WO2010103683A1 - Dna配列特異的結合化合物を含む局所用眼科疾患治療薬 - Google Patents

Dna配列特異的結合化合物を含む局所用眼科疾患治療薬 Download PDF

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WO2010103683A1
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ophthalmic disease
topical ophthalmic
pyrrole
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浩喜 永瀬
敏 陳
暢 崎元
隆義 渡部
昇 福田
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Definitions

  • the present invention relates to a topical ophthalmic disease therapeutic agent comprising a DNA sequence-specific binding compound. More specifically, the present invention relates to a topical ophthalmic disease therapeutic agent comprising pyrrole-imidazole polyamide (hereinafter also referred to as PIP) having a specific structure.
  • PIP pyrrole-imidazole polyamide
  • the cornea is a transparent tissue without highly organized blood vessels located in the front of the eye.
  • the cornea must be kept transparent in order to properly reflect light.
  • Eye injury due to alkali burn is a serious ocular surface disease compared with burns and acid trauma, and has a very poor prognosis.
  • Alkaline substances cause serious clinical problems in the cornea, such as white turbidity in the originally transparent cornea due to its deep penetration into tissues.
  • blindness due to alkali burn is one of the main causes of blindness due to acquired causes.
  • corneal cells such as corneal parenchymal cells and epithelial cells and influx of inflammatory cells such as monocytes and macrophages are involved in corneal lesion formation after alkaline tissue damage, resulting in permanent epithelial defects. It can be connected.
  • corneal surgery such as LASIK
  • corneal surgery performed for vision correction or after inflammation due to infection
  • an injury such as clouding of the cornea
  • the healing process of inflammation such as trauma after corneal surgery is considered to involve growth factors and cytokines similar to those caused by alkali burn trauma.
  • TGF- ⁇ transforming growth factor ⁇
  • MMP matrix metalloproteinase
  • Non-patent Document 1 The conjunctivaization of the corneal surface accompanied by opacification due to the loss of corneal limbal stem cells and the vascularization of the corneal stroma all cause the impairment of the visual field of the patient in the late healing process.
  • TGF- ⁇ not only promotes migration of corneal epithelial cells and keratocytes, but also promotes mononuclear and macrophage chemotaxis, and induces keratocytes to differentiate into myofibroblasts. It has been shown.
  • TGF- ⁇ and its downstream MMP9 in the cornea that caused an inflammatory response due to external stimuli such as burns and infections is thought to be partly involved in local angiogenesis and inflammation, with TGF- ⁇ in part. Since it has expression of other cytokines such as vascular endothelial growth factor (hereinafter also referred to as “VEGF”) and monocyte macrophage chemotactic protein-1 (hereinafter also referred to as “MCP-1”), Makes damage worse.
  • VEGF vascular endothelial growth factor
  • MCP-1 monocyte macrophage chemotactic protein-1
  • ophthalmic proliferative diseases such as tumor, proliferative diabetic retinopathy, pterygium, neovascular glaucoma, age-related macular degeneration, corneal neovascularization associated with corneal diseases are Known as a tissue proliferative disorder.
  • diseases with abnormal angiogenesis and fibrosis have been increasing in the ophthalmic field in recent years, and there is a high risk of vision loss and blindness. It is a syndrome that has become.
  • a drug delivery system (hereinafter also referred to as “DDS”) that efficiently delivers an active ingredient of a drug to a target tissue in the eye is necessary.
  • Drugs administered by eye drops often do not penetrate well through the cornea. The dropped drug flows with the tears or is absorbed into the body through the conjunctiva. Only about 5% of the instilled drug penetrates the cornea and reaches the ocular tissue, and the remaining 95% is lost by tear drainage. For this reason, regular drugs require frequent administration (every several hours), but eye drops during sleep are practically impossible, and it is necessary to develop eye drops with a long duration.
  • an aptamer therapeutic agent using a VGEF inhibitor already exists.
  • intravitreal administration due to the problem of drug delivery, it is necessary to inject such drugs frequently into the eye by intravitreal administration, so that administration is not easy and the eye needs to be administered frequently.
  • the risk of suffering from an infection is also increased by internal injection.
  • intravenous administration since it is systemic administration, the effect on the whole body becomes strong in order to maintain the drug concentration in the eye, and there are concerns about side effects and the like. Accordingly, there is a need to develop a therapeutic agent for topical ophthalmic diseases that does not require frequent administration.
  • Pyrrole imidazole polyamide is a chemically synthesized substance discovered by Dervan et al. Based on the fact that antibiotics duocarmycin-A and distamycin-A recognize DNA in a base-specific manner (Patent Document 1, Non-Patent Document 2). Non-Patent Document 3). PI polyamide recognizes double-stranded DNA in a base sequence-specific manner and binds to a minor groove of a DNA double helix structure, so that it is possible to specifically control the expression of a target gene (Non-patent Document 3). ).
  • PI polyamide is a novel molecular target because it is not degraded by nucleolytic enzymes in vivo and has high ability to bind to nucleic acids, unlike antisense gene, ribozyme, siRNA, etc.
  • As a therapeutic agent clinical application to anticancer agents and the like is expected, but the adaptation to ophthalmic diseases, eye drops, and behavior as a drug in the eyeball have not been studied.
  • inactivation of gene function by reverse genetics which is used to analyze the function of a specific gene, on the other hand, in the case of viral infection, cancer, and other diseases based on abnormal gene expression It has great potential for treatment. That is, it is known that inactivation of gene function can be performed at the DNA level by homologous recombination, or at the RNA level by antisense oligodeoxynucleotides or ribozymes.
  • homologous recombination generally has low recombination efficiency and is effective only in some cells.
  • the antisense oligodeoxynucleotide and ribozyme methods have restrictions on the target sequence and can be transferred to tissues and cells. However, there was a problem that it was easily degraded by ribonuclease.
  • pyrrole-imidazole polyamides can specifically recognize DNA base sequences and control the expression of specific genes from outside the cell. Has been reported.
  • Pyrrole imidazole polyamide (hereinafter also referred to as Py-Im polyamide) is a group of synthetic small molecules, and is composed of N-methylpyrrole units (hereinafter also referred to as Py) and N-methylimidazole units (hereinafter also referred to as Im) which are aromatic rings.
  • Py and Im can take a U-shaped conformation in the presence of ⁇ -aminobutyric acid by sequentially coupling and folding.
  • N-methylpyrrole unit (Py), N-methylimidazole unit (Im), ⁇ -alanine ( ⁇ ), and ⁇ -aminobutyric acid unit (also referred to as ⁇ linker) are mutually amide bonds (— C ( ⁇ O) —NH—), and its general structure and production method are known (Patent Documents 2 to 4).
  • Such synthetic polyamides can bind with high affinity and specificity to specific base pairs in the minor groove of the double helix DNA. Specific recognition of base pairs is dependent on one-to-one pairing of Py and Im. That is, in the U-shaped conformation in the minor groove of DNA, Py / Im or ⁇ / Im pair targets CG base pair, and Im / Py or Im / ⁇ targets GC base pair. Py / Py or ⁇ / ⁇ , Py / ⁇ , ⁇ / Py target both AT base pairs and TA base pairs (Non-Patent Documents 2, 3, 4, and 5).
  • a part of the CG base pair is a ⁇ / Im pair
  • a part of the GC base pair is an Im / ⁇ pair
  • a part of the AT and TA base pairs is It may be targeted by a ⁇ / ⁇ pair, a Py / ⁇ pair or a ⁇ / Py pair, respectively.
  • the start of transcription is considered to be an important point of gene regulation. Initiation of transcription requires several processes in which transcription factors that bind to specific recognition sequences in the gene promoter region form a complex and the complex binds to the DNA sequence.
  • the polyamide in the minor groove may interfere with gene regulation by blocking the binding of the transcription factor or its complex if binding to a specific sequence of the transcription factor or complex is important in gene expression. is there. This hypothesis has been proven in vitro and in vivo.
  • the 8-membered Py-Im polyamide bound inside the zinc finger recognition site (TFIIIA binding site) inhibited 5S RNA gene transcription.
  • Human cytomegalovirus (CMV) UL122-mediated early protein 2 (IE86) blocks recruitment of RNA polymerase II to the promoter and represses transcription of its associated gene. Synthetic polyamides can block the inhibition of IE86 and release the expression of its corresponding gene. Polyamides designed by Mapp et al. Act as artificial transcription factors and mediate gene transcription reactions.
  • TATA box binding protein also referred to as TBP
  • this transcription factor binding inhibition was also observed in the polyamide compound designed at a site 10 bases away from the binding sequence. It has been reported that transcription inhibition is recognized even in the polyamide designed around the factor recognition sequence (Non-patent Document 6).
  • the rat MMP9AP1 polyamide shown in the present application is designed to be separated from the 4-base transcription start point from the AP1 binding sequence, it can be easily imagined that binding inhibition to AP1 is brought out.
  • the present inventors specifically bind to specific regions of the promoter of transforming growth factor ⁇ (TGF- ⁇ ) and matrix metalloprotease 9 (MMP9), thereby transforming growth factor ⁇ and matrix metalloprotease 9 gene. It has been found that pyrrole-imidazole polyamide capable of inhibiting the expression of is effective as a therapeutic agent for ophthalmic diseases for topical use, and has led to the present invention.
  • Py N-methylpyrrole unit
  • Im N-methylimidazole unit
  • TGF human transforming growth factor ⁇
  • -Also referred to as - ⁇ the base sequence of the gene promoter -555 to -528 (SEQ ID NO: 2), the base sequence -427 to -399 (SEQ ID NO: 4) or a part of the base sequence -384 to -355 (SEQ ID NO: 6) or In the minor groove of the double helix region (hereinafter referred to as the target region) including the whole and the complementary strand thereto, it can be folded at the site of the ⁇ -aminobutyric acid unit to take a U-shaped conformation, -Py / Im pairs for G base pairs, Im / Py pairs for GC base pairs, yes for AT and TA base pairs Also Py / Py pair correspond Re, comprising the pyrrole-imidazole polyamide, topical ophthalmic disease therapeutics.
  • the topical ophthalmic disease therapeutic agent according to (1) further comprising a ⁇ -alanine unit.
  • the target region is a base sequence of -544 to -538 (SEQ ID NO: 3), base sequence -416 to -410 (SEQ ID NO: 5) or base sequence of -373 to -366 (SEQ ID NO: 3) of the transforming growth factor ⁇ promoter.
  • the therapeutic agent for topical ophthalmic diseases according to any one of (1) to (6), which is a double helix region comprising a part or all of 7) and a complementary strand thereto.
  • target double helix region
  • target double helix region
  • the ⁇ -aminobutyric acid unit it can be folded into a U-shaped conformation, and for the CG base pair, the Py / Im pair is G Im / Py pair corresponds to -C base pair, and Py / Py pair corresponds to AT base pair and TA base pair.
  • the pyrrole-imidazole polyamide topical ophthalmic disease therapeutics.
  • 18. The topical ophthalmic disease therapeutic agent according to any one of (14) to (16), wherein the ophthalmic disease is an ophthalmic proliferative disease or an inflammatory disease.
  • the target region comprises a part or all of the base sequence ⁇ 2305 to ⁇ 2298 (SEQ ID NO: 26) or ⁇ 2311 to ⁇ 2304 (SEQ ID NO: 9) of the transforming growth factor ⁇ promoter and a complementary strand thereto.
  • the topical ophthalmic disease therapeutic agent according to any one of (14) to (19), which is a heavy helical region.
  • the Py / Im pair is Im / Py pair corresponds to GC base pair, and Py / Py pair corresponds to AT base pair and TA base pair.
  • a therapeutic agent for topical ophthalmic diseases comprising the pyrrole-imidazole polyamide.
  • the topical ophthalmic disease therapeutic agent according to any one of (25) to (27), wherein the ophthalmic disease is an ophthalmic proliferative disease or an inflammatory disease.
  • the target region comprises a part or all of base sequence ⁇ 77 to ⁇ 70 (SEQ ID NO: 12) or base sequence ⁇ 605 to ⁇ 599 (SEQ ID NO: 14) of the transforming growth factor ⁇ promoter and a complementary strand thereto.
  • the Py / Im pair is Im / Py pair corresponds to GC base pair, and Py / Py pair corresponds to AT base pair and TA base pair.
  • a topical ophthalmic disease therapeutic agent comprising the pyrrole-imidazole polyamide.
  • the topical ophthalmic disease therapeutic agent according to any one of (36) to (38), wherein the ophthalmic disease is an ophthalmic proliferative disease or an inflammatory disease.
  • the target region comprises part or all of the base sequence -94 to -87 (SEQ ID NO: 16) or base sequence -591 to -586 (SEQ ID NO: 18) of the matrix metalloproteinase 9 promoter and a complementary strand thereto.
  • the topical ophthalmic disease therapeutic agent according to any one of (36) to (41), which is a double helix region.
  • a therapeutic agent for local ophthalmic diseases for treating trauma due to alkali burn, trauma after corneal surgery, and ophthalmic proliferative diseases or inflammatory diseases.
  • a reagent for basic experiments using this gene can be obtained.
  • the nucleotide sequence of the human TGF- ⁇ promoter region is shown.
  • the rTGF- ⁇ (GBP1201) PIP compound binding site in the rat TGF- ⁇ promoter region is shown.
  • the rTGF- ⁇ (GBP1203) PIP compound binding site in the rat TGF- ⁇ promoter region is shown.
  • the rMMP9AP1PIP compound binding site in the rat MMP-9 promoter region is shown.
  • the rMMP9NF ⁇ BPIP compound binding site in the rat MMP-9 promoter region is shown.
  • the nucleotide sequence of the human MMP-9 promoter region is shown.
  • the hMMP9AP1PIP compound binding site in the human MMP-9 promoter region is shown.
  • the hMMP9NF ⁇ BPIP compound binding site in the human MMP-9 promoter region is shown.
  • a PIP compound (hTGF- ⁇ (GBP1101)) that binds to the human TGF- ⁇ promoter nucleotide sequence -544 to -538 is shown.
  • a PIP compound (hTGF- ⁇ (GBP1105)) that binds to the human TGF- ⁇ promoter nucleotide sequence -416 to -410 is shown.
  • a PIP compound (hTGF- ⁇ (GBP1106)) that binds to the human TGF- ⁇ promoter nucleotide sequence -373 to -366 is shown.
  • a PIP compound (rTGF- ⁇ (GBP1201)) that binds to the rat TGF- ⁇ promoter nucleotide sequence -2311 to -2304 is shown.
  • a PIP compound (rTGF- ⁇ (GBP1203)) that binds to the rat TGF- ⁇ promoter nucleotide sequence -2305 to -2298 is shown.
  • a PIP compound (hMMP9AP1) that binds to the human MMP-9 (AP-1) promoter base sequence -77 to -70 is shown.
  • a PIP compound (hMMP9NF ⁇ B) that binds to the human MMP-9 (NF- ⁇ B) promoter base sequence from -605 to -599 is shown.
  • a PIP compound (rMMP9AP1) that binds to the rat MMP-9 (AP-1) promoter base sequence -94 to -87 is shown.
  • the PIP compound (rMMP9NF ⁇ B) which binds to the rat MMP-9 (NF- ⁇ B) promoter base sequence ⁇ 591 to ⁇ 586 is shown.
  • Figure 3 shows the effect of the PIP compound of the present invention in a rat model after alkaline trauma. The results of evaluation of corneal opacity and ulceration are shown.
  • RTGF- ⁇ 1 (GBP1201) PIP and MMP-9PIP significantly cured corneal opacity and ulceration compared to controls. The results of evaluation of corneal opacity and ulceration are shown.
  • RTGF- ⁇ 1 (GBP1201) PIP significantly cured corneal opacity and ulceration compared to controls. The result of evaluation of the degree of corneal defect is shown. Compared to controls, MMP-9PIP and TGF- ⁇ (GBP1201) PIP significantly healed corneal defects early (about twice as fast). The results of evaluation of corneal opacity and ulceration are shown. RTGF- ⁇ 1 (GBP1201) PIP significantly cured corneal opacity and ulceration compared to controls. The result of the real-time RT-PCR assay for examining the expression level of TGF- ⁇ mRNA by rTGF- ⁇ (GBP1201) is shown.
  • the result of the real-time RT-PCR assay for examining the expression level of MMP-9 mRNA by rTGF- ⁇ 1 (GBP1201) is shown.
  • the result of real-time RT-PCR assay for examining the expression level of TGF- ⁇ mRNA by rTGF- ⁇ 1 (GBP1201) is shown.
  • the result of the real-time RT-PCR assay which investigates the expression level of MMP-9 mRNA by rMMP9AP1 is shown.
  • a PIP compound hereinafter also referred to as rTGF- ⁇ (GBP1201) FITC
  • FITC FITC
  • a mismatched polyamide for the rat TGF- ⁇ promoter nucleotide sequence -2311 to -2304 is shown.
  • a PIP compound (hereinafter also referred to as rMMP9AP1FITC) that binds to the FITC-labeled rat MMP-9 (AP-1) promoter base sequence -94 to -87 is shown.
  • 1 shows the intracorneal distribution of FITC-labeled rat rTGF- ⁇ (GBP1201) PIP compound administered after alkaline trauma at 1 hour, 1 day, 4 days, and 7 days.
  • 1 shows the distribution in the cornea one hour after FITC-labeled rat rTGF- ⁇ (GBP1201) PIP compound administered after alkaline trauma.
  • the result of the immunohistochemical test of the rat eye by rTGF- ⁇ 1 (GBP1201) PIP is shown.
  • 2 shows a TIC (total ion chromatography) chart and an electrospray ionization mass spectrometry spectrum of the PIP compounds hTGF- ⁇ (GBP1105) and (GB1106) of the present invention.
  • 2 shows a TIC (total ion chromatography) chart and an electrospray ionization mass spectrometry spectrum of the PIP compound hTGF- ⁇ (GBP1101) of the present invention.
  • RP-HPLC charts of the PIP compounds rTGF- ⁇ (GBP1201) and rMMP9AP1FITC of the present invention are shown in (a) and (b), respectively.
  • RP-HPLC charts of the PIP compounds rMMP9AP1 and rTGF- ⁇ (GBP1201) FITC of the present invention are shown in (a) and (b), respectively.
  • 2 shows an RP-HPLC chart of the PIP compound rMMPNF ⁇ of the present invention.
  • 2 shows an RP-HPLC chart of the PIP compound hMMP9AP1 of the present invention.
  • 2 shows an RP-HPLC chart of the PIP compound hMMP9NF ⁇ of the present invention.
  • FIG. 2 shows an RP-HPLC chart of the PIP compound rTGF- ⁇ (GBP1201) of the present invention. The results of examining the binding specificity and affinity of rTGF- ⁇ (GBP1201) PIP for target DNA are shown.
  • A shows the result of gel shift assay. Lane 1 shows the results of single-stranded DNA, lane 2 shows the results of double-stranded DNA, and lane 3 shows the results of rTGF- ⁇ (GBP1201) and double-stranded DNA.
  • B shows the results of the BIACORE assay.
  • D) shows the results of an rTGF- ⁇ 1 promoter expression suppression assay in a promoter using a luciferase reporter plasmid obtained by subcloning the promoter region of rTGF- ⁇ 1. Reporter gene expression induced by addition of PMA was suppressed by addition of GBP1201 and GBP1203, but not by mismatched polyamide.
  • the structural formula (a) and the RP-HPLC chart (b) of the PIP compound mismatch polyamide used in the experiment of FIG. 40 of the present invention are shown.
  • 2 shows an RP-HPLC chart of the PIP compound rTGF- ⁇ 1 (GBP1203) of the present invention.
  • the N-methylpyrrole unit, the N-methylimidazole unit, and the ⁇ -aminobutyric acid unit (hereinafter also referred to as ⁇ linker) are linked to each other by an amide bond (—C ( ⁇ O) —NH—).
  • ⁇ linker ⁇ -aminobutyric acid unit
  • the general structure and manufacturing method thereof are known (see, for example, Patent Documents 1 to 3).
  • pyrrole-imidazole polyamide can be produced by an automatic synthesis method using a solid phase method (solid phase Fmoc method) using Fmoc (9-fluorenylmethoxycarbonyl) (Patent Document 3).
  • solid phase Fmoc method solid phase Fmoc method
  • Fmoc (9-fluorenylmethoxycarbonyl) Patent Document 3
  • the terminal of pyrrole-imidazole polyamide can be cut out from the solid support as a carboxylic acid residue, so that various functional groups can be introduced into the molecular terminal to produce derivatives of pyrrole-imidazole polyamide.
  • a compound having an alkylating ability for DNA such as duocarmycin, pyrrolobenzodiazepine, bleomycin, enediyne compound, nitrogen mustard, and derivatives thereof can be introduced as necessary.
  • the solid phase Fmoc method is an automatic synthesis method using a commercially available protein (peptide) synthesizer, it is also possible to synthesize conjugates (conjugates) of naturally occurring proteins or non-natural proteins and pyrrole imidazole polyamides.
  • the Fmoc method has milder reaction conditions than the t-BOC method, it is possible to introduce organic compounds other than proteins (including compounds having a functional group unstable under acidic conditions). For example, it is also possible to automatically synthesize a conjugate of pyrrole-imidazole polyamide and DNA or RNA (or their derivatives).
  • a pyrrole-imidazole polyamide having a carboxyl group at the terminal can be synthesized.
  • Specific examples thereof include pyrrole imidazole polyamide having a ⁇ -alanine residue ( ⁇ -aminopropionic acid residue) or a ⁇ -aminobutyric acid residue at the terminal.
  • a pyrrole-imidazole polyamide having a ⁇ -alanine residue or a ⁇ -aminobutyric acid residue at the end is, for example, an aminopyrrole carboxylic acid, aminoimidazole carboxylic acid, ⁇ -alanine or ⁇ -aminobutyric acid, each having an amino group protected with Fmoc.
  • aminopyrrole carboxylic acid examples include, for example, 4-amino-2-pyrrole carboxylic acid, 4-amino-1-methyl-2-pyrrole carboxylic acid, 4-amino-1-ethyl-2-pyrrole carboxylic acid, Examples include 4-amino-1-propyl-2-pyrrole carboxylic acid and 4-amino-1-butyl-2-pyrrole carboxylic acid.
  • aminoimidazole carboxylic acid examples include, for example, 4-amino-2-imidazole carboxylic acid, 4-amino-1-methyl-2-imidazole carboxylic acid, 4-amino-1-ethyl-2-imidazole carboxylic acid, Examples include 4-amino-1-propyl-2-imidazolecarboxylic acid, 4-amino-1-butyl-2-imidazolecarboxylic acid, and the like.
  • a conjugate of pyrrole imidazole polyamide and FITC fluorescein isothiocyanate
  • FITC fluorescein isothiocyanate
  • the resulting conjugate can be used to prove that the pyrrole-imidazole polyamide recognizes a specific DNA sequence.
  • the pyrrole imidazole compound of the present invention is a pyrrole imidazole polyamide containing an N-methylpyrrole unit (Py), an N-methylimidazole unit (Im), and a ⁇ -aminobutyric acid unit, and the base sequence of human transforming growth factor ⁇ - 555 to -528 (SEQ ID NO: 2), -427 to -399 (SEQ ID NO: 4) region, -384 to -355 (SEQ ID NO: 6) region, nucleotide sequence of rat transforming growth factor ⁇ -2316 to -2287 (SEQ ID NO: 25) region, -2322 to -2293 (SEQ ID NO: 8) region, human matrix metalloproteinase 9 base sequence -88 to -59 (SEQ ID NO: 11) region, -616 to -588 (SEQ ID NO: 8) 13), nucleotide sequence of rat matrix metalloprotease 9 -105 to -76 (SEQ ID NO:
  • the pyrrole-imidazole polyamide includes a Py / Py pair corresponding to each of the AT base pair and the TA base pair.
  • the normal DNA helix has two types of grooves.
  • the wide and deep groove is called the main groove (major groove), and the narrow and shallow groove is called the minor groove.
  • the pyrrole-imidazole polyamide can be bonded in a non-conjugated manner with high affinity and specificity to a minor groove formed by a specific base pair.
  • the pyrrole-imidazole polyamide Py / Im or ⁇ / Im pair is connected to the minor groove CG base pair, and the Im / Py or Im / ⁇ pair is connected to the GC base pair.
  • the AT base pair and the TA base pair correspond to Py / Py or ⁇ / ⁇ , Py / ⁇ , and ⁇ / Py pairs, respectively.
  • the molecule is folded at the site of the ⁇ -aminobutyric acid unit in the pyrrole-imidazole polyamide molecule to take a U-shaped conformation.
  • a pyrrole imidazole polyamide in which the minor groove base pair and Py-Im pair do not correspond as described above is referred to as a mismatch or mismatch polyamide in the present application.
  • the nucleotide sequences of the human transforming growth factor ⁇ and the human matrix metalloproteinase 9 gene regulatory region are as shown in FIG. 1 (SEQ ID NO: 1) and FIG. 6 (SEQ ID NO: 10).
  • Human transforming growth factor ⁇ (GBP1101) (hereinafter also referred to as hTGF- ⁇ (GBP1101)) of the pyrrole-imidazole polyamide compound of the present invention has a molecular formula C 84 H 103 N 30 O 16 and a molecular weight of 1788.91. / 2006/018967 is a structure in which a positive charge is added to the polyamide compound in 2006/2006967 to improve the structure of binding to DNA and increasing water solubility.
  • Human transforming growth factor ⁇ (GBP1105) (hereinafter referred to as hTGF- ⁇ (GBP1105) ) and also referred to) is the molecular formula C 76 H 94 N 30 O 15 , a molecular weight of 1667.75, human transforming growth factor beta (GBP1106) (hereinafter, hTGF- ⁇ (GBP1106) also called) molecular formula C 88 H 106 N 34 O 17 , The molecular weight is 192.00.
  • the target sequence of the hTGF- ⁇ gene regulatory region is that GBP1101 is the fat-specific sequence (FSE2) binding region of the region of base sequence -555 to -528 (SEQ ID NO: 2), more specifically- 544 to -538 (SEQ ID NO: 3), and GBP1105 is a region of base sequence -427 to -399 (SEQ ID NO: 4) including the AP1 binding sequence, more specifically, -416 to -410 (SEQ ID NO: 5).
  • GBP1106 is a region of ⁇ 384 to ⁇ 355 (SEQ ID NO: 6) containing the AP1 binding sequence, more specifically ⁇ 373 to ⁇ 366 (SEQ ID NO: 7), and binds to the vicinity of the transcription factor binding site. Suppresses the expression of the TGF- ⁇ 1 gene.
  • the pyrrole-imidazole polyamide hTGF- ⁇ (GBP1101), hTGF- ⁇ (GBP1105), and hTGF- ⁇ (GBP1106) of the present invention are as shown below.
  • the nucleotide sequence of the rat transforming growth factor ⁇ gene regulatory region is as shown in FIGS.
  • the rat pyrrole-imidazole polyamide compound rat transforming growth factor ⁇ (GBP1201) and (GBP1203) (hereinafter also referred to as rTGF- ⁇ (GBP1201) and rTGF- ⁇ (GBP1203)) has the molecular formula C 76 H 93 N 30 O 15 , molecular weight 1666.7 and molecular formula C 78 H 97 N 28 O 15 , molecular weight 1665.8
  • the target sequence of its rTGF- ⁇ gene regulatory region (FIGS.
  • the Rukoto suppresses the expression of rTGF-.beta.1 gene.
  • the pyrrole-imidazole polyamide rTGF- ⁇ (GBP1201) of the present invention is as shown below.
  • the human matrix metalloprotease 9AP1 (hereinafter also referred to as hMMP9AP1) of the pyrrole-imidazole polyamide compound of the present invention has a molecular formula C 75 H 93 N 31 O 15 and a molecular weight of 1668.6, and its target sequence is the human matrix metalloprotease 9 gene Among the regions of ⁇ 653 to ⁇ 24 of the regulatory region (SEQ ID NO: 10), it is a region of ⁇ 88 to ⁇ 59 (SEQ ID NO: 11) including the AP1 binding region and the GT box regulatory region, and more specifically, ⁇ 77 By binding to 8 bases of agtcaca (SEQ ID NO: 12) in the region of -70, the expression of the human matrix metalloprotease 9 gene is suppressed.
  • the human matrix metalloprotease 9NF ⁇ (hereinafter also referred to as hMMP9NF ⁇ ) of the pyrrole-imidazole polyamide compound of the present invention has a molecular formula C 66 H 84 N 24 O 13 , a molecular weight of 1421.3, and its target sequence is matrix metalloprotease 9 gene regulation Among the regions -653 to -24 of the region (SEQ ID NO: 10), it is a region of -616 to -588 (SEQ ID NO: 13) including the NF ⁇ region, and more specifically, tggaatt of the region of -605 to -599. By binding to 7 bases of (SEQ ID NO: 14), the expression of matrix metalloprotease 9 gene is suppressed.
  • the pyrrole-imidazole polyamide hMMP9AP1 and hMMPNF ⁇ of the present invention are as shown below.
  • the rat matrix metalloproteinase 9AP1 (hereinafter also referred to as rMMP9AP1) of the pyrrole-imidazole polyamide compound of the present invention has a molecular formula C 75 H 93 N 31 O 15 and a molecular weight of 1668.74, and its target sequence is the rat matrix metalloprotease 9 gene.
  • the regulatory regions it is a region of ⁇ 105 to ⁇ 76 (SEQ ID NO: 15) including the AP1 binding region and the GT box regulatory region, and more specifically binds to 8 bases of ⁇ 94 to ⁇ 87 (SEQ ID NO: 16). By doing so, the expression of the matrix metalloprotease 9 gene is suppressed.
  • the rat matrix metalloprotease 9NF ⁇ (hereinafter also referred to as rMMP9NF ⁇ ) of the pyrrole-imidazole polyamide compound of the present invention has a molecular formula C 66 H 84 N 24 O 13 and a molecular weight of 1421.5, and its target sequence is the rat matrix metalloprotease 9 gene Among the regulatory regions, it is a region of ⁇ 602 to ⁇ 575 (SEQ ID NO: 17) including the NF ⁇ region, and more specifically, by binding to 6 bases of (SEQ ID NO: 18) of the region of ⁇ 591 to ⁇ 586. Inhibits the expression of the matrix metalloproteinase 9 gene.
  • the pyrrole-imidazole polyamide rMMP9AP1 and rMMPNF ⁇ of the present invention are as shown below.
  • rMMP9AP1 rMMP9NF ⁇ Since the matrix metalloproteinase 9 gene sequence is highly conserved in mammals, the rMMP9AP1 and rMMP9NF ⁇ PIP compounds can also be used for humans.
  • ophthalmic proliferative diseases include tumors, proliferative diabetic retinopathy, pterygium, neovascular glaucoma, age-related macular degeneration, corneal neovascularization associated with corneal diseases, etc., but are not limited thereto. It is not a thing.
  • ophthalmic inflammatory diseases include, but are not limited to, keratitis laughing cell infiltration associated with infectious diseases, keratitis, conjunctivitis, allergic diseases, and hay fever.
  • the topical ophthalmic disease therapeutic drug may be any form of ophthalmic disease therapeutic drug such as intravitreal drug, subconjunctival injection, eye drop, ointment and the like, unless otherwise specified.
  • the topical ophthalmic disease therapeutic agent may contain general pharmaceutically acceptable additive components such as diluents and excipients.
  • the present inventors have shown that trauma caused by alkali burn can be treated by administering pyrrole-imidazole polyamide that selectively suppresses transforming growth factor ⁇ and matrix metalloproteinase 9 gene to the eye without using intraocular injection. It was. In conventional pharmacotherapy for intraocular diseases, it is difficult to maintain the effective drug concentration in the cornea because the drug administered by eye drops is washed away by tears, and frequent eye drops must be administered. .
  • the present inventor has shown that the pyrrole-imidazole polyamide compound of the present invention is continuously present in corneal cells by administration by eye drops, and heals turbidity in the eye after alkali burn.
  • the measurement of the amount of mRNA in the cornea by RT-PCR also showed that the pyrroleimidazole compound of the present invention passed through the cornea and suppressed the expression of TGF- ⁇ and MMP-9 genes in the cornea.
  • the rat model data presented in this application can be said to show the same effect in the human eye as the effect in the human eye of the same mammal. Therefore, the topical ophthalmic disease therapeutic agent containing the pyrrole-imidazole polyamide compound of the present invention can be treated without frequent ophthalmic administration, digestion of the basement membrane, fibroblast infiltration, This is advantageous in that risk can be avoided. Moreover, since it can administer easily irrespective of injection, it is advantageous also in the point that QOL in a patient improves remarkably.
  • the pyrrole-imidazole polyamide compound of the present invention since it is known that the pyrrole-imidazole polyamide compound of the present invention stays in the nucleus, it is not necessary to administer it several times a day as in the case of normal eye drops. For example, once-a-day ophthalmic administration is sufficient. It produces an advantageous effect to exert its effect. Therefore, the pyrrole-imidazole polyamide compound of the present invention is a novel compound that compensates for the drawbacks of the target gene inhibitor in the ophthalmic field, and the effect of selectively suppressing the gene in the eyeball and surrounding tissues is recognized. Treatments for individual diseases that could not be solved by these treatment methods can be easily found by screening for target compounds.
  • the pyrrole-imidazole polyamide compound of the present invention can be easily developed as a vitreous administration or a local injection. Furthermore, the pyrrole-imidazole polyamide compound of the present invention can be used as a functional test reagent used for molecular biological research and drug development research in the ophthalmic field due to its gene selective effect.
  • Automated solid phase synthesis includes DMF wash, removal of Fmoc group with 20% piperidine / DMF, methanol wash, 60 min coupling with monomer in the presence of HATU and DIEA (4 equivalents each), methanol wash, as required Consisting of protection with acetic anhydride / pyridine and a final DMF wash.
  • Py-Im polyamides were generally obtained in moderate yields (10-30%).
  • FITC coupling A 4-fold excess of fluorescein (0.40 mmol) and DIEA (without HATU) dissolved in DMF was flushed through the column for 60 minutes.
  • General procedure After removing the Fmoc group of the Fmoc- ⁇ -alanine-Wang resin, the resin was washed successively with methanol. The coupling step was performed with Fmoc amino acid followed by washing with methanol. These steps were repeated many times until the entire sequence was introduced. After completing the coupling step, the N-terminal amino group was protected as necessary or coupled with FITC, washed with DMF, and the reaction vessel was removed.
  • Decomposition as carboxylic acid The synthetic polyamide was isolated after the decomposition step (5 ml of a mixture of 91% TFA-3% / TIS-3% DMS-3% water / resin 0.1 mmol) by cold ethyl ether precipitation.
  • Decomposition as amine The synthetic polyamide was isolated after the decomposition step (5 mL of N, N-dimethylaminopropylamine / 0.1 mmol of resin, 50 ° C. overnight) by cold ethyl ether precipitation.
  • hTGF- ⁇ (GBP1101), hTGF- ⁇ (GBP1105), hTGF- ⁇ (GBP1106), rTGF- ⁇ (GBP1201), rTGF- ⁇ (GBP1203), hMMP9AP1, hMMP9NF ⁇ , rMMP9NF120 ⁇ , rMMP9TNF ⁇ FITC, rTGF- ⁇ (GBP1201) mismatch, rMMP9AP1-FITC, rTGF- ⁇ (GBP1203) mismatch are shown in 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 27, 28 and 29, 41a, respectively. .
  • the RP-HPLC chart of hTGF- ⁇ (GBP1105) and hTGF- ⁇ (GBP1106) is shown in FIG. 33, and the TIC (total ion chromatography) chart and electrospray ionization mass spectrometry spectrum of hTGF- ⁇ (GBP1101) are shown in FIG.
  • hMMP9AP1 37 shows the RP-HPLC chart of hMMP9NF ⁇
  • FIG. 38 shows the RP-HPLC chart of hMMP9NF ⁇
  • FIG. 39 shows the RT-PCR chart of rTGF- ⁇ (GBP1201).
  • FIG. 41 (b) shows an RP-HPLC chart of GF- ⁇ (GBP1203) mismatch
  • FIG. 42 shows an RT-PCR chart of rTGF- ⁇ (GBP1203).
  • the Biacore assay can measure the real-time binding affinity of rTGF- ⁇ (GBP1201) PIP to target DNA.
  • the biotin-labeled oligo DNA was annealed to be double-stranded, and immobilized on a sensor chip SA (Biacore, Uppsala, Sweden) to which streptavidin had been immobilized in advance.
  • the interaction kinetics were examined using the Biacore 2000 system (Biacore, Uppsala, Sweden) for rTGF- ⁇ (GBP1201) PIP, mismatch (FIG. 41 (a)), and biotin-labeled oligo DNA. Data processing was performed according to the protocol recommended by Biacore 2000.
  • antibiotic eye ointment Tarivid ophthalmic ointment 0.3% (Santen Pharmaceutical) was administered daily at 5 pm and two more The rats were administered as a non-alkali burn control, and rats were observed daily at the time of instillation and ophthalmic ointment application, and corneal findings were observed every evening.
  • the cornea can be inspected by using a flowless test paper (Showa Yakuhin Kako) to determine the corneal damage according to the corneal fluorescein test. went. The transparency of the cornea was observed daily with a microscope and observed until complete reepithelialization was observed. When no corneal fluorescent staining was observed, complete re-epithelialization was defined.
  • a flowless test paper Showa Yakuhin Kako
  • Complementary DNA strands by reverse transcription were synthesized by SuperScript TM First-Strandkit (Invitrogen Life Technologies, Corp.).
  • SYBR Premix Ex Taq Kit (Takara Bio) was used for real-time RT-PCR (Thermal cycler Dice Real Time system TP800, Takara Bio Inc., Japan).
  • Primers for TGF- ⁇ 1 are (forward 5′-CCA AGG AGA CGG AAT ACA GG-3 ′, SEQ ID NO: 19; reverse 5′-AGC TGT GCA GGT GTT GAG C-3 ′, SEQ ID NO: 20; 194 bp PCR product).
  • Primers for MMP-9 were (forward, 5′-TTC GAC GCT GAC AAG AAG TG-3 ′, SEQ ID NO: 21; reverse 5′-AGG GGA GTC CTC GTG GTA GT-3 ′, SEQ ID NO: 22; 156 bp PCR product).
  • Primers for GAPDH were (forward, 5′-ACA TCA AAT GGG GTG ATG CT-3 ′, SEQ ID NO: 23; reverse 5′-GTG GTT CAC ACC CAT CAC AA-3 ′, SEQ ID NO: 24; 161 bp PCR Product).
  • Two-Step RT-PCR mixture 25 ⁇ l is, SYBR Premix E X Taq12.5 ⁇ l, each of the forward and reverse primer 0.5 [mu] l, RNase-free water 10.5Myueru, consisting mold CDNA1myueru.
  • Real-time cycle conditions were performed by a reaction system of 95 ° C., 10 seconds, 95 ° C., 5 seconds 60 ° C., and 30 seconds. Quantification of TGF- ⁇ 1 and MMP-9 genes was normalized by comparison with GAPDH expression.
  • the synthesized FITC polyamide was dissolved in a 0.1% acetic acid solution, adjusted to a concentration of 1 ⁇ Mol / L, and 5 ⁇ l was dropped into the center of the cornea 1 hour after induction of trauma to 8 alkaline trauma model rats.
  • Two animals were euthanized 1 hour, 1st day, 4th day, 7th day after FITC polyamide instillation, the eyeballs were removed, and OCT compound (Miles, Elkhart, IN, USA) was placed in a plastic container for frozen section specimens. ), Frozen with liquid nitrogen, and stored in an ultra-low temperature refrigerator at -80 degrees. The frozen section was sliced into 5 ⁇ m and observed with an Olympus fluorescence microscope.
  • FIG. 30A and FIG. 31 show examples in which FITC-labeled rTGF- ⁇ (GBP1201) polyamide is observed for fluorescence one hour after administration, and nuclei of corneal epithelium and corneal stromal cells show green FITC fluorescence.
  • the nuclei of corneal cells appear white on the left in the figure, and appear white due to fluorescent FITC. The left is the same corneal specimen with white light.
  • Intense fluorescence from FITC was observed at the same position as DAPI staining, which was observed in all corneal tissues, corneal epithelial cells, capsule parenchymal cells and epithelial cells. This suggests that in the use of the present invention, the polyamide compound will continue to exhibit a medicinal effect without being spilled into the tears even if the administration frequency is reduced. In fact, this was also demonstrated by the fact that once a day administration was sufficiently effective in the rat alkaline trauma model. As a result, rTGF- ⁇ (GBP1201) penetrated from the damaged capsule epithelial layer into the corneal stroma and epithelial layer, and was distributed in the nucleus of the whole cell. A fluorescent signal was also detected in the anterior chamber. In addition, even after 24 hours, it remained in the nucleus and was at a level detectable in corneal cells (FIG. 30B).
  • TGF- ⁇ 1 TGF- ⁇ 1 protein was expressed even in the cornea that was not damaged, and the expression was detected only in the epithelial layer (FIG. 32, normal). After alkaline trauma, the corneal epithelial layer was destroyed and lost completely. Corneal parenchymal cells were activated and proliferated to repair such defects. On day 1, TGF- ⁇ 1 was strongly expressed in the activated anterior corneal stroma. No immunohistological differences were seen with rTGF- ⁇ (GBP1201) PIP and controls (FIGS. 32A and B). On day 4, strong TGF- ⁇ 1 immune responses were detected in both regenerated epithelial cells of the corneal stroma and proliferated keratocytes (FIG.
  • FIG. 32F showed well regenerated epithelium and corneal stroma, almost the same cornea as normal cells.
  • the control group (FIG. 32E) showed a pronounced cell hyperplasia (presumed to be proliferated corneal and transdifferentiated myofibroblasts) and a strong immune response to TGF- ⁇ 1 in the corneal stroma. .
  • APRE-19 cells human retinal pigment epithelium-derived cells
  • FBS Invitrogen
  • the present invention relates to a topical ophthalmic disease therapeutic agent comprising a DNA sequence-specific binding compound. More specifically, the present invention relates to a topical ophthalmic disease therapeutic agent comprising pyrrole-imidazole polyamide (hereinafter also referred to as PIP) having a specific structure.
  • PIP pyrrole-imidazole polyamide

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Abstract

 本発明はDNA配列特異的結合化合物による局所用眼科疾患治療薬に関する。より詳細には特定の構造を有するピロールイミダゾールポリアミドを含んでなる局所用眼科疾患治療薬を提供する。 トランスフォーミング増殖因子β遺伝子及びマトリックスメタロプロテネース9遺伝子を阻害することができるピロールイミダゾールポリアミドを含んでなる局所用眼科疾患治療薬である。

Description

DNA配列特異的結合化合物を含む局所用眼科疾患治療薬
 本発明はDNA配列特異的結合化合物を含む局所用眼科疾患治療薬に関する。より詳細には特定の構造を有するピロールイミダゾールポリアミド(以下PIPとも言う)を含んでなる局所用眼科疾患治療薬に関する。
 角膜は、眼の前部に位置する高度に組織された血管の無い透明な組織である。角膜は光を適切に反射するために透明に保たれていなければならない。アルカリバーンによる眼の傷害は、熱傷や酸による外傷に比べ重篤な眼表面疾患であり、予後が非常に悪い。アルカリ物質は組織への深達性が強いため本来透明な角膜に白く濁りを生じるなど、角膜に深刻な臨床的問題を起こす。また、従来の治療により適切に治癒することはほとんど無いため、深刻で永続的な視覚機能障害の原因となりうる。アルカリバーンによる失明は後天的な原因による失明の主因の一つである。
 アルカリバーンにおける角膜実質細胞及び上皮細胞などの角膜細胞の活性化及び単核やマクロファージなどの炎症性細胞の流入はアルカリ組織ダメージ後の角膜傷害の病変形成に関与し、永続的な上皮の欠損につながり得るものである。
 治癒過程の促進及び瘢痕組織の予防は、角膜損傷後の二つの重要な臨床的考慮事項であるが、アルカリバーン後の角膜に生じる組織破壊や後期瘢痕に多くの成長因子やサイトカインが関与すると考えられている。
 また、視力矯正等のために行われる角膜手術(例えばレーシック等)後や感染症による炎症発生後においても、角膜が白濁するといった傷害が起こることがある。このような角膜手術後の外傷などの炎症の治癒過程も、アルカリバーンによる外傷と同様の成長因子やサイトカインが関与すると考えられている。
 アルカリバーン後に分泌されるトランスフォーミング増殖因子β(以下「TGF-β」とも言う)により、創傷治癒過程が誘導され、TGF-βの刺激により、マトリックスメタロプロテアーゼ(以下「MMP」とも言う)が分泌され、基底膜の分解、さらに繊維芽細胞の誘導、血管の新生といった感染症や外部刺激への防御メカニズムを促す。角膜の基底膜の崩壊は角膜実質の潰瘍化又は穿孔の発症に貢献するとともに角膜上皮の再生を妨げると考えられる。角膜縁幹細胞の損失による不透明化を伴う角膜表面の結膜化と角膜実質の血管新生の全てが、後期治癒過程の患者の視野の機能障害を引き起こす(非特許文献1)。また近年の抗生物質等による感染がコントロールされる臨床現場を前提とすれば、基底膜が分解されないこと、細胞浸潤・血管新生が起こらないことのほうが創傷治癒において利点が多いと考えられる。
 また、TGF-βは、角膜上皮細胞及び角膜実質細胞の移動を促進するだけでなく、単核及びマクロファージの走化性を促進し、及び角膜実質細胞を筋繊維芽細胞への分化を誘導することが示されている。熱傷等の外部刺激や感染症により炎症反応を起こした角膜におけるTGF-βおよびその下流のMMP9の過剰発現は、TGF-βが一部分において、局所的な血管新生及び炎症にそれぞれ関与すると考えられている、血管内皮成長因子(以下「VEGF」とも言う)及び単球マクロファージ走化性タンパク質―1(以下「MCP-1」とも言う)等の他のサイトカイン類の発現を有することから、傷害組織のダメージを悪化させる。
 更に、アルカリバーンによる外傷のみならず、腫瘍、増殖糖尿病網膜症、翼状片、血管新生緑内障、加齢黄班変性症、角膜疾患に合併する角膜血管新生などの眼科増殖性疾患は、眼科領域の組織増殖性疾患として知られている。特に高齢化に伴い、異常血管新生や繊維化形成を伴う疾患は眼科領域で近年増加傾向にあり、視力低下や失明の危険性が高く、外科的手術を必要とし易再発性であるなど特に問題となっている症候群である。炎症性疾患においても同様の細胞浸潤、血管新生が見られることより、感染症、角膜炎、結膜炎、アレルギー性疾患、花粉症、に合併する角膜炎笑細胞浸潤などにおいても同様の発症機序が考えられる。このような症候群においても、アルカリバーンによる外傷の治癒過程と同様の成長因子やサイトカイン関与があると考えられている。
 視覚障害を起こすケースでは、多くの場合、角膜上皮幹細胞を含む角膜縁上皮の自家移植片又は同種移植片の外科的移植が行われる。このような移植は両目をアルカリによって傷害したケースなどの緊急性の高いケースにおいて有効に行われるが、長期にわたる薬剤による免疫抑制が必要であるため潜在的に感染のリスクが増加し、他の望ましくない副作用を生ずるとともに移植そのものも困難となる重篤な症例が特にアルカリ外傷で多い。さらに多くの角膜移植の適応がある待機視覚障害者が存在し、現実的には6ケ月以上待たないと角膜移植が受けられない患者が良好なアイバンクにおいても3分の1に達する、また全国のアイバンクの調査(平成16年)では、3年以上移植を待たなければならないという結果が出ている現実もある。
 眼内疾患の薬物療法においては、医薬品の有効成分を眼内の標的組織へ効率よく送り込むドラッグデリバリーシステム(以下「DDS」とも言う)が必要である。点眼で投与した薬剤はたいていの場合、角膜を通して十分には浸透しない。滴下した薬剤は涙液と一緒に流れてしまうか、結膜を通って体内に吸収されてしまう。点眼で投与された薬剤のうち角膜に浸透して眼組織に到達するのは、約5%のみに過ぎず、残りの95%は涙の排出によって失われる。このため、通常の薬剤では頻回(数時間毎)の投与が必要になるが、睡眠中の点眼は現実的に不可能であり、持続時間の長い点眼剤の開発が必要である。
 加齢黄班変性症の治療方法としては既にVGEF阻害剤によるアプタマー治療薬が存在する。しかしながら、上記ドラックデリバリーの問題から、このような薬剤は硝子体内投与により頻回に眼内に注射して投与することが必要であるため投与が容易でなく、頻繁に投与する必要があるほど眼内注射により感染症に罹患する危険も上昇するといった欠点を有する。静脈投与による場合は、全身投与となるため、眼内での薬剤濃度を保つために全身への影響も強くなり、副作用等が懸念される。従って、頻回に投与する必要がない局所用眼科疾患治療薬の開発も必要とされている。
 ピロールイミダゾールポリアミドは抗生物質であるduocarmycin-Aとdistamycin-AがDNAを塩基特異的に認識することを基に、Dervanらにより見出された化学合成物質である(特許文献1、非特許文献2、非特許文献3)。PIポリアミドは二本鎖DNAを塩基配列特異的に認識し、DNA二重螺旋構造のマイナーグルーブに結合することから、標的遺伝子の発現を特異的に制御する事が可能である(非特許文献3)。また、PIポリアミドは、これまでの遺伝子発現制御薬であるアンチセンス・リボザイム・siRNA等と異なり、生体内において核酸分解酵素によって分解されず、核酸への結合能が高いことから、新規の分子標的治療薬として、抗癌剤等への臨床応用が期待されるところであるが、眼科疾患への適応、点眼、眼球内での薬剤としての動態に関しては検討されていない。
 逆遺伝学による遺伝子機能の不活性化の手法は、ある特定の遺伝子の機能を解析するために用いられるものであるが、一方でウイルス感染、癌、及び遺伝子の異常発現に基づくその他の疾病の治療にも大きな可能性を開いている。すなわち、遺伝子機能の不活性化を、相同的組換えによりDNAレベルで、又はアンチセンスオリゴデオキシヌクレオチドやリボザイムによりRNAレベルで実施することができることが知られている。しかし、相同組換えは組換え効率が一般に低く一部の細胞でしか効果がみられない、アンチセンスオリゴデオキシヌクレオチドやリボザイムの手法は、ターゲットとする配列に制約があり、組織、細胞への移行が悪く、リボヌクレアーゼにより分解されやすいという課題があった。
 一方、アンチセンス試薬やリボザイムのような(デオキシ)リボヌクレオチド試薬とは異なり、ピロールイミダゾールポリアミド類が、DNAの塩基配列を特異的に認識し、特定遺伝子の発現を細胞外からコントロールすることができることが報告されている。
 ピロールイミダゾールポリアミド(以下Py-Imポリアミドとも言う)は一群の合成小分子であり、芳香族環であるN-メチルピロール単位(以下Pyとも言う)及びN-メチルイミダゾール単位(以下Imとも言う)から構成されている(特許文献1、非特許文献1)。Py及びImは連続してカップリングし折りたたむことによりγ-アミノ酪酸の存在下でU字型のコンフォメーションを採ることができる。本発明に係るピロールイミダゾールポリアミドにおいて、N-メチルピロール単位(Py)、N-メチルイミダゾール単位(Im)、βアラニン(β)及びγ-アミノ酪酸単位(γリンカーとも言う)は互いにアミド結合(-C(=O)-NH-)で連結されており、その一般構造及び製造方法は公知である(特許文献2~4)。
 このような合成ポリアミドは二重らせんDNAの副溝(マイナーグルーブ)中の特定の塩基対に高い親和性と特異性を以って結合することができる。塩基対の特異的認識はPyとImとの1対1の対形成に依存している。即ち、DNAの副溝内でのU字型コンフォメーションにおいて、Py/Imもしくはβ/Im対はC-G塩基対を標的とし、Im/PyもしくはIm/βはG-C塩基対を標的とし、そしてPy/Pyもしくはβ/β、Py/β、β/PyはA-T塩基対及びT-A塩基対の両方を標的とする(非特許文献2,3,4,5)。最近の研究によれば、A-T対及びT-A対に対するPy-Imポリアミド化合物の非選択性の問題は、Py/Py対の一つのピロール環を3-ヒドロキシピロール(Hp)で置換した結果として得られるHp/Py対が優先的にT/A対に結合することによって克服することができることがわかっている。
 また好ましくは、C-G塩基対の一部がβ/Im対によって、G-C塩基対の一部がIm/β対によって、そしてA-T塩基対及びT-A塩基対の一部がβ/β対、Py/β対又はβ/Py対によって、それぞれ標的とされてもよい。
 一般的には転写の開始が遺伝子制御の重要なポイントであると考えられている。転写の開始には遺伝子プロモーター領域において特異的な認識配列に結合する転写因子が複合体を形成し、その複合体がDNA配列と結合するいくつかの過程を必要とする。副溝中のポリアミドは、もし転写因子もしくは、複合体の特定配列への結合が遺伝子発現において重要であれば、転写因子もしくはその複合体の結合を遮断して遺伝子の調節に干渉する可能性がある。この仮説はin vitro及びin vivoで証明されている。ジンクフィンガーの認識部位(TFIIIAの結合部位)の内部に結合した8員環Py-Imポリアミドは5SRNA遺伝子の転写を阻害した。ヒト免疫不全ウイルス1型(HIV-1)プロモーター中の転写因子配列に隣接する塩基対に結合するポリアミド類は、ヒト細胞におけるHIV-1複製を阻害する。これらの配列にはTATAボックス、リンパ系エンハンサー因子LEF-1配列、及びETS-1配列が包含される。これとは対照的に、ポリアミドはまた、リプレッサー因子を遮断することによって、又は生来の転写因子を置換することによって、遺伝子発現を活性化する。ヒトサイトメガロウイルス(CMV)UL122仲介初期タンパク質2(IE86)は、プロモーターにRNAポリメラーゼIIを補充することを遮断し、その関連遺伝子の転写を抑制する。合成ポリアミドはIE86の抑制を遮断しその対応遺伝子の発現を開放することができる。Mappらにより設計されたポリアミドは人工転写因子として作用し、遺伝子転写反応を仲介する。さらに、この転写因子の結合阻害はTATAボックスに対するTATA box binding protein(TBPとも言う)の結合阻害実験において、結合配列より10塩基はなれた部位に設計されたポリアミド化合物においても競争阻害が認められ、転写因子認識配列の周囲に設計したポリアミドでも転写阻害が認められることが報告されている(非特許文献6)。さらに本願で示すラットMMP9AP1ポリアミドはAP1結合配列よりも4塩基転写開始点よりに離れて設計されているがAP1に対する結合阻害が引き出されることが容易に想像できる。
WO98/49142 A1 特許第3045706号 特開2001-136974 WO03/000683 A1 WO/2006/018967 A1
Saika S. et al. American Journal of Pathology 2005;166(5)1405-1418. Sugiyama et al: Proc Natl Acad Sci U S A. 1996; 93: 14405-144410. Dervan: Bioorg Med. Chem. 2001;9: 215-35. Trauger J.W. et al: Nature 1996;382:559-561. White S. et al: Chem Biol 1997;4:569-578. Ehley J.A.et al. Mol Cell Biol 2002; 22(6) 1723-1733.
 これまで、アルカリバーンによる外傷及び角膜手術後の外傷を治療するための、眼内注射投与によらない点眼等の局所用眼科疾患治療薬は報告されていない。更に、頻回投与の必要がない眼科増殖性疾患を治療するための局所用眼科疾患治療薬は報告されていない。
 従って、アルカリバーンによる外傷、角膜手術後の外傷及び眼科増殖性疾患を治療するための局所用眼科疾患治療薬が求められている。
 本発明者らは、トランスフォーミング増殖因子β(TGF-β)及びマトリックスメタロプロテアーゼ9(MMP9)のプロモーターの特定の領域に特異的に結合することにより、トランスフォーミング増殖因子β及びマトリックスメタロプロテアーゼ9遺伝子の発現を阻害することができるピロールイミダゾールポリアミドが局所用眼科疾患治療薬として有効に作用することを見出し、本発明をなすに至った。
 即ち、本発明は以下の通りである。
 (1)N-メチルピロール単位(以下Pyとも言う)、N-メチルイミダゾール単位(以下Imとも言う)及びγ-アミノ酪酸単位を含むピロールイミダゾールポリアミドであって、ヒトトランスフォーミング増殖因子β(以下TGF-βとも言う)遺伝子プロモーターの塩基配列-555~-528(配列番号2)、塩基配列-427~-399(配列番号4)又は塩基配列-384~-355(配列番号6)の一部又は全部とこれに対する相補鎖を含む二重らせん領域(以下標的領域と言う)の副溝内において、前記γ-アミノ酪酸単位の部位で折りたたまれてU字型のコンフォメーションをとることができ、C-G塩基対に対してはPy/Im対が、G-C塩基対に対してはIm/Py対が、A-T塩基対及びT-A塩基対に対してはいずれもPy/Py対がそれぞれ対応する、上記ピロールイミダゾールポリアミドを含んでなる、局所用眼科疾患治療薬。
 (2)更にβアラニン単位を含む(1)に記載の局所用眼科疾患治療薬。
 (3)更にフルオレセインイソチオシアネート単位を含む(1)又は(2)に記載の局所用眼科疾患治療薬。
 (4)眼科疾患がアルカリバーンによる外傷又は角膜手術後の外傷である(1)~(3)のいずれか一項に記載の局所用眼科疾患治療薬。
 (5)眼科疾患が眼科増殖性疾患又は炎症性疾患である(1)~(3)のいずれか一項に記載の局所用眼科疾患治療薬。
 (6)点眼剤の形態である、(1)~(5)のいずれか一項に記載の局所用眼科疾患治療薬。
 (7)前記標的領域がトランスフォーミング増殖因子βプロモーターの塩基配列-544~-538(配列番号3)、塩基配列-416~-410(配列番号5)又は塩基配列-373~-366(配列番号7)の一部又は全部とこれに対する相補鎖を含む二重らせん領域である(1)~(6)のいずれか一項に記載の局所用眼科疾患治療薬。
 (8)前記ピロールイミダゾールポリアミドが下式で表される(1)~(7)のいずれか一項に記載の局所用眼科疾患治療薬。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019

 (9)前記ピロールイミダゾールポリアミドが下式で表される(1)~(7)のいずれか一項に記載の局所用眼科疾患治療薬。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020

 (10)前記ピロールイミダゾールポリアミドが下式で表される(1)~(7)のいずれか一項に記載の局所用眼科疾患治療薬。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021

 (11)下式で表されるピロールイミダゾールポリアミドを含む局所用眼科疾患治療薬。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022

 (12)下式で表されるピロールイミダゾールポリアミドを含む局所用眼科疾患治療薬。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023

 (13)下式で表されるピロールイミダゾールポリアミドを含む局所用眼科疾患治療薬。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024

 (14)N-メチルピロール単位(以下Pyとも言う)、N-メチルイミダゾール単位(以下Imとも言う)及びγ-アミノ酪酸単位を含むピロールイミダゾールポリアミドであって、ラットトランスフォーミング増殖因子β(以下TGF-βとも言う)遺伝子プロモーターの塩基配列-2316~-2287(配列番号25)又は-2322~-2293(配列番号8)の一部又は全部とこれに対する相補鎖を含む二重らせん領域(以下標的領域と言う)の副溝内において、前記γ-アミノ酪酸単位の部位で折りたたまれてU字型のコンフォメーションをとることができ、C-G塩基対に対してはPy/Im対が、G-C塩基対に対してはIm/Py対が、A-T塩基対及びT-A塩基対に対してはいずれもPy/Py対がそれぞれ対応する、上記ピロールイミダゾールポリアミドを含んでなる、局所用眼科疾患治療薬。
 (15)更にβアラニン単位を含む(14)に記載の局所用眼科疾患治療薬。
 (16)更にフルオレセインイソチオシアネート単位を含む(14)又は(15)に記載の局所用眼科疾患治療薬。
 (17)眼科疾患がアルカリバーンによる外傷又は角膜手術後の外傷である(14)~(16)のいずれか一項に記載の局所用眼科疾患治療薬。
 (18)眼科疾患が眼科増殖性疾患又は炎症性疾患である(14)~(16)のいずれか一項に記載の局所用眼科疾患治療薬。
 (19)点眼剤の形態である、(14)~(18)のいずれか一項に記載の局所用眼科疾患治療薬。
 (20)前記標的領域がトランスフォーミング増殖因子βプロモーターの塩基配列-2305~-2298(配列番号26)又は-2311~-2304(配列番号9)の一部又は全部とこれに対する相補鎖を含む二重らせん領域である(14)~(19)のいずれか一項に記載の局所用眼科疾患治療薬。
 (21)前記ピロールイミダゾールポリアミドが下式で表される(14)~(20)のいずれか一項に記載の局所用眼科疾患治療薬。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025

 (22)前記ピロールイミダゾールポリアミドが下式で表わされる(14)~(20)のいずれか一項に記載の局所用眼科疾患治療薬。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000026

 (23)下式で表されるピロールイミダゾールポリアミドを含む局所用眼科疾患治療薬。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000027

 (24)下式で表されるピロールイミダゾールポリアミドを含む局所用眼科疾患治療薬。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028

 (25)N-メチルピロール単位(以下Pyとも言う)、N-メチルイミダゾール単位(以下Imとも言う)及びγ-アミノ酪酸単位を含むピロールイミダゾールポリアミドであって、ヒトマトリックスメタロプロテアーゼ9(以下hMMP-9とも言う)遺伝子プロモーターの塩基配列-88~-59(配列番号11)又は塩基配列-616~-588(配列番号13)の一部又は全部とこれに対する相補鎖を含む二重らせん領域(以下標的領域と言う)の副溝内において、前記γ-アミノ酪酸単位の部位で折りたたまれてU字型のコンフォメーションをとることができ、C-G塩基対に対してはPy/Im対が、G-C塩基対に対してはIm/Py対が、A-T塩基対及びT-A塩基対に対してはいずれもPy/Py対がそれぞれ対応する、上記ピロールイミダゾールポリアミドを含んでなる、局所用眼科疾患治療薬。
 (26)更にβアラニン単位を含む(25)に記載の局所用眼科疾患治療薬。
 (27)更にフルオレセインイソチオシアネート単位を含む(25)又は(26)に記載の局所用眼科疾患治療薬。
 (28)眼科疾患がアルカリバーンによる外傷又は角膜手術後の外傷である(25)~(27)のいずれか一項に記載の局所用眼科疾患治療薬。
 (29)眼科疾患が眼科増殖性疾患又は炎症性疾患である(25)~(27)のいずれか一項に記載の局所用眼科疾患治療薬。
 (30)点眼剤の形態である、(25)~(29)のいずれか一項に記載の局所用眼科疾患治療薬。
 (31)前記標的領域がトランスフォーミング増殖因子βプロモーターの塩基配列-77~-70(配列番号12)又は塩基配列-605~-599(配列番号14)の一部又は全部とこれに対する相補鎖を含む二重らせん領域である(25)~(30)のいずれか一項に記載の局所用眼科疾患治療薬。
 (32)前記ピロールイミダゾールポリアミドが下式で表される(25)~(31)のいずれか一項に記載の局所用眼科疾患治療薬。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000029

 (33)前記ピロールイミダゾールポリアミドが下式で表される(25)~(31)のいずれか一項に記載の局所用眼科疾患治療薬。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000030

 (34)下式で表されるピロールイミダゾールポリアミドを含む局所用眼科疾患治療薬。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000031

 (35)下式で表されるピロールイミダゾールポリアミドを含む局所用眼科疾患治療薬。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000032

 (36)N-メチルピロール単位(以下Pyとも言う)、N-メチルイミダゾール単位(以下Imとも言う)及びγ-アミノ酪酸単位を含むピロールイミダゾールポリアミドであって、ラットマトリックスメタロプロテアーゼ9(以下rMMP-9とも言う)遺伝子プロモーターの塩基配列-105~-76(配列番号15)又は塩基配列-602~-575(配列番号17)の一部又は全部とこれに対する相補鎖を含む二重らせん領域(以下標的領域と言う)の副溝内において、前記γ-アミノ酪酸単位の部位で折りたたまれてU字型のコンフォメーションをとることができ、C-G塩基対に対してはPy/Im対が、G-C塩基対に対してはIm/Py対が、A-T塩基対及びT-A塩基対に対してはいずれもPy/Py対がそれぞれ対応する、上記ピロールイミダゾールポリアミドを含んでなる、局所用眼科疾患治療薬。
 (37)更にβアラニン単位を含む(36)に記載の局所用眼科疾患治療薬。
 (38)更にフルオレセインイソチオシアネート単位を含む(36)又は(37)に記載の局所用眼科疾患治療薬。
 (39)眼科疾患がアルカリバーンによる外傷又は角膜手術後の外傷である(36)~(38)のいずれか一項に記載の局所用眼科疾患治療薬。
 (40)眼科疾患が眼科増殖性疾患又は炎症性疾患である(36)~(38)のいずれか一項に記載の局所用眼科疾患治療薬。
 (41)点眼剤の形態である、(36)~(40)のいずれか一項に記載の局所用眼科疾患治療薬。
 (42)前記標的領域がマトリックスメタロプロテアーゼ9プロモーターの塩基配列-94~-87(配列番号16)又は塩基配列-591~-586(配列番号18)の一部又は全部とこれに対する相補鎖を含む二重らせん領域である(36)~(41)のいずれか一項に記載の局所用眼科疾患治療薬。
 (43)前記ピロールイミダゾールポリアミドが下式で表される(36)~(42)のいずれか一項に記載の局所用眼科疾患治療薬。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000033

 (44)前記ピロールイミダゾールポリアミドが下式で表される(36)~(42)のいずれか一項に記載の局所用眼科疾患治療薬。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000034

 (45)下式で表されるピロールイミダゾールポリアミドを含む局所用眼科疾患治療薬。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000035

 (46)下式で表されるピロールイミダゾールポリアミドを含む局所用眼科疾患治療薬。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000036
 本発明によれば、アルカリバーンによる外傷、角膜手術後の外傷及び眼科増殖性疾患又は炎症性疾患を治療するための局所性眼科疾患治療薬を得ることができる。また、本発明によれば、この遺伝子を用いた基礎実験の試薬を得ることができる。
ヒトTGF-βプロモーター領域の塩基配列を示す。 ラットTGF-βプロモーター領域におけるrTGF-β(GBP1201)PIP化合物結合部位を示す。 ラットTGF-βプロモーター領域におけるrTGF-β(GBP1203)PIP化合物結合部位を示す。 ラットMMP-9プロモーター領域におけるrMMP9AP1PIP化合物結合部位を示す。 ラットMMP-9プロモーター領域におけるrMMP9NFκBPIP化合物結合部位を示す。 ヒトMMP-9プロモーター領域の塩基配列を示す。 ヒトMMP-9プロモーター領域におけるhMMP9AP1PIP化合物結合部位を示す。 ヒトMMP-9プロモーター領域におけるhMMP9NFκBPIP化合物結合部位を示す。 ヒトTGF-βプロモーター塩基配列-544~-538に結合するPIP化合物(hTGF-β(GBP1101))を示す。 ヒトTGF-βプロモーター塩基配列-416~-410に結合するPIP化合物(hTGF-β(GBP1105))を示す。 ヒトTGF-βプロモーター塩基配列-373~-366に結合するPIP化合物(hTGF-β(GBP1106))を示す。 ラットTGF-βプロモーター塩基配列-2311~-2304に結合するPIP化合物(rTGF-β(GBP1201))を示す。 ラットTGF-βプロモーター塩基配列-2305~-2298に結合するPIP化合物(rTGF-β(GBP1203))を示す。 ヒトMMP-9(AP-1)プロモーター塩基配列-77~-70に結合するPIP化合物(hMMP9AP1)を示す。 ヒトMMP-9(NF-κB)プロモーター塩基配列-605~-599に結合するPIP化合物(hMMP9NFκB)を示す。 ラットMMP-9(AP-1)プロモーター塩基配列-94~-87に結合するPIP化合物(rMMP9AP1)を示す。 ラットMMP-9(NF-κB)プロモーター塩基配列-591~-586に結合するPIP化合物(rMMP9NFκB)を示す。 アルカリ外傷後におけるラットモデルによる本発明のPIP化合物の効果を示す。 角膜の不透明度及び潰瘍化の評価の結果を示す。対照と比較してrTGF-β1(GBP1201)PIP及びMMP-9PIPは、有意に角膜の不透明度及び潰瘍化を治癒した。 角膜の不透明度及び潰瘍化の評価の結果を示す。対照と比較してrTGF-β1(GBP1201)PIPは、有意に角膜の不透明度及び潰瘍化を治癒した。 角膜欠損の程度の評価の結果を示す。対照と比較してMMP-9PIP及びTGF-β(GBP1201)PIPは、有意に角膜欠損を早期(約2倍の速さ)に治癒した。 角膜の不透明度及び潰瘍化の評価の結果を示す。対照と比較してrTGF-β1(GBP1201)PIPは、有意に角膜の不透明度及び潰瘍化を治癒した。 rTGF-β(GBP1201)によるTGF-βmRNAの発現量を調べるリアルタイムRT-PCRアッセイの結果を示す。 rTGF-β1(GBP1201)によるMMP-9mRNAの発現量を調べるリアルタイムRT-PCRアッセイの結果を示す。 rTGF-β1(GBP1201)によるTGF-βmRNAの発現量を調べるリアルタイムRT-PCRアッセイの結果を示す。 rMMP9AP1によるMMP-9mRNAの発現量を調べるリアルタイムRT-PCRアッセイの結果を示す。 FITC標識したラットTGF-βプロモーター塩基配列-2311~-2304に結合するPIP化合物(以下、rTGF-β(GBP1201)FITCとも言う)を示す。 ラットTGF-βプロモーター塩基配列-2311~-2304に対するミスマッチポリアミドを示す。 FITC標識したラットMMP-9(AP-1)プロモーター塩基配列-94~-87に結合するPIP化合物(以下、rMMP9AP1FITCとも言う)を示す。 アルカリ外傷後に投与したFITC標識ラットrTGF-β(GBP1201)PIP化合物の一時間、1日、4日、及び7日目の角膜内分布を示す。 アルカリ外傷後に投与したFITC標識ラットrTGF-β(GBP1201)PIP化合物の一時間後の角膜内分布を示す。 rTGF-β1(GBP1201)PIPによるラット眼の免疫組織化学試験の結果を示す。 本発明のPIP化合物hTGF-β(GBP1105)及び(GB1106)のTIC(total ion chromatgram)チャートとエレクトロスプレーイオン化質量分析スペクトルを示す。 本発明のPIP化合物hTGF-β(GBP1101)のTIC(total ion chromatgram)チャートとエレクトロスプレーイオン化質量分析スペクトルを示す。 本発明のPIP化合物rTGF-β(GBP1201)及びrMMP9AP1FITCのRP-HPLCチャートをそれぞれ(a)及び(b)に示す。 本発明のPIP化合物rMMP9AP1及びrTGF-β(GBP1201)FITCのRP-HPLCチャートをそれぞれ(a)及び(b)に示す。 本発明のPIP化合物rMMPNFκβのRP-HPLCチャートを示す。 本発明のPIP化合物hMMP9AP1のRP-HPLCチャートを示す。 本発明のPIP化合物hMMP9NFκβのRP-HPLCチャートを示す。 本発明のPIP化合物rTGF-β(GBP1201)のRP-HPLCチャートを示す。 標的DNAに対する、rTGF-β(GBP1201)PIPの結合特異性及び親和性を調べた結果を示す。(A)はゲルシフトアッセイの結果を示す。レーン1は一本鎖DNA、レーン2は二本鎖DNA、レーン3はrTGF-β(GBP1201)と二本鎖DNAの結果を示す。(B)は、BIACOREアッセイの結果を示す。グラフでは、下から、0nM、1nM、5nM、10nM、20nM、30nM、50nM、75nM、100nM、150nM、200nM、及び300nMの濃度のrTGF-β(GBP1201)の結果を示す。(C)は、BIACOREアッセイの結果を示す。グラフでは、下から、0nM、1nM、5nM、10nM、20nM、30nM、50nM、75nM、100nM、150nM、200nM、及び300nMの濃度のミスマッチポリアミドの結果を示す。D)rTGF-β1のプロモータ領域をサブクローンしたルシフェレースリポータプラスミドを用いたプロモータにおけるrTGF-β1プロモータ発現抑制アッセイの結果をを示す。PMAの添加により誘導されるリポータ遺伝子発現が、GBP1201およびGBP1203の添加で抑制され、ミスマッチポリアミドでは抑制されなかった。 本発明の図40の実験に使用したPIP化合物ミスマッチポリアミドの構造式(a)とRP-HPLCチャート(b)の結果を示す。 本発明のPIP化合物rTGF-β1(GBP1203)のRP-HPLCチャートを示す。 本発明のFITC標識ヒトhTGF-β1(GBP1105)PIP化合物のヒト網膜上皮細胞APRE-19における添加30分、2時間、6時間後の細胞内分布(核内)局在を示す。
 本発明に係るピロールイミダゾールポリアミドにおいて、N-メチルピロール単位、N-メチルイミダゾール単位及びγ-アミノ酪酸単位(以下γリンカーとも言う)は互いにアミド結合(-C(=O)-NH-)で連結されており、その一般構造及び製造方法は公知である(例えば、特許文献1~3参照)。
 例えば、ピロールイミダゾールポリアミドはFmoc(9-フルオレニルメトキシカルボニル)を用いた固相法(固相Fmoc法)による自動合成法によって製造することができる(特許文献3)。固相Fmoc法によれば、ピロールイミダゾールポリアミドの末端をカルボン酸残基として固体担体から切り出すことができるので、種々の官能基を分子末端に導入してピロールイミダゾールポリアミドの誘導体を作成することもできる。例えば、デュオカルマイシン、ピロロベンゾジアゼピン、ブレオマイシン、エンジイン化合物、ナイトロジェンマスタード、これらの誘導体等、DNAに対してアルキル化能を有する化合物を必要に応じて導入することもできる。固相Fmoc法は市販のタンパク(ペプチド)合成機を用いる自動合成法であるため、天然に存在するタンパク質や非天然タンパク質とピロールイミダゾールポリアミドとの共役体(コンジュゲート)を合成することもできる。また、Fmoc法はt-BOC法に比べて反応条件が緩和であるため、タンパク質以外の有機化合物(酸性条件下で不安定な官能基を有する化合物をも含む)の導入も可能である。例えば、ピロールイミダゾールポリアミドとDNAやRNA(又はそれらの誘導体)との共役体を自動的に合成することも可能である。
 上記公知のFmoc法等によれば、末端にカルボキシル基を有するピロールイミダゾールポリアミドを合成することができる。その具体例としては、例えば、末端にβ-アラニン残基(β-アミノプロピオン酸残基)やγ-アミノ酪酸残基を有するピロールイミダゾールポリアミド等が挙げられる。末端にβ-アラニン残基又はγ-アミノ酪酸残基を有するピロールイミダゾールポリアミドは、例えば、それぞれFmocでアミノ基を保護した、アミノピロールカルボン酸、アミノイミダゾールカルボン酸、β-アラニン又はγ-アミノ酪酸を担持した固相担体を用い、ペプチド合成機を使用して固相Fmoc法により合成することができる。
 アミノピロールカルボン酸の具体例としては、例えば、4-アミノ-2-ピロールカルボン酸、4-アミノ-1-メチル-2-ピロールカルボン酸、4-アミノ-1-エチル-2-ピロールカルボン酸、4-アミノ-1-プロピル-2-ピロールカルボン酸、4-アミノ-1-ブチル-2-ピロールカルボン酸等が挙げられる。アミノイミダゾールカルボン酸の具体例としては、例えば、4-アミノ-2-イミダゾールカルボン酸、4-アミノ-1-メチル-2-イミダゾールカルボン酸、4-アミノ-1-エチル-2-イミダゾールカルボン酸、4-アミノ-1-プロピル-2-イミダゾールカルボン酸、4-アミノ-1-ブチル-2-イミダゾールカルボン酸等が挙げられる。
 固相Fmoc法によれば、例えば、ピロールイミダゾールポリアミドとFITC(フルオレセインイソチオシアネート)との共役体を合成することもできる。FITCは従来から抗体の蛍光標識試薬として知られているので、得られる共役体は、当該ピロールイミダゾールポリアミドが特定のDNA配列を認識することを証明するために用いることができる。
 本発明のピロールイミダゾール化合物は、N-メチルピロール単位(Py)、N-メチルイミダゾール単位(Im)及びγ-アミノ酪酸単位を含むピロールイミダゾールポリアミドであって、ヒトトランスフォーミング増殖因子βの塩基配列-555~-528(配列番号2)、-427~-399(配列番号4)の領域、-384~-355(配列番号6)の領域、ラットトランスフォーミング増殖因子βの塩基配列-2316~-2287(配列番号25)の領域、-2322~-2293(配列番号8)の領域、ヒトマトリックスメタロプロテアーゼ9の塩基配列-88~-59(配列番号11)の領域、-616~-588(配列番号13)の領域、ラットマトリックスメタロプロテアーゼ9の塩基配列-105~-76(配列番号15)の領域、及び-602~-575(配列番号17)の領域の一部又は全部とこれに対する相補鎖を含む二重らせん領域(以下標的領域と言う)の副溝内において、前記γ-アミノ酪酸単位の部位で折りたたまれてU字型のコンフォメーションをとることができ、C-G塩基対に対してはPy/Im対が、G-C塩基対に対してはIm/Py対が、A-T塩基対及びT-A塩基対に対してはいずれもPy/Py対がそれぞれ対応する、上記ピロールイミダゾールポリアミドを含む。
 通常DNAの螺旋の骨格は2種類の溝をつくり、広くて深い溝を主溝(メジャーグルーブ)、狭くて浅い溝を副溝(マイナーグルーブ)と呼んでいる。ここで上記ピロールイミダゾールポリアミドは、特定の塩基対がつくる副溝(マイナーグルーブ)に高い親和性と特異性を以って非共役結合的に結合することができる。この時の結合は、副溝のC-G塩基対に対してはピロールイミダゾールポリアミドのPy/Imもしくはβ/Im対が、G-C塩基対に対してはIm/PyもしくはIm/β対が、A-T塩基対及びT-A塩基対に対してはいずれもPy/Pyもしくはβ/β、Py/β、β/Py対がそれぞれ対応している。そして、ピロールイミダゾールポリアミド分子中のγ-アミノ酪酸単位の部位で分子が折りたたまれてU字型のコンフォメーションをとる。
 副溝の塩基対とピロールイミダゾールポリアミドのPyとImの対が上述のように対応していないと、副溝とピロールイミダゾールポリアミドとの結合が不十分となる。このように、副溝の塩基対とPy-Im対が上述のように対応していないピロールイミダゾールポリアミドを本願ではミスマッチ又はミスマッチポリアミドと呼ぶ。
 ヒトトランスフォーミング増殖因子β及びヒトマトリックスメタロプロテアーゼ9遺伝子調節領域の塩基配列は図1(配列番号1)及び図6(配列番号10)に示す通りである。
 本発明のピロールイミダゾールポリアミド化合物のヒトトランスフォーミング増殖因子β(GBP1101)(以下、hTGF-β(GBP1101)とも言う)は分子式C841033016、分子量1788.91であり、特許文献5WO/2006/018967におけるポリアミド化合物にDpを付加することで正電荷をくわえDNAへの結合と水溶性を増す構造に改良したものでヒトトランスフォーミング増殖因子β(GBP1105)(以下、hTGF-β(GBP1105)とも言う)は、分子式C76943015、分子量1667.75であり、ヒトトランスフォーミング増殖因子β(GBP1106)(以下、hTGF-β(GBP1106)とも言う)は分子式C881063417、分子量1912.00である。そのhTGF-β遺伝子調節領域(配列番号1)の標的配列はGBP1101が、塩基配列-555~-528(配列番号2)の領域の脂肪特異性配列(FSE2)結合領域、より具体的には-544~-538(配列番号3)であり、GBP1105がAP1結合配列を含む塩基配列-427~-399(配列番号4)の領域、より具体的には-416~-410(配列番号5)であり、GBP1106がAP1結合配列を含む-384~-355(配列番号6)の領域、より具体的には-373~-366(配列番号7)であり、転写因子結合部位付近に結合することにより、TGF-β1遺伝子の発現を抑制する。
 本発明のピロールイミダゾールポリアミドhTGF-β(GBP1101)、hTGF-β(GBP1105)、hTGF-β(GBP1106)は下記に示す通りである。
hTGF-β(GBP1101)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000037

hTGF-β(GBP1105)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000038

hTGF-β(GBP1106)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000039
 ラットトランスフォーミング増殖因子β遺伝子調節領域の塩基配列は図2及び図3に示す通りである。
 本発明の(ピロールイミダゾールポリアミド化合物のラットトランスフォーミング増殖因子β(GBP1201)及び(GBP1203)(以下、rTGF-β(GBP1201)及びrTGF-β(GBP1203)とも言う)は、分子式C76933015、分子量1666.7及び分子式C78972815、分子量1665.8である。そのrTGF-β遺伝子調節領域(図2及び図3)の標的配列はそれぞれ、AP1結合配列を含む塩基配列-2322~-2293(配列番号8)の領域、より具体的には-2311~-2304(配列番号9)であり、又は、-2316~-2287(配列番号25)の領域、より具体的には-2305~-2298(配列番号26)であり、転写因子結合部位付近に結合することにより、rTGF-β1遺伝子の発現を抑制する。
 本発明のピロールイミダゾールポリアミドrTGF-β(GBP1201)は下記に示す通りである。
rTGF-β(GBP1201)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000040

rTGF-β(GBP1203)
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000041
 本発明のピロールイミダゾールポリアミド化合物のヒトマトリックスメタロプロテアーゼ9AP1(以下、hMMP9AP1とも言う)は、分子式C75933115、分子量1668.6を有し、その標的配列はヒトマトリックスメタロプロテアーゼ9遺伝子調節領域(配列番号10)の-653~-24の領域のうち、AP1結合領域およびGT box 調節領域を含む-88~-59(配列番号11)の領域であり、より具体的には-77~-70の領域のagtcagca(配列番号12)の8塩基に結合することにより、ヒトマトリックスメタロプロテアーゼ9遺伝子の発現を抑制する。
 本発明のピロールイミダゾールポリアミド化合物のヒトマトリックスメタロプロテアーゼ9NFκβ(以下、hMMP9NFκβとも言う)は、分子式C66842413、分子量1421.3を有し、その標的配列はマトリックスメタロプロテアーゼ9遺伝子調節領域(配列番号10)の-653~-24の領域のうち、NFκβ領域を含む-616~-588(配列番号13)の領域であり、より具体的には-605~-599の領域のtggaatt(配列番号14)の7塩基に結合することにより、マトリックスメタロプロテアーゼ9遺伝子の発現を抑制する。
 本発明のピロールイミダゾールポリアミドhMMP9AP1及びhMMPNFκβは下記に示す通りである。
hMMP9AP1
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000042
hMMP9NFκβ
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000043
 本発明のピロールイミダゾールポリアミド化合物のラットマトリックスメタロプロテアーゼ9AP1(以下、rMMP9AP1とも言う)は、分子式C75933115、分子量1668.74を有し、その標的配列はラットマトリックスメタロプロテアーゼ9遺伝子調節領域のうち、AP1結合領域及びGT box調節領域を含む-105~-76(配列番号15)の領域であり、より具体的には-94~-87(配列番号16)の8塩基に結合することにより、マトリックスメタロプロテアーゼ9遺伝子の発現を抑制する。
 本発明のピロールイミダゾールポリアミド化合物のラットマトリックスメタロプロテアーゼ9NFκβ(以下、rMMP9NFκβとも言う)は、分子式C66842413、分子量1421.5を有し、その標的配列はラットマトリックスメタロプロテアーゼ9遺伝子調節領域のうち、NFκβ領域を含む-602~-575(配列番号17)の領域であり、より具体的には-591~-586の領域の(配列番号18)の6塩基に結合することにより、マトリックスメタロプロテアーゼ9遺伝子の発現を抑制する。
 本発明のピロールイミダゾールポリアミドrMMP9AP1及びrMMPNFκβは下記に示す通りである。
rMMP9AP1
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000044

rMMP9NFκβ
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000045

 なお、マトリックスメタロプロテアーゼ9遺伝子配列は哺乳類において高度に保存されているため、rMMP9AP1及びrMMP9NFκβPIP化合物はヒトに対しても使用することができる。
 本発明において、眼科増殖性疾患とは、腫瘍、増殖糖尿病網膜症、翼状片、血管新生緑内障、加齢黄班変性症、角膜疾患に合併する角膜血管新生などを示すが、これらに限定されるものではない。
 本発明において、眼科炎症性疾患とは、感染症、角膜炎、結膜炎、アレルギー性疾患、花粉症、に合併する角膜炎笑細胞浸潤などを示すが、これらに限定されるものではない。
 本発明において、局所用眼科疾患治療薬は、特に限定しない限り、硝子体内投与薬、結膜下注射薬、点眼剤、軟膏剤等の眼科疾患治療薬のいかなる形態の剤形であってよい。
 本発明において、局所用眼科疾患治療薬には、希釈剤、賦形剤等の一般的な薬学的に許容可能な添加成分を含んでもよい。
 本発明者らは、トランスフォーミング増殖因子β及びマトリックスメタロプロテアーゼ9遺伝子を選択的に抑制するピロールイミダゾールポリアミドを眼内注射によらないで眼に投与することにより、アルカリバーンによる外傷を治療できることを示した。
 従来の眼内疾患の薬物療法においては、点眼で投与した薬剤が涙液により、洗い流され有効薬剤濃度を持続的に角膜で維持することは困難であるため、頻回の点眼投与が必要である。本発明者は、本発明のピロールイミダゾールポリアミド化合物が、点眼による投与により持続的に角膜細胞内に存在し、アルカリバーン後の眼中の濁りを治癒することを示した。
 また、RT-PCRによる角膜におけるmRNA量の測定においても、本発明のピロールイミダゾール化合物は角膜を通過して角膜中のTGF-β及びMMP-9遺伝子の発現を抑制したことが示された。
 本願が示したラットモデルによるデータは、同じ哺乳類であるヒトの眼内における効果として、ヒトの眼内においても同様の効果を示すといえる。
 従って、本発明のピロールイミダゾールポリアミド化合物を含む局所用眼科疾患治療薬は、頻回の点眼投与をすることなく治療が可能となり、薬効濃度の低下による、基底膜の消化、繊維芽細胞の浸潤、リスクを回避できる点で有利である。また、注射によらず容易に投与できることからも患者におけるQOLが著しく向上する点においても有利である。
 更に、本発明のピロールイミダゾールポリアミド化合物は核内にとどまることが分かっているため、通常の点眼薬のように一日に何度も投与する必要が無く、例えば一日一回の点眼投与で十分効果を発揮するため有利な効果を奏する。
 従って、本発明のピロールイミダゾールポリアミド化合物は、眼科領域で標的遺伝子の阻害剤の欠点を補う新規化合物であり、眼球内及び周囲組織で遺伝子の抑制を選択的に行う効果が認められることより、従来の治療法で解決できなかった個々の疾患に対する治療を標的化合物のスクリーニングにより簡易的に発見できる。
 また、硝子体投与薬や局所注射薬による投与による治療を必要とする眼科疾患治療薬としても、上記のように本発明のPIP化合物が細胞中の核内にとどまることから頻回の投与が必要ではなくなり、頻回の眼内投与により惹起される感染症への罹患の危険率も低下する。また、静脈投与の場合の全身への高い薬剤濃度を保つことによる副作用も防ぐことができる。従って、本発明のピロールイミダゾールポリアミド化合物は、硝子体投与や局所注射薬としても開発を容易にするものである。
 更に、本発明のピロールイミダゾールポリアミド化合物は、その遺伝子選択的効果により、眼科領域における分子生物学的研究や薬剤開発研究に使用する機能検査試薬としても使用しうる。
1.プロモーターに対応するPy-Imポリアミドの合成
(1)ヒト及びラットトランスフォーミング増殖因子β遺伝子、並びにヒト及びラットマトリックスメタロプロテアーゼ9遺伝子の転写制御部位に対応するPy-Imポリアミドの設計
 I.材料及び方法
 Py-Imポリアミドとして、上記の本発明に係るPIP化合物を設計した。
(2)Fmoc法を用いたPy-Imポリアミドのマシンアシスト(機械補助)自動合成
 ピロールイミダゾールポリアミドのマシンアシスト自動合成を、連続フローペプチド合成機Pioneer(商標)(アプライドバイオシステムズ)を用いて0.1mmolスケール(200mgのFmoc-β-アラニン-CLEAR酸レジン、0.50meq/g、Peptide Institute、Inc.)で実施した。自動固相合成はDMF洗浄、Fmoc基の20%ピペリジン/DMFによる除去、メタノール洗浄、HATU及びDIEA(それぞれ4当量)の存在下でのモノマーとの60分間のカップリング、メタノール洗浄、必要に応じて無水酢酸/ピリジンによる保護、及び最終的なDMF洗浄からなっている。Py-Imポリアミドは一般に中程度の収率(10-30%)で得られた。
 FITCカップリング:4倍過剰のフルオレセイン(0.40mmol)及びDIEA(HATUなし)をDMFに溶解したものをカラムを通して60分間フラッシュした。
 一般的手順: Fmoc-β-アラニン-Wang樹脂のFmoc基を除去した後、樹脂をメタノールで連続的に洗浄した。カップリング工程をFmocアミノ酸で実施し、次いでメタノールでの洗浄を行った。これらの工程を全配列が導入されるまで何度も繰返した。カップリング工程を終えた後、必要に応じてN末端アミノ基を保護するか又はFITCでカップリングし、DMFで洗浄し、反応容器を取りはずした。
 カルボン酸としての分解:合成ポリアミドを冷エチルエーテル沈澱により分解工程(91%TFA-3%/TIS-3%DMS-3%水の混合物5ml/樹脂0.1mmol)の後に単離した。
 アミンとしての分解: 合成ポリアミドを冷エチルエーテル沈澱により分解工程(N、N-ジメチルアミノプロピルアミン5mL/樹脂0.1mmol、50℃、一晩)の後に単離した。
 精製: 最終精製は、10mL/minの流速の分析用RP-HPLCで、緩衝液A(0.1%TFA/水又は0.1%AcOH/水)中B(アセトニトリル)の直線勾配を用いて、350nmのUV検出、又は、1mL/minの流速の分析用RP-HPLCで緩衝液A(0.1%AcOH/水)中B(MeCN)の直線勾配を用いて、254nmのUV検出により行った。hTGF-β(GBP1101)、hTGF-β(GBP1105)、hTGF-β(GBP1106)、rTGF-β(GBP1201)、rTGF-β(GBP1203)、hMMP9AP1、hMMP9NFκβ、rMMP9AP1、rMMP9NFκβ、rTGF-β(GBP1201)-FITC、rTGF-β(GBP1201)ミスマッチ、rMMP9AP1-FITC、rTGF-β(GBP1203)ミスマッチをそれぞれ9、10、11、12、13、14、15、16、17、27、28及び29、41aに示す。また、hTGF-β(GBP1105)及びhTGF-β(GBP1106)のRP-HPLCチャートは図33に、hTGF-β(GBP1101)のTIC(total ion chromatgram)チャートとエレクトロスプレーイオン化質量分析スペクトルを図34に、rTGF-β(GBP1201)及びrMMP9AP1FITCのRP-HPLCチャートを図35aに、rMMP9AP1及びrTGF-β(GBP1201)FITCのRP-HPLCチャートを図35bに、rMMPNFκβのRP-HPLCチャートを図36に、hMMP9AP1のRP-HPLCチャートを図37に、hMMP9NFκβのRP-HPLCチャートを図38に、rTGF-β(GBP1201)のRT-PCRのチャートを図39に、rTGF-β(GBP1203)ミスマッチのRP-HPLCチャートを図41(b)に、rTGF-β(GBP1203)のRT-PCRのチャートを図42にそれぞれ示す。
2.アルカリバーン動物モデルの作製
 8週齢のオスWisterラットを、用意しジエチルエーテルにより麻酔後、Saikaら(Am J Patho.,2005)に従って5μlの0.5N水酸化ナトリウム溶液を成体Wisterラットの両眼もしくは片眼の角膜中心部点眼する一般的方法で麻酔下に投与し、点眼10秒後に10mlのリン酸緩衝液でアルカリ液を角膜表面から洗い流し、アルカリバーンラットモデルを作製した。
3.標的DNAに対するrTGF-β1(GBP1201)PIPの結合特異性及び親和性
 I.方法
 ゲルシフトアッセイのためにAP-1結合サイトを含む、TGF-β1プロモーターに対応する蛍光標識マッチオリゴDNAを合成した。試験に適切なセンス及びアンチセンスオリゴDNAをアニールさせ、二重鎖オリゴDNAを用意した。1μMのDNAを50μMのPIP化合物と1時間37℃でインキュベートし、20%ポリアクリルアミドゲルを用いた電気泳動にて分離し、蛍光イメージアナライザーLAS-3000(フジフィルム、東京、日本)によって可視化した。
 ビアコアアッセイは、rTGF-β(GBP1201)PIPの標的DNAに対するリアルタイムの結合親和性を測定することができる。
 ビオチン標識オリゴDNAはアニールして二重鎖にし、ストレプトアビジンをあらかじめ固定したセンサーチップSA(ビアコア社、ウプサラ、スウェーデン)に固定した。
rTGF-β(GBP1201)PIP、ミスマッチ(図41(a))、及びビオチン標識オリゴDNAについて、Biacore2000システム(ビアコア社、ウプサラ、スウェーデン)を用いて相互作用の動力学を調べた。データ処理はBiacore2000により推奨されたプロトコールに準じて実施した。
 II.結果
 ゲルシフトアッセイにより、本発明のrTGF-β(GBP1201)PIPは、標的DNAに特異的に結合した(図40)。一方、ミスマッチポリアミドには結合しなかった。
 ビアコアアッセイによって、rTGF-β(GBP1201)PIP及びミスマッチポリアミドに対する動力学的解析を行った。表面プラズモン共鳴センサーグラムから、rTGF-β(GBP1201)PIPは、標的DNAに対する高い結合親和性を示し、KD=5.12±3.43E-09が算出され、ミスマッチポリアミドに比べ149倍の親和性を示した。
4.本発明のピロールイミダゾールポリアミドのアルカリバーンラットにおける効果
 I.方法
 アルカリバーンによる外傷を惹起させてから1時間後(午前9時)、5μlの0.1%酢酸水に溶解した1μMol/LのrTGF-β(GBP1201)PIP化合物及び1μMol/L(rMMP9AP1およびrMMP9NFkBの1:1混合物(以下rMMP9PIPともいう)を、角膜中央部に滴下することによってラットの右眼に一日1回午前9時に、1週間にわたり連日投与した。コントロールとして0.1%酢酸水溶液を上記と同様に左眼に投与した。同様の実験を6匹のラットで行った。0.1%酢酸溶液を使用したのは、本発明のPIP化合物を当該水溶液に溶かして使用していた為である。また感染症の発生を防ぐため、抗生物質眼軟膏Tarivid ophthalmic ointment 0.3%(参天製薬)を毎日午後5時に投与した。さらに2匹のラットをアルカリバーン非誘導コントロールとして、薬剤投与を行った。ラットは毎日点眼時に及び眼軟膏塗布時に観察し、角膜所見を毎夕方観察撮影した。水溶性フルオレセインは、実質層が露出するような潰瘍や創傷部分のみを染色する性質があり、その性質を利用して角膜の状態を検査することができるフローレス試験紙(昭和薬品化工)を用いて角膜フルオレセイン検査に準じて角膜損傷部の判定を行った。
 角膜の透明性は毎日顕微鏡で観察し、完全な再上皮化が観察されるまで観察を行った。角膜の蛍光染色が観察されなくなった時、完全な再上皮化がされたと定義した。
 角膜の不透明度及び潰瘍化の評価
 角膜の透明度は以下の通り判断した。
 グレード0:不透明度なし
 グレード1:角膜表面の3分の1未満が曇っている
 グレード2:角膜表面の3分の2未満が曇っている
 グレード3:角膜表面の3分の2以上が曇っている
 グレード4:ほとんど全ての表面が曇っており、瞳孔辺縁の視覚化を不透明性が妨げている状態
 角膜欠損の程度の評価
 グレード0:欠損又は潰瘍化なし
 グレード1:潰瘍化が角膜の前部3分の1に制限されている
 グレード2:潰瘍化が角膜の中部3分の1まで拡張している
 グレード3:潰瘍化が角膜の後部3分の1まで拡張している
 グレード4:デスメ膜瘤の形成
 グレード5:穿孔
 II.結果
 ラットにおけるアルカリ外傷後の角膜所見を図18に示す。角膜の不透明度及び潰瘍化の評価の結果は図19及び21に、角膜欠損の程度の評価の結果は図20及び22に示す。対照と比較して rTGF-β(GBP1201)PIP化合物、及びrMMP9PIPは、有意に角膜の不透明度及び潰瘍化、並びに角膜欠損を治癒した。
5.リアルタイムRT-PCRアッセイ(mRNA発現の測定)
 I.材料及び方法
 4匹のラットをアルカリによって処理した後、rTGF-β(GBP1201)ポリアミド、及びrMMP9PIPをそれぞれ0.1%酢酸溶液に溶解し、1μMol/Lの濃度に調整し、外傷誘発1時間後に5μlを角膜中央部に滴下した。24時間、5、10及び30日後に屠殺した。rTGF-β(GBP1201)PIP化合物及びrMMP9PIP化合物で処理した群及び対照群について傷害を受けた角膜領域を切り取るために、3mmのディスポーザル生検パンチを使用した。Saika.et al.,Am J Patho,2005及びSaika S.et al.,Laboratory Investigation,2005に記載された方法に従い、総RNAを調製し、定量的RT-PCRを実施してTGF-β1及びMMP-9mRNAのレベルを評価した。
 逆転写による相補的DNA鎖はSuperScriptTMFirst-Strandkit(In vitrogen Life Technologies,Corp.)によって合成された。リアルタイムRT-PCR(Thermal cycler Dice Real Time system TP800,Takara Bio Inc.,Japan)は、SYBR Premix Ex Taq Kit(タカラバイオ)を使用した。TGF-β1のためのプライマーは、(フォワード、5’-CCA AGG AGA CGG AAT ACA GG-3’,配列番号19; リバース 5’-AGC TGT GCA GGT GTT GAG C-3’,配列番号20; 194bpのPCR産物)を使用した。MMP-9のためのプライマーは、(フォワード、5’-TTC GAC GCT GAC AAG AAG TG-3’,配列番号21; リバース 5’-AGG GGA GTC CTC GTG GTA GT-3’,配列番号22; 156bpのPCR産物)を使用した。GAPDHのためのプライマーは、(フォワード、5’-ACA TCA AAT GGG GTG ATG CT-3’,配列番号23; リバース 5’-GTG GTT CAC ACC CAT CAC AA-3’,配列番号24; 161bpのPCR産物)を使用した。ツーステップRT-PCR混合物25μlは、SYBR Premix ETaq12.5μl、夫々のフォワード及びリバースプライマー0.5μl、RNaseフリー水10.5μl、鋳型cDNA1μlからなる。リアルタイムサイクル条件は、95℃、10秒、95℃、5秒 60℃、30秒の反応系によって行った。TGF-β1およびMMP-9遺伝子の定量はGAPDH発現と比較することによって標準化した。
 II.結果
 本発明のポリアミドがラット角膜におけるTGF-β及びMMP-9mRNAの発現の減少と相関しているかどうかを調べるために、リアルタイムRT-PCRによって、本発明のポリアミドで処理したラット角膜細胞と0.1%酢酸水溶液によるコントロールのTGF-β1及びMMP-9mRNA発現レベルを比較した。リアルタイムRT-PCRによる分析は、TGF-βPIP及びMMP9PIP化合物の処理によってラット角膜におけるTGF-βmRNA及びMMP9mRNAが有意に減少したことが分かった(図23~26)。
6.本発明のピロールイミダゾールポリアミドのアルカリバーンラットにおける角膜内細胞の核内への迅速な送達効果
 I.方法
 rTGF-β(GBP1201)ポリアミドとrMMP-9NFkB、rMMP9AP1ポリアミドの角膜内細胞核内への移行を確認するため、各ポリアミドをFluoresceinisothiocyanate isomer-I(FITC)でラベルしたFITCポリアミドの合成を行った(図27及び図29)。合成したFITCポリアミドを0.1%酢酸溶液に溶解し、1μMol/Lの濃度に調整し、アルカリ外傷モデルラット8匹に、外傷誘発1時間後に5μlを角膜中央部に滴下した。2匹ずつを、FITCポリアミド点眼後、1時間、1日目、4日目、7日目に安楽死させ、眼球を摘出、凍結切片標本用プラスチック容器にOCTコンパウンド(Miles,Elkhart,IN,USA)で抱埋し、液体窒素で凍結、-80度の超低温冷蔵庫に保存した。凍結切片5μmに薄切し、オリンパス蛍光顕微鏡で観察した。
 II.結果
 本発明ポリアミドは、角膜内に速やかに浸透し角膜のほぼ全ての細胞の核内に到達すると考えられた。また単回投与においても1週間後にも細胞核内の蛍光の観察が可能な細胞が存在した。図30A及び図31にFITCラベルしたrTGF-β(GBP1201)ポリアミドを投与一時間後の蛍光観察において、角膜上皮、角膜内間質細胞の核が緑色のFITCの蛍光を示している例を示す。図左白くぬけて見えるのが角膜の細胞の核であり、蛍光FITCにより白く見える。左が白色光による同一角膜検体。DAPI染色と同じ位置にFITCによる強い蛍光が観察され、これは、すべての角膜組織、角膜上皮細胞、皮膜実質細胞及び上皮細胞において観察された。このことは、本発明用途においてポリアミド化合物が、投与回数を少なくしても涙液に流されること無く、持続的に薬効を示すであろうことを示唆している。実際このことはラットアルカリ外傷モデルにおいて1日一回の投与で十分に効果が得られていることからも実証された。この結果によりrTGF-β(GBP1201)は、傷害皮膜上皮層から、角膜間質層及び上皮層に浸透し、細胞全体の核に分布した。蛍光シグナルは前房においても検出された。また、24時間後でも、核にとどまり、角膜細胞において検出可能なレベルであった(図30B)。
7.免疫組織化学試験
 I.方法
 ラットにおいて角膜外傷誘発後、1時間、1、4及び7日目に眼球を摘出し、OCT化合物(マイルズ、エルクハート、インディアナ州、USA)に包埋した。凍結切片を、5μmの厚さに切断し、組織学的及び免疫組織学的分析を行った。ウサギ-抗ヒトTgf-β1ポリクロナール抗体を(ヤナイヒラ株式会社、日本、カタログ番号Y241)を第一抗体として1:1000に希釈して使用した。4つの非外傷の角膜を正常対照として、rTGF-β(GBP1201)PIP処理眼及びモック処理眼との比較に使用した。第一抗体の特異性を決定するために負の対照も含まれた。
 II.結果
 免疫組織化学的分析により、外傷を受けていない角膜においてもTGF-β1タンパク質がわずかながら発現していること、及び当該発現は上皮層にのみで検出された(図32、正常)。アルカリ外傷の後、角膜上皮層は、破壊され完全に失われた。角膜実質細胞は、このような欠損を修復するために活性化され増殖した。1日目にはTGF-β1は、活性化された前方の角膜実質で強く発現した。rTGF-β(GBP1201)PIP及び対照では、免疫組織学的差異は見られなかった(図32A及びB)。4日目には、角膜実質層の再生した上皮細胞及び増殖した角膜実質細胞の両方に強いTGF-β1免疫反応が検出された(図32C)。rTGF-β(GBP1201)処理角膜(図32D)では、角膜実質層の再生した上皮細胞においてTGF-β1免疫反応が弱く検出され、角膜実質においてより細胞性が少ない層状の上皮を示し、炎症細胞の浸潤が起きていないことと繊維細胞が局所で増えていないことがわかった。対照群では、角膜実質はより厚く膨張しておりより紡錘形のTgf-β1陽性角膜実質細胞を示し、浸潤炎症細胞は前方部分に集合しTgf-β1陽性をしめした(図32C)。7日目には、rTGF-β(GBP1201)処理角膜(図32F)では、よく再生した上皮及び角膜実質を示し、ほぼ正常細胞と同様の角膜を示した。対照群(図32E)では、顕著な細胞過形成(増殖した角膜実質細胞及びトランス分化した筋線維芽細胞であると推定される)及び角膜実質層でのTGF-β1に対する強い免疫応答を示した。
8.in vitro網膜細胞における蛍光標識ヒトhTGF-β(GBP1105)PIPの分布
 I.材料及び方法
(A)APRE-19細胞(ヒト網膜色素上皮由来細胞)は、6ウェルプレートの各ウェルに3X104個となるよう播種した。2mlの10%FBS(In vitrogen)を含むD-MEM/F-12培地にて37℃、5%、COで培養した。培養24時間後、APRE-19細胞に蛍光標識FITC結合ヒトhTGF-β(GBP1105)を最終濃度5μMで成長培地に添加し30分、2時間、6時間培養した。細胞は洗浄しFBSフリー培地を添加した。生存細胞を×20の倍率で観察し4%パラホルムアルデヒドで10分間固定した。核はHoechst3342(In vitrogen Life Technologies, Corp., Carlsbad,CA)によって染色し、再度観察した。
 II.結果
 FITC結合ヒトhTGF-β(GBP1105)PIPは、ヒト網膜色素上皮細胞APRE-19細胞を培養している成長培地に添加された30分後では、はっきりしないが、2時間ですべての細胞の核における局在が観察された。添加から6時間後であってもFITC結合ヒトhTGF-β(GBP1105)PIPは、ヒト網膜色素上皮細胞APRE-19細胞の核にとどまっていることが確認された(図43)。このことは、既にヒトhTGF-βの発現抑制作用が既知のGBP1105においてヒト眼組織(網膜色素上皮細胞)に対する取り込みが期待されることを示す。
9.統計解析
 結果は平均値±SEで表現した。統計的有意性はスチューデントt-検定により評価した。0.05未満のp値を有意であると判定した。
 本発明はDNA配列特異的結合化合物を含む局所用眼科疾患治療薬に関する。より詳細には特定の構造を有するピロールイミダゾールポリアミド(以下PIPとも言う)を含んでなる局所用眼科疾患治療薬に関する。
 配列番号19 フォワードプライマー
 配列番号20 リバースプライマー
 配列番号21 フォワードプライマー
 配列番号22 リバースプライマー
 配列番号23 フォワードプライマー
 配列番号24 リバースプライマー

Claims (46)

  1.  N-メチルピロール単位(以下Pyとも言う)、N-メチルイミダゾール単位(以下Imとも言う)及びγ-アミノ酪酸単位を含むピロールイミダゾールポリアミドであって、ヒトトランスフォーミング増殖因子β(以下TGF-βとも言う)遺伝子プロモーターの塩基配列-555~-528(配列番号2)、塩基配列-427~-399(配列番号4)又は塩基配列-384~-355(配列番号6)の一部又は全部とこれに対する相補鎖を含む二重らせん領域(以下標的領域と言う)の副溝内において、前記γ-アミノ酪酸単位の部位で折りたたまれてU字型のコンフォメーションをとることができ、C-G塩基対に対してはPy/Im対が、G-C塩基対に対してはIm/Py対が、A-T塩基対及びT-A塩基対に対してはいずれもPy/Py対がそれぞれ対応する、上記ピロールイミダゾールポリアミドを含んでなる、局所用眼科疾患治療薬。
  2.  更にβアラニン単位を含む請求項1に記載の局所用眼科疾患治療薬。
  3.  更にフルオレセインイソチオシアネート単位を含む請求項1又は2に記載の局所用眼科疾患治療薬。
  4.  眼科疾患がアルカリバーンによる外傷又は角膜手術後の外傷である請求項1~3のいずれか一項に記載の局所用眼科疾患治療薬。
  5.  眼科疾患が眼科増殖性疾患又は炎症性疾患である請求項1~3のいずれか一項に記載の局所用眼科疾患治療薬。
  6.  点眼剤の形態である、請求項1~5のいずれか一項に記載の局所用眼科疾患治療薬。
  7.  前記標的領域がトランスフォーミング増殖因子βプロモーターの塩基配列-544~-538(配列番号3)、塩基配列-416~-410(配列番号5)又は塩基配列-373~-366(配列番号7)の一部又は全部とこれに対する相補鎖を含む二重らせん領域である請求項1~6のいずれか一項に記載の局所用眼科疾患治療薬。
  8.  前記ピロールイミダゾールポリアミドが下式で表される請求項1~7のいずれか一項に記載の局所用眼科疾患治療薬。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
  9.  前記ピロールイミダゾールポリアミドが下式で表される請求項1~7のいずれか一項に記載の局所用眼科疾患治療薬。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
  10.  前記ピロールイミダゾールポリアミドが下式で表される請求項1~7のいずれか一項に記載の局所用眼科疾患治療薬。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
  11.  下式で表されるピロールイミダゾールポリアミドを含む局所用眼科疾患治療薬。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
  12.  下式で表されるピロールイミダゾールポリアミドを含む局所用眼科疾患治療薬。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
  13.  下式で表されるピロールイミダゾールポリアミドを含む局所用眼科疾患治療薬。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
  14.  N-メチルピロール単位(以下Pyとも言う)、N-メチルイミダゾール単位(以下Imとも言う)及びγ-アミノ酪酸単位を含むピロールイミダゾールポリアミドであって、ラットトランスフォーミング増殖因子β(以下TGF-βとも言う)遺伝子プロモーターの塩基配列-2316~-2287(配列番号25)又は-2322~-2293(配列番号8)の一部又は全部とこれに対する相補鎖を含む二重らせん領域(以下標的領域と言う)の副溝内において、前記γ-アミノ酪酸単位の部位で折りたたまれてU字型のコンフォメーションをとることができ、C-G塩基対に対してはPy/Im対が、G-C塩基対に対してはIm/Py対が、A-T塩基対及びT-A塩基対に対してはいずれもPy/Py対がそれぞれ対応する、上記ピロールイミダゾールポリアミドを含んでなる、局所用眼科疾患治療薬。
  15.  更にβアラニン単位を含む請求項14に記載の局所用眼科疾患治療薬。
  16.  更にフルオレセインイソチオシアネート単位を含む請求項14又は15に記載の局所用眼科疾患治療薬。
  17.  眼科疾患がアルカリバーンによる外傷又は角膜手術後の外傷である請求項14~16のいずれか一項に記載の局所用眼科疾患治療薬。
  18.  眼科疾患が眼科増殖性疾患又は炎症性疾患である請求項14~16のいずれか一項に記載の局所用眼科疾患治療薬。
  19.  点眼剤の形態である、請求項14~18のいずれか一項に記載の局所用眼科疾患治療薬。
  20.  前記標的領域がトランスフォーミング増殖因子βプロモーターの-2305~-2298(配列番号26)又は-2311~-2304(配列番号9)の一部又は全部とこれに対する相補鎖を含む二重らせん領域である請求項14~19のいずれか一項に記載の局所用眼科疾患治療薬。
  21.  前記ピロールイミダゾールポリアミドが下式で表される請求項14~20のいずれか一項に記載の局所用眼科疾患治療薬。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
  22.  前記ピロールイミダゾールポリアミドが下式で表される請求項14~20のいずれか一項に記載の局所用眼科疾患治療薬。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
  23.  下式で表されるピロールイミダゾールポリアミドを含む局所用眼科疾患治療薬。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
  24.  下式で表されるピロールイミダゾールポリアミドを含む局所用眼科疾患治療薬。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
  25.  N-メチルピロール単位(以下Pyとも言う)、N-メチルイミダゾール単位(以下Imとも言う)及びγ-アミノ酪酸単位を含むピロールイミダゾールポリアミドであって、ヒトマトリックスメタロプロテアーゼ9(以下hMMP-9とも言う)遺伝子プロモーターの塩基配列-88~-59(配列番号11)又は塩基配列-616~-588(配列番号13)の一部又は全部とこれに対する相補鎖を含む二重らせん領域(以下標的領域と言う)の副溝内において、前記γ-アミノ酪酸単位の部位で折りたたまれてU字型のコンフォメーションをとることができ、C-G塩基対に対してはPy/Im対が、G-C塩基対に対してはIm/Py対が、A-T塩基対及びT-A塩基対に対してはいずれもPy/Py対がそれぞれ対応する、上記ピロールイミダゾールポリアミドを含んでなる、局所用眼科疾患治療薬。
  26.  更にβアラニン単位を含む請求項25に記載の局所用眼科疾患治療薬。
  27.  更にフルオレセインイソチオシアネート単位を含む請求項25又は26に記載の局所用眼科疾患治療薬。
  28.  眼科疾患がアルカリバーンによる外傷又は角膜手術後の外傷である請求項25~27のいずれか一項に記載の局所用眼科疾患治療薬。
  29.  眼科疾患が眼科増殖性疾患又は炎症性疾患である請求項25~27のいずれか一項に記載の局所用眼科疾患治療薬。
  30.  点眼剤の形態である、請求項25~29のいずれか一項に記載の局所用眼科疾患治療薬。
  31.  前記標的領域がトランスフォーミング増殖因子βプロモーターの塩基配列-77~-70(配列番号12)又は塩基配列-605~-599(配列番号14)の一部又は全部とこれに対する相補鎖を含む二重らせん領域である請求項25~30のいずれか一項に記載の局所用眼科疾患治療薬。
  32.  前記ピロールイミダゾールポリアミドが下式で表される請求項25~31のいずれか一項に記載の局所用眼科疾患治療薬。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
  33.  前記ピロールイミダゾールポリアミドが下式で表される請求項25~31のいずれか一項に記載の局所用眼科疾患治療薬。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
  34.  下式で表されるピロールイミダゾールポリアミドを含む局所用眼科疾患治療薬。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
  35.  下式で表されるピロールイミダゾールポリアミドを含む局所用眼科疾患治療薬。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
  36.  N-メチルピロール単位(以下Pyとも言う)、N-メチルイミダゾール単位(以下Imとも言う)及びγ-アミノ酪酸単位を含むピロールイミダゾールポリアミドであって、ラットマトリックスメタロプロテアーゼ9(以下rMMP-9とも言う)遺伝子プロモーターの塩基配列-105~-76(配列番号15)又は塩基配列-602~-575(配列番号17)の一部又は全部とこれに対する相補鎖を含む二重らせん領域(以下標的領域と言う)の副溝内において、前記γ-アミノ酪酸単位の部位で折りたたまれてU字型のコンフォメーションをとることができ、C-G塩基対に対してはPy/Im対が、G-C塩基対に対してはIm/Py対が、A-T塩基対及びT-A塩基対に対してはいずれもPy/Py対がそれぞれ対応する、上記ピロールイミダゾールポリアミドを含んでなる、局所用眼科疾患治療薬。
  37.  更にβアラニン単位を含む請求項36に記載の局所用眼科疾患治療薬。
  38.  更にフルオレセインイソチオシアネート単位を含む請求項36又は37に記載の局所用眼科疾患治療薬。
  39.  眼科疾患がアルカリバーンによる外傷又は角膜手術後の外傷である請求項36~38のいずれか一項に記載の局所用眼科疾患治療薬。
  40.  眼科疾患が眼科増殖性疾患又は炎症性疾患である請求項36~38のいずれか一項に記載の局所用眼科疾患治療薬。
  41.  点眼剤の形態である、請求項36~40のいずれか一項に記載の局所用眼科疾患治療薬。
  42.  前記標的領域がマトリックスメタロプロテアーゼ9プロモーターの塩基配列-94~-87(配列番号16)又は塩基配列-591~-586(配列番号18)の一部又は全部とこれに対する相補鎖を含む二重らせん領域である請求項36~41のいずれか一項に記載の局所用眼科疾患治療薬。
  43.  前記ピロールイミダゾールポリアミドが下式で表される請求項36~42のいずれか一項に記載の局所用眼科疾患治療薬。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
  44.  前記ピロールイミダゾールポリアミドが下式で表される請求項36~42のいずれか一項に記載の局所用眼科疾患治療薬。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
  45.  下式で表されるピロールイミダゾールポリアミドを含む局所用眼科疾患治療薬。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
  46.  下式で表されるピロールイミダゾールポリアミドを含む局所用眼科疾患治療薬。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
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