JP2004510965A - Perilipin as a target for regulating weight, muscle mass and diabetes - Google Patents
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Abstract
本発明は、ペリリピンの活性または発現をモジュレートする化合物を同定するためのスクリーニングアッセイに関する。本発明はまた、ペリリピンの活性または発現をモジュレートする化合物を被験者に投与することを含む、体重障害または糖尿病を予防または治療するための方法ならびに治療用組成物に関する。一つの態様において、本発明は、肥満または糖尿病を治療および/または予防すること、また、脂質代謝および筋量を高めることを目的とした、ペリリピンの活性にアンタゴナイズする方法ならびに組成物に関する。別の態様では、本発明は、体重を増やすために脂質の蓄積を高めることを目的とした、ペリリピンの活性にアゴナイズする方法ならびに組成物に関する。The present invention relates to screening assays for identifying compounds that modulate the activity or expression of perilipin. The invention also relates to methods and therapeutic compositions for preventing or treating weight loss or diabetes, comprising administering to a subject a compound that modulates the activity or expression of perilipin. In one aspect, the invention relates to methods and compositions for antagonizing the activity of perilipin for the treatment and / or prevention of obesity or diabetes, and for increasing lipid metabolism and muscle mass. In another aspect, the invention relates to methods and compositions for agonizing the activity of perilipin, with the aim of increasing lipid accumulation to gain weight.
Description
【0001】
1.序
本発明は、脂質ホメオスタシス、筋量および体重を調節するための新規な標的としてのペリリピン(perilipin)に関する。本発明は、本発明の新規標的であるペリリピンの活性または発現をモジュレートする化合物を同定するためのスクリーニングアッセイに関する。本発明はまた、ペリリピンの活性または発現をモジュレートする化合物を被験者に投与することを含む、体重障害を治療するための方法ならびに治療用組成物に関する。一つの態様において、本発明は、肥満または糖尿病を治療および/または予防すること、また、脂質代謝および筋量を高めることを目的とした、ペリリピンの活性または発現にアンタゴナイズする方法ならびに組成物に関する。別の態様では、本発明は、体重を増やすために被験者における脂質蓄積を高めることを目的とした、ペリリピンの活性にアゴナイズする方法ならびに組成物に関する。
【0002】
2.発明の背景
高等生物において、脂肪細胞の主な機能は、過剰なエネルギーをトリアシルグリセロールとして細胞内脂質小滴に蓄え、必要なときにそのエネルギーを脂肪酸として放出することである(Yeamanら、1990, Biochim. Biophys. Acta 1052: 128−132)。炭水化物貯蔵物(特にグリコーゲン)の代謝に関する情報の豊富さとは裏腹に、脂質貯蔵物がパッケージされて加水分解される作用機序の詳細はよくわかっていない。脂肪分解、すなわちトリアシルグリセロールが脂肪酸とグリセロールに加水分解される過程、の律速段階は、ホルモン感受性リパーゼ(HSL)により触媒される。HSL活性のホルモン刺激には、この酵素の脂質貯蔵小滴の表面への移動が関係している。ペリリピンは豊富な脂肪細胞タンパク質であり、単一の遺伝子から異なってスプライシングされた転写産物である3つのアイソフォーム(A、BおよびC)として存在している。基底状態のもとでは、ペリリピンは脂質小滴を被覆して、どういうわけかHSLが脂質小滴に接近するのを妨げていると推測されている(Londosら、1995, Biochem. Soc. Trans. 23:611−615; Londosら、1999, Semin. Cell. Dev. Biol. 10:51−58; Souzaら、1998, J. Biol. Chem. 273:24665−24669)。脂肪細胞の脂肪分解活性化は、プロテインキナーゼAが介在するペリリピンのリン酸化と関連しており、これは脂肪小滴表面を変化させて脂質微小滴を出現させ、コア脂質へのHSLの接近を可能にする(Londosら、1999, Semin. Cell. Dev. Biol. 10:51−58)。しかしながら、ペリリピンがin vivoにおいて脂質ホメオスタシスおよびエネルギー代謝に果たす役割はかなり不確実である。
【0003】
3.発明の概要
本発明は、脂質ホメオスタシスを調節し、また、筋量および体重増加を調節するための標的としてのペリリピンに関する。本発明は、体重に関係した障害および/または脂質代謝の不適切な調節を治療するのに有用な化合物を同定する手段としての、ペリリピンタンパク質の活性および/または発現をモジュレートする化合物を同定するためのスクリーニングアッセイを包含する。本発明はまた、体重に関係した障害および/または脂質代謝の不適切な調節を治療するための、ペリリピンタンパク質の活性および/または発現をモジュレートする化合物を含有する医薬組成物を包含する。
【0004】
本発明は、一部には、本発明者らがin vivoにおいて脂質ホメオスタシス、筋量およびエネルギー代謝に果たすペリリピンタンパク質の重要な役割を発見したことに基づいている。以下の実施例において、マウスのペリリピン遺伝子を破壊すると(plin−/−マウス)、構成的に活性化されたホルモン感受性リパーゼを示すマウスが得られることを示す。plin−/−マウスはより多くの食餌を消費することができるが、対照マウスと比べて正常な体重を維持している。plin−/−マウスは基礎脂肪分解の上昇、代謝の増加を呈し、食餌に起因する肥満に抵抗を示す。さらに、plin−/−マウスは運動を行わなくとも筋量が増加する。これらの結果から、ペリリピンは脂肪分解およびエネルギーバランスを調節するための、そして抗肥満薬物投与のための標的となることが実証される。
【0005】
本発明は、ペリリピンタンパク質の活性、発現、および/またはリン酸化状態をモジュレートする化合物を同定するためのスクリーニングアッセイを提供する。特に、本発明は、組換えにより発現されたペリリピン、1以上のペリリピンアイソフォームを内因的に発現する細胞(例えば、脂肪細胞)、またはペリリピンでトランスフェクトされた細胞系を使って、ペリリピン結合性化合物を同定するためのin vitroアッセイを提供する。前記ペリリピン−トランスフェクト細胞系はさらにリポーター遺伝子(その発現レベルがペリリピンによって調節されるもの)を含んでいてもよい。
【0006】
本発明は、ペリリピンアイソフォームまたはその断片と相互作用する薬剤をスクリーニングする方法を提供し、この方法は、(a) ペリリピンアイソフォームまたはその断片と候補薬剤とを接触させ、(b) 該候補薬剤がペリリピンアイソフォームまたはその断片と相互作用するか否かを判定する、ことを含んでなる。これらの方法に従って、ペリリピンアイソフォームまたはその断片をステロイド形成細胞や脂肪細胞などの細胞から内因的に発現させることができ、また、ペリリピンアイソフォームまたはその断片を発現するように細胞を遺伝子操作することもできる。
【0007】
本発明はまた、ペリリピンアイソフォームの発現をモジュレートする薬剤をスクリーニングする方法を提供し、この方法は、(a) ペリリピンアイソフォームを発現する細胞の第1の集団を候補薬剤と接触させ、(b) 該ペリリピンアイソフォームを発現する細胞の第2の集団を対照薬剤と接触させ、(c) 第1および第2の細胞集団における該ペリリピンアイソフォームのレベルまたは該ペリリピンアイソフォームをコードするmRNAのレベルを比較する、ことを含んでなる。ペリリピンアイソフォームの発現レベルまたはペリリピンアイソフォームをコードするmRNAのレベルが第2の細胞集団よりも第1の細胞集団において高いと、ペリリピンのアゴニストが同定されたことになる。ペリリピンアイソフォームの発現レベルまたはペリリピンアイソフォームをコードするmRNAのレベルが第2の細胞集団よりも第1の細胞集団において低いと、ペリリピンのアンタゴニストが同定されたことになる。
【0008】
本発明はまた、ペリリピンアイソフォームの活性をモジュレートする薬剤をスクリーニングする方法を提供し、この方法は、(a) ペリリピンアイソフォームを発現する細胞の第1の集団を候補薬剤と接触させ、(b) 該ペリリピンアイソフォームを発現する細胞の第2の集団を対照薬剤と接触させ、(c) 第1および第2の細胞集団における該ペリリピンアイソフォームのリン酸化レベルまたは細胞性第2メッセンジャーの誘導レベルを比較する、ことを含んでなる。第2の細胞集団よりも第1の細胞集団においてリン酸化レベルが高いか、または細胞性第2メッセンジャーの誘導レベルが高いと、ペリリピンのアゴニストが同定されたことになる。第2の細胞集団よりも第1の細胞集団においてリン酸化レベルが低いか、または細胞性第2メッセンジャーの誘導レベルが低いと、ペリリピンのアンタゴニストが同定されたことになる。
【0009】
本発明はさらに、体重、体脂肪、筋量、脂質代謝、脂質代謝障害(例えば、脂肪異栄養)の発生、発達または進行、体重障害(例えば、肥満)の発生、発達または進行、脂質沈着を特徴とする障害(例えば、アテローム性動脈硬化)の発生、発達または進行、あるいは糖尿病の発生、発達または進行を調節する能力について試験すべき薬剤を同定する方法を提供し、この方法は、(a) ペリリピンアイソフォームまたはその断片と候補薬剤とを、ペリリピンアイソフォームまたは断片/薬剤複合体を形成させるのに十分な時間にわたり接触させ、(b) ペリリピンアイソフォームまたは断片/薬剤複合体のレベルを測定する、ことを含んでなり、その結果として、測定したレベルが候補薬剤の不在下で測定したレベルと相違すれば、体重、体脂肪、筋量、脂質代謝、脂質代謝障害(例えば、脂肪異栄養)の発生、発達または進行、体重障害(例えば、肥満)の発生、発達または進行、脂質沈着を特徴とする障害(例えば、アテローム性動脈硬化)の発生、発達または進行、あるいは糖尿病の発生、発達または進行を調節する能力について試験すべき薬剤が同定されたことになる。
【0010】
本発明はさらに、体重、体脂肪、筋量、脂質代謝、脂質代謝障害(例えば、脂肪異栄養)の発生、発達または進行、体重障害(例えば、肥満)の発生、発達または進行、脂質沈着を特徴とする障害(例えば、アテローム性動脈硬化)の発生、発達または進行、あるいは糖尿病の発生、発達または進行を調節する能力について試験すべき薬剤を同定する方法を提供し、この方法は、(a) ペリリピンアイソフォームを発現する細胞の集団と候補薬剤とを、ペリリピンアイソフォーム/薬剤複合体を形成させるのに十分な時間にわたり接触させ、(b) ペリリピンアイソフォーム/薬剤複合体のレベルを測定する、ことを含んでなり、その結果として、測定したレベルが候補薬剤の不在下で測定したレベルと相違すれば、体重、体脂肪、筋量、脂質代謝、脂質代謝障害(例えば、脂肪異栄養)の発生、発達または進行、体重障害(例えば、肥満)の発生、発達または進行、脂質沈着を特徴とする障害(例えば、アテローム性動脈硬化)の発生、発達または進行、あるいは糖尿病の発生、発達または進行を調節する能力について試験すべき薬剤が同定されたことになる。
【0011】
本発明はさらに、体重、体脂肪、筋量、脂質代謝、脂質代謝障害(例えば、脂肪異栄養)の発生、発達または進行、体重障害(例えば、肥満)の発生、発達または進行、脂質沈着を特徴とする障害(例えば、アテローム性動脈硬化)の発生、発達または進行、あるいは糖尿病の発生、発達または進行を調節する能力について試験すべき薬剤を同定する方法を提供し、この方法は、(a) ペリリピンアイソフォームを発現する細胞の集団と候補薬剤とを接触させ、(b) ペリリピンアイソフォームのリン酸化レベル、細胞性第2メッセンジャーの誘導レベル、またはトリアシルグリセロール、非エステル化脂肪酸もしくはβ−ヒドロキシ酪酸のレベルを測定する、ことを含んでなり、その結果として、測定したレベルが候補薬剤の不在下で測定したレベルと相違すれば、体重、体脂肪、筋量、脂質代謝、脂質代謝障害(例えば、脂肪異栄養)の発生、発達または進行、体重障害(例えば、肥満)の発生、発達または進行、脂質沈着を特徴とする障害(例えば、アテローム性動脈硬化)の発生、発達または進行、あるいは糖尿病の発生、発達または進行を調節する能力について試験すべき化合物が同定されたことになる。
【0012】
本発明はまた、ペリリピンアイソフォームの発現をモジュレートする薬剤をスクリーニングまたは同定する方法を提供し、この方法は、(a) 候補薬剤を第1の動物または動物群に投与し、(b) 対照薬剤を第2の動物または動物群に投与し、(c) 第1および第2の動物におけるペリリピンアイソフォームの発現レベルまたはペリリピンアイソフォームをコードするmRNAの発現レベルを比較する、ことを含んでなる。前記発現レベルが第2の動物よりも第1の動物において高いと、ペリリピンのアゴニストが同定されたことになる。前記発現レベルが第2の動物よりも第1の動物において低いと、ペリリピンのアンタゴニストが同定されたことになる。
【0013】
本発明はまた、ペリリピンアイソフォームの1以上の活性をモジュレートする薬剤をスクリーニングまたは同定する方法を提供し、この方法は、(a) 候補薬剤を第1の動物または動物群に投与し、(b) 対照薬剤を第2の動物または動物群に投与し、(c) 第1および第2の動物における細胞性第2メッセンジャーの誘導レベル、ペリリピンアイソフォームのリン酸化レベル、またはトリアシルグリセロール、非エステル化脂肪酸もしくはβ−ヒドロキシ酪酸のレベルを比較する、ことを含んでなる。かかる活性は当技術分野で公知の技法または本明細書に記載の技法により評価することが可能である。細胞性第2メッセンジャーの誘導レベル、ペリリピンアイソフォームのリン酸化レベル、またはトリアシルグリセロール、非エステル化脂肪酸もしくはβ−ヒドロキシ酪酸のレベルが第2の動物よりも第1の動物において高いと、ペリリピンアイソフォームのアゴニストが同定されたことになる。細胞性第2メッセンジャーの誘導レベル、ペリリピンアイソフォームのリン酸化レベル、またはトリアシルグリセロール、非エステル化脂肪酸もしくはβ−ヒドロキシ酪酸のレベルが第2の動物よりも第1の動物において低いと、ペリリピンアイソフォームのアンタゴニストが同定されたことになる。
【0014】
本発明はまた、動物の体重、体脂肪または筋量を調節する薬剤の同定方法を提供し、この方法は、(a) 動物または動物群に、1以上のペリリピンアイソフォームと結合する、1以上のペリリピンアイソフォームの発現をモジュレートする、または1以上のペリリピンアイソフォームの1以上の活性をモジュレートする候補薬剤を投与し、(b) 候補薬剤が、未処理の対照動物または動物群と比べて、該動物または動物群において体重、体脂肪または筋量を調節するかを判定する、ことを含んでなり、その結果として、候補薬剤が体重、体脂肪または筋量を調節すれば、動物の体重、体脂肪または筋量を調節する薬剤が同定されたことになる。体重、体脂肪または筋量は、当業者に公知の技法または本明細書に記載の技法を用いて評価することが可能である。
【0015】
本発明はまた、動物において糖尿病の発生、発達または進行を調節する薬剤を同定する方法を提供し、この方法は、(a) 糖尿病になったまたは糖尿病になる素因がある動物または動物群に、1以上のペリリピンアイソフォームと結合する、1以上のペリリピンアイソフォームの発現をモジュレートする、または1以上のペリリピンアイソフォームの1以上の活性をモジュレートする候補薬剤を投与し、(b) 候補薬剤が、未処理の対照動物または動物群と比べて、該動物または動物群において血糖値、インスリン感受性、または糖尿病の1以上の徴候もしくは症状を調節するかを判定する、ことを含んでなり、その結果として、候補薬剤が血糖値、インスリン感受性、または糖尿病の1以上の徴候もしくは症状を調節すれば、動物において糖尿病の発生、発達または進行を調節する薬剤が同定されたことになる。
【0016】
本発明はまた、動物において脂質代謝を調節する薬剤を同定する方法を提供し、この方法、(a) 動物または動物群に、1以上のペリリピンアイソフォームと結合する、1以上のペリリピンアイソフォームの発現をモジュレートする、または1以上のペリリピンアイソフォームの1以上の活性をモジュレートする候補薬剤を投与し、(b) 候補薬剤が、未処理の対照動物または動物群と比べて、該動物または動物群において脂質代謝を調節するかを判定する、ことを含んでなり、その結果として、候補薬剤が脂質代謝を調節すれば、動物における脂質代謝を調節する薬剤が同定されたことになる。脂質代謝は当技術分野で公知の技法または本明細書に記載の技法により評価することが可能である。
【0017】
本発明はさらに、ペリリピンの活性、発現および/またはリン酸化状態をモジュレートする医薬組成物を提供する。特に、医薬組成物はペリリピンのアゴニストまたはアンタゴニストでありうる。アンタゴニストは、別のペリリピンアゴニストもしくはアンタゴニストを競合的に阻害することにより、活性化ペリリピンとその下流のシグナル伝達経路との相互作用を遮断することにより、ペリリピン遺伝子の転写を阻害することにより、ペリリピンmRNAのプロセッシングもしくは翻訳を阻害することにより、またはペリリピンの翻訳後プロセッシングを阻害することにより作用することが可能である。アゴニストは、ペリリピンシグナル伝達経路の天然の生物学的効果またはその発現を活性化および/または増強することにより作用することが可能である。
【0018】
別の態様において、本発明は動物における異常なペリリピン発現および/または活性を特徴とする疾患および障害を予防および/または治療するための方法ならびに組成物を提供する。本発明は動物、好ましくはコンパニオン動物、家畜および家禽、より好ましくはヒトにおける体重障害を予防および/または治療する方法を提供し、この方法は、ペリリピンの発現および/または活性をモジュレートする医薬製剤を投与することを含んでなる。特に、体重および効率を増大させる医薬組成物、または体重を減少させかつ肥満と関連した徴候もしくは症状を軽減させる医薬組成物がヒトに投与される。さらに、体重および効率を増大させる医薬組成物、または体重を減少させかつ肥満を軽減させる医薬組成物は家畜や家禽にも投与できる。
【0019】
本発明はまた、動物、好ましくはコンパニオン動物、家畜および家禽、より好ましくはヒトにおける糖尿病の予防および/または治療方法を提供し、この方法は、ペリリピンの発現および/または活性をモジュレートする医薬製剤を投与することを含んでなる。特に、糖尿病(例えば、肥満と関係のあるまたは関係のない糖尿病)の発生、発達もしくは進行を遅らせるまたは防止する医薬組成物が動物、好ましくはコンパニオン動物、家畜および家禽、より好ましくはヒトに投与される。
【0020】
本発明はまた、動物、好ましくはコンパニオン動物、家畜および家禽、より好ましくはヒトにおける脂質代謝障害(すなわち、不適切な脂質代謝を特徴とする障害)および脂質沈着を特徴とする障害の予防および/または治療方法を提供し、この方法は、ペリリピンの発現および/または活性をモジュレートする医薬製剤を投与することを含んでなる。特に、前記障害の発生、発達もしくは進行を遅らせるまたは防止する医薬組成物が動物、好ましくはコンパニオン動物、家畜および家禽、より好ましくはヒトに投与される。
【0021】
別の態様において、本発明は、異常なペリリピンの発現および/または活性を特徴とする疾患または障害、例えば、脂質代謝障害、体重障害(例えば、肥満)、および糖尿病の発生または進行を検出、診断またはモニタリングするための方法ならびに組成物を提供する。さらに別の態様において、本発明は、本発明のスクリーニングアッセイで同定された1種以上の薬剤および使用説明書を含んでなるキットを提供する。
【0022】
3.1. 定義
用語「Lepob/ob」および「ob/ob」は、レプチン欠損マウスを指すために本明細書では相互交換可能に使用される。
【0023】
用語「Leprdb/db」および「db/db」は、レプチン抵抗性マウスを指すために本明細書では相互交換可能に使用される。
【0024】
ペリリピンの発現に関して本明細書で用いる「異常」という用語は、細胞、組織または被験者における1以上のペリリピンアイソフォームの発現レベルが、正常な被験者、または脂質代謝障害、体重障害もしくは糖尿病になっていない被験者から得られた細胞または組織における発現レベル(すなわち、参照レベル)と比べて、増加または低下していることを意味する。1以上のペリリピンアイソフォームの発現レベルは、本明細書に記載の方法または当業者に公知の方法により測定することが可能である。
【0025】
ペリリピンの活性に関して本明細書で用いる「異常」という用語は、被験者から得られた細胞または組織における1以上のペリリピンアイソフォームの活性レベルが、正常な被験者、または脂質代謝障害、体重障害もしくは糖尿病になっていない被験者から得られた細胞または組織における活性レベル(すなわち、参照レベル)と比べて、増加または低下していることを意味する。1以上のペリリピンアイソフォームの活性レベルは、本明細書に記載の方法または当業者に公知の方法により測定することが可能である。
【0026】
ポリペプチドに関して本明細書で用いる「類似体」という用語は、第2のポリペプチド(例えば、ペリリピンアイソフォームまたは抗ペリリピン抗体)と類似したまたは同一の機能をもつが、必ずしも第2のタンパク質と類似したまたは同一のアミノ酸配列を含まないか、あるいは、必ずしも第2のタンパク質と類似したまたは同一の構造をもたない第1のポリペプチドをいう。類似したアミノ酸配列をもつポリペプチドは、次のうちの少なくとも1つを満たすポリペプチドをさす。すなわち、(a) 第2のポリペプチド(例えば、ペリリピンアイソフォームまたは抗ペリリピン抗体)と少なくとも30%、少なくとも35%、少なくとも40%、少なくとも45%、少なくとも50%、少なくとも55%、少なくとも60%、少なくとも65%、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、または少なくとも99%同一であるアミノ酸配列を有する第1のポリペプチド、(b) 少なくとも5個の連続したアミノ酸残基、少なくとも10個の連続したアミノ酸残基、少なくとも15個の連続したアミノ酸残基、少なくとも20個の連続したアミノ酸残基、少なくとも25個の連続したアミノ酸残基、少なくとも40個の連続したアミノ酸残基、少なくとも50個の連続したアミノ酸残基、少なくとも60個の連続したアミノ酸残基、少なくとも70個の連続したアミノ酸残基、少なくとも80個の連続したアミノ酸残基、少なくとも90個の連続したアミノ酸残基、少なくとも100個の連続したアミノ酸残基、少なくとも125個の連続したアミノ酸残基、または少なくとも150個の連続したアミノ酸残基の第2のポリペプチド(例えば、ペリリピンアイソフォームまたは抗ペリリピン抗体)をコードするヌクレオチド配列とストリンジェントな条件下でハイブリダイズするヌクレオチド配列によりコードされる第1のポリペプチド、および(c) 第2のポリペプチド(例えば、ペリリピンアイソフォームまたは抗ペリリピン抗体)をコードするヌクレオチド配列と少なくとも30%、少なくとも35%、少なくとも40%、少なくとも45%、少なくとも50%、少なくとも55%、少なくとも60%、少なくとも65%、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、または少なくとも99%同一であるヌクレオチド配列によりコードされる第1のポリペプチドである。第2のポリペプチドと類似した構造をもつ第1のポリペプチドは、第2のポリペプチドと類似した二次、三次または四次構造をもつ第1のポリペプチドをさす。ポリペプチドの構造は、ペプチド配列決定、X線結晶構造解析、核磁気共鳴、円偏光二色性、結晶構造解析電子顕微鏡検査を含むがこれらに限らない当業者に公知の方法により決定することが可能である。
【0027】
2つのアミノ酸配列または2つの核酸配列の同一性パーセントを決定するには、配列同士を最適なアラインメントのために整列させる(例えば、第2のアミノ酸または核酸配列との最適なアラインメントのために第1のアミノ酸または核酸配列の配列中にギャップを導入する)。次いで、対応するアミノ酸位置またはヌクレオチド位置のアミノ酸残基またはヌクレオチドを比較する。第1の配列中の位置が第2の配列の対応する位置と同じアミノ酸残基またはヌクレオチドにより占められていれば、その分子同士はその位置では同一となる。2つの配列間の同一性パーセントはそれらの配列が共有する同一の位置の関数である(同一性%=同一位置の数/全位置数(例えば、オーバーラップする位置)×100)。一つの実施形態において、2つの配列は同じ長さのものである。
【0028】
2つの配列間の同一性パーセントは数学的アルゴリズムを使って求めることができる。2つの配列の比較に利用される数学的アルゴリズムの好ましい例は、限定するものではないが、KarlinおよびAltschul (1990) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87: 2264−2268に記載されるアルゴリズムを、KarlinおよびAltschul (1993) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90: 5873−5877に記載されるように改変したものである。そのようなアルゴリズムは、Altschulら、(1990) J. Mol. Biol. 215: 403−410に記載されるNBLASTおよびXBLASTプログラムに組み込まれている。本発明の核酸分子と相同なヌクレオチド配列を得るためには、NBLASTプログラム、スコア=100、ワード長=12を用いてBLASTヌクレオチド検索を実施する。本発明のタンパク質分子と相同なアミノ酸配列を得るためには、XBLASTプログラム、スコア=50、ワード長=3を用いてBLASTタンパク質検索を行うことが可能である。比較のためにギャップ付きアラインメントを得るには、Gapped BLASTをAltschulら、(1997) Nucleic Acids Res. 25: 3389−3402に記載のとおりに利用することができる。あるいはまた、分子間の遠い関係を検出する反復検索を行うためにPSI−Blastを使用することができる(同上)。BLAST、Gapped BLAST、およびPSI−Blastプログラムを利用する場合は、それぞれのプログラム(例えば、XBLASTおよびNBLAST)のデフォルトパラメーターを使用することが可能である。http://www.ncbi.nlm.nih.govを参照されたい。
【0029】
配列比較のために利用される数学的アルゴリズムのもう一つの好ましい例は、MyersおよびMiller, CABIOS (1989)に記載されるアルゴリズムである。そのようなアルゴリズムは、CGC配列アラインメントソフトウェアパッケージの一部であるALIGNプログラム(バージョン2.0)に組み込まれている。アミノ酸配列を比較するためにALIGNプログラムを利用する場合は、PAM120加重残基テーブル、ギャップ長ペナルティー 12、ギャップペナルティー 4を使用することが可能である。配列解析のための別のアルゴリズムは当技術分野で公知であり、例えば、TorellisおよびRobotti (1994) Comput. Appl. Biosci., 10:3−5に記載されるADVANCEおよびADAM、ならびにPearsonおよびLipman (1988) Proc. Natl. Acad. Sci. 85:2444−8に記載されるFASTAがある。FASTAに含まれるktupは、検索の感度と速度を設定するコントロールオプションである。ktup=2の場合は、比較される2つの配列中の類似領域が整列残基の対を見ることにより見出される。ktup=1の場合は、単一の整列アミノ酸が検討される。タンパク質配列の場合はktupを2または1に、DNAの場合は1〜6に指定することができる。ktupを指定しない場合のデフォルトは、タンパク質では2、DNAでは6である。FASTAパラメーターのさらなる説明については、http://bioweb.pasteur.fr/docs/man/man/fasta.1.html#sect2を参照されたい。この内容を参照により本明細書に組み入れるものとする。
【0030】
2つの配列間の同一性パーセントは、上記の手法と類似した手法を使って、ギャップ有りまたはギャップ無しで、決定することができる。同一性パーセントを算出するには、一般に、正確な一致をカウントする。
【0031】
ポリペプチドに関して本明細書中で用いる「誘導体」という用語は、第2のポリペプチド(例えば、ペリリピンアイソフォームまたは抗ペリリピン抗体)のアミノ酸配列を含むが、アミノ酸残基の置換、欠失または付加の導入により、あるいはいずれかのタイプの分子の第2のポリペプチドへの共有結合により改変されている第1のポリペプチドをさす。例えば、限定するものではないが、タンパク質加水分解切断、細胞性リガンドまたは他のタンパク質への結合などによってポリペプチドを改変することができる。ポリペプチドの誘導体は、当業者に公知の技法を用いる化学的修飾(例えば、アシル化、リン酸化、カルボキシル化、グリコシル化、セレン修飾および硫酸化)により修飾することが可能である。さらに、ポリペプチドの誘導体は、1個以上の非古典的アミノ酸を含んでいてもよい。ポリペプチド誘導体の機能は、その起源となるポリペプチドと同じまたは類似であっても、そうでなくともよい。特定の実施形態では、ペリリピンアイソフォームの誘導体は、その起源となるペリリピンアイソフォームの機能を少なくとも1つ保有する。他の特定の実施形態では、ペリリピンアイソフォームの誘導体がその起源となるペリリピンアイソフォームのどのような機能も保有しない。
【0032】
本明細書中で用いる「断片」という用語は、別のペプチドまたはポリペプチドのアミノ酸配列の少なくとも5個の連続したアミノ酸残基、好ましくは、少なくとも10個、少なくとも15個、少なくとも20個、少なくとも25個、少なくとも40個、少なくとも50個、少なくとも60個、少なくとも70個、少なくとも80個、少なくとも90個、少なくとも100個、少なくとも125個、少なくとも150個、少なくとも175個、少なくとも200個、少なくとも250個、少なくとも275個、少なくとも300個、少なくとも325個、少なくとも350個、少なくとも375個、少なくとも400個またはそれ以上の連続したアミノ酸残基からなるアミノ酸配列を含むペプチドまたはポリペプチドをさす。ポリペプチドの断片はそのポリペプチドの機能活性をもっていても、もっていなくてもよい。特定の実施形態では、ペリリピンアイソフォームの断片はペリリピンアイソフォームの機能を少なくとも1つ保有する。他の特定の実施形態では、ペリリピンアイソフォームの断片がその起源となるペリリピンアイソフォームのどのような機能も保有しない。
【0033】
本明細書中で用いる「機能性断片」という用語は、別のペプチドまたはポリペプチドのアミノ酸配列の少なくとも5個の連続したアミノ酸残基、好ましくは、少なくとも10個、少なくとも15個、少なくとも20個、少なくとも25個、少なくとも40個、少なくとも50個、少なくとも60個、少なくとも70個、少なくとも80個、少なくとも90個、少なくとも100個、少なくとも125個、少なくとも150個、少なくとも175個、少なくとも200個、少なくとも250個、少なくとも275個、少なくとも300個、少なくとも325個、少なくとも350個、少なくとも375個、少なくとも400個またはそれ以上の連続したアミノ酸残基からなるアミノ酸配列を含み、かつ該別のペプチドまたはポリペプチドの機能または活性を少なくとも1つ保有しているペプチドまたはポリペプチドの断片をさす。例えば、ペリリピンアイソフォームの機能性断片は、抗ペリリピン抗体と結合する能力、脂質小滴と結合する能力、PKAと相互作用する能力、またはプロテインホスファターゼ1と相互作用する能力を保有しうる。
【0034】
本明細書中で用いる「融合タンパク質」という用語は、(i)第1のポリペプチド(例えば、ペリリピンアイソフォームまたはその断片)のアミノ酸配列、および(ii)第2の異種ポリペプチドのアミノ酸配列、を含むポリペプチドをさす。本明細書中で用いる「ペリリピン融合タンパク質」という用語は、(i)ペリリピンアイソフォームまたはその断片のアミノ酸配列、および(ii)異種ポリペプチド(すなわち、非ペリリピンポリペプチドまたはその断片)のアミノ酸配列、を含むポリペプチドをさす。一つの実施形態において、ペリリピン融合タンパク質は、ペリリピンアイソフォームまたはその断片とグルタチオン−S−トランスフェラーゼなどのドメインとを含む。別の実施形態では、ペリリピン融合タンパク質は、ペリリピンアイソフォームまたはその断片と抗体のフラグメント(好ましくは、抗体のFcドメイン)とを含む。ペリリピン融合タンパク質は当業者に周知の技法を用いて調製することができる。標準的な組換えDNA技法により融合タンパク質を生産することも可能である。
【0035】
本明細書中で用いる「条件下でハイブリダイズする」という用語は、典型的には、互いに少なくとも60%(65%、70%、好ましくは75%)同一であるヌクレオチド配列同士が互いとハイブリダイズした状態で存在しているハイブリダイゼーションおよび洗浄の条件のことである。そのようなストリンジェント条件は、当業者に公知であり、Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, N.Y. (1989), 6.3.1−6.3.6に見出せる。一つの非限定的な例として、ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件は、6X塩化ナトリウム/クエン酸ナトリウム(SSC)中約45℃でのハイブリダイゼーション、続いて0.1X SSC、0.2% SDS中約68℃での1回以上の洗浄からなる。ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件の好ましい非限定的な例は、6X SSC中約45℃でのハイブリダイゼーション、続いて0.2X SSC、0.1% SDS中50〜65℃での1回以上の洗浄(すなわち、50℃、55℃、60℃または65℃での1回以上の洗浄)からなる。本発明の核酸は、これらの条件下で、単にAまたはTヌクレオチドのみからなるヌクレオチド配列とハイブリダイズする核酸分子を含まないことが理解されよう。特定の実施形態では、ポリペプチドはその全長にわたってペリリピンアイソフォームとハイブリダイズし、そして、そのポリペプチドはペリリピンアイソフォームの少なくとも1つの機能または活性をもつことが好ましい。
【0036】
本明細書中で用いる「アイソフォーム」という用語は、同一の遺伝子によってコードされるが、アミノ酸組成において相違するペリリピンの変異体をさす。ペリリピンには3種類のアイソフォームが知られており、ペリリピンA、ペリリピンB、およびペリリピンCである。
【0037】
核酸分子またはヌクレオチド配列を説明するために本明細書中で用いる「単離された」または「精製された」とは、その核酸分子の天然の供給源に存在する他の核酸分子から分離されている核酸分子またはヌクレオチド配列をさす。好ましくは、「単離された」核酸分子は、その起源となる生物のゲノムDNA中で該核酸に隣接している配列(すなわち、該核酸の5’および3’末端に位置する配列)(好ましくは、タンパク質をコードする配列)を含まないものである。さらに、cDNA分子のような「単離された」核酸分子は、組換え法で生産したときには他の細胞性物質や培地を実質的に含まず、また、化学的に合成したときには化学前駆物質や他の化学薬品を実質的に含まない。
【0038】
タンパク質またはその生理活性部分(すなわち、ポリペプチド、ペプチドまたはアミノ酸断片)を説明するために本明細書中で用いる「単離された」または「精製された」とは、タンパク質またはその生理活性部分が、該タンパク質の起源となる細胞源または組織源に由来する細胞性物質や他の混入タンパク質を実質的に含まないか、または、化学的に合成したときには化学前駆物質や他の化学薬品を実質的に含まないことをさす。細胞性物質を実質的に含まないタンパク質またはその生理活性部分(すなわち、ポリペプチド、ペプチドまたはアミノ酸断片)として、異種タンパク質(本明細書では混入タンパク質ともいう)含量が約30%、20%、10%、または5%(乾燥重量基準)より低いタンパク質調製物が含まれる。
【0039】
本明細書中でペリリピンの発現または活性に関して用いられる「モジュレートする」という用語は、ペリリピンの発現または活性のあらゆる変化(例えば、アップレギュレーションまたはダウンレギュレーション)をさす。本開示に基づいて、そのようなモジュレーションは当業者に公知のまたは本明細書に記載のアッセイを用いて測定することが可能である。
【0040】
本明細書中で用いる「核酸」および「ヌクレオチド配列」という用語は、DNA分子(例えば、cDNA、ゲノムDNA)、RNA分子(例えば、mRNA)、DNA分子とRNA分子の組合せ、つまりハイブリッドDNA/RNA分子、およびDNAまたはRNA分子の類似体を含む。かかる類似体は、限定するものではないが、イノシンまたはトリチル化塩基を含めて、ヌクレオチド類似体を使って作製することができる。さらに、かかる類似体には、例えば、ヌクレアーゼ耐性、あるいは細胞膜を通過する能力の向上といった有益な特質を分子に付与する修飾バックボーンを含むDNAまたはRNA分子も含まれる。核酸またはヌクレオチド配列は一本鎖でも二本鎖でもよく、また、一本鎖部分と二本鎖部分の両方を含んでいても、三本鎖部分を含んでいてもよいが、好ましくは、二本鎖DNAである。一つの実施形態において、ヌクレオチド配列はペリリピンアイソフォームまたはその断片をコードする連続したオープンリーディングフレームを含むものであり、例えば、cDNA分子である。
【0041】
本明細書中で用いる「予防する」および「予防」という用語は、体重障害(例えば、肥満)、糖尿病(タイプ1またはタイプ2)、または脂質沈着を特徴とする障害(例えば、アテローム性動脈硬化症)、あるいは脂質代謝障害(例えば、脂肪異栄養症)と関連した1以上の徴候または症状の発生または再発を予防することを意味する。
【0042】
本明細書中で用いる「予防に有効な量」とは、体重障害(例えば、肥満)、糖尿病(タイプ1またはタイプ2)、脂質代謝障害(例えば、脂肪異栄養症)、または脂質沈着を特徴とする障害(例えば、アテローム性動脈硬化症)と関連した1以上の徴候または症状の発生または再発を予防するのに十分な、1以上のペリリピンアイソフォームの発現および/または活性をモジュレートする薬剤の量、または1以上のペリリピンアイソフォームの発現および/または活性をモジュレートする薬剤を含む組成物の量を意味する。
【0043】
本明細書中で用いる「治療する」および「治療」という用語は、体重障害(例えば、肥満)、糖尿病(タイプ1またはタイプ2)、脂質代謝障害(例えば、脂肪異栄養症)、または脂質沈着を特徴とする障害(例えば、アテローム性動脈硬化症)と関連した1以上の徴候または症状の重症度の軽減;動物におけるインスリン耐性の軽減;動物におけるインスリン分泌の改善;体重の増加を特徴とする体重障害(例えば、肥満)になっている動物の体重減少;低体重を特徴とする体重障害(例えば、食欲不振、悪液質)になっている動物の体重増加;動物における筋量の増加;動物における脂質代謝の増加;動物におけるグルコース不耐性の減少をさす。
【0044】
本明細書中で用いる「治療に有効な量」とは、体重障害(例えば、肥満)、糖尿病(タイプ1またはタイプ2)、脂質代謝障害(例えば、脂肪異栄養症)、または脂質沈着を特徴とする障害(例えば、アテローム性動脈硬化症)と関連した1以上の徴候または症状の重症度を軽減する;動物におけるインスリン耐性を軽減する;動物におけるインスリン分泌を改善する;体重の増加を特徴とする体重障害(例えば、肥満)になっている動物の体重を減少させる;低体重を特徴とする体重障害(例えば、食欲不振、悪液質)になっている動物の体重を増加させる;動物における筋量を増加させる;動物における脂質代謝を増加させる;動物におけるグルコース不耐性を減少させる;のに十分な、1以上のペリリピンアイソフォームの発現および/または活性をモジュレートする薬剤の量、または1以上のペリリピンアイソフォームの発現および/または活性をモジュレートする薬剤を含む組成物の量を意味する。
【0045】
4.図面の説明
図1A〜1C. plin−/−マウスの作製。A. ターゲッティング戦略。エキソン1〜6を黒塗りのボックスで表してある。BstXI部位とApaI部位の間のエキソン2およびイントロン2の一部を、IRES−β−ガラクトシダーゼおよびneor遺伝子で置換する置換ベクター。エキソン2の中断はBstXI部位のコドン183で起こる。このターゲッティングベクターの3’末端にチミジンキナーゼカセット(TK)を結合させた。H, HindIII; Xb, XbaI; Ap, ApaI; BX, BstXI; TK, チミジンキナーゼ。B. XbaI消化後の尾DNAのサザンブロッティング。3’ DNAプローブ(上記Aを参照)を使用すると、野生型DNAではエキソン2〜6を含む8.5−kbバンドが検出され、plin−/−DNAではneo遺伝子の一部およびエキソン3〜6を含む7.0−kbバンドが検出される。C. 精巣上体および皮下の脂肪(左)ならびに精巣(右)からの細胞抽出物のウェスタンブロッティング。脂肪組織ではペリリピンAおよびBが検出され、精巣では野生型においてペリリピンAおよびCが検出される(Londosら、1999, Semin. Cell Dev. Biol. 19:51−58)。これらのアイソフォームはすべてplin遺伝子の産物であり、plin−/−サンプルでは検出不能である。野生型マウスにおいては、ペリリピン発現は精巣よりも脂肪組織のほうが高い。
【0046】
図2A〜2F. ペリリピンの不活性化がplin−/−マウスにおいて体重、脂肪蓄積、脂質含量、および筋量に及ぼす表現型効果。A. 雄plin+/+(n=11)、plin+/−(n=15)、およびplin−/−(n=8)マウスの体重。B. 雌plin+/+(n=6)、plin+/−(n=24)、およびplin−/−(n=12)マウスの体重。C. plin−/−およびplin+/+マウスにおける脂肪蓄積量。D. plin+/+およびplin−/−マウスの総死骸脂質含量。E. plin+/+およびplin−/−マウスの総死骸トリアシルグリセロール含量。F. plin+/+およびplin−/−マウスの総死骸タンパク質含量。G. plin+/+およびplin−/−マウスにおける摘出した腓腹筋の重さ(総体重に対する%)。
【0047】
図3A〜3D. ペリリピンの不活性化が脂肪組織に及ぼす効果。A. 脂肪組織の組織学。plin+/+(左)およびplin−/−(右)マウスにおける白色脂肪組織(WAT、皮下、精巣上体)および褐色脂肪組織(BAT、肩甲間)貯蔵所の切片。WATとBATでは倍率に差があることに注意。B. plin+/+およびplin−/−マウスにおける精巣上体脂肪貯蔵所の脂肪細胞のサイズ分布。個々の脂肪細胞の面積は精巣上体脂肪の切片で測定した。C. plin+/+およびplin−/−マウスにおける精巣上体脂肪のDNA含量。D. plin+/+およびplin−/−マウスにおける肩甲間脂肪貯蔵所の褐色脂肪細胞の平均サイズ。
【0048】
図4A〜4E. A. plin+/+およびplin−/−マウスにおいて48時間の断食が体重および血漿パラメーターに及ぼす影響。B. 精巣上体脂肪から抽出されたHSLのウェスタンブロッティング。C. 分離した脂肪細胞のHSL活性。HSL活性は、「方法」に記載したように、plin+/+およびplin−/−マウスから分離した皮下および精巣上体の脂肪の全細胞溶解物において測定した。この活性は脂肪組織の重さ(g)につき表される。D. 分離した脂肪細胞における脂肪分解率。脂肪細胞はplin+/+およびplin−/−マウスの精巣上体脂肪から分離した。脂肪分解活性は、「方法」に記載したように、CL 316,243(CL)(2μM)の不在下および存在下で測定した。E. plin+/+およびplin−/−マウスにおける脂肪分解。血漿中の脂肪分解産物であるグリセロールと非エステル化(遊離)脂肪酸(NEFA)をイソプロテルネオール(isopro)(10mg/kg IP、上)およびCL 316,243(CL)(0.1mg/kg IP、下)の前および後に測定した。*p<0.05;**p<0.001。
【0049】
図5A〜5E. A. 21℃に保ったplin+/+およびplin−/−マウスの体温。試験した動物数:雄plin+/+ 16, plin−/− 12; 雌plin+/+ 6, plin−/− 11。B. 食餌を与えないで4℃の周囲温度に曝したマウスの体温。マウスがこの温度に最初に曝されたときに絶食を開始した(両群ともn=6、全てが雄マウス)。C. 食餌を与えた状態で4℃の周囲温度に曝したマウスの体温(両群ともn=5、全てが雄マウス)。* plin−/−がplin+/+と有意に異なり、p<0.005。D. 35%の脂肪を含む食餌を与えたplin+/+およびplin−/−マウスにおける間接熱量測定からの代表的酸素消費(VO2)トレーシング。VO2ピークは活動期に一致し、ベースラインは休止時の値を表す。E. 通常の食餌を与えた14週齢のdb/db/plin+/+およびdb/db/plin−/−マウスにおける代表的VO2トレーシング。
【0050】
図6A〜6D. A. 通常の食餌または35%脂肪(HF)食餌を3.5か月間与えた後のplin+/+およびplin−/−マウス群の精巣上体脂肪パッド量(雄マウス、1群につきn=5)。HF食餌を与える前のデータは図2Cに示したものと同じであった。B. 通常の食餌または35%脂肪(HF)食餌を3.5か月間与えた後のplin+/+およびplin−/−マウスの総死骸脂肪含量(雄マウス、1群につきn=5)。HF食餌を与える前のデータは図2Dに示したものと同じであった。C. db/db/plin+/+、db/db/plin−/−、plin+/+およびplin−/−マウスの写真。D. 体脂肪分布の磁気共鳴イメージング(MRI)。上、plin+/+(左パネル)およびplin−/−(右パネル)マウスのMRI。下、db/db/plin+/+(左パネル)およびdb/db/plin−/−(右パネル)マウスのMRI。4つのin vivo MRIはそれぞれ異なる遺伝子型の代表的マウスの腹部領域からの横断面を表す。スピンエコーMRIは、反復時間2.5秒、エコー時間12ミリ秒、視野6− x 6−cm、スライス1.5−mm、および128−または256−位相エンコードステップを用いて得られたマルチスライスのセットから選ばれた。運動アーチファクトを軽減するために呼吸ゲーティングを適用した。各画像の上に示したプロトンNMRスペクトルはマウス全身からの水および脂質シグナルを表す。このスペクトルはシングルパルス取り込みシーケンスにより得られた。各スペクトルは6.5ppm〜3.5ppmおよび3.5ppm〜0.5ppmの領域において積分し、全身に対する水および脂質の濃度を概算した。
【0051】
図7A〜7B. A. 4〜17週にわたる雄db/db(三角)、plin+/+(四角)、およびdb/db/plin−/−(円)マウスの体重。B. 4〜22週にわたる雌db/db(三角)、plin+/+(四角)、およびdb/db/plin−/−(円)マウスの体重。
【0052】
図8A〜8B. A. 6〜27週にわたる雄db/db(四角)、plin+/+(菱形)、およびdb/db/plin−/−(三角)マウスの体重。B. 6〜24週にわたる雌db/db(四角)、plin+/+(菱形)、およびdb/db/plin−/−(三角)マウスの体重。
【0053】
図9. β−酸化のステップ。
【0054】
図10. 脂肪アシル−CoAデヒドロゲナーゼの発現。野生型(plin+/+)マウスおよびplin−/−マウスの白色脂肪組織(WAT)、褐色脂肪組織(BAT)、肝臓、心臓、および筋肉におけるβ−酸化酵素である脂肪アシル−CoAデヒドロゲナーゼ、特に極長鎖脂肪アシル−CoAデヒドロゲナーゼ(VLCAD)および長鎖脂肪アシル−CoAデヒドロゲナーゼ(LCAD)のmRNA発現(ノーザンブロット分析により測定)。
【0055】
図11. 三官能性タンパク質の発現。野生型(plin+/+)マウスおよびplin−/−マウスの白色脂肪組織(WAT)、褐色脂肪組織(BAT)、肝臓、心臓、および筋肉におけるチオラーゼ(三官能性タンパク質β)およびLCHAD(三官能性タンパク質α)のmRNA発現(ノーザンブロット分析により測定)。
【0056】
図12. 脱共役タンパク質(UCP)の発現。野生型(plin+/+)マウスおよびplin−/−マウスの白色脂肪組織(WAT)、褐色脂肪組織(BAT)、肝臓、心臓、および筋肉におけるUCP−1およびUCP−2のmRNA発現(ノーザンブロット分析により測定)。
【0057】
図13A〜13B. A. 絶食時血漿グルコースレベル。10時間絶食させた後のLep+/+/plin+/+マウス、Lep+/+/plin−/−マウス、Lepob/ob/plin+/+マウス、およびLepob/ob/plin−/−マウスの血漿中のグルコース濃度。B. 絶食時血漿インスリンレベル。10時間絶食させた後のLep+/+/plin+/+マウス、Lep+/+/plin−/−マウス、Lepob/ob/plin+/+マウス、およびLepob/ob/plin−/−マウスの血漿中のインスリン濃度。
【0058】
図14A〜14B. グルコース不耐性試験。グルコース不耐性試験のためにグルコースを投与する前に、Lep+/+/plin+/+マウス、Lep+/+/plin−/−マウス、Lepob/ob/plin+/+マウス、およびLepob/ob/plin−/−マウスを10時間絶食させた。A. Lep+/+/plin+/+マウス(菱形)、Lep+/+/plin−/−マウス(四角)、Lepob/ob/plin+/+マウス(三角)、およびLepob/ob/plin−/−マウス(円)に1.5g/kgのグルコースを腹腔内投与した直後(0分)、30分、60分および90分後の血漿グルコース濃度。B. Lep+/+/plin+/+マウス(菱形)、Lep+/+/plin−/−マウス(四角)、Lepob/ob/plin+/+マウス(三角)、およびLepob/ob/plin−/−マウス(円)に1.5g/kgのグルコースを腹腔内投与した直後(0分)、30分、60分および90分後の血漿インスリン濃度。
【0059】
5.発明の開示
本発明は、体重に関係した障害および/または脂質代謝の不適切な調節の予防および/または治療に有用な薬剤を同定する手段としての、ペリリピンの活性および/または発現をモジュレートする薬剤を同定するためのスクリーニングアッセイを包含する。特に本発明は、1以上のペリリピンアイソフォームの発現および/または活性をモジュレートする化合物を同定するための、in vitroおよびin vivoアッセイを提供する。本発明はまた、ペリリピンの発現および/または活性をモジュレートし、それによってペリリピンの発現および/または活性に影響を与える、酵素(例えばホスファターゼ、キナーゼもしくはホスホジエステラーゼ)などのシグナル伝達分子の発現および/または活性をモジュレートする化合物を同定するためのin vitroおよびin vivoアッセイを提供する。
【0060】
本発明はまた、体重に関係した障害および/または脂質代謝の不適切な調節の予防および/または治療のための、ペリリピンタンパク質の活性および/または発現をモジュレートする化合物を含有する医薬組成物を包含する。特に、その医薬組成物はペリリピンのアゴニストまたはアンタゴニストとすることができる。アンタゴニストは活性化されたペリリピンとその下流のシグナル伝達経路との相互作用をブロックするか、ペリリピン遺伝子の転写を抑制するか、ペリリピンmRNAのプロセッシングもしくは翻訳を抑制するか、または1以上のペリリピンアイソフォームの翻訳後プロセッシングを抑制することによって、別のペリリピンアゴニストもしくはアンタゴニストと競合してこれを抑制する作用をすることができる。アゴニストはペリリピンシグナル伝達経路の天然の生物学的効果もしくはその発現を活性化および/または増強することによって作用することができる。1実施形態において、アゴニストが1以上のペリリピンアイソフォームのリン酸化を増加させる。
【0061】
本発明は、ペリリピンの発現および/または活性をモジュレートする医薬組成物を投与することを含む、動物、好ましくはコンパニオン動物、家畜および家禽、そしてさらに好ましくはヒトにおける体重障害の予防および/または治療方法を提供する。1実施形態において、ペリリピンの発現および/または活性をモジュレートすることによって動物の体重および性能(performance)を増強する、1種以上の化合物を含む医薬組成物の有効量を動物に投与する。別の実施形態において、ペリリピンの発現および/または活性をモジュレートすることによって体重を減少させ、肥満に関係する症状を改善する、1種以上の化合物を含む医薬組成物の有効量を、これを必要とする動物に投与する。別の実施形態において、ペリリピンの発現および/または活性をモジュレートすることによって動物の脂質代謝を高め、また筋量を増やす化合物の有効量を、これを必要とする動物に投与する。別の実施形態において、ペリリピンの発現および/または活性をモジュレートすることによって動物の脂質蓄積を高める、1種以上の化合物を含む医薬組成物の有効量を、これを必要とする動物に投与する。さらに別の実施形態において、ペリリピンの発現および/または活性をモジュレートすることによって糖尿病の発生もしくは進行を改善または遅延させる、1種以上の化合物を含む医薬組成物の有効量を、これを必要とする動物に投与する。
【0062】
本発明はまた、脂質代謝障害、体重障害および糖尿病などの、1以上のペリリピンアイソフォームの異常な発現および/または活性に特徴がある疾患および障害の発生もしくは進行を検出、診断またはモニタリングする方法をも提供する。特に、本発明はペリリピンの発現および/または活性のレベルを検出することによる、動物の肥満の素質を診断または検出する方法を提供する。
【0063】
5.1. ペリリピンの活性および/または発現をモジュレートする化合物を同定するためのスクリーニングアッセイ
本発明は、ペリリピンに結合するか、あるいはペリリピンの発現および/また
は活性に対して促進または抑制効果を持つ薬剤(例えば候補化合物または試験化合物)を同定するための方法を提供する。特定の1実施形態において、1以上のペリリピンアイソフォームのリン酸化をモジュレートし、それによって1以上のペリリピンアイソフォームの活性に影響を与える薬剤を同定するための方法を提供する。本発明はまた、1以上のペリリピンアイソフォームのリン酸化状態の調節に関与する、ホスファターゼもしくはキナーゼなどの酵素の発現および/または活性をモジュレートする薬剤を同定するための方法を提供する。薬剤、化合物、候補化合物または試験化合物の例として、限定するわけではないが、核酸(例えばDNAおよびRNA)、炭水化物、脂質、タンパク質、ペプチド(環状ペプチドを含む)、ペプチド模倣体、抗体、抗体フラグメント、小分子およびその他の物質が含まれる。小分子として、限定するわけではないが、ペプチド、ペプチド模倣体、アミノ酸、アミノ酸類似体、ポリヌクレオチド、ポリヌクレオチド類似体、ヌクレオチド、ヌクレオチド類似体、分子量が約10,000 g/mole以下の有機もしくは無機化合物(すなわちヘテロ有機および有機金属化合物を含む)、分子量が約5,000 g/mole未満の有機もしくは無機化合物、分子量が約1,000 g/mole未満の有機もしくは無機化合物、分子量が約500 g/mole以下の有機もしくは無機化合物、ならびにこうした化合物の塩、エステル、およびその他の製薬上許容される形態が含まれる。特定の1実施形態において、薬剤は小分子である。
【0064】
本明細書に記載する方法において試験および同定することができる化合物として、限定するわけではないが、以下のようないずれかの販売元から取得した化合物が含まれる:Aldrich(1001 West St.Paul Ave., Milwaukee, WI53233)、Sigma Chemical(P.O.Box 14508, St.Louis, MO 63178)、Fluka Chemie AG(Industriestrasse 25, CH−9471 Buchs, Switzerland)、Fluka Chemical Co.(980 South 2nd Street, Ronkonkoma, NY 11779)、Eastman Chemical Company, Fine Chemicals(P.O.Box 431, Kingsport, TN 37662)、およびBoehringer Mannheim GmbH(Sandhofer Strasse 116, D−68298 Mannheim)。本発明の方法を使用して、微生物、菌類、植物および動物抽出物を含む、どのような種類の天然産物でもスクリーニングすることができる。
【0065】
ペリリピンの発現および/または活性をモジュレートする能力について試験することができる化合物として、限定するわけではないが、ペリリピンのリン酸化をモジュレートする薬剤が含まれ、PKA活性をモジュレートする薬剤およびタンパク質ホスファターゼ1(PP1)活性をモジュレートする薬剤などがある。こうした薬剤の例として限定するわけではないが、βアドレナリン性アゴニスト(例えばイソプロテレノール)およびホスホジエステラーゼインヒビター(例えばテオフィリン、イソブチルメチルキサンチン、およびパパベリン)が含まれる。いくつかの実施形態において、試験すべき化合物にはPKA活性をモジュレートする薬剤、タンパク質ホスファターゼ1(PP1)活性をモジュレートする薬剤、またはホスホジエステラーゼ活性をモジュレートする薬剤が含まれない。別のいくつかの実施形態において、ペリリピンの発現および/または活性をモジュレートする能力について試験する薬剤には、イソプロテレノール、テオフィリン、イソブチルメチルキサンチン、またはパパベリンが含まれない。別のいくつかの実施形態において、ペリリピンの発現および/または活性をモジュレートする能力について試験する薬剤には、体重障害、不適切な脂質代謝に特徴がある障害、脂質蓄積に特徴がある障害または糖尿病に関係する1以上の徴候もしくは症状の予防、治療または改善において知られていたか、すでに使用された化合物は含まれない。
【0066】
さらに、小分子を含む薬剤の多様なライブラリーを利用することができる。こうしたライブラリーは例えば以下の販売元から入手することができる:Specs and BioSpecs B.V.(Rijswijk, The Netherlands)、Chembridge Corporation(San Diego, CA)、Contract Service Company(Dolgoprudgy, Moscow Region, Russia)、Comgenex USA Inc.(Princeton, NJ)、Maybridge Chemicals Ltd.(Cornwall PL24 OHW, United Kingdom)、およびAsinex(Moscow, Russia)。
【0067】
その上さらに、以下のような当分野で知られたコンビナトリアルライブラリー法における膨大な手法のいずれかを使用して、薬剤を取得することができる:生物ライブラリー;空間的にアドレす可能な並行固相もしくは液相ライブラリー;デコンボリューション(deconvolution)を必要とする合成ライブラリー;「1ビーズ1化合物」ライブラリー法;およびアフィニティークロマトグラフィー選択を使用する合成ライブラリー法。生物ライブラリー手法はペプチドライブラリーに限定されるが、その他の4手法は化合物のペプチド、非ペプチドオリゴマーまたは小分子ライブラリーに適用できる(Lam, 1997, Anticancer Drug Des.12:145;米国特許第5,738,996号;および米国特許第5,807,683号、これらのそれぞれを全体として参照により本明細書に組み入れる)。
【0068】
分子ライブラリーの合成方法の例を当分野で知ることができ、例えば以下の文献がある:DeWittら、1993, Proc.Natl.Acad.Sci.USA 90:6909;Erbら、1994, Proc.Natl.Acad.Sci.USA 91:11422;Zuckermannら、1944, J.Med.Chem.37:2678;Choら、1993,Science 261:1303;Carrellら、1944, Angew.Chem.Int.Ed.Engl.33:2059;Carellら、1944, Angew.Chem.Int.Ed.Engl.33:2061;およびGallopら、1994,J.Med.Chem.37:1233、これらのそれぞれを全体として参照により本明細書に組み入れる。
【0069】
化合物のライブラリーを例えば以下の状態で提供することができる:溶液中(例えばHoughten, 1992, Bio/Techniques 13:412−421)、またはビーズ上(Lam,1991, Nature 354:82−84)、チップ上(Fodor, 1993, Nature 364:555−556)、細菌上(米国特許第5,223,409号)、胞子上(特許第5,571,698号;第5,403,484号;および第5,223,409号)、プラスミド上(Cullら、1992, Proc.Natl.Acad.Sci.USA 89:1865−1869)、もしくはファージ上(Scott and Smith, 1990, Science 249:386−390;Devlin, 1990, Science 249:404−406;Cwirlaら、1990, Proc.Natl.Acad.Sci.USA 87:6378−6382;およびFelici, 1991, J.Mol.Biol.222:301−310)。これらのそれぞれを全体として参照により本明細書に組み入れる。
【0070】
5.1.1. ペリリピンと相互作用する薬剤のアッセイ
1実施形態において、ペリリピン(すなわち1以上のペリリピンアイソフォーム)もしくはその断片(例えば機能的に活性な断片)またはペリリピン融合タンパク質と相互作用する(すなわち結合する)薬剤(すなわち候補化合物)を細胞に基づくアッセイ系で同定する。この実施形態によれば、ペリリピン、その断片またはペリリピン融合タンパク質を発現する細胞と候補化合物または対照化合物とを接触させ、候補化合物がペリリピン、その断片またはペリリピン融合タンパク質と相互作用する能力を判定する。所望ならば、このアッセイを使用して、複数の候補化合物(例えばライブラリー)をスクリーニングすることができる。
【0071】
これらのアッセイで使用する細胞は例えば原核生物起源(例えば大腸菌)または真核生物起源(例えば酵母もしくは哺乳動物)とすることができる。細胞は1以上のペリリピンアイソフォームを内因的に発現できるもの(例えばステロイド形成細胞および脂肪細胞)とするか、1以上のペリリピンアイソフォームもしくはその断片またはペリリピン融合タンパク質を発現するように、遺伝子操作することができる。初代細胞または細胞系を本発明のスクリーニングアッセイにおいて使用することができる。さらに、細胞を組換え体、トランスジェニック細胞系から取得することができる。例えば、細胞をdb/dbマウスまたはob/obマウスから取得して、連続細胞系へ形質転換することができる。トランスジェニック動物から連続細胞系を誘導するために使用することができる技法の例は当業者に知られているが、例えばSmallら、1985, Mol.Cell Biol.5:642−648を参照されたい。
【0072】
具体的な例において、ペリリピン(すなわち1以上のペリリピンアイソフォーム)もしくはその断片またはペリリピン融合タンパク質を標識して、候補化合物のペリリピン、ペリリピン断片またはペリリピン融合タンパク質への結合を、複合体中の標識化合物を検出することによって、判定することができるようにする。別の具体的な例において、候補化合物を標識して、候補化合物のペリリピン(すなわち1以上のペリリピンアイソフォーム)、ペリリピン断片またはペリリピン融合タンパク質への結合を、複合体中の標識候補化合物を検出することによって、判定することができるようにする。標識の例として限定するわけではないが、放射性標識(32P、35Sもしくは125Iなど)、蛍光標識(フルオレセインイソチオシアネート、ローダミン、フィコエリトリン、フィコシアニン、アロフィコシアニン、o−フタルアルデヒドもしくはフルオレスカミンなど)、および酵素標識(西洋ワサビペルオキシダーゼ、アルカリホスファターゼ、もしくはルシフェラーゼなど)が含まれる。候補化合物のペリリピン、その断片、ペリリピン融合タンパク質と直接または間接的に相互作用する能力は、当業者に知られた方法によって判定することができる。例えば、候補化合物とペリリピン、その断片またはペリリピン融合タンパク質との間の相互作用を、フローサイトメトリー、シンチレーションアッセイ、免疫沈降またはウエスタンブロット分析によって判定することができる。
【0073】
別の実施形態において、ペリリピン(すなわち1以上のペリリピンアイソフォーム)もしくはその断片またはペリリピン融合タンパク質と相互作用する(すなわち結合する)薬剤を無細胞アッセイ系で同定する。この実施形態によれば、天然または組換えペリリピン(すなわち1以上のペリリピンアイソフォーム)、その断片またはペリリピン融合タンパク質と候補化合物または対照化合物とを接触させ、候補化合物がペリリピン、その断片またはペリリピン融合タンパク質と相互作用する能力を判定する。所望ならば、このアッセイを使用して、複数の候補化合物(例えばライブラリー)をスクリーニングすることができる。ペリリピンまたは候補/対照化合物のいずれかを固定化して、複合体化ペリリピンの非複合体化形態のものからの分離を容易にするとともに、アッセイの自動化に適応させることができる。好ましくは、ペリリピンもしくはその断片またはペリリピン融合タンパク質を最初に固定化する。これは例えば、ペリリピンもしくはその断片またはペリリピン融合タンパク質とこれを特異的に認識して結合する固定化抗体とを接触させるか、あるいはペリリピンもしくはその断片またはペリリピン融合タンパク質の精製調製物とタンパク質に結合するように設計した1表面とを接触させることによる。当業者に知られた技法を使用して、ペリリピンまたは候補化合物を任意の好適な容器(例えばマイクロタイタープレート、試験管、およびミクロ遠心管)に固定化することができる。ペリリピンもしくはその断片またはペリリピン融合タンパク質は部分的にまたは完全に精製した(例えばその他のポリペプチドを部分的にまたは完全に含まない)ものでも、あるいは細胞溶解物の一部でもよい。候補化合物のペリリピンもしくはその断片またはペリリピン融合タンパク質と相互作用する能力は当業者に知られた方法によって判定することができる。
【0074】
別の実施形態において、ペリリピン(すなわち1以上のペリリピンアイソフォーム)もしくはその断片またはペリリピン融合タンパク質と競合的に相互作用する(すなわち結合する)薬剤を競合結合アッセイで同定する。この実施形態によれば、ペリリピンもしくはその断片またはペリリピン融合タンパク質を発現する細胞と候補化合物およびペリリピンと相互作用することがわかっている化合物(例えばプロテインキナーゼA)とを接触させ、次に候補化合物がペリリピンもしくはその断片またはペリリピン融合タンパク質と競合的に相互作用する能力を判定する。あるいは、ペリリピンもしくはその断片またはペリリピン融合タンパク質と競合的に相互作用する(すなわち結合する)候補化合物を、ペリリピンもしくはその断片またはペリリピン融合タンパク質と候補化合物およびペリリピンと相互作用することがわかっている化合物とを接触させることによって、無細胞アッセイ系で同定する。上述のように、候補化合物がペリリピンもしくはその断片またはペリリピン融合タンパク質と競合的に相互作用する能力を、当業者に知られた方法によって判定する。細胞ベースでも細胞フリーでも、これらのアッセイを使用して、複数の候補化合物(例えばライブラリー)をスクリーニングすることができる。
【0075】
ペリリピンと競合的に相互作用する化合物に関するアッセイは不均質系または均質系の方式で実施することができる。不均質系アッセイでは、ペリリピンもしくはその断片またはペリリピン融合タンパク質、あるいはペリリピンと相互作用することがわかっている対照化合物(「結合相手」)のいずれかを固相上に定着させ、反応の終了時に固相上に定着された複合体を検出することを含む。均質系アッセイでは、全反応を液相で実施する。いずれの手法においても、反応物の添加の順序を変更して、試験する化合物に関して別種の情報を取得することができる。例えば、ペリリピンと結合相手との間の相互作用に例えば競合によって干渉する候補化合物を、この候補化合物の存在下で反応を実施することによって(すなわち、候補化合物をペリリピンおよび相互作用性結合相手より前、またはこれらと同時に反応混合物中に添加することによって)同定することができる。あるいは、形成された複合体を破壊する候補化合物、例えばさらに高い結合定数を持っていて複合体から構成成分の1つを置換するような化合物は、この候補化合物を複合体が形成された後に反応混合物に添加することによって、試験することができる。多様な方式について以下で簡単に説明する。
【0076】
不均質系アッセイ系において、ペリリピンもしくはその断片またはペリリピン融合タンパク質、あるいは結合相手のいずれかを固相表面に定着させ、一方で定着させない方の物質は直接または間接的に標識する。実施上は、マイクロタイタープレートを利用するのが便利である。定着させる物質は非共有結合または共有結合によって固定化することができる。非共有結合による固定化は、単純に固相表面をペリリピンもしくはその断片またはペリリピン融合タンパク質、あるいは結合相手の溶液でコーティングし、乾燥することによって達成することができる。あるいは、定着させるべき物質に特異的な抗体を固定化して、物質を固相表面に定着させるのに使用することができる。この表面はあらかじめ調製して保存しておくことができる。
【0077】
このアッセイを実施するため、固定化した物質の相手を、候補化合物を含むまたは含まないコーティング表面に曝露する。反応が完了した後、未反応成分を(例えば洗浄によって)除去し、形成された複合体があれば、固相表面上に固定化されて残るはずである。固相表面に固定された複合体の検出は多くの方法によって達成することができる。非固定化物質を事前に標識する場合は、表面に固定化された標識の検出が、複合体が形成されたことを指示する。非固定化物質を事前に標識しない場合は、間接的標識を使用して、例えば当初固定化されていない物質に特異的な標識抗体(この抗体は直接標識することも、標識した抗Ig抗体で間接標識することも可能である)を使用して、表面に定着された複合体を検出することができる。反応成分の添加順序に応じて、複合体の形成を阻害するか、形成された複合体を破壊する候補化合物を検出することができる。
【0078】
別法として、反応を候補化合物の存在もしくは不在下で液相中で実施し、反応生成物を非反応成分から分離し、複合体を検出することができる。これは例えば、溶液中で形成された複合体を定着させるために結合成分の一方に特異的な固定化抗体、また、定着された複合体を検出するために他方の相手に特異的な標識抗体を使用することによる。この場合も、液相への反応物の添加順序に応じて、複合体を阻害するか、形成された複合体を破壊する候補化合物を同定することができる。
【0079】
本発明の別の実施形態においては、均質系アッセイを使用することができる。この手法では、ペリリピン、その断片またはペリリピン融合タンパク質、あるいは結合相手のいずれかが標識されている、ペリリピン、その断片またはペリリピン融合タンパク質と結合相手との複合体を事前に形成させて調製するが、標識から生じるシグナルが複合体の形成によって消失するようにする(例えばRubenstein、米国特許第4,109,496号を参照されたい。ここではイムノアッセイにこの手法を利用している)。予め形成した複合体中の物質の1つと競合してこれを置換する候補化合物を添加すると、バックグラウンド値を超えるシグナルの発生があるはずである。この方法によって、ペリリピン、その断片またはペリリピン融合タンパク質/結合相手の相互作用を破壊する候補化合物を同定することができる。
【0080】
別の実施形態において、ペリリピン(すなわち1以上のペリリピンアイソフォーム)もしくはその断片を2ハイブリッドアッセイまたは3ハイブリッドアッセイにおいて「ベイト(bait)タンパク質」として使用して、ペリリピンと結合または相互作用する別のタンパク質を同定することができる(例えば、米国特許第5,283,317号;Zervosら、1993, Cell 72:223−232;Maduraら、1993, J.Biol.Chem.268:12046−12054;Bartelら、1993, Bio/Techniques 14:920−924;Iwabuchiら、1993, Oncogene 8:1693−1696;およびPCT公開番号 WO94/10300、参照)。当業者ならば、このような結合性タンパク質が、例えばペリリピンが関与するシグナル伝達経路の上流もしくは下流要素として、ペリリピンによるシグナルの伝播にも関与するらしいことを理解するであろう。
【0081】
5.1.2. ペリリピンの発現もしくは活性をモジュレートする薬剤のアッセイ
別の実施形態において、ペリリピン(すなわち1以上のペリリピンアイソフォーム)の発現をモジュレートする薬剤(すなわち候補化合物)を、ペリリピン(すなわち1以上のペリリピンアイソフォーム)を発現する細胞(例えば原核生物起源もしくは真核生物起源の細胞)と候補化合物もしくは対照化合物(例えばリン酸緩衝生理食塩水(PBS))とを接触させ、ペリリピンまたはペリリピンをコードするmRNAの発現を判定することによって同定する。候補化合物の存在下でのペリリピンまたはペリリピンをコードするmRNAの発現レベルを、候補化合物の不在下(例えば対照化合物の存在下)でのペリリピンまたはペリリピンをコードするmRNAの発現レベルと比較する。次にこの比較を基礎として、候補化合物をペリリピンの発現のモジュレーターとして同定する。例えば、ペリリピンまたはペリリピンをコードするmRNAの発現が、候補化合物の存在下の方が不在下よりも有意に多い場合、その候補化合物をペリリピンまたはペリリピンをコードするmRNAの発現の促進剤として同定する。あるいは、ペリリピンまたはペリリピンをコードするmRNAの発現が、候補化合物の存在下の方が不在下よりも有意に少ない場合、その候補化合物をペリリピンまたはペリリピンをコードするmRNAの発現の抑制剤として同定する。ペリリピンまたはペリリピンをコードするmRNAの発現のレベルは、当業者に知られた方法によって測定することができる。例えば、mRNAの発現をノーザンブロット分析またはRT−PCRによって評価することができ、タンパク質のレベルはウエスタンブロット分析およびELISAなどのイムノアッセイによって評価することができる。本発明の特定の実施形態では、ペリリピンA、ペリリピンB、ペリリピンC、またはこれらの組合せの発現を測定する。
【0082】
別の実施形態において、ペリリピン(すなわち1以上のペリリピンアイソフォーム)の活性をモジュレートする薬剤を、ペリリピンを含有する調製物またはペリリピン(すなわち1以上のペリリピンアイソフォーム)を発現する細胞(例えば原核もしくは真核細胞)と候補化合物もしくは対照化合物とを接触させ、ペリリピンの活性をモジュレート(例えば促進または抑制)する候補化合物の能力を判定することによって同定する。ペリリピンの活性は、以下の検出によって評価することができる:ペリリピンのリン酸化の検出;ペリリピンの細胞性シグナル伝達経路(例えば細胞内Ca2+、ジアシルグリセロール、IP3その他)の誘導の検出;ペリリピンによって活性が調節される酵素の活性(例えばホルモン感受性リパーゼ活性)の検出;リポーター遺伝子(例えばペリリピン応答性で、検出し得るマーカーの1つ、例えばルシフェラーゼをコードする核酸に機能し得るように連結された調節エレメント)の誘導の検出;あるいは細胞応答、例えば脂質加水分解(例えばO2消費もしくは脂肪細胞からのグリセロール放出の変化の検出による)または脂質小滴の分布の検出。これらの活性の測定のためには、当業者に知られた技法および本明細書に記載する技法を使用することができる(例えば、Holmesら、1997, Methods Enzymol.286:45−67およびMartinez−Botasら、2000, Nature Genetics 26:474−479参照、これらのそれぞれを参照により本明細書に組み入れる)。次に、候補化合物の効果を対照化合物と比較することによって、候補化合物をペリリピンの活性のモジュレーターとして同定することができる。好適な対照化合物としてリン酸緩衝生理食塩水(PBS)および標準生理食塩水(NS)が含まれる。
【0083】
さらに別の実施形態において、ペリリピン(すなわち1以上のペリリピンアイソフォーム)の発現、活性または発現と活性の両方をモジュレートする薬剤を動物、好ましくは哺乳動物中で同定する。好適な動物の例として限定するわけではないが、マウス、ラット、ウサギ、サル、モルモット、イヌおよびネコが含まれる。好ましくは使用する動物は以下のような肥満モデルである:レプチン抵抗性動物(例えばdb/dbマウス)、メラノコルチン−4受容体ノックアウトマウス(MR−4−/−)、レプチン欠損マウス(ob/obマウス)、タビー(tubby)マウス(タビータンパク質欠失)、fa/fa(Zucker Diabetic FattyもしくはZDF)ラット、メラノコルチン−3受容体ノックアウトマウス、POMC欠損マウス、およびfat/fatマウス(例えば以下を参照されたい:Barshら、2000, Nature 404:644−651;Fisherら、1999, Int.J.Obes.Rel.Metab.Disord.23 Suppl:54−58;Giridharan, 1998, Indian J.Med.Res.108:225−242;Zhangら、1994, Nature 372:425−432;Noben−Trauthら、1996, Nature 380:534−538;Iidaら、1996, BBRC 224:597−604;Phillipsら、1996, Nature Genetics 13:18−19;Chenら、2000, Nature Genetics 26:97−102 ;Butlerら、2000, Endocrinology 141:3518−3521;Yawenら、1999, Nature Medicine 5:1066−1070;およびNaggertら、1995, Nature Genetics 10:135−142)。この実施形態によれば、候補化合物または対照化合物を好適な動物に(例えば経口、経直腸または皮下、筋内、腹腔内もしくは静脈内などの腸管外)投与し、ペリリピンの発現、活性または発現と活性の両方に対する影響を判定する。ペリリピンの発現を変更する候補化合物は、候補化合物で処置した動物もしくは動物群中でのペリリピンまたはペリリピンをコードするmRNAのレベルを、対照化合物で処置した動物もしくは動物群中でのペリリピンまたはペリリピンをコードするmRNAのレベルと比較することによって、同定することができる。mRNAおよびタンパク質レベルを判定するためには、当業者に知られた技法、例えばin situハイブリダイゼーションを使用することができる。ペリリピンの活性を変更する候補化合物は、対照化合物で処置した動物中および候補化合物で処置した動物中のペリリピン活性をアッセイすることによって、同定することができる。ペリリピンの活性は、以下の検出によって評価することができる:ペリリピンのリン酸化の検出;ペリリピンの細胞性第2メッセンジャー(例えば細胞内Ca2+、ジアシルグリセロール、IP3その他)の誘導の検出;リポーター遺伝子の誘導の検出;あるいは細胞応答(例えば脂質小滴上のペリリピンの分布、またはO2消費の変化もしくは脂肪細胞からのグリセロール放出の変化の検出による脂質加水分解などの脂質代謝)の検出。ペリリピンの活性の変化を検出するためには、当業者に知られた技法および本明細書に記載する技法を使用することができる。
【0084】
5.1.3. コンピュータモデル化化合物
コンピュータモデル化および検索技術によって、ペリリピン遺伝子発現および/または活性をモジュレートすることができる化合物の同定、あるいはすでに同定された化合物の改善が可能になる。こうした化合物もしくは組成物を同定した後、活性部位または領域を同定するのが好ましい。活性部位は例えば、ペプチドのアミノ酸配列、核酸のヌクレオチド配列、または関連がある化合物もしくは組成物と天然の結合相手との複合体の研究などの、当分野で知られた方法を使用して同定することができる。例えば、化学的方法またはX線結晶解析を使用して、複合体化した結合相手がその因子のどこに存在するかを見出だすことによって、活性部位を発見することができる。
【0085】
次にその活性部位の幾何学的三次元構造を決定するのが好ましい。これは、完全な分子構造を決定することができるX線結晶解析などの既知の方法によって実施することができる。また、固相または液相NMRを使用して、活性部位内および/または結合相手との複合体中の所定の分子内距離を決定することができる。部分的もしくは完全な幾何学的構造を取得するために、構造決定のその他のどのような実験的方法でも使用することができる。幾何学的構造は、天然または人工の複合体化されるリガンドを用いて測定することもでき、これによって決定された活性部位の構造の正確さを高めることができる。
【0086】
コンピュータに基づく数値モデル化の方法を使用して、(例えば不完全なまたは精度が不十分な構造が決定された実施形態において)その構造を完成させるか、精度を改善することができる。この分野で認められたモデル化方法はどれも使用することができる。これらとして限定するわけではないが、タンパク質もしくは核酸などの特定の生体ポリマーに特異的なパラメーター化したモデル、分子運動のコンピュータ計算に基づく分子動力学モデル、熱アンサンブル(thermal ensembles)に基づく統計力学モデル、または複合モデルが含まれる。大部分のタイプのモデルの場合、構成原子および構成基間の力を表す標準分子間力場が必要であり、物理化学において既知の力場から選択することができる。当分野で既知であってこうしたモデルにおいて使用することができる代表的な力場として限定するわけではないが、一定原子価力場(Constant Valence Force Field: CVFF)、AMBER力場およびCHARM力場が含まれる。不完全なまたは精度が低い実験構造はこれらのモデル化方法によって算出される完全でより正確な構造に対する制約条件として役立ち得る。
【0087】
最後に、実験によるか、モデル化によるか、その組合せのいずれかによって、活性部位の構造を決定した後、化合物と共にそれらの分子構造に関する情報を含有するデータベースを検索することによって、候補モジュレーター化合物を同定することができる。こうした検索では、決定した活性部位構造に一致し、その活性部位を規定する基と相互作用する構造を持つ化合物を探索する。こうした検索はマニュアルでもよいが、好ましくはコンピュータの支援を得る。この検索で見出された化合物は、潜在的な標的もしくは経路遺伝子産物をモジュレートする化合物である。
【0088】
あるいは、これらの方法を使用して、すでに知られたモジュレーター化合物もしくは結合相手から改善されたモジュレーター化合物を同定することができる。既知の化合物の組成を改変し、その新しい組成に上記の実験およびコンピュータモデル化法を適用して使用して、改変の構造的影響を判定することができる。次に変更された構造をその化合物の活性部位構造と比較して、改善されたフィットまたは相互作用がもたらされるかどうかを判定する。このようにして、側鎖基を変更するなどによる、組成の系統的な変更を迅速に評価することによって、改善された特異性または活性がある改変されたモジュレーター化合物または結合相手を取得する。
【0089】
標的もしくは経路遺伝子または遺伝子産物の活性部位ならびに関連する形質導入および転写因子の同定に基づくモジュレーター化合物の同定に有用な、別の実験およびコンピュータモデル化法は当業者にとって明らかであろう。
【0090】
分子モデル化システムの例は、CHARMmおよびQUANTAプログラム(Polygen Corporation, Waltham, MA)である。CHARMmはエネルギー最少化および分子動力学関数を実行する。QUANTAは分子構造の構築、図式モデル化および解析を実行する。QUANTAによって分子挙動の相互作用構造、改変、可視化および解析が可能となる。
【0091】
以下のように、多数の文献で特定のタンパク質と相互作用する薬物のコンピュータモデル化が概説されている:Rotivinenら、1988, Acta Pharmaceutical Fennica 97:159−166;Ripka, (June 16,1988), New Scientist 54−57;McKinaly and Rossmann, 1989, Annu.Rev.Pharmacol.Toxiciol.29:111−122;Perry and Davies, OSAR:Quantitative Structure−Activity Relationships in Drug Design pp.189−193(Alan R.Liss, Inc.1989);Lewis and Dean, 1989 Proc.R.Soc.Lond.236:125−140 and 1−162;ならびに核酸成分のためのモデル受容体に関しては、Askewら、1989, J.Am.Chem.Soc.111:1082−1090。化学物質をスクリーニングし、図式で示すその他のコンピュータプログラムが、BioDesign, Inc.(Pasadena, CA.) 、Allelix, Inc.(Mississauga, Ontario, Canada)、およびHypercube, Inc.(Cambridge, Ontario)などの会社から入手し得る。これらは本来は特定のタンパク質に特異的な薬物に適用するために設計されているが、DNAもしくはRNAの領域が同定された後、これらの領域に特異的な薬物を設計するために、これらを応用することができる。
【0092】
結合を変更し得る化合物の設計および作製に言及して上に一般的に記載したが、抑制剤もしくは活性化剤となる化合物について、天然産物または合成化学物質、およびタンパク質などの生物学的活性物質を含む既知の化合物のライブラリーをスクリーニングすることも可能である。
【0093】
5.2. ペリリピンアンタゴニスト
上記第5.1節に記載したアッセイによって同定された、ペリリピン発現および/または活性レベルを低下させるか抑制することによってペリリピン(すなわち1以上のペリリピンアイソフォーム)にアンタゴナイズ(拮抗)する化合物を本発明にしたがって使用して、肥満に関係する1以上の徴候もしくは症状を予防、治療または改善することができる。その上、こうした化合物を使用して、糖尿病に関係する1以上の徴候もしくは症状を予防、治療または改善することができる。さらに、こうした化合物を使用して、脂質代謝障害(例えば脂肪異栄養症)または脂質蓄積に特徴がある障害(例えばアテローム性動脈硬化症)に関係する1以上の徴候もしくは症状を予防、治療または改善することができる。その上さらにこうした化合物を、脂質代謝を高め、筋肉量を増やすために使用することができる。上記第5.1節で考察したように、こうした化合物として限定するわけではないが、核酸(例えばアンチセンス核酸および三本鎖ヘリックス分子)、ペプチド、ホスホペプチド、有機もしくは無機小分子、または抗体(例えばポリクローナル、モノクローナル、ヒト、ヒト化、抗イディオタイプ、キメラもしくは一本鎖抗体、さらにFab、F(ab’)2およびFab発現ライブラリーフラグメント、ならびにそれらのエピトープ結合性フラグメントを含む)が含まれる。特定の実施形態において、ペリリピン発現および/または活性を抑制するか低下させる薬剤は、ペリリピンが正常に機能するのを内因的に妨害する、1以上のペリリピンアイソフォームの断片もしくはその誘導体、または1以上のペリリピンアイソフォームの断片もしくはその誘導体を含む融合タンパク質である。
【0094】
5.2.1. ペリリピンの核酸アンタゴニストおよびこれに基づく医薬組成物
本発明は、ペリリピン発現を標的とするペリリピンアンチセンス核酸、リボザイム、三本鎖ヘリックス分子を提供する。本発明はさらに、1以上のペリリピンアンチセンス核酸、三本鎖ヘリックス分子、および/またはリボザイムと製薬上許容される担体とを含む医薬組成物を提供する。こうした医薬組成物を、肥満および脂質代謝の能力低下もしくは不能を伴う障害の予防または治療のために使用することができる。さらに、こうした医薬組成物を糖尿病(例えば真性糖尿病)の予防または治療のために使用することができる。その上さらに、こうした医薬組成物を、動物、好ましくは家畜および家禽、さらに好ましくはヒトの脂質代謝および筋肉量を高めるために使用することができる。
【0095】
5.2.1.1. ペリリピンアンチセンス核酸
特定の実施形態においては、ペリリピンアンチセンス核酸の使用によって、ペリリピン発現を抑制する。本発明は、ペリリピンもしくはその断片をコードする遺伝子またはcDNAに対してアンチセンスである少なくとも6ヌクレオチドを含む核酸の、治療もしくは予防のための使用を提供する。本明細書で使用する、ペリリピン「アンチセンス」核酸とは、ペリリピンをコードするRNA(好ましくはmRNA)の一部との配列相補性によってハイブリダイズすることができる核酸を意味する。アンチセンス核酸はペリリピンをコードするmRNAのコード領域および/または非コード領域に相補性であればよい。具体的な実施形態において、ペリリピンアンチセンス核酸は1以上のペリリピンアイソフォームの発現を抑制するか減少させる。好ましい実施形態において、ペリリピンアンチセンス核酸はペリリピンAの発現を抑制するか低下させる。こうしたアンチセンス核酸はペリリピン発現を抑制する化合物としての有用性があり、肥満、脂質代謝障害(例えば脂肪異栄養症)または脂質沈積に特徴がある障害(例えばアテローム性動脈硬化症)の予防または治療において、そして脂質代謝を高め、筋肉量を増やすために使用することができる。
【0096】
代表的な、限定的でないペリリピンアンチセンス分子の例として、以下のものが含まれる:
5’AGGTGAGGCCTTTGTTGACTGCCAT3’(配列番号1)
5’CTGCTCAGGGAGGTCTCCATCCAG3’(配列番号2)
【0097】
ペリリピンアンチセンス核酸は少なくとも6ヌクレオチドのオリゴヌクレオチドで、好ましくは6〜約50ヌクレオチドの範囲のオリゴヌクレオチドである。特定の態様において、ペリリピンアンチセンス核酸は、少なくとも10ヌクレオチド、少なくとも15ヌクレオチド、少なくとも25ヌクレオチド、少なくとも50ヌクレオチド、少なくとも75ヌクレオチド、少なくとも100ヌクレオチド、少なくとも150ヌクレオチド、または少なくとも200ヌクレオチドのオリゴヌクレオチドである。ペリリピンアンチセンス核酸はDNAもしくはRNAまたはそれらのキメラ混合物または誘導体もしくは改変体でもよく、また一本鎖でも二本鎖でもよい。ペリリピンアンチセンス核酸を塩基部分、糖部分、またはリン酸骨格で改変することができる。ペリリピンアンチセンス核酸は以下のような他の付属基を含んでいてもよい:ペプチド;細胞膜(例えばLetsingerら、1989, Proc.Natl.Acad.Sci.USA 86:6553−6556;Lemaitreら、1987, Proc.Natl.Acad.Sci.84:648−652 ;PCT公開番号 WO 88/09810, 1988年12月15日公開、参照)または血液−脳関門(例えばPCT公開番号 WO 89/10134, 1988年4月25日公開、参照)を通過する輸送を促進する薬剤;およびハイブリダイゼーションが引き金となる開裂剤(例えばKrolら、1988, BioTechniques 6:958−976参照)またはインターカレート剤(例えばZon, 1988, Pharm. Res.5:539−549参照)。
【0098】
本発明の好ましい態様において、ペリリピンアンチセンス核酸は一本鎖DNAである。そのオリゴヌクレオチドは構造上の任意の位置で当分野で一般に知られた置換基により改変されていてもよい。
【0099】
ペリリピンアンチセンス核酸は以下の改変された塩基成分を1個以上含んでいてもよい:5−フルオロウラシル、5−ブロモウラシル、5−クロロウラシル、5−ヨードウラシル、ヒポキサンチン、キサンチン、4−アセチルシトシン、5−(カルボキシヒドロキシメチル)ウラシル、5−カルボキシメチルアミノメチル−2−チオウリジン、5−カルボキシメチルアミノメチルウラシル、ジヒドロウラシル、ベータ−D−ガラクトシルクエオシン、イノシン、N6−イソペンテニルアデニン、1−メチルグアニン、1−メチルイノシン、2,2−ジメチルグアニン、2−メチルアデニン、2−メチルグアニン、3−メチルシトシン、5−メチルシトシン、N6−アデニン、7−メチルグアニン、5−メチルアミノメチルウラシル、5−メトキシアミノメチル−2−チオウラシル、ベータ−D−マンノシルクエオシン、5’−メトキシカルボキシメチルウラシル、5−メトキシウラシル、2−メチルチオ−N6−イソペンテニルアデニン、ウラシル−5−オキシ酢酸(v)、ワイブトキソシン(wybutoxosine)、シュードウラシル、クエオシン、2−チオシトシン、5−メチル−2−チオウラシル、2−チオウラシル、4−チオウラシル、5−メチルウラシル、ウラシル−5−オキシ酢酸メチルエステル、ウラシル−5−オキシ酢酸(v)、5−メチル−2−チオウラシル、3−(3−アミノ−3−N−2−カルボキシプロピル)ウラシル、(acp3)w、2,6−ジアミノプリン、およびその他の塩基類似体。
【0100】
別の実施形態において、ペリリピンアンチセンス核酸は改変された糖成分、例えば以下の糖成分を1個以上含んでいてもよい:アラビノース、2−フルオロアラビノース、キシリロース、およびヘキソース。
【0101】
別の実施形態において、ペリリピンアンチセンス核酸は以下の改変されたリン酸骨格を1個以上含んでいてもよい:ホスホロチオエート、ホスホロジチオエート、ホスホルアミドチオエート、ホスホルアミデート、ホスホルジアミデート、メチルホスホネート、アルキルホスホトリエステル、ホルムアセタール、またはホルムアセタールの類似体。
【0102】
さらに別の実施形態において、ペリリピンアンチセンス核酸はαアノマーオリゴヌクレオチドである。αアノマーオリゴヌクレオチドは相補的RNAと特定の二本鎖ハイブリッドを形成し、ここでは通常のβユニットとは異なって、鎖が互いに平行になっている(Gautierら、1987, Nucl.Acids Res.15:6625−6641)。
【0103】
ペリリピンアンチセンス核酸は別の分子、例えばペプチド、ハイブリダイゼーションが引き金となる架橋剤、輸送剤またはハイブリダイゼーションが引き金となる開裂剤にコンジュゲートさせてもよい。
【0104】
ペリリピンアンチセンス核酸などの本発明の核酸を、当分野で公知の標準的方法、例えば自動DNA合成装置(例えばBiosearch, Applied Biosystems、その他から購入して利用し得るものなど)の使用によって、合成してもよい。例として、ホスホロチオエートオリゴヌクレオチドをSteinらの方法(1988, Nucl.Acids Res.16:3209)によって合成することができ、またメチルホスホネートオリゴヌクレオチドを制御された微細孔性ガラスポリマー支持体の使用(Sarinら、1988, Proc.Natl.Acad.Sci.USA 85:7448−7451)によって調製することができる。
【0105】
特定の実施形態において、ペリリピンアンチセンス核酸を、例えばマイクロインジェクション、エレクトロポレーション、リポフェクション、およびリン酸カルシウム沈降などの当業者に知られた技法を使用して、細胞に直接投与することができる。別の特定の実施形態においては、本発明のペリリピンアンチセンス核酸を外因性配列からの転写によって細胞内で産生させる。例えば、ベクターが細胞に取り込まれるようにこれをin vivoで導入し、その細胞内でベクターもしくはその一部が転写されて、本発明のアンチセンス核酸(RNA)を産生するようにする。こうしたベクターにペリリピンアンチセンス核酸をコードする配列を含ませるようにする。こうしたベクターは転写されて所望のアンチセンスRNAを産生することができるならば、エピソームのままでいても、染色体に組み込まれてもよい(すなわち染色体の一部になる)。前記ベクターは当分野で標準的な組換えDNA技術によって構築することができる。ベクターはプラスミド、ウイルス、または哺乳動物細胞中での複製および発現に使用されるその他のものでもよい。ペリリピンアンチセンスRNAをコードする配列の発現は、動物細胞、好ましくは哺乳動物細胞、さらに好ましくはヒト細胞中で作動することが当分野で知られているどのようなプロモーターによる発現でもよい。こうしたプロモーターは誘導性、構成性、または組織特異性のものとすることができる。
【0106】
ペリリピンアンチセンスの発現を調節するために使用することができるプロモーターの例として、限定するわけではないが、以下のものが含まれる:SV40初期プロモーター領域(Bernoist and Chambon, 1981, Nature 290:304−310)、ラウス肉腫ウイルスの3’長末端反復中に含まれるプロモーター(Yamamotoら、1980, Cell 22:7887−797)、ヘルペスチミジンキナーゼプロモーター(Wagnerら、1981, Proc.Natl.Acad.Sci.USA 78:1441−1445)、メタロチオネイン遺伝子の調節配列(Brinsterら、1982, Nature 296:39−42);原核生物発現ベクター、例えばβラクタマーゼプロモーター(Villa−Kamaroffら、1978, Proc.Natl.Acad.Sci.USA 75:3727−3731)、またはtacプロモーター(DeBoerら、1983, Proc.Natl.Acad.Sci.USA 80:21−25);Scientific American, 1980, 242:74−94中の「組換え細菌からの有用なタンパク質」も参照されたい;ノパリンシンセターゼプロモーター領域(Herrera−Estrellaら、Nature 303:209−213)もしくはカリフラワーモザイクウイルス35S RNAプロモーター(Gardnerら、1981, Nucl.Acids Res.9:2871)を含む植物発現ベクター、および光合成酵素リブロース二リン酸カルボキシラーゼのプロモーター(Herrera−Estrellaら、1984, Nature 310:115−120);Gal 4プロモーター、ADC(アルコールデヒドロゲナーゼ)プロモーター、PGK(ホスホグリセロールキナーゼ)プロモーター、アルカリホスファターゼプロモーターなどの酵母またはその他の真菌類からのプロモーターエレメント。さらに以下のような組織特異性を持ち、トランスジェニック動物において利用されてきた動物転写制御領域が含まれる:膵腺房細胞中で活性なエラスターゼI遺伝子制御領域(Swiftら 、1984, Cell 38:639−646;Ornitzら、1986, Cold Spring Harbor Symp.Quant.Biol.50:399−409;MacDonald, 1987, Hepatology 7:425−515);膵β細胞中で活性なインスリン遺伝子制御領域(Hanahan, 1985, Nature 315:115−122); リンパ系細胞中で活性なイムノグロブリン遺伝子制御領域(Grosschedlら、1984, Cell 38:647−658;Adamesら、1985, Nature 318:533−538;Alexanderら、1987, Mol.Cell.Biol.7:1436−1444);精巣、乳房、リンパ系および肥満細胞中で活性なマウス乳癌ウイルス制御領域(Lederら、1986, Cell 45:485−495);肝臓中で活性なアルブミン遺伝子制御領域(Pinkertら、1987, Genes and Devel.1:268−276);肝臓中で活性なαフェトプロテイン遺伝子制御領域(Krumlaufら、1985, Mol.Cell.Biol.5:1639−1648;Hammerら、1987, Science 235:53−58);肝臓中で活性なα1−アンチトリプシン遺伝子制御領域(Kelseyら、1987, Genes and Devel.1:161−171);骨髄細胞中で活性なβグロビン遺伝子制御領域(Mogramら、1985, Nature 315:338−340;Kolliasら、1986, Cell 46:89−94);脳内の希突起グリア細胞中で活性なミエリン塩基性タンパク質遺伝子制御領域(Readheadら、1987, Cell 48:703−712);骨格筋中で活性なミオシン軽鎖−2遺伝子制御領域(Sani, 1985, Nature 314:283−286);および視床下部で活性なゴナドトロピン放出ホルモン遺伝子制御領域(Masonら、1986, Science 234:1372−1378)。特定の実施形態において、ペリリピンアンチセンス発現はステロイド形成細胞もしくは脂肪細胞中で活性であるか主として活性である調節エレメント(例えばレプチンプロモーター)によって調節される。
【0107】
本発明のペリリピンアンチセンス核酸は、ペリリピンをコードする遺伝子、好ましくはペリリピンをコードするヒト遺伝子のRNA転写物の少なくとも一部に相補的な配列を含む。しかし、絶対的な相補性は好ましいことではあるが、必ずしも必要ではない。本明細書で用いる「RNAの少なくとも一部に相補的な」配列とは、ストリンジェント条件下でそのRNAとハイブリダイズして安定な二本鎖を形成することが可能になる十分な相補性を持つ配列を意味する。二本鎖ペリリピンアンチセンス核酸の場合は、したがって二本鎖DNAの一本鎖を試験するか、または三本鎖の形成をアッセイしてもよい。ハイブリダイズする能力は相補性の程度とアンチセンス核酸の長さの両方によって決まる。一般的に、ハイブリダイズする核酸が長いほど、ペリリピンをコードするRNAとの塩基ミスマッチを多く含んでも、なお安定な二本鎖(または場合によって三本鎖)を形成する。当業者はハイブリダイズした複合体の融点を測定する標準的操作法を使用することによって、ミスマッチの容認できる程度を確認することができる。
【0108】
本発明は、有効量の本発明のペリリピンアンチセンス核酸と以下に記載するような製薬上許容される担体とを含む医薬組成物を提供する。特定の実施形態では、1以上のペリリピンアンチセンス核酸を含む医薬組成物をリポソーム、ミクロ粒子またはマイクロカプセルによって投与する。本発明の各種の実施形態において、こうした組成物を使用して、ペリリピンアンチセンス核酸の持続放出を達成することができる。
【0109】
別の実施形態において本発明は、本発明のペリリピンアンチセンス核酸を含む組成物の有効量を細胞に供給することを含む、真核細胞(例えばステロイド形成細胞もしくは脂肪細胞)中でのペリリピン核酸配列の発現を抑制するための方法を提供する。
【0110】
ペリリピンアンチセンス核酸を使用して、脂質代謝障害、体重障害(例えば肥満)および糖尿病などの異常なペリリピン発現に特徴がある疾患および障害を予防または治療することができる。さらに、ペリリピンアンチセンス核酸を使用して、脂質代謝および筋量を高めることができる。好ましい実施形態においては、一本鎖DNAアンチセンスペリリピンオリゴヌクレオチドを使用する。
【0111】
有効量の1以上のペリリピンアンチセンス核酸を製薬上許容される担体中に含む本発明の医薬組成物を、脂質代謝障害および肥満などの体重障害があるか、その素質があるとされた被験者に投与することができる。有効量の1以上のペリリピンアンチセンス核酸を製薬上許容される担体中に含む本発明の医薬組成物を、糖尿病(例えば真性糖尿病)であるか、その素質があるとされた被験者に投与することができる。有効量の1以上のペリリピンアンチセンス核酸を製薬上許容される担体中に含む本発明の医薬組成物を、脂質蓄積に特徴がある障害を持つか、その素質があるとされた被験者に投与することができる。肥満もしくは糖尿病の治療または予防に有効と見られる1以上のペリリピンアンチセンス核酸の量は、標準的臨床技術によって決定することができる。
【0112】
5.2.1.2. 抑制性リボザイムおよび三本鎖ヘリックス手法
別の実施形態において、ペリリピンをコードする遺伝子配列を、周知の遺伝子「ノックアウト」法、リボザイム法または三本鎖ヘリックス法と共に使用して、ペリリピンの遺伝子発現を減少させることにより、ペリリピンの活性レベルを低下させて、肥満、脂質代謝障害もしくは脂質蓄積に特徴がある障害または糖尿病を予防または治療し、かつ/あるいは脂質代謝および筋量を高めることができる。この手法において、リボザイムもしくは三本鎖ヘリックス分子を使用してペリリピンをコードする遺伝子の活性、発現または合成をモジュレートし、それによって肥満、脂質代謝障害もしくは脂質蓄積に特徴がある障害または糖尿病を予防または治療し、かつ/あるいは脂質代謝および筋量を高める。突然変異型もしくは非突然変異型の標的遺伝子の発現を低下させるか抑制するように、こうした分子を設計することが可能である。かかる分子の製造および使用技術は当業者に周知である。
【0113】
ペリリピンアイソフォームをコードする遺伝子mRNAの転写物を触媒的に切断するように設計したリボザイムを使用して、標的遺伝子mRNAの翻訳を妨害し、したがってその遺伝子産物の発現を妨害することができる(例えばPCT国際公開WO90/11364、1990年10月4日公開;Sarverら、1990, Science 247:1222−1225、参照)。
【0114】
リボザイムはRNAの特定の切断を触媒することができる酵素的RNA分子である(総説について、Rossi, 1994, Current Biology 4, 469−471、参照)。リボザイム作用の機序にはリボザイム分子の相補的標的RNAとの配列特異的ハイブリダイゼーションと、その後のヌクレオチド内での切断が含まれる。リボザイム分子の組成には標的遺伝子mRNA(すなわち1以上のペリリピンアイソフォーム)に相補的な1以上の配列が含まれていなければならず、またmRNA切断に関与する周知の触媒性配列が含まれていなければならない。この配列については、例えば米国特許第5,093,246号を参照されたい(この全体を参照により本明細書に組み入れる)。
【0115】
ペリリピンをコードするmRNAを破壊するためには、部位特異的認識配列の位置でmRNAを切断するリボザイムを使用することができるが、ハンマーヘッドリボザイムの使用が好ましい。ハンマーヘッドリボザイムは標的mRNAと相補的な塩基対を形成するフランキング領域によって指令される位置でmRNAを切断する。唯一の必要条件は、mRNAが以下の2個の塩基の配列:5’−UG−3’を持つことである。ハンマーヘッドリボザイムの構築および製造は当分野で周知であり、Myers, 1995, Molecular Biology and Biotechnology: A Comprehensive Desk reference, VCH Publishers, New York,(特に図4、833ページ参照)およびHaseloff and Gerlach, 1988, Nature, 334, 585−591、にさらに詳しく記載されている(これらの全体を参照により本明細書に組み入れる)。
【0116】
好ましくは、リボザイムを操作して、切断認識部位をペリリピンアイソフォームをコードするmRNAの5’末端の近くに位置させることによって、効率を増大させ、また非機能性mRNA転写物の細胞内蓄積を最少にする。
【0117】
本発明のリボザイムとしては、Thomas Cechおよび共同研究者によって詳細に記載されている、Tetrahymena thermophila中に存在するもの(IVSもしくはL−19 IVS RNAとして知られている)などのRNAエンドリボヌクレアーゼ(以後「Cech型リボザイム」という)も含まれる(Zaugら、1984, Science, 224, 574−578 ;Zaug and Cech, 1986, Science, 231, 470−475;Zaugら、1986, Nature, 324, 429−433;University Patents Inc.による公開された国際特許出願番号 WO 88/04300;およびBeen and Cech, 1986, Cell, 47, 207−216)。Cech型リボザイムは標的RNA配列にハイブリダイズする8塩基対の活性部位を持ち、その先での標的RNAの切断が発生する。本発明はペリリピンをコードする遺伝子中に存在する8塩基対の活性部位配列を標的とする、これらのCech型リボザイムを包含する。
【0118】
アンチセンス手法と同様に、リボザイムも(例えば安定性、ターゲッティングなどの改善のために)改変オリゴヌクレオチドを含むことができ、in vivoでペリリピンを発現する細胞に送達されるべきである。好ましい送達方法としては、強力な構成性pol IIIもしくはpol IIプロモーターの制御下にリボザイムを「コードする」DNA構築物を使用する方法があり、結果的に、トランスフェクトされた細胞は十分量のリボザイムを産生してペリリピンをコードする内因性mRNAを破壊し、また翻訳を抑制する。リボザイムはアチセンス分子とは違って触媒性であるので、効力のために必要な細胞内濃度は比較的低くてよい。
【0119】
内因性ペリリピン発現は、標的相同組換えを使用してペリリピンをコードする遺伝子またはそうした遺伝子のプロモーターを不活性化または「ノックアウト」することによって、低下させることもできる(例えばSmithiesら、1985, Nature 317:230−234;Thomas and Capecchi, 1987, Cell 51:503−512;Thompsonら、1989, Cell 5:313−321;およびZijlstraら、1989, Nature 342:435−438参照、これらの全部を参照により本明細書に組み入れる)。例えば、内因性遺伝子(ペリリピンをコードする遺伝子のコード領域もしくは調節領域のいずれか)に相同なDNAによって挟まれた非機能性ペリリピンをコードする突然変異遺伝子(または完全に無関係なDNA配列)を、選択マーカーおよび/または陰性選択マーカーとともに、あるいはこれを含まずに使用して、標的遺伝子をin vivoで発現する細胞にトランスフェクトする。標的相同組換えによるDNA構築物の挿入の結果、標的遺伝子が不活性化される。こうした手法は、農産物分野で特に適しており、かかる分野では、ES(胚性幹)細胞の改変を使用して不活性な標的遺伝子を持つ動物子孫を作出している(例えばThomas and Capecchi, 1987、およびThompson, 1989、前掲参照)。しかし、適切なウイルスベクターを使用して、組換えDNA構築物をin vivoで必要な部位に直接投与するか、その部位をターゲッティングするならば、この手法をヒトに応用することも可能である。
【0120】
あるいは、ペリリピンをコードする遺伝子の内因性発現を、その遺伝子の調節領域(すなわち遺伝子プロモーターおよび/またはエンハンサー)に相補的なデオキシリボヌクレオチド配列をターゲッティングして、体内の標的細胞中でのペリリピンをコードする遺伝子の転写を妨害する三本鎖ヘリックス構造を形成させることによって、低下させることができる(一般的には、Helene, 1991, Anticancer Drug Des., 6(6), 569−584;Heleneら、1992, Ann.N.Y.Acad.Sci., 660, 27−36;およびMaher, 1992, Bioassays 14(12), 807−815を参照されたい)。
【0121】
転写の抑制のための三本鎖ヘリックス形成において使用する核酸分子は一本鎖であって、デオキシヌクレオチドで構成されているべきである。これらのオリゴヌクレオチドの塩基組成は、Hoogsteen塩基対形成則によって三本鎖ヘリックスの形成を促進するように設計しなければならない。これは一般的に、二本鎖の一方の鎖上に手ごろな大きさのプリンまたはピリミジンのストレッチが存在することを必要とする。ヌクレオチド配列はピリミジンを基礎とするものでもよく、これは結果的に、生成する三本鎖ヘリックスの3本の会合した鎖間にTATおよびCGC+のトリプレットをもたらす。ピリミジンに富む分子は、二本鎖の一方の鎖のプリンに富む領域に対する塩基相補性をこの鎖と平行な方向に提供する。さらに、プリンに富む(例えばG残基のストレッチを含む)核酸分子を選択することができる。これらの分子は、GC対に富むDNA二本鎖(ここではプリン残基の大部分が標的二本鎖の一方の鎖に位置する)と三本鎖ヘリックスを形成し、その結果三本鎖の3本の鎖間にGGCトリプレットが生成する。
【0122】
あるいはまた、三本鎖ヘリックスの形成のための標的となる可能がある配列を、いわゆる「スイッチバック」核酸分子を作製することによって、増加させることができる。スイッチバック分子は、交互に5’−3’,3’−5’様式で合成され、その結果、それらは初めに二本鎖の一方の鎖と塩基対合し、次に他方と塩基対合するようになり、二本鎖の一方の鎖に手ごろな大きさのプリンもしくはピリミジンのストレッチを存在させる必要がなくなる。
【0123】
本明細書に記載したアンチセンス、リボザイムもしくは三本鎖ヘリックス分子を利用して突然変異遺伝子の発現を抑制する事例では、その技術はペリリピンの正常な対立遺伝子によって産生されるmRNAの転写(三本鎖ヘリックス)もしくは翻訳(アンチセンス、リボザイム)を非常に効果的に低下または抑制するので、存在するペリリピンの濃度が正常な表現型に必要とされる量よりも低くなると考えられる。このような場合、ペリリピンをコードする遺伝子の活性レベルが実質的に正常に維持されることを確実にするため、遺伝子治療を使用して、正常な遺伝子活性を示すペリリピンをコードしかつ発現させる核酸配列(しかし、どのようなアンチセンス、リボザイムもしくは三本鎖ヘリックス治療が利用されていても、それらに影響を受けやすい配列を含まない核酸分子)を細胞中に導入することができる。ペリリピンをコードする核酸配列は、例えば、GenBankデータベース(例えばヒトペリリピンをコードする核酸配列については、GenBank登録番号AB005293参照)もしくは類似のデータベースから、刊行物から、または慣用のクローニングおよび配列決定によって、取得することができる。あるいは、遺伝子が細胞外タンパク質をコードする場合には、必要なレベルのペリリピン活性を維持するために、正常なペリリピンを同時投与することができる。
【0124】
本発明のアンチセンスRNAおよびDNA、リボザイム、ならびに三本鎖ヘリックス分子は、上述のようなDNAおよびRNAの合成について当分野で知られている任意の方法で調製することができる。これらとして、例えば固相ホスホルアミダイト化学合成などの、当分野で周知のオリゴデオキシリボヌクレオチドおよびオリゴリボヌクレオチドの化学合成のための技術が含まれる。あるいは、RNA分子を、アンチセンスRNA分子をコードするDNA配列のin vitroおよびin vivo転写によって、作製することができる。こうしたDNA配列を、T7もしくはSP6ポリメラーゼプロモーターなどの好適なRNAポリメラーゼプロモーターを組み込んだ多岐にわたるベクター中に組み込むことができる。あるいは、使用するプロモーターに応じて、アンチセンスRNAを構成的にもしくは誘導的に合成するアンチセンスcDNA構築物を、細胞系中に安定して導入することができる。
【0125】
5.3. ペリリピンのアゴニスト
上記第5.1節のアッセイによって同定した、ペリリピンの発現および/または活性を増大させることによってペリリピンにアゴナイズする化合物(すなわち1種以上のペリリピンアイソフォーム)を、本発明にしたがって使用して、体重減少に特徴がある障害(例えば悪液質および食欲不振)に関係する1種以上の徴候もしくは症状を予防、治療または改善することができる。さらに、ペリリピンのアゴニストを使用して体重増加のための脂質蓄積を高めることができる。上記第5.1節で考察したように、こうした化合物として限定するわけではないが、核酸、タンパク質、ペプチド、ホスホペプチド、小分子、または抗体(例えばポリクローナル、モノクローナル、ヒト、ヒト化、抗イディオタイプ、キメラもしくは一本鎖抗体、さらにFab、F(ab’)2およびFab発現ライブラリーフラグメント、ならびにそれらのエピトープ結合性フラグメントを含む)が含まれる。
【0126】
特定の1実施形態において、1種以上のペリリピンアイソフォームもしくはその機能性断片を、例えばin vivoでペリリピンの機能を模倣することによって、ペリリピンの活性をin vivoで増加させるのに十分な用量を、動物に投与する。別の特定の実施形態において、ペリリピンアイソフォームもしくはその機能性断片の類似体または誘導体を、例えばin vivoでペリリピンの機能を模倣することによって、ペリリピンの活性をin vivoで増加させるのに十分な用量を、動物に投与する。別の実施形態において、ペリリピンアイソフォーム、ペリリピンアイソフォームの機能性断片、またはそれらの類似体もしくは誘導体を含む融合タンパク質を、例えばin vivoでペリリピンの機能を模倣することによって、ペリリピンの活性をin vivoで増加させるのに十分な用量を、動物に投与する。
【0127】
こうした方法において使用することができるタンパク質およびペプチドとしては、天然に存在するタンパク質およびペプチドと同様に、合成(例えば組換えまたは化学合成された)タンパク質およびペプチドが含まれる。このタンパク質およびペプチドは天然に存在するおよび/または天然に存在しないアミノ酸残基(例えばD−アミノ酸残基)、ならびに/あるいは1種以上の非ペプチド結合(例えばイミノ、エステル、ヒドラジド、セミカルバジドおよびアゾ結合)を持っていてもよい。このタンパク質またはペプチドはアミノおよび/またはカルボキシ末端に、例えばそのペプチドの安定性、バイオアベイラビリティーおよび/または抑制活性が増強されるように存在する、その他の化学基(例えば機能性基)をも含んでいてもよい。代表的な機能性基として、疎水性基(例えばカルボベンゾキシル、ダンシル、およびt−ブチルオキシカルボニル基)、アセチル基、9−フルオレニルメトキシカルボニル基、ならびに巨大分子キャリアー基(例えば脂質−脂肪酸コンジュゲート、ポリエチレングリコールもしくは炭水化物)が含まれ、ペプチド基も含まれる。1実施形態において、こうした方法に使用するタンパク質およびペプチドはコードされたタンパク質もしくはペプチド中に1種以上のアミノ酸の置換、付加または欠失が導入されている。部位特異的突然変異誘発およびPCR仲介突然変異誘発などの標準的技法によって、突然変異を導入することができる。好ましくは、1以上の予測される非必須アミノ酸残基の位置に保存的アミノ酸置換を実施する。「保存的アミノ酸置換」とは、アミノ酸残基を類似の側鎖を持つアミノ酸残基で入れ替えるものである。あるいは、飽和突然変異誘発などによってコード配列の全体または一部に無作為に突然変異を導入し、生成した突然変異体をその生物学的活性についてスクリーニングし、活性を保持するかこれに拮抗する突然変異体を同定することが可能である。突然変異誘発後、コードされたタンパク質を組換え発現させて、そのタンパク質の活性を判定することができる。
【0128】
投与すべき化合物がペプチド化合物の場合には、そのペプチド化合物をコードするDNA配列を直接動物に投与することができる。化合物の細胞内投与(例えばリポソーム投与など)を実施する、以下に考察する技法のいずれも、こうしたDNA分子の投与に利用することができる。DNA分子は例えば周知の組換え技法などによって産生させることができる。
【0129】
異常なペリリピン遺伝子が障害に関与する場合には、その動物を遺伝子置換療法によって治療することができる。正常なペリリピン遺伝子、または正常なペリリピン遺伝子機能を持つ正常なペリリピンの産生へと導く該遺伝子の一部を1コピー数以上で細胞内に挿入することができる。特定の実施形態では、核酸配列を直接in vivo投与し、それを発現させてコード化産物を産生させるようにする。これは当分野で公知の多数の方法のいずれかによって達成することができる。例えば、適切な核酸発現ベクターの一部としてこれらを構築し、欠損レトロウイルスもしくは弱毒化レトロウイルスまたはその他のウイルスベクターを使用する感染などによって、それらが細胞内に入るように投与する(米国特許第4,980,286号参照);ネイキッドDNAを直接注入する;ミクロ粒子ボンバードメント(例えば遺伝子銃;Biolistic, Dupont)、脂質もしくは細胞表面受容体によるコーティング、トランスフェクト剤、またはリポソーム、ミクロ粒子もしくはマイクロカプセル内への封入を使用する;あるいは核内に侵入することが知られているペプチドに連鎖させて、または受容体介在エンドサイトーシスを受けるリガンドに連鎖させて投与する(例えばWu and Wu, 1987, J.Biol.Chem. 262:4429−4432参照 )(これはその受容体を特異的に発現する細胞型をターゲッティングするために使用することができる);その他がある。別の実施形態において、核酸−リガンド複合体を形成させるが、その場合リガンドはエンドソームを分解するための融合性ウイルスペプチドを含み、核酸がリソソーム分解を回避できるようにする。さらに別の実施形態では、特定の受容体をターゲッティングすることによって、細胞特異的な取込みおよび発現のために核酸をin vivoで標的化することができる(例えばPCT公開 WO 92/06180(1992年4月16日発行)(Wuら);WO 92/22635(1992年12月23日発行)(Wilsonら);WO 92/20316(1992年11月26日発行)(Findeisら);WO 93/14188(1993年7月22日発行)(Clarkeら);WO 93/20221(1993年10月14日発行)(Young)参照)。あるいは、核酸を細胞内に導入して、相同組換えによって宿主細胞DNA内に組み込んで、発現させることができる(Koller and Smithies, 1989, Proc.Natl.Acad.Sci.USA 86:8932−8935;およびZijlstraら、1989, Nature 342:435−438)。
【0130】
一つの実施形態において、ペリリピンA、ペリリピンB、ペリリピンC、またはこれらの任意の組合せをコードする核酸を含有するウイルスベクターを使用する。例えば、レトロウイルスベクターを使用することができる。遺伝子治療に使用するペリリピンをコードする核酸を、患者への遺伝子の送達に役立つ1種以上のベクター中にクローン化する。レトロウイルスベクターについてさらに詳細がBoesenら、1994, Biotherapy 6:291−302から知ることができるが、ここには幹細胞を化学療法に対してより耐性にする目的で、造血幹細胞にmdr1遺伝子を送達するためのレトロウイルスベクターの使用が記載されている。遺伝子治療におけるレトロウイルスの使用を説明するその他の参照文献として以下のものがある:Clowesら、1994, J.Clin.Invest.93:644−651;Kiemら、1994, Blood 83:1467−1473;Salmons and Gunzberg, 1993, Human Gene Therapy 4:129−141;およびGrossman and Wilson, 1993, Curr.Opin.in Genetics and Devel. 3:110−114。
【0131】
レンチウイルスも遺伝子治療に使用することができる。遺伝子治療におけるレンチウイルスの使用についての詳細を例えば以下の文献から知ることができる:Evansら、1999, Human Gene Therapy 10:1479−1489;Hanら、1999, Human Gene Therapy 10:1867−1873;およびZuffereyら、1997, Nature Biotechnology 15:871−875。
【0132】
アデノウイルスは遺伝子治療において使用することができる別のウイルスベクターである。アデノウイルスは遺伝子を呼吸器上皮に送達するための特に魅力的な運搬体である。アデノウイルスは自然に呼吸器上皮に感染し、そこで軽度の疾病の原因となる。アデノウイルス系の送達システムのためのその他の標的は肝臓、中枢神経系、内皮細胞および筋肉である。アデノウイルスには非分裂細胞に感染する能力があるという利点がある。Kozarsky and Wilson, 1993, Current Opinion in Genetics and Development 3:499−503には、アデノウイルスに基づく遺伝子治療の総説が提示されている。Boutら、1994, Human Gene Therapy 5:3−10では、赤毛サルの呼吸器上皮に遺伝子を導入するためのアデノウイルスベクターの使用が実証されている。遺伝子治療におけるアデノウイルスの使用のその他の例を以下の文献から知ることができる:Rosenfeldら、1991, Science 252:431−434;Rosenfeldら、1992, Cell 68:143−155;Mastrangeliら、1993, J.Clin.Invest.91:225−234;PCT公開 WO 94/12649;Wangら、1995, Gene Therapy 2:775−783;Chan, 1995, Curr.Opin.Lipidol.6:335−340;およびOkaら、2000, Curr.Opin.Lipidol.11:179−186。好ましい実施形態では、アデノウイルスベクターを使用して1以上のペリリピンアイソフォームまたはそれらの断片を発現させる。
【0133】
アデノ随伴ウイルス(AAV)もまた遺伝子治療での使用が提案された(Walshら、1993, Proc.Soc.Exp.Biol.Med. 204:289−300;および米国特許第5,436,146号)。
【0134】
遺伝子治療のための別の手法には、エレクトロポレーション、リポフェクション、リン酸カルシウム介在トランスフェクションまたはウイルス感染などの方法による組織培養中の細胞への遺伝子の導入が含まれる。通常、導入の方法には、選択マーカーの細胞への導入が伴う。次に導入した遺伝子を取り込んで発現している細胞を単離するために、細胞を選別にかける。これらの細胞をその後患者に送達する。
【0135】
この実施形態においては、核酸を細胞中に導入してから、得られる組換え細胞をin vivo投与する。こうした導入は、当分野で知られたどのような方法によっても実施することができる。限定するわけではないが、トランスフェクション、エレクトロポレーション、マイクロインジェクション、核酸配列を含有するウイルスもしくはバクテリオファージベクターでの感染、細胞融合、染色体介在遺伝子導入、マイクロセル介在遺伝子導入、スフェロプラスト融合その他がある。外来遺伝子の細胞内への導入のための多数の技法が当分野で知られており(例えばLoeffler and Behr, 1993, Meth.Enzymol.217:599−618;Cohenら、1993, Meth.Enzymol.217:618−644;およびCline, 1985, Pharmac.Ther.29:69−92参照)、レシピエント細胞の不可欠な発生および生理的機能が破壊されないことを条件として、本発明にしたがって使用することができる。その技法は細胞への核酸の安定した導入を提供すべきであり、その結果、核酸がその細胞によって発現されて、好ましくはその後代細胞に受け継がれて発現され得るようにする。
【0136】
得られた組換え細胞は当分野で公知の多様な方法によって患者に送達することができる。組換え血液細胞(例えば造血幹もしくは前駆細胞)を静脈投与するのが好ましい。使用のために意図される細胞の量は、目的とする効果、患者の容態などによって左右され、当業者が決定することができる。
【0137】
遺伝子治療の目的で核酸を導入することができる細胞はあらゆる所望の利用可能な細胞型を包含し、限定するわけではないが以下のものが含まれる;ステロイド形成細胞、脂肪細胞、上皮細胞、内皮細胞、ケラチン細胞、繊維芽細胞、筋細胞、肝細胞;Tリンパ球、Bリンパ球、単球、マクロファージ、好中球、好酸球、巨核球、および顆粒球などの血液細胞;ならびに各種の幹もしくは前駆細胞、特に造血幹もしくは前駆細胞、例えば骨髄、臍帯血、末梢血、胎児肝臓その他から取得されるもの。好ましい実施形態において、遺伝子治療に使用する細胞は脂肪細胞またはステロイド形成細胞である。別の好ましい実施形態において、遺伝子治療に使用する細胞は患者に対して自己由来のものである。
【0138】
遺伝子治療に組換え細胞を使用する場合の一つの実施形態においては、ペリリピンをコードする核酸配列を、細胞もしくはその子孫によって発現され得るように細胞中に導入し、その後この組換え細胞を治療効果があるようにin vivo投与する。特定の実施形態では、幹または前駆細胞を使用する。単離可能で、in vitroで維持することができる幹および/または前駆細胞ならばいずれも、本発明のこの実施形態にしたがって使用できる可能性がある(例えば、PCT公開 WO 94/08598(1994年4月28日発行);Stemple and Anderson, 1992, Cell 71:973−985;Rheinwald, 1980, Meth.Cell Bio.21A:229;およびPittelkow and Scott, 1986, Mayo Clinic Proc.61:771参照)。
【0139】
ある実施形態においては、遺伝子治療の目的で導入される核酸が、ペリリピンのコード領域に機能し得るように連結された構成性プロモーターを含み、核酸の発現が構成的となるようにする。別の実施形態においては、遺伝子治療の目的で導入される核酸が、ペリリピンのコード領域に機能し得るように連結された誘導性プロモーターを含み、適切な転写インデューサーの存在もしくは不在を制御することによって、核酸の発現が制御され得るようにする。本明細書に記載したまたは当業者に知られた構成性もしくは誘導性プロモーターの例を使用して、遺伝子治療を目的として、ペリリピンもしくはその断片またはペリリピン融合タンパク質をコードする核酸分子の発現を調節することができる。
【0140】
5.4. ペリリピンのアンタゴニストまたはアゴニスト
以下に記載するのは、それらを利用する特定の適用例に応じて、1種以上のペリリピンアイソフォームのアンタゴニストもしくはアゴニストのいずれかとして機能することができる化合物である。
【0141】
具体的な実施形態において、ペリリピンのアンタゴニストもしくはアゴニストとして機能する化合物は、ペリリピンA、ペリリピンB、ペリリピンCもしくはそれらのいずれかの組合せと特異的に結合し(すなわち、当業者が周知のイムノアッセイで判定して、ほとんどもしくは全く交差反応性を示さずに関連抗原と結合し)、かつ/またはこれらを認識するものである。別の実施形態において、ペリリピンのアンタゴニストもしくはアゴニストとして機能する化合物は、ペリリピンA、ペリリピンB、ペリリピンCもしくはそれらのいずれかの組合せの発現および/または活性を特異的にモジュレートするものである。
【0142】
5.4.1. 抗体
アンタゴニストもしくはアゴニストとして機能する抗体を利用して、体重に関係する障害(例えば肥満)、脂質代謝障害(例えば脂肪異栄養症)、脂質蓄積に特徴がある障害(例えばアテローム性動脈硬化症)または糖尿病に関係する徴候または症状の1つ以上を予防、治療または改善することができる。特定の抗体に応じて、その抗体がアンタゴニストもしくはアゴニストとして機能することができる。
【0143】
1以上のペリリピンアイソフォームのアンタゴニストとして機能する抗体とは、1以上のペリリピンアイソフォームと特異的に結合して、その作用を妨害する抗体である。例えば、こうした抗体の1つとして、ペリリピンアイソフォームを活性化しないで、そのペリリピンアイソフォームが天然のリガンドに結合する能力を破壊する様式で、ペリリピンアイソフォームと特異的に結合することが可能である。こうした抗体として、限定するわけではないが、ポリクローナル、モノクローナル、ヒト化、ヒト、Fabフラグメント、一本鎖抗体、キメラ抗体などが含まれる。
【0144】
1以上のペリリピンアイソフォームのアゴニストとして機能する抗体とは、ペリリピンと特異的に結合し、そして結合することによって、1以上のペリリピンアイソフォームの機能を直接または間接的に活性化するように作用する抗体である。例えば、こうした抗体の1つは、あたかも内因性リガンドの1つが結合していて、それによって例えばシグナル伝達経路の1つを活性化しているかのように、ペリリピンアイソフォームが機能する原因となる様式で、ペリリピンアイソフォームと結合することができる。こうした抗体として、限定するわけではないが、ポリクローナル、モノクローナル、ヒト化、ヒト、Fabフラグメント、一本鎖抗体、キメラ抗体などが含まれる。
【0145】
1実施形態において、ペリリピンのアンタゴニストもしくはアゴニストとして使用する抗体はペリリピンA、ペリリピンB、ペリリピンCもしくはそれらのいずれかの組合せを特異的に認識し、かつ/またはこれと結合する。抗体のフラグメントを使用する場合は、ペリリピンと結合する最小の阻害性フラグメントが好適である。例えば、ペリリピンと結合する抗体の可変領域のドメインに相当するアミノ酸配列を持つペプチドを使用することができる。こうしたペプチドは当分野で周知の方法を使用して、化学的に合成するか、または組換えDNA技法によって製造することができる(例えば Creighton, 1983、前掲;およびSambrookら、1989、前掲、参照)。あるいは、中和抗体などの、細胞内エピトープと結合する一本鎖抗体を投与することもできる。こうした一本鎖抗体は、例えばMarascoらによって記載されている技法(Marasco,W.ら、1993, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90:7889−7893)を利用することによって、例えば一本鎖抗体をコードするヌクレオチド配列を標的細胞集団内で発現させることによって、投与することができる。
【0146】
いくつかの実施形態において、1以上のペリリピンアイソフォームもしくはその断片と特異的に結合する市販の任意の抗体を本発明にしたがって使用することができる。ペリリピンと特異的に結合する抗体の1例は、Research Diagnostics, Inc.(Flanders, NJ)から市販されているポリクローナルモルモット抗ペリリピン抗体である。別のいくつかの実施形態では、1以上のペリリピンアイソフォームもしくはその断片と特異的に結合する市販の抗体を本発明において使用しない。
【0147】
5.4.1.1. 抗体の製造
1以上のペリリピンアイソフォームもしくはその断片を免疫原として使用して、1以上のペリリピンアイソフォームと免疫特異的に結合する抗体を作製することできる。こうした免疫原は当分野で公知の好都合な手段のいずれによっても単離することができる。本発明の抗体として、限定するわけではないが、ポリクローナル、モノクローナル、二重特異性、ヒト、ヒト化もしくはキメラ抗体、一本鎖抗体、FabフラグメントおよびF(ab’)フラグメント、Fab発現ライブラリーによって産生されたフラグメント、抗イディオタイプ(抗Id)抗体、ならびに上記のいずれかのエピトープ結合性フラグメントが含まれる。本明細書で使用する用語「抗体」は、イムノグロブリン分子およびイムノグロブリン分子の免疫学的に活性な部分、すなわち抗原の1つと特異的に結合する抗原結合部位を含有する分子をさす。イムノグロブリン分子はイムノグロブリン分子の任意のクラス(例えばIgG、IgE、IgM、IgDおよびIgA)またはサブクラスのものであってよい。
【0148】
抗ペリリピン抗体には、改変されている(すなわち任意のタイプの分子が共有結合している)類似体および誘導体が含まれるが、ただし、かかる共有結合は免疫特異的結合を損なわないことを条件とする。例えば、限定するわけではないが、抗体の誘導体および類似体には、グリコシル化、アセチル化、PEG化、リン酸化、アミド化、公知の保護基/遮蔽基による誘導体化、タンパク質分解切断、細胞リガンドもしくはその他のタンパク質への連結などによってさらに改変されているものが含まれる。多数の化学的改変のどれも公知の技法によって実施することができる。限定するわけではないが、特定の化学的切断、アセチル化、ホルミル化などが含まれる。さらに、上記類似体もしくは誘導体は1個以上の非古典的アミノ酸を含んでいてもよい。
【0149】
抗体の製造においては、所望の抗体のスクリーニングを当分野で知られた技法、例えばELISA(酵素結合イムノソルベントアッセイ)によって達成することができる。例えば、ペリリピンの特定の領域を認識する抗体を選択するために、こうしたドメインを含有するペリリピン断片と結合する産物について、生成したハイブリドーマをアッセイすればよい。例えばペリリピンAには特異的に結合するが、ペリリピンBもしくはCには特異的に結合しない(かまたは結合が弱い)抗体を選択するためには、ペリリピンAへの陽性結合とペリリピンBもしくはCへの結合の欠如(または低結合)を基準にして選択することができる。こうして、本発明はペリリピンの別のアイソフォームに対するよりも特定のペリリピンアイソフォームの方に高い親和性(好ましくは2倍以上、より好ましくは5倍以上、さらに好ましくは10倍以上の親和性)で結合する抗体(好ましくはモノクローナル抗体)を提供する。
【0150】
本発明の方法において使用することができるポリクローナル抗体は、免疫した動物の血清に由来する抗体分子の不均質な集団である。分画しない免疫血清も使用することができる。ペリリピンアイソフォームもしくはその断片に対するポリクローナル抗体の製造のために、当分野で知られた様々な手法を使用することができる。特定の実施形態において、ペリリピンアイソフォームのエピトープに対するウサギポリクローナル抗体を取得することができる。例えば、ポリクローナルもしくはモノクローナル抗体の製造のために、天然のペリリピンアイソフォームもしくはその断片またはその合成(例えば組換え)変異体の注入によって、各種の宿主動物、限定するわけではないがウサギ、マウス、ラットその他など、を免疫することができる。宿主の種に応じて、免疫学的応答を増強するために、各種のアジュバントを使用することができる。これらとして限定するわけではないが、以下のものが含まれる:完全もしくは不完全フロイントアジュバント、水酸化アルミニウムなどの鉱物ゲル、リゾレシチンなどの界面活性物質、プルロニックポリオール、ポリアニオン、ペプチド、油乳剤、キーホールリンペットヘモシアニン、ジニトロフェノール、およびBCG(bacille Calmette−Guerin)もしくはコリネバクテリウム・パルバム(Corynebacterium parvum)などのアジュバント。その他のアジュバントも当分野で周知である。
【0151】
ペリリピンアイソフォームもしくはその断片に特異的なモノクローナル抗体(mAb)の調製のためには、培養下での連続細胞系による抗体分子の産生をもたらすどのような技法を使用してもよい。例えば、KohlerおよびMilsteinによって最初に開発されたハイブリドーマ技法(1975, Nature 256:495−497)、ならびにトリオーマ技法、ヒトB細胞ハイブリドーマ技法(Kozborら、1983, Immunology Today 4:72)およびヒトモノクローナル抗体の製造のためのEBVハイブリドーマ技法(Coleら、1985, Monoclonal Antibodies and Cancer Therapy, Alan R.Liss, Inc., pp.77−96)がある。こうした抗体はIgG、IgM、IgE、IgA、IgDを含むどのようなイムノグロブリンのクラスおよびサブクラスのものであってもよい。本発明のmAbを産生するハイブリドーマはin vitroまたはin vivoで培養することができる。本発明の別の実施形態において、公知の技法(PCT/US90/02545、参照により本明細書に組み入れる)を利用して無菌動物でモノクローナル抗体を生産することができる。
【0152】
モノクローナル抗体としては、限定するわけではないが、ヒトモノクローナル抗体およびキメラモノクローナル抗体(例えばヒト−マウスキメラ)が含まれる。キメラ抗体とは、異なる部分が異なる動物種に由来している分子であって、ヒトイムノグロブリン不変領域とマウスmAbに由来する可変領域を持つものなどである(例えばCabillyら、米国特許第4,816,567号;およびBossら、米国特許第4,816397号参照、これらを全体として参照により本明細書に組み入れる)。ヒト化抗体とは、非ヒト種由来の1以上の相補性決定領域(CDR)とヒトイムノグロブリン分子由来のフレームワーク領域とを持つ非ヒト種由来の抗体分子である(例えばQueen, 米国特許第5,585,089号参照、その全体を参照により本明細書に組み入れる)。
【0153】
キメラおよびヒト化モノクローナル抗体は、例えば以下に記載された方法を使用する、当分野で知られた組換えDNA技法によって製造することができる:PCT公開 WO 87/02671;欧州特許出願 184,187:欧州特許出願 171,496;欧州特許出願 173,494;PCT公開 WO 86/01533;米国特許第4,816,567号;欧州特許出願 125,023;Betterら、1988, Science 240:1041−1043;Liuら、1987, Proc.Natl.Acad.Sci.USA 84:3439−3443;Liuら、1987, J.Immunol. 139:3521−3526;Sunら、1987, Proc.Natl.Acad.Sci.USA 84:214−218;Nishimuraら、1987, Canc.Res.47:999−1005;Woodら、1985, Nature 314:446−449;Shawら、1988, J.Natl.Cancer Inst.80:1553−1559;Morrison, 1985, Science 229:1202−1207;Oiら、1986, Bio/Techniques 4:214;米国特許第5,225,539号;Jonesら、1986, Nature 321:552−525;Verhoeyanら(1988) Science 239:1534;ならびにBeidlerら、1988, J.Immunol.141:4053−4060。
【0154】
完全にヒトのものである抗体がヒト被験者の治療処置にとって特に望ましい。こうした抗体はトランスジェニックマウスを使用して製造することができる。かかるマウスは内因性イムノグロブリン重鎖および軽鎖遺伝子を発現する能力はないが、ヒト重鎖および軽鎖遺伝子を発現することができる。このトランスジェニックマウスを、選択した抗原、例えばペリリピンアイソフォームの全部もしくは一部、を用いて普通の様式で免疫する。この抗原に対して特異的なモノクローナル抗体は常套的なハイブリドーマ技法を使用して取得することができる。トランスジェニックマウスが保有するヒトイムノグロブリンのトランスジーンはB細胞の分化中に再配列して、その後クラススイッチングおよび体細胞突然変異を受ける。このように、こうした技法を使用して、治療上有用なIgG、IgA、IgMおよびIgE抗体を製造することが可能である。ヒト抗体を製造するためのこの技法の総説については、Lonberg and Huszar(1995, Int.Rev.Immunol.13:65−93)を参照されたい。ヒト抗体およびヒトモノクローナル抗体の製造のためのこの技法ならびにこれらの抗体の製造プロトコルの詳細な考察については、例えば以下を参照されたい;米国特許第5,625,126号;米国特許第5,633,425号;米国特許第5,569,825号;米国特許第5,661,016号;および米国特許第5,545,806号。さらに、Abgenix,Inc.(Freemont, CA)およびGenpharm(San Jose, CA)などの会社が受注して、上記と同様の技法を使用して所定の抗原に対する特異的ヒト抗体を供給することができる。
【0155】
所定のエピトープを認識する完全ヒト抗体は、「誘導された選択」(guided selection)と称される技法を使用して作製することができる。この手法では、選択された非ヒトモノクローナル抗体、例えばマウス抗体を使用して、同一のエピトープを認識する完全ヒト抗体の選択を誘導することができる(Jespersら(1994) Bio/technology 12:899−903)。
【0156】
抗ペリリピン抗体もまた、当分野で知られた各種のファージディスプレイ法を使用して作製することができる。ファージディスプレイ法では、機能性抗体ドメインが該ドメインをコードするポリヌクレオチド配列を保有しているファージ粒子の表面にディスプレイされる。特に、こうしたファージを利用して、レパートリーもしくはコンビナトリアル抗体ライブラリー(例えばヒトもしくはマウス)から発現された抗原結合ドメインをディスプレイさせることができる。対象の抗原と結合する抗原結合ドメインを発現するファージは、抗原を用いて、例えば標識抗原または固相表面もしくはビーズに結合または捕捉させた抗原を使用して、選択または同定することができる。これらの方法で使用するファージは典型的には、ファージ遺伝子IIIまたは遺伝子VIIIタンパク質のいずれかに組換えで融合させたFab、Fvもしくはジスルフィド安定化Fv抗体ドメインを持つファージから発現させたfdおよびM13結合性ドメインを含む繊維状ファージである。本発明の抗体を製造するのに使用することができるファージディスプレイ法として以下に開示されたものが含まれる:Brinkmanら、J.Immunol.Methods 182:41−50(1995);Amesら、J.Immunol.Methods 184:177−186(1995);Kettleboroughら、Eur.J.Immunol.24:952−958(1994);Persicら、Gene 187 9−18(1997);Burtonら、Advances in Immunology 57:191−280(1994);PCT出願番号PCT/GB91/01134;PCT公開 WO 90/02809;WO 91/10737;WO 92/01047;WO 92/18619;WO 93/11236;WO 95/15982 ;WO 95/20401;ならびに米国特許番号 5,698,426;5,223,409;5,403,484;5,580,717;5,427,908;5,750,753;5,821,047;5,571,698;5,427,908;5,516,637;5,780,225;5,658,727;5,733,743;および5,969,108;これらのそれぞれを全体として参照により本明細書に組み入れる。
【0157】
上記の参照文献に記載されているように、ファージ選択後、ファージからの抗体コード領域を単離して、ヒト抗体を含む完全抗体、またはその他の所望の抗原結合性フラグメントを作製するのに使用し、例えば以下に詳細に記載するように、哺乳動物細胞、昆虫細胞、植物細胞、酵母および細菌を含む所望の宿主中で発現させることができる。例えば、Fab、Fab’およびF(ab’)2フラグメントを組換えにより製造するための技法も、以下に開示されているような当分野で公知の方法を使用することができる:PCT公開 WO 92/22324;Mullinaxら、BioTechniques 12(6):864−869(1992);Sawaiら、AJRI 34:26−34(1995);およびBetterら、Science 240:1041−1043(1988)(これらの引用文献の全体を参照により本明細書に組み入れる)。
【0158】
一本鎖Fvおよび抗体を製造するために使用することができる技法の例として、以下に記載されているものが含まれる:米国特許第4,946,778号および同第5,258,498号;Hustonら、Methods in Enzymology 203:46−88(1991);Shuら、PNAS 90:7995−7999(1993);ならびにSkerraら、Science 240:1038−1040(1988)。
【0159】
本発明はさらに二重特異性抗体の使用を提供する。これは当分野で知られた方法によって製造することができる。完全長二重特異性抗体の従来からの製造は、2つのイムノグロブリン重鎖−軽鎖対(この2つの鎖が別の特異性を持つ)の同時発現を基礎としている(Milsteinら、1983, Nature 305:537−539)。イムノグロブリン重鎖および軽鎖のランダムな組合せのために、これらのハイブリドーマ(クアドローマ(quadroma))は可能性として10種の抗体分子の混合物を産生し、その中で1種のみが正しい二重特異性構造となる。正しい分子の精製(通常はアフィニティークロマトグラフィー工程によって実施する)はかなり煩雑で、生産物の収量が低い。同様の操作法がWO 93/08829(1993年5月13日公開)およびTrauneckerら、1991, EMBO J.10:3655−3659に開示されている。
【0160】
別のさらに好ましい手法によれば、所望の結合特異性(抗体−抗原結合部位)を持つ抗体の可変ドメインがイムノグロブリン不変ドメイン配列に融合される。この融合体は好ましくはヒンジ、CH2およびCH3領域の少なくとも一部を含むイムノグロブリン重鎖不変ドメインを持っている。軽鎖結合に必要な部位を含む第1重鎖不変領域(CH1)を、融合体の少なくとも一方に存在させて持つものが好ましい。イムノグロブリン重鎖融合体をコードするDNA、および所望ならばイムノグロブリン軽鎖をコードするDNA、を別々の発現ベクター中に挿入し、好適な宿主生物に同時トランスフェクトする。この方法は、構築に使用する3つのポリペプチド鎖の等しくない比率が最適収率をもたらす実施形態において、3つのポリペプチドフラグメントの相対的比率を調整する際に大いに融通のきく方法である。しかし、少なくとも2つのポリペプチド鎖が等しい比率で発現する結果として高収率が得られる場合、または、その比率が特に重要でない場合には、3つのポリペプチド鎖のうち2つまたは全部のコード配列を1つの発現ベクター中に挿入することも可能である。
【0161】
この手法の好ましい実施形態においては、二重特異性抗体は、一方のアームに第1結合特異性を持つハイブリッドイムノグロブリン重鎖を、そして他方のアームにハイブリッドイムノグロブリン重鎖−軽鎖対(第2結合特異性を提供する)を含む。この非対称構造は、不要なイムノグロブリン鎖の組合せからの所望の二重特異性化合物の分離を促進することがわかった。なぜならば、イムノグロブリン軽鎖が二重特異性分子の半分にのみ存在することにより、容易な分離法が可能になるからである。この手法はWO 94/04690(1994年3月3日公開)に開示されている。二重特異性抗体の作製のためのこれ以上の詳細については、例えばSureshら、Methods in Enzymology, 1986,121:210を参照されたい。
【0162】
本発明は抗ペリリピンイムノグロブリン分子の機能的に活性なフラグメント、誘導体もしくは類似体を提供する。「機能的に活性な」とは、フラグメント、誘導体もしくは類似体が、そのフラグメント、誘導体もしくは類似体が誘導される抗体によって認識されるものと同じ抗原を認識する抗−抗イディオタイプ抗体(すなわち三次抗体)を誘発する能力があることを意味している。具体的には、好ましい実施形態において、イムノグロブリン分子のイディオタイプの抗原性を、その抗原を特異的に認識するCDR配列のC末端側にあるフレームワークおよびCDR配列を欠失させることによって増強する。どのCDR配列が抗原と結合するかを調べるために、当分野で公知の任意の結合アッセイ法において、そのCDR配列を含む合成ペプチドを使用することができる。
【0163】
本発明は、F(ab’)2フラグメントおよびFabフラグメントなどの抗体フラグメントを提供する。特異的エピトープを認識する抗体フラグメントは公知の技法によって作製することができる。F(ab’)2フラグメントは、可変領域、軽鎖不変領域および重鎖のCH1ドメインで構成され、抗体分子のペプシン消化によって作製することができる。FabフラグメントはF(ab’)2フラグメントのジスルフィド架橋を還元することによって作製する。本発明は本発明の抗体の重鎖および軽鎖二量体、またはFvもしくは一本鎖抗体(SCA)などのその任意の最小フラグメント(例えば以下に記載されている:米国特許第4,946,778号;Bird, 1988 Science 242:423−42;Hustonら、1988,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 85:5879−5883;およびWardら、1989, Nature 334:544−54)、あるいは本発明の抗体と同一の特異性を持つその他の任意の分子をも提供する。一本鎖抗体は、Fv領域の重鎖および軽鎖フラグメントをアミノ酸架橋によって連結して一本鎖ポリペプチドとすることによって形成される。大腸菌中での機能性Fvフラグメントのアセンブリのための技法を使用することができる(Skerraら、1988, Science 242:1038−1041)。
【0164】
別の実施形態において、本発明は抗ペリリピン抗体(または機能的に活性なそのフラグメント)の融合タンパク質を提供する。例えば、この場合において、抗体が抗体ではない別のタンパク質(またはその部分、好ましくはそのタンパク質の少なくとも10、20もしくは50アミノ酸部分)のアミノ酸配列にN末端もしくはC末端のいずれかで共有結合(例えばペプチド結合)によって融合している。好ましくは、イムノグロブリンまたはそのフラグメントを別のタンパク質に不変ドメインのN末端で共有結合させる。こうした融合タンパク質は精製を容易にするか、in vivo半減期を増加させることができる。
【0165】
5.4.1.2. 抗体の発現
抗ペリリピン抗体は抗体合成のための当技術分野で知られたいずれの方法によっても、特に化学的合成または組換え発現によって生産することができ、組換え発現技法によって生産するのが好ましい。
【0166】
抗体またはそのフラグメント、誘導体もしくは類似体の組換え発現には、その抗体をコードする核酸の構築が必要である。その抗体のヌクレオチド配列が既知の場合、(例えばKutmeierら、1994, BioTechniques 17:242に記載されているように)化学的に合成したオリゴヌクレオチドからその抗体をコードする核酸を組み立てることができる。簡単に言えば、これにはPCRによる、抗体をコードする配列の部分を含有する重複オリゴヌクレオチドの合成、これらのオリゴヌクレオチドのアニーリングおよび連結、ならびにその後の連結したオリゴヌクレオチドの増幅が含まれる。
【0167】
あるいは、抗体をコードする核酸を、その抗体をクローニングすることによって取得することができる。特定の抗体をコードする核酸を含有するクローンが入手可能ではなくても、その抗体分子の配列が既知ならば、その抗体をコードする核酸を、好適な供給源(例えば抗体cDNAライブラリー、またはその抗体を発現する組織もしくは細胞のいずれかから作製したcDNAライブラリー)から、その配列の3’および5’末端にハイブリダイズし得る合成プライマーを使用するPCR増幅によるか、その特定の遺伝子配列に特異的なオリゴヌクレオチドプローブを使用するクローニングによって、取得することができる。
【0168】
特定のペリリピンアイソフォームを特異的に認識する抗体分子(またはこうした抗体をコードする核酸をクローニングするためのcDNAライブラリーの供給源)が入手できない場合は、特定のペリリピンアイソフォームに特異的な抗体を、当技術分野で公知のいずれかの方法、例えばポリクローナル抗体を作製するようにウサギなどの動物を免疫するか、さらに好ましくはモノクローナル抗体を作製することによって、作製することができる。あるいは、その抗体の少なくともFab部分をコードする1クローンを、(例えばHuseら、1989, Science 246:1275−1281に記載されるように)Fab発現ライブラリーを特異的抗原に結合するFabフラグメントのクローンについてスクリーニングするか、または抗体ライブラリーをスクリーニングすることによって、取得することができる(例えばClacksonら、1991, Nature 352:624;およびHaneら、1997 Proc.Natl.Acad.Sci.USA 94:4937参照)。
【0169】
抗体分子の少なくとも可変ドメインをコードする核酸を取得した後、これをこの抗体分子の定常領域をコードするヌクレオチド配列を含有するベクター中に導入することができる(例えばPCT公開公報第WO 86/05807号;PCT公開公報第WO 89/01036号;および米国特許第5,122,464号参照)。この核酸と同時発現して完全抗体分子の発現が可能になる、完全軽鎖もしくは重鎖を含有するベクターも入手可能である。次に、この抗体をコードする核酸を使用して、スルフヒドリル基を含有しないアミノ酸残基との鎖内ジスルフィド結合に関与する可変領域の1個以上のシステイン残基を置換(または欠失)するのに必要なヌクレオチド置換または欠失を導入することができる。こうした改変は、1ヌクレオチド配列内の特定の突然変異もしくは欠失の導入のための、当技術分野で公知のいずれの方法によっても実施することができる。例えば限定するわけではないが、化学的突然変異誘発、in vitro部位特異的突然変異誘発(Hutchinsonら、1978, J.Biol.Chem.253:6551)、PCTに基づく方法、その他がある。
【0170】
その上、適切な抗原特異性があるマウス抗体分子の遺伝子を、適切な生物学的活性があるヒト抗体分子の遺伝子とともにスプライシングすることによる、「キメラ抗体」の生産のために開発された技法(Morrisonら、1984, Proc.Natl.Acad.Sci.81:851−855;Neubergerら、1984, Nature 312:604−608;Takedaら、1985, Nature 314:452−454)を使用することができる。上記文献に記載されているように、キメラ抗体とは、異なる部分が異なる動物種に由来する分子であり、マウスmAbに由来する可変領域とヒト抗体定常領域を持つもの、例えばヒト化抗体などである。
【0171】
抗ペリリピン抗体分子をコードする核酸が得られた後、その抗体分子の生産のためのベクターを、当技術分野で周知の技法を使用する組換えDNA技術によって生産することができる。こうして、抗体分子配列を含有する核酸を発現させることによる、本発明のタンパク質を調製する方法については、本明細書に記載する。当業者に周知の方法を使用して、抗体分子をコードする配列ならびに適切な転写および翻訳制御シグナルを含有する発現ベクターを構築することができる。これらの方法には、例えばin vitro組換えDNA技法、合成技法、およびin vivo遺伝子組換えが含まれる。例えばSambrookら(1990, Molecular Cloning, A Laboratory Manual,第2版, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY )およびAusubelら(編, 1998, Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, NY)に記載された技法を参照されたい。
【0172】
この発現ベクターを従来技法によって宿主細胞に導入し、次にトランスフェクトした細胞を従来技法によって培養し、本発明の抗体を生産する。
【0173】
本発明の組換え抗体を発現させるために使用する宿主細胞は細菌細胞のいずれか、大腸菌(Escherichia coli)など、または好ましくは特に組換え抗体分子全体の発現のためには真核細胞であってよい。特に、チャイニーズハムスター卵巣細胞(CHO)などの哺乳動物細胞とヒトサイトメガロウイルスからの主要中間初期(intermediate early)遺伝子プロモーターエレメントなどのベクターとの組合せは抗体のための効果的な発現系である(Foeckingら、198, Gene 45:101;Cockettら、1990, Bio/Technology 8:2)。
【0174】
抗ペリリピン抗体分子を発現させるため、多様な宿主−発現ベクター系を利用することができる。こうした宿主−発現系とは、目的のコード配列を生産した後精製することができるビヒクルの意味ばかりでなく、適切なヌクレオチドコード配列で形質転換もしくはトランスフェクトした時に本発明の抗体分子をin situ発現することができる細胞をも意味する。これらには、限定するわけではないが、以下のものが含まれる:抗体をコードする配列を含有する組換えバクテリオファージDNA、プラスミドDNAもしくはコスミドDNA発現ベクターで形質転換した細菌(例えば大腸菌(E.coli)、枯草菌(B.subtilis))などの微生物;抗体をコードする配列を含有する組換え酵母発現ベクターで形質転換した酵母(例えばサッカロミセス(Saccharomyces)、ピキア(Pichia));抗体をコードする配列を含有する組換えウイルス発現ベクター(例えばバキュロウイルス)で感染させた昆虫細胞系;抗体をコードする配列を含有する組換えウイルス発現ベクター(例えばカリフラワーモザイクウイルス、CaMV;タバコモザイクウイルス、TMV)で感染させるか、または組換えプラスミド発現ベクター(例えばTiプラスミド)で形質転換した植物細胞系;または哺乳動物細胞のゲノムに由来するプロモーター(例えばメタロチオネインプロモーター)または哺乳動物ウイルスに由来するプロモーター(例えばアデノウイルス後期プロモーター、ワクシニアウイルス7.5Kプロモーター)を含有する組換え発現構築物を保有している哺乳動物細胞系(例えばCOS、CHO、BHK、293、3T3細胞)。
【0175】
細菌系において、発現させる抗体分子の意図する用途に応じて、多数の発現ベクターを有利に選択することができる。例えば、抗体分子を含む医薬組成物の作製用に、こうしたタンパク質を大量に生産したい場合は、容易に精製される融合タンパク質産物の高レベルでの発現を指令するベクターが望ましくありうる。こうしたベクターには、限定するわけではないが、以下のものが含まれる:大腸菌発現ベクター pUR278(Rutherら、1983, EMBO J.2:1791)、この場合、抗体をコードする配列をベクター中にlacZコード領域とともにインフレームで個々に連結することによって、融合タンパク質を産生させる;pINベクター(Inouye & Inouye, 1985, Nucleic Acids Res.13:3101−3109;およびVan Heeke & Schuster, 1989, J.Biol.Chem.24:5503−5509);など。pGEXベクターも、グルタチオンS−トランスフェラーゼ(GST)との融合タンパク質として外来ポリペプチドを発現させるために使用することができる。一般的に、こうした融合タンパク質は可溶性で、溶解させた細胞から、グルタチオン−アガロースビーズマトリックスに吸着および結合させた後、遊離グルタチオンの存在下で溶離させることによって、容易に精製することができる。pGEXベクターは、トロンビンもしくは第Xa因子プロテアーゼ切断部位を含ませるように設計して、クローン化した標的遺伝子産物がGST部分から放出されるようにすることができる。
【0176】
昆虫系においては、外来遺伝子を発現させるベクターとして、オートグラファ・カリフォルニカ(Autographa californica)核多角体病ウイルス(AcNPV)を使用する。このウイルスはスポドプテラ・フルジペルダ(Spodoptera frugiperda)細胞中で増殖する。抗体をコードする配列をこのウイルスの非必須領域(例えばポリヘドリン遺伝子)内に個々にクローン化し、AcNPVプロモーター(例えばポリヘドリンプロモーター)の制御下に置くことができる。哺乳動物宿主細胞においては、多数のウイルスに基づく発現系(例えばアデノウイルス発現系)を利用することができる。
【0177】
上記考察のように、所望される特定の様式で、挿入された配列の発現をモジュレートするか、または遺伝子産物を修飾およびプロセシングする宿主細胞株を選択することができる。このようなタンパク質産物の修飾(例えばグリコシル化)およびプロセシング(例えば切断)はタンパク質の機能にとって重要でありうる。
【0178】
組換え抗体の長期間の高収量での産生のためには、安定した発現が好ましい。例えば、目的の抗体を安定して発現する細胞系は、その抗体のヌクレオチド配列および選択マーカー(例えばネオマイシンもしくはハイグロマイシン)のヌクレオチド配列を含む発現ベクターで細胞をトランスフェクトし、その選択マーカーの発現について選択することによって、生産することができる。このように遺伝子操作した細胞系は、その抗体分子と直接または間接的に相互作用する化合物のスクリーニングおよび評価において特に有用でありうる。
【0179】
抗体分子の発現レベルはベクターの増幅によって増大させることができる(総説については、BebbingtonおよびHentschel,「DNAクローニングにおける哺乳動物細胞でのクローン化遺伝子の発現のための、遺伝子増幅に基づくベクターの使用(The use of vectors based on gene amplification for the expression of cloned genes in mammalian cells in DNA cloning)」,第3巻(Academic Press, New York, 1987)参照 )。抗体を発現するベクター系中のマーカーが増幅可能な場合、宿主細胞の培養物中に存在するインヒビターのレベルが増加すればマーカー遺伝子のコピー数が増加することになろう。増幅された領域は抗体遺伝子と関連しているので、抗体の産生も増加することになろう(Crouseら、1983, Mol.Cell.Biol.3:257)。
【0180】
宿主細胞に本発明の2つの発現ベクター(第1ベクターが重鎖に由来するポリペプチドをコードし、第2ベクターが軽鎖に由来するポリペプチドをコードするもの)を同時トランスフェクトしてもよい。2つのベクターに同一の選択マーカーを含ませることによって、重鎖および軽鎖ポリペプチドの同等の発現が可能になる。あるいは、重鎖および軽鎖ポリペプチドの両方をコードする単一のベクターを使用してもよい。こうした状況においては、過剰の毒性遊離重鎖を回避するために、軽鎖を重鎖の前に位置させなければならない(Proudfoot, 1986, Nature 322:52;およびKohler, 1980, Proc.Natl.Acad.Sci.USA 77:2197)。重鎖および軽鎖のためのコード配列はcDNAまたはゲノムDNAからなっていてもよい。
【0181】
本発明の抗体分子を組換え発現させた後、抗体分子の精製について当技術分野で知られたいずれの方法によっても精製することができる。例えば、クロマトグラフィー(例えばイオン交換クロマトグラフィー、プロテインAもしくは特異的抗原などによるアフィニティクロマトグラフイー、およびサイズカラムクロマトグラフィー)、遠心分離、示差溶解度(differential solubility)、またはタンパク質精製のためのその他の任意の標準的技法などによる。
【0182】
あるいは、いずれの融合タンパク質も、発現している融合タンパク質に特異的な抗体を利用することによって、容易に精製することができる。例えば、Janknechtらによって記載された系によって、ヒト細胞系中で発現させた未変性融合タンパク質の即時精製が可能となる(Janknechtら、1991, Proc.Natl.Acad.Sci.USA 88:8972−897)。この系において、目的の遺伝子をワクシニア組換えプラスミド内に、この遺伝子のオープンリーディングフレームが6個のヒスチジン残基で構成されるアミノ末端タグに融合して翻訳されるように 、サブクローン化する。このタグは融合タンパク質のためのマトリックス結合ドメインとして作用する。組換えワクシニアウイルスを感染させた細胞からの抽出物をNi2+ニトリロ酢酸−アガロースカラムにローディングし、イミダゾール含有バッファーによってヒスチジンタグ付けタンパク質を選択的に溶出させる。
【0183】
5.4.1.3. コンジュゲート抗体
好ましい1実施形態において、抗ペリリピン抗体もしくはそのフラグメントを診断用または治療用部分とコンジュゲートする。抗体を診断用に、または所定の治療処方計画の効力の判定用に使用することができる。抗体と検出可能な物質をカップリングすることによって、検出を促進することができる。検出可能な物質の例には、各種酵素、補欠分子族、蛍光物質、発光物質、生物発光物質、放射性核種、陽電子放射金属(陽電子放射断層撮影法用)、および非放射性常磁性金属イオンが含まれる。本発明にしたがって診断薬として使用するための抗体とコンジュゲートすることができる金属イオンについての全般について、米国特許第4,741,900号を参照されたい。好適な酵素には、西洋ワサビペルオキシダーゼ、アルカリホスファターゼ、β−ガラクトシダーゼもしくはアセチルコリンエステラーゼが含まれ、好適な補欠分子族には、ストレプトアビジン、アビジンおよびビオチンが含まれ、好適な蛍光物質には、ウンベリフェロン、フルオレセイン、イソチオシアン酸フルオレセイン、ローダミン、ジクロロトリアジニルアミンフルオレセイン、ダンシルクロリドおよびフィコエリトリンが含まれ、好適な発光物質には、ルミノールが含まれ、好適な生物発光物質には、ルシフェラーゼ、ルシフェリンおよびエクオリンが含まれ、そして好適な放射性核種には、125I、131I、111Inおよび99Tcが含まれる。
【0184】
抗ペリリピン抗体もしくはそのフラグメントを治療薬または薬物部分とコンジュゲートして、所定の生物学的応答を改変することができる。治療薬または薬物部分としては、伝統的な化学治療薬に限定することを想定するものではない。例えば、薬物部分は所望の生物学的活性を保有するタンパク質またはポリペプチドでもよい。こうしたタンパク質には、例えば以下のものが含まれうる:アブリン、リシンA、シュードモナスエキソトキシン、もしくはジフテリアトキシンなどのトキシン;腫瘍壊死因子、インターフェロン−α、インターフェロン−β、神経成長因子、血小板由来成長因子、組織プラスミノーゲン活性化因子、血栓症薬、または抗血管形成薬、例えばアンギオスタチンもしくはエンドスタチン;あるいはリンホカイン、インターロイキン−1(IL−1)、インターロイキン−2(IL−2)、インターロイキン−6(IL−6)、顆粒球マクロファージコロニー刺激因子(GM−CSF)、顆粒球コロニー刺激因子(G−CSF)、神経成長因子(NGF)もしくはその他の成長因子などの生物学的応答改変剤。
【0185】
こうした治療用部分を抗体とコンジュゲートさせる技法は周知であり、例えば以下の文献を参照されたい:Arnonら、「癌治療における薬物のイムノターゲティングのためのモノクローナル抗体(Monoclonal Antibodies For Immunotargeting Of Drugs In Cancer Therapy)」,in Monoclonal Antibodies And Cancer Therapy, Reisfeldら(編), pp.243−56(Alan R. Liss, Inc.1985);Hellstromら、「薬物送達のための抗体(Antibodies For Drug Delivery)」, in Controlled Drug Delivery(第2版), Robinsonら(編), pp.623−53(Marcel Dekker, Inc.1987);Thorpe, 「癌治療における細胞毒性薬剤の抗体担体:総説(Antibody Carriers Of Cytotoxic Agents In Cancer Therapy : A Review)」, in Monoclonal Antibodies ’84: Biological And Clinical Applications, Pincheraら(編), pp.475−506(1985);「癌治療における放射性標識抗体の治療的使用の分析、結果および今後の展望(Analysis, Results, And Future Prospective Of The Therapeutic Use Of Radiolabeled Antibody In Cancer Therapy)」, in Monoclonal Antibodies For Cancer Detection And Therapy, Baldwinら(編), pp.303−16 (Academic Press 1985), およびThorpeら、「抗体−トキシンコンジュゲートの調製および細胞毒性特性(The Preparation And Cytotoxic Properties Of Antibody−Toxin Conjugates)」, Immunol.Rev., 62:119−58(1982)。
【0186】
あるいは、Segalによって米国特許第4,676,980号に記載されているように、抗体を第2の抗体にコンジュゲートさせて、抗体ヘテロコンジュゲートを形成させることができる。
【0187】
治療用部分とコンジュゲートするか、していない抗体を単独で、または細胞毒性因子および/もしくはサイトカインと併用して投与する、治療薬として使用することができる。
【0188】
5.5. 体重および/または脂質代謝の不適切な調節に関係する障害の治療方法
本発明は、1以上のペリリピンアイソフォームの発現および/または活性をモジュレートする1種以上の化合物を含む1以上の医薬組成物の投与による、肥満などの体重障害、不適切な脂質代謝に特徴がある障害(例えば脂肪異栄養症)、脂質蓄積に特徴がある障害(例えばアテローム性動脈硬化症)、および糖尿病に関係する1以上の徴候もしくは症状の予防、治療または改善を提供する。好ましい1実施形態において、肥満に関係する1以上の徴候もしくは症状の予防、治療または改善のため、医薬組成物を被験者(すなわち動物)に投与する。別の好ましい実施形態において、糖尿病(例えば1または2型真性糖尿病)に関係する1以上の徴候もしくは症状の予防、治療または改善のため、医薬組成物を被験者(すなわち動物)に投与する。これらの実施形態については、医薬組成物は1以上のペリリピンアイソフォームの活性および/または発現にアンタゴニストとして機能する(antagonize)1種以上の化合物、ならびに製薬上許容される担体を含む。
【0189】
別の好ましい実施形態において、悪液質、多食症および食欲不振などの体重減少に特徴がある障害に関係する1以上の徴候もしくは症状の予防、治療または改善のため、医薬組成物を被験者(すなわち動物、好ましくは哺乳動物、さらに好ましくはヒト)に投与する。この実施形態については、医薬組成物は1以上のペリリピンアイソフォームの活性および/または発現にアゴニストとして機能する(agonize)1種以上の化合物、ならびに製薬上許容される担体を含む。
【0190】
特定の実施形態において、被験者に以下の量の本発明の組成物を投与する:脂質代謝を高めるのに有効な量;または筋量を増加させるのに有効な量;または体重を増加させる量;または体脂肪を低下させる量;またはインスリン分泌を増加させるのに有効な量;またはインスリン耐性を低下させるのに有効な量;またはグルコース不耐性を低下させるのに有効な量;または肥満、不適切な脂質代謝に特徴がある障害、脂質蓄積に特徴がある障害または糖尿病に関係する1以上の徴候もしくは症状の予防、治療または改善に有効な量。他の特定の実施形態において、被験者に以下の量の本発明の組成物を投与する:悪液質および食欲不振などの体重減少に特徴がある障害に関係する1以上の徴候もしくは症状の治療、予防または改善に有効な量;または体脂肪を増加させるのに有効な量;または体重を増加させるのに有効な量;または脂質蓄積を高めるのに有効な量。
【0191】
本発明は、脂肪の局在化の影響が関与する、体重障害および/または不適切な脂質代謝に関係する1以上の徴候もしくは症状の治療、予防または改善のための方法を提供する。こうして、本発明の方法は、肥満などの体重障害の治療のためのその他の標的について観察される有害副作用の危険が少ない。
【0192】
特定の実施形態において、体重障害(例えば肥満)、不適切な脂質代謝に特徴がある障害、脂質蓄積に特徴がある障害および糖尿病に関係する1以上の徴候もしくは症状の予防、治療または改善に使用する、本発明の方法にしたがって同定される化合物は、知られていなかったか、またはこうした障害の予防、治療または改善において以前に使用されていなかった化合物である。別の実施形態において、体重障害(例えば肥満)、不適切な脂質代謝に特徴がある障害、脂質蓄積に特徴がある障害および糖尿病に関係する1以上の徴候もしくは症状の予防、治療または改善に使用する、本発明の方法にしたがって同定される化合物は、1種類のペリリピンアイソフォームの発現もしくは活性に優先的に影響し、その他の2種類のアイソフォームの発現もしくは活性には影響しない、化合物である。別の実施形態において、体重障害(例えば肥満)、不適切な脂質代謝に特徴がある障害、脂質蓄積に特徴がある障害および糖尿病に関係する1以上の徴候もしくは症状の予防、治療または改善に使用する、本発明の方法にしたがって同定される化合物は、ペリリピンAの発現もしくは活性に優先的に影響する化合物である。
【0193】
5.6. 家畜および家禽の増強方法
本発明は、動物の体重および/または行動力の増強のための、好ましくはコンパニオン動物(例えばイヌ、ネコおよびウマ)、家畜(例えばウシ、ウマおよびブタ)ならびに家禽(例えばニワトリおよびシチメンチョウ)に対する方法および組成物を提供する。また本発明は、動物における肥満などの体重障害の予防または治療のための、好ましくはコンパニオン動物(例えばイヌ、ネコおよびウマ)、家畜(例えばウシ、ウマおよびブタ)ならびに家禽(例えばニワトリおよびシチメンチョウ)に対する方法および組成物をも提供する。また本発明は動物における不適切な脂質代謝に特徴がある障害、脂質蓄積に特徴がある障害または糖尿病に関係する1以上の徴候もしくは症状の予防、治療または改善のための、好ましくはコンパニオン動物(例えばイヌ、ネコおよびウマ)、家畜(例えばウシ、ウマおよびブタ)ならびに家禽(例えばニワトリおよびシチメンチョウ)に対する方法および組成物を提供する。本発明はさらに、動物の健康の改善のための、好ましくはコンパニオン動物(例えばイヌ、ネコおよびウマ)、家畜(例えばウシ、ウマおよびブタ)ならびに家禽(例えばニワトリおよびシチメンチョウ)に対する方法および組成物に関する。
【0194】
1実施形態において、家畜または家禽にそれらの体重および/または行動力を増強するため、1以上のペリリピンアイソフォームの1種以上のアンタゴニストを含む医薬組成物を投与する。別の実施形態において、家畜または家禽に、その脂質代謝の増強および/または筋量の増加のため、1以上のペリリピンアイソフォームの1種以上のアンタゴニストを含む医薬組成物を投与する。別の実施形態において、家畜または家禽に、肥満、脂質代謝障害、脂質蓄積に特徴がある障害または糖尿病に関係する1以上の徴候もしくは症状の治療、予防または改善のため、1以上のペリリピンアイソフォームの1種以上のアンタゴニストを含む医薬組成物を投与する。さらに別の実施形態において、家畜または家禽に、悪液質もしくは食欲不振などの体重減少に特徴がある体重障害に関係する1以上の徴候もしくは症状の治療、予防または改善のため、1以上のペリリピンアイソフォームの1種以上のアゴニストを含む医薬組成物を投与する。
【0195】
5.7. 医薬製剤および投与経路
本発明は、有効量の本発明の化合物を被験者に投与することを含む、治療(および予防)方法を提供する。好ましい1態様において、化合物を実質的に(例えばその効果を制限するか、または望ましくない副作用をもたらす物質を実質的に含まないように)精製する。被験者は好ましくは、限定するわけではないが、ウシ、ブタ、ウマ、ニワトリ、ネコ、イヌその他などの動物を含む動物であり、好ましくは哺乳動物、最も好ましくはヒトである。特定の1実施形態において、家禽または非ヒト哺乳動物が被験者または動物となる。別の特定の実施形態において、被験者または動物はヒトである。
【0196】
化合物が核酸を含む場合に利用することができる製剤および投与方法を上記したが、その他の適切な製剤および投与経路を以下に記載する。
【0197】
多様な送達系が知られており、これらを本発明の化合物を投与するために使用することができる。例えば、リポソーム内のカプセル化、ミクロ粒子、マイクロカプセル、その化合物を発現することができる組換え細胞、受容体介在エンドサイトーシス(例えばWuおよびWu, 1987, J.Biol.Chem.262:4429−4432参照)、レトロウイルスもしくはその他のベクターの一部としての核酸の構築、その他である。導入の方法は経腸および非経口とすることができ、限定するわけではないが、皮内、筋内、腹腔内、静脈内、皮下、経鼻、硬膜外および経口の経路が含まれる。化合物を好都合な経路で投与してもよいが、例えば注入もしくはボーラス注射、上皮もしくは粘膜皮膚内層(例えば口粘膜、直腸および腸粘膜、その他)による吸収などがあり、その他の生物学的活性薬剤とともに投与してもよい。投与は全身的または局所的でもよい。
【0198】
特定の1実施形態において、本発明の医薬組成物を治療が必要な部位に局所的に投与するのが望ましい場合がある。これは例えば、限定するわけではないが、手術中の局所注入によるか、局所適用、例えば注射によるか、カテーテルによるか、またはインプラントによって、達成することができる。このインプラントは多孔質、非多孔質、またはゼラチン物質で、シアラスティック(sialastic)膜などの膜、または繊維が含まれる。
【0199】
別の実施形態において、化合物を小胞内、特にリポソームに入れて送達することができる(例えばLanger, 1990, Science 249:1527−1533;Treatら、Liposomes in the Therapy of Infectious Disease and Cancer, Lopez−BeresteinおよびFidler(編), Liss, New York, pp.353−365(1989);Lopez−Berestein, 同書、pp.317−327、参照;全般について、同書参照)。
【0200】
さらに別の実施形態において、化合物を持続または制御放出系で送達することができる。1実施形態において、ポンプを使用することができる(Langer、上記;Sefton, 1987, CRC Crit.Ref.Biomed.Eng.14:201;Buchwaldら、1980,Surgery 88:507;Saudekら、1989, N.Engl.J.Med.321:574参照)。別の実施形態において、ポリマー物質を使用することができる(Medical Applications of Controlled Release, LangerおよびWise(編), CRC Pres., Boca Raton, Florida(1974);Controlled Drug Bioavailability, Drug Product Design and Performance, SmolenおよびBall(編), Wiley, New York(1984);RangerおよびPeppas, J., 1983, Macromol.Sci.Rev.Macromol.Chem.23:61;Levyら、1985, Science 228:190;Duringら、1989, Ann.Neurol.25:351;およびHowardら、1989, J.Neurosurg.71:105参照)。さらに別の実施形態において、持続または制御放出系を治療標的の近傍、すなわち脂肪組織内に置き、これによって全身投与量のごく一部を要するだけとすることができる(例えばGoodson, Medical Applications of Controlled Release, 上記、第2巻, pp.115−138(1984)参照)。
【0201】
その他の制御放出系がLangerによる総説で考察されている(1990, Science 249:1527−1533)。
【0202】
本発明の化合物がタンパク質をコードする核酸である場合の特定の1実施形態において、その核酸を適切な核酸発現ベクターの一部として構築し、例えば以下のようにしてこれが細胞内のものになるように投与することによって、この核酸にコードされたタンパク質の発現を促進するようにin vivo投与することができる:レトロウイルスベクターの使用(米国特許第4,980,286号参照);直接の注射;ミクロ粒子のボンバードメント(例えば遺伝子銃;Biolistic, Dupont)または脂質もしくは細胞表面受容体もしくはトランスフェクト剤によるコーティングの使用;核に入ることが知られているホメオボックス様ペプチドに連結させて投与(例えばJoliotら、1991, Proc.Natl.Acad.Sci.USA 88:1864−1868参照)、その他。あるいは、核酸を細胞内に導入して、相同組換えによって、発現するように宿主細胞DNA内に組み込ませることができる。
【0203】
また本発明は医薬組成物をも提供する。こうした組成物は予防上または治療上有効な量の化合物および製薬上許容される担体を含む。特定の1実施形態において、用語「製薬上許容される」は、動物、およびさらに特定するとヒトにおける使用のために、連邦もしくは州政府の規制当局に承認されているか、合衆国薬局方もしくはその他の一般に認められている薬局方に掲載されていることを意味する。用語「担体」は治療薬とともに投与する希釈剤、アジュバント、賦形剤、またはベヒクルを意味する。こうした医薬用担体は水および油などの無菌液体であることができ、これらには、石油、動物、植物もしくは合成起源の油、例えば落花生油、大豆油、鉱物油、ゴマ油などが含まれる。水は、医薬組成物を静脈内投与する場合、好ましい担体である。生理食塩水ならびに水性デキストロースおよびグリセロール溶液も液体担体として、特に注射可能な溶液のために使用することができる。好適な医薬用賦形剤には、スターチ、グルコース、ラクトース、ショ糖、ゼラチン、麦芽、米、小麦粉、白亜、シリカゲル、ステアリン酸ナトリウム、モノステアリン酸グリセロール、タルク、塩化ナトリウム、脱脂粉乳、グリセロール、プロピレン、グリコール、水、エタノールなどが含まれる。また所望ならば、組成物に少量の湿潤剤もしくは乳化剤、またはpH緩衝剤を含ませてもよい。これらの組成物は溶液、懸濁液、エマルジョン、錠剤、ピル、カプセル、粉剤、持続放出製剤などの形態とすることができる。組成物を常用の結合剤およびトリグリセリドなどの担体とともに坐剤として製剤化することができる。経口製剤には医薬等級のマンニトール、ラクトース、スターチ、ステアリン酸マグネシウム、ナトリウムサッカリン、セルロース、炭酸マグネシウムその他などの標準的担体を含ませることができる。好適な医薬担体の例が、E.W.Martinの「Remington’s Pharmaceutical Sciences」に記載されている。こうした組成物に治療上有効な量の化合物を、好ましくは精製された形態で、好適な量の担体とともに含ませることで、被験者に適した投与用の形態を提供できるようになるだろう。製剤は投与様式に適合するものでなければならない。好ましい実施形態において、本発明の医薬組成物は無菌性である。
【0204】
好ましい1実施形態において、ヒトへの静脈内投与に適応させた医薬組成物として、慣用の手順にしたがって、組成物を製剤化する。典型的には、静脈内投与用の組成物は無菌等張水性バッファー中の溶液である。必要な場合は、また組成物には可溶化剤、および注射部位の痛みを緩和するためのリドカインなどの局所麻酔剤をも含ませてもよい。一般的に、成分は、例えば活性薬剤の量を指示したアンプルもしくは分包(sachette)などの密封容器に入れた、凍結乾燥粉末もしくは無水濃縮物として、別々に、または単位剤形中に混合して供給される。組成物を注入によって投与する場合、無菌医薬等級の水もしくは生理食塩水を含有する注入ビンに調剤することができる。組成物を注射によって投与する場合、注射用無菌水もしくは生理食塩水のアンプルを提供して、投与前に成分を混合するようにすることもできる。
【0205】
本発明の化合物を中性もしくは塩形態で製剤化することができる。製薬上許容される塩には、遊離アミノ基とともに形成する塩で、塩酸、リン酸、酢酸、シュウ酸、酒石酸その他から誘導されるものなど、および遊離カルボキシル基とともに形成する塩で、ナトリウム、カリウム、アンモニウム、カルシウム、水酸化鉄(III)、イソプロピルアミン、トリエチルアミン、2−エチルアミノエタノール、ヒスチジン、プロカインその他から誘導されるものなど、が含まれる。
【0206】
化合物の毒性および治療効力は、例えばLD50(集団の50%致死量)およびED50(集団の50%治療有効量)の判定について、細胞培養物または実験動物において、標準的医薬用手順によって、判定することができる。毒性および治療効果の間の用量比が治療指数であり、比率LD50/ED50で表現することができる。大きな治療指数を提示する化合物が好ましい。毒性副作用を提示する化合物を使用することができるが、非感染細胞の損傷の危険を最少にし、それによって副作用を減少させるために、罹患した組織部位にこうした化合物を標的化する送達系を設計するように、注意を払わなければならない。
【0207】
細胞培養物アッセイおよび動物研究から取得したデータを、ヒトでの使用のための投与量範囲およびある投与量の投与頻度を方式化するために使用することができる。こうした化合物の投与量は好ましくは毒性をほとんどまたは全く持たないED50を含む循環濃度範囲内のものとする。投与量はこの範囲内で、使用する剤形および利用する投与経路に応じて変更することができる。本発明の方法において使用するいずれの化合物についても、治療上有効な用量は最初に細胞培養物アッセイから概算することができる。細胞培養物において判定したIC50(すなわち症状の最大抑制の半分を達成する候補化合物の濃度)を含む循環血漿濃度範囲を動物モデルにおいて達成するための用量を製剤化することができる。こうした情報を使用して、ヒトにおいて有用な用量をさらに正確に決定することができる。血漿中のレベルを、例えば高速液体クロマトグラフィーによって測定することができる。
【0208】
静脈内投与に好適な投与量範囲は一般的に体重1kgあたり活性化合物が約20〜500マイクログラムである。坐剤は一般的に活性成分を0.5重量%〜10重量%の範囲で含有する。経口製剤は好ましくは活性成分を10%〜95%含有する。
【0209】
抗体については、好ましい投与量は0.1 mg/kg〜125 mg/kg(さらに好ましくは、0.1 mg/kg〜75 mg/kg、0.1 mg/kg〜50 mg/kg、0.1 mg/kg〜25 mg/kg、0.1 mg/kg〜20 mg/kg、0.1 mg/kg〜15 mg/kg、0.1 mg/kg〜10 mg/kg、0.1 mg/kg〜5 mg/kg、0.1 mg/kg〜2.5 mg/kg、または0.1 mg/kg〜1 mg/kg)である。一般的に、部分的ヒト抗体および完全ヒト抗体はその他の抗体よりも人体内での半減期が長い。したがって、より低い投与量およびより低い頻度の投与が可能となることが多い。リピド化(lipidation)などの改変を使用して、抗体を安定化させ、また取り込みおよび組織貫通を増強することができる。抗体のリピド化の方法はCruikshankら、1997, J.Acquired Immune Deficiency Syndromes and Human Retrovirology 14:193に記載されている。
【0210】
治療上有効な量のタンパク質もしくはポリペプチド(すなわち、有効な用量もしくは有効な投与量)は、約0.001〜30 mg/kg体重、好ましくは約0.01〜25 mg/kg体重、さらに好ましくは約0.1〜20 mg/kg体重の範囲であり、またさらに好ましくは約1〜10 mg/kg体重、2〜9 mg/kg体重、3〜8 mg/kg体重、4〜7 mg/kg体重、または5 〜6 mg/kg体重の範囲である。
【0211】
当業者ならば、被験者を効果的に治療するために必要とされる投与量に特定の要因が影響し得ることを理解できるであろう。これらには、限定するわけではないが、疾病または障害の重篤度、既往の治療、被験者の全般的健康状態および/または年齢、ならびにその他の現存する疾病が含まれる。その上、治療上有効な量のタンパク質、ポリペプチドもしくは抗体による被験者の治療は、1回の治療を含むか、または好ましくは一連の治療を含むことができる。好ましい1例において、被験者を1週間に1回、約0.1〜20 mg/kg体重の範囲の抗体、タンパク質もしくはポリペプチドで、約1〜10週間、好ましくは2〜8週間、さらに好ましくは約3〜7週間、そしてよりさらに好ましくは約4、5もしくは6週間、治療する。治療のために使用する抗体、タンパク質もしくはポリペプチドの有効な投与量を、特定の治療経過にわたって増加もしくは減少し得ることも理解されるであろう。投与量の変更も、本明細書に記載する診断アッセイの結果から、当業者には明らかであることができる。
【0212】
小分子薬剤の適切な用量は通常の熟練度の実務医、獣医もしくは研究者の知識の範囲内にある多数の要因に依存すると理解される。小分子の用量は例えばその実体、サイズおよび処置する被験者もしくはサンプルの状態に応じて、さらには適用可能ならばその組成物を投与する経路、および実務医がその小分子について求める本発明の核酸もしくはポリペプチドに対する効果に応じて変更されることとなろう。代表的な用量としては、被験者もしくはサンプルの重量1kgあたりミリグラムもしくはマイクログラムの小分子が挙げられる(例えば約1μg/kg〜約500 mg/kg、約1μg/kg〜約250 mg/kg、約1μg/kg〜約100 mg/kg、約1μg/kg〜約50mg/kg、約1μg/kg〜約25 mg/kg、約1μg/kg〜約10 mg/kg、約1μg/kg〜約5 mg/kg、約1μg/kg〜約1μg/kg、約1μg/kg〜約500μg/kg、約1μg/kg〜約250μg/kg、約1μg/kg〜約100μg/kg、約1μg/kg〜約50μg/kg、約1μg/kg〜約25μg/kg、または約1μg/kg〜約10μg/kg)。小分子の適切な用量はモジュレートする発現もしくは活性についての小分子の効力に依存することが理解されるであろう。こうした適切な用量は当技術分野で知られているか、または本明細書に記載されたアッセイを使用して、決定することができる。1以上のペリリピンアイソフォームの発現もしくは活性をモジュレートするために、1種以上の小分子を動物(例えばヒト)に投与する場合、実務医、獣医もしくは研究者は例えば最初に比較的低い用量を処方し、その後適切な応答が得られるまで用量を増加して行くことができる。さらに、特定のいずれかの動物被験者に対して特定された用量レベルは、使用する特定の化合物の活性、被験者の年齢、体重、一般的健康状態、性別および食事、投与時間、投与経路、排出速度、任意の薬剤との併用、ならびにモジュレートする1以上のペリリピンアイソフォームの発現もしくは活性の程度に依存するだろうことが理解される。
【0213】
本発明はまた、本発明の医薬組成物の1種以上の成分を充填した1個以上の容器を含む、医薬パックもしくはキットをも提供する。場合によって、これらの容器に、医薬もしくは生物学的産物の製造、使用もしくは販売を規制する政府機関によって規定された形式の注意書を添付することができる。この注意書は、(a) 当局によるヒトに対する投与用の製造、使用もしくは販売の承認、(b) 使用指示書、または両方を表示する。
【0214】
5.8. 治療的有用性の評価方法
また本発明は、体重障害(例えば肥満、悪液質および食欲不振)、脂質代謝障害、脂質蓄積に特徴がある障害および糖尿病の治療もしくは予防のための化合物の同定または効力の実証を目的として、薬物発見において使用するアッセイをも提供する。候補化合物について、体重障害がある被験者中のペリリピン発現レベルを、こうした障害がない被験者中に見られるレベルまでモジュレートするそれらの能力をアッセイすることができる。体重減少に特徴がある体重障害を持つ被験者中の1以上のペリリピンアイソフォームの発現レベルを、体重障害がない被験者中に見られるレベルまで回復する能力がある化合物を、さらなる薬物発見のためのリード化合物(lead compound)として使用するか、または治療に使用することができる。さらに、体重増加に特徴がある体重障害(例えば肥満)を持つ被験者中の1以上のペリリピンアイソフォームの発現レベルをこの体重障害がない被験者中に見られるレベルまで低下させる能力がある化合物を、さらなる薬物発見のためのリード化合物として使用するか、または治療に使用することができる。ペリリピンアイソフォームの発現はイムノアッセイ、ゲル電気泳動後の可視化、ペリリピンのリン酸化の検出、ペリリピンの活性の検出、または本明細書で教示するかまたは当業者に知られたその他の任意の方法によって、アッセイすることができる。こうしたアッセイを使用して、ペリリピンアイソフォームの存在度が臨床上の障害の代替マーカーとして役立ち得る場合には、臨床的モニタリングもしくは薬物の開発における候補薬物をスクリーニングすることができる。
【0215】
各種の特定の実施形態において、ある障害に関与する細胞型の代表的な細胞によって、in vitroアッセイを実施し、こうした細胞型に対してある化合物が所望の効果を持つかどうかを判定することができる。例えば、肥満などの体重障害を持つ動物由来のステロイド合成細胞および脂肪細胞を使用して、こうした細胞に対してある化合物が所望の効果を持つかどうかを判定することができる。
【0216】
治療で使用するための化合物をヒトにおいて試験する前に、限定するわけではないがラット、マウス、ニワトリ、ウシ、サル、ウサギその他を含む好適な動物モデル系で試験することができる。in vivo試験については、ヒトに投与する前に、当技術分野で知られたいずれの動物モデル系も使用することができる。体重障害の動物モデルの例には、限定するわけではないが以下のような肥満モデルが含まれる:レプチン耐性動物(例えばdb/dbマウス)、メラノコルチン−4−受容体ノックアウトマウス(MR−4−/−)、レプチン欠損マウス(ob/ob)、tubbyマウス(tubbyタンパク質欠損)、fa/fa(Zucker Diabetic FattyもしくはZDF)ラット、メラノコルチン−3−受容体ノックアウトマウス、POMC欠損マウス、およびfat/fatマウス(例えば、Barshら、2000, Nature 404:644−651;Fisherら、1999, Int.J.Obes.Rel.Metab.Disord.23 Suppl:54−58;Giridharan, 1998, Indian J.Med.Res.108:225−242;Zhangら、1994, Nature 372:425−432;Noben−Trauthら、1996, Nature 380:534−538;Iidaら、1996, BBRC 224:597−604;Phillipsら、1996, Nature Genetics 13:18−19;Chenら、2000, Nature Genetics 26:97−102;Butlerら、2000, Endocrinology 141:3518−3521;Yawenら、1999, Nature Medicine 5:1066−1070;およびNaggertら、1995, Nature Genetics 10:135−142参照)。また本開示に基づいて、ペリリピンをコードする遺伝子の「ノックアウト」突然変異を持つトランスジェニックマウスを生産することも、当業者には明らかである。1遺伝子の「ノックアウト」突然変異とは、突然変異された遺伝子が発現されないか、異常型もしくは低レベルで発現されて、その遺伝子産物に関係する活性がほとんどもしくは全く無くなる結果となる突然変異である。好ましくは、トランスジェニック動物は哺乳動物、さらに好ましくはトランスジェニック動物はマウスである。
【0217】
1実施形態において、ペリリピンアイソフォームのレベルもしくは発現をモジュレートする候補化合物を肥満、悪液質もしくは食欲不振などの体重障害、脂質代謝障害、脂質蓄積に特徴がある障害または糖尿病を持つヒト被験者において同定するか、あるいは実証する。この実施形態にしたがって、候補化合物もしくは対照化合物をヒト被験者に投与し、生物学的サンプル(例えば血清もしくは血漿)中でのペリリピンまたはこれをコードするmRNAの発現を分析することによって、ペリリピン発現に対する試験化合物の効果を判定する。対照化合物で処置した被験者もしくは被験者群中の1以上のペリリピンアイソフォームまたはこれをコードするmRNAのレベルを、候補化合物で処置した被験者もしくは被験者群のものと比較することによって、1以上のペリリピンアイソフォームの発現を変更する候補化合物を同定することができる。あるいは、候補化合物の投与前および後の被験者もしくは被験者群中の1以上のペリリピンアイソフォームまたはこれをコードするmRNAのレベルを比較することによって、1以上のペリリピンアイソフォームの発現の変更を同定することができる。当業者に知られた技法を使用して、生物学的サンプルを取得し、mRNAもしくはタンパク質の発現を分析することができる。
【0218】
別の実施形態において、ペリリピンの活性をモジュレートする候補化合物を、体重障害、脂質代謝障害、脂質蓄積に特徴がある障害または糖尿病を持つヒト被験者において同定するか、あるいは実証する。この実施形態にしたがって、候補化合物もしくは対照化合物をヒト被験者に投与し、ペリリピンの活性に対する候補化合物の効果を判定する。対照化合物で処置した被験者からの生物学的サンプルを候補化合物で処置した被験者からのサンプルと比較することによって、1以上のペリリピンアイソフォームの活性を変更する候補化合物を同定することができる。あるいは、候補化合物の投与前および後の被験者もしくは被験者群中の1以上のペリリピンアイソフォームの活性を比較することによって、1以上のペリリピンアイソフォームの活性の変更を同定することができる。ペリリピンの活性は以下のようにして評価することができる:ペリリピンのリン酸化の検出;生物学的サンプル(例えば血清もしくは血漿)中でのペリリピンの細胞シグナル伝達経路の誘導(例えば細胞内Ca2+、ジアシルグリセロール、IP3その他)の検出;活性がペリリピンによって調節される酵素の活性(例えばホルモン感受性リパーゼ活性)の検出;リポーター遺伝子、または細胞応答、例えば脂質代謝の誘導の検出(例えばトリアシルグリセロール、非エステル化脂肪酸またはβ−ヒドロキシ酪酸のレベルの変化の検出による)。ペリリピンのリン酸化の変化、ペリリピンの第2メッセンジャーの誘導の変化または細胞応答の変化を検出するために、当業者に知られた技法を使用することができる。例えば、細胞の第2メッセンジャーの誘導の変化を検出するためにはRT−PCRを使用することができ、ペリリピンのリン酸化の変化を検出するためには、免疫沈降後のウエスタンブロット分析を使用することができる。
【0219】
好ましい1実施形態において、1以上のペリリピンアイソフォームの発現のレベルを対照被験者(例えば体重障害がないヒト)中で検出されるレベルの方へ変化させる候補化合物を、その後の試験もしくは治療的使用のために選択する。別の好ましい実施形態において、1以上のペリリピンアイソフォームの活性を対照被験者(例えば体重障害がないヒト)中で見られる活性の方へ変化させる候補化合物を、その後の試験もしくは治療的使用のために選択する。
【0220】
別の実施形態において、体重障害を持つヒト被験者において、体重障害に関係する1以上の徴候もしくは症状の重篤度を低下させる候補化合物を同定する。この実施形態にしたがって、候補化合物もしくは対照化合物を体重障害があるヒト被験者に投与し、体重障害の1以上の徴候もしくは症状に対する候補化合物の効果を判定する。対照化合物で処置した被験者を試験化合物で処置した被験者と比較することによって、1以上の徴候もしくは症状を低下させる候補化合物を同定することができる。候補化合物が体重障害に関係する1以上の徴候もしくは症状を低下させるかどうかを判定するためには、体重障害に詳しい実務医に知られた技法を使用することができる。例えば、肥満の被験者の治療のためには、脂質代謝を高める候補化合物が有益となろう。
【0221】
別の実施形態において、糖尿病を持つヒト被験者において、血糖値を低下させるか、インスリン感受性を増大させるか、インスリン分泌を増大させるか、他の抗糖尿病薬の必要用量を低下させるか、または糖尿病に関係する1以上の徴候もしくは症状の重篤度を低下させる候補化合物を同定する。この実施形態にしたがって、候補化合物もしくは対照化合物を糖尿病があるヒト被験者に投与し、血糖値、インスリン感受性、インスリン分泌、他の抗糖尿病薬の必要用量、または糖尿病の1以上の徴候もしくは症状に対する候補化合物の効果を判定する。対照化合物で処置した被験者を試験化合物で処置した被験者と比較することによって、血糖値を低下させるか、インスリン感受性を増大させるか、他の抗糖尿病薬の必要用量を低下させるか、または糖尿病に関係する1以上の徴候もしくは症状を低下させる候補化合物を同定することができる。候補化合物が糖尿病に関係する1以上の徴候もしくは症状を低下させるかどうかを判定するためには、糖尿病に詳しい実務医に知られた技法を使用することができる。
【0222】
好ましい1実施形態において、体重障害があるヒトにおいて、体重障害に関係する1以上の徴候もしくは症状の重篤度を低下させる候補化合物を、その後の試験もしくは治療的使用のために選択する。別の好ましい実施形態において、糖尿病があるヒトにおいて、糖尿病に関係する1以上の徴候もしくは症状の重篤度を低下させる候補化合物を、その後の試験もしくは治療的使用のために選択する。
【0223】
5.9. 診断およびモニタリング技法
本発明にしたがって、脂質代謝障害、脂質蓄積に特徴がある障害または異常ペリリピン発現に特徴がある体重障害を持つと疑われるか、持つことがわかっている被験者から取得した脂肪組織、血清もしくは血漿の試験サンプルを、診断またはモニタリングに使用することができる。1実施形態において、(脂質代謝障害または体重障害がない被験者からの)対照サンプルまたは事前に決定した基準範囲と比較した、試験サンプル中の1以上のペリリピンアイソフォーム(もしくはそれらの任意の組合せ)の存在度の減少は、脂質代謝障害または肥満などの体重増加に特徴がある体重障害の存在を示す。別の本発明の実施形態において、対照サンプルまたは事前に決定した基準範囲に比較した、試験サンプル中の1以上のペリリピンアイソフォーム(もしくはそれらの任意の組合せ)の存在度の増加は、悪液質もしくは食欲不振などの体重減少に特徴がある体重障害の存在を示す。さらに別の実施形態において、対照サンプルまたは事前に決定した基準範囲と比較した、試験サンプル中の1以上のペリリピンアイソフォーム(もしくはそれらの任意の組合せ)の相対的存在度は、脂質代謝障害、脂質蓄積に特徴がある障害、糖尿病または体重障害(例えば肥満)の程度または重篤度を示す。前記の方法のいずれにおいても、本明細書に記載した1以上のペリリピンアイソフォームの検出を、場合によって、例えばレプチンおよびニューロペプチドYなどの脂質代謝障害または体重障害の1種以上のさらなる生物マーカーの検出と組合せることができる。ペリリピンアイソフォームのレベルを測定するためには、当技術分野の好適ないずれの方法も使用してもよい。これらとしては限定するわけではないが、ペリリピンアイソフォームの検出および/または可視化のためのイムノアッセイが挙げられる(例えば、ウエスタンブロット、免疫沈降後の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、免疫組織化学、その他)。さらに、好適なハイブリダイゼーションアッセイのいずれかを使用して、ペリリピンアイソフォームをコードするmRNAの検出および/または可視化によって、ペリリピンアイソフォームの発現を検出することができる(例えば、ノーザンアッセイ、ドットブロット、in situハイブリダイゼーション、その他)。
【0224】
本発明の別の実施形態において、脂質代謝障害または異常ペリリピン発現に特徴がある体重障害を検出、診断またはモニタリングするための診断目的で、ペリリピンアイソフォームに特異的に結合する標識抗体、その誘導体および類似体を使用することができる。好ましくは、こうした障害を動物中、さらに好ましくは哺乳動物中、そして最も好ましくはヒト中で検出する。
【0225】
5.10. キット
本発明はまた、本発明のスクリーニングアッセイによって同定された1種以上の薬剤、および使用のための指示書を含むキットを提供する。1実施形態において、キットは1個以上の容器に入れた、1以上のペリリピンアイソフォームの1以上のアゴニストを含む。別の実施形態において、キットは1個以上の容器に入れた、1以上のペリリピンアイソフォームの1以上のアンタゴニストを含む。好ましくは、本発明のキットはさらに、1以上のペリリピンアイソフォームの発現および/または活性にアゴニストとして機能することも、またはアンタゴニストとして機能することもない対照を含む。
【0226】
特定の1実施形態において、本発明のキットは1以上のペリリピンアイソフォームの標識したアゴニストもしくはアンタゴニストを含む。好ましい実施形態において、本発明のキットは治療薬とコンジュゲートさせた、1以上のペリリピンアイソフォームのアゴニストもしくはアンタゴニストを含む。別の好ましい実施形態において、本発明のキットは診断薬とコンジュゲートさせた、1以上のペリリピンアイソフォームのアゴニストもしくはアンタゴニストを含む。
【0227】
特定の実施形態において、本発明のキットは、体重障害(例えば肥満)、脂質代謝障害、脂質蓄積に特徴がある障害もしくは糖尿病の治療、予防または診断用抗体の使用のための指示書を含む。
【0228】
本明細書に記載した本発明をさらに十分理解できるように、以下の実施例を示す。これらの実施例は説明のみの目的であって、本発明をどんな意味でも限定する意図はないものと理解されたい。
【0229】
6.実施例:ペリリピンの不在は db/db マウスの遺伝的低脂肪性をもたらし、肥満を逆行させる
この実施例では脂質ホメオスタシス、筋量およびエネルギー代謝においてin vivoでペリリピンが果たす重要な役割を示す。
【0230】
6.1. 材料および方法
plin −/− マウスの作製および維持
PCRによって取得したマウスペリリピンcDNAを使用して、マウス129ゲノムライブラリーからλファージクローンを単離した。このクローンはペリリピン遺伝子のエキソン1〜7を含んでいた。図1に示すような置換ベクターを生産した。エレクトロポレーション(Changら、1999, J.Biol.Chem.274:6051−6055)によって、この構築物をマウスES細胞中に導入した(R1、University of TorontoのDr.Andras Nagyより入手)。8個の独立した組換えES細胞クローンをC57BL/6Jに由来する未分化胚芽細胞中に注入した。XbaI制限酵素を使用して、テールブロット(tail blot)によって遺伝子型決定を実施した。すべての実験をC57BL/6Jと戻し交雑したF3およびF4マウスで実施した。マウスを4週間で離乳し、通常の固形飼料(4.5%の脂肪を含有する標準Purina Rodent Chow)または高脂肪(HF)飼料(Bio−Serv, Frenchtown, NJからのF3282、35%の脂肪、21%のタンパク質、および38%の炭水化物を含有)を給餌した。
【0231】
イムノブロッティング
等量のタンパク質ホモジネートを4〜15%のSDS−PAGEによって分離し、PVDF膜に転写し、ポリクローナル抗ホルモン感受性リパーゼ(HSL)(抗HSL抗体はDr.C.Holm, Lund University, Lund (Sweden)、の好意により寄贈された)および抗ペリリピン抗体(Research Diagnostics Inc., Flanders, NJ)でプロービングした。一次抗体を増強した化学発光(ECLキット、Amersham Pharmacia Biotech)によって可視化した。イムノブロットバンドの相対強度をAlphaImager TM 2000 Documentation & Analysis System(Alpha Innotech Corp.)によって定量した。
【0232】
身体組成
5匹のplin+/+およびplin−/−雄マウスを頚椎脱臼法(cervical dislocation)によって屠殺した。精巣上体脂肪パッド(pad)および腓腹筋を切除して秤量した。次に死骸全体をブレンダーでホモジナイズした。事前秤量した磨砕死骸の一部から、脂肪をエチルエーテルおよびエチルアルコールで抽出し、抽出手順後に残った物質の量から脂肪の割合が計算できるようにした。死骸のトリアシルグリセロール(Sigma)およびタンパク質(Bio−Rad Protein Assay)を測定した。
【0233】
グルコース耐性およびインスリン感受性試験
グルコース耐性については、マウスを4時間絶食させ、その後体重1 kgあたりグルコース 3 gの用量で腹腔内(i.p.)注射した。血糖値ストリップ(strip)(FasTake, LifeScan Inc., Milpitas, CA)を使用して、注射前および後のグルコースレベルをモニタリングした。インスリン感受性については、マウスを4時間絶食させ、最終濃度が0.75 U/kg体重になるように通常のインスリン 100単位/mlを腹腔内注射した。注射前および注射の15、30、60および120分後に、血液を採取した。血糖値ストリップを使用して、グルコースを測定した。
【0234】
血液化学
動物をイソフルラン(Vedco, St.Joseph, MO)で麻酔した後、眼窩神経叢(orbital plexus)から血液を採取した。血清をアリコートで凍結し、−20℃で保存した。血清非エステル化脂肪酸(NEFA C, Wako, Richmond, VA)、グリセロール、グルコース、コレステロール、βヒドロキシ酪酸および総トリアシルグリセロール(Sigma)の測定のための酵素アッセイキットを使用した。血清インスリンはラジオイムノアッセイ(Linco Research, St.Charles, MO)を使用して測定した。グルコースおよびインスリン耐性については、グルコースを血糖値ストリップ(FasTake)によって測定した。コルチコステロン(Diagnostic Products Co., Los Angeles, CA)およびレプチン濃度(Linco Research, St.Charles, MO)は一晩の絶食後の正午に取得した血漿におけるラジオイムノアッセイによって測定した。
【0235】
ホルモン感受性リパーゼアッセイ
組織を、組織1グラムあたりバッファー(0.25 ショ糖、1 mM EDTA、1 mM DTE、20μg/ml ロイペプチン)3 ml中でホモジナイズし、110,000xg、4℃で45分間、遠心分離した。脂肪を枯渇した下層部(infranatant)を使用し、本質的にはHolmおよび共同研究者によって記載されている(Holmら、1997,Methods Enzymol. 286:45−67;およびOsterlundら、1996, Biochem.J.319:411−420)ようにして、基質としてジオレイン類似体 1(3)−モノ−[3H]オレオイル−2−O−モノ−オレイルグリセロール(MOME)を使用して、HSL活性を測定した。酵素活性1単位を37℃で1分間あたりに放出されるオレイン酸1μmolとして定義し、リパーゼ活性を組織1mgあたりの単位として表現した。
【0236】
単離した脂肪細胞中の脂肪分解
記載されている(Rodbell,M., 1984, J.Biol.Chem.239:375−380)ようにして、精巣上体脂肪パッドからアデノシンの存在下でのコラゲナーゼ消化によって、脂肪細胞を単離した。細胞をアデノシンの不在かつ1U/mlアデノシンデアミナーゼの存在下でKerbs−Ringer Hepes中に再懸濁させた。0.350x106細胞/mlの細胞を2μM CL 316,243の存在もしくは不在下で1時間インキュベートし、脂肪分解の指示物質として細胞外グリセロールの放出を測定した。
【0237】
in vivo 脂肪分解
マウスを4時間絶食させ、CL 316,243(0.1 mg/kg 体重)またはイソプロテレノール(10 mg/kg 体重)をi.p.注射した。注射前および注射の15分後に眼窩神経叢から血液を採取し、NEFAおよびグリセロールを測定した。
【0238】
組織学
組織を中性緩衝化したホルマリンで固定し、パラフィンに包埋した。切片をヘマトキシリンおよびエオシンで染色した。SigmaScan(Jandel, San Rafael, CA)で画像を捕捉し、分析を実施した。各脂肪細胞の輪郭を手動でたどり、細胞質の面積を測定した。plin−/−マウスの細胞の境界を脂質小滴が妨害するため、褐色脂肪細胞のサイズおよび分布を正確に測定することができなかった。総表面積を核の数で割ることによって、平均サイズを概算した。
【0239】
酸素消費量の測定
空気流速0.51 min−1および室温23℃でのコンピュータ制御したオープンサーキット間接熱量測定法(Oxymax, Colombus Instruments Co., Columbus, OH)を使用して、普通飼料または35%の脂肪飼料を給餌したマウスについて個別に酸素消費量を評価した。30分後、マウスを代謝チャンバーに入れた。VO2を5分間隔で20〜24時間評価した。マウスに夜間12時間の間は水および食物を自由に摂らせた。総酸素消費量は実験中に採取した全サンプルの平均で表示する。
【0240】
磁気共鳴イメージング
2セットの磁気共鳴イメージング(MRI)実験を実施した。第1セットは「脂肪」もしくは「脂質」画像および「水」画像を判定するためのものであった。これはホルマリンで固定したplin−/−およびplin+/+マウスについて実施した。保存した検体を25 mm NMRチューブの内側に確実に配置して、垂直ボア、9.4 Tesla MRIシステム(Varian, Palo Alto)で画像化した。各回後にクラッシャーグラジェント(crusher gradient)を伴う一連の3つの4.0 ms sincパルスを使用して、水ピーク(4.8 ppm)もしくは脂質ピーク(1.2 ppm)のいずれかの化学シフト選択的飽和を達成した。25−スライススピンエコーイメージングパルス系列を使用した。励起および再焦点あわせのため、4 ms sincパルスを使用して、連続した1−mmスライスを選択した。256位相エンコーダー(PE)ステップのそれぞれを、1PEステップあたり繰り返し時間4秒、エコー時間30ミリ秒、および平均32シグナルで、取得した。選択したスライスでの脂肪含有%の定量評価を心臓および肝臓のレベルで実施した。脂肪画像から測定した脂肪の断面積を水画像から決定したスライス中のマウス組織の総断面積で割った。断面積は、シグナル強度にしたがって組織を分割し、そのピクセルを計数する、画像解析ソフトウェアを使用して、定量した。
【0241】
実験の第2セットにおいて、マウスをアベルチンで麻酔し、図6Dの説明に記載したように生体plin+/+およびplin−/−マウスについて、水および脂質シグナルを示すMRIスペクトルを測定した。
【0242】
6.2. 結果
図1Aおよび1Bに示すストラテジーを使用する、ペリリピン遺伝子の標的を定めた破壊によって、ペリリピン(plin)ヌル突然変異マウスを生産した。ターゲティングベクターでエキソン2およびイントロン2の部分をIRES−β−galおよびneo遺伝子で置換した。複数の標的化ES細胞クローンを取得した。その8個のキメラのうち、5個は標的化対立遺伝子を子孫に伝達した。ホモ接合性およびヘテロ接合性マウスが予測した割合で回収した。ノーザンブロッティングではペリリピンmRNAが検出不可能であることがわかり(データは示していない)、一方ウエスタンブロッティングではペリリピンタンパク質が脂肪細胞(ペリリピンAおよびB)および精巣(ペリリピンAおよびC)中で不在であることが示された(図1C)。plin−/−マウスには明白な異常表現型はなく、多産で、その仔に正常に授乳した。随意に給餌したとき、これらのマウスはplin+/+同腹対照よりも有意に多く餌を消費した(plin−/−は0.429±0.054 kcal/日/g体重、およびplin+/+は0.332±0.037 kcal/日/g体重、p=0.011)。食物摂取が増加したにもかかわらず、体重についてplin−/−マウスはplin+/+マウスと差異がなく(図2Aおよび2B)、それらの肝臓、腎臓、脾臓および心臓の重量も類似していた(データは示していない)。plin−/−は野生型(plin+/+)マウスよりも体脂肪が少なかった。それぞれの脂肪蓄積量はplin+/+マウスよりもplin−/−マウスにおいて重量が37〜38%少なかった(図2C)。しかしながらノックアウトマウスはそれらのplin+/+マウスよりも低脂肪性で、plin−/−マウスの全死骸脂質含量は58%低下し(図2D)、トリアシルグリセロール含量は46%低下した(図2E)が、一方で、plin−/−マウスの総タンパク質含量は実際には21%増大した(図2F)。精巣上体脂肪パッド重量と全身トリアシルグリセロール含量との間には良好な相関性があった(r=0.920、p<0.001)が、体重と脂肪パッド重量(r=0.199、p=0.582)もしくはトリアシルグリセロール含量(r=0.052、p<0.887)間には相関性がなかった。plin−/−マウスは悪液質でないばかりか、実際には筋量の増加があったので、このマウスは体脂肪が減少しても正常体重を維持することが可能になった。plin−/−マウスの腓腹筋の重量はplin+/+対照よりも7.8%高かった (p<0.05、両グループについてn=9、図2G)。
【0243】
plin−/−マウスからの脂肪細胞はplin+/+同腹個体のものより実質的に小さかった(図3A)。plin+/+の組織学的切片の平均の白色脂肪細胞サイズ(面積)(図3B)は3757±1272μm2で、一方plin−/−マウスからのものは1400±48μm2で、 サイズが62%減少した。plin−/−マウス中でのはるかに小さい白色脂肪貯蔵物は個々の脂肪細胞のサイズの縮小の結果であって、脂肪細胞の数の減少によるものではなかった。なぜならば、細胞密度はplin+/+マウスよりもplin−/−の方がずっと高く(図3C)、また脂肪組織の総DNA含量はplin−/−およびplin+/+動物中で同様だったからである(plin+/+中140±85μgに対してplin−/−中152±56μg、両グループについてn=6)。肩甲間褐色脂肪はplin+/+マウスよりもplin−/−中で小さかった(図3D)。肩甲間褐色脂肪組織中の脂肪細胞の平均サイズはより小さくなる傾向があったが、差異は有意ではなかった(plin+/+中3.468±1.018μgに対してplin−/−中2.607±0.209μm2、p=0.071)。しかし、組織学的外観は非常に異なっていた。なぜならば、plin−/−褐色脂肪細胞中の脂質小滴はplin+/+褐色脂肪細胞中のものよりもはるかに小さかったからである(図3A)。plin−/−マウスの総体脂肪の減少は対応するその血漿レプチン濃度の低下を反映していた(雄マウスについて、plin+/+中3.64±1.40 ng/ml、n=7に対してplin−/−中2.26±1.23 ng/ml、n=10、p=0.056;および雌マウスについて、plin+/+中3.02±1.40 ng/ml、n=8に対してplin−/−中1.78±0.58 ng/ml、n=10、p=0.001)。plin−/−マウス中で、異常な肝臓組織はなく、また肝臓内の脂肪浸潤の証拠はなかった(データは示していない)。
【0244】
plin−/−マウス中の総体脂肪の大きな低下にもかかわらず、以下のパラメーターではplin−/−とplin+/+動物との間での有意な差異は検出されなかった:基礎血漿コレステロール(plin−/− 97±18.1 mg/dlに対してplin+/+ 89.7±11.4 mg/dl)およびトリアシルグリセロールレベル(plin−/− 29.1±6.4 mg/dlに対してplin+/+ 35.6±6.8 mg/dl)、高速タンパク質液体クロマトグラフィーで分析した血漿リポタンパク質プロファイル(データは示していない;Cliffordら、2000, J.Biol.Chem.273:24665−24669)、絶食時血漿グルコース(plin−/− 81.95±11.24 mg/dlに対してplin+/+ 81.95±20.03 mg/dl)およびインスリン(plin−/− 0.206±0.096 ng/mlに対してplin+/+ 0.179 ±0.081 ng/ml)、標準腹腔内(i.p.)インスリン用量 0.75 U/kgを使用するインスリン耐性試験に対する2時間にわたる血漿グルコース応答(データは示していない)、ならびにi.p.投与した3 g/kgグルコースを使用する標準グルコース耐性試験に対する2時間にわたる血漿グルコースおよびインスリン応答(データは示していない)。血漿コルチコステロンレベルもplin−/−(雄について 118.28±54.45 ng/ml、n=10、および雌について 228.92±56.28 ng/ml、n=9)とplin+/+(雄について 108.49±62.25 ng/ml 、n=10、および雌について 188.55±86.31 ng/ml、n=10)との間で差異がなかった。
【0245】
いくつかの血漿パラメーターに対する48時間の絶食の効果を図4Aに示す。絶食の開始時にはどのパラメーターについても差異がなかった。絶食に対する応答の主な差異は脂質分解代謝物、非エステル化脂肪酸(NEFA)、およびケトン体、β−ヒドロキシ酪酸のレベルにあった。野生型マウスは絶食後に血漿NEFAおよびβ−ヒドロキシ酪酸を増加させることができた。対照的に、plin−/−マウスは脂肪分解応答を立ち上げることができても、NEFAのレベルを増加させるには十分でなかった。絶食後、血漿β−ヒドロキシ酪酸の増加も実質的に微弱となった(図4A)。plin−/−マウスでは、基準条件下ですでに最大刺激を受けて、脂肪貯蔵物がずっと小さいので、NEFAの放出を増加させることができなかったことが最も考えられる(下記参照)。それによって、NEFAの供給が制限されるので、脂肪酸のβ酸化を介するアセチルCoAからのケトン体の産生が損なわれた。
【0246】
ペリリピンはホルモン感受性リパーゼ(HSL)活性をモジュレートすることが報告されているので、その不在はHSL活性化に影響し、それによって細胞での脂肪分解の割合およびエネルギーバランスを変化させるものと見られる(Londosら、1999, Semin.Cell Dev.Biol.19:51−58)。ウエスタンブロッティングによれば(図4B)、plin+/+とplin−/−マウスとの間で免疫反応性HSLに有意な差異は検出されなかった。皮下脂肪および精巣上体脂肪中でのplin−/−マウス由来の細胞溶解物中のHSL活性は、plin+/+対照の対応する脂肪貯蔵物のそれぞれ287%および652%だった(図4C)。plin−/−中で構成的に活性化されたHSLは、ペリリピンが正常では脂肪HSL活性を制御することによって機能することを示す。正常量のタンパク質の存在下で減少したHSL活性は、ペリリピンがおそらくHSLの総量の産生ではなく、脂肪小滴中のトリアシルグリセロールへのHSLの接近に影響することによって、HSL活性を調節することを示す(Londosら、1999, Semin.Cell Dev.Biol.19:51−58)。
【0247】
次に、単離した脂肪細胞の総脂肪分解活性を測定した。plin−/−マウスの単離した脂肪細胞からの基礎グリセロール放出はplin+/+マウスの脂肪細胞からのものの約375%だった(図4D)。げっ歯類動物の脂肪組織中で主として発現するβ−アドレナリン作動性受容体の特異的アゴニストである、CL 316,243(Muzzinら、1991, J.Biol.Chem.266:24053−24058)の添加(2μM)は、plin+/+脂肪細胞中でのグリセロール放出を約300%刺激し、未処理のplin−/−脂肪細胞中のものにほぼ等しい数値となった。対照的に、plin−/−マウスからの脂肪細胞中では、脂肪分解活性は基礎条件下ですでに最大であったので、CL 316,243はそれ以上の刺激をもたらさなかった。
【0248】
これらのin vitroでの観察結果は脂質代謝に対するペリリピンの不活性化のin vivoでの影響の試験を喚起した。基礎条件下、および一般的β−アドレナリン作動性アゴニストのイソプロテレノール(10 mg/kg IP)およびCL 316,243(0.1 mg/kg IP)の投与後の、脂肪分解産物であるグリセロールおよびNEFAを測定することによって、plin−/−およびplin+/+マウスの脂肪分解速度を研究した。いずれかの化合物のi.p.投与前および最大血漿グリセロールおよびNEFA応答に一致する時間であるその15分後に血液を採取した(図4E)。処置前は、plin−/−マウスの体脂肪含量の方がはるかにより低いのに、基礎血漿グリセロールおよびNEFAレベルはplin−/−およびplin+/+マウスともほぼ類似していた。イソプロテレノール処置後、plin+/+マウスでは、血漿グリセロールのレベルで約800%の増加、および血漿NEFAのレベルで約300%の増加があった。plin−/−マウスではこれに相当する増加ははるかに微弱であり、グリセロールおよびNEFAレベルはそれぞれ約300%および0%となった。CL 316,243処置について、同様の観察結果が明らかになった。これらの実験で基礎グリセロールおよびNEFAレベルはやはり極めて類似していた。plin+/+マウスにおいて、CL処置によって、グリセロールおよびNEFAレベルはそれぞれ約1100%および約420%刺激された。plin−/−マウスにおいて、CL 316,243による刺激はずっと低く、それぞれ約200%および約140%となった(図4E)。基礎および刺激レベルの差異は、plin+/+対照に比較して非常に低下したplin−/−マウスの脂肪組織量を考慮に入れることによって、容易に説明することができる。in vitro脂肪分解実験(図4D)はplin−/−脂肪細胞が基礎条件下で最大に近い脂肪分解を提示することを示している。したがって、著しく低下した脂肪量にもかかわらず、plin−/−マウスは比較的正常な基礎血漿グリセロールおよびNEFAレベルを維持することができた。さらに、in vivo実験で、in vitroで観察されたことが確認された。すなわち、plin−/−脂肪細胞はβ−アドレナリン作動性アゴニストへの曝露によって不十分にしか刺激されない。
【0249】
周囲温度21℃では、plin−/−およびplin+/+マウスは同様の体温だった(図5A)。plin−/−マウスはその顕著に低下した皮下脂肪のため、環境温度の変化からの断熱が弱い可能性がある。したがって、plin−/−マウスが冷気への曝露に対してその体温を維持する能力を試験した。マウスを絶食状態で周囲温度4℃に供したとき(図5B)、plin−/−マウスの体温はplin+/+同腹個体のものよりずっと早く低下し、乏しい熱保存性と一致する観察結果だった。しかし、実験を給餌状態で繰り返したとき(図5C)、plin−/−動物はplin+/+同腹個体と同様に(少なくとも9時間)冷気に耐えることができたので、これらが熱発生応答によって、乏しい熱保存性を克服することが示された。実際、給餌状態では、plin−/−マウスの体温はplin+/+のものよりもわずかに高い傾向にあり、乏しい断熱性による熱損失の増大にもかかわらず、正常な高温範囲に体温を維持するのに十分な熱が食物(および酸素)の代謝で生成されることが示された。
【0250】
plin−/−マウスの代謝速度が増加したかどうかを検証するため、直接の熱量測定によって、plin−/−およびplin+/+マウスの総酸素消費量を試験した。これらに通常の食物を与えたとき、plin−/−マウスは野生型動物よりもわずかに多く(約11%)O2を消費した(plin+/+11週齢マウスで42.8±3.0 ml/kg/分に対してplin−/−で47.6±3.6 ml/kg/分、n=5;p=0.052;1動物基準では、これらはplin+/+で1.161±0.074 ml/分に対してplin−/−で1.250±0.179;p=0.334、となった)。その差異は高脂肪食のときの方が、実質的により大きかった(20%)(plin+/+11週齢マウスで50.0±1.9 ml/kg/分、n=6に対してplin−/−で59.2±3.2 ml/kg/分、n=4;p<0.001;1動物基準では、これらはplin+/+で1.340±0.088 ml/分に対してplin−/−で1.486±0.077 ml/分;p=0.024、となった)。plin−/−とplin+/+マウスとの間のO2消費量の差異は、マウスが起きて食べているときの方が眠っているときよりも大きかった(図5D)。
【0251】
高脂肪(35%)食を3.5ヵ月摂った後、plin+/+マウスは肥満になったが、一方plin−/−マウスは食事誘発肥満に対して比較的耐性だった(図6Aおよび6B)。これらの条件下で、野生型マウスは巨大な精巣上体脂肪パッドを生じた。plin−/−マウスの精巣上体脂肪パッドのサイズも増加したが、通常の給餌食の野生型動物で観察されるものと差異がない相対重量となった(図6A)。さらに、高脂肪食給餌後、総身体(死骸)脂肪含量はplin+/+マウスに比較してplin−/−マウスにおいてほぼ50%低かった(plin−/−で21.7%、plin+/+で41.4%、図6B)。
【0252】
またペリリピン遺伝子の不活性化は、レプチン耐性に起因する肥満の遺伝モデルであるdb/dbマウス(Chenら、1996, Cell 84:491−495)を肥満の発生から保護した。2つの型の動物の交雑によって、plin−/−対立遺伝子が遺伝しているdb/dbマウスを取得した。注目すべきことに、これらのマウスは肥満表現型を喪失していた(図6Cおよび6D)。ペリリピンの不在の保護効果は一生の早期に明白だった。6週間目に、野生型マウスの重量は17.59±2.59 g(n=11)、db/db/plin+/+の重量は33.45±1.61 g(n=4)、そしてdb/db/plin−/−の重量は24.90+2.16 g(n=3)だった。db/db/plin−/−とdb/db/plin+/+との間の重量の著しい差異はマウスが成長しても続いた。12週目には、重量が30.2 gのdb/db/plin−/−マウスに比較して、野生型(n=11)およびdb/db/plin+/+(n=5)の重量がそれぞれ24.93±1.37 gおよび49.83±4.14 gだった。20週目には、重量は野生型(n=11)について28.78+2.14 g、db/db/plin+/+(n=5)について60.75+2.09 g、およびdb/db/plin−/−マウスについて33.5 gだった。図7Aおよび7Bに示すように、db/db/plin−/− マウスの体重はこのdb/db/plin−/−マウスの年齢が進むにつれて野生型マウスの体重に近付いていく。このように、db/dbマウス中のペリリピン対立遺伝子のノックアウトはdb/db遺伝子型に関係する肥満表現型を少なくとも部分的に逆行させる。さらに、db/db/plin−/−マウスはdb/db/plin+/+マウスに比較して、糖尿病の発症の遅延を提示した。
【0253】
磁気共鳴イメージング(MRI)を使用して、plin−/−マウスおよびplin+/+対照の断面の脂肪面積を定量した。脂肪画像はplin+/+動物では約15%だったのに対してplin−/−の心臓領域を通じたスライスの総断面積が約7.6%を示した。肝臓領域のスライスでは、脂肪面積はplin+/+の約9.24%に対して、plin−/−では約3.5%だった。このように、個々の断面の脂肪面積の減少は50〜65%だった(データは示していない)。しかし、全身MRIを使用した時、plin−/−の総脂質含量(図6D、上右パネル)はplin+/+マウス(図6D、上左パネル)に比較して、約36%減少した。db/db/plin+/+およびdb/db/plin−/−マウスの同様の分析から、db/dbの皮下および内蔵脂肪が顕著に減少し、総脂質シグナルがdb/db/plin+/+で約63%からdb/db/plin−/−で約27%に減少し、野生型のものに近い数値(約24%)となったことが明らかになった(図6D、下部パネル)。これらのMRI分析から、マウス中のペリリピンの不活性化はdb/dbマウスの肥満表現型を逆行させることが確認される。二重ノックアウトマウスの過剰体脂肪の喪失は酸素消費量によって評価したように、代謝速度の増加に関係があった。マウスが食べている時かまたは眠っている時のいずれで測定をするかで、VO2の差異が明白だった(図5E)。
【0254】
6.3. 考察
出願人はplin−/−マウスを作製したが、これは健康で、筋肉質で低脂肪性である。これらのマウスは食事誘発性肥満に抵抗性であり、db/dbマウス中でのplin−/−対立遺伝子の遺伝はその肥満表現型を逆行させる。plin−/−マウス中の肥満耐性表現型はその高代謝速度の結果である。これらのマウス中の増加したエネルギー消費に関する機構の1つは、これらがより低脂肪の身体を持つことであり、これは代謝上活性である。考えられる別の機構は、脂肪細胞中に産生される遊離脂肪酸をin situで再エステル化することができ、ATPを消費し、酸素消費量の増加を導く、脂質生成および脂肪分解の空転サイクルがあることである。
【0255】
plin−/−マウスは、最近記載された矮小表現型を持つ肥満耐性Hmgic欠失マウスとは非常に異なっている(Zhouら、1995, Nature 376:771−774;Anandら、2000, Nat.Genet.24:377−380;Hirning−Folzら、1998, Genes Chrom.Cancer 23:350−357;およびBensonら、1994, Genet.Res.64:27−33)。脂肪細胞はHmgic欠失によって影響される多くの間葉組織の1つである。野生型同腹個体よりも>50%軽いHmgic−/−マウス(Anandら、2000, Nat.Genet.24:377−380)とは違って、plin−/−マウスは脂肪含量が低下しても正常な体重と増加した筋量を持つ。
【0256】
plin−/−マウスはアシルCoA:ジアシルグリセロールトランスフェラーゼが不活性化されたマウス(Dgat;Smithら、2000, Nature Genet.25:87−90)およびプロテインキナーゼA RIIβサブユニットが不活性化されたもの(Cummingsら、1996, Nature 382:622−626)と何らかの表面上の類似性を示している。3つのすべての型のマウスは増加したエネルギー消費と構成的な低脂肪性を示す(Smithら 、2000, Nature Genet.25:87−90;およびCummingsら、1996, Nature 382:622−626)。正常な乳の産生の欠陥を含む、Dgat不活性化の表現型の顕示の機構は、不明確である(Smithら、2000, Nature Genet.25:87−90)。プロテインキナーゼA RIIβサブユニットの不活性化は、明らかにプロテインキナーゼA RIαサブユニットの代償的増加の結果として、脂肪分解を刺激する(Cummingsら、1996, Nature 382:622−626)。プロテインキナーゼA RIIβサブユニットは脂肪組織および脳内で発現され、他の場所でも低レベルで発現される。不活性化したプロテインキナーゼA RIIβサブユニットを持つマウスからのデータの可能な解釈の1つは、RIIβ不活性化の低脂肪表現型は脂肪RIIβの不活性化からよりも「プロテインキナーゼA活性のニューロン変化により直接的に由来する」ことである(Planasら、1999, J.Biol.Chem.274:36281−36287)。対照的に、ペリリピンはもっぱら脂肪組織で、そしてステロイド合成組織で非常に低レベルで発現される。脂肪細胞内でのその不活性化は脂肪分解活性の増加、基礎代謝速度の上昇、および構成的低脂肪性の直接の原因であると見られる。
【0257】
7.実施例:ペリリピンの不在は ob/ob マウスの肥満を逆行させる
この実施例では脂質およびエネルギー代謝においてin vivoでペリリピンが果たす重要な役割を示す。この実施例ではまた、ペリリピンの発現もしくは活性のダウンレギュレーションの結果である有益な効果をも示す。
【0258】
7.1. 材料および方法
ob/ob/plin −/− マウス
ob/obマウスおよびplin−/−マウスを交雑することによって、db/db/plin−/−マウスを作製した。
【0259】
ノーザンブロット分析
Biotecz, Houston, TexasのUltraspec RNA単離キットによって、各種の組織からRNAを単離した。使用したハイブリダイゼーションプローブは32P標識クローン化した対応するマウスcDNAであった。RNA(20μg)を1%のアガロースゲル上で電気泳動し、Hybond−Nナイロン膜フィルターに転写した。フィルターを対応する32P標識cDNAプローブ(図10〜12参照)と42℃で16時間ハイブリダイズさせ、その後2X SSC、0.05%のSDSおよび2X SSC、0.1%のSDSで順次、そして最後に0.1X SSC、0.1 %のSDSで65℃で30分、洗浄した(1X SSC=15 mMクエン酸ナトリウム、150 mM塩化ナトリウム、pH9.0)。フィルターを−80℃で24〜72時間、2つの増感スクリーンを持つX線フィルムに露光した。
【0260】
グルコース耐性試験
グルコース耐性については、マウスを10時間絶食させ、その後体重1 kgあたりグルコース 1.5 gの用量で腹腔内(i.p.)注射した。血糖値ストリップ(FasTake, LifeScan Inc., Milpitas, CA)を使用して、注射前および後のグルコースレベルをモニタリングした。Crystal Chem Inc.(Chicago, ILL)のELISAキットを使用して、注射前および後のインスリンレベルをモニタリングした。
【0261】
7.2.結果
ペリリピン遺伝子の不活性化は、肥満の遺伝モデルであるob/obマウスを肥満の発生から保護した。ペリリピンの不在の保護効果は一生の早期に明白だった。図8Aおよび8Bに示すように、ob/ob/plin−/−マウスの体重はob/ob/plin+/+マウスの体重に比較して低下した。ob/ob/plin−/−マウスの体重はこのob/ob/plin− /−マウスの年齢が進むにつれて野生型マウスの体重に近付いていく。このように、ob/obマウス中のペリリピン対立遺伝子のノックアウトはob/ob遺伝子型に関係する肥満表現型を少なくとも部分的に逆行させる。
【0262】
次に、ノーザンブロットアッセイを実施して、β−酸化に関与する酵素の発現に対するペリリピン不活性化の影響を判定した。図9にβ−酸化のステップを示す。図10および11に示すように、主要β−酸化酵素のためのmRNAレベルの増加が主として脂肪組織、心臓および筋肉中で検出された。これらの結果は、ペリリピンの不活性化から脂肪の分解が導かれる機構の1つが活性化されたβ−酸化によるものであることを示唆している。有効な仮説の1つは、plin−/−マウスでは、トリアシルグリセロールの合成が変更されないか、またはわずかな程度に二次的に変更されるだけであって、トリアシルグリセロールが合成されても即座に脂肪分解によって分解されて、ATPを浪費する空転サイクルを形成するというものである。
【0263】
UCP類は「ATPを浪費」して熱エネルギーを生成することによって、エネルギー消費効率を低下させることが知られているので、脱共役タンパク質(uncoupled protein:UCP)活性の刺激に対するペリリピン不活性化の影響を評価した。3つの相同性が高いUCP類、UCP−1、UCP−2およびUCP−3、ならびにその他の実質的に相同性が低い2,3のものがある。図12に示すように、ノーザンブロット分析を使用したとき、褐色脂肪組織中ではUCP−1 mRNA発現の濃度には差異がなかったが、褐色および白色脂肪組織ならびに心臓中で、UCP−2 mRNAの濃度の増加が検出された。これらの結果は、代謝速度および酸素消費量の増加に関してplin−/−マウスが持つ可能性のある機構の1つがUCP類の誘導であることを示唆している。
【0264】
ob/obマウスのグルコース不耐性(真性糖尿病)に対するペリリピン不活性化の影響を評価した。野生型およびペリリピン対立遺伝子を有するかまたは有しないob/obマウスの血漿由来のグルコースおよびインスリン濃度を10時間の絶食後に測定した。図13Aおよび13Bにマウス中で検出した絶食時血漿グルコースおよび絶食時血漿インスリン濃度をそれぞれグラフによって示す。図14Aに示すように、ob/obマウスへのグルコースのi.p.投与後の血糖値レベルは糖尿病性曲線を示した。対照的に、ob/ob/plin−/−マウスの血糖値レベルは野生型対照と識別し得ないわけではないが、有意な差異はなかった。図14Bに示すように、ob/obマウスへのグルコースのi.p.投与後の血中インスリンレベルは野生型対照に比較して上昇した。ペリリピン対立遺伝子の不活性化はグルコースi.p.投与30分後にob/obマウスにおいて血中インスリンレベルを低下させた(図14Aおよび14B)。これらの結果は、ob/obマウス中で、ペリリピンの不活性化がグルコース不耐性を逆行させ、インスリン分泌異常を逆行させることを示唆している。ペリリピンのダウンレギュレーションの有益な効果のための以下の2つの機構がある:(i) 体脂肪の量を減少させることによって、ob/obマウスのインスリン耐性を低下させる;および(ii) インスリンの分泌を改善する。
【0265】
本発明は、本発明の1つの態様を説明することを意図した代表的な実施形態によって、その範囲を限定すべきではない。実際、前記の説明および添付する図面から、本明細書で示し、かつ説明したものの他に、本発明の各種の改変が当業者に明らかになるであろう。こうした改変は添付する特許請求の範囲の範囲内にあることが意図される。
【0266】
本明細書に引用した刊行物の全ては、それらの全体が参照により組み入れられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】
plin−/−マウスの作製を示す。A. ターゲッティング戦略。B. XbaI消化後のテイルDNAのサザンブロッティング。C. 精巣上体および皮下の脂肪(左)ならびに精巣(右)からの細胞抽出物のウェスタンブロッティング。
【図2】
ペリリピンの不活性化がplin−/−マウスにおいて体重、脂肪蓄積、脂質含量、および筋量に及ぼす表現型効果を示す。
【図3】
ペリリピンの不活性化が脂肪組織に及ぼす効果を示す。
【図4】
A. plin+/+およびplin−/−マウスにおいて48時間の断食が体重および血漿パラメーターに及ぼす影響を示す。B. 精巣上体脂肪から抽出されたHSLのウェスタンブロッティングを示す。C. 分離した脂肪細胞のHSL活性を示す。D. 分離した脂肪細胞における脂肪分解率を示す。E. plin+/+およびplin−/−マウスにおける脂肪分解を示す。
【図5】
A. 21℃に保ったplin+/+およびplin−/−マウスの体温を示す。B. 食餌を与えないで4℃の周囲温度に曝したマウスの体温を示す。C. 食餌を与えた状態で4℃の周囲温度に曝したマウスの体温を示す。D. 35%の脂肪を含む食餌を与えたplin+/+およびplin−/−マウスにおける間接熱量測定からの代表的酸素消費(VO2)トレーシングを示す。E. 通常の食餌を与えた14週齢のdb/db/plin+/+およびdb/db/plin−/−マウスにおける代表的VO2トレーシングを示す。
【図6】
A. 通常の食餌または35%脂肪(HF)食餌を3.5か月間与えた後のplin+/+およびplin−/−マウス群の精巣上体脂肪パッド量を示す。B. 通常の食餌または35%脂肪(HF)食餌を3.5か月間与えた後のplin+/+およびplin−/−マウスの総死骸脂肪含量を示す。C. db/db/plin+/+、db/db/plin−/−、plin+/+およびplin−/−マウスの写真を示す。D. 体脂肪分布の磁気共鳴イメージング(MRI)を示す。
【図7】
A. 4〜17週にわたる雄db/db(三角)、plin+/+(四角)、およびdb/db/plin−/−(円)マウスの体重を示す。B. 4〜22週にわたる雌db/db(三角)、plin+/+(四角)、およびdb/db/plin−/−(円)マウスの体重を示す。
【図8】
A. 6〜27週にわたる雄db/db(四角)、plin+/+(菱形)、およびdb/db/plin−/−(三角)マウスの体重を示す。B. 6〜24週にわたる雌db/db(四角)、plin+/+(菱形)、およびdb/db/plin−/−(三角)マウスの体重を示す。
【図9】
β−酸化のステップを示す。
【図10】
脂肪アシル−CoAデヒドロゲナーゼの発現を示す。
【図11】
三官能性タンパク質の発現を示す。
【図12】
脱共役タンパク質(UCP)の発現を示す。
【図13】
A. 絶食時血漿グルコースレベルを示す。B. 絶食時血漿インスリンレベルを示す。
【図14】
グルコース不耐性試験を示す。[0001]
1. Foreword
The present invention relates to perilipin as a novel target for regulating lipid homeostasis, muscle mass and body weight. The present invention relates to screening assays for identifying compounds that modulate the activity or expression of perilipin, a novel target of the present invention. The present invention also relates to methods and compositions for treating weight disorders comprising administering to a subject a compound that modulates the activity or expression of perilipin. In one embodiment, the present invention relates to methods and compositions for antagonizing perilipin activity or expression for the purpose of treating and / or preventing obesity or diabetes, and increasing lipid metabolism and muscle mass. . In another aspect, the present invention relates to methods and compositions for agonizing the activity of perilipin for increasing lipid accumulation in a subject to gain weight.
[0002]
2. Background of the Invention
In higher organisms, the primary function of adipocytes is to store excess energy as triacylglycerol in intracellular lipid droplets and release that energy as fatty acids when needed (Yeaman et al., 1990, Biochim. Biophys. Acta 1052: 128-132). Despite the wealth of information on the metabolism of carbohydrate stores, especially glycogen, the details of the mechanism by which lipid stores are packaged and hydrolyzed are not well understood. The rate-limiting step in lipolysis, the process by which triacylglycerol is hydrolyzed to fatty acids and glycerol, is catalyzed by hormone-sensitive lipase (HSL). Hormonal stimulation of HSL activity involves the transfer of this enzyme to the surface of lipid storage droplets. Perilipin is an abundant adipocyte protein and exists as three isoforms (A, B and C), transcripts that are spliced differently from a single gene. It has been speculated that under ground state, perilipin coats lipid droplets and somehow prevents HSL from gaining access to lipid droplets (Londos et al., 1995, Biochem. Soc. Trans. 23: 611-615; Londos et al., 1999, Semin. Cell. Dev. Biol. 10: 51-58; Souza et al., 1998, J. Biol. Chem. 273: 24665-24669). Lipolysis activation of adipocytes is associated with protein kinase A-mediated phosphorylation of perilipin, which alters the lipid droplet surface to reveal lipid microdroplets and reduces HSL access to core lipids. Enable (Londos et al., 1999, Semin. Cell. Dev. Biol. 10: 51-58). However, the role of perilipin in lipid homeostasis and energy metabolism in vivo is rather uncertain.
[0003]
3. Summary of the Invention
The present invention relates to perilipin as a target for regulating lipid homeostasis and for regulating muscle mass and weight gain. The present invention identifies compounds that modulate the activity and / or expression of perilipin protein as a means of identifying compounds useful for treating body weight-related disorders and / or inappropriate regulation of lipid metabolism. To perform screening assays. The invention also encompasses pharmaceutical compositions containing a compound that modulates the activity and / or expression of perilipin protein for treating a weight-related disorder and / or inappropriate regulation of lipid metabolism.
[0004]
The present invention is based, in part, on the inventors discovering a key role for perilipin protein in lipid homeostasis, muscle mass and energy metabolism in vivo. In the following examples, when the mouse perilipin gene is disrupted (plin− / −Mouse), which shows that mice displaying constitutively activated hormone-sensitive lipase can be obtained. plin− / −Mice can consume more food, but maintain normal weight compared to control mice. plin− / −Mice exhibit increased basal lipolysis, increased metabolism and are resistant to diet-induced obesity. Furthermore, plin− / −Mice gain muscle mass without exercise. These results demonstrate that perilipin is a target for regulating lipolysis and energy balance, and for anti-obesity drug administration.
[0005]
The present invention provides screening assays for identifying compounds that modulate the activity, expression, and / or phosphorylation state of a perilipin protein. In particular, the present invention relates to perilipin binding using recombinantly expressed perilipin, cells that endogenously express one or more perilipin isoforms (eg, adipocytes), or cell lines transfected with perilipin. An in vitro assay for identifying sex compounds is provided. The perilipin-transfected cell line may further include a reporter gene whose expression level is regulated by perilipin.
[0006]
The present invention provides a method of screening for an agent that interacts with a perilipin isoform or a fragment thereof, comprising: (a) contacting a perilipin isoform or a fragment thereof with a candidate agent; Determining whether the candidate agent interacts with the perilipin isoform or fragment thereof. According to these methods, perilipin isoforms or fragments thereof can be expressed endogenously from cells such as steroidogenic cells or adipocytes, and genetically engineered cells to express perilipin isoforms or fragments thereof. You can also.
[0007]
The invention also provides a method of screening for an agent that modulates expression of a perilipin isoform, the method comprising: (a) contacting a first population of cells expressing a perilipin isoform with a candidate agent. (B) contacting a second population of cells expressing the perilipin isoform with a control agent; and (c) the level of the perilipin isoform or the perilipin isoform in first and second cell populations. Comparing the level of mRNA encoding If the expression level of the perilipin isoform or the level of mRNA encoding the perilipin isoform is higher in the first cell population than in the second cell population, an agonist of perilipin has been identified. A lower level of expression of the perilipin isoform or the level of mRNA encoding the perilipin isoform in the first cell population than in the second cell population has identified an antagonist of perilipin.
[0008]
The invention also provides a method of screening for an agent that modulates the activity of a perilipin isoform, the method comprising: (a) contacting a first population of cells expressing a perilipin isoform with a candidate agent. (B) contacting a second population of cells expressing the perilipin isoform with a control agent; and (c) phosphorylation levels or cellular levels of the perilipin isoform in the first and second cell populations. Comparing the induction levels of the two messengers. A higher phosphorylation level in the first cell population than the second cell population or a higher level of induction of the cellular second messenger has identified a perilipin agonist. A lower level of phosphorylation in the first population of cells or a lower level of induction of the second cellular messenger than the second population of cells has identified a perilipin antagonist.
[0009]
The invention further relates to the occurrence, development or progression of weight, body fat, muscle mass, lipid metabolism, lipid metabolism disorders (eg, lipodystrophy), the occurrence, development or progression of weight disorders (eg, obesity), lipid deposition. A method for identifying an agent to be tested for the ability to modulate the development, development or progression of a disorder characterized by atherosclerosis (eg, atherosclerosis), or diabetes development, development or progression, comprising the steps of (a) Contacting the perilipin isoform or fragment thereof and the candidate agent with the perilipin isoform or fragment / drug complex for a time sufficient to form a perilipin isoform or fragment / drug complex; Measuring the level, so that if the measured level differs from the level measured in the absence of the candidate agent, weight, Fat, muscle mass, lipid metabolism, development, progression or progression of lipid metabolism disorders (eg, lipodystrophy), development, development or progression of body weight disorders (eg, obesity), disorders characterized by lipid deposition (eg, atheroma) Agents to be tested for their ability to modulate the onset, development or progression of atherosclerosis) or the onset, development or progression of diabetes are identified.
[0010]
The invention further relates to the occurrence, development or progression of weight, body fat, muscle mass, lipid metabolism, lipid metabolism disorders (eg, lipodystrophy), the occurrence, development or progression of weight disorders (eg, obesity), lipid deposition. A method for identifying an agent to be tested for the ability to modulate the development, development or progression of a disorder characterized by atherosclerosis (eg, atherosclerosis), or diabetes development, development or progression, comprising the steps of (a) Contacting a population of cells expressing a perilipin isoform with a candidate agent for a time sufficient to form a perilipin isoform / drug complex; and (b) the level of the perilipin isoform / drug complex. Measuring, so that if the measured level is different from the level measured in the absence of the candidate agent, weight, body fat, muscle mass, The occurrence, development or progression of quality metabolism, lipid metabolism disorders (eg, lipodystrophy), the occurrence, development or progression of weight disorders (eg, obesity), and disorders characterized by lipid deposition (eg, atherosclerosis) Agents to be tested for their ability to modulate development, development or progression, or diabetes development, development or progression, have been identified.
[0011]
The invention further relates to the occurrence, development or progression of weight, body fat, muscle mass, lipid metabolism, lipid metabolism disorders (eg, lipodystrophy), the occurrence, development or progression of weight disorders (eg, obesity), lipid deposition. A method for identifying an agent to be tested for the ability to modulate the development, development or progression of a disorder characterized by atherosclerosis (eg, atherosclerosis), or diabetes development, development or progression, comprising the steps of (a) Contacting a population of cells expressing perilipin isoform with a candidate agent, and (b) phosphorylation level of perilipin isoform, induction level of cellular second messenger, or triacylglycerol, unesterified fatty acid or measuring the level of β-hydroxybutyric acid, such that the measured level is measured in the absence of the candidate agent Weight, body fat, muscle mass, lipid metabolism, the development, development or progression of lipid metabolism disorders (eg, lipodystrophy), the development, development or progression of weight disorders (eg, obesity), Compounds to be tested for their ability to modulate the development, development or progression of a disorder characterized by deposition (eg, atherosclerosis) or diabetes development, development or progression have been identified.
[0012]
The invention also provides a method of screening or identifying an agent that modulates expression of a perilipin isoform, comprising: (a) administering a candidate agent to a first animal or group of animals; Administering a control agent to a second animal or group of animals, and (c) comparing the expression level of the perilipin isoform or the mRNA encoding the perilipin isoform in the first and second animals. Comprising. If the expression level is higher in the first animal than in the second animal, a perilipin agonist has been identified. If the expression level is lower in the first animal than in the second animal, a perilipin antagonist has been identified.
[0013]
The invention also provides a method of screening or identifying an agent that modulates one or more activities of a perilipin isoform, the method comprising: (a) administering a candidate agent to a first animal or group of animals; (B) administering a control agent to a second animal or group of animals; and (c) inducing levels of cellular second messengers, phosphorylation of perilipin isoforms, or triacylglycerol in the first and second animals. Comparing the levels of non-esterified fatty acids or β-hydroxybutyric acid. Such activity can be assessed by techniques known in the art or as described herein. If the level of induction of cellular second messengers, the level of phosphorylation of perilipin isoforms, or the level of triacylglycerol, non-esterified fatty acids or β-hydroxybutyrate is higher in the first animal than in the second animal, A pin isoform agonist has now been identified. If the level of induced cellular second messengers, the level of phosphorylation of perilipin isoforms, or the level of triacylglycerol, non-esterified fatty acids or β-hydroxybutyrate is lower in the first animal than in the second animal, A pin isoform antagonist has now been identified.
[0014]
The invention also provides a method of identifying an agent that modulates the weight, body fat or muscle mass of an animal, the method comprising: (a) binding an animal or group of animals to one or more perilipin isoforms; Administering a candidate agent that modulates the expression of one or more of the above perilipin isoforms or modulates one or more activities of one or more of the perilipin isoforms, wherein (b) the candidate agent is an untreated control animal or animal Determining whether to modulate body weight, body fat or muscle mass in the animal or group of animals as compared to the group, so that the candidate agent modulates body weight, body fat or muscle mass. Thus, agents that modulate the weight, body fat, or muscle mass of an animal have been identified. Body weight, body fat or muscle mass can be assessed using techniques known to those skilled in the art or as described herein.
[0015]
The invention also provides a method of identifying an agent that modulates the development, development or progression of diabetes in an animal, the method comprising: (a) administering to an animal or group of animals predisposed to or predisposed to diabetes; Administering a candidate agent that binds to one or more perilipin isoforms, modulates the expression of one or more perilipin isoforms, or modulates one or more activities of one or more perilipin isoforms, (b) Determining whether the candidate agent modulates blood glucose, insulin sensitivity, or one or more signs or symptoms of diabetes in the untreated control animal or group of animals as compared to the untreated control animal or group of animals. And consequently, if the candidate agent modulates blood glucose, insulin sensitivity, or one or more signs or symptoms of diabetes, Occurrence of diabetes, so that the agent that modulates the development or progression have been identified.
[0016]
The invention also provides a method of identifying an agent that modulates lipid metabolism in an animal, the method comprising: (a) providing the animal or group of animals with one or more perilipin isoforms that binds to one or more perilipin isoforms; Administering a candidate agent that modulates expression of the form or modulates one or more activities of one or more of the perilipin isoforms, wherein (b) the candidate agent is compared to an untreated control animal or group of animals. Determining whether the animal or group of animals modulates lipid metabolism, such that if the candidate agent modulates lipid metabolism, an agent that modulates lipid metabolism in the animal has been identified. Become. Lipid metabolism can be assessed by techniques known in the art or as described herein.
[0017]
The present invention further provides pharmaceutical compositions that modulate the activity, expression and / or phosphorylation state of perilipin. In particular, the pharmaceutical composition may be an agonist or antagonist of perilipin. Antagonists inhibit perilipin gene transcription by competitively inhibiting another perilipin agonist or antagonist, thereby blocking the interaction of activated perilipin with its downstream signaling pathways, and thereby inhibiting perilipin gene transcription. It can act by inhibiting the processing or translation of mRNA or by inhibiting the post-translational processing of perilipin. Agonists can act by activating and / or enhancing the natural biological effects of the perilipin signaling pathway or its expression.
[0018]
In another aspect, the invention provides methods and compositions for preventing and / or treating diseases and disorders characterized by abnormal perilipin expression and / or activity in an animal. The present invention provides a method for preventing and / or treating weight disorders in animals, preferably companion animals, livestock and poultry, more preferably humans, comprising a pharmaceutical formulation that modulates perilipin expression and / or activity. Administering to the subject. In particular, a pharmaceutical composition that increases body weight and efficiency or that reduces body weight and reduces the signs or symptoms associated with obesity is administered to a human. In addition, pharmaceutical compositions that increase body weight and efficiency, or reduce body weight and reduce obesity, can be administered to livestock and poultry.
[0019]
The present invention also provides a method for preventing and / or treating diabetes in an animal, preferably a companion animal, livestock and poultry, more preferably a human, comprising a pharmaceutical formulation that modulates perilipin expression and / or activity. Administering to the subject. In particular, a pharmaceutical composition that slows or prevents the onset, development or progression of diabetes (eg, diabetes associated or unrelated to obesity) is administered to an animal, preferably a companion animal, livestock and poultry, more preferably a human. You.
[0020]
The present invention also relates to the prevention and / or prevention of disorders of lipid metabolism (ie disorders characterized by inappropriate lipid metabolism) and disorders characterized by lipid deposition in animals, preferably companion animals, livestock and poultry, more preferably humans. Alternatively, there is provided a method of treatment, comprising administering a pharmaceutical formulation that modulates the expression and / or activity of perilipin. In particular, a pharmaceutical composition which slows or prevents the occurrence, development or progression of said disorder is administered to an animal, preferably a companion animal, livestock and poultry, more preferably a human.
[0021]
In another aspect, the invention detects and diagnoses the occurrence or progression of diseases or disorders characterized by abnormal perilipin expression and / or activity, eg, lipid metabolism disorders, weight disorders (eg, obesity), and diabetes. Alternatively, methods and compositions for monitoring are provided. In yet another aspect, the invention provides a kit comprising one or more agents identified in the screening assays of the invention and instructions for use.
[0022]
3.1. Definition
The term "Lepob / ob"" And "ob / ob" are used interchangeably herein to refer to leptin-deficient mice.
[0023]
The term "Leprdb / db"" And "db / db" are used interchangeably herein to refer to leptin-resistant mice.
[0024]
The term "abnormal" as used herein with respect to perilipin expression, refers to a cell, tissue or subject in which the expression level of one or more perilipin isoforms is normal, or results in lipid metabolism disorders, weight disorders or diabetes. Means increased or decreased as compared to the expression level in cells or tissues obtained from an absent subject (ie, a reference level). The expression level of one or more perilipin isoforms can be measured by the methods described herein or known to one of skill in the art.
[0025]
As used herein, the term "abnormal" with respect to the activity of perilipin refers to a subject having a normal level of activity of one or more perilipin isoforms in cells or tissues obtained from the subject, or a disorder of lipid metabolism, weight loss or diabetes. Means an increase or decrease in the level of activity in cells or tissues obtained from a subject who is not (ie, a reference level). The activity level of one or more perilipin isoforms can be measured by the methods described herein or by methods known to one of skill in the art.
[0026]
The term "analog" as used herein with respect to a polypeptide refers to a protein that has a similar or identical function as a second polypeptide (eg, a perilipin isoform or an anti-perilipin antibody), but does not necessarily associate with the second protein. A first polypeptide that does not contain a similar or identical amino acid sequence, or does not necessarily have a similar or identical structure to a second protein. A polypeptide having a similar amino acid sequence refers to a polypeptide that meets at least one of the following: That is, (a) at least 30%, at least 35%, at least 40%, at least 45%, at least 50%, at least 55%, at least 60% with a second polypeptide (eg, a perilipin isoform or anti-perilipin antibody). A first polypeptide having an amino acid sequence that is at least 65%, at least 70%, at least 75%, at least 80%, at least 85%, at least 90%, at least 95%, or at least 99% identical; (b) at least 5 contiguous amino acid residues, at least 10 contiguous amino acid residues, at least 15 contiguous amino acid residues, at least 20 contiguous amino acid residues, at least 25 contiguous amino acid residues, at least 40 consecutive amino acid residues, small At least 50 contiguous amino acid residues, at least 60 contiguous amino acid residues, at least 70 contiguous amino acid residues, at least 80 contiguous amino acid residues, at least 90 contiguous amino acid residues A second polypeptide (eg, a perilipin isoform or anti-perilipin antibody) of at least 100 contiguous amino acid residues, at least 125 contiguous amino acid residues, or at least 150 contiguous amino acid residues. A first polypeptide encoded by a nucleotide sequence that hybridizes under stringent conditions to the encoding nucleotide sequence; and (c) a second polypeptide (eg, a perilipin isoform or an anti-perilipin antibody) Nucleotide sequence and at least 30 At least 35%, at least 40%, at least 45%, at least 50%, at least 55%, at least 60%, at least 65%, at least 70%, at least 75%, at least 80%, at least 85%, at least 90%, at least The first polypeptide encoded by a nucleotide sequence that is 95%, or at least 99%, identical. A first polypeptide having a similar structure to the second polypeptide refers to a first polypeptide having a secondary, tertiary or quaternary structure similar to the second polypeptide. The structure of the polypeptide can be determined by methods known to those of skill in the art, including but not limited to peptide sequencing, X-ray crystallography, nuclear magnetic resonance, circular dichroism, crystallography electron microscopy. It is possible.
[0027]
To determine the percent identity of two amino acid or nucleic acid sequences, the sequences are aligned for optimal alignment (e.g., first sequence for optimal alignment with a second amino acid or nucleic acid sequence). To introduce gaps in the amino acid or nucleic acid sequence). The amino acid residues or nucleotides at corresponding amino acid positions or nucleotide positions are then compared. If a position in the first sequence is occupied by the same amino acid residue or nucleotide as the corresponding position in the second sequence, then the molecules are identical at that position. The percent identity between two sequences is a function of the same position shared by the sequences (% identity = number of identical positions / total number of positions (eg, overlapping positions) × 100). In one embodiment, the two sequences are of the same length.
[0028]
The percent identity between two sequences can be determined using a mathematical algorithm. Preferred examples of mathematical algorithms used to compare two sequences include, but are not limited to, Karlin and Altschul (1990) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87: 2264-2268, by the method of Karlin and Altschul (1993) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90: 5873-5877. Such an algorithm is described in Altschul et al., (1990) J. Am. Mol. Biol. 215: 403-410, incorporated into the NBLAST and XBLAST programs. To obtain a nucleotide sequence homologous to a nucleic acid molecule of the present invention, a BLAST nucleotide search is performed using the NBLAST program, score = 100, wordlength = 12. To obtain an amino acid sequence homologous to the protein molecules of the present invention, a BLAST protein search can be performed using the XBLAST program, score = 50, wordlength = 3. To obtain a gapped alignment for comparison, Gapped BLAST can be performed as described in Altschul et al., (1997) Nucleic Acids Res. 25: 3389-3402. Alternatively, PSI-Blast can be used to perform an iterated search that detects distant relationships between molecules (Id.). When using BLAST, Gapped BLAST, and PSI-Blast programs, it is possible to use the default parameters of the respective programs (for example, XBLAST and NBLAST). http: // www. ncbi. nlm. nih. See gov.
[0029]
Another preferred example of a mathematical algorithm utilized for sequence comparison is the algorithm described in Myers and Miller, CABIOS (1989). Such an algorithm is incorporated into the ALIGN program (version 2.0) which is part of the CGC sequence alignment software package. When utilizing the ALIGN program for comparing amino acid sequences, a PAM120 weight residue table, a gap length penalty of 12, and a gap penalty of 4 can be used. Other algorithms for sequence analysis are known in the art and are described, for example, in Torellis and Robotti (1994) Comput. Appl. Biosci. , 10: 3-5, and Pearson and Lipman (1988) Proc. Natl. Acad. Sci. 85: 2444-8. The ktup included in FASTA is a control option for setting the sensitivity and speed of the search. If ktup = 2, similar regions in the two sequences to be compared are found by looking at pairs of aligned residues. When ktup = 1, a single aligned amino acid is considered. In the case of a protein sequence, ktup can be designated as 2 or 1, and in the case of DNA, ktup can be designated as 1-6. The default if ktup is not specified is 2 for proteins and 6 for DNA. For a further description of the FASTA parameters, see http: // bioweb. pasteur. fr / docs / man / man / fasta. 1. See html # sect2. The contents of which are incorporated herein by reference.
[0030]
The percent identity between two sequences can be determined using techniques similar to the above, with or without gaps. To calculate percent identity, generally the exact matches are counted.
[0031]
The term “derivative” as used herein with respect to a polypeptide includes the amino acid sequence of a second polypeptide (eg, a perilipin isoform or an anti-perilipin antibody), but wherein the substitution, deletion or addition of amino acid residues is performed. Or a first polypeptide that has been modified by the covalent attachment of any type of molecule to the second polypeptide. For example, and without limitation, polypeptides can be modified by proteolytic cleavage, binding to cellular ligands or other proteins, and the like. Derivatives of a polypeptide can be modified by chemical modification (eg, acylation, phosphorylation, carboxylation, glycosylation, selenium modification, and sulphation) using techniques known to those skilled in the art. Further, a derivative of a polypeptide may include one or more non-classical amino acids. The function of a polypeptide derivative may or may not be the same or similar to the polypeptide from which it is derived. In certain embodiments, a derivative of a perilipin isoform retains at least one function of the perilipin isoform from which it is derived. In other specific embodiments, the derivative of perilipin isoform does not possess any function of the perilipin isoform from which it is derived.
[0032]
As used herein, the term "fragment" refers to at least 5 contiguous amino acid residues of the amino acid sequence of another peptide or polypeptide, preferably at least 10, at least 15, at least 20, at least 25 , At least 40, at least 50, at least 60, at least 70, at least 80, at least 90, at least 100, at least 125, at least 150, at least 175, at least 200, at least 250, A peptide or polypeptide comprising an amino acid sequence consisting of at least 275, at least 300, at least 325, at least 350, at least 375, at least 400 or more consecutive amino acid residues. A fragment of a polypeptide may or may not have the functional activity of the polypeptide. In certain embodiments, a fragment of a perilipin isoform retains at least one function of the perilipin isoform. In other specific embodiments, a fragment of a perilipin isoform does not possess any function of the perilipin isoform from which it is derived.
[0033]
As used herein, the term "functional fragment" refers to at least 5 contiguous amino acid residues of the amino acid sequence of another peptide or polypeptide, preferably at least 10, at least 15, at least 20, At least 25, at least 40, at least 50, at least 60, at least 70, at least 80, at least 90, at least 100, at least 125, at least 150, at least 175, at least 200, at least 250 An amino acid sequence consisting of at least 275, at least 300, at least 325, at least 350, at least 375, at least 400 or more contiguous amino acid residues, and of said another peptide or polypeptide. function Other refers to fragments of a peptide or polypeptide that is at least one possess activity. For example, a functional fragment of a perilipin isoform can possess the ability to bind anti-perilipin antibodies, bind lipid droplets, interact with PKA, or interact with
[0034]
The term "fusion protein" as used herein refers to the amino acid sequence of (i) the amino acid sequence of a first polypeptide (eg, a perilipin isoform or a fragment thereof), and (ii) the amino acid sequence of a second heterologous polypeptide. And polypeptides comprising: As used herein, the term “perilipin fusion protein” refers to the amino acid sequence of (i) the amino acid sequence of a perilipin isoform or a fragment thereof, and (ii) the amino acid sequence of a heterologous polypeptide (ie, a non-perilipin polypeptide or a fragment thereof). And polypeptides comprising: In one embodiment, the perilipin fusion protein comprises a perilipin isoform or a fragment thereof and a domain such as glutathione-S-transferase. In another embodiment, the perilipin fusion protein comprises a perilipin isoform or fragment thereof and a fragment of an antibody (preferably, the Fc domain of an antibody). Perilipin fusion proteins can be prepared using techniques well known to those skilled in the art. It is also possible to produce the fusion protein by standard recombinant DNA techniques.
[0035]
As used herein, the term "hybridizes under conditions" typically refers to nucleotide sequences that are at least 60% (65%, 70%, and preferably 75%) identical to each other are hybridized to each other. It refers to the conditions of hybridization and washing that exist in a state where they have been used. Such stringent conditions are known to those of skill in the art and are described in Current Protocols in Molecular Biology, John Wiley & Sons, NJ. Y. (1989), 6.3.1-6.3.6. As one non-limiting example, stringent hybridization conditions include hybridization at about 45 ° C. in 6 × sodium chloride / sodium citrate (SSC), followed by hybridization in 0.1 × SSC, 0.2% SDS. Consisting of one or more washes at 68 ° C. A preferred non-limiting example of stringent hybridization conditions is hybridization at about 45 ° C. in 6 × SSC, followed by one or more washes in 0.2 × SSC, 0.1% SDS at 50-65 ° C. (Ie, one or more washes at 50 ° C., 55 ° C., 60 ° C., or 65 ° C.). It will be appreciated that the nucleic acids of the present invention do not include nucleic acid molecules that hybridize under these conditions to nucleotide sequences consisting solely of A or T nucleotides. In certain embodiments, it is preferred that the polypeptide hybridizes to its full length with the perilipin isoform, and that the polypeptide has at least one function or activity of the perilipin isoform.
[0036]
As used herein, the term "isoform" refers to a variant of perilipin that is encoded by the same gene but differs in amino acid composition. There are three known isoforms of perilipin, perilipin A, perilipin B, and perilipin C.
[0037]
As used herein to describe a nucleic acid molecule or nucleotide sequence, "isolated" or "purified" refers to a nucleic acid molecule that is separated from other nucleic acid molecules that are present in the natural source of the nucleic acid molecule. Nucleic acid molecule or nucleotide sequence. Preferably, an “isolated” nucleic acid molecule is a sequence that is adjacent to the nucleic acid in the genomic DNA of the organism from which it originated (ie, sequences located at the 5 ′ and 3 ′ ends of the nucleic acid) (preferably Does not include a protein-encoding sequence). Further, an "isolated" nucleic acid molecule, such as a cDNA molecule, is substantially free of other cellular materials and media when produced recombinantly, and contains chemical precursors and chemicals when chemically synthesized. Substantially free of other chemicals.
[0038]
“Isolated” or “purified” as used herein to describe a protein or a bioactive portion thereof (ie, a polypeptide, peptide or amino acid fragment) refers to a protein or a bioactive portion thereof. Contains substantially no cellular material or other contaminating proteins derived from the cell or tissue source from which the protein is derived, or substantially contains chemical precursors and other chemicals when chemically synthesized. Means that it is not included. As a protein or a bioactive portion thereof (ie, a polypeptide, peptide or amino acid fragment) substantially free of cellular material, the content of a heterologous protein (also referred to herein as a contaminating protein) is about 30%, 20%, 10%, or 10%. % Or less than 5% (by dry weight) protein preparation.
[0039]
The term "modulate" as used herein with respect to perilipin expression or activity, refers to any change in perilipin expression or activity (eg, up-regulation or down-regulation). Based on the present disclosure, such modulation can be measured using assays known to those of skill in the art or described herein.
[0040]
As used herein, the terms “nucleic acid” and “nucleotide sequence” refer to DNA molecules (eg, cDNA, genomic DNA), RNA molecules (eg, mRNA), a combination of DNA and RNA molecules, ie, hybrid DNA / RNA. Molecules and analogs of DNA or RNA molecules. Such analogs can be made using nucleotide analogs, including but not limited to inosine or tritylated bases. In addition, such analogs also include DNA or RNA molecules that contain a modified backbone that confers beneficial attributes to the molecule, such as, for example, nuclease resistance or increased ability to cross cell membranes. The nucleic acid or nucleotide sequence may be single-stranded or double-stranded, and may contain both single- and double-stranded portions, or may contain triple-stranded portions, but is preferably double-stranded. It is a single-stranded DNA. In one embodiment, the nucleotide sequence comprises a continuous open reading frame encoding a perilipin isoform or a fragment thereof, for example, a cDNA molecule.
[0041]
As used herein, the terms “prevent” and “prevention” refer to weight disorders (eg, obesity), diabetes (
[0042]
As used herein, a “prophylactically effective amount” is characterized by a disorder of weight (eg, obesity), diabetes (
[0043]
As used herein, the terms "treat" and "treatment" refer to a weight disorder (eg, obesity), diabetes (
[0044]
As used herein, a "therapeutically effective amount" is characterized by a weight disorder (eg, obesity), diabetes (
[0045]
4. Description of the drawings
1A-1C. @Plin− / −Production of mouse. A. Targeting strategy.
[0046]
2A-2F. Inactivation of perilipin is plin− / −Phenotypic effects on body weight, fat accumulation, lipid content, and muscle mass in mice. A. Male plin+ / +(N = 11), plin+/-(N = 15), and plin− / −(N = 8) mouse weight. B. Female plin+ / +(N = 6), plin+/-(N = 24), and plin− / −(N = 12) mouse weight. C. @Plin− / −And plin+ / +Fat accumulation in mice. D. @Plin+ / +And plin− / −Total carcass lipid content of mice. E. FIG. @Plin+ / +And plin− / −Total carcass triacylglycerol content of mice. F. @Plin+ / +And plin− / −Total carcass protein content of mice. G. FIG. @Plin+ / +And plin− / −Weight of isolated gastrocnemius muscle in mice (% of total body weight).
[0047]
3A to 3D.効果 Effect of perilipin inactivation on adipose tissue. A. Histology of adipose tissue. plin+ / +(Left) and plin− / −(Right) Sections of white adipose tissue (WAT, subcutaneous, epididymis) and brown adipose tissue (BAT, interscapular) deposits in mice. Note that there is a difference in magnification between WAT and BAT. B. @Plin+ / +And plin− / −Size distribution of adipocytes in epididymal fat depots in mice. The area of individual adipocytes was measured on sections of epididymal fat. C. @Plin+ / +And plin− / −DNA content of epididymal fat in mice. D. @Plin+ / +And plin− / −Mean size of brown adipocytes in interscapular fat depot in mice.
[0048]
4A-4E. A. @Plin+ / +And plin− / −Effect of 48 h fasting on body weight and plasma parameters in mice. B.ウ ェ ス タ ン Western blotting of HSL extracted from epididymal fat. C. HHSL activity of isolated fat cells. HSL activity was determined as described in "Methods"+ / +And plin− / −It was measured in whole cell lysates of subcutaneous and epididymal fat isolated from mice. This activity is expressed in terms of adipose tissue weight (g). D.脂肪 Lipolysis rate in isolated fat cells. Fat cells are plin+ / +And plin− / −It was isolated from mouse epididymal fat. Lipolytic activity was measured in the absence and presence of CL 316,243 (CL) (2 μM) as described in “Methods”. E. FIG. @Plin+ / +And plin− / −Lipolysis in mice. Glycerol, a lipolysis product in plasma, and non-esterified (free) fatty acids (NEFA) were combined with isoproterneol (isopro) (10 mg / kg IP, upper) and CL 316,243 (CL) (0.1 mg / kg IP). , Below) before and after.*p <0.05;**p <0.001.
[0049]
5A-5E. A. PPlin kept at 21 ℃+ / +And plin− / −Mouse body temperature. Number of animals tested:
[0050]
6A-6D. A. P plin after 3.5 months of regular diet or 35% fat (HF) diet+ / +And plin− / −Epididymal fat pad amount of a group of mice (n = 5 per group of male mice). The data before feeding the HF diet was the same as shown in FIG. 2C. B. P plin after 3.5 months of regular diet or 35% fat (HF) diet+ / +And plin− / −Total carcass fat content of mice (n = 5 per male mouse, group). The data before feeding the HF diet was the same as shown in FIG. 2D. C. Db / db / plin+ / +, Db / db / plin− / −, Plin+ / +And plin− / −Photo of mouse. D.磁 気 Magnetic resonance imaging (MRI) of body fat distribution. Above, plin+ / +(Left panel) and plin− / −(Right panel) MRI of mouse. Lower, db / db / plin+ / +(Left panel) and db / db / plin− / −(Right panel) MRI of mouse. The four in vivo MRI represent cross-sections from the abdominal region of a representative mouse of each different genotype. Spin echo MRI was performed with a repetition time of 2.5 seconds, echo time of 12 ms, field of view 6-x6-cm, slice 1.5-mm, and multi-slices obtained using 128- or 256-phase encoding steps. Was selected from the set. Respiratory gating was applied to reduce motion artifacts. The proton NMR spectrum shown above each image represents the water and lipid signals from the whole mouse. This spectrum was obtained by a single pulse acquisition sequence. Each spectrum was integrated in the 6.5-3.5 ppm and 3.5-0.5 ppm regions to estimate water and lipid concentrations for the whole body.
[0051]
7A-7B. A.雄 Male db / db (triangle) over 4-17 weeks, plin+ / +(Squares), and db / db / plin− / −(Circle) Mouse weight. B.雌 Female db / db (triangles), plin over 4-22 weeks+ / +(Squares), and db / db / plin− / −(Circle) Mouse weight.
[0052]
8A-8B. A.雄 Male db / db (squares), plin over 6-27 weeks+ / +(Diamond), and db / db / plin− / −(Triangle) Weight of mouse. B.雌 Female db / db (square), plin over 6-24 weeks+ / +(Diamond), and db / db / plin− / −(Triangle) Weight of mouse.
[0053]
FIG. Β-oxidation step.
[0054]
FIG. Expression of fatty acyl-CoA dehydrogenase. Wild type (plin+ / +) Mouse and plin− / −Fatty acyl-CoA dehydrogenase, which is a β-oxidase in mouse white adipose tissue (WAT), brown adipose tissue (BAT), liver, heart and muscle, especially very long chain fatty acyl-CoA dehydrogenase (VLCAD) and long chains Fat acyl-CoA dehydrogenase (LCAD) mRNA expression (determined by Northern blot analysis).
[0055]
FIG.発 現 Expression of trifunctional proteins. Wild type (plin+ / +) Mouse and plin− / −MRNA expression of thiolase (trifunctional protein β) and LCHAD (trifunctional protein α) in white adipose tissue (WAT), brown adipose tissue (BAT), liver, heart, and muscle of mice (determined by Northern blot analysis) .
[0056]
FIG.発 現 Expression of uncoupling protein (UCP). Wild type (plin+ / +) Mouse and plin− / −UCP-1 and UCP-2 mRNA expression in mouse adipose tissue (WAT), brown adipose tissue (BAT), liver, heart, and muscle (as determined by Northern blot analysis).
[0057]
13A-13B. A.血漿 Fasting plasma glucose levels. Lep after fasting for 10 hours+ / +/ Plin+ / +Mouse, Lep+ / +/ Plin− / −Mouse, Lepob / ob/ Plin+ / +Mouse and Lepob / ob/ Plin− / −Glucose concentration in mouse plasma. B.血漿 Fasting plasma insulin levels. Lep after fasting for 10 hours+ / +/ Plin+ / +Mouse, Lep+ / +/ Plin− / −Mouse, Lepob / ob/ Plin+ / +Mouse and Lepob / ob/ Plin− / −Insulin concentration in mouse plasma.
[0058]
14A-14B. Glucose intolerance test. Before administering glucose for the glucose intolerance test, Lep+ / +/ Plin+ / +Mouse, Lep+ / +/ Plin− / −Mouse, Lepob / ob/ Plin+ / +Mouse and Lepob / ob/ Plin− / −The mice were fasted for 10 hours. A. Lep+ / +/ Plin+ / +Mouse (diamond), Lep+ / +/ Plin− / −Mouse (square), Lepob / ob/ Plin+ / +Mouse (triangle) and Lepob / ob/ Plin− / −Plasma glucose concentrations immediately (0 min), 30 min, 60 min and 90 min after intraperitoneal administration of 1.5 g / kg glucose to mice (circles). B. Lep+ / +/ Plin+ / +Mouse (diamond), Lep+ / +/ Plin− / −Mouse (square), Lepob / ob/ Plin+ / +Mouse (triangle) and Lepob / ob/ Plin− / −Plasma insulin concentrations immediately (0 min), 30, 60 and 90 minutes after intraperitoneal administration of 1.5 g / kg glucose to mice (circles).
[0059]
5. Disclosure of the invention
The present invention identifies agents that modulate the activity and / or expression of perilipin as a means of identifying agents useful in preventing and / or treating body weight-related disorders and / or inappropriate regulation of lipid metabolism. To perform screening assays. In particular, the present invention provides in vitro and in vivo assays for identifying compounds that modulate the expression and / or activity of one or more perilipin isoforms. The present invention also relates to the expression and / or activity of signaling molecules such as enzymes (eg, phosphatases, kinases or phosphodiesterases) that modulate the expression and / or activity of perilipin, thereby affecting the expression and / or activity of perilipin. In vitro and in vivo assays for identifying compounds that modulate activity are provided.
[0060]
The present invention also provides a pharmaceutical composition comprising a compound that modulates the activity and / or expression of perilipin protein for the prevention and / or treatment of body weight-related disorders and / or inappropriate regulation of lipid metabolism. Is included. In particular, the pharmaceutical composition can be a perilipin agonist or antagonist. The antagonist may block the interaction of activated perilipin with a signaling pathway downstream thereof, inhibit transcription of the perilipin gene, inhibit processing or translation of perilipin mRNA, or inhibit one or more of the perilipin isoforms. By suppressing the post-translational processing of the foam, it can act to compete with and inhibit another perilipin agonist or antagonist. An agonist can act by activating and / or enhancing the natural biological effect of the perilipin signaling pathway or its expression. In one embodiment, the agonist increases phosphorylation of one or more perilipin isoforms.
[0061]
The present invention comprises administering a pharmaceutical composition that modulates the expression and / or activity of perilipin, the prevention and / or treatment of weight disorders in animals, preferably companion animals, livestock and poultry, and more preferably humans. Provide a method. In one embodiment, the animal is administered an effective amount of a pharmaceutical composition comprising one or more compounds that enhances the weight and performance of the animal by modulating the expression and / or activity of perilipin. In another embodiment, an effective amount of a pharmaceutical composition comprising one or more compounds that reduces body weight by modulating the expression and / or activity of perilipin and ameliorates a condition associated with obesity, Administer to animals in need. In another embodiment, an effective amount of a compound that increases lipid metabolism and increases muscle mass in an animal by modulating the expression and / or activity of perilipin is administered to an animal in need thereof. In another embodiment, an effective amount of a pharmaceutical composition comprising one or more compounds that enhances lipid accumulation in an animal by modulating the expression and / or activity of perilipin is administered to an animal in need thereof. . In yet another embodiment, an effective amount of a pharmaceutical composition comprising one or more compounds that modulates the expression and / or activity of perilipin, thereby improving or delaying the onset or progression of diabetes, is required. Administer to animals.
[0062]
The invention also provides a method of detecting, diagnosing or monitoring the occurrence or progression of diseases and disorders characterized by abnormal expression and / or activity of one or more perilipin isoforms, such as lipid metabolism disorders, weight disorders and diabetes. Also provide. In particular, the present invention provides methods for diagnosing or detecting obesity in an animal by detecting the level of expression and / or activity of perilipin.
[0063]
5.1. Screening assays to identify compounds that modulate the activity and / or expression of perilipin
The invention relates to binding to or expression of perilipin and / or
Provide a method for identifying agents (eg, candidate or test compounds) that have a promoting or inhibiting effect on activity. In one particular embodiment, a method is provided for identifying an agent that modulates phosphorylation of one or more perilipin isoforms, thereby affecting the activity of one or more perilipin isoforms. The invention also provides a method for identifying an agent that modulates the expression and / or activity of an enzyme, such as a phosphatase or kinase, that is involved in regulating the phosphorylation state of one or more perilipin isoforms. Examples of drugs, compounds, candidate compounds or test compounds include, but are not limited to, nucleic acids (eg, DNA and RNA), carbohydrates, lipids, proteins, peptides (including cyclic peptides), peptidomimetics, antibodies, antibody fragments , Small molecules and other substances. Small molecules include, but are not limited to, peptides, peptidomimetics, amino acids, amino acid analogs, polynucleotides, polynucleotide analogs, nucleotides, nucleotide analogs, and organic or molecular weights up to about 10,000 g / mole. Inorganic compounds (ie, including heteroorganic and organometallic compounds), organic or inorganic compounds having a molecular weight of less than about 5,000 g / mole, organic or inorganic compounds having a molecular weight of less than about 1,000 g / mole, molecular weight of about 500 Includes organic or inorganic compounds up to g / mole, as well as salts, esters, and other pharmaceutically acceptable forms of such compounds. In one particular embodiment, the agent is a small molecule.
[0064]
Compounds that can be tested and identified in the methods described herein include, but are not limited to, compounds obtained from any of the following sources: Aldrich (1001 West St. Paul Ave) , Milwaukee, WI 53233), Sigma Chemical (PO Box 14508, St. Louis, MO 63178), Fluka Chemie AG (
[0065]
Compounds that can be tested for their ability to modulate perilipin expression and / or activity include, but are not limited to, agents that modulate perilipin phosphorylation, and agents and proteins that modulate PKA activity There are agents that modulate phosphatase 1 (PP1) activity. Examples of such agents include, but are not limited to, β-adrenergic agonists (eg, isoproterenol) and phosphodiesterase inhibitors (eg, theophylline, isobutylmethylxanthine, and papaverine). In some embodiments, the compound to be tested does not include an agent that modulates PKA activity, an agent that modulates protein phosphatase 1 (PP1) activity, or an agent that modulates phosphodiesterase activity. In some other embodiments, the agent tested for the ability to modulate perilipin expression and / or activity does not include isoproterenol, theophylline, isobutylmethylxanthine, or papaverine. In some other embodiments, the agent to be tested for its ability to modulate perilipin expression and / or activity includes a weight disorder, a disorder characterized by inappropriate lipid metabolism, a disorder characterized by lipid accumulation, or It does not include compounds that are known or have already been used in the prevention, treatment or amelioration of one or more signs or symptoms associated with diabetes.
[0066]
In addition, a diverse library of drugs, including small molecules, is available. Such libraries can be obtained, for example, from the following sources: Specs and BioSpecs B.A. V. (Rijswijk, The Netherlands), Chembridge Corporation (San Diego, CA), Contract Services Company (Dolgoprudgy, Moscow Region, USA). (Princeton, NJ), Maybridge Chemicals Ltd. (Cornwall PL24 OHW, United Kingdom) and Asinex (Moscow, Russia).
[0067]
Still further, drugs can be obtained using any of the vast array of combinatorial library methods known in the art, including: biological libraries; spatially addressable parallelism Solid or liquid phase libraries; synthetic libraries requiring deconvolution; "one bead one compound" library method; and synthetic library methods using affinity chromatography selection. Biological library techniques are limited to peptide libraries, while the other four techniques are applicable to peptide, non-peptide oligomer or small molecule libraries of compounds (Lam, 1997, Anticancer Drug Des. 12: 145; US Patent No. And U.S. Patent No. 5,807,683, each of which is hereby incorporated by reference in its entirety).
[0068]
Examples of methods for the synthesis of molecular libraries can be found in the art, for example in the following literature: DeWitt et al., 1993, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90: 6909; Erb et al., 1994, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91: 11422; Zuckermann et al., 1944, J. Am. Med. Chem. 37: 2678; Cho et al., 1993, Science 261: 1303; Carrell et al., 1944, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 33: 2059; Carell et al., 1944, Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 33: 2061; and Gallop et al., 1994, J. Am. Med. Chem. 37: 1233, each of which is incorporated herein by reference in its entirety.
[0069]
A library of compounds can be provided, for example, in the following conditions: in solution (eg, Houghten, 1992, Bio / Techniques 13: 412-421), or on beads (Lam, 1991, Nature 354: 82-84). On chips (Fodor, 1993, Nature 364: 555-556), on bacteria (US Pat. No. 5,223,409), on spores (Patent Nos. 5,571,698; 5,403,484; and). No. 5,223,409), on a plasmid (Cul et al., 1992, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89: 1865-1869), or on phage (Scott and Smith, 1990, Science 249: 386-390; Devlin, 1990, Science 249: 404-406; Cwirla et al., 1990, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87: 6378-6382; and Felici, 1991, J. Mol. Biol. 222: 301-310). Each of these is incorporated herein by reference in its entirety.
[0070]
5.1.1. Assay for drugs that interact with perilipin
In one embodiment, an agent (ie, a candidate compound) that interacts with (ie, binds to) perilipin (ie, one or more perilipin isoforms) or a fragment thereof (eg, a functionally active fragment) or a perilipin fusion protein is added to a cell. Identify in the based assay system. According to this embodiment, a candidate compound or control compound is contacted with cells expressing perilipin, a fragment thereof, or a perilipin fusion protein, and the ability of the candidate compound to interact with perilipin, a fragment thereof, or a perilipin fusion protein is determined. If desired, the assay can be used to screen a plurality of candidate compounds (eg, a library).
[0071]
The cells used in these assays can be, for example, of prokaryotic (eg, E. coli) or eukaryotic (eg, yeast or mammalian) origin. The cell may be one that can express one or more perilipin isoforms endogenously (eg, steroidogenic cells and adipocytes), or may be a gene that expresses one or more perilipin isoforms or fragments thereof or a perilipin fusion protein. Can be operated. Primary cells or cell lines can be used in the screening assays of the invention. In addition, cells can be obtained from recombinant, transgenic cell lines. For example, cells can be obtained from db / db or ob / ob mice and transformed into a continuous cell line. Examples of techniques that can be used to derive continuous cell lines from transgenic animals are known to those of skill in the art, but are described, for example, in Small et al., 1985, Mol. Cell Biol. 5: 642-648.
[0072]
In a specific example, perilipin (ie, one or more perilipin isoforms) or a fragment thereof or a perilipin fusion protein is labeled so that the binding of the candidate compound to the perilipin, perilipin fragment or perilipin fusion protein is labeled in the complex. The determination can be made by detecting the compound. In another specific example, the candidate compound is labeled to detect binding of the candidate compound to perilipin (ie, one or more perilipin isoforms), a perilipin fragment, or a perilipin fusion protein, and to detect the labeled candidate compound in the complex. By doing so, it can be determined. Without limitation, examples of labels include radioactive labels (32P,35S or125I), fluorescent labels (such as fluorescein isothiocyanate, rhodamine, phycoerythrin, phycocyanin, allophycocyanin, o-phthalaldehyde or fluorescamine), and enzyme labels (such as horseradish peroxidase, alkaline phosphatase, or luciferase). The ability of a candidate compound to interact directly or indirectly with perilipin, fragments thereof, perilipin fusion proteins can be determined by methods known to those skilled in the art. For example, the interaction between a candidate compound and perilipin, a fragment thereof, or a perilipin fusion protein can be determined by flow cytometry, scintillation assays, immunoprecipitation, or Western blot analysis.
[0073]
In another embodiment, agents that interact with (ie, bind to) perilipin (ie, one or more perilipin isoforms) or a fragment thereof or a perilipin fusion protein are identified in a cell-free assay system. According to this embodiment, a natural or recombinant perilipin (ie, one or more perilipin isoforms), a fragment or perilipin fusion protein thereof, is contacted with a candidate compound or a control compound, and the candidate compound is perilipin, a fragment thereof or a perilipin fusion. Determine the ability to interact with the protein. If desired, the assay can be used to screen a plurality of candidate compounds (eg, a library). Either perilipin or the candidate / control compound can be immobilized to facilitate separation of the conjugated perilipin from its uncomplexed form, as well as to accommodate automation of the assay. Preferably, perilipin or a fragment thereof or perilipin fusion protein is first immobilized. This involves, for example, contacting perilipin or a fragment thereof or a perilipin fusion protein with an immobilized antibody that specifically recognizes and binds it, or binds the protein to a purified preparation of perilipin or a fragment thereof or a perilipin fusion protein. By contacting one surface designed as above. Using techniques known to those skilled in the art, perilipin or a candidate compound can be immobilized on any suitable container (eg, microtiter plates, test tubes, and microcentrifuge tubes). The perilipin or fragment thereof or the perilipin fusion protein may be partially or completely purified (eg, partially or completely free of other polypeptides) or may be part of a cell lysate. The ability of a candidate compound to interact with perilipin or a fragment thereof or a perilipin fusion protein can be determined by methods known to those skilled in the art.
[0074]
In another embodiment, agents that competitively interact (ie, bind) with perilipin (ie, one or more perilipin isoforms) or fragments thereof or perilipin fusion proteins are identified in a competitive binding assay. According to this embodiment, cells expressing perilipin or a fragment thereof or a perilipin fusion protein are contacted with a candidate compound and a compound known to interact with perilipin (eg, protein kinase A), and then the candidate compound is The ability to competitively interact with perilipin or a fragment thereof or a perilipin fusion protein is determined. Alternatively, a candidate compound that competitively interacts (ie, binds) with perilipin or a fragment thereof or a perilipin fusion protein can be combined with a perilipin or a fragment thereof or a perilipin fusion protein and a compound known to interact with the candidate compound and perilipin. Is identified in a cell-free assay system by contacting. As described above, the ability of a candidate compound to competitively interact with perilipin or a fragment thereof or a perilipin fusion protein is determined by methods known to those of skill in the art. These assays can be used to screen multiple candidate compounds (eg, libraries), either cell-based or cell-free.
[0075]
Assays for compounds that interact competitively with perilipin can be performed in a heterogeneous or homogeneous format. In a heterogeneous assay, either perilipin or a fragment thereof, or a perilipin fusion protein, or a control compound known to interact with perilipin (a “binding partner”) is established on a solid phase and solidified at the end of the reaction. Detecting the complex that has settled on the phase. In a homogeneous assay, all reactions are performed in the liquid phase. In either approach, the order of addition of the reactants can be changed to obtain additional information about the compound being tested. For example, by conducting a reaction in the presence of a candidate compound that interferes with the interaction between perilipin and a binding partner, for example, by competition (ie, allowing the candidate compound to precede perilipin and the interactive binding partner). , Or simultaneously with the reaction mixture). Alternatively, a candidate compound that disrupts the formed complex, for example, a compound that has a higher binding constant and displaces one of the components from the complex, is reacted with the candidate compound after the complex is formed. Testing can be done by adding to the mixture. The various schemes are briefly described below.
[0076]
In a heterogeneous assay system, either perilipin or a fragment thereof or a perilipin fusion protein, or a binding partner, is anchored to the surface of the solid phase, while those that do not are directly or indirectly labeled. In practice, it is convenient to use a microtiter plate. The substance to be fixed can be immobilized by non-covalent or covalent bonds. Non-covalent immobilization can be achieved by simply coating the solid surface with perilipin or a fragment thereof or a perilipin fusion protein, or a solution of the binding partner, and drying. Alternatively, an antibody specific to the substance to be fixed can be immobilized and used to fix the substance to the solid surface. This surface can be prepared and stored in advance.
[0077]
To perform this assay, the immobilized material partner is exposed to a coating surface with or without the candidate compound. After the reaction is complete, unreacted components are removed (eg, by washing) and any complexes formed should remain immobilized on the solid surface. Detection of complexes immobilized on the solid phase surface can be achieved by a number of methods. If the non-immobilized substance is pre-labeled, detection of the label immobilized on the surface indicates that a complex has been formed. If the non-immobilized substance is not pre-labeled, indirect labeling may be used, for example, with a labeled antibody specific for the substance that is not initially immobilized (this antibody may be directly labeled or labeled with a labeled anti-Ig antibody). (Indirect labeling is also possible) can be used to detect complexes anchored on the surface. Depending on the order of addition of the reaction components, candidate compounds that inhibit complex formation or destroy the complex formed can be detected.
[0078]
Alternatively, the reaction can be performed in the liquid phase in the presence or absence of the candidate compound, separating the reaction product from unreacted components and detecting the complex. This includes, for example, an immobilized antibody specific for one of the binding components to fix the complex formed in solution, and a labeled antibody specific to the other partner to detect the fixed complex. By using. Again, depending on the order of addition of the reactants to the liquid phase, candidate compounds that inhibit the complex or destroy the formed complex can be identified.
[0079]
In another embodiment of the present invention, a homogeneous assay can be used. In this method, perilipin, a fragment thereof or a perilipin fusion protein, or a binding partner is labeled, and is prepared by forming a complex of perilipin, a fragment thereof, or a perilipin fusion protein and a binding partner in advance, The signal resulting from the label is eliminated by complex formation (see, for example, Rubenstein, US Pat. No. 4,109,496, which utilizes this technique for immunoassays). Addition of a candidate compound that competes with and displaces one of the substances in the preformed complex should generate a signal above background. By this method, candidate compounds that disrupt the perilipin, fragment thereof or perilipin fusion protein / binding partner interaction can be identified.
[0080]
In another embodiment, perilipin (ie, one or more perilipin isoforms) or a fragment thereof is used as a “bait protein” in a two-hybrid assay or a three-hybrid assay to provide another perilipin that binds or interacts with perilipin. Proteins can be identified (eg, US Pat. No. 5,283,317; Zervos et al., 1993, Cell 72: 223-232; Madura et al., 1993, J. Biol. Chem. 268: 12046-12054; Bartel). Et al., 1993, Bio / Techniques 14: 920-924; Iwabuchi et al., 1993, Oncogene 8: 1693-1696; and PCT Publication No. WO 94/10300). One of skill in the art will appreciate that such binding proteins may also be involved in the transmission of signals by perilipin, for example, as an upstream or downstream element of a signaling pathway involving perilipin.
[0081]
5.1.2. Assays for drugs that modulate perilipin expression or activity
In another embodiment, an agent (ie, a candidate compound) that modulates the expression of perilipin (ie, one or more perilipin isoforms) is treated with a cell (eg, a prokaryote) that expresses perilipin (ie, one or more perilipin isoforms). The cells are identified by contacting a candidate or control compound (eg, phosphate buffered saline (PBS)) with cells of origin or eukaryotic origin and determining the expression of perilipin or mRNA encoding perilipin. The level of expression of perilipin or mRNA encoding perilipin in the presence of the candidate compound is compared to the level of expression of perilipin or mRNA encoding perilipin in the absence of the candidate compound (eg, in the presence of a control compound). The candidate compound is then identified as a modulator of perilipin expression based on this comparison. For example, if the expression of perilipin or mRNA encoding perilipin is significantly greater in the presence of the candidate compound than in its absence, the candidate compound is identified as an enhancer of expression of perilipin or mRNA encoding perilipin. Alternatively, if the expression of perilipin or mRNA encoding perilipin is significantly less in the presence of the candidate compound than in the absence thereof, the candidate compound is identified as an inhibitor of the expression of perilipin or mRNA encoding perilipin. The level of expression of perilipin or mRNA encoding perilipin can be measured by methods known to those skilled in the art. For example, mRNA expression can be assessed by Northern blot analysis or RT-PCR, and protein levels can be assessed by Western blot analysis and immunoassays such as ELISA. In certain embodiments of the invention, the expression of perilipin A, perilipin B, perilipin C, or a combination thereof is measured.
[0082]
In another embodiment, the agent that modulates the activity of perilipin (ie, one or more perilipin isoforms) is a preparation containing perilipin or a cell that expresses perilipin (ie, one or more perilipin isoforms) (eg, A prokaryotic or eukaryotic cell is contacted with a candidate or control compound and identified by determining the ability of the candidate compound to modulate (eg, enhance or suppress) the activity of perilipin. Perilipin activity can be assessed by the following detections: detection of perilipin phosphorylation; perilipin cellular signaling pathways (eg, intracellular Ca2+, Diacylglycerol, IP3, etc.); detection of the activity of an enzyme whose activity is regulated by perilipin (eg, hormone-sensitive lipase activity); reporter gene (eg, perilipin-responsive, one of the detectable markers, eg, Detection of the induction of a regulatory element operably linked to a luciferase-encoding nucleic acid; or a cellular response, such as lipid hydrolysis (eg, O2Detection of changes in consumption or release of glycerol from adipocytes) or detection of the distribution of lipid droplets. Techniques known to those of skill in the art and those described herein can be used to measure these activities (eg, Holmes et al., 1997, Methods Enzymol. 286: 45-67 and Martinez- See Botas et al., 2000, Nature Genetics 26: 474-479, each of which is incorporated herein by reference). The candidate compound can then be identified as a modulator of perilipin activity by comparing the effect of the candidate compound to a control compound. Suitable control compounds include phosphate buffered saline (PBS) and standard saline (NS).
[0083]
In yet another embodiment, agents that modulate the expression, activity, or both expression and activity of perilipin (ie, one or more perilipin isoforms) are identified in an animal, preferably a mammal. Examples of suitable animals include, but are not limited to, mice, rats, rabbits, monkeys, guinea pigs, dogs and cats. Preferably, the animals used are the following obesity models: leptin resistant animals (eg db / db mice), melanocortin-4 receptor knockout mice (MR-4)− / −), Leptin-deficient mice (ob / ob mice), tubby mice (tubby protein deficient), fa / fa (Zucker Diabetic Fatty or ZDF) rats, melanocortin-3 receptor knockout mice, POMC deficient mice, and fat / Fat mice (see, e.g., Barsh et al., 2000, Nature 404: 644-651; Fisher et al., 1999, Int. J. Obes. Rel. Metab. Disord. 23 Suppl: 54-58; Giridhran, 1998). , Indian J. Med.Res. 108: 225-242; Zhang et al., 1994, Nature 372: 425-432; Noben-Trauth et al., 1996,
[0084]
5.1.3. Computer modeling compound
Computer modeling and search techniques allow the identification of compounds that can modulate perilipin gene expression and / or activity, or the improvement of previously identified compounds. After identifying such a compound or composition, it is preferable to identify the active site or region. The active site is identified using methods known in the art, for example, studying the amino acid sequence of a peptide, the nucleotide sequence of a nucleic acid, or the complex of a related compound or composition with a natural binding partner. be able to. For example, the active site can be found by finding where the complexed binding partner is present in the agent using chemical methods or X-ray crystallography.
[0085]
Next, it is preferable to determine the geometric three-dimensional structure of the active site. This can be performed by known methods, such as X-ray crystallography, which can determine the complete molecular structure. Also, solid or liquid phase NMR can be used to determine a given intramolecular distance within an active site and / or in a complex with a binding partner. Any other experimental method of structure determination can be used to obtain a partial or complete geometric structure. The geometric structure can also be measured using natural or artificial complexed ligands, which can increase the accuracy of the determined active site structure.
[0086]
Computer-based methods of numerical modeling can be used to complete or improve the accuracy of the structure (eg, in embodiments where an incomplete or poorly accurate structure has been determined). Any of the modeling techniques recognized in the art can be used. These include, but are not limited to, parameterized models specific to particular biopolymers, such as proteins or nucleic acids, molecular dynamics models based on computational calculations of molecular motion, statistical mechanical models based on thermal ensembles , Or a composite model. For most types of models, standard intermolecular force fields representing the forces between constituent atoms and constituent groups are required and can be selected from force fields known in physical chemistry. Non-limiting exemplary force fields known in the art and that can be used in such models include the Constant Valence Force Field (CVFF), the AMBER force field and the CHARM force field. included. Incomplete or inaccurate experimental structures can serve as constraints on the complete and more accurate structures calculated by these modeling methods.
[0087]
Finally, after determining the structure of the active site, either experimentally, by modeling, or a combination thereof, the candidate modulator compound is identified by searching a database containing information about the molecular structure of the compound along with the compound. Can be identified. Such searches search for compounds that have a structure that matches the determined active site structure and that interacts with the groups that define the active site. Such searches may be manual, but are preferably computer assisted. The compounds found in this search are those that modulate a potential target or pathway gene product.
[0088]
Alternatively, these methods can be used to identify modulator compounds that are already known or improved from binding partners. The composition of a known compound can be modified and the new composition can be used to apply the experimental and computer modeling methods described above to determine the structural effects of the modification. The altered structure is then compared to the compound's active site structure to determine if an improved fit or interaction results. In this way, a modified modulator compound or binding partner with improved specificity or activity is obtained by rapidly assessing systematic changes in composition, such as by changing side-chain groups.
[0089]
Other experimental and computer modeling methods useful for the identification of modulator compounds based on the identification of the active site of a target or pathway gene or gene product and associated transduction and transcription factors will be apparent to those skilled in the art.
[0090]
Examples of molecular modeling systems are the CHARMm and QUANTA programs (Polygen Corporation, Waltham, Mass.). CHARMm performs energy minimization and molecular dynamics functions. QUANTA performs the construction, schematic modeling and analysis of molecular structures. QUANTA allows the interaction structure, modification, visualization and analysis of molecular behavior.
[0091]
Numerous literature reviews computer modeling of drugs that interact with specific proteins: Rotivinen et al., 1988, Acta Pharmaceutical Fennica 97: 159-166; Ripka, (June 16, 1988), New Scientist 54-57; McKinally and Rossmann, 1989, Annu. Rev .. Pharmacol. Toxiol. 29: 111-122; Perry and Davies, OSAR: Quantitative Structure-Activity Relationships in Drug Design pp. 189-193 (Alan R. Liss, Inc. 1989); Lewis and Dean, 1989 Proc. R. Soc. London. 236: 125-140 and 1-162; and for model receptors for nucleic acid components, see Askew et al., 1989, J. Am. Am. Chem. Soc. 111: 1082-1090. Other computer programs that screen chemicals and are shown graphically are available from BioDesign, Inc. (Pasadena, CA.), Allelix, Inc. (Mississauga, Ontario, Canada), and Hypercube, Inc. (Cambridge, Ontario). Although these were originally designed to apply drugs specific to specific proteins, after DNA or RNA regions were identified, they were designed to design drugs specific to these regions. Can be applied.
[0092]
Although described generally above with reference to the design and production of compounds that can alter binding, for compounds that become inhibitors or activators, natural or synthetic chemicals, and biologically active substances such as proteins It is also possible to screen libraries of known compounds containing
[0093]
5.2. Perilipin antagonist
Compounds identified by the assays described in Section 5.1 above that antagonize perilipin (ie, one or more perilipin isoforms) by reducing or suppressing perilipin expression and / or activity levels. It can be used in accordance with the present invention to prevent, treat or ameliorate one or more signs or symptoms associated with obesity. Moreover, such compounds can be used to prevent, treat or ameliorate one or more signs or symptoms associated with diabetes. In addition, such compounds are used to prevent, treat or ameliorate one or more signs or symptoms associated with lipid metabolism disorders (eg, lipodystrophy) or disorders characterized by lipid accumulation (eg, atherosclerosis). can do. Furthermore, such compounds can be used to increase lipid metabolism and increase muscle mass. As discussed in Section 5.1 above, such compounds include, but are not limited to, nucleic acids (eg, antisense nucleic acids and triple-stranded helix molecules), peptides, phosphopeptides, small organic or inorganic molecules, or antibodies ( For example, polyclonal, monoclonal, human, humanized, anti-idiotype, chimeric or single chain antibodies, as well as Fab, F (ab ')2And Fab expression library fragments, as well as their epitope binding fragments. In certain embodiments, the agent that suppresses or reduces perilipin expression and / or activity is one or more fragments of perilipin isoforms or derivatives thereof, or ones that endogenously prevent perilipin from functioning properly. A fusion protein containing the above-described fragment of perilipin isoform or a derivative thereof.
[0094]
5.2.1. Perilipin nucleic acid antagonists and pharmaceutical compositions based thereon
The present invention provides perilipin antisense nucleic acids, ribozymes, and triple-stranded helical molecules that target perilipin expression. The invention further provides a pharmaceutical composition comprising one or more perilipin antisense nucleic acids, triple helical molecules, and / or ribozymes and a pharmaceutically acceptable carrier. Such pharmaceutical compositions can be used for the prevention or treatment of obesity and disorders associated with impaired or incapable lipid metabolism. Further, such pharmaceutical compositions can be used for the prevention or treatment of diabetes (eg, diabetes mellitus). Still further, such pharmaceutical compositions can be used to increase lipid metabolism and muscle mass in animals, preferably livestock and poultry, more preferably humans.
[0095]
5.2.1.1. Perilipin antisense nucleic acid
In certain embodiments, perilipin expression is suppressed by use of a perilipin antisense nucleic acid. The present invention provides the use of a nucleic acid comprising at least 6 nucleotides that is antisense to a gene or cDNA encoding perilipin or a fragment thereof for treatment or prevention. As used herein, perilipin "antisense" nucleic acid refers to a nucleic acid that can hybridize by sequence complementarity with a portion of the RNA (preferably mRNA) encoding perilipin. The antisense nucleic acid need only be complementary to the coding and / or non-coding regions of the mRNA encoding perilipin. In a specific embodiment, the perilipin antisense nucleic acid suppresses or reduces expression of one or more perilipin isoforms. In a preferred embodiment, the perilipin antisense nucleic acid suppresses or reduces perilipin A expression. Such antisense nucleic acids have utility as compounds that suppress perilipin expression and prevent or treat obesity, lipid metabolism disorders (eg, lipodystrophy) or disorders characterized by lipid deposition (eg, atherosclerosis). And to increase lipid metabolism and increase muscle mass.
[0096]
Representative, non-limiting examples of perilipin antisense molecules include:
5'AGGTGAGGCCTTTGTTGACTGCCAT3 '(SEQ ID NO: 1)
5'CTGCTCAGGGGAGTTCCCATCCAG3 '(SEQ ID NO: 2)
[0097]
A perilipin antisense nucleic acid is an oligonucleotide of at least 6 nucleotides, preferably an oligonucleotide ranging from 6 to about 50 nucleotides. In certain embodiments, the perilipin antisense nucleic acid is an oligonucleotide of at least 10, at least 15, at least 25, at least 50, at least 75, at least 100, at least 150, or at least 200 nucleotides. The perilipin antisense nucleic acid may be DNA or RNA or a chimeric mixture or derivative or variant thereof, and may be single-stranded or double-stranded. Perilipin antisense nucleic acids can be modified with a base moiety, a sugar moiety, or a phosphate backbone. Perilipin antisense nucleic acids may contain other accessory groups such as: peptides; cell membranes (eg Letsinger et al., 1989, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 86: 6553-6556; Lemaitre et al., 1987. Natl. Acad. Sci. 84: 648-652; PCT Publication No. WO 88/09810, published December 15, 1988) or the blood-brain barrier (eg, PCT Publication No. WO 89/10134, 1988). See, published April 25, 1989) agents that enhance transport across cross-linking agents; and cleavage agents that trigger hybridization (see, eg, Kroll et al., 1988, BioTechniques 6: 958-976) or intercalating agents (eg, Zon, 1988, Pharm. Res. 5: 539-549).
[0098]
In a preferred embodiment of the present invention, the perilipin antisense nucleic acid is a single-stranded DNA. The oligonucleotide may be modified at any position on its structure with substituents generally known in the art.
[0099]
The perilipin antisense nucleic acid may contain one or more of the following modified base components: 5-fluorouracil, 5-bromouracil, 5-chlorouracil, 5-iodouracil, hypoxanthine, xanthine, 4-acetyl Cytosine, 5- (carboxyhydroxymethyl) uracil, 5-carboxymethylaminomethyl-2-thiouridine, 5-carboxymethylaminomethyluracil, dihydrouracil, beta-D-galactosyl eosin, inosine, N6-isopentenyl adenine, 1 -Methylguanine, 1-methylinosine, 2,2-dimethylguanine, 2-methyladenine, 2-methylguanine, 3-methylcytosine, 5-methylcytosine, N6-adenine, 7-methylguanine, 5-methylaminomethyl Uracil, 5-meth Cyaminomethyl-2-thiouracil, beta-D-mannosyl eosin, 5'-methoxycarboxymethyluracil, 5-methoxyuracil, 2-methylthio-N6-isopentenyladenine, uracil-5-oxyacetic acid (v), wybutoxosine ), Pseudouracil, queosin, 2-thiocytosine, 5-methyl-2-thiouracil, 2-thiouracil, 4-thiouracil, 5-methyluracil, uracil-5-oxyacetic acid methyl ester, uracil-5-oxyacetic acid (v) , 5-methyl-2-thiouracil, 3- (3-amino-3-N-2-carboxypropyl) uracil, (acp3) w, 2,6-diaminopurine, and other base analogs.
[0100]
In another embodiment, the perilipin antisense nucleic acid may include a modified sugar component, for example, one or more of the following sugar components: arabinose, 2-fluoroarabinose, xylylose, and hexose.
[0101]
In another embodiment, a perilipin antisense nucleic acid may include one or more of the following modified phosphate backbones: phosphorothioate, phosphorodithioate, phosphoramidothioate, phosphoramidate, phosphordiadiate Midate, methyl phosphonate, alkyl phosphotriester, formacetal, or analogs of formacetal.
[0102]
In yet another embodiment, the perilipin antisense nucleic acid is an alpha anomeric oligonucleotide. Alpha anomeric oligonucleotides form specific double-stranded hybrids with complementary RNAs, where the strands are parallel to each other, unlike normal β units (Gautier et al., 1987, Nucl. Acids Res. 15). : 6625-6641).
[0103]
The perilipin antisense nucleic acid may be conjugated to another molecule, eg, a peptide, a hybridization triggered cross-linking agent, a transport agent, or a hybridization triggered cleavage agent.
[0104]
A nucleic acid of the invention, such as a perilipin antisense nucleic acid, is synthesized by standard methods known in the art, for example, by using an automated DNA synthesizer (e.g., available from Biosearch, Applied Biosystems, etc.). May be. As an example, phosphorothioate oligonucleotides can be synthesized by the method of Stein et al. (1988, Nucl. Acids Res. 16: 3209), and methylphosphonate oligonucleotides can be synthesized using controlled microporous glass polymer supports (Sarin 1988, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85: 7448-7451).
[0105]
In certain embodiments, perilipin antisense nucleic acids can be administered directly to cells using techniques known to those of skill in the art, such as, for example, microinjection, electroporation, lipofection, and calcium phosphate precipitation. In another specific embodiment, a perilipin antisense nucleic acid of the invention is produced intracellularly by transcription from an exogenous sequence. For example, the vector is introduced in vivo so as to be taken up by a cell, and the vector or a part thereof is transcribed in the cell to produce the antisense nucleic acid (RNA) of the present invention. Such a vector may include a sequence encoding a perilipin antisense nucleic acid. Such vectors may remain episomal or may integrate into a chromosome (ie, become part of a chromosome) provided that they can be transcribed to produce the desired antisense RNA. The vector can be constructed by recombinant DNA techniques standard in the art. Vectors may be plasmids, viruses, or others used for replication and expression in mammalian cells. Expression of the sequence encoding perilipin antisense RNA may be from any promoter known in the art to operate in animal cells, preferably mammalian cells, and more preferably human cells. Such a promoter can be inducible, constitutive, or tissue-specific.
[0106]
Examples of promoters that can be used to regulate the expression of perilipin antisense include, but are not limited to, the SV40 early promoter region (Bernoist and Chambon, 1981, Nature 290: 304). -310), the promoter contained in the 3 'long terminal repeat of Rous sarcoma virus (Yamamoto et al., 1980, Cell 22: 7887-797), the herpes thymidine kinase promoter (Wagner et al., 1981, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 78: 1441-1445), regulatory sequences of the metallothionein gene (Brinster et al., 1982, Nature 296: 39-42); prokaryotic expression vectors, such as the beta-lactamase promoter. -(Villa-Kamaroff et al., 1978, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 75: 3727-3731) or the tac promoter (DeBoer et al., 1983, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 80: 21-25); See also "Useful Proteins from Recombinant Bacteria" in Scientific American, 1980, 242: 74-94; nopaline synthetase promoter region (Herrera-Estrella et al., Nature 303: 209-213) or cauliflower mosaic virus. A plant expression vector containing the 35S RNA promoter (Gardner et al., 1981, Nucl. Acids Res. 9: 2871), and the photosynthetic enzyme ribulose diphosphate Boxylase promoter (Herrera-Estrella et al., 1984, Nature 310: 115-120); from yeast or other fungi such as the Gal4 promoter, ADC (alcohol dehydrogenase) promoter, PGK (phosphoglycerol kinase) promoter, alkaline phosphatase promoter. Promoter element. Also included are animal transcription regulatory regions that have been used in transgenic animals with the following tissue specificities: elastase I gene regulatory region active in pancreatic acinar cells (Swift et al., 1984, Cell 38: 639). Ornitz et al., 1986, Cold Spring Harbor Symp.Quant.Biol.50: 399-409; MacDonald, 1987, Hepatology 7: 425-515); an insulin gene regulatory region active in pancreatic beta cells (Hanahan, 1985). , Nature 315: 115-122); Immunoglobulin gene regulatory regions active in lymphoid cells (Grosschedl et al., 1984, Cell 38: 647-658; Adames et al., 1985, Nature). Alexander et al., 1987, Mol. Cell. Biol. 7: 1436-1444); a mouse mammary tumor virus control region active in testis, breast, lymphoid and mast cells (Leder et al., 1986, Cell). 45: 485-495); an albumin gene regulatory region active in the liver (Pinkert et al., 1987, Genes and Level. 1: 268-276); an alpha-fetoprotein gene regulatory region active in the liver (Krumlauf et al., 1985, Mol) 5: 1639-1648; Hammer et al., 1987, Science 235: 53-58); an α1-antitrypsin gene regulatory region active in the liver (Kelsey et al., 1987, Genes and Level. : 161-171); β-globin gene regulatory region active in bone marrow cells (Mogram et al., 1985, Nature 315: 338-340; Kollias et al., 1986, Cell 46: 89-94); Oligodendrocytes in the brain Myelin basic protein gene regulatory region active in skeletal muscle (Readhead et al., 1987, Cell 48: 703-712); myosin light chain-2 gene regulatory region active in skeletal muscle (Sani, 1985, Nature 314: 283-286) ); And a gonadotropin-releasing hormone gene regulatory region active in the hypothalamus (Mason et al., 1986, Science 234: 1372-1378). In certain embodiments, perilipin antisense expression is regulated by a regulatory element that is active or predominantly active in steroidogenic or adipocytes (eg, the leptin promoter).
[0107]
The perilipin antisense nucleic acids of the invention comprise a sequence complementary to at least a portion of the RNA transcript of the gene encoding perilipin, preferably the human gene encoding perilipin. However, although absolute complementarity is preferred, it is not required. As used herein, a sequence that is "complementary to at least a portion of an RNA" is one that has sufficient complementarity to hybridize with the RNA under stringent conditions to form a stable duplex. Means an array that has In the case of double-stranded perilipin antisense nucleic acids, one may therefore test one strand of double-stranded DNA or assay for triple-strand formation. The ability to hybridize depends on both the degree of complementarity and the length of the antisense nucleic acid. In general, the longer the hybridizing nucleic acid, the more it will form a stable double strand (or triplex in some cases), even though it contains more base mismatches with the RNA encoding perilipin. One skilled in the art can ascertain an acceptable degree of mismatch by using standard procedures to determine the melting point of the hybridized complex.
[0108]
The present invention provides a pharmaceutical composition comprising an effective amount of a perilipin antisense nucleic acid of the invention and a pharmaceutically acceptable carrier as described below. In certain embodiments, a pharmaceutical composition comprising one or more perilipin antisense nucleic acids is administered via liposomes, microparticles, or microcapsules. In various embodiments of the invention, such compositions can be used to achieve sustained release of perilipin antisense nucleic acids.
[0109]
In another embodiment, the present invention relates to a perilipin nucleic acid in a eukaryotic cell (eg, a steroidogenic cell or an adipocyte) comprising providing the cell with an effective amount of a composition comprising a perilipin antisense nucleic acid of the present invention. Methods are provided for suppressing expression of a sequence.
[0110]
The perilipin antisense nucleic acids can be used to prevent or treat diseases and disorders characterized by abnormal perilipin expression, such as lipid metabolism disorders, weight disorders (eg, obesity), and diabetes. In addition, perilipin antisense nucleic acids can be used to increase lipid metabolism and muscle mass. In a preferred embodiment, a single-stranded DNA antisense perilipin oligonucleotide is used.
[0111]
A subject determined to have an effective amount of one or more perilipin antisense nucleic acids in a pharmaceutically acceptable carrier in a pharmaceutically acceptable carrier, the subject having lipid metabolism disorders and obesity or other body weight disorders. Can be administered. A pharmaceutical composition of the invention comprising an effective amount of one or more perilipin antisense nucleic acids in a pharmaceutically acceptable carrier is administered to a subject who has or is predisposed to diabetes (eg, diabetes mellitus). be able to. Administering a pharmaceutical composition of the present invention comprising an effective amount of one or more perilipin antisense nucleic acids in a pharmaceutically acceptable carrier to a subject having or having a disorder characterized by lipid accumulation. can do. The amount of one or more perilipin antisense nucleic acids found to be effective in treating or preventing obesity or diabetes can be determined by standard clinical techniques.
[0112]
5.2.1.2. Inhibitory ribozyme and triple helix approaches
In another embodiment, the gene sequence encoding perilipin is used in conjunction with the well-known gene "knockout", ribozyme, or triple-helix method to reduce perilipin gene expression, thereby reducing the level of perilipin activity. It can be reduced to prevent or treat obesity, disorders of lipid metabolism or disorders characterized by lipid accumulation or diabetes, and / or to increase lipid metabolism and muscle mass. In this approach, ribozymes or triple-helix molecules are used to modulate the activity, expression or synthesis of the gene encoding perilipin, thereby preventing obesity, disorders of lipid metabolism or disorders characterized by lipid accumulation, or diabetes. Or treating and / or increasing lipid metabolism and muscle mass. Such molecules can be designed to reduce or suppress the expression of mutated or non-mutated target genes. Techniques for making and using such molecules are well known to those skilled in the art.
[0113]
Ribozymes designed to catalytically cleave the transcript of the gene mRNA encoding perilipin isoform can be used to prevent translation of the target gene mRNA and thus prevent expression of its gene product ( See, e.g., PCT International Publication WO 90/11364, published October 4, 1990; Sarver et al., 1990, Science 247: 1222-1225).
[0114]
Ribozymes are enzymatic RNA molecules that can catalyze specific cleavage of RNA (for a review, see Rossi, 1994,
[0115]
To destroy the mRNA encoding perilipin, a ribozyme that cleaves the mRNA at the site of the site-specific recognition sequence can be used, but the use of a hammerhead ribozyme is preferred. Hammerhead ribozymes cleave mRNAs at locations dictated by flanking regions that form complementary base pairs with the target mRNA. The only requirement is that the mRNA has the following sequence of two bases: 5'-UG-3 '. The construction and production of hammerhead ribozymes is well known in the art and is described in Myers, 1995, Molecular Biology and Biotechnology: A Comprehensive Desk Reference, VCH Publishers, pages 33 and 48, especially in New York, pages 19 and 28. , Nature, 334, 585-591, which are incorporated herein by reference in their entirety.
[0116]
Preferably, the ribozyme is engineered to increase efficiency and position intracellular accumulation of non-functional mRNA transcripts by positioning the cleavage recognition site near the 5 'end of the mRNA encoding the perilipin isoform. Minimize.
[0117]
The ribozymes of the present invention include RNA endoribonucleases (hereinafter referred to as IVS or L-19 IVS RNA), such as those present in Tetrahymena thermophila, described in detail by Thomas Cech and coworkers. "Cech-type ribozymes") (Zaug et al., 1984, Science, 224, 574-578; Zaug and Cech, 1986, Science, 231, 470-475; Zaug et al., 1986, Nature, 324, 429-433; Published International Patent Application No. WO 88/04300 by University Patents Inc .; and Been and Tech, 1986, Cell, 47, 207. 216). Cech-type ribozymes have an eight base pair active site that hybridizes to the target RNA sequence, at which point cleavage of the target RNA occurs. The present invention encompasses these Cech-type ribozymes which target an eight base pair active site sequence present in the gene encoding perilipin.
[0118]
As with the antisense approach, ribozymes can also include modified oligonucleotides (eg, for improved stability, targeting, etc.) and should be delivered to cells expressing perilipin in vivo. A preferred method of delivery is to use a DNA construct that "encodes" the ribozyme under the control of a strong constitutive pol III or pol II promoter, so that the transfected cells have sufficient ribozyme. Produces and destroys endogenous mRNAs encoding perilipin and also suppresses translation. Because ribozymes are catalytic, unlike antisense molecules, the intracellular concentrations required for efficacy may be relatively low.
[0119]
Endogenous perilipin expression can also be reduced by inactivating or “knocking out” the gene encoding perilipin or the promoter of such a gene using targeted homologous recombination (eg, Smithies et al., 1985, Nature 317). Thomas and Capecchi, 1987, Cell 51: 503-512; Thompson et al., 1989, Cell 5: 313-321; and Zijlstra et al., 1989, Nature 342: 435-438, all of which are by reference. Incorporated herein). For example, a mutant gene (or a completely unrelated DNA sequence) encoding a non-functional perilipin flanked by DNA homologous to an endogenous gene (either the coding region or the regulatory region of the gene encoding perilipin) Used with or without a selectable marker and / or a negative selectable marker to transfect cells that express the target gene in vivo. Insertion of the DNA construct by targeted homologous recombination results in inactivation of the target gene. Such techniques are particularly suitable in the agricultural field, where ES (embryonic stem) cell modifications have been used to create animal progeny with inactive target genes (eg, Thomas and Capecchi, 1987). And Thompson, 1989, supra). However, it is also possible to apply this technique to humans if the recombinant DNA construct is administered directly to the required site in vivo using an appropriate viral vector, or if that site is targeted.
[0120]
Alternatively, the endogenous expression of the gene encoding perilipin is targeted to a deoxyribonucleotide sequence that is complementary to the regulatory region of the gene (ie, the gene promoter and / or enhancer) to encode perilipin in target cells in the body. It can be reduced by forming a triple-stranded helical structure that interferes with gene transcription (generally, Helene, 1991, Anticancer Drug Des., 6 (6), 569-584; Helene et al., 1992). , Ann.NY Acad.Sci., 660, 27-36; and Maher, 1992, Bioassays 14 (12), 807-815).
[0121]
Nucleic acid molecules used in triple-helix formation for repression of transcription should be single-stranded and composed of deoxynucleotides. The base composition of these oligonucleotides must be designed to promote triple-helix formation according to Hoogsteen base-pairing rules. This generally requires that there be an affordable stretch of purine or pyrimidine on one strand of the duplex. The nucleotide sequence may be pyrimidine-based, which results in TAT and CGC between the three associated strands of the resulting triple helix.+Bring the triplet. The pyrimidine-rich molecule provides base complementarity to the purine-rich region of one strand of the duplex in a direction parallel to this strand. In addition, purine-rich (eg, containing a stretch of G residues) nucleic acid molecules can be selected. These molecules form a triple-stranded helix with a GC-pair rich DNA duplex (where most of the purine residues are located on one strand of the target duplex), resulting in a triple-stranded helix. GGC triplets are formed between the three chains.
[0122]
Alternatively, the potential target sequence for the formation of a triple-stranded helix can be increased by creating a so-called "switchback" nucleic acid molecule. Switchback molecules are synthesized in an alternating 5'-3 ', 3'-5' fashion, so that they first base pair with one strand of the duplex and then with the other. And eliminates the need for the presence of affordable stretches of purines or pyrimidines on one strand of the duplex.
[0123]
In cases where the expression of the mutated gene is suppressed using an antisense, ribozyme or triple-helix molecule as described herein, the technique involves transcription of mRNA produced by the normal allele of perilipin (triplicate). It is believed that the concentration of perilipin present will be lower than that required for a normal phenotype, as it will very effectively reduce or suppress strand helix) or translation (antisense, ribozyme). In such cases, nucleic acid encoding and expressing perilipin exhibiting normal gene activity using gene therapy to ensure that the level of activity of the gene encoding perilipin is maintained substantially normal Sequences (but nucleic acid molecules that do not contain sequences susceptible to any antisense, ribozyme or triple-helix therapy, if used) can be introduced into cells. The nucleic acid sequence encoding perilipin is obtained, for example, from the GenBank database (eg, see GenBank Accession No. AB005293 for nucleic acid sequences encoding human perilipin) or similar databases, from publications, or by conventional cloning and sequencing. be able to. Alternatively, if the gene encodes an extracellular protein, normal perilipin can be co-administered to maintain the required level of perilipin activity.
[0124]
The antisense RNAs and DNAs, ribozymes, and triple-stranded helical molecules of the invention can be prepared by any method known in the art for the synthesis of DNAs and RNAs as described above. These include techniques for the chemical synthesis of oligodeoxyribonucleotides and oligoribonucleotides well known in the art, such as, for example, solid phase phosphoramidite chemical synthesis. Alternatively, RNA molecules can be made by in vitro and in vivo transcription of a DNA sequence encoding the antisense RNA molecule. Such DNA sequences can be incorporated into a wide variety of vectors that incorporate a suitable RNA polymerase promoter, such as a T7 or SP6 polymerase promoter. Alternatively, antisense cDNA constructs that synthesize antisense RNA constitutively or inducibly, depending on the promoter used, can be stably introduced into cell lines.
[0125]
5.3. Perilipin agonists
Compounds that agonize perilipin by increasing perilipin expression and / or activity (i.e., one or more perilipin isoforms), identified by the assay of Section 5.1 above, can be used in accordance with the present invention to: One or more signs or symptoms associated with a disorder characterized by weight loss (eg, cachexia and anorexia) can be prevented, treated, or ameliorated. In addition, perilipin agonists can be used to increase lipid accumulation for weight gain. As discussed in Section 5.1 above, such compounds include, but are not limited to, nucleic acids, proteins, peptides, phosphopeptides, small molecules, or antibodies (eg, polyclonal, monoclonal, human, humanized, anti-idiotype). , Chimeric or single chain antibodies, as well as Fab, F (ab ')2And Fab expression library fragments, as well as their epitope binding fragments.
[0126]
In one particular embodiment, one or more perilipin isoforms or functional fragments thereof are administered in a dose sufficient to increase the activity of perilipin in vivo, eg, by mimicking the function of perilipin in vivo. , Administered to animals. In another specific embodiment, an analog or derivative of a perilipin isoform or functional fragment thereof is sufficient to increase the activity of perilipin in vivo, for example, by mimicking the function of perilipin in vivo. The dose is administered to the animal. In another embodiment, the activity of perilipin is enhanced by mimicking perilipin isoforms, functional fragments of perilipin isoforms, or fusion proteins comprising analogs or derivatives thereof, for example, in vivo, to the function of perilipin. The animal is administered a dose sufficient to increase in vivo.
[0127]
Proteins and peptides that can be used in such methods include synthetic (eg, recombinant or chemically synthesized) proteins and peptides, as well as naturally occurring proteins and peptides. The proteins and peptides may contain naturally occurring and / or non-naturally occurring amino acid residues (eg, D-amino acid residues) and / or one or more non-peptide bonds (eg, imino, ester, hydrazide, semicarbazide and azo bonds). ). The protein or peptide may also contain other chemical groups (eg, functional groups) at the amino and / or carboxy terminus, for example, such that the stability, bioavailability and / or inhibitory activity of the peptide is enhanced. You may go out. Representative functional groups include hydrophobic groups (eg, carbobenzoxyl, dansyl, and t-butyloxycarbonyl), acetyl, 9-fluorenylmethoxycarbonyl, and macromolecular carrier groups (eg, lipid-fatty acids). Conjugates, polyethylene glycol or carbohydrates) and peptide groups. In one embodiment, the proteins and peptides used in such methods have one or more amino acid substitutions, additions or deletions introduced into the encoded protein or peptide. Mutations can be introduced by standard techniques, such as site-directed mutagenesis and PCR-mediated mutagenesis. Preferably, conservative amino acid substitutions are made at one or more predicted non-essential amino acid residues. A "conservative amino acid substitution" is one in which an amino acid residue is replaced with an amino acid residue having a similar side chain. Alternatively, mutations may be randomly introduced into all or part of the coding sequence, such as by saturation mutagenesis, and the resulting mutants screened for their biological activity and suddenly retain or antagonize the activity. Mutants can be identified. After mutagenesis, the encoded protein can be recombinantly expressed and the activity of the protein determined.
[0128]
When the compound to be administered is a peptide compound, the DNA sequence encoding the peptide compound can be directly administered to an animal. Any of the techniques discussed below for performing intracellular administration of a compound (eg, liposome administration, etc.) can be used to administer such a DNA molecule. DNA molecules can be produced, for example, by well-known recombinant techniques.
[0129]
If the abnormal perilipin gene is involved in the disorder, the animal can be treated by gene replacement therapy. One or more copies of the normal perilipin gene or a portion of the gene that leads to the production of normal perilipin with normal perilipin gene function can be inserted into cells. In certain embodiments, the nucleic acid sequence is directly administered in vivo, and is expressed so as to produce the encoded product. This can be achieved by any of a number of methods known in the art. For example, they may be constructed as part of a suitable nucleic acid expression vector and administered such that they enter the cell, such as by infection using a defective or attenuated retrovirus or other viral vector (US Pat. 4,980,286); direct injection of naked DNA; microparticle bombardment (eg, a gene gun; Biolistic, Dupont), coating with lipids or cell surface receptors, transfectants, or liposomes, microparticles or microparticles. Use encapsulation within a capsule; or administer linked to a peptide known to enter the nucleus or linked to a ligand that undergoes receptor-mediated endocytosis (eg, Wu and Wu, 1987). , J. Bi . L.Chem 262: 4429-4432 reference) (which can be used to target cell types specifically expressing the receptors); and others. In another embodiment, a nucleic acid-ligand complex is formed, wherein the ligand comprises a fusogenic viral peptide to degrade endosomes, allowing the nucleic acid to avoid lysosomal degradation. In yet another embodiment, nucleic acids can be targeted in vivo for cell-specific uptake and expression by targeting specific receptors (eg, PCT Publication WO 92/06180 (Apr. 1992). WO 92/22635 (issued December 23, 1992) (Wilson et al.); WO 92/20316 (issued November 26, 1992) (Findeis et al.); WO 93/14188. (Issued July 22, 1993) (Clarke et al.); See WO 93/20221 (issued October 14, 1993) (Young). Alternatively, the nucleic acid can be introduced into a cell, incorporated into host cell DNA by homologous recombination, and expressed (Koller and Smithies, 1989, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 86: 8932-8935; And Zijlstra et al., 1989, Nature 342: 435-438).
[0130]
In one embodiment, a viral vector containing a nucleic acid encoding perilipin A, perilipin B, perilipin C, or any combination thereof is used. For example, a retroviral vector can be used. The nucleic acid encoding perilipin for use in gene therapy is cloned into one or more vectors useful for delivering the gene to a patient. Further details on retroviral vectors can be found in Boesen et al., 1994, Biotherapy 6: 291-302, where the mdr1 gene is delivered to hematopoietic stem cells in order to make the stem cells more resistant to chemotherapy. The use of retroviral vectors has been described. Other references describing the use of retroviruses in gene therapy include: Clowes et al., 1994, J. Am. Clin. Invest. 93: 644-651; Kiem et al., 1994, Blood 83: 1467-1473; Salmons and Gunzberg, 1993, Human Gene Therapy 4: 129-141; and Grossman and Wilson, 1993, Curr. Opin. in Genetics and Level. 3: 110-114.
[0131]
Lentiviruses can also be used for gene therapy. Details on the use of lentiviruses in gene therapy can be found, for example, in the following literature: Evans et al., 1999, Human Gene Therapy 10: 1479-1489; Han et al., 1999, Human Gene Therapy 10: 1867-1873; and Zufferey et al., 1997, Nature Biotechnology 15: 871-875.
[0132]
Adenoviruses are another viral vector that can be used in gene therapy. Adenoviruses are particularly attractive vehicles for delivering genes to respiratory epithelia. Adenoviruses naturally infect respiratory epithelia where they cause a mild disease. Other targets for adenovirus-based delivery systems are the liver, central nervous system, endothelial cells and muscle. Adenovirus has the advantage of being able to infect non-dividing cells. Kozarsky and Wilson, 1993, Current Opinion in Genetics and Development 3: 499-503 provide a review of adenovirus-based gene therapy. Bout et al., 1994, Human Gene Therapy 5: 3-10, demonstrate the use of adenovirus vectors to transfer genes into the respiratory epithelium of rhesus monkeys. Other examples of the use of adenoviruses in gene therapy can be found in the following literature: Rosenfeld et al., 1991, Science 252: 431-434; Rosenfeld et al., 1992, Cell 68: 143-155; Mastranelli et al., 1993. J. Clin. Invest. 91: 225-234; PCT Publication WO 94/12649; Wang et al., 1995, Gene Therapy 2: 775-783; Chan, 1995, Curr. Opin. Lipidol. 6: 335-340; and Oka et al., 2000, Curr. Opin. Lipidol. 11: 179-186. In a preferred embodiment, an adenovirus vector is used to express one or more perilipin isoforms or fragments thereof.
[0133]
Adeno-associated virus (AAV) has also been proposed for use in gene therapy (Walsh et al., 1993, Proc. Soc. Exp. Biol. Med. 204: 289-300; and US Pat. No. 5,436,146). .
[0134]
Another approach to gene therapy involves introducing a gene into cells in tissue culture by such methods as electroporation, lipofection, calcium phosphate mediated transfection or viral infection. Usually, the method of introduction involves the introduction of a selectable marker into the cells. The cells are then sorted to isolate those cells that have taken up and are expressing the introduced gene. These cells are then delivered to the patient.
[0135]
In this embodiment, the nucleic acid is introduced into cells, and the resulting recombinant cells are administered in vivo. Such introduction can be performed by any method known in the art. Without limitation, transfection, electroporation, microinjection, infection with a virus or bacteriophage vector containing a nucleic acid sequence, cell fusion, chromosome-mediated gene transfer, microcell-mediated gene transfer, spheroplast fusion, etc. There is. Numerous techniques for introducing foreign genes into cells are known in the art (eg, Loeffler and Behr, 1993, Meth. Enzymol. 217: 599-618; Cohen et al., 1993, Meth. Enzymol. 217). : 618-644; and Cine, 1985, Pharmac. Ther. 29: 69-92), which can be used in accordance with the present invention provided that the essential development and physiological function of the recipient cells is not disrupted. . The technique should provide for stable transfer of the nucleic acid into the cell, so that the nucleic acid can be expressed by the cell, and preferably inherited and expressed by progeny cells.
[0136]
The resulting recombinant cells can be delivered to a patient by various methods known in the art. Preferably, recombinant blood cells (eg, hematopoietic stem or progenitor cells) are administered intravenously. The amount of cells intended for use will depend on the desired effect, patient condition, etc., and can be determined by one skilled in the art.
[0137]
Cells into which the nucleic acid can be introduced for gene therapy purposes include any desired available cell type, including but not limited to: steroidogenic cells, adipocytes, epithelial cells, endothelium Cells, keratinocytes, fibroblasts, myocytes, hepatocytes; blood cells such as T lymphocytes, B lymphocytes, monocytes, macrophages, neutrophils, eosinophils, megakaryocytes, and granulocytes; Stem or progenitor cells, especially hematopoietic stem or progenitor cells, such as those obtained from bone marrow, cord blood, peripheral blood, fetal liver and the like. In a preferred embodiment, the cells used for gene therapy are adipocytes or steroidogenic cells. In another preferred embodiment, the cells used for gene therapy are autologous to the patient.
[0138]
In one embodiment where a recombinant cell is used for gene therapy, the nucleic acid sequence encoding perilipin is introduced into the cell so that it can be expressed by the cell or its progeny, and then the recombinant cell is treated with a therapeutic effect. Administer in vivo as indicated. In certain embodiments, stem or progenitor cells are used. Any stem and / or progenitor cell that can be isolated and maintained in vitro may be used in accordance with this embodiment of the invention (see, eg, PCT Publication WO 94/08598 (1994). April 28); Temple and Anderson, 1992, Cell 71: 973-985; Rheinwald, 1980, Meth. Cell Bio. 21A: 229; and Pittekow and Scott, 1986, MayoCl., 1986, MayoCl.
[0139]
In certain embodiments, the nucleic acid introduced for gene therapy purposes comprises a constitutive promoter operably linked to the coding region of perilipin, such that expression of the nucleic acid is constitutive. In another embodiment, the nucleic acid introduced for gene therapy purposes comprises an inducible promoter operably linked to the coding region of perilipin to control the presence or absence of a suitable transcription inducer. Allows the expression of the nucleic acid to be controlled. Using the examples of constitutive or inducible promoters described herein or known to those skilled in the art, regulate the expression of a nucleic acid molecule encoding perilipin or a fragment thereof or a perilipin fusion protein for gene therapy purposes. be able to.
[0140]
5.4. Perilipin antagonists or agonists
Described below are compounds that can function as either antagonists or agonists of one or more of the perilipin isoforms, depending on the particular application for which they are utilized.
[0141]
In a specific embodiment, the compound that functions as an antagonist or agonist of perilipin specifically binds to perilipin A, perilipin B, perilipin C, or any combination thereof (ie, as determined by immunoassays well known to those of skill in the art). And binds to related antigens with little or no cross-reactivity) and / or recognizes them. In another embodiment, the compound that functions as an antagonist or agonist of perilipin is one that specifically modulates the expression and / or activity of perilipin A, perilipin B, perilipin C, or any combination thereof.
[0142]
5.4.1. antibody
Utilizing antibodies that function as antagonists or agonists, disorders related to weight (eg, obesity), disorders of lipid metabolism (eg, lipodystrophy), disorders characterized by lipid accumulation (eg, atherosclerosis) or diabetes Can prevent, treat or ameliorate one or more of the signs or symptoms associated with Depending on the particular antibody, that antibody can function as an antagonist or agonist.
[0143]
An antibody that functions as an antagonist of one or more perilipin isoforms is an antibody that specifically binds to one or more perilipin isoforms and interferes with its action. For example, one such antibody may specifically bind to a perilipin isoform in a manner that does not activate the perilipin isoform but destroys its ability to bind to a natural ligand. It is possible. Such antibodies include, but are not limited to, polyclonal, monoclonal, humanized, human, Fab fragments, single chain antibodies, chimeric antibodies, and the like.
[0144]
An antibody that functions as an agonist of one or more perilipin isoforms can specifically bind to perilipin and, by binding, activate one or more perilipin isoforms directly or indirectly. A working antibody. For example, one such antibody is a form in which the perilipin isoforms function as if one of the endogenous ligands were bound thereby thereby activating one of the signaling pathways. Can bind to the perilipin isoform. Such antibodies include, but are not limited to, polyclonal, monoclonal, humanized, human, Fab fragments, single chain antibodies, chimeric antibodies, and the like.
[0145]
In one embodiment, the antibody used as an antagonist or agonist of perilipin specifically recognizes and / or binds perilipin A, perilipin B, perilipin C, or any combination thereof. If antibody fragments are used, the smallest inhibitory fragment that binds to perilipin is preferred. For example, a peptide having an amino acid sequence corresponding to the domain of the variable region of an antibody that binds to perilipin can be used. Such peptides can be synthesized chemically, or produced by recombinant DNA techniques, using methods well known in the art (see, eg, Creighton, 1983, supra; and Sambrook et al., 1989, supra). . Alternatively, a single-chain antibody that binds to an intracellular epitope, such as a neutralizing antibody, can be administered. Such single chain antibodies can be obtained, for example, by utilizing the techniques described by Marasco et al. (Marasco, W. et al., 1993, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 90: 7898-7893). Administration can be by expressing the nucleotide sequence encoding the antibody in a target cell population.
[0146]
In some embodiments, any commercially available antibody that specifically binds one or more perilipin isoforms or fragments thereof can be used in accordance with the present invention. One example of an antibody that specifically binds to perilipin is described in Research Diagnostics, Inc. (Flanders, NJ). Polyclonal guinea pig anti-perilipin antibody. In some other embodiments, commercially available antibodies that specifically bind to one or more perilipin isoforms or fragments thereof are not used in the present invention.
[0147]
5.4.1.1. Production of antibodies
One or more perilipin isoforms or fragments thereof can be used as an immunogen to generate antibodies that immunospecifically bind to one or more perilipin isoforms. Such immunogens can be isolated by any convenient means known in the art. Antibodies of the present invention include, but are not limited to, polyclonal, monoclonal, bispecific, human, humanized or chimeric antibodies, single chain antibodies, Fab fragments and F (ab ') fragments, Fab expression libraries. Included are fragments produced, anti-idiotype (anti-Id) antibodies, as well as any of the epitope binding fragments described above. As used herein, the term "antibody" refers to immunoglobulin molecules and immunologically active portions of immunoglobulin molecules, ie, molecules that contain an antigen binding site that specifically binds one of the antigens. The immunoglobulin molecule can be of any class (eg, IgG, IgE, IgM, IgD and IgA) or subclass of the immunoglobulin molecule.
[0148]
Anti-perilipin antibodies include analogs and derivatives that have been modified (ie, any type of molecule is covalently attached), provided that such covalent attachment does not impair immunospecific binding. I do. For example, but not limited to, derivatives and analogs of antibodies include glycosylation, acetylation, PEGylation, phosphorylation, amidation, derivatization with known protecting / blocking groups, proteolytic cleavage, cellular ligands Alternatively, those modified further by linking to other proteins are included. Any of a number of chemical modifications can be performed by known techniques. Includes, but is not limited to, specific chemical cleavage, acetylation, formylation, and the like. Further, the analog or derivative may include one or more non-classical amino acids.
[0149]
In the production of antibodies, screening for the desired antibody can be accomplished by techniques known in the art, for example, ELISA (enzyme linked immunosorbent assay). For example, to select antibodies that recognize a particular region of perilipin, the resulting hybridomas may be assayed for products that bind to perilipin fragments containing such domains. For example, in order to select an antibody that specifically binds to perilipin A but does not specifically bind to perilipin B or C (or weakly binds), positive binding to perilipin A and binding to perilipin B or C are considered. Can be selected based on the lack of (or low) binding of Thus, the present invention provides a higher affinity (preferably at least 2 fold, more preferably at least 5 fold, even more preferably at least 10 fold) affinity for a particular perilipin isoform than for another isoform of perilipin. To provide an antibody (preferably a monoclonal antibody).
[0150]
Polyclonal antibodies that can be used in the methods of the invention are a heterogeneous population of antibody molecules derived from the serum of the immunized animal. Unfractionated immune sera can also be used. Various techniques known in the art can be used for the production of polyclonal antibodies against perilipin isoforms or fragments thereof. In certain embodiments, a rabbit polyclonal antibody against an epitope of the perilipin isoform can be obtained. For example, for the production of polyclonal or monoclonal antibodies, various host animals, including but not limited to rabbits, mice, and the like, may be injected by injection of a native perilipin isoform or a fragment thereof or a synthetic (eg, recombinant) variant thereof. Rats and the like can be immunized. Depending on the species of the host, various adjuvants can be used to enhance the immunological response. These include, but are not limited to, complete or incomplete Freund's adjuvant, mineral gels such as aluminum hydroxide, surfactants such as lysolecithin, pluronic polyols, polyanions, peptides, oil emulsions, keyholes Limpet hemocyanin, dinitrophenol, and adjuvants such as BCG (bacille Calmette-Guerin) or Corynebacterium parvum. Other adjuvants are well known in the art.
[0151]
For preparation of monoclonal antibodies (mAbs) specific for perilipin isoforms or fragments thereof, any technique which provides for the production of antibody molecules by continuous cell lines in culture may be used. For example, the hybridoma technique first developed by Kohler and Milstein (1975, Nature 256: 495-497), and the trioma technique, the human B cell hybridoma technique (Kozbor et al., 1983, Immunology Today 4:72) and human monoclonal antibodies. There is the EBV hybridoma technique for production (Cole et al., 1985, Monoclonal Antibodies and Cancer Therapy, Alan R. License, Inc., pp. 77-96). Such antibodies may be of any immunoglobulin class and subclass, including IgG, IgM, IgE, IgA, IgD. The hybridoma producing the mAb of the present invention can be cultured in vitro or in vivo. In another embodiment of the present invention, monoclonal antibodies can be produced in sterile animals using known techniques (PCT / US90 / 02545, incorporated herein by reference).
[0152]
Monoclonal antibodies include, but are not limited to, human monoclonal antibodies and chimeric monoclonal antibodies (eg, human-mouse chimeras). A chimeric antibody is a molecule in which different portions are derived from different animal species, including those having a human immunoglobulin constant region and a variable region derived from a mouse mAb (eg, Cabilly et al., US Pat. 816,567; and Boss et al., US Pat. No. 4,816,397, which are incorporated herein by reference in their entirety). A humanized antibody is an antibody molecule from a non-human species that has one or more complementarity determining regions (CDRs) from a non-human species and framework regions from a human immunoglobulin molecule (see, for example, Queen, US Patent No. No. 5,585,089, which is incorporated herein by reference in its entirety).
[0153]
Chimeric and humanized monoclonal antibodies can be produced by recombinant DNA techniques known in the art, for example using the methods described below: PCT Publication WO 87/02671; European Patent Application 184,187: European Patent Application 171 496; European Patent Application 173 494; PCT Publication WO 86/01533; U.S. Patent No. 4,816,567; European Patent Application 125,023; Better et al., 1988, Science 240: 1041-1040; Liu et al., 1987, Proc. Natl. Acad. Sci. ScL USA 84: 3439-3443; Liu et al., 1987, J. Am. Immunol. 139: 3521-3526; Sun et al., 1987, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84: 214-218; Nishimura et al., 1987, Canc. Res. 47: 999-1005; Wood et al., 1985, Nature 314: 446-449; Shaw et al., 1988, J. Am. Natl. Cancer Inst. 80: 1553-1559; Morrison, 1985, Science 229: 1202-1207; Oi et al., 1986, Bio / Techniques 4: 214; U.S. Patent No. 5,225,539; Jones et al., 1986, Nature 321: 552-525. Verhoeyan et al. (1988) Science 239: 1534; and Beidler et al., 1988, J .; Immunol. 141: 4053-4060.
[0154]
Antibodies that are fully human are particularly desirable for therapeutic treatment of human subjects. Such antibodies can be produced using transgenic mice. Such mice are not capable of expressing endogenous immunoglobulin heavy and light chain genes, but are capable of expressing human heavy and light chain genes. The transgenic mice are immunized in the normal fashion with a selected antigen, eg, all or part of a perilipin isoform. Monoclonal antibodies specific for this antigen can be obtained using conventional hybridoma technology. The transgenes of human immunoglobulins carried by the transgenic mice rearrange during B cell differentiation and subsequently undergo class switching and somatic mutation. Thus, using such a technique, it is possible to produce therapeutically useful IgG, IgA, IgM and IgE antibodies. For a review of this technique for producing human antibodies, see Lonberg and Huszar (1995, Int. Rev. Immunol. 13: 65-93). For a detailed discussion of this technique for the production of human and human monoclonal antibodies and the protocols for producing these antibodies, see, for example, US Pat. No. 5,625,126; US Pat. No. 5,633. U.S. Patent No. 5,569,825; U.S. Patent No. 5,661,016; and U.S. Patent No. 5,545,806. Further, Abgenix, Inc. Companies such as (Freemont, CA) and Genpharm (San Jose, CA) can order and supply specific human antibodies to a given antigen using techniques similar to those described above.
[0155]
Fully human antibodies that recognize a given epitope can be made using a technique referred to as "guided selection". In this approach, selected non-human monoclonal antibodies, such as mouse antibodies, can be used to guide the selection of fully human antibodies that recognize the same epitope (Jespers et al. (1994) Bio / technology 12: 899-). 903).
[0156]
Anti-perilipin antibodies can also be made using various phage display methods known in the art. In the phage display method, a functional antibody domain is displayed on the surface of a phage particle carrying a polynucleotide sequence encoding the domain. In particular, such phage can be used to display antigen-binding domains expressed from a repertoire or combinatorial antibody library (eg, human or mouse). Phage expressing an antigen binding domain that binds to the antigen of interest can be selected or identified using the antigen, for example, using a labeled antigen or an antigen bound or captured on a solid surface or bead. Phage used in these methods are typically fd and M13 expressed from phage with Fab, Fv or disulfide stabilized Fv antibody domains recombinantly fused to either phage gene III or gene VIII protein. Filamentous phage containing a binding domain. Phage display methods that can be used to produce the antibodies of the present invention include those disclosed below: Brinkman et al. Immunol. Methods 182: 41-50 (1995); Ames et al. Immunol. Methods 184: 177-186 (1995); Kettleborough et al., Eur. J. Immunol. 24: 952-958 (1994); Persic et al., Gene 187 9-18 (1997); Burton et al., Advances in Immunology 57: 191-280 (1994); PCT application number PCT / GB91 / 01134; PCT publication WO 90 /. WO809 / 10737; WO92 / 01047; WO92 / 18619; WO93 / 11236; WO95 / 15982; WO95 / 20401; and U.S. Patent Nos. 5,698,426; 5,223,409; 5,403,484; 5,580,717; 5,427,908; 5,750,753; 5,821,047; 5,571,698; 5,427,908; 5,516,637; 5,780, 225; 5,658,727; 5,733, 43; and 5,969,108; incorporated herein by reference each of them as a whole.
[0157]
Following phage selection, the antibody coding region from the phage is isolated and used to generate whole antibodies, including human antibodies, or other desired antigen-binding fragments, as described in the above references. For example, as described in detail below, it can be expressed in any desired host, including mammalian cells, insect cells, plant cells, yeast and bacteria. For example, Fab, Fab 'and F (ab')2Techniques for recombinantly producing fragments can also use methods known in the art, such as those disclosed below: PCT Publication WO 92/22324; Mullinax et al., BioTechniques 12 (6): 864. -869 (1992); Sawai et al., AJRI 34: 26-34 (1995); and Better et al., Science 240: 1041-1043 (1988), the entirety of which are incorporated herein by reference.
[0158]
Examples of techniques that can be used to produce single-chain Fvs and antibodies include those described below: US Pat. Nos. 4,946,778 and 5,258,498. Huston et al., Methods in Enzymology 203: 46-88 (1991); Shu et al., PNAS 90: 7995-7999 (1993); and Skerra et al., Science 240: 1038-1040 (1988).
[0159]
The present invention further provides for the use of bispecific antibodies. It can be manufactured by methods known in the art. Traditional production of full-length bispecific antibodies is based on the co-expression of two immunoglobulin heavy-light chain pairs, the two chains having different specificities (Milstein et al., 1983, Nature 305: 537-539). Due to the random combination of immunoglobulin heavy and light chains, these hybridomas (quadromas) potentially produce a mixture of ten antibody molecules, of which only one is the correct bispecific Sexual structure. Purification of the correct molecule (usually performed by an affinity chromatography step) is rather cumbersome and results in low product yields. Similar procedures are described in WO 93/08829 (published May 13, 1993) and Traunecker et al., 1991, EMBO J. 10: 3655-3659.
[0160]
According to another more preferred approach, antibody variable domains with the desired binding specificities (antibody-antigen combining sites) are fused to immunoglobulin constant domain sequences. The fusion preferably has an immunoglobulin heavy chain constant domain, comprising at least part of the hinge, CH2, and CH3 regions. It is preferable that the first heavy chain constant region (CH1) containing a site necessary for light chain binding be present in at least one of the fusions. The DNA encoding the immunoglobulin heavy chain fusion and, if desired, the DNA encoding the immunoglobulin light chain, are inserted into separate expression vectors and co-transfected into a suitable host organism. This method is a highly versatile way to adjust the relative proportions of the three polypeptide fragments in embodiments where unequal ratios of the three polypeptide chains used in the construction provide the optimal yield. However, if high yields are obtained as a result of the expression of at least two polypeptide chains in equal proportions, or where the proportion is not particularly important, two or all of the coding sequences of the three polypeptide chains Can be inserted into one expression vector.
[0161]
In a preferred embodiment of this technique, the bispecific antibody comprises a hybrid immunoglobulin heavy chain having a first binding specificity in one arm and a hybrid immunoglobulin heavy-light chain pair (primary) in the other arm. 2 providing binding specificity). This asymmetric structure has been found to facilitate the separation of the desired bispecific compound from unwanted immunoglobulin chain combinations. Because the immunoglobulin light chain is present in only half of the bispecific molecule, an easy separation method is possible. This approach is disclosed in WO 94/04690 (published March 3, 1994). For further details for generating bispecific antibodies see, for example, Suresh et al., Methods in Enzymology, 1986, 121: 210.
[0162]
The present invention provides functionally active fragments, derivatives or analogs of anti-perilipin immunoglobulin molecules. “Functionally active” refers to an anti-anti-idiotype antibody (ie, tertiary) in which a fragment, derivative or analog recognizes the same antigen as is recognized by the antibody from which the fragment, derivative or analog is derived. Antibody). Specifically, in a preferred embodiment, the idiotypic antigenicity of the immunoglobulin molecule is enhanced by deleting the framework and CDR sequences C-terminal to the CDR sequence that specifically recognizes the antigen. . To determine which CDR sequences bind to an antigen, synthetic peptides containing the CDR sequences can be used in any of the binding assays known in the art.
[0163]
The present invention relates to F (ab ')2Antibody fragments such as fragments and Fab fragments are provided. Antibody fragments that recognize specific epitopes can be prepared by known techniques. F (ab ')2Fragments are composed of the variable region, the light chain constant region and the CH1 domain of the heavy chain, and can be made by pepsin digestion of the antibody molecule. Fab fragment is F (ab ')2Prepared by reducing the disulfide bridges of the fragment. The present invention relates to heavy and light chain dimers of the antibodies of the present invention, or any minimal fragment thereof, such as Fv or single chain antibodies (SCA) (eg, as described below: US Pat. 778; Bird, 1988 Science 242: 423-42; Huston et al., 1988, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 85: 5879-5883; and Ward et al., 1989, Nature 334: 544-54) or the present invention. Any other molecule having the same specificity as the antibody of the present invention is also provided. Single chain antibodies are formed by linking the heavy and light chain fragments of the Fv region by an amino acid bridge into a single chain polypeptide. Techniques for the assembly of functional Fv fragments in E. coli can be used (Skerra et al., 1988, Science 242: 1038-1041).
[0164]
In another embodiment, the invention provides a fusion protein of an anti-perilipin antibody (or a functionally active fragment thereof). For example, in this case, the antibody is covalently linked (eg, at the N-terminus or C-terminus) to the amino acid sequence of another protein that is not an antibody (or a portion thereof, preferably at least 10, 20, or 50 amino acid portions of the protein) (Peptide bonds). Preferably, the immunoglobulin or fragment thereof is covalently linked to another protein at the N-terminus of the constant domain. Such a fusion protein can facilitate purification or increase in vivo half-life.
[0165]
5.4.1.2. Antibody expression
Anti-perilipin antibodies can be produced by any method known in the art for antibody synthesis, particularly by chemical synthesis or recombinant expression, and are preferably produced by recombinant expression techniques.
[0166]
Recombinant expression of an antibody or a fragment, derivative or analog thereof requires the construction of a nucleic acid encoding the antibody. If the nucleotide sequence of the antibody is known, the nucleic acid encoding the antibody can be assembled from chemically synthesized oligonucleotides (eg, as described in Kutmeier et al., 1994, BioTechniques 17: 242). Briefly, this involves the synthesis of overlapping oligonucleotides containing portions of the antibody-encoding sequence by PCR, annealing and ligation of these oligonucleotides, and subsequent amplification of the ligated oligonucleotides.
[0167]
Alternatively, a nucleic acid encoding an antibody can be obtained by cloning the antibody. Even though clones containing the nucleic acid encoding the particular antibody are not available, if the sequence of the antibody molecule is known, the nucleic acid encoding the antibody can be obtained from a suitable source (eg, an antibody cDNA library, or a cDNA library thereof). CDNA libraries made from either antibody expressing tissues or cells), by PCR amplification using synthetic primers capable of hybridizing to the 3 'and 5' ends of the sequence or specific to that particular gene sequence Can be obtained by cloning using a specific oligonucleotide probe.
[0168]
If antibody molecules that specifically recognize a particular perilipin isoform (or a source of a cDNA library for cloning nucleic acid encoding such an antibody) are not available, a specific perilipin isoform specific Antibodies can be produced by any method known in the art, for example, by immunizing an animal such as a rabbit to produce a polyclonal antibody, or more preferably by producing a monoclonal antibody. Alternatively, one clone encoding at least the Fab portion of the antibody is replaced with a clone of a Fab fragment that binds a Fab expression library to a specific antigen (eg, as described in Huse et al., 1989, Science 246: 1275-1281). Or screening antibody libraries (see, eg, Clackson et al., 1991, Nature 352: 624; and Hane et al., 1997 Proc. Natl. Acad. Sci. USA 94: 4937). ).
[0169]
After obtaining a nucleic acid encoding at least the variable domain of the antibody molecule, it can be introduced into a vector containing a nucleotide sequence encoding the constant region of the antibody molecule (eg, PCT Publication No. WO 86/05807). PCT Publication No. WO 89/01036; and US Pat. No. 5,122,464). Vectors containing complete light or heavy chains that are capable of co-expressing the nucleic acid to express a complete antibody molecule are also available. The nucleic acid encoding this antibody is then used to replace (or delete) one or more cysteine residues in the variable region involved in intrachain disulfide bonds with amino acid residues that do not contain a sulfhydryl group. Required nucleotide substitutions or deletions can be introduced. Such modifications can be made by any method known in the art for introducing a particular mutation or deletion within a single nucleotide sequence. Examples include, but are not limited to, chemical mutagenesis, in vitro site-directed mutagenesis (Hutchinson et al., 1978, J. Biol. Chem. 253: 6551), PCT-based methods, and others.
[0170]
Moreover, techniques developed for the production of "chimeric antibodies" by splicing the gene of a mouse antibody molecule with appropriate antigen specificity together with the gene of a human antibody molecule with appropriate biological activity ( Morrison et al., 1984, Proc. Natl. Acad. Sci. 81: 851-855; Neuberger et al., 1984, Nature 312: 604-608; Takeda et al., 1985, Nature 314: 452-454) can be used. As described in the above literature, a chimeric antibody is a molecule in which different portions are derived from different animal species and has a variable region derived from a mouse mAb and a human antibody constant region, such as a humanized antibody. is there.
[0171]
Once a nucleic acid encoding an anti-perilipin antibody molecule has been obtained, a vector for the production of the antibody molecule can be produced by recombinant DNA technology using techniques well known in the art. Thus, methods for preparing a protein of the invention by expressing a nucleic acid containing an antibody molecule sequence are described herein. Methods that are well known to those of skill in the art can be used to construct expression vectors containing antibody molecule coding sequences and appropriate transcriptional and translational control signals. These methods include, for example, in vitro recombinant DNA techniques, synthetic techniques, and in vivo genetic recombination. For example, Sambrook et al. (1990, Molecular Cloning, A Laboratory Manual, 2nd edition, Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY, USA), and Ausubel et al. See the described technique.
[0172]
The expression vector is introduced into host cells by conventional techniques, and the transfected cells are then cultured by conventional techniques to produce an antibody of the invention.
[0173]
The host cells used to express the recombinant antibodies of the present invention may be any of bacterial cells, Escherichia coli, or the like, or preferably, eukaryotic cells, especially for the expression of whole recombinant antibody molecules. Good. In particular, the combination of a mammalian cell, such as Chinese hamster ovary cell (CHO), and a vector, such as a major intermediate early gene promoter element from human cytomegalovirus, is an effective expression system for antibodies ( Foecking et al., 198, Gene 45: 101; Cockett et al., 1990, Bio / Technology 8: 2).
[0174]
A variety of host-expression vector systems are available for expressing anti-perilipin antibody molecules. Such a host-expression system not only refers to a vehicle that can produce and purify the coding sequence of interest, but also to express the antibody molecule of the present invention in situ when transformed or transfected with the appropriate nucleotide coding sequence. Also refers to cells that can These include, but are not limited to: bacteria transformed with a recombinant bacteriophage DNA, plasmid DNA or cosmid DNA expression vector containing a sequence encoding the antibody, such as E. coli (E. microorganisms such as E. coli and B. subtilis; yeast transformed with a recombinant yeast expression vector containing a sequence encoding the antibody (eg, Saccharomyces, Pichia); and encoding the antibody An insect cell line infected with a recombinant virus expression vector containing the sequence (eg baculovirus); with a recombinant virus expression vector containing the sequence encoding the antibody (eg cauliflower mosaic virus, CaMV; tobacco mosaic virus, TMV) Infected Or a plant cell line transformed with a recombinant plasmid expression vector (eg, a Ti plasmid); or a promoter derived from the genome of a mammalian cell (eg, a metallothionein promoter) or a promoter derived from a mammalian virus (eg, an adenovirus late A mammalian cell line (eg, COS, CHO, BHK, 293, 3T3 cells) carrying a recombinant expression construct containing the promoter, vaccinia virus 7.5K promoter.
[0175]
In bacterial systems, a number of expression vectors may be advantageously selected depending upon the use intended for the antibody molecule being expressed. For example, if one wishes to produce such proteins in large quantities for the production of a pharmaceutical composition containing the antibody molecule, a vector that directs high-level expression of a fusion protein product that is easily purified may be desirable. Such vectors include, but are not limited to, the following: E. coli expression vector pUR278 (Rother et al., 1983, EMBO J. 2: 1791), in which case the sequence encoding the antibody is contained in the vector lacZ. The fusion proteins are produced by ligation individually in frame with the coding region; the pIN vector (Inouye & Inouye, 1985, Nucleic Acids Res. 13: 3101-3109; and Van Heake & Schuster, 1989, J. Biol. Chem. 24: 5503-5509); The pGEX vector can also be used to express a foreign polypeptide as a fusion protein with glutathione S-transferase (GST). Generally, such fusion proteins are soluble and can be readily purified from lysed cells by adsorption and binding to a glutathione-agarose bead matrix followed by elution in the presence of free glutathione. The pGEX vector can be designed to include a thrombin or factor Xa protease cleavage site so that the cloned target gene product is released from the GST moiety.
[0176]
In an insect system, Autographa californica nuclear polyhedrosis virus (AcNPV) is used as a vector for expressing a foreign gene. This virus grows in Spodoptera frugiperda cells. Sequences encoding the antibody can be cloned individually into non-essential regions of the virus (eg, the polyhedrin gene) and placed under the control of an AcNPV promoter (eg, the polyhedrin promoter). In mammalian host cells, a number of viral-based expression systems (eg, adenovirus expression systems) can be utilized.
[0177]
As discussed above, a host cell strain may be chosen which modulates the expression of the inserted sequences, or modifies and processes the gene product, in the specific fashion desired. Modification (eg, glycosylation) and processing (eg, cleavage) of such protein products can be important for the function of the protein.
[0178]
For long-term, high-yield production of recombinant antibodies, stable expression is preferred. For example, a cell line that stably expresses the antibody of interest can be prepared by transfecting cells with an expression vector containing the nucleotide sequence of the antibody and the nucleotide sequence of a selectable marker (eg, neomycin or hygromycin), and expressing the selectable marker. By selecting, it can be produced. Such engineered cell lines may be particularly useful in screening and evaluating compounds that interact directly or indirectly with the antibody molecule.
[0179]
Expression levels of antibody molecules can be increased by amplification of the vector (for a review, see Bebbington and Hentschel, "Use of a vector based on gene amplification for expression of cloned genes in mammalian cells in DNA cloning ( The Use of Vectors Based on Gene Amplification for the Expression of Cloned Genes in Mammalian Cells in DNA Cloning. ", Vol. 3, Academic Press, Academic Pressing, 87. If the marker in the antibody expressing vector system is amplifiable, increasing the level of inhibitor present in the culture of host cells will increase the copy number of the marker gene. Since the amplified region is associated with the antibody gene, production of the antibody will also increase (Crouse et al., 1983, Mol. Cell. Biol. 3: 257).
[0180]
A host cell may be co-transfected with two expression vectors of the present invention, wherein the first vector encodes a polypeptide derived from the heavy chain and the second vector encodes a polypeptide derived from the light chain. . Including the same selectable marker in the two vectors allows for equivalent expression of the heavy and light chain polypeptides. Alternatively, a single vector encoding both the heavy and light chain polypeptides may be used. In such situations, the light chain must be placed in front of the heavy chain to avoid excess toxic free heavy chains (Proudfoot, 1986, Nature 322: 52; and Kohler, 1980, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 77: 2197). The coding sequences for the heavy and light chains may consist of cDNA or genomic DNA.
[0181]
After recombinantly expressing the antibody molecule of the present invention, the antibody molecule can be purified by any method known in the art for purification of an antibody molecule. For example, chromatography (e.g., ion exchange chromatography, affinity chromatography with protein A or specific antigens, and size column chromatography), centrifugation, differential solubility, or any other for protein purification. According to standard techniques.
[0182]
Alternatively, any fusion protein can be easily purified by utilizing an antibody specific to the expressed fusion protein. For example, the system described by Janknecht et al. Allows for the immediate purification of native fusion proteins expressed in human cell lines (Janknecht et al., 1991, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 88: 8972-897). ). In this system, the gene of interest is subcloned into a vaccinia recombinant plasmid such that the open reading frame of this gene is translated by fusing it to an amino-terminal tag consisting of six histidine residues. This tag acts as a matrix binding domain for the fusion protein. Extracts from cells infected with the recombinant vaccinia virus were Ni2+Load onto a nitriloacetic acid-agarose column and selectively elute histidine-tagged proteins with imidazole containing buffer.
[0183]
5.4.1.3. Conjugate antibody
In one preferred embodiment, the anti-perilipin antibody or fragment thereof is conjugated to a diagnostic or therapeutic moiety. Antibodies can be used for diagnosis or for determining the efficacy of a given treatment regimen. Detection can be facilitated by coupling the antibody and a detectable substance. Examples of detectable substances include various enzymes, prosthetic groups, fluorescent materials, luminescent materials, bioluminescent materials, radionuclides, positron emitting metals (for positron emission tomography), and non-radioactive paramagnetic metal ions It is. See US Pat. No. 4,741,900 for a general discussion of metal ions that can be conjugated to antibodies for use as diagnostics according to the present invention. Preferred enzymes include horseradish peroxidase, alkaline phosphatase, β-galactosidase or acetylcholinesterase, preferred prosthetic groups include streptavidin, avidin and biotin, and preferred fluorescent materials include Umbellium Ferron, fluorescein, fluorescein isothiocyanate, rhodamine, dichlorotriazinylamine fluorescein, dansyl chloride and phycoerythrin, suitable luminescent materials include luminol, and suitable bioluminescent materials include luciferase, luciferin and aequorin. Included and suitable radionuclides include:125I,131I,111In and99Tc is included.
[0184]
Anti-perilipin antibodies or fragments thereof can be conjugated to a therapeutic agent or drug moiety to modify a given biological response. It is not intended that the therapeutic agent or drug moiety be limited to traditional chemotherapeutic agents. For example, the drug moiety can be a protein or polypeptide that possesses the desired biological activity. Such proteins can include, for example: toxins such as abrin, ricin A, pseudomonas exotoxin, or diphtheria toxin; tumor necrosis factor, interferon-α, interferon-β, nerve growth factor, platelet-derived growth factor Tissue plasminogen activator, thrombotic or anti-angiogenic agents, such as angiostatin or endostatin; or lymphokines, interleukin-1 (IL-1), interleukin-2 (IL-2), interleukin Modification of biological response such as leukin-6 (IL-6), granulocyte macrophage colony stimulating factor (GM-CSF), granulocyte colony stimulating factor (G-CSF), nerve growth factor (NGF) or other growth factors Agent.
[0185]
Techniques for conjugating such therapeutic moieties to antibodies are well known, for example, see Arnon et al., Monoclonal Antibodies For Immunotargeting Of Drugs In Cancer, "Monoclonal Antibodies For Immunotargeting Of Drugs In Cancer. Therapy) ", in Monoclonal Antibodies And Cancer Therapy, Reisfeld et al. 243-56 (Alan R. Liss, Inc. 1985); Hellstrom et al., "Antibodies For Drug Delivery", in Controlled Drug Delivery (2nd ed.), Robinson et al. (Eds.). 623-53 (Marcel Dekker, Inc. 1987); Thorpe, "Antibody Carriers of Cytotoxic Agents in Cancer Therapy: Online Review of Antibody Carriers of Cytotoxic Agents in Cancer Therapy: A Review of Pharmacy." Applications, Pinchera et al. (Eds.), Pp. 475-506 (1985); "Analysis, Results, and Future Prospects of Therapeutic Use of Radiolabeled Antibodies in Cancer Therapy (Analysis, Results, And Future Prospective of The Therapeutic Use of Radioactive Antibiotics, Inc.). For Cancer Detection And Therapy, Baldwin et al. 303-16 (Academic Press 1985), and Thorpe et al., "The Preparation and Cytotoxic Properties of Antibody-Toxin Conjugates", Immunol. Rev .. , 62: 119-58 (1982).
[0186]
Alternatively, an antibody can be conjugated to a second antibody to form an antibody heteroconjugate, as described by Segal in US Pat. No. 4,676,980.
[0187]
Antibodies conjugated or unconjugated to a therapeutic moiety can be used alone or as a therapeutic, administered in combination with cytotoxic factors and / or cytokines.
[0188]
5.5. Methods of treating disorders associated with inappropriate regulation of body weight and / or lipid metabolism
The present invention relates to the treatment of weight disorders such as obesity, inappropriate lipid metabolism by the administration of one or more pharmaceutical compositions comprising one or more compounds that modulate the expression and / or activity of one or more perilipin isoforms. Provide prevention, treatment or amelioration of a disorder characterized by (eg, lipodystrophy), a disorder characterized by lipid accumulation (eg, atherosclerosis), and one or more signs or symptoms associated with diabetes. In one preferred embodiment, a pharmaceutical composition is administered to a subject (ie, an animal) for the prevention, treatment or amelioration of one or more signs or symptoms associated with obesity. In another preferred embodiment, a pharmaceutical composition is administered to a subject (ie, an animal) for the prevention, treatment or amelioration of one or more signs or symptoms associated with diabetes (eg,
[0189]
In another preferred embodiment, the pharmaceutical composition is used to prevent, treat or ameliorate one or more signs or symptoms associated with a disorder characterized by weight loss, such as cachexia, bulimia and anorexia. That is, it is administered to an animal, preferably a mammal, and more preferably a human. For this embodiment, the pharmaceutical composition comprises one or more compounds that agonize the activity and / or expression of one or more perilipin isoforms, and a pharmaceutically acceptable carrier.
[0190]
In certain embodiments, the subject is administered the following amount of a composition of the present invention: an amount effective to increase lipid metabolism; or an amount effective to increase muscle mass; or an amount to increase body weight; Or an amount that reduces body fat; or an amount effective to increase insulin secretion; or an amount effective to reduce insulin resistance; or an amount effective to reduce glucose intolerance; or obesity, inappropriate An amount effective to prevent, treat or ameliorate one or more signs or symptoms associated with a disorder characterized by severe lipid metabolism, a disorder characterized by lipid accumulation, or diabetes. In certain other embodiments, the subject is administered the following amount of a composition of the present invention: treatment of one or more signs or symptoms associated with a disorder characterized by weight loss, such as cachexia and anorexia; An amount effective to prevent or ameliorate; or an amount effective to increase body fat; or an amount effective to increase body weight; or an amount effective to increase lipid accumulation.
[0191]
The present invention provides methods for the treatment, prevention or amelioration of one or more signs or symptoms associated with weight disorders and / or inappropriate lipid metabolism, which involve the effects of fat localization. Thus, the methods of the present invention have a reduced risk of adverse side effects observed for other targets for the treatment of weight disorders such as obesity.
[0192]
In certain embodiments, used to prevent, treat or ameliorate one or more signs or symptoms associated with weight disorders (eg, obesity), disorders characterized by inappropriate lipid metabolism, disorders characterized by lipid accumulation, and diabetes. The compounds identified according to the methods of the present invention are those that are not known or have not been previously used in the prevention, treatment or amelioration of such disorders. In another embodiment, used in the prevention, treatment or amelioration of one or more signs or symptoms associated with weight disorders (eg, obesity), disorders characterized by inappropriate lipid metabolism, disorders characterized by lipid accumulation, and diabetes. The compound identified according to the method of the invention preferentially affects the expression or activity of one perilipin isoform and does not affect the expression or activity of the other two isoforms. is there. In another embodiment, used in the prevention, treatment or amelioration of one or more signs or symptoms associated with weight disorders (eg, obesity), disorders characterized by inappropriate lipid metabolism, disorders characterized by lipid accumulation, and diabetes. The compounds identified according to the methods of the invention are those that preferentially affect perilipin A expression or activity.
[0193]
5.6. How to enhance livestock and poultry
The present invention relates to a method for enhancing the weight and / or behavior of an animal, preferably on companion animals (eg dogs, cats and horses), livestock (eg cows, horses and pigs) and poultry (eg chickens and turkeys). And a composition. The invention also relates to the use of preferably companion animals (eg dogs, cats and horses), livestock (eg cows, horses and pigs) and poultry (eg chickens and turkeys) for the prevention or treatment of weight disorders such as obesity in animals. Also provided are methods and compositions for The present invention also relates to a companion animal (preferably a companion animal) for the prevention, treatment or amelioration of one or more signs or symptoms associated with disorders characterized by inappropriate lipid metabolism, disorders characterized by lipid accumulation or diabetes in animals. Methods and compositions are provided for, for example, dogs, cats and horses), livestock (eg, cows, horses and pigs), and poultry (eg, chickens and turkeys). The present invention further relates to methods and compositions for improving animal health, preferably on companion animals (eg dogs, cats and horses), livestock (eg cows, horses and pigs) and poultry (eg chickens and turkeys). .
[0194]
In one embodiment, livestock or poultry are administered a pharmaceutical composition comprising one or more antagonists of one or more perilipin isoforms to enhance their body weight and / or behavior. In another embodiment, livestock or poultry are administered a pharmaceutical composition comprising one or more antagonists of one or more perilipin isoforms to enhance their lipid metabolism and / or increase muscle mass. In another embodiment, one or more perilipin isoforms are used in livestock or poultry to treat, prevent or ameliorate one or more signs or symptoms associated with obesity, disorders of lipid metabolism, disorders characterized by lipid accumulation, or diabetes. A pharmaceutical composition comprising one or more antagonists of the foam is administered. In yet another embodiment, a livestock or poultry is treated with one or more perilis for the treatment, prevention or amelioration of one or more signs or symptoms associated with a weight loss characterized by weight loss such as cachexia or anorexia. A pharmaceutical composition comprising one or more agonists of the pin isoform is administered.
[0195]
5.7. Pharmaceutical formulations and routes of administration
The present invention provides a therapeutic (and prophylactic) method comprising administering to a subject an effective amount of a compound of the present invention. In one preferred embodiment, the compound is purified substantially (eg, so as to be substantially free of substances that limit its effect or produce undesirable side effects). The subject is preferably an animal, including but not limited to animals such as cows, pigs, horses, chickens, cats, dogs, etc., and is preferably a mammal, most preferably a human. In one particular embodiment, the poultry or non-human mammal is the subject or animal. In another specific embodiment, the subject or animal is a human.
[0196]
While the formulations and methods of administration that can be utilized when the compound comprises a nucleic acid are described above, other suitable formulations and routes of administration are described below.
[0197]
A variety of delivery systems are known and can be used to administer the compounds of the invention. For example, encapsulation in liposomes, microparticles, microcapsules, recombinant cells capable of expressing the compound, receptor-mediated endocytosis (eg, Wu and Wu, 1987, J. Biol. Chem. 262: 4429-). 4432), construction of nucleic acids as part of retroviruses or other vectors, and others. Methods of introduction can be enteral and parenteral and include, but are not limited to, intradermal, intramuscular, intraperitoneal, intravenous, subcutaneous, nasal, epidural and oral routes. The compounds may be administered by any convenient route, eg, by infusion or bolus injection, by absorption through epithelial or mucocutaneous linings (eg, oral, rectal and intestinal mucosa, etc.) and along with other biologically active agents. May be administered. Administration can be systemic or local.
[0198]
In one particular embodiment, it may be desirable to administer the pharmaceutical compositions of the invention locally to the area in need of treatment; This can be achieved, for example, but not limited to, by local injection during surgery, by local application, such as by injection, by catheter, or by implant. The implant may be a porous, non-porous, or gelatinous material, including a membrane, such as a siaastic membrane, or a fiber.
[0199]
In another embodiment, the compounds can be delivered in vesicles, particularly in liposomes (eg, Langer, 1990, Science 249: 1527-1533; Treat et al., Liposomes in the Therapy of Infectious Disease and Cancer-, Canada). See Berestein and Fidler (eds.), Liss, New York, pp. 353-365 (1989); Lopez-Berstein, ibid., Pp. 317-327;
[0200]
In yet another embodiment, the compounds can be delivered in a sustained or controlled release system. In one embodiment, a pump can be used (Langer, supra; Sefton, 1987, CRC Crit. Ref. Biomed. Eng. 14: 201; Buchwald et al., 1980, Surgary 88: 507; Saudek et al., 1989, N. Engl.J.Med.321: 574). In another embodiment, a polymeric material can be used (Medical Applications of Controlled Release, Langer and Wise (eds.), CRC Pres., Boca Raton, Florida, Canada, 1974; Controlled Drug PharmaBridge, Canada). Smolen and Ball (eds), Wiley, New York (1984); Ranger and Peppas, J., 1983, Macromol. Sci. Rev. Macromol. Chem. 23:61; Levy et al., 1985, Science 228: 190; 1989, Ann. ol.25: 351; and Howard et al., 1989, J.Neurosurg.71: See 105). In yet another embodiment, a sustained or controlled release system can be placed near the therapeutic target, ie, in adipose tissue, thereby requiring only a small portion of the systemic dose (eg, Goodson, Medical Applications of Controlled). Release, supra, Vol. 2, pp. 115-138 (1984)).
[0201]
Other controlled release systems are discussed in the review by Langer (1990, Science 249: 1527-1533).
[0202]
In one particular embodiment where the compound of the invention is a nucleic acid encoding a protein, the nucleic acid is constructed as part of a suitable nucleic acid expression vector, such that it becomes intracellular, for example as follows. Can be administered in vivo to enhance expression of the protein encoded by this nucleic acid: use of retroviral vectors (see US Pat. No. 4,980,286); direct injection; Use of bombardment of microparticles (eg, a gene gun; Biolistic, Dupont) or coating with lipids or cell surface receptors or transfectants; administration linked to a homeobox-like peptide known to enter the nucleus (eg, Joliot et al., 1991, Proc. Natl. Aca. .Sci.USA 88: 1864-1868 reference), and others. Alternatively, a nucleic acid can be introduced into a cell and incorporated into host cell DNA for expression by homologous recombination.
[0203]
The present invention also provides a pharmaceutical composition. Such compositions comprise a prophylactically or therapeutically effective amount of the compound and a pharmaceutically acceptable carrier. In one particular embodiment, the term “pharmaceutically acceptable” has been approved by federal or state government regulators for use in animals, and more particularly in humans, or has been approved by the United States Pharmacopoeia or other generally It means that it is listed in a recognized pharmacopeia. The term "carrier" refers to a diluent, adjuvant, excipient, or vehicle with which the therapeutic is administered. Such pharmaceutical carriers can be sterile liquids, such as water and oils, including oils of petroleum, animal, vegetable or synthetic origin, such as peanut oil, soybean oil, mineral oil, sesame oil and the like. Water is a preferred carrier when the pharmaceutical composition is administered intravenously. Saline solutions and aqueous dextrose and glycerol solutions can also be employed as liquid carriers, particularly for injectable solutions. Suitable pharmaceutical excipients include starch, glucose, lactose, sucrose, gelatin, malt, rice, flour, chalk, silica gel, sodium stearate, glycerol monostearate, talc, sodium chloride, skim milk powder, glycerol, Propylene, glycol, water, ethanol and the like are included. If desired, the composition may also contain minor amounts of wetting or emulsifying agents, or pH buffering agents. These compositions can be in the form of solutions, suspensions, emulsions, tablets, pills, capsules, powders, sustained release formulations and the like. The composition can be formulated as a suppository, with traditional binders and carriers such as triglycerides. Oral formulations can include standard carriers such as pharmaceutical grades of mannitol, lactose, starch, magnesium stearate, sodium saccharin, cellulose, magnesium carbonate and the like. Examples of suitable pharmaceutical carriers are described in W. Martin's "Remington's Pharmaceutical Sciences". The inclusion of a therapeutically effective amount of the compound in such a composition, preferably in purified form, together with a suitable amount of carrier will provide the subject with a form suitable for administration. The formulation must suit the mode of administration. In a preferred embodiment, the pharmaceutical compositions of the present invention are sterile.
[0204]
In one preferred embodiment, the compositions are formulated according to conventional procedures, as pharmaceutical compositions adapted for intravenous administration to humans. Typically, compositions for intravenous administration are solutions in sterile isotonic aqueous buffer. Where necessary, the composition may also include a solubilizing agent and a local anesthetic such as lidocaine to ease pain at the site of the injection. Generally, the components are mixed separately or as a lyophilized powder or anhydrous concentrate in a sealed container such as an ampoule or sachette indicating the amount of active agent, or mixed in unit dosage form. Supplied. Where the composition is to be administered by infusion, it can be dispensed with an infusion bottle containing sterile pharmaceutical grade water or saline. Where the composition is administered by injection, an ampoule of sterile water for injection or saline can be provided so that the ingredients may be mixed prior to administration.
[0205]
The compounds of the present invention can be formulated in a neutral or salt form. Pharmaceutically acceptable salts include salts formed with free amino groups, such as those derived from hydrochloric acid, phosphoric acid, acetic acid, oxalic acid, tartaric acid, and the like, and salts formed with free carboxyl groups, such as sodium and potassium. , Ammonium, calcium, iron (III) hydroxide, isopropylamine, triethylamine, 2-ethylaminoethanol, histidine, those derived from procaine and the like.
[0206]
The toxicity and therapeutic efficacy of the compound can be measured, for example, by LD50(50% lethal dose in population) and ED50Determination of (50% therapeutically effective amount of the population) can be determined in cell cultures or experimental animals by standard pharmaceutical procedures. The dose ratio between toxic and therapeutic effects is the therapeutic index and the ratio LD50/ ED50Can be expressed as Compounds that exhibit large therapeutic indices are preferred. Compounds that exhibit toxic side effects can be used, but design delivery systems that target such compounds to diseased tissue sites to minimize the risk of damaging uninfected cells and thereby reduce side effects So, care must be taken.
[0207]
The data obtained from cell culture assays and animal studies can be used in formulating a range of dosage for use in humans and the frequency of dosage of a given dosage. The dosage of such compounds is preferably such that the ED has little or no toxicity.50Within the circulating concentration range including Dosage may vary within this range depending upon the dosage form employed and the route of administration utilized. For any compound used in the method of the invention, the therapeutically effective dose can be estimated initially from cell culture assays. IC determined in cell culture50Dosages can be formulated in animal models to achieve a circulating plasma concentration range that includes the (ie, the concentration of the candidate compound that achieves half-maximal suppression of symptoms). Such information can be used to more accurately determine useful doses in humans. Plasma levels can be measured, for example, by high performance liquid chromatography.
[0208]
Suitable dosage ranges for intravenous administration are generally about 20-500 micrograms of active compound per kg of body weight. Suppositories generally contain active ingredient in the range of 0.5% to 10% by weight. Oral formulations preferably contain 10% to 95% of the active ingredient.
[0209]
For antibodies, the preferred dosage is 0.1 mg / kg to 125 mg / kg (more preferably 0.1 mg / kg to 75 mg / kg, 0.1 mg / kg to 50 mg / kg, 0.1 mg / kg to 0.1 mg / kg). 1 mg / kg to 25 mg / kg, 0.1 mg / kg to 20 mg / kg, 0.1 mg / kg to 15 mg / kg, 0.1 mg / kg to 10 mg / kg, 0.1 mg / Kg-5 mg / kg, 0.1 mg / kg-2.5 mg / kg, or 0.1 mg / kg-1 mg / kg). Generally, partially human antibodies and fully human antibodies have a longer half-life in the human body than other antibodies. Thus, lower dosages and less frequent administration is often possible. Modifications such as lipidation can be used to stabilize the antibody and to enhance uptake and tissue penetration. Methods for lipidation of antibodies are described in Cruikshank et al., 1997, J. Am. Acquired Immunity Definity Syndromes and Human Retrovirology 14: 193.
[0210]
A therapeutically effective amount of a protein or polypeptide (ie, an effective dose or effective dose) is about 0.001-30 mg / kg body weight, preferably about 0.01-25 mg / kg body weight, more preferably Is in the range of about 0.1-20 mg / kg body weight, and more preferably about 1-10 mg / kg body weight, 2-9 mg / kg body weight, 3-8 mg / kg body weight, 4-7 mg / kg body weight. kg body weight, or in the range of 5-6 mg / kg body weight.
[0211]
One skilled in the art will appreciate that certain factors can affect the dosage required to effectively treat a subject. These include, but are not limited to, the severity of the disease or disorder, previous treatment, the general health and / or age of the subject, and other existing diseases. Moreover, treatment of a subject with a therapeutically effective amount of a protein, polypeptide or antibody can include a single treatment or, preferably, can include a series of treatments. In a preferred example, a subject is dosed once a week with an antibody, protein or polypeptide in the range of about 0.1-20 mg / kg body weight for about 1-10 weeks, preferably 2-8 weeks, more preferably Treat for about 3 to 7 weeks, and even more preferably for about 4, 5 or 6 weeks. It will also be appreciated that the effective dosage of the antibody, protein or polypeptide used for treatment may increase or decrease over the course of a particular treatment. Variations in dosage can also be apparent to one skilled in the art from the results of the diagnostic assays described herein.
[0212]
It is understood that the appropriate dose of a small molecule drug will depend on a number of factors which are within the knowledge of the ordinarily skilled practitioner, veterinarian or researcher. The dose of the small molecule will depend, for example, on its identity, size and the condition of the subject or sample to be treated, and, if applicable, the route of administration of the composition, and the nucleic acid or nucleic acid of the present invention which the practitioner seeks for the small molecule. It will vary depending on the effect on the polypeptide. Typical doses include milligrams or micrograms of small molecule per kg of subject or sample weight (eg, about 1 μg / kg to about 500 mg / kg, about 1 μg / kg to about 250 mg / kg, about 1 μg / Kg to about 100 mg / kg, about 1 μg / kg to about 50 mg / kg, about 1 μg / kg to about 25 mg / kg, about 1 μg / kg to about 10 mg / kg, about 1 μg / kg to about 5 mg / kg. kg, about 1 μg / kg to about 1 μg / kg, about 1 μg / kg to about 500 μg / kg, about 1 μg / kg to about 250 μg / kg, about 1 μg / kg to about 100 μg / kg, about 1 μg / kg to about 50 μg / kg. kg, about 1 μg / kg to about 25 μg / kg, or about 1 μg / kg to about 10 μg / kg). It will be appreciated that the appropriate dose of a small molecule will depend on the potency of the small molecule for modulating expression or activity. Such appropriate doses are known in the art or can be determined using the assays described herein. When one or more small molecules are administered to an animal (eg, a human) to modulate the expression or activity of one or more perilipin isoforms, a practitioner, veterinarian, or researcher may, for example, initially use a relatively low dose. And then escalate the dose until an appropriate response is obtained. Furthermore, the dose level specified for any particular animal subject will depend on the activity of the particular compound used, the age, weight, general health, gender and diet of the subject, time of administration, route of administration, rate of elimination. It will be appreciated that combination with any agent, as well as the degree of expression or activity of one or more modulating perilipin isoforms, will be appreciated.
[0213]
The present invention also provides a pharmaceutical pack or kit comprising one or more containers filled with one or more components of the pharmaceutical composition of the present invention. Optionally, these containers may be accompanied by a notice in the form prescribed by a governmental agency that regulates the manufacture, use or sale of the pharmaceutical or biological product. This notice states (a) regulatory approval for manufacture, use or sale for administration to humans, (b) instructions for use, or both.
[0214]
5.8. Methods for assessing therapeutic utility
The present invention also aims to identify or demonstrate efficacy of compounds for the treatment or prevention of weight disorders (eg, obesity, cachexia and anorexia), lipid metabolism disorders, disorders characterized by lipid accumulation, and diabetes. Also provided are assays for use in drug discovery. Candidate compounds can be assayed for their ability to modulate perilipin expression levels in subjects with weight impairment to the levels found in subjects without such impairment. Compounds capable of restoring expression levels of one or more perilipin isoforms in subjects with weight disorders characterized by weight loss to levels found in subjects without weight disorders, It can be used as a lead compound or used in therapy. Further, compounds capable of reducing the level of expression of one or more perilipin isoforms in a subject with a weight disorder characterized by weight gain (eg, obesity) to levels found in subjects without this weight disorder, It can be used as a lead compound for further drug discovery or used in therapy. Expression of perilipin isoforms may be determined by immunoassay, visualization after gel electrophoresis, detection of perilipin phosphorylation, detection of perilipin activity, or any other method taught herein or known to one of skill in the art. Can be assayed. Such assays can be used to screen for candidate drugs for clinical monitoring or drug development if the abundance of perilipin isoforms can serve as a surrogate marker for clinical disorders.
[0215]
In various specific embodiments, performing in vitro assays on cells representative of the cell type involved in a disorder to determine whether a compound has a desired effect on such cell types. it can. For example, steroid-synthesizing cells and adipocytes from animals with weight disorders such as obesity can be used to determine whether a compound has a desired effect on such cells.
[0216]
Before testing compounds for use in therapy in humans, they can be tested in suitable animal model systems, including but not limited to rats, mice, chickens, cows, monkeys, rabbits and the like. For in vivo testing, any of the animal model systems known in the art can be used prior to administration to humans. Examples of animal models of weight impairment include, but are not limited to, the following obesity models: leptin-resistant animals (eg, db / db mice), melanocortin-4-receptor knockout mice (MR-4)− / −), Leptin-deficient mouse (ob / ob), tuby mouse (tubby protein deficient), fa / fa (Zucker Diabetical Fatty or ZDF) rat, melanocortin-3-receptor knockout mouse, POMC-deficient mouse, and fat / fat mouse ( For example, Barsh et al., 2000, Nature 404: 644-651; Fisher et al., 1999, Int. J. Obes. Rel. Metab. Disord. 23 Suppl: 54-58; Giridharan, 1998, Indian J. Med. : 225-242; Zhang et al., 1994, Nature 372: 425-432; Noben-Trauth et al., 1996, Nature 380: 534-538; Iid. a et al., 1996, BBRC 224: 597-604; Phillips et al., 1996, Nature Genetics 13: 18-19; Chen et al., 2000, Nature Genetics 26: 97-102; Butler et al., 2000, Endocrinology 141; Yawen et al., 1999, Nature Medicine 5: 1066-1070; and Naggert et al., 1995, Nature Genetics 10: 135-142). It will also be apparent to one of skill in the art, based on the present disclosure, to produce transgenic mice having a “knockout” mutation in the gene encoding perilipin. A “knockout” mutation in one gene is a mutation in which the mutated gene is not expressed, or is expressed at an abnormal or low level, resulting in little or no activity associated with the gene product. . Preferably, the transgenic animal is a mammal, more preferably, the transgenic animal is a mouse.
[0217]
In one embodiment, a candidate compound that modulates the level or expression of a perilipin isoform is a human subject having a weight disorder such as obesity, cachexia or anorexia, a disorder of lipid metabolism, a disorder characterized by lipid accumulation, or diabetes. Identify or demonstrate. According to this embodiment, a test for perilipin expression is performed by administering a candidate or control compound to a human subject and analyzing the expression of perilipin or the mRNA encoding the same in a biological sample (eg, serum or plasma). Determine the effect of the compound. By comparing the level of one or more perilipin isoforms or mRNA encoding the same in a subject or group of subjects treated with a control compound to that of a subject or group of subjects treated with a candidate compound, Candidate compounds that alter the expression of the isoform can be identified. Alternatively, altering the expression of one or more perilipin isoforms by comparing the level of one or more perilipin isoforms or mRNA encoding the same in a subject or group of subjects before and after administration of the candidate compound can do. Biological samples can be obtained and analyzed for mRNA or protein expression using techniques known to those skilled in the art.
[0218]
In another embodiment, candidate compounds that modulate the activity of perilipin are identified or demonstrated in a human subject with a disorder of weight, disorder of lipid metabolism, a disorder characterized by lipid accumulation or diabetes. According to this embodiment, the candidate or control compound is administered to a human subject and the effect of the candidate compound on the activity of perilipin is determined. By comparing a biological sample from a subject treated with a control compound to a sample from a subject treated with the candidate compound, candidate compounds that alter the activity of one or more perilipin isoforms can be identified. Alternatively, alterations in the activity of one or more perilipin isoforms can be identified by comparing the activity of one or more perilipin isoforms in a subject or group of subjects before and after administration of a candidate compound. Perilipin activity can be assessed as follows: detection of perilipin phosphorylation; induction of perilipin cell signaling pathways in biological samples (eg, serum or plasma) (eg, intracellular Ca2+, Diacylglycerol, IP3, etc.); detection of the activity of an enzyme whose activity is regulated by perilipin (eg, hormone-sensitive lipase activity); detection of a reporter gene or cellular response, eg, induction of lipid metabolism (eg, triacylglycerol, By detecting changes in the levels of non-esterified fatty acids or β-hydroxybutyric acid). Techniques known to those skilled in the art can be used to detect altered phosphorylation of perilipin, altered induction of second messenger of perilipin, or altered cellular response. For example, RT-PCR can be used to detect changes in second messenger induction of cells, and Western blot analysis after immunoprecipitation to detect changes in perilipin phosphorylation. be able to.
[0219]
In a preferred embodiment, a candidate compound that alters the level of expression of one or more perilipin isoforms to a level detected in a control subject (eg, a human without weight loss) is used for subsequent testing or therapeutic use. Choose for In another preferred embodiment, candidate compounds that alter the activity of one or more perilipin isoforms toward the activity seen in a control subject (eg, a human without weight loss) are identified for subsequent testing or therapeutic use. To choose.
[0220]
In another embodiment, candidate compounds are identified that reduce the severity of one or more signs or symptoms associated with weight loss in a human subject with weight loss. In accordance with this embodiment, the candidate or control compound is administered to a human subject with a weight disorder and the effect of the candidate compound on one or more signs or symptoms of the weight disorder is determined. By comparing a subject treated with a control compound to a subject treated with a test compound, candidate compounds that reduce one or more signs or symptoms can be identified. To determine whether a candidate compound reduces one or more signs or symptoms associated with weight loss, techniques known to practitioners familiar with weight loss can be used. For example, for the treatment of obese subjects, candidate compounds that increase lipid metabolism would be beneficial.
[0221]
In another embodiment, in a human subject having diabetes, reduce blood glucose levels, increase insulin sensitivity, increase insulin secretion, reduce the required dose of other antidiabetic drugs, or reduce diabetes. Identify candidate compounds that reduce the severity of one or more signs or symptoms involved. In accordance with this embodiment, a candidate or control compound is administered to a human subject with diabetes, and blood glucose, insulin sensitivity, insulin secretion, required doses of other antidiabetic agents, or candidates for one or more signs or symptoms of diabetes. Determine the effect of the compound. Reduce blood glucose levels, increase insulin sensitivity, reduce required doses of other antidiabetic drugs, or relate to diabetes by comparing a subject treated with a control compound with a subject treated with a test compound. Candidate compounds that reduce one or more signs or symptoms of the disease can be identified. To determine whether a candidate compound reduces one or more signs or symptoms associated with diabetes, techniques known to a practitioner familiar with diabetes can be used.
[0222]
In one preferred embodiment, candidate compounds that reduce the severity of one or more signs or symptoms associated with weight loss in a human with weight loss are selected for subsequent testing or therapeutic use. In another preferred embodiment, candidate compounds that reduce the severity of one or more signs or symptoms associated with diabetes in a human with diabetes are selected for subsequent testing or therapeutic use.
[0223]
5.9. Diagnostic and monitoring techniques
According to the present invention, lipid metabolism disorders, disorders characterized by lipid accumulation or weight disorders characterized by abnormal perilipin expression, or adipose tissue, serum or plasma obtained from subjects known to have Test samples can be used for diagnosis or monitoring. In one embodiment, one or more perilipin isoforms (or any combination thereof) in a test sample compared to a control sample (from a subject without lipid metabolism disorders or weight impairment) or a predetermined reference range. Is indicative of the presence of a weight disorder characterized by weight gain such as lipid metabolism disorders or obesity. In another embodiment of the present invention, an increase in the abundance of one or more perilipin isoforms (or any combination thereof) in a test sample relative to a control sample or a predetermined reference range is indicative of a cachexia Indicates the presence of a weight disorder characterized by weight loss such as quality or anorexia. In yet another embodiment, the relative abundance of one or more perilipin isoforms (or any combination thereof) in a test sample, as compared to a control sample or a predetermined reference range, is indicative of a lipid metabolism disorder, Indicates the degree or severity of disorders, diabetes or weight disorders (eg, obesity) characterized by lipid accumulation. In any of the foregoing methods, the detection of one or more of the perilipin isoforms described herein is optionally performed using one or more additional biomarkers of lipid metabolism disorders or weight disorders, such as, for example, leptin and neuropeptide Y. Can be combined with the detection of To measure the level of perilipin isoform, any suitable method in the art may be used. These include, but are not limited to, immunoassays for detection and / or visualization of perilipin isoforms (e.g., Western blots, sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis after immunoprecipitation, immunohistochemistry, Other). In addition, any suitable hybridization assay can be used to detect expression of a perilipin isoform by detection and / or visualization of mRNA encoding the perilipin isoform (eg, Northern assay, dot Blot, in situ hybridization, etc.).
[0224]
In another embodiment of the present invention, a labeled antibody that specifically binds to a perilipin isoform for the purpose of detecting, diagnosing or monitoring a weight disorder characterized by lipid metabolism disorder or abnormal perilipin expression, a derivative thereof And analogs can be used. Preferably, such disorders are detected in animals, more preferably in mammals, and most preferably in humans.
[0225]
5.10. kit
The invention also provides a kit comprising one or more agents identified by the screening assays of the invention, and instructions for use. In one embodiment, the kit comprises one or more agonists of one or more perilipin isoforms in one or more containers. In another embodiment, the kit comprises one or more antagonists of one or more perilipin isoforms in one or more containers. Preferably, the kit of the invention further comprises a control that does not function as an agonist or antagonist on the expression and / or activity of one or more perilipin isoforms.
[0226]
In one particular embodiment, the kit of the invention comprises a labeled agonist or antagonist of one or more perilipin isoforms. In a preferred embodiment, a kit of the invention comprises one or more agonists or antagonists of a perilipin isoform conjugated to a therapeutic agent. In another preferred embodiment, a kit of the invention comprises one or more agonists or antagonists of a perilipin isoform conjugated to a diagnostic agent.
[0227]
In certain embodiments, the kits of the invention include instructions for the use of antibodies for the treatment, prevention or diagnosis of a weight disorder (eg, obesity), a disorder of lipid metabolism, a disorder characterized by lipid accumulation or diabetes.
[0228]
The following examples are provided so that the invention described herein may be more fully understood. It should be understood that these examples are for illustrative purposes only and are not intended to limit the invention in any way.
[0229]
6. Example: Absence of Perilipin db / db Causes genetic low fat in mice and reverses obesity
This example demonstrates the important role of perilipin in vivo in lipid homeostasis, muscle mass and energy metabolism.
[0230]
6.1. Materials and methods
plin − / − Making and maintaining mice
A phage lambda clone was isolated from a mouse 129 genomic library using mouse perilipin cDNA obtained by PCR. This clone contained
[0231]
Immunoblotting
Equivalent amounts of protein homogenate were separated by 4-15% SDS-PAGE, transferred to PVDF membrane, and polyclonal anti-hormone sensitive lipase (HSL) (anti-HSL antibodies were Dr. C. Holm, Lund University, Lund (Sweden)). And the anti-perilipin antibody (Research Diagnostics Inc., Flanders, NJ). Primary antibodies were visualized by enhanced chemiluminescence (ECL kit, Amersham Pharmacia Biotech). The relative intensity of the immunoblot bands was quantified by AlphaImager ™ 2000 Documentation & Analysis System (Alpha Innotech Corp.).
[0232]
Body composition
5 plins+ / +And plin− / −Male mice were sacrificed by cervical dislocation. The epididymal fat pad (pad) and gastrocnemius muscle were excised and weighed. Next, the whole carcass was homogenized with a blender. From a portion of the pre-weighed ground carcass, the fat was extracted with ethyl ether and ethyl alcohol so that the percentage of fat could be calculated from the amount of material remaining after the extraction procedure. Carcass was measured for triacylglycerol (Sigma) and protein (Bio-Rad Protein Assay).
[0233]
Glucose tolerance and insulin sensitivity test
For glucose tolerance, mice were fasted for 4 hours and then injected intraperitoneally (ip) at a dose of 3 g glucose / kg body weight. Glucose levels (FasTake, LifeScan Inc., Milpitas, Calif.) Were used to monitor glucose levels before and after injection. For insulin sensitivity, mice were fasted for 4 hours and injected intraperitoneally with 100 units / ml of normal insulin to a final concentration of 0.75 U / kg body weight. Blood was collected before injection and at 15, 30, 60 and 120 minutes after injection. Glucose was measured using a blood glucose strip.
[0234]
Blood chemistry
After the animals were anesthetized with isoflurane (Vedco, St. Joseph, MO), blood was collected from the orbital plexus. Serum was frozen in aliquots and stored at -20 ° C. Enzyme assay kits for the measurement of serum non-esterified fatty acids (NEFA C, Wako, Richmond, VA), glycerol, glucose, cholesterol, β-hydroxybutyric acid and total triacylglycerol (Sigma) were used. Serum insulin was measured using a radioimmunoassay (Linco Research, St. Charles, MO). For glucose and insulin resistance, glucose was measured by a blood glucose strip (FasTake). Corticosterone (Diagnostic Products Co., Los Angeles, Calif.) And leptin concentrations (Linco Research, St. Charles, Mo.) were measured by radioimmunoassay in plasma obtained at noon after an overnight fast.
[0235]
Hormone-sensitive lipase assay
The tissue was homogenized in 3 ml of buffer (0.25 sucrose, 1 mM EDTA, 1 mM DTE, 20 μg / ml leupeptin) per gram of tissue and centrifuged at 110,000 × g at 4 ° C. for 45 minutes. It uses a fat-depleted inflatant and is essentially described by Holm and coworkers (Holm et al., 1997, Methods Enzymol. 286: 45-67; and Osterlund et al., 1996, Biochem. J. 319: 411-420), and as a substrate the diolein analog 1 (3) -mono- [3H] oleoyl-2-O-mono-oleylglycerol (MOME) was used to measure HSL activity. One unit of enzyme activity was defined as 1 μmol of oleic acid released per minute at 37 ° C., and lipase activity was expressed as units per mg of tissue.
[0236]
Lipolysis in isolated adipocytes
Adipocytes were isolated by collagenase digestion from epididymal fat pads in the presence of adenosine as described (Rodbell, M., 1984, J. Biol. Chem. 239: 375-380). . Cells were resuspended in Kerbs-Ringer Hepes in the absence of adenosine and in the presence of 1 U / ml adenosine deaminase. 0.350x106Cells / ml cells were incubated for 1 hour in the presence or absence of 2 μM CL 316,243, and extracellular glycerol release was measured as an indicator of lipolysis.
[0237]
in Vivo Lipolysis
Mice were fasted for 4 hours and given CL 316,243 (0.1 mg / kg body weight) or isoproterenol (10 mg / kg body weight) i. p. Injected. Blood was collected from the orbital plexus before injection and 15 minutes after injection, and NEFA and glycerol were measured.
[0238]
Histology
Tissues were fixed in neutral buffered formalin and embedded in paraffin. Sections were stained with hematoxylin and eosin. Images were captured on a SigmaScan (Jandel, San Rafael, Calif.) And analyzed. The outline of each adipocyte was manually followed and the cytoplasmic area was measured. plin− / −The size and distribution of brown adipocytes could not be accurately determined because the lipid droplets interfered with the mouse cell boundaries. The average size was estimated by dividing the total surface area by the number of nuclei.
[0239]
Measurement of oxygen consumption
Air flow rate 0.51 min-1Oxygen consumption individually for mice fed normal diet or 35% fat diet using computer controlled open circuit indirect calorimetry at room temperature and 23 ° C. (Oxymax, Columbus Instruments Co., Columbus, OH). Was evaluated. Thirty minutes later, the mice were placed in a metabolic chamber. VO2Was evaluated at 5 minute intervals for 20-24 hours. Mice had free access to water and food for 12 hours at night. Total oxygen consumption is expressed as the average of all samples taken during the experiment.
[0240]
Magnetic resonance imaging
Two sets of magnetic resonance imaging (MRI) experiments were performed. The first set was for determining "fat" or "lipid" images and "water" images. This is formalin-fixed plin− / −And plin+ / +Performed on mice. Stored specimens were securely placed inside a 25 mm NMR tube and imaged on a vertical bore, 9.4 Tesla MRI system (Varian, Palo Alto). Chemical shift selection of either water peak (4.8 ppm) or lipid peak (1.2 ppm) using a series of three 4.0 ms sinc pulses with a crusher gradient after each round. Target saturation was achieved. A 25-slice spin echo imaging pulse sequence was used. Successive 1-mm slices were selected using a 4 ms sinc pulse for excitation and refocusing. Each of the 256 phase encoder (PE) steps was acquired with a repetition time of 4 seconds, an echo time of 30 ms, and an average of 32 signals per PE step. Quantitative evaluation of% fat content in selected slices was performed at the heart and liver level. The cross-sectional area of fat measured from the fat image was divided by the total cross-sectional area of the mouse tissue in the slice determined from the water image. The cross-sectional area was quantified using image analysis software that divided the tissue according to signal intensity and counted the pixels.
[0241]
In a second set of experiments, mice were anesthetized with avertin and live plin as described in the description of FIG. 6D.+ / +And plin− / −For the mice, MRI spectra showing water and lipid signals were measured.
[0242]
6.2. result
Perilipin null mutant mice were produced by targeted disruption of the perilipin gene using the strategy shown in FIGS. 1A and 1B.
[0243]
plin− / −Adipocytes from mice are plin+ / +It was substantially smaller than that of litters (FIG. 3A). plin+ / +The average white adipocyte size (area) of the histological section of FIG.2And on the other hand plin− / −1400 ± 48μm from mouse2The size was reduced by 62%. plin− / −The much smaller white fat depot in mice was the result of a reduction in the size of individual adipocytes, not the number of adipocytes. Because the cell density is plin+ / +Plin than mouse− / −Is much higher (FIG. 3C), and the total DNA content of adipose tissue is− / −And plin+ / +(Plin+ / +Plin for 140 ± 85 μg of medium− / −152 ± 56 μg, n = 6 for both groups). Brown fat between shoulders is plin+ / +Plin than mouse− / −Medium (FIG. 3D). The average size of adipocytes in the interscapular brown adipose tissue tended to be smaller, but the differences were not significant (plin+ / +3.468 ± 1.018 μg of plin− / −Medium 2.607 ± 0.209 μm2, P = 0.071). However, the histological appearance was very different. Because plin− / −Lipid droplets in brown adipocytes are plin+ / +Because it was much smaller than in brown adipocytes (FIG. 3A). plin− / −The decrease in mouse total body fat reflected a corresponding decrease in its plasma leptin concentration (for male mice, plin+ / +3.64 ± 1.40 ng / ml, plin for n = 7− / −2.26 ± 1.23 ng / ml, n = 10, p = 0.056; and for female mice, plin+ / +3.02 ± 1.40 ng / ml, plin for n = 8− / −1.78 ± 0.58 ng / ml, n = 10, p = 0.001). plin− / −In mice, there was no abnormal liver tissue and no evidence of intrahepatic fat infiltration (data not shown).
[0244]
plin− / −Despite a large decrease in total body fat in mice, the following parameters− / −And plin+ / +No significant difference between the animals was detected: basal plasma cholesterol (plin− / − 97 ± 18.1 mg / dl for plin+ / + 89.7 ± 11.4 mg / dl) and triacylglycerol levels (plin− / − Plin against 29.1 ± 6.4 mg / dl+ / + 35.6 ± 6.8 mg / dl), plasma lipoprotein profile analyzed by high performance protein liquid chromatography (data not shown; Clifford et al., 2000, J. Biol. Chem. 273: 24665-24669), fasted Plasma glucose (plin− / − Plin for 81.95 ± 11.24 mg / dl+ / + 81.95 ± 20.03 mg / dl) and insulin (plin− / − 0.206 ± 0.096 plin for ng / ml+ / + 0.179 ± 0.081 ng / ml), plasma glucose response over 2 hours to an insulin tolerance test using a standard intraperitoneal (ip) insulin dose of 0.75 U / kg (data not shown), And i. p. Plasma glucose and insulin response over 2 hours to a standard glucose tolerance test using 3 g / kg glucose administered (data not shown). Plasma corticosterone levels are also plin− / −(118.28 ± 54.45 ng / ml for males, n = 10 for females and 228.92 ± 56.28 ng / ml for females, n = 9) and plin+ / +(108.49 ± 62.25 ng / ml for males, n = 10 and 188.55 ± 86.31 ng / ml for females, n = 10).
[0245]
The effect of a 48 hour fast on some plasma parameters is shown in FIG. 4A. There were no differences in any of the parameters at the beginning of the fast. The major differences in response to fasting were in the levels of lipolytic metabolites, non-esterified fatty acids (NEFA), and ketone bodies, β-hydroxybutyric acid. Wild-type mice were able to increase plasma NEFA and β-hydroxybutyric acid after fasting. In contrast, plin− / −Although mice were able to mount a lipolytic response, they were not sufficient to increase NEFA levels. After fasting, the increase in plasma β-hydroxybutyrate was also substantially faint (FIG. 4A). plin− / −Most likely, the mice were already under maximal stimulation under baseline conditions and could not increase the release of NEFA because the fat stores were much smaller (see below). It impaired the production of ketone bodies from acetyl-CoA via β-oxidation of fatty acids, since the supply of NEFAs was limited.
[0246]
Since perilipin has been reported to modulate hormone-sensitive lipase (HSL) activity, its absence appears to affect HSL activation, thereby altering the rate and energy balance of lipolysis in cells. (Londos et al., 1999, Semin. Cell Dev. Biol. 19: 51-58). According to Western blotting (FIG. 4B), plin+ / +And plin− / −No significant difference was detected in immunoreactive HSL between mice. Plin in subcutaneous and epididymal fat− / −HSL activity in cell lysates from mice was determined to be plin+ / +The corresponding fat stores of the control were 287% and 652%, respectively (FIG. 4C). plin− / −HSL constitutively activated therein indicates that perilipin normally functions by controlling fat HSL activity. Reduced HSL activity in the presence of normal amounts of protein suggests that perilipin modulates HSL activity by affecting HSL access to triacylglycerols in fat droplets rather than production of total HSL. (Londos et al., 1999, Semin. Cell Dev. Biol. 19: 51-58).
[0247]
Next, the total lipolytic activity of the isolated adipocytes was measured. plin− / −Basal glycerol release from isolated adipocytes of mice is determined by plin+ / +Approximately 375% of those from mouse adipocytes (FIG. 4D). Addition of CL 316,243 (Muzzin et al., 1991, J. Biol. Chem. 266: 24053-24058), a specific agonist of the β-adrenergic receptor that is predominantly expressed in adipose tissue of rodents. (2 μM)+ / +Stimulates glycerol release in adipocytes by about 300%, with untreated plin− / −The value was almost equal to that in fat cells. In contrast, plin− / −In adipocytes from mice, CL 316,243 did not cause further irritation, since lipolytic activity was already maximal under basal conditions.
[0248]
These in vitro observations prompted testing of the in vivo effects of perilipin inactivation on lipid metabolism. The lipolysis products glycerol and basal conditions and after administration of the general β-adrenergic agonists isoproterenol (10 mg / kg IP) and CL 316,243 (0.1 mg / kg IP) By measuring NEFA, plin− / −And plin+ / +The rate of lipolysis in mice was studied. I. Of any compound p. Blood was collected pre-dose and 15 minutes later, a time consistent with maximal plasma glycerol and NEFA responses (FIG. 4E). Before treatment, plin− / −Despite much lower body fat content in mice, basal plasma glycerol and NEFA levels were reduced to plin− / −And plin+ / +They were almost similar to mice. After treatment with isoproterenol, plin+ / +In mice, there was an approximately 800% increase in plasma glycerol levels and an approximately 300% increase in plasma NEFA levels. plin− / −The corresponding increase in mice was much less pronounced, with glycerol and NEFA levels of about 300% and 0%, respectively. Similar observations were made for CL 316,243 treatment. Basal glycerol and NEFA levels were also very similar in these experiments. plin+ / +In mice, CL treatment stimulated glycerol and NEFA levels by about 1100% and about 420%, respectively. plin− / −In mice, stimulation with CL 316,243 was much lower, about 200% and about 140%, respectively (FIG. 4E). Differences between basal and stimulus levels are+ / +Plin significantly reduced compared to control− / −This can be easily explained by taking into account the adipose tissue mass of the mouse. The in vitro lipolysis experiment (FIG. 4D)− / −It shows that adipocytes exhibit near maximal lipolysis under basal conditions. Thus, despite the significantly reduced fat mass, plin− / −Mice were able to maintain relatively normal basal plasma glycerol and NEFA levels. Furthermore, it was confirmed in an in vivo experiment that it was observed in vitro. That is, plin− / −Adipocytes are poorly stimulated by exposure to β-adrenergic agonists.
[0249]
At an ambient temperature of 21 ° C, plin− / −And plin+ / +Mice had similar body temperatures (FIG. 5A). plin− / −Mice may have poor insulation from changes in environmental temperature due to their significantly reduced subcutaneous fat. Therefore, plin− / −Mice were tested for their ability to maintain body temperature against exposure to cold. When mice were subjected to an ambient temperature of 4 ° C. in the fasted state (FIG. 5B), plin− / −Mouse body temperature is plin+ / +It fell much faster than that of litters, an observation consistent with poor heat preservation. However, when the experiment was repeated in the fed state (FIG. 5C), plin− / −Animal is plin+ / +They were able to tolerate cold as well as litters (at least 9 hours), indicating that they overcome the poor heat preservation by thermogenic response. In fact, in the feeding state, plin− / −Mouse body temperature is plin+ / +Tend to be slightly higher than that of food, and sufficient heat is generated in food (and oxygen) metabolism to maintain body temperature in the normal high temperature range, despite increased heat loss due to poor insulation It was shown.
[0250]
plin− / −To determine if the metabolic rate of the mouse was increased, direct calorimetry− / −And plin+ / +The mice were tested for total oxygen consumption. When given normal food to these, plin− / −Mice are slightly more (about 11%) O than wild-type animals2Consumed (plin+ / +In 11-week old mice, 42.8 ± 3.0 ml / kg / min− / −47.6 ± 3.6 ml / kg / min, n = 5; p = 0.052; on an animal basis, these were plin+ / +For 1.161 ± 0.074 ml / min− / −Was 1.250 ± 0.179; p = 0.334). The difference was substantially greater on the high fat diet (20%) (plin+ / +50.0 ± 1.9 ml / kg / min in 11 week old mice, plin for n = 6− / −59.2 ± 3.2 ml / kg / min, n = 4; p <0.001; on an animal basis, these were plin+ / +For 1.340 ± 0.088 ml / min− / −1.486 ± 0.077 ml / min; p = 0.024). plin− / −And plin+ / +O between mouse2The difference in consumption was greater when the mice were awake and eating than when they were asleep (FIG. 5D).
[0251]
After eating a high fat (35%) diet for 3.5 months, plin+ / +The mice became obese, while plin− / −The mice were relatively resistant to diet-induced obesity (FIGS. 6A and 6B). Under these conditions, wild-type mice developed a large epididymal fat pad. plin− / −The size of the mouse epididymal fat pad also increased, but to a relative weight not different from that observed in wild-type animals on a normal diet (FIG. 6A). Furthermore, after feeding a high fat diet, the total body (carcass) fat content was plin+ / +Plin compared to mice− / −Almost 50% lower in mice (plin− / −At 21.7%, plin+ / +41.4%, FIG. 6B).
[0252]
Inactivation of the perilipin gene also protected db / db mice (Chen et al., 1996, Cell 84: 491-495), a genetic model of obesity due to leptin resistance, from the development of obesity. By crossing two types of animals, plin− / −Db / db mice in which the allele was inherited were obtained. Notably, these mice had lost the obese phenotype (FIGS. 6C and 6D). The protective effect of perilipin's absence was evident early in life. At 6 weeks, wild-type mice weigh 17.59 ± 2.59 g (n = 11), db / db / plin+ / +Weighs 33.45 ± 1.61 g (n = 4) and db / db / plin− / −Was 24.90 + 2.16 g (n = 3). db / db / plin− / −And db / db / plin+ / +The significant difference in weight between and continued as the mice grew. At
[0253]
Using magnetic resonance imaging (MRI), plin− / −Mouse and plin+ / +The fat area of the control cross section was quantified. Fat image is plin+ / +In animals, it was about 15%− / −Showed a total cross-sectional area of approximately 7.6% through the heart region. In slices of the liver region, the fat area is plin+ / +About 9.24% of− / −Then it was about 3.5%. Thus, the reduction in fat area of individual sections was 50-65% (data not shown). However, when using whole body MRI,− / −Total lipid content (FIG. 6D, top right panel) is plin+ / +The decrease was about 36% compared to the mouse (FIG. 6D, upper left panel). db / db / plin+ / +And db / db / plin− / −Similar analysis of mice shows that db / db subcutaneous and visceral fat is significantly reduced and total lipid signal is reduced to db / db / plin.+ / +From about 63% to db / db / plin− / −It became clear that the value was reduced to about 27%, which was a value close to that of the wild type (about 24%) (FIG. 6D, lower panel). These MRI analyzes confirm that inactivation of perilipin in mice reverses the obese phenotype of db / db mice. Excess body fat loss in double knockout mice was associated with increased metabolic rate, as assessed by oxygen consumption. Depending on whether the mouse measures while eating or sleeping, VO2Was apparent (FIG. 5E).
[0254]
6.3. Consideration
Applicant is plin− / −Mice were created, which are healthy, muscular and low-fat. These mice are resistant to diet-induced obesity, and plin in db / db mice− / −Allelic inheritance reverses the obesity phenotype. plin− / −The obesity-resistant phenotype in mice is the result of its high metabolic rate. One of the mechanisms for increased energy expenditure in these mice is that they have a leaner body, which is metabolically active. Another possible mechanism is that the free cycle of lipogenesis and lipolysis, which can re-esterify free fatty acids produced in adipocytes in situ and consume ATP, leading to increased oxygen consumption. There is something.
[0255]
plin− / −Mice are very different from the obesity-resistant Hmgic-deficient mice with the recently described dwarf phenotype (Zhou et al., 1995, Nature 376: 771-774; Andand et al., 2000, Nat. Genet. 24: 377). -380; Hirning-Folz et al., 1998, Genes Chrom. Cancer 23: 350-357; and Benson et al., 1994, Genet. Res. 64: 27-33). Adipocytes are one of many mesenchymal tissues affected by Hmgic deficiency. Hmgic> 50% lighter than wild-type littermates− / −Unlike mice (Anand et al., 2000, Nat. Genet. 24: 377-380), plin− / −Mice have normal body weight and increased muscle mass despite reduced fat content.
[0256]
plin− / −The mice were mice in which acyl CoA: diacylglycerol transferase was inactivated (Dgat; Smith et al., 2000, Nature Genet. 25: 87-90) and those in which protein kinase A RIIβ subunit was inactivated (Cummings et al. 1996, Nature 382: 622-626). All three types of mice exhibit increased energy expenditure and constitutive low fat (Smith et al., 2000, Nature Genet. 25: 87-90; and Cummings et al., 1996, Nature 382: 622-626). The mechanism of manifestation of the phenotype of Dgat inactivation, including defects in normal milk production, is unclear (Smith et al., 2000, Nature Genet. 25: 87-90). Inactivation of the protein kinase A RIIβ subunit stimulates lipolysis, apparently as a result of a compensatory increase in the protein kinase A RIα subunit (Cummings et al., 1996, Nature 382: 622-626). The protein kinase A RIIβ subunit is expressed in adipose tissue and brain, and is also expressed at low levels elsewhere. One possible interpretation of the data from mice with inactivated protein kinase A RIIβ subunits is that the low-fat phenotype of RIIβ inactivation is more likely than the inactivation of fat RIIβ to “ Directly from neuronal changes "(Planas et al., 1999, J. Biol. Chem. 274: 36281-36287). In contrast, perilipin is expressed exclusively in adipose tissue and at very low levels in steroidogenic tissues. Its inactivation in adipocytes appears to be directly responsible for increased lipolytic activity, increased basal metabolic rate, and constitutively low fat.
[0257]
7. Example: Absence of Perilipin ob / ob Reverse obesity in mice
This example demonstrates the important role perilipin plays in lipids and energy metabolism in vivo. This example also demonstrates a beneficial effect that is the result of down-regulation of perilipin expression or activity.
[0258]
7.1. Materials and methods
ob / ob / plin − / − mouse
ob / ob mouse and plin− / −By crossing mice, db / db / plin− / −Mice were made.
[0259]
Northern blot analysis
RNA was isolated from various tissues by the Ultraspec RNA isolation kit from Biotecz, Houston, Texas. The hybridization probe used was32The corresponding mouse cDNA was P-labeled and cloned. RNA (20 μg) was electrophoresed on a 1% agarose gel and transferred to a Hybond-N nylon membrane filter. Corresponding filter32Hybridized with a P-labeled cDNA probe (see FIGS. 10-12) at 42 ° C. for 16 hours, then sequentially with 2 × SSC, 0.05% SDS and 2 × SSC, 0.1% SDS, and finally 0.1 × SDS. Washed with SSC, 0.1% SDS at 65 ° C. for 30 minutes (1 × SSC = 15 mM sodium citrate, 150 mM sodium chloride, pH 9.0). The filters were exposed to X-ray film with two intensifying screens at -80 ° C for 24-72 hours.
[0260]
Glucose tolerance test
For glucose tolerance, mice were fasted for 10 hours and then injected intraperitoneally (ip) at a dose of 1.5 g glucose / kg body weight. Glucose levels (FasTake, LifeScan Inc., Milpitas, CA) were used to monitor glucose levels before and after injection. Crystal Chem Inc. Insulin levels before and after injection were monitored using an ELISA kit from (Chicago, ILL).
[0261]
7.2. result
Inactivation of the perilipin gene protected ob / ob mice, a genetic model of obesity, from the development of obesity. The protective effect of perilipin's absence was evident early in life. As shown in FIGS. 8A and 8B, ob / ob / plin− / −The weight of the mouse is ob / ob / plin+ / +It decreased compared to the weight of the mouse. ob / ob / plin− / −The weight of the mouse is this ob / ob / plin− /-As mice age, they approach the weight of wild-type mice. Thus, knockout of the perilipin allele in ob / ob mice at least partially reverses the obesity phenotype associated with the ob / ob genotype.
[0262]
Next, a Northern blot assay was performed to determine the effect of perilipin inactivation on expression of enzymes involved in β-oxidation. FIG. 9 shows the steps of β-oxidation. As shown in FIGS. 10 and 11, increased mRNA levels for major β-oxidase were detected primarily in adipose tissue, heart and muscle. These results suggest that one of the mechanisms that leads to fat degradation from perilipin inactivation is due to activated β-oxidation. One valid hypothesis is plin− / −In mice, the synthesis of triacylglycerols is unchanged or only slightly altered, and even if triacylglycerols are synthesized, they are immediately degraded by lipolysis and waste ATP. That is, an idling cycle is performed.
[0263]
Because UCPs are known to reduce energy consumption efficiency by producing thermal energy by “wasting ATP”, perilipin inactivation in response to stimulation of uncoupled protein (UCP) activity The impact was evaluated. There are three highly homologous UCPs, UCP-1, UCP-2 and UCP-3, and a few others with substantially lower homology. As shown in FIG. 12, when Northern blot analysis was used, there was no difference in the concentration of UCP-1 mRNA expression in brown adipose tissue, but in brown and white adipose tissue and the heart, UCP-2 mRNA was expressed. An increase in concentration was detected. These results indicate that plin with respect to increased metabolic rate and oxygen consumption− / −This suggests that one of the possible mechanisms of the mouse is the induction of UCPs.
[0264]
The effect of perilipin inactivation on glucose intolerance (obese diabetes mellitus) in ob / ob mice was evaluated. Glucose and insulin concentrations from plasma of ob / ob mice with or without wild-type and perilipin alleles were measured after a 10 hour fast. 13A and 13B graphically show fasting plasma glucose and fasting plasma insulin concentrations detected in mice, respectively. As shown in FIG. 14A, i. p. Blood glucose levels after administration showed a diabetic curve. In contrast, ob / ob / plin− / −The blood glucose levels of the mice were not indistinguishable from wild-type controls, but were not significantly different. As shown in FIG. 14B, i. p. Blood insulin levels after administration increased compared to wild-type controls. Inactivation of the perilipin allele was determined by glucose i.p. p. Thirty minutes after administration, blood insulin levels were reduced in ob / ob mice (FIGS. 14A and 14B). These results suggest that in ob / ob mice, inactivation of perilipin reverses glucose intolerance and reverses abnormal insulin secretion. There are two mechanisms for the beneficial effects of perilipin down-regulation: (i) reducing insulin resistance in ob / ob mice by reducing the amount of body fat; and (ii) secretion of insulin To improve.
[0265]
The present invention should not be limited in scope by the exemplary embodiments intended to illustrate one aspect of the present invention. Indeed, various modifications of the invention in addition to those shown and described herein will become apparent to those skilled in the art from the foregoing description and accompanying figures. Such modifications are intended to fall within the scope of the appended claims.
[0266]
All of the publications cited herein are incorporated by reference in their entirety.
[Brief description of the drawings]
FIG.
FIG. 2
Perilipin inactivation is plin− / −Figure 2 shows phenotypic effects on body weight, fat accumulation, lipid content, and muscle mass in mice.
FIG. 3
Figure 4 shows the effect of perilipin inactivation on adipose tissue.
FIG. 4
A. @Plin+ / +And plin− / −Figure 4 shows the effect of a 48 hour fast on body weight and plasma parameters in mice. B.ウ ェ ス タ ン Shows Western blotting of HSL extracted from epididymal fat. C. H HSL activity of isolated adipocytes. D.示 す Shows the lipolysis rate in the separated fat cells. E. FIG. @Plin+ / +And plin− / −Figure 4 shows lipolysis in mice.
FIG. 5
A. PPlin kept at 21 ℃+ / +And
FIG. 6
A. P plin after 3.5 months of regular diet or 35% fat (HF) diet+ / +And
FIG. 7
A.雄 Male db / db (triangle) over 4-17 weeks, plin+ / +(Squares), and db / db / plin− / −(Circle) shows the weight of the mouse. B.雌 Female db / db (triangles), plin over 4-22 weeks+ / +(Squares), and db / db / plin− / −(Circle) shows the weight of the mouse.
FIG. 8
A.雄 Male db / db (squares), plin over 6-27 weeks+ / +(Diamond), and db / db / plin− / −(Triangle) Indicates the weight of the mouse. B.雌 Female db / db (square), plin over 6-24 weeks+ / +(Diamond), and db / db / plin− / −(Triangle) Indicates the weight of the mouse.
FIG. 9
3 shows the steps of β-oxidation.
FIG. 10
Figure 2 shows expression of fatty acyl-CoA dehydrogenase.
FIG. 11
3 shows expression of trifunctional proteins.
FIG.
Figure 2 shows the expression of uncoupling protein (UCP).
FIG. 13
A.示 す Show fasting plasma glucose levels. B.を Show fasting plasma insulin levels.
FIG. 14
3 shows a glucose intolerance test.
Claims (31)
(a) ペリリピンアイソフォームまたはその断片と候補薬剤とを、ペリリピンアイソフォームまたは断片/薬剤複合体を形成させるのに十分な時間にわたり接触させ、
(b) ペリリピンアイソフォームまたは断片/薬剤複合体のレベルを測定する、
ことを含んでなり、その結果として、測定したレベルが候補薬剤の不在下で測定したレベルと相違すれば、体重、体脂肪または筋量を調節する能力について試験すべき薬剤が同定されたこととする、上記方法。A method of identifying a drug to be tested for its ability to regulate weight, body fat or muscle mass, comprising:
(A) contacting a perilipin isoform or fragment thereof with a candidate agent for a time sufficient to form a perilipin isoform or fragment / drug complex;
(B) measuring the level of a perilipin isoform or fragment / drug complex;
That, if the measured level differs from the level measured in the absence of the candidate drug, the agent to be tested for its ability to modulate body weight, body fat or muscle mass has been identified. The above method.
(a) ペリリピンアイソフォームまたはその断片と候補薬剤とを、ペリリピンアイソフォームまたは断片/薬剤複合体を形成させるのに十分な時間にわたり接触させ、
(b) ペリリピンアイソフォームまたは断片/薬剤複合体のレベルを測定する、
ことを含んでなり、その結果として、測定したレベルが候補薬剤の不在下で測定したレベルと相違すれば、糖尿病の発生、発達または進行を調節する能力について試験すべき薬剤が同定されたこととする、上記方法。A method of identifying an agent to be tested for its ability to modulate the development, development or progression of diabetes, comprising:
(A) contacting a perilipin isoform or fragment thereof with a candidate agent for a time sufficient to form a perilipin isoform or fragment / drug complex;
(B) measuring the level of a perilipin isoform or fragment / drug complex;
That, if the measured level differs from the level measured in the absence of the candidate drug, that the drug to be tested for its ability to modulate the development, development or progression of diabetes has been identified. The above method.
(a) ペリリピンアイソフォームまたはその断片と候補薬剤とを、ペリリピンアイソフォームまたは断片/薬剤複合体を形成させるのに十分な時間にわたり接触させ、
(b) ペリリピンアイソフォームまたは断片/薬剤複合体のレベルを測定する、
ことを含んでなり、その結果として、測定したレベルが候補薬剤の不在下で測定したレベルと相違すれば、脂質代謝を調節する能力について試験すべき薬剤が同定されたこととする、上記方法。A method of identifying an agent to be tested for its ability to modulate lipid metabolism, comprising:
(A) contacting a perilipin isoform or fragment thereof with a candidate agent for a time sufficient to form a perilipin isoform or fragment / drug complex;
(B) measuring the level of a perilipin isoform or fragment / drug complex;
The method, wherein if the measured level differs from the level measured in the absence of the candidate agent, the agent to be tested for its ability to modulate lipid metabolism has been identified.
(a) ペリリピンアイソフォームを発現する細胞の集団と候補薬剤とを、ペリリピンアイソフォーム/薬剤複合体を形成させるのに十分な時間にわたり接触させ、
(b) ペリリピンアイソフォーム/薬剤複合体のレベルを測定する、
ことを含んでなり、その結果として、測定したレベルが候補薬剤の不在下で測定したレベルと相違すれば、体重、体脂肪または筋量を調節する能力について試験すべき薬剤が同定されたこととする、上記方法。A method of identifying a drug to be tested for its ability to modulate weight, body fat or muscle mass, comprising:
(A) contacting a population of cells expressing a perilipin isoform with a candidate agent for a time sufficient to form a perilipin isoform / drug complex;
(B) measuring the level of the perilipin isoform / drug complex;
That, if the measured level differs from the level measured in the absence of the candidate drug, the agent to be tested for its ability to modulate body weight, body fat or muscle mass has been identified. The above method.
(a) ペリリピンアイソフォームを発現する細胞の集団と候補薬剤とを、ペリリピンアイソフォーム/薬剤複合体を形成させるのに十分な時間にわたり接触させ、
(b) ペリリピンアイソフォーム/薬剤複合体のレベルを測定する、
ことを含んでなり、その結果として、測定したレベルが候補薬剤の不在下で測定したレベルと相違すれば、糖尿病の発生、発達または進行を調節する能力について試験すべき薬剤が同定されたこととする、上記方法。A method of identifying an agent to be tested for its ability to modulate the development, development or progression of diabetes, comprising:
(A) contacting a population of cells expressing a perilipin isoform with a candidate agent for a time sufficient to form a perilipin isoform / drug complex;
(B) measuring the level of the perilipin isoform / drug complex;
That, if the measured level differs from the level measured in the absence of the candidate drug, that the drug to be tested for its ability to modulate the development, development or progression of diabetes has been identified. The above method.
(a) ペリリピンアイソフォームを発現する細胞の集団と候補薬剤とを、ペリリピンアイソフォーム/薬剤複合体を形成させるのに十分な時間にわたり接触させ、
(b) ペリリピンアイソフォーム/薬剤複合体のレベルを測定する、
ことを含んでなり、その結果として、測定したレベルが候補薬剤の不在下で測定したレベルと相違すれば、脂質代謝を調節する能力について試験すべき薬剤が同定されたこととする、上記方法。A method of identifying an agent to be tested for its ability to modulate lipid metabolism, comprising:
(A) contacting a population of cells expressing a perilipin isoform with a candidate agent for a time sufficient to form a perilipin isoform / drug complex;
(B) measuring the level of the perilipin isoform / drug complex;
The method, wherein if the measured level differs from the level measured in the absence of the candidate agent, the agent to be tested for its ability to modulate lipid metabolism has been identified.
(a) ペリリピンアイソフォームを発現する細胞の集団と候補薬剤とを接触させ、
(b) 細胞性第2メッセンジャーの誘導レベルまたはペリリピンアイソフォームのリン酸化レベルを測定する、
ことを含んでなり、その結果として、測定したレベルが候補薬剤の不在下で測定したレベルと相違すれば、体重、体脂肪または筋量を調節する能力について試験すべき化合物が同定されたこととする、上記方法。A method of identifying a drug to be tested for its ability to regulate weight, body fat or muscle mass, comprising:
(A) contacting a population of cells expressing a perilipin isoform with a candidate agent;
(B) measuring the induced level of cellular second messengers or the phosphorylation level of perilipin isoforms;
The result is that if the measured level differs from the level measured in the absence of the candidate agent, the compound to be tested for the ability to modulate body weight, body fat or muscle mass has been identified. The above method.
(a) ペリリピンアイソフォームを発現する細胞の集団と候補薬剤とを接触させ、
(b) 細胞性第2メッセンジャーの誘導レベルまたはペリリピンアイソフォームのリン酸化レベルを測定する、
ことを含んでなり、その結果として、測定したレベルが候補薬剤の不在下で測定したレベルと相違すれば、糖尿病の発生、発達または進行を調節する能力について試験すべき化合物が同定されたこととする、上記方法。A method of identifying an agent to be tested for its ability to modulate the development, development or progression of diabetes, comprising:
(A) contacting a population of cells expressing a perilipin isoform with a candidate agent;
(B) measuring the induced level of cellular second messengers or the phosphorylation level of perilipin isoforms;
If the level measured differs from the level measured in the absence of the candidate agent, then the compound to be tested for its ability to modulate the development, development or progression of diabetes has been identified. The above method.
(a) ペリリピンアイソフォームを発現する細胞の集団と候補薬剤とを接触させ、
(b) 細胞性第2メッセンジャーの誘導レベルまたはペリリピンアイソフォームのリン酸化レベルを測定する、
ことを含んでなり、その結果として、測定したレベルが候補薬剤の不在下で測定したレベルと相違すれば、脂質代謝を調節する能力について試験すべき化合物が同定されたこととする、上記方法。A method of identifying an agent to be tested for its ability to modulate lipid metabolism, comprising:
(A) contacting a population of cells expressing a perilipin isoform with a candidate agent;
(B) measuring the induced level of cellular second messengers or the phosphorylation level of perilipin isoforms;
The method, wherein if the measured level differs from the level measured in the absence of the candidate agent, the compound to be tested for its ability to modulate lipid metabolism has been identified.
(a) 動物または動物群に、1以上のペリリピンアイソフォームと結合する、1以上のペリリピンアイソフォームの発現をモジュレートする、または1以上のペリリピンアイソフォームの1以上の活性をモジュレートする候補薬剤を投与し、
(b) 候補薬剤が、未処理の対照動物または動物群と比べて、該動物または動物群において体重または体脂肪を調節するかを判定する、
ことを含んでなり、その結果として、候補薬剤が体重または体脂肪を調節すれば、動物の体重または体脂肪を調節する薬剤が同定されたこととする、上記方法。A method of identifying a drug that modulates animal weight or body fat, comprising:
(A) modulating the expression of one or more perilipin isoforms, or modulating one or more activities of one or more perilipin isoforms, in an animal or group of animals that binds to one or more perilipin isoforms; Administering a candidate drug to
(B) determining whether the candidate agent modulates body weight or body fat in an untreated control animal or group of animals compared to an untreated control animal or group of animals;
The method, wherein if the candidate agent modulates body weight or body fat, an agent that modulates the weight or body fat of the animal has been identified.
(a) 動物または動物群に、1以上のペリリピンアイソフォームと結合する、1以上のペリリピンアイソフォームの発現をモジュレートする、または1以上のペリリピンアイソフォームの1以上の活性をモジュレートする候補薬剤を投与し、
(b) 候補薬剤が、未処理の対照動物または動物群と比べて、該動物または動物群において筋量を調節するかを判定する、
ことを含んでなり、その結果として、候補薬剤が筋量を調節すれば、動物における筋量を調節する薬剤が同定されたこととする、上記方法。A method of identifying a drug that modulates muscle mass in an animal, comprising:
(A) modulating the expression of one or more perilipin isoforms, or modulating one or more activities of one or more perilipin isoforms, in an animal or group of animals that binds to one or more perilipin isoforms; Administering a candidate drug to
(B) determining whether the candidate agent modulates muscle mass in an untreated control animal or group of animals as compared to an untreated control animal or group of animals;
The method, wherein if the candidate agent modulates muscle mass, the agent that modulates muscle mass in the animal has been identified.
(a) 動物または動物群に、1以上のペリリピンアイソフォームと結合する、1以上のペリリピンアイソフォームの発現をモジュレートする、または1以上のペリリピンアイソフォームの1以上の活性をモジュレートする候補薬剤を投与し、
(b) 候補薬剤が、未処理の対照動物または動物群と比べて、該動物または動物群において血糖値、インスリン感受性、または糖尿病の1以上の徴候もしくは症状を調節するかを判定する、
ことを含んでなり、その結果として、候補薬剤が血糖値、インスリン感受性、または糖尿病の1以上の徴候もしくは症状を調節すれば、動物における糖尿病の発生、発達または進行を調節する薬剤が同定されたこととする、上記方法。A method of identifying an agent that modulates the development, development or progression of diabetes in an animal, comprising:
(A) modulating the expression of one or more perilipin isoforms, or modulating one or more activities of one or more perilipin isoforms, in an animal or group of animals that binds to one or more perilipin isoforms; Administering a candidate drug to
(B) determining whether the candidate agent modulates blood glucose, insulin sensitivity, or one or more signs or symptoms of diabetes in the untreated control animal or group of animals compared to an untreated control animal or group of animals.
Comprising identifying a drug that modulates the development, development or progression of diabetes in an animal if the candidate drug modulates blood glucose, insulin sensitivity, or one or more signs or symptoms of diabetes. The above method.
(a) 動物または動物群に、1以上のペリリピンアイソフォームと結合する、1以上のペリリピンアイソフォームの発現をモジュレートする、または1以上のペリリピンアイソフォームの1以上の活性をモジュレートする候補薬剤を投与し、
(b) 候補薬剤が、未処理の対照動物または動物群と比べて、該動物または動物群において脂質代謝を調節するかを判定する、
ことを含んでなり、その結果として、候補薬剤が脂質代謝を調節すれば、動物における脂質代謝を調節する薬剤が同定されたこととする、上記方法。A method of identifying an agent that modulates lipid metabolism in an animal, comprising:
(A) modulating the expression of one or more perilipin isoforms, or modulating one or more activities of one or more perilipin isoforms, in an animal or group of animals that binds to one or more perilipin isoforms; Administering a candidate drug to
(B) determining whether the candidate agent modulates lipid metabolism in the untreated control animal or group of animals compared to an untreated control animal or group of animals.
The method, wherein if the candidate agent modulates lipid metabolism, the agent that modulates lipid metabolism in the animal has been identified.
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