【実施例】
【0047】
実施例1
Nrf2作用経路に対する効果
異なる薬剤、PB123、PB125、PB127、PB129及びPB131は、Nrf2活性化がルシフェラーゼ産生をもたらし、これがルシフェリン依存性化学発光によって検出されるように、容易に検出可能なルシフェラーゼ遺伝子の産生を駆動するよう既知のNrf2結合抗酸化剤応答配列を含むプロモーター/レポーターコンストラクトを安定的にトランスフェクトされた細胞株を処理するために、PB123、PB125、PB127、PB129及びPB131の組み合わせを使用することによってインビトロで示されたように、それぞれ強力かつ高いNrf2活性化を示す。
図4及び5に示すように、PB123、PB125、PB127、PB129及びPB131組み合わせによって、組織タイプに関わらず、トランスフェクトされた癌細胞株において強力なNrf2活性化が誘導される(乳房及び肝臓細胞データを示す)。
【0048】
これらの制御点には、制御点A:Keap1による結合及び阻害からのNrf2の解放;制御点B:Nrf2をリン酸化し活性化するキナーゼ等の酵素によるNrf2に対する作用;制御点C:遺伝子発現プロファイルを改善する他の転写因子の活性化;制御点D:核からのNrf2の輸出を制御するFyn等のメカニズムに対する作用;及び制御点E:SESN2/SQSTM1/ULK1によるKeap1の分解及びmTOR阻害が含まれるが、これらに限定されない。
図1を参照されたい。例えば、ローズマリー(カルノソール)、アシュワガンダ(ウィサフェリンA)及びルテオリンを含むPB125組み合わせは、Nrf2活性化経路の複数の制御点に作用する。ARE駆動ルシフェラーゼレポーター遺伝子を安定的にトランスフェクトされたHepG2細胞において、本発明者らは、Fynを阻害し(5μg/mlサラカチニブ;AZD0530、Srcファミリーキナーゼ阻害剤(Kaufman、Salazar et al.2015)により)、Fynの阻害が、他の食事サプリメントNrf2活性化因子(プロタンディム(Protandim))により生じたNrf2活性化を9倍まで増大させることを示した。対照的に、Fyn阻害はPB125誘導Nrf2活性化を更に増大させず、このことはプロタンディム(Protandim)等の他の食事Nrf2活性化因子が“シャットダウン経路”を活性化したままにする一方、PB125はこの経路を遮断し、より少量の食事サプリメントの組み合わせPB125によるNrf2活性化が可能であるように思われることを確認した。
【0049】
制御点の2つ以上に作用することにより、PB123又はPB125等の薬剤の組み合わせは、PB123又はPB125におけるコアNrf2活性化因子の三連構造に基づいた、関連した組み合わせであるPB127、PB129又はPB131等と共に、改善されたNrf2活性化及び遺伝子調節応答を提供し、活性薬剤の組み合わせの既知の特性に基づいて、また先行技術による教示に基づいて予測されたものよりも低い用量でそれを行う。PB123、125、PB127、PB129及びPB131中の活性成分は互いに相乗的に作用し、それによってNrf2活性化及びNrf2依存性遺伝子発現の量は、組み合わせ成分の方が、異なる細胞タイプにおいてさえも、同じ濃度におけるNrf2に対するそれらの個々の活性化に基づいて予測されたものよりも高い(
図6及び7)。驚くべき発見の1つは、他の成分に添加された比較的少量のルテオリンが、Nrf2活性化及び遺伝子調節を予測したよりも大きく増大させたことである。
【0050】
PB125のローズマリー(6.7%カルノソール)、アシュワガンダ(1%ウィサフェリンA)及びルテオリン(98%ルテオリン)の組み合わせ(30:10:4のローズマリー:アシュワガンダ:ルテオリンにおける)は、マウス固形飼料に添加されたPB125を35日間供給したマウスにおいて、Nrf2依存性遺伝子発現を増大させた。
図8及び9を参照されたい。
【0051】
PB125の植物化学物質成分を、ローズマリー抽出物(6%カルノソールにて特定)、アシュワガンダ抽出物(1%のウィサフェリンAにて特定)及びルテオリン(98%純度にて特定)にて標準化し、したがって100ppmが食事1g当たり6.83×10
−5mgのローズマリー抽出物、2.27×10
−5mgのアシュワガンダ抽出物及び9.43×10
−6mgのルテオリンに相当する。マウス食餌中のPB125は、Nrf2経路を活性化し(例えば、マウス肝臓におけるhmox1遺伝子発現の増大)、カタラーゼ活性を増大させる。対照食餌と比較して体重安定性に変化がないこと、一貫した食物摂取量、及び顕著な胃腸障害若しくは挙動の変化がないことによって証明されるように、マウスはPB125投薬に高い耐用性を示した。100ppmのPB125食餌は、マウスにおいて肝臓hmox1遺伝子発現の有意な増大を生じた(食餌消費から35日後に測定)(
図8)。
【0052】
PB125、PB127及びPB129中の個々の成分は、ヒト消費の長い歴史を有し、ヒト及び動物の両方の試験において安全であることが証明されている(Saller、Meier et al.2001、Roodenrys、Booth et al.2002、Aggarwal、Takada et al.2004、Boon及びWong 2004、Anadon、Martinez−Larranaga et al.2008、Zick、Djuric et al.2008、Johnson 2011、Chandrasekhar、Kapoor et al.2012、Theoharides、Asadi et al.2012、Taliou、Zintzaras et al.2013、Zhang、Gan et al.2013、Gonzalez−Vallinas、Reglero et al.2015、Kumar、Srivastava et al.2015、Nabavi、Braidy et al.2015、Petiwala及びJohnson 2015)。ローズマリー、アシュワガンダ、ショウガ、オオアザミ、バコパ・モンニエリ及びルテオリンは、様々な疾病において広範に試験されており、膨大な安全使用の記録を有する(Mishra、Singh et al.2000、Roodenrys、Booth et al.2002、Aggarwal、Takada et al.2004、Boon及びWong 2004)。ローズマリー(Rosmarinus officinalis)は、香辛料及び香味料として食物中で広く消費されている一般的な地中海草本である。また、ローズマリーは多様な疾患の処置のための伝統的な治療法に使用されている長い歴史を有し[1]、抗炎症性(Emami、Ali−Beig et al.2013)、抗酸化性(Klancnik、Guzej et al.2009、Raskovic、Milanovic et al.2014、Ortuno、Serrano et al.2015)及び抗菌性の利益(Del Campo、Amiot et al.2000、Bozin、Mimica−Dukic et al.2007)に重点を置いている。アシュワガンダ(Withania somnifera、インド人参(Indian winter cherry)又はインド人参(Indian ginseng)としても既知)は、顕花植物のナス科(Solanaceae family)の一員である。アシュワガンダは、南アジアにおいて何世紀にもわたって伝統的治療法に使用されており、歴史的に及び現在、免疫調節性(Khan、Subramaneyaan et al.2015)、抗腫瘍性(Rai、Jogee et al.2016)、神経性(Raghavan及びShah 2015)、抗炎症性(Kumar、Srivastava et al.2015)、抗酸化性(Priyandoko、Ishii et al.2011)及び他の利益(Wankhede、Langade et al.2015)に重点を置いている。ショウガは、疼痛、GI及び加齢関連の状態に対する安全使用の長い歴史を有し、酸化ストレスに対抗する利益の証拠を有している(Wang、Zhang et al.2014、Lakhan、Ford et al.2015、Wilson 2015)。シリマリンは、硬変を有するもの及びPB127又はPB129中で使用されるよりも遥かに高い用量(1日900mgまで)においてでも、良好な安全性プロファイルを有する(Saller、Meier et al.2001、Jacobs、Dennehy et al.2002)。バコパ・モンニエリは、PB129中で使用されるよりも高い用量で、記憶喪失のヒト試験において安全性が証明されており、また動物試験では、バコパ・モンニエリのいずれの成分に関しても有害な毒性作用は全く示されなかった(Mishra、Singh et al.2000、Roodenrys、Booth et al.2002)。ルテオリンは、多数の食物源(例えば、タマネギ、茶、リンゴ、ブロッコリー、オリーブ、セロリ、ホウレンソウ、オレンジ、オレガノ等)に由来する、ヒト食事中で通常消費されているバイオフラボノイドフラボン化合物であり、通常の食物源から、約1mg/日の典型的な食事摂取をもたらす(Chun、Chung et al.2007、Seelinger、Merfort et al.2008、Jun、Shin et al.2015、Kim、Park et al.2015、Nabavi、Braidy et al.2015)。ルテオリンは、食事サプリメントとして度々使用されており、その抗酸化性(Sun、Sun et al.2012)、神経性(Xu、Wang et al.2014)及び抗炎症性の利益(Seelinger、Merfort et al.2008、Taliou、Zintzaras et al.2013、Paredes−Gonzalez、Fuentes et al.2015)に重点を置いている。
【0053】
PB125の特性の一例として、本発明者らは、プロモーター−レポーターコンストラクトとして既知の、ARE Nrf2結合配列の複製によりそのプロモーター領域内に駆動されたルシフェラーゼ遺伝子のコンストラクトを安定的にトランスフェクトされた細胞株を培養した(Simmons、Fan et al.2011、Shukla、Huang et al.2012)。手短には、HepG2(ヒト肝臓)、AREc32(ヒト乳房)、MCF7(ヒト乳房)、A549(ヒト肺)、293T(ヒト腎臓)及びA172(ヒト脳)タイプの安定的にトランスフェクトされた細胞を、低密度で24−ウェルプレート内に播種し、10%CO
2と共に37°Cでインキュベートした。24時間後、細胞に様々な濃度のPB125を加えた。更に18時間インキュベートした後、細胞をそれらのウェル内で、3.5mMピロリン酸ナトリウムを含む100μlの溶解バッファで溶解して、ルシフェラーゼによる光出力を安定化した。細胞溶解物の20μlアリコートを小試験管に加え、背景発光に関してBD Monolight 3010ルミノメーター内に配置し、その後、50μlの1mMルシフェリンを試験管内に注入した。各サンプルについて10秒で積分した相対発光量を測定した。試験した肝臓、乳房、脳及び腎臓細胞タイプは、PB100系の組み合わせによる処理によって、Nrf2遺伝子活性化及びルシフェラーゼ発現を示した(
図10)。
【0054】
PB125処理により誘導される細胞保護メカニズムの一例として、本発明者らは、PB125で処理した細胞における遺伝子上方調節を調べた。手短には、培養したHepG2肝臓細胞を、PB125を用いて8マイクログラム/mL濃度で18時間処理した後、RNeasy Total RNA Isolation Kit(QIAGEN Inc.Valencia、California、USA)を使用してHepG2細胞から総RNAを抽出した。各サンプルの濃度を260nm(A260)における吸収に基づいて決定した。各サンプルの純度を、A260対A280の比に基づいて決定した。1.9〜2.1の範囲は、純粋であると見なした。全RNAサンプルの完全性は、Agilent 2200 Tape Stationにより確認した。cDNA合成キット(Affymetrix)を使用して全RNA(250ng)を二本鎖cDNA(ds−cDNA)に変換した。T7 RNAポリメラーゼプロモーターを含むオリゴ−dTプライマーを使用した。次いで、ds−cDNAを精製し、精製ビーズ(Affymetrix)を使用することにより回収した。次に、RNA Transcript Labeling Kit(Affymetrix)を使用してインビトロ転写を行って、ビオチン標識cRNAを生成した。RNeasyアフィニティーカラム(Qiagen)を使用してビオチン標識cRNAを精製した。オリゴヌクレオチドアレイに対する最適なハイブリダイゼーションを確実にするために、cRNAを断片化した。断片化は、cRNA断片がcRNAを断片化バッファ中で94°Cで35分間インキュベートすることにより、長さ50〜200塩基となるように行った。次いで、サンプルを、0.01% Tween 20の存在下、100mM MES、1 M Na+及び20mM EDTAを含むハイブリダイゼーション溶液に加えた。断片化cRNAの最終濃度は0.05μg/μLであった。ハイブリダイゼーションは、200uLのサンプルを、GeneChip(登録商標)Hybridization Oven 640(Affymetrix)を使用して、AffymetrixGeneChip(登録商標)PrimeView(商標)ヒト遺伝子発現アレイ(Affymetrix Inc.、Santa Clara、California、USA)に対して45°Cで16時間インキュベートすることにより行った。ハイブリダイゼーション後、ハイブリダイゼーション溶液を除去し、GeneChip(登録商標)Fluidics Station 450(Affymetrix)を使用してアレイを洗浄し、ストレプトアビジン−フィコエリトリンで染色した。GeneChip Scanner 3000(Affymetrix)を使用してアレイを2.5〜3マイクロメートルの分解能で読み取った。各遺伝子を転写物当たり11までのプローブ及び多数の対照プローブの使用により表した。Command Console GeneChipソフトウェアプログラムを使用して、アレイ上の全遺伝子に関する発現の強度を決定した。この実験では、HepG2細胞のPB125処理による遺伝子の誘導倍数(fold−induction)を、PB125等のいずれの刺激も加えなかった培養溶液中の対照HepG2細胞において観察された平均強度と比較して計算した。表1に示すように、PB125により上方調節された遺伝子には、多様なNrf2調節抗酸化剤、抗炎症性、細胞ストレス応答及び他の保護遺伝子が含まれた。これらの遺伝子には、例えば、GSH産生及び再生、鉄隔離、GSH利用、チオレドキシン(TXN)産生、再生及び利用等に関与する遺伝子が含まれる。表1は、PB125により上方調節される関連する遺伝子の例を列挙する。要約すれば、この例は、PB125による細胞保護のメカニズムが、Nrf2細胞シグナル伝達経路の活性化に関与することを支持する。
表1 遺伝子マイクロアレイ分析は、PB125が多数のNrf2関連遺伝子、並びに抗酸化剤、抗炎症性及び他の細胞保護効果に関連した遺伝子を調節することを明らかにした。
【表1】
【0055】
PB125処理により誘導される抗炎症メカニズムの一例として、本発明者らは、PB125で処理し、細菌リポ多糖内毒素(LPS)で刺激した初代細胞におけるサイトカインレベルを調べた。マウス腹腔マクロファージを、1週間の腹腔内へのチオグリコレートによる処理、次いで約700万のマクロファージの洗浄回収後に獲得した。細胞のアリコートを蒔き、エタノール対照(PB125に一致させるため0.1%)又はPB125(5ug/mL)で16時間処理した後、リポ多糖(100ng/mL)又はビヒクル(負の対照)で5時間刺激した。定量的PCR分析のために細胞から全RNAを単離して、TNFα(腫瘍壊死因子−α)及びIL−1β(インターロイキン−1β)遺伝子発現を測定し、18sレベルに正規化した。注目すべきことに、PB125処理はプロ炎症性サイトカインTNFα及びIL−1βのLPS誘導発現を劇的に低下させた。
図11を参照されたい。
【0056】
PB125のローズマリー(6.7%のカルノソール)、アシュワガンダ(1%のウィサフェリンA)及びルテオリン(98%のルテオリン)の組み合わせ(30:10:4のローズマリー:アシュワガンダ:ルテオリンにおける)は、2人の正常な対照対象の口腔細胞サンプルと比較して、1日60mgのPB125を経口摂取したヒト対象由来の口腔細胞サンプル中において、GCLM遺伝子のNrf2依存性遺伝子発現を増大させた(ヒトGCLM特異的プライマー(フォワードプライマー:TTGCCTCCTGCTGTGTGATG(SEQ ID NO.1)、リバースプライマー:GTGCGCTTGAATGTCAGGAA)(SEQ ID NO.2)を使用した、精製RNAに対する定量的RT−PCRによりアッセイした。GAPDHに正規化し、相対倍数変化(fold change)は2^(デルタデルタCt)法により計算した。
図13を参照されたい。
【0057】
本発明を支持する追加のデータとして、本発明者らは、ローズマリー、ショウガ、アシュワガンダ及びルテオリン成分の驚くべき相乗作用の量を見出した。例えば、低濃度のルテオリンは、ローズマリー抽出物及びショウガ抽出物の組み合わせと相乗作用して、Nrf2を活性化する。本発明では、他の薬剤を、それらがNrf2活性化機能を妨げないことを条件として、Nrf2活性化の組み合わせに添加することができる。本発明者らは、シリマリン及びバコサイド成分が、ローズマリー、ショウガ、アシュワガンダ及びルテオリン成分のNrf2活性化に拮抗しないことを見出した。
【0058】
この実験を他の方法で継続し、0〜10ug/mL及び0〜50ug/mL範囲におけるPB125処理物を2時間の暴露時間後に洗い流し、新鮮な細胞培地で置き換えた、HepG2細胞の処理から17、24、41及び48時間後に測定したルシフェラーゼRLUは、ルシフェラーゼのNrf2駆動産生は、17時間で最大となった後、処理から48時間後にほぼベースラインレベルに急速に低下することを示した。
【0059】
培養HepG2細胞に対する24時間毎に1回の2時間の暴露による反復処理と、24時間後の読み取りにより、PB125によるNrf2活性化は24〜48時間の間に徐々に消え、細胞はPB125で再度処理すれば尚活性化し得ることが示された。
【0060】
PB123又はPB125処理により誘導された抗炎症メカニズムの一例として、本発明者らは、PB123又はPB125で処理し、細菌リポ多糖内毒素(LPS)で刺激した初代ヒト肺動脈内皮細胞(HPAEC)における遺伝子発現及びサイトカインレベルを調べた。LPS刺激は、炎症関連遺伝子の発現を誘導し、この上方調節は、PB123又はPB125による処理によって減弱された。表2は、LPS処理により最も大きく上方調節された40遺伝子を示し、PB123処理及びPB125処理の両方がLPS誘導遺伝子発現を減弱したことを示す。LPS刺激は、HPAEC細胞からのプロ炎症性インターロイキン−6(IL6)タンパク質の放出を増加させ、この増加はPB125による処理によって減弱された。
図12を参照されたい。
表2 遺伝子マイクロアレイ分析は、PB123及びPB125が抗炎症性効果を有することを明らかにした。PB123及びPB125の両方は、LPSによって最も大きく上方調節された40遺伝子のLPS誘導発現シグナルを低下させた。
【表2】
【0061】
実施例2
PB125
本開示の一実施形態は、ローズマリー抽出物(5〜50%のカルノソールにて特定)、アシュワガンダ抽出物(0.5〜10%のウィサフェリンAにて特定)及びルテオリン10〜100%のルテオリンにて特定)の、30:10:6、30:10:5、30:10:4又は30:10:1の質量比における組み合わせであり、この組み合わせのヒト1日用量は、表3に示すように、42〜1050mgの範囲である。
表3 成分に関して特定された組成物、及びヒトに対するPB125の1日用量範囲
【表3】
【0062】
実施例3
PB127
本開示の別の実施形態は、ローズマリー抽出物(5〜10%のカルノソールにて特定)、ショウガ抽出物(1〜10%の6−ショウガオール及び/又は10〜25%の6−ギンゲロールにて特定)、ルテオリン(90〜100%のルテオリンにて特定)及びオオアザミ抽出物(50〜90%のシリマリンにて特定)の、それぞれ10:5:1:30の質量比におけるPB127組み合わせであり、この組み合わせのヒト1日用量は、表4に示すように、46〜920mgの範囲である。
表4 成分に関して特定された組成物、及びヒトに対するPB127の1日用量範囲
【表4】
【0063】
実施例4
PB129
本開示の別の実施形態は、ローズマリー抽出物(5〜10%のカルノソールにて特定)、ショウガ抽出物(1〜10%の6−ショウガオール及び/又は10〜25%の6−ギンゲロールにて特定)、ルテオリン(0〜100%のルテオリンにて特定)、オオアザミ抽出物(50〜90%のシリマリンにて特定)及びバコパ・モンニエリ抽出物(10〜60%のバコサイドにて特定)の、それぞれ10:5:1:30:48の質量比におけるPB129組み合わせであり、この組み合わせのヒト1日用量は、表5に示すように、94〜1820mgの範囲である。
表5 成分に関して特定された組成物、及びヒトに対するPB129の1日用量範囲
【表5】
【0064】
実施例5
PB123
本開示の別の実施形態は、ローズマリー抽出物(5〜10%のカルノソールにて特定)、ショウガ抽出物(1〜10%の6−ショウガオール及び/又は10〜25%の6−ギンゲロールにて特定)、ルテオリン(90〜100%のルテオリンにて特定)の、それぞれ10:5:1の質量比におけるPB123組み合わせであり、この組み合わせのヒト1日用量は、表6に示すように、16〜320mgの範囲である。
表6 成分に関して特定された組成物、及びヒトに対するPB123の1日用量範囲
【表6】
【0065】
実施例6
PB131
本発明の別の実施形態は、ローズマリー抽出物(5〜10%のカルノソールにて特定)、ショウガ抽出物(1〜10%の6−ショウガオール及び/又は10〜25%の6−ギンゲロールにて特定)、ルテオリン(90〜100%のルテオリンにて特定)及びバコパ・モンニエリ抽出物(10〜60%のバコサイドにて特定)の、それぞれ10:5:1:48の質量比におけるPB131組み合わせであり、この組み合わせのヒト1日用量は、表7に示すように、64〜1220mgの範囲である。
表7 成分に関して特定された組成物、及びヒトに対するPB131の1日用量範囲
【表7】
【0066】
本出願全体を通して引用され又は下記に列挙され得る、引用した全ての参考文献(文献参照、特許、特許出願及びウェブサイトを含む)の内容は、あらゆる目的のためにその全体が参照により本開示に明白に組み込まれる。本開示は、別段の指示がない限り、当該技術分野にて周知の微生物学、分子生物学及び細胞生物学の従来の技術を使用することができる。
【0067】
開示した方法及び系は、本明細書の範囲から逸脱することなく変更することができる。上記の記載に含まれ、又は添付の図面に示される事項は、例示として解釈されるべきであり、限定を意味するものではないことに留意するべきである。
【0068】
参考文献のリスト
以下の参考文献、特許及び特許出願公開は、本開示に引用され、又は本開示に関連するものである。以下に列挙した全ての文書は、本開示全体を通して引用した他の研究論文、特許及び特許出願公開と共に、完全な内容が本明細書に再現されるが如く、参照により本明細書に組み込まれる。
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