437 729, published 24 July 991. The entire contents of both publications are incorporated herein by reference. The inhibitor is It is disclosed as an inhibitor of HIV protease activity.   Inhibitor 18 is a currently pending US patent filed on April 28, 1992. Application No. 07 / 876,697 (This is a US patent filed May 16, 1990, now abandoned. No. 07 / 524,779 (continuation application), which was published on December 27, 1990 Known from Loppa application 0 403 828. All disclosures of those three applications are for reference Incorporated herein by reference. The inhibitor is one of the It is disclosed as an inhibitor.   Inhibitor 21 can be prepared as follows: 5 ml anhydrous dichloromethane 227 mg (0.68 mmol) of (2S) -3-tert-butylsulfonyl-2- ( 1-naphthylmethyl) propionic acid [H. 104 mg (0.68 mmol) HOBT (1-hydroxybenzotriazole) was stirred at 0 ° C. The stirred solution was treated with 134 mg (0.65 mmol) DCC (dicyclohexylcarbodiimide). Allow and stir for 5 minutes. Then 400 mg (0.62 ml) in 10 ml of dichloromethane. Limol) 1-{(2R, S, 4S, 5S) -5- (S-valinylamino) -6 -Cyclohexyl-4-hydroxy-2- (1-methyl) ethyl-hexanoyl } -S-isoleucinyl-2-pyridylmethylamide dichloride and 0.27 ml (2.47 Solution of N-methylmorpholine) is added dropwise and the reaction is allowed to stand at room temperature. Stir for 2 hours. The resulting urea was removed by filtration and the filtrate was concentrated in vacuo and Chromatography on 60 g of silica gel (dichloromethane: methanol 9 The crude product is purified according to 5: 5). 68 mg (11% of theoretical value) with small polarity (2R ) -The isomer is obtained as a colorless powder. [Melting point: 187-189 ° C (decomposition); Rf= 0.15 (Dichloromethane: Methanol 95: 5): MS (FAB): m / z = 890 (M + H)+. ] In addition, 7 5 mg (13% of theory) of the highly polar (2S) -isomer were obtained as a colorless powder You. [Melting point: 239-240 ° C (decomposition); Rf= 0.13 (dichloromethane: methanol 95 : 5) ; MS (FAB): m / z = 890 (M + H)+. ]   1-{(2R, S, 4S, 5S) -5- (S-valinylamino) -6-cyclo Hexyl-4-hydroxy-2- (1-methyl) ethyl-hexanoyl} -S- Isoleucinyl-2-pyridylmethylamide dichloride is prepared as follows 505 mg (0.75 mmol) in 4.6 ml of 4N gaseous hydrogen chloride / anhydrous dioxane solution. ) 1-{(2R, S, 4S, 5S) -5- [N- (tert-butoxycarbonyl ) -S-Vinylamino] -6-cyclohexyl-4-hydroxy-2- (1- Methyl) ethyl-hexanoyl} -S-isoleucinyl-2-pyridylmethyla The solution of amide is stirred at 0 ° C. for 1 hour. Then 10 ml of toluene are added and the mixture is diluted. Concentrate in air. This process is repeated twice more, the residue is triturated with ether and suctioned Filter and dry under vacuum on KOH. 405 mg (84% of theory) of 1-{(2R , S, 4S, 5S) -5- (S-Vinylamino) -6-cyclohexyl-4- Hydroxy-2- (1-methyl) ethyl-hexanoyl} -S-isoleucinyl 2-Pyridylmethylamide dichloride is obtained as a colorless powder. [Melting point: 17 7-179 ℃ (decomposition); Rf= 0.38 (acetonitrile / water 9: 1); MS (FAB): m / z = 574 ( (M + H)+. ]   1-{(2R, S, 4S, 5S) -5- [N- (tert-butoxycarbonyl) -S-valinylamino] -6-cyclohexyl-4-hydroxy-2- (1-me Cyl) ethyl-hexanoyl} -S-isoleucinyl-2-pyridylmethylami Is prepared as follows: 239 mg (1.10 milliliters) in 10 ml anhydrous dichloromethane. Mol) N- (tert-butoxycarbonyl) -S-valine and 149 mg (1.10 millimolar) Solution of HOBT at 0 ° C. was treated with 434 mg (1.05 mmol) of DCC and the mixture was treated with 5 Stir for a minute. Then in 10 ml of dichloromethane 0.55 g (1.00 mmol) of 1-{(2R, S, 4S, 5S)-[5-amino-6 -Cyclohexyl-4-hydroxy-2- (1-methyl) ethyl-hexanoyl ] -S-Isoleucinyl-2-pyridylmethylamide dihydrochloride [EP 437 729] And 0.44 ml (4.00 mmol) of a solution of N-methylmorpholine are added dropwise. cooling The bath is removed and the reaction mixture is stirred at room temperature for 8 hours. The reaction is completed by thin layer chromatography. Determined by graphy. The resulting urea was removed by filtration and the filtrate was vacuumed. Concentrate and chromatograph on 45 g of silica gel (dichloromethane: The crude product is purified with methanol 9: 1). 507 mg (75% of theory) of 1- { (2R, S, 4S, 5S) -5- [N- (tert-butoxycarbonyl) -S-va Linylamino] -6-cyclohexyl-4-hydroxy-2- (1-methyl) e Cyl-hexanoyl} -S-isoleucinyl-2-pyridylmethylamide is colorless Obtained as a powder. [Melting point: 187 ° C (decomposition); Rf= 0.39, 0.44 (dichlorometa Methanol / methanol 9: 1); MS (FAB): m / z = 674 (M + H)+. ]   Inhibitor 22 is prepared as follows: 2 ml of dry dichlorometa cooled to 0 ° C. 122 mg (0.22 mmol) of EP 528 242 in ethanol (the disclosure of which is hereby incorporated by reference) Compound of Example XLII on page 62 and 26 mg (0.22 mmol) of 1- Add 28 μl (0.22 millimolar) to a stirred solution of methyl-1H-tetrazole-5-thiol. ) Of boron trifluoride etherate. Stir this mixture at 0 ° C for 45 minutes Then 10 ml ethyl acetate and 10 ml saturated NaHCO 3.ThreePoured into a mixture of aqueous solutions. Existence The phases were separated and 10 ml of saturated NaHCO 3 was added.ThreeWash with aqueous solution and water, and MgSOFourDried on Was. The solvent was distilled off under reduced pressure and the residue was chromatographed on 50 g of silica gel. Purification with (dichloromethane: methanol 95: 5) yields 45 mg as colorless crystals. (31%) inhibition Agent 22 was obtained. [Melting point: 178 ° C (decomposition); Rf= 0.18 (dichloromethane / methano 95: 5): MS (FAB): m / z = 660 (M + H)+:1H-NMR (250MHz, CDThreeOD) δ = 3.88 (s , 3H, NCHThree), 5.01 (s, 2H, PhCH2O), 7.2 (m, 10H, Ph). ]   Inhibitor 23 is prepared as follows: 100 mg (0.11 mm) in 5 ml methanol. Mol) 1-{(3RS, 4S) -4- [N- (ethoxycarbonyl) -S-phenyl Phenylalanyl-S-histidylamino] -5-cyclohexyl-3-hydroxy Cipentanoyl} -S-leucyl-3- [N- (benzyloxycarbonyl) a Minomethyl] benzylamide [prepared by standard methods for peptide synthesis] in 100 mg % Pd / C and 150 mg (2.4 mmol) ammonium formate with stirring at 60 ° C for 4 hours. You. After filtration and concentration, the residue is taken up in dichloromethane and washed twice with brine. , Na2SOFourDry on top. Fluffy white on removal of solvent and lyophilization 60 mg (71%) of inhibitor 23 are obtained as a powder. [Rf= 0.42, 0.45 (dichloro Methane / methanol / concentrated aqueous ammonia 9: 1: 0.1); MS (FAB): m / z = 788 (M + H)+ ].   Inhibitor 24 is prepared as follows: 2.60 g (2.7 milliliters) in 100 ml of methanol. Mol) of 1-{(3RS, 4S) -4- [N- (tert-butoxycarbonyl)- S-tyrosyl-S-isoleucylamino] -5-cyclohexyl-3-hydroxy Cipentanoyl} -S-leucyl-3- [N- (benzyloxycarbonyl) a Minomethyl] benzylamide [prepared by standard methods of peptide synthesis] at 300 mg Hydrogenate in the presence of% Pd / C at room temperature and atmospheric pressure for 5 hours. After filtration and concentration , Dichloromethane / methanol / concentrated aqueous ammonia (15: 1: 0.1 → 9: 1: 0.1) The residue was purified by chromatography on silica gel, eluting with 1.71 g (76%) of inhibitor 24 is obtained as a white solid. [Rf= 0.26 (dichlorometh Tan / Methanol / concentrated aqueous ammonia 9: 1: 0.1); MS (FAB): m / z = 823 (M + H)+. ]   Compounds 25 and 25 correspond to EP 472 078 (corresponding to USP 5,147,865) and EP 528 242, respectively. Known from. These compounds are different aspartic proteases (HIV Although it is an inhibitor of rotase), it is not Not active against Psin D (IC50> 1 μM) and they are cellular amyloid Does not inhibit release. Therefore, those compounds are included as negative controls.Example 14. Inhibition of βA4 in cell culture   Cell culture: Full length transfer of APP695 cDNA (Kang et al., 1987, Nature, 325: 733-736) DNA of the pCEP4 construct (Invitrogen Corp., San Diego, CA) containing the open reading frame Transfection of HEK293 cells using the Glyco / lipofection mixture (Gibco / BRL) A cactant was made. Safe due to vector-mediated hygromycin resistance A constant cell line was selected.   Preparation of CHO cell vectorOf the APP695 cDNA from FC-4 (Kang et al., Supra) Fill the 2.36kb NruI / SpeI fragment with the large fragment of E. coli DNA polymerase I. Sm of KS Bluescript M13 + vector (Stratagene, La Jolla, CA) A blunt end was inserted into the aI cloning site to create pMTI-5. Then oligo : 5'-ctc tag aac tag tgg gtc gac acg atg ctg ccc ggt ttg-3 '(SEQ ID NO: 8 Site-directed mutagenesis (Kunkel et al., 1987, Methods in Enzymology) , 154: 367) to create a new Kozak consensus DNA sequence to generate pMTI-39. p Digest MTI-39 with NotI / HindIII and then gel-purify the 2.36 kb APP695 cDNA fragment. PcDNAINeo manufactured and cleaved with NotI / HindIIIr(Invitrogen) APP695 We generated pMTI-72 whose expression is under the control of the CMV promoter. Stable Generation of the CHO cell line is as described in Example 1, Method 1 (ii).   Preparation of vector for HEK293 cells: 2.8 kb SmaI / HindIII fragment of APP695 cDNA A piece of pSP65 / APP695 cDNA (prepared by Dyrks et al., 1988, EMBOJ., 7: 949-957) From. Digest pCEP4 vector (Invitrogen) with PvuII / HindIII, then Was ligated with the 2.8 kb APPSmaI / HindIII fragment to give pCEP / 695. This plus Expression of the APP cDNA in the mid is under the control of the CMV promoter.   Cell line maintenance: HEK293 cells have 5% CO2, 95% humidity, DMEM , 10% fetal bovine Serum, 50 units Pen / Strep and 2mM glutamine (BRL / Gibco) maintained at 37 ℃ .   CHO cell line is 5% CO2, Under 95% humidity, αMEM, 10% fetal bovine serum, 50 units Pe Maintained in n / Strep and 2 mM glutamine (BRL / Gibco) at 37 ° C.   All media were purchased from Gibco / BRL and JRH Biosciences.   On the day of the experiment, cells were split into 60 mm dishes to reach a peripheral density of approximately 80%. Transfer The drug (stock solution in DMSO) was added to a final concentration of 10 μM 8 hours after planting and Incubated in a cubator for 14-16 hours. The next day, remove the medium and preheat PBS (1mM KH2POFour, 10mM Na2HPOFour, 137 mM NaCl, 2.7 mM KCl, pH 7.4) Cells were washed twice, starved to death in methionine-free DEM medium for 30 minutes, then 15 0 μCi35Labeled with S-methionine (Amersham) for 3 hours (all in the presence of drug) ). Place the cell culture dish on ice, remove the conditioned medium (4 ° C) and allow the cell debris to settle. (5 minutes at 15,000g at 4 ° C), and add the supernatant to the next protease inhibitor (1 μg / ml leupe). Putin, 0.1 μg / ml pepstatin A, 1 mM PMSF, 2 μg / ml aprotinin) Contains 1x RIPA buffer (150 mM NaCl, 1% NP-40, 0.5% sodium deoxycholate) , 0.1% SDS, 50mM Tris-HCl, pH8.0) and incubate at 100 ℃ for 5 minutes. Bate and cool again.   Immunoprecipitation1 ml of conditioned medium was mixed with 15 μl of normal mouse serum and 150 μl of Omnisorb (C albiochem) (pre-incubated with shaking at 4 ° C. for 2 hours). Slurry was removed by centrifugation (4 ° C, 10,000 g for 5 minutes), and 10 μl of monochrome Ink with null antibody 286.8A (recognizes epitopes "1-7" of βA4 sequence) It was incubated (4 ° C, 16 hours). The bound immune complex was treated with Omnisorb (150 μl) Pre-incubation together (4 ° C. for 2 hours) followed by sedimentation ((4 ° C., 10.0) 5 minutes at 00g). The immunoprecipitate was washed with ice-cold washing buffer C (10 mM Tris pH8.0, 150 mM NaCl). Was washed twice for 5 minutes each. Immune complex in 2x Tris / Tricine sample buffer Resuspend in water, boil (10 min at 100 ° C), and reduce to 16.5% or 10 ~ 20% Tris / Tricine-SDS / PAGE (Schagger and Jagow, 1987, Anal. Biochem ., 166: 368). The gel is fixed, dried and reinforced (Amplify, Amersha m), followed by Fuji Phospo-imagerTMExposed to plate and Kodax X-ray film (-70 ° C) .   result: Anti-APP monoclonal antibody 22Cll (Weidemann et al., 1989, Cell, 7: 115- (Prepared by P.126) and paired with the cytoplasmic region of APP. Immunoprecipitation using the anti-APP-C terminal antibody 91.07 elicited by the method (Example 6 (ii)). One of the HEK293 transfectants, as demonstrated by Clone (293 / 695.9) is better than that reported for CHO / 695 cells. It showed a higher APP695 expression. Both cell lines paired with bacterial APP fusion proteins. Raised polyclonal rabbit antibody 45.7 (prepared by Weidemann et al., Supra) ) Proved by immunoprecipitation As a result, most of these APP pools are rapidly diluted in extracellular medium (conditioned medium). Secreted quickly.   To detect βA4 released in the conditioned medium, the cells were35With S-methionine Radiolabeled and labeled proteins released by cells in conditioned medium were Immunoprecipitation with clonal antibody 286.8A. Both cell lines are 16.5% Tris / Tric Approximately 4 kDa immune response in conditioned medium on fluorogram of ine polyacrylamide gel Shows a responsive band which is exposed on the Phosho-imager plate for about 2 hours Visible after or after an exposure time of 24 hours. In addition, monoclonal antibody 286.8A Has an apparent molecular weight of 102 kDa (determined for the CHO / 695 cell line) The protein is precipitated, which is at the C-terminus by so-called α-secretase. It represents a secreted APP (αAPP) cleaved by. The essence of the 4kDa band is , ΒA4 sequences "2-43" (rPAb 63122) and "1-40" (rPAb 3572). Two polyclonal rabbit antibodies raised and one for βA4 sequence "17-24" Monoclonal antibody (4G8; Kim et al., 1988, Neur. Res. Commn., 2: 121-130) It was confirmed by three additional independent antibodies consisting of: Furthermore, the nature of βA4 and Other sizes are translated in vitro in parallel and radiolabeled (35S-methionine) It was confirmed by experimenting with the obtained βA4 "1-42" peptide. Antibody 4G8, 63122 And R3572 also precipitated a peptide with approximately the same strength as βA4 near 3 kDa. Was. This signal is transmitted by α-secretase (α-cleavage; βA4 +16/17 position). ) And at the C-terminus of βA4 (showing γ-cleavage; after positions + 39-43 of βA4 (See also Figure 25) derived from the cleaved precursor molecule. Previously, this fragment was p3 "(Haas et al., 1992, Nature, 359: 322-325). Therefore, two Transfected cells produce significant levels of βA4 It can be concluded that it produces and releases it into the medium in a relatively short time. Wear.   Inhibition of βA4 secretion using these two transfected cell lines The ability of the compound (Example 13) was evaluated. The cells were incubated with 10 μM inhibitor for 16 hours. I had a cube. The cells are then washed with serum-free medium and metabolically in the presence of inhibitor.35 Labeled with S-methionine for 3 hours. Phospho-imager intensity of βA4 signalTM It was quantified by analysis.   Six of the 24 selected cathepsin D in vitro inhibitors were identified as HEK29 Reduced βA4 levels to less than 50% in a cellular assay using 3/695 cells Was identified. Repeat this experiment at least twice to cause a significant reduction The values for the different compounds are given in Table 8. Cathepsin D quite strong in in vitro assay Structurally very similar compounds that showed no activity, such as inhibitors # 25 and # 26 , Also tested for activity in a cell assay system. These latter two compounds are , Did not significantly affect βA4 levels as shown in Table 8. High resolution Phospho-imager at about 100 kDa on gelTMWhen evaluated by signal intensity The amount of secreted APP did not change significantly. No change in overall cell morphology Therefore, none of the tested inhibitors affected cell viability. More cells As an indicator of viability, an inhibitor that inhibited βA4 production in cells was To test their effects on the conversion of zolium salts MTT to formazan (CellTiter96TMAssay, Promega). 67 control value with inhibitor # 10 There is no significant change in the titer of cells that reduce MTT, except for a slight decrease in%. I couldn't guess.   From the above, the six inhibitors identified in Example 6 were tested in their cellular assay. It will be clear that it shows a significant effect in the system. All six compounds reduced secreted βA4 levels by more than 50% compared to controls . A decrease in βA4 was confirmed by an additional independent anti-βA4 antibody. Furthermore, cell life Existence tests showed no measurable difference except for # 10. Therefore, 6 identifications Compound blocked the production / accumulation of βA4 subunits that form amyloid plaques. The harm will prove to be therapeutically beneficial.   The specification and claims are provided by way of illustration and not limitation. It should be apparent that various modifications and changes can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. It will be white. In particular, the additional inhibitors disclosed in the above applications are also described herein. It will be useful as listed below. The claims also cover their alternative embodiments Intend.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI A61K 31/535 9454−4C A61K 31/535 38/55 AAM 9152−4B C12N 9/99 C12N 9/99 7823−4B C12Q 1/37 C12Q 1/37 9284−4C C07D 211/38 // C07D 211/38 9051−4C 261/02 261/02 9159−4C 409/12 213 409/12 213 9159−4C 409/14 409/14 9356−4H C07K 5/03 C07K 5/03 0276−2J G01N 33/53 D G01N 33/53 9051−4C A61K 37/64 AAM (72)発明者 ベンツ,ギンテル ハンス ハインツ ヘ ルベル アメリカ合衆国,コネチカット 06437, グイルフォード,シルバン ヒルズ ロー ズ 81 (72)発明者 ヘービッヒ,ディーター ドイツ連邦共和国,デー―42096 ブッパ ータル,クルマッハー 82 (72)発明者 ドレイヤー,ロバート ノーマン アメリカ合衆国,コネチカット 06492, ウォーリングフォード,イースト センタ ー ストリート 838 (72)発明者 ケーニッヒ,ゲルハルト アメリカ合衆国,コネチカット 06405, ブランフォード スリー エルム ロード 10─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI A61K 31/535 9454-4C A61K 31/535 38/55 AAM 9152-4B C12N 9/99 C12N 9/99 7823- 4B C12Q 1/37 C12Q 1/37 9284-4C C07D 211/38 // C07D 211/38 9051-4C 261/02 261/02 9159-4C 409/12 213 409/12 213 9159-4C 409/14 409 / 14 9356-4H C07K 5/03 C07K 5/03 0276-2J G01N 33/53 D G01N 33/53 9051-4C A61K 37/64 AAM (72) Inventor Benz, Gintel Hans Heinz Hellbel Connecticut, USA 06437, Guilleford , Sylvan Hills Rose 81 (72) Inventor Hebig, Dieter Germany, Day-42096 Wuppertal Kurumahha 82 (72) inventor Dreyer, Robert Norman United States, Connecticut 06492, Wallingford, East Center Street, 838 (72) inventor Koenig, Gerhard United States, Connecticut 06405, Branford Three Elm Road 10

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1.アルツハイマー病β−アミロイドタンパク質前駆体に対して特異的な少な くとも1つのプロテアーゼの阻害剤を使ってβ−アミロイドタンパク質の形成を 調節する方法。 2.前記阻害剤が、アスパラギン酸プロテアーゼおよびセリンプロテアーゼに 対して特異的なものから成る阻害剤の群より選択される、請求項1の方法。 3.前記アスパラギン酸プロテアーゼ阻害剤がカテプシンDを特異的に阻害す る、請求項2の方法。 4.前記セリンプロテアーゼ阻害剤が、α−2−抗プラスミン、キモトリプシ ン阻害剤IIまたはTPCKにより阻害され且つpH7-9において11,14および18kDaのC 末端APP断片を形成するセリンプロテアーゼを特異的に阻害する、請求項2の 方法。 5.前記阻害剤が、1−デオキシノジリミシン、ジアゾアセチル−ノルロイシ ンメチルエステル、Gly-Glu-Gly-Phe-Leu-Gly-Asp-Phe-Leu(配列番号6)、回 虫属ペプシン阻害剤およびペプスタチンから成る群より選択される、請求項3の 方法。 6.前記阻害剤が、 から成る群より選択される、請求項1の方法。 7.アルツハイマー病におけるアミロイド斑の形成を防止する方法であって、 治療量のカテプシンD阻害剤を投与することを含んで成る方法。 8.前記阻害剤が、還元アミド、ヒドロキシ同配体、ケトン同配体、ジヒドロ キシ同配体、スタチン類似体、ホスホネート、ホスホンアミドおよび逆アミドか ら成る群より選択された反応性スペーサーを含有する遷移状態類似体である、請 求項7の方法。 9.前記阻害剤が、 から成る群より選択される、請求項7の方法。 10.カテプシンDの阻害剤を同定する方法であって、 (a) カテプシンDをカテプシンDにより開裂され得るペプチド基質と共にイン キュベートし、カテプシンDが触媒的に活性である条件下で処理される第一のイ ンキュベートを作製し; (b) 潜在的阻害剤の存在下でカテプシンDをカテプシンDにより開裂され得る ペプチド基質と共にインキュベートし、第二のインキュベートを作製し; (c) ある期間に渡り形成されるペプチド生成物の量を分析し、前記第一および 第二インキュベート中の生成物形成速度を計算し;そして (d) 潜在的阻害剤の存在下で観察された酵素活性の減少を計算し、ここで前記 減少が阻害活性を示す ことを含んで成る方法。 11.前記カテプシンDがヒトカテプシンDである、請求項10の方法。 12.前記ペプチド基質がN−ダンシル化されている、請求項10の方法。 13.アミロイド前駆体タンパク質を分解することのできる分子のタンパク質分 解活性を測定する方法であって、 (a) ヒトから生理学的試料を得; (b) 前記試料中のアミロイド前駆体タンパク質分解性プロテアーゼが触媒的に 活性である条件下で、前記試料をアミロイド前駆体タンパク質基質の存在下でイ ンキュベートし; (c) 段階(b)の終了したインキュベーション混合物の一部を使ってゲルを作製 し; (d) 段階(c)のゲルを電気泳動し、別々のペプチド成分を表す電気泳動パター ンを得; (e) 段階(d)の前記成分を膜上にブロッティングし; (f) 段階(e)からの前記ブロット膜を抗アミロイド前駆体タンパク質抗体と接 触させ; (g) 前記ブロット膜を、前記抗アミロイド前駆体タンパク質抗体を認識する二 次抗体と反応させ、ここで前記二次抗体は検出可能なリガンドに結合されており ;そして (h) β−アミロイドペプチド配列を含むのに十分なサイズの断片に相当する領 域中のブロットの染色強度を調べる ことを含んで成る方法。 14.前記生理学的試料が脳組織および脳脊髄液から成る群より選択される、請 求項13の方法。 15.前記生理学的試料がカテプシンDを含有する、請求項14の方法。 16.前記生理学的試料を処理して粗ホモジネート、可溶性画分または界面活性 剤で可溶化された膜画分を得ることを更に含んで成る、請求項13の方法。 17.前記アミロイド前駆体タンパク質基質が、点変異を含む遺伝子配列から翻 訳される、請求項13の方法。 18.前記アミロイド前駆体タンパク質基質がアミロイド前駆体タンパク質のC 末端部分に相当する、請求項13の方法。 19.前記抗アミロイド前駆体タンパク質抗体が、アミロイド前駆体タンパク質 のC末端断片およびβ−アミロイドペプチドから成る群より選択されたペプチド を認識する、請求項13の方法。 20.前記C末端断片が、組換えC-100またはβ−アミロイド分子量マーカーと の同時移動により検出すると、C-100またはβ−アミロイドペプチド断片を含ん で成る、請求項19の方法。 21.アミロイド前駆体タンパク質に対して特異的なプロテアーゼ の阻害剤を同定する方法であって、 (a) ヒトから生理学的試料を得; (b) 前記試料の一部分と選択されたアミロイド前駆体タンパク質基質を使って 第一のインキュベートを形成し、そして前記試料の第二の部分、前記選択された アミロイド前駆体タンパク質基質および試験阻害剤を使って第二のインキュベー トを形成し; (c) 予め決められた期間の後、段階(b)のインキュベーションを終了させ; (d) 段階(c)の終了した反応混合物の部分を使ってゲルを作製し; (e) 段階(d)のゲルを電気泳動し、別々のペプチド成分を表す電気泳動パター ンを得; (f) 段階(e)の前記成分を膜上にブロッティングし; (g) 段階(f)からの前記ブロット膜を抗アミロイド前駆体タンパク質抗体と接 触させ; (h) 前記ブロット膜を、前記抗アミロイド前駆体タンパク質抗体を認識する二 次抗体と反応させ、ここで前記二次抗体は検出可能なマーカーに結合されており ; (i) β−アミロイド配列を含むのに十分なサイズの断片に相当する領域中のブ ロットの染色強度を調べ;そして (j) 前記第一および第二のインキュベートから観察された同じサイズのバンド の強度を比較する ことを含んで成る方法。 22.前記アミロイド前駆体タンパク質に対して特異的なタンパク質がカテプシ ンDである、請求項21の方法。[Claims] 1. A method of regulating the formation of β-amyloid protein using an inhibitor of at least one protease specific for Alzheimer's β-amyloid protein precursor. 2. The method of claim 1, wherein the inhibitor is selected from the group of inhibitors consisting of those specific for aspartic proteases and serine proteases. 3. 3. The method of claim 2, wherein the aspartic protease inhibitor specifically inhibits cathepsin D. 4. The serine protease inhibitor specifically inhibits serine proteases that are inhibited by α-2-antiplasmin, chymotrypsin inhibitor II or TPCK and that form C-terminal APP fragments of 11, 14 and 18 kDa at pH 7-9, The method of claim 2. 5. The inhibitor is selected from 1-deoxynojirimycin, diazoacetyl-norleucine methyl ester, Gly-Glu-Gly-Phe-Leu-Gly-Asp-Phe-Leu (SEQ ID NO: 6), Ascaris pepsin inhibitor and pepstatin. The method of claim 3 selected from the group consisting of: 6. The inhibitor is The method of claim 1, selected from the group consisting of: 7. A method of preventing amyloid plaque formation in Alzheimer's disease comprising administering a therapeutic amount of a cathepsin D inhibitor. 8. Transition state analogs wherein the inhibitor contains a reactive spacer selected from the group consisting of reduced amides, hydroxy isosteres, ketone isotopes, dihydroxy isosteres, statin analogs, phosphonates, phosphonamides and reverse amides. The method of claim 7, which is the body. 9. The inhibitor is 8. The method of claim 7, selected from the group consisting of: Ten. A method of identifying an inhibitor of cathepsin D, comprising: (a) a first incubation in which cathepsin D is incubated with a peptide substrate that can be cleaved by cathepsin D, and cathepsin D is treated under conditions that are catalytically active. (B) incubating cathepsin D with a peptide substrate capable of being cleaved by cathepsin D in the presence of a potential inhibitor to produce a second incubation; (c) producing peptide formed over a period of time. The amount of product is analyzed and the rate of product formation during the first and second incubations is calculated; and (d) the reduction in enzyme activity observed in the presence of the potential inhibitor is calculated, where A method comprising a reduction exhibiting inhibitory activity. 11. 11. The method of claim 10, wherein the cathepsin D is human cathepsin D. 12. 11. The method of claim 10, wherein the peptide substrate is N-dansylated. 13. A method for measuring the proteolytic activity of a molecule capable of degrading an amyloid precursor protein, comprising: (a) obtaining a physiological sample from human; (b) catalyzing the amyloid precursor proteolytic protease in the sample. The sample is incubated in the presence of an amyloid precursor protein substrate under conditions that are biologically active; (c) making a gel using a portion of the finished incubation mixture of step (b); (d) Electrophoresing the gel of step (c) to obtain an electrophoretic pattern representing different peptide components; (e) blotting the components of step (d) onto a membrane; (f) the steps from step (e) Contacting the blot membrane with an anti-amyloid precursor protein antibody; (g) reacting the blot membrane with a secondary antibody that recognizes the anti-amyloid precursor protein antibody, wherein the secondary antibody is detectable It is coupled to a ligand; and (h) the method comprising examining the staining intensity of blots in the region corresponding to the sufficient size fragment to contain the β- amyloid peptide sequence. 14. 14. The method of claim 13, wherein the physiological sample is selected from the group consisting of brain tissue and cerebrospinal fluid. 15. 15. The method of claim 14, wherein the physiological sample contains cathepsin D. 16. 14. The method of claim 13, further comprising treating the physiological sample to obtain a crude homogenate, a soluble fraction or a detergent-solubilized membrane fraction. 17. 14. The method of claim 13, wherein the amyloid precursor protein substrate is translated from a gene sequence containing a point mutation. 18. 14. The method of claim 13, wherein the amyloid precursor protein substrate corresponds to the C-terminal portion of the amyloid precursor protein. 19. 14. The method of claim 13, wherein the anti-amyloid precursor protein antibody recognizes a peptide selected from the group consisting of a C-terminal fragment of amyloid precursor protein and β-amyloid peptide. 20. 20. The method of claim 19, wherein the C-terminal fragment comprises a C-100 or β-amyloid peptide fragment as detected by co-migration with a recombinant C-100 or β-amyloid molecular weight marker. twenty one. A method for identifying a protease inhibitor specific for an amyloid precursor protein, comprising: (a) obtaining a physiological sample from a human; (b) a portion of said sample and a selected amyloid precursor protein substrate. (C) predetermined to form a first incubation and to form a second incubation using the second portion of the sample, the selected amyloid precursor protein substrate and a test inhibitor; After a period of time, the incubation of step (b) is terminated; (d) a portion of the reaction mixture that was completed in step (c) is used to make a gel; (e) the gel of step (d) is electrophoresed; Obtaining an electrophoretic pattern representing the separate peptide components; (f) blotting the components of step (e) onto a membrane; (g) contacting the blot membrane from step (f) with an anti-amyloid precursor protein antibody (H) above The blot membrane is reacted with a secondary antibody that recognizes the anti-amyloid precursor protein antibody, wherein the secondary antibody is bound to a detectable marker; (i) sufficient to contain a β-amyloid sequence. Examining the intensity of staining of the blot in regions corresponding to different size fragments; and (j) comparing the intensity of bands of the same size observed from the first and second incubations. twenty two. 22. The method of claim 21, wherein the protein specific for the amyloid precursor protein is cathepsin D.
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