説明

軸索再生促進剤

【課題】
中枢神経の軸索の再生を促進することができる新規な軸索再生促進剤を提供すること。
【解決手段】
脂質ラフトを破壊する物質を有効成分として含有する軸索再生促進剤及びコレステロールのキレーターを有効成分として含有する軸索再生促進剤とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、神経細胞、特に、中枢神経系の神経細胞の軸索の再生を促進することができる軸索再生促進剤に関する。
【背景技術】
【0002】
交通事故等に起因する傷害あるいは脳血管障害等で、脊髄等の中枢神経が損傷を受ける。中枢神経を損傷するとしばしば部分的な麻痺が起きる。従って、損傷した中枢神経を再生させることは医療分野における重要な課題である。
【0003】
もっとも、成人の中枢神経の軸索が末梢神経のグラフトを介して再生しうる(下記非特許文献1参照)ことから、成人の中枢神経が再生しない主な原因は、神経細胞を取り巻く局所的な環境にあることが示唆されている。これまでに中枢神経の再生を阻害する3つの主な阻害物質としてNogo、ミエリン結合糖タンパク質(MAG)、及び稀突起神経膠細胞−ミエリン糖タンパク(OMgp)が同定されている。Nogoはモノクローナル抗体IN−1の対応抗原として同定されており(下記非特許文献2〜4参照)、ミエリン鞘の形成及び維持に重要な役割を果たすことが知られているMAG(下記非特許文献5〜8参照)は、ある種のニューロンからの軸索の成長を阻害することが見いだされており(下記非特許文献9、10参照)、成人中枢神経の白質中の主たるピーナツアグルチニンー結合ポリペプチドであるOMgp(非特許文献11参照)は、軸索成長の第3の阻害物質として同定されている(非特許文献12、13参照)。またNogo、MAG及びOMgpはp75のコレセプターとしてNgRに結合することが知られており、このことはこれらが共通の信号伝達経路を共有していることを示唆している(非特許文献14〜17参照)。
【0004】
従って以上の経緯からこれらの阻害物質を排除又は阻害することにより、軸索を再生することが研究されてきた。しかしながら一方で、これらの阻害物質のそれぞれをノックアウトしたマウスの研究により、これらの阻害物質を排除しただけでは中枢神経の軸索が再生されないことが報告され(非特許文献18〜22参照)、更に、機能的なp75を枯渇したり、可溶性p75−Fcを投与しても、損傷した脊髄の再生が促進されなかったことが報告されている(非特許文献23参照)。
【0005】
【非特許文献1】S.David,A.J.Aguayo,Science214,931-3(Nov20,1981)
【非特許文献2】M.S.Chen et al.,Nature 403,434-9(Jan27,2000)
【非特許文献3】T.GrandPre,F.Nakamura,T.Vartanian,S.M.Strittmatter,Nature403,439-44(Jan,2000)
【非特許文献4】P.Caroni,M.E.Schwab,Neuron 1,85-96(Mar,1988)
【非特許文献5】S.Carenini,D.Montag,H.Cremer,M.Schachner,R.Martini,Cell TissueRes 287,3-9(Jan,1997)
【非特許文献6】M.Fruttiger,D.Montag,M.Schachner,R.Martini,Eur J Neurosci7,511-5(Mar 1,1995)
【非特許文献7】N.Fujita et al.,J Neurosci 18,1970-8(Mar15,1998)
【非特許文献8】J.Marcus,J.L.Dupree,B.Popko,J Cell Biol 156,567-77(Feb 4,2002)
【非特許文献9】G.Mukhopadhyay,P.Doherty,F.S.Walsh,P.R.Crocker,M.T.Filbin,Neuron 13,756-67(Sep, 1994)
【非特許文献10】L.McKerracher et al.,Neuron 13,805-11(Oct,1994)
【非特許文献11】D.D.Mikol,K.Stefansson,J Cell Biol 106,1273-9(Apr,1988)
【非特許文献12】V.Kottis et al.,J Neurochem 82,1566-9(Sep,2002)
【非特許文献13】K.C.Wang et al.,Nature 417,941-4(Jun27,2002)
【非特許文献14】K.C.Wang,J.A.Kim,R.Sivasankaran,R.Segal,Z.He,Nature 420,74-8(Nov,2002)
【非特許文献15】M.Domeniconi et al.,Neuron 35,283-90(Jul18,2002)
【非特許文献16】A.E.Fournier,T.GrandPre,S.M.Strittmatter,Nature 409,341-6(Jan 18,2001)
【非特許文献17】T.Yamashita,H.Higuchi,M.Tohyama,J Cell Biol 157,565-70(May 13,2002)
【非特許文献18】U.Bartsch et al.,Neuron 15,1375-81(Dec,1995)
【非特許文献19】C.J.Woolf,Neuron 38,153-6(Apr 24,2003)
【非特許文献20】J.E.Kim,S.Li,T.GrandPre,D.Qiu,S.M.Strittmatter,Neuron 38,187-99(Apr 24,2003)
【非特許文献21】B.Zheng et al.,Neuron 38,213-24(Apr24,2003)
【非特許文献22】M.Simonen et al.,Neuron 38,201-11(Apr24,2003)
【非特許文献23】X.Song et al.,J Neurosci 24,542-6(Jan14,2004)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
従って、本発明は上記課題を鑑み、中枢神経の軸索の再生を促進することができる新規な軸索再生促進剤を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本願発明者らは、鋭意研究の結果、これまでの軸索の再生を阻害する物質であると考えられているMAGやNogoのシグナル伝達の場が細胞膜上の脂質ラフトに存在することを見いだした。そしてこの脂質ラフトを破壊することにより、再生阻害物質の阻害効果が消失したことを確認し、脂質ラフトを破壊することが軸索の再生促進に有効であることを見いだし、本発明を完成した。
【0008】
すなわち、本発明にかかる軸索再生促進剤は、脂質ラフトを破壊する物質を有効成分として含有することを特徴とし、更に望ましくはこの場合において脂質ラフトを破壊する物質はコレステロールのキレーターである。なおここで脂質ラフトを破壊するとは、脂質ラフトの機能を失わせることをいう。
【発明の効果】
【0009】
以上、本発明によれば、中枢神経の軸索再生を促進することができる、新規な軸索再生促進剤を提供することができる。特に、本発明の軸索再生促進剤は中枢神経の軸索の再生に有効であり、脊髄等の中枢神経に損傷を受けた患者の治療等に大いに寄与すると期待される。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
本実施形態に係る軸索再生促進剤(以下「本軸索再生促進剤」)は、コレステロールのキレーターを有効成分として含有するものである。細胞膜表面のコレステロールをキレートすることにより、脂質ラフトに豊富なコレステロールを低下させることで、脂質ラフトを破壊することができる。
【0011】
脂質ラフトを破壊するためには、種々のものを用いることができ、例えば後述の実施例にて示すようにコレステロールのキレーターが望ましく、更に具体的にはmethyl-beta-cyclodextrinが好適である。なお、脂質ラフトを破壊する物質としてはコレステロールのキレーターが、その確実性と可逆性により、望ましいが、それ以外にも細胞膜表面からコレステロールを隔離する薬剤、細胞においてコレステロールの合成を阻害する薬剤、セラミドの合成を阻害する薬剤なども考えられる。なお、コレステロールを隔離する薬剤としては例えばFilipin3、Nystatin、amphotericinB、digitoninが、コレステロールの合成を阻害する薬剤としてはlovastin、mevastatinが、セラミドの合成を阻害する薬剤としてはfumosinBが、例示される。
【0012】
なお、methyl-beta-cyclodextrinの構造は次の通りである。
C43 H73 O35
【0013】
本軸索再生促進剤の投与経路は経口投与、非経口投与が考えられ、そのなかでも非経口投与、特に神経の損傷部に直接注射することが好ましい。なお経口投与の場合、その投与量は通常0.01mgから10mgの範囲内であることが好ましく、非経口投与、例えば静脈注射等の場合は通常0.1mg〜100mgの範囲内であることが好ましい。
【0014】
また、上記例として、methyl-beta-cyclodextrinを用いた場合、0.1ng/ml〜100mg/ml、filipin3を用いた場合、1ng/ml〜100mg/ml、Nystatinを用いた場合10ng/ml〜100mg/ml、amphotericinBを用いた場合、2.5ng/ml〜2.5g/ml、digitoninを用いた場合、40nM〜400mM、lovastinを用いた場合、15ng/ml〜150mg/ml、mevastatinを用いた場合、0.04uM〜400mM、fumosinBを用いた場合、10nM〜100mM、投与することが望ましい。
【0015】
本軸索再生促進剤を投与する場合、そのまま投与することも可能であるが、通常、医薬で用いられる担体を用いて製剤される。製剤に用いる担体としては、製剤分野で常用されるいずれのものも用いることができ、例えば、注射剤の調製には生理食塩水やリン酸緩衝生理食塩水等が好ましく用いられる。さらに、乳化剤や浸透圧調整剤等の常用される添加剤を含めてもよい。
【0016】
本軸索再生促進剤は、神経細胞、特に脊髄等の中枢神経系の神経細胞の軸索の再生を促進するのに有効である。従って、事故等に起因する中枢神経の損傷の治療に用いることができる。なお、後述する実施例では、マウスのニューロンを取り出して試験しているため、MAGmNogo又はミエリンを添加して実験を行っているが、生体内の神経線維では、これらは神経鞘中に含まれているので、軸索再生促進剤中にMAG、Nogo又はミエリンを別途添加する必要はない。
【実施例】
【0017】
以下、上記軸索再生促進剤の効果を確かめるべく、マウスのニューロンを取り出して試験を行った。以下に詳述する。なお本実施例においてはコレステロールのキレーターとしてmethyl-beta-cyclodextrinを用いた。
【0018】
(材料と方法)
(1)成長円錐虚脱アッセイ
100μg/mlのポリ−L−リジンをあらかじめコートしたプラスチックのスライド上で、胎生12日のニワトリの後根神経節の外植片をインキュベートし、MAG−Fc(25μg/ml)又はNogoペプチド(4μM)で十分間処理した。外植片を4%(W/V)パラホルムアルデヒドで固定し、蛍光標識したファロイジン(phalloidin(molecular probe社製))で染色した。各実験において、少なくとも100個の成長円錐を調べ、同じ実験を三回繰り返した。
【0019】
(2)軸索伸展アッセイ
100μg/mlのポリ−L−リジンをあらかじめコートしたプラスチックのスライド上で、生後7日の野生型及びUDP−N−acetylacetyl-alpha−D−galactosamine:(N−acetylneuraminyl)−galactosylglucosylceramide−beta−1,4−N−acetylgalactosaminyltransferase(以下「GalNAcT」)とsialyltransferase
8 (alpha−2,8−sialyltransferase)A(以下「GD3S」)のノックアウトマウスの小脳顆粒細胞を単離し、MAG−Fc(25μg/ml)又はNogoペプチド(4μM)と共に、24時間培養した。4%(W/V)パラホルムアルデヒドで固定し、神経細胞骨格特異的蛋白であるβ−tubulin−IIIに対する一次抗体(Tuj−1(covance社製))蛍光標識した二次抗体(Alexa-546 (molecular probe社製))で染色した。各実験において、少なくとも100個の神経細胞を調べ、同じ実験を三回繰り返した。
【0020】
(3)Rho 活性化アッセイ
100μg/mlのポリ−L−リジンをあらかじめコートしたプラスチックのスライド上で、生後7日の野生型及びノックアウトマウスの小脳顆粒細胞を単離し、24時間培養した。その後、MAG−Fc(25μg/ml)又はNogoペプチド(4μM)、抗ガングリオシドGT1b抗体(生化学工業)抗ガングリオシドGD1a抗体(生化学工業)抗ガングリオシドGM1抗体(生化学工業)で十分間処理し、細胞を0.6mlの溶解バッファーで溶解し、GST結合型Rhotekinと45分間4℃でインキュベートし、ウェスタンブロッティング法で解析した。
【0021】
(4)ショ糖密勾配遠心法
100μg/mlのポリ−L−リジンをあらかじめコートしたプラスチックの培養皿上で、生後7日の野生型マウスの小脳顆粒細胞を単離培養し、MAG−Fc(25μg/ml)、Nogoペプチド(4μM)抗ガングリオシドGT1b抗体(生化学工業)、抗ガングリオシドGD1a抗体(生化学工業)、抗ガングリオシドGM1抗体(生化学工業)で十分間処理した。0.5mlの溶解バッファーで細胞を溶解後、80%ショ糖液を0.5ml加え、更に8mlの30%ショ糖液と1mlの超純水を重層した。35000回転で、12時間から16時間超遠心し、上層より0.83mlずつ回収した溶液をウェスタンブロッティング法にて解析した。
【0022】
(結果)
(1)成長円錐虚脱アッセイ
神経成長円錐に対するMAG及びNogoの効果を調べるために、胎生12日のニワトリの後根神経節の外植片を用いた。MAG−Fc(25μg/ml)又はNogoペプチド(4μM)を槽内投与(bath application)すると、有意な成長円錐虚脱活性を示した。この結果を図1に示す。図1によると、methyl-beta-cyclodextrinの存在下(図中MβCD(+))においては、MAG−Fc及びNogoペプチドによる成長円錐虚脱活性が消失したことが確認できる。なお図中のデータは、平均±標準誤差を示しており、米印は統計学的に有意であることを示している。
【0023】
(2)軸索伸展アッセイ
小脳顆粒細胞に対するMAG及びNogoの効果を調べるために、生後七日のGalNAcTとGD3S のノックアウトマウスより単離した小脳顆粒細胞をMAG-Fc(25μg/ml)又はNogoペプチド(4μM)と共に24時間培養した。この結果を図2に示す。この図によると、GalNAcTのノックアウトマウスより単離した小脳顆粒細胞に対しては、MAGによる効果が消失していたがNogoの効果は見られた。またGD3Sのノックアウトマウスより単離した小脳顆粒細胞に対しては、MAGによる効果及びNogoによる効果が消失していた。更に、Phosphatidyl-inositol phospholipase C(以下PI-PLC)により細胞を処理した場合においては、MAG及びNogoの効果が両方消失していた。なお図中のデータは、平均±標準誤差を示しており、米印は統計学的に有意であることを示している。
【0024】
(3)Rho活性化アッセイ
同様にRhoの活性化を評価した結果を図3に示す。この結果、上記軸索進呈アッセイの結果と同様に、GalNAcTのノックアウトマウスより得られた小脳顆粒細胞のみ、MAGの効果が消失していることが確認できた。抗ガングリオシドGT1b及びGD1aの抗体においてもRhoの活性化が認められた。なお図中のデータは、平均±標準誤差を示しており、米印は統計学的に有意であることを示している。
【0025】
(4)ショ糖密度勾配遠心法
脂質ラフトにおけるp75、ガングリオシドの発現をショ糖密度勾配遠心法及びウェスタンブロッティング法にて評価した。図4にこの結果を示す。この結果により、p75のほとんどが脂質ラフト外にある一方、ガングリオシドが脂質ラフトに集積していることが確認できた。また、単離した小脳顆粒細胞をMAG−Fc(25μg/ml)又はNogoペプチド(4μM)で十分間処理したショ糖密度勾配遠心法にて評価した。この結果を図5に示す。この結果、MAG−Fc又はNogoを加えた場合p75の脂質ラフトへの集積が認められ、また、抗ガングリオシドGT1b及びGD1aの抗体にても同様の結果が得られた。なお図中のデータは、平均±標準誤差を示し、米印は統計学的に有意であることを示している。
【産業上の利用可能性】
【0026】
以上のとおり、本発明に係る軸索再生促進剤は、損傷した中枢神経の再生に有効であり、中枢神経系を損傷した患者のための治療剤として有用である。
【図面の簡単な説明】
【0027】
【図1】成長円錐虚脱アッセイの結果を示す図。
【図2】軸索伸展アッセイの結果を示す図。
【図3】Rho活性化アッセイの結果を示す図。
【図4】ショ糖密度勾配遠心法による結果を示す図。
【図5】ウェスタンブロッティング法による結果を示す図。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
脂質ラフトを破壊する物質を有効成分として含有する軸索再生促進剤。
【請求項2】
前記ラストを破壊する物質は、コレステロールのキレーターであることを特徴とする請求項1記載の軸索再生促進剤。
【請求項3】
前記コレステロールのキレーターは、methyl-beta-cyclodextrinであることを特徴とする請求項2記載の軸索再生促進剤。
【請求項4】
コレステロールのキレーターを有効成分として含有する軸索再生促進剤。
【請求項5】
前記コレステロールのキレーターは、methyl-beta-cyclodextrinであることを特徴とする請求項4記載の軸索再生促進剤。


【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【公開番号】特開2006−249017(P2006−249017A)
【公開日】平成18年9月21日(2006.9.21)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−69499(P2005−69499)
【出願日】平成17年3月11日(2005.3.11)
【出願人】(304021831)国立大学法人 千葉大学 (601)
【Fターム(参考)】