WO2022249942A1 - 網膜の神経細胞の保護剤 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a protective agent for retinal nerve cells exemplified by retinal ganglion cells and retinal photoreceptors.
- Glaucoma is the number one cause of blindness in Japan. There is also a report that one out of 20 people aged 40 or over suffers from glaucoma, and it is expected that the number of glaucoma patients will continue to increase as the aging society progresses. Glaucoma is caused by abnormalities in the optic nerve, such as the death of retinal ganglion cells (RGC), caused by increased intraocular pressure (21 mmHg or higher), leading to decreased visual acuity and narrowing of the visual field. It is a disease that eventually leads to blindness. Therefore, in the treatment of glaucoma, a method of instilling an eye-dropping drug to lower the intraocular pressure is mainly adopted.
- retinitis pigmentosa and age-related macular degeneration are retinal neurodegenerative diseases originating in retinal photoreceptors, and the same situation applies to these therapeutic methods by protecting retinal photoreceptors.
- the object of the present invention is to provide a protective agent for retinal nerve cells exemplified by retinal ganglion cells and retinal photoreceptors.
- the present inventors have made intensive studies in view of the above points, and found that cystamine and cysteamine have a protective effect on retinal nerve cells, and glaucoma whose primary source is retinal ganglion cells, and retinal photoreceptor cells are primary sources. They found that it is effective for the prevention and treatment of retinal neurodegenerative diseases such as retinitis pigmentosa and age-related macular degeneration.
- the agent for protecting retinal nerve cells of the present invention which has been made based on the above findings, is, as described in claim 1, a compound represented by the general formula: R 1 —(CH 2 ) m —SR 2 or a pharmaceutical (In the formula, R 1 represents —NR 3 R 4 or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, R 2 is a hydrogen atom or —S—(CH 2 ) n —NR 5 represents R 6. R 3 to R 6 are the same or different and represent a hydrogen atom or an acetyl group, and m and n are the same or different and represent an integer of 2 to 4).
- the agent for protecting retinal nerve cells according to claim 2 is the agent for protecting retinal nerve cells according to claim 1, wherein the compound is (a) Cystamine where R 1 is —NH 2 , R 2 is —S—(CH 2 ) 2 —NH 2 and m is 2 (b) R 1 is —NH 2 , R 2 is a hydrogen atom and m is 2 Cysteamine (c) is any N-acetylcysteamine wherein R 1 is —NHAc (Ac: acetyl group), R 2 is a hydrogen atom and m is 2.
- the protective agent for retinal nerve cells according to claim 3 is the protective agent for retinal nerve cells according to claim 1, wherein the retinal nerve cells are retinal ganglion cells and/or retinal photoreceptors.
- the preventive and/or therapeutic agent for retinal neurodegenerative diseases of the present invention as described in claim 4, is a compound represented by the general formula: R 1 —(CH 2 ) m —SR 2 or a pharmaceutically acceptable (In the formula, R 1 represents —NR 3 R 4 or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, R 2 is a hydrogen atom or —S—(CH 2 ) n —NR 5 R 6.
- R 3 to R 6 are the same or different and represent a hydrogen atom or an acetyl group, and m and n are the same or different and represent an integer of 2 to 4).
- the preventive and/or therapeutic agent for retinal neurodegenerative disease according to claim 5 is the preventive and/or therapeutic agent for retinal neurodegenerative disease according to claim 4, wherein the retinal neurodegenerative disease is glaucoma, retinitis pigmentosa, at least one of age-related macular degeneration;
- the transcription factor C/EBP homologous protein (CHOP) expression inhibitor of the present invention, as described in claim 6, is a compound represented by the general formula: R 1 -(CH 2 ) m -SR 2 or a pharmaceutical (In the formula, R 1 represents —NR 3 R 4 or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, R 2 is a hydrogen atom or —S—(CH 2 ) n —NR 5 represents R 6.
- R 3 to R 6 are the same or different and represent
- a protective agent for retinal nerve cells exemplified by retinal ganglion cells and retinal photoreceptors can be provided.
- FIG. 1 is a graph showing the protective effect of cystamine on nerve cells (HT22 cells, a mouse hippocampal-derived nerve cell line) in Example 1.
- FIG. 10 is a graph showing that retinal ganglion cells are protected by instillation of cystamine to normal tension glaucoma model mice in Example 4.
- FIG. It is a graph which shows that thinning of an inner reticular layer is suppressed similarly. It is a graph which shows that retinal thinning is suppressed similarly.
- 10 is a graph showing that retinal ganglion cells are protected by instillation of cysteamine in normal tension glaucoma model mice in Example 5.
- FIG. It is a graph which shows that thinning of an inner reticular layer is suppressed similarly.
- FIG. 10 is a graph showing that thinning of the retinal outer nuclear layer is suppressed by applying cystamine to retinitis pigmentosa model mice in Example 6.
- FIG. 10 is a graph showing that the increase in the number of retinal pigment epithelial cell layer-derived deposits is suppressed by administering cystamine to age-related macular degeneration model mice in Example 7.
- FIG. 10 is a graph which shows that retinal thinning is suppressed similarly.
- FIG. 10 is a graph showing that the increase in the number of retinal pigment epithelial cell layer-derived deposits is suppressed by instilling cystamine into age-related macular degeneration model mice in Example 8.
- FIG. 10 is a graph showing that the increase in the number of retinal pigment epithelial cell layer-derived deposits is suppressed by administering cysteamine to age-related macular degeneration model mice in Example 9.
- FIG. 10 is a graph showing that retinal ganglion cells are protected by instillation of cystamine or a cysteamine solution stored for a long period of time in normal tension glaucoma model mice in Example 10.
- FIG. It is a graph which shows that thinning of an inner reticular layer is suppressed similarly.
- FIG. 11 is a fluorescence immunohistogram showing that the expression of CHOP is suppressed by instilling cystamine in a normal-tension glaucoma model mouse in Example 11.
- FIG. 12 is a graph showing that cystamine suppresses CHOP expression in neurons induced by thapsigargin in Example 12.
- FIG. 11 is a fluorescence immunohistogram showing that the expression of CHOP is suppressed by instilling cystamine in a normal-tension glau
- the agent for protecting retinal nerve cells of the present invention comprises, as an active ingredient, a compound represented by the general formula: R 1 —(CH 2 ) m —SR 2 or a pharmaceutically acceptable salt thereof (wherein R 1 represents -NR 3 R 4 or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, R 2 represents a hydrogen atom or -S-(CH 2 ) n -NR 5 R 6. R 3 to R 6 are the same or different; represents a hydrogen atom or an acetyl group, and m and n are the same or different and represent an integer of 2 to 4).
- the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms may be linear or branched, and specifically includes a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, tert-butyl group, n-pentyl group, isopentyl group, n-hexyl group and the like.
- pharmaceutically acceptable salts include ammonium salts, alkali metal salts such as sodium and potassium salts, alkaline earth metal salts such as calcium salts and magnesium salts, arginine salts and lysine salts.
- examples include amino acid salts such as salts. If the compound is basic, inorganic acid salts (hydrochlorides, sulfates, nitrates, phosphates, etc.), organic acid salts (acetates, lactates, citrates, tartrates, maleates, fumarate , oxalate, etc.).
- Specific examples of compounds represented by the above general formula include cystamine in which R 1 is —NH 2 , R 2 is —S—(CH 2 ) 2 —NH 2 and m is 2, and R 1 is —NH 2 .
- R 2 is a hydrogen atom and m is 2.
- 3-amino-1-propanethiol in which R 1 is —NH 2 , R 2 is a hydrogen atom, and m is 3, and the like may also be used.
- the protection target of the retinal nerve cell protective agent of the present invention is retinal nerve cells involved in the transmission of visual signals to the brain, specifically retinal ganglion cells, retinal photoreceptors, and the like. Therefore, the protective agent for retinal nerve cells of the present invention can be used as a prophylactic and/or therapeutic agent for retinal neurodegenerative diseases originating from such retinal nerve cells. Specific examples of retinal neurodegenerative diseases include glaucoma originating from retinal ganglion cells, and retinitis pigmentosa and age-related macular degeneration originating from retinal photoreceptors.
- Administration of the protective agent for retinal nerve cells of the present invention to humans and animals other than humans may be parenteral or oral, and methods known per se are suitable for administration methods. However, it is desirable that the formulation form is an eye drop.
- the eye drops contain a buffer, a solubilizer, a tonicity agent, a stabilizer, a preservative, and a thickening agent together with the compound represented by the above general formula as an active ingredient or a pharmaceutically acceptable salt thereof. , a chelating agent, a pH adjuster, a cooling agent, and the like into a solvent, sterile filtered under an aseptic environment, and filled into a suitable sterilized container.
- buffering agents include boric acid and its salts (borax, etc.), citric acid and its salts (sodium citrate, etc.), phosphoric acid and its salts (sodium monohydrogen phosphate, etc.), tartaric acid and its salts ( sodium tartrate, etc.), gluconic acid and its salts (sodium gluconate, etc.), acetic acid and its salts (sodium acetate, etc.), various amino acids, and combinations thereof.
- solubilizers include polyoxyethylene hydrogenated castor oil (polyoxyethylene hydrogenated castor oil 60, etc.), polyethylene glycol (macrogol 4000, etc.), polyoxyethylene sorbitan higher fatty acid ester (polysorbate 80, etc.), polyoxyethylene Ethylene (POE)-polyoxypropylene (POP) block copolymers (such as poloxamer 407), propylene glycol.
- tonicity agents include inorganic salts (sodium chloride, potassium chloride, calcium chloride, etc.), sugars (mannitol, glucose, etc.), and polyhydric alcohols (glycerin, propylene glycol, etc.).
- stabilizers include sodium edetate, cyclodextrin, sulfites, citric acid and its salts, and butylhydroxytoluene.
- preservatives include benzalkonium chloride, benzethonium chloride, chlorhexidine gluconate, chlorobutanol, sorbic acid, potassium sorbate, methyl parahydroxybenzoate, ethyl parahydroxybenzoate, propyl parahydroxybenzoate, butyl parahydroxybenzoate, polyquartenium-1, polyaminopropylbiguanide, alkylaminoethylglycine hydrochloride, cetylpyridinium chloride, thimerosal.
- thickening agents include polyethylene glycol, polyvinyl alcohol, polyvinylpyrrolidone, hydroxyethylcellulose, hydroxypropylmethylcellulose, methylcellulose, sodium chondroitin sulfate, sodium hyaluronate, carboxymethylcellulose, and carboxyvinyl polymer.
- chelating agents include sodium edetate and sodium citrate.
- pH adjusters include hydrochloric acid, citric acid and its salts, boric acid and its salts, phosphoric acid and its salts, acetic acid and its salts, tartaric acid and its salts, sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, Sodium bicarbonate may be mentioned.
- cooling agents include menthol, borneol, camphor, geraniol, limonene, eugenol, peppermint oil, eucalyptus oil, fennel oil, and bergamot oil.
- solvents include sterilized purified water, purified water, and physiological saline. The pH of the ophthalmic solution is not particularly limited as long as it is in an ophthalmologically acceptable range.
- 0.00001 to 100 mg of the compound represented by the above general formula or a pharmaceutically acceptable salt thereof, which is an active ingredient, is blended per 1 mL of eye drops, and 1 to several drops per time are added once to several times per day.
- retinal neurodegenerative diseases such as glaucoma, retinitis pigmentosa, and age-related macular degeneration.
- the eye drops may contain other pharmaceutical ingredients such as prostaglandin preparations such as latanoprost and travoprost, ⁇ -blockers such as timolol maleate and carteolol hydrochloride, and carbonic anhydrase inhibitors such as dorzolamide hydrochloride and brinzolamide. You may mix
- prostaglandin preparations such as latanoprost and travoprost
- ⁇ -blockers such as timolol maleate and carteolol hydrochloride
- carbonic anhydrase inhibitors such as dorzolamide hydrochloride and brinzolamide.
- Example 1 Protective effect of cystamine on nerve cells (experimental method) Using HT22 cells, a neuronal cell line derived from mouse hippocampus in which apoptosis (cell death) is induced by glutamic acid, the protective effect of cystamine on neuronal cells was evaluated. Specifically, HT22 cells (1.2 ⁇ 10 3 cells per well) seeded in a 96-well plate were mixed with 10% FBS-added DMEM medium with cystamine at final concentrations of 10 ⁇ M, 5 ⁇ M, 2 ⁇ M, and 1 ⁇ M. was added to After 4 hours, glutamic acid was added to a final concentration of 4 mM and incubated for 20 hours in a 37°C, 5% CO 2 incubator.
- a cytotoxicity assay reagent (Cell Counting Kit-8, Dojindo) was added to each well to cause a color reaction, and absorbance (490 nm) was measured after 3 hours to determine the survival of control cells to which glutamic acid was not added.
- the cell survival rate (%) was calculated with the rate as 100%.
- Example 2 Protective effect of cysteamine on nerve cells The same experiment as in Example 1 was performed and evaluated. The results are as follows, and cysteamine also inhibited the apoptosis of HT22 cells in a dose-dependent manner, confirming the protective effect of cysteamine on nerve cells.
- Example 3 Protective Effect of N-Acetylcysteamine on Nerve Cells The same experiment as in Example 1 was performed and evaluated. The results are as follows, and since N-acetylcysteamine also suppressed apoptosis of HT22 cells, it was possible to confirm the protective effect of N-acetylcysteamine on nerve cells (significant difference test due to lack of n). did not). Cell viability (%) N-Acetylcysteamine 10 ⁇ M 94.51 PBS (-) 35.24
- Example 4 Effects of administering cystamine to normal tension glaucoma model mice (experimental method) Using N-methyl-D-aspartic acid (NMDA)-administered mice (Investigative Ophthalmology & Visual Science, 40, 1004-1008, 1999), which is widely used as a model experimental system for normal-tension glaucoma, the effect of cystamine eye drops evaluated.
- NMDA N-methyl-D-aspartic acid
- NMDA N-methyl-D-aspartic acid
- NMDA solution For administration of the NMDA solution into the vitreous, according to the method of Shimazawa et al. 33G) from the corneal limbal sclera using a 10 ⁇ L microsyringe. After the needle was removed, Cravit eye drops, an anti-inflammatory agent, were applied to the eye. Immediately after intravitreal administration of the NMDA solution, 2 ⁇ L of a 10 mM physiological saline solution containing cystamine dissolved by filtration and sterilized by filtration was instilled into both eyes three times a day for 7 days. After 7 days, the mice were euthanized, the eyeballs were enucleated, fixed with 4% paraformaldehyde, and the anterior segments and lenses were excised.
- tissue frozen section slides were prepared, stained with hematoxylin and eosin, observed under a phase-contrast microscope, counted the number of cells present in the retinal ganglion cell layer, measured the thickness of the inner plexiform layer, and measured the thickness of the retina. Thickness measurements were taken.
- FIG. 2 shows the measurement results of the number of cells present in the retinal ganglion cell layer (GCL)
- FIG. 3 shows the measurement results of the thickness of the inner plexiform layer (IPL)
- FIG. 4 shows the measurement of the thickness of the retina. The results are shown respectively (cystamine/NMDA).
- 2 to 4 show the results (saline/NMDA) when 2 ⁇ L of filtered-sterilized physiological saline was instilled into both eyes three times a day for 7 days immediately after intravitreal administration of the NMDA solution.
- cystamine effectively suppressed the decrease in the number of cells present in the retinal ganglion cell layer, indicating that it has a protective effect on retinal ganglion cells.
- cystamine had the effect of suppressing the thinning of the inner plexiform layer and suppressed the thinning of the retina. From the above results, it was confirmed that cystamine eye drops are effective for the prevention and treatment of normal tension glaucoma.
- Example 5 Effect of administering cysteamine to normal-tension glaucoma model mice The same experiment as in Example 4 was performed and evaluated.
- FIG. 5 shows the results of measuring the number of cells present in the retinal ganglion cell layer
- FIG. 6 shows the results of measuring the thickness of the inner plexiform layer
- FIG. 7 shows the results of measuring the thickness of the retina.
- cysteamine also effectively suppressed the decrease in the number of cells present in the retinal ganglion cell layer, indicating that it has a protective effect on retinal ganglion cells.
- cysteamine also had the effect of suppressing the thinning of the inner plexiform layer and suppressed the thinning of the retina. From the above results, it was confirmed that cysteamine eye drops are also effective for the prevention and treatment of normal tension glaucoma.
- Example 6 Effect of instillation of cystamine on retinitis pigmentosa model mice (experimental method) Methylnitrosourea (MNU)-administered mice (Experimental Eye Research, 167, 145-151, 2018), which are widely used as a model experimental system for retinitis pigmentosa, were used to evaluate the effect of cystamine instillation. Specifically, mice (C57BL/6J, 7 weeks old) were administered a solution of MNU dissolved in physiological saline and filtered and sterilized intraperitoneally to administer 60 mg/kg of MNU, resulting in retinitis pigmentosa. A model mouse was produced.
- MNU Methylnitrosourea
- mice Immediately after the administration of MNU, a 40 mM solution of cystamine dissolved in physiological saline and sterilized by filtration was instilled into both eyes at 2 ⁇ L 3 times a day for 7 days. After 7 days, the mice were euthanized, frozen section slides of retinal tissue were prepared in the same manner as in Example 4, stained with hematoxylin and eosin, and observed under a phase-contrast microscope. Granular layer thickness measurements were performed.
- FIG. 8 shows the measurement results of the thickness of the outer retinal nuclear layer (ONL) (cystamine/MNU).
- ONL retinal nuclear layer
- cystamine suppressed the thinning of the retinal outer nuclear layer due to the degeneration of retinal photoreceptors due to the administration of MNU. From the above results, it was confirmed that cystamine eye drops are effective for the prevention and treatment of retinitis pigmentosa.
- Example 7 Effect of administering cystamine to age-related macular degeneration model mice (part 1) (experimental method) Sodium iodate (SI)-administered mice (Investigative Ophthalmology & Visual Science, 58, 2239-2249, 2017), which are widely used as a model experimental system for dry age-related macular degeneration, were used to evaluate the effects of cystamine instillation. . Specifically, a solution of cystamine dissolved in physiological saline to 1 mM and filtered and sterilized was applied to both eyes of mice (C57BL/6J, 8 weeks old) 3 times a day, 2 ⁇ L each 7 days before. I eye-dropped.
- SI iodate
- FIG. 9 shows the results of counting the number of deposits derived from the retinal pigment epithelial cell layer (1 mM cystamine/SI treatment).
- FIG. 9 shows the results of instillation of 2 ⁇ L of filtered sterilized saline into both eyes three times a day for 7 days (physiological saline/SI treatment) before and after administration of SI, and the result of filter sterilization.
- FIG. 9 shows the results of counting the number of deposits derived from the retinal pigment epithelial cell layer (1 mM cystamine/SI treatment).
- FIG. 10 shows the results of measurement of retinal thickness at positions approximately 300, 600, 900, 1200 and 1500 ⁇ m from the center of the optic papilla on the nasal and temporal sides, respectively (1 mM cystamine).
- Example 8 Effects of administering cystamine to age-related macular degeneration model mice (part 2) Evaluation was carried out in the same manner as in Example 7, except that the dose of SI to mice was 12.5 mg/kg.
- FIG. 11 shows the results of counting the number of deposits derived from the retinal pigment epithelial cell layer. As is clear from FIG. 11, even when the dose of SI to mice was half the dose in Example 7, cystamine was found to be the characteristic finding of age-related macular degeneration, which is the deposition from the retinal pigment epithelial cell layer. Effectively suppressed the increase in the number of items.
- Example 9 Effect of administering cysteamine to age-related macular degeneration model mice The same experiment as in Example 8 was performed and evaluated.
- FIG. 12 shows the results of counting the number of deposits derived from the retinal pigment epithelial cell layer.
- cysteamine also effectively inhibited the increase in the number of deposits derived from the retinal pigment epithelial cell layer, which is a characteristic finding of age-related macular degeneration, thus protecting retinal pigment epithelial cells. It was found to have a protective effect on retinal photoreceptors by From the above results, it was confirmed that cysteamine eye drops are also effective for the prevention and treatment of age-related macular degeneration.
- Example 10 Effect of eye instillation of cystamine or cysteamine solution stored for a long time on normal tension glaucoma model mice Cystamine or cysteamine was dissolved in physiological saline to a concentration of 10 mM, filtered and sterilized. The solution was placed in a 1.5 mL microtube, covered with a parafilm, sealed, and stored at room temperature for 6 months.
- FIG. 13 shows the results of measuring the number of cells present in the retinal ganglion cell layer
- FIG. 14 shows the results of measuring the thickness of the inner plexiform layer. As is clear from FIGS.
- Example 11 Examination of the action mechanism of the protective effect of cystamine on retinal ganglion cells in normal tension glaucoma model mice (experimental method) In the retinal ganglion cell death induced in NMDA-administered mice, expression of the transcription factor C/EBP homologous protein (CHOP), an endoplasmic reticulum stress-related protein, and suppression of CHOP expression inhibited retinal ganglion cell death. known to be suppressed (Journal of Neurochemistry, 96, 43-52, 2006). Therefore, an immunohistochemical experiment was performed to confirm whether cystamine suppresses the retinal ganglion cell death induced in NMDA-administered mice by suppressing the expression of CHOP.
- C/EBP homologous protein a transcription factor C/EBP homologous protein
- CHOP endoplasmic reticulum stress-related protein
- Example 4 Specifically, in both eyes of a normal tension glaucoma model mouse prepared in the same manner as in Example 4, a 10 mM solution of cystamine dissolved in physiological saline and sterilized by filtration was applied, and an NMDA solution was added to both eyes. Immediately after the administration into the body, 4 hours after the intravitreal administration of the NMDA solution, and 8 hours after the intravitreal administration of the NMDA solution, 2 ⁇ L each was instilled into the eye three times in total. Twelve hours after intravitreal administration of the NMDA solution, the mice were euthanized, and retinal tissue cryosection slides were prepared in the same manner as in Example 4.
- Anti-CHOP / GADD153 polyclonal antibody 15204-1-AP (Thermo) which is an anti-CHOP antibody as a primary antibody, and Polyclonal Goat Anti-Rabbit as a secondary antibody.
- Antibody Alexa Fluor 546 A11035 (Thermo) was reacted and observed under a fluorescence microscope.
- FIG. 15 shows a fluorescence immunohistogram (Cystamine 10 mM/NMDA).
- filtration-sterilized physiological saline was added three times in total, immediately after intravitreal administration of the NMDA solution, 4 hours after intravitreal administration of the NMDA solution, and 8 hours after intravitreal administration of the NMDA solution.
- the results (control) when 2 ⁇ L of each eye drop was instilled three times in total are also shown.
- FIG. 15 shows a fluorescence immunohistogram (Cystamine 10 mM/NMDA).
- Example 12 Confirmation of the inhibitory effect of cystamine on CHOP expression in nerve cells (experimental method) Using HT22 cells, a neuronal cell line derived from mouse hippocampus, the inhibitory effect of cystamine on CHOP expression was confirmed. Specifically, HT22 cells (8.0 ⁇ 10 5 cells/mL) seeded in a 100 mm dish were cultured in 10% FBS-added DMEM medium for 24 hours at 37° C. in a 5% CO 2 incubator. , the medium was replaced with a medium supplemented with cystamine to a final concentration of 5 ⁇ M, and cultured for an additional 24 hours.
- thapsigargin an endoplasmic reticulum stress-inducing substance
- thapsigargin an endoplasmic reticulum stress-inducing substance
- 20 ⁇ g of the centrifugal supernatant (solubilized protein) obtained by centrifugation was subjected to Western blotting with an anti-CHOP antibody, Anti-CHOP/ GADD153 polyclonal antibody 15204-1-AP (Thermo) was used, and the expression level of CHOP was examined by image analysis of the obtained signal.
- FIG. 16 shows the signal intensity of CHOP (relative values where the signal intensity of CHOP in Cystamine/thapsigargin-treated and untreated HT22 cells is 1 (Control)).
- FIG. 16 also shows the results when the same volume of filter-sterilized physiological saline as that used for adding cystamine was added instead of cystamine (Saline/thapsigargin treatment).
- cystamine effectively attenuated the increase in CHOP signal intensity induced by thapsigargin. From the above results, it was possible to confirm the effect of cystamine to suppress CHOP expression in nerve cells.
- the present invention has industrial applicability in that it can provide a protective agent for retinal nerve cells exemplified by retinal ganglion cells and retinal photoreceptors.
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Abstract
本発明の課題は、網膜神経節細胞や網膜視細胞に例示される網膜の神経細胞の保護剤を提供することである。その解決手段としての本発明の網膜の神経細胞の保護剤は、一般式:R1-(CH2)m-SR2で表される化合物またはその薬学的に許容される塩を有効成分とする(式中、R1は-NR3R4または炭素数1~6のアルキル基を示す。R2は水素原子または-S-(CH2)n-NR5R6を示す。R3~R6は同一または異なって水素原子またはアセチル基を示す。mとnは同一または異なって2~4の整数を示す。)。
Description
本発明は、網膜神経節細胞や網膜視細胞に例示される網膜の神経細胞の保護剤に関する。
日本における中途失明原因第1位は緑内障である。40歳以上の20人に1人が緑内障に罹患しているとの報告もあり、高齢化社会の進行とともに今後も緑内障患者は増加することが予想されている。緑内障は、眼圧が上昇(21mmHg以上)することにより、網膜神経節細胞(Retinal Ganglion Cell:RGC)の死を引き起こすなどして視神経に異常をきたすことで、視力低下や視野狭窄を招き、最終的に失明に至る疾患である。従って、緑内障に対する治療には、眼圧降下薬を点眼して眼圧を降下させる方法が主として採用される。しかしながら、正常範囲の眼圧(21mmHg未満)であっても緑内障を発症する患者が存在することが知られており、緑内障患者の全体のおよそ7割がこうした正常眼圧緑内障(Normal Tension Glaucoma:NTG)であるとされている。正常眼圧緑内障では眼圧が正常範囲である。よって、正常眼圧緑内障に対して眼圧を降下させる治療を行っても、その効果は必ずしも十分でない。こうした臨床的背景から、緑内障に対する治療方法として、網膜神経節細胞を保護することによる方法が着目されており、例えば特許文献1では、ピロロキノリンキノンが網膜神経節細胞の保護作用を有することが報告されている。しかしながら、網膜神経節細胞を保護することによる緑内障の治療方法は、今なお確立されるには至っていない。また、網膜色素変性や加齢黄斑変性は、網膜視細胞を原発とする網膜神経変性疾患であるが、網膜視細胞を保護することによるこれらの治療方法についても同様の状況にある。
そこで本発明は、網膜神経節細胞や網膜視細胞に例示される網膜の神経細胞の保護剤を提供することを目的とする。
本発明者らは上記の点に鑑みて鋭意検討を行った結果、シスタミンやシステアミンが、網膜の神経細胞の保護作用を有し、網膜神経節細胞を原発とする緑内障、網膜視細胞を原発とする網膜色素変性や加齢黄斑変性などの、網膜神経変性疾患に対する予防や治療に有効であることを見出した。
上記の知見に基づいてなされた本発明の網膜の神経細胞の保護剤は、請求項1記載の通り、一般式:R1-(CH2)m-SR2で表される化合物またはその薬学的に許容される塩を有効成分とする(式中、R1は-NR3R4または炭素数1~6のアルキル基を示す。R2は水素原子または-S-(CH2)n-NR5R6を示す。R3~R6は同一または異なって水素原子またはアセチル基を示す。mとnは同一または異なって2~4の整数を示す。)。
また、請求項2記載の網膜の神経細胞の保護剤は、請求項1記載の網膜の神経細胞の保護剤において、化合物が、
(a)R1が-NH2でR2が-S-(CH2)2-NH2でmが2であるシスタミン
(b)R1が-NH2でR2が水素原子でmが2であるシステアミン
(c)R1が-NHAc(Ac:アセチル基)でR2が水素原子でmが2であるN-アセチルシステアミン
のいずれかである。
また、請求項3記載の網膜の神経細胞の保護剤は、請求項1記載の網膜の神経細胞の保護剤において、網膜の神経細胞が、網膜神経節細胞および/または網膜視細胞である。
また、本発明の網膜神経変性疾患の予防および/または治療剤は、請求項4記載の通り、一般式:R1-(CH2)m-SR2で表される化合物またはその薬学的に許容される塩を有効成分とする(式中、R1は-NR3R4または炭素数1~6のアルキル基を示す。R2は水素原子または-S-(CH2)n-NR5R6を示す。R3~R6は同一または異なって水素原子またはアセチル基を示す。mとnは同一または異なって2~4の整数を示す。)。
また、請求項5記載の網膜神経変性疾患の予防および/または治療剤は、請求項4記載の網膜神経変性疾患の予防および/または治療剤において、網膜神経変性疾患が、緑内障、網膜色素変性、加齢黄斑変性の少なくとも1つである。
また、本発明の転写因子C/EBP相同タンパク質(CHOP)発現抑制剤は、請求項6記載の通り、一般式:R1-(CH2)m-SR2で表される化合物またはその薬学的に許容される塩を有効成分とする(式中、R1は-NR3R4または炭素数1~6のアルキル基を示す。R2は水素原子または-S-(CH2)n-NR5R6を示す。R3~R6は同一または異なって水素原子またはアセチル基を示す。mとnは同一または異なって2~4の整数を示す。)。
また、請求項2記載の網膜の神経細胞の保護剤は、請求項1記載の網膜の神経細胞の保護剤において、化合物が、
(a)R1が-NH2でR2が-S-(CH2)2-NH2でmが2であるシスタミン
(b)R1が-NH2でR2が水素原子でmが2であるシステアミン
(c)R1が-NHAc(Ac:アセチル基)でR2が水素原子でmが2であるN-アセチルシステアミン
のいずれかである。
また、請求項3記載の網膜の神経細胞の保護剤は、請求項1記載の網膜の神経細胞の保護剤において、網膜の神経細胞が、網膜神経節細胞および/または網膜視細胞である。
また、本発明の網膜神経変性疾患の予防および/または治療剤は、請求項4記載の通り、一般式:R1-(CH2)m-SR2で表される化合物またはその薬学的に許容される塩を有効成分とする(式中、R1は-NR3R4または炭素数1~6のアルキル基を示す。R2は水素原子または-S-(CH2)n-NR5R6を示す。R3~R6は同一または異なって水素原子またはアセチル基を示す。mとnは同一または異なって2~4の整数を示す。)。
また、請求項5記載の網膜神経変性疾患の予防および/または治療剤は、請求項4記載の網膜神経変性疾患の予防および/または治療剤において、網膜神経変性疾患が、緑内障、網膜色素変性、加齢黄斑変性の少なくとも1つである。
また、本発明の転写因子C/EBP相同タンパク質(CHOP)発現抑制剤は、請求項6記載の通り、一般式:R1-(CH2)m-SR2で表される化合物またはその薬学的に許容される塩を有効成分とする(式中、R1は-NR3R4または炭素数1~6のアルキル基を示す。R2は水素原子または-S-(CH2)n-NR5R6を示す。R3~R6は同一または異なって水素原子またはアセチル基を示す。mとnは同一または異なって2~4の整数を示す。)。
本発明によれば、網膜神経節細胞や網膜視細胞に例示される網膜の神経細胞の保護剤を提供することができる。
本発明の網膜の神経細胞の保護剤は、一般式:R1-(CH2)m-SR2で表される化合物またはその薬学的に許容される塩を有効成分とする(式中、R1は-NR3R4または炭素数1~6のアルキル基を示す。R2は水素原子または-S-(CH2)n-NR5R6を示す。R3~R6は同一または異なって水素原子またはアセチル基を示す。mとnは同一または異なって2~4の整数を示す。)。
ここで、炭素数1~6のアルキル基は、直鎖状であってもよいし分岐鎖状であってもよく、具体的には、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基、n-ペンチル基、イソペンチル基、n-ヘキシル基などが挙げられる。
また、薬学的に許容される塩としては、化合物が酸性である場合、アンモニウム塩、ナトリウム塩やカリウム塩などのアルカリ金属塩、カルシウム塩やマグネシウム塩などのアルカリ土類金属塩、アルギニン塩やリジン塩などのアミノ酸塩などが挙げられる。化合物が塩基性である場合、無機酸塩(塩酸塩、硫酸塩、硝酸塩、リン酸塩など)、有機酸塩(酢酸塩、乳酸塩、クエン酸塩、酒石酸塩、マレイン酸塩、フマル酸塩、シユウ酸塩など)などが挙げられる。
上記の一般式で表される化合物の具体例としては、R1が-NH2でR2が-S-(CH2)2-NH2でmが2であるシスタミン、R1が-NH2でR2が水素原子でmが2であるシステアミン、R1が-NHAc(Ac:アセチル基)でR2が水素原子でmが2であるN-アセチルシステアミンが挙げられる。また、R1が-NH2でR2が水素原子でmが3である3-アミノ-1-プロパンチオールなどであってもよい。
本発明の網膜の神経細胞の保護剤の保護対象は、視覚信号の脳への伝達に関与する網膜の神経細胞、具体的には網膜神経節細胞や網膜視細胞などである。従って、本発明の網膜の神経細胞の保護剤は、こうした網膜の神経細胞を原発とする網膜神経変性疾患の予防および/または治療剤として用いることができる。網膜神経変性疾患の具体例としては、網膜神経節細胞を原発とする緑内障、網膜視細胞を原発とする網膜色素変性や加齢黄斑変性が挙げられる。本発明の網膜の神経細胞の保護剤のヒトやヒト以外の動物への投与は、非経口的であってもよいし経口的であってもよく、投与方法に適した形態に自体公知の方法で製剤化して行うことができるが、製剤形態は点眼剤であることが望ましい。
点眼剤は、有効成分である上記の一般式で表される化合物またはその薬学的に許容される塩とともに、緩衝剤、溶解補助剤、等張化剤、安定化剤、保存剤、粘稠剤、キレート剤、pH調整剤、清涼化剤などの各種の添加剤を、溶剤に配合し、無菌環境下で無菌ろ過して適当な滅菌容器に充填することで調製することができる。緩衝剤の具体例としては、ホウ酸やその塩(ホウ砂など)、クエン酸やその塩(クエン酸ナトリウムなど)、リン酸やその塩(リン酸一水素ナトリウムなど)、酒石酸やその塩(酒石酸ナトリウムなど)、グルコン酸やその塩(グルコン酸ナトリウムなど)、酢酸やその塩(酢酸ナトリウムなど)、各種のアミノ酸、これらの組み合わせが挙げられる。溶解補助剤の具体例としては、ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油(ポリオキシエチレン硬化ヒマシ油60など)、ポリエチレングリコール(マクロゴール4000など)、ポリオキシエチレンソルビタン高級脂肪酸エステル(ポリソルベート80など)、ポリオキシエチレン(POE)-ポリオキシプロピレン(POP)ブロックコポリマー(ポロクサマー407など)、プロピレングリコールが挙げられる。等張化剤の具体例としては、無機塩類(塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウムなど)、糖類(マンニトール、グルコースなど)、多価アルコール(グリセリン、プロピレングリコールなど)が挙げられる。安定化剤の具体例としては、エデト酸ナトリウム、シクロデキストリン、亜硫酸塩、クエン酸やその塩、ブチルヒドロキシトルエンが挙げられる。保存剤の具体例としては、塩化ベンザルコニウム、塩化ベンゼトニウム、グルコン酸クロルヘキシジン、クロロブタノール、ソルビン酸、ソルビン酸カリウム、パラオキシ安息香酸メチル、パラオキシ安息香酸エチル、パラオキシ安息香酸プロピル、パラオキシ安息香酸ブチル、polyquartenium-1、polyaminopropylbiguanide、塩酸アルキルアミノエチルグリシン、塩化セチルピリジニウム、チメロサールが挙げられる。粘稠剤の具体例としては、ポリエチレングリコール、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、メチルセルロース、コンドロイチン硫酸ナトリウム、ヒアルロン酸ナトリウム、カルボキシメチルセルロース、カルボキシビニルポリマーが挙げられる。キレート剤の具体例としては、エデト酸ナトリウム、クエン酸ナトリウムが挙げられる。pH調整剤の具体例としては、塩酸、クエン酸やその塩、ホウ酸やその塩、リン酸やその塩、酢酸やその塩、酒石酸やその塩、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムが挙げられる。清涼化剤の具体例としては、メントール、ボルネオール、カンフル、ゲラニオール、リモネン、オイゲノール、ハッカ油、ユーカリ油、ウイキョウ油、ベルガモット油が挙げられる。溶剤の具体例としては、滅菌精製水、精製水、生理食塩液が挙げられる。点眼剤のpHは眼科的に許容される範囲であれば特に制限はなく、通常pH4~9の範囲であり、望ましくはpH5~8の範囲である。
有効成分である上記の一般式で表される化合物またはその薬学的に許容される塩は、点眼剤1mLあたり0.00001~100mg配合され、1回あたり1~数滴を1日あたり1~数回点眼することで、網膜の神経細胞を保護することにより、緑内障、網膜色素変性、加齢黄斑変性などの網膜神経変性疾患に対する予防効果や治療効果を発揮する。
なお、点眼剤には、他の薬学的成分、例えば、ラタノプロストやトラボプロストなどのプロスタグランジン製剤、マレイン酸チモロールや塩酸カルテオロールなどのβ遮断薬、塩酸ドルゾラミドやブリンゾラミドなどの炭酸脱水酵素阻害薬といった点眼用眼圧降下薬などを配合してもよい。
以下、本発明を実施例によって詳細に説明するが、本発明は以下の記載に限定して解釈されるものではない。
実施例1:シスタミンの神経細胞に対する保護作用
(実験方法)
グルタミン酸によってアポトーシス(細胞死)が誘発されるマウス海馬由来の神経細胞株であるHT22細胞を用いて、シスタミンの神経細胞に対する保護作用を評価した。具体的には、96ウェルプレートに播種したHT22細胞(1ウェルあたり1.2×103cells)に対し、最終濃度が10μM,5μM,2μM,1μMになるようにシスタミンを10%FBS添加DMEM培地に添加した。4時間後、最終濃度が4mMになるようにグルタミン酸を添加し、20時間、37℃、5%CO2インキュベータ内で培養した。次いで、それぞれのウェルに細胞毒性アッセイ試薬(Cell Counting Kit-8,Dojindo)を10μL添加し、呈色反応を生じさせて3時間後に吸光度(490nm)を測定し、グルタミン酸を添加しないコントロール細胞の生存率を100%として細胞生存率(%)を算出した。
(実験方法)
グルタミン酸によってアポトーシス(細胞死)が誘発されるマウス海馬由来の神経細胞株であるHT22細胞を用いて、シスタミンの神経細胞に対する保護作用を評価した。具体的には、96ウェルプレートに播種したHT22細胞(1ウェルあたり1.2×103cells)に対し、最終濃度が10μM,5μM,2μM,1μMになるようにシスタミンを10%FBS添加DMEM培地に添加した。4時間後、最終濃度が4mMになるようにグルタミン酸を添加し、20時間、37℃、5%CO2インキュベータ内で培養した。次いで、それぞれのウェルに細胞毒性アッセイ試薬(Cell Counting Kit-8,Dojindo)を10μL添加し、呈色反応を生じさせて3時間後に吸光度(490nm)を測定し、グルタミン酸を添加しないコントロール細胞の生存率を100%として細胞生存率(%)を算出した。
(実験結果)
図1に示す。図1から明らかなように、シスタミンは、HT22細胞のアポトーシスを濃度依存的に抑制したことから、神経細胞に対する保護作用を有することがわかった。また、別途の実験により、シスタミンは、グルタミン酸によって誘導されるアポトーシス誘導因子(Apoptosis-inducing Facto:AIF)の核への移行を阻害することが確認できたことから、HT22細胞のアポトーシスをシスタミンが抑制する作用機序の1つとして、アポトーシス誘導因子の核への移行を阻害することが推察された。
図1に示す。図1から明らかなように、シスタミンは、HT22細胞のアポトーシスを濃度依存的に抑制したことから、神経細胞に対する保護作用を有することがわかった。また、別途の実験により、シスタミンは、グルタミン酸によって誘導されるアポトーシス誘導因子(Apoptosis-inducing Facto:AIF)の核への移行を阻害することが確認できたことから、HT22細胞のアポトーシスをシスタミンが抑制する作用機序の1つとして、アポトーシス誘導因子の核への移行を阻害することが推察された。
実施例2:システアミンの神経細胞に対する保護作用
実施例1と同様の実験を行って評価した。結果は以下の通りであり、システアミンもまたHT22細胞のアポトーシスを濃度依存的に抑制したことから、システアミンの神経細胞に対する保護作用を確認することができた。
細胞生存率(%)
システアミン 2μM 82.76*
システアミン 5μM 104.17*
システアミン 10μM 110.30*
PBS(-) 65.01
※ Wilcoxon-test *P<0.01,n=12
実施例1と同様の実験を行って評価した。結果は以下の通りであり、システアミンもまたHT22細胞のアポトーシスを濃度依存的に抑制したことから、システアミンの神経細胞に対する保護作用を確認することができた。
細胞生存率(%)
システアミン 2μM 82.76*
システアミン 5μM 104.17*
システアミン 10μM 110.30*
PBS(-) 65.01
※ Wilcoxon-test *P<0.01,n=12
実施例3:N-アセチルシステアミンの神経細胞に対する保護作用
実施例1と同様の実験を行って評価した。結果は以下の通りであり、N-アセチルシステアミンもまたHT22細胞のアポトーシスを抑制したことから、N-アセチルシステアミンの神経細胞に対する保護作用を確認することができた(n数不足のため有意差検定は行っていない)。
細胞生存率(%)
N-アセチルシステアミン 10μM 94.51
PBS(-) 35.24
実施例1と同様の実験を行って評価した。結果は以下の通りであり、N-アセチルシステアミンもまたHT22細胞のアポトーシスを抑制したことから、N-アセチルシステアミンの神経細胞に対する保護作用を確認することができた(n数不足のため有意差検定は行っていない)。
細胞生存率(%)
N-アセチルシステアミン 10μM 94.51
PBS(-) 35.24
実施例4:正常眼圧緑内障モデルマウスにシスタミンを点眼することによる効果
(実験方法)
正常眼圧緑内障のモデル実験系として広く用いられているN-メチル-D-アスパラギン酸(NMDA)投与マウス(Investigative Ophthalmology & Visual Science,40,1004-1008,1999)を用いて、シスタミンの点眼効果を評価した。具体的には、40mMになるように生理食塩水にNMDAを溶解してろ過滅菌した溶液を、マウス(C57BL/6J,7週齢)の両眼の硝子体内に2μLずつ投与し、正常眼圧緑内障モデルマウスを作製した。NMDA溶液の硝子体内への投与は、嶋澤らの方法(日薬理誌,129,445-450,2007)に従って、マウスにイソフルランを用いて麻酔を導入し、カテーテルを介して歯科用注射針(33G)を連結させた10μLマイクロシリンジを用いて角膜輪部の強膜より行った。抜針後は、抗炎症剤のクラビット点眼薬を点眼した。NMDA溶液を硝子体内に投与した直後から、10mMになるように生理食塩水にシスタミンを溶解してろ過滅菌した溶液を、両眼に、1日3回、2μLずつ7日間点眼した。7日後、マウスを安楽死させ、両眼球を摘出し、4%パラホルムアルデヒドで固定し、前眼部および水晶体を切除した。次いで、組織の凍結切片スライドを作製し、ヘマトキシリン・エオシン染色を行い、位相差顕微鏡にて観察し、網膜神経節細胞層に存在する細胞数の計測、内網状層の厚さの測定、網膜の厚さの測定を行った。
(実験方法)
正常眼圧緑内障のモデル実験系として広く用いられているN-メチル-D-アスパラギン酸(NMDA)投与マウス(Investigative Ophthalmology & Visual Science,40,1004-1008,1999)を用いて、シスタミンの点眼効果を評価した。具体的には、40mMになるように生理食塩水にNMDAを溶解してろ過滅菌した溶液を、マウス(C57BL/6J,7週齢)の両眼の硝子体内に2μLずつ投与し、正常眼圧緑内障モデルマウスを作製した。NMDA溶液の硝子体内への投与は、嶋澤らの方法(日薬理誌,129,445-450,2007)に従って、マウスにイソフルランを用いて麻酔を導入し、カテーテルを介して歯科用注射針(33G)を連結させた10μLマイクロシリンジを用いて角膜輪部の強膜より行った。抜針後は、抗炎症剤のクラビット点眼薬を点眼した。NMDA溶液を硝子体内に投与した直後から、10mMになるように生理食塩水にシスタミンを溶解してろ過滅菌した溶液を、両眼に、1日3回、2μLずつ7日間点眼した。7日後、マウスを安楽死させ、両眼球を摘出し、4%パラホルムアルデヒドで固定し、前眼部および水晶体を切除した。次いで、組織の凍結切片スライドを作製し、ヘマトキシリン・エオシン染色を行い、位相差顕微鏡にて観察し、網膜神経節細胞層に存在する細胞数の計測、内網状層の厚さの測定、網膜の厚さの測定を行った。
(実験結果)
図2に網膜神経節細胞層(GCL)に存在する細胞数の計測結果を、図3に内網状層(IPL)の厚さの測定結果を、図4に網膜(Retina)の厚さの測定結果を、それぞれ示す(cystamine/NMDA)。図2~4には、NMDA溶液を硝子体内に投与した直後から、ろ過滅菌した生理食塩水を、両眼に、1日3回、2μLずつ7日間点眼した場合の結果(saline/NMDA)と、ろ過滅菌した生理食塩水を、健常マウスの両眼に、1日3回、2μLずつ7日間点眼した場合の結果(control)をあわせて示す(いずれの結果も3匹のマウスの両眼からの検体(n=6)の平均値)。図2から明らかなように、シスタミンは、網膜神経節細胞層に存在する細胞数の減少を効果的に抑制したことから、網膜神経節細胞に対する保護作用を有することがわかった。また、図3と図4から明らかなように、シスタミンは、内網状層の菲薄化を抑制する作用を有し、網膜の菲薄化を抑制した。以上の結果から、正常眼圧緑内障の予防や治療にシスタミンの点眼が有効であることを確認することができた。
図2に網膜神経節細胞層(GCL)に存在する細胞数の計測結果を、図3に内網状層(IPL)の厚さの測定結果を、図4に網膜(Retina)の厚さの測定結果を、それぞれ示す(cystamine/NMDA)。図2~4には、NMDA溶液を硝子体内に投与した直後から、ろ過滅菌した生理食塩水を、両眼に、1日3回、2μLずつ7日間点眼した場合の結果(saline/NMDA)と、ろ過滅菌した生理食塩水を、健常マウスの両眼に、1日3回、2μLずつ7日間点眼した場合の結果(control)をあわせて示す(いずれの結果も3匹のマウスの両眼からの検体(n=6)の平均値)。図2から明らかなように、シスタミンは、網膜神経節細胞層に存在する細胞数の減少を効果的に抑制したことから、網膜神経節細胞に対する保護作用を有することがわかった。また、図3と図4から明らかなように、シスタミンは、内網状層の菲薄化を抑制する作用を有し、網膜の菲薄化を抑制した。以上の結果から、正常眼圧緑内障の予防や治療にシスタミンの点眼が有効であることを確認することができた。
実施例5:正常眼圧緑内障モデルマウスにシステアミンを点眼することによる効果
実施例4と同様の実験を行って評価した。図5に網膜神経節細胞層に存在する細胞数の計測結果を、図6に内網状層の厚さの測定結果を、図7に網膜の厚さの測定結果を、それぞれ示す。図5から明らかなように、システアミンもまた、網膜神経節細胞層に存在する細胞数の減少を効果的に抑制したことから、網膜神経節細胞に対する保護作用を有することがわかった。また、図6と図7から明らかなように、システアミンもまた、内網状層の菲薄化を抑制する作用を有し、網膜の菲薄化を抑制した。以上の結果から、正常眼圧緑内障の予防や治療にシステアミンの点眼も有効であることを確認することができた。
実施例4と同様の実験を行って評価した。図5に網膜神経節細胞層に存在する細胞数の計測結果を、図6に内網状層の厚さの測定結果を、図7に網膜の厚さの測定結果を、それぞれ示す。図5から明らかなように、システアミンもまた、網膜神経節細胞層に存在する細胞数の減少を効果的に抑制したことから、網膜神経節細胞に対する保護作用を有することがわかった。また、図6と図7から明らかなように、システアミンもまた、内網状層の菲薄化を抑制する作用を有し、網膜の菲薄化を抑制した。以上の結果から、正常眼圧緑内障の予防や治療にシステアミンの点眼も有効であることを確認することができた。
実施例6:網膜色素変性モデルマウスにシスタミンを点眼することによる効果
(実験方法)
網膜色素変性のモデル実験系として広く用いられているメチルニトロソ尿素(MNU)投与マウス(Experimental Eye Research,167,145-151,2018)を用いて、シスタミンの点眼効果を評価した。具体的には、マウス(C57BL/6J,7週齢)に、生理食塩水にMNUを溶解してろ過滅菌した溶液を腹腔内に投与することで、MNUを60mg/kg投与し、網膜色素変性モデルマウスを作製した。MNUを投与した直後から、40mMになるように生理食塩水にシスタミンを溶解してろ過滅菌した溶液を、両眼に、1日3回、2μLずつ7日間点眼した。7日後、マウスを安楽死させ、実施例4と同様の方法で網膜組織の凍結切片スライドを作製し、ヘマトキシリン・エオシン染色を行い、位相差顕微鏡にて観察し、網膜視細胞が存在する網膜外顆粒層の厚さの測定を行った。
(実験方法)
網膜色素変性のモデル実験系として広く用いられているメチルニトロソ尿素(MNU)投与マウス(Experimental Eye Research,167,145-151,2018)を用いて、シスタミンの点眼効果を評価した。具体的には、マウス(C57BL/6J,7週齢)に、生理食塩水にMNUを溶解してろ過滅菌した溶液を腹腔内に投与することで、MNUを60mg/kg投与し、網膜色素変性モデルマウスを作製した。MNUを投与した直後から、40mMになるように生理食塩水にシスタミンを溶解してろ過滅菌した溶液を、両眼に、1日3回、2μLずつ7日間点眼した。7日後、マウスを安楽死させ、実施例4と同様の方法で網膜組織の凍結切片スライドを作製し、ヘマトキシリン・エオシン染色を行い、位相差顕微鏡にて観察し、網膜視細胞が存在する網膜外顆粒層の厚さの測定を行った。
(実験結果)
図8に網膜外顆粒層(ONL)の厚さの測定結果を示す(cystamine/MNU)。図8には、MNUを投与した直後から、ろ過滅菌した生理食塩水を、両眼に、1日3回、2μLずつ7日間点眼した場合の結果(saline/MNU)と、ろ過滅菌した生理食塩水を、健常マウスの両眼に、1日3回、2μLずつ7日間点眼した場合の結果(control)をあわせて示す(いずれの結果も6匹のマウスの両眼からの検体(n=12)の平均値)。図8から明らかなように、シスタミンは、MNUの投与によって網膜視細胞が変性することによる網膜外顆粒層の菲薄化を抑制した。以上の結果から、網膜色素変性の予防や治療にシスタミンの点眼が有効であることを確認することができた。
図8に網膜外顆粒層(ONL)の厚さの測定結果を示す(cystamine/MNU)。図8には、MNUを投与した直後から、ろ過滅菌した生理食塩水を、両眼に、1日3回、2μLずつ7日間点眼した場合の結果(saline/MNU)と、ろ過滅菌した生理食塩水を、健常マウスの両眼に、1日3回、2μLずつ7日間点眼した場合の結果(control)をあわせて示す(いずれの結果も6匹のマウスの両眼からの検体(n=12)の平均値)。図8から明らかなように、シスタミンは、MNUの投与によって網膜視細胞が変性することによる網膜外顆粒層の菲薄化を抑制した。以上の結果から、網膜色素変性の予防や治療にシスタミンの点眼が有効であることを確認することができた。
実施例7:加齢黄斑変性モデルマウスにシスタミンを点眼することによる効果(その1)
(実験方法)
萎縮型加齢黄斑変性のモデル実験系として広く用いられているヨウ素酸ナトリウム(SI)投与マウス(Investigative Ophthalmology & Visual Science,58,2239-2249,2017)を用いて、シスタミンの点眼効果を評価した。具体的には、1mMになるように生理食塩水にシスタミンを溶解してろ過滅菌した溶液を、マウス(C57BL/6J,8週齢)の両眼に、1日3回、2μLずつ7日間前点眼した。前点眼後、生理食塩水にSIを溶解してろ過滅菌した溶液を腹腔内に投与することで、SIを25mg/kg投与し、さらに、1mMになるように生理食塩水にシスタミンを溶解してろ過滅菌した溶液を、両眼に、1日3回、2μLずつ7日間点眼した。7日後、マウスを安楽死させ、実施例4と同様の方法で網膜組織の凍結切片スライドを作製し、ヘマトキシリン・エオシン染色を行い、位相差顕微鏡にて観察し、網膜色素上皮細胞層由来の沈着物(変性した網膜色素上皮細胞が集まって色素沈着として現れるもの)数の計測を行った。また、視神経乳頭中心部から鼻側および耳側それぞれ約300,600,900,1200,1500μmの位置における画像を取得し、網膜の厚さの測定を行った。
(実験方法)
萎縮型加齢黄斑変性のモデル実験系として広く用いられているヨウ素酸ナトリウム(SI)投与マウス(Investigative Ophthalmology & Visual Science,58,2239-2249,2017)を用いて、シスタミンの点眼効果を評価した。具体的には、1mMになるように生理食塩水にシスタミンを溶解してろ過滅菌した溶液を、マウス(C57BL/6J,8週齢)の両眼に、1日3回、2μLずつ7日間前点眼した。前点眼後、生理食塩水にSIを溶解してろ過滅菌した溶液を腹腔内に投与することで、SIを25mg/kg投与し、さらに、1mMになるように生理食塩水にシスタミンを溶解してろ過滅菌した溶液を、両眼に、1日3回、2μLずつ7日間点眼した。7日後、マウスを安楽死させ、実施例4と同様の方法で網膜組織の凍結切片スライドを作製し、ヘマトキシリン・エオシン染色を行い、位相差顕微鏡にて観察し、網膜色素上皮細胞層由来の沈着物(変性した網膜色素上皮細胞が集まって色素沈着として現れるもの)数の計測を行った。また、視神経乳頭中心部から鼻側および耳側それぞれ約300,600,900,1200,1500μmの位置における画像を取得し、網膜の厚さの測定を行った。
(実験結果)
図9に網膜色素上皮細胞層由来の沈着物数の計測結果を示す(1mMシスタミン/SI処理)。図9には、SIを投与する前後に、ろ過滅菌した生理食塩水を、両眼に、1日3回、2μLずつ7日間点眼した場合の結果(生理食塩水/SI処理)と、ろ過滅菌した生理食塩水を、健常マウスの両眼に、1日3回、2μLずつ7日間点眼した場合の結果(無処置)をあわせて示す(いずれの結果も5匹のマウスの両眼からの検体(n=10)の平均値)。図9から明らかなように、シスタミンは、加齢黄斑変性の特徴的な所見である網膜色素上皮細胞層由来の沈着物数の増加を効果的に抑制したことから、網膜色素上皮細胞を保護することによる網膜視細胞に対する保護作用を有することがわかった。また、図10に視神経乳頭中心部から鼻側および耳側それぞれ約300,600,900,1200,1500μmの位置における網膜の厚さの測定結果を示す(1mMシスタミン)。図10には、SIを投与する前後に、ろ過滅菌した生理食塩水を、両眼に、1日3回、2μLずつ7日間点眼した場合の結果(生理食塩水)と、ろ過滅菌した生理食塩水を、健常マウスの両眼に、1日3回、2μLずつ7日間点眼した場合の結果(無処置)をあわせて示す(いずれの結果も5匹のマウスの両眼からの検体(n=10)の平均値)。図10から明らかなように、シスタミンは、網膜の菲薄化を抑制した。以上の結果から、加齢黄斑変性の予防や治療にシスタミンの点眼が有効であることを確認することができた。
図9に網膜色素上皮細胞層由来の沈着物数の計測結果を示す(1mMシスタミン/SI処理)。図9には、SIを投与する前後に、ろ過滅菌した生理食塩水を、両眼に、1日3回、2μLずつ7日間点眼した場合の結果(生理食塩水/SI処理)と、ろ過滅菌した生理食塩水を、健常マウスの両眼に、1日3回、2μLずつ7日間点眼した場合の結果(無処置)をあわせて示す(いずれの結果も5匹のマウスの両眼からの検体(n=10)の平均値)。図9から明らかなように、シスタミンは、加齢黄斑変性の特徴的な所見である網膜色素上皮細胞層由来の沈着物数の増加を効果的に抑制したことから、網膜色素上皮細胞を保護することによる網膜視細胞に対する保護作用を有することがわかった。また、図10に視神経乳頭中心部から鼻側および耳側それぞれ約300,600,900,1200,1500μmの位置における網膜の厚さの測定結果を示す(1mMシスタミン)。図10には、SIを投与する前後に、ろ過滅菌した生理食塩水を、両眼に、1日3回、2μLずつ7日間点眼した場合の結果(生理食塩水)と、ろ過滅菌した生理食塩水を、健常マウスの両眼に、1日3回、2μLずつ7日間点眼した場合の結果(無処置)をあわせて示す(いずれの結果も5匹のマウスの両眼からの検体(n=10)の平均値)。図10から明らかなように、シスタミンは、網膜の菲薄化を抑制した。以上の結果から、加齢黄斑変性の予防や治療にシスタミンの点眼が有効であることを確認することができた。
実施例8:加齢黄斑変性モデルマウスにシスタミンを点眼することによる効果(その2)
マウスへのSIの投与量を12.5mg/kgとすること以外は実施例7と同様の実験を行って評価した。図11に網膜色素上皮細胞層由来の沈着物数の計測結果を示す。図11から明らかなように、マウスへのSIの投与量が実施例7における投与量の1/2でも、シスタミンは、加齢黄斑変性の特徴的な所見である網膜色素上皮細胞層由来の沈着物数の増加を効果的に抑制した。
マウスへのSIの投与量を12.5mg/kgとすること以外は実施例7と同様の実験を行って評価した。図11に網膜色素上皮細胞層由来の沈着物数の計測結果を示す。図11から明らかなように、マウスへのSIの投与量が実施例7における投与量の1/2でも、シスタミンは、加齢黄斑変性の特徴的な所見である網膜色素上皮細胞層由来の沈着物数の増加を効果的に抑制した。
実施例9:加齢黄斑変性モデルマウスにシステアミンを点眼することによる効果
実施例8と同様の実験を行って評価した。図12に網膜色素上皮細胞層由来の沈着物数の計測結果を示す。図12から明らかなように、システアミンもまた、加齢黄斑変性の特徴的な所見である網膜色素上皮細胞層由来の沈着物数の増加を効果的に抑制したことから、網膜色素上皮細胞を保護することによる網膜視細胞に対する保護作用を有することがわかった。以上の結果から、加齢黄斑変性の予防や治療にシステアミンの点眼も有効であることを確認することができた。
実施例8と同様の実験を行って評価した。図12に網膜色素上皮細胞層由来の沈着物数の計測結果を示す。図12から明らかなように、システアミンもまた、加齢黄斑変性の特徴的な所見である網膜色素上皮細胞層由来の沈着物数の増加を効果的に抑制したことから、網膜色素上皮細胞を保護することによる網膜視細胞に対する保護作用を有することがわかった。以上の結果から、加齢黄斑変性の予防や治療にシステアミンの点眼も有効であることを確認することができた。
実施例10:正常眼圧緑内障モデルマウスに長期保存したシスタミンまたはシステアミンの溶液を点眼することによる効果
10mMになるように生理食塩水にシスタミンまたはシステアミンを溶解してろ過滅菌した溶液を、ポリプロピレン製の1.5mLマイクロチューブに入れ、ふたをしてパラフィルムを巻いて密封し、室温で6か月間保存した溶液を、マウスに点眼すること以外は実施例4と同様の実験を行って評価した。図13に網膜神経節細胞層に存在する細胞数の計測結果を、図14に内網状層の厚さの測定結果を、それぞれ示す。図13と図14から明らかなように、長期保存したシスタミンとシステアミンのどちらの溶液も、網膜神経節細胞層に存在する細胞数の減少を効果的に抑制するとともに、内網状層の菲薄化を抑制する作用を有していた。以上の結果から、正常眼圧緑内障の予防や治療におけるシスタミンとシステアミンの点眼薬の利便性を確認することができた。
10mMになるように生理食塩水にシスタミンまたはシステアミンを溶解してろ過滅菌した溶液を、ポリプロピレン製の1.5mLマイクロチューブに入れ、ふたをしてパラフィルムを巻いて密封し、室温で6か月間保存した溶液を、マウスに点眼すること以外は実施例4と同様の実験を行って評価した。図13に網膜神経節細胞層に存在する細胞数の計測結果を、図14に内網状層の厚さの測定結果を、それぞれ示す。図13と図14から明らかなように、長期保存したシスタミンとシステアミンのどちらの溶液も、網膜神経節細胞層に存在する細胞数の減少を効果的に抑制するとともに、内網状層の菲薄化を抑制する作用を有していた。以上の結果から、正常眼圧緑内障の予防や治療におけるシスタミンとシステアミンの点眼薬の利便性を確認することができた。
実施例11:正常眼圧緑内障モデルマウスにおけるシスタミンの網膜神経節細胞に対する保護効果の作用機序の検討
(実験方法)
NMDA投与マウスにおいて誘発される網膜神経節細胞死では、小胞体ストレス関連タンパク質である転写因子C/EBP相同タンパク質(CHOP)が発現すること、CHOPの発現を抑制することで網膜神経節細胞死が抑制されることが知られている(Journal of Neurochemistry,96,43-52,2006)。そこで、NMDA投与マウスにおいて誘発される網膜神経節細胞死を、シスタミンがCHOPの発現を抑制することで抑制するかどうかを確認するための免疫組織化学実験を行った。具体的には、実施例4と同様の方法で作製した正常眼圧緑内障モデルマウスの両眼に、10mMになるように生理食塩水にシスタミンを溶解してろ過滅菌した溶液を、NMDA溶液を硝子体内に投与した直後、NMDA溶液を硝子体内に投与した4時間後、NMDA溶液を硝子体内に投与した8時間後の合計3回、2μLずつ点眼した。NMDA溶液を硝子体内に投与した12時間後、マウスを安楽死させ、実施例4と同様の方法で網膜組織の凍結切片スライドを作製した。作製した凍結切片スライドに対し、細胞膜透過処理を行った後、一次抗体として抗CHOP抗体であるAnti-CHOP/GADD153 polyclonal antibody 15204-1-AP(Thermo)と、二次抗体としてPolyclonal Goat Anti-Rabbit antibody Alexa Fluor 546 A11035(Thermo)を反応させ、蛍光顕微鏡にて観察した。
(実験方法)
NMDA投与マウスにおいて誘発される網膜神経節細胞死では、小胞体ストレス関連タンパク質である転写因子C/EBP相同タンパク質(CHOP)が発現すること、CHOPの発現を抑制することで網膜神経節細胞死が抑制されることが知られている(Journal of Neurochemistry,96,43-52,2006)。そこで、NMDA投与マウスにおいて誘発される網膜神経節細胞死を、シスタミンがCHOPの発現を抑制することで抑制するかどうかを確認するための免疫組織化学実験を行った。具体的には、実施例4と同様の方法で作製した正常眼圧緑内障モデルマウスの両眼に、10mMになるように生理食塩水にシスタミンを溶解してろ過滅菌した溶液を、NMDA溶液を硝子体内に投与した直後、NMDA溶液を硝子体内に投与した4時間後、NMDA溶液を硝子体内に投与した8時間後の合計3回、2μLずつ点眼した。NMDA溶液を硝子体内に投与した12時間後、マウスを安楽死させ、実施例4と同様の方法で網膜組織の凍結切片スライドを作製した。作製した凍結切片スライドに対し、細胞膜透過処理を行った後、一次抗体として抗CHOP抗体であるAnti-CHOP/GADD153 polyclonal antibody 15204-1-AP(Thermo)と、二次抗体としてPolyclonal Goat Anti-Rabbit antibody Alexa Fluor 546 A11035(Thermo)を反応させ、蛍光顕微鏡にて観察した。
(実験結果)
図15に蛍光免疫組織像を示す(Cystamine10mM/NMDA)。図15には、NMDA溶液を硝子体内に投与した直後、NMDA溶液を硝子体内に投与した4時間後、NMDA溶液を硝子体内に投与した8時間後の合計3回、ろ過滅菌した生理食塩水を、両眼に、2μLずつ点眼した場合の結果(saline/NMDA)と、ろ過滅菌した生理食塩水を、健常マウスの両眼に、マウスを安楽死させる12時間前、8時間前、4時間前の合計3回、2μLずつ点眼した場合の結果(control)をあわせて示す。図15から明らかなように、シスタミンを点眼した場合、生理食塩水を点眼した場合に観察される網膜神経節細胞層におけるCHOPの発現による蛍光が観察されなかった。以上の結果から、シスタミンの網膜神経節細胞に対する保護効果の作用機序として、CHOPの発現抑制作用を明らかにすることができた。
図15に蛍光免疫組織像を示す(Cystamine10mM/NMDA)。図15には、NMDA溶液を硝子体内に投与した直後、NMDA溶液を硝子体内に投与した4時間後、NMDA溶液を硝子体内に投与した8時間後の合計3回、ろ過滅菌した生理食塩水を、両眼に、2μLずつ点眼した場合の結果(saline/NMDA)と、ろ過滅菌した生理食塩水を、健常マウスの両眼に、マウスを安楽死させる12時間前、8時間前、4時間前の合計3回、2μLずつ点眼した場合の結果(control)をあわせて示す。図15から明らかなように、シスタミンを点眼した場合、生理食塩水を点眼した場合に観察される網膜神経節細胞層におけるCHOPの発現による蛍光が観察されなかった。以上の結果から、シスタミンの網膜神経節細胞に対する保護効果の作用機序として、CHOPの発現抑制作用を明らかにすることができた。
実施例12:神経細胞におけるシスタミンのCHOPの発現抑制作用の確認
(実験方法)
マウス海馬由来の神経細胞株であるHT22細胞を用いて、シスタミンのCHOPの発現抑制作用を確認した。具体的には、100mmディッシュに播種したHT22細胞(8.0×105cells/mL)を、10%FBS添加DMEM培地にて、24時間、37℃、5%CO2インキュベータ内で培養した後、最終濃度が5μMになるようにシスタミンを添加した培地と交換し、さらに24時間培養した。次いで、小胞体ストレス誘導物質であるタプシガルギンを最終濃度が0.1μMになるように培地に添加し、6時間培養した後、細胞を回収した。回収した細胞に対してタンパク質可溶化のためのソニケーションを行った後、遠心分離することで得られた遠心上清(可溶化タンパク質)20μgのウエスタンブロッティングを、抗CHOP抗体であるAnti-CHOP/GADD153 polyclonal antibody 15204-1-AP(Thermo)を用いて行い、得られたシグナルの画像解析によりCHOPの発現量を調べた。
(実験方法)
マウス海馬由来の神経細胞株であるHT22細胞を用いて、シスタミンのCHOPの発現抑制作用を確認した。具体的には、100mmディッシュに播種したHT22細胞(8.0×105cells/mL)を、10%FBS添加DMEM培地にて、24時間、37℃、5%CO2インキュベータ内で培養した後、最終濃度が5μMになるようにシスタミンを添加した培地と交換し、さらに24時間培養した。次いで、小胞体ストレス誘導物質であるタプシガルギンを最終濃度が0.1μMになるように培地に添加し、6時間培養した後、細胞を回収した。回収した細胞に対してタンパク質可溶化のためのソニケーションを行った後、遠心分離することで得られた遠心上清(可溶化タンパク質)20μgのウエスタンブロッティングを、抗CHOP抗体であるAnti-CHOP/GADD153 polyclonal antibody 15204-1-AP(Thermo)を用いて行い、得られたシグナルの画像解析によりCHOPの発現量を調べた。
(実験結果)
図16にCHOPのシグナル強度を示す(Cystamine/タプシガルギン処理、無処理のHT22細胞におけるCHOPのシグナル強度を1(Control)とした相対値)。図16には、シスタミンを添加するために用いたろ過滅菌した生理食塩水と同じ容量のろ過滅菌した生理食塩水をシスタミンのかわりに添加した場合の結果(Saline/タプシガルギン処理)をあわせて示す。図16から明らかなように、シスタミンは、タプシガルギンによるCHOPのシグナル強度の上昇を効果的に減弱させた。以上の結果から、神経細胞におけるシスタミンのCHOP発現抑制作用を確認することができた。
図16にCHOPのシグナル強度を示す(Cystamine/タプシガルギン処理、無処理のHT22細胞におけるCHOPのシグナル強度を1(Control)とした相対値)。図16には、シスタミンを添加するために用いたろ過滅菌した生理食塩水と同じ容量のろ過滅菌した生理食塩水をシスタミンのかわりに添加した場合の結果(Saline/タプシガルギン処理)をあわせて示す。図16から明らかなように、シスタミンは、タプシガルギンによるCHOPのシグナル強度の上昇を効果的に減弱させた。以上の結果から、神経細胞におけるシスタミンのCHOP発現抑制作用を確認することができた。
本発明は、網膜神経節細胞や網膜視細胞に例示される網膜の神経細胞の保護剤を提供することができる点において産業上の利用可能性を有する。
Claims (6)
- 一般式:R1-(CH2)m-SR2で表される化合物またはその薬学的に許容される塩を有効成分とする網膜の神経細胞の保護剤(式中、R1は-NR3R4または炭素数1~6のアルキル基を示す。R2は水素原子または-S-(CH2)n-NR5R6を示す。R3~R6は同一または異なって水素原子またはアセチル基を示す。mとnは同一または異なって2~4の整数を示す。)。
- 化合物が、
(a)R1が-NH2でR2が-S-(CH2)2-NH2でmが2であるシスタミン
(b)R1が-NH2でR2が水素原子でmが2であるシステアミン
(c)R1が-NHAc(Ac:アセチル基)でR2が水素原子でmが2であるN-アセチルシステアミン
のいずれかである、請求項1記載の網膜の神経細胞の保護剤。 - 網膜の神経細胞が、網膜神経節細胞および/または網膜視細胞である請求項1記載の網膜の神経細胞の保護剤。
- 一般式:R1-(CH2)m-SR2で表される化合物またはその薬学的に許容される塩を有効成分とする網膜神経変性疾患の予防および/または治療剤(式中、R1は-NR3R4または炭素数1~6のアルキル基を示す。R2は水素原子または-S-(CH2)n-NR5R6を示す。R3~R6は同一または異なって水素原子またはアセチル基を示す。mとnは同一または異なって2~4の整数を示す。)。
- 網膜神経変性疾患が、緑内障、網膜色素変性、加齢黄斑変性の少なくとも1つである請求項4記載の網膜神経変性疾患の予防および/または治療剤。
- 一般式:R1-(CH2)m-SR2で表される化合物またはその薬学的に許容される塩を有効成分とする転写因子C/EBP相同タンパク質(CHOP)発現抑制剤(式中、R1は-NR3R4または炭素数1~6のアルキル基を示す。R2は水素原子または-S-(CH2)n-NR5R6を示す。R3~R6は同一または異なって水素原子またはアセチル基を示す。mとnは同一または異なって2~4の整数を示す。)。
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WO2008122032A2 (en) * | 2007-04-02 | 2008-10-09 | Benjamin Rubin | Treatment method for mmp-implicated pathologies |
JP2016540827A (ja) * | 2013-11-06 | 2016-12-28 | ラプター ファーマシューティカルズ インコーポレイテッド | ミトコンドリア疾患を治療するためのシステアミン及びその誘導体の使用 |
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- 2024-01-17 JP JP2024004935A patent/JP2024032794A/ja active Pending
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Title |
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