(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記一般式（１）で表されるカルバ糖アミン誘導体を有効成分とするβ−グルコセレブロシダーゼ遺伝子の変異に起因する糖脂質代謝異常症の治療剤。
0004299479.tif 000007
但し、Ｒ１はアルキル基を示し、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４及びＲ５はそれぞれ独立にヒドロキシル基又はアラルキル基、シリル基、アルカノイル基、アロイル基、アルコキシアルキル基若しくはアラルキルオキシアルキル基から選択される置換基を有するヒドロキシル基である。
【請求項２】
Ｒ１は炭素数１〜２３の直鎖又は分枝を有するアルキル基であり、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４及びＲ５がそれぞれヒドロキシル基である請求項１記載の治療剤。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は糖脂質代謝異常症治療剤、特にβ-グルコセレブロシダーゼ遺伝子の変異に起因する糖脂質代謝異常症の治療剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
糖脂質代謝異常症としては、従来GM1ガングリオシドーシス、ニーマン・ピック病、モルキオB病、クラッベ病、ファブリー病、ゴーシェ病、テイサックス病、サンドホフ病、フコシドーシスなどが知られている。これらの疾病は各種の糖分解酵素が変異を起こし酵素活性を失った結果生じる疾病である。その中でもゴーシェ病はβ-グルコセレブロシダーゼが変異して生ずる疾病であるが、未だ有効な医薬は開発されていない。
【０００３】
ところで、ファブリー病はα-ガラクトシダーゼの変異によって生ずる疾病であるが、α-ガラクトシダーゼ阻害剤がこの疾病の有効な治療薬となる可能性があることが知られている（Nature Medicine 5(1) 112-115(1999)）。上記酵素阻害剤が酵素の活性を取り戻すメカニズムは明らかにされていないが、強力な酵素阻害剤が細胞内で発現した変異酵素タンパク質を安定化させるためであると考えられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
酵素阻害剤が変異酵素タンパク質を安定化させ得るのであれば、β-グルコセレブロシダーゼ遺伝子が変異して惹起される疾病の治療薬として、β-グルコセレブロシダーゼ阻害剤が有効である可能性が高い。
しかし、ヒトのβ-グルコセレブロシダーゼを特異的に且つ強力に阻害するβ-グルコセレブロシダーゼ阻害剤を利用した有用な糖脂質代謝異常症治療剤は未だ得られていない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記課題に鑑み、β-グルコセレブロシダーゼ活性を阻害する特定の糖アナログが、遺伝子変異により酵素活性を失ったヒト由来の変異β-グルコセレブロシダーゼの酵素活性を再生することを見いだし、本発明を完成した。
すなわち、本発明は下記一般式（１）で表されるカルバ糖アミン誘導体を有効成分として含有する糖脂質代謝異常症治療剤である。
【０００６】
【化３】
0004299479.tif 000002
【０００７】
但し、R1はアルキル基を示し、R2、R3、R4及びR5はそれぞれ独立にヒドロキシル基又は置換基を有するヒドロキシル基である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、発明の実施の形態により、本発明をより詳細に説明する。
本発明は、上記一般式（１）により表されるカルバ糖アミン誘導体を有効成分として含有する糖脂質代謝異常症治療剤（以下「本発明薬剤」とも記載する）である。
【０００９】
ここで、R1はアルキル基を示す。
上記アルキル基としては例えば炭素数1〜23の直鎖又は分枝を有するアルキル基が挙げられ、特に炭素数2〜20の直鎖のアルキル基が好ましく、炭素数2〜18のアルキル基であることがもっとも好ましい。特に本発明薬剤はスフィンゴ糖脂質の代謝系の異常によって生じる疾病へ適用されるため、その有効成分はスフィンゴ糖脂質のアナログとなることが好ましい。すなわち、一般式（１）中、R1のアルキル基は、生体内に主に存在する炭素数2〜18のアルキル基を有するスフィンゴ糖脂質のアナログとなる、
【００１０】
R2、R3、R4、及びR5はヒドロキシル基又は置換基を有するヒドロキシル基を示すが、特にヒドロキシル基が好ましい。ここで、R3、R4、R5、及びR6の置換基としては、アラルキル基（ベンジル基、フェネチル基、α-メチルベンジル基等）、シリル基（トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリイソプロピルシリル（TIPS）基、t-ブチルジフェニルシリル（TBDPS）基、t-ブチルジメチルシリル（TBDMS）基等）、アルカノイル基（アセチル基、ブチリル基等）、アロイル基（ベンゾイル基、トルオイル基、ナフトイル基等）、アルコキシアルキル基（メトキシメチル（MOM）基等）、アラルキルオキシアルキル基（ベンジルオキシメチル（BOM）基等）等が例示されるが、その中では特にMOM基が、安定性、取り扱い及び脱離の容易性の観点から好ましいがこれに限定されない。
【００１１】
尚、本発明薬剤の有効成分であるカルバ糖アミン誘導体は擬似糖の１種であるため、本明細書中における炭素番号の付与は、ヘキソースの例に従って下記構造式（３）に示す方法によって記載する。
【００１２】
【化４】
0004299479.tif 000003
【００１３】
また、一般式（１）は、5a-カルバ-D-ヘキソピラノースの(5-5a)不飽和誘導体と見なせるので、1位に結合したアルキルアミノ基（NHR1）が六員環に対して上側にあるものをβ型、反対側にあるものをα型とすると、本発明薬剤の有効成分であるカルバ糖アミン誘導体はβ型である。
本発明薬剤の有効成分であるカルバ糖アミン誘導体は、下記一般式（４）に示すR1が直鎖アルキル基である物質が最も好ましい。
【００１４】
【化５】
0004299479.tif 000004
ただし、n=0〜22である。
このような物質は、ほ乳類由来、特にヒト由来のβ-グルコセレブロシダーゼの安定化作用を示すため、β-グルコセレブロシダーゼ安定化剤、またはそれを有効成分とする糖脂質代謝異常症治療剤として使用することができる。
この物質の調製はBioorganic and Medicinal Chemistry Letters 6(8), 929-932(1996)に記載の方法によって行うことができる。
【００１５】
式（１）で示されるカルバ糖アミン誘導体は、ヒト由来のβ−グルコセレブロシダーゼに対して特異的かつ強い阻害活性を有すると同時に、酵素活性を失ったヒト由来β−グルコセレブロシダーゼの活性を生体内において再生する作用を有するため、β−グルコセレブロシダーゼ遺伝子変異に基づく糖脂質代謝異常症に対する有効な治療剤となりうる。
【００１６】
尚、本発明薬剤の有効成分であるカルバ糖アミン誘導体が有するβ-グルコセレブロシダーゼに対する阻害活性は、β-グルコセレブロシダーゼと基質が存在する溶液中に、被検物質を添加し、酵素活性を本発明物質無添加の場合と比較して算出することが可能である。
【００１７】
上記本発明薬剤は、錠剤、カプセル剤、液剤、注射剤、顆粒剤、散剤、リポ化剤、吸入散剤等として、経口投与、注射等の投与ルート、目的、対象等に応じて製剤化することができる。本発明薬剤中における有効成分の含有量は特に限定されないが、0.005〜5%(w/w)とするのが好ましい。例えば本発明薬剤を経口投与用の液剤とする場合には、0.5%（W/V）以上とするのが好ましく、1%（W/V）とするのが最も好ましい。また、筋注又は静注用の注射剤とする場合には0.05%（W/V）以上とするのが好ましく、0.1%（W/V）以上とするのが最も好ましい。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
実施例１
一般式（４）においてn=5及び7であるカルバ糖アミン誘導体をBioorganic and Medicinal Chemistry Letters 6(8), 929-932(1996)に記載の方法に従って合成し、これらを被検物質とした。以下、n=5の物質を被検物質(5)、n=7の物質を被検物質(7)として記載する。
【００１９】
健常人由来のヒト由来線維芽細胞を抗生物質（ストレプトマイシン及びペニシリン）及び10%牛胎児血清（以下「FCS」とも記載する）を含有したダルベッコ改変イーグル培地（以下「DMEM」とも記載する）で37℃、5%CO2条件下で培養した。細胞が80%コンフルエントになった時点で回収し、回収した細胞を超音波処理によって破砕し、12,000×gで遠心分離して培養上清を得た。
【００２０】
培養上清に2mMの濃度となるように4-メチルウンベリフェリル-β-D-グルコピラノシド（0.1Mクエン酸緩衝液、pH4.5）を添加し、被検物質の非存在下、または、被検物質(7)の0.0003、0.003、0.03、0.3、3、30μM存在下で37℃、60分間の酵素活性を測定した。37℃において1mgのタンパク量あたり、1時間で遊離した4-メチルウンベリフェロンの量を1ユニットの酵素活性とした（図１、図２）。
4-メチルウンベリフェリル-β-D-グルコピラノシドは、β-グルコセレブロシダーゼをはじめとするβ-グルコシダーゼ（β-グルコセレブロシダーゼはβ-グルコシダーゼの一種である）の基質となる。0.3、3、30μMの被検物質(7)はβ-グルコシダーゼ活性を顕著に阻害することが明らかとなった。
【００２１】
実施例２
培養液に被検物質を添加してヒト由来線維芽細胞（健常人由来及びゴーシェ病患者由来）を4日間培養し、グルコセレブロシダーゼ活性に与える影響を調べた。被検物質を添加しない培養液中で同様に培養し、対照とした。ゴーシェ病患者由来の細胞は、F213I/F213I、F213I/L444P、L444P/L444P、N370S/84GG、L444P/RecNciI(L444P＋A456P＋V460V)の各遺伝子型を有する細胞を使用した。
【００２２】
すなわち、被検物質(7)を含まないDMEM（10% FCSを含む）又は0.003、0.03、0.3、3、30μMの被検物質(7)を含むDMEM（10%FCSを含む）中で4日間、上記細胞を培養し、その後細胞を回収した。回収した細胞を超音波処理によりホモジナイズし、12,000×gで遠心分離して培養上清を得て、この培養上清の酵素活性を測定した。蛍光基質として2mMの4-メチルウンベリフェリル-β-D-グルコピラノシド（0.1Mクエン酸緩衝液、pH4.5）を使用し、37℃、60分間の酵素活性を測定した。37℃において1mgのタンパク量あたり、1時間で遊離した4-メチルウンベリフェロンの量を1ユニットの酵素活性とした（健常人由来線維芽細胞：図３、ゴーシェ病患者由来線維芽細胞：図４、30μMで被検物質(7)を添加した際の健常人由来の線維芽細胞とゴーシェ病患者由来の線維芽細胞（F213I/F213I、F213I/L444P）の対比：図５）。
【００２３】
その結果、ゴーシェ病患者由来の線維芽細胞のうち、F213I/F213I、及びF213I/L444Pの細胞においては、30μMの被検物質(7)がβ-グルコセレブロシダーゼ活性を顕著に高める結果が得られた。このことは、F213I変異を有するβ-グルコセレブロシダーゼの活性回復或いは遺伝子発現の増強に被検物質(7)が関与していることを示唆している。
【００２４】
実施例３
被検物質(7)がF213I変異を有するグルコセレブロシダーゼの遺伝子発現の増強を行っているか否かを確認するために、F213I/F213Iの遺伝子型を有するゴーシェ病患者由来の線維芽細胞におけるグルコセレブロシダーゼ遺伝子の発現量を観察した。
【００２５】
すなわち健常人由来の線維芽細胞と上記遺伝子型を有するゴーシェ病患者由来の線維芽細胞を、被検物質(7)を含まないDMEM（10%FCSを含む）又は30μMの被検物質(7)を含むDMEM（10%FCSを含む）中で4日間培養した後、全RNAを酸性グアニジノチオシアネート-フェノール-クロロホルムで抽出し、ヒトβ-アクチン競合PCRセット（プロメガ社製）を使用した競合的RT-PCR法でβ-グルコセレブロシダーゼmRNAの総量を測定した。ヒトβ-アクチン競合PCRセットは逆転写されたβ-グルコシダーゼcDNAフラグメント（配列番号１）をプライマーとして使用し、配列番号２記載のプライマーを競合的プライマーとして使用した（図６）。
【００２６】
その結果、健常人由来の線維芽細胞、ゴーシェ病患者由来の線維芽細胞共に、被検物質(7)の有無に関わらず、同程度のβ-グルコセレブロシダーゼ遺伝子の転写が起こっていることが明らかで、被検物質は遺伝子の転写に作用するのではないことが示唆された。
【００２７】
実施例４
実施例２で使用した各細胞について、β-グルコセレブロシダーゼの酵素タンパク質の発現量を観察するためにウエスタンブロット解析を行った。
すなわち、被検物質(7)を含まないDMEM又は20μMの被検物質(7)を含むDMEMを使用して実施例２と同様に4日間培養した上清から、20μgのタンパク質を10%ドデシル硫酸ナトリウム-ポリアクリルアミドゲル電気泳動（SDS-PAGE）によって分離し、ニトロセルロース膜上に100Vで1時間転写した。その後ニトロセルロース膜を抗ヒトβ-グルコセレブロシダーゼマウスモノクローナル抗体（8E4(慈恵会医科大学衛藤博士より恵与)：500倍に希釈して使用）を一次抗体としてインキュベートし、二次抗体として西洋わさびペルオキシダーゼ標識抗マウスIgG抗体で標識し、テトラメチルベンジジンを基質として可視化した（図７）。
【００２８】
その結果、F213I/F213Iの遺伝子型を有するゴーシェ病患者由来の線維芽細胞においては被検物質(7)が抗ヒトβ-グルコセレブロシダーゼ抗体によって検出されうるβ-グルコセレブロシダーゼの酵素タンパク質を増加させていることが示唆された。また健常人由来及びN370S/88GGの遺伝子型を有する患者由来の線維芽細胞においても、β-グルコセレブロシダーゼの酵素タンパク質の増加を認めた。
【００２９】
更に、F213I/F213Iの遺伝子型を有するゴーシェ病患者由来の線維芽細胞を、被検物質(7)を含まないDMEM又は0.3、3、30、100μMの被検物質(7)を含むDMEM中で4日間培養し、実施例２と同様に回収した培養上清を使用して、上記同様にウエスタンブロット解析を行った（図８）。
その結果、特に3、30μMの被検物質(7)で細胞を培養した際に、抗ヒトβ-グルコセレブロシダーゼ抗体によって検出されうるβ-グルコセレブロシダーゼ酵素タンパク質の量が増大していることが示唆された。
【００３０】
実施例５
被検物質(7)が酵素の安定性に与える影響を調べた。
すなわち、F213I/F213Iの遺伝子型を有するゴーシェ病患者の線維芽細胞を、10%FCS含有DMEM中で4日間培養し、実施例１と同様の方法によって培養上清を回収した。被検物質(7)を添加しない条件下、pH5、6又は7の0.1Mクエン酸-リン酸緩衝液中で20分間、40分間、及び60分間、37℃で保ち、その後、3倍容量の0.2Mクエン酸-リン酸緩衝液（pH4.5）を添加し、氷冷してプレインキュベートした。その後、4-メチルウンベリフェリル-β-D-グルコピラノシドを基質として酵素活性を測定した（図９）。
その結果、pH７におけるβ-グルコシダーゼの安定性は、pH5及び6に比して極端に低いことが明らかとなった。
【００３１】
次に、上記培養上清を被検物質(7)を0.1、1又は10μMで含む0.1Mのクエン酸-リン酸緩衝液中でpH7として、同様に20、40、又は60分間、37℃で保ち、上記と同様に酵素活性を測定した（図１０）。
その結果、被検物質(7)は、pH7.0で不安定なβ-グルコシダーゼの安定性を向上させることが明らかとなった。
【００３２】
実施例６
グルコセレブロシドの代謝に及ぼす被検物質(7)の効果を検討するために、放射能標識したグルコセレブロシドの定量を行った。
【００３３】
すなわち、健常人由来及びゴーシェ病患者由来の線維芽細胞をセリンを含まない培養液で１週間培養し、14C-セリンを含む培養液で３日間培養した（パルス）。その後、被検物質(7)を含有しないDMEM（10%DMEMを含む）又は被検物質(7) （30μM）を含有するDMEM（10%FCSを含む）中で更に5日間培養した（チェイス）。
【００３４】
細胞をPBSで3回洗浄した後、中性糖脂質をクロロホルム：メタノールの混合溶媒（1:2）で抽出し、弱アルカリ処理を行った。続いてクロロホルム：メタノール：水の混合溶媒（55:25:4）を展開溶媒とした薄層クロマトグラフィーを行った。グルコセレブロシドバンドの検出を行い（図１１）、定量した（図１２）。検出及び定量にはイメージングシステム（Fuji-BAS2500：富士フイルム株式会社製）を使用した。
その結果、被検物質(7)が、β-グルコセレブロシダーゼの基質であるグルコセレブロシドの量を正常細胞レベルに減少させることが明らかとなった。
【００３５】
実施例７
被検物質(7)が、F213I変異をもつゴーシェ病患者由来線維芽細胞のβ-グルコセレブロシダーゼのリソソームへの集積性に及ぼす効果を検討した。
【００３６】
すなわち、被検物質(7)（30μM）を添加したDMEM（10%FCS含有）又は非添加のDMEMでゴーシェ病患者由来線維芽細胞を4日間培養した。培地をDMEM（10%FCS含有）に交換し、リソソームマーカー（リソトラッカーレッド：Molecular Probe社製）の存在下で、37℃、1時間培養した。その後細胞を4%パラホルムアルデヒドで固定し、メタノールで処理した。固定した細胞を、一次抗体である前述のモノクローナル抗体8E4（β-グルコセレブロシダーゼに特異的な抗体）とインキュベートし、更に二次抗体である抗マウスIgG アレクサ 488を使用して可視化した（図１３）。結果は共焦点顕微鏡でイメージングした。
【００３７】
その結果、変異細胞のリソソーム中ではβ-グルコセレブロシダーゼが減少しているのに対し、被検物質(7)を添加した細胞群は、リソソーム中にβ-グルコセレブロシダーゼ酵素タンパク質が増加していることが明らかとなった。
このことは、被検物質(7)の添加により、不安定な変異酵素タンパク質が安定化され、本来β-グルコセレブロシダーゼが働く細胞内小器官であるリソソームへ、効率的に運搬されたことを示している。
【００３８】
【発明の効果】
本発明により新規な糖脂質代謝異常症治療剤、β-グルコセレブロシダーゼ安定化剤が提供される。
【００３９】
【配列表】
0004299479.tif 000005
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【図面の簡単な説明】
【図１】健常ヒト由来の線維芽細胞のβ-グルコセレブロシダーゼに対する、カルバ糖アミン誘導体（被検物質(7)）の活性阻害作用を示す図。
【図２】健常ヒト由来の線維芽細胞のβ-グルコセレブロシダーゼに対する、カルバ糖アミン誘導体（被検物質(5)）の活性阻害作用を示す図。
【図３】カルバ糖アミン誘導体存在下での二種類の健常ヒト由来（二人の健常人由来）線維芽細胞における、β-グルコセレブロシダーゼ活性の変化を示す図。
【図４】カルバ糖アミン誘導体存在下でのゴーシェ病患者由来線維芽細胞における、β−グルコセレブロシダーゼ活性の変化を示す図。■は遺伝子型Ｆ２１３Ｉ／Ｆ２１３Ｉの線維芽細胞を示し、●は遺伝子型Ｆ２１３Ｉ／Ｌ４４４Ｐの線維芽細胞を示し、▲は遺伝子型Ｎ３７０Ｓ／８４ＧＧの線維芽細胞を示し、◆は遺伝子型Ｌ４４４Ｐ／ＲｅｃＮｃｉＩの線維芽細胞を示し、□は遺伝子型Ｌ４４４Ｐ／Ｌ４４４Ｐの線維芽細胞を示す。
【図５】  30μMのカルバ糖アミン誘導体存在下での培養線維芽細胞における、β-グルコセレブロシダーゼ活性の変化を示す図。
【図６】カルバ糖アミン誘導体存在下での培養線維芽細胞における、β-グルコセレブロシダーゼ遺伝子転写の変化を示す図。
【図７】培養線維芽細胞におけるカルバ糖アミン誘導体によるβ-グルコセレブロシダーゼ酵素量の変化を示す図。Aはβ-グルコセレブロシダーゼ、BはヘキソサミニダーゼA、CはヘキソサミニダーゼBの酵素タンパク質のバンドを示す。
【図８】β-グルコセレブロシダーゼ酵素量の変化に与えるカルバ糖アミン誘導体濃度の影響を示す図。
【図９】ゴーシェ病患者由来の線維芽細胞培養上清中のβ-グルコセレブロシダーゼのpHによる安定性を示す図。●はpH5を示し、■はpH6を示し、▲はpH7を示す。
【図１０】  pH7におけるゴーシェ病患者由来の線維芽細胞培養上清中のβ-グルコセレブロシダーゼに対する、カルバ糖アミン誘導体の安定化効果を示す図。◆は被検物質(7)を加えない場合であり、▲は被検物質(7)を0.1uM、●は被検物質(7)を1uM、■は被検物質(7)を10uMそれぞれ添加した場合のグラフである。
【図１１】カルバ糖アミン誘導体のβ-グルコセレブロシダーゼ活性化作用によるグルコセレブロシド量に与える変化を示すオートラジオグラフィーの結果を示した図。
【図１２】オートラジオグラフィーによるイメージを定量した図。
【図１３】ゴーシェ病患者由来線維芽細胞にカルバ糖アミン誘導体を添加すると、β-グルコセレブロシダーゼがリソソームで増加することを示す図。
【図１】
0004299479.tif 000008
【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６】
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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】
0004299479.tif 000018
【図１２】
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【図１３】
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