WO2007086587A1 - 脳神経細胞への薬物の標的化剤 - Google Patents

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WO2007086587A1
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lectin
drug
brain
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neurons
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Satoshi Kuchiiwa
Toshiko Kuchiiwa
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Kagoshima University
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Definitions

  • the present invention relates to a drug targeting agent, specifically to a targeting agent for incorporating a drug into brain neurons.
  • the present invention also relates to a medicament comprising the targeting agent and a drug. Furthermore, the present invention relates to a method for targeting a drug to brain neurons.
  • Mental activity is carried out by the activity of the neural network in the brain.
  • neurotransmitters The function of physiologically active substances such as neurotransmitters is extremely important in the node.
  • various neurological symptoms develop. Examples include Parkinson's disease deficient in dopamine, Alzheimer's disease related to acetylcholine, and depression related to serotonin. It is now clear that many brain diseases are caused by dysregulation such as neurotransmitters. Yes.
  • the brain has a barrier against substances called the blood-brain barrier (the brain neurons selectively take in only the necessary substances from the blood and do not take in unnecessary or harmful substances). Therefore, drugs taken by medication or intravenous injection often do not reach the nerve cell population that is the focus. For example, in Parkinson's disease, which develops due to a lack of midbrain substantia nigra, it is known that if the lack of dopamine is supplemented to the substantia nigra, the condition will improve. Does not improve. This is because many physiologically active substances such as dopamine do not cross the blood brain barrier. 'As such, medications and intravenous injections are often ineffective for brain diseases.
  • cerebrospinal fluid exists on the surface of the brain and spinal cord, and the brain and spinal cord are protected in a state where they float in the cerebrospinal fluid, a drug solution is injected into the cerebrospinal fluid. Enter By injecting the medicinal solution into the cerebrospinal fluid, the medicinal solution can penetrate the brain surface and ventricle.
  • the cerebrospinal fluid barrier between the cerebrospinal fluid and nerve cells, drugs cannot be delivered to specific parts of the brain as expected. Therefore, it is necessary to overcome the problems of the blood-brain barrier and cerebrospinal fluid-brain barrier in order to treat brain diseases.
  • pharmacotherapy for brain disease needs to overcome the blood brain barrier or cerebrospinal fluid barrier barrier.
  • the drug may infiltrate the entire brain indiscriminately, and it is likely to cause serious side effects. Therefore, it is desirable that therapeutic agents for brain diseases are taken up only by the nerve cells that are the focus and that the drugs do not reach other normal neurons.
  • a target drug only to Purkinje cells to patients suffering from severe movement disorders due to Purkinje cell damage in the cerebellum.
  • the administered drug should not be taken up by the target nerve cells.
  • Non-Patent Document 1 Zhang et al., Brain Research, Vol. 989, pp. 1-8, 2003).
  • glial cell line-derived neurotrophic factor taken up into the brain parenchyma is injected directly into the cerebrospinal fluid, and GDNF is taken up into the brain parenchyma, thereby improving the dopamine pathology that causes Parkinson's disease it is allowed may be have been reported.
  • GDNF glial cell line-derived neurotrophic factor
  • Non-Patent Document 2 Lapchak et al, Brain Research, the ⁇ 4 ⁇ winding first 92 - 10 2, I "7 years) Further, for example, rhodamine-labeled micro Sufia, cholera toxin, and full It is reported that orogold is injected into the third ventricle and a marker appears in the raphe nucleus (Non-patent Document 3: Larsen et al., Neuroscience, 70th ⁇ 9 63- 9 88, 1996). However, there has been no report on a drug delivery method using such substances to treat brain nerve cells. Disclosure of the invention
  • the present invention provides an effective means for targeting a target drug to a neuronal population in the brain, and effectively prevents or prevents a disease or disorder related to powerful brain neurons.
  • the object is to provide a medicament for treatment.
  • the present inventors have injected cholera toxin B subunit (CTB) into the cerebrospinal fluid of experimental animals and investigated a population of neurons that take up the CTB. It was confirmed that the CTB was taken up by the cerebral nerve cell population.
  • CTB cholera toxin B subunit
  • the present inventors inject the CTB or wheat germ agglutinin (WG A) with an enzyme bound into the cerebrospinal fluid and confirm that the uptake of the enzyme occurs in these brain neurons.
  • WG A wheat germ agglutinin
  • the present invention is a targeting agent for incorporating a drug into a brain neuron, characterized by containing a substance taken up by the brain neuron.
  • cerebral neurons include, but are not limited to, cerebellar Purkinje cells, raphe nucleus-euron, cerebral cortical neurons, hypothalamic neurons, thalamic neurons, and brain stem neurons.
  • Substances taken up by brain neurons include, but are not limited to, enterotoxins or lectins.
  • the enterotoxins are preferably detoxified.
  • Enterotoxins include, but are not limited to, cholera toxin (CT), E. coli heat-labile enterotoxin (LT), E. coli heat-stable enterotoxin (ST), Staphylococcus aureus enterotoxin (S t E), and Clostridium botulinum. Examples include enterotoxin.
  • the lectins include, but are not limited to, Miyakogusa lectin, Harenishi lectin, peanut lectin, soybean lectin, castor lectin, mokuwan lectin, kidney bean lectin, dorikos bean lectin, orange bean lectin, mash nore One lectin, Tachinama bean lectin, Lentil lectin, Endo Examples include bean lectin, broad bean lectin, wheat germ lectin, pokeweed lectin, potato lectin, hard butter lectin, and nuenji yume lectin.
  • the following substances can be used as substances taken up by brain neurons. That is, Fast Blue, Diamidino Yellow, 'Troup Roux, Neutalia Yellow, Carboxyanin di L, di 0, di A, Fluorescent Microspheres, PKH 26, Fluoro Gold, Fluoro Emerald, Micro Levi I, Micro E Melanoled, rhodamine B dextran, biocytin, primulin, evanspnolet, propidium iodide, bisbench mido, albumin, tetanus toxin, horseradish saponin peroxidase, and DAP 1 (4, 1-6-diamidino 1 —Hue ⁇ Nolain Donore 2 HC 1).
  • Examples of substances that are taken up by brain neurons include, but are not limited to, 1S cholera toxin B subunit (C T B) and wheat germ agglutinin (WG A).
  • the present invention is a medicament for targeting the nerve cell, comprising the targeting agent and the drug.
  • the targeting agent and the drug are directly bound. Further, the above medicament is preferably administered into cerebrospinal fluid.
  • the medicament can be a medicament for treating or preventing a disease or disorder caused by, for example, serotonin regulation disorder.
  • the present invention further relates to a method for targeting a drug to a cerebral nerve cell in a patient, comprising preparing the drug by combining the targeting agent with a drug and administering the drug into the cerebrospinal fluid of the patient. is there.
  • the present invention provides a drug targeting agent for brain neurons.
  • This targeting agent can incorporate a target drug only into a specific brain neuron population. Therefore, according to the present invention, it is possible to cause a drug to specifically act on brain neurons, and to reduce the action of the drug on other cells.
  • Figure 1A shows an overview of the vehicle method of the present invention and a conventional drug delivery system. Indicates.
  • Figure IB shows the mechanism of vehicle (and drug) uptake by brain neurons.
  • Fig. 2 is a photograph of an immunohistological specimen showing the uptake of the vehicle (CTB) by the striated nucleus (A) and Purkinje cells (B) in the cerebellar cortex.
  • CTB vehicle
  • A striated nucleus
  • B Purkinje cells
  • Figure 3 is a histochemical specimen photograph showing the uptake of CTB-HRP by the striated nucleus (A) and Purkinje cells (B) in the cerebellar cortex.
  • Figure 4 is a photomicrograph showing the uptake of CTB-HRP by Purkinje cells.
  • Figure 5 is a photograph showing the uptake of WGA-HRP by the striated nucleus (A) and Purkinje cells (B).
  • A striated nucleus
  • B Purkinje cells
  • the present invention provides a new technique for producing a medicine in which a drug is bound to a specific chemical substance (vehicle), and selectively treating the drug in a specific nerve cell population in the brain for treatment. is there.
  • cranial neurons targeted by drugs are those that do not have a cerebrospinal fluid barrier. Therefore, the scope of treatment is limited. However, since other nerve cells cannot take up drugs, there is an advantage that side effects can be significantly suppressed.
  • a specific substance that is selectively taken up by brain neurons and consequently plays a role in delivering the drug to the nerve cells is referred to as a “vehicle” in this specification, and is a drug produced by combining the drug and the vehicle.
  • the method of treatment using the method is called the vehicle method.
  • the vehicle method is distinctly different from drug delivery systems that have been developed and put into practical use in recent years.
  • Conventional drug delivery systems process a small amount of drug in small capsules (drug carriers) of several tens of nanometers and selectively deliver it to target cells such as cancer tissue, or antigen-antibody reactions
  • target cells such as cancer tissue, or antigen-antibody reactions
  • This is a system that selectively delivers to target cells using the mechanism of interaction (see Fig. 1A).
  • an interaction mechanism such as an antigen-antibody reaction is used for selective delivery to a target cell. Since this drug delivery system is based on the premise that a drug is administered into a blood vessel, the drug delivery system needs to have a size that is not recognized as a foreign body by the body and that cannot be filtered by the kidney.
  • the drug delivery system is a method in which a drug is bound to this drug carrier, administered to the blood vessel, allowed to reach the affected area via the circulatory system, and the drug is to be administered to the target cell using chemical or physical mechanisms. It is.
  • the vehicle method of the present invention has the same purpose as that of the drug delivery system in that the drug is selectively administered to the target cell by binding the drug to a polymer compound.
  • the vehicle method does not deliver the drug to the circulatory system, but instead administers the drug into the cerebrospinal fluid to bring it into contact with the cranial nerve cell population that has protrusions in the cerebrospinal fluid.
  • the drug is taken into the brain nerve cells together with the vehicle (FIG. 1B).
  • the vehicle method minimizes side effects because the drug does not circulate throughout the body.
  • the substance used as a vehicle is not limited in size as in a drag carrier, and there is no need to add a capsule or the like that encloses a drug.
  • the blood-brain barrier and cerebrospinal fluid barrier Because the W-gate problem has not been solved, selective drug administration to brain neurons cannot be performed, but the vehicle method solves that problem.
  • the vehicle that can be used in the vehicle method in the present invention is a substance that has no toxicity (if it is toxic, it can be used by removing the toxicity) and has the property of being taken up from the neurites of brain neurons and accumulated in the cells. is there.
  • the vehicle is preferably a substance that is stored in the cell for a long period of time. Substances that can be used as vehicles are listed below.
  • enterotoxins Protein exotoxins produced by bacteria that act on the intestine and cause diarrhea and vomiting are collectively called enterotoxins.
  • enterotoxins is a substance produced by Staphylococcus aureus (StE), Vibrio cholerae (CT), Toxigenic Escherichia coli (LT and ST), Pollinus.
  • StE Staphylococcus aureus
  • CT Vibrio cholerae
  • LT and ST Toxigenic Escherichia coli
  • Pollinus enterotoxins
  • enterotoxins are substances that specifically bind to the cell membrane (cell membrane-specific binding substances) and can be efficiently taken up into nerve cells. Therefore, cell membrane-specific binding substances such as enterotoxins are likely to be excellent as vehicles.
  • enterotoxins can be detoxified and used as vehicles.
  • cholera toxin B-subunit available from List Biochemical Laboratories; Coolen et al., J. Neurosci.
  • Cholera toxin (CT) and heat-labile enterotoxin (LT) are composed of a toxic A unit and a non-toxic cell-binding unit. Therefore, B unit without A unit is non-toxic and has the property of binding specifically to cell membrane. Such methods for detoxification of enterotoxins are well known in the art.
  • ⁇ Choleratoxin B subunit is an effective adjuvant for mucosal immunity. It is also a preferred vehicle because it is a substance known as a tracer in neural circuit research.
  • a lectin is a generic name for sputum-binding proteins found in animals, plants and bacteria, and has the property of specifically binding to sugar chains present on the cell membrane surface. Since sugar chains are also present on the surface of nerve cells, many lectins that bind to nerve cells are known. They are all likely to be used as vehicles. Representative lectins are illustrated below with examples of their sources and reports on uptake by brain neurons, but are not limited to these:
  • ⁇ L-fucose-binding lectin Miyakogusa lectin (Lotus), Norienishi Dalectin (UEA-1; Ulex europaeus agglutinin, available from Vector Laboratories; Coulter et al., Anatomical Record 196: 36A-37A, 1980), etc .;
  • D-Galactoose, N-Acetyl D-Galactosamine-binding lectin Peanut lectin (PNA; Peanut agglutinin, available from Sigma; Coulter et al., Anatomical Record 196: 36A-37A, 1980), soybean lectin ( SB A; soybean agglutinin, available from Vector Laboratories; Borges and Sidman, J. Neurosci.
  • ⁇ D-Mannose-binding lectin Tachinama bean lectin (Concanavalin A (C on A); manual labor from Vector Laboratories J “; Phil ⁇ ipson and Griffiths, Brain Res. 265: 199-207, 1983), lentil lectin (LCA ), Endumamelectin, faba bean lectin, etc .;
  • Di-Icetylchitobiose binding lectin Wheat germ lectin (Wheat Germ Agglutinin (WGA); available from Toyobo; Gonatas et al., J. Histchem. Cytochem, 27: 728-734, 1978), American pokeweed lectin, potato lectin, etc .;
  • Sialic acid-binding lectins horseshoe crab lectin, nuenji bean lectin (MAM), etc.
  • wheat germ agglutinin a wheat germ lectin
  • wheat germ lectin is a protein having a molecular weight of about 36,00, and is either N-acetylglucosamine or N-acetylglucosamine in glycoproteins and glycolipids on the cell membrane surface. It binds to chinorenoramic acid Z-sialic acid (N-acetylneuraminic acid / sialic acid). Wheat germ lectin bound to the Itoda vesicle membrane is taken up into the cell body, transported retrogradely in the neurites, and accumulated in the cell body, so it is highly likely that it is excellent as a vehicle.
  • the ability of the above-exemplified vehicle to be taken into brain neurons can be evaluated using techniques known in the art.
  • the substance to be tested can be evaluated by injecting it into the cerebrospinal fluid of an experimental animal (mouse, rat, etc.) as it is or by labeling, and confirming whether the test substance is taken up by brain neurons.
  • Can '. Incorporation of a test substance by brain neurons can be detected using an antibody against the test substance and a label (fluorescent label, radiolabel, horseradish peroxidase label, alkaline phosphatase label, etc.) attached to the test substance. it can.
  • a label fluorescent label, radiolabel, horseradish peroxidase label, alkaline phosphatase label, etc.
  • the test substance should be added directly to the drug.
  • the ability of the test substance as a vehicle may be evaluated by confirming whether it is taken up by cranial nerve cells by being bound or indirectly bound. Those skilled in the art can easily perform these operations
  • the targeting agent according to the present invention contains vicinal uptake by brain neurons.
  • the targeting agent may include a linker for binding to a drug in addition to the vehicle. This targeting agent is useful because it can target the drug to brain neurons by administering the drug contained in the vehicle in combination.
  • the brain neurons targeted for drug targeting by the present targeting agent are not particularly limited as long as they have the property of selectively taking up the vehicle.
  • cerebral neurons include, but are not limited to, cerebellar Purkinje cells, raphe neurons, cerebral cortical neurons (cerebral neocortex, cerebral old cortex), hypothalamic neurons, thalamic neurons, and brain stem neurons. It is done.
  • a drug containing a vehicle and a drug can target the drug to a brain nerve cell by utilizing the property of the vehicle taken up by the brain nerve cell.
  • the drug may be directly bonded to the vehicle or indirectly bonded through a linker or the like.
  • Glutaraldehyde method A method in which a vehicle and a drug are treated with glutaraldehyde and combined.
  • the vehicle and the drug When the vehicle and the drug are indirectly bound, they can be bound via an appropriate linker or functional group.
  • the linker and functional group are not particularly limited as long as they do not affect the activity of the drug, and such linkers and functional groups can be easily selected by those skilled in the art. For example, after selecting a drug to be administered and subsequently selecting a vehicle that is compatible with the drug, the vehicle and the drug are coupled via a linker or functional group and administered to an animal model to determine the activity of the drug. Select linker or functional group by confirming whether or not Can. You can also take the form of a prodrug that releases the drug from the vehicle after being taken into the brain.
  • the drug to be administered is not particularly limited as long as it is desired to be targeted to brain neurons.
  • the size of the drug used is not particularly limited. Preferred drugs are exemplified below.
  • the striated nucleus is thought to be involved in mental activities such as anxiety, depression, thermoregulation, sleep and awakening, cardiovascular regulation, endocrine regulation, fear and stress, sexual behavior, and mood disorders. Many of these are thought to be related to serotonin regulation produced by neuronal populations of raphe nuclei.
  • serotonin-related drugs for diseases caused by dysregulation of the brain neurotransmitter serotonin (eg, depression, panic disorder, obsessive compulsive disorder, generalized anxiety disorder, serotonin syndrome, etc.), serotonin-related drugs (serotonin reuptake inhibitors, Synthetic inhibitors, metabolic drugs, etc.) are often considered to improve symptoms, and it can be expected that treatment will be possible by administering a serotonin-related drug conjugated to a vehicle.
  • forces s such as imibramin hydrochloride, amitriptyline hydrochloride, trimipramine maleate, fluvoxamine maleate, paroxetine hydrochloride hydrate, and the like are not limited thereto.
  • the cerebellum has the highest center of so-called extrapyramidal motor regulation, and Purkinje cells play a central role. Cerebellar disorders cause difficult treatment conditions such as cerebellar degenerative diseases, Machado-Joseph disease (MJD), Friedreich ataxia, tremor, gait disorder, standing disorder, tremor Various symptoms such as dizziness, eye movement disorders, autonomic symptoms, peripheral nerve symptoms, extrapyramidal symptoms, and orthostatic hypotension. Administration of drugs related to active substances related to the activity of cerebellar Purkinje cells in combination with a vehicle can open the way to the treatment of many cerebellar motor disorders.
  • MWD Machado-Joseph disease
  • Friedreich ataxia tremor
  • gait disorder gait disorder
  • standing disorder standing disorder
  • tremor Various symptoms such as dizziness, eye movement disorders, autonomic symptoms, peripheral nerve symptoms, extrapyramidal symptoms, and orthostatic hypotension.
  • the medicine prepared as described above is administered to the cerebrospinal fluid.
  • the administration method is not particularly limited as long as it is a method of administering a drug to the cerebrospinal fluid. For example, it can be injected into the lumbar cistern using the lumbar puncture method (intrathecal administration). Lumbar puncture is a common medical practice and is less dangerous.
  • a ventricular puncture method and a ventricular catheter method for example, administration of a drug from the injection needle or catheter inserted into the skull or from a reservoir placed under the skull into the cerebrospinal fluid Can do. It is also possible to insert a catheter from the lumbar vertebrae or sacral vertebrae, intubate to the vicinity of the brain, and administer medicine (transsacral or translumbar vertebral catheterization).
  • the medicament according to the present invention can take any formulation form of an injection (eg, solution, emulsion, suspension, etc.), and can be provided in the form of a unit dose ampoule or a multi-dose container.
  • These preparations are usually used in pharmaceuticals (distilled water, sterilized water, saline, etc.), surfactants, dispersants, buffers, pH adjusters, preservatives, solubilizers, absorption Accelerators, soothing agents, stabilizers, tonicity agents and the like may be included.
  • Such formulations can be manufactured according to methods known in the art.
  • the amount of vehicle and drug compounded in this drug depends on the type of cranial nerve cells to be targeted, the disease to be treated, the weight of the patient being administered, age and disease state, the method of administration and the dose to be administered. However, those skilled in the art can determine an appropriate blending amount in consideration of these factors.
  • the effective dose (dose) and the administration interval of this drug are the type of the virus and drug contained in the drug, the type of the disease, the age of the patient, the body weight and the disease state, It depends on the number of doses and can be varied over a wide range.
  • This drug does not specifically limit the subject (patient) to be used.
  • mammals such as humans, livestock (such as ushi and peta), pets (such as dogs and cats), and laboratory animals (such as mice, rats and monkeys) can be mentioned.
  • livestock such as ushi and peta
  • pets such as dogs and cats
  • laboratory animals such as mice, rats and monkeys
  • it is preferably used for patients having a disease or disorder related to cranial nerve cells.
  • a drug can be targeted to a brain nerve cell, and the drug can act specifically on the brain nerve cell. Therefore, the action of the drug on other cells can be reduced, and side effects can be avoided.
  • any compound protein, antibody, polymer compound, etc. can be selected as the drug.
  • the distribution of the nerve cell population taking up the vehicle was investigated by injecting the vehicle into the cerebrospinal fluid. This identified the brain neuron population to be targeted.
  • a tissue sample of the brain was prepared, and the distribution of cells incorporating the vehicle in the brain was examined in detail.
  • the vehicle used was cholera toxin B-subunit (C T B).
  • Rats were fully anesthetized with pentobarbital.
  • the rat's head was fixed to a stereotaxic apparatus, the skin of the head was aseptically incised, and a hole with a diameter of about 2 mm was inserted into the skull using a dental drill to insert the injection needle.
  • the position of the hole is measured from the zero point of the brain map with reference to the ear bar (8 mm forward, 3 mm outside), (5 mm forward, 3 mm outside), (3 mm forward, outside) 1.5 mm), (front 8 mm, outer 1.5 mm), and (front 5 mm, outer 1.5 mm).
  • rats were bred for 3 to 7 days and then euthanized with an overdose of anesthetic. Open the thorax of the rat, insert a drip needle into the heart, wash the blood with ginger saline, and then adjust the phosphate buffer to 4% paraformaldehyde and 0.2% picric acid. Perfusion fixation was performed using a mixed fixative. After fixation, the brain was removed and the brain was infiltrated with 30% phosphate buffered sucrose solution for 3 days.
  • the brain was frozen on a freezing microtome, and 40-m frozen continuous frontal sections were prepared.
  • the sections were treated with hydrogen peroxide and goat serum, and then treated with anti-cholera toxin antibody (List Biochemical Laboratories) in a refrigerator for 3 days to carry out antigen-antibody reaction.
  • the sections were thoroughly washed with phosphate buffered saline, and then treated with a secondary antibody (goat anti-rabbit IgG) in a refrigerator for 1 day.
  • CTB immunoreactivity was found in buffy coats and glial cells on the brain surface and ependymocytes on the ventricular surface. Nonspecific infiltrates from the brain and ventricular surfaces were not observed in all parts of the brain. Therefore, it was concluded that C.TB does not invade unconditionally from the brain surface and ventricular surface.
  • Old cerebral cortex (septal nucleus, diagonal zone, hippocampus, etc.)
  • hypothalamus arcuate nucleus, gray-white uplift, papillary body etc.
  • Thalamus (such as prethalamic nucleus)
  • Brain stem (superior olive nucleus, substantia nigra, ventral tegmental area, etc.)
  • CTB does not invade into the brain unconditionally from the surface of the brain and ventricle, but is taken up only by cells that do not have a cerebrospinal brain barrier (see Fig. 1 A and B). ).
  • these neuronal populations were distributed in several places in the brain. Therefore, it was strongly suggested that CTB could be used as a vehicle for diseases in which these neuronal populations are the focus.
  • the fact that CTB activity was demonstrated in the ventricle by injection into the subarachnoid space indicates that the drug solution infiltrated the ventricle against the flow of cerebrospinal fluid. This indicates that the vehicle is taken up from the surface of the brain or ventricle wherever it is injected in the cerebrospinal fluid.
  • Example 1 the neuronal population that took up the vehicle was identified. Thus, in this example, it was confirmed that the drug conjugated to the vehicle was actually taken up by those nerve cell populations.
  • Example 1 From the results of Example 1, when a drug conjugated to a vehicle is injected into cerebrospinal fluid, the drug is selectively delivered to the target cell population (cerebellar Purkinje cell layer, raphe nucleus, etc.) Can be predicted. In order to prove that this phenomenon actually occurs, a compound (CTB-HRP) in which horseradish peroxidase (HRP) is combined with CTB was injected into the subarachnoid space of rats. HRP is a compound frequently used as a labeling substance in histological studies, etc., and HRP in cells can be easily detected histochemically.
  • CTB-HRP horseradish peroxidase
  • the rats were anesthetized in the same manner as in Example 1, and the operation was performed with the head fixed to the stereotaxic apparatus.
  • the injection site was the same as in Example 1, but the CTB-HRP (List Biochemical Laboratories) dose was 5 ⁇ 1 to 30 ⁇ 1 per individual.
  • the animals were allowed to survive for 3 to 5 days and then euthanized by overdose of anesthetic.
  • the animals were perfused and fixed with 1% paraformaldehyde and 1.25% glutaraldehyde mixed phosphate buffer, and the brain was removed. After soaking the brain in 30% phosphate buffered sucrose solution, 40 ⁇ frozen continuous frontal sections were prepared.
  • the localization of cells containing HRP was investigated using the tetramethylbenzidine method ( ⁇ ).
  • the localization of CTB was investigated immunohistochemically as in Experiment 1 and compared with the localization of HRP activity.
  • FIG. 3 ⁇ and ⁇ are photographs of histochemical specimens in rats injected with CTB-HRP in the subarachnoid cerebrospinal fluid.
  • Fig. 3A shows the distribution of HRP-labeled granules in the region containing the raphe dorsum nucleus located below the ventricles.
  • HRP-labeled granules are densely aligned with the cell bodies and dendrites of neurons, raising the cell contour. From this marked image, it is clear that the cells of the raphe spinal nucleus were specifically labeled.
  • this experimental result shows that the HRP coupled to the CTB forms the raphe backbone with the CTB. It has been proved that it was carried into the neuron without losing its activity.
  • FIG 3B is a photomicrograph of the cerebellar cortex in the same experiment. HRP-labeled granules are distributed from the cerebellar cortex to the Purkinje cell layer. In the Purkinje cell layer, labeled condyles are particularly dense, and the outline of the cell body can be observed although it is unclear. CTB immunohistochemistry was performed on adjacent sections to supplement the ambiguity of the HRP specimen.
  • Figure 4 is a photomicrograph. CTB-labeled granules are localized from the molecular layer to the Purkinje cell layer, and the cell image of the Purkinje cell layer is more clearly represented. That is, it was shown that HRP was transported to the Purkinje cell layer of the cerebellum without losing activity.
  • cholera toxin B subunit proved to be an effective substance as a vehicle, but other vehicle candidates, lectin compounds, are also effective in substance transport. This was proved by experiments. Wheat germ agglutinin (WGA) was used as the vehicle.
  • Rats were anesthetized in the same manner as in Example 1, fixed to a stereotaxic apparatus, and a hole was made in the same skull region as in Example 1 using a dental drill.
  • a mic syringe fixed to a stereotaxic device a substance in which HRP is bound to WGA (WGA—H.RP, T0Y0B0; prepared by cross-linking method) 2 mg is dissolved in distilled water and subarachnoid Injection into the cavity. note After the shot, the wound on the head was aseptically treated and the animals were raised for 3 to 5 days.
  • mice are euthanized by overdose of anesthetic and the blood is removed by flushing with saline from the heart, followed by a mixture of 1% pafaldehyde and 1.25% glutaraldehyde.
  • Perfusion fixation was performed with a phosphate buffer solution (pH 7.4).
  • brains were removed from the animals, infiltrated with 30% phosphate buffered sucrose solution, and 40 ⁇ continuous frozen frontal sections were prepared using a frozen microtome. The sections were reacted using the tetramethylbenzidine ( ⁇ MB) method, and the distribution of HRP positive granules was examined under an optical microscope.
  • ⁇ MB tetramethylbenzidine
  • Example 2 since counterstaining was not performed, it was HRP positive granules that could be observed under an optical microscope. HRP-positive granules were particularly densely distributed in the area from the molecular layer of the cerebellar cortex to the Purkinje cell layer and in the raphe nucleus below the midbrain aqueduct (Figs. 5A and B). This indicates that HRP injected into the subarachnoid cerebrospinal fluid was taken up together with WG A by cerebellar Purkinje cells and raphe nucleus neurons. In other words, WGA, like CTB, was proved to be a substance that can effectively serve as a vehicle that carries drugs to target neurons. 'All publications, patents and patent applications cited herein are hereby incorporated by reference in their entirety. Industrial applicability
  • a drug targeting agent for brain neurons is provided.
  • This 'targeting agent' can incorporate a target drug only into a specific brain neuron population. Therefore, according to the present invention, it is possible to cause a drug to specifically act on brain neurons, and to reduce the action of the drug on other cells.

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Abstract

 本発明は、薬物の標的化剤、具体的には薬物を脳神経細胞に取り込ませるための標的化剤に関する。また本発明は、該標的化剤と薬物とを含む医薬に関する。さらに本発明は、脳神経細胞に薬物を標的化するための方法に関する。

Description

脳神経細胞への薬物の標的化剤 技術分野
本発明は、 薬物の標的化剤、 具体的には薬物を脳神経細胞に取り込ませるため の標的化剤に関する。 また本発明は、 該標的化剤と薬物とを含む医薬に関する。 さら'に本発明は、 脳神経細胞に薬物を標的化するための方法に関する。 明
背景技術
精神活動は、 脳内の神経回路網の活動によって営まれているが、 その活動の調 書
節には神経伝達物質などの生理活性物質の働きがきわめて重要である。 神経伝達 物質などの調節が正常に営まれなくなると、 さまざまな神経症状が発症する。 ド パミンが欠乏するパーキンソン病、ァセチルコリンが関係するアルツハイマー病、 セロトニンが関係する鬱病などがその例であり、 現在多くの脳疾患が神経伝達物 質などの調節異常によって引き起こされることが明らかになつている。
神経伝達物質の異常による疾病は、 理論的には、 神経伝達物質の活動を正常に 戻すことにより治癒させることができるものが多いと推察される。 しかし、 脳に は血液脳関門と呼ばれる物質に対するバリア (脳の神経細胞は、 血液中から必要 な物質だけを選択的に取り込み、 不必要な物質又は有害な物質を取り込まない仕 組み) が存在するので、 服薬や静脈注射で投薬された薬物は、 病巣となっている 神経細胞集団に到達しないことが多い。 たとえば中脳黒質のドパミンが欠乏する ことにより発症するパーキンソン病では、 不足しているドパミンを黒質に補給す れば病状は改善することはわかっているが、 ドパミンを投薬しても症状は改善し ない。 ドパミンのような生理活性物質の多くは血液脳関門を通過しないからであ る。'このように、 脳の疾患に対しては、 服薬や静脈注射は効果をもたないことが 多い。
脳への投薬法には、 腰椎穿刺によつて脳脊髄液中に直接注射する方法もある。 脳と脊髄の表面には脳脊髄液が存在し、 脳と脊髄は脳脊髄液に浮かんだ状態で保 護されているので、 脳脊髄液中に薬液を注射する (腰椎槽から力ニューレを揷入 し薬液を脳脊髄液中に注入する) ことにより、 脳表面や脳室に薬液を浸透させる ことができる。 しかし、 脳脊髄液と神経細胞の間にも髄液脳関門と呼ばれるバリ ァが存在するので、 薬物を脳の特定部位に思うように送達することはできない。 したがって、 脳の疾患を投薬治療するためには、 血液脳関門や髄液脳関門の問 題を克服することが必要である。
上述のように、 脳疾患に対する薬物治療では、 血液脳関門又は髄液脳関門のハ 一ドルを克服する必要がある。 しかし、 薬物が血液脳関門や髄液脳関門を素通り してしまうと、 脳全体に無差別に薬物が浸潤する可能性があり、 重大な副作用を 発症させる可能性が高い。 したがって、 脳疾患の治療薬は、 病巣となっている神 経細胞だけに取り込まれ、 それ以外の正常な神経細胞には薬物が到達しないこと が望ましい。 たとえば、 鏠線核におけるセロトニン産生量が不足して重い精神症 状に悩む患者には、 セロトユンを産生する神経細胞群だけにセロトニン合成関連 酵素等を取り込ませることが望ましい。 また、 小脳のプルキンェ細胞の障害によ り重篤な運動障害に苦しんでいる患者には、 プルキンェ細胞だけに目的の薬物を 投与することが好ましい。 副作用を極力抑制することと、 投薬量を正確にコント ルするために、 投薬された薬物は目的の神経細胞以外には取り込まれないこ とが理想である。
上述のように、 脳表面と脳室表面には髄液脳関門が存在し、 脳脊髄液から神経 細胞への自由な物質の流れは抑制されている。 したがつて脳脊髄液中へ薬物を投 与しても治療目的の神経細胞集団に取り込まれることは、 期待できないと考えら れてきた。 しかし、 後述するように、 本発明者の研究 (後述) 及び他の研究者の 研究により、 特定の神経細胞が脳表面又は脳室表面からある特定の物質を取り込 み細胞体内に蓄積することが明らかとなっている(非特許文献 1: Zhangら, Brain Research, 第 989巻第 1-8頁、 2003年)。 例えば、 脳実質に取り込まれるグリア 細胞株由来神経栄養因子 (G D N F ) を直接脳脊髄液中に注入し、 脳実質に G D N Fを取り込ませることにより、 パーキンソン病の原因となっているドパミン病 態を改善させうることが報告されている (非特許文献 2 : Lapchak ら, Brain Research, 第ァ4ァ巻第92- 102、 I"7年)。 また例えば、 ローダミン標識マイクロ スフィァ、 コレラトキシン、 及びフルォロゴールドを第三脳室に注入し、 縫線核 において標識が出現することが報告されている (非特許文献 3 : Larsen ら, Neuroscience, 第 70卷第 963- 988、 1996年)。 しかしながら、 このような物質を 利用した脳神経細胞群を治療対象とする薬物の送達方法は報告されていない。 発明の開示
そこで、 本発明は、 上述した実状に鑑み、 脳内の神経細胞集団に目的の薬物を 標的化するための有効な手段を提供し、 力つ脳神経細胞に関係する疾患又は障害 を有効に予防又は治療するための医薬を提供す.ることを目的とする。
本発明者らは、 上記課題を解決するため鋭意検討した結果、 コレラトキシン B サブユニット (C T B ) を実験動物の脳脊髄液中に注射し、 該 C T Bを取り込む 神経細胞集団を調査したところ、 複数の脳神経細胞集団に該 C T Bが取り込まれ ることを確認した。 また本発明者らは、 この C T B又はコムギ胚芽凝集素 (WG A) に酵素を結合させたものを脳脊髄液中に注射し、 それらの脳神経細胞中に酵 素の取り込みが起こることを確認することができ、 このような脳神経細胞に取り 込まれる物質を利用することによって目的の物質 (薬物) を脳神経細胞に標的化 できることを見出し、 本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は、 脳神経細胞により取り込まれる物質を含むことを特徴とす る、 薬物を脳神経細胞に取り込ませるための標的化剤である。
上記標的化剤に関して、 脳神経細胞としては、 限定されるものではないが、 小 脳プルキンェ細胞、 縫線核-ユーロン、 大脳皮質ニューロン、 視床下部ニューロ ン、 視床ニューロン及び脳幹ニューロンが挙げられる。
また、 脳神経細胞により取り込まれる物質としては、 限定されるものではない が、 ェンテロ トキシン類又はレクチン類が含まれる。 ここで、 ェンテロ トキシン 類は無毒化されていることが好ましい。 ェンテロトキシン類としては、 限定され るものではないが、 コレラトキシン (C T)、 大腸菌易熱性ェンテロトキシン (L T)、 大腸菌耐熱性ェンテロ トキシン (S T)、 黄色ブドウ球菌ェンテロ トキシン ( S t E )、 及びボツリヌス菌ェンテロトキシンが挙げられる。 また、 レクチン類 としては、 限定されるものではないが、 ミヤコグサレクチン、 ハリエニシダレク チン、 ピーナツレクチン、 ダイズレクチン、 ヒマレクチン、 モクワンジユレクチ ン、 インゲンマメレクチン、 ドリコスマメレクチン、 ェンジユマメレクチン、 マ ッシュノレ一ムレクチン、 タチナタマメレクチン、 レンズマメレクチン、 エンドゥ マメレクチン、 ソラマメレクチン、 コムギ胚芽レクチン、 アメリカャマゴボウレ クチン、 ジャガイモレクチン、 力ブトガニレクチン及びィヌェンジユマメレクチ ンが挙げられる。
さらに、 脳神経細胞により取り込まれる物質としては、 次のような物質を使用 することも可能である。 すなわち、 ファース トブルー、 ジアミジノイェロー、 'ト ゥループルー、ニュータリアイエロー、カルボシァニン d i L、 d i 0、 d i A、 蛍光ミクロスフエア類、 P K H 2 6、 フルォロゴールド、 フルォロエメラルド、 マイクロノレビ一、 マイクロエメラノレド、 ローダミン Bデキストラン、 バイオサイ チン、 プリムリン、 エバンスプノレー、 プロピディウムアイオダイド、 ビスベンチ マイド、アルブミン、破傷風毒、西洋ヮサビペルォキシダーゼ、及ぴ D A P 1 ( 4, 一 6—ジァミジノ一 2—フエ ^ノレインドーノレ 2 H C 1 )。
脳神経細胞により取り込まれる物質としては、 これに限定されるものではない 1S コレラトキシン Bサブユニット (C T B ) 及びコムギ胚芽凝集素 (WG A) が好適に用いられる。
また本発明は、 上記標的化剤及び薬物を含み、 該薬物を神経細胞に標的化する ための医薬である。
上記医薬において、 例えば標的化剤と薬物とは直接結合されている。 また、 上 記医薬は脳脊髄液中に投与されることが好ましい。 また上記医薬は、 例えばセロ トニン調節障害に起因する疾患又は障害を治療又は予防するための医薬とするこ とができる。
さらに本発明は、 上記標的化剤を薬物と結合して医薬を調製し、 該医薬を患者 の脳脊髄液中に投与することを含む、 患者における脳神経細胞に薬物を標的化す るための方法である。
-本発明により、 脳神経細胞への薬物の標的化剤が提供される。 本標的化剤は、 特定の脳神経細胞集団にのみ目的の薬物を取り込ませることができる。 従って、 本発明により、 脳神経細胞に特異的に薬物を作用させることができ、 また他の細 胞に対する薬物の作用を低減することが可能となる。 図面の簡単な説明 ·
図 1 Aは、 本発明のヴィークル法と従来のドラッグデリパリ一システムの概要 を示す。
図 I Bは、 脳神経細胞によるヴィークル (及ぴ薬物) の取込み機構を示す。 図 2は、 鏠線核 (A) 及び小脳皮質のプルキンェ細胞 (B) によるヴィークル (CTB) の取込みを示す免疫組織標本写真である。
図 3は、 鏠線核 (A) 及ぴ小脳皮質のプルキンェ細胞 (B) による CTB— H R Pの取込みを示す組織化学標本写真である。
図 4は、 プルキンェ細胞による CTB— HRPの取込みを示す顕微鏡写真であ る。
図 5は、 鏠線核 (A) 及びプルキンェ細胞 (B) による WGA— HRPの取込 みを示す写真である。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明を詳細に説明する。 本願は、 2006年 1月 24日に出願された 日本国特許出願第 2006— 015320号の優先権を主張するものであり、 上 記特許出願の明細書及び Z又は図面に記載される内容を包含する。
1. ヴィークル法の概要
本発明は、 特定の化学物質 (ヴィークル) に薬物を結合させた医薬を作製し、 脳内の特定の神経細胞集団に該薬物を選択的に取り込ませ治療を行う新たな技術 を提供するものである。
本発明者の以前の研究から、 脳内のある特定の神経細胞集団には、 髄液脳関門 が存在しないことがわかっている (これらの細胞群は、 神経膠細胞や上衣細胞の 壁を突き破って脳表面や脳室表面に神経突起を突出させていると考えられる)。そ して、 脳脊髄液中に特定の物質を注射すると、 脳神経細胞集団によりその特定の 物質が取り込まれる。 そこで、 その特定の物質に任意の薬物を結合させて脳脊髄 液中に投与すれば、 それらの脳神経細胞集団にのみそれが取り込まれ、 その神経 細胞体内に選択的に薬物が送達されることが期待できる (図 1 A及び 1 B)。すな わち、 薬物は、 髄液脳関門の存在にも関わらず、 脳内に取り込まれ、 脳神経細胞 集団に標的化されることになる。
薬物の標的化対象となる脳神経細胞は、 髄液脳関門をもたない細胞群のみであ り、 治療の適用範囲は限られる。 しかしながら、 他の神経細胞には薬物が取り込 まれない'ので、 副作用を著しく抑制できる利点がある。 脳神経細胞により選択的 に取り込まれ、 その結果、 薬物を神経細胞まで届ける役割を果たす特定の物質を 本明細書において 「ヴィークル (vehicle;)」 と呼び、 薬物とヴィークルを結合さ せて作製した医薬を用いて処置する方法をヴィークル法と呼ぶ。
ヴィークル法は、 近年開発され実用化が進んでいるドラッグデリバリーシステ ムとは明瞭に異なる。 従来のドラッグデリバリーシステムは、 微量の薬物を数十 ナノメートル程度の小さなカプセル (ドラッグキャリア) に包み込むなどの加工 を行ってそれを癌組織などの標的細胞に選択的に送達したり、 抗原抗体反応など の相互作用の機序を利用して標的細胞に選択的に送達するなどのシステムである (図 1 A参照)。 ここで、標的細胞に選択的に送達するために、抗原抗体反応など の相互作用の機序が利用されている。 このドラッグデリバリーシステムは、 薬物 を血管内に投与することが前提であるため、 身体に異物と認識されない大きさ、 かつ腎臓で濾過されない大きさであることが必要となる。
ドラッグデリバリーシステムのキャリアとして、 ( 1 ) 水溶性の高分子、 ( 2 ) ナノサイズの微粒子 (ナノスフィァ)、 ( 3 ) 脂質二重膜でできた小胞 (リポソ一 ム)、 (4 ) 不均質な構造の高分子を会合させた高分子ミセルなどがある。 ドラッ グデリバリーシステムは、 このドラッグキャリアに薬物を結合させて血管へ投与 し循環系を介して患部に到達させ、 化学的又は物理的機序を利用して標的細胞に 薬物を投与しょうとする方法である。
薬物を高分子の化合物に結合させて標的細胞に選択的に薬物を投与するという 点では、 本発明のヴィークル法はドラッグデリバリーシステムと目的を同一にす るものである。 しかしながら、 ヴィークル法は、 循環系へ投与して薬物を運ばせ るのではなく、 脳脊髄液中に薬物を投与することにより、 脳脊髄液中に突起を出 している脳神経細胞集団と接触させて、 脳神経細胞にヴィークルごと薬物を取り 込ませるものである (図 1 B )。 ヴィークル法では、 ドラッグデリバリーシステム と異なり、全身に薬物が循環しないので、副作用を最小限に抑えることができる。 また、 本発明のヴィークル法において、 ヴィークルとして使用する物質にはドラ ッグキヤリアのような大きさの制限もなく、 また薬物を包み込むカプセル等の加 ェも必要ない。 現在のドラッグデリバリーシステムでは、 血液脳関門と髄液脳関 W 門の問題が解決されていないため、脳神経細胞への選択的薬物投与はできないが ヴィークル法ではその問題が解決される。
2 . ヴィークル
本発明においてヴィークル法に使用しうるヴィークルは、 毒性がなく (毒性が ある場合は毒性を除去すれば使用できる)、脳神経細胞の神経突起から取り込まれ て細胞内に蓄積される性質を有する物質である。 ヴィークルは長期間細胞内に貯 留する物質であることが好ましい。 ヴィークルとして使用可能な物質を以下に記 載する。
( 1 ) ェンテロトキシン類
細菌が産生するタンパク質性外毒素のうち、 腸管に作用し、 下痢や嘔吐作用を 引き起こすもの総称してェンテロトキシン (腸管毒) という。 たとえば黄色ブド ゥ球菌 (S t E )、 コレラ菌 (C T )、 毒素原性大腸菌 (L T及び S T)、 ポッリヌ ス菌などが産生する物質である。 これらのェンテロトキシン類は、 細胞膜に特異 的に結合する物質 (細胞膜特異結合物質) であり、 効率よく神経細胞内に取り込 まれうる。 したがってェンテロトキシン類のような細胞膜特異結合物質は、 ヴィ 一クルとして優秀である可能性が高い。 これらのェンテロトキシン類は、 無毒化 してヴィークルとして用いることができる。 例えば、 コレラトキシン Bサブュニ ッ卜 (List Biochemical Laboratories社より入手可; Coolen et al., J. Neurosci. Methods 91 : 1-8, 1999)及び易熱性ェンテロトキシン Bサブュニット(Okado et al.: Neurosci. Lett. 120 : 263-266, 1990) の脳神経細胞への取込みが報告されている。 黄色ブドウ球菌やボツリヌス菌由来のェンテロトキシンについては、 脳神経細胞 への取込みに関する報告はないが、 コレラトキシンや易熱性ェンテロトキシンと 同様に腸管壁から取り込まれて神経系を障害する作用機構を有することから、 同 様に脳脊髄液中に投与した場合に脳神経細胞に取り込まれることが推測できる。 . また、 コレラトキシン (C T ) や易熱性ェンテロトキシン (L T ) は、 毒性を もつ Aュニットと無毒の細胞結合性 Bュニットから構成されている。 そのため A ュ-ットを外した Bュニットは、 無毒であり細胞膜に特異的に結合する性質を有 する。このようなェンテロトキシン類の無毒化方法は、当技術分野で周知である。 ·特にコレラトキシン Bサブュ-ットは粘膜免疫における有効なアジュバンドとし て知られ、 また神経回路研究においてはトレーサーとして使われている物質であ るため、 好ましいヴィークルである。
(2) レクチン類
レクチンとは、 動植物あるいは細菌で見いだされる糠結合性タンパク質の総称 であり、 細胞膜表面に存在する糖鎖に特異的に結合する性質を有する。 神経細胞 の表面にも糖鎖が存在するので、 神経細胞と結合するレクチンは数多く知られて いる。 それらはいずれもヴィークルとして使用できる可能性が高い。 代表的なレ クチンを、 その入手先と脳神経細胞による取込みについての報告例と共に以下に 例示するが、 これらに限定されるものではない:
· Lーフコース結合レクチン: ミヤコグサレクチン (L o t u s)、 ノヽリエニシ ダレクチン (UEA— 1 ; Ulex europaeus凝集素、 Vector Laboratories社より 入手可; Coulter et al. , Anatomical Record 196:36A - 37A, 1980) など;
• D—ガラク トース、 N—ァセチルー D—ガラク トサミン結合レクチン: ピー ナツレクチン (PNA ; ピーナツ凝集素、 Sigma社より入手可; Coulter et al., Anatomical Record 196:36A - 37A, 1980)、 ダイズレクチン (SB A;ダイズ凝集 素、 Vector Laboratories 社より入手可 ; Borges and S i dman, J. Neurosci. 2:647-653, 1982)、 ヒマレクチン (R C A 1 20)、 モクワンジュレクチン、 イン ゲンマメレクチン(ホモ四量体 E—サブュ-ットを持つィンゲンマメレクチン(P HA-E4) 及びホモ四量体 L一サブユニッ トを持つインゲンマメレクチン (P HA— L4))、 ドリコスマメレクチン(DB A ;Dolichosbifloris凝集素、 Vector Laboratories社より入手可; Borges and Sidman, J. Neurosci. 2:647 - 653, 1982)、 ェンジユマメレクチン ( S J A; Sophora japonica凝集素、 Vector Laboratories 社より入手可; Borges and Sid隠, J. Neurosci. 2:647-653, 1982)、 マッシュ ルームレクチン (ABA)、 など;
· D—マンノース結合レクチン:タチナタマメレクチン(コンカナバリン A (C o n A) ; Vector Laboratories社より人手口 J"; Phil丄 ipson and Griffiths, Brain Res. 265 :199 - 207, 1983)、 レンズマメレクチン (LCA)、 エンドゥマメレクチ ン、 ソラマメレクチンなど;
• ジ一Ν—ァセチルキトビオース結合レクチン: コムギ胚芽レクチン (コムギ 胚芽凝集素 (WGA) ;東洋紡社より入手可; Gonatas et al. , J. Histchem. Cytochem, 27 : 728-734, 1978)、 アメリカャマゴボウレクチン、 ジャガイモレクチ ンなど;
•シアル酸結合レクチン:カブトガニレクチン、ィヌェンジユマメレクチン(M AM) など。
たとえばコムギ胚芽レクチンのコムギ胚芽凝集素は、 約 3 6, 0 0 0の分子量 をもつタンパク質であり、 細胞膜表面の糖タンパク質や糖脂質における N—ァセ チルダルコサミン (N-acetylglucosamine)又は N—ァセチノレイノラミン酸 Zシァ ノレ酸 (N-acetylneuraminic acid/ sialic acid) に結合する。 糸田胞膜に結合した コムギ胚芽レクチンは、 細胞体内に取り込まれ神経突起内を逆行性に輸送され、 細胞体内に蓄積されるので、 ヴィークルとして秀でている可能性が高い。
( 3 ) その他の物質
細胞膜と特異的に結合する物質ではなくても、 脳神経細胞の突起から取り込ま れて輸送され、細胞内に蓄積される物質であれば、ヴィークルとして使用できる。 しかし、 脳神経細胞の細胞膜に特異的に結合するものではないので、 取込量及ぴ 輸送量は比較的少ないと考えられる。 神経突起から取り込まれて輸送され、 脳神 経細胞体内に蓄積される物質には以下のものがある :
ファース 卜ブルー ( fast blue ; Sigma 社より入手可 ; Bentivvoglio et al. , Neurosci. Lett. 18 : 25—30, 1980)、 ジアミジノイェロー (Diamidino Yellow; EMS -Poly loy社より入手 ; Puigdellivo- Sanchez et al., J. Neurosci. Methods 95 : 103—110, 2000 )、 ト ウ ノレーブノレ一 ( true blue ; Kirkegaard & Perry laboratories社及ひ Sigma社より入手可; Bentivvoglio et al., Neurosci. Lett. 18 : 25 - 30, 1980)、 ニュータリアイエロー (nuclear yellow; Hoechst 社より入 手可; Bentivvoglio et al., eurosci. Lett. 18 : 25 - 30, 1980)、 カルボシァェ ン類 (d i L, d i O , d i Aなど; Molecular Probe社より入手可; Vidal-Sanz et al. , Exp. Neurol. 102 : 92-101, 1988)、 蛍光ミクロスフエア類 (Tracer Technology 社より入手可; Katz et al. , ature 310 : 498 - 500, 1984)、 P K H 2 6 ( Sigma 社 よ り 入 手 可 ; イ ン タ ー ネ ッ ト サ イ ト http '· / / ww. med. kobe— u. ac. jp/anatol/Lib/Tract一 tracing/index, html)、フノレオ 口コールド (fluoro- gold ; Fluorochrome 社より入手可; Deng and Rogers, J. Neurosci. Methods 89 : 75 - 86, 1999)、 デキス トラン類 (例えば、 フルォロェメ ラノレド (fluoro— emerald)、 マイクロノレビー (micro— ruby)、 マイクロエメラ/レド (micro- emerald)、 ローダミン Bデ、キストラン等; Molecular Probe社より入手 可; Coolen et al. , J. Neurosci. Methods 91:1-8, 1999; Phillip and Powley, Autonomic Neuroscience: Basic and Clinical 123:44 - 53, 2005など)、 バイオ サイチン (biocytin;Molecular Probe社より入手可; Izzo, J. Neurosci. Methods 36:155-166, 1991)、 プリムリン (primulin; Aldrich Chemical社より入手可; Kuypers et al. , Neurosci. Lett. 6 :127 - 135, 1977)、 エノ ンスブルー (evans ヒ1 6;¾163:01^社等ょり入手可;1^7 6 6七31., Neurosci. Lett. 6:127-135, 1977)、 プロピジゥムアイオダィ ド (propidium iodide; Sigma社より入手可; Kypers et al. , Neurosci. Lett. 12: 1-7, 1979)、ビスベンチマイ (bisbenzimide; Hoechst 社より入手可; Bentivvoglio et al. , Neurosci. Lett. 18:19-24, 1980)、 アル ブミ ン (Sigma 社等よ り入手可 ; Kristensson, Acta Neuropathol (Berl) 16:293-300, 1970)、破傷風毒(Calbiochem社より入手可; Schwab and Agid, Int. ' J. Neurol. 13:117-126, 1979)、 西洋ヮサビペルォキシダーゼ (東洋紡社、 Sigma 社等より入手可; Kristensson et al., Brain Res. 32:399-406, 1971)、 DAP 1 (4' - 6—ジァミジス一 2—フエ二ルインドール 2 H C 1 ) (Kuypers et al., Neurosci. Lett. 6: 127 - 135, 1977)
これらの物質の多くは、 脳科学研究分野において神経回路網の研究に使用され ており、 脳神経細胞突起から取り込まれ細胞体内に蓄積することが明らかになつ ている (Trojanowsky et al., J. Neurosci. Methods 9: 185-204, 1983も参照の こと)。
(4) ヴィークルとしての機能確認
上記例示したヴィークルが脳神経細胞に取り込まれる能力は、 当技術分野で公 知の手法を用いて評価することができる。 例えば、 試験対象の物質を、 そのまま 又は標識して実験動物 (マウス、 ラットなど) の脳脊髄液に注入し、 その試験物 質が脳神経細胞により取り込まれるか否かを確認することにより評価することが' できる。 また試験物質の脳神経細胞による取込みは、 試験物質に対する抗体、 試 験物質に付した標識(蛍光標識、放射線標識、西洋ヮサビペルォキシダーゼ標識、 アルカリホスファターゼ標識など) を利用して検出することができる。 さらに、 脳神経細胞により取り込まれることが確認された場合には、 試験物質を薬物と直 接又は間接的に結合させて、 それが脳神経細胞により取り込まれるか否かを確認 し、 該試験物質のヴィークルとしての能力を評価してもよい。 これらの操作は当 業者であれば容易に実施することが可能である。
( 5 ) 標的化剤
本発明に係る標的化剤は、 上述の通り脳神経細胞により取り込まれるヴィーク ルを含むものである。 本標的化剤は、 ヴィークルの他、 薬物と結合させるための リンカ一などを含んでもよい。 本標的化剤は、 それに含まれるヴィークルと薬物 とを結合させて投与することにより、 薬物を脳神経細胞へと標的化することがで き、 有用である。
本標的化剤により薬物を標的化する対象となる脳神経細胞は、 ヴィークルを選 択的に取り込む性質を有する脳神経細胞であれば特に限定されるものではない。 例えば、脳神経細胞としては、限定されるものではないが、小脳プルキンェ細胞、 縫線核ニューロン、 大脳皮質ニューロン (大脳新皮質、 大脳旧皮質)、 視床下部二 ユーロン、 視床ニューロン及び脳幹ニューロンなどが挙げられる。
3 . ヴィークルを用いた薬物の標的化
ヴィークルと薬物とを含む医薬は、 ヴィークルの脳神経細胞により取り込まれ る性質を利用して、 該薬物.を脳神経細胞に標的化することができる。 薬物は、 ヴ ィークルと直接結合してもよいし、 又はリンカーなどを介して間接的に結合して もよい。
ヴィークルと薬物を結合させる方法は数多くあり、 当技術分野で公知の任意の 方法を使用することができる。 例えばヴィークルと薬物とを直接結合させる場合 には、 ヴィークルと薬物に存在するァミノ基、 スルフォン基、 カルボキシル基な どを利用し、 ジスルフイ ド結合やペプチド結合によって両者を架橋しうる。 その ような結合方法のうち、有効的かつ実用的と考えられる方法を以下に例示するが、 これらに限定されるものではない:
1 ) ヴィークル又は薬物に結合している糖を過ヨウ素酸で酸化してアルデヒド 基を作り、 これともう一方のタンパク質のアミノ基を反応させて形成されるシッ フ塩基を還元して、 複合体とする方法;
2 ) 架橋剤としてピリジル ·ジスルフィ ド化合物を用ぃる方法。 この方法で形 成される架橋はジスルフィ ド結合である ; .
3 ) P—ペンゾキノンを架橋剤として使用し、 アミノ基を利用して複合体を作 製する方法;
4 ) ヴィークルを還元してチオール基を作り、 これを過剰の N , N ' — o—フ ェニレンジマレイミ ドで処理してマレイミ ド基を導入し、 薬物が持つチオール基 と結合させる方法;
5 ) ヴィークルと薬がもつアミノ基と S H基を利用し、 架橋剤を用いて結合さ せる方法。ァミノ基と S H基の架橋剤(Hetero-bifunctional reagents) として、 以下のものなどが使用できる :
N— ( 8―マレイミ ドカプリノレォキシ) スノレホスクシンィミ ド,
N— ( 4 -マレイミ ドブチリルォキシ) スクシンイミ ド,
N— ( 6一マレイミ ドカプロィルォキシ) スルホスクシンィミ ド、,
N— ( 4 -マレイミ ドブチリノレオキシ) スノレホスクシンイミ ド、,
N— ( 6―マレイミ ドカプロィルォキシ) スクシンイミ ド,
N— ( 1 1一マレイミ ドウンデカノイノレオキシ) スクシンィミ ド、,
N— ( 8 -マレイミ ドカプリルォキシ) スクシンイミ ド,
N— ( 1 1 ―マレイミ ドウンデカノイノレオキシ) スルホスクシンィミ ド,
N—スクシンイミジノレ一 4一 ( N—マレイミ ド) プチレート,
N—スクシンイミジノレー 6 - (N—マレイミ ド) へキサノエ一ト, N—スノレホスクシンィミジノレー 4一 ( N—マレイミ ドメチノレ) シクロへキ サン一 1—カルボキシレート ;
6 )グルタルアルデヒド法。ヴィークルと薬物をグルタルアルデヒドで処理し、 結合させる方法。
また、 ヴィークルと薬物とを間接的に結合させる場合には、 適当なリンカ一、 官能基などを介して両者を結合させることができる。 リンカ一及び官能基は、 薬 物の活性に影響を及ぼさないものであれば特に限定されず、 そのようなリンカー 及び官能基は当業者であれば容易に選択することができる。 例えば、 投与する薬 物を選択し、 続いてその薬物と適合可能なヴィークルを選択した後、 ヴィークル と薬物とをリンカ一又は官能基を介して結合させ、 動物モデルに投与して、 薬物 の活性が保持されているか否かを確認することで、 リンカ一又は官能基を選択す ることができる。 また、 脳神経細胞へ取り込まれた後に、 ヴィークルから薬物が 遊離するようなプロドラッグの形態をとつてもよレ、。
投与対象となる薬物は、 脳神経細胞への標的化が望まれる薬物であれば特に限 定されるものではない。 また、 本発明においては、 使用する薬物の大きさに特に 制限はない。 好ましい薬物を以下に例示する。
( 1 ) 縫線核疾患治療薬
鏠線核は、 不安、 うつ、 体温調節、 睡眠と覚醒、 循環器調節、 内分泌調節、 恐 れとス トレス、 性行動、 気分障害などの精神活動に関係していると考えられてい る。 これらの多くは縫線核の神経細胞集団が産生するセロトニン調節と関係して いると考えられる。 脳内神経伝達物質であるセロトニンの調節障害に起因する疾 患 (例えば、 うつ病、 パニック障害、 強迫性障害、 全般性不安障害、 セロトニン 症候群など)では、 セロトニン関連薬(セロトニン再取込み阻害剤、合成阻害剤、 代謝薬など) の投与により症状が改善される場合が多いと考えられ、 ヴィークル に結合させたセロトニン関連薬を投与することにより、 治療が可能となることが 期待できる。 具体的には、 例えば塩酸イミブラミン、 塩酸アミ トリプチリン、 マ レイン酸トリ ミプラミン、 マレイン酸フルボキサミン、 塩酸パロキセチン水和物 などが挙げられる力 s、これらに限定されるものではない。これらの薬物とは別に、 従来は脳神経細胞に標的化することができなかったために薬物として使用されて いないが、 標的化が可能であればセロトニン調節に有効な薬物として使用できる 化合物が多数存在すると考えられる。 従って、 そのような化合物も本発明におい ては薬物として使用することができる。 '
( 2 ) 小脳プルキンェ細胞疾患治療薬
小脳にはいわゆる錐体外路性運動調節の最高中枢が存在し、 プルキンェ細胞は その中心の役割を担う細胞である。小脳の障害により、小脳変性疾患、マチヤド · ジヨゼフ病 (M J D : Machado- Joseph)、 フリー ドライ ヒ失調症 (Friedreich ataxia) などの治療困難な病気が発症し、 振戦、 歩行障害、 起立障害、 ふるえ、 めまい、 眼球運動障害、 .自律神経症状、 末梢神経症状、 錐体外路症状、 起立性低 血圧など多彩な症状が現れる。 小脳プルキンェ細胞の活動に関係する活性物質に 関連する薬物をヴィークルに結合させて投与することにより、 多くの小脳性運動 疾患の治療に途を開くことができる。 たとえばグルタミン酸受容体の一種である W m G 1 u R 1は小脳プルキンェ細胞に必須な分子であることが最近明らかになつ たが、 この分子の合成や代謝に関係する物質をプルキンェ細胞に選択的に送り込 ませること'も可能である。
( 3 ) その他の神経細胞集団に対する治療薬
本発明者の研究において、 縫線核と小脳プルキンェ細胞の他にも、 脳内の数力 所の神経細胞集団がヴィークルを取り込むことが明らかになった。 ヴィークル法 による治療薬は、 これらの細胞集団に対する治療が可能である。 将来、 これらの 神経細胞集団に発症する病的機序 (神経伝達物質等の脳内物質異常) が明らかに なった場合には、 その機序に合わせた治療薬の開発が可能であろう。 上述の通り作製された医薬は、 脳脊髄液に投与される。 投与方法は、 脳脊髄液 へ医薬を投与する方法であれば特に限定されるものではないが、 例えば腰椎穿刺 法を用い、腰椎槽内に注射することができる (髄腔内投与)。 腰椎穿刺は一般的に 行われている医療行為であり、 危険性が少ない。 また、 脳室穿刺法及び脳室カテ 一テル法を用いて、 例えば頭蓋骨に挿入した注射針若しくはカテーテルから、 又 は頭蓋骨下に設置されたリザーバーなどから、 脳脊髄液へと医薬を投与すること ができる。 さらに、 腰椎又は仙椎からカテーテルを入れて脳質付近まで挿管し、 医薬を投与することも可能である (経仙骨又は経腰椎カテーテル法)。
本発明に係る医薬は、 注射剤の任意の製剤形態 (例えば溶液、 乳液、 懸濁液な ど) をとることができ、 単位投与量アンプル又は多投与量容器の状態で提供する ことができる。 れらの製剤は、 医薬において通常用いられる溶剤 (蒸留水、 滅 菌水、 整理食塩水など)、 界面活性剤、 分散剤、 緩衝剤、 p H調整剤、 保存剤、 溶 解補助剤、 吸収促進剤、 無痛化剤、 安定化剤、 等張化剤などを含んでもよい。 こ のような製剤は、 当技術分野で公知の方法に従って製造することができる。
本医薬に配合されるヴィークル及ぴ薬物の量は、標的化する脳神経細胞の種類、 治療対象の疾患、 投与される患者の体重、 年齢及び疾患の状態、 投与方法及ぴ投 与量などに応じて異なるが、 当業者であればこれらの要因を考慮した上で適当な 配合量を決定することができる。
また、 本医薬の有効量 (投与量) 及び投与間隔は、 該医薬に含まれるヴィーク ル及ぴ薬物の種類、 疾患の種類、 患者の年齢、 体重及び疾患の状態、 投与経路、 投与回数により異なり、 広範囲に変更することができる。
本医薬は、 使用する対象 (患者) を特に限定するものではない。 例えば、 哺乳 動物、 例えばヒ ト、 家畜 (ゥシ、 プタなど)、 愛玩動物 (ィヌ、 ネコなど)、 実験 動物 (マウス、 ラット、 サルなど) などが挙げられる。 特に、 脳神経細胞に関連 する疾患又は障害を有する患者に使用することが好ましい。
本発明の医薬により、 薬物を脳神経細胞へと標的化し、 脳神経細胞に特異的に 薬物を作用させることができる。 従って、 他の細胞に対する薬物の作用を低減す ることができ、 副作用を回避することができる。 また本発明においては、 脳神経 細胞に標的化する薬物の大きさに制限がないため、 任意の化合物 (タンパク質、 抗体、 高分子化合物など) を薬物として選択することが可能である。 実施例
以下、 実施例を用いて本発明をより詳細に説明するが、 本発明の技術的範囲は これら実施例に限定されるものではない。
〔実施例 1〕
本実施例においては、 脳脊髄液中にヴィークルを注射することにより、 ヴィー クルを取り込む神経細胞集団の分布を調査した。 これにより、 標的化対象となる 脳神経細胞集団が特定された。
( 1 ) 実験手順
ヴィークルをラットの脳脊髄液中に注射し、 数日間生存させた後、 脳の組織標 本を作製して脳内のヴィークルを取り込んだ細胞の分布を詳細に調査した。 ヴィ 一クルには、 コレラトキシン Bサブュニット (C T B : cholera toxin B-subunit) を使用した。
以下、 実験手順を具体的に説明する。 ラットをペントバルビタールを用いて全 身麻酔した。 ラットの頭部を脳定位固定装置に固定し、 無菌的に頭部皮膚を切開 し、 注射針を刺入するための直径 2 mmほどの穴を歯科用ドリルを用いて頭蓋骨 に開けた。 穴の位置は、 ィャパー (ear bar) を基準にした脳地図のゼロ点から計 測して (前方 8 mm、 外側 3 mm)、 (前方 5 mm、 外側 3 mm)、 (前方 3 mm、 外側 1 . 5 mm)、 (前方 8 mm 外側 1 . 5 mm)、 及ぴ (前方 5 mm、 外側 1 . 5 mm) のうちのいずれか一力所とした。 脳定位固定装置に装着したハミルトン マイクロシリンジを頭蓋骨の穴から垂直に刺入し、 頭蓋底のクモ膜下腔に針の先 端を進入させ、 そして 1 0分以上の時間をかけて脳脊髄液中に合計 3 μ 1又は 5 μ 1の 2. 5 %C TB水溶液を注射した。 注射後、 ゆっく りと注射針を抜き、 切 開した頭部皮膚を縫合した。
手術後ラットを 3日から 7日間飼育したのち、 麻酔薬を過剰投与して安楽死さ せた。 ラットの胸郭を開放し、 心臓に点滴針を刺入し、 生迤食塩水を流して血液 を洗い、 引き続いてリン酸緩衝液で調整した 4 %パラフオルムアルデヒ ドと 0. 2 %ピク リン酸混合固定液を用いて灌流固定を行った。 固定後、 脳を摘出し、 3 0 %リン酸緩衝蔗糖液を 3日間、 脳に浸潤させた。
浸潤終了後、 脳を凍結ミクロトーム上で凍結し、 4 0 m凍結連続前頭断切片 を作製した。 切片は過酸化水素水とャギの血清で処理したあと抗コレラトキシン 抗体 (List Biochemical Laboratories) を用いて 3日間冷蔵庫中で処理し、 抗原 抗体反応を行った。 そして切片をリン酸緩衝生理食塩水で十分に洗浄した後、 二 次抗体 (ャギ抗ゥサギ I g G) で 1日間冷蔵庫中で処理した。 次に切片をよく洗 浄し、 ゥサギ PAP (ベ/レオキシダーゼ '抗ペルォキシダーゼ) を用いてペルォ キシダーゼ標識し、 ジァミノベンチジン (DAB) で呈色反応を行ってコレラト キシン免疫陽性細胞を可視化した。 切片をスライ ドグラスに載物したのち、 チォ ニンを用いた N i s s 1染色を施した。 完成した標本は光学顕微鏡を用いて観察 し、 C T B免疫陽性物質の分布を各実験例ごとに詳細に調査を行った。
( 2) 結果
免疫組織化学標本において、 CTB免疫活性は脳表面の軟膜と神経膠細胞及び 脳室表面の上衣細胞に認められた。 脳表面及び脳室表面からの非特異的な浸潤像 は脳の全ての部位において観察されなかった。 したがって、 C.TBは脳表面及び 脳室表面から無条件に浸潤しないと結論された。
脳表面及ぴ脳室表面から離れた実質内において、 非常に顕著な取り込みを起こ した神経核又は部位は以下の 2つであった:
1. 縫線核
, 2. 小脳プルキンェ細胞層
これらの神経核又は神経細胞集団では、 あらゆる実験例において非常に安定し た標識が観察された (図 2 A及ぴ B参照)。縫線核では、標識細胞からのびる突起 が脳室表面に到達している像が観察された (図 2 A)。 図 2 Aに示されるように、 縫線核中の神経細胞集団が茶色に着色されているが、 これはこれらの細胞がヴィ —クルを細胞内に取り込んだことを示す。 青く染色された細胞はヴィークルを取 り込んでいない。 これは、 ヴィークルが上衣細胞によって脳実質内に無差別に浸 潤せず、 特定の細胞だけに取り込まれたことを示している。
小脳では分子層全体とプルキンェ細胞が標識された(図 2 B )。 ヴィークルの局 在を示す茶色の粒子は、 分子層とプルキンェ細胞層に特に限局的に観察された。 小脳の標識は、 主としてプルキンェ細胞とその樹状突起が標識されたものと考え られた。 以上の観察所見から、 C T Bが脳室表面又は小脳表面から取り込まれ、 神経突起内を運ばれて縫線核の神経細胞及びプルキンェ細胞に蓄積されたと判断 された。
上記 2つの神経細胞集団以外に C T Bの取込を認めた細胞群は、 以下の通りだ つた:
3 . 大脳新皮質
4 . 大脳旧皮質 (中隔核、 対角帯、 海馬など)
5 . 視床下部 (弓状核、 灰白隆起、 乳頭体など)
6 . 視床 (視床前核群など)
7 . 脳幹 (上ォリーブ核、 黒質、 腹側被蓋野など)
以上の結果から、 C T Bは脳表面及び脳室表面から無条件に脳内に浸潤するこ とはなく、 髄液脳関門を持たない細胞だけに取り込まれると考えられた (図 1 A 及び B参照)。 これらの神経細胞集団は、縫線核と小脳プルキンェ細胞層の他にも 脳内の数力所に分布していた。 したがって、 C T Bはこれらの神経細胞集団が病 巣となっている疾患に対してヴィークルとして使える可能性が強く示唆された。 クモ膜下腔への注射によつて脳室内に C T B活性が証明できたことは、 薬液が髄 液の流れに逆らって脳室内に浸潤したことを示している。 このことは、 髄液中で あればどこに注射しても、 脳表面又は脳室表面からヴィークルが取り込まれるこ とを示している。
〔実施例 2〕
実施例 1においては、 ヴィークルを取り込む神経細胞集団が特定された。 て、 本実施例においては、 ヴィークルに結合させた薬物がそれらの神経細胞集団 に実際に取り込まれることを確認した。
(1) 実験手順
実施例 1の結果から、 脳脊髄液中にヴィークルに結合させた薬物を注射するこ とにより、 その薬物が選択的に標的の細胞集団 (小脳プルキンェ細胞層、 縫線核 など) に運ばれることが予測できる。 この現象が実際に起こることを証明する目 的で、 CTBに西洋ヮサビペルォキシダーゼ (horseradish peroxidase: HRP) を結合させた化合物 (CTB— HRP) をラットのクモ膜下腔に注射した。 HR Pは組織学的研究などで標識物質として多用されている化合物であり、 細胞中の HRPは組織化学的に検出することが容易である。
実施例 1と同様にラットを麻酔し、 脳定位固定装置に頭部を固定して手術を行 つた。 注射部位は実施例 1と同じであるが、 CTB— HRP (List Biochemical Laboratories) 投与量は 1個体あたり 5 μ 1から 30 μ 1 とした。 注射後、 動物 を 3日間から 5日間生存させたあと、 麻酔薬の過剰投与により安楽死させた。 動 物を 1 %パラフオルムアルデヒ ドと 1. 25 %グルタルアルデヒ ド混合リン酸緩 衝液で灌流固定を行ったあと、 脳を摘出した。 脳は 30%リン酸緩衝蔗糖液に浸 潤した後、 40 μπι凍結連続前頭断切片を作製した。 HRPを含む細胞の局在は、 テトラメチルベンチジン法 (ΤΜΒ) 法を用いて調査した。 また CTBの局在を 実験 1と同様に免疫組織化学的に調査し、 HRP活性の局在と比較した。
(2) 結果
ΤΜ Β法を用いた組織化学標本では一般の色素を用いた対比染色を行つていな いため、 神経細胞を顕微鏡下に見ることはできない。 この標本で観察できるのは HRP標識顆粒であり、 その分布局在を観察することにより、 標識された細胞の 存在を確認することができる。 ―
図 3 Α及び Βは、 くも膜下の脳脊髄液中に CTB— HRPを注射したラットに おける組織化学標本の写真である。 図 3 Aは、 脳室下に位置する縫線背核を含む 領域における H R P標識顆粒の分布を示している。 HRP標識顆粒が神経細胞の 細胞体及び樹状突起に一致して密に存在し、 細胞輪郭を浮き上がらせている。 こ の標識像から縫線背核の細胞群が特異的に標識された事は明瞭である。すなわち、 この実験結果は、 CTBに結合された HRPが CTBとともに縫線背核を構成す る神経細胞中にその活性を失うことなく運ばれたことを証明している。図 3 Bは、 同実験における小脳皮質の顕微鏡写真である。 HRP標識顆粒は、 小脳皮質の分 子層からプルキンェ細胞層にかけて分布している。 プルキンェ細胞層では標識顆 粒が特に密集し、 不明瞭ではあるが細胞体の輪郭を観察することができる。 HR P標本の不明瞭さを補足する目的で隣接切片に対して CTB免疫組織化学を施行 した。 図 4は、 その顕微鏡写真である。 CTB標識顆粒は分子層からプルキンェ 細胞層に局在し、プルキンェ細胞層の細胞像をより明瞭に表している。すなわち、 小脳のプルキンェ細胞層へも HR Pが活性を失うことなく運ばれたことが示され た。
本実施例では、 実際に CTBに結合された HRPが小脳プルキンェ細胞層や縫 線核に活性を失うことなく運ばれることが証明された。 HR Pは単独でも神経細 胞に取り込まれ輸送されて細胞内に蓄積されるが、 微量の注射では、 標識が出現 する程度の取込みは確認されていない (本発明者による対照実験の結果。 データ は示さない)。 よって、 この実験で出現した HR P標識活性は、 CTBによって標 的化された HR Pによるものである。 この実験により、 CTBはヴィークルとし ての役目を果たす物質であることが証明された。 したがって HR Pにかえてさま ざまな薬物を C T Bに結合させて医薬を作製することができる。
〔実施例 3〕
本実施例においては、 他のヴィークル候補の化合物も薬物の選択的取込に有効 であることを確認した。
(1) 実験手順
実施例 1及ぴ 2においてコレラトキシン Bサブュニット (CTB) がヴィーク ルとして有効な物質であることを証明したが、 他のヴィークル候補であるレクチ ン系の化合物も同様に物質輸送に効果的であることを実験を行い証明した。 ヴィ 一クルとしてコムギ胚芽凝集素 (WGA) を用いた。
ラットを実施例 1と同様に麻酔し、 脳定位固定装置に固定し、 実施例 1と同じ 頭蓋骨の部位に歯科用ドリルを用いて穴を開けた。 脳定位固定装置に固定したマ イク口シリンジを用いて、 WGAに HR Pを結合させた物質 (WGA— H.RP、 T0Y0B0;架橋法にて調製) 2mgを蒸留水に溶解し、 クモ膜下腔に注射した。 注 射後、 無菌的に頭部の傷を処置し、 3日から 5日間動物を飼育した。 飼育期間満 了後、 動物に麻酔薬を過剰投与して安楽死させ、 心臓から生理食塩水を流して血 液を除去したあと、 1 %パ フオルムアルデヒドと 1. 25%グルタルアルデヒ ドの混合リン酸緩衝溶液 (pH7. 4) で灌流固定を行った。 固定後、 動物から 脳を摘出し、 30%リン酸緩衝蔗糖液に浸潤し、 凍結ミクロトームを用いて 40 μπι連続凍結前頭断切片を作製した。 そして切片をテトラメチルベンチジン (Τ MB)法を用いて反応を行レ、、光学顕微鏡下に HRP陽性顆粒の分布を調査した。
(2) 実験結果
この実験では、 実施例 2と同様、 対比染色を行っていないので、 光学顕微鏡下 に観察できるのは HRP陽性顆粒である。 HRP陽性顆粒は小脳皮質の分子層か らプルキンェ細胞層にかけての領域と、 中脳水道の下方の縫線核に特に密に分布 していた (図 5A及び B)。 このことは、 くも膜下の脳脊髄液中に注射された HR Pは WG Aとともに小脳プルキンェ細胞及び縫線核の神経細胞群に取り込まれた ことを示す。 すなわち、 WGAも CTBと同様に、 薬物を目的の神経細胞に運ぶ ヴィークルとしての役割を効果的に果たすことができる物質であることが証明さ れた。' 本明細書中で引用した全ての刊行物、 特許及び特許出願は、 その全文を参考と して本明細書中にとり入れるものとする。 産業上の利用可能性
本発明により、 脳神経細胞への薬物の標的化剤が提供される。 本標的化剤'は、 特定の脳神経細胞集団にのみ目的の薬物を取り込ませることができる。 従って、 本発明により、 脳神経細胞に特異的に薬物を作用させることができ、 また他の細 胞に対する薬物の作用を低減することが可能となる。

Claims

請 求 の 範 囲
1. 脳神経細胞により取り込まれる物質を含むことを特徴とする、 薬物を脳神経 細胞に取り込ませるための標的化剤。
2. 脳神経細胞が、 小脳プルキンェ細胞、 縫線核ニューロン、 大脳皮質ニューロ ン、 視床下部ニューロン、 視床ニューロン及ぴ脳幹-ユーロンからなる群より 選択されるものである、 請求項 1記載の標的化剤。
3. 脳神経細胞により取り込まれる物質がェンテロトキシン類又はレクチン類で ある、 請求項 1又は 2記載の標的化剤。
4. ェンテロトキシン類が無毒化されている、 請求項 3記載の標的化剤。
5. ェンテロ トキシン類が、 コレラ トキシン (CT)、 大腸菌易熱性ェンテロ トキ シン (LT)、 大腸菌耐熱性ェンテロ トキシン (ST)、 黄色ブドウ球菌ェンテ 口トキシン (S t E)、及びボッリヌス菌ェンテロトキシンからなる群より選択 される、 請求項 3又は 4記載の標的化剤。
6. レクチン類が、 ミヤコグサレクチン、 ハリエニシダレクチン、 ピーナツレク チン、 ダイズレクチン、 ヒマレクチン、 モクワンジュレクチン、 インゲンマメ レクチン、 ドリ コスマメレクチン、 ェンジユマメレクチン、 マッシュノレ一ムレ クチン、 タチナタマメ レクチン、 レンズマメレクチン、エンドゥマメ レクチン、 ソラマメ レクチン、 コムギ胚芽レクチン、 アメ リカャマゴボウレクチン、 ジャ ガイモレクチン、 カブトガニレクチン及びィヌェンジユマメレクチンからなる 群より選択される、 請求項 3記載の標的化剤。
7. 脳神経細胞により取り込まれる物質が、 ファース トブルー、 ジアミジノイエ ロー、 トウノレ一プノレー、 ニューク リアイエロー、 カノレポシァニン d i L、 d i 0、 d i A、 蛍光ミクロスフエア類、 PKH26、 フルォロゴールド、 フルォ ロェメラノレド、 マイクロノレビー、 マイクロエメラルド、 ローダミン Bデキス ト ラン、 バイオサイチン、 プリムリン、 エバンスブルー、 プロビディゥムアイォ ダイド、 ビスベンチマイド、 アルブミン、 破傷風毒、 西洋ヮサビペルォキシダ ーゼ、 及び DAP I (4, _ 6—ジアミジノー 2 _フエ-ルインドール 2 HC 1 ) からなる群より選択される、 請求項 1又は 2記載の標的化剤。
.脳神経細胞により取り込まれる物質がコレラトキシン Bサブュニットである、 請求項 1又は 2記載の標的化剤。
. 脳神経細胞により取り込まれる物質がコムギ胚芽凝集素である、 請求項 1又 は 2記載の標的化剤。
0 . 請求項 1〜9のいずれか 1項に記載の標的化剤及ぴ薬物を含み、 該薬物を 脳神経細胞に標的化するための医薬。
1 . 標的化剤と薬物とが直接結合されている、 請求項 1 0記載の医薬。
2 . 脳脊髄液中に投与される、 請求項 1 0又は 1 1記載の医薬。
3 . セロトニン調節障害に起因する疾患又は障害を治療又は予防するためのも のである、 請求項 1 0 ~ 1 2のいずれか 1項に記載の医薬。
4 . 請求項 1〜 9のいずれか 1項に記載の標的化剤を薬物と結合して医薬を調 製し、 該医薬を患者の脳脊髄液中に投与することを含む、 患者における脳神経 細胞に薬物を標的化するための方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017534598A (ja) * 2014-09-30 2017-11-24 ザ メディカル カレッジ オブ ウィスコンシン インクThe Medical College Of Wisconsin, Inc. 神経系疾患を治療する標的療法のための汎用的なプラットフォーム

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8728478B2 (en) 2008-09-03 2014-05-20 Board Of Trustees Of Michigan State University Immunogenic Escherichia coli heat stable enterotoxin
US9649381B2 (en) 2013-11-06 2017-05-16 Wayne State University Transporter protein-coupled nanodevices for targeted drug delivery

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004060403A2 (en) * 2003-01-06 2004-07-22 Angiochem Inc. Aprotinin and anglos as carriers across the blood-brain barrier

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005535580A (ja) * 2002-04-26 2005-11-24 イアン, エイ. ファーガソン, 血液脳関門を通したポリペプチドの非侵襲的な送達およびエンドサイトーシスリガンドの生体内選択
AU2003268484A1 (en) * 2002-09-06 2004-03-29 The General Hospital Corporation Delivery of therapeutics to the brain and spinal cord
US20050027110A1 (en) * 2003-07-24 2005-02-03 Michael Russell Drug delivery in the nervous system
WO2005094497A2 (en) * 2004-03-24 2005-10-13 Emory University Systemic delivery of therapeutics to central nervous system

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2004060403A2 (en) * 2003-01-06 2004-07-22 Angiochem Inc. Aprotinin and anglos as carriers across the blood-brain barrier

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ALISKY J.M. ET AL.: "Widespread dispersal of cholera toxin subunit b to brain and spinal cord neurons following systemic delivery", EXP. NEUROL., vol. 178, no. 1, 2002, pages 139 - 146, XP003024516 *
SCHWAB M.E. AND THOENEN H.: "Selective binding, uptake, and retrograde transport of tetanus toxin by nerve terminals in the rat iris An electron microscope study using colloidal gold as a tracer", J. CELL BIOL., vol. 77, no. 1, 1978, pages 1 - 13, XP003016616 *
See also references of EP1985311A4 *
ZHANG ET AL: "The distributions and signalling directions of the cerebrospinal fluid contacting neurons in the parenchyma of a rat brain", BRAIN RESEARCH, vol. 989, 2003, pages 1 - 8, XP003016617 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017534598A (ja) * 2014-09-30 2017-11-24 ザ メディカル カレッジ オブ ウィスコンシン インクThe Medical College Of Wisconsin, Inc. 神経系疾患を治療する標的療法のための汎用的なプラットフォーム

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