IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」

2023-546514タンパク質凝集性疾患におけるタンパク質毒性を処置および/または予防するための硫酸化C19ステロイドホルモン
<>
  • -タンパク質凝集性疾患におけるタンパク質毒性を処置および/または予防するための硫酸化C19ステロイドホルモン 図1
  • -タンパク質凝集性疾患におけるタンパク質毒性を処置および/または予防するための硫酸化C19ステロイドホルモン 図2
  • -タンパク質凝集性疾患におけるタンパク質毒性を処置および/または予防するための硫酸化C19ステロイドホルモン 図3
  • -タンパク質凝集性疾患におけるタンパク質毒性を処置および/または予防するための硫酸化C19ステロイドホルモン 図4
  • -タンパク質凝集性疾患におけるタンパク質毒性を処置および/または予防するための硫酸化C19ステロイドホルモン 図5
  • -タンパク質凝集性疾患におけるタンパク質毒性を処置および/または予防するための硫酸化C19ステロイドホルモン 図6
  • -タンパク質凝集性疾患におけるタンパク質毒性を処置および/または予防するための硫酸化C19ステロイドホルモン 図7
  • -タンパク質凝集性疾患におけるタンパク質毒性を処置および/または予防するための硫酸化C19ステロイドホルモン 図8
  • -タンパク質凝集性疾患におけるタンパク質毒性を処置および/または予防するための硫酸化C19ステロイドホルモン 図9
  • -タンパク質凝集性疾患におけるタンパク質毒性を処置および/または予防するための硫酸化C19ステロイドホルモン 図10
  • -タンパク質凝集性疾患におけるタンパク質毒性を処置および/または予防するための硫酸化C19ステロイドホルモン 図11
  • -タンパク質凝集性疾患におけるタンパク質毒性を処置および/または予防するための硫酸化C19ステロイドホルモン 図12
  • -タンパク質凝集性疾患におけるタンパク質毒性を処置および/または予防するための硫酸化C19ステロイドホルモン 図13
  • -タンパク質凝集性疾患におけるタンパク質毒性を処置および/または予防するための硫酸化C19ステロイドホルモン 図14
  • -タンパク質凝集性疾患におけるタンパク質毒性を処置および/または予防するための硫酸化C19ステロイドホルモン 図15
< >
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-11-02
(54)【発明の名称】タンパク質凝集性疾患におけるタンパク質毒性を処置および/または予防するための硫酸化C19ステロイドホルモン
(51)【国際特許分類】
   A61K 31/568 20060101AFI20231026BHJP
   A61P 25/28 20060101ALI20231026BHJP
   A61P 25/16 20060101ALI20231026BHJP
   A61P 43/00 20060101ALI20231026BHJP
   A61K 31/404 20060101ALI20231026BHJP
   A61K 31/5685 20060101ALI20231026BHJP
   A61K 31/18 20060101ALI20231026BHJP
   A61K 31/37 20060101ALI20231026BHJP
   A61K 31/566 20060101ALI20231026BHJP
   A23L 33/10 20160101ALI20231026BHJP
   C12N 9/99 20060101ALN20231026BHJP
【FI】
A61K31/568
A61P25/28
A61P25/16
A61P43/00 121
A61K31/404
A61K31/5685
A61K31/18
A61K31/37
A61K31/566
A23L33/10
C12N9/99 ZNA
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2023525495
(86)(22)【出願日】2021-10-26
(85)【翻訳文提出日】2023-06-16
(86)【国際出願番号】 EP2021079710
(87)【国際公開番号】W WO2022090247
(87)【国際公開日】2022-05-05
(31)【優先権主張番号】20382931.2
(32)【優先日】2020-10-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】520497612
【氏名又は名称】ウニベルシダ パブロ デ オラビデ
(74)【代理人】
【識別番号】110000796
【氏名又は名称】弁理士法人三枝国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ムニョス マヌエル ジェイ.
(72)【発明者】
【氏名】ペレス-ヒメネス メルセデス エム.
(72)【発明者】
【氏名】カリオン アンヘル エム.
【テーマコード(参考)】
4B018
4C086
4C206
【Fターム(参考)】
4B018MD07
4B018MD08
4B018MD18
4B018ME14
4B018MF10
4C086AA01
4C086AA02
4C086BA19
4C086DA09
4C086MA01
4C086MA02
4C086MA04
4C086MA52
4C086NA14
4C086ZA02
4C086ZA16
4C086ZC20
4C086ZC41
4C086ZC75
4C206AA01
4C206AA02
4C206JA11
4C206MA01
4C206MA02
4C206MA04
4C206MA72
4C206NA14
4C206ZA02
4C206ZA16
4C206ZC20
4C206ZC41
4C206ZC75
(57)【要約】
本発明は医学の分野に包含され、タンパク質凝集性疾患の処置および/または予防に使用するための組成物を提供する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
テストステロンサルフェート(TS)、またはその任意の塩もしくはエステル、またはエピテストステロンサルフェート(ES)、またはその任意の塩もしくはエステルからなる群から選択される硫酸化C19アンドロゲンを含む組成物であって、前記硫酸化C19アンドロゲンが、タンパク質凝集性疾患におけるタンパク質毒性の処置および/または予防に使用するためのものであり、前記タンパク質凝集性疾患がアルツハイマー病またはパーキンソン病である、組成物。
【請求項2】
テストステロンサルフェート(TS)、またはその任意の塩もしくはエステル、またはエピテストステロンサルフェート(ES)、またはその任意の塩もしくはエステルからなる群から選択される硫酸化C19アンドロゲンを含む組成物であって、前記硫酸化C19アンドロゲンが、タンパク質凝集体の形成を阻害することによってタンパク質凝集性疾患の進行を遅らせる、および/またはタンパク質凝集体の形成を阻害することによってタンパク質凝集性疾患の発症を遅延させるのに使用するためのものであり、前記タンパク質凝集性疾患がアルツハイマー病またはパーキンソン病である、組成物。
【請求項3】
前記組成物が、2-(ヒドロキシフェニル)インドールサルフェート、5-アンドロステン-3β、DU-14(CAS番号186303-55-9)、COUMATE(4-メチルクマリン-7-O-スルファメート)、EMATE(CAS番号:148672-09-7)からなるリストから選択されるスルファターゼ阻害剤、または式(I):
【化1】
(式中、
~Rは、独立して、水素、ハロゲン(フッ素、塩素、臭素、ヨウ素またはアスタチン)、ヒドロキシル、スルファメート(OSO2NH2)、アルキルおよびそれらの塩から選択され、
~Rのうちの少なくとも1つはスルファメート基であり、
~Rのうちの2つ以上が互いに連結して付加環状構造を形成する)のスルファターゼ阻害剤と同時にまたは続けて使用される、請求項1~2のいずれか一項に記載の使用のための組成物。
【請求項4】
前記スルファターゼ阻害剤が、式(II)
【化2】
の化合物STX64、またはその任意の塩である、請求項3に記載の使用のための組成物。
【請求項5】
前記組成物が、請求項1から4までのいずれか一項に記載のC19アンドロゲンと、必要に応じて薬学的に許容され得る担体および/または希釈剤とを含む医薬組成物である、請求項1から4までのいずれか一項に記載の使用のための組成物。
【請求項6】
前記組成物が、請求項1から4までのいずれか一項に記載のC19アンドロゲンを含む機能性食品組成物である、請求項1から4までのいずれか一項に記載の使用のための組成物。
【請求項7】
前記組成物が、請求項1から4までのいずれか一項に記載のC19アンドロゲンを含む栄養補助食品である、請求項1から4までのいずれか一項に記載の使用のための組成物。
【請求項8】
前記組成物が経口投与される、請求項1から7までのいずれか一項に記載の使用のための組成物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は医学の分野に包含され、タンパク質凝集性疾患の処置および/または予防に使用するための組成物を提供する。
【背景技術】
【0002】
動物は、さまざまな遺伝的経路を活性化することによって寿命を延ばすことができる。この寿命の延長は、さまざまな組織および環境シグナルの協調を中継する調節されたプロセスである。ホルモンは、組織および細胞コミュニケーションにおいて重要な役割を果たす。その結果、ホルモンは、少なくともモデル生物カエノラブディティス・エレガンス(Caenorhabditis elegans)において寿命に影響を及ぼすと説明されているインスリンおよびインスリン様成長因子、TGFβまたはダファクロン酸の中で、寿命を調節する異なる経路に関与している。生殖腺は、ステロイドホルモンを産生して、寿命を含む生物のさまざまな生理学的側面を調節する内分泌組織である。C.エレガンス(C.elegans)では、生殖細胞系列の除去は、完全には理解されていないメカニズムによって寿命を延ばす。体細胞生殖腺によるダファクロン酸の合成だけでなく、daf-16によってコードされる転写因子、ヒトFOXOに対するホモログ、ならびにdaf-12、nhr-80およびnhr-492をコードする核受容体を含む、いくつかの因子が寿命の延長に必要である。
【0003】
ステロイドホルモンの古典的な機能は、その標的遺伝子を転写するホルモン受容体の活性化であると考えられている。ステロイドホルモンは、生殖腺だけでなく、他の組織でも産生される。神経系で産生されるものは、神経ステロイドとして知られている。神経ステロイドは、ホルモン受容体に結合することに加えて、神経伝達物質受容体との直接相互作用または他のメカニズムのいずれかによって神経伝達を調節する。ステロイドホルモンは、スルホトランスフェラーゼ酵素によって硫酸化され得、ホルモン受容体活性化因子としてのその機能を損なうホルモンの化学的特徴に大きな変化を生じさせる。これらの硫酸化ホルモンは、ホルモンスルファターゼの活性によって硫酸部分が除去されると活性化され得るホルモンの不活性なリザーバーであると考えられている。硫酸化ステロイドホルモンはまた、神経伝達を調節する神経ステロイドとして活性であり得る。
【0004】
いくつかの硫酸化ステロイドホルモン、例えばデヒドロエピアンドロステロンサルフェート(DHEAS)は、古くから老化に関連している。このホルモンのレベルは、加齢およびサルコペニアまたはアルツハイマー病などの加齢性疾患で低下し、このことが、原因となる可能性があるという推測を生み出した。
【0005】
ここで、ステロイドスルファターゼの阻害は、硫酸化ホルモンの割合の増加をもたらし、それに関連して、寿命の増加およびタンパク質凝集性疾患に関連する症状の改善をもたらすことを示す。この寿命の増加は、主に生殖細胞系列の除去によって引き起こされる寿命について説明されたのと同じ因子に依存する。ステロイドスルファターゼ酵素の特異的阻害剤であるSTX64による処置は、変異体で観察される寿命およびタンパク質凝集性疾患における有益な効果を模倣する。興味深いことに、STX64による処置はまた、アルツハイマー病の哺乳動物モデルにおいて認知症状およびプラーク形成を改善する。最後に、観察された表現型は、硫酸化C19アンドロゲンステロイドホルモンでの処置によって再現されるが、非硫酸化形態または硫酸化C21プレグネノロンホルモンでの処置では再現されず、これは、sul-2阻害の原因となる有益な効果が、非硫酸化形態の減少ではなく、硫酸化C19ステロイドホルモンの増加に起因することを示している。したがって、本発明は、STX64または特定の硫酸化C19ステロイドホルモンが加齢および/または加齢性疾患の可能な処置であり、より具体的には、特定の硫酸化C19ステロイドホルモンが寿命を延ばし、加齢に伴うタンパク質毒性から保護することを実証する。
【図面の簡単な説明】
【0006】
図1】sul-2の活性の低下が、寿命を増加させ、硫酸化ステロイドホルモンのレベルに影響を及ぼすことを示す図である。A)sul-2(pv17)点突然変異対立遺伝子は、野生型よりも長く生存する。B)ヌル対立遺伝子sul-2(gk187)も寿命を増加させる。C)哺乳動物スルファターゼおよび3つのC.エレガンス(C.elegans)スルファターゼの系統樹。SUL-2は、とりわけステロイドスルファターゼ(C型)と青色でクラスターを形成することに留意されたい。他のC.エレガンス(C.elegans)スルファターゼとの系統関係を灰色で示す。D)STX64(1μg/ml)によるステロイドホルモンスルファターゼの阻害は、野生型動物の寿命を増加させるが、sul-2(gk187)バックグラウンドでは増加させない。ワーム(Worms)をUV殺菌E.coli(大腸菌)で培養した。E)sul-2の欠失は、硫酸化段階におけるステロイドホルモンの割合の増加を生じさせる。3回の独立したアッセイからのデータを示す。片側マン・ホイットニーt検定。
図2】遺伝子相互作用およびsul-2発現の細胞位置を示す図である。遺伝子分析は、生殖細胞系列を持たない動物について説明された遺伝子相互作用のほとんどをsul-2が模倣するが、生殖力に影響を及ぼさないことを示す。a.sul-2は、daf-2(e1370)バックグラウンドで寿命を高める。b.daf-16転写因子は、sul-2の寿命に必要である。c,d,e.生殖細胞系列喪失寿命の必須因子kri-1(ok1251)、tcer-1(tm1452)、および部分的にnhr-80(tm1011)が、sul-2寿命に必要である。f.nhr-49(nr2041)は、sul-2の寿命増加を抑制しない。g,h.sul-2欠失は、生殖細胞系列の少ない変異体glp-1(e2141)およびmes-1(bn7)において寿命の有意な増加を有しない。i.sul-2変異体の一腹子数は、野生型と有意に異ならない。平均±SEM;一元配置ANOVA検定;ns。j.sul-2変異体の生殖期間は影響を受けない(25℃)。k.食餌制限条件(DR)は、sul-2欠失バックグラウンドにおいて向上した寿命を示す。l.daf-12転写因子は、sul-2の寿命に必要である。m.Rieske様オキシゲナーゼdaf-36は、ステロイドホルモンスルファターゼSTX64(1μg/ml)の阻害による寿命の延長に必要である。n.sul-2は、感覚神経細胞、主に頭部のADFおよびASE、ならびに尾部のPHAおよびPHBで転写発現される。スケールバー10μm。
図3】ステロイドホルモンスルファターゼ活性の低下が、C.エレガンス(C.elegans)およびマウスモデルにおけるタンパク質毒性モデルの症候を改善する図を示す。a.細胞においてα-シヌクレインを発現するNL5901株は、sul-2(gk187)バックグラウンドにおいてより遅い速度で年齢とともに運動性を低下させる(1日当たりn≧17)。統計的検定対α-シヌクレイン対照。b.またはSTX64(1μg/ml)での処置下(n≧9/日)。追加の生物学的複製アッセイを図12aおよびcに示す。c,d.ヒトα-シヌクレインを発現するUA44株におけるドーパミン作動性(DA)神経細胞の神経変性は、sul-2(gk187)バックグラウンドで低下する。9日目の各症状の代表的な画像および生存神経細胞の定量化。スケール50μm。2回の生物学的複製からのデータを表示する(n=37)。e.sul-2(gk187)バックグラウンド(n≧6)、8日齢のワームでQ35凝集体が減少している。f.またはQ40バックグラウンド(n≧12)、5日齢のワームでSTX64(1μg/ml)による処置。それぞれ株AM140およびAM141。g.筋肉におけるヒトβ-アミロイドの発現は、GMC101株のL4若齢成体段階で熱依存性麻痺を引き起こし、麻痺表現型は、sul-2欠失変異体で改善される。データは4回の独立した生物学的複製から得られ、n=125である。h.またはSTX64(1μg/ml)処置による。データは6回の独立した生物学的複製から得られ、n≧215である。i,j:海馬にβ-アミロイドオリゴマーを注射した野生型マウスにおける受動的回避試験におけるSTX64の海馬内投与および経口投与の効果。各群のマウスの数は>5であった。k.賦形剤またはSTX64摂取(飲料水中で0.005mg/ml)の3~4週間後に15月齢を超えるAPP-PS1マウスの前頭皮質および海馬において評価した代表的なβアミロイド免疫反応性画像。l-n.STX64またはVehicleによる3~4週間の経口投与後の>15月齢のAPP-PS1マウスの前頭皮質および海馬におけるβ-アミロイド領域の割合(c)、沈着密度(d)および平均プラークサイズ(e)の定量化。1群当たりn=4のマウス。o.APP-PS1マウスにおけるβ-アミロイド沈着の時間経過、ならびに前頭皮質(上のパネル)および海馬(下のパネル)におけるβ-アミロイド領域に及ぼす3~4週間のSTX64経口処置の影響。使用した顕微鏡写真の数は、使用したすべてのマウスにおいて3枚を超えた。p.受動的回避試験における15月齢を超えるAPP-PS1マウスにおけるSTX64の経口投与の効果、ならびに15月齢を超えるAPP-PS1マウスと野生型マウスとの比較。各群のマウスの数は>5であった。組織学的分析において、*は、Vehicle投与APP-PS1マウスとSTX64投与APP-PS1マウスとの間の有意差を表す。行動試験において、*は、同じ実験群における短期記憶セッションおよび長期記憶セッション(それぞれSTMおよびLTM)と訓練セッションとの間の有意差を表し、+は、各実験群とβアミロイド群との間のSTMセッションとLTMセッションとの間の有意差を表す。1個の記号でp<0.05、2個の記号で<0.01、3個の記号でp<0.001。
図4】硫酸化C19アンドロゲンステロイドホルモンがsul-2不活性化を模倣することを示す図である。筋肉細胞においてα-シヌクレインを発現するNL5901株は、年齢とともに運動性を低下させる。DHEAS、TSまたはESによる処置は運動性を改善する(1μg/ml)。3回の生物学的複製からのデータを表示する(n=30)。b.GMC101アルツハイマー病モデルの麻痺はTSおよびESで改善される。6回の生物学的複製からのデータを表示する(n≧200)。標準的なNGMプレートにおけるさらなるアッセイを図13aに示す。c,d.パーキンソン病モデル、NL5901株(1μg/ml)において、非硫酸化ステロイドホルモンDHEAまたはテストステロン(T)でも、硫酸化C21ステロイドホルモン、硫酸プレグネノロン(PregS)でも効果が観察されない。3回の生物学的複製からのデータを表示する(n=30)。e.アビラテロン(Abi)(1μg/ml)による処置は、NL5901株の運動性表現型に影響を及ぼさないが、sul-2欠失対立遺伝子の有益な効果を抑制する。3回の生物学的複製からのデータを表示する(n≧30)。f.ES(1μg/ml)による処置は、野生型バックグラウンドで寿命を増加させるが、sul-2(gk187)はさらに増加させない。g.DHEASまたはTS(1μg/ml)は寿命に影響を及ぼさない。追加の生物学的複製アッセイを図13cおよびdに示す。
図5】sul-2およびdaf-2との遺伝的相互作用の寿命アッセイを示す図である。sul-2変異体は目に見える表現型を示さないが、長寿命であり、daf-2変異体の発達表現型を高める。sul-2(pv17)は長寿命であり、fer-15(b26)はそれらの寿命に影響を及ぼさない。b.sul-2変異体は、20℃および25℃で長寿命である。d.sul-2変異体のポンピング速度は、成体1日目では野生型に類似しているが、pv17対立遺伝子は、成体6日目段階では野生型よりも高いポンピング速度を維持する。ワームは、L4まで16℃で成長し、その後、この成体期0日目を考慮して25℃に移行した。Leicaステレオスコープ下、倍率100倍で30秒間ポンピングをカウントした。データは、2回の独立した生物学的アッセイから示された(n=30/日)。両側マン・ホイットニーt検定、***p=0.0006。e.sul-2(gk187)のスラッシングは野生型と類似しているが、成体期の1日目に25℃でsul-2(pv17)がわずかに低い。成体期の25℃で6日目に、sul-2(gk187)に対するトラッシングは、野生型およびsul-(pv17)よりも低く、これらの最後の株の間では差がない。6日目のsul-2(gk17)の集団は、2つの異なる集団に分布するようであり、一方はほとんどスラッシングを有さず、他方は野生型sul-2(pv17)と同様の値を有する。データは、2回の独立した生物学的アッセイから示された(n=20/日)。f.sul-1(gk 151)およびsul-3(tm 6179)は寿命を増加させない。g.わずかな割合のdaf-2(e979)動物が16℃でダウアー幼虫の発生を停止させ、sul-2(pv17)変異体は幼虫の停止を示さないが、daf-2のダウアー停止を高める(e979)。h.ほとんどのdaf-2(e1370)動物は、25℃で成長するとダウアー期で停止するが、L1期ではわずかな割合で停止する。この条件では、daf-2(e1370);sul-2(pv17)二重変異体のすべての動物はL1期で停止する。同様に、50%を超える動物が、daf-2(m577);sul-2(pv17)バックグラウンドにおいてL1期で停止するが、単一変異体はいずれもこの表現型を示さない。i.25℃におけるsul-2(pv17)幼虫、daf-2のダウアー幼虫停止(e1370)またはdaf-2(e1370);sul-2(pv17)およびdaf-2(e1370);sul-2(gk187)のL1停止。動物を16℃でL4まで成長させ、次いで25℃に移行し、子孫を72時間後にスコア化または画像化した。写真はLeicaスコープで撮影した。
図6】pv17対立遺伝子およびSUL-2のキュレート配列の同定を示す図である。a.pv17対立遺伝子は、アスタリスクで示したグリシンをアスパラギン酸残基に変化させるミスセンス突然変異である。突然変異は、進化的に制約された領域(ECR)の近くに位置し、下部にバーが示され、スルファターゼの触媒コアの近くにも位置する(緑色)。b.本発明者らが野生型sul-2で同定したDNA配列は、wormbase(SUL-2_wormbase)で公開され、ARSAのオルソログとして同定されたもの(http://www.wormbase.org)とは異なり、この配列は459bpを欠いており、これもまた最近Liら(2015)によって記載され、RNAseqデータ(SUL-2_modified)に基づいて新しいエクソン[wormbase_170818gw3]の一部として予測された。yk387h10クローン(SUL-2_curated)のcDNA配列決定によって得られたタンパク質配列は、3つのアミノ酸で予測されたもの(太字)とは異なる。この配列で同定された3つのアミノ酸は、他の種(CRE:C.remanei、CBR:C.brigssae)にも存在することに留意されたい。c.野生型sul-2のエクソンイントロン組成およびgk187対立遺伝子において欠失された領域(赤色)。突然変異病変は、wormbase(http://www.worm-base.org/species/c_elegans/variation/WBVar00145594#02-45-3)で入手可能である。この対立遺伝子は、スルファターゼの触媒コア(緑色)をコードする配列を欠失し、フレームシフトを生じ、元の配列の4個の第1のアミノ酸のみを保存する。したがって、本発明者らは、gk187をヌル対立遺伝子と見なす。pv17対立遺伝子の位置はアスタリスクで示され、新しいDNA断片は黄色で識別され、新しいエクソンは紫色で示される。
図7】STX64表現型模写による処置の寿命およびsul-2変異体の遺伝的相互作用を示す図である。非UV大腸菌(E.coli)のSTX64は野生型の寿命を増加させる。b,c.非UV大腸菌におけるSTX64の用量曲線は、1μg/mlおよび5μg/mlにおいて有意な効果を示す。d.25℃での野生型およびdaf-2(e1370)の写真。DMSO(STX64 Vehicle)は野生型の成長に影響せず、STX64処置でもなく、daf-2(e1370)は主に25℃でダウアー期で停止するが、STX64で処置した場合には主にL1で停止し、同様の相互作用がsul-2変異体でも観察される。写真はLeicaスコープで撮影した。矢印の先:ダウアー、矢印:L1s。
図8】sul-2(pv17)対立遺伝子の遺伝的相互作用を示す図である。sul-2点突然変異対立遺伝子pv17は、glp-1バックグラウンドを除いて、sul-2欠失としてアッセイされた寿命相互作用において類似の表現型を示す。a,b.sul-2(pv17)は、2つのdaf-2対立遺伝子e1370およびm577の寿命を高める。c,d.sul-2(pv17)寿命は、daf-16、mu86およびm26の2つの対立遺伝子によって抑制される。e.sul-2(pv17)寿命はtcer-1(tm1452)によって抑制される。f.sul-2(pv17)寿命は、nhr-80(tm1011)によって部分的に抑制される。g.sul-2(pv17)寿命は、nhr-49(nr2041)によって抑制されない。h.sul-2(pv17)は、glp-1バックグラウンドにおいて寿命を高めない。i.sul-2(pv17)寿命は、daf-12(m20)によって抑制される。
図9】sul-2変異体は、腸細胞におけるDAF-16位置に影響を及ぼすが、生殖または生殖腺形態には影響を及ぼさない。a顕微鏡写真は、野生型(左パネル)およびsul-2変異体(中央パネルおよび右パネル)におけるPdaf-16::gfp::daf-16位置の代表的な画像を示す。両方のsul-2変異体は、生殖細胞系列の少ない動物と同様に、腸細胞におけるDAF-16の核位置を増加させる。スケール20μm。b.前部腸細胞における核蛍光の定量化。2回の独立したアッセイからのデータ、条件当たりn≧34の核。一元配置ANOVA検定。c.sul-2変異体は、20℃で対照と同様の一腹子数を有する。一元配置ANOVA検定;ns。d.sul-2変異体の生殖期間は20℃で影響を受けない。e.sul-2変異体は、標準的な生殖腺形態を示す。各株の後期L4の1つの代表的な性腺アームの顕微鏡写真を示す。
図10】アンフィドおよびファスミド感覚神経細胞でsul-2が発現されることを示す図である。染色体外遺伝子組換えワームは、少数の感覚神経細胞においてのみ、sul-2プロモーターおよびその3’UTR下でmCherryを発現する。sul-2の転写レポーターは感覚神経細胞において発現される。蛍光で画像化し、明視野とマージした。b.アンフィドにおけるsul-2の染色体外発現の代表的な画像であり、ほとんどのトランスジェニック動物は、2対のアンフィド神経においてsul-2を発現し(左のパネル)、一部はそれら以外の他の神経における発現を示し(右のパネル)、n=64である。c.FiTC染色によるsul-2神経細胞の共局在性。上のパネルは、最も前方の対のアンフィド(おそらくASK、ADFまたはADL神経細胞)との頭部における共局在性を示すが、最も後方の対のASGまたはASEとは共局在性を示さない。尾部の下のパネルでは、sul-2が発現されている4つの神経細胞は、PHAおよびPHBファスミド神経細胞においてFiTC染色と共局在化する。d.上のパネルであるADFのtph-1神経細胞特異的プロモーターとの共局在化によってsul-2が発現される2つの主要なアンフィド対、および下のパネルであるflp-6プロモーター、ASEアンフィドによって発現される後方の神経細胞の同定。スケールバー20μm。腸では、画像化された条件(シアンの矢印の先)での自家蛍光からのシグナルが非特異的である。
図11】sul-2は性腺組織で発現されず、神経機能に影響を受けない。sul-2転写単位の統合型mCHERRYレポーターは感覚神経でのみ発現され、他の組織では発現されない。蛍光で画像化し、明視野画像とマージする。b.組み込まれたワームの挿入図、i)頭部では、sul-2は少数のアンフィド神経細胞で発現される(白い矢印)。腸では、画像化された条件(シアンの矢印の先)での自家蛍光からのシグナルが非特異的である。ii)外陰部、胚または増殖性生殖細胞系列ゾーンには特異的なシグナルはない。iii)生殖腺または成熟卵母細胞には特異的なシグナルはない。iv)尾部では、ファスミドに有意なシグナルは存在しない。スケールバー50μm。c.ClおよびNa感知神経細胞(ASE)において発現されていることは別として、sul-2変異体は、野生型と同様にClに応答する。3回の独立した反復からのデータ。d.sul-2変異体は、野生型と同様にNa+に応答する。tax-4(p 678)は陰性対照である。3回の独立した反復からのデータ。すべてのグラフにおいて、平均±SEMが表示されている。e.sul-2欠失は、感覚神経細胞において影響を受ける長寿命daf-10(m79)変異体の寿命を高める。
図12】ステロイドスルファターゼ機能が低下し、α-シヌクレイン凝集が減少すると、神経変性表現型が老化中に改善されることを示す図である。sul-2は、筋性パーキンソン病モデルにおいて成人期に有益な効果を有する。データは、2回の独立した生物学的複製、1日当たりn≧31および条件から表示される。b.およびsul-2は、同じ実験条件、1日当たりn≧15および条件(20℃)で野生型対照に対する身体屈曲数がより少ない。c.筋性パーキンソン病モデルにおけるSTX64の保護効果が、老化を通して存在する。データは、2回の独立した生物学的複製物、1日当たりn≧12および条件から表示される。d,e.sul-2は、7日齢の筋肉におけるα-シヌクレイン凝集体の数を有意に減少させる。動物および定量化の例をそれぞれ写真撮影し、n=18である。スケールバー25μm。f.筋肉におけるヒトβ-アミロイドの発現は、年齢とともに麻痺を引き起こし(CL2006株)、これは、sul-2欠失変異体において改善される。g.またはSTX64処置による。Sul-2欠失p=0.0027およびSTX処置p=0.007についてのログランク(Mantel-Cox)検定。
図13】硫酸化C19ステロイドホルモン表現型模写sul-2不活性化による処置を示す図である。GMC101株、アルツハイマー病モデルの麻痺表現型は、TSおよびESでは減少するが、DHEASでは減少しない(1μg/ml)。アッセイは、標準的なNGMプレートを用いて行った。データは、3回の独立した生物学的複製から表示され、n>130である。b.daf-2(e1370);sul-2と同様に、daf-2におけるL1停止率(e1370)は、DHEAS、TSまたはESで増加する。c/d.硫酸化C19ステロイドホルモンによる寿命曲線の追加の生物学的複製。ES(1μg/ml)は野生型バックグラウンドで寿命を増加させるが、sul-2(pv17)ではそれ以上増加せず、一方、DHEASおよびTSは影響を及ぼさない(1μg/ml)。
図14】SUL-2による寿命調節モデルを示す図である。スルファターゼSUL-2およびスルホトランスフェラーゼ(おそらくssu-1)は、硫酸化ステロイドホルモンのレベルを調節する。高レベルの硫酸化ステロイドホルモンは寿命の増加を引き起こすが、これは生殖細胞系列の減少によって生じる寿命と同じ因子に依存している(daf-16、daf-12、kri-1、tcer-1)。スルファターゼとスルホトランスフェラーゼとの両方が感覚神経細胞で発現されるという事実は、ホルモンの硫酸化状態と環境シグナルとの協調を示唆している。
図15】アンドロステロンサルフェート(AS)での処置が、カエノラブディティス・エレガンス(Caenorhabditis elegans)におけるアルツハイマーモデルの症状を改善することを示す図である。GMC101株は、ヒトβ-アミロイドを筋細胞に発現し、加齢に伴い麻痺を生じさせる。1mg/mlまたは5mg/mlでの処置は、この効果を減少させる。5回の生物学的複製からのデータ。麻痺を成人期にモニターした。白金ピックで刺激した後、線形動物が動かなかった場合、麻痺と見なした。200を超える線形動物を分析した。線形動物を同期させ、20℃でアッセイした。
【発明の詳細な説明】
【0007】
定義
「個体」、「患者」または「対象」という用語は、本出願ではヒトを指定するために互換的に使用され、決して限定することを意味するものではない。「個体」、「患者」または「対象」は、任意の年齢、性別および体調のものであり得る。本出願で使用される「動物」という用語は、ヒトではない任意の多細胞真核従属栄養生物を指す。好ましい実施形態では、動物は、ネコ、イヌ、ブタ、フェレット、ウサギ、スナネズミ、ハムスター、モルモット、ウマ、ワーム、ラット、マウス、ウシ、ヒツジ、ヤギ、アルパカ、ラクダ、ロバ、ラマ、ヤク、キリン、ゾウ、ミーアキャット、キツネザル、ライオン、トラ、カンガルー、コアラ、コウモリ、サル、チンパンジー、ゴリラ、クマ、ジュゴン、マナティー、アザラシおよびサイからなる群から選択される。
【0008】
本明細書で使用される場合、「薬学的に許容され得る担体」または「薬学的に許容され得る希釈剤とは、薬学的投与に適合する、ありとあらゆる溶媒、分散媒、コーティング剤、抗菌剤および抗真菌剤、等張剤および吸収遅延剤を意味する。「薬学的に許容され得る賦形剤」という用語は、長期安定化の目的で、少量の強力な有効成分を含有する固体製剤を増量するために、または薬物吸収の促進、粘度の低下、もしくは溶解性の向上などの最終剤形中の有効成分に治療増強を与えるために含まれる、医薬品の有効成分と共に製剤化される任意の物質を指す。賦形剤はまた、予測される保管寿命にわたる変性または凝集の防止などのインビトロ安定性を助けることに加えて、粉末流動性または非粘着特性を促進することなどによって、関連する有効物質の取り扱いを助けるために、製造プロセスにおいて有用であり得る。薬学的に有効な物質に対するそのような媒体及び薬剤の使用は、当該技術分野で周知である。許容され得る担体、賦形剤、または安定剤は、用いられる投与量および濃度でレシピエントに対して非毒性であり、本発明の範囲を限定するものではないが、以下が含まれる:追加の緩衝剤;防腐剤;共溶媒;アスコルビン酸およびメチオニンを含む抗酸化剤;EDTAなどのキレート剤;金属錯体(例えば、Zn-タンパク質錯体);ポリエステルなどの生分解性ポリマー;ナトリウム、多価糖アルコールなどの塩形成対イオン;アラニン、グリシン、グルタミン、アスパラギン、ヒスチジン、アルギニン、リジン、オルニチン、ロイシン、2-フェニルアラニン、グルタミン酸、およびトレオニンなどのアミノ酸;ラクチトール、スタキオース、マンノース、ソルボース、キシロース、リボース、リビトール、myo-イニシトース(myoinisitose)、myo-イニシトール、ガラクトース、ガラクチトール、グリセロール、シクリトール(例えば、イノシトール)、ポリエチレングリコールなどの有機糖または糖アルコール;尿素、グルタチオン、チオクト酸、チオグリコール酸ナトリウム、チオグリセロール、[α]-モノチオグリセロール、およびチオ硫酸ナトリウムなどの硫黄含有還元剤;ヒト血清アルブミン、ウシ血清アルブミン、ゼラチン、または他の免疫グロブリンなどの低分子量タンパク質;ならびにポリビニルピロリドンなどの親水性ポリマー。Remington:The Science and Practice of Pharmacy 22nd edition,Pharmaceutical press(2012),ISBN-13:9780857110626に記載されているものなどの他の薬学的に許容され得る担体、賦形剤、または安定剤も含まれ得る。
【0009】
本出願で使用される場合、「処置」および「治療」という用語は、健康問題を改善する目的で疾患および/または症候を治癒および/または緩和する目的で使用される衛生的、薬理学的、外科的および/または物理的手段のセットを指す。「処置」および「治療」という用語は、両方とも個体または動物の健康の維持および/または再確立を指向するため、予防的および治癒的方法を含む。症候、疾患および障害の原因にかかわらず、健康問題を緩和および/または治癒するための適切な医薬の投与は、本出願の文脈内の処置または治療の形態として解釈されるべきである。
【0010】
本出願で使用される「予防」という用語は、疾患および/または症候の発症および/または発生を予防するために使用される衛生的、薬理学的、外科的および/または物理的手段のセットを指す。「予防」という用語は、予防的方法を包含する、というのも、これらが動物または個体の健康を維持するために使用されるからである。
【0011】
「スルファターゼ阻害剤」という用語は、硫酸エステルの加水分解を触媒するエステラーゼクラスの酵素の活性を低下させることができる任意の物質を指す。物質は、以下の要素:スルファターゼ酵素をコードする遺伝子、前述の遺伝子の転写因子、前述の遺伝子の発現産物のいずれか、例えば以下のものに限定されないが、メッセンジャーRNAもしくはスルファターゼ酵素のいずれかに結合し、それが結合する分子の発現および活性、ならびに/またはその細胞内もしくは細胞外シグナル伝達を減少もしくは阻害し、それによってスルファターゼ酵素の活性の完全もしくは部分的な阻害をもたらす分子であり得る。阻害剤は、以下のものに限定されないが、スルファターゼ酵素に対するアンタゴニスト(好ましくは化学物質)、サイレンシングRNAまたはスルファターゼ酵素に対する特異的抗体(好ましくは、抗体はモノクローナルである)からなるリストから選択され得る。本発明において、この抗体は、スルファターゼ酵素の作用に対する中和抗体と定義することができる。スルファターゼ酵素の活性の化学的阻害剤の例は、以下のものに限定されないが、代替基質、例えば、5-アンドロステン-3β、17β-ジオール-3-サルフェートなどのSTSに対する阻害活性を示す2-(ヒドロキシフェニル)インドールサルフェート、合成もしくは天然ステロイド、E1-MTPもしくはEMATEなどの競合的阻害剤、DU-14(CAS番号186303-55-9)、COUMATE(4-メチルクマリン-7-O-スルファメート)もしくはSTX64(すなわち、国際公開第2019243453号に記載されている式(II)の化合物)などの非エストロゲン性阻害剤、またはスルファターゼ酵素に対するIC50が異なる研究で決定されているKW-2581もしくはSTX213などの他の基質である(Purohit&Foster,2012,J.Endocrinol.,212(2):99-110)。
【0012】
「ステロイドホルモンスルファターゼ」(「STS」)という用語は、ステロイドの代謝に関与する任意のスルファターゼ酵素を指す。特に、酵素は、硫酸化ステロイド前駆体の遊離ステロイドへの変換を触媒する。ヒトにおいて見出された例示的なSTSは配列決定され、特徴付けられ、そのデータは受託番号P08842でUniProtKBデータベースに寄託されている。「ステロイドホルモンスルファターゼ阻害剤」という用語は、ステロイドホルモンスルファターゼの活性を低下させることができる任意の物質を指す。当該物質は、以下の要素:STS酵素をコードする遺伝子、前述の遺伝子の転写因子、前述の遺伝子の発現産物のいずれか、例えば以下のものに限定されないが、メッセンジャーRNAまたはSTS酵素のいずれかに結合し、それが結合する分子の発現および活性、ならびに/またはその細胞内シグナル伝達を減少もしくは阻害し、それによってSTS酵素の活性の完全もしくは部分的な阻害をもたらす分子であり得る。阻害剤は、以下のものに限定されないが、STS酵素に対するアンタゴニスト(好ましくは化学物質)、サイレンシングRNAまたはSTS酵素に対する特異的抗体(好ましくは、抗体はモノクローナルである)からなるリストから選択され得る。本発明において、この抗体は、STS酵素の作用に対する中和抗体と定義することができる。STS酵素の活性の化学的阻害剤の例は、以下のものに限定されないが、代替基質、例えば、5-アンドロステン-3β、17β-ジオール-3-サルフェートなどのSTSに対する阻害活性を示す2-(ヒドロキシフェニル)インドールサルフェート、合成もしくは天然ステロイド、E1-MTPもしくはEMATEなどの競合的阻害剤、DU-14、COUMATE(4-メチルクマリン-7-O-スルファメート)もしくはSTX64(すなわち、国際公開第2019243453号に記載されている式(II)の化合物)などの非エストロゲン性阻害剤、またはスルファターゼ酵素に対するIC50が異なる研究で決定されているKW-2581もしくはSTX213などの他の基質である(Purohit&Foster,2012,J.Endocrinol.,212(2):99-110)。
【0013】
「タンパク質凝集性疾患」、「プロテオパチー」、「プロテイノパチー」または「タンパク質ミスフォールディング疾患」という用語は、特定のタンパク質が構造的に異常になり、それによって身体の細胞、組織および器官の機能を破壊する任意の疾患を指す。多くの場合、タンパク質は、その通常の構成に折り畳まれない。このミスフォールド状態では、タンパク質は何らかの形で毒性になる可能性があるか、またはその正常な機能を失う可能性がある。タンパク質凝集性疾患の非限定的な例としては、全身性ALアミロイドーシス、アルツハイマー病、2型糖尿病、パーキンソン病、伝達性海綿状脳症、例えば、ウシ海綿状脳症、致死性家族性不眠症、ハンチントン病、甲状腺髄様癌、心不整脈、アテローム性動脈硬化症、関節リウマチ、大動脈内側アミロイド、プロラクチノーマ、家族性アミロイドポリニューロパチー、遺伝性非神経障害性全身性アミロイドーシス、透析関連アミロイドーシス、フィンランド型アミロイドーシス、格子状角膜ジストロフィー、脳アミロイド血管症、脳アミロイド血管症(アイスランド型)、散発性封入体筋炎、筋萎縮性側索硬化症(ALS)、プリオン関連または海綿状脳症、例えばクロイツフェルト・ヤコブ病、レビー小体型認知症、パーキンソン病を伴う前頭側頭型認知症、脊髄小脳失調症、脊髄小脳失調症、球脊髄性筋萎縮症、遺伝性歯状核赤核・淡蒼球ルイ体萎縮症、家族性英国型認知症、家族性デンマーク型認知症、非神経障害性限局性疾患、例えばII型糖尿病、甲状腺髄様癌、心房アミロイドーシス、アミロイドーシスを伴う遺伝性脳出血、下垂体プロラクチノーマ、注射限局性アミロイドーシス、大動脈内側アミロイドーシス、遺伝性格子状角膜ジストロフィー、睫毛乱生症を伴った角膜アミロイドーシス、白内障、石灰化上皮性歯原性腫瘍、肺胞タンパク症、封入体筋炎、皮膚苔癬アミロイドーシス、および非神経障害性全身性アミロイドーシス、例えばALアミロイドーシス、AAアミロイドーシス、家族性地中熱、老人性全身性アミロイドーシス、家族性アミロイドポリニューロパチー、血液透析関連アミロイドーシス、ApoAIアミロイドーシス、ApoAIIアミロイドーシス、ApoAIVアミロイドーシス、フィンランド型遺伝性アミロイドーシス、リゾチームアミロイドーシス、フィブリノーゲンアミロイドーシス、アイスランド型遺伝性脳アミロイド血管症、家族性アミロイドーシス、ならびに複数の組織に発生する全身性アミロイドーシス、例えば軽鎖アミロイドーシス、および他のさまざまな神経変性障害が挙げられる。
【0014】
「タンパク質凝集体」という用語は、タンパク質凝集性疾患の負の進行を引き起こすおよび/またはそれに関連する異常に折り畳まれたタンパク質の任意の蓄積を指す。
【0015】
「アミロイド」という用語は、コンゴーレッドに結合し、次いで交差偏光子間で見たときに緑色の複屈折を示す非分枝繊維を形成するタンパク質凝集体の一形態を指す(例えば、Eisenberg&Jucker,2012.Cell.148(6):1188-203およびSipeら、2012.Amyloid.19(4):167-70を参照のこと)。
【0016】
「オリゴマー」という用語は、タンパク質凝集性疾患の負の進行を引き起こすおよび/またはそれに関連し、アミロイドの定義を満たさない異常に折り畳まれたタンパク質の任意の蓄積を指す。例えば、ポリグルタミンオリゴマーは、ハンチントン病の負の進行を引き起こすおよび/またはそれに関連する(Hoffner&Dijan,2014.Brain Sci.4(1):91-122を参照)。
【0017】
説明
生殖腺は、寿命の調節における重要な組織である。生殖細胞系列は、体細胞生殖腺におけるダファクロン酸の産生を阻害することによって寿命を調節する。一貫して、生殖細胞系列の発生を無効にする生殖細胞系列の除去または突然変異は、ダファクロン酸合成の活性化によって寿命を増加させる。生殖腺はまた、性ステロイドを産生する古典的な組織であるが、唯一の組織ではない。本発明者らのデータは、突然変異またはSTX64のいずれかによるスルファターゼ活性の阻害が非常に特異的なセットの硫酸化ステロイドホルモンのレベルを上昇させ、これが実際に寿命の増加をもたらすことを示している。この寿命の増加は、生殖細胞系列の喪失によってもたらされる寿命延長に関与する共通の因子に依存し、両方のプロセスが実際に関係していることを示唆している。本発明者らは、硫酸化ステロイドホルモンの延命効果が同じ経路に関与しているか、またはこの経路のいくつかの要素を共有する生殖細胞系列の寿命と並行して作用しているのかを区別することができない。sul-2阻害がNHR-49に依存しないか、または生殖細胞系列媒介性の寿命にとって必須であるNHR-80に部分的にのみ依存するという事実は、第2の選択肢を指し示す。
【0018】
本発明者らはまた、生殖細胞系列の少ないglp-1変異体における硫酸化ステロイドホルモンのレベルを研究しており、硫酸化ホルモンの増加は観察されない。これらのデータは、生殖腺がステロイドホルモンを産生し、当該ステロイドホルモンが硫酸化によって修飾されるという考えを支持する。おそらく神経伝達を変化させるこれらの硫酸化ステロイドホルモンは、生殖細胞系列の少ない動物に共通の因子を介して寿命の増加をもたらす。ステロイドホルモンの硫酸塩修飾に関与する酵素(スルファターゼSUL-2およびスルホトランフェラーゼSSU-1)が感覚神経で発現されるという事実は、ホルモンの硫酸塩状態の変化が、栄養利用能などの環境キューと生殖状態との統合という2つの関係したプロセスにおいて作用し得ることを示唆している。
【0019】
C.エレガンス(C.elegans)では、体細胞の細胞増殖は発生期と幼生期とでのみ起こるが、成体期では起こらない。したがって、寿命の増加は、有糸分裂後の細胞の維持に起因する。C.エレガンス(C.elegans)成体細胞で観察されるストレスの1つは、内因性タンパク質の凝集であり、これは細胞の機能不全を引き起こす。この凝集体の加齢性形成は、β-アミロイドまたはα-シヌクレインのような凝集しやすいタンパク質の異所性発現時にも観察される。daf-2またはglp-1などの長寿命変異体は、シャペロン発現およびプロテアソームまたはオートファジーによる分解を含むさまざまなメカニズムを介して凝集毒性を遅延させる。本発明者らは、スルファターゼ活性の阻害またはいくつかの特定の硫酸化C19アンドロゲンホルモンによる処置が、寿命に影響を及ぼすだけでなく、タンパク質凝集およびタンパク質凝集性疾患のC.エレガンス(C.elegans)モデルにおけるその毒性結果も減少させることを本明細書で示す。
【0020】
硫酸化によるステロイドホルモンの調節は保存されたプロセスである。哺乳動物では、スルホトランスフェラーゼおよびスルファターゼは、C.エレガンス(C.elegans)で観察されるものと同様に、神経系を含むさまざまな組織で発現される。ヒトでは、C19ステロイドホルモンも寿命に関与している。例えば、デヒドロエピアンドロステロンサルフェート(DHEAS)は年齢とともに減少し、老化のマーカーとして使用されており、サルコペニア、認知機能の低下、およびアルツハイマー病を含む他の加齢に伴う疾患6に及ぼす原因となる可能性があるという推測が高まっている。本発明者らのデータは、突然変異またはSTX64処置によるステロイドスルファターゼの阻害がC.エレガンス(C.elegans)において寿命を延ばし、線形動物における加齢に伴うタンパク質毒性から保護することを示す。興味深いことに、いくつかの特定の硫酸化C19ステロイドホルモンによる処置で同様の効果が観察された。
【0021】
より具体的には、前述の特定の硫酸化C19ステロイドホルモンに関連して、哺乳動物では、硫酸化ホルモンは、主にリザーバーとして機能し、ステロイドスルファターゼによって活性化される不活性形態であると長い間考えられてきた。本発明では、sul-2阻害の有益な効果が非硫酸化ホルモンの減少によるものか、硫酸化ホルモンの増加によるものかを分類するために、本発明者らは、変異体に高度に提示される市販の硫酸化ステロイドホルモンを試験した(表1)。本発明者らは、C19アンドロゲンであるデヒドロエピアンドロステロンサルフェート(DHEAS)、テストステロンサルフェート(TS)およびエピテストステロンサルフェート(ES)が、C.エレガンス(C.elegans)のパーキンソンモデルにおいて運動性を改善することを観察し、ESについて顕著な結果が得られた(図4a)。同様の結果が、TSおよびESを用いたアルツハイマーモデルにおいて得られたが、DHEASでは得られなかった(図4bおよび図13a)。非硫酸化DHEAまたは非硫酸化テストステロンは効果を示さず、ステロイドホルモンのC21群に属するプレグネノロンサルフェートも効果を示さなかった(図4c~d)。これらの結果は、少なくともいくつかの硫酸化C19アンドロゲンがタンパク質凝集性疾患に対する保護効果に関与していることを示し、sul-2阻害の有益な効果がこのタイプのホルモンのレベルの増加に起因することを強く示唆している。これらの結果と一致して、抗アンドロゲン性化合物であるアビラテロン(Abi)36による処置は、野生型動物に影響を及ぼさなかったが、sul-2突然変異の有益な効果を抑制した(図4e)。
【0022】
次いで、本発明者らは、それらのホルモンが、sul-2変異体で観察される他の表現型にも関与するかどうかを試験した。それらの硫酸化ホルモンのいずれかによる処置は、sul-2またはSTX64処置動物で観察されるように、daf-2(e1370)バックグラウンドでL1停止の増加を生じさせた(図13b)。興味深いことに、TSまたはDHEASではなくESでの処置は、野生型バックグラウンドでの寿命を増加させ、sul-2変異体バックグラウンドでの寿命をさらに増加させず(図4f~図4gおよび図13c~図13d)、両方の介入が同じ分子メカニズムを共有することを示した。したがって、ESの添加は、sul-2阻害について記載されたすべての表現型を再現し、sul-2突然変異の原因となる可能性がESに関連するC19アンドロゲン硫酸化ホルモンの増加に起因することを強く示唆した。
【0023】
したがって、第1の態様では、本発明は、タンパク質凝集性疾患の処置および/または予防に使用するための硫酸化C19アンドロゲンを含む医薬組成物もしくは機能性食品組成物または栄養補助食品を含む組成物を提供する。
【0024】
第2の態様では、本発明は、(i)硫酸化C19アンドロゲン;ならびに(ii)薬学的に許容され得る担体および/または希釈剤を含む、タンパク質凝集性疾患の処置および/または予防のための医薬品の製造に使用するためのキットを提供する。好ましい実施形態では、キットは、薬学的に許容され得る賦形剤をさらに含む。
【0025】
本発明のキットおよび組成物の好ましい実施形態を以下に提供する。
【0026】
本発明の硫酸化C19アンドロゲン
好ましい実施形態では、硫酸化C19アンドロゲンは、デヒドロエピアンドロステロンサルフェート(DHEAS)、テストステロンサルフェート(TS)、エピテストステロンサルフェート(ES)またはアンドロステロンサルフェート(AS)である。より好ましい実施形態では、スルファターゼ阻害剤は、テストステロンサルフェート(TS)、エピテストステロンサルフェート(ES)またはアンドロステロンサルフェート(AS)からなる群から選択される。
【0027】
テストステロンサルフェート(TS)(https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/compound/Testosterone-sulfate)は、内因性の天然に存在するステロイドおよびテストステロンの少量の尿中代謝産物であって、化学名[(8R,9S,10R,13S,14S,17S)-10,13-ジメチル-3-オキソ-1,2,6,7,8,9,11,12,14,15,16,17-ドデカヒドロシクロペンタ[a]フェナントレン-17-イル]硫酸水素塩、および式:
【化1】
を有する。
その他の名称テストステロン17β-サルフェート;テストステロン17β-硫酸;17β-(スルホオキシ)アンドロスタ-4-エン-3-オン。
【0028】
エピテストステロンがテストステロンと構造的に異なるのは、ヒドロキシ基を持つ炭素C17の配置のみである。テストステロン17α-サルフェートとしても知られているエピテストステロンサルフェート(ES)は、以下の化学名N,N-ジエチルエタンアミン;[(8R,9S,10R,13S,14S,17R)-10,13-ジメチル-3-オキソ-1,2,6,7,8,9,11,12,14,15,16,17-ドデカヒドロシクロペンタ[a]フェナントレン-17-イル]硫酸水素塩、および式:
【化2】
を有する。
3α-ヒドロキシ-5α-アンドロスタン-17-オン3α-サルフェートとしても知られているアンドロステロンサルフェート(AS)は、内因性の天然に存在するステロイドであり、アンドロゲンの主要な尿中代謝産物の1つである。これは、ステロイドスルホトランスフェラーゼSULT2A1によるアンドロステロンの硫酸化から形成され、ステロイドスルファターゼによって脱硫酸されてアンドロステロンに戻すことができる、化学名[(3R,5S,8R,9S,10S,13S,14S)-10,13-ジメチル-17-オキソ-1,2,3,4,5,6,7,8,9,11,12,14,15,16-テトラデカヒドロシクロペンタ[a]フェナントレン-3-イル]硫酸水素塩、および式:
【化3】
を有するステロイドサルフェートである。
上記の硫酸化C19アンドロゲンのいずれも、その対応する塩およびエステルを含むことに本明細書で留意されたい。好ましくは、上記の硫酸化C19アンドロゲンのいずれかには、対応する薬学的に許容され得る塩、薬学的に許容され得る溶媒和物、同位体別形(好ましくは13Cを有する重水素原子および/または1個以上の炭素原子を含む)、異なる結晶形態、例えばその多形、薬学的に許容され得るエステル、立体異性体、互変異性体、類似体および誘導体が含まれる。
【0029】
溶媒和物、例えば(A)または(B)(式中、R=H、アルキルまたはアリールであり、水またはアルコールを親化合物に加えることによって形成される)。
【化4】
例えば、1個以上の原子が同じ原子の安定同位体で置き換えられている同位体別形、例えば、1個以上の水素原子を重水素原子で置き換えたもの、例えば(C)、または1個以上の炭素原子を13Cで置き換えたもの、例えば(D)。この可能性は、構造内の任意の原子に適用することができ、組み合わせも考慮することができることが理解されよう。
【化5】
【0030】
タンパク質凝集性疾患
アミロイドおよびオリゴマーなどのタンパク質凝集体は、多くの疾患に関連している。場合によっては、これらのタンパク質凝集体は毒性になり得、細胞および組織に著しい損傷を引き起こし得る。この毒性は、タンパク質凝集性疾患を引き起こすおよび/またはその病態に寄与する寄与因子の1つと考えられている。
【0031】
さらに、タンパク質凝集性疾患に関係するタンパク質の異常なプロセシングおよびフォールディングは、タンパク質凝集性疾患の表立った症候が観察され得る数十年前に始まり得る(Jackら、2010.Lancet Neurol.9(1):119-28)。したがって、好ましい実施形態では、本発明の組成物のいずれか1つ、好ましくは医薬組成物もしくは機能性食品組成物または栄養補助食品を含む任意の組成物を投与した結果として、アミロイドおよび/またはオリゴマーが除去され、ならびに/またはそれらの形成が患者および/または動物において防止される。さらに、好ましい実施形態では、硫酸化C19アンドロゲンは、タンパク質凝集性疾患におけるタンパク質毒性を処置および/または予防する。「タンパク質毒性」という用語は、タンパク質のミスフォールディングによって引き起こされる細胞機能の任意の障害を指す。
【0032】
タンパク質凝集体の形成を直接標的とすることによって、本発明の組成物およびキットは、タンパク質凝集性疾患の初期段階にあるが、依然として表立った症候を示さない患者および/または動物においてタンパク質凝集性疾患を処置および/または予防することができる。さらに、本発明の組成物およびキットはまた、タンパク質凝集性疾患の進行段階を処置する。
【0033】
好ましい実施形態では、患者および/または動物は、タンパク質凝集を引き起こす病態生理学的変化を受けているが、表立った症候が観察され得る疾患の段階にはまだ達していない。換言すれば、患者および/または動物は疾患の初期段階にある。「表立った症候」という用語は、任意の非侵襲的手技を使用して医師が観察することができる任意の症候を指す。
【0034】
好ましい実施形態では、硫酸化C19アンドロゲンは、タンパク質凝集体の形成を阻害することによってタンパク質凝集性疾患の進行を遅らせ、および/または硫酸化C19アンドロゲンは、タンパク質凝集体の形成を阻害することによってタンパク質凝集性疾患の発症を遅延させる。
【0035】
好ましい実施形態では、タンパク質凝集性疾は、全身性ALアミロイドーシス、アルツハイマー病、2型糖尿病、パーキンソン病、伝達性海綿状脳症、例えば、ウシ海綿状脳症、致死性家族性不眠症、ハンチントン病、甲状腺髄様癌、心不整脈、アテローム性動脈硬化症、関節リウマチ、大動脈内側アミロイド、プロラクチノーマ、家族性アミロイドポリニューロパチー、遺伝性非神経障害性全身性アミロイドーシス、透析関連アミロイドーシス、フィンランド型アミロイドーシス、格子状角膜ジストロフィー、脳アミロイド血管症、脳アミロイド血管症(アイスランド型)、散発性封入体筋炎、筋萎縮性側索硬化症(ALS)、プリオン関連または海綿状脳症、例えばクロイツフェルト・ヤコブ病、レビー小体型認知症、パーキンソン病を伴う前頭側頭型認知症、脊髄小脳失調症、脊髄小脳失調症、球脊髄性筋萎縮症、遺伝性歯状核赤核・淡蒼球ルイ体萎縮症、家族性英国型認知症、家族性デンマーク型認知症、非神経障害性限局性疾患、例えばII型糖尿病、甲状腺髄様癌、心房アミロイドーシス、アミロイドーシスを伴う遺伝性脳出血、下垂体プロラクチノーマ、注射限局性アミロイドーシス、大動脈内側アミロイドーシス、遺伝性格子状角膜ジストロフィー、睫毛乱生症を伴った角膜アミロイドーシス、白内障、石灰化上皮性歯原性腫瘍、肺胞タンパク症、封入体筋炎、皮膚苔癬アミロイドーシス、および非神経障害性全身性アミロイドーシス、例えばALアミロイドーシス、AAアミロイドーシス、家族性地中熱、老人性全身性アミロイドーシス、家族性アミロイドポリニューロパチー、血液透析関連アミロイドーシス、ApoAIアミロイドーシス、ApoAIIアミロイドーシス、ApoAIVアミロイドーシス、フィンランド型遺伝性アミロイドーシス、リゾチームアミロイドーシス、フィブリノーゲンアミロイドーシス、アイスランド型遺伝性脳アミロイド血管症、家族性アミロイドーシス、ならびに複数の組織に発生する全身性アミロイドーシス、例えば軽鎖アミロイドーシス、および他のさまざまな神経変性障害からなるリストから選択される。好ましくは、タンパク質凝集性疾患は、アルツハイマー病、パーキンソン病およびハンチントン病からなるリストから選択される。好ましい実施形態では、タンパク質凝集性疾患は、アルツハイマー病および/または癌の一種ではない。
【0036】
好ましい実施形態では、タンパク質凝集性疾患は、アルツハイマー病、パーキンソン病およびハンチントン病からなるリストから選択され、本発明の硫酸化C19アンドロゲンは、好ましくはテストステロンサルフェート(TS)、エピテストステロンサルフェート(ES)またはアンドロステロンサルフェート(AS)からなるリストから選択される。より好ましくは、前述の硫酸化C19アンドロゲンは、医薬組成物もしくは機能性食品組成物の形態または栄養補助食品の形態である。
【0037】
好ましい実施形態では、タンパク質凝集性疾患は、中枢神経系限局性タンパク質凝集性疾患である。好ましい実施形態では、タンパク質凝集性疾患は神経変性疾患でもある。「神経変性疾患」という用語は、神経細胞の死を含む、神経細胞の構造または機能の進行性消失を特徴とする任意の障害を指す。例えば、アルツハイマー病は、タンパク質凝集性疾患の一例であり、神経変性疾患の一例である。
【0038】
スルファターゼ阻害剤とタンパク質凝集性疾患とを組み合わせた実施形態
好ましい実施形態では、本発明は、本発明の硫酸化C19アンドロゲン、好ましくはテストステロンサルフェート(TS)、エピテストステロンサルフェート(ES)またはアンドロステロンサルフェート(AS)と、2-(ヒドロキシフェニル)インドールサルフェート、5-アンドロステン-3β、DU-14、17β-ジオール-3-サルフェート、E1-MTP、EMATE、COUMATE、STX64、KW-2581、STX213、モルホリン、サイレンシングRNAおよびSTS酵素に対する特異的抗体からなるリストから選択されるスルファターゼ阻害剤;または式(I)のスルファターゼ阻害剤との組み合わせ:
【化6】
(式中、
(a)R~Rは、独立して、水素、ハロゲン(フッ素、塩素、臭素、ヨウ素またはアスタチン)、ヒドロキシル、スルファメート(OSONH)、アルキルおよびそれらの塩から選択され、
(b)R~Rのうちの少なくとも1つはスルファメート基であり、
~Rのうちの2つ以上が互いに連結して付加環状構造を形成する)であって、
好ましくはアルツハイマー病、ハンチントン病およびパーキンソン病からなるリストから選択される、タンパク質凝集性疾患の予防または処置に使用するための組み合わせを指す。
【0039】
好ましい実施形態では、スルファターゼ阻害剤はSTX64(すなわち、国際公開第2019243453号に記載されている式(II)の化合物)であり、組み合わせは、アルツハイマー病、ハンチントン病およびパーキンソン病からなるリストから選択されるタンパク質凝集性疾患の予防または処置に使用するためのものである。好ましい実施形態では、スルファターゼ阻害剤はSTX64であり、タンパク質凝集性疾患はアルツハイマー病である。好ましい実施形態では、スルファターゼ阻害剤はSTX64であり、タンパク質凝集性疾患はハンチントン病である。好ましい実施形態では、スルファターゼ阻害剤はSTX64であり、タンパク質凝集性疾患はパーキンソン病である。
【0040】
国際公開第2019243453号に記載されている式(II)のスルファターゼ阻害剤(STX64)は、式:
【化7】
を有し、その任意の塩、好ましくはその任意の薬学的に許容され得る塩を含む。
【0041】
医薬組成物
好ましい実施形態では、組成物は、必要に応じて薬学的に許容され得る担体および/または希釈剤をさらに含む医薬組成物である。好ましくは、医薬組成物は、薬学的に許容され得る賦形剤をさらに含み得る。
【0042】
本明細書に記載の医薬組成物はまた、他の物質を含有してもよい。これらの物質には、抗凍結剤(cryoprotectant)、凍結乾燥保護剤(lyoprotectant)、増量剤、界面活性剤、抗酸化剤、および安定化剤が含まれるが、これらに限定されない。いくつかの実施形態では、医薬組成物は凍結乾燥され得る。
【0043】
本明細書で使用される「凍結乾燥保護剤」という用語は、凍結誘発ストレスに対して組成物に安定性をもたらす薬剤を含む。凍結乾燥保護剤はまた、一次および二次乾燥ならびに長期生成物保管中の保護を提供し得る。凍結乾燥保護剤の非限定的な例としては、スクロース、グルコース、トレハロース、マンニトール、マンノースおよびラクトースなどの糖;デキストラン、ヒドロキシエチルデンプンおよびポリエチレングリコールなどのポリマー;ポリソルベート(例えば、PS-20またはPS-80)などの界面活性剤;ならびにグリシン、アルギニン、ロイシンおよびセリンなどのアミノ酸が挙げられる。生体系において低い毒性を示す凍結乾燥保護剤が、一般的に使用される。
【0044】
一実施形態では、凍結乾燥保護剤が、本明細書に記載の医薬組成物に加えられる。本明細書で使用される「凍結乾燥保護剤」という用語は、凍結乾燥または脱水プロセス(一次および二次凍結乾燥サイクル)中に組成物に安定性を提供する薬剤を含む。これは、凍結乾燥サイクル中の生成物分解を最小限に抑え、長期生成物安定性を改善するのに役立つ。凍結乾燥保護剤の非限定的な例としては、スクロースまたはトレハロースなどの糖、グルタミン酸一ナトリウム、非結晶グリシンまたはヒスチジンなどのアミノ酸;ベタインなどのメチルアミン;硫酸マグネシウムなどのリオトロピック塩;例えば、グリセリン、エリスリトール、グリセロール、アラビトール、キシリトール、ソルビトール、およびマンニトールなどの三価以上の糖アルコールなどのポリオール;プロピレングリコール;ポリエチレングリコール;プルロニクス(pluronics);およびそれらの組み合わせが挙げられる。医薬組成物に添加される凍結乾燥保護剤の量は、一般に、医薬組成物が凍結乾燥されるときに許容できない量の分解をもたらさない量である。
【0045】
いくつかの実施形態では、増量剤が医薬組成物に含まれる。本明細書で使用される「増量剤」という用語は、医薬品と直接相互作用することなく、凍結乾燥製品の構造を提供する薬剤を含む。薬学的に洗練されたケーキを提供することに加えて、増量剤はまた、崩壊温度の変更、凍結融解保護の提供、および長期保管にわたる安定性の向上に関して有用な品質を付与し得る。増量剤の非限定的な例としては、マンニトール、グリシン、ラクトースおよびスクロースが挙げられる。増量剤は、結晶性(例えばグリシン、マンニトールもしくは塩化ナトリウム)または非晶質(例えばデキストラン、ヒドロキシエチルデンプン)であってもよく、一般に0.5%~10%の量で製剤に使用される。
【0046】
他の薬学的に許容され得る担体、賦形剤、または安定化剤、例えば、Remington’s Pharmaceutical Sciences 16th edition,Osol,A.Ed.(1980)またはRemington:The Science and Practice of Pharmacy 22nd edition,Pharmaceutical press(2012),ISBN-13:9780857110626に記載されているものはまた、医薬組成物の所望の特徴に悪影響を及ぼさないという条件で、本明細書に記載の医薬組成物に含まれてもよい。
【0047】
固体医薬組成物の場合、例えば、医薬グレードのマンニトール、ラクトース、デンプン、ステアリン酸マグネシウム、サッカリンナトリウム、タルカム、セルロース、グルコース、スクロース、炭酸マグネシウムなどを含む従来の非毒性固体担体を使用することができる。注射用溶液の場合、医薬組成物は、抗凍結剤、凍結乾燥保護剤、増量剤、抗酸化剤、安定化剤および薬学的に許容され得る担体をさらに含み得る。エアロゾル投与の場合、医薬組成物は、一般に、界面活性剤および推進剤と共に細かく分割された形態で供給される。界面活性剤はもちろん無毒でなければならず、一般に推進剤に可溶である。そのような薬剤の代表例は、6~22個の炭素原子を含有する脂肪酸、例えばカプロン酸、オクタン酸、ラウリン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、リノール酸、リノレン酸、オレステリン(olesteric)酸およびオレイン酸と、脂肪族多価アルコールまたはその環状無水物とのエステルまたは部分エステルである。混合エステル、例えば混合または天然グリセリドを用いることができる。所望に応じて、例えば鼻腔内送達用のレシチンと同様に、担体を含めることもできる。坐剤の場合、伝統的な結合剤および担体には、例えば、ポリアルカレングリコールまたはトリグリセリドが含まれ得る。
【0048】
好ましい実施形態では、本発明の組成物は、経口、舌下、頬側、鼻腔内、静脈内、筋肉内、腹腔内および/または吸入媒介投与のために調製される。
【0049】
機能性食品組成物または栄養補助食品を含む医薬組成物以外の組成物も本発明の一部であることに留意されたい。
【0050】
投与
医薬組成物または機能性食品組成物または栄養補助食品を含む本発明の組成物は、当業者に公知の任意の経路を使用して投与することができる。好ましい実施形態では、本発明の組成物は、経皮的に、舌下に、静脈内に、鼻腔内に、脳室内に、動脈内に、脳内に、筋肉内に、腹腔内に、経口、または吸入によって投与される。
【0051】
好ましい実施形態では、本発明の組成物は、経皮、舌下、静脈内、腹腔内、経口、または吸入によって投与される。組成物が吸入によって投与される場合、組成物はエアロゾル化され、例えば麻酔マスクを介して投与され得る。
【0052】
好ましい実施形態では、本発明の組成物は、経皮、舌下、静脈内、皮下、経口、または吸入によって投与される。好ましくは、組成物は経口投与または舌下投与される。
【0053】
好ましい実施形態では、組成物は、治療有効量の本発明の硫酸化C19アンドロゲン、好ましくはテストステロンサルフェート(TS)、エピテストステロンサルフェート(ES)またはアンドロステロンサルフェート(AS)を含む。「治療有効量」という用語は、治療効果を有し、タンパク質凝集性疾患を処置および/または予防することができる組成物中の本発明の硫酸化C19アンドロゲン、好ましくはテストステロンサルフェート(TS)、エピテストステロンサルフェート(ES)またはアンドロステロンサルフェート(AS)の量を指す。
【0054】
好ましい実施形態では、組成物は、タンパク質凝集性疾患を処置および/または予防するために一般的に使用される任意の他の処置または療法との併用療法で使用される。好ましい実施形態では、組成物は、2-(ヒドロキシフェニル)インドールサルフェート、5-アンドロステン-3β、DU-14、17β-ジオール-3-サルフェート、E1-MTP、EMATE、COUMATE、STX64、KW-2581、STX213、モルホリン、サイレンシングRNAおよびSTS酵素に対する特異的抗体からなるリストから選択されるスルファターゼ阻害剤;または式(I)のスルファターゼ阻害剤との併用療法で使用される:
【化8】
(式中、
(a)R~Rは、独立して、水素、ハロゲン(フッ素、塩素、臭素、ヨウ素またはアスタチン)、ヒドロキシル、スルファメート(OSONH)、アルキルおよびそれらの塩から選択され、
(b)R~Rのうちの少なくとも1つはスルファメート基であり、
~Rのうちの2つ以上が互いに連結して付加環状構造を形成する)。
【0055】
好ましい実施形態では、スルファターゼ阻害剤はSTX64(すなわち、国際公開第2019243453号に記載されている式(II)の化合物)である。
【0056】
本発明の組成物は、1回または複数回投与され得る。当業者は、患者にとって最も効果的な投薬計画を確認することができるであろう。例えば、最も効果的な投薬計画は、患者が組成物を1日2回、1日1回、3日に1回、週に1回、月に1回、3ヶ月に1回、6ヶ月に1回または1年に1回投与されるものであり得る。
【0057】
以下の実施例は、本発明を例示するにすぎず、本発明を限定するものではない。
【実施例
【0058】
寿命の調節因子としてのsul-2の同定
加齢の遺伝的制御を司る新しい因子を解明することは、この複雑な生物学的プロセスの理解を深め、ヒトの健康寿命を改善するために重要である。この目的のために、本発明者らは、カエノラブディティス・エレガンス(Caenorhabditis elegans)耐熱性変異体を単離し、C.エレガンス(C.elegans)スルファターゼファミリー8の3つのメンバーのうちの1つをコードするsul-2遺伝子の対立遺伝子pv17を同定した。
【0059】
sul-2の単離された(pv17)対立遺伝子またはヌル対立遺伝子(gk187)のいずれかを有するワームは、野生型よりも長く生存したが、gk187対立遺伝子は、早期死亡率を有する亜集団を有する二峰性曲線を示した(図1a~b、および図5a)。加齢中のポンピング頻度および運動性は、pv17対立遺伝子では全体的に野生型と同様または野生型よりも遅く低下し、より健康的な寿命を示唆した(図5d~図5e)。他の2つのスルファターゼ遺伝子、sul-1およびsul-3の欠失は寿命を増加させず、スルファターゼsul-2が寿命の調節において主要な役割を有することを示した(図5f)。sul-2における突然変異はまた、インスリン/インスリン様成長因子(IGF)受容体daf-2(図5g~i)における変異体の発生表現型を増強し、これを遺伝子マッピングおよび同定に使用した。pv17対立遺伝子は、機能表現型の減少をもたらす単一アミノ酸置換(G46D)を導入する。キュレート配列は、公開されたものとはわずかに異なる(図6)。
【0060】
sul-2はステロイドホルモンのスルファターゼをコードする
スルファターゼは、さまざまな生物学的プロセスに関与し、広範囲の基質を有する大きなタンパク質ファミリーである。スルファターゼ系統樹におけるキュレートされたsul-2の配置は不確かではあるが、哺乳動物スルファターゼと比較した場合、おそらく共通の祖先遺伝子に由来するアリールスルファターゼH型、F型、E型、D型およびステロイドスルファターゼC型(図1c)により近いsul-2クラスターを有する。sul-1およびsul-3はスルファターゼの異なるファミリーに属する(図1c)。本発明者らは、sul-2が硫酸化ステロイドホルモンを修飾することによってその活性を発揮し得ると仮定した。ステロイドホルモンスルファターゼは、数あるプロセスの中でも、ホルモン依存性癌における増殖の刺激に関与する保存されたタンパク質である。ホルモン依存性癌を有する患者を処置するために使用されているSTX6410など、このタイプの酵素の特異的阻害剤が生成されている。本発明者らは、野生型動物をSTX64で処置し、寿命の増加を観察した(図1dおよび図7a~図7c)。STX64処置はまた、他のsul-2変異体表現型を表現型模写する(図7d)。STX64は、SUL-2欠失変異体の寿命をさらに増加させず、STX64がSUL-2のスルファターゼ活性を阻害することによって寿命を増加させることを示唆している(図1d)。
【0061】
本発明者らは、sul-2変異体において高分解能HPLC-TOF-MSによって硫酸化ステロイドホルモンレベルを測定し、野生型ワームと比較して、この株においてより高い割合の硫酸化ホルモンを見出した(図1e)。これらのデータはすべて、SUL-2がステロイドホルモンスルファターゼとして作用することができ、1つまたはいくつかのステロイドホルモンの硫酸化状態の変化を通じて寿命を調節することを示唆している。sul-2の増加した寿命は、生殖腺の寿命を媒介する遺伝子に依存する。sul-2が既知の寿命経路で作用するかどうかを調べるために、本発明者らは、寿命に影響を及ぼす既知の対立遺伝子との遺伝的相互作用研究を行った。IGF受容体daf-2の突然変異は、転写因子DAF-16/FOXO12を介して寿命を増加させる。sul-2突然変異は、機能型変異体(図2a、図8a~図8b)のdaf-2減少の寿命をさらに延ばし、sul-2が異なる経路で作用して寿命を調節することを示唆している。しかしながら、sul-2変異体の増加した寿命は、主にDAF-16機能喪失によって抑制される(図2bおよび図8c~図8d)。生殖細胞系列の欠如によって付与される寿命はまた、主に腸細胞において核に移行するDAF-1612,13を必要とする。しかしながら、インスリンシグナル伝達変異体では、DAF-16はほとんどの細胞の核に局在する。sul-2変異体では、DAF-16は主に腸核(図9a~b)に局在し、生殖細胞系列媒介性寿命におけるsul-2の役割を示唆している。腸管アンキリンリピートタンパク質KRI-1/KRIT-1および転写伸長因子TCER-1/TCERG1などの生殖細胞系列媒介性寿命のための他の必須因子もまた、sul-2変異体の完全に増加した寿命に必要であるが、核ホルモン受容体NHR-80では軽度の効果が観察され、生殖細胞系列媒介性寿命にも必要なNHR-49では効果は観察されなかった(図2c~fおよび図8e~g)。さらに、sul-2の欠失は、生殖細胞系列の少ない突然変異体glp-1またはmes-1の寿命18の寿命にほとんど影響を及ぼさない(図2g~h)。しかしながら、本発明者らは、glp-1バックグラウンド(図8h)における機能対立遺伝子pv17の減少における相加効果を観察し、これは変異タンパク質の何らかの追加の効果を示唆し得る。
【0062】
これらのデータはすべて、sul-2が生殖腺からのシグナル伝達を媒介して寿命を調節することを示唆している。興味深いことに、sul-2突然変異は、生殖力、生殖年齢または生殖腺形態に影響を及ぼさない(図2i~jおよび図9c~e)。まとめると、本発明者らの知見は、sul-2が、生殖腺機能に影響を及ぼすことなく、寿命を生殖状態に整えるために寿命を調節するシグナルに影響を及ぼすことを示唆している。生殖細胞系列の除去と同様に、本発明者らはまた、sul-2変異体が食餌制限において寿命をさらに延ばすことを観察し、これは、寿命に影響を及ぼすこの介入においてsul-2が関与していないことが示唆されている(図2k)。生殖細胞系列の少ない動物では、ダファクロン酸(DA)と呼ばれる胆汁酸様ステロイドによる核内受容体DAF-12の活性化が寿命の増加を引き起こす20。本発明者らは、daf-12がsul-2変異体の寿命増加にも必要であることを観察し(図2lおよび図8i)、これは、sul-2不活性化が硫酸化ステロイドホルモンプールの変化を引き起こし、生殖腺枯渇動物の寿命シグナルを模倣するDAF-12の上流のシグナルを生成することを示している。DAF-36は、Δ7-DA21,22の生合成経路の第一段階でコレステロールを7-デヒドロコレステロールに変換する。したがって、DAF-36は、生殖細胞系列の少ない動物の寿命を延ばすためにも必要である23。同様に、DAF-36は、硫酸化ステロイドホルモンによって生成されたシグナルをDAの生合成の上流または並列に置くステロイドスルファターゼ阻害剤STX64(図2m)によって与えられる寿命に必要である。
【0063】
sul-2は感覚神経細胞で発現される
本発明者らは、染色体外アレイおよび単一コピー挿入遺伝子導入株からのsul-2発現の解剖学的位置を研究した。本発明者らは、主にアンフィドADFおよびASE、ならびにファスミドPHAおよびPHBにおいて、いくつかの感覚神経細胞においてのみsul-2が発現されることを見出した。遺伝子導入株のいずれにおいても生殖細胞系列における検出可能な発現はない(図2nおよび図10、11a~b)。ASE神経細胞は、とりわけ、Na+およびCl-の誘引応答を担う。臭気感知の欠陥は寿命に影響を及ぼす。したがって、本発明者らは、Cl-またはNa+に応答するsul-2変異体の能力を試験し、野生型動物と比較して差がないことを見出した(図11c~d)。さらに、sul-2突然変異は、感覚繊毛形成を欠損した長寿命変異体であるdaf-10(m79)の寿命を増加させる25(図11e)。これらの結果は、sul-2変異体で観察された寿命表現型が、感覚神経の機能障害によるものではないことを示している。sul-2の減少が、C.エレガンス(C.elegans)における加齢に伴う疾患を改善する。加齢は、パーキンソン病、ハンチントン病、またはアルツハイマー病のような神経変性障害の発症の主な危険因子であると考えられている。これらの障害は、細胞機能を損なうタンパク質凝集をもたらし、最終的に細胞死を引き起こす、プロテアシスの進行性低下によって引き起こされる。生殖細胞系列欠損C.エレガンス(C.elegans)は、異所性発現されたヒトβ-アミロイド(βA)のタンパク質毒性に由来する症候を遅延させる。本発明者らは、sul-2突然変異またはSTX64処置が神経変性疾患のC.エレガンス(C.elegans)モデルの症候を改善するかどうかを試験した。筋細胞におけるヒトα-シヌクレイン発現が加齢性麻痺、sul-2突然変異またはSTX64による処置を引き起こすC.エレガンス(C.elegans)パーキンソン病モデルでは、運動性が有意に改善された(図3a~b、図12a~c)。
【0064】
SUL-2の機能喪失はα-シヌクレイン凝集体の数を減少させ(図12d~e)、ステロイドスルファターゼ活性が低下したワームにおけるタンパク質凝集体のより良好な取り扱いを示唆した。低下したsul-2活性の神経保護効果をさらにアッセイするために、本発明者らは、ドーパミン作動性神経細胞においてα-シヌクレインを発現する株を試験した。このモデルでは、GFP標識ドーパミン作動性神経細胞は、α-シヌクレイン毒性のために死滅する。一貫して、sul-2変異体は、対照ウォームと比較して神経細胞生存率の増加を示し、ステロイド-ホルモンスルファターゼ活性の減少の神経保護作用を示した(図3c~d)。成体ワームにおいて凝集する構築物であるYFPに融合したポリグルタミン反復を発現するハンチントン神経変性モデルにおいて、本発明者らは、sul-2突然変異およびSTX64による処置の両方が凝集体の数を減少させることを見出した(図3e~f)。本発明者らはまた、不動性状態が筋肉細胞におけるβAタンパク質の発現によって引き起こされる、ワームにおけるアルツハイマー病(AD)の2つの異なる株を試験した。一貫して、sul-2突然変異およびSTX64処置は麻痺を遅延させた(図3g~hおよび図12fg)。これらのすべてのデータは、sul-2の阻害が、老化に関連するタンパク質毒性から線形動物を保護することを示している。
【0065】
sul-2の活性の低下は哺乳動物モデルにおいてアルツハイマーを改善する
STX64がC.エレガンス(C.elegans)モデルにおいて神経変性を改善したので、本発明者らは、急性AD哺乳動物モデルである海馬内βAオリゴマー注入によって誘発される認知変化に対するこの薬物の効果を試験した(図3i)。以前に、ステロイドホルモンスルファターゼの阻害剤であるDU-14の局所投与が、哺乳動物モデルにおけるβAオリゴマーの海馬内投与によって引き起こされる記憶喪失を軽減し得ることが報告されている。本発明者らは、局所STX64処置および全身STX64処置の両方が、受動的回避試験によって測定される、βAオリゴマーの海馬内投与によって引き起こされる認知欠損を回復させることを観察した(図3j)。慢性ADマウスモデルにおけるアミロイド病理に対するSTX64経口処置の効果を評価するために、本発明者らは、>15月齢のAPP-PS1マウス(図4k)の新皮質(大脳皮質および海馬)におけるアミロイド沈着に対する3~4週間のSTX64経口処置の効果を評価した。APP218PS1モデルの新皮質におけるアミロイド沈着の後期段階に対応するこの年齢では、βAプラーク密度およびサイズの分析により、STX64で処置したマウスにおいて、海馬におけるプラークサイズを除いて、有意な減少が明らかにされた。さらに、βA免疫反応性領域は、両方の組織で減少する(図4k~n)。興味深いことに、本発明者らは、STX64で処置された高齢(>15月齢)APP-PS1マウスにおけるβA沈着を、未処置APP-PS1マウスにおけるアミロイド沈着の正常な時間経過と比較した場合、STX64が、10~12月齢のAPP-PS1マウスで観察されたβA沈着と比較して、15月齢を超えるAPP-PS1マウスにおけるβA沈着を減少させることを観察した(図4o)。これらの結果はすべて、APP-PS1マウスにおけるSTX64処置がβA沈着を減少させることを示している。本発明者らは、この組織学的改善が認知行動障害の改善と相関するかどうかを考えた。そのために、本発明者らは、vehicleまたはSTX64で3~4週間処置した15月齢を超えるAPP-PS1マウスにおける認知能力を比較した。vehicle処置APP-PS1マウスは受動的回避試験(図4p)において欠損を示したが、STX64で処置したマウスは認知欠損を完全に回復させ、<15月齢の野生型マウスと同様のレベルに達した。これらの結果はすべて、STX64によって誘発されるβA代謝の変化が急性および慢性ADマウスモデルにおいてβA蓄積によって誘発される認知行動欠損を減少させることを指摘しており、神経変性疾患に対する薬理学的療法としてのSTX64の可能性を示唆している。
【0066】
硫酸化C19アンドロゲンホルモンは、sul-2活性の減少の有益な効果を再現する
哺乳動物では、硫酸化ホルモンは主にリザーバーとして機能し、ステロイドスルファターゼ6によって活性化される不活性形態と長い間考えられてきたが、生殖系および神経系における硫酸化ホルモンの直接作用が観察されている。この最後の組織では、これらのホルモンは神経ステロイドと呼ばれ、その主な機能は神経伝達の調節である。sul-2阻害の有益な効果が非硫酸化ホルモンの減少または硫酸化ホルモンの増加に起因するかどうかを分類するために、本発明者らは、変異体に高度に提示される市販の硫酸化ステロイドホルモンを試験した(表1)。本発明者らは、C19アンドロゲンであるデヒドロエピアンドロステロンサルフェート(DHEAS)、テストステロンサルフェート(TS)およびエピテストステロンサルフェート(ES)が、C.エレガンス(C.elegans)のパーキンソンモデルにおいて運動性を改善することを観察し、ESについてより良好な結果が得られた(図4a)。同様の結果が、TSおよびESを用いたアルツハイマーモデルにおいて得られるが、DHEASでは得られない(図4bおよび図13a)。非硫酸化DHEAまたは非硫酸化テストステロンは効果を示さず、ステロイドホルモンのC21群に属するプレグネノロンサルフェートも効果を示さなかった(図4c~d)。これらの結果は、少なくともいくつかの硫酸化C19アンドロゲンがタンパク質凝集性疾患に対する保護効果に関与していることを示し、sul-2阻害の有益な効果がこのタイプのホルモンのレベルの増加に起因することを強く示唆している。これらの結果と一致して、抗アンドロゲン性化合物であるアビラテロン(Abi)36による処置は、野生型動物に影響を及ぼさなかったが、sul-2突然変異の有益な効果を抑制した(図4e)。
【0067】
次いで、本発明者らは、それらのホルモンが、sul-2変異体で観察される他の表現型にも関与するかどうかを試験した。それらの硫酸化ホルモンのいずれかによる処置は、sul-2またはSTX64処置動物で観察されるように、daf-2(e1370)バックグラウンドでL1停止の増加を生じさせた(図13b)。興味深いことに、TSまたはDHEASではなくESでの処置は、野生型バックグラウンドでの寿命を増加させ、sul-2変異体バックグラウンドでの寿命をさらに増加させず(図4f~図4gおよび図13c~図13d)、両方の介入が同じ分子メカニズムを共有することを示した。したがって、ESの添加は、sul-2阻害について記載されたすべての表現型を再現し、sul-2突然変異の原因となる可能性がESに関連するC19アンドロゲン硫酸化ホルモンの増加に起因することを強く示唆した。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12
図13
図14
図15
【配列表】
2023546514000001.app
【国際調査報告】