説明

抗炎症剤の評価又は選択方法

【課題】抗炎症剤を確実且つ効率良くスクリーニングすることができる評価又は選択方法の提供。
【解決手段】以下の工程(A)〜(D):
(A)TIMP−1遺伝子又はTIMP−1タンパク質が発現可能な細胞に、被験物質を接触させる工程、
(B)当該細胞におけるTIMP−1遺伝子又はTIMP−1タンパク質の発現量を測定する工程、
(C)上記(B)で算出された発現量を、被験物質をTIMP−1遺伝子又はTIMP−1タンパク質が発現可能な細胞に接触させない対照群におけるTIMP−1遺伝子又はTIMP−1タンパク質の発現量と比較する工程、
(D)上記(C)の結果に基づいて、TIMP−1遺伝子又はTIMP−1タンパク質の発現量を増加させる被験物質を抗炎症剤として評価又は選択する工程、
を含む、抗炎症剤の評価又は選択方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、抗炎症剤を評価又は選択する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
腫瘍壊死因子(TNF−α)は主に活性化単球又はマクロファージから産生されるエンドトキシン誘導性血清タンパクの一つで、細胞接着分子の発現やアポトーシスの誘導、炎症メディエーター(IL−1、IL−6、プロスタグランジンE2等)産生の誘導、形質細胞による抗体産生亢進等によって感染防御作用や腫瘍壊死作用を示す。一方で、その過剰産生は、慢性関節リウマチ、変形性関節炎、喘息、気管支炎、アトピー性皮膚炎、潰瘍性大腸炎、クローン病等のアレルギー性疾患、炎症性疾患及び自己免疫性疾患の原因の一つと考えられている。
TNF−αは、炎症或いは免疫反応の極めて初期の段階で分泌され、免疫能力を持つ細胞を刺激し一連の反応を惹起し、或いはまた発熱を誘導することから、TNF−α産生を抑制する物質は、より初期の炎症反応に働きかけ、広範囲の炎症を制御する抗炎症剤として期待される。
【0003】
一方、TIMP(tissue inhibitor of metalloproteinases)は、マトリックスメタロプロテアーゼ(matrix metalloproteinase:MMP)の生体内インヒビターで、現在までにTIMP−1、TIMP−2、TIMP−3及びTIMP−4のタイプが知られている。炎症反応後期におけるMMPとTIMPの不均衡はMMPの産生を亢進させ、細胞外マトリックス、結合組織の破壊を引き起こすことが知られている(非特許文献1)。MMPの産生亢進は、炎症性疾患の治癒を遅延させる主な原因の一つと考えられており、実際にMMPの阻害やTIMPによる抗炎症効果が報告されている(特許文献1及び2)。このTIMPの抗炎症効果はMMPの阻害作用によるものとされている。
【0004】
TNF−αとの関連では、TIMP−3が特異的に膜結合型のTNF−αの切断に関わるTNF−α変換酵素(TACE)を阻害することが報告されており、TNF-αの産生調節に寄与していることが知られている(非特許文献2)。
しかしながら、これまでに炎症カスケード上流でのTIMP−1の関与は報告されていなく、TIMP−1がTNF−α産生に与える影響も明らかにされていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2000−86533号公報
【特許文献2】特開2000−7575号公報
【非特許文献】
【0006】
【非特許文献1】Skiles JW et al.,Curr Med Chem.2004
【非特許文献2】Augustin Amour et al., FEBS Letters 1998
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、抗炎症剤を確実且つ効率良くスクリーニングすることができる評価又は選択方法を提供することに関する。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明者らは、表皮細胞におけるUVB照射時のTNF−α産生とTIMP−1との関連について検討したところ、ヒト組換えTIMP−1(rhTIMP−1)により濃度依存的にTNF−αの産生が抑制されることを見出した。また、TIMP−1産生を増加させる物質によってUVB照射時のTNF−α産生が抑制されたことから、TIMP−1の発現上昇とUVB照射時のTNF−α産生と間には負の相関関係があり、TIMP−1の産生増加作用を指標として、TNF−α産生抑制を介した抗炎症剤の評価又は選択が可能となることを見出した。
【0009】
すなわち、本発明は、以下の工程(A)〜(D):
(A)TIMP−1遺伝子又はTIMP−1タンパク質が発現可能な細胞に、被験物質を接触させる工程、
(B)当該細胞におけるTIMP−1遺伝子又はTIMP−1タンパク質の発現量を測定する工程、
(C)上記(B)で算出された発現量を、被験物質をTIMP−1遺伝子又はTIMP−1タンパク質が発現可能な細胞に接触させない対照群におけるTIMP−1遺伝子又はTIMP−1タンパク質の発現量と比較する工程、
(D)上記(C)の結果に基づいて、TIMP−1遺伝子又はTIMP−1タンパク質の発現量を増加させる被験物質を抗炎症剤として評価又は選択する工程、
を含む、抗炎症剤の評価又は選択方法を提供するものである。
【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、各種物質の抗炎症効果をより正確に且つ簡便に評価することができ、当該効果を有する物質をより効率よく選択することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】培養表皮細胞におけるUVB照射及びrhTIMP−1添加時のTNF−α産生量の変化を示す図である。
【図2】シソエキスの培養表皮細胞におけるTIMP−1産生に与える影響を示す図である。
【図3】シソエキスのUVB照射時のTNF−α産生に与える影響を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
後記実施例に示すとおり、TIMP−1が表皮細胞におけるUVB照射時のTNF−α産生に与える影響を検討したところ、UVB照射により上昇したTNF−α産生が、ヒト組換えTIMP−1(rhTIMP−1)により濃度依存的に抑制された(実施例1)。また、TIMP−1の産生を増加させるシソエキスにより、UVB照射時のTNF−αの産生が抑制された(実施例2)。
これらの結果は、TIMP−1がUVB照射時のTNF−α産生に関与していること、すなわち、TIMP−1の発現上昇とUVB照射時のTNF−α産生との間には負の相関関係があることを示している。また、TIMP−1が炎症カスケードの初期(上流)に関与していることを示唆している。TNF−αは前駆体タンパクである膜結合型TNF−α(mTNFα)として産生され、TNF−α変換酵素(TACE)によりその細胞外に存在するカルボキシル基側末端ドメインの切断を受けて可溶性TNF−α(sTNFα)蛋白となり、さらにホモ3量体を形成して血液中を循環するが、TIMP−1はTNF−α変換酵素(TACE)に対して不活性であることが報告されている(前記非特許文献2及びRoy A Black et al., Biochem Biophis Res Com 1996)。そのため、TIMP−1のTNF−α産生への関与が認められたことは意外である。
従って、TIMP−1の産生を増加させる物質は、TNF−α産生抑制剤として、また抗炎症剤として有用である。また、TIMP−1の産生増加作用を指標として抗炎症剤の評価又は選択が可能である。TNF−αは、一連のカスケードの上流に位置するサイトカインであることから、本発明の抗炎症剤は特にTNF−αが関与する初期炎症反応の抑制に有用である。
【0013】
本発明の方法は、具体的には以下(A)〜(D)のように行われる。
(A)TIMP−1遺伝子又はTIMP−1タンパク質が発現可能な細胞に、被験物質を接触させる工程、
(B)当該細胞におけるTIMP−1遺伝子又はTIMP−1タンパク質の発現量を測定する工程、
(C)上記(B)で算出された発現量を、被験物質をTIMP−1遺伝子又はTIMP−1タンパク質が発現可能な細胞に接触させない対照群におけるTIMP−1遺伝子又はTIMP−1タンパク質の発現量と比較する工程、
(D)上記(C)の結果に基づいて、TIMP−1遺伝子又はTIMP−1タンパク質の発現量を増加させる被験物質を抗炎症剤として評価又は選択する工程。
【0014】
本発明方法において用いられるTIMP−1遺伝子又はTIMP−1タンパク質が発現可能な細胞としては、哺乳動物の皮膚線維芽細胞、肺線維芽細胞、歯肉線維芽細胞等の線維芽細胞、軟骨滑膜細胞、表皮細胞、平滑筋細胞、赤芽球系前駆細胞等が挙げられる。哺乳動物としては、例えば、ヒト、マウス、ラット、ウサギ等が挙げられるが、ヒトであるのが好ましい。これらの細胞は、初代培養のものでも継代を繰り返したあとのin vitro老化させた細胞であってもよく、また、胎児由来のものであっても老齢者由来のものであってもよい。また、これらの細胞は組織より公知の方法により採取して用いてもよく、又は市販品を購入して用いてもよい。
表皮細胞及び皮膚線維芽細胞は、皮膚組織中に存在するものでも、組織から単離したものでもよい。また、正常表皮細胞の他に、不死化した表皮細胞の細胞株(HaCaT)を使用することもできる。当該表皮細胞及び当該皮膚線維芽細胞の由来組織としては、生体から外科的に切除した皮膚組織、それを免疫不全マウス等に移植した皮膚組織、培養皮膚モデル、再構成皮膚等を使用することもできる。
【0015】
当該TIMP−1遺伝子又はTIMP−1タンパク質が発現可能な細胞と被験物質との接触は、例えば被験物質を所定の濃度になるように予め培養液中に添加した後、細胞を培養液に載置すること、或いは、細胞が載置された培養液に、被験物質を所定の濃度になるように添加することにより行うことができる。
ここで、TIMP−1遺伝子又はTIMP−1タンパク質が発現可能な細胞の播種時の細胞濃度は、6Wellプレートを使用した場合、1.0×103〜8.0×105cells/wellとするのが好ましく、特に1.0×104〜5.0×105cells/wellとするのが好ましい。また、被験物質の添加濃度は、0.00001〜10質量%(固形残分)とするのが好ましく、特に0.0001〜3質量%(固形残分)とするのが好ましい。
【0016】
被験物質としては、特に限定されない。例えば、動植物抽出物、化合物、化学物質等を用いることができる。
【0017】
TIMP−1遺伝子又はTIMP−1タンパク質が発現可能な細胞を培養する培地は、当該細胞を培養できる常用の培地を用いることができ、例えばダルベッコ改変イーグル培地(DMEM)、イーグル最小必須培地(MEM)、表皮角化細胞用基礎培地(HuMedia KB2)等が挙げられる。細胞継代、増殖時にはこれらの培地に、3−15%、好ましくは5−10%の牛胎児血清(FBS,FCS)や、増殖因子、抗菌剤、インスリン、ハイドロコーチゾン等の増殖添加剤を添加することが好ましい。
培養は、被験物質と接触後、室温(25℃)〜37℃で通常3時間〜96時間程度、好ましくは12〜76時間程度行うのが好ましい。
次いで、培養上清を回収してTIMP−1遺伝子又はTIMP−1タンパク質の発現量を測定する。
【0018】
TIMP−1遺伝子の発現量の測定は、mRNAレベルで検出する場合は、例えば細胞からtotal RNAを抽出して、リアルタイムRT−PCR法、RNA分解酵素プロテクションアッセイ法、或いはノーザンブロット解析法等を利用して、TIMP−1遺伝子から転写されたmRNAを検出定量すればよい。
【0019】
また、TIMP−1タンパク質の発現量の測定は、通常の免疫測定法により行うことができ、例えばRIA法、EIA法、ELISA、バイオアッセイ法、ウェスタンブロット等により行うことができるが、ELISA、ウェスタンブロットが安価・簡便で望ましい。
【0020】
抗炎症剤の評価は、被験物質と接触させたTIMP−1遺伝子又はTIMP−1タンパク質が発現可能な細胞におけるTIMP−1遺伝子又はTIMP−1タンパク質の発現量を、被験物質に接触させない対照群(対照細胞)における発現量と比較し、その発現量が増加した場合、被験物質には抗炎症効果があると評価でき、斯かる物質を選択することができる。評価に際しては、必ずしも統計学的な手法を用いる必要はないが、統計学的に有意差の有無を検定して評価することが好ましい。
【0021】
このようにして選択された抗炎症剤は、TNF−α産生を抑制する物質であり、ヒトを含む動物におけるTNF−αの過剰産生に起因する疾患、例えば慢性関節リウマチ、変形性関節炎、喘息、気管支炎、アトピー性皮膚炎、潰瘍性大腸炎、クローン病等のアレルギー性疾患、炎症性疾患及び自己免疫性疾患の予防、治療又は改善のための医薬品、医薬部外品、化粧品又は食品に有効成分として配合して使用するための素材となり得るものである。
【実施例】
【0022】
実施例1
1)方法
細胞培養:培養ヒト表皮角化細胞(NHEK(F)新生児包皮由来、クラボウ社)を2×105cells/wellの細胞密度で6ウェルプレートに播種し、表皮角化細胞増殖用培地(HuMedia−KB2)に増殖添加剤(インスリン0.5mL,hEGF0.5mL,ハイドロコーチゾン0.5mL,抗菌剤0.5mL,BPE2mL)を添加したもので24時間培養した。継代には、0.5%トリプシン/EDTA(GIBCO)を用いた。
【0023】
UVB照射:UVBの照射は、UVランプ(FL20SE、東芝)を使用してUVB照射量30mJ/cm2となるよう照射時間を設定し、UVBを照射した。照射時は、細胞培地を除き、PBS(−)で2回洗浄し、PBS(−)を0.5ml加えた後、UVBを照射した。未照射コントロールは照射処理と同様にPBS(−)で洗浄後、PBS(−)を0.5ml添加した状態でクリーンベンチ内に放置する処理を行った。
照射した直後に0nM、5nM又は10nM rhTIMP−1(R&D Systems)をそれぞれ添加した。さらに48時間培養後、同様に30mJ/cm2のUVBを照射した。
【0024】
培養上清中のTNF−α産生量の測定:UVB照射後12時間培養した上清(2mL)を回収し、スピンカラム(アミコンウルトラ−4、10K、ミリポア)を用いて限外ろ過濃縮を行った後、TNF−α産生量をELISAキット(Quantikine Human TNF−α/TNFSF1A、R&D Systems)を用いて測定を行った。測定方法は添付のプロトコールにしたがった。
【0025】
2)結果
図1に示すように、UVB照射により上昇したTNF−α産生が、rhTIMP−1により濃度依存的に抑制された。
【0026】
実施例2
1)方法
細胞培養:培養ヒト表皮角化細胞(NHEK(F)新生児包皮由来、クラボウ社)を2×105cells/wellの細胞密度で35mmディッシュに播種し、表皮角化細胞増殖用培地(HuMedia−KB2)に増殖添加剤(インスリン0.5mL,hEGF0.5mL,ハイドロコーチゾン0.5mL,抗菌剤0.5mL,BPE2mL)を添加したもので培養した。継代には、0.5%トリプシン/EDTA(GIBCO)を用いた。
【0027】
シソエキス添加:シソ葉(新和物産)40gに50(v/v)%エタノール水溶液400mLを加え、常温で15日間抽出後ろ過し、シソエキスを得た(固形分4.89g)。得られたエキスを濃縮し、以下評価サンプルとして用いた(固形分1.8(w/v)%)。
24時間細胞培養後、新鮮な培地に交換し、同時に評価サンプルを添加した。評価サンプルの添加濃度は0.001%(固形残分濃度)とし、コントロールとして、等量の50(v/v)% EtOHを添加したものを用いた。
【0028】
培養上清中のTNF−α量の測定:サンプル添加培地で48時間培養後、上清(2mL)を回収してTNF−α産生量をELISAキット(Quantikine Human TNF−α/TNFSF1A、R&D Systems)を用いて測定を行った。測定方法は添付のプロトコールにしたがった。
また、スピンカラム(アミコンウルトラ−4、10K、ミリポア)を用いて限外ろ過濃縮を行った後、濃縮した上清のタンパク質量をBCA Protein Assayにより常法に従って測定した。5xSDS Sample Buffer(Immunopure,Amersham)を添加して濃度を揃えた後、100℃で5分加熱、変性させたものをウエスタンブロット用サンプルとして調製した。12.5%ゲルを用いたSDS−PAGEで培地中の蛋白質を分離し、一次抗体:Anti−TIMP−1(Rabbit Polyclonal Antibody,GeneTex:1000倍希釈)、二次抗体:HRP標識抗ヤギIgG抗体(R&D systems:1000倍希釈)を用いたウェスタンブロッティング法によりTIMP−1を検出した。検出試薬には化学発光法であるECL Plusウェスタンブロッティング検出試薬(GEヘルスケア バイオサイエンス株式会社)を用い、LAS4000 System(Fuji Film)により検出を行った。
【0029】
2)結果
図2A及びBに示すように、シソエキスにおいてTIMP−1発現量がコントロール(対照群)に対する相対値で約1.5倍増加していた。なお、コントロールに対してタンパク質量比が0.5以下になるものは排除した。
【0030】
実施例3
1)方法
細胞培養:培養ヒト表皮角化細胞(NHEK(F)新生児包皮由来、クラボウ社)を2×105cells/wellの細胞密度で35mmディッシュに播種し、表皮角化細胞増殖用培地(HuMedia−KB2)に増殖添加剤(インスリン0.5mL,hEGF0.5mL,ハイドロコーチゾン0.5mL,抗菌剤0.5mL,BPE2mL)を添加したもので24時間培養した。継代には、0.5%トリプシン/EDTA(GIBCO)を用いた。
【0031】
UVB照射:実施例1と同様にUVB照射量30mJ/cm2となるよう照射時間を設定し、UVBを照射した。照射時は、細胞培地を除き、PBS(−)で2回洗浄し、PBS(−)を0.5ml加えた後、UVBを照射した。未照射コントロールは照射処理と同様にPBS(−)で洗浄後、PBS(−)を0.5ml添加した状態でクリーンベンチ内に放置する処理を行った。
【0032】
シソエキス添加:UVB照射後に新鮮な培地に交換し、同時に評価サンプル(シソエキス)を添加した。評価サンプルの添加濃度は0.001%(固形残分濃度)とし、コントロールとして、等量の50(v/v)% EtOHを添加したものを用いた。
【0033】
UVB照射:サンプル添加培地で24時間培養後、上記と同様にUVB照射量30mJ/cm2となるよう照射時間を設定し、UVBを照射した。
【0034】
培養上清中のTNF−α量の測定:UVB照射後24時間培養し、上清(2mL)を回収して限外ろ過濃縮後(アミコンウルトラ−4、10K)、TNF−α量をELISAキット(Quantikine Human TNF−α/TNFSF1A、R&D Systems)を用いて測定を行った。測定方法は添付のプロトコールにしたがった。
【0035】
2)結果
図3に示すように、UVB照射により表皮角化細胞からのTNF−α産生が増加したが、シソエキスは当該TNF−α産生を顕著に抑制した。なお、今回評価を行ったシソエキスは、既に抗炎症効果が知られている(特開2005−139070号公報、特開2006−45181号公報)。
これらの結果は、被験物質の抗炎症効果が、TIMP−1の産生レベルの測定によって評価可能であることを示している。従って、本発明方法は、抗炎症剤の評価又は選択方法として妥当な方法であると考えられる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
以下の工程(A)〜(D):
(A)TIMP−1遺伝子又はTIMP−1タンパク質が発現可能な細胞に、被験物質を接触させる工程、
(B)当該細胞におけるTIMP−1遺伝子又はTIMP−1タンパク質の発現量を測定する工程、
(C)上記(B)で算出された発現量を、被験物質をTIMP−1遺伝子又はTIMP−1タンパク質が発現可能な細胞に接触させない対照群におけるTIMP−1遺伝子又はTIMP−1タンパク質の発現量と比較する工程、
(D)上記(C)の結果に基づいて、TIMP−1遺伝子又はTIMP−1タンパク質の発現量を増加させる被験物質を抗炎症剤として評価又は選択する工程、
を含む、抗炎症剤の評価又は選択方法。
【請求項2】
TIMP−1遺伝子又はTIMP−1タンパク質が発現可能な細胞が表皮細胞である請求項1記載の抗炎症剤の評価又は選択方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【公開番号】特開2012−18061(P2012−18061A)
【公開日】平成24年1月26日(2012.1.26)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−155087(P2010−155087)
【出願日】平成22年7月7日(2010.7.7)
【出願人】(000000918)花王株式会社 (8,290)
【Fターム(参考)】