特許第6540797号(P6540797)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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特許6540797コドン最適化組み換えプラスミド、末梢神経再生の刺激方法、及び損傷ヒト神経の治療様式
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6540797
(24)【登録日】2019年6月21日
(45)【発行日】2019年7月10日
(54)【発明の名称】コドン最適化組み換えプラスミド、末梢神経再生の刺激方法、及び損傷ヒト神経の治療様式
(51)【国際特許分類】
   C12N 15/85 20060101AFI20190628BHJP
   C12N 15/12 20060101ALI20190628BHJP
   A61K 48/00 20060101ALI20190628BHJP
   A61P 25/00 20060101ALI20190628BHJP
【FI】
   C12N15/85 ZZNA
   C12N15/12
   A61K48/00
   A61P25/00
【請求項の数】3
【全頁数】20
(21)【出願番号】特願2017-512743(P2017-512743)
(86)(22)【出願日】2015年8月27日
(65)【公表番号】特表2017-532021(P2017-532021A)
(43)【公表日】2017年11月2日
(86)【国際出願番号】RU2015000545
(87)【国際公開番号】WO2016163912
(87)【国際公開日】20161013
【審査請求日】2018年8月6日
(31)【優先権主張番号】2014137218
(32)【優先日】2014年9月16日
(33)【優先権主張国】RU
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】516295695
【氏名又は名称】“ネクストゲン”カンパニー リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100091683
【弁理士】
【氏名又は名称】▲吉▼川 俊雄
(74)【代理人】
【識別番号】100179316
【弁理士】
【氏名又は名称】市川 寛奈
(72)【発明者】
【氏名】イサエフ,アルトゥール アレクサンドロヴィチ
(72)【発明者】
【氏名】リズヴァノフ,アルベルト アナトリエヴィチ
(72)【発明者】
【氏名】マスグトフ,ルスラン ファリドヴィチ
(72)【発明者】
【氏名】ボゴフ,アレクセイ アンドレーヴィチ
(72)【発明者】
【氏名】サラフトディノヴ,イリヌール イルドゥソヴィチ
(72)【発明者】
【氏名】ディーヴ,ロマン ヴァディモヴィチ
(72)【発明者】
【氏名】ボゾー,イリヤ ヤディゲロヴィチ
(72)【発明者】
【氏名】プラクサ,イゴール レオニドヴィチ
(72)【発明者】
【氏名】ボゴフ,アンドレイ アレクセーヴィチ
【審査官】 小田 浩代
(56)【参考文献】
【文献】 Клеточная трансплантология и тканевая инженерия(Cellular Transplantation and Tissue Engineering),2011年,6 (3),67-70
【文献】 ロシア国登録特許2459630号公報
【文献】 ロシア国登録特許2517117号公報
【文献】 Cell Technologies in Biology and Medicine,2014年 5月,1,155-158
【文献】 J. Mol. Neurosci.,2012年,47,166-172
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
C12N 15/00−15/90
GenBank/EMBL/DDBJ/GeneSeq
CAplus/MEDLINE/EMBASE/BIOSIS
/WPIDS(STN)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
末梢神経再生のための、ヌクレオチド配列番号1に表されるVEGF及びFGF2コード遺伝子を含むコドン最適化組み換えプラスミドpBud(Kan)‐coVEGF‐coFGF2。
【請求項2】
術中又は術後期間内に、神経内、神経周辺及び神経傍に投与される、請求項1記載のコドン最適化組み換えプラスミドpBud(Kan)‐coVEGF‐coFGF2。
【請求項3】
損傷ヒト神経の治療のために損傷領域に有効量注入される、請求項1記載のコドン最適化組み換えプラスミドpBud(Kan)‐coVEGF‐coFGF2。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
様々なデータによれば、多様な病因による末梢神経損傷の発生は母集団の3〜10%に現れる(非特許文献1〜3)。標準的な治療の質を向上させることが可能な追加的治療方法を開発する理論的根拠は、長期間(1年以上)のリハビリテーション、労働年齢患者の生活の質の著しい低下、及び高い失職率に起因する。末梢神経損傷は、就労不能の一般的な原因である。末梢神経を完全な状態に修復する方法の選択は、個々の症例における多数の傷害の特徴、すなわち傷害の機序、外傷から外科的介入までの経過時間、末梢神経障害の程度等に起因する。端端吻合を介した切断神経領域縫合は、再建的治療様式の1つである。しかし、末梢神経損傷は重大な欠陥を伴うことが多く、それによりこのアプローチを適用不能にする。この設定では、自己神経移植は神経を完全な状態に修復する最も適切な選択肢である。機能的にあまり重要でない神経は自己移植片として収穫することが可能である。様々な導管が代替物として使用可能である。これらは拡張した組織障害を置換し、末梢神経再生のための条件を作り上げるように選定した管状構造物である。
【背景技術】
【0002】
外科的修復後、末梢神経に神経支配された四肢機能回復の程度は、損傷から手術までの経過時間、障害の程度、末梢神経の損傷部位から神経支配領域までの距離等の多様な因子に依存している。しかし、神経完全再建の技術が進歩しているにもかかわらず、一般的に、最も好適な条件下でさえ、神経支配された四肢機能は部分的にのみ回復する。このため、全体として標準的な再建治療の結果及び患者の生活の質を改善する新たな治療方法を探索することになる。
【0003】
末梢神経再生を誘導する増殖因子の使用はこれらのアプローチの1つである。この概念は、末梢神経再生の自然な過程において増殖因子が果たす重要な役割に関する知識の蓄積に起因している(非特許文献4)。
【0004】
血管内皮増殖因子(VEGF)は、末梢神経の回復に影響を及ぼす十分に研究された増殖因子の1つである。VEGFは、血管新生及び脈管形成の主要な調節因子の1つである。VEGFは、二量体の34〜42kDaのジスルフィド結合した糖タンパク質である。VEGF‐Aは内皮細胞(EC)に特異的なマイトジェンである。VEGFはECの増殖、その活性化、分化及びその毛細血管形成、更に成熟血管への再構築を誘導する。VEGFは抗アポトーシスタンパク質の発現を誘導することから、EC生存を増加させる強力な因子でもある。VEGFをコードする遺伝子が欠損すると、心血管系発生の過程に重大な欠陥がもたらされ、これは致命的である。
【0005】
ヒトVEGFの遺伝子は染色体座6p21.3に位置する。そのコード領域は約14,000bpsである。8つのエキソンから成るmRNAの選択的スプライシングから生じるVEGF121、VEGF145、VEGF148、VEGF165、VEGF183、VEGF189、VEGF206などの数種のVEGFアイソフォームが存在する。特定の細胞外局在は各VEGFアイソフォームに対応しており、これはヘパリン及びヘパラン硫酸塩に結合する能力がそれぞれ生化学的に異なることに基づいている。例えば、ヒトVEGF‐A遺伝子の転写物は全てエキソン1〜5及び8を含み、その違いはエキソン6及び7の選択的スプライシングに起因している。
【0006】
この発見の後、VEGFは長年、血管新生の誘導因子、及び組織虚血が伴う様々な障害を治療する有力な治療剤としてのみ考えられてきた。しかし、歳月を経て、末梢神経系及び中枢神経系両方のニューロンに対するその神経保護特性に関するデータが得られている(非特許文献5、6)。VEGFは、シュワン細胞、星状細胞、ミクログリア及び皮質ニューロンの増殖を刺激する(非特許文献7〜10)。ラット坐骨神経挫滅損傷モデルにおいて、損傷に応答して腰椎にVEGF及びFlt−1(VEGF II型受容体)発現の有意な増加が見られた(非特許文献11)。従って、この増殖因子を末梢神経損傷再建治療の追加的治療成分として使用するための必要条件が考案されている。導管内のマトリゲル充填物の一部としてVEGFを使用すると、断面積の単位当たりの導管における軸索数の増加として現れる軸索新芽形成が誘導される(非特許文献12)。
【0007】
腓骨神経及び脛骨神経の広範な障害を伴う外傷モデルにおいて自己静脈移植片にVEGF添加したポリ乳酸ミクロスフェアを使用すると、神経の機能的指数が有意に改善され、移植片において有髄線維の数が増加する(非特許文献13)。実験では、VEGFはシュワン細胞分裂を誘導し、毛細血管及び有髄線維の増加数と相関する遠位部に向かう移植片の遊走を誘導する(非特許文献14)。ラット海綿体神経損傷モデルにおいて、海綿体にBDNFと組み合わせたVEGFを導入すると、喪失した神経支配及び勃起機能が回復した(非特許文献15)。
【0008】
FGFは神経形成を誘導する特性を持つ別の増殖因子である。FGFは、末梢神経損傷においてシュワン細胞の増殖及び遊走を誘導する(非特許文献16)。動物実験では、FGF、Fgfr1及びFgfr2に対する受容体の遮断は非有髄化知覚線維の神経障害及び熱痛感受性の重篤な機能障害を引き起こすことが示された(非特許文献17)。末梢神経損傷モデルにおいて骨髄由来幹細胞を適用するとFGF発現が増加し、この増加は、著者らの意見によれば、シュワン細胞の遊走及び増殖を誘導した(非特許文献18)。胸部脊髄損傷モデルにおいて坐骨神経移植片にFGFを使用すると、上肢運動機能の改善が促進された(非特許文献19)。従って、実験データによれば、末梢神経修復の複雑な治療においてこれら増殖因子の取り込みが有効になることが推測できる。
【0009】
しかし、増殖因子の治療的適用は多数の制限があることが知られている。傷害部位への投与後、増殖因子は急速に分解されるため、増殖因子の一定濃度を維持して所望の治療効果を達成することは不可能である(非特許文献20)。従って、遺伝子治療の利用の方がはるかに適している。治療剤をコードする遺伝子の移入機構に基づくウイルスベクター及び非ウイルスベクターの使用など2つの主要な傾向が存在する。しかし、高いトランスフェクション活性にもかかわらず、臨床におけるウイルスベクターの使用は、挿入突然変異誘発、炎症反応及び毒性のリスクにより制限されている。プラスミドDNAの適用は遺伝子移入の比較的安全な方法である。端端吻合及び端側吻合による筋皮神経修復のモデルでは、vegf遺伝子を有するDNAプラスミドを術中に遠位領域に投与すると、吻合部から遠位にある領域の断面積単位当たりの有髄線維数が有意に増加し、これはシュワン細胞におけるVEGF濃度の有意な増加と相関している(非特許文献21)。
【0010】
遺伝子治療構築物は神経傍節に注入することが可能である。坐骨神経損傷モデルでは、瘢痕の重症度を軽減するために、plVEGFを筋肉内に投与し、吻合部位を覆うヒアルロン酸フィルム外被と組み合わせた。当該薬物の筋肉内注射では、単剤療法としての使用に対して、筋肉応答振幅の有意な増加、及び吻合部位から遠位にある有髄線維の増加が伴った(非特許文献22)。Wang F.らが行った研究は坐骨神経切断部の端端縫合後に遺伝子治療構築物を神経内に付与したときのplVEGF用量依存的効果を実証した。比較的高い投薬量を使用したところ、神経生理学的パラメータの増加が最も顕著になり、腓腹重量指数の減少が少なくなった(非特許文献23)。いくつかの因子の相乗作用が判明した。例えば、坐骨神経損傷モデルにおけるVEGF遺伝子をコードするプラスミドとC‐CSF遺伝子をコードするプラスミドとの併用により、端端吻合から遠位にある領域の有髄線維及び毛細血管の数がより顕著に増加し、脊髄神経節におけるニューロンがより多く維持され、更に運動機能が早期に回復することが実証された(非特許文献24)。しかし、インビボで遺伝子治療剤を使用する場合では、細胞の一部のみにプラスミドDNAがトランスフェクトされる。結果的に、細胞に2つの異なる遺伝子治療構築物を同時にトランスフェクトする機会が減少する。従って、1つのプラスミドにおいて相乗作用を有する2つの増殖因子の遺伝子配列を組み合わせることは合理的である。このアプローチの有効性は、脊髄挫傷損傷の動物モデルにおいてすでに実証されている。
【0011】
この実験中、40μgのVEGF及びFGF2遺伝子含有プラスミドを脊髄に直接注入する設定では、1.5cmの外傷中心部に形成された切片で毛細血管数の有意な増加が見られた。また、行動試験データによれば、VEGF及びFGF2遺伝子含有プラスミドが与えられていない対照群の動物と比較して、運動機能の回復が有意に改善した。得られた結果に基づき、2重カセットプラスミドの適用は脊髄血管新生を改善し、脊髄灰白質及び白質の破壊領域を減少させるということが結論づけられた(非特許文献25)。しかしこれらの結果では、VEGF及びFGF2遺伝子を有する2重カセットプラスミドの使用が末梢神経損傷に有効であるか否かについては全く分からない。このことは、末梢神経に比較的特異的で、その傷害の全構造に行き渡った神経断裂を伴う外傷と、挫傷による傷害の機序とが、病因及び重症度により著しく異なるという事実に起因している。しかし、最も重要な違いは、脊髄及び末梢神経の再生能力が異なるところである。従って、増殖因子遺伝子を有するプラスミドが末梢神経再生の効果的な改善に使用できるか否かを判定することが必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0012】
【特許文献1】ロシア特許第3459630号C1「Stimulation Technique for Neuroregeneration with Genetic Constructions」
【非特許文献】
【0013】
【非特許文献1】Hudso,A.R.Timing of peripheral nerve repair:important local and neuropathological factors/A.R.Hudson//Clinical Neurosurgery.‐1977.‐Vol.24.‐C.391‐405.
【非特許文献2】Deitch,E.A.Experience with 112 shotgun wounds of the extremities/E.A.Deitch,W.R.Grimes//J Trauma.‐1984.‐Vol.24.‐P.600‐603.
【非特許文献3】Analysis of upper and lower extremity peripheral nerve injuries in a population of patients with multiple injuries/C.A.Munro//J.Trauma.‐1998.‐Vol.45.‐P.116‐122.
【非特許文献4】Terenghi,G.Peripheral nerve regeneration and neurotrophic factors/G.Terenghi//J.Anat.1999.‐Vol.194.‐P.
【非特許文献5】Vascular endothelial growth factor has neurotrophic activity and stimulates axonal outgrowth,enhancing cell survival and Schwann cell proliferation in the peripheral nervous system/M.Sondell,M.Kanje.G.Lundborg//J Neurosci.‐1999.‐Vol.19,No.14‐P.5731‐40.
【非特許文献6】VEGF‐A165b is an endogenous neuroprotective splice isoform of vascular endothelial growth factor A in vivo and in vitro/N.Beazley‐Long[et al.]//J Pathol.‐2013.‐Vol.183,No.3‐P.918‐29.
【非特許文献7】Sondell,M.Vascular endothelial growth factor stimulates Schwann cell invasion and neovascularisation of acelular nerve grafts/M.Sondell,G.Lundborg,M.Kanje//Brain Res.‐1999.‐Vol.846‐P.219‐228.
【非特許文献8】Vascular,glial and neuronal effects of vascular endothelial growth factor in mesencephalic expiants cultures/W.F.Silverman[et al.]//Neuroscience.‐1999.‐Vol.90‐P.1529‐1541.
【非特許文献9】Forstreuter,F.Vascular endothelial growth factor induces chemotaxis and proliferation of microglial cells/F. Forstreuter,R.Lucius,R.Mentlein//J.Neuroimmunol.‐2002.‐Vol.132‐P.93‐98.
【非特許文献10】Zhu,Y.Vascular endothelial growth factor promotes proliferation of cortical neuron precursors by regulating E2F expression/Y.Zhu[et al.]//J FASEB.‐2003.Vol.17‐P.186‐193.
【非特許文献11】Induction of VEGF and its Flt‐1 receptor after sciatic nerve crush injury/R.R.Islamov[et al.]//Neuroreport.‐2004.Vol.15,No.13‐P.2117‐21.
【非特許文献12】Effects of vascular endothelial growth factor on nerve regeneration in acellular nerve grafts/J.M.Rovak[et al.]//J Reconstr Microsurg.‐2004.Vol.20,No.‐P.53‐58.
【非特許文献13】Vascular endothelial growth factor‐loaded poly(lactic‐co‐glycolic acid)microspheres‐induced lateral axonal sprouting into the vein graft bridging two healthy nerves:nerve graft prefabrication using controlled release system/H.Karagoz[et al.]//J Microsurgery.‐2012.Vol.32,No.8‐P.635‐41.
【非特許文献14】Sondell,M.Vascular endothelial growth factor stimulates Schwann cell invasion and neovascularization of acellular nerve grafts//M.Sondell,G.Lundborg,M.Kanje//Brain Res.‐1999.Vol.846,No.2‐P.219‐28.
【非特許文献15】The effect of vascular endothelial growth factor and brain‐derived neurotrophic factor on cavernosal nerve regeneration in a nerve‐crush rat model/PS.Hsieh[et al.]//BJU Int.‐2003.Vol.92,No.4‐P.470‐5.
【非特許文献16】Grothe,C.Physiological function and putative therapeutic impact of the FGF‐2 system in peripheral nerve regeneration‐lessons from in vivo studies in mice and rats/K.Haastert,J.Jungnickel,C.Grothe//Brain Res Rev.‐2006.Vol.51‐P.293‐299.
【非特許文献17】Furushol,M.Disruption of Fibroblast growth factor receptor signaling in non‐myelinating Schwann cells causes sensory axonal neuropathy and impairment of thermal pain sensitivity/М.Furushol[et al.]//J Neurosci.‐2009.Vol.29,No.6‐P.1608‐1614.
【非特許文献18】Tulio,V.R.Bone marrow−derived fibroblast growth factor‐2 induces glial cell proliferation in the regenerating peripheral nervous system/V.R. Tulio[et al.]//Molecular Neurodegeneration.‐2012.Vol.7,No.34‐P.1‐17.
【非特許文献19】Sciatic nerve grafting and inoculation of FGF‐2 promotes improvement of motor behavior and fiber regrowth in rats with spinal cord transaction/F.P. Guzen,[et al.]//Restorative Neurology and Neuroscience.‐2012.Vol.30‐P.265‐275.
【非特許文献20】Zeng,W.Ionically cross‐linked chitosan microspheres for controlled release of bioactive nerve growth factor/W.Zeng[et al.]//Int J Pharm.‐2011.Vol.421‐P.283‐290.
【非特許文献21】Enhancement of musculocutaneous nerve reinnervation after vascular endothelial growthfactor(VEGF)gene therapy/P.Haninec[et al.]//BMC Neuroscience.‐2012.Vol.13,No.57‐P.
【非特許文献22】Effect of VEGF gene therapy and hyaluronic acid film sheath on peripheral nerve regeneration/F.Zor[et al.]//‐2014.Vol.34,No.3‐P.209‐16.
【非特許文献23】Favorable effect of local VEGF gene injection on axonal regeneration in the rat sciatic nerve/C.Fu[et al.]//J Huazhong University Scince Technology.‐2007.Vol.2‐P.186‐9.
【非特許文献24】Double gene therapy with granulocyte colony‐stimulating factor and vascular endothelial growth factor acts synergistically to improve nerve regeneration and functional outcome after sciatic nerve injury in mice/F.Pereira Lopes[et al.]//Neuroscience.‐2013.Vol.230‐P.184‐97.
【非特許文献25】Pat.2459630 RF,IPC A61K 48/00,A61P 25/28,C12N 15/79,C1.Stimulation Technique for Neuroregeneration with Genetic Constructions/Yu.A.Chelyshev;Federal State Educational Institution “Kazan Federal University”.‐No.2011116853/10;27.04.2011;published 27.10.2009,Bull.No.30.‐11p.[in Russian]
【非特許文献26】Stimulation of post‐traumatic regeneration of a rat sciatic nerve with a plasmid expressing the vascular endothelial growth factor and the basic fibroblast growth factor./R.F.Masgutov[et al]//Cell Technologies and Tissue Engineering.‐2011.‐6(3):67‐70.[in Russian].
【図面の簡単な説明】
【0014】
図1】反復アプローチである。自己移植片を備えた坐骨神経全体を視覚化している。
図2】手術前の上肢の図である。外傷後及び手術後のジグザグ形状の不規則な瘢痕が、右上腕3分の1の下部、中間部及び上部の前面及び後側面に見られる。
図3】第2〜第5指の中間の指骨に活動的な運動がないことを示す写真である。
図4】全指に把握障害が見られる写真である。
図5】正中神経及び尺骨神経に神経支配される領域内での手筋の高度な萎縮、ならびに第1指を第2指に対してのみ対向させられる能力が見られる写真である。
図6】修復した神経への組み換えプラスミドрBud(Kan)‐coVEGF‐coFGF2の注射を示す写真である(本文を参照)。
図7】組み換えプラスミドの漏出を防止するフィブリン糊の塗布を示す写真である。
図8】手筋及び前腕筋の萎縮を示す写真である。c)爪の変化:低形成;d)分泌機能(発汗):減少
図9】フック把持(バッグの持ち手)を示す写真である。
図10】拳把持を示す写真である。
図11】チップ把握(第I〜III指)を示す写真である。
図12】チップ把握(第I〜III指)を示す写真である。
図13】チップ把握(第I〜IV指)を示す写真である。
図14】母指球筋群の筋電図検査の結果の図表である。
図15】小指球筋群の筋電図検査所見である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
発明の範囲は医学であり、その好ましい使用分野は末梢神経損傷の治療である神経外科学、外傷学及び顎顔面外科学である。
【0016】
本発明の目的は、遺伝子治療構築物の使用による再建治療の結果を改善することである。VEGF及びFGF‐2遺伝子の遺伝子配列は2重カセット最適化組み換えプラスミドpBud(Kan)‐coVEGF‐coFGF2の主成分である。
【0017】
本発明の物質は、末梢神経の再生を誘導するために、配列番号1に示されるコドン最適化組み換えプラスミドpBud(Kan)‐coVEGF‐coFGF2に構成された薬物を使用することにより後期損傷後期間を含む治療期間を有意に減少させて、損傷した神経の運動機能及び感受性機能の回復を経て、請求の技術的結果を達成する。
【0018】
最も近い類似物は、2重カセットプラスミドpBud(Kan)‐VEGF‐FGF2を注射する際のラット脊髄を外傷後に再生する方法を記載している(特許文献1)である。本発明は以下の目的を保護するものである。
末梢神経再生のための、ヌクレオチド配列番号1に表されるVEGF及びFGF2コード遺伝子を含むコドン最適化組み換えプラスミドpBud(Kan)‐coVEGF‐coFGF2;
術中又は術後期間内に、配列番号1に表されるコドン最適化組み換えプラスミドpBud(Kan)‐coVEGF‐coFGF2を神経内、神経周辺及び神経傍に投与することによる末梢神経再生のための刺激技術。
請求項1に記載の損傷領域に有効量のプラスミドpBud(Kan)‐coVEGF‐coFGF2を注入することによる損傷ヒト神経の治療様式。
【0019】
遺伝子治療薬開発の経験に基づいて、本発明者らの研究グループは、末梢神経損傷患者を治療するための効果的な製品の創出を目指した。この目的のために、本発明者らは、コードされた導入遺伝子の数が互いに異なり、更にその導入遺伝子のヌクレオチド配列が互いに異なる様々な遺伝子治療構築物を開発した。
【0020】
末梢神経回復を改善するために遺伝子治療構築物を使用した知見はすでに報告されている(非特許文献26)。離開性末梢神経損傷モデルにおいてVEGF及びFGF2遺伝子を同時にコードするプラスミドを使用する有効性を評価する際、遠位及び近位末端ならびに自己神経移植片に、等しく合計45μgで薬剤を直接注入した。実験動物としてラットを用い;それらを3つの群、すなわち無処置群、遺伝子治療構築物を投与した試験群、及び試験薬の代わりにリン酸緩衝生理食塩水(PBS)溶液を注入した対照群に分けた。
【0021】
末梢神経の再生動態の評価基準には、神経伝導速度や筋肉応答振幅などの神経生理学的パラメータ、ならびに有髄線維の数や毛細血管網密度などの組織学的検査所見が含まれていた。プラスミド構築物注射から56日目に、試験群の神経生理学的パラメータは対照群のものより優れていたが、無処置動物のものより有意に劣っていた。組織学的検査所見によれば、断面積単位当たりの有髄線維数は、対照群と比較して実験群で有意に高かったが、それにもかかわらず、四肢機能の有効な回復は観察されなかった。
【0022】
実験結果から、増殖因子の遺伝子配列を含むプラスミドをベースとする構築物の使用により末梢神経の再生に対する刺激効果が現れるが、その効果の強さは最適を下回ることが示された。本発明者らは、このことは主に研究に使用したプラスミド自体の欠点に起因すると考えている。遺伝子治療構築物の特性を改善するために、その構造の重要な変更を多数行った。第1に、ベクターを修飾し:タグ配列を除去し、カナマイシン耐性遺伝子を置換した。第2に、発現効率を高めるために、VEGF及びFGF2遺伝子(配列番号1)のコドン最適化cDNA配列を使用した。その後、コドン最適化プラスミドを用い、末梢神経損傷モデルにおいて多数の実験的研究を再度行った。末梢神経を縫合した直後に、遺伝子治療構築物を神経内に投与した。結果は外科的介入及び薬物投与から60日後に評価した(図1)。
【0023】
使用した全てのプラスミドDNAのうち、FGF‐2及びVEGFの遺伝子配列を含むコドン最適化2重カセットプラスミドで最良の結果が得られた。
【0024】
末梢神経再生を改善するために使用される遺伝子治療構築物pBud(Kan)‐VEGF‐FGF2の有効性に関する非臨床データに基づいて、臨床研究を開始した。その結果を下記に示す。
【0025】
1985年生まれの患者Bは、2011年4月4日、タタールスタン共和国のMoHの共和国臨床病院における外傷センターに入院し、以下のように診断された:右上腕の中央3分の1に位置する正中神経及び尺骨神経損傷の後遺症(図2)。
【0026】
既往歴から:2009年に、上腕の中央3分の1にガラスによる裂傷を受け、正中神経及び尺骨神経が損傷した。直ちに正中神経及び尺骨神経を端端縫合したが、運動機能及び感受性機能の両方は手術直後の期間では完全に喪失していた。リハビリテーション療法の経過からは目に見える結果はもたらされなかった。その後、7カ月後、運動及び感受性機能回復に改善の変化が見られなかったことから、2010年に正中神経及び尺骨神経の神経剥離術が行われた。術後経過観察では再生にわずかな変化が認められ、すなわち感受性の完全な欠如と同時に、手及び指の軽度の屈曲を特徴とする運動機能が現れたため、外科的処置を行うことを決定した。
【0027】
手術に先立って、2011年4月21日に患者を検査し、次のような結果が得られた:
栄養障害:
a)皮膚の状態:正常な色、指の温度低下、冷感の増加;
b)正常な腕と比較して、手及び前腕の筋肉の萎縮;2cm超(図2〜3);
c)爪の変化:低形成;
d)分泌機能(発汗):減少。
【0028】
神経による神経支配の自律領域における患者の感受性試験:
【0029】
【表1】
【0030】
【表2】
【0031】
運動機能試験
【0032】
【表3】
【0033】
手の把握パターン;手はあらゆる形態の把握が不能(図3〜4)。
【0034】
診断:2年前から持続している前腕の中央3分の1の正中神経及び尺骨神経の損傷。正中神経及び尺骨神経の縫合及び神神経剥離術後の状態(図5)。
【0035】
vegf及びfgf‐2遺伝子をコードするプラスミドDNAの神経内投与による正中神経及び尺骨神経の神経剥離術を含む操作を2011年4月26日に行われた。
【0036】
手術の実施:神経ブロック麻酔下で、手術野の3重治療の後、右上腕の内面に弓状の切開を施した。正中神経と尺骨神経の単離は技術的に困難であった。
【0037】
縫合線が見つかった。神経腫の症状は観察されなかったが、神経は瘢痕形成過程に関与し、周囲組織に接着していた。組み換えVEGF及びFGF‐2を含有するプラスミドをインスリン注射針により、2.5mlの生理食塩水溶液中、250μg/神経で注射した。注射は縫合領域ならびに近位及び遠位で、10cm間に施した(図6)。その後、2mlの2成分フィブリン糊「Tissucol」を単離神経に塗布した(図7)。止血。創傷縫合。ゴムチューブのドレナージを設置する。無菌ドレッシングを施す。石膏ギプスを施す。手術から1ヶ月後に再検査を実施した。
【0038】
2011年5月25日の身体検査の結果:栄養障害:
a)皮膚の状態:正常な色;
b)正常な腕と比較して、手及び前腕の筋肉の萎縮‐2cm超(図8);
c)爪の変化:低形成;
d)分泌機能(発汗):減少。
【0039】
神経による神経支配の自律領域における患者の感受性試験:
【0040】
【表4】
【0041】
【表5】
【0042】
運動機能試験
【0043】
【表6】
【0044】
手による把握パターン:手はあらゆる形態の把握が不能。
【0045】
手術から6か月後に定期検査を実施した。2012年11月15日の身体検査の結果:
栄養障害:
a)皮膚の状態:正常な色;
b)正常な腕と比較して、手及び前腕の筋肉の萎縮‐中程度(1〜2cm)、及び重度‐2cm超;
c)爪の変化:正常範囲内;
d)分泌機能(発汗):正常。
【0046】
神経による神経支配の自律領域における患者の感受性試験:
【0047】
【表7】
【0048】
【表8】
【0049】
運動機能試験
【0050】
【表9】
【0051】
手の把握パターン:
1)円柱形状把持‐YES
2)球状把持‐YES
3)フック把持(バッグの持ち手)‐YES
4)拳把持‐YES
5)チップ把握
a)末端反対側把持‐YES
b)(末端付近反対側把持‐NO)
6)側部把握
a)ピンチグリップ‐NO
b)(はさみグリップ‐「煙草」)‐NO。
【0052】
手術の1年後に、患者は定期検査を受けた。
2012年4月20日の身体検査の結果:
栄養障害:
a)皮膚の状態:正常な色;
b)正常な腕と比較して、手及び前腕の筋肉の萎縮‐中程度、1〜2cm;
c)爪の変化:正常範囲内;
d)分泌機能:正常範囲内。
【0053】
神経による神経支配の自律領域における患者の感受性試験:
【0054】
【表10】
【0055】
【表11】
【0056】
運動機能試験
【0057】
【表12】
【0058】
手の把握パターン:
1)円柱形状把持‐YES
2)球状把持‐YES
3)フック把持‐YES(図9
4)拳把持‐YES(図10
5)チップ把握:(図11〜13)
a)末端反対側把持‐YES
b)(末端付近反対側把持‐YES)
6)側部把握
a)ピンチグリップ‐YES
b)はさみグリップ‐YES。
【0059】
従って、臨床研究の結果から、四肢機能が遺伝子治療構築物の内部投与後1年で有意に改善したことが分かる。改善された四肢の機能的状態は、栄養障害の重症度の低下、正中神経及び尺骨神経の神経支配領域内の全種類の感受性の発達、ならびに運動機能の有意な改善として明らかになった。筋電図の結果によれば、母指球筋の応答振幅は1年間で0mVから5mVに増加し、対側四肢の値をほぼ達成した(図14及び15)。
【0060】
2重カセットプラスミドの使用の有効性は、末梢神経再生のより効果的な誘発を促進する2つの遺伝子VEGF及びFGF2の同時移入の実行可能性に起因する。コドン最適化プラスミド構造に導入された変化は、コードされた遺伝子の発現を有意に増加させ、末梢神経回復の有効性を促進する外傷中心にあるこれらの増殖因子の必要治療濃度を確保することを可能にする。従って、プラスミドpBud(Kan)‐coVEGF‐coFGF2を使用する場合に達成される臨床効果は、これら2つの増殖因子の併用及びそのコドン配列の最適化により得られたと考えられる。
【0061】
不都合にも、現段階では、上記の遺伝子治療構築物によって末梢神経再生誘導の機序を明確に決定することは不可能であり、更なる研究が必要である。しかし、末梢神経損傷の外科的治療の結果を改善するために上記構造物を使用する有効性が、実験及び臨床的観察において判定及び実証されている。
【0062】
2重カセットプラスミドpBud(Kan)‐coVEGF165‐coFGF2の配列番号1
<110> OOO≪НекстГен≫、LLC「NextGen」
<120> コドン最適化組み換えプラスミド、末梢神経再生のための刺激技術、損傷ヒト神経の治療様式
<160> 1
<170> PatentIn バージョン3.5
<211> 5701
<212> DNA
<213> 人工配列
<223> 発現プラスミド
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cattcaggctgcgcaactgttgggaagggcgatcggtgcgggcctcttcgctattacgcc 5700
a
【0063】
主要ベクトル要素:
カナマイシン耐性遺伝子‐1469〜2511
遺伝子FGF2cDNA(コドン組成により最適化された)‐699〜1166
遺伝子VEGF165cDNA(コドン組成により最適化された)‐3723〜4297
コザック配列‐695〜698及び3719〜3722。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14
図15
【配列表】
[この文献には参照ファイルがあります.J-PlatPatにて入手可能です(IP Forceでは現在のところ参照ファイルは掲載していません)]