(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
神経活性化合物をスクリーニングするための方法であって、
−  動物の神経組織から運動ニューロンの充分量を精製すること、
−  ５０ニューロン／mm2未満の細胞密度でマイクロタイタープレートで、前記精製されたニューロンをインビトロで培養すること、
−  前記細胞の増殖又は生存する能力を変える化学的、物理的又は酵素的処理に、前記精製されたニューロンを付すこと、
−  前記処理した細胞の培養物を、複数の異なる候補化合物に並行して接触させること、
−  前記ニューロンの増殖又は生存を定量すること、及び
−  生存又は増殖に活性のあり、神経活性である前記化合物を選択すること、
を含む方法。
【請求項２】
前記精製したニューロンが、ネズミを起源とするものである、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ニューロンが、野生型マウス、トランスジェニックマウス、病理のあるマウス、又は改変マウスから精製されたものである、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記精製したニューロンが、ヒトを起源とするものである、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記培養したニューロンを、１nM〜１mMの範囲の候補化合物に暴露する、請求項１〜４のいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記ニューロンを３８４個以上のウェルを含むマイクロタイタープレートで培養する、請求項１〜５のいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記培養したニューロンを、１〜１，０００種の異なる候補化合物に、並行して接触させる、請求項１〜６のいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
候補化合物の非存在下での前記精製ニューロンの生存と、候補化合物の存在下での生存を、同じ期間にわたって比較することにより、前記候補化合物の活性を測定する、請求項１〜７のいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
前記ニューロンが、未成熟な組織から調製される、請求項１〜８のいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
ニューロンのプログラム細胞死を防御し、非ニューロン細胞集団のプログラム細胞死を防御しない化合物を同定し、選択し、又は特徴づけするための、請求項１〜８のいずれか１項記載の方法であって、さらに、選択された候補化合物を非ニューロン細胞集団と接触させ、前記細胞集団のプログラム細胞死を防御しない化合物を選択する工程を含む、方法。
【請求項１１】
運動ニューロンの生存又は発育に活性な化合物をスクリーニングするための方法であって、
−  非トランスジェニック非ヒト哺乳類から、充分量の運動ニューロンを精製すること、
−  ５０ニューロン／mm2未満の細胞密度でマイクロタイタープレートで、前記精製されたニューロンをインビトロで培養すること、
−  前記細胞の増殖又は生存する能力を変える化学的処理に、前記精製されたニューロンを付すこと、
−  前記処理した細胞の培養物を、１〜１，０００種の異なる候補化合物に、並行して接触させること、
−  蛍光に基づく映像分析を利用した細胞計数により、前記ニューロンの増殖又は生存を定量すること、及び
−  生存又は増殖に活性のある前記化合物を選択すること、
を含む方法。
【請求項１２】
２５ニューロン／mm2未満の細胞密度でマイクロタイタープレートで、前記精製されたニューロンをインビトロで培養する、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、ニューロンで生物活性を呈する化合物を、スクリーニング及び／又は同定するための、組成物及び方法に関する。本発明は、ニューロンの単離及び培養、前記単離したニューロンに病的状態を誘導する方法に加えて、前記方法を実施するキットにも関する。本発明を、実験的研究、薬物探査、薬物開発などに用いることができる。より詳細には、本発明を、ニューロンに活性な化合物を同定し、及び／又は特徴づけ、及び／又は改善すること、及び神経系の障害を治療することに用いることができる。
【０００２】
神経変性疾患、特に運動ニューロン疾患、アルツハイマー病、及びパーキンソン病のための新薬は、大いに必要とされている。積極的な化学的研究が行われているにも関わらず、これらの疾患に利用できる薬物治療は非常に少なく、これらは全て充分なものではでない。
【０００３】
神経変性障害に活性な化合物を同定する方法は、当該技術分野で幾つか報告されている。特に、神経伝達に関与する選択されたレセプターを発現する複数の組換え細胞系が調製され、そのリガンドをスクリーニングするため用いられてきた。しかし、単離したレセプターを用いるこれらのスクリーニング方法は、これまでに有用な活性化合物を導いていない。これはおそらく、適切な標的物質が用いられていないためであろう。その他の方法は、βアミロイドペプチド生成など、治療形態の蛋白質の生成を阻害する化合物のスクリーニングを含む。しかし、これらの方法は、神経系の複雑さが考慮されていない人工細胞系を用いるため、候補化合物に関する情報をわずかしか提供しない。標準的な混合ニューロン培養も、興味ある特異的ニューロンが使用できず、細胞相互作用を病的状況に関連づけて解釈できないため、化合物の試験には有用でない。最後に、動物試験は実行が不可能で、時間がかかり、高価で、コンビナトリアルケミストリーから生じる、大量の化合物を試験するのに好適ではない。例えば、国際公開公報第９９／１０７４１号、同第９６／４０９８２号に記載のように、定義が乏しく、及び／又は特異性が低い細胞集団と、特別な誘導条件と、包括的シグナル検出法とを（即ち、処理した細胞集団を全体として）用いるスクリーニングアッセイ又は方法が幾つか提案されている。
【０００４】
本発明は、好ましくは低細胞密度の培養で、個別の読み出し法を利用しながら、感度、信頼性、及び処理量の高い、定義された細胞集団に基づくスクリーニング方法をここに初めて提案し、可能にする。
【０００５】
本発明は、ニューロンでの生物活性を備えた化合物を試験するための方法及び組成物をここに提供する。本発明は、大量の候補化合物を用いて実施することができ、感受性及び再現性がある。その方法は、ニューロン全体が用いられ、インビボ条件と似ているため、予測性も高い。
【０００６】
より明確には、本願出願人は、特定の疾患に特異的な精製ニューロンを単離して、ハイスループットスクリーニングに用いるのに充分な量及び再現性で、培養することができることを明らかにした。本願出願人は更に、前記単離、精製したニューロンがロボットによる取扱いが可能で、様々なサイズのマイクロタイタープレートで非常に低密度（例えば、２５ニューロン／mm2以下、特に１０ニューロン／mm2以下）で培養することができ、その結果、単一ニューロン調製物が、１０，０００マイクロタイターウエル以上に至るまで作製され、化合物のハイスループットスクリーニングに好適となることを示した。本願出願人は、培養した前記単離、精製したニューロンが、１種以上の試験化合物の存在下又は非存在下で、病理過程と類似させて死滅を誘導し得ること、及びニューロンの死滅又は生存を個々の細胞レベルで（即ち、単離した各ニューロン又は幾つかのニューロンを個々に分析することにより）、特にマイクロタイターウエルに適合する蛍光顕微鏡により、モニターし得ることも示した。それゆえ本発明は、活性化合物にとっても、大規模な化合物ライブラリーをスクリーニングする上でも、有用で予測性のある試験であることを意味する。
【０００７】
このように、本発明の第一の目的は、ニューロン細胞機能に活性な化合物を同定する方法にあり、その方法は、候補化合物を単離したニューロン細胞集団に、インビトロで接触させること、及び前記細胞の機能に対する前記候補化合物の影響を測定することを含む。
【０００８】
本発明の別の目的は、ニューロン細胞機能に活性な化合物を同定し、選択し、又は特徴づけする方法にあり、その方法は、１種以上の候補化合物を、少なくとも２種の異なる単離ニューロン細胞集団に並行して接触させること、及び前記細胞の機能に対する前記候補化合物の影響を測定することを含む。
【０００９】
本発明の更なる目的は、化合物ライブラリーをスクリーニングする方法にあり、その方法は、１種以上の単離したニューロン細胞集団での活性について、そのライブラリーの各化合物又は幾つかの化合物を試験することを含む。
【００１０】
本発明は、特異的ニューロンの単離した集団、神経活性化合物をスクリーニングする高処理方法、神経活性化合物をプロファイルする方法、又は神経活性化合物を改善する方法にも関する。
【００１１】
本発明の文脈内の用語「化合物」は、単離した形態、又はいずれか別の材料（例えば、いずれか別の生成物）と混合したいずれかの生成物を意味する。その化合物は、構造及び組成について定義されていても、定義されていなくてもよい。例えば、その化合物は、単離され構造的に定義された生成物、未知の構造の単離生成物、複数の既知で特徴的な生成物の混合物、又は１種以上の生成物を含む定義されていない組成物であってもよい。そのような定義されていない組成物の例としては、例えば、組織検体、生体液、細胞上清、植物調製物などが挙げられる。候補化合物は、ポリペプチド（又は蛋白質又はペプチド）、核酸、脂質、多糖類、化学製品、又はそのいずれかの混合物若しくは誘導体をはじめとする、いずれかの有機又は無機生成物であってもよい。その化合物は、化合物ライブラリーをはじめとする、天然源又は合成源のものであってもよい。
【００１２】
以下に更に論じるように、本発明は、コンビナトリアルライブラリーの化合物のような、大量の化合物のスクリーニングに特に適合する。本発明は、実際に、複数の化合物を、効率的かつ簡単に、短期間でスクリーニングさせる材料及び方法を提供する。特に本発明は、一部を自動化させることができ、それにより多数のセットの化合物を、効率的かつ同時にスクリーニングさせることができる。
【００１３】
候補化合物の活性が未知の場合、その方法は選択した特性（例えば、代謝活性）を呈する化合物をスクリーニング又は同定させる。あるいは、候補化合物の活性（又は活性の種類）が公知である、又は予測される場合、その方法を用いて、前記候補化合物の誘導体をアッセイすることにより、前記活性を（特異性、有効性などに関して）更に特徴づけること、及び／又は前記活性を改善することができる。
【００１４】
このように本発明は、神経活性化合物、即ちニューロン細胞機能に活性な化合物をスクリーニングし、同定し、特徴づけ、又は改善するための方法及び組成物にある。本発明によれば、神経活性化合物は、細胞（より特別にはニューロン）の１つ以上の機能を変える（例えば、回復又は修正する）能力を有する、特に、少なくとも１つの代謝経路、又はニューロンの生物学的若しくは機能的特性を変え得る、いずれかの化合物を包含する。本発明の生物活性化合物は、より好ましくは、培養ニューロンの生存、発育、増殖、成熟、神経伝達、死滅、又は再生を変え得る（例えば、回復又は再生し得る）化合物である。例としては、本発明の生物活性化合物は、傷害を受けたニューロンを通常の表現型に回復させ得る化合物、又はニューロンに対する傷害の有害な影響を少なくとも一部阻害し得る化合物である。状況に応じて、細胞内メカニズムを抑制又は活性化する能力、代謝経路を刺激又は阻害する能力、生物学的特性を回復する能力、細胞死を防御する能力などについて、その活性化合物を選択してもよい。
【００１５】
本発明の詳細な実施態様は、ニューロン細胞機能に活性な化合物を同定する方法にあり、前記方法は、
−  単離した特異的ニューロン細胞集団を、インビトロで培養すること、
−  前記細胞の機能を変える条件に、前記ニューロン集団を付すこと、
−  前記処理した細胞を、候補化合物に並行して接触させること、
−  前記細胞の機能を（細胞レベルで）観察すること、及び
−  前記機能を回復させる活性のある前記化合物を選択すること、を含む。
【００１６】
本出願において更に論じるように、その細胞は、好ましくはマルチウエル装置、特にマイクロタイタープレートで培養される。加えてその細胞の機能は、典型的実施態様においては、自動化方式で観察（又は評価）される。
【００１７】
本発明は、ニューロンの生存又は発育に活性な化合物、より好ましくはニューロンの生存及び／又は発育を改善する化合物をスクリーニング（又は同定、特徴づけ、若しくは改善）するのに特に好適である。
【００１８】
従って詳細な実施態様において、本発明は、ニューロン細胞の生存又は発育を促す化合物を同定する方法にある。
【００１９】
本発明は、ニューロンのプログラム細胞死を防御する化合物をスクリーニング（又は同定、特徴づけ、若しくは改善）するのにも特に好適である。これに関して、防御は一部であっても、完全であってもよい。選択した好ましい化合物は、未処理のニューロンに比較して、ニューロンのプログラム細胞死を少なくとも５０％低下させることができる。
【００２０】
本発明の主な利点の一つは、単離したニューロン細胞集団、即ち本質的に純粋な型特異的ニューロン培養物の使用にある。本発明は、実際に、複数の特異的ニューロン細胞集団の精製をここに記載し、前記細胞集団が、その表現型及び機能を喪失することなく、培養物中に保持されてスクリーニング目的で使用し得ることをここに実証する。本発明は更に、そのような特異的ニューロン集団を様々な条件及び／又は処理に付して、それらの代謝経路を変え得ること、又は病的状況を誘導し得ることを更に実証する。本発明は、特異的ニューロン集団の使用が、化合物の生物活性の予測性及び信頼性のある評価を可能ならしめるている点が、特に有利である。
【００２１】
運動ニューロン、前脳コリン作動性ニューロン、海馬ニューロン、ドーパミン作動性ニューロン、ギャバ作動性ニューロン、セロトニン作動性ニューロン、小脳顆粒細胞、皮質ニューロン、線条体ニューロン、網膜神経節細胞の本質的に純粋な培養物をはじめとする、様々な精製ニューロン細胞集団を本発明に用いることができる。本発明に用いられる好ましいニューロンとしては、運動ニューロンが挙げられる。これらのニューロンは、実際に、運動ニューロン疾患又は特異的神経変性疾患で影響を受け、化合物の活性に関して非常に予測性のある情報を提供する。前記ニューロンでの活性を備えた化合物とは、ＡＬＳをはじめとする、運動ニューロン疾患を治療するための候補薬物、又はそのような候補薬物を得るために、リード最適化工程で使用する可能性のあるリード化合物を意味する。その他の好ましいニューロンは、胎児から単離されたニューロン、例えば（アルツハイマー病に活性な化合物を選択するために用い得る）前脳の前脳コリン作動性ニューロン、（アルツハイマー病の）海馬ニューロン、及び（ハンチントン病、パーキンソン病、及び大脳虚血に活性な化合物を選択するために用い得る）ドーパミン作動性ニューロンである。
【００２２】
本発明に用いられる単離したニューロンは、哺乳類源（げっ歯類、ヒト、霊長類など）、トリなどをはじめとする様々な起源のものであってもよい。これらの単離したニューロン集団は、以下に記載する詳細な方法に従って調製することができる。
【００２３】
詳細な実施態様において、本発明は、複数の候補化合物を、単離したニューロン細胞集団に、並行して接触させることを含む。先に示したように、本発明は、複数の異なる候補化合物の、並行（場合により同時）試験に特に好適である。実際に、約１００万のニューロンを１つの脳（又は同腹子の胎児）から生成し、約１０，０００回のスクリーニングアッセイを実施することができる。好ましい実施態様において、１〜１，０００種、より一般には１〜５００種、より好ましくは１〜１００種の異なる候補化合物を並行して試験する。典型的な実験において、精製したニューロンを別個の装置（例えば、一つのプレートの異なるウエルに）に分配し、１〜１００種の化合物を神経活性について同時にスクリーニングする。
【００２４】
さらに、別の詳細な実施態様において、本発明は、候補化合物を、複数の異なる単離ニューロン細胞集団に、並行して接触させることを含む。この実施態様は、化合物の選択性の測定、又は単離ニューロンを複数の異なる分類に分ける活性プロファイルの測定を可能にするために、特に有利である。このように本発明は、候補化合物の選択性を測定するために、単離ニューロンの複数の集団の、並行した使用も含む。この態様は、特異的ニューロン細胞集団については活性があり、その他のニューロン細胞集団については不活性又は本質的に不活性の化合物を選択するのに特に有利である。これに関連して、カスパース−３（caspase-3）の不活性化は、脳のニューロンの死滅を防御するが、運動ニューロンの死滅は防御しないことが記載されている。その上、ｊｎｋ１／ｊｎｋ２ダブルノックアウトマウスは、後脳のプログラム細胞死の減少、及び前脳のプラグラム細胞死の増加を呈しており、ニューロン活性を調節する際に、特定の代謝経路の選択性があることが更に示されている。本発明は、単離したニューロン細胞集団を提供することにより、特定の種類のニューロンの機能に影響を与えて（例えば、プログラム細胞死を防御して）、他の種類のニューロンの機能に影響を与えない化合物のスクリーニングをここに可能にする。
【００２５】
更に本発明の好ましい方法は、１種以上の候補化合物を、：
−  少なくとも２つの異なる単離ニューロン細胞集団、
に並行して接触させること、及び前記細胞の機能に対する前記候補化合物の影響を測定すること、を含む。
【００２６】
好ましくは、２つ〜５つ、より好ましくは２つ〜３つの異なるニューロン細胞集団を並行して試験する。典型的な実施態様において、運動ニューロン、コリン作動性ニューロン、及び海馬ニューロンから選択した少なくとも２つ、好ましくは３つの異なるニューロン細胞集団を並行して試験する。用語「並行して」は、化合物を異なる集団で別個に、好ましくは本質的には同時に試験することを示す。
【００２７】
加えて、試験化合物の選択性及び／又は毒性を更に評価するために、非ニューロン細胞集団をはじめとするその他の細胞集団を並行して試験してもよい。
【００２８】
これに関連して、本発明の更なる目的は、ニューロン細胞機能に活性な化合物を同定し、選択し、又は特徴づけする方法にあり、その方法は、１種以上の候補化合物を、：
−  少なくとも１つ、好ましくは少なくとも２つの異なる単離ニューロン細胞集団、及び
−  少なくとも１つの非ニューロン細胞集団と、
に並行して接触させること、並びに前記細胞の機能に対する前記候補化合物の影響を測定すること、を含む。
【００２９】
好ましい非ニューロン細胞集団としては、例えば造血細胞（例えばＴリンパ球、Ｂリンパ球、マクロファージ、樹状細胞、及びそれらの始原細胞など）、腸組織、肝細胞などが挙げられる。好ましい実施態様において、化合物の選択性及び潜在的毒性に関する情報を提供する、造血細胞が少なくとも用いられる。非ニューロン細胞は、初代細胞培養（特にヒトを起源とするもの）であっても、それに由来する細胞系であってもよい。非ニューロン細胞及びニューロン細胞は、自己由来であっても、同種異系であっても、外因性であってもよい。詳細な実施態様においては、ニューロン細胞はネズミを起源とするものであり、非ニューロン細胞はヒトを起源とするものである。
【００３０】
これに関連して、本発明は、候補化合物の毒性能力をプロファイリング又は評価する方法にもあり、その方法は、前記化合物を単離したニューロン細胞集団及び少なくとも１つの非ニューロン細胞集団（好ましくは造血細胞、腸組織、及び肝細胞から選択されるヒト細胞集団）に、並行して接触させることを含む。
【００３１】
本発明は、ニューロンのプログラム細胞死を防御する化合物を同定又は選択する方法にもあり、その方法は、試験化合物を、：
−  単離したニューロン細胞集団、及び
−  非ニューロン細胞集団、好ましくは造血細胞集団、より好ましくはＴリンパ球の集団、
に並行して接触させること、並びにニューロンのプログラム細胞死を防御し、かつ非ニューロン細胞集団のプログラム細胞死を本質的に防御しない化合物を選択すること、を含む。
【００３２】
より一般には、本発明は、ニューロンの代謝（例えば生存、発育等）に選択的に影響を与え、その他のニューロン及び／又は非ニューロン細胞集団の代謝には影響を与えない化合物のスクリーニングを可能にする。
【００３３】
特別な実施態様において、本発明は、ニューロンの生存又はニューロンの発育に活性な化合物を同定する方法に関し、その方法は、
−  特異的ニューロン集団を精製すること、
−  前記特異的ニューロン集団を、インビトロで培養すること、
−  前記細胞の増殖又は生存する能力を変える条件に、前記ニューロン集団を付すこと、
−  前記処理した細胞を、候補化合物に並行して接触させること、
−  前記細胞の増殖又は生存を（細胞レベルで）観察すること、及び
−  ニューロンの生存又は発育に活性のある前記化合物を選択すること、を含む。
【００３４】
本発明の方法は、複数の行程で実施することができる。一般に、その方法は、単離したニューロン細胞集団を提供すること、その集団を細胞の代謝に影響を与える条件及び／又は処理に付すこと、その細胞を候補化合物に接触させること、及び前記候補化合物の神経活性を測定することを含む。
【００３５】
単離したニューロン集団の提供
本発明による、単離した特異的ニューロン集団は、様々な開始の生物学的材料を用いて、様々な哺乳類種から生成され得る。特に、単離したニューロンは、様々な発達段階にある脳野、脊髄、神経節などをはじめとする異なる組織から調製され得る。しかし好ましくは、ニューロンは、生存可能なニューロン培養物を生成させる未成熟な（例えば胎児の）組織から調製される。
【００３６】
ニューロンの好ましい供給源としては、げっ歯類（特にマウス及びラット）が挙げられる。あるいはニューロン集団を、トリ又はその他の動物種から調製してもよい。
【００３７】
生物学的材料（神経組織）は、予め改変した動物（トランスジェニック動物など）、病理のある動物、又は研究促進のために改変した（例えば、特異的ニューロンの精製のために「標識」した）動物から得てもよい。ニューロンの供給源として、通常はニューロンに存在しない膜蛋白質が、ニューロン特異性プロモーター（例えば、ＤＯＰＡデカルボキシラーゼプロモーター）の制御下で発現されるような、トランスジェニック動物を用いることが有利である。標識ニューロン（例えば、ドーパミン作動性ニューロン）を、その後前記蛋白質の抗体を用いて容易に精製することができる。
【００３８】
本発明の特別な目的は、単離した海馬ニューロンの本質的に純粋な培養物にある。本発明の別の特別な目的は、単離した前脳コリン作動性ニューロンの本質的に純粋な培養物である。好ましくは、上記培養物は、低細胞密度の培養物であり、より好ましくは約１００ニューロン／mm2未満、より好ましくは約５０ニューロン／mm2未満を含有する。本発明の好ましい実施態様は、約２５ニューロン／mm2未満、好ましくは１５ニューロン／mm2未満、より好ましくは１０ニューロン／mm2未満の細胞密度のニューロン培養物を使用する。以下に示すように、本発明は、低密度ニューロン細胞培養物を使用して化合物をスクリーニングし、個々の細胞分析を低コストで実施させ、単一調製物から多数の実験を実施させ、生物学的反応をより適切に測定させることをここに提案する。
【００３９】
特定の実施態様において、本発明の単離、精製したニューロンは、遺伝子改変動物、より好ましくは特異的ニューロン集団にマーカー分子を発現するよう遺伝子改変した動物から生成される。
【００４０】
単離したニューロン集団又は培養物を生成するためには、採取した生物学的材料を、細胞を解離するため、一般に切開、機械的処理及び／又は酵素的消化により処理する。その後細胞を、遠心分離及び／又は細胞選別（免疫磁気選別法（immunomagnetic sorting）など）により分離してもよい。遠心分離は、好ましくは、例えばメトリザミド（metrizamide）中での、勾配遠心分離法で実施される。神経組織が上記のような遺伝子改変動物から得られている場合、特異的ニューロン集団が発現する特異的マーカーに基づいて免疫磁気選別法を実施してもよい。
【００４１】
好ましい実施態様において、単離したニューロン細胞集団は、胎児神経組織から生成する。詳細な方法において、単離したニューロン細胞集団は、胎児神経組織の機械的、及び／又は化学的、及び／又は酵素的処理により生成される。本発明は、実際に、機能的で生存可能なニューロン細胞集団が成熟の特定段階にある神経組織から得られることを示す。
【００４２】
一般に、動物（例えばげっ歯類）の１群の同腹子から開始すると、複数の種類の単離ニューロンを最大１００万個生成することができ、約５０，０００回の試験を実施することができる。詳細な実施態様において、複数の異なるニューロン細胞集団を１つの胎児げっ歯類から生成し、それを本発明による並行スクリーニングアッセイに用いる。
【００４３】
単離、精製したニューロンは、Neurobasal培地又はＬ１５培地（Life Technologies, Rockville, Maryland）をはじめとする哺乳類細胞に好適な様々な培地で、インビトロで培養し、保持してもよく、抗生物質、ビタミン、栄養因子、胎児血清などをはじめとする様々な化合物を補充してもよい。好ましくは、その細胞は、栄養素及び増殖因子を補充したNeurobasal培地で培養される。その細胞は、数日間又は数週間はそれらの特性を喪失することなく保持され得る。好ましくは、それらの細胞を、生成後は短期間内に、即ち好ましくは生成後１週間以内に使用する。
【００４４】
より好ましくは、本発明は、単離したニューロンを低細胞密度で培養することができ、本発明による産業的スクリーニングを促進し得ることをここに示す。本発明の低密度細胞培養物は、より好ましくは約１００ニューロン／mm2未満、より好ましくは約５０ニューロン／mm2未満、さらにより好ましくは約２５ニューロン／mm2未満、さらにより好ましくは約１０ニューロン／mm2未満を含有する。好ましくはニューロン細胞集団は、好ましくは３８４ウエル以上を含むマイクロタイタープレート中で、インビトロで培養される。本発明は、動物の１群の同腹子から低細胞密度培養物を調製して、マイクロタイタープレート、特に３８４ウエルを超えるマイクロタイタープレート中に分配することができ、それにより化合物の効率的かつ迅速なスクリーニングが可能となることを示す。
【００４５】
ニューロンの処理
本発明のスクリーニングアッセイにおいて、ニューロンは一般に、病的状態にあるニューロンと同等の調節障害を誘発する条件及び／又は処理に付される。好ましくはニューロンは、それらの機能、より特別にはそれらの生存又は発育（例えば増殖）を変える条件及び／又は処理に付される。これらは、化学的、物理的、遺伝子的、及び／又は酵素的処理に加え、培養に特異的な培養条件（温度、環境など）が挙げられる。
【００４６】
特異的処理又は条件としては、死滅誘導物質、アポトーシス（即ち、プログラム細胞死）誘導物質、グルタミン酸アゴニスト、Ｆａｓ及びその他のプロ−アポトーシスレセプターの刺激、栄養因子遮断などの存在下での培養が挙げられる。
【００４７】
好ましい死滅誘導物質の処理又は条件として挙げられるのは：
栄養遮断：神経栄養因子の非存在下での細胞増殖は、急速なニューロン細胞死をもたらす。栄養因子は、例えばＣＮＴＦ（Sendtner et al. (1992) Nature 358, 502-4）、ＢＤＮＦ、又はＧＤＮＦ（Henderson et al. (1994) Science 266, 1062-1064）である。栄養遮断は、例えば実施例４（NeurobasalをＢＤＮＦと比較）で示されている。
【００４８】
グルタミン酸毒性：ドーモイ酸（domoic acid）は、（グルタミン酸そのもののように）グルタミン酸レセプターのダウンレギュレーションを引き起こさないグルタミン酸レセプターゴニストである。１０-5Mのドーモイ酸は、２４時間後に５０％を超える運動ニューロンの損失をもたらし（実施例を参照）、より長期のインキュベーション後により劇的な影響を示す。
【００４９】
Ａβペプチド：アミロイドβペプチドは、アルツハイマー病患者の脳に沈積しており、培養した分化海馬ニューロンへの毒性があることが公知である（例えばYankner et al. (1990) Science 250, 279-282）。これは、アルツハイマー病に関連する細胞死のインビトロモデルで非常に充分に確立され（そして充分に研究され）ている。
【００５０】
ニューロンを変える別の好ましい方法は、ヒト疾患の過程と類似した核酸配列を備えたニューロンをトランスフェクトすることである。好ましいベクターは、組換えレンチウイルスベクター（即ち、組換え核酸、又は再生したレンチウイルス粒子に組み込んだ配列）である。
【００５１】
ニューロンを変える別の好ましい方法は、例えばペプチドベクターを用いて、細胞質に化学薬品又はペプチドを導入することである。好ましいベクターは、ペネトラチンである。
【００５２】
これらの様々な条件及び処理を、別個に又は組み合わせて用いることができ、選択した化合物のプロファイルに応じて当業者が選択してもよい。
【００５３】
好ましい実施態様において、ニューロンの生存又は発育を促す化合物を探求する場合、処理は、好ましくは栄養遮断、グルタミン酸毒性、又はアポトーシス誘導物質を含む。
【００５４】
別の好ましい実施態様において、ニューロンのプログラム細胞死を防御する化合物を探求する場合、処理は、好ましくはアポトーシス誘導物質との接触又は栄養因子遮断を含む。
【００５５】
細胞と化合物との接触
本発明のスクリーニング方法は、候補化合物を選択した単離ニューロン細胞集団に接触させる段階を含む。化合物は、その効果、濃度、ニューロン集団、及び／又は評価の技法に応じて、様々な期間、接触させてもよい。
【００５６】
一般に細胞は、１nM〜１mMの範囲の候補化合物に暴露される。本出願から逸脱することなく、その他の濃度が試験され得ることを了解されたい。さらにまた、各化合物を、複数の濃度で並行して試験してもよい。
【００５７】
その上、必要に応じて、化合物が細胞を透過するのを援助する、リポソーム、カチオン脂質若しくはポリマー、ペネトラチン、Ｔａｔ  ＰＤＴ、アデノウイルス由来（例えば、ペントン又は繊維）若しくはその他のウイルス由来のペプチドなどをはじめとする、異なる補助剤、及び／又はベクター、及び／又は生成物を添加してもよい。
【００５８】
プレート、試験管、フラスコなどをはじめとする、いずれか適切な支持体又は装置内で、接触を実施することができる。一般に、接触は、複数のアッセイを並行して実施することが可能な、マルチウエルプレートで実施される。典型的な支持体としては、管理が容易で、通常の励起により容易に発光するマイクロタイタープレート、特に３８４ウエルマイクロタイタープレート形式が挙げられる。
【００５９】
好ましくは、各スクリーニングポイント毎に、約１０〜２００の単離ニューロンを上記のいずれか好適な培地内で使用する。これに関連して、本発明による特別な態様及び利点は、少数のニューロン、及び／又は低細胞密度で培養したニューロンの使用にある。実際に、低細胞密度のニューロン培養物を用いることにより、単一の調製物から非常に多数の試験を実施することができ、より再現性及び経済性が高い試験が可能となる。しかしより重要なのは、そのような低密度ニューロン細胞培養物の使用は、より適切な生物学的反応をもたらすということである。実際に、ニューロンがそれ自身の生存因子を生成し、その結果例えば、高密度では、ニューロンが刺激物質への特定パターンの反応を呈し、アポトーシス又は栄養因子遮断への抵抗性増大を示すことが報告されている。このように、低密度細胞集団の使用は、ニューロンの予備処理又は調整を促進する。加えて、本発明による低密度ニューロン細胞培養物を使用することにより、個々の細胞の分析（例えば、細胞レベルでの観察）を実施することができる。これに関連して、精密で信頼性のある反応を得るために、各細胞を個々に（又は培養物中の幾つかの細胞を個々に）分析することにより、試験化合物の活性をモニターすることがここに可能となる。
【００６０】
好ましくは、上記の低細胞密度培養物は、約１００ニューロン／mm2未満、さらにより好ましくは約５０ニューロン／mm2未満を含有する。本発明の好ましい実施態様は、約２５ニューロン／mm2未満、好ましくは１５ニューロン／mm2未満、より好ましくは１０ニューロン／mm2未満の細胞密度のニューロン培養物を使用する。
【００６１】
化合物の活性−スクリーニング
候補化合物の神経活性プロファイルの測定を、複数の方法に従って実施することができる。特に、生存、抗原の発現、特異的遺伝子の転写、形態変化−サイズ、神経突起の成長など、候補化合物の神経活性を評価するために、異なるエンドポイントを測定してもよい。
【００６２】
ニューロンでの活性の試験は、好ましくは：
−  生存を試験するためのカルセインアッセイ、
−  市販のプログラムを用いて固定ニューロンで実施され得る、神経突起の長さ及び／又は枝分かれなどの体型測定分析、及び
−  抗原の免疫標識、である。
【００６３】
好ましくは、候補化合物の神経活性は、いずれかの化合物の非存在下で、及び／又は対照化合物で処理した対照ニューロン細胞集団と比較することにより測定される。
【００６４】
より詳細な実施態様において、候補化合物の活性は、候補化合物の非存在下での精製ニューロンの生存と、候補化合物の存在下での生存を、同じ期間にわたって比較することにより測定される。
【００６５】
別の詳細な実施態様において、候補化合物の活性は、候補化合物の非存在下での精製ニューロン内の細胞抗原の発現と、候補化合物の存在下での前記細胞抗原の発現を、同じ期間にわたって比較することにより測定される。
【００６６】
ニューロンの状態の測定は、異なる物理的測定、光学的特性、様々な波長での蛍光、ルミネセンスなどを評価することにより実施され得る。光源又はレーザーが備え付けられたプレートリーダー、自動顕微鏡などをはじめとする、異なる機器を用いてもよい。その他の技術としては、低温ＣＣＤカメラを用いた光源探査がある。測定したシグナルは、例えば画素ヒストグラム、クラスター分析、及び形態分析をはじめとするソフトウェアを用いた、公知の技法に従って処理されてもよい。好ましい実施態様において、その細胞集団は、細胞レベルで、即ち細胞毎に個々に、分析される。これに関連して、精密で信頼性のある反応を得るために、各細胞を個々に（又は培養物中の幾つかの細胞を個々に）分析することにより試験化合物の活性をモニターすることがここに可能となる。これは、細胞毎ではなく細胞集団全体のモニタリングを基にしたこれまでの方法とは明らかに異なっている。このように、本発明の方法は、細胞集団の各細胞を（又は幾つかの細胞を）個々に観察又はモニターすることにより試験化合物の活性を測定させる。そのような測定は、より特異性の高いシグナルを得ることを可能ならしめ、非特異的なバックグランドシグナルが減少し、より情報を与えるもの等、である。
【００６７】
上記のように、本発明は、１つ以上の単離ニューロン細胞集団に対する、多数の候補化合物の、平行で、迅速かつ信頼性のあるスクリーニングを可能にする。その方法は、予測性があり、自動化され、いずれの種類の化合物でもスクリーニング、プロファイリング、又は改善に好適であり、神経変性疾患を治療する候補となる神経活性薬を同定するために用いてもよい。
【００６８】
これに関連して、本発明はまた、単離したニューロン細胞集団、支持体及び場合によりニューロンに代謝変化を誘導する手段、及び／又はニューロン集団におけるいずれかの代謝変化を評価する手段を含む、候補化合物の神経活性の評価に使用するためのキットにも関する。
【００６９】
本発明はまた、（ｉ）実験的研究の標的物質として、又は（ii）神経学的疾患を治療するための医薬組成物の製造のために、前記に開示した方法により同定し、選択し、プロファイルし、又は特徴づけされたいずれかの化合物（又はその誘導体）の使用も含む。
【００７０】
本発明のその他の態様及び利点は、以下の実験の部で開示されるが、それらは例示であり、本出願の範囲を限定するものではない。
【００７１】
実施例１：ラット運動ニューロンの精製
胚１４．５日Sprague Dawleyラット胚子から、脊髄を切開した（Camu et al., (1993)の “Immunoselection Strategies for Neural Cell Culture“, Neuroprotocols: A companion to Methodes in Neurosciences 2, 191-199)。脊髄の背部を切除して、髄膜を取り除いた。メスを用いて各索を小片に切断し、０．０２５％トリプシンを含む、改変Ｆ１０培地(Ｃａ2＋、Ｍｇ2＋フリー、グルタミン及びフェノールレッド不含）１ml中に３７℃で１０分間静置した。その断片を０．４％ＢＳＡ及び０．１mg/ml Ｄｎａｓｅを含有するＬ１５  １mlに移し、青色チップ（１mlチップ）を用いて破砕した。その後ＢＳＡ（４％w/v）緩衝液を用いて、細胞を４８０ｇで５分間回転させた。メトリザミド（Serva）密度勾配法を利用して、小さな細胞を除去した（６．５％（w/v）メトリザミドを細胞懸濁液の下に加えて、８６０ｇで１５分間遠心分離した）。大きな運動ニューロンは、培地とメトリザミドとの境界にとどまったが、小さな細胞（非ニューロン細胞など）はペレット化した。境界の細胞を回収して洗浄し、その後磁気細胞選別法を利用して更に精製した。細胞を１次抗体（抗ラットｐ７５抗体〔１９２〕）及びＰＢＳ中の０．５％ＢＳＡと共にインキュベートして、洗浄し、ヤギ抗マウス２次抗体をコーティングしたマイクロビーズと共にインキュベートした。４℃で１５分経過後、細胞を再度洗浄し、強力な磁場を利用して抗体結合細胞を分離した。
【００７２】
細胞をＢＳＡ緩衝液を用いて遠心分離し、Ｂ２７（Life Technologies）、２％ウマ血清、０．５mMグルタミン、２５μM  ２−メルカプトエタノール、２５μMグルタミン酸を補充したNeurobasal培地に再懸濁した。ポリオルニチン及びラミニン（両者とも３μg/ml）をコーティングしたディッシュ上に、細胞を培養した。
【００７３】
実施例２：ラット海馬ニューロンの精製
この方法は、古典的な海馬培養法（Goslin & Banker (1990) の“Culturing nerve cells“ (G. Banker & K. Goslin, Eds), pp251-281. MIT Press, Cambridge)の改変に基づいているが、非ニューロン細胞及び小さなニューロンを除去するために（上述した）メトリザミド勾配法を利用した。
【００７４】
１０〜１２個のラット胚子（Ｅ１８）から海馬をＨＢＳＳ＋（Ｃａ2＋／Ｍｇ2＋フリーのＨＢＳＳ、７mM  ＨＥＰＥＳ、４．５ｇ／Ｌグルコース）中で切開した。組織を０．２５％トリプシン中で室温で１５分間トリプシン処理して、ＨＢＳＳ＋で３回洗浄し、その後ガラス製パスツールピペットで破砕した。その後ＢＳＡ（４％w/v）緩衝液を用いて、細胞を４８０ｇで５分間回転させた。メトリザミド（Serva）密度勾配法を利用して、小さな細胞を除去した（６．５％（w/v）メトリザミドを細胞懸濁液下に加えて、８６０ｇで１５分間遠心分離した）。ニューロンは、培地とメトリザミドとの境界にとどまったが、小さな細胞（非ニューロン細胞など）はペレット化した。境界を回収して、ＢＳＡ緩衝液を用いて細胞を回転させた。細胞をポリオルニチン／ラミニンコーティングしたカバースリップ上に培養し、Ｂ２７、２％ウマ血清、０．２mMグルタミン、１mMピルビン酸を補充したNeurobasal培地中で３７℃、５％ＣＯ2で増殖させた。
【００７５】
実施例３：中隔コリン作動性ニューロンの精製
１０〜１２個のラット胚子（Ｅ１７）から中隔をＨＢＳＳ＋（Ｃａ2＋／Ｍｇ2＋フリーのＨＢＳＳ、７mM  ＨＥＰＥＳ、４．５ｇ／Ｌグルコース）中で切開した。組織を０．２５％トリプシン中で室温で１５分間トリプシン処理して、ＨＢＳＳ＋で３回洗浄し、その後ガラス製パスツールピペットで破砕した。その後ＢＳＡ（４％w/v）緩衝液を用いて、細胞を４８０ｇで５分間回転させた。メトリザミド（Serva）密度勾配法を利用して小さな細胞を除去した（６．５％（w/v）メトリザミドを細胞懸濁液下に加えて、８６０ｇで１５分間遠心分離した）。大きなニューロンは、培地とメトリザミドとの境界にとどまったが、小さな細胞（非ニューロン細胞を含む）はペレット化した。境界の細胞を回収、洗浄し、その後磁気細胞選別法を利用して更に精製した。細胞をＰＢＳ中の０．５％ＢＳＡで希釈した１次抗体と共にインキュベートして、洗浄し、２次抗体をコーティングしたマイクロビーズと共にインキュベートした。４℃で１５分経過後、細胞を再度洗浄し、強力な磁場を利用して抗体結合細胞を分離した。細胞をポリオルニチン／ラミニンコーティングしたカバースリップ上に培養し、Ｂ２７、２％ウマ血清、０．２mMグルタミン、１mMピルビン酸、及びＮＧＦ（５０ng/ml）を補充したNeurobasal培地中で３７℃、５％ＣＯ2で増殖させた。
【００７６】
実施例４：運動ニューロンにおける細胞死の誘導及び生存の分析
ラット運動ニューロンを単離して、実施例１に記載されるように精製し、試験分子の存在下又は非存在下の４ウエルプレート中で、神経栄養因子を含まない（即ち、栄養因子を除いた）Neurobasal培地で３日間培養した。神経栄養因子ＢＤＮＦを全実験で陽性対照として用いた。図１Ａは、栄養因子を除いた場合に運動ニューロンの生存を上昇させる小分子（バルプロン酸ナトリウム）の例を示している。図１Ｂは、運動ニューロンの生存に影響を及ぼさない小分子の例を示している。図２は、グルタミン酸毒性による運動ニューロン細胞死の誘導を示している。運動ニューロンをインビトロで３日間増殖させ、その後様々な濃度のドーモイ酸を添加して、生存する運動ニューロンの数を２６時間後に計数した。
【００７７】
生存は、カルセイン標識を利用して追跡することができる（細胞を培地中の最終濃度４μMカルセイン−ＡＭ（Molecular Probes）で処理して、３７℃で３０分間インキュベートする）。培地を除去して、細胞をＬ１５（フェノールレッド不含）中の２０％グリセロールで洗浄して、蛍光細胞の数を計数することにより細胞を分析した。
【００７８】
図３は、本発明による単離ニューロンの低密度培養物を含有するマイクロタイトレーションプレート（３８４ウエル）の２つの９mm2ウエルを表している。培養物を増殖因子欠乏に付してアポトーシスを誘導し、ＢＤＮＦで処理し、あるいはしなかった。図３Ａに示すように、ＢＤＮＦで処理すると、ニューロンが効果的に保護される（７３個のニューロンが存在し、個々に観察及び／又はモニターできる）が、活性化合物の非存在下では、１８のニューロンしか存在しない（図３Ｂ）。排除限界は、３００μm2未満である。これらの結果は更に、単離した特異的ニューロンの低密度培養物を用いて、個々の細胞のモニタリングにより試験化合物を高処理量分析する本発明の能力を示している。
【００７９】
【図面の簡単な説明】
【図１】  栄養遮断、及びバルプロン酸ナトリウム（Ａ）又は（４−カルボキシフェニルオキシアミノ）ブタン酸（Ｂ）での処理後の単離運動ニューロンの生存の測定。
【図２】  様々な濃度のドーモイ酸での処理による運動ニューロン細胞死の誘導。
【図３】  試験化合物で処理した後の低密度培養のニューロンを含有するウエルの観察。
【図１】
0004898047.tif 000002
【図２】
0004898047.tif 000003
【図３】
0004898047.tif 000004