WO2018230712A1 - TGF-β阻害剤の新規スクリーニング法 - Google Patents

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範子 小泉
直毅 奥村
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Definitions

  • the present invention relates to a method and a kit for screening a compound effective for a disease in corneal endothelium using a model system of Fuchs corneal endothelial dystrophy.
  • Visual information is transmitted from the cornea, the transparent tissue in the foreground of the eyeball, to reach the retina and excite the neurons of the retina, and the generated electrical signals are transmitted to the visual cortex via the optic nerve.
  • the cornea needs to be transparent. The transparency of the cornea is maintained by keeping the water content constant by the pump function and the barrier function of corneal endothelial cells.
  • Fuchs corneal endothelial dystrophy is a disease in which endothelial cells inside the cornea become abnormal and cause corneal edema, and the details of the cause are unknown.
  • an extracellular matrix such as collagen is deposited on a part of the posterior surface of the Descemet's membrane at the back of the cornea, forming a Corneal guttae or thickening of the Descemet's membrane. It becomes.
  • Fuchs corneal endothelial dystrophy has no effective treatment other than corneal transplantation, but the cornea donation in Japan is insufficient, and it is conducted in Japan annually for about 2600 patients waiting for corneal transplantation.
  • the number of corneal transplants is about 1700.
  • an animal test is performed after testing in advance by a method using a primary cultured cell collected from a living tissue or an immortalized cell (established cell) system that grows indefinitely.
  • primary cells proliferate well at the initial stage, but gradually stop growing (cell aging) or undergo transformation with subculture.
  • primary cells change with passage in addition to the problem of heterogeneity that their characteristics differ each time they are collected from living tissue. In particular, when the growth rate is very slow or when it is derived from a micro-organ, it is very difficult to obtain primary cells that are sufficient for the test.
  • Patent Document 1 discloses a method for producing immortalized cells of Fuchs corneal endothelial dystrophy.
  • immortalized cells of Fuchs corneal endothelial dystrophy are used in order to confirm the cytostatic effect.
  • a rapid, simple and reliable screening method for screening a compound that is effective and highly safe for diseases in the corneal endothelium has not been reported so far.
  • the present inventors use TGF- ⁇ inhibitory activity when contacting a candidate compound and immortalized cells of Fuchs' corneal endothelial dystrophy in the presence of TGF- ⁇ as an index, and are effective for diseases in the corneal endothelium. It was found that it was possible to select a compound, and further safer selection was achieved by performing toxicity evaluation. In addition, the TGF- ⁇ inhibitory activity score and toxicity score were processed and ranked to enable more reliable selection of candidate compounds. A method for conducting such screening at high throughput was also found.
  • the present invention provides the following inventions.
  • (Item 1) A method of screening for a compound effective for a symptom, disorder or disease in the corneal endothelium, the method comprising: (A) contacting the candidate compound with immortalized cells of Fuchs corneal endothelial dystrophy in the presence of transforming growth factor (TGF) - ⁇ , and evaluating the inhibitory activity of the candidate compound on the TGF- ⁇ ; Selecting a compound having (B) evaluating the toxicity of the compound selected in step (a) to the cells; (C) optionally evaluating the inhibitory activity against the TGF- ⁇ of the compound selected in step (a); (D) selecting a compound that is evaluated as having low toxicity to the cell in the step (b) and having an inhibitory activity against the TGF- ⁇ in the step (a) or (c); Including a method.
  • TGF transforming growth factor
  • Steps (a) and (c) above comprise measuring caspase activity, wherein the inhibitory activity against TGF- ⁇ is caspase activity that is substantially reduced relative to the candidate compound non-contact group, 2.
  • the method according to 2. (Item 4) The number of trials for evaluating the inhibitory activity against TGF- ⁇ in the step (c) is larger than the number of trials for evaluating the inhibitory activity against TGF- ⁇ in the step (a). The method according to item.
  • Item (b) includes measuring cell viability, wherein if the cell viability is not substantially reduced, the toxicity is evaluated as low. The method described.
  • Item 9 Item 1-8, wherein in the step (d), a compound is selected that exhibits a substantially unreduced cell viability and a substantially reduced caspase 3/7 activity relative to the candidate compound non-contact group. The method according to any one of the above. (Item 10) In the step (d), a compound is selected wherein the cell viability is about 90% or more and the ratio of caspase 3/7 activity (%) to the cell viability (%) is about 0.8 or less. 10. The method according to any one of items 1 to 9, wherein (Item 11) Item 11.
  • (Item 13) 13 The method according to item 12, wherein the inhibitory activity against the endoplasmic reticulum-related stress inducer is an activity of inhibiting apoptosis of the immortalized human corneal endothelial cells caused by the endoplasmic reticulum-related stress inducer.
  • the step (e) includes measuring caspase activity, wherein the caspase activity in which the inhibitory activity against the endoplasmic reticulum-related stress inducer is substantially reduced with respect to the candidate compound non-contact group is item 12 or 13 The method described in 1.
  • (Item 15) Item 15. The method according to Item 14, wherein the caspase activity is caspase 3/7 activity.
  • a compound showing the cell viability of about 90% or more and a ratio of caspase 3/7 activity (%) to the cell viability (%) of about 0.8 or less is selected.
  • (Item 22) The method according to any one of Items 12 to 21, wherein the endoplasmic reticulum-related stress inducer is MG-132.
  • (Item 23) A method of screening for a compound effective for a symptom, disorder or disease in the corneal endothelium, the method comprising: (A) contacting a candidate compound with immortalized cells of Fuchs corneal endothelial dystrophy in the presence of transforming growth factor (TGF) - ⁇ , evaluating the caspase activity of the candidate compound, Selecting a compound having substantially reduced caspase activity; (B) evaluating the toxicity of the compound selected in step (a) to immortalized cells of the Fuchs corneal endothelial dystrophy; (C) evaluating the caspase activity of the compound selected in step (a); (D) selecting a compound evaluated in the step (b) as having low toxicity to the immortalized cells of the Fuchs corneal endothelial dystrophy and having a substantially reduced caspase activity in the step
  • TGF- ⁇ is TGF- ⁇ 2.
  • Item 26 26.
  • the immortalized cells of the Fuchs corneal endothelial dystrophy are 4- [4- (1,3-benzodioxol-5-yl) -5- (2-pyridinyl) -1H-imidazol-2-yl] benzamide and 4 Derived from corneal endothelial cells of Fuchs corneal endothelial dystrophy patients cultured in medium containing [4- (4-fluorophenyl) -2- (4-methylsulfinylphenyl) -1H-imidazol-5-yl] pyridine)
  • the kit according to any one of items 24 to 26. (Item 28) 28.
  • the kit according to any one of items 24 to 30, wherein the reagent or means for measuring the inhibitory activity against TGF- ⁇ comprises a luminescent reagent.
  • (Item 32) The kit according to any one of Items 24 to 31, wherein the reagent or means for measuring cytotoxicity comprises a luminescent reagent.
  • (Item 33) A method of screening for a compound effective for a symptom, disorder or disease in the corneal endothelium, the method comprising: (A) contacting a candidate compound with an immortalized human corneal endothelial cell in the presence of an endoplasmic reticulum-related stress inducer, evaluating the inhibitory activity of the candidate compound against the endoplasmic reticulum-related stress inducer, and having the inhibitory activity Selecting a compound; (B) evaluating the toxicity of the compound selected in step (a) to the cells; (C) optionally evaluating the inhibitory activity of the compound selected in step (a) on the endoplasmic reticulum-related stress inducer; (D) selecting a compound that is evaluated as having low toxicity to the cell in the step (b) and having an inhibitory activity against the endoplasmic reticul
  • Steps (a) and (c) include measuring caspase activity, and the caspase activity is such that the inhibitory activity against the endoplasmic reticulum-related stress inducer is substantially reduced relative to the candidate compound non-contact group. 35. A method according to item 33 or 34.
  • (Item 36) Item 33, wherein the number of trials for evaluating the inhibitory activity against the endoplasmic reticulum-related stress inducer in the step (c) is larger than the number of trials for evaluating the inhibitory activity against the endoplasmic reticulum-related stress inducer in the step (a).
  • 36. The method according to any one of .about.35.
  • the method according to any one of items 33 to 36, wherein the number of trials is n 1 to 3.
  • Item 39 Item 33, wherein in the step (a), a compound having a caspase 3/7 activity of about 75% or less with respect to the candidate compound non-contact group is selected as a compound having an inhibitory activity against the endoplasmic reticulum-related stress inducer. 40.
  • the step (b) includes measuring cell viability, and the toxicity is evaluated as low when the cell viability is not substantially reduced, according to any of items 33-39.
  • Kit 46 A kit for screening a compound effective for a symptom, disorder or disease in corneal endothelium using the method according to any one of items 33 to 45, the kit comprising: Endoplasmic reticulum-related stress inducer, Immortalized human corneal endothelial cells, A reagent or means for measuring inhibitory activity against the endoplasmic reticulum-related stress inducer; A kit comprising a reagent or means for measuring cytotoxicity.
  • Item 47 Item 47. The kit according to Item 46, wherein the immortalized human corneal endothelial cells are derived from normal corneal endothelial cells into which SV40 large T antigen and hTERT have been introduced.
  • Said immortalized human corneal endothelial cells are 4- [4- (1,3-benzodioxol-5-yl) -5- (2-pyridinyl) -1H-imidazol-2-yl] benzamide and 4- [ Item 46 or 47, derived from normal corneal endothelial cells cultured in a medium containing 4- (4-fluorophenyl) -2- (4-methylsulfinylphenyl) -1H-imidazol-5-yl] pyridine) The described kit. (Item 49) 49. The kit according to any one of items 46 to 48, wherein the reagent for measuring the inhibitory activity against TGF- ⁇ is a reagent for measuring caspase activity.
  • (Item 50) The kit according to any one of items 46 to 49, wherein the caspase activity is caspase 3/7 activity.
  • the kit according to any one of items 46 to 51, wherein the endoplasmic reticulum-related stress inducer is selected from the group consisting of MG-132, thapsigargin and tunicamycin.
  • (Item 53) 53 The kit according to any one of items 46 to 52, wherein the endoplasmic reticulum-related stress inducer is MG-132.
  • the kit according to any one of items 46 to 53, wherein the reagent or means for measuring the inhibitory activity against the endoplasmic reticulum-related stress inducer comprises a luminescent reagent. (Item 55) 55.
  • the kit according to any one of items 46 to 54, wherein the reagent or means for measuring cytotoxicity comprises a luminescent reagent.
  • a model system of Fuchs corneal endothelial dystrophy is provided, and a technique that can be used in industries (cell culture industry, pharmaceuticals, etc.) relating to techniques such as screening for Fuchs corneal endothelial dystrophy treatment and prevention drugs is provided. .
  • FIG. 1 shows representative conceptual diagrams of a screening method using immortalized cells (iFECD) of Fuchs corneal endothelial dystrophy and a screening method using immortalized human corneal endothelial cells (iHCEC).
  • FIG. 2 shows an outline of screening using immortalized cells (iFECD) of Fuchs corneal endothelial dystrophy.
  • FIG. 3 shows representative results of caspase 3/7 activity measured by Caspase-Glo® 3/7 Assay in the primary screening. The vertical axis represents caspase activity (%) relative to the candidate compound non-contact group (TGF- ⁇ 2 added group).
  • the horizontal axis represents the control group, the TGF- ⁇ 2 (5 ng / mL) addition group, the TGF- ⁇ 2 (5 ng / mL) + Z-VD-FMK addition group (10 ⁇ M), the TGF- ⁇ 2 (5 ng / mL) + SCREEN ⁇
  • the plate position of each drug addition group (10 ⁇ M) of WELL (registered trademark) FDA Approved Drug Library V2, Japan version is shown.
  • FIG. 4 shows the case where the control is 0%, the TGF- ⁇ 2 reaction is 100%, the TGF- ⁇ 2 reaction is 100%, and the positive control TGF- ⁇ 2 + Z-VD-FMK reaction is 0%.
  • FIG. 5 shows representative results of measuring cell viability in the secondary screening.
  • shaft shows the cell survival rate (%) with respect to a candidate compound non-contact group. From the left, the horizontal axis represents the control group, the TGF- ⁇ 2 (5 ng / mL) addition group, the TGF- ⁇ 2 (5 ng / mL) + Z-VD-FMK addition group (10 ⁇ M), the TGF- ⁇ 2 (5 ng / mL) + SCREEN ⁇
  • the plate position of each drug addition group (10 ⁇ M) of WELL (registered trademark) FDA Approved Drug Library V2, Japan version is shown.
  • FIG. 6 shows representative results of measuring caspase 3/7 activity in the secondary screening.
  • the vertical axis shows caspase 3/7 activity (%) relative to the candidate compound non-contact group. From the left, the horizontal axis represents the control group, the TGF- ⁇ 2 (5 ng / mL) addition group, the TGF- ⁇ 2 (5 ng / mL) + Z-VD-FMK addition group (10 ⁇ M), the TGF- ⁇ 2 (5 ng / mL) + SCREEN ⁇
  • the plate position of each drug addition group (10 ⁇ M) of WELL (registered trademark) FDA Approved Drug Library V2, Japan version is shown.
  • FIG. 7 shows SCREEN-WELL (registered trademark) FDA Approved Drug Library V2, Japan version drug name, secondary screening result of caspase 3/7 activity in TGF- ⁇ 2 stimulation, cell viability result, and The result of the secondary screening in TGF- ⁇ 2 stimulation is shown.
  • FIG. 7 shows drugs with a value of (caspase 3/7 activity) / (cell viability) (%) ranked 1-25.
  • FIG. 7 shows SCREEN-WELL (registered trademark) FDA Approved Drug Library V2, Japan version drug name, secondary screening result of caspase 3/7 activity in TGF- ⁇ 2 stimulation, cell viability result, and The result of the secondary screening in TGF- ⁇ 2 stimulation is shown.
  • FIG. 7 shows SCREEN-WELL (registered trademark) FDA Approved Drug Library V2, Japan version drug name, secondary screening result of caspase 3/7 activity in TGF- ⁇ 2 stimulation, cell viability result, and The result of the secondary screening in TGF- ⁇ 2 stimulation is shown.
  • FIG. 7 shows drugs with a value of (caspase 3/7 activity) / (cell viability) (%) ranked 1-25.
  • FIG. 8 shows SCREEN-WELL (registered trademark) FDA Applied Drug Library V2, Japan version drug name, secondary screening result of caspase 3/7 activity in TGF- ⁇ 2 stimulation, cell viability result, and The result of the secondary screening in TGF- ⁇ 2 stimulation is shown.
  • FIG. 8 shows drugs with a value of (caspase 3/7 activity) / (cell viability) (%) ranked in the 26th to 47th positions.
  • FIG. 8 shows SCREEN-WELL (registered trademark) FDA Applied Drug Library V2, Japan version drug name, secondary screening result of caspase 3/7 activity in TGF- ⁇ 2 stimulation, cell viability result, and The result of the secondary screening in TGF- ⁇ 2 stimulation is shown.
  • FIG. 8 shows drugs with a value of (caspase 3/7 activity) / (cell viability) (%) ranked in the 26th to 47th positions.
  • FIG. 9 shows an outline of screening using immortalized human corneal endothelial cells (iHCEC).
  • FIG. 10 shows the results of screening for caspase 3/7 activity in each drug name, MG-132 (0.1 ⁇ M) stimulation, cell viability results in MG-132 (0.1 ⁇ M) stimulation, and MG-132. (0.1 ⁇ M) shows the value obtained by dividing the result of screening by stimulation by cell viability ((caspase 3/7 activity) / (cell viability) (%)).
  • eye cell is used in a broad sense and means any cell present in the eye, and any cell present in the eyelid, sclera, cornea, uvea, lens, vitreous, retina, optic nerve. Cells are included.
  • cornea endothelial cell is used in the usual meaning used in the art.
  • the cornea is one of the layered tissues constituting the eye, is transparent, and is located in the portion closest to the outside world.
  • the cornea is said to be composed of five layers in order from the outside (body surface) in humans, and is composed of the corneal epithelium, Bowman's membrane (outer boundary line), lamina intestinal, Descemet's membrane (inner boundary line), and corneal endothelium from the outside. Is done.
  • portions other than the epithelium and endothelium are sometimes collectively referred to as “corneal stroma” and are referred to as such in this specification.
  • iFECD immortalized Fuchs ’endothelial corneal dystrophy
  • iFECD immortalized Fuchs ’endothelial corneal dystrophy
  • HCEC human corneal endothelial cells
  • IHCEC immortalized human corneal endothelial cells
  • corneal tissue is used in a normal sense and refers to the tissue itself constituting the cornea.
  • corneal tissue all of the corneal epithelium, Bowman's membrane, parenchyma, Descemet's membrane, and corneal endothelium that make up the cornea (in the case of humans, in the case of other animals, all depending on the corresponding category) May be included, may be partially missing, or may contain other tissues (sclera) in addition to the cornea, in which case it may be referred to as the cornea.
  • undifferentiated cell refers to any cell capable of differentiation.
  • undifferentiated cells include stem cells as well as cells that have differentiated to a certain extent but can still differentiate.
  • immortalized cell refers to a cell line (lineage) that has an apparent infinite life during culture (has the ability to proliferate through an infinite number of divisions).
  • Such immortalized cells can acquire the ability to proliferate indefinitely by avoiding cellular senescence in the course of repeated primary cultures, or immortalized by introducing specific genes into the target cells. Abilities can also be granted.
  • established or “established” cells maintain certain properties (eg, pluripotency) and the cells continue to grow stably under culture conditions. State. Usually, the immortalized cells often have the desired characteristics and thus often correspond to established cells.
  • Transformation means spontaneous conversion (cell) to an uncontrollable growth state.
  • Transformed cells acquire the ability to grow through an infinite number of divisions in an incubator.
  • Transformed cells may be referred to using terms such as neoplastic, undifferentiated and / or hyperplastic with respect to their lack of growth control.
  • isolated means that a substance that naturally accompanies in a normal environment is at least reduced, preferably substantially free.
  • an isolated cell, tissue, etc. refers to a cell that is substantially free of other materials (eg, other cells, proteins, nucleic acids, etc.) that accompany it in its natural environment.
  • thickening of the extracellular matrix layer refers to having an extracellular matrix layer thicker than the extracellular matrix layer in the normal form of the cell when referring to a certain cell.
  • the thickness of the extracellular matrix layer is thicker than about 3 ⁇ m, and preferably the thickness is about 5 ⁇ m or more. Preferably, it may be about 6 ⁇ m or more.
  • extracellular matrix is also referred to as “extracellular matrix” and refers to a substance that exists between somatic cells regardless of whether they are epithelial cells or non-epithelial cells.
  • the extracellular matrix is usually produced by cells and is therefore one of the biological materials.
  • the extracellular matrix is responsible not only for tissue support, but also for the construction of the internal environment necessary for the survival of all somatic cells.
  • the extracellular matrix is generally produced from connective tissue cells, but some are also secreted from the cells themselves that possess a basement membrane, such as epithelial cells and endothelial cells.
  • the fiber component is roughly classified into a fiber component and a matrix filling the space, and the fiber component includes collagen fiber and elastic fiber.
  • the basic component of the substrate is glycosaminoglycan (acid mucopolysaccharide), most of which binds to non-collagenous proteins to form a polymer of proteoglycan (acid mucopolysaccharide-protein complex).
  • laminin of the basement membrane, microfibril around the elastic fiber, fiber, and glycoprotein such as fibronectin on the cell surface are included in the substrate.
  • the basic structure is the same in specially differentiated tissues, for example, hyaline cartilage produces chondrocytes that contain a large amount of proteoglycan, characteristically by chondroblasts, and bone produces bone matrix that causes calcification by osteoblasts. .
  • a substance constituting a typical extracellular matrix for example, collagen I, collagen IV, collagen VIII, collagen III, collagen V, elastin, vitronectin, fibronectin, laminin, thrombospondin, proteoglycans (for example, Decorin, biglycan, fibromodulin, lumican, hyaluronic acid, aggrecan, etc.), but not limited to them, and various extracellular matrices that are responsible for cell adhesion may be relevant in the present invention. .
  • extracellular matrix protein refers to a protein constituting the extracellular matrix.
  • proteins include, but are not limited to, collagen I, collagen IV, collagen VIII, collagen III, collagen V, elastin, vitronectin, fibronectin, laminin, and thrombospondin.
  • the properties of Fuchs corneal endothelial dystrophy are maintained with at least one of collagen I, collagen IV, collagen VIII and fibronectin as an index. It can be determined whether or not.
  • extracellular matrix protein refers to the production of extracellular matrix proteins such as collagen I, collagen IV, collagen VIII, and fibronectin in the normal form when referring to certain cells. It means that it is produced more than the amount that has been.
  • the production situation includes an increase in the expression level as required by a response to transforming growth factor (TGF) - ⁇ .
  • TGF transforming growth factor
  • the amount of extracellular matrix in normal is about 1.1 times or more, about 1.2 times or more, about 1.3 times or more, about 1.4 times or more, about 1.5 times. Times or more, about 1.6 times or more, about 1.7 times or more, about 1.8 times or more, about 1.9 times or more, or about 2.0 times or more.
  • the difference from normal is preferably significant, but not necessarily significant.
  • epithelial-mesenchymal transition (EMT) -related marker refers to a marker that serves as an index in epithelial-mesenchymal transition (EMT), and examples include ZEB1 and Snail1.
  • epithelial-mesenchymal transition (EMT) -related marker expression enhancement selected from the group consisting of ZEB1 and Snail1 refers to a cell that is produced in ZEB1 or Snail1 in a normal form when referring to a certain cell. It means that it is produced more than the amount it has.
  • the production situation includes an increase in the expression level as required by a response to transforming growth factor (TGF) - ⁇ .
  • TGF transforming growth factor
  • the difference from normal is preferably significant, but not necessarily significant.
  • non-fibroblast morphology refers to the cell morphology, and means that it does not have fibroblasts. Specifically, it is a polygonal shape that maintains a polygonal shape as in normal cells, does not cause significant stratification, and has a pump function and a barrier function, but is not limited thereto. Fibroblasts do not have a function that is normal in normal tissues, but when damaged, they migrate to the damaged area and begin to produce extracellular matrix such as collagen, and update the extracellular matrix. To do.
  • the “normal cell function” of a cell refers to a function inherent to the cell when referring to a specific cell such as a corneal endothelial cell.
  • corneal endothelial cells such functions include ZO-1 and Na + / K + -ATPase, adaptability to corneal transplantation (Matsubara M, Tanishima T: Wound-healing of the corneal endothelium in the monkey: a morphometric study, Jpn J Ophthalmol 1982, 26: 264-273; Matsubara M, Tanishima T: Wound-healing of corneal endothelium in monkey: an autoradiographic study, Jpn J Ophthalmol 1983, 27: 444-450; Van Horn DL, Hyndiuk RA: Endothelial wound repair in primate cornea, Exp Eye Res 1975, 21: 113-124 and VanHorn DL, Sendele DD, Seideman S, Buco PJ: Regenerative capacity of the cornea
  • ZO-1 and Na + / K + -ATPase can be evaluated by observing expression at the nucleic acid level such as immunological means or RT-PCR. Confirm whether the subject cell has normal function by confirming that Na + / K + -ATPase and ZO-1 are expressed and / or functioning to the same extent as normal cells Can do.
  • the adaptability to corneal transplantation can be performed by transplanting cultured cells by mechanically scraping the corneal endothelium as a bullous keratosis model even in laboratory animals such as rabbits.
  • rabbit corneal endothelial cells proliferate in vivo, the possibility of natural healing due to proliferation of host corneal endothelial cells cannot be denied (Matsubara M, et al., Jpn J Ophthalmol 1982, 26: 264-273; Matsubara M, et al., Jpn J Ophthalmol 1983, 27: 444-450; Van Horn DL, et al., Exp Eye Res 1975, 21: 113-124 and Van Horn DL, et al., Invest Ophthalmol Vis Sci 1977 16: 597-613).
  • a primate cynomolgus monkey for example, at least 1 month, preferably at least 2 months, more preferably at least 3 months, even more preferably at least 6 months, even more preferably Assess adaptability after at least 12 months. Confirmation of transplantation adaptability in primates such as monkeys is particularly important in human application.
  • the “subject” refers to a subject (for example, a living organism such as a human or an organ (eye) or a cell taken out from a living organism) as a subject of diagnosis or detection of the present invention.
  • sample refers to any substance obtained from a subject or the like, and includes, for example, eye cells. Those skilled in the art can appropriately select a preferable sample based on the description of the present specification.
  • the gene (nucleic acid sequence) of the large T antigen (SV40 large T antigen) is used in transformation.
  • marker refers to a certain state (eg, normal cell state, transformed state, disease state, disordered state, proliferative ability, differentiation state level, presence / absence, etc. ) Or a substance that serves as an indicator for tracking whether there is a danger or not.
  • detection, diagnosis, preliminary detection, prediction or pre-diagnosis for a certain condition is a drug, agent, factor or means specific for the marker associated with the condition, or It can be realized by using a composition, kit or system containing them.
  • gene product refers to a protein or mRNA encoded by a gene.
  • a gene product ie, a molecule such as CD98
  • TERT Telomerase Reverse Transcriptase
  • hTERT telomerase reverse transcriptase
  • TERC telomerase RNA component
  • the IDs are Entrez Gene ID: 7015, NM_001193376 (human mRNA), NP_001180305 (human protein).
  • hTERT includes not only a protein having an amino acid sequence described in a specific accession number (and a sequence number as specifically described herein) (or a nucleic acid encoding the same), but also functionally active.
  • Snail1 is a protein of the C2H2 type zinc finger family that regulates transcription, and is one of epithelial-mesenchymal transition (EMT) -related markers. SLUGH2; SNA; SNAH; SNAIL; SNAIL1; also called dJ710H13.1. The IDs are Entrez Gene ID: 6615, NM_005985 (human mRNA), NP_005976 (human protein). Snail1 is not only a protein having an amino acid sequence described in a specific accession number (and a SEQ ID NO as specifically described herein) (or a nucleic acid encoding it), but also functionally active.
  • EMT epithelial-mesenchymal transition
  • ZEB1 refers to zinc finger E-box-binding homeobox 1 and is one of the markers related to epithelial-mesenchymal transition (EMT). AREB6; BZP; DELTAEF1; FECD6; NIL2A; PPCD3; TCF8; ZFHEP; also called ZFHX1A.
  • the IDs are Entrez Gene ID: 6035, NM_001128128 (human mRNA) and NP_001121600 (human protein).
  • ZEB1 is not only a protein having an amino acid sequence described in a specific accession number (and a SEQ ID NO as specifically described herein) (or a nucleic acid encoding it), but also functionally active.
  • a “derivative” or “analog” or “variant” preferably includes, but is not intended to be limited to, a molecule comprising a region that is substantially homologous to a component protein, Such molecules may, in various embodiments, be at least 30%, 40% when compared to sequences that are aligned over amino acid sequences of the same size or aligned by computer homology programs known in the art. Nucleic acids that are 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% or 99% identical, or that encode such molecules, can be stringent, moderately stringent, or It can hybridize to a sequence encoding a component protein under non-stringent conditions.
  • the biological function of such proteins can be examined by suitable and available in vitro assays described herein or known in the art.
  • humans are mainly discussed, but it is understood that this applies to other species such as those of other species within primates or other species of animals, It is understood that it is within the scope of the invention.
  • “functionally active” as used herein refers to a protein, such as a biological activity such as telomerase activity, according to the embodiment to which the polypeptide of the invention, ie, a fragment or derivative, relates.
  • a polypeptide, ie, a fragment or derivative having a structural function, a regulatory function, or a biochemical function.
  • polynucleotide hybridizing under stringent conditions refers to well-known conditions commonly used in the art.
  • a polynucleotide can be obtained by using a colony hybridization method, a plaque hybridization method, a Southern blot hybridization method or the like using a polynucleotide selected from among the polynucleotides of the present invention as a probe.
  • hybridization was performed at 65 ° C. in the presence of 0.7 to 1.0 M NaCl using a filter on which colony or plaque-derived DNA was immobilized, and then a 0.1 to 2-fold concentration was obtained.
  • a polynucleotide that can be identified by washing the filter under conditions of 65 ° C using an SSC (saline-sodium citrate) solution (composition of a 1-fold concentration of SSC solution is 150 mM sodium chloride, 15 mM sodium citrate).
  • SSC saline-sodium citrate
  • composition of a 1-fold concentration of SSC solution is 150 mM sodium chloride, 15 mM sodium citrate.
  • Hybridization is described in experimental documents such as Molecular Cloning 2nd ed., Current Protocols in Molecular Biology, Supplement 1-38, DNA Cloning 1: Core Techniques, A Prac1tical Approach, Second Edition, Oxford University Press (1995). It can be carried out according to the method.
  • the sequence containing only the A sequence or only the T sequence is preferably excluded from the sequences that hybridize under stringent conditions.
  • a polypeptide (for example, transthyretin) used in the present invention is a nucleic acid molecule that hybridizes under stringent conditions to a nucleic acid molecule encoding a polypeptide particularly described in the present invention.
  • the polypeptide encoded by is also encompassed. These low stringency conditions are: 35% formamide, 5 ⁇ SSC, 50 mM Tris-HCl (pH 7.5), 5 mM EDTA, 0.02% polyvinylpyrrolidone (PVP), 0.02% BSA, 100 ⁇ g / ml denatured salmon sperm DNA , And 10% (weight / volume) dextran sulfate in buffer solution at 40 ° C.
  • a “corresponding” gene eg, a polynucleotide sequence or molecule
  • a gene for example, a polynucleotide sequence or a molecule
  • a gene corresponding to a gene can be an ortholog of that gene. Therefore, molecules such as mouse and rat TERT can each find a corresponding molecule such as TERT in humans.
  • Such corresponding genes can be identified using techniques well known in the art.
  • a corresponding gene in an animal is obtained by using a sequence found in the gene accession number as a reference gene for the corresponding gene (eg, human) as a query sequence. It can be found by searching an animal sequence database.
  • expression of a gene, polynucleotide, polypeptide or the like means that the gene or the like undergoes a certain action in vivo to take another form.
  • a gene, polynucleotide or the like is transcribed and translated into a polypeptide form.
  • transcription and production of mRNA can also be an aspect of expression.
  • polypeptide forms may be post-translationally processed (derivatives as referred to herein).
  • transforming growth factor ⁇ transformed growth factor ⁇ ; also abbreviated as TGF- ⁇
  • TGF- ⁇ transformed growth factor ⁇
  • TGF- ⁇ signal refers to a signal mediated by TGF- ⁇ and triggered by TGF- ⁇ .
  • the TGF- ⁇ signal includes, for example, a signal mediated by TGF- ⁇ 2, and other examples include signals mediated by TGF- ⁇ 1, TGF- ⁇ 3, and the like.
  • TGF- ⁇ there are three isoforms with about 70% homology from TGF- ⁇ 1 to ⁇ 3 in humans, and their actions are similar.
  • TGF- ⁇ is produced as an inactive latent form having a molecular weight of about 300 kD that cannot bind to the receptor, and is activated on the surface of the target cell or its surroundings to become an active form that can bind to the receptor and exerts its action.
  • inhibitory activity against TGF- ⁇ or “inhibitory activity against endoplasmic reticulum-related stress inducer” refers to the activity of inhibiting apoptosis of cells caused by TGF- ⁇ / endoplasmic reticulum-related stress inducer. .
  • Having inhibitory activity against TGF- ⁇ ” or “having inhibitory activity against an endoplasmic reticulum-related stress inducer” means that a cell (iFECD or iHCEC, etc.) is not contacted with a candidate compound (candidate compound non-contact group) ) Having substantially reduced caspase activity, and “substantially reduced caspase activity” refers to caspase activity that is statistically significantly reduced with respect to the non-contact group of candidate compounds.
  • a symptom, disorder or disease in corneal endothelium caused by transforming growth factor (TGF) - ⁇ signal refers to any corneal endothelial symptom, disorder or condition induced by TGF- ⁇ in corneal endothelial cells. Refers to disease.
  • TGF transforming growth factor
  • Symptoms, disorders or diseases of corneal endothelium caused by TGF- ⁇ signal include, for example, symptoms, disorders or diseases in corneal endothelium caused by TGF- ⁇ include Fuchs corneal endothelial dystrophy, post-corneal transplantation disorder, corneal endotheliitis, Injury after trauma, ophthalmic surgery, ophthalmic laser surgery, aging, posterior polymorphic corneal dystrophy (PPD), congenital hereditary corneal endothelial dystrophy (CHED), idiopathic corneal endothelial dysfunction, and cytomegalovirus corneal endotheliitis But are not limited to these.
  • cell viability refers to the number of cells when iFCED or iHCEC is cultured in the absence of the candidate compound, when iFCED or iHCEC is cultured in the presence of the candidate compound. Refers to the percentage of cells.
  • caspase activity refers to TGF- ⁇ for caspase activity in a TGF- ⁇ (eg, TGF- ⁇ 2) added group (no candidate compound) or an endoplasmic reticulum related stress inducer added group (no candidate compound).
  • TGF- ⁇ eg, TGF- ⁇ 2
  • eg, TGF- ⁇ 2
  • endoplasmic reticulum-related stress inducer e.g, TGF- ⁇ 2
  • low toxicity refers to the fact that cell viability is not substantially reduced in the absence of TGF- ⁇ and endoplasmic reticulum-related stress inducers.
  • Non-cell viability means that the cell viability is not significantly reduced as compared to a group (candidate compound non-contact group) in which cells (iFCED or iHCEC, etc.) are not contacted with a candidate compound. .
  • a numerical value serving as a guide there can be mentioned a decrease of less than 10%, a decrease of less than 5%, and the like.
  • Candidate compounds include, but are not limited to, small molecule compounds, peptides, proteins, nucleic acids, cells and the like, including any candidate substance that can achieve prevention or treatment of symptoms, disorders or diseases in the corneal endothelium. To do.
  • endoplasmic reticulum (ER) -related stress inducer refers to a substance that can induce denatured protein. Endoplasmic reticulum stress is caused by accumulation of denatured protein, and when denatured protein accumulates excessively, apoptosis is induced. Endoplasmic reticulum (ER) -related stress inducers include MG-132, thapsigargin and tunicamycin.
  • symptom, disorder or disease in corneal endothelium due to endoplasmic reticulum (ER) -related stress refers to those associated with endoplasmic reticulum (ER) stress, such as corneal endothelium in Fuchs corneal endothelium dystrophy.
  • search refers to finding another nucleobase sequence having a specific function and / or property using a nucleobase sequence electronically or biologically or by other methods.
  • Electronic searches include BLAST (Altschul et al., J. Mol. Biol. 215: 403-410 (1990)), FASTA (Pearson & Lipman, Proc. Natl. Acad. Sci., USA 85: 2444- 2448 (1988)), Smith and Waterman method (Smith and Waterman, J. Mol. Biol.
  • Bio searches include stringent hybridization, macroarrays with genomic DNA affixed to nylon membranes, microarrays affixed to glass plates (microarray assays), PCR and in situ hybridization, etc. It is not limited to. In the present specification, it is intended that the gene used in the present invention should include a corresponding gene identified by such an electronic search or biological search.
  • immortalized cells of Fuchs corneal endothelial dystrophy are used.
  • the immortalized cells of Fuchs corneal endothelial dystrophy are reviewed in Patent Documents 1 and 2 and the like, and incorporated herein by reference as necessary.
  • the immortalized cells of Fuchs corneal endothelial dystrophy used in the present invention are (1) thickening of extracellular matrix layer, (2) at least one cell selected from the group consisting of collagen I, collagen IV, collagen VIII and fibronectin Overproduction of outer matrix protein, (3) enhanced expression of at least one epithelial-mesenchymal transition (EMT) related marker selected from the group consisting of ZEB1 and Snail1, (4) non-fibroblast morphology, (5) normal cell function ( For example, Na + / K + -ATPase and ZO-1 are expressed and / or functioning to the same extent as normal cells), preferably May have at least 2, at least 3, at least 4, or all features . More preferably, the cells of the invention have all of these characteristics.
  • EMT epithelial-mesenchymal transition
  • the enhanced expression of the extracellular matrix protein and / or EMT-related marker comprises responsiveness to transforming growth factor (TGF) - ⁇ .
  • said normal cell function comprises expression of Na + / K + -ATPase and ZO-1.
  • Fuchs corneal endothelial dystrophy dystrophy cells have characteristics that could not be achieved in the past, and suitable cells are provided for screening drugs for the treatment or prevention of Fuchs corneal endothelial dystrophy. is there.
  • Each feature can be evaluated as follows: (1) Thickening of the extracellular matrix layer It is confirmed that it is thicker than normal cells (usually 2-4 ⁇ m). It is possible to determine whether the target cells are immortalized cells of Fuchs corneal endothelial dystrophy by observing that the thickness is preferably at least 1.5 times that of normal cells, more preferably at least 2 times that of normal cells. . (2) Overproduction of at least one extracellular matrix protein selected from the group consisting of collagen I, collagen IV, collagen VIII and fibronectin. It is confirmed that the expression level is higher than that of normal cells.
  • the expression level is preferably at least 1.5 times that of normal cells, more preferably at least 2 times, it is possible to determine whether the target cells are immortalized cells of Fuchs corneal endothelial dystrophy. . Alternatively, whether or not the expression of extracellular matrix protein is enhanced in response to TGF- ⁇ can also be used as a basis for judgment. (3) Enhanced expression of at least one epithelial-mesenchymal transition (EMT) -related marker selected from the group consisting of ZEB1 and Snail1 It is confirmed that the expression level is higher than that of normal cells.
  • EMT epithelial-mesenchymal transition
  • the expression level is preferably at least 1.5 times that of normal cells, more preferably at least 2 times, it is possible to determine whether the target cells are immortalized cells of Fuchs corneal endothelial dystrophy. . Alternatively, whether or not the expression of the EMT-related marker is enhanced in response to TGF- ⁇ can be used as a basis for judgment.
  • Non-fibroblast morphology Judged from cell shape. It can be determined by maintaining a polygonal morphology as in normal cells and confirming that it exhibits a single epithelial cell-like morphology without significant stratification.
  • Normal cell function The expression of Na + / K + -ATPase and ZO-1 can be confirmed by immunostaining and the like in the same manner as normal cells, and can be judged by the same level of expression as normal cells.
  • the present invention provides a method for screening a drug for treating or preventing Fuchs corneal endothelial dystrophy using Fuchs corneal endothelial dystrophy immortalized cells of the present invention.
  • the immortalized cells of Fuchs corneal endothelial dystrophy used in the present invention are produced by introducing SV40 large T antigen and hTERT into corneal endothelial cells derived from patients with Fuchs corneal endothelial dystrophy.
  • the method for preparing immortalized cells of Fuchs corneal endothelial dystrophy is outlined in Patent Documents 1 and 2 and the like, and incorporated herein by reference as necessary.
  • immortalized cells can acquire the ability to proliferate indefinitely by avoiding cellular senescence as the primary culture is subcultured, or immortalized by introducing a specific gene into the target cell Ability can also be granted.
  • many of such immortalized cells lose part or all of the forms and functions originally possessed in the living body, in the test using such an immortalized cell line, It is said that it is difficult to accurately reflect the original characteristics of the tissue from which the cell line is derived, and it has been difficult to provide immortalized cells that maintain the desired characteristics.
  • the present invention maintains the desired characteristics, that is, the characteristics of Fuchs corneal endothelial dystrophy by using the above-described specific gene transfer technology, and retains the same function as that of normal cells (that is, has been transformed). Not) cells could be provided.
  • telomerase reverse transcriptase TERT
  • immortalization is maintained while maintaining the characteristics of Fuchs corneal endothelial dystrophy.
  • TRET telomerase reverse transcriptase
  • Such immortalized cells of Fuchs corneal endothelial dystrophy can withstand screening of useful substances such as pharmaceuticals targeting Fuchs corneal endothelial dystrophy.
  • any known gene (nucleic acid molecule) introduction technique transformation, transduction, transfection, etc.
  • gene product (protein) introduction method may be used.
  • the introduction of these genes can be realized by introduction of nucleic acid molecules.
  • “gene transfer” refers to introducing a foreign gene, preferably a functional gene, into a chromosome genome or the like, for example, by an appropriate transfer technique.
  • an exogenous functional gene can be introduced by replacing the endogenous functional gene.
  • the exogenous functional gene is a gene that does not originally exist in the chromosome genome of the organism, and may be a gene derived from another species, a synthetic gene prepared by PCR, or the like.
  • a transfection technique is an example of such a gene introduction technique.
  • a target gene in the present invention, SV40 large T antigen, hTERT gene and the like
  • an appropriate virus vector for example, but not limited to, a lentivirus vector.
  • an appropriate cell for example, 293T cell
  • a helper plasmid as necessary (for example, pLP1, pLP2, pLP / VSVG, etc.).
  • the culture supernatant containing the virus is recovered after infection, and the culture is added to the culture solution of the target cells (in the present invention, cultured corneal endothelial cells derived from Fuchs corneal endothelial dystrophy patients).
  • Kiyo can be added with an appropriate reagent (here, but not limited to polybrene) to produce an immortalized corneal endothelial cell line (iFECD) derived from a patient with Fuchs corneal endothelial dystrophy.
  • exogenous DNA containing DNA encoding the transforming gene can be introduced into the cell of interest using techniques for transfection into retroviruses (eg, lentiviral vectors).
  • recombinant retroviruses are produced in packaging cell lines and have high titer virus particles (typically but not limited to 10 5 to 10 6 pfu / ml).
  • a recombinant virus particle is a medium containing a target cell culture in which the cell culture is a virus particle and a reagent such as polybrene at an appropriate concentration (for example, 5 to 10 ⁇ g / ml but not limited thereto). And used for infection by incubating for an appropriate time (for example, but not limited to about 1 to 12 hours). After infection with retrovirus, the cells are rinsed and cultured in standard medium. The infected cells are then analyzed for foreign DNA uptake and expression.
  • the cells may be subjected to selective conditions that select for cells that have taken up and expressed the selectable marker gene.
  • exogenous DNA may be introduced using calcium phosphate mediated transfection techniques.
  • a calcium phosphate precipitate containing DNA encoding the gene of interest, eg, a transforming gene, may be prepared using the technique of Wigler et al. (1979) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 76: 1373-1376. .
  • the cells are analyzed for foreign DNA uptake and expression.
  • the cells may be subjected to selective conditions that select for cells that have taken up and expressed the selectable marker gene.
  • Such techniques are exemplified in, but not limited to, examples 2013-509179 and JP 2004-254509 in addition to the examples specifically disclosed in the embodiments.
  • the corneal endothelial cells from a patient with Fuchs corneal endothelial dystrophy are SB431542 (4- [4- (1,3-benzodioxol-5-yl) -5- (2-pyridinyl) -1H-imidazol-2-yl] benzamide) and SB203580 (4- [4- (4-fluorophenyl) -2- (4-methylsulfinylphenyl) -1H-imidazol-5-yl] pyridine)
  • Preferred cells can be obtained by culturing in the above.
  • This medium may preferably be SB203580 + SB431542 + 3T3 conditioned medium used in the examples, but is not limited thereto.
  • the present invention provides a method of screening compounds effective for diseases in the corneal endothelium using Fuchs corneal endothelial dystrophy immortalized cells (iFECD).
  • the method of the present invention includes a primary screen for selecting a compound having an inhibitory activity against TGF- ⁇ and a secondary screen for selecting a compound having low toxicity to cells and having an inhibitory activity against TGF- ⁇ .
  • the present invention provides a reliable screening method by performing both primary screening and secondary screening.
  • the methods of the invention comprise (a) contacting a candidate compound with immortalized cells of Fuchs corneal endothelial dystrophy in the presence of transforming growth factor (TGF) - ⁇ , A step of evaluating inhibitory activity against - ⁇ , selecting a compound having the inhibitory activity, a step of (b) evaluating the toxicity of the compound selected in step (a) to the cells, and if necessary ( c) a step of evaluating the inhibitory activity against the TGF- ⁇ of the compound selected in step (a); (d) a step (b) that is evaluated as having low toxicity to the cell; and step (c) And selecting a compound evaluated to have an inhibitory activity against the TGF- ⁇ .
  • TGF transforming growth factor
  • the candidate compound is contacted with immortalized cells of Fuchs corneal endothelial dystrophy in the presence of transforming growth factor (TGF) - ⁇ , and the inhibitory activity of the candidate compound on the TGF- ⁇
  • the secondary screening includes a step of (b) evaluating the toxicity of the compound selected in step (a) to the cells, and if necessary, a step of selecting a compound having the inhibitory activity.
  • step (c) is not an essential step, it is preferable to include step (c) in order to improve the accuracy of screening. Surprisingly, unexpectedly, performing step (c) significantly increased the accuracy of the screening. It is understood that it is advantageous to include the step (c) because it is significantly increased even if only the tester's proficiency and other factors are taken into account. The effect of including such a step (c) is not expected from the conventional screening technique.
  • the number of trials for evaluating the inhibitory activity against TGF- ⁇ in step (c) may be greater than the number of trials for evaluating the inhibitory activity against TGF- ⁇ in step (a). This is because a useful compound is selected with higher reliability by increasing the number of trials in step (c) in the secondary screening. There is also an advantage that a large number of candidate compounds can be processed by setting the number of trials of the primary screening to be small. Due to the small number of trials, the reliability may be lowered in the primary screening, but the reliability is ensured by the secondary screening. In fact, some compounds that were considered useful in the primary screen were excluded in the secondary screen.
  • Table 1 shows an example in which, although the primary screening showed caspase activity of 75% or less, the secondary screening with an increased number of trials showed almost no decrease in caspase activity.
  • the cell viability measured by CellTiter-Glo (registered trademark) Luminescent Cell Viability Assay (Promega catalog number: G7570) was indicated by “ ⁇ ”, and the cell viability was 90%. What was less than is shown by "x”.
  • the number of trials for evaluating inhibitory activity against TGF- ⁇ in step (a) may be 1, 2, 3, 4, 5, or more times,
  • the number of trials for evaluating the inhibitory activity against TGF- ⁇ in (c) is 2, 3, 4, 5, 6, 7 and 8 so as to be greater than the number of trials in step (a). Times, 9, 10, or more times.
  • a person skilled in the art can appropriately set the number of trials in consideration of the number of candidate compounds.
  • the inhibitory activity against TGF- ⁇ can be evaluated based on the activity of inhibiting cell apoptosis caused by the TGF- ⁇ signal.
  • the activity that inhibits apoptosis is indicated by, for example, caspase activity (for example, caspase 3/7 activity), exposure of phosphatidylserine on the outer surface of cell membrane, cleavage of Poly (ADP-ribose) Polymerase (PARP), or fragmentation of chromosomal DNA
  • caspase activity against TGF- ⁇ may be assessed by measuring caspase activity (eg, caspase 3/7 activity), eg, substantially reduced relative to a candidate compound non-contact group
  • the compound having caspase activity can be selected as a compound having inhibitory activity against TGF- ⁇ .
  • the candidate compound non-contact group is a group to which no candidate compound is added (TGF- ⁇ added group).
  • a caspase activity substantially reduced with respect to the candidate compound non-contact group is a caspase activity (eg, caspase 3) that is statistically significantly reduced with respect to the candidate compound non-contact group.
  • a caspase activity eg, caspase 3/7 activity
  • caspase 3/7 activity is a caspase activity that is statistically significantly reduced with respect to the candidate compound non-contact group.
  • a compound that exhibits about 75% or less of caspase 3/7 activity relative to the non-contact group of candidate compounds can be selected as a compound having inhibitory activity against TGF- ⁇ .
  • the toxicity of the candidate compound Fuchs corneal endothelial dystrophy to immortalized cells can be evaluated. By assessing toxicity, it is possible to select compounds that are useful as pharmaceuticals. Toxicity can be performed by assessing cell viability.
  • step (b) includes measuring cell viability and may be assessed as low toxicity if cell viability is not substantially reduced.
  • Cell viability is measured in the absence of TGF- ⁇ .
  • the cell survival rate that is not substantially reduced means that the cell survival rate is not significantly reduced as compared to the candidate compound non-contact group, for example, about 90% of the candidate compound non-contact group.
  • the above cell viability can be obtained.
  • the cell viability threshold may be about 80%, about 85%, about 90%, about 95%, about 98%, about 99%, about 100%.
  • Caspase activity also decreases due to the decrease in the number of cells, so even if it seems to suppress caspase activity at first glance, it is clear that the number of cells may be significantly reduced due to toxicity became.
  • the drug in addition to the measurement of caspase activity, the drug can be accurately selected by measuring the number of cells.
  • the compounds as shown in Table 2 seemed to suppress caspase activity at first glance, but were excluded in the secondary screening because the cell viability was below 90% and the toxicity was strong.
  • the cell viability measured by CellTiter-Glo (registered trademark) Luminescent Cell Viability Assay (Promega catalog number: G7570) was indicated by “ ⁇ ”, and the cell viability was 90%. What was less than "x" is shown.
  • compounds that exhibit substantially unreduced cell viability and substantially reduced caspase 3/7 activity relative to the candidate compound non-contact group can be selected.
  • Such compounds have a ratio of caspase 3/7 activity (%) to cell viability (%) of about 0.9 or less, about 0.8 or less, about 0.75 or less, about 0.7 or less, about 0 or less. .65 or less, about 0.6 or less, about 0.55 or less, about 0.5 or less, about 0.45 or less, about 0.4 or less, about 0.35 or less, about 0.3 or less, about 0.25 Or a compound that exhibits about 0.2 or less.
  • a compound may be selected that exhibits a ratio of caspase 3/7 activity (%) to cell viability (%) of about 0.8 or less.
  • the concentration of the candidate compound can be any concentration. It is understood that all candidate compound concentrations may use the same concentration, or different concentrations may be used for each candidate compound. If a person skilled in the art knows a concentration that is toxic to cells (for example, 50% inhibitory concentration: IC50), the concentration of the candidate compound can be set in consideration of this. Examples of the concentration of the candidate compound used include, but are not limited to, about 1 nM, about 10 nM, about 100 nM, about 1 ⁇ M, about 10 ⁇ M, about 100 ⁇ M, about 1 mM, about 10 mM, about 100 mM.
  • any numerical value between these concentrations can also be used. Any range of these values can also be employed as a preferred concentration range in the present invention.
  • the concentration of candidate compound is about 10 ⁇ M. In another embodiment, the concentration of the candidate compound is about 1 ⁇ M.
  • a compound having an inhibitory activity against TGF- ⁇ is selected. Therefore, the compound selected by the screening method of the present invention can prevent symptoms, disorders or diseases in the corneal endothelium caused by TGF- ⁇ signal. Can be prevented or treated.
  • Symptoms, disorders or diseases in the corneal endothelium caused by TGF- ⁇ include Fuchs corneal endothelial dystrophy, corneal transplantation disorders, corneal endotheliitis, trauma, ophthalmic surgery, disorders after ophthalmic laser surgery, aging, posterior polymorphic cornea It can be selected from the group consisting of dystrophy (PPD), congenital hereditary corneal endothelial dystrophy (CHED), idiopathic corneal endothelial dysfunction, and cytomegalovirus corneal endotheliitis. Since the immortalized cells of Fuchs corneal endothelial dystrophy are used in the screening method of the present invention, the compound selected by the screening method of the present invention can particularly prevent or treat Fuchs corneal endothelial dystrophy.
  • a compound selected by a screening method using immortalized cells of Fuchs corneal endothelial dystrophy may be further subjected to a screening method using immortalized human corneal endothelial cells described in detail below.
  • a compound selected by a screening method using immortalized human corneal endothelial cells may be subjected to a screening method using immortalized cells of Fuchs corneal endothelial dystrophy.
  • the primary screening may be omitted as necessary in the second screening system. This is because the number of candidate compounds is limited to some extent by the first screening.
  • compounds having inhibitory activity against endoplasmic reticulum-related stress inducers are selected, so both immortalized cells of Fuchs corneal endothelial dystrophy and immortalized human corneal endothelial cells are used.
  • the compounds selected by the screening method that had been used may have inhibitory activity against TGF- ⁇ and endoplasmic reticulum-related stress inducers. Since Fuchs corneal endothelial dystrophy is also considered to be caused by endoplasmic reticulum-related stress, compounds having inhibitory activity against TGF- ⁇ and endoplasmic reticulum-related stress inducers are particularly effective against Fuchs corneal endothelial dystrophy It is thought that.
  • the present invention provides a method of screening for compounds effective for diseases in the corneal endothelium using immortalized human corneal endothelial cells (iHCEC).
  • the method of the present invention comprises a primary screening for selecting a compound having an inhibitory activity against an endoplasmic reticulum (ER) -related stress inducer, a low toxicity to cells, and an inhibitory activity against an endoplasmic reticulum (ER) -related stress inducer.
  • Secondary screening to select compounds with.
  • iHCEC immortalized human corneal endothelial cells
  • ER endoplasmic reticulum
  • ER endoplasmic reticulum
  • the method of the invention comprises (a) contacting a candidate compound with immortalized human corneal endothelial cells in the presence of an endoplasmic reticulum (ER) -related stress inducer, the endoplasmic reticulum of the candidate compound ( (ER) evaluating the inhibitory activity against a related stress inducer and selecting a compound having the inhibitory activity; (b) evaluating the toxicity of the compound selected in step (a) to the cells; c) evaluating the inhibitory activity of the compound selected in step (a) on the endoplasmic reticulum (ER) -related stress inducer, and (d) evaluating that the toxicity to the cell is low in step (b), And selecting a compound evaluated in step (c) as having an inhibitory activity against the endoplasmic reticulum (ER) -related stress inducer.
  • ER endoplasmic reticulum
  • ER-related stress inducers include MG-132, thapsigargin and tunicamycin.
  • MG-132 is known as a substance capable of inducing protein folding abnormality (accumulation of denatured protein), which is one of the causes of endoplasmic reticulum-related stress.
  • Fuchs corneal endothelial dystrophy is known to be caused by endoplasmic reticulum-related stress due to accumulation of denatured protein.
  • endoplasmic reticulum-related stress induced by MG-132 is more It is thought to reflect the state of A screening method for evaluating inhibitory activity against MG-132 in iHCEC is a compound that suppresses Fuchs corneal endothelial dystrophy dystrophy (endoplasmic reticulum-related stress caused by accumulation of denatured protein) that cannot be evaluated by the above-described screening method using iFCED. It is advantageous to be able to screen. Although not wishing to be bound by theory, it has been confirmed that the compounds that have confirmed the inhibitory activity with MG-132 actually suppress the pathology of Fuchs corneal endothelial dystrophy advantageously. Can also be seen.
  • a candidate compound is brought into contact with an immortalized human corneal endothelial cell in the presence of an endoplasmic reticulum (ER) -related stress inducer, and the endoplasmic reticulum (ER) -related stress induction of the candidate compound is performed.
  • ER endoplasmic reticulum
  • the secondary screening is a step of (b) evaluating the toxicity of the compound selected in step (a) to the cells; (C) evaluating the inhibitory activity of the compound selected in step (a) on the endoplasmic reticulum (ER) -related stress inducer, and (d) evaluating that the toxicity to the cell is low in step (b) And corresponds to the step of selecting a compound evaluated in step (c) as having an inhibitory activity against the endoplasmic reticulum (ER) -related stress inducer.
  • the number of trials for evaluating the inhibitory activity against the endoplasmic reticulum (ER) -related stress inducer in step (c) is the number of trials for evaluating the inhibitory activity against the endoplasmic reticulum (ER) -related stress inducer in step (a). It may be more than the number of trials. This is because a useful compound is selected with higher reliability by increasing the number of trials in step (c) in the secondary screening. There is also an advantage that a large number of candidate compounds can be processed by setting the number of trials of the primary screening to be small. Due to the small number of trials, the reliability may be lowered in the primary screening, but the reliability is ensured by the secondary screening.
  • the number of trials for evaluating inhibitory activity against an endoplasmic reticulum (ER) -related stress inducer in step (a) is 1, 2, 3, 4, 5 or more times.
  • the number of trials for evaluating the inhibitory activity against the endoplasmic reticulum (ER) -related stress inducer in step (c) is 2, 3, 4 so that the number of trials is larger than the number of trials in step (a). Times, 5, 6, 7, 8, 9, 10, or more times.
  • a person skilled in the art can appropriately set the number of trials in consideration of the number of candidate compounds.
  • the inhibitory activity against an endoplasmic reticulum (ER) -related stress inducer can be assessed based on the activity of inhibiting cell apoptosis caused by the endoplasmic reticulum (ER) -related stress inducer.
  • inhibitory activity against endoplasmic reticulum (ER) -related stress inducers may be assessed by measuring caspase activity (eg, caspase 3/7 activity), eg, in a candidate compound non-contact group
  • caspase activity eg, caspase 3/7 activity
  • a compound having a substantially reduced caspase activity can be selected as a compound having an inhibitory activity against an endoplasmic reticulum (ER) -related stress inducer.
  • the candidate compound non-contact group is a group to which no candidate compound is added (an endoplasmic reticulum (ER) -related stress inducer addition group).
  • a caspase activity substantially reduced with respect to the candidate compound non-contact group is a caspase activity (eg, caspase 3) that is statistically significantly reduced with respect to the candidate compound non-contact group. For example, about 95% or less, about 90% or less, about 85% or less, about 80% or less, about 75% or less, about 70% or less, It can be 65% or less, about 60% or less, or about 55% or less of caspase activity (eg, caspase 3/7 activity).
  • a compound that exhibits about 75% or less of caspase 3/7 activity relative to the candidate compound non-contact group can be selected as a compound having inhibitory activity against endoplasmic reticulum (ER) -related stress inducers.
  • the toxicity of the candidate compound to immortalized human corneal endothelial cells can be evaluated.
  • Toxicity can be performed by assessing cell viability.
  • step (b) includes measuring cell viability and may be assessed as low toxicity if cell viability is not substantially reduced.
  • Cell viability is measured in the absence of endoplasmic reticulum (ER) -related stress inducers.
  • the cell survival rate that is not substantially reduced means that the cell survival rate is not significantly reduced as compared to the candidate compound non-contact group, for example, about 90% of the candidate compound non-contact group.
  • the above cell viability can be obtained.
  • the cell viability threshold may be about 80%, about 85%, about 90%, about 95%, about 98%, about 99%, about 100%.
  • Caspase activity also decreases due to the decrease in the number of cells, so even if it seems to suppress caspase activity at first glance, it is clear that the number of cells may be significantly reduced due to toxicity became. Therefore, in addition to the measurement of caspase activity, the drug can be accurately selected by measuring the number of cells.
  • compounds that show substantially unreduced cell viability and substantially reduced caspase 3/7 activity relative to the candidate compound non-contact group can be selected.
  • Such compounds have a ratio of caspase 3/7 activity (%) to cell viability (%) of about 0.9 or less, about 0.85 or less, about 0.8 or less, about 0.75 or less, about 0 0.7 or less, about 0.65 or less, about 0.6 or less, about 0.55 or less, about 0.5 or less, about 0.45 or less, about 0.4 or less, about 0.35 or less, about 0.3
  • it may be a compound exhibiting about 0.25 or less, or about 0.2 or less.
  • a compound in step (d), a compound may be selected that exhibits a ratio of caspase 3/7 activity (%) to cell viability (%) of about 0.8 or less.
  • the screening method of the present invention selects a compound having an inhibitory activity against an endoplasmic reticulum (ER) -related stress inducer
  • the compound selected by the screening method of the present invention results from endoplasmic reticulum (ER) -related stress.
  • ER endoplasmic reticulum
  • Symptoms, disorders or diseases in the corneal endothelium can be prevented or treated.
  • Symptoms, disorders or diseases in the corneal endothelium that result from endoplasmic reticulum (ER) -related stress can result from abnormal protein folding.
  • the symptom, disorder or disease in the corneal endothelium due to endoplasmic reticulum (ER) -related stress is corneal endothelial cell damage, corneal endothelial damage, corneal endothelial density reduction, gut formation, in Fuchs corneal endothelial dystrophy.
  • the compounds selected by the screening method of the present invention can particularly prevent or treat Fuchs corneal endothelial dystrophy.
  • kits In another aspect, the present invention provides a kit for screening a compound effective for a disease in corneal endothelium using the above screening method.
  • kit refers to a unit provided with a portion to be provided (eg, drug, antibody, label, cell, instructions, etc.) usually divided into two or more compartments.
  • This kit form is preferred when it is intended to provide a composition that should not be provided in admixture for stability or the like, but preferably used in admixture immediately before use.
  • Such a kit preferably comprises instructions or instructions that describe the provided part (eg how to use the drug or how to process the reagent).
  • the kit when a kit is used as a reagent kit, the kit usually includes instructions describing how to use drugs, antibodies, and the like.
  • the “instruction” describes the method for using the present invention for the user.
  • this instruction manual a word indicating the screening method and the method of using the reagent of the present invention is described.
  • the instruction sheet may include a word indicating a usage method (screening method).
  • This instruction is prepared in accordance with the format prescribed by the national supervisory authority (for example, the Ministry of Health, Labor and Welfare in Japan and the Food and Drug Administration (FDA) in the United States, etc.) It is clearly stated that it has been received.
  • the instruction sheet is a so-called package insert, and may be provided in a paper medium or may be provided in a form such as an electronic medium (for example, a home page or an e-mail provided on the Internet).
  • kits of the invention comprise TGF- ⁇ , immortalized cells of Fuchs corneal endothelial dystrophy, reagents or means for measuring inhibitory activity against TGF- ⁇ , and for measuring cytotoxicity.
  • the TGF- ⁇ can be TGF- ⁇ 2.
  • the method for producing immortalized cells of Fuchs corneal endothelial dystrophy is as described above.
  • the kit of the present invention comprises an endoplasmic reticulum-related stress inducer, an immortalized human corneal endothelial cell, a reagent or means for measuring inhibitory activity against the endoplasmic reticulum-related stress inducer, and cytotoxicity.
  • Reagents or means for measuring include MG-132, thapsigargin and tunicamycin.
  • the endoplasmic reticulum-related stress inducer can be MG-132.
  • Immortalized human corneal endothelial cells were prepared in the same manner as immortalized cells (iFECD) of Fuchs's corneal endothelial dystrophy using normal research corneas (SightLife).
  • the kit of the present invention comprises TGF- ⁇ , endoplasmic reticulum-related stress inducer, immortalized cells of Fuchs corneal endothelial dystrophy, immortalized human corneal endothelial cells, and inhibitory activity against TGF- ⁇ . And a reagent or means for measuring inhibitory activity against an endoplasmic reticulum-related stress inducer, and a reagent or means for measuring cytotoxicity.
  • the reagent or means of the present invention may contain a “label” for distinguishing the target molecule or substance from others.
  • Label include substances (fluorescent substances, luminescent substances, etc.), energy, electromagnetic waves, radiation and the like. Examples of the labeling method include RI (radioisotope) method, fluorescence method, biotin method, chemiluminescence method and the like. Any labeling that does not affect the function can be used.
  • the reagent or means for measuring inhibitory activity against TGF- ⁇ or an endoplasmic reticulum-related stress inducer is a reagent or means for measuring caspase activity (eg, caspase 3/7 activity). possible.
  • the reagent or means for measuring the inhibitory activity against TGF- ⁇ or endoplasmic reticulum-related stress inducer may comprise a luminescent reagent.
  • the luminescent reagent can be a reagent for causing the subject to be measured (caspase in the case of caspase activity) to emit light.
  • caspase activity for example, caspase 3/7 activity
  • Caspase-Glo registered trademark 3/7 Assay
  • CellEvent trademark
  • Caspase-3 / 7 Green Detection Reagent SensoLite (registered) (Trademark) Reagents or means used in Homogeneous AFC Caspase-3 / 7 Assay Kit, etc.
  • One skilled in the art can use known techniques, commercially available kits or reagents or means for measuring caspase activity (eg, caspase 3/7 activity).
  • the reagent or means for measuring cytotoxicity can be a reagent or means for measuring cell viability.
  • the reagent or means for measuring cytotoxicity can be a luminescent reagent.
  • the luminescent reagent may be a reagent for causing the subject to be measured (live cell or dead cell, or both in the case of cell viability) to emit light.
  • Reagents or means for measuring cell viability include CellTiter-Glo (registered trademark) Luminescent Cell Viability Assay, RealTime-Glo (registered trademark) MT Cell Viability Assay, CellTiter-Blue (registered trademark) Cell Visibility, Cell Visibility. Trademarks) Examples include, but are not limited to, reagents or means used in Cell Viability Reagent and the like.
  • One skilled in the art can use known techniques, commercially available kits or reagents or means for measuring cell viability.
  • Example 1 Production of an immortalized corneal endothelial cell line (iFECD) derived from a patient with Fuchs' corneal endothelial dystrophy and an immortalized cell of normal corneal endothelial cells (iHCEC))
  • immortalized corneal endothelial cell lines iFECD and iHCEC were prepared from corneal endothelial cells derived from Fuchs corneal endothelial dystrophy patients and healthy individuals.
  • SB431542 (1 ⁇ mol / l) and SB203580 (4- (4-fluorophenyl) -2- (4-methylsulfonylphenyl) -5 (4-pyridyl) imidazole ⁇ 4- [4- (4-fluoro (Phenyl) -2- (4-methylsulfinylphenyl) -1H-imidazol-5-yl] pyridine) (1 ⁇ mol / l) was added (hereinafter referred to as “SB203580 + SB431542 + 3T3 conditioned medium”).
  • corneal endothelial cells were enzymatically collected and cultured in SB203580 + SB431542 + 3T3 conditioned medium.
  • Corneal endothelial cells derived from a patient with Fuchs corneal endothelial dystrophy were amplified by SV40 large T antigen and hTERT gene by PCR and introduced into a lentiviral vector (pLenti6.3_V5-TOPO; Life Technologies Inc).
  • the lentiviral vector was 293T cells (RCB2202; Riken) using three types of helper plasmids (pLP1, pLP2, pLP / VSVG; Life Technologies Inc.) and transfection reagent (Fugene HD; Promega Corp., Madison, WI). Bioresource Center, Ibaraki, Japan).
  • the culture supernatant containing the virus was recovered and added to the culture medium of cultured corneal endothelial cells derived from Fuchs corneal endothelial dystrophy using 5 ⁇ g / ml of polybrene to obtain SV40 large T antigen.
  • the hTERT gene was introduced.
  • iHCEC immortalized corneal endothelial cell line
  • iFECD immortalized corneal endothelial cell line
  • Example 2 Screening using immortalized cells of Fuchs corneal endothelial dystrophy
  • immortalized cells of Fuchs' corneal endothelial dystrophy produced in Example 1 were used to screen for compounds effective for diseases in the corneal endothelium.
  • TGF- ⁇ 2 was used as a substance that induces cytotoxicity of corneal endothelial cells.
  • TGF- ⁇ 2 (manufacturer: R & D Systems, Inc., distributor: Wako Pure Chemical Industries, Ltd./manufacturer code 302-B2-002, 302-B2-010, distributor code: 553-62881, 559-62883 ) (5 ng / mL) alone or both TGF- ⁇ 2 (5 ng / mL) and SCREEN-WELL® FDA Applied Drug Library V2, Japan version of each drug (10 ⁇ M) and 5% CO 2 at 37 ° C. The cell morphology was observed using a phase contrast microscope after 28 hours under the above conditions. Thereafter, caspase 3/7 activity was measured using Caspase-Glo 3/7 Assay (Promega, # G8091).
  • DMEM + 2% FBS + 1% P / S was used as the medium.
  • the caspase 3/7 activity and cell viability were measured using a Veritas TM Microplate Luminometer. With such an apparatus, it is possible to measure a large number of samples simultaneously.
  • DMSO Dimethylsulfoxide, Sterile-filtered
  • nacalai tesque, 13408-64 a solvent of each reagent was added.
  • a caspase inhibitor Z-VD-FMK isomer mixture
  • Caspase activity was measured after incubation in Dulbecco's modified Eagle medium (DMEM) + 2% fetal bovine serum (FBS) + 1% penicillin / streptomycin (P / S) for 28 hours.
  • DMEM Dulbecco's modified Eagle medium
  • FBS fetal bovine serum
  • P / S penicillin / streptomycin
  • FIG. 3 shows representative results of caspase 3/7 activity as measured by Caspase-Glo® 3/7 Assay in the primary screen.
  • the horizontal axis of the graph in FIG. 3 is, from the left, the control group, the TGF- ⁇ 2 (5 ng / mL) added group, the TGF- ⁇ 2 (5 ng / mL) + Z-VD-FMK added group (10 ⁇ M), and the TGF- ⁇ 2 (5 ng).
  • CV value coefficient of variation
  • CV (%) standard deviation (SD) / average (Av) is an index indicating how much variation is present. Screening generally requires a CV value within 10%.
  • the S / B ratio is preferably 2 or more.
  • FIG. 4 shows the case where the control is 0%, the TGF- ⁇ 2 reaction is 100%, the TGF- ⁇ 2 reaction is 100%, and the positive control TGF- ⁇ 2 + Z-VD-FMK reaction is 0%.
  • the result of calculating each index is shown. As shown, it satisfies the values generally required for screening systems.
  • Cell viability was measured after incubation in Dulbecco's modified Eagle medium (DMEM) + 2% fetal bovine serum (FBS) + 1% penicillin / streptomycin (P / S) for 28 hours.
  • DMEM Dulbecco's modified Eagle medium
  • FBS 2% fetal bovine serum
  • P / S penicillin / streptomycin
  • FIG. 7 and FIG. 8 show the results of secondary screening of the drug name of each drug in SCREEN-WELL® FDA Applied Drug Library V2, Japan version, caspase 3/7 activity in TGF- ⁇ 2 stimulation, and cell survival.
  • the result of the rate and the value obtained by dividing caspase 3/7 activity by cell viability ((caspase 3/7 activity) / (cell viability) (%)) are shown.
  • the value of caspase 3/7 activity in the secondary screening indicates that the lower the cell viability value ((caspase 3/7 activity) / (cell viability) (%)), the more useful the drug.
  • FIG. 7 and 8 have caspase 3/7 activity / cell viability (%) of 80% or less, have inhibitory activity against TGF- ⁇ 2, have low toxicity, and are corneal endothelium. It is expected to be effective for diseases and the like.
  • FIG. 7 shows drugs with caspase 3/7 activity / cell viability (%) values ranked 1-25
  • FIG. 8 shows caspase 3/7 activity / cell viability (%). Indicates a drug ranked in the 26th to 47th position.
  • Example 3 Screening using immortalized human corneal endothelial cells
  • immortalized human corneal endothelial cells prepared in Example 1 were used to screen for compounds effective for diseases in the corneal endothelium.
  • MG-132 known as a substance that induces endoplasmic reticulum (ER) -related stress was used as a substance that induces cell damage.
  • Immortalized human corneal endothelial cells were seeded at 7 ⁇ 10 3 in a 96-well plate and cultured at 37 ° C. under 5% CO 2 for 24 hours.
  • the medium used was Dulbecco's Modified Eagle Medium (DMEM) (nacalai tesque, 26252-94) + 10% FBS (Biological Industries / 04-001-1A) + 1% penicillin-streptomycin (nacalai tesque, 26252-94).
  • MG-132 SIGMA, M7449
  • MG-132 0.1 ⁇ M
  • Example 2 had a value of (caspase 3/7 activity) / (cell viability) (%)
  • Both the top 40 types of drugs (10 ⁇ M) showing 80% or less were added, and cell morphology was observed using a phase contrast microscope after 18 hours at 37 ° C. under 5% CO 2 conditions.
  • caspase 3/7 activity was measured using Caspase-Glo (registered trademark) 3/7 Assay (Promega, # G8091).
  • MG-132 has the effect of increasing the accumulation of unfolded protein in cells, similar to that observed in patients with Fuchs corneal endothelial dystrophy, Induces death.
  • DMEM + 2% FBS + 1% P / S was used as the medium.
  • DMSO Dimethylsulfoxide, Sterile-filtered
  • nacalai tests, 13408-64 as a solvent of each reagent was added to the control group.
  • a caspase inhibitor Z-VD-FMK isomer mixture
  • DMEM Dulbecco's Modified Eagle Medium
  • FBS fetal calf serum
  • P / S penicillin / streptomycin
  • FIG. 10 shows the results of screening for each drug name, caspase 3/7 activity upon stimulation with MG-132 (0.1 ⁇ M), results of cell viability upon stimulation with MG-132 (0.1 ⁇ M), and caspase 3 / A value obtained by dividing 7 activity by cell viability ((caspase 3/7 activity) / (cell viability) (%)) is shown.
  • the drug shown in FIG. 10 has a caspase 3/7 activity / cell survival rate (%) of 80% or less, has an inhibitory activity against TGF- ⁇ 2, has low toxicity, and causes diseases in the corneal endothelium. Is expected to be effective.
  • a method for screening a compound effective for a disease in the corneal endothelium using a model system of Fuchs corneal endothelial dystrophy is provided, and a technique that can be used in industries related to the treatment of corneal endothelial diseases (pharmaceuticals, etc.) is provided.

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Abstract

本発明は、角膜内皮における疾患に有効な化合物をスクリーニングする方法を提供する。本発明の方法は、(a)トランスフォーミング増殖因子(TGF)-βの存在下で候補化合物とフックス角膜内皮ジストロフィの不死化細胞とを接触させ、該候補化合物の該TGF-βに対する阻害活性を評価し、該阻害活性を有する化合物を選択する工程と、(b)工程(a)において選択された該化合物の該細胞に対する毒性を評価する工程と、(c)工程(a)において選択された該化合物の該TGF-βに対する阻害活性を評価する工程と、(d)工程(b)において該細胞に対する毒性が低いと評価され、かつ、工程(c)において該TGF-βに対する阻害活性を有すると評価された化合物を選択する工程とを含む。本発明の方法により、角膜内皮における疾患に有効な化合物をスクリーニングすることが可能である。

Description

TGF-β阻害剤の新規スクリーニング法
 本発明は、フックス角膜内皮ジストロフィのモデル系を用いた角膜内皮における疾患に有効な化合物をスクリーニングする方法およびキット等に関する。
 視覚情報は、眼球の最前面の透明な組織である角膜から取り入れられた光が、網膜に達して網膜の神経細胞を興奮させ、発生した電気信号が視神経を経由して大脳の視覚野に伝達することで認識される。良好な視力を得るためには、角膜が透明であることが必要である。角膜の透明性は、角膜内皮細胞のポンプ機能とバリア機能により、含水率が一定に保たれることにより保持される。
 ヒトの角膜内皮細胞は、出生時には1平方ミリメートル当たり約3000個の密度で存在しているが、一度障害を受けると再生する能力を持たない。フックス角膜内皮ジストロフィは、角膜の内側の内皮細胞が異常を来して角膜の浮腫を生じたりする疾患であり、その原因の詳細は不明である。フックス角膜内皮ジストロフィでは、コラーゲン等の細胞外マトリクスが角膜の後部にあるデスメ膜の後面の一部分に沈着し、グッテー(Corneal guttae)を形成したりデスメ膜の肥厚を生じ、羞明、霧視の原因となる。フックス角膜内皮ジストロフィは角膜移植以外に有効な治療法はないとされるが、日本での角膜提供は不足しており、角膜移植の待機患者約2600人に対し、年間に国内で行われている角膜移植件数は1700件程度である。
 従来、医薬品の安全性や有効性に関する試験研究には主として動物が用いられていたが、動物愛護の観点から動物を使用する代わりに、培養細胞等を用いてインビトロで医薬品の有効性や安全性を試験研究する技術の実用化レベルでの研究が行われている。例えば、生体組織から採取した初代培養細胞や無限増殖する不死化細胞(樹立細胞)系を用いる方法で予め試験した後に動物試験が行われている。しかし、初代細胞は初期段階ではよく増殖するが、継代培養とともに次第に増殖が停止(細胞老化)したり、形質転換をきたす。さらに、初代細胞は、その特性が生体組織から採取する度に異なるという不均質性の問題に加え、継代とともに変化することが指摘されている。特に、増殖速度が非常に遅い場合や微小器官に由来する場合には、試験に供するに足る初代細胞を得ることは非常に困難であるとされる。
 特許文献1は、フックス角膜内皮ジストロフィの不死化細胞を作製するための方法を開示する。特許文献2では、細胞傷害抑制効果を確認するために、フックス角膜内皮ジストロフィの不死化細胞が用いられている。しかしながら、角膜内皮における疾患に有効で安全性の高い化合物をスクリーニングするための、迅速かつ簡便で、信頼性の高いスクリーニング方法はこれまでに報告されていない。
国際公開第2015/015655号 国際公開第2015/015654号
 本発明者らは、TGF-βの存在下で候補化合物とフックス角膜内皮ジストロフィの不死化細胞とを接触させた際のTGF-β阻害活性を指標とすることで、角膜内皮における疾患に有効な化合物を選択することが可能であることを見出し、また、毒性評価を行うことでさらに安全性の高い化合物の選択を達成した。さらに、TGF-β阻害活性のスコアおよび毒性のスコアを処理しランク付けすることで、より信頼性の高い候補化合物の選択を可能とした。このようなスクリーニングをハイスループットで行う方法も見出した。
 したがって、本願発明は以下のような発明を提供する。
(項目1)
 角膜内皮における症状、障害または疾患に有効な化合物をスクリーニングする方法であって、該方法は、
 (a)トランスフォーミング増殖因子(TGF)-βの存在下で候補化合物とフックス角膜内皮ジストロフィの不死化細胞とを接触させ、該候補化合物の該TGF-βに対する阻害活性を評価し、該阻害活性を有する化合物を選択する工程と、
 (b)該工程(a)において選択された該化合物の該細胞に対する毒性を評価する工程と、
 (c)必要に応じて、該工程(a)において選択された該化合物の該TGF-βに対する阻害活性を評価する工程と、
 (d)該工程(b)において該細胞に対する毒性が低いと評価され、かつ、該工程(a)または(c)において該TGF-βに対する阻害活性を有すると評価された化合物を選択する工程と
を含む、方法。
(項目2)
 前記TGF-βに対する阻害活性は、前記TGF-βシグナルに起因する前記細胞のアポトーシスを阻害する活性である、項目1に記載の方法。
(項目3)
 前記工程(a)および(c)は、カスパーゼ活性を測定することを含み、前記TGF-βに対する阻害活性が、候補化合物非接触群に対して実質的に低下したカスパーゼ活性である、項目1または2に記載の方法。
(項目4)
 前記工程(c)における前記TGF-βに対する阻害活性の評価の試行回数は、前記工程(a)における前記TGF-βに対する阻害活性の評価の試行回数よりも多い、項目1~3のいずれか一項に記載の方法。
(項目5)
 前記工程(c)における前記TGF-βに対する阻害活性の評価の試行回数は、n=4~6であり、前記工程(a)における前記TGF-βに対する阻害活性の評価の試行回数は、n=1~3である、項目1~4のいずれか一項に記載の方法。
(項目6)
 前記カスパーゼ活性は、カスパーゼ3/7活性である、項目3~5のいずれか一項に記載の方法。
(項目7)
 前記工程(a)において、候補化合物非接触群に対して約75%以下のカスパーゼ3/7活性を示す化合物が、前記TGF-βに対する阻害活性を有する化合物として選択される、項目3~6のいずれか一項に記載の方法。
(項目8)
 前記工程(b)は、細胞生存率を測定することを含み、該細胞生存率が実質的に減少していない場合、前記毒性が低いと評価される、項目1~7のいずれか一項に記載の方法。
(項目9)
 前記工程(d)において、実質的に減少していない細胞生存率、および候補化合物非接触群に対して実質的に低下したカスパーゼ3/7活性を示す化合物が選択される、項目1~8のいずれか一項に記載の方法。
(項目10)
 前記工程(d)において、前記細胞生存率が約90%以上を示し、かつ、該細胞生存率(%)に対するカスパーゼ3/7活性(%)の比が約0.8以下を示す化合物が選択される、項目1~9のいずれか一項に記載の方法。
(項目11)
 前記角膜内皮における症状、障害または疾患が、フックス角膜内皮ジストロフィである、項目1~10のいずれか一項に記載の方法。
(項目12)
 (e)小胞体関連ストレス誘導物質の存在下で前記工程(d)において選択された化合物と不死化ヒト角膜内皮細胞とを接触させて、前記工程(d)において選択された化合物の該小胞体関連ストレス誘導物質に対する阻害活性を評価する工程と、
 (f)前記工程(d)において選択された化合物の該不死化ヒト角膜内皮細胞に対する毒性を評価する工程と、
 (g)工程(f)において該不死化ヒト角膜内皮細胞に対する毒性が低いと評価され、かつ、工程(e)において該小胞体関連ストレス誘導物質に対する阻害活性を有すると評価された化合物を選択する工程と
をさらに含む、項目1~11のいずれか一項に記載の方法。
(項目13)
 前記小胞体関連ストレス誘導物質に対する阻害活性は、前記小胞体関連ストレス誘導物質に起因する前記不死化ヒト角膜内皮細胞のアポトーシスを阻害する活性である、項目12に記載の方法。
(項目14)
 前記工程(e)は、カスパーゼ活性を測定することを含み、前記小胞体関連ストレス誘導物質に対する阻害活性が、候補化合物非接触群に対して実質的に低下したカスパーゼ活性である、項目12または13に記載の方法。
(項目15)
 前記カスパーゼ活性は、カスパーゼ3/7活性である、項目14に記載の方法。
(項目16)
 前記工程(g)において、候補化合物非接触群に対して約75%以下のカスパーゼ3/7活性を示す化合物が、前記小胞体関連ストレス誘導物質に対する阻害活性を有する化合物として選択される項目12~15のいずれか一項に記載の方法。
(項目17)
 前記工程(f)は、細胞生存率を測定することを含み、該細胞生存率が実質的に減少していない場合、前記毒性が低いと評価される、項目12~16のいずれか一項に記載の方法。
(項目18)
 前記工程(g)において、実質的に減少していない細胞生存率、および候補化合物非接触群に対して実質的に低下したカスパーゼ3/7活性を示す化合物が選択される、項目12~17のいずれか一項に記載の方法。
(項目19)
 前記工程(g)において、前記細胞生存率が約90%以上を示し、かつ、該細胞生存率(%)に対するカスパーゼ3/7活性(%)の比が約0.8以下を示す化合物が選択される、項目12~18のいずれか一項に記載の方法。
(項目20)
 前記角膜内皮における症状、障害または疾患が、フックス角膜内皮ジストロフィである、項目12~19のいずれか一項に記載の方法。
(項目21)
 前記小胞体関連ストレス誘導物質は、MG-132、タプシガルギンおよびツニカマイシンからなる群から選択される、項目12~20のいずれか一項に記載の方法。
(項目22)
 前記小胞体関連ストレス誘導物質は、MG-132である、項目12~21のいずれか一項に記載の方法。
(項目23)
 角膜内皮における症状、障害または疾患に有効な化合物をスクリーニングする方法であって、該方法は、
 (a)トランスフォーミング増殖因子(TGF)-βの存在下で候補化合物とフックス角膜内皮ジストロフィの不死化細胞とを接触させ、該候補化合物のカスパーゼ活性を評価し、候補化合物非接触群に対して実質的に低下したカスパーゼ活性を有する化合物を選択する工程と、
 (b)該工程(a)において選択された該化合物の該フックス角膜内皮ジストロフィの不死化細胞に対する毒性を評価する工程と、
 (c)該工程(a)において選択された該化合物のカスパーゼ活性を評価する工程と、
 (d)該工程(b)において該フックス角膜内皮ジストロフィの不死化細胞に対する毒性が低いと評価され、かつ、該工程(c)において実質的に低下したカスパーゼ活性を有すると評価された化合物を選択する工程と
 (e)MG-132の存在下で該工程(d)において選択された化合物と不死化ヒト角膜内皮細胞とを接触させて、該工程(d)において選択された化合物の該候補化合物のカスパーゼ活性を評価する工程と、
 (f)該工程(e)において選択された化合物の該不死化ヒト角膜内皮細胞に対する毒性を評価する工程と、
 (g)該工程(f)において該不死化ヒト角膜内皮細胞に対する毒性が低いと評価され、かつ、該工程(e)において実質的に低下したカスパーゼ活性を有すると評価された化合物を選択する工程と
を含む、方法。
(項目24)
 項目1~11のいずれか一項に記載の方法を使用して、角膜内皮における症状、障害または疾患に有効な化合物をスクリーニングするためのキットであって、該キットは、
 TGF-βと、
 フックス角膜内皮ジストロフィの不死化細胞と、
 該TGF-βに対する阻害活性を測定するための試薬または手段と、
 細胞毒性を測定するための試薬または手段と
を備える、キット。
(項目25)
 前記TGF-βは、TGF-β2である、項目24に記載のキット。
(項目26)
 前記フックス角膜内皮ジストロフィの不死化細胞は、SV40ラージT抗原およびhTERTが導入されたフックス角膜内皮ジストロフィ患者の角膜内皮細胞に由来する、項目24または25に記載のキット。
(項目27)
 前記フックス角膜内皮ジストロフィの不死化細胞は、4-[4-(1,3-ベンゾジオキソール-5-イル)-5-(2-ピリジニル)-1H-イミダゾール-2-イル]ベンズアミドおよび4-[4-(4-フルオロフェニル)-2-(4-メチルスルフィニルフェニル)-1H-イミダゾール-5-イル]ピリジン)を含む培地中で培養されたフックス角膜内皮ジストロフィ患者の角膜内皮細胞に由来する、項目24~26のいずれか一項に記載のキット。
(項目28)
 前記TGF-βに対する阻害活性を測定するための試薬または手段は、カスパーゼ活性を測定するための試薬または手段である、項目24~27のいずれか一項に記載のキット。
(項目29)
 前記カスパーゼ活性は、カスパーゼ3/7活性である、項目24~28のいずれか一項に記載のキット。
(項目30)
 前記細胞毒性を測定するための試薬または手段は、細胞生存率を測定するための試薬または手段である、項目24~29のいずれか一項のいずれか一項に記載のキット。
(項目31)
 前記TGF-βに対する阻害活性を測定するための試薬または手段は発光試薬を含む、項目24~30のいずれか一項のいずれか一項に記載のキット。
(項目32)
 前記細胞毒性を測定するための試薬または手段は発光試薬を含む、項目24~31のいずれか一項に記載のキット。
(項目33)
 角膜内皮における症状、障害または疾患に有効な化合物をスクリーニングする方法であって、該方法は、
 (a)小胞体関連ストレス誘導物質の存在下で候補化合物と不死化ヒト角膜内皮細胞とを接触させ、該候補化合物の該小胞体関連ストレス誘導物質に対する阻害活性を評価し、該阻害活性を有する化合物を選択する工程と、
 (b)該工程(a)において選択された該化合物の該細胞に対する毒性を評価する工程と、
 (c)必要に応じて、該工程(a)において選択された該化合物の該小胞体関連ストレス誘導物質に対する阻害活性を評価する工程と、
 (d)該工程(b)において該細胞に対する毒性が低いと評価され、かつ、該工程(a)または(c)において該小胞体関連ストレス誘導物質に対する阻害活性を有すると評価された化合物を選択する工程と
を含む、方法。
(項目34)
 前記小胞体関連ストレス誘導物質に対する阻害活性は、前記小胞体関連ストレス誘導物質に起因する前記細胞のアポトーシスを阻害する活性である、項目33に記載の方法。
(項目35)
 前記工程(a)および(c)は、カスパーゼ活性を測定することを含み、前記小胞体関連ストレス誘導物質に対する阻害活性が、候補化合物非接触群に対して実質的に低下したカスパーゼ活性である、項目33または34に記載の方法。
(項目36)
 前記工程(c)における前記小胞体関連ストレス誘導物質に対する阻害活性の評価の試行回数は、前記工程(a)における前記小胞体関連ストレス誘導物質に対する阻害活性の評価の試行回数よりも多い、項目33~35のいずれか一項に記載の方法。
(項目37)
 前記工程(c)における前記小胞体関連ストレス誘導物質に対する阻害活性の評価の試行回数は、n=4~6であり、前記工程(a)における前記小胞体関連ストレス誘導物質に対する阻害活性の評価の試行回数は、n=1~3である、項目33~36のいずれか一項に記載の方法。
(項目38)
 前記カスパーゼ活性は、カスパーゼ3/7活性である、項目33~37のいずれか一項に記載の方法。
(項目39)
 前記工程(a)において、候補化合物非接触群に対して約75%以下のカスパーゼ3/7活性を示す化合物が、前記小胞体関連ストレス誘導物質に対する阻害活性を有する化合物として選択される、項目33~38のいずれか一項に記載の方法。
(項目40)
 前記工程(b)は、細胞生存率を測定することを含み、該細胞生存率が実質的に減少していない場合、前記毒性が低いと評価される、項目33~39のいずれか一項に記載の方法。
(項目41)
 前記工程(d)において、実質的に減少していない細胞生存率、および候補化合物非接触群に対して実質的に低下したカスパーゼ3/7活性を示す化合物が選択される、項目33~40のいずれか一項に記載の方法。
(項目42)
 前記工程(d)において、前記細胞生存率が90%以上を示し、かつ、該細胞生存率(%)に対するカスパーゼ3/7活性(%)の比が約0.8以下を示す化合物が選択される、項目33~41のいずれか一項に記載の方法。
(項目43)
 前記角膜内皮における疾患が、フックス角膜内皮ジストロフィである、項目33~42のいずれか一項に記載の方法。
(項目44)
 前記小胞体関連ストレス誘導物質は、MG-132、タプシガルギンおよびツニカマイシンからなる群から選択される、項目33~43のいずれか一項のいずれか一項に記載の方法。
(項目45)
 前記小胞体関連ストレス誘導物質は、MG-132である、項目33~44のいずれか一項に記載の方法。
(項目46)
 項目33~45のいずれか一項に記載の方法を使用して、角膜内皮における症状、障害または疾患に有効な化合物をスクリーニングするためのキットであって、該キットは、
 小胞体関連ストレス誘導物質と、
 不死化ヒト角膜内皮細胞と、
 該小胞体関連ストレス誘導物質に対する阻害活性を測定するための試薬または手段と、
 細胞毒性を測定するための試薬または手段と
を備える、キット。
(項目47)
 前記不死化ヒト角膜内皮細胞は、SV40ラージT抗原およびhTERTが導入された正常角膜内皮細胞に由来する、項目46に記載のキット。
(項目48)
 前記不死化ヒト角膜内皮細胞は、4-[4-(1,3-ベンゾジオキソール-5-イル)-5-(2-ピリジニル)-1H-イミダゾール-2-イル]ベンズアミドおよび4-[4-(4-フルオロフェニル)-2-(4-メチルスルフィニルフェニル)-1H-イミダゾール-5-イル]ピリジン)を含む培地中で培養された正常角膜内皮細胞に由来する、項目46または47に記載のキット。
(項目49)
 前記TGF-βに対する阻害活性を測定するための試薬は、カスパーゼ活性を測定するための試薬である、項目46~48のいずれか一項に記載のキット。
(項目50)
 前記カスパーゼ活性は、カスパーゼ3/7活性である、項目46~49のいずれか一項に記載のキット。
(項目51)
 前記細胞毒性を測定するための試薬は、細胞生存率を測定するための試薬である、項目46~50のいずれか一項に記載のキット。
(項目52)
 前記小胞体関連ストレス誘導物質は、MG-132、タプシガルギンおよびツニカマイシンからなる群から選択される、項目46~51のいずれか一項に記載のキット。
(項目53)
 前記小胞体関連ストレス誘導物質は、MG-132である、項目46~52のいずれか一項に記載のキット。
(項目54)
 前記小胞体関連ストレス誘導物質に対する阻害活性を測定するための試薬または手段は発光試薬を含む、項目46~53のいずれか一項に記載のキット。
(項目55)
 前記細胞毒性を測定するための試薬または手段は発光試薬を含む、項目46~54のいずれか一項に記載のキット。
 本発明において、上記1または複数の特徴は、明示された組み合わせに加え、さらに組み合わせて提供されうることが意図される。本発明のなおさらなる実施形態および利点は、必要に応じて以下の詳細な説明を読んで理解すれば、当業者に認識される。
 本発明により、フックス角膜内皮ジストロフィのモデル系が提供され、フックス角膜内皮ジストロフィ治療や予防の薬のためのスクリーニング等の技術に関する産業(細胞培養産業、製薬等)において利用可能な技術が提供される。
図1は、フックス角膜内皮ジストロフィの不死化細胞(iFECD)を用いたスクリーニング方法および不死化ヒト角膜内皮細胞(iHCEC)を用いたスクリーニング方法の代表的な概念図を示す。 図2は、フックス角膜内皮ジストロフィの不死化細胞(iFECD)を用いたスクリーニングの概要を示す。 図3は、1次スクリーニングにおけるCaspase-Glo(登録商標) 3/7 Assayにより測定されたカスパーゼ3/7活性の代表的な結果を示す。縦軸は、候補化合物非接触群(TGF-β2添加群)に対するカスパーゼ活性(%)を示す。横軸は、左から、コントロール群、TGF-β2(5ng/mL)添加群、TGF-β2(5ng/mL)+Z-VD-FMK添加群(10μM)、TGF-β2(5ng/mL)+SCREEN-WELL(登録商標) FDA Approved Drug Library V2, Japan version各薬剤添加群(10μM)のプレート位置を示す。 図4は、コントロールを0%、TGF-β2反応後を100%とした場合と、TGF-β2反応後を100%、陽性対照のTGF-β2+Z-VD-FMK反応後を0%とした場合の指標(CV値、S/B比、S/N比およびZ’-factor)を計算した結果を示す。 図5は、2次スクリーニングにおける細胞生存率の測定の代表的な結果を示す。縦軸は、候補化合物非接触群に対する細胞生存率(%)を示す。横軸は、左から、コントロール群、TGF-β2(5ng/mL)添加群、TGF-β2(5ng/mL)+Z-VD-FMK添加群(10μM)、TGF-β2(5ng/mL)+SCREEN-WELL(登録商標) FDA Approved Drug Library V2, Japan version各薬剤添加群(10μM)のプレート位置を示す。 図6は、2次スクリーニングにおけるカスパーゼ3/7活性の測定の代表的な結果を示す。縦軸は、候補化合物非接触群に対するカスパーゼ3/7活性(%)を示す。横軸は、左から、コントロール群、TGF-β2(5ng/mL)添加群、TGF-β2(5ng/mL)+Z-VD-FMK添加群(10μM)、TGF-β2(5ng/mL)+SCREEN-WELL(登録商標) FDA Approved Drug Library V2, Japan version各薬剤添加群(10μM)のプレート位置を示す。 図7は、SCREEN-WELL(登録商標) FDA Approved Drug Library V2, Japan version各薬剤の薬剤名、TGF-β2刺激におけるカスパーゼ3/7活性の2次スクリーニングの結果、細胞の生存率の結果、及びTGF-β2刺激における2次スクリーニングの結果を示す。図7は、(カスパーゼ3/7活性)/(細胞生存率)(%)の値が1~25位にランク付けられた薬剤を示している。 図7は、SCREEN-WELL(登録商標) FDA Approved Drug Library V2, Japan version各薬剤の薬剤名、TGF-β2刺激におけるカスパーゼ3/7活性の2次スクリーニングの結果、細胞の生存率の結果、及びTGF-β2刺激における2次スクリーニングの結果を示す。図7は、(カスパーゼ3/7活性)/(細胞生存率)(%)の値が1~25位にランク付けられた薬剤を示している。 図8は、SCREEN-WELL(登録商標) FDA Approved Drug Library V2, Japan version各薬剤の薬剤名、TGF-β2刺激におけるカスパーゼ3/7活性の2次スクリーニングの結果、細胞の生存率の結果、及びTGF-β2刺激における2次スクリーニングの結果を示す。図8は、(カスパーゼ3/7活性)/(細胞生存率)(%)の値が26~47位にランク付けられた薬剤を示している。 図8は、SCREEN-WELL(登録商標) FDA Approved Drug Library V2, Japan version各薬剤の薬剤名、TGF-β2刺激におけるカスパーゼ3/7活性の2次スクリーニングの結果、細胞の生存率の結果、及びTGF-β2刺激における2次スクリーニングの結果を示す。図8は、(カスパーゼ3/7活性)/(細胞生存率)(%)の値が26~47位にランク付けられた薬剤を示している。 図9は、不死化ヒト角膜内皮細胞(iHCEC)を用いたスクリーニングの概要を示す。 図10は、各薬剤名、MG-132(0.1μM)刺激におけるカスパーゼ3/7活性のスクリーニングの結果、MG-132(0.1μM)刺激での細胞の生存率の結果、及びMG-132(0.1μM)刺激におけるスクリーニングの結果を細胞生存率で割った値((カスパーゼ3/7活性)/(細胞生存率)(%))を示す。
 以下、本発明を説明する。本明細書の全体にわたり、単数形の表現は、特に言及しない限り、その複数形の概念をも含むことが理解されるべきである。従って、単数形の冠詞(例えば、英語の場合は「a」、「an」、「the」など)は、特に言及しない限り、その複数形の概念をも含むことが理解されるべきである。また、本明細書において使用される用語は、特に言及しない限り、当該分野で通常用いられる意味で用いられることが理解されるべきである。したがって、他に定義されない限り、本明細書中で使用されるすべての専門用語および科学技術用語は、本発明の属する分野の当業者によって一般的に理解されるのと同じ意味を有する。矛盾する場合、本明細書(定義を含めて)が優先する。
 (定義)
 本明細書において、数値の前の「約」とは、後に続く数値の±10%を意味する。
 本明細書において「眼細胞」とは、広義に用いられ、眼に存在する任意の細胞を意味し、眼瞼、強膜、角膜、ぶどう膜、水晶体、硝子体、網膜、視神経に存在する任意の細胞が包含される。
 本明細書において「角膜内皮細胞」は、当該分野で用いられる通常の意味で用いられる。角膜とは、眼を構成する層状の組織の一つであり透明であり、最も外界に近い部分に位置する。角膜は、ヒトでは外側(体表面)から順に5層でできているとされ、外側から角膜上皮、ボーマン膜(外境界線)、固有層、デスメ膜(内境界線)、および角膜内皮で構成される。特に、特定しない限り、上皮および内皮以外の部分は「角膜実質」とまとめて称することがあり、本明細書でもそのように称する。
 本明細書において「iFECD」(immortalized Fuchs’ endothelial corneal dystrophy)は、フックス角膜内皮ジストロフィの不死化細胞の略称である。iFECDの製造方法は、特許文献1に詳述されており、その内容全体は本明細書において参考として援用する。
 本明細書において「HCEC」(human corneal endothelial cells)とは、ヒト角膜内皮細胞の略称である。「iHCEC」は、不死化(immortalized)ヒト角膜内皮細胞の略称である。
 本明細書において「角膜組織」とは、通常の意味で使用され、角膜を構成する組織自体をいう。角膜組織というときは、角膜を構成する角膜上皮、ボーマン膜、実質層、デスメ膜、および角膜内皮の全部(ヒトの場合。それ以外の動物の場合は、それに対応する区分に応じてその全部)を含んでいてもよく一部欠損していてもよく、あるいは、角膜のほか他の組織(強膜)を含んでいてもよく、その場合は特に強角膜ということがある。
 本明細書において「未分化細胞」とは、分化能がある任意の細胞をいう。従って、未分化細胞には、幹細胞のほか、一定程度分化しているが、さらになお分化しうる細胞を包含する。
 本明細書において「不死化細胞」とは、その決定的な特徴として、ここでは培養中見かけ上無限の寿命を示す(無限数の***を通じて増殖する能力を有する)細胞株(系統)を指す。このような不死化細胞は、初代培養の継代を重ねるなかで、細胞老化を免れて無限増殖する能力を獲得させることができ、あるいは、特定の遺伝子を目的とする細胞に導入することで不死化能力を付与することもできる。
 本明細書において、「樹立された」または「確立された」細胞とは、特定の性質(例えば、多分化能)を維持し、かつ、細胞が培養条件下で安定に増殖し続けるようになった状態をいう。通常不死化された細胞は、所望の特徴を備えることが多いことから、樹立された細胞に該当することが多い。
 本明細書において「形質転換(細胞)」とは、制御できない増殖状態へ自然発症的に変換されたこと(細胞)をいう。形質転換細胞は培養器において無限の***回数を通じて増殖する能力を獲得する。形質転換細胞は、それらの増殖制御の欠損に関し、腫瘍性、未分化性及び/又は過形成性のような用語を用いて呼称してもよい。
 本明細書において「単離された」とは、通常の環境において天然に付随する物質が少なくとも低減されていること、好ましくは実質的に含まないことをいう。従って、単離された細胞、組織などとは、天然の環境において付随する他の物質(たとえば、他の細胞、タンパク質、核酸など)を実質的に含まない細胞をいう。
 本明細書において「細胞外マトリクス層の肥厚」とは、ある細胞について言及するとき、その細胞の正常形態における細胞外マトリクス層よりも厚い細胞外マトリクス層を有することをいう。たとえば、ヒト角膜内皮細胞についていえば、正常が約3μm程度であるため、細胞外マトリクス層の肥厚とは、約3μmより厚いことであり、好ましくは、その厚さは約5μm以上であり、より好ましくは約6μm以上でありうる。
 本明細書において「細胞外マトリクス(ECM)」とは、「細胞外基質」とも呼ばれ、上皮細胞、非上皮細胞を問わず体細胞(somatic cell)の間に存在する物質をいう。細胞外マトリクスは、通常細胞が産生し、従って生体物質の一つである。細胞外マトリクスは、組織の支持だけでなく、すべての体細胞の生存に必要な内部環境の構成に関与する。細胞外マトリクスは一般に、結合組織細胞から産生されるが、一部は上皮細胞や内皮細胞のような基底膜を保有する細胞自身からも分泌される。線維成分とその間を満たす基質とに大別され、線維成分としては膠原線維および弾性線維がある。基質の基本構成成分はグリコサミノグリカン(酸性ムコ多糖)であり、その大部分は非コラーゲン性タンパクと結合してプロテオグリカン(酸性ムコ多糖-タンパク複合体)の高分子を形成する。このほかに、基底膜のラミニン、弾性線維周囲のミクロフィブリル(microfibril)、線維、細胞表面のフィブロネクチンなどの糖タンパクも基質に含まれる。特殊に分化した組織でも基本構造は同一で、例えば硝子軟骨では軟骨芽細胞によって特徴的に大量のプロテオグリカンを含む軟骨基質が産生され、骨では骨芽細胞によって石灰沈着が起こる骨基質が産生される。ここで、代表的な細胞外マトリクスを構成する物質としては、例えば、コラーゲンI、コラーゲンIV、コラーゲンVIII、コラーゲンIII、コラーゲンV、エラスチン、ビトロネクチン、フィブロネクチン、ラミニン、トロンボスポンディン、プロテオグリカン類(例えば、デコリン、バイグリカン、フィブロモジュリン、ルミカン、ヒアルロン酸、アグリカンなど)などを挙げることができるがそれらに限定されず、細胞接着を担う細胞外マトリクスであれば、種々のものが本発明において関連し得る。
 本明細書では、「細胞外マトリクスタンパク質」とは、細胞外マトリクスを構成するタンパク質をいう。このようなタンパク質としては、コラーゲンI、コラーゲンIV、コラーゲンVIII、コラーゲンIII、コラーゲンV、エラスチン、ビトロネクチン、フィブロネクチン、ラミニン、トロンボスポンディンを挙げることができるがこれらに限定されない。本発明では、特にコラーゲンI、コラーゲンIV、コラーゲンVIIIおよびフィブロネクチンの少なくとも1つ、好ましくは2つ、さらに好ましくは3つなおさらに好ましくは4つを指標として、フックス角膜内皮ジストロフィの性状を維持しているかどうかを判定することができる。
 本明細書において「細胞外マトリクスタンパク質の過剰産生」とは、ある細胞について言及するとき、コラーゲンI、コラーゲンIV、コラーゲンVIII、およびフィブロネクチン等の細胞外マトリクスタンパク質が、正常形態における細胞外マトリクスにおいて産生されている量よりも多く産生されていることをいう。産生状況は刺激なしのものに加え、必要に応じてトランスフォーミング増殖因子(TGF)-βに対する応答により発現量が増加することも含む。たとえば、ヒト角膜内皮細胞についていえば、正常における細胞外マトリクスの量の約1.1倍以上、約1.2倍以上、約1.3倍以上、約1.4倍以上、約1.5倍以上、約1.6倍以上、約1.7倍以上、約1.8倍以上、約1.9倍以上、約2.0倍以上でありうる。正常に対する相違は有意であることが好ましいが必ずしも有意でなくともよい。
 本明細書において「上皮間葉移行(EMT)関連マーカー」とは、上皮間葉移行(EMT)において指標となるマーカーをいい、ZEB1およびSnail1等を挙げることができる。
 本明細書において「ZEB1およびSnail1からなる群より選択される少なくとも1つの上皮間葉移行(EMT)関連マーカー発現亢進」とは、ある細胞について言及するとき、正常形態におけるZEB1またはSnail1において産生されている量よりも多く産生されていることをいう。産生状況は刺激なしのものに加え、必要に応じてトランスフォーミング増殖因子(TGF)-βに対する応答により発現量が増加することも含む。たとえば、ヒト角膜内皮細胞についていえば、正常におけるZEB1またはSnail1の産生量の約1.1倍以上、約1.2倍以上、約1.3倍以上、約1.4倍以上、約1.5倍以上、約1.6倍以上、約1.7倍以上、約1.8倍以上、約1.9倍以上、約2.0倍以上でありうる。正常に対する相違は有意であることが好ましいが必ずしも有意でなくともよい。
 本明細書において「非線維芽形態」とは、細胞の形態についていい、線維芽細胞を有していないことをいう。具体的には、正常細胞同様に多角形の形態を維持して、著しい重層化を生じず、ポンプ機能およびバリア機能を有するもののような形態をいうがこれらに限定されない。線維芽細胞は、正常組織ではめだった機能を有しないが、損傷が加わると損傷部に遊走し、コラーゲンなどの細胞外マトリックスの産生を始める結合組織の固有細胞であり、細胞外マトリックスを更新する。
 本明細書において細胞の「正常細胞機能」とは、角膜内皮細胞等の具体的細胞について言う場合、その細胞が本来有している機能をいう。角膜内皮細胞についていえば、そのような機能としては、ZO-1およびNa/K-ATPase、角膜移植への適応能(Matsubara M, Tanishima T: Wound-healing of the corneal endothelium in the monkey: a morphometric study, Jpn J Ophthalmol 1982, 26:264-273;Matsubara M, Tanishima T: Wound-healing of corneal endothelium in monkey: an autoradiographic study, Jpn J Ophthalmol 1983, 27:444-450;Van Horn DL, Hyndiuk RA: Endothelial wound repair in primate cornea, Exp Eye Res 1975, 21:113-124およびVanHorn DL, Sendele DD, Seideman S, Buco PJ: Regenerative capacity of the corneal endothelium in rabbit and cat, Invest Ophthalmol Vis Sci 1977, 16:597-613)等が挙げられるがそれらに限定されない。
 ZO-1およびNa/K-ATPaseは、遺伝子の発現を免疫的な手段またはRT-PCR等の核酸レベルでの発現をみることによって評価することができる。Na/K-ATPaseおよびZO-1が正常細胞と同程度に発現および/または機能していることを確認することによって、対象の細胞が正常の機能を有しているかどうかを確認することができる。
 角膜移植への適応能は、通常ウサギ等の実験動物においても水疱性角膜症モデルとして角膜内皮を機械的に掻爬して、培養細胞の移植試験を行うことができる。しかしながら、ウサギの角膜内皮細胞は生体内で増殖するため、ホストの角膜内皮細胞の増殖による自然治癒の可能性を否定できない(Matsubara M, et al., Jpn J Ophthalmol 1982, 26:264-273;Matsubara M,et al., Jpn J Ophthalmol 1983, 27:444-450;Van Horn DL, et al., Exp Eye Res 1975, 21:113-124およびVan Horn DL, et al., Invest Ophthalmol Vis Sci 1977,16:597-613)。したがって、より正確な移植適応能を評価するためには、霊長類への生着を評価することが好ましい。ヒトへの移植適応能を評価する場合は、霊長類であるカニクイザルなどにおいて、例えば、少なくとも1ヶ月、好ましくは少なくとも2ヶ月、より好ましくは少なくとも3ヶ月、さらに好ましくは少なくとも6ヶ月、さらにより好ましくは少なくとも12ヶ月経過させた後の適応性を評価する。サル等の霊長類での移植適応能を確認することは特にヒトへの適用において重要である。
 本明細書において「被験体」とは、本発明の診断または検出等の対象となる対象(例えば、ヒト等の生物または生物から取り出した器官(眼)あるいは細胞等)をいう。
 本明細書において「試料」とは、被験体等から得られた任意の物質をいい、例えば、眼の細胞等が含まれる。当業者は本明細書の記載をもとに適宜好ましい試料を選択することができる。
 本明細書において「SV40」とは、サル液胞性ウイルス(simian (vacuolating) virus)40の略称であり、ポリオーマウイルスの一種でヒトを含む霊長類において見出される、腫瘍ウイルスの一種であり、高等動物細胞用のベクターや発癌機構の研究に利用される。詳細な情報は、http://www.nlm.nih.gov/cgi/mesh/2013/MB_cgi?field=uid&term=D027601に見出すことができ、Taxonomy ID: 10633である。本発明において、そのラージT抗原(SV40ラージT抗原)の遺伝子(核酸配列)を形質転換において使用する。
 本明細書において「マーカー(物質、タンパク質または遺伝子(核酸))」とは、ある状態(例えば、正常細胞状態、形質転換状態、疾患状態、障害状態、あるいは増殖能、分化状態のレベル、有無等)にあるかまたはその危険性があるかどうかを追跡する示標となる物質をいう。このようなマーカーとしては、遺伝子(核酸=DNAレベル)、遺伝子産物(mRNA、タンパク質など)、代謝物質、酵素などを挙げることができる。本発明において、ある状態(例えば、分化障害などの疾患)についての検出、診断、予備的検出、予測または事前診断は、その状態に関連するマーカーに特異的な薬剤、剤、因子または手段、あるいはそれらを含む組成物、キットまたはシステム等を用いて実現することができる。本明細書において、「遺伝子産物」とは、遺伝子によってコードされるタンパク質またはmRNAをいう。本明細書では、眼細胞、特に角膜内皮細胞への関連が示されていない遺伝子産物(すなわち、CD98等の分子など)が眼細胞、特に角膜内皮細胞の正常かどうか(形質転換したかどうか)の指標として使用可能であることが見出された。
 本明細書において「テロメラーゼ逆転写酵素(Telomerase Reverse Transcriptase:TERT)」(ヒトの場合hTERT)は、テロメラーゼ逆転写酵素の一種であり、テロメラーゼ酵素の触媒サブユニットであり、テロメラーゼRNA成分(TERC)とともに、テロメラーゼ複合体の重要な成分を構成する。CMM9; DKCA2; DKCB4; EST2; PFBMFT1; TCS1; TP2; TRT; hEST2; hTRTとも呼ばれる。そのIDは、Entrez Gene ID:7015であり、NM_001193376(ヒトmRNA)、NP_001180305(ヒトタンパク質)である。hTERTとしては、特定のアクセッション番号(および本明細書に具体的に記載する場合の配列番号)に記載されるアミノ酸配列を有するタンパク質(あるいはそれをコードする核酸)のみならず、機能的に活性なその誘導体、または機能的に活性なそのフラグメント、またはその相同体、または高ストリンジェンシー条件または低ストリンジェンシー条件下で、このタンパク質をコードする核酸にハイブリダイズする核酸にコードされる変異体もまた、意味することが理解される。
 本明細書において「Snail1」は転写を制御するC2H2タイプのジンクフィンガーファミリーのタンパク質であり、上皮間葉移行(EMT)関連マーカーのひとつである。SLUGH2; SNA; SNAH; SNAIL; SNAIL1; dJ710H13.1とも称される。そのIDは、Entrez Gene ID:6615であり、NM_005985(ヒトmRNA)、NP_005976(ヒトタンパク質)である。Snail1としては、特定のアクセッション番号(および本明細書に具体的に記載する場合の配列番号)に記載されるアミノ酸配列を有するタンパク質(あるいはそれをコードする核酸)のみならず、機能的に活性なその誘導体、または機能的に活性なそのフラグメント、またはその相同体、または高ストリンジェンシー条件または低ストリンジェンシー条件下で、このタンパク質をコードする核酸にハイブリダイズする核酸にコードされる変異体もまた、意味することが理解される。
 本明細書において「ZEB1」とは、ジンクフィンガーEボックス結合ホメオボックス1(Zinc finger E-box-binding homeobox 1)をさし、上皮間葉移行(EMT)関連マーカーのひとつである。AREB6; BZP; DELTAEF1; FECD6; NIL2A; PPCD3; TCF8; ZFHEP; ZFHX1Aとも称される。そのIDは、Entrez Gene ID:6035 であり、NM_001128128(ヒトmRNA)、NP_001121600(ヒトタンパク質)である。ZEB1としては、特定のアクセッション番号(および本明細書に具体的に記載する場合の配列番号)に記載されるアミノ酸配列を有するタンパク質(あるいはそれをコードする核酸)のみならず、機能的に活性なその誘導体、または機能的に活性なそのフラグメント、またはその相同体、または高ストリンジェンシー条件または低ストリンジェンシー条件下で、このタンパク質をコードする核酸にハイブリダイズする核酸にコードされる変異体もまた、意味することが理解される。
 本明細書で使用される「誘導体」または「類似体」または「変異体」は、好ましくは、限定を意図するものではないが、構成要素タンパク質に実質的に相同な領域を含む分子を含み、このような分子は、種々の実施形態において、同一サイズのアミノ酸配列にわたり、または当該分野で公知のコンピュータ相同性プログラムによってアラインメントを行ってアラインされる配列と比較した際、少なくとも30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%または99%同一であるか、あるいはこのような分子をコードする核酸は、ストリンジェントな条件、中程度にストリンジェントな条件、またはストリンジェントでない条件下で、構成要素タンパク質をコードする配列にハイブリダイズ可能である。これは、それぞれ、アミノ酸置換、欠失および付加によって、天然存在タンパク質を修飾した所産であり、その誘導体がなお天然存在タンパク質の生物学的機能を、必ずしも同じ度合いでなくてもよいが示すタンパク質を意味する。例えば、本明細書において記載されあるいは当該分野で公知の適切で利用可能なin vitroアッセイによって、このようなタンパク質の生物学的機能を調べることも可能である。本発明では、ヒトについて主に論じられるが、他の種例えば霊長類内の他の種あるいはこのほかの属の動物の種のものにも当てはまることが理解され、これらの哺乳動物についても、本発明の範囲内に入ることが理解される。
 本明細書で使用される「機能的に活性な」は、本明細書において、本発明のポリペプチド、すなわちフラグメントまたは誘導体が関連する態様に従って、テロメラーゼ活性等の生物学的活性などの、タンパク質の構造的機能、制御機能、または生化学的機能を有する、ポリペプチド、すなわちフラグメントまたは誘導体を指す。
 本明細書において「ストリンジェント(な)条件でハイブリダイズするポリヌクレオチド」とは、当該分野で慣用される周知の条件をいう。本発明のポリヌクレオチド中から選択されたポリヌクレオチドをプローブとして、コロニー・ハイブリダイゼーション法、プラーク・ハイブリダイゼーション法あるいはサザンブロットハイブリダイゼーション法などを用いることにより、そのようなポリヌクレオチドを得ることができる。具体的には、コロニーあるいはプラーク由来のDNAを固定化したフィルターを用いて、0.7~1.0MのNaCl存在下、65℃でハイブリダイゼーションを行った後、0.1~2倍濃度のSSC(saline-sodium citrate)溶液(1倍濃度のSSC溶液の組成は、150mM 塩化ナトリウム、15mM クエン酸ナトリウムである)を用い、65℃条件下でフィルターを洗浄することにより同定できるポリヌクレオチドを意味する。ハイブリダイゼーションは、Molecular Cloning 2nd ed.,Current Protocols in Molecular Biology,Supplement 1~38、DNA Cloning 1:Core Techniques, A Prac1tical Approach,Second Edition,Oxford University Press(1995)などの実験書に記載されている方法に準じて行うことができる。ここで、ストリンジェントな条件下でハイブリダイズする配列からは、好ましくは、A配列のみまたはT配列のみを含む配列が除外される。従って、本発明において使用されるポリペプチド(例えば、トランスサイレチンなど)には、本発明で特に記載されたポリペプチドをコードする核酸分子に対して、ストリンジェントな条件下でハイブリダイズする核酸分子によってコードされるポリペプチドも包含される。これらの低ストリンジェンシー条件は、35%ホルムアミド、5xSSC、50mM Tris-HCl(pH7.5)、5mM EDTA、0.02% ポリビニルピロリドン(PVP)、0.02%BSA、100μg/ml変性サケ***DNA、および10%(重量/体積)デキストラン硫酸を含む緩衝液中、40℃で18~20時間ハイブリダイゼーションし、2xSSC、25mM Tris-HCl(pH7.4)、5mM EDTA、および0.1%SDSからなる緩衝液中、55℃で1~5時間洗浄し、そして2xSSC、25mM Tris-HCl(pH7.4)、5mM EDTA、および0.1%SDSからなる緩衝液中、60℃で1.5時間洗浄することを含む。
 本明細書において「対応する」遺伝子(例えば、ポリヌクレオチド配列または分子)とは、ある種において、比較の基準となる種における所定の遺伝子と同様の作用を有するか、または有することが予測される遺伝子(例えば、ポリヌクレオチド配列または分子)をいい、そのような作用を有する遺伝子が複数存在する場合、進化学的に同じ起源を有するものをいう。従って、ある遺伝子に対応する遺伝子は、その遺伝子のオルソログであり得る。従って、マウス、ラットのTERT等の分子は、それぞれ、ヒトにおいて、対応するTERT等の分子を見出すことができる。そのような対応する遺伝子は、当該分野において周知の技術を用いて同定することができる。従って、例えば、ある動物(例えば、マウス、ラット)における対応する遺伝子は、対応する遺伝子(例えば、ヒトのもの)の基準となる遺伝子として遺伝子アクセッション番号に見出される配列をクエリ配列として用いてその動物の配列データベースを検索することによって見出すことができる。
 本明細書において遺伝子、ポリヌクレオチド、ポリペプチドなどの「発現」とは、その遺伝子などがインビボで一定の作用を受けて、別の形態になることをいう。好ましくは、遺伝子、ポリヌクレオチドなどが、転写および翻訳されて、ポリペプチドの形態になることをいうが、転写されてmRNAが作製されることもまた発現の一態様であり得る。より好ましくは、そのようなポリペプチドの形態は、翻訳後プロセシングを受けたもの(本明細書にいう誘導体)であり得る。
 本明細書において「トランスフォーミング増殖因子β(トランスフォーミング成長因子β;略称TGF-βとも表示される)」とは、当該分野で用いられるものと同様の意味で用いられ、様々な硬化性疾患や、関節リウマチ、増殖性硝子体網膜症の病態形成を担い、脱毛に深く関与し、免疫担当細胞の働きを抑制する一方、プロテアーゼの過剰産生を抑制することによって肺組織が分解され肺気腫に陥るのを防ぎ、癌細胞の増殖を抑制するなど、多彩な生物活性を示す分子量25kDのホモダイマー多機能性サイトカインである。「TGF-βシグナル」とは、TGF-βによって媒介されるシグナルであって、TGF-βによって惹起されるものをいう。TGF-βシグナルには例えば、TGF-β2によって媒介されるシグナルが含まれ、このほか、TGF-β1、TGF-β3等によって媒介されるシグナルも例示される。TGF-βについて、ヒトでは、TGF-β1~β3までの相同性約70%の3つのアイソフォームが存在し、その作用は類似している。TGF-βはレセプターに結合できない分子量約300kDの不活性な潜在型として産生され、標的細胞表面やその周囲において活性化されてレセプターに結合できる活性型となり、その作用を発揮する。
 本明細書において、「TGF-βに対する阻害活性」または「小胞体関連ストレス誘導物質に対する阻害活性」とは、TGF-β/小胞体関連ストレス誘導物質に起因する細胞のアポトーシスを阻害する活性を指す。「TGF-βに対する阻害活性を有する」または「小胞体関連ストレス誘導物質に対する阻害活性を有する」とは、細胞(iFECDまたはiHCEC等)と候補化合物とを接触させていない群(候補化合物非接触群)に対して実質的に低下したカスパーゼ活性を有することを指し、「実質的に低下したカスパーゼ活性」とは、候補化合物非接触群に対して統計学的に有意に低下したカスパーゼ活性を指す。
 本明細書において「トランスフォーミング増殖因子(TGF)-βシグナルに起因する角膜内皮における症状、障害または疾患」とは、角膜内皮細胞におけるTGF-βに誘導される任意の角膜内皮の症状、障害または疾患を指す。TGF-βシグナルに起因する角膜内皮の症状、障害または疾患としては、例えば、TGF-βに起因する角膜内皮における症状、障害または疾患は、フックス角膜内皮ジストロフィ、角膜移植後障害、角膜内皮炎、外傷、眼科手術、眼科レーザー手術後の障害、加齢、後部多形性角膜ジストロフィ(PPD)、先天性遺伝性角膜内皮ジストロフィ(CHED)、特発性角膜内皮障害、およびサイトメガロウイルス角膜内皮炎を挙げることができるがそれらに限定されない。
 本明細書において、「細胞生存率(%)」とは、候補化合物の非存在下でiFCEDまたはiHCECを培養した場合の細胞数に対する、当該候補化合物の存在下でiFCEDまたはiHCECを培養した場合の細胞数の割合をいう。
 本明細書において、「カスパーゼ活性」とは、TGF-β(例えば、TGF-β2)添加群(候補化合物なし)または小胞体関連ストレス誘導物質添加群(候補化合物なし)におけるカスパーゼ活性に対する、TGF-β(例えば、TGF-β2)または小胞体関連ストレス誘導物質存在下で、本発明で使用される化合物とiFCEDまたはiHCECとを接触させた場合のカスパーゼ活性の割合をいう。
 本明細書において、「毒性が低い」とは、TGF-βおよび小胞体関連ストレス誘導物質の非存在下で細胞の生存率が実質的に減少していないことを指し、「実質的に減少していない細胞生存率」とは、細胞(iFCEDまたはiHCEC等)と候補化合物とを接触させていない群(候補化合物非接触群)比較して、細胞生存率が有意に減少していないことを指す。例えば、目安となる数値として、10%未満の減少、5%未満の減少などを挙げることができる。
 本明細書において、「候補化合物」とは、スクリーニングの対象となる任意の化合物を指す。候補化合物としては、小分子化合物、ペプチド、タンパク質、核酸、細胞などが挙げられるが、これらに限定されず、角膜内皮における症状、障害または疾患の予防または治療を達成し得るあらゆる物質の候補を包含する。
 本明細書において、「小胞体(ER)関連ストレス誘導物質」とは、変性タンパク質を誘導し得る物質を指す。小胞体ストレスは、変性タンパク質の蓄積により生じ、過剰に変性タンパク質が蓄積すると、アポトーシスが誘導される。小胞体(ER)関連ストレス誘導物質としては、MG-132、タプシガルギンおよびツニカマイシンが挙げられる。
 本明細書において、「小胞体(ER)関連ストレスに起因する角膜内皮における症状、障害または疾患」とは、小胞体(ER)ストレスに関連するものを指し、例えば、フックス角膜内皮ジストロフィにおける角膜内皮細胞の障害、角膜内皮障害、角膜内皮密度低下、グッテーの形成、デスメ膜の肥厚、角膜厚の肥厚、混濁、角膜上皮障害、角膜実質混濁、羞明、霧視、視力障害、眼痛、流涙、充血、疼痛、水疱性角膜症、眼の不快感、コントラスト低下、グレア、および角膜実質の浮腫、角膜上皮びらん、血管新生等のうち小胞体(ER)ストレスに関連するものを挙げることができるがこれらに限定されない。
 本発明で用いられるTERT等の分子の機能的等価物は、データベース等を検索することによって、見出すことができる。本明細書において「検索」とは、電子的にまたは生物学的あるいは他の方法により、ある核酸塩基配列を利用して、特定の機能および/または性質を有する他の核酸塩基配列を見出すことをいう。電子的な検索としては、BLAST(Altschul et al., J.Mol.Biol.215:403-410(1990))、FASTA(Pearson & Lipman, Proc.Natl.Acad.Sci.,USA 85:2444-2448(1988))、Smith and Waterman法(Smith and Waterman,J.Mol.Biol.147:195-197(1981))、およびNeedleman and Wunsch法(Needleman and Wunsch, J.Mol.Biol.48:443-453(1970))などが挙げられるがそれらに限定されない。生物学的な検索としては、ストリンジェントハイブリダイゼーション、ゲノムDNAをナイロンメンブレン等に貼り付けたマクロアレイまたはガラス板に貼り付けたマイクロアレイ(マイクロアレイアッセイ)、PCRおよびin situハイブリダイゼーションなどが挙げられるがそれらに限定されない。本明細書において、本発明において使用される遺伝子には、このような電子的検索、生物学的検索によって同定された対応遺伝子も含まれるべきであることが意図される。
 (好ましい実施形態の説明)
 以下に好ましい実施形態の説明を記載するが、この実施形態は本発明の例示であり、本発明の範囲はそのような好ましい実施形態に限定されないことが理解されるべきである。当業者はまた、以下のような好ましい実施例を参考にして、本発明の範囲内にある改変、変更などを容易に行うことができることが理解されるべきである。
 (フックス角膜内皮ジストロフィの不死化細胞)
 本発明のスクリーニング法では、フックス角膜内皮ジストロフィの不死化細胞を使用する。このフックス角膜内皮ジストロフィの不死化細胞は、特許文献1、2などに概説されており、必要に応じて本明細書において参考として援用される。
 本発明で使用されるフックス角膜内皮ジストロフィの不死化細胞は、(1)細胞外マトリクス層の肥厚、(2)コラーゲンI、コラーゲンIV、コラーゲンVIIIおよびフィブロネクチンからなる群より選択される少なくとも1つの細胞外マトリクスタンパク質の過剰産生、(3)ZEB1およびSnail1からなる群より選択される少なくとも1つの上皮間葉移行(EMT)関連マーカー発現亢進、(4)非線維芽形態、(5)正常細胞機能(たとえば、Na/K-ATPaseおよびZO-1が正常細胞と同程度に発現および/または機能している)からなる群より選択される少なくとも1つの特徴を含み、好ましくは、これらの特徴の少なくとも2つ、少なくとも3つ、少なくとも4つ、あるいはすべての特徴を有していてもよい。より好ましくは、本発明の細胞は、これらの特徴をすべて有する。1つの実施形態では、前記細胞外マトリクスタンパク質および/またはEMT関連マーカー発現亢進は、トランスフォーミング増殖因子(TGF)-βに対する応答性を含む。別の実施形態では、前記正常細胞機能は、Na/K-ATPaseおよびZO-1の発現を含む。フックス角膜内皮ジストロフィの不死化細胞のモデル細胞として従来達成できなかった特徴を備えるものであり、フックス角膜内皮ジストロフィの処置または予防のための薬剤をスクリーニングするために適切な細胞が提供されるからである。
 各々の特徴は以下のように評価することができる
(1)細胞外マトリクス層の肥厚
 正常細胞(通常2~4μm)より厚くなっていることを確認する。好ましくは正常細胞の少なくとも1.5倍、より好ましくは少なくとも2倍の厚さであることを観察することにより対象となる細胞がフックス角膜内皮ジストロフィの不死化細胞であるかどうか判断することができる。
(2)コラーゲンI、コラーゲンIV、コラーゲンVIIIおよびフィブロネクチンからなる群より選択される少なくとも1つの細胞外マトリクスタンパク質の過剰産生
 正常細胞の発現量より多くなっていることを確認する。好ましくは正常細胞の少なくとも1.5倍、より好ましくは少なくとも2倍の発現量であることを観察することにより対象となる細胞がフックス角膜内皮ジストロフィの不死化細胞であるかどうか判断することができる。あるいは、TGF-βに対して応答して細胞外マトリクスタンパク質の発現が亢進しているかどうかをも判断の基礎とすることができる。
(3)ZEB1およびSnail1からなる群より選択される少なくとも1つの上皮間葉移行(EMT)関連マーカー発現亢進
 正常細胞の発現量より多くなっていることを確認する。好ましくは正常細胞の少なくとも1.5倍、より好ましくは少なくとも2倍の発現量であることを観察することにより対象となる細胞がフックス角膜内皮ジストロフィの不死化細胞であるかどうか判断することができる。あるいは、TGF-βに対して応答してEMT関連マーカーの発現が亢進しているかどうかをも判断の基礎とすることができる。
(4)非線維芽形態
 細胞の形状から判断する。正常細胞同様に多角形の形態を維持して、著しい重層化を生じず一層の上皮細胞様形態を示すことを確認することにより判断することができる。
(5)正常細胞機能
 Na/K-ATPaseおよびZO-1が正常細胞と同様に免疫染色などにより発現が確認でき、正常細胞と同程度の発現により判断することができる。
 別の局面において、本発明は、本発明のフックス角膜内皮ジストロフィの不死化細胞を用いるフックス角膜内皮ジストロフィの処置または予防のための薬剤をスクリーニングする方法を提供する。
 (フックス角膜内皮ジストロフィの不死化細胞の調製方法)
 本発明において使用されるフックス角膜内皮ジストロフィの不死化細胞は、SV40ラージT抗原およびhTERTをフックス角膜内皮ジストロフィの患者由来の角膜内皮細胞に導入することにより生産される。このフックス角膜内皮ジストロフィの不死化細胞の調製方法は、特許文献1、2などに概説されており、必要に応じて本明細書において参考として援用される。
 従来、不死化細胞は、初代培養の継代を重ねるなかで、細胞老化を免れて無限増殖する能力を獲得させることができ、あるいは、特定の遺伝子を目的とする細胞に導入することで不死化能力を付与することもできる。ただし、このような不死化細胞の多くは、その細胞が生体において本来有していた形態や機能の一部又はその全てを喪失するため、このような不死化細胞株を用いた試験では、その細胞株の由来する組織での本来の特性を正確に反映することは難しいといわれており、所望の特徴を維持する不死化細胞を提供することは難しかった。しかしながら、本発明は、上記特定の遺伝子導入技術を用いることによって、所望の特徴、すなわち、フックス角膜内皮ジストロフィが有する特徴を維持し、正常細胞と同様の機能を保持する(すなわち、形質転換していない)細胞を提供することができた。
 初代培養の継代を重ねるなかで、細胞老化を免れて無限増殖する能力を獲得した不死化細胞では、安定して均一の特性を有することになるが、このような不死化細胞の多くは、その細胞が生体において本来有していた形態や機能の一部又はその全てを喪失することが多い。そのため、このような不死化細胞株を用いた試験では、その細胞株の由来する組織での本来の特性を正確に反映することは難しいとされていた。フックス角膜患者由来の角膜内皮細胞の培養(Zaniolo K, et al. Exp Eye Res.;94(1):22-31. 2012)や不死化の報告(Azizi B, et al. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2;52(13):9291-7.2011)があるが、細胞外マトリックスの過剰産生を伴うなどの疾患の特徴を維持した、治療薬、進行予防薬のスクリーニングに適切な細胞の報告はない。一方、本発明ではフックス角膜内皮ジストロフィ患者の角膜内皮細胞の特徴である細胞外マトリックスの過剰産生という特性を維持している。これまでは、初代細胞にras遺伝子やc-myc遺伝子などの発癌遺伝子、アデノウイルスのE1A遺伝子、SV40ウイルスのラージT抗原遺伝子、ヒトパピローマウイルスのHPV16遺伝子等を導入して細胞を形質転換し、初代細胞の有する活発な増殖能を継続的に保持し、さらに継代することによってその細胞固有の特性を喪失しない不死化細胞を樹立する試みがなされている。ところが、このような不死化細胞においても、対象とする臓器によっては、その初代細胞を調製し、これらの癌遺伝子やラージT抗原遺伝子を導入する時点で、すでに幾つかの機能を喪失するため、本来の機能を保持する厳密な意味での不死化細胞の取得は困難であることがある。特に、特殊な疾患の細胞や、増殖速度が非常に遅い場合や微小器官に由来する場合の初代細胞を調製して株化することは極めて困難であり、フックス角膜内皮ジストロフィについても同様な困難性があった。特に、フックス角膜内皮ジストロフィについては、そもそも角膜内皮では正常細胞の維持も困難な中、病態モデルの作出、および培養細胞として維持することはより困難であり、正常機能を保った病態モデルの作製は不可能と思われていた。
 そこで、SV40ラージT抗原を用いることに加えて、導入遺伝子として、テロメラーゼ逆転写酵素(Telomerase Reverse Transcriptase : TERT)を導入することによって、フックス角膜内皮ジストロフィの特徴を維持しつつ、不死化することに成功した。このようなフックス角膜内皮ジストロフィの不死化細胞は、フックス角膜内皮ジストロフィを標的とした医薬品等の有用物質のスクリーニングにも耐え得る。
 SV40ラージT抗原およびhTERTの導入方法としては、当該分野で公知の遺伝子(核酸分子)の導入技術(形質転換、形質導入、トランスフェクション等)または遺伝子産物(タンパク質)の導入手法であればどのような技術であっても利用することができ、通常核酸分子の導入によりこれらの遺伝子の導入を実現することができる。本明細書では「遺伝子導入」とは、外来性の遺伝子、好ましくは機能遺伝子を適宜の導入技術により、その遺伝子を、例えば染色体ゲノム等に導入することをいう。また、当該分野で公知の標的遺伝子組換え法を利用すれば、内在性の機能遺伝子と置換させることによって外来性の機能遺伝子を導入することもできる。なお、外来性の機能遺伝子は、その生物の染色体ゲノムに元来存在しない遺伝子であり、他の生物種由来の遺伝子やPCR等で作製した合成遺伝子等でありうる。例えば、このような遺伝子の導入の手法としては、トランスフェクション手法が挙げられる。このようなトランスフェクションとしては、目的の遺伝子(本発明では、SV40ラージT抗原およびhTERT遺伝子等)を適宜のウイルスベクター(例えば、レンチウイルスベクターであるがこれに限定されない)に導入する。ここでは、必要に応じてヘルパープラスミドを用いて(例えば、pLP1、pLP2、pLP/VSVG等)、適切な細胞(例えば、293T細胞)に感染させる。適宜の条件で培養した後、感染後にウイルスを含む培養上清を回収して、目的とする細胞(本発明では、培養したフックス角膜内皮ジストロフィ患者由来の角膜内皮細胞)の培養液にこの培養上清を、適宜の試薬(ここでは、ポリブレンであるがこれに限定されない)とともに添加してフックス角膜内皮ジストロフィ患者由来の不死化角膜内皮細胞株(iFECD)を生産することができる。あるいは、別の例としては、形質転換遺伝子をコードするDNAを含む外来性DNAは、レトロウイルス(例えば、レンチウイルスベクター)への形質移入の技術を用いて目的の細胞に導入され得る。例えば、組換えレトロウイルスは、パッケージング細胞株中に産生されて、高力価のウイルス粒子を有する(一般に、105~106 pfu/mlであるがこれに限定されない)培養物上清を産生する。組換えウイルス粒子は、目的とする細胞の培養物に、細胞培養物をウイルス粒子と適宜の濃度(例えば、5~10μg/mlであるがこれに限定されない)のポリブレン等の試薬とを含む培地と共に適宜の時間(例えば、1~12時間程度であるがこれに限定されない)インキュベートすることによって感染させるために使用される。レトロウイルスへの感染後、細胞は、リンスされて標準培地中で培養される。次いで、感染細胞は、外来性DNAの取り込み及び発現について分析される。細胞は、選択的マーカー遺伝子を取り込み且つ発現した細胞について選択する選択的条件に供されてもよい。あるいは、外来性DNAは、リン酸カルシウム媒介型形質移入の技術を用いて導入されてもよい。目的の遺伝子、例えば形質転換遺伝子をコードするDNAを含むリン酸カルシウム沈殿物は、Wigler et al. (1979) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 76:1373-1376の技術を用いて調製されてもよい。形質移入後、細胞は、外来性DNAの取り込み及び発現について分析される。細胞は、選択的マーカー遺伝子を取り込み且つ発現した細胞について選択する選択的条件に供されてもよい。このような技術は、実施例において具体的に開示した例のほか、特表2013-509179、特開2004-254509に例示されているがこれらに限定されない。
 不死化させる際に、追加的にあれば有用な詳細な条件としては以下をあげることができる。たとえば、好ましい実施形態では、前記フックス角膜内皮ジストロフィの患者由来の角膜内皮細胞を、SB431542(4-[4-(1,3-ベンゾジオキソール-5-イル)-5-(2-ピリジニル)-1H-イミダゾール-2-イル]ベンズアミド)およびSB203580(4-[4-(4-フルオロフェニル)-2-(4-メチルスルフィニルフェニル)-1H-イミダゾール-5-イル]ピリジン)を含む培地中で培養することで、好ましい細胞を得ることができる。この培地は、好ましくは実施例中で使用したSB203580+SB431542+3T3馴化培地であってもよいが、これに限定されない。
 (フックス角膜内皮ジストロフィの不死化細胞を用いたスクリーニング方法)
 1つの局面において、本発明は、フックス角膜内皮ジストロフィの不死化細胞(iFECD)を使用した、角膜内皮における疾患に有効な化合物をスクリーニングする方法を提供する。本発明の方法は、TGF-βに対する阻害活性を有する化合物を選択する1次スクリーニングと、細胞に対する毒性が低く、かつ、TGF-βに対する阻害活性を有する化合物を選択する2次スクリーニングを含む。本発明は、1次スクリーニングおよび2次スクリーニングの両方を行うことにより、信頼性の高いスクリーニング方法を提供する。特定の実施形態では、本発明の方法は、(a)トランスフォーミング増殖因子(TGF)-βの存在下で候補化合物とフックス角膜内皮ジストロフィの不死化細胞とを接触させ、該候補化合物の該TGF-βに対する阻害活性を評価し、該阻害活性を有する化合物を選択する工程と、(b)工程(a)において選択された該化合物の該細胞に対する毒性を評価する工程と、必要に応じて(c)工程(a)において選択された該化合物の該TGF-βに対する阻害活性を評価する工程と、(d)工程(b)において該細胞に対する毒性が低いと評価され、かつ、工程(c)において該TGF-βに対する阻害活性を有すると評価された化合物を選択する工程とを含み得る。
 なお、1次スクリーニングは、(a)トランスフォーミング増殖因子(TGF)-βの存在下で候補化合物とフックス角膜内皮ジストロフィの不死化細胞とを接触させ、該候補化合物の該TGF-βに対する阻害活性を評価し、該阻害活性を有する化合物を選択する工程に該当し、2次スクリーニングは、(b)工程(a)において選択された該化合物の該細胞に対する毒性を評価する工程と、必要に応じて(c)工程(a)において選択された該化合物の該TGF-βに対する阻害活性を評価する工程と、(d)工程(b)において該細胞に対する毒性が低いと評価され、かつ、工程(a)または(c)において該TGF-βに対する阻害活性を有すると評価された化合物を選択する工程に該当する。工程(c)は必須の工程ではないが、スクリーニングの精度を向上させるために工程(c)を含めることが好ましい。驚くべきことに、予想外にも、工程(c)を行うことによって、スクリーニングの精度が、有意に上昇したからである。これは、単なる試験者の習熟や他の要因を考慮しても、有意に上昇していることから、工程(c)を含ませることが有利であることが理解される。このような工程(c)の包含による効果は、従来のスクリーニング技術からは予想し得なかったことである。
 1つの実施形態では、工程(c)におけるTGF-βに対する阻害活性の評価の試行回数は、工程(a)におけるTGF-βに対する阻害活性の評価の試行回数よりも多くてもよい。2次スクリーニングにおける工程(c)において試行回数を増やすことによって、より高い信頼度で有用化合物を選択するためである。また、1次スクリーニングの試行回数を少なめに設定することによって、大量の候補化合物を処理することを可能にするという利点もある。試行回数が少ないことに起因して、1次スクリーニングでは信頼度が低くなる可能性があるが、2次スクリーニングにより信頼度が担保されている。実際、1次スクリーニングにおいて有用であると考えられたいくつかの化合物が、2次スクリーニングで除外された。表1は、1次スクリーニングでは、75%以下のカスパーゼ活性を示していたにもかかわらず、試行回数を増やした2次スクリーニングでは、ほとんどカスパーゼ活性の低下が見られなかった例を示している。表1において、CellTiter-Glo(登録商標) Luminescent Cell Viability Assay(Promega カタログ番号:G7570)によって測定された細胞生存率が90%以上であったものを「〇」で示し、細胞生存率が90%未満であったものを「×」で示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001

 いくつかの実施形態では、工程(a)におけるTGF-βに対する阻害活性の評価の試行回数は、1回、2回、3回、4回、5回、またはそれ以上の回数であり得、工程(c)におけるTGF-βに対する阻害活性の評価の試行回数は、工程(a)における試行回数よりも多くなるように、2回、3回、4回、5回、6回、7回、8回、9回、10回、またはそれ以上の回数であり得る。特定の実施形態では、工程(c)におけるTGF-βに対する阻害活性の評価の試行回数は、n=4~6であり得、工程(a)におけるTGF-βに対する阻害活性の評価の試行回数は、n=1~3であり得る。好ましい実施形態では、工程(c)におけるTGF-βに対する阻害活性の評価の試行回数は、n=5であり得、工程(a)におけるTGF-βに対する阻害活性の評価の試行回数は、n=2であり得る。当業者であれば、候補化合物の数を考慮して、適宜試行回数を設定することが可能である。
 いくつかの実施形態において、TGF-βに対する阻害活性は、TGF-βシグナルに起因する細胞のアポトーシスを阻害する活性に基づいて評価され得る。アポトーシスを阻害する活性は、例えば、カスパーゼ活性(例えば、カスパーゼ3/7活性)、細胞膜外部表面におけるホスファチジルセリンの露出、Poly(ADP-ribose)Polymerase(PARP)の切断または染色体DNAの断片化を指標として評価され得る。特定の実施形態では、TGF-βに対する阻害活性は、カスパーゼ活性(例えば、カスパーゼ3/7活性)を測定することにより評価されてもよく、例えば、候補化合物非接触群に対して実質的に低下したカスパーゼ活性を有する化合物をTGF-βに対する阻害活性を有する化合物として選択され得る。候補化合物非接触群は、候補化合物を添加していない群(TGF-β添加群)である。候補化合物非接触群に対して実質的に低下したカスパーゼ活性(例えば、カスパーゼ3/7活性)とは、候補化合物非接触群に対して統計学的に有意に低下したカスパーゼ活性(例えば、カスパーゼ3/7活性)であって、例えば、候補化合物非接触群に対して、約95%以下、約90%以下、約85%以下、約80%以下、約75%以下、約70%以下、約65%以下、約60%以下、または約55%以下のカスパーゼ活性(例えば、カスパーゼ3/7活性)であり得る。ある実施形態では、候補化合物非接触群に対して約75%以下のカスパーゼ3/7活性を示す化合物が、TGF-βに対する阻害活性を有する化合物として選択され得る。
 2次スクリーニングにおいて、候補化合物のフックス角膜内皮ジストロフィの不死化細胞に対する毒性が評価され得る。毒性を評価することによって、医薬として有用な化合物を選択することを可能にする。毒性は、細胞生存率を評価することによって行われ得る。
 1つの実施形態において、工程(b)は、細胞生存率を測定することを含み、細胞生存率が実質的に減少していない場合、毒性が低いと評価され得る。細胞生存率の測定はTGF-β非存在下で行われる。実質的に減少していない細胞生存率とは、候補化合物非接触群と比較して、細胞生存率が有意に減少していないことを指し、例えば、候補化合物非接触群に対して約90%以上の細胞生存率であり得る。細胞生存率の閾値は、約80%、約85%、約90%、約95%、約98%、約99%、約100%であってもよい。細胞数の減少に起因してカスパーゼ活性も低下してしまうため、一見カスパーゼ活性を抑制しているようにみえたとしても、毒性が強く細胞数が著しく減少している場合があることが明らかになった。そのため、カスパーゼ活性の測定に加え、細胞数を測定することにより正確に薬物を選別することができる。表2に示されるような化合物は、一見カスパーゼ活性を抑制しているように見えたが、細胞生存率が90%を下回り毒性が強いため、2次スクリーニングにおいて除外された。表2において、CellTiter-Glo(登録商標) Luminescent Cell Viability Assay(Promega カタログ番号:G7570)によって測定された細胞生存率が90%以上であったものを「〇」で示し、細胞生存率が90%未満であったもの「×」で示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002

 2次スクリーニングでは、実質的に減少していない細胞生存率、および候補化合物非接触群に対して実質的に低下したカスパーゼ3/7活性を示す化合物が選択され得る。そのような化合物は、細胞生存率(%)に対するカスパーゼ3/7活性(%)の比が約0.9以下、約0.8以下、約0.75以下、約0.7以下、約0.65以下、約0.6以下、約0.55以下、約0.5以下、約0.45以下、約0.4以下、約0.35以下、約0.3以下、約0.25以下、または約0.2以下を示す化合物であり得る。特定の実施形態では、工程(d)において、細胞生存率(%)に対するカスパーゼ3/7活性(%)の比が約0.8以下を示す化合物が選択され得る。
 本発明のスクリーニング方法において、候補化合物の濃度は任意の濃度であり得る。候補化合物の濃度はすべて同じ濃度を使用してもよく、候補化合物毎に異なる濃度を使用してもよいことが理解される。当業者であれば、細胞に対して毒性を示す濃度(例えば、50%阻害濃度:IC50)が知られている場合は、これを考慮して候補化合物の濃度を設定することが可能である。使用される候補化合物の濃度としては、例えば、約1nM、約10nM、約100nM、約1μM、約10μM、約100μM、約1mM、約10mM、約100mMが挙げられるがこれらに限定されない。また、これらの濃度の間の任意の数値(例えば、約2、約3、約4、約5、約6、約7、約8または約9×10、10、10、10、10、10、10または10nM)も使用することができる。これらの値の任意の点の範囲もまた、本発明において好ましい濃度の範囲として採用することができる。特定の実施形態では、候補化合物の濃度は約10μMである。別の実施形態では、候補化合物の濃度は約1μMである。
 本発明のスクリーニング方法は、TGF-βに対する阻害活性を有する化合物が選択されるため、本発明のスクリーニング方法によって選択された化合物は、TGF-βシグナルに起因する角膜内皮における症状、障害または疾患を予防または治療し得る。TGF-βに起因する角膜内皮における症状、障害または疾患は、フックス角膜内皮ジストロフィ、角膜移植後障害、角膜内皮炎、外傷、眼科手術、眼科レーザー手術後の障害、加齢、後部多形性角膜ジストロフィ(PPD)、先天性遺伝性角膜内皮ジストロフィ(CHED)、特発性角膜内皮障害、およびサイトメガロウイルス角膜内皮炎からなる群より選択され得る。本発明のスクリーニング方法では、フックス角膜内皮ジストロフィの不死化細胞を使用しているため、本発明のスクリーニング方法によって選択された化合物は、特にフックス角膜内皮ジストロフィを予防または治療し得る。
 さらなる実施形態においては、フックス角膜内皮ジストロフィの不死化細胞を用いたスクリーニング方法によって選択された化合物をさらに、以下で詳述する不死化ヒト角膜内皮細胞を用いたスクリーニング方法に供してもよい。あるいは、不死化ヒト角膜内皮細胞を用いたスクリーニング方法によって選択された化合物を、フックス角膜内皮ジストロフィの不死化細胞を用いたスクリーニング方法に供してもよい。これらの2種類のスクリーニング系を使用する場合は、2つめのスクリーニング系では、必要に応じて1次スクリーニングを省略してもよい。1つめのスクリーニングによりある程度候補化合物の数が限定されているからである。不死化ヒト角膜内皮細胞を用いたスクリーニング方法では、小胞体関連ストレス誘導物質に対する阻害活性を有する化合物が選択されるため、フックス角膜内皮ジストロフィの不死化細胞および不死化ヒト角膜内皮細胞の両方を用いたスクリーニング方法により選択された化合物は、TGF-βおよび小胞体関連ストレス誘導物質に対する阻害活性を有し得る。フックス角膜内皮ジストロフィは、小胞体関連ストレスもまた原因の1つとして考えられているため、TGF-βおよび小胞体関連ストレス誘導物質に対する阻害活性を有する化合物は、フックス角膜内皮ジストロフィに対して特に有効であると考えられる。また、TGF-βに対する阻害活性を有することが示された化合物であっても、小胞体関連ストレス誘導物質に対する阻害活性をまったく示さない化合物が存在することが明らかになった。これは、2つのスクリーニングを組み合わせて使用することにより、TGF-βおよび小胞体関連ストレスの両方に起因する角膜内皮の障害等(例えば、フックス角膜内皮ジストロフィ)に有効な化合物をスクリーニングすることが可能であることを示している。フックス角膜内皮ジストロフィの不死化細胞および不死化ヒト角膜内皮細胞の両方を用いたスクリーニング方法の代表的な概念図を図1に示す。
 (不死化ヒト角膜内皮細胞を用いたスクリーニング方法)
 1つの局面において、本発明は、不死化ヒト角膜内皮細胞(iHCEC)を使用した、角膜内皮における疾患に有効な化合物をスクリーニングする方法を提供する。本発明の方法は、小胞体(ER)関連ストレス誘導物質に対する阻害活性を有する化合物を選択する1次スクリーニングと、細胞に対する毒性が低く、かつ、小胞体(ER)関連ストレス誘導物質に対する阻害活性を有する化合物を選択する2次スクリーニングを含む。小胞体(ER)関連ストレスを誘導した不死化ヒト角膜内皮細胞(iHCEC)を使用することによって、iFECDを使用するスクリーニング方法とは異なり、小胞体(ER)関連ストレスという観点で角膜内皮における疾患に有効な化合物をスクリーニングすることが可能である。本発明は、1次スクリーニングおよび2次スクリーニングの両方を行うことにより、信頼性の高いスクリーニング方法を提供する。特定の実施形態では、本発明の方法は、(a)小胞体(ER)関連ストレス誘導物質の存在下で候補化合物と不死化ヒト角膜内皮細胞とを接触させ、該候補化合物の該小胞体(ER)関連ストレス誘導物質に対する阻害活性を評価し、該阻害活性を有する化合物を選択する工程と、(b)工程(a)において選択された該化合物の該細胞に対する毒性を評価する工程と、(c)工程(a)において選択された該化合物の該小胞体(ER)関連ストレス誘導物質に対する阻害活性を評価する工程と、(d)工程(b)において該細胞に対する毒性が低いと評価され、かつ、工程(c)において該小胞体(ER)関連ストレス誘導物質に対する阻害活性を有すると評価された化合物を選択する工程とを含み得る。
 小胞体関連ストレス誘導物質としては、MG-132、タプシガルギン、ツニカマイシンが挙げられる。MG-132は、小胞体関連ストレスの原因の1つであるタンパク質のフォールディングの異常(変性タンパク質の蓄積)を誘導し得る物質として知られている。特に、フックス角膜内皮ジストロフィでは、変性タンパク質の蓄積による小胞体関連ストレスが原因の1つであることが知られているため、MG-132により誘導される小胞体関連ストレスは、よりフックス角膜内皮ジストロフィの状態を反映するものであると考えられる。iHCECにおけるMG-132に対する阻害活性を評価するスクリーニング方法は、上記iFCEDを使用したスクリーニング方法では評価できないフックス角膜内皮ジストロフィの病態(変性タンパク質の蓄積などに起因する小胞体関連ストレス)を抑制する化合物をスクリーニングすることが可能となり有利である。理論に束縛されることを望まないが、MG-132での阻害活性を確認した化合物は、実際にフックス角膜内皮ジストロフィの病態を有利に抑制するものであることが、実際にスクリーニングされた化合物からも見て取ることができる。
 なお、1次スクリーニングは、(a)小胞体(ER)関連ストレス誘導物質の存在下で候補化合物と不死化ヒト角膜内皮細胞とを接触させ、該候補化合物の該小胞体(ER)関連ストレス誘導物質に対する阻害活性を評価し、該阻害活性を有する化合物を選択する工程に該当し、2次スクリーニングは、(b)工程(a)において選択された該化合物の該細胞に対する毒性を評価する工程と、(c)工程(a)において選択された該化合物の該小胞体(ER)関連ストレス誘導物質に対する阻害活性を評価する工程と、(d)工程(b)において該細胞に対する毒性が低いと評価され、かつ、工程(c)において該小胞体(ER)関連ストレス誘導物質に対する阻害活性を有すると評価された化合物を選択する工程に該当する。
 1つの実施形態では、工程(c)における小胞体(ER)関連ストレス誘導物質に対する阻害活性の評価の試行回数は、工程(a)における小胞体(ER)関連ストレス誘導物質に対する阻害活性の評価の試行回数よりも多くてもよい。2次スクリーニングにおける工程(c)において試行回数を増やすことによって、より高い信頼度で有用化合物を選択するためである。また、1次スクリーニングの試行回数を少なめに設定することによって、大量の候補化合物を処理することを可能にするという利点もある。試行回数が少ないことに起因して、1次スクリーニングでは信頼度が低くなる可能性があるが、2次スクリーニングにより信頼度が担保されている。いくつかの実施形態では、工程(a)における小胞体(ER)関連ストレス誘導物質に対する阻害活性の評価の試行回数は、1回、2回、3回、4回、5回、またはそれ以上の回数であり得、工程(c)における小胞体(ER)関連ストレス誘導物質に対する阻害活性の評価の試行回数は、工程(a)における試行回数よりも多くなるように、2回、3回、4回、5回、6回、7回、8回、9回、10回、またはそれ以上の回数であり得る。特定の実施形態では、工程(c)における小胞体(ER)関連ストレス誘導物質に対する阻害活性の評価の試行回数は、n=4~6であり得、工程(a)における小胞体(ER)関連ストレス誘導物質に対する阻害活性の評価の試行回数は、n=1~3であり得る。好ましい実施形態では、工程(c)における小胞体(ER)関連ストレス誘導物質に対する阻害活性の評価の試行回数は、n=5であり得、工程(a)における小胞体(ER)関連ストレス誘導物質に対する阻害活性の評価の試行回数は、n=2であり得る。当業者であれば、候補化合物の数を考慮して、適宜試行回数を設定することが可能である。
 いくつかの実施形態において、小胞体(ER)関連ストレス誘導物質に対する阻害活性は、小胞体(ER)関連ストレス誘導物質に起因する細胞のアポトーシスを阻害する活性に基づいて評価され得る。アポトーシスを阻害する活性は、例えば、カスパーゼ活性(例えば、カスパーゼ3/7活性)、細胞膜外部表面におけるホスファチジルセリンの露出、Poly(ADP-ribose)Polymerase(PARP)の切断または染色体DNAの断片化を指標として評価され得る。特定の実施形態では、小胞体(ER)関連ストレス誘導物質に対する阻害活性は、カスパーゼ活性(例えば、カスパーゼ3/7活性)を測定することにより評価されてもよく、例えば、候補化合物非接触群に対して実質的に低下したカスパーゼ活性を有する化合物を小胞体(ER)関連ストレス誘導物質に対する阻害活性を有する化合物として選択され得る。候補化合物非接触群は、候補化合物を添加していない群(小胞体(ER)関連ストレス誘導物質添加群)である。候補化合物非接触群に対して実質的に低下したカスパーゼ活性(例えば、カスパーゼ3/7活性)とは、候補化合物非接触群に対して統計学的に有意に低下したカスパーゼ活性(例えば、カスパーゼ3/7活性)であって、例えば、候補化合物非接触群に対して、約95%以下、約90%以下、約85%以下、約80%以下、約75%以下、約70%以下、約65%以下、約60%以下、または約55%以下のカスパーゼ活性(例えば、カスパーゼ3/7活性)であり得る。ある実施形態では、候補化合物非接触群に対して約75%以下のカスパーゼ3/7活性を示す化合物が、小胞体(ER)関連ストレス誘導物質に対する阻害活性を有する化合物として選択され得る。
 2次スクリーニングにおいて、候補化合物の不死化ヒト角膜内皮細胞に対する毒性が評価され得る。毒性を評価することによって、医薬として有用な化合物を選択することを可能にする。毒性は、細胞生存率を評価することによって行われ得る。
 1つの実施形態において、工程(b)は、細胞生存率を測定することを含み、細胞生存率が実質的に減少していない場合、毒性が低いと評価され得る。細胞生存率の測定は小胞体(ER)関連ストレス誘導物質非存在下で行われる。実質的に減少していない細胞生存率とは、候補化合物非接触群と比較して、細胞生存率が有意に減少していないことを指し、例えば、候補化合物非接触群に対して約90%以上の細胞生存率であり得る。細胞生存率の閾値は、約80%、約85%、約90%、約95%、約98%、約99%、約100%であってもよい。細胞数の減少に起因してカスパーゼ活性も低下してしまうため、一見カスパーゼ活性を抑制しているようにみえたとしても、毒性が強く細胞数が著しく減少している場合があることが明らかになった。そのため、カスパーゼ活性の測定に加え、細胞数を測定することにより正確に薬物を選別することができる。
 2次スクリーニングでは、実質的に減少していない細胞生存率、および候補化合物非接触群に対して実質的に低下したカスパーゼ3/7活性を示す化合物が選択され得る。そのような化合物は、細胞生存率(%)に対するカスパーゼ3/7活性(%)の比が約0.9以下、約0.85以下、約0.8以下、約0.75以下、約0.7以下、約0.65以下、約0.6以下、約0.55以下、約0.5以下、約0.45以下、約0.4以下、約0.35以下、約0.3以下、約0.25以下、または約0.2以下を示す化合物であり得る。特定の実施形態では、工程(d)において、細胞生存率(%)に対するカスパーゼ3/7活性(%)の比が約0.8以下を示す化合物が選択され得る。
 本発明のスクリーニング方法は、小胞体(ER)関連ストレス誘導物質に対する阻害活性を有する化合物が選択されるため、本発明のスクリーニング方法によって選択された化合物は、小胞体(ER)関連ストレスに起因する角膜内皮における症状、障害または疾患を予防または治療し得る。小胞体(ER)関連ストレスに起因する角膜内皮における症状、障害または疾患は、タンパク質のフォールディングの異常に起因し得る。特定の実施形態において、小胞体(ER)関連ストレスに起因する角膜内皮における症状、障害または疾患は、フックス角膜内皮ジストロフィにおける角膜内皮細胞の障害、角膜内皮障害、角膜内皮密度低下、グッテーの形成、デスメ膜の肥厚、角膜厚の肥厚、混濁、角膜上皮障害、角膜実質混濁、羞明、霧視、視力障害、眼痛、流涙、充血、疼痛、水疱性角膜症、眼の不快感、コントラスト低下、グレア、および角膜実質の浮腫、角膜上皮びらんであり得る。フックス角膜内皮ジストロフィの原因の1つとして、小胞体(ER)関連ストレスが知られているため、本発明のスクリーニング方法によって選択された化合物は、特にフックス角膜内皮ジストロフィを予防または治療し得る。
 (キット)
 別の局面において、本発明は、上記スクリーニング方法を使用して、角膜内皮における疾患に有効な化合物をスクリーニングするためのキットを提供する。
 本明細書において「キット」とは、通常2つ以上の区画に分けて、提供されるべき部分(例えば、薬剤、抗体、標識、細胞、説明書など)が提供されるユニットをいう。安定性等のため、混合されて提供されるべきでなく、使用直前に混合して使用することが好ましいような組成物の提供を目的とするときに、このキットの形態は好ましい。そのようなキットは、好ましくは、提供される部分(例えば、薬剤をどのように使用するか、あるいは、試薬をどのように処理すべきかを記載する指示書または説明書を備えていることが有利である。本明細書においてキットが試薬キットとして使用される場合、キットには、通常、薬剤、抗体等の使い方などを記載した指示書などが含まれる。
 本明細書において「指示書」は、本発明を使用する方法を使用者に対する説明を記載したものである。この指示書は、本発明のスクリーニング方法および試薬の使用方法を指示する文言が記載されている。また、指示書には、使用方法(スクリーニング方法)を指示する文言が記載されていてもよい。この指示書は、本発明が実施される国の監督官庁(例えば、日本であれば厚生労働省、米国であれば食品医薬品局(FDA)など)が規定した様式に従って作成され、その監督官庁により承認を受けた旨が明記される。指示書は、いわゆる添付文書(package insert)であり、紙媒体で提供されてもよく、電子媒体(例えば、インターネットで提供されるホームページ、電子メール)のような形態でも提供され得る。
 特定の実施形態において、本発明のキットは、TGF-βと、フックス角膜内皮ジストロフィの不死化細胞と、TGF-βに対する阻害活性を測定するための試薬または手段と、細胞毒性を測定するための試薬または手段とを備え得る。TGF-βはTGF-β2であり得る。フックス角膜内皮ジストロフィの不死化細胞の作製方法は、上記で説明したとおりである。
 別の実施形態において、本発明のキットは、小胞体関連ストレス誘導物質と、不死化ヒト角膜内皮細胞と、小胞体関連ストレス誘導物質に対する阻害活性を測定するための試薬または手段と、細胞毒性を測定するための試薬または手段とを備え得る。小胞体関連ストレス誘導物質としては、例えば、MG-132、タプシガルギンおよびツニカマイシンが挙げられる。特定の実施形態では、小胞体関連ストレス誘導物質はMG-132であり得る。不死化ヒト角膜内皮細胞は、正常者由来の研究用角膜(SightLife)を使用して、フックス角膜内皮ジストロフィの不死化細胞(iFECD)と同様の方法で作製した。
 さらに別の実施形態において、本発明のキットは、TGF-βと、小胞体関連ストレス誘導物質と、フックス角膜内皮ジストロフィの不死化細胞と、不死化ヒト角膜内皮細胞と、TGF-βに対する阻害活性を測定するための試薬または手段と、小胞体関連ストレス誘導物質に対する阻害活性を測定するための試薬または手段と、細胞毒性を測定するための試薬または手段とを備え得る。
 本発明の試薬または手段は目的となる分子または物質を他から識別するための「標識」を含みうる。「標識」としては、物質(蛍光物質、発光物質等)の他、エネルギー、電磁波、放射線等も含まれる。標識方法としては、RI(ラジオアイソトープ)法、蛍光法、ビオチン法、化学発光法等を挙げることができる。標識する場合、機能に影響を与えないものならば何れも用いることができる。
 いくつかの実施形態では、TGF-βまたは小胞体関連ストレス誘導物質に対する阻害活性を測定するための試薬または手段は、カスパーゼ活性(例えば、カスパーゼ3/7活性)を測定するための試薬または手段であり得る。TGF-βまたは小胞体関連ストレス誘導物質に対する阻害活性を測定するための試薬または手段は、発光試薬を含みうる。発光試薬は、測定する対象(カスパーゼ活性の場合、カスパーゼ)を発光させるための試薬であり得る。カスパーゼ活性(例えば、カスパーゼ3/7活性)を測定するための試薬または手段としては、Caspase-Glo(登録商標) 3/7 Assay、CellEvent(商標) Caspase-3/7 Green Detection Reagent、SensoLyte(登録商標) Homogeneous AFC Caspase-3/7 Assay Kit等で使用される試薬または手段が挙げられるが、これに限定されない。当業者は、カスパーゼ活性(例えば、カスパーゼ3/7活性)を測定するための公知の技術、市販のキットまたは試薬もしくは手段を使用することができる。
 いくつかの実施形態では、細胞毒性を測定するための試薬または手段は、細胞生存率を測定するための試薬または手段であり得る。細胞毒性を測定するための試薬または手段は、発光試薬であり得る。発光試薬は、測定する対象(細胞生存率の場合、生細胞または死細胞、あるいは両方)を発光させるための試薬であり得る。細胞生存率を測定するための試薬または手段としては、CellTiter-Glo(登録商標) Luminescent Cell Viability Assay、RealTime-Glo(商標) MT Cell Viability Assay、CellTiter-Blue(登録商標) Cell Viability Assay、AlamarBlue(商標) Cell Viability Reagent等で使用される試薬または手段が挙げられるが、これに限定されない。当業者は、細胞生存率を測定するための公知の技術、市販のキットまたは試薬もしくは手段を使用することができる。
 本明細書において引用された、科学文献、特許、特許出願などの参考文献は、その全体が、各々具体的に記載されたのと同じ程度に本明細書において参考として援用される。
 以上、本発明を、理解の容易のために好ましい実施形態を示して説明してきた。以下に、実施例に基づいて本発明を説明するが、上述の説明および以下の実施例は、例示の目的のみに提供され、本発明を限定する目的で提供したのではない。従って、本発明の範囲は、本明細書に具体的に記載された実施形態にも実施例にも限定されず、特許請求の範囲によってのみ限定される。
 以下に、本発明の例を記載する。該当する場合生物試料等の取り扱いは、厚生労働省、文部科学省等において規定される基準を遵守し、該当する場合はヘルシンキ宣言またはその宣言に基づき作成された倫理規定に基づいて行った。研究のための眼の寄贈については、全ての故人ドナーの近親者から同意書を得た。本研究は、エルランゲン大学(ドイツ)、SightLifeTM(Seattle,WA)アイバンクの倫理委員会またはそれに準ずるものの承認を受けた。
 (実施例1:フックス角膜内皮ジストロフィ患者由来の不死化角膜内皮細胞株(iFECD)および正常角膜内皮細胞の不死化細胞(iHCEC)の作製)
 本実施例では、フックス角膜内皮ジストロフィ患者由来および健常者由来の角膜内皮細胞から不死化角膜内皮細胞株(iFECDおよびiHCEC)を作製した。
 (培養方法)
 シアトルアイバンクから購入した研究用角膜より角膜内皮細胞を基底膜とともに機械的に剥離し、コラゲナーゼを用いて基底膜よりはがして回収後、初代培養を行った。培地はOpti-MEM I Reduced-Serum Medium,  Liquid(INVITROGEN カタログ番号:31985-070)に、8%FBS(BIOWEST、カタログ番号:S1820-500)、200mg/ml CaCl・2HO(SIGMA カタログ番号:C7902-500G)、0.08% コンドロイチン硫酸(SIGMA カタログ番号:C9819-5G)、20μg/mlアスコルビン酸(SIGMA カタログ番号:A4544-25G)、50μg/mlゲンタマイシン(INVITROGEN カタログ番号:15710-064)および5ng/ml EGF(INVITROGEN カタログ番号:PHG0311)を加えた3T3フィーダー細胞用の馴化させたものを基本培地として用いた。また、基本培地にSB431542(1μmol/l)およびSB203580(4-(4-フルオロフェニル)-2-(4-メチルスルホニルフェニル)-5(4-ピリジル)イミダゾール<4-[4-(4-フルオロフェニル)-2-(4-メチルスルフィニルフェニル)-1H-イミダゾール-5-イル]ピリジン)(1μmol/l)を添加したもの(「SB203580+SB431542+3T3馴化培地」という)で培養した。
 (取得方法)
 フックス角膜内皮ジストロフィの臨床診断により水疱性角膜症に至り、角膜内皮移植(デスメ膜内皮角膜移植=DMEK)を実施されたヒト患者3名より文書による同意および倫理員会の承認のもと角膜内皮細胞を得た。DMEKの際に機械的に病的な角膜内細胞と基底膜であるデスメ膜とともに剥離し、角膜保存液であるOptisol-GS(ボシュロム社)に浸漬した。その後、コラゲナーゼ処理を行い酵素的に角膜内皮細胞を回収して、SB203580+SB431542+3T3馴化培地により培養した。培養したフックス角膜内皮ジストロフィ患者由来の角膜内皮細胞はSV40ラージT抗原およびhTERT遺伝子をPCRにより増幅して、レンチウイルスベクター(pLenti6.3_V5-TOPO; Life Technologies Inc)に導入した。その後、レンチウイルスベクターを3種類のヘルパープラスミド(pLP1、pLP2、pLP/VSVG; Life Technologies Inc.)とともにトランスフェクション試薬(Fugene HD; Promega Corp., Madison, WI)を用いて293T細胞 (RCB2202; Riken Bioresource Center, Ibaraki, Japan)に感染させた。48時間の感染後にウイルスを含む培養上清を回収して、5 μg/mlのポリブレンを用いて、培養したフックス角膜内皮ジストロフィ患者由来の角膜内皮細胞の培養液に添加して、SV40ラージT抗原およびhTERT遺伝子を導入した。フックス角膜内皮ジストロフィ患者由来の不死化角膜内皮細胞株(iFECD)の位相差顕微鏡像を確認した。シアトルアイバンクから輸入した研究用角膜より培養した角膜内皮細胞を同様の方法で不死化し、正常角膜内皮細胞の不死化細胞株を作製した(iHCEC)。健常ドナー由来の不死化角膜内皮細胞株(iHCEC)および不死化角膜内皮細胞株(iFECD)の位相差顕微鏡像をみると、iHCECおよびiFECDはいずれも正常の角膜内皮細胞同様に一層の多角形の形態を有する。iHCECおよびiFECDはダルベッコ改変イーグル培地(DMEM)+10%ウシ胎仔血清(FBS)により維持培養を行った。
 (実施例2:フックス角膜内皮ジストロフィの不死化細胞を用いたスクリーニング)
 本実施例では、実施例1で作製したフックス角膜内皮ジストロフィの不死化細胞を用いて、角膜内皮における疾患に有効な化合物のスクリーニングを行った。本実施例では、角膜内皮細胞の細胞障害を誘導する物質としてTGF-β2を使用した。
 (材料および方法)
 フックス角膜内皮ジストロフィの不死化細胞を96ウェルプレートに7×10個播種し、37℃で5%COの条件下にて24時間培養した。培地はダルベッコ改変イーグル培地(DMEM)(nacalai tesque,26252-94)+10% FBS(Biological Industries/04-001-1A)+1%ペニシリン-ストレプトマイシン(nacalai tesque、26252-94)を使用した。次に、TGF-β2(製造元:R&D Systems, Inc.、販売元:和光純薬工業株式会社/製造元コード302-B2-002,302-B2-010、販売元コード:553-62881,559-62883)(5ng/mL)のみまたはTGF-β2(5ng/mL)とSCREEN-WELL(登録商標) FDA Approved Drug Library V2, Japan versionの各薬剤(10μM)両方を添加し、37℃で5%COの条件下にて28時間後に位相差顕微鏡を用いて細胞形態を観察した。その後Caspase-Glo 3/7 Assay(Promega,#G8091)を用いてカスパーゼ3/7活性の測定を行った。培地は、DMEM+2% FBS+1% P/Sを使用した。本実施例におけるカスパーゼ3/7活性および細胞生存率の測定は、VeritasTM Microplate Luminometerを使用した。このような装置であれば、多数の試料について同時に測定することが可能である。
 コントロール群には各試薬の溶媒であるDMSO(Dimethyl Sulfoxide、Sterile-filtered)(nacalai tesque、13408-64)を添加した。また、陽性対照としてカスパーゼ阻害剤であるZ-VD-FMK(異性体混合物)(和光純薬工業株式会社/262-02061)(10μM)を使用した。1次スクリーニングはn=2でカスパーゼ3/7活性の測定を実施し、上位の薬剤について2次スクリーニングをn=5で実施した。カスパーゼ活性は、ダルベッコ改変イーグル培地(DMEM)+2% ウシ胎仔血清(FBS)+1%ペニシリン/ストレプトマイシン(P/S)中28時間培養後に測定した。本実施例におけるスクリーニングの概要を図2に示す。
 (結果)
 (1次スクリーニング)
 図3は、1次スクリーニングにおけるCaspase-Glo(登録商標) 3/7 Assayにより測定されたカスパーゼ3/7活性の代表的な結果を示す。第1次スクリーニングとしてn=2で測定し、TGF-β2(5ng/mL)添加群を100%とした。図3におけるグラフの横軸は、左から、コントロール群、TGF-β2(5ng/mL)添加群、TGF-β2(5ng/mL)+Z-VD-FMK添加群(10μM)、TGF-β2(5ng/mL)+SCREEN-WELL(登録商標) FDA Approved Drug Library V2, Japan version各薬剤添加群(10μM)を示す。図3に示されるコントロール群等の(1)(2)は、96ウェルプレートの左端、右端に置いた結果をそれぞれ示しており、コントロール群、TGF-β2(5ng/mL)添加群、TGF-β2(5ng/mL)+Z-VD-FMK添加群(10μM)は(1)(2)合わせてn=5である。
 (アッセイ系の精度の確認)
 一般的にスクリーニングで使われる代表的な指標を以下に示す。
・CV値(変動係数、coefficient of variation);CV(%)=標準偏差(SD)/平均(Av)は、どれ位ばらつきがあるのかを示す指標である。スクリーニングでは概ね、CV値10%以内が求められる。
・S/B比(Signal/Background ratio);S/B=Av100%/Av0%は、反応前後におけるシグナル強度の比である。S/B比が大きいほど読み取り幅が大きくなるので活性有無を判定しやすくなる。S/B比は2以上が好ましい。
・S/N比(Signal/Noise ratio);S/N=(Av100%-Av0%)/SD0%は、ベースのばらつきに対するシグナルの大きさの比である。
・Z’-factor;Z’-factor=1-(3×SD100%+3×SD0%)/(Av100%-Av0%)は、データのばらつきやシグナル強度から計算される、アッセイ系の質の目安となる数字である。アッセイ系の精度を表すもっとも重要な指標で、一般的に、Z’値が0.5以上であればスクリーニングの系として合格とみなされる。
 図4は、コントロールを0%、TGF-β2反応後を100%とした場合と、TGF-β2反応後を100%、陽性対照のTGF-β2+Z-VD-FMK反応後を0%とした場合の各指標を計算した結果を示す。示されるように、スクリーニング系として一般的に求められる値を満たしている。
 (2次スクリーニング:細胞生存率の測定)
 CellTiter-Glo(登録商標) Luminescent Cell Viability Assay(Promega カタログ番号:G7570)で、n=2で毒性の指標として細胞生存率を算出した。細胞生存率は、ダルベッコ改変イーグル培地(DMEM)+2% ウシ胎仔血清(FBS)+1%ペニシリン/ストレプトマイシン(P/S)中28時間培養後に測定した。細胞生存率の測定はTGF-β非存在下で行った。2次スクリーニングにおける細胞生存率の測定の代表的な結果を図5に示す。細胞生存率が90%を切った場合、ランキングから除外した。
 (2次スクリーニング:Caspase3/7活性の測定)
 2次スクリーニングにおいてCaspase3/7活性の評価をn=5で行った。代表的な結果を図6に示す。
 (細胞生存率およびCaspase3/7活性の評価)
 図7および図8は、SCREEN-WELL(登録商標) FDA Approved Drug Library V2, Japan versionでの各薬剤の薬剤名、TGF-β2刺激におけるカスパーゼ3/7活性の2次スクリーニングの結果、細胞の生存率の結果、及びカスパーゼ3/7活性を細胞生存率で割った値((カスパーゼ3/7活性)/(細胞生存率)(%))を示す。2次スクリーニングにおけるカスパーゼ3/7活性の値を細胞生存率の値((カスパーゼ3/7活性)/(細胞生存率)(%))が低いほど有用な薬剤であることを示している。図7および図8に示される薬剤は、カスパーゼ3/7活性/細胞生存率(%)が80%以下を示しており、TGF-β2に対する阻害活性を有し、かつ、毒性が低く、角膜内皮における疾患等に有効であることが予測される。図7は、カスパーゼ3/7活性/細胞生存率(%)の値が1~25位にランク付けられた薬剤を示しており、図8は、カスパーゼ3/7活性/細胞生存率(%)の値が26~47位にランク付けられた薬剤を示している。
 (実施例3:不死化ヒト角膜内皮細胞を用いたスクリーニング)
 本実施例では、実施例1で作製した不死化ヒト角膜内皮細胞を用いて、角膜内皮における疾患に有効な化合物のスクリーニングを行った。本実施例では、細胞障害を誘導する物質として小胞体(ER)関連ストレスを誘導する物質として知られるMG-132を使用した。
 (材料および方法)
 不死化ヒト角膜内皮細胞(iHCEC)を96ウェルプレートに7×10個播種し、37℃で5%COの条件下にて24時間培養した。培地はダルベッコ改変イーグル培地(DMEM)(nacalai tesque,26252-94)+10% FBS(Biological Industries/04-001-1A)+1%ペニシリン-ストレプトマイシン(nacalai tesque、26252-94)を使用した。次に、MG-132(SIGMA、M7449)(0.1μM)のみまたはMG-132(0.1μM)と実施例2において(カスパーゼ3/7活性)/(細胞生存率)(%)の値が80%以下を示した上位40種類の各薬剤(10μM)両方を添加し、37℃で5%COの条件下にて18時間後に位相差顕微鏡を用いて細胞形態を観察した。その後Caspase-Glo(登録商標) 3/7 Assay(Promega,#G8091)を用いてカスパーゼ3/7活性の測定を行った。MG-132は、フックス角膜内皮ジストロフィ患者で認められるのと同様に、折りたたまれなかったタンパク質(unfolded protein)の細胞内への蓄積を増加させる作用を有しており、小胞体ストレスを介した細胞死を誘導する。培地は、DMEM+2% FBS+1% P/Sを使用した。なお、コントロール群には各試薬の溶媒であるDMSO(Dimethyl Sulfoxide、Sterile-filtered)(nacalai tesque、13408-64)を添加した。また、陽性対照としてカスパーゼ阻害剤であるZ-VD-FMK(異性体混合物)(和光純薬工業株式会社/262-02061)(10μM)を使用した。本実施例におけるスクリーニングの概要を図9に示す。実施例2と同様の手順で、カスパーゼ3/7活性および細胞生存率の測定を行った(それぞれn=2)。カスパーゼ活性および細胞生存率は、ダルベッコ改変イーグル培地(DMEM)+2% ウシ胎仔血清(FBS)+1%ペニシリン/ストレプトマイシン(P/S)中18時間培養後に測定した。
 (結果)
 図10は、各薬剤名、MG-132(0.1μM)刺激におけるカスパーゼ3/7活性のスクリーニングの結果、MG-132(0.1μM)刺激での細胞の生存率の結果、及びカスパーゼ3/7活性を細胞生存率で割った値((カスパーゼ3/7活性)/(細胞生存率)(%))を示す。図10に示される薬剤は、カスパーゼ3/7活性/細胞生存率(%)が80%以下を示しており、TGF-β2に対する阻害活性を有し、かつ、毒性が低く、角膜内皮における疾患等に有効であることが予測される。
 以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
 本願は日本国特許出願特願2017-118625(2017年6月16日出願)に対して優先権主張を行うものであり、その内容全体が本明細書において参照として援用される。
 フックス角膜内皮ジストロフィのモデル系を用いた角膜内皮における疾患に有効な化合物をスクリーニングする方法が提供され、角膜内皮疾患治療に関する産業(製薬等)において利用可能な技術が提供される。

Claims (55)

  1.  角膜内皮における症状、障害または疾患に有効な化合物をスクリーニングする方法であって、該方法は、
     (a)トランスフォーミング増殖因子(TGF)-βの存在下で候補化合物とフックス角膜内皮ジストロフィの不死化細胞とを接触させ、該候補化合物の該TGF-βに対する阻害活性を評価し、該阻害活性を有する化合物を選択する工程と、
     (b)該工程(a)において選択された該化合物の該細胞に対する毒性を評価する工程と、
     (c)必要に応じて、該工程(a)において選択された該化合物の該TGF-βに対する阻害活性を評価する工程と、
     (d)該工程(b)において該細胞に対する毒性が低いと評価され、かつ、該工程(a)または(c)において該TGF-βに対する阻害活性を有すると評価された化合物を選択する工程と
    を含む、方法。
  2.  前記TGF-βに対する阻害活性は、前記TGF-βシグナルに起因する前記細胞のアポトーシスを阻害する活性である、請求項1に記載の方法。
  3.  前記工程(a)および(c)は、カスパーゼ活性を測定することを含み、前記TGF-βに対する阻害活性が、候補化合物非接触群に対して実質的に低下したカスパーゼ活性である、請求項1または2に記載の方法。
  4.  前記工程(c)における前記TGF-βに対する阻害活性の評価の試行回数は、前記工程(a)における前記TGF-βに対する阻害活性の評価の試行回数よりも多い、請求項1~3のいずれか一項に記載の方法。
  5.  前記工程(c)における前記TGF-βに対する阻害活性の評価の試行回数は、n=4~6であり、前記工程(a)における前記TGF-βに対する阻害活性の評価の試行回数は、n=1~3である、請求項4に記載の方法。
  6.  前記カスパーゼ活性は、カスパーゼ3/7活性である、請求項3~5のいずれか一項に記載の方法。
  7.  前記工程(a)において、候補化合物非接触群に対して約75%以下のカスパーゼ3/7活性を示す化合物が、前記TGF-βに対する阻害活性を有する化合物として選択される、請求項6に記載の方法。
  8.  前記工程(b)は、細胞生存率を測定することを含み、該細胞生存率が実質的に減少していない場合、前記毒性が低いと評価される、請求項1~7のいずれか一項に記載の方法。
  9.  前記工程(d)において、実質的に減少していない細胞生存率、および候補化合物非接触群に対して実質的に低下したカスパーゼ3/7活性を示す化合物が選択される、請求項8に記載の方法。
  10.  前記工程(d)において、前記細胞生存率が約90%以上を示し、かつ、該細胞生存率(%)に対するカスパーゼ3/7活性(%)の比が約0.8以下を示す化合物が選択される、請求項9に記載の方法。
  11.  前記角膜内皮における症状、障害または疾患が、フックス角膜内皮ジストロフィである、請求項1~10のいずれか一項に記載の方法。
  12.  (e)小胞体関連ストレス誘導物質の存在下で前記工程(d)において選択された化合物と不死化ヒト角膜内皮細胞とを接触させて、前記工程(d)において選択された化合物の該小胞体関連ストレス誘導物質に対する阻害活性を評価する工程と、
     (f)前記工程(d)において選択された化合物の該不死化ヒト角膜内皮細胞に対する毒性を評価する工程と、
     (g)工程(f)において該不死化ヒト角膜内皮細胞に対する毒性が低いと評価され、かつ、工程(e)において該小胞体関連ストレス誘導物質に対する阻害活性を有すると評価された化合物を選択する工程と
    をさらに含む、請求項1~11のいずれか一項に記載の方法。
  13.  前記小胞体関連ストレス誘導物質に対する阻害活性は、前記小胞体関連ストレス誘導物質に起因する前記不死化ヒト角膜内皮細胞のアポトーシスを阻害する活性である、請求項12に記載の方法。
  14.  前記工程(e)は、カスパーゼ活性を測定することを含み、前記小胞体関連ストレス誘導物質に対する阻害活性が、候補化合物非接触群に対して実質的に低下したカスパーゼ活性である、請求項12または13に記載の方法。
  15.  前記カスパーゼ活性は、カスパーゼ3/7活性である、請求項14に記載の方法。
  16.  前記工程(g)において、候補化合物非接触群に対して約75%以下のカスパーゼ3/7活性を示す化合物が、前記小胞体関連ストレス誘導物質に対する阻害活性を有する化合物として選択される請求項15に記載の方法。
  17.  前記工程(f)は、細胞生存率を測定することを含み、該細胞生存率が実質的に減少していない場合、前記毒性が低いと評価される、請求項12~16のいずれか一項に記載の方法。
  18.  前記工程(g)において、実質的に減少していない細胞生存率、および候補化合物非接触群に対して実質的に低下したカスパーゼ3/7活性を示す化合物が選択される、請求項17に記載の方法。
  19.  前記工程(g)において、前記細胞生存率が約90%以上を示し、かつ、該細胞生存率(%)に対するカスパーゼ3/7活性(%)の比が約0.8以下を示す化合物が選択される、請求項18に記載の方法。
  20.  前記角膜内皮における症状、障害または疾患が、フックス角膜内皮ジストロフィである、請求項12~19のいずれか一項に記載の方法。
  21.  前記小胞体関連ストレス誘導物質は、MG-132、タプシガルギンおよびツニカマイシンからなる群から選択される、請求項12~20のいずれか一項に記載の方法。
  22.  前記小胞体関連ストレス誘導物質は、MG-132である、請求項21に記載の方法。
  23.  角膜内皮における症状、障害または疾患に有効な化合物をスクリーニングする方法であって、該方法は、
     (a)トランスフォーミング増殖因子(TGF)-βの存在下で候補化合物とフックス角膜内皮ジストロフィの不死化細胞とを接触させ、該候補化合物のカスパーゼ活性を評価し、候補化合物非接触群に対して実質的に低下したカスパーゼ活性を有する化合物を選択する工程と、
     (b)該工程(a)において選択された該化合物の該フックス角膜内皮ジストロフィの不死化細胞に対する毒性を評価する工程と、
     (c)該工程(a)において選択された該化合物のカスパーゼ活性を評価する工程と、
     (d)該工程(b)において該フックス角膜内皮ジストロフィの不死化細胞に対する毒性が低いと評価され、かつ、該工程(c)において実質的に低下したカスパーゼ活性を有すると評価された化合物を選択する工程と
     (e)MG-132の存在下で該工程(d)において選択された化合物と不死化ヒト角膜内皮細胞とを接触させて、該工程(d)において選択された化合物の該候補化合物のカスパーゼ活性を評価する工程と、
     (f)該工程(e)において選択された化合物の該不死化ヒト角膜内皮細胞に対する毒性を評価する工程と、
     (g)該工程(f)において該不死化ヒト角膜内皮細胞に対する毒性が低いと評価され、かつ、該工程(e)において該実質的に低下したカスパーゼ活性を有すると評価された化合物を選択する工程と
    を含む、方法。
  24.  請求項1~11のいずれか一項に記載の方法を使用して、角膜内皮における症状、障害または疾患に有効な化合物をスクリーニングするためのキットであって、該キットは、
     TGF-βと、
     フックス角膜内皮ジストロフィの不死化細胞と、
     該TGF-βに対する阻害活性を測定するための試薬または手段と、
     細胞毒性を測定するための試薬または手段と
    を備える、キット。
  25.  前記TGF-βは、TGF-β2である、請求項24に記載のキット。
  26.  前記フックス角膜内皮ジストロフィの不死化細胞は、SV40ラージT抗原およびhTERTが導入されたフックス角膜内皮ジストロフィ患者の角膜内皮細胞に由来する、請求項24または25に記載のキット。
  27.  前記フックス角膜内皮ジストロフィの不死化細胞は、4-[4-(1,3-ベンゾジオキソール-5-イル)-5-(2-ピリジニル)-1H-イミダゾール-2-イル]ベンズアミドおよび4-[4-(4-フルオロフェニル)-2-(4-メチルスルフィニルフェニル)-1H-イミダゾール-5-イル]ピリジン)を含む培地中で培養されたフックス角膜内皮ジストロフィ患者の角膜内皮細胞に由来する、請求項26に記載のキット。
  28.  前記TGF-βに対する阻害活性を測定するための試薬または手段は、カスパーゼ活性を測定するための試薬または手段である、請求項24~27のいずれか一項に記載のキット。
  29.  前記カスパーゼ活性は、カスパーゼ3/7活性である、請求項24~28のいずれか一項に記載のキット。
  30.  前記細胞毒性を測定するための試薬または手段は、細胞生存率を測定するための試薬または手段である、請求項24~29のいずれか一項に記載のキット。
  31.  前記TGF-βに対する阻害活性を測定するための試薬または手段は発光試薬を含む、請求項24~30のいずれか一項に記載のキット。
  32.  前記細胞毒性を測定するための試薬または手段は発光試薬を含む、請求項24~31のいずれか一項に記載のキット。
  33.  角膜内皮における症状、障害または疾患に有効な化合物をスクリーニングする方法であって、該方法は、
     (a)小胞体関連ストレス誘導物質の存在下で候補化合物と不死化ヒト角膜内皮細胞とを接触させ、該候補化合物の該小胞体関連ストレス誘導物質に対する阻害活性を評価し、該阻害活性を有する化合物を選択する工程と、
     (b)該工程(a)において選択された該化合物の該細胞に対する毒性を評価する工程と、
     (c)必要に応じて、該工程(a)において選択された該化合物の該小胞体関連ストレス誘導物質に対する阻害活性を評価する工程と、
     (d)該工程(b)において該細胞に対する毒性が低いと評価され、かつ、該工程(a)または(c)において該小胞体関連ストレス誘導物質に対する阻害活性を有すると評価された化合物を選択する工程と
    を含む、方法。
  34.  前記小胞体関連ストレス誘導物質に対する阻害活性は、前記小胞体関連ストレス誘導物質に起因する前記細胞のアポトーシスを阻害する活性である、請求項33に記載の方法。
  35.  前記工程(a)および(c)は、カスパーゼ活性を測定することを含み、前記小胞体関連ストレス誘導物質に対する阻害活性が、候補化合物非接触群に対して実質的に低下したカスパーゼ活性である、請求項33または34に記載の方法。
  36.  前記工程(c)における前記小胞体関連ストレス誘導物質に対する阻害活性の評価の試行回数は、前記工程(a)における前記小胞体関連ストレス誘導物質に対する阻害活性の評価の試行回数よりも多い、請求項33~35のいずれか一項に記載の方法。
  37.  前記工程(c)における前記小胞体関連ストレス誘導物質に対する阻害活性の評価の試行回数は、n=4~6であり、前記工程(a)における前記小胞体関連ストレス誘導物質に対する阻害活性の評価の試行回数は、n=1~3である、請求項36に記載の方法。
  38.  前記カスパーゼ活性は、カスパーゼ3/7活性である、請求項35~37のいずれか一項に記載の方法。
  39.  前記工程(a)において、候補化合物非接触群に対して約75%以下のカスパーゼ3/7活性を示す化合物が、前記小胞体関連ストレス誘導物質に対する阻害活性を有する化合物として選択される、請求項38に記載の方法。
  40.  前記工程(b)は、細胞生存率を測定することを含み、該細胞生存率が実質的に減少していない場合、前記毒性が低いと評価される、請求項33~39のいずれか一項に記載の方法。
  41.  前記工程(d)において、実質的に減少していない細胞生存率、および候補化合物非接触群に対して実質的に低下したカスパーゼ3/7活性を示す化合物が選択される、請求項40に記載の方法。
  42.  前記工程(d)において、前記細胞生存率が90%以上を示し、かつ、該細胞生存率(%)に対するカスパーゼ3/7活性(%)の比が約0.8以下を示す化合物が選択される、請求項41に記載の方法。
  43.  前記角膜内皮における疾患が、フックス角膜内皮ジストロフィである、請求項33~42のいずれか一項に記載の方法。
  44.  前記小胞体関連ストレス誘導物質は、MG-132、タプシガルギンおよびツニカマイシンからなる群から選択される、請求項33~43のいずれか一項に記載の方法。
  45.  前記小胞体関連ストレス誘導物質は、MG-132である、請求項44に記載の方法。
  46.  請求項33~45のいずれか一項に記載の方法を使用して、角膜内皮における症状、障害または疾患に有効な化合物をスクリーニングするためのキットであって、該キットは、
     小胞体関連ストレス誘導物質と、
     不死化ヒト角膜内皮細胞と、
     該小胞体関連ストレス誘導物質に対する阻害活性を測定するための試薬または手段と、
     細胞毒性を測定するための試薬または手段と
    を備える、キット。
  47.  前記不死化ヒト角膜内皮細胞は、SV40ラージT抗原およびhTERTが導入された正常角膜内皮細胞に由来する、請求項46に記載のキット。
  48.  前記不死化ヒト角膜内皮細胞は、4-[4-(1,3-ベンゾジオキソール-5-イル)-5-(2-ピリジニル)-1H-イミダゾール-2-イル]ベンズアミドおよび4-[4-(4-フルオロフェニル)-2-(4-メチルスルフィニルフェニル)-1H-イミダゾール-5-イル]ピリジン)を含む培地中で培養された正常角膜内皮細胞に由来する、請求項46または47に記載のキット。
  49.  前記TGF-βに対する阻害活性を測定するための試薬は、カスパーゼ活性を測定するための試薬である、請求項46~48のいずれか一項に記載のキット。
  50.  前記カスパーゼ活性は、カスパーゼ3/7活性である、請求項46~49のいずれか一項に記載のキット。
  51.  前記細胞毒性を測定するための試薬は、細胞生存率を測定するための試薬である、請求項46~50のいずれか一項に記載のキット。
  52.  前記小胞体関連ストレス誘導物質は、MG-132、タプシガルギンおよびツニカマイシンからなる群から選択される、請求項46~51のいずれか一項に記載のキット。
  53.  前記小胞体関連ストレス誘導物質は、MG-132である、請求項46~52のいずれか一項に記載のキット。
  54.  前記小胞体関連ストレス誘導物質に対する阻害活性を測定するための試薬または手段は発光試薬を含む、請求項46~53のいずれか一項に記載のキット。
  55.  前記細胞毒性を測定するための試薬または手段は発光試薬を含む、請求項46~54のいずれか一項に記載のキット。
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