(57)【要約】  本件発明は、アロディニア、痛覚過敏、自発痛、及び幻肢痛の処置のためのメテオリン(Meteorin)の使用に関する。好ましい態様においては、処置される障害は、アロディニア及び痛覚過敏であり、より好ましくは、温熱及び接触性アロディニアなどのアロディニアである。【選択図】図1【特許請求の範囲】
【請求項１】
以下の群から選択されるアミノ酸配列を含む、アロディニア、痛覚過敏、自発痛及び/又は幻肢痛を処置する方法に使用するための単離されたポリペプチド:
i. 配列番号3のアミノ酸配列;
ii. 配列番号3のアミノ酸配列の生物学的に活性な配列バリアント、ここで、当該バリアントは配列番号3と少なくとも70％の配列同一性を有する;及び
iii. i)又はii)の少なくとも50個の近接するアミノ酸からなる生物学的に活性な断片、ここで、当該断片は配列番号3に対して少なくとも70％同一である。
【請求項２】
当該ポリペプチドが、配列番号3の配列を有するタンパク質に対して少なくとも70％、より好ましくは少なくとも75％、より好ましくは少なくとも80％、より好ましくは少なくとも85％、より好ましくは90％、より好ましくは95％、より好ましくは98％の配列同一性を有する、請求項1に記載のポリペプチド。
【請求項３】
当該神経栄養性ポリペプチドが配列番号11のコンセンサス配列を含む、請求項1又は2のいずれかに記載のポリペプチド。
【請求項４】
当該神経栄養性ポリペプチドが配列番号3のアミノ酸配列に関して7、28、59、95、148、151、161、219、243、及び265の位置にシステイン残基を有する、請求項1〜3のいずれか1項に記載のポリペプチド。
【請求項５】
本明細書に記載されるバリアントポリペプチドであり、任意のアミノ酸置換が保存的置換である、請求項1〜4のいずれか1項に記載のポリペプチド。
【請求項６】
少なくとも一つの分子内システインブリッジを形成することができる、請求項1〜5のいずれか1項に記載のポリペプチド。
【請求項７】
当該処置が、少なくとも一部の処置を受けた被験対象において、実質的に完全なアロディニア、痛覚過敏、自発痛又は幻肢痛の回復を生じる、請求項1〜6のいずれか1項に記載のポリペプチド。
【請求項８】
当該処置は、少なくとも一部の処置を受けた被験対象において疾患改変を生じる、請求項1〜7のいずれか1項に記載のポリペプチド。
【請求項９】
アロディニア及び/又は痛覚過敏を処置する方法に使用するための、請求項1〜8のいずれか1項に記載のポリペプチド。
【請求項１０】
当該アロディニアが温熱アロディニアである、請求項1〜9のいずれか1項に記載のポリペプチド。
【請求項１１】
当該アロディニアが低温アロディニアである、請求項1〜10のいずれか1項に記載のポリペプチド。
【請求項１２】
当該アロディニアが熱アロディニアである、請求項1〜11のいずれか1項に記載のポリペプチド。
【請求項１３】
当該アロディニアが機械的アロディニアである、請求項1〜12のいずれか1項に記載のポリペプチド。
【請求項１４】
当該処置が自発痛のためのものである、請求項1〜13のいずれか1項に記載のポリペプチド。
【請求項１５】
当該処置が痛覚過敏のためのものである、請求項1〜14のいずれか1項に記載のポリペプチド。
【請求項１６】
当該痛覚過敏が温熱性痛覚過敏である、請求項1〜15のいずれか1項に記載のポリペプチド。
【請求項１７】
当該痛覚過敏が低温痛覚過敏である、請求項1〜16のいずれか1項に記載のポリペプチド。
【請求項１８】
当該痛覚過敏が熱痛覚過敏である、請求項1〜17のいずれか1項に記載のポリペプチド。
【請求項１９】
当該痛覚過敏が機械的痛覚過敏である、請求項1〜18のいずれか1項に記載のポリペプチド。
【請求項２０】
当該処置すべき被験対象が体重減少を経験しない、請求項1〜19のいずれか1項に記載のポリペプチド。
【請求項２１】
当該処置すべき被験対象が哺乳動物、好ましくは霊長類、より好ましくはヒトである、請求項1〜20のいずれか1項に記載のポリペプチド。
【請求項２２】
全身投与によって投与される、請求項1〜21のいずれか1項に記載のポリペプチド。
【請求項２３】
当該処置が非経口的注射、好ましくは皮下注射、又は髄腔内注射によって投与されるものである、請求項1〜22のいずれか1項に記載のポリペプチド。
【請求項２４】
当該処置が、1μg/kg体重〜10,000μg/kg体重、例えば1μg/kg体重〜7,500μg/kg体重、例えば1μg/kg体重〜5,000μg/kg体重、例えば1μg/kg体重〜2,000μg/kg体重、例えば1μg/kg体重〜1,000μg/kg体重、例えば1μg/kg体重〜700μg/kg体重、例えば5μg/kg体重〜500μg/kg体重、例えば10μg/kg体重〜100μg/kg体重の投与量で投与されるものである、請求項1〜23のいずれか1項に記載のポリペプチド。
【請求項２５】
当該投与が毎日反復される、請求項1〜24のいずれか1項に記載のポリペプチド。
【請求項２６】
当該投与が毎週少なくとも1〜3回、例えば毎週2〜5回、例えば毎週3〜6回反復される、請求項1〜25のいずれか1項に記載のポリペプチド。
【請求項２７】
請求項1〜26のいずれか1項に記載されたポリペプチドをコードする核酸配列を含む、アロディニア、痛覚過敏、自発痛及び/又は幻肢痛を処置する方法に使用するための単離された核酸分子。
【請求項２８】
当該核酸分子がアロディニア及び/又は痛覚過敏を処置する方法に使用するためのものである、請求項27に記載の核酸分子。
【請求項２９】
請求項1〜26のいずれか1項に記載のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含む、アロディニア、痛覚過敏、自発痛及び/又は幻肢痛を処置する方法に使用するためのベクター。
【請求項３０】
当該核酸分子に動作可能に連結されたプロモーターを更に含む、請求項29に記載のベクター。
【請求項３１】
当該ベクターがアルファウイルス、アデノウイルス、アデノ随伴ウイルス、バキュロウイルス、単純ヘルペスウイルス、コロナウイルス、ウシパピローマウイルス、及びMo-MLVからなる群から選択され、好ましくはアデノ随伴ウイルスである、請求項29又は30に記載のベクター。
【請求項３２】
当該ベクターがアロディニア及び/又は痛覚過敏を処置する方法に使用するためのものである、請求項29〜31のいずれか1項に記載のベクター。
【請求項３３】
請求項29〜32のいずれか1項に記載のベクターで形質転換又は形質導入された、アロディニア、痛覚過敏及び/又は自発痛を処置する方法に使用するための単離された株化細胞。
【請求項３４】
当該細胞がヒト細胞である、請求項33に記載の株化細胞。
【請求項３５】
当該株化細胞が、不死化網膜色素上皮細胞、不死化ヒト線維芽細胞、不死化ヒトアストロサイト、ヒト神経幹細胞又は前駆体細胞、ヒトグリア幹細胞又は前駆体細胞、及び胎生幹細胞などの幹細胞からなる群から選択される、請求項34に記載の株化細胞。
【請求項３６】
当該株化細胞がARPE-19細胞である、請求項34に記載の株化細胞。
【請求項３７】
当該株化細胞が、アロディニア及び/又は痛覚過敏を処置する方法に使用するためのものである、請求項33〜36のいずれか1項に記載の株化細胞。
【請求項３８】
分泌された生物学的に活性なメテオリンを被験対象に送達することによってアロディニア、痛覚過敏、自発痛及び/又は幻肢痛を処置する方法に使用するための、以下を含む埋め込み型生体適合性カプセル:
i. 生体適合性の外膜及び内核、
ii. 前記内核は請求項33〜37のいずれか1項に記載の細胞を含む。
【請求項３９】
当該生体適合性膜が、当該化合物の通過を許容する半透性外膜である、請求項38に記載のカプセル。
【請求項４０】
当該内核がマトリックスを含む、請求項38又は39に記載のカプセル。
【請求項４１】
カプセル体積が少なくとも1μL、例えば1〜10μLのマクロカプセルである、請求項38〜40のいずれか1項に記載のカプセル。
【請求項４２】
カプセル体積のμLあたり10,000〜250,000 細胞、より好ましくはμLあたり50,000〜200,000 細胞、より好ましくはμLあたり100,000〜200,000 細胞、より好ましくはμLあたり15,000〜50,000 細胞、より好ましくはμLあたり20,000〜30,000 細胞を含む、請求項38〜41のいずれか1項に記載のカプセル。
【請求項４３】
当該カプセルが、アロディニア及び/又は痛覚過敏を処置する方法に使用するためのものである、請求項38〜42のいずれか1項に記載のカプセル。
【請求項４４】
必要とする被験対象に対して治療的に有効な量の請求項1〜26のいずれか1項に記載の単離されたポリペプチドを投与する工程を含む、被験対象におけるアロディニア、痛覚過敏、自発痛及び/又は幻肢痛を処置するための方法。
【請求項４５】
当該処置が、アロディニア及び/又は痛覚過敏のためのものである、請求項44に記載の方法。
【請求項４６】
当該処置が、自発痛のためのものである、請求項44に記載の方法。
【請求項４７】
当該処置が、痛覚過敏のためのものである、請求項44に記載の方法。
【請求項４８】
当該痛覚過敏が、温熱性痛覚過敏である、請求項47に記載の方法。
【請求項４９】
当該痛覚過敏が、低温痛覚過敏である、請求項47に記載の方法。
【請求項５０】
当該痛覚過敏が、熱痛覚過敏である、請求項47に記載の方法。
【請求項５１】
当該痛覚過敏が、機械的痛覚過敏である、請求項47に記載の方法。
【請求項５２】
当該処置すべき被験対象が、体重減少を経験しない、請求項44に記載の方法。
【請求項５３】
当該処置すべき被験対象が、哺乳動物、好ましくは霊長類、より好ましくはヒトである、請求項44に記載の方法。
【請求項５４】
当該処置が、全身投与によって投与されるものである、請求項44に記載の方法。
【請求項５５】
当該処置が、非経口的注射、好ましくは皮下注射、又は髄腔内注射によって投与されるものである、請求項44に記載の方法。
【請求項５６】
当該処置が、1μg/kg体重〜10,000μg/kg体重、例えば1μg/kg体重〜7,500μg/kg体重、例えば1μg/kg体重〜5,000μg/kg体重、例えば1μg/kg体重〜2,000μg/kg体重、例えば1μg/kg体重〜1,000μg/kg体重、例えば1μg/kg体重〜700μg/kg体重、例えば5μg/kg体重〜500μg/kg体重、例えば10μg/kg体重〜100μg/kg体重の投与量で投与されるものである、請求項44に記載の方法。
【請求項５７】
当該投与が、毎日反復される、請求項44に記載の方法。
【請求項５８】
当該投与が、毎週少なくとも1〜3回、例えば毎週2〜5回、例えば毎週3〜6回反復される、請求項44に記載の方法。
【請求項５９】
当該処置が、少なくとも一部の処置を受けた被験対象において、実質的に完全なアロディニア、痛覚過敏、自発痛又は幻肢痛の回復を生じる、請求項44に記載の方法。
【請求項６０】
当該処置が、少なくとも一部の処置を受けた被験対象において疾患改変を生じる、請求項44に記載の方法。
【請求項６１】
以下の工程を含む、必要とするヒト被験対象において神経障害性疼痛を処置する方法、に使用するための神経栄養性メテオリンポリペプチド: 治療的に有効な量の神経栄養性ポリペプチドを当該被験対象に投与する工程、ここで、当該ポリペプチドは配列番号3のアミノ酸配列と少なくとも70％の同一性を有するアミノ酸配列であり、当該投与は週三回又はより頻度が低い。
【請求項６２】
当該投与は毎週の又はより低い頻度の投与である、請求項61に記載のポリペプチド。
【請求項６３】
当該投与は隔週の又はより頻度が低い投与である、請求項61に記載のポリペプチド。
【請求項６４】
前記処置の治療効果は、ポリペプチド投与の間の期間全体にわたって、神経障害性疼痛の少なくとも一つの症状を寛解させる、請求項61に記載のポリペプチド。
【請求項６５】
当該症状が、アロディニア、痛覚過敏、自発痛、幻肢痛、燃焼、刺痛、電気、ピン及び針の感覚、錯感覚、異常感覚、硬直、四肢の痺れ、体捻挫感、及びヒペルパチーからなる群から選択される、請求項64に記載のポリペプチド。
【請求項６６】
前記処置によって、ポリペプチド投与の間の期間全体にわたって、前記被験対象の血清中の前記ポリペプチドは測定可能なレベルに維持されない、請求項61に記載のポリペプチド。
【請求項６７】
前記被験対象の血清中の前記ポリペプチドのレベルは、ポリペプチド投与の間で、10 ng/mLより低い、請求項66に記載のポリペプチド。
【請求項６８】
以下の工程を含む、必要とするヒト被験対象において神経障害性疼痛を処置する方法、に使用するための神経栄養性メテオリンポリペプチド: 治療的に有効な量の神経栄養性ポリペプチドを当該被験対象に投与する工程、ここで、当該ポリペプチドは配列番号3のアミノ酸配列と少なくとも70％の同一性を有するアミノ酸配列であり、ここで、前記処置によって、ポリペプチド投与の間隔全体にわたって、前記被験対象の血清中の前記ポリペプチドは測定可能なレベルに維持されない。
【請求項６９】
前記被験対象の血清中の前記ポリペプチドのレベルは、ポリペプチド投与の間で、10 ng/mLより低い、請求項68に記載のポリペプチド。
【請求項７０】
当該ポリペプチドが、配列番号3の配列を有するタンパク質に対して少なくとも75％、より好ましくは少なくとも80％、より好ましくは少なくとも85％、より好ましくは90％、より好ましくは95％、より好ましくは98％の配列同一性を有する、請求項61〜69のいずれか1項に記載のポリペプチド。
【請求項７１】
当該神経栄養性ポリペプチドが配列番号11のコンセンサス配列を含む、請求項61〜70のいずれか1項に記載のポリペプチド。
【請求項７２】
当該神経栄養性ポリペプチドが配列番号3のアミノ酸配列に関して7、28、59、95、148、151、161、219、243、及び265の位置にシステイン残基を有する、請求項61〜70のいずれか1項に記載のポリペプチド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本件出願で引用される全ての特許及び非特許参考文献は、そのすべてが参照によって当該明細書に取り込まれる。本件出願は、2010年10月7日に提出されたUS 61/390,791の優先権を主張し、その内容が参照によって取り込まれる。
【０００２】
本件発明は、アロディニア、痛覚過敏、自発痛、及び幻肢痛の処置のためのメテオリン(Meteorin)の使用に関する。好ましい態様においては、処置される障害は、アロディニア及び痛覚過敏であり、より好ましくは、温熱及び接触性アロディニアなどのアロディニアである。他の好ましい態様においては、障害は温熱性痛覚過敏である。
【背景技術】
【０００３】
非ステロイド性抗炎症薬(NSAIDs)、オピオイド、抗痙攣薬、抗不整脈薬、三環系抗うつ薬、及び外用薬などの多数の療法がアロディニア、痛覚過敏、自発痛、及び幻肢痛の処置のために探求されてきており、その成功の度合いも様々である。代替的なアプローチとしては、麻酔性の遮断、ステロイドの硬膜外投与、及び神経外科的破壊などがある。しかしながら、現在の療法の全ては、ほとんどの患者において中程度の有効性を有するのみであり、治療的というよりはむしろ対症療法的であり、また、その副作用が著しい制限となる。
【０００４】
従って、アロディニア、痛覚過敏、自発痛、及び幻肢痛を効率的に処置する療法、好ましくは、患者の一般的健康に影響しない程度の軽微な副作用しかない療法に対する、未だ対処されていない高いニーズが存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】WO 2005/095450
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Jorgensen et al., Characterization of meteorin ― An evolutionary conserved neurotrophic factor, J mol Neurosci 2009 Sep; 39 (1-2): 104-116
【非特許文献２】Nishino et al., "Meteorin: a secreted protein that regulates glial cell differentitaion and promotes axonal extension", EMBO J., 23(9):1998-2008 (2004)
【発明の概要】
【０００７】
本件発明は、アロディニア、痛覚過敏、自発痛、及び幻肢痛の処置のための方法を提供する。当該方法は、メテオリンタンパク質、メテオリンをコードするヌクレオチド配列、メテオリンをコードするヌクレオチド配列を含む発現ベクター、メテオリンをコードする発現ベクターで形質転換又は遺伝子導入された株化細胞、又は分泌されたメテオリンを送達する生体適合性カプセルを使用する。
【０００８】
従って、第一の側面において、本件発明は、アロディニア、痛覚過敏、自発痛及び/又は幻肢痛を処置する方法に使用するための単離されたポリペプチドに関し、当該ポリペプチドは以下の群から選択されるアミノ酸配列を含む:
i. 配列番号3のアミノ酸配列;
ii. 配列番号3のアミノ酸配列の生物学的に活性な配列バリアント、ここで、当該バリアントは配列番号3と少なくとも70％の配列同一性を有する;及び
iii. i)又はii)の少なくとも50個の近接するアミノ酸からなる生物学的に活性な断片、ここで、当該断片は配列番号3に対して少なくとも70％同一である。
【０００９】
本件発明者らは、メテオリンが温熱性及び機械的アロディニア並びに自発痛の動物モデルにおいて(体重負荷欠陥)、アロディニアを軽減することができることを見出した。重要なことに、当該動物は実験期間にわたって体重減少や毒性の徴候を全く経験することは無く、また、有痛性の副作用も観察されなかった。幾つかの異なるアロディニア及び自発痛のモデルにおいて、全身性(皮下)投与及び局所性(髄腔内)投与の両方の場合において、独立に陽性の効果が観察された。
【００１０】
第二の側面において、本件発明は、アロディニア、痛覚過敏、自発痛及び/又は幻肢痛を処置する方法に使用するための単離された核酸分子に関し、当該核酸分子はポリペプチドをコードする核酸配列を含み、当該ポリペプチドは以下の群から選択されるアミノ酸配列を含む:
i. 配列番号3のアミノ酸配列;
ii. 配列番号3のアミノ酸配列の生物学的に活性な配列バリアント、ここで、当該バリアントは配列番号3と少なくとも70％の配列同一性を有する;及び
iii. i)又はii)の少なくとも50個の近接するアミノ酸からなる生物学的に活性な断片、ここで、当該断片は配列番号3に対して少なくとも70％同一である。
【００１１】
更なる側面において、本件発明は、アロディニア、痛覚過敏、自発痛及び/又は幻肢痛を処置する方法に使用するための本件発明の核酸分子を含む発現ベクターに関する。
【００１２】
更なる側面において、本件発明は、アロディニア、痛覚過敏、自発痛及び/又は幻肢痛を処置する方法に使用するための本件発明の発現ベクターを含む単離された宿主細胞に関する。特に、本件発明は、アロディニア、痛覚過敏、自発痛及び/又は幻肢痛を処置する方法に使用するための、裸細胞に基づく療法又は被包性細胞療法のいずれかの細胞に基づく療法に有用な宿主細胞に関する。
【００１３】
更なる側面において、本件発明は、分泌された生物学的に活性なメテオリンを被験対象に送達することによってアロディニア、痛覚過敏、自発痛及び/又は幻肢痛を処置する方法に使用するための、以下を含む埋め込み型生体適合性カプセルに関する:
i. 生体適合性の外膜及び内核、
ii. 前記内核は本件発明の細胞を含む、
iii. 前記細胞は本件発明のベクターを含む。
【００１４】
更なる側面において、本件発明は、以下を含む組成物であって:
i. 本件発明の単離されたポリペプチド;又は
ii. 本件発明の単離された核酸;又は
iii. 本件発明の発現ベクター;又は
iv. 本件発明の株化細胞;又は
v. 本件発明の埋め込み型生体適合性カプセル;
アロディニア、痛覚過敏、自発痛及び/又は幻肢痛を処置する方法に使用するための組成物に関する。
【００１５】
更なる側面において、本件発明は:
i. 本件発明の単離されたポリペプチド;
ii. 本件発明の単離された核酸;
iii. 本件発明の発現ベクター;
iv. 本件発明の株化細胞;及び
v. 本件発明の埋め込み型生体適合性カプセル;
のアロディニア、痛覚過敏、自発痛及び/又は幻肢痛を処置するための医薬の製造における使用に関する。
【００１６】
更なる側面において、本件発明は、被験対象におけるアロディニア、痛覚過敏、自発痛及び/又は幻肢痛を処置するための方法に関し、当該方法は必要とする被験対象に対して治療的に有効な量の本件発明の単離されたポリペプチドを投与する工程を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】坐骨神経損傷の後の、von Frey毛髪を用いた機械刺激に対する同側性後足回避閾値(ipsilateral hind paw withdrawal threshold)。メテオリン(Meteorin)処置が用量依存的に機械的アロディニアを軽減することに注意されたい。矢印は処置の時点を示す。データは平均±SEMで表し、スコアリングは盲検で行った(*p<0.05)。
【図２】坐骨神経損傷の後の、冷刺激に対する同側性後足反応。0は無反応を示し、1は正常ラットで見られる驚愕様反応に対応し、2及び3は軽度痛及び激痛の反応を示す。メテオリン処置が用量依存的に低温アロディニアを軽減することに注意されたい。矢印は処置の時点を示す。スコアリングは盲検で行った。データは平均±SEMで表す(* p<0.05)。
【図３】坐骨神経損傷ラットにおける体重変化 全ての動物は当該研究の間ずっと正常に体重が増加した。矢印は処置の時点を示す。スコアリングは盲検で行った。データは平均±SEMで表す(* p<0.05)。
【図４】慢性絞扼損傷(Chronic Constriction Injury, CCI)の後のラットにおける体重負荷欠陥。それぞれの後肢によって掛けられる下向きの力を測定するために、障害程度測定装置(incapacitance meter)を用いた。手術前は、全ての動物は両後肢に均等に体重を掛けていたので、欠陥は見られなかった。12日後、処置を開始する直前には、同側の肢と比較して約50g多くの体重が対側の肢に掛けられていた。メテオリン処置が体重負荷欠陥を軽減することに注意されたい。スコアリングは盲検で行った。データは平均±SEMで表す(* p<0.05)。
【図５】CCIラットにおける体重変化。全ての動物は当該研究の間ずっと正常に体重が増加した。矢印は処置の時点を示す。スコアリングは盲検で行った。データは平均±SEMで表す(* p<0.05)。
【図６】メテオリンのCLUSTAL W (1.82)多重配列アライメント。  図6a:ヒト(配列番号2)、ラット(配列番号9)、及びマウス(配列番号5)のメテオリン前駆体のアライメント。  図6b:ヒト(配列番号3)、ラット(配列番号10)、及びマウス(配列番号6)の成熟メテオリンのアライメント。  図6c:ヒト、マウス及びラットの配列において完全に保存されている残基から作成されたコンセンサス(consensus)配列(配列番号11)による、成熟メテオリン。Xは、DNAにコードされる任意の21種の自然起源のアミノ酸を表す。
【図７】CCIラットにおける機械的過敏症に対するメテオリンの効果。矢印は、0.1 mg/kg、0.5 mg/kg又は1.8 mg/kgの組換え型メテオリン、又は、ネガティブコントロールとしての溶媒を動物に全身性に注射した処置日を示す。ラットは、von Freyフィラメントを使用して、変化した痛覚について調べた。結果は平均±SEMで表す。*は溶媒で処置した動物と比較した有意差(p<0.05)を示す。
【図８】CCIラットにおける温熱過敏症に対するメテオリンの効果。矢印は、0.1 mg/kg、0.5 mg/kg又は1.8 mg/kgの組換え型メテオリン、又は、ネガティブコントロールとしての溶媒を動物に全身性に注射した処置日を示す。温熱回避潜時を評価するために、Hargreaves装置を使用した。結果を平均±SEMで表す。*は、1.8 mg/kgのメテオリンで処置した動物及び溶媒で処置した動物の間の有意差(p<0.05)を示す。#は、0.5 mg/kgのメテオリンで処置した動物及び溶媒で処置した動物の間の有意差(p<0.05)を示す。メテオリンが有意かつ用量依存的に温熱アロディニアを減少させたことに注意されたい。
【図９】CCIラットにおける差次的体重負荷に対するメテオリンの効果。矢印は、0.1 mg/kg、0.5 mg/kg又は1.8 mg/kgの組換え型メテオリン、又は、ネガティブコントロールとしての溶媒を動物に全身性に注射した処置日を示す。損傷した肢と損傷していない肢の間の差次的体重負荷は、障害程度測定装置を用いて測定した。これを百分率(％)の差で表す。データは平均±SEMで示す。*は、1.8 mg/kgのメテオリンで処置した動物及び溶媒で処置した動物の間の有意差(p<0.05)を示す。#は、0.5 mg/kgのメテオリンで処置した動物及び溶媒で処置した動物の間の有意差(p<0.05)を示す。$は、0.1 mg/kgのメテオリンで処置した動物及び溶媒で処置した動物の間の有意差(p<0.05)を示す。メテオリンが有意かつ用量依存的に体重負荷欠陥を減少させたことに注意されたい。
【図１０】CCI研究の間の動物体重。矢印は、0.1 mg/kg、0.5 mg/kg又は1.8 mg/kgの組換え型メテオリン、又は、ネガティブコントロールとしての溶媒を動物に全身性に注射した処置日を示す。溶媒の場合と比較して、メテオリンで処置した群において体重における変化はなかった。
【図１１】全身投与後のラット血清中のメテオリン。第39日(t=0)に、0.1 mg/kg、0.5 mg/kg又は1.8 mg/kgの組換え型メテオリンを動物に対して全身性に注射した。注射後2、6、24時間後に血清試料を収集し、メテオリンの濃度をELISAを用いて測定した。未処置コントロールラットの血清試料中でメテオリンは検出できなかった。
【図１２】虚血性坐骨神経損傷の後の、機械刺激に対する足回避閾値に対するメテオリンの効果。矢印は、髄腔内注射の時点を示す。データは平均±SEMで示す。*は溶媒と6μgのメテオリンの間の有意差(p<0.05)を示し、#は溶媒と2μgのメテオリンの間の有意差(p<0.05)を示す。
【図１３】虚血性坐骨神経損傷の後の、冷刺激への反応に対するメテオリンの効果。矢印は、髄腔内注射の時点を示す。データは平均±SEMで示す。*は溶媒と6μgのメテオリンの間の有意差(p<0.05)を示し、#は溶媒と2μgのメテオリンの間の有意差(p<0.05)を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
定義
【００１９】
本明細書で使用される「生体適合性カプセル(biocompatible capsule)」という用語は、当該カプセルが、宿主哺乳動物に埋め込んだ場合に、例えば分解などによって、当該カプセルの拒絶反応を生じたり作動不能に陥ったりするに足る有害な宿主反応を誘発しない、ということを意味する。
【００２０】
本明細書で使用される「コード配列(coding sequence)」という用語は、転写されポリペプチドに翻訳されるポリヌクレオチド配列を意味する。
【００２１】
本明細書で使用される「コントロール配列(Control sequence)」という用語は、連結したコード配列及び非翻訳領域の配列の発現をもたらすために必要なポリヌクレオチド配列を意味する。コントロール配列は、通常、プロモーター、リボソーム結合部位、及び転写終止配列を含む。加えて、「コントロール配列」は、コード配列中にコードされるペプチドのプロセシングを調節する配列を意味する;これには、分泌、プロテアーゼ切断、及び糖鎖付加などを調節する配列が含まれるが、それらに限定されない。「コントロール配列」という用語には、少なくとも、その存在が発現に影響する構成要素が含まれ、また、その存在が有利に働く、リーダー配列や融合パートナー配列などの構成要素が含まれる。
【００２２】
プロモーターの「下方制御(down regulation)」とは、生体内埋め込みの後に、導入遺伝子の産物の発現が、当該導入遺伝子の産物の有意な生物学的活性が失われてしまう程度のレベルまで減少することを意味する。本願明細書で使用する「下方制御を受けないプロモーター(promoter not subject to down regulation)」という用語は、哺乳動物宿主における生体内埋め込みの後に、生物学的に活性なレベルで導入遺伝子の発現を駆動する又は駆動し続けるプロモーターを意味する。
【００２３】
本明細書で使用される「発現ベクター(expression vector)」という用語は、動作可能に連結された遺伝子の発現を指揮することができるベクターを意味する。通常は、組換えDNA手法に便利な発現ベクターは、プラスミドの形態である。
【００２４】
本明細書で使用する「遺伝子改変(genetic modification)」及び「遺伝子工学(genetic engineering)」という用語は、外来性のDNAを意図的に導入することによって、細胞の遺伝型を安定的に又は一過性に変化させることを意味する。DNAは、合成でも天然由来でもよく、遺伝子、遺伝子の一部、又はその他の有用なDNA配列を含んでも良い。「遺伝子改変(genetic modification)」という用語は、天然のウイルス活性や天然の遺伝的組換えなどによって発生する変化などの、自然起源の変化を含まない。
【００２５】
本明細書で使用する「免疫隔離カプセル(immunoisolatory capsule)」という用語は、哺乳動物宿主に埋め込まれた際に、当該カプセルが、核内の細胞に対する宿主の免疫系による有害な効果を最小化することを意味する。
【００２６】
本願明細書で使用する「生物学的に活性な化合物の長期間の安定した発現(long-term, stable expression of a biologically active compound)」という用語は、1か月以上、好ましくは3か月以上、また、最も好ましくは6か月以上の期間にわたって、有用な生物学的活性を維持するために十分なレベルで、生物学的に活性な化合物を継続的に産生することを意味する。
【００２７】
「哺乳動物プロモーター(mammalian promoter)」という用語は、哺乳動物細胞中で機能することができるプロモーターを意図する。
【００２８】
本明細書で使用する「メテオリン(Meteorin)」という用語は、任意の種、特に、チンパンジー、ウシ、ヒツジ、ブタ、マウス、ウマ、好ましくは、ヒトなどの哺乳動物由来の、天然、合成、半合成、又は組換え型の任意の供給源から得られた実質的に生成されたメテオリンのアミノ酸配列を有するポリペプチドを意味する。当該用語は、任意のこれらの種から得られた生物学的に活性なメテオリンの断片も意味し、また、生物学的に活性なこれらの配列バリアント及び翻訳後修飾を受けたタンパク質も意味する。
【００２９】
本明細書で使用する増殖因子の特徴は、古典的な成長因子に類似した配列関係の特徴として定義される。古典的な成長因子は、受容体を介して標的細胞に作用し、当該標的細胞中で一つ以上の以下の応答を引き起こす分泌タンパク質である:増殖などの成長、分化、生存、再生、遊走、機能の回復、機能の改善、神経栄養性の支援などの栄養分性の支援。
【００３０】
本明細書で使用する「動作可能に連結された(operatively-linked)」という用語は、興味の対象のヌクレオチド配列が、組換え型発現ベクターの中で、当該ヌクレオチド配列の発現が許容されるような態様で、制御配列に連結されていることを意味する (例えば、試験管内の転写/翻訳系において、又は、ベクターが宿主細胞に導入された場合の宿主細胞において)。
【００３１】
本明細書で使用される「制御配列(regulatory sequence)」という用語は、プロモーター、エンハンサー、及び他の発現調節エレメント(例えば、ポリアデニル化シグナル)を含む。
【００３２】
「配列同一性(sequence identity)」:高いレベルの配列同一性は、第一の配列が第二の配列に由来する可能性を示す。アミノ酸配列同一性には、二つの整列させた配列の間における同一のアミノ酸配列が必要である。即ち、候補配列が参照配列と70％のアミノ酸同一性を共有するというためには、アライメントの後に、当該候補配列中の70％のアミノ酸が、参照配列中の対応するアミノ酸と同一である必要がある。同一性は、コンピューター解析の支援により決定することができ、例えば、ClustalWコンピューター・アライメント・プログラム(Higgins D., Thompson J., Gibson T., Thompson J.D., Higgins D.G., Gibson T.J., 1994. CLUSTAL W: improving the sensitivity of progressive multiple sequence alignment through sequence weighting, position-specific gap penalties and weight matrix choice. Nucleic Acids Res. 22:4673-4680)及び当該文献で提案されているパラメータを使用することができる。ClustalWソフトウェアは、European Bioinformatics Instituteのウェブサイト(http://www.ebi.ac.uk/clustalw)からClustalW WWW Serviceとして利用することができる。このプログラムをデフォルト設定で使用して、問い合わせポリペプチド及び参照ポリペプチドの成熟(生理活性)部分を整列させる。完全に保存された残基の数を数えて、参照ポリペプチドの長さで割る。
【００３３】
ClustalWアルゴリズムは、ヌクレオチド配列を整列させるためにも同様に使用することができる。配列同一性は、アミノ酸配列に関して示したのと同様の方法によって計算できる。
【００３４】
本明細書で使用される「被験対象(subject)」という用語は、メテオリンポリペプチド若しくはポリヌクレオチド、治療的細胞、又は生体適合性カプセルを投与することができる任意の哺乳動物を意味する。本発明の方法で処置することが特に意図される被験対象は、ヒト、ヒト以外の霊長類、ヒツジ、ウマ、ウシ、ヤギ、ブタ、イヌ、ネコ、ウサギ、モルモット、ハムスター、スナネズミ、ラット、及びマウス、並びに、これらの宿主由来又は起源の臓器、腫瘍、及び細胞を含む。
【００３５】
本明細書で使用される「形質転換(transformation)」という用語は、宿主細胞に外来性のポリヌクレオチド(即ち、「導入遺伝子」)を挿入することを意味する。当該外来性のポリヌクレオチドは、宿主ゲノム中に組み込まれる。
【００３６】
「処置(treatment)」は、治療的、寛解的、予防的などの、幾つかの異なる方法で行うことができる。治療的処置は、一般に、疾患や感染などの、処置対象の個体に既に存在する臨床的状態を治癒させることを目的とする。寛解的処置は、一般に、個体において、既存の臨床的状態を改善するために処置することを意味する。予防的処置は、一般に、臨床的状態を防止すること、当該状態に罹患するリスクを減少させること、又は、当該状態の程度を減少させることを目的とする。
【００３７】
疾患の根底にある過程を変更することができる処置。実際の疾患の過程に影響することによって、「疾患改変(disease modification)」療法は、症状の進行を遅延、逆転、又は防止すること、あるいは、当該疾患の長期的な経過を変化させることができる。
【００３８】
本明細書で使用する「ベクター」という用語は、結合した他の核酸を輸送することができる核酸分子を意味する。一つのタイプのベクターは「プラスミド」であり、付加的なDNAセグメントを連結することができる環状二本鎖DNAループを意味する。プラスミドは、ベクターの最も一般的に使用される形態なので、「プラスミド」と「ベクター」という用語は、本明細書において相互に入れ替えて使用することが可能である。しかしながら、本発明には、同じ機能を果たすウイルスベクター(例えば、複製欠損レトロウイルス、アデノウイルス、及びアデノ随伴ウイルス)などの他の形態の発現ベクターを含むことが意図される。
【００３９】
アロディニア
【００４０】
「他の疼痛」を意味するアロディニアは、通常であれば疼痛を誘発しない刺激による疼痛であり、温熱性又は機械的/接触性の何れでもあり得る。それは、通常は疼痛の感覚につながらない刺激による疼痛であり、ある部位の傷害の後に発生しうる。アロディニアは痛覚過敏及び自発痛とは異なり、これらについては、それぞれ「痛覚過敏」及び「自発痛」のセクションで記載する
【００４１】
異なる種類または型のアロディニアが存在する:
●機械的アロディニア(接触性アロディニアとしても知られる)
○静的機械的アロディニア  ―  軽い接触/圧力に応答する疼痛
○動的機械的アロディニア  ―  ブラッシングに応答する疼痛
●温熱(高温又は低温)アロディニア  ―  発症領域における通常は穏やかな皮膚温度による疼痛
【００４２】
アロディニアは、神経障害、複合性局所疼痛症候群、ヘルペス後神経痛、線維筋痛症、及び片頭痛などの、多くの有痛性症状の臨床的特徴である。アロディニアは、脊髄損傷などの神経損傷を処置するために使用される、幹細胞の一部の集団によっても引き起こされる。本件発明の好ましい実施態様において、処置されるアロディニアは低温アロディニアである。本件発明の他の好ましい実施態様において、処置されるアロディニアは熱アロディニアである。
【００４３】
痛覚及び機械感覚に関与する細胞型が、アロディニアの原因となる細胞である。健常人において、侵害受容器は、皮膚において、細胞ストレス又は損傷及び温度に関する情報を感じて、脊髄に伝達する。これらの神経細胞の細胞体は、脊髄の両側に位置する重要な構造である、後根神経節内に位置する。軸索は、それから、後角を通過し、二次ニューロンと結合する。当該二次ニューロンは、脊髄の他の(対側)側へと横断し、視床の核に到達する。そこから、情報は、一つ以上の神経細胞を経由して、脳の体性感覚皮質に運ばれる。機械受容器も、同様の一般的な経路に従う。しかしながら、それらは、脊髄のレベルでは横断せず、下部髄質のレベルで横断する。加えて、それらは、侵害受容の索とは空間的に別個の索にグループ化されている。
【００４４】
この解剖学的な分離にもかかわらず、機械受容器は、同じ介在ニューロンに結合することによって、侵害受容器のアウトプットに影響しうる。介在ニューロンの活性化は疼痛感覚を減少又は完全に除去しうる。疼痛情報の伝達を調節するもう一つの方法は、脳からの下行性線維を経由するものである。これらの線維は、侵害受容器から二次ニューロンへの情報伝達を遮断するために、異なる介在ニューロンを経由して作用する。
【００４５】
疼痛調節に関するこれら両方の機構が、アロディニアの病理に関係すると考えられている。幾つかの研究は、脊髄への傷害が侵害受容器、機械受容器及び介在ニューロンの減少及び再構築につながり、機械受容器による疼痛情報の伝達を引き起こすということを示唆する。別の研究は、傷害部位における下行性線維の出現を報告している。これらすべての変化は、究極的には、脊髄内部の回路網に影響し、恐らく、シグナルのバランスが変化することによってアロディニアに随伴する激烈な疼痛感覚が引き起こされる。
【００４６】
別の細胞型もアロディニアに関連付けられている。例えば、視床のミクログリアが、二次侵害受容器の性質を変化させることによって、アロディニアに寄与するという報告もされている。同様の効果は、単球/マクロファージ及びTリンパ球などの免疫系細胞が動員されることによって、脊髄内で達成される。
【００４７】
既に述べたように、疼痛の知覚を調節する下行性ニューロンが存在する。これらのニューロンの多くは脳幹内の神経核に源を発し、中脳の中脳水道周囲灰白質(periaqueductal gray, PAG)領域を通過する。
【００４８】
体は、疼痛をコントロールするための更なる機構を持っている:即ち、特にPAGのレベルにおける内因性オピオイドの放出である。PAGにおいてエンケファリン、エンドルフィン、及びダイノルフィンを放出するニューロンが存在し、このことによって、PAGの痛覚調節能力が調節される。疼痛の源において内因性オピオイドを放出しうる、他のニューロンも存在する。この放出が起きた場合には、侵害受容器から二次ニューロンへの疼痛情報の伝達が遮断され、疼痛は知覚されない。残念ながら、これらの内在性の機構は、アロディニアに苦しむ人々においては損傷して非機能性であることが多く、医薬品の適用が必要である。
【００４９】
多数の化合物がアロディニアの疼痛を軽減する。一部はあるタイプのアロディニアに特異的であり、他のものは一般的である。それらの化合物として、非ステロイド性抗炎症薬(NSAIDs)、オピオイド、及び別のイオンチャネルを標的にする化合物が挙げられる。
【００５０】
本件発明は、アロディニアを処置するためのメテオリンの使用に関する。好ましくは、処置すべきアロディニアは温熱アロディニアである。
【００５１】
実施例4で実証されているように、正常な感覚機能の完全な回復が、最高投与量(1.8 mg/kg)のメテオリン治療を受けた群の大多数の動物において達成された。従って、メテオリンは、少なくとも一部の処置を受けた被験対象において、実質的に完全なアロディニアの回復を生じうると考えられる。好ましい実施態様において、当該処置は、少なくとも一部の処置を受けた被験対象において疾患改変を生ずる。
【００５２】
痛覚過敏
【００５３】
痛覚過敏は、通常は痛いと知覚される刺激に対する極端な反応である。刺激は機械的/接触性又は温熱性のものであり得る。
【００５４】
痛覚過敏は、アロディニアなどの神経損傷に随伴する他の種類の疼痛に類似しており、従って、「アロディニア」のセクションで記述したようなこの状態に対する標準的な処置に応答する場合がある。
【００５５】
一実施態様において、本件発明は、痛覚過敏の処置のためのメテオリンの使用に関する。好ましくは、処置すべき痛覚過敏は温熱性痛覚過敏である。本件発明の一実施態様において、処置すべき痛覚過敏は低温痛覚過敏である。本件発明の一実施態様において、処置すべき痛覚過敏は熱痛覚過敏である。上記のように、最高投与量のメテオリン治療を受けた動物において、実質的に完全な正常な感覚機能の回復が達成された。従って、メテオリンは、少なくとも一部の処置を受けた被験対象において、完全な痛覚過敏の回復を生じうると考えられる。好ましい実施態様において、当該処置は、少なくとも一部の処置を受けた被験対象において疾患改変を生ずる。
【００５６】
自発痛
【００５７】
自発痛は、何らのトリガーなしに疼痛が発生することによって特徴づけられる。自発痛の臨床症状としては、ピンや針の感覚、撃たれたり、燃焼したり、刺されたり、発作性の電気ショックを受けたりしたような疼痛が挙げられ、時には、異常感覚及び/又は錯感覚を伴う。異常感覚は、不快で異常な触覚の感覚として定義され、自発的に発生する一種の疼痛であると考えることができる。錯感覚は、明らかな長期的身体的効果を伴わない、被験対象の皮膚における刺痛、穿刺又は痺れの感覚として定義される。自発痛は、求心路におけるニューロンの自発活性によって引き起こされるように思われる。
【００５８】
一実施態様において、本件発明は自発痛の処置のためのメテオリンの使用に関する。従って、メテオリンは、少なくとも一部の処置を受けた被験対象において、自発痛の完全な回復を生じうると考えられる。好ましい実施態様において、当該処置は、少なくとも一部の処置を受けた被験対象において疾患改変を生ずる。
【００５９】
幻肢痛
【００６０】
幻肢痛感覚は、被験対象が、物理的に身体の一部を構成しない肢又は臓器に関して経験する知覚として記述される。幻肢痛感覚は、腕又は脚の切断の後に最も頻繁に記録されるが、乳房又は内臓の除去の後にも発生しうる。幻肢痛感覚は個人個人で異なる。幻肢痛は、運動、触覚、温度、圧力及びそう痒に関係する感覚として経験されうる。
【００６１】
一実施態様において、本件発明は幻肢痛の処置のためのメテオリンの使用に関する。
【００６２】
アロディニア及び痛覚過敏の原因
【００６３】
アロディニア、痛覚過敏、及び一般的に過敏症は、種々の障害に起因しうる。そのいくつかを以下のリストに示す。
【００６４】
【表３】
2013543378.tif 000002
【００６５】
従って、一実施態様において、本件発明は、上記表に列挙された障害と診断された被験対象における、アロディニア、痛覚過敏、又は過敏症の処置に関する。好ましくは、本件発明は、有痛性糖尿病性神経障害、ヘルペス後神経痛、又は坐骨神経痛と診断された被験対象における、過敏症の処置に関する。より好ましくは、本件発明は、有痛性糖尿病性神経障害、ヘルペス後神経痛、又は坐骨神経痛と診断された被験対象における、アロディニア又は痛覚過敏の処置に関する。更に好ましい実施態様において、本件発明は、有痛性糖尿病性神経障害、ヘルペス後神経痛、又は坐骨神経痛と診断された被験対象における、アロディニアの処置に関する。
【００６６】
アロディニア、痛覚過敏、自発痛及び/又は幻肢痛を処置する方法
【００６７】
一実施態様において、本件発明は、アロディニア、痛覚過敏、自発痛及び/又は幻肢痛の処置のためのメテオリンの使用に関する。より好ましい実施態様において、本件発明は、アロディニア、痛覚過敏及び/又は自発痛の処置のためのメテオリンの使用に関する。更なる一実施態様において、本件発明は、痛覚過敏及び/又はアロディニアの処置のためのメテオリンの使用に関する。
【００６８】
好ましい実施態様において、本件発明は、アロディニアの処置のためのメテオリンの使用に関する。より好ましい実施態様において、本件発明は、機械的アロディニアの処置のためのメテオリンの使用に関する。更により好ましい実施態様において、本件発明は、温熱アロディニアの処置のためのメテオリンの使用に関する。更により好ましい実施態様において、本件発明は、低温アロディニアの処置のためのメテオリンの使用に関する。更により好ましい実施態様において、本件発明は、熱アロディニアの処置のためのメテオリンの使用に関する。
【００６９】
別の好ましい実施態様において、本件発明は、自発痛の処置のためのメテオリンの使用に関する。
【００７０】
別の好ましい実施態様において、本件発明は、痛覚過敏の処置のためのメテオリンの使用に関する。より好ましい実施態様において、本件発明は、機械的痛覚過敏の処置のためのメテオリンの使用に関する。更により好ましい実施態様において、本件発明は、温熱性痛覚過敏の処置のためのメテオリンの使用に関する。更により好ましい実施態様において、本件発明は、低温痛覚過敏の処置のためのメテオリンの使用に関する。更により好ましい実施態様において、本件発明は、熱痛覚過敏の処置のためのメテオリンの使用に関する。
【００７１】
付属の実施例(実施例4)は、特にメテオリンの血清中の半減期が比較的短いことを考慮すると、メテオリンの効果は持続性のものであることを示している(図11)。このことは、メテオリンが単に痛覚過敏、過敏症、アロディニア及び自発痛の症状を軽減するだけでなく、メテオリンが実際に根底にある疾患又は障害を改変できるかもしれないことを示している。従って、一実施態様において、処置は、疾患改変処置である。
【００７２】
実施例は、試験された被験対象の一部は、感覚機能障害の完全な回復を経験したことを示している。従って、一実施態様において、当該処置は、少なくとも一部の処置を受けた被験対象において、感覚機能障害の完全な回復、好ましくはアロディニアの完全な回復、より好ましくは接触性アロディニアの完全な回復を生じる。別の好ましい実施態様において、当該処置は、少なくとも一部の処置を受けた被験対象において、実質的に完全な痛覚過敏の回復を生じる。
【００７３】
神経障害性疼痛の処置
【００７４】
神経障害性疼痛は、幾つかの形態の慢性疼痛を含む一範疇の疼痛であり、体性組織ではなく神経組織の機能障害によって生じる。中枢又は末梢神経系の機能障害から派生する疼痛である神経障害性疼痛は、末梢神経又は中枢神経系の領域に対する損傷の結果でもあり得るし、疾患からも生じうるし、又は特発性でもあり得る。神経障害性疼痛の症状は、以下のようなものを含む。即ち、燃焼、刺痛、電気、ピン及び針の感覚、錯感覚、異常感覚、硬直、四肢の痺れ、体捻挫感、アロディニア(通常は非侵害性の刺激によって誘起される疼痛)、痛覚過敏(疼痛に対する異常な感受性)、ヒペルパチー(疼痛刺激が止んだ後長く持続する誇張された疼痛反応)、幻肢痛、及び自発痛などである。
【００７５】
神経障害性疼痛を管理するための現在の療法は、多くの患者にとって利点が限定されたものであり、また、望ましくない副作用又は用量規制毒性を有する。そのうえ、現在の療法は対症的なものであり、疾患改変的なものではない。神経障害性疼痛の管理又は処置のための改善された療法、特に、疾患を改変する能力を有する療法に対する必要性は依然として存在する。
【００７６】
一連の動物研究において、本発明者らは、メテオリンを反復して投与することによって、接触性及び温熱アロディニア並びに自発痛における長期の持続的改善が導かれることを観察した。幾つかの症例では、最後の投与から一週間経過した動物において、依然として治療効果が検出できる。他の症例では、最後の投与から最長二週間あるいは三週間も経過した場合でも、コントロールの処置と有意に異なり、依然として治療効果が検出できる。
【００７７】
観察された症例において、メテオリンポリペプチドは、皮下又は髄腔内注射として、一日置き又は二日置きに9又は11日間送達した。メテオリンは、皮下注射24時間後の動物の血清内において検出不能である。従って、観察された使用された投与スキームの下では、メテオリンの蓄積はありそうにない。メテオリンの長期の持続的な効果は、エピジェネティックな変化又は当該動物における神経損傷の修復が原因かもしれない。修復は、機能の回復、神経発生又は神経細胞前駆体の分化を通じたものかもしれない。
【００７８】
いずれにしても、治療効果が処置休止後それほど長時間観察されうるということは、非常に驚くべきことである。ガバペンチン、セロトニン-ノルエピネフリン再取り込み阻害剤、三環系抗うつ薬、鎮痛剤、カンナビノイド、及びオピオイドなどの承認された神経障害性疼痛薬においては、最後の投薬からそれほど長時間治療効果は見られない。例えば、オピオイドの場合には、有効性は血清中の薬の存在を条件とする。薬剤の血清中レベルが一定閾値より下回ると、治療効果は観察されない。
【００７９】
本発明者らが、長い投与間隔で投与されたメテオリンは温熱及び接触性アロディニア並びに自発痛などの異なるタイプの神経障害性疼痛の異なる症状の処置において有効であるということを実証したことによって、本発明者らは、神経障害性疼痛一般が、比較的長い投与間隔でメテオリンポリペプチドを投与することによって処置できるということを考察する。
【００８０】
比較的長い投与間隔という用語によって、投与の間に少なくとも2日あること、例えば、投与の間に少なくとも3日あることや一週間に2回投与することが意図される。より好ましくは、長い投与間隔という用語は、少なくとも一週間、例えば、少なくとも2週間、より好ましくは少なくとも3週間、例えば少なくとも4週間、あるいは少なくとも一か月を意味する。
【００８１】
別の方法で表現すると、投与間隔は、メテオリンポリペプチドを一回投与したのちに、当該ポリペプチドが次の投与のときに処置すべき被験対象の血清中でもはや検出できない程度に長い。異なる実施態様において、血清中レベルは、10 ng/mLより低い、例えば5 ng/mLより低い、より好ましくは1 ng/mLより低い、例えば0.5 ng/mLより低い、例えば0.1 ng/mLより低い。
【００８２】
ある実施態様においては、長い投与間隔の前に、より高頻度の初期のメテオリン投与が先行する。例えば、一日二回、一日一回、二日に一回、三日に一回、又は四日に一回である。この初期の投与スケジュールは、例えば2、3、4、5、6、7、9、11、14、21日間あるいはそれ以上継続されうる。この投与スケジュールが完了したのち、メテオリンは、例えば上記の通りに、より低い頻度で投与されうる。
【００８３】
従って、一側面において、本発明は、以下の工程を含む、必要とするヒト被験対象において神経障害性疼痛を処置する方法に関する: 治療的に有効な量の神経栄養性ポリペプチドを当該被験対象に投与する工程、ここで、当該ポリペプチドは配列番号3のアミノ酸配列と少なくとも70％の同一性を有するアミノ酸配列であり、当該投与は週三回又はより頻度が低い。
【００８４】
好ましくは、当該投与は毎週の又はより低い頻度の投与である。更により好ましくは、隔週の又はより頻度が低い投与である。
【００８５】
一実施態様において、前記処置の治療効果は、ポリペプチド投与の間の期間全体にわたって、神経障害性疼痛の少なくとも一つの症状を寛解させる。当該少なくとも一つの症状は、以下からなる群から選択されうる: 即ち、アロディニア、痛覚過敏、自発痛、幻肢痛、燃焼、刺痛、電気、ピン及び針の感覚、錯感覚、異常感覚、硬直、四肢の痺れ、体捻挫感、及びヒペルパチー(疼痛刺激が止んだ後長く持続する誇張された疼痛反応)。好ましくは、当該少なくとも一つの症状は、アロディニア、痛覚過敏及び自発痛から選択される。より好ましくはアロディニアである。
【００８６】
好ましくは、前記処置によって、ポリペプチド投与の間の期間全体にわたって、前記被験対象の血清中の前記ポリペプチドは測定可能なレベルに維持されない。好ましくは、前記被験対象の血清中のポリペプチドのレベルは、ポリペプチド投与の間で、10 ng/mLより低い、例えば5 ng/mLより低い、より好ましくは1 ng/mLより低い、例えば0.5 ng/mLより低い、例えば0.1 ng/mLより低い。
【００８７】
もう一つの関連する側面において、本発明は、以下の工程を含む、必要とするヒト被験対象において神経障害性疼痛を処置する方法に関する: 治療的に有効な量の神経栄養性ポリペプチドを当該被験対象に投与する工程、ここで、当該ポリペプチドは配列番号3のアミノ酸配列と少なくとも70％の同一性を有するアミノ酸配列であり、ここで、前記処置によって、ポリペプチド投与の間隔全体にわたって、前記被験対象の血清中の前記ポリペプチドは測定可能なレベルに維持されない。
【００８８】
本発明は、本発明のポリペプチドの神経障害性疼痛の処置方法における使用にも関係し、また、本発明のポリペプチドの神経障害性疼痛の前記処置のための医薬の製造における使用にも関係する。
【００８９】
好ましくは、前記被験対象の血清中のポリペプチドのレベルは、ポリペプチド投与の間で、10 ng/mLより低い、例えば5 ng/mLより低い、より好ましくは1 ng/mLより低い、例えば0.5 ng/mLより低い、例えば0.1 ng/mLより低い。
【００９０】
長い投与間隔を使用する神経障害性疼痛の処置に関する本発明のこれらの側面については、当該神経栄養性ポリペプチドは、好ましくは、配列番号3のアミノ酸配列に対して少なくとも85％、より好ましくは少なくとも90％、より好ましくは少なくとも95％、より好ましくは98％の配列同一性を有する。
【００９１】
一実施態様において、当該神経栄養性ポリペプチドは、配列番号11のコンセンサス配列を含む。
【００９２】
好ましくは、当該神経栄養性ポリペプチドは、配列番号3のアミノ酸配列に関して7、28、59、95、148、151、161、219、243、及び265の位置にシステイン残基を有する。
【００９３】
メテオリン
【００９４】
本件発明は、メテオリンタンパク質として特定されるポリペプチド及び当該タンパク質をコードするポリヌクレオチドの、アロディニア、痛覚過敏、自発痛及び/又は幻肢痛の処置における使用に関する。一実施態様において、送達は、分泌された生物学的に活性なメテオリン及び/又はそのホモログを被験対象に送達するためのカプセルを使用するものであると考察される。メテオリンタンパク質は、ヒト(配列番号2)、マウス(配列番号5)、及びラット(配列番号8)及び多様な他の種において同定されている。
【００９５】
ヒトメテオリンは、293アミノ酸の前駆体として存在し、少なくとも一つの生物学的に活性なポリペプチドを生じるように加工されうる。メテオリンは、神経系及び眼、及び特に脳の小領域において、高レベルで発現される。マウス(配列番号5)及びラット(配列番号8)のメテオリン前駆体は291アミノ酸からなり、ヒトメテオリンタンパク質(配列番号2)との同一性の百分率(％)は、それぞれ80.3及び80.2である(図6参照)。
【００９６】
ヒトメテオリンは、23アミノ酸のN末端シグナルペプチド配列を含み、それはARA-GYの配列モチーフにおいて切断される。このシグナルペプチド切断部位は、SignalP法によって予想される。マウスメテオリンのN末端は、N末端配列決定によって検証されている(Jorgensen et al., Characterization of meteorin ― An evolutionary conserved neurotrophic factor, J mol Neurosci 2009 Sep; 39 (1-2): 104-116)。
【００９７】
【表１】
2013543378.tif 000003
【００９８】
【表２】
2013543378.tif 000004
【００９９】
完全に保存された残基に基づいて、成熟メテオリンのコンセンサス配列を取得しうる(図6c):ここで、Xは、DNAにコードされる21種の自然起源のアミノ酸のいずれかから独立に選択される。好ましい実施態様において、バリアントのメテオリンはコンセンサス配列を含む。
【０１００】
メテオリンの治療効果は、神経栄養性の効果、標的細胞の増殖などの成長に対する効果、標的細胞の再生、機能の回復、機能の改善、生存、遊走、及び/又は分化に対する効果を通じて媒介されうる。
【０１０１】
メテオリンの一つの生物学的機能は、以下の文献で記載されるように、解離させた後根神経節(dorsal root ganglia, DRG)の培養物において神経突起伸長を誘導する能力である: Jorgensen et al., Characterization of meteorin ― An evolutionary conserved neurotrophic factor, J mol Neurosci 2009 Sep; 39 (1-2): 104-116及び Nishino et al., "Meteorin: a secreted protein that regulates glial cell differentitaion and promotes axonal extension", EMBO J., 23(9):1998-2008 (2004)。
【０１０２】
システインの高い保存性のために、これらの残基が、生理活性タンパク質の二次及び三次構造において重要な役割を果たしていると期待される。一又は複数のシステインが、分子内及び/又は分子間システインブリッジの形成に関与しているかもしれない。
【０１０３】
メテオリンがヒト神経幹細胞株(hNS1、以前はHNSC.100と呼ばれた)によって産生されるニューロンの割合に対する刺激効果を有すること、及び、メテオリンがラット線条体細胞の初代培養におけるニューロンの産生に対する刺激効果を有することが示されている(WO 2005/095450参照)。
【０１０４】
投与及び製剤
【０１０５】
メテオリンポリペプチドは、医学的に容認できる任意の方法で投与することができる。これは静脈内、血管内、動脈内、皮下、筋肉内、腫瘍内、腹腔内、心室内、硬膜内外、髄腔内、脳室内もしくは側脳室内、大脳半球間、又は経鼻又は局所などの、非経口的な経路による注射を含んでもよい。徐放性製剤注射又は受食性移植片などの手段による、緩慢放出投与も特に本発明に含まれる。
【０１０６】
本発明のメテオリンの投与は、以下の任意の適した送達手段を使用して達成することができる:
注射(これは、皮下、静脈内、動脈内、筋肉内、髄腔内、または他の適した部位の何れでも良い);
ポンプ(例えば、Annals of Pharmacotherapy, 27:912 (1993); Cancer, 41:1270 (1993); Cancer Research, 44:1698 (1984)、参照、本明細書に参照として取り込む)、
マイクロカプセル化(例えば、アメリカ合衆国特許4,352,883; 4,353,888;及び5,084,350、参照、本明細書に参照として取り込む)、
緩慢放出ポリマー移植片(例えば、Sabel、アメリカ合衆国特許4,883,666, 参照、本明細書に参照として取り込む)、
被包性細胞(「生体適合性カプセル」の欄を参照)、
カプセルに入っていない細胞移植片(例えば、アメリカ合衆国特許5,082,670及び5,618,531、参照、いずれも本明細書に参照として取り込む);及び
吸入。
【０１０７】
投与は製剤の定期的なボーラス注射によるものでもよく、あるいは、体外(例えば、静脈内バッグ)又は体内(例えば、生体浸食性移植片、バイオ人工臓器、メテオリン産生細胞の生体適合性カプセル、又は移植されたメテオリン産生細胞のコロニー)の貯蔵所からの静脈内または腹腔内投与によるより連続的なものでも良い。例えば、US 4,407,957、5,798,113、及び5,800,828、参照、いずれも本明細書に参照として取り込む。
【０１０８】
局在化させた送達は、一又は複数の動脈に対する、カテーテルを経由した送達などの手段によるものであっても良い。本件発明の一実施態様において、局在化させた送達は被包性細胞(「生体適合性カプセル」のセクションで記述されるような)を使用した送達を含む。更なるタイプの局在化させた送達は、遺伝子治療ベクターの局所的送達を含み、これは通常注射される。
【０１０９】
本件発明の好ましい実施態様において、投与は、非経口的注射、好ましくは皮下注射、又は髄腔内注射である。
【０１１０】
本件発明の化合物は、未加工の化学物質として投与することも可能であるが、医薬品製剤の形態で提示することが好ましい。医薬品製剤は、以下の文献などに記載された従来の技法に従って調製することができる: Remington著、The Science and Practice of Pharmacy 2005, Lippincott, Williams & Wilkins。
【０１１１】
「薬剤的に容認できる担体」という用語は、一又は複数の、有機又は無機の成分を意味し、天然でも合成でもよく、適用を促進するためにこれとメテオリンポリペプチドを混合する。適した担体には無菌の生理食塩水が含まれるが、薬剤的に容認できることが知られている他の水溶性及び非水溶性の等張無菌溶液及び無菌懸濁液も当業者に知られている。
【０１１２】
本件発明の化合物は、非経口投与のために処方されうる、また、アンプル、前充填シリンジ、少量点滴薬又は多用量容器中の単位用量形態で提示されうる。随意により保存料を添加しても良い。組成物は、懸濁液、溶液、又は油性又は水性媒体中のエマルジョンのような形態をとってもよく、例えば、水溶性ポリエチレングリコール中の溶液であっても良い。油性又は非水性の担体、希釈剤、溶剤又は媒体の例としてプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、植物油(オリーブ油など)、及び注射可能な有機エステル(オレイン酸エチルなど)が挙げられ、これらは保存料、保湿剤、乳化剤又は懸濁剤、安定化財及び/又は分散剤などの薬剤を含んでも良い。あるいは、活性成分は、無菌固形物の無菌的単離又は溶液の凍結乾燥によって得られる粉末形態であってもよく、無菌パイロジェンフリーの水などの適切な媒体で使用前に構成する。
【０１１３】
「有効量」という用語は、病気の、変性の又は損傷の状態の進行を、寛解又は遅延させることができる量を意味する。有効量は個人ごとに決定することができ、また、部分的には、処置すべき症状及び求める結果についての考慮に基づくであろう。有効量は、そのような要因を考慮することによって当業者が決定することができ、また、日常的な実験方法以上のものを使用しない。
【０１１４】
リポソーム系は、単層リポソーム(unilamellar vesicles)、複層リポソーム(multilamellar vesicles)、又は安定多層リポソーム(stable plurilamellar vesicles)の何れの種類であってもよく、米国特許5,169,637, 4,762,915, 5,000,958又は5,185,154の教示などの当業者によく知られた方法に従って調製及び投与しても良い。更に、本発明の新規なポリペプチドや、他の選択されたポリペプチドを、リポタンパク質として、リポソームへの結合を増強するために、発現させることが望ましい。組換え型メテオリンタンパク質を、例えば、CHO細胞から、免疫親和性クロマトグラフィー又は他の任意の簡便な方法によって精製し、その後、リポソームと混合してリポソーム中に高効率で取り込ませる。当該リポソーム被包性タンパク質は、細胞増殖を刺激する効果があるかについて、試験管内で試験することができる。
【０１１５】
メテオリンポリペプチドの投与が必要な疾患又は障害の処置に適した放出特性を有する製剤において、メテオリンポリペプチドの緩慢放出投与が望ましい場合には、メテオリンポリペプチドのマイクロカプセル化が考察される。持続性放出のための、組換え型タンパク質のマイクロカプセル化は、ヒト成長ホルモン(rhGH)、インターフェロン(rhIFN-)、インターロイキン2、及びMN rgp120についてうまく実施されている。Johnson et al., Nat. Med., 2:795-799 (1996); Yasuda, Biomed. Ther., 27:1221-1223 (1993); Hora et al., Bio/Technology, 8:755-758 (1990); Cleland, "Design and Production of Single Immunization Vaccines Using Polylactide Polyglycolide Microsphere Systems," in Vaccine Design: The Subunit and Adjuvant Approach, Powell and Newman, eds, (Plenum Press: New York, 1995), pp. 439-462; WO 97/03692, WO 96/40072, WO 96/07399;及びU.S. Pat. No. 5,654,010参照。
【０１１６】
これらのタンパク質の緩慢放出製剤は、生体適合性と広範囲の生物分解特性を有するpoly-lactic-coglycolic acid (PLGA)ポリマーを使用して開発された。PLGAの分解産物である乳酸及びグリコール酸は、ヒト体内で急速に排除されうる。更に、このポリマーの分解性は、分子量及び組成に依存して、数か月から数年に調節しうる。Lewis, "Controlled release of bioactive agents from lactide/glycolide polymer," in: M. Chasin and R. Langer (Eds.), Biodegradable Polymers as Drug Delivery Systems (Marcel Dekker: New York, 1990), pp. 1-41参照。
【０１１７】
本件発明の一実施態様において、メテオリンを含む組成物が考察される。当該組成物は、本明細書に記載される単離されたポリペプチド、本明細書に記載される単離された核酸、本明細書に記載されるメテオリンをコードする発現ベクター、本明細書に記載されるメテオリンを発現する株化細胞又は本明細書に記載されるメテオリンを分泌する生体適合性カプセル。
【０１１８】
投与量
【０１１９】
全身投与のための様々な投与計画が考察される。一実施態様において、メテオリンポリペプチドを含む製剤を被験対象に投与する方法は、メテオリンを、一回当たり、1〜10,000μg/kg被験対象体重の投与量で投与する工程を含む。もう一つの実施態様においては、投与量は、一回当たり、1〜7,500μg/kg被験対象体重である。更なる実施態様においては、投与量は、一回当たり、1μg/kg and 5,000μg/kg被験対象体重である。異なる実施態様においては、投与量は、一回当たり、1〜2,000μg/kg被験対象体重である。更にもう一つの実施態様においては、投与量は、一回当たり、1〜1,000μg/kg被験対象体重である。更にもう一つの実施態様においては、投与量は、一回当たり、1〜700μg/kg被験対象体重である。より好ましい実施態様においては、投与量は、一回当たり、5〜500μg/kg被験対象体重である。最も好ましい実施態様においては、投与量は、一回当たり、10〜100μg/kg被験対象体重である。好ましい実施態様において、処置すべき被験対象はヒトである。
【０１２０】
特定の投与量及び送達方法に関する手引きは、文献中に提供されている;例えば、WO 02/78730及びWO 07/100898を参照。動物実験に使用された投与量に基づいてヒトの相当する投与量を計算するための手引きは、Reagan-Shaw et al., FASEB J, 22, 659-661 (2007)に提供されている。
【０１２１】
投与量は、処置される個体の年齢、体重及び状態、並びに、投与経路、剤型、投与計画、及び望ましい結果に慎重に適合させなければならない。また、正確な投与量は医療従事者によって決定されるべきである。
【０１２２】
本件発明の一実施態様において、投与は毎日反復される。もう一つの実施態様において、投与は、毎週少なくとも1〜3回、例えば毎週2〜5回、例えば毎週3〜6回、三日に一回、四日に一回、五日に一回、六日に一回、又は7日に一回反復される。
【０１２３】
他の実施態様において、メテオリンは、比較的長い投与間隔で投与される。比較的長い投与間隔という用語は、各投与の間に少なくとも2日あること、例えば各投与の間に少なくとも3日あること、例えば一週間に2回投与することを含むことが意図される。より好ましくは、長い投与間隔という用語は、少なくとも一週間、例えば、少なくとも2週間、より好ましくは少なくとも3週間、例えば少なくとも4週間、あるいは少なくとも一か月を意味する。
【０１２４】
別の方法で表現すると、投与間隔は、メテオリンポリペプチドを一回投与したのちに、当該ポリペプチドが次の投与のときに処置すべき被験対象の血清中でもはや検出できない程度に長い。異なる実施態様において、血清中レベルは、10 ng/mLより低い、例えば5 ng/mLより低い、より好ましくは1 ng/mLより低い、例えば0.5 ng/mLより低い、例えば0.1 ng/mLより低い。
【０１２５】
ある実施態様において、初期のメテオリン投与は、例えば、一日二回、一日一回、二日に一回、三日に一回、又は四日に一回である。この投与スケジュールは、例えば2、3、4、5、6、7、9、11、14、21日間あるいはそれ以上継続されうる。この投与スケジュールが完了したのち、メテオリンは、例えば上記の通りに、より低い頻度で投与されうる。
【０１２６】
メテオリンポリペプチド
【０１２７】
全長メテオリン、実質的に全長のメテオリン、及びプロメテオリンに加えて、本件発明は、当該ポリペプチドの生物学的に活性なバリアントを提供する。メテオリンポリペプチド又はその断片は、神経栄養性であるというような、本明細書に記載される自然起源のメテオリンの生物学的活性を示す場合に、生物学的に活性であるといわれる。本発明は、本明細書に記載されるメテオリンに関すると理解されるべきである。
【０１２８】
本件発明は、アロディニア、痛覚過敏、自発痛及び/又は幻肢痛を処置する方法に使用するための単離されたポリペプチド分子に関し、当該ポリペプチドは以下の群から選択されるアミノ酸配列を含む:
a) 配列番号3、6及び9からなる群から選択されるアミノ酸配列;
b) 配列番号3、6及び9からなる群から選択されるアミノ酸配列の生物学的に活性な配列バリアント、ここで、当該バリアントは当該配列番号と少なくとも70％の配列同一性を有する;及び
c) a)又はb)のいずれかの少なくとも50個の近接するアミノ酸からなる生物学的に活性な断片、ここで、当該断片は当該配列番号に対して少なくとも70％同一である。
【０１２９】
一実施態様において、本発明は、以下からなる群から選択される単離されたポリペプチドに関する:
i) 配列番号2のAA30-AA288、及び一方又は両方の末端において一から五個の余分な天然配列のアミノ酸を有する配列番号2のAA25-AA293までのポリペプチド;
ii) 配列番号8のAA28-AA286、及び一方又は両方の末端において一から五個の余分な天然配列のアミノ酸を有する配列番号8のAA23-AA291までのポリペプチド;
iii) 配列番号5のAA31-AA289、及び一方又は両方の末端において一から五個の余分な天然配列のアミノ酸を有する配列番号5のAA26-AA294までのポリペプチド;及び
iv) 前記ポリペプチドのバリアント、ここで、当該選択された配列において特定される任意のアミノ酸は、異なるアミノ酸に変更される、ただし、当該配列中のアミノ酸残基は20を超えて変更されない。
【０１３０】
好ましくは、生物学的活性は神経栄養性の活性である。神経栄養的に活性なバリアントは、一又は複数の他の試験管内及び/又は生体内の神経栄養性アッセイを参照することによって定義される。そのようなアッセイとして、上記のWO 2005/095450中に記載されるアッセイ、特にDRGアッセイが挙げられる。
【０１３１】
好ましい生物学的活性は、以下の文献で記載されるDRGアッセイにおける反応と実質的に同じ反応を誘発する能力である: Jorgensen et al., Characterization of meteorin ― An evolutionary conserved neurotrophic factor, J mol Neurosci 2009 Sep; 39 (1-2): 104-116。このアッセイにおいて、DRG細胞は、全長のヒトメテオリンコード配列の存在下で増殖される(配列番号3)。DRGアッセイにおける反応と実質的に同じ反応とは、DRG細胞からの神経突起伸長が、以下の文献に記載されるDRGアッセイで得られる数の少なくとも20％、より好ましくは少なくとも30％、より好ましくは少なくとも40％、より好ましくは少なくとも50％、より好ましくは少なくとも60％、より好ましくは少なくとも70％、より好ましくは少なくとも75％、より好ましくは少なくとも80％、より好ましくは少なくとも85％、より好ましくは少なくとも90％であることを意図している: Jorgensen et al., Characterization of meteorin ― An evolutionary conserved neurotrophic factor, J mol Neurosci 2009 Sep; 39 (1-2): 104-116。メテオリンの断片又はバリアントの生物学的活性は、自然起源のメテオリン(配列番号3)より高くても良い。
【０１３２】
バリアントは、アミノ酸配列において、または配列に関係しない方法において、あるいはその両方において、自然起源のメテオリンと異なり得る。アミノ酸配列におけるバリアント(「配列バリアント」)は、自然起源のメテオリンの一又は複数のアミノ酸が、異なる天然のアミノ酸、アミノ酸誘導体又は非天然のアミノ酸に置換された場合に生じる。特に好ましいバリアントとして挙げられるのは、自然起源のメテオリン、又は自然起源のメテオリンの生物学的に活性な断片であり、それらの配列は一又は複数の保存的及び/又は準保存的アミノ酸置換によって野生型配列と異なり、通常それらの置換は当該タンパク質又はペプチドの二次及び三次構造並びに疎水的な性質に対して最小限の影響しか及ぼさない。バリアントは、メテオリンの生物学的活性を破壊しない一又は複数の非保存的アミノ酸置換、欠失又は挿入によって異なる配列を有しても良い。どのアミノ酸残基が、当該タンパク質の生物学的活性に実質的に影響することなく置換可能かを予測するために、図6のClustal Wアライメントを使用することができる。好ましい実施態様において、バリアントのメテオリンの配列は、配列番号11のコンセンサス配列を含む。
【０１３３】
以下の群(Clustal W、「強い」保存群)内での置換は、本件発明の意味における保存的置換として考慮されるべきである
-S,T,A; N,E,Q,K; N,H,Q,K; N,D,E,Q; Q,H,R,K; M,I,L,V; M,I,L,F; H,Y; F,Y,W。
【０１３４】
以下の群(Clustal W、「弱い」保存群)内での置換は、本件発明の意味における準保存的置換として考慮されるべきである
-C,S,A; A,T,V; S,A,G; S,T,N,K; S,T,P,A; S,G,N,D; S,N,D,E,Q,K; N,D,E,Q,H,K; N,E,Q,H,R,K; V,L,I,M; H,F,Y。
【０１３５】
本発明に含まれる他のバリアントは、ペプチドの安定性を増加させる改変を伴うバリアントである。そのようなバリアントは、例えば、ペプチド配列中に一又は複数の(ペプチド結合を置換する)非ペプチド結合を含む。自然起源のL-アミノ酸以外の残基(例えば、D-アミノ酸)又は非自然起源の若しくは合成のアミノ酸(例えば、β又はγアミノ酸及び環状バリアント)を含むアミノ酸も本発明に含まれる。L-アミノ酸の代わりにD-アミノ酸が当該ポリペプチドに取り込まれると、プロテアーゼに対する耐性が増大する。例えば、US 5,219,990参照 スプライスバリアントは、特に本発明に含まれる。
【０１３６】
ある特定の置換の結果が確実性を持って予測することができない場合には、その誘導体は、本明細書に開示される方法でアッセイすることにより、容易に神経栄養性活性の有無を決定することができる。好ましくは、以下の文献に記載されるDRGアッセイを使用して決定する: Jorgensen et al., Characterization of meteorin ― An evolutionary conserved neurotrophic factor, J mol Neurosci 2009 Sep; 39 (1-2): 104-116。
【０１３７】
一実施態様において、当該ポリペプチドは、配列番号3、6及び9からなる群から選択される配列の自然起源の対立遺伝子バリアントである。このポリペプチドは、配列番号1、4及び7からなる群から選択される核酸配列と比較して一ヌクレオチドが異なる核酸配列が翻訳されたものであるアミノ酸配列を含みうる。
【０１３８】
本明細書に記載されるバリアントポリペプチドは、一実施態様において、当該選択された配列において特定される任意のアミノ酸が保存的置換となるように変更されるポリペプチドを含む。
【０１３９】
本発明の範囲内のバリアントは、一実施態様において、ヒト、マウス又はラットのメテオリン(配列番号3、6、及び9)と少なくとも70％の同一性を有するアミノ酸配列を持つタンパク質及びペプチドを含む。より好ましくは、配列同一性は、少なくとも75％、より好ましくは少なくとも80％、より好ましくは少なくとも85％、より好ましくは少なくとも90％、より好ましくは少なくとも95％、より好ましくは少なくとも98％である。
【０１４０】
好ましい実施態様において、バリアントメテオリンの配列同一性は、ヒトメテオリンポリペプチド(配列番号3)を参照して決定される。
【０１４１】
一実施態様において、当該バリアントは、配列番号3に対して少なくとも70％、より好ましくは少なくとも75％、より好ましくは少なくとも80％、より好ましくは少なくとも85％、より好ましくは少なくとも90％、より好ましくは少なくとも95％、より好ましくは少なくとも98％の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むタンパク質を含む。
【０１４２】
一実施態様において、好ましいバリアントは、配列番号6に対して少なくとも70％、より好ましくは少なくとも75％、より好ましくは少なくとも80％、より好ましくは少なくとも85％、より好ましくは少なくとも90％、より好ましくは少なくとも95％、より好ましくは少なくとも98％の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むタンパク質を含む。
【０１４３】
一実施態様において、好ましいバリアントは、配列番号9に対して少なくとも70％、より好ましくは少なくとも75％、より好ましくは少なくとも80％、より好ましくは少なくとも85％、より好ましくは少なくとも90％、より好ましくは少なくとも95％、より好ましくは少なくとも98％の配列同一性を有するアミノ酸配列を含むタンパク質を含む。
【０１４４】
一実施態様において、メテオリンの好ましいバリアントは、50-270 アミノ酸、より好ましくは75-270 アミノ酸、より好ましくは90-270 アミノ酸、より好ましくは100-270 アミノ酸、より好ましくは125-270 アミノ酸、より好ましくは150-270 アミノ酸、より好ましくは175-270 アミノ酸、より好ましくは200-270 アミノ酸、より好ましくは225-270 アミノ酸、より好ましくは250-270 アミノ酸を含むタンパク質を含む。
【０１４５】
一実施態様において、バリアントメテオリンは、対応する位置において、図6中で完全に保存されている残基として印(*)を付けられている残基を含む。より好ましくは、バリアントメテオリンは、対応する位置において、図6中で強く保存されているとして印(:)を付けられている残基を含む(強く保存されている群は以下を含む: S,T,A; N,E,Q,K; N,H,Q,K; N,D,E,Q; Q,H,R,K; M,I,L,V; M,I,L,F; H,Y; F,Y,W)。より好ましくは、バリアントメテオリンは、対応する位置において、図6中で弱く保存されているとして印(.)を付けられている残基を含む(弱く保存されている群は以下を含む: C,S,A; A,T,V; S,A,G; S,T,N,K; S,T,P,A; S,G,N,D; S,N,D,E,Q,K; N,D,E,Q,H,K; N,E,Q,H,R,K; V,L,I,M; H,F,Y)。特に、保存されたシステインは、バリアントメテオリン中の対応する位置におかれる必要があることが考察される。従って、一実施態様において、バリアントメテオリンの配列は、配列番号3のアミノ酸配列に関して7、28、59、95、148、151、161、219、243、及び265の位置にシステイン残基を有する。
【０１４６】
一実施態様において、当該神経栄養性ポリペプチドは、配列番号11のコンセンサス配列を含む。当該コンセンサス配列は、図6で示されるヒト、マウス及びラットのメテオリンにおいて保存されているアミノ酸残基を含む。好ましくは、当該神経栄養性ポリペプチドは、配列番号3のアミノ酸配列に関して7、28、59、95、148、151、161、219、243、及び265の位置にシステイン残基を有する。
【０１４７】
非配列性の修飾は、例えば、自然起源のメテオリンの一部の生体内又は試験管内での化学的誘導化や、アセチル化、メチル化、リン酸化、カルボキシル化、PEG付加、又は糖鎖付加などが挙げられる。タンパク質の置換基を置換することが可能であるのと全く同様に、類似の特徴によって特徴づけられる基を有するタンパク質に結合する官能基を置換することも可能である。そのような修飾は一次配列を変更しない。まず、これらは保存的である。即ち、置換する基は、元の基と比較して、ほぼ同じ大きさ、形、疎水性及び電荷を有するであろう。
【０１４８】
末端のアミノ酸を含む多くのアミノ酸は、糖鎖付加及び他の翻訳後修飾などの天然の過程によって、あるいは、当該分野でよく知られた化学修飾技法によって、特定のポリペプチド中において修飾されうる。本件発明のポリペプチド中に存在しうる既知の修飾のうち、説明のために一部を記載すると、以下のようなものが挙げられる: アセチル化、アシル化、ADPリボシル化、アミド化、フラビンの共有結合、ヘム部分の共有結合、ポリヌクレオチド又はポリペプチド誘導体の共有結合、脂質又は脂質誘導体の共有結合、ホスファチジルイノシトールの共有結合、架橋結合、環化、ジスルフィド結合形成、脱メチル化、共有結合性架橋結合の形成、システインの形成、ピログルタミン酸の形成、ホルミル化、γカルボキシル化、糖化、糖鎖付加、GPIアンカー形成、水酸化、ヨウ素化、メチル化、ミリストイル化、酸化、タンパク質プロセシング、リン酸化、プレニル化、ラセミ化、セレン化(selenoylation)、硫酸化、アルギニル化(arginylation)などの転移RNAが媒介するタンパク質へのアミノ酸の付加、及びユビキチン化。
【０１４９】
そのような修飾は、当業者によく知られており、科学文献において詳細に記載されている。幾つかの特にありふれた修飾、例えば、糖鎖付加、脂質付着、硫酸化、グルタミン酸残基のγカルボキシル化、水酸化、及びADPリボシル化は、例えば、I. E. Creighton, Proteins-Structure and Molecular Properties, 2nd Ed., W. H. Freeman and Company, New York, 1993.などの最も基本的な教科書に記載されている。この題材に関して多数の詳細な総説が利用可能であり、例えば、Wold, F., in Posttranslational Covalent Modification of Proteins, B. C. Johnson, Ed., Academic Press, New York, pp 1-12, 1983; Seifter et al., Meth. Enzymol. 182: 626-646, 1990 and Rattan et al., Protein Synthesis: Posttranslational Modifications and Aging, Ann. N.Y. Acad. Sci. 663: 48-62, 1992.で提供されるものが挙げられる。
【０１５０】
加えて、当該タンパク質は、後の生成及びエンドペプチダーゼを使用した随意での除去を可能にするタンパク質タグを含んでも良い。また、当該タグは、後の当該タグの除去を行いやすくするためのタンパク質切断部位を含んでも良い。親和性タグの非限定的な例として、ポリHisタグ、GSTタグ、HAタグ、Flagタグ、C-mycタグ、HSVタグ、V5タグ、マルトース結合タンパク質タグ、セルロース結合タンパク質タグが挙げられる。産生及び精製のために、好ましくは、当該タグはポリHisタグである。好ましくは、当該タグはタンパク質のC末端部に存在する。
【０１５１】
他の哺乳動物細胞型の中での組換え型の産生におけるメテオリンタンパク質の分泌を増加させるために、メテオリンの天然のシグナル配列を置き換えても良い。
【０１５２】
修飾は、ポリペプチド中のどこであっても良く、ペプチド骨格、アミノ酸側鎖及びアミノ又はカルボキシル末端が挙げられる。実際、ポリペプチド中のアミノ又はカルボキシ基、あるいはその両方の共有結合的修飾による封鎖は、自然起源及び合成のポリペプチドにおいて通常のものであり、そのような修飾は本件発明のポリペプチドにおいても同様に存在しうる。例えば、大腸菌(E. coli)で作られるポリペプチドのアミノ末端残基は、タンパク質プロセシング前は、ほとんど一定してN-ホルミルメチオニンであろう。
【０１５３】
ポリペプチドに生じる修飾は、しばしば、当該ポリペプチドがどのように作成されるかに依存するであろう。例えば、クローン化された遺伝子を宿主中で発現することによって作成されるポリペプチドについては、修飾の性質及び程度は、大部分において、宿主細胞の翻訳後修飾能力及び当該ポリペプチドのアミノ酸配列中に存在する修飾シグナル配列によって決定されるであろう。例えば、糖鎖付加は、しばしば、大腸菌などの細菌の宿主においては起こらない。従って、糖鎖付加が望まれる場合には、ポリペプチドは糖鎖付加が行われる宿主において発現されるべきであり、これは一般的には真核細胞である。昆虫細胞は、しばしば、哺乳動物細胞と同じ翻訳後糖鎖付加を行う、そして、この理由によって、特に、昆虫細胞発現系は、天然の糖鎖付加様式を有する哺乳動物タンパク質を効率的に発現させるために開発されてきた。他の修飾に関しても同様の考慮が当てはまる。
【０１５４】
ある特定のポリペプチド中の幾つかの部位において、同じ型の修飾が同一又は異なる程度存在しうるということは理解されるであろう。また、ある特定のポリペプチドは多くの型の修飾を含みうる。
【０１５５】
一般的に、本明細書で使用されるポリペプチドという用語は、そのような修飾の全てを包含し、特に、ポリヌクレオチドを宿主細胞中で発現させることによって合成されるポリペプチド中に存在する修飾を包含する。
【０１５６】
メテオリンヌクレオチド配列
【０１５７】
本発明は、例えばヒトcDNAヌクレオチド配列(配列番号1及び10)、マウスcDNA配列 (配列番号4)及びラットcDNA 配列 (配列番号7)などの、メテオリンをコードするゲノムDNA及びcDNAの医学的用途を提供する。
【０１５８】
これらの配列のバリアントも、本件発明の範囲に含まれる。
【０１５９】
本件発明は、アロディニア、痛覚過敏、自発痛及び/又は幻肢痛を処置する方法に使用するための単離された核酸分子に関し、当該核酸分子はポリペプチドをコードする核酸配列を含み、当該ポリペプチドは以下の群から選択されるアミノ酸配列を含む:
i. 配列番号3のアミノ酸配列;
ii. 配列番号3のアミノ酸配列の生物学的に活性な配列バリアント、ここで、当該バリアントは配列番号3と少なくとも70％の配列同一性を有する;及び
iii. i)又はii)の少なくとも50個の近接するアミノ酸からなる生物学的に活性な断片、ここで、当該断片は配列番号3に対して少なくとも70％同一である。
【０１６０】
一実施態様において、本件発明は、アロディニア、痛覚過敏、自発痛及び/又は幻肢痛を処置する方法に使用するためのポリペプチドをコードする単離された核酸分子に関し、当該ポリペプチドは以下の群から選択されるアミノ酸配列を含む:
i) 配列番号2のAA30-AA288、及び一方又は両方の末端において一から五個の余分な天然配列のアミノ酸を有する配列番号2のAA25-AA293までのポリペプチド;
ii) 配列番号8のAA28-AA286、及び一方又は両方の末端において一から五個の余分な天然配列のアミノ酸を有する配列番号8のAA23-AA291までのポリペプチド;
iii) 配列番号5のAA31-AA289、及び一方又は両方の末端において一から五個の余分な天然配列のアミノ酸を有する配列番号5のAA26-AA294までのポリペプチド;及び
iv) 前記ポリペプチドのバリアント、ここで、当該選択された配列において特定される任意のアミノ酸は、異なるアミノ酸に変更される、ただし、当該配列中のアミノ酸残基は20を超えて変更されない。
【０１６１】
当該核酸分子は、自然起源の対立遺伝子の核酸バリアントのヌクレオチド配列を含み得る。
【０１６２】
本発明の核酸分子はバリアントポリペプチドをコードしても良く、当該バリアントポリペプチドは自然起源ポリペプチドバリアントのポリペプチド配列を有する。
【０１６３】
一実施態様において、当該核酸分子は、配列番号1、4、7及び10からなる群から選択される核酸配列と比較して単一のヌクレオチドで異なる。
【０１６４】
好ましくは、当該コードされるポリペプチドは、配列番号3からなる群から選択される配列に対して少なくとも60％の配列同一性、好ましくは少なくとも65％の配列同一性、より好ましくは少なくとも70％の配列同一性、より好ましくは75％の配列同一性、より好ましくは少なくとも80％の配列同一性、より好ましくは少なくとも85％の配列同一性、より好ましくは少なくとも90％の配列同一性、より好ましくは少なくとも95％の配列同一性、より好ましくは少なくとも98％の配列同一性を有し、より好ましくは、当該ポリペプチドは当該配列番号からなる群から選択される配列を有する。当該配列はヒトメテオリンを構成する。
【０１６５】
好ましい実施態様において、当該コードされたポリペプチドは、配列番号11を有するコンセンサス配列を含む。
【０１６６】
好ましい実施態様において、当該コードされたポリペプチドは、配列番号3に対して少なくとも70％、より好ましくは少なくとも75％、より好ましくは少なくとも80％、より好ましくは少なくとも95％、より好ましくは少なくとも98％の配列同一性を有し、より好ましくは、当該ポリペプチドは配列番号3の配列を有する。
【０１６７】
一側面において、当該核酸分子は以下からなる群から選択されるヌクレオチド配列を含む
a) 配列番号1、4、7及び10からなる群から選択されるヌクレオチド配列;
b) 配列番号1、4、7及び10からなる群から選択されるヌクレオチド配列に対して少なくとも70％の配列同一性を有するヌクレオチド配列;及び
c) 配列番号1、4、7及び10からなる群から選択される配列の少なくとも150個の近接するヌクレオチドからなる核酸配列。
【０１６８】
一実施態様において、本発明の単離されたポリヌクレオチドは、配列番号1として提示されるポリヌクレオチド配列に対して少なくとも60％、より好ましくは少なくとも65％、より好ましくは少なくとも70％、より好ましくは少なくとも75％、より好ましくは少なくとも80％、好ましくは少なくとも85％、より好ましくは少なくとも90％、より好ましくは少なくとも95％、より好ましくは少なくとも98％の配列同一性を有する。
【０１６９】
一つの好ましい実施態様において、本発明の単離されたポリヌクレオチドは、配列番号10として提示されるポリヌクレオチド配列に対して少なくとも50％、好ましくは少なくとも60％、より好ましくは少なくとも70％、より好ましくは少なくとも75％、より好ましくは少なくとも80％、好ましくは少なくとも85％、より好ましくは少なくとも90％、より好ましくは少なくとも95％、より好ましくは少なくとも98％の配列同一性を有する。
【０１７０】
一実施態様において、本発明の好ましい単離されたポリヌクレオチドバリアントは、150-900核酸、より好ましくは175-900核酸、より好ましくは200-900核酸、より好ましくは225-900核酸、より好ましくは250-900核酸、より好ましくは300-900核酸、より好ましくは350-900核酸、より好ましくは400-900核酸、より好ましくは450-900核酸、より好ましくは500-900核酸、より好ましくは550-900核酸、より好ましくは600-900核酸、より好ましくは650-900核酸、より好ましくは700-900核酸、より好ましくは750-900核酸、より好ましくは800-900核酸、より好ましくは850-900核酸を含む。
【０１７１】
単離されたポリヌクレオチドの好ましい群は配列番号1及び10を含み、これらはヒトメテオリンのcDNA配列である。一般的に、cDNA配列はゲノム配列と比較してずっと短く、適切な発現ベクターにより簡単に挿入され、また、生体内又は生体外において産生細胞又はヒト細胞により簡単に形質導入又は遺伝子導入される。
【０１７２】
加えて、本発明のヌクレオチド配列は、これらの配列の誘導体である配列を含む。本発明は、これらの配列の一つ又はこれらの配列の一つの誘導体を包含するベクター、リポソーム及び他の担体媒体も含む。本発明は、メテオリンcDNA、好ましくはヒトメテオリンcDNAから転写及び翻訳されたタンパク質も含み、例としてヒトメテオリン及び誘導体及びバリアントが挙げられるがこれらに限定されるものではない。
【０１７３】
大腸菌、酵母菌種、チャイニーズハムスター、ベビーハムスター、昆虫、真菌類、及びヒトなどの選択された宿主細胞において発現を増強するための、コドンを最適化した核酸分子も考察される。
【０１７４】
バリアント核酸は、最新の変異誘発手法を用いて作成することができる。ヒトのコード配列をマウス、ラット又はチンパンジーのコード配列と混合する方法も考察される。
【０１７５】
バリアント核酸は、ヒトメテオリン中に存在するアミノ酸と、マウス又はラットメテオリン中の対応する位置に存在するアミノ酸とを、これらが異なる場合に、交換することによって作成される。
【０１７６】
ウイルスベクター
【０１７７】
大まかに言って、遺伝子治療は、新たな遺伝的材料を患者の細胞に伝達し、結果として生ずる患者に対する治療効果を得ようと努力するものである。そのような治療効果の恩恵として、広い範囲の疾患、障害及び他の状態の処置又は予防が挙げられる。
【０１７８】
生体外遺伝子治療のアプローチでは、単離された細胞(例えば、幹細胞、神経及びグリア前駆体細胞、および胎生幹細胞)の改変、その後の、患者へのそれらの注入、グラフト又は移植が行われる。例えば、米国特許番号4,868,116、5,399,346及び5,460,959参照。生体内遺伝子治療は、宿主である患者組織を生体内で直接標的にしようとするものである。
【０１７９】
遺伝子導入ベクターとして有用なウイルスには、パポーバウイルス、アデノウイルス、ワクシニアウイルス、アデノ随伴ウイルス、ヘルペスウイルス、及びレトロウイルスが含まれる。適したレトロウイルスには、HIV、SIV、FIV、EIAV、MoMLVからなる群が含まれる。適したレトロウイルスの更なる群には、HIV、SIV、FIV、EAIV、CIVからなる群が含まれる。好ましいウイルスベクターのもう一つの群には、アルファウイルス、アデノウイルス、アデノ随伴ウイルス、バキュロウイルス、単純ヘルペスウイルス、コロナウイルス、ウシパピローマウイルス、Mo-MLVからなる群が含まれ、好ましくはアデノ随伴ウイルスである。
【０１８０】
神経系の障害の処置のための好ましいウイルスは、レンチウイルス及びアデノ随伴ウイルスである。両方の型のウイルスは、細胞分裂なしにゲノムに組み込まれることができ、また、両方の型ともに、前臨床的動物研究において、神経系、特に中枢神経系における徴候に関して試験されてきた。
【０１８１】
アデノ随伴ウイルスを調製する方法は、例えばUS 5,677,158に記載されている。US 6,309,634及びUS 6,683,058は、アデノ随伴ウイルスを中枢神経系へ送達する例を記載している。
【０１８２】
好ましくは、レンチウイルスベクターは複製欠損のレンチウイルス粒子である。そのようなレンチウイルス粒子は、5’レンチウイルスLTR、tRNA結合部位、パッケージングシグナル、融合タンパク質をコードするポリヌクレオチドシグナルに動作可能に連結されているプロモーター、第二鎖DNA合成の開始点及び3’レンチウイルスLTRを含むレンチウイルスベクターから産生できる。レンチウイルスの調製及び神経系細胞への生体内投与の方法は、US 20020037281(Methods for transducing neural cells using lentiviral vectors)に記載されている。
【０１８３】
レトロウイルスベクターは、ヒトの臨床治験において最も一般的に使用されるベクターであるが、その理由は、レトロウイルスベクターが7-8 kbを運搬し、細胞に感染する能力を有し、また、保有する遺伝子材料を宿主細胞に高効率で安定的に組み込ませる能力を有するからである。例えば、WO 95/30761; WO 95/24929参照。オンコウイルス亜科は、外来性核酸配列を患者に伝達及び組込みするためには、少なくとも一回の標的細胞の増殖を必要とする。レトロウイルスベクターは、患者のゲノムにランダムに組み込まれる。レトロウイルスは神経系の幹細胞を標的にするために使用できるが、それは、神経系(特にCNS)のその他の細胞において細胞分裂がごくわずかしか起きないからである。
【０１８４】
これまでに、三つのクラスのレトロウイルス粒子が記述されている;効率的にマウス細胞に感染できるエコトロピックなもの、及び多くの種の細胞に感染できるアンホトロピックなもの。三番目のクラスには、ウイルスを産生した種とは別の種の細胞に感染することができるゼノトロピックな(xenotrophic)レトロウイルスが含まれる。分裂している細胞のゲノムのみに組み込まれるという能力によって、レトロウイルスは、発生学研究において細胞系譜を標識するためや、癌又は腫瘍に治療的遺伝子又は自殺遺伝子を送達するために、魅力的なものとなる。
【０１８５】
ヒト患者で使用するためには、当該レトロウイルスベクターは複製欠損でなければならない。これによって、標的組織において感染性のレトロウイルス粒子がさらに産生されるのが防止される。その代わりに、当該複製欠損ベクターは、標的細胞のゲノムに安定的に組み入れられた「捕獲された」導入遺伝子になる。複製欠損ベクターにおいて典型的には、gag、env、及びpol遺伝子が(ウイルスゲノムの残りの殆どと共に)除去されている。異種性DNAが除去されたウイルス遺伝子の代わりに挿入されている。当該異種性遺伝子は、内在性異種性プロモーター、標的細胞中で活性なもう一つの異種性プロモーター、又は当該レトロウイルスの5' LTR(ウイルス性LTRは多種多様な組織において活性である)。典型的には、レトロウイルスベクターは、導入遺伝子の容量として約7-8 kbを有する。
【０１８６】
複製欠損レトロウイルスベクターは、複製及び組立に必要なウイルスタンパク質を、トランスで、例えば遺伝子操作されたパッケージング株化細胞から、提供される必要がある。当該パッケージング細胞が複製能力のあるウイルス及び/又はヘルパーウイルスを放出しないことは重要である。これは、ウイルスタンパク質をψシグナルを欠如するRNAから発現させること、また、gag/pol遺伝子及びenv遺伝子を別々の転写単位から発現させることによって達成される。加えて、一部の第2及び第3世代レトロウイルスにおいて、5’LTRはこれらの遺伝子の発現を制御する非ウイルス性プロモーターで置換されており、また、3’プロモーターは近位プロモーターのみを含むように最小化されている。このような設計は、複製能力を有するベクター又はヘルパーウイルスの産生につながる組換えの可能性を最小化する。
【０１８７】
発現ベクター
【０１８８】
本発明に使用するメテオリンポリペプチドを組換え型発現するためのベクターの作成は、従来の技法を使用して達成することができ、当業者にとって詳細な説明は必要ない。しかしながら、概説として、当業者は必要に応じてManiatis et al., in Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory, (NY 1982)を参照されたい。発現ベクターを使用して産生細胞を作成し、医学的用途に使用するためのメテオリンポリペプチドを組換え型産生させることができる。また、発現ベクターを使用して治療的細胞を作成し、裸又は被包性療法のためのメテオリンポリペプチドを分泌させることができる。
【０１８９】
手短に述べると、組換え型発現ベクターの作成には、標準的なライゲーション技法を利用する。構築されたベクター中の配列が正しいことを確認するための解析法としては、例えばMessingらの方法(Nucleic Acids Res., 9: 309-, 1981), Maxamらの方法(Methods in Enzymology, 65: 499, 1980), あるいは当業者に知られる他の適切な方法を使用して、当該遺伝子の配列を決定する。
【０１９０】
切断断片の大きさによる分離は、例えば、Maniatisら(Molecular Cloning, pp. 133-134,1982)によって記述される従来のゲル電気泳動法を使用して行われる。
【０１９１】
効率的な発現ベクターを作成するためには、発現ベクターは、コードされた遺伝子を正しい読み枠で発現するために必要な、制御配列を含むべきである。遺伝子の発現は、転写、翻訳又は翻訳後のレベルにおいて制御される。転写開始は、遺伝子発現における初期のかつ決定的な事象である。これは、プロモーター及びエンハンサーの配列に依存し、これらの配列と相互作用する特異的な細胞因子に影響される。多くの遺伝子の転写単位は、プロモーター及び場合によってエンハンサー又は制御エレメントからなる(Banerji et al., Cell 27: 299 (1981); Corden et al., Science 209: 1406 (1980);及びBreathnach and Chambon, Ann. Rev. Biochem. 50: 349 (1981))。レトロウイルスに関しては、レトロウイルスのゲノムの複製に関与する調節エレメントは、末端反復配列(long terminal repeat, LTR)中にある(Weiss et al., eds., The molecular biology of tumor viruses: RNA tumor viruses, Cold Spring Harbor Laboratory, (NY 1982))。モロニーマウス白血病ウイルス(Moloney murine leukemia virus, MLV)及びラウス肉腫ウイルス(Rous sarcoma virus, RSV)のLTRは、プロモーター及びエンハンサーの配列を含む(Jolly et al., Nucleic Acids Res. 11: 1855 (1983); Capecchi et al., In : Enhancer and eukaryotic gene expression, Gulzman and Shenk, eds., pp. 101-102, Cold Spring Harbor Laboratories (NY 1991)。他の強力なプロモーターとしてサイトメガロウイルス(cytomegalovirus, CMV)及び他の野生型ウイルス性プロモーターが挙げられる。
【０１９２】
幾つかの非ウイルス性プロモーターのプロモーター及びエンハンサー領域も記述されている(Schmidt et al., Nature 314: 285 (1985); Rossi and deCrombrugghe, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84: 5590-5594 (1987))。静止状態の細胞において導入遺伝子の発現を維持および増加させる方法として、I型コラーゲン(1及び2)プロモーター(Prockop and Kivirikko, N. Eng. J. Med. 311: 376 (1984) ; Smith and Niles, Biochem. 19: 1820 (1980) ; de Wet et al., J. Biol. Chem., 258: 14385 (1983))、SV40プロモーター及びLTRプロモーターなどのプロモーターの使用が挙げられる。
【０１９３】
本発明の一実施態様によると、プロモーターは以下からなる群から選択される構成的プロモーターである:ユビキチンプロモーター、CMVプロモーター、JeT プロモーター(US 6,555,674), SV40 プロモーター、伸長因子1αプロモーター(EF1α)、RSV、CAG。誘導可能又は抑圧可能なプロモーターの例としてTet-On、Tet-Off、ラパマイシン誘導性プロモーター、Mx1、Mo-MLV-LTR、プロゲステロン、RU486が挙げられる。
【０１９４】
好ましいプロモーターの群にはCAG、CMV、ヒトUbiC、JeT、SV40、RSV、Tet制御性プロモーター、Mo-MLV-LTR、Mx1、Mt1及びEF1αが含まれる。
【０１９５】
導入遺伝子の発現を駆動するためにウイルス性及び非ウイルス性のプロモーターを使用することに加えて、導入遺伝子の発現のレベルを増加させるためにエンハンサー配列を使用することができる。エンハンサーは、その天然の遺伝子だけでなく、一部の外来遺伝子についても転写活性を増加させうる(Armelor, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 70: 2702 (1973))。例えば、本件発明においては、導入遺伝子の発現を増加させるために、コラーゲンプロモーター2 (I)と共にエンハンサー配列を使用することができる。加えて、SV40ウイルスで見つかったエンハンサーエレメントを、導入遺伝子の発現を増加させるために使用することができる。このエンハンサー配列は、Gruss et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 78: 943 (1981); Benoist and Chambon, Nature 290: 304 (1981)、及びFromm and Berg, J. Mol. Appl. Genetics, 1 : 457 (1982)に記載されるように、72塩基対のリピートからなり、これらの文献はすべて本明細書に参照として取り込まれる。このリピート配列は、様々なプロモーターと連なって存在する場合に、多くの異なるウイルス性及び細胞性の遺伝子の転写を増加させうる(Moreau et al., Nucleic Acids Res. 9: 6047 (1981)。
【０１９６】
更なる発現増強配列として、ウッドチャック肝炎ウイルス転写後制御エレメント、WPRE、SP163、CMVエンハンサー、及びニワトリβグロビンインスレーター又は他のインスレーターが挙げられるが、これらに限定されるものではない。.
【０１９７】
株化細胞
【０１９８】
一側面において、本発明は、本発明のベクターで遺伝子改変した単離された宿主細胞に関する。
【０１９９】
本発明は、裸又は被包性細胞を通じてメテオリンを生体送達するために適した細胞にも関する。ここで、当該裸又は被包性細胞は、メテオリンを過剰発現させるために遺伝子改変されており、また、生理活性メテオリンポリペプチドを患者に対して局所的に送達するために移植することができる。そのような細胞は、大まかに治療的細胞を呼ばれる。
【０２００】
生体外遺伝子治療のための好ましい細胞の群には、神経細胞、神経前駆体細胞、神経前駆細胞、神経幹細胞、ヒトグリア幹細胞、ヒト前駆細胞、幹細胞、及び胎生細胞が含まれる。
【０２０１】
被包のための好ましい細胞として、ARPE-19細胞などの網膜色素上皮細胞;ヒト不死化線維芽細胞;及びヒト不死化アストロサイトなどが挙げられる。
【０２０２】
ARPE-19細胞は、被包性細胞に基づく送達技術のための優れたプラットフォームとなる株化細胞であり、また、非被包性細胞に基づく送達技術のためにも有用である。ARPE-19株化細胞は頑健である(即ち、当該株化細胞は中枢神経系又は眼球内環境への埋め込みなどの厳しい条件下で生存可能である)。ARPE-19細胞は、治療上の利益を有する物質を分泌するように遺伝子改変することができる。ARPE-19細胞は、比較的長い寿命を有する。ARPE-19細胞はヒト起源である。更に、被包性ARPE-19細胞は良好な生体内装置生存能を有する。ARPE-19細胞は、効果的量の増殖因子を送達することができる。ARPE-19細胞は、宿主免疫反応をほとんど誘発しない。更に、ARPE-19細胞は非腫瘍原性である。ARPE-19細胞の培養及び被包の方法は、US 6,361,771に記載されている。
【０２０３】
もう一つの実施態様において、治療的株化細胞は以下からなる群から選択される:ヒト線維芽細胞株化細胞、ヒトアストロサイト株化細胞、ヒト中脳株化細胞、及びヒト内皮細胞株化細胞、好ましくは、これらはTERT、SV40T又はvmycで不死化されている。
【０２０４】
細胞外マトリックス
【０２０５】
本件発明は、さらに、メテオリン産生細胞を、哺乳動物神経系に埋め込む前に、細胞外マトリックス上の試験管内で培養することを含む。埋め込みの前に細胞を微細担体に事前接着させるのは、移植細胞の長期生存率を高めるため及び長期の機能的利点を提供するためである。
【０２０６】
細胞外マトリックスを構成しうる材料としては、細胞が試験管内でのインキュベーションの後に接着するような材料であって、その上で細胞が成長でき、かつ、毒性反応を生じたり、あるいは、埋め込まれた細胞を破壊したりその他埋め込まれた細胞の生物学的若しくは治療的活性を妨害したりすることなく哺乳動物の身体に埋め込むことができるような材料が挙げられる。そのような材料は、合成又は天然の化学物質、又は生物学的な起源を有する物質であり得る。
【０２０７】
マトリックス材料としては以下のものが挙げられるが、これらに限定されるものではない:ガラス及び他の酸化ケイ素、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリウレタン、ポリアルギン酸塩、ポリスルホン、ポリビニルアルコール、アクリロニトリルポリマー、ポリアクリルアミド、ポリカーボネート、ポリペンテン、ナイロン、アミラーゼ、天然及び修飾ゼラチン及び天然及び修飾コラーゲン、デキストランやセルロース(ニトロセルロース)などの天然及び修飾多糖類、 アガー、及びマグネタイト。吸収性又は非吸収性の材料の何れも使用できる。当該分野でよく知られた細胞外マトリックス材料も意図される。細胞剤マトリックス材料は、商業的に入手することができるし、あるいは、そのようなマトリックスを分泌する細胞を成育させ、当該分泌細胞を除去し、また、移植される細胞を当該マトリックスに相互作用及び接着させることによって調製することができる。移植される細胞がその上で成長する、あるいはそれと共に混合されるマトリックス材料は、RPE細胞の常在性の産物であり得る。従って、当該マトリックス材料は、移植されるRPE細胞によって産生及び分泌される、細胞外マトリックス又は基底膜の材料であり得る。
【０２０８】
細胞の接着、生存及び機能を改善するために、個体マトリックスは、随意により、その外面を、当該技術分野において細胞の接着、成長及び生存を促進することが知られている因子で被覆しても良い。そのような因子としては、細胞接着分子や、フィブロネクチン、ラミニン、コラーゲン、エラスチン、グリコサミノグリカン、プロテオグリカンなどの細胞外マトリックス、あるいは増殖因子などが挙げられる。
【０２０９】
あるいは、移植される細胞が付着する固体マトリックスが多孔性材料で作成されている場合には、単数又は複数の成長又は生存促進因子を当該マトリックス材料に取り込ませて、そこから当該因子が生体内埋め込み後に緩徐に放出されるようにすることができる。
【０２１０】
当該支持体の立体配置は、好ましくはビーズのような球状であるが、円柱状、楕円形、平らなシート又は条片、針又はピンの形状などである。支持マトリックスの好ましい形は、ガラスビーズである。もう一つの好ましいビーズは、ポリスチレンビーズである。
【０２１１】
ビーズの大きさは、直径約10μm から1 mm の範囲であればよく、好ましくは約90μm から約150μmである。様々な微細担体ビーズの記載に関しては、例えば、以下を参照されたい:isher Biotech Source 87-88, Fisher Scientific 社, 1987, pp. 72-75; Sigma Cell Culture Catalog, Sigma Chemical 社, St, Louis, 1991, pp. 162-163; Ventrex Product Catalog, Ventrex Laboratories 社, 1989; これらの文献は本明細書に参照として取り込まれる。ビーズの大きさの上限は、移植された細胞の機能を妨害しうる、あるいは、周囲の組織に損傷を引き起こしうる、望まれない宿主の反応を当該ビーズが刺激するかどうかによって決定されるかもしれない。ビーズの大きさの上限は、投与の方法によっても決定されるかもしれない。そのような限界は、当業者が容易に決定できる。
【０２１２】
生体適合性カプセル
【０２１３】
一側面において、本発明は、本発明のベクターで遺伝子改変した単離された宿主細胞を含む生体適合性カプセルに関する。
【０２１４】
被包性細胞生体送達療法(encapsulated cell biodelivery therapy)は、細胞を宿主に埋め込む前に半透性生体適合性材料で取り囲むことによって、レシピエントの免疫系から当該細胞を隔離するという発想に基づいている。本発明は、細胞を被包するための免疫隔離カプセルを含む。細胞は、微細多孔性膜で形成される埋め込み型ポリマーカプセル中に封入することによって、宿主から免疫隔離される。このアプローチによって宿主と埋め込まれた組織との細胞間の接触が防止され、直接提示を通じた抗原認識が排除される。
【０２１５】
細胞カプセル(以下、カプセルと呼ぶ)は、増殖因子、ホルモン、神経伝達物質、ペプチド、抗体及び補体などの分子の拡散を、その分子量に応じて調節するように仕立てられた膜を有する(Lysaght et al., 56 J. Cell Biochem. 196 (1996), Colton, 14 Trends Biotechnol. 158 (1996))。被包技法を用いることによって、細胞は、免疫抑制剤を使用してあるいは使用しないで、いずれの場合でも、免疫拒絶反応なしに宿主に埋め込むことができる。有用な生体適合性ポリマーカプセルは、通常、細胞を含有する核を含むが、この細胞は液体培地中に懸濁されていてもよく、あるいは、固定化するためのマトリックス中に存在してもよい。また、当該カプセルは、周囲の又は周辺の領域に選択透過性のマトリックス又は膜(「ジャケット」)を含み、これは隔離された細胞を含まず、生体適合性であり、かつ、核内の細胞を有害な免疫学的攻撃から保護するために十分なものである。被包は、免疫系の要素がカプセルに侵入するのを妨害し、それによって、被包性細胞を免疫による破壊から保護する。カプセル膜の半透性の性質によって、興味の対象である生物学的に活性な分子が、カプセルから周囲の宿主組織へと拡散することが容易になり、また、栄養分がカプセル中へと容易に拡散して、被包性細胞を維持することができるようになる。当該カプセルは生体適合性材料から作成することができる。「生体適合性材料」は、宿主に埋め込まれた後に、例えば分解などを通じて、当該カプセルの拒絶反応を生じるに足る、あるいは、当該カプセルを作動不能にするに足る有害な宿主反応を誘発しない材料である。生体適合性材料は、宿主の免疫系の構成要素などの大分子に対して比較的不透過性であるが、インスリン、増殖因子、及び栄養分などの小分子に対して透過性であり、一方で、代謝性廃棄物が除去されるのを可能にする。種々の生体適合性材料が、本発明の組成物によって増殖因子を送達するために適している。多様な外表面の形態及び他の機械的及び構造的特徴を有する多数の生体適合性材料が知られている。好ましくは、本発明のカプセルは、WO 92/19195、WO 95/05452又はWO 2005/095450;又は米国特許番号5,639,275; 5,653,975; 4,892,538; 5,156,844; 5,283,187;又は米国特許番号5,550,050に記載されるものに類似している。これらの文献は、本明細書に参照として取り込まれる。
【０２１６】
そのようなカプセルは、代謝物、栄養分及び治療的物質の通過を許容するが、一方で、宿主免疫系の有害な効果を最小化する。当該生体適合性材料の構成要素は、周囲の半透膜及び内部の細胞支持足場材料を含んでも良い。好ましくは、組換え型細胞は当該足場材料の上に播種され、それが選択透過性膜で被包される。線維性の細胞支持足場材料は、以下からなる群から選択される任意の生体適合性材料から作成されうる:アクリル、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアセトニトリル、ポリエチレンテレフタレート、ナイロン、ポリアミド、ポリウレタン、ポリブテステル(polybutester)、絹、綿、キチン、炭素、又は生体適合性金属。また、細胞埋め込みのために、結合線維構造も使用できる (米国特許番号5,512,600)。生分解性ポリマーとしては、以下を含むものが挙げられる:PLA(poly(lactic acid))、PLGA(poly(lactic-coglycolic acid))、及びPGA(poly(glycolic acid))及びその等価物。移植された細胞が接着できる表面を提供するために、気泡足場材料が使用されている (WO 2005/095450及びWO 98/05304)。織物メッシュチューブが血管移植片として使用されている(WO 99/52573)。そのうえ、核は、ハイドロゲルで形成された固定化用マトリックスで構成されうる。このハイドロゲルは細胞の位置を安定化させる。ハイドロゲルは、ゲルの形態の、架橋した親水性ポリマーの3次元ネットワークであり、実質的に水から構成される。
【０２１７】
ジャケットは、好ましくは、1000 kDより低い、より好ましくは50-700 kDの間の、より好ましくは70-300 kDの間の、より好ましくは70-150kDの間の、例えば70と130kDの間の分子量カットオフを有する:ここで、分子量カットオフは、当該膜が溶質の90％をはじく分子量として定義される。当該分子量カットオフは、確実に生体活性分子が当該カプセルから漏れ出ることができる一方で、当該被包性細胞を患者の免疫系から保護できるように選択されるべきである。
【０２１８】
ジャケットの厚さは、典型的には、2〜200 ミクロンの範囲におさまり、より好ましくは、50〜150 ミクロンである。. ジャケットは、被包された細胞を維持するために十分な強度をカプセルに与える厚さを有するべきであり、また、これを考慮したうえで、できる限りわずかな空間を占めるように、できる限り薄く保たれるべきである。
【０２１９】
周囲の半透膜を製造するために様々なポリマー及びポリマー混合物を使用することができ、例として以下のものが挙げられる: ポリアクリレート(アクリル共重合体を含む)、ポリビニリデン、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、ポリスチレン、ポリアミド、酢酸セルロース、硝酸セルロース、ポリスルホン(ポリエーテルスルホンを含む)、ポリホスファゼン、ポリアクリロニトリル、ポリ(アクリロニトリル/co塩化ビニル)、並びにそれらの誘導体、共重合体、及び混合物。好ましくは、当該周囲の半透膜は、生体適合性の半透性中空線維膜である。そのような膜及びその作成方法は、米国特許番号5,284,761及び5,158,881に記載されている。当該周囲の半透膜は、米国特許番号4,976,859又は米国特許番号4,968,733に記載されるような、ポリエーテルスルホン中空線維から形成されても良い。周囲の半透膜の別の材料は、ポリ(アクリロニトリル/co塩化ビニル)(poly(acrylonitrile/covinyl chloride), Pan-PVC)である。
【０２２０】
当該カプセルは、生物学的活性を維持するため、並びに、当該産物及び機能の送達に対するアクセスを提供するために、任意の適切な立体配置をとり得るが、例として、円柱状、矩形、円盤形、パッチ形、卵形、星状、又は球状のものが挙げられる。更に、当該カプセルは、メッシュ状又は入れ子状構造になるように巻きつけたり包んだりしても良い。もし当該カプセルを埋め込み後に回収する必要があるならば、埋め込みの部位から当該カプセルが泳動してしまいがちな立体配置、例えばレシピエント宿主の血管中を移動するのに十分なほど小さい球状カプセルは、好ましくない。矩形、パッチ、円盤、円柱、及び平らなシートなどの一定の形状は、より優れた構造上の完全性を提供し、回収が望まれる場合には好ましい。特に好ましい形状は、円柱形であるが、それは、そのような形状は工業的に生産できる中空線維から容易に作成されるからである。
【０２２１】
現在の文脈におけるマイクロカプセルとは、少なくとも1μL、例えば1〜10μLの体積を有するカプセルのことである。
【０２２２】
マイクロカプセルが使用される場合、それぞれの装置中に好ましくは少なくとも103 細胞が被包され、例えば103〜108 細胞が被包され、最も好ましくは105〜107 細胞が被包される。もちろん、それぞれのカプセル中の細胞の数は、カプセルの大きさに依存する。大ざっぱに言うと、本発明者らは、気泡を有するカプセル中では(以下で記載する)、カプセルのμLあたり10,000〜100,000細胞(体積は気泡を含む内部の体積として計算される)、より好ましくはμLあたり25,000〜50,000細胞、より好ましくはμLあたり30,000〜40,000細胞を充填するとカプセルの良好な充填が得られることを見出した。充填される細胞の数は、細胞の大きさにも依存する。
【０２２３】
投与量は、カプセルの寸法を変化させることにより、及び/又は、少数の又は多数のカプセルを埋め込むことにより調節することができる。好ましくは、患者あたり1〜10カプセルである。
【０２２４】
足場材料は、細胞外マトリックス分子(extracellular matrix, ECM)で被覆しても良い。細胞外マトリックス分子の好適な例として、コラーゲン、ラミニン、及びフィブロネクチンが挙げられる。足場材料の表面は、細胞の接着を増強するために、電荷を付与するためのプラズマ照射処理によって修飾しても良い。
【０２２５】
カプセルを封着するための任意の適した方法が使用でき、例として、ポリマー接着剤又は圧着の使用、糸結び、及び熱封着が挙げられる。加えて、US 5,653,687に記載されるような「乾性」封着方法も使用できる。
【０２２６】
当該被包性細胞装置は、公知の技法に従って埋め込みされる。本発明の装置及び方法のために、多くの埋め込み部位が考察される。これらの埋め込み部位は、脳、脊髄(参照、US 5,106,627、5,156,844及び5,554,148)などの中枢神経系、及び眼の水性及び硝子体の体液(参照、WO 97/34586)を含むが、それらに限定されない。
【０２２７】
開示されたカプセルは、当該カプセルから伸長する一体式のテザーを含んでもよく、これは、少なくとも処置部位から挿入部位の近くまで到達するのに十分な長さを有し、それによって、当該カプセルを頭蓋骨の外表面などの挿入部位に固定することを容易にする。当該挿入部位は、その後に皮膚によって覆われる。
【０２２８】
カプセルの組織からの除去を容易にするために(例えば、処置が終了した場合や、カプセルを交換する必要がある場合)、カプセルとテザーの間の移行部分は滑らかかつ何らの種類の突起も無いものでありえる、あるいは、寸法がカプセルからテザーに向かって増加しうる。これは、明らかに、当該二つの部分の間に縁を作るが、相対的に小さなカプセルが当該療法システムの遠位末端(即ち、身体の方向に向かった末端)を形成するので、カプセルを除去する際の付属的な損傷を防止することができる。従って、カプセルとテザーが円形の断面形状を有する管状のものである場合には、当該カプセルの半径方向の大きさは、好ましくは、当該テザーの半径方向の大きさよりも小さく、また、当該カプセルとテザーは、好ましくは、互いに同軸性に結合されても良い。好ましくは、本発明のカプセルは、WO 2006/122551及びWO 2005/095450に記載されるカプセルに類似の設計である。
【０２２９】
カプセルは、シリンジを用いて充填してもよく、あるいは、WO2007/048413に記載されるような自動化又は半自動化の充填を使用することができる。
【実施例】
【０２３０】
実施例1
【０２３１】
タンパク質精製
【０２３２】
マウスメテオリン(Uniprot Accession # Q8C1Q4; 配列番号5) (aa22-291 (配列番号6) hCD33のシグナルペプチドを伴う) を発現ベクターにクローニングした。当該ベクターを、NS0マウス骨髄腫株化細胞に、エレクトロポレーションによって遺伝子導入した。安定的クローンを単離し、Gt x mMETRN ポリクローナル抗体(AF3475)を使用したウエスタン解析によって、mMeteorinの発現についてスクリーニングした。マウスメテオリンを含有する培養物の条件培地を濃縮し、20 mM MOPSを追加し、pHを6.5に調整し、0.2μmのフィルターに通して濾過した。当該試料を、20 mM MOPS, 0.1 M NaCl, pH 6.5中で平衡した陰イオン交換クロマトグラフィーレジンにアプライした。マウスメテオリンを含有する画分に2 M NaClを追加し、pHを7.0に調整し、その後、フェニルセファロースレジンにアプライした。結合したタンパク質をNaClの減少勾配で溶出した。マウスメテオリンが濃縮された画分をプールし、濃縮し、Superdex ゲル濾過カラムに充填し、その後、PBS中で平衡した。マウスメテオリンは、分子量約30 kDa のタンパク質として溶出した。興味の対象となる画分をプールし、濃縮し、PBSに対して透析し、-80℃で保存した。
【０２３３】
実施例2
【０２３４】
光化学的に誘導された坐骨神経損傷
【０２３５】
全身性に投与されたメテオリンの効果は、光化学的に誘導された坐骨神経損傷ラットで調べた。当該ラットは、損傷後一週間以内に機械及び冷刺激の両方に対するアロディニアを発症することが知られている (Kupers,R., Yu,W., Persson,J.K., Xu,X.J., and Wiesenfeld-Hallin,Z. (1998); Photochemically-induced ischemia of the rat sciatic nerve produces a dose-dependent and highly reproducible mechanical, heat and cold allodynia, and signs of spontaneous pain. Pain 76, 45-59)。手短に述べると、一側性の坐骨神経の光誘導損傷の後に、動物を無作為に4群に分け(群あたりn=8)、ネガティブコントロールとして生理食塩水、あるいは、3つの異なる濃度(0.05、0.2及び0.8 mg/kg)のメテオリンを注射した。それぞれのラットは、安定的なアロディニアが発症した7日後から開始する2週間の期間にわたって、6回の注射を受けた。処置期間中のそれぞれの注射の前及び追加の2週間、行動影響評価を行った。
【０２３６】
図1から、生理食塩水および低投与量(0.05 mg/kg)のメテオリンが同側後足の機械刺激に対する応答に影響しなかったことは明らかである。0.2 mg/kgのメテオリンは、機械的アロディニアを中程度に減少させたが、この群は生理食塩水のコントロール群と統計的に異ならなかった。対照的に、0.8 mg/kgのメテオリンを繰り返し注射すると、有意かつ顕著な機械的アロディニアの軽減が生じた。第21日に処置を休止したのち、この群は少なくとも一週間、媒体の群と有意に異なる状態が続いた。次第に、機械的アロディニアは徐々に復旧した。
【０２３７】
低温に対する反応は、塩化エチルを後足の足底表面に噴霧することによって評価し、動物の行動をスコアリングした。図2は、0.8 mg/kgのメテオリンを用いた処置が、強力に低温アロディニア刺激を軽減したこと及び0.2 mg/kgのメテオリンも有意な正の効果を有することを示す。処置を休止したのち、0.8 mg/kgのメテオリンで処置した群は、少なくとも一週間、媒体で処置した群と有意に異なる状態が続き、また、二週間後であっても改善に向かう傾向が存在した。低温アロディニアは、時が経つにつれ徐々に復旧したが、それは当該実験の終了時点においても完全ではなかった。0.05 mg/kgのメテオリンは効果がなく、当該調査を通じてコントロール群と同様であった。
【０２３８】
重要なことに、全ての動物は、当該調査を通じて正常に体重が増加し、また、副作用は観察されなかった(図3)。
【０２３９】
結論としては、メテオリンは用量依存的に機械的及び低温アロディニアの両方を減少させ、また、当該効果は処置休止後少なくとも一週間持続した。処置休止後二週間で、過敏症は徐々に復旧したように思われる。副作用は観察されなかった。
【０２４０】
実施例3
【０２４１】
慢性絞扼損傷(Chronic constriction injury, CCI)
【０２４２】
更に、メテオリンの効果を、よく確立された慢性絞扼損傷(CCI)モデルにおいて研究した (Bennett,G.J., and Xie,Y.K. (1988); A peripheral mononeuropathy in rat that produces disorders of pain sensation like those seen in man. Pain 33, 87-107)。手短に述べると、損傷の12日後、安定的な機械的アロディニアが確立されたときに、動物は、その後2週間の間に分配された6回のメテオリン(0.1、0.5、2.0 mg/kg)又は媒体の皮下注射を受けた(群あたりn=7〜8)。動物の行動は、最後の注射のあと最大3週間、当該調査を通じて追跡した。
【０２４３】
自発痛の代替マーカーとして、体重負荷を処置の直前及び直後に評価した。処置前は(第12日)、全ての群は左右約50 gの欠陥を有し、それが、メテオリンで処置した群では10〜15gに減少した。処置を休止したのち、当該効果は徐々に減少し、3週間後には群間に有意な差はなかった。
【０２４４】
機械的アロディニアは、CCIの動物においても評価した。較正されたvon Frey毛髪を用いた機械刺激に対する、平均ベースライン足回避閾値は15gであったが、これは徐々に減少し、処置を開始した第12日には2gであった。媒体の群は当該研究を通じて過敏性のままであったが(約2g)、メテオリンは、試験したすべての投与量において、効果的に機械的アロディニアを軽減した(8〜11g) 処置休止後、メテオリン処置群の動物は、約一週間はコントロール群と有意に異なるままであったが、アロディニアは徐々に復旧し、三週間後には群間の差はなかった。当該効果の大きさを評価するために、コントロール群の動物に、比較として高投与量のガバペンチン(200 mg/kg)を与えた。ガバペンチン処置の1時間後、機械刺激に対する閾値は、処置前に1.9±0.7gであったのに比較して、9.7±1.9g であった。メテオリンとガバペンチンが同様に有効であることは明らかであるが、重要なことは、ガバペンチンが鎮痛薬であるのに対してメテオリンは持続性の効果および潜在的な疾患改変効果を有するということである。
【０２４５】
メテオリンの注射は、体重減少、又は、コントロール又は処置動物の間の一般的な行動上の差異を生じなかった。
【０２４６】
実施例4
【０２４７】
慢性絞扼損傷(Chronic constriction injury, CCI)
【０２４８】
目的
【０２４９】
この研究は、慢性絞扼損傷(CCI)(Bennett and Xie, "A peripheral mononeuropathy in rat that produces disorders of pain sensation like thos seen in man", 1988, Pain 33; p. 87-107)によって作成されたラットにおいて、皮下投与された組換え型メテオリンがアロディニア及び自発痛を軽減する有効性を調査するために計画された。
【０２５０】
方法
【０２５１】
組換え型メテオリン: 組換え型マウスメテオリン(Uniprot Accession # Q8C1Q4)は、この出願の別の個所で記載されるとおりに産生した。
【０２５２】
手術:250〜280gの雄スプラーグドーリーラット30匹に、4-0クロム腸縫合糸の4か所の緩い結紮法を用いて手術を施し、左の坐骨神経に慢性絞扼を生じさせた(CCIモデル) (Bennett and Xie, "A peripheral mononeuropathy in rat that produces disorders of pain sensation like thos seen in man", 1988, Pain 33; p. 87-107)。ラットは、イソフルランガスの吸入により麻酔した。ラットは、左後肢の大腿中央レベルにおいて、大腿二頭筋のちょうど尾側に皮膚切開を受けた。その後、根底にある筋層へと小さい切開を作成し、坐骨神経を妨害しないように注意しながら、止血剤を使用して穏やかに分離した。その後、坐骨神経を特定し、接着している組織を取り除き、45°の角度のピンセットを使用してわずかに持ち上げた。4-0クロム腸縫合糸材料の4つの断片を当該神経の下に運び、それから、それぞれを当該神経の周りに緩く結んでこま結びにした。結び目は1mm間隔で置かれた。これらの緩い結紮法は、血液の供給を遮断することなく当該神経の慢性絞扼を可能にした。筋層は4-0バイクリル(vicryl)縫合糸を用いて縫合して閉じ、皮膚は創傷クリップを用いて閉じた。
【０２５３】
群分け及び行動解析:当該実験の第0日に、全てのラットは、機械的アロディニアについてはVon Freyフィラメントを使用して、温熱アロディニアについてはHargreavesの方法を使用して、また、後肢への体重負荷については障害程度測定装置を使用して試験された。24匹のラットを選択して当該研究を継続し、のちに、4つの処置群(n=6)に分割した。動物は、手術後第10、12、14、17及び19日に、媒体、あるいは、0.1、0.5又は1.8 mg/kg のメテオリンタンパク質で、5回皮下注射された。動物は、手術後第10、12、14、17、19、21、26、32及び39 日に、機械的及び温熱アロディニア、並びに、障害程度について更に試験された。重要なことに、行動解析はメテオリンの注射の前に行われた。これは、即時の鎮痛効果を排除し、持続的な潜在的疾患改変効果に焦点を合わせるためである。動物は、当該研究を通じて、観察され、また、体重を追跡された。実験者は処置条件に関して盲検法にし、また、当該研究から除かれた動物はなかった。
【０２５４】
血清中のメテオリンに関するアッセイ:手術後第39日の行動試験に続いて、動物は0.1、0.5及び2 mg/kg のメテオリンを投与され、薬物投与後2、6、24 時間の時点でラット血清試料を採取した。血清は、非処置のコントロールラットからも採取した。それぞれの時点について2匹のラットを用いた。全てのラット血清試料は、マウスメテオリンELISA (R&D Systems, DY3475)によってアッセイした。
【０２５５】
結果
【０２５６】
実験的なアロディニア及び自発痛は、CCI (Bennett and Xie, 1988) によってラットに誘導し、また、接触性アロディニアはvon Frey毛髪を用いて評価した(図7)。ラットは、約15gのベースライン回避閾値を有し、これは、当該CCIの10日後には1.5gに減少した。メテオリンによる処置が迅速に当該アロディニアを減少させたこと、及び、媒体で処置したラットと比較して、1.8 mg/kg のメテオリンで処置したラットに我慢できる力が、第17、19、21、26及び32 日の時点でかなりのものであったことは明らかである。それ自体として、当該有意差は、処置休止後少なくとも13日は維持され、また、アロディニアの減少に向かう傾向は20日後においても観察された。1.8 mg/kg のメテオリンで処置した群の殆どの動物は15gに戻ったが、1匹の動物は反応しなかった。この特定の群において標準誤差が増大しているのはこれによって説明される。
【０２５７】
温熱感受性(図8)に関しては、ラットは16.5秒のベースライン回避潜時を有していたが、これは、CCIの10日後には約7秒に短縮し、温熱アロディニアを示した。媒体で処置した動物は当該研究を通じて過敏性のままであったのに対し、1.8 mg/kg のメテオリンによる処置は迅速に第14日から足回避潜時を有意に減少させた。この減少は、処置休止後少なくとも3週間を含む当該実験の残りの期間について継続した。興味深いことに、このメテオリンの群については、媒体の群のアロディニアのレベルに戻るのではなく、足回避潜時は10.5秒のところで横ばいになった。0.5 mg/kg の投与量のメテオリンも足回避潜時を減少させたが、これは、第19及び21日に有意となった。0.1 mg/kg のメテオリンを使用した場合にもアロディニアを減少させる方向への傾向が見られたが、これは統計的に有意なレベルには至らなかった。まとめとしては、メテオリンは、処置期間及びその後において、有意な効果をもって温熱アロディニアを用量依存的に減少させた。
【０２５８】
手術後のベースラインスクリーニングにおいて、ラットは後肢の両方に体重を均等に分配していた(図9)。しかしながら、CCIの損傷の後、同側の後肢には約60％少ない体重が掛けられていた。このことは自発痛の代替マーカーとして利用される。60％の体重負荷欠陥は、当該研究を通じて媒体の群で継続した。対照的に、0.5及び1.8 mg/kg のメテオリンは、急速に体重負荷欠陥を減少させ、両方の場合において、当該正の効果は処置休止後少なくとも3週間有意に改善されたままであった。統計的に有意な効果は、第19日に低投与量のメテオリンについても見られた。一般的に、第26日から当該実験の終了まで、体重負荷欠陥は、全てのメテオリン処置群において、媒体の群より低い定常レベルに落ち着いた。媒体のコントロール群が60％を超えたままであったのに対し、メテオリン処置群の平均体重負荷欠陥は、0.1、0.5及び1.8 mg/kg のメテオリンについて、それぞれ、約55％、48％及び40％ に落ち着いた。
【０２５９】
即時の副作用は観察されず、また、全ての動物は当該研究を通じて正常に体重が増加した(図10)。
【０２６０】
第39日の最後の行動試験の後に、動物に0.1、0.5及び1.8 mg/kg のメテオリンを投与し、薬物動態学的評価のために2、6及び24 時間後に血清試料を採集した(図11)。
【０２６１】
メテオリンは、0.1 mg/kg を注射したのちは血清中でかろうじて検出可能であったが、二つの高い投与量の間では投与量と血清濃度との間に良好な関係性が観察された。更に、メテオリンは注射後24時間でもはや血清中に検出できないということは、図11から明らかである。この点に関係して、観察された有益な効果が、メテオリンがもはや血清中に存在しない最後の注射後数週間持続するということは興味深い(図7、8及び9)。また、過敏性のベースラインレベルに戻るのではなく、メテオリン処置は新たなより低い過敏性レベルに導く。これらすべてを考えると、恐らく、メテオリンは疾患改変特性を有する。それ自体として、当該長期の持続的な効果は、神経機能の正常化又は回復を反映しているかもしれない。
【０２６２】
結論
【０２６３】
アロディニア及び自発痛様の症候群を示すよう外科的に作成された動物に対してメテオリンを投与すると、温熱及び接触性アロディニアの両方の減少並びに体重負荷の差の正常化から結論付けられるところの、アロディニア及び自発痛の重大な減少という結果が得られた。メテオリンは注射後24時間で血清中に存在しないにもかかわらず、当該正の効果は数週間持続し、そのため、疾患改変特性を実証している。
【０２６４】
実施例5:光化学的に誘導された坐骨神経損傷、髄腔内投与
【０２６５】
方法
【０２６６】
手術:380〜450 g の雄のスプラーグドーリーラット(Harlan, オランダ) に腰膨大に先端を有する長期髄腔内カテーテル(chronic intrathecal catheter)を装着した(Storkson,R.V., Kjorsvik,A., Tjolsen,A., and Hole,K. (1996). Lumbar catheterization of the spinal subarachnoid space in the rat. J. Neurosci. Methods 65, 167-172)。カテーテル埋め込みの3から5日後に、光化学的方法(Kupers,R., Yu,W., Persson,J.K., Xu,X.J., and Wiesenfeld-Hallin,Z. (1998); Pain 76, 45-59)を用いて虚血性坐骨神経損傷を生じさせた。手短に述べると、全身麻酔の下で(抱水クロラール、300 mg/kg)、左の坐骨神経を大腿中央レベルで露出させ、514 nm 、平均出力0.17 Wで作動するアルゴンレーザーを用いて1.5分照射した。照射の直前に、エリスロシンB (32.5 mg/kg、0.9％生理食塩水に溶解)を尾静脈から静脈内注射した。当該手術は、7日以内に高い再現性で過敏症を導いた。
【０２６７】
アロディニアの評価:機械的アロディニアの評価のために、1セットの較正されたナイロンモノフィラメント(von Frey毛髪, Stoelting, イリノイ州) を足の無毛の皮膚に適用し、動物が肢を回避するまで力を増加させた。それぞれのモノフィラメントを5回適用し、回避閾値を、5回の連続した刺激のうち少なくとも3回動物が足を回避した力として測定した。低温に対する反応は、塩化エチルを用いて試験した。塩化エチルは後足の足底表面に短時間(<1 s)噴霧した。当該反応は以下のように点数化した: 0 = 無反応、1 = 驚愕様反応, 後足の回避なし(正常)、2 = 刺激された後足の短時間の回避(軽度痛)、3 = 刺激された後足の持続的又は繰り返しの回避, 短時間舐める又は振る(激痛)。全ての試験は、実験条件に関して盲検法の実験者によって実施された。
【０２６８】
実験の仕組み:ベースラインの反応は、カテーテル埋め込みの後及び坐骨神経照射の前にもう一度評価した。神経損傷の7日後に機械及び冷刺激に対するアロディニアを発症したラットを、無作為に4群(N=8)に分けた。これに対して、ネガティブコントロールとしての媒体及び3種の投与量(0.5、2及び6μg) の組換え型メテオリンを10μlの体積で髄腔内に与えた。それぞれのラットは、2週の期間にわたり6回の注射を受けた(神経損傷の時から数えて第7、9、11、14、16及び18日)。行動試験は、それぞれの処置日の髄腔内注射の前に行い、さらに、処置休止後の第21、25、28及び35日に行った。
【０２６９】
結果
【０２７０】
図12に見られるように、機械刺激に対するベースライン足回避閾値は50gであった。坐骨神経損傷を光化学的に誘導した7日後、ラットは、約8gの減少した足回避閾値から明らかな、有意な機械的アロディニアを発症した。ラットはその後無作為に4群に分けられ、引き続いて、媒体又はメテオリンを2週の間に6回の髄腔内注射として受けた。メテオリンに関しては、ラットは0.5μg、2μg又は6μgを受けた。メテオリンの髄腔内注射が、有意にかつ用量依存的に、機械的アロディニアを減少させたということは明らかである(図12)。機械的アロディニアは、処置休止後一週間以内に徐々に復旧した。媒体の髄腔内注射は、当該実験を通じて機械的過敏症に影響しなかった。
【０２７１】
図13に見られるように、ベースラインの低温反応は、正常な驚愕様反応に対応する1である。坐骨神経損傷を光化学的に誘導した7日後、ラットは、軽度痛反応から明らかな、著しい低温アロディニアを発症した。2μg及び6μg のメテオリンを用いた処置は、急速に低温アロディニアを逆転させ、動物は当該処置期間中、低温に対して正常に近い反応を示した。6μg のメテオリンの有意な正の効果は、処置休止後3日でも観察された。しかしながら、低温アロディニアは、処置が終了した一週後に完全に復旧した。媒体は低温アロディニアに対して効果がなかった。
【０２７２】
結論
【０２７３】
メテオリンの反復した髄腔内注射は、虚血性坐骨神経損傷後のラットにおいて、機械的及び低温アロディニアを有意に減少させる。
【０２７４】
実施例6:配列表
配列番号1: ヒトメテオリンcDNA
配列番号2: ヒトメテオリン全長アミノ酸配列
配列番号3: ヒトメテオリンアミノ酸配列、シグナルペプチドなし
配列番号4: マウスメテオリンcDNA
配列番号5: マウスメテオリン全長アミノ酸配列
配列番号6: マウスメテオリンアミノ酸配列、シグナルペプチドなし
配列番号7: ラットメテオリンcDNA
配列番号8: ラットメテオリン全長アミノ酸配列
配列番号9: ラットメテオリンアミノ酸配列、シグナルペプチドなし
配列番号10: ヒトコドン最適化DNA配列
配列番号11: 成熟メテオリン、コンセンサス配列
【化１】
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【化２】
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【化３】
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【化４】
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【化５】
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【化６】
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【化７】
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【化８】
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【化９】
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【化１０】
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【化１１】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図６ｃ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【配列表】
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【国際調査報告】
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