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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】
(24)【登録日】2024-03-19
(45)【発行日】2024-03-28
(54)【発明の名称】神経精神障害を処置する方法
(51)【国際特許分類】
   A61K 35/30 20150101AFI20240321BHJP
   A61K 35/545 20150101ALI20240321BHJP
   A61P 25/18 20060101ALI20240321BHJP
【FI】
A61K35/30
A61K35/545
A61P25/18
【請求項の数】 5
(21)【出願番号】P 2019561753
(86)(22)【出願日】2018-05-10
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2020-07-02
(86)【国際出願番号】 US2018031961
(87)【国際公開番号】W WO2018209022
(87)【国際公開日】2018-11-15
【審査請求日】2021-02-18
(31)【優先権主張番号】62/504,340
(32)【優先日】2017-05-10
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】507245021
【氏名又は名称】ユニバーシティー オブ ロチェスター
(74)【代理人】
【識別番号】100102978
【弁理士】
【氏名又は名称】清水 初志
(74)【代理人】
【識別番号】100160923
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 裕孝
(74)【代理人】
【識別番号】100119507
【弁理士】
【氏名又は名称】刑部 俊
(74)【代理人】
【識別番号】100142929
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 隆一
(74)【代理人】
【識別番号】100148699
【弁理士】
【氏名又は名称】佐藤 利光
(74)【代理人】
【識別番号】100128048
【弁理士】
【氏名又は名称】新見 浩一
(74)【代理人】
【識別番号】100129506
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 智彦
(74)【代理人】
【識別番号】100205707
【弁理士】
【氏名又は名称】小寺 秀紀
(74)【代理人】
【識別番号】100114340
【弁理士】
【氏名又は名称】大関 雅人
(74)【代理人】
【識別番号】100121072
【弁理士】
【氏名又は名称】川本 和弥
(72)【発明者】
【氏名】ゴールドマン スティーブン エー.
(72)【発明者】
【氏名】ネダーガード マイケン
【審査官】横田 倫子
(56)【参考文献】
【文献】特表2006-517101(JP,A)
【文献】特表2005-500077(JP,A)
【文献】国際公開第2017/152081(WO,A1)
【文献】米国特許出願公開第2016/0317681(US,A1)
【文献】特開2004-129561(JP,A)
【文献】Medical Science Digest, 2013, Vol.39 No.5, p.219-222
【文献】Cell Stem Cell, 2013, Vol.12, p.252-264
【文献】Schizophrenia, 2015, Vol.1, Aiticle ID.15034
【文献】Prog Neurobiol., 2011, Vol.93, p.13-24
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
A61K 35/00
A61P
JSTPlus/JMEDPlus/JST7580(JDreamIII)
CAplus/MEDLINE/EMBASE/BIOSIS(STN)
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
アストロサイトおよびオリゴデンドロサイトの両方を生成することができるグリア前駆細胞を含む、対象における統合失調症を処置するための医薬であって、
該グリア前駆細胞が、健康な対象由来の二分化能のあるヒトグリア前駆細胞であり;A2B5 、CD140a 、および/またはCD44 であり;かつ、ミエリン塩基性タンパク質発現オリゴデンドロサイトおよびグリア線維酸性タンパク質発現アストロサイトに移植時に分化し、
該医薬が、該対象の統合失調症を処置するのに有効な投与量で投与される、
医薬。
【請求項2】
前記グリア前駆細胞が、A2B5、CD140aおよびCD44である、請求項1に記載の医薬。
【請求項3】
前記投与が、脳内投与、脳室内投与、くも膜下腔内投与、または大槽内投与である、請求項1に記載の医薬。
【請求項4】
前記対象がヒトである、請求項1に記載の医薬。
【請求項5】
前記グリア前駆細胞が、胎児組織、胚性幹細胞、または誘導多能性幹細胞に由来する、請求項1に記載の医薬。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本出願は、全体が参照により本明細書に組み込まれる2017年5月10日に出願された米国仮特許出願第62/504,340号の利益を主張するものである。
【0002】
本発明は、米国立衛生研究所により授与されたR01MH099578およびR01MH104701のもと、米国政府支援を受けてなされた。米国政府は、本発明に関し一定の権利を有する。
【0003】
分野
本出願は、神経精神障害を処置する方法に関する。
【背景技術】
【0004】
背景
神経学的障害には、その系統発生学的出現が、ヒト科動物の出現と共に加速したヒトグリアの進化と並行するヒト独特のものがいくつかある(Oberheim et al.,“Astrocytic Complexity Distinguishes the Human Brain,”Trends in Neurosciences 29:1-10(2006)(非特許文献1)、Oberheim et al.,“Uniquely Hominid Features of Adult Human Astrocytes,”The Journal of Neuroscience:The Official Journal of the Society for Neuroscience 29:3276-3287(2009)(非特許文献2)、Horrobin,D.F.,“Schizophrenia:The Illness That Made Us Human,”Med Hypotheses 50:269-288(1998)(非特許文献3))。特に、アストログリアの複雑さおよび多形性は、ヒト科動物の進化と共に著しく高まり、ヒトグリアの進化とヒト選択的な神経学的障害の発達との間の関連を示唆している。実際、いくつかのゲノムワイド関連研究および差次的発現研究は、例えば統合失調症における、アストロサイトおよびオリゴデンドロサイトの両方での、グリア選択的遺伝子の頻繁な異常制御を明確に示している(Walsh et al.,“Rare Structural Variants Disrupt Multiple Genes in Neurodevelopmental Pathways in Schizophrenia,”Science 320:539-543(2008)(非特許文献4)、Aberg et al.,“Human QKI,A Potential Regulator of mRNA Expression of Human Oligodendrocyte-Related Genes Involved in Schizophrenia,”Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 103:7482-7487(2006)(非特許文献5)、Roy et al.,“Loss of erbB Signaling in Oligodendrocytes Alters Myelin and Dopaminergic Function,A Potential Mechanism for Neuropsychiatric Disorders,”Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 104:8131-8136(2007)(非特許文献6)、Takahashi et al.,“Linking Oligodendrocyte and Myelin Dysfunction to Neurocircuitry Abnormalities in Schizophrenia,”Prog Neurobiol 93:13-24(2011)(非特許文献7)、Georgieva et al.,“Convergent Evidence That Oligodendrocyte Lineage Transcription Factor 2(OLIG2)and Interacting Genes Influence Susceptibility to Schizophrenia,”Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 103:12469-12474(2006)(非特許文献8)、Hof et al.,“Molecular and Cellular Evidence for an Oligodendrocyte Abnormality in Schizophrenia,”Neurochem Res 27:1193-1200(2002)(非特許文献9)、Hakak et al.,“Genome-Wide Expression Analysis Reveals Dysregulation of My elination-Related Genes in Chronic Schizophrenia,”Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 98:4746-4751(2001)(非特許文献10))。
【0005】
統合失調症患者は典型的に、比較的少量の白質、そして多くの場合明白なミエリン形成不全によって特徴付けられる(Takahashi et al.,“Linking Oligodendrocyte and Myelin Dysfunction to Neurocircuitry Abnormalities in Schizophrenia,”Prog Neurobiol 93:13-24(2011)(非特許文献7)、Connor et al.,“White Matter Neuron Alterations in Schizophrenia and Related Disorders,”International Journal of Developmental Neuroscience:The Official Journal of the International Society for Developmental Neuroscience 29:325-334(2011)(非特許文献11)、McIntosh et al.,“White Matter Tractography in Bipolar Disorder and Schizophrenia,”Biological Psychiatry 64:1088-1092(2008)(非特許文献12)、Maniega et al.,“A Diffusion Tensor MRI Study of White Matter Integrity in Subjects at High Genetic Risk of Schizophrenia,”Schizophrenia Research 106:132-139(2008)(非特許文献13)、Fields,R.D.,White Matter in Learning,Cognition and Psychiatric Disorders,”Trends in Neurosciences 31:361-370(2008)(非特許文献14)、Gogtay et al.,“Three-Dimensional Brain Growth Abnormalities in Childhood-Onset Schizophrenia Visualized by Using Tensor-Based Morphometry,”Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 105:15979-15984(2008)(非特許文献15))。いくつかの病態学的研究および神経画像処理研究は、罹患した患者のオリゴデンドログリア密度およびミエリン構造の両方の欠陥を明確に示しており(Fields,R.D.,White Matter in Learning,Cognition and Psychiatric Disorders,”Trends in Neurosciences 31:361-370(2008)(非特許文献14)、Xia et al.,“Behavioral Sequelae of Astrocyte Dysfunction:Focus on Animal Models of Schizophrenia,”Schizophrenia Research(2014)(非特許文献16)、Rapoport et al.,“The Neurodevelopmental Model of Schizophrenia:Update 2005,”Molecular Psychiatry 10:434-449(2005)(非特許文献17)、Langmead et al.,“Fast Gapped-Read Alignment with Bowtie 2,”Nature Methods 9:357-359(2012)(非特許文献18))、これは、超微細構造的レベルにおけるものを含む(Uranova et al.,“Ultrastructural Alterations of Myelinated Fibers and Oligodendrocytes in the Prefrontal Cortex in Schizophrenia:A Postmortem Morphometric Study,”Schizophrenia Research and Treatment 2011:325789(2011)(非特許文献19)、Uranova et al.,“The Role of Oligodendrocyte Pathology in Schizophrenia,”Int J Neuropsychopharmacol 10:537-545(2007)(非特許文献20)、Pruitt et al.,“NCBI Reference Sequences(RefSeq):A Curated Non-Redundant Sequence Database of Genomes,Transcripts and Proteins,”Nucleic Acids Research 35:D61-65(2007)(非特許文献21))。更に、近年の研究は、ニューロンの代謝的支援におけるオリゴデンドロサイトの役割を強調しており、オリゴデンドロサイト機能不全が神経病態をもたらし得るミエリン非依存性機構を示唆している(Lee et al.,“Oligodendroglia Metabolically Support Axons and Contribute to Neurodegeneration,”Nature 487:443-448(2012)(非特許文献22)、Simons et al.,“Oligodendrocytes:Myelination and Axonal Support,”Cold Spring Harb Perspect Biol.(2015)(非特許文献23))。しかし、遺伝学的研究、細胞研究、病態学的研究、および放射線学研究がグリアおよびミエリンの病態を統合失調症と相関付けているにもかかわらず、統合失調症者における臨床的なミエリン形成不全は神経病態に対して二次的であるとの見方が一般的である。よって、細胞自律的なグリア機能不全が統合失調症に与える影響は十分に研究されておらず、したがって、そのような機能不全を標的とする療法は未だ提唱されていない。
【0006】
本開示は、当技術分野におけるこれらおよび他の不備を克服することを対象とする。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【0007】
【文献】Oberheim et al.,“Astrocytic Complexity Distinguishes the Human Brain,”Trends in Neurosciences 29:1-10(2006)
【文献】Oberheim et al.,“Uniquely Hominid Features of Adult Human Astrocytes,”The Journal of Neuroscience:The Official Journal of the Society for Neuroscience 29:3276-3287(2009)
【文献】Horrobin,D.F.,“Schizophrenia:The Illness That Made Us Human,”Med Hypotheses 50:269-288(1998)
【文献】Walsh et al.,“Rare Structural Variants Disrupt Multiple Genes in Neurodevelopmental Pathways in Schizophrenia,”Science 320:539-543(2008)
【文献】Aberg et al.,“Human QKI,A Potential Regulator of mRNA Expression of Human Oligodendrocyte-Related Genes Involved in Schizophrenia,”Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 103:7482-7487(2006)
【文献】Roy et al.,“Loss of erbB Signaling in Oligodendrocytes Alters Myelin and Dopaminergic Function,A Potential Mechanism for Neuropsychiatric Disorders,”Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 104:8131-8136(2007)
【文献】Takahashi et al.,“Linking Oligodendrocyte and Myelin Dysfunction to Neurocircuitry Abnormalities in Schizophrenia,”Prog Neurobiol 93:13-24(2011)
【文献】Georgieva et al.,“Convergent Evidence That Oligodendrocyte Lineage Transcription Factor 2(OLIG2)and Interacting Genes Influence Susceptibility to Schizophrenia,”Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 103:12469-12474(2006)
【文献】Hof et al.,“Molecular and Cellular Evidence for an Oligodendrocyte Abnormality in Schizophrenia,”Neurochem Res 27:1193-1200(2002)
【文献】Hakak et al.,“Genome-Wide Expression Analysis Reveals Dysregulation of My elination-Related Genes in Chronic Schizophrenia,”Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 98:4746-4751(2001)
【文献】Connor et al.,“White Matter Neuron Alterations in Schizophrenia and Related Disorders,”International Journal of Developmental Neuroscience:The Official Journal of the International Society for Developmental Neuroscience 29:325-334(2011)
【文献】McIntosh et al.,“White Matter Tractography in Bipolar Disorder and Schizophrenia,”Biological Psychiatry 64:1088-1092(2008)
【文献】Maniega et al.,“A Diffusion Tensor MRI Study of White Matter Integrity in Subjects at High Genetic Risk of Schizophrenia,”Schizophrenia Research 106:132-139(2008)
【文献】Fields,R.D.,White Matter in Learning,Cognition and Psychiatric Disorders,”Trends in Neurosciences 31:361-370(2008)
【文献】Gogtay et al.,“Three-Dimensional Brain Growth Abnormalities in Childhood-Onset Schizophrenia Visualized by Using Tensor-Based Morphometry,”Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 105:15979-15984(2008)
【文献】Xia et al.,“Behavioral Sequelae of Astrocyte Dysfunction:Focus on Animal Models of Schizophrenia,”Schizophrenia Research(2014)
【文献】Rapoport et al.,“The Neurodevelopmental Model of Schizophrenia:Update 2005,”Molecular Psychiatry 10:434-449(2005)
【文献】Langmead et al.,“Fast Gapped-Read Alignment with Bowtie 2,”Nature Methods 9:357-359(2012)
【文献】Uranova et al.,“Ultrastructural Alterations of Myelinated Fibers and Oligodendrocytes in the Prefrontal Cortex in Schizophrenia:A Postmortem Morphometric Study,”Schizophrenia Research and Treatment 2011:325789(2011)
【文献】Uranova et al.,“The Role of Oligodendrocyte Pathology in Schizophrenia,”Int J Neuropsychopharmacol 10:537-545(2007)
【文献】Pruitt et al.,“NCBI Reference Sequences(RefSeq):A Curated Non-Redundant Sequence Database of Genomes,Transcripts and Proteins,”Nucleic Acids Research 35:D61-65(2007)
【文献】Lee et al.,“Oligodendroglia Metabolically Support Axons and Contribute to Neurodegeneration,”Nature 487:443-448(2012)
【文献】Simons et al.,“Oligodendrocytes:Myelination and Axonal Support,”Cold Spring Harb Perspect Biol.(2015)
【発明の概要】
【0008】
概要
本開示の一態様は、神経精神障害を処置する方法に関する。本方法は、神経精神障害を有する対象を選択する工程と、選択された対象に、対象の神経精神障害を処置するのに有効な投与量でグリア前駆細胞の調製物を投与する工程とを含む。
【0009】
本開示の別の態様は、神経精神障害を処置する方法に関する。本方法は、神経精神障害を有する対象を選択する工程と、選択された対象に、選択された対象における正常な脳間質内グリアKレベルを回復させて神経精神障害を処置するのに有効な投与量で、Kチャネル活性化因子を投与する工程とを含む。
【0010】
本開示の別の態様は、神経精神障害の非ヒト動物モデルに関する。この非ヒト哺乳動物は、その脳梁内のその全グリア細胞のうち少なくとも30%が、神経精神障害を有するヒト患者に由来するヒトグリア細胞であり、および/または、その脳および/または脳幹の白質内のその全グリア細胞のうち少なくとも5%が、神経精神障害を有するヒト患者に由来するヒトグリア細胞である。
【0011】
出願者らは、新規のヒトグリアキメラマウスモデル(Windrem et al.,“Neonatal Chimerization with Human Glial Progenitor Cells Can Both Remyelinate and Rescue the Otherwise Lethally Hypomyelinated Shiverer Mouse,”Cell Stem Cell 2:553-565(2008)、Han et al.,“Forebrain Engraftment by Human Glial Progenitor Cells Enhances Synaptic Plasticity and Learning in Adult Mice,”Cell Stem Cell 12:342-353(2013)、Goldman et al.,“Modeling Cognition and Disease Using Human Glial Chimeric Mice,”Glia 63:1483-1493(2015)、これらはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)を、患者特異的なヒト誘導多能性幹細胞(hiPSC)から二分化能のあるアストロサイト-オリゴデンドロサイトグリア前駆細胞(GPC)を作出するプロトコル(Wang et al.,“Human iPSC-Derived Oligodendrocyte Progenitor Cells Can Myelinate and Rescue a Mouse Model of Congenital Hypomyelination,”Cell Stem Cell 12:252-264(2013)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)の開発と合わせて使用することで、細胞自律的なグリア機能不全が神経学的疾患に与える影響を調査することができると立証した。これらのヒトグリアキメラマウスの脳では、常在グリアの大部分がヒトグリアおよびそれらの前駆体に置き換えられており(Windrem et al.,“A Competitive Advantage by Neonatally Engrafted Human Glial Progenitors Yields Mice Whose Brains are Chimeric for Human Glia,”The Journal of Neuroscience:The Official Journal of the Society for Neuroscience 34:16153-16161(2014)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)、ヒトグリアの生理機能、遺伝子発現、および神経生理学的機能に対する影響を生きた成体マウスにおいてインビボで評価することが可能である(Han et al.,“Forebrain Engraftment by Human Glial Progenitor Cells Enhances Synaptic Plasticity and Learning in Adult Mice,”Cell Stem Cell 12:342-353(2013)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)。本明細書に記載されるように、このグリアキメラモデルを使用して、ヒトグリアが統合失調症の疾患表現型に与える影響を評価した。この目的を達成するために、若年発症型統合失調症(SCZ)患者またはそれらの正常対照のいずれかから得た線維芽細胞に由来するiPSCからhGPCを調製した。SCZ hGPCの差次的遺伝子発現を正常対象のものと比べて評価し、細胞を免疫不全新生児マウスに移植して、患者特異的なヒトグリアキメラマウスを生成した。次いでこのグリアキメラマウスを、SCZの誘導がインビボでのアストロサイトおよびオリゴデンドロサイトの分化ならびに行動的表現型に及ぼす影響に関して解析し、それによって得られたデータを疾患関連遺伝子発現と相関付けた。出願者らは、このヒト特異的な神経精神疾患モデルを使用し、本明細書に記載されるヒトの神経精神障害および状態を処置するための新規の治療アプローチを特定した。
[本発明1001]
神経精神障害を有する対象を選択する工程と、
選択された対象に、対象の神経精神障害を処置するのに有効な投与量でグリア前駆細胞の調製物を投与する工程と
を含む、神経精神障害を処置する方法。
[本発明1002]
グリア前駆細胞の前記調製物がヒトグリア前駆細胞である、本発明1001の方法。
[本発明1003]
前記調製物のグリア前駆細胞が、A2B5 、CD140a 、および/またはCD44 である、本発明1001の方法。
[本発明1004]
前記投与が、脳内投与、脳室内投与、くも膜下腔内投与、または大槽内投与によって行なわれる、本発明1001の方法。
[本発明1005]
前記神経精神障害が、統合失調症、自閉症スペクトラム症、および双極性障害からなる群から選択される、本発明1001の方法。
[本発明1006]
前記神経精神障害が統合失調症である、本発明1005の方法。
[本発明1007]
前記対象がヒトである、本発明1001の方法。
[本発明1008]
前記ヒトグリア前駆細胞が、アストロサイトを生成することができる、本発明1001の方法。
[本発明1009]
前記ヒトグリア前駆細胞が、オリゴデンドロサイトを生成することができる、本発明1001の方法。
[本発明1010]
前記グリア前駆細胞が、胎児組織、胚性幹細胞、または誘導多能性幹細胞に由来する、本発明1001の方法。
[本発明1011]
神経精神障害を有する対象を選択する工程と、
選択された対象に、選択された対象における正常な脳間質内グリアカリウム(K )レベルを回復させて神経精神障害を処置するのに有効な投与量で、K チャネル活性化因子を投与する工程であって、該K チャネル活性化因子がKCNQチャネル活性化因子ではないことを条件とする、工程と
を含む、神経精神障害を処置する方法。
[本発明1012]
グリアK コンダクタンス異常、グリアK 取り込み異常、および/またはグリアK チャネル発現異常によって特徴付けられる、異常制御されたグリアK チャネル機能を、前記選択された対象が有する、本発明1011の方法。
[本発明1013]
チャネル活性化因子が、グリアのGタンパク質活性化内向き整流性K チャネルの活性を増加させる、本発明1011の方法。
[本発明1014]
チャネル活性化因子が、フルピルチン、亜酸化窒素、ハロタン、17β-エストラジオール、ジチオスレイトール、およびナリンジンからなる群から選択される、本発明1013の方法。
[本発明1015]
チャネル活性化因子が、グリアのK 電位ゲート型チャネルの活性を増加させる、本発明1011の方法。
[本発明1016]
チャネル活性化因子が、グリアのA型電位ゲート型K チャネルの活性を増加させる、本発明1015の方法。
[本発明1017]
チャネル活性化因子が、N-[3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル]-N’-[2,4-ジブロモ-6-(2H-テトラゾール-5-イル)フェニル]尿素(NS5806)である、本発明1016の方法。
[本発明1018]
チャネル活性化因子が、グリアの遅延整流性K チャネルの活性を増加させる、本発明1015の方法。
[本発明1019]
チャネル活性化因子が、KCNK1~KCNK18(両端を含む)によってコードされるカリウム漏洩チャネルを含むグリアのタンデムポア型K チャネルの活性を増加させる、本発明1011の方法。
[本発明1020]
チャネル活性化因子が、ハロタン、イソフルラン、2-ハロゲン化エタノール、ハロゲン化メタン、セボフルラン、およびデスフルランからなる群から選択される、本発明1019の方法。
[本発明1021]
前記投与が、吸入投与、皮下投与、筋肉内投与、または静脈内投与によって行なわれる、本発明1019の方法。
[本発明1022]
前記神経精神障害が、統合失調症、自閉症スペクトラム症、および双極性障害からなる群から選択される、本発明1011の方法。
[本発明1023]
前記神経精神障害が統合失調症である、本発明1011の方法。
[本発明1024]
前記対象がヒトである、本発明1011の方法。
【図面の簡単な説明】
【0012】
図1】統合失調症由来のグリア前駆細胞の機能評価およびゲノム評価を示す図である。この概略図は、若年発症型統合失調症を有する個体に由来するグリア前駆細胞を、行動的に正常な対照に由来するGPCと比較した解析に含まれるステップを要約する。主な出力データは、インビボでのオリゴデンドロサイト成熟およびミエリン形成(図3)、インビボでのアストロサイト分化および表現型(図5)、インビトロでの差次的遺伝子発現(図6)、およびヒトグリアキメラ宿主動物の行動的表現型(図10)に対するSCZ起源の効果を含む。
図2-1】図2A~Hは、CD140aグリア前駆細胞がSCZおよび正常なhiPSCの両方から効率的に生成されることを示す図である。CD140a/PDGFαRグリア前駆細胞のフローサイトメトリ(左側の未染色のゲーティング対照と比較した右側のプロット)は、正常対照患者由来の調製物(上、図2A~2B)およびSCZ由来の調製物(下、図2C~2D)の両方における、CD140aで定義される細胞の支配的な割合を明示する。図2A~2Cおよび2B~2Dは、マッチしたペアとしてランを行なった。図2Aおよび2Cは、インビトロ培養日数(DIV)177日目および168日目を示し、図2Bおよび2Dは、188および196 DIVを示す。図2E~2Hは、CD140aで分取された細胞の代表的なFACS後調製物を示す。図2Eは、olig2(図2F、赤)およびPDGFRα(図2G;2H、統合後)の両方について免疫染色した細胞の位相画像である。これらのプロットは、正常なhiPSC株およびSCZ由来hiPSC株の両方のGPC培養物に典型的であった。分取された集団をゲノミクス評価に使用し、分取された細胞および分取されなかった細胞の両方を移植に使用したが、これら2つの間に明らかな性能の差はなかった。
図2-2】図2-1の説明を参照のこと。
図2-3】図2-1の説明を参照のこと。
図3-1】図3A~Jは、統合失調症由来hGPCが異常な分散および相対的なミエリン形成不全を呈することを示す図である。新生児のシバラーマウスにhGPCを注射することにより、ヒトiPSC GPCキメラを確立した。キメラマウスは、19週で屠殺した。対照対象に由来するGPC(図3A)が主に主要な白質路に分散した一方で、SCZ由来のGPC(15歳男性)(図3B)は、白質における比較的少ない滞留、およびより急速な皮質への浸潤を示した。図3C~3Dは、SCZ GPCによる脳梁でのミエリン形成(図3D)の密度が、対照hGPCによるもの(図3C)よりも低かったことを明示する矢状切片である。
図3-2】図3E~3Fは、4名の対照患者のhGPCを移植したキメラマウス(図3E)と、4名の異なるSCZ患者のhGPCを移植したキメラマウス(図3F)から得た、より強拡大の画像である。
図3-3】図3Gは、19週時において、対照(CTRL)GPC移植マウスの脳梁におけるミエリン形成が、SCZ GPC移植マウスと対比して高度であったことが、MBP輝度によって確認されたことを示す(それぞれ4名の異なるSCZ患者および対照患者の平均、n>3マウス/患者)(p=0.0002、t検定)。図3Hは、ドナー細胞の絶対密度が、olig2hGPCおよびオリゴデンドログリアの密度(図3I)(p=0.0064、t検定)、ならびにトランスフェリン(TFN)オリゴデンドログリアの密度(図3J)(p<0.0001、t検定)と同様に、対照のhGPCを移植した脳梁よりもSCZのhGPCを移植した脳梁において低かったことを示す(p<0.0001、t検定)。
図4】統合失調症由来GPCがインビボで異常な分散を呈することを示す図である。SCZ GPCは、その他の点では例外なく正常なGPCと同様であったが、皮質への浸潤に進行する前に白質内に留まって増殖しなかったという点で、SCZ患者から生成されたGPCの分散パターンは典型的に、正常な患者に由来するiPSC hGPCのものとは異なった。図4A~4Bは、それぞれ、対照対象由来のhGPC(株22)またはSCZ患者由来のhGPC(株51)のいずれかを移植した4匹のマウスを示す。全てのSCZ hGPC移植マウスは、前脳白質路における増殖が少なく、よって正味の生着量が少ない、皮質および線条体の灰白質への不均衡なhGPCの進入を示す。明確に異なる患者から同様に得られたマッチする4つの対照株に対する、このhGPCの分散パターンにおける差は、インビボで評価した4つ全てのSCZ株(それぞれ異なる患者に由来)に一貫して認められた(図3参照)。
図5-1】図5A~Jは、アストロサイトの分化が、統合失調症hGPCキメラの脳において不良であることを示す図である。免疫不全のシバラー宿主においてヒトiPSC GPCキメラを確立し、アストロサイト分化評価のために19週で屠殺した。図5A~5Bは、対照(図5A、株22)または統合失調症(図5B、株164)のいずれかの対象に由来するiPSC GPCを新生児期に注射したマウスの脳梁の代表的な画像である(ヒト核内抗原、緑;グリア線維酸性タンパク質、赤)。図5Aは、試験した全ての患者の対照hiPSC GPCが、脳梁白質と皮質灰白質との両方において、線維が密に配列されたGFAPアストロサイトとして急速に分化したことを示す。図5Bは、対照的に、SCZ GPCの成熟が遅く、GFAP発現が遅発性であったことを示す。19週時において、GFAPアストロサイトの密度は、一群として(図5C)、そして株毎に解析したとき(図5D)の両方で、SCZ由来GPCよりも対照でキメラ化したマウスにおいて有意に高かった。これは、単に脳梁における生着量が少ないことだけの作用ではなかった。というのも、GFAPおよびアストロサイト表現型を発達させたヒトドナー細胞の割合が、対照GPC移植マウスよりもSCZ移植マウスにおいて有意に低かったからである(図5E)。150μm切片においてイメージングし、Neurolucidaにより3Dで再構築した(図5J)、個々のアストログリアの形態のSholl解析(Sholl,D.A.,“Dendritic Organization in the Neurons of the Visual and Motor Cortices of the Cat,”J.Anat.87:387-406(1953)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)により、SCZ hGPCキメラのアストロサイトには、それらの対照hGPC由来のアストロサイトと比べて、一次突起が少なく(図5F)、近位の枝分かれが少なく(図5G)、遠位部の線維が長い(図5H)という点で有意差があることが明示された。3-Dトレーシング(図5J)をFan-in動径解析(MBF Biosciences)(Dang et al.,“Formoterol,a Long-acting Beta2 Adrenergic Agonist,Improves Cognitive Function and Promotes Dendritic Complexity in a Mouse Model of Down Syndrome,”Biol.Psychiatry 75:179-188(2014)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)によって評価したとき、対照アストロサイトの突起は全方向に均一に伸びていることが認められたが、SCZアストロサイトの突起は、隣接しないドメイン構造を示す空所を残した(図5I)。***p<0.0001(図5C、5E、5F、5Hではt検定、図5Dでは2元配置ANOVAによる);**p<0.002(図5I);p<0.0001(図5G、非線形比較による)。スケール、図5A~5B=50μm、図5J=25μm。
図5-2】図5-1の説明を参照のこと。
図5-3】図5-1の説明を参照のこと。
図5-4】図5-1の説明を参照のこと。
図6A図6A~Gは、統合失調症由来hGPCがグリア分化関連遺伝子の発現を抑制することを示す図である。RNA配列解析は、SCZ hGPCによる差次的遺伝子発現を明示する。図6Aは、プールされた対照hGPCと比較した、4名の異なる統合失調症患者に由来するhGPCの比較により得られた、差次的発現遺伝子(DEG)のリストの交差を示す(log2変化倍率>1.00、FDR 5%)。図6Bは、図6Aに示した交差遺伝子リストに関する機能的アノテーションのネットワーク表現である。上のネットワークにおいて、緑および赤のノードはそれぞれ、下方制御された遺伝子および上方制御された遺伝子を表し、白のノードは、有意な関連があるアノテーション用語を表す(FDR補正p<0.01;アノテーション用語は、GO:BP、GO:MF、経路、および遺伝子ファミリーを含み、ノードは、次数によってサイズ分類されている)。下のネットワークは、コミュニティ検出によって特定された、4つの高度に相互接続したモジュールを明確に示すものである。図6Cは、図6Bにおける各モジュールについて特定された上位のアノテーション用語を示す。図6Dは、神経伝達物質受容体およびゲート型チャネルの活性に関するアノテーションを含む、モジュール1(図6B中の灰色、32.4%)に関連する12種の保存された差次的発現遺伝子のヒートマップ表現である。図6Eは、細胞間シグナル伝達およびシナプス伝達に関するアノテーションを含む、モジュール2(図6B中の橙色、28.7%)に関連する15種の保存された差次的発現遺伝子のヒートマップ表現である。図6Fは、モジュール3(図6B中の濃青色、28.7%);CNSおよびグリアの分化および発達に関するアノテーションに関連する21種の保存された差次的発現遺伝子のヒートマップ表現である。図6Gは、ミエリン形成および脂質生合成に関するアノテーションを含む、モジュール4(図6B中の薄青色、10.2%)に関連する4種の保存された差次的発現遺伝子のヒートマップ表現である。ヒートマップ中の絶対発現量は、UQ正規化、log2変換したカウントにおいて示されている(Li et al.,“Comparing the Normalization Methods for the Differential Analysis of Illumina High-Throughput RNA-Seq Data,”BMC Bioinformatics 16:347(2015)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)。
図6B図6Aの説明を参照のこと。
図6C図6Aの説明を参照のこと。
図6D図6Aの説明を参照のこと。
図6E図6Aの説明を参照のこと。
図6F図6Aの説明を参照のこと。
図6G図6Aの説明を参照のこと。
図7A図7A~Rは、対照hiPSC GPCと比べて統合失調症において有意に異常制御された遺伝子のヒートマップを示す図である。4名の統合失調症患者に由来するhiPSC GPCにより、3つの対照由来iPSCに由来するhGPCのプールされた遺伝子発現パターンに対して差次的に発現された、共通する遺伝子の発現パターンが示されている(log2変化倍率>1.0、FDR 5%、合計118遺伝子)。異常制御された遺伝子を、それらの機能および細胞内局在性に基づいて手作業でアノテートし、関連性のあるセットにグループ分けした。各ヒートマップは、次の、(図7A)転写制御因子、ジンクフィンガータンパク質、および他の核関連タンパク質;(図7B)グリア分化関連タンパク質;(図7C)ミエリン関連遺伝子および転写因子;(図7D)Wnt経路エフェクター;(図7E)代謝酵素;(図7F)脂質およびリポタンパク質の代謝;(図7G)キナーゼおよびホスファターゼ;(図7H)接着分子、カドヘリン、およびアストロタクチン;(図7I)GPCRシグナル中間体;(図7J)増殖因子;(図7K)サイトカイン;(図7L)細胞シグナル伝達およびシナプスタンパク質;(図7M)イオンチャネル;(図7N)輸送体;(図7O)細胞外マトリックス構成成分;(図7P)他の膜貫通タンパク質;(図7Q)他の細胞質および膜結合タンパク質;ならびに(図7R)アノテートされなかった遺伝子、オープンリーディングフレーム、および長鎖遺伝子間非コードRNAをコードする遺伝子を含む機能カテゴリーにグループ分けされた遺伝子の、UQ正規化、log2変換したカウントを可視化したものである。
図7B図7Aの説明を参照のこと。
図7C図7Aの説明を参照のこと。
図7D図7Aの説明を参照のこと。
図7E図7Aの説明を参照のこと。
図7F図7Aの説明を参照のこと。
図7G図7Aの説明を参照のこと。
図7H図7Aの説明を参照のこと。
図7I図7Aの説明を参照のこと。
図7J図7Aの説明を参照のこと。
図7K図7Aの説明を参照のこと。
図7L図7Aの説明を参照のこと。
図7M図7Aの説明を参照のこと。
図7N図7Aの説明を参照のこと。
図7O図7Aの説明を参照のこと。
図7P図7Aの説明を参照のこと。
図7Q図7Aの説明を参照のこと。
図7R図7Aの説明を参照のこと。
図8】RNA-seq解析により特定され、TaqMan Low Density Array(TLDA)RT-qPCRにより評価され、対照GPCに対して比較された、SCZ由来GPCにおいて異常制御された選択的な遺伝子の発現を示す図である。発現データは、GAPDH内在性対照に対して正規化した。3つのプールされた対照GPC株(n=10)に対する4つのプールされたSCZ GPC株(n=19)から計算された平均ddCt値および標準誤差範囲を示してある。SCZおよび対照のGPCにおける発現の差を、対応のあるt検定、続いてBenjamini-Hochberg(BH)の手順による多重検定補正によって評価した(***=p<0.01、**=p<0.05、=p<0.1)。48種の遺伝子を評価した。内在性対照、ならびに未確定かつ低信頼度の反応を高い割合で有した遺伝子であるLRFN1およびNEUROD6を除く45種の遺伝子を示してある。遺伝子の大多数が、SCZ由来GPCにおいて異常制御されるものとして確認された。TLDAデータの解析は、Applied Biosciencesにより提供されたExpressionSuite Softwareバージョン1.1で実行した。
図9】ニューレキシン-1発現がSCZ hGPCにおいて抑制されたことを示す図である。ウェスタンブロットは、CD140aを対象とするFACSにより精製したヒトGPCによってニューレキシン-1タンパク質が豊富に発現されたこと、そして、ニューレキシン-1レベルが、その他の点ではマッチしたSCZ hGPCにおいて低かったことを明示した(株51のSCZ hGPC対株22の対照hGPC)。
図10-1】図10A~Gは、統合失調症由来ヒトグリアキメラが、著しい行動異常を有することを示す図である。図10A~10Eは、3つのSCZ hGPC株または3つの対照hGPC株(各株は異なる患者に由来する)のうちの1つでキメラ化したマウスにおいて実行した行動試験を示す。細胞株1つ当たり7~20匹のレシピエントマウスを、雄と雌とで均等に試験した。図10Aは、プレパルス抑制試験を示す。SCZ hGPCを移植した、正常にミエリン形成したrag1-/-マウスは、全てのプレパルス量において聴覚性プレパルス抑制(PPI)が低減していた(図10A)。PPIの程度には、対照hGPC移植動物(n=13)とSCZ hGPC移植動物(n=27)との間で有意差があった(ANOVAによりp=0.0008、F=11.76[1,114])。図10Bは、高架式十字迷路試験を示す。左パネルは、高架式十字迷路における、SCZ hGPCを移植したマウスの累積移動量を、それとマッチする正常hGPC移植対照と比べた、代表的なヒートマップを示す。高架式十字迷路は、不安を評価するために設計された試験であり、閉鎖された空間を好み開放的な高所を回避する傾向が、高い不安を示唆する。右パネルは、3名のSCZ患者のhGPCを移植したマウス(それぞれ12匹の移植マウス、合計n=36マウス)が、対照移植マウス(n=36、同様に3名の患者に由来)よりも長い時間にわたって迷路の閉鎖アームに滞在したことを示す(p=0.036、両側t検定)。図10Cは、スクロース嗜好性試験を示す。SCZ GPC移植マウスは砂糖水を好む傾向が比較的低く、相対的な快感消失を示唆している(p=0.02、Mann-Whitney t検定;3つのSCZ株に由来するマウスn=30;3つの対照株に由来するマウスn=17)。図10Dは、3部屋式社会性研究試験を示す。1つに空のケージ(下、図10D中の「X」)を入れ、1つに新奇マウス(上、白く塗りつぶされた円)を収容した、3つの区画に分割された箱のうち中央のチャンバに、hGPCを移植したマウスを入れ、次いで10分間にわたって録画追跡した。SCZ hGPCを移植したマウス(右のヒートマップ)は、対照(左のヒートマップ)よりも新奇マウスを回避した(p=0.02;3つのSCZ株、34マウス;3つの対照株、36マウス)。図10Eは、新奇物体認識試験を示す。SCZ hGPCを移植したマウスは、有意に劣った新奇物体認識を示した(p=0.0006;3つのSCZ株、19マウス;3つの対照株、28マウス)。図10F~10Gは、SCZまたは対照のいずれかのhGPCを新生児期に移植した成体マウス(70~80週齢)の日周活動および睡眠パターンを、継続的に録画しながら(Noldus Ethovision)閉鎖チャンバ内で72時間にわたって評価したことを示す。図10Fは、対照マウス(灰色の塗りつぶし部分、n=8マウス;株22および17)とSCZマウス(紫色の塗りつぶし部分;n=10、株52)との間で計算し比較した、72時間にわたるメートル/時単位の平均移動距離を示す。時刻は24時間サイクルとして示し、暗期は灰色の陰影の背景によって示してある。SCZマウスは、観察期間を通じて対照移植マウスよりも有意に活動的であった(p<0.0001、ANOVA、F=19.32[1,851])。図10Gは、マウスの正常な睡眠期間である明期(16:00時、箱内で2日目)中の1時間の活動のサンプルヒートマップを左側に示す。対照マウス(左)は、この1時間全体にわたって非活動的なままでいるが、SCZマウスは、この1時間のほとんどの間、ケージ内を動き回っている。右側に示すように、SCZマウスは、その正常hGPCキメラ対照よりも持続時間が短い複数の期間に細分された睡眠パターンを呈した(ANOVAによりp=0.0026、F=12.08[1,24])。平均±SEM;Welch補正をした独立両側t検定。
図10-2】図10-1の説明を参照のこと。
図10-3】図10-1の説明を参照のこと。
【発明を実施するための形態】
【0013】
詳細な説明
本開示の一態様は、神経精神障害を処置する方法に関する。本方法は、神経精神障害を有する対象を選択する工程と、選択された対象に、対象の神経精神障害を処置するのに有効な投与量でグリア前駆細胞の調製物を投与する工程とを含む。
【0014】
本明細書でいう「神経精神障害」とは、認知症、健忘症候群、および性格-行動の変化を含むがこれらに限定されない精神症状を伴うあらゆる脳障害を含む。本明細書に記載の方法を使用して処置される例示的な神経精神障害は、限定されるものではないが、統合失調症、自閉症スペクトラム症、および双極性障害を含む。
【0015】
統合失調症は、個人がどのように考え、感じ、行動するかに影響する慢性かつ重度の精神障害である。これまで、この障害のステージ分類モデルがいくつか提案されている(Agius et al.,“The Staging Model in Schizophrenia,and its Clinical Implications,”Psychiatr.Danub.22(2):211-220(2010)、McGorry et al.,“Clinical Staging:a Heuristic Model and Practical Strategy for New Research and Better Health and Social Outcomes for Psychotic and Related Disorders,”Can.J.Psychiatry 55(8):486-497(2010)、Fava and Kellner,“Staging:a Neglected Dimension in Psychiatric Classification,”Acta Psychiatr.Scand.87:225-230(1993)、これらはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)。しかしながら、一般的に統合失調症は、前駆期、初回エピソード、および慢性期の少なくとも3つの段階で進展する。障害の全段階において個体間の不均一性もあり、一部の個体は精神病発症について超高リスク、臨床的高リスク、またはリスクありと見なされる(Fusar-Poli et al.,“The Psychosis High-Risk State:a Comprehensive State-of-the-Art Review,”JAMA Psychiatry 70:107-120(2013)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)。
【0016】
本明細書に記載の方法は、統合失調症のあらゆる段階および精神病のあらゆるリスクレベルにおける対象を処置するのに好適である。例えば、一実施形態において、本明細書に記載の方法に従って処置される対象は、統合失調症を発症するリスクのある対象である。そのような対象は、統合失調症の発症と関連付けられているABCA13、ATK1、C4A、COMT、DGCR2、DGCR8、DRD2、MIR137、NOS1AP、NRXN1、OLIG2、RTN4R、SYN2、TOP3B YWHAE、ZDHHC8、または第22染色体(22q11)から選択される1つ以上の遺伝子における1つ以上の遺伝子突然変異を有する場合があり、疾患の何らかの症状を呈している場合もあれば呈していない場合もある。別の実施形態では、対象は、疾患の前駆期にあり、統合失調症の1つ以上の初期症状、例えば不安、抑うつ、睡眠障害、および/または短期間欠性精神病症候群などを呈している場合がある。別の実施形態では、本明細書に記載の方法に従って処置されている対象は、統合失調症の精神病症状、例えば、幻覚、偏執性妄想を経験している。
【0017】
本明細書でいう「自閉症スペクトラム症」は、自閉症性障害、アスペルガー障害、特定不能の広汎性発達障害、小児期崩壊性障害、およびレット障害を含む状態の一群を包含し、これらは、社会的相互作用の困難、コミュニケーションの困難、および異常行動を含め、症状の重症度が異なる(McPartland et al.,“Autism and Related Disorders,”Handb Clin Neurol 106:407-418(2012)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)。本明細書に記載の方法は、自閉症スペクトラムに含まれるこれらの状態のそれぞれを処置するのに好適である。
【0018】
本明細書でいう「双極性障害」は、気分の慢性的な不安定性、概日リズムの混乱、ならびにエネルギーレベル、情動、睡眠、および自己および他者の見方の変動によって特徴付けられる状態の一群である。「双極性障害」は、双極性障害I型、双極性障害II型、気分循環性障害、および特定不能の双極性障害を包含する。双極性障害を発症するリスクが最も高い個体は、その状態の家族歴があるものである。これまで、これらの障害のステージ分類モデルがいくつか提案されている(McGorry et al.,“Clinical Staging:a Heuristic Model and Practical Strategy for New Research and Better Health and Social Outcomes for Psychotic and Related Disorders,”Can.J.Psychiatry 55(8):486-497(2010)、McNamara et al.,“Preventative Strategies for Early-Onset Bipolar Disorder:Towards a Clinical Staging Model,”CNS Drugs 24:983-996(2010)、Kapczinski et al.,“Clinical Implications of a Staging Model for Bipolar Disorders,”Expert Rev Neurother 9:957-966(2009)、これらはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)。しかしながら、一般的に双極性障害は、前駆期、症候期、および残遺期の少なくとも3つの段階で進展する進行性状態である。
【0019】
本明細書に記載の方法は、前述の双極性障害のいずれかを有する対象、および特定の双極性障害のいずれかの段階における対象を処置するのに好適である。本明細書に記載の方法は、前述の双極性障害のいずれかを有する対象、および特定の双極性障害のいずれかの段階における対象を処置するのに好適である。例えば、一実施形態において、本明細書に記載の方法に従って処置される対象は、情緒不安定/動揺、抑うつ、疾走する思考、怒り、易刺激性、身体の動揺、および不安の症状を呈する前駆期のはじめにある対象である。別の実施形態では、本明細書に記載の方法に従って処置される対象は、症候期または残遺期にある対象である。
【0020】
本明細書で使用される場合、「対象」という用語は、ヒトおよび非ヒト哺乳動物の対象を明白に含む。本明細書で使用される「非ヒト哺乳動物」という用語は、家庭用ペットおよび家畜まで拡大適用されるが、これらに制限されない。そのような動物の非限定的な例としては、霊長類動物、ウシ、ヒツジ、フェレット、マウス、ラット、ブタ、ラクダ、ウマ、家禽、魚、ウサギ、ヤギ、イヌ、およびネコが挙げられる。
【0021】
本明細書に例示される態様によれば、選択された対象に投与されるグリア前駆細胞の調製物は、ヒトまたは非ヒトであり得る。一実施形態において、グリア前駆細胞の調製物は、ヒトグリア前駆細胞の調製物である。
【0022】
好ましくは、グリア前駆細胞は、二分化能のあるグリア前駆細胞である。一実施形態において、グリア前駆細胞は、オリゴデンドロサイトを生成するバイアスをもつ。別の実施形態では、グリア前駆細胞は、アストロサイトを生成するバイアスをもつ。本明細書には、アストロサイトへのバイアスをもつグリア前駆細胞およびオリゴデンドロサイトへのバイアスをもつグリア前駆細胞の生成および区別のための方法およびマーカーを記載する。
【0023】
ここに記載する方法で使用するのに好適なグリア前駆細胞は、当技術分野で公知または本明細書に記載の方法を使用して、多分化能細胞(例えば、神経幹細胞)または多能性細胞(例えば、胚性幹細胞または誘導多能性幹細胞)から誘導することができる。
【0024】
一実施形態において、グリア前駆細胞は、胚性幹細胞に由来する。胚性幹細胞は、早期哺乳類胚の全能性細胞に由来し、インビトロで無制限の未分化性増殖が可能である。本明細書で使用される場合、「胚性幹細胞」という用語は、胚、胎盤、もしくは臍帯から単離された細胞、またはそのような細胞の不死化版、すなわち胚性幹細胞株を指す。好適な胚性幹細胞株は、限定されるものではないが、WA-01(H1)、WA-07、WA-09(H9)、WA-13、およびWA-14(H14)の各株を含む(Thomson et al.,“Embryonic Stem Cell Lines Derived from Human Blastocytes,”Science 282(5391):1145-47(1998)およびThomsonらに対する米国特許第7,029,913号、これらはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)。他の好適な胚性幹細胞株としては、HAD-C100細胞株(Tannenbaum et al.,“Derivation of Xeno-free and GMP-grade Human Embryonic Stem Cells-Platforms for Future Clinical Applications,”PLoS One 7(6):e35325(2012)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)、WIBR4細胞株、WIBR5細胞株、WIBR6細胞株(Lengner et al.,“Derivation of Pre-x Inactivation Human Embryonic Stem Cell Line in Physiological Oxygen Conditions,”Cell 141(5):872-83(2010)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)、およびヒト胚性幹細胞株(HUES)株1~17(Cowan et al.,“Derivation of Embryonic Stem-Cell Lines from Human Blastocytes,”N.Engl.J.Med.350:1353-56(2004)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)が挙げられる。
【0025】
一実施形態において、グリア前駆細胞は、誘導多能性細胞(iPSC)に由来する。本明細書で使用される「誘導多能性幹細胞」は、体細胞または組織幹細胞などの非多能性細胞に由来する多能性細胞を指す。例えば、限定されるものではないが、iPSCは、胚、胎児、新生児、および成体の組織から、末梢血、臍帯血、および骨髄から誘導され得る(例えば、Cai et al.,“Generation of Human Induced Pluripotent Stem Cells from Umbilical Cord Matrix and Amniotic Membrane Mesenchymal Cells,”J.Biol.Chem.285(15):112227-11234(2110)、Giorgetti et al.,“Generation of Induced Pluripotent Stem Cells from Human Cord Blood Cells with only Two Factors:Oct4 and Sox2,”Nature Protocols,5(4):811-820(2010)、Streckfuss-Bomeke et al.,“Comparative Study of Human-Induced Pluripotent Stem Cells Derived from Bone Marrow Cells,Hair Keratinocytes,and Skin Fibroblasts,”Eur.Heart J.doi:10.1093/eurheartj/ehs203(2012年7月12日)、Hu et al.,“Efficient Generation of Transgene-Free Induced Pluripotent Stem Cells from Normal and Neoplastic Bone Marrow and Cord Blood Mononuclear Cells,”Blood doi:10.1182/blood-2010-07-298331(2011年2月4日)、Sommer et al.,“Generation of Human Induced Pluripotent Stem Cells from Peripheral Blood using the STEMCCA Lentiviral Vector,”J.Vis.Exp.68:e4327 doi:10.3791/4327(2012)を参照されたい。これらはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)。使用され得る例示的な体細胞としては、線維芽細胞、例えば皮膚サンプルもしくは生検によって得られた皮膚線維芽細胞、滑膜組織から得た滑膜細胞、ケラチノサイト、成熟B細胞、成熟T細胞、膵臓β細胞、メラニン形成細胞、肝細胞、包皮細胞、頬細胞、または肺線維芽細胞が挙げられる(例えば、Streckfuss-Bomeke et al.,“Comparative Study of Human-Induced Pluripotent Stem Cells Derived from Bone Marrow Cells,Hair Keratinocytes,and Skin Fibroblasts,”Eur.Heart J.doi:10.1093/eurheartj/ehs203(2012)を参照されたい。これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)。皮膚および頬は、適切な細胞の容易に利用可能かつ簡単に入手可能な源を提供するが、実質的にあらゆる細胞を使用することができる。iPSC生成に好適である例示的な幹細胞または前駆細胞は、限定されるものではないが、骨髄系前駆細胞、造血幹細胞、脂肪由来幹細胞、神経幹細胞、および肝臓前駆細胞を含む。
【0026】
治療用グリア前駆細胞を作出するために使用されるiPSCを生成するには、自家、同種異系、または異種の非多能性細胞を使用することができる。iPSCを生成するための同種異系細胞は、例えば、健康なドナー(すなわち神経精神障害を有しないドナー)および/または好適な免疫組織適合性を有するドナー源から採取される。異種細胞は、ブタ、サル、またはiPSCの生成に好適な任意の他の哺乳動物から採取することができる。自家非多能性細胞は、処置される同じ対象から採取することもできる。しかしながら、そのような自家細胞は、治療的投与前に遺伝子操作および/または他の処置を必要とする。特に、本明細書に記載されるように、いくつかの遺伝子(表2参照)の発現は、神経精神障害において異常制御される。したがって、自家細胞が投与前に疾患に関連しない正常な発現および/または活性レベルを呈するように、自家細胞に遺伝子改変および/または別様の処置を行なって異常制御を補正することが好ましい。
【0027】
誘導多能性幹細胞は、体細胞において、ある組み合わせの初期化因子を発現させることによって生成することができる。iPSCの作出を促進し誘導する好適な初期化因子としては、Oct4、Klf4、Sox2、c-Myc、Nanog、C/EBPα、Esrrb、Lin28、およびNr5a2のうちの1つ以上が挙げられる。ある特定の実施形態において、体細胞を首尾よく初期化するためには、少なくとも2つの初期化因子を体細胞内で発現させる。他の実施形態では、体細胞を首尾よく初期化するためには、少なくとも3つの初期化因子を体細胞内で発現させる。他の実施形態では、体細胞を首尾よく初期化するためには、少なくとも4つの初期化因子を体細胞内で発現させる。
【0028】
iPSCは、細胞初期化を促進する前述の遺伝子を送達するための組込みウイルスベクター(例えば、レンチウイルスベクター、誘導性レンチウイルスベクター、およびレトロウイルスベクター)、切除可能ベクター(例えば、トランスポゾンおよびloxPが導入された(floxed)レンチウイルスベクター)、および非組込みベクター(例えば、アデノウイルスベクターおよびプラスミドベクター)の使用を含め、当技術分野で公知の方法によって誘導され得る(例えば、Takahashi and Yamanaka,Cell 126:663-676(2006)、Okita.et al.,Nature 448:313-317(2007)、Nakagawa et al.,Nat.Biotechnol.26:101-106(2007)、Takahashi et al.,Cell 131:1-12(2007)、Meissner et al.Nat.Biotech.25:1177-1181(2007)、Yu et al.Science 318:1917-1920(2007)、Park et al.Nature 451:141-146(2008)、および米国特許出願公開第2008/0233610号を参照されたい。これらはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)。IPS細胞を作出するための他の方法としては、WO2007/069666、WO2009/006930、WO2009/006997、WO2009/007852、WO2008/118820、Ikedaらに対する米国特許出願公開第2011/0200568号、Egusaらに対する同第2010/0156778号、Musickに対する同第2012/0276070号、およびNakagawaに対する同第2012/0276636号、Shi et al.,Cell Stem Cell 3(5):568-574(2008)、Kim et al.,Nature 454:646-650(2008)、Kim et al.,Cell 136(3):411-419(2009)、Huangfu et al.,Nature Biotechnology 26:1269-1275(2008)、Zhao et al.,Cell Stem Cell 3:475-479(2008)、Feng et al.,Nature Cell Biology 11:197-203(2009)、ならびにHanna et al.,Cell 133(2):250-264(2008)(これらはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)において開示されるものが挙げられる。
【0029】
トランスジェニック配列のないiPSCを得るための、組込みを用いないアプローチ、すなわち非組込みベクターおよび切除可能ベクターを使用するものは、治療の状況において特に好適である。非組込みベクターを利用するiPSC生成の好適な方法としては、アデノウイルスベクター(Stadtfeld et al.,“Induced Pluripotent Stem Cells Generated without Viral Integration,”Science 322:945-949(2008)、およびOkita et al.,“Generation of Mouse Induced Pluripotent Stem Cells without Viral Vectors,”Science 322:949-953(2008)、これらはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)、センダイウイルスベクター(Fusaki et al.,“Efficient Induction of Transgene-Free Human Pluripotent Stem Cells Using a Vector Based on Sendi Virus,an RNA Virus That Does Not Integrate into the Host Genome,”Proc Jpn Acad.85:348-362(2009)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)、多シストロン性ミニサークルベクター(Jia et al.,“A Nonviral Minicircle Vector for Deriving Hyman iPS Cells,”Nat.Methods 7:197-199(2010)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)、および自己複製選択可能エピソーム(Yu et al.,“Human Induced Pluripotent Stem Cells Free of Vector and Transgene Sequences,”Science 324:797-801(2009)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)を使用する方法が挙げられる。切除可能ベクターを使用してiPSCを作出するための好適な方法は、Kaji et al.,“Virus-Free Induction of Pluripotency and Subsequent Excision of Reprogramming Factors,”Nature 458:771-775(2009)、Soldner et al.,“Parkinson’s Disease Patient-Derived Induced Pluripotent Stem Cells Free of Viral Reprogramming Factors,”Cell 136:964-977(2009)、Woltjen et al.,“PiggyBac Transposition Reprograms Fibroblasts to Induced Pluripotent Stem Cells,”Nature 458:766-770(2009)、およびYusa et al.,“Generation of Transgene-Free Induced Pluripotent Mouse Stem Cells by the PiggyBac Transposon,”Nat.Methods 6:363-369(2009)(これらはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)に記載されている。iPSCの作出に好適な方法には、組換えタンパク質として(Zhou et al.,“Generation of Induced Pluripotent Stem Cells Using Recombinant Proteins,”Cell Stem Cell 4:381-384(2009)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)、またはESCから単離されたホールセル抽出物として(Cho et al.,“Induction of Pluripotent Stem Cells from Adult Somatic Cells by Protein-Based Reprogramming without Genetic Manipulation,”Blood 116:386-395(2010)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)、初期化因子を直接送達することを含む方法も含まれる。
【0030】
上述のiPSC作出方法は、初期化効率を向上させる、または更には初期化因子の代わりになる小分子を含むように改変され得る。こうした小分子は、限定されるものではないが、後成的修飾因子、例えばDNAメチルトランスフェラーゼ阻害剤5’-アザシチジン、ヒストンデアセチラーゼ阻害剤VPA、およびL型カルシウムチャネルアゴニストであるBayK8644を伴うG9aヒストンメチルトランスフェラーゼ阻害剤BIX-01294を含む。他の小分子初期化因子としては、TGF-β阻害剤およびキナーゼ阻害剤(例えば、ケンパウロン)などのシグナル伝達経路を標的とするものが挙げられる(Sommer and Mostoslavsky,“Experimental Approaches for the Generation of Induced Pluripotent Stem Cells,”Stem Cell Res.Ther.1:26 doi:10.1186/scrt26(2010)による概説を参照されたい。これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)。
【0031】
成体線維芽細胞に由来する好適なiPSCは、Streckfuss-Bomeke et al.,“Comparative Study of Human-Induced Pluripotent Stem Cells Derived from Bone Marrow Cells,Hair Keratinocytes,and Skin Fibroblasts,”Eur.Heart J.doi:10.1093/eurheartj/ehs203(2012)(これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)に記載されている手順に従って得ることができる。臍帯血細胞に由来するiPSCは、Cai et al.,“Generation of Human Induced Pluripotent Stem Cells from Umbilical Cord Matrix and Amniotic Membrane Mesenchymal Cells,”J.Biol.Chem.285(15):112227-11234(2110)およびGiorgetti et al.,“Generation of Induced Pluripotent Stem Cells from Human Cord Blood Cells with only Two Factors:Oct4 and Sox2,”Nature Protocols,5(4):811-820(2010)(これらはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)に記載されているように得ることができる。骨髄細胞に由来するiPSCは、Streckfuss-Bomeke et al.,“Comparative Study of Human-Induced Pluripotent Stem Cells Derived from Bone Marrow Cells,Hair Keratinocytes,and Skin Fibroblasts,”Eur.Heart J.doi:10.1093/eurheartj/ehs203(2012年7月12日)、およびHu et al.,“Efficient Generation of Transgene-Free Induced Pluripotent Stem Cells from Normal and Neoplastic Bone Marrow and Cord Blood Mononuclear Cells,”Blood doi:10.1182/blood-2010-07-298331(2011年2月4日)(これらはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)に記載されている方法を使用して得ることができる。末梢血に由来するiPSCは、Sommer et al.,“Generation of Human Induced Pluripotent Stem Cells from Peripheral Blood using the STEMCCA Lentiviral Vector,”J.Vis.Exp.68:e4327 doi:10.3791/4327(2012)(これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)に記載されている方法に従って得ることができる。本明細書に記載の方法において使用されることが想定されるiPS細胞は、上記の参考文献に記載されたものに限定されず、むしろ、細胞が多能性幹細胞以外の細胞から人工的に誘導されている限り、任意の方法によって調製された細胞を含む。
【0032】
本明細書に記載される神経精神障害を処置するのに好適なオリゴデンドロサイト前駆細胞の高度に濃縮された調製物をiPSCまたは胚性幹細胞(例えば、ヒト胚性幹細胞)から得る方法は、GoldmanおよびWangに対するWO2014/124087、ならびにWang et al.,“Human iPSC-Derived Oligodendrocyte Progenitors Can Myelinate and Rescue a Mouse Model of Congenital Hypomyelination,”Cell Stem Cell 12(2):252-264(2013)(これらはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)に開示されている。
【0033】
簡潔に述べると、オリゴデンドロサイト前駆細胞は、神経前駆細胞およびグリア前駆細胞の分化の一連の段階を通して多能性細胞を指向するプロトコルを使用し、多能性細胞集団、すなわち、iPSCまたは胚性幹細胞から誘導される。系統限定の各段階は、ある特定の細胞タンパク質の発現によって特徴付けられ、特定される。このプロセスの第1段階は、胚様体形成を誘導するのに有効な条件下で多能性細胞集団を培養することを含む。本明細書に記載されるように、多能性細胞集団は、胚性幹細胞(ESC)培地(例えば、好適な血清代替物およびbFGFを含有するDMEM/F12)において、胚線維芽細胞などの他の細胞との共培養下で維持してよい。多能性細胞は、100%コンフルエンスに達する前、例えば、コロニーの直径がおよそ250~300μmである80%コンフルエンス時に継代培養する。細胞の多能性段階は、SSEA4、TRA-1-60、OCT-4、NANOG、および/またはSOX2に対するマーカーを使用して容易に評価される。
【0034】
多能性幹細胞の複雑な三次元細胞凝集物である胚様体(EB)を作出するため(第2段階)、多能性細胞培養物が約80%コンフルエンスを達成し、コロニー直径が250~300μmまたはその辺りになったら、培養物を解離させる。まず、bFGFを含まないESC培地中にEBを懸濁して培養し、次いで、bFGFおよびヘパリンを補充した神経誘導培地に切り替える。神経上皮分化を誘導するため(第3段階)、bFGF、ヘパリン、ラミニンを補充した神経誘導培地にEBを播種して培養し、次いで、レチノイン酸を補充した神経誘導培地に切り替える。神経上皮分化は、中枢神経幹細胞および前駆細胞を特徴付けるPAX6およびSOX1の共発現によって評価される。
【0035】
プレオリゴデンドロサイト前駆細胞(「プレOPC」)の分化を誘導するため、レチノイン酸、B27サプリメント、およびソニックヘッジホッグ(shh)アゴニスト(例えばプルモルファミン)を含む更なる因子の存在下で、神経上皮細胞コロニーを培養する。OLIG2および/またはNKX2.2発現の存在により、プレOPCコロニーの出現を評価する。OLIG2およびNKX2.2はいずれも中枢オリゴデンドロサイト前駆細胞によって発現されるが、NKX2.2は、オリゴデンドログリアの分化のより特異的な指標である。したがって、プレオリゴデンドロサイト前駆細胞の初期段階は、OLIG/NKX2.2細胞コロニーを特徴とする。レチノイン酸をbFGFに換えることにより、OLIG/NKX2.2の初期プレOPCを、後期段階のOLIG/NKX2.2プレOPCに分化させる。第5段階の最後には、OLIG2/NKX2.2発現プロファイルによって示されるように、かなりのパーセンテージの細胞がプレOPCである。
【0036】
トリヨードチロニン(T3)、ニューロトロフィン3(NT3)、インスリン増殖因子(IGF-1)、および血小板由来増殖因子AA(PDGF-AA)などの増殖因子を補充したグリア誘導培地中で培養することにより、プレOPCを二分化能のあるオリゴデンドロサイト前駆細胞に更に分化させる(第6段階)。所望の場合、ミエリン形成性オリゴデンドロサイト前駆細胞の生成を最大にするために、これらの培養条件を3~4か月またはそれ以上に延長してもよい。適切な対象に移植するのに好適な細胞調製物は、PDGFRαオリゴデンドロサイト前駆細胞を含有するものとして特定される。
【0037】
当技術分野において公知であるiPSCまたは胚性幹細胞からオリゴデンドロサイト前駆細胞の調製物を得る代替的な方法を使用して、本明細書に記載の神経精神障害を処置するのに好適な治療用細胞集団を生成してもよい。更に別の実施形態では、全体が参照により本明細書に組み込まれるGoldmanに対する米国特許出願公開第20040029269号および同第20030223972号に記載されているプロモーター特異的分離技術を使用することにより、細胞の混合集団を含有する胚組織、胎児組織、または成体脳組織からグリア前駆細胞を直接抽出することができる。この実施形態によれば、グリア前駆細胞は、脳の脳室帯もしくは脳室下帯から、または皮質下白質から単離される。
【0038】
一部の実施形態では、投与前に治療用オリゴデンドロサイト前駆細胞の濃度および/または純度を増加させるために、オリゴデンドロサイト前駆細胞を含む細胞調製物を濃縮することが好ましい場合がある。したがって、一実施形態において、発達または分化プロセスの初期のグリア前駆細胞に存在するガングリオシドを認識し結合するA2B5モノクローナル抗体(mAb)を使用して、細胞の混合集団からグリア前駆細胞を分離することができる(Nunes et al.,“Identification and Isolation of Multipotential Neural Progenitor Cells From the Subcortical White Matter of the Adult Human Brain.,”Nat Med.9(4):439-47(2003)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)。A2B5 mAbを使用すると、細胞型の混合集団からグリア前駆細胞を分離、濃縮、または精製することができる。別の実施形態では、二分化能のあるグリア前駆細胞の精製または濃縮された調製物を生成するために、CD140α/PDGFRα陽性細胞の選択を用いる。別の実施形態では、オリゴデンドロサイトへのバイアスをもつ前駆細胞の精製または濃縮された調製物を生成するために、CD9陽性細胞の選択を用いる。更に別の実施形態では、オリゴデンドロサイト前駆細胞の精製または濃縮された調製物を生成するために、CD140α/PDGFRα陽性およびCD9陽性の両方の細胞の選択を用いる。更なる実施形態では、アストロサイトへのバイアスをもつ前駆細胞の精製または濃縮された調製物を生成するために、CD44陽性細胞の選択を用いる(Liu et al.,“CD44 Expression Identifies Astrocyte-Restricted Precursor Cells,”Dev.Biol.276(1):31-46(2004)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)。別の実施形態では、オリゴデンドロサイト前駆細胞の精製または濃縮された調製物を生成するために、CD140α/PDGFRα陽性およびCD44陽性の両方の細胞の選択を用いる。別の実施形態では、オリゴデンドロサイト前駆細胞の精製または濃縮された調製物を生成するために、CD140α/PDGFRα陽性、CD9陽性、およびCD44陽性の細胞の選択を用いる。
【0039】
投与されるグリア前駆細胞調製物は、場合により、PSA-NCAMマーカーおよび/または他の神経細胞系列マーカーに対して陰性、および/または1つ以上の炎症性細胞マーカーに対して陰性、例えば、CD11マーカーに対して陰性、CD32マーカーに対して陰性、および/またはCD36マーカーに対して陰性である(これらはミクログリアのマーカーである)。場合により、グリア前駆細胞の調製物は、これらの更なるマーカーの任意の組み合わせまたはサブセットに対して陰性である。よって、例えば、グリア前駆細胞の調製物は、これらの更なるマーカーのうちのいずれか1つ、2つ、3つ、または4つに対して陰性である。
【0040】
本明細書に記載の神経精神障害を処置する方法によれば、投与されるグリア前駆細胞の選択的調製物は、例えば約80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%、99%、100%のグリア前駆細胞を含め、少なくとも約80%のグリア前駆細胞を含む。グリア前駆細胞の選択的調製物は、ニューロンまたは神経細胞系列の細胞、線維性アストロサイトおよび線維性アストロサイト系列の細胞、多分化能のある細胞、ならびに多能性幹細胞(例えばES細胞)といった他の細胞型を比較的欠いている(例えば、20、15、10、9、8、7、6、5、4、3、2、または1%未満含有する)場合がある。場合により、例示的な細胞集団は、実質的に純粋なグリア前駆細胞の集団である。
【0041】
目的の細胞マーカー(例えば、PDGFRαマーカー、A2B5マーカー、および/またはCD44マーカー)の正の選択および/または負の選択は、連続的または順次に行なうことができ、イムノパニングなどの当技術分野で公知の従来の方法を使用して実行することができる。選択方法は、場合により、蛍光分取(FACS)、磁気分取(MACS)、または高速で効率的な細胞分取を可能にする任意の他の方法の使用を含む。細胞分取のための方法の例は、例えば、少なくとも細胞選択および分取のための組成物および方法に関して、全体が参照により本明細書に組み込まれるGoldmanに対する米国特許第6,692,957号において教示されている。
【0042】
一般的に、細胞分取方法は、検出可能な部分を使用する。検出可能な部分としては、酵素、フルオロフォア、ビオチン、発色団、放射性同位元素、有色ビーズ、電気化学的部分、化学修飾部分、または化学発光部分を含むがこれらに限定されない、任意の好適な直接的標識または間接的標識が挙げられる。一般的な蛍光部分としては、フルオレセイン、シアニン色素、クマリン、フィコエリトリン、フィコビリンタンパク質、ダンシルクロリド、テキサスレッド、およびそれらのランタニド錯体または誘導体が挙げられる。
【0043】
当業者には、特異的なマーカーについての選択、または特異的なマーカーに対する選択の仕方が容易に理解される。よって、例として、特定のマーカーについて細胞集団を分取することは、その特定のマーカーに対して陽性である細胞を特定することと、更なる使用または更なる選択ステップのためにそれらの細胞を保持することとを含む。特異的なマーカーに対して細胞集団を分取することは、その特定のマーカーに対して陽性である細胞を特定することと、更なる使用または更なる選択ステップのためにそれらの細胞を除外することとを含む。
【0044】
濃縮された調製物を含め、本明細書に記載されるグリア前駆細胞調製物は、場合により、治療的投与のための細胞の総数を増加させるために培養下で増殖させてもよい。これらの細胞は、オリゴデンドロサイト前駆細胞の増殖を支援するマイトジェンとしてのPDGF-AAまたはABへの継続的曝露あるいはパルス曝露によって増殖させてもよいし、FGF2、FGF4、FGF8、およびFGF9を含む線維芽細胞増殖因子に曝露させてもよい。これらの増殖因子は、グリア前駆細胞の有糸分裂増殖を支援し得るが、アストロサイトならびにオリゴデンドロサイトの混合集団に分化するバイアスを細胞にもたせることができる。これらの細胞は、FGF2、PDGF、およびNT3の組み合わせを補充した培地中で増殖させることもできる。この培地には、血小板枯渇血清または全血清のいずれかを場合により補充してもよい(Nunes et al.“Identification and Isolation of Multipotent Neural Progenitor Cells from the Subcortical White Matter of the Adult Human Brain,”Nature Medicine 9:239-247、Windrem et al.,“Fetal and Adult Human Oligodendrocyte Progenitor Cell Isolates Myelinate the Congenitally Dysmyelinated Brain,”Nature Medicine 10:93-97(2004)を参照されたい。これらは、文献中に記載される方法および組成物について、参照により本明細書に組み込まれる)。
【0045】
本明細書に記載の方法によれば、グリア前駆細胞集団は、Han et al.,“Forebrain Engraftment by Human Glial Progenitor Cells Enhances Synaptic Plasticity and Learning Adult Mice,”Cell Stem Cell 12:342-353(2013)およびWang et al.,“Human iPSCs-Derived Oligodendrocyte Progenitor Cells Can Myelinate and Rescue a Mouse Model of Congenital Hypomyelination,”Cell Stem Cell 12:252-264(2013)(これらはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)に記載されているように、処置されている対象の複数の部位の両側に投与される。宿主の脳内に神経組織および細胞を移植するための方法は、Bjorklund and Stenevi(eds),Neural Grafting in the Mammalian CNS,Ch.3-8,Elsevier,Amsterdam(1985)、Gageらに対する米国特許第5,082,670号、およびWeissらに対する米国特許第6,497,872号(これらはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)に記載されている。典型的な手技は、脳内投与、脳室内投与、くも膜下腔内投与、および大槽内投与を含む。
【0046】
グリア前駆細胞調製物は、前脳皮質下、特に脳梁の原基前方部および後方部内に直接送達することができる。グリア前駆細胞は、主要な小脳路および脳幹路に到達するように、小脳脚白質に送達してもよい。グリア前駆細胞は、脊髄に送達することもできる。
【0047】
代替的に、例えば脳室などの室に細胞を入れてもよい。室内への細胞の移植は、ドナー細胞を注射すること、または細胞を30%コラーゲンなどの基質中で増殖させて、移植細胞の転位を防止するために室内に植え込まれ得る固形組織のプラグを形成することによって達成することができる。硬膜下移植の場合、硬膜に切込みを入れた後、脳の表面周囲に細胞を注射してもよい。
【0048】
対象への細胞の送達は、単一ステップまたは複数ステップのいずれかで神経系に直接注射することを含み得る。成体および胎児のオリゴデンドロサイト前駆体細胞は移植レシピエントの脳内に広く分散するが、広汎な神経精神障害では、処置を最適化するために、複数の部位への注射が実行され得る。注射は場合により、中枢神経系のうち、脳梁(例えば、原基前方部および後方部内)、脊髄後柱、小脳脚、大脳脚のような白質路などの領域を対象とする。そのような注射は、場合により付随するイメージング法(例えば、高解像度MRIイメージング)と共に、定位手術などの精確な位置決定方法を使用して、片側または両側に行なうことができる。当業者には、脳の領域が種間で異なることが認識される。しかしながら当業者には、哺乳動物種間で比較可能な脳の領域も認識される。
【0049】
一実施形態において、オリゴデンドロサイト前駆細胞調製物は、解離細胞として注射される。別の実施形態では、オリゴデンドロサイト前駆細胞調製物は、非解離細胞として提供される。いずれの場合においても、細胞移植片は、場合により、許容される溶液を含む。そのような許容される溶液としては、望ましくない生物活性および汚染を回避する溶液が挙げられる。好適な溶液は、製剤を等張にするために適量の薬学的に許容される塩を含む。薬学的に許容される溶液の例としては、食塩水、ハンクス平衡塩類溶液、リンゲル液、デキストロース溶液、および培養培地が挙げられるが、これらに限定されない。溶液のpHは、好ましくは約5~約8、より好ましくは約7~約7.5である。
【0050】
解離細胞移植片の注射は、注射デバイスの流入経路、流出経路、または流入経路および流出経路の両方を通して行なわれる流動注射であり得る。好適な注射デバイスとしては、カニューレ、針、挿入管、挿入管によって誘導されたカニューレが挙げられる。流入速度および流出速度ならびに注射速度および体積が均一な、標的の領域への精確な送達をもたらすために、自動化および定位的位置決めシステムを使用してもよい。
【0051】
対象に投与されるグリア前駆細胞の数は、レシピエントのサイズおよび種、ならびに細胞置換を必要とする組織の体積に応じて、各投与(例えば注射部位)において約10~10の範囲であり得る。単回投与(例えば注射)の用量は、移植片レシピエント患者に対して、1×10~9×10、1×10~9×10、1×10~9×10、1×10~9×10、1×10~9×10、1×10~9×10、1×10~9×10、1×10~9×10の範囲、または任意の合計量に及び得る。一実施形態において、投与される用量は、細胞1×10~4×10個である。そのような用量を達成するためには、薬学的に許容される担体1μl当たり細胞1~2×10個、1μl当たり細胞1~2×10個、1μl当たり細胞1~2×10個、1μl当たり細胞1~2×10個、1μl当たり細胞1~2×10個の濃度を有する細胞調製物を調製する。一実施形態において、投与のための細胞調製物は、約25μl~約50μlの総体積において細胞1×10~2×10個/μlの濃度を有する。
【0052】
CNSは免疫学的特権部位であるため、投与される細胞は、異種細胞を含めて生存することができ、場合により、処置の方法において、免疫抑制薬または免疫抑制剤の典型的なレジメンは使用されない。しかしながら、場合により、細胞療法を受ける前および受けた後の対象に免疫抑制剤を投与してもよい。免疫抑制剤およびその投薬レジメンは当業者に公知であり、アザチオプリン、アザチオプリンナトリウム、シクロスポリン、ダルトロバン、グスペリムス三塩酸塩、シロリムス、ミコフェノール酸モフェチル(MMF)、およびタクロリムスなどの薬剤を含む。一実施形態において、前述の免疫抑制剤のいずれかの組み合わせが対象に投与される。一実施形態において、MMFとタクロリムスとの組み合わせが対象に投与される。投与量の範囲およびレジメンの持続期間は、処置されている障害、拒絶反応の程度、用いられる特定の免疫抑制薬の活性、対象の年齢、体重、全体的健康、性別、および食事、投与時間、投与ルート、用いられる特定の免疫抑制薬の排泄速度、処置の持続期間および頻度、ならびに併用される薬物によって異なり得る。当業者であれば、免疫抑制薬の許容される投与量および持続期間を判定することができる。禁忌症または対象の状態の変化があった場合、投与量レジメンは個々の医師によって調整され得る。
【0053】
一実施形態において、細胞投与の10週間前から始めて、1種以上の免疫抑制剤が対象に投与される。一実施形態において、1種以上の免疫抑制剤は、細胞投与の9週間前、8週間前、7週間前、6週間前、5週間前、4週間前、3週間前、2週間前、1週間前、7日前、6日前、5日前、4日前、3日前、2日前、1日前、24時間よりも前から始めて対象に投与される。一実施形態において、細胞投与日から始めて、かつ投与後1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12か月にわたって継続して、1種以上の免疫抑制剤が対象に投与される。一実施形態において、1種以上の免疫抑制剤は、投与後1年間超にわたって対象に投与される。
【0054】
本明細書で使用される場合、「処置すること」または「処置」とは、緩解などの何らかの客観的または主観的パラメータを含む、傷害、病態、もしくは状態の寛解成功の何らかの指標;軽快;症状の減少、または傷害、病態、もしくは状態を患者にとってより耐容可能にすること;悪化もしくは低下の速度を落とすこと;悪化の最終点をより消耗性の低いものにすること;または対象の身体的もしくは精神的な健全性を改善することを指す。症状の処置または寛解は、身体検査、神経学的検査、および/または精神医学的評価の結果を含む客観的または主観的なパラメータに基づき得る。「処置すること」には、統合失調症、自閉症スペクトラム症、双極性障害、または任意の他の神経精神障害に関連する症状または状態の発生を防止もしくは遅延するため、軽減するため、または停止もしくは阻害するための、グリア前駆細胞の投与が含まれる。「治療効果」とは、対象の疾患、疾患の症状、または疾患、状態、もしくは障害の副作用の低減、解消、または防止を指す。処置は、予防的(疾患、状態、もしくは障害の発症もしくは悪化を防止もしくは遅延するため、またはそれらの臨床症状もしくは不顕性症状の顕在化を防止するため)であるか、または、疾患、状態、もしくは障害の顕在化後の症状の治療的抑制もしくは軽減であり得る。
【0055】
本明細書で使用される場合、「処置するのに有効な投与量」とは、所望の結果をもたらすのに有効な細胞の量を指す。この量は、例えば、処置される個体の健康および身体的状態、個体の精神的および情動的能力、所望される保護の程度、製剤、担当医による医学的状況の評価、および他の関連する要因に応じて異なる。
【0056】
本開示の別の態様は、神経精神障害を処置する方法に関する。本方法は、神経精神障害を有する対象を選択する工程と、選択された対象に、選択された対象における正常な脳間質内グリアカリウム(K)レベルを回復させて神経精神障害を処置するのに有効な投与量で、Kチャネル活性化因子を投与する工程とを含む。
【0057】
本開示の本態様による好適な対象ならびに処置に好適な神経精神障害は、上記に開示してある。本明細書に記載の方法を使用して処置される例示的な神経精神障害は、限定されるものではないが、統合失調症、自閉症スペクトラム症、および双極性障害を含む。
【0058】
本明細書に記載されるように、統合失調症などの神経精神障害は、グリア細胞の分化不良の一因および/または原因となる多数のグリア前駆細胞遺伝子の発現の異常制御を伴う。特に、この疾患状態では、多数のカリウムチャネル遺伝子の発現レベルが著しく異常制御される。これらの結果は、統合失調症、自閉障害、および双極性障害のような神経精神障害における異常制御されたグリアカリウムチャネル機能およびグリアカリウムレベルの役割を示す。したがって、神経精神障害を有する対象は、正常で健康な脳間質内グリアKレベルを回復させるための1種以上のKチャネル活性化因子の投与から治療的恩恵を受ける。
【0059】
本明細書で使用される場合、「Kチャネル」とは、興奮性細胞においてシグナルを受け、伝導し、伝達することに関与するタンパク質またはポリペプチドを指す。カリウムチャネルは、典型的に、グリア細胞を含む電気興奮性細胞において発現し、例えばポア形成性サブユニットおよび制御性サブユニットから構成された、ヘテロ多量体構造を形成し得る。カリウムチャネルの例としては、(1)電位ゲート型カリウムチャネル、(2)内向き整流性チャネル、(3)タンデムポアチャネル、および(3)リガンドゲート型チャネルが挙げられる。カリウムチャネルの詳細な説明については、全体が参照により本明細書に組み込まれるKandel E.R.et al.,Principles of Neural Science,second edition,(Elsevier Science Publishing Co.,Inc.,N.Y.(1985))を参照されたい。
【0060】
中枢神経系におけるカリウムの制御は、正味のカリウム取り込みおよびカリウムの空間的緩衝によって媒介される(Kofuji and Newman.,“Regulation of Potassium by Glial Cells in the Central Nervous System,”Springer Science&Business Media(2008)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)。K取り込みでは、Na、K-ATPaseの作用により、または輸送体もしくはKチャネルを介したK流束により、過剰な細胞外Kが取り込まれ、グリア細胞内に捕捉される(Kofuji and Newman.,“Regulation of Potassium by Glial Cells in the Central Nervous System,”Springer Science&Business Media(2008)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)。空間的緩衝では、Kが、グリア細胞を通る電流(すなわち、グリアKコンダクタンス)によって、K濃度の高い領域から、K濃度のより低い領域に移送される(Orkand et al.,“Effect of Nerve Impulses on the Membrane Potential of Glial Cells in the Central Nervous System of Amphibia,”J Neurophysiol 29:788-806(1966)を参照されたい。これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)。
【0061】
本開示の本態様によれば、神経精神障害を有する選択された対象は、グリアKコンダクタンス異常、グリアK取り込み異常、および/またはグリアKチャネル発現異常によって特徴付けられる、異常制御されたグリアKチャネル機能を有する。
【0062】
チャネルに対して特異的あるいは非特異的に作用するいくつかのKチャネル活性化因子が当技術分野において公知であり、本発明においてチャネル活性を回復させるために使用するのに好適である。そのようなK活性化因子は、限定されるものではないが、エチル[2-アミノ-4-[[(4-フルオロフェニル)メチル]アミノ]フェニル]カルバメート(レチガビン)、N-[2-アミノ-6-[[4-フルオロフェニル)メチル]アミノ]-3-ピリジニル]カルバミン酸エチルエステルマレエート(フルピルチン)、N-[3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル]-N’-[2,4-ジブロモ-6-(2H-テトラゾール-5-イル)フェニル]尿素(NS5806)、N-(2-クロロ-5-ピリミジニル)-3,4-ジフルオロベンズアミド(ICA69673)、4-クロロ-N-(6-クロロ-3-ピリジニル)ベンズアミド(ICA110381)、5-(2-フルオロフェニル)-1,3-ジヒドロ-3-(1H-インドール-3-イルメチル)-1-メチル-2H-1,4-ベンゾジアゼピン-2-オン(L-364373)、N-(2,4,6-トリメチルフェニル)-ビシクロ[2.2.1]ヘプタン-2-カルボキサミド(ML213)、(2R)-N-[4-(4-メトキシフェニル)-2-チアゾリル]-1-[(4-メチルフェニル)スルホニル]-2-ピペリジンカルボキサミド(ML277)、N,N’-ビス[2-ヒドロキシ-5-(トリフルオロメチル)フェニル]尿素(NS1643)、N-[4-ブロモ-2-(1H-テトラゾール-5-イル-フェニル]-N’-[3-(トリフルオロメチル)フェニル]-尿素(NS3623)、5-(2,6-ジクロロ-5-フルオロ-3-ピリジニル)-3-フェニル-2-(トリフルオロメチル)-ピラゾロ[1,5-α]ピリミジン-7(4H)-オン(QO58)、2-[[4-[2-(3,4-ジクロロフェニル)エチル]フェニル]アミノ]安息香酸(PD118057)、トランス-3,4-ジヒドロ-3-ヒドロキシ-2,2-ジメチル-4-(2-オキソ-1-ピロリジニル)-2H-1-ベンゾピラン-6-カルボニトリル(クロマカリム)、7-クロロ-3-メチル-2H-1,2,4-ベンゾチアジアジン1,1-ジオキシド(ジアゾキシド)、(3S,4R)-3,4-ジヒドロ-3-ヒドロキシ-2,2-ジメチル-4-(2-オキソ-1-ピロリジニル)-2H-1-ベンゾピラン-6-カルボニトリル(レブクロマカリム)、6-(1-ピペリジニル)-2,4-ピリミジンジアミン3-オキシド(ミノキシジル)、N-(3,4-ジフルオロフェニル)-N’-(3-メチル-1-フェニル-1H-ピラゾール-5-イル)尿素(ML297)、N-[2-(ニトロオキシ)エチル]-3-ピリジンカルボキサミド(ニコランジル)、N-シアノ-N’-(1,1-ジメチルプロピル)-N’’-3-ピリジルグアニジン(P1075)、(Z)-5-クロロ-2,3-ジヒドロ-3-(ヒドロキシ-2-チエニルメチレン)-2-オキソ-1H-インドール-1-カルボキサミド(テニダップ)、N-[(3S,4R)-6-シアノ-3,4-ジヒドロ-3-ヒドロキシ-2,2-ジメチル-2H-1-ベンゾピラン-4-イル]-N-ヒドロキシアセトアミド(Y-26763)、N-[(3S,4R)-6-シアノ-3,4-ジヒドロ-3-ヒドロキシ-2,2-ジメチル-2H-1-ベンゾピラン-4-イル]-N-(フェニルメトキシ)アセトアミド(Y-27152)、N-(4-フェニルスルホニルフェニル)-3,3,3-トリフルオロ-2-ヒドロキシ-2-メチルプロパンアミド(ZM226600)、N-(6-クロロ-ピリジン-3-イル)-3,4-ジフルオロ-ベンズアミド(ICA-27243)、ICA-105665、2-(2,6-ジクロロアニリノ)フェニル酢酸(ジクロフェナク)およびその構造類似体(例えば、NH6)、(3R,4R)-4-[3-(6-メトキシキノリン-4-イル)-3-オキソ-プロピル]-1-[3-(2,3,5-トリフルオロ-フェニル)-プロパ-2-イニル]-ピペリジン-3-カルボン酸(RPR260243)、2-[[2-(3,4-ジクロロフェニル)-2,3-ジヒドロ-1H-イソインドール-5-イル]アミノ]ニコチン酸(PD307243)、亜酸化窒素、ハロタン、17β-エストラジオール、ジチオスレイトール、ナリンジン、(3S)-(+)-(5-クロロ-2-メトキシフェニル)-1,3-ジヒドロ-3-フルオロ-6-(トリフルオロメチル)-2H-インドール-2-オン(BMS204352)、イソフルラン、2-ハロゲン化エタノール、ハロゲン化メタン、セボフルラン、ならびにデスフルランを含む。
【0063】
本開示の本態様の一実施形態では、投与されるKチャネル活性化因子は、グリアのGタンパク質活性化内向き整流性Kチャネルの活性を増加させる。Gタンパク質活性化内向き整流性カリウム(K)チャネル、GIRKは、内向き整流性カリウムチャネルのより大きなファミリーであるKirのメンバーである。その名称が示唆するように、GIRKチャネルは、Gタンパク質のβ/γサブユニット1~3との相互作用を介して、Giサブタイプの百日咳毒素感受性Gタンパク質共役型受容体によって活性化され得る。しかしながら、GIRKの制御は複雑であり、GsおよびGqのGPCRならびに他の間接的機構を介して正と負の両方の調節が観察されている。GPCRによるGIRKの制御は、オピオイド、アセチルコリン、およびGABA受容体アゴニストのバクロフェンを含む様々なGPCRアゴニストの生物学的効果と関係があると考えられている。
【0064】
GIRKチャネルは、それぞれKCNJ3、KCNJ6、KCNJ9、およびKCNJ5の遺伝子によってコードされる4つのサブユニット、GIRK1~4(別称Kir3.1~3.4)から構成されている。これら4つのサブユニットは、独特の生物物理学的特性、制御、および分布でホモ四量体およびヘテロ四量体を形成し得る。GIRKは脳内で広く発現することが見出されており、GIRK1/2サブユニットの組み合わせが、皮質、海馬、小脳、および様々な他の脳領域内で最も一般的かつ広汎であり、他のサブユニットの組み合わせ、例えばGIRK1/4は、脳内で極めて限定された発現を示す。
【0065】
神経精神障害の処置において使用するのに好適な、グリアのGタンパク質活性化内向き整流性Kチャネルを(特異的あるいは非特異的に)活性化させる例示的な薬剤は、限定されるものではないが、フルピルチン、亜酸化窒素、ハロタン、17β-エストラジオール、ジチオスレイトール、ナリンジン、ならびにそれらの誘導体および類似体を含む。
【0066】
別の実施形態では、投与されるKチャネル活性化因子は、グリアのK電位ゲート型チャネルの活性を増加させる。K電位ゲート型(Kv)ファミリーのチャネルには、とりわけ、(1)各活動電位後に膜を再分極させて細胞の再発火の準備をする、遅延整流性カリウムチャネルと、(2)主に閾値以下の電位で活性であり、興奮性細胞が発火閾値に達する速度を低下させる働きをする、早期不活性化(A型)カリウムチャネルとが含まれる。活動電位の伝導に重要であることに加えて、Kvチャネルはまた、脱分極(例えばシナプス)入力に対する応答をコントロールし、神経伝達物質放出に関与する。これらの活性の結果として、電位ゲート型カリウムチャネルは、神経細胞興奮性の重要な制御因子である(Hille B.,Ionic Channels of Excitable Membranes,Second Edition,Sunderland,M A:Sinauer,(1992)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)。
【0067】
Kvカリウムチャネルスーパーファミリーには、構造および機能の驚異的な多様性がある。この多様性は、複数の遺伝子の存在と、同じ遺伝子から生成されたRNA転写物の選択的スプライシングとの両方によってもたらされる。とはいえ、公知のKvカリウムチャネルのアミノ酸配列は高い類似性を示す。全てが4つのポア形成性α-サブユニットから構成されていると考えられ、一部は4つの細胞質(β-サブユニット)ポリペプチドを有することが公知である(Jan L.Y.et al.Trends Neurosci 13:415-419(1990)、Pongs,O.et al.Sem Neurosci 7:137-146(1995)、これらはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)。
【0068】
よって、一実施形態において、投与されるKチャネル活性化因子は、グリアのA型電位ゲート型Kチャネルの活性を増加させる。神経精神障害の処置において使用するのに好適な、グリアのA型電位ゲート型Kチャネルを(特異的あるいは非特異的に)活性化させる例示的な薬剤は、限定されるものではないが、N-[3,5-ビス(トリフルオロメチル)フェニル]-N’-[2,4-ジブロモ-6-(2H-テトラゾール-5-イル)フェニル]尿素(NS5806)ならびにその誘導体および類似体を含む。
【0069】
別の実施形態では、投与されるKチャネル活性化因子は、グリアの遅延整流性Kチャネルの活性を増加させる。本開示の本態様において使用される例示的な遅延整流性Kチャネル活性化因子は、限定されるものではないが、レチガビンならびにその誘導体および類似体を含む。
【0070】
チャネル活性化因子は、グリアのタンデムポア型Kチャネルに影響する場合もある。タンデムポア型Kチャネルは、「漏洩チャネル」として知られるもののうち15メンバーのファミリーを構成する。これらのチャネルは、Kの一定した通過を可能にし、KCNK1およびKCNK18によってコードされる。
【0071】
よって、一実施形態において、投与されるKチャネル活性化因子は、KCNK1~KCNK18(両端を含む)によってコードされるカリウム漏洩チャネルを含むグリアのタンデムポア型Kチャネルの活性を増加させる。神経精神障害の処置において使用するのに好適な、タンデムポア型Kチャネルを(特異的あるいは非特異的に)活性化させる例示的な薬剤は、限定されるものではないが、ハロタン、イソフルラン、2-ハロゲン化エタノール、ハロゲン化メタン、セボフルラン、およびデスフルラン、ならびにそれらの誘導体および類似体を含む。
【0072】
一実施形態において、Kチャネル活性化因子は、Kv7(KCNQ)Kチャネル活性化因子ではない。別の実施形態では、Kチャネル活性化因子は、グリアのKCNQチャネルに対して特異的である。すなわち、グリア細胞におけるKCNQチャネルの活性化に対して選択的である、またはそれを標的とするが、非グリア細胞におけるKCNQチャネルは活性化しない、KCNQチャネル活性化因子である。
【0073】
神経精神障害を有する対象を処置する方法によれば、Kチャネル活性化因子は、遊離塩基として、または薬学的に許容される酸付加塩としてのいずれかで対象に投与され得る。後者の場合、塩酸塩が概して好ましいが、有機酸または無機酸に由来する他の塩を使用してもよい。そのような酸の例は、限定されるものではないが、臭化水素酸、リン酸、硫酸、メタンスルホン酸、亜リン酸、硝酸、過塩素酸、酢酸、酒石酸、乳酸、コハク酸、クエン酸、リンゴ酸、マレイン酸、アコニット酸、サリチル酸、フタル酸、エンボン酸、エナント酸などを含む。
【0074】
対象に投与されるKチャネル活性化因子の合計1日投与量は、少なくとも、神経精神障害に関連する症状のうちの1つ以上を防止、低減、または解消するのに必要とされる量であるべきである。典型的な1日投与量は20~400mgであり、概して、1日投与量は、1600mgを超えるべきではない。一部の患者にはより高い用量が耐容され、Kチャネル活性化因子の濃度および半減期を低下させ得る薬剤との併用薬処置を受けている対象においては、2,000mg以上の1日投与量が検討され得る。これらの投与量は単に指針であり、個々の対象に対して選択される実際の用量は、臨床状態に基づき、当技術分野において周知の方法を使用して、担当医によって決定される。好適なKチャネル活性化因子は、単一または複数の投与量レジメンにおいて、あるいは必要に応じた管理体制で提供され得る。例えば、対象は、Kチャネル活性化因子を毎日、毎週、または毎月投与され得る。代替的に、対象は、特定の神経精神医学的状態、状態の段階または進行、個々の症状、ならびに達成される緩和の程度および持続期間に応じて、Kチャネル活性化因子を1日に1回、2回、または2回よりも多く投与される必要がある場合がある。
【0075】
チャネル活性化因子の好適な投与ルートは、限定されるものではないが、皮下、筋肉内、静脈内、または吸入を含む。したがって、好適な剤形としては、粉末、エアロゾル、非経口水性懸濁液、溶液、およびエマルションが挙げられる。徐放性剤形を使用してもよい。K+チャネル活性化因子は、唯一の活性剤として、または、神経精神障害を処置するため、もしくは神経精神障害の進行を低減させるために使用される他の治療活性薬と組み合わせて投与され得る。
【0076】
本開示の別の態様は、神経精神障害の非ヒト哺乳動物モデルに関する。この非ヒト哺乳動物は、その脳梁内のその全グリア細胞のうち少なくとも30%が、神経精神障害を有するヒト患者に由来するヒトグリア細胞であり、および/または、その脳および/または脳幹の白質内のその全グリア細胞のうち少なくとも5%が、神経精神障害を有するヒト患者に由来するヒトグリア細胞である。
【0077】
神経精神障害患者に由来するヒトグリア細胞を含む非ヒト哺乳動物は、神経精神障害に関連する行動的特徴および表現型を呈する。例えば、神経精神障害が統合失調症である場合、非ヒト哺乳動物は、本明細書の実施例に記載されるように、プレパルス抑制の減少、不安の高まり、および社会的回避によって特徴付けられる統合失調症の行動的表現型を呈する。
【0078】
一実施形態において、ヒトグリア細胞は、非ヒト哺乳動物の脳梁における全グリア細胞のうち少なくとも50%を占める。別の実施形態では、ヒトグリア細胞は、非ヒト哺乳動物の脳梁における全グリア細胞のうち少なくとも70%を占める。別の実施形態では、ヒトグリア細胞は、非ヒト哺乳動物の脳梁における全グリア細胞のうち少なくとも90%を占める。一実施形態において、非ヒト哺乳動物の脳および/または脳幹の白質内の全グリア細胞のうち少なくとも10%が、ヒトグリア細胞である。別の実施形態では、非ヒト哺乳動物の脳および/または脳幹の白質内の全グリア細胞のうち少なくとも15%が、ヒトグリア細胞である。別の実施形態では、非ヒト哺乳動物の脳および/または脳幹の白質内の全グリア細胞のうち少なくとも20%以上が、ヒトグリア細胞である。別の実施形態では、小脳白質内の全グリア細胞のうち少なくとも50%が、ヒトグリア細胞である。
【0079】
本明細書に記載される非ヒト哺乳動物モデルのヒト神経精神障害特異的グリア細胞は、例えば、限定されるものではないが、神経精神障害を有する対象に由来するヒト誘導多能性幹細胞(iPSC)、または上述の方法を使用して神経精神障害を有する対象の脳組織から単離されたグリア前駆細胞などの任意の好適なグリア細胞源に由来し得る。
【0080】
ヒト神経精神障害の非ヒト哺乳動物モデルを生成する方法によれば、投与されるヒト神経精神障害特異的グリア細胞の選択的調製物は、例えば約80%、85%、90%、95%、96%、97%、98%、99%、100%のグリア細胞を含め、少なくとも約80%のグリア細胞を含む。グリア細胞の選択的調製物は、ニューロンまたは神経細胞系列の細胞、線維性アストロサイトおよび線維性アストロサイト系列の細胞、ならびに多能性幹細胞(例えばES細胞)といった他の細胞型を比較的欠いている(例えば、20、15、10、9、8、7、6、5、4、3、2、または1%未満含有する)場合がある。場合により、例となる細胞集団は、実質的に純粋なグリア細胞の集団である。
【0081】
別の態様は、非ヒト哺乳動物の脳内の天然グリア細胞をヒトの異常グリア細胞で置き換えた神経精神障害の非ヒト哺乳動物モデルを生成する方法に関する。本方法は、神経精神障害患者に由来する単離されたヒトグリア細胞の集団を準備することと、単離されたヒトグリア細胞の集団を非ヒト哺乳動物の前脳および/または脳幹内の複数の位置に導入することと、脳内の天然グリア細胞をヒトグリア細胞で置き換えた非ヒト哺乳動物を回収することとを含む。
【0082】
ヒト胎児細胞を使用して非ヒト哺乳動物を作製する方法は、Goldmanに対する米国特許第7,524,491号、およびWindrem et al.,“Neonatal Chimerization With Human Glial Progenitor Cells Can Both Remyelinate and Rescue the Otherwise Lethally Hypomyelinated Shiverer Mouse,”Cell Stem Cell 2:553-565(2008)(これらはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)に記載されている。全体が参照により本明細書に組み込まれる、Goldmanに対する米国特許出願公開第US20160317681号も参照されたい。
【0083】
非ヒト哺乳動物は、任意の新生児、若年、または成体の非ヒト哺乳動物であってよい。例示的な非ヒト哺乳動物は、限定されるものではないが、マウス、ラット、モルモット、および他の小型齧歯動物、イヌ、ネコ、ヒツジ、ヤギ、ならびにサルを含む。一実施形態において、非ヒト哺乳動物はマウスである。疾患のモデルとして一般的に使用される好適なマウス系統は、限定されるものではないが、CD-1(登録商標)ヌードマウス、NU/NUマウス、BALB/Cヌードマウス、BALB/Cマウス、NIH-IIIマウス、SCID(登録商標)マウス、非近交系SCID(登録商標)マウス、SCIDベージュマウス、C3Hマウス、C57BL/6マウス、DBA/2マウス、FVBマウス、CB17マウス、129マウス、SJLマウス、B6C3F1マウス、BDF1マウス、CDF1マウス、CB6F1マウス、CF-1マウス、Swiss Websterマウス、SKH1マウス、PGPマウス、およびB6SJLマウスを含む。
【0084】
ヒト神経精神障害特異的グリア細胞は、非ヒト哺乳動物の前脳および/または脳幹内の複数の位置に導入され得る。好適な投与方法は、限定されるものではないが、脳内投与、脳室内投与、くも膜下腔内投与、および大槽内投与を含む。神経精神障害特異的グリア細胞は、代替的に、実質内移植または脳梁内移植を介して投与されてもよい。非ヒト哺乳動物に導入されるヒト神経精神障害特異的グリア細胞の数は、細胞10~10個の範囲であり得る。
【0085】
非ヒト哺乳動物宿主は、有害な免疫認識をほとんどまたは全く伴わずにヒトグリア細胞を受容することが望ましい。したがって、一部の実施形態では、非ヒト哺乳動物は、免疫不適格性、免疫不全性、または免疫抑制性である。
【0086】
免疫抑制は、シクロスポリン、シロリムス、もしくはタクロリムスなどの免疫抑制薬の投与、あるいは局所適用される免疫抑制薬を用いる方策によって達成することができる。局所的な免疫抑制は、全体が参照により本明細書に組み込まれるGruber,Transplantation 54:1-11(1992)によって開示されている。全体が参照により本明細書に組み込まれるRossiniに対する米国特許第5,026,365号は、同様に局所的な免疫抑制に好適な封入方法を開示している。
【0087】
免疫抑制技術を用いることの代替として、全体が参照により本明細書に組み込まれるSmithies et al.Nature 317:230-234(1985)によって教示されている相同組換えを使用した遺伝子置換またはノックアウトの方法を、主要組織適合抗原(MHC)遺伝子の破壊のためにドナーグリア細胞に適用してもよい。MHC発現が欠如しているドナーグリア細胞は、レシピエントの免疫抑制を行なう必要なしに、同種異系間の、ことによると更には異種間の組織適合性バリアを超えた、濃縮されたグリア細胞集団の移植を可能にするであろう。ドナー細胞の抗原性を低減させるための組換え法の使用に関する総説および引用文もまた、全体が参照により本明細書に組み込まれるGruber,Transplantation 54:1-11(1992)によって開示されている。表面修飾によって移植片の免疫原性を低減させる例示的なアプローチは、全体が参照により本明細書に組み込まれるFaustmanに対するWO92/04033に開示されている。
【0088】
代替的に、移植細胞の免疫原性は、宿主を免疫不全にする遺伝子突然変異を有する任意の非ヒト哺乳動物宿主を使用することによって低減させることもできる。例示的な動物モデルとしては、組換え活性化遺伝子2(Rag2)(Shinkai et al.,Cell 68:855-867(1992)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)またはRag1遺伝子(Mombaerts et al.,Cell 68:869-877(1992)およびSchultz et al.,Transplantation 76:1036-42(2003)、これらはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)を破壊する突然変異を有するものが挙げられる。本明細書に記載される非ヒト哺乳動物の生成を実践するために有用な他の免疫不全動物モデルとしては、Prkdc遺伝子の突然変異を有する重症複合免疫不全マウス(SCID)のいずれかが挙げられる。態様において使用するのに好ましいSCIDマウスモデルとしては、NOD-SCID、NOD-SCID-IL2rg、およびNOG(NOD-SCID/γcnull)マウスモデルが挙げられる。更に、Foxn1遺伝子の突然変異を保有するヌードマウスモデルも、ヒト神経精神障害の非ヒト哺乳動物モデルを生成するのに有用である。
【0089】
単離されたヒト神経精神障害特異的グリア細胞の集団を非ヒト哺乳動物の前脳および/または脳幹に導入した後、非ヒト哺乳動物を回収する。本明細書で使用される場合、「非ヒト哺乳動物を回収する」という用語は、導入したヒトグリア細胞を非ヒト哺乳動物の脳内に機能的に生着させるプロセスまたは手段を指す。回収される非ヒト哺乳動物モデルの脳および脳幹の白質および/または脳梁に存在するヒトグリア細胞の例示的なパーセンテージは、上記のとおりである。
【0090】
本開示の別の態様は、上述のとおりに神経精神障害の非ヒト哺乳動物モデルを準備することと、候補薬剤を準備することとを含む、神経精神障害を処置するのに好適な薬剤を特定する方法に関する。本方法は、候補薬剤を非ヒト哺乳動物に投与することと、該投与の結果として、神経精神障害の処置に好適なものとしての候補薬剤の治療可能性を評価することとを更に含む。
【実施例
【0091】
以下の実施例は、本開示の実施形態の実践を例示することを意図したものであるが、その範囲を限定する意図は一切ない。
【0092】
実施例の材料および方法
患者の識別、保護、およびサンプリング
株の入手源となった患者は、青年期早期に発症し、生活に支障をきたす程度の統合失調症と診断されたものであった。患者およびその保護者は全て、Case Western School of Medicineの承認されたプロトコルのもとで小児精神科医(RLF)の承諾を受け、後続の株決定に関して盲検化され、患者識別情報にアクセスできる研究者はいなかった。
【0093】
iPSC株の誘導およびGPCの生成
皮膚のパンチ生検を、若年発症型統合失調症患者(年齢10~17歳)および対照(年齢24~32歳)から得た。切除可能なloxPが導入された多シストロン性hSTEMCCAレンチウイルスベクターを使用して、患者サンプルから誘導多能性幹細胞(iPSC)株を誘導した。ショートタンデムリピート(STR)に基づくDNAフィンガープリント法を使用し、元の患者または対照ドナーとのマッチとして、iPSCの同一性を確認した。Illumina Omni5 SNPアレイを使用し、更なる遺伝子型判定を実行した。次いで、過去に説明されているプロトコル(Wang et al.,“Human iPSC-Derived Oligodendrocyte Progenitor Cells can Myelinate and Rescue a Mouse Model of Congenital Hypomyelination,”Cell Stem Cell 12:252-264(2013)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)を使用し、iPSCがグリア前駆細胞(GPC)になるように運命付けた。160~240 DIVで細胞を採取した。この時点で、ほとんどは二分化能のあるGPCマーカーPDGFαR/CD140aを典型的に発現し、残りはA2B5+/CD140a-アストロサイトであった。グリア分化中に全てのiPSC株の核型を評価して、ここに提示する全ての実験で利用した細胞の遺伝子型の安定性を確実にした(核型分析はWiCell,Madison,WIによる)。株51を除く全てのiPSCが正常な核型を示したが、株51は、過去に若年発症型統合失調症と関連付けられた異常である第13染色体の均衡型ロバートソン転座を有することが見出された(Graw et al.,“Isochromosome 13 in a Patient with Childhood-Onset Schizophrenia,ADHD,and Motor Tic Disorder,”Mol Cytogenet 5:2(2012)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)。
【0094】
宿主移植
ホモ接合性シバラーマウス(The Jackson Laboratory,Bar Harbor,ME)を、C3hバックグラウンド(Taconic,Germantown,NY,USA)のホモ接合性rag2-null免疫不全マウス(Shinkai et al.,“RAG2-Deficient Mice Lack Mature Lymphocytes Owing to Inability to Initiate V(D)J Rearrangement,”Cell 68:855-867(1992)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)と交雑させて、shi/shi×rag2-/-ミエリン欠損免疫不全マウスを作出した(Windrem et al.,“Neonatal Chimerization with Human Glial Progenitor Cells can both Remyelinate and Rescue the Otherwise Lethally Hypomyelinated Shiverer Mouse,”Cell Stem Cell 2:553-565(2008)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)。加えて、rag1-/-の正常にミエリン形成した免疫不全マウス(B6.129S7-Rag1tm1Mom/J)をJackson Laboratoryから入手し、研究室で繁殖させた。hiPSC由来GPCの単一細胞または小さなクラスターの懸濁液を100,000細胞/μlにスピンダウンした。説明されているように(Windrem et al.,“Fetal and Adult Human Oligodendrocyte Progenitor Cell Isolates Myelinate the Congenitally Dysmyelinated Brain,”Nat.Med.10:93-97(2004)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)、新生児を冷却することにより麻酔し、脳梁の両側に合計200,000個の細胞を移植した。3月齢時(shi/shi×rag2-/-)、または6~9か月時の行動試験の完了後(rag1-/-のみ)、移植マウスをペントバルビタールで麻酔し、次いで、冷HBSS+/+、続いて4%パラホルムアルデヒド(PF)で灌流固定し、冷PF中で2時間の後固定を行なった。手技は全て、University of RochesterのCommittee on Animal Resourcesによって承認された。
【0095】
免疫標識
脳を凍結保存し、OCT(Tissue-Tek OCT、Sakura Finetek,Torrance,CA)に包埋し、クライオスタットにおいて矢状あるいは冠状の20μmの切片にした。ヒト細胞を、1:800のマウス抗ヒト核、クローン235-1(MAB1281、EMD Millipore,Billerica,MA)で識別した。ミエリン塩基性タンパク質は1:25のラット抗MBP(Ab7349、Abcam,Cambridge,MA)で、オリゴデンドロサイト前駆細胞は抗ヒト特異的PDGF受容体α(D13C6、XP(登録商標)ウサギmAb 5241、1:300、Cell Signaling Technology)で、オリゴデンドロサイトはマウス抗ヒト特異的トランスフェリン(クローンHT1/13.6.3、08691231、MP Biomedicals)で、アストロサイトは抗ヒト特異的GFAP(1:1000のSMI 21、Covance,Princeton,NJ)で標識した。Alexa Fluor二次抗体、ヤギ抗マウス、ラット、およびウサギ488、568、594、および647は、1:400で使用した(Life Technologies,Carlsbad,CA)。
使用した抗体および希釈度
【0096】
ウェスタンブロット
DIV160~200において、CWRU22およびCWRU51に由来するGPCを、FACSによりCD140aについて、氷上でプロテアーゼ阻害剤(Roche、183617025)を含む細胞溶解バッファー(NP40、Invitrogen、FNN0021)中に直接分取した。4℃で5分間にわたり12,000gでの遠心分離によって不溶画分を除去し、BCATM Protein Assay Kit(Thermo、23227)を用いて上清の総タンパク質量を解析した。SDS-PAGE電気泳動(XCell SureLock、Invitrogen、071210)により、10μgのサンプルアリコートを4-12%勾配ゲル上で分離させた。分離したタンパク質をPVDF膜に移し、これを、5%の乾燥乳でブロッキングし、順次、ウサギポリクローナル抗ニューレキシン-1抗血清(Millipore、ABN161-1、1:1000)と共に4℃で一晩インキュベートし、次いで洗浄し、続いて、マウスモノクローナル抗βアクチン(Abcam、ab173838、1:5000)と共に室温で1時間、抗マウス二次抗体および抗ウサギ二次抗体(GE Healthcare、95107-322および95107-328、1:10000)と共に室温で1時間、連続的なインキュベーションを行なった。X線フィルムの曝露により、化学発光(Mix ECLTM Reagent、GE Healthcare、RPN2236)によって膜を可視化した。3つの異なる細胞セットを用い、実験を3回繰り返した。
【0097】
イメージングおよび定量的組織診断
ヒト核の分布をマッピングするため、または弱拡大でミエリンの巨視的分布を撮影するため、Leica LMD 6500で全脳切片のイメージングを行なった。Stereo Investigatorソフトウェア(MBF,Williston,VT)で駆動したOlympus BX51により、表現型カウントのためのイメージングを実行した。
【0098】
アストロサイトの形態測定
シバラー×rag2-nullマウスを4.5月齢時に屠殺し、それらの白質アストロサイトの形態を評価した。対照(22、37、およびC27)またはSCZ(51、164、193)のhGPCを移植したマウスのブレグマから-1.0mmの位置で、ビブラトームによって厚さ150μmの冠状切片を取り、マウス抗hGFAP中で1週間、次いでAlexa 568ヤギ抗マウス中で4時間インキュベートした。切片をスライドに乗せ、共焦点(Leica SP8)により100倍でイメージングした。Neurolucida 360(MicroBrightfield,Inc.)を使用し、画像をトレースした。細胞およびその突起全体を捕捉するように、脳梁の中央の深さ中央部から個々のアストロサイトを選択した。正中の500、1000、および1500μm側方で取った3細胞/切片および3切片/脳として、9つの細胞/脳を、Neurolucidaにより、Sholl解析を用いて解析した。対照群およびSCZ移植群の両方で、合計8つの脳および72のトレースした細胞/状態となるよう、別々の患者から生成された3つの株のそれぞれにつき2つまたは3つの脳を評価した。Sholl解析では、直径が5μm間隔で連続的に大きくなるように配置された同心円の殻の中心を細胞体とし、細胞突起と殻との間の交差の数を計数した(Sholl,DA.,“Dendritic Organization in the Neurons of the Visual and Motor Cortices of the Cat,”J.Anat.87:387-406(1953)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)。アストロサイトの線維の3D構造の評価および定量的表現のため、樹状突起の形態の研究について過去に説明されているFan-in解析(MBF Biosciences)を使用した(Dang et al.,“Formoterol,a Long-Acting Beta2 Adrenergic Agonist,Improves Cognitive Function and Promotes Dendritic Complexity in a Mouse Model of Down Syndrome,”Biol.Psychiatry 75:179-188(2014)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)。
【0099】
ミエリン輝度解析
前脳のミエリン形成を測定するため、輝度解析は、ミエリン塩基性タンパク質(MBP)免疫蛍光の測定に基づいた。説明されているように、等間隔で均一にサンプリングした冠状切片をMBPについて染色し、Nikon Ni-EおよびNikon DS-Fi1カメラを使用して10倍で画像を撮った。脳梁を目的の領域として選択し、NIS Elements v.4.5を使用して平均強度値を得た。
【0100】
行動
ANY迷路(Stoelting,Wood Dale,IL)またはEthoVision(Noldus)のいずれかを使用して、行動試験のスコア付けを行なった。行動試験は、25週時(プレパルス抑制のため)または30~36週時(他の試験全て)のいずれかで開始し、典型的には3週間にわたった。開始年齢は実験対象と対照とでマッチさせた。細胞株1つ当たり合計6~12匹のレシピエントマウス、または各行動比較では1群当たり17~36匹のマウスに移植および試験を行ない、雄(M)および雌(F)のレシピエントのバランスはほぼ均等にした。試験は全てのマウスについて同じ順序で実行し、次のものを含んだ。1)高架式十字迷路。各試験マウスを、2つの閉鎖アームおよび2つの開放アームからなる高架式の十字型装置の中央に、開放アームに向けて配置した(Walf et al.,“The Use of the Elevated Plus Maze as an Assay of Anxiety-Related Behavior in Rodents,”Nat Protoc 2:322-328(2007)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)。各試験マウスを録画し、滞在時間を開放アームと閉鎖アームとで対比してスコア付けした。2)三部屋式社会的選択。試験装置は、ドアでつながれた3部屋に分割されたプレキシガラスのエンクロージャ(Ugo Basile,Italy)である(Yang et al.,“Automated Three-Chambered Social Approach Task for Mice,”Curr Protoc Neurosci,Chapter 8,Unit 8,26(2011)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)。まず、各試験マウスを中央チャンバに5分間順応させた。次いで、外側のチャンバへのドアを取り外し、試験マウスに3つ全てのチャンバを10分間探索させた。次いで、試験マウスを誘導して中央チャンバに戻し、同性かつ同齢の新奇マウスを一方の側方チャンバ内の円柱状容器に入れ、反対側の側方チャンバには空の円柱状容器を配置した。次いで、マウスを10分間記録し、新奇マウスに近接した時間と空の区画の滞在時間とに関してスコア付けした。3)新奇物体認識。各試験マウスを空の1ft試験チャンバに5分間入れて順応させ、次いで取り出し、2つの同一の物体をチャンバ内に配置した。物体の入ったチャンバにマウスを戻し、物体の真逆を向くように配置し、10分間記録し、各物体に接近した時間についてスコア付けした(Bevins et al.,“Object Recognition in Rats and Mice:A One-Trial Non-Matching-to-Sample Learning Task to Study‘Recognition Memory’,”Nat Protoc 1:1306-1311(2006)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)。1時間後、2つの物体のうちの1つを新奇物体に置き換えて実験を繰り返した。4)プレパルス抑制。音、光、およびエアパフ発生装置(SR-LAB、San Diego Instruments)を備えた、より大きな隔離キャビネット内にある拘束チャンバに各マウスを入れ、説明されているように(Geyer et al.,“Measurement of Startle Response,Prepulse Inhibition,and Habituation,”Curr Protoc Neurosci,Chapter 8,Unit 8,7(2001)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)、聴覚性PPIを評価した。5)スクロース嗜好性。この実験は、液体摂取量を測定するためにマウスを個々に収容したため、常に最後に実行した。摂取された水全体に対する割合としてのスクロース水のパーセンテージにより、スクロース嗜好性を判定した(Willner et al.,“Reduction of Sucrose Preference by Chronic Unpredictable Mild Stress,and its Restoration by a Tricyclic Antidepressant,”Psychopharmacology(Berl)93:358-364(1987)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)。水はHydropac(Lab Products,Inc.)によってコロニーに供給されるため、スクロース水を含有する更なるHydropacをケージに追加し、2つのパックを毎日秤量した。
【0101】
活動および睡眠の評価
個々に収容されたマウスを、12/12の明/暗条件下で連続72時間にわたり、12”×12”×13.5”のアクリルチャンバ内で録画し、暗期中は赤外カメラを使用した。Noldus Ethovisionソフトウェアにより、メートル毎時単位の移動距離を計算し、8匹の対照マウス(灰色の塗りつぶし部分、株22および17)および10匹のSCZマウス(紫色の塗りつぶし部分、株52)間で平均した。加えて、説明されているように(McShane et al.,“Characterization of the Bout Durations of Sleep and Wakefulness,”J.Neurosci.Methods 193:321-333(2010)、Pack et al.,“Novel Method for High-Throughput Phenotyping of Sleep in Mice,”Physiol.Genomics 28:232-238(2007)、これらはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)、明サイクル期の間の(照明が変化する30分前および30分後に測定した)移行を、30分間の測定ブロック毎の総不動時間に対するパーセンテージとしての不動状態の連続秒数という観点から解析した(AnyMaze、Stoelting)。
【0102】
統計解析
特記なき限り、解析はGraphPad Prism v.7で行なった。個々の試験は、各実験について注記されているように実行した。全てのデータは平均±SEMとして表されている。
【0103】
RNA-seqおよび生物情報学
遺伝子発現について評価したhGPCは、まず、説明されているように、細胞表面マーカーCD140a(BD Pharmingen)に基づく蛍光励起細胞分取によって分取した(図3)(Sim et al.,“CD140a Identifies a Population of Highly Myelinogenic,Migration-Competent and Efficiently Engrafting Human Oligodendrocyte Progenitor Cells,”Nature Biotechnology 29:934-941(2011)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)。ポリA選択を使用し、これらのPDGFRα+hGPCからmRNAを単離した。PDGFRα+hGPCは、4名の若年発症型統合失調症患者(SCZ株番号8[n=4の独立した細胞調製物]、29[n=3]、51[n=7]、および164[n=8])、ならびに人口統計学的に類似した3名の健康な対照(対照(CTR)株22[n=3]、37[n=4]、および205[n=7])から作製したiPSCに由来した。TruSeq RNA v2キットを使用してシーケンシングライブラリを調製し、Illumina HiSeq 2500プラットフォームにおいて、1サンプル当たりおよそ4500万の1×100bpリードでシーケンシングした。Trimmomaticを使用し、アダプターおよび低品質配列を3’末端からトリミングすることにより、シーケンシングリードを前処理した(Bolger et al.,“Trimmomatic:A Flexible Trimmer for Illumina Sequence Data,”Bioinformatics 30:2114-2120(2014)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)。前処理の前および後のリードの品質をFastQCで評価し(D’Antonio et al.,“RAP:RNA-Seq Analysis Pipeline,A New Cloud-Based NGS Web Application,”BMC Genomics 16:S3(2015)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)、次いで、Subreadリードアライナ(Liao et al.,“The Subread Aligner:Fast,Accurate and Scalable Read Mapping by Seed-and-Vote,”Nucleic Acids Research 41:e108(2013)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)を用い、2つ以上の最適なマッピング位置間のつながりを断つためにハミング距離を使用して、前処理済のリードをRefSeq NCBIの参照ヒトゲノムバージョンGRCh38(Pruitt et al.,“NCBI Reference Sequences(RefSeq):A Curated Non-Redundant Sequence Database of Genomes,Transcripts and Proteins,”Nucleic Acids Research 35:D61-65(2007)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)に対してアラインした。featureCountsツール(Liao et al.,“Feature Counts:An Efficient General Purpose Program for Assigning Sequence Reads to Genomic Features,”Bioinformatics 30:923-930(2014)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)を用い、BAMアライメントファイルから生の遺伝子カウントを得た。データセット全体で5つより多くのサンプルにおいてカウント<5リードの低発現転写物を除外した後、分散を説明するために、R Bioconductorパッケージ(Gentleman et al.,“Bioconductor:Open Software Development for Computational Biology and Bioinformatics,”Genome Biology 5:R80(2004)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)のRUVSeq(Risso et al.,“Normalization of RNA-Seq Data Using Factor Analysis of Control Genes or Samples,”Nat Biotechnol 32:896-902(2014)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)を使用し、カウントデータを正規化した。RUVSeqマニュアルに記載されているように、正規化は次の3ステップの手順において達成された。1)インシリコの陰性対照遺伝子を、R BioconductorパッケージのedgeR(Robinson et al.,“EdgeR:A Bioconductor Package for Differential Expression Analysis of Digital Gene Expression Data,”Bioinformatics 26:139-140(2010)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)およびDESeq2(Love et al.,“Moderated Estimation of Fold Change and Dispersion for RNA-Seq Data with DESeq2,”Genome Biology 15:550(2014)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)による初回通過差次的発現解析によって判定し、両方法によって計算されたFDR調整P値>0.75の遺伝子を求め(およそ7000種の遺伝子は目的の条件の影響を受けなかった)、2)次いで、分散因子の計算のために、RUVSeqパッケージのRUVs関数において陰性対照遺伝子を使用し、3)edgeRおよびDESeq2パッケージに実装された多因子GLMモデルにより、元のカウントを使用し、RUVsにより計算された分散因子に対して調整して、疾患により異常制御される遺伝子を判定するための第2通過差次的発現解析(5% FDRおよびlog2変化倍率>1)を実行した。
【0104】
この3ステップ解析を低発現転写物のフィルタリングと共に使用して、各SCZ由来hGPC細胞株を、プールされた対照由来hGPCと比較した。結果として得られた差次的発現遺伝子の4つの個別リストの交差を、SCZ異常制御遺伝子の保存された代表的リストとした。各比較のための正規化工程において、RUVsにより計算された分散因子の数は、ネイティブR関数を用いて実行した主成分解析および階層的クラスタリング解析により決定されたように、株29では1、株8および164では3、株51では7に限定された。4つ全てのSCZ hGPC株において異常制御された遺伝子の平均変化倍率およびP値を求めるため、分散因子数が9に限定された同じフィルタリングおよび解析ワークフローにより、プールされたSCZ株とプールされた対照株との差次的発現比較を実行した。
【0105】
全ての差次的発現比較において、edgeR法とDESeq2法との間で一致した有意な結果のみを下流解析に使用した。4つ全てのSCZ hGPC株において異常制御された遺伝子の個々の変化倍率およびP値が対照株に対して確立されたら、プールされた対照株に対するプールされたSCZ株の差次的発現を実行した。各SCZ細胞株について、別々のDE比較を各対照株に対して実行し、DE遺伝子の交差を、対照集団に対するそのSCZ株の代表的リストとした。報告した変化倍率およびFDR調整P値は、edgeRによって計算した。ToppCluster(Kaimal et al.,“ToppCluster:A Multiple Gene List Feature Analyzer for Comparative Enrichment Clustering and Network-Based Dissection of Biological Systems,”Nucleic Acids Research 38:W96-102(2010)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)およびIPA(Ingenuity Pathway Analysis)を使用し、保存されたSCZ異常制御遺伝子セットの機能的アノテーションを行なった。ネットワークの可視化および機能的アノテーションの結果の解析は、Gephiグラフ可視化ソフトウェア(Jacomy et al.,“ForceAtlas2,A Continuous Graph Layout Algorithm for Handy Network Visualization Designed for the Gephi Software,”PloS one 9:e98679(2014)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)において実行した。
【0106】
上記のデータ処理および解析ルーチンを円滑に実施するため、一式のPythonおよびRスクリプトを開発した。全てのゲノムデータは、GEOに受託番号GSE86906で寄託されている。
【0107】
リアルタイムPCR
RNA-seqにより特定された選択的な標的遺伝子のSCZ由来GPCおよび対照由来GPCにおける発現レベルを、TaqMan Low Density Array(TLDA)リアルタイムPCRによってアッセイした。Applied Biosystemsにより提供されたEspressionSuite Softwareバージョン1.1において生データを解析し、相対的定量化解析のためにHTqPCR Rパッケージ(Chambers et al.,“Highly Efficient Neural Conversion of Human ES and iPS cElls by Dual Inhibition of SMAD Signaling,”Nat Biotechnol 27:275-280(2009)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)にエクスポートした。
【0108】
実施例1-若年発症型統合失調症患者からのiPSCの作出
若年発症型統合失調症患者、および既知の精神疾患がない健康な若年成人対照を募集し、それぞれから皮膚生検を得た。年齢、性別、人種、診断、および薬歴は細胞株識別情報に付随したが、患者識別情報は、処置を行なう精神科医以外の研究者には入手不可であった。次いで、線維芽細胞を各サンプルから単離した。これらのうち、11種の新たな独立したhiPS細胞株は、8名の患者サンプル(5名の若年発症型統合失調症患者、および3名の同性で年齢の近い健康な対照)から誘導した(表1)。
【0109】
(表1)
本試験で使用した患者および細胞株。合計11種の新たな独立したiPS細胞株を、8名の対象;5名の若年発症型統合失調症患者および3名の健康な対照から誘導した。更なる正常な対象から確立された対照株(C27)は、過去に公開されたものであった(Wang et al.,“Human iPSC-Derived Oligodendrocyte Progenitor Cells can Myelinate and Rescue a Mouse Model of Congenital Hypomyelination,”Cell Stem Cell 12:252-264(2013)、Chambers et al.,“Highly Efficient Neural Conversion of Human ES and iPS cElls by Dual Inhibition of SMAD Signaling,”Nat Biotechnol 27:275-280(2009)、これらはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)。これらの細胞から誘導したhGPCを、注記のとおり個々の実験に割り当てた。C、コーカサス人種;AA、アフリカ系アメリカ人;NA、入手不可。
Oct4、Sox2、Klf4、およびc-Mycをコードする(Takahashi et al.,“Induction of Pluripotent Stem Cells from Adult Human Fibroblasts by Defined Factors,”Cell 131:861-872(2007)、Welstead et al.,“Generating iPS Cells from MEFS Through Forced Expression of Sox-2,Oct-4,c-Myc,and Klf4,”J Vis Exp(2008)、これらはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)、切除可能なloxPが導入された多シストロン性hSTEMCCAレンチウイルス(Zou et al.,“Establishment of Transgene-Free Induced Pluripotent Stem Cells Reprogrammed from Human Stem Cells of Apical Papilla for Neural Differentiation,”Stem Cell Res Ther 3:43(2012)、Somers et al.,“Generation of Transgene-Free Lung Disease-Specific Human Induced Pluripotent Stem Cells Using a Single Excisable Lentiviral Stem Cell Cassette,”Stem Cells 28:1728-1740(2010)、これらはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)を使用して、iPSCを作出した。はじめに、多能性遺伝子発現を評価するためのRNAシーケンシングによる包括的なトランスクリプトームプロファイリング、ならびにOct4、Nanog、およびSSEA4についての免疫染色を使用して、全ての株の特性評価を行ない、多能性であることを検証した。ショートタンデムリピート(STR)に基づくDNAフィンガープリント法を使用し、各iPSC株の同一性が親のドナー線維芽細胞とマッチすることを確認した。これらの実験と同時にiPSC単離株の核型分析も行ない、ゲノムの完全性を確認した。十分に特性評価された更なるhiPSC対照株であるC27(Chambers et al.,“Highly Efficient Neural Conversion of Human ES and iPS Cells by Dual Inhibition of SMAD Signaling,”Nat Biotechnol 27:275-280(2009)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)も使用して、対照の生着および分化データが過去の研究(Wang et al.,“Human iPSC-Derived Oligodendrocyte Progenitor Cells Can Myelinate and Rescue a Mouse Model of Congenital Hypomyelination,”Cell Stem Cell 12:252-264(2013)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)と一貫していることを確実にした。全体で、5名のSCZ患者に由来する7つのiPSC株、および4名の対照対象に由来する5つのiPSC株(表1)から、hGPC調製物を評価した。次いで、過去に説明されているように(Wang et al.,“Human iPSC-Derived Oligodendrocyte Progenitor Cells Can Myelinate and Rescue a Mouse Model of Congenital Hypomyelination,”Cell Stem Cell 12:252-264(2013)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)、iPSC細胞の運命をGPCに指定し、グリア分化条件下でインビトロ培養日数(DIV)105日以上後、CD140a/PDGFαRについてのフローサイトメトリを使用し、各細胞集団の優性のGPC表現型を検証した(図2)(Sim et al.,“CD140a Identifies a Population of Highly Myelinogenic,Migration-Competent and Efficiently Engrafting Human Oligodendrocyte Progenitor Cells,”Nature Biotechnology 29:934-941(2011)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)。インビボのグリア分化を最適化するため、移植片は、ほとんどの細胞がCD140aGPCで残りはアストログリアである調製物に限定した。
【0110】
まず、ミエリン形成の適格性においてSCZ hGPCが野生型hGPCと異なるかどうかを問うた。この問いに答えるため、ミエリン塩基性タンパク質(MBP)が欠如している先天的にミエリン形成不全の突然変異体である新生児免疫不全シバラーマウス(rag2-/-×MBPshi/shi)にSCZ hGPCを植え込んだ(Rosenbluth,J.,“Central Myelin in the Mouse Mutant Shiverer,”J Comp Neurol 194:639-648(1980)、Roach et al.,“Characterization of Cloned cDNA Representing Rat Myelin Basic Protein:Absence of Expression in Brain of Shiverer Mutant Mice,”Cell 34:799-806(1983)、これらはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)。これらの本来ならミエリン欠損性のマウスが成熟するにつれ、それらに移植されたhGPCは、アストロサイトおよびミエリン形成性オリゴデンドロサイトの両方に分化し、個々の患者に由来するグリアについてキメラ化されたマウスがもたらされた(Windrem et al.,“Neonatal Chimerization with Human Glial Progenitor Cells Can Both Remyelinate and Rescue the Otherwise Lethally Hypomyelinated Shiverer Mouse,”Cell Stem Cell 2:553-565(2008)、Windrem et al.,“A Competitive Advantage by Neonatally Engrafted Human Glial Progenitors Yields Mice Whose Brains are Chimeric for Human Glia,”The Journal of Neuroscience:The Official Journal of the Society for Neuroscience 34:16153-16161(2014)、これらはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)。この手段により、SCZ対象または対照対象に由来する、患者特異的で、大部分がヒト化された前脳白質を有するマウスが確立された(図3A~3D)。
【0111】
実施例2-SCZグリアキメラマウスは均一にミエリン形成不全であった
まず、SCZ hGPCは、新生児に移植すると異常な遊走パターンを示すことが認められた。正常対照のhGPCは、胎児組織移植シバラーマウスとhiPSC GPC移植シバラーマウスとの両方で過去に認められているように(Windrem et al.,“Neonatal Chimerization with Human Glial Progenitor Cells Can Both Remyelinate and Rescue the Otherwise Lethally Hypomyelinated Shiverer Mouse,”Cell Stem Cell 2:553-565(2008)、Wang et al.,“Human iPSC-Derived Oligodendrocyte Progenitor Cells Can Myelinate and Rescue a Mouse Model of Congenital Hypomyelination,”Cell Stem Cell 12:252-264(2013)、これらはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)、皮質灰白質にコロニーを形成する前に白質全体で一定に増殖した(図3A)。対照的に、SCZ GPCはより早期にシバラーマウスの灰白質に優先的に遊走し、多数が脳梁白質内に留まることなく横断した(4名の異なる患者に由来するn=4の株、それぞれ>3マウス/患者、単独対ペアの対照)(図3Bおよび図4)。これは、SCZ GPCを移植したシバラーの白質において有意に少ないドナーhGPCをもたらした(図3H~3Iおよび図4)。これは重要なことに、MBP免疫染色(図3C~3Dおよび3E~3F)およびミエリン輝度(図3G)の両方に反映されたように、これらのマウスにおける実質的に減少した中枢ミエリン形成に関連していた。
【0112】
SCZ hGPC移植シバラーがミエリン形成不全を示したため、これが白質におけるSCZ hGPCの滞留の相対的な不全によるものか、またはむしろ細胞固有のミエリン形成不全によるものかを問うた。19週齢のSCZ hGPC移植シバラーマウスおよび対照hGPC移植シバラーマウスを検査すると、SCZ hGPC移植シバラーの白質(40,615±2,189×10個のhNA細胞/mm、n=18)では、対照hGPCを同様に移植したマウス(69,970±4,091/mm;n=32;両側t検定によりp<0.0001)よりも有意に少ない、ヒト核内抗原(hNA)で定義されるドナー由来細胞が見出された(Fagerland et al.,“Performance of five Two-Sample Location Tests For Skewed Distributions with Unequal Variances,”Contemp Clin Trials 30:490-496(2009)、Merman,D.W.,“A Note on Preliminary Tests of Equality of Variances,”Br J Math Stat Psychol 57:173-181(2004)、これらはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)(図3H)。更に、オリゴデンドログリア系列マーカーOlig2を共発現するhNA+ドナー細胞の数も同様に、対照hGPC移植マウス(46,139±2,858/mm、n=17;p<0.002)と比べて、SCZ hGPC移植マウス(33,619±2,435/mm、n=26)において抑制された(図3I)。これに基づき、トランスフェリンで定義されるヒトオリゴデンドログリアの密度も同様に、SCZ hGPCキメラの脳梁白質において、対照hGPCキメラのものよりも低かった(それぞれ8,778±892.2/mm、n=25と、17,754±2,023/mm、n=17;p=0.0006、Mann-Whitney)ことが、次に見出された(図3J)。これらのデータは、SCZ GPCが、前脳白質におけるコロニー形成のみならず、オリゴデンドロサイト分化においても不全であり、結果として中枢ミエリン形成が抑制されることを示す。まとめると、これらの所見は、SCZ hGPCが異常に遊走し、発達中の白質に帰巣するよりもむしろ横断するため、正常なGPCと比べて比較的不十分な白質への生着、ミエリン形成不全、および時期尚早な皮質への進入をもたらすことを示唆している。
【0113】
実施例3-SCZグリアキメラマウスは、アストロサイトの成熟の進展遅延を示した
次に、時期尚早に灰白質に進入したSCZ hGPCが、その環境において代わりにアストロサイトに分化したか、またはむしろ、同様にそのアストロサイト分化を妨げる系列進行の不良を示したかを問うた。種特異的な抗ヒトGFAP抗体を使用し、SCZ hGPC移植シバラーと対照hGPC移植シバラーとの両方の脳を、新生児期移植後19週目に、アストロサイトのグリア線維酸性タンパク質(GFAP)について免疫染色した。移植されたhGPCからのアストロサイトの成熟は、SCZ hGPC移植脳において著しく不全であったことが見出された(n=19、3つのSCZ患者株に由来、およびn=12の対照マウス、3名の対照患者に由来)(図5A~5B)。全ての対照hGPC前脳が密なヒトGFAPアストロサイトの成熟を示したものの、はるかに少ないSCZ hGPCがhGFAP発現およびアストロサイト表現型を示した(対照:脳梁中6,616±672.3個のGFAP細胞/mm、n=12;SCZ:1,177±276.6個のGFAP脳梁細胞/mm、n=19;2元配置t検定によりp<0.0001)ように、脳梁の白質ならびに線条体および皮質の両方の灰白質において、SCZ hGPCによるアストロサイト分化は、対照GPCのものよりも有意に少なかった(図5C)。このアストロサイト分化における異常は、3名の正常な対象に由来する対照GPC移植マウス(n=12)と比較して、評価された3名のSCZ患者に由来する全てのマウス(n=19)において一貫して観察され(図5D)、SCZ HGPC移植脳における移植ヒト細胞の中で発達したGFAPアストロサイトの割合が比較的低いことを部分的に反映した(図5E)。更に、150μm切片においてイメージングし、Neurolucidaで再構築した(図5J)、個々のアストログリアの形態のSholl解析(Sholl,D.A.,“Dendritic Organization in the Neurons of the Visual and Motor Cortices of the Cat,”J.Anat.87:387-406(1953)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)により、SCZ hGPCキメラのアストロサイトには、それらの対照hGPC由来のアストロサイトと比べて、一次突起が少なく(図5F)、近位の枝分かれが少なく(図5G)、遠位部の線維が長く(図5H)、ドメイン構造の一貫性が低い(図5I)という点で有意差があることが明示された。よって、複数の患者に由来するSCZ hGPCは、表現型成熟の異常を共通して呈し、したがって、ミエリン形成のみならずアストロサイト分化においても不全であることが証明された。
【0114】
実施例4-SCZ hGPCは、分化関連遺伝子の細胞自律的な異所性発現を示した
SCZ GPC移植マウスにおける最終のグリア分化に対する明らかな阻害要因に関する分子基盤をより良好に定義するため、また、その欠陥のどの態様が細胞自律的であり得るかを定義するために、RNA-seq解析を使用し、SCZ iPSC由来GPCの差次的発現遺伝子を、対照由来グリアのものと比べて特定した。シーケンシングデータを使用して、4名の異なるSCZ患者および3名の対照患者に由来するhGPCの転写パターンを再構築した。インビトロ培養日数154~242の範囲の時点でhGPCを誘導し、CD140aを標的としたFACSを使用してhGPCを分取した。5%のFDRおよび2の変化倍率閾値を使用し、CD140aで分取されたSCZ hGPCによって、それらの対照iPSC hGPCに対して差次的に発現された、合計118種のmRNAを特定した(図6A~6B)。これらの遺伝子のうち、CD140aで分取されたSCZ hGPCによって最も差次的に発現されたのは、一団のグリア分化関連遺伝子、特に早期のオリゴデンドログリアおよびアストログリアの系列進行に関連するものであり、これらは、それらの正常対照に対してSCZ hGPCにおいて均一に下方制御された(図6Cおよび6F)。これらは、まとまった一式の主要なGPC系列転写因子OLIG1、OLIG2、SOX10、およびZNF488、ならびにGPR17、UGT8、OMG、およびFA2Hなどのミエリン形成に関与する段階制御型(stage-regulated)タンパク質をコードする遺伝子を含んだ(図6G;詳細な遺伝子発現データについては表2および図7を参照されたい)。
【0115】
(表2)対照由来OPCに対してSCZ由来OPCにおいて有意に異常制御された遺伝子
表2。対照GPCに対してSCZ GPCにおいて有意に異常制御された遺伝子。これらの表は、4名の統合失調症患者に由来するhiPSC GPCにより、3つの対照由来iPSCに由来するhGPCのプールされた遺伝子発現パターンに対して差次的に発現された、共通する遺伝子の一覧である(log2変化倍率>1.0、FDR 5%、合計116遺伝子、赤は対照に対してSCZにおいて上方制御されたもの;緑はSCZ GPCにおいて下方制御されたもの;色強度は差次的な異常制御に比例する)。ここに示した変化倍率(FC)およびFDR調整p値は、プールされた統合失調症由来GPC細胞株と、プールされた対照由来GPC株との比較から求めた。異常制御された遺伝子を、それらの細胞内での役割および局在性に従い、機能的セットにグループ分けした。
【0116】
これらの発現データは、SCZ hGPC移植シバラーの脳における減少したミエリン形成が、移植されたSCZ hGPCからの異常なオリゴデンドロサイト分化を反映したことを示唆する。同様に、hGPCはアストロサイトおよびオリゴデンドロサイトを生じるため、RNA発現データは、アストロサイト分化に対する類似した阻害要因を示唆する。後者の機能的帰結は、シナプスの発達および機能におけるアストロサイトの重要な役割を考えると特に深遠である。実際、SCZ hGPCによるアストロサイト分化の相対的な抑制は、統合失調症において認められるシナプス機能の不良にグリアが与える影響を示唆している。これについては、SCZに関連して異常制御されるhGPC遺伝子の更なる機能解析により、グリア分化以外で最も差次的に影響を受けた機能として、チャネルおよび受容体の活性、ならびにシナプス伝達が特定された(図6D~6E)。これらの疾患に関係するチャネルおよびシナプス関連遺伝子は、SCZ hGPCにおいて大きく下方制御され、KCND2、KCNJ9、KCNK9、およびKCNA3を含むいくつかのカリウムチャネル遺伝子(図6D)、ならびにシナプスの発達および機能に関連するいくつかの転写物(図6Eおよび表2)を含んだ。後者はとりわけ、NXPH1、NLGN3、およびLINGO1を含み(表3)、これらは、異常制御が過去にSCZおよび自閉症スペクトラム症の両方に関係付けられているシナプス遺伝子である(Sudhof,T.C.,“Neuroligins and Neurexins Link Synaptic Function to Cognitive Disease,”Nature 455:903-911(2008)、Andrews et al.,“A Decade From Discovery to Therapy:Lingo-1,the Dark Horse in Neurological and Psychiatric Disorders,”Neurosci Biobehav Rev 56:97-114(2015)、Fernandez-Enright et al.,“Novel Implications of Lingo-1 and its Signaling Partners in Schizophrenia,”Translational psychiatry 4:e348(2014)、Mackowiak et al.,“Neuroligins,Synapse Balance and Neuropsychiatric Disorders,”Pharmacol Rep 66:830-835(2014)、Salyakina et al.,“Copy Number Variants in Extended Autism Spectrum Disorder Families Reveal Candidates Potentially Involved in Autism Risk,”PloS one 6:e26049(2011)、これらはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)。
【0117】
(表3)
表3。4名の異なる患者から得たSCZ由来hGPCのゲノム解析は、これらの細胞において、ニューロリジン-3、ニューレキソフィリン-1、LINGO1、およびDSCAML1を含むいくつかのシナプス遺伝子が、それらの正常対照と比べて、共通して有意に下方制御されたことを明示した(赤、対照に対してSCZにおいて上方制御されたもの;緑、SCZ GPCにおいて下方制御されたもの;色強度は差次的な異常制御に比例する)。他のシナプス関連遺伝子、例えばSLITRK 2~5は、4名中3名の患者に由来するGPC(株8、51、および164)において有意かつ大幅に下方制御された。株08、29、51、および164は、異なる統合失調症患者に由来し、プールされた対照3株は、それぞれ異なる患者に由来した。異なる患者に由来するSCZ GPC間の共通性および差異の両方を明確に示すため、個々のSCZ株のデータ、ならびにプールされたSCZのデータを示した。Log2FC:発現のlog変化倍率。NS:有意差なし。
これらの後者の遺伝子の発現が4名全てのSCZ患者に由来するhGPCにおいて抑制されたのに対し、他のシナプス関連遺伝子、例えばNRXN1、NLGN1、DSCAML1、およびSLITRK 2~5は、4名中3名の患者に由来するhGPCにおいて大幅に下方制御されたが、第4の患者にこれは当てはまらなかった(表3)。更に他のシナプス関連転写物、例えばNXPH3およびNTRNG2は、一部の患者では同様に下方制御されたが、他の患者にこれは当てはまらなかった。これらおよび他の異常制御された目的の転写物の定量的リアルタイムPCR検証のため、TaqMan低密度アレイを使用し、これらの分化およびシナプス機能に関連する遺伝子(表4および図8)の有意な差次的下方制御を検証した。
【0118】
まとめると、これらのデータは、統合失調症におけるグリア関連シナプス遺伝子発現の重要性を示唆すると同時に、その異常制御に機構的に加担し得る経路の不均一性を強調している。またこれらのデータは、これらのシナプスタンパク質の神経局在性は長い間認識されており、これらの遺伝子のグリアにおける著しい発現が細胞型特異的な転写データベースにおいて指摘されていたものの、そのグリアによる合成およびそのシナプスの影響は具体的に考察されてこなかったことを浮き彫りにしている(Zhang et al.,“An RNA-Sequencing Transcriptome and Splicing Database of Glia,Neurons,and Vascular Cells of the Cerebral Cortex,”The Journal of Neuroscience:The Official Journal of the Society for Neuroscience 34:11929-11947(2014)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)。統合失調症と密接な関係があるシナプス関連転写物であるNRXN1(Sudhof,T.C.,“Neuroligins and Neurexins Link Synaptic Function to Cognitive Disease,”Nature 455:903-911(2008)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)は、患者間で最も強くかつ一貫して下方制御されたグリア遺伝子のうちの1つであったため、SCZグリアによるその発現の下方制御を、SCZおよび対照のhGPCのCD140aで分取されたニューロンを含まない単離株を免疫染色することによって確かめた。ウェスタンブロットは、ニューレキシン-1がヒトGPCにおいて実際に豊富に発現されたこと、また、ニューレキシン-1タンパク質レベルが、その他の点ではマッチしたSCZ hGPCにおいて大幅に低かったことを明示した(図9)。
【0119】
(表4)
表4。SCZ由来GPCにおいて異常制御されるものとしてRNA-seq解析によって特定された選択的な遺伝子の発現を、TaqMan Low Density Array(TLDA)RT-qPCRによって評価し、対照GPCのものと比較した。発現データは、GAPDH内在性対照に対して正規化した。3つのプールされた対照GPC株(n=10)に対する4つのプールされたSCZ GPC株(n=19)から計算された平均発現比を示してある。SCZおよび対照のGPCにおける発現の差を、対応のあるt検定、続いてBenjamini-Hochberg(BH)の手順による多重検定補正によって評価した。BH補正P値を示してある(***=P<0.01、**=P<0.05、=P<0.1)。48種の遺伝子を評価した。内在性対照、ならびに未確定かつ低信頼度の反応を高い割合で有した遺伝子であるLRFN1およびNEUROD6を除く45種の遺伝子を示してある。遺伝子の大多数が、分化、カリウムチャネル、およびシナプス機能に関連する遺伝子の有意な差次的下方制御を高信頼度で呈し、SCZ由来GPCにおいて異常制御されるものとして確認された。TLDAデータの解析は、Applied Biosciencesにより提供されたExpressionSuite Softwareバージョン1.1で実行した。
【0120】
実施例5-SCZグリアキメラ化は、疾患特異的な行動的表現型をもたらした
次に、SCZ hGPCを移植したマウスにおいて観察されるグリアの分布および分化の変化が、宿主マウスの行動的表現型を変化させ得るかどうかを問うた。特に、hGPCおよびそれに由来するアストログリアが発達中の皮質に異常に浸潤すると、成熟した皮質内での情報処理に影響が及び得ると仮定した。指摘されているように、過去の研究では、アストロサイトのネットワークがシナプスの効力および可塑性に及ぼす影響と、これに関するヒト科動物のグリアの適格性の差との両方が報告されている(Oberheim et al.,“Uniquely Hominid Features of Adult Human Astrocytes,”J.Neurosci.29:3276-3287(2009)、Han et al.,“Forebrain Engraftment by Human Glial Progenitor Cells Enhances Synaptic Plasticity and Learning in Adult Mice,”Cell Stem Cell 12:342-353(2013)、これらはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)。ヒトグリアキメラマウスは、海馬の長期増強(LTP)についてより低い閾値を示し、より急速に学習し、聴覚性恐怖条件付け、新奇物体および場所認識、ならびにBarnes迷路探索を含む様々な学習課題における成績が優れている。社会的相互作用性または一次知覚のあらゆる試験を除き、これらの試験のそれぞれにおいて、ヒトグリアキメラは、同種移植または未移植の対照よりも速く新たな因果関係を獲得する(Han et al.,“Forebrain Engraftment by Human Glial Progenitor Cells Enhances Synaptic Plasticity and Learning in Adult Mice,”Cell Stem Cell 12:342-353(2013)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)。よって、移植されたヒトGPCおよびそれらの娘グリアは、発達中の神経ネットワークに組込まれ、それを実質的に改変することができる(Franklin et al.,“Do Your Glial Cells Make You Clever?,”Cell Stem Cell 12:265-266(2013)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)。これに基づき、SCZグリアキメラにおいて認められた正常なグリア発達の妨害が、学習および行動における疾患に関連した変化をもたらし得ると仮定した。この問いに答えるため、新生児期にSCZ GPCを移植した、免疫不全であることを除いては野生型のマウスの行動的表現型を、対照由来GPCを移植したマッチする宿主と比べて評価した。これらの実験では、オリゴデンドログリアではなくヒトGPCおよびアストロサイトについてのみキメラ化されたマウスを生成することにより、SCZ hGPCおよびアストロサイトに対する、観察されるあらゆる行動的影響を切り離せるように、シバラーマウスではなく正常にミエリン形成した宿主を使用した。
【0121】
まず、移植されたグリアの統合失調症起源が、臨床的統合失調症およびその動物モデルの両方の行動的特徴であるプレパルス抑制(PPI)(Ewing et al.,“Evidence for Impaired Sound Intensity Processing During Prepulse Inhibition of the Startle Response in a Rodent Developmental Disruption Model of Schizophrenia,”Journal of Psychiatric Research(2013)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)に影響したかどうかを問うた。PPIは、CNSにおける感覚運動ゲーティングの協調を反映し、その減少は、統合失調症表現型の態様を予測し得る(Ivleva et al.,“Smooth Pursuit Eye Movement,Prepulse Inhibition,and Auditory Paired Stimuli Processing Endophenotypes Across the schizophrenia-Bipolar Disorder Dimension,”Schizophrenia Bulletin(2013)、Kohl et al.,“Prepulse Inhibition in Psychiatric Disorders--Apart from Schizophrenia,”Journal of Psychiatric Research 47:445-452(2013)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)。6月齢時に評価したとき(6月齢は、rag1-/-マウスのC57Bl/6バックグラウンド系統が高信頼度で評価され得る最後の時点である。なぜならこれらのマウスは、聴覚性PPIを減少させかねない時期尚早な聴覚損失を経験するためである)、SCZ hGPCを移植したマウスが、全てのプレパルス量において有意に減少した聴覚性プレパルス抑制を呈した(図10A)ことが見出された。SCZグリアキメラ化がPPIに及ぼす強い影響を所与として、SCZグリアキメラ化が認知試験および社会性試験における行動の変化に関連し得るかどうかを次に問うた。この問いに答えるため、1)不安の尺度である高架式十字迷路(Walf et al.,“The Use of the Elevated Plus Maze as an Assay of Anxiety-Related Behavior in Rodents,”Nat Protoc 2:322-328(2007)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)、2)3部屋式社会性課題(Yang et al.,“Automated Three-Chambered Social Approach Task for Mice,”Curr Protoc Neurosci,Chapter 8,Unit 8,26(2011)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)、3)実行記憶の集中的尺度である新奇物体認識(Bevins et al.,“Object Recognition in Rats and Mice:A One-Trial Non-Matching-to-Sample Learning Task to Study‘Recognition Memory’,”Nat Protoc 1:1306-1311(2006)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)、および4)快感消失の試験であるスクロース水嗜好性(Barnes et al.,“Anhedonia,Avolition,and Anticipatory Deficits:Assessments in Animals with Relevance to the Negative Symptoms of Schizophrenia,”Eur Neuropsychopharmacol 24:744-758(2014)、Willner et al.,“Reduction of Sucrose Preference by Chronic Unpredictable Mild Stress,and its Restoration by a Tricyclic Antidepressant,”Psychopharmacology(Berl)93:358-364(1987)、これらはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)を含む一連の行動試験において、SCZキメラおよび対照キメラを比較した。それぞれにおいて、3つのSCZ由来株または3つの対照患者由来株のうちの1つでキメラ化したマウスを比較した。各株は異なる患者に由来した。細胞株1つ当たり6~12匹のレシピエントマウス、または各行動比較では1群当たり17~36匹のマウスに移植および試験を行ない、雄および雌のレシピエントのバランスは典型的に均等にした。これらの動物の試験は30~36週齢から始め、試験は典型的に3週間にわたった。この試験齢の範囲にわたり、SCZ GPCキメラマウスは、その対照hGPC移植マウスに対して、行動におけるいくつかの有意差を呈した。正常対照移植マウスは、開放アーム(水平なセグメント)を探索する傾向が有意に高く、一方でSCZマウスは、より高い不安と一致して、そのほとんどの時間で迷路の閉鎖アーム(垂直なセグメント)に滞在した(p=0.036、両側t検定)。SCZ hGPCマウスは、高架式十字迷路において、その正常hGPC移植対照よりも高い開放アームの回避傾向を呈し(n=36マウス/群、3名の患者それぞれのhGPCを移植した12匹のマウスをそれぞれ含む;p=0.036、両側t検定)、SCZ hGPCマウスに負荷をかけると高い不安を感じやすいことが示唆された(図10B)。加えて、SCZ hGPCマウスは、相対的な快感消失と一致するスクロース水嗜好性の低さ(図10C)、3部屋式社会性試験における新奇マウスへの関心の低さ(図10D)、および実行記憶の相対的不全を反映する比較的不良な新奇物体認識(図10E)を呈した。
【0122】
次いで、SCZ関連行動の更なる判定基準として、ヒトSCZグリアキメラおよび対照グリアキメラの睡眠および日周活動パターンを、SCZ(株52)またはマッチした対照(株22)のいずれかのhGPCを移植したマウスを直接比較することで評価した。SCZ GPCを移植したマウスは、正常なhGPCを移植した対照マウスよりも有意に活動的であったことが見出された。72時間の録画の間、1時間当たりに移動したメートルによって測定した場合(Noldus Ethovision)、SCZ hGPCキメラマウスの移動量は、その正常hGPC移植対照よりも有意に多かった(2元配置ANOVA、F=48.35;p<0.0001)(図10F)。興味深いことに、SCZに関連する活動の増分は覚醒状態の夜間中で主に起こったものの、SCZマウスは、EEGで検証される睡眠量の代わりとして非活動性期間の持続時間によって測定される睡眠パターンの乱れも示した(Pack et al.,“Novel Method for High-Throughput Phenotyping of Sleep in Mice,”Physiol.Genomics 28:232-238(2007)、McShane et al.,“Characterization of the Bout Durations of Sleep and Wakefulness,”J.Neurosci.Methods 193:321-333(2010)、これらはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)(図10G)。暗期から明期(マウスが通常睡眠するとき)への移行後の30分間において、対照マウスは、より連続的で中断のない睡眠パターンを有し、一区切りの睡眠の平均時間は511.5±36.4秒(8.53分)であったが、SCZマウスは、一区切り毎に306.2±43.7秒間、すなわち5.1分間にわたって睡眠した(Boneferroni事後t検定を用いた2元配置ANOVAによりp<0.01)。正常な日中の睡眠への移行中にSCZ hGPCマウスが示した非活動性の平均期間の短さは、SCZ hGPCキメラ化が正常な日中の睡眠パターンを乱し、夜間活動を増加させたことを示唆する。まとめると、これらの結果は、SCZグリアキメラ化が、高い不安および恐怖だけでなく、社会性、認知、および睡眠パターンにおける疾患に関連した欠陥を移植レシピエントにもたらすのに十分であったことを示唆する。これらは全て、ヒト統合失調症に関連する特徴である。
【0123】
実施例1~7の考察
これらのデータは、細胞自律的なグリアの病態が若年発症型統合失調症の起源および発症に与える有意な影響を示唆する。これらのヒトグリアキメラマウスにおいて、統合失調症由来iPSC hGPCは、同齢かつ同性の対照iPSC hGPCと比べて、中央の白質における生着が不全である異常な遊走を呈した。白質内に留まったSCZ hGPCのごく一部は正常なミエリン形成性オリゴデンドログリアとして分化したものの、時期尚早な皮質への流入と、それによるSCZ hGPC移植マウスの白質におけるドナー由来細胞の低い密度は、対照GPCを移植したマウスと比べて、SCZ hGPC移植マウスの明白なミエリン形成不全をもたらした。よって、SCZ hGPCは、新生白質に帰巣するよりもむしろ横断し、まばらなhGPCコロニー形成と、それによる前脳ミエリン形成の不全をもたらすと考えられた。SCZ hGPCの異常な分散パターンが示唆するのは、SCZ GPCは、前駆細胞が皮膚外套にコロニーを形成する前に発生予定の白質内に滞留して増殖することを可能にする発達停止シグナルを認識しない可能性があり、むしろ皮質灰白質に急速に進入するバイアスがかかっている可能性があるということである。ヒトSCZグリアキメラマウスに関するこれらの観察は、統合失調症患者のミエリン形成不全(Voineskos et al.,“Oligodendrocyte Genes,White Matter Tract Integrity,and Cognition in Schizophrenia,”Cereb Cortex 23:2044-2057(2013)、Najjar et al.,“Neuroinflammation and White Matter Pathology in Schizophrenia:Systematic Review,”Schizophrenia Research 161:102-112(2015)、Davis et al.,“White Matter Changes in Schizophrenia:Evidence for Myelin-Related Dysfunction,”Archives of General Psychiatry 60:443-456 (2003)、Sigmundsson et al.,“Structural Abnormalities in Frontal,Temporal,and Limbic Regions and Interconnecting White Matter Tracts in Schizophrenic Patients with Prominent Negative Symptoms,”Am J Psychiatry 158:234-243(2001)、これらはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)が、特に早期発症型疾患において十分に説明されていることを考えると(Gogtay et al.,“Three-Dimensional Brain Growth Abnormalities in Childhood-Onset Schizophrenia Visualized by Using Tensor-Based Morphometry,”Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 105:15979-15984(2008)、Samartzis et al.,“White Matter Alterations in Early Stages of Schizophrenia:A Systematic Review of Diffusion Tensor Imaging Studies,”J Neuroimaging 24:101-110(2014)、Gogtay et al.,“Childhood-Onset Schizophrenia:Insights From Neuroimaging Studies,”Journal of the American Academy of Child and Adolescent Psychiatry 47:1120-1124(2008)、これらはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)、特に興味深い。
【0124】
これらの解剖学的観察は、SCZ hGPCの差次的遺伝子発現パターンの観点から特に興味深く、これらの細胞が、早期グリア分化関連転写物のみならず、典型的に活動依存的シグナルの伝達に関連付けられるシナプスタンパク質をコードする遺伝子(Sudhof,T.C.,“Neuroligins and Neurexins Link Synaptic Function to Cognitive Disease,”Nature 455:903-911(2008)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)も欠損していることを明示した。まとめると、これらの解剖学的データおよび転写データは、SCZ hiPSC由来GPCが表現型分化の不良を起こしやすい可能性があり、その結果、GPCの増殖および成熟を典型的に制御する局所神経シグナルを無視する可能性があることを示唆する(Barres et al.,“Proliferation of Oligodendrocyte Precursor Cells Depends on Electrical Activity in Axons,”Nature 361:258-260(1993)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)。このことは、SCZキメラシバラーマウスにおいて、GPCが急速に白質を通り、上層の皮質内に移動し、それによって脳梁内のGPC密度が低下し、ミエリン形成不全をもたらすことの原因であり得る(図3)。よって、SCZ hGPCキメラにおけるミエリン形成異常は、オリゴデンドロサイト分化異常と、白質内に残存するSCZ hGPCの相対的な不足との両方に起因すると考えられた。更に、SCZ hGPCからのアストロサイト分化も不良であり、このことは、成熟オリゴデンドロサイトの局所的なアストロサイトに対する代謝依存性(Amaral et al.,“Metabolic Aspects of Neuron-Oligodendrocyte-Astrocyte Interactions,”Front Endocrinol(Lausanne)4:54(2013)、John,G.R.,“Investigation of Astrocyte-Oligodendrocyte Interactions in Human Cultures,”Methods Mol Biol 814:401-414(2012)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)を考えると、SCZグリアキメラにおけるミエリン形成不全の更なる一因となった可能性がある。
【0125】
重要なことに、SCZ hGPCのアストロサイトの成熟異常は、発達におけるシナプス形成および回路形成、ならびにミエリン形成に対して深遠な影響を及ぼす可能性もある。神経結合性およびシナプス発達はいずれも、アストロサイトの誘導と(Clarke et al.,“Glia Keep Synapse Distribution Under Wraps,”Cell 154:267-268(2013)、Ullian et al.,“Control of Synapse Number by Glia,”Science 291:657-661(2001)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)、したがってアストロサイトの出現および成熟の適切なタイミングとに密接に依存している。結果として、試験したSCZ株のそれぞれにおいて観察されたSCZ hGPCによるアストロサイト成熟の妨害はいずれも、SCZ hGPCが滞留する神経ネットワークの構築および機能的構造を著しく混乱させることが予想され得る。更に、グリア前駆細胞自体に、その機能不全が局所的な神経細胞応答限界および回路形成を乱し得るような、局所的ニューロンとの著しい相互作用がある可能性がある(Sakry et al.,“Oligodendrocyte Precursor Cells Modulate the Neuronal Network by Activity-Dependent Ectodomain Cleavage of Glial NG2,”PLoS Biol 12:e1001993(2014)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)。
【0126】
SCZ hGPCキメラにおけるアストロサイト成熟異常の解剖学的観察に加えて、SCZ由来hGPCのゲノム解析により、4名全てのSCZ患者に由来するhGPCにおいて、ニューロリジン-3、ニューレキソフィリン-1、およびLINGO1を含むいくつかのシナプス遺伝子が、正常対照に対して下方制御されたことが明示された(表3および表4;図8)。他のシナプス関連遺伝子、例えばニューレキシン-1およびDSCAML1は、3名の患者に由来するGPC(株8、29、および51)において有意かつ大幅に下方制御されたが、第4のGPC(株164)にこれは当てはまらなかった。同様に、SLITRK 2~5も3名の患者に由来するGPC(株8、51、および164)において有意かつ大幅に下方制御されたが、第4のGPC(株29)にこれは当てはまらず、この株は代わりに、LINGO1、DSCAML1、ならびにいくつかのニューレキシンおよびニューレキソフィリンの大幅な下方制御に関連していた。これらのデータは、SCZにおけるグリアに関与するシナプス機能不全の最後の共通する経路につながり得る、転写機能不全の不均一性を示唆する(表2および3)。これらの転写物は、シナプスの安定化および機能に寄与する重要な因子である(Sudhof,T.C.,“Neuroligins and Neurexins Link Synaptic Function to Cognitive Disease,”Nature 455:903-911(2008)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)。しかし、これらは、典型的には神経細胞性と見なされるが、グリア細胞によっても有意に生成され得る(Zhang et al.,“An RNA-Sequencing Transcriptome and Splicing Database of Glia,Neurons,and Vascular Cells of the Cerebral Cortex,”J.Neurosci.34:11929-11947(2014)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)。これらの遺伝子のSCZ hGPCによる相対的な下方制御は、そのグリア分化の相対的な阻害と一致して、これらの細胞における成熟したグリア転写物の抑制を反映し得る。これが今度は、SCZ hGPCおよびそれに由来するアストロサイトが、これらの主要なタンパク質をその神経的パートナーに提供することの相対的な不全、ならびにグリア前駆細胞がシナプス入力を受けて求心性刺激に応答することの潜在的な不全につながり得る(De Biase et al.,“Excitability and Synaptic Communication Within the Oligodendrocyte Lineage,”J Neurosci 30:3600-3611(2010)、Lin et al.,“Synaptic Signaling Between GABAergic Interneurons and Oligodendrocyte Precursor Cells in the Hippocampus,”Nat.Neurosci.7:24-32(2004)、これらはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)。よって、正常なアストロサイトの支援なしに形成された皮質コネクトームに予想され得る構造的混乱に加えて、正常なシナプスの維持および機能に必要とされる主要なアストロサイトタンパク質がSCZグリアによってシナプス間隙に供給される量の不足により、結果として生じるネットワークのシナプス構造が不安定化されることが予想され得る。
【0127】
統合失調症は遺伝学的に不均一であるため、解剖学的および行動的病態は、異なる患者に由来するGPCでキメラ化された動物の間で著しく異なる可能性がある。よって、対照hiPSC GPCを用いて確立されたキメラから得られた結果が、明確に異なるドナー細胞株間と、レシピエントマウス間との両方で安定であることが重要である。よって、3名の異なるSCZ患者のhGPCから確立されたキメラの脳を、3名の対照患者に由来するGPCから確立されたものと解剖学的に比較した。対照のいずれも、SCZ hGPCキメラの白質を回避する分散パターンを示さなかった。同様に、このSCZ hGPCが白質を回避するパターンは、他の研究において胎児組織由来のhGPC(Windrem et al.,“Neonatal Chimerization with Human Glial Progenitor Cells Can Both Remyelinate and Rescue the Otherwise Lethally Hypomyelinated Shiverer Mouse,”Cell Stem Cell 2:553-565(2008)、Windrem et al.,“A Competitive Advantage by Neonatally Engrafted Human Glial Progenitors Yields Mice Whose Brains are Chimeric for Human Glia,”J.Neurosci.34:16153-16161(2014)、これらはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)、または正常なiPSC由来のhGPC(Wang et al.,“Human iPSC-Derived Oligodendrocyte Progenitor Cells Can Myelinate and Rescue a Mouse Model of Congenital Hypomyelination,”Cell Stem Cell 12:252-264(2013)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)のいずれかを移植した数百のヒトグリアキメラのいずれにおいても、一度も指摘されていない。
【0128】
SCZ hGPC-キメラマウスは、その明らかな解剖学的表現型の他に、ロバストな行動的表現型を示した。SCZ hGPC-キメラマウスは、対照移植マウスと比べて有意に減弱したプレパルス抑制、相対的な快感消失、過度の不安、同種を回避する社会性の欠損、ならびに日周活動および睡眠パターンの乱れを呈した。これらのデータは、SCZグリア移植が、レシピエントマウスにおいて、ヒトにおける統合失調症の行動的病態の選択的態様を典型的に示す行動軸に沿った、異常な行動的表現型をもたらし得ることを立証する。これについては、広範な文献が、シナプス可塑性および学習の調節(Han et al.,“Forebrain Engraftment by Human Glial Progenitor Cells Enhances Synaptic Plasticity and Learning in Adult Mice,”Cell Stem Cell 12:342-353(2013)、これはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)におけるGPCの関与(De Biase et al.,“Excitability and Synaptic Communication Within the Oligodendrocyte Lineage,”J Neurosci 30:3600-3611(2010)、Bergles et al.,“Neuron-Glia Synapses in the Brain,”Brain Res Rev 63:130-137(2010)、これらはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)ならびにアストログリアの関与(Kang et al.,“Astrocyte-Mediated Potentiation of Inhibitory Synaptic Transmission,”Nature Neuroscience 1:683-692(1998)、Araque et al.,“Glutamate-Dependent Astrocyte Modulation of Synaptic Transmission Between Cultured Hippocampal Neurons,”European J.Neurosci.10(1998)、これらはその全体が参照により本明細書に組み込まれる)を示唆しているが、これらのデータは、SCZグリアキメラ化による行動の調節における1つの表現型の関与を他の表現型と比べて示すものではない。このキメラマウスでは、ドナー由来ヒトGPCおよびそれに由来するアストロサイトの両方がコロニーを形成する。とはいえ、複数の独立した患者に由来するhGPCに共通したSCZグリア成熟の著しい異常の観察は、それぞれにおいて、ミエリン形成不全およびアストロサイト分化の妨害、ならびに結果として生じるSCZ GPCキメラにおける異常な行動的表現型と関連付けられ、これらをまとめると、グリアの病態が統合失調症に与える強い因果的影響が示唆される。加えて、これらのデータは、グリアおよび神経細胞の機能不全がそれぞれ神経学的疾患の発生および過程に与える影響を定義することにおける疾患特異的ヒト化キメラの可能性を明確に示す。
【0129】
好ましい実施形態を本明細書に詳細に示し、記載したが、本発明の趣旨から逸脱することなく様々な改変、追加、置換などを行なうことができ、したがってこれらが続く特許請求の範囲において定義される本発明の範囲内にあると見なされることは、当業者には明らかである。
図1
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図2-2】
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