[go: up one dir, main page]

JP2013529181A - 神経障害を治療するための組成物および方法 - Google Patents

神経障害を治療するための組成物および方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2013529181A
JP2013529181A JP2013501487A JP2013501487A JP2013529181A JP 2013529181 A JP2013529181 A JP 2013529181A JP 2013501487 A JP2013501487 A JP 2013501487A JP 2013501487 A JP2013501487 A JP 2013501487A JP 2013529181 A JP2013529181 A JP 2013529181A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pkd1
antibody
gene
nucleic acid
cells
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2013501487A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2013529181A5 (ja
Inventor
エム． フィンクバイナー，スティーブン
ラームナート ラオ，ヴィクラム
ローズマリー カーター，サラ
スザンヌ レドー，エバ
ジュ キム，ホン
カンピオーニ，マシュー
Original Assignee
ザ ジェイ． デヴィッド グラッドストーン インスティテューツ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ザ ジェイ． デヴィッド グラッドストーン インスティテューツ filed Critical ザ ジェイ． デヴィッド グラッドストーン インスティテューツ
Publication of JP2013529181A publication Critical patent/JP2013529181A/ja
Publication of JP2013529181A5 publication Critical patent/JP2013529181A5/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K31/00—Medicinal preparations containing organic active ingredients
    • A61K31/33—Heterocyclic compounds
    • A61K31/395—Heterocyclic compounds having nitrogen as a ring hetero atom, e.g. guanethidine or rifamycins
    • A61K31/495—Heterocyclic compounds having nitrogen as a ring hetero atom, e.g. guanethidine or rifamycins having six-membered rings with two or more nitrogen atoms as the only ring heteroatoms, e.g. piperazine or tetrazines
    • A61K31/505—Pyrimidines; Hydrogenated pyrimidines, e.g. trimethoprim
    • A61K31/506—Pyrimidines; Hydrogenated pyrimidines, e.g. trimethoprim not condensed and containing further heterocyclic rings
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K31/00—Medicinal preparations containing organic active ingredients
    • A61K31/70—Carbohydrates; Sugars; Derivatives thereof
    • A61K31/7088—Compounds having three or more nucleosides or nucleotides
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P21/00—Drugs for disorders of the muscular or neuromuscular system
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P25/00—Drugs for disorders of the nervous system
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P25/00—Drugs for disorders of the nervous system
    • A61P25/14—Drugs for disorders of the nervous system for treating abnormal movements, e.g. chorea, dyskinesia
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P25/00—Drugs for disorders of the nervous system
    • A61P25/14—Drugs for disorders of the nervous system for treating abnormal movements, e.g. chorea, dyskinesia
    • A61P25/16—Anti-Parkinson drugs
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61P—SPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P25/00—Drugs for disorders of the nervous system
    • A61P25/28—Drugs for disorders of the nervous system for treating neurodegenerative disorders of the central nervous system, e.g. nootropic agents, cognition enhancers, drugs for treating Alzheimer's disease or other forms of dementia
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07K—PEPTIDES
    • C07K16/00—Immunoglobulins [IGs], e.g. monoclonal or polyclonal antibodies
    • C07K16/40—Immunoglobulins [IGs], e.g. monoclonal or polyclonal antibodies against enzymes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09—Recombinant DNA-technology
    • C12N15/11—DNA or RNA fragments; Modified forms thereof; Non-coding nucleic acids having a biological activity
    • C12N15/113—Non-coding nucleic acids modulating the expression of genes, e.g. antisense oligonucleotides; Antisense DNA or RNA; Triplex- forming oligonucleotides; Catalytic nucleic acids, e.g. ribozymes; Nucleic acids used in co-suppression or gene silencing
    • C12N15/1137—Non-coding nucleic acids modulating the expression of genes, e.g. antisense oligonucleotides; Antisense DNA or RNA; Triplex- forming oligonucleotides; Catalytic nucleic acids, e.g. ribozymes; Nucleic acids used in co-suppression or gene silencing against enzymes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N15/00—Mutation or genetic engineering; DNA or RNA concerning genetic engineering, vectors, e.g. plasmids, or their isolation, preparation or purification; Use of hosts therefor
    • C12N15/09—Recombinant DNA-technology
    • C12N15/87—Introduction of foreign genetic material using processes not otherwise provided for, e.g. co-transformation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07K—PEPTIDES
    • C07K2317/00—Immunoglobulins specific features
    • C07K2317/70—Immunoglobulins specific features characterized by effect upon binding to a cell or to an antigen
    • C07K2317/77—Internalization into the cell
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2310/00—Structure or type of the nucleic acid
    • C12N2310/10—Type of nucleic acid
    • C12N2310/11—Antisense
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2310/00—Structure or type of the nucleic acid
    • C12N2310/10—Type of nucleic acid
    • C12N2310/14—Type of nucleic acid interfering nucleic acids [NA]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N2310/00—Structure or type of the nucleic acid
    • C12N2310/50—Physical structure
    • C12N2310/53—Physical structure partially self-complementary or closed
    • C12N2310/531—Stem-loop; Hairpin

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Neurology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Neurosurgery (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Plant Pathology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Virology (AREA)
  • Psychology (AREA)
  • Hospice & Palliative Care (AREA)
  • Psychiatry (AREA)
  • Orthopedic Medicine & Surgery (AREA)
  • Physical Education & Sports Medicine (AREA)
  • Peptides Or Proteins (AREA)
  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)

Abstract

本開示は、神経障害を治療するための方法であって、一般に、それを必要としている個体の神経細胞またはグリア細胞内のプロテインキナーゼＤ１（ＰＫＤ１）活性レベルを調節することを含む方法を提供する。本開示は、ＰＫＤ１に特異的な抗体を提供する。本開示は、ＰＫＤ１活性を欠く遺伝子組換え非ヒト哺乳動物を提供する。

Description

相互参照
本出願は、２０１０年３月２５日に出願した米国仮特許出願第６１／３１７，５９８号の利益を請求し、その出願は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
連邦支援の研究に関する陳述
本発明は、米国国立衛生研究所から与えられた補助金第ＲＯ１ ＮＳ０３９０７４号および第ＰＯ１ ＡＧ０２２０７４号による政府の援助を受けて行われた。米国政府は本発明において一定の権利を有する。
ＡＭＰＡ型グルタミン酸受容体（ＡＭＰＡＲ）は、中枢神経系における速い興奮性神経伝達の大部分を媒介し、ＡＭＰＡＲの数およびサブユニット組成が、シナプス強度の主要な決定要因である。ＡＭＰＡＲは、サブユニットのＧｌｕＲ１〜ＧｌｕＲ４で構成されているヘテロ四量体である。ＧｌｕＲ２は、この受容体の特性を決定するのに特に重要であり、ＧｌｕＲ２を欠く受容体はＣａ２＋を通過させ、ＧｌｕＲ２を有する受容体とは異なる動態および単一チャネルコンダクタンスを有する。したがって、シナプス後膜肥厚（ＰＳＤ）でのＧｌｕＲ２の相対量は、シナプス効力に大きな影響を与える。実際、ＰＳＤにおけるＧｌｕＲ２欠損ＡＭＰＡＲに対するＧｌｕＲ２含有ＡＭＰＡＲの比率は、可塑性のｍＧｌｕＲ依存形態とＮＭＤＡＲ依存形態の両方で調整することができる。
非神経細胞では、細胞外シグナルは、プロテインキナーゼＤ１（ＰＫＤ１）を介するエンドソーム輸送を調節する。ＰＫＤ１は、創傷治癒の間、上皮の接着斑へのβ３インテグリンの再利用を促進し、膵臓のβ細胞におけるＣａ２＋依存性インスリン分泌を媒介する。
本開示は神経障害を治療する方法であって、一般に、それを必要としている個体の神経細胞またはグリア細胞内のプロテインキナーゼＤ１（ＰＫＤ１）活性レベルを調節することを含む方法を提供する。本開示は、ＰＫＤ１に特異的な抗体を提供する。本開示は、ＰＫＤ１活性を欠く遺伝子組換え非ヒト動物を提供する。
マウスの脳および神経細胞におけるＰＫＤ１の発現を示す写真である。 ＰＫＤ１キナーゼ活性に対する代謝型グルタミン酸受容体（ｍＧｌｕＲ）活性化の効果を示す写真である。 Ｎ−メチル−Ｄ−アスパラギン酸受容体（ＮＭＤＡＲ）に応答するＰＫＤ１の移行を示す写真およびグラフである。 ＰＫＤ１の移行におけるホスホリパーゼＣ（ＰＬＣ）の役割を示すグラフおよび写真である。 エンドソームマーカーおよびα−アミノ−３−ヒドロキシ−５−メチル−４−イソキサゾールプロピオン酸受容体（ＡＭＰＡＲ）とのＰＫＤ１の共局在を示す写真およびグラフである。 ＡＭＰＡＲ輸送に対するＰＫＤ１との干渉効果を示す写真およびグラフである。 ＰＫＤ１がグルタミン酸受容体−２（ＧｌｕＲ２）の表面発現を調節し、グルタミン酸受容体−１（ＧｌｕＲ１）の表面発現を調節しないことを示す写真およびグラフである。 ＰＫＤ１が、グルタミン酸誘導性エンドサイトーシス後のＧｌｕＲ２再利用を調節することを示す写真およびグラフである。 ＰＫＤ１およびＰＫＤ３に特異的なポリクローナル抗体の特異性を示す写真である。 グループＩのｍＧｌｕＲによってＰＫＤ１は活性化されるが、脳由来神経栄養因子（ＢＤＮＦ）またはＫ＋脱分極では活性化されないことを示す写真である。 ヒトＰＫＤ１ポリペプチドのアミノ酸配列である。 ヒトＰＫＤ１ポリペプチドをコードするヌクレオチド配列である。 ＰＫＤ１に欠陥のあるヌルマウスの水迷路の結果を示すグラフである。 ＰＫＤ１ヌルマウスによる物体認識を示すグラフである。 ＰＫＤ１ヌルマウスのオープンフィールド試験の結果を示すグラフである。 ＰＫＤ１ヌルマウスのロータロッド試験を示すグラフである。 ＰＫＤ１ヌルマウスの不安テストの結果を示すグラフである。 ＰＫＤ１ヌルマウスのうつ病試験の結果を示すグラフである。
定義
本明細書で使用する「治療（ｔｒｅａｔｍｅｎｔ）」、および「治療（ｔｒｅａｔｉｎｇ）」などの用語は、所望の薬理学的および／または生理学的効果を得ることを指す。この効果は、疾患またはその症状の完全なもしくは部分的な防止の観点から予防的であり得、かつ／または疾患および／もしくはその疾患に起因する有害作用の部分的もしくは完全な治癒の観点から治療的であり得る。本明細書で使用する「治療」は、哺乳類、特にヒトの疾患の全ての治療を包含し、（ａ）その疾患にかかりやすい可能性があるが、まだそれを有すると診断されていない対象においてその疾患が生じるのを防止すること、（Ｂ）その疾患を抑制すること、すなわち、その進行を止めること、および（ｃ）その疾患を軽減すること、すなわち、その疾患の退縮を引き起こすことを含む。
本明細書で互換的に用いる「個体」、「対象」、「宿主」および「患者」という用語は、ネズミ（ラット、マウス）、非ヒト霊長類、ヒト、イヌ、ネコ、および有蹄類（例えば、ウマ、ウシ、ヒツジ、ブタ、ヤギ）などを含むが、これらに限定されない哺乳動物を指す。
「治療有効量」または「有効量」とは、疾患を治療するために哺乳動物または他の対象に投与した時に、その疾患のかかる治療を達成するのに十分な化合物の量を意味する。「治療有効量」は、化合物、疾患およびその重症度、ならびに治療すべき対象の年齢、体重などにより異なる。
本明細書で使用する「短鎖干渉核酸」、「ｓｉＮＡ」、「短鎖干渉ＲＮＡ」、「ｓｉＲＮＡ」、「短鎖干渉核酸分子」、「短鎖干渉オリゴヌクレオチド分子」または「化学修飾した短鎖干渉核酸分子」は、例えば、配列特異的な方法でのＲＮＡ干渉「ＲＮＡｉ」または遺伝子発現抑制を介して、遺伝子発現を阻害するかまたは下方制御することができる任意の核酸分子を指す。標的遺伝子が与えられた時のＲＮＡｉ分子の設計は、当技術分野で決められた方法である。ＵＳ２００５／０２８２１８８（参照により本明細書に組み込まれる）およびその中で引用される参考文献も参照されたい。例えば、Ｐｕｓｈｐａｒａｊ ｅｔ ａｌ.Ｃｌｉｎ Ｅｘｐ Ｐｈａｒｍａｃｏｌ Ｐｈｙｓｉｏｌ.２００６ Ｍａｙ−Ｊｕｎ；３３（５−６）：５０４−１０；Ｌｕｔｚｅｌｂｅｒｇｅｒ ｅｔ ａｌ.Ｈａｎｄｂ Ｅｘｐ Ｐｈａｒｍａｃｏｌ.２００６；（１７３）：２４３−５９；Ａｒｏｎｉｎ ｅｔ ａｌ.Ｇｅｎｅ Ｔｈｅｒ.２００６ Ｍａｒ；１３（６）：５０９−１６；Ｘｉｅ ｅｔ ａｌ.Ｄｒｕｇ Ｄｉｓｃｏｖ Ｔｏｄａｙ.２００６ Ｊａｎ；１１（１−２）：６７−７３；Ｇｒｕｎｗｅｌｌｅｒ ｅｔ ａｌ.Ｃｕｒｒ Ｍｅｄ Ｃｈｅｍ.２００５；１２（２６）：３１４３−６１；およびＰｅｋａｒａｉｋ ｅｔ ａｌ.Ｂｒａｉｎ Ｒｅｓ Ｂｕｌｌ.２００５ Ｄｅｃ １５；６８（１−２）：１１５−２０.Ｅｐｕｂ ２００５ Ｓｅｐ ９を参照されない。
「抗体」および「免疫グロブリン」という用語には、任意のアイソタイプの抗体または免疫グロブリン、抗原への特異的結合を保持し、Ｆａｂフラグメント、Ｆｖフラグメント、ｓｃＦｖフラグメント、およびＦｄフラグメントを含むがこれらに限定されない抗体のフラグメント、キメラ抗体、ヒト化抗体、一本鎖抗体、ならびに抗体の抗原結合部分および非抗体タンパク質を含む融合タンパク質が含まれる。これらの抗体は、例えば、放射性同位元素、検出可能な産物を生成する酵素、および蛍光タンパク質などで検出可能な程度に標識されていてもよい。これらの抗体は、さらに、特異的結合対のメンバー、例えば、ビオチン（ビオチン−アビジンの特異的結合対のメンバー）などの他の部分と結合していてもよい。これらの抗体は、ポリスチレンのプレートまたはビーズなどを含むが、これらに限定されない固体支持体に結合していてもよい。この用語には、Ｆａｂ’、Ｆｖ、Ｆ（ａｂ’）２および／または抗原への特異的結合を保持する他の抗体フラグメント、ならびにモノクローナル抗体も包含される。抗体は、一価または二価であってよい。
「抗体フラグメント」には、インタクトな抗体の部分、例えば、そのインタクトな抗体の抗原結合領域または可変領域が含まれる。抗体フラグメントの例として、Ｆａｂフラグメント、Ｆａｂ’フラグメント、Ｆ（ａｂ’）２フラグメントおよびＦｖフラグメント；ダイアボディ；直鎖状抗体（Ｚａｐａｔａ ｅｔ ａｌ.,Ｐｒｏｔｅｉｎ Ｅｎｇ.８（１０）：１０５７−１０６２（１９９５)）；一本鎖抗体分子（例えば、一本鎖Ｆｖ）；および抗体フラグメントから形成される多重特異性抗体が挙げられる。抗体をパパイン消化すると、「Ｆａｂ」フラグメントと呼ばれ、それぞれが単一抗原結合部位を有する２つの同一の抗原結合フラグメント、および容易に結晶化する能力を反映して命名された残りの「Ｆｃ」フラグメントが生じる。ペプシン処理では、２つの抗原結合部位を有し、依然として抗原をクロスリンクすることができるＦ（ａｂ’）２フラグメントが得られる。
本明細書で使用する「親和性」という用語は、２つの薬剤の可逆的結合の平衡定数を指し、解離定数（Ｋｄ）として表される。親和性は、無関係のアミノ酸配列に対する抗体の親和性よりも少なくとも１倍大きい、少なくとも２倍大きい、少なくとも３倍大きい、少なくとも４倍大きい、少なくとも５倍大きい、少なくとも６倍大きい、少なくとも７倍大きい、少なくとも８倍大きい、少なくとも９倍大きい、少なくとも１０倍大きい、少なくとも２０倍大きい、少なくとも３０倍大きい、少なくとも４０倍大きい、少なくとも５０倍大きい、少なくとも６０倍大きい、少なくとも７０倍大きい、少なくとも８０倍大きい、少なくとも９０倍大きい、少なくとも１００倍大きい、もしくは少なくとも１０００倍大きい、またはそれ以上であり得る。標的タンパク質に対する抗体の親和性は、例えば、約１００ナノモル（ｎＭ）〜約０．１ｎＭ以上、約１００ｎＭ〜約１ピコモル（ｐＭ）以上、または約１００ｎＭ〜約１フェムトモル（ｆＭ）以上であり得る。
本明細書で使用する「ＣＤＲ」または「相補性決定領域」という用語は、重鎖ポリペプチドおよび軽鎖ポリペプチドの両方の可変領域内に見られる不連続な抗原結合部位を意味すると意図される。これらの特定の領域は、Ｋａｂａｔ ｅｔ ａｌ.,Ｊ.Ｂｉｏｌ.Ｃｈｅｍ.２５２：６６０９−６６１６（１９７７）；Ｋａｂａｔ ｅｔ ａｌ.,Ｕ.Ｓ.Ｄｅｐｔ.ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ ａｎｄ Ｈｕｍａｎ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ,“Ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ ｏｆ ｐｒｏｔｅｉｎｓ ｏｆ ｉｍｍｕｎｏｌｏｇｉｃａｌ ｉｎｔｅｒｅｓｔ”（１９９１）；Ｃｈｏｔｈｉａ ｅｔ ａｌ.,Ｊ.Ｍｏｌ.Ｂｉｏｌ.１９６：９０１−９１７（１９８７）；およびＭａｃＣａｌｌｕｍ ｅｔ ａｌ.,Ｊ.Ｍｏｌ.Ｂｉｏｌ.２６２：７３２−７４５（１９９６）に記載されており、それらの定義には、互いに対して比較した時、アミノ酸残基の重複またはサブセットが含まれる。
以下の用語を、２つ以上のポリヌクレオチドまたはポリペプチド間の配列関係を記載するために用いる：（ａ）「参照配列」、（b）「比較ウィンドウ」、（ｃ）「配列同一性」、および（ｄ）「％配列同一性」。
（ａ）本明細書で使用する「参照配列」は、配列比較のベースとして用いられる定義された配列である。参照配列は、例えば、全長のｃＤＮＡ配列もしくは遺伝子配列のセグメント、または完全なｃＤＮＡ配列もしくは遺伝子配列として、特定の配列のサブセットまたは全体であり得る。
（ｂ）本明細書で使用する「比較ウィンドウ」は配列の連続した特定のセグメントを指し、その際、比較ウィンドウ内の配列は、２つの配列の最適なアラインメントのために、（付加または欠失を含まない）参照配列と比較して、付加または欠失（すなわち、ギャップ）を含み得る。一般に、比較ウィンドウの長さは、少なくとも２０個の連続したヌクレオチドであり、場合によって、３０、４０、５０、１００個以上であり得る。当業者なら、ポリヌクレオチド配列内のギャップの含有による参照配列との高い類似性を回避するために、通常、ギャップペナルティを導入し、一致した数から差し引くことを理解する。
比較のための配列のアラインメントの方法は、当技術分野で周知である。したがって、任意の２つの配列間の％同一性の決定は、数学的アルゴリズムを用いて達成することができる。かかる数学的アルゴリズムの非限定的な例として、ＭｙｅｒｓとＭｉｌｌｅｒ、ＣＡＢＩＯＳ、４：１１（１９８８）のアルゴリズム；Ｓｍｉｔｈら、Ａｄｖ.Ａｐｐｌ.Ｍａｔｈ.,２：４８２（１９８１）の局所相同性アルゴリズム；ＮｅｅｄｌｅｍａｎとＷｕｎｓｃｈ,ＪＭＢ,４８：４４３（１９７０）の相同性アラインメントアルゴリズム；ＰｅａｒｓｏｎとＬｉｐｍａｎ,Ｐｒｏｃ.Ｎａｔｌ.Ａｃａｄ.Ｓｃｉ.ＵＳＡ,８５：２４４４（１９８８）の類似性探索法（ｓｅａｒｃｈ−ｆｏｒ−ｓｉｍｉｌａｒｉｔｙ−ｍｅｔｈｏｄ）；ＫａｒｌｉｎとＡｌｔｓｃｈｕｌ,Ｐｒｏｃ.Ｎａｔｌ.Ａｃａｄ.Ｓｃｉ.ＵＳＡ,８７：２２６４（１９９０）のアルゴリズム、ＫａｒｌｉｎとＡｌｔｓｃｈｕｌ,Ｐｒｏｃ.Ｎａｔｌ.Ａｃａｄ.Ｓｃｉ.ＵＳＡ,９０：５８７３（１９９３）の中の修正されたアルゴリズムが挙げられる。
これらの数学的アルゴリズムのコンピューターによる実行が、配列の比較のために利用され、配列同一性を決定することができる。かかる実行には、ＰＣ／ＧｅｎｅプログラムのＣＬＵＳＴＡＬ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｅｔｉｃｓ社、マウンテンビュー、カリフォルニア州から入手可能）、ＡＬＩＧＮプログラム（バージョン２．０）ならびにＷｉｓｃｏｎｓｉｎ Ｇｅｎｅｔｉｃｓ Ｓｏｆｔｗａｒｅ Ｐａｃｋａｇｅ、バージョン８の中のＧＡＰ、ＢＥＳＴＦＩＴ、ＢＬＡＳＴ、ＦＡＳＴＡ、およびＴＦＡＳＴＡ（Ｇｅｎｅｔｉｃｓ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｇｒｏｕｐ（ＧＣＧ）、５７５サイエンス・ドライブ、マディソン、ウィスコンシン州、米国から入手可能）が含まれるが、これらに限定されない。これらのプログラムを用いるアラインメントは、デフォルトパラメータを用いて行うことができる。ＣＬＵＳＴＡＬプログラムは、Ｈｉｇｇｉｎｓ ｅｔ ａｌ.,Ｇｅｎｅ,７３：２３７（１９８８）；Ｈｉｇｇｉｎｓ ｅｔ ａｌ.,ＣＡＢＩＯＳ,５：１５１（１９８９）；Ｃｏｒｐｅｔ ｅｔ ａｌ.,Ｎｕｃｌ.Ａｃｉｄｓ Ｒｅｓ.,１６：１０８８１（１９８８）；Ｈｕａｎｇ ｅｔ ａｌ.,ＣＡＢＩＯＳ,８：１５５（１９９２）；およびＰｅａｒｓｏｎ ｅｔ ａｌ.,Ｍｅｔｈ.Ｍｏｌ.Ｂｉｏｌ.,２４：３０７（１９９４）に十分に記載されている。ＡＬＩＧＮプログラムは、上記のＭｙｅｒｓとＭｉｌｌｅｒのアルゴリズムに基づく。Ａｌｔｓｃｈｕｌ ｅｔ ａｌ.,ＪＭＢ,２１５：４０３（１９９０）；Ｎｕｃｌ.Ａｃｉｄｓ Ｒｅｓ.,２５：３３８９（１９９０）のＢＬＡＳＴプログラムは、上記のＫａｒｌｉｎとＡｌｔｓｃｈｕｌのアルゴリズムに基づく。
（ｃ）本明細書で使用する、２つのヌクレオチド配列またはアミノ酸配列との関連における「配列同一性」または「同一性」は、配列比較アルゴリズムまたは目視検査によって測定されるように、特定の比較ウィンドウ上で最大の一致を目的として整列させた時、同一である２つの配列中の特定の残基の割合を指す。配列同一性の割合がタンパク質に関連して用いられる時、同一ではない残基の位置は、多くの場合、保存的アミノ酸置換によって異なり、それらのアミノ酸残基は、類似の化学的特性（例えば、電荷または疎水性）を有する他のアミノ酸残基に置換され、したがって、その分子の機能的特性を変えないことが認識されている。配列が保存的置換で異なる場合、％配列同一性は、置換の保存的性質を修正するために上向きに調整することができる。かかる保存的置換によって異なる配列は、「配列類似性」または「類似性」を有すると言われる。この調整を行うための手段は、当業者に周知である。通常、これは、完全なミスマッチよりむしろ部分的なミスマッチとして保存的置換をスコア化することを含み、それによって％配列同一性を増加させる。したがって、例えば、同一のアミノ酸に１のスコアが与えられる場合、非保存的置換は０のスコアが与えられ、保存的置換は０と1の間のスコアが与えられる。保存的置換のスコア化は、例えば、プログラムＰＣ／ＧＥＮＥ（Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｅｔｉｃｓ社、マウンテンビュー、カリフォルニア州）で実行されるとおりに計算される。
（ｄ）本明細書で使用する「％配列同一性」とは、比較ウィンドウ上で２つの最適に整列させた配列を比較することによって決定される値を意味し、比較ウィンドウの中のヌクレオチド配列またはアミノ酸配列の一部は、２つの配列の最適なアラインメントについて（付加または欠失を含まない）参照配列と比較した場合、付加または欠失（すなわち、ギャップ）を含み得る。割合を、同一の核酸塩基またはアミノ酸残基が両方の配列中に生じる位置の数を決定して、一致した位置の数を得、比較ウィンドウにおける位置の総数で一致した位置の数を割り、その結果に１００を掛けることによって計算し、％配列同一性を得る。
本開示の態様について詳細を述べる前に、本発明は、記載する特定の実施形態に限定されるものではなく、もちろん、変化し得ることが理解されるべきである。本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によってのみ制限されるので、本明細書で用いられる専門用語は、特定の実施形態のみについて記載する目的で使用され、限定的であるようには意図されないことも理解されるべきである。
値の範囲が提供される場合、本文が特に明確に指示しない限り、その範囲の上限および下限の間の各介在値、ならびにその表示範囲の任意の他の表示値または介在値は、下限の単位の小数第１位まで本発明の中に含まれることが理解される。これらのより小さい範囲の上限および下限は、独立して、より小さい範囲に含まれてもよく、かつ本発明の範囲内にも包含され、その表示範囲の中の特異的に取り除かれた任意の制限に制約される。表示範囲が、それらの制限の一方または両方を含む場合、それらの含まれる制限のどちらかまたは両方を除く範囲も本発明に含まれる。
特に定義されない限り、本明細書で使用する全ての技術用語および科学用語は、本発明が属する分野の当業者が一般に理解するものと同じ意味を有する。本明細書に記載したものと類似または同等の任意の方法および物質は、本発明を実行するまたは試験する際に使用することができるが、その好ましい方法および物質についてこれから記載する。本明細書で述べる全ての公表文献は、その引用に関連する方法および／または物質を開示し、記述するために、参照により本明細書に組み込まれる。
本明細書および添付の特許請求の範囲において用いられる単数形「１つ（ａ）」、「１つ（ａｎ）」、および「その（ｔｈｅ）」は、本文が特に明確に指示しない限り、複数の指示対象を含むということに留意しなければならない。したがって、例えば、「プロテインキナーゼＤ１ポリペプチド」への言及は、複数のそのようなポリペプチドを含み、「ＰＫＤ１モジュレーター」への言及は、当業者に公知の１つもしくは複数のＰＫＤ１モジュレーターおよびその同等物への言及を含む、などとなる。特許請求の範囲は、全ての任意の要素を排除するために立案され得ることもさらに留意すべきである。このように、この意見は、特許請求の範囲の要素の記述に関連して「単に」および「唯一の」などの排他的な用語の使用、または「否定的な」制限の使用のための先行詞として機能することを意図する。
本明細書で論じる公表文献は、本出願の提出日より以前に開示されたもののみが提供される。本発明が先願発明を理由にこのような公表文献に先行する資格は与えられないということの承認として解釈されるべきものは、本明細書の中にはなにもない。さらに、提供される公表日は、実際の公表日とは異なる可能性があり、独立して確かめる必要があり得る。
詳細な説明
本開示は、神経障害を治療する方法であって、一般に、それを必要としている個体の神経細胞および／またはグリア細胞内のプロテインキナーゼＤ１（ＰＫＤ１）活性レベルを調節することを含む方法を提供する。本開示は、ＰＫＤ１に特異的な抗体を提供する。本開示は、ＰＫＤ１活性を欠く遺伝子組換え非ヒト動物を提供する。
神経障害を治療する方法
本開示は、神経障害を治療する方法であって、一般に、かかる治療を必要としている個体の神経細胞および／またはグリア細胞内のＰＫＤ１活性レベルを調節することを含む方法を提供する。
いくつかの実施形態において、個体の（例えば、その個体の神経細胞および／またはグリア細胞内の）ＰＫＤ１活性レベルを調節する薬剤の有効量は、単剤療法または併用療法において、１つまたは複数の用量で投与した時、個体の神経障害を治療するのに有効な量である。いくつかの実施形態において、個体の（例えば、その個体の神経細胞および／またはグリア細胞内の）ＰＫＤ１活性レベルを調節する薬剤の有効量は、単剤療法または併用療法において、１つまたは複数の用量で投与した時、個体の神経障害の有害な症状を弱めるのに有効な量である。いくつかの実施形態において、個体の（例えば、その個体の神経細胞および／またはグリア細胞内の）ＰＫＤ１活性レベルを調節する薬剤の有効量は、単剤療法または併用療法において、１つまたは複数の用量で投与した時、個体の少なくとも１つの神経機能の改善をもたらすのに有効な量である。グリア細胞には、ミクログリア、オリゴデンドロサイト、およびアストロサイトが含まれる。
本明細書で使用する「プロテインキナーゼＤ１ポリペプチド」または「ＰＫＤ１ポリペプチド」は、図１１に示し、配列番号１に記載したアミノ酸配列の約７５０アミノ酸（ａａ）〜約８００ａａ、約８００ａａ〜約８５０ａａ、約８５０ａａ〜約９００ａａ、または約９００ａａ〜９１２ａａの連続したストレッチと少なくとも約８０％、少なくとも約８５％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％、少なくとも約９８％、少なくとも約９９％、または１００％のアミノ酸配列同一性を有するアミノ酸配列を含むポリペプチドを指す。ＰＫＤ１ポリペプチドには、図１１に示し、配列番号１に記載したアミノ酸配列の天然に存在する対立遺伝子変異体が含まれる。ＰＫＤ１ポリペプチドには、図１１に示し、配列番号１に記載したアミノ酸配列に対して上記のアミノ酸配列同一性を有する酵素活性のある変異体が含まれる。
ＰＫＤ１ポリペプチドのアミノ酸配列は当技術分野で公知であり、例えば、ＧｅｎＢａｎｋ登録番号ＮＰ＿００２７３３（ヒト）；ＧｅｎＢａｎｋ登録番号ＸＰ＿００１１７０８０６．１（チンパンジー）；ＧｅｎＢａｎｋ登録番号ＸＰ＿００１１１４６３９．１（アカゲザル）；ＧｅｎＢａｎｋ登録番号ＸＰ＿６１２６２５．４（ウシ）；ＧｅｎＢａｎｋ登録番号ＸＰ＿８５１３８６．１（イヌ）；ＧｅｎＢａｎｋ登録番号ＸＰ＿００１４８９４０７．２（ウマ）；ＧｅｎＢａｎｋ登録番号ＸＰ＿２３４１０８．４（ラット）；ＧｅｎＢａｎｋ登録番号ＮＰ＿０３２８８４．２（マウス）；ＧｅｎＢａｎｋ登録番号ＮＰ＿００１０２６３７２．１（ニワトリ）に開示されている。
ＰＫＤ１ポリペプチドは、図１２Ａおよび図１２Ｂに示し、配列番号２に記載したヌクレオチド配列の約２２５０ヌクレオチド（ｎｔ）〜約２３００ｎｔ、約２３００ｎｔ〜約２４００ｎｔ、約２４００ｎｔ〜約２５００ｎｔ、約２５００ｎｔ〜約２６００ｎｔ、約２６００ｎｔ〜約２７００ｎｔ、または約２７００ｎｔ〜約２７３９ｎｔの連続したストレッチと少なくとも約８０％、少なくとも約８５％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％、少なくとも約９８％、少なくとも約９９％、または１００％のアミノ酸配列同一性を有するヌクレオチド配列にコードされ得る。
ＰＫＤ１ポリペプチドをコードするヌクレオチド配列は当技術分野で公知であり、例えば、ＧｅｎＢａｎｋ登録番号ＮＭ＿００２７４２（ヒト）；ＧｅｎＢａｎｋ登録番号ＸＭ＿００１１７０８０６．１（チンパンジー）；ＧｅｎＢａｎｋ登録番号ＸＭ＿００１１１４６３９．１（アカゲザル）；ＧｅｎＢａｎｋ登録番号ＸＭ＿６１２６２５．４（ウシ）；ＧｅｎＢａｎｋ登録番号ＸＭ＿８４６２９３．１（イヌ）；ＧｅｎＢａｎｋ登録番号ＸＭ＿００１１４８９３５７．２（ウマ）；ＧｅｎＢａｎｋ登録番号ＸＭ＿００１０７８５０６．１（ラット）；ＧｅｎＢａｎｋ登録番号ＮＭ＿００８８５８．３（マウス）に開示されている。
本方法を用いて治療することができる障害には、てんかん、虚血、小脳失調症；ハンチントン病、パーキンソン病、筋萎縮性側索硬化症、およびアルツハイマー病などの神経変性疾患；散在性静脈周囲性脳脊髄炎（ｄｉｓｓｅｍｉｎａｔｅｄ ｐｅｒｉｖｅｎｏｕｓ ｅｎｃｅｐｈａｌｏｍｙｅｌｉｔｉｓ）、多発性硬化症、視神経脊髄炎、同心性硬化症、急性散在性脳脊髄炎、後脳脊髄炎（ｐｏｓｔ ｅｎｃｅｐｈａｌｏｍｙｅｌｉｔｉｓ）、種痘後脳脊髄炎、急性出血性白質脳症、進行性多巣性白質脳症、特発性多発性神経炎、ジフテリアニューロパシー、ペリツェウス・メルツバッハー疾患、視神経脊髄炎、びまん性硬化症、橋中心髄鞘崩壊症、海綿状変性型白質ジストロフィー（ｓｐｏｎｇｉｆｏｒｍ ｌｅｕｋｏｄｙｓｔｒｏｐｈｙ）、および白質ジストロフィー（アレクサンダー型）を含む脱髄疾患；および急性脳損傷（例えば、脳卒中、頭部外傷、脳性麻痺）が含まれるが、これらに限定されない。
活性薬剤
本治療法は、それを必要としている個体に、個体の神経細胞および／またはグリア細胞内のＰＫＤ１活性を調節する有効量の活性薬剤を投与することを含む。適切な活性薬剤には、神経細胞および／またはグリア細胞内のＰＫＤ１レベルを調節する小分子、ＰＫＤ１に特異的な抗体、ならびに核酸の薬剤が含まれる。
いくつかの実施形態において、適切な薬剤は、その薬剤の非存在下でのＰＫＤ１活性と比較して、少なくとも約１０％、少なくとも約１５％、少なくとも約２０％、少なくとも約２５％、少なくとも約５０％、少なくとも約７５％、少なくとも約１００％または２倍、少なくとも約２．５倍、少なくとも約５倍、少なくとも約１０倍、少なくとも約２０倍、または２０倍を上回ってＰＫＤ１活性を増加させる薬剤である。いくつかの実施形態において、適切な薬剤は、その薬剤の非存在下での神経細胞またはグリア細胞内の活性のあるＰＫＤ１レベルと比較して、少なくとも約１０％、少なくとも約１５％、少なくとも約２０％、少なくとも約２５％、少なくとも約５０％、少なくとも約７５％、少なくとも約１００％または２倍、少なくとも約２．５倍、少なくとも約５倍、少なくとも約１０倍、少なくとも約２０倍、または２０倍を上回って神経細胞またはグリア細胞内の活性のあるＰＫＤ１レベルを増加させる薬剤である。
いくつかの実施形態において、適切な薬剤は、その薬剤の非存在下でのＰＫＤ１ポリペプチドの活性と比較して、少なくとも約１０％、少なくとも約１５％、少なくとも約２０％、少なくとも約２５％、少なくとも約５０％、少なくとも約７５％、もしくは少なくとも約８０％の割合で神経細胞またはグリア細胞内のＰＫＤ１活性を阻害する薬剤である。いくつかの実施形態において、適切な薬剤は、その薬剤の非存在下での神経細胞またはグリア細胞内の活性のあるＰＫＤ１レベルと比較して、少なくとも約１０％、少なくとも約１５％、少なくとも約２０％、少なくとも約２５％、少なくとも約５０％、少なくとも約７５％、もしくは少なくとも約８０％の割合で神経細胞またはグリア細胞内の活性のあるＰＫＤ１レベルを減少させる薬剤である。
いくつかの実施形態において、適切な薬剤は、約１ｎＭ〜約５ｎＭ、約５ｎＭ〜約１０ｎＭ、約１０ｎＭ〜約２５ｎＭ、約２５ｎＭ〜約５０ｎＭ、約５０ｎＭ〜約７５ｎＭ、約７５ｎＭ〜約１００ｎＭ、約１００ｎＭ〜約２５０ｎＭ、約２５０ｎＭ〜約５００ｎＭ、約５００ｎＭ〜約１μＭ、または約１μＭ〜約１０μＭの５０％阻害濃度（ＩＣ５０）でＰＫＤ１活性を阻害する薬剤である。例えば、いくつかの実施形態において、適切なＰＫＤ１阻害剤には、約１ｎＭ〜約５ｎＭ、約５ｎＭ〜約１０ｎＭ、約１０ｎＭ〜約２５ｎＭ、約２５ｎＭ〜約５０ｎＭ、約５０ｎＭ〜約７５ｎＭ、約７５ｎＭ〜約１００ｎＭ、約１００ｎＭ〜約２５０ｎＭ、約２５０ｎＭ〜約５００ｎＭ、約５００ｎＭ〜約１μＭ、または約１μＭ〜約１０μＭのＩＣ５０でＰＫＤ１を阻害する化合物が含まれる。
小分子薬剤
適切な活性薬剤には、ＰＫＤ１キナーゼ活性を調節する小分子薬剤が含まれる。適切な小分子薬剤には、アミノ−エチル−アミノ−アリール（ＡＥＡＡ）（例えば、米国特許公開第２００９／０２４７５１９号参照）、イミダゾピラジン化合物（例えば、米国特許公開第２００９／０１７５８５２号参照）、インダゾール化合物（例えば、米国特許公開第２００６／０００４０４３号参照）が含まれるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態において、小分子ＰＫＤ１モジュレーターは、以下の式のアミノ−エチル−アミノ−アリール（ＡＥＡＡ）化合物である。
ここで、Ｊは、独立してＮまたはＣＨであり；かつ式中
（１）Ｒ８およびＲ９のそれぞれは、独立して、−Ｈまたは環Ｂの置換基であるか、または、
（２）Ｒ８およびＲ９は、それらが結合している原子と共に、正確に５個の環原子もしくは正確に６個の環原子を有する芳香環Ｃを形成し、それぞれの環原子は炭素環原子または窒素環原子であり、環Ｃは正確に０個、正確に1個、または正確に２個の環窒素原子を有し、環Ｃは環Ｂと縮合しており；かつ式中、
（１）Ｒ１０、Ｒ１１、Ｒ１２、およびＲ１３のそれぞれは、独立して、−Ｈまたは環Ａの置換基であるか、または
（２）Ｒ１２およびＲ１３のそれぞれは、独立して、−Ｈまたは環Ａの置換基であり、Ｒ１０およびＲ１１は、それらが結合している原子と共に、正確に６個の原子を有する芳香環Ｄを形成し、それぞれの環原子は炭素環原子であり、環Ｄは環Ａと縮合しているか、または、
（３）Ｒ１０およびＲ１３のそれぞれは、独立して、−Ｈまたは環Ａの置換基であり、Ｒ１１およびＲ１２は、それらが結合している原子と共に、正確に６個の環原子を有する芳香環Ｅを形成し、それぞれの環原子は炭素環原子であり、環Ｅは環Ａと縮合しているか、または、
（４）Ｒ１０およびＲ１１のそれぞれは、独立して、−Ｈまたは環Ａの置換基であり、Ｒ１２およびＲ１３は、それらが結合している原子と共に、正確に６個の環原子を有する芳香環Ｆを形成し、それぞれの環原子は炭素環原子であり、環Ｆは環Ａと縮合しており；かつ式中、
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６、およびＲ７のそれぞれは、独立して、−Ｈまたは基Ｇであり；さらに
Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、およびＲ６のそれぞれは、基Ｙであってもよく；
Ｒ１、Ｒ２、およびＲ７のそれぞれは、基Ｚであってもよく；
Ｒ３およびＲ４は、共に、基＝Ｏを形成してもよく；
Ｒ５およびＲ６は、共に、基＝Ｏを形成してもよく；
Ｒ１４は、独立して、−Ｈまたは基Ｗである。
適切な化合物は、米国特許公開第２００９／０２４７５１９号の化合物ＸＸ００１〜ＸＸ３４４、ならびに化合物ＹＹ−００１、ＹＹ−００２、およびＹＹ−００３の中で見つけられる。例えば、適切な化合物には、例えば、以下のものが含まれる。
抗体薬剤
適切な活性薬剤には、ＰＫＤ１に特異的に結合する抗体が含まれる。いくつかの実施形態において、ＰＫＤ１に特異的に結合する抗体はモノクローナル抗体である。いくつかの実施形態において、ＰＫＤ１に特異的に結合する抗体はポリクローナル抗体である。いくつかの実施形態において、ＰＫＤ１に特異的に結合する抗体は抗体フラグメント、例えば、一本鎖Ｆｖ（ｓｃＦｖ）抗体である。いくつかの実施形態において、ＰＫＤ１に特異的に結合する抗体は、１つまたは複数の修飾を含む。
本開示は、ＰＫＤ１に特異的な抗体を提供する。本抗体は、本治療法で用いることができる。本抗体は、検出法、例えば、診断および疾患の監視方法でも用いることができる。本開示は、さらに、本抗体を含む医薬組成物を含む組成物を提供する。
いくつかの実施形態において、抗体は、ＰＫＤ１のアミノ酸２０３〜２６１、アミノ酸３３３〜４１０、またはアミノ酸８７５〜９１８の中に含まれるＰＫＤ１エピトープ（複数可）を特異的に認識し、結合する。
ＰＫＤ１のアミノ酸２０３〜２６１には、例えば、ＳＮＶＳＬＴＧＬＧＴＶＲＴＡＳＡＥＦＳＴＳＶＰＤＥＰＬＬＳＰＶＳＰＧＦＥＱＫＳＰＳＥＳＦＩＧＲＥＫＲＳＮＳＱＳＹＩＧＲ（配列番号３）が含まれる。
ＰＫＤ１のアミノ酸３３３〜４１０には、例えば、ＮＧＥＬＬＳＰＧＡＥＳＤＶＶＭＥＥＧＳＤＤＮＤＳＥＲＮＳＧＬＭＤＤＭＤＥＡＭＶＱＤＴＥＭＡＬＡＥＧＱＳＧＧＡＥＭＱＤＰＤＡＤＱＥＤＳＮＲＴＩＳＰＳＴＳＮＮＩ（配列番号４）が含まれる。
ＰＫＤ１のアミノ酸８７５〜９１８には、例えば、ＷＥＱＹＡＧＥＱＧＬＱＹＰＡＨＬＩＳＬＳＡＳＨＳＤＳＰＥＡＥＥＲＥＭＫＡＬＳＥＲＶＳＩＬ（配列番号５）が含まれる。
いくつかの実施形態において、ＰＫＤ１エピトープは、配列：ＳＮＶＳＬＴＧＬＧＴＶＲＴＡＳＡＥＦＳＴＳＶＰＤＥＰＬＬＳＰＶＳＰＧＦＥＱＫＳＰＳＥＳＦＩＧＲＥＫＲＳＮＳＱＳＹＩＧＲ（配列番号３）、ＮＧＥＬＬＳＰＧＡＥＳＤＶＶＭＥＥＧＳＤＤＮＤＳＥＲＮＳＧＬＭＤＤＭＤＥＡＭＶＱＤＴＥＭＡＬＡＥＧＱＳＧＧＡＥＭＱＤＰＤＡＤＱＥＤＳＮＲＴＩＳＰＳＴＳＮＮＩ（配列番号４）、およびＷＥＱＹＡＧＥＱＧＬＱＹＰＡＨＬＩＳＬＳＡＳＨＳＤＳＰＥＡＥＥＲＥＭＫＡＬＳＥＲＶＳＩＬ（配列番号５）のうちの１つの中の３アミノ酸（ａａ）、４ａａ、５ａａ、６ａａ、７ａａ、８ａａ、９ａａ、１０ａａ、１１ａａ、１２ａａ、１３ａａ、１４ａａ、または１５ａａの連続したストレッチと、少なくとも約７５％、少なくとも約８０％、少なくとも約８５％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％、少なくとも約９８％、少なくとも約９９％、もしくは１００％のアミノ酸配列同一性を有するポリペプチドによって形成され得る。
本抗体は、ＰＫＤ１ポリペプチドへの高い親和性結合を示す。例えば、本抗体は、少なくとも約１０−７Ｍ、少なくとも約１０−８Ｍ、少なくとも約１０−９Ｍ、少なくとも約１０−１０Ｍ、少なくとも約１０−１１Ｍ、もしくは少なくとも約１０−１２Ｍ、または１０−１２Ｍを超える親和性でＰＫＤ１に結合する。本抗体は、約１０−７Ｍ〜約１０−８Ｍ、約１０−８Ｍ〜約１０−９Ｍ、約１０−９Ｍ〜約１０−１０Ｍ、約１０−１０Ｍ〜約１０−１１Ｍ、もしくは約１０−１１Ｍ〜約１０−１２Ｍ、または約１０−１２Ｍを超える親和性でＰＫＤ１上に存在するエピトープに結合する。
本抗体は、ＰＫＤ２ポリペプチド内のアミノ酸によって形成される任意のエピトープへの結合を実質的に示さない。ＰＫＤ２ポリペプチド内のアミノ酸によって形成されるエピトープへの本抗体の任意の結合は、一般に、ＰＫＤ１上のエピトープへの本抗体の特異的結合よりも実質的に低い親和性の非特異的結合である。実質的に低い親和性は、一般に、少なくとも２倍、３倍、５倍、１０倍、５０倍、１００倍、５００倍、または１０００倍低い親和性である。
「抗体」という用語は、１つまたは複数の（例えば、１つまたは２つの）重鎖可変領域（ＶＨ）および／または１つまたは複数の（例えば、１つまたは２つの）軽鎖可変領域（ＶＬ）、またはエピトープに結合できるそれらのサブフラグメントを含むタンパク質を指す。ＶＨおよびＶＬ領域は、さらに、「フレームワーク領域（ＦＲ）」と呼ばれるより保存された領域が散在している、「相補性決定領域（ＣＤＲ）」と呼ばれる超可変領域に分割することができる。ＦＲおよびＣＤＲの範囲は、正確に定義されている（Ｋａｂａｔ,ｅｔ ａｌ.（１９９１）Ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ ｏｆ Ｐｒｏｔｅｉｎｓ ｏｆ Ｉｍｍｕｎｏｌｏｇｉｃａｌ Ｉｎｔｅｒｅｓｔ,Ｆｉｆｔｈ Ｅｄｉｔｉｏｎ,Ｕ.Ｓ.Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈ ａｎｄ Ｈｕｍａｎ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ,ＮＩＨ Ｐｕｂｌｉｃａｔｉｏｎ Ｎｏ.９１−３２４２；Ｃｈｏｔｈｉａ ｅｔ ａｌ.（１９８７）Ｊ.Ｍｏｌ.Ｂｉｏｌ.１９６：９０１−９１７参照）。ＶＨは、以下の順で、Ｎ末端からＣ末端に配置された３つのＣＤＲおよび４つのＦＲを含み得る：ＦＲ１、ＣＤＲ１、ＦＲ２、ＣＤＲ２、ＦＲ３、ＣＤＲ３、ＦＲ４。同様に、ＶＬは、以下の順で、Ｎ末端からＣ末端に配置された３つのＣＤＲおよび４つのＦＲを含み得る：ＦＲ１、ＣＤＲ１、ＦＲ２、ＣＤＲ２、ＦＲ３、ＣＤＲ３、ＦＲ４。
抗体のＶＨ鎖またはＶＬ鎖は、さらに、重鎖定常領域もしくは軽鎖定常領域の全部または一部を含み、それによって、それぞれ、免疫グロブリン重鎖または免疫グロブリン軽鎖を形成する。一実施形態において、この抗体は２つの重鎖および２つの軽鎖の４量体であり、この重鎖および軽鎖は、例えば、ジスルフィド結合によって相互接続している。この重鎖定常領域は、３つのドメインＣＨ１、ＣＨ２およびＣＨ３から構成されている。この軽鎖定常領域は、１つのドメインＣＬから構成されている。この重鎖および軽鎖の可変領域は、抗原と相互作用する結合領域を含む。これらの抗体の定常領域は、一般的には、免疫系の様々な細胞および補体系の第１成分を含む宿主の組織および因子への抗体の結合を媒介する。「抗体」という用語には、ＩｇＡ型、ＩｇＧ型、ＩｇＥ型、ＩｇＤ型、ＩｇＭ型およびそれらの亜型のインタクトな免疫グロブリンが含まれる。いくつかの実施形態において、本抗体はＩｇＧアイソタイプである。
本明細書で使用する「免疫グロブリン」という用語は、実質的に免疫グロブリン遺伝子によってコードされる１つまたは複数のポリペプチドからなるタンパク質を指す。認められているヒト免疫グロブリン遺伝子には、κ、λ、α（ＩｇＡ１およびＩｇＡ２）、γ（ＩｇＧ１、ＩｇＧ２、ＩｇＧ３、ＩｇＧ４）、δ、εおよびμの定常領域遺伝子、ならびに多数の免疫グロブリン可変領域遺伝子が含まれる。全長の免疫グロブリン軽鎖（約２５ｋＤまたは２１４アミノ酸）は、Ｎ末端の可変領域遺伝子（約１１０アミノ酸）およびＣ末端のκまたはλ定常領域遺伝子によってコードされている。全長の免疫グロブリン重鎖（約５０ｋＤまたは４４６アミノ酸）は、Ｎ末端の可変領域遺伝子（約１１６アミノ酸）およびＣ末端にある他の前述の定常領域遺伝子の１つ、例えば、（約３３０アミノ酸をコードする）γによってコードされている。いくつかの実施形態において、本抗体は、全長の免疫グロブリン重鎖および全長の免疫グロブリン軽鎖を含む。
いくつかの実施形態において、本抗体は、全長の免疫グロブリン重鎖および全長の免疫グロブリン軽鎖を含まず、代わりに、全長の免疫グロブリン重鎖および全長の免疫グロブリン軽鎖の抗原結合フラグメントを含む。いくつかの実施形態において、この抗原結合フラグメントは、別々のポリペプチド鎖上に含まれている。他の実施形態において、この抗原結合フラグメントは、単一のポリペプチド鎖内に含まれている。「抗原結合フラグメント」という用語は、上記に記載のＰＫＤ１ポリペプチドに特異的に結合できる全長の抗体の１つまたは複数のフラグメントを指す。結合フラグメントの例として、（ｉ）Ｆａｂフラグメント（ＶＬドメイン、ＶＨドメイン、ＣＬドメインおよびＣＨ１ドメインからなる一価のフラグメント）；（ｉｉ）Ｆ（ａｂ’）２フラグメント（ヒンジ領域でジスルフィド架橋によって結合した２つのＦａｂフラグメントを含む二価のフラグメント）；（ｉｉｉ）（ＶＨドメインおよびＣＨ１ドメインからなる）Ｆｄフラグメント；（ｉｖ）（抗体の単一アームのＶＨドメインおよびＶＬドメインからなる）Ｆｖフラグメント；（ｖ）（ＶＨドメインからなる）ｄＡｂフラグメント；（ｖｉ）単離されたＣＤＲ；（ｖｉｉ）（ＶＨドメインおよびＶＬドメインが対になって、一価の分子を形成するような組換え手段を用いて、合成リンカーによって結合される抗体の単一アームのＶＨドメインおよびＶＬドメインからなる）一本鎖Ｆｖ（ｓｃＦｖ）；（ｖｉｉｉ）（ＶＨドメインおよびＶＬドメインが、一価の分子を形成するために対にならないように結合し、ｓｃＦｖの各１つのＶＨが、二価分子を形成するために他のｓｃＦｖのＶＬドメインと対になる２つのｓｃＦｖからなる）ダイアボディ；（ｉｘ）（少なくとも２つの抗原結合領域からなり、それぞれの領域が異なるエピトープと結合している）二重特異性抗体が挙げられる。いくつかの実施形態において、本抗体フラグメントはＦａｂフラグメントである。いくつかの実施形態において、本抗体フラグメントは一本鎖抗体（ｓｃＦｖ）である。
いくつかの実施形態において、本抗体は、組換え抗体または改変抗体、例えば、キメラ抗体、ヒト化抗体、脱免疫化抗体またはインビトロ生成抗体である。本明細書で使用する「組換え」抗体または「改変」抗体という用語は、（ｉ）宿主細胞にトランスフェクトした組換え発現ベクターを用いて発現する抗体；（ｉｉ）組換えコンビナトリアル抗体ライブラリーから単離される抗体；（ｉｉｉ）ヒト免疫グロブリン遺伝子に関してトランスジェニックである動物（例えば、マウス）から単離される抗体；または（ｉｖ）ヒト免疫グロブリン遺伝子配列を他のＤＮＡ配列にスプライシングすることを含む任意の他の手段によって調製されるか、発現するか、作製されるか、または単離される抗体などの組換え手段によって調製されるか、発現するか、作製されるか、または単離される全ての抗体を含むと意図される。かかる組換え抗体には、ヒト化抗体、ＣＤＲ移植抗体、キメラ抗体、脱免疫化抗体、およびインビトロ生成抗体が含まれ、任意に、ヒト生殖系列免疫グロブリン配列由来の定常領域が含まれ得る。
いくつかの実施形態において、本抗体は、ポリマー（例えば、ポリペプチド以外のポリマー）と結合（例えば、共有結合）している。適切なポリマーには、例えば、生体適合性ポリマー、および水溶性生体適合性ポリマーが含まれる。適切なポリマーには、合成ポリマーおよび天然に存在するポリマーが含まれる。適切なポリマーには、例えば、置換されているかもしくは置換されていない直鎖のポリアルキレン、ポリアルケニレンもしくはポリオキシアルキレンのポリマー、または置換されているかもしくは置換されていない分岐鎖のポリアルキレン、ポリアルケニレンもしくはポリオキシアルキレンのポリマー、または分枝状のもしくは非分枝状の多糖類、例えば、ホモ多糖もしくはヘテロ多糖が含まれる。適切なポリマーには、例えば、（一般に、総称ＥＶＯＨまたは商品名ＥＶＡＬとして知られる）エチレンビニルアルコールコポリマー；ポリブチルメタクリレート；ポリ（ヒドロキシバレレート）；ポリ（Ｌ−乳酸）；ポリカプロラクトン；ポリ（ラクチド−コ−グリコリド）（ｐｏｌｙ（ｌａｃｔｉｄｅ−ｃｏ−ｇｌｙｃｏｌｉｄｅ））；ポリ（ヒドロキシブチレート）；ポリ（ヒドロキシブチレート−コ−バレレート）；ポリジオキサノン；ポリオルトエステル；ポリ酸無水物；ポリ（グリコール酸）；ポリ（Ｄ、Ｌ−乳酸）；ポリ（グリコール酸−コ−トリメチレンカーボネート）；ポリリン酸エステル；ポリリン酸エステルウレタン；ポリ（アミノ酸）；シアノアクリレート；ポリ（トリメチレンカーボネート）；ポリ（イミノカーボネート）；コポリ（エーテル−エステル）（例えば、ポリ（エチレンオキシド）−ポリ（乳酸）（ＰＥＯ／ＰＬＡ）のコポリマー）；ポリアルキレンオキサレート；ポリホスファゼン；フィブリン、フィブリノーゲン、セルロース、デンプン、コラーゲンおよびヒアルロン酸などの生体分子；ポリウレタン；シリコン；ポリエステル；ポリオレフィン；ポリイソブチレンおよびエチレン-αオレフィンコポリマー；アクリルポリマーおよびアクリルコポリマー；ポリ塩化ビニルなどのハロゲン化ビニルポリマーおよびハロゲン化ビニルコポリマー；ポリビニルメチルエーテルなどのポリビニルエーテル類;ポリフッ化ビニリデンおよびポリ塩化ビニリデンなどのポリビニリデンハライド；ポリアクリロニトリル；ポリビニルケトン；ポリスチレンなどのポリビニル芳香族化合物；ポリビニルアセテートなどのポリビニルエステル類;エチレン−メチルメタクリレートコポリマー、アクリロニトリル−スチレンコポリマー、ＡＢＳ樹脂、およびエチレン−ビニルアセテートコポリマーなどの互いを有するビニルモノマーとオレフィンのコポリマー；ナイロン６６およびポリカプロラクタムなどのポリアミド;アルキド樹脂類；ポリカーボネート；ポリオキシメチレン；ポリイミド；ポリエーテル；エポキシ樹脂類；ポリウレタン；レーヨン；レーヨン−トリアセテート；セルロース；セルロースアセテート；セルロースブチレート；セルロースアセテートブチレート;セロファン；セルロースニトレート；セルロースプロピオネート；セルロースエーテル；アモルファステフロン;ポリ（エチレングリコール）；ならびにカルボキシメチルセルロースが含まれる。
適切な合成ポリマーには、置換されていないおよび置換されている直鎖のポリ（エチレングリコール）、ポリ（プロピレングリコール）、ポリ（ビニルアルコール）、およびそれらの誘導体、または置換されていないおよび置換されている分枝鎖のポリ（エチレングリコール）、ポリ（プロピレングリコール）、ポリ（ビニルアルコール）、およびそれらの誘導体、例えば、メトキシポリ（エチレングリコール）などの置換されているポリ（エチレングリコール）、およびそれらの誘導体が含まれる。適切な天然に存在するポリマーには、例えば、アルブミンなど、アミロース、デキストラン、グリコーゲン、およびそれらの誘導体が含まれる。
適切なポリマーは、５００Ｄａ〜５００００Ｄａ、例えば、５０００Ｄａ〜４００００Ｄａ、または２５０００Ｄａ〜４００００Ｄａの範囲の平均分子量を有し得る。例えば、いくつかの実施形態において、本抗体が、ポリ（エチレングリコール）（ＰＥＧ）ポリマーまたはメトキシポリ（エチレングリコール）ポリマーを含む場合、ＰＥＧポリマーまたはメトキシポリ（エチレングリコール）ポリマーは、約０．５キロダルトン（ｋＤａ）〜約１ｋＤa、約１ｋＤa〜約５ｋＤa、約５ｋＤa〜約１０ｋＤa、約１０ｋＤa〜約２５ｋＤa、約２５ｋＤa〜約４０ｋＤa、または約４０ｋＤa〜約６０ｋＤaの範囲の分子量を有し得る。
上述したように、いくつかの実施形態において、本抗体は、ＰＥＧポリマーと共有結合している。いくつかの実施形態において、本ｓｃＦｖマルチマーは、ＰＥＧポリマーと共有結合している。例えば、Ａｌｂｒｅｃｈｔ ｅｔ ａｌ.（２００６）Ｊ.Ｉｍｍｕｎｏｌ.Ｍｅｔｈｏｄｓ ３１０：１００を参照されたい。タンパク質のＰＥＧ化に適する方法および試薬は、当技術分野で周知であり、例えば、米国特許第５，８４９，８６０号の中で見つけることができる。タンパク質への結合に適するＰＥＧは、一般に、室温で水溶性であり、以下の一般式を有する。
Ｒ（Ｏ−ＣＨ２−ＣＨ２）ｎＯ−Ｒ
ここで、Ｒは、水素、またはアルキル基もしくはアルカノール基などの保護基であり、ｎは、１〜１０００の整数である。Ｒが保護基である場合、一般に、Ｒは１〜８個の炭素を有する。
本抗体に結合したＰＥＧは直鎖状であり得る。本タンパク質に結合したＰＥＧは分枝状でもあり得る。米国特許第５，６４３，５７５号に記載されているものなどの分枝状ＰＥＧ誘導体、Ｓｈｅａｒｗａｔｅｒ Ｐｏｌｙｍｅｒｓ社のカタログ「ポリエチレングリコール誘導体１９９７−１９９８」に記載されているものなどの「ｓｔａｒ−ＰＥＧ」およびマルチアームＰＥＧ。ｓｔａｒ−ＰＥＧについては、例えば、米国特許第６，０４６，３０５号を含む当技術分野で記載されている。
本抗体はグリコシル化することができ、例えば、共有結合した糖部分または多糖部分を含み得る。抗体のグリコシル化は、一般的には、Ｎ−結合型またはＯ−結合型のいずれかである。Ｎ−結合型は、アスパラギン残基の側鎖への糖部分の結合を指す。Ｘがプロリン以外の任意のアミノ酸であるトリペプチド配列のアスパラギン−Ｘ−セリンおよびアスパラギン−Ｘ−スレオニンは、アスパラギン側鎖への糖部分の酵素的結合のための認識配列である。したがって、ポリペプチド中にこれらのトリペプチド配列のいずれかが存在すると、潜在的なグリコシル化部位が作られる。Ｏ−結合型グリコシル化とは、５−ヒドロキシプロリンまたは５−ヒドロキシリジンも使用することができるが、ヒドロキシアミノ酸、最も一般的には、セリンまたはスレオニンに糖のＮ−アセチルガラクトサミン、ガラクトース、またはキシロースの１つが結合することを指す。
抗体へのグリコシル化部位の付加は、（Ｎ−結合型グリコシル化部位の場合）上記のトリペプチド配列の１つまたは複数を含むようにアミノ酸配列を変化させることによって都合よく達成される。（Ｏ−結合型グリコシル化部位の場合）元の抗体の配列に、１つまたは複数のセリン残基もしくはスレオニン残基を付加することによって、またはそれらと置換することによっても改変することができる。同様に、グリコシル化部位の除去は、抗体の天然のグリコシル化部位内のアミノ酸を改変することによって達成することができる。
いくつかの実施形態において、本抗体は、「放射線不透過性」標識、例えば、簡単に、例えば、Ｘ線を用いて可視化することができる標識を含む。放射線不透過性物質は、当業者に周知である。最も一般的な放射線不透過性物質には、ヨウ化物、臭化物またはバリウム塩が含まれる。他の放射線不透過性物質も公知であり、有機ビスマス誘導体（例えば、米国特許第５，９３９，０４５号参照）、放射線不透過性マルチウレタン（例えば、米国特許第５，３４６，９８１号参照）、有機ビスマス複合材料（例えば、米国特許第５，２５６，３３４号参照）、および放射線不透過性バリウムマルチマー複合体（例えば、米国特許第４，８６６，１３２号参照）などを含むが、これらに限定されない。
本抗体は、例えば、グルタルアルデヒド、ホモ二機能性クロスリンカー、またはヘテロ二機能性クロスリンカーを用いて、第２の部分（例えば、脂質、本抗体以外のポリペプチド、合成ポリマー、および糖など）と共有結合することができる。グルタルアルデヒドは、それらのアミノ部分を介してポリペプチドをクロスリンクする。ホモ二機能性クロスリンカー（例えば、ホモ二機能性イミドエステル、ホモ二機能性Ｎ−ヒドロキシサクシニミジル（ＮＨＳ）エステル、またはホモ二機能性スルフヒドリル反応性クロスリンカー）は、２つ以上の同一の反応性部分を含んでおり、このクロスリンカーが、結合するポリペプチドの混合物を含む溶液に添加される一段階反応手順で使用することができる。ホモ二機能性ＮＨＳエステルおよびイミドエステルは、ポリペプチドを含むアミンをクロスリンクする。穏やかなアルカリ性のｐＨでは、イミドエステルは第一級アミンとのみ反応して、イミドアミドを形成し、クロスリンクされたポリペプチドの全体的な電荷は影響を受けない。ホモ二機能性スルフヒドリル反応性クロスリンカーには、ビスマレイミドヘキサン（ＢＭＨ）、１，５−ジフルオロ−２,４−ジニトロベンゼン（ＤＦＤＮＢ）、および１，４−ジ−（３’，２’−ピリジルジチオ）プロピオアミドブタン（１，４−ｄｉ−（３’，２’−ｐｙｒｉｄｙｌｄｉｔｈｉｏ）ｐｒｏｐｉｎｏａｍｉｄｏ Ｂｕｔａｎｅ）（ＤＰＤＰＢ）が含まれる。
ヘテロ二機能性クロスリンカーは、２つ以上の異なる反応性部分（例えば、アミン反応性部分およびスルフヒドリル反応性部分）を有し、アミン反応性部分またはスルフヒドリル反応性部分を介して、ポリペプチドの１つとクロスリンクされ、次いで、反応していない部分を介して他のポリペプチドと反応する。ピリジルジスルフィドクロスリンカーがそうであるように、複数のヘテロ二機能性ハロアセチルクロスリンカーが利用できる。カルボジイミドは、アミド結合をもたらす、アミンにカルボキシルをカップリングするためのヘテロ二機能性クロスリンク試薬の典型例である。
本抗体は、固体支持体上に固定化することができる。適切な支持体は当技術分野で周知であり、とりわけ、市販のカラム材料、ポリスチレンビーズ、ラテックスビーズ、磁気ビーズ、コロイド金属粒子、ガラスおよび／またはシリコンのチップならびにガラスおよび／またはシリコンの表面、ニトロセルロースストリップ、ナイロン膜、シート、デュラサイト（ｄｕｒａｃｙｔｅ）、反応トレイのウェル（例えば、マルチウェルプレート）、ならびにプラスチックチューブなどが含まれる。固体支持体は、例えば、ガラス、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリカーボネート、デキストラン、ナイロン、アミロース、天然セルロースおよび修飾セルロース、ポリアクリルアミド、アガロース、および磁鉄鉱を含む種々の物質のいずれかを含み得る。固体支持体上に本抗体を固定化するための適切な方法は周知であり、イオン性、疎水性、および共有結合性の相互作用などを含むが、これらに限定されない。固体支持体は、例えば、水溶液に可溶または不溶であり得る。いくつかの実施形態において、適切な固体支持体は、一般に、水溶液に不溶である。
いくつかの実施形態において、本抗体は検出可能な標識を含む。適切な検出可能な標識には、分光学的手段、光化学的手段、生化学的手段、免疫化学的手段、電気的手段、光学的手段または化学的手段により検出可能な任意の組成物が含まれる。適切なものには、磁気ビーズ（例えば、Ｄｙｎａｂｅａｄ（商標））、蛍光色素（例えば、フルオレセインイソチオシアネート、テキサスレッド、ローダミン、緑色蛍光タンパク質、赤色蛍光タンパク質、および黄色蛍光タンパク質など）、放射性標識（例えば、３Ｈ、１２５Ｉ、３５Ｓ、１４Ｃまたは３２Ｐ）、酵素（例えば、酵素免疫測定法（ＥＬＩＳＡ）で一般的に用いられる西洋ワサビペルオキシダーゼ、アルカリホスファターゼ、ルシフェラーゼ、および他の酵素）、ならびにコロイド金もしくは着色ガラスまたはプラスチック（例えば、ポリスチレン、ポリプロピレン、およびラテックスなど）のビーズなどの比色標識が含まれるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態において、本抗体は、造影剤または放射性同位元素を含み、この造影剤または放射性同位元素は、造影、例えば、ヒトで行われる造影法で使用するのに適するものである。標識の非限定的な例として、１２３１Ｉ（ヨウ素）、１８Ｆ（フッ素）、９９Ｔｃ（テクネチウム）、１１１Ｉｎ（インジウム）、および６７Ｇａ（ガリウム）などの放射性同位元素、ならびにガドリニウム（Ｇｄ）、ジスプロシウム、および鉄などの造影剤が挙げられる。放射性Ｇｄアイソトープ（１５３Ｇｄ）も利用可能であり、非ヒト哺乳動物における造影法に適する。本抗体は、標準的な技術を用いて標識することができる。例えば、本抗体は、クロラミンＴまたは１，３，４，６−テトラクロロ−３α，６α−ジフェニルグリコールウリルを用いてヨウ素化することができる。フッ素化では、フッ素は、フッ化物イオンの置換反応によって、合成時に本抗体に添加される。かかる放射性同位元素を用いるタンパク質の合成の概説については、Ｍｕｌｌｅｒ−Ｇａｒｔｎｅｒ,Ｈ.,ＴＩＢ Ｔｅｃｈ.,１６：１２２−１３０（１９９８）およびＳａｊｉ,Ｈ.,Ｃｒｉｔ.Ｒｅｖ.Ｔｈｅｒ.Ｄｒｕｇ Ｃａｒｒｉｅｒ Ｓｙｓｔ.,１６（２）;２０９−２４４（１９９９）を参照されたい。本抗体は、標準的な技術を介して造影剤でも標識することができる。例えば、本抗体は、Ｇｄジエチレントリアミン五酢酸（ＧｄＤＴＰＡ）またはＧｄテトラアザシクロドデカンテトラ酢酸（ＧｄＤＯＴＡ）などの低分子Ｇｄキレートを本抗体に結合させることによってＧｄで標識することができる。Ｃａｒａｖａｎ ｅｔ ａｌ.,Ｃｈｅｍ.Ｒｅｖ.９９：２２９３−２３５２（１９９９）およびＬａｕｆｆｅｒ ｅｔ ａｌ.,Ｊ.Ｍａｇｎ.Ｒｅｓｏｎ.Ｉｍａｇｉｎｇ,３：１１−１６（１９８５）を参照されたい。本抗体は、例えば、ポリリジン−Ｇｄキレートを本抗体に結合させることによってＧｄで標識することができる。例えば、Ｃｕｒｔｅｔ ｅｔ ａｌ.,Ｉｎｖｅｓｔ.Ｒａｄｉｏｌ.,３３（１０）：７５２−７６１（１９９８）を参照されたい。あるいは、本抗体は、アビジンを有するＧｄキレート脂質を含む常磁性の重合リポソームおよびビオチン化抗体をインキュベートすることによってＧｄで標識することができる。例えば、Ｓｉｐｋｉｎｓ ｅｔ ａｌ.,Ｎａｔｕｒｅ Ｍｅｄ.,４：６２３−６２６（１９９８）を参照されたい。
本抗体に結合することができる適切な蛍光タンパク質には、例えば、米国特許第６，０６６，４７６号、同第６，０２０，１９２号、同第５，９８５，５７７号、同第５，９７６，７９６号、同第５，９６８，７５０号、同第５，９６８，７３８号、同第５，９５８，７１３号、同第５，９１９，４４５号、同第５，８７４，３０４号に記載のオワンクラゲ由来の緑色蛍光タンパク質またはその変異体もしくは誘導体；例えば、高感度ＧＦＰ、例えば、クロンテック社から市販されている多くのそのようなＧＦＰ；赤色蛍光タンパク質；黄色蛍光タンパク質；ならびに、例えば、Ｍａｔｚ ｅｔ ａｌ.（１９９９）Ｎａｔｕｒｅ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ.１７：９６９−９７３に記載の、花虫類種由来の様々な蛍光タンパク質および着色タンパク質のいずれかなどが含まれるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態において、本抗体を、融合パートナー、例えば、リガンド；エピトープタグ；ペプチド；および抗体以外のタンパク質などに結合（例えば、共有結合または非共有結合）させる。適切な融合パートナーには、インビボでの安定性の強化（例えば、血清半減期の増加）をもたらすペプチドおよびポリペプチド；精製の容易さをもたらすペプチドおよびポリペプチド、例えば、（Ｈｉｓ）ｎ、例えば、６Ｈｉｓなど；細胞から融合タンパク質を分泌させるペプチドおよびポリペプチド；エピトープタグを提供するペプチドおよびポリペプチド、例えば、ＧＳＴ、ヘマグルチニン（ＨＡ；例えば、ＣＹＰＹＤＶＰＤＹＡ；配列番号６）、ＦＬＡＧ（例えば、ＤＹＫＤＤＤＤＫ；配列番号７）、ｃ−ｍｙｃ（例えば、ＣＥＱＫＬＩＳＥＥＤＬ；配列番号８）など；検出可能なシグナルを提供するペプチドおよびポリペプチド、例えば、検出可能な産物を生成する酵素（例えば、β-ガラクトシダーゼ、ルシフェラーゼ）、またはそれ自体が検出可能であるタンパク質、例えば、緑色蛍光タンパク質、赤色蛍光タンパク質、黄色蛍光タンパク質など；ならびに多量体化をもたらすペプチドおよびポリペプチド、例えば、免疫グロブリンのＦｃ部分などの多量体化ドメインが含まれる。
融合には、例えば、同定または精製に有用な、固体支持体上に固定化されたものなどの結合パートナーと相互作用することができるペプチド配列を含む親和性ドメインも含まれ得る。ヒスチジンなどの連続した単一アミノ酸は、タンパク質と融合させると、ニッケルセファロースなどの樹脂カラムへの高親和性結合によって、この融合タンパク質の一段階精製のために用いることができる。親和性ドメインの例として、Ｈｉｓ５（ＨＨＨＨＨ）（配列番号９）、Ｈｉｓ×６（ＨＨＨＨＨＨ）（配列番号１０）、Ｃ−ｍｙｃ（ＥＱＫＬＩＳＥＥＤＬ）（配列番号１１）、Ｆｌａｇ（ＤＹＫＤＤＤＤＫ）（配列番号７）、ＳｔｒｅｐＴａｇ（ＷＳＨＰＱＦＥＫ）（配列番号１２）、赤血球凝集素、例えば、ＨＡタグ（ＹＰＹＤＶＰＤＹＡ；配列番号１３）、グルタチオン−Ｓ−トランスフェラーゼ（ＧＳＴ）、チオレドキシン、セルロース結合ドメイン、ＲＹＩＲＳ（配列番号１４）、Ｐｈｅ−Ｈｉｓ−Ｈｉｓ−Ｔｈｒ（配列番号１５）、キチン結合ドメイン、Ｓ−ペプチド、Ｔ７ペプチド、ＳＨ２ドメイン、Ｃ末端ＲＮＡタグ、ＷＥＡＡＡＲＥＡＣＣＲＥＣＣＡＲＡ（配列番号１６）、金属結合ドメイン、例えば、亜鉛結合ドメイン、またはカルシウム結合タンパク質、例えば、カルモジュリン、トロポニンＣ、カルシニューリンＢ、ミオシン軽鎖、リカバリン、Ｓ−モジュリン、ビジニン、ＶＩＬＩＰ、ニューロカルシン、ヒポカルシン、フリクエニン、カルトラクチン、カルパインの大サブユニット、Ｓ１００タンパク質、パルブアルブミン、カルビンジンＤ９Ｋ、カルビンジンＤ２８Ｋ、およびカルレチニン、インテイン、ビオチン、ストレプトアビジン、ＭｙｏＤ、ロイシンジッパー配列、およびマルトース結合タンパク質に由来するドメインなどのカルシウム結合ドメインが挙げられる。
いくつかの実施形態において、本抗体を、内在性血液脳関門（ＢＢＢ）受容体に結合するポリペプチドに融合させる。内在性ＢＢＢ受容体に結合するポリペプチドに本抗体を結合すると、例えば、本抗体を、それを必要としている個体に投与することを含む本治療法（以下参照）において、ＢＢＢの通過を促進する。内在性ＢＢＢ受容体に結合する適切なポリペプチドには、内在性ＢＢＢ受容体に特異的に結合する抗体、例えば、モノクローナル抗体、またはその抗原結合フラグメントが含まれる。適切な内在性ＢＢＢ受容体には、インスリン受容体、トランスフェリン受容体、レプチン受容体、リポタンパク質受容体、およびインスリン様成長因子受容体が含まれるが、これらに限定されない。例えば、米国特許公開第２００９／０１５６４９８号を参照されたい。
いくつかの実施形態において、本抗体はポリアミン修飾を含む。本抗体のポリアミン修飾は、修飾された抗体のＢＢＢでの透過性を高める。本抗体は、天然に存在するかまたは合成のいずれかであるポリアミンで修飾することができる。例えば、米国特許第５，６７０，４７７号を参照されたい。有用な天然に存在するポリアミンには、プトレシン、スペルミジン、スペルミン、１，３−デアミノプロパン（１，３−ｄｅａｍｉｎｏｐｒｏｐａｎｅ）、ノルスペルミジン、合成のホモスペルミジン、テルミン（ｔｈｅｒｍｉｎｅ）、テルモスペルミン、カルドペンタミン、ホモカルドペンタミン、およびカナバルミンが含まれる。プトレシン、スペルミジンおよびスペルミンは、特に有用である。合成ポリアミンは、実験式ＣＸＨＹＮＺで構成され、さらに、１〜６個のＮＲ部分またはＮ（Ｒ）２部分（式中、Ｒは、Ｈ、（Ｃ１−Ｃ４）アルキル、フェニルまたはベンジルである）を含む、環式もしくは非環式の、分枝状または非分枝状の３〜１２個の炭素原子の炭化水素鎖であり得る。ポリアミンは、任意の標準的なクロスリンク法を用いて抗体に結合させることができる。
いくつかの実施形態において、本抗体は糖部分を含むように改変され、この糖部分は本抗体に共有結合することができる。いくつかの実施形態において、本抗体は脂質部分を含むように改変され、この脂質部分は本抗体に共有結合することができる。適切な脂質部分には、例えば、Ｎ−ラウロイル、Ｎ−オレオイルなどのＮ−脂肪酸アシル基；ドデシルアミン、オレオイルアミンなどの脂肪族アミン；およびＣ３〜Ｃ１６の長鎖脂肪族脂質などが含まれる。例えば、米国特許第６，６３８，５１３号を参照されたい。いくつかの実施形態において、本抗体はリポソームに組み込まれている。
本抗体は、実質的に純粋、例えば、少なくとも約８０％〜８５％純粋、少なくとも約８５％〜９０％純粋、少なくとも約９０％〜９５％純粋、または９８％〜９９％純粋、またはそれ以上純粋であり得、例えば、細胞残屑、本抗体以外の高分子などの混入物質はない。
本開示は、本抗体を含む組成物を提供する。本抗体組成物は、本抗体に加えて、塩、例えば、ＮａＣｌ、ＭｇＣｌ、ＫＣｌ、ＭｇＳＯ４など；緩衝剤、例えば、トリス緩衝液、Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）ピペラジン−Ｎ’−（２−エタンスルホン酸）（ＨＥＰＥＳ）、２−（Ｎ−モルホリノ）エタンスルホン酸（ＭＥＳ）、２−（Ｎ−モルホリノ）エタンスルホン酸ナトリウム塩（ＭＥＳ）、３−（Ｎ−モルホリノ）プロパンスルホン酸（ＭＯＰＳ）、Ｎ−トリス[ヒドロキシメチル]メチル−３−アミノプロパンスルホン酸（ＴＡＰＳ）など;可溶化剤；界面活性剤、例えば、Ｔｗｅｅｎ−２０などの非イオン性界面活性剤；プロテアーゼ阻害剤；およびグリセロールなどのうちの１つまたは複数を含むことができる。
本開示は、さらに、本抗体を含む医薬組成物を提供する。したがって、本開示は、本抗体および薬学的に許容される賦形剤を含む医薬組成物を提供する。薬学的に許容される賦形剤について、以下に記載する。
核酸薬剤
適切な活性薬剤には、神経細胞および／またはグリア細胞内のＰＫＤ１レベルを特異的に低下させる核酸薬剤が含まれる。本開示は、さらに、細胞、例えば、神経細胞および／またはグリア細胞内のＰＫＤ１レベルを特異的に低下させる単離した干渉核酸を提供する。
干渉核酸には、低分子干渉核酸（ｓｉＮＡ）、低分子干渉ＲＮＡ（ｓｉＲＮＡ）、二本鎖ＲＮＡ（ｄｓＲＮＡ）、マイクロＲＮＡ（ｍｉＲＮＡ）、および低分子ヘアピン型ＲＮＡ（ｓｈＲＮＡ）などの低分子核酸が含まれる。
本明細書で使用する「低分子干渉核酸」、「ｓｉＮＡ」、「低分子干渉ＲＮＡ」、「ｓｉＲＮＡ」、「低分子干渉核酸分子」、「低分子干渉オリゴヌクレオチド分子」および「化学修飾された低分子干渉核酸分子」という用語は、例えば、ＲＮＡ干渉「ＲＮＡｉ」または遺伝子サイレンシングを配列特異的な方法で媒介することによって遺伝子発現を抑制するか、または下方制御することができる任意の核酸分子を指す。標的遺伝子を考慮したＲＮＡｉ分子の設計は、当技術分野で定められた方法である。例えば、ＵＳ２００５／０２８２１８８（これは参照により本明細書に組み込まれる）およびその中で引用されている参考文献を参照されたい。例えば、Ｐｕｓｈｐａｒａｊ ｅｔ ａｌ.Ｃｌｉｎ Ｅｘｐ Ｐｈａｒｍａｃｏｌ Ｐｈｙｓｉｏｌ.２００６ Ｍａｙ−Ｊｕｎ；３３（５−６）：５０４−１０；Ｌｕｔｚｅｌｂｅｒｇｅｒ ｅｔ ａｌ.Ｈａｎｄｂ Ｅｘｐ Ｐｈａｒｍａｃｏｌ.２００６；（１７３）：２４３−５９；Ａｒｏｎｉｎ ｅｔ ａｌ.Ｇｅｎｅ Ｔｈｅｒ.２００６ Ｍａｒ；１３（６）：５０９−１６；Ｘｉｅ ｅｔ ａｌ.Ｄｒｕｇ Ｄｉｓｃｏｖ Ｔｏｄａｙ.２００６ Ｊａｎ；１１（１−２）：６７−７３；Ｇｒｕｎｗｅｌｌｅｒ ｅｔ ａｌ.Ｃｕｒｒ Ｍｅｄ Ｃｈｅｍ.２００５；１２（２６）：３１４３−６１；およびＰｅｋａｒａｉｋ ｅｔ ａｌ.Ｂｒａｉｎ Ｒｅｓ Ｂｕｌｌ.２００５ Ｄｅｃ １５；６８（１−２）:１１５−２０.Ｅｐｕｂ ２００５ Ｓｅｐ ９を参照されたい。
所望の標的に対するｓｉＲＮＡの設計法および産生法は当技術分野で公知であり、本明細書に開示される目的のために、ＰＫＤ１遺伝子にそれらを適用することは、例えば、安定性、生物学的利用率の向上、および治療薬としての使用を強化するための他の性質をもたらすような修飾（例えば、化学修飾）を有するｓｉＲＮＡの産生法と同様に、当業者に容易に明らかになるであろう。さらに、ｓｉＲＮＡの製剤化の方法およびｓｉＲＮＡの対象への送達法も当技術分野で周知である。例えば、ＵＳ２００５／０２８２１８８、ＵＳ２００５／０２３９７３１、ＵＳ２００５／０２３４２３２、ＵＳ２００５/０１７６０１８、ＵＳ２００５／００５９８１７、ＵＳ２００５／００２０５２５、ＵＳ２００４／０１９２６２６、ＵＳ２００３／００７３６４０、ＵＳ２００２／０１５０９３６、ＵＳ２００２／０１４２９８０、およびＵＳ２００２／０１２０１２９を参照されたく、これらの各々は、参照により本明細書に組み込まれる。
ｓｉＲＮＡの設計を容易にする公的に利用可能なツールは、当技術分野で利用可能である。例えば、ＤＥＱＯＲ：ＲＮＡｉの設計および品質管理（Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ＲＮＡｉ）（インターネットのｃｌｕｓｔｅｒ−１.ｍｐｉ−ｃｂｇ.ｄｅ／Ｄｅｑｏｒ／ｄｅｑｏｒ.ｈｔｍｌで利用可能）を参照されたい。Ｈｅｎｓｃｈｅｌ ｅｔ ａｌ.Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄｓ Ｒｅｓ.２００４ Ｊｕｌ １；３２（ウェブサーバー発行物）：Ｗ１１３−２０も参照されたい。ＤＥＱＯＲは、ｓｉＲＮＡの阻害能力を評価するために、ｓｉＲＮＡ設計のための最先端のパラメータに基づいてスコアリングシステムを用いるウェブベースのプログラムである。したがって、ＤＥＱＯＲは、（ｉ）塩基対組成に基づいて、高いサイレンシング能力を示す遺伝子内の領域、（ｉｉ）化学合成のために高いサイレンシング能力を有するｓｉＲＮＡを予測するのに役立ち得る。さらに、入力クエリから生じるそれぞれのｓｉＲＮＡは、選択された生物のトランスクリプトームまたはゲノムに対するＢＬＡＳＴ検索を実行することにより、クロスサイレンシング（ｃｒｏｓｓ−ｓｉｌｅｎｃｉｎｇ）活性の可能性について評価される。したがって、ＤＥＱＯＲは、ｍＲＮＡフラグメントが細胞内で他の遺伝子と交差反応する確率を予測することができ、研究者がｓｉＲＮＡまたは化学的に設計されたｓｉＲＮＡの特異性を試験するための実験を設計するのに役立つ。
適切なＰＫＤ１遺伝子の標的には、例えば、ＰＫＤ１ｍＲＮＡ（ＧｅｎＢａｎｋ ＮＭ＿００２７４２）のヌクレオチド１〜２７３９の約１０ヌクレオチド（ｎｔ）〜約１５ｎｔ、約１５ｎｔ〜約２０ｎｔ、約２０ｎｔ〜約２５ｎｔ、約２５ｎｔ〜約３０ｎｔ、約３０ｎｔ〜約３５ｎｔ、約３５ｎｔ〜約４０ｎｔ、約４０ｎｔ〜約５０ｎｔ、約５０ｎｔ〜約６０ｎｔ、約６０ｎｔ〜約７０ｎｔ、約７０ｎｔ〜約８０ｎｔ、約８０ｎｔ〜約９０ｎｔ、または約９０ｎｔ〜約１００ｎｔの連続したストレッチが含まれる。ＰＫＤ１ｍＲＮＡ（ＧｅｎＢａｎｋ ＮＭ＿００２７４２）のヌクレオチド１〜２７３９を、図１２Ａおよび図１２Ｂ（配列番号２）に示す。
適切な標的核酸の非限定的な例には、以下のものが含まれる：
１）５’−ＡＡＡＧＡＧＴＧＴＴＴＧＴＴＧＴＴＡＴＧＧ−３’（配列番号１７）
２）５’−ＡＣＧＣＣＴＧＡＡＡＧＡＧＴＧＴＴＴＧＴＴＧＴＴＡＴＧＧＡＡ−３’（配列番号１８）
３）５’−ＡＣＧＣＣＴＧＡＡＡＧＡＧＴＧＴＴＴＧＴ−３’（配列番号１９）
４）５’−ＧＡＧＴＧＴＴＴＧＴＴＧＴＴＡＴＧＧＡＡ−３’（配列番号２０）
５）５’−ＧＡＧＴＧＴＴＴＧＴＴＧＴＴＡＴＧＧＡＡＡＡＡＣＴＣＣＡＴＧ−３’（配列番号２１）
他の適切な標的配列は、ＧｅｎＢａｎｋ登録番号ＮＭ＿００２７４２（ヒト）；ＧｅｎＢａｎｋ登録番号ＸＭ＿００１１７０８０６．１（チンパンジー）；ＧｅｎＢａｎｋ登録番号ＸＭ＿００１１１４６３９．１（アカゲザル）；ＧｅｎＢａｎｋ登録番号ＸＭ＿６１２６２５．４（ウシ）；ＧｅｎＢａｎｋ登録番号ＸＭ＿８４６２９３．１（イヌ）；ＧｅｎＢａｎｋ登録番号ＸＭ＿００１１４８９３５７．２（ウマ）；ＧｅｎＢａｎｋ登録番号ＸＭ＿００１０７８５０６．１（ラット）；およびＧｅｎＢａｎｋ登録番号ＮＭ＿００８８５８．３（マウス）に提供されるヌクレオチド配列の配列アライメントの検査時に容易に明らかになるであろう。
上記の配列は、標的遺伝子をコードするｍＲＮＡの標的配列であり、使用されるｓｉＲＮＡオリゴヌクレオチドは、標的に相補的な配列を含むことが理解されるべきである。
ｓｉＮＡ分子は、種々な形態のいずれかであり得る。例えば、このｓｉＮＡは、自己相補的なセンス領域およびアンチセンス領域を含む二本鎖ポリヌクレオチド分子であり得、その際、このアンチセンス領域は、標的核酸分子またはその一部の中のヌクレオチド配列と相補的であるヌクレオチド配列を含み、このセンス領域は、この標的核酸配列またはその一部に対応するヌクレオチド配列を有する。ｓｉＮＡは、一方の鎖がセンス鎖であり、他方がアンチセンス鎖である２つの別々のオリゴヌクレオチドからも構築することができ、その際、このアンチセンス鎖およびセンス鎖は自己相補的である。この実施形態において、それぞれの鎖は、他方の鎖のヌクレオチド配列に相補的なヌクレオチド配列を含み、例えば、アンチセンス鎖およびセンス鎖は二本鎖（ｄｕｐｌｅｘ）すなわち二本鎖（ｄｏｕｂｌｅ ｓｔｒａｎｄｅｄ）の構造を形成し、例えば、この二本鎖領域は、約１５〜約３０、例えば、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９または３０個の塩基対であり、このアンチセンス鎖は、標的核酸分子またはその一部の中のヌクレオチド配列と相補的であるヌクレオチド配列を含み、このセンス鎖は、標的核酸配列またはその一部に対応するヌクレオチド配列を含む（例えば、このｓｉＮＡ分子の約１５〜約２５個以上のヌクレオチドが、標的核酸またはその一部に相補的である）。
もう１つの方法として、このｓｉＮＡは、このｓｉＮＡの自己相補的なセンス領域およびアンチセンス領域が、核酸ベースまたは非核酸ベースのリンカー（複数可）によって結合している単一オリゴヌクレオチドから構築することができる。このｓｉＮＡは、自己相補的なセンス領域およびアンチセンス領域を有する二本鎖の、非対称二本鎖の、ヘアピンのまたは非対称ヘアピンの二次構造を有するポリヌクレオチドであり得、その際、このアンチセンス領域は、別の標的核酸分子またはその一部の中のヌクレオチド配列と相補であるヌクレオチド配列を含み、このセンス領域は、この標的核酸配列またはその一部に対応するヌクレオチド配列を有する。
このｓｉＮＡは、２つ以上のループ構造ならびに自己相補的なセンス領域およびアンチセンス領域を含む基部を有する環状の一本鎖ポリヌクレオチドであり得、その際、このアンチセンス領域は、標的核酸分子またはその一部の中のヌクレオチド配列と相補的であるヌクレオチド配列を含み、このセンス領域は、この標的核酸配列またはその一部に対応するヌクレオチド配列を含み、この環状ポリヌクレオチドを、インビボまたはインビトロのいずれかで処理して、ＲＮＡｉを媒介することができる活性のあるｓｉＮＡ分子を生成することができる。このｓｉＮＡは、標的核酸分子またはその一部の中のヌクレオチド配列と相補であるヌクレオチド配列を有する一本鎖ポリヌクレオチドも含み得（例えば、かかるｓｉＮＡ分子は、このｓｉＮＡ分子内に、この標的核酸配列またはその一部に対応するヌクレオチド配列の存在を必要としない）、この一本鎖ポリヌクレオチドは、さらに、５’−リン酸（例えば、Ｍａｒｔｉｎｅｚ ｅｔ ａｌ.,２００２,Ｃｅｌｌ.,１１０,５６３−５７４およびＳｃｈｗａｒｚ ｅｔ ａｌ.,２００２,Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｃｅｌｌ,１０,５３７−５６８参照）、または５’，３’−二リン酸などの末端リン酸基を含むことができる。
特定の実施形態において、このｓｉＮＡ分子は、別のセンス配列およびアンチセンス配列またはセンス領域およびアンチセンス領域を含み、このセンス領域およびアンチセンス領域は、当技術分野で公知のヌクレオチドリンカー分子または非ヌクレオチドリンカー分子によって共有結合しているか、またはイオン相互作用、水素結合、ファンデルワールス相互作用、疎水性相互作用、および／またはスタッキング相互作用によって交互に非共有結合している。特定の実施形態において、このｓｉＮＡ分子は、標的遺伝子のヌクレオチド配列に相補的なヌクレオチド配列を含む。別の実施形態において、このｓｉＮＡ分子は、標的遺伝子の発現を阻害する方法で、標的遺伝子のヌクレオチド配列と相互作用する。
本明細書で使用するｓｉＮＡ分子は、ＲＮＡのみを含むそれらの分子に限定される必要はないが、さらに、化学修飾されたヌクレオチドおよび非ヌクレオチドを包含する。特定の実施形態において、本発明の低分子干渉核酸分子は、ヌクレオチドを含む２’−ヒドロキシ（２’−ＯＨ）を欠く。ｓｉＮＡは、必ずしもＲＮＡｉを媒介するために、２’−ヒドロキシ基を有するヌクレオチドの存在を必要とせず、本発明のｓｉＮＡ分子は、必要に応じて任意のリボヌクレオチド（例えば、２’−ＯＨ基を有するヌクレオチド）を含まない。しかし、ＲＮＡｉを支持するために、ｓｉＮＡ分子内にリボヌクレオチドの存在を必要としないかかるｓｉＮＡ分子は、２’−ＯＨ基を有する１つまたは複数のヌクレオチドを含む１つまたは複数の付着したリンカー、または付着もしくは結合した他の基、部分、もしくは鎖を有し得る。必要に応じて、ｓｉＮＡ分子は、ヌクレオチド位置の約５、１０、２０、３０、４０、または５０％にリボヌクレオチドを含み得る。本発明の修飾された低分子干渉核酸分子は、低分子干渉修飾オリゴヌクレオチド「ｓｉＭＯＮ」と呼ぶこともできる。
本明細書で使用するｓｉＮＡという用語は、配列特異的なＲＮＡｉ、例えば、低分子干渉ＲＮＡ（ｓｉＲＮＡ）、二本鎖ＲＮＡ（ｄｓＲＮＡ）、マイクロＲＮＡ（ｍｉＲＮＡ）、低分子ヘアピンＲＮＡ（ｓｈＲＮＡ）、低分子干渉オリゴヌクレオチド、低分子干渉核酸、低分子干渉修飾オリゴヌクレオチド、化学修飾されたｓｉＲＮＡ、および転写後遺伝子サイレンシングＲＮＡ（ｐｔｇｓＲＮＡ）などを媒介することができる核酸分子について記載するために用いる他の用語と同等であると意図される。さらに、本明細書で使用するＲＮＡｉという用語は、転写後遺伝子サイレンシング、翻訳阻害、またはエピジェネティクスなどの配列特異的ＲＮＡ干渉について記載するために用いる他の用語と同等であると意図される。例えば、本発明のｓｉＮＡ分子は、転写後レベルまたは転写前レベルで標的遺伝子の発現を後成的に抑制するために用いることができる。非限定的な例では、本発明のｓｉＮＡ分子による遺伝子発現の後成的な調節は、ｓｉＮＡに媒介されるクロマチン構造またはメチル化パターンの改変に起因し、遺伝子発現を変更することができる（例えば、Ｖｅｒｄｅｌ ｅｔ ａｌ.,２００４,Ｓｃｉｅｎｃｅ,３０３,６７２−６７６；Ｐａｌ−Ｂｈａｄｒａ ｅｔ ａｌ.,２００４,Ｓｃｉｅｎｃｅ,３０３,６６９−６７２；Ａｌｌｓｈｉｒｅ,２００２,Ｓｃｉｅｎｃｅ,２９７,１８１８−１８１９；Ｖｏｌｐｅ ｅｔ ａｌ.,２００２,Ｓｃｉｅｎｃｅ,２９７,１８３３−１８３７；Ｊｅｎｕｗｅｉｎ,２００２,Ｓｃｉｅｎｃｅ,２９７,２２１５−２２１８；およびＨａｌｌ ｅｔ ａｌ.,２００２,Ｓｃｉｅｎｃｅ,２９７,２２３２−２２３７参照）。
本明細書に企図されるｓｉＮＡ分子は、二本鎖形成オリゴヌクレオチド（ＤＦＯ）を含み得る。例えば、ＷＯ０５／０１９４５３およびＵＳ２００５／０２３３３２９を参照されたく、これらは参照により本明細書に組み込まれる。本明細書に企図されるｓｉＮＡ分子には、多機能ｓｉＮＡも含まれる（例えば、ＷＯ０５／０１９４５３およびＵＳ２００４／０２４９１７８参照）。この多機能ｓｉＮＡは、例えば、ＰＫＤ１の２つの領域を標的とする配列を含み得る。
本明細書に企図されるｓｉＮＡ分子は、非対称ヘアピンまたは非対称の二本鎖を含み得る。本明細書で使用する「非対称ヘアピン」とは、アンチセンス領域を含む直鎖ｓｉＮＡ分子、ヌクレオチドまたは非ヌクレオチドを含み得るループ部分、およびアンチセンス領域よりも少ないヌクレオチドを含むセンス領域を意味し、ただし、このセンス領域は、アンチセンス領域と塩基対を形成し、ループと二本鎖を形成するのに十分相補的なヌクレオチドを有する。例えば、非対称ヘアピンｓｉＮＡ分子は、細胞またはインビトロ系でＲＮＡｉを媒介するのに十分な長さ（例えば、約１５〜約３０、または約１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、または３０個のヌクレオチド）を有するアンチセンス領域、および約４〜約１２（例えば、約４、５、６、７、８、９、１０、１１、または１２）個のヌクレオチドを含むループ領域、ならびにこのアンチセンス領域と相補的な約３〜約２５（例えば、約３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、または２５）個のヌクレオチドを有するセンス領域を含み得る。非対称ヘアピンｓｉＮＡ分子は、化学修飾することができる５’−末端リン酸基も含み得る。非対称ヘアピンｓｉＮＡ分子のループ部分は、本明細書に記載のヌクレオチド、非ヌクレオチド、リンカー分子、またはコンジュゲート分子を含み得る。
本明細書で使用する「非対称二本鎖」とは、センス領域およびアンチセンス領域を含む２つの別々の鎖を有するｓｉＮＡ分子を意味し、その際、このセンス領域は、このアンチセンス領域より少ないヌクレオチドを含み、ただし、このセンス領域は、アンチセンス領域と塩基対を形成し、二本鎖を形成するのに十分相補的なヌクレオチドを有する。例えば、本発明の非対称二本鎖ｓｉＮＡ分子は、細胞またはインビトロ系でＲＮＡｉを媒介するのに十分な長さ（例えば、約１５〜３０、または約１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、または３０個のヌクレオチド）を有するアンチセンス領域、およびこのアンチセンス領域と相補的な約３〜約２５（例えば、約３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、２１、２２、２３、２４、または２５個の）ヌクレオチドを有するセンス領域を含み得る。
ｓｉＲＮＡの安定性および／または半減期は、血清リボヌクレアーゼによってそれらの分解を防ぐことができる（塩基、糖および／またはリン酸の）修飾により核酸分子を化学合成することによって改善することができ、それらの効力を高めることができる（例えば、Ｅｃｋｓｔｅｉｎらの国際公開ＷＯ９２／０７０６５；Ｐｅｒｒａｕｌｔ ｅｔ ａｌ.,１９９０ Ｎａｔｕｒｅ ３４４,５６５；Ｐｉｅｋｅｎ ｅｔ ａｌ.,１９９１,Ｓｃｉｅｎｃｅ ２５３,３１４；Ｕｓｍａｎ ａｎｄ Ｃｅｄｅｒｇｒｅｎ,１９９２,Ｔｒｅｎｄｓ ｉｎ Ｂｉｏｃｈｅｍ.Ｓｃｉ.１７,３３４；Ｕｓｍａｎらの国際公開ＷＯ９３／１５１８７;およびＲｏｓｓｉらの国際公開ＷＯ９１／０３１６２；Ｓｐｒｏａｔの米国特許第５，３３４，７１１号；Ｇｏｌｄらの米国特許第６，３００，０７４号；ならびに上記のＢｕｒｇｉｎらを参照されたく、これらの全ては、参照により本明細書に組み込まれ、本明細書に記載の核酸分子の塩基、リン酸および／または糖の部分に行うことができる様々な化学修飾について記載している）。細胞におけるそれらの効力を高める修飾、およびオリゴヌクレオチド合成時間を短縮し、化学的必要条件を減らすために核酸分子から塩基を除去することが望ましい。
例えば、オリゴヌクレオチドを、ヌクレアーゼ耐性基、例えば、２’−アミノ、２’−Ｃ−アリル、２’−フルオロ、２’−Ｏ−メチル、２’−Ｏ−アリル、２’−Ｈでの修飾、ヌクレオチド塩基修飾によって、安定性を高め、かつ／または生物活性を高めるように修飾する（概説については、Ｕｓｍａｎ ａｎｄ Ｃｅｄｅｒｇｒｅｎ,１９９２,ＴＩＢＳ.１７,３４；Ｕｓｍａｎ ｅｔ ａｌ.,１９９４,Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄｓ Ｓｙｍｐ.Ｓｅｒ.３１,１６３；Ｂｕｒｇｉｎ ｅｔ ａｌ.,１９９６,Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ,３５,１４０９０を参照）。核酸分子の糖修飾は、当技術分野で大規模に記載されている（Ｅｃｋｓｔｅｉｎら、国際公開ＰＣＴ ＷＯ９２／０７０６５；Ｐｅｒｒａｕｌｔ ｅｔ ａｌ.Ｎａｔｕｒｅ,１９９０,３４４,５６５−５６８；Ｐｉｅｋｅｎ ｅｔ ａｌ.Ｓｃｉｅｎｃｅ,１９９１,２５３,３１４−３１７；Ｕｓｍａｎ ａｎｄ Ｃｅｄｅｒｇｒｅｎ,Ｔｒｅｎｄｓ ｉｎ Ｂｉｏｃｈｅｍ.Ｓｃｉ.,１９９２,１７,３３４−３３９；Ｕｓｍａｎ ｅｔ ａｌ.国際公開ＰＣＴＷＯ９３／１５１８７;Ｓｐｒｏａｔ,米国特許第５，３３４，７１１号およびＢｅｉｇｅｌｍａｎ ｅｔ ａｌ.,１９９５,Ｊ.Ｂｉｏｌ.Ｃｈｅｍ.,２７０,２５７０２；Ｂｅｉｇｅｌｍａｎ ｅｔ ａｌ.,国際ＰＣＴ公開ＷＯ９７／２６２７０；Ｂｅｉｇｅｌｍａｎら,米国特許第５，７１６，８２４号；Ｕｓｍａｎら,米国特許第５，６２７，０５３号;Ｗｏｏｌｆ ｅｔ ａｌ.,国際ＰＣＴ公開ＷＯ９８／１３５２６;１９９８年４月２０日に出願されたＴｈｏｍｐｓｏｎらのＵ.Ｓ.Ｓｅｒ.６０／０８２，４０４;Ｋａｒｐｅｉｓｋｙ ｅｔ ａｌ.,１９９８,Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ Ｌｅｔｔ.,３９,１１３１；Ｅａｍｓｈａｗ ａｎｄ Ｇａｉｔ,１９９８,Ｂｉｏｐｏｌｙｍｅｒｓ（Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ）,４８,３９−５５；Ｖｅｒｍａ ａｎｄ Ｅｃｋｓｔｅｉｎ,１９９８,Ａｎｎｕ.Ｒｅｖ.Ｂｉｏｃｈｅｍ.,６７,９９−１３４；およびＢｕｒｌｉｎａ ｅｔ ａｌ.,１９９７,Ｂｉｏｏｒｇ.Ｍｅｄ.Ｃｈｅｍ.,５,１９９９−２０１０を参照されたく、これらの各々は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる）。かかる教示を考慮して、細胞内でＲＮＡｉを促進するｓｉＮＡの能力を著しく阻害しない限り、本明細書に記載の同様の修飾を用いて、本明細書に開示するｓｉＮＡ核酸分子を修飾することができる。
活性を維持するか、または高める化学修飾を有する低分子干渉核酸（ｓｉＮＡ）分子が本明細書で企図される。かかる核酸は、一般に、非修飾核酸よりもヌクレアーゼに耐性もある。したがって、インビトロ活性および／またはインビボ活性は、著しく低下すべきではない。細胞外から送達される核酸分子は、一般に、標的遺伝子産物のレベルの低下を促進するために、少なくとも標的ＲＮＡの転写および／または翻訳が起こり、コードされるｍＲＮＡおよび／またはポリペプチドの産生調節をもたらすのに十分な期間、細胞内で安定であるように選択される。
ＲＮＡおよびＤＮＡ分子の産生は、合成的に行うことができ、ヌクレアーゼ安定性の増強をもたらすためのヌクレオチド修飾を導入することができる（例えば、Ｗｉｎｃｏｔｔ ｅｔ ａｌ.,１９９５,Ｎｕｃｌｅｉｃ Ａｃｉｄｓ Ｒｅｓ.２３,２６７７；Ｃａｒｕｔｈｅｒｓ ｅｔ ａｌ.,１９９２,Ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎ Ｅｎｚｙｍｏｌｏｇｙ ２１１,３−１９を参照されたく、参照により本明細書に組み込まれる）。一実施形態において、本発明の核酸分子は、１つまたは複数の（例えば、約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０以上）のＧ−クランプヌクレオチドを含み、これは、二本鎖内の相補的グアニンのワトソン−クリック面およびフーグスティーン面（Ｈｏｏｇｓｔｅｅｎ ｆａｃｅ）の両方を水素結合する能力を与える修飾されたシトシン類似体であり、核酸標的に対する親和性および特異性の増強をもたらすことができる（例えば、Ｌｉｎ ｅｔ ａｌ.１９９８,Ｊ.Ａｍ.Ｃｈｅｍ.Ｓｏｃ,１２０,８５３１−８５３２参照）。別の例では、核酸分子は、２’，４’−Ｃメチレンビシクロヌクレオチドなどの１つまたは複数（例えば、約１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０以上）のＬＮＡ「ロックド核酸（ｌｏｃｋｅｄ ｎｕｃｌｅｉｃ ａｃｉｄ）」ヌクレオチドを含み得る（例えば、ＷｅｎｇｅｌらのＷＯ００／６６６０４およびＷＯ９９／１４２２６参照）。
ｓｉＮＡ分子は、例えば、細胞へのｓｉＮＡ分子の送達を促進するために、コンジュゲートおよび／または複合体として提供することができる。典型的なコンジュゲートおよび／または複合体には、ｓｉＮＡ、小分子、脂質、コレステロール、リン脂質、ヌクレオシド、抗体、毒素、負に帯電したポリマー（例えば、タンパク質、ペプチド、ホルモン、糖、ポリエチレングリコール、またはポリアミン）から構成されるものが含まれる。一般に、記載のトランスポーターは、分解性のリンカーの有無に関係なく、個々にまたは多成分系の一部として用いられるように設計される。これらの化合物は、血清の存在下または非存在下で、細胞内への核酸分子の送達および／または局在化を改善させることができる（例えば、米国特許第５，８５４，０３８号参照）。本明細書に記載の分子のコンジュゲートは、生分解性核酸リンカー分子などの生分解性であるリンカーを介して生物学的に活性な分子に結合させることができる。
干渉ＲＮＡは、化学合成によって、インビトロ転写によって、またはダイサーもしくは同様の活性を有する別の適切なヌクレアーゼを用いて長い二本鎖ＲＮＡを切断することによって、細胞外で作製することができる。従来のＤＮＡ／ＲＮＡ合成機を用いて、保護されたリボヌクレオシドホスホラミダイトから産生された化学合成干渉ＲＮＡは、アンビオン社（オースティン、テキサス州）、インビトロジェン社（カールスバッド、カリフォルニア州）、またはダーマコン（Ｄｈａｒｍａｃｏｎ）社（ラファイエット、コロラド州）などの商業的供給業者から入手することができる。干渉ＲＮＡを、例えば、溶媒もしく樹脂による抽出、沈殿、電気泳動、クロマトグラフィー、またはそれらの組み合わせによって精製する。あるいは、干渉ＲＮＡをほんの少しの精製で用い、サンプル処理による損失を避けることができる。
干渉ＲＮＡは、プラスミドもしくはウイルス発現ベクター、または最小発現カセット、例えば、この干渉ＲＮＡのための１つまたは複数のプロモーターおよび１つまたは複数のテンプレートを含む、ポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）で作製したフラグメントから細胞内で発現させることもできる。本開示は、干渉ＲＮＡをコードするヌクレオチド配列を含む組換え発現ベクターを提供する。干渉ＲＮＡをコードするヌクレオチド配列は、プロモーターに、例えば、誘導性プロモーター、神経細胞特異的プロモーター、構成的プロモーターなどに作動可能に連結することができる。
ｓｈＲＮＡのための市販のプラスミドに基づく発現ベクターの例として、ｐＳｉｌｅｎｃｅｒシリーズ（アンビオン社、オースティン、テキサス州）およびｐＣｐＧ−ｓｉＲＮＡ（ＩｎｖｉｖｏＧｅｎ社、サンディエゴ、カリフォルニア州）のメンバーが挙げられる。干渉ＲＮＡの発現のためのウイルスベクターは、アデノウイルス、アデノ随伴ウイルス、レンチウイルス（例えば、ヒト免疫不全ウイルスに基づくベクター、ネコ免疫不全ウイルスに基づくベクター、およびＥＩＡＶ）、ならびにヘルペスウイルスを含む様々なウイルスに由来していてもよい。ｓｈＲＮＡ発現用の市販のウイルスベクターの例として、ｐＳｉｌｅｎｃｅｒアデノ（アンビオン社、オースティン、テキサス州）およびｐＬｅｎｔｉ６／ＢＬＯＣＫ−ｉＴ（商標）−ＤＥＳＴ（インビトロジェン社、カールスバッド、カリフォルニア州）が挙げられる。ウイルスベクターの選択、このベクターから干渉ＲＮＡを発現させる方法およびこのウイルスベクターを送達する方法は、当業者の通常の技能の範囲内である。ＰＣＲで作製したｓｈＲＮＡ発現カセットの生産のためのキットの例として、Ｓｉｌｅｎｃｅｒ Ｅｘｐｒｅｓｓ（アンビオン社、オースティン、テキサス州）およびｓｉＸｐｒｅｓｓ（Ｍｉｒｕｓ社、マディソン、ウィスコンシン州）が挙げられる。
いくつかの実施形態において、干渉ＲＮＡをコードするヌクレオチド配列を、神経細胞特異的制御エレメント（例えば、プロモーター、エンハンサー）に作動可能に連結する。神経細胞特異的プロモーターおよび他の制御エレメント（例えば、エンハンサー）は、当技術分野で公知である。適切な神経細胞特異的制御配列には、神経細胞特異的エノラーゼ（ＮＳＥ）プロモーター（例えば、ＥＭＢＬ ＨＳＥＮＯ２、Ｘ５１９５６参照）、芳香族アミノ酸デカルボキシラーゼ（ＡＡＤＣ）プロモーター、ニューロフィラメントプロモーター（例えば、ＧｅｎＢａｎｋ ＨＵＭＮＦＬ、Ｌ０４１４７参照）、シナプシンプロモーター（例えば、ＧｅｎＢａｎｋ ＨＵＭＳＹＮＩＢ、Ｍ５５３０１参照）、ｔｈｙ−１プロモーター（例えば、Ｃｈｅｎ ｅｔ ａｌ.（１９８７）Ｃｅｌｌ ５１：７−１９参照）、セロトニン受容体プロモーター（例えば、ＧｅｎＢａｎｋ Ｓ６２２８３参照）、チロシンヒドロキシラーゼプロモーター（ＴＨ）（例えば、Ｎｕｃｌ.Ａｃｉｄｓ.Ｒｅｓ.１５：２３６３−２３８４（１９８７）およびＮｅｕｒｏｎ ６：５８３−５９４（１９９１）参照）、ＧｎＲＨプロモーター(例えば、Ｒａｄｏｖｉｃｋ ｅｔ ａｌ.,Ｐｒｏｃ.Ｎａｔｌ.Ａｃａｄ.Ｓｃｉ.ＵＳＡ ８８：３４０２−３４０６（１９９１）)、Ｌ７プロモーター（例えば、Ｏｂｅｒｄｉｃｋ ｅｔ ａｌ.,Ｓｃｉｅｎｃｅ ２４８：２２３−２２６（１９９０））、ＤＮＭＴプロモーター（例えば、Ｂａｒｔｇｅ ｅｔ ａｌ.,Ｐｒｏｃ.Ｎａｔｌ.Ａｃａｄ.Ｓｃｉ.ＵＳＡ ８５：３６４８−３６５２（１９８８））、エンケファリンプロモーター（例えば、Ｃｏｍｂ ｅｔ ａｌ.,ＥＭＢＯ Ｊ.１７：３７９３−３８０５（１９８８））、ミエリン塩基性タンパク質（ＭＢＰ）プロモーター、およびＣＭＶ エンハンサー／血小板由来増殖因子−βプロモーター（例えば、Ｌｉｕ ｅｔ ａｌ.（２００４）Ｇｅｎｅ Ｔｈｅｒａｐｙ １１：５２−６０）が含まれるが、これらに限定されない。
干渉ＲＮＡは、組織標的化送達をもたらす送達系で送達することができる。さらに、干渉核酸に適した製剤には、１つまたは複数の追加の性質：１）細胞質内にｓｉＲＮＡを放出することができるコアに結合する核酸、２）非特異的な相互作用からの保護、および３）細胞の取り込みをもたらす組織ターゲティングが含まれ得る。いくつかの実施形態において、この組成物は、グリア細胞、神経細胞、または神経細胞のサブセットに特異的なペプチドリガンドを保護ポリマーの一端に結合し、その他端で核酸のためのカチオン性担体に結合することにより、グリア細胞、神経細胞、または神経細胞のサブセットを標的にするモジュラーポリマーコンジュゲートを含む。例えば、適切なポリマーコンジュゲートは、３つの機能ドメイン：標的細胞に特異的なペプチドリガンド、保護ポリマー、および核酸のためのカチオン性担体を有し得る。別の適切な製剤には、予め形成されたナノ粒子に結合させた表面コーティングが含まれる。
干渉核酸の送達に適する製剤には、ポリマー、ポリマーコンジュゲート、脂質、ミセル、自己組織化コロイド、ナノ粒子、立体的に安定化されたナノ粒子、およびリガンド指向ナノ粒子が含まれる。
本開示は、本干渉核酸を含む組成物を提供する。本干渉核酸組成物には、本干渉核酸に加えて、塩、例えば、ＮａＣｌ、ＭｇＣｌ、ＫＣｌ、ＭｇＳＯ４など；緩衝剤、例えば、トリス緩衝液、Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）ピペラジン−Ｎ’−（２−エタンスルホン酸）（ＨＥＰＥＳ）、２−（Ｎ−モルホリノ）エタンスルホン酸（ＭＥＳ）、２−（Ｎ−モルホリノ）エタンスルホン酸ナトリウム塩（ＭＥＳ）、３−（Ｎ−モルホリノ）プロパンスルホン酸（ＭＯＰＳ）、Ｎ−トリス[ヒドロキシメチル]メチル−３−アミノプロパンスルホン酸（ＴＡＰＳ）など;可溶化剤；界面活性剤、例えば、Ｔｗｅｅｎ−２０などの非イオン性界面活性剤など；ヌクレアーゼ阻害剤；およびグリセロールなどのうちの１つまたは複数が含まれ得る。
本開示は、さらに、本干渉核酸を含む医薬組成物を提供する。したがって、本開示は、本干渉核酸および薬学的に許容される賦形剤を含む医薬組成物を提供する。薬学的に許容される賦形剤については、以下に記載する。
組換え発現ベクター
いくつかの実施形態において、本方法は、神経細胞および／またはグリア細胞においてＰＫＤ１ポリペプチドのレベルを低下させる核酸の産生をもたらす有効量の組換え発現ベクター、例えば、ＰＫＤ１を産生する神経細胞またはグリア細胞内のＰＫＤ１ポリペプチドのレベルを選択的に低下させる干渉核酸をコードするヌクレオチド配列を含む組換え発現ベクターを、それを必要としている個体に投与することを含む。したがって、いくつかの実施形態において、組換え発現ベクターが、細胞（例えば、神経細胞またはグリア細胞）内のＰＫＤ１転写物および／またはＰＫＤ１ポリペプチドを特異的に低下させる干渉ＲＮＡをコードするヌクレオチド配列を含む場合、この組換え発現ベクターを、それを必要としている個体に投与する。いくつかの実施形態において、細胞内のＰＫＤ１転写物および／またはＰＫＤ１ポリペプチドを特異的に低下させる干渉ＲＮＡをコードするヌクレオチド配列を、神経細胞またはグリア細胞内で活性のある転写制御エレメント（例えば、プロモーター）に作動可能に連結する。
本開示は、さらに、本干渉核酸をコードするヌクレオチド配列を含む組換え発現ベクター、および本組換え発現ベクターを含む医薬組成物を含む組成物を提供する。
発現ベクターは、一般に、目的の遺伝子産物（例えば、干渉核酸）をコードする核酸配列を挿入するために、プロモーター配列の近傍に位置する便利な制限部位を有する。発現宿主で有効な選択マーカーが存在してもよい。適切な発現ベクターには、ウイルスベクター（例えば、ワクシニアウイルス、ポリオウイルス、アデノウイルスに基づくウイルスベクター）（例えば、Ｌｉ ｅｔ ａｌ.,Ｉｎｖｅｓｔ Ｏｐｔｈａｌｍｏｌ Ｖｉｓ Ｓｃｉ ３５：２５４３−２５４９,１９９４；Ｂｏｒｒａｓ ｅｔ ａｌ.,Ｇｅｎｅ Ｔｈｅｒ ６：５１５−５２４,１９９９；Ｌｉ ａｎｄ Ｄａｖｉｄｓｏｎ,ＰＮＡＳ ９２：７７００−７７０４,１９９５；Ｓａｋａｍｏｔｏ ｅｔ ａｌ.,Ｈ Ｇｅｎｅ Ｔｈｅｒ ５：１０８８−１０９７,１９９９；ＷＯ９４／１２６４９；ＷＯ９３／０３７６９；ＷＯ９３／１９１９１；ＷＯ９４／２８９３８；ＷＯ９５／１１９８４およびＷＯ９５／００６５５参照）；アデノ随伴ウイルス（例えば、Ａｌｉ ｅｔ ａｌ.,Ｈｕｍ Ｇｅｎｅ Ｔｈｅｒ ９：８１−８６,１９９８,Ｆｌａｎｎｅｒｙ ｅｔ ａｌ.,ＰＮＡＳ ９４：６９１６−６９２１,１９９７；Ｂｅｎｎｅｔｔ ｅｔ ａｌ.,Ｉｎｖｅｓｔ Ｏｐｔｈａｌｍｏｌ Ｖｉｓ Ｓｃｉ ３８：２８５７−２８６３,１９９７；Ｊｏｍａｒｙ ｅｔ ａｌ.,Ｇｅｎｅ Ｔｈｅｒ ４：６８３−６９０,１９９７,Ｒｏｌｌｉｎｇ ｅｔ ａｌ.,Ｈｕｍ Ｇｅｎｅ Ｔｈｅｒ １０：６４１−６４８,１９９９；Ａｌｉ ｅｔ ａｌ.,Ｈｕｍ Ｍｏｌ Ｇｅｎｅｔ ５：５９１−５９４,１９９６；Ｓｒｉｖａｓｔａｖａ ＷＯ９３／０９２３９,Ｓａｍｕｌｓｋｉ ｅｔ ａｌ.,Ｊ.Ｖｉｒ.（１９８９）６３：３８２２−３８２８；Ｍｅｎｄｅｌｓｏｎ ｅｔ ａｌ.,Ｖｉｒｏｌ.（１９８８）１６６：１５４−１６５およびＦｌｏｔｔｅ ｅｔ ａｌ.,ＰＮＡＳ（１９９３）９０：１０６１３−１０６１７参照）；ＳＶ４０；単純ヘルペスウイルス；ヒト免疫不全ウイルス（例えば、Ｍｉｙｏｓｈｉ ｅｔ ａｌ.,ＰＮＡＳ ９４：１０３１９−２３,１９９７；Ｔａｋａｈａｓｈｉ ｅｔ ａｌ.,Ｊ Ｖｉｒｏｌ ７３：７８１２−７８１６,１９９９参照）；レトロウイルスベクター（例えば、マウス白血病ウイルス、脾臓壊死ウイルス、ならびにラウス肉腫ウイルス、ハーベイ肉腫ウイルス、トリ白血病ウイルス、ヒト免疫不全ウイルス、骨髄増殖性肉腫ウイルス、および乳腺腫瘍ウイルスなどのレトロウイルス由来のベクター）などが含まれるが、これらに限定されない。
利用する宿主／ベクター系に応じて、構成的プロモーターおよび誘導性プロモーター、転写エンハンサーエレメント、転写ターミネーターなどを含む多数の適切な転写制御エレメントおよび翻訳制御エレメントのいずれかを、この発現ベクターの中で用いてもよい（例えば、Ｂｉｔｔｅｒ ｅｔ ａｌ.（１９８７）Ｍｅｔｈｏｄｓ ｉｎ Ｅｎｚｙｍｏｌｏｇｙ,１５３：５１６−５４４参照）。
適切な真核生物プロモーター（真核細胞内で機能的なプロモーター）の非限定的な例として、サイトメガロウイルス（ＣＭＶ）即初期、単純ヘルペスウイルス（ＨＳＶ）チミジンキナーゼ、初期および後期ＳＶ４０、レトロウイルス由来の末端反復配列（ＬＴＲ）、およびマウスメタロチオネイン−Ｉが挙げられる。適切なベクターおよびプロモーターの選択は、当業者の通常の技能レベルの範囲内である。この発現ベクターは、翻訳開始のためのリボソーム結合部位および転写ターミネーターも含んでもよい。この発現ベクターは、発現を増幅するための適切な配列を含んでもよい。
いくつかの実施形態において、干渉ＲＮＡをコードするヌクレオチド配列を、神経細胞特異的制御エレメント（例えば、プロモーター、エンハンサー）に作動可能に連結する。神経細胞特異的プロモーターおよび他の制御エレメント（例えば、エンハンサー）は、当技術分野で公知である。適切な神経細胞特異的制御配列には、神経細胞特異的エノラーゼ（ＮＳＥ）プロモーター（例えば、ＥＭＢＬ ＨＳＥＮＯ２、Ｘ５１９５６参照）；芳香族アミノ酸デカルボキシラーゼ（ＡＡＤＣ）プロモーター；ニューロフィラメントプロモーター（例えば、ＧｅｎＢａｎｋ ＨＵＭＮＦＬ、Ｌ０４１４７参照）;シナプシンプロモーター（例えば、ＧｅｎＢａｎｋ ＨＵＭＳＹＮＩＢ、Ｍ５５３０１参照）、ｔｈｙ−１プロモーター（例えば、Ｃｈｅｎ ｅｔ ａｌ.（１９８７）Ｃｅｌｌ ５１：７−１９参照）；セロトニン受容体プロモーター（例えば、ＧｅｎＢａｎｋ Ｓ６２２８３参照）；チロシンヒドロキシラーゼプロモーター（ＴＨ）（例えば、Ｎｕｃｌ.Ａｃｉｄｓ.Ｒｅｓ.１５：２３６３−２３８４（１９８７）およびＮｅｕｒｏｎ ６：５８３−５９４（１９９１）参照）;ＧｎＲＨプロモーター（例えば、Ｒａｄｏｖｉｃｋ ｅｔ ａｌ.,Ｐｒｏｃ.Ｎａｔｌ.Ａｃａｄ.Ｓｃｉ.ＵＳＡ ８８：３４０２−３４０６（１９９１）参照）;Ｌ７プロモーター（例えば、Ｏｂｅｒｄｉｃｋ ｅｔ ａｌ.,Ｓｃｉｅｎｃｅ ２４８：２２３−２２６（１９９０）参照）；ＤＮＭＴプロモーター（例えば、Ｂａｒｔｇｅ ｅｔ ａｌ.,Ｐｒｏｃ.Ｎａｔｌ.Ａｃａｄ.Ｓｃｉ.ＵＳＡ ８５：３６４８−３６５２（１９８８）参照）；エンケファリンプロモーター（例えば、Ｃｏｍｂ ｅｔ ａｌ.,ＥＭＢＯ Ｊ.１７：３７９３−３８０５（１９８８）参照）；ミエリン塩基性タンパク質（ＭＢＰ）プロモーター；ならびにＣＭＶエンハンサー／血小板由来増殖因子−βプロモーター（例えば、Ｌｉｕ ｅｔ ａｌ.（２００４）Ｇｅｎｅ Ｔｈｅｒａｐｙ １１：５２−６０参照）が含まれるが、これらに限定されない。
いくつかの実施形態において、組換えベクターには、１つまたは複数の選択マーカーが含まれる。さらに、多くの実施形態において、この発現ベクターは、形質転換された宿主細胞を選択するために、真核細胞培養のためのジヒドロ葉酸レダクターゼまたはネオマイシン耐性などの表現型形質をもたらすための１つまたは複数の選択マーカー遺伝子を含む。
不活化アデノウイルスのみに連結されているかまたは連結されてないポリカチオン性凝縮ＤＮＡ（ｐｏｌｙｃａｔｉｏｎｉｃ ｃｏｎｄｅｎｓｅｄ ＤＮＡ）、例えば、Ｃｕｒｉｅｌ（１９９２）Ｈｕｍ.Ｇｅｎｅ Ｔｈｅｒ.３：１４７−１５４；リガンド連結ＤＮＡ、例えば、Ｗｕ（１９８９）Ｊ.Ｂｉｏｌ.Ｃｈｅｍ.２６４：１６９８５−１６９８７参照；真核細胞送達ビヒクル細胞；光重合ヒドロゲル材料の沈着；米国特許第５，１４９，６５５号に記載の手で操作できる遺伝子導入パーティクルガン；米国特許第５，２０６，１５２号およびＷＯ９２／１１０３３に記載の電離放射線；核電荷中和（ｎｕｃｌｅｉｃ ｃｈａｒｇｅ ｎｅｕｔｒａｌｉｚａｔｉｏｎ）または細胞膜との融合を含む他の遺伝子送達のビヒクルおよび方法を用いてもよい。追加のアプローチが、Ｐｈｉｌｉｐ（１９９４）Ｍｏｌ.Ｃｅｌｌ Ｂｉｏｌ.１４：２４１１−２４１８およびＷｏｆｆｅｎｄｉｎ（１９９４）Ｐｒｏｃ.Ｎａｔｌ.Ａｃａｄ.Ｓｃｉ.９１：１５８１−１５８５に記載されている。
裸のＤＮＡも用いてもよい。典型的な裸のＤＮＡ導入法は、ＷＯ９０／１１０９２および米国特許第５，５８０，８５９号に記載されている。取り込み効率は、生分解性のラテックスビーズを用いて改善することができる。ＤＮＡコーティングラテックスビーズは、エンドサイトーシス開始後にビーズによって細胞内に効率的に輸送される。この方法は、疎水性を増加させるようにこれらのビーズを処理することによってさらに改善することができ、それによってエンドソームの破壊および細胞質へのＤＮＡの放出を促進する。遺伝子送達ビヒクルとして機能することができるリポソームについては、米国特許第５，４２２，１２０号、ＰＣＴのＷＯ９５／１３７９６、ＷＯ９４／２３６９７、およびＷＯ９１／１４４４５、ならびにＥＰ５２４ ９６８に記載されている。
リポソームまたは脂質核酸送達ビヒクルも用いることができる。遺伝子送達のためのリポソーム複合体は、例えば、米国特許第７，００１，６１４号に記載されている。例えば、２．０ｍＭ〜１０ｍＭの範囲のモル比で存在し、ＤＯＴＡＰならびに少なくとも１つのコレステロールおよび／またはコレステロール誘導体を含むリポソームは、例えば、コレステロールに対するＤＯＴＡＰのモル比が１:１、３:１である場合、効果的な送達システムを提供する。カチオン性脂質Ｎ−［（２，３−ジオレオイルオキシ）プロピル］−Ｌ−リジンアミド（ＬＡＤＯＰ）は、ポリヌクレオチドを送達するための組成物中で用いることができ、ＬＡＤＯＰ含有リポソームについては、例えば、米国特許第７，０６７，６９７号に記載されている。トランスフェクションを促進することができる極性頭部基および脂肪族成分を有する両親媒性脂質を含むリポソーム製剤は、使用に適しており、例えば、米国特許第６，４３３，０１７号に記載されている。脂質コンジュゲートポリアミド化合物は、核酸を送達するために使用することができ、例えば、米国特許第７，２１４，３８４号を参照されたい。
適切な合成ポリマーに基づく担体ビヒクルについては、例えば、米国特許第６，３１２，７２７号に記載されている。使用に適したさらなる非ウイルス送達には、Ｗｏｆｆｅｎｄｉｎ ｅｔ ａｌ.（１９９４）Ｐｒｏｃ.Ｎａｔｌ.Ａｃａｄ.Ｓｃｉ.ＵＳＡ ９１：１１５８１−１１５８５に記載されているアプローチなどの機械的送達システムが含まれる。さらに、コード配列およびその発現産物は、光重合ヒドロゲル材料の沈着を介して送達することができる。コーディング配列の送達に用いることができる他の従来の遺伝子送達法には、例えば、米国特許第５，１４９，６５５号に記載の手で操作できる遺伝子導入パーティクルガンの使用；米国特許第５，２０６，１５２号およびＰＣＴ ＷＯ９２／１１０３３に記載の導入遺伝子を活性化するための電離放射線の使用が含まれる。
本開示は、本組換え発現ベクターを含む組成物を提供する。本干渉核酸組成物は、本組換え発現ベクターに加えて、塩、例えば、ＮａＣｌ、ＭｇＣｌ、ＫＣｌ、ＭｇＳＯ４など；緩衝剤、例えば、トリス緩衝液、Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）ピペラジン−Ｎ’−（２−エタンスルホン酸）（ＨＥＰＥＳ）、２−（Ｎ−モルホリノ）エタンスルホン酸（ＭＥＳ）、２−（Ｎ−モルホリノ）エタンスルホン酸ナトリウム塩（ＭＥＳ）、３−（Ｎ−モルホリノ）プロパンスルホン酸（ＭＯＰＳ）、Ｎ−トリス[ヒドロキシメチル]メチル−３−アミノプロパンスルホン酸（ＴＡＰＳ）など;可溶化剤；界面活性剤、例えば、Ｔｗｅｅｎ−２０などの非イオン性界面活性剤；ヌクレアーゼ阻害剤；およびグリセロールなどのうちの１つまたは複数を含むことができる。
本開示は、さらに、本組換え発現ベクターを含む医薬組成物を提供する。したがって、本開示は、本組換え発現ベクターおよび薬学的に許容される賦形剤を含む医薬組成物を提供する。薬学的に許容される賦形剤については、以下に記載する。
併用療法
いくつかの実施形態において、本治療法は、細胞（例えば、神経細胞および／またはグリア細胞）内のＰＫＤ１活性レベルを調節する活性薬剤を、それを必要としている個体に投与することを含み、さらに、少なくとも１つの追加的治療薬を投与することを含む。
適切な追加的治療薬には、ＡＤを治療する薬剤が含まれ、かかる薬剤には、アリセプト（ドネペジル）、エクセロン（リバスチグミン）、メトリフォネート、およびタクリン（コグネックス）を含むが、これらに限定されないアセチルコリンエステラーゼ阻害剤；イブプロフェンとインドメタシンを含むが、これらに限定されない非ステロイド性抗炎症剤；セレブレックスなどのシクロオキシゲナーゼ−２（Ｃｏｘ２）阻害剤；およびセレギリン（エルデプリルまたはデプレニル）などのモノアミン酸化酵素阻害剤が含まれるが、これらに限定されない。上記薬剤のそれぞれの投与量は、当技術分野で公知である。例えば、アリセプトは、一般に、６週間、１日あたり５０ｍｇを経口で投与され、その後、その個体が十分に耐容性を示す場合、１日あたり１０ｍｇで投与される。
ＡＤの治療に適した別の追加的治療薬は、ａｐｏＥ４ドメイン相互作用を低下させるａｐｏＥ４「構造補正剤（ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｏｒｒｅｃｔｏｒ）」である。ａｐｏＥ４ドメイン相互作用を低下させる薬剤には、例えば、米国特許公開第２００６／００７３１０４号およびＹｅ ｅｔ ａｌ.（２００５）Ｐｒｏｃ.Ｎａｔｌ Ａｃａｄ.Ｓｃｉ.ＵＳＡ １０２：１８７００に記載されているような薬剤が含まれる。
ＡＤの治療に適した別の追加的治療薬は、タウ凝集を阻害する薬剤、例えば、米国特許第７，６０５，１７９号に記載のタウ凝集を阻害するナフトキノン誘導体である。別の適切な追加的治療薬は、タウのリン酸化を阻害する薬剤、例えば、米国特許第７，５７２，７９３号に記載のタウプロテインキナーゼ１を阻害する３−置換−４−ピリミドン誘導体である。
適切な追加的治療薬には、ハンチントン病またはハンチントン病の症状を治療するための薬剤が含まれ、かかる薬剤には、テトラベナジン、クロナゼパム、ハロペリドール、クロザピン、フルオキセチン、セルトラリン、およびノルトリプチリンが含まれるが、これらに限定されない。
適切な追加的治療薬には、パーキンソン病またはパーキンソン病の症状を治療するための薬剤が含まれ、かかる薬剤には、レボドパ；ドーパミンアゴニスト（例えば、ブロモクリプチン、アポモルフィン、プラミペキソール、ロピニロール）；抗コリン剤（例えば、トリヘキシフェニジル、ベンズトロピン、エトプロパジン）；モノアミン酸化酵素Ｂ阻害剤（例えば、セレギリン）、カテコール−Ｏ−メチルトランスフェラーゼ阻害剤（例えば、エンタカポン、トルカポン）；およびアマンタジンが含まれるが、これらに限定されない。
適切な追加的治療薬には、多発性硬化症を治療するための薬剤が含まれ、かかる薬剤には、インターフェロン−β（例えば、インターフェロン−β１ａ、インターフェロン−β１ｂ）；酢酸グラチラマー；癌化学療法剤（例えば、ミトキサントロン、アザチオプリン、シクロホスファミド、メトトレキサート、クラドリビン）；コルチコステロイド（例えば、メチルプレドニゾロン、プレドニゾン、デキサメタゾン）が含まれるが、これらに限定されない。
製剤化、投与量、および投与経路
上記のように、本治療法は、一般に、神経細胞および／またはグリア細胞内のＰＫＤ１活性レベルを調節する有効量の薬剤を、それを必要としている個体に投与することを含む。製剤化、投与量、および投与経路を以下に記載する。製剤化、投与量、および投与経路の詳解の目的のために、「活性薬剤」という用語は、本抗体、本干渉核酸、およびＰＫＤ１活性の小分子モジュレーターの１つまたは複数を指す。
本開示は、本抗体を含む医薬組成物も提供する。本開示は、本干渉核酸を含む医薬組成物も提供する。
場合によっては、ＰＫＤ１活性を調節する薬剤を含む組成物は、薬学的に許容される賦形剤を含み得、それらの様々なものが当技術分野で公知であり、本明細書では詳細に論じる必要はない。薬学的に許容される賦形剤は、例えば、Ａ.Ｇｅｎｎａｒｏ（１９９５）“Ｒｅｍｉｎｇｔｏｎ：Ｔｈｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｏｆ Ｐｈａｒｍａｃｙ”,１９ｔｈ ｅｄｉｔｉｏｎ,Ｌｉｐｐｉｎｃｏｔｔ,Ｗｉｌｌｉａｍｓ,＆Ｗｉｌｋｉｎｓを含む様々な公表文献で十分に記載されている。
製剤化
本方法において、活性薬剤（複数可）は、所望の治療効果または臨床転帰が生じることが可能な任意の便利な手段を用いて宿主に投与することができる。したがって、活性薬剤は、治療的投与のための様々な製剤に組み入れることができる。より具体的には、活性薬剤は、適切な薬学的に許容される担体または希釈剤と組み合わせて医薬組成物に製剤化することができ、錠剤、カプセル剤、散剤、顆粒剤、軟膏剤、液剤、坐剤、注射剤、吸入剤およびエアロゾルなどの固体、半固体、液体または気体の形態で調製物に製剤化することができる。
医薬剤形では、活性薬剤は、その薬学的に許容される塩の形態で投与することができるか、または活性薬剤は、単独で、もしくは他の薬学的に活性のある化合物に適切に結合させて、ならびに他の薬学的に活性のある化合物と組み合わせて使用することもできる。以下の方法および賦形剤は、単なる例示であり、決して限定するものではない。
経口製剤については、活性薬剤は、例えば、ラクトース、マンニトール、トウモロコシデンプンもしくはジャガイモデンプンなどの従来の添加剤；結晶セルロース、セルロース誘導体、アラビアゴム、トウモロコシデンプンもしくはゼラチンなどの結合剤；トウモロコシデンプン、ジャガイモデンプンもしくはカルボキシメチルセルロースナトリウムなどの崩壊剤；タルクもしくはステアリン酸マグネシウムなどの潤滑剤；必要に応じて、希釈剤、緩衝剤、湿潤剤、防腐剤および香料で、錠剤、散剤、顆粒剤もしくはカプセルを作るために、単独で、または適切な添加剤と組み合わせて使用することができる。
活性薬剤は、植物油もしくは他の類似の油、合成脂肪酸グリセリド、高級脂肪酸もしくはプロピレングリコールのエステル類などの水性または非水性溶媒に、必要に応じて、可溶化剤、等張化剤、懸濁剤、乳剤、安定化剤および防腐剤などの従来の添加剤と共に、それらを溶解するか、懸濁するか、または乳化することによって、注射用に製剤化することができる。
活性薬剤は、吸入によって投与すべきエアロゾル製剤で利用することができる。本発明の化合物は、ジクロロジフルオロメタン、プロパン、窒素などの加圧された許容される噴射剤に製剤化することができる。
さらに、活性薬剤は、乳化基剤または水溶性基剤などの様々な基剤と混合することにより坐剤にすることができる。活性薬剤は、座薬により直腸投与することができる。この坐薬は、カカオバター、カーボワックスおよびポリエチレングリコールなどのビヒクルを含むことができ、これは、体温で溶けて、さらに室温で固化される。
シロップ剤、エリキシル剤、および懸濁剤などの経口投与または直腸投与のための単位剤形が提供されてもよく、その際、それぞれの投与単位、例えば、ティースプーン１杯、テーブルスプーン１杯、錠剤または坐剤は、１つまたは複数の阻害剤を含む所定量の組成物を含む。同様に、注射または静脈内投与のための単位剤形は、滅菌水、生理食塩水または別の薬学的に許容される担体中の溶液として組成物中に活性薬剤を含んでもよい。
本明細書で使用する「単位剤形」という用語は、単位投与量としてヒトおよび動物の対象に適する物理的に別個の単位を指し、それぞれの単位は、薬学的に許容される希釈剤、担体またはビヒクルと共同で所望の効果を生むのに十分な量で計算された所定量の活性薬剤を含有する。適切な剤形の仕様は、例えば、使用される特定の活性薬剤および達成されるべき効果、ならびに宿主内でのそれぞれの化合物に関連する薬力学によって異なる。
他の投与様式も本発明で使用される。例えば、活性薬剤は、坐剤に、場合によっては、エアロゾル組成物および経鼻投与用組成物に製剤化することができる。坐剤では、ビヒクル組成物は、ポリアルキレングリコール、またはトリグリセリドなどの従来の結合剤および担体を含むことができる。かかる坐剤は、約０．５％〜約１０％（ｗ／ｗ）、例えば、約１％〜約２％の範囲で活性成分を含む混合物から形成することができる。
経鼻投与用製剤は、通常、鼻粘膜に炎症も起こさず、線毛機能も著しく妨げないビヒクルを含む。水、食塩水または他の公知の物質などの希釈剤を、本発明で用いることができる。経鼻投与用製剤は、限定されないが、クロロブタノールおよび塩化ベンザルコニウムなどの防腐剤も含んでもよい。鼻粘膜による活性薬剤の吸収を促進するために、界面活性剤が存在してもよい。
活性薬剤は、注射に適した組成物で投与することができる。通常、注射用組成物は、液体の溶液または懸濁液として調製され、注射前に液体ビヒクルで溶液または懸濁液にするのに適した固体形態を調製してもよい。この調製物も乳化するか、またはこの活性成分をリポソームビヒクルに封入してもよい。
適切な賦形剤ビヒクルは、例えば、水、生理食塩水、デキストロース、グリセロール、またはエタノールなど、およびそれらの組み合わせである。さらに、必要に応じて、このビヒクルは、湿潤剤もしくは乳化剤またはｐＨ緩衝剤などの少量の補助物質を含んでもよい。かかる剤形を調製する実際の方法は公知であり、または当業者に明らかであろう。例えば、Ｒｅｍｉｎｇｔｏｎ’ｓ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ,Ｍａｃｋ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ,Ｅａｓｔｏｎ,Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ,１７ｔｈ ｅｄｉｔｉｏｎ,１９８５を参照されたい。投与される組成物または製剤は、いずれにしても、治療される対象において望ましい状態を達成するのに十分な薬剤の量を含む。
ビヒクル、アジュバント、担体または希釈剤などの薬学的に許容される賦形剤は、一般に容易に入手可能である。さらに、ｐＨ調整剤および緩衝剤、浸透圧調節剤、安定化剤、および湿潤剤などの薬学的に許容される補助物質は、一般に容易に入手可能である。
経口製剤
いくつかの実施形態において、活性薬剤を、かかる薬剤を必要としている個体への経口送達のために製剤化する。
いくつかの実施形態において、経口送達では、活性薬剤を含む製剤には、腸溶性コーティング物質が含まれる。適切な腸溶性コーティング物質には、ヒドロキシプロピルメチルセルロースアセテートスクシネート（ＨＰＭＣＡＳ）、ヒドロキシプロピルメチルセルロースフタレート（ＨＰＭＣＰ）、セルロースアセテートフタレート（ＣＡＰ）、ポリビニルフタリックアセテート（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ｐｈｔｈａｌｉｃ ａｃｅｔａｔｅ）（ＰＶＰＡ）、オイドラギット（Ｅｕｄｒａｇｉｔ）（商標）およびセラックが含まれる。
適切な経口製剤の非限定的な一例として、活性薬剤を、米国特許第６，３４６，２６９号に記載の１つまたは複数の医薬品賦形剤で製剤化し、腸溶性コーティングでコーティングする。例えば、活性薬剤および安定化剤を含む溶液を、薬学的に許容される賦形剤を含むコア上にコーティングして、活性薬剤でコーティングされたコアを形成し、サブコーティング層を、活性薬剤でコーティングされたコアに塗布し、次いで、これを腸溶性コーティング層でコーティングする。このコアには、一般に、ラクトース、デンプン、マンニトール、カルボキシメチルセルロースナトリウム、デンプングリコール酸ナトリウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、顔料、アルギン酸の塩、タルク、二酸化チタン、ステアリン酸、ステアリン酸塩、微結晶セルロース、グリセリン、ポリエチレングリコール、クエン酸トリエチル、クエン酸トリブチル、プロパニルトリアセテート（ｐｒｏｐａｎｙｌ ｔｒｉａｃｅｔａｔｅ）、リン酸水素カルシウム、リン酸ナトリウム、硫酸カルシウム、シクロデキストリン、およびヒマシ油などの薬学的に不活性な成分が含まれる。活性薬剤に適する溶媒には、水性溶媒が含まれる。適切な安定化剤には、アルカリ金属およびアルカリ土類金属、リン酸塩および有機酸塩の基剤、ならびに有機アミンが含まれる。サブコーティング層には、接着剤、可塑剤、および抗粘着剤のうちの１つまたは複数が含まれる。適切な抗粘着剤には、タルク、ステアリン酸、ステアリン酸塩、フマル酸ステアリルナトリウム、ベヘン酸グリセリル、カオリンおよびアエロジルが含まれる。適切な接着剤には、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ゼラチン、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）、ヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ）、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）、酢酸ビニル（ＶＡ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、メチルセルロース（ＭＣ）、エチルセルロース（ＥＣ）、ヒドロキシプロピルメチルセルロースフタレート（ＨＰＭＣＰ）、セルロースアセテートフタレート（ＣＡＰ）、キサンタンガム、アルギン酸、アルギン酸塩、オイドラギット（商標）、ポリビニルアセテートフタレート（ＰＶＡＰ）とメチルアクリル酸／メタクリル酸メチルとの共重合体が含まれる。適切な可塑剤には、グリセリン、ポリエチレングリコール、クエン酸トリエチル、クエン酸トリブチル、プロパニルトリアセテートおよびヒマシ油が含まれる。適切な腸溶性コーティング物質には、ヒドロキシプロピルメチルセルロースアセテートスクシネート（ＨＰＭＣＡＳ）、ヒドロキシプロピルメチルセルロースフタレート（ＨＰＭＣＰ）、セルロースアセテートフタレート（ＣＡＰ）、ポリビニルフタリックアセテート（ＰＶＰＡ）、オイドラギット（商標）およびセラックが含まれる。
適切な経口製剤には、以下のもののいずれかで製剤化された活性薬剤も含まれる：微粒剤（例えば、米国特許第６，４５８，３９８号参照）；生分解性マクロマー（例えば、米国特許第６，７０３，０３７号参照）；生分解性ヒドロゲル（例えば、Ｇｒａｈａｍ ａｎｄ ＭｃＮｅｉｌｌ（１９８９）Ｂｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓ ５：２７−３６参照）；生分解性の微粒子ベクター（例えば、米国特許第５，７３６，３７１号参照）；生体吸収性ラクトンポリマー（例えば、米国特許第５，６３１，０１５号参照）；徐放性タンパク質ポリマー（例えば、Ｐｅｌｉａｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社の米国特許第６，６９９，５０４号参照）；ポリ（ラクチド−コ−グリコリド／ポリエチレングリコールブロック共重合体（例えば、Ａｔｒｉｘ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ社の米国特許第６，６３０，１５５号参照）；生体適合性ポリマーおよびこのポリマー内に分散した金属カチオン安定化剤の粒子を含む組成物（例えば、Ａｌｋｅｒｍｅｓ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｔｈｅｒａｐｅｕｔｉｃｓ社の米国特許第６，３７９，７０１号参照）；ならびにマイクロスフェア（例えば、Ｏｃｔｏｐｌｕｓ,Ｂ.Ｖ.社の米国特許第６，３０３，１４８号参照）。
適切な経口製剤には、以下のもののいずれかで製剤化された活性薬剤も含まれる：Ｅｍｉｓｐｈｅｒｅ（登録商標）（Ｅｍｉｓｐｈｅｒｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社）などの担体；ＴＩＭＥＲｘ、キサンタンガムとローカストビーンガムを結合させ、デキストロースの存在下で、水中で強力なバインダーゲルを形成する親水性マトリックス（Ｐｅｎｗｅｓｔ社）；Ｇｅｍｉｎｅｘ（商標）（Ｐｅｎｗｅｓｔ社）;Ｐｒｏｃｉｓｅ（商標）（グラクソ・スミスクライン社）；ＳＡＶＩＴ（商標）（Ｍｉｓｔｒａｌ Ｐｈａｒｍａ社）；ＲｉｎｇＣａｐ（商標）（アルザ社）；Ｓｍａｒｔｒｉｘ（登録商標）（Ｓｍａｒｔｒｉｘ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社）；ＳＱＺｇｅｌ（商標）（ＭａｃｒｏＭｅｄ社）；Ｇｅｏｍａｔｒｉｘ（商標）（Ｓｋｙｅ Ｐｈａｒｍａ社）；およびＯｒｏｓ（登録商標）Ｔｒｉ−ｌａｙｅｒ（アルザ・コーポレーション）など。
米国特許第６，２９６，８４２号（Ａｌｋｅｒｍｅｓ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｔｈｅｒａｐｅｕｔｉｃｓ社）および米国特許第６，１８７，３３０号（Ｓｃｉｏｓ社）などに記載されているものなどの製剤も使用に適する。
腸内吸収を高める薬剤を含む製剤も本明細書で使用に適する。適切な腸内吸収賦活薬には、カルシウムキレート剤（例えば、クエン酸塩、エチレンジアミン四酢酸）；界面活性剤（例えば、ドデシル硫酸ナトリウム、胆汁酸塩、パルミトイルカルニチン、および脂肪酸のナトリウム塩）；ならびに毒素（例えば、閉鎖帯毒素）などが含まれるが、これらに限定されない。
制御放出製剤
いくつかの実施形態において、活性薬剤は制御放出製剤に製剤化される。
本発明の範囲内の制御放出は、多くの持続放出剤形のいずれか１つを意味すると解釈することができる。以下の用語は、本発明の目的のために、制御放出と実質的に同等とみなすことができる：連続的放出、制御放出、遅延放出（ｄｅｌａｙｅｄ ｒｅｌｅａｓｅ）、デポー、徐放、長期放出、プログラム放出、持続放出、比例した放出、遅延放出（ｐｒｏｔｒａｃｔｅｄ ｒｅｌｅａｓｅ）、持続性の、遅らせた、遅い放出、間隔をあけた放出、持続放出（ｓｕｓｔａｉｎｅｄ ｒｅｌｅａｓｅ）、タイムコート、持続放出（ｔｉｍｅｄ ｒｅｌｅａｓｅ）、遅延作用、延長された作用、レイヤードタイム作用、長時間作用型、持続性作用、反復作用、遅行性、持続作用（ｓｕｓｔａｉｎｅｄ ａｃｔｉｏｎ）、持続作用薬、および持続放出（ｅｘｔｅｎｄｅｄ ｒｅｌｅａｓｅ）。これらの用語のさらなる詳解は、Ｌｅｓｃｚｅｋ Ｋｒｏｗｃｚｙｎｓｋｉ,Ｅｘｔｅｎｄｅｄ−Ｒｅｌｅａｓｅ Ｄｏｓａｇｅ Ｆｏｒｍｓ,１９８７（ＣＲＣ Ｐｒｅｓｓ社）に見出すことができる。
様々な制御放出技術は、非常に広い範囲の薬物剤形を包含する。制御放出技術には、物理システムおよび化学システムが含まれるが、これらに限定されない。
物理システムには、マイクロカプセル化、マクロカプセル化、および膜システムなどの速度制御膜を含む貯蔵システム；中空繊維、超微小孔性セルローストリアセテート、および多孔質ポリマー基質および発泡体などの速度制御膜を含まない貯蔵システム；非多孔性のポリマーマトリクスまたはエラストマーマトリクス（例えば、浸食されない環境の、浸食され得る環境の薬剤移入、および分解）に物理的に溶解されるそれらのシステム、ならびに非多孔性のポリマーマトリクスまたはエラストマーマトリクス（例えば、浸食されない環境の、浸食され得る環境の薬剤移入、および分解）に物理的に分散した物質を含む一体化したシステム；外側制御層に化学的に類似したまたは非類似の貯蔵層を含む積層構造；ならびに浸透圧ポンプ、またはイオン交換樹脂上の吸着などの他の物理的方法が含まれるが、これらに限定されない。
化学システムには、ポリマーマトリックスの化学的浸食（例えば、不均一な浸食、もしくは均一な浸食）、またはポリマーマトリックスの生物学的浸食（例えば、不均一、もしくは均一）が含まれるが、これらに限定されない。制御放出システムのカテゴリーのさらなる詳解は、Ａｇｉｓ Ｆ.Ｋｙｄｏｎｉｅｕｓ,Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｒｅｌｅａｓｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ：Ｍｅｔｈｏｄｓ,Ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ,１９８０（ＣＲＣ Ｐｒｅｓｓ社）の中で見つけることができる。
経口投与用に開発される多くの制御放出製剤がある。これらには、浸透圧制御型消化管送達システム；動水圧制御型消化管送達システム；微多孔膜透過制御型消化管送達デバイスを含む膜透過制御型消化管送達システム；胃液耐性腸標的化制御放出型消化管送達デバイス;ゲル拡散制御型消化管送達システム;およびイオン交換制御型消化管送達システムが含まれるが、これらに限定されず、これらには、カチオン性薬物およびアニオン性薬物が含まれる。制御放出型薬物送達システムに関するさらなる情報は、Ｙｉｅ Ｗ.Ｃｈｉｅｎ,Ｎｏｖｅｌ Ｄｒｕｇ Ｄｅｌｉｖｅｒｙ Ｓｙｓｔｅｍｓ,１９９２（Ｍａｒｃｅｌ Ｄｅｋｋｅｒ社）の中で見つけることができる。これらの製剤のいくつかについて、これからさらに詳細に論じる。
腸溶性コーティングは、不快な副作用のリスクを軽減するか、または別の方法では胃の環境への暴露による分解を受けるかもしれない薬物の安定性を維持するために、胃の中での薬物の放出を防ぐための錠剤に適用される。この目的のために用いられるほとんどのポリマーは、それらの水性媒体への溶解度がｐＨ依存的であること、かつそれらが、通常、胃の中で遭遇する時よりも高いｐＨを有する条件を必要とするという事実によって機能するポリ酸である。
経口制御放出構造の一つの典型的なタイプは、固体または液体の剤形の腸溶性コーティングである。この腸溶性コーティングを、即時吸収用に腸液中で崩壊するように設計する。腸溶性コーティングで製剤に組み込まれる活性薬剤の吸収遅延は、消化管を通る移動速度に依存しているので、胃排出速度が重要な要因である。典型的な一実施形態において、活性薬剤は、腸溶性コーティングされた複数単位剤形に含めることができる。典型的な一実施形態において、活性薬剤を含む剤形は、活性薬剤−腸溶性コーティング剤の固体分散体の顆粒を不活性なコア物質上にスプレーコーティングすることによって調製する。これらの顆粒は、良好なバイオアベイラビリティを有する活性薬剤の持続的吸収をもたらすことができる。
一般的な腸溶性コーティング剤には、ヒドロキシプロピルメチルセルロースフタレート、メタクリル酸−メタクリル酸エステル共重合体、ポリビニルアセテートフタレート、およびセルロースアセテートフタレートが含まれるが、これらに限定されない（Ａｋｉｈｉｋｏ Ｈａｓｅｇａｗａ,Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｏｌｉｄ ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｓ ｏｆ Ｎｉｆｅｄｉｐｉｎｅ ｗｉｔｈ ｅｎｔｅｒｉｃ ｃｏａｔｉｎｇ ａｇｅｎｔ ｔｏ ｐｒｅｐａｒｅ ａ ｓｕｓｔａｉｎｅｄ−ｒｅｌｅａｓｅ ｄｏｓａｇｅ ｆｏｒｍ,Ｃｈｅｍ.Ｐｈａｒｍ.Ｂｕｌｌ.３３：１６１５−１６１９（１９８５））。様々な腸溶性コーティング物質は、溶解時間、コーティングの厚さおよび直径の破砕強度の最適な組み合わせを有するように最初から設計された腸溶性コーティング剤形を達成するための試験に基づいて選択することができる（Ｓ.Ｃ.Ｐｏｒｔｅｒ ｅｔ ａｌ.,Ｔｈｅ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｅｎｔｅｒｉｃ Ｔａｂｌｅｔ Ｃｏａｔｉｎｇｓ Ｍａｄｅ Ｆｒｏｍ Ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ Ａｃｅｔａｔｅ−ｐｈｔｈａｌａｔｅ ａｎｄ Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ ａｃｅｔａｔｅ Ｐｈｔｈａｌａｔｅ,Ｊ.Ｐｈａｒｍ.Ｐｈａｒｍａｃｏｌ.２２：４２ｐ（１９７０））。
有用な経口制御放出構造の別のタイプは、固体分散体である。固体分散体は、融解（融合）法、溶媒法、または溶融溶媒法により調製された固体状態の不活性な担体またはマトリックス中の１つまたは複数の活性成分の分散として定義することができる（Ａｋｉｈｉｋｏ Ｈａｓｅｇａｗａ,Ｓｕｐｅｒ Ｓａｔｕｒａｔｉｏｎ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ Ｄｒｕｇｓ ｆｒｏｍ Ｓｏｌｉｄ Ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｓ ｗｉｔｈ Ｅｎｔｅｒｉｃ Ｃｏａｔｉｎｇ Ａｇｅｎｔｓ,Ｃｈｅｍ.Ｐｈａｒｍ.Ｂｕｌｌ.３６：４９４１−４９５０（１９９８））。固体分散体は、固体状態の分散体とも呼ぶことができる。「共沈物」という用語を用いて、溶媒法によって得られるそれらの調製物を表すこともできる。
担体の選択は、表面からの成分の溶出速度が、複数成分の混合物中の他の成分によって影響を受ける可能性があるので、分散された活性薬剤の溶解特性に影響を及ぼす可能性がある。例えば、水溶性担体が、マトリックスからの薬物の高速放出をもたらすことができるか、または難溶性または不溶性の担体が、マトリックスからの薬物のより遅い放出を引き起こすことができる。活性薬剤の溶解度を、担体とのある程度の相互作用によって増加させることもできる。
固体分散体に有用な担体の例として、ポリエチレングリコール、ポリビニルピロリドン、およびヒドロキシプロピルメチルセルロースなどの水溶性ポリマーが挙げられるが、これらに限定されない。別の担体には、ホスファチジルコリンが含まれる。ホスファチジルコリンは両性であるが、水に不溶性の脂質であり、ホスファチジルコリン固体分散体における非晶質状態の特に不溶性の活性薬剤の溶解度を向上させることができる。
他の担体には、ポリオキシエチレン水素化ヒマシ油が含まれる。難水溶性活性薬剤は、ヒドロキシプロピルメチルセルロースフタレートおよびカルボキシメチルエチルセルロースなどの腸溶性ポリマー、ならびに非腸溶性ポリマーのヒドロキシプロピルメチルセルロースを有する固体分散システムに含まれ得る。別の固体分散体の剤形には、異なる比率のエチルセルロースおよびステアリン酸を有する活性薬剤の組み込みが含まれる。
固体分散体を調製する様々な方法が一般に知られている。これらには、溶融法、溶媒法および溶融溶媒法が含まれるが、これらに限定されない。
別の制御放出剤形は、イオン交換樹脂と活性薬剤との複合体である。イオン交換樹脂−薬物複合体は、酸性および塩基性の薬物の徐放性生成物を製剤化するために用いられている。典型的な一実施形態において、ポリマーフィルムコーティングがイオン交換樹脂−薬物複合体粒子に施され、これらの粒子からの薬物放出を拡散制御されたものにする。Ｙ.Ｒａｇｈｕｎａｔｈａｎ ｅｔ ａｌ.,Ｓｕｓｔａｉｎｅｄ−ｒｅｌｅａｓｅｄ ｄｒｕｇ ｄｅｌｉｖｅｒｙ ｓｙｓｔｅｍ Ｉ：Ｃｏｄｅｄ ｉｏｎ−ｅｘｃｈａｎｇｅ ｒｅｓｉｎ ｓｙｓｔｅｍｓ ｆｏｒ ｐｈｅｎｙｌｐｒｏｐａｎｏｌａｍｉｎｅ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｄｒｕｇｓ,Ｊ.Ｐｈａｒｍ.Ｓｃｉｅｎｃｅｓ ７０：３７９−３８４（１９８１）を参照されたい。
注射用マイクロスフェアは、別の制御放出剤形である。注射用マイクロスフェアは、非水性相分離技術、および噴霧乾燥技術によって調製することができる。マイクロスフェアは、ポリ乳酸またはコポリ（乳酸／グリコール酸）を用いて調製することができる（Ｓｈｉｇｅｙｕｋｉ Ｔａｋａｄａ,Ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ａｎ Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｆｏｒｍ ｏｆ ａ Ｗａｔｅｒ−Ｓｏｌｕｂｌｅ ＧＰＩＩＢ/ＩＩＩａ Ａｎｔａｇｏｎｉｓｔ ｆｏｒ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ｒｅｌｅａｓｅ Ｆｒｏｍ Ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｂｌｅ Ｍｉｃｒｏ ｓｐｈｅｒｅｓ,Ｐｈａｒｍ.Ｒｅｓ.１４：１１４６−１１５０（１９９７）,ａｎｄ ｅｔｈｙｌ ｃｅｌｌｕｌｏｓＥ,Ｙｏｓｈｉｙｕｋｉ Ｋｏｉｄａ,Ｓｔｕｄｉｅｓ ｏｎ Ｄｉｓｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ Ｄｒｕｇｓ ｆｒｏｍ Ｅｔｈｙｌ Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ Ｍｉｃｒｏｃａｐｓｕｌｅｓ,Ｃｈｅｍ.Ｐｈａｒｍ.Ｂｕｌｌ.３５：１５３８−１５４５（１９８７））。
用いることができる他の制御放出技術には、Ｅｌａｎ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社から入手可能なＳＯＤＡＳ（Ｓｐｈｅｒｏｉｄａｌ Ｏｒａｌ Ｄｒｕｇ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）（楕円体の経口薬物吸収システム）、ＩＮＤＡＳ（Ｉｎｓｏｌｕｂｌｅ Ｄｒｕｇ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）（不溶性薬物吸収システム）、ＩＰＤＡＳ（Ｉｎｔｅｓｔｉｎａｌ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅ Ｄｒｕｇ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）（腸管保護薬物吸収システム）、ＭＯＤＡＳ（Ｍｕｌｔｉｐｏｒｏｕｓ Ｏｒａｌ Ｄｒｕｇ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）（多孔質経口薬物吸収システム）、ＥＦＶＡＳ（Ｅｆｆｅｒｖｅｓｃｅｎｔ Ｄｒｕｇ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）（発泡性薬物吸収システム）、ＰＲＯＤＡＳ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｏｒａｌ Ｄｒｕｇ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）（プログラム制御できる経口薬物吸収システム）、およびＤＵＲＥＤＡＳ（Ｄｕａｌ Ｒｅｌｅａｓｅ Ｄｒｕｇ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ）（２重放出薬物吸収システム）が含まれるが、これらに限定されない。ＳＯＤＡＳは、制御放出ビーズを利用する多粒子剤形である。ＩＮＤＡＳは、難溶性薬物の溶解度を高めるように設計された薬物送達技術のファミリーである。ＩＰＤＡＳは、高密度制御放出ビーズおよび即放性顆粒の組み合わせを利用する多粒子状錠剤構造である。ＭＯＤＡＳは、制御放出単回単位剤形である。それぞれの錠剤は、薬物の放出速度を制御する半透性の多孔膜に囲まれた内部コアからなる。ＥＦＶＡＳは、発泡性薬物吸収システムである。ＰＲＯＤＡＳは、即放性ミニ錠剤と制御放出ミニ錠剤の組み合わせを利用する多粒子製剤のファミリーである。ＤＵＲＥＤＡＳは、１つの剤形内に二重の放出速度をもたらす二分子層錠剤製剤である。これらの剤形は当業者に公知であるが、これらの剤形のいくつかを、これからより詳細に論じる。
ＩＮＤＡＳは、難水溶性薬物の溶解度と吸収特性を向上させるために特別に開発された。溶解度は、特に、消化管液中での溶解は、難水溶性薬物の全体的な経口バイオアベイラビリティを決定する重要な因子である。溶解度を高めることによって、薬物の全体的なバイオアベイラビリティを増加させることができ、結果的に、投与量が減少する。ＩＮＤＡＳは、高エネルギーマトリックス錠剤の形態を取り、その生産は２つの別々のステップで構成される：問題の薬物は、エネルギー、賦形剤、および独特な処理手順の組み合わせを経て非晶質形態に変換される。
望ましい物理的形態に変換された時点で、結果として得られる高エネルギー複合体は、再結晶化を防ぐために、新規のポリマークロスリンク技術を利用する吸収過程によって安定化させることができる。用いられる賦形剤の可溶化特性と相まって、活性薬剤の物理的状態の変化の組み合わせは、その活性薬剤の溶解度を高める。結果として生じる吸収された非晶質薬物複合体の顆粒は、実質的に滑らかで連続的な吸収を促進するためのゲル形成浸食錠剤システム（ｇｅｌ−ｆｏｒｍｉｎｇ ｅｒｏｄｉｂｌｅ ｔａｂｌｅｔ ｓｙｓｔｅｍ）で製剤化することができる。
ＩＰＤＡＳは、潜在的な刺激薬および潰瘍発生薬の胃腸の耐容性を高めることができる多粒子錠剤技術である。腸の保護は、消化管全体に刺激性リポ酸の分散を促進するＩＰＤＡＳ製剤の多粒子の性質によって促進される。個々のビーズの制御放出特性は、高濃度の薬物が局所的に放出され、かつ全身に吸収されるのを回避することができる。両方のアプローチの組み合わせは、活性薬剤の潜在的な害を最小限にする働きをし、結果的に患者のためになる。
ＩＰＤＡＳは、多数の高密度制御放出ビーズで構成される。それぞれのビーズは、活性薬剤が埋め込まれたマイクロマトリックスを最初に生産し、次に、インビボで律速半透膜を形成するポリマー溶液でこのマイクロマトリックスをコーティングする２段階プロセスにより製造することができる。ＩＰＤＡＳ錠剤が摂取されると、胃の中にビーズを崩壊し、解放することができる。これらのビーズは、その後、摂取状態にかかわらず、例えば、制御された漸進的な方法で、十二指腸を通って消化管に沿って通過することができる。活性薬剤の放出は、マイクロマトリックスを通り、その後、速度制御半透膜の孔を通る拡散プロセスによって生じる。ＩＰＤＡＳ錠剤からの放出速度は、最適化された臨床的利点を伴う薬物特異的な吸収プロファイルを提供するためにカスタマイズすることができる。活性の速い発現が必要ならば、即放性顆粒をその錠剤に含めてもよい。用量の減少が、個々の用量設定に必要とされる場合、実質的に薬物放出を損なうことなく、錠剤を投与前に破壊してもよい。
ＭＯＤＡＳは、水溶性の薬剤の吸収を制御するために用いることができる薬物送達システムである。物理的にＭＯＤＡＳは、インビボで形成された半透膜による律速拡散のプロセスによって薬物放出を操作する非崩壊錠剤製剤である。拡散プロセスは、本質的に、消化管液への薬物の提示速度を決定し、その結果、体内への取り込みが制御される。賦形剤の最小限の使用のため、ＭＯＤＡＳは、容易に、小用量のサイズ形態に適応させることができる。それぞれのＭＯＤＡＳ錠剤は、活性薬物および賦形剤を含有するコアとして始まる。このコアを、不溶性ポリマーおよび可溶性賦形剤の溶液でコーティングする。錠剤が摂取された時点で、消化管液は、実質的に不溶性ポリマーを残して外側のコーティング中の可溶性賦形剤を溶解することができる。結果として生じるものは、消化管液を水溶性薬物の内部の薬物コアに結びつける小さな、狭いチャネルのネットワークである。この液は、これらのチャネルを通過して、コアに入ってその薬物を溶解し、結果として得られる薬物溶液は、制御された方法で拡散することができる。これは、制御された溶解と吸収の両方を可能にすることができる。このシステムの利点は、錠剤の薬物放出孔が、実質的に、錠剤の全面に分布していることである。これは、均一な薬物吸収を促進し、積極的な一方向の薬物送達を低下させる。内部コアと外側の半透膜の両方が、薬物の個々の送達要件を満たすように変更することができるという点で、ＭＯＤＡＳは非常に柔軟な剤形を示す。特に、賦形剤の内部コアへの添加は、より予測可能な放出速度および吸収速度を可能にする錠剤内の微小環境を作り出すのに役立ち得る。即放性の外側のコーティングを加えると、併用製品の開発を可能にすることができる。
さらに、ＰＲＯＤＡＳを用いて、活性薬剤を送達することができる。ＰＲＯＤＡＳは、直径１．５〜４ｍｍのサイズ範囲の制御放出ミニ錠剤の生産に基づく多粒子薬物送達技術である。ＰＲＯＤＡＳ技術は、多粒子法と親水性マトリックス錠剤法のハイブリッドであり、１つの剤形に、両方のこれらの薬物送達システムの利点を組み込むことができる。
その最も基本的な形式では、ＰＲＯＤＡＳには、活性薬剤を含む個々のミニ錠剤を生産するために、即放性顆粒の直接圧縮が含まれる。その後、これらのミニ錠剤は、最終剤形を表すハードゲルおよびカプセルに組み込まれる。この技術の使用は、制御放出製剤の生産においてより有益である。この場合、顆粒内に様々なポリマーの組み合わせを組み込むと、個々のミニ錠剤のそれぞれからの薬物の放出速度を遅らせることができる。その後、これらのミニ錠剤を、追加の遅延放出特性をもたらす制御放出ポリマー溶液でコーティングしてもよい。高水溶性薬物またはおそらく胃の刺激物である薬物の場合に、追加のコーティングが必要になる可能性があり、その製剤が消化管のより遠位の領域に到達するまで、放出を遅らせることができる。ＰＲＯＤＡＳ技術の１つの価値は、製剤に対する固有の柔軟性にあり、それによって、それぞれが異なる放出速度を有するミニ錠剤の組み合わせが、１つの剤形に組み込まれる。特定の期間にわたって、制御された吸収が潜在的に可能になるのと同様に、これも、消化管中の特定の吸収部位への薬物の標的化送達を可能にすることができる。併用製品も、異なる活性成分で製剤化されたミニ錠剤を用いて可能になり得る。
ＤＵＲＥＤＡＳは、活性薬剤に用いることができる２分子層打錠技術である。ＤＵＲＥＤＡＳは、２つの異なる放出速度、または１つの剤形からの薬物の２重放出を提供するように開発された。２分子層という用語は、打錠プロセスの間に起こる２つの別々の直接圧縮イベントを指す。典型的な実施形態において、即放性顆粒が最初に圧縮され、次いで、この最初の錠剤に圧縮される制御放出成分の添加が続く。これは、最終的な剤形に見られる特徴的な２分子層を生じさせることができる。
制御放出特性は、親水性ポリマーの組み合わせによってもたらされ得る。特定の場合では、活性薬剤の急速な放出は、治療効果の速い発現を促進するために望ましいかもしれない。したがって、この錠剤の１層は、即放性顆粒として製剤化することができる。これとは対照的に、この錠剤の第２の層は、例えば、親水性ポリマーを使用することにより、制御された方法でこの薬物を放出することができる。この制御放出は、親水性ポリマーマトリックスを介する拡散および浸食の組み合わせに起因し得る。
ＤＵＲＥＤＡＳ技術の更なる拡張は、制御放出組み合わせ剤形の生産である。この場合、２つの異なる活性薬剤が２分子層錠剤に組み込まれ、それぞれの層からの薬物の放出は、その組み合わせの治療効果を最大限にするように制御することができる。
活性薬剤は、前述の制御放出剤形、または他の従来の剤形のいずれか１つに組み込むことができる。それぞれの用量に含まれる活性薬剤の量は、個々の患者のニーズ、および指示を満たすために調整することができる。当業者は、この開示を読むと、活性薬剤の送達およびそのバイオアベイラビリティを最適化するために、制御放出製剤中の活性薬剤のレベルならびに放出速度を調節する方法を容易に認識するだろう。
吸入製剤
いくつかの実施形態において、活性薬剤を、吸入経路のための薬剤送達システムによって患者に投与する。活性薬剤は、吸入による投与に適した形態に製剤化することができる。吸入の投与経路は、吸入薬が、血液脳関門をバイパスすることができるという利点を提供する。この薬剤送達システムは、気管支の粘膜内層への活性薬剤の送達による呼吸療法に適したシステムである。本発明は、容器から活性薬剤を排出するために圧縮ガスの力に頼るシステムを利用することができる。エアロゾルまたは加圧されたパッケージを、この目的のために用いることができる。
本明細書で使用する「エアロゾル」という用語は、圧力下で噴射剤ガスによって治療の適用部位へ運ばれる非常に微細な液体粒子または固体粒子を指すその従来の意味で使用する。医薬エアロゾルを本発明で使用する場合、このエアロゾルは、流体担体および噴射剤の混合物中に溶解するか、懸濁するか、または乳化することができる活性薬剤を含む。このエアロゾルは、溶液、懸濁液、乳濁液、粉末、または半固形製剤の形態であり得る。本発明で用いるエアロゾルは、微細な固体粒子として、または患者の気道を通る液体ミストとしての投与を対象としている。当業者に公知の様々なタイプの噴射剤を利用することができる。適切な噴射剤には、炭化水素または他の適切なガスが含まれるが、これらに限定されない。加圧エアロゾルの場合、投与単位は、計量された量を送達するための値を提供することによって決定することができる。
活性薬剤は、ガス中の実質的に均一なサイズの非常に微細な液体粒子を生成する機器であるネブライザーを用いて送達するために製剤化することもできる。例えば、活性薬剤を含有する液体は、液滴として分散している。小さな液滴は、ネブライザーの排出管を通る空気の流れによって運ばれ得る。生じたミストが、患者の気道に侵入する。
潤滑剤、担体、または噴射剤の有無にかかわらず、活性薬剤を含有する粉末組成物を、治療を必要とする哺乳動物に投与することができる。本発明のこの実施形態は、吸入による粉末医薬組成物を投与するための従来の装置を用いて行うことができる。例えば、この化合物の粉末混合物およびラクトースまたはデンプンなどの適切な粉末基剤は、例えば、カプセルもしくはカートリッジ、例えば、ゼラチン、またはブリスターパックの単位剤形で提示することができ、そこからこの粉末を吸入器の助けを借りて投与することができる。
本発明に関連して使用することができるいくつかの異なる種類の吸入法がある。活性薬剤は、基本的に３つの異なる種類の吸入用製剤に製剤化することができる。まず、活性薬剤は、低沸点噴射剤を用いて製剤化することができる。かかる製剤は、一般に、従来の定量噴霧吸入器（ＭＤＩ）によって投与される。しかし、米国特許第５，４０４，８７１号および同第５，５４２，４１０号内で詳解されている患者の吸気体積および流量を測定する技術を利用することにより、従来のＭＤＩを、繰り返して投与できる能力が増すように変更することができる。
あるいは、活性薬剤を、水溶液またはエタノール溶液に製剤化し、従来のネブライザーによって送達することができる。最後に、活性薬剤は、乾燥粉末製剤に製剤化することができる。かかる製剤は、この粉末のエアロゾルミストを作製した後に、この乾燥粉末製剤を単に吸入によって投与することができる。
投与量
使用用量は、達成すべき臨床目標によって異なるが、適切な投与量範囲は、活性薬剤の約１μｇ〜約１，０００μｇまたは約１０，０００μｇまで提供し、単回用量で投与することができる範囲である。あるいは、活性薬剤の目標投与量は、その薬剤の投与後の最初の２４〜４８時間以内に採血された宿主血液試料において、約０．１〜１０００μＭ、約０．５〜５００μＭ、約１〜１００μＭ、または約５〜５０μＭの範囲であると考えられ得る。
当業者なら、用量レベルは、特定の化合物、対象の症状の重症度および副作用に対する感受性に応じて変えることができることを容易に理解するであろう。所定の化合物の好ましい投与量は、様々な手段によって、当業者が容易に決定することができる。
投与経路
活性薬剤を、インビボ法およびエキソビボ法、ならびに全身投与経路および局所投与経路を含む薬物送達に適した任意の利用可能な方法および経路を用いて個体に投与する。
従来の投与経路および薬学的に許容される投与経路には、鼻腔内投与、筋肉内投与、気管内投与、頭蓋内投与、皮下投与、皮内投与、局所適用、静脈内投与、経腸投与、経鼻投与、経口投与および他の経腸投与ならびに非経口投与が含まれる。投与経路は、必要に応じて、薬剤および／または所望の効果に応じて組み合わせるか、または調整することができる。この組成物は、単回用量または複数回用量で投与することができる。いくつかの実施形態において、この組成物を経口投与する。他の実施形態において、この組成物を静脈内投与する。他の実施形態において、この組成物を、吸入経路を介して投与する。他の実施形態において、この組成物を筋肉内投与する。
この薬剤は、全身経路または局所経路を含む従来の薬物の送達に適した任意の利用可能な従来の方法および経路を用いて、宿主に投与することができる。一般に、本発明によって企図される投与経路には、経腸経路、非経口経路、または吸入経路が含まれるが、必ずしもこれらに限定されない。
吸入投与以外の非経口経路には、局所経路、経皮経路、皮下経路、筋肉内経路、眼窩内経路、嚢内経路、脊髄内経路、胸骨内経路、および静脈内経路、すなわち、消化管を通る経路以外の任意の投与経路が含まれるが、必ずしもこれらに限定されない。非経口投与は、薬剤の全身送達または局所送達をもたらすために行うことができる。全身送達が望まれる場合、投与には、一般的に、侵襲的または全身に吸収される医薬製剤の局所投与または粘膜投与が含まれる。
この薬剤は、腸内投与によって、対象に送達することもできる。経腸投与には、経口送達および直腸（例えば、坐剤を使用する）送達が含まれるが、必ずしもこれらに限定されない。
治療とは、少なくとも、宿主を苦しめている病的状態と関連する症状の改善を意味し、改善は、少なくとも、あるパラメータ、例えば、神経障害およびそれと関連し得る痛みなど、治療されている病的状態と関連する症状の大きさの低下を表すために広い意味で用いられる。このように、治療には、病的状態、または少なくともそれと関連する症状が、完全に抑制される、例えば、発生を防ぐか、または止める、例えば、終わらせる状態も含まれ、その結果、その宿主は、もはや病的状態、または少なくともその病的状態を特徴づける症状に苦しまない。
様々な宿主（ここで、「宿主」という用語は、本明細書で「対象」および「患者」という用語と互換的に用いられる）は、本方法に従って治療可能である。一般に、かかる宿主は「哺乳動物（ｍａｍｍａｌ）」または「哺乳類（ｍａｍｍａｌｉａｎ）」であり、これらの用語は、肉食動物（例えば、イヌおよびネコ）、齧歯類（例えば、マウス、モルモット、およびラット）、ならびに霊長類（例えば、ヒト、チンパンジー、およびサル）を含む哺乳類綱の範囲内の生物を記載するために広く用いられる。多くの実施形態において、これらの宿主はヒトである。
治療に適した対象
本方法を用いて治療することができる対象には、神経変性障害、脱髄疾患、急性脳損傷、脊髄損傷、または神経細胞の死または機能不全を伴う他の障害または状態を有すると診断された個体が含まれる。本方法を用いる治療に適した対象には、神経変性障害または脱髄疾患の治療を受けており、その治療への応答に失敗したか、または最初は治療に応答したが、再発した個体も含まれる。
ＰＫＤ１が欠損している遺伝子組換え非ヒト哺乳動物
本開示は、ＰＫＤ１が欠損している遺伝子組換え非ヒト哺乳動物を提供する。かかる遺伝子組換え非ヒト動物は、本明細書で「ＰＫＤ１ノックアウト非ヒト哺乳動物」とも呼ばれる。本ＰＫＤ１ノックアウト非ヒト哺乳動物は、１）神経障害におけるＰＫＤ１の役割に関して研究を実施するために；２）神経障害を治療するための候補である化合物を試験するために；かつ３）候補化合物を評価するためにインビトロで用いることができる単離されたＰＫＤ１ノックアウト細胞の供給源として用いることができる。いくつかの実施形態において、本ＰＫＤ１ノックアウト非ヒト哺乳動物はマウスである。
本ＰＫＤ１ノックアウト非ヒト哺乳動物は、空間記憶障害を呈する。本ＰＫＤ１ノックアウト非ヒト哺乳動物を用いて、空間記憶を高める薬剤を同定することができる。例えば、試験薬剤を、本ＰＫＤ１ノックアウト非ヒト哺乳動物に投与し、もしあれば、空間記憶に対するその試験薬剤の効果を評価する。モリス水迷路試験を用いて、空間記憶に対する試験薬剤の効果を評価することができる。空間記憶を高める試験薬剤は、空間記憶障害によって特徴付けられる神経障害を治療するための候補薬剤である。
「ＰＫＤ１ノックアウト非ヒト哺乳動物」は、例えば、相同組換えまたは他の挿入もしくは欠失によって、内在性ＰＫＤ１遺伝子の１つまたは複数の対立遺伝子の機能が変更された哺乳動物である。特定の実施形態において、この内在性ＰＫＤ１遺伝子を破壊する。「破壊された遺伝子」とは、ＰＫＤ１をコードする遺伝コードの少なくとも一部が変更され、それによって、ノックアウト技術を介して、すなわち、所望のタンパク質に追加の遺伝子を挿入するか、または既存の配列の転写を調節する調節配列を挿入することによって、この遺伝コードのセグメントの転写および／もしくは翻訳に影響を与えること、例えば、そのコードセグメントを読めないようにすることを意味する。いくつかの実施形態において、このＰＫＤ１ノックアウト非ヒト哺乳動物の細胞の全てに、破壊された遺伝子が含まれる。特定の実施形態において、このＰＫＤ１ノックアウト非ヒト哺乳動物は、内在性ＰＫＤ１遺伝子の一方または両方の対立遺伝子が機能しない状態にされた哺乳動物である。いくつかの実施形態において、この内在性ＰＫＤ１遺伝子の両方の対立遺伝子が機能しない状態である。かかる実施形態には、「遺伝子ノックアウト」、「遺伝子ノックイン」と一般に称されるもの、およびかかる遺伝子を機能しない状態にするネイティブ（内在性）ＰＫＤ１遺伝子の１つまたは複数のネイティブの対立遺伝子の任意の他の改変が含まれる。
いくつかの実施形態において、一方または両方の内在性ＰＫＤ１対立遺伝子を、中枢神経系（ＣＮＳ）の細胞内でのみノックアウトする。例えば、神経細胞特異的プロモーターの制御下でＣｒｅリコンビナーゼを発現する第１の遺伝子組換え非ヒト哺乳動物を、ＰＫＤ１遺伝子にｌｏｘ部位を含む第１の遺伝子組換え非ヒト哺乳動物と同じ種の第２の遺伝子組換え非ヒト哺乳動物と交配し、その結果、この第１および第２の非ヒト哺乳動物の子孫は、ＣＮＳの細胞内にＰＫＤ１ノックアウトを有するが、ＣＮＳ細胞以外の細胞内には有さない。
神経細胞特異的プロモーターおよび他の制御エレメント（例えば、エンハンサー）は当技術分野で公知である。適切な神経細胞特異的制御配列には、神経細胞特異的エノラーゼ（ＮＳＥ）プロモーター（例えば、ＥＭＢＬ ＨＳＥＮ０２、Ｘ５１９５６参照）、芳香族アミノ酸デカルボキシラーゼ（ＡＡＤＣ）プロモーター、ニューロフィラメントプロモーター（例えば、ＧｅｎＢａｎｋの ＨＵＭＮＦＬ、Ｌ０４１４７参照）、シナプシンプロモーター（例えば、ＧｅｎＢａｎｋのＨＵＭＳＹＮＩＢ、Ｍ５５３０１参照）、ｔｈｙ−１プロモーター（例えば、Ｃｈｅｎ ｅｔ ａｌ.（１９８７）Ｃｅｌｌ ５１：７−１９参照）、セロトニン受容体プロモーター（例えば、ＧｅｎＢａｎｋ Ｓ６２２８３参照）、チロシンヒドロキシラーゼプロモーター（ＴＨ）（例えば、Ｎｕｃｌ.Ａｃｉｄｓ.Ｒｅｓ.１５：２３６３−２３８４（１９８７）およびＮｅｕｒｏｎ ６:５８３−５９４（１９９１）参照）、ＧｎＲＨのプロモーター（例えば、Ｒａｄｏｖｉｃｋ ｅｔ ａｌ.,Ｐｒｏｃ.Ｎａｔｌ.Ａｃａｄ.Ｓｃｉ.ＵＳＡ ８８：３４０２−３４０６（１９９１）参照）、Ｌ７プロモーター（例えば、Ｏｂｅｒｄｉｃｋ ｅｔ ａｌ.,Ｓｃｉｅｎｃｅ ２４８：２２３−２２６（１９９０）参照）、ＤＮＭＴプロモーター（例えば、Ｂａｒｔｇｅ ｅｔ ａｌ.,Ｐｒｏｃ.Ｎａｔｌ.Ａｃａｄ.Ｓｃｉ.ＵＳＡ ８５：３６４８−３６５２（１９８８）参照）、エンケファリンプロモーター（例えば、Ｃｏｍｂ ｅｔ ａｌ.,ＥＭＢＯ Ｊ.１７：３７９３−３８０５（１９８８）参照）、ミエリン塩基性タンパク質（ＭＢＰ）プロモーター、およびＣＭＶエンハンサー／血小板由来増殖因子-βプロモーター（例えば、Ｌｉｕ ｅｔ ａｌ.（２００４）Ｇｅｎｅ Ｔｈｅｒａｐｙ １１：５２−６０参照）が含まれるが、これらに限定されない。
内在性ＰＫＤ１対立遺伝子は、抗生物質マーカーのコード配列内に含まれるヌクレオチド配列などの欠損のあるＰＫＤ１をコードするＤＮＡと相同組換えによって変更することができ、その後、この抗生物質マーカーは、選択目的のために使用することができる。ノックアウト哺乳動物を作製する方法は、当技術分野で公知である。例えば、米国特許第７，５４７，８１６号および同第７，５１４，５９２号を参照されたい。以下に、例を記載する。
動物供給源
トランスジェニック実験に適した動物は、標準的な商業的供給源から得ることができる。これらには、遺伝子操作手順の試験のためのマウスおよびラットなどの動物、ならびに当業者に公知の技術を用いて遺伝子工学処理されたブタ、ウシ、ヒツジ、ヤギ、および他の動物などの大型動物が含まれる。これらの技術を、主に、マウスおよびラットの操作に基づいて以下に簡単にまとめるが、これらは、類似の技術が開発された時に、簡単に他の種に拡張することができる。
マイクロインジェクションの手順
胚の操作手順およびＤＮＡのマイクロインジェクション手順は、Ｈｏｇａｎ ｅｔ ａｌ.Ｍａｎｉｐｕｌａｔｉｎｇ ｔｈｅ ｍｏｕｓｅ ｅｍｂｒｙｏ,Ｃｏｌｄ Ｓｐｒｉｎｇ Ｈａｒｂｏｒ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ,Ｃｏｌｄ Ｓｐｒｉｎｇ Ｈａｒｂｏｒ,Ｎ.Ｙ.（１９８６）に詳細に記載されており、その教示は、本明細書に組み込まれる。
マウスを用いて使用される標準的技術から適合させた方法を用いて、すなわち、妊馬血清性性腺刺激ホルモン（ＰＭＳＧ；シグマ社）を注射し、その４８時間後にヒト絨毛性性腺刺激ホルモン（ｈＣＧ；シグマ社）を注射することによって、雌の動物を過剰排卵するように誘導する。雌を、ｈＣＧ注射後すぐに雄と一緒に置く。ｈＣＧの約１日後、交尾した雌を屠殺し、摘出した卵管から胚を回収し、０．５％ウシ血清アルブミン（ＢＳＡ；シグマ社）を含むダルベッコリン酸緩衝生理食塩水（ＢＳＡ；シグマ社）に入れる。周囲の卵丘細胞を、ヒアルロニダーゼ（１ｍｇ／ｍｇ）で除去する。その後、前核期胚を洗浄し、注射の時まで、５％ＣＯ２、９５％空気の加湿雰囲気で、３７．５℃のインキュベーター内で、０．５％ＢＳＡ（ＥＢＳＳ）を含むアール（Ｅａｒｌｅ）の平衡塩類溶液中に入れる。
ランダム周期の成体の雌を、ドナーの雌と同時に、偽妊娠を誘発するために精管切除した雄と交尾させる。胚移植の時に、レシピエントの雌を麻酔し、卵管を、卵管のすぐ外側の体壁を貫いて切開することによってむき出しにする。卵嚢を開き、移植すべき胚を漏斗に挿入する。移植後、切開部を縫合することによって閉じる。
トランスジェニック哺乳動物またはノックアウト哺乳動物を作製するための外来ＤＮＡのＥＳ細胞への導入
ＥＳ細胞の培養法ならびにその後のトランスジェニック動物の作製、エレクトロポレーション、リン酸カルシウム／ＤＮＡ沈殿、および直接注入などの様々な方法によるＤＮＡのＥＳ細胞への導入については、Ｅ.Ｊ.Ｒｏｂｅｒｔｓｏｎ編集の「Ｔｅｒａｔｏｃａｒｃｉｎｏｍａｓ ａｎｄ ｅｍｂｒｙｏｎｉｃ ｓｔｅｍ ｃｅｌｌｓ,ａ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｐｐｒｏａｃｈ」（ＩＲＬ Ｐｒｅｓｓ １９８７）に詳細に記載されており、この教示は本明細書に組み込まれる。遺伝子導入は、相同組換えにより行うことができる。導入遺伝子を含むＥＳ細胞の所望のクローンの選択を、いくつかの手段の１つを介して行う。トランスフェクションを、Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ ｉｎ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｉｏｌｏｇｙ：Ｃｈ.９ Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ＤＮＡ ｉｎｔｏ Ｍａｍｍａｌｉａｎ Ｃｅｌｌｓ；Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ,Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ,Ｎ.Ｙ.,２００１の中で詳細に記載されているいくつかの方法の１つによって行う。カルシウムリン酸／ＤＮＡ沈殿、直接注入、およびエレクトロポレーションは、適切な方法の例である。これらの手順では、多くの、例えば、０．５×１０６個のＥＳ細胞を、組織培養皿に播種し、目的の遺伝子を含む直線化した核酸コンストラクトの混合物でトランスフェクトする。Ｇ４１８に耐性を示す細胞のコロニーを、クローニングリングを用いて単離し、増殖させた。ＤＮＡを薬物耐性クローンから抽出し、プローブとしてこの核酸配列を用いるサザンブロッティング実験を用いて、所望の核酸配列を保有するそれらのクローンを同定する。いくつかの実験では、ＰＣＲ法を用いて、目的のクローンを同定する。
ＥＳ細胞に導入されたＤＮＡ分子は、Ｃａｐｅｃｃｈｉ（１９８９）によって記載された相同組換えのプロセスを介して染色体に組み込むこともできる。直接注入は、高効率の組み込みをもたらす。所望のクローンを、注入したＥＳ細胞のプールから調製したＤＮＡのＰＣＲにより同定する。これらのプール内の陽性細胞を、細胞クローニングに続いて、ＰＣＲにより同定する（Ｚｉｍｍｅｒ ａｎｄ Ｇｒｕｓｓ,Ｎａｔｕｒｅ ３３８,１５０−１５３（１９８９））。エレクトロポレーションによるＤＮＡ導入も用いることができる。組換え事象の正の選択（すなわち、ネオマイシン（ｎｅｏ）耐性）および２重の正負選択（すなわち、ｎｅｏ耐性およびガンシクロビル耐性）、ならびにその後のＰＣＲによる所望のクローンの同定のための方法については、Ｊｏｙｎｅｒ ｅｔ ａｌ.,Ｎａｔｕｒｅ ３３８,１５３−１５６（１９８９）およびＣａｐｅｃｃｈｉ,（１９８９）に記載されており、この教示は本明細書に組み込まれる。Ｃｒｅリコンビナーゼの適切なエクスプレッサーと交配することによって除去するために、Ｓａｕｅｒ（Ｍｅｔｈｏｄｓ.１９９８ Ａｐｒｉｌ；１４（４）：３８１−９２）に概説されている方法を用いて、この標的配列を「ｌｏｘＰを導入する」こともできる。
例として、ノックアウトコンストラクトとして用いられるＤＮＡコンストラクトには、ｉ）ＰＫＤ１遺伝子のある一部、例えば、エクソン配列、イントロン配列および／またはプロモーター配列のヌクレオチド配列、ならびにｉｉ）このＤＮＡコンストラクトの細胞内での存在を検出するのに用いられるマーカー配列が含まれ得る。このＤＮＡコンストラクトを細胞に挿入し、ネイティブＰＫＤ１のＤＮＡ配列の転写を防ぐかまたは妨げるような位置において、この細胞のゲノムＤＮＡとインテグレートさせる。かかる挿入は相同組換えによって起こすことができ、その中で、内在性ＰＫＤ１のＤＮＡ配列と相同なＤＮＡコンストラクトの領域は、このＤＮＡコンストラクトが細胞に挿入された時に、互いにハイブリダイズし、組み換えを起こし、その結果、このＤＮＡコンストラクトは内在性ＰＫＤ１ＤＮＡの対応する位置に組み込まれる。このＤＮＡコンストラクトの配列には、ＰＫＤ１遺伝子の１つまたは複数のエクソンおよび／もしくはイントロンの完全なまたは部分的な配列、ＰＫＤ１遺伝子の完全または部分的なプロモーター配列、またはそれらの組み合わせが含まれ得る。
動物における内在性遺伝子の発現を破壊するために用いられる時、このＤＮＡコンストラクトは、一般に、相同領域に挿入断片を含む。この挿入断片は、例えば、選択マーカーであり得る。本明細書で使用する「選択マーカー」は、選択マーカーが導入された細胞に選択可能な表現型をもたらす遺伝因子を指す。選択マーカーは、一般に、その遺伝子産物が細胞増殖を阻害するか、または細胞を殺す薬剤に対する耐性をもたらす遺伝子である。例えば、Ａｕｓｕｂｅｌら（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌｓ ｉｎ Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｉｏｌｏｇｙ（Ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔ ４７）,Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ＆Ｓｏｎｓ,Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ（１９９９）および米国特許第５，９８１，８３０号）に記載されている、例えば、Ｎｅｏ、Ｈｙｇ、ｈｉｓＤ、ＧｐｔおよびＢｌｅの遺伝子を含む様々な選択マーカーを、本発明のＤＮＡコンストラクトに用いることができる。選択マーカーの存在について選択するのに有用な薬物には、例えば、ＮｅｏのＧ４１８、Ｈｙｇのハイグロマイシン、ｈｉｓＤのヒスチジノール、Ｇｐｔのキサンチン、およびＢｌｅのブレオマイシンが含まれる（上記のＡｕｓｕｂｅｌ ｅｔ ａｌ.,（１９９９）、および米国特許第５，９８１，８３０号参照）。本発明のＤＮＡコンストラクトは、正の選択マーカー、負の選択マーカー、またはその両方を組み入れることができる（例えば、米国特許第５，９８１，８３０号参照）。
胚の回収およびＥＳ細胞の注入
雄と交尾させた自然周期の雌または過排卵した雌を用いて、ＥＳ細胞を注入するための胚を採取する。適切な年齢の胚を、交尾が成功した後に回収する。胚を、交配した雌の子宮角から洗い流し、ＥＳ細胞を注入するために、１０％ウシ血清を含むダルベッコ改変必須培地に入れる。約１０〜２０個のＥＳ細胞を、約２０メートルの内径を有するガラス製マイクロニードルを用いて胚盤胞に注入する。
偽妊娠した雌への胚の移植
ランダム周期の成体の雌を、精管を切除した雄とペアにする。レシピエント雌が、ＥＳ細胞を含む胚盤胞での移植に必要とされる時に交尾後２．５〜３．５日（マウスの場合、または大型動物の場合はもっと後）となるように交配させる。胚移植の時に、これらのレシピエント雌を麻酔する。卵巣を、卵管のすぐ外側の体壁に切り込みを入れることによってむき出しにし、卵巣および子宮を外面化させる。針を用いて、子宮角に穴を作り、その針を通して、胚盤胞を移植する。移植後は、卵巣および子宮を体内に押し戻し、切開部を縫合することによって閉じる。追加の移植を行う場合は、この手順を反対側で繰り返す。
トランスジェニック動物の識別
試料（１〜２ｃｍのマウスの尾）を、若い動物から除去する。大型動物の場合には、血液または他の組織を用いることができる。相同組換え実験でキメラについて試験するために、すなわち、標的化したＥＳ細胞のこれらの動物への寄与を調べるために、大型動物では血液を用いて調べることができるが、マウスでは毛色が用いられている。ＤＮＡを調製し、サザンブロットおよびＰＣＲの両方によって解析し、トランスジェニック樹立（Ｆ０）動物およびそれらの子孫（Ｆ１およびＦ２）を検出する。
トランスジェニック動物が識別されると、従来の育種によって、系統を樹立する。交雑種を交配し、ホモ接合性になるまで繁殖させることによって、２重の種間交雑種を得ることができる。トランスジェニックマウスの繁殖法は、当技術分野で決められた方法である。
さらなる遺伝子組換え
このＰＫＤ１ノックアウトおよびダブルノックアウトを、遺伝子組換え動物（自然発生突然変異かまたは遺伝子工学処理された動物のいずれか）の他の種類と交配することができる。多くのかかる動物は、文献に記載されており、Ｊａｃｋｓｏｎ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ、バーハーバー、メイン州などの会社から入手できる。
細胞
本開示は、さらに、本ＰＫＤ１ノックアウト哺乳動物から単離した細胞を提供する。本単離細胞は、内在性ＰＫＤ１遺伝子の一方または両方の対立遺伝子に欠陥を含み、その結果、この遺伝子は不完全であり、ＰＫＤ１はこの細胞によって合成されない。
以下の実施例は、本発明の作製法および使用法の完全な開示および記載を当業者に提供するために示され、発明者らが彼らの発明と見なすものの範囲を限定するものではなく、また、以下の実験が実行される全ての実験または唯一の実験であると示すためのものでもない。使用する数字（例えば、量、温度など）に関して正確さを確保する努力がなされたが、いくつかの実験誤差および偏差が考慮されるべきである。特に示さない限り、％は重量％であり、分子量は重量平均分子量であり、温度は摂氏温度であり、圧力は大気圧またはそれに近いものである。標準的な略語、例えば、ｂｐ、塩基対（複数可）；ｋｂ、キロベース（複数可）；ｐｌ、ピコリットル（複数可）；ｓまたはｓｅｃ、秒（複数可）；ｍｉｎ、分（複数可）；ｈまたはｈｒ、時（複数可）；ａａ、アミノ酸（複数可）ｋｂ、キロベース（複数可）；ｂｐ、塩基対（複数可）；ｎｔ、ヌクレオチド（複数可）；ｉ．ｍ．、筋肉内；ｉ．ｐ．、腹腔内；およびｓ．ｃ．、皮下などを用いることができる。
実施例１：プロテインキナーゼＤ１は、ＮＭＤＡＲおよびｍＧｌｕＲと異なるシグナルを受けとり、ＡＭＰＡＲ輸送およびサブユニット組成を調節する。
実験手順
皮質培養
記載されるとおり（Ｂｒａｄｌｅｙ ｅｔ ａｌ.,２００６）、マウス胎児初代皮質神経細胞を培養し、ＮＲ１−／−神経細胞の遺伝子型を同定した。ＮＲ１−／−神経細胞を含まない実験では、野生型Ｃ５７／ＢＬ６マウス（Ｃｈａｒｌｅｓ Ｒｉｖｅｒ）を用いた。Ｅｌ８〜１９胚の神経細胞を、ポリＤ−リシンでコーティングした１２ｍｍのガラス製カバーガラス上に０．６×１０６細胞／ｃｍ２の密度で播種し、Ｂ２７を補充した神経細胞培養用基礎培地（インビトロジェン社）で維持した。実験を、インビトロ（ＤＩＶ）で８〜１４日間行った。神経細胞を、リン酸カルシウム法（Ｂｒａｄｌｅｙ ｅｔ ａｌ.,２００６）を用いてトランスフェクトした。
逆転写ポリメラーゼ連鎖反応（ＲＴ−ＰＣＲ）
全ＲＮＡを、ＲＮＥａｓｙキット（Ｑｉａｇｅｎ）を用いてＣ５７／ＢＬ６マウス脳から抽出した。相補ＤＮＡ（ｃＤＮＡ）を、スーパースクリプトＩＩ逆転写酵素を用いて作製した。プロテインキナーゼＤ１（ＰＫＤ１）、Ｄ２（ＰＫＤ２）、およびＤ３（ＰＫＤ３）を、記載されるとおり（Ｏｓｔｅｒ ｅｔ ａｌ.,２００６）、アイソフォーム特異的プライマーを用いてポリメラーゼ連鎖反応（ＰＣＲ）によって増幅した。
ＰＫＤアイソフォーム特異的抗血清の作製
ＰＫＤ１特異的抗体
ＰＫＤ１特異的抗体については、ＰＫＤ１の３つの領域（アミノ酸２０３〜２６１、３３３〜４１０、および８７５〜９１８）をクローニングし、ＧＳＴ融合タンパク質として発現させた。全ての３つのタンパク質を混合し、ウサギに注射し、ポリクローナル抗体を作製した。
タンパク質１（５９ａａ：２０３−２６１）
タンパク質配列（６．３ｋＤａ,ｐＩ＝６．６２）
ＳＮＶＳＬＴＧＬＧＴＶＲＴＡＳＡＥＦＳＴＳＶＰＤＥＰＬＬＳＰＶＳＰＧＦＥＱＫＳＰＳＥＳＦＩＧＲＥＫＲＳＮＳＱＳＹＩＧＲ（配列番号３）
タンパク質２（７８ａａ：３３３−４１０）
タンパク質配列（８．６ｋＤａ,ｐＩ＝３．４６）
ＮＧＥＬＬＳＰＧＡＥＳＤＶＶＭＥＥＧＳＤＤＮＤＳＥＲＮＳＧＬＭＤＤＭＤＥＡＭＶＱＤＴＥＭＡＬＡＥＧＱＳＧＧＡＥＭＱＤＰＤＡＤＱＥＤＳＮＲＴＩＳＰＳＴＳＮＮＩ（配列番号４）
タンパク質３（４４ａａ：８７５−９１８）
タンパク質配列（４．９ｋＤａ,ｐＩ＝４．６３）
ＷＥＱＹＡＧＥＱＧＬＱＹＰＡＨＬＩＳＬＳ ＡＳＨＳＤＳＰＥＡＥＥＲＥＭＫＡＬＳＥＲＶＳＩＬ（配列番号５）
ＰＫＤ２およびＰＫＤ３に特異的な抗体
ＰＫＤ２およびＰＫＤ３に特異的な抗体については、ＰＫＤ２およびＰＫＤ３の最初の８０個のアミノ酸をクローニングし、ＧＳＴ融合タンパク質として発現させた。
ＰＫＤ２
タンパク質配列（８．０ｋＤａ,ｐＩ＝６．７７）
ＭＡＡＡＰＳＨＰＡＧＬＰＧＳＰＧＰＧＳＰＰＰＰＧＧＬＤＬＱＳＰＰＰＬＬＰＱＩＰＡＰＧＳＧＶＳＦＨＩＱＩＧＬＴＲＥＦＶＬＬＰＡＡＳＥＬＡＨＶＫＱＬＡＣＳＩＶＤＱＫ（配列番号２２）
ＰＫＤ３
タンパク質配列（８．２ｋＤａ,ｐＩ＝９．１６）
ＭＳＡＮＮＳＰＰＳＡＱＫＳＶＦＰＡＴＶＳＡＶＬＰＡＰＳＰＣＳＳＰＫＴＧＬＳＡＲＬＳＮＧＳＦＳＡＰＳＬＴＮＳＲＧＳ ＶＨＴＶＳＦＬＬＱＩＧＬＴＲＥＳＶＴＩＥＡＱＥＬ（配列番号２３）
組換え型ＰＫＤ１（アミノ酸２０３〜２６１、３３３〜４１０、および８７５〜９１８）およびＰＫＤ３（アミノ酸１〜８０）を、ｐＧＥＸ−４Ｔ−１ベクター（アマシャム社）を用いて細菌内で発現させた。グルタチオン−Ｓ−トランスフェラーゼ−ＰＫＤ融合タンパク質を非変性緩衝液に可溶化し、グルタチオンセファロース４Ｂ（ＧＥヘルスケア社）上で精製した。ウサギをこの組換えタンパク質で免疫し、ＹｅｎＺｙｍ抗体により抗血清をアフィニティー精製した。
ウェスタンブロット
神経細胞を、氷冷ＲＩＰＡ緩衝液（１％トリトンＸ−１００、０．１％ＳＤＳ、５０ｍＭのＴｒｉｓ−ＨＣｌ、１５０ｍＭのＮａＣｌ、１ｍＭのＥＤＴＡ、１０ｍＭのＮａＦ、およびプロテアーゼ阻害剤混合物；ロッシュ社）で溶解した。サンプルを遠心分離し、上清をゲルに添加し、ドデシル硫酸ナトリウム−ポリアクリルアミドゲル電気泳動（ＳＤＳ−ＰＡＧＥ）により分離し、ニトロセルロース膜に移し、ｐａｎ−ＰＫＤ１（１：１０００,Ｃｅｌｌ Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ社または１：５０００,ＨＪＫ）、リン酸−Ｓ７４４／８ＰＫＤ１（１：１０００,Ｃｅｌｌ Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ社）、リン酸−Ｓ９１６ ＰＫＤ１（１：１０００,Ｃｅｌｌ Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ社）、β−アクチン（１：４０００,シグマ社）または抗チューブリン（１：５００，０００,シグマ社）に対する抗体で探索した。西洋ワサビペルオキシダーゼに結合させた抗ウサギ２次抗体または抗マウス２次抗体を全てのブロット上に用い、高感度化学発光（アマシャムバイオサイエンス社）によって、またはスーパーシグナルウェストフェムト（ＳｕｐｅｒＳｉｇｎａｌ Ｗｅｓｔ Ｆｅｍｔｏ）基質（Ｐｉｅｒｃｅ社）を用いて画像化した。
免疫細胞化学
細胞を、１０分間、４％ショ糖を含む４％パラホルムアルデヒドで固定し、３％ウシ血清アルブミン、ヤギまたはロバの２％血清、および０．１％トリトン−Ｘ１００を含むリン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ）でブロッキングした。表面染色については、固定する前に４５分間、１次抗体を生細胞に加え、界面活性剤をブロッキングステップから取り除いた。１次抗体の濃度は以下のとおりであった：ＰＫＤ１（１：５０００、ＨＪＫ）、ＰＫＤ２（１：２０００、Ｂｅｔｈｙｌ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ社）、ＰＫＤ３（１：５０００、ＨＪＫ）、ＭＡＰ２（１：４００、ケミコン社）、ＨＡ（１：１０００、Ｃｅｌｌ Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ社）、ＧｌｕＲ２（１：３００、ミリポア社）、Ｒａｂ５（１：１００、ＰＫＤ１は、ＮＭＤＡＲおよびｍＧｌｕＲと異なるシグナルを受け取り、α−アミノ−３−ヒドロキシ−５−メチル−４−イソキサゾールプロピオン酸受容体（ＡＭＰＡＲ）の輸送およびサブユニット組成を調節する、ＢＤバイオサイエンス社）、ＬＡＭＰ１（１：２００,Ｓｔｒｅｓｓｇｅｎ社）、またはシンタキシン１３（１：５０、ＡｂＣａｍ社）。全ての蛍光２次抗体を、１：２５０で用いた（インビトロジェン社）。
薬理学
室温で、ＨＥＰＥＳ緩衝生理食塩水（ＨＢＳ:１１９ｍＭのＮａＣｌ、２．５ｍＭのＫＣｌ、２ｍＭのＭｇＣｌ２、２ｍＭのＣａＣｌ２、２５ｍＭのＨＥＰＥＳ、３０ｍＭのグルコース、１μΜのテトロドトキシン、１０μＭのＮＢＱＸ、ｐＨ７．４）中で刺激を行った。高レベルのＫ＋を使用するものを除くすべての刺激では、２５μＭのニモジピンをＨＢＳに含めた。神経細胞を、刺激前に３０〜６０分間、ＨＢＳ中でインキュベートした。（特に示さない限り）以下の用量を用いた：ホルボール１２−ミリステート１３−アセテート（ＰＭＡ、１００ｎＭ）；グルタミン酸（１０μΜグリシンを含む３０μＭ）、Ｄ，Ｌ−２−アミノ−５−ホスホノ吉草酸（ＡＰＶ；１００μＭ）；Ｎ−メチル−Ｄ−アスパラギン酸（ＮＭＤＡ、１０μＭグリシンを含む１００μＭ）；α−メチル−４−カルボキシフェニルグリシン（ＭＣＰＧ；１ｍＭ）；（１Ｓ，３Ｒ）−ｌ−アミノシクロペンタン−１,３−ジカルボン酸（ＡＣＰＤ；１００μＭ）；およびＫ＋（５５ｍＭ）。
フィールド刺激
１４ＤＩＶの時に、カバーガラス中のトランスフェクトした神経細胞を、細胞単層から約１ｍｍの培地に懸垂させた２つの平行白金電極を有するカスタム設計したフィールド刺激装置に移した。Ｍｇ２＋を除去したことを除いて、神経細胞を上記に記載のとおりにＨＢＳ中で刺激した。刺激（１５分間、５Ｈｚ、パルス幅１ｍｓ）を、Ｄ３３０ ＭｕｌｔｉＳｔｉｍ（Ｄｉｇｉｔｉｍｅｒ社）を用いて与えた。
画像化および分析
斑点分析では、倒立落射蛍光顕微鏡（ニコン、日本）および冷却した電荷結合素子（ＣＣＤ）デジタルカメラ（Ｈａｍａｍａｔｓｕ Ｏｒｃａ ＩＩ）を用いて画像を取得した（Ａｒｒａｓａｔｅ ａｎｄ Ｆｉｎｋｂｅｉｎｅｒ,２００５）。刺激の前後に、同じフィールドのビーナス−ＰＫＤ１およびｍＣｈｅｒｒｙの画像を取得した。以前の研究（Ｂｒａｄｌｅｙ ｅｔ ａｌ.,２００６）に基づいて、斑点指数（ＰＩ）を計算した。ＭｅｔａＭｏｒｐｈソフトウェア（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ社）を用いて、樹状突起の領域に沿ったビーナス蛍光の標準偏差（ＳＤ）を同じ領域に沿ったｍＣｈｅｒｒｙ蛍光のＳＤで割ることによって、ＰＩを計算した。グルタミン酸での６０分間の刺激の前後の両方のＰＩを計算することによって、斑点形成を測定し、ＰＩ（時間６０）／ＰＩ（時間０）の割合として表した。それらのｍＣｈｅｒｒｙ強度のＳＤが刺激後に変化した場合、樹状突起を分析から除外した。自然の斑点形成では、縦断的解析を、以前の研究（Ａｒｒａｓａｔｅ ａｎｄ Ｆｉｎｋｂｅｉｎｅｒ,２００５）から適合させた。神経細胞のフィールドを画像化の初日に位置付け、その後、ロボットの顕微鏡を用いて毎日調べた。１３ＤＩＶの時に開始し、２１ＤＩＶの時に終わる画像を取得した。共局在化の研究では、Ｚｅｉｓｓ ＬＳＭ ５１０レーザースキャニング共焦点顕微鏡を用いて画像を取得した。画像を、ＩｍａｇｅＪを用いて最小限に処理した。斑点の閾値を、それぞれのチャネルの平均バックグラウンド強度の５倍に設定した。閾値化および重ね合わせた部分の定量化をＭｅｔａＭｏｒｐｈソフトウェアで行った。
コンストラクト
ＧＷｌ−ビーナス−ＰＫＤ１を、前記の緑色蛍光タンパク質−プロテインキナーゼＤ１（ＧＦＰ−ＰＫＤ１）を含むクロンテックベクターから作製した。４６個のアミノ酸ストレッチが、マウスＰＫＤ１のＮ末端にビーナスを結合させる。ビーナス−ＰＫＤ１内の点変異を、部位特異的突然変異誘発キット（Ｓｔｒａｔａｇｅｎｅ）を用いて作り出し、ＤＮＡ配列決定によって確認した。ＣＦＰ−ＴＧＮ３８について、ＨＡ−ＧｌｕＲ１およびＨＡ−ＧｌｕＲ２（Ｐａｓｓａｆａｒｏ ｅｔ ａｌ.,２００１）と同様に記載された（ＭｃＮａｍａｒａ ｅｔ ａｌ.,２００４）。
ＰＫＤ１ノックダウン
ＰＫＤ１ｓｈＲＮＡを、標的ＰＫＤ１配列ＡＡＡＧＡＧＴＧＴＴＴＧＴＴＧＴＴＡＴＧＧ（配列番号１７）、続いて９ｂｐのリンカーおよび２１ｂｐの逆配列を用いて、哺乳動物発現ベクターｐＳｉｌｅｎｃｅｒ ２.０の中に低分子ヘアピンＲＮＡとして構築した。対照ｍ−ｓｈＲＮＡには、４つの変異（下線）を有する同じ標的配列ＡＡＡＧＴＧＴＧＡＴＴＧＴＴＧＴＴＴＡＧＧ（配列番２4）用いた。ｓｈＲＮＡのレンチウイルスコンストラクトを作製するために、ｐＳｉｌｅｎｃｅｒコンストラクトのＵ６プロモーター配列および低分子ヘアピン配列をＰＣＲにより増幅し、ウイルスベクターＦＵＧＷ２にサブクローニングし、ウイルスパッケージングタンパク質Δ８．９およびＶＳＶＧとともに、ＨＥＫ２９３ＦＴ細胞（インビトロジェン社）中で発現させた。記載のとおりに（Ｃｒｏｎｓｈａｗ ｅｔ ａｌ.,２００２）、ウイルスを収集し、力価を測定し、感染に用いた。感染後５〜７日目に、神経細胞を採取し、分析した。
アレイトモグラフィー
ＹＦＰ−Ｈトランスジェニックマウス（Ｆｅｎｇ ｅｔ ａｌ.,２０００）の脳組織のアレイを、記載のとおりに（Ｍｉｃｈｅｖａ ａｎｄ Ｓｍｉｔｈ,２００７）、７０ｎｍのスライスを用いて準備した。以下のとおりに、１次抗体を４℃で一晩、アレイ上でインキュベートした：ＰＫＤ１（１：３００、ＨＪＫ）、ＰＳＤ９５（１：５０、ＮｅｕｒｏＭａｂｓ社）シナプシン（１：１００、ミリポア社）、ＧｌｕＲ２（１:３０、ケミコン社）、Ｒａｂ５（１:１００、ＢＤバイオサイエンス社）、およびＧＭ１３０（１:５０、ＢＤバイオサイエンス社）。目的のチャンネルの空間的関係を調べるために、ｖａｎ Ｓｔｅｅｎｓｅｌおよびその仲間の分析（ｖａｎ Ｓｔｅｅｎｓｅｌ ｅｔ ａｌ.,１９９６）と似た相互相関分析を用いた。チャンネルのそれぞれのペアについて、神経網のパッチを回旋し、横方向オフセットの範囲の生の共局在化スコアＳｒを獲得した。異なるチャネルの平均の明るさの違いを補正するために、置き換えた（したがって、補正されていない）１つのチャネルを用いてこの分析を繰り返し、ベースラインスコアＳｔを得た。２つのチャネルの共局在化指数（Ｃｉ）を、Ｓｒ−Ｓｔ／Ｓｒ＋Ｓｔ＝Ｃｉとして合計の中の違いにより標準化することによって決定した。Ｃｉ＝１は理想的共局在化を示し、Ｃｉ＝０は、偶然を超える共局在化を示さず、かつＣｉ＜０は反局在を示す。この方法を用いて、異なるラベルの共局在化を、チャネルに依存しない方法で客観的に比較することができる。
トランスフェリンの再利用アッセイ
このアッセイは、以前の研究（Ｐａｒｋ ｅｔ ａｌ.,２００４）から適合させた。神経細胞を、（アンタゴニストを含まない）ＨＢＳ中で６０分間、Ａｌｅｘａ６４７を結合させたトランスフェリン（５０μｇ／ｍＬ；インビトロジェン社）とインキュベートし、内部移行した蛍光結合トランスフェリンの定常状態の濃度に達した。その後、共焦点顕微鏡のために、細胞外の蛍光トランスフェリンを過剰の非標識トランスフェリン（５ｍｇ／ｍｌ、シグマ社）で洗い流し、細胞を数回固定した。神経細胞を、ｍＣｈｅｒｒｙ画像に基づいて選択した;実験者はこれらの細胞のＡｌｅｘａ６４７内容物が分からなかった。定量比較を可能にするために、ｍＣｈｅｒｒｙチャンネルの共焦点画像を取得し、それぞれの細胞に対して同一のレーザー設定でＡｌｅｘａ６４７の画像を取得した。ｍＣｈｅｒｒｙ陽性ピクセル中のトランスフェリンの平均ピクセル強度を、Ｚｅｉｓｓ ＬＳＭ ５１０ソフトウェアを用いて決定した。細胞体を分析から除外した。
表面のビオチン化
初代皮質神経細胞（７ＤＩＶ）を、ＰＫＤ１に対するｓｈＲＮＡまたは対照ｓｈＲＮＡのいずれかをコードするレンチウイルスで感染させた。感染後５日目に、細胞を氷上に置き、氷冷リン酸緩衝生理食塩水（ＰＢＳ:１３７ｍＭのＮａＣｌ、３ｍＭのＫＣｌ、２ｍＭのＫＨ２ＰＯ４、１０ｍＭのＮａ２ＨＰＯ４）で２回すすいだ。スルホ−ＮＨＳ−ＬＣ−ビオチン（２ｍｇ／ｍｌ、Ｐｉｅｒｃｅ社）を添加し、細胞を４℃で穏やかに振盪しながらインキュベートした。３０分後、細胞を氷冷ＰＢＳで３回すすぎ、１％トリトンＸ−１００、０.１％ＳＤＳ、およびＥＤＴＡ（ロッシュ社）を有するプロテアーゼ阻害剤混合物を含むＰＢＳで収集した。溶解物を短時間超音波処理し、４℃の卓上遠心機で、１３，０００ｒｐｍで遠心分離した。タンパク質濃度をブラッドフォードアッセイにより測定し、溶解物を、ＰＢＳ＋１％ＮＰ−４０で２００μｇ／ｍｌに希釈した。アビジンセファロースビーズ（５０μｌスラリー、Ｐｉｅｒｃｅ社）を希釈溶解物（５００μｌ）に添加し、４℃で一晩インキュベートした。ビーズを氷冷ＰＢＳで３回洗浄し、ビオチン化タンパク質を、２×Ｌａｅｍｍｌｉ緩衝液中で煮沸することによって溶出した。表面タンパク質を、抗ＧｌｕＲ２（１：１０００,Ｎｅｕｒｏｍａｂｓ社）、抗ＧｌｕＲ１（１：２００,ミリポア社）、抗ＮＲ１（１：１０００,Ｕｐｓｔａｔｅ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社）、または抗ｍＧｌｕＲ１／５（１：１０００,Ｎｅｕｒｏｍａｂｓ社）を用いて、ウェスタンブロットにより分析した。総タンパク質（試料あたり４０μｇ）を準備し、試料間の発現を制御するために並列ウェスタンブロットを続けた。バンドの強度を、ＩｍａｇｅＪ Ｇｅｌ Ａｎａｌｙｚｅｒ ｔｏｏｌ（Ａｂｒａｍｏｆｆ ＭＤ,２００４）を用いて定量化した。
電気生理学
２５℃で、（毎日新鮮なものを添加した）１μΜのテトロドトキシン（ＴＴＸ）、１０μΜのガバジン、および１００μＭのＤ−ＡＰＶの存在下で、ＨＢＳ（１１９ｍＭのＮａＣｌ、２ｍＭのＫＣｌ、１ｍＭのＭｇＣｌ２、１．５ｍＭのＣａＣｌ２、１０ｍＭのＨＥＰＥＳ、１５ｍＭのグルコース、ｐＨ７.３５、２３５ｍＯｓｍ）中、電圧固定モードで、Ａｘｏｎ Ｍｕｌｔｉｃｌａｍｐ増幅器およびＣｌａｍｐｅｘ ａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎソフトウェアを用いて記録を行った。電極抵抗は３〜６ＭＯｈｍであった。細胞内記録液は、（毎日新鮮なものを添加した）５０μΜスペルミンを含むセシウムベースの溶液（１２０ｍＭのＣｓＭｅＳＯ３、６ｍＭのＮａＣｌ、２ｍＭのＭｇＣｌ２、１０ｍＭのＨＥＰＥＳ、０．２ｍＭのＥＧＴＡ、２ｍＭのＮａ２ＡＴＰ、０．３ｍＭのＧＴＰ−Ｔｒｉｓ）であった。I／Ｖ曲線については、５ｍＭのカイニン酸のパフを用いて刺激を得、−８０〜＋４０ｍＶの保持電位中の１０ｍＶごとの増加分について一時的な記録を取得した。直列抵抗を代償し、それぞれの電位における最大電流応答を、ＡｘｏＧｒａｐｈ解析ソフトウェアを用いて測定した。それぞれの細胞について少なくとも３つの記録を取得した。＋４０ｍＶでの最大電流振幅を−６０ｍＶでの最大電流振幅で割ることによって、整流指数（ｒｅｃｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ）を計算した。有意性を、独立ｔ検定を用いて決定した。
ｐＨｌｕｏｒｉｎ ＧｌｕＲ２の再利用アッセイ
ｓｕｐｅｒｅｃｌｉｐｔｉｃ ｐＨｌｕｏｒｉｎでタグを付けたラットのＧｌｕＲ２を、ｐＧＷｌ哺乳類発現ベクターにクローニングした。ｍＣｈｅｒｒｙをサブクローニングし、ＦＵＧＷ ＰＫＤ１ ｓｈＲＮＡおよび対照ベクター中の高感度緑色蛍光タンパク質（ＥＧＦＰ）と置換した。ｍＣｈｅｒｒｙは、細胞の全体的な調子を監視するための形態マーカーとして機能した。ｐＨｌｕｏｒｉｎ−ＧｌｕＲ２およびＰＫＤ１ ｓｈＲＮＡまたは変異体対照を、リポフェクタミン２０００（インビトロジェン社）を用いてマウス皮質神経細胞にトランスフェクトした。ニモジピンは除外したこと以外は上記のとおり、１２ＤＩＶの時に、ＨＢＳ中の神経細胞を、４０倍の浸水レンズを有するＺｅｉｓｓ ＬＳＭ ５１０共焦点顕微鏡で画像化した。ベースラインの画像化の２０分後、３０μΜのグルタミン酸および１０μΜグリシンを重力流でまき散らすことによって５分間細胞を洗浄し、続いて、対照ＨＢＳ溶液で洗い流した。画像を５分毎に収集した。細胞体のｐＨ−ＧｌｕＲ２の平均ピクセル強度をＭｅｔａＭｏｒｐｈで計算し、バックグラウンドを画像の無細胞領域で測定し、さらに計算する前に蛍光強度から差し引いた。蛍光強度のわずかな変化（ΔＦ／Ｆ０）をＦｔ−Ｆ０／Ｆ０として計算したが、ここでＦｔは、時間ｔのｐＨＧｌｕＲ２の強度であり、F０は、グルタミン酸適用前の４つの時点での平均のｐＨ−ＧｌｕＲ２蛍光強度である。
結果
内在性ＰＫＤ１はＰＫＤ２およびＰＫＤ３とは異なる神経細胞の分布を有する。
神経系におけるＰＫＤの役割を発見するために、ＰＫＤが見られる場所を最初に決定した。ＰＫＤの３つの既知のアイソフォームをコードする転写産物は、皮質、海馬、線条体、および小脳を含む成体マウスの脳で広く発現していた（図１Ａ）。最も豊富なアイソフォームであるＰＫＤ１は、シナプス可塑性（Ｂｒａｄｌｅｙ ｅｔ ａｌ.,２００６：Ｒａｏ ｅｔ ａｌ.,２００６）およびタンパク質輸送（Ｈｏｒｔｏｎ ａｎｄ Ｅｈｌｅｒｓ,２００３：Ｈｏｒｔｏｎ ｅｔ ａｌ.,２００５）の機構研究のために十分に確立されたモデル系であるマウスの大脳皮質および海馬の初代神経培養物中で高発現していた。シナプスが形成し、成熟したときに、ＰＫＤ１レベルは、インビトロ（ＤＩＶ）で２日、７日、および１４日目に高く、比較的一定であった（図１Ｂ）。
ＰＫＤが見られる細胞の種類および細胞内の場所を特定するために、皮質培養物をＰＫＤ１、ＰＫＤ２、およびＰＫＤ３に対するアイソフォーム特異的ポリクローナル抗体を用いて分析した（図９Ａおよび図９Ｂ）。神経細胞およびグリア細胞内での発現を示す全３つのアイソフォームがＭＡＰ２陽性細胞（図１Ｃ）およびＭＡＰ２陰性細胞の中に存在していた。神経細胞において、ＰＫＤ２およびＰＫＤ３は、主に細胞体に局在していた。ＰＫＤ２の分布は、調べられる全ての神経細胞内のシス−ゴルジマーカー（ｃｉｓ−Ｇｏｌｇｉ ｍａｒｋｅｒ）ＧＭ１３０の分布と密接に重なっており、一方でＰＫＤ３は、いくつかの神経細胞においてシス−ゴルジ体に局在するが、他の細胞の種類（Ｒｅｙ ｅｔ ａｌ.,２００３ａ；Ｒｅｙ ｅｔ ａｌ.,２００３b）と同様に、他の神経細胞では細胞体全体に拡散して分布していた（図１Ｃ）。これらのＰＫＤアイソフォームのゴルジ体との密接な関係は、タンパク質輸送における役割と一致している。
他の２つのアイソフォームとは異なり、ＰＫＤ１は、拡散分布および点状分布の両方で、細胞体および樹状突起全体に存在していた（図１Ｃおよび１Ｄ）。樹状突起では、斑点が軸およびいくつかの刺で見られ（図１Ｄ、挿入図）、このことは、神経機能におけるＰＫＤ１の思いも寄らない役割と、ＰＫＤ１がシナプス機能を制御している可能性があることを示唆する。
図１Ａ〜図１Ｄ。ＰＫＤ１は、マウスの脳および神経細胞に広く発現している。（Ａ）海馬（Ｈｉｐ）、皮質（Ｃｔｘ）、小脳（Ｃｂｌ）、および線条体（Ｓｔｒ）におけるＰＫＤ１、ＰＫＤ２、およびＰＫＤ３の発現を示す逆転写ポリメラーゼ連鎖反応（ＲＴ−ＰＣＲ）。（Ｂ）初代マウスの皮質（Ｃｔｘ）および海馬（Ｈｉｐ）の神経細胞培養におけるＰＫＤ１発現を示すウェスタンブロット。（Ｃ）神経細胞体におけるＰＫＤ１、ＰＫＤ２、およびＰＫＤ３の免疫細胞化学染色。ＭＡＰ２は神経細胞マーカーとして機能し、ＧＭ１３０はシスゴルジ装置を標識する。スケールバーは５μｍである。（Ｄ）細胞体および樹状突起における内在性ＰＫＤ１の分布を示す初代皮質神経細胞の免疫細胞化学染色。神経細胞を、形態学的マーカーとして機能するＥＧＦＰをコードするレンチウイルスで感染させた。ＭＡＰ２は、特異的に神経細胞体および樹状突起を標識する。スケールバーは１０μｍ（主画像）および５μｍ（挿入図）である。
図９Ａおよび図９Ｂ。ＰＫＤ１およびＰＫＤ３に特異的なポリクローナル抗体の作製
ＨＥＫ細胞を、ＰＫＤ１、ＰＫＤ２、またはＰＫＤ３でトランスフェクトし、溶解物を用いて、抗血清の免疫反応性を試験した。（Ａ）αＰＫＤ１を、マウスＰＫＤ１のアミノ酸２０３〜２６１、３３３〜４１０、および８７５〜９１８に対してウサギで抗体産生させた。免疫前血清（上）および抗ＰＫＤ１抗血清（中央）を用いて、特異性を確認するために、ＨＥＫ細胞溶解物の過剰発現させたＰＫＤ１、ＰＫＤ２、およびＰＫＤ３に対してブロットした。抗ＰＫＤ１抗体（Ｃｅｌｌ Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ社、１：２０００、下）は陽性対照として役立った。ＰＫＤ１に対する反応性および特異性を確認した後、ＰＫＤ１抗体を、ウサギ抗血清からアフィニティー精製した。（Ｂ）αＰＫＤ３を、マウスＰＫＤ３のアミノ酸１〜８０に対してウサギで抗体産生させた。免疫前血清（上）および抗ＰＫＤ３抗血清（下）を用いて、特異性を確認するために、ＨＥＫ細胞溶解物の過剰発現させたＰＫＤ１、ＰＫＤ２、およびＰＫＤ３に対してブロットした。ＰＫＤ３に対する反応性および特異性を確認した後、ＰＫＤ３抗体を、ウサギ抗血清からアフィニティー精製した。
ＰＫＤ１の活性化はｍＧｌｕＲの下流である。
シナプス機能におけるＰＫＤ１の潜在的役割を調べるために、ＰＫＤ１が神経伝達物質であるグルタミン酸によって活性化されるのか否かが問われた。マウス皮質培養を、バスアプリケーションのグルタミン酸（３０μΜ）で刺激し、ウェスタンブロット解析のための抽出物を調製した。刺激の１０分後に、ＰＫＤ１が、活性化ループ（Ｓ７４４／８）および自己リン酸化（Ｓ９１６）部位で急速にしかも確実にリン酸化された（図２Ａ）ことは、ＰＫＤ１が活性化されたことを示す（Ｍａｔｔｈｅｗｓ ｅｔ ａｌ.,１９９９ｂ）。リン酸化は、最大６０分の刺激の間持続した。これとは対照的に、Ｋ＋脱分極（Ｂｒａｄｌｅｙ ｅｔ ａｌ.,２００６）での電位依存性Ｃａ２＋チャネルの活性化または脳由来神経栄養因子（ＢＤＮＦ）でのＴｒｋＢ受容体の活性化は、ＰＫＤ１を活性化しなかった（図１０Ａ）。したがって、ＰＫＤ１活性は、急速であるが、選択的にシナプス刺激によって制御される。
非神経細胞では、ＰＫＤ１は、一般的に、Ｇαｑ共役受容体およびプロテインキナーゼＣ（ＰＫＣ）のアイソフォームによって、または細胞外のＣａ２＋流入によって活性化される（Ｋｕｎｋｅｌ ｅｔ ａｌ.,２００７）。グルタミン酸は、Ｇαｑ共役代謝型グルタミン酸受容体（ｍＧｌｕＲ）およびＣａ２＋透過型Ｎ−メチル−Ｄ−アスパラギン酸受容体（ＮＭＤＡＲ）を活性化するので、どちらのグルタミン酸受容体サブタイプが神経細胞内のＰＫＤ１を活性化するのかを調べた。ｍＧｌｕＲアンタゴニストＭＣＰＧはグルタミン酸誘導性ＰＫＤ１リン酸化を減少させ、ｍＧｌｕＲ特異的アゴニストＡＣＰＤ（図２Ｂ、２Ｃ）および（Ｓ）−３,５−ジヒドロキシフェニルグリシン（ＤＨＰＧ）（図１０Ｂ）はリン酸化を誘導した。このＮ−メチル−Ｄ−アスパラギン酸受容体（ＮＭＤＡＲ）アンタゴニスト２−アミノ−５−ホスホノ吉草酸（ＡＰＶ）は、グルタミン酸によるＰＫＤ１のリン酸化をブロックせず、ＮＭＤＡ添加は自己リン酸化を刺激しなかった（図２Ｂ）。したがって、代謝型グルタミン酸受容体（ｍＧｌｕＲ）の活性化は、グルタミン酸に応答してＰＫＤ１活性化を媒介するのに必須であり、十分であるように思えるが、ＮＭＤＡＲは重要ではない。
ＰＬＣ活性化は、ＰＫＤ１の活性化ループをリン酸化するためにＰＫＣを誘導するが、ＰＫＤ１は、ＰＫＣまたはＰＬＣとは無関係にトランスで自己リン酸化することもできる（Ｒｙｂｉｎ ｅｔ ａｌ.,２００９）。しかし、ＰＬＣまたはＰＫＣの阻害が、ＡＣＰＤに誘導されるＰＫＤ１リン酸化を阻止することは、ｍＧｌｕＲが、正規のＧαｑシグナル伝達経路を介してＰＫＤ１を活性化することを示す（図２Ｃ）。
図２Ａ〜図２Ｃ。ＰＫＤ１キナーゼ活性は、ｍＧｌｕＲによって誘発される。（Ａ）マウス皮質神経細胞を、示した時間の間、３０μΜのグルタミン酸で刺激した。（Ｂ）示すとおりに神経細胞を刺激し、収集し、ウェスタンブロットによって調べた（ｎ＝３）。ＰＭＡを陽性対照として用いた。（Ｃ）左：ＰＫＤ１の活性化経路。この経路の各ステップを阻害する薬物を、それらの標的の下に示す。右：薬物を示すとおりに添加した。それぞれの薬物は、ＡＣＰＤに誘導されるＰＫＤ１リン酸化を阻止した。
図１０Ａおよび図１０Ｂ。ＢＤＮＦまたはＫ＋脱分極ではなく、グループＩのｍＧｌｕＲがＰＫＤ１を活性化する。（Ａ）マウス皮質神経細胞を、示した時間の間、Ｋ＋（５５ｍＭ＋５０μΜのＤ−ＡＰＶ）で脱分極させた。ホルボールエステルＰＭＡ（１００ｎＭ、６０分）を、ＰＫＤ１活性化のための陽性対照として用いた。（Ｂ）示すとおりに神経細胞をレンチウイルスで感染させ、溶解およびウェスタンブロットによる分析の前に、グループＩのｍＧｌｕＲアゴニストＤＨＰＧ（５０μΜ）またはＢＤＮＦ（１００ｎｇ／ｍｌ）で６０分間刺激した。
ＰＫＤ１は、ＮＭＤＡＲを介してＣａ２＋流入に応答して移行する。
非神経細胞の刺激後のＰＫＤ１の細胞内局在が、その機能についての手がかりを提供してきた。特定の刺激が、細胞質から細胞膜（Ｍａｔｔｈｅｗｓ ｅｔ ａｌ.,２０００：Ｒｅｙ ｅｔ ａｌ.,２００４）、核（Ｒｏｚｅｎｇｕｒｔ ｅｔ ａｌ.,２００５）、ミトコンドリア（Ｈａｕｓｓｅｒ ｅｔ ａｌ.,２００５）、およびトランスゴルジ綱（ＴＧＮ）へとＰＫＤ１を移動させる。グルタミン酸に応答する神経細胞内のＰＫＤ１の移動を評価した。これらの研究を促進するために、蛍光タンパク質ビーナスをＰＫＤ１のＮ末端に融合させたＰＫＤ１（ビーナス−ＰＫＤ１）をコードするプラスミドを作製した。トランスフェクトしたビーナス−ＰＫＤ１は、基本条件下で神経細胞内の細胞質全体に拡散して局在していたが、グルタミン酸に応答して、樹状突起全体の別々の斑点へ移行した（図３Ａ）。コトランスフェクトしたｍＣｈｅｒｒｙ、拡散した蛍光タンパク質は、斑点形成時に、神経形態が正常で、不変のままであることを示した。樹状突起の斑点へのＰＫＤ１の移行は、細胞外フィールド電極でのより生理的なシナプス刺激によって強力に誘発された（図３Ａ）。これらの斑点が生理的に関連している場合、それらは、自発的なシナプス活性によって誘発される場合があり得る。実際、ＰＫＤ１は、樹状突起内の斑点を自発的かつ可逆的に形成した。
ＰＫＤ１の移行のメカニズムを調べた。ビーナス−ＰＫＤ１のグルタミン酸誘導性移行に関与する受容体サブタイプを同定した（図３Ｂ）。異なる条件下での斑点形成を評価するために、画像全体のピクセル強度の標準偏差に基づく斑点指数(Ｂｒａｄｌｅｙ ｅｔ ａｌ.,２００６)を開発した。グルタミン酸刺激後の斑点形成は、ｍＧｌｕＲアンタゴニストＭＣＰＧによって影響を受けず、ｍＧｌｕＲアゴニストＡＣＰＤは、ＰＫＤ１活性化に必要な用量（１００μΜ；図２Ｂ）を十分に超える用量（５００μΜ）でさえ、移行を誘発しなかった。これとは対照的に、斑点形成は、ＮＭＤＡのみによって誘導されＮＭＤＡＲアンタゴニストＡＰＶによって、または細胞外Ｃａ２＋の非存在によって阻止された（図３Ｂ）。ビーナス−ＰＫＤ１斑点形成におけるＮＭＤＡＲの役割をさらに確認するために、機能的ＮＭＤＡＲを欠くＮＲ−／−胚の神経細胞（Ｂｒａｄｌｅｙ ｅｔ ａｌ.,２００６）を培養した。これらの神経細胞は、刺激後に、ビーナス−ＰＫＤ１の移行を示さなかった（図３Ｂ）。Ｃａ２＋流入の供給源が重要であるか否かを確定するために、神経細胞を、電位感受性Ｃａ２＋チャネルを活性化するはずのＡＰＶの存在下で、高いＫ＋（５５ｍＭ）で脱分極させた（Ｂｒａｄｌｅｙ ｅｔ ａｌ.,２００６）。斑点は形成されなかった（図３Ｂ）。ｍＧｌｕＲは、グルタミン酸作動性刺激後にＰＫＤ１を活性化するが、樹状突起の斑点へのＰＫＤ１の移行は、ＮＭＤＡＲを介するＣａ２＋流入によって媒介される。
図３Ａおよび図３Ｂ。ＰＫＤ１はＮＭＤＡＲに応答して移行する。（Ａ）３０μΜのグルタミン酸またはフィールド刺激装置（５Ｈｚ）による刺激前後のビーナス−ＰＫＤ１およびｍＣｈｅｒｒｙの画像。スケールバーは１０μｍである。画像は代表的なものである（ｎ＞３０個の神経細胞、＞３回の実験）。（Ｂ）それぞれの刺激に対して計算された樹状突起の領域の斑点指数（ＰＩ）。Ｙ軸は、６０分でのＰＩを０分での同じ尺度で割ったものである。＊Ｐ＜０.０５、刺激前対刺激後（両側検定、対応のあるｔ検定）。
ＰＫＤ１の移行はＰＬＣ活性を必要とする。
ＮＭＤＡＲがＰＫＤ１の移行を誘導するシグナル伝達経路をより理解するために実験を行った。非神経細胞において、ＰＫＤ１は、プラズマおよび細胞内膜中でそのＮ末端のシステインリッチドメインを介して新たに生成したジアシルグリセロール（ＤＡＧ）に結合した後に再分布する（Ｃｈｅｎ ｅｔ ａｌ.,２００８；Ｍａｅｄａ ｅｔ ａｌ.,２００１；Ｏａｎｃｅａ ｅｔ ａｌ.,２００３）。神経細胞におけるＮＭＤＡＲ依存的なＰＫＤ１の移行が、ＰＬＣ依存的なＤＡＧ産生を必要とするか否かを試験するために、ＰＬＣ阻害剤Ｕ７３１２２を用いた。このＵ７３１２２は、グルタミン酸誘導性斑点形成を阻止することが判明した（図４Ａ）。ＰＫＣアンタゴニストＧＦ１０９２０３ＸまたはＧｏ６９８３がＰＫＤ１の移行を妨げなかったことは、ＮＭＤＡＲがＰＫＤ１キナーゼ活性を誘発しないという発見と一致した。
次に、ＰＫＤ１の移行が、ＤＡＧへの直接結合を必要とするか否かを調べた。ＰＫＤ１のＣ１ａドメインおよびＣ１ｂドメインへのＤＡＧの結合は、２つの単一のアミノ酸置換Ｐ１５５ＧおよびＰ２８７Ｇによってそれぞれ破壊される（Ｂａｒｏｎ ａｎｄ Ｍａｌｈｏｔｒａ,２００２；Ｍａｅｄａ ｅｔ ａｌ.,２００１；Ｍａｔｔｈｅｗｓ ｅｔ ａｌ.,１９９９ａ）。ビーナス−ＰＫＤにおいて、Ｐ２８７Ｇ変異のみが、グルタミン酸誘導性斑点形成を防いだ（図４Ｂ）。したがって、ＮＭＤＡＲの下流で産生されるＤＡＧは、ＰＫＤ１に結合し、その移行を誘発する。ＰＫＤ１の２つの他の調節ドメインの変異、プレクストリン相同ドメインおよびＰＤＺリガンドが移行に影響を及ぼさなかったことは、ＰＬＣへの応答の特異性を強調する。単一変異（P２８７Ｇ）が移行を乱すことは、ＮＭＤＡＲによって誘発されるＰＫＤ１の移行が生理反応であるという我々の結論を支持する。
ＰＫＤ１は斑点形成の前にＣ１ｂドメインを介して原形質膜に結合する。
ＰＫＤ１のＣ１ｂドメインは原形質膜との結合を媒介し（Ｍａｔｔｈｅｗｓ ｅｔ ａｌ.,１９９９ａ）、Ｃ１ａドメインは、ＴＧＮなどの細胞内膜への結合を媒介する（Ｂａｒｏｎ ａｎｄ Ｍａｌｈｏｔｒａ,２００２；Ｍａｅｄａ ｅｔ ａｌ.,２００１）。したがって、斑点形成にＣ１ｂが要求されることは驚くべきことであり、中間にある別の移行ステップを示唆した。他の細胞の種類では、ＰＫＤ１は、最初にＰＬＣ活性化に応答して原形質膜へ移行する（Ｍａｔｔｈｅｗｓ ｅｔ ａｌ.,２０００；Ｒｅｙ ｅｔ ａｌ.,２００１）。斑点形成の前に、ＰＫＤ１が膜と結合するか否かを調べた。共焦点像は、斑点形成が、２段階プロセスであることを明らかにした。刺激の１０分後に、ビーナス−ＰＫＤ１は、細胞体の原形質膜および多くの神経細胞の樹状突起に局在し、細胞質には比較的存在しなかった（図４Ｃ）。３０分後に、ビーナス−ＰＫＤ１が、グルタミン酸の連続したバスアプリケーションで生き残った細胞質で斑点を形成した。これとは対照的に、Ｐ２８７Ｇ変異体は原形質膜に移行せず（図４Ｃ）、斑点を形成しなかった。したがって、先の原形質膜結合は、ＰＫＤ１の斑点への局在化に必要である。
図４Ａ〜図４Ｃ。ＰＫＤ１の移行は、ＰＬＣを必要とする２段階のプロセスである。（Ａ）ビーナス−ＰＫＤ１およびｍＣｈｅｒｒｙでトランスフェクトした神経細胞を、グルタミン酸（＋示した薬物）で刺激し、それらの斑点指数を計算した。ＰＬＣ阻害剤のＵ７３１２２のみが斑点形成を阻止した。ＰＫＣ阻害剤のＧＦ１０９２０３Ｘ、Ｇｏ６９７６、およびＧｏ６９８３は影響を与えなかった。（Ｂ）（上）強調した重要なアミノ酸を有するＰＫＤ１の１次構造。下は、３０μΜのグルタミン酸に応答したそれぞれのコンストラクトの斑点指数を示す。＊Ｐ＜０.０５、刺激前対刺激後（両側検定、対応のあるｔ検定）。少なくとも２つの実験における少なくとも３つの神経細胞の樹状突起数は４を超える。（Ｃ）神経細胞を刺激し、固定し、共焦点顕微鏡で画像化した。ビーナス−ＰＫＤ１ Ｐ２８７Ｇでトランスフェクトした神経細胞は、１０分後に原形質膜結合を示さないか、または６０分の時点で斑点形成を示さない。スケールバーは５μｍである。
ＰＫＤ１は、刺激後初期エンドソームおよびＡＭＰＡＲと共局在する。
ビーナス−ＰＫＤ１の斑点を特徴づけるために、ＰＫＤ１が確立された役割を有するビーナス−ＰＫＤ１およびＴＧＮの共局在化を試験した。ＴＧＮマーカーＴＧＮ３８（ＣＦＰ−ＴＧＮ３８）のＣＦＰタグ付きバージョン（Ｓａｎｃｈｅｚ−Ｒｕｉｌｏｂａ ｅｔ ａｌ.,２００６；Ｙｅａｍａｎ ｅｔ ａｌ.,２００４)は、グルタミン酸誘導性ビーナス−ＰＫＤ１斑点とある程度の重複を示した。ＴＧＮ３８が、時折、他の樹状突起エンドソームに見られるので（ＭｃＮａｍａｒａ ｅｔ ａｌ.,２００４）、内在性エンドソームタンパク質マーカーに対する抗体を用いて、グルタミン酸誘導性共局在化を試験した。試験したマーカーのうち、ビーナス−ＰＫＤ１斑点は、初期エンドソームのマーカーＲａｂ５と最高に共局在化し（図５Ａ）、リサイクリングエンドソームマーカーのシンタキシン１３、およびリソソームマーカーのＬａｍｐ１とはあまり共局在化しなかった（図５Ｂ）。ビーナス−ＰＫＤ１斑点の樹状突起での共局在化を、オーバーラップ法（Ｍａｎｄｅｒｓ ｅｔ ａｌ.,１９９２）においてエンドソームマーカーを用いて定量化した。ビーナス−ＰＫＤ１は、Ｒａｂ５と最高のオーバーラップ係数（平均４３.３±６.３％）を有し、シンタキシン１３とは最低の係数（平均２１.４±９.３％）であった。これらの共局在研究は、ＰＫＤ１が樹状突起のエンドソーム経路に局在し、初期エンドソームに対してある程度の特異性を有することを示す。
ＮＭＤＡＲの下流の樹状突起エンドソームとＰＫＤ１が結合することは、ＰＫＤ１が、グルタミン酸受容体の活性依存的輸送に関与することを示唆する。ＮＭＤＡＲ活性は、再利用されるか、またはリソソームで分化されるＡＭＰＡＲを含むグルタミン酸受容体の内在化をもたらす（Ｌｅｅ ｅｔ ａｌ.,２００４；Ｌｉｎ ｅｔ ａｌ.,２０００）。ＰＫＤ１に結合するエンドソームがＡＭＰＡＲも含むか否かを調べるために、ビーナス−ＰＫＤ１を、皮質で最も豊富なＡＭＰＡＲサブユニットであるＨＡタグ付きＧｌｕＲ２と共発現させた（Ｇｅｉｇｅｒ ｅｔ ａｌ.,１９９５；Ｊｏｎａｓ ｅｔ ａｌ.,１９９４）。刺激がない場合、両方のタンパク質は、樹状突起全体に拡散して分布した。グルタミン酸またはフィールド刺激は、ビーナス−ＰＫＤ１およびＨＡ−ＧｌｕＲ２を含む斑点の形成を誘導した（図５Ｃ）。試験した分子のうち、ビーナス−ＰＫＤ１が最も強くＨＡ−ＧｌｕＲ２と共局在化した（図５Ｄ、Ｅ）。
これらの結果は、ＧｌｕＲ２がカーゴであり、その輸送はＰＫＤ１によって調節されるという興味深い可能性を提起する。しかし、これらの初期の知見は、内在せず、ネイティブＡＭＰＡＲのように動作することができないＡＭＰＡＲの形成につながり得る初代培養内での過剰発現によって得られたものである（Ｓｈｉ ｅｔ ａｌ.,２００１）。インビボでＰＫＤ１局在を調べるために、アレイトモグラフィー（Ｍｉｃｈｅｖａ ａｎｄ Ｓｍｉｔｈ,２００７）を用いて、高解像度の免疫蛍光画像を取得した。皮層５の錐体細胞内でＹＦＰを発現しているトランスジェニックマウスの４８〜７０ｎｍの連続切片のアレイを用いた。したがって、ＹＦＰは、ＰＫＤ１の細胞内局在性を評価するための形態マーカーとして機能した。ＰＫＤ１は、成体マウス皮質の層４および層５の神経細胞全体に斑点状の形で分布していた（図５Ｅ、図５Ｆ）。これら斑点は、細胞質ゾル内ならびに神経網および細胞体の原形質膜付近に見られた。これらの組織アレイは、剥がして、複数回調べることができるので（Ｍｉｃｈｅｖａ ａｎｄ Ｓｍｉｔｈ,２００７）、様々なシナプスマーカーとのＰＫＤ１の共局在化は、同じ試料で試験することができた。この局在を定量化するために、ｖａｎ Ｓｔｅｅｎｓｅｌに似た相関係数（ｖａｎ Ｓｔｅｅｎｓｅｌ ｅｔ ａｌ.,１９９６）を開発した。ＰＳＤ９５またはシナプシンとの共局在化はほとんどなかったので、ＰＫＤ１斑点はシナプスに存在しなかった。しかし、ＰＫＤ１がＧｌｕＲ２と強い相関関係を示したことは、ＰＫＤ１が、ＧｌｕＲ２の非シナプス画分（ａｓｙｎａｐｔｉｃ ｆｒａｃｔｉｏｎ）と主に結合することを示唆する（図５Ｇおよび５Ｈ）。これは、ＰＫＤ１の大部分が初期エンドソームのＧｌｕＲ２と結合している樹状突起のエンドソーム系を介してＧｌｕＲ２を輸送するＰＫＤ１の役割と一致する。
図５Ａ〜図５Ｈ。ＰＫＤ１は、エンドソームマーカーおよびＡＭＰＡＲと共局在化する。 （Ａ）ｍＣｈｅｒｒｙおよびビーナス−ＰＫＤ１を含む神経細胞を、Ｒａｂ５に対する抗体で染色した。（左）自然斑点（矢頭）。（右）グルタミン酸刺激後の斑点のオーバーラップ（矢頭）。画像は代表的なものである（ｎ＞１０個の神経細胞、３回の実験）。（Ｂ）神経細胞を、シンタキシン１３またはＬａｍｐ１に対する抗体で染色した。矢頭は、抗体免疫蛍光と共局在していないビーナス斑点を示す。画像は代表的なものである（ｎ＞１０個の神経細胞、３回の実験）。（Ｃ）神経細胞を、ビーナス−ＰＫＤ１およびＨＡタグ付きＧｌｕＲ２でトランスフェクトし、グルタミン酸またはフィールド刺激装置で刺激し、抗ＨＡ抗体で染色した。矢頭は共局在している斑点を示す。画像は代表的なものである（ｎ＞１９個の神経細胞、＞３回の実験）。スケールバーは１０μｍである。（Ｄ）ビーナス−ＰＫＤ１斑点と様々なマーカーとの間の樹状突起の共局在の定量化。条件ごとに少なくとも３回の実験からの１０個を超える細胞数。値は平均±ＳＤである。（Ｅ）形態マーカーとしてＹＦＰを遺伝子導入で発現しているマウス脳の皮質層４の樹状突起における内在性ＰＫＤ１、ＧｌｕＲ２、ＰＳＤ−９５およびシナプシンのアレイトモグラフィー画像。矢頭は共局在している斑点を指す。スケールバーは２μｍである。（Ｆ）形態マーカーとして機能するＹＦＰを遺伝子導入で発現しているマウス脳の皮質層５の細胞体層における内在性ＰＫＤ１、ＧｌｕＲ２、ＰＳＤ−９５、およびシナプシンのアレイトモグラフィー画像。矢頭は共局在している斑点を指す。スケールバーは２μｍである。（Ｇ）マウス皮質の層４におけるＰＫＤ１マーカーおよびシナプスマーカーの共局在の定量化。線に沿った点は、４８〜７０ｎｍ切片の分析に基づく平均相関係数であり、エラーバーはＳＤを示す。（Ｈ）マウス皮質の層５におけるＰＫＤ１マーカーおよびシナプスマーカーの共局在化の程度。線に沿った点は、４８〜７０ｎｍ切片の分析に基づく平均相関係数であり、エラーバーはＳＤを示す。
ＰＫＤ１機能を妨げると、ＧｌｕＲ２輸送が破壊される。
上述のインビボおよびインビトロの共局在化研究は、ＰＫＤ１が、エンドソームにおいてＡＭＰＡＲサブユニットＧｌｕＲ２と結合することを示す。ＰＫＤ１は、樹状突起のＡＭＰＡＲ輸送に関与している可能性があるか否かが問われた。この可能性を評価するために、ＴＧＮおよびＴＧＮ由来の小胞に構成的に局在するＰＫＤ１の触媒能がなく、優勢干渉バージョンであるビーナス−ＰＫＤ１ Ｋ６１８Ｎ（Ｓａｎｃｈｅｚ−Ｒｕｉｌｏｂａ ｅｔ ａｌ.,２００６；Ｙｅａｍａｎ ｅｔ ａｌ.,２００４）を試験した。キナーゼデッド（Ｋｉｎａｓｅ−ｄｅａｄ）ＰＫＤ１は、特定のタンパク質が原形質膜に輸送されるのを防ぎ、ＰＫＤ１が局在するエンドソームにそれらのタンパク質を捕捉する（Ｓａｎｃｈｅｚ−Ｒｕｉｌｏｂａ ｅｔ ａｌ.,２００６；Ｙｅａｍａｎ ｅｔ ａｌ.,２００４)。刺激されていない神経細胞では、ビーナス−ＰＫＤ１ Ｋ６１８Ｎは、共発現したＨＡ−ＧｌｕＲ２の細胞内局在を変え、ＨＡ−ＧｌｕＲ２は、ビーナス−ＰＫＤ１ Ｋ６１８Ｎと共局在する斑点を形成した（図６Ａ）。これら斑点がＲａｂ５陽性であった（図６Ｂ）ことは、キナーゼデッドＰＫＤ１が、ＧｌｕＲ２をエンドソームにおいて異常に蓄積させることを示した。
この知見の特異性および生理学的関連性をさらに確立するために、ＧｌｕＲ２輸送に対する影響が、ＰＫＤ１機能の阻害から特異的に生じたか否かを調べた。ＰＫＤ１のノックダウンが、原形質膜での内在性ＧｌｕＲ２サブユニットの対応する減少をもたらしたか否かを決定した。７ＤＩＶの時に、神経細胞を、ＥＧＦＰおよびＰＫＤ１に対する低分子ヘアピンＲＮＡ（ｓｈＲＮＡ）または対照の変異ｓｈＲＮＡのいずれかをコードするレンチウイルスで感染させた。錐体および星状の神経細胞の刺のある基部に近い樹状突起を、１２〜１４ＤＩＶの時に表面ＧｌｕＲ１について染色をした。ＰＫＤ１ノックダウンは、対照細胞のＧｌｕＲ２レベルの約６０％までＧｌｕＲ２レベルを低下させた（図６Ｃおよび図６Ｄ）。全ＧｌｕＲ２タンパク質レベルは、ノックダウンによって影響を受けなかった（図６Ｅ）。したがって、ＰＫＤ１は、ＧｌｕＲ２の発現よりむしろ輸送を調節する。
ＡＭＰＡＲ輸送に対するＰＫＤ１の効果が、樹状突起における特異的カーゴ関係またはタンパク質循環を調節する広範な役割を反映するか否かを調べるために、蛍光標識トランスフェリン（Ｐａｒｋ ｅｔ ａｌ.,２００４；Ｓｔｅｉｎｅｒ ｅｔ ａｌ.,２００５）の取り込みまたは再利用に対するＰＫＤ１の効果を評価した。ＰＫＤ１のｓｈＲＮＡノックダウンまたはＰＫＤ１の干渉形態の過剰発現は、トランスフェリンの再利用に影響しなかった（図６Ｆ）。ＡＭＰＡＲ輸送はトランスフェリンの取り込みまたは再利用に影響を与えずに調節不全にすることができるので（Ｓｔｅｉｎｅｒ ｅｔ ａｌ.,２００５）、これらの知見は、ＰＫＤ１が、広範囲の樹状突起タンパク質輸送に影響を与えずに、１つまたは複数のグルタミン酸受容体サブタイプの再利用を調節することができたことを示唆する。
図６Ａ〜図６Ｆ。ＰＫＤ１を妨げると、ＡＭＰＡＲ輸送が破壊される。（Ａ）神経細胞を、ビーナス−ＰＫＤ１ Ｋ６１８ＮおよびＨＡ−ＧｌｕＲ２でトランスフェクトし、抗ＨＡ抗体で染色した。矢頭は共局在している斑点を示す。画像は代表的なものである（ｎ＞９個の神経細胞、４回の実験）。（Ｂ）ビーナス−ＰＫＤ１ Ｋ６１８Ｎでトランスフェクトした神経細胞を、初期エンドソームマーカーＲａｂ５に対する抗体で染色した。矢頭は共局在している斑点を示す。（Ｃ）神経細胞を、ＧＦＰおよび対照ｓｈＲＮＡまたはＰＫＤ１に対するｓｈＲＮＡをコードするレンチウイルスで感染させた。内在性ＧｌｕＲ２の表面染色を、以下のパネルに示す。青のピクセルは、赤のピクセルより低い強度を示す。スケールバーは５μｍである。（Ｄ）（Ｃ）で示した表面ＧｌｕＲ２染色の定量化。値は平均±ＳＤである。ｎ＞８０個の樹状突起、３回の実験にわたって条件ごとに１５個を超える細胞数。＊＊ｐ＜０．００１。（Ｅ）ＰＫＤ１に対するｓｈＲＮＡまたは対照の変異ｓｈＲＮＡのいずれかをコードするウイルスで感染させた神経細胞のＰＫＤ１およびＧｌｕＲ２の総蛋白質レベル。ｎ＝３回の実験。（Ｆ）蛍光標識したトランスフェリンを、ｍＣｈｅｒｒｙおよびＰＫＤ１の複数バージョンでトランスフェクトした神経細胞に添加した。平衡に達した後、神経細胞を、２５分間または４５分間、過剰の非標識トランスフェリンを添加せずに固定した。樹状突起内に残っているトランスフェリン蛍光量を、コンストラクト間で比較した。ビーナス−ＰＫＤ１コンストラクト間（左）またはｓｈＲＮＡと対照コンストラクト（右）との間で有意差は認められなかった。
ＰＫＤ１は、ＧｌｕＲ２の表面発現を調節するが、ＧｌｕＲ１または他のグルタミン酸受容体を調節しない。
ＰＫＤ１が、ＰＫＤ１：ＮＭＤＡＲおよびグループＩのｍＧｌｕＲを調節する２種類の他のグルタミン酸受容体の輸送を調節するか否かが問われた。前述のとおり、レンチウイルス感染によるＰＫＤ１ノックダウン後の表面ビオチン化アッセイは、ＧｌｕＲ２の表面発現の減少を示したが、必須のＮＭＤＡＲサブユニットのＮＲ１もしくはｍＧｌｕＲまたはＧｌｕＲ１の表面発現の減少は示さなかった（図７Ａおよび７Ｂ）。後者の結果を確認するために、ホモマーのＡＭＰＡＲ（Ｓｈｉ ｅｔ ａｌ．，２００１）を形成することできる細胞外で発現させたＧｌｕＲ１の輸送に対する優勢干渉ＰＫＤ１の効果を試験した。細胞外で発現させたＨＡ−ＧｌｕＲ２とは異なり、ビーナス−ＰＫＤ１ Ｋ６１８Ｎは、ＨＡ−ＧｌｕＲ１と共局在しなかったか、またはＨＡ−ＧｌｕＲ１局在に影響を及ぼさなかった（図７Ｃ）。
ＰＫＤ１を妨げると、機能的ＡＭＰＡＲの組成に影響を及ぼす。
ＰＫＤ１が、ＧｌｕＲ２の表面発現を調節し、ＧｌｕＲ１サブユニットの表面発現を調節しない場合、ＰＫＤ１は、成熟ＡＭＰＡＲのサブユニット組成を決定する可能性がある。ＧｌｕＲ２は、ＡＭＰＡＲのＣａ２＋透過性および他の生物物理学的特性に決定的な影響を与える（Ｉｓａａｃ ｅｔ ａｌ.,２００７）。したがって、シナプスがＧｌｕＲ２欠損ＡＭＰＡＲを含むか否かが、ｍＥＰＳＣサイズおよびシナプス後のカルシウムシグナル伝達の重要な決定因子である。これは、特定の種類のＡＭＰＡＲ依存的可塑性を表す細胞の能力を決定する可能性がある（Ｉｓａａｃ ｅｔ ａｌ.,２００７；Ｌｉｕ ａｎｄ Ｚｕｋｉｎ,２００７）。ＧｌｕＲ２欠損ＡＭＰＡＲは、スペルミンなどのポリアミンの存在下で内向き整流を示す（Ｂｏｗｉｅ ａｎｄ Ｍａｙｅｒ,１９９５；Ｇｅｉｇｅｒ ｅｔ ａｌ.,１９９５；Ｊｏｎａｓ ｅｔ ａｌ.,１９９４）。ＰＫＤ１ノックダウンが、原形質膜でＧｌｕＲ２欠損ＡＭＰＡＲの割合を増加させるか否かを試験するために、ＰＫＤ１に対するｓｈＲＮＡまたは変異対照を発現する細胞のＩ／Ｖ曲線を測定した。ＰＫＤ１を欠く細胞が著しい内向き整流を示したことは、ＰＫＤ１機能の破壊が、ＡＭＰＡＲサブユニット組成を変え、ＧｌｕＲ２を欠く機能的ＡＭＰＡＲの相対的な増加につながることを示す（図７Ｄおよび図７Ｅ）。
図７Ａ〜図７Ｅ。ＰＫＤ１は、ＧｌｕＲ１ではなく、ＧｌｕＲ２の表面発現を特異的に調節する。（Ａ）ＰＫＤ１ノックダウン後の総蛋白および表面受容体レベルを示す表面ビオチン化アッセイ。（Ｂ）Ａのビオチン化アッセイの定量化。バーは、平均値±ＳＤを示す。受容体当たりｎ＝３回の実験。＊p＜０．０５（対応のないｔ検定）。（Ｃ）神経細胞を、ビーナス−ＰＫＤ１ Ｋ６１８ＮおよびＨＡ−ＧｌｕＲ２（左）またはＨＡ−ＧｌｕＲ１（右）でトランスフェクトし、抗ＨＡ抗体で染色した。矢頭は共局在している斑点を示す。画像は代表的なものである（ｎ＞９個の神経細胞、４回の実験）である。（Ｄ）ＰＫＤ１に対するｓｈＲＮＡまたは対照の変異ｓｈＲＮＡを発現する細胞の代表的なＩ／Ｖ曲線。（Ｅ）＋４０ｍＶでの最大電流を−６０ｍＶでの最大電流で割ることによって計算した整流指数。条件あたりｎ＝４。＊p＝０．００６（対応のないｔ検定）。
グルタミン酸誘導性再利用の間、ＰＫＤ１は、ＧｌｕＲ２の再挿入を調節し、ＧｌｕＲ２の内部移行は調節しない。
ドミナントネガティブＰＫＤ１およびＰＫＤ１ノックダウンが、ＧｌｕＲ２の細胞内保持をもたらすので、ＰＫＤ１が、ＧｌｕＲ２のエンドサイトーシスを減少させるか、またはそのエキソサイトーシスを促進するという仮説を立てた。前者の可能性を試験するために、グルタミン酸誘導性エンドサイトーシス後の表面ＧｌｕＲ２レベルを測定した（図８Ａおよび図８Ｂ）。ＰＫＤ１が、正常にＧｌｕＲ２エンドサイトーシスを減少させる場合、表面ＧｌｕＲ２の相対的な減少が、対照の神経細胞内よりもＰＫＤ１ノックダウン後に大きくなることが予想された。しかし、対照細胞とＰＫＤ１ノックダウン細胞との間で、グルタミン酸後の表面ＧｌｕＲ２減少における違いは認められなかった（図８Ｃ）。したがって、ＰＫＤ１は、グルタミン酸に応答して、ＧｌｕＲ２エンドサイトーシスを調節しない。
ＰＫＤ１が、ＧｌｕＲ２エキソサイトーシスを促進するか否かを試験するために、Ｎ末端にｓｕｐｅｒｅｃｌｉｐｔｉｃ ｐＨｌｕｏｒｉｎタグを有するＧｌｕＲ２コンストラクト（ｐＨ−ＧｌｕＲ２）を発現する生細胞を画像化した。このシステムを用いて、表面ＧｌｕＲ２を、エンドソームの酸性環境によって可逆的に消光されるｐＨｌｕｏｒｉｎ蛍光の強度によって測定する（Ｍｉｅｓｅｎｂｏｃｋ ｅｔ ａｌ.,１９９８）。グルタミン酸添加の５分後に、ｐＨ−ＧｌｕＲ２蛍光強度は、ベースラインの約８０％であった（図８Ｄおよび図８Ｅ）。グルタミン酸刺激のすぐ後に、ベースラインの２０％までｐＨ−ＧｌｕＲ２蛍光強度が減少することによって示されるように、ｐＨ−ＧｌｕＲ２エンドサイトーシスは最大である。ピークエンドサイトーシスの大きさは、内在性ＰＫＤ１の存在下で、またはＰＫＤ１ノックダウン後に類似していた。グルタミン酸刺激後５５分の時に、ｐＨ−ＧｌｕＲ２蛍光は、内在性ＰＫＤ１を有する神経細胞においてベースラインの９０％を超えるまでに回復した。しかし、ＰＫＤ１がノックダウンしている神経細胞においては、蛍光回復は著しく遅れた（図８Ｆ）。したがって、ＰＫＤ１は、グルタミン酸活性に応答してＧｌｕＲ２再利用率を調節するのに重要であると思われる。
図８Ａ〜図８Ｆ。ＰＫＤ１は、グルタミン酸誘導性エンドサイトーシス後のＧｌｕＲ２再利用を調節する。（Ａ）神経細胞は、ＧＦＰおよび対照ｓｈＲＮＡまたはＰＫＤ１に対するｓｈＲＮＡをコードするレンチウイルスで感染させた。内在性ＧｌｕＲ２の表面染色を下のパネルに示す。青のピクセルが赤のピクセルよりも低い強度の染色を示す。スケールバーは５μｍである。（Ｂ）Ｂの表面染色の定量化。値は平均値±ＳＤである。ｎ＝１３〜１５個の細胞、＞６５個の樹状突起／条件。＊＊ｐ＜０．０１（Ｂｏｎｆｅｒｒｏｎｉ補正を用いる対応のないｔ検定）。（Ｃ）対照およびＰＫＤ１ノックダウン細胞におけるグルタミン酸添加後の表面ＧｌｕＲ２の相対的減少の比較。ｐ＞０．１（対応のないｔ検定）。（Ｄ）ｐＨ−ＧｌｕＲ２およびＰＫＤ１ ｓｈＲＮＡまたは変異対照のいずれかを発現する神経細胞の代表的な画像。ｔ＝０分の時に、グルタミン酸を５分間添加し、洗い流した。青のピクセルが赤のピクセルよりも低い強度のｐＨ−ＧｌｕＲ２シグナルを示す。スケールバーは１０μｍである。（Ｅ）Ｄで示した画像のｐＨ−ＧｌｕＲ２強度の定量化。（Ｆ）もとのベースラインの中間までのｐＨ−ＧｌｕＲ２蛍光強度の回復の定量化。＊＊ｐ＜０．０１（対応のないｔ検定）。対照についてはｎ＝７個の細胞。ＰＫＤ１ ｓｈＲＮＡについては、８個の細胞。
「参考文献」
Abramoff MD, M. P., Ram S.J. (2004). Image processing with ImageJ. Biophotonics International 11, 36-42.
Adesnik, H., and Nicoll, R. A. (2007). Conservation of glutamate receptor 2-containing AMPA receptors during long-term potentiation. J Neurosci 27, 4598-4602.
Arrasate, M., and Finkbeiner, S. (2005). Automated microscope system for determining factors that predict neuronal fate. Proc Natl Acad Sci U S A 102, 3840-3845.
Baron, C. L., and Malhotra, V. (2002). Role of diacylglycerol in PKD recruitment to the TGN and protein transport to the plasma membrane. Science 295, 325-328.
Bellone, C, and Luscher, C. (2005). mGluRs induce a long-term depression in the ventral tegmental area that involves a switch of the subunit composition of AMPA receptors. Eur J Neurosci 21, 1280-1288.
Bisbal, M., Conde, C, Donoso, M., Bollati, F., Sesma, J., Quiroga, S., Diaz Anel, A., Malhotra, V., Marzolo, M. P., and Caceres, A. (2008). Protein kinase d regulates trafficking of dendritic membrane proteins in developing neurons. J Neurosci 28, 9297-9308.
Bowie, D., and Mayer, M. L. (1995). Inward rectification of both AMPA and kainate subtype glutamate receptors generated by polyamine-mediated ion channel block. Neuron 15, 453-462.
Bradley, J., Carter, S. R., Rao, V. R., Wang, J., and Finkbeiner, S. (2006). Splice variants of the NR1 subunit differentially induce NMDA receptor-dependent gene expression. J Neurosci 26, 1065-1076.
Chen, J., Deng, F., Li, J., and Wang, Q. J. (2008). Selective binding of phorbol esters and diacylglycerol by individual CI domains of the PKD family. Biochem J 411, 333-342.
Cingolani, L. A., Thalhammer, A., Yu, L. M., Catalano, M., Ramos, T., Colicos, M. A., and Goda, Y. (2008). Activity-dependent regulation of synaptic AMPA receptor composition and abundance by beta3 integrins. Neuron 58, 749-762.
Conrad, K. L., Tseng, K. Y., Uejima, J. L., Reimers, J. M., Heng, L. J., Shaham, Y., Marinelli, M., and Wolf, M. E. (2008). Formation of accumbens GluR2-lacking AMPA receptors mediates incubation of cocaine craving. Nature 454, 118-121.
Cronshaw, J. M., Krutchinsky, A. N., Zhang, W., Chait, B. T., and Matunis, M. J. (2002). Proteomic analysis of the mammalian nuclear pore complex. J Cell Biol 158, 915-927.
Feng, G., Mellor, R. H., Bernstein, M., Keller-Peck, C, Nguyen, Q. T., Wallace, M., Nerbonne, J. M., Lichtman, J. W., and Sanes, J. R. (2000). Imaging neuronal subsets in transgenic mice expressing multiple spectral variants of GFP. Neuron 28, 41-51.
Gainey, M. A., Hurvitz-Wolff, J. R., Lambo, M. E., and Turrigiano, G. G. (2009). Synaptic scaling requires the GluR2 subunit of the AMPA receptor. J Neurosci 29, 6479-6489.
Geiger, J. R., Melcher, T., Koh, D. S., Sakmann, B., Seeburg, P. H., Jonas, P., and Monyer, H. (1995). Relative abundance of subunit mRNAs determines gating and Ca2+ permeability of AMPA receptors in principal neurons and interneurons in rat CNS. Neuron 15, 193-204.
Goel, A., Jiang, B., Xu, L. W., Song, L., Kirkwood, A., and Lee, H. K. (2006). Cross-modal regulation of synaptic AMPA receptors in primary sensory cortices by visual experience. Nat Neurosci 9, 1001-1003.
Gomez-Ospina, N., Tsuruta, F., Barreto-Chang, O., Hu, L., and Dolmetsch, R. (2006). The C terminus of the L-type voltage-gated calcium channel Ca(V)1.2 encodes a transcription factor. Cell 127, 591-606.
Guire, E. S., Oh, M. C., Soderling, T. R., and Derkach, V. A. (2008). Recruitment of calcium-permeable AMPA receptors during synaptic potentiation is regulated by CaM-kinase I. J Neurosci 28, 6000-6009.
Hausser, A., Storz, P., Martens, S., Link, G., Toker, A., and Pfizenmaier, K. (2005). Protein kinase D regulates vesicular transport by phosphorylating and activating phosphatidylinositol-4 kinase Illbeta at the Golgi complex. Nat Cell Biol 7, 880-886.
Horton, A. C., and Ehlers, M. D. (2003). Dual modes of endoplasmic reticulum-to-Golgi transport in dendrites revealed by live-cell imaging. J Neurosci 23, 6188-6199.
Horton, A. C., Racz, B., Monson, E. E., Lin, A. L., Weinberg, R. J., and Ehlers, M. D. (2005). Polarized secretory trafficking directs cargo for asymmetric dendrite growth and morphogenesis. Neuron 48, 757-771.
Iglesias, T., Matthews, S., and Rozengurt, E. (1998). Dissimilar phorbol ester binding properties of the individual cysteine -rich motifs of protein kinase D. FEBS Lett 437, 19-23.
Isaac, J. T., Ashby, M., and McBain, C. J. (2007). The role of the GluR2 subunit in AMPA receptor function and synaptic plasticity. Neuron 54, 859-871.
Jonas, P., Racca, C., Sakmann, B., Seeburg, P. H., and Monyer, H. (1994). Differences in Ca2+ permeability of AMPA-type glutamate receptor channels in neocortical neurons caused by differential GluR-B subunit expression. Neuron 12, 1281-1289.
Kennedy, M. J., and Ehlers, M. D. (2006). Organelles and Trafficking Machinery for Postsynaptic Plasticity. Annu Rev Neurosci.
Kielland, A., Bochorishvili, G., Corson, J., Zhang, L., Rosin, D. L., Heggelund, P., and Zhu, J. J. (2009). Activity patterns govern synapse-specific AMPA receptor trafficking between deliverable and synaptic pools. Neuron 62, 84-101.
Kunkel, M. T., Toker, A., Tsien, R. Y., and Newton, A. C. (2007). Calcium-dependent regulation of protein kinase D revealed by a genetically encoded kinase activity reporter. J Biol Chem 282, 6733-6742.
Lee, S. H., Simonetta, A., and Sheng, M. (2004). Subunit rules governing the sorting of internalized AMPA receptors in hippocampal neurons. Neuron 43, 221-236.
Li, J., Chen, L. A., Townsend, C. M., Jr., and Evers, B. M. (2008). PKD1, PKD2, and their substrate Kidins220 regulate neurotensin secretion in the BON human endocrine cell line. J Biol Chem 283, 2614-2621.
Li, J., O'Connor, K. L., Hellmich, M. R., Greeley, G. H., Jr., Townsend, C. M., Jr., and Evers, B. M. (2004). The role of protein kinase D in neurotensin secretion mediated by protein kinase C-alpha/-delta and Rho/Rho kinase. J Biol Chem 279, 28466-28474.
Lin, J. W., Ju, W., Foster, K., Lee, S. H., Ahmadian, G., Wyszynski, M., Wang, Y. T., and Sheng, M. (2000). Distinct molecular mechanisms and divergent endocytotic pathways of AMPA receptor internalization. Nat Neurosci 3, 1282-1290.
Liu, S. J., and Cull-Candy, S. G. (2005). Subunit interaction with PICK and GRIP controls Ca2+ permeability of AMPARs at cerebellar synapses. Nat Neurosci 8, 768-775.
Liu, S. J., and Zukin, R. S. (2007). Ca2+-permeable AMPA receptors in synaptic plasticity and neuronal death. Trends Neurosci 30, 126-134.
Lu, W., and Ziff, E. B. (2005). PICKl interacts with ABP/GRIP to regulate AMPA receptor trafficking. Neuron 47, 407-421.
Maeda, Y., Beznoussenko, G. V., Van Lint, J., Mironov, A. A., and Malhotra, V. (2001). Recruitment of protein kinase D to the trans-Golgi network via the first cysteine-rich domain. Embo J 20, 5982-5990.
Mameli, M., Balland, B., Lujan, R., and Luscher, C. (2007). Rapid synthesis and synaptic insertion of GluR2 for mGluR-LTD in the ventral tegmental area. Science 317, 530-533.
Manders, E. M., Stap, J., Brakenhoff, G. J., van Driel, R., and Aten, J. A. (1992). Dynamics of three-dimensional replication patterns during the S -phase, analysed by double labelling of DNA and confocal microscopy. J Cell Sci 103 ( Pt 3), 857-862.
Matthews, S., Iglesias, T., Cantrell, D., and Rozengurt, E. (1999a). Dynamic re-distribution of protein kinase D (PKD) as revealed by a GFP-PKD fusion protein: dissociation from PKD activation. FEBS Lett 457, 515-521.
Matthews, S. A., Iglesias, T., Rozengurt, E., and Cantrell, D. (2000). Spatial and temporal regulation of protein kinase D (PKD). Embo J 19, 2935-2945.
Matthews, S. A., Rozengurt, E., and Cantrell, D. (1999b). Characterization of serine 916 as an in vivo autophosphorylation site for protein kinase D/Protein kinase Cmu. J Biol Chem 274, 26543-26549.
McNamara, J. O., Grigston, J. C, VanDongen, H. M. A., and VanDongen, A. M. J. (2004). Rapid dendritic transport of TGN38, a putative cargo receptor. Mol Brain Res 127, 68-78.
Medeiros, R. B., Dickey, D. M., Chung, H., Quale, A. C, Nagarajan, L. R., Billadeau, D. D., and Shimizu, Y. (2005). Protein kinase Dl and the beta 1 integrin cytoplasmic domain control beta 1 integrin function via regulation of Rapl activation. Immunity 23, 213-226.
Merrill, M. A., Chen, Y., Strack, S., and Hell, J. W. (2005). Activity-driven postsynaptic translocation of CaMKII. Trends Pharmacol Sci 26, 645-653.
Micheva, K. D., and Smith, S. J. (2007). Array tomography: a new tool for imaging the molecular architecture and ultrastructure of neural circuits. Neuron 55, 25-36.
Miesenbock, G., De Angelis, D. A., and Rothman, J. E. (1998). Visualizing secretion and synaptic transmission with pH-sensitive green fluorescent proteins. Nature 394, 192-195.
Oancea, E., Bezzerides, V. J., Greka, A., and Clapham, D. E. (2003). Mechanism of persistent protein kinase Dl translocation and activation. Dev Cell 4, 561-574.
Oancea, E., and Meyer, T. (1998). Protein kinase C as a molecular machine for decoding calcium and diacylglycerol signals. Cell 95, 307-318.
Oster, H., Abraham, D., and Leitges, M. (2006). Expression of the protein kinase D (PKD) family during mouse embryogenesis. Gene Expr Patterns 6, 400-408.
Park, M., Penick, E. C, Edwards, J. G., Kauer, J. A., and Ehlers, M. D. (2004). Recycling endosomes supply AMPA receptors for LTP. Science 305, 1972-1975.
Passafaro, M., Piech, V., and Sheng, M. (2001). Subunit-specific temporal and spatial patterns of AMPA receptor exocytosis in hippocampal neurons. Nat Neurosci 4, 917-926.
Plant, K., Pelkey, K. A., Bortolotto, Z. A., Morita, D., Terashima, A., McBain, C. J., Collingridge, G. L., and Isaac, J. T. (2006). Transient incorporation of native GluR2-lacking AMPA receptors during hippocampal long-term potentiation. Nat Neurosci 9, 602-604.
Rao, V. R., Pintchovski, S. A., Chin, J., Peebles, C. L., Mitra, S., and Finkbeiner, S. (2006). AMPA receptors regulate transcription of the plasticity-related immediate -early gene Arc. Nat Neurosci 9, 887-895.
Rey, O., Reeve, J. R., Jr., Zhukova, E., Sinnett-Smith, J., and Rozengurt, E. (2004). G protein-coupled receptor-mediated phosphorylation of the activation loop of protein kinase D: dependence on plasma membrane translocation and protein kinase Cepsilon. J Biol Chem 279, 34361-34372.
Rey, O., Young, S. H., Cantrell, D., and Rozengurt, E. (2001). Rapid protein kinase D translocation in response to G protein-coupled receptor activation. Dependence on protein kinase C. J Biol Chem 276, 32616-32626.
Rey, O., Yuan, J., and Rozengurt, E. (2003a). Intracellular redistribution of protein kinase D2 in response to G-protein-coupled receptor agonists. Biochem Biophys Res Commun 302, 817-824.
Rey, O., Yuan, J., Young, S. H., and Rozengurt, E. (2003b). Protein kinase C nu/protein kinase D3 nuclear localization, catalytic activation, and intracellular redistribution in response to G protein-coupled receptor agonists. J Biol Chem 278, 23773-23785.
Rozengurt, E., Rey, O., and Waldron, R. T. (2005). Protein kinase D signaling. J Biol Chem 280, 13205-13208.
Rybin, V. O., Guo, J., and Steinberg, S. F. (2009). Protein kinase Dl autophosphorylation via distinct mechanisms at Ser744/Ser748 and Ser916. J Biol Chem 284, 2332-2343.
Sanchez-Ruiloba, L., Cabrera-Poch, N., Rodriguez-Martinez, M., Lopez-Menendez, C, Jean-Mairet, R. M., Higuero, A. M., and Iglesias, T. (2006). Protein kinase D intracellular localization and activity control kinase D-interacting substrate of 220-kDa traffic through a postsynaptic density-95/discs large/zonula occludens-1 -binding motif. J Biol Chem 281, 18888-18900.
Shi, S., Hayashi, Y., Esteban, J. A., and Malinow, R. (2001). Subunit-specific rules governing AMPA receptor trafficking to synapses in hippocampal pyramidal neurons. Cell 105, 331-343.
Steiner, P., Alberi, S., Kulangara, K., Yersin, A., Sarria, J. C, Regulier, E., Kasas, S., Dietler, G., Muller, D., Catsicas, S., and Hirling, H. (2005). Interactions between NEEP21, GRIP1 and GluR2 regulate sorting and recycling of the glutamate receptor subunit GluR2. Embo J 24, 2873-2884.
Sumara, G., Formentini, I., Collins, S., Sumara, I., Windak, R., Bodenmiller, B., Ramracheya, R., Caille,
D. , Jiang, H., Piatt, K. A., et al. (2009). Regulation of PKD by the MAPK p38delta in insulin secretion and glucose homeostasis. Cell 136, 235-248.
van Steensel, B., van Binnendijk, E. P., Hornsby, C. D., van der Voort, H. T., Krozowski, Z. S., de Kloet,
E. R., and van Driel, R. (1996). Partial colocalization of glucocorticoid and mineralocorticoid receptors in discrete compartments in nuclei of rat hippocampus neurons. J Cell Sci 109 ( Pt 4), 787-792.
Wang, Q. J. (2006). PKD at the crossroads of DAG and PKC signaling. Trends Pharmacol Sci 27, 317-323.
Wang, Y., Zheng, F., Zhou, X., Sun, Z., and Wang, H. (2009). Converging signal on ERK1/2 activity regulates group I mGluR-mediated Arc transcription. Neurosci Lett 460, 36-40.
Woods, A. J., White, D. P., Caswell, P. T., and Norman, J. C. (2004). PKDl/PKCmu promotes alphavbeta3 integrin recycling and delivery to nascent focal adhesions. Embo J 23, 2531-2543.
Yeaman, C, Ayala, M. I., Wright, J. R., Bard, F., Bossard, C, Ang, A., Maeda, Y., Seufferlein, T., Mellman, I., Nelson, W. J., and Malhotra, V. (2004). Protein kinase D regulates basolateral membrane protein exit from trans-Golgi network. Nat Cell Biol 6, 106-112.
Yin, D. M., Huang, Y. H., Zhu, Y. B., and Wang, Y. (2008). Both the establishment and maintenance of neuronal polarity require the activity of protein kinase D in the Golgi apparatus. J Neurosci 28, 8832-8843.
Oster, H., Abraham, D., and Leitges, M. (2006). Expression of the protein kinase D (PKD) family during mouse embryogenesis. Gene Expr Patterns 6, 400-408.
Fielitz J, Kim MS, Shelton JM, Qi X, Hill JA, Richardson JA, Bassel-Duby R, Olson EN. [2008]. Requirement of protein kinase Dl for pathological cardiac remodeling. Proc Natl Acad Sci U S A.105(8), 3059-63.
F. Tranche, C. Kellendonk, O. Kretz, P. Gass, K. Anlag, P.C. Orban, R. Bock, R. Klein and G. Schiitz. [1999]. Disruption of the glucocorticoid receptor gene in the nervous system results in reduced anxiety, Nat. Genet. 23, 99-103
Xu B, Gottschalk W, Chow A, Wilson RI, Schnell E, Zang K, Wang D, Nicoll RA, Lu B, Reichardt LF. [2000]. The role of brain-derived neurotrophic factor receptors in the mature hippocampus: modulation of long-term potentiation through a presynaptic mechanism involving TrkB. J Neurosci. 20(18), 6888-97.
実施例２：ＰＫＤ１を欠損する遺伝子組換えマウス
方法
細胞培養
Ｅｌ８マウス胚の皮質を切り裂き、パパイン（１０ユニット／ｍｌ-1、３０分；Ｗｏｒｔｈｉｎｇｔｏｎ Ｂｉｏｃｈｅｍｉｃａｌ社）、その後、トリプシン阻害剤（１０ｍｇ／ｍｌ-1、１５分；シグマ社）で処理した。摩砕した後、解離させた神経細胞を、ポリ−Ｄ−リジン（ＢＤバイオサイエンス社）でコーティングしたプラスチック製組織培養プレート（１ｃｍ２当たり３.４×１０５個の細胞）または１２ｍｍのガラス製カバーガラス上に播種した（１ｃｍ２当たり６.８×１０５個の細胞）。神経細胞を、Ｂ２７（インビトロジェン社）を含むＮｅｕｒｏｂａｓａｌ−Ａで増殖させた。特に述べない限り、神経細胞を、インビトロで１２日目（ＤＩＶ）の実験に用いた。ＨＥＫ２９３Ｔ細胞を、１０％の加熱不活性化ウシ胎児血清（インビトロジェン社）、１００Ｕ／ｍＬのペニシリン、および１００Ｕ／ｍＬのストレプトマイシンを含む、グルタマックス添加ダルベッコ改変イーグル培地（ＤＭＥＭ）中で、３７℃、５％ＣＯ２に維持した。
抗体および薬物
リン酸−ＰＫＤ1（Ｓｅｒ７４４／７４８）、リン酸−ＰＫＤ１（Ｓｅｒ９１６）、およびＨＤＡＣ５抗体を、Ｃｅｌｌ Ｓｉｇｎａｌｉｎｇ社から購入した。フラッグ抗体、α−チューブリン抗体、およびβ−アクチン抗体をシグマ社から購入した。２次抗体をＪａｃｋｓｏｎ ＩｍｍｕｎｏＲｅｓｅａｒｃｈ社から購入した。ＤＨＰＧ、ＡＣＰＤ、ＭＣＰＧ、ＭＰＥＰ、ＣＰＣＣＯＥｔ、ＡＰ５、ＮＢＱＸ、ニモジピンをＴｏｃｒｉｓ社から購入した。ＴＴＸをＣａｌｂｉｏｃｈｅｍ社から購入した。全ての他の化学物質をシグマ社から購入した。
ウェスタンブロット
細胞を、プロテアーゼ阻害剤（ロッシュ社）を含む氷冷ＲＩＰＡ緩衝液（１５０ｍＭのＮａＣｌ、５０ｍＭのトリス緩衝液、ｐＨ７．５、１ｍＭのＥＤＴＡ、１％ＮＰ−４０、０.５％デオキシコール酸および０.１％ＳＤＳ）中に回収した。タンパク質濃度を、ＢＣＡアッセイによって決定した。等量の総タンパク質を１０％ＳＤＳ−ＰＡＧＥにより分離し、ニトロセルロース（アマシャムバイオサイエンス社）に移した。膜を、５％脱脂乳（Ｂｉｏ−Ｒａｄ社）でブロックし、１次抗体およびペルオキシダーゼ結合２次抗体で探索し、高感度化学発光試薬（Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ社）を用いて可視化した。ブロットを、５５℃で５０分間、緩衝液（１００ｍＭの２−メルカプトエタノール、２％ＳＤＳおよび６２．５ｍＭトリス、ｐＨ６．７）中で剥離した。
免疫細胞化学
細胞を、１０分間、４％スクロースを含む４％パラホルムアルデヒドで固定し、３％ウシ血清アルブミン、ヤギまたはロバの２％血清、および０.１％Ｔｒｉｔｏｎ−Ｘ１００を含むＰＢＳでブロッキングした。核を、Ｈｏｅｃｈｓｔ ３３３４２（２．５ｇ／ｍｌ、１０分；Ｔｏｃｒｉｓ社）で染色した。
レポーター遺伝子アッセイ
皮質神経細胞（１０ＤＩＶ）を、レポーター遺伝子の１つおよびｐＲＬＯ−Ｒｅｎｉｌｌａ（１：１モル比）でコトランスフェクトした。トランスフェクション後２０〜２４時間の時点で、神経細胞を薬物で刺激し、溶解物を収集して、２重ルシフェラーゼキット（Ｄｕａｌ Ｌｕｃｉｆｅｒａｓｅ Ｋｉｔ）（プロメガ社）およびルミノメーター（Ｔｈｅｒｍｏ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ社）を用いて分析した。
逆転写ＰＣＲ
全ＲＮＡを、Ｑｉａｇｅｎ ＲＮＥａｓｙ（キアゲン社、バレンシア、カリフォルニア州）キットを用いて、メーカーの指示書に従ってマウスの脳から抽出した。ｃＤＮＡを、メーカーの指示書に従って、スーパースクリプトＩＩ逆転写酵素を用いて作製した。ＰＫＤ１、ＰＫＤ２、およびＰＫＤ３を、（１）に記載のアイソフォーム特異的プライマーで増幅した。
ｑｆＲＴ−ＰＣＲ
細胞を薬物で６時間刺激し、以下の遺伝子特異的プライマーを用いて、ｑｆＲＴ−ＰＣＲによりｍＲＮＡレベルを決定した：Ａｒｃについては５’−ｃｃｔｇａｇｃｃａｃｃｔｇｇａａｇａｇｔａ−３’（配列番号２５）および５’−ｇｇｃｃｃａｔｔｃａｔｇｔｇｇｔｔｃｔｇ−３’（配列番号２６）、ＰＫＤ１については５’−ｃｔｇｔｇａｃｃｔｃａａｇｃｃａｇａａａ−３’（配列番号２７）および５’−ｇｔａｃｃｃａｃｃａｃｔｇａｃｃｔｃｃｔ−３’（配列番号２８）、ＰＫＤ２については５’−ｃａｔｃｇａｃｃｔｃａｔｃａａｃａａｃｃ−３’（配列番号２９）および５’−ｔｇｇｃｔｇａｇａｇａｃｔｔｇｔｃｃａｃ−３’（配列番号３０）、ＰＫＤ３については５’−ｃｃｃａｇａａａｔｃｔｇｔｇｔｔｃｃｃｔ−３’（配列番号３１）および５’−ａｇａｇａｇｃｃｇａｇｃｔｇａｇａｇｔｃ−３’（配列番号３２）、ＧＡＰＤＨ（標準化のための内部対照遺伝子）については５’−ｃｃｃｃａａｔｇｔｇｔｃｃｇｔｃｇｔ−３’（配列番号３３）および５’−ｇｃｃｔｇｃｔｔｃａｃｃａｃｃｔｔｃｔ−３’（配列番号３４）。新生Ａｒｃ転写物の検出については、プライマー対は以下のとおりであった：イントロン１（プライマーはイントロン１内でアニールする）、５’−ｃｃｃｔｇｃａｃｃｇｔｇｔａｔｃｔｔａｇａｇｔｇ−３’（配列番号３５）および５’−ｔｃｃａｃｃｃｔｔｇｃａａｃｔａａｔｔｔｇ−３’（配列番号３６）；イントロン２（プライマーは、イントロン−エクソン境界に隣接する）、５’−ｔａａｃｃｔｇｇｔｇｔｃｃｃｔｃｃｔｇｇａｔｃ−３’（配列番号３７）および５’−ｇｃａａａｇａｃｔｔｃｔｃａｇｃａｇｃｃｔｔｇａ−３’（配列番号３８）。
マウス
全ての動物を扱う手順は、カリフォルニア大学サンフランシスコ校の研究機関における動物の世話と利用に関する委員会（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎａｌ Ａｎｉｍａｌ Ｃａｒｅ ａｎｄ Ｕｓｅ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ）によって承認された。本研究で用いた遺伝子組換えマウスであるＰＫＤ１ｆｌ／ｆｌ（２）、Ｎｅｓｔｉｎ：：Ｃｒｅ（３）、およびＣａＭＫＩＩ：：Ｃｒｅ（４）は前記した。
組織の調製および染色
マウスを、４％パラホルムアルデヒド（Ｗ/Ｖ）で灌流した。脳を４℃で一晩固定した。凍結切片については、脳を３０％ショ糖で凍結保存し、ティッシュテック最適切断温度化合物（Ｔｉｓｓｕｅ−Ｔｅｋ Ｏｐｔｉｍａｌ Ｃｕｔｔｉｎｇ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｃｏｍｐｏｕｎｄ）（Ｓａｋｕｒａ社）に埋め込み、１２ｍｍの切片に切断した。ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）の切片については、脳をエタノール系で脱水し、ＰＥＧ１，０００およびＰＥＧ１，５００の２：１混合物に埋め込み、１０ｍｍの切片に切断した。免疫染色については、切片を４℃で一晩、１次抗体とインキュベートし、その後、２０〜２３.５℃で２時間、２次抗体とインキュベートした。
電気生理学的記録
フィールドＥＰＳＰ（ｆＥＰＳＰ）を、１ＭのＮａＣｌおよび２５ｍＭのＨＥＰＥＳ、ｐＨ７．３で満たしたガラス電極（３Ｍチップ抵抗）で記録し、双極タングステン電極（ＦＨＣ）で２０秒ごとに誘起した。２ｋＨｚ（−３ｄＢで、８極ベッセル）でろ過し、Ｍｕｌｔｉｃｌａｍｐ ７００Ａ増幅器（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓ社）を用いて、２０ｋＨｚでデジタルサンプリングし、Ｄｉｇｉｄａｔａ−１３２２ＡデジタイザーおよびｐＣｌａｍｐ ９．２ソフトウェアを用いて記録を取得した。ｐＣｌａｍｐ９ソフトウェアおよびＯｒｉｇｉｎＰｒｏ ８．０（ＯｒｉｇｉｎＬａｂ）を用いて、データをオフラインで分析した。ＣＡ１で実行した記録については、刺激電極を、ＣＡ３とＣＡ１の境界の放射線状の層に置き、記録電極を、ＣＡ１の放射線状の層に１５０μｍ離しておいた。それぞれの切片で評価したシナプス強度および可塑性の測定は、入出力（Ｉ−Ｏ）関係、ペアパルス比（ｐａｉｒｅｄ−ｐｕｌｓｅ ｒａｔｉｏｓ）、ＬＴＰおよびＬＴＤからなっていた。シナプス伝達強度を、ｆＥＰＳＰのＩ−Ｏ曲線を作成することによって評価した。入力はファイバーボレーの最大振幅であり、出力はｆＥＰＳＰの初期勾配であった。５０ｍｓ離して２つのｆＥＰＳＰを惹起し、第２のｆＥＰＳＰＢの初期勾配を第１のｆＥＰＳＰの初期勾配で割る（ｆＥＰＳＰ２／ｆＥＰＳＰ１）ことによって、ペアパルス比を決定した。１５分間安定したベースラインを確立した後、ＬＴＰを、高頻度刺激（１００回の刺激のうち４回の１００Ｈｚトレイン）によってＣＡ１に誘導した。１５分間安定したベースラインを確立した後、ＮＭＤＡ−ＬＴＤを、３分間、５Ｈｚの刺激トレインによって誘起し、ｍＧｌｕＲ−ＬＴＤを、５分間、５０μＭのＤＨＰＧのバスアプリケーションによって誘起した。
行動試験
オスのマウスのみ、行動遂行の変動性を低下させるために分析した。マウスの１つのコホートを、生後３ヶ月の時点で行動の面で評価した。それぞれのコホートは、２つのグループ：ＰＫＤ１ヌルマウスおよび同腹の対照マウスを含んでいた。
オープンフィールド
オープンフィールド試験については、個々のマウスを、１５分間、４１×４１×３０ｃｍのアクリルの動物ケージに入れ、その間、それらの水平方向および垂直方向の移動を、ミリ秒ごとにそれらの位置を記録するコンピューターと接続した１６個の赤外線ビームセンサ（Ｆｌｅｘ−Ｆｉｅｌｄ／Ｏｐｅｎ Ｆｉｅｌｄ Ｐｈｏｔｏｂｅａｍ Ａｃｔｉｖｉｔｙ Ｓｙｓｔｅｍ（ＰＡＳ）、Ｓａｎ Ｄｉｅｇｏ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社、サンディエゴ、カリフォルニア州）の２つのアレイによって監視した。次に、ＰＡＳソフトウェアを用いて、移動の総数、走行距離、移動に費やした時間、それぞれのマウスについての赤外線ビーム切断の総数を、水平面および縦軸に沿って計算した。この装置を、それぞれのマウスの試験後に７０％アルコールで洗浄した。
高架式十字迷路
高架式十字迷路は、地上６３ｃｍの高さで、２つのオープン（壁なし）アームおよび２つのクローズド（壁あり）アームからなっていた（Ｈａｍｉｌｔｏｎ−Ｋｉｎｄｅｒ社）。マウスを、試験前の１時間、薄暗い光の下で試験室に慣れさせた。試験中に、マウスを、十字迷路のオープンアームとクローズドアームとの間の接合部に入れ、５分間探索させた。この迷路を、それぞれのマウスの試験後に７０％アルコールで洗浄した。オープンアームおよびクローズドアームの両方での総走行距離およびそれに費やした時間を、赤外線フォトビーム切断に基づいて計算した。
新規物体認識
各遺伝子型の雄マウスを、１日目に３０分間、丸型の試験活動領域（３０ｃｍ×３０ｃｍ）の中で慣らした。２日目に、マウスに、特定の領域内の２つの物体（なじみのもの）を提示し、マウスにその領域および物体を１０分間自由に探索させ、次に、それらのケージに戻した。４時間後、これらの物体のうち１つを、新しい物体（新奇物体）と交換し、マウスに１０分間その環境を探索させた。チャンバー内のなじみの物体および新奇物体の位置を、異なるマウスの試験の合間には半無作為に変更したが、どのマウスでも、ある特定のマウスの訓練および試験のセッション間では一定に保った。行動を、ビデオトラッキングシステム（Ｎｏｌｄｕｓ社）で記録した。これらの物体との相互作用の頻度および各物体の探索に費やした時間を、その後のデータ解析のために記録し、認識記憶を最終トライアルで評価した。活動領域および物体を、それぞれのマウスの試験後に７０％エタノールで洗浄した。
モリス水迷路
この水迷路は、無毒の白テンペラ絵の具の粉末で不透明にした水（２１±１℃）で満たしたプール（直径１２２ｃｍ）からなっていた。このプールは、異なる迷路外（空間）手がかりに囲まれた部屋に位置していた。隠れプラットフォーム訓練の前に、マウスに２つの事前訓練トライアルを与え、その中で、マウスは、矩形チャネル（１５×１２２ｃｍ）内を泳ぎ、このチャネルの真ん中にある水面下１.５ｃｍに隠れたプラットフォームを登らなければならなかった。９０秒以内にこのプラットフォームを登らなかったマウスをそのプラットフォームにやさしく導びき、１０秒間その上に座らせ、その後、実験者がマウスを取り除いた。事前訓練の次の日、マウスを円形水迷路で訓練した。隠れプラットフォーム訓練のために、このプラットフォーム（１４×１４ｃｍ）を、水面下１.５ｃｍに沈めた。このプラットフォームの位置は、隠れプラットフォーム訓練の間同じままであったが、ドロップ位置は、トライアルの間、半無作為に変化させた。マウスに、連続した５日間、３時間のインターセッションの間隔を有する２つの訓練のセッションを受けさせた。それぞれのセッションは、１０分のトライアル間隔を有する２つのトライアルからなっていた。６０秒以内にこのプラットフォームを見つけられなかったマウスを、そこに導き、１０秒間その上に座らせた。空間プローブトライアルでは、このプラットフォームを除去し、マウスを６０秒間泳がせた後、マウスを取り除いた。ドロップ位置は、このプラットフォームが隠れプラットフォーム訓練中に置かれた場所から１８０°であった。同じドロップ位置を、全ての空間プローブトライアルに用いた。最後のプローブトライアル後、マウスを１日休ませ、その後、手掛かりを与えたプラットフォーム訓練を行った。この試験において、このプラットフォームを、目に見える手がかり（プラットフォームの上部に置かれた１５ｃｍの高さの黒と白の縞のある棒）でマークした。マウスに、２〜３時間のトライアル間隔で、１日あたり２つの訓練セッションを受けさせた。それぞれのセッションは、２０分のトライアル間隔を有する２つの訓練トライアルからなっていた。それぞれのセッションでは、このプラットフォームを新しい場所へ移動し、ドロップ位置を、トライアルの間、半無作為に変えた。トライアルを６０秒後に中止した。行動を、ビデオトラッキングシステム（Ｎｏｌｄｕｓ社）で記録した。逃避潜時、走行距離、水泳コース、水泳速度、前記４つのそれぞれに費やした時間の割合、およびプラットフォームの横断を、その後の分析のために記録した。
統計分析
一方向ＡＮＯＶＡおよび事後のテューキーｔ検定を、Ｐｒｉｓｍ（ＧｒａｐｈＰａｄ Ｓｏｆｔｗａｒｅ社）を用いて行った。
結果
これらの結果を図１３〜１８に示す。一連の行動試験を、ＣＮＳ（ＰＫＤ１Ｎｅｓ／Ｃｒｅ：ＰＫＤ１ｆｌｏｘ／ｆｌｏｘ×ＮｅｓｔｉｎＣｒｅ／Ｃｒｅ）からＰＫＤ１を選択的に除去したマウスで行った。通常の水泳速度にもかかわらず、モリス水迷路試験で、マウスが隠れプラットフォームの位置を学習できなかったことによって示されるとおり、これらのマウスは、重度の海馬依存性空間学習障害を示した（図１３）。これらのマウスが、迅速に目に見えるプラットフォームを見つけたことは、それらのマウスの視力、知覚、意欲が正常であることを示す（図１３）。これらのマウスは、中程度の皮質依存的な新奇物体認識異常も示した（図１４）。オープンフィールド試験において、このオープンフィールドの中央での立ち上がり総数および移動量は、対照動物と有意差はなかったが、ＰＫＤ１Ｎｅｓ／Ｃｒｅマウスでは、移動の合計において対照マウスと小さいが統計的に有意な差が認められた（図１５）。運動機能のロータロッド試験（図１６）、不安についての高架式十字迷路試験（図１７）、およびうつ病についての２つの試験（図１８）を含む他の行動試験は、正常であった。まとめると、これらの結果は、海馬依存的学習および皮質依存的学習におけるＰＫＤ１の重要で、かなり選択的な役割を示唆する。
「参考文献」
Oster,H., Abraham, D., and Leitges, M. (2006). Expression of the protein kinase D (PKD) family during mouse embroyogenesis. Gene Expr Patterns 6, 400-408.
Fielitz J, Kim MS, Shelton JM, Qi X, Hill JA, Richardson JA, Bassel-Duny R, Olson EN. [2008]. Requirement of protein kinase D1 for pathological cardiac remodeling. Proc Natl Acad Sci U S A. 105(8), 3059-63.
F. Tronche, C. Kellendonk, O. Kretz, P. Gass, K. Anlag, P.C. Orban, R. Bock, R. Klein and G. Schultz. [1999]. Disruption of the glucocorticoid receptor gene in the nervous system results in reduced anxiety, Nat. Genet. 23, 99-103
Xu B, Gottschalk W, Chow A, Wilson RI, Schnell E, Zang K, Wamg D, Nicoll RA, Lu B, Reichardt LF. [2000]. The role of brain-derived neurotrophic factor receptors in the mature hippocampus: modulation of long-term potentiation through presynaptic mechanism involving Trkb.J Neurosci. 20(18), 688-97.
実施例３：神経障害の非ヒト動物モデルに対するＰＫＤ１モジュレーターの効果
神経障害に対するＰＫＤ１モジュレーター（例えば、ＰＫＤ１阻害剤）の効果は、この障害の非ヒト動物モデルを用いて決定することができる。
パーキンソン病（ＰＤ）の適切な非ヒト動物モデルには、例えば、α−シヌクレイントランスジェニックマウスモデル、およびパーキンソン病の１−メチル−４−フェニル−１，２，３，６−テトラヒドロピリジン（ＭＰＴＰ）マウスモデルが含まれる。例えば、Ｂｅｔａｒｂｅｔ ｅｔ ａｌ.（２００２）Ｂｉｏｅｓｓａｙｓ ２４：３０８；Ｏｒｔｈ ａｎｄ Ｔａｂｒｉｚｉ（２００３）Ｍｏｖ.Ｄｉｓｏｒｄ.１８：７２９；Ｂｅａｌ（２００１）Ｎａｔ.Ｒｅｖ.Ｎｅｕｒｏｓｃｉ.２：３２５を参照されたい。
ハンチントン病の適切な非ヒト動物モデルには、例えば、ヒトハンチンチン導入遺伝子（このヒトハンチンチン導入遺伝子は、（ポリグルタミン伸長をコードする）３０〜１５０個のＣＡＧリピートを含む）を含むトランスジェニックマウス（例えば、Ｒ６系、ＹＡＣ系）；３０〜１５０のＣＡＧリピートを含むヒトハンチンチン遺伝子で内在性マウスハンチンチン遺伝子を置換したホモ接合体またはヘテロ接合体を含むノックインマウスモデルが含まれる。例えば、Ｍａｎｇｉａｒｉｎｉ ｅｔ ａｌ.（１９９６）Ｃｅｌｌ ８７：４９３；Ｍｅｎａｌｌｅｄ（２００５）ＮｅｕｒｏＲｘ ２：４６５；Ｍｅｎａｌｌｅｄ ａｎｄ Ｃｈｅｓｓｅｌｅｔ（２００２）Ｔｒｅｎｄｓ Ｐｈａｒｍａｃｏｌ.Ｓｃｉ.２３：３２；およびＨｏｄｇｓｏｎ ｅｔ ａｌ.（１９９９）Ｎｅｕｒｏｎ ２３：１８１を参照されたい。
筋萎縮性側索硬化症（ＡＬＳ）の適切な非ヒト動物モデルには、自然発症マウスモデル（例えば、運動神経変性（Ｍｎｄ）モデル、進行性運動神経障害（Ｐｍｎ）モデル；およびヨロヨロしているマウス）、トランスジェニックマウスモデル（例えば、家族性ＡＬＳ患者の変異ＳＯＤ１遺伝子を過剰発現するトランスジェニックマウス、神経フィラメントトランスジェニックマウス、何人かのＡＬＳ患者で同定されたＴＡＲ ＤＮＡ結合タンパク質−４３（ＴＤＰ−４３）遺伝子に変異を含むトランスジェニックマウス、ならびに双尾Ｄ２Ｎ末端（Ｂｉｃａｕｄａｌ Ｄ２ Ｎ−ｔｅｒｍｉｎｕｓ）（ＢＩＣＤ２−Ｎ）の神経細胞特異的発現を有し、慢性的にダイニン／ダイナクチン機能を損なうトランスジェニックマウスなどが含まれる。例えば、Ｐｉｏｒｏ ａｎｄ Ｍｉｔｓｕｍｏｔｏ（１９９５）Ｃｌｉｎ.Ｎｅｕｒｏｓｃｉ.３：３７５；Ｐｒｉｃｅ ｅｔ ａｌ.（１９９７）Ｒｅｖ.Ｎｅｕｒｏｌ.１５３：４８４；Ｗｅｇｏｒｚｅｗｓｋａ ｅｔ ａｌ.（２００９）Ｐｒｏｃ.Ｎａｔｌ.Ａｃａｄ.Ｓｃｉ.ＵＳＡ １０６：１８８０９；およびＴｅｕｌｉｎｇ ｅｔ ａｌ.（２００８）Ｈｕｍ.Ｍｏｌ.Ｇｅｎｅｔ.１７：２８４９を参照されたい。
アルツハイマー病（ＡＤ）の適切な非ヒト動物モデルには、ヒトアミロイド前駆体タンパク質（ｈＡＰＰ）変異導入遺伝子を含むトランスジェニックマウス、ならびにプレセニリン１およびプレセニリン２の導入遺伝子を含むトランスジェニックマウスなどが含まれる。例えば、Ｇｏｔｚ ｅｔ ａｌ.（２００４）Ｍｏｌ.Ｐｓｙｃｈｉａｔｒｙ ９：６６４；Ｇｏｔｚ ａｎｄ Ｉｔｔｎｅｒ（２００８）Ｎａｔｕｒｅ Ｒｅｖｉｅｗｓ ９：５３２を参照されたい。
多発性硬化症の適切な非ヒト動物モデルには、ＭＳの実験的自己免疫性脳炎（ＥＡＥ）マウスモデルが含まれる。例えば、Ｏｗｅｎｓ（２００６）Ａｄｖ.Ｎｅｕｒｏｌ.９８：７７；Ｂａｋｅｒ ａｎｄ Ｊａｃｋｓｏｎ（２００７）Ａｄｖ.Ｃｌｉｎ.Ｎｅｕｒｏｓｃｉ.Ｒｅｈａｂ.６：１２；およびＳｔｅｉｎｍａｎ ａｎｄ Ｚａｍｖｉｌ（２００６）Ａｎｎ.Ｎｅｕｒｏｌ.６０：１２を参照されたい。
ＰＫＤ１モジュレーターを、例えば、約１μｇ〜約１００μｇ以上の量で、非ヒト動物モデルに投与する。１つまたは複数のパラメータに対するＰＫＤ１モジュレーターの効果を評価する。
例えば、認知機能、筋機能、運動機能、脳機能、および行動などに対するＰＫＤ１モジュレーターの効果を評価する。電気生理学的試験を用いて、脳機能を評価することができる。筋機能は、例えば、握力試験を用いて評価することができる。運動機能は、例えば、ロータロッド試験を用いて試験することができる。認知機能は、例えば、オープンフィールド試験、高架式十字迷路、モリス水迷路、ゼロ迷路試験、および新奇物体認識試験などを用いて試験することができる。感覚・運動機能、自律神経反射、情緒反応、および基本的な認知を含む神経学的機能および行動のための試験を行うことができる。かかる試験は、当技術分野で周知である。例えば、Ｅ.Ｄ.ＬｅｖｉｎおよびＪ.Ｊ.Ｂｕｃｃａｆｕｓｃｏ編集の「認知機能障害の動物モデル（Ａｎｉｍａｌ Ｍｏｄｅｌｓ ｏｆ Ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ Ｉｍｐａｉｒｍｅｎｔ）」（２００６年）の中のＲｏｄｒｉｇｕｉｚおよびＷｅｔｓｅｌによる第１２章の「変異マウスにおける認知障害の評価（Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔｓ ｏｆ Ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ Ｄｅｆｉｃｉｔｓ ｉｎ Ｍｕｔａｎｔ Ｍｉｃｅ）」ＣＲＣプレス、ボカラトン、フロリダ州を参照されたい。
別の例として、ａ）タンパク質沈着（例えば、ＡＤモデルにおけるＡβおよび／または過リン酸化タウ、ＰＤモデルにおけるα−シヌクレインおよび／またはレビー小体、ＡＬＳモデルにおける神経凝集体、ハンチントン病におけるポリグルタミン伸長を有するハンチンチン、例えば、Ｒｏｓｓ ａｎｄ Ｐｏｉｒｉｅｒ（２００４）Ｎａｔ.Ｍｅｄ.１０Ｓｕｐｐｌ：Ｓ１０参照）；ｂ）ジストロフィー神経突起；ｃ）ミクログリア活性化；ｄ）反応性アストロサイト形成；ｅ）細胞消失（例えば、神経細胞；ミクログリアおよびアストロサイトを含むグリア細胞）などのうちの１つまたは複数に対するＰＫＤ１モジュレーターの効果を評価する。ＰＫＤ１モジュレーターの効果は、例えば、治療した非ヒト動物モデルの脳組織に対して、組織化学的に評価することができる。タンパク質沈着を免疫組織化学的に評価することができる。（アストロサイトおよびミクログリアを含む）神経細胞およびグリア細胞などの細胞を、治療した非ヒト動物モデルから取得し、インビトロで評価することができる。これらの病変を検出するためのプロトコルは、当技術分野で公知である。例えば、Ｇｒｅｅｎｆｉｅｌｄ’ｓ Ｎｅｕｒｏｐａｔｈｏｌｏｇｙ Ｓ.Ｌｏｖｅ,Ｄ.Ｎ.Ｌｏｕｉｓ,ａｎｄ Ｄ.Ｗ.Ｅｌｌｉｓｏｎ（２００８）８ｔｈ Ｅｄ.Ｏｘｆｏｒｄ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ Ｐｒｅｓｓを参照されたい。
適切な動物モデルに投与した時、神経変性疾患に関連する少なくとも１つのパラメータの改善をもたらすＰＫＤ１モジュレーターを、神経変性疾患を治療するための候補と考える。
本発明を、その具体的な実施形態を参照して記載してきたが、様々な変更を行うことができ、同等物は、本発明の真の趣旨および範囲から逸脱することなく置き換えることができることを、当業者は理解すべきである。さらに、多くの改良は、本発明の目的、趣旨および範囲に、特定の状況、材料、物質の組成、プロセス、プロセスの１つまたは複数のステップを適合させて行うことができる。全てのかかる変更は、添付の特許請求の範囲内であると意図される。

Claims (20)

  1. 個体の神経障害または神経変性疾患を治療するための方法であって、前記個体の神経細胞および／またはグリア細胞内のプロテインキナーゼＤ１（ＰＫＤ１）の活性を調節する有効量の薬剤を前記個体に投与することを含む方法。
  2. 前記薬剤がＰＫＤ１の小分子モジュレーターである、請求項１に記載の方法。
  3. 前記薬剤が神経細胞内の活性のあるＰＫＤ１のレベルを低下させる抑制性核酸である、請求項１に記載の方法。
  4. 前記薬剤が特異的にＰＫＤ１に結合する抗体である、請求項１に記載の方法。
  5. 前記神経変性疾患が、パーキンソン病、ハンチントン病、筋萎縮性側索硬化症、多発性硬化症またはアルツハイマー病である、請求項１に記載の方法。
  6. 前記神経障害が脳卒中、脊髄損傷、または頭部外傷である、請求項１に記載の方法。
  7. 細胞内のプロテインキナーゼＤ１（ＰＫＤ１）のレベルを特異的に低下させる単離された干渉核酸。
  8. 前記干渉核酸が低分子干渉ＲＮＡ（ｓｉＲＮＡ）である、請求項７に記載の干渉核酸。
  9. 請求項７に記載の干渉核酸をコードするヌクレオチド配列を含む組換えコンストラクト。
  10. プロテインキナーゼＤ１（ＰＫＤ１）に特異的に結合する単離された抗体。
  11. 前記抗体がポリクローナル抗体である、請求項１０に記載の抗体。
  12. 前記抗体がモノクローナル抗体である、請求項１０に記載の抗体。
  13. 前記抗体が、少なくとも約１０−７Ｍの親和性でＰＫＤ１ポリペプチドに結合する、請求項１０に記載の抗体。
  14. 内在性プロテインキナーゼＤ１（ＰＫＤ１）遺伝子に欠陥を含む遺伝子組換え非ヒト哺乳動物であって、前記遺伝子組換え非ヒト哺乳動物が、前記内在性ＰＫＤ１遺伝子に安定的に組み込まれた異種核酸を含み、その結果、前記遺伝子組換え非ヒト哺乳動物が、同じ種の対照哺乳動物におけるＰＫＤ１活性レベルと比較して、ＰＫＤ１活性レベルを減少させるという欠陥が、前記内在性ＰＫＤ１遺伝子にもたらされる、遺伝子組換え非ヒト哺乳動物。
  15. 前記哺乳動物が、内在性ＰＫＤ１遺伝子欠損についてヘテロ接合である、請求項１４に記載の遺伝子組換え非ヒト哺乳動物。
  16. 前記哺乳動物が、内在性ＰＫＤ１遺伝子欠損についてホモ接合である、請求項１４に記載の遺伝子組換え非ヒト哺乳動物。
  17. 前記哺乳動物が齧歯類である、請求項１４に記載の遺伝子組換え非ヒト哺乳動物。
  18. 前記哺乳動物が、空間記憶障害を呈する、請求項１４に記載の遺伝子組換え非ヒト哺乳動物。
  19. 内在性ＰＫＤ１遺伝子の欠陥が神経細胞特異的である、請求項１４に記載の遺伝子組換え非ヒト哺乳動物。
  20. 請求項１４に記載の遺伝子組換え非ヒト哺乳動物から単離された細胞であって、破壊された内在性ＰＫＤ１遺伝子を有する細胞。
JP2013501487A 2010-03-25 2011-03-24 神経障害を治療するための組成物および方法 Pending JP2013529181A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US31759810P 2010-03-25 2010-03-25
US61/317,598 2010-03-25
PCT/US2011/029806 WO2011119842A1 (en) 2010-03-25 2011-03-24 Compositions and methods for treating neurological disorders

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2013529181A true JP2013529181A (ja) 2013-07-18
JP2013529181A5 JP2013529181A5 (ja) 2014-05-08

Family

ID=44673620

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013501487A Pending JP2013529181A (ja) 2010-03-25 2011-03-24 神経障害を治療するための組成物および方法

Country Status (4)

Country Link
US (2) US9359445B2 (ja)
EP (1) EP2550361B1 (ja)
JP (1) JP2013529181A (ja)
WO (1) WO2011119842A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018151223A1 (ja) * 2017-02-16 2018-08-23 国立大学法人京都大学 細胞評価方法、細胞評価装置、及び細胞評価プログラム
JP2020510909A (ja) * 2017-02-09 2020-04-09 コグノア，インク． デジタル個別化医療のためのプラットフォームとシステム

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2761587T3 (es) * 2013-08-07 2020-05-20 Friedrich Miescher Institute For Biomedical Res Nuevo método de cribado para el tratamiento de la ataxia de Friedreich
GB201410693D0 (en) 2014-06-16 2014-07-30 Univ Southampton Splicing modulation
KR102620328B1 (ko) 2014-10-03 2024-01-02 콜드스프링하버러보러토리 핵 유전자 산출량의 표적화 증강
AU2016334804B2 (en) 2015-10-09 2022-03-31 University Of Southampton Modulation of gene expression and screening for deregulated protein expression
US11096956B2 (en) 2015-12-14 2021-08-24 Stoke Therapeutics, Inc. Antisense oligomers and uses thereof
CA3005256A1 (en) 2015-12-14 2017-06-22 Cold Spring Harbor Laboratory Antisense oligomers for treatment of autosomal dominant mental retardation-5 and dravet syndrome
WO2019023247A1 (en) 2017-07-25 2019-01-31 Immutics, Inc. TREATMENT OF CANCER BY BLOCKING THE INTERACTION OF TIM-3 AND ITS LIGAND
GB2599884B (en) 2017-08-25 2022-08-31 Stoke Therapeutics Inc Antisense oligomers for treatment of conditions and diseases
EP3788169A4 (en) 2018-05-04 2022-08-10 Stoke Therapeutics, Inc. Methods and compositions for treatment of cholesteryl ester storage disease
JP2022523333A (ja) 2019-01-30 2022-04-22 トゥルーバインディング，インコーポレイテッド 抗ｇａｌ３抗体およびその使用
BR112022022889A2 (pt) 2020-05-11 2023-04-04 Stoke Therapeutics Inc Oligômeros antissentido de opa1 para tratamento de condições e doenças
EP4157338A4 (en) 2020-05-26 2024-11-13 TrueBinding, Inc. METHOD FOR TREATING INFLAMMATORY DISEASES BY GALECTIN-3 BLOCKING
CN116739148A (zh) * 2023-05-17 2023-09-12 北京海卓飞网络科技有限公司 面向社交网络的用户关系分析方法、装置、设备及介质

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009147246A1 (en) * 2008-06-06 2009-12-10 Medizinische Universität Graz Compounds reducing or inhibiting the expression of pkd1 for diagnosis and therapy of brain tumors

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2061416T3 (es) 1990-10-12 1997-03-01 Max Planck Gesellschaft Ribozimas modificadas.
DE4216134A1 (de) 1991-06-20 1992-12-24 Europ Lab Molekularbiolog Synthetische katalytische oligonukleotidstrukturen
US5652094A (en) 1992-01-31 1997-07-29 University Of Montreal Nucleozymes
EP0681482B1 (en) 1993-01-22 2005-12-07 University Research Corporation Localization of therapeutic agents
US5627053A (en) 1994-03-29 1997-05-06 Ribozyme Pharmaceuticals, Inc. 2'deoxy-2'-alkylnucleotide containing nucleic acid
US5716824A (en) 1995-04-20 1998-02-10 Ribozyme Pharmaceuticals, Inc. 2'-O-alkylthioalkyl and 2-C-alkylthioalkyl-containing enzymatic nucleic acids (ribozymes)
US7964598B2 (en) 1995-10-17 2011-06-21 The J. David Gladstone Institutes ApoE4 domain interaction inhibitors and methods of use thereof
CA2253382A1 (en) 1996-01-16 1997-07-24 Ribozyme Pharmaceuticals, Inc. Synthesis of methoxy nucleosides and enzymatic nucleic acid molecules
US5849902A (en) 1996-09-26 1998-12-15 Oligos Etc. Inc. Three component chimeric antisense oligonucleotides
DE19650758C1 (de) * 1996-12-06 1998-01-02 Deutsches Krebsforsch PKD1-Fragmente mit Bindungsregionen für PKD1-spezifische Antikörper
US6124272A (en) * 1999-04-09 2000-09-26 Isis Pharmaceutical Inc. Antisense modulation of PDK-1 expression
US20050233329A1 (en) 2002-02-20 2005-10-20 Sirna Therapeutics, Inc. Inhibition of gene expression using duplex forming oligonucleotides
US7491805B2 (en) 2001-05-18 2009-02-17 Sirna Therapeutics, Inc. Conjugates and compositions for cellular delivery
WO2005019453A2 (en) 2001-05-18 2005-03-03 Sirna Therapeutics, Inc. RNA INTERFERENCE MEDIATED INHIBITION OF GENE EXPRESSION USING CHEMICALLY MODIFIED SHORT INTERFERING NUCLEIC ACID (siNA)
US20050282188A1 (en) 2001-05-18 2005-12-22 Sirna Therapeutics, Inc. RNA interference mediated inhibition of gene expression using short interfering nucleic acid (siNA)
GB0117326D0 (en) 2001-07-16 2001-09-05 Univ Aberdeen Napthoquinone-type inhibitors of protein aggregation
AR036604A1 (es) 2001-09-21 2004-09-22 Mitsubishi Pharma Corp Derivados de 4-pirimidona 3-sustituida
US20040121407A1 (en) * 2002-09-06 2004-06-24 Elixir Pharmaceuticals, Inc. Regulation of the growth hormone/IGF-1 axis
EP2065383A1 (en) 2003-11-19 2009-06-03 Signal Pharmaceuticals, Inc. Indazole compounds and methods of use thereof as protein kinase inhibitors
WO2007002325A1 (en) 2005-06-22 2007-01-04 Plexxikon, Inc. Pyrrolo[2,3-b] pyridine derivatives as protein kinase inhibitors
GB0602178D0 (en) * 2006-02-03 2006-03-15 Merck Sharp & Dohme Therapeutic treatment
EP2024333A2 (en) 2006-04-26 2009-02-18 Cancer Research Technology Limited Amino-ethyl-amino-aryl (aeaa) compounds and their use
US20090175852A1 (en) 2006-06-06 2009-07-09 Schering Corporation Imidazopyrazines as protein kinase inhibitors
US8240498B2 (en) 2006-10-31 2012-08-14 Crown Packaging Technology, Inc. Resealable closure
US8618063B2 (en) * 2008-04-09 2013-12-31 The Board Of Trustees Of The University Of Illinois Method for treating a synucleinopathy
ES2385276B1 (es) 2010-02-25 2013-07-05 Universidad Del País Vasco Compuestos para el tratamiento de alzheimer.

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009147246A1 (en) * 2008-06-06 2009-12-10 Medizinische Universität Graz Compounds reducing or inhibiting the expression of pkd1 for diagnosis and therapy of brain tumors

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JPN6015012230; Ａｂｓｔｒａｃｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ａｎｎｕａｌ　Ｍｅｅｔｉｎｇ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｓｏｃｉｅｔｙ　ｆｏｒ　Ｎｅｕｒｏｓｃｉｅｎｃｅ Ｖｏｌ．３９, 200811, ３３４．５／Ｄ７２ *
JPN6015012231; Ａｂｓｔｒａｃｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ａｎｎｕａｌ　Ｍｅｅｔｉｎｇ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｓｏｃｉｅｔｙ　ｆｏｒ　Ｎｅｕｒｏｓｃｉｅｎｃｅ Ｖｏｌ．３９, 2009, １３７．７／Ｃ５８ *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020510909A (ja) * 2017-02-09 2020-04-09 コグノア，インク． デジタル個別化医療のためのプラットフォームとシステム
JP7324709B2 (ja) 2017-02-09 2023-08-10 コグノア，インク． デジタル個別化医療のためのプラットフォームとシステム
WO2018151223A1 (ja) * 2017-02-16 2018-08-23 国立大学法人京都大学 細胞評価方法、細胞評価装置、及び細胞評価プログラム
JPWO2018151223A1 (ja) * 2017-02-16 2019-12-26 国立大学法人京都大学 細胞評価方法、細胞評価装置、及び細胞評価プログラム
US11436719B2 (en) 2017-02-16 2022-09-06 Kyoto University Cell evaluation method, cell evaluation device, and recording medium storing cell evaluation program
US12511736B2 (en) 2017-02-16 2025-12-30 Kyoto University Cell evaluation method, cell evaluation device, and cell evaluation program

Also Published As

Publication number Publication date
EP2550361A4 (en) 2014-04-30
WO2011119842A1 (en) 2011-09-29
US20160354372A1 (en) 2016-12-08
EP2550361B1 (en) 2017-02-08
US9359445B2 (en) 2016-06-07
EP2550361A1 (en) 2013-01-30
US20130095113A1 (en) 2013-04-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2550361B1 (en) Compositions and methods for treating neurological disorders
Zhang et al. Generation of a novel mouse model of Parkinson’s disease via targeted knockdown of glutamate transporter GLT-1 in the substantia nigra
JP6487419B2 (ja) Ｔａｆａ４化合物及び疼痛を処置するためのその使用
JP6641270B2 (ja) 中心核ミオパシーを治療するためのダイナミン２阻害剤
JP2018521014A (ja) ミスフォールドタンパク質の分解のための組成物及び方法
US20220403021A1 (en) Targeting Synaptogyrin-3 in Tauopathy Treatment
JP6791877B2 (ja) デュシェンヌ型筋ジストロフィーを治療するためのダイナミン２阻害剤
US11236147B2 (en) Methods and compositions for the inhibition of TRPV4
Jensen et al. Targeting TNFα produced by astrocytes expressing amyotrophic lateral sclerosis‐linked mutant fused in sarcoma prevents neurodegeneration and motor dysfunction in mice
US20100016221A1 (en) Method of degrading protein by chaperone-mediated autophagy
US20140093494A1 (en) Alpha synuclein toxicity
US11959079B2 (en) Methods for treating apolipoprotein E4-associated disorders
US20200276312A1 (en) Elimination of chronic pain by chronic activation of adenosine receptor type A1 in peripheral sensory neurons
TWI601821B (zh) 治療神經發展性疾病
JP2020524132A (ja) アルツハイマー病を治療するための組成物および方法
US9707265B2 (en) Treatment of muscular dystrophy
Afonso-Reis et al. The stress granule protein G3BP1 alleviates spinocerebellar ataxia-associated deficits
WO2025083211A1 (en) Use of factor h for the treatment of dementia
Bennett Molecular intervention in mouse models of amyotrophic lateral sclerosis and Alzheimer's disease–Neuropathology and behavior
Hamze Mitofusin 1 and Mitofusin 2 function in the Context of Brain Development
Cho Activity regulated proteolytic cleavage of NPR (neuronal pentraxin receptor) induces clustering and endocytosis of AMPA receptors

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140324

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20140324

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150327

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20150626

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20150724

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20150826

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150928

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20160304

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160704