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JP6563193B2 - Dcplaのエステル、およびそれを用いた処置の方法 - Google Patents

Dcplaのエステル、およびそれを用いた処置の方法 Download PDF

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Description

本出願は、2011年11月13日出願の、米国仮特許出願第61/559,117号の優先権を主張するものであり、その内容は参照により本明細書に組み込まれる。
[開示の分野]
本開示は、8−[2−(2−ペンチル−シクロプロピルメチル)シクロプロピル]−オクタン酸(「DCPLA」)のエステルに関する。本開示は、組成物、キット、およびエステルを用いた処置のための方法にさらに関する。
[開示の背景]
プロテインキナーゼCは、プロテインキナーゼ酵素の最大のファミリーの1つであり、様々なアイソフォームから構成される。従来のアイソフォームにはα、βI、βII、γが含まれ、新規なアイソフォームにはδ、ε、η、θが含まれ、非定型的なアイソフォームにはξ、およびι/λが含まれる。
PKC酵素は主にサイトゾル性であるが、活性化すると膜に転位する。PKCは、活性化および転位した後は、アンカータンパク質RACK1によって、膜中に繋留される。例えば、Mochly−Rosenら、(1991)Proc Natl Acad Sci USA、88、3997〜4000;Nishizuka,Y.(1995)FASEB J 9、484−496;Sklanら、(2006)Prog Neurobiol、78、117〜134を参照されたい。RACK1は、PKCを、リン酸化のための対応する基質に局在化させ、よってPKCを機能的に活性にし、生理学的に関連付ける。
活性化したPKCは、様々な生物学的経路に関与する。例えば、PKCはELAV mRNA安定化タンパク質およびcAMP応答エレメント結合(「CREB」)タンパク質を活性化する。PKCのアイソフォームも、アミロイド前駆タンパク質(「APP」)のプロセシングおよびアミロイドの蓄積において調節的役割を果たす。例えば、PKC−αおよびPKC−εは、非アミロイド形成性経路によってAPPのプロセシングを調節し、これら酵素が低減するとAβの合成および蓄積の増大をもたらし得ることが示唆される。それゆえ、PKCアクチベーターは可溶性Aβのレベルを低減し、可溶性APP−αのレベルを増大することができ得る。PKCアクチベーターは、アミロイドプラークおよび神経原線維変化を低減または除去することもでき得る。
PKCアクチベーターは、様々な疾患および状態の予防および処置に関連している。例えば、PKCアクチベーターは、神経変性疾患および状態、神経情動性疾患および障害、認知障害、ならびに神経またはシナプスの喪失に付随する疾患および状態の予防および処置を可能にし得る。実際、PKCアクチベーターは、シナプス形成を誘発することが見出されている。さらに、PKCアクチベーターは、例えば、長期記憶を含めた記憶および学習における改善に関連している。
一例において、PKCアクチベーターは、アルツハイマー病(「AD」)の動物モデルにおける神経保護活性を実証している。Etcheberrigarayら、Proc.Nat.Acad.Sci.USA、1992、89:7184〜7188を参照されたい。ADは、記憶、認知、論理的思考、判断、および情意安定性の進行性の低下によって臨床的に特徴付けられ、徐々に深刻な精神衰退をもたらし、最終的には死をもたらす、神経変性障害である。
病理学的に、ADは、β−およびγ−セクレターゼによるアミロイド前駆タンパク質(「APP」)のタンパク分解性の切断によって生成される4kDaのペプチドである、凝集したβ−アミロイド(「Aβ」)の蓄積に付随する。Aβのオリゴマーは最も毒性であると考えられている一方、原線維性Aβは概ね不活性である。モノマーのAβは正常患者において見出され、機能は未だ決定されていない。
PKCアクチベーターは、Aβのレベルを低減し、ADトランスジェニックマウスの生存を延長することができる。Etcheberrigarayら、1992、Proc.Nat.Acad.Sci.USA、89:7184〜7188を参照されたい。PKC−εは、Aβ生成を抑制するのに最も効果的であることが示されている。Zhuら、Biochem.Biophys.Res.Commun.、2001、285:997〜1006を参照されたい。したがって、アイソフォーム特異的PKCアクチベーターは、潜在的な抗AD薬として、極めて望ましい。
ADにおける最初期の持続的な細胞病理学的変化は、シナプスの喪失である。Scheff ら、Neurobiol.Aging、2006、27:1372〜1384、およびMarcelloら、Eur.J.Pharmacol.、2008、585:109〜118を参照されたい。実際、シナプスの喪失は、AD患者における認知症の程度に緊密に相関する、脳における唯一の病理学的知見であると思われる。Terryら、Ann.Neurol.、1991、30:572〜580を参照されたい。Aβがシナプスの喪失に関与することを、証拠は示唆している。
他の疾患および状態が、シナプスの喪失および/またはAβに付随する。脳傷害に罹患しているヒトは、例えば、APP、およびAPPのタンパク分解性生成物であるAβの合成および発現の増大を示す。Zohaら、Neurobiology of Disease、2011、41:329〜337;Robertsら、Lancet、1991、1422〜1423;Gentlemanら、NeuroReport、1997、8:1519〜1522;Iwataら、J.Neuropathol.Exp.Neurol.、2002、61:1056〜1068を参照されたい。動物モデルにおいて、PKCアクチベーターであるブリオスタチン−1は、外傷性脳傷害誘発性の学習および記憶の欠損から保護することが示された。Zoharら、Neurobiology of Disease、2011、41:329〜337を参照されたい。
さらに、脳卒中の形態には、Aβによって引き起こされるもの、例えば、脳アミロイド血管症(CAA)に付随するものがある。米国出願公開第2010/0022645 A1号を参照されたい。この障害は、ADにおいて見出されるのと同じAβ沈着が、脳の軟膜の壁および表在性の大脳皮質の血管に蓄積する、一形態の血管障害である。アミロイド沈着はこれらの血管を不全にする素因となり、出血性脳卒中の危険性を増大する。CAAは、一過性虚血発作、くも膜下出血、ダウン症候群、照射後壊死、多発性硬化症、白質脳症、海綿状脳症、および拳闘家認知症にも関連する。
PKC−αとPKC−εの両方が、シナプス形成、すなわちシナプスの形成にとって重要である。シナプス前の神経線維にPKC−εが非常に大量にあることは、神経突起の伸長、シナプスの形成、および神経伝達物質の放出における役割を示唆する。Shiraiら、FEBS、2008、29:1445〜1453を参照されたい。PKC−αおよびPKC−εを活性化する非毒性の薬物は、非病理学的条件下のシナプス形成を促進し、実際に病理学的条件下でシナプス喪失を予防することができる。Nelsonら、Trends Biochem.Sci.、2009、34:136〜145;Hongpaisanら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA、2007、104:19571〜19576;Sunら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA、2008、105:13620〜13625;Sunら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA、2009、106:14676〜14680を参照されたい。
例えば、PKCアクチベーターは、脳卒中の動物モデルにおける神経保護活性を実証している。Sunら、Eur.J.Pharmacol.、2005、512:43〜51を参照されたい。PKCのいくつかのアイソフォームは、脳卒中後の虚血および再灌流の損傷を媒介する上で中心的役割を果たす。実験的脳卒中モデル、マウス遺伝学、ならびに選択的ペプチドインヒビターおよびアクチベーターでの試験は、PKC−εは虚血抵抗性の誘発に関与し、損傷を予防することを実証する一方で、PKC−δおよびPKC−γは傷害に関係する。Takayoshiら、Stroke、2007、38(2):375〜380;およびBrightら、Stroke、2005;36:2781を参照されたい。ブリオスタチン−1での虚血後/低酸素の処置は、シナプス形成、神経栄養活性、ならびに空間学習および記憶における虚血誘発性欠損を効果的に救出する。Sunら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA.、2008、105(36):13620〜13625を参照されたい。
PKCの活性化は学習および記憶の増強において決定的な役割を有し、PKCアクチベーターは記憶および学習を増大することが示されている。Sunら、Eur.J.Pharmacol.2005、512:43〜51;Alkonら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA.、2005、102:16432〜16437を参照されたい。例えば、ブリオスタチンは、齧歯動物、ウサギ、および無脊椎動物において学習の速度を増大する。Sunら、Eur.J.Pharmacol.、2005、512:43〜51;Wangら、Behav.Pharmacol.、2008、19:245〜256;およびKuzirianら、Biol.Bull.、2006、210:201〜214を参照されたい。さらに、長期連合記憶に対するブリオスタチン誘発性シナプス形成は、PKC活性化によって調節されることが示された。Hongpaisanら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA、2007、104:19571〜19576。
PKC活性化は、様々な他の状態に付随している。例えば、PKCアクチベーターは、うつ病の動物モデルにおける神経保護活性を実証している。Sunら、Eur.J.Pharmacol.、2005、512:43〜51を参照されたい。PKCアクチベーターは、パーキンソン病、双極性障害、ならびに統合失調症、精神遅滞(および関連疾患、例えば、自閉症)の予防および処置にも関連する。
PKCアクチベーターは、複数のアイソフォームのPKCに対して作用する、広範囲のアクチベーターであり得、またはある種のアイソフォームに対して選択的であり得る。全てのタイプのPKCアクチベーターが興味の対象となる一方で、選択的PKCアクチベーターは、様々なアイソフォームが、様々な、ときには反対の機能を遂行するため、独特な利点をもたらし得る。例えば、PKC−δおよびPKC−θはカスパーゼアポトーシス経路の構成成分であることから、アポトーシス促進性の機能を有するとしばしばみなされる。PKC−εは、これとは対照的に、反対の役割を有し、PKC−εが活性化されると増殖および細胞の生存が促進され、アポトーシスが阻害される。Nelsonら、Trends in Biochemical Sciences、2009、34(3):136〜145を参照されたい。
様々な異なるPKCアクチベーターが知られている。ブリオスタチンは、例えば、PKC1,2−ジアシルグリセロール(「DAG」)結合部位を、極めて高い親和性で競合し、短い活性化期間およびその後に長期間の下方制御を生成する大環状ラクトンである。他のPKCアクチベーターには、ホルボールエステル、ナフタレンスルホンアミド、および酸化脂質が含まれる。
多価不飽和脂肪酸(「PUFA」)、例えば、アラキドン酸および2−ヒドロキシ−9−シス−オクタデカン酸(すなわち、ミネルバル(minerval))も、知られているPKCアクチベーターである。PUFAは、神経系の不可欠な構成成分であるという点で、興味深い分子である。PUFAは、膜の流動性を増大し、高度に生理活性の生成物に速やかに酸化し、様々な炎症およびホルモン効果を生成することが知られている。さらに、PUFAは低分子量であり、血液脳関門を越えることができる。さらに、PUFAは酸および塩基に対して安定であり、そのため経口投与に対して潜在的に有効である。その一方で、PUFAは、身体内で速やかに分解および代謝される。
PUFA同様、PUFAのある種の誘導体がPKCアクチベーターであることが示されている。例えば、ある種のシクロプロパン化PUFA、例えば、DCPLA(すなわち、リノール酸誘導体)、AA−CP4メチルエステル(すなわち、アラキドン酸誘導体)、DHA−CP6メチルエステル(すなわち、ドコサヘキサエン酸誘導体)、およびEPA−CP5メチルエステル(すなわち、エイコサペンタエン酸誘導体)は、PKC−εを選択的に活性化することができ得る。Journal of Biological Chemistry、2009、284(50):34514〜34521を参照されたい。米国特許出願公開第2010/0022645 A1号も参照されたい。
[開示の概要]
本開示は、8−[2−(2−ペンチルシクロプロピルメチル)−シクロプロピル]−オクタン酸(「DCPLA」)のエステル、およびその組成物を含む。一態様において、DCPLAのエステルは、アルキルエステル、ベンジルおよび芳香族エステル、脂肪アルコールエステル、脂肪酸エステル、シクロプロパン化脂肪アルコールエステル、シクロプロパン化脂肪酸エステル、ジアシルグリセロールエステル、ホスファチジルセリンエステル、コレステリルエステル、ならびにマクロライドエステルから選択される。
本開示は、学習を改善するため、記憶を改善するため、β−アミロイドレベルを低減するため、シナプス喪失またはシナプス損傷に付随する疾患を予防または処置するため、神経変性障害および状態を予防または処置するため、うつ病を予防または処置するため、脳卒中を予防または処置するため、ならびに脳傷害を予防または処置するための方法をさらに含み、これらの方法は、DCPLAの少なくとも1つのエステルを、それを必要とする対象に投与することを含む。
本開示の別の一側面は、学習を改善するため、記憶を改善するため、β−アミロイドレベルを低減するため、シナプス喪失またはシナプス損傷に付随する疾患を予防または処置するため、神経変性障害および状態を予防または処置するため、うつ病を予防または処置するため、脳卒中を予防または処置するため、ならびに脳傷害を予防または処置するための方法において用いるためのDCPLAのエステルを含む。
DCPLAおよびDHA−CP6と比べた、DCPLA−メチルエステルによるPKCの活性化(各炭素−炭素二重結合がシクロプロパン基で置きかえられている、ドコサヘキサエン酸)。 DCPLA−イソプロピルエステルおよびDCPLA−シクロプロパン化オレイルエステルのPKC活性化および選択性。 DCPLA−エチルエステル、DCPLA−tert−ブチルエステル、およびDCPLAレチニルエステルのPKC活性化および選択性。 コレステリルリノレエートと比べたDCPLA−コレステロールエステルのPKC活性化および選択性。 様々なAβ集合体の神経毒性効果。ASPD、ADDL、OAβ<1000kDaろ液、およびモノマーのAβを、本明細書の実施例のセクションに記載した通りに調製し、20時間後の一次ラット海馬ニューロン培養物に対するこれらの毒性を、MTTアッセイを用いて決定した。ASPDは100kDaろ液からの保持物を表し、OAβはろ液を表す。 PKCアクチベーター(ブリオスタチン−1、DCPLA、およびDCPLA−ME)による、ASPD誘発性毒性からの神経保護。50nM ASPD処理した培養一次ラット海馬ニューロン(図6A)およびSH−SY5Y細胞(図6B)中、PKCアクチベーター(ブリオスタチン−1、DCPLA、およびDCPLA−ME)処理後の細胞の生存率を、ここに記載する通りMTTアッセイによって測定した。PKC−ε転位インヒビターペプチド[EAVSLKPT]で処理した後DCPLA−MEで処理したニューロンおよび細胞の生存率も測定した。PKCアクチベーターの中で、DCPLA−ME(100nM)が、ASPDから最も保護的であったことが見出された。データを、平均値±SEMとして表す(スチューデントのt検定*.p<0.05;**,p<0.005および***,p<0.0005、n=6)。 PKCアクチベーター(ブリオスタチン−1、DCPLA、およびDCPLA−ME)による、ASPD誘発性毒性からの神経保護。50nM ASPD処理した培養一次ラット海馬ニューロン(図6A)およびSH−SY5Y細胞(図6B)中、PKCアクチベーター(ブリオスタチン−1、DCPLA、およびDCPLA−ME)処理後の細胞の生存率を、ここに記載する通りMTTアッセイによって測定した。PKC−ε転位インヒビターペプチド[EAVSLKPT]で処理した後DCPLA−MEで処理したニューロンおよび細胞の生存率も測定した。PKCアクチベーターの中で、DCPLA−ME(100nM)が、ASPDから最も保護的であったことが見出された。データを、平均値±SEMとして表す(スチューデントのt検定*.p<0.05;**,p<0.005および***,p<0.0005、n=6)。 ASPD処理はPKC−ε発現を低減する。実施例セクションに記載する通り、培養一次ラット海馬ニューロン中のPKC−εレベルを免疫蛍光(n=6)およびウエスタンブロット(n=3)によって測定した。細胞染色用に、20時間ASPD処理した細胞を洗浄し、固定し、透過処理した。次いで、細胞を免疫染色し、共焦点顕微鏡において画像化した。共焦点画像分析とウエスタンブロットの両方が、ASPD処理後、PKC−εレベルにおける有意な低減を示した。「M」は分子量マーカーであり、「C」は対照である。 ASPDおよびADDL処理後のPKC−εの膜への転位。モノマーAβ、ADDL、およびASPDで処理した、対照(「C」)およびSH−SY5Y神経芽細胞腫を膜およびサイトゾル分画に分離し、ウエスタンブロットを行った。PKC−ε活性化を、膜に存在する全PKC−εのパーセント値として測定した。データを平均値±SEMとして表す。(スチューデントのt検定**,p<0.005および***,p<0.0005)。「M」は分子量マーカーであり、「C」は対照である。 DCPLA−MEは、ASPD誘発性のPKC−ε喪失を防ぐ。一次ニューロンを、ASPDおよび/またはDCPLA−MEで処理した(図8A)。データを、標準化したPKC−ε値の平均値±SEMとして表す。ウエスタンブロット分析を:100nM DCPLA−MEで処理した一次ニューロン(図8B);5μM PKC−εインヒビター[EAVSLKPT]の存在および非存在下でDCPLA−MEで処理した、50nM ASPD−処理した一次ニューロン(図8C);ならびに対照および処理したSH−SY5Y細胞におけるPKC−ε活性化(図8D)に対して行った。PKC−ε発現を、βアクチンに対して標準化した。データを、3つの独立した実験の平均値±SEMとして表す(スチューデントのt検定*.p<0.05;**,p<0.005および***,p<0.0005)。図8Dにおいて、「可溶性」は、PKC−εがサイトゾル中に残存することを表し、「粒子状」はPKC−εが膜に存在することを表す。PKC活性化を、膜に存在する全PKC−εのパーセント値として測定した。 DCPLA−MEは、ASPD誘発性のPKC−ε喪失を防ぐ。一次ニューロンを、ASPDおよび/またはDCPLA−MEで処理した(図8A)。データを、標準化したPKC−ε値の平均値±SEMとして表す。ウエスタンブロット分析を:100nM DCPLA−MEで処理した一次ニューロン(図8B);5μM PKC−εインヒビター[EAVSLKPT]の存在および非存在下でDCPLA−MEで処理した、50nM ASPD−処理した一次ニューロン(図8C);ならびに対照および処理したSH−SY5Y細胞におけるPKC−ε活性化(図8D)に対して行った。PKC−ε発現を、βアクチンに対して標準化した。データを、3つの独立した実験の平均値±SEMとして表す(スチューデントのt検定*.p<0.05;**,p<0.005および***,p<0.0005)。図8Dにおいて、「可溶性」は、PKC−εがサイトゾル中に残存することを表し、「粒子状」はPKC−εが膜に存在することを表す。PKC活性化を、膜に存在する全PKC−εのパーセント値として測定した。 DCPLA−MEは、ASPD誘発性のPKC−ε喪失を防ぐ。一次ニューロンを、ASPDおよび/またはDCPLA−MEで処理した(図8A)。データを、標準化したPKC−ε値の平均値±SEMとして表す。ウエスタンブロット分析を:100nM DCPLA−MEで処理した一次ニューロン(図8B);5μM PKC−εインヒビター[EAVSLKPT]の存在および非存在下でDCPLA−MEで処理した、50nM ASPD−処理した一次ニューロン(図8C);ならびに対照および処理したSH−SY5Y細胞におけるPKC−ε活性化(図8D)に対して行った。PKC−ε発現を、βアクチンに対して標準化した。データを、3つの独立した実験の平均値±SEMとして表す(スチューデントのt検定*.p<0.05;**,p<0.005および***,p<0.0005)。図8Dにおいて、「可溶性」は、PKC−εがサイトゾル中に残存することを表し、「粒子状」はPKC−εが膜に存在することを表す。PKC活性化を、膜に存在する全PKC−εのパーセント値として測定した。 DCPLA−MEは、ASPD誘発性のPKC−ε喪失を防ぐ。一次ニューロンを、ASPDおよび/またはDCPLA−MEで処理した(図8A)。データを、標準化したPKC−ε値の平均値±SEMとして表す。ウエスタンブロット分析を:100nM DCPLA−MEで処理した一次ニューロン(図8B);5μM PKC−εインヒビター[EAVSLKPT]の存在および非存在下でDCPLA−MEで処理した、50nM ASPD−処理した一次ニューロン(図8C);ならびに対照および処理したSH−SY5Y細胞におけるPKC−ε活性化(図8D)に対して行った。PKC−ε発現を、βアクチンに対して標準化した。データを、3つの独立した実験の平均値±SEMとして表す(スチューデントのt検定*.p<0.05;**,p<0.005および***,p<0.0005)。図8Dにおいて、「可溶性」は、PKC−εがサイトゾル中に残存することを表し、「粒子状」はPKC−εが膜に存在することを表す。PKC活性化を、膜に存在する全PKC−εのパーセント値として測定した。 ASPDはシナプスの喪失を誘発した。ラット海馬一次ニューロンの共焦点画像を、図9Aに示す。4番目のカラムは、最初の3つのカラムを併合した画像である。平均蛍光強度を算出し、対照のパーセント値として表した(n=6)。PSD−95(図9B)およびシナプトフィジン(図9C)の発現レベルの図による表現を示す。値を、平均値±SEMとして表す(スチューデントのt検定*.p<0.05および**,p<0.005***)。 ASPDはシナプスの喪失を誘発した。ラット海馬一次ニューロンの共焦点画像を、図9Aに示す。4番目のカラムは、最初の3つのカラムを併合した画像である。平均蛍光強度を算出し、対照のパーセント値として表した(n=6)。PSD−95(図9B)およびシナプトフィジン(図9C)の発現レベルの図による表現を示す。値を、平均値±SEMとして表す(スチューデントのt検定*.p<0.05および**,p<0.005***)。 ASPDはシナプスの喪失を誘発した。ラット海馬一次ニューロンの共焦点画像を、図9Aに示す。4番目のカラムは、最初の3つのカラムを併合した画像である。平均蛍光強度を算出し、対照のパーセント値として表した(n=6)。PSD−95(図9B)およびシナプトフィジン(図9C)の発現レベルの図による表現を示す。値を、平均値±SEMとして表す(スチューデントのt検定*.p<0.05および**,p<0.005***)。 DCPLA−MEは、ASPD誘発性のシナプス喪失から保護する。ラット海馬一次ニューロンの共焦点画像を図10Aに示す。第1の「併合」のカラムは先の2つのカラム、すなわち核およびMAP−2に対して染色した細胞の併合である。第2の「併合」のカラムは、先の3つのカラム、すなわち、核、PSD−95、およびシナプトフィジンに対して染色した細胞の併合である。平均蛍光強度を算出し、対照のパーセント値として表した(n=6)。ASPD処理は染色した神経突起の突起における顕著な低減を示し、DCPLA−MEはシナプスの喪失から保護した。 図10Bに、MAP−2、PSD−95、およびシナプトフィジンの発現の、図による表現を示す。図10Cは、対照、ASPD、ASPD+DCPLA−ME、およびPKC−εインヒビター[EAVSLKPT]+ASPD+DCPLA−ME処理一次ラット海馬ニューロンにおける、シナプトフィジン発現のウエスタンブロット分析である。値を、平均値±SEMとして表す(スチューデントのt検定*.p<0.05**,p<0.005および***,p<0.0005)。 図10Bに、MAP−2、PSD−95、およびシナプトフィジンの発現の、図による表現を示す。図10Cは、対照、ASPD、ASPD+DCPLA−ME、およびPKC−εインヒビター[EAVSLKPT]+ASPD+DCPLA−ME処理一次ラット海馬ニューロンにおける、シナプトフィジン発現のウエスタンブロット分析である。値を、平均値±SEMとして表す(スチューデントのt検定*.p<0.05**,p<0.005および***,p<0.0005)。 DCPLA−MEは、ASPD処理した一次ニューロンにおいてGSK−3βを不活性化する。ビヒクル(対照)、ASPD(50nM)、ASPD(50nm)+DCPLA−ME(100nM)、およびASPD(50nm)+DCPLA−ME(100nM)+PKC−εインヒビター(5μM)[EAVSLKPT]で処理したラット海馬ニューロンからの、ホスホGSK−3β(Ser−9)および全GSK−3βタンパク質のウエスタンブロット分析。ホスホGSK−3β発現を、全GSK−3β発現に対して標準化した。ASPD処理はGSK−3βを活性化し、DCPLA−ME処理はGSK−3βを不活性化した。データを、平均値±SEMとして表す(スチューデントのt検定*.p<0.05および**,p<0.005、n=3)。 DCPLA−MEの皮質ニューロンに対する効果。左:一次ヒト皮質ニューロンにおけるフラクタル次元。右:212×212μm視野における、シナプス/細胞。「DCP」はDCPLAメチルエステルである。(*p<0.03)。 DCPLA−MEは、学習において用量依存的な改善を表す。DCPLA−MEを、例16において記載する通り、5.3mg/kgまたは16.0mg/kgの何れかをラットに投与した。水迷路空間学習試験において効果を評価し、対照群と比較した。 DCPLA−MEは記憶における用量依存的な改善を表す。DCPLA−MEを、例16において記載する通り、5.3または16.0mg/kgの何れかをラットに投与した。データを、標的の四分円比(quadrant ratio)を用いて分析した。 DCPLA−MEは記憶における用量依存的な改善を表す。DCPLA−MEを、例16において記載する通り、5.3または16.0mg/kgの何れかをラットに投与した。データを、標的の四分円比(quadrant ratio)を用いて分析した。 DCPLA−MEは記憶における用量依存的な改善を表す。DCPLA−MEを、例16において記載する通り、5.3または16.0mg/kgの何れかをラットに投与した。データを、標的の四分円比(quadrant ratio)を用いて分析した。 DCPLA−MEは記憶における用量依存的な改善を表す。DCPLA−MEを、例16において記載する通り、5.3または16.0mg/kgの何れかをラットに投与した。データを、標的の四分円比(quadrant ratio)を用いて分析した。 DCPLE−MEは、ラット一次ニューロンにおける樹状突起の分岐を増大する。7日齢のラット海馬ニューロンの培養物を、DCPLA−ME(100nM)で48時間処理した。図15A−MAP−2、シナプトフィジン、およびDAPIに対して染色した、ラット海馬ニューロンを示す共焦点顕微鏡写真。 DCPLE−MEは、ラット一次ニューロンにおける樹状突起の分岐を増大する。7日齢のラット海馬ニューロンの培養物を、DCPLA−ME(100nM)で48時間処理した。図15B−ニューロン1個あたりの樹状突起の分岐数の、図による表現。DCPLA−MEによるPKCεの活性化により、樹状突起の分岐は2倍増大する。データは、平均値±SEとして表される。*は対照に関する有意性を表す(*p<0.05、**p<0.005、および***p<0.0005)。 DCPLE−MEは、ラット一次ニューロンにおける樹状突起の分岐を増大する。7日齢のラット海馬ニューロンの培養物を、DCPLA−ME(100nM)で48時間処理した。図15C−8個のランダムな共焦点画像225μm2から算出した、MAP−2またはシナプトフィジンに対する平均蛍光強度。データは、平均値±SEとして表される。*は対照に関する有意性を表す(*p<0.05、**p<0.005、および***p<0.0005)。 PKC−ε活性化はヒト一次ニューロンの変性を防ぐ。一次ヒトニューロンを、DCPLA−ME(100nM)またはブリオスタチン1(0.27nM)の何れかで40日間処理した。新鮮な薬物を3日毎に添加し、培地の50%を交換した。図16A−40日齢の、非処理(「対照」)、ブリオスタチン1、およびDCPLA−ME処理したニューロンの画像。 PKC−ε活性化はヒト一次ニューロンの変性を防ぐ。一次ヒトニューロンを、DCPLA−ME(100nM)またはブリオスタチン1(0.27nM)の何れかで40日間処理した。新鮮な薬物を3日毎に添加し、培地の50%を交換した。図16B−経時的に、3つの20×視野(508μm2)から計数した、神経突起陽性細胞の数。DCPLA−MEおよびブリオスタチン1処理は、少なくとも40日間、細胞の生存を安定化した。非処理細胞の生存率は20日後に低下した。 PKC−ε活性化はヒト一次ニューロンの変性を防ぐ。一次ヒトニューロンを、DCPLA−ME(100nM)またはブリオスタチン1(0.27nM)の何れかで40日間処理した。新鮮な薬物を3日毎に添加し、培地の50%を交換した。図16C、図16D−1日のニューロンと比べた、40日齢のニューロンにおけるPKC−εの免疫ブロット分析。DCPLA−MEはPKC−εを保護する。 PKC−ε活性化はヒト一次ニューロンの変性を防ぐ。一次ヒトニューロンを、DCPLA−ME(100nM)またはブリオスタチン1(0.27nM)の何れかで40日間処理した。新鮮な薬物を3日毎に添加し、培地の50%を交換した。図16C、図16D−1日のニューロンと比べた、40日齢のニューロンにおけるPKC−εの免疫ブロット分析。DCPLA−MEはPKC−εを保護する。データを平均値±SEとして表し、*は1日目のニューロンに関する有意性を表し、#は非処理の40日または30日のニューロンに関する有意性を表す。(*p<0.05、**p<0.005および***p<0.0005)。 PKC−ε活性化はヒト一次ニューロンの変性を防ぐ。一次ヒトニューロンを、DCPLA−ME(100nM)またはブリオスタチン1(0.27nM)の何れかで40日間処理した。新鮮な薬物を3日毎に添加し、培地の50%を交換した。図16E−ブリオスタチンまたはDCPLA−ME処理40日後の、PSD−95およびシナプトフィジンの免疫ブロット分析。 PKC−ε活性化はヒト一次ニューロンの変性を防ぐ。一次ヒトニューロンを、DCPLA−ME(100nM)またはブリオスタチン1(0.27nM)の何れかで40日間処理した。新鮮な薬物を3日毎に添加し、培地の50%を交換した。図16F、図16G−ウエスタンブロットから算出した、PSD−95およびシナプトフィジンの免疫染色。染色は、DCPLA−MEおよびブリオスタチン1処理した細胞において有意に高い。データを平均値±SEとして表し、*は1日目のニューロンに関する有意性を表し、#は非処理の40日または30日のニューロンに関する有意性を表す。(*p<0.05、**p<0.005および***p<0.0005)。 PKC−ε活性化はヒト一次ニューロンの変性を防ぐ。一次ヒトニューロンを、DCPLA−ME(100nM)またはブリオスタチン1(0.27nM)の何れかで40日間処理した。新鮮な薬物を3日毎に添加し、培地の50%を交換した。図16F、図16G−ウエスタンブロットから算出した、PSD−95およびシナプトフィジンの免疫染色。染色は、DCPLA−MEおよびブリオスタチン1処理した細胞において有意に高い。データを平均値±SEとして表し、*は1日目のニューロンに関する有意性を表し、#は非処理の40日または30日のニューロンに関する有意性を表す。(*p<0.05、**p<0.005および***p<0.0005)。 PKC−ε活性化はヒト一次ニューロンの変性を防ぐ。一次ヒトニューロンを、DCPLA−ME(100nM)またはブリオスタチン1(0.27nM)の何れかで40日間処理した。新鮮な薬物を3日毎に添加し、培地の50%を交換した。図16H−30日齢のニューロンの共焦点画像。DCPLA−MEおよびブリオスタチン1は、点状におけるPSD−95およびシナプトフィジンの共局在した染色を増大し、シナプスの数の増大を指摘するものであった。挿入は、典型的なシナプスを示す、拡大領域を示す。 PKC−ε活性化はヒト一次ニューロンの変性を防ぐ。一次ヒトニューロンを、DCPLA−ME(100nM)またはブリオスタチン1(0.27nM)の何れかで40日間処理した。新鮮な薬物を3日毎に添加し、培地の50%を交換した。図16I−細胞1個あたりのシナプスの数は、DCPLA−ME処理した細胞において増大した。データを平均値±SEとして表し、*は1日目のニューロンに関する有意性を表し、#は非処理の40日または30日のニューロンに関する有意性を表す。(*p<0.05、**p<0.005および***p<0.0005)。
発明の詳細な説明
定義
ここで用いる、単数形の「一つの(a)」、「一つの(an)」、および「その(the)」は、文脈による他の指示がなされなければ、複数の指示対象を含む。
ここで用いる、「プロテインキナーゼCアクチベーター」または「PKCアクチベーター」は、プロテインキナーゼCに結合することにより、プロテインキナーゼCによって触媒される反応の速度を増大する物質を意味する。ここで用いる、「選択的活性化」は、1つのPKCアイソザイム、例えばPKC−εを、別のPKCアイソザイムよりも大きな検出可能な程度に活性化することを意味する。
ここで用いる、「脂肪酸」の語は、炭化水素鎖からなり、遊離酸、酸性塩、またはエステルで終わる化合物を意味する。特定しない場合は、「脂肪酸」の語は、3つの形態を全て包含することを意味する。当業者には、ある種の表現が交換可能であることが理解される。例えば、「DCPLAのメチルエステル」は、「DCPLAメチルエステル」と同じであり、これは「メチルエステル型のDCPLA」と同じである。
脂肪酸は、飽和または不飽和、分枝または非分枝、および天然に存在しても、または合成であってもよい。リノール酸が脂肪酸の一例である(下記に遊離酸の形態を示す)。
「不飽和脂肪酸」は、炭化水素鎖内に少なくとも1個の炭素−炭素二重結合を含有している脂肪酸である。各二重結合は、シスまたはトランス型であってよい。
「一不飽和脂肪酸」または「MUFA」は、炭素−炭素二重結合を1個含有している。オレイン酸が一不飽和脂肪酸の一例である。「多価不飽和脂肪酸」または「PUFA」は、1個を超える炭素−炭素二重結合を含有している。リノール酸が多価不飽和脂肪酸の一例である。
「シクロプロパン化一不飽和脂肪酸」または「シクロプロパン化MUFA」の語は、炭素−炭素二重結合がシクロプロピル基によって置きかえられている化合物を意味する。シクロプロパン基は、シスまたはトランス配置であってよい。別段の指摘がなければ、シクロプロパン基はシス配置であることを理解されたい。シクロプロパン化MUFAの一例は、8−(2−オクチルシクロプロピル)オクタン酸である(下記に遊離酸形態を示す)。
「シクロプロパン化多価不飽和脂肪酸」または「シクロプロパン化PUFA」の語は、多価不飽和脂肪酸における少なくとも1個の炭素−炭素二重結合がシクロプロピル基によって置きかえられている化合物を意味する。シクロプロピル基は、シスまたはトランス配置であってもよい。別段の指示がなければ、シクロプロピル基はシス配置であることを理解されたい。シクロプロパン化PUFAの一例は、8−[2−(2−ペンチルシクロプロピルメチル)−シクロプロピル]−オクタン酸(「DCPLA」)である(下記に遊離酸形態を示す)。
DCPLAのエステルは、当技術分野において知られている技術にしたがって調製することができる。例えば、Journal of Biological Chemistry、2009、284(50):34514〜34521を参照されたい。例えば、リノール酸は、メタノールおよびピリジン中、SOCl2を用いてエステル化することができる。次いで、その後のエステルを、修飾シモンズ−スミス反応を用いて、クロロヨードメタンおよびジエチル亜鉛でシクロプロパン化することができる。
リノール酸およびそのエステルは、一般に市販されている。あるいは、酸およびエステルを、天然の供給源(例えば、植物油)から単離してもよく、または合成(例えば、化学反応によって)してもよい。リノール酸のエステル化は、知られている方法にしたがって行うことができる。例えば、リノール酸は、酸の存在下、アルコールとエステル化することができる。
[態様]
本開示は、8−[2−(2−ペンチルシクロプロピルメチル)−シクロプロピル]−オクタン酸(「DCPLA」)のエステル、ならびに組成物、キット、およびエステルを用いた処置のための方法を含む。一態様において、DCPLAのエステルは、アルキルエステル、ベンジルおよび芳香族エステル、脂肪アルコールエステル、脂肪酸エステル、シクロプロパン化脂肪アルコールエステル、シクロプロパン化脂肪酸エステル、ジアシルグリセロールエステル、ホスファチジルセリンエステル、コレステリルエステル、ならびにマクロライドエステルから選択される。
ある種のシクロプロパン化多価不飽和脂肪酸(「PUFA」)がPKCを活性化することが見出されているが、DCPLAのエステルの活性は評価されていなかった。例えば、多数の参考文献がDCPLAのメチルエステル(「DCPLA−ME」)の合成を報告しているが、対象の最終化合物であるDCPLAの合成における単なる中間体として軽視していた。例えば、Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters、2003、13:1037〜1040;米国特許出願公開第2005/0075393 A1号;Journal of Biological Chemistry、2009、284(50):34514〜34521;および米国特許出願公開第2010/0022645 A1号を参照されたい。実際、他のシクロプロパン化PUFAのエステルは合成および試験されていたが、当技術分野において、DCPLAのエステルの潜在的な利点は評価されなかった。例えば、米国特許出願公開第2010/0022645 A1号を参照されたい。
本開示は、DCPLAのエステルは、PKC、特にPKC−εを活性化し得るという発見も含むものである。DCPLAのエステルは、対応する酸形態(すなわち、DCPLA)よりも選択的であり、かつ/またはより強力なPKCアクチベーターでさえあり得る。加えて、DCPLAのエステルは、他のシクロプロパン化PUFAのエステルよりも選択的であり、かつ/または強力なPKCアクチベーターであり得る。さらに、DCPLAのエステルは、PKCアイソフォーム、例えば、PKC−δの最小の下方制御を示し得る。DCPLAのエステルは、血液脳関門を越えることもでき得る。その上、DCPLAのエステルは、トリアシルグリセロール中への組み入れを回避し、それゆえより長い排出半減期を示し得る。DCPLAのエステルは、他のPKCアクチベーターに比べて持続的なPKC活性化も示し得る。さらに、DCPLAのエステルは、他のPKCアクチベーター、例えば、DCPLAよりもはるかに大きなPKC−εに対する親和性を有し得る。
本開示は、DCPLAのアルキルエステルにも関する。例えば、アルキル基は、メチル、エチル、プロピル(例えば、イソプロピル)、およびブチル(例えば、tert−ブチル)であってもよい。メチルエステル形態のDCPLA(「DCPLA−ME」)を下記に示す。
DCPLAアルキルエステルのアルキル基は、直鎖状、分枝状、および/または環状であってもよい。アルキル基は、飽和または不飽和であってもよい。アルキル基が不飽和環状アルキル基である場合、環状アルキル基は芳香族であってもよい。一態様において、DCPLAアルキルエステルは、DCPLAおよび分枝状アルキルアルコールに由来する。別の一態様において、DCPLAアルキルエステルは、DCPLAおよび環状アルキルアルコールに由来する。分枝状および環状のアルキルアルコールの例には、下記に示す化合物が含まれる。
別の一態様において、本開示は、DCPLAおよびベンジルアルコールに由来するDCPLAベンジルエステル(下記に示す不飽和ベンジルアルコールエステル)を含む。本開示はさらに、DCPLAおよび芳香族アルコール、例えば、抗酸化剤として用いられるフェノール、およびプロ学習(pro-learning)能力を有する天然フェノールに由来するDCPLA芳香族エステルを含む。いくつかの特定の例には、エストラジオール、ブチル化ヒドロキシトルエン、レスベラトロール、ポリヒドロキシ化芳香族化合物、およびクルクミンが含まれる。
本開示は、DCPLAおよび脂肪アルコール(すなわち、脂肪酸をアルコール形態に還元したもの)に由来する、DCPLA脂肪アルコールエステルも含む。脂肪アルコールは、飽和、一不飽和(MUFAアルコール)、または多価不飽和(PUFAアルコール)であってよい。DCPLAおよび脂肪アルコールのエステルの2つの例は、DCPLA−オレイルエステルおよびDCPLA−レチニルエステル(下記に示す)である。
それからDCPLAエステルが構成されてもよい脂肪アルコールの他の例には、リノレンアルコール、ドコサヘキサエンアルコール、エイコサペンタエンアルコール、およびリノールアルコールが含まれる。それからDCPLAエステルが構成されてもよい脂肪アルコールのなおさらなる例には、下記に示すものが含まれる。それからDCPLAエステルが構成されてもよい脂肪アルコールにおける二重結合の立体化学は、下記に表す脂肪アルコールにおける二重結合を含めて、シスまたはトランスであってもよい。
一態様において、本開示のDCPLAエステルは、DCPLA脂肪酸エステルである。この場合、脂肪酸を脂肪アルコールに還元するよりむしろ、DCPLAをアルコールに還元し、脂肪酸とエステル化する。脂肪酸は、飽和、一不飽和(MUFA)、または多価不飽和(PUFA)であってもよい。このタイプのDCPLAエステルの一例として、レチノイン酸−DCPLAアルコールエステル(下記に示す)
がある。
本開示は、DCPLAおよびシクロプロパン化脂肪アルコールに由来する、DCPLAシクロプロパン化脂肪アルコールエステルをさらに含む。シクロプロパン化脂肪アルコールは、飽和、一不飽和(MUFAアルコール)、または多価不飽和(PUFAアルコール)であってもよい。シクロプロパン化PUFAアルコールは、1個以上の炭素−炭素二重結合がシクロプロパン化されていてもよい。それにDCPLAシクロプロパン化脂肪アルコールエステルが由来するシクロプロパン化脂肪アルコールは、シスまたはトランス配置であってもよい。一態様において、シクロプロパン化脂肪アルコールはシス配置である。
DCPLAシクロプロパン化MUFAアルコールエステルの一例は、DCPLA−オレイルアルコールエステルである(下記に示す)。DCPLAシクロプロパン化PUFAアルコールエステルの一例は、DCPLA−シクロプロパン化ドコサヘキサエンアルコールエステルである。下記に示す例において、ドコサヘキサエンアルコールの各炭素−炭素二重結合はシクロプロパン化されている。それにDCPLAエステルが由来してもよいシクロプロパン化脂肪アルコール他の例には、リノールアルコール、リノレンアルコール、およびエイコサペンタエンアルコールが含まれる。シクロプロパン化リノールアルコール(炭素−炭素二重結合が全てシクロプロパン化されている)にエステルが由来する場合、化合物はDCPLA−DCPLAエステル(下記に示す)
である。
それにDCPLAエステルが由来していてもよいシクロプロパン化脂肪アルコールの他の例は、下記に示すものを含む。下記のシクロプロパン化脂肪アルコールはトランス配置において描かれているが、対応するシス化合物は、それにDCPLAエステルが由来していてもよいシクロプロパン化脂肪アルコールのさらなる例である。
一態様において、本開示のDCPLAエステルは、DCPLAシクロプロパン化脂肪酸エステルである。この場合、DCPLAはアルコールに還元されており、シクロプロパン化脂肪酸でエステル化されている。シクロプロパン化脂肪酸は、飽和、一不飽和(シクロプロパン化MUFA)、または多価不飽和(シクロプロパン化PUFA)であってもよい。シクロプロパン化脂肪酸は、シスまたはトランス配置であってもよい。一態様において、シクロプロパン化脂肪酸はシス配置である。
本開示は、DCPLAジアシルグリセロールエステルも含む。例えば、1−パルミトイル−2−オレオイル−グリセロールのDCPLAエステル(下記に示す)。
別の一側面において、本開示は、DCPLAのホスファチジルエステルを含む。例えば、エステルはDCPLA−ホスファチジルセリン(下記に示す)であってもよく、式中、R基は任意の脂肪酸鎖である。一態様において、R基は、オレイン、パルミチン、アラキドン、およびドコサヘキサエンの脂肪酸鎖から選択される。
本開示の別の一側面において、DCPLAのエステルは、DCPLAコレステリルエステルである(下記に示す)。一態様において、エステルはDCPLAコレステロール誘導体エステルである。例えば、コレステリル基における炭素−炭素二重結合は水素付加されていてもよい。別の一態様において、立体化学は、天然に存在するコレステリル分子のものである。
本開示は、DCPLAのマクロライドエステルも含む。例えば、DCPLAのエステルはブリオスタチンエステルであってもよい。DCPLA−ブリオスタチンエステルの2つの異なる例を下記に示す。
一態様において、DCPLAのマクロライドエステルは、ブリオログエステルである。ブリオログ(すなわち、ブリオスタチンの類似体)は、ブリオスタチンと同じ様式で、DCPLAでエステル化されていてもよい。ブリオスタチン類似体は、例えば、米国特許第6,624,189号および第7,256,286号に記載されている。米国特許出願第13/178,821号も参照されたい。
本開示は、DCPLAのエステルを1つ以上含む組成物をさらに含む。ここに記載する医薬組成物の製剤は、薬理学の技術分野において知られている任意の適切な方法によって調製されてもよい。一般に、このような調製方法には、有効成分を担体または1つ以上の他の副成分と会合させ、次いで、必要または望ましい場合には、生成物を所望の単一もしくは複数の投薬単位に形作り、または包装することが含まれる。
ここに提供する医薬組成物の記載は、ヒトに倫理的に投与するのに適する医薬組成物に主に対するものであるが、当業者であれば、このような組成物は全種類の動物に投与するのに一般的に適することが理解される。ヒトに投与するのに適する医薬組成物の修飾、または組成物を様々な動物に投与するのに適するようにする修飾は、十分に理解されており、獣医薬理学の通常の技術者であれば、あるとすれば通常の実験だけで、このような修飾をデザインし、行うことができる。本開示の医薬組成物の投与が企図される対象には、それだけには限定されないが、ヒトおよび他の霊長動物、ならびに他の哺乳動物が含まれる。
一態様において、DCPLAの少なくとも1つのエステルは、投与のために薬学的に許容される担体と調合されてもよい。薬学的に許容される担体には、それだけには限定されないが、以下の1つ以上:賦形剤、表面活性剤、分散剤、不活性な希釈剤、造粒および崩壊剤、結合剤、滑沢剤、甘味剤、香味剤、着色剤、保存剤、生理学的に分解可能な組成物、例えばゼラチン;水性のビヒクルおよび溶媒、油性のビヒクルおよび溶媒、懸濁剤、分散剤または湿潤剤、乳化剤、粘滑剤(demulcent)、バッファー、塩、増粘剤、フィラー、乳化剤、抗酸化剤、抗生物質、抗真菌剤、安定化剤、ならびに薬学的に許容されるポリマー性または疎水性の材料が含まれる。本開示の医薬組成物に含まれてもよい他のさらなる成分は、当技術分野において一般に知られており、例えば、両方とも参照により本明細書に組み込まれる、Remington’s Pharmaceutical Sciences、Genaro,ed.、Mack Publishing Co.、Easton、Pa.、1985、およびRemington’s Pharmaceutical Sciences、20th Ed.、Mack Publishing Co.、2000において記載されていてもよい。
一態様において、DCPLAの少なくとも1つのエステルは、薬学的に許容される担体と調合されてもよく、担体は疎水性の担体である。疎水性の担体には、包接複合体、分散剤(例えば、ミセル、マイクロエマルジョン、およびエマルジョン)、ならびにリポソームが含まれる。例示の疎水性の担体には、包接複合体、ミセル、およびリポソームが含まれる。例えば、参照により本明細書に組み込まれる、Remington’s:The Science and Practice of Pharmacy 20th ed.、ed.Gennaro、Lippincott:Philadelphia、PA 2003を参照されたい。DCPLAのエステルは、例えば、担体全体の、重量で、少なくとも1%、少なくとも5%、少なくとも10%、少なくとも20%、少なくとも30%、少なくとも40%、少なくとも50%、少なくとも60%、少なくとも70%、少なくとも80%、または少なくとも90%として、疎水性担体中に組み入れられてもよい。さらに、他の化合物が、例えば、製剤を安定化するために、疎水性の担体または溶液の何れかにおいて含まれていてもよい。
ここに開示する組成物は、経口、非経口、経粘膜、鼻腔内、吸入、または経皮の経路を含めた、任意の適切な経路によって投与してもよい。非経口の経路には、静脈内、動脈内、筋肉内、皮内、皮下、腹腔内、脳室内、くも膜下腔内、および頭蓋内投与が含まれる。適切な投与経路を、血液脳関門の横断を許すように選択してもよい。例えば、参照により本明細書に組み込まれる、J.Lipid Res.(2001)vol.42、pp.678〜685を参照されたい。
一態様において、DCPLAの少なくとも1つのエステルは、固形経口剤形において調合されてもよい。経口投与用に、組成物は、薬学的に許容される担体、例えば、結合剤(例えば、アルファ化トウモロコシデンプン、ポリビニルピロリドン、もしくはヒドロキシプロピルメチルセルロース)、フィラー(例えば、ラクトース、微結晶性セルロース、もしくはリン酸水素カルシウム)、滑沢剤(例えば、ステアリン酸マグネシウム、タルク、もしくはシリカ)、崩壊剤(例えば、バレイショデンプン、もしくはデンプングリコール酸ナトリウム)、または湿潤剤(例えば、ラウリル硫酸ナトリウム)と一緒に慣例的な手段によって調製されている、錠剤またはカプセル剤の形態をとってもよい。錠剤は、当技術分野において一般的に知られている方法によってコーティングされてもよい。
別の一態様において、DCPLAの少なくとも1つのエステルは、経口投与用の液体調製物中に調合される。このような調製物は、例えば、溶液剤、シロップ剤、もしくは懸濁剤の形態をとってもよく、またはこれらは使用前に水もしくは他の適切なビヒクルとともに構成するための乾燥生成物として提示されてもよい。このような液体調製物は、薬学的に許容される担体、例えば、懸濁剤(例えば、ソルビトールシロップ、セルロース誘導体、または硬化食用脂肪)、乳化剤(例えば、レシチンまたはアラビアゴム)、非水性ビヒクル(例えば、アーモンド油、油性エステル、エチルアルコール、または分留した植物油)、および保存剤(例えば、p−ヒドロキシ安息香酸メチルもしくはプロピル、またはソルビン酸)とともに慣例的な手段によって調製されてもよい。調製物は、緩衝塩、香味剤、着色剤、および甘味剤も適宜含んでいてもよい。
本開示の別の一態様において、DCPLAの少なくとも1つのエステルは、非経口投与、例えば、ボーラス注射または持続注入用に調合されてもよい。注射用の製剤は、単位剤形、例えば、アンプルにおいて、またはマルチドーズ容器において、保存剤を添加して提示されてもよい。組成物は、油性または水性ビヒクル中の、懸濁剤、溶液剤、分散剤、または乳剤などの形態をとってもよく、製剤用薬剤(formulatory agent)、例えば、懸濁剤、安定化剤、および/または分散剤を含んでいてもよい。
別の一態様において、DCPLAの少なくとも1つのエステルは、デポー調製物として調合されてもよい。このような持続性製剤は、埋め込みによって(例えば、皮下的に、もしくは筋肉内に)、または筋肉内注射によって投与されてもよい。例えば、DCPLAの少なくとも1つのエステルは、適切なポリマー性の、もしくは疎水性の材料(例えば、許容される油中のエマルジョンとして)、もしくはイオン交換樹脂と、または難溶性誘導体として、例えば、やや難溶性の塩などとして調合されてもよい。
別の一態様において、DCPLAの少なくとも1つのエステルは、小胞、例えば、ミセル、リポソーム、または人工の低密度リポタンパク質(LDL)粒子において送達されてもよい。例えば、米国特許第7,682,627号を参照されたい。
一態様において、DCPLAの少なくとも1つのエステルは、学習を改善するため、記憶を改善するため、β−アミロイドレベルを低減するため、シナプス喪失またはシナプス損傷に付随する疾患を予防または処置するため、神経変性障害または状態を予防または処置するため、うつ病を予防または処置するため、脳卒中を予防または処置するため、あるいは脳傷害を予防または処置するために有効な量において、組成物中に存在する。
さらなる一態様において、投与するための用量は、約1mgから約10gまで、例えば、約5mgから約5gまで、約50mgから約2gまで、約100mgから約1.5gまで、約150mgから約1gまで、または約250mgから約500mgの、DCPLAの少なくとも1つのエステルを送達するように適切に調製されてもよい。
一態様において、DCPLAの1つ以上のエステルは、最終製剤の重量で、約0.01%から約100%まで、約0.1%から約90%まで、約0.1%から約60%まで、約0.1%から約30%まで、または約1%から約10%までの範囲の量において組成物中に存在してもよい。別の一態様において、DCPLAの1つ以上のエステルは、約0.01%から約100%まで、約0.1%から約95%まで、約1%から約90%まで、約5%から約85%まで、約10%から約80%まで、および約25%から約75%までの範囲の量において組成物中に存在してもよい。
本開示は、DCPLAの少なくとも1つのエステルの医薬組成物を調製および投与するために利用してもよいキットを含む。
キットは、ここに記載する医薬組成物を投与するための装置、例えば、シリンジを含んでいてもよい。一態様において、キットは、1つ以上のバイアル、シリンジ、ニードルを含んでいてもよい。別の一態様において、キットは、アンプル、カートリッジ、またはDCPLAの少なくとも1つのエステルの組成物を貯蔵および/もしくは引き続き混合するためのボトルまたは他のこのような容器を含んでいてもよい。別の一態様において、装置、シリンジ、アンプル、カートリッジ、ボトル、またはここに開示するDCPLAの少なくとも1つのエステルの組成物を貯蔵および/もしくは引き続き混合するための他のこのような容器は、1つを超えるチャンバーを有していてもよく、または有していなくてもよい。
なお別の一態様において、ここに開示するDCPLAの少なくとも1つのエステルの組成物は、1つ以上の目盛り付された容器(例えば、シリンジ、もしくはシリンジ(複数)、または容積を測定するのに有用である他の装置)中に貯蔵されてもよい。
さらなる一態様において、キットは、同じもしくは別々のアンプル、バイアル、シリンジ、カートリッジ、ボトル、または他のこのような容器内に貯蔵されている、DCPLAの少なくとも1つのエステルの医薬組成物を含んでいてもよい。キットはまた、さらなるバッファー、ニードル、無針注射器、滅菌パッド、またはスワブを含んでいてもよい。
キットはまた、1つ以上の麻酔薬、例えば、局所麻酔薬も含んでいてよい。一態様において、麻酔薬は、使用準備済の製剤、例えば、注射用製剤(任意に、1つ以上の予めローディングされたシリンジ中)、またはここに開示するDCPLAの少なくとも1つのエステルの組成物が投与されようとする領域に局所適用してもよい製剤中にある。
麻酔薬の局所製剤は、パッド、スワブ、ペーパータオル(towelette)、使い捨てナプキン、布、パッチ、包帯、ガーゼ、綿球、Q−tip(商標)、軟膏剤、クリーム剤、ゲル剤、パスタ剤、液剤、または任意の他の局所的に適用される製剤に適用される麻酔薬の形態であってもよい。本開示とともに用いるための麻酔薬は、それだけには限定されないが、例えば、リドカイン、マーカイン、コカイン、およびキシロカインを含んでいてもよい。
キットは、DCPLAの少なくとも1つのエステルの医薬組成物の使用、およびDCPLAの少なくとも1つのエステルの製剤を混合し、希釈し、または合わせるための手順に関する指示書を含んでいてもよい。指示書は、混合後であるが投与前に、所望のpHもしくはpHの範囲、ならびに/または所望の特定の活性および/もしくはタンパク質濃度を得るために、DCPLAの少なくとも1つのエステルの製剤を適切に希釈するための指示も含んでいてもよい。指示書は投薬情報をやはり含んでいてもよい。指示書は、DCPLAの少なくとも1つのエステルの開示される医薬組成物で処置するための対象を選択するための方法に対する材料も含んでいてもよい。
本開示は、DCPLAの少なくとも1つのエステルの、方法および/または使用を含む。例えば、本開示は、DCPLAの少なくとも1つのエステルの有効量を、それを必要とする患者に投与することを含む、学習を改善するための方法を提供する。別の一態様において、本開示は、DCPLAの少なくとも1つのエステルの有効量を、それを必要とする患者に投与することを含む、記憶を改善するための方法を含む。
さらに別の一態様において、本開示は、DCPLAの少なくとも1つのエステルの有効量を、それを必要とする患者に投与することを含む、β−アミロイドレベルを低減するための方法を提供する。本開示は、DCPLAの少なくとも1つのエステルの有効量を、それを必要とする患者に投与することを含む、シナプス喪失またはシナプス損傷に付随する疾患を予防または処置するための方法をさらに含む。
本開示は、DCPLAの少なくとも1つのエステルの有効量を、それを必要とする患者に投与することを含む、神経変性障害および状態、うつ病、脳卒中、精神遅滞、および脳傷害から選択される少なくとも1つの疾患または状態を予防または処置するための方法をさらに含む。神経変性障害は、例えば、アルツハイマー病およびパーキンソン病であってもよい。神経変性障害または状態は、例えば、少なくとも1つの神経毒性化学物質、例えば、重金属に曝露することによって引き起こされてもよい。脳傷害は、外傷性脳傷害または照射によって誘発される脳傷害であってもよい。
本開示のさらなる一側面は、学習を改善するため、記憶を改善するため、β−アミロイドレベルを低減するため、シナプス喪失またはシナプス損傷に付随する疾患を予防または処置するため、神経変性障害および状態を予防または処置するため、うつ病を予防または処置するため、脳卒中を予防または処置するため、ならびに脳傷害を予防または処置するための、薬物の調製における、DCPLAの少なくとも1つのエステルの使用である。
本開示の別の一側面は、学習の改善、記憶の改善、β−アミロイドレベルの低減、シナプス喪失またはシナプス損傷に付随する疾患の予防または処置、神経変性障害および状態の予防または処置、うつ病の予防または処置、脳卒中の予防または処置、および脳傷害の予防または処置において使用するためのDCPLAのエステルを含む。
DCPLAのエステルは、慣例的な方法、例えば、経口、非経口、経粘膜、鼻腔内、吸入、または経皮投与により投与してもよい。非経口投与には、静脈内、動脈内、筋肉内、皮内、皮下、腹腔内、脳室内、くも膜下腔内、および頭蓋内投与が含まれる。
一態様において、DCPLAの少なくとも1つのエステルは、学習を改善するため、記憶を改善するため、β−アミロイドレベルを低減するため、シナプス喪失またはシナプス損傷に付随する疾患を予防または処置するため、神経変性障害および状態を予防または処置するため、うつ病を予防または処置するため、脳卒中を予防または処置するため、ならびに脳傷害を予防または処置するために有効な量において、組成物中に存在する。
[実施例]
本明細書で用いる数字は全て、全ての場合において、「約」の語によって修飾されることを理解されたい。
合成手順
DCPLAおよびDCPLAメチルエステルの合成
DCP−LAおよびDCPLA−MEを、以前に記載されている方法にしたがって合成した。Nelsonら、(2009)J Biol Chem、274、34514〜34521を参照されたい。簡潔に述べると、リノール酸メチルエステル(市販されている)を、クロロヨードメタンおよびジエチル亜鉛を用い、改変シモンズ−スミス反応を用いてシクロプロパン化した。Tanakaら、(2003)Bioorg Med Chem Lett、13:1037〜1040;Furukawaら、(1967)Tetrahedron、24:53〜58;およびDenmarkら、(1991)J Org Chem、56:6974〜6981を参照されたい。
装置は全て60℃で1時間焼き、装置を通して乾燥窒素を通過させながら火力乾燥した。撹拌子および温度プローブを入れた100ml三頸丸底フラスコをドライアイス混合物で囲み、25mlジクロロメタン中リノール酸メチルエステル1.25g(4.24mmol)を満たし、N2気泡を通した。ヘキサン中1Mジエチル亜鉛溶液(51ml、54.94mmol)、長さ20インチ(61cm)の20ゲージニードルを用いて嫌気的に加え、溶液を−5℃に冷却した。絶えず撹拌しながら、クロロヨードメタン(ClCH2I、8.02ml、109.88mmol)を、1滴/秒で滴下添加した。反応混合物を2℃未満に維持するのに必要である場合は、添加速度を遅くした。反応の間、反応混合物は濁り、不溶性の白色亜鉛生成物が生成した。フラスコを密閉し、混合物をさらに1時間反応させ、次いで2時間かけて徐々に室温に戻した。
フード中で爆発性残渣が形成するのを防ぐために、ジエチル亜鉛は蒸発除去しなかった。混合物を、撹拌しながら水100ml中にゆっくりと注いで、過剰のジエチル亜鉛を分解した。エタンを放出させた。混合物を、ガラス遠心管中5000rpmで遠心分離し、上層の水層を廃棄した。白色沈殿物をCH2Cl2で抽出し、有機相と合わせた。有機相を水で洗浄し、遠心分離した。生成物を、ヘキサン+1%酢酸エチルを用いてSilica Gel G TLCによって分析し、n−ヘキサン中増大濃度の1〜10%酢酸エチルを用いてシリカゲル上クロマトグラフィーによって精製し、窒素下で蒸発させ、無色油状のDCPLAメチルエステルが残った。シモンズ−スミス反応により、出発材料の立体化学が保存される。
DCPLAを得るために、DCPLAメチルエステル0.15gを1N LiOH 1mlおよびジオキサン1ml中に溶解した。ジオキサンおよびメタノールを、混合物が均一になるまで加え、溶液を一夜から3日、60℃で撹拌した。生成物はCH2Cl2中に抽出され、遠心分離された。水層および白色界面を水で再抽出し、白色層が形成しなくなるまで洗浄した。生成物をN2下で蒸発させ、シリカゲル上クロマトグラフィーによって精製した。無色油状の生成物を、n−ヘキサン中20%EtOAc中、溶出した。この純度を、10%EtOAc/ヘキサン中TLCにより、移動相として95%アセトニトリルを用いて、C18逆相HPLCにより、205nmでUV検出してチェックした。
3−DCPLA−MEの合成:3H−リノール酸のメチル化:リノール酸[9,10,12,13]3H(120Ci/mmol)を、2mlReactiVial中で蒸発乾固した。チオニルクロリド(0.5ml)を直ちに加え、密封したバイアルを60℃で一夜、インキュベートした。メタノール(1ml)を加え、混合物を蒸発させ、ジクロロメタン中に溶解させた。
シクロプロパン化:シモンズ−スミスシクロプロパン化を、上記に記載した通りClCH2Iを用いて行い、DCPLA−ME生成物をCH2Cl2中に抽出し、カラムクロマトグラフィーによって精製した。放射性の脂質分画を合わせ、蒸発させ、放射性分解を防ぐために100μlEtOH中に貯蔵した。
カラムクロマトグラフィー:粗いフリットを有するガラスカラム(内径22mm×長さ200mm、または内径36mm×長さ200mm)に、130〜270メッシュ、60オングストローム、孔体積0.74cm3/gのシリカゲルを充填した。試料を適用し、ヘキサン50mlで洗浄した。極性を徐々に増大した溶媒(ヘキサン、その後ヘキサン中増大濃度の酢酸エチル、次いでエタノール)50mlを連続して加えることにより、生成物を溶出した。生成物を含む分画を、窒素下で蒸発させた。
薄層クロマトグラフィー:TLCを、蛍光指示薬を含む5×20cmシリカゲルG TLCプレート上で行った。溶媒は、ヘキサン+1%酢酸エチルであった。検出は、UV吸収、I2および炭化での着色検出(10%H2SO4を噴霧し、その後加熱)によるものであった。
DHA−CP6の合成:3−(2−((2−((2−((2−((2−((2−エチル−シクロプロピル)メチル)−シクロプロピル)メチル)シクロプロピル)メチル)シクロプロピル)メチル)シクロプロピル)メチル)シクロプロピル)プロパン酸(「DHA−CP6」)を、ドコサヘキサエン酸メチルエステル(市販されている)をリノール酸メチルエステルの代わりに用いたこと以外は、DCPLAの調製に対する上記の手順にしたがって調製した。Nelsonら、J.Biol.Chem.、2009、274、34514〜34521を参照されたい。
DCPLAエチルエステルの合成:リノール酸メチル(2g)を、無水エタノール(20ml)、KOH(0.2g)、およびモレキュラーシーブ4gと、撹拌しながら60℃で20分間、インキュベートした。反応混合物を酢酸で中和し、リノール酸エチル生成物を酢酸エチルで抽出した。リノール酸エチルを、シモンズ−スミス反応を用いて、上記に記載した通りにシクロプロパン化してDCPLA−エチルエステルを生成した。反応は全て、窒素雰囲気下で行った。
DCPLA−イソプロピルエステルの合成:リノール酸イソプロピル(市販されている)を、コンデンサーを付けた50ml丸底フラスコ中、リノール酸メチル(3g)を、イソプロパノール(20ml)および水酸化リチウム(1g)と一緒に2時間還流することにより調製した。生成物をフラッシュクロマトグラフィーにより精製した。得られたリノール酸イソプロピルを、次いで、上記に記載したシモンズ−スミス反応にかけてDCPLA−イソプロピルエステルを産生した。
DCPLA−イソプロピルエステルの代替的合成:リノール酸メチル(2g)を、窒素雰囲気化、密閉ボトル中60℃で、モレキュラーシーブ4g上、イソプロパノール(20ml)およびKOH(0.2g)と反応させることにより、エステル交換した。20分後、混合物を酢酸で中和し、リノール酸イソプロピル生成物を酢酸エチル中に抽出した。得られたリノール酸イソプロピルを、次いで、上記に記載したシモンズ−スミス反応にかけてDCPLA−イソプロピルエステルを生成した。
DCPLA−tert−ブチルエステルの合成:DCPLA(100mg)およびN,N−ジメチルホルムアミド ジ−tert−ブチルアセタール(0.25ml)を、60℃で数日間、トルエン(0.4ml)とインキュベートした。得られたDCPLA−tert−ブチルエステルをヘキサンで抽出し、フラッシュクロマトグラフィー(10%EtOAC/ヘキサン)により精製した。
DCPLA−シクロプロパン化オレイルエステルの合成:リノール酸オレイルを、CH2Cl2(20ml)および濃H2SO4(10μl)中、リノール酸(1g)およびオレイルアルコール(1ml)を一夜還流することにより調製した。生成物はかすかに桃色であり、フラッシュクロマトグラフィーによって精製した。得られたリノール酸オレイルを、上記に記載したシモンズ−スミス手順にかけて、DCPLA−オレイルエステルを産生した。
DCPLA−レチニルエステルの合成:DCPLA−ME(50mg)およびレチノール(50mg)を蒸発乾固した。ヘキサン(1ml)を、カンジダアンタークティカ(Candida antarctica)(0.2g)からのリパーゼアクリル酸ビーズ(lipase acrylic bead)と一緒に加え、混合物を、光線から保護して、60℃で一夜インキュベートした。生成物を、ヘキサン50:酢酸エチル5:アセトン5を用いて薄層クロマトグラフィーによって精製した。
DCPLA−コレステリルエステルおよびコレステリルリノレエートの合成:DCPLA(1g)、コレステロール(1g)、CH2Cl2(20ml)、および濃H2SO4(1μl)を合わせ、一夜還流した。生成物をリン酸ナトリウム(pH7.0、5ml)で洗浄し、フラッシュクロマトグラフィーによって精製してDCPLA−コレステリルエステルを得た。リノール酸(1g)、コレステロール(1g)、CH2Cl2(20ml)、および濃H2SO4(20μl)を合わせ、一夜還流した。生成物をリン酸ナトリウム(pH7.0、5ml)で洗浄し、フラッシュクロマトグラフィーによって精製してコレステリルリノレエートを得た。
DCPLA−コレステリルエステルの代替の合成:DCPLA−ME(0.1g)、コレステロール(0.1g)、ヘキサン(10ml)、およびカンジダアンタークティカのリパーゼアクリル酸ビーズ(1g)を合わせ、60℃で一夜、インキュベートしてもよい。生成物をリン酸ナトリウム(pH7.0、5ml)で洗浄してもよく、フラッシュクロマトグラフィーによって精製してDCPLA−コレステリルエステルを得てもよい。
DCPLA−ブリオスタチンエステルの合成:DCPLA−ME(1mg)およびブリオスタチン−1(1mg)を蒸発乾固してもよい。ヘキサン(1ml)を、カンジダアンタークティカからのリパーゼアクリル酸ビーズ(0.2g)をと一緒に加えてもよく、混合物を60℃で一夜、インキュベートしてもよい。生成物をフラッシュクロマトグラフィーによって精製してもよい。
一般的手順
材料−細胞培養培地は、Invitrogen、USA(F12K、ニューロベーサル、およびB27)およびK.D.Medical、USA(MEM)から入手した。Aβ1〜42は、Anaspec(San Jose、CA)から購入した。ブリオスタチン1は、Biomol International、USAから購入した。一次抗体(PKC−ε、β−アクチン、RACK1、シナプトフィジン、MAP−2、およびPSD−95)は、Santa Cruz Biotechnology,Inc、USAから入手し、ホスホ−GSK−3β(Ser9)およびGSK−3βはCell Signaling Technology、USAから、β−チューブリンはMillipore、USAから購入した。二次抗体は全て、Jackson ImmunoResearch Laboratories、USAから購入した。PKC−ε転位インヒビター[EAVSLKPT]およびビスインドリルマレイミドI(Go 6850)は、EMD Biosciences、USAから調達した。他の試薬は全て、Sigma−Aldrichから購入した。
細胞培養−18日齢のSprague−Dawleyラット胎仔の脳からのラット海馬ニューロン(NeuroPure、Genlantis、USA)を、0.5mMグルタミンおよび25μMグルタメート(Invitrogen)を含有しているB−27を補ったニューロベーサル培地中、ポリ−D−リジン(Sigma−Aldrich)をコーティングした24ウエルプレート上にプレーティングした。神経細胞を、37℃に維持したインキュベーター中で14日間、5%CO2下で増殖させた。ヒトSH−SY5Y神経芽細胞腫細胞(ATCC)を、45%F12K、45%最小イーグル培地、10%ウシ胎仔血清中で培養した。
分化させるために、SH−SY5Y細胞を、2%血清を含有する培地中に維持し、10μMオールトランスレチノイン酸(RA)で72時間処理した。その後、細胞を、0.27nMブリオスタチン1で72時間、処理した。培地を3日毎に交換し、新たにRAを補った。
様々なAβオリゴマーの調製−アミロスフェロイド(ASPD)およびAβモノマーを、Hoshi,M.、ら、(2003)Proc Natl Acad Sci USA、100、6370〜6375、およびNoguchi,A.、ら、(2009)J Biol Chem、284、32895〜32905にしたがって調製した。簡潔に述べると、Aβ1〜42を、1,1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロパノール中に溶解し、4℃で一夜、次いで37℃で3時間、インキュベートした。次いで、溶解したAβ1〜42を、1.5mlポリプロピレン遠心管中、1本あたり40nmolの濃度で凍結乾燥した。ASPDを調製するために、凍結乾燥したAβを、50μM未満の濃度でCa2+またはMg2+を含まないリン酸緩衝食塩水(PBS)中に溶解し、4℃で14時間、回転させた。インキュベート後、Aβ溶液を、100kDa分子量カットオフフィルタ(Amicon Ultra、Millipore)を用いて精製し、高分子量分画を蓄えて最も毒性のASPDを得た。Aβ由来拡散性リガンド(ADDL)を先に記載されている通りに生成した。Lambert,M.Pら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA、1998、95:6448〜6453を参照されたい。簡潔に述べると、Aβ1〜42を、ジメチルスルホキシド中5mMで可溶化し、F12k培地中100μMに希釈し、4℃で24時間インキュベートした。溶液を4℃で10分間、14000×gで遠心分離し、上清をADDLとして用いた。
サイズ排除クロマトグラフィー(SEC)−調製したASPDおよびADDLをSECによって分離して、集合体の分子量を推定した。TSKgel Super SW2000カラム(Supelco)に接続したHPLC(Shimadzu)を用いてSECを行った。高分子量と低分子量両方のタンパク質を用いて分子量の較正を行った。Aβ集合体を、0.1M Na2PO4および0.1M Na2SO4を含み、H3PO4でpH6.65に調節したバッファーで、0.1ml/分で分離し、吸光度を280nmでモニタリングした。
生存率アッセイ−細胞の生存率をMTTアッセイによって測定した。MTT(すなわち、3−(4,5−ジメチルチアゾール−2−イル)−2,5−ジフェニルテトラゾリウムブロミド)は、生存細胞中でのみ活性であるコハク酸デヒドロゲナーゼによってホルマザンに切断されるテトラゾリウム塩である。ホルマザンを可溶化した後、色素の量を、マイクロプレートリーダーで630nmの基準とともに570nmで定量することができる。MTTアッセイ用に、18日齢のSprague−Dawleyラット胎仔の脳からの一次ラット海馬ニューロンまたはSH−SY5Y細胞5×10を、ポリ−D−リジンでコーティングした24ウエルプレートの各ウエル上にプレーティングした。処理後、細胞を1×PBSで洗浄し、1mg/ml MTT溶液(Sigma、USA)200μlと、37℃で2時間、インキュベートした。次いで、MTT溶液を除去し、細胞を、0.04M HClおよび160mM NaOHを含む200μlイソプロパノールで10分間、溶解した。最後に、570nmおよび630nmで数値を読み取った。試料は全て3回ずつ行い、データは対照のパーセント値として表した。
PKCアッセイ−DCPLA−MEによるPKCの活性化を測定するために、組換えPKC−α、PKC−ε、およびPKC−δの活性化を評価した。DCPLA−ME誘発性の活性化を、先に記載した通り、ジアシルグリセロール(DAG)およびホスファチジルセリン(PS)の非存在下で測定した。Nelson、T.J.ら、J.Biol.Chem.、2009、284:34514〜34521、およびKanno、T.ら、J.Cell Physiol.、2009、221:183〜188を参照されたい。個々の酵素を、10μMヒストン、4.89mM CaCl2、10mM MgCl2、20mM HEPES(pH7.4)、0.8mM EDTA、4mM EGTA、4%グリセロール、8μg/mlアプロチニン、8μg/mlロイペプチン、2mMベンズアミジン、および0.5μCiの[γ−32P]ATPの存在下、37℃で15分間インキュベートした。精製したPKC−α、PKC−ε、およびPKC−δを、室温で5分間、DCPLA−MEとプレインキュベートした。[32P]−リンタンパク質の形成を、ホスホセルロース上への吸着によって測定した。
免疫蛍光および共焦点顕微鏡法−細胞を、2個のチャンバースライド(Nunc、USA)中、低密度で増殖させた。免疫蛍光染色用に、細胞をPBS(pH7.4)で洗浄し、4%パラホルムアルデヒドで4分間固定した。固定後、細胞をブロックし、1×PBS中5%血清および0.3%Triton Xで30分間、透過処理した。細胞を1×PBSで3回洗浄し、1:100希釈の一次抗体と1時間、インキュベートした。インキュベーション後、スライドを再び、1×PBS中で3回洗浄し、1:400希釈のFITC抗マウスIgGおよびローダミン抗ウサギIgGと1時間インキュベートした。細胞をさらに洗浄し、DAPI(4’,6−ジアミジノ−2’−フェニルインドール二塩酸塩)(Thermo Scientific、USA)で処理して核を染色した。最後に、スライドを洗浄し、Pro Long Goldアンチフェードマウンティング溶液(antifade mounting solution)(Invitrogen、USA)中マウンティングし、LSM 710 Meta共焦点顕微鏡(Zeiss)下、DAPI、FITC、およびローダミンに対して、それぞれ、励起350nm、490nm、および540nm、ならびに発光470nm、525nm、および625nmで観察した。各チャンネルにおける平均蛍光強度(MFI)に対して、63×油浸レンズ倍率で、別個の6視野を分析した。
細胞溶解およびウエスタンブロット分析−細胞を、10mM Tris−Cl(pH7.4)、1mM PMSF(フェニルメチルスルホニルフルオリド)、1mM EGTA、1mM EDTA、50mM NaF、および20μMロイペプチンを含むホモジナイズバッファー中で収集し、超音波により溶解した。ホモジネートを4℃で15分間、100000×gで遠心分離してサイトゾル分画(上清)および膜(ペレット)を得た。ペレットを、超音波によってホモジナイズバッファー中に再懸濁した。一次ニューロンからホールセルタンパク質を単離するために、ホモジナイズバッファーは1%TritonX−100を含有していた。タンパク質濃度を、Coomassie Plus(Bradford)Protein Assayキット(Pierce、USA)を用いて測定した。定量後、各試料からのタンパク質20μgを、4〜20%勾配Tris−Glycineゲル(Invitrogen、USA)中、SDS−PAGE分析にかけた。次いで、分離したタンパク質をニトロセルロース膜に移した。膜を、室温で15分間、5%BSAでブロックし、4℃で一夜、一次抗体とインキュベートした。インキュベート後、これをTBS−T(Tris緩衝食塩水−Tween20)で3回洗浄し、1:10000希釈の、アルカリホスファターゼコンジュゲートした2次抗体(Jackson Immunoresearch Laboratories、USA)と、45分間、さらにインキュベートした。膜を、最後にTBS−Tで3回洗浄し、1ステップのNBT−BCIP基質(Pierce、USA)を用いて展開した。ブロットを、ImageQuant RT−ECL(GE Life Sciences、Piscataway、NJ)において画像化し、デンシトメトリー定量を、IMALソフトウエア(Blanchette Rockefeller Neurosciences Institute、Morgantown、WV)を用いて行った。転位アッセイに対して、PKC活性化を、膜における全タンパク質のパーセント値として表した(膜/サイトゾル+膜)。
逆転写ポリメラーゼ連鎖反応(RT−PCR)−RNAを、Trizol試薬(Invitrogen、USA)を用いて、製造元のプロトコールにしたがって、細胞から単離した。簡潔に述べると、全RNA5μgを、オリゴ(dT)およびSuperscript III(Invitrogen、USA)を用いて、50℃で1時間、逆転写した。cDNA生成物2μlをPKC−εに対するプライマー(フォワードプライマー−TGGCTGACCTTGGTGTTACTCC、リバースプライマー−GCTGACTTGGATCGGTCGTCTT(Origene、Rockville、MD))およびβ−アクチン(Promega、USA)を用いて、標準のPCRプロトコールにしたがって30サイクル、アニーリング温度55℃を用いて増幅した。PCR単位複製配列を、E−Gel(Invitrogen、USA)において分析した。ゲルを、Fuji Imageゲルスキャナー(FLA−9000、Fuji Film)を用いて記録し、デンシトメトリー定量を、IMALソフトウエア(Blanchette Rockefeller Neurosciences Institute、Morgantown、WV)を用いて画像化した。データを、3回の独立した実験に対して、β−チューブリンのODに対するPKC−εのOD(吸光度)の標準化した比率として表した。
統計学的分析−実験は全て3回以上ずつ行った。データは平均値±SEとして表す。統計学的分析を、GraphPad Prism5ソフトウエアを用いてスチューデントのt検定によって行い、p<0.05を統計学的に有意とみなした。
例1:DCPLA−MEは、DCPLAおよびDHA−CP6よりPKCδに対する阻害効果が劣っている。(A)培養細胞中全PKC活性の測定−培養培地を除去した後、細胞を0.2mlホモジナイズバッファー(20mM Tris−HCl、pH7.4、50mM NaF、1μg/mlロイペプチン、および0.1mM PMSF)中に掻き取り、細胞培養プレート中、Marsonixマイクロプローブ超音波処理器(5秒、10W)において超音波処理することにより直ちにホモジナイズした。超音波処理後、直ちにアリコートを0.5ml遠心管に移し、−80℃で凍結させた。
(B)PKC活性化の測定−PKCを測定するために、細胞ホモジネートまたは精製したPKCアイソザイム10μlを、10μMヒストン、4.89mM CaCl2、1.2μg/μlホスファチジル−L−セリン、0.18μg/μl 1,2−ジオクタノイル−sn−グリセロール、10mM MgCl2、20mM HEPES(pH7.4)、0.8mM EDTA、4mM EGTA、4%グリセロール、8μg/mlアプロチニン、8μg/mlロイペプチン、および2mMベンズアミジンの存在下、37℃で15分間インキュベートした。[γ32P]ATP(0.5μCi)を加え、以前に記載されている通り、ホスホセルロース上への吸着によって、32P−リンタンパク質の形成を測定した。Nelsonら、J. Neurochemistry、1995、65: 2350〜2357を参照されたい。
(C)PKCアクチベーターによるPKCアイソザイムの活性化の測定−各化合物のPKC活性を、ジアシルグリセロールおよびホスファチジル−L−セリンの非存在下で測定し、PKC−δおよびPKC−εを、Kannoら、J.Lipid Res.、2006、47:1146〜1156によって記載されている通り、EGTAおよびCaCl2添加の非存在下で測定した。高濃度のCa2+はPKCホスファチジルセリン結合部位と相互作用し、活性化を妨害することから、低濃度のCa2+が必要とされる。試料を1回超凍結−溶解するとPKC活性および活性化の度合いを大幅に低減することが見出されたため、試料の1回超の凍結−溶解を避けた。これらのPKCアイソザイムの特異性を決定するために、化合物を、精製したアイソフォームのPKCと5分間プレインキュベートし、PKC活性を放射測定した。
DCPLA−MEは、PKC−ε(PKC−αまたはPKC−δではなく)を活性化することが見出された。図1は、DCPLA−MEが0.1および1μMで最大の活性を生成し、PKC−εに比較的特異的であることを示すものである。実際、DCPLA−MEは、同濃度のPKC−αまたはPKC−δの何れかに対して大きな効果がなかった。DCPLA−MEは、PKC−εを0.01〜10μMの範囲において50%を超えて活性化し、100nMおよび1μM濃度で最大活性であった。このピークでは、DCPLA−MEは、PKC−εを、対照の190%まで、活性化した。
さらに、DCPLA−MEは、DHA−CP6およびDCPLAよりも、PKC−δに対する阻害効果が劣っている。ジアシルグリセロール部位(例えば、ホルボールエステル)に結合するPKCアクチベーターによりPKC−δが下方制御されると腫瘍促進効果がもたらされ得るので、これは重要な利点であり得る。さらに、PKC−εおよびPKC−δは、一般にアンタゴニスト効果を有することから、PKC−δの阻害は、薬物の有効性に寄与し得るため、望ましいことがある。一般に、PKC−εおよびPKC−δは、多くの経路においてアンタゴニスト活性を有する。そのようなわけで、PKC−εを活性化し、一方でPKC−δの活性化を最小にし、下方制御するのは、望ましいことがある。
例2:DCPLA−イソプロピルエステルおよびDCPLA−シクロプロパン化オレイルエステルによるPKCの活性化。例1の手順にしたがって、DCPLA−イソプロピルエステルおよびDCPLA−シクロプロパン化オレイルエステルの、活性化およびPKCアイソフォーム特異性を測定した(図2)。DCPLA−イソプロピルエステルは、PKC−αとPKC−εの両方を対照の最大40%活性化し、PKC−δをほんのわずかに活性化した。最大の活性化は10nMで見られた。DCPLA−シクロプロパン化オレイルエステルはPKC−εに相対的に特異的であり、対照の140%の活性化を示した。最大の活性化は10nMで見られた。
例3:DCPLA−エチルエステル、DCPLA−tert−ブチルエステル、およびDCPLA−レチニルエステルのPKC活性化。DCPLA−エチルエステルの、活性化およびPKCアイソザイム特異性を、例1(B)および(C)における手順にしたがって測定したが、精製したアイソザイム9ngを用い、室温で5分間プレインキュベートしたことが異なった(図3)。DCPLA−tert−ブチルエステルおよびDCPLA−レチニルエステルによるPKC−εの活性化を、DCPLA−エチルエステルと同様に測定した(図3)。
例4:DCPLA−コレステリルエステルはコレステリルリノレエートよりも大幅にPKC−εを活性化する。例1における手順にしたがって、DCPLA−コレステリルエステルおよびコレステリルリノレエートの、活性化およびPKCアイソザイム特異性を測定した(図4)。DCPLA−コレステリルエステルは、PKC−εおよびPKC−δを、二相性の様式で、対照の最高130%活性化する。PKC−αは全濃度で阻害された。このエステルは、PKC−εおよびPKC−δに対してとりわけ高い親和性を示した。最大活性は0.01nMで見られ、これは知られているPKCアクチベーターであるブリオスタチン−1よりも18倍強力である。コレステリルリノレエートは、対照的に、PKC−εの活性化を殆どまたは全く生成せず、PKC−αを20%だけ活性化した。
例5:選択されたDCPLAエステルのEC50値、特異性、および活性化。選択された数のDCPLAエステルのEC50値、PKC特異性、および活性化を決定した(表1を参照されたい)。EC50値は、最大活性化の50%を活性化する最小濃度を測定することによって決定した。一般的に、EC50値が低い薬物ほど強力であると考えられている。表1において見ることができる通り、DCPLAのエステルは、対応する酸であるDCPLAよりもはるかに低いEC50値を示す。DCPLAの様々なエステルによるPKCの特異性および活性化を、PKCアイソザイムの活性化の測定値から決定した。
様々なDCPLAの活性化データを全体的に考慮すると、DCPLAエステルは2つのグループに分けられると思われる:一般的に100〜1000nMでPKC−εを活性化する低親和性アクチベーター(例えば、DCPLA−ME、tert−ブチルエステル、レチニルエステル、およびシクロプロパン化オレイルエステル)、ならびに一般的に0.1〜1nMでPKC−εを活性化する、高親和性アクチベーター(例えば、DCPLA−イソプロピルエステルおよびコレステリルエステル)。化合物は一般的に二相性の応答を示し、PKC−εを低濃度で活性化し、PKC−εおよび他のアイソフォームを高濃度で阻害した。
DCPLAエステル(例えば、DCPLA−tert−ブチルエステルおよびコレステリルエステル)には二峰性の活性化を示したものもあり、活性化対濃度のプロットにおけるPKC活性化に2つの別個のレベルがあることを表しており、PKC−εは親和性の異なる2つのホスファチジルセリン結合部位を所有し得ることを示唆している。
例6:DCPLA−MEはホスファチジルセリン(C2)結合部位に結合する。DCPLA−MEの結合部位を決定するために、3H−DCPLA−MEを、既知のC1およびC2競合物の非存在および存在下、ラット脳切片とインキュベートした。より具体的に、ラット脳切片をホルムアルデヒドで固定し、スライスし、(1)3H−DCPLA−ME単独、(2)3H−DCPLA−MEおよびDCPLA;(3)3H−DCPLA−MEおよびホルボールエステル;または(4)3H−DCPLA−MEおよびブリオスタチン1とインキュベートした。インキュベート後、切片を、10mM HEPES−NaOH、pH7.4中、130mM NaCl、5mM MgCl、5mM KCl、1mM EGTA、および0.1%ウシ血清アルブミンで作製したバッファーで洗浄し、乾燥させ、フィルム−オートラジオグラフィーで分析した。
表2は、DCPLA−MEがDCP−LAと同じ部位に結合することを示しており、結合は高濃度のジアシルグリセロール(C1−結合部位)アゴニストによってほんのわずかに阻害されることから、Kannoら、J.Lipid Res.、2006、47:1146〜1156によって同定された結合部位はホスファチジルセリン(C2)部位であり、C1AまたはC1Bではないことが裏づけられる。
例7:ASPDおよびADDLの生成およびサイズ決定。合成ASPDおよびADDLを、上記の一般的手順セクションに記載した通りに調製した。100kDa保持物(すなわち、ASPD)およびADDLのサイズをSECによって確認した。これらASPDのサイズは、SECにかけたサイズ標準物質と比べた場合、およそ175kDaであることが見出され、一方ADDLは18、16、および8kDaにピークを示した。
例8:様々なAβ1〜42オリゴマーの神経毒性効果(ASPD、ASPDの100kDa未満のろ液、およびADDL)。様々なサイズのオリゴマーの神経毒性効果を評価するために、ラット一次海馬ニューロンを、可変濃度のこれらAβ1〜42種と、20時間処理した。処理した細胞の生存率を、上記のMTTアッセイを用いて、非処理細胞と比べた。
図5に示す通り、1μM濃度のAβモノマーはニューロンの生存率に影響を及ぼさず(97.6%±1.3)、一方1μM ADDL(モノマーを平均6.5個含む)はニューロンを有意に死滅させた(50.98±3.8%、p=0.0013)。ASPD(モノマーを平均39個含む)は、50nMで生存率における有意な低下を引き起こした(57.1±4.9%、p=0.0028)。OAβ<100kDaろ液(モノマーを平均12個含む)は、50nMで有意に細胞毒性であったが、インタクトのASPDより毒性は低かった。さらに、ASPDは2nM、5nM、および10nMの極めて低濃度で生存率の有意な喪失を引き起こし得ることが見出された(表3)。
データは、ASPDが最も毒性のオリゴマー種であり、50nMのASPDは、1μMADDLまたは1μM<100kDaのASPDのろ液(OAβ)によって引き起こされる傷害に等しい傷害を引き起こすことを示唆している。モノマーに関して言うと、ASPDは、ADDLよりも6倍毒性であり、Aβモノマーより10倍毒性である。
さらなる実験は全て、別段の指摘がなければ、50nM濃度のASPDを用いた。
例9:ブリオスタチン−1、DCPLA、およびDCPLA−MEは、ASPD誘導性の神経毒性から保護する。PKCアクチベーターは、TACE(腫瘍壊死因子−α変換酵素)、およびAβ分解酵素、例えば、エンドセリン変換酵素、インスリン分解酵素、もしくはネプリライシンをおそらく活性化することにより、またはシナプス形成を刺激することにより、Aβからの神経保護をもたらすことが報告されている。
ブリオスタチン−1、DCPLA、およびDCPLA−MEを、ASPD誘発性細胞毒性に対して試験して、これらの神経保護効果を決定した。試験したPKC−εアクチベーターは、一次ニューロンにおいて、ASPDでの20時間処理から神経保護した(図6A)。50nM ASPDで処理した一次ニューロンは、57.6±1.6%の生存率を示した。ブリオスタチン−1(0.27nM)、DCPLA(10μM)、およびDCPLA−ME(100nM)処理により、生存率は、それぞれ73.23±3.6%(p=0.0083、n=6)、81.43±2.76%(p=0.0009、n=6)、および89.16±2.27%(p=0.0002、n=6)に回復した。細胞にDCPLA−MEを加えると、PKC−ε転位インヒビターペプチド[EAVSLKPT]がDCPLA−MEの保護効果を阻止し、Aβに対する神経保護はPKC−ε活性化により媒介されることが示唆された。
DCPLA−ME処理した細胞は、DCPLA処理およびブリオスタチン−1処理した細胞よりも、8%および16%生存可能であった。データは、DCPLA−MEは、DCPLAおよびブリオスタチン−1に比べてより良好な神経保護をもたらすことを示す。
ASPDおよびDCPLA−MEの、分化したヒトSH−SY5Y細胞に対する効果も試験した(図6B)。ASPD処理細胞において、生存率は、非処理細胞に比べて77.15±0.49%(p<0.0001、n=6)であった。DCPLA−MEは、SH−SY5Y細胞をASPDから保護し、生存率を93.8±0.57%に回復した(p<0.0001、n=6)。
例10:ASPD処理はPKC−εを低減した。PKC−εには神経保護効果があることが報告されており、シナプス構造を維持/回復することが知られている。例えば、Nelson、T.J.ら、Trends Biochem.Sci.、2009、34:136〜145;Hongpaisan、J.ら、J.Neurosci.、2011、31:630〜643;Hongpaisan、J.ら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA、2007、104:19571〜19576;およびSun、M.K.ら、Pharmacol.Ther.、2010、127:66〜77を参照されたい。ゆえに、ASPDがPKC−εに対して阻害作用を有するか否かを評価するために、ASPD処理後のPKC−εレベルを測定した。
ASPD処理は、一次ニューロンにおいて、PKC−ε免疫蛍光レベルを、対照に比べて60.81±5.85%に低減し(p=0.0008、n=6)(図7A)、これはウエスタンブロットによってさらに確認された。β−アクチンを含めた他の対照タンパク質は、ASPDによる影響を受けなかった。これは、Aβ多量体の毒性効果は、一部にはPKCの低減により媒介され得ることを示唆している。
ASPDのPKC−ε活性化に対する効果を、SH−SY5Y神経芽細胞腫細胞における膜への酵素の転位を測定することによって分析した(図7B)。ASPDはPKC−εの膜転位を30%低減し(69.98±3.27%、p=0.0006、n=3)、一方20倍高濃度のADDLはPKC−εを20%だけ低減した(80.82±4.025%、p=0.0058、n=3)。Aβ1〜42モノマーは、1μMでは転位に影響を及ぼさなかった。これは、低濃度のASPDは、上流のシグナル伝達経路に干渉することによりPKC−εを標的とし、PKC−εの分解および活性の低減をもたらすことを指摘している。DCPLA−MEの添加は、PKC−εの転位を正常に回復した(図8D)。
例11:DCPLA−MEはPKC−εの活性化を誘発し、神経保護をもたらす。基本のPKC−εレベルおよび酵素の活性化は、神経毒性を誘発したAβオリゴマーによる影響を受け、それをDCPLA−ME処理することで細胞が生存する助けとなった。DCPLA−MEの、PKC−εタンパク質レベルおよび活性化に対する効果を次に評価した。
一次ニューロンを、ASPDおよび/またはDCPLA−MEで処理した。PKC−εのmRNAを、上記に記載した通り、RT−PCRにより定量した。対照、および処理した培養一次ラット海馬ニューロンから調製したRNAを単離し、逆転写した。個々のcDNAを、PKC−εおよびβ−アクチンに対して増幅した。PKC−ε発現を、β−アクチンに対して標準化した。
一次ニューロンにおいて、DCPLA−MEは、対照とASPD処理した細胞の両方においてPKC−ε転写物レベルを増大し(図8A)、一方ASPD単独はPKC−εのmRNAを有意に変更しなかった。DCPLA−MEも、PKC−εタンパク質レベルを正常に回復させた(図8B)。この保護は、5μM PKC−ε転位インヒビター[EAVSLKPT]によって完全に阻止された(図8C)。SH−SY5Y神経芽細胞腫細胞において、ASPDはPKC−ε転位を46%低減した。DCPLA−MEは、PKC−ε転位を正常に回復させた(図8D)。
例12:ASPDはシナプス損傷を引き起こした。ASPDによって引き起こされる、一次海馬ニューロンに対するシナプス損傷を推定するために、シナプトフィジン(シナプス前マーカー)およびPSD−95(シナプス後マーカー)の発現を、免疫蛍光染色によって測定した。チャンバースライド上で増殖させた細胞を、ビヒクル(対照)、Aβモノマー(1μM)、ADDL(1μM)、およびASPD(50nM)で処理した。20時間のインキュベート期間後、細胞を、核、PSD−95、およびシナプトフィジンに対して染色した。発現レベルを、非処理細胞に比べた平均蛍光強度におけるパーセント値の変化として算出した。
対照に比べて、50nM ASPDはシナプトフィジン強度における40%の低減を引き起こし(62.45±6.74%、p=0.0071)、1μM ADDLは25%の低減を引き起こした(75.64±4.84%、p=0.033)(図9Aおよび9C)。PSD−95発現も、ASPD処理細胞において42%(±10%)低減した(図Aおよび9B)。1μM濃度のAβ1〜42モノマーは、シナプトフィジンまたはPSD−95の発現を変更しなかった。これは、ASPDは、ナノモル濃度でもシナプスの完全性を破壊することを指摘するものである。
例13:DCPLA−MEはニューロンをASPD誘発性シナプス喪失から保護する。処理および非処理の一次ニューロンを、MAP−2、シナプトフィジン、およびPSD−95に対して免疫染色して、シナプスの完全性を決定した。チャンバースライド上で増殖させた細胞を、ビヒクル(対照)、50nM ASPD、50nM ASPD+100nM DCPLA−ME、および50nM ASPD+100nM DCPLA−ME+5μM PKC−ε転位インヒビター[EAVSLKPT]で処理した。PKC−εインヒビターを加えた30分後に、ASPDおよびDCPLA−MEを加えた。20時間のインキュベート期間後、細胞を、上記に記載した通り、MAP−2、PSD−95、およびシナプトフィジンに対して染色した。
PSD−95およびシナプトフィジンの神経突起の染色はASPD処理後に低減したが、DCPLA−ME処理は神経突起分岐におけるその染色を増大したことが見出された(図10A)。
DCPLA−ME処理は、ASPD処理細胞におけるMAP−2の発現(平均蛍光強度)を40.7±6.2%から68.87±2.0%(p=0.0007、n=5)に、シナプトフィジンを63.3±3.8%から87.48±3.75%(p=0.0005、n=5)に、PSD−95を67.63±7.24%から99.2±11.3%(p=0.02、n=5)に増大した(図10B)。これらの結果は、DCPLA−MEは、ASPD細胞を細胞死から保護するだけでなく、シナプスネットワークにおけるシナプトフィジン、PSD−95、およびMAP−2の発現の増大によるシナプス損傷も防いだことを示唆する。シナプトフィジンの発現はウエスタンブロットによって確認され、ASPDは発現を26%低減し(73.30%±3.319、p=0.0035,n=3)、DCPLA−ME処理により発現が対照と同様に維持されたことが示された(図10C)。
例14:DCPLA−MEはASPD処理一次ニューロンにおいてGSK−3βを不活化した。抗ホスホ−Ser−9のウエスタンブロットにおけるシグナルの増大によって証明された通り、ASPD処理細胞をDCPLA−ME処理することにより、GSK−3βのSer−9残基のリン酸化は正常レベルまで回復した(図11)。GSK−3βは、過剰リン酸化されたタウタンパク質の生成における主要な酵素であり、Ser−9残基のリン酸化はGSK−3βの阻害を引き起こすので、PKCによる、Ser−9のGSK−3βのリン酸化の増大は、DCPLA−MEの保護効果をやはり増強し得る。
例15:DCPLA−MEはヒト皮質ニューロンにおいてシナプス形成をもたらす。PKC−ε活性化の効果を調べるために、無血清人工培地中、培養ヒトニューロンを、50%の培地を置きかえて、3日毎に添加した100nM DCPLA−MEに、40日間曝露した。より具体的に、ヒト一次皮質ニューロンを、神経細胞増殖サプリメント(neuronal growth supplement)(NGS)(Sciencellカタログ番号#1562)を含んでいる、神経細胞用培地(Neuronal Medium)(ScienCellカタログ番号#1521)中で増殖させた。
NGSの組成−500mlボトルのNMにNGSを補充する場合、サプリメント成分1ミリリットルあたりの最終濃度は、100ugBSA、2.5ug/mLカタラーゼ、1ug/mLグルタチオン(還元型)、4ug/mLインスリン、0.0026uM T3、2ug/mL L−カルニチン、16uMエタノールアミン、15ug/mLガラクトース、16.1ug/mLプトレシン、0.01435ug/mL亜セレン酸ナトリウム、0.02ug/mLコルチコステロン、0.02uMプロゲステロン、3.5nMリノール酸、1ug/mLリノレン酸、0.2uMリポイクアコド(Lipoic Acod)、0.01ug/mLレチニル酢酸、0.1ug/mL D,L−アルファ−酢酸トコフェロール、および0.1%エタノールである。
細胞を、ポリ−l−リジン(0.001%)コーティングしたプレート上、10000超の細胞/cm2の密度でプレーティングした。培地の半分を、3日毎に新たな培地によって置きかえた。DCPLA−MEを、100%エタノール中に溶解し、100nMの最終濃度で添加した。培地交換の間、3日毎に、新鮮なDCPLA−ME(100nM)を加えた。実験を40日間続けた。
DCPLA−MEは、ニューロンの生存を、20日から、40日を超えて増大した。DCPLA−ME処理した神経突起陽性細胞は、非処理群の130±8に比べて、360±45個/視野であった。DCPLA−MEは、シナプスを示す、シナプトフィジンおよびPSD−95の共局在する点状の数を、対照の230%に増大し(図12)、PKC−εの活性化はヒトニューロンにおけるシナプス形成を誘発し得ることが指摘された。フラクタル次元の1.27±0.02から1.40±0.03の増大によって証明される通り、神経突起の分岐も増大した(p=0.03)(図12)。PKC−εの活性化により、ヒトニューロンにおけるネットワークの連結性および複雑性における著名な成長が産生される。このように、DCPLAエステル、例えば、DCPLA−MEは、様々な神経学的障害における顕著な治療的利点を提供し得る。
例16:DCPLA−MEは、感覚運動能力または動機づけに影響を及ぼさずに、用量依存的に学習および記憶保持を改善する。水迷路空間学習および記憶タスク(訓練試行2回/日を4日間)を用いて、経口DCPLA−MEの、ラットにおける学習および記憶に対する効果を評価した。可視プラットホーム試験(visible platform test)を、実験が終わった後に行って、処置が感覚運動性活動および回避動機づけの変更をもたらし得たか否かを評価した。
成年オスWistarラット(200〜250g)を、温度制御した部屋(20〜24℃)に一週間収容し、餌および水を自由に摂取させ、12時間の明/暗周期を維持した。ラットをペントバルビタールナトリウムで麻酔し(60mg/kg、i.p)、低位装置(Kopf Instruments、Tujunga、CA)中に配置した。ラットの核心体温をモニタリングし、加温光およびパッドで一定(38±0.5℃)に維持した。ステンレススチール製ガイドカニューレ2個を、無菌条件下、座標(前〜後0.5mm、側面1.5mm、水平3.2mm)に位置付けた先端部とともに配置した。外科手術の終わりに、好適な麻酔下、ラットに、乳酸/リンゲル溶液中バナミン(banamine)(1mg/kg)およびケトプロフェン(5mg/kg)を投与(s.c.)した。任意のさらなる実験の前に、7日の回復期間をおいた。
実験初日、全てのラットを異なる群に無作為に割り当て、1.5(直径)×0.6m(深さ)のプール(22±1℃)中で2分間泳がせた。翌日、ラットを、連続4日間の、1日あたり2つの試行において訓練した。各訓練試行は最高2分間続き、その間、ラットは、固定された位置に水面下1cmに浸水して配置された隠れたプラットホームを見つけることにより、水から回避することを学習した。ラットの進路決定(navigation)をビデオカメラによって追跡した。ラットがプールを横切ってプラットホームまで泳ぐ、回避の潜伏期および経路を記録した。最後の訓練試行の24時間後、プラットホームを除去した後に、四分円試験(1分)を行った。
DCPLA−MEを、5.3または16.0mg/kgの何れかで投与した(胃内、2回/週、合計8用量、水迷路タスク前に最初の6用量、ならびに訓練1日目および3日目の第2の試行0.5時間後に第7および第8用量)。図13に示す通り、試行にわたって回避潜伏期が短くなることにより証明される通り、全部のラットが水迷路タスクを学習した。(F7、191=19.724、p<0.001)。群間で有意差が存在し(F2,191=7.717、p<0.001)、用量16.0mg/kgと対照群との間に有意差が存在し(F1,127=13.389、p<0.001)、DCPLA−ME投与時に学習成績が改善したことが指摘された。学習成績はDCPLA−ME用量5.3mg/kgと対照群の間で改善したが、改善は有意レベルに到達しなかった(F1、127=0.657、p>0.05)。
記憶保持試験において、全てのラットが標的の四分円の好みを示した(図14)。データを、標的の四分円比を用いて分析した(プローブ試験の間、標的の四分円の距離を、非標的の四分円値の平均によって除す、図14D)。データは、DCPLA−ME用量16.0mg/kgと対照群の間に、標的の四分円比における有意差を示すが(F1、15=4.981、p>0.05、示さず)、用量5.3mg/kgと対照群の間には有意差はない(F1、15=0.397、p>0.05)。
実験の終わりに、ラットを可視プラットホーム試験においてさらに試験して、処置が感覚運動性活動および回避動機付けの変更をもたらし得たかどうかを評価した。この試験において群間に有意差はなく(F3、31=1.127、p>0.05、示さず)、経口DCPLA−ME処置は、ラットの感覚運動性能力および回避に対する動機づけに影響を及ぼさなかったことを指摘していた。
例17:DCPLA−MEは樹状突起の分岐を増大する。一次ニューロンの発達に対するDCPLA−MEの効果を調査した。7日齢ラット海馬ニューロンを、DCPLA−ME(100nM)で48時間処理した。免疫蛍光法および共焦点顕微鏡法−細胞を、4つのチャンバースライド(Nunc、USA)中、低密度で増殖させた。免疫蛍光法の染色用に、細胞をPBS(pH7.4)で洗浄し、4%パラホルムアルデヒドで4分間固定した。固定後、細胞を、1×PBS中、5%血清および0.3%TritonX−100で30分間、ブロックおよび透過処理した。細胞を、1×PBSで3回洗浄し、1:100希釈の一次抗体と1時間インキュベートした。インキュベート後、スライドを、1×PBS中で再び3回洗浄し、1:400希釈のFITC抗ウサギIgGおよびローダミン抗マウスIgGと1時間インキュベートした。細胞を、さらに洗浄し、Pro Long Goldアンチフェードマウンティング溶液(Invitrogen、USA)中、マウンティングした。染色した細胞を、LSM 710 Meta共焦点顕微鏡(Zeiss)下、DAPI、FITC、およびローダミンに対してそれぞれ、励起350nm、490nm、および540nm、ならびに発光470nm、525nm、および625nmで観察した。各チャンネルにおける平均蛍光強度(MFI)に対して、20×または63×の油浸レンズ倍率で別個の6視野を分析した。共存の相関をZENソフトウエア(Zeiss)により生成した。
フラクタル次元の測定により、DCPLA−ME(1.40±0.03)で処理した細胞における樹状突起の分岐の有意な増大が示された(図15B)。シナプトフィジン染色はDCPLA−MEにより増大し、シナプス小胞のプールにおける増大が示唆された(図15C)。
例18:DCPLA−MEによるPKC−ε特異的活性化は、一次ヒトニューロンを経時的に変性から保護する。推奨される方法にしたがい、ヒト一次ニューロン(ScienCell Research Laboratories、USA)を解凍し、ポリ−L−リジンコーティングしたプレート上に10000細胞/cm2の密度でプレーティングし、神経細胞用培地中に維持した。(DMEM+高グルコース+神経細胞増殖サプリメント、ScienCell Research Laboratories、USA)。一次ヒトニューロンを、次いで、DCPLA−ME(100nM)またはブリオスタチン−1(0.27nM)の何れかで、40日間処理した。3日毎に新鮮な薬物を加え、50%の培地を交換した。
DCPLA−MEまたはブリオスタチン−1の何れかで処理した細胞は、神経突起の分岐および連結を有する良好な生存を示した(図16A)。非処理細胞は20日後に変性を示したが、処理した細胞は少なくとも40日間健全であった(図16B)。PKC−ε、PSD−95、およびシナプトフィジンの発現レベルは、DCPLA−ME処理細胞において、対照またはブリオスタチン−1処理細胞に比べて有意に高かった(図16C、D、E、F、およびG)。
PSD−95およびシナプトフィジンの点状の共局在は、シナプスの指標として受け入れられる。例えば、Barkerら、(2008)J Neurosci、28、8150〜8160;Ippolitoら、(2010)J Vis Exp、16(45)、2270を参照されたい。図7Hは、シナプスの数がDCPLA−ME処理細胞において有意に増大したことを示し、PKC−εおよびPKC−ε活性化はシナプス形成およびシナプスの維持を増強することを示唆するものである。
以下に、出願当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1]
メチルエステルではないという条件での、8−[2−(2−ペンチルシクロプロピルメチル)−シクロプロピル]−オクタン酸(DCPLA)のエステル。
[2]
アルキルエステル、ベンジルエステル、芳香族エステル、脂肪アルコールエステル、脂肪酸エステル、シクロプロパン化脂肪アルコールエステル、シクロプロパン化脂肪酸エステル、ジアシルグリセロールエステル、ホスファチジルセリンエステル、コレステロールエステル、およびマクロライドエステルから選択される、[1]に記載のエステル。
[3]
エチル8−(2−((2−ペンチルシクロプロピル)メチル)シクロプロピル)オクタノエート(DCPLA−エチルエステル)、
イソプロピル8−(2−((2−ペンチルシクロプロピル)メチル)シクロプロピル)オクタノエート(DCPLA−イソプロピルエステル)、
tert−ブチル8−(2−((2−ペンチルシクロプロピル)メチル)シクロプロピル)オクタノエート(DCPLA−tert−ブチルエステル)、
ベンジル8−(2−((2−ペンチルシクロプロピル)メチル)シクロプロピル)オクタノエート(DCPLA−ベンジルアルコールエステル)、
8−(2−オクチルシクロプロピル)オクチル8−(2−((2−ペンチルシクロプロピル)メチル)シクロプロピル)オクタノエート(DCPLA−シクロプロパン化オレイルエステル)、
(2E,4E,6E,8E)−3,7−ジメチル−9−(2,6,6−トリメチルシクロヘキサ−1−エン−1−イル)ノナ−2,4,6,8−テトラエン−1−イル8−(2−((2−ペンチルシクロプロピル)−メチル)シクロプロピル)オクタノエート(DCPLA−レチニルエステル)、
(2E,4E,6E,8E)−8−(2−((2−ペンチルシクロプロピル)メチル)シクロプロピル)オクチル3,7−ジメチル−9−(2,6,6−トリメチルシクロヘキサ−1−エン−1−イル)ノナ−2,4,6,8−テトラエノエート(レチノイン酸−DCPLAアルコールエステル)、
(8S,9S,10R,13R,14S,17R)−10,13−ジメチル−17−((R)−6−メチルヘプタン−2−イル)−2,3,4,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17−テトラデカヒドロ−1H−シクロペンタ[a]フェナントレン−3−イル8−(2−((2−ペンチルシクロプロピル)−メチル)シクロプロピル)オクタノエート(DCPLA−コレステリルエステル)、
(2Z,2’E)−ジメチル2,2’−((1S,3S,7R,11S,12S,15S,17R,21R,25S,E)−25−アセトキシ−1,11,21−トリヒドロキシ−10,10,26,26−テトラメチル−12−((2E,4E)−オクタ−2,4−ジエノイルオキシ)−19−オキソ−17−((1R)−1−((8−(2−((2−ペンチルシクロプロピル)メチル)シクロプロピル)オクタノイル)オキシ)エチル)−18,27,28,29−テトラオキサテトラシクロ[21.3.1.13,7.111,15]ノナコサ−8−エン−5,13−ジイリデン)ジアセテート、および
(2Z,2’E)−ジメチル2,2’−((1S,3S,7R,11S,12S,15S,17R,21R,25S,E)−1,11,21−トリヒドロキシ−10,10,26,26−テトラメチル−12−((2E,4E)−オクタ−2,4−ジエノイルオキシ)−19−オキソ−25−((8−(2−((2−ペンチルシクロプロピル)メチル)−シクロプロピル)オクタノイル)オキシ)−17−(1−((8−(2−((2−ペンチルシクロプロピル)メチル)−シクロプロピル)オクタノイル)オキシ)エチル)−18,27,28,29−テトラオキサテトラシクロ[21.3.1.1 3,7 .1 11,15 ]ノナコサ−8−エン−5,13−ジイリデン)ジアセテート
から選択される、[1]に記載のエステル。
[4]
8−[2−(2−ペンチルシクロプロピルメチル)−シクロプロピル]−オクタン酸(DCPLA)の少なくとも1つのエステル、および薬学的に許容される担体を含む組成物。
[5]
前記エステルが、アルキルエステル、ベンジルエステル、芳香族エステル、脂肪アルコールエステル、脂肪酸エステル、シクロプロパン化脂肪アルコールエステル、シクロプロパン化脂肪酸エステル、ジアシルグリセロールエステル、ホスファチジルセリンエステル、コレステリルエステル、およびマクロライドエステルから選択される、[4]に記載の組成物。
[6]
前記エステルが、メチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステル、tert−ブチルエステル、オレイルエステル、レチニルエステル、シクロプロパン化オレイルエステル、コレステリルエステル、ブリオスタチン1エステル、および1−パルミトイル−2−オレオイル−グリセロールエステルから選択される、[4]に記載の組成物。
[7]
前記エステルが、メチルエステル、イソプロピルエステル、コレステリルエステル、およびシクロプロパン化オレイルエステルから選択される、[4]に記載の組成物。
[8]
前記エステルがメチルエステルである、[4]に記載の組成物。
[9]
前記エステルが、学習を改善するため、記憶を改善するため、β−アミロイドレベルを低減するため、シナプス喪失またはシナプス損傷に付随する疾患を予防または処置するため、神経変性障害および状態を予防または処置するため、うつ病を予防または処置するため、脳卒中を予防または処置するため、精神遅滞を処置するため、ならびに脳傷害を予防または処置するために有効な量において存在する、[4]〜[8]の何れかに記載の組成物。
[10]
経口または静脈内の投与に適する、[4]〜[9]の何れかに記載の組成物。
[11]
8−[2−(2−ペンチルシクロプロピルメチル)−シクロプロピル]−オクタン酸(DCPLA)の少なくとも1つのエステルの有効量を、それを必要とする患者に投与することを含む、学習を改善するための方法。
[12]
8−[2−(2−ペンチルシクロプロピルメチル)−シクロプロピル]−オクタン酸(DCPLA)の少なくとも1つのエステルの有効量を、それを必要とする患者に投与することを含む、記憶を改善するための方法。
[13]
8−[2−(2−ペンチルシクロプロピルメチル)−シクロプロピル]−オクタン酸(DCPLA)の少なくとも1つのエステルの有効量を、それを必要とする患者に投与することを含む、β−アミロイドレベルを低減するための方法。
[14]
8−[2−(2−ペンチルシクロプロピルメチル)−シクロプロピル]−オクタン酸(DCPLA)の少なくとも1つのエステルの有効量を、それを必要とする患者に投与することを含む、シナプス喪失またはシナプス損傷に付随する疾患を予防または処置するための方法。
[15]
少なくとも1つの疾患または状態を予防または処置するための方法であって、8−[2−(2−ペンチルシクロプロピルメチル)−シクロプロピル]−オクタン酸(DCPLA)の少なくとも1つのエステルの有効量を、それを必要とする患者に投与することを含み、前記少なくとも1つの疾患または状態が、神経変性障害および状態、うつ病、脳卒中、および脳傷害から選択される方法。
[16]
前記神経変性障害がアルツハイマー病から選択される、[15]に記載の方法。
[17]
前記神経変性障害または状態が、少なくとも1つの神経毒性化学物質への曝露によって引き起こされる、[15]に記載の方法。
[18]
前記少なくとも1つの神経毒性化学物質が重金属である、[17]に記載の方法。
[19]
前記状態が脳卒中である、[15]に記載の方法。
[20]
前記状態が脳傷害である、[15]に記載の方法。
[21]
前記脳傷害が、外傷性脳傷害または照射によって誘発される脳傷害である、[20]に記載の方法。
[22]
前記エステルが、アルキルエステル、ベンジルエステル、芳香族エステル、脂肪アルコールエステル、脂肪酸エステル、シクロプロパン化脂肪アルコールエステル、シクロプロパン化脂肪酸エステル、ジアシルグリセロールエステル、ホスファチジルセリンエステル、コレステロールエステル、およびマクロライドエステルから選択される、[11]〜[21]の何れかに記載の方法。
[23]
前記エステルが、メチルエステル、エチルエステル、イソプロピルエステル、tert−ブチルエステル、オレイルエステル、レチニルエステル、シクロプロパン化オレイルエステル、コレステリルエステル、ブリオスタチン1エステル、および1−パルミトイル−2−オレオイル−グリセロールエステルから選択される、[11]〜[21]の何れかに記載の方法。
[24]
前記エステルが、メチルエステル、イソプロピルエステル、コレステリルエステル、およびシクロプロパン化オレイルエステルから選択される、[11]〜[21]の何れかに記載の方法。
[25]
前記エステルがメチルエステルである、[11]〜[21]の何れかに記載の方法。

Claims (15)

  1. −[2−(2−ペンチルシクロプロピルメチル)−シクロプロピル]−オクタン酸(DCPLA)のエステルであって、ここで、エステルは
    イソプロピル8−(2−((2−ペンチルシクロプロピル)メチル)シクロプロピル)オクタノエート(DCPLA−イソプロピルエステル)、
    tert−ブチル8−(2−((2−ペンチルシクロプロピル)メチル)シクロプロピル)オクタノエート(DCPLA−tert−ブチルエステル)、
    8−(2−オクチルシクロプロピル)オクチル−8−(2−((2−ペンチルシクロプロピル)メチル)シクロプロピル)オクタノエート(DCPLA−シクロプロパン化オレイルエステル)、
    (2E,4E,6E,8E)−3,7−ジメチル−9−(2,6,6−トリメチルシクロヘキサ−1−エン−1−イル)ノナ−2,4,6,8−テトラエン−1−イル8−(2−((2−ペンチルシクロプロピル)−メチル)シクロプロピル)オクタノエート(DCPLA−レチニルエステル)、
    (8S,9S,10R,13R,14S,17R)−10,13−ジメチル−17−((R)−6−メチルヘプタン−2−イル)−2,3,4,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17−テトラデカヒドロ−1H−シクロペンタ[a]フェナントレン−3−イル8−(2−((2−ペンチルシクロプロピル)−メチル)シクロプロピル)オクタノエート(DCPLA−コレステリルエステル)
    から選択されるエステル
  2. 請求項1に記載の少なくとも1つのエステル、および薬学的に許容される担体を含む組成物であって、ここで前記エステルが、学習を改善するため、記憶を改善するため、β−アミロイドレベルを低減するため、シナプス喪失またはシナプス損傷に付随する疾患を予防または処置するため、神経変性障害および状態を予防または処置するため、うつ病を予防または処置するため、脳卒中を予防または処置するため、精神遅滞を処置するため、ならびに脳傷害を予防または処置するために有効な量において存在する、組成物。
  3. 経口または静脈内の投与に適する、請求項記載の組成物。
  4. それを必要とする患者の学習を改善するための医薬の製造のための請求項に記載の組成物の使用。
  5. それを必要とする患者の記憶を改善するための医薬の製造のための請求項に記載の組成物の使用。
  6. それを必要とする患者のβ−アミロイドレベルを低減するための医薬の製造のための請求項に記載の組成物の使用。
  7. それを必要とする患者のシナプス喪失またはシナプス損傷に付随する疾患を予防または処置するための医薬の製造のための請求項に記載の組成物の使用。
  8. それを必要とする患者の少なくとも1つの疾患または状態を予防または処置するための医薬の製造のための請求項に記載の組成物の使用であって、前記少なくとも1つの疾患または状態が、神経変性障害および状態、うつ病、脳卒中、および脳傷害から選択される使用。
  9. 前記神経変性障害がアルツハイマー病である、請求項に記載の使用。
  10. 前記神経変性障害または状態が、少なくとも1つの神経毒性化学物質への曝露によって引き起こされる、請求項に記載の使用。
  11. 前記少なくとも1つの神経毒性化学物質が重金属である、請求項10に記載の使用。
  12. 前記状態が脳卒中である、請求項に記載の使用。
  13. 前記状態が脳傷害である、請求項に記載の使用。
  14. 前記脳傷害が、外傷性脳傷害または照射によって誘発される脳傷害である、請求項13に記載の使用。
  15. 前記エステルが、
    イソプロピル8−(2−((2−ペンチルシクロプロピル)メチル)シクロプロピル)オクタノエート(DCPLA−イソプロピルエステル)、
    tert−ブチル8−(2−((2−ペンチルシクロプロピル)メチル)シクロプロピル)オクタノエート(DCPLA−tert−ブチルエステル)、
    8−(2−オクチルシクロプロピル)オクチル−8−(2−((2−ペンチルシクロプロピル)メチル)シクロプロピル)オクタノエート(DCPLA−シクロプロパン化オレイルエステル)、
    (2E,4E,6E,8E)−3,7−ジメチル−9−(2,6,6−トリメチルシクロヘキサ−1−エン−1−イル)ノナ−2,4,6,8−テトラエン−1−イル8−(2−((2−ペンチルシクロプロピル)−メチル)シクロプロピル)オクタノエート(DCPLA−レチニルエステル)、
    (8S,9S,10R,13R,14S,17R)−10,13−ジメチル−17−((R)−6−メチルヘプタン−2−イル)−2,3,4,7,8,9,10,11,12,13,14,15,16,17−テトラデカヒドロ−1H−シクロペンタ[a]フェナントレン−3−イル8−(2−((2−ペンチルシクロプロピル)−メチル)シクロプロピル)オクタノエート(DCPLA−コレステリルエステル)
    である、請求項4〜14の何れかに記載の使用。
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