WO2001001132A1 - Procede d'identification de medicament inhibant la mort des cellules et procede de criblage a cet effet - Google Patents

Procede d'identification de medicament inhibant la mort des cellules et procede de criblage a cet effet Download PDF

Info

Publication number
WO2001001132A1
WO2001001132A1 PCT/JP2000/004125 JP0004125W WO0101132A1 WO 2001001132 A1 WO2001001132 A1 WO 2001001132A1 JP 0004125 W JP0004125 W JP 0004125W WO 0101132 A1 WO0101132 A1 WO 0101132A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
cell death
endoplasmic reticulum
presenilin
cells
activation
Prior art date
Application number
PCT/JP2000/004125
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Kazunori Imaizumi
Taiichi Katayama
Naoya Sato
Masaya Tohyama
Original Assignee
Tanabe Seiyaku 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 Tanabe Seiyaku Co., Ltd. filed Critical Tanabe Seiyaku Co., Ltd.
Priority to AU54297/00A priority Critical patent/AU5429700A/en
Publication of WO2001001132A1 publication Critical patent/WO2001001132A1/ja

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/5005Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells
    • G01N33/5008Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics
    • G01N33/5076Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics involving cell organelles, e.g. Golgi complex, endoplasmic reticulum
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P25/00Drugs for disorders of the nervous system
    • A61P25/28Drugs for disorders of the nervous system for treating neurodegenerative disorders of the central nervous system, e.g. nootropic agents, cognition enhancers, drugs for treating Alzheimer's disease or other forms of dementia
    • 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
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/5005Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells
    • G01N33/5008Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/5005Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells
    • G01N33/5008Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics
    • G01N33/502Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics for testing non-proliferative effects
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/5005Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells
    • G01N33/5008Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics
    • G01N33/5044Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing involving human or animal cells for testing or evaluating the effect of chemical or biological compounds, e.g. drugs, cosmetics involving specific cell types
    • G01N33/5058Neurological cells
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2510/00Detection of programmed cell death, i.e. apoptosis

Description

明細書 細胞死抑制薬の同定方法およびスクリーニング方法 技術分野
本発明は、 細胞死 〔特に、 神経細胞の細胞死 (以下、 神経細胞死という) 〕 の 抑制薬の同定またはスクリ一ニング方法;該方法により得られる細胞死の抑制薬
;神経変性疾患 (アルツハイマー病など) における神経細胞死の抑制のための医 薬組成物に関する。 背景技術
アルツハイマー病 (A 1 z h e i m e r ' s D i s e a s e : AD) は、 重 篤で進行性の痴呆症状を呈する代表的な神経変性疾患である。 アルツハイマー病 には、 家族性のもの (Fam i l i a l A l zhe ime r' s D i s e a s e : F AD) と孤発性のもの (S p o r a d i c A l zhe ime r' s D i s e a s e ) がある。
アルツハイマー病の主要な原因遺伝子としては、 これまでに第 21染色体上の アミロイド前駆体蛋白質 (Amy 10 i d Pr e cu r s o r Pr o t e i n) 遺伝子、 第 1 4染色体上のプレセニリンー 1 (Pr e s en i 1 i n— 1) 遺伝子、 および第 1染色体上のプレセニリンー 2 (Pr e s en i 1 i n - 2) 遺伝子が知られており、 疾患と強く連関する変異が報告されている。
プレセニリンー 1遺伝子の変異は、 特に家族性のアルツハイマー病との関係が 重要とされており、 例えば、 246番目のァラニン残基がグルタミン酸残基に置 き換わった変異、 1 46番目のメチォニン残基がロイシン残基に置き換わった変 異およびェキソン 9 (ェキソン 1 0と称されることもある) が欠損したスプライ シング変種等が知られている (Sherrington ら、 Nature、 第 375巻、 第 754 -76 0 頁、 1995年; Haasら、 Neuron、 第 18巻、 第 687 -690 頁、 1997年; Perez- Tur ら、 Neuroreport 、 第 7巻、 第 297 -301 頁、 1995年) 。
また、 プレセ二リン一 2遺伝子についても、 数種の変異が知られていた (Levy - Lahadら、 Science 、 第 269 巻、 第 973 -977頁、 1995年; Rogaevら、 Nature、 第 376 巻、 第 775 -778 頁、 1995年) が、 この他、 最近、 本発明者らの研究グル ープは、 特に孤発性のアルツハイマー病に特異的な変異として、 ェキソン 5が欠 損したスプラインング変種の出現を見出している (Satoら、 Journal of Neuroch emistry 、 第 72巻、 第 2498— 2505頁、 1999年;国際公開第 9 9 6 0 1 22号パ ンフレツ 卜) 。
しかし、 このような研究にもかかわらず、 プレセ二リン遺伝子の変異からアル ッハイマー病の発症までの詳細なメカニズムは明らかではなかった。
一方、 細胞の小胞体におけるストレス応答について、 以下のようなことが知ら れている。 すなわち、 細胞に種々の小胞体ストレスが加わって、 正しく折り畳ま れていない (フォールディングしていない) 蛋白質 (Un f o l d e d P r o t e i n : UP) が細胞内で増加すると、 小胞体膜に存在する I r e 1 (酵母で は I r e 1 pとも称する) (Tirasophonら、 Genes & Development 、 第 12巻、 第 1812— 1824頁、 1998年) などの小胞体ストレスセンサー分子がこれを感知し、 こ のシグナルが伝達されて、 最終的には、 UPを正しくフォールデイングさせる機 能を持った GRP 78 (B i Pとも称される) などのシャペロン分子の発現誘導 が起こる (Sidrauski ら、 Trends in Cell Biologyヽ 第 8巻、 第 245 -249 頁、 1998年) o
この過程では、 小胞体ストレスセンサー分子 I r e 1が UPを感知すると同時 に、 I r e 1二分子の会合と相互リン酸化とを伴う活性化が起こる。 弓 ίき続いて 、 転写調節因子が発現誘導または活性化され、 これが GRP 78などのシャぺ口 ン遺伝子上流域に存在する転写調節領域 (Un f o l d e d P r o t e i n R e s p on s e E l eme n t ; UPRE) に結合して、 その遺伝子発現を 誘導するとされている。
このようなストレス応答のメカニズムについては、 酵母での研究が進んでいる
。 I r e 1により発現誘導または活性化される転写調節因子として、 例えば酵母 の H a c 1 と呼ばれる因子が同定されている (Cox ら、 Celし 第 87巻、 第 391 — 404 頁、 1996年) 。 また I r e 1の活性化 (リン酸化) を調節する役割を有する プ πティンホスファタ一ゼ (P t c 2 p ) が同定されている (Wel ihinda ら、 Mo lecular and Cel lular Biology, 第 18巻、 第 1967— 1977頁、 1998年) 。
アルツハイマー病などにおけるプレセニリンの変異とストレス応答の関係とし て、 例えば、 プレセ二リン遺伝子の変異を有する細胞は各種のストレスに対し脆 弱になるという現象が知られていた (Guo ら、 Journal of Neuroscience 、 第 17 巻、 第 4212— 4222頁、 1997年) 。 しかしながら、 前記関係の詳細なメカニズムに ついては一切知られておらず、 また小胞体ストレスセンサー分子とプレセニリン との関係についても何ら知られていなかった。
本発明の目的は、 細胞死 (特に神経細胞死) を抑制する薬物及びその同定方法 並びにスクリーニング方法を提供することにある。 また、 本発明の目的は、 神経 変性疾患 (アルツハイマー病など) における神経細胞死の抑制薬及びその同定方 法並びにスクリ一ニング方法を提供することにある。 発明の開示
本発明者らは、 鋭意研究の結果、 プレセ二リンと小胞体ストレスセンサー分子 ( I r e 1 ) は小胞体膜上で相互作用していること、 また、 アルツハイマー病に 連関するプレセ二リン変異体は、 小胞体ストレスセンサー分子 ( I r e 1 ) の活 性化及び機能を弱めることにより分子シャペロン (G R P 7 8などの発現誘導を 抑えるという重要な知見を得た。 これらの知見から、 小胞体ストレスセンサ一分 子の活性化または機能を増強する薬物は、 紬胞 (特にプレセ二リンの変異によつ て脆弱化した神経細胞) の細胞死の抑制薬となることを見出し、 本発明を完成す るに到った。
すなわち、 本発明は、
〔 1〕 小胞体ストレスセンサー分子の活性化または機能に対する被験物質の増 強作用を検定することを特徴とする、 細胞死 (特に、 神経細胞死) の抑制薬の同 定方法またはスクリーニング方法;
〔2〕 前記 〔 1〕 記載の方法により同定またはスクリーニングされてなる細胞 死の抑制薬;ならびに
〔3〕 前記 〔2〕 記載の細胞死の抑制薬を有効成分として含有してなる、 神経 変性疾患における神経細胞死抑制のための医薬組成物:
に関する。
ここで、 細胞死の抑制薬とは、 細胞死を抑制するために使用される薬剤 (化合 物など) を意味する。 図面の簡単な説明
第 1図は、 プレセニリンー 1 (野生型または変異型) および I r e 1を一過性 に過剰発現させた細胞から得た免疫沈降画分のウェス夕ンブロッティングの結果 (プレセニリンー 1 と I r e 1 との相互作用) を示した図である。 上段は、 抗フ ラッグ抗体による免疫沈降画分を抗プレセニリンー 1抗体によりプロッティング した結果、 下段は、 抗プレセニリン一 1抗体による免疫沈降画分を抗フラッグ抗 体によりブロッテイングした結果を各々示す。 また、 図上部には導入した発現べ クタ一の種類を示しており、 「W」 は野生型 P S 1を、 「 2 4 6」 は変異型 P S 1 (A 2 4 6 E ) を、 ΓΔ Ε 9」 変異型 P S 1 (Δ Ε 9 ) を、 「M o c k」 はべ クタ一のみを各々表す。
第 2図は、 プレセニリンー 1 (野生型または変異型) および I r e 1を一過性 に過剰発現させた細胞の小胞体ストレス負荷下における、 I r e 1のリン酸化レ ベルを検出したォ一トラジォグラフィ一の結果を示した図である。 図上部には導 入した発現ベクターの種類を示しており、 「PSW」 は野生型 PS 1を、 「A2 46 EJ は変異型 PS 1 (A 246 E) を、 「ΔΕ 9」 変異型 PS 1 (ΔΕ 9) を、 「Mo c k:」 はベクターのみを各々表す。
第 3図は、 プレセ二リン一 1 (野生型または変異型) を発現させた細胞におけ る GRP 78mRNAの発現量 (変異型 PS 1による発現誘導抑制) を表わすノ 一ザンブロッティングの結果を示した図である。 図上部には導入した発現べクタ 一の種類を示しており、 「PS 1 W」 は野生型 PS 1を、 「A 246 E」 は変異 型 PS 1 (A 246 E) を、 「ΔΕ 9」 は変異型 PS 1 (ΔΕ 9) を、 「Mo c kJ はベクターのみを各々表す。
第 4図は、 プレセ二リン一 2 (野生型または変異型) を発現させた細胞におけ る GRP 78mRNAの発現量 (変異型 PS 2による発現誘導抑制) を示した図 である。 図下部には導入した発現ベクターの種類を示しており、 「PS 2Wi 1 d」 は野生型 PS 2を、 「PS 2 dEX5」 は変異型 PS 2 (dEX5) 、 「M o c k」 はべクタ一のみを各々表す。 また、 「A 23 1 87 j はカルシウムィォ ノフォア (数値は添加濃度 ( /M) ) を添加培養した細胞、 「TM」 はチュニ力 マイシン (数値は添加濃度 ( g/ml) ) を添加培養した細胞、 「c on t r o 1」 は小胞体ストレス薬剤を無添加で培養した細胞を各々表す。
第 5図は、 プレセ二リン一 1 (野生型または変異型) を発現させた細胞に小胞 体ストレスを負荷した際の細胞傷害度 (LDH漏出量) を示した図である。 図中 、 下部には導入した発現ベクターの種類を示しており、 「PSW#8」 および 「 PSW#24 J は野生型 PS 1の発現ベクターを導入した細胞を、 「A 246 E # 1 6」 および 「A 246 E# 1 7J は、 変異型 PS 1 (A 246 E) の発現べ クタ一を導入した細胞を各々表す。 また、 「A 23 1 87」 はカルシウムィオノ フォアを添加培養した細胞、 「Tu n i c amy c i nj はチュニ力マイシンを 添加培養した細胞を各々表す。 発明を実施するための最良の形態
本発明の細胞死の抑制薬の同定方法またはスクリ一二ング方法は、 小胞体スト レスセンサー分子の活性化または機能に対する被験物質 (化合物など) の増強作 用を検定することに特徴がある。 すなわち、 本発明の細胞死の抑制薬の同定方法 またはスクリ一二ング方法は、 小胞体ストレスセンサー分子を発現している細胞 を被験物質と接触せしめ、 小胞体ストレスセンサー分子の活性化または機能を検 定し、 該活性化または機能に対する増強作用を指標として、 被験物質の特徴付け または選別を行なうことを 1つの特徴とする。
本発明によれば、 細胞死 (特に、 神経細胞死) を伴う種々の疾患における細胞 死抑制薬を同定またはスクリーニングすることができる。
なお、 前記細胞死を伴う種々の疾患は、 細胞死 (特に、 神経細胞死) により引 き起こされる疾患を含む。
このような疾患としては、 例えば、 神経変性疾患が挙げられる。 神経変性疾患 としては、 例えば、 (家族性または孤発性) アルツハイマー病 (アルツハイマー 型老年性痴呆) 、 虚血性脳障害 (脳虚血) 、 パーキンソン病、 筋萎縮性側索硬化 症、 びまん性レビー小体病等が挙げられる。 本発明の方法は、 これらのうち、 プ レセニリン (プレセニリン— 1またはプレセニリンー 2 ) の変異に起因した神経 細胞死を伴う神経変性疾患に好適に適用され、 特にアルツハイマー病のために好 適に適用される。 本発明の方法は、 ヒトの疾病に対して適用されるほか、 サル、 ィヌ、 ラッ ト、 マウスなどの哺乳動物の疾病や疾病モデル動物に対しても適用さ れる。
本発明において、 小胞体ストレスセンサー分子とは、 小胞体膜に存在して、 U P (Unfolded Protein;正しくフォールデイングされていない蛋白質) の存在を 感知してその情報を伝達する機能を有するものである。 このような小胞体ストレ スセンサー分子としては、 例えば、 I r e l C I r e l ひ ( I r e l pとも称す る) 、 I r e 1 等〕 、 A T F 6が挙げられる。 小胞体ストレスセンサー分子は、 いずれの種由来のものであってもよく、 例え ば、 ヒト、 ラット、 ィヌ、 サル、 モルモッ トなどの哺乳動物由来のものが挙げら れる。 これらのうち、 ヒトの治療薬の研究開発に利用する上ではヒト由来のもの を用いることが望ましい。
I r e 1については、 ヒト、 マウスおよび酵母の c DNA配列およびアミノ酸 配列が既に報告されている 〔ヒト I r e lひ (ヒト I r e l pとも称する) ZTi rasophonら、 Genes & Development、 第 12巻、 第 1812-1824頁、 1998年; G e n b a n k · EMBL登録番号 AF 059 1 98〕 (マウス I r e 1 /8ZWa n gら、 EMBO Journal. 第 17巻、 第 5708- 5717頁、 1998年; Genbank ' EM BL登録番号 AF 071 777) (酵母 I r e 1 pZNikawaら、 Molecular Mi crobiology. 第 6巻、 第 1441- 1446頁、 1992年; G e n b a n k · EMB L登録 番号 Z 1 1 70 1 )。
これらの配列情報をもとに、 同種または異種由来の I r e 1遺伝子の相同遺伝 子およびその遺伝子産物を取得することができる。
I r e 1の構造や機能について以下のようなことが知られている。
すなわち、 I r e l 〔I r e l « ( I r e l pとも称する) 〕 は、 N末端側に センサー領域があり、 この領域は小胞体内腔に位置する。 また、 C末端側にはセ リンノスレオニンキナーゼ領域と RNa s e領域があり、 これら領域は細胞質側 に位置する (Tirasophonら、 1998年) 。 I r e 1は定常状態ではモノマーとして 存在するが、 UPが小胞体内腔に蓄積すると、 ダイマーを形成して自己リン酸化 により活性化する (Tirasophonら、 1998年) 。 その後、 I r e lひの RNa s e ドメインが、 転写因子 Ha c 1をスプライスァゥトさせ活性型 HAC 1が作られ る。 活性型 HAC 1は小胞体分子シャペロン群の転写調節領域に直接結合してそ れらの遺伝子発現を促進する (Tirasophonら、 1998年) 。
本発明者らは、 小胞体ストレスセンサー分子 I r e 1は、 同じく小胞体膜上に 存在するプレセニリンと相互作用していること; また、 I r e 1は、 ある種の変 異型プレセニリンとの結合により、 その活性化及びストレスセンサーとしての機 能が減弱して、 細胞は小胞体ストレスに対して脆弱化することを見出した。
このように I r e 1の活性化及び機能を減弱せしめ、 細胞を小胞体ストレスに 対して脆弱化させる変異型プレセ二リンとしては、 例えば、 アルツハイマー病に 連関する変異型として報告されている以下のような変異型:
( i ) 野生型プレセニリンー 1の第 2 4 6番目のァラニン残基がグルタミン酸残 基に置換された変異型プレセ二リン一 1 (A 2 4 6 E ) (Sherrington ら、 Natu re、 第 375 巻、 第 754- 760 頁、 1995年)
( i i ) 野生型プレセニリン— 1の第 1 4 6番目のメチォニン残基がロイシン残 基に置換された変異型プレセ二リン一 1 (M l 4 6 L ) (Sherrington ら、 Natu re、 第 375 巻、 第 754- 760 頁、 1995年)
( i i i ) 野生型プレセ二リン一 1遺伝子のェキソン 9に相当する領域が欠損し た変異型プレセニリンー 1 (Δ Ε 9 ) (Perez-Tur ら、 Neuroreport 、 第 7巻、 第 297 -301 頁、 1995年)
( i v ) 野生型プレセニリン— 2遺伝子のェキソン 5に相当する領域が欠損した 変異型プレセ二リ ン一 2 ( d E X 5 ) (Satoら、 Journal of Neuroc emistry 、 第 72巻、 第 2498— 2505頁、 1999年;国際公開第 9 9 / 6 0 1 2 2号パンフレツ 卜 )
が挙げられる。
なお、 「小胞体ストレスセンサー分子の活性化または機能に対する被験物質の 増強作用」 としては、 具体的には、 プレセ二リン— 1またはプレセリニン一 2の 変異に起因して減弱した小胞体ストレスセンサ一分子の活性化または機能を回復 せしめる作用などが挙げられる。
本発明の方法は、 具体的には、 以下のように実施することができる。 すなわち 、 小胞体ストレスセンサー分子 ( I r e 1、 A T F 6等) を発現している細胞を 、 被験物質の存在下および非存在下に培養し、 小胞体ストレスセンサー分子 ( I r e 1、 ATF 6等) の活性化または機能を測定 ·比較する。 被験物質の存在に よって、 小胞体ストレスセンサー分子 ( I r e 1等、 ATF 6) の活性化または 機能が増強する場合には、 該被験物質はその増強作用を介して細胞死を抑制する 作用を発揮する可能性が高レ、ものと判定される。
細胞としては、 哺乳動物 (ヒト、 サル等) 由来の細胞を好適に用いることがで きる。 特に、 神経変性疾患に罹患した個体に由来する細胞や、 該疾患の疾患モデ ル動物に由来する細胞などを好適に使用できる。 中枢神経系細胞 (神経細胞およ びグリア細胞など) が好適であるが、 そのほか、 神経系細胞への分化誘導が可能 な未分化細胞なども使用できる。 細胞は、 動物組織から分離した初代培養細胞で あってもよく、 癌化もしくは不死化した株化細胞であってもよい。 このような株 化細胞としては、 例えば、 ヒ卜神経芽細胞腫 SK— N—SH細胞 (ATCC H TB— 1 1) 、 同 IMR— 32細胞 (ATCC CCL— 1 27) 、 ラット褐色 細胞腫 PC— 1 2 (ATCC CRL- 1 72 1) 、 ヒト胎児腎臓由来 HEK2 93 T細胞などが挙げられる。
なお、 細胞における小胞体ストレスセンサ一分子の発現の有無は、 該小胞体ス トレスセンサー分子に対する抗体を用い、 ウェスタンブロッテイング、 他の慣用 の免疫測定方法などを行なうことにより確認することができる。 かかる抗体は、 慣用の方法により得ることができる。
細胞は、 変異型のプレセニリンを発現するように遺伝子操作されたものであつ てもよレ、。 あるいは、 さらに小胞体ストレスセンサー分子 ( I r e 1、 ATF 6 等) を過剰発現 (ove r exp r e s s) するように遺伝子操作されたもので i>つこちよレ、。
このような細胞は、 例えば変異型のプレセニリンをコ一ドする DN Aを適切な プロモータの下流に接続した構成を含む発現べクタ一および/または小胞体スト レスセンサー分子 (I r e l、 ATF 6等) をコードする DN Aを適切なプロモ 一夕の下流に接続した構成を含む発現べクタ一を、 宿主細胞中にトランスフエク 卜することなどにより得られる。
さらに、 用いる細胞におけるコドン使用頻度に基づき、 変異型のプレセ二リ ン または小胞体ストレスセンサー分子をコードする D N Aの塩基配列を遺伝子縮重 を介して異なる塩基配列に改変してもよい。
なお、 小胞体ストレスセンサー分子をコードする D NAは、 該小胞体ストレス センサー分子の本来の機能を有するものであれば、 変異 (置換、 欠失、 挿入また は付加) を有する D NAであってもよい。 かかる D NAは、 天然由来の D N Aで あって、 小胞体ストレスセンサー分子の本来の機能を有する D NA; または人為 的に変異を導入された D NAであって、 小胞体ストレスセンサー分子の本来の機 能を有する D N Aのいずれであってもよい。 人為的に変異を導入された D N Aは 、 慣用の部位特異的変異導入方法により、 対象となる D NAに変異を導入し、 つ いで小胞体ストレスセンサー分子の本来の機能を評価することにより選別できる 。 ここで、 部位特異的変異導入方法は、 例えば、 「モレキュラークローニング: ァ ·ラボラトリー ' マニュアル第 2版(Molecular Cloning: A Laboratory Manua 1 2nd eds. ) J (Sambrook, J. , Fri tsch, E. F. および Maniatis, T.著、 Cold S pring Harbor Laboratory Press より 1 9 8 9年に発刊) 、 M a r kらの文献 ( Pro Natl. Acad. Sci. USA, 第 81巻、 第 5662-5666 頁、 1984年) などに従って 実施できる。
また、 小胞体ストレスセンサ一分子をコードする D NAは、 該小胞体ストレス センサー分子の本来の機能を有するものであれば、 公知の塩基配列を有する D N Aの相補鎖にストリンジヱントな条件下でハイプリダイズしうる D N Aであって もよレ、。 前記 「ストリンジェントな条件」 は、 例えば前記モレキュラー · クロ一 ニング:ァ 'ラボラトリー .マニュアル第 2版(Molecular Cloning: A Laborato ry Manual 2nd eds. ) などに記載されている。
ここで、 小胞体ストレスセンサー分子の本来の機能は、 用いる分子により異な る力 例えば、 後述の測定方法などのように測定することができる。 小胞体ストレスセンサ一分子を活性化するために、 小胞体ストレスを負荷した 条件下で細胞を培養してもよい。 小胞体ストレスを負荷する場合、 例えば、 カル シゥムィオノフォア (A 2 3 1 8 7 ) ;糖鎖付加阻害作用を有するチュニ力マイ シン; 夕プシガーギン ; または 2—デォキシグルコースを添加した培地中で細胞 を培養すればよい。 あるいは、 アミロイドべ一夕蛋白質 (以下、 A という) ( もしくは同等の作用を有するその部分ペプチド; A /S ! - A S 2 B - 3 5 など) を 添加して培養することにより、 よりアルツハイマー病の病態を反映した系となる
0
I r e 1は、 小胞体ストレスなどによって生じた U P (Unfolded Protein) を 感知すると同時に二分子が会合し、 自身の有するプロティンキナーゼ活性によつ て会合している分子同士が相互にリン酸化される。 こうして I r e 1のリン酸化 レベルが上昇することにより活性化が起こり、 下流へとシグナルが伝達される。 従って、 I r e 1の活性化または機能に対する作用は、 例えば、 このリン酸化の レベルを指標にして測定することができる。
I r e 1のリン酸化レベルの測定方法は、 例えば以下のように実施される。 I r e 1を発現している細胞を、 標識リ ン (3 2 Pなど) の存在下に培養した後、 紬 胞抽出液を得る。 抽出液から、 免疫沈降法や電気泳動、 あるいはこれらの組み合 わせなどにより I r e 1を含む画分を分離し、 I r e 1への標識リンの取り込み をオートラジオグラフィ一などにより測定する。
この場合、 細胞として、 例えば I r e 1の発現べクタ一をトランスフエクトし て、 I r e 1を過剰発現するように遺伝子操作した細胞を用いることにより、 検 出感度を高めることができる。
また、 I r e lは、 これに作用する脱リン酸化酵素 (プロテインホスファタ一 ゼ) と、 自身の有するプロテインキナーゼ活性とのバランスによって、 そのリ ン 酸化レベル (すなわち活性化レベル) が調節されていることが知られている。 従って、 I r e lの活性化を増強する作用を検定するとき、 例えば、 I r e l の脱リン酸化酵素に対する阻害作用を指標として検定することもできる。 すなわ ち、 被験物質が、 I r e 1を脱リン酸化する酵素を阻害するか否かを検定すれば よい。
I r e 1に作用する脱リン酸化酵素としては、 酵母で、 セリン Zスレオニンプ ロティンホスファターゼ活性を有する P t c 2 pが同定されている (Welihinda ら、 Molecular and Cellular Biology. 第 18巻、 第 1967 - 1977頁、 1998年) ので 、 これを用いて阻害作用を測定してもよいが、 哺乳動物 (より好ましくはヒト) 由来の P t c 2 pを用いて阻害作用を検定することがより望ましい。
小胞体ストレスセンサー分子が ATF 6である場合、 かかる ATF 6の機能ま たは活性化の測定方法は、 抗 ATF 6抗体を用いたウェスタンブロッ トを行なつ て、 全長の ATF 6 (約 90 kDa) から派生する約 50 kDaの断片の ATF 6 (ATF 6の N末端断片) の有無を検出することにより実施できる。
前記のような検定手法により、 被験物質にストレスセンサー分子の活性化に対 する増強作用が認められた場合、 該被験物質について、 例えば、 小胞体ストレス によって惹起される細胞死に対してこれを抑制する効果があることを確認すれば よい。 詳細には、 例えば、 変異型プレセ二リンを発現させた細胞などを用い、 小 胞体ストレス負荷によって生じる細胞死が抑制されることを確認すればよい。 細胞死は、 例えば、 細胞傷害の度合いや生細胞数の減少などを指標として評価 することができる。 また、 顕微鏡などにより、 細胞の変形、 萎縮、 変性などを観 察し、 評価してもよい。 細胞傷害の度合いを指標とする場合、 具体的には、 例え ば一定時間細胞を培養後、 培地中に漏出した LDH (乳酸脱水素酵素; 1 a c t a t a t e d ehyd r ogena s e) などの活性を測定し、 評価すること ができる。 生細胞数を指標とする場合は、 例えばトリパンブルーなどを用いた色 素排除試験などにより評価することができる。
本発明の方法において、 小胞体ストレスセンサー分子、 プレセ二リン (野生型 または変異型) 、 もしくはこれらを含む融合蛋白質 (例えば、 小胞体ストレスセ ンサ一分子と G S Tまたはフラッグ抗原との融合タンパク質など) などを遺伝子 操作により発現増強させる場合、 既知の配列情報と通常の遺伝子組換え技術を用 いて実施できる。
小胞体ストレスセンサー分子 ( I r e 1、 A T F 6等) およびプレセニリン ( 野生型または変異型) のアミノ酸配列および c D NA配列は既知であるので、 そ れらの遺伝子や c D N Aは、 既知配列情報をもとに設計した合成ブライマーゃプ ローブを用い、 適当な D N Aライブラリから P C R (polymerase chain react io n ) 、 R T— P C R (reverse transcriptase-polymerase chain react ion ) 、 コロニーハイプリダイゼーションもしくはプラークスクリ一ニングなどの慣用の 技術 (あるいはこれらの組合せ) により単離できる。 これを適当なベクターに組 み込んで発現べクタ一を構築できる。 なお、 前記技術は、 例えば、 前記 「モレキ ユラ一クロ一ニング ·ァ · ラボラトリ一 'マニュアル第 2版 (Molecular Cloning : A Laboratory Manual 2nd eds. ) J などに基づき、 実施できる。
ベクタ一としては、 例えば、 宿主細胞中で機能するプロモータ一 〔例えば、 サ ィ トメガロウィルス (C MV) プロモーター、 S V 4 0プロモーターなど〕 を含 む哺乳動物細胞用のベクター (レ トロウイルス系ベクター、 セムリキフォレスト ウィルスベクタ一、 パピ口一マウィルスベクター、 ワクシニアウィルスベクタ一 、 S V 4 0系べクタ一等) を使用できる。
本発明の方法により同定又はスクリーニングされた細胞死抑制薬 (以下、 本発 明の細胞死抑制薬) 、 すなわち小胞体ストレスセンサー分子の活性化増強作用を 有することにより特徴付け又は選別された化合物などの薬理作用の評価は、 例え ば、 下記のようにして実施できる。 前記同定方法またはスクリーニング方法によ り、 小胞体ストレスセンサー分子の活性化または機能を増強する作用が見出され た被験物質 (化合物など) について、 その存在下または非存在下に、 変異型プレ セニリ ンー 1 または変異型プレセニリ ンー 2を発現させた細胞を培養して、 前記 と同様にして小胞体ストレス負荷時に起こる細胞死を比較検討する。 なお、 細胞 死は前述のように評価することができる。
これにより、 被験物質が、 プレセ二リン変異に起因して脆弱化した細胞の細胞 死を抑制する作用を有する場合、 被験物質が所望の効果を有することの指標とな る。
さらに、 選別または特徴付けされた被験物質 (化合物など) について、 神経変 性疾患などの疾患モデル実験動物を用いて、 その効果を確認することができる。 かかる疾患モデル実験動物としては、 アルツハイマー病疾患モデル動物である、 変異型プレセニリン— 1 トランスジヱニックマウス(Duff ら、 Nature、 第 383 巻 、 第 710 -713頁、 1996年) 、 変異型プレセニリン— 1ノックインマウス(Guoら 、 Nature Med. 、 第 5 巻、 第 101- 106 頁、 1999年; Nakanoら、 Eur. J. Neurosci . 、 第 11巻、 第 2577- 2581 頁、 1999年) 、 及び変異型 A PP (amy 1 o i d p r e c u r s o r p r o t e i n) トランスジエニックマウス (Hsiao ら、 Science 、 第 274 巻、 第 99-102頁、 1996年) などが挙げられる。 例えば、 変異型 プレセ二リン— 1ノックインマウスでは、 カイニン酸 (k i n a t e) の投与に より海馬神経細胞の細胞死が増強されることが知られているので、 このモデルを 使って被験物質の神経細胞死抑制効果をイン · ビボで評価することができる。 ま た、 前記したアルツハイマー病疾患モデル動物は、 いずれも A の産生が亢進し ていることが知られているので、 この A S産生に対する抑制効果を効果の評価指 標として用いてもよい。
疾患モデル実験動物としては、 前記の他、 脳虚血モデルである、 一過性前脳虚 血モデル(Tsudaら、 J. Neurosci.. 第 17巻、 第 6678-6684頁、 1997年) 、 中大脳 動脈永久閉塞モデル(Tamura ら、 J. Cereb. Blood Flow Metab. 、 第 1巻、 第 53 - 60頁、 1981年) などが挙げられる。
投与対象の個体 (例えば、 ヒト、 哺乳動物など) における薬理評価は、 例えば 、 記憶障害のスコア法を用いて、 M. M. S. (m i n i me n t a l s t a t e) などにより、 痴呆症状の改善を評価することができる。 また、 画像診断 ( MR I、 C T、 P E Tなど) により、 脳萎縮の進行度合い (進行抑制) を評価措 標として用いてもよい。
本発明の細胞死抑制薬は、 前記神経変性疾患における神経細胞死に対し、 有効 性が期待される。 従って、 本発明により、 神経変性疾患における神経細胞死の抑 制のための医薬組成物が提供される。
本発明の細胞死抑制薬を個体に投与する場合や、 医薬組成物とする場合、 所望 の投与形態に応じて、 種々の助剤をさらに含有してもよい。
また、 剤型としては、 錠剤、 顆粒剤、 カプセル剤、 散剤などの固形製剤;溶液 、 懸濁液、 乳液などの液体製剤などが挙げられる。 投与方法は、 経口的であって も、 非経口的であってもよい。 投与量は、 疾患の特性、 患者の年齢、 体重等によ り適宜調整することができるが、 通常、 0 . 0 1〜 1 0 O m g Z k gとするのが 望ましい。 投与形態としては、 剤型に応じて経口、 動脈注射、 静脈注射、 筋肉注 射、 対象組織に対する局所注射などにより投与することが可能である。 以下、 実施例をもって本発明をさらに詳しく説明するが、 これらの実施例は本 発明を制限するものではない。
なお、 下記実施例において、 各操作は特に明示がない限り、 「モレキュラーク ローニング' . 了 ·ラボラトリ一 'マニュアル第 2版(Molecular Cloning : A Labo ratory Manual 2nd eds. ) J (Sambrook, J. , Fri tsch, E. F. および Maniat is, T.著、 Cold Spring Harbor Laboratory Press より 1989年に発刊) に記載の方法 により行うか、 または、 市販の試薬やキットを用いる場合には市販品の指示書に 従って使用した。 実施例 1 プレセニリンと小胞体ストレスセンサ一 I r e 1の相互作用
野生型プレセニリンまたは変異型プレセニリンとともに、 小胞体ストレスセン サー分子 I r e 1 ( I r e 1 ) を過剰発現させた細胞を用い、 以下のように免 疫沈降法にて、 細胞内における I r e 1とプレセニリンの相互作用を検出した。
(1) 発現ベクターとトランスフヱクシヨン
まず、 野生型プレセニリン— 1または変異型プレセニリンー 1の発現ベクター を、 単独で、 あるいはヒト I r e l 〔ヒト I r e lひ (ヒト I r e l pとも称す る) 〕 の発現べクタ一とともに、 ヒト胎児腎臓由来の HE K 293 T細胞 (Huma n embryonic kidney 293 transformed cell ) (Imaizumiら、 Journal of Biolo gical Chemistry、 第 19巻、 第 7975- 7981 頁、 1999年) に、 トランスフヱクショ ンし、 各産物を一過性に過剰発現させた。 また、 コントロールとして、 前記発現 ベクターのいずれかにかえてベクタ一のみ (Mo c k) をトランスフヱクシヨン した。
ヒト I r e l 〔ヒト I r e lひ (ヒト I r e l pとも称する) 〕 の発現べクタ —は、 I r e 1の c DNAを文献 (Tirasophonら、 Genes & Development 、 第 12 巻、 第 1812-1824頁、 1998年、 Genbank ' EMBL登録番号 A F 059 1 98) 記載の方法に準じて取得した後べクタ一に接続して構築したものを用い た。
野生型プレセニリンー 1 (野生型 PS 1、 PS 1Wとも称する) の発現べクタ —は、 ヒトプレセニリン一 1の全長 cDNA (Genbank/E BL Accession No. L421 10; Sherrington ら、 Nature, 第 375巻、 第 754-760頁、 1995年) をベクタープ ラスミ ド pCDNA3 (Invitrogen社製) 中 (サイ トメガロウィルスプロモータ の下流) に組み込んだ発現ベクターを用いた。
また、 変異型プレセニリン— 1 (変異型 PS 1) の発現べクタ一としては、 以 下の 3種をコードする変異 cDN Aを、 PCR法、 部位特異的変異導入法などの 遺伝子操作技術を利用して取得した後、 前記と同様のベクタープラスミ ドに組み 込んだものを用いた。
( i ) 野生型プレセ二リン— 1遺伝子のェキソン 9に相当する領域が欠損した変 異型プレセニリンー 1 (厶 E 9 )
( i i ) 野生型プレセニリンー 1の第 2 4 6番目のァラニン残基がグル夕ミ ン酸 に置換された変異型プレセ二リン一 1 (A 2 4 6 E ) 。
ヒト I r e 1の発現ベクターは、 フラッグ抗原のタグとヒ i r e 1蛋白質と の融合蛋白質をコードする c D N Aをべクタ一プラスミ ド p C D NA 3 ( I n v i t r o g e n社製) に組み込まれたものを用いた。 この発現べクタ一により、 フラッグ抗原のタグが C末端側に付加された形態でヒト I r e 1が発現する。
トランスフヱクショ ンは、 リボフヱク トアミ ン試薬 (Life Technologies 社製 ) を用い、 リボフェクシヨン法により行った。 トランスフエクシヨン時には、 細 胞数約 1 X 1 0 7 個に対して、 発現ベクター約 1 O z gを用いた。
( 2 ) 免疫沈降および免疫組織染色
トランスフエクシヨンから約 2 4時間後に钿胞を回収し、 細胞溶解緩衝液 (NP -40 lysis buffer) (組成: 1¾ NP-40、 lOmM Tris-HCKpH7. 8)、 150mM NaCK lm M EDTA、 ImM PMSF、 10 / g/ml aprot inin) を用いて可溶化した。
これに抗フラッグ抗体 (または抗プレセニリン一 1抗体) を加え、 4 °Cで約 1 時間反応させた後、 さらにプロテイン Gァガロース (recombinant protein G ag araose、 G I B C O社製) を加えてさらに 4 °Cにて約 1時間インキュベートし免 疫沈降させた。 免疫沈降した画分 (ァガロースビーズ) を分取し、 これを前記と 同様の緩衝液で洗浄した後、 S D S—ポリアクリルアミ ドゲル電気泳動 ( 5 - 2 0 %グラジェン卜) に供した。 泳動後、 抗プレセニリンー 1抗体 (または抗フラ ッグ抗体) を用いて、 ウェスタンブロッテイングを行った。
抗プレセニリン一 1抗体としては、 プレセ二リン一 1の N末端 1 4アミノ酸残 基に相当する合成べプチドを抗原として用いて調製したゥサギ抗血清から、 抗体 精製用キッ ト (商品名 ProtOn Ki tl、 Multiple Peptide Systems社製) を用いて 抗原としたペプチドに対してァフィ二ティ精製したものを用いた。 また、 抗フラ ッグ抗体としては、 市販の M2モノクローナル抗体 (商品名、 Eastman Kodak社 製) を用いた。
免疫沈降とウエスタンプロッティングの結果 (第 1図) 、 抗 PS 1抗体による 免疫沈降 (第 1図上段) では、 PS 1 (野生型、 変異型 A 246 Eまたは ΔΕ 9 ) を I r e 1と共に過剰発現させた場合のみ、 その免疫沈降物中に I r e 1が検 出できた。 また、 抗フラッグ抗体による免疫沈降 (第 1図下段) でも、 PS 1を I r e 1と共に過剰発現させた場合のみその免疫沈降物中に PS 1が検出できた 。 この結果から、 PS 1は野生型、 変異型 (A 246 Eまたは ΔΕ 9) のいずれ も I r e 1と細胞内で相互作用していることがわかった。
また、 前記と同様トランスフエクシヨンを行い、 24時間後の細胞を回収し、 野生型 P S 1および I r e 1の細胞内の局在を免疫組織染色 (蛍光抗体法) によ り調べた。 その結果、 野生型 PS 1は小胞体とゴルジ体に、 また I r e 1も核膜 周辺に陽性反応が検出できたことから、 両者が小胞体膜上にともに局在している ことが確認された。
以上のことから、 細胞中で、 プレセニリンー 1は小胞体膜上の I r e 1と生理 的条件下で相互作用していると考えられた。 実施例 2 I r e 1の活性化 ( I r e 1のリン酸化レベル) の検出
( 1 ) 変異型ブレセニリンー 1による I r e 1の活性化抑制
野生型または変異型プレセニリンとともに、 小胞体ストレスセンサー分子 I r e l 〔I r e lひ ( I r e l pとも称する) 〕 を過剰発現させた細胞を用い、 I r e 1の活性化の状態を以下のように測定した。
野生型プレセニリ ンー 1、 変異型プレセニリ ン— 1およびヒ ト I r e 1の発現 ベクタ一としては、 前記実施例 1と同様のものを用いた。
まず、 HEK 293 T細胞を、 6穴プレート中で培養した後、 これに野生型プ レセニリンー 1または変異型プレセニリン一 1の発現ベクター ( 0. 5 g ウ エル) を、 ヒト I r e 1の発現べクタ一 (0. 2; t ゥエル) およびリポフエ ク トァミン (3 1 ウエル) とともに加えて、 トランスフエクシヨンを行い、 各産物を一過性に過剰発現させた。 またコントロールとして、 プレセ二リンの発 現ベクターにかえてベクタ一のみ (Mo c k) をトランスフヱクシヨンした。
トランスフエクションの約 24時間後、 32リン (32 P) を、 1 00 C iZゥ エル添加してラベリングした。 2時間インキュベートした後、 培養上清を捨てべ レツ トを生理的リン酸緩衝溶液 (phosphate-buffered saline ) で洗浄した後、 1 m 1の細胞溶解用緩衝液で細胞を可溶化させた。
次いで、 抗フラッグ抗体で I r e 1を含む画分を免疫沈降させた後、 これを、 SDS—ポリアクリルアミ ドゲル電気泳動に供した。 泳動後、 ゲルを乾燥した後 、 ウエスタンプロッティングを行い、 オートラジオグラフィ一でラベルを検出し た。
その結果、 第 2図に示したように、 I r e 1とともに野生型 PS 1を過剰発現 させた細胞、 およびコントロール細胞 (PS発現ベクターにかえて空のベクター をトランスフヱク トした細胞) では、 いずれも I r e 1が高レベルにリン酸化さ れた状態であった。 これに対して、 I r e 1とともに変異型 PS 1 (A 246 E または ΔΕ 9) を過剰発現させた細胞では、 そのリン酸化状態は明らかに低いレ ベルであり、 リン酸化が極度に抑制されていることがわかった。
なお、 別途行ったウエスタンブロッテイングの結果から、 発現ベクターのトラ ンスフエク トによって発現している I r e 1および P Sの量は各サンプルにおい て、 ほぼ同等であることが確認された。
以上のことから、 アルツハイマー病患者に特徴的なプレセ二リン遺伝子変異 ( 例えば A 246 Ε、 ΔΕ 9など) によって、 I r e 1の活性化が抑制されると考 えられた。
(2) I r e 1の活性化に対する被験物質の作用検定 前項 ( 1 ) と同様の系を用い、 I r e 1の活性化 (リン酸化レベルの上昇) に 対する被験物質の作用を検定することができる。
すなわち、 I r e 1とともにプレセリニン一 1 (野生型または変異型) を過剰 発現した細胞を得、 これを被験物質の存在下または非存在下、 小胞体ストレス負 荷条件 (もしくは通常の条件) のもと標識リ ンを添加して細胞を培養し、 I r e 1のリン酸化レベル (標識リンの取り込み量) を測定する。 次いで、 被験物質の 存在により、 I r e 1の活性化 (リン酸化レベルの上昇) が増強するかどうか、 変異型 PS 1の発現によって抑制される I r e 1の活性化が回復するかどうかを 、 比較し作用を判定する。 これにより、 I r e 1の活性化を増強する物質を得る ことができる。 実施例 3 プレセニリ ン変異による分子シャペロン GRP 78発現誘導抑制 ( 1 ) GRP 78の発現誘導に対する変異型プレセニリ ン— 1の影響
野生型または変異型プレセニリ ンー 1を発現させた細胞を用い、 小胞体ストレ ス負荷条件下におけるシャペロン分子 GRP 78の発現誘導を以下のようにして fe-JtJし
まず、 ヒト神経芽細胞腫 (Neuroblastoma, Human) SK— N— SH細胞 (AT CC HTB— 1 1 ) に、 野生型または変異型プレセニリン— 1の発現ベクター を、 単独でトランスフエクシヨンし、 外来遺伝子の各産物を構成的に発現する細 胞を取得した。 プレセ二リン— 1 (野生型および変異型) の発現ベクターは、 前 記実施例 1と同様のものを用いた。 またコントロールとして、 ベクターのみ (M 0 c k) をトランスフエクシヨンした細胞を得た。
上記の細胞に、 チュニ力マイシン (Tm: Tunicamycin ) ( 3 n g/m 1 ) を 添加してさらに 6時間培養した。 培養後の細胞を回収、 これらからトータル RN Aを調製した。 ついで、 これら RNAサンプルについて、 ヒト GRP 78の cD NA断片 (Genbank/EMBL登録番号 Ml 9645の配列をもとに P CRにて調製したもの) をプローブとして、 ノーザンブロッテイングを行い、 G RP 78mRNAを検出した。 また、 コントロールとして、 ;3—ァクチン mRN Aを同サンプルで検出した。
その結果、 第 3図に示した通り、 変異型 PS 1 (A 24 6 Eまたは ΔΕ 9) を 発現させた細胞では、 野生型 PS 1を発現させた細胞と比較して、 GRP 7 8m RNAの発現レベルが低くなつていることがわかった。 一方、 S—ァクチンの発 現レベルはいずれの細胞でも差は見られなかった。 これらのことから、 GRP 7 8mRNAの発現誘導は、 変異型プレセニリンによって抑制されると考えられた ο
また、 この結果と前記実施例 2の結果 ( I r e 1活性化に対する変異型 PS 1 の影響) から、 変異型 PS 1によって I r e 1の活性化が抑制され、 I r e 1か らの情報伝達経路の下流に位置する転写因子群の下方調節を介して、 分子シャぺ ロン GRP 78の発現誘導に対する抑制が起こるものと考えられる。
(2) GRP 78mRNA発現誘導に対する変異型プレセニリンー 2の影響 プレセニリン- 2の野生型または変異型を発現させた場合について、 小胞体ス トレス負荷条件下におけるシャペロン分子 GRP 78の発現誘導を前項 ( 1 ) に 準じて検出した。
まず、 SK— N— SH細胞に、 野生型プレセ二リン一 2または変異型プレセ二 リ ン一 2の発現ベクターを、 単独であるいはヒト I r e 1の発現ベクターととも にトランスフ クシヨンし、 外来遺伝子の各産物を構成的に発現する細胞を取得 した。
野生型プレセ二リン— 2 (野生型 PS 2、 PS 2Wとも称する) の発現べクタ 一は、 ヒトプレセニリン— 2の全長 c DNA (Genbank/EMBL Accession No.NM 000447 Levy-し ahad ら、 Science 、 第 269巻、 第 970-973頁、 1995年) を、 べク 夕一プラスミ ド p c DNA 3 (Invitrogen社製) 中 (サイトメガロウィルス プ 口モータの下流) に組み込んだ発現べクタ一を用いた。
また、 変異型ブレセ二リン一 2 (変異型 PS 2) の発現ベクターとしては、 野 生型プレセニリンー 2遺伝子のェキソン 5に相当する領域が欠損した変異型プレ セニリン一 2 (dEX 5) をコードする cDNAを、 ベクタ一プラスミ ド p cD NA 3に組み込んだ発現ベクターを用いた。 ヒト I r e 1の発現ベクターとして は、 前記実施例 1と同様のものを用いた。 またコントロール (Mo c k) として 、 ベクターのみをトランスフエクシヨンした。
これら細胞を培養する際、 小胞体ストレス薬剤として、 カルシウムィオノフォ ァ (A 23 1 87 ) (終濃度 0. 5〜1 /zM) またはチュニ力マイシン (Tm: Tunicamycin ) (終濃度 0. 5〜 1 gZm 1 ) を添加して 6時間刺激した。 ま た対照として、 小胞体ストレス薬剤無添加の条件で培養した。
培養後の細胞からトータル RNAを調製し、 以下前記 (1)項と同様にしてノ 一ザンブロッティングを行って GRP 78mRNAを検出し、 デンシトメ一夕一 にてバンドの濃度を計測した。
その結果、 第 4図に示した通り、 いずれの小胞体ストレス負荷時でも、 変異型 PS 2 (dEX 5) を発現させた細胞では、 野生型 PS 2を発現させた細胞と比 較して、 GRP 78mRNAの発現レベルが明らかに低くなつていた。 また、 小 胞体ストレスを負荷しない定常状態でも、 変異型 PS 2 (dEX 5) の構成的発 現によつて GRP 78 mRNAの発現レベル低下が認められた。 これらのことか ら、 GRP 78の発現誘導抑制は、 プレセ二リン一 1のみならず、 プレセ二リ ン 一 2の変異によっても起こると考えられた。 実施例 4 プレセニリンの変異による細胞脆弱化
( 1 ) 変異型プレセニリンー 1発現細胞の小胞体ストレス負荷感受性
野生型または変異型プレセニリンー 1を発現させた細胞を用い、 以下のように して、 小胞体ストレス負荷に対する感受性を調べた。 まず、 野生型 PS 1 (PSW) または変異型 PS 1 (A 246 E) の発現べク ター (前記実施例 1と同様の発現ベクター) を、 SK— N— SH細胞にトランス フニクシヨンし、 外来遺伝子の各産物を構成的に発現する細胞を取得した。
各細胞を、 6穴プレートで 90%コンフルェントな状態まで培養した後、 小胞 体ストレス薬剤を添加した無血清培地に培地交換し、 さらに 20時間培養して小 胞体ストレスを負荷した。 小胞体ストレス薬剤としては、 カルシウムィオノフォ 了 (A 23 1 87 ) (終濃度 3〃M) またはチュニ力マイシン (Tm: Tunicamy cin ) (終濃度 0. 5 gZml) を添加した。 培養後、 培地中に漏出した LD H活性を指標に、 細胞傷害度 (LDH漏出量) を測定した。
その結果、 第 5図に示したように、 野生型 PS 1を発現させた細胞と比較して 、 変異型 PS 1 (A 246 E) を発現させた細胞では、 小胞体ス トレス薬剤負荷 による細胞傷害度 (LDH漏出量) が高く、 小胞体ストレス負荷に対してより高 い感受性を示した。 また、 プレセ二リン— 2についても同様の実験を行った場合 、 やはり野生型と比べて変異型 PS 2 (dEX5) を発現させた細胞で、 小胞体 ストレス負荷に対するより高い感受性が認められた。
これらのことから、 プレセニリンー 1およびプレセニリンー 2のいずれの場合 でもその変異型蛋白質によって、 小胞体ストレスに対する細胞の脆弱化が起こる ことがわかった。
(2) 細胞死に対する被験物質の抑制作用の検定
実施例 2の (2) に従って、 I r e 1の活性化を増強する作用が見出された被 験物質について、 その存在下または非存在下で変異型 PS (1または 2) を発現 させた細胞を培養して、 前記と同様にして小胞体ストレス負荷時に起こる細胞傷 害を比較検討する。
これにより、 被験物質が、 ブレセ二リン変異に起因して脆弱化した細胞の細胞 死を抑制する作用を有することを確認する。 実施例 5
小胞体ストレスセンサー分子として、 最近、 AT F 6が同定され、 その cDN A及びアミノ酸配列が報告されている (Yoshida ら、 J. Biol. Chem.、 第 273巻、 第 33741- 3349頁、 1998年) 。 また、 ATF 6について、 以下のようなことが報告 されている。 すなわち、 ATF 6は、 I I型の膜貫通糖蛋白質で C末端側から小 胞体内腔に向いている。
また、 ATF 6は、 小胞体膜近傍で切断されて活性化する。 切断で生じた N末 端断片 (転写調節に重要なベ一シックロイシンジッパー (bZ I P) 領域を含む 約 50 kD aの切断断片) は核に移行し、 この断片が、 ERSE (endoplasmic reticulum stres response element) と呼ばれる転写調節領域に結合して、 シャ ペロン分子の遺伝子転写を促進させる (Hazeら、 Mol. Biol. Cell 、 第 10巻、 第 37 87-3799頁、 1999年) 。
発明者らは、 ATF 6に対する変異型プレセニリンの及ぼす影響について調べ た。
すなわち、 変異プレセニリン一 1ノックインマウス (ホモ型) (Nakano ら、 Eu r. J. Neurosci. 、 第 11巻、 第 2577-2581 頁、 1999年) 及び野生型マウスの各々 から線維芽細胞を取得し、 これら紬胞を用いて以下の実験を行つた。
まず、 野生型マウス由来及び変異型プレセニリンー 1ノックインマウス (ホモ 型) 由来の線維芽細胞の各々の培養液にチュニ力マイシンを添加して小胞体スト レスを負荷した。 チュニ力マイシン添加後、 経時的に細胞を回収して細胞抽出液 を調製した。 これら細胞抽出液について、 抗 ATF 6抗体を用いるウエスタンブ ロッテイ ングを行い、 ATF 6を検出した。
その結果、 全長の AT F 6 (約 90 kDa) と、 ATF 6の N末端断片 (約 50 kDa) が検出されたが、 変異型プレセニリン— 1ノックインマウス (ホモ型) 由来細胞においては、 野生型マウス由来細胞に比べ、 N末端断片の産生時期が遅 くなっていた。
また、 前記と同様に、 細胞をチュニ力マイシンで処理した後、 抗 A T F 6抗体 を用いて免疫染色を行った。 その結果、 野生型マウス由来細胞において、 A T F 6の N末端断片は、 小胞体ストレス負荷後の約 2時間目から核に移行し始めたの が観察された。 一方、 変異型プレセニリンー 1ノックインマウス (ホモ型) 由来 の細胞では、 A T F 6の N末端断片の核移行は、 小胞体ストレス負荷後 2時間目 では全く観察されず、 負荷後 4時間目頃から徐々に核移行が始まったのが観察さ れた。
上記の通り、 変異型プレセ二リンは、 A T F 6の小胞体膜近傍での切断と切断 断片の核移行を抑制することがわかった。 変異型プレセ二リンは、 I r e 1の機 能障害のみならず、 A T F 6の機能障害も引き起こすことが明らかとなった。 産業上の利用の可能性
本発明の方法によれば、 細胞死 (特に、 神経細胞死) を抑制する薬物を、 的確 に効率よく同定およびスクリーニングすることができる。 また、 本発明の方法に よりスク リーニング又は同定された薬物は、 神経変性疾患 (特にアルツハイマー 病など、 プレセ二リ ンの変異に起因する神経細胞死を伴う疾患) における神経紬 胞死の抑制のために有用である。 本発明の方法により見出された薬物あるいは同 定された薬物は、 作用点が明らかとなっているので医薬品としての開発に有利で ある。

Claims

請求の範囲
1 . 小胞体ストレスセンサー分子の活性化または機能に対する被験物質の増強 作用を検定することを特徴とする、 細胞死の抑制薬の同定方法またはスクリー二 ング方法。
2 . 細胞死が神経細胞死である、 請求項 1記載の方法。
3 . 細胞死が、 プレセ二リン一 1またはプレセ二リン一 2の変異に起因して脆 弱化した細胞の細胞死である、 請求項 1記載の方法。
4 . 細胞死の抑制薬が、 神経変性疾患における神経細胞死の抑制薬である、 請 求項 1記載の方法。
5 . 神経細胞死の抑制薬が、 アルツハイマー病における神経細胞死の抑制薬で ある、 請求項 1記載の方法。
6 . 小胞体ストレスセンサ一分子を発現している細胞を被験物質と接触せしめ 、 小胞体ストレスセンサー分子の活性化または機能を検定し、 該活性化または機 能に対する増強作用を指標として、 被験物質の特徴付けまたは選別を行なう、 請 求項 1〜 5いずれか 1項記載の方法。
7 . 小胞体ストレスセンサー分子の活性化または機能に対する被験物質の増強 作用が、 プレセ二リン一 1またはプレセリニン一 2の変異に起因して減弱した小 胞体ストレスセンサー分子の活性化または機能を回復せしめる作用である、 請求 項 1〜 6いずれか 1項記載の方法。
8. 小胞体ストレスセンサ一分子が、 I r e 1及び ATF 6から選択される分 子である、 請求項 1〜7いずれか 1項記載の方法。
9. 小胞体ストレスセンサー分子が I r e 1である、 請求項 1〜7いずれか 1 項記載の方法。
1 0. I r e 1のリン酸化レベルの上昇を指標として、 I r e 1の活性化また は機能に対する増強作用を検定する工程を含む、 請求項 9記載の方法。
1 1. I r e 1を脱リン酸化する酵素に対する阻害作用を指標として、 I r e 1の活性化または機能に対する増強作用を検定する工程を含む、 請求項 9記載の 方法。
1 2. 請求項 1〜1 1のいずれか 1項記載の方法により同定またはスクリー二 ングされてなる細胞死の抑制薬。
1 3. 請求項 1 2記載の細胞死の抑制薬を有効成分として含有してなる、 神経 変性疾患における神経細胞死の抑制のための医薬組成物。
1 4. 神経変性疾患が、 アルツハイマー病である、 請求項 1 3記載の医薬組成 物。
PCT/JP2000/004125 1999-06-25 2000-06-23 Procede d'identification de medicament inhibant la mort des cellules et procede de criblage a cet effet WO2001001132A1 (fr)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AU54297/00A AU5429700A (en) 1999-06-25 2000-06-23 Method for identifying cell death inhibitory drug and screening method therefor

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11/179277 1999-06-25
JP17927799 1999-06-25

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2001001132A1 true WO2001001132A1 (fr) 2001-01-04

Family

ID=16063037

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2000/004125 WO2001001132A1 (fr) 1999-06-25 2000-06-23 Procede d'identification de medicament inhibant la mort des cellules et procede de criblage a cet effet

Country Status (2)

Country Link
AU (1) AU5429700A (ja)
WO (1) WO2001001132A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107858378A (zh) * 2017-11-20 2018-03-30 中国科学院生物物理研究所 衰老细胞模型及其制备方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2005204218B2 (en) * 1999-08-19 2009-11-26 Immunobiology Limited Vaccine Against Intra-Cellular Pathogens

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
COX JEFFERY S. ET AL.: "Transcriptional induction of genes encoding endoplasmic reticulum resident proteins requires a transmembrane protein kinase", CELL, vol. 73, no. 6, 1993, pages 1197 - 1206, XP002936569 *
NIWA MAHO ET AL.: "A role for presenilin-1 in nuclear accumulation of Ire1 fragments and induction of the mammalian unfolded protein response", CELL, vol. 99, no. 7, December 1999 (1999-12-01), pages 691 - 702, XP002936568 *
WANG XIAO-ZHANG ET AL.: "Cloning of mammalian Ire1 reveals diversity in the ER stress responses", EMBO J., vol. 17, no. 19, 1998, pages 5708 - 5717, XP002936567 *
WELIHINDA AJITH A. ET AL.: "The cellular response to protein misfolding in the endoplasmic reticulum", GENE EXPRESSION, vol. 7, no. 4-6, 1999, pages 293 - 300, XP002937097 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107858378A (zh) * 2017-11-20 2018-03-30 中国科学院生物物理研究所 衰老细胞模型及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
AU5429700A (en) 2001-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sørensen et al. Sequential N‐to C‐terminal SNARE complex assembly drives priming and fusion of secretory vesicles
Wang et al. C/EBPα arrests cell proliferation through direct inhibition of Cdk2 and Cdk4
Santoro et al. Regulation of HCN channel surface expression by a novel C-terminal protein-protein interaction
AU2004231122B2 (en) Juvenile hemochromatosis gene (HFE2A), expression products and uses thereof
US8771965B2 (en) Methods and compositions involving nucleotide repeat disorders
US8865411B2 (en) Methods of identifying modulators of TDP-43 mediated cellular toxicity
US20140186294A1 (en) Phagocytic activity as a marker of synucleinopathic disease
Kinoshita et al. A590T mutation in KCNQ1 C-terminal helix D decreases IKs channel trafficking and function but not Yotiao interaction
US20090136482A1 (en) Drug target protein and target gene, and screening method
WO2001001132A1 (fr) Procede d'identification de medicament inhibant la mort des cellules et procede de criblage a cet effet
JP2005518222A (ja) Cdkインヒビターによって調節される遺伝子の発現を同定および調整するための薬剤および方法
JP2001066302A (ja) 細胞死抑制薬の同定方法およびスクリーニング方法
Terry et al. Ciliary ARL13B prevents obesity in mice
Jia et al. A novel NF2 splicing mutant causes neurofibromatosis type 2 via liquid-liquid phase separation with large tumor suppressor and Hippo pathway
WO2002022867A2 (en) Diagnostic and therapeutic use of a phosphoprotein enriched in astrocytes for alzheimer's disease and related neurodegenerative disorders
JP4960951B2 (ja) Mgc4504の使用
US20100160217A1 (en) Acetylycholine gated ion channel chaperons and methods of using the same
CN116194468A (zh) 预测和操纵nmda受体介导的毒性的新手段
JP5830329B2 (ja) 腎障害の新規マーカー
WO2004033688A1 (ja) Cap結合蛋白質
JP2009046459A (ja) Adnf受容体
Clarkson et al. β-III spectrin mutation L253P associated with
Bhat et al. Regions of the DHPRβ1A Subunit Responsible for DHPR Voltage-Sensing in Skeletal Muscle Excitation-Contraction Coupling
Rebbeck et al. Wednesday, March 9, 2011 591a
WO2006043701A1 (ja) 糖新生関連遺伝子の転写因子のリン酸化阻害方法およびリン酸化阻害剤

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BY BZ CA CH CN CR CU CZ DE DK DM DZ EE ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS KE KG KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX MZ NO NZ PL PT RO RU SD SE SG SI SK SL TJ TM TR TT TZ UA UG US UZ VN YU ZA ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): GH GM KE LS MW MZ SD SL SZ TZ UG ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE BF BJ CF CG CI CM GA GN GW ML MR NE SN TD TG

DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
REG Reference to national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: 8642

122 Ep: pct application non-entry in european phase