WO2018021188A1 - 歯周炎治療薬及び歯周炎治療用組成物 - Google Patents

歯周炎治療薬及び歯周炎治療用組成物 Download PDF

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collagen
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大島 光宏
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Definitions

  • the present invention relates to a therapeutic agent for periodontitis and a composition for treating periodontitis.
  • Periodontal disease which is considered to affect about 80% of adults, can be divided into gingivitis and periodontitis.
  • Gingivitis is a disease caused by bacteria and can be treated.
  • periodontitis is a disease in which teeth eventually fall out, and no effective treatment has been established.
  • Periodontitis is considered to be an infection caused by oral resident bacteria, and treatment to remove the bacteria has been continued.
  • about 40% of tooth extraction is caused by periodontitis, and there is still a long way to overcome periodontitis (see, for example, Non-Patent Document 1).
  • collagen is a protein that supports cellular tissues, and plays an important role in the formation of biological tissues such as skin and bone.
  • Collagen is also involved in the formation of periodontal tissue, and when the collagen fibers of the gingiva and periodontal ligament tissue are destroyed by inflammation, the connective tissue adhesion between the teeth and the alveolar bone is lost, and the teeth fall out .
  • the inventors have previously developed a three-dimensional culture system in which degradation of collagen in periodontal tissue can be evaluated in vitro under conditions close to in vivo (see Patent Document 1).
  • An object of the present invention is to provide a therapeutic agent for periodontitis that can effectively treat periodontitis.
  • the present invention is as follows.
  • the HGF signal inhibitor is an HGF specific binding substance, an HGF expression inhibitor, an HGF activating enzyme specific binding substance, an HGF activating enzyme expression inhibitor, an HGF activating enzyme inhibitor, or a c-Met specific
  • the therapeutic agent for periodontitis according to (1) selected from the group consisting of a binding substance, a c-Met expression inhibitor and a c-Met inhibitor.
  • a composition for treating periodontitis comprising the therapeutic agent for periodontitis according to (1) or (2) and a pharmaceutically acceptable carrier.
  • a therapeutic agent for periodontitis that can effectively treat periodontitis can be provided.
  • FIG. 1 is a figure explaining the collagen gel three-dimensional culture system of a gingival fibroblast.
  • A) to (h) are photographs of each collagen gel incubated in Experimental Example 1.
  • A) And (b) is a microscope picture which shows the result of the hematoxylin eosin dyeing
  • FIG. It is a graph which shows the fixed_quantity
  • A) And (b) is the photograph which image
  • FIG. (A) to (f) are photographs of each collagen gel incubated in Experimental Example 4.
  • A) And (b) is a microscope picture which shows the result of the hematoxylin eosin dyeing
  • Periodontitis patient-derived gingival fibroblasts and a test substance are added to a collagen gel and poured into a petri dish. Subsequently, the collagen gel is hardened by incubating at 37 ° C. for 30 minutes. Subsequently, gingival epithelial cells from a periodontitis patient are seeded on the cured collagen gel and incubated overnight.
  • the collagen gel is peeled off from the petri dish and floated.
  • the test substance is also added to the medium floating the collagen gel.
  • suspension culture is continued for 5 days.
  • the collagen gel is decomposed and contracted by various factors produced by the interaction between gingival fibroblasts and gingival epithelial cells.
  • the activity of the gingival fibroblasts and gingival epithelial cells is affected, and as a result, the degradation amount of the collagen gel changes.
  • the remaining collagen amount is quantified on the fifth day of suspension culture.
  • the gingival epithelial cells may be layered by placing the gel on the heel at this stage and exposing the surface to air.
  • the gel is fixed in 10% formalin.
  • This gel can be embedded in paraffin to prepare a sliced slice, and can be stained and observed under a microscope.
  • gingival fibroblasts can be three-dimensionally cultured in collagen gel. Moreover, the influence of the test substance on the degradation of collagen can be evaluated.
  • the present invention provides a therapeutic agent for periodontitis containing an HGF signal inhibitor as an active ingredient.
  • the inventors screened substances that affect collagen degradation in periodontal tissues of periodontitis patients using the above-described collagen gel three-dimensional culture system. As a result, as described later in Examples, it was found that an HGF signal inhibitor significantly suppresses the degradation of collagen in a collagen gel three-dimensional culture system. This result shows that the HGF signal inhibitor significantly suppresses the degradation of collagen in the periodontal tissues of periodontitis patients even in vivo.
  • periodontitis can be effectively treated.
  • an effective treatment for periodontitis has not been established, but according to the periodontitis therapeutic agent of this embodiment, it is possible to treat periodontitis with a molecular target drug based on a biological basis. Become.
  • HGF signal is transmitted as follows. First, an HGF proform (single-chain type) is activated by a serine protease (HGF activating enzyme) such as an HGF activator, urokinase, or cathepsin G to be a double-stranded type. Subsequently, HGF binds to its receptor, c-Met, to form a c-Met dimer. Subsequently, a series of signals are transmitted starting from autophosphorylation of tyrosine residues in the intracellular domain of c-Met.
  • HGF activating enzyme such as an HGF activator, urokinase, or cathepsin G
  • HGF signal inhibitor any substance that blocks the above-described series of signal transduction pathways at any stage can be used without particular limitation.
  • HGF signal inhibitors include HGF specific binding substances, HGF expression inhibitors, HGF activating enzyme specific binding substances, HGF activating enzyme expression inhibitors, HGF activating enzyme inhibitors, c-Met specific binding. Substance, c-Met expression inhibitor, c-Met inhibitor and the like.
  • HGF-specific binding substances include those that specifically bind to the above-described HGF proform and inhibit the activation of HGF by the above-mentioned HGF-activating enzyme, and specifically bind to HGF and bind between HGF and c-MET. Examples include those that inhibit binding, and those that specifically bind to HGF and block signal transduction downstream of c-MET.
  • HGF activating enzyme-specific binding substance examples include those that specifically bind to HGF activating enzymes such as HGF activator, urokinase, cathepsin G and the like and inhibit the activation of HGF.
  • c-Met specific binding substances include those that specifically bind to c-Met and inhibit the binding of HGF and c-MET, and those that specifically bind to c-Met and downstream of c-MET. Examples include those that block signal transmission.
  • specific binding substances include antibodies, antibody fragments, aptamers and the like.
  • the antibody can be produced, for example, by immunizing an animal such as a mouse with HGF protein, HGF activating enzyme, c-Met protein or a fragment thereof as an antigen. Alternatively, for example, it can be prepared by screening a phage library. Examples of antibody fragments include Fv, Fab, scFv and the like. The above antibody is preferably a monoclonal antibody. A commercially available antibody may also be used.
  • An aptamer is a substance having a specific binding ability to a target substance.
  • aptamers include nucleic acid aptamers and peptide aptamers.
  • the nucleic acid aptamer having a specific binding ability to the target peptide can be selected by, for example, the systematic evolution of ligand by exponential enrichment (SELEX) method.
  • Peptide aptamers having specific binding ability to the target peptide can be selected by, for example, the two-hybrid method using yeast.
  • More specific HGF-specific binding substances include, for example, a humanized antibody (type “AV299”, also known as “ficratuzumab”, Abeo Oncology), a human antibody (type “AMG102”, also known as “rilotumumab (rilotumumab) ) ", Amgen), and nucleic acid aptamers described in JP-A-2006-149302.
  • AV299 also known as “ficratuzumab”, Abeo Oncology
  • AMG102 also known as “rilotumumab (rilotumumab) ) ", Amgen
  • nucleic acid aptamers described in JP-A-2006-149302.
  • HGF activating enzyme-specific binding substance for example, an anti-HGF activator (HGFA) antibody described in International Publication No. 2011/049868 can be mentioned.
  • the HGF activating enzyme-specific binding substance may be a specific binding substance for urokinase, cathepsin G, etc. that activates HGF.
  • c-Met-specific binding substances for example, nucleic acid aptamers described in International Publication No. 2012/014890, competitive inhibitors of c-Met (type “NK4”, Kringle Pharma Co., Ltd.) ) And the like.
  • NK4 is a competitive antagonist for HGF.
  • Examples of the expression inhibitor include siRNA, shRNA, miRNA, ribozyme, antisense nucleic acid, low molecular weight compound, factor that inhibits the expression of HGF and c-Met, and the like.
  • SiRNA small interfering RNA
  • RISC RNA-induced silencing complex
  • sense strand and antisense strand oligonucleotides are respectively synthesized by a DNA / RNA automatic synthesizer and denatured in an appropriate annealing buffer at 90-95 ° C. for about 1 minute, and then at 30-70 ° C. For about 1-8 hours.
  • ShRNA short hairpin RNA
  • shRNA is a hairpin RNA sequence used for gene silencing by RNA interference.
  • shRNA may be introduced into cells by a vector and expressed by U6 promoter or H1 promoter, or an oligonucleotide having shRNA sequence may be synthesized by a DNA / RNA automatic synthesizer and self-annealed in the same manner as siRNA. May also be prepared.
  • the shRNA hairpin structure introduced into the cell is cleaved into siRNA and binds to the RNA-induced silencing complex (RISC). This complex binds to and cleaves mRNA having a sequence complementary to siRNA. This suppresses gene expression in a sequence-specific manner.
  • RISC RNA-induced silencing complex
  • MiRNA is a functional nucleic acid encoded on the genome and finally converted into a microRNA of about 20 bases through a multi-step production process. miRNAs are classified as functional ncRNAs (non-coding RNAs, non-coding RNAs: generic names for RNAs that are not translated into proteins) and play an important role in life phenomena that regulate the expression of other genes. Yes. By administering miRNA having a specific base sequence to a living body, the expression of HGF, HGF activating enzyme and c-Met can be inhibited.
  • Ribozyme is RNA having catalytic activity. Although some ribozymes have various activities, research on ribozymes as enzymes that cleave RNA has made it possible to design ribozymes for the purpose of site-specific cleavage of RNA.
  • the ribozyme may be a group I intron type, a size of 400 nucleotides or more such as M1 RNA contained in RNaseP, or may be about 40 nucleotides called a hammerhead type, a hairpin type, or the like.
  • An antisense nucleic acid is a nucleic acid complementary to a target sequence.
  • Antisense nucleic acid inhibits transcription initiation by triplex formation, suppresses transcription by hybridization with a site where an open loop structure is locally formed by RNA polymerase, inhibits transcription by hybridization with RNA that is being synthesized, Inhibition of splicing by hybridization at the junction of intron and exon, suppression of splicing by hybridization with spliceosome formation site, suppression of transition from nucleus to cytoplasm by hybridization with mRNA, capping site and poly (A) addition site Suppression of splicing by hybridization with a protein, suppression of translation initiation by hybridization with a translation initiation factor binding site, suppression of translation by hybridization with a ribosome binding site near the initiation codon, translation region of mRNA and polysome binding site Hybridization outgrowth inhibitory peptide chain by the, by gene silencing due hybridization interaction site between a nucleic acid and a
  • SiRNA, shRNA, miRNA, ribozyme and antisense nucleic acid may contain various chemical modifications in order to improve stability and activity.
  • the phosphate residue may be substituted with a chemically modified phosphate residue such as phosphorothioate (PS), methylphosphonate, phosphorodithionate, and the like.
  • PS phosphorothioate
  • methylphosphonate phosphorodithionate
  • you may comprise at least one part with nucleic acid analogs, such as a peptide nucleic acid (PNA).
  • PNA peptide nucleic acid
  • HGF expression inhibitors include, for example, HGF-specific siRNA, shRNA, ribozyme or antisense nucleic acid, miR-1991-3p, miR-26a, valproic acid, transforming growth factor (TGF) - ⁇ , etc. Is mentioned.
  • HGF activating enzyme expression inhibitors include, for example, HGF activating enzyme specific siRNA, shRNA, miRNA, ribozyme, antisense nucleic acid, and the like.
  • c-Met expression inhibitors include, for example, c-Met specific siRNA, shRNA, miRNA, ribozyme or antisense nucleic acid.
  • HGF activating enzyme inhibitor An HGF-activating enzyme inhibitor is a substance that inhibits an enzyme that activates a HGF proform (single-stranded type) to change it into a double-stranded type.
  • HGF activator inhibitor include HGF activator inhibitor type-1, HGF activator inhibitor type-2, antibodies against HGF activator (for example, anti-HGFA antibody) and the like.
  • C-Met inhibitor is a small molecule compound that blocks signal transduction downstream of c-Met.
  • PHA665752 (CAS number: 477575-56-7), Quercetin (CAS number: 117-39-5), MSC2156119J (CAS number: 11000598-30-8), Tivantinib (CAS number: 905854-) 02-6), XL880 (CAS number: 899217-64-7), PF-02341066 (CAS number: 877399-52-5), Mao-to which is a kind of Chinese herbal medicine, and the like.
  • An HGF signal inhibitor as exemplified above can be used as a therapeutic agent for periodontitis.
  • composition for periodontitis treatment provides a composition for treating periodontitis comprising the above-mentioned therapeutic agent for periodontitis and a pharmaceutically acceptable carrier.
  • composition for periodontitis treatment of this embodiment may be formulated into a dosage form used orally or a dosage form used parenterally.
  • dosage form used orally examples include tablets, capsules, elixirs, microcapsules and the like.
  • dosage forms used parenterally include injections, ointments, patches and the like.
  • those commonly used for preparations can be used without particular limitation, for example, solvents such as sterilized water and physiological saline; binders such as gelatin, corn starch, tragacanth gum and gum arabic, Excipients such as crystalline cellulose; swelling agents such as alginic acid and the like.
  • composition for periodontitis treatment may contain an additive.
  • Additives include lubricants such as magnesium stearate; sweeteners such as sucrose, lactose and saccharin; flavoring agents such as peppermint and red oil; stabilizers for benzyl alcohol and phenol; buffers such as phosphate and sodium acetate Agents; solubilizing agents such as benzyl benzoate and benzyl alcohol; antioxidants; preservatives; surfactants;
  • a composition for treating periodontitis can be formulated by combining the above pharmaceutically acceptable carriers and additives as appropriate and mixing them in a generally accepted unit dosage form.
  • solvent for injection examples include isotonic solutions containing adjuvants such as physiological saline, glucose, D-sorbitol, D-mannose, D-mannitol and sodium chloride.
  • Solvents for injections may contain alcohols such as ethanol; polyalcohols such as propylene glycol and polyethylene glycol; nonionic surfactants such as polysorbate 80 (trademark) and HCO-50.
  • the administration to the patient includes, for example, local administration to the gingiva.
  • Preferred dosage forms include injections, ointments, patches and the like.
  • the dose of the composition for treating periodontitis varies depending on the weight and age of the patient, the administration method, etc., but those skilled in the art can appropriately select an appropriate dose.
  • the daily dose is, for example, about 1 ⁇ g to 1 mg of active ingredient (site)
  • the above-mentioned therapeutic agent for periodontitis may be administered locally.
  • the composition for periodontitis treatment may be administered once or may be divided into a plurality of times.
  • the present invention provides a method for treating periodontitis, comprising the step of administering an effective amount of an HGF signal inhibitor to a patient in need of treatment.
  • the present invention provides an HGF signal inhibitor for the treatment of periodontitis.
  • the present invention provides the use of an HGF signal inhibitor for producing a therapeutic agent for periodontitis.
  • examples of the HGF signal inhibitor include those described above.
  • the obtained gingival fibroblasts are once cultured in the above-described collagen gel three-dimensional culture system, and collagen resolution is observed, and the collagen gel is extremely degraded (collagen gel is degraded and contracted). Screened and used for experiments.
  • gingival fibroblasts that extremely degrade the collagen gel gingival fibroblasts in which a collagen gel having a diameter of 35 mm contracted to about 3 mm in diameter were selected.
  • gingival fibroblasts having a low collagen gel resolution (hereinafter sometimes referred to as “normal gingival fibroblasts”) were used as controls. Gingival fibroblasts in which the contraction of the collagen gel having a diameter of 35 mm remained to about 10 mm in diameter was used as normal gingival fibroblasts.
  • gingival fibroblasts that extremely degrade collagen gel are obtained from the gums of periodontitis patients when cultured in a collagen gel three-dimensional culture system. Yes.
  • gingival fibroblasts that extremely degrade collagen cannot be obtained from the gums of healthy individuals.
  • gingival fibroblasts that extremely degrade the above-described collagen gel were mixed with these collagen mixed solutions, and seeded in a 6-well plate so that the cell density was 2.5 ⁇ 10 5 cells / well. Subsequently, the collagen gel was hardened by incubation at 37 ° C. for 30 minutes.
  • the above-mentioned gingival epithelial cells were dispersed by trypsin treatment, and then seeded at 2 ⁇ 10 5 cells / well on the collagen gel to form a single layer of epithelial cells.
  • a collagen gel similar to that described above was also prepared except that the normal gingival fibroblasts described above were used instead of the gingival fibroblasts that extremely degraded the collagen gel.
  • each prepared collagen gel was incubated at 37 ° C., and after 24 hours, the collagen gel was peeled off from the plate, and the gel was suspended (culture 1st day).
  • Each test substance HGF neutralizing antibody and HGF having the same concentration as described above was added to the medium.
  • the collagen gel suspension culture was continued at 37 ° C., and the collagen gel was observed on the fifth day after the start of suspension culture.
  • FIGS. 2 (a) to (h) are photographs of each collagen gel taken on the fifth day after the start of suspension culture.
  • the mass suspended in each well is a collagen gel.
  • FIGS. 2 (a) to 2 (d) are results of a collagen gel containing gingival fibroblasts that extremely degrade the collagen gel.
  • FIGS. 2 (e) to 2 (h) show the results of a collagen gel containing normal gingival fibroblasts.
  • FIGS. 2 (a) and 2 (e) show the results of the sample (control) not containing the test substance
  • FIGS. 2 (b) and 2 (f) show that HGF was added to a final concentration of 25 ng / mL
  • 2 (c) and (g) are the results of the sample to which HGF was added to a final concentration of 50 ng / mL
  • FIGS. 2 (d) and (h) show the HGF neutralizing antibody. It is the result of the sample added so that it may become final concentration 20microgram / mL.
  • FIGS. 2 (e) to (h) no difference was observed in any collagen gel. This result shows that there is no difference in collagen degradation even when HGF or HGF neutralizing antibody is added to a collagen gel containing normal gingival fibroblasts.
  • FIGS. 2 (a) and 2 (d) were fixed with paraformaldehyde and embedded in paraffin to prepare a sliced section. Subsequently, these sliced sections were stained with hematoxylin and eosin and observed with a microscope.
  • 3A and 3B are photomicrographs showing the results of hematoxylin and eosin staining.
  • Fig.3 (a) is a photograph which shows the dyeing
  • FIG.3 (b) is a photograph which shows the dyeing
  • FIG. 3A As a result, as shown in FIG. 3A, in the control collagen gel, it was observed that the cells decomposed the collagen and voids were formed around the cells. In FIG. 3A, the gap is indicated by an arrowhead. On the other hand, as shown in FIG. 3 (b), in the collagen gel to which the HGF neutralizing antibody was added, almost no voids were observed around the cells. This result further supports that the HGF signal inhibitor suppresses the degradation of collagen in the periodontal tissues of periodontitis patients.
  • gingival fibroblasts that extremely degrade the collagen gel were mixed into these collagen mixed solutions, and a 6-well plate was prepared so that the cell density was 2.5 ⁇ 10 5 cells / well. Sowing. Subsequently, the collagen gel was hardened by incubation at 37 ° C. for 30 minutes.
  • gingival epithelial cells similar to those in Experimental Example 1 were dispersed by trypsin treatment, and then seeded at 2 ⁇ 10 5 cells / well on the collagen gel to form a single layer of epithelial cells.
  • each prepared collagen gel was incubated at 37 ° C., and after 24 hours, the collagen gel was peeled off from the plate, and the gel was suspended (culture 1st day).
  • the HGF neutralizing antibody at the same concentration as described above was added to the culture medium of the test group. Subsequently, the collagen gel suspension culture was continued at 37 ° C.
  • Collagen gel was collected 5 days after the start of suspension culture, and the amount of collagen remaining in the gel was quantified. The collected gel was solubilized by heat treatment to quantify collagen. A commercially available kit (trade name “Sircol Soluble / Insoluble Collagen Assay Kit”, manufactured by Biocolor) was used for the quantification of collagen.
  • FIG. 4 is a graph showing the quantified amount of collagen.
  • “PAF” indicates the result of collagen gel in which gingival fibroblasts that extremely degrade the collagen gel are seeded in collagen gel
  • “nonPAF” indicates that normal gingival fibroblasts are seeded in collagen gel. The result of the collagen gel was shown.
  • gingival fibroblasts that extremely degrade the collagen gel were mixed into these collagen mixed solutions, and a 6-well plate was prepared so that the cell density was 2.5 ⁇ 10 5 cells / well. Sowing. Subsequently, the collagen gel was hardened by incubation at 37 ° C. for 30 minutes. Two types of cells were used as gingival fibroblasts that extremely degrade the collagen gel (hereinafter referred to as “PAF1” and “PAF2”).
  • gingival epithelial cells similar to those in Experimental Example 1 were dispersed by trypsin treatment, and then seeded at 2 ⁇ 10 5 cells / well on the collagen gel to form a single layer of epithelial cells.
  • each prepared collagen gel was incubated at 37 ° C., and after 24 hours, the collagen gel was peeled off from the plate, and the gel was suspended (culture 1st day).
  • the HGF neutralizing antibody at the same concentration as described above was added to the culture medium of the test group. Subsequently, the collagen gel suspension culture was continued at 37 ° C.
  • FIGS. 5A and 5B are photographs of the collected collagen gel.
  • FIG. 5A shows the result using the above-described PAF1
  • FIG. 5B shows the result using the above-described PAF2.
  • control indicates a control collagen gel
  • HGF indicates a collagen gel added with HGF
  • HGF neutralizing antibody indicates in HGF. It shows that it is a collagen gel to which a Japanese antibody is added.
  • Table 1 below shows the results of measuring the mass of each collagen gel.
  • the collagen gel to which HGF was added significantly promoted the degradation of the collagen gel. Furthermore, in the collagen gel to which the HGF neutralizing antibody was added, the degradation of the collagen gel was remarkably suppressed. This result further supports that the HGF signal inhibitor suppresses the degradation of collagen in the periodontal tissues of periodontitis patients in vivo.
  • IL1A and IL1B were significantly reduced by the addition of the HGF neutralizing antibody.
  • IL1A and IL1B are known to induce the production of matrix metalloproteinases (MMPs) in fibroblasts.
  • MMPs matrix metalloproteinases
  • the inventors have previously revealed that IL-1 ⁇ and IL-1 ⁇ derived from gingival epithelial cells promote collagenase production (mainly MMP-1) in the periodontal ligament and gingival fibroblasts. Both IL-1 ⁇ and IL-1 ⁇ are known to induce HGF production in fibroblasts. Therefore, the expression of IL1A and IL1B markedly decreased by the addition of the HGF neutralizing antibody further supports that the HGF signal inhibitor is effective as a therapeutic agent for periodontitis.
  • the expression of PLAU was significantly reduced by the addition of the HGF neutralizing antibody.
  • the urokinase-type plasminogen activator (uPA) which is a gene product of PLAU, is involved in the activation of many MMPs through activating plasminogen to plasmin. Further, uPA also has a role of converting a single-stranded HGF proform into a double-stranded active form. Therefore, the significant decrease in PLAU expression due to the addition of the HGF neutralizing antibody further supports that the HGF signal inhibitor is effective as a therapeutic agent for periodontitis.
  • the expression of various cancer markers, invasion promoting factors, and other cancer-related genes was significantly reduced by the addition of the HGF neutralizing antibody.
  • the expression of KRT6A, S100A12, YWHAZ, CSTA, LAMA3, LAMB3, LAMC2, EMP1, CCND2, CEACAM6, CTSV, MMP10, KLK7, HBEGF, RIOK3, FGFBP1, and MALAT1 was significantly reduced.
  • the inventors have previously shown that periodontitis-related fibroblasts (PAFs), which are thought to be periodontitis-causing cells, highly express genes similar to cancer-related fibroblasts. Therefore, the significant decrease in the expression of cancer-related genes by the addition of the HGF neutralizing antibody further supports that the HGF signal inhibitor is effective as a therapeutic agent for periodontitis.
  • PAFs periodontitis-related fibroblasts
  • AREG is notable as an exacerbation factor of periodontitis because of its association with rheumatoid arthritis. Therefore, the significant decrease in the expression of AREG by the addition of the HGF neutralizing antibody further supports that the HGF signal inhibitor is effective as a therapeutic agent for periodontitis.
  • HGF neutralizing antibody significantly reduced the expression of SERPINEB2, F3, and VEGFA, which have been reported to be related to periodontitis.
  • FLT1 which is one of VEGFA receptors, was previously found by the inventors as a candidate gene for causative periodontitis. Therefore, the expression of SERPINEB2, F3, and VEGFA markedly decreased by the addition of the HGF neutralizing antibody further supports that the HGF signal inhibitor is effective as a therapeutic agent for periodontitis.
  • the obtained gingival fibroblasts are once cultured in the above-described collagen gel three-dimensional culture system, and collagen resolution is observed, and the collagen gel is extremely degraded (collagen gel is degraded and contracted). Screened and used for experiments.
  • gingival fibroblasts that extremely degrade the collagen gel gingival fibroblasts in which a collagen gel having a diameter of 35 mm contracted to about 3 mm in diameter were selected.
  • human gingival epithelial cells prepared in the same manner as in Experimental Example 1 were dispersed by trypsin treatment, and then seeded at 2 ⁇ 10 5 cells / well on the above collagen gel to form a single layer of epithelial cells. Formed. Two types of cells were used as human gingival epithelial cells (hereinafter referred to as “SAF1” and “SAF2”).
  • each prepared collagen gel was incubated at 37 ° C., and after 24 hours, the collagen gel was peeled off from the plate, and the gel was suspended (culture 1st day).
  • the HGF neutralizing antibody at the same concentration as described above was added to the culture medium of the test group. Subsequently, the collagen gel suspension culture was continued at 37 ° C.
  • FIGS. 6D to 6F show the results using the SAF2.
  • FIGS. 6 (a) and 6 (d) show the results of the sample (control) not containing the test substance
  • FIGS. 6 (b) and 6 (e) show that HGF was added to a final concentration of 50 ng / mL
  • FIGS. 6 (c) and 6 (f) show the results of the sample to which the HGF neutralizing antibody was added to a final concentration of 20 ⁇ g / mL.
  • FIGS. 7 (a) and (b) are micrographs showing the results of hematoxylin and eosin staining, corresponding to the collagen gels of FIGS. 6 (a) and (c), respectively.
  • FIG. 7A shows the result of a sample (control) not containing a test substance
  • FIG. 7B shows the result of a sample to which an HGF neutralizing antibody was added to a final concentration of 20 ⁇ g / mL.
  • a therapeutic agent for periodontitis that can effectively treat periodontitis can be provided.

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Abstract

肝細胞増殖因子(HGF)シグナル阻害剤を有効成分として含有する歯周炎治療薬。

Description

歯周炎治療薬及び歯周炎治療用組成物
 本発明は、歯周炎治療薬及び歯周炎治療用組成物に関する。本願は、2016年7月26日に、日本に出願された特願2016-146593号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
 成人の約8割が罹患しているとされる歯周病は、歯肉炎と歯周炎に分けられる。歯肉炎は細菌を原因とする疾患であり、治療することができる。一方、歯周炎は最終的に歯が抜け落ちてしまう疾患であり、有効な治療法が確立されていない。
 従来、歯周炎は口腔常在菌による感染症であると考えられ、菌を除去する治療が続けられてきた。しかしながら、抜歯の約40%が歯周炎によるものであり、歯周炎の克服にはまだまだ長い道のりが残されている(例えば、非特許文献1を参照)。
 ところで、コラーゲンは細胞組織を支えるタンパク質であり、皮膚や骨等の生体組織の形成において重要な役割を果たしている。コラーゲンは、歯周組織の形成にも関与しており、歯肉及び歯根膜組織のコラーゲン線維が炎症によって破壊されると、歯と歯槽骨との結合組織性付着が喪失し、歯の脱落が起こる。発明者らは以前に、歯周組織におけるコラーゲンの分解をインビボに近い条件で、インビトロにおいて評価することができる三次元培養系を開発した(特許文献1を参照)。
特許第5679140号公報
大島 光宏、山口 洋子、歯周炎薬物治療のパラダイムシフト、Folia pharmacologica Japonica 141(6)、314-320、2013.
 本発明は、歯周炎を効果的に治療することができる歯周炎治療薬を提供することを目的とする。
 本発明は以下の通りである。
(1)肝細胞増殖因子(HGF)シグナル阻害剤を有効成分として含有する歯周炎治療薬。
(2)前記HGFシグナル阻害剤が、HGF特異的結合物質、HGF発現阻害剤、HGF活性化酵素特異的結合物質、HGF活性化酵素発現阻害剤、HGF活性化酵素阻害剤、c-Met特異的結合物質、c-Met発現阻害剤及びc-Met阻害剤からなる群より選択される、(1)に記載の歯周炎治療薬。
(3)(1)又は(2)に記載の歯周炎治療薬及び薬学的に許容可能な担体を含む歯周炎治療用組成物。
 本発明によれば、歯周炎を効果的に治療することができる歯周炎治療薬を提供することができる。
(a)~(d)は、歯肉線維芽細胞のコラーゲンゲル三次元培養系を説明する図である。 (a)~(h)は、実験例1においてインキュベートした各コラーゲンゲルを撮影した写真である。 (a)及び(b)は、実験例1におけるコラーゲンゲルの薄切切片のヘマトキシリン・エオジン染色の結果を示す顕微鏡写真である。 実験例2におけるコラーゲンの定量結果を示すグラフである。 (a)及び(b)は、実験例3においてインキュベート後回収した各コラーゲンゲルを撮影した写真である。 (a)~(f)は、実験例4においてインキュベートした各コラーゲンゲルを撮影した写真である。 (a)及び(b)は、実験例4におけるコラーゲンゲルの薄切切片のヘマトキシリン・エオジン染色の結果を示す顕微鏡写真である。
[コラーゲンゲル三次元培養系]
 まず、発明者らが以前に開発した、歯肉線維芽細胞のコラーゲンゲル三次元培養系について図1(a)~(d)を参照しながら説明する。この培養系は、歯周組織におけるコラーゲンの分解に対する被験物質の影響をインビトロにおいて評価することができ、インビボに近い結果を得ることができるものである。
 まず、図1(a)に示すように、コラーゲンゲルの中に歯周炎患者由来の歯肉線維芽細胞及び被験物質を添加し、シャーレに注ぐ。続いて、37℃で30分インキュベートし、コラーゲンゲルを硬化させる。続いて、硬化したコラーゲンゲル上に歯周炎患者由来の歯肉上皮細胞を播種し、一晩インキュベートする。
 続いて、図1(b)に示すように、シャーレからコラーゲンゲルを剥がして浮かせる。この際、コラーゲンゲルを浮かべる培地中にも被験物質を添加する。続いて、5日間浮遊培養を継続する。この間に、歯肉線維芽細胞と歯肉上皮細胞との相互作用により産生される各種因子によってコラーゲンゲルが分解され収縮する。また、培地中に添加した被験物質によっては、上記の歯肉線維芽細胞及び歯肉上皮細胞の活動に影響を与え、その結果コラーゲンゲルの分解量が変化する。
 続いて、図1(c)に示すように、浮遊培養5日目に、残存するコラーゲン量を定量する。あるいは、この段階でゲルを籠の上に載せて表面を空気に曝して、歯肉上皮細胞の重層化を行ってもよい。
 続いて、図1(d)に示すように、10%ホルマリン中にゲルを入れて固定する。このゲルは、パラフィン包埋して薄切切片を作製し、各種染色及び顕微鏡観察することができる。
 以上のようにして、歯肉線維芽細胞をコラーゲンゲル三次元培養することができる。また、コラーゲンの分解に対する被験物質の影響を評価することができる。
[歯周炎治療薬]
 1実施形態において本発明は、HGFシグナル阻害剤を有効成分として含有する歯周炎治療薬を提供する。
 発明者らは、上述したコラーゲンゲル三次元培養系を用いて、歯周炎患者の歯周組織におけるコラーゲン分解に影響を与える物質をスクリーニングした。その結果、実施例において後述するように、HGFシグナル阻害剤が、コラーゲンゲル三次元培養系におけるコラーゲンの分解を顕著に抑制することを見出した。この結果は、インビボにおいても、HGFシグナル阻害剤が、歯周炎患者の歯周組織におけるコラーゲンの分解を顕著に抑制することを示す。
 したがって、本実施形態の歯周炎治療薬によれば、歯周炎を効果的に治療することができる。現在、歯周炎の有効な治療法は確立されていないが、本実施形態の歯周炎治療薬によれば、生物学的な根拠に基づいた分子標的薬による歯周炎の治療が可能となる。
 HGFのシグナルは次のようにして伝達される。まず、HGFのプロフォーム(1本鎖型)が、HGFアクチベーター、ウロキナーゼ、カテプシンG等のセリンプロテアーゼ(HGF活性化酵素)により活性化されて2本鎖型となる。続いて、HGFがその受容体であるc-Metに結合してc-Metの2量体が形成される。続いて、c-Metの細胞内ドメインのチロシン残基の自己リン酸化を起点として一連のシグナルが伝達される。
 HGFシグナル阻害剤としては、上記の一連のシグナル伝達経路をいずれかの段階で遮断する物質であれば特に制限されず用いることができる。HGFシグナル阻害剤としては、例えば、HGF特異的結合物質、HGF発現阻害剤、HGF活性化酵素特異的結合物質、HGF活性化酵素発現阻害剤、HGF活性化酵素阻害剤、c-Met特異的結合物質、c-Met発現阻害剤、c-Met阻害剤等が挙げられる。
(特異的結合物質)
 HGF特異的結合物質としては、上述したHGFのプロフォームに特異的に結合し上述したHGF活性化酵素によるHGFの活性化を阻害するもの、HGFに特異的に結合しHGFとc-METとの結合を阻害するもの、HGFに特異的に結合しc-METの下流へのシグナル伝達を遮断するもの等が挙げられる。
 また、HGF活性化酵素特異的結合物質としては、上述した、HGFアクチベーター、ウロキナーゼ、カテプシンG等のHGF活性化酵素に特異的に結合しHGFの活性化を阻害するもの等が挙げられる。
 また、c-Met特異的結合物質としては、c-Metに特異的に結合しHGFとc-METとの結合を阻害するもの、c-Metに特異的に結合しc-METの下流へのシグナル伝達を遮断するもの等が挙げられる。
 ここで、特異的結合物質としては、抗体、抗体断片、アプタマー等が挙げられる。抗体は、例えば、マウス等の動物に、HGFタンパク質、HGF活性化酵素、c-Metタンパク質又はそれらの断片を抗原として免疫することによって作製することができる。あるいは、例えば、ファージライブラリーのスクリーニングにより作製することができる。抗体断片としては、Fv、Fab、scFv等が挙げられる。上記の抗体は、モノクローナル抗体であることが好ましい。また、市販の抗体であってもよい。
 アプタマーとは、標的物質に対する特異的結合能を有する物質である。アプタマーとしては、核酸アプタマー、ペプチドアプタマー等が挙げられる。標的ペプチドに特異的結合能を有する核酸アプタマーは、例えば、systematic evolution of ligand by exponential enrichment(SELEX)法等により選別することができる。また、標的ペプチドに特異的結合能を有するペプチドアプタマーは、例えば酵母を用いたTwo-hybrid法等により選別することができる。
 より具体的なHGF特異的結合物質としては、例えば、ヒト化抗体(型式「AV299」、別名「フィクラツズマブ(ficlatuzumab)」、アベオ・オンコロジー社)、ヒト抗体(型式「AMG102」、別名「リロツムマブ(rilotumumab)」、アムジェン社)、特開2006-149302号公報に記載された核酸アプタマー等が挙げられる。
 また、より具体的なHGF活性化酵素特異的結合物質としては、例えば、国際公開第2011/049868号に記載された抗HGFアクチベーター(HGFA)抗体等が挙げられる。HGF活性化酵素特異的結合物質は、HGFを活性化する、ウロキナーゼ、カテプシンG等に対する特異的結合物質であってもよい。
 また、より具体的なc-Met特異的結合物質としては、例えば、国際公開第2012/014890号に記載された核酸アプタマー、c-Metの競合的阻害剤(型式「NK4」、クリングルファーマ株式会社)等が挙げられる。なお、NK4はHGFに対する競合的アンタゴニストである。
(発現阻害剤)
 発現阻害剤としては、例えば、siRNA、shRNA、miRNA、リボザイム、アンチセンス核酸、低分子化合物、HGFやc-Metの発現を阻害する因子等が挙げられる。これらの発現阻害物質を生体に投与することにより、HGF、HGF活性化酵素、c-Metの発現を阻害することができる。その結果、HGFシグナルを阻害し、歯周炎を治療することができる。
 siRNA(small interfering RNA)は、RNA干渉による遺伝子サイレンシングのために用いられる21~23塩基対の低分子2本鎖RNAである。細胞内に導入されたsiRNAは、RNA誘導サイレンシング複合体(RISC)と結合する。この複合体はsiRNAと相補的な配列を持つmRNAに結合し切断する。これにより、配列特異的に遺伝子の発現を抑制する。
 siRNAは、センス鎖及びアンチセンス鎖オリゴヌクレオチドをDNA/RNA自動合成機でそれぞれ合成し、例えば、適当なアニーリング緩衝液中、90~95℃で約1分程度変性させた後、30~70℃で約1~8時間アニーリングさせることにより調製することができる。
 shRNA(short hairpin RNA)は、RNA干渉による遺伝子サイレンシングのために用いられるヘアピン型のRNA配列である。shRNAは、ベクターによって細胞に導入し、U6プロモーター又はH1プロモーターで発現させてもよいし、shRNA配列を有するオリゴヌクレオチドをDNA/RNA自動合成機で合成し、siRNAと同様の方法によりセルフアニーリングさせることによって調製してもよい。細胞内に導入されたshRNAのヘアピン構造は、siRNAへと切断され、RNA誘導サイレンシング複合体(RISC)と結合する。この複合体はsiRNAと相補的な配列を持つmRNAに結合し切断する。これにより、配列特異的に遺伝子の発現を抑制する。
 miRNA(microRNA、マイクロRNA)は、ゲノム上にコードされ、多段階的な生成過程を経て最終的に約20塩基の微小RNAとなる機能性核酸である。miRNAは、機能性のncRNA(non-coding RNA、非コードRNA:タンパク質に翻訳されないRNAの総称)に分類されており、他の遺伝子の発現を調節するという、生命現象において重要な役割を担っている。特定の塩基配列を有するmiRNAを生体に投与することにより、HGF、HGF活性化酵素、c-Metの発現を阻害することができる。
 リボザイムは、触媒活性を有するRNAである。リボザイムには種々の活性を有するものがあるが、RNAを切断する酵素としてのリボザイムの研究により、RNAの部位特異的な切断を目的とするリボザイムの設計が可能となっている。リボザイムは、グループIイントロン型、RNasePに含まれるM1RNA等の400ヌクレオチド以上の大きさのものであってもよく、ハンマーヘッド型、ヘアピン型等と呼ばれる40ヌクレオチド程度のものであってもよい。
 アンチセンス核酸は、標的配列に相補的な核酸である。アンチセンス核酸は、三重鎖形成による転写開始阻害、RNAポリメラーゼによって局部的に開状ループ構造が形成された部位とのハイブリッド形成による転写抑制、合成の進みつつあるRNAとのハイブリッド形成による転写阻害、イントロンとエクソンとの接合点でのハイブリッド形成によるスプライシング抑制、スプライソソーム形成部位とのハイブリッド形成によるスプライシング抑制、mRNAとのハイブリッド形成による核から細胞質への移行抑制、キャッピング部位やポリ(A)付加部位とのハイブリッド形成によるスプライシング抑制、翻訳開始因子結合部位とのハイブリッド形成による翻訳開始抑制、開始コドン近傍のリボソーム結合部位とのハイブリッド形成による翻訳抑制、mRNAの翻訳領域やポリソーム結合部位とのハイブリッド形成によるペプチド鎖の伸長阻止、核酸とタンパク質との相互作用部位とのハイブリッド形成による遺伝子発現抑制等により、標的遺伝子の発現を抑制することができる。
 siRNA、shRNA、miRNA、リボザイム及びアンチセンス核酸は、安定性や活性を向上させるために、種々の化学修飾を含んでいてもよい。例えば、ヌクレアーゼ等の加水分解酵素による分解を防ぐために、リン酸残基を、例えば、ホスホロチオエート(PS)、メチルホスホネート、ホスホロジチオネート等の化学修飾リン酸残基に置換してもよい。また、少なくとも一部をペプチド核酸(PNA)等の核酸類似体により構成してもよい。
 より具体的なHGF発現阻害剤としては、例えば、HGF特異的なsiRNA、shRNA、リボザイム又はアンチセンス核酸、miR-1991-3p、miR-26a、バルプロ酸、トランスフォーミング増殖因子(TGF)-β等が挙げられる。
 また、より具体的なHGF活性化酵素発現阻害剤としては、例えば、HGF活性化酵素特異的なsiRNA、shRNA、miRNA、リボザイム若しくはアンチセンス核酸等が挙げられる。
 また、より具体的なc-Met発現阻害剤としては、例えば、c-Met特異的なsiRNA、shRNA、miRNA、リボザイム若しくはアンチセンス核酸等が挙げられる。
(HGF活性化酵素阻害剤)
 HGF活性化酵素阻害剤とは、HGFのプロフォーム(1本鎖型)を活性化して2本鎖型に変化させる酵素を阻害する物質である。具体的なHGF活性化酵素阻害剤としては、例えば、HGFアクチベーターインヒビター タイプ-1、HGFアクチベーターインヒビター タイプ-2、HGF活性化酵素に対する抗体(例えば、抗HGFA抗体)等が挙げられる。
(c-Met阻害剤)
 c-Met阻害剤とは、c-Metの下流のシグナル伝達を遮断する低分子化合物である。具体的には、例えば、PHA665752(CAS番号:477575-56-7)、Quercetin(CAS番号:117-39-5)、MSC2156119J(CAS番号:1100598-30-8)、Tivantinib(CAS番号:905854-02-6)、XL880(CAS番号:849217-64-7),PF-02341066(CAS番号:877399-52-5)、漢方方剤の一種である麻黄湯等が挙げられる。
 以上に例示したようなHGFシグナル阻害剤を、歯周炎治療薬として用いることができる。
[歯周炎治療用組成物]
 1実施形態において、本発明は、上述した歯周炎治療薬及び薬学的に許容可能な担体を含む歯周炎治療用組成物を提供する。
 本実施形態の歯周炎治療用組成物は、経口的に使用される剤型又は非経口的に使用される剤型に製剤化されていてもよい。経口的に使用される剤型としては、例えば錠剤、カプセル剤、エリキシル剤、マイクロカプセル剤等が挙げられる。非経口的に使用される剤型としては例えば注射剤、軟膏剤、貼付剤等が挙げられる。
 薬学的に許容される担体としては、通常製剤に用いられるものを特に制限なく用いることができ、例えば、滅菌水、生理食塩水等の溶媒;ゼラチン、コーンスターチ、トラガントガム、アラビアゴム等の結合剤、結晶性セルロース等の賦形剤;アルギン酸等の膨化剤等が挙げられる。
 歯周炎治療用組成物は添加剤を含んでいてもよい。添加剤としては、ステアリン酸マグネシウム等の潤滑剤;ショ糖、乳糖、サッカリン等の甘味剤;ペパーミント、アカモノ油等の香味剤;ベンジルアルコール、フェノールの安定剤;リン酸塩、酢酸ナトリウム等の緩衝剤;安息香酸ベンジル、ベンジルアルコール等の溶解補助剤;酸化防止剤;防腐剤;界面活性剤;乳化剤等が挙げられる。
 歯周炎治療用組成物は、上記の薬学的に許容される担体及び添加剤を適宜組み合わせて、一般に認められた単位用量形態で混和することによって製剤化することができる。
 注射剤用の溶媒としては、例えば生理食塩水、ブドウ糖、D-ソルビトール、D-マンノース、D-マンニトール、塩化ナトリウム等の補助薬を含む等張液が挙げられる。注射剤用の溶媒は、エタノール等のアルコール;プロピレングリコール、ポリエチレングリコール等のポリアルコール;ポリソルベート80(商標)、HCO-50等の非イオン性界面活性剤等を含有していてもよい。
 患者への投与は、例えば、歯肉への局所投与が挙げられる。好ましい剤型としては、注射剤、軟膏剤、貼付剤等が挙げられる。歯周炎治療用組成物の投与量は、患者の体重や年齢、投与方法などにより変動するが、当業者であれば適当な投与量を適宜選択することが可能である。
 例えば歯周炎治療用組成物の剤型が注射剤であり、患者が成人(体重約60kg)である場合の1日あたりの投与量としては、例えば、部位あたり約1μg~1mgの有効成分(上述した歯周炎治療薬)を局所投与することが挙げられる。歯周炎治療用組成物の投与は、上記の量を1回で投与してもよいし、複数回に分けて投与してもよい。
[その他の実施形態]
 1実施形態において、本発明は、HGFシグナル阻害剤の有効量を、治療を必要とする患者に投与する工程を含む、歯周炎の治療方法を提供する。
 1実施形態において、本発明は、歯周炎の治療のためのHGFシグナル阻害剤を提供する。
 1実施形態において、本発明は、歯周炎治療薬を製造するためのHGFシグナル阻害剤の使用を提供する。
 上記の各実施形態において、HGFシグナル阻害剤としては、上述したものが挙げられる。
 次に実験例を示して本発明を更に詳細に説明するが、本発明は以下の実験例に限定されるものではない。
[実験例1]
 コラーゲンゲル三次元培養系を用いて、歯周炎患者由来の歯肉線維芽細胞によるコラーゲンの分解に対するHGF中和抗体の影響を検討した。
(歯肉線維芽細胞の調製)
 歯周外科手術の際に切除され不要となった歯肉片由来の組織を細切後、組織片を細胞培養プレートの底に静置した。続いて、組織片から外生した細胞を第1代として継代培養を行い、ヒト歯肉線維芽細胞を得た。
 得られた歯肉線維芽細胞は、一度上述したコラーゲンゲル三次元培養系で培養してコラーゲン分解能を観測し、コラーゲンゲルを極度に分解する(コラーゲンゲルが分解されて収縮した)歯肉線維芽細胞を選別して実験に使用した。コラーゲンゲルを極度に分解する歯肉線維芽細胞としては、直径35mmのコラーゲンゲルが直径3mm程度まで収縮した歯肉線維芽細胞を選別した。
 また、コラーゲンゲルの分解能が低い歯肉線維芽細胞(以下、「ノーマルな歯肉線維芽細胞」という場合がある。)を対照に用いた。直径35mmのコラーゲンゲルの収縮が直径10mm程度までに留まった歯肉線維芽細胞をノーマルな歯肉線維芽細胞として用いた。
 なお、発明者らの過去の検討により、歯周炎患者の歯肉からは、コラーゲンゲル三次元培養系で培養した場合に、コラーゲンゲルを極度に分解する歯肉線維芽細胞が得られることが分かっている。一方、健常者の歯肉からはコラーゲンを極度に分解する歯肉線維芽細胞は得られないことが分かっている。
(歯肉上皮細胞の調製)
 歯周外科手術の際に切除され、不要となった歯肉片をDispase処理した後、結合組織部分から剥離した上皮組織を細切し、組織片をプレートの底に静置した。続いて、組織片から外生した細胞を第1代として継代培養を行い、ヒト歯肉上皮細胞を得た。
(コラーゲンゲルの調製)
 セルマトリックスtypeI-A(新田ゼラチン)、5×DMEM、再構成用緩衝液(新田ゼラチン)を混合し、コラーゲン混合溶液を作製した。このコラーゲン混合溶液に、HGF中和抗体(型式「AB-294-NA」、R&D社)を終濃度20μg/mLとなるように添加した。
 また、比較のために、被験物質を含まない試料(対照)、HGF(型式「100-39」、ぺプロテック社)を終濃度25ng/mL及び50ng/mLとなるようにそれぞれ添加した試料も作製した。
 続いて、これらのコラーゲン混合溶液に、上述したコラーゲンゲルを極度に分解する歯肉線維芽細胞を混合し、細胞密度2.5×10個/ウェルとなるように6ウェルプレートに播種した。続いて、37℃で30分間インキュベートしてコラーゲンゲルを硬化させた。
 続いて、上述した歯肉上皮細胞をトリプシン処理により分散させた後、上記のコラーゲンゲル上に2×10個/ウェルずつ播種し、単層の上皮細胞の層を形成させた。
 また、比較のために、コラーゲンゲルを極度に分解する歯肉線維芽細胞の代わりに、上述したノーマルな歯肉線維芽細胞を使用した点以外は上述したものと同様のコラーゲンゲルも作製した。
(コラーゲンゲルのインキュベート)
 続いて、作製した各コラーゲンゲルを37℃でインキュベートし、24時間後にコラーゲンゲルをプレートから剥がし、ゲルを浮遊させた(培養1日目)。培地には上述したものと同濃度の各被験物質(HGF中和抗体及びHGF)を添加した。続いて、37℃でコラーゲンゲルの浮遊培養を継続し、浮遊培養開始後5日目にコラーゲンゲルを観察した。
 図2(a)~(h)は浮遊培養開始後5日目の各コラーゲンゲルを撮影した写真である。図2(a)~(h)において、各ウェルの中に浮遊している塊がコラーゲンゲルである。図2(a)~(d)は、コラーゲンゲルを極度に分解する歯肉線維芽細胞を含むコラーゲンゲルの結果である。また、図2(e)~(h)は、ノーマルな歯肉線維芽細胞を含むコラーゲンゲルの結果である。
 また、図2(a)及び(e)は、被験物質を含まない試料(対照)の結果であり、図2(b)及び(f)はHGFを終濃度25ng/mLとなるように添加した試料の結果であり、図2(c)及び(g)はHGFを終濃度50ng/mLとなるように添加した試料の結果であり、図2(d)及び(h)はHGF中和抗体を終濃度20μg/mLとなるように添加した試料の結果である。
 その結果、コラーゲンゲルにHGFを終濃度50ng/mL添加することにより(図2(c))、対照(図2(a))と比較して明らかにコラーゲンの分解が促進されることが明らかとなった。
 また、コラーゲンゲルにHGF中和抗体を終濃度20μg/mL添加することにより、(図2(d))、対照(図2(a))と比較してコラーゲンの分解が顕著に抑制されることが明らかとなった。この結果は、HGFシグナル阻害剤が、インビボにおいても歯周炎患者の歯周組織におけるコラーゲンの分解を抑制することを示す。
 一方、図2(e)~(h)においては、いずれのコラーゲンゲルにおいても差は認められなかった。この結果は、ノーマルな歯肉線維芽細胞を含むコラーゲンゲルにHGF又はHGF中和抗体を添加しても、コラーゲンの分解に差が生じないことを示す。
(コラーゲンゲルの薄切切片の顕微鏡観察)
 続いて、図2(a)及び図2(d)のコラーゲンゲルをパラホルムアルデヒド固定後パラフィン包埋して薄切切片を作製した。続いて、これらの薄切切片をヘマトキシリン・エオジン染色して顕微鏡観察した。図3(a)及び(b)は、ヘマトキシリン・エオジン染色の結果を示す顕微鏡写真である。図3(a)は、対照である図2(a)のコラーゲンゲルの薄切切片の染色結果を示す写真である。また、図3(b)は、HGF中和抗体を添加した図2(d)のコラーゲンゲルの薄切切片の染色結果を示す写真である。
 その結果、図3(a)に示すように、対照のコラーゲンゲルでは、細胞がコラーゲンを分解し、細胞の周りに空隙が形成されている様子が観察された。図3(a)中、空隙を矢頭で示す。これに対し、図3(b)に示すように、HGF中和抗体を添加したコラーゲンゲルでは、細胞の周りに空隙はほとんど認められなかった。この結果は、HGFシグナル阻害剤が、歯周炎患者の歯周組織におけるコラーゲンの分解を抑制することを更に支持するものである。
[実験例2]
 実験例1と同様のコラーゲンゲル三次元培養系を用いて、歯周炎患者由来の歯肉線維芽細胞によるコラーゲンの分解に対するHGF中和抗体の影響を検討した。本実験例では、分解されずに残存したコラーゲンの定量を行った。
(コラーゲンゲルの調製)
 セルマトリックスtypeI-A(新田ゼラチン)、5×DMEM、再構成用緩衝液(新田ゼラチン)を混合し、コラーゲン混合溶液を作製した。このコラーゲン混合溶液に、HGF中和抗体(型式「AB-294-NA」、R&D社)を終濃度20μg/mLとなるように添加した。また、比較のために、被験物質を含まない試料(対照)も作製した。
 続いて、これらのコラーゲン混合溶液に、実験例1と同様の、コラーゲンゲルを極度に分解する歯肉線維芽細胞を混合し、細胞密度2.5×10個/ウェルとなるように6ウェルプレートに播種した。続いて、37℃で30分間インキュベートしてコラーゲンゲルを硬化させた。
 続いて、実験例1と同様の歯肉上皮細胞をトリプシン処理により分散させた後、上記のコラーゲンゲル上に2×10個/ウェルずつ播種し、単層の上皮細胞の層を形成させた。
 また、比較のために、コラーゲンゲルを極度に分解する歯肉線維芽細胞の代わりに、実験例1と同様のノーマルな歯肉線維芽細胞を使用したコラーゲンゲルも作製した。
(コラーゲンゲルのインキュベート)
 続いて、作製した各コラーゲンゲルを37℃でインキュベートし、24時間後にコラーゲンゲルをプレートから剥がし、ゲルを浮遊させた(培養1日目)。試験群の培地には上述したものと同濃度のHGF中和抗体を添加した。続いて、37℃でコラーゲンゲルの浮遊培養を継続した。
(残存コラーゲンの定量)
 浮遊培養開始後5日目にコラーゲンゲルを回収し、ゲル中のコラーゲン残量を定量した。回収したゲルを熱処理によって可溶化し、コラーゲンを定量した。コラーゲンの定量には、市販のキット(商品名「Sircol Soluble/Insoluble Collagen Assay Kit」、バイオカラー社製)を使用した。
 図4は、定量したコラーゲン量を示すグラフである。図4中、「PAF」はコラーゲンゲルを極度に分解する歯肉線維芽細胞をコラーゲンゲル中に播種したコラーゲンゲルの結果を示し、「nonPAF」は、ノーマルな歯肉線維芽細胞をコラーゲンゲル中に播種したコラーゲンゲルの結果を示す。
 その結果、コラーゲンゲルを極度に分解する歯肉線維芽細胞を播種したコラーゲンゲルにおいて、ノーマルな歯肉線維芽細胞をコラーゲンゲル中に播種したコラーゲンゲルよりも顕著なコラーゲンゲルの分解が認められた。また、対照(HGF中和抗体を添加しなかった群)のコラーゲンゲルと比較して、HGF中和抗体を添加したコラーゲンゲルでは、コラーゲンゲルの分解が顕著に抑制された。
[実験例3]
 実験例1と同様のコラーゲンゲル三次元培養系を用いて、歯周炎患者由来の歯肉線維芽細胞によるコラーゲンの分解に対するHGF中和抗体の影響を、DNAマイクロアレイを用いたトランスクリプトーム解析により検討した。
(コラーゲンゲルの調製)
 セルマトリックスtypeI-A(新田ゼラチン)、5×DMEM、再構成用緩衝液(新田ゼラチン)を混合し、コラーゲン混合溶液を作製した。このコラーゲン混合溶液に、HGF中和抗体(型式「AB-294-NA」、R&D社)を終濃度20μg/mLとなるように添加した。また、比較のために、被験物質を含まない試料(対照)及び、HGF(型式「100-39」、ぺプロテック社)を終濃度50ng/mLとなるように添加した試料も作製した。
 続いて、これらのコラーゲン混合溶液に、実験例1と同様の、コラーゲンゲルを極度に分解する歯肉線維芽細胞を混合し、細胞密度2.5×10個/ウェルとなるように6ウェルプレートに播種した。続いて、37℃で30分間インキュベートしてコラーゲンゲルを硬化させた。コラーゲンゲルを極度に分解する歯肉線維芽細胞として、2種類の細胞を使用した(以下、「PAF1」、「PAF2」という。)。
 続いて、実験例1と同様の歯肉上皮細胞をトリプシン処理により分散させた後、上記のコラーゲンゲル上に2×10個/ウェルずつ播種し、単層の上皮細胞の層を形成させた。
(コラーゲンゲルのインキュベート)
 続いて、作製した各コラーゲンゲルを37℃でインキュベートし、24時間後にコラーゲンゲルをプレートから剥がし、ゲルを浮遊させた(培養1日目)。試験群の培地には上述したものと同濃度のHGF中和抗体を添加した。続いて、37℃でコラーゲンゲルの浮遊培養を継続した。
(残存コラーゲンの定量及びRNAの調製)
 浮遊培養開始後5日目にコラーゲンゲルを回収し、質量を測定した。図5(a)及び(b)は回収したコラーゲンゲルの写真である。図5(a)は上述したPAF1を用いた結果を示し、図5(b)は上述したPAF2を用いた結果を示す。図5(a)及び(b)中、「対照」は対照のコラーゲンゲルであることを示し、「HGF」はHGFを添加したコラーゲンゲルであることを示し、「HGF中和抗体」はHGF中和抗体を添加したコラーゲンゲルであることを示す。また、下記表1に、各コラーゲンゲルの質量を測定した結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 その結果、実験例1の結果と同様に、対照のコラーゲンゲルと比較して、HGFを添加したコラーゲンゲルでは、コラーゲンゲルの分解が顕著に促進された。更に、HGF中和抗体を添加したコラーゲンゲルでは、コラーゲンゲルの分解が顕著に抑制された。この結果は、HGFシグナル阻害剤が、インビボにおいて歯周炎患者の歯周組織におけるコラーゲンの分解を抑制することを更に支持するものである。
 続いて、市販のRNA抽出キット(ambion社)を用いて、回収した各コラーゲンゲルからRNAを抽出した。続いて、対照のコラーゲンゲルから抽出したRNA及びHGF中和抗体を添加したコラーゲンゲルから抽出したRNAを試料として、DNAマイクロアレイ(型式「Human Genome U133 Plus 2.0 Array」、Affymetrix社)を用いたトランスクリプトーム解析により、遺伝子発現の変動を解析した。なお、コラーゲンゲル全体からRNAを抽出したため、上皮細胞と線維芽細胞の遺伝子が混在した状態での解析である。その結果、HGF中和抗体を添加することにより、下記表2に示す遺伝子の発現量が顕著に低下したことが明らかとなった。また、HGF中和抗体の添加により発現上昇した遺伝子もいくつか認められたが、その発現上昇の程度は概ね低かった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表2に示すように、HGF中和抗体の添加により、IL1A及びIL1Bの発現が顕著に低下した。IL1A及びIL1Bは、線維芽細胞のマトリックスメタロプロテアーゼ(MMPs)の産生を誘導することが知られている。また、発明者らは以前に、IL-1βや歯肉上皮細胞に由来するIL-1αが歯根膜及び歯肉線維芽細胞のコラゲナーゼ産生(主にMMP-1)を促進することを明らかにしている。また、IL-1α、IL-1β共に線維芽細胞のHGF産生を誘導することが知られている。したがって、HGF中和抗体の添加によって、IL1A及びIL1Bの発現が顕著に低下したことは、HGFシグナル阻害剤が歯周炎治療薬として有効であることを更に支持するものである。
 また、表2に示すように、HGF中和抗体の添加により、PLAUの発現が顕著に低下した。PLAUの遺伝子産物であるウロキナーゼ型プラスミノゲン活性化因子(uPA)は、プラスミノゲンをプラスミンに活性化することを通じて数多くのMMPsの活性化に関与している。更にuPAは、1本鎖型のHGFのプロフォームを2本鎖の活性型に変換する役割も有している。したがって、HGF中和抗体の添加によって、PLAUの発現が顕著に低下したことは、HGFシグナル阻害剤が歯周炎治療薬として有効であることを更に支持するものである。
 また、表2に示すように、HGF中和抗体の添加により、各種癌マーカーや浸潤促進因子等の癌関連遺伝子の発現が顕著に低下した。具体的には、KRT6A、S100A12、YWHAZ、CSTA、LAMA3、LAMB3、LAMC2、EMP1、CCND2、CEACAM6、CTSV、MMP10、KLK7、HBEGF、RIOK3、FGFBP1、MALAT1の発現が顕著に低下した。発明者らは、以前に、歯周炎原因細胞であると考えられる歯周炎関連線維芽細胞(PAFs)が、癌関連線維芽細胞と類似の遺伝子を高発現することを明らかにしている。したがって、HGF中和抗体の添加によって、癌関連遺伝子の発現が顕著に低下したことは、HGFシグナル阻害剤が歯周炎治療薬として有効であることを更に支持するものである。
 また、表2に示すように、HGF中和抗体の添加により、変形性関節症や関節リウマチに関連する、MMP10、AREGの発現が顕著に低下したことが明らかとなった。特に、AREGは関節リウマチとの関連からも歯周炎の増悪因子として注目に値するものである。したがって、HGF中和抗体の添加によって、AREGの発現が顕著に低下したことは、HGFシグナル阻害剤が歯周炎治療薬として有効であることを更に支持するものである。
 また、表2に示すように、HGF中和抗体の添加により、従来歯周炎との関連が報告されている、SERPINEB2、F3、VEGFAの発現が顕著に低下したことが明らかとなった。中でもVEGFA受容体の1つであるFLT1は、発明者らが歯周炎の原因候補遺伝子として以前に見出したものである。したがって、HGF中和抗体の添加によって、SERPINEB2、F3、VEGFAの発現が顕著に低下したことは、HGFシグナル阻害剤が歯周炎治療薬として有効であることを更に支持するものである。
[実験例4]
 本発明の歯周炎治療薬をヒトに臨床応用する前に、サルを用いた実験を行うことが必要となる。そこで、実験例1と同様のコラーゲンゲル三次元培養系を用いて、歯周炎を自然発症したサル由来の歯肉線維芽細胞によるコラーゲンの分解に対するHGF中和抗体の影響を検討した。なお、サルの歯肉上皮細胞は培養が困難であるため、歯肉上皮細胞としてはヒトの歯肉上皮細胞を使用した。
(歯肉線維芽細胞の調製)
 歯周炎を自然発症したサル(Macaca fascicularis、霊長類医科学研究センター飼育)の安楽死個体由来の歯肉片の組織を細切後、組織片を細胞培養プレートの底に静置した。続いて、組織片から外生した細胞を第1代として継代培養を行い、サル歯肉線維芽細胞を得た。
 得られた歯肉線維芽細胞は、一度上述したコラーゲンゲル三次元培養系で培養してコラーゲン分解能を観測し、コラーゲンゲルを極度に分解する(コラーゲンゲルが分解されて収縮した)歯肉線維芽細胞を選別して実験に使用した。コラーゲンゲルを極度に分解する歯肉線維芽細胞としては、直径35mmのコラーゲンゲルが直径3mm程度まで収縮した歯肉線維芽細胞を選別した。
(コラーゲンゲルの調製)
 セルマトリックスtypeI-A(新田ゼラチン)、5×DMEM、再構成用緩衝液(新田ゼラチン)を混合し、コラーゲン混合溶液を作製した。このコラーゲン混合溶液に、HGF中和抗体(型式「AB-294-NA」、R&D社)を終濃度20μg/mLとなるように添加した。また、比較のために、被験物質を含まない試料(対照)及び、HGF(型式「100-39」、ぺプロテック社)を終濃度50ng/mLとなるように添加した試料も作製した。
 続いて、これらのコラーゲン混合溶液に、コラーゲンゲルを極度に分解するサル歯肉線維芽細胞を混合し、細胞密度2.5×10個/ウェルとなるように6ウェルプレートに播種した。続いて、37℃で30分間インキュベートしてコラーゲンゲルを硬化させた。
 続いて、実験例1と同様にして調製したヒト歯肉上皮細胞をトリプシン処理により分散させた後、上記のコラーゲンゲル上に2×10個/ウェルずつ播種し、単層の上皮細胞の層を形成させた。ヒト歯肉上皮細胞として、2種類の細胞を使用した(以下、「SAF1」、「SAF2」という。)。
(コラーゲンゲルのインキュベート)
 続いて、作製した各コラーゲンゲルを37℃でインキュベートし、24時間後にコラーゲンゲルをプレートから剥がし、ゲルを浮遊させた(培養1日目)。試験群の培地には上述したものと同濃度のHGF中和抗体を添加した。続いて、37℃でコラーゲンゲルの浮遊培養を継続した。
(残存コラーゲンの観察)
 図6(a)~(f)は浮遊培養開始後5日目の各コラーゲンゲルを撮影した写真である。図6(a)~(c)は上述したSAF1を用いた結果を示し、図6(d)~(f)は上述したSAF2を用いた結果を示す。
 また、図6(a)及び(d)は、被験物質を含まない試料(対照)の結果であり、図6(b)及び(e)はHGFを終濃度50ng/mLとなるように添加した試料の結果であり、図6(c)及び(f)はHGF中和抗体を終濃度20μg/mLとなるように添加した試料の結果である。
 その結果、コラーゲンゲルにHGFを終濃度50ng/mL添加することにより(図6(b)及び(e))、対照(図6(a)及び(d))と比較してコラーゲンの分解が促進されたことが明らかとなった。特にSAF1を使用した場合において、コラーゲンの分解が促進された傾向が認められた。
 また、コラーゲンゲルにHGF中和抗体を終濃度20μg/mL添加することにより、(図6(c)及び(f))、対照(図6(a)及び(d))と比較してコラーゲンの分解が顕著に抑制されることが明らかとなった。この結果は、歯周炎自然発症サルモデル由来の歯肉線維芽細胞を用いた場合においても、歯周炎患者由来の歯肉線維芽細胞を用いた場合と同様に、HGFシグナル阻害剤が、歯周組織におけるコラーゲンの分解を抑制することを示す。
(コラーゲンゲルの薄切切片の顕微鏡観察)
 続いて、図6(a)及び(c)のコラーゲンゲルをパラホルムアルデヒド固定後パラフィン包埋して薄切切片を作製した。続いて、これらの薄切切片をヘマトキシリン・エオジン染色して顕微鏡観察した。
 図7(a)及び(b)は、ヘマトキシリン・エオジン染色の結果を示す顕微鏡写真であり、それぞれ図6(a)及び(c)のコラーゲンゲルに対応する。図7(a)は被験物質を含まない試料(対照)の結果であり、図7(b)はHGF中和抗体を終濃度20μg/mLとなるように添加した試料の結果である。
 その結果、図7(a)に示すように、対照のコラーゲンゲル及びHGFを添加したコラーゲンゲルでは、細胞がコラーゲンを分解し、細胞の周りに空隙が形成されている様子が観察された。これに対し、図7(b)に示すように、HGF中和抗体を添加したコラーゲンゲルでは、細胞の周りに空隙はほとんど認められなかった。
 以上の結果から、歯周炎を発症したサルにおいても、歯周炎患者と同様にコラーゲンゲルを極度に分解する歯肉線維芽細胞が存在することが明らかとなった。また、サルにおいても、ヒトと同様に、HGFシグナル阻害剤が、歯周組織におけるコラーゲンの分解を抑制することが明らかとなった。
 本発明によれば、歯周炎を効果的に治療することができる歯周炎治療薬を提供することができる。

Claims (3)

  1.  肝細胞増殖因子(HGF)シグナル阻害剤を有効成分として含有する歯周炎治療薬。
  2.  前記HGFシグナル阻害剤が、HGF特異的結合物質、HGF発現阻害剤、HGF活性化酵素特異的結合物質、HGF活性化酵素発現阻害剤、HGF活性化酵素阻害剤、c-Met特異的結合物質、c-Met発現阻害剤及びc-Met阻害剤からなる群より選択される、請求項1に記載の歯周炎治療薬。
  3.  請求項1又は2に記載の歯周炎治療薬及び薬学的に許容可能な担体を含む歯周炎治療用組成物。
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