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特許7437855遺伝性シスタチンCアミロイド血管症(HCCAA)および異常なアミロイド沈着を伴う他の神経変性障害の治療のための組成物および方法
(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】
(24)【登録日】2024-02-15
(45)【発行日】2024-02-26
(54)【発明の名称】遺伝性シスタチンCアミロイド血管症(HCCAA)および異常なアミロイド沈着を伴う他の神経変性障害の治療のための組成物および方法
(51)【国際特許分類】
   A61K 45/00 20060101AFI20240216BHJP
   A61P 9/00 20060101ALI20240216BHJP
   A61P 25/28 20060101ALI20240216BHJP
   A61P 43/00 20060101ALI20240216BHJP
   A61P 29/00 20060101ALI20240216BHJP
   A61P 25/16 20060101ALI20240216BHJP
   A61P 25/14 20060101ALI20240216BHJP
   A61K 38/06 20060101ALI20240216BHJP
   A61K 31/351 20060101ALI20240216BHJP
   A61K 31/713 20060101ALI20240216BHJP
   A61K 38/48 20060101ALI20240216BHJP
   A61K 31/197 20060101ALI20240216BHJP
   G01N 33/68 20060101ALI20240216BHJP
   G01N 33/50 20060101ALI20240216BHJP
【FI】
A61K45/00
A61P9/00
A61P25/28
A61P43/00 101
A61P43/00 111
A61P43/00 121
A61P29/00
A61P25/16
A61P25/14
A61K38/06
A61K31/351
A61K31/713
A61K38/48
A61K31/197
G01N33/68
G01N33/50 Q
【請求項の数】 9
(21)【出願番号】P 2020513583
(86)(22)【出願日】2018-09-07
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2020-11-19
(86)【国際出願番号】 US2018049884
(87)【国際公開番号】W WO2019051182
(87)【国際公開日】2019-03-14
【審査請求日】2021-09-03
(31)【優先権主張番号】62/555,496
(32)【優先日】2017-09-07
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
【前置審査】
(73)【特許権者】
【識別番号】301040958
【氏名又は名称】ザ・チルドレンズ・ホスピタル・オブ・フィラデルフィア
【氏名又は名称原語表記】THE CHILDREN’S HOSPITAL OF PHILADELPHIA
(74)【代理人】
【識別番号】100104411
【弁理士】
【氏名又は名称】矢口 太郎
(72)【発明者】
【氏名】ハコナルソン、ハコン
(72)【発明者】
【氏名】グティエレス-ウスキザ、アルヴァロ
(72)【発明者】
【氏名】マーチ、マイケル
【審査官】井上 能宏
(56)【参考文献】
【文献】Brain Research Bulletin,2017年04月,Vol. 131,p. 142-149
【文献】ACS Chem. Neurosci.,2012年,Vol. 3,p. 204-210
【文献】Molecular Mechanisms in Amyloid Disorders. Novel Treatment Options in Hereditary Cystatin C Amyloid Angiopathy.,Lund University,2013年,〈URL:https://lucris.lub.lu.se/ws/portalfiles/portal/3944475/4017167.pdf〉[2022年8月30日検索]
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
A61K
JSTPlus/JMEDPlus/JST7580(JDreamIII)
CAplus/MEDLINE/EMBASE/BIOSIS(STN)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
遺伝性シスタチンCアミロイド血管症(HCCAA)を治療するための薬剤を調製するための使用であって、前記薬剤は患者におけるアミロイド沈着を破壊し、それにより疾患症状を軽減し、前記薬剤は少なくとも1つの抗酸化剤であり
前記少なくとも1つの抗酸化剤は、グルタチオン、N-アセチルシステイン、またはそれらの誘導体からなる群から選択され、NAC-アミド、NAC-エチルエステル、および亜鉛メルカプチドN-アセチルシステインカルボキシレート塩から選択される、使用。
【請求項2】
請求項1記載の使用において、前記HCCAAは、変異シスタチンCによって引き起こされる、使用。
【請求項3】
請求項2記載の使用において、前記変異シスタチンCは、L68QシスタチンCを含む、使用。
【請求項4】
請求項1~のいずれか1項に記載の使用において、さらに、皮膚中のアミロイド-シスタチンタンパク質凝集体の減少を評価するために、治療後に前記対象に対して皮膚生検が実施される、使用。
【請求項5】
請求項1~のいずれか1項に記載の使用において、イオノフォアの投与および/または抗炎症剤の投与をさらに含み、前記抗炎症剤は、1またはそれ以上のコルチコステロイド、アスピリン、セレコキシブ、ジクロフェナク、ジフルニサル、エトドラク、イブプロフェン、インドメタシン、ケトプロフェン、ケトロラク、ナブメトン、ナプロキセン、オキサプロジン、ピロキシカム、サルサレート、スリンダク、トルメチン、インターロイキン(IL)-1受容体拮抗薬、IL-4、IL-6、IL-10、IL-11、IL-13、IL-1のサイトカイン受容体、腫瘍壊死因子-α、IL-18、およびそれらのバイオシミラーからなる群から任意に選択される、使用。
【請求項6】
請求項1記載の使用において、1またはそれ以上のグルタチオン、siRNA、モネンシン、パパイン、カテプシンB、およびファルシパインの投与を含む、使用。
【請求項7】
請求項1記載の使用において、アミロイド沈着レベルについて前記患者が監視される、使用。
【請求項8】
医薬組成物であって、薬学的に許容される担体中に、遺伝性シスタチンCアミロイド血管症(HCCAA)を治療するための抗酸化剤として作用する有効量の薬剤および/または還元剤を含み、
前記薬剤が、グルタチオン、N-アセチルシステイン、またはそれらの誘導体からなる群から選択され、NAC-アミド、NAC-エチルエステル、および亜鉛メルカプチドN-アセチルシステインカルボキシレート塩から選択される少なくとも1つの抗酸化剤である、医薬組成物。
【請求項9】
請求項記載の医薬組成物において、前記医薬組成物がさらに、1またはそれ以上のイオノフォア、抗炎症剤またはプロテアーゼを含む、医薬組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この出願は、2017年9月7日に出願された米国仮出願第62/555,496号の優先権を主張し、その内容全体は、参照により完全に記載されるように本明細書に組み込まれる。
【0002】
本発明は、血管障害の分野に関し、最も顕著には、病原性原線維形成に関連する脳アミロイド血管症および神経変性障害を含む。より具体的には、本発明は、異常な線維形成に関連する疾患、特に遺伝性シスタチンCアミロイド血管症(HCCAA)およびアルツハイマー病の治療および管理に有用な組成物および方法を提供する。
【背景技術】
【0003】
本発明が関係する最新技術を説明するために、本明細書を通じていくつかの刊行物および特許文献が引用される。これらの引用のそれぞれは、完全に記載されるように参照により本明細書に組み込まれる。
【0004】
遺伝性シスタチンCアミロイド血管症(HCCAA)は、ヒトシスタチンC(hCC;L68Q-hCC)のロイシン68からグルタミンへの変異体によって引き起こされる優性遺伝疾患である。HCCAAは、中枢神経系(CNS)の血管壁にアミロイド沈着物が形成される疾患のグループである脳アミロイド血管症(CAA)として分類される。HCCAAは、その強い脳症状のためにCAA障害として正しく分類されるが、hCC沈着は全身性であり、他の内臓にも見られる。突然変異のほとんどの保因者は、20歳代の微小梗塞と脳出血を患い、若年成人の麻痺、認知症、死亡に至り、平均寿命は30年である。2-6ヒトの死後研究では、hCCがすべての脳領域、灰白質、白質同様、最も顕著なのは動脈と細動脈である。
【0005】
シスタチンスーパーファミリーに属するシステインプロテアーゼ阻害剤であるヒトシスタチンCは、分泌型2シスタチンであり、すべての有核ヒト細胞で発現し、すべての組織および体液で、特に脳脊髄液で特に高濃度で検出される。2、7-9hCCは、特徴的なhCCフォールドに起因する複数の結合モチーフを介した相互作用により、パパインやレグマインなどのシステインプロテアーゼを阻害する。9-11その通常のコンフォメーションは、5本鎖のβシートに折りたたまれたポリペプチドで構成されており、中央のαヘリックスを部分的に包み込まれる。N末端セグメントと2つのヘアピンループがタンパク質のエッジを構築し、システインプロテアーゼの活性部位に結合し、タンパク質分解活性をブロックする。12-14ロイシン68のグルタミン酸への変異により、ベータシートとアルファヘリックスの間のパッキングが不安定になり、分子が開くようになる。2つのこのような開いたhCC分子は互いに相互作用することができ、各分子のヘリックスは他方のベータシートと相互作用し、結果として生じる二量体は、ドメイン交換の産物であると言われる。15-17さらに、伝播ドメイン交換と呼ばれるプロセスにより、分子の長い鎖が構築され、各分子の遊離ドメインが新しいhCCモノマーと相互作用する。18タンパク質の凝集は、アミロイド線維と呼ばれる高度に秩序化された病原性線維凝集体の形成につながり、19、20HCCAAだけでなく、アルツハイマー病、パーキンソン病、クロイツフェルト・ヤコブ病、ハンチントン病および他のCAAsなどの広範囲の神経変性疾患にも関与する。20
【0006】
シスタチンC沈着物で観察されるアミロイド成熟の程度は、組織間で異なることが示される(すなわち、脳よりも皮膚の成熟が顕著ではない)。21皮膚の沈着物はアミロイド線維ではないが、突然変異保因者の皮膚は、症候性保因者が無症候性保因者よりも皮膚でhCC免疫反応性のレベルが有意に高いことを示した。皮膚のhCC沈着量がCNSの疾患の進行と関連していたという事実は、皮膚生検が疾患の進行を評価するために使用でき、したがって治療的介入の評価に使用できることを示す。22
【0007】
異なる病原性アミロイド形成性タンパク質のタンパク質オリゴマーは、HCCAAおよび他の疾患の原線維形成段階に先行するが、HCCAAについては、そのようなオリゴマーが病原性原線維に直接つながるかどうか、または原線維の集合がモノマーから最も急速に発生するかどうかは不明である。23アミロイド産生タンパク質の凝集を減少させる薬物は、いくつかのタイプのアミロイドーシスで発生することが知られている毒性オリゴマーの形成を減少させる可能性がある。24、25以前の調査では、hCCのドメインスワッピングの防止がHCCAAの治療に使用される可能性があることが示唆されて来た。24WT hCCおよびL6Q-hCCは、鎖内安定化ジスルフィド結合を有し、二量体またはアミロイド原線維のいずれかを形成する可能性のあるドメインスワッピングを防止する。26これらの結果は、生理学的に正常で可溶性のタンパク質から有毒なオリゴマーおよび不溶性原線維への移行を引き起こす分子メカニズムの知識は、治療戦略の開発に不可欠であることを示唆する。
【0008】
オストナーらはこれまでに、さまざまなアプローチを通じて、hCCモノマーの重合を防止すること、多量体種を破壊または除去することを試みてきた。24修飾され安定化されたhCCモノマーは、ドメインスワッピングの防止が凝集を防ぐことを実証するために使用されてきた。抗体は、ドメイン交換された二量体のhCCに対して特異的に産生される。これらの抗体は、サイズ排除クロマトグラフィーを使用して、患者の血漿から単量体ではなくhCCの二量体を特異的に除去することができた。27化合物のハイスループットスクリーニングは、二量体化を防ぐ分子を見つけるために努力がなされ、US Drug Collection(1040のFDA承認化合物で構成され、(ワールドワイドウェブ.msdiscovery.com/usdrug.htmlで見つけられる)。24このアプローチでは、細菌で生成された大量の精製hCCタンパク質が必要であり、ダイマー形成を阻害するものとして特定された化合物の大部分は、生物での治療と見なすには高すぎる濃度で使用されていた。
【0009】
明らかに、HCCAAを治療するための改善された方法および組成物が必要である。
この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、以下のものがある(国際出願日以降国際段階で引用された文献及び他国に国内移行した際に引用された文献を含む)。
(先行技術文献)
(特許文献)
(特許文献1) 米国特許出願公開第2009/0143433号明細書
(特許文献2) 米国特許出願公開第2003/0022243号明細書
(特許文献3) 米国特許出願公開第2018/0086817号明細書
(特許文献4) 国際公開第2009/012571号
(特許文献5) 欧州特許出願公開第1774972号明細書
(特許文献6) カナダ国特許出願公開第2357053号明細書
(特許文献7) 国際公開第2012/177997号
(特許文献8) 国際公開第2011/149917号
(特許文献9) 国際公開第2007/134449号
(非特許文献)
(非特許文献1) International Search Report,search completed November 16, 2018, issued in corresponding International Application No. PCT/US2018/049884, filing date September 7, 2018.
(非特許文献2) Extended European Search Report, dated March 25 2021, issued in corresponding European Patent Application No. 18855099.0, filing date September 7, 2018.
(非特許文献3) SHAHIDI, SIAMAK et al.,"Influence of N-acetyl cysteine on beta-amyloid-induced Alzheimer's disease in a rat model: A behavioral and electrophysiological study," Brain Research Bulletin, Vol.131, May 1, 2017, pp.142-149.
(非特許文献4) OSTNER, GUSTAV,"Molecular Mechanisms in Amyloid Disorders. Novel Treatment Options in Hereditary Amyloid Cystatin C," Division of Clinical Chemistry and Pharmacology, Faculty of Medicine, Lund University, September 14, 2013.
(非特許文献5) "Clinical Trials Register EudraCT Number: 2017-004776-56," September 19, 2018, EU Clinical Trials Register, Retrieved from the Internet: URL:https://www.clinicaltrialsregister.eu/ctr-search/trial/2017-004776-56/IS [retrieved on 2020-11-24].
(非特許文献6) HEAD, ELIZABETH et al.,"A Combination Cocktail Improves Spatial Attention in a Canine Model of Human Aging and Alzheimer's Disease," Journal of Alzheimer's Disease, Vol.32, No.4, 2012, pp.1029-1042.
(非特許文献7) SNORRADOTTIR, ASBJORG OSK et al.,"Pathological changes in basement membranes and dermal connective tissue of skin from patients with hereditary cystatin C amyloid angiopathy," Laboratory Investigation, Vol.97, No.4, April 2017, pp.383-394.
(非特許文献8) HARA, Y. et al.,"Evaluation of the Neuroprotective Potential of N-Acetylcysteine for Prevention and Treatment of Cognitive Aging and Dementia," The Journal of Prevention of Alzheimer's Disease, Vol.4, No.3, 2017, pp.201-206.
(非特許文献9) WANG, JUN et al., "Grape-Derived Polyphenolics Prevent ABeta Oligomerization and Attenuate Cognitive Deterioration in a Mouse Model of Alzheimer's Disease," The Journal of Neuroscience, Vol.28, No.25, June 18, 2008, pp.6388-6392.
(非特許文献10) FU, AI-LING et al.,"Protective Effect of N-Acetyl-L-Cysteine on Amyloid Beta-Peptide-Induced Learning and Memory Deficits in Mice," Brain Research, Vol.1109, No.1, September 13, 2006, pp.201-206. DOI:10.1016/j.brainres.2006.06.042.
(非特許文献11) WANG, RUI et al.,"N-Acetylcysteine Prevents 4-Hydroxynonenal- and Amyloid-beta-lnduced Modification and Inactivation of Neprilysin in SH-SY5Y Cells," Journal of Alzheimer's Disease, Vol.19, No.1, 2010, pp.179-189.
(非特許文献12) ASGEIRSSON, BJARNI et al.,"Hereditary cystatin C amyloid angiopathy: monitoring the presence of the Leu-68-Gln cystatin C variant in cerebrospinal fluids and monocyte cultures by MS," The Biochemical Journal, Vol.329, No.3, February 1, 1998, pp.497-503.
(非特許文献13) SWEENEY, PATRICK et al.,"Protein misfolding in neurodegenerative diseases: implications and strategies," Translational Neurodegeneration, Vol.6, No.6, 2017, pp.1-13.
(非特許文献14) ABRAHAMSON, MAGNUS et al.,"Increased body temperature accelerates aggregation of the Leu-68-Gln mutant cystatin C, the amyloid-forming protein in hereditary cystatin C amyloid angiopathy", Proceedings of the National Academy of Sciences USA, Vol.91, February 1994, pp.1416-1420.
(非特許文献15) BOCOCK, JEFFREY P.et al.,"Human proteoglycan testican-1 inhibits the lysosomal cysteine protease cathepsin L," European Journal of Biochemistry, Vol.270, 2003, pp.4008-4015.
(非特許文献16) GIUSTARINI, DANIELA et al.,"N-Acetylcysteine ethyl ester (NACET): A novel lipophilic cell-permeable cysteine derivative with an unusual pharmacokinetic feature and remarkable antioxidant potential," Biochemical Pharmacology, Vol. 84, 2012, pp.1522-1533.
(非特許文献17) JACKOWSKI, ANDRE,"Neural injury repair: hope for the future as barriers to effective CNS regeneration become clearer," British Journal of Neurosurgery, Vol.9, 1995, pp.303-317.
(非特許文献18) KONARKOWSKA, BARBARA et al., "Thiol reducing compounds prevent human amylin-evoked cytotoxicity," FEBS Journal, Vol.272, 2005, pp.4949-4959.
(非特許文献19) LEE, SOOYEON et al.,"Lysosomal Proteolysis Inhibition Selectively Disrupts Axonal Transport of Degradative Organelles and Causes an Alzheimer's-Like Axonal Dystrophy," The Journal of Neuroscience, Vol.31, No.21, May 25, 2011, pp. 7817-7830.
(非特許文献20) LEVY, EFRAT et al.,"Stroke in Icelandic Patients with Hereditary Amyloid Angiopathy is Related to a Mutation in the Cystatin C Gene, an Inhibitor of Cysteine Proteases," Journal of Experimental Medicine, Vol.169, May 1989, pp.1771-1778.
(非特許文献21) OSTNER, GUSTAV et al.,"High throughput testing of drug library substances and monoclonal antibodies for capacity to reduce formation of cystatin C dimers to identify candidates for treatment of hereditary cystatin C amyloid angiopathy," Scandinavian Journal of Clinical & Laboratory Investigation, Vol.71, 2011, pp.676-682.
(非特許文献22) PALSDOTTIR, ASTRIDUR et al., "A Drastic Reduction in the Life Span of Cystatin C L68Q Carriers Due to Life-Style Changes during the Last Two Centuries," PLoS Genetics, Vol.4, No.6, e1000099, June 2008, pp.1-7.
(非特許文献23) SNORRADOTTIR, ASBJORG OSK et al.,"Deposition of collagen IV and aggrecan in leptomeningeal arteries of hereditary brain haemorrhage with amyloidosis," Brain Research, Vol.1535, 2013, pp.106-114.
(非特許文献24) SNORRADOTTIR, ASBJORG OSK et al.,"Parenchymal cystatin C focal deposits and glial scar formation around brain arteries in Hereditary Cystatin C Amyloid Angiopathy," Brain Research, Vol.1622, 2015, pp.149-162.
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明によれば、アミロイド沈着症を治療する方法は、有効量の少なくとも1つの抗酸化剤を患者に送達することを含み、前記抗酸化剤は前記アミロイド沈着を破壊し、それにより疾患症状を軽減する。アミロイド沈着症には、例えば、遺伝性シスタチンCアミロイド血管症(HCCAA)、アルツハイマー病、パーキンソン病、クロイツフェルト・ヤコブ病、ハンチントン病、およびオランダ型の脳アミロイド血管症などが含まれる。特定の実施形態では、アミロイド疾患は、変異シスタチンCによって引き起こされるHCCAAである。他の実施形態では、変異シスタチンCは、L68QシスタチンCを含む。上記の方法で使用するための好ましい抗酸化剤には、グルタチオン、N-アセチルシステイン、またはその誘導体を含むがこれに限定されない。特定の実施形態では、誘導体は、NAC-アミド、NAC-エチルエステルおよび亜鉛メルカプチドN-アセチルシステインカルボキシレート塩から選択される。
【0011】
別の態様では、それを必要とするヒト対象における遺伝性シスタチンCアミロイド血管症(HCCAA)の治療方法が提供される。例示的な方法は、薬学的に許容される担体中の有効量のN-アセチルシステインまたはその機能的誘導体の対象への投与を含み、投与はアミロイド-シスタチンタンパク質凝集体を減少させ、それによりHCCAAの症状を緩和するのに有効である。特定の実施形態において、NAC誘導体は、NAC-アミド、NAC-エチルエステルおよび亜鉛メルカプチドN-アセチルシステインカルボキシレート塩から選択される。本方法は、皮膚のアミロイド-シスタチンタンパク質凝集体の減少を評価するために、または血清または血漿中のシスタチンCモノマー、ダイマーまたはオリゴマー、または尿中に排出されたモノマーの量を測定するために、治療後に前記対象に対して皮膚生検を実施することを任意で伴い得る。
【0012】
別の態様では、この方法は、アミロイド沈着症状を緩和する追加の薬剤の投与を伴うことがある。これらには、1またはそれ以上のイオノフォア、1またはそれ以上の抗炎症剤、および1またはそれ以上のプロテアーゼが含まれるが、これらに限定されない。他の実施形態において、シスタチンCコード配列に向けられたsiRNAは、変異対立遺伝子を選択的にブロックするために投与される。
【0013】
本発明の別の態様では、それを必要とするヒト対象における病原性細動タンパク質凝集体に関連する神経変性障害の治療方法が開示される。例示的な方法は、有効量のN-アセチルシステインまたはその機能的誘導体を薬学的に許容される担体に入れて対象に投与することを含み、投与は前記タンパク質原線維凝集体を減少させ、それにより神経変性障害の症状を緩和するのに有効である。特定の実施形態では、障害は、アルツハイマー病、パーキンソン病、クロイツフェルト・ヤコブ病、ハンチントン病、およびオランダ型などの脳アミロイド血管症(CAA)の他の型から選択される。
【0014】
特定の実施形態では、上記の方法は、アミロイド沈着レベルについて前記患者を監視することを含む。
【0015】
本発明のさらに別の態様では、アミロイド-シスタチンタンパク質凝集体形成を変化させる治療薬を同定する方法が提供される。変異体hCCタンパク質をコードする核酸を発現する細胞を提供することを含む例示的な方法であり、前記変異体はアミロイド-シスタチンタンパク質凝集体の形成を引き起こし、hCC変異を欠くhCCタンパク質を発現する細胞を提供する。両方の細胞集団を試験薬と接触させ、その薬が野生型タンパク質を発現する細胞と比較して変異体を発現する細胞のアミロイド-シスタチンタンパク質凝集体の形成を変化させるかどうかを判断するために評価され、それによりアミロイド-シスタチンタンパク質の凝集を変化させる薬剤を特定する。そのように特定された薬剤は、HCCAAまたは異常な原線維形成に関連する他の障害の治療に対して効力を有するべきである。
【0016】
また、薬学的に許容される担体中に、抗酸化剤として作用する薬剤、またはアミロイド沈着疾患の治療のための還元剤の有効量を含む医薬組成物も提供される。組成物で治療される疾患には、例えば、HCCAA、アルツハイマー病、パーキンソン病、クロイツフェルト・ヤコブ病、ハンチントン病および他のCAAが含まれる。一実施形態では、薬剤はグルタチオン、N-アセチルシステインまたはその誘導体である。好ましい実施形態では、薬剤は誘導体であり、NAC-アミド、NAC-エチルエステルおよび亜鉛メルカプチドN-アセチルシステインカルボキシレート塩から選択される。本発明の本発明の組成物はまた、イオノフォア、抗炎症剤またはプロテアーゼのうちの1つまたは複数を含み得る。
【図面の簡単な説明】
【0017】
図1A図1Aは、遺伝子操作されたHEK-293T細胞は、非還元条件下でオリゴマー化できるhCC(WTまたはL68Q)を検出および分泌する。図1A WTおよびL68Q変異体hCCタンパク質の模式図である。破線は、タンパク質分解を受けるN末端シグナルペプチドを表す。赤い長方形は、C末端に追加されたMycタグを表す。
図1B図1B(左パネル)hCC WTまたはL68Q変異体または上清を安定して発現するHEK-293T細胞のライセート(右パネル)を、還元剤DTTまたはβ-メルカプトエタノールの有無にかかわらず、2%SDSと混合した。サンプルを電気泳動にかけ、CST3レベルを抗シスタチンC抗体を使用したウェスタンブロット手順で調べた。図1B:グルタチオンとのインキュベーションは、細胞抽出物および上清中のシスタチンCジ/オリゴマー化を損なう(生物学的レプリカ)。
図1C図1Cは、図2に示した実験に関連する生物学的複製であり、上澄みと細胞抽出物をグルタチオンの存在下で、指定濃度の37℃で1時間インキュベートした。電気泳動の前に還元剤を含まない2%SDSとサンプルを混合し、抗シスタチンC抗体WBによってタンパク質レベルを検出した。
図2A図2A:グルタチオンとのインキュベーションは、細胞抽出物および上清のシスタチンCのジ/オリゴマー化を阻害する。上清および細胞抽出物を、指定濃度のグルタチオンの存在下、37℃で1時間インキュベートした。電気泳動の前に還元剤を含まない2%SDSとサンプルを混合し、シスタチンCのウエスタンブロットによりタンパク質レベルを検出した(N=3;*未処理(HMW)に対してP<0.05で有意;P<で有意未処理(モノマー)に関して0.05)。
図2B図2B:グルタチオンとN-アセチルシステインは、分泌されたシスタチンC L68Qのオリゴマー化を損なう(生物学的複製)。図3に示す実験に関連する生物学的複製は、グルタチオンまたはNACの存在下、37℃で1時間、指定の濃度で上清をインキュベートした。電気泳動の前に還元剤を含まない2%SDSとサンプルを混合し、抗シスタチンC抗体WBによってタンパク質レベルを検出した。
図3A】グルタチオンとN-アセチルシステインは分泌されたシスタチンC L68Qのオリゴマー化を損なう。上清を指定濃度のグルタチオンまたはNACの存在下で37℃で1時間インキュベートした。電気泳動の前に還元剤を含まない2%SDSとサンプルを混合し、抗シスタチンC抗体によってタンパク質レベルを検出した。ヒストグラムは、未処理サンプルまたはDTT処理サンプルに対するモノマー(Mono)に対する高分子量画分(HMW)のウエスタンブロットバンドの濃度測定による定量化を表す。hCC WTを安定して発現するHEK-293T細胞の上清にはHMW画分は検出されなかった。(*未処理(HMW)に関してP<0.05で有意;+未処理(モノマー)に関してP<0.05で有意)。
図3B図3B:N-アセチルシステインは、分泌シスタチンC L68Qのオリゴマー化を損ないます少量の上清を細胞から除去し、示された時間にウエスタンブロットで分析した。2日目と3日目に、L68Q上清のみを分析した。電気泳動の前に還元剤を含まない2%SDSとサンプルを混合し、抗シスタチンC抗体WBによってタンパク質レベルを検出した。
図4図4は、NACは分泌されたhCC L68Qのオリゴマー化を損ないます。WTまたはL68QシスタチンCを発現する293T細胞を、指定量のGSHまたはNACのいずれかを含む培地とともに24時間、48時間または72時間インキュベートした。少量の上清を細胞から除去し、示された時間にウエスタンブロットで分析した。2日目と3日目に、hCC L68Q変異体を発現する細胞の上清のみを分析した。電気泳動の前に還元剤を含まない2%SDSとサンプルを混合し、抗シスタチンC抗体によってタンパク質レベルを検出した。ヒストグラムは、未処理サンプルまたはDTT処理サンプルに対するモノマー(Mono)に対する高分子量画分(HMW)のウエスタンブロットバンドの濃度測定による定量化を表す。(*未処理(HMW)に関してP<0.05で有意;+未処理(モノマー)に関してP<0.05で有意)。
図5図5は、GSHまたはNACの活性低下は、オリゴマーを分泌シスタチンC L68Qのモノマーに分解するために重要である。上清を酸化(GSSG)または還元グルタチオン(GSH)、NACまたはその不活性類似体(NAS)の存在下で、指定濃度の37℃で1時間インキュベートした。電気泳動の前に還元剤を含まない2%SDSとサンプルを混合し、抗シスタチンC抗体によってタンパク質レベルを検出した。
図6図6.NAC-アミドおよびNAC-エチル-エステルは、細胞内および分泌シスタチンC L68のオリゴマー化を損なう。上清および細胞抽出物を、NAC、NAC-アミドおよびNAC-メチルエステルの存在下で、指定濃度の37℃で1時間インキュベートした。電気泳動の前に還元剤を含まない2%SDSとサンプルを混合し、抗シスタチンC抗体によってタンパク質レベルを検出した。
図7図7.Cyst-C L68Qの高分子量複合体は、トランスジェニックマウスで検出できる。NACの短いインキュベーションは、血液および脳抽出物上のCyst-C L68Qのオリゴマー化を損なう。血漿または脳抽出物は、NACの存在下で、指定の濃度で37℃で1時間インキュベートした。サンプルは、電気泳動の前に還元剤を含まない2%SDSと混合し、タンパク質レベルはストレプトアビジン-HRPが続くビオチン化抗シスタチンC抗体によって検出された。
図8A図8A:HCCAA患者におけるNAC療法の効果。シスタチンC免疫染色(茶色の染色)は、ウサギ抗ヒトシスタチンC抗体を使用して、hCC L68QバリアントのキャリアであるHCCAAファミリーの2人のメンバーから、背中の同じ場所から得られた3つの別々の皮膚生検で行われた。各左パネルの生検(図8Aおよび図8Bの皮膚生検1)は、この作業を開始する2年以上前にそのファミリーが研究に参加したときに得られたものである。中央の図のパネルの生検(図8Aおよび図8Bの皮膚生検2)は、約18か月後に取得された。両方の被験者の右パネルの生検(図8Aおよび図8Bの皮膚生検#3)は、NACによる6か月の治療後のシスタチンCタンパク質複合体の沈着を示す。6か月のNAC療法後、発端者(パネルA)と親(パネルB)で顕著な減少が見られた。パネルA:発端者からの皮膚生検のシスタチンC免疫染色。パネルB:親からの皮膚生検のシスタチンC免疫染色。
図8B図8B:HCCAA患者におけるNAC療法の効果。シスタチンC免疫染色(茶色の染色)は、ウサギ抗ヒトシスタチンC抗体を使用して、hCC L68QバリアントのキャリアであるHCCAAファミリーの2人のメンバーから、背中の同じ場所から得られた3つの別々の皮膚生検で行われた。各左パネルの生検(図8Aおよび図8Bの皮膚生検1)は、この作業を開始する2年以上前にそのファミリーが研究に参加したときに得られたものである。中央の図のパネルの生検(図8Aおよび図8Bの皮膚生検2)は、約18か月後に取得された。両方の被験者の右パネルの生検(図8Aおよび図8Bの皮膚生検#3)は、NACによる6か月の治療後のシスタチンCタンパク質複合体の沈着を示す。6か月のNAC療法後、発端者(パネルA)と親(パネルB)で顕著な減少が見られた。パネルA:発端者からの皮膚生検のシスタチンC免疫染色。パネルB:親からの皮膚生検のシスタチンC免疫染色。
図8C図8C.Cyst-Cモノマーは、L68Q変異を保有する被験者の血中濃度が低下している状態で検出できる。NACを服用しない1キャリアに高分子量複合体が存在するようである。
【発明を実施するための形態】
【0018】
化合物がその毒性についてある程度の洞察を得ながら、hCC多量体化に影響を与える能力をテストするシステムを作成するために、野生型または変異型hCCを大量に発現する細胞株を作成した。細胞株、およびそれらが作成する単量体および多量体のhCCの特性を調べ、変異タンパク質の凝集を無毒に妨害する実験に使用した。さらに、HCCAAのヒト被験者を治療するためにNACを使用したバイオマーカー研究が実施された。
【0019】
このシステムは、分子が変異型hCCの凝集を妨げる能力の評価を促進すると同時に、細胞または生物に対する毒性に関する情報も提供する。野生型または変異型hCCを過剰発現する293T細胞のクローンが生成された。これらの細胞は、検出可能なレベルのhCCを生成および分泌する。重要なのは、野生型タンパク質の同等の量を発現する細胞には存在しない変異型hCCを発現する細胞の溶解物と上清の両方で形成される高分子複合体の検出を可能にする条件を確立したことである。非還元条件下でのウエスタンブロッティングにより、変異体hCCの高分子量複合体を検出できる。興味深いことに、溶解物または上清のいずれかを、還元型グルタチオン(GSH)またはN-アセチルシステイン(NAC)の2つの還元剤のいずれかと短時間インキュベートすると、変異体のオリゴマーがモノマーに分解される。さらに、NACまたはGSHのいずれかでL68Q hCC発現細胞を処理すると、分泌されたhCC L68Qのオリゴマー化が24、48、および72時間で減少する。HCCAAの患者は、その後6か月間NACで治療された。応答のバイオマーカーとして、皮膚生検が得られ、アミロイドシスタチンC複合体の染色が治療後の皮膚で減少したかどうかを判定した。発端者は最高用量であり、肺の粘液栓を治療するために9か月間NACを使用し、NACを開始する前の9か月間に3回の主要な脳卒中を以前に経験しており、アミロイド染色が約75%減少した皮膚に浸透し、NAC療法の18か月間はイベントフリーだった。
【0020】
要約すると、この研究は、HCCAAの治療のための新しい治療法をテストするための新しい細胞モデルを提供し、変異体hCCがNACのような還元剤の薬理学的標的であることを明確に証明する。最も重要なことは、データは、HCCAAを有する3人の患者からの皮膚バイオマーカーの結果に基づき、この破壊的な疾患を治療するための潜在的に有用な治療法としてNACが関係することである。
【0021】
以下の定義は、本発明とみなされる主題の理解を補足するために提供される。
【0022】
本発明において、「a」または「an」は、文脈により明確に示されない限り、「少なくとも1つ」または「1つ以上」などを意味する。「または」という用語は、特に明記しない限り「および/または」を意味する。ただし、複数の従属クレームの場合、「または」という用語の使用は、代替案のみで複数の先行クレームを指す。
【0023】
本明細書で使用される「ヒトシスタチンC(hCC)」は、シスタチンスーパーファミリーに属するシステインプロテアーゼ阻害剤として機能するタンパク質を指す。hCCは分泌型2シスタチンであり、すべての有核ヒト細胞で発現する。L68Q-hccは、68の位置でロイシンがグルタミン変異体に置換されている変異hCCを指す。
【0024】
用語「薬剤」および「試験化合物」は、本明細書で互換的に使用され、化学化合物、化合物の混合物、生体高分子、または細菌、植物、真菌、または動物(特に哺乳類)、細胞または組織などの生物学的材料から作られた抽出物を示す。生体高分子には、siRNA、shRNA、アンチセンスオリゴヌクレオチド、ペプチド、ペプチド/DNA複合体、およびhCCの活性を調節する能力を示す核酸ベースの分子が含まれる。例示的な薬剤には、単独でおよび組み合わせて使用されるNACおよびその誘導体などの還元剤が含まれる。他の有用な薬剤には、グルタチオン、モネンシン、パパイン、カテプシンB、およびファルシパインが含まれるが、これらに限定されない。そのような薬剤の生物活性は、本明細書で以下に記載されるスクリーニングアッセイで評価され得る。
【0025】
本明細書で使用される「治療」は、ヒトを含む哺乳動物における疾患の治療薬の投与または適用を包含し、疾患または疾患の進行の阻害、疾患またはその進行の阻害または遅延、その発達の停止、疾患の部分的または完全な緩和、疾患の発症の予防、または疾患の症状の再発の予防を指す。例示的な治療には、少なくとも1つのNAC誘導体の有効用量での投与が含まれる。
【0026】
「阻害」または「阻害する」という用語は、何らかの事象(原線維形成など)の減少または停止、表現型特性の減少または停止、またはその発生率、程度、または可能性の減少または停止を指す特性を指す。「低減する」または「阻害する」とは、基準と比較して、活動、機能、および/または量を減少、減少、または阻止することである。必ずしも抑制または低減が完全である必要はない。例えば、特定の実施形態では、「低減する」または「阻害する」とは、20%以上の全体的な減少を引き起こす能力を指す。別の実施形態では、「低減する」または「阻害する」とは、全体的な50%以上の減少を引き起こす能力を指す。さらに別の実施形態において、「低減する」または「阻害する」とは、75%、85%、90%、95%、またはそれ以上の全体的な減少を引き起こす能力を指す。
【0027】
「阻害剤」という用語は、特定の化学反応、シグナル伝達経路、または他のプロセスを減速または防止する薬剤、または特定の反応物、触媒、または酵素の活性を低下させる薬剤を指す。
【0028】
「患者」および「被験者」という用語は、人間を含む哺乳類を意味するために互換的に使用される。
【0029】
「N-アセチルシステイン(NAC)」は、HCCAAやアルツハイマー病などの神経変性疾患に存在する原線維形成に関連するジスルフィド結合を減少させるシステインの誘導体である。本明細書ではNACおよびエステル誘導体が例示されるが、他のNAC誘導体は当技術分野で公知であり、以下の特許文書、US3242052、US3591686、US3647834、US3749770、US4016287、US4132803、US4276284、US4331648、US4708965、US4711780、US4721705、US4724239、US4827016、US4859653、US4868114、US4876283、DE150694C、EP0219605A2、EP0219455A2、EP0269017A2、EP0280606A1、EP0304017A2、及びEP0339508A1に記載される。
【0030】
本明細書で使用される「核酸」または「核酸分子」は、一本鎖または二本鎖のいずれかのDNAまたはRNA分子、および一本鎖の場合、その相補配列の分子が線状または環状のいずれかを指す。核酸分子の議論において、特定の核酸分子の配列または構造は、5'から3'方向の配列を提供する通常の慣例に従って本明細書に記載され得る。
【0031】
本発明の核酸に関して、「単離された核酸」という用語が時々使用される。この用語は、DNAに適用される場合、それが由来する生物の自然発生ゲノムですぐに連続する配列から分離されたDNA分子を指す。例えば、「単離された核酸」は、プラスミドまたはウイルスベクターなどのベクターに挿入された、または原核生物または真核生物の細胞または宿主生物のゲノムDNAに組み込まれたDNA分子を含み得る。
【0032】
RNAに適用される場合、「単離された核酸」という用語は、主に上記で定義された単離されたDNA分子によってコードされるRNA分子を指す。あるいは、この用語は、その自然状態(すなわち、細胞または組織)で関連する他の核酸から十分に分離されたRNA分子を指しても良い。単離された核酸(DNAまたはRNAのいずれか)は、生物学的または合成的手段によって直接産生され、その産生中に存在する他の成分から分離された分子をさらに表しても良い。
【0033】
「レプリコン」とは、プラスミド、コスミド、バクミド、ファージまたはウイルスなどの遺伝的要素で、主にそれ自体の制御下で複製が可能である。レプリコンはRNAでもDNAでも良く、一本鎖でも二本鎖でも良い。
【0034】
「ベクター」とは、プラスミド、コスミド、バクミド、ファージまたはウイルスなどのレプリコンであり、別の遺伝子配列または要素(DNAまたはRNA)を結合し、結合した配列または要素の複製を引き起こすことができる。本発明の例示的なベクターには、アデノウイルスベースのベクター、アデノ随伴ウイルスベクター、およびレトロウイルスベクターが含まれるが、これらに限定されない。
【0035】
「発現オペロン」とは、プロモーター、エンハンサー、翻訳開始シグナル(例えば、ATGまたはAUGコドン)、ポリアデニル化シグナル、ターミネーターなどの転写および翻訳制御配列を保有し、促進する核酸セグメントを指し、宿主細胞または生物におけるポリペプチドコード配列の発現を促進する。
【0036】
用語「単離タンパク質」または「単離および精製タンパク質」は、本明細書で時々使用される。この用語は、主に、本発明の単離された核酸分子の発現により産生されるタンパク質を指す。あるいは、この用語は、「実質的に純粋な」形態で存在するように、自然に関連する他のタンパク質から十分に分離されたタンパク質を指しても良い。「単離された」とは、他の化合物または材料との人工または合成混合物、または基本的な活性を妨害せず、例えば不完全な精製、安定剤の添加、または、例えば、免疫原性製剤または薬学的に許容される製剤への配合により存在する可能性がある不純物の存在を除外することを意味しない。
【0037】
「実質的に純粋」という用語は、少なくとも50~60重量%の所定の材料(例えば、核酸、オリゴヌクレオチド、タンパク質など)を含む調製物を指す。より好ましくは、調製物は、少なくとも75重量%、最も好ましくは90~95重量%の所定の化合物を含む。純度は、所定の化合物に適した方法(例えば、クロマトグラフィー法、アガロースまたはポリアクリルアミドゲル電気泳動、HPLC分析など)によって測定される。
【0038】
「タグ」、「タグ配列」または「タンパク質タグ」という用語は、ヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、ポリヌクレオチドまたはアミノ酸、ペプチドまたはタンパク質または他の化学物質のいずれかの化学部分を指し、別の配列に追加されると追加の有用性、または、特に検出または分離において、そのシーケンスに有用なプロパティを提供する。したがって、例えば、ホモポリマー核酸配列または捕捉オリゴヌクレオチドに相補的な核酸配列をプライマーまたはプローブ配列に加えて、伸長産物またはハイブリダイズ産物のその後の単離を促進しても良い。タンパク質タグの場合、ヒスチジン残基(4~8個の連続したヒスチジン残基など)をタンパク質のアミノまたはカルボキシ末端に追加して、金属クロマトグラフィーをキレート化することによりタンパク質の分離を促進することができる。あるいは、特定の抗体分子または他の分子と反応するエピトープまたは結合決定因子を表すアミノ酸配列、ペプチド、タンパク質または融合パートナー(例えば、フラグエピトープ、c-mycエピトープ、インフルエンザAウイルスヘマグルチニンタンパク質の膜貫通エピトープ、タンパク質A、セルロース結合ドメイン、カルモジュリン結合タンパク質、マルトース結合タンパク質、キチン結合ドメイン、グルタチオンSトランスフェラーゼなど)をタンパク質に追加して、アフィニティークロマトグラフィーや免疫アフィニティークロマトグラフィーなどの手順によるタンパク質分離を促進することができる。化学タグ部分には、ビオチンなどの分子が含まれ、これは核酸またはタンパク質のいずれかに追加でき、アビジン試薬などとの相互作用による分離または検出を容易にする。多数の他のタグ部分は、訓練された職人に知られており、想像することができ、この定義の範囲内にあると考えられる。
【0039】
本明細書で使用する場合、用語「レポーター」、「レポーターシステム」、「レポーター遺伝子」、または「レポーター遺伝子産物」は、核酸が発現時にレポーターを産生する産物をコードする遺伝子を含む作動可能な遺伝子系、例えば、生物学的アッセイ、イムノアッセイ、ラジオイムノアッセイ、または比色法、蛍光法、化学発光法、または他の方法により、容易に測定可能なシグナルを意味するものとする。核酸は、RNAまたはDNA、線状または環状、一本鎖または二本鎖、アンチセンスまたはセンス極性のいずれかであり、レポーター遺伝子産物の発現に必要な制御要素に機能的に連結される。必要な制御要素は、レポーターシステムの性質とレポーター遺伝子がDNAかRNAかどうかによって異なるが、プロモーター、エンハンサー、翻訳制御配列、ポリ付加シグナル、転写終結シグナルなどなどの要素が含まれるが、これらに限定されない。
【0040】
「形質転換」、「トランスフェクト」、「形質導入」という用語は、核酸を細胞または宿主生物に導入し、同じ意味を伝えるために交換可能に使用できる任意の方法または手段を指すものとする。そのような方法には、トランスフェクション、エレクトロポレーション、マイクロインジェクション、PEG融合などが含まれるが、これらに限定されない。
【0041】
導入された核酸は、レシピエント細胞または生物の核酸に組み込まれても(共有結合されなくても)良い。例えば、細菌、酵母、植物および哺乳動物細胞では、導入された核酸は、エピソーム要素またはプラスミドなどの独立したレプリコンとして維持され得る。あるいは、導入された核酸は、レシピエント細胞または生物の核酸に組み込まれ、その細胞または生物内で安定に維持され、レシピエント細胞または生物の子孫細胞または生物にさらに受け継がれるか、または遺伝する。他の方法では、導入された核酸は、レシピエント細胞または宿主生物に一時的にのみ存在し得る。
【0042】
「クローン」または「クローン細胞集団」は、有糸分裂による単一の細胞または共通の祖先に由来する細胞の集団である。
【0043】
「細胞株」とは、多くの世代にわたってin vitroで安定した成長が可能な初代細胞または細胞集団のクローンである。
【0044】
HCCAAおよびその他の神経変性障害の治療方法および使用
本明細書には、有効量のNACまたはその機能的誘導体を投与することを含む、対象のHCCAAおよび他の神経変性障害を治療する方法が含まれる。本明細書で使用される「治療」という用語は、対象の疾患または障害の治療薬の投与または適用、疾患の阻害、その発症の停止、疾患の症状の緩和、または発生または再発の防止を含む病気または病気の症状を含む。
【0045】
いくつかの実施形態では、治療方法は、HCCAAの原因となるhCCに遺伝的変化を有する対象を特定または診断し、特定または診断された対象にNACまたはその機能的誘導体を投与することを含む。他の実施形態において、対象は、アルツハイマー病を含むがこれに限定されない、病理学的原線維形成に関連する異なる疾患を有する。
【0046】
1つまたは複数の合計治療用量(2つ以上のターゲットを調整する場合)は、単回投与として被験者に投与するか、複数回/別々の用量をより長期間にわたって、例えば、一日の投与量の投与を可能にするための一日の期間にわたって、または所望の期間にわたって投与量を投与するためのより長い期間にわたって投与する分割治療プロトコルを使用し投与することが可能である。当業者であれば、対象において有効な用量を得るために必要な治療薬の量が、対象の年齢、体重、および一般的な健康、ならびに投与経路および数を含む多くの要因に依存することがわかるだろう。投与される治療。これらの要因を考慮して、当業者は、HCCAAを有する個体を治療するための有効な用量を得るために特定の用量を調整するだろう。
【0047】
治療薬の有効量は、投与方法と治療対象の個人の体重に依存する。本明細書に記載の投与量は一般に平均的な成人の投与量であるが、子供の治療のために調整することができる。用量は一般に約0.001mgから約1000mgの範囲になる。
【0048】
より重症の形態の疾患を患っている個体では、治療薬の投与は、例えばそのような疾患を治療するための従来の薬剤と組み合わせて投与される場合に特に有用であり得る。当業者は、治療薬を単独または組み合わせて投与し、神経学的または肺機能の決定、放射線学的または免疫学的アッセイ、または示される場合には組織病理学的方法などの日常的な方法を使用して、そのような治療の有効性を監視するだろう。
【0049】
医薬製剤の投与は、好ましくは「有効量」であり、これは個体に利益を示すのに十分である。この量は、患者のHCCAA症状の重症度を予防、緩和、減少、または低減する。有効な量のNACまたはその機能的誘導体によるHCCAAを有する患者の治療は、神経機能、呼吸機能の改善、併用薬物使用の漸減、または生存の増加をもたらし得る。
【0050】
医薬製剤は、投与の容易さおよび投与量の均一性のために投与単位形態で処方される。本明細書で使用される投薬単位形態は、治療を受ける患者に適切な医薬製剤の物理的に別個の単位を指す。各投与量には、選択された医薬担体に関連して所望の効果が得られるように計算された有効成分の量を含める必要がある。適切な投与単位を決定する手順は、当業者に周知である。
【0051】
投与単位は、患者の体重に基づいて比例的に増減する場合がある。特定の病的状態を緩和するための適切な濃度は、当技術分野で知られるように、用量濃度曲線の計算によって決定することができる。
【0052】
本発明の方法において有用な医薬組成物は、非経口、経口固体および液体製剤、皮下、皮内、筋肉内、舌下、局所、腹腔内、鼻腔内、経皮、呼吸器、眼科、座薬、エアロゾル、局所または他の既知の投与経路で投与され得る。HCCAAを治療するのに有用な薬剤に加えて、医薬組成物は、薬剤投与を促進および促進することが知られる薬学的に許容される担体および他の成分を含むことができる。したがって、そのような組成物は、必要に応じて、アジュバント、例えば水酸化アルミニウムおよび水酸化マグネシウムの水性懸濁液、および/または生理食塩水などの他の薬学的に許容される担体などの他の成分を含んでも良い。ナノ粒子、リポソーム、再封された赤血球、および免疫学に基づいたシステムなどの他の可能な製剤も、本発明の方法に従って患者に適切な薬剤を送達/投与するために使用され得る。そのような薬剤を送達するためのナノ粒子の使用、および使用可能な細胞膜透過性ペプチド担体は、Cromez et al.、Biochemical Society Transactions v35:p44(2007)に記載される。
【0053】
医薬組成物は、アミロイド疾患の症状をさらに緩和するための同時投与用の抗炎症剤も含むことができる。これらには、コルチコステロイド、アスピリン、セレコキシブ、ジクロフェナク、ジフルニサル、エトドラク、イブプロフェン、インドメタシン、ケトプロフェン、ケトロラク、ナブメトン、ナプロキセン、オキサプロジン、ピロキシカム、サルサレート、スリンダク、トルメチン、インターロイキン、IL-4、IL-6、IL-10、IL-11、IL-13、IL-1のサイトカイン受容体、腫瘍壊死因子-α、IL-18およびその誘導体とバイオシミラーを含むが、これらに限定されない。
【0054】
本発明の実施を容易にするために、以下の材料および方法が提供される。
【0055】
細胞およびhCC WTとL68Qバリアント発現コンストラクト
ヒト胎児腎臓293(HEK-239T)細胞はATCC(バージニア州、マナッサス)から入手し、10%ウシ胎児血清を添加したダルベッコ変法イーグル培地(DMEM)で37°Cで成長させた。CST3のcDNAを含むプラスミドは、Dharmacon(Lafayette、CO)から入手した。完全長コーディング配列は、順方向プライマーGATCGAATTCGCCACCATGGCCGGGCCCCTGCGCG (SEQ ID NO:1)及び逆プライマー、TCGCGGCCGCCTACAGATCCTCTTCTGAGATGAGTTTTTGTTCGGCGTCCTGACAGGTGGATTTCG (SEQ ID NO:2)およびNotI部位のライゲーションを使用したPCRによってc末端Mycタグで増幅されたCMV-Puro.58 L68Q突然変異は、プライマーGTGAACTACTTCTTGGACGTCGAGCAGGGCCGAACCACGTGTACC(SEQ ID NO:3)及びGGTACACGTGGTTCGGCCCTGCTCGACGTCCAAGAAGTAGTTCAC(SEQ ID NO:4)すべての配列は、サンガー配列決定によって確認された。メーカーのプロトコルに従って、Fugene HD(Promega、ウィスコンシン州、マディソン)を使用して、3μgのDNAと9μlのトランスフェクション試薬を使用して、野生型および変異体コンストラクトをHEK-293T細胞にトランスフェクトした。トランスフェクション後、細胞をピューロマイシン(1μg/ml)含む新鮮な培地で3週間インキュベートした。選択後、限界希釈により各トランスフェクタントの安定したクローンが作成された。抗hCystatin C抗体MAB1196(R&D、ミネソタ州、ミネアポリス)を使用したウエスタンブロットにより、クローンをスクリーニングした。
【0056】
ウエスタンブロット法
hCC WTまたはL68Qバリアントを発現するHEK-293T細胞を氷冷リン酸緩衝生理食塩水(PBS)で2回洗浄し、50mMTris-HCl、pH7.4、100mM NaCl、50mMβ-グリセロリン酸、10%グリセロール(w/v)、1%NP-40(w/v)、1mM EDTA、2mM NaVO、および完全なEDTAフリーのタンパク質阻害剤カクテル(Roche Applied Science、Mannheim Germany)溶解バッファー1mLあたり20μlを含む新たに調製した氷冷細胞溶解バッファーを使用して氷上で溶解した。遠心分離(10分、21,000×g、4℃)で細胞ライセートを除去した後、上清を回収し、ウエスタンブロッティングに使用した。SDS、グリセロール、Tris-HCl pH6.8、およびブロモフェノールブルーを含むサンプルバッファーを2%SDS、10%グリセロール、50mM Tris-HCl、0.02%ブロモフェノールブルーの最終濃度まで各サンプルに加えた。減少したサンプルでは、DTT(最終濃度50mM)またはβ-メルカプトエタノール(最終濃度5%)を添加した。等量のライセートまたは上清サンプルを、加熱/沸騰せずに、NuPAGE 4-12%Bis-Trisゲル(Thermo Fisher Scientific、ウォルサムマサチューセッツ州)にロードした。タンパク質をPVDFメンブレン(Millipore、マサチューセッツ州、ビレリカ)に転写し、抗hCystatin Cでブロットし、化学発光の強化(ECL;Thermo Fisher Scientific)により発色させた。ECLフィルムをスキャンし、Fiji.59のゲル分析機能を使用してバンドの密度を決定した。
【0057】
薬物治療
HEK-239T細胞を6ウェルプレートに播種し、2日間培養し、その時点で還元型グルタチオン(GSH)(シグマ、ミズーリ州、セントルイス)またはN-アセチルシステイン(NAC)(シグマ)を指定濃度に添加した。細胞を化合物とともに72時間インキュベートし、上清のサンプル100μlを24、48、および72時間で除去した。上清を遠心分離(10分、21,000×g、4°C)で除去した。SDS、グリセロール、Tris-HCl pH6.8、およびブロモフェノールブルーを含むサンプルバッファーを2%SDS、10%グリセロール、50mM Tris-HCl、0.02%ブロモフェノールブルーの最終濃度まで各サンプルに加えた。指示された場合、細胞をPBSで洗浄し、溶解し、ウェスタンブロット分析によりシスタチンCレベルを決定した。
【0058】
統計分析
データの平均と標準偏差が計算されました。片側T検定を使用して、未処理のサンプルに関する有意性のレベルを決定し、p<0.05は統計的に有意と見なされた。
【0059】
NACによるHCCAA患者の治療
背中からの3つの4mm皮膚生検は、3人の研究された個人のそれぞれから採取された。皮膚生検はホルマリン固定およびパラフィン包埋された。これらを免疫組織化学用に3μmの切片に切断し、前述のEnVision Detection Systemを使用してウサギポリクローナルシスタチンC抗体(Sigma、HPA013143)で免疫染色した。22キャリア皮膚生検におけるhCC免疫反応性は、前述のImageJソフトウェアを使用した半自動画像分析によって定量化された。22キャリアからの各セクションの明視野画像は、×20/0.3NA対物レンズを使用してキャプチャーされた。セクションのRGBカラー画像がImageJにインポートされた。各画像で、長方形の2000×2000ピクセルの関心領域(ROI)が定義された。各ROI内のhCC免疫反応性の%領域カバレッジを生成する後続の処理は、前述のように実行された。22最初の生検は研究開始の約2年前に行われた歴史的な生検で、発端者は3回目の脳卒中後に肺の粘液詰まりを治療するNAC療法(1日あたり400mg4回)を9か月以上経験した。2回目の生検は、家族全員がNAC治療(600mgのNACを1日3回、6か月間)を開始する直前に行われた。3回目の生検は、NAC療法の1日あたり600mgの6か月後に3回行われた。
【0060】
発端者は、9か月間1日あたり4回400mgのNACを受け、その後6か月間1日あたり600mgの3xを受けた。親は、6ヶ月のコースで1日あたり600mgを3回のみ摂取した。発端者は決して線量を逃さず、親は週に2~3回中用量を逃した。
【0061】
試験の承認
L68Q-CST3キャリアの皮膚生検の使用に必要なすべての許可、およびサンプルおよび医療情報に関連する記録は、アイスランドの国立生物倫理委員会、参照番号04-046-S2および15-060-S1から取得した。両方のファミリーメンバーが情報を含む同意書に署名した。NAC療法は発端者の肺無気肺を治療するための粘液溶解療法として臨床的および偶然に処方された。他のファミリーは栄養補助食品としてNACを摂取した(つまり、AmazonからNACをオンラインで購入した)。
【0062】
以下の実施例は、本発明の特定の実施形態を例示するために提供される。決して本発明を限定することは意図しない。
【実施例1】
【0063】
前述のように、HCCAAは、ヒトシスタチンCのロイシン68からグルタミンへの変異体(hCC;L68Q-hCC)によって引き起こされる優性遺伝疾患である(参照)。突然変異のほとんどの保因者は、20代でマイクロ梗塞および脳出血を患い、平均寿命は30歳(1-5)で、若年成人の麻痺、認知症および死に至る。ヒトの死後研究は、hCCがすべての脳領域、灰白質、同様に、動脈および細動脈で最も顕著に沈着したことを示す。これらの沈着物は、hCCからなるアミロイド線維で構成される。これは、偏光下でアミロイド構造に複屈折を示すコンゴレッド染色で死後組織を染色することで実証できる(6)。
【0064】
化合物の毒性を調べながらhCCの多量体化に影響を与える能力をテストするシステムを作成するために、野生型または変異型hCCを大量に発現する細胞株を作成した。この例では、細胞株およびそれらが作成する単量体および多量体のhCCの特性評価、変異タンパク質の凝集を無毒に妨害する試み、およびNCCを使用してHCCAAの被験者を治療するパイロットバイオマーカー研究について説明する。
【0065】
遺伝子操作されたHEK-293T細胞は、非還元条件下でオリゴマー化できるhCC(wtまたはL68Q)を産生および分泌する。
L68Q hCCのオリゴマーとフィブリルの産生を停止できる治療薬を特定するために、野生型(WT)またはL68Q変異体hCCのいずれかの発現を持つ遺伝子組み換えHEK-293T細胞を生成した。タンパク質は、c末端でmycタグでタグ付けされ、シグナルペプチドの切断またはn末端タギングから生じる可能性のある産生タンパク質の分泌との干渉を避けるために、c末端タギングを選択した。これらのコンストラクトをHEK-293T細胞に安定的に組み込んだ後、hCC WTとL68Qバリアントの分泌レベルと細胞内定常状態レベルの両方をモニターした。hCCの分析は、低分子量および高分子量のオリゴマー(LMWおよびHMW)の形成と検出を可能にするSDS-PAGEゲル電気泳動システムによって開発された。図1Aに示すように、細胞は、非還元条件下(レーン#1および3)でオリゴマー化できるhCC WTまたはバリアントL68Qの両方の検出可能なレベルを生成および分泌する。WTおよびL68Q発現細胞には、ライセートに同程度のhCCタンパク質が含まれており、同様の発現レベルを示す。ただし、L68Q発現細胞の調整上清には、WT発現細胞の上清よりもはるかに少ないhCCタンパク質が含まれる。これは、以前の報告(17、18)と一致して、L68Qバリアントタンパク質がWTほど効率的に細胞から分泌されないことを示す。細胞内hCC WTは主に単量体として存在し、二量体の割合が低い(それぞれ99%と1%)が、細胞内hCC L68Qバリアントは、モノマー、ダイマーを形成することがわかったが、オリゴマーを形成する傾向が増加したため、LMWおよびHMW種も予想通りに形成された(19)。興味深いことに、分泌型のhCC WTは細胞内フラクションと同様に振る舞い、主に単量体として発見される。これに対して、分泌されたhCC L68QはHMWとしてのみ検出される。注目すべきことに、WTおよびL68Qバリアントの両方のタンパク質のオリゴマー化は、還元剤DTTまたはb-メルカプトエタノールの存在下で完全に廃止される。どちらも典型的なジスルフィド結合の還元を引き起こす強力な還元剤である。
【0066】
非トランスフェクションまたはWTおよびL68Q発現293T細胞におけるhCCタンパク質のレベルを検出するために、免疫蛍光アッセイを実施した。hCCタンパク質は主に細胞質で発現した。これは、後期エンドソーム/プレリソソーム、およびゴルジ/ER/初期エンドソーム区画で以前に報告された局在と一致する細胞内分布を示し、後者は分泌タンパク質の典型的な特性と大きく一致する(20)。
【0067】
グルタチオンとのインキュベーションは、細胞抽出物および上清のhCCジ/オリゴマー化を損なう
DTTまたはβ-メルカプトエタノールの存在下でのLMWおよびHMWの枯渇は、二量化/オリゴマー化プロセスにおけるジスルフィド結合の重要性を強調する。したがって、他の還元剤で処理すると二量体化が損なわれるという仮説を立てる。hCC WTおよびL68Qバリアントの分泌レベルと細胞内レベルの両方の二量体化/オリゴマー化レベルに対する還元剤の影響を広範囲に特徴付けた。上清と細胞抽出物を異なる濃度のGSHで37℃で15分間処理した。特に、図2Aに示すように、3または10mMのGSHで処理すると、hCC WTまたはL68Qバリアントの分泌画分と細胞内画分の両方で観察されるダイマーおよび/またはHMWオリゴマーの量が大幅に減少した。デンシトメトリーによるこれらの結果の定量は、3mMのGSHが分泌画分でHMWの約90%の阻害を示し、L68Q hCC変異体の細胞内画分で約50%の阻害を示した(図2Aおよび図1B)。
【0068】
NACまたはグルタチオンとのインキュベーションは、分泌されたhCC L68Qの二量体化を損なう
酸化/還元グルタチオンペアは、酸化ストレスと戦うために重要であり、図2に示すように、hCCのダイマーとHMWオリゴマーを効果的に破壊できる。したがって、一般的に使用される栄養補助食品NAC(GSHと同様の抗酸化効果を持つ)が、分泌されたhCCのオリゴマー化/二量化に影響するかどうかを分析した。上清は、37℃で60分間、異なる濃度のGSHとNACで処理された。図3Aが示すように、3または10mMのグルタチオンまたはNACで処理すると、in vitroで分泌されたhCC L68Qバリアントのオリゴマー化/二量化レベルが大幅に低下する。定量により、GSHまたはNACのいずれかの3mM濃度でのHMWのほぼ完全な除去が示された(図3Aおよび図2B)。この結果は、GSHまたはNACがhCC L68Qの病原性バージョンのオリゴマー化レベルを低下させ、患者HCCAAの治療に使用できる可能性があることを明確に示す。
【0069】
GSHまたはNACの存在により、24、48、及び72時間で分泌されたシスタチンC L68Qのオリゴマー化が減少する。
NACまたはGSHの効果が、in vivo生物学をより反映した細胞系で分泌hCC L68Qのオリゴマー化を減少させるかどうかを調べるために、hCC WTまたはL68Qを発現する細胞を両方の薬剤で処理した。細胞をプレートに播種し、48時間hCCを分泌させ、その時点でGSHまたはNACの濃度を増加させて培養液に加えた。細胞を還元剤の存在下で72時間培養し、上清のサンプルを24、48、および72時間後に除去した。hCCのオリゴマー化状態は、各時点でウエスタンブロットにより決定された。細胞は、すべての濃度(最大10mM)の両方の還元剤の存在下で、実験期間中生存可能だった。細胞の増殖は、最高の10mM濃度でわずかに影響を受けた(データは示さない)。図4(および図3B)に示すように、10mMのGSHまたはNACで細胞を処理すると、24時間と48時間の時点でHMWとLMWの存在が完全になくなり、HMWとLMWのかなりの、しかし不完全な減少が72時間で持続した。低用量のNACまたはGSHによる治療は、24時間および48時間で不完全にしか効果がなく、72時間後に有意な効果は検出されなかった。
【0070】
NACなどの還元剤または上澄みまたはヒトシスタチンC(Cyst-C)の変異体バージョンを過剰発現するように設計された細胞株の細胞抽出物のいずれかの還元グルタチオンによる処理は、L68Q変異体Cyst-Cの高分子複合体の形成を低減することは明らかである。NACおよびGSHの効果が還元剤としての能力または化合物の他の特性によるものかどうかを判断するために、上清および細胞抽出物を、還元活性を欠くNACおよびGSHと構造的に類似した化合物で処理した。図5に示すように、NACの還元性スルフヒドリル基がヒドロキシル基で置換されたn-アセチルセリン(NAS)、またはグルタチオンの酸化型(GSSH)での処理は、L68Q Cyst-C、両方の還元剤で有意な減少が観察された。NACまたはGSHのいずれかの還元活性は、Cyst-Cオリゴマー化に対する効果に必要である。
【0071】
改善された還元活性とバイオアベイラビリティー、ならびに血液/脳関門を通過する能力を示すNACの複数の誘導体が生成された。2つのNAC誘導体は、当社の細胞培養システムでテストされる。図6に示すように、NACのアミドおよびメチルエステル誘導体は両方とも、上清または細胞抽出物をin vitroで処理すると、L68Q Cyst-Cの高分子量複合体を破壊する能力を保持する。高分子信号の損失が10mMのNACで見られるものと同等の1mMの誘導体で観察されたため、我々のデータは、両方の誘導体がオリゴマー化を破壊する能力においてわずかに強力かもしれないことも示す。
【0072】
ニューヨーク大学の共同研究者Eufrat Levyから得たトランスジェニックマウスから追加の結果が生成された。これらのマウスは、Cyst-Cのコード配列を含むヒトゲノムDNAで形質転換されるが、発現レベルに影響を与える可能性のある遺伝子の非コード部分はない。マウスはHCCAAの表現型に匹敵する表現型を表示しない。しかし、図7に示すように、トランスジェニック動物の脳と血液の両方に高分子量のCyst-C複合体の存在を示すことができた。マウス組織抽出物からのウェスタンブロットは、検出に使用する抗体がマウスで発生したため、細胞系からのブロットほどきれいではない。この合併症にもかかわらず、トランスジェニックマウス(番号6028および6019)と非トランスジェニックC57Bl6動物の比較は、トランスジェニックヒトCyst-Cによって引き起こされるかなりのシグナルを示す。非トランスジェニックサンプルではいくつかの非特異的な高分子量バンドが観察されるが、トランスジェニック動物では明確な高分子量の「スミア」が見られ、細胞培養システムの上清で観察されるものと一致する。NACで処理すると、このスメアが減少し、モノマーの出現を引き起こす。これは、NACが生体試料のオリゴマー化を低減できることを示す。
【0073】
HCCAA患者におけるNAC療法の効果
アイスランドには、HCCAAに苦しむ(つまり、20代前半に大きな脳卒中に苦しむ)患者が数百人あり、それらはすべて1500年代初期の創始者の突然変異に起因する。3つの多重家族からの30人の被験者にRNAseqを実行し、冠動脈疾患、脳卒中、およびアテローム性動脈硬化症に関与する遺伝子がシスタチンCの突然変異キャリアで上方制御されることを示した。病気のプロセスを逆転させることは、アイスランド薬局によって容易に承認されるだろう。アミロイド線維の二量体化は、中小サイズの脳動脈へのアミロイド沈着プロセスにおける重要なステップである。細胞ベースのアッセイでは、野生型タンパク質と変異タンパク質の両方が発現し、変異タンパク質の発現が二量化することが示す。これは阻害されるプロセスである。したがって、アミロイド線維の二量体化をブロックする薬物は、アミロイド沈着の予防および疾患過程の進行の停止に効果的であると予想され、それにより効果的な治療法が提示される。
【0074】
図8Aは、NAC療法の6か月後に2年前に3人全員で得られた生検1、6か月前に得られた生検2、2週間前に得られた生検3からの染色の変化を示す。全体として、この薬は皮膚のバイオマーカー(アミロイド-シスタチンタンパク質凝集体)の強度を低下させており、以前に実証されたように、他の臓器におけるアミロイドの沈殿も減少することを示唆する(21)。
【0075】
皮膚のアミロイド-シスタチンタンパク質複合体凝集体を測定する染色結果に基づいて、最初の皮膚生検で非常に高レベルのアミロイド-シスタチン染色を有する発端者は、有意な方法で進行していないことが明らかになった(シミ)皮膚生検#1と#2の間、彼女の父親と彼女の兄弟(両方ともL68Q変異体の保因者でもある)は、NAC療法の非存在下で時間とともに、皮膚のアミロイド複合体の沈殿の増加を反映して、シミの強度に有意な進行を示した。発端者が彼女の肺を治療するために約9ヶ月間NAC薬を服用していたことは注目に値する。彼女は二回目の生検の数ヶ月前から治療を中止した。2回目の生検は、その後のNAC療法に対するバイオマーカー応答として機能するベースラインとして最初に実行された。
【0076】
各個人の3つの生検は、合法的な比較のためにすべて同時に染色された。リード発端者(9か月で3回脳卒中)は、1日あたり600mgのNAC療法に100%準拠しており、彼女は元の皮膚生検と比較してアミロイド染色の非常に目に見える減少を示し,
それは6か月の前向き治療の終了時に75%の減少に達した(図8A)。彼女の父親の染色の減少は50%であり、妹の生検の染色の減少は、材料と方法のセクションで示されるように、NACの服用量が少なかったため、それほど明白ではなかった。
【0077】
最後に、L68Q突然変異の保因者であることが知られるアイスランド人の家族の7人のメンバーから血液サンプルを取得した。家族のうち5人は既知の変異状態であり(3つのL68Q保因者、2つの野生型)、すべての個体からのDNAは既知の状態を確認し、以前に検査されていない個体の状態を決定するためにサンガー配列決定され、そのうちの1人は突然変異を運ぶことが発見された。このファミリーの変異状態と発端者との関係を図8Bに示す。還元条件下での血漿ランのウェスタンブロッティングにより、L68Q突然変異の成人キャリア(発端者、兄弟、父親)の総Cyst-C量の減少が示された。保育者はタンパク質の量の減少を示さず、潜在的な加齢に関連した影響を示した(また、どの治療にも影響しない)。非還元サンプルのブロッティングにより、チャイルドキャリア内の高分子量複合体の検出が示された。他の被験者では、これらの結果の解釈は、突然変異の成人保因者がすべてNACを定期的に摂取しているという事実によって複雑になっている。NACを服用していない成人L68Qキャリアでオリゴマーが検出される可能性がある。
【0078】
両方のNAC誘導体は、ヒドロキシル基をより極性の低い置換基で置換するため、膜透過性が向上することが提案される。膜透過性の増加は、しばしば血液脳関門の良好な通過と相関する。誘導体化合物の膜透過性にアクセスするために、生細胞をNACまたは誘導体で処理した。化合物が細胞膜を通過する場合、L68Q Cyst-Cの細胞内オリゴマーの蓄積に対する誘導体の影響が予想される。図6に示すように、化合物は上清中の高分子量Cyst-Cの量を減らした。細胞内物質への影響が少ないのは、タイミングの問題による可能性がある。細胞は過剰発現レベルでL68Q Cyst-Cを連続的に産生し、細胞に入る化合物はすぐに消費される可能性があり、培養を続けると失われる初期の効果がある。
【0079】
討論
hCCの二量体化とアミロイド線維の形成を減少させる能力を持つ薬剤の同定は、HCCAAに関連するアミロイド形成と致死的な脳出血の治療および/または予防のための薬剤の開発の鍵である。hCCバリアントはHCCAAの原因であり、脳出血による早期死を避けるための治療法はない。ここでは、非還元条件下でオリゴマー化できる検出可能なレベルのhCC(wtまたはL68Q)を生成および分泌する細胞を最初に作成し、GSHまたはNACのいずれかとの短いインキュベーションがオリゴマーを細胞内および分泌hCCのモノマーに分解することを示すL68Q。NACまたはGSHのいずれかの治療により、24、48、および72時間で分泌hCC L68Qのオリゴマー化が減少し、ヒト患者のNACによる治療が皮膚におけるアミロイドの進行中の沈殿を防止するだけでなく、以前に沈殿したアミロイドを有意に減少させることを示す方法では、忍容性が良好で有害事象のない経口療法の6か月後に75%以上の減少が観察された。
【0080】
開発された細胞システムは、wtシスタチンCとL68Qバリアントの両方の「in vivo」でのhCC二量体化とアミロイド線維形成を減少させる薬剤を同定するために構築された。hCCの二量体化の研究のための以前のシステムは開発されたが、十分な量の単量体L68Q-シスタチンCを生産することは非常に難しいため、それらのほとんどは主に野生型シスタチンCで行われた(14)。c末端タグ付きwtおよびL68Q hCCの両方の発現を持つ遺伝子組み換えHEK-293T細胞は、wtおよびL68Q hCCの分泌レベルと細胞内レベルの両方での小分子の影響を研究および特性評価する優れたモデルを提供する。特に、L68Q-hCCバリアントにおいて、挙動が異なるため、オリゴマー化を低減する薬剤の研究と特性評価を両方の画分で行う必要があることを強調することが重要である。この変異体は、主に細胞内画分でLMWオリゴマーとして発見されたが、主に細胞外区画でHMWを形成する。これらは、分泌プロセスがL68Qバリアントのオリゴマー化を誘導するか、細胞外コンパートメントの環境条件がこのバリアントのオリゴマー化を促進するか、オリゴマー化がタンパク質の半減期を延長するためである。
【0081】
L68QシスタチンCは高度にアミロイド形成性であり、対応する突然変異を有する被験者は、大脳アミロイドーシスに罹患しており、成人期の初期に脳出血と死に至る(16)。アルツハイマー病、パーキンソン病、およびHDなどの他のアミロイド疾患は、同様のアミロイド起源を持ち、それらは誤って折り畳まれたタンパク質の蓄積によっても引き起こす。タンパク質毒性ストレスのこの広範なスペクトル効果は、神経変性疾患の「タンパク質障害」という用語につながる。興味深いことに、これらの神経変性疾患のいずれかを得るリスクは、おそらく、タンパク質の誤った折りたたみストレスの増加、プロテアソーム活性の低下と、誤って折りたたまれたタンパク質の細胞外蓄積を促進する抗酸化防御の減少(22)の結果として、年齢とともに劇的に増加する(22)。プロテアソームおよびオートファジーリソソーム経路は、細胞内凝集クリアランスの主要な経路である。しかし、細胞外で機能する対応するメカニズムや、ヒトのこれらの疾患に起因する神経変性を遅らせるまたは防ぐための効果的な戦略についてはほとんど知られていない(23)。
【0082】
グルタチオン(GSH)は、前駆体アミノ酸であるグルタミン酸、システイン、グリシンからサイトゾルで合成され、細胞内の主要な内因性抗酸化物質と考えられる。細胞質には異なる濃度で存在し、細胞質上に高濃度で存在し、ER内に非常に低濃度で存在する細胞内コンパートメントに応じて、最大10mMになることがある(24)。GSHが高濃度であるため、細胞質ゾルでタンパク質ジスルフィド結合はめったに形成されないが、対照的に、小胞体(ER)および細胞外コンパートメントの内腔には比較的高い濃度の酸化型グルタチオン(GSSG)が含まれる(25)。このGSHの異なる分布により、ジスルフィド結合の形成だけでなく、非ネイティブジスルフィド結合の異性化を含む複雑なプロセスを通じて、ERでのネイティブジスルフィド結合の形成が可能になる。私たちの免疫蛍光研究と以前の報告は、hCCが後期エンドソーム/プレリソソームとゴルジ体/ER/初期エンドソーム区画に局在することを示す(20)。この局在は分泌タンパク質の典型的な特性と一致しており、GSHへの曝露が減少することにより凝集が増加するこれらのコンパートメントでL68Q hCCが重合し、それにより細胞外コンパートメントで放出された凝集体を説明するという仮説と一致する。
【0083】
通常の条件下では、GSHレベルは2つの主要なメカニズムによって、その合成速度と細胞からの輸出速度を制御することによって制御される。ただし、GSHレベルは、グルタチオンS共役体または複合体の形成につながるチオールレドックス状態を変更するエージェントまたは条件、および/またはさまざまな細胞内オルガネラ間のGSHの分布を混乱させる条件によっても影響を受ける。さらに、GSHレベルは栄養状態とホルモン/ストレスレベルの影響を受け、発達および日内変動を示し、妊娠や運動などの特定の生理学的状態の影響を受ける(26-33)。血液中のGSHの生理学的レベルは、タンパク質の細胞外蓄積を回避する適切な抗酸化環境を提供する必要があるが、栄養状態や年齢の結果として、hCC L68Qのような変異の存在やGSHレベルの欠損は、誤って折り畳まれたタンパク質の望ましくない蓄積を引き起こす可能性がある(3)。さらに、GSH欠乏、またはGSH/グルタチオンジスルフィド(GSSG)比の減少は、酸化ストレスに対する感受性の増加によって主に現れることが知られており、その結果生じる損傷はパーキンソン病などの疾患に関与すると考えられる、およびアルツハイマー病であり、それは他の加齢関連の病状と強く関連する(34、35)。この研究で示された結果は、NACがアミロイドタンパク質の蓄積の減少により、HCCAAなどのアミロイド疾患に対する興味深い治療アプローチを表すことができることを示す。
【0084】
アセチルシステインは、抗酸化酵素グルタチオンの前駆体である内因性アミノ酸L-システインの合成N-アセチル誘導体である。GSHとNACはどちらもすでにヒトでの使用が承認されており、有害な副作用なしに長期間にわたって高用量で投与される。それらは直接活性酸素種(ROS)スカベンジャーとして、またSHグループのソースとして働き、GSH合成を刺激し、1)非タンパク質および2)タンパク質SHグループの存在を増加させる。加えて、アセチルシステインは、GSHの肝臓貯蔵も再生する。これらの効果は、NACにジスルフィド結合を減らす能力を与え、NACが粘液の粘性と弾力性を他の用途の中でも減らすために広く使用されている理由である。私たちのデータは、GSHやNAC(およびDTTまたはbeta-MetOH)などの抗酸化剤による治療がhCCオリゴマー化を無効にすることを示す。この効果は、ジスルフィド結合の形成がオリゴマー化プロセスに不可欠であることを示す。ジスルフィド結合は二量化プロセスに直接関与しているようには見えないが(16)、ヒトシスタチンCには2つのジスルフィド結合が存在し(すべてのタイプ2シスタチンと同様)、二量体構造でのそれらの保存は二量化プロセスでその重要な役割を示す(16)。分子内ジスルフィド結合は、hCCモノマーの正しい折り畳みと、ダイマーの2つのサブユニット間の3次元「サブドメイン」の交換とオリゴマー化を無効にするために不可欠であると仮定する。
【0085】
私たちのデータは、NACでの治療がGSH産生を増加させ、両方の抗酸化物質が分泌されたhCCのオリゴマー化を減少させ、HCCAA患者の脳のアミロイド形成を減少させることを示す。GSHによる治療は効果的かもしれないが、その低い生物学的利用能は、HCCAA患者の治療のための治療薬としての可能性を制限する。NACは、GSHレベルの復元における役割、抗酸化特性、および(36)でレビューされたジスルフィド結合を破壊する能力があるため、完璧な候補として表示される。さらに、NAC補給は冠動脈および末梢血管拡張を大幅に改善した(37)。脳障害に特化したNACは、アルツハイマー病の患者にある程度の有効性をもって投与されており(38)、我々のデータはそれがHCCAAの優れた代替品となりうることを示す。
【0086】
細胞膜は、血液脳関門とともに、NACに対する透過性の低下を示すため、細胞外NAC処理は、L68Q hCCの細胞内レベルの二量体化状態に影響を与えないようである(データ参照無し)。したがって、限定するものではないが、N-アセチルシステインエチルエステル(NACET)またはN-アセチルシステインメチルエステルを含むNAC誘導体の効果が投与される。これらの新規な親油性細胞透過性膜システイン誘導体は、HCCAAのようなアミロイド疾患の治療におけるH2Sプロデューサーとしての経口使用に適した候補を提供するはずである(39)。
【0087】
NAC治療による皮膚生検でのアミロイド染色で観察された減少は、非常に有望であり、この治療法がHCCAA患者の治療に効果があることを示す。アミロイドはすべての器官で沈殿するため、皮膚で減少が観察された場合、脳内でアミロイドの沈殿および蓄積が継続していると信じる理由はない。より可能性が高いのは、脳血管や脳を含む他の身体器官にも同様の減少があることである。3人の個人のいずれにも新たな事象は発生しておらず、全員が治療を継続しており、発端者は現在、3回目および最後の脳卒中の約2年後である。
【0088】
アイスランドのかなりの数のHCCAA患者が臨床的脳卒中を経験することは決してなく、幼い頃に認知症を呈するだけであることは注目に値する。アミロイド沈殿の疾患プロセスはHCCAA患者ではアルツハイマー病に匹敵するため、アミロイド線維の二量体化および重合能力のブロック(L68Q-シスタチンC創始者変異症例により強化される)は、アミロイド関連認知症のアルツハイマー病患者を助ける可能性がある。したがって、NAC療法またはNAC様化合物は、アルツハイマー病に有益である可能性がある。
【0089】
ここでの類推は家族性複合高コレステロール血症(FCH)である。スタチン薬はこの家族性状態を治療するために開発されたためです(FCHの患者は20代に脳卒中と心筋梗塞を発症する)。その後、コレステロールの上昇は有害であり、MIおよび脳卒中の主要な危険因子であり、CV危険因子を持つ患者はスタチン治療の恩恵を受けることが明らかになった。HCCAAは、アミロイドの沈殿を促進するもので、人生の初期に発生し、20代および早期認知症の壊滅的な出来事につながる。このプロセスはやや匹敵するが、アルツハイマー病ではより遅いため、認知症は通常60代半ばから後半または70代まで続くが、治療は同じである。
【0090】
文献
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【0091】
本発明の特定の好ましい実施形態が上記で説明され、具体的に例示されたが、本発明がそのような実施形態に限定されることは意図されていない。添付の特許請求の範囲に記載されているように、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変更および修正を行うことができることは当業者には明らかであろう。
図1A
図1B
図1C
図2A
図2B
図3A
図3B
図4
図5
図6
図7
図8A
図8B
図8C