WO2024024565A1 - ニューロトリミンの機能阻害剤 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a neurotrimin function inhibitor. Furthermore, the present invention relates to an agent for suppressing cellular senescence, an agent for improving individual aging and obesity, and a therapeutic agent for various diseases induced by cellular senescence, including a neurotrimin function inhibitor.
- Cellular senescence refers to a state in which cell proliferation has irreversibly stopped, and is thought to play an important role in aging at the individual level and the onset of aging-related diseases.
- Baker et al. found through genetic analysis using a mouse model of progeria that artificially removing senescent cells from aged individuals significantly delays the onset of geriatric diseases such as arteriosclerosis and kidney damage, and even increases longevity. It was reported that it also extends the length of the skin (Non-Patent Document 1).
- Non-Patent Document 1 shows that the accumulation of p16-positive cells, one of the biomarkers of senescent cells, in the body tends to shorten lifespan.
- Non-Patent Document 2 It has been suggested that removing cells may extend the healthy lifespan of an individual (Non-Patent Document 2). Therefore, if it is possible to selectively remove senescent cells existing in the body or suppress or stop cellular aging, it will be possible to extend healthy lifespan and treat age-related diseases (arteriosclerosis and osteoporosis). It is believed that this will lead to the establishment of a new methodology.
- Non-Patent Document 3 Cellular senescence was once thought to stop cell proliferation and act in a cancer-suppressing manner, but in recent years, cellular senescence has shown to have a dual role in cancer and inhibits cancer cell proliferation. It has been shown that this may be promoted in some cases (Non-Patent Document 4). Furthermore, obesity is a chronic inflammatory state similar to cellular senescence, and it has been reported that cellular senescence also progresses under obesity (Non-Patent Document 5).
- Non-patent Document 6 In a state of obesity, inflammation and cellular senescence are particularly induced in adipose tissue (Non-patent Document 6), and cellular senescence in this adipose tissue is a factor in the acquisition of insulin resistance associated with obesity (Non-patent Document 6). Reference 7).
- Senescent cells have increased expression of cellular senescence markers such as p16 (CDKN2A), p15 (CDKN2B), and p21 (CDKN1A), as well as inflammatory cytokines (e.g., IL-6, IL). -8), chemokines, matrix metalloproteinases, and growth factors.
- This secretory phenomenon is called the senescence-associated secretory phenotype (SASP), and it has been suggested that it is related to the onset of aging-related diseases (Non-patent Documents 8 to 10). .
- Non-Patent Document 11 it has been widely reported that IL-6, which is one of the inflammatory cytokines, greatly contributes to various cancers. It has also been suggested that SASP-related factors may function in a paracrine manner, providing an unfavorable microenvironment that promotes inflammation and carcinogenesis in tissues surrounding senescent cells. (Non-Patent Document 12).
- NTM Neurotrimin
- GPI glycosylphosphatidylinositol
- the N-terminal side contains a signal peptide sequence necessary for secretion to the outside of the cell, and the C-terminal side contains a signal peptide sequence necessary for GPI addition.
- a signal peptide sequence is present, and three IgG-like domains are present in the center of the molecule (Non-Patent Document 14).
- the tissue with the highest expression is the brain, but expression is also observed in other tissues, mainly adipose tissue.
- Non-Patent Document 16 Although much remains unknown about its functions in other tissues, there are reports suggesting a relationship with cancer. For example, NTM is highly expressed specifically in cancer tissues, and antibodies targeting NTM immobilized on the surface of cancer cells can be used for ADCC (antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity) or CDC (complement-mediated cytotoxicity). It has been reported that cancer cells are killed through dependent cytotoxicity (Patent Document 1).
- the present invention aims to provide a cell aging inhibitor (a substance that suppresses or stops cell aging). Furthermore, the present invention provides a medicine containing a cell senescence inhibitor as an active ingredient, which is an ameliorating agent for conditions caused by senescent cells (e.g., individual aging, obesity, etc.) or a drug for improving conditions caused by senescent cells.
- the aim is to provide medicines and the like for the treatment of diseases (e.g. inflammatory diseases, cancer, diabetes, etc.).
- the present inventors searched for a group of genes involved in aging by introducing an siRNA library into a system that induces aging by expressing Ras in normal human diploid cell IMR-90.
- the neurotrimin (NTM) gene was identified as a gene encoding a secreted protein that could be a target for antibody drugs. Knockdown of the NTM gene suppressed cellular senescence, and decreased intracellular expression of senescence markers p15 and p16 and inflammatory marker IL-6.
- NTM knockout mice, insulin sensitivity, and the results of high-fat diet stress tests it was predicted that NTM is involved in aging, metabolism, inflammation, and canceration. As described above, the present inventors revealed for the first time that NTM is involved in cellular aging.
- the present inventors prepared hybridomas that produce human monoclonal antibodies against NTM, and from these hybridomas, expression of p15 (a cellular senescence marker) and IL-6 (an inflammatory cytokine) in senescence-induced cells were detected.
- p15 a cellular senescence marker
- IL-6 an inflammatory cytokine
- the present invention has the following (1) to (15).
- An agent for improving individual aging which contains the cell aging inhibitor according to (1) or (2) above.
- An obesity improving agent containing the cell aging inhibitor according to (1) or (2) above.
- a pharmaceutical composition for preventing or treating diseases caused by cell senescence which contains the cell senescence inhibitor according to (1) or (2) above.
- the above disease is cancer, diabetes, hypertension, dyslipidemia, arteriosclerosis, cerebral infarction, heart disease (myocardial infarction, cardiomyopathy, cardiac hypertrophy), chronic obstructive pulmonary disease, chronic kidney disease, chronic liver disease.
- Diseases cirrhosis, hepatitis, fatty liver), dementia (Alzheimer's disease), Parkinson's disease, frailty, sarcopenia, thinning, osteoarthritis, spondylosis, skin diseases, senile alopecia, cataracts, dry eyes, glaucoma , age-related macular degeneration, presbyopia, other chronic inflammatory diseases, other metabolic diseases, and/or infectious diseases.
- (C) heavy chain CDR1 comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 15; Heavy chain CDR2 comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 16, Heavy chain CDR3 comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 17, light chain CDR1 comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 18; It has a light chain CDR2 comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 19 and a light chain CDR3 comprising the amino acid sequence represented by SEQ ID NO: 20.
- senescent cells e.g., individual aging, obesity, etc.
- diseases caused by senescent cells e.g., inflammatory diseases, cancer, diabetes, etc.
- Figure 1 shows an overview of the method used to identify novel aging genes and the structure of the identified NTM.
- A shows an overview of the novel aging gene screening method.
- B shows a schematic diagram of the structure of NTM and the state in which NTM is anchored on the cell membrane.
- Figure 2 shows the results of NTM gene knockdown by siRNA.
- the gene expression levels of NTM (A), p15 (B), and IL-6 (C) in IMR90 cells in which NTM was knocked down by siRNA were measured under conditions where senescence was induced or not induced by Ras.
- Figure 3 shows the results of forced expression of NTM in cells.
- FIG. 4 shows the results of functional analysis of secreted NTM.
- A is a diagram schematically showing the state of co-culture of HeLa cells that secrete NTM and IMR90 cells.
- B shows the results of measuring the expression level of p15 mRNA in IMR90 cells.
- FIG. 5 shows the results of confirming the aging-inducing effect of recombinant NTM.
- NTM The gene expression levels of NTM (A), p15 (B), and IL-6 (C) were measured in IMR90 cells senescence-induced by Ras (Ras) or IMR90 cells not senescence-induced (mock).
- Figure 6 shows the results of examining the role of NTM in aging in mouse MEFs (1).
- WT wild-type mice
- NTM KO NTM-deficient mice
- Figure 7 shows the results of examining the role of NTM in aging in mouse MEFs (2).
- FIG. 8 shows the results of examining the role of NTM in obesity.
- Control wild type mouse
- db/db obesity model mouse.
- FIG. 9 shows the measurement results of body weight changes in mice subjected to calorie restriction.
- FIG. 10 shows the results of examining the effects of calorie restriction on the expression of NTM and aging-related factors.
- epi visceral adipose tissue (epididymal fat), sub: subcutaneous adipose tissue (subcutaneous fat), liver: liver, mus: muscle, lib: free-feeding mouse group, CR: calorie-restricted mouse group.
- FIG. 10 shows the results of examining the effects of calorie restriction on the expression of NTM and aging-related factors.
- epi visceral adipose tissue (epididymal fat),
- FIG. 11 shows the analysis results (1) of NTM-deficient mice fed a high-fat diet. Body weight changes (A) and ITT (insulin tolerance test) results (B) are shown for NTM-deficient mice (NTM KO) and wild-type mice (WT) fed a high-fat diet.
- FIG. 12 shows the analysis results (2) of NTM-deficient mice fed a high-fat diet. The results of measuring fasting blood glucose levels (A) and HbA1c levels (B) of NTM-deficient mice (NTM KO) and wild-type mice (WT) fed a high-fat diet are shown.
- FIG. 13 shows the analysis results (3) of NTM-deficient mice fed a high-fat diet.
- NTM KO NTM-deficient mice
- WT wild-type mice
- epi visceral adipose tissue
- sub subcutaneous adipose tissue
- liver liver
- mus muscle.
- Figure 14 shows the analysis results (4) of NTM-deficient mice fed a high-fat diet.
- the gene expression levels of IL6 (A), TNF ⁇ (B), and F4/80 (C) in the metabolic control organs of NTM-deficient mice (NTM KO) and wild-type mice (WT) fed a high-fat diet were measured.
- FIG. 15 shows the results of investigating the effect of inhibiting NTM function on cell aging.
- a fully human antibody against NTM was added to IMR90 cells senescence-induced by Ras, and the gene expression levels of p15 (A) and IL-6 (B) in the cells were measured.
- FIG. 16 shows the results of comparing the muscle strength of young mice and old mice. The figure on the left shows the muscle strength of young wild-type male mice (Young) and old male mice (Old), and the figure on the right shows the muscle strength of young wild-type female mice (Young) and old female mice (Old). This is the result of comparing.
- FIG. 15 shows the results of investigating the effect of inhibiting NTM function on cell aging.
- a fully human antibody against NTM was added to IMR90 cells senescence-induced by Ras, and the gene expression levels of p15 (A) and IL-6 (B) in the cells were measured.
- FIG. 16 shows the results of comparing the muscle strength of young mice and old mice. The
- FIG. 17 shows the results of examining the effect of NTM deficiency on muscle strength decline due to aging.
- the left figure shows the results of comparing the muscle strength of wild-type old male mice (WT) and NTM-deficient old male mice (NTM KO), and the right figure shows the results of comparing the muscle strength of wild-type old male mice (WT) and NTM-deficient old female mice (NTM KO). This is the result of comparing the muscle strength of KO).
- FIG. 18 shows the results of comparing the muscular endurance of young mice and old mice. The results of a comparison of Hanging Time (left figure) and Hanging Score (right figure) of wild-type young female mice (Young) and old female mice (Old) are shown.
- Figure 19 shows the results (1) of examining the effect of NTM deficiency on the decline in muscle endurance due to aging.
- the results of a comparison of Hnging Time (left figure) and Hanging Score (right figure) of wild-type old male mice (WT) and NTM-deficient old male mice (NTM KO) are shown.
- Figure 20 shows the results of examining the effect of NTM deficiency on the decline in muscle endurance due to aging (2).
- the results of a comparison of Hnging Time (left figure) and Hanging Score (right figure) of wild-type old female mice (WT) and NTM-deficient old female mice (NTM KO) are shown.
- FIG. 21 shows measurement items of Frailty score.
- the first embodiment is a cell senescence inhibitor (hereinafter also referred to as “the cell senescence inhibitor according to the present embodiment") containing an NTM (Neurotrimin) function inhibitor as an active ingredient.
- NTM Neurorotrimin
- inhibittion of cell aging means to prevent or inhibit aging of cells, or to improve cell aging.
- telomere length Numerous previous studies have reported indicators of "cell aging", including shortening of telomere length, and other commonly used indicators include increased expression of p15 (CDKN2B) or the p15 gene, ) or increased expression of p16 gene, increased expression of p21 or p21 (CDKN1A) or p21 gene, increased expression of p19 (CDKN2D) or p19 gene, senescence-associated ⁇ -galactosidase (SA- ⁇ ) -gal) activation, Lamin B1 loss, senescence-associated heterochromatic foci (SAHF), DNA damage response (DDR), and senescence-associated secretory phenotype (SASP) Examples include increased expression or secretion of related factors (eg, IL-6, IL-8, TGF- ⁇ , etc.).
- related factors eg, IL-6, IL-8, TGF- ⁇ , etc.
- morphological changes include an increase in cell size and granularity, an increase in the size and number of mitochondria, and an associated increase in ROS production, as well as activation of the retrotransposon LINE1 and an increase in the histone acetyltransferase KAT7. (For details regarding cell aging, see, for example, Gasek et al., Nature aging 1:870-879, 2021).
- NTM includes, for example, human NTM protein (NCBI accession number: NM_001144058; NP_001137530) as well as homologs derived from other animals. Furthermore, sequence identity of 80% or more, preferably 90% or more with the amino acid sequence of human NTM protein (e.g., 90% or more, 91% or more, 92% or more, 93% or more, 94% or more, 95% or more, 96% or more, 97% or more, 98% or more, or 99% or more sequence identity) that induces or accelerates cellular senescence (i.e., when the protein is brought into contact with cells) In some cases, it may be a protein that causes the cell to age (exhibits characteristics of cell aging).
- human NTM protein NCBI accession number: NM_001144058; NP_001137530
- sequence identity 80% or more, preferably 90% or more with the amino acid sequence of human NTM protein (e.g., 90% or more, 91% or more, 92% or more, 9
- the secreted NTM protein is a protein obtained by removing the signal peptide region from the amino acid sequence shown in NCBI accession number NP_001137530, or a protein consisting of the amino acid sequence shown in SEQ ID NO: 2.
- the NTM according to this embodiment has a sequence identity of 80% or more represented by SEQ ID NO: 2, preferably a sequence identity of 90% or more (for example, 90% or more, 91% or more, 92% or more, 93% or more). % or more, 94% or more, 95% or more, 96% or more, 97% or more, 98% or more or 99% or more sequence identity) that induces or promotes cellular senescence (i.e. Also included are proteins that cause cells to age (exhibit characteristics of cellular aging) when the protein is brought into contact with cells.
- NTM function inhibitor refers to the function (or activity) of NTM, especially when it acts on cells.
- Substances that inhibit or suppress the function of NTM include, but are not particularly limited to, antibodies that inhibit or suppress the function of NTM, peptide aptamers, special peptides (peptides containing D-amino acids, N-methyl amino acids, etc., or macrocyclic peptides with skeletons (Cary et al., J. Synth. Org. Chem.
- NTM function inhibitor can be easily obtained by those skilled in the art by using the screening method according to the sixth embodiment.
- the second embodiment is an antibody that inhibits or suppresses the function of NTM (hereinafter also referred to as "anti-NTM antibody according to this embodiment").
- the "antibody” used herein is not particularly limited in its preparation method or structure, and includes, for example, an "antibody” that binds to a desired antigen with desired properties, such as a monoclonal antibody, polyclonal antibody, or nanobody. Everything is included.
- an antigen and an adjuvant are administered to an immunized animal (for example, but not limited to, rabbit, goat, sheep, chicken, guinea pig, mouse, rat, or pig).
- antigen and/or adjuvant can be prepared by injecting a mixture of Typically, the antigen and/or adjuvant is injected subcutaneously or intraperitoneally into the immunized animal multiple times.
- Adjuvants include, but are not limited to, for example, complete Freund's and monophosphoryl lipid A synthesis-trehalose dicorynomycolate (MPL-TMD).
- MPL-TMD monophosphoryl lipid A synthesis-trehalose dicorynomycolate
- anti-NTM antibodies can be purified from the serum derived from the immunized animal by a standard method (eg, using Sepharose retaining Protein A).
- the anti-NTM antibody according to this embodiment is a monoclonal antibody
- it can be produced, for example, as follows.
- the term "monoclonal” as used herein suggests the characteristics of an antibody obtained from a substantially homogeneous antibody population (an antibody population in which the heavy chain and light chain amino acid sequences constituting the antibody are the same).
- the antibody is produced by a specific method (eg, hybridoma method, etc.).
- Examples of methods for producing monoclonal antibodies include the hybridoma method (Kohler and Milstein, Nature 256 495-497 1975) and the recombinant method (US Pat. No. 4,816,567).
- the anti-NTM antibody according to the present embodiment may be isolated from a phage antibody library (for example, Clackson et al., Nature 352 624-628 1991; Marks et al., J.Mol.Biol. 222 581-597 1991, etc.). good. More specifically, when preparing using the hybridoma method, the preparation method includes, for example, the following four steps: (i) immunizing an immunized animal with the antigen; (ii) monoclonal antibody. Collect secretory (or potentially secretory) lymphocytes; (iii) fuse lymphocytes to immortalized cells; (iv) select cells that secrete the desired monoclonal antibody.
- a phage antibody library for example, Clackson et al., Nature 352 624-628 1991; Marks et al., J.Mol.Biol. 222 581-597 1991, etc.
- the preparation method includes, for example, the following four steps: (i) immunizing an
- mice, rats, guinea pigs, hamsters, rabbits, etc. can be selected.
- lymphocytes obtained from the host animal are fused with an immortalized cell line using a fusion agent such as polyethylene glycol or electrofusion to establish hybridoma cells.
- a fusion agent such as polyethylene glycol or electrofusion to establish hybridoma cells.
- the fused cells for example, rat or mouse myeloma cell lines are used.
- the cells are grown in a suitable medium containing a substrate that inhibits the growth or survival of unfused lymphocytes and immortalized cell lines.
- Common techniques use parental cells lacking the enzyme hypoxanthine-guanine phosphoribosyltransferase (HGPRT or HPRT).
- aminopterin is added to a medium (HAT medium) that inhibits the growth of HGPRT-deficient cells and allows hybridoma growth.
- HAT medium a medium that inhibits the growth of HGPRT-deficient cells and allows hybridoma growth.
- hybridomas that produce the desired antibody can be selected, and the desired monoclonal antibody can be obtained from the medium in which the selected hybridomas grow according to conventional methods.
- the hybridoma thus prepared can be cultured in vitro or in vivo in the ascites of a mouse, rat, guinea pig, hamster, etc., and the antibody of interest can be prepared from the culture supernatant or ascites.
- a nanoantibody is a polypeptide consisting of the variable domain of the heavy chain of heavy chain antibody (VHH).
- VHH heavy chain antibody
- Antibodies in humans usually consist of heavy chains and light chains, but camelid animals such as llamas, alpacas, and camels produce single-chain antibodies (heavy chain antibodies) that consist only of heavy chains. Heavy chain antibodies can recognize and bind to target antigens in the same way as normal antibodies consisting of heavy and light chains.
- the variable region of a heavy chain antibody is the smallest unit that has binding affinity for an antigen, and this variable region fragment is called a "nanoantibody.”
- Nanobodies have high heat resistance, resistance to digestion, and stability at room temperature, and can be easily prepared in large quantities using genetic engineering techniques. Nanobodies can be produced, for example, as follows.
- a camelid animal is immunized with an antigen, the presence or absence of the desired antibody is detected from the collected serum, and cDNA is produced from RNA derived from the peripheral blood lymphocytes of the immunized animal in which the desired antibody titer has been detected.
- a VHH-encoding DNA fragment is amplified from the obtained cDNA and inserted into a phagemid to prepare a VHH phagemid library.
- a desired nanobody can be produced from the produced VHH phagemid library through several rounds of screening.
- the anti-NTM antibody according to this embodiment may be a genetically recombinant antibody.
- Genetically recombinant antibodies include, but are not limited to, humanized antibodies and chimeric antibodies with human antibodies.
- a chimeric antibody is, for example, an antibody in which the variable region and constant region derived from different animal species are linked together (for example, an antibody in which the variable region of a rat-derived antibody is linked to a human-derived constant region) (for example, Morrison et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 81, 6851-6855 1984. etc.), and can be easily constructed by genetic recombination technology.
- a humanized antibody is an antibody that has a human-derived sequence in the framework region (FR) and a complementarity-determining region (CDR) consisting of a sequence derived from another animal species (e.g., mouse).
- Humanized antibodies are created by first grafting the CDRs from an antibody variable region derived from a mouse into a human antibody variable region from another animal species (here, a mouse), and reconstituted the heavy chain and light chain variable regions. These humanized reshaped human antibody variable regions can then be produced by linking them to human antibody constant regions. Methods for producing such humanized antibodies are well known in the art (eg, Queen et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 86, 10029-10033 1989).
- the antigen-binding fragment of the anti-NTM antibody according to the present embodiment refers to an antibody fragment that is a partial region of the anti-NTM antibody according to the present embodiment and binds to NTM.
- Fab is an antibody fragment with antigen-binding activity in which approximately half of the N-terminal side of the heavy chain and the entire light chain are bonded by disulfide bonds.
- Fab can be produced by treating antibody molecules with papain to obtain fragments, or by constructing an appropriate expression vector into which Fab-encoding DNA has been inserted, and then injecting this into an appropriate host cell (for example, CHO cells, etc.). This can be carried out by introducing Fab into mammalian cells, yeast cells, insect cells, etc.) and then expressing the Fab within the cells.
- F(ab') 2 is an antibody fragment with antigen-binding activity that is slightly larger than the fragment obtained by treating an antibody molecule with the proteolytic enzyme pepsin, in which Fab is bound via a disulfide bond in the hinge region. It is.
- F(ab') 2 can also be produced by linking Fab with thioether bonds or disulfide bonds.Furthermore, like Fab, it can also be produced using genetic engineering techniques. It can be made.
- Fab' is an antibody fragment with antigen-binding activity obtained by cleaving the disulfide bond in the hinge region of F(ab') 2 .
- Fab' can also be produced by genetic engineering techniques like Fab and the like.
- scFv is a VH-linker-VL or VL-linker-VH polypeptide in which one heavy chain variable region (VH) and one light chain variable region (VL) are linked using an appropriate peptide linker. In other words, it is an antibody fragment that has antigen-binding activity.
- scFv can be produced by obtaining cDNA encoding the heavy chain variable region and light chain variable region of an antibody and using genetic engineering techniques.
- a diabody is an antibody fragment that is a dimerization of scFv and has bivalent antigen-binding activity.
- the bivalent antigen-binding activities may be the same antigen-binding activity, or one may be a different antigen-binding activity.
- diabody obtains cDNA encoding the heavy chain variable region and light chain variable region of an antibody, constructs a cDNA encoding scFv in which the heavy chain variable region and light chain variable region are linked with a peptide linker, and performs genetic engineering. It can be produced by a method.
- dsFv refers to a polypeptide in which one amino acid residue in each of the heavy chain variable region and the light chain variable region is replaced with a cysteine residue, which are linked via a disulfide bond between the cysteine residues.
- Amino acid residues to be substituted for cysteine residues can be selected based on predictions of the three-dimensional structure of the antibody.
- dsFv can be produced by genetic engineering techniques by obtaining cDNA encoding the heavy chain variable region and light chain variable region of an antibody and constructing DNA encoding dsFv.
- a peptide containing a CDR is configured to include at least one region of a heavy chain or light chain CDR (CDR1 to CDR3).
- Peptides containing multiple CDRs can be linked directly or via a suitable peptide linker.
- the type of vector is not particularly limited, and may be appropriately selected depending on the type of host cell to be introduced subsequently. In order to express these as antibodies, they can be produced by introducing them into appropriate host cells (for example, mammalian cells such as CHO cells, yeast cells, insect cells, etc.).
- Peptides containing CDRs can also be produced by chemical synthesis methods such as the Fmoc method (fluorenylmethyloxycarbonyl method) and the tBoc method (t-butyloxycarbonyl method).
- a human antibody generally has the same structure as a human antibody in the structure of the hypervariable region (Hypervariable region, which is the antigen-binding site of the V region), other parts of the V region, and the constant region.
- Human antibodies can be easily produced by those skilled in the art using known techniques. Human antibodies can be produced, for example, by a method using human antibody-producing mice that have human chromosome fragments containing the H chain and L chain genes of human antibodies (for example, Tomizuka et al., Proc. Natl. Acad. Sci.
- a multispecific antibody can be constructed using the antigen-binding fragment of the anti-NTM antibody according to this embodiment.
- Multispecificity means having binding specificity for two or more antigens, for example, a form of protein that includes a monoclonal antibody or antigen-binding fragment that has binding specificity for two or more antigens. Can be mentioned. This is carried out by a person skilled in the art using known techniques. Methods for constructing multispecificity include asymmetric IgG construction technology in which two different types of antibody heavy chain molecules are subjected to protein engineering to form a heterodimer, and low molecular weight antigen binding obtained from antibodies. Several techniques have been developed, including techniques for linking fragments to each other or to other antibody molecules. For examples of specific construction methods, the following documents can be referred to. Kontermann et al., Drug Discovery Today, 20, 838-847 2015.
- the amino acid sequences of CDR (complementarity determining regions) 1 to 3 are as follows (A), (B), (C), (D) or (E).
- Antibodies and antigen-binding fragments thereof that satisfy any of the following conditions can be mentioned.
- Heavy chain CDR1 amino acid sequence is GYSFTSYW (SEQ ID NO: 3), The heavy chain CDR2 amino acid sequence is IYPGDSDTR (SEQ ID NO: 4), The heavy chain CDR3 amino acid sequence is ARQRFGEFAYYYYGLDV (SEQ ID NO: 5), The light chain CDR1 amino acid sequence is TGAVTTSNY (SEQ ID NO: 6) The light chain CDR2 amino acid sequence has GTS (SEQ ID NO: 7), and the light chain CDR3 amino acid sequence has ALWYSTHYV (SEQ ID NO: 8).
- the heavy chain CDR1 amino acid sequence is GYTLTELS (SEQ ID NO: 9)
- the heavy chain CDR2 amino acid sequence is FDPEDGETI (SEQ ID NO: 10)
- the heavy chain CDR3 amino acid sequence is ATYSSGWYALDY (SEQ ID NO: 11)
- the light chain CDR1 amino acid sequence is QSVSIY (SEQ ID NO: 12)
- the light chain CDR2 amino acid sequence has DAS (SEQ ID NO: 13) and the light chain CDR3 amino acid sequence has QQRIKWPFT (SEQ ID NO: 14).
- the heavy chain CDR1 amino acid sequence is GFTFSDYY (SEQ ID NO: 15), The heavy chain CDR2 amino acid sequence is ISNDGSTIY (SEQ ID NO: 16), The heavy chain CDR3 amino acid sequence is ARDYYGSGSFYPKPHY YYYYGMDV (SEQ ID NO: 17), The light chain CDR1 amino acid sequence is QSVLYSSNNKNY (SEQ ID NO: 18) The light chain CDR2 amino acid sequence has WAS (SEQ ID NO: 19), and the light chain CDR3 amino acid sequence has QQYYSPPFT (SEQ ID NO: 20).
- the heavy chain CDR1 amino acid sequence is GFSLSTSGVG (SEQ ID NO: 21),
- the heavy chain CDR2 amino acid sequence is IYWDDDKR (SEQ ID NO: 22),
- the heavy chain CDR3 amino acid sequence is AHSAYYDILTGYALDAFDI (SEQ ID NO: 23),
- the light chain CDR1 amino acid sequence is QSVSSY (SEQ ID NO: 24)
- the light chain CDR2 amino acid sequence has DAS (SEQ ID NO: 25) and the light chain CDR3 amino acid sequence has RQRSNWPWT (SEQ ID NO: 26).
- the heavy chain CDR1 amino acid sequence is GFSLSTSGVG (SEQ ID NO: 27),
- the heavy chain CDR2 amino acid sequence is IYWDDDKR (SEQ ID NO: 28),
- the heavy chain CDR3 amino acid sequence is AHSAYYDILTGYALDAFDI (SEQ ID NO: 29),
- the light chain CDR1 amino acid sequence is QSVLYSSNNKIY (SEQ ID NO: 30)
- the light chain CDR2 amino acid sequence has WAS (SEQ ID NO: 31), and the light chain CDR3 amino acid sequence has QQYYSPPFT (SEQ ID NO: 32).
- the anti-NTM antibody according to this embodiment is characterized in that the amino acid sequence of CDR1 to CDR3 satisfies any of the above (A), (B), (C), (D), or (E). Also included are antibodies that competitively inhibit the binding between the antibody and NTM and inhibit or suppress the function of NTM (hereinafter also referred to as "competitive antibody according to the present embodiment").
- Competitive antibodies according to this embodiment can be prepared and obtained by competition experiments and the like that are well known to those skilled in the art.
- the first anti-NTM antibody anti-NTM antibody according to the present embodiment
- NTM antibody when the binding between the first anti-NTM antibody (anti-NTM antibody according to the present embodiment) and NTM is competitively inhibited by the second anti-NTM antibody, the first anti-NTM antibody and the second anti-NTM antibody
- the anti-NTM antibodies are judged to bind to substantially the same or very close antigenic sites.
- the second anti-NTM antibody inhibits or suppresses the function of NTM
- the second anti-NTM antibody is a competitive antibody according to this embodiment and is included in the anti-NTM antibody according to this embodiment.
- a method using Fab fragments etc. is commonly used in the technical field.
- NTM neuropeptide
- WO95/11317 WO94/07922, WO2003/064473, WO2008/118356 and WO2004/046733.
- whether the function of NTM is inhibited or suppressed can be determined by the methods disclosed in the Examples, for example, whether the expression of cellular senescence markers (such as p15, p16 or p21) in cells is reduced or This can be easily confirmed by examining whether the secretion of SASP-related factors is suppressed.
- cellular senescence markers such as p15, p16 or p21
- the third embodiment is a medicament or a composition (e.g., a pharmaceutical composition) containing the cell senescence inhibitor according to the present embodiment (i.e., a cell senescence inhibitor containing an NTM function inhibitor as an active ingredient). , food/beverage compositions, cosmetic compositions, etc.) (hereinafter also referred to as "medicines, compositions, etc. according to the present embodiment").
- the third embodiment is a medicament or composition containing an NTM function inhibitor as an active ingredient.
- suppressing or inhibiting cellular senescence suppresses the progression of individual aging.
- the present inventors have confirmed that the decline in muscle strength and muscular endurance associated with aging is suppressed by inhibiting the function of NTM (see Examples).
- NTM neurotrophic factor
- a chronic inflammatory state progresses in tissues where aged cells exist, and this chronic inflammatory state is thought to be the cause of cancer and chronic inflammatory diseases.
- obesity is also considered to be a chronic inflammatory state, and inflammation and cellular senescence are induced in living tissues under obese conditions.
- the medicine, composition, etc. according to the third embodiment can be used as an agent for improving individual aging or obesity, a preventive agent or a therapeutic agent for various diseases caused by cellular aging, and the like.
- Various diseases caused by cellular aging are not particularly limited, but include, for example, various diseases caused by aging, obesity, chronic inflammation, and metabolic diseases, and more specifically, cancer, diabetes, etc.
- hypertension hyperlipidemia, arteriosclerosis, cerebral infarction, heart disease (myocardial infarction, cardiomyopathy, cardiac hypertrophy), chronic obstructive pulmonary disease, chronic kidney disease, chronic liver disease (cirrhosis, hepatitis, fatty liver), cognition (Alzheimer's disease), Parkinson's disease, frailty, sarcopenia, thinning, osteoarthritis, osteoarthritis, osteoarthritis, skin diseases, senile alopecia, cataracts, dry eye, glaucoma, age-related macular degeneration, presbyopia, and other chronic conditions
- Examples include inflammatory diseases and/or other metabolic diseases.
- the active ingredient itself for example, the NTM function inhibitor itself, or the cell aging inhibitor containing the NTM function inhibitor
- the composition in the form of a composition containing one or more pharmaceutical additives in addition to one or more active ingredients.
- the active ingredients of the medicine, composition, etc. according to this embodiment may include a plurality of different cell aging inhibitors according to this embodiment.
- the dosage forms of the medicine and composition according to this embodiment include tablets, capsules, granules, powders, syrups, suspensions, suppositories, ointments, creams, gels, patches, inhalants, Examples include injections and eye drops. These formulations are prepared according to conventional methods. Note that liquid preparations may be dissolved or suspended in water or other appropriate solvents before use. Furthermore, tablets and granules may be coated by a well-known method. In the case of injections, the active ingredient is prepared by dissolving it in water, but if necessary, it may be dissolved in physiological saline or glucose solution, and a buffer or preservative may be added. .
- Preparations for oral or parenteral administration are provided in any formulation form.
- Pharmaceutical forms include, for example, pharmaceuticals for oral administration in the form of granules, fine granules, powders, hard capsules, soft capsules, syrups, emulsions, suspensions, or liquids; pharmaceuticals for intravenous administration;
- parenteral administration in the form of injections for internal or subcutaneous administration, drops, transdermal absorption agents, transmucosal absorption agents, nasal drops, inhalants, suppositories, eye drops, ointments, creams, etc. It can be prepared as a medicine or the like.
- Injections, infusions, and the like can be prepared in powdered forms such as freeze-dried forms, and dissolved in an appropriate aqueous medium such as physiological saline before use.
- Inorganic or organic substances, solid or liquid substances can be used as additives for formulations, and they can generally be blended in an amount between 1% and 90% by weight based on the weight of the active ingredient.
- examples of pharmaceutical additives include lactose, glucose, mannitol, dextrin, cyclodextrin, starch, sucrose, magnesium aluminate metasilicate, synthetic aluminum silicate, sodium carboxymethylcellulose, hydroxypropyl starch, and calcium carboxymethylcellulose.
- ion exchange resin methylcellulose, gelatin, gum arabic, hydroxypropylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, polyvinylpyrrolidone, polyvinyl alcohol, light silicic anhydride, magnesium stearate, talc, tragacanth, bentonite, vegum, titanium oxide, sorbitan fatty acid ester, Examples include sodium lauryl sulfate, glycerin, fatty acid glycerin ester, purified lanolin, glycerogelatin, polysorbate, macrogol, vegetable oil, wax, liquid paraffin, white petrolatum, fluorocarbon, nonionic surfactant, propylene glycol, water, and the like.
- the active ingredient and excipient ingredients such as lactose, starch, microcrystalline cellulose, calcium lactate, silicic anhydride, etc.
- the active ingredient and excipient ingredients may be mixed to form a powder or, if necessary, A binder such as sucrose, hydroxypropylcellulose, or polyvinylpyrrolidone, and a disintegrant such as carboxymethylcellulose or carboxymethylcellulose calcium are added, and wet or dry granulation is performed to obtain granules.
- these powders and granules may be compressed as they are, or with the addition of a lubricant such as magnesium stearate or talc.
- granules or tablets can be coated with an enteric base such as hydroxypropyl methylcellulose phthalate or methacrylic acid-methyl methacrylate polymer to form an enteric-coated formulation, or coated with ethylcellulose, carnauba wax, hydrogenated oil, etc. to form a sustained-release formulation. You can also do that.
- powders or granules can be filled into hard capsules, or the active ingredient can be dissolved in glycerin, polyethylene glycol, sesame oil, olive oil, etc. and coated with a gelatin film to form soft capsules. can do.
- the active ingredients are adjusted as necessary with hydrochloric acid, sodium hydroxide, lactose, lactic acid, sodium, sodium monohydrogen phosphate, sodium dihydrogen phosphate, etc.
- the drug is dissolved in distilled water for injection along with tonicity agents such as sodium chloride and glucose, sterile filtered and filled into ampoules, or mannitol, dextrin, cyclodextrin, gelatin, etc. are added and vacuum freeze-dried. It may also be used as a dissolved injection. It is also possible to prepare an emulsion for injection by adding leticin, polysorbate 80, polyoxyethylene hydrogenated castor oil, etc. to the active ingredients and emulsifying the mixture in water.
- Eye drops may be manufactured in the form of a solution in which the active ingredient is suspended or dissolved in an aqueous solvent (for example, phosphate buffered saline).
- an aqueous solvent for example, phosphate buffered saline.
- Oil-based ointments and creams can be manufactured by kneading and mixing the active ingredient, base, and additives.
- Oil-based ointments are made by heating and melting an oil-based base such as fats, waxes, or hydrocarbons such as paraffin, adding the active ingredient, and dissolving or dispersing it by mixing. It can be manufactured by mixing and kneading until homogeneous.
- a water-soluble ointment can be produced, for example, by heating and melting a water-soluble base such as macrogol, adding the active ingredient, and kneading the mixture until the whole is homogeneous.
- Creams contain active ingredients, for example, in either an oil phase containing petrolatum, higher alcohol, etc.
- the active ingredient is moistened and dissolved with suppository bases such as cocoa butter, tri-, di- and monoglycerides of fatty acids, and polyethylene glycol, poured into molds and cooled; After dissolving it in polyethylene glycol, soybean oil, etc., it may be coated with a gelatin film.
- suppository bases such as cocoa butter, tri-, di- and monoglycerides of fatty acids, and polyethylene glycol
- the dosage and frequency of administration of the medicament and composition according to the present embodiment are not particularly limited, and include the purpose of prevention and/or treatment of the condition to be improved or the disease to be treated, the type of disease, and the patient's weight. It is possible to select the appropriate one at the doctor's discretion depending on conditions such as health and age.
- the daily dose for adults for oral administration is about 0.01 to 1000 mg (active ingredient weight), and it can be administered once a day, divided into several times, or every few days. . When used as an injection, it is desirable for adults to administer a daily dose of 0.001 to 100 mg (active ingredient weight) continuously or intermittently.
- the medicaments and compositions according to this embodiment can be prepared as sustained-release preparations such as implantable tablets and delivery systems encapsulated in microcapsules using carriers that can prevent immediate removal from the body.
- carriers that can prevent immediate removal from the body.
- biodegradable, biocompatible polymers such as ethylene vinyl acetate, polyanhydrides, polyglycolic acid, collagen, polyorthoesters and polylactic acid can be used.
- Such materials can be readily prepared by those skilled in the art.
- Liposomal suspensions can also be used as pharmaceutically acceptable carriers.
- Liposomes are prepared as a lipid composition containing, but not limited to, phosphatidylcholine, cholesterol, and PEG-derived phosphatidylethanol (PEG-PE) through a filter of appropriate pore size to a size suitable for use, and by reverse-phase evaporation. It can be purified by
- the medicament, composition, etc. may be provided in the form of a kit along with instructions on how to administer and the like.
- the drugs contained in the kit are packaged in containers made of materials that effectively maintain the activity of the components of the therapeutic drug for a long period of time, do not adsorb to the inside of the container, and do not alter the properties of the components. Supplied.
- a sealed glass ampoule may contain a buffer sealed in the presence of a neutral, non-reactive gas such as nitrogen gas.
- the instruction manual attached to the kit is printed on paper, it may be stored on an electromagnetically readable medium such as a CD-ROM or DVD-ROM and provided to the user. Alternatively, it may be an electronic file available on the Internet or the like.
- composition according to the present embodiment is provided as a food or drink composition
- its form is not particularly limited, and examples include beverages such as soft drinks and nutritional drinks, candies, gums, jellies, creams, and ice creams. It may also be confectionery, milk drinks, fermented milk, yogurt drinks, dairy products such as butter, and other supplements (nutritional supplements).
- the food and drink composition according to the present embodiment is not particularly limited, but includes, for example, anti-aging supplements aimed at preventing or preventing individual aging, dietary supplements (weight loss), blood sugar supplements, etc. Examples include supplements for reducing muscle strength, and supplements for maintaining or increasing muscle strength.
- the fourth embodiment is a method of suppressing or inhibiting cellular senescence in vitro or in vivo, the method comprising suppressing or inhibiting the function (or activity) of NTM.
- the function (or activity) of NTM refers to the function (or activity) of acting on cells and inducing cellular senescence in the cells, as described above.
- an NTM inhibitor for example, the antibody according to the second embodiment, a low molecular compound that inhibits NTM function, etc.
- the fourth embodiment also includes the use of NTM inhibitors to suppress or inhibit cellular senescence in vitro or in vivo.
- a food/drink composition or a cosmetic composition containing an NTM inhibitor is administered to a living body (for example, orally) for anti-aging for the purpose of preventing or preventing individual aging.
- the method may include steps of administration (eg, taking a supplement) or transdermal administration (eg, applying a cosmetic composition to the skin, etc.).
- the preventive method and therapeutic method according to the fifth embodiment include the use of NTM inhibitors as a medical practice.
- the medicine, etc. according to this embodiment is administered to a subject (a subject for disease prevention or treatment).
- a subject a subject for disease prevention or treatment.
- a method for improving aging in an individual a method for improving obesity, or a method for preventing or treating a disease caused by cellular senescence, which includes administering the method.
- “improvement” refers to making the physical condition at a certain point in time more favorable.To improve the aging of an individual, for example, it is necessary to prevent the decline in physical ability due to aging or reduce the speed of decline. Improvement of obesity includes, for example, weight loss and improvement of metabolic syndrome, but is not limited to these concepts.
- Treatment means to prevent or alleviate the progression and deterioration of a disease condition caused in a mammal to be treated. Moreover, “prevention” means to prevent the onset of a disease in mammals that are likely to develop it.
- the subject to whom the medicine, etc. according to the present embodiment is administered may be any animal classified as a mammal, and is not particularly limited. For example, in addition to humans, animals belonging to the primates, such as dogs, cats, etc. This includes pet animals such as rabbits and ferrets, and domestic animals such as cows, pigs, sheep, and horses. Particularly preferred recipients are humans.
- the sixth embodiment is a method of screening for substances that suppress cellular aging, which includes searching for NTM function inhibitors. More specifically, it is a method of screening for substances that suppress cell aging, including the following (a) and (b). (a) A step of contacting cells with NTM and a candidate substance, and (b) A step of evaluating the degree of cellular senescence of cells contacted with NTM and a candidate substance. It is thought that it acts on the cells and induces aging of the cells. Therefore, substances that inhibit NTM function are thought to suppress cellular aging.
- antibodies against NTM suppress the expression of cell senescence markers (e.g., p15, etc.) in senescence-induced cells, and secrete SASP-related factors (e.g., IL-6, etc.) from cells.
- the present invention has been shown to suppress the following effects (see Examples for details).
- Step (a) is a step of bringing NTM and a candidate substance that suppresses cell senescence into contact with cells in which cell senescence has been induced.
- step (a) is carried out by adding an appropriate amount of NTM (e.g., secretory NTM) and a candidate substance to a medium in which cells are cultured, and culturing at an appropriate temperature. be able to.
- NTM secretory NTM
- a candidate substance e.g., secretory NTM
- a candidate substance e.g., secretory NTM
- cells in which senescence has been induced in advance may be used.
- cellular senescence can be induced by, for example, expressing Ras protein intracellularly, although there is no particular limitation.
- the order in which the NTM and the candidate substance that suppresses cell aging may be brought into contact with the cells may be either first or at the same time, or the NTM and the candidate substance may be mixed in advance and then the mixture is contacted with the cells. You may let them.
- Step (b) is a step of examining whether the candidate substance suppresses the induction of cellular senescence by NTM.
- whether cells have aged or not is determined by shortening of telomere length, increased expression or activation of cell aging markers such as p15, p16, p21, p19, and SA- ⁇ -gal, and disappearance of Lamin B1.
- SAHF, DDR, or increased secretion of SASP-related factors such as SIL-6, IL-8, and TGF- ⁇ can be used as indicators for evaluation.
- the candidate substance suppresses cell aging or inhibits cell aging. It can be determined that there is a possibility of
- DMEM High Glucose
- 4.75 g of powdered DMEM was dissolved in 500 mL of milliQ and autoclaved after stirring for 30 minutes. 10 mL of 200 mM L-Glutamine and 8.75 mL of 20% Glucose were added thereto. Further, an appropriate amount of 10% NaHCO 3 solution was added until the medium turned red, and this was used as DMEM (High Glucose).
- MEM 4.7 g of powdered MEM was dissolved in 500 mL of milliQ and autoclaved after stirring for 30 minutes. 5 mL of 200 mM L-Glutamine was added there.
- RPMI 1640 5.1 g powder of RPMI 1640 was dissolved in 500 mL milliQ and autoclaved after stirring for 30 minutes. 5 mL of 200 mM L-Glutamine was added there. Furthermore, an appropriate amount of 10% NaHCO 3 solution was added until the medium turned red, and this was used as RPMI 1640.
- Fetal bovine serum A container containing serum frozen at -20°C was thawed in a 37°C warm bath, and then incubated at 56°C for 30 minutes to inactivate complement components.
- Penicillin-streptomycin solution P/St Dispense 500 ⁇ L each and store at -20°C. At the time of use, 1/1000 volume (final concentration 100 units/mL penicillin, 100 ⁇ g/mL streptomycin) was added to the culture medium.
- Polybrene (hexadimethrine bromide) Adjusted to 10 mg/ml with milliQ water and sterilized by filtration with a 0.20 ⁇ m filter (adjusted for use) 4-OH Tamoxifen The concentration was adjusted to 1 mM with ethanol and stored at -20°C. At the time of use, 1/5000 amount (final concentration 200 nM) was added to the medium.
- Plasmids pCMV-Flag-NTM, pBabe-Flag-NTM (Puro), and pET38a-His-NTM were prepared and stored using conventional methods.
- pLNCX2 ER:Ras was purchased from Addgene as a plasmid for expressing Ras protein.
- plasmid carrying secreted NTM was obtained by integrating the cDNA sequence of secreted NTM (SEQ ID NO: 1) into a pET38a vector and adding a His tag to the N-terminus.
- E. coli strain BL21 was transformed with the prepared plasmid, and the resulting transformant was cultured in large scale.
- the secreted NTM protein of interest was concentrated and purified from the cultured bacterial cells using His beads.
- the obtained protein was dialyzed overnight against PBS(-) using a nitrocellulose membrane, and then the protein concentration was measured by the BCA method.
- cell culture IMR90 cells IMR90 cells were cultured in a hypoxic incubator at 37°C, 5% CO 2 and 3% O 2 using MEM, 10% FBS, 1 ⁇ MEM Non-Essential Amino Acids Solution, and 1 mM Sodium Pyruvate. Passaging was performed at 1 ⁇ 10 6 cells/dish. HeLa cells HeLa cells were cultured in an incubator at 37° C. and 5% CO 2 using MEM and 10% FBS, and passaged at a rate of 1 ⁇ 10 6 cells/dish. Plat A cells Plat A cells were cultured in DMEM (High Glucose) and 10% FBS in an incubator at 37° C.
- MEF MEFs were cultured in an incubator at 37° C. and 5% CO 2 using DMEM (High Glucose), 10% FBS, and P/St, and passaged at a rate of 1 ⁇ 10 6 cells/dish.
- Hybridomas produced by Trans Chromosomics, Inc. are cultured in an incubator at 37°C and 5% CO 2 using PRMI1630, 10% FBS, P/St, HT medium supplement Hybri-Max TM , and 5% Briclone. did.
- Retroviral Vector On the day before transfection, Plat A cells, which are virus packaging cells derived from HEK293-T cells, were seeded in a 100 mm dish at 2 ⁇ 10 6 cells/dish. The next day, 30 ⁇ g of each retrovirus vector was introduced using PEI. Below, operations from the time of gene introduction to the infection of IMR90 cells were performed at the P2 level. Twelve hours after gene introduction, the medium was replaced with MEM medium (10% FBS, 1 ⁇ NEAA, 1 mM Sodium Pyruvate) (10 mL/dish), and the culture supernatant was collected 24 to 36 hours later.
- MEM medium 10% FBS, 1 ⁇ NEAA, 1 mM Sodium Pyruvate
- the obtained culture supernatant was filter sterilized by passing it through a 0.45 ⁇ m filter (Advantec) to prepare a retrovirus stock solution (stored at -80°C).
- a 10 mg/mL polybrene solution prepared in advance was added to the obtained retrovirus solution to give a final concentration of 10 ⁇ g/mL to obtain a retrovirus solution.
- IMR90 cells were seeded in a 6-well plate at 2 ⁇ 10 5 cells/well.
- a retrovirus solution was added at 2 mL/well and centrifuged at 1,370 ⁇ g (3,500 rpm using PlateSpin II (Kubota)) for 90 minutes at room temperature. After culturing in an incubator at 37° C. and 5% CO 2 for 8 hours, the medium was replaced with a normal medium for IMR90 cells.
- Two days after infection infected cells were selected by culturing in a medium containing neomycin or puromycin with two passages.
- RNAi MAX Knockdown method using Lipofectamin RNAi MAX Knockdown of specific genes using Lipofectamin RNAi MAX (Invitrogen) was performed using IMR90 cells. The RNAi introduction method using a 12-well plate is shown below. RNA Mix was prepared by adding 10 pmol of siRNA (Thermo Fisher) to 100 ⁇ L of Opti-MEM (GIBCO) and mixing gently. On the other hand, 3 ⁇ L of Lipofectamin RNAi MAX was added to 100 ⁇ L of Opti-MEM and mixed gently to prepare Lipofectamin Mix. After 5 minutes, RNA Mix and Lipofectamin Mix were mixed and incubated at room temperature for 20 minutes.
- RNA complex solution 200 ⁇ L was added to cells cultured in 2 mL of P/St-free medium so that it was evenly distributed.
- the cells were cultured in an incubator at 37° C. and 5% CO 2 , and after 12 hours, the medium was replaced with the basal medium.
- mice 1-7 Analysis using mice 1-7-1. Breeding of wild-type and NTM-deficient mice Frozen embryos of NTM-deficient mice were obtained from the Mutant Mouse Resource and Research Center (MMRRC), and reared and bred after sufficient backcrossing with C57B6 mice. Mice were housed under SPF conditions under lighting with a 12-hour light/dark cycle, and had free access to chow CE-2 (CLEA) and water (autoclaved distilled water). The bedding was made of dry heat sterilized soft tips, the cage was purchased from Natsume Seisakusho, and the drinking bottle was purchased from CLEA Japan. All experiments were performed using littermates obtained from breeding male and female NTM heterozygous mice. Furthermore, all animal experiments were conducted in accordance with the University of Tokyo Animal Experiment Implementation Regulations.
- MMRRC Mutant Mouse Resource and Research Center
- Genotyping The ear punch method was used for individual marking. Approximately 2 mm of the tail was cut off from a 4-week-old mouse using surgical scissors and collected in a 1.5 mL tube. 600 ⁇ L of 50 mM NaOH was added and treated in a 90°C heat block for 30 minutes. After the heat treatment, vortexing was performed for 10 seconds and the solution was sufficiently stirred, then 50 ⁇ L of 1 M Tris-HCI (pH 8.0) was added and vortexed well again. Thereafter, the supernatant obtained by centrifugation at 15,000 rpm and 4°C for 10 minutes was used as the Template genome DNA solution in the following PCR reaction. Primers that specifically recognize wild type and NTM KO alleles are shown below.
- Mouse blood was collected from the inferior vena cava using a syringe and a 23G needle under anesthesia. After blood collection, the blood was transferred to a 1.5 mL tube, agitated by inversion, and then allowed to stand at room temperature for 1 hour. After standing, it was centrifuged at 4°C and 3000 rpm for 30 minutes, and the supernatant fraction was collected to obtain serum. For the measurement of hemoglobin A1c, 30 ⁇ L of mouse blood was mixed with 5 ⁇ L of 10 mM EDTA. Measurement of mouse blood components was outsourced to Nagahama Life Science Laboratory. Student's t-test was used to test for significant differences.
- Insulin Tolerance Test Human recombinant insulin (Invitrogen) diluted in PBS was administered intraperitoneally to wild-type and NTM-deficient mice that had been kept alone and fasted for 4 hours to a concentration of 1 IU (International Unit)/kg. Thereafter, blood was collected from the tail vein over time at 0, 30, 60, 90, and 120 minutes, and blood sugar levels were measured using Ascensia Breeze 2 (Bayer Yakuhin Co., Ltd.). Student's t-test was used to test for significant differences.
- a high-fat diet 60 kcal%Fat, High Fat Diet:HFD
- Research diets were fed, and body weight and food intake were measured over a period of 9 weeks. After 9 weeks of high fat diet feeding, animals were sacrificed after 6 hours of fasting.
- NTM Neurotrimin
- GPI glycosylphosphatidylinositol
- NTM Knockdown of NTM gene by siRNA
- Figure 2A the increase in expression levels of p15 and IL-6 induced by Ras was suppressed
- Figure 2B and C the increase in expression levels of p15 and IL-6 induced by Ras was suppressed. Therefore, NTM was considered to have the function of inducing and/or promoting cellular senescence.
- NTM NTM was forced to be expressed in IMR90 cells using a retrovirus.
- the increase in the expression levels of p15 and IL-6 induced by Ras was promoted by the expression of NTM (FIGS. 3A and B). This result also suggests that NTM has the function of inducing and/or promoting cellular senescence.
- NTM secreted from cells acts on surrounding cells and induces aging. Therefore, HeLa cells in which NTM was forcibly expressed and IMR90 cells in which senescence was induced by Ras were co-cultured in transwell (see Fig. 4A). If secreted NTM acts on cells and induces senescence, it is predicted that NTM secreted from HeLa cells passes through the membrane and acts on IMR90 cells to induce senescence. When we examined the expression level of p15, a senescence marker, in IMR90 cells co-cultured with HeLa cells that forcibly expressed NTM, we confirmed that the expression increased (Figure 4B). Therefore, it is considered that NTM secreted from HeLa cells induced senescence in IMR90 cells.
- NTM is secreted extracellularly and induces senescence in other cells, or membrane-bound NTM is produced in cells expressing the NTM or adjacent to it. 2) expression is induced in adipose tissue due to obesity; and 3) NTM deficiency inhibits the acquisition of insulin resistance in obesity. Based on these facts, it is thought that neutralizing antibodies (antibodies that inhibit the function) against NTM can be used as therapeutic agents for various diseases such as cellular aging, individual aging, inflammation, obesity/diabetes, and cancer.
- mice that stably retain the full-length human antibody genes through chromosome transfer
- mice that stably retain the full-length human antibody genes through chromosome transfer
- mice that stably retain the full-length human antibody genes through chromosome transfer
- mice that stably retain the full-length human antibody genes through chromosome transfer
- mice that stably retain the full-length human antibody genes through chromosome transfer
- mice that stably retain the full-length human antibody genes through chromosome transfer
- the present invention provides pharmaceuticals and the like useful for improving aging and obesity, and preventing or treating diseases that develop with age. Therefore, the present invention is expected to be used in the medical field.
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Abstract
本発明は、細胞の老化を抑制する剤、および細胞老化によって惹起される疾患等の予防または治療薬の提供を課題とする。より具体的には、本発明は、NTM(Neurotrimin)の機能阻害剤を有効成分として含有する、細胞老化抑制剤、および当該細胞老化抑制剤を含有する医薬等である。また、本発明は、老化を抑制する抗体である。さらに、本発明は、細胞の老化を抑制する物質のスクリーニング方法である。
Description
本発明は、ニューロトリミンの機能阻害剤に関する。さらに、本発明は、ニューロトリミンの機能阻害剤を含む、細胞老化の抑制剤、個体老化および肥満の改善薬、ならびに細胞老化によって誘導される諸疾患の治療薬に関する。
超高齢を迎えた現代社会にとって、健康寿命の延長は現代科学の解決すべき最重要課題の一つである。健康寿命の延長には、医療システムの改革や生活習慣病、食習慣等の改善が有効な手段であることは明白である。しかし、健康寿命に対する抜本的な対応には、老化制御機構の俯瞰的理解と、老化に伴う加齢性疾病や、臓器・組織の機能低下を予防する技術の開発が必要不可欠である。
細胞の老化は、細胞増殖が不可逆的に停止した状態を指し、個体レベルの老化や老化に関連した疾患の発症においても、重要な役割を果たしていると考えられている。例えば、Bakerらは、早老性モデルマウスを用いた遺伝学的解析から、老齢個体から人工的に老化細胞を除去すると、動脈硬化や腎障害などの老年病の発症が有意に遅れ、さらには寿命そのものも延長することを報告した(非特許文献1)。さらに、非早老性マウスにおいて、老化細胞が健康寿命に及ぼす影響を調べたところ、老化細胞のバイオマーカーの1つであるp16陽性細胞が体内に蓄積すると寿命が短くなる傾向にあること、p16陽性細胞を除去すると個体の健康寿命が伸びる可能性があることなどが示唆された(非特許文献2)。従って、生体内に存在する老化細胞を選択的に除去するか、または細胞の老化を抑制もしくは停止することができれば、健康寿命の延長や加齢に伴う疾患(動脈硬化症や骨粗鬆症)の治療における新たな方法論の確立につながると考えられる。
細胞老化は、慢性的な炎症状態と考えられている。この慢性的な炎症状態が、がん化やがんの悪性化などの原因となることが報告されている(非特許文献3)。細胞老化は、かつては細胞増殖を止め、がん抑制的に働くと考えられていたが、近年では細胞の老化状態は、がんに対して二面性を有し、がん細胞の増殖を促進する場合もあることが示されている(非特許文献4)。
また、肥満状態は、細胞老化と同様に慢性的な炎症状態であり、肥満状態下では細胞老化状態も進行していることが報告されている(非特許文献5)。肥満状態において、特に炎症や細胞老化が誘導されているのが脂肪組織で(非特許文献6)、この脂肪組織における細胞老化が肥満に伴うインスリン抵抗性の獲得の要因となっている(非特許文献7)。
また、肥満状態は、細胞老化と同様に慢性的な炎症状態であり、肥満状態下では細胞老化状態も進行していることが報告されている(非特許文献5)。肥満状態において、特に炎症や細胞老化が誘導されているのが脂肪組織で(非特許文献6)、この脂肪組織における細胞老化が肥満に伴うインスリン抵抗性の獲得の要因となっている(非特許文献7)。
老化した細胞(老化細胞)は、その細胞内においてp16(CDKN2A)、p15(CDKN2B)およびp21(CDKN1A)などの細胞老化マーカーの発現が上昇するとともに、炎症系サイトカイン(例えば、IL-6、IL-8など)、ケモカイン、マトリクスメタロプロテイナーゼおよび成長因子などを分泌することが報告されている。この分泌現象は、老化関連分泌表現型(senescence-associated secretory phenotype;SASP)と称され、老化関連疾患の発症に関連していることが示唆されている(非特許文献8~非特許文献10)。例えば、炎症系サイトカインの一つであるIL-6は、様々ながんに対して大きく寄与することが広く報告されている(非特許文献11)。また、SASP関連因子は、パラクライン的に作用し、老化細胞の周辺に存在する組織に対して炎症や発がんなどを促進する好ましくない微小環境を提供する因子として機能する可能性も示唆されている(非特許文献12)。
ニューロトリミン(Neurotrimin; NTM)は、脳の発生段階において、発現する膜タンパク質として同定された(非特許文献13)。NTMは、グリコシルホスファチジルイノシトール(GPI)により細胞膜にアンカーされるGPIアンカータンパク質の一種で、N末側に細胞外に分泌されるために必要なシグナルペプチド配列、C末側にはGPI付加に必要なシグナルペプチド配列が存在し、さらに分子中央には3つのIgG-likeドメインが存在する(非特許文献14)。最も発現が高い組織は脳であるが、脂肪組織などを中心としてその他の組織においても発現が認められる。これまでNTMに対する研究はほとんどが脳・神経系について行われており、神経細胞の伸長・重合などに関わっているとされている(非特許文献15)。
NTM欠損マウスを用いた研究から、NTMを欠損すると恐怖行動などの脳の高次機能に変化が生じることが示されている(非特許文献16)。その他の組織における機能については、不明な点が多いが、がんとの関連を示唆する報告がある。例えば、NTMはがん組織に特異的に多く発現しており、がん細胞表面上に固定されているNTMを標的とした抗体が、ADCC(Antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity)またはCDC(complement-dependent cytotoxicity)を介してがん細胞を殺傷することが報告されている(特許文献1)。
Bakerら, Nature 479:232-236 2011.
Bakerら, Nature 530:184-189 2016.
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上記事情に鑑み、本発明は、細胞老化の抑制剤(細胞老化を抑制または停止させる物質)の提供を目的とする。さらに、本発明は、細胞老化の抑制剤を有効成分として含有する医薬であって、老化細胞によって惹起される状態(例えば、個体老化、肥満など)の改善薬、あるいは、老化細胞によって惹起される疾患(例えば、炎症性疾患、がん、糖尿病など)の治療のための医薬等の提供を目的とする。
本発明者らは、ヒト正常2倍体細胞IMR-90にRasを発現して老化を誘導する系に、siRNAライブラリを導入することにより、老化に関わる遺伝子群を検索した。検索した遺伝子群の中から、抗体医薬の標的となりうる分泌タンパク質をコードする遺伝子として、ニューロトリミン(Neurotrimin; NTM)遺伝子を同定した。NTM遺伝子をノックダウンすると細胞老化が抑制され、細胞内における細胞老化マーカーのp15とp16および炎症マーカーのIL-6の発現が低下した。さらに、NTMノックアウトマウスの解析、インスリン感受性、高脂肪食負荷試験の結果等からNTMは、老化、代謝、炎症、がん化に関与することが予想された。
以上のように、本発明者らはNTMが細胞老化に関与することを初めて明らかにした。
以上のように、本発明者らはNTMが細胞老化に関与することを初めて明らかにした。
さらに、本発明者らは、NTMに対するヒトモノクローナル抗体を産生するハイブリドーマを調製し、その中から、老化を誘導した細胞内におけるp15(細胞老化マーカー)の発現およびIL-6(炎症系サイトカイン)の発現を抑制する抗体を産生するクローンを複数取得することに成功した。
本発明は以上の知見に基づいて完成されたものである。
本発明は以上の知見に基づいて完成されたものである。
すなわち、本発明は以下の(1)~(15)である。
(1)NTM(Neurotrimin)の機能阻害剤を有効成分として含有する、細胞老化抑制剤。
(2)前記NTMの機能阻害剤が抗体、ペプチドアプタマー、特殊ペプチド、核酸または低分子化合物である、上記(1)に記載の細胞老化抑制剤。
(3)上記(1)または(2)に記載の細胞老化抑制剤を含有する、個体老化の改善剤。
(4)上記(1)または(2)に記載の細胞老化抑制剤を含有する、肥満の改善剤。
(5)上記(1)または(2)に記載の細胞老化抑制剤を含有する、細胞老化によって惹起される疾患の予防または治療のための医薬組成物。
(6)前記疾患が、がん、糖尿病、高血圧症、脂質異常症、動脈硬化、脳梗塞、心臓病(心筋梗塞、心筋症、心肥大)、慢性閉塞性肺疾患、慢性腎臓病、慢性肝疾患(肝硬変、肝炎、脂肪肝)、認知症(アルツハイマー病)、パーキンソン病、フレイル、サルコペニア、羸痩、変形性関節症、変形性脊椎症、皮膚疾患、老人性脱毛症、白内障、ドライアイ、緑内障、加齢黄斑変性、老眼、その他の慢性炎症性疾患、その他の代謝性疾患および/または感染症である、上記(5)に記載の医薬組成物。
(7)上記(1)または(2)に記載の細胞老化抑制剤を含有する、飲食品組成物または化粧品組成物。
(8)アンチエイジング用、ダイエット用または血糖値低下用である、上記(7)に記載の飲食品組成物または化粧品組成物。
(9)CDR(complementarity determining region)1~3のアミノ酸配列が下記(A)、(B)、(C)、(D)または(E)のいずれかを満たすことを特徴とする抗体またはその抗原結合断片。
(A)配列番号3で表されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR1、
配列番号4で表されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR2、
配列番号5で表されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR3、
配列番号6で表されるアミノ酸配列を含む軽鎖CDR1、
配列番号7で表されるアミノ酸配列を含む軽鎖CDR2、および
配列番号8で表されるアミノ酸配列を含む軽鎖CDR3を有する。
(B)配列番号9で表されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR1、
配列番号10で表されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR2、
配列番号11で表されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR3、
配列番号12で表されるアミノ酸配列を含む軽鎖CDR1、
配列番号13で表されるアミノ酸配列を含む軽鎖CDR2、および
配列番号14で表されるアミノ酸配列を含む軽鎖CDR3を有する。
(C)配列番号15で表されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR1、
配列番号16で表されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR2、
配列番号17で表されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR3、
配列番号18で表されるアミノ酸配列を含む軽鎖CDR1、
配列番号19で表されるアミノ酸配列を含む軽鎖CDR2、および
配列番号20で表されるアミノ酸配列を含む軽鎖CDR3を有する。
(D)配列番号21で表されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR1、
配列番号22で表されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR2、
配列番号23で表されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR3、
配列番号24で表されるアミノ酸配列を含む軽鎖CDR1、
配列番号25で表されるアミノ酸配列を含む軽鎖CDR2、および
配列番号26で表されるアミノ酸配列を含む軽鎖CDR3を有する。
(E)配列番号27で表されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR1、
配列番号28で表されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR2、
配列番号29で表されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR3、
配列番号30で表されるアミノ酸配列を含む軽鎖CDR1、
配列番号31で表されるアミノ酸配列を含む軽鎖CDR2、および
配列番号32で表されるアミノ酸配列を含む軽鎖CDR3を有する。
(10)NTMの機能を抑制または阻害する抗体であって、上記(9)に記載の抗体とNTMとの結合を競合阻害する抗体またはその抗原結合断片。
(11)Fab、Fab’、F(ab’)2、Fv、一本鎖抗体、scFv、scFv二量体またはdsFvであることを特徴とする上記(9)または(10)に記載の抗原結合断片。
(12)以下の(a)および(b)を含む、細胞老化を抑制する物質のスクリーニング方法。
(a)細胞にNTMおよび候補物質を接触させる工程、および
(b)NTMおよび候補物質を接触させた細胞の細胞老化の程度を評価する工程
(13)前記細胞老化の程度を、細胞老化マーカーの発現量、またはSASP(senescence-associated secretory phenotype;SASP)関連因子の発現量を指標にして評価する、上記(12)に記載の方法。
(14)前記細胞老化マーカーが、p16、p15またはp21である、上記(13)に記載の方法。
(15)前記SASP関連因子が、IL-6またはIL-8遺伝子である、上記(13)に記載の方法。
なお、本明細書において「~」の符号は、その左右の値を含む数値範囲を示す。
(1)NTM(Neurotrimin)の機能阻害剤を有効成分として含有する、細胞老化抑制剤。
(2)前記NTMの機能阻害剤が抗体、ペプチドアプタマー、特殊ペプチド、核酸または低分子化合物である、上記(1)に記載の細胞老化抑制剤。
(3)上記(1)または(2)に記載の細胞老化抑制剤を含有する、個体老化の改善剤。
(4)上記(1)または(2)に記載の細胞老化抑制剤を含有する、肥満の改善剤。
(5)上記(1)または(2)に記載の細胞老化抑制剤を含有する、細胞老化によって惹起される疾患の予防または治療のための医薬組成物。
(6)前記疾患が、がん、糖尿病、高血圧症、脂質異常症、動脈硬化、脳梗塞、心臓病(心筋梗塞、心筋症、心肥大)、慢性閉塞性肺疾患、慢性腎臓病、慢性肝疾患(肝硬変、肝炎、脂肪肝)、認知症(アルツハイマー病)、パーキンソン病、フレイル、サルコペニア、羸痩、変形性関節症、変形性脊椎症、皮膚疾患、老人性脱毛症、白内障、ドライアイ、緑内障、加齢黄斑変性、老眼、その他の慢性炎症性疾患、その他の代謝性疾患および/または感染症である、上記(5)に記載の医薬組成物。
(7)上記(1)または(2)に記載の細胞老化抑制剤を含有する、飲食品組成物または化粧品組成物。
(8)アンチエイジング用、ダイエット用または血糖値低下用である、上記(7)に記載の飲食品組成物または化粧品組成物。
(9)CDR(complementarity determining region)1~3のアミノ酸配列が下記(A)、(B)、(C)、(D)または(E)のいずれかを満たすことを特徴とする抗体またはその抗原結合断片。
(A)配列番号3で表されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR1、
配列番号4で表されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR2、
配列番号5で表されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR3、
配列番号6で表されるアミノ酸配列を含む軽鎖CDR1、
配列番号7で表されるアミノ酸配列を含む軽鎖CDR2、および
配列番号8で表されるアミノ酸配列を含む軽鎖CDR3を有する。
(B)配列番号9で表されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR1、
配列番号10で表されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR2、
配列番号11で表されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR3、
配列番号12で表されるアミノ酸配列を含む軽鎖CDR1、
配列番号13で表されるアミノ酸配列を含む軽鎖CDR2、および
配列番号14で表されるアミノ酸配列を含む軽鎖CDR3を有する。
(C)配列番号15で表されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR1、
配列番号16で表されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR2、
配列番号17で表されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR3、
配列番号18で表されるアミノ酸配列を含む軽鎖CDR1、
配列番号19で表されるアミノ酸配列を含む軽鎖CDR2、および
配列番号20で表されるアミノ酸配列を含む軽鎖CDR3を有する。
(D)配列番号21で表されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR1、
配列番号22で表されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR2、
配列番号23で表されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR3、
配列番号24で表されるアミノ酸配列を含む軽鎖CDR1、
配列番号25で表されるアミノ酸配列を含む軽鎖CDR2、および
配列番号26で表されるアミノ酸配列を含む軽鎖CDR3を有する。
(E)配列番号27で表されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR1、
配列番号28で表されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR2、
配列番号29で表されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR3、
配列番号30で表されるアミノ酸配列を含む軽鎖CDR1、
配列番号31で表されるアミノ酸配列を含む軽鎖CDR2、および
配列番号32で表されるアミノ酸配列を含む軽鎖CDR3を有する。
(10)NTMの機能を抑制または阻害する抗体であって、上記(9)に記載の抗体とNTMとの結合を競合阻害する抗体またはその抗原結合断片。
(11)Fab、Fab’、F(ab’)2、Fv、一本鎖抗体、scFv、scFv二量体またはdsFvであることを特徴とする上記(9)または(10)に記載の抗原結合断片。
(12)以下の(a)および(b)を含む、細胞老化を抑制する物質のスクリーニング方法。
(a)細胞にNTMおよび候補物質を接触させる工程、および
(b)NTMおよび候補物質を接触させた細胞の細胞老化の程度を評価する工程
(13)前記細胞老化の程度を、細胞老化マーカーの発現量、またはSASP(senescence-associated secretory phenotype;SASP)関連因子の発現量を指標にして評価する、上記(12)に記載の方法。
(14)前記細胞老化マーカーが、p16、p15またはp21である、上記(13)に記載の方法。
(15)前記SASP関連因子が、IL-6またはIL-8遺伝子である、上記(13)に記載の方法。
なお、本明細書において「~」の符号は、その左右の値を含む数値範囲を示す。
本発明にかかる剤、医薬等を用いることにより、細胞老化を阻害または抑制することができる。その結果、老化細胞によって惹起される状態(例えば、個体老化、肥満など)の改善、あるいは、老化細胞によって惹起される疾患(例えば、炎症性疾患、がん、糖尿病など)の治療が可能となる。
以下、本発明の実施形態について説明する。
第1の実施形態は、NTM(Neurotrimin)の機能阻害剤を有効成分として含有する細胞老化抑制剤(以下「本実施形態にかかる細胞老化抑制剤」とも記載する)である。ここで、「細胞老化抑制(細胞老化の抑制)」とは、細胞が老化することを阻止もしくは阻害すること、または、細胞老化を改善することを意味する。
「細胞老化」の指標は、多くの先行研究によって報告されており、古くはテロメア長の短縮があり、それ以外によく用いられるものとして、p15(CDKN2B)もしくはp15遺伝子の発現上昇、p16(CDKN2A)もしくはp16遺伝子の発現上昇、p21もしくはp21(CDKN1A)もしくはp21遺伝子の発現上昇、p19(CDKN2D)もしくはp19遺伝子の発現上昇、細胞老化特異的β-ガラクトシダーゼ(senescence-associated β-galactosidase:SA-β-gal)の活性化、Lamin B1の消失、細胞老化特異的ヘテロクロマチン形成(Senescence-associated heterochromatic foci:SAHF)、DNA損傷応答(DDR)および老化関連分泌表現型(senescence-associated secretory phenotype:SASP)関連因子(例えば、IL-6、IL-8、TGF-βなど)の発現上昇または分泌上昇などを挙げることができる。その他にも細胞のサイズ、粒度の増加やミトコンドリアのサイズ・数の増加とそれに伴うROS産生の増加などの形態学変化の他、レトロトランスポゾンであるLINE1の活性化や、ヒストンアセチル化酵素KAT7の増加などが報告されている(細胞老化に関する、詳細については、例えば、Gasekら, Nature aging 1:870-879, 2021などを参照のこと)。
第1の実施形態は、NTM(Neurotrimin)の機能阻害剤を有効成分として含有する細胞老化抑制剤(以下「本実施形態にかかる細胞老化抑制剤」とも記載する)である。ここで、「細胞老化抑制(細胞老化の抑制)」とは、細胞が老化することを阻止もしくは阻害すること、または、細胞老化を改善することを意味する。
「細胞老化」の指標は、多くの先行研究によって報告されており、古くはテロメア長の短縮があり、それ以外によく用いられるものとして、p15(CDKN2B)もしくはp15遺伝子の発現上昇、p16(CDKN2A)もしくはp16遺伝子の発現上昇、p21もしくはp21(CDKN1A)もしくはp21遺伝子の発現上昇、p19(CDKN2D)もしくはp19遺伝子の発現上昇、細胞老化特異的β-ガラクトシダーゼ(senescence-associated β-galactosidase:SA-β-gal)の活性化、Lamin B1の消失、細胞老化特異的ヘテロクロマチン形成(Senescence-associated heterochromatic foci:SAHF)、DNA損傷応答(DDR)および老化関連分泌表現型(senescence-associated secretory phenotype:SASP)関連因子(例えば、IL-6、IL-8、TGF-βなど)の発現上昇または分泌上昇などを挙げることができる。その他にも細胞のサイズ、粒度の増加やミトコンドリアのサイズ・数の増加とそれに伴うROS産生の増加などの形態学変化の他、レトロトランスポゾンであるLINE1の活性化や、ヒストンアセチル化酵素KAT7の増加などが報告されている(細胞老化に関する、詳細については、例えば、Gasekら, Nature aging 1:870-879, 2021などを参照のこと)。
本実施形態におけるNTMとは、例えば、ヒトNTMタンパク質(NCBIアクセッション番号;NM_001144058;NP_001137530)の他、他の動物由来のホモログも含まれる。さらに、ヒトNTMタンパク質のアミノ酸配列と80%以上の配列同一性、好ましくは、90%以上の配列同一性(例えば、90%以上、91%以上、92%以上、93%以上、94%以上、95%以上、96%以上、97%以上、98%以上または99%以上の配列同一性)を有するタンパク質であって、細胞の老化を誘導または促進するタンパク質(すなわち、当該タンパク質を細胞に接触させた場合、当該細胞が老化する(細胞老化の特徴を呈する)ようなタンパク質)であってもよい。なお、分泌されるNTMタンパク質は、NCBIアクセッション番号;NP_001137530に示されるアミノ酸配列からシグナルペプチド領域を除いたタンパク質または配列番号2で表されるアミノ酸配列からなるタンパク質である。本実施形態にかかるNTMには、配列番号2で表される80%以上の配列同一性、好ましくは、90%以上の配列同一性(例えば、90%以上、91%以上、92%以上、93%以上、94%以上、95%以上、96%以上、97%以上、98%以上または99%以上の配列同一性)を有するタンパク質であって、細胞の老化を誘導または促進するタンパク質(すなわち、当該タンパク質を細胞に接触させた場合、当該細胞が老化する(細胞老化の特徴を呈する)ようなタンパク質)も含まれる。
本実施形態において、「NTMの機能阻害剤(以下「本実施形態にかかるNTM機能阻害剤」とも記載する)」とは、NTMの機能(または活性)、特に、細胞に作用した場合に、当該細胞に細胞老化を誘導する機能(または活性)を阻害または抑制する物質のことである。NTMの機能を阻害または抑制する物質として、特に限定はしないが、例えば、NTMの機能を阻害または抑制する抗体、ペプチドアプタマー、特殊ペプチド(D-アミノ酸やN-メチルアミノ酸等を含むペプチドまたは大環状骨格を有するペプチドなど、Caryら, J. Synth. Org. Chem. Jpn., 75:1171-1177 2017)もしくは低分子化合物など、または、NTMを分解するもしくは分解を誘導する物質、NTMの発現を阻害もしくは抑制する物質(例えば、siRNA、miRNAなど)などが挙げられる。「NTMの機能阻害剤」は、第6の実施形態にかかるスクリーニング方法を用いることで、当業者であれば、容易に取得することができる。
第2の実施形態は、NTMの機能を阻害または抑制する抗体(以下「本実施形態にかかる抗NTM抗体」とも記載する)である。
本明細書における「抗体」は、その調製方法およびその構造は特に限定されるものではなく、例えば、モノクローナル抗体、ポリクローナル抗体またはナノ抗体など、所望の抗原と所望の特性で結合する「抗体」の全てが含まれる。
本実施形態にかかる抗NTM抗体がポリクローナル抗体の場合、例えば、免疫動物(限定はしないが、例えば、ウサギ、ヤギ、ヒツジ、ニワトリ、モルモット、マウス、ラットまたはブタなど)に対して、抗原およびアジュバントの混合物をインジェクトすることにより調製することができる。通常は、抗原および/またはアジュバントを免疫動物の皮下または腹腔内へ複数回インジェクトする。アジュバントとして、限定はしないが、例えば、完全フロイントおよびモノホスホリル脂質A合成-トレハロースジコリノミコレート(MPL-TMD)が含まれる。抗原の免疫後、免疫動物由来の血清から、定法により(例えば、ProteinAを保持したセファロースなどを用いる方法など)抗NTM抗体を精製することができる。
本明細書における「抗体」は、その調製方法およびその構造は特に限定されるものではなく、例えば、モノクローナル抗体、ポリクローナル抗体またはナノ抗体など、所望の抗原と所望の特性で結合する「抗体」の全てが含まれる。
本実施形態にかかる抗NTM抗体がポリクローナル抗体の場合、例えば、免疫動物(限定はしないが、例えば、ウサギ、ヤギ、ヒツジ、ニワトリ、モルモット、マウス、ラットまたはブタなど)に対して、抗原およびアジュバントの混合物をインジェクトすることにより調製することができる。通常は、抗原および/またはアジュバントを免疫動物の皮下または腹腔内へ複数回インジェクトする。アジュバントとして、限定はしないが、例えば、完全フロイントおよびモノホスホリル脂質A合成-トレハロースジコリノミコレート(MPL-TMD)が含まれる。抗原の免疫後、免疫動物由来の血清から、定法により(例えば、ProteinAを保持したセファロースなどを用いる方法など)抗NTM抗体を精製することができる。
また、本実施形態にかかる抗NTM抗体がモノクローナル抗体の場合、例えば、以下のようにして作製することができる。なお、本明細書において「モノクローナル」とは、実質的に均一な抗体の集団(抗体を構成する重鎖、軽鎖のアミノ酸配列が同一である抗体集団)から得られた抗体の特性を示唆するものであって、抗体が特定の方法(例えば、ハイブリドーマ法など)により作製されるものとして限定的に解釈されるものではない。
モノクローナル抗体の作製方法としては、例えば、ハイブリドーマ法(KohlerおよびMilstein, Nature 256 495-497 1975)、または、組換え法(米国特許第4,816,567号)などを挙げることができる。あるいは、本実施形態にかかる抗NTM抗体は、ファージ抗体ライブラリ(例えば、Clacksonら, Nature 352 624-628 1991;Marksら, J.Mol.Biol. 222 581-597 1991など)などから単離してもよい。より具体的に説明すると、ハイブリドーマ法を用いて調製する場合、その調製方法には、例えば、以下に示す4つの工程が含まれる:(i)抗原を免疫動物に免疫する、(ii)モノクローナル抗体分泌性(または潜在的に分泌性)のリンパ球を回収する、(iii)リンパ球を不死化細胞に融合させる、(iv)所望のモノクローナル抗体を分泌する細胞を選択する。免疫動物としては、例えば、マウス、ラット、モルモット、ハムスター、ウサギなどが選択可能である。免疫後、宿主動物から得られたリンパ球はハイブリドーマ細胞を樹立するために、ポリエチレングリコールなどの融合剤や電気融合法を用いて不死化細胞株と融合する。融合細胞としては、例えば、ラットもしくはマウスのミエローマ細胞株が使用される。細胞融合を行った後、融合しなかったリンパ球および不死化細胞株の成長または生存を阻害する基質を含む適切な培地中で細胞を生育させる。通常の技術では、酵素のヒポキサンチン-グアニンホスホリボシルトランスフェラーゼ(HGPRTまたはHPRT)を欠く親細胞を使用する。この場合、アミノプテリンがHGPRT欠損細胞の成長を阻害し、ハイブリドーマの成長を許容する培地(HAT培地)に添加される。このようにして得られたハイブリドーマから、所望の抗体を産生するハイブリドーマを選択し、選択したハイブリドーマが生育する培地から、常法に従い、目的のモノクローナル抗体を取得することができる。
このようにして調製したハイブリドーマをインビトロ培養し、あるいは、マウス、ラット、モルモット、ハムスターなどの腹水中でインビボ培養し、目的の抗体を培養上清、あるいは、腹水から調製することができる。
モノクローナル抗体の作製方法としては、例えば、ハイブリドーマ法(KohlerおよびMilstein, Nature 256 495-497 1975)、または、組換え法(米国特許第4,816,567号)などを挙げることができる。あるいは、本実施形態にかかる抗NTM抗体は、ファージ抗体ライブラリ(例えば、Clacksonら, Nature 352 624-628 1991;Marksら, J.Mol.Biol. 222 581-597 1991など)などから単離してもよい。より具体的に説明すると、ハイブリドーマ法を用いて調製する場合、その調製方法には、例えば、以下に示す4つの工程が含まれる:(i)抗原を免疫動物に免疫する、(ii)モノクローナル抗体分泌性(または潜在的に分泌性)のリンパ球を回収する、(iii)リンパ球を不死化細胞に融合させる、(iv)所望のモノクローナル抗体を分泌する細胞を選択する。免疫動物としては、例えば、マウス、ラット、モルモット、ハムスター、ウサギなどが選択可能である。免疫後、宿主動物から得られたリンパ球はハイブリドーマ細胞を樹立するために、ポリエチレングリコールなどの融合剤や電気融合法を用いて不死化細胞株と融合する。融合細胞としては、例えば、ラットもしくはマウスのミエローマ細胞株が使用される。細胞融合を行った後、融合しなかったリンパ球および不死化細胞株の成長または生存を阻害する基質を含む適切な培地中で細胞を生育させる。通常の技術では、酵素のヒポキサンチン-グアニンホスホリボシルトランスフェラーゼ(HGPRTまたはHPRT)を欠く親細胞を使用する。この場合、アミノプテリンがHGPRT欠損細胞の成長を阻害し、ハイブリドーマの成長を許容する培地(HAT培地)に添加される。このようにして得られたハイブリドーマから、所望の抗体を産生するハイブリドーマを選択し、選択したハイブリドーマが生育する培地から、常法に従い、目的のモノクローナル抗体を取得することができる。
このようにして調製したハイブリドーマをインビトロ培養し、あるいは、マウス、ラット、モルモット、ハムスターなどの腹水中でインビボ培養し、目的の抗体を培養上清、あるいは、腹水から調製することができる。
ナノ抗体とは、抗体重鎖の可変領域(variable domain of the heavy chain of heavy chain antibody;VHH)からなるポリペプチドのことである。通常ヒトなどの抗体は重鎖と軽鎖から構成されているが、ラマ、アルパカおよびラクダなどのラクダ科の動物では、重鎖のみからなる1本鎖抗体(重鎖抗体)を産生する。重鎖抗体は、通常の重鎖および軽鎖からなる抗体と同様に、標的抗原を認識し、抗原に結合することができる。重鎖抗体の可変領域は、抗原への結合親和性を有する最小単位であり、この可変領域断片は「ナノ抗体」と呼ばれている。ナノ抗体は、高耐熱性、消化耐性、常温安定性があり、遺伝子工学的手法により容易に大量に調製することが可能である。
ナノ抗体は、例えば、以下のようにして作製することができる。ラクダ科の動物に抗原を免疫し、採取した血清から目的の抗体の有無を検出し、所望の抗体価が検出された免疫動物の末梢血リンパ球由来のRNAからcDNAを作製する。得られたcDNAからVHHをコードするDNA断片を増幅して、これを、ファージミドに挿入して、VHHファージミドライブラリを調製する。作製したVHHファージミドライブラリから数回のスクリーニングを経て、所望のナノ抗体を作製することができる。
ナノ抗体は、例えば、以下のようにして作製することができる。ラクダ科の動物に抗原を免疫し、採取した血清から目的の抗体の有無を検出し、所望の抗体価が検出された免疫動物の末梢血リンパ球由来のRNAからcDNAを作製する。得られたcDNAからVHHをコードするDNA断片を増幅して、これを、ファージミドに挿入して、VHHファージミドライブラリを調製する。作製したVHHファージミドライブラリから数回のスクリーニングを経て、所望のナノ抗体を作製することができる。
本実施形態にかかる抗NTM抗体は、遺伝子組換え抗体であってもよい。遺伝子組換え抗体としては、限定はされないが、例えば、ヒト化抗体およびヒト抗体とのキメラ抗体などが挙げられる。キメラ抗体とは、例えば、異なる動物種由来の可変領域と定常領域を連結した抗体(例えば、ラット由来抗体の可変領域をヒト由来の定常領域に結合させた抗体)などのことで(例えば、Morrisonら, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 81, 6851-6855 1984.など)、遺伝子組換え技術によって容易に構築することができる。
ヒト化抗体は、フレームワーク領域(FR)にヒト由来の配列を持ち、相補性決定領域(CDR)が他の動物種(例えば、マウスなど)由来の配列からなる抗体である。ヒト化抗体は、まず、他の動物種、ここではマウスで説明するが、マウス由来の抗体の可変領域からそのCDRをヒト抗体可変領域に移植し、重鎖および軽鎖可変領域を再構成した後、これらヒト化された再構成ヒト抗体可変領域をヒト抗体定常領域に連結することで作製することができる。このようなヒト化抗体の作製法は、当分野において周知である(例えば、Queenら, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 86, 10029-10033 1989.など)。
本実施形態にかかる抗NTM抗体の抗原結合断片とは、本実施形態にかかる抗NTM抗体の一部分の領域であって、NTMに結合する抗体断片のことであり、断片としては、例えば、Fab、Fab’、F(ab’)2、Fv(variable fragment of antibody)、一本鎖抗体(重鎖、軽鎖、重鎖可変領域、軽鎖可変領域およびナノ抗体等)、scFv(single chain Fv)、diabody(scFv二量体)、dsFv(disulfide-stabilized Fv)、ならびに、本実施形態にかかる抗NTM抗体のCDRを少なくとも一部に含むペプチド等が挙げられる。
Fabは、抗体分子をタンパク質分解酵素パパインで処理して得られる断片のうち、重鎖のN末端側約半分と軽鎖全体とがジスルフィド結合で結合した、抗原結合活性を有する抗体断片である。Fabの作製は、抗体分子をパパインで処理して断片を取得する他、例えば、FabをコードするDNAを挿入した適当な発現ベクターを構築し、これを適当な宿主細胞(例えば、CHO細胞などの哺乳類細胞、酵母細胞、昆虫細胞など)に導入後、細胞内でFabを発現させることで実施することができる。
F(ab’)2は、抗体分子をタンパク質分解酵素ペプシンで処理して得られる断片のうち、Fabがヒンジ領域のジスルフィド結合を介して結合されたものよりやや大きい、抗原結合活性を有する抗体断片である。F(ab’)2は、抗体分子をペプシンで処理して断片を取得する他、Fabをチオエーテル結合あるいはジスルフィド結合させて作製することも可能で、さらに、Fabと同様に遺伝子工学的手法によっても作製することができる。
Fab’は、上記F(ab’)2のヒンジ領域のジスルフィド結合を切断した、抗原結合活性を有する抗体断片である。Fab’も、Fab等と同様に遺伝子工学的な手法により作製することができる。
scFvは、1本の重鎖可変領域(VH)と1本の軽鎖可変領域(VL)とを適当なペプチドリンカーを用いて連結した、VH-リンカー-VLないしはVL-リンカー-VHポリペプチドであって、抗原結合活性を有する抗体断片である。scFvは、抗体の重鎖可変領域および軽鎖可変領域をコードするcDNAを取得し、遺伝子工学的手法により作製することができる。
diabodyは、scFvが二量体化した抗体断片で、2価の抗原結合活性を有する抗体断片である。2価の抗原結合活性は、同一抗原結合活性であっても、または、一方が異なる抗原結合活性であってもよい。diabodyは、抗体の重鎖可変領域および軽鎖可変領域をコードするcDNAを取得し、重鎖可変領域と軽鎖可変領域をペプチドリンカーで結合したscFvをコードするcDNAを構築して、遺伝子工学的手法により作製することができる。
dsFvは、重鎖可変領域及び軽鎖可変領域中のそれぞれ1アミノ酸残基をシステイン残基に置換したポリペプチドを、該システイン残基間のジスルフィド結合を介して結合させたものをいう。システイン残基に置換するアミノ酸残基は、抗体の立体構造予測に基づいて選択することができる。dsFvは、抗体の重鎖可変領域および軽鎖可変領域をコードするcDNAを取得し、dsFvをコードするDNAを構築して遺伝子工学的手法により作製することができる。
CDRを含むペプチドは、重鎖または軽鎖のCDR(CDR1~3)の少なくとも1領域以上を含むように構成される。複数のCDRを含むペプチドは、直接または適当なペプチドリンカーを介して結合させることができる。CDRを含むペプチドは、抗体の重鎖または軽鎖のCDRをコードするDNAを構築し、発現ベクターに挿入する。ベクターの種類としては特に限定はなく、その後に導入される宿主細胞の種類等によって適宜選択すればよい。これらを抗体として発現させるために適当な宿主細胞(例えば、CHO細胞などの哺乳類細胞、酵母細胞、昆虫細胞など)に導入し製造することができる。また、CDRを含むペプチドは、Fmoc法(フルオレニルメチルオキシカルボニル法)およびtBoc法(t-ブチルオキシカルボニル法)等の化学合成法によって製造することもできる。
ヒト抗体(完全ヒト抗体)は、一般にV領域の抗原結合部位である超可変領域(Hypervariable region)、V領域のその他の部分および定常領域の構造が、ヒトの抗体と同じ構造を有するものである。ヒト抗体は、公知の技術により当業者であれば容易に作製することができる。ヒト抗体は、例えば、ヒト抗体のH鎖およびL鎖の遺伝子を含むヒト染色体断片を有するヒト抗体産生マウスを用いた方法(例えば、Tomizukaら, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 97, 722-727 2000.など)や、ヒト抗体ライブラリーより選別したファージディスプレイ由来のヒト抗体を取得する方法(例えば、Siriwardenaら, Opthalmology, 109, 427-431 2002.等を参照)により取得することができる。
本実施形態にかかる抗NTM抗体の抗原結合断片を用いて、多重特異性抗体を構成することができる。多重特異性とは2つ以上の抗原に対して結合特異性を有することを意味し、例えば、2つ以上の抗原に対して結合特異性を有するモノクローナル抗体または抗原結合断片を含むタンパク質の形態が挙げられる。これは既知の技術によって当業者によって実施される。多重特異性を構築する方法としては、異なる2種類の抗体重鎖分子がヘテロ二量体を形成するようにタンパク工学的操作を施した非対称IgGの構築技術、抗体から得た低分子量の抗原結合断片同士を連結する、または別の抗体分子と連結する技術、などに分類される手法が複数開発されている。具体的な構築法の例はたとえば以下の文献を参考にすることができる。Kontermannら, Drug Discovery Today, 20, 838-847 2015.
本実施形態にかかる抗NTM抗体およびその抗原結合断片として、例えば、CDR(complementarity determining region)1~3のアミノ酸配列が下記の(A)、(B)、(C)、(D)または(E)のいずれかを満たすことを特徴とする抗体およびその抗原結合断片を挙げることができる。
(A)重鎖CDR1アミノ酸配列が、GYSFTSYW(配列番3)、
重鎖CDR2アミノ酸配列が、IYPGDSDTR(配列番号4)、
重鎖CDR3アミノ酸配列が、ARQRFGEFAYYYYGLDV(配列番号5)、
軽鎖CDR1アミノ酸配列が、TGAVTTSNY(配列番号6)
軽鎖CDR2アミノ酸配列が、GTS(配列番号7)、および
軽鎖CDR3アミノ酸配列が、ALWYSTHYV(配列番号8)を有する。
(B)重鎖CDR1アミノ酸配列が、GYTLTELS(配列番号9)、
重鎖CDR2アミノ酸配列が、FDPEDGETI(配列番号10)、
重鎖CDR3アミノ酸配列が、ATYSSGWYALDY(配列番号11)、
軽鎖CDR1アミノ酸配列が、QSVSIY(配列番号12)
軽鎖CDR2アミノ酸配列が、DAS(配列番号13)、および
軽鎖CDR3アミノ酸配列が、QQRIKWPFT(配列番号14)を有する。
(C)重鎖CDR1アミノ酸配列が、GFTFSDYY(配列番号15)、
重鎖CDR2アミノ酸配列が、ISNDGSTIY(配列番号16)、
重鎖CDR3アミノ酸配列が、ARDYYGSGSFYPKPHY YYYYGMDV(配列番号17)、
軽鎖CDR1アミノ酸配列が、QSVLYSSNNKNY(配列番号18)
軽鎖CDR2アミノ酸配列が、WAS(配列番号19)、および
軽鎖CDR3アミノ酸配列が、QQYYSPPFT(配列番号20)を有する。
(D)重鎖CDR1アミノ酸配列が、GFSLSTSGVG(配列番号21)、
重鎖CDR2アミノ酸配列が、IYWDDDKR(配列番号22)、
重鎖CDR3アミノ酸配列が、AHSAYYDILTGYALDAFDI(配列番号23)、
軽鎖CDR1アミノ酸配列が、QSVSSY(配列番号24)
軽鎖CDR2アミノ酸配列が、DAS(配列番号25)、および
軽鎖CDR3アミノ酸配列が、RQRSNWPWT(配列番号26)を有する。
(E)重鎖CDR1アミノ酸配列が、GFSLSTSGVG(配列番号27)、
重鎖CDR2アミノ酸配列が、IYWDDDKR(配列番号28)、
重鎖CDR3アミノ酸配列が、AHSAYYDILTGYALDAFDI(配列番号29)、
軽鎖CDR1アミノ酸配列が、QSVLYSSNNKIY(配列番号30)
軽鎖CDR2アミノ酸配列が、WAS(配列番号31)、および
軽鎖CDR3アミノ酸配列が、QQYYSPPFT(配列番号32)を有する。
(A)重鎖CDR1アミノ酸配列が、GYSFTSYW(配列番3)、
重鎖CDR2アミノ酸配列が、IYPGDSDTR(配列番号4)、
重鎖CDR3アミノ酸配列が、ARQRFGEFAYYYYGLDV(配列番号5)、
軽鎖CDR1アミノ酸配列が、TGAVTTSNY(配列番号6)
軽鎖CDR2アミノ酸配列が、GTS(配列番号7)、および
軽鎖CDR3アミノ酸配列が、ALWYSTHYV(配列番号8)を有する。
(B)重鎖CDR1アミノ酸配列が、GYTLTELS(配列番号9)、
重鎖CDR2アミノ酸配列が、FDPEDGETI(配列番号10)、
重鎖CDR3アミノ酸配列が、ATYSSGWYALDY(配列番号11)、
軽鎖CDR1アミノ酸配列が、QSVSIY(配列番号12)
軽鎖CDR2アミノ酸配列が、DAS(配列番号13)、および
軽鎖CDR3アミノ酸配列が、QQRIKWPFT(配列番号14)を有する。
(C)重鎖CDR1アミノ酸配列が、GFTFSDYY(配列番号15)、
重鎖CDR2アミノ酸配列が、ISNDGSTIY(配列番号16)、
重鎖CDR3アミノ酸配列が、ARDYYGSGSFYPKPHY YYYYGMDV(配列番号17)、
軽鎖CDR1アミノ酸配列が、QSVLYSSNNKNY(配列番号18)
軽鎖CDR2アミノ酸配列が、WAS(配列番号19)、および
軽鎖CDR3アミノ酸配列が、QQYYSPPFT(配列番号20)を有する。
(D)重鎖CDR1アミノ酸配列が、GFSLSTSGVG(配列番号21)、
重鎖CDR2アミノ酸配列が、IYWDDDKR(配列番号22)、
重鎖CDR3アミノ酸配列が、AHSAYYDILTGYALDAFDI(配列番号23)、
軽鎖CDR1アミノ酸配列が、QSVSSY(配列番号24)
軽鎖CDR2アミノ酸配列が、DAS(配列番号25)、および
軽鎖CDR3アミノ酸配列が、RQRSNWPWT(配列番号26)を有する。
(E)重鎖CDR1アミノ酸配列が、GFSLSTSGVG(配列番号27)、
重鎖CDR2アミノ酸配列が、IYWDDDKR(配列番号28)、
重鎖CDR3アミノ酸配列が、AHSAYYDILTGYALDAFDI(配列番号29)、
軽鎖CDR1アミノ酸配列が、QSVLYSSNNKIY(配列番号30)
軽鎖CDR2アミノ酸配列が、WAS(配列番号31)、および
軽鎖CDR3アミノ酸配列が、QQYYSPPFT(配列番号32)を有する。
さらに、本実施形態にかかる抗NTM抗体には、CDR1~3のアミノ酸配列が上記(A)、(B)、(C)、(D)または(E)のいずれかを満たすことを特徴とする抗体とNTMとの結合を競合阻害し、かつ、NTMの機能を阻害または抑制する抗体(以下「本実施形態にかかる競合抗体」とも記載する)も含まれる。本実施形態にかかる競合抗体は、当業者において周知である競合実験などにより、調製および取得することができる。具体的には、第1の抗NTM抗体(本実施形態にかかる抗NTM抗体)とNTMとの結合が、第2の抗NTM抗体によって競合阻害を受けるとき、第1の抗NTM抗体と第2の抗NTM抗体は実質的に同一、または極近傍の抗原部位に結合していると判断される。当該第2の抗NTM抗体がNTMの機能を阻害または抑制する場合には、当該第2の抗NTM抗体は本実施形態にかかる競合抗体であり、本実施形態にかかる抗NTM抗体に含まれる。なお、上記競合実験の方法として、例えば、Fab断片等を用いる方法が当該技術分野おいて、通常行われている。例えば、WO95/11317、 WO94/07922、WO2003/064473、WO2008/118356およびWO2004/046733などを参照のこと。また、NTMの機能を阻害または抑制するかどうかは、実施例に開示される方法、例えば、細胞内における細胞老化マーカー(p15、p16またはp21など)の発現を低下させるかどうか、または細胞からのSASP関連因子の分泌を抑制するかどうかなどを調べることにより容易に確認することができる。
第3の実施形態は、本実施形態にかかる細胞老化抑制剤(すなわち、NTMの機能阻害剤を有効成分として含有する細胞老化抑制剤)を含有する、医薬、または組成物(例えば、医薬組成物、飲食品組成物、化粧品組成物など)(以下「本実施形態にかかる医薬および組成物等」とも記載する)である。あるいは、第3の実施形態は、NTMの機能阻害剤を有効成分として含有する、医薬または組成物である。
前述の通り、細胞老化を抑制または阻害すると、個体老化の進行が抑制される。実際に、本発明者らは、NTMの機能阻害により、加齢に伴う筋力および筋持久力の低下が抑制されることを確認した(実施例を参照のこと)。さらに、NTMの機能阻害により、加齢に伴うフレイル(frailty syndrome)の進行を抑制することができること(実施例におけるノックアウトマウスを用いた実験の結果を参照のこと)も確認した。従って、本実施形態にかかる細胞老化抑制剤の使用により、個体老化の進行を抑えることができると考えられる。
また、NTMの機能を阻害することは、加齢に伴う疾患(動脈硬化症や骨粗鬆症など)の治療を行う上で有効であると考えられる。老化した細胞が存在する組織では、慢性的な炎症状態が進行しており、この慢性的な炎症状態が、がんや慢性炎症疾患などの原因になると考えられている。さらに、肥満も慢性的な炎症状態と考えられており、肥満状態下の生体組織においては、炎症や細胞老化が誘導され、このような炎症状態または細胞老化が、例えば、脂肪組織における細胞老化が肥満に伴うインスリン抵抗性の獲得の要因となることも報告されている。
従って、第3の実施形態にかかる医薬および組成物等は、個体老化もしくは肥満の改善剤、細胞老化によって惹起される各種疾患の予防薬もしくは治療薬などとして使用することができる。細胞老化によって惹起される各種疾患としては、特に限定はしないが、例えば、加齢、肥満、慢性的炎症によって発症する各種疾患および代謝性疾患など、より具体的には、例えば、がん、糖尿病、高血圧症、脂質異常症、動脈硬化、脳梗塞、心臓病(心筋梗塞、心筋症、心肥大)、慢性閉塞性肺疾患、慢性腎臓病、慢性肝疾患(肝硬変、肝炎、脂肪肝)、認知症(アルツハイマー病)、パーキンソン病、フレイル、サルコペニア、羸痩、変形性関節症、変形性脊椎症、皮膚疾患、老人性脱毛症、白内障、ドライアイ、緑内障、加齢黄斑変性、老眼、その他の慢性炎症性疾患、および/またはその他の代謝性疾患などを挙げることができる。さらに、最近の報告によると、新型コロナウイルス(SARS-CoV-2)による感染症では、その重症化に細胞老化が重要な役割を果たしていること、新型コロナウイルスが細胞老化を誘導する機能を持つことが明らかとなっており(Leeら, Nat. 599:283-289 2021)、第3の実施形態にかかる医薬および組成物等は、感染症の治療用途にも使用することが可能である。
前述の通り、細胞老化を抑制または阻害すると、個体老化の進行が抑制される。実際に、本発明者らは、NTMの機能阻害により、加齢に伴う筋力および筋持久力の低下が抑制されることを確認した(実施例を参照のこと)。さらに、NTMの機能阻害により、加齢に伴うフレイル(frailty syndrome)の進行を抑制することができること(実施例におけるノックアウトマウスを用いた実験の結果を参照のこと)も確認した。従って、本実施形態にかかる細胞老化抑制剤の使用により、個体老化の進行を抑えることができると考えられる。
また、NTMの機能を阻害することは、加齢に伴う疾患(動脈硬化症や骨粗鬆症など)の治療を行う上で有効であると考えられる。老化した細胞が存在する組織では、慢性的な炎症状態が進行しており、この慢性的な炎症状態が、がんや慢性炎症疾患などの原因になると考えられている。さらに、肥満も慢性的な炎症状態と考えられており、肥満状態下の生体組織においては、炎症や細胞老化が誘導され、このような炎症状態または細胞老化が、例えば、脂肪組織における細胞老化が肥満に伴うインスリン抵抗性の獲得の要因となることも報告されている。
従って、第3の実施形態にかかる医薬および組成物等は、個体老化もしくは肥満の改善剤、細胞老化によって惹起される各種疾患の予防薬もしくは治療薬などとして使用することができる。細胞老化によって惹起される各種疾患としては、特に限定はしないが、例えば、加齢、肥満、慢性的炎症によって発症する各種疾患および代謝性疾患など、より具体的には、例えば、がん、糖尿病、高血圧症、脂質異常症、動脈硬化、脳梗塞、心臓病(心筋梗塞、心筋症、心肥大)、慢性閉塞性肺疾患、慢性腎臓病、慢性肝疾患(肝硬変、肝炎、脂肪肝)、認知症(アルツハイマー病)、パーキンソン病、フレイル、サルコペニア、羸痩、変形性関節症、変形性脊椎症、皮膚疾患、老人性脱毛症、白内障、ドライアイ、緑内障、加齢黄斑変性、老眼、その他の慢性炎症性疾患、および/またはその他の代謝性疾患などを挙げることができる。さらに、最近の報告によると、新型コロナウイルス(SARS-CoV-2)による感染症では、その重症化に細胞老化が重要な役割を果たしていること、新型コロナウイルスが細胞老化を誘導する機能を持つことが明らかとなっており(Leeら, Nat. 599:283-289 2021)、第3の実施形態にかかる医薬および組成物等は、感染症の治療用途にも使用することが可能である。
本実施形態にかかる医薬および組成物等は、有効成分(例えば、NTMの機能阻害剤自体、またはNTMの機能阻害剤を含有する細胞老化抑制剤など)自体を投与してもよいが、一般的には、有効成分である1または複数の物質の他、1または2以上の製剤用添加物を含む組成物の形態で投与することが望ましい。本実施形態にかかる医薬および組成物等の有効成分としては、異なる複数の本実施形態にかかる細胞老化抑制剤を含んでもよい。
本実施形態にかかる医薬および組成物等の剤形としては、錠剤、カプセル剤、顆粒剤、散剤、シロップ剤、懸濁剤、座剤、軟膏、クリーム剤、ゲル剤、貼付剤、吸入剤、注射剤、点眼剤などが挙げられる。これらの製剤は常法に従って調製される。なお、液体製剤にあっては、用時、水または他の適当な溶媒に溶解または懸濁するものであってもよい。また、錠剤、顆粒剤は周知の方法でコーティングしてもよい。注射剤の場合には、有効成分を水に溶解させて調製されるが、必要に応じて生理食塩水あるいはブドウ糖溶液に溶解させてもよく、また、緩衝剤や保存剤を添加してもよい。
経口投与用または非経口投与用の製剤は、任意の製剤形態で提供される。製剤形態としては、例えば、顆粒剤、細粒剤、散剤、硬カプセル剤、軟カプセル剤、シロップ剤、乳剤、懸濁剤もしくは液剤等の形態の経口投与用医薬等、静脈内投与用、筋肉内投与用もしくは皮下投与用などの注射剤、点滴剤、経皮吸収剤、経粘膜吸収剤、点鼻剤、吸入剤、坐剤、点眼剤、軟膏、クリーム剤などの形態の非経口投与用医薬等として調製することができる。注射剤や点滴剤などは、凍結乾燥形態などの粉末状の剤形として調製し、用時に生理食塩水などの適宜の水性媒体に溶解して用いることもできる。
本実施形態にかかる医薬および組成物等の製造に用いられる製剤用添加物の種類、有効成分に対する製剤用添加物の割合および製造方法などは、当業者が適宜選択することが可能である。製剤用添加物としては無機または有機物質、あるいは、固体または液体の物質を用いることができ、一般的には、有効成分重量に対して1重量%から90重量%の間で配合することができる。具体的には、製剤用添加物の例として乳糖、ブドウ糖、マンニット、デキストリン、シクロデキストリン、デンプン、蔗糖、メタケイ酸アルミン酸マグネシウム、合成ケイ酸アルミニウム、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ヒドロキシプロピルデンプン、カルボキシメチルセルロースカルシウム、イオン交換樹脂、メチルセルロース、ゼラチン、アラビアゴム、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、軽質無水ケイ酸、ステアリン酸マグネシウム、タルク、トラガント、ベントナイト、ビーガム、酸化チタン、ソルビタン脂肪酸エステル、ラウリル硫酸ナトリウム、グリセリン、脂肪酸グリセリンエステル、精製ラノリン、グリセロゼラチン、ポリソルベート、マクロゴール、植物油、ロウ、流動パラフィン、白色ワセリン、フルオロカーボン、非イオン性界面活性剤、プロピレングルコール、水等が挙げられる。
経口投与用の固形製剤を製造するには、有効成分と賦形剤成分、例えば、乳糖、デンプン、結晶セルロース、乳酸カルシウム、無水ケイ酸などと混合して散剤とするか、さらに必要に応じて白糖、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニルピロリドンなどの結合剤、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースカルシウムなどの崩壊剤などを加えて湿式または乾式造粒して顆粒剤とする。錠剤を製造するには、これらの散剤および顆粒剤をそのまま、あるいは、ステアリン酸マグネシウム、タルクなどの滑沢剤を加えて打錠してもよい。これらの顆粒または錠剤はヒドロキシプロピルメチルセルロースフタレート、メタクリル酸-メタクリル酸メチルポリマーなどの腸溶剤基剤で被覆して腸溶剤製剤、あるいは、エチルセルロース、カルナウバロウ、硬化油などで被覆して持続性製剤とすることもできる。また、カプセル剤を製造するには、散剤または顆粒剤を硬カプセルに充填するか、有効成分をそのまま、あるいは、グリセリン、ポリエチレングリコール、ゴマ油、オリーブ油などに溶解した後ゼラチン膜で被覆し軟カプセルとすることができる。
非経口投与用製剤のうち、注射剤を製造するには、有効成分を必要に応じて塩酸、水酸化ナトリウム、乳糖、乳酸、ナトリウム、リン酸一水素ナトリウム、リン酸二水素ナトリウムなどのpH調整剤、塩化ナトリウム、ブドウ糖などの等張化剤と共に注射用蒸留水に溶解し、無菌濾過してアンプルに充填するか、さらにマンニトール、デキストリン、シクロデキストリン、ゼラチンなどを加えて真空凍結乾燥し、用事溶解型の注射剤としてもよい。また、有効成分にレチシン、ポリソルベート80、ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油などを加えて水中で乳化せしめ注射剤用乳剤とすることもできる。
点眼剤は、水性の溶媒(例えば、リン酸緩衝生理食塩水)に有効成分を懸濁または溶解させた液剤の形態として製造してもよい。
軟膏、クリーム剤については、有効成分と基剤および添加剤を練り合わせ、混合することで製造することができる。油脂性軟膏剤は、例えば、油脂類、ろう類、パラフィンなどの炭化水素類などの油脂性基剤を加温して融解し、有効成分を添加し、混和して溶解または分散させ、全体が均質になるまで混ぜて練り合わせることにより製造することができる。水溶性軟膏剤は、例えば、マクロゴールなどの水溶性基剤を加温して融解し、有効成分を添加し、全体が均質になるまで混ぜて練り合わせることにより製造することができる。
クリーム剤は、例えば、ワセリン、高級アルコールなどをそのまま、もしくは乳化剤などの添加剤を加えた油相、または、精製水をそのまま、もしくは乳化剤などの添加剤を加えた水相のいずれかに有効成分を添加し、それぞれ加温し、油相および水相を合わせて全体が均質になるまでかき混ぜて乳化することにより製造することができる。
クリーム剤は、例えば、ワセリン、高級アルコールなどをそのまま、もしくは乳化剤などの添加剤を加えた油相、または、精製水をそのまま、もしくは乳化剤などの添加剤を加えた水相のいずれかに有効成分を添加し、それぞれ加温し、油相および水相を合わせて全体が均質になるまでかき混ぜて乳化することにより製造することができる。
非経口直腸投与剤を製造するには、有効成分をカカオ脂、脂肪酸のトリ、ジおよびモノグリセリド、ポリエチレングリコールなどの座剤用基剤と共に加湿して溶解し型に流し込んで冷却するか、有効成分をポリエチレングリコール、大豆油などに溶解した後、ゼラチン膜で被覆すればよい。
本実施形態にかかる医薬および組成物等の投与量および投与回数は特に限定されず、改善すべき状態もしくは治療対象疾患の悪化・進展の防止および/または治療の目的、疾患の種類、患者の体重や年齢などの条件に応じて、医師の判断により適宜選択することが可能である。
一般的には、経口投与における成人一日あたりの投与量は0.01~1000mg(有効成分重量)程度であり、一日1回または数回に分けて、あるいは、数日ごとに投与することができる。注射剤として用いる場合には、成人に対して一日量0.001~100mg(有効成分重量)を連続投与または間欠投与することが望ましい。
一般的には、経口投与における成人一日あたりの投与量は0.01~1000mg(有効成分重量)程度であり、一日1回または数回に分けて、あるいは、数日ごとに投与することができる。注射剤として用いる場合には、成人に対して一日量0.001~100mg(有効成分重量)を連続投与または間欠投与することが望ましい。
本実施形態にかかる医薬および組成物等は、体内から即時に除去されることを防ぎ得る担体を用いて、植込錠およびマイクロカプセルに封入された送達システムなどの徐放性製剤として調製してもよい。そのような担体として、エチレンビニル酢酸塩、ポリ酸無水物、ポリグリコール酸、コラーゲン、ポリオルトエステルおよびポリ乳酸などの生物分解性、生物適合性ポリマーを用いることができる。このような材料は、当業者によって容易に調製することができる。また、リポソームの懸濁液も薬学上許容される担体として使用することができる。リポソームは、限定はしないが、ホスファチジルコリン、コレステロールおよびPEG誘導ホスファチジルエタノール(PEG-PE)を含む脂質組成物として、使用に適するサイズになるように、適当なポアサイズのフィルターを通して調製され、逆相蒸発法によって精製することができる。
本実施形態にかかる医薬および組成物等は、投与方法等の説明書と共にキットの形態で提供してもよい。キット中に含まれる薬剤は、当該治療薬等の構成成分の活性を長期間有効に持続し、容器内側に吸着することなく、また、構成成分を変質することのない材質で製造された容器により供給される。例えば、封着されたガラスアンプルは、窒素ガスのような中性で不反応性を示すガスの存在下で封入されたバッファーなどを含んでもよい。また、キットに添付される使用説明書は、紙などに印刷されたものであっても、CD-ROM、DVD-ROMなどの電磁的に読み取り可能な媒体に保存されて使用者に供給されてもよく、あるいは、インターネットなどにより入手可能な電子ファイルであってもよい。
本実施形態にかかる組成物が、飲食品組成物として提供される場合、その形態は特に制限されず、例えば、清涼飲料、栄養飲料等の飲料、キャンディー、ガム、ゼリー、クリーム、アイスクリームなどの菓子類、乳飲料、発酵乳、ドリンクヨーグルト、バター等の乳製品、その他サプリメント(栄養補助食品)などであってもよい。本実施形態にかかる飲食品組成物として、特に限定はしないが、例えば、個体老化の予防または防止を目的としたアンチエイジング(抗加齢)用のサプリメント、ダイエット(体重の減少)用サプリメント、血糖値の低下のためのサプリメント、筋力の維持または増強のためのサプリメントなどを挙げることができる。
第4の実施形態は、インビトロまたはインビボにおいて細胞老化を抑制または阻害する方法であって、NTMの機能(または活性)を抑制または阻害することを含む、前記方法である。ここで、NTMの機能(または活性)とは、前述のように、細胞に作用して、当該細胞に細胞老化を誘導する機能(または活性)のことである。例えば、生体内における細胞老化を抑制する場合には、NTM阻害剤(例えば、第2の実施形態にかかる抗体の他、NTMの機能を阻害する低分子化合物など)を薬学的に許容される担体等と共に生体に投与してもよい。
また、第4の実施形態には、インビトロまたはインビボにおいて細胞老化を抑制または阻害するための、NTM阻害剤の使用も含まれる。
なお、第4の実施形態においては、インビボにおいて細胞老化を抑制する場合その行為の中から医療行為は除外される。また、インビボでNTM阻害剤を使用する場合において、医療行為としての使用は除外される。従って、第4の実施形態には、例えば、個体老化の予防または防止を目的としたアンチエイジングのために、NTM阻害剤を含む飲食品組成物または化粧品組成物などを生体に投与(例えば、経口投与(例えば、サプリメントの服用)また経皮投与(例えば、化粧品組成物の皮膚等への塗布)など)する工程が含まれていてもよい。
ただし、第5の実施形態にかかる予防方法および治療方法に、NTM阻害剤の医療行為としての使用が含まれることは言うまでもない。
また、第4の実施形態には、インビトロまたはインビボにおいて細胞老化を抑制または阻害するための、NTM阻害剤の使用も含まれる。
なお、第4の実施形態においては、インビボにおいて細胞老化を抑制する場合その行為の中から医療行為は除外される。また、インビボでNTM阻害剤を使用する場合において、医療行為としての使用は除外される。従って、第4の実施形態には、例えば、個体老化の予防または防止を目的としたアンチエイジングのために、NTM阻害剤を含む飲食品組成物または化粧品組成物などを生体に投与(例えば、経口投与(例えば、サプリメントの服用)また経皮投与(例えば、化粧品組成物の皮膚等への塗布)など)する工程が含まれていてもよい。
ただし、第5の実施形態にかかる予防方法および治療方法に、NTM阻害剤の医療行為としての使用が含まれることは言うまでもない。
第5の実施形態は、本実施形態にかかる医薬等(すなわち、本実施形態にかかる細胞老化抑制剤を含有する医薬または医薬組成物)を、対象者(疾患の予防または治療の対象者)に投与することを含む、個体老化の改善方法、肥満の改善方法、または細胞老化によって惹起される疾患の予防方法もしくは治療方法である。
ここで、「改善」とは、ある時点における身体的状態をより好ましい状態にすることで、個体老化の改善には、例えば、加齢に伴う身体能力の衰えを阻止または衰えの速さを低減させることなどが含まれ、肥満の改善には、例えば、体重の減量の他、メタボリックシンドロームの改善なども含まれるが、これらの概念に限定されるものではない。
「治療」とは、治療対象のほ乳動物において引き起こされる病態の進行および悪化を阻止または緩和することを意味する。また、「予防」とは、疾患を発症するおそれがあるほ乳動物において、その発症を予め阻止することを意味する。
本実施形態にかかる医薬等を投与する対象者は、ほ乳類に分類される任意の動物であればよく、特に限定はしないが、例えば、ヒトの他、霊長類に属する動物など、イヌ、ネコ、ウサギ、フェレットなどのペット動物、ウシ、ブタ、ヒツジ、ウマなどの家畜動物などのことである。特に好ましい投与対象者は、ヒトである。
ここで、「改善」とは、ある時点における身体的状態をより好ましい状態にすることで、個体老化の改善には、例えば、加齢に伴う身体能力の衰えを阻止または衰えの速さを低減させることなどが含まれ、肥満の改善には、例えば、体重の減量の他、メタボリックシンドロームの改善なども含まれるが、これらの概念に限定されるものではない。
「治療」とは、治療対象のほ乳動物において引き起こされる病態の進行および悪化を阻止または緩和することを意味する。また、「予防」とは、疾患を発症するおそれがあるほ乳動物において、その発症を予め阻止することを意味する。
本実施形態にかかる医薬等を投与する対象者は、ほ乳類に分類される任意の動物であればよく、特に限定はしないが、例えば、ヒトの他、霊長類に属する動物など、イヌ、ネコ、ウサギ、フェレットなどのペット動物、ウシ、ブタ、ヒツジ、ウマなどの家畜動物などのことである。特に好ましい投与対象者は、ヒトである。
第6の実施形態は、NTMの機能阻害剤を探索することを含む、細胞老化を抑制する物質のスクリーニング方法である。より具体的には、以下の(a)および(b)を含む、細胞老化を抑制する物質のスクリーニング方法である。
(a)細胞にNTMおよび候補物質を接触させる工程、および
(b)NTMおよび候補物質を接触させた細胞の細胞老化の程度を評価する工程
NTMは、他の細胞または、NTMを発現する細胞自身に作用し、その細胞の老化を誘導することが考えられる。従って、NTMの機能を阻害する物質は、細胞老化を抑制すると考えられる。実際、NTMに対する抗体(中和抗体)が、老化誘導された細胞内における細胞老化マーカー(例えば、p15など)の発現を抑制し、細胞からのSASP関連因子(例えば、IL-6など)の分泌を抑制することが本発明によって明らかにされている(詳細は、実施例を参照のこと)。
(a)細胞にNTMおよび候補物質を接触させる工程、および
(b)NTMおよび候補物質を接触させた細胞の細胞老化の程度を評価する工程
NTMは、他の細胞または、NTMを発現する細胞自身に作用し、その細胞の老化を誘導することが考えられる。従って、NTMの機能を阻害する物質は、細胞老化を抑制すると考えられる。実際、NTMに対する抗体(中和抗体)が、老化誘導された細胞内における細胞老化マーカー(例えば、p15など)の発現を抑制し、細胞からのSASP関連因子(例えば、IL-6など)の分泌を抑制することが本発明によって明らかにされている(詳細は、実施例を参照のこと)。
工程(a)は、NTMと細胞老化を抑制する候補物質を、細胞老化を誘導した細胞に接触させる工程である。具体的には、例えば、細胞を培養している培地に、NTM(例えば、分泌型NTM)と候補物質を適量添加し、適当な温度下にて培養することで、工程(a)を実施することができる。場合によっては、予め細胞老化を誘導した細胞を用いてもよい。この場合、細胞老化の誘導は、特に限定はしないが、例えば、Rasタンパク質を細胞内で発現させることなどにより誘導することができる。
NTMと細胞老化を抑制する候補物質を細胞に接触させる順序は、いずれが先であっても、または同時であってもよい、あるいは、予め、NTMと候補物質を混合したのち混合物を細胞に接触させてもよい。
NTMと細胞老化を抑制する候補物質を細胞に接触させる順序は、いずれが先であっても、または同時であってもよい、あるいは、予め、NTMと候補物質を混合したのち混合物を細胞に接触させてもよい。
工程(b)は、NTMによる細胞老化の誘導を候補物質が抑制するかどうかを調べる工程である。ここで、細胞が老化したかどうかは、上述したように、テロメア長の短縮、p15、p16、p21、p19、SA-β-galなどの細胞老化マーカーの発現上昇もしくは活性化、Lamin B1の消失、SAHF、DDRまたはSIL-6、IL-8、TGF-βなどのSASP関連因子の分泌の増加などを指標に評価できる。これらの指標により、候補物質を接触させない細胞と比較して、候補物質を接触させ細胞における細胞老化の特徴量が減少している場合、当該候補物質は、細胞老化を抑制するまたは細胞老化を抑制する可能性があると判断することができる。
本明細書が英語に翻訳されて、単数形の「a」、「an」、および「the」の単語が含まれる場合、文脈から明らかにそうでないことが示されていない限り、単数のみならず複数のものも含むものとする。また、本明細書において、「約」とは±10%の数値範囲を意味する。
以下に実施例を示してさらに本発明の説明を行うが、本実施例は、あくまでも本発明の実施形態の例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。
以下に実施例を示してさらに本発明の説明を行うが、本実施例は、あくまでも本発明の実施形態の例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。
1.材料と方法
1-1.細胞培養試薬
粉末MEM(Minimum essential medium)、粉末DMEM(Dulbecco’s modified eagle’s medium)、粉末RPMI 1640(Roswell Park Memorial Institute 1640)培地は日水製薬株式会社から購入した。ペニシリンおよびストレプトマイシン(P/St)は、株式会社明治製菓から購入した。ウシ胎児血清(fetal bovine serum; FBS)は、Equitech-BioもしくはGIBCOより購入した。トリプシン粉末は、GIBCOから購入した。RNAi library、ヒトNeurotrimin(NTM)に対するsiRNAおよびそのコントロールとなるsiRNAはThermo Fisher Scientificより購入した。その他、特に指定のない実験試薬類は、Wako、ナカライテスクもしくはSIGMAの特級、または生化学実験用のものを用いた。
1-1.細胞培養試薬
粉末MEM(Minimum essential medium)、粉末DMEM(Dulbecco’s modified eagle’s medium)、粉末RPMI 1640(Roswell Park Memorial Institute 1640)培地は日水製薬株式会社から購入した。ペニシリンおよびストレプトマイシン(P/St)は、株式会社明治製菓から購入した。ウシ胎児血清(fetal bovine serum; FBS)は、Equitech-BioもしくはGIBCOより購入した。トリプシン粉末は、GIBCOから購入した。RNAi library、ヒトNeurotrimin(NTM)に対するsiRNAおよびそのコントロールとなるsiRNAはThermo Fisher Scientificより購入した。その他、特に指定のない実験試薬類は、Wako、ナカライテスクもしくはSIGMAの特級、または生化学実験用のものを用いた。
1-2.細胞培養試薬の調製
PBS(-) 溶液
137 mM NaCl、2.7 mM KCl、10 mM Na2HPO4、1.76 mM KH2PO4となるように各試薬をMilliQ水で溶解し、オートクレーブした後、常温で保存した。
200 mM L-Glutamine
200 mMになるようにMillQで溶解させた、フィルター滅菌を行った後。4℃で保存した。
10 % NaHCO 3
MilliQ水に溶解させ、オートクレーブした後、4℃で保存した。
DMEM(High Glucose)
4.75 gの粉末のDMEMを500 mLのmilliQに溶解し、30分間撹拌後にオートクレーブした。そこに200 mM L-Glutamineを10 mL、20 % Glucoseを8.75 mLを加えた。さらに10 % NaHCO3溶液を培地が赤色に変化するまで適量加えたものをDMEM(High Glucose)として用いた。
MEM
4.7 gの粉末のMEMを500 mLのmilliQに溶解し、30分間撹拌後にオートクレーブした。そこに200 mM L-Glutamineを5 mLを加えた。さらに10 % NaHCO3溶液を培地が赤色に変化するまで適量加えたものをMEMとして用いた。
RPMI 1640
5.1 gの粉末のRPMI 1640を500 mLのmilliQに溶解し、30分間撹拌後にオートクレーブした。そこに200 mM L-Glutamineを5 mL加えた。さらに10 % NaHCO3溶液を培地が赤色に変化するまで適量加えたものをRPMI 1640として用いた。
PBS(-) 溶液
137 mM NaCl、2.7 mM KCl、10 mM Na2HPO4、1.76 mM KH2PO4となるように各試薬をMilliQ水で溶解し、オートクレーブした後、常温で保存した。
200 mM L-Glutamine
200 mMになるようにMillQで溶解させた、フィルター滅菌を行った後。4℃で保存した。
10 % NaHCO 3
MilliQ水に溶解させ、オートクレーブした後、4℃で保存した。
DMEM(High Glucose)
4.75 gの粉末のDMEMを500 mLのmilliQに溶解し、30分間撹拌後にオートクレーブした。そこに200 mM L-Glutamineを10 mL、20 % Glucoseを8.75 mLを加えた。さらに10 % NaHCO3溶液を培地が赤色に変化するまで適量加えたものをDMEM(High Glucose)として用いた。
MEM
4.7 gの粉末のMEMを500 mLのmilliQに溶解し、30分間撹拌後にオートクレーブした。そこに200 mM L-Glutamineを5 mLを加えた。さらに10 % NaHCO3溶液を培地が赤色に変化するまで適量加えたものをMEMとして用いた。
RPMI 1640
5.1 gの粉末のRPMI 1640を500 mLのmilliQに溶解し、30分間撹拌後にオートクレーブした。そこに200 mM L-Glutamineを5 mL加えた。さらに10 % NaHCO3溶液を培地が赤色に変化するまで適量加えたものをRPMI 1640として用いた。
ウシ胎児血清(FBS)
-20℃で凍結した血清の入った容器を37℃の温浴中で溶解した後、56℃で30分間インキュベートし、補体成分の非働化を行った。
ペニシリン-ストレプトマイシン溶液(P/St)
500 μLずつ分注し、-20℃で保存した。使用時に、培地に1/1000量(終濃度100 units / mL ペニシリン、100 μg / mL ストレプトマイシン)加えた。
ポリブレン(hexadimethrine bromide)
milliQ水で10 mg/mlに調整し、0.20 μmフィルターでろ過滅菌を行った(用事調整)
4-OH Tamoxifen
エタノールで1 mMとなるように調整し、-20℃で保存した。使用時に、培地に1/5000量(終濃度200 nM)加えた。
-20℃で凍結した血清の入った容器を37℃の温浴中で溶解した後、56℃で30分間インキュベートし、補体成分の非働化を行った。
ペニシリン-ストレプトマイシン溶液(P/St)
500 μLずつ分注し、-20℃で保存した。使用時に、培地に1/1000量(終濃度100 units / mL ペニシリン、100 μg / mL ストレプトマイシン)加えた。
ポリブレン(hexadimethrine bromide)
milliQ水で10 mg/mlに調整し、0.20 μmフィルターでろ過滅菌を行った(用事調整)
4-OH Tamoxifen
エタノールで1 mMとなるように調整し、-20℃で保存した。使用時に、培地に1/5000量(終濃度200 nM)加えた。
1-3.プラスミド
pCMV-Flag-NTM、pBabe-Flag-NTM(Puro)、pET38a-His-NTMは、常法により調製し、保存したものを使用した。Rasタンパク質を発現させるためのプラスミドとして、pLNCX2 ER:RasをAddgeneより購入した。
pCMV-Flag-NTM、pBabe-Flag-NTM(Puro)、pET38a-His-NTMは、常法により調製し、保存したものを使用した。Rasタンパク質を発現させるためのプラスミドとして、pLNCX2 ER:RasをAddgeneより購入した。
1-4.リコンビナントNTMタンパク質の作製
分泌型NTMを保持するプラスミドは、分泌型NTMのcDNA配列(配列番号1)をpET38aベクターに組み込み、N末端にHisタグを付加した。調製したプラスミドで、大腸菌株BL21を形質転換し、得られた形質転換体を大量培養した。培養後の菌体から、Hisビーズを用いて、目的の分泌型NTMタンパク質を濃縮および精製した。得られたタンパク質は、ニトロセルロース膜を用いてPBS(-)で一晩透析した後、BCA法にてタンパク質濃度の測定を行った。
分泌型NTMを保持するプラスミドは、分泌型NTMのcDNA配列(配列番号1)をpET38aベクターに組み込み、N末端にHisタグを付加した。調製したプラスミドで、大腸菌株BL21を形質転換し、得られた形質転換体を大量培養した。培養後の菌体から、Hisビーズを用いて、目的の分泌型NTMタンパク質を濃縮および精製した。得られたタンパク質は、ニトロセルロース膜を用いてPBS(-)で一晩透析した後、BCA法にてタンパク質濃度の測定を行った。
1-5.抗NTMヒトモノクローナル抗体の作製
抗NTMヒトモノクローナル抗体の作製は、株式会社Trans Chromosomicsに委託し、完全ヒト抗体産生マウスTC-mABTMを用いて行った。抗原には、全長のNTMを強制発現させたCHO細胞、またはNTMを強制発現させたExpi293F細胞の培養上清からHisビーズを用いて精製した分泌型のリコンビナントNTMタンパク質を用いた。作製した抗体がNTMタンパク質を認識していることは、NTMを強制発現させたHeLa細胞もしくはCHO細胞を用いて、各細胞が生細胞状態で細胞膜上が染色されることを指標にして確認した。
抗NTMヒトモノクローナル抗体の作製は、株式会社Trans Chromosomicsに委託し、完全ヒト抗体産生マウスTC-mABTMを用いて行った。抗原には、全長のNTMを強制発現させたCHO細胞、またはNTMを強制発現させたExpi293F細胞の培養上清からHisビーズを用いて精製した分泌型のリコンビナントNTMタンパク質を用いた。作製した抗体がNTMタンパク質を認識していることは、NTMを強制発現させたHeLa細胞もしくはCHO細胞を用いて、各細胞が生細胞状態で細胞膜上が染色されることを指標にして確認した。
1-6.細胞を用いた解析
1-6-1.細胞培養
IMR90細胞
IMR90細胞は、MEM、10% FBS、1×MEM Non-Essential Amino Acids Solution、1 mM Sodium Pyruvateを用い、37℃、5% CO2、3% O2の低酸素インキュベーター内で培養し、1×106 cells/dishで継代を行った。
HeLa細胞
HeLa細胞は、MEM、10% FBSを用い、37℃、5% CO2のインキュベーター内で培養し、1×106 cells/dishの割合で継代を行った。
Plat A細胞
Plat A細胞はDMEM(High Glucose)、10% FBSを用い、37℃、5% CO2のインキュベーター内で培養し、1×106 cells/dishの割合で継代を行った。
MEF
MEFはDMEM(High Glucose)、10% FBS、P/Stを用い、37℃、5% CO2,のインキュベーター内で培養し、1×106 cells/dishの割合で継代を行った。
ハイブリドーマ
株式会社Trans Chromosomicsにて作製されたハイブリドーマは、PRMI1630、10% FBS、P/St、HT培地サプリメントHybri-MaxTM、5 % Bricloneを用い、37℃、5% CO2、のインキュベーター内で培養した。
1-6-1.細胞培養
IMR90細胞
IMR90細胞は、MEM、10% FBS、1×MEM Non-Essential Amino Acids Solution、1 mM Sodium Pyruvateを用い、37℃、5% CO2、3% O2の低酸素インキュベーター内で培養し、1×106 cells/dishで継代を行った。
HeLa細胞
HeLa細胞は、MEM、10% FBSを用い、37℃、5% CO2のインキュベーター内で培養し、1×106 cells/dishの割合で継代を行った。
Plat A細胞
Plat A細胞はDMEM(High Glucose)、10% FBSを用い、37℃、5% CO2のインキュベーター内で培養し、1×106 cells/dishの割合で継代を行った。
MEF
MEFはDMEM(High Glucose)、10% FBS、P/Stを用い、37℃、5% CO2,のインキュベーター内で培養し、1×106 cells/dishの割合で継代を行った。
ハイブリドーマ
株式会社Trans Chromosomicsにて作製されたハイブリドーマは、PRMI1630、10% FBS、P/St、HT培地サプリメントHybri-MaxTM、5 % Bricloneを用い、37℃、5% CO2、のインキュベーター内で培養した。
1-6-2.Real-time PCR
SYBR Green(Roche)を用いて各遺伝子のmRNA発現量を定量した。基本的な反応液の組成を以下に記す。
Power SYBR Green PCR Master Mix: 5 μL
5 μM forward primer: 1 μL
5 μM reverse primer: 1 μL
Template cDNA:3 μL
Light Cycler 480 Multiple plate 96、white(Roche)中で上記の反応液を混合し、スピンダウンを行った後、Light Cycler 480(Roche)を用いて反応および定量を行った。定量にはΔCT法を用いた。それぞれの遺伝子のmRNA量は、HPRT1またはs17のmRNA量で除することで補正した。また1回の試行につき3連のサンプルを用い、平均値と標準偏差を算出した。有意差検定にはスチューデントのt検定を用いた。
SYBR Green(Roche)を用いて各遺伝子のmRNA発現量を定量した。基本的な反応液の組成を以下に記す。
Power SYBR Green PCR Master Mix: 5 μL
5 μM forward primer: 1 μL
5 μM reverse primer: 1 μL
Template cDNA:3 μL
Light Cycler 480 Multiple plate 96、white(Roche)中で上記の反応液を混合し、スピンダウンを行った後、Light Cycler 480(Roche)を用いて反応および定量を行った。定量にはΔCT法を用いた。それぞれの遺伝子のmRNA量は、HPRT1またはs17のmRNA量で除することで補正した。また1回の試行につき3連のサンプルを用い、平均値と標準偏差を算出した。有意差検定にはスチューデントのt検定を用いた。
1-6-3.PEI(plyethylenimine)を用いた遺伝子導入
PEIによる遺伝子導入はPlat A細胞を用いた場合に行った。以下に10 cm dishを用いた場合の遺伝子導入法を示す。
20 μgのプラスミドDNAをOpti-MEM(GIBCO):1000 μLに加えてゆるやかに混和し、DNA Mixを調製した。一方で60 μLのPEIを1000 μLのOpti-MEMに加えてゆるやかに混和し、PEI Mixを調製した。5分後、DNA MixとPEI Mixを混和し、20分間室温でインキュベートした。得られたDNA complexの溶液500 μLを培地10 mLで培養している細胞に均一に行き渡るように加えた。37℃、5% CO2のインキュベーターで培養し、12時間後、基本培地に培地交換した。
PEIによる遺伝子導入はPlat A細胞を用いた場合に行った。以下に10 cm dishを用いた場合の遺伝子導入法を示す。
20 μgのプラスミドDNAをOpti-MEM(GIBCO):1000 μLに加えてゆるやかに混和し、DNA Mixを調製した。一方で60 μLのPEIを1000 μLのOpti-MEMに加えてゆるやかに混和し、PEI Mixを調製した。5分後、DNA MixとPEI Mixを混和し、20分間室温でインキュベートした。得られたDNA complexの溶液500 μLを培地10 mLで培養している細胞に均一に行き渡るように加えた。37℃、5% CO2のインキュベーターで培養し、12時間後、基本培地に培地交換した。
1-6-4.レトロウイルスベクターによる遺伝子導入
トランスフェクションの前日、HEK293-T細胞由来のウイルスパッケージング細胞であるPlat A細胞を、100 mm dishに2×106 cells/dishとなるように播種した。翌日、レトロウイルスベクターをそれぞれ30 μgずつ、PEIを用いて遺伝子導入した。以下、遺伝子導入後からIMR90細胞へのインフェクションまでの操作はP2レベルで行った。
遺伝子導入から12時間後にMEM培地(10% FBS、1×NEAA、 1 mM Sodium Pyruvate)で培地交換(10 mL/dish)を行い、さらに24~36時間後に培養上清を回収した。得られた培養上清を0.45 μmフィルター(Advantec)を通すことで濾過滅菌し、レトロウイルスストック液とした(-80℃保存)。得られたレトロウイルス液に、用事調製した10 mg/mLポリブレン溶液を終濃度10 μg/mLとなるように加え、レトロウイルス溶液とした。
インフェクションする前日、IMR90細胞を6 well plateに2×105 cells/wellとなるように播種した。翌日、レトロウイルス溶液を2 mL/wellとなるように加え、1,370×g(PlateSpin II(Kubota)で3,500 rpm)、室温で90分間遠心した。37℃、5% CO2のインキュベーター内で8時間培養後、培地を通常のIMR90細胞用の培地に交換した。
インフェクションを行った2日後、ネオマイシンまたはピューロマイシンを含む培地で継代操作を2回挟んで培養することで、感染細胞のセレクションを行った。
トランスフェクションの前日、HEK293-T細胞由来のウイルスパッケージング細胞であるPlat A細胞を、100 mm dishに2×106 cells/dishとなるように播種した。翌日、レトロウイルスベクターをそれぞれ30 μgずつ、PEIを用いて遺伝子導入した。以下、遺伝子導入後からIMR90細胞へのインフェクションまでの操作はP2レベルで行った。
遺伝子導入から12時間後にMEM培地(10% FBS、1×NEAA、 1 mM Sodium Pyruvate)で培地交換(10 mL/dish)を行い、さらに24~36時間後に培養上清を回収した。得られた培養上清を0.45 μmフィルター(Advantec)を通すことで濾過滅菌し、レトロウイルスストック液とした(-80℃保存)。得られたレトロウイルス液に、用事調製した10 mg/mLポリブレン溶液を終濃度10 μg/mLとなるように加え、レトロウイルス溶液とした。
インフェクションする前日、IMR90細胞を6 well plateに2×105 cells/wellとなるように播種した。翌日、レトロウイルス溶液を2 mL/wellとなるように加え、1,370×g(PlateSpin II(Kubota)で3,500 rpm)、室温で90分間遠心した。37℃、5% CO2のインキュベーター内で8時間培養後、培地を通常のIMR90細胞用の培地に交換した。
インフェクションを行った2日後、ネオマイシンまたはピューロマイシンを含む培地で継代操作を2回挟んで培養することで、感染細胞のセレクションを行った。
1-6-5.Lipofectamin RNAi MAXを用いたノックダウン法
Lipofectamin RNAi MAX(Invitrogen)による特定遺伝子のノックダウンはIMR90細胞を用いて行った。以下に12 well plateを用いた場合のRNAi導入法を示す。
10 pmolのsiRNA(Thermo Fisher)をOpti-MEM(GIBCO):100 μLに加えてゆるやかに混和し、RNA Mixを調製した。一方で3 μLのLipofectamin RNAi MAXを100 μLのOpti-MEMに加えてゆるやかに混和し、Lipofectamin Mixを調製した。5分後、RNA MixとLipofectamin Mixを混和し、20分間室温でインキュベートした。得られたRNA complexの溶液200 μLをP/Stを除いた培地2 mLで培養している細胞に均一に行き渡るように加えた。37℃、5% CO2のインキュベーターで培養し、12時間後、基本培地に培地交換した。
Lipofectamin RNAi MAX(Invitrogen)による特定遺伝子のノックダウンはIMR90細胞を用いて行った。以下に12 well plateを用いた場合のRNAi導入法を示す。
10 pmolのsiRNA(Thermo Fisher)をOpti-MEM(GIBCO):100 μLに加えてゆるやかに混和し、RNA Mixを調製した。一方で3 μLのLipofectamin RNAi MAXを100 μLのOpti-MEMに加えてゆるやかに混和し、Lipofectamin Mixを調製した。5分後、RNA MixとLipofectamin Mixを混和し、20分間室温でインキュベートした。得られたRNA complexの溶液200 μLをP/Stを除いた培地2 mLで培養している細胞に均一に行き渡るように加えた。37℃、5% CO2のインキュベーターで培養し、12時間後、基本培地に培地交換した。
1-6-6.Ras誘導型IMR90細胞を用いた細胞老化誘導実験
Plat A細胞にpLNCX2 ER:Rasを導入することにより、レトロウイルスを産生させた。作製したレトロウイルスをIMR90細胞に感染させた後、ネオマイシン存在下で感染細胞の選択を行い、得られた細胞をIMR90 ER-Rasとして用いた。
Ras誘導に伴う細胞老化は、IMR90 ER-Ras細胞に200 nMの4-OH tamoxifenを4~6日間作用させることにより誘導した。
Plat A細胞にpLNCX2 ER:Rasを導入することにより、レトロウイルスを産生させた。作製したレトロウイルスをIMR90細胞に感染させた後、ネオマイシン存在下で感染細胞の選択を行い、得られた細胞をIMR90 ER-Rasとして用いた。
Ras誘導に伴う細胞老化は、IMR90 ER-Ras細胞に200 nMの4-OH tamoxifenを4~6日間作用させることにより誘導した。
1-7.マウスを用いた解析
1-7-1.野生型およびNTM欠損マウスの飼育
NTM欠損マウスは、凍結胚をMutant Mouse Resource and Research Center(MMRRC)より入手し、C57B6マウスとの十分な戻し交配を行った後に飼育および繁殖を行った。マウスは12時間毎の明暗サイクルの照明下でSPF条件下において飼育され、固形飼料CE-2(CLEA)と水(オートクレーブした蒸留水)は自由摂取とした。床敷は乾熱滅菌されたソフトチップを使用し、ケージは夏目製作所、飲水ボトルは日本クレアよりそれぞれ購入したものを用いた。全ての実験はNTMヘテロ欠損マウス雌雄のかけ合わせから得られた同腹子を用いて行った。また、全ての動物実験は東京大学動物実験実施規則に基づいて行った。
1-7-1.野生型およびNTM欠損マウスの飼育
NTM欠損マウスは、凍結胚をMutant Mouse Resource and Research Center(MMRRC)より入手し、C57B6マウスとの十分な戻し交配を行った後に飼育および繁殖を行った。マウスは12時間毎の明暗サイクルの照明下でSPF条件下において飼育され、固形飼料CE-2(CLEA)と水(オートクレーブした蒸留水)は自由摂取とした。床敷は乾熱滅菌されたソフトチップを使用し、ケージは夏目製作所、飲水ボトルは日本クレアよりそれぞれ購入したものを用いた。全ての実験はNTMヘテロ欠損マウス雌雄のかけ合わせから得られた同腹子を用いて行った。また、全ての動物実験は東京大学動物実験実施規則に基づいて行った。
1-7-2.Genotyping
個体標識には耳パンチ法を用いた。手術用はさみを用いて4週齢程度のマウスより尻尾を約2 mm切り取り、1.5 mLチューブに採取した。600 μLの50 mM NaOHを加え、90 ℃のヒートブロックで30分間処理した。熱処理後、10秒間ボルテックスを行い、溶液を十分に攪拌した後、1 M Tris-HCI(pH8.0)を50 μL加え、再びよくボルテックスした。その後、15,000 rpm、4℃で10分間遠心を行ったものの上清を、以下のPCR反応におけるTemplate genome DNA solutionとして用いた。野生型、NTM KOのそれぞれのアリルを特異的に認識するプライマーを以下に示す。
[NTM (wild-type allele)]
Sense: 5’- CTGAACTGCTACGGGGAAGAG -3’(配列番号33)
[knockout allele]
Sense: 5’- GCAGCGCATCGCCTTCTATC -3’ (配列番号34)
[common allele (Reverse)]
Antisense: 5’- CTCGGGAAAAGGCAGTAGCAG -3’ (配列番号35)
個体標識には耳パンチ法を用いた。手術用はさみを用いて4週齢程度のマウスより尻尾を約2 mm切り取り、1.5 mLチューブに採取した。600 μLの50 mM NaOHを加え、90 ℃のヒートブロックで30分間処理した。熱処理後、10秒間ボルテックスを行い、溶液を十分に攪拌した後、1 M Tris-HCI(pH8.0)を50 μL加え、再びよくボルテックスした。その後、15,000 rpm、4℃で10分間遠心を行ったものの上清を、以下のPCR反応におけるTemplate genome DNA solutionとして用いた。野生型、NTM KOのそれぞれのアリルを特異的に認識するプライマーを以下に示す。
[NTM (wild-type allele)]
Sense: 5’- CTGAACTGCTACGGGGAAGAG -3’(配列番号33)
[knockout allele]
Sense: 5’- GCAGCGCATCGCCTTCTATC -3’ (配列番号34)
[common allele (Reverse)]
Antisense: 5’- CTCGGGAAAAGGCAGTAGCAG -3’ (配列番号35)
1-7-3.マウス胚性幹細胞(mouse embryonic fibroblast:MEF)の調製
トリプシン溶液は、トリプシン粉末(GIBCO)を0.25%(w/v)となるようにPBS (-) に溶かし、0.45 μmフィルター(Advantec)に通して濾過滅菌した(用事調整)。
NTMヘテロ欠損マウスの雌雄を交配させた日から13.5日後、NTMヘテロ欠損雌マウスの全身を70%エタノールでアルコール消毒し、開腹後に胎児の入った子宮を取り出した。臍帯の付け根をはさみで切断後、子宮から胎児を一匹ずつ取り出してPBS (-) に浸した。胎児から頭、内臓、手足、尻尾を除いた後、氷冷したトリプシン溶液1 mLに移し、鋭利なはさみを用いて2~3 mmにミンスした。15 mLチューブに移し、トリプシン溶液で液量を胎児1匹あたり5 mLに合わせ、37℃で60~100 cycle/minで消化具合を見ながら10分間振盪した。トリプシンの反応を止めるため、FBSを1 mL加えてよく懸濁し、さらに細胞塊を除くためこれを100 μm セルストレーナー(Falcon)のメッシュを用いて濾過した。濾過された細胞懸濁液を遠心(280×g、5分間、4℃)後、上清を除き、得られた沈殿を基本培地(DMEM (High Glucose)、10% FBS、P/St)で懸濁して100 mm dishに胎児1匹当たり1 wellの割合で播いた。翌日、培地交換を行い、トリプシン処理により播き直して実験に用いた。
トリプシン溶液は、トリプシン粉末(GIBCO)を0.25%(w/v)となるようにPBS (-) に溶かし、0.45 μmフィルター(Advantec)に通して濾過滅菌した(用事調整)。
NTMヘテロ欠損マウスの雌雄を交配させた日から13.5日後、NTMヘテロ欠損雌マウスの全身を70%エタノールでアルコール消毒し、開腹後に胎児の入った子宮を取り出した。臍帯の付け根をはさみで切断後、子宮から胎児を一匹ずつ取り出してPBS (-) に浸した。胎児から頭、内臓、手足、尻尾を除いた後、氷冷したトリプシン溶液1 mLに移し、鋭利なはさみを用いて2~3 mmにミンスした。15 mLチューブに移し、トリプシン溶液で液量を胎児1匹あたり5 mLに合わせ、37℃で60~100 cycle/minで消化具合を見ながら10分間振盪した。トリプシンの反応を止めるため、FBSを1 mL加えてよく懸濁し、さらに細胞塊を除くためこれを100 μm セルストレーナー(Falcon)のメッシュを用いて濾過した。濾過された細胞懸濁液を遠心(280×g、5分間、4℃)後、上清を除き、得られた沈殿を基本培地(DMEM (High Glucose)、10% FBS、P/St)で懸濁して100 mm dishに胎児1匹当たり1 wellの割合で播いた。翌日、培地交換を行い、トリプシン処理により播き直して実験に用いた。
1-7-4.マウス血清の調製および血清成分の測定
マウスの血液は、麻酔下にてシリンジと23G注射針を用いて下大静脈から採血した。採血後、血液は1.5 mLチューブに移し、転倒攪拌を行った後に常温で1時間静置した。静置後、4℃、3000 rpmで30分間遠心し、上清画分を回収することで血清を得た。ヘモグロビンA1cの測定には、マウス血液30 μLを10 mMのEDTA 5 μLと混合したものを用いた。マウスの血液成分の測定は長浜ライフサイエンスラボラトリーに委託した。有意差検定にはスチューデントのt検定を用いた。
マウスの血液は、麻酔下にてシリンジと23G注射針を用いて下大静脈から採血した。採血後、血液は1.5 mLチューブに移し、転倒攪拌を行った後に常温で1時間静置した。静置後、4℃、3000 rpmで30分間遠心し、上清画分を回収することで血清を得た。ヘモグロビンA1cの測定には、マウス血液30 μLを10 mMのEDTA 5 μLと混合したものを用いた。マウスの血液成分の測定は長浜ライフサイエンスラボラトリーに委託した。有意差検定にはスチューデントのt検定を用いた。
1-7-5.インスリン負荷実験(Insulin Tolerance Test;ITT)
単独飼育条件下で4時間絶食した野生型およびNTM欠損マウスに、1 IU(International Unit)/kgとなるように、PBSで希釈したHuman recombinant insulin(Invitrogen)を腹腔内投与した。その後、0、30、60、90、120分と経時的に尾静脈から採血し、血糖値を、アセンシアブリーズ2(バイエル薬品株式会社)を用いて測定した。有意差検定にはスチューデントのt検定を用いた。
単独飼育条件下で4時間絶食した野生型およびNTM欠損マウスに、1 IU(International Unit)/kgとなるように、PBSで希釈したHuman recombinant insulin(Invitrogen)を腹腔内投与した。その後、0、30、60、90、120分と経時的に尾静脈から採血し、血糖値を、アセンシアブリーズ2(バイエル薬品株式会社)を用いて測定した。有意差検定にはスチューデントのt検定を用いた。
1-7-6.db/dbマウスの飼育・解剖
肥満モデルマウスであるdb/dbマウス(BKS Cg. db/db)は日本クレアより購入した。対照群として、db/dbマウスのコントロールマウス(BKS Cg. m+/m+)を同じく日本クレアから購入し、実験に用いた。それぞれのマウスは単独飼育条件下で15週齢まで飼育し、6時間絶食した後に屠殺し、各臓器を回収した。
肥満モデルマウスであるdb/dbマウス(BKS Cg. db/db)は日本クレアより購入した。対照群として、db/dbマウスのコントロールマウス(BKS Cg. m+/m+)を同じく日本クレアから購入し、実験に用いた。それぞれのマウスは単独飼育条件下で15週齢まで飼育し、6時間絶食した後に屠殺し、各臓器を回収した。
1-7-7.マウスへの摂取カロリー制限実験
日本クレアより購入したC57BL6Jの雄マウスを体重が均等になるように2群に群分けし、単独飼育した。自由摂食群は、十分量の餌を与えた状態で自由に食餌させ、週当たりの摂食量を記録した。摂取カロリー制限群には、自由摂食群が摂食した60%の重量の餌になるように週3回に分けて給餌した。両群ともに経時的に体重を計測し、210日間飼育した。屠殺前に2時間絶食して臓器を回収した。
日本クレアより購入したC57BL6Jの雄マウスを体重が均等になるように2群に群分けし、単独飼育した。自由摂食群は、十分量の餌を与えた状態で自由に食餌させ、週当たりの摂食量を記録した。摂取カロリー制限群には、自由摂食群が摂食した60%の重量の餌になるように週3回に分けて給餌した。両群ともに経時的に体重を計測し、210日間飼育した。屠殺前に2時間絶食して臓器を回収した。
1-7-8.マウスへの高脂肪食負荷実験
4‐6週齢雄の野生型マウスおよびNTM欠損マウス8-12匹を単独飼育し、高脂肪食(60 kcal%Fat, High Fat Diet:HFD)(Research diets)を給餌し、9週間にわたって体重と摂食量を測定した。9週間の高脂肪食給餌後、6時間絶食後屠殺した。
4‐6週齢雄の野生型マウスおよびNTM欠損マウス8-12匹を単独飼育し、高脂肪食(60 kcal%Fat, High Fat Diet:HFD)(Research diets)を給餌し、9週間にわたって体重と摂食量を測定した。9週間の高脂肪食給餌後、6時間絶食後屠殺した。
1-7-9.老齢マウスの筋力の測定
600日齢の野生型およびNTM欠損老齢マウスの筋力(握力)をGrip strength Testにより測定した。Grip strength Testは、スマート型ラット・マウス用握力測定装置MK-380Si(室町機械)を用いて実施した。マウス1匹につき3回の測定を行い、その平均値を各マウスの握力値とした。有意差検定にはスチューデントのt検定を用いた。
600日齢の野生型およびNTM欠損老齢マウスの筋力(握力)をGrip strength Testにより測定した。Grip strength Testは、スマート型ラット・マウス用握力測定装置MK-380Si(室町機械)を用いて実施した。マウス1匹につき3回の測定を行い、その平均値を各マウスの握力値とした。有意差検定にはスチューデントのt検定を用いた。
1-7-10.老齢マウスの筋持久力測定
600日齢の野生型およびNTM欠損老齢マウスの筋持久力を4-limb Hanging Test(Hanging test)により測定した。試験はワイヤーハンギング実験箱(小原医科産業株式会社)を用いて行い、マウスが全ての手足で金網を握っている条件下で金網をマウスと共に上下反転し、落下するまでに耐えた時間を耐久時間(Hanging time)とした。さらに、この耐久時間と各々のマウスの体重をかけあわせたものをHanging scoreとして評価した。有意差検定にはスチューデントのt検定を用いた。
600日齢の野生型およびNTM欠損老齢マウスの筋持久力を4-limb Hanging Test(Hanging test)により測定した。試験はワイヤーハンギング実験箱(小原医科産業株式会社)を用いて行い、マウスが全ての手足で金網を握っている条件下で金網をマウスと共に上下反転し、落下するまでに耐えた時間を耐久時間(Hanging time)とした。さらに、この耐久時間と各々のマウスの体重をかけあわせたものをHanging scoreとして評価した。有意差検定にはスチューデントのt検定を用いた。
1-7-11.Frailty scoreの算出
960日齢の野生型およびNTM欠損雄マウスのFrailty scoreを算出した。Frailty scoreの指標は先行論文(Whiteheadら, J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 69, 621-32 2014)に一部改訂を加えたものを使用した。1匹のマウスにつき各項目について、0, 0.5, 1の3段階で評価し、合計23項目の合計値を各々のマウスのFrailty scoreとして算出した。Frailty scoreの測定項目は図21に示す。
960日齢の野生型およびNTM欠損雄マウスのFrailty scoreを算出した。Frailty scoreの指標は先行論文(Whiteheadら, J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 69, 621-32 2014)に一部改訂を加えたものを使用した。1匹のマウスにつき各項目について、0, 0.5, 1の3段階で評価し、合計23項目の合計値を各々のマウスのFrailty scoreとして算出した。Frailty scoreの測定項目は図21に示す。
2.結果
2-1.老化遺伝子のスクリーニング
細胞老化を制御する新規因子を探索・同定する目的で、スクリーニング系の構築を行った。ヒト正常線維芽細胞であるIMR90に細胞増殖因子Rasタンパク質の発現を薬剤依存的に増加させることで老化を誘導する系(Innesら, Methods Mol Biol. 1896: 83-92 2019)を作製し、その細胞に対してsiRNAライブラリを用いて網羅的に遺伝子のノックダウンを行った。その時、細胞老化の変化を細胞老化マーカーp15 mRNAの発現量の変動により評価し、ノックダウンにより細胞老化が変化する遺伝子の絞り込みを行った。絞り込まれた因子の中で、コードするタンパク質が分泌タンパク質でありSASP因子様に働くことが期待されるタンパク質である、ニューロトリミン(Neurotrimin;NTM)に注目した。
NTMは、グリコシルホスファチジルイノシトール(GPI)により細胞膜にアンカーされるGPIアンカータンパク質の一種で、N末側に細胞外に分泌されるために必要なシグナルペプチド配列、C末側にはGPI付加に必要なシグナルペプチド配列が存在し、さらに分子中央には3つのIgG-likeドメインが存在する(図1B参照)。
2-1.老化遺伝子のスクリーニング
細胞老化を制御する新規因子を探索・同定する目的で、スクリーニング系の構築を行った。ヒト正常線維芽細胞であるIMR90に細胞増殖因子Rasタンパク質の発現を薬剤依存的に増加させることで老化を誘導する系(Innesら, Methods Mol Biol. 1896: 83-92 2019)を作製し、その細胞に対してsiRNAライブラリを用いて網羅的に遺伝子のノックダウンを行った。その時、細胞老化の変化を細胞老化マーカーp15 mRNAの発現量の変動により評価し、ノックダウンにより細胞老化が変化する遺伝子の絞り込みを行った。絞り込まれた因子の中で、コードするタンパク質が分泌タンパク質でありSASP因子様に働くことが期待されるタンパク質である、ニューロトリミン(Neurotrimin;NTM)に注目した。
NTMは、グリコシルホスファチジルイノシトール(GPI)により細胞膜にアンカーされるGPIアンカータンパク質の一種で、N末側に細胞外に分泌されるために必要なシグナルペプチド配列、C末側にはGPI付加に必要なシグナルペプチド配列が存在し、さらに分子中央には3つのIgG-likeドメインが存在する(図1B参照)。
2-2.siRNAによるNTM遺伝子のノックダウン
ヒト正常線維芽細胞のIMR90細胞のNTMをsiRNAによりノックダウンすると(図2A)、Rasによって誘導されるp15およびIL-6の発現量の増加が抑制された(図2BおよびC)。従って、NTMは、細胞老化を誘導および/または促進する機能を有すると考えられた。
ヒト正常線維芽細胞のIMR90細胞のNTMをsiRNAによりノックダウンすると(図2A)、Rasによって誘導されるp15およびIL-6の発現量の増加が抑制された(図2BおよびC)。従って、NTMは、細胞老化を誘導および/または促進する機能を有すると考えられた。
2-3.NTMの強制発現
IMR90細胞にレトロウイルスを用いてNTMを強制発現させた。その結果、Rasによって誘導されるp15およびIL-6の発現量の増大が、NTMの発現により促進された(図3AおよびB)。この結果も、NTMが、細胞老化を誘導および/または促進する機能を有することを示唆している。
IMR90細胞にレトロウイルスを用いてNTMを強制発現させた。その結果、Rasによって誘導されるp15およびIL-6の発現量の増大が、NTMの発現により促進された(図3AおよびB)。この結果も、NTMが、細胞老化を誘導および/または促進する機能を有することを示唆している。
2-4.NTMの機能解析
以上の結果から、細胞から分泌されたNTMは、周囲の細胞に作用し、老化を誘導することが予想された。そこで、NTMを強制発現したHeLa細胞とRasにより老化を誘導したIMR90細胞をtranswellで共培養した(図4A参照)。分泌されたNTMが細胞に作用して老化を誘導するならば、HeLa細胞から分泌されたNTMはメンブレンを通過して、IMR90細胞に作用し、老化を誘導することが予想される。NTMを強制発現したHeLa細胞と共培養したIMR90細胞の老化マーカーであるp15の発現量を調べたところ、発現の増加が確認された(図4B)。従って、HeLa細胞から分泌されたNTMがIMR90細胞の老化を誘導したものと考えられる。
以上の結果から、細胞から分泌されたNTMは、周囲の細胞に作用し、老化を誘導することが予想された。そこで、NTMを強制発現したHeLa細胞とRasにより老化を誘導したIMR90細胞をtranswellで共培養した(図4A参照)。分泌されたNTMが細胞に作用して老化を誘導するならば、HeLa細胞から分泌されたNTMはメンブレンを通過して、IMR90細胞に作用し、老化を誘導することが予想される。NTMを強制発現したHeLa細胞と共培養したIMR90細胞の老化マーカーであるp15の発現量を調べたところ、発現の増加が確認された(図4B)。従って、HeLa細胞から分泌されたNTMがIMR90細胞の老化を誘導したものと考えられる。
2-5.リコンビナントNTMによる老化の誘導
次に、大腸菌を用いてリコンビナントNTM蛋白質(rNTM)を作製し、Rasで老化を誘導したIMR90細胞に作用させた。その結果、rNTM(40 ng/mL)を培地に加えるとp15およびIL-6の発現が誘導されることが明らかになった(図5BおよびC)。また、NTM遺伝の発現も誘導された(図5A)
次に、大腸菌を用いてリコンビナントNTM蛋白質(rNTM)を作製し、Rasで老化を誘導したIMR90細胞に作用させた。その結果、rNTM(40 ng/mL)を培地に加えるとp15およびIL-6の発現が誘導されることが明らかになった(図5BおよびC)。また、NTM遺伝の発現も誘導された(図5A)
2-6.マウスMEFにおけるNTMの老化における役割
次に、NTM欠損マウスの胎児から調製したMEF(Mouse embryonic fibroblast)を用いた解析を行った。MEFは継代操作を繰り返すことにより、細胞老化が生じ、細胞増殖が段々と低下することが分かっている。そこで、同腹の野生型マウスおよびNTM欠損マウス由来のMEFの継代操作を繰り返し、増殖の変化を検討した。その結果、NTMの欠損により、継代数の増加に伴う細胞増殖の低下が抑制されていることが明らかになった(図6AおよびB)。さらに、NTMの欠損により継代数の増加に伴うp15、p16およびIL-6の発現誘導が抑制されていることが明らかになった(図7A、BおよびC)。
以上の結果より、マウスのMEFにおいてもNTMは老化を誘導する機能を有することが示された。
次に、NTM欠損マウスの胎児から調製したMEF(Mouse embryonic fibroblast)を用いた解析を行った。MEFは継代操作を繰り返すことにより、細胞老化が生じ、細胞増殖が段々と低下することが分かっている。そこで、同腹の野生型マウスおよびNTM欠損マウス由来のMEFの継代操作を繰り返し、増殖の変化を検討した。その結果、NTMの欠損により、継代数の増加に伴う細胞増殖の低下が抑制されていることが明らかになった(図6AおよびB)。さらに、NTMの欠損により継代数の増加に伴うp15、p16およびIL-6の発現誘導が抑制されていることが明らかになった(図7A、BおよびC)。
以上の結果より、マウスのMEFにおいてもNTMは老化を誘導する機能を有することが示された。
2-7.肥満におけるNTMの役割
NTMがマウス個体における老化に関わっているかを検討した。マウス個体において老化を誘導する方法の1つが肥満である。肥満においては脂肪組織を中心に慢性的な炎症状態に陥っており、老化が惹起されていることが知られている。そこで、過食型肥満モデルとして用いられているdb/dbマウス(満腹ホルモンレプチンの受容体が欠損している)の脂肪組織におけるNTMならびに老化関連因子の発現変動を検討した。その結果、肥満により、脂肪組織においてp15、p16およびIL-6の発現誘導が確認され、その時、NTMの発現も増加傾向を示していることが明らかとなった(図8)。
NTMがマウス個体における老化に関わっているかを検討した。マウス個体において老化を誘導する方法の1つが肥満である。肥満においては脂肪組織を中心に慢性的な炎症状態に陥っており、老化が惹起されていることが知られている。そこで、過食型肥満モデルとして用いられているdb/dbマウス(満腹ホルモンレプチンの受容体が欠損している)の脂肪組織におけるNTMならびに老化関連因子の発現変動を検討した。その結果、肥満により、脂肪組織においてp15、p16およびIL-6の発現誘導が確認され、その時、NTMの発現も増加傾向を示していることが明らかとなった(図8)。
2-8.カロリー制限によるNTMの発現抑制
肥満とは逆の実験としてマウスを用いて摂取カロリーの制限実験を行った。カロリー制限は、最も有名な寿命延長法の1つであり、マウスを始めとしてサルなどの高等生物においても摂取カロリーの制限により老化が抑制され、寿命が延長することが報告されている(Colmanら, Science 325:201-204 2009)。そこで、マウスに対し、40%の摂取カロリー制限(Calory restriction;CR)を30週間課し、代謝制御臓器におけるNTMおよび老化関連因子の発現変動を自由摂食群(Fed ad libitum;lib)と比較した。
カロリー制限によりマウスの体重は減少した(図9)。そして、カロリー制限により、内臓脂肪組織(epididymal fat;epi)および皮下脂肪組織(subcutaneous fat;sub)において、老化関連因子であるp15(図10A)、IL-6(図10B)およびp16(図10C)の発現が低下し、明らかに老化の抑制が確認された。この時、NTMの発現は脂肪組織を中心として顕著に低下していることが確認された(図10D)。
肥満とは逆の実験としてマウスを用いて摂取カロリーの制限実験を行った。カロリー制限は、最も有名な寿命延長法の1つであり、マウスを始めとしてサルなどの高等生物においても摂取カロリーの制限により老化が抑制され、寿命が延長することが報告されている(Colmanら, Science 325:201-204 2009)。そこで、マウスに対し、40%の摂取カロリー制限(Calory restriction;CR)を30週間課し、代謝制御臓器におけるNTMおよび老化関連因子の発現変動を自由摂食群(Fed ad libitum;lib)と比較した。
カロリー制限によりマウスの体重は減少した(図9)。そして、カロリー制限により、内臓脂肪組織(epididymal fat;epi)および皮下脂肪組織(subcutaneous fat;sub)において、老化関連因子であるp15(図10A)、IL-6(図10B)およびp16(図10C)の発現が低下し、明らかに老化の抑制が確認された。この時、NTMの発現は脂肪組織を中心として顕著に低下していることが確認された(図10D)。
2-9.高脂肪食負荷NTM欠損マウスの解析
通常飼育条件下において、NTM欠損マウスは、若齢時には雌雄ともに野生型マウスと比較して体重およびインスリン感受性に差は認められなかった。そこで生理的に老化を誘導するため、高脂肪食負荷を行って肥満状態とし、この時生じた体重変化ならびにインスリン感受性の変化をITT(Insulin tolerance test)にて検討した。ITTは、マウスにインスリンを投与し、経時的に血糖値の変化をモニタリングする実験で、インスリン感受性の高いマウスはインスリン投与後速やかに血糖値の減少が認められるが、肥満などでインスリン抵抗性を獲得した個体ではインスリン投与による血糖値の減少が緩慢になる。
その結果、NTM欠損マウスに高脂肪食を与えた個体では、体重は有意な差とは認められなかったものの減少傾向を示し(図11A)、インスリン感受性が有意に改善した(図11B)。また、空腹時血糖値が減少傾向にあること(図12A)、糖尿病マーカーHbA1cの値が有意に低下していること(図12B)も明らかとなった。さらに、脂肪組織を中心とした代謝制御臓器において、p15、p16およびp21などの細胞老化マーカー(図13)および炎症マーカー(図14)の発現が低下していることが明らかとなった。
通常飼育条件下において、NTM欠損マウスは、若齢時には雌雄ともに野生型マウスと比較して体重およびインスリン感受性に差は認められなかった。そこで生理的に老化を誘導するため、高脂肪食負荷を行って肥満状態とし、この時生じた体重変化ならびにインスリン感受性の変化をITT(Insulin tolerance test)にて検討した。ITTは、マウスにインスリンを投与し、経時的に血糖値の変化をモニタリングする実験で、インスリン感受性の高いマウスはインスリン投与後速やかに血糖値の減少が認められるが、肥満などでインスリン抵抗性を獲得した個体ではインスリン投与による血糖値の減少が緩慢になる。
その結果、NTM欠損マウスに高脂肪食を与えた個体では、体重は有意な差とは認められなかったものの減少傾向を示し(図11A)、インスリン感受性が有意に改善した(図11B)。また、空腹時血糖値が減少傾向にあること(図12A)、糖尿病マーカーHbA1cの値が有意に低下していること(図12B)も明らかとなった。さらに、脂肪組織を中心とした代謝制御臓器において、p15、p16およびp21などの細胞老化マーカー(図13)および炎症マーカー(図14)の発現が低下していることが明らかとなった。
2-10.NTMの機能阻害抗体を用いた解析
これまでの結果より、NTMは、1)細胞外に分泌されて他細胞の老化を誘導すること、あるいは、膜結合型NTMが当該NTMを発現する細胞または隣接する他の細胞の老化を誘導すること、2)肥満により脂肪組織において発現誘導を受けること、3)NTMを欠損すると肥満におけるインスリン抵抗性の獲得が阻害されることが明らかとなった。これらの事実より、NTMに対する中和抗体(機能を阻害する抗体)は細胞老化、個体老化、炎症、肥満/糖尿病、がんなど多様な疾患に対する治療薬になりうると考えられる。そこで、完全ヒト抗体産生マウス(染色体導入によりヒト抗体遺伝子全長を安定に保持するマウス)を用いてNTMに対する中和抗体の作製を試みた(Trans Chromosomicsに委託)。NTMを強制発現させた細胞またはリコンビナントNTMタンパク質をマウスに免疫し、NTMに対するヒトモノクローナル抗体を産生するハイブリドーマ株を樹立した。得られたクローンの中で、NTM中和活性を有するもの、すなわち老化の誘導を阻害する機能を有するクローンを、p15遺伝子およびIL6遺伝子の発現抑制を指標にして選別した。その結果、Rasにより老化を誘導したIMR90細胞におけるp15、IL-6の発現を抑制できる抗体の取得に成功した(前述の抗体(A)~(E))。
具体的には、得られた抗NTMヒトモノクローナル抗体(前述の抗体(A))を、100 ng/mLまたは1,000 ng/mLとなるようにIMR90細胞の培養液に添加し、4日間培養した後、IMR90細胞におけるp15およびIL-6遺伝子の発現量を測定した。その結果、IMR90細胞におけるp15およびIL-6の遺伝子発現量は、抗体の添加により、抑制させることが明らかになった(図15)。
これまでの結果より、NTMは、1)細胞外に分泌されて他細胞の老化を誘導すること、あるいは、膜結合型NTMが当該NTMを発現する細胞または隣接する他の細胞の老化を誘導すること、2)肥満により脂肪組織において発現誘導を受けること、3)NTMを欠損すると肥満におけるインスリン抵抗性の獲得が阻害されることが明らかとなった。これらの事実より、NTMに対する中和抗体(機能を阻害する抗体)は細胞老化、個体老化、炎症、肥満/糖尿病、がんなど多様な疾患に対する治療薬になりうると考えられる。そこで、完全ヒト抗体産生マウス(染色体導入によりヒト抗体遺伝子全長を安定に保持するマウス)を用いてNTMに対する中和抗体の作製を試みた(Trans Chromosomicsに委託)。NTMを強制発現させた細胞またはリコンビナントNTMタンパク質をマウスに免疫し、NTMに対するヒトモノクローナル抗体を産生するハイブリドーマ株を樹立した。得られたクローンの中で、NTM中和活性を有するもの、すなわち老化の誘導を阻害する機能を有するクローンを、p15遺伝子およびIL6遺伝子の発現抑制を指標にして選別した。その結果、Rasにより老化を誘導したIMR90細胞におけるp15、IL-6の発現を抑制できる抗体の取得に成功した(前述の抗体(A)~(E))。
具体的には、得られた抗NTMヒトモノクローナル抗体(前述の抗体(A))を、100 ng/mLまたは1,000 ng/mLとなるようにIMR90細胞の培養液に添加し、4日間培養した後、IMR90細胞におけるp15およびIL-6遺伝子の発現量を測定した。その結果、IMR90細胞におけるp15およびIL-6の遺伝子発現量は、抗体の添加により、抑制させることが明らかになった(図15)。
2-11.NTMが老化による筋力の低下に及ぼす影響の検討
2-11-1.老化による筋力の低下
老化が筋力に及ぼす影響について検討するために、Grip Strength Testを実施した。180日齢の若いマウス(雄および雌)と690日齢の老齢マウスの筋力を測定し、比較したところ、雄および雌共に、老化によって、筋力が低下することが確認された(図16、雄:左図、雌:右図)。
2-11-2.老化による筋力の低下に及ぼすNTMの効果
600日齢の老化した野生型マウスとNTM欠損マウスの筋力を比較するためにGrip strength Testを実施した。その結果、雌雄ともにNTMの欠損により老齢マウスにおける筋力の低下が有意に抑制されていることを見出した(図17、雄:左図、雌:右図)。
以上の結果から、NTMの欠損は老齢マウスにおいて、筋力の低下を抑制する効果があると考えられた。
2-11-1.老化による筋力の低下
老化が筋力に及ぼす影響について検討するために、Grip Strength Testを実施した。180日齢の若いマウス(雄および雌)と690日齢の老齢マウスの筋力を測定し、比較したところ、雄および雌共に、老化によって、筋力が低下することが確認された(図16、雄:左図、雌:右図)。
2-11-2.老化による筋力の低下に及ぼすNTMの効果
600日齢の老化した野生型マウスとNTM欠損マウスの筋力を比較するためにGrip strength Testを実施した。その結果、雌雄ともにNTMの欠損により老齢マウスにおける筋力の低下が有意に抑制されていることを見出した(図17、雄:左図、雌:右図)。
以上の結果から、NTMの欠損は老齢マウスにおいて、筋力の低下を抑制する効果があると考えられた。
2-12.NTMが老化による筋持久力の低下に及ぼす影響の検討
2-12-1.老化による筋持久力の低下
老化が筋持久力に及ぼす影響について検討するために、Hanging Testを実施した。180日齢の若い雌マウスと690日齢の老齢雌マウスの筋持久力を測定し、比較したところ、Hanging TimeおよびHanging score共に、老齢マウスの値が低く、老化によって筋持久力が低下することが確認された(図18、Hanging Time:左図、Hanging score:右図)。
2-12-2.老化による筋持久力の低下に及ぼすNTMの効果
600日齢の老化した野生型マウスとNTM欠損マウスの筋持久力を比較するためにHanging Testを実施した。その結果、雌雄ともにNTMの欠損により老齢マウスにおける筋持久力の低下が有意に抑制されていることを見出した(図19:雄マウスの結果、図20:雌マウスの結果)。
以上の結果から、NTMの欠損は老齢マウスにおいて、筋持久力の低下を抑制する効果があると考えられた。
2-12-1.老化による筋持久力の低下
老化が筋持久力に及ぼす影響について検討するために、Hanging Testを実施した。180日齢の若い雌マウスと690日齢の老齢雌マウスの筋持久力を測定し、比較したところ、Hanging TimeおよびHanging score共に、老齢マウスの値が低く、老化によって筋持久力が低下することが確認された(図18、Hanging Time:左図、Hanging score:右図)。
2-12-2.老化による筋持久力の低下に及ぼすNTMの効果
600日齢の老化した野生型マウスとNTM欠損マウスの筋持久力を比較するためにHanging Testを実施した。その結果、雌雄ともにNTMの欠損により老齢マウスにおける筋持久力の低下が有意に抑制されていることを見出した(図19:雄マウスの結果、図20:雌マウスの結果)。
以上の結果から、NTMの欠損は老齢マウスにおいて、筋持久力の低下を抑制する効果があると考えられた。
2-13.老齢NTM欠損マウスのFrailty scoreの算出および解析
NTMがマウス個体の老化に与える影響を、より総合的な指標を用いて老化の表現型で評価するために、960日齢の老化した野生型雄マウスおよびNTM欠損雄マウスのFrailty scoreを算出した。その結果、NTMの欠損により老化マウスにおけるフレイルの進行が抑制される傾向にあることを見出した(図22)。
この結果から、NTMの欠損は、筋力や筋持久力の低下を抑制する他、マウス個体の老化を抑制することが考えられた。
NTMがマウス個体の老化に与える影響を、より総合的な指標を用いて老化の表現型で評価するために、960日齢の老化した野生型雄マウスおよびNTM欠損雄マウスのFrailty scoreを算出した。その結果、NTMの欠損により老化マウスにおけるフレイルの進行が抑制される傾向にあることを見出した(図22)。
この結果から、NTMの欠損は、筋力や筋持久力の低下を抑制する他、マウス個体の老化を抑制することが考えられた。
以上の実験結果からは、NTMを阻害することにより、細胞老化が阻害または抑制されこと、ならびに、個体老化の抑制、および加齢により発症する疾患の予防と治療が可能であることが示唆された。
本発明は、老化および肥満の改善、加齢に伴い発症する疾患等の予防または治療に有用な医薬等を提供する。従って、本発明は、医療分野における利用が期待される。
Claims (15)
- NTM(Neurotrimin)の機能阻害剤を有効成分として含有する、細胞老化抑制剤。
- 前記NTMの機能阻害剤が抗体、ペプチドアプタマー、特殊ペプチド、核酸または低分子化合物である、請求項1に記載の細胞老化抑制剤。
- 請求項1または2に記載の細胞老化抑制剤を含有する、個体老化の改善剤。
- 請求項1または2に記載の細胞老化抑制剤を含有する、肥満の改善剤。
- 請求項1または2に記載の細胞老化抑制剤を含有する、細胞老化によって惹起される疾患の予防または治療のための医薬組成物。
- 前記疾患が、がん、糖尿病、高血圧症、脂質異常症、動脈硬化、脳梗塞、心臓病(心筋梗塞、心筋症、心肥大)、慢性閉塞性肺疾患、慢性腎臓病、慢性肝疾患(肝硬変、肝炎、脂肪肝)、認知症(アルツハイマー病)、パーキンソン病、フレイル、サルコペニア、羸痩、変形性関節症、変形性脊椎症、皮膚疾患、老人性脱毛症、白内障、ドライアイ、緑内障、加齢黄斑変性、老眼、その他の慢性炎症性疾患、その他の代謝性疾患および/または感染症である、請求項5に記載の医薬組成物。
- 請求項1または2に記載の細胞老化抑制剤を含有する、飲食品組成物または化粧品組成物。
- アンチエイジング用、ダイエット用または血糖値低下用である、請求項7に記載の飲食品組成物または化粧品組成物。
- CDR(complementarity determining region)1~3のアミノ酸配列が下記(A)、(B)、(C)、(D)または(E)のいずれかを満たすことを特徴とする抗体またはその抗原結合断片。
(A)配列番号3で表されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR1、
配列番号4で表されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR2、
配列番号5で表されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR3、
配列番号6で表されるアミノ酸配列を含む軽鎖CDR1、
配列番号7で表されるアミノ酸配列を含む軽鎖CDR2、および
配列番号8で表されるアミノ酸配列を含む軽鎖CDR3を有する。
(B)配列番号9で表されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR1、
配列番号10で表されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR2、
配列番号11で表されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR3、
配列番号12で表されるアミノ酸配列を含む軽鎖CDR1、
配列番号13で表されるアミノ酸配列を含む軽鎖CDR2、および
配列番号14で表されるアミノ酸配列を含む軽鎖CDR3を有する。
(C)配列番号15で表されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR1、
配列番号16で表されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR2、
配列番号17で表されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR3、
配列番号18で表されるアミノ酸配列を含む軽鎖CDR1、
配列番号19で表されるアミノ酸配列を含む軽鎖CDR2、および
配列番号20で表されるアミノ酸配列を含む軽鎖CDR3を有する。
(D)配列番号21で表されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR1、
配列番号22で表されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR2、
配列番号23で表されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR3、
配列番号24で表されるアミノ酸配列を含む軽鎖CDR1、
配列番号25で表されるアミノ酸配列を含む軽鎖CDR2、および
配列番号26で表されるアミノ酸配列を含む軽鎖CDR3を有する。
(E)配列番号27で表されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR1、
配列番号28で表されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR2、
配列番号29で表されるアミノ酸配列を含む重鎖CDR3、
配列番号30で表されるアミノ酸配列を含む軽鎖CDR1、
配列番号31で表されるアミノ酸配列を含む軽鎖CDR2、および
配列番号32で表されるアミノ酸配列を含む軽鎖CDR3を有する。 - NTMの機能を抑制または阻害する抗体であって、請求項9に記載の抗体とNTMとの結合を競合阻害する抗体またはその抗原結合断片。
- Fab、Fab’、F(ab’)2、Fv、一本鎖抗体、scFv、scFv二量体またはdsFvであることを特徴とする請求項9または請求項10に記載の抗原結合断片。
- 以下の(a)および(b)を含む、細胞老化を抑制する物質のスクリーニング方法。
(a)細胞にNTMおよび候補物質を接触させる工程、および
(b)NTMおよび候補物質を接触させた細胞の細胞老化の程度を評価する工程 - 前記細胞老化の程度を、細胞老化マーカーの発現量、またはSASP(senescence-associated secretory phenotype;SASP)関連因子の発現量を指標にして評価する、請求項12に記載の方法。
- 前記細胞老化マーカーが、p16、p15またはp21である、請求項13に記載の方法。
- 前記SASP関連因子が、IL-6またはIL-8遺伝子である、請求項13に記載の方法。
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---|---|---|---|---|
JP2010133705A (ja) * | 2007-03-16 | 2010-06-17 | Perseus Proteomics Inc | 癌の診断薬及び治療薬 |
US20220003787A1 (en) * | 2018-10-30 | 2022-01-06 | Ajou University Industry-Academic Cooperation Foundation | Biomarker proteins for diagnosing alzheimer's dementia and use thereof |
-
2023
- 2023-07-18 WO PCT/JP2023/026213 patent/WO2024024565A1/ja unknown
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010133705A (ja) * | 2007-03-16 | 2010-06-17 | Perseus Proteomics Inc | 癌の診断薬及び治療薬 |
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Title |
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VENKANNAGARI, H. ET AL.: "Highly Conserved Molecular Features in IgLONs Contrast Their Distinct Structural and Biological Outcomes", J. MOL. BIOL., vol. 432, no. 19, 4 July 2020 (2020-07-04), pages 5287 - 5303, XP086267322, DOI: 10.1016/j.jmb.2020.07.014 * |
YOON, I.K. ET AL.: "Exploration of replicative senescence-associated genes in human dermal fibroblasts by cDNA microarray technology.", EXPERIM. GERONTOL., vol. 39, no. 9, September 2004 (2004-09-01), pages 1369 - 1378, XP004601743, DOI: 10.1016/j.exger.2004.07.002 * |
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