JP7828614B2 - Tm4sf19抑制剤及びその用途 - Google Patents

Tm4sf19抑制剤及びその用途

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Description

本発明は、TM4SF19(transmembrane 4L six family member 19;膜貫通4L6ファミリーメンバー19)の発現または活性抑制剤を含む骨疾患、肥満または肥満媒介代謝性疾患、がん、がん転移の予防または治療用組成物、前記疾患治療薬物のスクリーニング方法に関する。
骨は、一生の間に絶えず変化する活動的な組織である。骨は肉眼で外部の皮質骨(緻密骨)と内部の小柱骨(海綿骨、スポンジ骨)に区分するが、皮質骨は物理的な強度が強く身体を保護して支持する役割を果たし、小柱骨は、衝撃を吸収するか、またはカルシウムの変化を一定に維持する役割を果たす。
骨の成長が中断された後も古い骨は破壊されてなくなり(骨吸収)、新しい骨がなくなったところを埋める固定(骨形成)が一生の間繰り返される、このような現象を骨の再形成(remodeling)という。
骨芽細胞(osteoblast)による骨形成と破骨細胞(osteoclast)による骨吸収との間の相互作用がバランスをとって骨の恒常性が維持され、血液中のカルシウム濃度が一定に維持されるが、骨代謝不均衡により骨粗鬆症などの骨関連疾患が発生する。
破骨細胞と骨芽細胞の相互作用で骨吸収と骨形成過程が順次起こり、骨恒常性(bone homeostasis)を維持する現象を骨再形成(bone remodeling)といい、破骨細胞と骨芽細胞間の活性のバランスによって骨量が決定される。骨再形成の過程は、破骨細胞が骨吸収を進行し、その後、骨芽細胞による骨形成がカップリングされてバランスよく起こる。このような効率的なバランスが崩れると、骨消失が起こる。
破骨細胞は、分化(differentiation)過程を経て多核破骨細胞(multinucleated osteoclast)となり、多核破骨細胞により骨吸収が起こる。破骨細胞の機能不全は、骨化石症(osteopetrosis)を誘発し、破骨細胞の過活性化による骨吸収の増加は、閉経による骨粗鬆症と炎症性関節炎などを誘発する。これまで、ビスホスホネート(bisphosphonates)系薬物と抗RANKL抗体が破骨細胞の過活性化をターゲットとして開発された薬物であるが、破骨細胞の全般的な抑制は、破骨細胞と骨芽細胞のバランスに影響を与えて骨形成に大きな影響を及ぼし、このような全般的な抑制による副作用も伴う。したがって、より選択的に破骨細胞を抑制できる治療剤の開発が求められる。
破骨細胞は、造血幹細胞(hematopoietic stem cell)から由来し、M-CSF(monocyte/macrophage colony-stimulating factor)刺激とRANK(receptor activator of nuclear factor κB)のリガンド(RANKL)による活性化を通じて単核球/マクロファージ系から分化する多核細胞(multinucleated cell)である。破骨細胞の分化は、破骨細胞前駆体(osteoclast precursor)がTRAP-positive単核破骨細胞(mononuclear osteoclast)に分化し、その後、細胞-細胞間融合で多核破骨細胞(multinucleated osteoclast)に成熟する[図2c参照]。このような成熟(mature)、多核破骨細胞は、骨吸収を引き起こす[Int J Mol Sci.2020 Aug 8;21(16):5685.]。
肥満は、遺伝的、代謝的、環境的、及び行動学的な複雑な要因の相互作用によって発生する生物学的現象であり、異常または過剰な脂肪の蓄積として定義され、健康に悪影響を及ぼすことがある。特に肥満は、高血圧、2型糖尿病、がん、肝疾患、高脂血症、動脈硬化などの各種の成人病を引き起こす重要な危険因子として知られている。肥満は、カロリー摂取量とエネルギー消費量との間の慢性的な不均衡の結果であって、脂肪組織の代謝、内分泌及び免疫機能の喪失を伴い、代謝異常と主な脂肪貯蔵シグナル伝達ホルモンであるインスリンに対する反応性低下(抵抗性)が発生し、これにより脂肪組織以外の他の代謝器官における脂肪の蓄積を引き起こし、様々な脂肪毒性(lipotoxicity)を示す。脂肪毒性の最も代表的な病理現象は炎症反応であり、低い状態の慢性炎症疾患(chronic low-grade inflammation)として特徴付けられる。肥満において代謝異常とインスリン抵抗性が現れる前に脂肪組織でマクロファージ(adipose tissue macrophage)の活性化が起こり、炎症前段階に入る。このように肥満は、体内に低強度の慢性炎症状態を誘発して各種の代謝性疾患を引き起こす。このように肥満による体内慢性炎症と代謝性合併症の発生において脂肪組織のマクロファージが重要な役割を占めている。
脂肪細胞(adipocyte)に貯蔵された脂肪は、体内の重要なエネルギー源として使用される。過剰な脂肪細胞の分化と不均衡なエネルギーの過剰供給によって肥満が誘発される。脂肪組織(adipose tissue)は脂肪細胞だけでなく、脂肪由来幹細胞(adipose-derived stem cell,ASC)、免疫細胞、内皮細胞など様々な細胞が組織内に存在し、これを間質血管細胞群(stromal vascular fraction、SVF)と呼ぶ。脂肪組織は、エネルギーを脂質形態で貯蔵するものであるが、体の保温作用をすることもある。栄養素を貯蔵する脂肪である白色脂肪組織(white adipose tissue,WAT)と栄養素を消費して熱を発生させる褐色脂肪組織(brown adipose tissue,BAT)に区分される。また、脂肪組織は、レプチン(leptin)、レシスチン(resistin)、アディポネクチン(adiponectin)、腫瘍壊死因子-α(tumor necrosis factor-α、TNFα)などを作り出すこともある。脂肪細胞分化は、様々なホルモンと様々な転写因子の相互作用を通じて非常に複雑に行われるが、インスリンやインスリン成長因子-1(insulin like growth factor-1)、成長ホルモンなどの刺激によって促進され、この過程でCCAATエンハンサー結合タンパク質(CCAA Tenhancer-binding protein(C/EBP))ファミリー、ペルオキシソーム増殖因子活性化受容体γ(peroxisome proliferator-activated receptor(PPAR) gamma)などの転写因子の増加が観察される。これらの転写因子は、脂肪細胞調節因子とともに脂肪細胞の分化を促進し、脂肪酸結合タンパク質であるaP2や脂肪酸生合成酵素(fatty acid synthase)などの酵素の発現量が増加する。一方、脂肪肝の進行にも過剰な中性脂肪の蓄積が関与していることが報告されている[J.Clin.Invest.,98,1575 1584(1996).]。
現在、使用されている肥満治療剤としては、スイス・ロシュのゼニカルなどの脂肪吸収抑制剤とアメリカのアボットのメリディアなどの食欲減退剤が多く使用されているが、これらの薬剤は、頭痛、血圧上昇、下痢などの副作用が発生するという問題点がある。したがって、副作用のない新たなターゲットの肥満治療剤の開発が必要であるのが実状である。
がんは、人類の健康を脅かす最大の病気の一つであり、細胞が一連の突然変異過程を経て、無制限で非調節的な方式で増殖し、不死化して発生する疾患である。初期に発見されたがんの場合、手術、放射線治療、化学的療法などの治療法があるが、その副作用が大きな問題として台頭しており、末期がんや転移したがんの場合、特別な治療法なしに時限付きの人生で生を終える状況である。
最近、がんに関連した様々な生化学的メカニズムが究明され、それに伴う治療剤が開発されているが、まだがんに対する根本的な治療方法は提示されていない。これにより、がんに関連した様々な生体内分子を同定し、これを標的とする薬物を開発しようとする研究が活発に進められており、これらの薬物のうち一部を組み合わせてがん治療効果を増進させようとする努力も試みられている。
したがって、がんに関連した標的分子をさらに発掘する努力は、非常に重要であると言える。
一方、TM4SF19は、膜貫通4L 6ファミリーメンバー19(transmembrane 4L six family member:TM4SF19)で、大韓民国登録特許第10-1781200号[大韓民国登録特許第10-1781200号]では、肥満診断用マーカーとしてのTM4SF19の用途について開示したことがある。しかし、これまでTM4SF19に関して骨関連疾患治療、肥満または肥満関連代謝性疾患治療、がん治療またはがん転移抑制効果については報告されたことがない。
そこで、本発明者らは、骨疾患、肥満及び肥満に媒介される様々な代謝性疾患、がん治療またはがん転移抑制の根本的な治療を目的として関連した遺伝子を探すために、様々な遺伝子を対象として骨疾患、肥満または肥満媒介代謝性疾患、がんとの関連性について研究を進め、その結果、TM4SF19の様々な機能を確認することで本発明を完成した。
本発明の目的は、TM4SF19発現または活性抑制剤を有効成分として含む骨疾患の予防または治療用薬学的組成物を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、骨疾患疑い検体に骨疾患治療用候補物質を処理する段階、及び対照群とTM4SF19遺伝子のmRNAまたはタンパク質の発現レベルを比較する段階を含む、骨疾患治療薬物のスクリーニング方法を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、TM4SF19発現または活性抑制剤を有効成分として含む肥満または肥満媒介代謝性疾患の予防または治療用薬学的組成物を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、肥満または肥満媒介代謝性疾患疑い検体に肥満または肥満媒介代謝性疾患治療用候補物質を処理する段階、及び対照群とTM4SF19遺伝子のmRNAまたはタンパク質の発現レベルを比較する段階を含む、肥満または肥満媒介代謝性疾患治療薬物のスクリーニング方法を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、TM4SF19発現または活性抑制剤を有効成分として含むがん予防、治療またはがん転移抑制用薬学的組成物を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、がん予防、治療またはがん転移疑い検体にがん予防、治療またはがん転移抑制用候補物質を処理する段階、及び対照群とTM4SF19遺伝子のmRNAまたはタンパク質の発現レベルを比較する段階を含む、がん治療またはがん転移治療薬物のスクリーニング方法を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、TM4SF19発現または活性抑制用融合タンパク質を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、治療学的に有効な量のTM4SF19発現または活性抑制剤を含む骨疾患の予防または治療用組成物を対象体に投与する段階を含む骨疾患を予防または治療する方法を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、治療学的に有効な量のTM4SF19発現または活性抑制剤を含む肥満または肥満媒介代謝性疾患予防または治療用組成物を対象体に投与する段階を含む肥満または肥満媒介代謝性疾患を予防または治療する方法を提供することである。
本発明のさらに他の目的は、治療学的に有効な量のTM4SF19発現または活性抑制剤を含むがん予防、治療またはがん転移抑制用組成物を対象体に投与する段階を含むがん予防、治療またはがん転移を予防または治療する方法を提供することである。
本発明によるTM4SF19発現または活性抑制剤は、骨疾患、肥満、肥満媒介代謝性疾患、がん、がん転移の予防または治療に使用しうる。
また、TM4SF19を阻害する骨疾患、肥満、肥満媒介代謝性疾患、がん、がん転移治療用候補物質をスクリーニングする方法によれば、骨疾患、肥満、肥満媒介代謝性疾患、がん、がん転移を治療できる候補物質を効率的に選別しうる。
図1は、マウス骨髄から細胞を抽出し、M-CSFとRANKL(Receptor activator of nuclear factor kappa-Β ligand)を処理して時間別に分化させた後、TM4SF19遺伝子発現をqPCRで確認した結果である。 図2aは、野生型(WT)マウスとCRISPRノックアウトマウスであるTM4SF19KOのマウス骨髄由来細胞をM-CSF(25ng/ml)+RANKL(100ng/ml)を処理して分化させた後、TRAP染色を行った結果である。 図2bは、CRISPRを用いたTM4SF19ノックアウトマウスであるTM4SF19KOと野生型(WT)マウスの骨髄から細胞を抽出し、RANKLの濃度を100ng/mlに固定し、M-CSFの濃度を25、40、60ng/mlと異にした条件で分化させた後、破骨細胞関連マーカーであるTRAP染色(Tartrate-resistant acid phosphatase staining)を行った結果を示す。 図2cは、破骨細胞の分化過程を示す模式図である。 図3は、野生型(WT)マウスとTM4SF19KOのマウス骨髄から細胞を抽出し、M-CSFまたはM-CSF+RANKL(M-CSF 25ng/ml、RANKL 100ng/ml)を処理して分化させてから4日後、破骨細胞(osteoclast、OC)分化に関連したターゲット遺伝子であるCtsk、Acp5、c-Fos、及びNfatc1発現をqPCRで確認した結果である。 図4aは、野生型とTM4SF19KOマウス骨髄を分化させた後、多核破骨細胞の分化時に形成されるエクチンベルトの形成の有無をF-アクチン染色で確認したものである。 図4bは、Dentin discの上にBMM細胞をプレーティングして分化させた後、pit formationを1% toluidine blue染色で確認したものである。 図5aは、8週齢の野生型(WT)とTM4SF19KO雌マウスにovaryを切離せずに開放するか(sham)、卵巣切除術(OVX)を行ってから31日目に大腿部を固定した後、micro CT分析した結果である。 図5bは、micro CTの撮影イメージを3次元映像分析プログラムで分析して得られた総骨塩密度(BMD)、骨の体積(BV)、組織の体積に対する骨の体積の比率(%BV/TV)、骨小柱の平均数(Tb.N)、骨小柱の間隙(Tb.Sp)、骨小柱の厚さ(Tb.Th)を含む3次元micro CT指標(骨微細構造指標)を示したものである。 図6は、8週齢の野生型(WT)マウスとTM4SF19KOのマウスの大腿骨を固定し、石灰質の除去(decalcification)後、TRAP染色した結果である。 図7aは、野生型(WT)マウスとCRISPRでTM4SF19 extracellular domain 2 (116~165)をノックアウトさせたTM4SF19EC2Δマウスの骨髄から細胞を抽出し、M-CSF25ng/mlまたはM-CSF+RANKL 100ng/mlを処理して分化させた後、TRAP染色を行った結果である。 図7bは、野生型(WT)マウスとTM4SF19EC2Δマウスの骨髄から細胞を抽出し、RANKLの濃度を100ng/mlで固定し、M-CSFの濃度を25ng/mlまたは100ng/mlで処理して分化させた後、TRAP染色を行った結果である。 図7cは、野生型とTM4SF19EC2Δマウス骨髄を分化させた後、多核破骨細胞の分化時に形成されるエクチンベルトの形成の有無をF-アクチン染色で確認したものである。 図7dは、Dentin discの上に野生型とTM4SF19EC2ΔのBMM細胞をプレーティングして分化させた後、pit formationを1% toluidine blue染色で確認したものである。 図8は、野生型(WT)マウスとTM4SF19EC2Δマウスに対して破骨細胞の分化に関連したターゲット遺伝子(Ctsk、Acp5、c-Fos、Nfatc1)の発現をqPCRで確認した結果である。 図9aは、8週齢のWTとTM4SF19EC2Δ雌マウスにovaryを切離せずに開放するか(sham)、卵巣切除術(OVX)を行ってから31日後に大腿部を固定してmicro CT分析した結果である。 図9bは、micro CTの撮影イメージを3次元映像分析プログラムで分析して得られた総骨塩密度(BMD)、骨の体積(BV)、組織の体積に対する骨の体積の比率(%BV/TV)、骨小柱の平均数(Tb.N)、骨小柱の間隙(Tb.Sp)、骨小柱の厚さ(Tb.Th)を含む3次元micro CT指標(骨微細構造指標)を示したものである。 図10は、8週齢の野生型(WT)とTM4SF19KO、TM4SF19EC2Δ雌マウスに卵巣を切離せずに開放するか(sham)、卵巣切除術(ovariectomy、OVX)を行ってから31日後に大腿部を固定した後、micro CT分析した結果、骨微細構造指標を示す。 図11は、8週齢の野生型(WT)とTM4SF19KO、TM4SF19EC2Δ雌マウスにovaryを切離せずに開放するか(sham)、卵巣切除術(OVX)を行ってから31日後に大腿部を固定してmicro CT撮影したイメージである。 図12aは、TM4SF19の一部の配列を欠失したhTm4sf19変異体(hTM4SF19115-175Δ、hTm4sf19105-186Δ、hTm4sf105-196Δ、hTm4sf1994-186Δ及びhTm4sf1994-196Δ)の構造を模式化した図である。 図12bは、TM4SF19が自己と結合し、細胞間相互作用に関与することを示す結果である。TM4SF19の一部配列を欠失させた変異体のうち、94-196欠失変異体がTM4SF19自体と結合しないことを示す結果である。 図12cは、hTm4sf19のうち、94-196配列のみを残し、残りの配列を欠失させたhTm4sf1994-196(上段)が野生型(WT)と同様に自己と結合し、細胞間相互作用に関与することを示す結果(下段)である。 図12dは、TM4SF19断片として使用されたhTm4sf19 131~160、hTm4sf19 145~169、hTm4sf19 131~169、hTm4sf19 120~160、hTm4sf19 120~169、hTm4sf19 120~180、hTm4sf19 120~186、hTm4sf19 120~196、hTm4sf19 120~209、hTm4sf19 131~196及びhTm4sf19 145~196の構造とN-末端に3FlagをタギングしたTM4SF19と前記TM4SF19断片のhIgG1-Fc融合タンパク質間の相互結合を免疫沈殿で確認した結果を示す。 図12eは、図12dと同様に、TM4SF19断片として使用されたhTm4sf19 131~160、hTm4sf19 145~169、hTm4sf19 131~169、hTm4sf19 120~160、hTm4sf19 120~169、hTm4sf19 120~180、hTm4sf19 120~186、hTm4sf19 120~196、hTm4sf19 120~209、hTm4sf19 131~196及びhTm4sf19 145~196の構造とN-末端に3FlagをタギングしたTM4SF19と前記TM4SF19断片のhIgG1-Fc融合タンパク質間の相互結合を免疫沈殿で確認した結果を示す。 図12fは、C末端に3HAをタギングしたインテグリンαvとTM4SF19断片のhIgG1-Fc融合タンパク質間の相互結合を免疫沈殿で確認した結果を示す。 図12gは、C末端に3HAをタギングしたインテグリンβ3とTM4SF19断片のhIgG1-Fc融合タンパク質間の相互作用を免疫沈殿で確認した結果を示す。 図12hは、293T細胞または破骨細胞前駆体Raw264.7 cellにTM4SF19と破骨細胞の機能を調節し、多核破骨細胞の形成時に細胞骨格の再配列に関与するタンパク質であるインテグリンαvまたはインテグリンβ3を過剰発現した後、interactionの有無を確認した結果である。また、C末端に3HAをタギングしたインテグリンαvまたはインテグリンβ3とN末端に3FlagをタギングしたTM4SF19とTM4SF19 EC2(115-175)を欠失させた変異体とのinteractionの有無を確認した結果である。 図12iは、TM4SF19と破骨細胞の機能の調節に関与し、多核破骨細胞の形成時に細胞骨格の再配列に関与するmembrane proteinであるDC-Stampとsiglec-15との相互作用を免疫沈殿で確認した結果を示す。 図13は、マウス由来乳がん細胞E0771にTM4SF19を過剰発現させて細胞増殖、コロニー形成、細胞移動を確認した結果である[LPCX:retroviral control vector名]。 図14は、マウス由来乳がん細胞E0771を野生型(WT)とTM4SF19KOマウス、TM4SF19EC2Δマウス尾静脈に注入後、肺転移抑制を確認した結果である。 図15aは、野生型(WT)マウスとTM4SF19KOマウスから骨髄を採取し、骨髄由来マクロファージに分化させた後、乳がん細胞と共培養(co-culture)して細胞を移動させた後、細胞移動に関与するターゲット遺伝子(フィブロネクチン、ビメンチン、CDH2、SNAI1、SNAI2)の発現(図15a)をqPCRで確認した結果である。 図15bは、転移関連タンパク質(ビメンチン、slug、snail、E-cadherin、β-アクチン)発現をウエスタンブロッティングで確認した結果である[BMDM:bone marrow derived macrophages]。 図16は、ヒト脂肪由来間葉系幹細胞(hADMSC)を脂肪細胞に分化させた後、遺伝子(C/EBPα、PPARγ、TM4SF19)発現をqPCRで確認(上段)し、ウエスタンブロッティングでタンパク質(TM4SF19、PPARγ、FABP4)発現を確認した結果(下段)である。 図17は、正常食を与えた6週齢の野生型(WT)マウスとTM4SF19KOマウスに16週間高脂肪食(60%fat)を与えて体重増加を確認した結果を示す。 図18は、正常食を与えた6週齢の野生型(WT)マウスとTM4SF19KOマウスに12週間高脂肪食を与えた後、インスリン抵抗性をHOMA-IRで確認し(A)、肝表現型(phenotype)を確認し、肝組織を固定した後にH&E染色し(B)、肝臓内のトリグリセリドレベルを測定した結果(C)を示す。 図19aは、正常食を与えた6週齢の野生型(WT)マウスとTM4SF19KOマウスに18週間高脂肪食を与えて体重増加を確認した図である。 図19bは、各組織の重量を確認した図である。 図19cは、皮下脂肪及び内臓脂肪の重量を確認した図である。 図19dは、精巣上体の白色脂肪(eWAT:epididymal white adipose tissue)のH&E染色で脂肪の表現型と脂肪周辺の脂肪組織(adipose tissue)マクロファージを確認した図である。 図19eは、血清内抗肥満サイトカインであるアディポネクチンの分泌を確認した結果である[rtWAT:retroperitoenal white adipose tissue,sWAT:subcutaneous white adipose tissue,ingWAT:inguinal white adipose tissue,iWAT:interscapular white adipose tissue,iBAT:interscapular brown adipose tissue]. 図20は、正常食を与えた6週齢の野生型(WT)マウスとTM4SF19KOマウスに12週間高脂肪食を与えた後、eWAT(精巣上体の白色脂肪)とsWAT(皮下白色脂肪組織)において脂肪分化マーカー(上段)とマクロファージ(macrophage)、M1様マクロファージマーカー(M1-like macrophage marker)の発現(下段)を確認した結果である。 図21は、正常食を与えた6週齢の野生型(WT)マウスとTM4SF19KOマウスに12週間高脂肪食を与えた後、精巣上体の白色脂肪のFACS分析によりマクロファージ(A)%及び樹状細胞(B)%を確認した結果である。 図22-1は、野生型(WT)とTM4SF19KOマウスを12週間高脂肪食を与えた後、精巣上体の白色脂肪において間質血管細胞群(SVF:stromal vascular fraction)においてマクロファージマーカー遺伝子であるMCP1及びF4/80の発現、M1様マクロファージマーカーであるIL6及びTNFα発現及びM2様マクロファージマーカーであるIL10の発現を確認した結果である。 図22-1の続きである。 図23は、eWATにおいて炎症、インスリン抵抗性及び脂肪肝に対するTM4SF19の役割を示す結果である。 図24aは、正常食を与えた6週齢のマウスに高脂肪食を与え始め、12週間与えた高脂肪食誘導肥満マウスモデルにおいて、TM4SF19KOマウスの精巣上体の白色脂肪からベージュまたは褐色脂肪表現型(phenotype)への転換を確認した結果である。 図24bは、高脂肪食誘導肥満マウスモデルにおいて、TM4SF19KOマウスの白色脂肪におけるUcp1発現が増加することを確認した結果である。 図24cは、褐色脂肪分化インビトロモデルの作製プロセスである。 図24dは、褐色脂肪分化インビトロモデルにおいてTM4SF19KOでUcp1が増加したことを確認した結果である。 図24eは、TM4SF19が白色脂肪細胞をベージュ脂肪細胞に変えることに関与することを確認した結果である。 図25aは、白色脂肪をcollagen type Iでdigestionした後、遠心分離してadipose tissue、infranatant、SVFフラクションに分けた。各fractionにあるcellの種類に対する模式図である。 図25bは、高脂肪食60%fatを24週間与えたマウスの精巣上体の白色脂肪と皮下白色脂肪において脂肪細胞とSVFを分けてTM4SF19発現を確認した結果である。 図26は、野生型(WT)とTM4SF19KOマウスの皮下白色脂肪からSVFを抽出し、イソプロパノールで褐色脂肪に分化を誘導し、thermogenic gene expressionとベージュ脂肪マーカー遺伝子発現を確認したものである。 図27は、インビトロモデルで脂肪細胞を分化させた後、macrophageとcontact co-culture(右)後、マクロファージ、炎症、アディポネクチンなどのマーカー遺伝子を確認(左)した結果である[対照群:macrophageと脂肪細胞をそれぞれ育てた後、RNAを抽出して合わせた後に使用する]。 図28は、野生型(WT)マウスからSVFを抽出して脂肪を生成させ、WT骨髄マクロファージに分化させた後、それぞれまたはcontact co-cultureして炎症変化を誘導した結果である[対照群(ctrl):マクロファージと脂肪細胞をそれぞれ育てた後、RNAを抽出して合わせた後に使用する]。 図29は、野生型(WT)マウスとTM4SF19KOマウスからSVFを抽出してadipogenesisさせ、それぞれのマウスから骨髄を採取してマクロファージに分化させた後、contact co-cultureして炎症変化を誘導した結果である。 図30は、野生型(WT)マウスとTM4SF19KOマウスからSVFを抽出してadipogenesisさせ、それぞれのマウスから骨髄を採取してマクロファージに分化させた後、それぞれまたはcontact co-cultureして炎症変化を誘導した結果である[対照群(ctrl):マクロファージと脂肪細胞をそれぞれ育てた後、RNAを抽出して合わせた後に使用する]。 図31は、インビトロインスリン耐性モデルの作製過程(上段)及び脂肪細胞を12日間分化させた後、TNFαを24時間処理した後、脂肪分化マーカーであるC/EBPα、insulin resistance in vitro model markerであるC/EBPβを確認(中央)し、TM4SF19の増加も確認した結果(下段)である。 図32は、インビトロインスリン耐性モデルで、野生型に比べてTM4SF19KOにおいてinsulin resistanceが減少することを示す結果である。 図33は、野生型(WT)マウスから骨髄を採取してマクロファージの分化させた後、M1 polarizationに関与するマーカーを確認した結果である。 図34は、野生型(WT)マウスとTM4SF19KOマウスから骨髄を採取してマクロファージに分化させた後、M1 polarizationを行い、野生型マウスとTM4SF19KOマウスから骨髄を採取してマクロファージに分化させた後、M1 polarizationに関与するマーカーを確認した結果(下段)である。 図35は、293T細胞にヒトTM4SF19(hTM4SF19)、ヒトEC2Δ(hTM4SF19 115~175Δ)、マウスTM4SF19(mTM4SF19)、マウスEC2Δ(mTM4SF19 116~165Δ)を一時的に過剰発現させた後、先に作製したポリクローナルマウスTM4SF19抗体で発現を確認するためにウエスタンブロッティングを行った結果を示したものである。 図36は、野生型マウスから骨髄を採取して破骨細胞に分化させながら、TM4SF19抗体を処理し、TRAP染色により確認した結果である。 図37は、ヒトTM4SF19120-169-FcとマウスTM4SF19116-165-Fcを作製して精製した後、クマシー染色(左、右)及びウエスタンブロッティング(中)結果を示したものである。 図38aは、mM4SF19116-165-Fcを破骨細胞分化過程処理して多核破骨細胞形成の阻害をTRAP染色で確認したものである[E1;Elution buffer(20mM glycine)でelutionしたsample.E1-1;Buffer A(50mM phosphate、50mM NaCl,pH7.0)でUltrafiltration/Diafiltration(UF/DF)進行したサンプル(Fcがより安定的である場合がある)]。 図38bは、hTM4SF19120-169-Fcを破骨細胞分化過程処理して多核破骨細胞形成の阻害をTRAP染色で確認したものである。 図38cは、hIgG1-Fc、hTM4SF19120-169-Fc及びmTM4SF19116-165-Fcを破骨細胞分化過程処理し、hTM4SF19120-169-Fc及びmTM4SF19116-165-Fcが多核破骨細胞の形成を阻害することをTRAP染色で確認した結果である。 図38dは、野生型マウス骨髄を分化させながら、IgG-FcとmTM4SF19-Fcを10μg/ml処理した後、多核破骨細胞の分化時に形成されるアクチンベルト形成の有無をF-アクチン染色で確認したものである。 図38eは、骨再吸収がmTM4SF19-FcによってblockされたことをToluidine blue染色で確認したものである。 図39aは、マウスTM4SF19-Fcによる骨損失抑制効果を示すmicro CTの撮影イメージである。 図39bは、図39aのmicro CTの撮影イメージを3次元映像解析プログラムで分析して得られた総骨塩密度(BMD)、骨の体積(BV)、組織の体積に対する骨の体積の割合(%BV/TV)、骨小柱の平均数(Tb.N)は、骨小柱の間隙(Tb.Sp)を含む3次元micro CT指標を示したものである。 図39cは、マウス大腿骨組織をH&E染色を通じて組織病理学的に分析したものである。 図39dは、8週齢のfemaleマウスにovariectomy後、hIgG1-Fc、マウスTM4SF19-Fc(116~165)、ヒトTM4SF19-Fc(131~169)を尾静脈に注射後、骨損失が顕著に抑制されることを確認した。 図40aは、M-CSFまたはM-CSFとRANKLを処理しながら、マウスTM4SF19-Fcを10μg/ml処理する条件で分化した細胞のCtsk及びAcp5のmRNA発現をグラフで表したものである。 図40bは、野生型(WT)マウスの骨髄から細胞を抽出し、M-CSFまたはM-CSFとRANKL(M-CSF 25ng/ml、RANKL 100ng/ml)を処理する条件で分化させながら、mTM4SF19-Fcを5μg/mlで処理した後、破骨細胞分化マーカータンパク質の発現を確認した結果を示す。 図41は、Raw264.7細胞の分化前後のmTM4SF19-Fcとのsurface bindingをFACS分析によって確認したものである。 図42aは、TM4SF19-Fcを用いた関節リウマチの予防及び治療を確認するための実験スケジュールを模式化したものである。 図42bは、コラーゲン誘導関節炎(Collagen Induced Arthritis,CIA)の誘発後、42日後にマウスの関節状態を確認した結果を示す。 図42cは、実験期間中に調査されたCIAスコアと腫れた関節の数を分析した結果を示す。 図42dは、コラーゲン誘導関節炎マウスモデルの足に発生した炎症と骨損傷がmTM4SF19-Fc処理によって容量依存的に抑制されたことを示すmicro CTイメージである。 図42eは、コラーゲン誘導関節炎マウスモデルの足に発生した炎症と骨損傷がmTM4SF19-Fc処理によって用量依存的に抑制されることを示す結果である。 図42fは、コラーゲン誘導関節炎マウスモデルfemurのmicro CTの撮影イメージを3次元映像解析プログラムで分析し、総骨塩密度(BMD)、骨の体積(BV)、組織の体積に対する骨の体積の割合(%BV/TV)、骨小柱の平均数(Tb.N)、骨小柱の間隙(Tb.Sp)を含む3次元micro CT指標(骨微細構造指標)を示したものである。 図42gは、コラーゲン誘導関節炎マウスモデルの軟骨損傷をtoluidine blueで確認した結果である。hIgG1-Fc処理群に比べてmTM4SF19-Fc処理群の軟骨損傷が抑制されたことを示したものである。 図42hは、Collagen antibody treatment3日後にLPS injectionした関節炎誘発マウスモデルにおいてmTM4SF19-FcとhTM4SF19-Fc(120-169)のsemi-therapeutic effectをarthritis scoreで確認したものである。hIgG1-Fcに比べてTM4SF19-Fc処理により、arthritis disease scoreが低くなり、paw thicknessが減少することを確認した結果である。 図42iは、collagen antibody treatment3日後にLPS injectionした関節炎誘発マウスモデルにおいて、arthritis disease scoreがmaximumである8日後、mTM4SF19-Fcのtherapeutic effectを確認したものである。Untreated groupに比べてTM4SF19-Fc処理によりarthritis disease scoreが低くなり、paw thicknessが減少し、toludine blueで軟骨損傷が抑制されたことで治療効果を確認した結果である。 図43aは、hTM4SF19-Fcを用いた乳がんの骨転移抑制効果を確認するための実験スケジュールを模式化したものである。 図43bは、生物発光映像分析を通じてがん進行(cancer progression)状態を確認した結果を示す。 図43cは、乳がんの骨転移が起こったマウスの関節をmicro CTスキャンした結果を示す。 図43dは、乳がんの骨転移が起こったマウスの関節に対してH&E染色を通じて組織学的分析を行った結果を示したものである。 図44aは、hTM4SF19-Fc(120-169)を用いた乳がんの骨転移抑制効果を確認するための実験スケジュールを模式化したものである。 図44bは、生物発光映像分析を通じてがん進行(cancer progression)状態を確認した結果を示す。 図44cは、乳がんの骨転移が起こったマウスの関節についてluminescence分析を行った結果を示したものである。 図44dは、乳がんの骨転移が起こったマウスの関節をmicro CTスキャンした結果を示す。 図45は、マウス由来E0771乳がん細胞を野生型マウスの尾静脈に注入して肺転移を誘発した後、mTM4SF19-Fc(116~165)及びhTM4SF19-Fc(145-169)により肺転移が顕著に抑制されることを確認した結果を示したものである。 図46aは、mTM4SF19-Fc処理により高脂肪食による肥満が抑制されることを示す。 図46bは、mTM4SF19-Fc処理により高脂肪食による臓器内の白色脂肪の重量減少及び脂肪肝抑制効果をOrgan weightとbody weightに対してorgan weightで確認したものである。 図47は、H&E染色及びMasson & trichrome染色を通じて確認したmTM4SF19-Fc処理による肝組織内の脂肪肝減少効果及び血漿中の中性脂肪の減少効果を示す。 図48は、mTM4SF19-Fc(116~165)の処理により脂肪細胞分化が用量依存的に抑制されることをOil-red-O染色でlipid dropletを染色して確認し、脂肪生成マーカーであるC/EBPαとPPAR-γの遺伝子発現で確認した結果である 図49は、TM4SF19-Fcで破骨細胞の分化により誘導されたがん細胞移動を抑制することをCrystal violet solution0.05%で染色して確認したものである。 図50aは、TM4SF19KOで破骨細胞の分化によるがん細胞移動抑制をCrystal violet solution0.05%で染色して確認したものである。 図50bは、TM4SF19EC2Δで破骨細胞の分化によるがん細胞移動抑制をCrystal violet solution0.05%で染色して確認したものである。 図51は、3Flag-hTM4SF19をMG63骨肉腫細胞株に安定的に過剰発現させた後、細胞の成長をMTT分析で確認し、コロニー形成と移動を確認した結果である。 図52は、3Flag-hTM4SF19をHOS骨肉腫細胞株に安定的に過剰発現させた後、細胞の成長をMTT分析で確認し、コロニー形成と移動を確認した結果である。 図53は、143b骨肉腫細胞株にTM4SF19をCRISPRでノックアウトさせた後、それぞれ異なるclone(#4及び#6)で細胞の成長をMTT分析で確認し、群集能力をコロニー形成で確認した結果である。 図54aは、143b骨肉腫細胞にhTM4SF19-Fc(120-169aa)を処理しながら細胞の成長をMTT分析で確認した結果である。 図54bは、群集能力をコロニー形成で確認した結果である。 図54cは、細胞の成長を細胞計数で確認した結果である。 図54dは、細胞の移動を確認した結果である。 図55は、ヒトTM4SF19-Fc(120-169aa)(10μg/ml)処理によりU2OS、MG63骨肉腫コロニーの形成が抑制されることを確認したものである。 図56は、HOS骨肉腫細胞の細胞移動能力が10μg/ml hTM4SF19-Fc(120-169aa)とhTM4SF19-Fc(145~169aa)処理によって抑制されることを確認したものである。 図57aは、ヒトTM4SF19-Fc(120~169aa)の膵臓がん細胞コロニー形成の抑制を確認したものである。 図57bは、ヒトTM4SF19-Fc(120~169aa)の膵臓がん細胞成長抑制を細胞計数で確認したものである。 図58aは、本願の実施例に使用されたTM4SF19断片及びTM4SF19-Fc融合タンパク質配列情報を示す[各図面において、当該ターゲット配列は、ボールド体で表示した部分であり、SED ID NOs:8、12、15、18と表示されており、酵素サイトは、ターゲット配列と免疫グロブリンFC領域の間にある部位であり、免疫グロブリンFc領域は、ハイライトで表示された部分で、SEQ ID NO:9と表示されている]。 図58bは、図58aと同様に本願の実施例に使用されたTM4SF19断片及びTM4SF19-Fc融合タンパク質配列情報を示している。 図58cは、図58aと同様に本願の実施例に使用されたTM4SF19断片及びTM4SF19-Fc融合タンパク質配列情報を示している 図58dは、図58aと同様に本願の実施例に使用されたTM4SF19断片及びTM4SF19-Fc融合タンパク質配列情報を示している
以下、本発明を詳細に説明する。
一方、本発明の実施形態は、様々な他の形態に変形されてもよく、本発明の範囲が以下に説明する実施形態に限定されるものではない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野において平均的な知識を有する者に本発明をさらに完全に説明するために提供されるものである。さらに、明細書の全体においてある構成要素を「含む」とは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除外するのではなく、他の構成要素をさらに含んでもよいことを意味する。
本発明は、TM4SF19発現または活性抑制剤を有効成分として含む骨疾患の予防または治療用薬学的組成物に関する。
また、本発明は、TM4SF19発現または活性抑制剤を有効成分として含む肥満または肥満媒介代謝性疾患の予防または治療用薬学的組成物に関する。
また、本発明は、TM4SF19発現または活性抑制剤を有効成分として含むがん予防、治療またはがん転移抑制用薬学的組成物に関する。
本発明において、用語の「TM4SF19」は、膜貫通4L 6ファミリーメンバー19(transmembrane 4L six family member 19;TM4SF19,OCTM4)であり、膜貫通4L 6スーパーファミリーに属する。これらのスーパーファミリーメンバーは、インテグリンとの相互作用を介して細胞増殖、運動性及び接着を含む様々な細胞プロセスに関与し、肝線維化、がんなどの疾患と関連があることが知られている。しかし、TM4SF19については、その機能に関連してまともに研究されたことがない。
TM4SF19タンパク質は、ヒト(Homo sapiens)またはマウス(Mus musculus)だけでなく、サル、ウシ、ウマ、イヌ、ネコなどの他の哺乳動物でも同じタンパク質が発現されることがある。
ヒト由来のTM4SF19は、それぞれGenBank Accession No.NM_138461.4、NM_001204897.2、NM_001204898.2それぞれを含むmRNAからそれぞれNP_612470.2、NP_001191826.1、NP_001191827.1で表されるアミノ酸配列を含むペプチドまたはタンパク質に翻訳されてもよい。すなわち、ヒト由来のTM4SF19は、3つの転写バリアント(transcript variant); GenBank Accession No.NM_138461.4 (transcript variant 1)、NM_001204897.2(transcript variant 2)、NM_001204898.2 (transcript variant 3)があり、3種のアイソフォーム;GenBank Accession No.NP_612470.2(isoform 1)、NP_001191826.1(isoform 2)、NP_001191827.1(isoform 3)がある。本発明の実施例で使用されたTM4SF19は、GenBank Accession No.NM_138461.4(transcript variant 1)を含むmRNAから得られたNP_612470.2(isoform 1)である。isoform 1は、マウスTM4SF19と相同性が高い。
マウスTM4SF19は、GenBank Accession No.NP_001153874.1であり、SEQ ID NO:7で表される。
<GenBank Accession No.NP_612470.2(isoform 1)[SEQ ID NO:1]>
MVSSPCTQAS SRTCSRILGL SLGTAALFAA GANVALLLPN WDVTYLLRGL LGRHAMLGTG 60
LWGGGLMVLT AAILISLMGW RYGCFSKSGL CRSVLTALLS GGLALLGALI CFVTSGVALK 120
DGPFCMFDVS SFNQTQAWKY GYPFKDLHSR NYLYDRSLWN SVCLEPSAAV VWHVSLFSAL 180
LCISLLQLLL VVVHVINSLL GLFCSLCEK
<GenBank Accession No.NP_001191826.1 (isoform 2) [SEQ ID NO: 2]>
MVSSPCTQAS SRTCSRILGL SLGTAALFAA GANVALLLPN WDVTYLLRGL LGRHAMLGTG 60
LWGGGLMVLT AAILISLMGW RYGCFSKSGL CRSVLTALLS GGLALLGALI CFVTSGVALK 120
DGPFCMFDVS SFNQTQAWKY GYPFKDLHRI ICMTVRSGTP SAWSPLQLLS GTCPSSPPFC 180
ASACSSFSWW SFMSSTASWA FSAASARSDR QNLHLQAWVF SSSAVLNPFY KEWVRIINKL 240
PL
<GenBank Accession No.NP_001191827.1(isoform 3) [SEQ ID NO: 3]>
MVSSPCTQAS SRTCSRILGL SLGTAALFAA GANVALLLPN WDVTYLLRGL LGRHAMLGTG 60
LWGGGLMVLT ALLSGGLALL GALICFVTSG VALKDGPFCM FDVSSFNQTQ AWKYGYPFKD 120
LHSRNYLYDR SLWNSVCLEP SAAVVWHVSL FSALLCISLL QLLLVVVHVI NSLLGLFCSL 180
CEK
<GenBank Accession No.NM_138461.4(transcript variant 1)[SEQ ID NO:4]>
1 aaagagtcct ggaaagacaa ccttcaggtc cagccctgga gctggaggag tggagcccca
61 ctctgaagac gcagcctttc tccaggttct gtctctccca ttctgattct tgacaccaga
121 tgcaggatgg tgtcctctcc ctgcacgcag gcaagctcac ggacttgctc ccgtatcctg
181 ggactgagcc ttgggactgc agccctgttt gctgctgggg ccaacgtggc actcctcctt
241 cctaactggg atgtcaccta cctgttgagg ggcctccttg gcaggcatgc catgctggga
301 actgggctct ggggaggagg cctcatggta ctcactgcag ctatcctcat ctccttgatg
361 ggctggagat acggctgctt cagtaagagt gggctctgtc gaagcgtgct tactgctctg
421 ttgtcaggtg gcctggcttt acttggagcc ctgatttgct ttgtcacttc tggagttgct
481 ctgaaagatg gtcctttttg catgtttgat gtttcatcct tcaatcagac acaagcttgg
541 aaatatggtt acccattcaa agacctgcat agtaggaatt atctgtatga ccgttcgctc
601 tggaactccg tctgcctgga gccctctgca gctgttgtct ggcacgtgtc cctcttctcc
661 gcccttctgt gcatcagcct gctccagctt ctcctggtgg tcgttcatgt catcaacagc
721 ctcctgggcc ttttctgcag cctctgcgag aagtgacagg cagaaccttc acttgcaagc
781 atgggtgttt tcatcatcgg ctgtcttgaa tcctttctac aaggagtggg tacgaattat
841 aaacaaactt cccctttagg tatccctgga gtaataatga caacaaaatt cactgcaggt
901 cggtggaatg atagaatgca ttttaaatca cattgtaaac ttccaggtga tccatggata
961 ggataaataa ctaagttatt ataattgttt aggaatttat agtccataaa atatcctcca
1021 gccagg
<GenBank Accession No. NM_001204897.2(transcript variant 2) [SEQ ID NO: 5]>
1 aaagagtcct ggaaagacaa ccttcaggtc cagccctgga gctggaggag tggagcccca
61 ctctgaagac gcagcctttc tccaggttct gtctctccca ttctgattct tgacaccaga
121 tgcaggatgg tgtcctctcc ctgcacgcag gcaagctcac ggacttgctc ccgtatcctg
181 ggactgagcc ttgggactgc agccctgttt gctgctgggg ccaacgtggc actcctcctt
241 cctaactggg atgtcaccta cctgttgagg ggcctccttg gcaggcatgc catgctggga
301 actgggctct ggggaggagg cctcatggta ctcactgcag ctatcctcat ctccttgatg
361 ggctggagat acggctgctt cagtaagagt gggctctgtc gaagcgtgct tactgctctg
421 ttgtcaggtg gcctggcttt acttggagcc ctgatttgct ttgtcacttc tggagttgct
481 ctgaaagatg gtcctttttg catgtttgat gtttcatcct tcaatcagac acaagcttgg
541 aaatatggtt acccattcaa agacctgcat agaattatct gtatgaccgt tcgctctgga
601 actccgtctg cctggagccc tctgcagctg ttgtctggca cgtgtccctc ttctccgccc
661 ttctgtgcat cagcctgctc cagcttctcc tggtggtcgt tcatgtcatc aacagcctcc
721 tgggcctttt ctgcagcctc tgcgagaagt gacaggcaga accttcactt gcaagcatgg
781 gtgttttcat catcggctgt cttgaatcct ttctacaagg agtgggtacg aattataaac
841 aaacttcccc tttaggtatc cctggagtaa taatgacaac aaaattcact gcaggtcggt
901 ggaatgatag aatgcatttt aaatcacatt gtaaacttcc aggtgatcca tggataggat
961 aaataactaa gttattataa ttgtttagga atttatagtc cataaaatat cctccagcca
1021 gg
<GenBank Accession No. NM_001204898.2(transcript variant 3) [SEQ ID NO: 6]>
1 aaagagtcct ggaaagacaa ccttcaggtc cagccctgga gctggaggag tggagcccca
61 ctctgaagac gcagcctttc tccaggttct gtctctccca ttctgattct tgacaccaga
121 tgcaggatgg tgtcctctcc ctgcacgcag gcaagctcac ggacttgctc ccgtatcctg
181 ggactgagcc ttgggactgc agccctgttt gctgctgggg ccaacgtggc actcctcctt
241 cctaactggg atgtcaccta cctgttgagg ggcctccttg gcaggcatgc catgctggga
301 actgggctct ggggaggagg cctcatggtg cttactgctc tgttgtcagg tggcctggct
361 ttacttggag ccctgatttg ctttgtcact tctggagttg ctctgaaaga tggtcctttt
421 tgcatgtttg atgtttcatc cttcaatcag acacaagctt ggaaatatgg ttacccattc
481 aaagacctgc atagtaggaa ttatctgtat gaccgttcgc tctggaactc cgtctgcctg
541 gagccctctg cagctgttgt ctggcacgtg tccctcttct ccgcccttct gtgcatcagc
601 ctgctccagc ttctcctggt ggtcgttcat gtcatcaaca gcctcctggg ccttttctgc
661 agcctctgcg agaagtgaca ggcagaacct tcacttgcaa gcatgggtgt tttcatcatc
721 ggctgtcttg aatcctttct acaaggagtg ggtacgaatt ataaacaaac ttccccttta
781 ggtatccctg gagtaataat gacaacaaaa ttcactgcag gtcggtggaa tgatagaatg
841 cattttaaat cacattgtaa acttccaggt gatccatgga taggataaat aactaagtta
901 ttataattgt ttaggaattt atagtccata aaatatcctc cagccagg
<GenBank Accession No.NP_001153874.1[SEQ ID NO:7]>
MLSFSRVVNC SRTCSRFLGL SLGTASLCAA GANIALLFPN WDVTYLMRGL IGKHAMLGSG
LWGGGLMVLL AATLISMTGS FSKSAPCLQV LIALLSSGLA LLGAVICFVT SGVALKDGPF
CMFDVSSFNQ TQAWKFGYPF KDLHNRNYLY DRSLWTSVCL EPSKAVVWHV AFFSILLCIS
LLQLLLVAIH LVNSILGLFC SFCEKH
本発明のTM4SF19発現または活性抑制剤は、TM4SF19遺伝子の発現またはTM4SF19タンパク質の活性を減少させる物質を意味するものである。具体的な形態において、本発明のTM4SF19遺伝子の発現を抑制する抑制剤は、TM4SF19遺伝子に直接作用するか、またはTM4SF19遺伝子の上位調節子に間接的に作用してTM4SF19遺伝子の発現を転写レベルで減少させるか、または発現されたTM4SF19遺伝子の分解を増加させるか、またはその活性を妨害することにより、TM4SF19遺伝子の発現レベルまたはその活性を減少させる物質を意味する。具体的には、TM4SF19遺伝子のmRNAに相補的に結合するアンチセンスヌクレオチド、短いヘアピンRNA(small hairpin RNA、shRNA)、短鎖干渉RNA(small interfering RNA、siRNA)、マイクロRNA(microRNA、miRNA)、及びリボザイム(ribozyme)からなる群から選ばれる少なくとも1つであってもよく、これに制限されるものではない。
本発明において、用語のアンチセンスヌクレオチドは、特定の遺伝子に相補的であり、TM4SF19 mRNAに結合できるDNA、RNA配列を意味する。アンチセンスヌクレオチドは、モノマー単位の長鎖であるため、それらはターゲット遺伝子配列に対して容易に合成されてもよい。
本発明において用語の「siRNA(small interfering RNA)」とは、特定のmRNAの切断(cleavage)を介してRNAi(RNA interference)を誘導できる短い二本鎖RNAを意味する。siRNAは、標的遺伝子のmRNAと相同な配列を有するセンスRNA鎖と、それと相補的な配列を有するアンチセンスRNA鎖を含む。siRNAは、標的遺伝子の発現を抑制できるので、遺伝子ノックダウン法や遺伝子治療法などに使用される。
本発明において、用語の「shRNA(short hairpin RNA)」は、一本鎖RNAとして水素結合により二本鎖部分を形成するステム(stem)部分と環状のループ(loop)部分に区分され、Dicerなどのタンパク質によってプロセシングされてsiRNAに変換され、siRNAと同じ機能を果たすことができる。
本発明において用語の「miRNA(microRNA)」とは、ターゲットRNAの分解を促進させるか、またはそれらの翻訳を抑制させることにより、遺伝子発現を転写後に調節する21~23個のノンコーディングRNAをいう。
本発明において、用語の「リボザイム(ribozyme)」とは、特定の塩基配列を認識して自体的にそれを切断する酵素などの機能を有するRNA分子を意味する。リボザイムは、ターゲットメッセンジャーRNA鎖の相補的な塩基配列で、特異性をもって結合する領域とターゲットRNAを切断する領域から構成される。
また、具体的な形態において本発明のTM4SF19タンパク質の活性を抑制する抑制剤は、TM4SF19タンパク質に特異的に結合する化合物、ペプチド、ペプチド模倣体、アプタマー、融合タンパク質及び抗体からなる群から選ばれる少なくとも1つであってもよく、これに制限されるものではない。
本発明において、用語の「化合物」は、TM4SF19タンパク質に特異的に結合してその活性を抑制できる任意の化合物をすべて含む。
本発明において、用語の「ペプチド」とは、標的物質に対する結合力が高いという長所を有し、熱/化学処理時には変性を起こさない。また、分子サイズが小さいため、他のタンパク質に付着して融合タンパク質への利用が可能である。具体的には、高分子タンパク質チェーンに付着して利用できるため、診断キット及び薬物伝達物質として利用できる。
本発明において用語の「ペプチド模倣体(peptide mimetics)」は、TM4SF19タンパク質の結合ドメインを抑制してTM4SF19タンパク質の活性を抑制するものである。ペプチド模倣体は、ペプチドまたは非ペプチドであってもよく、psi結合などの非ペプチド結合によって結合されたアミノ酸から構成されてもよい。また、「構造的に強制された(conformationally constrained)」ペプチド、サイクリック模倣体(cyclic mimetics)、少なくとも1つのエキソサイクリックドメイン(exocyclic domain)、結合部分(結合アミノ酸)及び活性部位を含むサイクリック模倣体であってもよい。ペプチド模倣体は、TM4SF19タンパク質の二次構造特性と同様に構造化され、抗体または水溶性受容体などの巨大な分子抑制特性を模倣することができ、天然のアンタゴニストと同等の効果として作用できる新規な小分子であってもよい。
本発明において、用語の「アプタマー(aptamer)」とは、それ自体が安定した三次構造を有し、また、標的分子に高い親和性と特異性で結合できる特徴を有する一本鎖核酸(DNA、RNAまたは変形核酸)を意味する。
本発明において、用語の「融合タンパク質」は、互いに異なる2つ以上のタンパク質または同種のタンパク質が結合した形態で作られた新しいタンパク質で、キメラ(chimera)タンパク質ともよく呼ばれる。2つ以上の異種タンパク質が一部と一部、一部と全体、または全体と全体が結合する。多くの場合、必要に応じて一つの遺伝子の配列と他の遺伝子の配列をコドンを合わせて接合してハイブリッド遺伝子を作ってタンパク質として発現させて生産する。
一具現例として、本発明による融合タンパク質は、TM4SF19タンパク質に特異的に結合するTM4SF19の断片を含んでもよい。
前記断片の他に免疫グロブリンFc領域をさらに含んでもよい。
前記断片は、TM4SF19の細胞外ループ2(extracellular loop 2、EC2)由来の断片の全体または一部であってもよい。前記EC2の全体に該当するアミノ酸配列部位は、ヒトTM4SF19タンパク質の120~169番目のアミノ酸部位またはマウスTM4SF19タンパク質の116~165番目のアミノ酸部位であってもよい。前記EC2の一部に該当するアミノ酸配列部位は、ヒトTM4SF19タンパク質の145~169番目または131~169番目のアミノ酸部位を含んでもよい。
本発明による好ましい融合タンパク質は、SEQ ID NO:10、SEQ ID NO:13、SEQ ID NO:16、またはSEQ ID NO:19で表されるアミノ酸配列を含んでもよい。
一具現例として、本発明は、TM4SF19の断片に免疫グロブリンFc領域が結合した融合タンパク質、例えば、TM4SF19の細胞外ループ(extracellular loop)の全体または一部に免疫グロブリンFc領域が結合した融合タンパク質、またはTM4SF19の細胞外ループの全体または一部と膜タンパク質の全体または一部に免疫グロブリンFc領域が結合した融合タンパク質を含んでもよい。ここで、TM4SF19の断片に免疫グロブリンFc領域が結合した融合タンパク質は、TM4SF19の断片に免疫グロブリンFc領域が直接的に結合したもの以外に、TM4SF19の断片に免疫グロブリンFc領域が間接的に結合したものを含む。TM4SF19の断片に免疫グロブリンFc領域が間接的に結合する場合、リンカー、スペーサーまたは酵素サイトに該当する1~10個、例えば、1~9個、1~8個、1~7個、1~6個、1~5個、1~4個、1~3個、1~2個、例えば、1個のアミノ酸配列が、TM4SF19の断片と免疫グロブリンFc領域の間にさらに存在してもよい。
本発明で使用可能なTM4SF19の断片は、これに制限されるものではないが、様々な例(hTm4sf19 94~196、hTm4sf19 131~160、hTm4sf19 145~169、hTm4sf19 131~169、hTm4sf19 120~160、hTm4sf19 120~169、hTm4sf19 120~180、hTm4sf19 120~186、hTm4sf19 120~196、hTm4sf19 120~209、hTm4sf19 131~196及びhTm4sf19 145~196)を含む。一方、TM4SF19タンパク質の安定性のために免疫グロブリンFc領域が例示的に使用されたが、TM4SF19タンパク質と結合できる融合パートナーが免疫グロブリンFc領域に限定されるものではない。
これに制限されるものではないが、本発明は、さらにTM4SF19タンパク質の細胞外ループ2(extracellular loop 2)由来の断片及び免疫グロブリンFc領域を含むTM4SF19発現または活性抑制用融合タンパク質に関する。
前記TM4SF19タンパク質の細胞外ループ2(extracellular loop,EC2)由来の断片は、EC2の全体または一部に該当するアミノ酸配列部位であってもよい。
前記EC2の全体に該当するアミノ酸配列部位は、ヒトTM4SF19タンパク質の120~169番目のアミノ酸部位またはマウスTM4SF19タンパク質の116~165番目のアミノ酸部位であってもよい。
前記EC2の一部に該当するアミノ酸配列部位は、ヒトTM4SF19タンパク質の145~169番目のアミノ酸部位を含んでもよい。
前記EC2の一部に該当するアミノ酸配列部位は、ヒトTM4SF19タンパク質の131~169番目のアミノ酸部位を含んでもよい。
本発明による好ましい融合タンパク質は、SEQ ID NO:10、SEQ ID NO:13、SEQ ID NO:16またはSEQ ID NO:19で表されるアミノ酸配列を含んでもよい。
前記TM4SF19タンパク質の細胞外ループ2(extracellular loop 2、EC2)由来の断片と免疫グロブリンFc領域の間に酵素サイトを含んでもよい。
融合タンパク質の作製のためにTM4SF19の断片として使用されたヒトTM4SF19の細胞外ループ2の部位は例示的なものであり、これに制限されるものではない。
本発明において、用語の「Fc領域」は、免疫グロブリンの重鎖定常領域2(CH2)及び重鎖定常領域3(CH3)を含み、免疫グロブリンの重鎖及び軽鎖の可変領域及び軽鎖定常領域1(CL1)は含まないタンパク質をいう。それは重鎖定常領域のヒンジ領域をさらに含んでもよい。これに制限されるものではないが、「Fc領域」は、IgG、IgA、IgD、IgEまたはIgM由来のFc領域であってもよい。以下の実施例において、融合タンパク質を作製するために使用されたヒトIgG1-Fcは、例示的なものであり、これに制限されるものではない。
また、前記「Fc領域」は、「変形した免疫グロブリンのFc領域」または「Fc領域変異体」を含んでもよく、これはFc領域のうち一部のアミノ酸が置換されるか、または互いに異なる種類のFc領域を組み合わせて製造されたことを意味する。好ましくは、Fc受容体との結合力及び/又は補体(complement)との結合力が変形され、抗体依存性細胞毒性(ADCC)または補体依存性細胞毒性(CDC)が野生型のFc領域に比べて弱化したFc領域を意味する。このとき、変形した免疫グロブリンのFc領域は、IgG1、IgG2、IgG3、IgD、IgG4及びこれらの配列の組み合わせからなる群から選ばれてもよい。
本発明において、用語の「抗体」とは、抗原性部位に対して指示される特異的な免疫グロブリンを意味する。「抗体」は、モノクローナル抗体、ポリクローナル抗体、二重特異性抗体、多重特異性抗体、キメラ抗体、ヒト化抗体、ヒト抗体を含み、新規抗体の他に、すでに当該技術分野で公知または市販の抗体も含まれる。前記抗体は、TM4SF19に特異的に結合する限り、2つの重鎖と2つの軽鎖を含む全長の形態だけでなく、抗体分子の機能的な断片を含む。前記抗体分子の機能的な断片は、少なくとも抗原結合機能を保有している断片を意味し、ここには、Fab、F(ab’)、F(ab’)2、Fvなどが含まれてもよいが、これに限定されるものではない。
ヒトTM4SF19の細胞外ループ2(extracellular loop 2)の全体または一部に特異的な抗TM4SF19抗体に関する。具体的な形態として、本発明は、GenBank Accession No.NP_612470.2のヒトTM4SF19の配列番号115~175の細胞外ループ2領域の全体または一部に特異的な抗TM4SF19抗体に関する。他の具体形態において、本発明は、GenBank Accession No.138461.4のヒトTM4SF19の配列番号120~169の細胞外ループ2領域の全体または一部に特異的な抗TM4SF19抗体に関する。抗体の作製のために使用されたヒトTM4SF19の細胞外ループ2のターゲット部位は、例示的なものであり、これに制限されるものではない。
本発明の実施例によれば、TM4SF19タンパク質は、セルフバインディング(self-binding)を通じて細胞間相互作用に関与することが明らかになった。
特に、本発明者らは、TM4SF19タンパク質の細胞外ループ領域をターゲットとし、TM4SF19タンパク質のセルフバインディングを抑制できるTM4SF19タンパク質に対する抗体、及びTM4SF19の断片(例えば、細胞外ループ領域、細胞外ループ領域及び膜タンパク質)とFcを融合した融合タンパク質を作製し、TM4SF19タンパク質活性抑制剤の効能を評価した。
本発明において用語の「骨疾患」は、代謝性骨疾患、整形外科骨疾患、無形性骨疾患、退行性骨疾患、退行性関節炎、関節リウマチ、乾癬性関節炎、乾癬性脊椎炎、老化性骨減少症(age-related bone loss)、骨粗鬆症、骨形成不全、骨軟化症、骨量減少症、骨折、骨欠損及び股関節減少症、くる病、パジェット骨疾患、歯周疾患、がん細胞の骨転移によって引き起こされる骨損傷からなる群から選ばれる少なくとも1つであってもよい。
本発明において用語の「肥満」とは、異常または過剰な脂肪蓄積がある状態を意味する。
本発明において用語の「肥満媒介代謝性疾患」とは、糖尿病、高血圧、高脂血症、非アルコール性脂肪性肝炎及び特定のがんを含み、より広くは、高血圧、糖尿病、インスリン耐性症候群、代謝症候群、肥満関連胃食道逆流性疾患、動脈硬化症、高脂血症、過中性脂肪血症、過コレステロール血症、脂肪異栄養症、非アルコール性脂肪性肝炎、心血管疾患、多嚢胞性卵巣症候群などを含む。本発明の組成物を用いる場合、前記疾患の治療も同時に行うことができる。また、このような肥満関連疾患の治療対象には、体重を減らすことを望む対象も含まれる。
本発明において用語の「がん(cancer)」とは、細胞が正常な成長限界を無視し、分裂及び成長する攻撃的(aggressive)特性、周囲組織に浸透する浸透的(invasive)特性及び体内の他の部位に広がる転移的(metastatic)特性を有する細胞による疾患を総称する意味である。
本発明で使用されるがんの種類に制限はないが、大腸がん、胃がん、結腸がん、乳がん、肺がん、非小細胞性肺がん、骨がん、膵臓がん、皮膚がん、頭部または頸部がん、黒色腫、子宮がん、卵巣がん、小腸がん、直腸がん、肛門付近がん、卵管がん腫、子宮内膜がん腫、子宮頸がん腫、膣がん腫、陰門がん腫、食道がん、リンパ腺がん、膀胱がん、胆嚢がん、内分泌腺がん、甲状腺がん、副甲状腺がん、副腎がん、軟部組織肉腫、尿道がん、陰茎がん、前立腺がん、慢性または急性白血病、リンパ球リンパ腫、膀胱がん、腎臓または尿管がん、腎細胞がん種、腎骨盤がん種、中枢神経系(central nervous system、 CNS)腫瘍、脊髄腫瘍、脳幹神経膠腫、及び脳下垂体腺腫からなる群から選ばれる少なくとも1つであってもよい。
本発明では、「がん」だけでなく、「がん転移」の抑制に関連したTM4SF19の用途も含む。
一方、本発明において用語の「予防」とは、本発明の組成物を投与して所望の症状または疾患が発生しないようにするか、またはその発生または発現を遅らせるすべての行為を意味する。
本発明において用語の「治療」とは、本発明の組成物を投与して所望の症状または疾患を好転させるか、または消失させるすべての行為を意味する。
一方、本発明の前記組成物は、薬学的に許容可能な担体をさらに含んでもよく、担体とともに製剤化されてもよい。
本発明において用語の「薬学的に許容可能な担体」とは、生物体を刺激せずに、投与化合物の生物学的活性及び特性を阻害しない担体または希釈剤を指す。液状溶液として製剤化される組成物において許容される薬剤学的担体としては、滅菌及び生体に適したもので、生理食塩水、滅菌水、リンガー液、緩衝食塩水、アルブミン注射液、デキストロース溶液、マルトデキストリン溶液、グリセロール、エタノール及びこれら成分のうち1成分以上を混合して使用してもよく、必要に応じて抗酸化剤、緩衝液、静菌剤など他の通常の添加剤を添加してもよい。また、希釈剤、分散剤、界面活性剤、結合剤及び潤滑剤を付加的に添加して水溶液、懸濁液、乳濁液などの注射用製剤、丸薬、カプセル、顆粒または錠剤に製剤化してもよい。
本発明のTM4SF19発現または活性抑制剤及び薬学的に許容可能な担体を含む組成物は、それを有効成分として含むいかなる剤形にも適用可能であり、経口用または非経口用剤形として製造してもよく、投与の容易性と投与量の均一化のために単位投与形態で剤形化してもよい。本発明の薬学的剤形は、口腔(oral)、直腸(rectal)、鼻腔(nasal)、局所(topical;頬及び舌の下を含む)、皮下、膣(vaginal)または非経口(parenteral、筋肉内、皮下及び静脈内を含む)投与に適当な形態又は吸入(inhalation)または注入(insufflation)による投与に適当な形態を含む。本発明の組成物を有効成分として含む経口投与用剤形としては、例えば、錠剤、トローチ剤、lozenge、水溶性または油性懸濁液、調剤粉末または顆粒、エマルジョン、ハードまたはソフトカプセル、シロップまたはエリキシル剤として製剤化してもよい。
本発明の組成物を有効成分として含む非経口投与用剤形としては、皮下注射、静脈注射または筋肉内注射などの注射用形態、坐剤注入方式または呼吸器を通じて吸入が可能なエアロゾル剤などのスプレー用として製剤化してもよい。注射用剤形として製剤化するためには、本発明の組成物を安定剤または緩衝剤とともに水で混合して溶液または懸濁液に製造し、それをアンプルまたはバイアルの単位投与用として製剤化してもよい。
本発明の組成物は、薬剤学的に有効な量、すなわち、治療学的に有効な量で投与する。本発明において「治療学的に有効な量」とは、疾患を治療するのに十分な量を意味し、有効用量レベルは、患者の疾患の種類、重症度、薬物の活性、薬物に対する敏感度、投与時間、投与経路及び排出比率、治療期間、同時使用される薬物を含む要素、及びその他の医学分野で公知の要素に応じて決定されてもよい。本発明の組成物は、個別治療剤として投与するか、または他の治療剤と併用して投与されてもよく、従来の治療剤とは順次的または同時に投与されてもよく、単一または多重投与されてもよい。すなわち、本発明の組成物の総有効量は、単一投与量(single dose)で患者に投与されてもよく、多重投与量(multiple dose)で長期間投与される分割治療方法(fractionated treatment protocol)によって投与されてもよい。前記要素をすべて考慮し、副作用なしに最小限の量で最大の効果が得られる量を投与することが重要であり、これは当業者によって容易に決定されてもよい。
本発明の薬学的組成物の投与量は、患者の体重、年齢、性別、健康状態、食餌、投与時間、投与方法、排泄率及び疾患の重症度によってその範囲が多様である。1日投与量としては、非経口投与時に1日に体重1kg当たり、好ましくは、0.01μg~100mg、より好ましくは、1μg~50mgである。しかし、投与経路、肥満の重症度、性別、体重、年齢などによって増減することがあるので、前記投与量がいかなる方法でも本発明の範囲を限定するものではない。
本発明の組成物は、単独で、または手術、放射線治療、ホルモン治療、化学治療及び生物学的反応調節剤を使用する方法と併用して使用してもよい。
他の態様として、本発明は、治療学的に有効な量のTM4SF19発現または活性を抑制する物質を含む骨疾患の予防または治療用組成物を対象体に投与する段階を含む骨疾患を予防または治療する方法に関する。
他の態様として、本発明は、治療学的に有効な量のTM4SF19発現または活性抑制剤を有効成分として含む肥満または肥満媒介代謝性疾患の予防または治療用組成物を対象体に投与する段階を含む肥満または肥満媒介代謝性疾患を予防または治療する方法に関する。
他の態様として、本発明は、治療学的に有効な量のTM4SF19発現または活性抑制剤を有効成分として含むがん予防、治療またはがん転移抑制用組成物を対象体に投与する段階を含む、がん予防、治療またはがん転移を予防または治療する方法に関する。
本発明において用語の「投与」とは、何らかの適切な方法で個体に所定の物質を導入することを意味し、本発明による予防または治療用組成物の投与経路は、目的組織に到達できる限り、いかなる一般的な経路を通じて経口または非経口投与されてもよい。また、本発明による軟骨関連疾患の予防または治療用組成物は、有効成分が標的細胞に移動できる任意の装置によって投与されてもよい。
本発明の用語の「対象体」は、本発明による薬学的組成物の投与によって症状が好転できる関連疾患を有するマウス、ラット、ウサギ、ウシ、ウマ、ヒツジ、ブタ、ヤギ、ラクダ、レイヨウ、イヌなどの哺乳動物またはヒトを含む。
本発明の組成物の投与経路は、目的組織に到達できる限り、経口または非経口の様々な経路を通じて投与されてもよく、具体的には、口腔、直腸、局所、静脈内、腹腔内、筋肉内、動脈内、経皮、鼻側内、吸入、眼球内または皮内経路を通じて通常の方式により投与されてもよい。
本発明の予防または治療方法は、本発明の組成物を治療的有効量で投与することを含む。前記治療的有効量は、体重減少または脂肪細胞のサイズの減少効果を増進させる量を意味する。適切な1日の総使用量は、正しい医学的判断範囲内で治療医によって決定できることは当業者には自明である。特定の患者に対する具体的な治療的有効量は、達成しようとする反応の種類と程度、場合によっては他の製剤が使用されるかどうかをはじめとする具体的な組成物、患者の年齢、体重、一般健康状態、性別及び食餌、投与時間、投与経路及び組成物の分泌率、治療期間、及び様々な因子と医薬分野で公知の類似因子によって異なる適用が好ましい。したがって、本発明の目的に適した薬学的組成物の有効量は、前述した事項を考慮して決定することが好ましい。また、場合によっては、本発明の組成物とともに公知の関連疾患治療剤を併用投与して治療効果を増大させることができる。
他の態様として、本発明は、骨疾患疑い検体に骨疾患治療用候補物質を処理する段階、及び
対照群とTM4SF19遺伝子のmRNAまたはタンパク質の発現レベルを比較する段階を含む、骨疾患治療薬物のスクリーニング方法に関する。
他の態様として、本発明は、肥満または肥満媒介代謝性疾患疑い検体に肥満または肥満媒介代謝性疾患治療用候補物質を処理する段階、及び
対照群とTM4SF19遺伝子のmRNAまたはタンパク質の発現レベルを比較する段階を含む、肥満または肥満媒介代謝性疾患治療薬物のスクリーニング方法に関する。
他の態様として、本発明は、がん予防、治療またはがん転移疑い検体にがん予防、治療またはがん転移抑制用候補物質を処理する段階、及び
対照群とTM4SF19遺伝子のmRNAまたはタンパク質の発現レベルを比較する段階を含む、がんまたはがん転移治療薬物のスクリーニング方法に関する。
本発明において用語の「検体」とは、関連疾患治療用候補物質をスクリーニングするために使用される個体または試料を意味し、これはイヌ、ウシ、ブタ、ウサギ、ニワトリ、マウス、ヒトを含む哺乳動物を制限なく含み、前記個体から分離された全血、血清、血液、血漿、唾液、尿、喀痰、リンパ液、細胞、組織などの試料などを含む。
本発明において、用語の「対照群」とは、候補物質を処理していない検体を意味する。また、本発明で使用される用語の「候補物質」とは、TM4SF19発現または活性変化をテストする薬剤を意味し、TM4SF19発現レベルまたは活性を直接または間接的に変化させることにより、関連疾患を予防または治療できる能力を測定する対象としては、例えば、タンパク質、オリゴペプチド、小型有機分子、多糖類、ポリヌクレオチド及び広範囲な化合物など任意の分子を含む。そのような候補物質は、天然物質だけでなく合成物質をすべて含む。
本発明において用語の「治療薬物」とは、関連疾患を予防または治療する物質を意味する。
本発明のスクリーニング方法は、関連疾患疑い個体に治療用候補物質を処理した後、候補物質を処理していない対照群とTM4SF19遺伝子のmRNAまたはタンパク質の発現レベルを比較し、対照群に比べてTM4SF19遺伝子のmRNAまたはタンパク質の発現を減少させる物質を関連疾患治療剤と判断して行ってもよい。mRNAレベルを測定するための分析方法としては、逆転写酵素重合酵素反応、競争的逆転写酵素重合酵素反応、リアルタイム逆転写酵素重合酵素反応、RNase保護アッセイ、ノーザンブロッティング、DNAチップなどがあるが、これに制限されるものではない。
タンパク質レベルを測定するための分析方法としては、ウエスタンブロット、ELISA、放射線免疫分析、放射免疫拡散法、オクタロニー免疫拡散法、ロケット免疫電気泳動、組織免疫染色、免疫沈殿分析法、補体固定分析法、FACS、タンパク質チップなどがあるが、これに制限されるものではない。
また、本発明の一実施例によれば、TM4SF19発現が破骨細胞の分化過程で増加することを確認した。TM4SF19欠乏モデル(TM4SF19ノックアウトマウス、TM4SF19KO及びTM4SF19 extracellular domain 2(116~165)ノックアウトマウス、TM4SF19EC2△)の場合、破骨細胞の分化過程で単核破骨細胞(mononuclear osteoclast)を形成させる反面、多核破骨細胞(multinucleated osteoclast)の形成は抑制することを確認した。多核破骨細胞に分化できなかった破骨細胞は、破骨細胞としての表現型(phenotype)は、そのまま有しており、低レベルの骨吸収活性を維持する。すなわち、多核破骨細胞の形成を選択的に抑制できる本発明のTM4SF19抑制剤は、骨吸収機能を完全に消滅させるのではなく、骨吸収をより選択的に調節できるので、抗RANKL抗体などの単核破骨細胞の形成段階から抑制する治療剤に比べて副作用を著しく低下させる。また、TM4SF19欠乏モデルは、卵巣切除術による骨損失を予防することを確認した。さらに、抗マウスTM4SF19ポリクローナル抗体及びマウスTM4SF19 EC2(GenBank Accession No.NP_001153874.1の116-165)-Fc融合タンパク質、ヒトTM4SF19 EC2(GenBank Accession No. NP_612470.2(isoform 1)の120-169)-Fc融合タンパク質を破骨細胞の分化過程に処理した結果、このような阻害剤が破骨細胞の分化過程で単核破骨細胞は形成させる反面、多核破骨細胞の形成は抑制することを確認した。したがって、TM4SF19発現を阻害する物質またはTM4SF19の活性を阻害する物質は、骨疾患の予防または治療に効果的であることが分かる。
また、本発明の一実施例によれば、TM4SF19発現は、hADMSC(ヒト脂肪由来間葉系幹細胞)の脂肪細胞分化過程で増加した。TM4SF19ノックアウトマウスでは、高脂肪食誘導肥満モデルにおいて体重増加が抑制されたことを確認し、肥満により生じる脂肪組織関連マクロファージ量が減少し、TM4SF19は、脂肪細胞分化とマクロファージを含む炎症反応に作用することを確認した。その結果、TM4SF19KOマウスでは、高脂肪食誘導肥満マウスモデルにおいてインスリン抵抗性を低下させ、脂肪肝を抑制することを確認した。したがって、TM4SF19発現または活性を抑制する物質は、肥満、肥満媒介代謝性疾患の予防または治療に効果的であることが分かる。
また、本発明の一実施例によれば、TM4SF19過発現は、マウス由来乳がん及びヒト骨肉腫細胞増殖、移動及びコロニー形成を増加させ、TM4SF19欠乏は、乳がん細胞の肺転移を抑制し、骨肉腫細胞増殖、移動及びコロニー形成を抑制し、乳がん細胞の骨転移抑制効果を確認したので、TM4SF19発現または活性を阻害する物質ががん、がん転移の予防及び治療に効果的であることが分かる。
また、本発明の一実施例によれば、ヒトTM4SF19 EC2(GenBank Accession No.NP_612470.2(isoform 1)の120-169)-Fc融合タンパク質処理により膵臓がん細胞の成長、群集能力が抑制され、骨肉腫細胞増殖、移動、コロニー形成抑制効果を確認した。したがって、TM4SF19発現を阻害する物質またはTM4SF19の活性を阻害する物質ががん、がん転移の予防及び治療に効果的であることが分かる。
本発明の利点及び特徴、ならびにそれらを達成する方法は、詳細に後述する実験例及び製造例を参照すれば、明確になるだろう。しかし、本発明は、以下に開示される実験例及び製造例に限定されるものではなく、互いに異なる様々な形態で具現され、単に本発明の開示が完全になるようにし、本発明が属する技術分野において通常の知識を有する者に
発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものである。
[実施例]
実施例1:破骨細胞の形成(Osteoclastogenesis)におけるTM4SF19の役割
図1は、マウス骨髄から細胞を抽出し、M-CSFとRANKL(Receptor activator of nuclear factor kappa-Β ligand)を処理して破骨細胞(osteoclast、OC)への分化を誘導した後、分化誘導時間によるTM4SF19のmRNA発現をqPCRで確認した結果である。図1に示すように、TM4SF19発現が破骨細胞の分化の進行によって増加したことを確認した。破骨細胞の分化関連遺伝子であるACP5 CTSK発現も破骨細胞の分化の進行によって増加した。
実施例2:TM4SF19ノックアウトマウスを用いたTM4SF19の役割の確認
(1)TM4SF19ノックアウトと多核化した破骨細胞形成抑制の確認
CRISPRを用いたTM4SF19ノックアウトマウスであるTM4SF19KOと野生型(WT)マウスの骨髄から細胞を抽出し、M-CSF 25ng/ml+RANKL 100ng/mlを処理して分化させた後、破骨細胞関連マーカーであるTRAP染色(Tartrate-resistant acid phosphatase staining)を行った。
図2aに示すように、TM4SF19KOマウス骨髄細胞を破骨細胞に分化誘導するとき、単核破骨細胞(mononuclear osteoclast)には分化するが、多核破骨細胞(multinucleated osteoclast)には分化が進行しなかった。
同じ方法でCRISPRを用いたTM4SF19ノックアウトマウスであるTM4SF19KOと野生型(WT)マウスの骨髄から細胞を抽出し、RANKLの濃度を100ng/mlに固定し、M-CSFの濃度を25、40、60ng/mlに異にした条件で分化させた後、破骨細胞関連マーカーであるTRAP染色(Tartrate-resistant acid phosphatase staining)を行った。
図2bに示すように、TM4SF19KOマウス骨髄細胞を破骨細胞に分化誘導したとき、高濃度のM-CSF処理によっても多核細胞形成の障害は、回復しないことが確認された。
図2cは、破骨細胞の分化過程を示す模式図である。図2cに示すように、破骨細胞前駆体が先にTRAP陽性単核破骨細胞に分化した後、細胞-細胞間融合と不完全な細胞質分裂(cytokinesis)を通じて巨大な多核細胞に成熟する。成熟した、多核化した多核破骨細胞は、骨吸収の活性が高いのに対し、多核破骨細胞に分化されなかった破骨細胞は、破骨細胞の表現型(phenotype)はそのまま有し、TRAP及びカデプシンKなどの破骨細胞関連マーカーを発現するが、低レベルの骨吸収活性を維持することが報告されている。
したがって、TM4SF19ノックアウトが破骨細胞の分化過程で多核破骨細胞への分化及び成熟を防ぐという点は、TM4SF19の阻害を通じて骨損失関連疾患の予防または治療を試みることができることを示唆する。特に、TM4SF19抑制剤は、多核破骨細胞の形成を選択的に抑制することができ、これは破骨細胞の骨吸収機能を完全に消滅させるのではなく、骨吸収をより選択的に調節することができ、抗RANKL抗体などの単核破骨細胞の形成段階から抑制する治療剤に比べて副作用を著しく低下させることができる。
(2)TM4SF19KOマウスにおける破骨細胞の分化に関与する遺伝子の発現抑制の確認
CRISPRを用いたTM4SF19ノックアウトマウスであるTM4SF19KOと野生型(WT)マウスの骨髄から細胞を抽出し、M-CSFとRANKLを処理するか、または処理していない条件で分化させてから4日後、破骨細胞の分化に関与する遺伝子であるCtsk、Acp5、c-Fos、及びNfatc1の発現をqPCRを通じて確認した。
図3は、M-CSF及びRANKLを処理するか、または処理しない条件で分化した細胞におけるCtsk、Acp5、c-Fos、及びNfatc1のmRNA発現をグラフで表したものである。
図3に示すように、破骨細胞の分化に関与する遺伝子の発現が、TM4SF19KOマウス由来骨髄細胞の破骨細胞への分化時、対照群(WT)に比べて有意に抑制された。
(3)アクチンベルトの形成及び骨吸収抑制の確認
野生型(WT)とTM4SF19KOマウス骨髄を分化させた後、多核破骨細胞の分化時に形成されるアクチンベルト形成の有無をF-アクチン染色で確認した。野生型(WT)は正常なアクチンベルトを形成した反面、TM4SF19KOは、アクチンベルトを形成しなかった(図4a)。
Dentin discの上にBMM細胞をプレーティングして分化させた後、pit formationを確認した。野生型(WT)では、骨吸収(bone resorption)が確認されたが、TM4SF19KOでは、骨吸収(bone resorption)がblockされたことを確認した(図4b)。
(4)OVXによる骨損失抑制の確認
8週齢の野生型(WT)とTM4SF19KO雌マウスにovaryを切離せずに開放するか(sham)、卵巣切除術(OVX)を行ってから31日目にfemurを固定した後、micro CT分析した。
さらに、micro CTの撮影イメージを3次元映像解析プログラムで分析し、骨の体積(BV)、組織の体積に対する骨の体積の割合(%BV/TV)、骨小柱の平均数(Tb.N)、骨小柱の間隙(Tb.Sp)を含む3次元micro CT指標(骨微細構造指標)を得た。
TM4SF19KOマウスにおいて卵巣切除術による骨損失が抑制されることを確認した(図5)。
卵巣切除術に関係なく、TM4SF19KOマウスの骨密度は、野生型(WT)マウスに比べて高い。
(5)大腿骨TRAP染色による破骨細胞形成の確認
8週齢の野生型(WT)マウスとTM4SF19KOマウスの大腿骨を固定し、石灰質を除去(decalcification)した後、TRAP染色を行った。
その結果、図6に示すように、TM4SF19KOマウスの大腿骨のTRAP染色により多核破骨細胞形成の欠乏が確認された。
実施例3-1:TM4SF19細胞外ループ2(EC2)欠乏マウスの多核破骨細胞形成の損傷の確認
(1)多核破骨細胞形成の損傷の確認
野生型(WT)マウスとCRISPRでTM4SF19 extracellular domain 2(116~165)をノックアウトさせたTM4SF19EC2 Del(TM4SF19EC2Δとも表示)のマウス骨髄から細胞を抽出し、M-CSF 25ng/mlとRANKL 100ng/mlを処理するか、または処理せずに分化させた後、TRAP染色を行った。
その結果、図7aに示すように、TM4SF19EC2Δマウスの骨髄を破骨細胞に分化するとき、単核破骨細胞には分化するが、多核破骨細胞には分化しないことを確認した。
図7bは、野生型(WT)マウスとCRISPRでTM4SF19 extracellular domain 2(116~165)をノックアウトさせたTM4SF19EC2Δのマウス骨髄から細胞を抽出し、RANKLの濃度を100ng/mlに固定し、M-CSFの濃度を25ng/mlまたは100ng/mlで処理して分化させた後、TRAP染色した結果である。TM4SF19EC2Δマウスの骨髄を破骨細胞に分化したとき、高濃度のM-CSF処理によっても多核破骨細胞形成の損傷は回復しなかった。
実施例3-2:TM4SF19EC2Δによる細胞骨格再配列の影響
(1)アクチンベルト形成及び骨吸収抑制の確認
破骨細胞の分化過程中に多核破骨細胞(成熟破骨細胞)が形成されると、ポドソーム(podosome)からなるアクチンベルト(actin belt)が形成され、ポドソームが骨に付着(adhesion)されて骨再吸収(bone resorption)が行われる。
野生型マウスとTM4SF19EC2Δマウスの骨髄から細胞を抽出し、MCSF 60ng/ml、RANKL 100ng/mlで分化させた後に細胞を固定し、phalloidin FITC染色して共焦点顕微鏡(400x)でF-アクチンベルト形成の有無を確認した。
TM4SF19EC2Δが多核波骨細胞の形成を阻害し、インテグリンシグナル関連細胞骨格の再配列(cytoskeleton rearrangement)に影響を与えることを確認した。図7cに示すように、野生型の場合、多核破骨細胞の分化によりアクチンベルトが形成されるが、TM4SF19EC2Δでは形成されないことを確認した。
Dentin discの上にBMM細胞をプレーティングして分化させた後、pit formationを1%toluidine blue染色で確認した。その結果、野生型(WT)ではbone resorptionが確認されるが、TM4SF19EC2Δでは、bone resorptionがblockされたことを確認した(図7d)。
(2)破骨細胞関与遺伝子発現抑制の確認
野生型(WT)マウスとCRISPRでTM4SF19 extracellular domain 2(116~165)をノックアウトさせたTM4SF19EC2Δのマウスに対して破骨細胞の分化に関連したターゲット遺伝子(Ctsk、Acp5、c-Fos、Nfatc1)の発現を確認するためにqPCRを行った。
図8に示すように、破骨細胞の分化に関与する遺伝子(Ctsk、Acp5、c-Fos、Nfatc1)の発現が、TM4SF19EC2Δマウスの破骨細胞の分化時、対照群に比べて有意に抑制された。
(3)骨損失抑制の確認
8週齢の野生型(WT)とTM4SF19EC2Δ雌マウスにovaryを切離せずに開放するか(sham)、卵巣切除術(OVX)を行ってから31日目にfemurを固定した後、micro CT分析した。
さらに、micro CTの撮影イメージを3次元映像解析プログラムで分析し、骨の体積(BV)、組織の体積に対する骨の体積の割合(%BV/TV)、骨小柱の平均数(Tb.N)、骨小柱の間隙(Tb.Sp)を含む3次元micro CT指標(骨微細構造指標)を得た。
TM4SF19EC2Δマウスにおいて卵巣切除術による骨損失が抑制されることを確認した(図9)。
8週齢の野生型(WT)マウス、TM4SF19KOマウス、TM4SF19EC2Δマウス(いずれも雌)から卵巣を切離せずに開放するか(sham)、卵巣切除術(ovariectomy,OVX)を行ってから31日後に大腿部を固定した後、micro CT(μCT)分析を行った。
図10は、micro CTの撮影イメージを3次元画像分析プログラムで分析して得られた骨の体積(BV)、組織の体積に対する骨の体積の割合(%BV/TV)、骨小柱の平均数(Tb.N)、骨小柱の間隙(Tb.Sp)、骨小柱の厚さ(Tb.Th)を含む3次元micro CT指標(骨微細構造指標)を示したものである。
図11は、micro CTの撮影イメージを示す。
その結果、図10及び図11に示すように、TM4SF19KOマウスとTM4SF19EC2Δマウスが卵巣切除術によって誘導される骨損失を抑制することを確認し、卵巣切除術(OVX)を行っていないsham群においてもTM4SF19KOマウスとTM4SF19EC2Δマウスの骨密度が野生型(WT)に比べて高いことを確認した。
実施例4:TM4SF19のself-binding及びインテグリンとの相互結合の確認
(1)TM4SF19-TM4SF19間のself interactionの確認
TM4SF19が細胞相互間の結合(cell to cell interaction)に関与するかどうかを確認するために、HAとflagをそれぞれタギングしたTM4SF19を作製した。293T細胞にN-terminusに3HAをタギングしたTM4SF19とN-terminusに3Flagをタギングした野生型(wild type)とTM4SF19 deletion mutantをtransient overexpressionを行い、immunoprecipitationで結合するかどうかを確認した。TM4SF19 deletion mutantは、図12aに示すように作製した。図12aに示したTM4SF19の一部配列を欠失させたhTm4sf19変異体(hTM4SF19115-175Δ、hTm4sf105-186Δ、hTm4sf19105-196Δ、hTm4sf1994-186Δ及びhTm4sf1994-196Δ)についても3Flagをそれぞれタギングした後、細胞相互間の結合をimmunoprecipitationで分析した。
その結果、TM4SF19がcell to cell interactionに関与し、自己と結合することを確認した(図12b)。しかし、TM4SF19のtransmembrane 3(TM3)とextracellular region 2(EC2)とtransmembrane 4(TM4)を欠失させたmutant(hTm4sf1994-196Δ)は、self bindingをしないことを確認した。これらの結果から、TM4SF19のtransmembrane 3-extracellular region 2-trasmembrane 4 regionがTM4SF19 self interactionに重要であり、TM4SF19の94~196番の位置が特にTM4SF19-TM4SF19間のself interactionに重要な領域であることを確認した。
(2)TM4SF19-TM4SF19間のself interactionに関与する領域の確認
TM4SF19の94~196番位置がTM4SF19-TM4SF19間のself interactionに重要な領域であることを検証するために、今回は3Flag-hTm4sf1994-196Δと異なり、hTm4sf19のうち94-196配列のみを残し、残りの配列を欠失させたhTm4sf1994-196をTM4SF19 deletion mutantとして作製した(図12cの上段)。前述した方法と同様に、293T cellにN-terminusに3HAをタギングしたTM4SF19とN-terminusに3Flagをタギングした野生型とTM4SF19 deletion mutantをtransient overexpressionしてimmunoprecipitationで結合するかどうかを確認した。その結果、TM4SF19のtransmembrane 3とEC2(extracellular region 2)とtransmembrane 4を発現したmutant(hTm4sf1994-196)が野生型(WT)と同様にself-bindingすることを確認した(図12cの下段)。これらの結果から、TM4SF19の94~196aa領域がTM4SF19-TM4SF19 self interactionに重要な部位であることを再確認した。
(3)TM4SF19及びTM4SF19-Fc相互結合
293T細胞にN末端に3FlagをタギングしたTM4SF19とTM4SF19断片のhIgG1-Fc融合タンパク質間の相互結合を前記のような方法を用いて免疫沈殿で確認した。TM4SF19断片としては、hTm4sf19 131~160、hTm4sf19 145~169、hTm4sf19 131~169、hTm4sf19 120~160、hTm4sf19 120~169、hTm4sf19 120~180、hTm4sf19 120~186、hTm4sf19 120~196、hTm4sf19 120~209、hTm4sf19 131~196及びhTm4sf19 145~196領域を使用した(図12dの上段)。その結果、図12dの下端及び図12eに示すように、hTm4sf19の160~169aa領域が結合に重要な役割を果たすことが確認でき、また、hTM4SF19-Fcの145~196領域がTM4SF19との結合を増加させるのに重要な役割を果たすことが確認できた。
(4)インテグリンαv-TM4SF19間のinteractionの確認
破骨細胞の分化に重要な役割を果たすインテグリンαvとTM4SF19間のinteractionを確認した。TM4SF19-Fcがインテグリンαv-TM4SF19に結合する重要結合領域(binding region)を確認するために、293T cellにC末端に3HAをタギングしたインテグリンαvとTM4SF19断片のhIgG1-Fc融合タンパク質間の相互作用を免疫沈殿で確認した(図12f)。
(5)インテグリンβ3-TM4SF19間のinteractionの確認
破骨細胞の分化に重要な役割を果たすインテグリンβ3とTM4SF19間のinteractionを確認した。TM4SF19-Fcがインテグリンβ3-TM4SF19に結合する重要な結合領域(binding region)を確認するために、293T細胞にC末端に3HAをタギングしたインテグリンβ3とTM4SF19断片のhIgG1-Fc融合タンパク質間の相互作用を免疫沈殿で確認した(図12g)。
図12hは、293T細胞または破骨細胞前駆体Raw264.7細胞にTM4SF19と破骨細胞の機能を調節し、multinucleated osteoclastの形成時、細胞骨格再配列に関与するタンパク質であるインテグリンαvまたはインテグリンβ3を過剰発現した後、 interactionの有無を確認した結果である。TM4SF19がインテグリンαvと結合し、インテグリンβ3とも結合することを確認した結果である。
TM4SF19は、Tetraspanins familyであり、これらのfamilyの extracellular region 2(Large extracellular loop)が他のbinding partnerとの結合に重要な役割を果たすことが知られている。TM4SF19のextracellular regionがpartnerとinteractするのに必須的であるかを確認するために、TM4SF19 wtまたは extracellular region 2である115~175がdeletionされたタンパク質とインテグリンαvまたはインテグリンβ3との相互結合を免疫沈殿で確認した結果である。TM4SF19 wtは、それらとの相互作用が確認される反面、hTM4SF19115~175Δとの結合は行われないことを確認した結果である。
図12iは、TM4SF19と破骨細胞機能の調節に関与し、multinucleated osteoclastの形成時、細胞骨格の再配列に関与する膜タンパク質であるDC-Stampとsiglec-15との相互作用を免疫沈殿で確認した結果を示す。TM4SF19は、N-terminal 3HAタギングであり、DC-Stampは、N-terminusに3Flagをタギングし、Siglec-15は、C-terminusに3Flagをタギングして293Tに発現させた後、免疫沈殿で相互作用を確認した結果である。
実施例5:TM4SF19の過剰発現によるがん細胞の増殖、コロニー形成、移動増加の確認
マウス由来の乳がん細胞E0771にTM4SF19を過剰発現(hTM4SF19)した後、時間による細胞増殖とコロニー形成アッセイ(colony formation assay)と細胞移動アッセイ(cell migration assay)を行った。
図13aは、TM4SF19過剰発現により24、48、72時間後、乳がん細胞E0771の細胞増殖が有意に増加することをグラフで表したものである。図13bは、乳がん細胞E0771にTM4SF19過剰発現した細胞と対照群細胞1000個をプレーティングした後、コロニー形成能力を確認したもので、TM4SF19過剰発現によりコロニー形成が増加することを示す。図13cは、乳がん細胞E0771にTM4SF19過剰発現した細胞と対照群細胞を移動チャンバー(migration chamber)にプレーティングした後、時間による細胞の移動(migration)能力を評価したもので、TM4SF19過剰発現により細胞移動が増加することを示す。
実施例6:TM4SF19欠乏のがん細胞転移抑制の確認
(1)TM4SF19欠乏の乳がん細胞肺転移抑制の確認
野生型(WT)マウス、TM4SF19KOマウス、TM4SF19EC2Δマウス尾静脈に乳がん細胞E0771を注入し、12日後に犠牲にした後、肺をIndian inkで染色して肺転移を確認した。
野生型(WT)マウス、TM4SF19KOマウス、TM4SF19EC2Δマウスの乳がん細胞の肺転移表現型(phenotype)を確認し、肺に生じたnoduleの数を測定した。
その結果、TM4SF19KOマウスとTM4SF19EC2Δマウスが野生型(WT)マウスに比べて乳がん細胞の肺転移が有意に抑制されることを確認した(図14)。
(2)TM4SF19欠乏の乳がん細胞転移関連遺伝子及び蛋白質発現抑制の確認
がん細胞の周辺環境は、がん転移の重要な因子として作用し、そのうちマクロファージ(macrophage)から出る抗腫瘍因子(anti-tumor factor)によって転移程度が変わることがある。TM4SF19KOマウス(TMKO)と野生型(WT)マウスから骨髄を得て骨髄由来マクロファージ(bone marrow derived macrophage;BMDM)に分化させた後、移動チャンバー(migration chamber)の下部に入れ、上のチャンバーには乳がん細胞を入れて共培養(co-culture)した後、移動した細胞において細胞移動に関与するターゲット遺伝子(フィブロネクチン、ビメンチン、CDH2、SNAI1、SNAI2)の発現をqPCRで確認し、転移関連タンパク質(ビメンチン、slug、snail、E-cadherin、β-アクチンの発現を確認するためにウエスタンブロッティング(Western blotting)を行った。
その結果、TM4SF19KOマウスマクロファージとの共培養により細胞移動に関与するターゲット遺伝子(フィブロネクチン、ビメンチン、CDH2、SNAI1、SNAI2)の発現が抑制され(図15a)、転移に関連したタンパク質(ビメンチン、slug、snail、E-cadherin、β-アクチン)発現が抑制されることを確認した(図15b)。これはTM4SF19の欠乏によってがん細胞転移関連遺伝子及びタンパク質の発現が抑制されることを示す。
実施例7:TM4SF19のヒトADMSC脂肪分化関与の確認
ヒト脂肪由来の中間葉幹細胞(human Adipose-Derived Mesenchymal Stem Cell,hADMSC)を10μg/ml insulin、1nM 3,3’,5-Triiodo-L-thyronine、1μM dexamethasone、1μM rosiglitazoneを入れたDMEM/F12培地で育てながら脂肪細胞に分化させた後、0日、14日、21日目に遺伝子(C/EBPα、PPARγ)発現をqPCRで確認し、ウエスタンブロッティングでタンパク質(PPARγ、FABP4)発現を確認した。
その結果、TM4SF19発現量がヒトADMSC脂肪分化により増加することが確認された(図16)。
実施例8:TM4SF19の肥満及び代謝疾患関連役割の確認
(1)TM4SF19KOに高脂肪食を与えて体重増加を確認する
正常食を与えた6週齢の野生型(WT)マウスとTM4SF19KOマウスに16週間高脂肪食(60%fat)を与えて体重増加を確認した。
その結果、TM4SF19KOマウスは、高脂肪食にもかかわらず肥満が抑制された(図17)。
(2)インスリン及び脂肪肝耐性の確認
野生型(WT)マウスとTM4SF19KOマウスに高脂肪食を与えた後、インスリン耐性をHOMA-IRで確認し(A)、肝表現型(phenotype)を確認し、肝組織を固定した後、H&E染色し(B)、肝内のトリグリセリドレベルを測定(C)した。
その結果、TM4SF19KOマウスは、高脂肪食誘導肥満マウスモデルにおいてインスリン耐性を低下させ、脂肪肝の形成を抑制した。したがって、TM4SF19KOマウスは(正常食餌を与えた6週齢のマウスに12週間高脂肪食を与えた)、高脂肪食に誘導されたインスリン耐性と脂肪肝に耐性があることを確認した(図18)。
(3)高脂肪誘導肥満耐性の確認
正常食を与えた6週齢の野生型(WT)マウスとTM4SF19KOマウスに18週間高脂肪食を与えて体重増加(図19a)を確認し、18週後にマウスを犠牲にして各組織の重量(図19b)を確認し、皮下脂肪及び内臓脂肪の重量(図19c)を確認し、精巣上体の白色脂肪(eWAT:epididimal white adipose tissue)のH&E染色でfatの表現型(phenotype)とfat周辺の脂肪組織マクロファージを確認(図19d)し、血清中の抗肥満サイトカインであるアディポネクチンの分泌も確認した(図19e)[rtWAT:retroperitoneal white adipose tissue,sWAT:subcutaneous white adipose tissue,ingWAT:inguinal white adipose tissue,iWAT:interscapular white adipose tissue,iBAT:interscapular brown adipose tissue]。
その結果、TM4SF19KOマウスは、高脂肪食誘導肥満マウスモデルにおいても肥満が抑制され、血清中のアディポネクチン分泌量も増加した。したがって、TM4SF19KOマウスは、高脂肪誘導肥満(18週)に耐性があることを確認した(図19)。
(4)脂肪分化及びマクロファージマーカー、M1様マクロファージマーカーの発現確認
正常食を与えた6週齢の野生型(WT)マウスとTM4SF19KOマウスに12週間高脂肪食を与えた後、eWAT(精巣上体の白色脂肪)とsWAT(皮下白色脂肪組織)において脂肪分化マーカー(上)とマクロファージ、M1様マクロファージマーカーの発現(下)をqPCRで確認した。
その結果、高脂肪食にもかかわらず、TM4SF19KOマウスのepididymalとsubcutaneous白色脂肪における脂肪分化マーカーとマクロファージマーカー、M1様マクロファージマーカーの発現が減少した(図20)。
(5)脂肪組織関連マクロファージの量の確認
正常食を与えた6週齢の野生型(WT)マウスとTM4SF19KOマウスに12週間高脂肪食を与えた後、精巣上体の白色脂肪のFACS分析によりマクロファージ(A)及び樹状細胞(B)の白色脂肪での%を確認した。
その結果、高脂肪食にもかかわらず、TM4SF19KOマウスの精巣上体の白色脂肪における%マクロファージと樹状細胞が減少し、肥満によって引き起こされる脂肪組織関連マクロファージの量がTM4SF19KOで減少した(図21)。
(6)白色脂肪組織の間質血管細胞群においてマーカー遺伝子の発現
正常食を与えた6週齢の野生型(WT)マウスとTM4SF19KOマウスに12週間高脂肪食を与えた後、精巣上体の白色脂肪において間質血管細胞群(SVF:stromal vascular fraction)においてロファージマーカー遺伝子の発現を確認するためにqPCRを行った。
その結果、TM4SF19KOマウスの精巣上体の白色脂肪からSVF(stromal vascular fraction)を分離してマクロファージマーカーであるMCP1及びF4/80(図22a)と、M1様マクロファージマーカーであるIL6及びTNFaの発現が減少し(図22b)、M2様マクロファージマーカーであるIL10の発現が増加することを確認した(図22c)。
(7)eWATにおける炎症、インスリン抵抗性及び脂肪肝に対するTM4SF19の役割の確認
eWATにおいて炎症、インスリン抵抗性及び脂肪肝に対するTM4SF19の役割を確認するために、高脂肪食誘導肥満マウスモデル実験を行った。
その結果、TM4SF19は、脂肪細胞分化とマクロファージを含む炎症反応に作用し、これによりTM4SF19の欠乏がインスリン抵抗性を低下させ、脂肪肝を抑制することを確認した(図23)。
(8)TM4SF19欠乏による白色脂肪細胞からベージュ脂肪細胞への転換確認
(正常食を与えた6週齢のマウスに高脂肪食を与え始めてから12週間与えた)高脂肪食誘導比肥満マウスモデルにおいてTM4SF19KOマウスの精巣上体の白色脂肪からベージュまたは褐色脂肪表現型(phenotype)への転換を確認した。また、12週間の高脂肪食誘導肥満マウスモデルにおいてTM4SF19KOマウスの白色脂肪におけるUcp1発現が増加することを確認し、褐色脂肪分化インビトロモデルにおいてTM4SF19KOでUcp1が増加したことを確認することにより、TM4SF19が白色脂肪細胞をベージュ脂肪細胞に変えるのに関与することを確認した(図24)。
図24aは、高脂肪食誘導肥満WTまたはTM4SF19KOマウスの精巣上体の白色脂肪においてベージュまたは褐色脂肪のphenotypeとfatty liverの形成をH&Estainingにより確認した。
図24bは、高脂肪食誘導肥満WTまたはTM4SF19KOマウスの精巣上体の白色脂肪とsubcutaneous脂肪における褐色脂肪マーカーであるUcp1のexpressionを確認した結果である。TM4SF19KOの白色脂肪においてUcp1の発現が増加することを確認した。
図24cは、白色脂肪のbeige/brown adipocyte differentiation方法を示す模式図である。WTとTM4SF19KOマウスの白色脂肪から抽出したadipocyte progenitor cellをDMEM/F-12 mediaにT3とinsulinを入れて育てながら、confluentした状態になってから2日後、DMIとindometacinを処理して分化を開始し、day 2からrosiglitazoneを処理しながら、day 7~day 8まで培養し、beige/brown adipocyte differentiationを誘導した。
図24d及び図24eは、beige/brown adipocyte differentiation後、Ucp1のgene expressionとproteinの発現を確認した結果である。
(9)TM4SF19発現を白色脂肪の脂肪細胞(adipocyte)と間質血管細胞群(SVF)において確認
高脂肪食を24週間与えたマウスの精巣上体の白色脂肪と皮下白色脂肪において脂肪細胞とSVFを分けてTM4SF19発現を確認した。
高脂肪食誘導(正常食を与えた6週齢マウスに高脂肪食を与え始めてから24週間与えた)マウスのeWAT及びsWATで脂肪組織とマクロファージを含むSVFの両方でTM4SF19発現を確認することにより、TM4SF19が脂肪細胞での機能だけでなく、マクロファージと単核球(monocyte)を含むSVFでの機能もあることを意味する(図25)。
図25aは、白色脂肪をcollagentype Iでdigestionした後、遠心分離してadipose tissue、infranatant、SVF fractionに分けた。各fractionにあるcellの種類に対する模式図である。
図25bは、高脂肪食60%fatを24週間与えたマウスの精巣上体の白色脂肪と皮下白色脂肪において脂肪細胞とSVFを分けてTM4SF19発現を確認した結果である。
(10)TM4SF19KO及び野生型マウスのsWATから分離された間質血管細胞群(stromal vascular fraction, SVF)のイソプロテレノール処理による褐色脂肪分化の誘導
野生型(WT)とTM4SF19KOマウスの皮下白色脂肪からSVFを抽出し、イソプロテレノールで褐色脂肪に分化を誘導し、thermogenic gene expressionとベージュ脂肪マーカー遺伝子の発現を確認するためにqPCRを行った。
TM4SF19KOマウスSVFにおいてthermogenic遺伝子の発現とベージュ脂肪マーカーの発現が増加し、TM4SF19KOマウスが白色脂肪の茶色またはベージュ脂肪化に関与できることを示唆した(図26)。
(11)マクロファージと3T3-L1脂肪細胞の共培養においてTM4SF19発現
高脂肪食による肥満において、3T3-L1脂肪組織とマクロファージ間の相互作用が重要な役割を果たす。
図27の右図のように、インビトロモデルに脂肪細胞を分化させた後、マクロファージと接触共培養(contact co-culture)をした後、マクロファージ、炎症、抗肥満などのマーカー遺伝子[Macrophage maker;MCP-1,inflammation marekr;TNFα,IL6,MMP3,anti-obesity marker;adiponectin]の発現をqPCRで確認した。対照群としては、マクロファージと脂肪細胞をそれぞれ育てた後、RNAを抽出して合わせた後に使用した。
3T3-L1脂肪細胞とマクロファージ共培養によって炎症に関連した遺伝子であるMMP3の発現が増加し、TM4SF19も増加した。
(12)接触システムにおいて脂肪細胞とマクロファージの共培養による炎症変化の誘導
野生型(WT)マウスからSVFを抽出し、adipogenesisさせた後、野生型(WT)骨髄をマクロファージに分化させた後、それぞれまたは接触共培養して炎症変化を誘導した。対照群としては、マクロファージと脂肪細胞をそれぞれ育てた後、RNAを抽出して合わせた後に使用した。
SVFの脂肪細胞分化と骨髄のマクロファージの分化後のco-cultureによってTM4SF19が増加した(図28)。
野生型(WT)マウスとTM4SF19KOマウスからSVFを抽出し、脂肪を生成させ、それぞれのマウスから骨髄を採取してマクロファージに分化させた後、接触共培養して炎症変化を誘導した。
その結果、図29に示すように、WT分化脂肪細胞+マクロファージの分化共培養に比べてTM4SF19KOの分化脂肪細胞+マクロファージの分化においてMCP1とIL6が減少した。
野生型(WT)マウスとTM4SF19KOマウスからSVFを抽出し、脂肪を生成させ、それぞれのマウスから骨髄を採取してマクロファージに分化させた後、ctrl cultureまたはco-cultureして炎症変化を誘導した。対照群(ctrl culture)としては、マクロファージと脂肪細胞をそれぞれ育てた後、RNAを抽出して合わせた後に使用した。
SVFの脂肪細胞の分化と骨髄のマクロファージの分化後の共培養モデルにおいて、TM4SF19KO BMDMは、炎症反応マーカーの発現を減少させ、wt脂肪細胞-wtマクロファージよりTM4SF19KO脂肪細胞-TM4SF19KOマクロファージco-cultureにおいて炎症反応が減少した(図30)。
分化した脂肪細胞とBMDMをco-cultureする場合、炎症シグナルが増加した。
(13)インビトロインスリン耐性モデルにおいてTM4SF19の確認
インビトロインスリン耐性モデルを作製した。
3T3-L1脂肪細胞を12日間分化し、TNFαを24時間処理した後、脂肪分化マーカーであるC/EBPα、インスリン抵抗性インビトロモデルマーカーであるC/EBPβ及びTM4SF19をqPCRで確認した。
TNFαは、炎症を誘導することで、インビボで肥満が誘導されたとき、周囲にinflammation signalが増加することをmimicしたモデルである。
野生型(WT)マウスとTM4SF19KOマウスからSVFを抽出して脂肪分化させ、TNFαを24時間処理した後、脂肪分化マーカーであるC/EBPα、インスリン抵抗性インビトロモデルマーカーであるC/EBPβ及びTM4SF19をqPCRで確認した。その結果、インビトロインスリン抵抗性モデルにおいてTM4SF19が増加することを確認した(図31、図32)。TM4SF19KOは、インスリン抵抗性が減少することを確認した(C/EBPβは、insulin resistance markerである)。
(14)マクロファージの分化及び分極化においてTM4SF19の役割
野生型(WT)マウスとTM4SF19KOマウスから骨髄を採取し、マクロファージに分化させた後、M1 polarizationに関与するマーカーを確認した。M1マクロファージは、全-炎症シグナリングに関与する。
野生型(WT)マウス骨髄由来M1マクロファージの分化により炎症マーカー及びTM4SF19が増加し(図33)、骨髄由来M1マクロファージ分化マーカーがTM4SF19KOにおいて減少する(図34)ことを確認した。
製造例1:TM4SF19抗体の作製及び検証
(1)ポリクローナルマウスTM4SF19抗体の作製
抗体免疫原性を予測して可能なターゲットを決めた後、マウスTM4SF19 extracellular loop 2の141~159aa部位をターゲットに対するポリクローナルマウスTM4SF19抗体を作製した。(マウスTM4SF19タンパク質についてはSEQ ID NO:7を参照。)
(2)TM4SF19抗体の検証
293T細胞にヒトTM4SF19(hTM4SF19)、ヒトEC2Δ(hTM4SF19 115~175Δ)、マウスTM4SF19(mTM4SF19)、マウスEC2Δ(mTM4SF19 116~165Δ)を一時的に過剰発現させた後、先に作製したポリクローナルマウスTM4SF19抗体で発現を確認するために、ウエスタンブロッティングを行った。
ポリクローナルマウスTM4SF19抗体は、ヒトTM4SF19とマウスTM4SF19を認識した。しかし、extracellular loop 2 deletion mutantは、認識できなかった(図35)。
実施例9:TM4SF19抗体を用いたTM4SF19の役割の検証
(1)TM4SF19抗体の破骨細胞の分化抑制確認
野生型(WT)マウスから骨髄を採取し、破骨細胞に分化させながらTM4SF19抗体を処理し、TRAP染色で確認した。
その結果、TM4SF19抗体は、用量依存的に破骨細胞多核化を阻害した(図36)。
製造例2:TM4SF19-Fcの作製
TM4SF familyに対する配列情報と系統樹情報を用いて、ヒトTM4SF19とマウスTM4SF19 extracellular loop2に対するTM4SF19-Fc融合タンパク質を作製した。
TM4SF19-Fcは、ヒトTM4SF19またはマウスTM4SF19 extracelluar loop2のc-terminusにヒトIgG1-Fcが融合した形態である。
マウスTM4SF19-Fc(116-165)は分泌がよいので、purificationしてin vitro testを行った。
ヒトTM4SF19-Fc(115-175)は、分泌がよくないので、新しいregion(120-169)に対するFcを作製した。
マウスTM4SF19-Fcは、分泌がよいので、精製した。
マウスTM4SF19EC2-Fc(116-165)を作製して精製し、それを以後の実験に使用した。
ヒトTM4SF19-EC2-Fc(115-175)は、発現がよくないので、マウスTM4SF19-EC2-Fcと保存されたsequenceで再作製して発現を確認した。ヒトTM4SF19-Fc(120-169)は、extracellular loop 2(115-175)に比べてmediaでsecretionが多く行われ、これを以後の実験に使用した(図37)。
本発明による実施例で使用した融合タンパク質は、図58に示した。
以下、「hTM4SF19-Fc」とは、hTM4SF19-Fc(120-169aa)融合タンパク質を意味する。「mTM4SF19-Fc」とは、マウスTM4SF19-Fc(116~165aa)融合タンパク質を意味する。
実施例10:TM4SF19-Fcを用いたTM4SF19の役割の検証
hIgG1-Fc、hTM4SF19120-169-Fc及びmTM4SF19116-165-Fcを破骨細胞の分化過程で処理した。破骨細胞の分化のために骨髄由来細胞にMCSF 60ng/ml及びRANKL 100ng/mlを処理した後、TRAP染色を行った。
その結果は、図38a~図38cに示す通りである。精製されたmTM4SF19 EC2-Fcを破骨細胞の分化過程で処理して多核破骨細胞形成の阻害を確認した[E1.Elution buffer(20mM glycine)でelutionしたsample.E1-1;Buffer A(50mM phosphate,50mM NaCl,pH7.0)でUF/DF(Ultrafiltration/Diafiltration)を行ったサンプル(Fcがより安定的である場合がある)]。また、精製されたhTM4SF19120-169-Fcを処理してmultinucleated osteoclast formation阻害を確認した。
野生型マウス骨髄を分化させながら、IgG-FcとmTM4SF19-Fcを10μg/ml処理した後、多核破骨細胞の分化時に形成されるアクチンベルト形成の有無をF-アクチン染色で確認した。mTM4SF19-Fcによりアクチンベルトの形成が抑制され、マウスTM4SF19抗体でTM4SF19がアクチンベルトにlocalizeされることを確認した(図38d)。
Dentin discの上にBMM細胞をプレーティングした後、分化させながらIgG-FcとmTM4SF19-Fcを10μg/ml処理した後、pit formationを1%toluidine blue染色で確認した。図38eに示すように、骨再吸収がmTM4SF19-Fcによってblockされたことを確認した。
実施例11:TM4SF19-Fcを用いた骨損失回復の確認
8週齢の雌マウスに卵巣切除術を行ってから1週間後から1週間に1回、3週間マウスTM4SF19-Fcを尾静脈を通じて注射し、最後の注射後、1週間後に犠牲にして大腿骨を固定した後、micro CTを測定した。マウスTM4SF19-Fc濃度は、2.5mg/kg、5mg/kgを使用した。
図39aは、マウスTM4SF19-Fcによる骨損失回復を示すmicro CTの撮影イメージである。
図39aのmicro CTの撮影イメージを3次元映像解析プログラムで分析し、総骨塩密度(BMD)、骨の体積(BV)、組織の体積に対する骨の体積の割合(%BV/TV)、骨小柱の平均数(Tb.N)、骨小柱の間隙(Tb.Sp)を含む3次元micro CT指標(骨微細構造指標)を得た(図39b)。
図39bに示すように、総BMD(Bone mineral density)、%BV/TV(bone volume per tissue volume)、Tb.N(trabecular number)が卵巣切除術により減少し、mTM4SF19-Fcにより用量依存的に増加することを確認した。一方、Tb.Sp(trabecular separation)は、mTM4SF19-Fcにより減少することを確認した。これらの結果から、マウスTM4SF19-Fcが卵巣切除術によって誘発された骨損失(ovariectomy induced bone loss)が回復(rescue)されたことが確認できる。
さらに、マウス大腿骨組織をH&E染色を通じて組織病理学的に分析した。その結果、図39cに示すように、卵巣切除術により骨小柱(trabecular)の数が減少し、TM4SF19-Fc処理により容量依存的に骨小柱の数の減少が回復することが確認できる。
また、8週齢の雌マウスに卵巣切除術を行った後、マウスTM4SF19-Fc(116~165)、ヒトTM4SF19-Fc(131~169)をiv injectionした。Untreated groupに比べてヒトとマウスTM4SF19-Fcによって骨損失が顕著に抑制されることを確認した(図39d)。マウスTM4SF19-Fc(116~165)は、10mg/kg、ヒトTM4SF19-Fc(131~169)は、25mg/kg処理した。
ヒトTM4SF19 regionは、131~169を含む領域が卵巣切除術によるbone lossをrescueできる。
以上の結果は、TM4SF19-Fcの骨粗鬆症治療剤としての開発可能性を示唆する。
実施例12:TM4SF19-Fcを用いたTM4SF19の役割の検証
(1)破骨細胞の形成(Osteoclastogenesis)
野生型(WT)マウスの骨髄から細胞を抽出し、M-CSFまたはM-CSFとRANKLを処理する条件で分化させながら、mTM4SF19-Fcを10μg/ml処理(対照群は、バッファー処理)した後、破骨細胞の分化に関与する遺伝子であるCtsk及びAcp5の発現をqPCRを通じて確認した。
図40は、M-CSFまたはM-CSFとRANKLを処理する条件で分化した細胞におけるAcp5及びCtskのmRNA発現をグラフで表したものである(WT1、2、3、4、5は、野生型マウス5匹のそれぞれから得られた骨髄細胞を破骨細胞に分化して得られた結果を意味する;M-CSFのみを処理した群は、分化していない群を意味する)。
図40aに示すように、mTM4SF19-Fc処理により破骨細胞の分化に関与する遺伝子の発現が対照群(WT)に比べて有意に抑制された。
同様に、野生型(WT)マウスの骨髄から細胞を抽出し、M-CSFまたはM-CSFとRANKLを処理する条件で分化させながら、mTM4SF19-Fcを5μg/ml処理した後、破骨細胞分化マーカータンパク質の発現を確認した結果、図40bに示すように、対照群(WT)に比べてmTM4SF19-Fcの処理により有意に破骨細胞の分化マーカータンパク質の発現が抑制されることを確認した。
(2)mTM4SF19-Fcとのsurface binding
TM4SF19-Fcが破骨細胞の多核化を遮断する理由が分化過程中に表面に結合する能力が高くなって可能であると判断し、Raw264.7細胞の分化前後にmTM4SF19-Fcとの表面結合をFACS分析を通じて行った。図41に示すように、分化前のcontrolであるIgG1(淡い灰色のgraph)とmouseTM4SF19-Fc(濃い灰色のgraph)間の表面結合の差はほとんどないが、分化後のcontrolであるIgG1(淡い灰色のgraph)に比べてmTM4SF19-Fc(濃い灰色のgraph)が右側に移動したもので、実際に分化後にmTM4SF19-Fcとの表面結合が増加することを確認した。
図41に示すように、分化後のmTM4SF19-Fcとの結合が増加することが確認された。
実施例13:TM4SF19-Fcを用いた関節リウマチの予防及び治療
図42aの実験スケジュールによって、コラーゲン誘導関節炎マウスモデル(Collagen induced arthritis mouse model)においてmTM4SF19-Fcのsemi-therapeutic effectを確認した。
DBA/1マウスを14日間純化させた後、chicken collagen IIをComplete Freund’Adjuvant(CFA)と混合して注射を行った後、18日後にChicken collagen IIをIFA(Incomplete Freund’s Adjuvant)と混合してブースト注射(boost injection)を行った。mTM4SF19-Fcは、最初の注射後、15日目に投与を開始し、週2回10mg/kgまたは25mg/kg i.v.投与した。マウスを犠牲にする63日までに、週2回CIAスコアを確認した。
CIA scoreは、以下の方法で評価される:Score 0(normal paw),Score 1(one or two toes inflamed and swollen),Score 2(3+toes inflamed w/no paw swelling,or mild swelling of entire paw),Score 3(entire paw inflamed and swollen),Score 4(severely swollen paw and all toes,or ankylosed paw and toes)
CIA(Collagen Induced Arthritis)誘発後、42日後にマウスの関節状態を確認した結果、図42bに示すように、何も処理していないSham groupに比べてIgG1を処理した対照群では、足の指と足の甲がすべて腫れたが、10mg/kgのmTM4SF19-Fcを処理した群では、足の指と足の甲の浮腫が多少抑制され、25mg/kgによっては浮腫現象がはっきりと抑制されることが確認できた。
一方、図42cのグラフは、実験期間中に調査されたCIAスコアと腫れた関節の数を分析した結果を示す。IgG1を処理した対照群に比べて、mTM4SF19-Fc処理群は用量依存的にCIAスコアと浮腫を減少させることが確認された。
さらに、コラーゲン誘導関節炎マウスモデルfemurの足をmicro CT撮影し、そのイメージを分析した。
図42dは、コラーゲン誘導関節炎マウスモデルの足に発生した炎症と骨損傷がmTM4SF19-Fc処理によって用量依存的に抑制されたことを示すmicro CTイメージである。コラーゲン誘導関節炎によって足指が曲がり、足指の節や足首に炎症による骨損傷が発生したが、対照群であるhIgG1-Fcを処理したマウスに比べてmTM4SF19-Fcを処理したマウスの関節部分の炎症と骨損傷が用量依存的に抑制された。
図42eは、コラーゲン誘導関節炎マウスモデルの足に発生した炎症と骨損傷がmTM4SF19-Fc処置によって用量依存的に抑制され、同じRAスコアを有するマウスを比較したとき、対照群であるhIgG1-Fcを処理したマウスに比べてmTM4SF19-Fcを処理したマウスの骨損傷が抑制されることが確認できた。
さらに、コラーゲン誘導関節炎マウスモデルfemurのmicro CTの撮影イメージを3次元映像解析プログラムで分析し、BMD、骨の体積(BV)、組織の体積に対する骨の体積の割合(%BV/TV)、骨小柱の平均数(Tb.N)、骨小柱の間隙(Tb.Sp)を含む3次元micro CT指標(骨微細構造指標)を得た。
図42fは、コラーゲン誘導関節炎によってBMD(Bone mineral density)とTb.N(trabecular number)がsham群に比べて減少するが、TM4SF19-Fcによって骨損失が抑制されることを示す。
図42gは、コラーゲン誘導関節炎マウスモデルの軟骨損傷をトルイジンブルーで確認した結果である。hIgG1-Fc処理群に比べてmTM4SF19-Fc処理群の軟骨損傷が抑制されたことを示したものである。
また、コラーゲン抗体誘導関節炎マウスモデルにおいて、mTM4SF19-FcとhTM4SF19-Fc(120-169)のsemi-therapeutic effectを関節炎スコアで確認した。Balbcマウスにコラーゲン抗体を投与してから3日後、LPSをinjectionして関節炎を誘発した。対照群に比べて、mTM4SF19-Fc 25mg/kgとhTM4SF19-Fc(120-169)25mg/kgにおいて関節炎抑制効果が現れた(図42h)。hIgG1-Fcに比べてTM4SF19-Fc処理により関節炎疾患スコアが低くなり、足の厚みが減少することを確認した。
また、コラーゲン誘導関節炎マウスモデルにおいて、コラーゲン抗体投与3日後、LPSをinjectionして関節炎を誘発した後、mTM4SF19-Fcのtherapeutic effectを関節炎スコアで確認した。
コラーゲン抗体投与3日後にLPSをinjectionして関節炎を誘発した後、mTM4SF19-Fcの治療効果を確認するために関節炎疾患スコアが最も高く確認される8日からmTM4SF19-Fcを50mg/kg処理し、9日から19日までに関節炎疾患スコアを2日ごとに確認した。
Untreated groupに比べてmTM4SF19-Fc処理により関節炎スコアが低くなり、足の厚みが減少し、トルイジンブルーで確認した軟骨損傷が抑制されることを確認した(図42i)。すなわち、mTM4SF19-Fcにおいて関節炎の治療効果が現れた。
実施例14:hTM4SF19-Fcを用いた乳がんの骨転移の抑制
図43aの実験スケジュールにより、NOD-SCID6週齢の雌マウスの尾にMDA-MB231-luc乳がん細胞(イメージングのためにMDA-MB231にルシパレイズを発現させた細胞株)をCA(caudal artery)注射して骨転移を誘導した。骨転移の誘導後、hIgG1またはhTM4SF19-Fcを静脈注射した。TM4SF19-Fcは、がん細胞注射の2日後から静脈注射を開始し、週に2回ずつ10mpkまたは25mpk投与した。生物発光映像分析(bioluminescence imaging analysis)を通じてがんの進行(cancer progression)状態を確認した。
がん細胞注射後、45日目に生物発光映像分析(bioluminescence imaging analysis)を通じて骨転移の有無を確認した。図43b(左)に示すように、対照群であるhIgG1投与群に比べてhTM4SF19-Fc投与群の骨転移が抑制されていることを確認した。45日目にルシフェリンの注射後にマウスを犠牲にして足を切り取って発光(luminescence)分析を行った結果、図43b(右)に示すように、hTM4SF19-Fc処理により骨転移が抑制されることを確認した。
図43cは、乳がんの骨転移が起こったマウスの関節をmicro CTスキャンした結果を示す。micro CT分析の結果によれば、乳がんの骨転移により骨損傷が起こり、hTM4SF19-Fc処理により用量依存的に骨損傷が修復されることを確認した。
さらに、乳がんの骨転移が起こったマウスの関節についてH&E染色を通じて組織学的分析を行った。その結果、図43dに示すように、乳がん骨転移と腫瘍成長がhTM4SF19-Fc処理により用量依存的に抑制されることが確認できた。
図44aの実験スケジュールにより、NOD-SCID6週齢の雌マウスの尾にMDA-MB231-luc乳がん細胞(イメージングのためにMDA-MB231にルシフェラーゼを発現させた細胞株)をCA(caudal artery)注射して骨転移を誘導した。誘導後、30日以後から、control hIgG1またはhTM4SF19-Fcを50mg/kg iv投与を開始した。
Injection後、21日まで7日間隔で生物発光映像分析し、骨転移がhTM4SF19-Fc(120-169)によって抑制されることを確認した(図44b)。ルシフェリン注射後に犠牲にして足を切り取ってluminescence分析した結果、TM4SF19-Fc処理により骨転移が抑制されることを確認した(図44c)。micro CTにより乳がんの骨転移により骨破壊が起こり、hTM4SF19-Fc処理にrescueされることを確認した(図44d)。
実施例15:TM4SF19-Fcを用いた乳がんの肺転移の抑制
マウス由来のE0771乳がん細胞を野生型マウスの尾静脈に注入して肺転移を誘発させた。hIgG1-Fc、マウスTM4SF19-Fc(116~165)、ヒトTM4SF19-Fc(145~169)をそれぞれ10mg/kg iv injectionした後、乳がん細胞の肺転移抑制の有無をIndian inkで染色した後、肺に生じたnodule数を数えて確認した。図45に示すように、マウスTM4SF19-Fc(116~165)、ヒトTM4SF19-Fc(145~169)により肺転移が著しく抑制されることが確認できた。
実施例16:mTM4SF19-Fc処理による高脂肪食誘導肥満の抑制及び脂肪肝抑制効果
6週齢のマウスに7週間高脂肪食を与えたマウスを購入し、1週間高脂肪食を与えて純化させた後、9週間高脂肪食を与えながらマウスTM4SF19-Fcを週に2回ずつ皮下注射または静脈注射を通じて投与した。その結果、図46aに示すように、mTM4SF19-Fc10mg/kg投与により高脂肪食による肥満が抑制されることが確認できた。
マウスを犠牲にして臓器内の白色脂肪の分布を分析した結果、図46bに示すように、mTM4SF19-Fc処理により白色脂肪の重量が減少することを確認し、明確な脂肪肝抑制効果も確認できた。
また、肝組織をH&E染色及びマッソン&トリクローム(Masson and trichrome)染色を通じて観察した結果、図47(左)に示すように、hIgG1-Fcを処理した対照群に比べて脂肪肝減少効果がはっきりしていた。また、血漿中で中性脂肪が減少することが確認できた(図47(右))。
実施例17:TM4SF19-Fc処理による脂肪細胞分化抑制効果
精製したマウスTM4SF19-Fc(115~165)をC3H10T1/2細胞に処理して、脂肪細胞分化が用量依存的に抑制されることを確認した(図48)。
対照群には分化誘導因子を処理せず、実験群には分化誘導因子(デキサメタゾン1μM、IBMX 500μM、インスリン4μg/ml(DMI)、Rosiglitazone 5μMで脂肪細胞分化時に処理)とともにマウスTM4SF19115-165-Fcを0ng/ml、1.25ng/ml、2.5ng/ml、5ng/ml、10ng/mlで処理して脂肪細胞分化を観察した。
さらに、脂肪細胞分化の主なマーカーであるC/EBPアルファとPPAR-ガンマの発現を確認した結果、分化を誘導していない群(no DMI)に比べてDMIを処理した群の発現が増加し、マウスTM4SF19-Fc(116~165)処理により発現が抑制されることを確認した。
実施例18:破骨細胞の分化によって誘導されたがん細胞の移動抑制効果
(1)TM4SF19-Fc
破骨細胞の分化によって誘導されたがん細胞の移動がmTM4SF19-FcまたはhTM4SF19-Fc(120-169)によって抑制されることに対して、クリスタルバイオレットソリューション0.05%で染色して確認した。骨髄由来マクロファージを12wellにプレーティングした後、MCSFとRNAKLに分化誘導しながら、mTM4SF19-FcまたはhTM4SF19-Fc 10μg/mlを処理するか、またはRNAKLを入れないため分化させず、移動チャンバーの上にがん細胞MDA-MB231またはPC3Mを入れて移動を行った。移動したがん細胞をクリスタルバイオレットで染色した。
その結果、図49に示すように、破骨細胞の分化により誘導されたがん細胞の移動がTM4SF19-Fcによって抑制されたことを確認した。
(2)TM4SF19KO
TM4SF19KOにおいて破骨細胞の分化によるがん細胞の移動抑制を確認したもので、wtとTM4SF19KOから抽出した骨髄由来マクロファージにMCSFを入れ、RANKLを入れて分化させるか、または入れないため分化させず、移動チャンバーの上にがん細胞MDA-MB231またはPC3Mを入れて移動を行った。移動したがん細胞をクリスタルバイオレットで染色した。
その結果は、図50aにTM4SF19KOにおいて破骨細胞の分化によるがん細胞移動抑制を示した。
(3)TM4SF19EC2Δ
TM4SF19EC2Δにおいて破骨細胞の分化によるがん細胞移動抑制を確認したもので、wtとTM4SF19EC2Δから抽出した骨髄由来マクロファージにMCSFを入れ、RANKLを入れて分化させるか、または入れないため分化させず、移動チャンバーの上にがん細胞MDA-MB231またはPC3Mを入れて移動を行った。移動したがん細胞をクリスタルバイオレットで染色した。
その結果は、図50bにTM4SF19EC2Δにおいて破骨細胞の分化によるがん細胞移動抑制を示した。
実施例19:骨肉腫細胞増殖、移動及びコロニー形成の確認
(1)TM4SF19過剰発現
3Flag-hTM4SF19をMG63、HOS骨肉腫細胞株に安定的に過剰発現させた後、細胞の成長をMTT分析し、コロニー形成と移動を確認した。その結果、TM4SF19過剰発現により骨肉腫細胞の増殖、移動、コロニー形成が増加することを確認した(図51、図52)。
また、143b骨肉腫細胞株にTM4SF19をCRISPRでノックアウトさせた後、それぞれ異なるクローン(#4と#6)で細胞の成長をMTT分析で確認し、コロニー形成を確認した。
その結果、TM4SF19発現抑制により骨肉腫細胞143bの増殖コロニー形成が抑制されることを確認した(図53)。
TM4SF19過剰発現は、骨肉腫細胞増殖及び移動を増加させる。TM4SF19発現抑制は、骨肉腫細胞の増殖及びコロニー形成を抑制させる。
(2)TM4SF19-Fc処理
143b骨肉腫細胞株hTM4SF19-Fc(120-169)を処理しながら、細胞の成長をMTT分析と細胞計数で確認し、群集能力をコロニー形成で確認し、細胞の移動を確認した。
hTM4SF19-Fc処理により143b骨肉腫細胞の成長が抑制されることをMTT分析(図54a)と細胞計数で確認(図54c)し、群集能力をコロニー形成で確認し(図54b)、細胞移動(図54d)を確認した。
ヒトTM4SF19-Fc(120-169aa)(10μg/ml)処理により、U2OS、MG63骨肉腫細胞コロニー形成が抑制されることを確認した(図55)。
HOS骨肉腫細胞の細胞移動能力が10μg/ml hTM4SF19-Fc(120-169aa)とhTM4SF19-Fc(145~169aa)処理によって抑制されることを確認した(図56)。
これは少なくとも145~169aaを含むhTM4SF19-Fcが活性を示すものと判断できる。
実施例20:膵臓がん細胞増殖、コロニー形成抑制の確認
膵臓がん細胞株Panc-1及びMIA-PaCa2に100μg/mlのhTM4SF19-Fc(120-169)を処理し、細胞の群集能力をコロニー形成エッセイで確認した。その結果、図57aに示すように、hTM4SF19-Fc(120-169)により膵臓がん細胞株の群集能力が抑制されることを確認した。さらに、膵臓がん細胞株Panc-1、MIA-PaCa2、AsPC-1に62.5μg/mlまたは125μg/mlのhTM4SF19-Fc(120-169)を処理し、細胞計数を通じて細胞成長抑制を確認した(図57b)。その結果、TM4SF19-Fc処理により膵臓がん細胞の成長、群集能力が抑制されることを確認した。

Claims (6)

  1. TM4SF19(transmembrane 4L six family member 19)タンパク質の細胞外ループ2(extracellular loop 2)由来の断片及び免疫グロブリンFc領域を含む、TM4SF19の発現または活性を抑制する活性を有する融合タンパク質を有効成分として含む、骨疾患の予防または治療用薬学的組成物であって、
    前記TM4SF19の細胞外ループ2に由来の断片が、ヒトまたはマウスTM4SF19タンパク質のEC2の全体または一部に該当し、
    EC2の全体に該当するアミノ酸配列部位がヒトTM4SF19タンパク質の120~169番目のアミノ酸部位であり、かつ前記TM4SF19の細胞外ループ2由来の断片がヒトTM4SF19タンパク質の145~169番目のアミノ酸部位を必ず含むまたはEC2の全体に該当するアミノ酸配列部位がマウスTM4SF19タンパク質の116~165番目のアミノ酸部位であり、並びに
    前記ヒトTM4SF19タンパク質がSEQ ID NO:1のアミノ酸配列で表され、かつ前記マウスTM4SF19タンパク質がSEQ ID NO:7のアミノ酸配列で表され、
    前記骨疾患が破骨細胞の機能不全、骨化石症、関節炎、骨減少症及び骨損傷からなる群から選択される一つ以上である、
    骨疾患の予防または治療用薬学的組成物。
  2. 前記ヒトTM4SF19の細胞外ループ2由来の断片がSEQ ID NO:12、SEQ ID NO:15またはSEQ ID NO:18のアミノ酸配列によって表され、
    前記マウスTM4SF19タンパク質の細胞外ループ2由来の断片がSEQ ID NO:8のアミノ酸配列によって表される、
    請求項1に記載の薬学的組成物。
  3. 前記融合タンパク質が、SEQ ID NO:10、SEQ ID NO:13、SEQ ID NO:16またはSEQ ID NO:19のアミノ酸配列によって表される、請求項1に記載の薬学的組成物。
  4. TM4SF19(transmembrane 4L six family member 19)タンパク質の細胞外ループ2由来の断片及び免疫グロブリンFc領域を含む、TM4SF19の発現または活性を抑制する活性を有する融合タンパク質であって、
    前記TM4SF19の細胞外ループ2由来の断片が、ヒトまたはマウスTM4SF19タンパク質のEC2の全体または一部に該当し、
    前記EC2の全体に該当するアミノ酸配列部分が、ヒトTM4SF19タンパク質の120~169番目のアミノ酸部位であり、前記TM4SF19の細胞外ループ2由来の断片が、ヒトTM4SF19タンパク質の145~169番目のアミノ酸部位を必ず含む、または前記EC2の全体に該当するアミノ酸配列部位が、マウスTM4SF19タンパク質の116~165番目のアミノ酸部位であり、
    ヒトTM4SF19タンパク質がSEQ ID NO:1のアミノ酸配列で表され、かつマウスTM4SF19タンパク質がSEQ ID NO:7のアミノ酸配列で表される、
    TM4SF19タンパク質の細胞外ループ2由来の断片及び免疫グロブリンFc領域を含むTM4SF19の発現または活性を抑制する活性を有する融合タンパク質。
  5. 前記ヒトTM4SF19の細胞外ループ2由来の断片がSEQ ID NO:12、SEQ ID NO:15またはSEQ ID NO:18のアミノ酸配列によって表され、
    前記マウスTM4SF19タンパク質の細胞外ループ2由来の断片がSEQ ID NO:8のアミノ酸配列によって表される、
    請求項4に記載の融合タンパク質。
  6. SEQ ID NO:10、SEQ ID NO:13、SEQ ID NO:16、またはSEQ ID NO:19で表されるアミノ酸配列を含む、請求項4に記載の融合タンパク質。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018521332A (ja) 2015-06-26 2018-08-02 ジーアイエルオー インコーポレイテッド 肥満診断用マーカーtm4sf19、及びそれを利用した方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5173838B2 (ja) * 2006-02-13 2013-04-03 アレシア・バイオセラピューティクス・インコーポレーテッド 骨リモデリングのプロセスと関係があるポリヌクレオチドおよびポリペプチド配列
US20140178348A1 (en) 2011-05-25 2014-06-26 The Regents Of The University Of California Methods using DNA methylation for identifying a cell or a mixture of cells for prognosis and diagnosis of diseases, and for cell remediation therapies
WO2015054427A1 (en) * 2013-10-10 2015-04-16 Beth Israel Deaconess Medical Center, Inc. Tm4sf1 binding proteins and methods of using same
JP6551967B2 (ja) * 2015-01-30 2019-07-31 国立大学法人山口大学 肝細胞がんの転移性再発リスクの予測方法
MX2020002241A (es) * 2017-08-28 2020-09-03 Angiex Inc Anticuerpos anti-tm4sf y métodos de uso de los mismos.
KR102112760B1 (ko) * 2017-10-26 2020-05-19 서울대학교산학협력단 Tm4sf5 단백질의 발현 변화를 이용한 간질환의 진단방법 및 간질환 치료제 스크리닝 방법
WO2020051293A1 (en) 2018-09-07 2020-03-12 The Henry M. Jackson Foundation For The Advancement Of Military Medicine, Inc. Recurrence gene signature across multiple cancer types
KR20200088750A (ko) * 2019-01-14 2020-07-23 황인후 테트라스파닌-2 억제제를 유효성분으로 포함하는 류마티스 관절염 예방, 개선 또는 치료용 조성물
CN110095611A (zh) * 2019-03-29 2019-08-06 南方医科大学南方医院 用于诊断动脉粥样硬化的分子标志物tm4sf19及应用

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018521332A (ja) 2015-06-26 2018-08-02 ジーアイエルオー インコーポレイテッド 肥満診断用マーカーtm4sf19、及びそれを利用した方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Curr. Osteoporos. Rep.,2017年,Vol.15,pp.450-458,DOI 10.1007/s11914-017-0391-y
日本顎咬合学会誌 咬み合わせの科学,2016年,Vol.36, No.3,pp.161-170

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Publication number Publication date
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