JPWO2017110093A1 - TGF−βシグナルに起因する障害を治療または予防するための医薬およびその応用 - Google Patents

TGF−βシグナルに起因する障害を治療または予防するための医薬およびその応用 Download PDF

Info

Publication number
JPWO2017110093A1
JPWO2017110093A1 JP2017557717A JP2017557717A JPWO2017110093A1 JP WO2017110093 A1 JPWO2017110093 A1 JP WO2017110093A1 JP 2017557717 A JP2017557717 A JP 2017557717A JP 2017557717 A JP2017557717 A JP 2017557717A JP WO2017110093 A1 JPWO2017110093 A1 JP WO2017110093A1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
corneal endothelial
corneal
tgf
disorder
map kinase
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2017557717A
Other languages
English (en)
Inventor
範子 小泉
範子 小泉
直毅 奥村
直毅 奥村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Doshisha Co Ltd
Original Assignee
Doshisha Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Doshisha Co Ltd filed Critical Doshisha Co Ltd
Publication of JPWO2017110093A1 publication Critical patent/JPWO2017110093A1/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K31/00Medicinal preparations containing organic active ingredients
    • A61K31/33Heterocyclic compounds
    • A61K31/395Heterocyclic compounds having nitrogen as a ring hetero atom, e.g. guanethidine or rifamycins
    • A61K31/435Heterocyclic compounds having nitrogen as a ring hetero atom, e.g. guanethidine or rifamycins having six-membered rings with one nitrogen as the only ring hetero atom
    • A61K31/44Non condensed pyridines; Hydrogenated derivatives thereof
    • A61K31/4427Non condensed pyridines; Hydrogenated derivatives thereof containing further heterocyclic ring systems
    • A61K31/4439Non condensed pyridines; Hydrogenated derivatives thereof containing further heterocyclic ring systems containing a five-membered ring with nitrogen as a ring hetero atom, e.g. omeprazole
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K31/00Medicinal preparations containing organic active ingredients
    • A61K31/16Amides, e.g. hydroxamic acids
    • A61K31/17Amides, e.g. hydroxamic acids having the group >N—C(O)—N< or >N—C(S)—N<, e.g. urea, thiourea, carmustine
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K31/00Medicinal preparations containing organic active ingredients
    • A61K31/33Heterocyclic compounds
    • A61K31/395Heterocyclic compounds having nitrogen as a ring hetero atom, e.g. guanethidine or rifamycins
    • A61K31/435Heterocyclic compounds having nitrogen as a ring hetero atom, e.g. guanethidine or rifamycins having six-membered rings with one nitrogen as the only ring hetero atom
    • A61K31/44Non condensed pyridines; Hydrogenated derivatives thereof
    • A61K31/4412Non condensed pyridines; Hydrogenated derivatives thereof having oxo groups directly attached to the heterocyclic ring
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K31/00Medicinal preparations containing organic active ingredients
    • A61K31/33Heterocyclic compounds
    • A61K31/395Heterocyclic compounds having nitrogen as a ring hetero atom, e.g. guanethidine or rifamycins
    • A61K31/435Heterocyclic compounds having nitrogen as a ring hetero atom, e.g. guanethidine or rifamycins having six-membered rings with one nitrogen as the only ring hetero atom
    • A61K31/44Non condensed pyridines; Hydrogenated derivatives thereof
    • A61K31/4418Non condensed pyridines; Hydrogenated derivatives thereof having a carbocyclic group directly attached to the heterocyclic ring, e.g. cyproheptadine
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K31/00Medicinal preparations containing organic active ingredients
    • A61K31/56Compounds containing cyclopenta[a]hydrophenanthrene ring systems; Derivatives thereof, e.g. steroids
    • A61K31/57Compounds containing cyclopenta[a]hydrophenanthrene ring systems; Derivatives thereof, e.g. steroids substituted in position 17 beta by a chain of two carbon atoms, e.g. pregnane or progesterone
    • A61K31/573Compounds containing cyclopenta[a]hydrophenanthrene ring systems; Derivatives thereof, e.g. steroids substituted in position 17 beta by a chain of two carbon atoms, e.g. pregnane or progesterone substituted in position 21, e.g. cortisone, dexamethasone, prednisone or aldosterone
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K45/00Medicinal preparations containing active ingredients not provided for in groups A61K31/00 - A61K41/00
    • A61K45/06Mixtures of active ingredients without chemical characterisation, e.g. antiphlogistics and cardiaca
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P27/00Drugs for disorders of the senses
    • A61P27/02Ophthalmic agents
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P43/00Drugs for specific purposes, not provided for in groups A61P1/00-A61P41/00

Abstract

p38MAPキナーゼ阻害剤を使用して、角膜内皮細胞におけるトランスフォーミング増殖因子−β(TGF−β)シグナル、ミトコンドリア異常、および小胞体(ER)関連ストレスの少なくとも1つに起因する角膜内皮の症状、障害または疾患の治療または予防するための医薬または方法を提供する。本発明は、p38MAPキナーゼ阻害剤を含む、角膜内皮細胞におけるTGF−βシグナルおよびミトコンドリア異常の少なくとも1つに起因する角膜内皮の症状、障害または疾患の治療または予防のための医薬を提供する。好ましい実施形態では、角膜内皮の症状、障害または疾患が、フックス角膜内皮ジストロフィである。

Description

本発明は、p38MAPキナーゼ阻害剤を使用して、角膜内皮細胞におけるトランスフォーミング増殖因子−β(TGF−β)シグナル、ミトコンドリア異常、および小胞体ストレスの少なくとも1つに起因する角膜内皮の症状、障害または疾患を治療または予防するための技術、方法、ならびにそのための薬剤、ならびにこの技術を応用した角膜内皮細胞の保存技術に関する。
視覚情報は、眼球の最前面の透明な組織である角膜から取り入れられた光が、網膜に達して網膜の神経細胞を興奮させ、発生した電気信号が視神経を経由して大脳の視覚野に伝達することで認識される。良好な視力を得るためには、角膜が透明であることが必要である。角膜の透明性は、角膜内皮細胞のポンプ機能とバリア機能により、含水率が一定に保たれることにより保持される。
ヒトの角膜内皮細胞は、出生時には1平方ミリメートル当たり約3000個の密度で存在しているが、一度障害を受けると再生する能力は極めて限定的である。フックス角膜内皮ジストロフィは、角膜の内側の内皮細胞が異常を来して角膜の浮腫を生じたりする疾患であり、その原因は不明である。フックス角膜内皮ジストロフィでは、コラーゲン等の細胞外マトリクスが角膜の後部にあるデスメ膜の後面の一部分に沈着しグッテー(Corneal guttae)およびデスメ膜の肥厚を生じる。グッテー(Corneal guttae)およびデスメ膜の肥厚はフックス角膜内皮ジストロフィ患者における羞明、霧視の原因であり患者のQOLを著しく損なう。フックス角膜内皮ジストロフィは角膜移植以外に有効な治療法はないとされるが、日本での角膜提供は不足しており、角膜移植の待機患者約2600人に対し、年間に国内で行われている角膜移植件数は1700件程度である。
フックス角膜内皮ジストロフィについては、フックス角膜患者由来の角膜内皮細胞の培養(非特許文献1および3)や不死化の報告(非特許文献2)があるが、細胞外マトリックスの過剰産生を伴うなどの疾患の特徴を維持した、治療薬、進行予防薬のスクリーニングに適切な細胞の報告はないため、その治療薬の開発には限界があり、現在のところ臨床で使用されている治療薬は存在せず角膜移植に頼らざるを得ない。
また特許文献1は、角膜の線維症および/または濁りを治療するためのTGF−β1インヒビターペプチドを開示する。特許文献2はTGF−β1,2,3に結合する抗体を開示する。特許文献3は、角膜内皮障害の治療にNrf2アゴニストまたはアクチベーターが使用され得ること角膜内皮障害の治療にNrf2アゴニストまたはアクチベーターが使用され得ることを開示する。特許文献4は、トランスフォーミング増殖因子TGF−β1(TGF−β1)と結合することができ、かつ、サイトカインとの直接的結合によりTGF−β1の生物活性の強力な阻害剤となるペプチドを開示する。特許文献5は、BMP‐7ポリペプチドを含む瘢痕形成抑制剤を開示する。特許文献6は、TGF−β阻害作用が治療上または予防上有効である疾患として、角膜障害を概括的に記載する。
さらに、角膜内皮の疾患は、小胞体ストレスとも関係している。非特許文献4は、ヒト角膜内皮細胞と小胞体ストレスとの関係に関する基礎研究に関する文献である。特許文献7は、TGF−β阻害剤が、TGF−βに起因する小胞体ストレスに関連する角膜内皮の疾患を治療し得ることを記載する。
特表2013-520405公報 国際公開第2012/167143号 国際公開第2012/009171号 特表2007-525204号公報 特表2006-508169号公報 国際公開第2004/018430号 国際公開第2015/064768
Zaniolo K, et al. Exp Eye Res.;94(1):22-31. 2012 Azizi B, et al. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2;52(13):9291-9297. 2011 Kelliher C. et al. Exp Eye Res Vol.93(6), 880-888, 2011 William L. Corwin et al., Cryobiology:Vol.63,No.1, 46-55 (2011)
本発明者らは、フックス角膜内皮ジストロフィの角膜内皮障害モデルの細胞において、トランスフォーミング増殖因子−β2(TGF−β2)に代表される薬剤を用いることでTGF−βシグナルが障害を生じることを見出し、このような障害が、驚くべきことにp38MAPキナーゼ阻害剤によって治療可能であることを見出し、本発明を完成させた。また、本発明者らは、ミトコンドリア異常がp38MAPキナーゼ阻害剤により治癒可能であることを見出した。これらにより、本発明は、p38MAPキナーゼ阻害剤を、トランスフォーミング増殖因子−β(TGF−β)シグナルおよび/またはミトコンドリア異常に起因する角膜内皮障害(特に、フックス角膜内皮ジストロフィの角膜内皮障害)の治療または予防に使用することに応用することを見出し、本発明を完成するに至った。さらに、本発明者らは、p38MAPキナーゼ阻害剤が、角膜内皮細胞の凍結保存による細胞障害を抑制することも見出した。
加えて、本発明者らは、p38MAPキナーゼ阻害剤が、折り畳まれなかったタンパク質によりもたらされる小胞体(ER)関連ストレスを抑制することを見出し、p38MAPキナーゼ阻害剤が、小胞体(ER)関連ストレスに起因する角膜内皮の障害等を治療または予防することが可能であることを見出した。
したがって、本発明は、例えば以下の項目を提供する。
(項目1)p38MAPキナーゼ阻害剤を含む、角膜内皮細胞におけるトランスフォーミング増殖因子−β(TGF−β)シグナルおよびミトコンドリア異常の少なくとも1つに起因する角膜内皮の症状、障害または疾患の治療または予防のための医薬。
(項目2)前記症状、障害または疾患はTGF−βシグナルおよびミトコンドリア異常に関連するものである、項目1に記載の医薬。
(項目3)前記ミトコンドリア異常が、ミトコンドリア膜電位低下、ミトコンドリアの形態異常、またはミトコンドリア生合成の低下のうちのいずれか1つまたは複数から選択される、項目1または2に記載の医薬。
(項目4)前記症状、障害または疾患は、フックス角膜内皮ジストロフィにおけるものである、項目1〜3のいずれかに記載の医薬。
(項目5)前記医薬は、フックス角膜内皮ジストロフィにおける角膜内皮細胞のミトコンドリア膜電位低下を抑制することにより、フックス角膜内皮ジストロフィの進行を防止するものである、項目4に記載の医薬。
(項目6)前記p38MAPキナーゼ阻害剤は、4−(4−フルオロフェニル)−2−(4−メチルスルフィニルフェニル)−5−(4−ピリジル)−1H−イミダゾール(SB−203580)、1−(カルバモイル−6−(2,4−ジフルオロフェニル)ピリジン−2−イル)−1−(2,6−ジフルオロフェニル)尿素(VX−702)、および3−[3−ブロモ−4−[(2,4−ジフルオロフェニル)メトキシ]−6−メチル−2−オキソピリジン−1−イル]−N,4−ジメチルベンザミド(PH797804)からなる群より選択される少なくとも1つを含む、項目1〜5のいずれかに記載の医薬。
(項目7)前記p38MAPキナーゼ阻害剤は、約3μM〜約30μMの濃度で、4−(4−フルオロフェニル)−2−(4−メチルスルフィニルフェニル)−5−(4−ピリジル)−1H−イミダゾール(SB203580)を含む、項目6に記載の医薬。
(項目8)前記p38MAPキナーゼ阻害剤は、約1μM〜約10μMの濃度で、1−(カルバモイル−6−(2,4−ジフルオロフェニル)ピリジン−2−イル)−1−(2,6−ジフルオロフェニル)尿素(VX−702)を含む、項目6に記載の医薬。
(項目9)前記p38MAPキナーゼ阻害剤は、約0.3μM〜約3μMの濃度で、3−[3−ブロモ−4−[(2,4−ジフルオロフェニル)メトキシ]−6−メチル−2−オキソピリジン−1−イル]−N,4−ジメチルベンザミド(PH797804)を含む、項目6に記載の医薬。
(項目10)p38MAPキナーゼ阻害剤を含む、角膜内皮細胞の保存または保存後の培養のための組成物。
(項目11)前記保存は凍結保存である、項目10に記載の組成物。
(項目12)前記p38MAPキナーゼ阻害剤が水溶性である、項目1〜11のいずれかに記載の医薬または組成物。
(項目13)前記p38MAPキナーゼ阻害剤が点眼剤として提供される、項目1〜9のいずれかに記載の医薬。
さらにまた、本発明は、例えば以下の項目を提供する。
(項目X1)p38MAPキナーゼ阻害剤を含む、角膜内皮細胞におけるトランスフォーミング増殖因子−β(TGF−β)シグナルおよびミトコンドリア異常の少なくとも1つに起因する角膜内皮の症状、障害または疾患の治療または予防のための医薬。
(項目X2)前記症状、障害または疾患はTGF−βシグナルおよびミトコンドリア異常に関連するものである、項目X1に記載の医薬。
(項目X3)前記ミトコンドリア異常が、ミトコンドリア膜電位低下、ミトコンドリアの形態異常、またはミトコンドリア生合成の低下のうちのいずれか1つまたは複数から選択される、項目X1またはX2に記載の医薬。
(項目X4)前記症状、障害または疾患は、フックス角膜内皮ジストロフィにおけるものである、項目X1〜X3のいずれかに記載の医薬。
(項目X5)前記医薬は、フックス角膜内皮ジストロフィにおける角膜内皮細胞のミトコンドリア膜電位低下を抑制することにより、フックス角膜内皮ジストロフィの進行を防止するものである、項目X4に記載の医薬。
(項目X6)前記p38MAPキナーゼ阻害剤は、4−(4−フルオロフェニル)−2−(4−メチルスルフィニルフェニル)−5−(4−ピリジル)−1H−イミダゾール(SB−203580)、1−(カルバモイル−6−(2,4−ジフルオロフェニル)ピリジン−2−イル)−1−(2,6−ジフルオロフェニル)尿素(VX−702)、および3−[3−ブロモ−4−[(2,4−ジフルオロフェニル)メトキシ]−6−メチル−2−オキソピリジン−1−イル]−N,4−ジメチルベンザミド(PH797804)からなる群より選択される少なくとも1つを含む、項目X1〜X5のいずれかに記載の医薬。
(項目X7)前記p38MAPキナーゼ阻害剤は、約3μM〜約30μMの濃度で、4−(4−フルオロフェニル)−2−(4−メチルスルフィニルフェニル)−5−(4−ピリジル)−1H−イミダゾール(SB203580)を含む、項目X6に記載の医薬。
(項目X8)前記p38MAPキナーゼ阻害剤は、約1μM〜約10μMの濃度で、1−(カルバモイル−6−(2,4−ジフルオロフェニル)ピリジン−2−イル)−1−(2,6−ジフルオロフェニル)尿素(VX−702)を含む、項目X6に記載の医薬。
(項目X9)前記p38MAPキナーゼ阻害剤は、約0.3μM〜約3μMの濃度で、3−[3−ブロモ−4−[(2,4−ジフルオロフェニル)メトキシ]−6−メチル−2−オキソピリジン−1−イル]−N,4−ジメチルベンザミド(PH797804)を含む、項目X6に記載の医薬。
(項目X10)p38MAPキナーゼ阻害剤を含む、角膜内皮細胞の保存または保存後の培養のための組成物。
(項目X11)前記保存は凍結保存である、項目X10に記載の組成物。
(項目X12)p38MAPキナーゼ阻害剤を含む、角膜内皮細胞における小胞体(ER)関連ストレスに起因する角膜内皮の症状、障害または疾患の治療または予防のための医薬。
(項目X13)前記症状、障害または疾患は、タンパク質のフォールディングの異常に起因する、項目X12に記載の医薬。
(項目X14)前記症状、障害または疾患は、フックス角膜内皮ジストロフィにおける角膜内皮細胞の障害、角膜内皮障害、角膜内皮密度低下、グッテーの形成、デスメ膜の肥厚、角膜厚の肥厚、混濁、角膜上皮障害、角膜実質混濁、羞明、霧視、視力障害、眼痛、流涙、充血、疼痛、水疱性角膜症、眼の不快感、コントラスト低下、グレア、および角膜実質の浮腫、角膜上皮びらん、および血管新生のうち小胞体(ER)ストレスに関連する症状、障害または疾患である、項目X12またはX13に記載の医薬。
(項目X15)p38MAPキナーゼ阻害剤を含む、角膜内皮細胞におけるトランスフォーミング増殖因子−β(TGF−β)シグナル、ミトコンドリア異常および小胞体(ER)関連ストレスの少なくとも1つに起因する角膜内皮の症状、障害または疾患の治療または予防のための医薬。
(項目X16)前記症状、障害または疾患は、フックス角膜内皮ジストロフィにおける角膜内皮細胞の障害、角膜内皮障害、角膜内皮密度低下、ならびにこれらにより生じる角膜実質浮腫、角膜上皮浮腫、角膜上皮びらん、角膜実質混濁、および血管新生からなる群より選択される、項目X15に記載の医薬。
(項目X17)前記症状、障害または疾患は、フックス角膜内皮ジストロフィを含む、項目X15またはX16に記載の医薬。
本発明において、上記1または複数の特徴は、明示された組み合わせに加え、さらに組み合わせて提供されうることが意図される。本発明のなおさらなる実施形態および利点は、必要に応じて以下の詳細な説明を読んで理解すれば、当業者に認識される。
本発明は、p38MAPキナーゼ阻害剤を含む、フックス角膜内皮ジストロフィ等におけるトランスフォーミング増殖因子−β(TGF−β)シグナルに起因する障害または疾患、ならびに/またはミトコンドリア異常に起因する疾患を処置または予防しうる医薬を提供する。また、本発明は、p38MAPキナーゼ阻害剤を含む、小胞体(ER)関連ストレスに起因する角膜内皮の障害等を処置または予防しうる医薬を提供する。さらに、本発明は、p38MAPキナーゼ阻害剤を含む、角膜内皮細胞の保存のための組成物または角膜内皮細胞の増殖を促進するための組成物を提供する。
図1は、実施例1のプロトコルの概要を示す。 図2は、各p38MAPキナーゼ阻害剤でプレトリートメントした不死化ヒト角膜内皮細胞をTGF−β2で刺激して27時間後の不死化ヒト角膜内皮細胞の位相差顕微鏡写真を示す(上パネル;左からコントロール、TGF−β2、TGF−β2+SB431542(10μM)を示す。下パネル;左からTGF−β2+SB203580(10μM)、TGF−β2+PH−797804(1μM)、TGF−β2+VX−702(3μM)を示す。)。p38MAPK阻害剤はフックス角膜内皮ジストロフィの角膜内皮障害モデルにおいてTGF−βシグナルに起因する細胞障害を抑制する。 図3は、フローサイトメトリーにより測定されたAnnexin V陽性細胞の割合(%)を示す。グラフは、左から、iFECD、iFECD+TGF−β2、iFECD+TGF−β2+SB431542、iFECD+TGF−β2+SB203580、iFECD+TGF−β2+PH−797804、iFECD+TGF−β2+VX−702を示す。平均±SEM、n=3としてデータを示し、Dunnet検定を使用してp値を計算した。**は統計学的有意(p<0.01)を示す。示される通り、p38MAPK阻害剤は、フックス角膜内皮ジストロフィの角膜内皮障害モデルにおいてプログラム細胞死を抑制する。 図4は、実施例2のプロトコルの概要を示す。 図5は、蛍光色素JC−1による染色像を示す。上段は、ミトコンドリア(緑色蛍光)を示し、中段は、ミトコンドリア膜電位(赤色蛍光)を示している。下段は、上段と中段の蛍光画像およびDAPIによる核の染色(青)を重ね合わせた画像を示している。赤色の染色(中段)は、ミトコンドリア膜電位を示す。画像は、左から、コントロール、CCCP、TGF−β2、TGF−β2+SB431542、TGF−β2+SB203580、TGF−β2+PH797804、TGF−β2+VX−702を示す。p38MAPK阻害剤はフックス角膜内皮ジストロフィの角膜内皮障害モデルにおいてミトコンドリア膜電位低下を抑制する。 図6は、実施例3のプロトコルの概要を示す。 図7は、ミトコンドリア膜電位をフローサイトメトリーにより測定したものを示す。縦軸は、ミトコンドリア膜電位低下細胞率(%)を示す。左から、iFECD、iFECD+TGF−β2、iFECD+TGF−β2+SB431543、iFECD+TGF−β2+SB203580、iFECD+TGF−β2+PH−797804、iFECD+TGF−β2+VX−702を示す。p38MAPK阻害剤はフックス角膜内皮ジストロフィの角膜内皮障害モデルにおいてミトコンドリア膜電位低下を抑制する。平均±SE、n=3としてデータを示し、Dunnet検定を使用してp値を計算した。**は統計学的有意(p<0.01)を示す。 図8は、実施例4および5のプロトコルの概要を示す。 図9は、カスパーゼ、PARPおよびGAPDHのウェスタンブロットの結果を示す。左のレーンから、iFECD、iFECD+TGF−β2、iFECD+TGF−β2+SB431543(10μM)、iFECD+TGF−β2+SB203580(10μM)、iFECD+TGF−β2+PH−797804(1μM)、iFECD+TGF−β2+VX−702(3μM)を示す。示される通り、p38MAPK阻害剤でプレトリートメントした場合、カスパーゼ3が切断されていることが認められる。p38MAPK阻害剤はフックス角膜内皮ジストロフィの角膜内皮障害モデルにおいてカスパーゼの活性化を抑制する。 図10は、smad2、smad3およびGAPDHのウェスタンブロットの結果を示す。左のレーンから、iHCEC、iFECD、iFECD+TGF−β2、iFECD+TGF−β2+SB431543(10μM)、iFECD+TGF−β2+SB203580(10μM)、iFECD+TGF−β2+PH797804(1μM)、iFECD+TGF−β2+VX−702(3μM)を示す。示される通り、p38MAPK阻害剤は、TGF−βシグナル伝達の下流に存在するsmad2およびsmad3を抑制していないことが観察された。p38MAPK阻害剤はフックス角膜内皮ジストロフィの角膜内皮障害モデルの細胞障害抑制効果はTGF−βシグナルを抑制するからではない。 図11は、凍結保存した角膜内皮細胞の解凍後24時間後の細胞数のグラフを示す。縦軸は、コントロール群に対する細胞数の割合を示す。左がコントロール群、右がSB203580を示す。 図12は、各p38MAPキナーゼ阻害剤でプレトリートメントした不死化ヒト角膜内皮細胞をタプシガルギンで刺激して培養した不死化ヒト角膜内皮細胞の位相差顕微鏡を示す。(上パネル;左からコントロール、タプシガルギンを示す。下パネル;左からタプシガルギン+SB203580(10μM)、タプシガルギン+PH−797804(1μM)、タプシガルギン+VX−702(3μM)を示す。)。 図13は、カスパーゼ、PARPおよびGAPDHのウェスタンブロットの結果を示す。左のレーンから、iFECD(コントロール)、iFECD+タプシガルギン、iFECD+タプシガルギン+SB203580(10μM)、iFECD+タプシガルギン+PH−797804(1μM)、iFECD+タプシガルギン+VX−702(3μM)を示す。 図14は、CHOPおよびGAPDHのウェスタンブロットの結果を示す。左のレーンから、iFECD(コントロール)、iFECD+TGF−β2、iFECD+TGF−β2+SB203580(10μM)、iFECD+TGF−β2+PH−797804(1μM)、iFECD+TGF−β2+VX−702(3μM)を示す。
以下、本発明を説明する。本明細書の全体にわたり、単数形の表現は、特に言及しない限り、その複数形の概念をも含むことが理解されるべきである。従って、単数形の冠詞(例えば、英語の場合は「a」、「an」、「the」など)は、特に言及しない限り、その複数形の概念をも含むことが理解されるべきである。また、本明細書において使用される用語は、特に言及しない限り、当該分野で通常用いられる意味で用いられることが理解されるべきである。したがって、他に定義されない限り、本明細書中で使用されるすべての専門用語および科学技術用語は、本発明の属する分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。矛盾する場合、本明細書(定義を含めて)が優先する。
(定義)
本明細書において「細胞分裂因子(マイトージェン)活性化タンパク質(MAP)キナーゼ」とは、マイトージェン活性化タンパク質(MAP)をリン酸化する酵素であり、セリン/トレオニンキナーゼのファミリーである。MAPキナーゼは、様々な細胞外刺激に応答して活性化され、細胞表面から核へのシグナル伝達を仲介するタンパク質セリン/スレオニンキナーゼ群である。MAPキナーゼはまた、細胞外シグナル調節性プロテインキナーゼ(extracellular signal-regulated protein kinases)またはERKとも呼ばれ、3キナーゼカスケードの末端酵素である。関係するが区切られたシグナル伝達経路に対する3キナーゼカスケードの反復が、一経路内で逐次的に作用するモジュール多機能シグナル伝達要素としてのMAPキナーゼ経路の概念を生み、この経路ではそれぞれの酵素がリン酸化してそれによりシーケンスの次のメンバーを活性化することが特徴である。このようにして、標準的MAPキナーゼモジュールは3つのプロテインキナーゼからなる。すなわち、あるMAPキナーゼキナーゼ(またはMEKK)があるMAPキナーゼキナーゼ(またはMEK)を活性化し、これが、順に、あるMAPK/ERK酵素を活性化する。MAPK/ERK、JNK(c−junアミノ末端プロテインキナーゼ(またはSAPK)))、およびp38カスケードは、それぞれMEKK、MEKおよびERK、またはMAPキナーゼスーパーファミリーメンバーを含む3つの酵素モジュールからなる。様々な細胞外シグナルはそれらのそれぞれの細胞表面レセプターと連合すると初期事象をトリガーし、次いでこのシグナルが細胞内部に伝達され、そこで適切なカスケードを活性化する。
MAPキナーゼはマイトージェン活性化プロテインキナーゼ(またはERK)スーパーファミリーであって、TXYコンセンサス配列を触媒コアに有する。ERK1/2、p38HOG、およびJNK/SAPKは、平行経路における関係するが別個の末端酵素である。
Sebolt-Leopold et al., Nat.Med.,5(7):810-6 (Jul,1999)は、MAPキナーゼ(MAPK)経路の小分子阻害剤を同定するためのin vitroカスケードアッセイシステムを記載している。グルタチオン−S−トランスフェラーゼ(GST)−MEK1およびGST−MAPK融合タンパク質を細菌細胞から調製して、これらをこのアッセイシステムにおいてMEK1のMAPKへ、MBP(myelin basic protein(ミエリン塩基性タンパク質))への逐次リン酸化に使用した。MEK1を直接阻害するPD184352[2−(2−クロロ−4−ヨード−フェニルアミノ)−N−シクロプロピルメトキシ−3,4−ジフルオロ−ベンズアミド]も見出されている。
本明細書において「p38MAPキナーゼ阻害剤(「p38MAPK阻害剤」ともいう。)」とは、p38に関連するMAPキナーゼのシグナル伝達を阻害する任意の薬剤をいう。したがって、p38MAPキナーゼ阻害剤は、MAPキナーゼファミリーメンバーであるp38−MAPキナーゼを標的とし、低下させる、または阻害する化合物に関する。p38MAPキナーゼ阻害剤は水溶性のものが好ましい。水溶性でなければ、溶媒として身体に適合しにくいものを使用することが必要となりうるからである。水溶性かどうかについては薬局方の溶解度の定義に基づき分類されうる。すなわち、溶質1gまたは1mLを溶かすのに要する溶媒量として、極めて溶けやすい:1mL未満;溶けやすい:1mL以上10mL未満;やや溶けやすい:10mL以上30mL未満;やや溶けにくい:30mL以上100mL未満;溶けにくい:100mL以上1000mL未満;極めて溶けにくい:1000mL以上10000mL未満;ほとんど溶けない:10000mL以上と定義されており、本明細書においても同様に評価する。水溶性とは、水を溶媒としたときに、これらのうち有効量を溶解させるものであれば、任意の溶解性のものを利用することができることが理解される。たとえば、4−(4−フルオロフェニル)−2−(4−メチルスルフィニルフェニル)−5−(4−ピリジル)−1H−イミダゾール(SB−203580)であれば、メタノールに可溶であるが水には溶けにくいとされ、4−(4−フルオロフェニル)−2−(4−メチルスルフィニルフェニル)−5−(4−ピリジル)−1H−イミダゾール(SB203580)の塩酸塩であれば、水に可溶とされ、水溶性に分類される。このような水溶性の成分であれば、点眼剤としても有利に使用される。
p38は哺乳類動物MAPキナーゼスーパーファミリーメンバーであって、ストレス、紫外光、および炎症性サイトカインにより活性化される。触媒コアにTGYコンセンサス配列を有する。
異常調節されたキナーゼは多くの疾患、特に増殖性および炎症性障害における主な病因であるということが次第に認識されている。癌領域において最初に同定される発癌遺伝子の1つは、上皮増殖因子レセプターキナーゼ(EGFR)に対するものであったが、その過剰発現は肺、乳、脳、前立腺、GIおよび卵巣癌と関連している。例えば、MAPキナーゼの構成的活性化は多数の癌細胞系統(膵臓、大腸、肺、卵巣、および腎臓)および様々なヒト器官(腎臓、大腸、および肺)由来の原発腫瘍と関連している(Hoshino et al.,Oncogene,18(3):813-22(Jan.1999))。さらに、p38 MAPキナーゼは、炎症の発症および進行と関連する2つのサイトカイン、TNFαおよびIL−1の産生を調節する。
本発明において使用されうるp38 MAPキナーゼ阻害剤は、VX−745(Vertex Pharmaceuticals Inc.)の他、p38 MAPキナーゼ阻害活性を有する化合物であれば特に制限されず、例えば特開2002−97189号公報、特表2000−503304号公報、特表2001−522357号公報、特表2003−535023号、特表2001−506266号公報、特表平9−508123号公報、国際公開第01/56553号公報、国際公開第93/14081号公報、国際公開第01/35959号公報、国際公開第03/68229号公報、国際公開第03/85859号公報、特表2002−534468号公報、特表2001−526222号公報、特表2001−526223号公報、米国特許第6344476号明細書、国際公開第03/99811号公報、国際公開第03/99796号公報、特表2004−506042号公報、国際公開第04/60286号公報、特表2002−363179号公報、特表2004−107358号公報、米国特許第5670527号明細書、米国特許第6096753号明細書、国際公開第01/42189号公報、国際公開第00/31063号公報などの特許公報に記載された化合物が挙げられ、好ましくは4−(4−フルオロフェニル)−2−(4−ヒドロキシフェニル)−5−(4−ピリジル)−1H−イミダゾール(SB−202190)、trans−4−[4−(4−フルオロフェニル)−5−(2−メトキシ−4−ピリミジニル)−1H−イミダゾール−1−イル]シクロヘキサノール(SB−239063)、4−(4−フルオロフェニル)−2−(4−メチルスルフィニルフェニル)−5−(4−ピリジル)−1H−イミダゾール(SB−203580)、4−(4−フルオロフェニル)−5−(2−メトキシピリミジン−4−イル)−1−(ピペリジン−4−イル)イミダゾール(SB−242235)、4−(4−フルオロフェニル)−2−(4−ヒドロキシ−1−ブチニル)−1−(3−フェニルプロピル)−5−(4−ピリジル)イミダゾール(RWJ−67657)、4−(4−フルオロフェニル)−1−(ピペリジン−4−イル)−5−(4−ピリジル)イミダゾール(HEP−689)、(S)−2−(2−アミノ−3−フェニルプロピルアミノ)−1−メチル−5−(2−ナフチル)−4−(4−ピリジル)ピリミジン−6−オン(AMG−548)、2−クロロ−4−(4−フルオロ−2−メチルアニリノ)−2’−メチルベンゾフェノン(EO−1606)、3−(4−クロロフェニル)−5−(1−ヒドロキシアセチルピペリジン−4−イル)−4−(ピリミジン−4−イル)ピラゾール(SD−06)、5−(2,6−ジクロロフェニル)−2−(2,4−ジフルオロフェニルチオ)ピリミド[3,4−b]ピリダジン−6−オン(VX−745)、4−アセチルアミノ−N−tert−ブチルベンズアミド(CPI−1189)、N−[3−tert−ブチル−1−(4−メチルフェニル)ピラゾール−5−イル)−N’−[4−(2−モルホリノエトキシ)−1−ナフチル]ウレア(ドラマピモド(Doramapimod))、2−ベンズアミド−4−[2−エチル−4−(3−メチルフェニル)チアゾール−5−イル]ピリジン(TAK−715)、SCIO−469、1−(カルバモイル−6−(2,4−ジフルオロフェニル)ピリジン−2−イル)−1−(2,6−ジフルオロフェニル)尿素(VX−702;2−(2,4−ジフルオロフェニル)−6−(1−(2,6−ジフルオロフェニル)ウレイド)ニコチンアミド)、GSK−681323、PS−540446、SC−80036、AVE−9940、RO−320−1195、1−(1,3−ジヒドロキシプロプ−2−イル)−4−(4−フルオロフェニル)−5−[2−フェノキシピリミジン−4−イル]イミダゾール(SB−281832)、2−[5−({4−[(4−フルオロフェニル)メチル]ピペリジン−1−イル}カルボニル)−6−メトキシ−1−メチル−1H−インドル−3−イル]−N,N’−ジメチル−2−オキソアセトアミド(SCIO−323)、2−(5−tert−ブチル−2−m−トリル−2H−ピラゾル−3−イル)−2−ヒドロキシイミド−N−[4−(2−モルホリン−4−イル−エトキシ)−ナフタレン−1−イル]−アセトアミド(KC−706)、:N,N’−ビス[3,5−ビス[1−(2−アミジノヒドラゾノ)エチル]フェニル]デカンジアミド、N,N’−ビス[3,5−ビス[1−[2−(アミノイミノメチル)ヒドラゾノ]エチル]フェニル]デカンジアミド(セマピモド(Semapimod))、3−(3−ブロモ−4−((2,4−ジフルオロベンジル)オキシ)−6−メチル−2−オキソピリジン−1(2H)−イル)−N,4−ジメチルベンズアミド(PH−797804)および5−(2−(tert−ブチル)−5−(4−フルオロフェニル)−1H−イミダゾール−4−イル)−3−ネオペンチル−3H−イミダゾ[4,5−b]ピリジン−2−アミン(LY2228820)である。
さらに、Tocris Cookson社(St Louis、USA)はhttp://www.tocris.com/に例示される様々なMAPキナーゼ阻害剤を提供する。例えば、SB202190(4−[4−(4−フルオロフェニル)−5−(4−ピリジニル)−lH−イミダゾル−2−イル]フェノール)は、高度に選択的、強力、かつ細胞浸透性のp38 MAPキナーゼ阻害剤である(SmithKline Beecham,plc)(Jiang et al.,J.Biol.Chem,271:17920 (1996);Frantzet al.,Biochemistry,37:138-46 (1998);Nemotoet al.,J.Biol.Chem.,273:16415 (1998);およびDavies et al.,Biochem.J.,351:95 (2000))。また、アニソマイシン((2R,3S,4S)−2−[(4−メトキシフェニル)メチル]−3,4−ピロリジンジオール−3−アセテート)は、タンパク質合成インヒビター(翻訳をブロックする)である。これは、ストレス活性化プロテインキナーゼ(JNK/SAPK)およびp38 MAPキナーゼの強力なアクチベーターであり、前初期遺伝子(c−fos、fosB、c−jun、junB、およびjunD)誘導の相同的脱感作を選択的に誘発する強力なシグナル伝達アゴニストとして作用する。PD98059(2−(2−アミノ−3−メトキシフェニル)−4H−1−ベンゾピラン−4−オン)は、マイトージェン活性化プロテインキナーゼキナーゼ(MAPKK)の特異的阻害剤である(Pfizer=Warner-Lambert Company)。SB203580(4−[5−(4−フルオロフェニル)−2−[4−(メチルスルホニル)フェニル]−lH−イミダゾル−4−イル]ピリジン)は、p38マイトージェン活性化プロテインキナーゼの高度に選択的な阻害剤(SmithKlineBeecham,plc)である。インターロイキン−2−誘導によるT細胞増殖、シクロオキシゲナーゼ−1および−2、ならびにトロンボキサンシンターゼを阻害することが示されている。SB203580塩酸塩(4−[5−(4−フルオロフェニル)−2−[4−(メチルスルホニル)フェニル]−lH−イミダゾル−4−イル]ピリジン)化合物は、高度に選択的なp38マイトージェン活性化プロテインキナーゼの阻害剤の水溶性塩である。インターロイキン−2−誘導によるT細胞増殖、シクロオキシゲナーゼ−1および−2、ならびにトロンボキサンシンターゼを阻害することが示されている。U0126(1,4−ジアミノ−2,3−ジシアノ−1,4−ビス[2−アミノフェニルチオ]ブタジエン)は、MAPキナーゼキナーゼの強力かつ選択的な非競合性の阻害剤である。
好ましいp38MAPキナーゼ阻害剤としては、SB203580(4−[4−(4−フルオロフェニル)−2−(4−メチルスルフィニルフェニル)−1H−イミダゾール−5−イル]ピリジン)が例示されるがそれに限定されない。
このほかの、本発明で用いることができるp38 MAPキナーゼ阻害剤としては、例えば、p38 MAPキナーゼに対する中和抗体、p38 MAPキナーゼの活性を阻害する化合物、p38 MAPキナーゼをコードする遺伝子の転写を阻害する化合物(例えば、アンチセンス核酸、RNAi、リボザイム)、ペプチド、および植物成分(例えば、ポリフェノール、フラボノイド、配糖体)等の化合物が挙げられる。使用される濃度として、約50nmol/l〜100μmol/lが例示され、通常、約0.001〜100μmol/l、好ましくは、約0.01〜75μmol/l、約0.05〜50μmol/l、約1〜10μmol/l、約0.01〜10μmol/l、約0.05〜10μmol/l、約0.075〜10μmol/l、約0.1〜10μmol/l、約0.5〜10μmol/l、約0.75〜10μmol/l、約1.0〜10μmol/l、約1.25〜10μmol/l、約1.5〜10μmol/l、約1.75〜10μmol/l、約2.0〜10μmol/l、約2.5〜10μmol/l、約3.0〜10μmol/l、約4.0〜10μmol/l、約5.0〜10μmol/l、約6.0〜10μmol/l、約7.0〜10μmol/l、約8.0〜10μmol/l、約9.0〜10μmol/l、約0.01〜50μmol/l、約0.05〜5.0μmol/l、約0.075〜5.0μmol/l、約0.1〜5.0μmol/l、約0.5〜5.0μmol/l、約0.75〜5.0μmol/l、約1.0〜5.0μmol/l、約1.25〜5.0μmol/l、約1.5〜5.0μmol/l、約1.75〜5.0μmol/l、約2.0〜5.0μmol/l、約2.5〜5.0μmol/l、約3.0〜5.0μmol/l、約4.0〜5.0μmol/l、約0.01〜3.0μmol/l、約0.05〜3.0μmol/l、約0.075〜3.0μmol/l、約0.1〜3.0μmol/l、約0.5〜3.0μmol/l、約0.75〜3.0μmol/l、約1.0〜3.0μmol/l、約1.25〜3.0μmol/l、約1.5〜3.0μmol/l、約1.75〜3.0μmol/l、約2.0〜3.0μmol/l、約0.01〜1.0μmol/l、約0.05〜1.0μmol/l、約0.075〜1.0μmol/l、約0.1〜1.0μmol/l、約0.5〜1.0μmol/l、約0.75〜1.0μmol/l、約0.09〜35μmol/l、約0.09〜3.2μmol/lであり、より好ましくは、約0.05〜1.0μmol/l、約0.075〜1.0μmol/l、約0.1〜1.0μmol/l、約0.5〜1.0μmol/l、約0.75〜1.0μmol/lであるがこれらに限定されない。
本発明で用いられるアンチセンス核酸は、上記のいずれの作用により、上述のP38 MAPキナーゼのシグナル伝達経路のメンバー等をコードする遺伝子(核酸)の発現および/または機能を阻害してもよい。一つの実施形態としては、上述のP38 MAPキナーゼ等をコードする遺伝子のmRNAの5’端近傍の非翻訳領域に相補的なアンチセンス配列を設計すれば、遺伝子の翻訳阻害に効果的と考えられる。また、コード領域もしくは3’の非翻訳領域に相補的な配列も使用することができる。このように、上述のP38 MAPキナーゼ等をコードする遺伝子の翻訳領域だけでなく、非翻訳領域の配列のアンチセンス配列を含む核酸も、本発明で利用されるアンチセンス核酸に含まれる。使用されるアンチセンス核酸は、適当なプロモーターの下流に連結され、好ましくは3’側に転写終結シグナルを含む配列が連結される。このようにして調製された核酸は、公知の方法を用いることで所望の動物(細胞)に形質転換することができる。アンチセンス核酸の配列は、形質転換される動物(細胞)が有するP38 MAPキナーゼ等をコードする遺伝子またはその一部と相補的な配列であることが好ましいが、遺伝子の発現を有効に抑制できる限りにおいて、完全に相補的でなくてもよい。転写されたRNAは標的遺伝子の転写産物に対して好ましくは90%以上、最も好ましくは95%以上の相補性を有する。アンチセンス核酸を用いて標的遺伝子の発現を効果的に阻害するには、アンチセンス核酸の長さは少なくとも12塩基以上25塩基未満であることが好ましいが、本発明のアンチセンス核酸は必ずしもこの長さに限定されず、例えば、11塩基以下、100塩基以上、または500塩基以上であってもよい。アンチセンス核酸は、DNAのみから構成されていてもよいが、DNA以外の核酸、例えば、ロックド核酸(LNA)を含んでいてもよい。1つの実施形態としては、本発明で用いられるアンチセンス核酸は、5’末端にLNA、3’末端にLNAを含むLNA含有アンチセンス核酸であってもよい。また、本発明において、アンチセンス核酸を用いる実施形態では、例えば平島および井上,新生化学実験講座2 核酸IV遺伝子の複製と発現,日本生化学会編,東京化学同人,1993,319-347.に記載される方法を用いて、P38 MAPキナーゼ等の核酸配列に基づき、アンチセンス配列を設計することができる。
P38 MAPキナーゼ等の発現の阻害は、リボザイム、またはリボザイムをコードするDNAを利用して行うことも可能である。リボザイムとは触媒活性を有するRNA分子を指す。リボザイムには種々の活性を有するものが存在するが、中でもRNAを切断する酵素としてのリボザイムに焦点を当てた研究により、RNAを部位特異的に切断するリボザイムの設計が可能となった。リボザイムには、グループIイントロン型やRNase Pに含まれるM1 RNAのように400ヌクレオチド以上の大きさのものもあるが、ハンマーヘッド型やヘアピン型と呼ばれる40ヌクレオチド程度の活性ドメインを有するものもある(小泉誠および大塚栄子,タンパク質核酸酵素,1990,35,2191.)。
例えば、ハンマーヘッド型リボザイムの自己切断ドメインは、G13U14C15という配列のC15の3’側を切断するが、その活性にはU14とA9との塩基対形成が重要とされ、C15の代わりにA15またはU15でも切断され得ることが示されている(Koizumi, M. et al.,FEBS Lett, 1988, 228,228.)。基質結合部位が標的部位近傍のRNA配列と相補的なリボザイムを設計すれば、標的RNA中のUC、UUまたはUAという配列を認識する制限酵素的なRNA切断リボザイムを作出することができる(Koizumi, M. et al., FEBS Lett, 1988, 239, 285.、小泉誠および大塚栄子,タンパク質核酸酵素,1990,35,2191.、 Koizumi,M. et al., Nucl. Acids Res., 1989,17, 7059.)。
また、ヘアピン型リボザイムも本発明の目的に有用である。このリボザイムは、例えば、タバコリングスポットウイルスのサテライトRNAのマイナス鎖に見出される(Buzayan,JM., Nature, 1986, 323, 349.)。ヘアピン型リボザイムからも、標的特異的なRNA切断リボザイムを作出できることが示されている(Kikuchi,Y. & Sasaki,N., Nucl. Acids Res,1991, 19, 6751.、菊池洋,化学と生物, 1992, 30,112.)。このように、リボザイムを用いてP38 MAPキナーゼ等をコードする遺伝子の転写産物を特異的に切断することで、該遺伝子の発現を阻害することができる。
P38 MAPキナーゼ等の内在性遺伝子の発現の抑制は、さらに、標的遺伝子配列と同一もしくは類似した配列を有する二本鎖RNAを用いたRNA干渉(RNA interference、以下「RNAi」と略称する)によっても行うことができる。RNAiは、2本鎖RNA(dsRNA)が直接細胞内に取り込まれると、このdsRNAと相同な配列を持つ遺伝子の発現が抑えられ現在注目を浴びている手法である。哺乳類細胞においては、短鎖dsRNA(siRNA)を用いることにより、RNAiを誘導する事が可能で、RNAiは、ノックアウトマウスと比較して、効果が安定、実験が容易、費用が安価であるなど、多くの利点を有している。siRNAについては、本明細書において他の箇所において詳述される。
本明細書において、「siRNA」とは、15〜40塩基からなる二本鎖RNA部分を有するRNA分子であり、前記siRNAのアンチセンス鎖と相補的な配列をもつ標的遺伝子のmRNAを切断し、標的遺伝子の発現を抑制する機能を有する。詳細には、本発明におけるsiRNAは、P38 MAPキナーゼ等のmRNA中の連続したRNA配列と相同な配列からなるセンスRNA鎖と、該センスRNA配列に相補的な配列からなるアンチセンスRNA鎖とからなる二本鎖RNA部分を含むRNAである。かかるsiRNAおよび後述の変異体siRNAの設計および製造は当業者の技量の範囲内である。P38 MAPキナーゼ等の配列の転写産物であるmRNAの任意の連続するRNA領域を選択し、この領域に対応する二本鎖RNAを作製することは、当業者においては、通常の試行の範囲内において適宜行い得ることである。また、該配列の転写産物であるmRNA配列から、より強いRNAi効果を有するsiRNA配列を選択することも、当業者においては、公知の方法によって適宜実施することが可能である。また、一方の鎖が判明していれば、当業者においては容易に他方の鎖(相補鎖)の塩基配列を知ることができる。siRNAは、当業者においては市販の核酸合成機を用いて適宜作製することが可能である。また、所望のRNAの合成については、一般の合成受託サービスを利用することができる。
二本鎖RNA部分の長さは、塩基として、15〜40塩基、好ましくは15〜30塩基、より好ましくは15〜25塩基、更に好ましくは18〜23塩基、最も好ましくは19〜21塩基である。これらの上限および下限は、これら特定のものに限定されず、これら列挙されているものの任意の組み合わせであってもよいことが理解される。siRNAのセンス鎖またはアンチセンス鎖の末端構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、平滑末端を有するものであってもよいし、突出末端(オーバーハング)を有するものであってもよく、3’端が突き出したタイプが好ましい。センスRNA鎖およびアンチセンスRNA鎖の3’末端に数個の塩基、好ましくは1〜3個の塩基、さらに好ましくは2個の塩基からなるオーバーハングを有するsiRNAは、標的遺伝子の発現を抑制する効果が大きい場合が多く、好ましいものである。オーバーハングの塩基の種類は特に制限はなく、RNAを構成する塩基あるいはDNAを構成する塩基のいずれであってもよい。好ましいオーバーハング配列としては、3’末端にdTdT(デオキシTを2bp)等を挙げることができる。例えば、好ましいsiRNAとしては、全てのsiRNAのセンス・アンチセンス鎖の、3’末端にdTdT(デオキシTを2bp)をつけているものが挙げられるがそれに限定されない。
さらに、上記siRNAのセンス鎖またはアンチセンス鎖の一方または両方において1〜数個までのヌクレオチドが欠失、置換、挿入および/または付加されているsiRNAも用いることができる。ここで、1〜数塩基とは、特に限定されるものではないが、好ましくは1〜4塩基、さらに好ましくは1〜3塩基、最も好ましくは1〜2塩基である。かかる変異の具体例としては、3’オーバーハング部分の塩基数を0〜3個としたもの、3’−オーバーハング部分の塩基配列を他の塩基配列に変更したもの、あるいは塩基の挿入、付加または欠失により上記センスRNA鎖とアンチセンスRNA鎖の長さが1〜3塩基異なるもの、センス鎖および/またはアンチセンス鎖において塩基が別の塩基にて置換されているもの等が挙げられるが、これらに限定されない。ただし、これらの変異体siRNAにおいてセンス鎖とアンチセンス鎖とがハイブリダイゼーションしうること、ならびにこれらの変異体siRNAが変異を有しないsiRNAと同等の遺伝子発現抑制能を有することが必要である。
さらに、siRNAは、一方の端が閉じた構造の分子、例えば、ヘアピン構造を有するsiRNA(Short Hairpin RNA;shRNA)であってもよい。shRNAは、標的遺伝子の特定配列のセンス鎖RNA、該センス鎖配列に相補的な配列からなるアンチセンス鎖RNA、およびその両鎖を繋ぐリンカー配列を含むRNAであり、センス鎖部分とアンチセンス鎖部分がハイブリダイズし、二本鎖RNA部分を形成する。
siRNAは、臨床使用の際には、いわゆるoff−target効果を示さないことが望ましい。off−target効果とは、標的遺伝子以外に、使用したsiRNAに部分的にホモロジーのある別の遺伝子の発現を抑制する作用をいう。off−target効果を避けるために、候補siRNAについて、予めDNAマイクロアレイなどを利用して交差反応がないことを確認することが可能である。また、NCBI(National Center for Biotechnology Information)などが提供する公知のデータベースを用いて、標的となる遺伝子以外に候補siRNAの配列と相同性が高い部分を含む遺伝子が存在しないかを確認する事によって、off−target効果を避けることが可能である。
本発明のsiRNAを作製するには、化学合成による方法および遺伝子組換え技術を用いる方法等、公知の方法を適宜用いることができる。合成による方法では、配列情報に基づき、常法により二本鎖RNAを合成することができる。また、遺伝子組換え技術を用いる方法では、センス鎖配列やアンチセンス鎖配列をコードする発現ベクターを構築し、該ベクターを宿主細胞に導入後、転写により生成されたセンス鎖RNAやアンチセンス鎖RNAをそれぞれ取得することによって作製することもできる。また、標的遺伝子の特定配列のセンス鎖、該センス鎖配列に相補的な配列からなるアンチセンス鎖、およびその両鎖を繋ぐリンカー配列を含み、ヘアピン構造を形成するshRNAを発現させることにより、所望の二本鎖RNAを作製することもできる。
siRNAは、標的遺伝子の発現抑制活性を有する限りにおいては、siRNAを構成する核酸の全体またはその一部は、天然の核酸であってもよいし、修飾された核酸であってもよい。
本発明におけるsiRNAは、必ずしも標的配列に対する一組の2本鎖RNAである必要はなく、標的配列を含んだ領域に対する複数組(この「複数」とは特に制限されないが、好ましくは2〜5個程度の少数を指す。)の2本鎖RNAの混合物であってもよい。ここで標的配列に対応した核酸混合物としてのsiRNAは、当業者においては市販の核酸合成機およびDICER酵素を用いて適宜作製することが可能であり、また、所望のRNAの合成については、一般の合成受託サービスを利用することができる。なお、本発明のsiRNAには、所謂「カクテルsiRNA」が含まれる。また、本発明におけるsiRNAは、必ずしも全てのヌクレオチドがリボヌクレオチド(RNA)でなくともよい。即ち、本発明において、siRNAを構成する1もしくは複数のリボヌクレオチドは、対応するデオキシリボヌクレオチドであってもよい。この「対応する」とは、糖部分の構造は異なるものの、同一の塩基種(アデニン、グアニン、シトシン、チミン(ウラシル))であることを指す。例えば、アデニンを有するリボヌクレオチドに対応するデオキシリボヌクレオチドとは、アデニンを有するデオキシリボヌクレオチドのことをいう。
さらに、本発明の上記RNAを発現し得るDNA(ベクター)もまた、P38 MAPキナーゼ等の発現を抑制し得る核酸の好ましい実施形態に含まれる。例えば、本発明の上記二本鎖RNAを発現し得るDNA(ベクター)は、該二本鎖RNAの一方の鎖をコードするDNA、および該二本鎖RNAの他方の鎖をコードするDNAが、それぞれ発現し得るようにプロモーターと連結した構造を有するDNAである。本発明の上記DNAは、当業者においては、一般的な遺伝子工学技術により、適宜作製することができる。より具体的には、目的のRNAをコードするDNAを公知の種々の発現ベクターへ適宜挿入することによって、本発明の発現ベクターを作製することが可能である。
本発明において標的遺伝子の発現を抑制する核酸には、修飾された核酸を用いてもよい。修飾された核酸とは、ヌクレオシド(塩基部位、糖部位)および/またはヌクレオシド間結合部位に修飾が施されていて、天然の核酸と異なった構造を有するものを意味する。修飾された核酸を構成する「修飾されたヌクレオシド」としては、例えば、無塩基(abasic)ヌクレオシド;アラビノヌクレオシド、2’−デオキシウリジン、α−デオキシリボヌクレオシド、β−L−デオキシリボヌクレオシド、その他の糖修飾を有するヌクレオシド;ペプチド核酸(PNA)、ホスフェート基が結合したペプチド核酸(PHONA)、ロックド核酸(LNA)、モルホリノ核酸等が挙げられる。上記糖修飾を有するヌクレオシドには、2’−O−メチルリボース、2’−デオキシ−2’−フルオロリボース、3’−O−メチルリボース等の置換五単糖;1’,2’−デオキシリボース;アラビノース;置換アラビノース糖;六単糖およびアルファ−アノマーの糖修飾を有するヌクレオシドが含まれる。これらのヌクレオシドは塩基部位が修飾された修飾塩基であってもよい。このような修飾塩基には、例えば、5−ヒドロキシシトシン、5−フルオロウラシル、4−チオウラシル等のピリミジン;6−メチルアデニン、6−チオグアノシン等のプリン;および他の複素環塩基等が挙げられる。
修飾された核酸を構成する「修飾されたヌクレオシド間結合」としては、例えば、アルキルリンカー、グリセリルリンカー、アミノリンカー、ポリ(エチレングリコール)結合、メチルホスホネートヌクレオシド間結合;メチルホスホノチオエート、ホスホトリエステル、ホスホチオトリエステル、ホスホロチオエート、ホスホロジチオエート、トリエステルプロドラッグ、スルホン、スルホンアミド、サルファメート、ホルムアセタール、N−メチルヒドロキシルアミン、カルボネート、カルバメート、モルホリノ、ボラノホスホネート、ホスホルアミデートなどの非天然ヌクレオシド間結合が挙げられる。
本発明の二本鎖siRNAに含まれる核酸配列としては、P38 MAPキナーゼまたは他のP38 MAPキナーゼシグナルのメンバーに対するsiRNAなどを挙げることができる。
また、本発明の核酸または薬剤をリポソームなどのリン脂質小胞体に導入し、その小胞体を投与することも可能である。siRNAまたはshRNAを保持させた小胞体をリポフェクション法により所定の細胞に導入することができる。そして、得られる細胞を例えば、静脈内、動脈内等に全身投与する。眼の必要な部位等に局所的に投与することもできる。siRNAはin vitroにおいては非常に優れた特異的転写後抑制効果を示すが、in vivoにおいては血清中のヌクレアーゼ活性により速やかに分解されてしまうため持続時間が限られるためより最適で効果的なデリバリーシステム開発が求められてきた。一つの例としては、Ochiya,T et al.,Nature Med.,5:707-710,1999、Curr.Gene Ther.,1 :31-52,2001より生体親和性材料であるアテロコラーゲンが核酸と混合し複合体を形成させると、生体中の分解酵素から核酸を保護する作用がありsiRNAのキャリアーとして非常に適しているキャリアーであると報告されており、このような形態を利用することができるが、本発明の核酸、治療または予防薬の導入の方法はこれには限られない。このようにして、生体内においては血清中の核酸分解酵素の働きにより、速やかに分解されてしまうため長時間の効果の継続を達成することができる。例えば、Takeshita F. PNAS.(2003) 102(34) 12177-82、Minakuchi Y Nucleic Acids Reserch(2004) 32(13) e109では、牛皮膚由来のアテロコラーゲンが核酸と複合体を形成し、生体内の分解酵素から核酸を保護する作用があり、siRNAのキャリアーとして非常に適していると報告されており、このような技術を用いることができる。
本明細書において「iFECD」(immobilized Fuchs’ endothelial corneal dystrophy)は、フックス角膜内皮ジストロフィの不死化細胞の略称である。
本明細書において「HCEC」(human corneal endothelial cells)とは、ヒト角膜内皮細胞の略称である。「iHCEC」は、不死化(immobilized)ヒト角膜内皮細胞の略称である。
本明細書において、「プログラム細胞死」とは、あらかじめプログラムされているかのように決まった時期や環境で自発的に細胞が死ぬ現象を指す。プログラム細胞死は、例えば「アポトーシス」を含む意味で使用される。
本明細書において「トランスフォーミング増殖因子−β(トランスフォーミング成長因子−β;略称TGF−βとも表示される)」とは、当該分野で用いられるものと同様の意味で用いられ、様々な硬化性疾患や、関節リウマチ、増殖性硝子体網膜症の病態形成を担い、脱毛に深く関与し、免疫担当細胞の働きを抑制する一方、プロテアーゼの過剰産生を抑制することによって肺組織が分解され肺気腫に陥るのを防ぎ、癌細胞の増殖を抑制するなど、多彩な生物活性を示す分子量25kDのホモダイマー多機能性サイトカインである。「TGF−βシグナル」とは、TGF−βによって媒介されるシグナルであって、TGF−βによって惹起されるものをいう。TGF−βシグナル例えば、TGF−β2によって媒介されるシグナルが含まれ、このほか、TGF−β1、TGF−β3等によって媒介されるシグナルも例示される。TGF−βについて、ヒトでは、TGF−β1〜β3までの相同性約70%の3つのアイソフォームが存在し、その作用は類似している。TGF−βはレセプターに結合できない分子量約300kDの不活性な潜在型として産生され、標的細胞表面やその周囲において活性化されてレセプターに結合できる活性型となり、その作用を発揮する。理論に束縛されることを望まないが、標的細胞におけるTGF−βの作用はSmadという情報伝達を担う一連のタンパク質のリン酸化経路によって伝達されるとされている。まず、活性型TGF−βが標的細胞表面に存在するII型TGF−βレセプターに結合すると、II型レセプター2分子とI型TGF−βレセプター2分子からなるレセプター複合体が形成され、II型レセプターがI型レセプターをリン酸化する。次に、リン酸化I型レセプターは、Smad2またはSmad3をリン酸化すると、リン酸化されたSmad2およびSmad3はSmad4と複合体を形成して核に移行し、標的遺伝子プロモーター領域に存在するCAGA boxと呼ばれる標的配列に結合し、コアクチベーターとともに標的遺伝子の転写発現を誘導するとされている。
トランスフォーミング(形質転換)増殖因子−β(TGF−β)シグナル伝達経路は、その標的遺伝子の調節によって、細胞増殖および分化、増殖停止、プログラム細胞死、ならびに上皮間充織分化転換(EMT;上皮間葉転換ともいう)といったような、多くの細胞活性を調節することができる。TGF−β自体(例えば、TGF−β1、TGF−β2およびTGF−β3)、アクチビンおよび骨形成タンパク質(BMP)が含まれる、TGF−βファミリーのメンバーは、細胞増殖、分化、移動およびプログラム細胞死等の強力な調節剤である。
TGF−βは、Bリンパ球、Tリンパ球および活性化マクロファージを含め、多くの細胞により、および多くの他の細胞型により産生される、約24Kdのタンパク質である。免疫系に対するTGF−βの効果の中には、IL−2レセプター誘導、IL−1誘発性胸腺細胞増殖の阻害、およびIFN−γ誘発性マクロファージ活性化の遮断がある。TGF−βは、様々な病的状態に関与すると考えられており(Border et al.(1992)J.Clin.Invest.90:1)、そして腫瘍抑制物質または腫瘍プロモーターのいずれかとして機能することが十分裏付けられている。
TGF−βは、2つのセリン/スレオニンキナーゼ細胞表面レセプターであるTGF−βRIIおよびALK5によって、そのシグナル伝達を媒介する。TGF−βシグナル伝達は、TGF−βRIIがALK5レセプターをリン酸化するのを可能とする、リガンド誘発性レセプター二量体化で開始される。そのリン酸化は、ALK5キナーゼ活性を活性化して、活性化ALK5は次に、下流エフェクターSmadタンパク質(MADの脊椎動物相同体、または「Mothers against DPP(デカペンタプレジック)」タンパク質)、Smad2または3をリン酸化する。Smad4とのp−Smad2/3複合体は、核に入って、標的遺伝子の転写を活性化する。
Smad3は、SmadのR−Smad(レセプター−活性化Smad)サブグループのメンバーであって、TGF−βレセプターによる転写活性化の直接メディエーターである。TGF−β刺激は、Smad2およびSmad3のリン酸化および活性化をもたらし、これらは、Smad4(脊椎動物における「共通(common)Smad」または「co−Smad」)と複合体を形成し、これが核と共に蓄積して、標的遺伝子の転写を調節する。R−Smadは、細胞質に局在し、そしてTGF−βレセプターによるリガンド誘発性リン酸化で、co−Smadと複合体を形成して、核へと移動し、ここで、それらは、クロマチンおよび協同転写因子と関連のある遺伝子発現を調節する。Smad6およびSmad7は阻害性Smad(「I−Smad」)であり、すなわち、TGF−βにより転写的に誘発されて、TGF−βシグナル伝達の阻害剤として機能する(Feng et al.(2005)Annu.Rev.Cell.Dev.Biol.21:659)。Smad6/7は、R−Smadのレセプター媒介活性化を妨げることにより、それらの阻害効果を発揮する;それらは、R−Smadの動員およびリン酸化を競合的に妨げる、I型レセプターと関連する。Smad6およびSmad7は、Smad6/7相互作用タンパク質のユビキチン化および分解をもたらす、E3ユビキチンリガーゼを補充することが知られている。
TGF−βシグナル伝達経路は、このほか、BMP−7などによって伝達される経路も存在し、これは、ALK−1/2/3/6を経由し、Smad1/5/8を介して機能が発現されるとされている。TGF−βシグナル伝達経路については、J. Massagu’e, Annu. Rev. Biochem. 1998. 67: 753-91;Vilar JMG, Jansen R, Sander C (2006) PLoS Comput Biol 2(1):e3; Leask, A., Abraham, D. J. FASEB J.18, 816-827 (2004); Coert Margadant & Arnoud Sonnenberg EMBO reports (2010)11, 97-105; Joel Rosenbloom et al., Ann Intern Med. 2010; 152: 159-166等を参照のこと。
本明細書において「トランスフォーミング増殖因子−β(TGF−β)に起因する角膜内皮の症状、障害または疾患」とは、角膜内皮細胞におけるTGF−βに誘導される任意の角膜内皮の症状、障害または疾患を指す。本発明では、角膜内皮細胞、例えば、フックス角膜内皮ジストロフィのモデル細胞(例えば、iFECD)を、TGF−β2に曝露したところ、驚くべきことに種々の障害(例えば、プログラム細胞死)が生じた。このような現象は従来よく解明されていなかった現象である。そして、本発明者らは、このTGF−βシグナルに起因する角膜内皮の症状、障害または疾患をさらに分析したところ、予想外にも、p38MAPK阻害剤によって、この障害を抑制することができることを見出した。TGF−βシグナルに起因する角膜内皮の症状、障害または疾患はp38MAPKのシグナル伝達経路とは異なるものであり、また、使用したp38MAPK阻害剤はTGF−βのシグナル伝達経路を抑制しているものではないことから、これまでに未解明の疾患・障害の発露の経路およびその治療または予防の態様を見出すことができたといえる。また、通常最適に使用されるp38MAPK阻害剤の濃度とも異なる濃度でTGF−βシグナルに起因する角膜内皮の症状、障害または疾患に対する最適な治療または予防効果がみられていることから、本発明は、角膜内皮について新たな治療/予防技術を提供するものと位置付けることができると考えられる。TGF−βシグナルに起因する角膜内皮の症状、障害または疾患としては、例えば、フックス角膜内皮ジストロフィ、角膜移植後障害、角膜内皮炎、外傷、眼科手術後の障害、眼科レーザー手術後の障害、加齢、後部多形性角膜ジストロフィ(PPD:posterior polymorphous dystrophy)、先天性遺伝性角膜内皮ジストロフィ(CHED:congenital hereditary endothelial dystrophy)、および特発性角膜内皮障害等において、TGF−βの発現がみられるものを挙げることができるがそれらに限定されない。特にTGF−β2の発現が通常より亢進している角膜内皮細胞または角膜内皮組織では、本発明で見出された障害またはそれに関連する障害が発現または亢進していると考えられることから、そのような角膜内皮細胞または角膜内皮組織がみられる任意の角膜内皮の症状、障害または疾患は、特に本発明の対象として意図される。
本明細書において「ミトコンドリア異常に起因する角膜内皮の症状、障害または疾患」は、ミトコンドリア異常に起因する角膜内皮の症状、障害または疾患をいう。角膜内皮の症状、障害および疾患において、ミトコンドリア異常についての分析はあまり進んでいなかった。ミトコンドリアの異常は種々の疾患、障害または症状に影響を与えるものと考えられるが、そのモデルも本発明において提供された。例えば、フックス角膜内皮ジストロフィのモデル細胞を、TGF−β2に曝露したところ、驚くべきことにミトコンドリア膜電位が低下する細胞が有意に増加することが観察された。そして、さらに分析を進めたところ、このミトコンドリア膜電位の低下は、驚くべきことにp38MAPK阻害剤によって抑制することができた。このミトコンドリア膜電位の低下は、TGF−βの抑制によって防止することができることが確認されているものの、p38MAPK阻害剤はTGF−β経路を抑制するものではないことが示されており、これまでに未解明のミトコンドリア異常に関連する疾患・障害の経路およびその治療または予防の態様を見出すことができたといえる。また、通常最適に使用されるp38MAPK阻害剤の濃度とも異なる濃度でミトコンドリア異常に起因する角膜内皮の症状、障害または疾患に対する最適な治療または予防効果がみられていることから、本発明は、角膜内皮について新たな治療/予防技術を提供するものと位置付けることができると考えられる。ミトコンドリア異常に起因する角膜内皮の症状、障害または疾患としては、例えば、フックス角膜内皮ジストロフィ、角膜移植後障害、角膜内皮炎、外傷、眼科手術後の障害、眼科レーザー手術後の障害、加齢、後部多形性角膜ジストロフィ(PPD:posterior polymorphous dystrophy)、先天性遺伝性角膜内皮ジストロフィ(CHED:congenital hereditary endothelial dystrophy)、および特発性角膜内皮障害において、ミトコンドリア異常がみられる任意のものを挙げることができるがそれらに限定されない。
本明細書において「小胞体(ER)関連ストレスに起因する角膜内皮の症状、障害または疾患」とは、小胞体(ER)ストレスに関連するものを指し、例えば、フックス角膜内皮ジストロフィにおける角膜内皮細胞の障害、角膜内皮障害、角膜内皮密度低下、グッテーの形成、デスメ膜の肥厚、角膜厚の肥厚、混濁、角膜上皮障害、角膜実質混濁、羞明、霧視、視力障害、眼痛、流涙、充血、疼痛、水疱性角膜症、眼の不快感、コントラスト低下、グレア、および角膜実質の浮腫、角膜上皮びらん、血管新生等のうち小胞体(ER)ストレスに関連するものを挙げることができるがこれらに限定されない。
好ましい実施形態では、本発明が対象とする症状、障害または疾患は、フックス角膜内皮ジストロフィに関する障害である。フックス角膜内皮ジストロフィに関しては、角膜内皮細胞におけるTGF−β誘導が関与していることが示されており、FECDにおける細胞喪失に関与し得ることも示されている。したがって、TGF−βシグナル伝達経路の阻害は、FECDの有効な治療になり得ることが当然予想される。しかしながら、本発明者らは、予想外にも、p38MAPK阻害剤が、TGF−βシグナルに起因する障害を抑制できることを見出した。しかも、図10に示されるように、p38MAPK阻害剤はTGF−βシグナル伝達経路を阻害するものではないことから、別のメカニズムでTGF−βシグナルに起因する障害を治療し得るものであると理解することができる。このように、異なるメカニズムで新たに見出された障害を治療することができることは、医科学的にも注目すべきである事象である。
本発明の医薬は、フックス角膜内皮ジストロフィの中でもひとつの重要な異常または障害の原因となるTGF−β2に誘導される細胞障害等を処置しうることから、フックス角膜内皮ジストロフィの治療または予防に有用であることが理解される。特に、本発明では実施例において、フックス角膜内皮ジストロフィモデルにおいてTGF−β2に誘導される細胞障害あるいはプログラム細胞死を抑制することができたことから本発明は、フックス角膜内皮ジストロフィモデルにおけるTGF−β2に関連する重症患者の治療に使用することができると考えられる。本発明は、フックス角膜内皮ジストロフィにおける角膜内皮細胞の障害や、角膜内皮密度低下、guttaeの形成、デスメ膜の肥厚、角膜厚の肥厚、角膜上皮障害、角膜実質混濁、羞明、霧視、視力障害、眼痛、流涙、充血、疼痛、水疱性角膜症、眼の不快感、コントラスト低下、グレアおよび角膜実質の浮腫などを処置しまたは予防し得る。
また、本発明では、実施例において実証されるように、フックス角膜内皮ジストロフィの角膜内皮細胞の病態について、ミトコンドリア異常が関与することが示された。本発明は、p38MAPキナーゼ阻害剤によりミトコンドリア異常を抑制することも可能であることが見出され、ミトコンドリア異常に起因するフックス角膜内皮ジストロフィの治療または予防に有用であることが理解される。具体的な実施形態では、本発明はまた、ミトコンドリア異常、例えば、ミトコンドリア膜電位低下、ミトコンドリアの形態異常、ミトコンドリア生合成の低下等を抑制することができる。
(一般技術)
本明細書において用いられる分子生物学的手法、生化学的手法、微生物学的手法は、当該分野において周知であり慣用されるものであり、例えば、Sambrook J.et al.(1989).Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harborおよびその3rd Ed.(2001); Ausubel, F.M.(1987).Current Protocols in Molecular Biology, Greene Pub. Associates and Wiley-Interscience; Ausubel, F.M.(1989).Short Protocols in Molecular Biology: A Compendium of Methods from Current Protocols in Molecular Biology, Greene Pub. Associates and Wiley-Interscience; Innis, M. A.(1990).PCR Protocols: A Guide to Methods and Applications, Academic Press; Ausubel, F.M.(1992).Short Protocols in Molecular Biology: A Compendium of Methods from Current Protocols in Molecular Biology, Greene Pub. Associates; Ausubel, F.M.(1995).Short Protocols in Molecular Biology: A Compendium of Methods from Current Protocols in Molecular Biology, Greene Pub. Associates; Innis ,M.A. et al.(1995).PCR Strategies, Academic Press; Ausubel, F.M.(1999).Short Protocols in Molecular Biology: A Compendium of Methods from Current Protocols in Molecular Biology, Wiley, and annual updates; Sninsky, J.J.et al.(1999).PCR Applications: Protocols for Functional Genomics, Academic Press、Gait, M.J.(1985).Oligonucleotide Synthesis: A Practical Approach, IRL Press; Gait, M.J.(1990).Oligonucleotide Synthesis: A Practical Approach, IRL Press; Eckstein, F.(1991).Oligonucleotides and Analogues: A Practical Approach, IRL Press; Adams, R.L. et al.(1992).The Biochemistry of the Nucleic Acids, Chapman & Hall; Shabarova, Z. et al.(1994).Advanced Organic Chemistry of Nucleic Acids, Weinheim; Blackburn, G.M. et al.(1996).Nucleic Acids in Chemistry and Biology, Oxford University Press; Hermanson, G.T.(I996).Bioconjugate Techniques, Academic Press、別冊実験医学「遺伝子導入&発現解析実験法」羊土社、1997などに記載されている。角膜内皮細胞については、Nancy Joyceらの報告{Joyce, 2004 #161} {Joyce, 2003 #7}がよく知られているが、前述のごとく長期培養、継代培養により線維芽細胞様の形質転換を生じ、効率的な培養法の研究が現在も行われている。これらは本明細書において関連する部分(全部であり得る)が参考として援用される。
(好ましい実施形態の説明)
以下に好ましい実施形態の説明を記載するが、この実施形態は本発明の例示であり、本発明の範囲はそのような好ましい実施形態に限定されないことが理解されるべきである。当業者はまた、以下のような好ましい実施例を参考にして、本発明の範囲内にある改変、変更などを容易に行うことができることが理解されるべきである。これらの実施形態について、当業者は適宜、任意の実施形態を組み合わせ得る。
<医薬>
1つの局面において、本発明は、p38MAPキナーゼ阻害剤を含む、角膜内皮細胞におけるトランスフォーミング増殖因子−β(TGF−β)シグナルに起因する角膜内皮の症状、障害または疾患の治療または予防のための医薬を提供する。
別の局面において、本発明は、p38MAPキナーゼ阻害剤を含む、角膜内皮細胞におけるミトコンドリア異常に起因する角膜内皮の症状、障害または疾患の治療または予防のための医薬を提供する。
さらなる局面において、本発明は、p38MAPキナーゼ阻害剤を含む、角膜内皮細胞におけるトランスフォーミング増殖因子−β(TGF−β)シグナルおよびミトコンドリア異常に起因する角膜内皮の症状、障害または疾患の治療または予防のための医薬を提供する。
p38MAPキナーゼは、種々のシグナル伝達に関与するとされており、炎症に関与するともされているが、角膜内皮では、そのメカニズムのすべては明らかにされておらず、TGF−β、ミトコンドリア障害またはその両方に起因する角膜内皮障害の治癒または予防に有効であることは予想できなかった。したがって、p38MAPキナーゼ阻害剤が、TGF−βに起因する角膜内皮障害、ミトコンドリア障害に起因する角膜内皮障害またはその両方に起因する角膜内皮障害の治療または予防に有効であることは、フックス角膜内皮ジストロフィの角膜内皮障害モデル細胞にTGF−βを曝露することによって、その障害または症状、例えばプログラム細胞死の増加やミトコンドリア異常(膜電位低下)が悪化することを見出し、その悪化モデルを用いてp38MAPキナーゼ阻害剤の効果を検証することによって初めて見出された予想外の発見であった。
1つの実施形態では、角膜内皮細胞におけるトランスフォーミング増殖因子−β(TGF−β)に起因する角膜内皮の症状、障害または疾患は、フックス角膜内皮ジストロフィ、角膜移植後障害、角膜内皮炎、外傷、眼科手術後の障害、眼科レーザー手術後の障害、加齢、後部多形性角膜ジストロフィ(PPD:posterior polymorphous dystrophy)、先天性遺伝性角膜内皮ジストロフィ(CHED:congenital hereditary endothelial dystrophy)、および特発性角膜内皮障害からなる群より選択される。
1つの実施形態では、角膜内皮細胞におけるミトコンドリア異常に起因する角膜内皮の症状、障害または疾患は、フックス角膜内皮ジストロフィ、角膜移植後障害、角膜内皮炎、外傷、眼科手術後の障害、眼科レーザー手術後の障害、加齢、後部多形性角膜ジストロフィ(PPD:posterior polymorphous dystrophy)、先天性遺伝性角膜内皮ジストロフィ(CHED:congenital hereditary endothelial dystrophy)、および特発性角膜内皮障害からなる群より選択される。好ましい実施形態では、TGF−βシグナルに起因する角膜内皮の症状、障害または疾患は、TGF−β2に起因する角膜内皮の症状、障害または疾患である。
1つの実施形態では、ミトコンドリア異常としては、ミトコンドリア膜電位低下、ミトコンドリアの形態異常、ミトコンドリア生合成などが挙げられるが、これらに限定されない。
さらに別の局面において、本発明は、p38MAPキナーゼ阻害剤を含む、角膜内皮細胞における小胞体(ER)関連ストレスに起因する角膜内皮の症状、障害または疾患の治療または予防のための医薬を提供する。本発明者らは、フックス角膜内皮ジストロフィの角膜内皮障害モデルの細胞において、小胞体(ER)関連ストレスに関連するタプシガルギンで刺激することにより、角膜内皮細胞が障害を生じることを見出し、このような障害が、p38MAPキナーゼ阻害剤により抑制されることを明らかにした。上述のとおり、p38MAPキナーゼ阻害剤は、TGF−βシグナルおよびミトコンドリア異常に起因する角膜内皮障害等を処置または予防し得るものであるが、p38MAPキナーゼ阻害剤がさらに角膜内皮細胞における小胞体(ER)関連ストレスを抑制することが可能であることは驚くべきことであった。これは、p38MAPキナーゼ阻害剤が、角膜内皮細胞におけるTGF−βシグナル、ミトコンドリア異常、および小胞体(ER)関連ストレスに起因する角膜内皮障害を同時に処置し得ることを示唆する。特に、フックス角膜内皮ジストロフィは、ERストレスと関連していることが知られており(Engler, C. et al. Am J Ophthalmol 149, 194-202 (2010))、そのためERストレスを抑制することは、フックス角膜内皮ジストロフィの治療および予防における著明な改善が可能であり、場合によっては完全な治癒が可能であることを意味している。
1つの実施形態では、角膜内皮細胞における小胞体(ER)関連ストレスに起因する角膜内皮の症状、障害または疾患は、タンパク質のフォールディングの異常に起因するものであり得る。哺乳動物細胞において、フォールディングしなかったり(unfolded)、ミスフォールディングやタンパク質分解の異常などにより凝集したタンパク質(折りたたみ不全タンパク質、変性タンパク質(unfolded protein)ともいう。)はユビキチン化され、微小管上を移動するダイニンモーターにより中心体付近に蓄積し、アグリソームという封入体を形成することが知られる。一般的にアグリソームは熱ショックやウイルス感染、酸化ストレスなどによって形成される。ヒトでは、パーキンソン病の神経細胞に見られるLewy小体や、アルコール性肝臓疾患の肝臓細胞で見られるMallory小体、筋萎縮性側索硬化症の星状細胞で見られる硝子様小体など、細胞内の封入体が関与する疾患がいくつか知られている。本発明のp38MAPキナーゼ阻害剤は、変性タンパク質の産生に関与しているタプシガルギンなどにより誘導されるフォールディングの異常に起因する小胞体(ER)ストレス抑制し得る。さらに、p38MAPキナーゼ阻害剤は、TGFβに誘導される小胞体(ER)ストレスをも抑制し得る。TGF−β阻害剤は、TGF−βに起因する小胞体(ER)ストレスを抑制し得るが、フォールディングの異常に起因する小胞体(ER)ストレスを抑制することはできなかった(国際公開第2015/064768)。したがって、本願発明のp38MAPキナーゼ阻害剤のように、フォールディングの異常に起因するERストレスおよびTGF−βに起因するERストレスの両方を抑制し得ることは予想外であった。
1つの実施形態では、角膜内皮細胞における小胞体(ER)関連ストレスに起因する角膜内皮の症状、障害または疾患は、フックス角膜内皮ジストロフィにおける角膜内皮細胞の障害、角膜内皮障害、角膜内皮密度低下、ならびにこれらにより生じる角膜実質浮腫、角膜上皮浮腫、角膜上皮びらん、角膜実質混濁、および血管新生からなる群より選択される。
別の局面において、本発明は、p38MAPキナーゼ阻害剤を含む、角膜内皮細胞におけるトランスフォーミング増殖因子−β(TGF−β)シグナル、ミトコンドリア異常および小胞体(ER)関連ストレスに起因する角膜内皮の症状、障害または疾患の治療または予防のための医薬を提供する。
1つの実施形態では、角膜内皮細胞におけるトランスフォーミング増殖因子−β(TGF−β)シグナル、ミトコンドリア異常および小胞体(ER)関連ストレスに起因する角膜内皮の症状、障害または疾患は、フックス角膜内皮ジストロフィにおける角膜内皮細胞の障害、角膜内皮障害、角膜内皮密度低下、ならびにこれらにより生じる角膜実質浮腫、角膜上皮浮腫、角膜上皮びらん、角膜実質混濁、および血管新生からなる群より選択される。
1つの実施形態では、角膜内皮細胞におけるトランスフォーミング増殖因子−β(TGF−β)シグナル、ミトコンドリア異常および小胞体(ER)関連ストレスに起因する角膜内皮の症状、障害または疾患は、フックス角膜内皮ジストロフィを含む。
1つの実施形態において、本発明の利用法としては、例えば点眼薬が挙げられるが、これに限定されず、前房内への注射、徐放剤への含浸、結膜下注射、全身投与(内服、静脈注射)などの投与方法も挙げることができる。
1つの実施形態では、本発明において用いられるp38MAPキナーゼ阻害剤は、4−(4−フルオロフェニル)−2−(4−ヒドロキシフェニル)−5−(4−ピリジル)−1H−イミダゾール(SB−202190)、trans−4−[4−(4−フルオロフェニル)−5−(2−メトキシ−4−ピリミジニル)−1H−イミダゾール−1−イル]シクロヘキサノール(SB−239063)、4−(4−フルオロフェニル)−2−(4−メチルスルフィニルフェニル)−5−(4−ピリジル)−1H−イミダゾール(SB−203580)、4−(4−フルオロフェニル)−5−(2−メトキシピリミジン−4−イル)−1−(ピペリジン−4−イル)イミダゾール(SB−242235)、4−(4−フルオロフェニル)−2−(4−ヒドロキシ−1−ブチニル)−1−(3−フェニルプロピル)−5−(4−ピリジル)イミダゾール(RWJ−67657)、4−(4−フルオロフェニル)−1−(ピペリジン−4−イル)−5−(4−ピリジル)イミダゾール(HEP−689)、(S)−2−(2−アミノ−3−フェニルプロピルアミノ)−1−メチル−5−(2−ナフチル)−4−(4−ピリジル)ピリミジン−6−オン(AMG−548)、2−クロロ−4−(4−フルオロ−2−メチルアニリノ)−2’−メチルベンゾフェノン(EO−1606)、3−(4−クロロフェニル)−5−(1−ヒドロキシアセチルピペリジン−4−イル)−4−(ピリミジン−4−イル)ピラゾール(SD−06)、5−(2,6−ジクロロフェニル)−2−(2,4−ジフルオロフェニルチオ)ピリミド[3,4−b]ピリダジン−6−オン(VX−745)、4−アセチルアミノ−N−tert−ブチルベンズアミド(CPI−1189)、N−[3−tert−ブチル−1−(4−メチルフェニル)ピラゾール−5−イル)−N’−[4−(2−モルホリノエトキシ)−1−ナフチル]ウレア(ドラマピモド(Doramapimod))、2−ベンズアミド−4−[2−エチル−4−(3−メチルフェニル)チアゾール−5−イル]ピリジン(TAK−715)、タルマピモド(Talmapimod;SCIO−469)、1−(カルバモイル−6−(2,4−ジフルオロフェニル)ピリジン−2−イル)−1−(2,6−ジフルオロフェニル)尿素(VX−702;2−(2,4−ジフルオロフェニル)−6−(1−(2,6−ジフルオロフェニル)ウレイド)ニコチンアミド)、ジルマピモド(dilmapimod;GSK−681323)、4−(5−(シクロプロピルカルバモイル)−2−メチルフェニルアミノ)−5−メチル−N−プロピルピロロ(1,2−f)(1,2,4)トリアジン−6−カルボキサミド(PS−540446)、抗FGF−7抗体(SC−80036)、AVE−9940(Sanofi−Aventis)、[5−アミノ−1−(4−フルオロフェニル)−1H−ピラゾル−4−イル][3−(3−アミノ−2−ヒドロキシプロポキシ)フェニル]メタノン(RO−320−1195)、1−(1,3−ジヒドロキシプロプ−2−イル)−4−(4−フルオロフェニル)−5−[2−フェノキシピリミジン−4−イル]イミダゾール(SB−281832)、2−[5−({4−[(4−フルオロフェニル)メチル]ピペリジン−1−イル}カルボニル)−6−メトキシ−1−メチル−1H−インドル−3−イル]−N,N’−ジメチル−2−オキソアセトアミド(SCIO−323)、2−(5−tert−ブチル−2−m−トリル−2H−ピラゾル−3−イル)−2−ヒドロキシイミド−N−[4−(2−モルホリン−4−イル−エトキシ)−ナフタレン−1−イル]−アセトアミド(KC−706)、N,N’−ビス[3,5−ビス[1−(2−アミジノヒドラゾノ)エチル]フェニル]デカンジアミド、N,N’−ビス[3,5−ビス[1−[2−(アミノイミノメチル)ヒドラゾノ]エチル]フェニル]デカンジアミド(セマピモド(Semapimod))、3−(3−ブロモ−4−((2,4−ジフルオロベンジル)オキシ)−6−メチル−2−オキソピリジン−1(2H)−イル)−N,4−ジメチルベンズアミド(PH−797804)、および5−(2−(tert−ブチル)−5−(4−フルオロフェニル)−1H−イミダゾール−4−イル)−3−ネオペンチル−3H−イミダゾ[4,5−b]ピリジン−2−アミン(LY2228820)からなる群より選択される少なくとも1つを含む。
本発明の医薬において、上記p38MAPK阻害剤は、単独で使用されてもよく、組み合わせて使用されてもよい。本発明で使用されるp38MAPキナーゼ阻害剤の濃度は、通常約0.1〜100μM(μmol/l)、好ましくは約0.1〜30μM、より好ましくは約1〜10μMであり、2種以上のp38MAPK阻害剤を組み合わせて使用する場合は適宜変更することができ、他の濃度範囲としては、例えば、通常、約0.001〜100μM、好ましくは、約0.01〜75μM、約0.05〜50μM、約1〜10μM、約0.01〜10μM、約0.05〜10μM、約0.075〜10μM、約0.1〜10μM、約0.5〜10μM、約0.75〜10μM、約1.0〜10μM、約1.25〜10μM、約1.5〜10μM、約1.75〜10μM、約2.0〜10μM、約2.5〜10μM、約3.0〜10μM、約4.0〜10μM、約5.0〜10μM、約6.0〜10μM、約7.0〜10μM、約8.0〜10μM、約9.0〜10μM、約0.01〜50μM、約0.05〜5.0μM、約0.075〜5.0μM、約0.1〜5.0μM、約0.5〜5.0μM、約0.75〜5.0μM、約1.0〜5.0μM、約1.25〜5.0μM、約1.5〜5.0μM、約1.75〜5.0μM、約2.0〜5.0μM、約2.5〜5.0μM、約3.0〜5.0μM、約4.0〜5.0μM、約0.01〜3.0μM、約0.05〜3.0μM、約0.075〜3.0μM、約0.1〜3.0μM、約0.5〜3.0μM、約0.75〜3.0μM、約1.0〜3.0μM、約1.25〜3.0μM、約1.5〜3.0μM、約1.75〜3.0μM、約2.0〜3.0μM、約0.01〜1.0μM、約0.05〜1.0μM、約0.075〜1.0μM、約0.1〜1.0μM、約0.5〜1.0μM、約0.75〜1.0μM、約0.09〜35μM、約0.09〜3.2μMであり、より好ましくは、約0.05〜1.0μM、約0.075〜1.0μM、約0.1〜1.0μM、約0.5〜1.0μM、約0.75〜1.0μMを挙げることができるがこれらに限定されない。
好ましい実施形態では、p38MAPキナーゼ阻害剤は、例えば、4−(4−フルオロフェニル)−2−(4−メチルスルフィニルフェニル)−5−(4−ピリジル)−1H−イミダゾール(SB203580)、1−(カルバモイル−6−(2,4−ジフルオロフェニル)ピリジン−2−イル)−1−(2,6−ジフルオロフェニル)尿素(VX−702)、および3−[3−ブロモ−4−[(2,4−ジフルオロフェニル)メトキシ]−6−メチル−2−オキソピリジン−1−イル]−N,4−ジメチルベンザミド(PH797804)ならびにそれらの塩からなる群より選択される。
別の実施形態では、p38MAPキナーゼ阻害剤は、4−(4−フルオロフェニル)−2−(4−メチルスルフィニルフェニル)−5−(4−ピリジル)−1H−イミダゾール(SB203580)である。使用されるSB203580の濃度としては、通常約3μM〜約30μMであり、好ましくは、約5〜約15μMであり、より好ましくは、約10μMである。
別の実施形態では、p38MAPキナーゼ阻害剤は、1−(カルバモイル−6−(2,4−ジフルオロフェニル)ピリジン−2−イル)−1−(2,6−ジフルオロフェニル)尿素(VX−702)である。使用されるVX−702の濃度としては、通常約1μM〜約10μMであり、好ましくは、約1.5μM〜約6μMであり、より好ましくは、約3μMである。
さらに別の実施形態では、p38MAPキナーゼ阻害剤は、3−[3−ブロモ−4−[(2,4−ジフルオロフェニル)メトキシ]−6−メチル−2−オキソピリジン−1−イル]−N,4−ジメチルベンザミド(PH797804)である。使用されるPH797804の濃度としては、通常約0.3μM〜約3μMであり、好ましくは、約0.5μM〜約2μM、より好ましくは、約1μMである。
上記p38MAPキナーゼ阻害剤(例えば、SB203580、VX−702およびPH−797804)は、p38MAPキナーゼ阻害剤として通常能力を発揮するとされている濃度は、サブμMとされているところ、フックス角膜内皮ジストロフィのモデル細胞を用いた系においては、予想外にもより高い濃度(μMオーダー)で角膜内皮障害の抑制効果が発揮されることが明らかになった。
理論に束縛されることを望まないが、従来p38MAPキナーゼ阻害剤としてトランスフォーミング増殖因子−β(TGF−β)およびミトコンドリア異常の少なくとも1つに起因する角膜内皮の症状、障害または疾患を治療または予防することができるということは、従来の知見では予想できるものではない。また、上記各々のp38MAPキナーゼ阻害剤な阻害剤についても、その最適濃度が、従来知られているp38MAPキナーゼ阻害剤としての濃度と異なることも明らかになった。この点でも、p38MAPキナーゼ阻害剤が、従来知られていなかったトランスフォーミング増殖因子−β(TGF−β)およびミトコンドリア異常の少なくとも1つに起因する角膜内皮の症状、障害または疾患の治療または予防を達成しており、従来予想されたものとは異なる治療剤または予防剤を提供するものである。
1つの実施形態では、本発明の治療または予防するための医薬は、角膜内皮を有する任意の動物、例えば哺乳動物を対象とすることができ、好ましくは霊長類の角膜内皮の治療または予防を目的とする。好ましくは、この治療または予防の対象は、ヒトの角膜内皮である。
別の局面では、本発明は、p38MAPキナーゼ阻害剤の有効量をそれを必要な被験体に投与する工程を含む、角膜内皮細胞におけるトランスフォーミング増殖因子−β(TGF−β)およびミトコンドリア異常の少なくとも1つに起因する角膜内皮の症状、障害または疾患の治療または予防のための方法を提供する。
本明細書において「被験体」とは、本発明の治療および予防するための医薬または方法の投与(移植)対象を指し、被験体としては、哺乳動物(例えば、ヒト、マウス、ラット、ハムスター、ウサギ、ネコ、イヌ、ウシ、ウマ、ヒツジ、サル等)があげられるが、霊長類が好ましく、特にヒトが好ましい。
特定の疾患、障害または状態の治療に有効な本発明の医薬の有効量は、障害または状態の性質によって変動しうるが、当業者は本明細書の記載に基づき標準的臨床技術によって決定可能である。さらに、必要に応じて、in vitroアッセイを使用して、最適投薬量範囲を同定するのを補助することも可能である。配合物に使用しようとする正確な用量はまた、投与経路、および疾患または障害の重大性によっても変動しうるため、担当医の判断および各患者の状況に従って、決定すべきである。しかし、投与量は特に限定されないが、例えば、1回あたり0.001、1、5、10、15、100、または1000mg/kg体重であってもよく、それらいずれか2つの値の範囲内であってもよい。投与間隔は特に限定されないが、例えば、1、7、14、21、または28日あたりに1または2回投与してもよく、それらいずれか2つの値の範囲あたりに1または2回投与してもよい。投与量、投与回数、投与間隔、投与方法は、患者の年齢や体重、症状、投与形態、対象臓器等により、適宜選択してもよい。例えば、本発明は点眼剤として使用され得る。また、本発明の医薬を前房内に注入することもできる。また治療薬は、治療有効量、または所望の作用を発揮する有効量の有効成分を含むことが好ましい。治療マーカーが、投与後に有意に減少した場合に、治療効果があったと判断してもよい。有効用量は、in vitroまたは動物モデル試験系から得られる用量−反応曲線から推定可能である。
<保存用組成物>
別の局面において、本発明は、p38MAPキナーゼ阻害剤を含む、角膜内皮細胞の保存のための組成物を提供する。好ましい実施形態では、保存は凍結保存である。本発明において用いられるp38MAPキナーゼ阻害剤は、本明細書において説明される任意の形態、例えば、医薬として説明されている実施形態のうち、保存用組成物として適切なものを用いることができると理解される。本明細書において「保存用組成物」とは、ドナーから摘出した角膜片を、レシピエントに移植するまでの期間において保存するため、あるいは増殖前または増殖した角膜内皮細胞を保存するための組成物である。
1つの実施形態では、本発明の保存用組成物は、従来使用される保存剤または保存液に本発明のp38MAPキナーゼ阻害剤を添加して調製され得る。そのような角膜保存液としては、角膜移植時に通常用いられる保存液(強角膜片保存液(Optisol GS:登録商標)、角膜移植用眼球保存液(EPII:登録商標))、生理食塩水、リン酸緩衝生理食塩水(PBS)などが挙げられる。
本発明の保存用組成物は、臓器移植などに用いられる角膜の保存用に用いられる。また、本発明の保存用組成物は、角膜内皮細胞を凍結保存するための保存液またはその成分としても用いられる。
凍結保存のために使用される本発明の保存用組成物の別の実施形態では、既存の凍結保存液に本発明のカスパーゼ阻害剤を含む保存用組成物を添加して使用することもできる。凍結保存液としては、例えば、タカラバイオにより提供されるCELLBANKER(登録商標)シリーズ(CELL BANKER PLUS(カタログ番号:CB021)、CELL BANKER 2(カタログ番号:CB031)、STEM−CELLBANKER(カタログ番号:CB043)など)、KM BANKER(コージンバイオ カタログ番号:KOJ−16092005)、およびFreezing Medium, Animal Component Free, CRYO Defined(Cnt−CRYOとも記載される)(CELLNTEC カタログ番号:CnT−CRYO−50)が挙げられるが、これらに限定されない。さらに別の実施形態では、使用される凍結保存液はKM BANKERであってもよい。また、当業者であれば、上記凍結保存液の構成成分を適宜変更またはさらなる構成成分を添加し、改変された適切な凍結保存液を使用することができることが理解される。凍結保存のためには、本発明の保存液にグリセロール、ジメチルスルホキシド、プロピレングリコール、アセトアミド等をさらに添加してもよい。
本明細書において引用された、科学文献、特許、特許出願などの参考文献は、その全体が、各々具体的に記載されたのと同じ程度に本明細書において参考として援用される。
以上、本発明を、理解の容易のために好ましい実施形態を示して説明してきた。以下に、実施例に基づいて本発明を説明するが、上述の説明および以下の実施例は、例示の目的のみに提供され、本発明を限定する目的で提供したのではない。従って、本発明の範囲は、本明細書に具体的に記載された実施形態にも実施例にも限定されず、特許請求の範囲によってのみ限定される。
以下に、本発明の例を記載する。該当する場合生物試料等の取り扱いは、厚生労働省、文部科学省等において規定される基準を遵守し、該当する場合はヘルシンキ宣言またはその宣言に基づき作成された倫理規定に基づいて行った。研究のための眼の寄贈については、全ての故人ドナーの近親者から同意書を得た。本研究は、エルランゲン大学(ドイツ)、SightLifeTM(Seattle,WA)アイバンクの倫理委員会またはそれに準ずるものの承認を受けた。
(調製例:フックス角膜内皮ジストロフィ患者由来の不死化角膜内皮細胞株(iFECD)モデルの作製)
本実施例では、フックス角膜内皮ジストロフィ患者由来の角膜内皮細胞から不死化角膜内皮細胞株(iFECD)を作製した。
(培養方法)
シアトルアイバンクから購入した研究用角膜より角膜内皮細胞を基底膜とともに機械的に剥離し、コラゲナーゼを用いて基底膜よりはがして回収後、初代培養を行った。培地はOpti−MEM I Reduced−Serum Medium, Liquid(INVITROGEN カタログ番号:31985−070)に、8%FBS(BIOWEST、カタログ番号:S1820−500)、200mg/ml CaCl・2HO(SIGMA カタログ番号:C7902−500G)、0.08% コンドロイチン硫酸(SIGMA カタログ番号:C9819−5G)、20μg/mlアスコルビン酸(SIGMA カタログ番号:A4544−25G)、50μg/mlゲンタマイシン(INVITROGEN カタログ番号:15710−064)および5ng/ml EGF(INVITROGEN カタログ番号:PHG0311)を加えた3T3フィーダー細胞用の馴化させたものを基本培地として用いた。また、基本培地にSB431542(1μmol/l)およびSB203580(4−(4−フルオロフェニル)−2−(4−メチルスルホニルフェニル)−5(4−ピリジル)イミダゾール<4−[4−(4−フルオロフェニル)−2−(4−メチルスルフィニルフェニル)−1H−イミダゾール−5−イル]ピリジン)(1μmol/l)を添加したもの(本明細書では「SB203580+SB431542+3T3馴化培地」ともいう)で培養した。
(取得方法)
フックス角膜内皮ジストロフィの臨床診断により水疱性角膜症に至り、角膜内皮移植(デスメ膜内皮角膜移植=DMEK)を実施されたヒト患者3名より文書による同意および倫理員会の承認のもと角膜内皮細胞を得た。DMEKの際に機械的に病的な角膜内細胞と基底膜であるデスメ膜とともに剥離し、角膜保存液であるOptisol−GS(ボシュロム社)に浸漬した。その後、コラゲナーゼ処理を行い酵素的に角膜内皮細胞を回収して、SB203580+SB431542+3T3馴化培地により培養した。培養したフックス角膜内皮ジストロフィ患者由来の角膜内皮細胞はSV40ラージT抗原およびhTERT遺伝子をPCRにより増幅して、レンチウイルスベクター(pLenti6.3_V5−TOPO; Life Technologies Inc)に導入した。その後、レンチウイルスベクターを3種類のヘルパープラスミド(pLP1、pLP2、pLP/VSVG; Life Technologies Inc.)とともにトランスフェクション試薬(Fugene HD; Promega Corp., Madison, WI)を用いて293T 細胞 (RCB2202; Riken Bioresource Center, Ibaraki, Japan)に感染させた。48時間の感染後にウイルスを含む培養上清を回収して、5μg/mlのポリブレンを用いて、培養したフックス角膜内皮ジストロフィ患者由来の角膜内皮細胞の培養液に添加して、SV40ラージT抗原およびhTERT遺伝子を導入した。フックス角膜内皮ジストロフィ患者由来の不死化角膜内皮細胞株(iFECD)の位相差顕微鏡像を確認した。コントロールとしてシアトルアイバンクから輸入した研究用角膜より培養した角膜内皮細胞を同様の方法で不死化し、正常角膜内皮細胞の不死化細胞株を作製した(iHCEC)。健常ドナー由来の不死化角膜内皮細胞株(iHCEC)および不死化角膜内皮細胞株(iFECD)の位相差顕微鏡像をみると、iHCECおよびiFECDはいずれも正常の角膜内皮細胞同様に一層の多角形の形態を有する。iHCECおよびiFECDはDMEM+10%FBSにより維持培養を行った。
(試薬)
以下の実施例では、p38MAPK阻害剤として、SB203580、PH−797804、およびVX−702を使用した。また、比較例として、TGF−β阻害剤であるSB431542を使用した。別段の指定がない限り、使用したp38MAPK阻害剤およびTGF−β阻害剤の濃度は以下の通りである。溶媒としてDMSO(Dymethil
Slufoxide Sterile−filtered)(ナカライテスク、13408−64)を使用した。
SB431542 10 μM (WAKO、カタログ番号:192-16541)
SB203580 10 μM (Cayman、カタログ番号:13067)
PH−797804 1 μM (Selleck Chemicals、カタログ番号:S2726)
VX−702 3 μM (Selleck Chemicals、カタログ番号:S6005)
(実施例1:フックス角膜内皮ジストロフィの角膜内皮障害モデルにおける細胞障害およびプログラム細胞死の抑制)
本実施例では、フックス角膜内皮ジストロフィの角膜内皮障害モデルにおいて、p38MAPK阻害剤による細胞障害およびプログラム細胞死の抑制を調べた。
(材料および方法)
使用した試薬は以下の通りである。
Accutaze (200 μl/試料)
1×Binding Buffer (92.5 μl/試料)
Annexin (5 μl/試料)
PI (2.5 μl/試料)
本実施例のプロトコルの概要を図1に示す。
不死化ヒト角膜内皮細胞を培養中の培養皿から培地を除去し、事前に37℃に温めておいた1×PBS(−)を添加し、洗浄を行った。この作業を2回繰り返した。再び1×PBS(−)を添加し、37℃(5% CO)で5分インキュベートした。PBS(−)除去後、0.05% Trypsin−EDTA(ナカライテスク、35554−64)を添加し、37℃(5% CO)で5分インキュベートした。その後、培地で懸濁し、1500rpmで3分間遠心することで細胞を回収した。培地は、DMEM(ナカライテスク、08456−94)+10%FBS(Biowest、S1820−500)+1%P/S(ペニシリン−ストレプトマイシン混合溶液)(ナカライテスク、26252−94)を使用した。
12ウェルプレートに不死化ヒト角膜内皮細胞(ロット:iFECD3−5)を1ウェル当たり8×10個の割合で播種し、37℃(5% CO)で48時間培養した。培地は、DMEM+10%FBS+1%P/Sを使用した。
48時間後、培地を除去し、各阻害剤を添加し24時間培養した。コントロール群およびTGF−β2群にはDMSO(Dymethil Slufoxide Sterile−filtered)(ナカライテスク、13408−64)を添加した。培地は、DMEM+2%FBS+1%P/Sを使用した。
24時間後、培地を除去し、10ng/mlのRecombinant Human TGF−β2(R&D systems、RND302−B2−002)および各阻害剤入りの培地を添加し、27時間培養を行った。コントロール群にはDMSOを添加した。培地は、DMEM+2%FBS+1%P/Sを使用した。27時間後、位相差顕微鏡下で細胞形態およびプログラム細胞死を観察した。
観察後、以下手順でAnnexin Vを指標としてフローサイトメトリーを行った。
1)サンプルの調整
ウェル中の培地を除去し、1×PBS(−)で2回洗浄した。Accutase(AT104 INNOVAT)を添加し、37℃(5% CO)で5分インキュベートした。その後、ウェル中を培地で1回洗浄し、4℃、800g、5min遠心し上清を捨てた。続いてチューブに1×PBS(−)を加えピペッティングした後再び4℃、800g、5min遠心し上清を捨て、沈殿物を得た。その後、1×Binding Bufferを添加し、MEBCYTO−Apoptosis kit(Annexin V−FITC kit)(MBL)(Lot.027FA)を用いAnnexin VおよびPIを染色した。培地は、DMEM+2%FBS+1%P/Sを使用した。
2)フローサイトメトリー
上記回収したサンプルをBD Accuri C6 Flow Cytometer(BD)により解析した。
(結果)
(p38MAPK阻害剤はフックス角膜内皮ジストロフィの角膜内皮障害モデルにおいて細胞障害を抑制する)
図2に結果を示す。不死化ヒト角膜内皮細胞にp38MAPK非存在下で、TGF−β2で刺激した場合、顕著に細胞が障害されていることが認められる。他方で、p38MAPK阻害剤でプレトリートメントメントした場合、TGF−β2阻害剤であるSB431542でプレトリートメントした場合と同様に、角膜内皮細胞の障害が抑制されていることが観察された。したがって、p38MAPK阻害剤はTGF−β2刺激による細胞障害を抑制することができる。
(p38MAPK阻害剤はフックス角膜内皮ジストロフィの角膜内皮障害モデルにおいてプログラム細胞死を抑制する)
図3に示される通り、p38MAPK阻害剤添加群はTGF−β2群と比較して有意にAnnexin V陽性のアポトーシス細胞の割合を低下させることが確認された。
(実施例2:共焦点顕微鏡によるミトコンドリア膜電位の観察)
本実施例では、フックス角膜内皮ジストロフィの角膜内皮障害モデルにおいて、p38MAPK阻害剤によるミトコンドリア膜電位低下の抑制を、共焦点顕微鏡を用いて調べた。
(材料および方法)
本実施例のプロトコルの概要を図4に示す。
不死化ヒト角膜内皮細胞を培養中の培養皿から培地を除去し、事前に37℃に温めておいた1×PBS(−)を添加し、洗浄を行った。この作業を2回繰り返した。再び1×PBS(−)を添加し、37℃(5% CO)で5分インキュベートした。PBS(−)除去後、0.05% Trypsin−EDTA(ナカライテスク、35554−64)を添加し、37℃(5% CO)で5分インキュベートした。その後、培地で懸濁し、1500rpmで3分間遠心することで細胞を回収した。培地は、DMEM(ナカライテスク、08456−94)+10%FBS(Biowest、S1820−500)+1%P/S(ナカライテスク、26252−94)を使用した。
48ウェルプレートに不死化ヒト角膜内皮細胞(ロット:iFECD3−5)を1ウェル当たり4×10個の割合で播種し、37℃(5% CO)で48時間培養した。培地は、DMEM+10%FBS+1%P/Sを使用した。
48時間後、培地を除去し、各阻害剤を添加し24時間培養した(プレトリートメント)。コントロール群およびTGF−β2群にはDMSO(Dymethil Slufoxide Sterile−filtered)(ナカライテスク、13408−64)を添加した。また、CCCP群には最終濃度50μmol/lとなるようにCCCP(abcam、ab141229)を添加し、9時間培養した。9時間後CCCP群、その他のサンプルは24時間後に、以下に示す手順によりサンプル調製を行った。培地は、DMEM+2%FBS+1%P/Sを使用した。
プレトリートメントの24時間後、培地を除去し、10ng/mlの組換えヒトTGF−β2(R&D systems、RND302−B2−002)および各阻害剤入りの培地を添加し、30時間培養を行った。コントロール群にはDMSOを添加した。培地は、DMEM+2%FBS+1%P/Sを使用した。
その後、以下手順でJC−1染色によるミトコンドリア膜電位解析を行った。
1)サンプルの調製
ウェル中の培地を除去し、培地で2回洗浄した。培地250μlおよび2.5μlのMitoScreen(JC−1)(BD Biosciences、551302)の混合液を添加し、37℃(5% CO)で15分インキュベートした。ウェル中の培地を除去し、4%PFAに10分間浸し固定した。その後1×PBS(−)で2回洗浄し、DAPI(1000倍希釈)を添加し30分間核の染色を行った。再び1×PBS(−)で2回洗浄し、退色防止剤を加え封入した。
2)蛍光観察
上記作製したサンプルを共焦点顕微鏡でJC−1および核の観察を行った。
(結果)
(p38MAPK阻害剤はフックス角膜内皮ジストロフィの角膜内皮障害モデルにおいてミトコンドリア膜電位低下を抑制する)
ミトコンドリア膜電位を、JC−1色素を用いて評価した。結果を図5に示す。緑色蛍光はミトコンドリアを示し、赤色蛍光はミトコンドリア膜電位を示すものであるが、赤色蛍光の欠如はミトコンドリア膜電位が脱極していることを示すものである。脱共役剤であるCCCPを添加した群は、脱共役に起因してミトコンドリア膜電位が観察されなかった。同様に、TGF−β2群(p38MAPK阻害剤非存在下)でも、ミトコンドリア膜電位が観察されず、TGF−β2刺激によりミトコンドリア膜電位が低下することを示している。他方で、p38MAPK阻害剤添加群において、TGF−β2刺激によるミトコンドリア膜電位の低下を抑制していることが認められた。
(実施例3:フローサイトメトリーによるミトコンドリア膜電位低下細胞の測定)
本実施例では、フックス角膜内皮ジストロフィの角膜内皮障害モデルにおいて、フローサイトメトリーによるミトコンドリア膜電位低下細胞の測定を行った。
(材料および方法)
本実施例のプロトコルの概要を図6に示す。
使用した試薬は以下の通りである。
Trypsin−EDTA (200μl/ウェル)
Assay Buffer中のJC−1 (500μl/ウェル)
1×Assay Buffer (3.5μl/ウェル)
不死化ヒト角膜内皮細胞を培養中の培養皿から培地を除去し、事前に37℃に温めておいた1×PBS(−)を添加し、洗浄を行った。この作業を2回繰り返した。再び1×PBS(−)を添加し、37℃(5% CO)で5分インキュベートした。PBS(−)除去後、0.05% Trypsin−EDTA(ナカライテスク、35554−64)を添加し、37℃(5% CO)で5分インキュベートした。その後、培地で懸濁し、1500rpmで3分間遠心することで細胞を回収した。培地は、DMEM(ナカライテスク、08456−94)+10%FBS(Biowest、S1820−500)+1%P/S(ナカライテスク、26252−94)を使用した。
12ウェルプレートに不死化ヒト角膜内皮細胞(ロット:iFECD3−5)を1ウェル当たり8×10個の割合で播種し、37℃(5% CO)で48時間培養した。培地は、DMEM+10%FBS+1%P/Sを使用した。
48時間後、培地を除去し、各阻害剤を添加し24時間培養した(プレトリートメント)。コントロール群およびTGF−β2群にはDMSO(Dymethil Slufoxide Sterile−filtered)(ナカライテスク、13408−64)を添加した。培地は、DMEM+2%FBS+1%P/Sを使用した。
プレトリートメントの24時間後CCCP群には最終濃度50μmol/LとなるようにCCCP(abcam、ab141229)を添加し、9時間培養した。9時間後CCCP群のみ以下に示す手順によりサンプル調整を行った。
CCCP群以外はプレトリートメントの24時間後、培地を除去し、10ng/mlのRecombinant Human TGF−β2(R&D systems、RND302−B2−002)および各阻害剤入りの培地を添加し、30時間培養を行った。コントロール群にはDMSOを添加した。培地は、DMEM+2%FBS+1%P/Sを使用した。
観察後、以下手順でJC−1染色によるフローサイトメトリーを行った。
1)サンプルの調整
浮遊および死細胞も回収するため培地を回収し、細胞を1×PBS(−)で2回洗浄した。再びPBS(−)を添加し、37℃(5% CO)で5分インキュベートした。PBS(−)除去後、0.05% Trypsin−EDTAを添加し、37℃(5% CO)で3分インキュベートした。その後、培地でウェル中の細胞を回収した。次に回収した細胞懸濁液を、1500rpmで3分間遠心し、上清を捨てた。続いてチューブに1×Assay BufferおよびMitoScreen(JC−1)(BD Biosciences、551302)の混合液を添加し、37℃(5% CO)で15分インキュベートした。その後、1×Assay Bufferを加えピペッティングした後1500rpmで3分間遠心し上清を捨て、沈殿物を得た。この作業を2回繰り返した。再び1×Assay Bufferを添加した。培地は、DMEM+10%FBS+1%P/Sを使用した。
2)フローサイトメトリー
上記調整したサンプルをBD Accuri C6 Flow Cytometer(BD)により解析した。
(結果)
(p38MAPK阻害剤はフックス角膜内皮ジストロフィの角膜内皮障害モデルにおいてミトコンドリア膜電位低下を抑制する)
結果を図7に示す。フローサイトメトリーにより、p38MAPK阻害剤添加群はTGF−β2群と比較して有意にミトコンドリア膜電位低下細胞率が減少していることが認められた。特に、SB203580添加群およびPH−797804添加群は、SB431542添加群に匹敵するか、またはそれよりもミトコンドリア膜電位低下細胞率が低かった。
(実施例4:フックス角膜内皮ジストロフィの角膜内皮障害モデルにおけるカスパーゼの活性化の抑制)
本実施例では、フックス角膜内皮ジストロフィの角膜内皮障害モデルにおいて、p38MAPK阻害剤によるカスパーゼの活性化の抑制を調べた。
(材料および方法)
本実施例のプロトコルの概要を図8に示す。
不死化ヒト角膜内皮細胞を培養中の培養皿から培地を除去し、事前に37℃に温めておいた1×PBS(−)を添加し、洗浄を行った。この作業を2回繰り返した。再び1×PBS(−)を添加し、37℃(5% CO)で5分インキュベートした。PBS(−)除去後、0.05% Trypsin−EDTA(ナカライテスク、35554−64)を添加し、37℃(5% CO)で5分インキュベートした。その後、培地で懸濁し、1500rpmで3分間遠心することで細胞を回収した。培地は、DMEM(ナカライテスク、08456−94)+10%FBS(Biowest、S1820−500)+1%P/S(ナカライテスク、26252−94)を使用した。
12ウェルプレートに不死化ヒト角膜内皮細胞(ロット:iFECD3−5)を1ウェル当たり8×10個の割合で播種し、37℃(5% CO)で48時間培養した。培地は、DMEM+10%FBS+1%P/Sを使用した。
48時間後、培地を除去し、各阻害剤を添加し24時間培養した。コントロール群およびTGF−β2群にはDMSO(Dymethil Slufoxide Sterile−filtered)(ナカライテスク、13408−64)を添加した。培地は、DMEM+2%FBS+1%P/Sを使用した。
24時間後、培地を除去し、10ng/mlのRecombinant Human TGF−β2(R&D systems、RND302−B2−002)および各阻害剤入りの培地を添加し、24時間培養を行った。コントロール群にはDMSOを添加した。培地は、DMEM+2%FBS+1%P/Sを使用した。
24時間後、位相差顕微鏡下で細胞形態およびプログラム細胞死を観察した。観察後、以下手順でタンパク質のウェスタンブロットを行った。
1)タンパク質の回収
浮遊および死細胞も回収するため、氷上で培地を回収し、細胞を1×PBS(−)で2回洗浄した溶液も回収し、4℃、800g、5min遠心し上清を捨て、沈殿物を得た。洗浄した細胞は、氷上でタンパク質抽出用緩衝液(RIPA;50mM Tris−HCl(pH7.4)、150mM NaCl、1mM EDTA、0.1% SDS、0.5% DOC、1%NP−40)を加えてタンパク質を抽出した。その後、上記浮遊および死細胞の遠心後の沈殿物も一緒に懸濁して抽出した。回収した液を超音波装置(BIORUPTOR、TOSHO DENKI製)にて冷水中で30秒、3回粉砕後に、4℃、15000rpm、10min遠心し、タンパク質の上清を回収した。
2)ウェスタンブロット法
上記抽出したタンパク質5μgをSDS−PAGEにて分離し、ニトロセルロース膜に転写した。1次抗体は、ウサギ抗カスパーゼ3抗体(Cell Signaling、9662)、ウサギ抗PARP抗体(Cell Signaling、9542)、マウス抗GAPDH抗体(MBL社、M171−3)を用いた。2次抗体はペルオキシダーゼで標識した抗ウサギ抗体、抗マウス抗体(GE Healthcare Biosciences、NA934V,NA931V)を用いた。1次抗体はウサギ抗カスパーゼ3抗体:1000倍希釈、ウサギ抗PARP抗体:2000倍希釈、マウス抗GAPDH抗体:3000倍希釈し、2次抗体は5000倍希釈した。検出にはChemi Lumi ONE Ultra(nacalai tesque、11644−40)を使用した。検出したバンドの強度は、ルミノ・イメージアナライザーLAS−4000mini(富士フィルム社)およびImageQuantTM software (GE Healthcare社)により解析した。
(結果)
(p38MAPK阻害剤はフックス角膜内皮ジストロフィの角膜内皮障害モデルにおいてカスパーゼの活性化を抑制する)
ミトコンドリア異常は、カスパーゼ3の活性化と関連しているとされているため、p38MAPK阻害剤によるカスパーゼの活性化の抑制効果について解析した。結果を図9に示す。p38MAPK阻害剤非存在下において、活性型である約17kDaの切断カスパーゼ3(約17kDa)が認められた。他方で、p38MAPK阻害剤添加群においては、活性化型の切断カスパーゼ3はほとんど確認されず、非活性型である約19kDaの切断カスパーゼ3が確認された。したがって、ウェスタンブロットによる解析より、p38MAPK阻害剤添加群はTGF−β2刺激によるカスパーゼ3の活性化を抑制していることが認められた。
(実施例5:フックス角膜内皮ジストロフィの角膜内皮障害モデルにおけるTGF−βシグナルの抑制)
本実施例では、フックス角膜内皮ジストロフィの角膜内皮障害モデルにおいて、p38MAPK阻害剤が、TGF−βシグナルを抑制しているかどうかを調べた。
(材料および方法)
実施例4と同様の手順で行った。ただし、1次抗体には、ウサギ抗Phospho−Smad2抗体:1000倍希釈、ウサギ抗Phospho−Smad3抗体:1000倍希釈、マウス抗GAPDH抗体:3000倍希釈を使用した。
(結果)
(p38MAPK阻害剤のフックス角膜内皮ジストロフィの角膜内皮障害モデルにおける細胞障害抑制効果は、TGF−βシグナルを抑制することに起因するものではない)
ウェスタンブロットの結果を図10に示す。TGF−β2阻害剤であるSB431542を添加した群では、TGF−βシグナル伝達経路の下流で情報伝達を担うタンパク質であるsmad2およびsmad3が認められなかった。驚くべきことに、3つのp38MAPK阻害剤添加群すべてにおいて、smad2およびsmad3が認められた。したがって、p38MAPK阻害剤添加群による細胞障害抑制効果は、TGF−βシグナルを抑制することに起因するものではないことが明らかになった。すなわち、p38MAPK阻害剤とTGF−β2阻害剤とでは、その抑制機構が全く異なるものであり、その作用機序が異なっていることを示している。これらの結果は、予想外の結果であった。
(実施例6:凍結保存による角膜内皮細胞の障害の抑制)
本実施例では、p38MAPK阻害剤が、凍結保存による角膜内皮細胞の障害を抑制するかどうかを調べた。
(材料および方法)
試験にはMSC−CM(MSC順化培地)で培養したヒト角膜内皮細胞を用いた。ヒト角膜内皮細胞を培養中の培養皿から培地を除去し、事前に37℃に温めておいたPBS(−)を添加し、洗浄を行った。この作業を2回繰り返した。PBS(−)除去後、TrypLE Select(×10)(GIBCO、A12177−01)を添加し、37℃(5% CO)で10分インキュベートした。その後、KM BANKERに最終濃度10μMとなるようにSB203580を加えて凍結した。なおコントロール群には、試薬の溶媒であるジメチルスルホキシド(DMSO)(Dimethyl Sulfoxide,Sterile−filtered;ナカライテスク,13408−64)を添加して凍結した。−80℃で3日間保存した後、37℃水浴にてチューブを浸漬して解凍した。解凍後、培地で洗浄してトリパンブルー色素排除法により、生細胞数と死細胞数を測定した。
また、DMSOのみを添加して凍結保存した細胞を解凍後、細胞をラミニンE8をコーティングした96ウェルプレートに10000細胞播種し、播種時に最終濃度10μMとなるようにSB203580(Cayman、カタログ番号:13067)を添加した。SB203580を添加しない群に関してはDMSOを添加した。播種して24時間後、CellTiter−Glo Luminescent Cell Viability
Assay(Promega カタログ番号:G7570)を実施して発光量を測定した。
(結果)
結果を図11に示す。SB203580を添加して凍結保存した場合、DMSOを添加して凍結保存した場合と比べ、解凍後直後の細胞生存率がわずかに高かった。また、DMSOを添加した群と比較して、SB203580を添加した群では、約1.3倍の細胞数を示した。これは、保存中の角膜内皮細胞の細胞障害を抑制していることに起因している。したがって、p38MAPK阻害剤は、角膜内皮細胞の保存に有用であることが明らかになった。
(実施例7:タプシガルギン(Thapsigargin)により誘導されるERストレスによる細胞障害に対するp38MAPK阻害剤の抑制効果)
タプシガルギンは、折り畳まれなかったタンパク質(unfolded protein)がもたらし、これにより小胞体(ER)ストレスが生じる。本実施例では、p38MAPK阻害剤添加群におけるタプシガルギンにより誘導される細胞障害の抑制効果を確認した。
(材料および方法)
不死化ヒト角膜内皮細胞を培養中の培養皿から培地を除去し、事前に37℃に温めておいた1×PBS(−)を添加し、洗浄を行った。この作業を2回繰り返した。再び1×PBS(−)を添加し、37℃(5%CO)で5分インキュベートした。PBS(−)除去後、0.05%Trypsin−EDTA(ナカライテスク、32778−34)を添加し、37℃(5%CO)で5分インキュベートした。その後、培地で懸濁し、1500rpmで3分間遠心することで細胞を回収した。培地は、DMEM(ナカライテスク、08456−36)+10%FBS(Biowest、S1820−500)+1%P/S(ナカライテスク、26252−94)を使用した。12ウェルプレートに不死化ヒト角膜内皮細胞(ロット:iHCEC1−1)を1ウェル当たり8×10個の割合で播種し、DMEM+10%FBS+1%P/Sの培地を使用して37℃(5%CO)で48時間培養した。その後、培地を除去し、各阻害剤を添加し、DMEM+2%FBS+1%P/Sの培地を使用して24時間培養した。その後、培地を除去し、20μMのタプシガルギン(和光、209−17281)および各阻害剤入りの培地(DMEM+2%FBS+1%P/S)を添加し、3時間培養を行った。その後、位相差顕微鏡下で細胞形態及びアポトーシスを観察した。観察後、以下手順でタンパク質のウェスタンブロットを行った。
1)タンパク質の回収
浮遊細胞および死細胞も回収するため、氷上で培地を回収し、細胞を1×PBS(−)で2回洗浄した溶液も回収し、5分遠心(4℃、800g)し上清を捨て、沈殿物を得た。洗浄した細胞は、氷上でタンパク質抽出用緩衝液(RIPA;50mM Tris−HCl(pH7.4)、150mM NaCl、1mM EDTA、0.1%SDS、0.5%DOC、1%NP−40)を加えてタンパク質を抽出した。その後、上記浮遊細胞および死細胞の遠心後の沈殿物も一緒に懸濁して抽出した。回収した液を超音波装置(BIORUPTOR、TOSHO DENKI製)にて冷水中で30秒、3回粉砕後に、10分遠心(4℃、15000rpm)し、タンパク質の上清を回収した。
2)ウェスタンブロット法
上記抽出したタンパク質10μgをSDS−PAGEにて分離し、ニトロセルロース膜に転写した。1次抗体は、1000倍希釈のウサギ抗カスパーゼ3抗体(Cell Signaling、9662)、2000倍希釈のウサギ抗PARP抗体(Cell Signaling、9542)、および3000倍希釈のマウス抗GAPDH抗体(MBL社、M171−3)を用いた。2次抗体は、ペルオキシダーゼで標識した5000倍希釈の抗ウサギ抗体および抗マウス抗体(GE Healthcare Biosciences、NA931V、NA934V)を用いた。検出にはChemi Lumi ONE Ultra(ナカライテスク、11644−40)を使用した。検出したバンドの強度は、ルミノ・イメージアナライザーLAS−4000mini(富士フィルム社)およびImageQuantTM software(GE Healthcare社)により解析した。
(結果)
図12および図13に結果を示す。不死化ヒト角膜内皮細胞にp38MAPK阻害剤非存在下で、タプシガルギンにより刺激した場合、顕著に細胞が障害されていることが認められる。他方で、p38MAPK阻害剤でプレトリートメントした場合、角膜内皮細胞の障害が抑制されていることが観察された。また、不死化ヒト角膜内皮細胞にp38MAPK阻害剤非存在下で、タプシガルギンにより刺激した場合、活性型である約17kDaの切断カスパーゼ3が認められた。他方で、p38MAPK阻害剤添加群においては、活性型の切断カスパーゼ3はほとんど確認されなかった。以上より、ウェスタンブロットによる解析よりp38MAPK阻害剤はタプシガルギンにより誘導されるERストレスによるアポトーシスを抑制することが認められた。
(実施例8:TGFβによるCHOP発現に対するp38MAPKの抑制効果)
ERストレスによる細胞死は、アポトーシス誘導転写因子であるCHOPの活性化と関連しているとされているため、本実施例では、p38MAPK阻害剤によるCHOPの活性化の抑制効果について解析した。
(材料および方法)
細胞の培養は、20μMのタプシガルギンに代えて、10ng/mlの組み換えヒトTGF−β2(R&D systems、RND302−B2−002)を使用する以外は実施例7と同様に行った。また、タンパク質の回収およびウェスタンブロットも実施例7と同様に行った。なお、1次抗体は、1000倍希釈のマウス抗CHOP抗体(Cell Signaling、2895)、および3000倍希釈のマウス抗GAPDH抗体(MBL社、M171−3)を用いた。2次抗体は、ペルオキシダーゼで標識した5000倍希釈の抗マウス抗体(GE Healthcare Biosciences、NA934V)を用いた。
(結果)
(p38MAPK阻害剤はフックス角膜内皮ジストロフィの角膜障害モデルにおいてCHOPの活性化を抑制する)
図14に結果を示す。不死化ヒト角膜内皮細胞をp38MAPK阻害剤非存在下でTGF−β2により刺激すると、CHOPの発現が認められた。他方で、p38MAPK阻害剤添加群においては、TGF−β2で刺激した場合、CHOPの発現はほとんど確認されなかった。したがって、p38MAPK阻害剤は、ERストレスに関与するCHOPの活性化を抑制することが認められた。これは、p38MAPキナーゼ阻害剤が、TGF−βに起因するERストレスを抑制し得ることを示唆するものである。
(実施例9:製剤例:p38MAPK阻害剤を含有する角膜保存液)
本実施例では、製剤例として、p38MAPK阻害剤を含有する角膜保存液を以下のように製造する。
常法により下に示す保存液を調製する。
SB203580 0.37743mg
Optisol−GS(Bausch−Lomb)適量
全量100mL
SB203580はCALBIOCHEM社製を用いることができる。
(実施例10:点眼剤の調製例)
各濃度の被験物質の組成を以下に示す。
SB203580 1mM(377.43mg)
または、他のp38MAPK阻害剤の適切な濃度
塩化ナトリウム 0.85g
リン酸二水素ナトリウム二水和物 0.1g
ベンザルコニウム塩化物 0.005g
水酸化ナトリウム 適量
精製水 適量
全量100mL(pH7.0)
濃度は、以下からなる基剤を用いて希釈してもよい。
塩化ナトリウム 0.85g
リン酸二水素ナトリウム二水和物 0.1g
ベンザルコニウム塩化物 0.005g
水酸化ナトリウム 適量
精製水 適量
全量100mL(pH7.0)
有効成分以外の各成分としては、例えば、日本薬局方またはその等価物に適合した、市販のものを利用することができる。
(実施例11:治療例)
フックス角膜内皮ジストロフィおよび類縁の角膜内皮疾患と診断された際に(具体例としては、1)細隙灯顕微鏡検査によるグッテー形成、デスメ膜肥厚、角膜上皮浮腫、角膜実質浮腫の観察、2)スペキュラマイクロスコープによるグッテー像、角膜内皮障害像の観察、3)ペンタカム、OCT、超音波角膜厚測定装置などによる角膜浮腫の観察、4)遺伝子診断により高リスクと判断された場合)使用する。想定例としては、点眼薬、前房内注射、徐放剤を用いた投与、硝子体内注射、結膜下注射などである。
ここでは、実施例10で製造する点眼剤を用いることができる。
また、前房内注射、徐放剤を用いた投与、硝子体内注射、結膜下注射については、当該分野で公知の手法を用いて調製する。点眼薬と同程度の1mM程度でこれらの注射用製剤を調製することができるが、濃度は適宜上下させてもよい。
以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。本出願は、2015年12月24日に出願された日本国出願特願2015−251786号に基づく優先権の利益を主張し、その内容は、その全体が参考として援用される。
p38MAPキナーゼ阻害剤を含む、トランスフォーミング増殖因子−β(TGF−β)シグナル、ミトコンドリア異常、および/または小胞体(ER)関連ストレスに起因する角膜内皮障害の治療または予防のための医薬が提供され、特に、フックス角膜内皮ジストロフィの角膜内皮障害を治療または予防するための医薬が提供された。このような技術に基づく製剤等に関連する技術に関与する産業(製薬等)において利用可能な技術が提供される。

Claims (17)

  1. p38MAPキナーゼ阻害剤を含む、角膜内皮細胞におけるトランスフォーミング増殖因子−β(TGF−β)シグナルおよびミトコンドリア異常の少なくとも1つに起因する角膜内皮の症状、障害または疾患の治療または予防のための医薬。
  2. 前記症状、障害または疾患はTGF−βシグナルおよびミトコンドリア異常に関連するものである、請求項1に記載の医薬。
  3. 前記ミトコンドリア異常が、ミトコンドリア膜電位低下、ミトコンドリアの形態異常、またはミトコンドリア生合成の低下のうちのいずれか1つまたは複数から選択される、請求項1または2に記載の医薬。
  4. 前記症状、障害または疾患は、フックス角膜内皮ジストロフィにおけるものである、請求項1〜3のいずれかに記載の医薬。
  5. 前記医薬は、フックス角膜内皮ジストロフィにおける角膜内皮細胞のミトコンドリア膜電位低下を抑制することにより、フックス角膜内皮ジストロフィの進行を防止するものである、請求項4に記載の医薬。
  6. 前記p38MAPキナーゼ阻害剤は、4−(4−フルオロフェニル)−2−(4−メチルスルフィニルフェニル)−5−(4−ピリジル)−1H−イミダゾール(SB−203580)、1−(カルバモイル−6−(2,4−ジフルオロフェニル)ピリジン−2−イル)−1−(2,6−ジフルオロフェニル)尿素(VX−702)、および3−[3−ブロモ−4−[(2,4−ジフルオロフェニル)メトキシ]−6−メチル−2−オキソピリジン−1−イル]−N,4−ジメチルベンザミド(PH797804)からなる群より選択される少なくとも1つを含む、請求項1〜5のいずれかに記載の医薬。
  7. 前記p38MAPキナーゼ阻害剤は、約3μM〜約30μMの濃度で、4−(4−フルオロフェニル)−2−(4−メチルスルフィニルフェニル)−5−(4−ピリジル)−1H−イミダゾール(SB203580)を含む、請求項6に記載の医薬。
  8. 前記p38MAPキナーゼ阻害剤は、約1μM〜約10μMの濃度で、1−(カルバモイル−6−(2,4−ジフルオロフェニル)ピリジン−2−イル)−1−(2,6−ジフルオロフェニル)尿素(VX−702)を含む、請求項6に記載の医薬。
  9. 前記p38MAPキナーゼ阻害剤は、約0.3μM〜約3μMの濃度で、3−[3−ブロモ−4−[(2,4−ジフルオロフェニル)メトキシ]−6−メチル−2−オキソピリジン−1−イル]−N,4−ジメチルベンザミド(PH797804)を含む、請求項6に記載の医薬。
  10. p38MAPキナーゼ阻害剤を含む、角膜内皮細胞の保存または保存後の培養のための組成物。
  11. 前記保存は凍結保存である、請求項10に記載の組成物。
  12. p38MAPキナーゼ阻害剤を含む、角膜内皮細胞における小胞体(ER)関連ストレスに起因する角膜内皮の症状、障害または疾患の治療または予防のための医薬。
  13. 前記症状、障害または疾患は、タンパク質のフォールディングの異常に起因する、請求項12に記載の医薬。
  14. 前記症状、障害または疾患は、フックス角膜内皮ジストロフィにおける角膜内皮細胞の障害、角膜内皮障害、角膜内皮密度低下、グッテーの形成、デスメ膜の肥厚、角膜厚の肥厚、混濁、角膜上皮障害、角膜実質混濁、羞明、霧視、視力障害、眼痛、流涙、充血、疼痛、水疱性角膜症、眼の不快感、コントラスト低下、グレア、および角膜実質の浮腫、角膜上皮びらん、および血管新生のうち小胞体(ER)ストレスに関連する症状、障害または疾患である、請求項12に記載の医薬。
  15. p38MAPキナーゼ阻害剤を含む、角膜内皮細胞におけるトランスフォーミング増殖因子−β(TGF−β)シグナル、ミトコンドリア異常および小胞体(ER)関連ストレスの少なくとも1つに起因する角膜内皮の症状、障害または疾患の治療または予防のための医薬。
  16. 前記症状、障害または疾患は、フックス角膜内皮ジストロフィにおける角膜内皮細胞の障害、角膜内皮障害、角膜内皮密度低下、ならびにこれらにより生じる角膜実質浮腫、角膜上皮浮腫、角膜上皮びらん、角膜実質混濁、および血管新生からなる群より選択される、請求項15に記載の医薬。
  17. 前記症状、障害または疾患は、フックス角膜内皮ジストロフィを含む、請求項15または16に記載の医薬。
JP2017557717A 2015-12-24 2016-12-22 TGF−βシグナルに起因する障害を治療または予防するための医薬およびその応用 Pending JPWO2017110093A1 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015251786 2015-12-24
JP2015251786 2015-12-24
PCT/JP2016/005215 WO2017110093A1 (ja) 2015-12-24 2016-12-22 TGF-βシグナルに起因する障害を治療または予防するための医薬およびその応用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPWO2017110093A1 true JPWO2017110093A1 (ja) 2018-10-11

Family

ID=59089242

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017557717A Pending JPWO2017110093A1 (ja) 2015-12-24 2016-12-22 TGF−βシグナルに起因する障害を治療または予防するための医薬およびその応用

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10980787B2 (ja)
EP (1) EP3381472A4 (ja)
JP (1) JPWO2017110093A1 (ja)
CA (1) CA3008113A1 (ja)
WO (1) WO2017110093A1 (ja)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10813920B2 (en) 2013-11-14 2020-10-27 The Doshisha Drug for treating corneal endothelium by promoting cell proliferation or inhibiting cell damage
JPWO2018230712A1 (ja) * 2017-06-16 2020-04-16 学校法人同志社 TGF−β阻害剤の新規スクリーニング法
CN110944668A (zh) 2017-06-16 2020-03-31 学校法人同志社 用于治疗或预防眼部症状、障碍或疾病的包含mTOR抑制剂的药物及其应用
EP3659626A4 (en) * 2017-07-26 2021-05-05 The Doshisha MEDICINAL PRODUCT FOR THE TREATMENT OR PREVENTION OF CONDITIONS RELATED TO THE TGF- SIGNALING ROUTE, AND ITS APPLICATION
WO2019071144A1 (en) 2017-10-05 2019-04-11 Fulcrum Therapeutics, Inc. USE OF P38 INHIBITORS TO REDUCE DUX4 EXPRESSION
US10342786B2 (en) 2017-10-05 2019-07-09 Fulcrum Therapeutics, Inc. P38 kinase inhibitors reduce DUX4 and downstream gene expression for the treatment of FSHD

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013100208A1 (ja) * 2011-12-28 2013-07-04 京都府公立大学法人 角膜内皮細胞の培養正常化
WO2015015655A1 (ja) * 2013-07-30 2015-02-05 京都府公立大学法人 フックス角膜内皮ジストロフィ不死化細胞株およびその作製法
WO2015064768A1 (ja) * 2013-10-31 2015-05-07 京都府公立大学法人 角膜内皮の小胞体細胞死関連疾患治療薬
WO2015072580A1 (ja) * 2013-11-14 2015-05-21 学校法人同志社 細胞増殖促進または細胞障害抑制による角膜内皮治療薬

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200420542A (en) 2002-08-23 2004-10-16 Kirin Brewery A compound having TGF β inhibition activity and a medicinal composition containing the same
CN1684738A (zh) 2002-09-20 2005-10-19 爱尔康公司 细胞因子合成抑制剂用于治疗干眼病的用途
KR100794289B1 (ko) 2002-11-08 2008-01-11 아이진 주식회사 Bmp-7 폴리펩타이드를 포함하는 흉터 형성 억제제
US20050119262A1 (en) 2003-08-21 2005-06-02 Pharmacia Corporation Method for preventing or treating an optic neuropathy with a cox-2 inhibitor and an intraocular pressure reducing agent
US8158589B2 (en) 2003-08-22 2012-04-17 Proyecto Biomedicine Cima, S.L. Peptides with the capacity to bind to transforming growth factor β1 (TGF-β1)
ES2304069B1 (es) 2003-08-22 2009-08-12 Proyecto De Biomedicina Cima, S.L. Peptidos con capacidad de unirse al factor transformante de crecimiento beta 1 (tgf-b1).
US7662389B2 (en) 2003-12-17 2010-02-16 Alcon, Inc. Use of serum amyloid A gene in diagnosis and treatment of glaucoma and identification of anti-glaucoma agents
JP2006188496A (ja) 2004-12-06 2006-07-20 Santen Pharmaceut Co Ltd p38MAPキナーゼ阻害剤を有効成分とする掻痒治療剤
WO2006062069A1 (ja) 2004-12-06 2006-06-15 Santen Pharmaceutical Co., Ltd. p38MAPキナーゼ阻害剤を有効成分とする掻痒治療剤
JP2006187281A (ja) 2004-12-09 2006-07-20 Shiro Amano ヒト角膜内皮細胞由来の前駆細胞、細胞凝集体及びそれら作製方法、並びに前駆細胞および細胞凝集体の移植方法
WO2006092894A1 (ja) 2004-12-09 2006-09-08 Shiro Amano ヒト角膜内皮細胞由来の前駆細胞、細胞凝集体及びそれら作製方法、並びに前駆細胞および細胞凝集体の移植方法
EP2026822A4 (en) 2006-06-12 2012-07-04 Therakine Ltd TOPICAL TREATMENT FOR EYE SURGERY DISEASES
JP2009542816A (ja) 2006-06-16 2009-12-03 グラクソ グループ リミテッド 新規化合物
US20090202524A1 (en) 2007-10-31 2009-08-13 Alcon Research, Ltd. Pai-1 expression and activity inhibitors for the treatment of ocular disorders
KR20100080514A (ko) 2007-08-29 2010-07-08 센주 세이야꾸 가부시키가이샤 각막 내피 세포 접착 촉진제
US20130288985A1 (en) 2010-07-15 2013-10-31 The Schepens Eye Research Institute Inc. Compositions and methods of treatment of corneal endothelium disorders
SG10201902706VA (en) 2011-06-03 2019-04-29 Xoma Technology Ltd Antibodies specific for tgf-beta

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013100208A1 (ja) * 2011-12-28 2013-07-04 京都府公立大学法人 角膜内皮細胞の培養正常化
WO2015015655A1 (ja) * 2013-07-30 2015-02-05 京都府公立大学法人 フックス角膜内皮ジストロフィ不死化細胞株およびその作製法
WO2015064768A1 (ja) * 2013-10-31 2015-05-07 京都府公立大学法人 角膜内皮の小胞体細胞死関連疾患治療薬
WO2015072580A1 (ja) * 2013-11-14 2015-05-21 学校法人同志社 細胞増殖促進または細胞障害抑制による角膜内皮治療薬

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ADACHI, T. ET AL.: "Contribution of p38 MAPK, NF-κB and glucocorticoid signaling pathways to ER stress-induced increase", ARCHIVES OF BIOCHEMISTRY AND BIOPHYSICS, vol. 520, no. 1, JPN6017006517, 2012, pages 30 - 35, XP055393408, ISSN: 0004475955, DOI: 10.1016/j.abb.2012.01.014 *
CORWIN, W.L. ET AL.: "The unfolded protein response in human corneal endothelial cells following hypothermic storage: Impl", CRYOBIOLOGY, vol. 63, no. 1, JPN6017006522, 2011, pages 46 - 55, XP055393410, ISSN: 0004475958, DOI: 10.1016/j.cryobiol.2011.04.008 *
HUANG, Y. ET AL.: "Endoplasmic reticulum stress-induced hepatic stellate cell apoptosis through calcium-mediated JNK/P3", MOLECULAR AND CELLULAR BIOCHEMISTRY, vol. Vol.394, No.1-2, JPN6017006519, 2014, pages 1 - 12, ISSN: 0004475956 *
KIM, DO-SUNG ET AL.: "p38 Mitogen-activated protein kinase is involved in endoplasmic reticulum stress-induced cell death", BIOLOGICAL & PHARMACEUTICAL BULLETIN, vol. 33, no. 4, JPN6017006521, 2010, pages 545 - 549, XP055393409, ISSN: 0004475957, DOI: 10.1248/bpb.33.545 *

Also Published As

Publication number Publication date
US20180369220A1 (en) 2018-12-27
EP3381472A1 (en) 2018-10-03
EP3381472A4 (en) 2019-07-31
WO2017110093A1 (ja) 2017-06-29
US10980787B2 (en) 2021-04-20
CA3008113A1 (en) 2017-06-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20230057984A1 (en) Normalization of culture of corneal endothelial cells
WO2017110093A1 (ja) TGF-βシグナルに起因する障害を治療または予防するための医薬およびその応用
JP6273636B2 (ja) カスパーゼ阻害剤を含む、TGF−βに起因する障害を治療または予防するための医薬およびその応用
JP2019123746A (ja) 細胞増殖促進または細胞障害抑制による角膜内皮治療薬
US20230013177A1 (en) Mtor-inhibitor-containing medicine for treating or preventing ophthalmic symptoms, disorders, or diseases, and application thereof
RU2782613C2 (ru) СОДЕРЖАЩЕЕ ИНГИБИТОР mTOR ЛЕКАРСТВЕННОЕ СРЕДСТВО ДЛЯ ЛЕЧЕНИЯ ИЛИ ПРОФИЛАКТИКИ ГЛАЗНЫХ СИМПТОМОВ, НАРУШЕНИЙ ИЛИ ЗАБОЛЕВАНИЙ И ЕГО ПРИМЕНЕНИЕ

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20191129

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20201202

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210126

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20210330