[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP2004154132A - Method for screening compound inhibiting osteoclastgenesis - Google Patents

Method for screening compound inhibiting osteoclastgenesis Download PDF

Info

Publication number
JP2004154132A
JP2004154132A JP2003340619A JP2003340619A JP2004154132A JP 2004154132 A JP2004154132 A JP 2004154132A JP 2003340619 A JP2003340619 A JP 2003340619A JP 2003340619 A JP2003340619 A JP 2003340619A JP 2004154132 A JP2004154132 A JP 2004154132A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nfatc1
cells
compound
rankl
osteoclast
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2003340619A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4548701B2 (en
Inventor
Hiroshi Takayanagi
広 高柳
Koreaki Taniguchi
維紹 谷口
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of JP2004154132A publication Critical patent/JP2004154132A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4548701B2 publication Critical patent/JP4548701B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for controlling osteoclastgenesis. <P>SOLUTION: The method for accelerating or inhibiting the osteoclastgenesis includes a process for accelerating or inhibiting Ca<SP>2+</SP>signal transmission in osteoclast precursor cells, respectively. NFATcl which is a Ca<SP>2+</SP>signal transmission molecule is proved to be a transcription factor essential to the osteoblast formation. The method inhibits the osteoclastgenesis by using a compound which inhibits the signal transmission through NFATcl. A method for screening a compound for regulating the osteoclastgenesis is provided. A system for forming osteoclast cells from ES cells in vitro is also provided. The compound is useful for developing a therapeutic agent for bone reduction diseases including rheumatoid arthritis. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

本発明は破骨細胞形成シグナルを制御する方法に関する。より具体的には、破骨細胞形成を制御する方法に関する。   The present invention relates to a method for controlling an osteoclast-forming signal. More specifically, it relates to a method of controlling osteoclast formation.

細胞の分化において、細胞表面受容体により誘導されるシグナル伝達は転写因子を活性化し、それらが下流のエフェクター分子または他の(1つまたは複数の)転写因子の転写を促進し、それらが共動して細胞系列の運命を決定する。複数の転写因子が関与する細胞型の特定化における一連の事象を同定することは、細胞の分化および骨格の形態形成の分子機構を理解するために重要である (Karsenty, G., and Wagner, E. F. (2002) Dev Cell 2, 389-406)。   In cell differentiation, signaling induced by cell surface receptors activates transcription factors, which promote transcription of downstream effector molecules or other transcription factor (s), which To determine the fate of the cell line. Identifying the sequence of events in cell type specification involving multiple transcription factors is important for understanding the molecular mechanisms of cell differentiation and skeletal morphogenesis (Karsenty, G., and Wagner, EF (2002) Dev Cell 2, 389-406).

破骨細胞は、生理的骨吸収および病的骨吸収の両方に専ら責任を持つ多核細胞である (Manolagas, S. C. (2000) Endocr Rev 21, 115-137; Teitelbaum, S. L. (2000) Science 289, 1504-1508)。破骨細胞による骨吸収は、骨芽細胞による骨形成と調和が維持されていなければならず、このバランスされた調節が破綻すると、骨粗鬆症、自己免疫性関節炎、パジェット (Paget) 病、および骨癌を含む様々な骨減少性 (osteopenic) の疾患状態に陥る (Rodan, G. A., and Martin, T. J. (2000) Science 289, 1508-1514; Takayanagi, H. et al. (2000a) Arthritis Rheum 43, 259-269; Takayanagi, H. et al., J. Clin. Invest. 104, 137-46 (1999); Kong, Y.Y. et al., Nature 402, 304-9 (1999); Pettit, A.R. et al., Am J Pathol 159, 1689-99 (2001))。従って、破骨細胞形成の調節機構に関する研究は骨細胞生物学の中心的な課題となってきた。   Osteoclasts are multinucleated cells that are exclusively responsible for both physiological and pathological bone resorption (Manolagas, SC (2000) Endocr Rev 21, 115-137; Teitelbaum, SL (2000) Science 289, 1504 -1508). Bone resorption by osteoclasts must be coordinated with osteoblastic bone formation, and when this balanced regulation fails, osteoporosis, autoimmune arthritis, Paget's disease, and bone cancer Into various osteopenic disease states (Rodan, GA, and Martin, TJ (2000) Science 289, 1508-1514; Takayanagi, H. et al. (2000a) Arthritis Rheum 43, 259- 269; Takayanagi, H. et al., J. Clin.Invest. 104, 137-46 (1999); Kong, YY et al., Nature 402, 304-9 (1999); Pettit, AR et al., Am J Pathol 159, 1689-99 (2001)). Therefore, research on the regulation mechanism of osteoclast formation has been a central issue in bone cell biology.

造血幹細胞に由来する単球/マクロファージ前駆細胞は、骨芽細胞を含む間葉系細胞との細胞間シグナル伝達を通して破骨細胞に発達する (Chambers, T. J. (2000) J Pathol 192, 4-13; Suda, T. et al. (1999) Endocrine Rev 20, 345-357)。この細胞間シグナル伝達にとって必須の分子がRANKLおよびM-CSF (macrophage-colony stimulating factor) である。RANKL (receptor activator of nuclear factor κB ligand) はtnfs11、TRANCE、OPGL、ODFなどとも呼ばれ、TNFファミリーのサイトカインの1つで、破骨細胞形成の強力かつ排他的なインデューサーである (Lacey, D. L. et al. (1998) Cell 93, 165-176; Theill, L. E. et al. (2002) Annu Rev Immunol 20, 795-823; Yasuda, H. et al. (1998) Proc Natl Acad Sci U S A 95, 3597-3602; Kong, Y. Y. et al., Nature 397, 315-323 (1999); Suda, T. et al., Endocrine Rev. 20, 345-357 (1999))。骨芽細胞で発現するRANKLは破骨細胞の分化に必須のシグナル伝達を起こす一方、骨芽細胞から分泌されるM-CSFは、主に抗アポトーシス因子であるBcl-2の活性化を介して前駆細胞の生存のためのシグナルをもたらす (Lagasse, E., and Weissman, I. L. (1997) Cell 89, 1021-1031)。   Monocyte / macrophage progenitor cells derived from hematopoietic stem cells develop into osteoclasts through intercellular signaling with mesenchymal cells including osteoblasts (Chambers, TJ (2000) J Pathol 192, 4-13; Suda, T. et al. (1999) Endocrine Rev 20, 345-357). The essential molecules for this intercellular signaling are RANKL and M-CSF (macrophage-colony stimulating factor). RANKL (receptor activator of nuclear factor κB ligand), also known as tnfs11, TRANCE, OPGL, ODF, etc., is one of the TNF family cytokines and a powerful and exclusive inducer of osteoclastogenesis (Lacey, DL et al. (1998) Cell 93, 165-176; Theill, LE et al. (2002) Annu Rev Immunol 20, 795-823; Yasuda, H. et al. (1998) Proc Natl Acad Sci USA 95, 3597- 3602; Kong, YY et al., Nature 397, 315-323 (1999); Suda, T. et al., Endocrine Rev. 20, 345-357 (1999)). RANKL expressed in osteoblasts causes signal transduction essential for osteoclast differentiation, whereas M-CSF secreted from osteoblasts mainly activates the anti-apoptotic factor Bcl-2. Produces a signal for progenitor cell survival (Lagasse, E., and Weissman, IL (1997) Cell 89, 1021-1031).

RANKLを欠失するマウス、または機能的なM-CSF遺伝子を持たないop/opマウスは、破骨細胞の活性化または分化のどちらかの障害により引き起こされる骨硬化性疾患の1つである骨大理石病 (osteopetrosis) を発症する (Kong, Y. Y. et al. (1999b) Nature 397, 315-323; Yoshida, H. et al. (1990) Nature 345, 442-444)。破骨細胞の発達の障害により破骨細胞を欠く骨大理石病マウスは、破骨細胞形成に必須の転写因子の同定に著しく貢献してきた。PU.1のターゲッティングによる破壊は、破骨細胞およびマクロファージを完全に失わせることから、PU.1は、破骨細胞前駆細胞を含む初期の骨髄系細胞の分化に重要であることが示された (Tondravi, M. M. et al. (1997) Nature 386, 81-84)。これとは対照的に、AP (activator protein)-1複合体の一成分であるc-Fosを欠失するマウスまたはNF (nuclear factor)-κBの成分であるp50/52の両方を欠失するマウスでは、重度の骨大理石病を発症するがマクロファージの発達は障害されないことから、これらの転写因子は単球/マクロファージ前駆細胞から成熟した破骨細胞への発達段階の中の特定の機能に役割を果たしていることが示唆される (Franzoso, G. et al. (1997) Genes Dev 11, 3482-3496; Grigoriadis, A. E. et al. (1994) Science 266, 443-448; Johnson, R. S. et al. (1992) Cell 71, 577-586; Wang, Z. Q. et al. (1992) Nature 360, 741-745)。小眼球症 (microphthalmia) 遺伝子をコードするMITFもまた、破骨細胞形成に必須であり (Moore, K. J. (1995) Trends Genet 11, 442-448)、最近の研究からMITFはM-CSFにより活性化され (Weilbaecher, K. N. et al. (2001) Mol Cell 8, 749-758)、Bcl-2の誘導およびこの細胞系列の生存に重要な遺伝子であることが示唆されている (McGill, G. G. et al. (2002) Cell 109, 707-718)。   Mice lacking RANKL, or op / op mice lacking a functional M-CSF gene, are responsible for bone sclerosis, one of the osteosclerotic diseases caused by impaired activation or differentiation of osteoclasts It causes marble disease (osteopetrosis) (Kong, YY et al. (1999b) Nature 397, 315-323; Yoshida, H. et al. (1990) Nature 345, 442-444). Osteopetrotic mice lacking osteoclasts due to impaired osteoclast development have significantly contributed to the identification of transcription factors essential for osteoclastogenesis. Targeting destruction of PU.1 results in complete loss of osteoclasts and macrophages, indicating that PU.1 is important for differentiation of early myeloid cells, including osteoclast precursors (Tondravi, MM et al. (1997) Nature 386, 81-84). In contrast, mice that lack c-Fos, a component of the activator protein (AP) -1 complex, or both p50 / 52, a component of NF (nuclear factor) -κB In mice, which develop severe osteopetrosis but do not impair macrophage development, these transcription factors play a role in specific functions during the monocyte / macrophage progenitor to mature osteoclast development phase (Franzoso, G. et al. (1997) Genes Dev 11, 3482-3496; Grigoriadis, AE et al. (1994) Science 266, 443-448; Johnson, RS et al. 1992) Cell 71, 577-586; Wang, ZQ et al. (1992) Nature 360, 741-745). MITF, which encodes the microphthalmia gene, is also essential for osteoclastogenesis (Moore, KJ (1995) Trends Genet 11, 442-448), and recent studies show that MITF is activated by M-CSF (Weilbaecher, KN et al. (2001) Mol Cell 8, 749-758) and have been suggested to be important genes for Bcl-2 induction and survival of this cell line (McGill, GG et al. (2002) Cell 109, 707-718).

これまでに、RANKLがどのようにシグナルを細胞内に伝達するかについて多くの研究がなされてきた。RANKLが受容体RANKに結合すると、TRAF6 (tumor necrosis factor receptor-associated factor 6) などのTRAFファミリー蛋白質が動員され、これらがNF-κB経路およびJNK経路を活性化する (Darnay, B. G. et al. (1998) J Biol Chem 273, 20551-20555; Galibert, L. et al. (1998) J Biol Chem 273, 34120-34127; Wong, B. R. et al. (1998) J Biol Chem 273, 28355-28359)。TRAF6経路が破骨細胞の分化に必須の役割を持つことが、遺伝子破壊研究と、それに続いて行なわれた、この過程におけるTRAF6各ドメインの機能解析により実証された (Kobayashi, N. et al. (2001) Embo J 20, 1271-1280; Lomaga, M. A. et al. (1999) Genes Dev 13, 1015-1024; Naito, A. et al. (1999) Genes Cells 4, 353-362)。しかしながら、NF-κB活性を排他的にレスキューするTRAF6変異体をTRAF6-/-細胞に導入しても、破骨細胞形成はレスキューされなかった (Kobayashi, N. et al. (2001) Embo J 20, 1271-1280)。これらの結果は、ジーンターゲッティングの研究によりNF-κBが必須の役割を持っていることは明らかになったものの、TRAF6の機能はNF-κB活性のみに媒介されるのではないことを示唆している。 Much work has been done to date on how RANKL transmits signals into cells. When RANKL binds to the receptor RANK, TRAF6 (tumor necrosis factor receptor-associated factor 6) and other TRAF family proteins are recruited, which activate the NF-κB and JNK pathways (Darnay, BG et al. 1998) J Biol Chem 273, 20551-20555; Galibert, L. et al. (1998) J Biol Chem 273, 34120-34127; Wong, BR et al. (1998) J Biol Chem 273, 28355-28359). The TRAF6 pathway has an essential role in osteoclast differentiation, as demonstrated by gene disruption studies and subsequent functional analysis of each TRAF6 domain during this process (Kobayashi, N. et al. (2001) Embo J 20, 1271-1280; Lomaga, MA et al. (1999) Genes Dev 13, 1015-1024; Naito, A. et al. (1999) Genes Cells 4, 353-362). However, introduction of a TRAF6 mutant exclusively rescuing NF-κB activity into TRAF6 − / − cells did not rescue osteoclastogenesis (Kobayashi, N. et al. (2001) Embo J 20 , 1271-1280). These results suggest that gene targeting studies reveal that NF-κB has an essential role, but that TRAF6 function is not mediated solely by NF-κB activity. I have.

RANKLはまた、c-Fosの発現を誘導するが、c-Fosは破骨細胞形成に必須の転写因子であることが遺伝学的に明らかになっている (Matsuo, K. et al. (2000) Nat Genet 24, 184-187; Wagner, E. F., and Karsenty, G. (2001) Curr Opin Genet Dev 11, 527-532)。c-Fosの標的遺伝子の中で、Fra-1がc-Fosを欠失するマウスの骨大理石病をレスキューすることが示されたが (Matsuo, K. et al. (2000) Nat Genet 24, 184-187)、この遺伝子のコンディショナルターゲッティングにより、Fra-1は破骨細胞形成に不可欠ではないことが示唆された (Karsenty, G., and Wagner, E. F. (2002) Dev Cell 2, 389-406; Wagner, E. F., and Karsenty, G. (2001) Curr Opin Genet Dev 11, 527-532)。RANKLはまた、ERK、p38、およびAktなどの他の分子も活性化するが、破骨細胞形成においてこれらの分子が重要な機能を持つかは遺伝学的に確立されていない (Matsumoto, M. et al. (2000) J Biol Chem 275, 31155-31161; Theill, L. E. et al. (2002) Annu Rev Immunol 20, 795-823; Wei, S. et al. (2002) J Biol Chem 277, 6622-6630; Wong, B. R. et al. (1999) Mol Cell 4, 1041-1049)。このように、RANKL、およびTRAF6経路およびc-Fos経路などの下流のシグナル伝達経路は破骨細胞形成に必須であることは十分に確立されているが、TRAF6経路およびc-Fos経路の下流で作用する重要な遺伝子は知られていない。
Karsenty, G., and Wagner, E. F. (2002) Dev Cell 2, 389-406 Manolagas, S. C. (2000) Endocr Rev 21, 115-137 Teitelbaum, S. L. (2000) Science 289, 1504-1508 Rodan, G. A., and Martin, T. J. (2000) Science 289, 1508-1514 Takayanagi, H. et al. (2000a) Arthritis Rheum 43, 259-269 Takayanagi, H. et al., J. Clin. Invest. 104, 137-46 (1999) Kong, Y.Y. et al., Nature 402, 304-9 (1999) Pettit, A.R. et al., Am J Pathol 159, 1689-99 (2001) Chambers, T. J. (2000) J Pathol 192, 4-13 Suda, T. et al. (1999) Endocrine Rev 20, 345-357 Lacey, D. L. et al. (1998) Cell 93, 165-176 Theill, L. E. et al. (2002) Annu Rev Immunol 20, 795-823 Yasuda, H. et al. (1998) Proc Natl Acad Sci U S A 95, 3597-3602 Kong, Y. Y. et al. (1999b) Nature 397, 315-323 Lagasse, E., and Weissman, I. L. (1997) Cell 89, 1021-1031 Yoshida, H. et al. (1990) Nature 345, 442-444 Tondravi, M. M. et al. (1997) Nature 386, 81-84 Franzoso, G. et al. (1997) Genes Dev 11, 3482-3496 Grigoriadis, A. E. et al. (1994) Science 266, 443-448 Johnson, R. S. et al. (1992) Cell 71, 577-586 Wang, Z. Q. et al. (1992) Nature 360, 741-745 Moore, K. J. (1995) Trends Genet 11, 442-448 Weilbaecher, K. N. et al. (2001) Mol Cell 8, 749-758 McGill, G. G. et al. (2002) Cell 109, 707-718 Darnay, B. G. et al. (1998) J Biol Chem 273, 20551-20555 Galibert, L. et al. (1998) J Biol Chem 273, 34120-34127 Wong, B. R. et al. (1998) J Biol Chem 273, 28355-28359 Kobayashi, N. et al. (2001) Embo J 20, 1271-1280 Lomaga, M. A. et al. (1999) Genes Dev 13, 1015-1024 Naito, A. et al. (1999) Genes Cells 4, 353-362 Matsuo, K. et al. (2000) Nat Genet 24, 184-187 Wagner, E. F., and Karsenty, G. (2001) Curr Opin Genet Dev 11, 527-532 Matsumoto, M. et al. (2000) J Biol Chem 275, 31155-31161 Wei, S. et al. (2002) J Biol Chem 277, 6622-6630 Wong, B. R. et al. (1999) Mol Cell 4, 1041-1049
RANKL also induces c-Fos expression, but c-Fos has been genetically shown to be a transcription factor essential for osteoclastogenesis (Matsuo, K. et al. (2000). ) Nat Genet 24, 184-187; Wagner, EF, and Karsenty, G. (2001) Curr Opin Genet Dev 11, 527-532). Among the target genes for c-Fos, Fra-1 has been shown to rescue osteoporosis in mice lacking c-Fos (Matsuo, K. et al. (2000) Nat Genet 24, 184-187), conditional targeting of this gene suggested that Fra-1 was not essential for osteoclastogenesis (Karsenty, G., and Wagner, EF (2002) Dev Cell 2, 389-406). Wagner, EF, and Karsenty, G. (2001) Curr Opin Genet Dev 11, 527-532). RANKL also activates other molecules such as ERK, p38, and Akt, but it is not genetically established whether these molecules have important functions in osteoclastogenesis (Matsumoto, M. et al. (2000) J Biol Chem 275, 31155-31161; Theill, LE et al. (2002) Annu Rev Immunol 20, 795-823; Wei, S. et al. (2002) J Biol Chem 277, 6622- 6630; Wong, BR et al. (1999) Mol Cell 4, 1041-1049). Thus, although it is well established that RANKL and downstream signaling pathways such as the TRAF6 and c-Fos pathways are essential for osteoclastogenesis, they are downstream of the TRAF6 and c-Fos pathways. The important genes that act are not known.
Karsenty, G., and Wagner, EF (2002) Dev Cell 2, 389-406 Manolagas, SC (2000) Endocr Rev 21, 115-137 Teitelbaum, SL (2000) Science 289, 1504-1508 Rodan, GA, and Martin, TJ (2000) Science 289, 1508-1514 Takayanagi, H. et al. (2000a) Arthritis Rheum 43, 259-269 Takayanagi, H. et al., J. Clin. Invest. 104, 137-46 (1999) Kong, YY et al., Nature 402, 304-9 (1999) Pettit, AR et al., Am J Pathol 159, 1689-99 (2001) Chambers, TJ (2000) J Pathol 192, 4-13 Suda, T. et al. (1999) Endocrine Rev 20, 345-357 Lacey, DL et al. (1998) Cell 93, 165-176 Theill, LE et al. (2002) Annu Rev Immunol 20, 795-823 Yasuda, H. et al. (1998) Proc Natl Acad Sci USA 95, 3597-3602 Kong, YY et al. (1999b) Nature 397, 315-323 Lagasse, E., and Weissman, IL (1997) Cell 89, 1021-1031 Yoshida, H. et al. (1990) Nature 345, 442-444 Tondravi, MM et al. (1997) Nature 386, 81-84 Franzoso, G. et al. (1997) Genes Dev 11, 3482-3496 Grigoriadis, AE et al. (1994) Science 266, 443-448 Johnson, RS et al. (1992) Cell 71, 577-586 Wang, ZQ et al. (1992) Nature 360, 741-745 Moore, KJ (1995) Trends Genet 11, 442-448 Weilbaecher, KN et al. (2001) Mol Cell 8, 749-758 McGill, GG et al. (2002) Cell 109, 707-718 Darnay, BG et al. (1998) J Biol Chem 273, 20551-20555 Galibert, L. et al. (1998) J Biol Chem 273, 34120-34127 Wong, BR et al. (1998) J Biol Chem 273, 28355-28359 Kobayashi, N. et al. (2001) Embo J 20, 1271-1280 Lomaga, MA et al. (1999) Genes Dev 13, 1015-1024 Naito, A. et al. (1999) Genes Cells 4, 353-362 Matsuo, K. et al. (2000) Nat Genet 24, 184-187 Wagner, EF, and Karsenty, G. (2001) Curr Opin Genet Dev 11, 527-532 Matsumoto, M. et al. (2000) J Biol Chem 275, 31155-31161 Wei, S. et al. (2002) J Biol Chem 277, 6622-6630 Wong, BR et al. (1999) Mol Cell 4, 1041-1049

本発明は、破骨細胞形成を制御する方法を提供することを課題とする。具体的には、本発明は破骨細胞形成に関与するCa2+シグナル伝達を促進または阻害することにより、破骨細胞形成を制御する方法を提供する。さらに本発明は、Ca2+シグナル伝達を指標にした、破骨細胞形成を制御する化合物のスクリーニング方法を提供する。さらに本発明は、ES細胞からin vitroで破骨細胞を形成させる系を提供する。本発明により、骨吸収および骨破壊を制御する新たな薬剤をスクリーニングすることが可能となる。 An object of the present invention is to provide a method for controlling osteoclast formation. Specifically, the present invention provides a method for controlling osteoclast formation by promoting or inhibiting Ca 2+ signaling involved in osteoclast formation. The present invention further provides a method for screening for a compound that controls osteoclast formation, using Ca 2+ signaling as an index. Further, the present invention provides a system for forming osteoclasts in vitro from ES cells. According to the present invention, it is possible to screen for a new drug that controls bone resorption and bone destruction.

TRAF6経路およびc-Fos経路はRANKLが誘導する破骨細胞形成において活性化されるが、これらの経路はIL-1などの他の様々なサイトカインによっても活性化される (Cao, Z. et al. (1996) Nature 383, 443-446; Ninomiya-Tsuji, J. et al. (1999) Nature 398, 252-256)。このことから、RANKLシグナル伝達は、未知の(1つまたは複数の)経路を活性化することにより破骨細胞の分化を特異的に誘導しているという興味深い可能性が導かれる。RANKL依存的な破骨細胞分化に責任を持つ特異的な(1つまたは複数の)経路を同定するため、本発明者らはゲノムワイドのスクリーニングアプローチにより、RANKLにより特異的に誘導され、IL-1によっては誘導されない遺伝子の同定を行なった。その結果、本発明者らは、転写因子の中でもNFAT (nuclear factor of activated T cells) ファミリーのメンバーであるNFATc1が、RANKL刺激後に最も高い誘導を受ける転写因子であり、TRAF6経路およびFos経路の両経路の下流において破骨細胞分化を決定する分子スイッチであることを見いだした。   Although the TRAF6 and c-Fos pathways are activated in RANKL-induced osteoclastogenesis, these pathways are also activated by various other cytokines such as IL-1 (Cao, Z. et al. (1996) Nature 383, 443-446; Ninomiya-Tsuji, J. et al. (1999) Nature 398, 252-256). This leads to the interesting possibility that RANKL signaling specifically induces osteoclast differentiation by activating unknown pathway (s). To identify the specific pathway (s) responsible for RANKL-dependent osteoclast differentiation, we used a genome-wide screening approach to specifically induce RANKL to induce IL- Genes that were not induced by 1 were identified. As a result, the present inventors have found that among the transcription factors, NFATc1, a member of the NFAT (nuclear factor of activated T cells) family, is the transcription factor that is most highly induced after RANKL stimulation, and that both the TRAF6 pathway and the Fos pathway are involved. Downstream of the pathway, it was found to be a molecular switch that determines osteoclast differentiation.

NFAT転写因子はリンパ球活性化に加え広範囲の細胞発生に関与しており、Ca2+で調節されるホスファターゼであるカルシニューリンの制御を受けることがよく知られている (Crabtree, G. R., and Olson, E. N. (2002) Cell 109 Suppl, S67-79; Rao, A. et al. (1997) Annu Rev Immunol 15, 707-747)。本発明においてRANKLは、NFATc1を強く誘導して活性化させ、NFATc1は核に移行し、c-Fosと共動してTRAPおよびカルシトニン受容体を含む破骨細胞遺伝子を直接調節することが判明した。カルシニューリン阻害剤であるFK506およびシクロスポリンAは、RANKLが誘導する破骨細胞形成を用量依存的に強く阻害した。Ca2+キレーターもまた、NFATc1の発現上昇を阻害すると共に破骨細胞形成を阻害した。このように本発明者らは、NFATc1のRANKLによる活性化もまた、Ca2+ - カルシニューリン経路を介しており、この経路はRANKLシグナル伝達の第三の経路であることを示した。レトロウイルスによりNFATc1を過剰発現させるとRANKLによる刺激なしに破骨細胞形成が誘導され、またNFATc1を欠損する胚性幹 (ES) 細胞は破骨細胞に分化できない。これらのことから、NFATc1は破骨細胞の発生に必須の転写因子であり、RANKLが誘導する細胞シグナル伝達のインテグレーターであることが同定された。本発明者らはさらに、NFATc1はc-Fosと共動して酒石酸抵抗性酸ホスファターゼ (tartrate-resistant acid phosphatase; TRAP) およびカルシトニン受容体のプロモーターを含む、破骨細胞遺伝子のプロモーターに作用することを明らかにした。これらを合わせると、破骨細胞の最終分化において、NFATc1はRANKLが誘導する転写機構に統合的な役割を果たすことが示唆される。 The NFAT transcription factor is involved in a wide range of cell development in addition to lymphocyte activation, and is well known to be regulated by calcineurin, a phosphatase regulated by Ca2 + (Crabtree, GR, and Olson, EN (2002) Cell 109 Suppl, S67-79; Rao, A. et al. (1997) Annu Rev Immunol 15, 707-747). In the present invention, it was found that RANKL strongly induces and activates NFATc1, and NFATc1 translocates to the nucleus and cooperates with c-Fos to directly regulate osteoclast genes including TRAP and calcitonin receptor. . The calcineurin inhibitors FK506 and cyclosporin A strongly inhibited RANKL-induced osteoclastogenesis in a dose-dependent manner. Ca 2+ chelators also inhibited NFATc1 expression elevation and inhibited osteoclast formation. Thus, we have shown that activation of NFATc1 by RANKL is also via the Ca 2+ -calcineurin pathway, which is the third pathway of RANKL signaling. Overexpression of NFATc1 by a retrovirus induces osteoclastogenesis without stimulation by RANKL, and embryonic stem (ES) cells lacking NFATc1 cannot differentiate into osteoclasts. These findings indicate that NFATc1 is a transcription factor essential for the development of osteoclasts and an integrator of RANKL-induced cell signaling. We further suggest that NFATc1 acts in conjunction with c-Fos to act on osteoclast gene promoters, including tartrate-resistant acid phosphatase (TRAP) and calcitonin receptor promoters. Revealed. Taken together, these suggest that NFATc1 plays an integral role in the RANKL-induced transcription machinery in terminal differentiation of osteoclasts.

ところでレフルノミドはイソキサゾール系の疾患修飾性抗リウマチ薬 (disease-modifying antirheumatic drug; DMARD) として知られ、ジヒドロオロテート・デヒドロゲナーゼに作用してde novoのピリミジン生合成を阻害する。レフルノミドは、動物モデルおよびヒトにおいて、骨破壊に対して保護効果を有しており (Prakash, A. & Jarvis, B., Drugs 58, 1137-64 (1999); Sharp, J.T., Arthritis Rheum 43, 495-505 (2000); Cohen, S. et al., Arthritis Rheum 44, 1984-92 (2001))、最近関節リウマチの治療に導入された (Kremer, J.M., Ann Intern Med 134, 695-706 (2001); Prakash, A. & Jarvis, B., Drugs 58, 1137-64 (1999))。レフルノミドの抗リウマチ効果は主にT細胞の増殖または活性化の抑制を通して発揮され (Breedveld, F.C. & Dayer, J.M., Ann Rheum Dis 59, 841-9 (2000))、同種移植 (allografts) における免疫抑制薬としても取り入れられている (Williams, J.W. et al., Transplantation 73, 358-66 (2002))。   By the way, leflunomide is known as an isoxazole-based disease-modifying antirheumatic drug (DMARD), and acts on dihydroorotate dehydrogenase to inhibit de novo pyrimidine biosynthesis. Leflunomide has a protective effect on bone destruction in animal models and humans (Prakash, A. & Jarvis, B., Drugs 58, 1137-64 (1999); Sharp, JT, Arthritis Rheum 43, 495-505 (2000); Cohen, S. et al., Arthritis Rheum 44, 1984-92 (2001)), recently introduced into the treatment of rheumatoid arthritis (Kremer, JM, Ann Intern Med 134, 695-706 ( 2001); Prakash, A. & Jarvis, B., Drugs 58, 1137-64 (1999)). Leflunomide's anti-rheumatic effect is mainly exerted through suppression of T cell proliferation or activation (Breedveld, FC & Dayer, JM, Ann Rheum Dis 59, 841-9 (2000)), and immunosuppression in allografts It has also been incorporated as a drug (Williams, JW et al., Transplantation 73, 358-66 (2002)).

レフルノミド (Prakash, A. & Jarvis, B., Drugs 58, 1137-64 (1999); Breedveld, F.C. & Dayer, J.M., Ann Rheum Dis 59, 841-9 (2000)) および他の抗リウマチ薬の臨床上の有益な効果にもかかわらず、これらの薬剤の骨破壊に対する保護効果の分子基盤についての情報は少ない。例えばこれらの薬剤の骨保護作用は、免疫抑制作用による間接的なものか、あるいは骨破壊のエフェクター細胞である骨吸収性破骨細胞を阻害することによる直接的なものかは明確ではなかった。しかし本発明者らが、破骨細胞分化系を用いてレフルノミドを効果を調べたことろ、レフルノミドはRANKLを介する破骨細胞分化を強力に直接阻害する効果を有することが判明した。レフルノミドは破骨細胞前駆細胞でRANKLが誘導するカルシウムシグナルをin vitroで遮断し、破骨細胞分化の転写プログラムの必須調節因子であるNFATc1の誘導を強く阻害した。この阻害はNFATc1の異所的な発現によりレスキューされることから、NFATc1は実際にレフルノミドの重要な標的であることが示された。本発明者らはまた、この作用が骨保護薬としてのレフルノミドにとって重要であることを示すin vivoの証拠を提示した。すなわち、レフルノミドはRag-2遺伝子欠損マウスのエンドトキシンで誘導される炎症性骨破壊に対して、T細胞の活性化がなくても抑制効果を示した。本明細書に示された知見は、この抗リウマチ薬の破骨細胞形成に対する直接的な阻害作用を実証し、RANKL刺激により誘導される破骨細胞形成に直接阻害作用を及ぼす抗リウマチ薬を骨関連疾患の改善のために効果的に使用するという新たな戦略を提供する。   Leflunomide (Prakash, A. & Jarvis, B., Drugs 58, 1137-64 (1999); Breedveld, FC & Dayer, JM, Ann Rheum Dis 59, 841-9 (2000)) and other clinical antirheumatic drugs Despite the above beneficial effects, little information is available on the molecular basis of the protective effects of these drugs on bone destruction. For example, it was not clear whether the osteoprotective effects of these drugs were indirect due to immunosuppressive effects or directly by inhibiting bone resorbable osteoclasts, which are effector cells of bone destruction. However, when the present inventors examined the effect of leflunomide using the osteoclast differentiation system, it was found that leflunomide had an effect of strongly directly inhibiting RANKL-mediated osteoclast differentiation. Leflunomide blocked RANKL-induced calcium signaling in osteoclast precursor cells in vitro and strongly inhibited the induction of NFATc1, an essential regulator of the transcriptional program of osteoclast differentiation. This inhibition was rescued by ectopic expression of NFATc1, indicating that NFATc1 is indeed an important target for leflunomide. We have also presented in vivo evidence that this effect is important for leflunomide as an osteoprotective agent. That is, leflunomide exhibited an inhibitory effect on inflammatory bone destruction induced by endotoxin in Rag-2 gene-deficient mice without T cell activation. The findings presented herein demonstrate that this anti-rheumatic drug has a direct inhibitory effect on osteoclastogenesis, and that an anti-rheumatic drug that exerts a direct inhibitory effect on RANKL-stimulated osteoclastogenesis is expressed in bone. Provide new strategies for effective use to improve related diseases.

本発明は、Ca2+シグナル伝達の調節により破骨細胞形成を制御する方法、破骨細胞形成を調節する化合物のスクリーニング方法、および破骨細胞形成を抑制する医薬組成物等に関し、より具体的には、
(1)破骨細胞形成を促進または抑制する方法であって、破骨細胞前駆細胞におけるCa2+シグナル伝達をそれぞれ促進または抑制する工程を含む方法、
(2)破骨細胞前駆細胞におけるCa2+シグナル伝達を促進または抑制する工程が、該破骨細胞前駆細胞におけるカルシニューリンの発現または活性を促進または抑制する工程である、(1)に記載の方法、
(3)破骨細胞前駆細胞におけるCa2+シグナル伝達を促進または抑制する工程が、該破骨細胞前駆細胞におけるNFATc1の発現または活性を促進または抑制する工程である、(1)に記載の方法、
(4)該破骨細胞前駆細胞におけるAP-1の1つまたはそれ以上の成分の発現または活性を促進または抑制する工程をさらに含む、(1)に記載の方法、
(5)NFATc1の活性が、NFATc1およびAP-1成分との相互作用である、(3)に記載の方法、
(6)NFATc1の活性が、NFATc1およびDNAとの相互作用である、(3)に記載の方法、
(7)破骨細胞形成を抑制する方法であって、破骨細胞前駆細胞に、カルシニューリン阻害剤および/またはレフルノミドを接触させる工程を含む方法、
(8)破骨細胞形成を抑制する化合物をスクリーニングする方法であって、
(a)被検化合物を含む試料の存在下、破骨細胞前駆細胞におけるCa2+シグナル伝達を検出する工程、および
(b)該Ca2+シグナル伝達を抑制する化合物を選択する工程、を含む方法、
(9)工程(a)が、被検化合物を含む試料の存在下、破骨細胞前駆細胞におけるカルシニューリンの発現または活性を検出する工程であり、工程(b)が、該カルシニューリンの発現レベルまたは活性を抑制する化合物を選択する工程である、(8)に記載の方法、
(10)工程(a)が、被検化合物を含む試料の存在下、破骨細胞前駆細胞におけるNFATc1の発現または活性を検出する工程であり、工程(b)が、該NFATc1の発現レベルまたは活性を抑制する化合物を選択する工程である、(8)に記載の方法、
(11)NFATc1の活性が、NFATc1およびAP-1成分との相互作用である、(10)に記載の方法、
(12)NFATc1の活性が、NFATc1およびDNAとの相互作用である、(10)に記載の方法、
(13)破骨細胞形成を抑制する化合物をスクリーニングする方法であって、
(a)被検化合物を含む試料の存在下、外来的にNFATc1を発現させた破骨細胞前駆細胞における破骨細胞形成を検出する工程、および
(b)該破骨細胞形成を抑制する化合物を選択する工程、を含む方法、
(14)骨減少性疾患の治療のための医薬組成物であって、Ca2+シグナル伝達を抑制する少なくとも1つの化合物、および1つまたはそれ以上の薬学的に許容される担体を含む組成物、
(15)該化合物が、カルシニューリンの発現または活性を抑制する化合物である、(14)に記載の組成物、
(16)該化合物が、NFATc1の発現または活性を抑制する化合物である、(14)に記載の組成物、
(17)該化合物が、NFATc1およびAP-1成分との相互作用を阻害する化合物である、(16)に記載の組成物、
(18)該化合物が、NFATc1およびDNAとの相互作用を阻害する化合物である、(16)に記載の組成物、
(19)骨減少性疾患が、骨粗鬆症、自己免疫性関節炎、パジェット病、および骨癌からなる群より選択される疾患である、(14)に記載の組成物、
(20)破骨細胞の製造方法であって、
(a)胚性幹細胞を培養して三次元的な細胞塊を形成させる工程、
(b)工程(a)で得られた細胞をM-CSF存在下で培養する工程、
(c)工程(b)で得られた細胞をM-CSFおよびRANKL存在下で培養する工程、
を含む方法、に関する。
The present invention relates to a method for controlling osteoclastogenesis by regulating Ca 2+ signaling, a method for screening a compound that regulates osteoclastogenesis, a pharmaceutical composition for suppressing osteoclastogenesis, and the like. In
(1) a method for promoting or suppressing osteoclast formation, which comprises the step of promoting or suppressing Ca 2+ signaling in osteoclast precursor cells, respectively;
(2) The method according to (1), wherein the step of promoting or suppressing Ca 2+ signal transduction in osteoclast precursor cells is a step of promoting or suppressing calcineurin expression or activity in the osteoclast precursor cells. ,
(3) The method according to (1), wherein the step of promoting or suppressing Ca 2+ signaling in osteoclast precursor cells is a step of promoting or suppressing expression or activity of NFATc1 in the osteoclast precursor cells. ,
(4) The method according to (1), further comprising a step of promoting or suppressing the expression or activity of one or more components of AP-1 in the osteoclast precursor cells.
(5) The method according to (3), wherein the activity of NFATc1 is an interaction with NFATc1 and an AP-1 component.
(6) the method according to (3), wherein the activity of NFATc1 is an interaction with NFATc1 and DNA;
(7) a method for suppressing osteoclast formation, which comprises the step of contacting an osteoclast precursor cell with a calcineurin inhibitor and / or leflunomide;
(8) A method for screening a compound that suppresses osteoclast formation,
(A) detecting Ca 2+ signaling in osteoclast precursor cells in the presence of a sample containing a test compound; and (b) selecting a compound that suppresses the Ca 2+ signaling. Method,
(9) Step (a) is a step of detecting calcineurin expression or activity in osteoclast precursor cells in the presence of a sample containing a test compound, and step (b) is expression level or activity of the calcineurin The method according to (8), which is a step of selecting a compound that suppresses
(10) Step (a) is a step of detecting the expression or activity of NFATc1 in osteoclast precursor cells in the presence of a sample containing a test compound, and Step (b) is the expression level or activity of the NFATc1 The method according to (8), which is a step of selecting a compound that suppresses
(11) The method according to (10), wherein the activity of NFATc1 is an interaction with NFATc1 and an AP-1 component.
(12) The method according to (10), wherein the activity of NFATc1 is an interaction with NFATc1 and DNA.
(13) A method for screening for a compound that suppresses osteoclast formation,
(A) in the presence of a sample containing the test compound, a step of detecting osteoclast formation in the osteoclast precursor cells that exogenously express NFATc1, and (b) a compound that suppresses the osteoclast formation. Selecting, a method comprising:
(14) A pharmaceutical composition for treating osteopenic disease, comprising at least one compound that inhibits Ca 2+ signaling, and one or more pharmaceutically acceptable carriers. ,
(15) The composition according to (14), wherein the compound is a compound that suppresses the expression or activity of calcineurin.
(16) The composition according to (14), wherein the compound is a compound that suppresses the expression or activity of NFATc1.
(17) The composition according to (16), wherein the compound is a compound that inhibits interaction with the NFATc1 and AP-1 components.
(18) The composition according to (16), wherein the compound is a compound that inhibits interaction with NFATc1 and DNA.
(19) The composition according to (14), wherein the osteopenic disease is a disease selected from the group consisting of osteoporosis, autoimmune arthritis, Paget's disease, and bone cancer.
(20) A method for producing osteoclasts,
(A) culturing embryonic stem cells to form a three-dimensional cell mass,
(B) culturing the cells obtained in step (a) in the presence of M-CSF,
(C) culturing the cells obtained in step (b) in the presence of M-CSF and RANKL,
A method comprising:

RANKLシグナル伝達は破骨細胞分化に必須であるが、それがどのようにこの細胞系列の運命を特異的に決定するのかはこれまで知られていなかった。遺伝子破壊の研究により、TRAF6、NF-κB、およびc-Fosなどの破骨細胞形成に必須の分子が同定されたが、それらはいずれも、RANKLが破骨細胞特異的遺伝子を誘導する機能を説明することはできなかった。本発明は、もう一つの必須転写因子 NFATc1 がc-Fosと共動して破骨細胞遺伝子を調節することを証明し、細胞型特異的な転写作用が、転写因子の調和された共動を通してどのように達成されるのかを明らかにした。NFATc1欠損マウスは胚性致死であるため、本発明者らはNFATc1欠損ES細胞を用いて破骨細胞分化におけるNFATc1の本質的な役割を示した。NFATc1-/-細胞においてRANKLが誘導する破骨細胞分化は単球/マクロファージ前駆細胞の段階で遮断され、TRAPは発現しないがc-FmsおよびRANKは正常に発現することから、NFATc1は破骨細胞の成熟、すなわちTRAP+多核細胞の形成に重要であることが示された。破骨細胞形成ならびにNFATc1活性化および誘導におけるFK506およびCyAの阻害効果から、カルシニューリンの脱リン酸化活性が破骨細胞形成におけるNFATc1の活性化に重要であることが明らかとなった。Ca2+キレーターにより破骨細胞形成が阻害されたことは、Ca2+の可動化がRANKLが誘導する破骨細胞形成に重要であることを示唆する。さらに、RANKL刺激細胞においてNFATc1誘導およびCa2+振動が観察され、IL-1刺激細胞では観察されないことから、なぜRANKLが破骨細胞を誘導し、IL-1は誘導しないのかを、Ca2+シグナル伝達で活性化されるNFATc1経路が説明していることが示唆される。このように、カルシニューリンにより調節されるNFATc1経路は破骨細胞分化を誘導するRANKLシグナル伝達の第3の必須経路である。RANKLと同時にFK506を添加するとNFATc1誘導は失われることから、カルシニューリンは、破骨細胞分化の初期に観察されるNFATc1の自律増幅に重要であることが示唆される (図8)。さらに、FK506をRANKL刺激の48時間後にBMMに添加すると、NFATc1が存在するにも関わらず破骨細胞形成は完全に阻害される (非提示データ) ことから、カルシニューリン依存的なNFATc1活性化は、破骨細胞分化の後期でも必須であることが示唆される。 Although RANKL signaling is essential for osteoclast differentiation, it has not been previously known how it specifically determines the fate of this cell lineage. Gene disruption studies have identified molecules essential for osteoclastogenesis, such as TRAF6, NF-κB, and c-Fos, all of which have the ability of RANKL to induce osteoclast-specific genes. I couldn't explain. The present invention demonstrates that another essential transcription factor, NFATc1, cooperates with c-Fos to regulate osteoclast genes, and that cell-type-specific transcriptional effects are achieved through coordinated coordination of transcription factors. Clarified how this will be achieved. Since NFATc1-deficient mice are embryonic lethal, we used NFATc1-deficient ES cells to demonstrate the essential role of NFATc1 in osteoclast differentiation. In NFATc1 − / − cells, RANKL-induced osteoclast differentiation is blocked at the stage of monocyte / macrophage progenitors, and TRAP is not expressed, but c-Fms and RANK are normally expressed. Maturation, ie, the formation of TRAP + multinucleated cells. The inhibitory effects of FK506 and CyA on osteoclastogenesis and NFATc1 activation and induction revealed that calcineurin dephosphorylation activity is important for NFATc1 activation in osteoclastogenesis. Inhibition of osteoclastogenesis by Ca2 + chelators suggests that Ca2 + mobilization is important for RANKL-induced osteoclastogenesis. Furthermore, since NFATc1 induction and Ca 2+ oscillation were observed in RANKL-stimulated cells and not observed in IL-1-stimulated cells, it was clarified why RANKL induced osteoclasts and IL-1 did not induce Ca 2+. It is suggested that the NFATc1 pathway activated by signal transduction explains. Thus, the NFATc1 pathway regulated by calcineurin is the third essential pathway of RANKL signaling to induce osteoclast differentiation. The addition of FK506 simultaneously with RANKL abolishes NFATc1 induction, suggesting that calcineurin is important for autonomous amplification of NFATc1 observed early in osteoclast differentiation (FIG. 8). Furthermore, when FK506 was added to BMM 48 hours after RANKL stimulation, osteoclastogenesis was completely inhibited despite the presence of NFATc1 (data not shown), indicating that calcineurin-dependent NFATc1 activation was It is suggested that it is essential even later in osteoclast differentiation.

RANKLシグナルがNF-κBおよびAP-1などの転写因子を活性化することは数多く報告されている。また一方で、TRAP遺伝子のプロモーターが、PU.1、MITF、およびIRF-4などの転写因子により調節されることが報告された (Matsumono et al., J. Biol. Chem. (2001) 276, 33086-92; Luchin et al., J. Bone Miner. Res. (2000) 15, 451-60)。しかしながら、RANKLが、どのように破骨細胞遺伝子の転写に直接関与する転写因子に破骨細胞形成シグナルを伝達するかは知られておらず、RANKLシグナル伝達と、破骨細胞の最終分化を作動させる転写機構との間のつながりは、完全には理解されていなかった。本発明において、NFATc1はAP-1と共動してTRAPおよびカルシトニン受容体などの破骨細胞遺伝子の調節系列を活性化することが示され、NFATc1:AP-1複合体が成熟破骨細胞で発現する遺伝子を直接調節することが示された。どちらのプロモーターも、NFATc1単独で活性化され、この活性化はc-Fosを同時に加えることにより増幅した。さらに、AP-1と共動できないNFATc1変異体により、NFATc1とAP-1との共動がこれらのプロモーターを最大に活性化するのに重要であることが明らかとなった。FK506処理したBMMおよびc-Fos欠損BMMでは両者とも、NFATc1誘導がなくなることから、NFATc1とc-Fosとの共動がNFATc1の自律増幅にも重要であることが示された。これらの結果に一致して、NFATc1およびc-Fosを搭載するレトロウイルスベクターの破骨細胞形成における相乗的な効果が観察された (非提示データ) ことから、これらの因子の調和がプロモーター活性のみならず細胞分化にとっても重要であることが示唆された。NFATc1との共動は、ユビキタスな転写因子であるAP-1が細胞型特異的な転写を調節する機構に関する新たな洞察を提供するだろう。   There have been many reports that the RANKL signal activates transcription factors such as NF-κB and AP-1. Meanwhile, it has been reported that the TRAP gene promoter is regulated by transcription factors such as PU.1, MITF, and IRF-4 (Matsumono et al., J. Biol. Chem. (2001) 276, 33086-92; Luchin et al., J. Bone Miner. Res. (2000) 15, 451-60). However, it is not known how RANKL transmits osteoclastogenic signals to transcription factors directly involved in osteoclast gene transcription, and it activates RANKL signaling and terminal differentiation of osteoclasts. The link between the transcription mechanisms that cause them was not fully understood. In the present invention, it has been shown that NFATc1 cooperates with AP-1 to activate regulatory lines of osteoclast genes such as TRAP and calcitonin receptor, and NFATc1: AP-1 complex is expressed in mature osteoclasts. It has been shown to directly regulate the expressed genes. Both promoters were activated by NFATc1 alone, which was amplified by the simultaneous addition of c-Fos. In addition, NFATc1 mutants that cannot cooperate with AP-1 have revealed that coordination of NFATc1 and AP-1 is important for maximal activation of these promoters. The FK506-treated BMM and c-Fos-deficient BMM both lost NFATc1 induction, indicating that the co-operation of NFATc1 and c-Fos is also important for autonomous amplification of NFATc1. Consistent with these results, a synergistic effect of NFATc1 and c-Fos carrying retroviral vectors on osteoclastogenesis was observed (data not shown). However, it was suggested that it is important for cell differentiation. Cooperation with NFATc1 may provide new insights into how the ubiquitous transcription factor AP-1 regulates cell type-specific transcription.

TRAF6-/- BMMおよびc-Fos-/- BMMでは、両者とも、RANKLが誘導するNFATc1蛋白質の顕著な増加が失われることから、この誘導は両方の経路に依存することが示唆される (図15A)。これとは対照的に、RANKLで刺激したNFATc1-/- ES細胞におけるTRAF6およびc-Fosの発現は正常に観察された (非提示データ)。従って、NFATc1経路はこれらの両方の経路の下流で作用する。以上を合わせると、NFATc1を誘導し活性化するRANKLシグナル伝達のネットワークの現在の知見は次のようにまとめられる。RANKLがその受容体であるRANKに結合すると、TRAF6経路、c-Fos/AP-1経路、およびCa - カルシニューリン経路を含む3つの必須経路が活性化される。カルシニューリン依存的様式で、NFATc1はAP-1と共動しNFATc1 mRNAを増加させる。TRAF6もまた、おそらくNF-κBの活性化を介して、このNFATc1 mRNAの自律増幅に関与する。TRAF6はまた、蛋白質安定化の調節などの未知の機構を介して、NFATc1蛋白質レベルの調節に寄与する。このように、RANKLによるNFATc1蛋白質レベルの顕著なアップレギュレーションは、TRAF6経路およびc-Fos/AP-1経路の両方の下流において達成される。アップレギュレートされたNFATc1蛋白質はカルシニューリン依存的な様式で核に移行し、c-Fos/AP-1と共動して破骨細胞遺伝子の誘導に必須の転写機構を構成する。実施例に示されたように、NFATc1 mRNA誘導はc-Fos-/- 細胞では完全に失われるが、TRAF6-/- 細胞ではまだ部分的に観察されたことから、TRAF6経路およびc-Fos経路は下流の標的遺伝子を異なるように調節していることが示唆される。 TRAF6 -/- BMM and c-Fos -/- BMM both lack a marked increase in RANAT-induced NFATc1 protein, suggesting that this induction is dependent on both pathways (Figure 15A). In contrast, the expression of TRAF6 and c-Fos in NFATc1 -/- ES cells stimulated with RANKL was observed normally (data not shown). Thus, the NFATc1 pathway acts downstream of both of these pathways. Taken together, the current knowledge of the RANKL signaling network that induces and activates NFATc1 can be summarized as follows. When RANKL binds to its receptor, RANK, it activates three essential pathways, including the TRAF6, c-Fos / AP-1 and Ca-calcineurin pathways. In a calcineurin-dependent manner, NFATc1 cooperates with AP-1 to increase NFATc1 mRNA. TRAF6 is also involved in this autonomous amplification of NFATc1 mRNA, probably through activation of NF-κB. TRAF6 also contributes to regulating NFATc1 protein levels through unknown mechanisms, such as regulating protein stabilization. Thus, significant up-regulation of NFATc1 protein levels by RANKL is achieved downstream of both the TRAF6 and c-Fos / AP-1 pathways. The up-regulated NFATc1 protein translocates to the nucleus in a calcineurin-dependent manner and cooperates with c-Fos / AP-1 to form a transcription mechanism essential for the induction of osteoclast genes. As shown in the Examples, NFATc1 mRNA induction was completely lost in c-Fos − / − cells but was still partially observed in TRAF6 − / − cells, indicating that the TRAF6 and c-Fos pathways Regulates downstream target genes differently.

破骨細胞分化または活性の抑制は骨疾患の治療にとって重要であり、その戦略の有効性を示す証拠は増しつつある (Kong, Y. Y. et al. (1999a) Nature 402, 304-309; Takayanagi, H. et al. (1999) J Clin Invest 104, 137-146)。免疫抑制薬 FK506およびCyAはヒト移植手術に広く用いられてきた。本研究で示されたように、これらのカルシニューリン阻害剤はin vitroで破骨細胞形成を強力に阻害する効果を持つことから、骨量への有益な効果が示唆される。期待に反して、骨粗鬆症はこれらの薬剤で処置した患者で観察される副作用の1つである (Cvetkovic, M. et al. (1994) Transplantation 57, 1231-1237; Leidig-Bruckner, G. et al. (2001) Lancet 357, 342-347)。これは、骨芽細胞などの他の細胞型に対するこれらの薬剤の効果により引き起こされる可能性がある。従って、これらのカルシニューリン阻害剤を骨疾患の治療のために用いる場合は、破骨細胞にできるだけ選択的に作用する投与方法(局所投与など)を用いることが好ましい。あるいは、生体内で破骨細胞の近傍に分布する傾向をもつビスホスホネート系化合物と結合させるなどの方法も考えられる。あるいは、本発明で示した破骨細胞分化の特異的分子機構を考慮すれば、NFATc1とAP-1との相互作用を抑制することによりNFATc1活性を標的化することが、破骨細胞特異的薬剤を開発するのに適した戦略である。   Inhibition of osteoclast differentiation or activity is important for the treatment of bone disease and there is increasing evidence of the effectiveness of that strategy (Kong, YY et al. (1999a) Nature 402, 304-309; Takayanagi, H et al. (1999) J Clin Invest 104, 137-146). Immunosuppressants FK506 and CyA have been widely used in human transplant surgery. As shown in this study, these calcineurin inhibitors have a potent inhibitory effect on osteoclast formation in vitro, suggesting a beneficial effect on bone mass. Contrary to expectations, osteoporosis is one of the side effects observed in patients treated with these drugs (Cvetkovic, M. et al. (1994) Transplantation 57, 1231-1237; Leidig-Bruckner, G. et al. (2001) Lancet 357, 342-347). This can be caused by the effects of these drugs on other cell types, such as osteoblasts. Therefore, when using these calcineurin inhibitors for the treatment of bone diseases, it is preferable to use an administration method (local administration or the like) that acts on osteoclasts as selectively as possible. Alternatively, a method of binding to a bisphosphonate-based compound having a tendency to be distributed in the vicinity of osteoclasts in a living body may be considered. Alternatively, in view of the specific molecular mechanism of osteoclast differentiation shown in the present invention, targeting NFATc1 activity by suppressing the interaction between NFATc1 and AP-1 is an osteoclast-specific drug. Is a good strategy to develop.

レフルノミドはアジュバント、コラーゲン、またはプロテオグリカンにより誘導される自己免疫性関節炎の動物モデルに対して効果的な治療作用を持つ (Prakash, A. & Jarvis, B., Drugs 58, 1137-64 (1999))。さらに、無作為に制御されたヒト関節リウマチの研究から、レフルノミドは骨破壊の進行を低下させる抗リウマチ薬の1つであることが明らかとなっている (Sharp, J.T., Arthritis Rheum 43, 495-505 (2000); Cohen, S. et al., Arthritis Rheum 44, 1984-92 (2001))。本発明において、レフルノミドの効果は、T細胞に対する抑制効果を超えて、破骨細胞形成も直接標的としていることが明らかとなった。また、レフルノミドは単球/マクロファージ系列の破骨細胞前駆細胞に直接作用し、Ca2+が活性化するNFATc1経路に干渉することによりRANKLシグナル伝達を阻害した。本発明者らはまた、動物モデルにおいて骨破壊部位に隣接する炎症組織でNFATc1発現が実際に増強していることを実証した (図24)。すなわち、レフルノミドはNFATc1の発現または活性が亢進する様々な骨破壊性疾患および骨代謝性疾患への適用が期待される。この点については、関節リウマチ患者の骨/滑膜境界の多核破骨細胞でNFATc1の選択的で非常に強い発現が観察されたことは興味深い (図26)。これらを合わせると、NFATc1経路の抑制は、破骨細胞形成亢進により特徴付けられる関節炎などの骨破壊に対して有益な戦略となりうる。NFATc1経路の抑制はさらに、RA患者にしばしば見られるステロイド誘導性骨粗鬆症を抑制するためにも有益である。また、NFATc1の発現の亢進は骨破壊疾患の重症度と相関すると考えられることから、NFATc1の発現レベルを基に、疾患の重症度を検査することも可能と考えられる。また、上記のように本発明者らは、FK506などのカルシニューリン阻害剤が破骨細胞形成に対する強い阻害効果を持つことを示したが、さらにレフルノミドおよびFK506は破骨細胞形成に対して相乗的な阻害効果を示すことが判明した。このことから、複数の抗破骨細胞形成薬を組み合わせることは、関節リウマチ等の骨破壊治療において、一方では治療の有効性を増大させ、他方では副作用の可能性を軽減する有望なアプローチとなるだろう。 Leflunomide has an effective therapeutic effect on animal models of autoimmune arthritis induced by adjuvants, collagen, or proteoglycans (Prakash, A. & Jarvis, B., Drugs 58, 1137-64 (1999)) . In addition, studies of randomly controlled human rheumatoid arthritis have shown that leflunomide is one of the antirheumatic drugs that slows the progression of bone destruction (Sharp, JT, Arthritis Rheum 43, 495- 505 (2000); Cohen, S. et al., Arthritis Rheum 44, 1984-92 (2001)). In the present invention, it has been clarified that the effect of leflunomide directly targets osteoclast formation beyond the suppressive effect on T cells. Leflunomide also acted directly on monocyte / macrophage lineage osteoclast precursor cells and inhibited RANKL signaling by interfering with the Ca 2+ -activated NFATc1 pathway. We have also demonstrated that NFATc1 expression is indeed enhanced in inflammatory tissues adjacent to the site of bone destruction in animal models (FIG. 24). That is, leflunomide is expected to be applied to various bone destructive diseases and bone metabolic diseases in which the expression or activity of NFATc1 is enhanced. In this regard, it is interesting to note that selective and very strong expression of NFATc1 was observed in multinucleated osteoclasts at the bone / synovial interface in rheumatoid arthritis patients (FIG. 26). Taken together, suppression of the NFATc1 pathway may be a valuable strategy for bone destruction, such as arthritis, characterized by increased osteoclastogenesis. Inhibition of the NFATc1 pathway is also beneficial for suppressing steroid-induced osteoporosis, often found in RA patients. In addition, since it is considered that the increase in the expression of NFATc1 is correlated with the severity of the bone destruction disease, it is considered that the severity of the disease can be examined based on the expression level of NFATc1. In addition, as described above, the present inventors have shown that a calcineurin inhibitor such as FK506 has a strong inhibitory effect on osteoclast formation, and furthermore that leflunomide and FK506 are synergistic on osteoclast formation. It was found to show an inhibitory effect. Thus, combining multiple anti-osteoclast-forming agents is a promising approach in the treatment of bone destruction such as rheumatoid arthritis, on the one hand, increasing the efficacy of the treatment and, on the other hand, reducing the potential for side effects. right.

本発明により、Ca2+シグナル分子、特にNFATc1を含むカルシニューリンシグナル伝達分子を標的とする、破骨細胞形成を制御する方法が提供された。また、Ca2+シグナル分子、特にNFATc1を含むカルシニューリンシグナル伝達分子を標的とする、破骨細胞形成を抑制する化合物の新たなスクリーニング方法が提供される。本発明は、破骨細胞形成を選択的に阻害する薬剤の開発を可能とする。このような薬剤は、破骨細胞による骨破壊を効果的に抑制する副作用の少ない薬剤として有用である。破骨細胞形成の亢進は、関節リウマチを含む様々な骨減少性疾患の原因であることから、本発明により得られる薬剤は、これらの骨疾患の治療へ応用できる。 The present invention provides a method for controlling osteoclast formation, which targets a Ca 2+ signaling molecule, particularly a calcineurin signaling molecule including NFATc1. In addition, a novel screening method for a compound that suppresses osteoclast formation, which targets a Ca 2+ signal molecule, particularly a calcineurin signaling molecule including NFATc1, is provided. The present invention allows for the development of agents that selectively inhibit osteoclast formation. Such a drug is useful as a drug with few side effects that effectively suppresses bone destruction by osteoclasts. Since the enhancement of osteoclast formation is a cause of various osteopenic diseases including rheumatoid arthritis, the drug obtained by the present invention can be applied to the treatment of these bone diseases.

本発明は、破骨細胞前駆細胞におけるCa2+シグナル伝達を促進または抑制する工程を含む、それぞれ破骨細胞形成を促進または抑制する方法に関する。本発明者らは、Ca2+シグナル伝達が、TRAF6経路およびc-Fos経路と並んで破骨細胞形成に必須のシグナルであることを見出した。破骨細胞前駆細胞においてCa2+シグナル伝達を促進することにより、該細胞の破骨細胞への分化を促進することができ、逆にCa2+シグナル伝達を遮断することにより、該細胞の破骨細胞への分化を阻害することができる。 The present invention relates to a method for promoting or suppressing osteoclast formation, respectively, including a step of promoting or suppressing Ca 2+ signaling in osteoclast precursor cells. The present inventors have found that Ca 2+ signaling is an essential signal for osteoclast formation along with the TRAF6 and c-Fos pathways. By promoting Ca 2+ signaling in osteoclast precursor cells, differentiation of the cells into osteoclasts can be promoted, and conversely, by blocking Ca 2+ signaling, the destruction of the cells can be promoted. Differentiation into bone cells can be inhibited.

本明細書において破骨細胞 (osteoclast) とは、造血幹細胞を起源とするマクロファージ・単球系細胞(CFU-M)より分化した単核の破骨細胞前駆細胞が融合して形成される多核巨細胞である(Udagawa, N. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87: 7260, 1990)。一般に成熟した破骨細胞は、酒石酸抵抗性酸フォスファターゼ(TRAP)、カルシトニン受容体、ヴィトロネクチン受容体、および M-CSF受容体(c-Fms)を発現し、骨吸収能を示す。破骨細胞形成は、これらの指標の少なくとも1つをもとに判断することができる。好ましくは、TRAP陽性かつ骨吸収活性を持つ細胞である。in vitro培養系において、骨髄単球・マクロファージ系前駆細胞(bone marrow monocyte/macrophage precursor cells; BMMs)は、M-CSF(macrophage-colony stimulating factor; マクロファージコロニー刺激因子)存在下で RANKLの刺激により破骨細胞に分化する。
また、本発明において「破骨細胞前駆細胞 (osteoclast precursor cell)」とは、破骨細胞に分化し得るマクロファージ単球系細胞を言い、より特定すれば、M-CSFに応答して増殖が促進される細胞を言う。破骨細胞前駆細胞は、骨髄または脾臓に含まれる細胞であってもよく、細胞株であってもよい。また、破骨細胞前駆細胞は造血幹細胞からin vitroで分化させることもできる(実施例8)。
As used herein, an osteoclast is a multinucleated meganucleate formed by fusing mononuclear osteoclast precursor cells differentiated from macrophage / monocyte-derived cells (CFU-M) originating from hematopoietic stem cells. Cells (Udagawa, N. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87: 7260, 1990). Generally, mature osteoclasts express tartrate-resistant acid phosphatase (TRAP), calcitonin receptor, vitronectin receptor, and M-CSF receptor (c-Fms), and exhibit bone resorption ability. Osteoclast formation can be determined based on at least one of these indicators. Preferably, the cells are TRAP-positive and have bone resorption activity. In an in vitro culture system, bone marrow monocyte / macrophage precursor cells (BMMs) are destroyed by the stimulation of RANKL in the presence of macrophage-colony stimulating factor (M-CSF). Differentiates into osteocytes.
Further, in the present invention, "osteoclast precursor cells" refers to macrophage monocyte cells capable of differentiating into osteoclasts, and more specifically, promote proliferation in response to M-CSF. Say cells to be. The osteoclast precursor cells may be cells contained in bone marrow or spleen, or may be cell lines. Osteoclast precursor cells can also be differentiated in vitro from hematopoietic stem cells (Example 8).

破骨細胞の形成は、例えば文献(Yasuda, H. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U S A 95, 3597-602 (1998))に従って観察することがでる。具体的には、例えば個体であれば、骨切片を作成して骨吸収を観察することができる。また、顕微鏡観察により多核巨細胞を同定したり、TRAP染色や、カルシトニン受容体またはヴィトロネクチン受容体の発現の検出などの公知の検出法により、in vivo および in vitro 両方で破骨細胞形成を検出することができる。骨吸収であれば、例えば象牙切片上での骨吸収活性を公知の方法により検出することができる。   Osteoclast formation can be observed, for example, according to the literature (Yasuda, H. et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 95, 3597-602 (1998)). Specifically, for example, in the case of an individual, a bone slice can be prepared and bone resorption can be observed. In addition, osteoclastogenesis can be identified both in vivo and in vitro by known methods such as identifying multinucleated giant cells by microscopic observation, and by detecting TRAP staining and calcitonin receptor or vitronectin receptor expression. Can be detected. In the case of bone resorption, for example, the bone resorption activity on an ivory section can be detected by a known method.

Ca2+シグナル伝達とは、小胞体からのCa2+放出とそれに続く原形質膜を通した細胞内へのCa2+流入により活性化されるシグナル伝達を言う (Crabtree, G. R., and Olson, E. N. (2002) Cell 109 Suppl, S67-79)。カルシニューリンは、Ca2+シグナル伝達を媒介するホスファターゼであり、NFATファミリーに属する転写因子の誘導および活性化を調節している (Crabtree, G. R., and Olson, E. N. (2002) Cell 109 Suppl, S67-79; Rao, A. et al. (1997) Annu Rev Immunol 15, 707-747)。中でもNFATc1はCa2+ シグナル伝達に関与するシグナル分子の1つであり、カルシニューリン (calcineurin; Cn) により脱リン酸化を受けて活性化され、細胞質から核に移行し、染色体DNAのNFAT結合配列に結合して下流の遺伝子の転写を制御する(Graef IA, Chen F, Crabtree GR.: NFAT signaling in vertebrate development. Curr Opin Genet Dev 2001, 11:505-12)。またNFATc1はAP-1と相互作用し、NFATc1/AP-1/DNA複合体を形成する。NFATc1の結合により転写が制御される遺伝子としては、NFATc1遺伝子自身、並びにTRAP、カルシトニン受容体、カテプシンK、カルボニック アンヒドラーゼII (CAII)、およびマトリックス メタロプロテアーゼ (MMP)-9 などの遺伝子が挙げられる。 Ca2 + signaling refers to signaling activated by Ca2 + release from the endoplasmic reticulum and subsequent Ca2 + entry into cells through the plasma membrane (Crabtree, GR, and Olson, EN (2002) Cell 109 Suppl, S67-79). Calcineurin is a phosphatase that mediates Ca 2+ signaling and regulates the induction and activation of transcription factors belonging to the NFAT family (Crabtree, GR, and Olson, EN (2002) Cell 109 Suppl, S67-79 Rao, A. et al. (1997) Annu Rev Immunol 15, 707-747). Among them, NFATc1 is one of the signal molecules involved in Ca 2+ signaling, activated by dephosphorylation by calcineurin (Cn), translocated from the cytoplasm to the nucleus, and found in the NFAT binding sequence of chromosomal DNA. Binds and regulates transcription of downstream genes (Graef IA, Chen F, Crabtree GR .: NFAT signaling in vertebrate development. Curr Opin Genet Dev 2001, 11: 505-12). NFATc1 interacts with AP-1 to form a NFATc1 / AP-1 / DNA complex. Examples of genes whose transcription is controlled by the binding of NFATc1 include the NFATc1 gene itself and genes such as TRAP, calcitonin receptor, cathepsin K, carbonic anhydrase II (CAII), and matrix metalloprotease (MMP) -9.

本発明においてCa2+シグナルを促進するとは、Ca2+シグナル伝達の活性化、すなわちシグナル分子の発現を上昇または活性化すること、あるいはCa2+シグナル伝達の標的遺伝子の発現を上昇させることであってよく、それを通して破骨細胞形成は促進される。またCa2+シグナル伝達を抑制するとは、Ca2+シグナル伝達のいずれかまたは複数の箇所を阻害することであってよい。具体的には、例えばCa2+シグナル伝達の抑制は、Ca2+可動化、カルシニューリン活性または発現、NFATc1発現または脱リン酸化などが挙げられる。本発明においてCa2+シグナル伝達の促進または抑制は、それぞれ、より特定すればカルシニューリンの発現または活性の促進または抑制が挙げられる。 In the present invention, promoting Ca 2+ signal means activating Ca 2+ signaling, that is, increasing or activating the expression of a signal molecule, or increasing the expression of a target gene for Ca 2+ signaling. And through which osteoclast formation is promoted. Also to suppress the Ca 2+ signaling it may be to inhibit one or more of locations of Ca 2+ signaling. Specifically, for example, suppression of Ca 2+ signaling includes Ca 2+ mobilization, calcineurin activity or expression, NFATc1 expression or dephosphorylation, and the like. In the present invention, promotion or suppression of Ca 2+ signaling includes, more specifically, promotion or suppression of calcineurin expression or activity, respectively.

カルシニューリンは、カルシウムおよびカルモジュリンによって制御されるセリン・スレオニン脱リン酸化酵素であり、神経、筋、免疫系の制御に重要な役割を果たしている (Shibasaki, F. et al., J. Biochem. 131, 1-15 (2002))。カルシニューリンの触媒サブユニットであるカルシニューリンAは調節機能を持つドメインを含んでおり (Klee, C.B. et al. (1979) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 76, 6270-6273)、α、βおよびγの3つのアイソフォームが知られており、哺乳動物の間で高度の保存されている (Klee, C.B. et al. (1988) Adv. Enzymol. Relat. Areas Mol. Biol. 61:149-200; Cohen, P.T. et al. (1996) Adv. Pharmacol. 36:67-89; Goto, S. et al. (1986) Acta Neuropathol. (Berl) 72(2):150-6; Kuno, T. et al. (1992) J. Neurochem. 58(5):1643-51)。Ca2+結合サブユニットであるカルシニューリンBは、EF-handを持つ蛋白質で (Aitken, A. et al. (1984) Eur. J. Biochem. 139(3):663-71)、B1およびB2のアイソフォームが知られている。本発明においてカルシニューリンとは、カルシニューリンAのいずれかのサブユニットとBののいずれかのサブユニットが結合したヘテロダイマーである。 Calcineurin is a serine-threonine phosphatase regulated by calcium and calmodulin and plays an important role in the control of nerves, muscles, and the immune system (Shibasaki, F. et al., J. Biochem. 131, 1-15 (2002)). Calcineurin A, the catalytic subunit of calcineurin, contains a regulatory domain (Klee, CB et al. (1979) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 76, 6270-6273), α, β and γ Are known and are highly conserved among mammals (Klee, CB et al. (1988) Adv. Enzymol. Relat. Areas Mol. Biol. 61: 149-200; Cohen , PT et al. (1996) Adv. Pharmacol. 36: 67-89; Goto, S. et al. (1986) Acta Neuropathol. (Berl) 72 (2): 150-6; Kuno, T. et al. (1992) J. Neurochem. 58 (5): 1643-51). Calcineurin B, a Ca2 + binding subunit, is a protein with an EF-hand (Aitken, A. et al. (1984) Eur.J. Biochem. 139 (3): 663-71), B1 and B2. Isoforms are known. In the present invention, calcineurin is a heterodimer in which any subunit of calcineurin A and any subunit of B are bound.

カルシニューリンの発現の促進には、内因性のカルシニューリン遺伝子の転写および/または翻訳の促進、カルシニューリン mRNAの安定化の促進、カルシニューリン蛋白質の分解の抑制、外来的なカルシニューリンの発現などが含まれる。逆にカルシニューリンの発現の抑制には、内因性のカルシニューリン遺伝子の転写および/または翻訳の抑制、カルシニューリン mRNAの不安定化の促進、カルシニューリン蛋白質の分解の促進、外来的にカルシニューリン mRNAに対するアンチセンス核酸またはカルシニューリン mRNAを切断するリボザイムなどを発現することによる発現阻害などが含まれる。カルシニューリンの活性の促進および抑制としては、カルシニューリンの脱リン酸化活性の促進および抑制が挙げられる。例えばカルシニューリン阻害剤としては、FK506、シクロスポリンA (cyclosporin A; CyA)、およびそれらの類似体などがよく知られている。これらのカルシニューリン阻害剤により、カルシニューリン活性を抑制することが可能である。   Promotion of calcineurin expression includes promotion of transcription and / or translation of endogenous calcineurin gene, promotion of calcineurin mRNA stabilization, suppression of calcineurin protein degradation, expression of exogenous calcineurin, and the like. Conversely, suppression of calcineurin expression includes suppression of transcription and / or translation of endogenous calcineurin gene, promotion of calcineurin mRNA instability, promotion of calcineurin protein degradation, exogenous antisense nucleic acid to calcineurin mRNA or Including expression inhibition by expressing a ribozyme that cleaves calcineurin mRNA and the like. Examples of promotion and suppression of calcineurin activity include promotion and suppression of calcineurin dephosphorylation activity. For example, as calcineurin inhibitors, FK506, cyclosporin A (CyA), and analogs thereof are well known. With these calcineurin inhibitors, calcineurin activity can be suppressed.

シクロスポリンAは、典型的には化学名 シクロ[3-ヒドロキシ-4-メチル-2-(メチルアミノ)-6-オクテノイル]-2-アミノブチリル-メチルグリシル-メチル-ロイシル-バリル-メチル-ロイシル-アラニル-アラニル-メチル-ロイシル-メチル-ロイシル-メチル-バリルで表され、例えばUS4,117,118号公報にS7481/F-1として記載される化合物およびその薬理上許容される塩、異性体、または水和物等が含まれる。シクロスポリンAには、複数の代謝物および誘導体が知られているが、これらのうちNFATc1の発現を有意の阻害する所望の化合物を本発明においてシクロスポリンAとして用いることができる。シクロスポリンAの一般的な化学構造を式(I)に示した。   Cyclosporin A typically has the chemical name cyclo [3-hydroxy-4-methyl-2- (methylamino) -6-octenoyl] -2-aminobutyryl-methylglycyl-methyl-leucyl-valyl-methyl-leucyl-alanyl- Alanyl-methyl-leucyl-methyl-leucyl-methyl-valyl represented by, for example, the compound described as S7481 / F-1 in US 4,117,118 and its pharmaceutically acceptable salts, isomers, or hydrates Etc. are included. A plurality of metabolites and derivatives are known for cyclosporin A, and among these, a desired compound that significantly inhibits the expression of NFATc1 can be used as cyclosporin A in the present invention. The general chemical structure of cyclosporin A is shown in formula (I).

Figure 2004154132
式(I)
Figure 2004154132
Formula (I)

FK506はタクロリムスとも呼ばれ、典型的には化学名 17-アリル-1,14-ジヒドロキシ-12-[2-(4-ヒドロキシ-3-メトキシシクロヘキシル)-1-メチルビニル]-23,25-ジメトキシ-13,19,21,27-テトラメチル-11,28-ジオキサ-4-アザトリシクロ[22.3.1.0 4,9]オクタコス-18-エン-2,3,10,16-テトロンで表されるマクロライド化合物である。FK506には、例えばEP184,162号公報中の一般式(I)として記載される化合物およびその薬理上許容される塩、異性体、または水和物等が含まれる。FK506の一般的な化学構造を式(II)に示した。本明細書においてFK506には、Sreptomyces tsukulbensis No.9993 のようなストレプトミセス(Streptomyces)属の微生物から単離されたFR-900506、FR-900520、FR-900523、FR-900525、およびそれらの誘導体などが含まれる。また、FK506としては数多くの関連化合物が知られている(EP184162、EP315973、EP323042、EP423714、EP427680、EP465426、EP474126、WO91/13889、WO91/19495、EP484936、EP532088、EP532089、WO93/5059)が、これらのうちNFATc1の発現を有意の阻害する所望の化合物を本発明においてFK506として用いることができる。   FK506 is also called tacrolimus and typically has the chemical name 17-allyl-1,14-dihydroxy-12- [2- (4-hydroxy-3-methoxycyclohexyl) -1-methylvinyl] -23,25-dimethoxy Macrolide represented by -13,19,21,27-tetramethyl-11,28-dioxa-4-azatricyclo [22.3.1.0 4,9] octakos-18-ene-2,3,10,16-tetron Compound. FK506 includes, for example, compounds described as the general formula (I) in EP 184,162 and pharmacologically acceptable salts, isomers or hydrates thereof. The general chemical structure of FK506 is shown in formula (II). In the present specification, FK506 includes FR-900506, FR-900520, FR-900523, FR-900525, and derivatives thereof isolated from microorganisms of the genus Streptomyces such as Sreptomyces tsukulbensis No.9993. Is included. Many related compounds are known as FK506 (EP184162, EP315973, EP323042, EP423714, EP427680, EP465426, EP474126, WO91 / 13889, WO91 / 19495, EP484936, EP532088, EP532089, WO93 / 5059), Among them, a desired compound that significantly inhibits the expression of NFATc1 can be used as FK506 in the present invention.

Figure 2004154132
式(II)
Figure 2004154132
Formula (II)

本発明においてCa2+シグナルの促進または抑制をさらに特定すれば、NFATc1の発現または活性の促進または抑制が挙げられる。NFATc1は、Ca-カルシニューリン依存性に脱リン酸化されて核移行し、転写活性化する転写因子の1つであり、T細胞におけるサイトカイン産生を制御する因子として発見されたが多くの細胞の機能・分化で重要な役割を果たす (Crabtree, G.R. and Olson, E.N. (2002) Cell 109: S67-S79)。ヒトNFATc1 mRNAの塩基配列はAccession number NM_006162に、蛋白質のアミノ酸配列はNP_006153に示されている。またマウスNFATc1 mRNAの塩基配列はAccession number AF239169、AF087434 (アイソフォームa)、およびAF049606 (アイソフォームb) に、これらがコードするNFATc1蛋白質のアミノ酸配列はそれぞれAAC36725、AAC36725、およびAAC05505に示されている。 In the present invention, promotion or suppression of the Ca 2+ signal is further specified, for example, promotion or suppression of the expression or activity of NFATc1. NFATc1 is one of the transcription factors that dephosphorylates in the Ca-calcineurin-dependent manner, translocates to the nucleus, and activates transcription.It was discovered as a factor that regulates cytokine production in T cells. Plays an important role in differentiation (Crabtree, GR and Olson, EN (2002) Cell 109: S67-S79). The nucleotide sequence of human NFATc1 mRNA is shown in Accession number NM_006162, and the amino acid sequence of the protein is shown in NP_006153. The nucleotide sequences of mouse NFATc1 mRNA are shown in Accession numbers AF239169, AF087434 (isoform a), and AF049606 (isoform b), and the amino acid sequences of the NFATc1 protein encoded by them are shown in AAC36725, AAC36725, and AAC05505, respectively. .

NFATc1の発現の促進には、内因性のNFATc1遺伝子の転写および/または翻訳の促進、NFATc1 mRNAの安定化の促進、NFATc1蛋白質の分解の抑制、外来的なNFATc1の発現などが含まれる。逆にNFATc1の発現の抑制には、内因性のNFATc1遺伝子の転写および/または翻訳の抑制、NFATc1 mRNAの不安定化の促進、NFATc1蛋白質の分解の促進、外来的にNFATc1 mRNAに対するアンチセンス核酸またはNFATc1 mRNAを切断するリボザイムなどを発現することによる発現阻害などが含まれる。   Promotion of NFATc1 expression includes promotion of transcription and / or translation of endogenous NFATc1 gene, promotion of NFATc1 mRNA stabilization, suppression of NFATc1 protein degradation, exogenous NFATc1 expression, and the like. Conversely, to suppress the expression of NFATc1, transcription of endogenous NFATc1 gene and / or suppression of translation, promotion of NFATc1 mRNA destabilization, promotion of NFATc1 protein degradation, exogenously antisense nucleic acid against NFATc1 mRNA or Including expression inhibition by expressing a ribozyme that cleaves NFATc1 mRNA and the like is included.

例えば、NFATc1を外来的に発現させるには、所望の発現ベクターにNFATc1を組み込み、これを破骨細胞前駆細胞に導入すればよい。用いることができるベクターは、NFATc1を発現する限り制限はなく、DNAおよびRNAを含むポリヌクレオチド自体、および該ポリヌクレオチドを含む複合体の形態であってよい。例えばウイルスベクターとしては、例えばレトロウイルスベクター、アデノウイルスベクター、アデノ随伴ウイルスベクターなどが挙げられる。アデノウイルスは高濃度に濃縮が可能であり、導入遺伝子がホストのゲノムに組み込まれないため安全性も高い。実際に、滑膜細胞に対してのアデノウイルスベクターの遺伝子導入効率は高いことが報告されており、関節に対する遺伝子導入に用いることが可能である。その他、naked DNAの投与や、センダイウイルスリポソームを用いた方法などにより、非ウイルスベクターを用いた細胞または生体への遺伝子導入を行うこともできる。In vivo投与においては、ベクターは、例えば骨軟骨部位へ局所投与することができる。   For example, in order to exogenously express NFATc1, NFATc1 may be incorporated into a desired expression vector and introduced into osteoclast precursor cells. The vector that can be used is not limited as long as it expresses NFATc1, and may be in the form of a polynucleotide containing DNA and RNA itself, or a complex containing the polynucleotide. For example, examples of the virus vector include a retrovirus vector, an adenovirus vector, and an adeno-associated virus vector. Adenovirus can be concentrated at a high concentration and is highly safe because the transgene is not integrated into the host genome. In fact, it has been reported that the gene transfer efficiency of an adenovirus vector to synovial cells is high, and it can be used for gene transfer to joints. In addition, gene introduction into a cell or a living body using a non-viral vector can be performed by administration of naked DNA, a method using Sendai virus liposome, or the like. For in vivo administration, the vector can be administered locally, for example, to the osteochondral site.

NFATc1の活性化の促進としては、NFATc1の脱リン酸化の促進が挙げられる。上記のようにNFATc1はカルシニューリンにより脱リン酸化され活性化するので、NFATc1の活性化の促進は、例えばカルシニューリンの発現の上昇またはカルシニューリンの活性の上昇により達成することができる。また、例えばCa2+ 可動化などのCa2+シグナルの活性化であってもよい。また、NAFTc1のリン酸化の抑制であってもよい。NFATc1のリン酸化酵素としては、例えばGSK3などが知られている。これらのリン酸化酵素を阻害することによって、NFATc1の活性化を促進することができる。逆に、NFATc1の活性化の抑制としては、NFATc1の脱リン酸化の抑制が挙げられ、例えばカルシニューリンの発現の抑制またはカルシニューリンの活性の阻害であってよい。また、Ca2+シグナルの抑制または遮断などであってもよい。また、NAFTc1のリン酸化の促進であってもよい。上記のようにカルシニューリンの阻害剤としては、FK506、cyclosporin A(CyA)、およびそれらの類似体などを用いることができる。これらのカルシニューリン阻害剤により、NFATc1の活性化を抑制することが可能である。本発明は、FK506、CyA、または他のカルシニューリン阻害剤により、破骨細胞の形成を阻害する方法に関する。例えばカルシニューリン阻害剤の破骨細胞前駆細胞へのドラッグデリバリーにより、骨吸収抑を抑制することが可能となる。 Promotion of NFATc1 activation includes promotion of dephosphorylation of NFATc1. Since NFATc1 is dephosphorylated and activated by calcineurin as described above, the promotion of NFATc1 activation can be achieved, for example, by increasing the expression of calcineurin or increasing the activity of calcineurin. In addition, activation of a Ca 2+ signal such as Ca 2+ mobilization may be used. Further, it may be suppression of phosphorylation of NAFTc1. As the NFATc1 phosphorylating enzyme, for example, GSK3 is known. By inhibiting these kinases, activation of NFATc1 can be promoted. Conversely, suppression of NFATc1 activation includes suppression of NFATc1 dephosphorylation, such as suppression of calcineurin expression or inhibition of calcineurin activity. It may also be a suppression or blocking of a Ca 2+ signal. It may also be the promotion of phosphorylation of NAFTc1. As described above, as a calcineurin inhibitor, FK506, cyclosporin A (CyA), analogs thereof, and the like can be used. Activation of NFATc1 can be suppressed by these calcineurin inhibitors. The present invention relates to a method of inhibiting osteoclast formation by FK506, CyA, or other calcineurin inhibitors. For example, bone resorption suppression can be suppressed by drug delivery of a calcineurin inhibitor to osteoclast precursor cells.

また、NFATc1の活性としては、AP-1との相互作用、およびDNAとの相互作用が挙げられる。NFATc1はAP-1と複合体を形成し、DNAに結合して標的遺伝子の転写を調節する。AP-1との相互作用が阻害された変異NFATc1は、NFATc1の標的遺伝子の発現を誘導できず、破骨細胞形成を誘導しない。従って、NFATc1とAP-1成分との相互作用、またはNFATc1:AP-1とDNAとの相互作用を促進または阻害することによって、破骨細胞形成をそれぞれ促進または抑制することができる。   The activity of NFATc1 includes an interaction with AP-1 and an interaction with DNA. NFATc1 forms a complex with AP-1 and binds to DNA to regulate target gene transcription. Mutant NFATc1 in which the interaction with AP-1 is inhibited cannot induce the expression of the target gene of NFATc1, and does not induce osteoclast formation. Therefore, by promoting or inhibiting the interaction between NFATc1 and the AP-1 component or the interaction between NFATc1: AP-1 and DNA, osteoclast formation can be promoted or suppressed, respectively.

AP-1成分とは、AP-1を構成するFosファミリーまたはJunファミリーのメンバーを言う (Jochum, W. et al. (2001) Oncogene 20(19):2401-12; Bio Science新用語ライブラリー「転写因子」, 実験医学 別冊, 羊土社, pp204-205)。Fosファミリーのメンバーとしては、c-Fos、FosB、Fra1、およびFra2が含まれる。Junファミリーのメンバーとしては、c-Jun、JunB、およびJunDが含まれる。中でもNFATc1と協調して破骨細胞の形成を強く促進するAP-1メンバーとしてはc-Junおよびc-Fosが挙げられる。特に重要なAP-1成分はc-Fosである (Abate, C. et al., Science 7, 1157-1161, 1990; Deng, T. and Karin, M, Nature 371, 171-175, 1994; Ofir, R. et al., Nature 348, 80-82, 1990; Bakin, A.V. et al., Science 283, 387-390, 1999)。c-fos、fosB、fra1、およびfra2 mRNAの塩基配列は、それぞれAccession numbers X06769、X14897、X16707、およびX16706に、それぞれの蛋白質のアミノ酸配列はCAA29937、CAA33026、CAA34679、およびCAA34678に示されている。   The AP-1 component refers to a member of the Fos family or the Jun family constituting AP-1 (Jochum, W. et al. (2001) Oncogene 20 (19): 2401-12; Transcription factor ”, Experimental Medicine Separate Volume, Yodosha, pp204-205). Members of the Fos family include c-Fos, FosB, Fra1, and Fra2. Members of the Jun family include c-Jun, JunB, and JunD. Among them, c-Jun and c-Fos are examples of AP-1 members that strongly promote osteoclast formation in cooperation with NFATc1. A particularly important AP-1 component is c-Fos (Abate, C. et al., Science 7, 1157-1161, 1990; Deng, T. and Karin, M, Nature 371, 171-175, 1994; Ofir , R. et al., Nature 348, 80-82, 1990; Bakin, AV et al., Science 283, 387-390, 1999). The nucleotide sequences of c-fos, fosB, fra1, and fra2 mRNA are shown in Accession numbers X06769, X14897, X16707, and X16706, respectively, and the amino acid sequences of the respective proteins are shown in CAA29937, CAA33026, CAA34679, and CAA34678.

カルシウム−NFAT経路を活性化する上流の分子として、DAP12およびFcRgamma等のphospholipase C (PLC)gamma−カルシウム経路を活性化する分子およびその会合受容体が重要な役割を果たしている。DAP12(ヒト:Accession number NM_003332 (protein ID NP_003323)、マウス:NM_011662 (protein ID NP_035792))はtriggering receptor expressed on myeloid cells (TREM)-2 などと会合して、PLC−カルシウム経路を活性化する (Snyder,M.R. et al., J. Exp. Med. 197, 437-449 (2003); Colonna,M., J. Clin. Invest. 111, 313-314 (2003); Lucas,M. et al., Eur. J. Immunol. 32, 2653-2663 (2002); Paloneva,J. et al., Am. J. Hum. Genet. 71, 656-662 (2002); Paloneva,J. et al., Nat. Genet. 25, 357-361 (2000); Pekkarinen,P. et al., Genomics 54, 307-315 (1998); Lanier,L.L. et al., Nature 391, 703-707 (1998); Pekkarinen,P. et al., Am. J. Hum. Genet. 62 (2), 362-372 (1998); Kaifu,T. et al., J. Clin. Invest. 111, 323-332 (2003); Colonna,M., J. Clin. Invest. 111, 313-314 (2003); Diefenbach,A. et al., Nat. Immunol. 3, 1142-1149 (2002); McVicar,D.W. et al., J. Immunol. 169, 1721-1728 (2002); Sjolin,H. et al., J. Exp. Med. 195, 825-834 (2002); Tomasello,E. et al., J. Biol. Chem. 273, 34115-34119 (1998); Lanier,L.L. et al., Nature 391, 703-707 (1998))。また、FcRgamma (FcRのgammaサブユニット)(ヒト:Accession number NM_004106 (protein ID NP_004097)、マウス:NM_010185 (protein ID NP_034315))は、paired immunoglobulin-like receptor (PIR)、osteoclast-associated receptor (OSCAR) などと会合して、PLC−カルシウム経路を活性化する (Wu,J. et al., Lupus 11, 42-45 (2002); Kuster,H. et al., J. Biol. Chem. 267, 12782-12787 (1992); Le Coniat,M. et al., Immunogenetics 32, 183-186 (1990); Kuster,H. et al., J. Biol. Chem. 265, 6448-6452 (1990); Craig,A.W. and Greer,P.A., Mol. Cell. Biol. 22, 6363-6374 (2002); Nagaoka,Y. et al., J. Invest. Dermatol. 119, 130-136 (2002); Strzelecka-Kiliszek,A. and Sobota,A., Folia Histochem. Cytobiol. 40, 131-132 (2002); Gray,C.A. and Lawrence,R.A., Eur. J. Immunol. 32, 1114-1120 (2002); Ra,C. et al., J. Biol. Chem. 264, 15323-15327 (1989))。例えばDAP12またはFcRgammaと、その会合受容体との結合を阻害することなどにより、これらの分子を介するシグナル伝達の活性化を阻害すれば、Ca2+シグナル伝達を阻害できることが期待される。また、DAP12またはFcRgammaと会合する受容体に対する阻害抗体やリガンドとの結合を抑制する物質を用いてもこのシグナルを抑制することができる。本発明においてCa2+シグナルには、DAP12またはFcRgamma等のPLCgamma−カルシウム経路を活性化する分子またはその会合受容体を介して伝達されるシグナルが含まれる。DAP12およびFcRgammaは、immunoreceptor tyrosine-based activation motif (ITAM) とよばれるシグナル伝達ドメインを有しており、チロシンリン酸化活性を持つ。そして、ITAMシグナルがSykやZAP70を介してPLCgammaの活性化することが知られている。本発明において、Ca2+シグナルには、ITAMシグナルとその下流で活性化されるSykまたはZAP70などを介するシグナルが含まれる。ITAMモチーフに結合する蛋白質や低分子薬剤また、ITAMのチロシンキナーゼ活性を抑制する蛋白質や低分子薬剤、SykまたはZAP70などの活性を抑制する薬剤により、このシグナルを抑制することができる。また、これらのシグナル伝達を阻害する化合物をスクリーニングすることによって、破骨細胞形成を阻害する新たな薬剤を単離することが可能である。 Molecules that activate the phospholipase C (PLC) gamma-calcium pathway, such as DAP12 and FcRgamma, and their associated receptors play an important role as upstream molecules that activate the calcium-NFAT pathway. DAP12 (human: Accession number NM_003332 (protein ID NP_003323), mouse: NM_011662 (protein ID NP_035792)) associates with triggering receptor expressed on myeloid cells (TREM) -2 and activates the PLC-calcium pathway (Snyder , MR et al., J. Exp.Med. 197, 437-449 (2003); Colonna, M., J. Clin. Invest. 111, 313-314 (2003); Lucas, M. et al., Eur. J. Immunol. 32, 2653-2663 (2002); Paloneva, J. et al., Am. J. Hum. Genet. 71, 656-662 (2002); Paloneva, J. et al., Nat. Genet. 25, 357-361 (2000); Pekkarinen, P. et al., Genomics 54, 307-315 (1998); Lanier, LL et al., Nature 391, 703-707 (1998); Pekkarinen, P. et. al., Am. J. Hum. Genet. 62 (2), 362-372 (1998); Kaifu, T. et al., J. Clin. Invest. 111, 323-332 (2003); Colonna, M. , J. Clin. Invest. 111, 313-314 (2003); Diefenbach, A. et al., Nat. Immunol. 3, 1142-1149 (2002); McVicar, DW et al., J. Immunol. 169, 1721-1728 (2002); Sjolin, H. et al., J. Exp.Med. 195, 825-834 (2002); Tomasello, E. et al., J. Biol. Chem. 273, 34115-34119 ( 1 998); Lanier, LL et al., Nature 391, 703-707 (1998)). FcRgamma (gamma subunit of FcR) (human: Accession number NM_004106 (protein ID NP_004097), mouse: NM_010185 (protein ID NP_034315)) includes paired immunoglobulin-like receptor (PIR), osteoclast-associated receptor (OSCAR), etc. And activates the PLC-calcium pathway (Wu, J. et al., Lupus 11, 42-45 (2002); Kuster, H. et al., J. Biol. Chem. 267, 12782- 12787 (1992); Le Coniat, M. et al., Immunogenetics 32, 183-186 (1990); Kuster, H. et al., J. Biol. Chem. 265, 6448-6452 (1990); Craig, AW and Greer, PA, Mol.Cell. Biol. 22, 6363-6374 (2002); Nagaoka, Y. et al., J. Invest.Dermatol. 119, 130-136 (2002); Strzelecka-Kiliszek, A. and Sobota, A., Folia Histochem. Cytobiol. 40, 131-132 (2002); Gray, CA and Lawrence, RA, Eur. J. Immunol. 32, 1114-1120 (2002); Ra, C. et al., J. Biol. Chem. 264, 15323-15327 (1989)). For example, if the activation of signal transduction via these molecules is inhibited by, for example, inhibiting the binding of DAP12 or FcRgamma to its associated receptor, it is expected that Ca 2+ signaling can be inhibited. Also, this signal can be suppressed by using an inhibitory antibody against a receptor associated with DAP12 or FcRgamma or a substance that suppresses binding to a ligand. In the present invention, the Ca2 + signal includes a molecule that activates the PLCgamma-calcium pathway such as DAP12 or FcRgamma, or a signal transmitted via its associated receptor. DAP12 and FcRgamma have a signaling domain called immunoreceptor tyrosine-based activation motif (ITAM) and have tyrosine phosphorylation activity. It is known that the ITAM signal activates PLCgamma via Syk or ZAP70. In the present invention, the Ca 2+ signal includes an ITAM signal and a signal via Syk or ZAP70 activated downstream thereof. This signal can be suppressed by a protein or a small molecule drug that binds to the ITAM motif, or a protein or a small molecule drug that suppresses the tyrosine kinase activity of ITAM, or a drug that suppresses the activity such as Syk or ZAP70. In addition, by screening for compounds that inhibit these signal transductions, it is possible to isolate new drugs that inhibit osteoclast formation.

本発明は、また、破骨細胞前駆細胞にレフルノミドを接触させる工程を含む、破骨細胞形成を抑制する方法に関する。本発明者らは、レフルノミドがNFATc1の発現の抑制を通して、効率よく破骨細胞形成を阻害することを見いだした。従って、レフルノミドは破骨細胞形成を選択的に阻害するために有用である。レフルノミドは破骨細胞形成を効果的に抑制することから、レフルノミドは、関節リウマチなどの自己免疫性関節炎の治療のみならず、それ以外の骨減少性疾患の治療のためにも有用である。本明細書においてレフルノミドには、レフルノミドの活性代謝物が含まれる。例えばレフルノミドは、典型的には下記式(III)に示した化合物HWA 486が挙げられ、化学名は 5-メチル-N-[4-(トリフルオロメチル)フェニル]-4-イソオキサゾールカルボキサミドである(HWA 486:R. R. Bartlett et al. in:A. L.Lewis and D. E. Furst (Eds.), Nonsteroidal Anti-inflammatory Drugs, Mechanisms and Clinical Uses;C. C. A. Kuechle et al., Transplant Proc.1991, 23:1083-6;T. Zielinski et al., Agents Action 1993, 38:C80-2)。またレフルノミドには、HWA 486の活性代謝物 A77 1726(式(IV))、並びにHWA 486およびA77 1726の薬理上許容される塩、異性体、または水和物等が含まれる。またレフルノミドとしては、例えば EP13,376号公報(特開昭62-72614号公報またはUS 4,284,786号公報)中の式(I)で表される化合物およびその薬理上許容される塩などが挙げられる。   The present invention also relates to a method for inhibiting osteoclast formation, comprising the step of contacting leflunomide with osteoclast precursor cells. The present inventors have found that leflunomide efficiently inhibits osteoclast formation through suppression of NFATc1 expression. Thus, leflunomide is useful for selectively inhibiting osteoclast formation. Since leflunomide effectively inhibits osteoclast formation, leflunomide is useful not only for the treatment of autoimmune arthritis such as rheumatoid arthritis, but also for the treatment of other osteopenic diseases. As used herein, leflunomide includes the active metabolite of leflunomide. For example, leflunomide typically includes the compound HWA 486 represented by the following formula (III), and the chemical name is 5-methyl-N- [4- (trifluoromethyl) phenyl] -4-isoxazolecarboxamide. (HWA 486: RR Bartlett et al. In: ALLewis and DE Furst (Eds.), Nonsteroidal Anti-inflammatory Drugs, Mechanisms and Clinical Uses; CCA Kuechle et al., Transplant Proc. 1991, 23: 1083-6; T Zielinski et al., Agents Action 1993, 38: C80-2). Leflunomide also includes active metabolite A77 1726 of HWA 486 (formula (IV)), and pharmaceutically acceptable salts, isomers or hydrates of HWA 486 and A77 1726. Examples of leflunomide include a compound represented by the formula (I) in EP13,376 (JP-A-62-72614 or US Pat. No. 4,284,786) and pharmacologically acceptable salts thereof.

Figure 2004154132
式(III)
Figure 2004154132
Formula (III)

Figure 2004154132
式(IV)
Figure 2004154132
Formula (IV)

さらに本発明者らは、FK506およびCyAなどのカルシニューリン阻害剤とレフルノミドとの併用が、破骨細胞形成に対して相乗的な抑制効果を発揮することを見いだした。この結果は、カルシニューリン阻害剤とレフルノミドの両方を投与することによって、破骨細胞形成をより効果的に抑制することが可能であることを示している。カルシニューリン阻害剤とレフルノミドの併用は、自己免疫性関節炎および他の骨減少性疾患に対する治療に極めて有効である。   Furthermore, the present inventors have found that a combination of leflunomide and a calcineurin inhibitor such as FK506 and CyA exerts a synergistic inhibitory effect on osteoclast formation. This result indicates that administration of both a calcineurin inhibitor and leflunomide can more effectively suppress osteoclast formation. The combination of a calcineurin inhibitor and leflunomide is extremely effective in treating autoimmune arthritis and other osteopenic diseases.

本発明における破骨細胞の形成を抑制する化合物のスクリーニングにおいては、Ca2+シグナル伝達を抑制する化合物を選択する。このような化合物によりCa2+シグナル伝達が抑制されると、NFATc1の発現誘導または活性レベルが抑制され、破骨細胞の形成を抑制することができる。本発明における破骨細胞の形成を抑制する化合物のスクリーニングにおいては、NFATc1に至るCa2+シグナル経路の任意の段階を指標にすることができる。特に、NFATc1の発現または活性の抑制に直接作用する化合物は、破骨細胞形成の抑制に対して高い特異性を示すと考えられることから好ましい。NFATc1の発現の抑制、および活性の抑制の詳細は、上記に記載した通りである。例えば本発明のスクリーニングは、以下のようなスクリーニングが含まれる。
(1)被検化合物存在下でCa2+ influxまたはCa2+ mobilizationを検出し、これを阻害するような化合物を選択する。例えばCa2+ chelatorなどは候補化合物となる。
(2)被検化合物存在下でカルシニューリンの活性を検出し、これを阻害する化合物を選択する。
(3)被検化合物存在下でNFATc1の発現を検出し、これを抑制する化合物を選択する。ここでNFATc1の発現を抑制する化合物は、(a)NAFTc1のmRNAの誘導の阻害、(b)NFATc1蛋白質の合成の阻害、(c)NFATc1蛋白質の安定性の阻害(分解の促進)を指標としてスクリーニングすることができる。
(4)被検化合物存在下でNFATc1の活性を検出し、これを抑制する化合物を選択する。NFATc1の活性を阻害する化合物は、(a)NFATc1の脱リン酸化の阻害、(b)NFATc1のリン酸化の促進、(c)NFATc1の核移行の阻害、(d)NFATc1のDNAとの結合の阻害、(e)NFATc1とAP-1成分との結合(好ましくはc-Fosおよび/またはc-Junとの結合)の阻害などを指標としてスクリーニングすることができる。例えばNFATc1とc-Fosとの結合は、NFATc1抗体およびc-Fos抗体を用いた免疫沈降-ウェスタンブロッティングにより検出することができる。また、例えばNFATc1とDNAとの結合は、NFATc1結合配列を含むオリゴヌクレオチドを用いたelectrophoretic mobility shift assay (EMSA) により測定することができる。NFAT/AP-1/DNA複合体における各成分の相互作用部位の情報を基に、この部位に結合する低分子化合物を設計することにより、効果的にNFATc1とAP-1成分、またはNFATc1とDNAとの相互作用を阻害する化合物をスクリーニングすることが可能と考えられる。NFATc1とAP-1成分との相互作用の必須のアミノ酸は、本明細書に例示されている。
In screening for compounds that suppress osteoclast formation in the present invention, compounds that suppress Ca 2+ signaling are selected. When Ca 2+ signaling is suppressed by such a compound, NFATc1 expression induction or activity level is suppressed, and formation of osteoclasts can be suppressed. In the screening for a compound that suppresses osteoclast formation in the present invention, any stage of the Ca 2+ signaling pathway leading to NFATc1 can be used as an index. In particular, compounds that directly act on the suppression of NFATc1 expression or activity are preferable because they are considered to show high specificity for suppressing osteoclast formation. The details of the suppression of NFATc1 expression and the suppression of the activity are as described above. For example, the screening of the present invention includes the following screening.
(1) Ca 2+ influx or Ca 2+ mobilization is detected in the presence of a test compound, and a compound that inhibits it is selected. For example, Ca 2+ chelator is a candidate compound.
(2) The activity of calcineurin is detected in the presence of the test compound, and a compound that inhibits the activity is selected.
(3) Expression of NFATc1 is detected in the presence of a test compound, and a compound that suppresses this is selected. Here, the compound that suppresses the expression of NFATc1 is determined by using (a) inhibition of induction of mRNA of NAFTc1, (b) inhibition of synthesis of NFATc1 protein, and (c) inhibition of stability of NFATc1 protein (promotion of degradation) as indices. Can be screened.
(4) NFATc1 activity is detected in the presence of a test compound, and a compound that suppresses the activity is selected. Compounds that inhibit NFATc1 activity include (a) inhibition of NFATc1 dephosphorylation, (b) promotion of NFATc1 phosphorylation, (c) inhibition of NFATc1 nuclear translocation, and (d) binding of NFATc1 to DNA. Screening can be performed using inhibition, (e) inhibition of binding between NFATc1 and the AP-1 component (preferably, binding to c-Fos and / or c-Jun) and the like as indices. For example, the binding between NFATc1 and c-Fos can be detected by immunoprecipitation-Western blotting using NFATc1 antibody and c-Fos antibody. Further, for example, the binding between NFATc1 and DNA can be measured by an electrophoretic mobility shift assay (EMSA) using an oligonucleotide containing a NFATc1 binding sequence. Based on the information of the interaction site of each component in the NFAT / AP-1 / DNA complex, by designing a low-molecular compound that binds to this site, it is possible to effectively treat the NFATc1 and AP-1 components or NFATc1 and DNA It would be possible to screen for compounds that inhibit the interaction with. The essential amino acids of the interaction between NFATc1 and the AP-1 component are exemplified herein.

また、NFATc1の活性として、NFATc1に依存的な転写誘導を指標とすることもできる。このためには、TRAP、calcitonin receptor、cathepsin K、carbonic anhydrase II (CAII)、またはmatrix metalloprotease (MMP)-9 などの遺伝子のプロモーター領域における、MFATc1結合部位を含む配列を好適に用いることができる。これらの遺伝子は破骨細胞の最終分化において誘導され、複数のNFATc1およびAP-1結合部位を含む (Anusaksathien, O. et al. (2001) J Biol Chem 276, 22663-22674; David, J. P. et al. (2001) J Cell Physiol 188, 89-97; Motyckova, G. et al. (2001) Proc Natl Acad Sci U S A 98, 5798-5803; Reddy, S. V. et al. (1995) J Bone Miner Res 10, 601-606)。またNFATc1遺伝子のプロモーター領域を用いることもできる。これらの遺伝子のプロモーター中のNFATc1結合配列 (GGAAAAおよびその類似配列 (例えばGGAAANなど, NはA, T, C, またはG), Macian, F. et al. (2001) Oncogene 20, 2476-2489) 含むDNA、好ましくはさらにAP-1結合配列 (TGA[G/C]TCAおよびその類似配列 (例えばTGNNTCAなど, NはA, T, C, またはG), Bio Science新用語ライブラリー「転写因子」, 実験医学 別冊, 羊土社, pp204-205) を含むDNAの下流に所望のレポーター遺伝子を結合し、NFATc1および被検化合物存在下でレポーター活性等を介してレポーター遺伝子の発現を検出して、これを低下させる化合物を選択する。NFATc1は内因的または外因的にスクリーニング系に供給してよい。具体的なプロモーター配列としては、実施例で用いたようなTRAPプロモーター、またはカルシトニンプロモーター(P3プロモーター)が挙げられる。例えば、外来的にNFATc1を発現させた破骨細胞前駆細胞を用いて、被検化合物を含む試料の存在下、該細胞におけるNFATc1、TRAP、またはカルシトニン受容体遺伝子などのプロモーター活性を検出し、該プロモーター活性を抑制する化合物を選択することにより、NFATc1による転写活性を阻害する候補化合物を単離することができる。
上記のスクリーニングは、当業者であれば標準的な技術を利用して実施することが可能である(例えば Edited by J. Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2001, 3rd ed., Cold Spring Harbor Laboratory 参照)。
In addition, the NFATc1 activity can also be based on NFATc1-dependent transcription induction. For this purpose, a sequence containing the MFATc1 binding site in the promoter region of a gene such as TRAP, calcitonin receptor, cathepsin K, carbonic anhydrase II (CAII), or matrix metalloprotease (MMP) -9 can be suitably used. These genes are induced in terminal differentiation of osteoclasts and contain multiple NFATc1 and AP-1 binding sites (Anusaksathien, O. et al. (2001) J Biol Chem 276, 22663-22674; David, JP et al. (2001) J Cell Physiol 188, 89-97; Motyckova, G. et al. (2001) Proc Natl Acad Sci USA 98, 5798-5803; Reddy, SV et al. (1995) J Bone Miner Res 10, 601 -606). Also, the promoter region of the NFATc1 gene can be used. NFATc1 binding sequence in the promoters of these genes (GGAAAA and similar sequences (eg, GGAAAAN, where N is A, T, C, or G), Macian, F. et al. (2001) Oncogene 20, 2476-2489) DNA, preferably further AP-1 binding sequence (TGA [G / C] TCA and its similar sequence (eg TGNTCTA, N is A, T, C or G), Bioscience new term library "transcription factor" , Experimental Medicine Separate Volume, Yodosha, pp204-205) to bind the desired reporter gene downstream of the DNA, and detect the reporter gene expression via reporter activity in the presence of NFATc1 and the test compound, A compound that reduces this is selected. NFATc1 may be supplied to the screening system endogenously or exogenously. Specific examples of the promoter sequence include a TRAP promoter as used in Examples and a calcitonin promoter (P3 promoter). For example, using an osteoclastic progenitor cell exogenously expressing NFATc1, in the presence of a sample containing a test compound, NFATc1, TRAP, or the activity of a promoter such as a calcitonin receptor gene in the cell is detected. By selecting a compound that suppresses the promoter activity, a candidate compound that inhibits the transcription activity by NFATc1 can be isolated.
The above screening can be performed by those skilled in the art using standard techniques (for example, Edited by J. Sambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2001, 3rd ed., Cold). Spring Harbor Laboratory).

また本発明は、被検化合物を含む試料の存在下、外来的にNFATc1を発現させた破骨細胞前駆細胞における破骨細胞形成を検出する工程、および該破骨細胞形成を抑制する化合物を選択する工程、を含む、破骨細胞形成を抑制する化合物をスクリーニングする方法に関する。NFATc1を過剰発現させた破骨細胞前駆細胞は、RANKL非存在下でも破骨細胞を形成する。この破骨細胞形成を阻害する化合物をスクリーニングすることにより、NFATc1が誘導する破骨細胞形成を阻害する化合物を単離することができる。   Further, the present invention provides a step of detecting osteoclast formation in osteoclast precursor cells exogenously expressing NFATc1 in the presence of a sample containing a test compound, and selecting a compound that suppresses the osteoclast formation. A method of screening for a compound that inhibits osteoclast formation. Osteoclast precursor cells overexpressing NFATc1 form osteoclasts even in the absence of RANKL. By screening for a compound that inhibits this osteoclast formation, a compound that inhibits NFATc1-induced osteoclast formation can be isolated.

本発明のスクリーニングは、例えば破骨細胞分化誘導系を用いて行うことができる。すなわち、破骨細胞前駆細胞をRANKLで刺激して破骨細胞を形成させる系において、被検化合物の存在下でCa2+シグナル伝達を測定する。破骨細胞前駆細胞としては、破骨細胞に分化し得る細胞であれば制限はなく、例えば骨髄マクロファージ系細胞等が利用される。具体的には、骨髄由来のBMMを用いることができるし、あるいはRAW 264.7細胞およびES細胞 (後述) などを用いることができる。M-CSF非依存的にRANKLに応答して破骨細胞に分化するRAW 264.7細胞などは、破骨細胞形成においてM-CSFは必要ないが、BMMおよびES細胞等から破骨細胞を形成させるには、M-CSF存在下でRANKL刺激を行う。M-CSFおよびRANKLの濃度は適宜調節することができるが、例えばM-CSFは約10 ng/ml、RANKLは約100 ng/mlにするのがよい。被検化合物を含む試料としては特に制限はなく、例えば、合成低分子化合物のライブラリー、精製タンパク質、遺伝子ライブラリーの発現産物、合成ペプチドのライブラリー、細胞抽出液、細胞培養上清などが挙げられる。 The screening of the present invention can be performed using, for example, an osteoclast differentiation induction system. That is, in a system in which osteoclast precursor cells are stimulated with RANKL to form osteoclasts, Ca 2+ signaling is measured in the presence of a test compound. The osteoclast precursor cells are not limited as long as they can differentiate into osteoclasts. For example, bone marrow macrophage cells are used. Specifically, BMM derived from bone marrow can be used, or RAW 264.7 cells and ES cells (described later) can be used. RAW 264.7 cells, which differentiate into osteoclasts in response to RANKL in an M-CSF-independent manner, do not require M-CSF in osteoclast formation, but are required to form osteoclasts from BMM and ES cells. Performs RANKL stimulation in the presence of M-CSF. The concentrations of M-CSF and RANKL can be appropriately adjusted. For example, it is preferable that M-CSF is about 10 ng / ml and RANKL is about 100 ng / ml. The sample containing the test compound is not particularly limited, and examples thereof include a library of synthetic low-molecular compounds, a purified protein, an expression product of a gene library, a library of synthetic peptides, a cell extract, and a cell culture supernatant. Can be

被検化合物を含む試料の存在下、Ca2+シグナル伝達を測定し、対照に比べ該シグナル伝達を促進または抑制する化合物を選択する。対照の条件としては、該被検化合物を含まないか、あるいはより低用量で含む場合であり、典型的には、被検化合物の非存在下 (例えば被検化合物の添加に用いた担体のみの添加) における場合が挙げられる。被検化合物を含む試料の非存在下における場合と比べ、該シグナル伝達を促進または抑制させる化合物を選択することにより、破骨細胞形成を調節する化合物を得ることができる。また、対照の条件として、被検化合物をより低い用量で含む場合を用いれば、化合物の用量依存性が明らかとなる。また、対照の条件としては、破骨細胞形成を調節し得る他の化合物の存在下における場合を挙げることもできる。この場合、対照で用いた化合物の存在下における場合と比べ、該Ca2+シグナル伝達を促進または抑制させる化合物を選択する。このようなスクリーニングにおいては、ある化合物に比べより高い効果を有する化合物を得ることができる。Ca2+シグナル伝達の検出は、上記の通りに行なえばよい。 Ca 2+ signal transduction is measured in the presence of a sample containing a test compound, and a compound that promotes or suppresses the signal transduction is selected as compared to a control. Control conditions include the case where the test compound is not contained or the test compound is contained at a lower dose.Typically, in the absence of the test compound (for example, only the carrier used for adding the test compound is used). Addition). A compound that regulates osteoclast formation can be obtained by selecting a compound that promotes or suppresses the signal transmission, as compared to the case where no sample containing the test compound is present. In addition, when a condition containing a test compound at a lower dose is used as a control condition, the dose dependency of the compound becomes apparent. Control conditions may also include cases in the presence of other compounds that can regulate osteoclast formation. In this case, a compound that promotes or suppresses the Ca 2+ signaling is selected as compared with the case where the compound used as the control is present. In such a screening, a compound having a higher effect than a certain compound can be obtained. Detection of Ca 2+ signaling may be performed as described above.

本発明のスクリーニング方法は、例えば本明細書実施例に記載したような破骨細胞形成の in vitro アッセイ系を用いて行うことができる。具体的には、例えば、非接触性骨髄細胞(24穴プレートの1ウェル当たり5×105 細胞)を10ng/mlのM-CSFを含むα最小必須培地(α-MEM)で2日間培養し、100ng/mlの可溶性RANKL、10ng/mlのM-CSFの存在下でさらに3日間培養して破骨細胞を形成させる系を利用できる。ここに被検化合物を含む試料を添加して培養する。また、in vivo の系であれば、例えば実施例で用いたようなエンドトキシン誘導性骨吸収動物モデルを用いた系が挙げられる。さらには、後述するES細胞からの破骨細胞形成系を利用することができる。ES細胞を用いたスクリーニング系においては、破骨細胞形成に関わる所望の遺伝子を欠損する細胞を用いることができる。遺伝子欠損ES細胞からの破骨細胞形成系を用いれば、被検化合物が破骨細胞形成シグナルのどのシグナル経路に関与するのかについて、有益な情報を得ることができる。 The screening method of the present invention can be performed using, for example, an in vitro assay system for osteoclast formation as described in the Examples of the present specification. Specifically, for example, non-contact bone marrow cells (5 × 10 5 cells per well of a 24-well plate) are cultured for 2 days in α-minimal essential medium (α-MEM) containing 10 ng / ml of M-CSF. A system for forming osteoclasts by culturing in the presence of 100 ng / ml of soluble RANKL and 10 ng / ml of M-CSF for another 3 days can be used. Here, a sample containing the test compound is added and cultured. Further, as an in vivo system, for example, a system using an animal model of endotoxin-induced bone resorption as used in the examples can be mentioned. Furthermore, an osteoclast-forming system from ES cells described below can be used. In a screening system using ES cells, cells deficient in a desired gene involved in osteoclast formation can be used. Use of the osteoclast-forming system from gene-deficient ES cells can provide useful information on which signal pathway of the osteoclast-forming signal the test compound is involved in.

この検出の結果、被検化合物を含む試料の添加により、対照の条件下と比較してCa2+シグナル伝達が有意に促進または抑制されれば、用いた被検試料は破骨細胞形成を調節する化合物の候補となる。このスクリーニング方法により単離される化合物は、破骨細胞形成を制御するために有用であり、骨代謝疾患の予防薬や治療薬の開発の上でも有用である。 As a result of this detection, if the addition of the sample containing the test compound significantly promotes or suppresses Ca 2+ signaling as compared to the control condition, the test sample used regulates osteoclast formation. Of the compound to be used. The compound isolated by this screening method is useful for controlling osteoclast formation and is also useful for developing preventive and therapeutic drugs for bone metabolic diseases.

また本発明は、破骨細胞形成に及ぼす化合物の効果を検査する方法であって、(a)被検化合物を含む試料の存在下、破骨細胞前駆細胞におけるCa2+シグナル伝達を検出する工程、および(b)該Ca2+シグナル伝達の抑制を破骨細胞形成の抑制に、該Ca2+シグナル伝達の促進を破骨細胞形成の促進に関連付ける工程、を含む方法に関する。Ca2+シグナル伝達は、好ましくはカルシニューリンの発現または活性、あるいはNFATc1の発現または活性を検出することにより実施する。このような検査方法により、破骨細胞形成を抑制する化合物を同定することができる。 The present invention also relates to a method for examining the effect of a compound on osteoclast formation, comprising: (a) detecting Ca 2+ signaling in osteoclast precursor cells in the presence of a sample containing a test compound; And (b) associating the inhibition of Ca 2+ signaling with the inhibition of osteoclastogenesis and the promotion of the Ca 2+ signaling as an enhancement of osteoclast formation. Ca 2+ signaling is preferably performed by detecting calcineurin expression or activity, or NFATc1 expression or activity. By such a test method, a compound that suppresses osteoclast formation can be identified.

本発明のスクリーニングにより得られた化合物は、破骨細胞形成の阻害剤として用いることができる。臨床適用のための化合物の投与条件は、本明細書に記載した破骨細胞形成系を用いて決定することができる。すなわち、上記検査方法を用いて投与量、投与間隔、投与ルートを含む投与条件を検討し、適切な予防または治療効果を得られる条件を決定することができる。このような化合物は、骨減少性疾患に対する予防または治療のための医薬となる。化合物は、薬学的に許容できる所望の担体と組み合わせて組成物とすることができる。担体としては、例えば滅菌水、生理食塩水、緩衝剤、植物油、乳化剤、懸濁剤、塩、安定剤、保存剤、界面活性剤、徐放剤、他の蛋白質(BSAなど)、トランスフェクション試薬(リポフェクション試薬、リポソーム等を含む)等が挙げられる。さらに、使用可能な担体としては、グルコース、ラクトース、アラビアゴム、ゼラチン、マンニトール、デンプンのり、マグネシウムトリシリケート、タルク、コーンスターチ、ケラチン、コロイドシリカ、ばれいしょデンプン、尿素などが挙げられる。製剤化する場合の剤型は制限されず、たとえば溶液(注射剤)、粉体、マイクロカプセル、錠剤などであってよい。骨減少性疾患としては、例えば骨粗鬆症、自己免疫性関節炎、パジェット (Paget) 病、および骨癌などが含まれる。投与は全身または局所的に行い得るが、全身投与による副作用や効果の低下がある場合には、局所投与することが好ましい。例えば本化合物を徐放剤と組み合わせ、骨減少を呈する疾患部位を標的とするドラッグデリバリーにより効果的に治療を行うことが可能と考えられる。   The compound obtained by the screening of the present invention can be used as an inhibitor of osteoclast formation. Conditions for administering the compound for clinical application can be determined using the osteoclastogenic system described herein. That is, by using the above-described test method, administration conditions including administration amount, administration interval, and administration route can be examined, and conditions for obtaining appropriate preventive or therapeutic effects can be determined. Such a compound becomes a medicament for prevention or treatment of osteopenic diseases. The compound can be combined with the desired pharmaceutically acceptable carrier into a composition. Carriers include, for example, sterile water, physiological saline, buffers, vegetable oils, emulsifiers, suspensions, salts, stabilizers, preservatives, surfactants, sustained release agents, other proteins (such as BSA), transfection reagents (Including lipofection reagents, liposomes, etc.). Further, usable carriers include glucose, lactose, gum arabic, gelatin, mannitol, starch paste, magnesium trisilicate, talc, corn starch, keratin, colloidal silica, potato starch, urea and the like. The dosage form for formulation is not limited, and may be, for example, a solution (injection), powder, microcapsule, tablet or the like. Osteopenic diseases include, for example, osteoporosis, autoimmune arthritis, Paget's disease, and bone cancer. Administration can be performed systemically or locally, but if side effects or effects are reduced by systemic administration, local administration is preferred. For example, it is considered that the present compound can be effectively treated by combining the compound with a sustained-release agent by drug delivery targeting a disease site exhibiting bone loss.

患者への投与は、有効成分の性質に応じて、例えば経皮的、鼻腔内的、経気管支的、筋内的、腹腔内、静脈内、関節内、皮下、脊髄腔内、脳室内、または経口的に行われうるがそれらに限定されない。投与は全身的または局所的にされ得るが、全身投与による副作用が問題となる場合には病変部位への局所投与が好ましい。投与量、投与方法は、医薬組成物の有効成分の組織移行性、治療目的、患者の体重や年齢、症状などにより変動するが、当業者であれば適宜選択することが可能である。実施例に示すように、in vitro系において 0.1μg/ml の FK506またはCyAは破骨細胞形成を劇的に阻害し、10μg/mlまでの濃度において用量依存的に阻害効果が増大した。また、10μg/mlのレフルノミドは破骨細胞形成を劇的に阻害し、100μg/mlまでの濃度において用量依存的に阻害効果が増大した。例えば in vivo においても、標的とする破骨細胞前駆細胞周辺で、このような有効濃度を維持できるように薬剤の投与量を決定することができる。   Administration to patients depends on the nature of the active ingredient, e.g., transdermal, intranasal, transbronchial, intramuscular, intraperitoneal, intravenous, intraarticular, subcutaneous, intraspinal, intraventricular, or It can be performed orally, but not limited to. Administration can be systemic or local, but when side effects due to systemic administration are problematic, local administration to the lesion site is preferred. The dose and administration method vary depending on the tissue transferability of the active ingredient of the pharmaceutical composition, the purpose of treatment, the weight and age of the patient, symptoms, and the like, but can be appropriately selected by those skilled in the art. As shown in the examples, 0.1 μg / ml of FK506 or CyA dramatically inhibited osteoclast formation in an in vitro system, and the inhibitory effect increased in a dose-dependent manner at concentrations up to 10 μg / ml. In addition, leflunomide at 10 μg / ml dramatically inhibited osteoclast formation, and the inhibitory effect increased in a dose-dependent manner at concentrations up to 100 μg / ml. For example, even in vivo, the dosage of the drug can be determined so as to maintain such an effective concentration around the target osteoclast precursor cell.

本発明の医薬組成物は一般的に、総組成物の重量で0.1〜90%の治療薬物を含む。非経口投与では、一日当たり体重1 kg当たり 0.0001 mg〜1000 mg、好ましくは 0.001 mg〜300 mg、より好ましくは 0.01〜100 mgである。しかし、疾患状態、体重、及び治療に対する患者の個々反応、治療薬物が投与される組成物の種類、および投与形態、病気の経過の段階または投与の間隔に依存して、これら投与速度は適宜調整する。従って、上気した最小投与量より少なく使うことがときには適量であり、一方、他の場合には治療効果を得るために上限を越える必要がある。投与は1回から数回に分けて行うことができ、一日1から5回投与することができる。対象となる個体は、例えばヒト、およびマウス、ラット、ウサギ、サルなどの非ヒト哺乳動物、およびその他の脊椎動物が挙げられる。非ヒト哺乳動物への適用は、ヒト骨破壊性疾患に対する予防法または治療法を開発するためのモデルとする上でも有用である。これにより、例えば自己免疫性関節炎における骨破壊を予防する新たな治療プロトコルを開発することができる。   Pharmaceutical compositions of the invention generally contain from 0.1 to 90% of the therapeutic drug by weight of the total composition. For parenteral administration, the dose is 0.0001 mg to 1000 mg, preferably 0.001 mg to 300 mg, more preferably 0.01 to 100 mg per kg of body weight per day. However, depending on the disease state, body weight, and the individual response of the patient to the treatment, the type of composition to which the therapeutic drug is administered, and the mode of administration, the course of the disease or the interval between administrations, these rates of administration may be adjusted accordingly I do. Therefore, it is sometimes appropriate to use less than the above-cited minimum dose, while in other cases it will be necessary to exceed the upper limit in order to obtain a therapeutic effect. Administration can be carried out once to several times, and can be administered 1 to 5 times a day. Target individuals include, for example, humans and non-human mammals such as mice, rats, rabbits, monkeys, and other vertebrates. The application to non-human mammals is also useful as a model for developing preventive or therapeutic methods for human bone destructive disease. This allows the development of new therapeutic protocols to prevent bone destruction, for example in autoimmune arthritis.

また本発明は骨減少性疾患の治療のためのキットであって、カルシニューリン阻害剤、およびレフルノミドを含むキットに関する。カルシニューリン阻害剤とレフルノミドとを併用することによって、破骨細胞形成に関して相乗的な抑制効果を得ることができる。カルシニューリン阻害剤としては、特にシクロスポリンAおよびFK506が挙げられる。   The present invention also relates to a kit for treating an osteopenic disease, the kit comprising a calcineurin inhibitor and leflunomide. By using a calcineurin inhibitor and leflunomide together, a synergistic inhibitory effect on osteoclast formation can be obtained. Calcineurin inhibitors include, in particular, cyclosporin A and FK506.

本発明の医薬組成物は、破骨細胞による骨吸収が関与する所望の骨減少性疾患の治療および予防に有用である。主要な治療対象となる疾患としては、特に関節リウマチ(rheumatoid arthritis; RA)を含む自己免疫性関節炎が挙げられる。関節リウマチは、自己免疫性の慢性炎症性疾患であり、増殖した滑膜が活発に骨軟骨へと侵入し、多発性の関節破壊をもたらす。本発明の医薬組成物は、この関節骨破壊を防止するために好適に用いられる。   The pharmaceutical composition of the present invention is useful for treating and preventing a desired osteopenic disease involving bone resorption by osteoclasts. Diseases of primary therapeutic interest include, among others, autoimmune arthritis, including rheumatoid arthritis (RA). Rheumatoid arthritis is a chronic, autoimmune, inflammatory disease in which the proliferating synovium actively invades osteochondral, resulting in multiple joint destruction. The pharmaceutical composition of the present invention is suitably used for preventing this joint bone destruction.

また、本発明の医薬組成物が適用され得る他の骨減少性疾患としては、歯周病が挙げられる。また、本発明の医薬組成物は、巨細胞腫、癌骨転移、および色素性絨毛結節滑膜炎(pigmented villonodular synovitis; PVS)を含む、破骨細胞による骨吸収亢進を病態とする様々な疾患に対しても適用され得る。また、骨粗鬆症および癌の高カルシウム血症の治療への適用も期待される。さらに、パジェット病、肝炎やエイズに伴う骨量減少、白血病や多発性骨髄腫に伴う骨吸収・骨破壊、人工関節周囲の骨吸収(ルースニング)に対する予防および治療にも適用され得る(Rodan, G. A. & Martin, T. J., Science 289, 1508-1514 (2000); Kong, Y. Y. et al., Nature 402, 304-309 (1999); Takayanagi, H. et al., Arthritis Rheum. 43, 259-269 (2000); Honore, P. et al., Nat. Med. 6, 521-528 (2000))。本発明により、破骨細胞の形成および機能の制御による新たな治療介入が可能となる。   Other osteopenic diseases to which the pharmaceutical composition of the present invention can be applied include periodontal disease. In addition, the pharmaceutical composition of the present invention provides various diseases caused by enhanced bone resorption by osteoclasts, including giant cell tumor, cancer bone metastasis, and pigmented villonodular synovitis (PVS). May also be applied. It is also expected to be applied to the treatment of osteoporosis and hypercalcemia of cancer. In addition, it can be applied to the prevention and treatment of bone loss associated with Paget's disease, hepatitis and AIDS, bone resorption and destruction associated with leukemia and multiple myeloma, and bone resorption (losing) around artificial joints (Rodan, GA & Martin, TJ, Science 289, 1508-1514 (2000); Kong, YY et al., Nature 402, 304-309 (1999); Takayanagi, H. et al., Arthritis Rheum. 43, 259-269 ( 2000); Honore, P. et al., Nat. Med. 6, 521-528 (2000)). The present invention allows new therapeutic interventions by controlling osteoclast formation and function.

また本発明は、ES (embryonic stem) 細胞から破骨細胞を形成させる方法を提供する。この方法は、
(a)ES細胞を培養して三次元的な細胞塊を形成させる工程、
(b)工程(a)で得られた細胞をM-CSF存在下で培養する工程、
(c)工程(b)で得られた細胞をM-CSFおよびRANKL存在下で培養する工程、
を含む方法である。
The present invention also provides a method for forming osteoclasts from ES (embryonic stem) cells. This method
(A) culturing ES cells to form a three-dimensional cell mass,
(B) culturing the cells obtained in step (a) in the presence of M-CSF,
(C) culturing the cells obtained in step (b) in the presence of M-CSF and RANKL,
It is a method including.

上記の三次元的な細胞塊は、より特定すればembryonic bodyであってよい。ES細胞からのembryonic bodyの形成方法は知られており、例えばES細胞を固体支持体に直接接触させないように、hanging drops中でES細胞を培養することにより調製することができる。培養期間は、例えば2日間である。工程(b)においては、M-CSFの濃度は例えば約100ng/mlである。培養はペトリディッシュ中で行えばよい。培養条件は、例えば37℃、5% CO2、培養期間は例えば2日間である。また工程(c)においては、例えば工程(b)で得られた細胞をトリプシン処理等により分散させて培養する。RANKLおよびM-CSFの濃度は、それぞれ例えば約100ng/mlおよび約10ng/mlである。培養4日程度で、TRAP陽性の破骨細胞が形成される。 The above three-dimensional cell mass may be an embryonic body more specifically. A method for forming an embryonic body from ES cells is known, and can be prepared, for example, by culturing ES cells in hanging drops so that the ES cells are not brought into direct contact with a solid support. The culture period is, for example, two days. In step (b), the concentration of M-CSF is, for example, about 100 ng / ml. Culture may be performed in a petri dish. The culture conditions are, for example, 37 ° C., 5% CO 2 , and the culture period is, for example, 2 days. In step (c), for example, the cells obtained in step (b) are dispersed and cultured by trypsin treatment or the like. The concentrations of RANKL and M-CSF are, for example, about 100 ng / ml and about 10 ng / ml, respectively. After about 4 days in culture, TRAP-positive osteoclasts are formed.

上記のES細胞から破骨細胞を形成させる方法は、フィーダー細胞を必要としない点で従来の方法よりも優れている。上記の方法で得られる破骨細胞培養物はフィーダー細胞などの異種細胞のコンタミネーションがないことから、細胞移植などの臨床適用に適している。このようにして形成させた破骨細胞は、本発明のスクリーニングにおいて用いることができるだけでなく、変形性関節症および靭帯骨化症などの異常骨化を伴う疾患の治療のために、局所的に移植することができる。   The above-described method of forming osteoclasts from ES cells is superior to the conventional method in that feeder cells are not required. The osteoclast culture obtained by the above method is suitable for clinical applications such as cell transplantation, since there is no contamination of heterologous cells such as feeder cells. The osteoclasts thus formed can be used not only in the screening of the present invention but also locally for the treatment of diseases associated with abnormal ossification such as osteoarthritis and ligament ossification. Can be transplanted.

本明細書に記載した発明は、当業者であれば様々な改変を容易に思いつくことが可能であろうが、それらの態様は本発明の範囲に含まれる。なお本明細書に引用された文献は、本明細書の一部として組み込まれる。以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に制限されるものではない。   Various modifications of the invention described in this specification will be readily apparent to those skilled in the art, but those embodiments are included in the scope of the present invention. The documents cited in this specification are incorporated as a part of this specification. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

[実施例1] in vitro破骨細胞形成
実施例2〜11で用いたin vitro破骨細胞形成は以下のように行なった。C57BL/6マウス由来の非接着性骨髄細胞を撒種し (24ウェルプレート1ウェルあたり 5 x 104, 10 cmディッシュあたり 1.5 x 107)、10 ng/ml M-CSF (Genzyme) を含む 10% FBS (Sigma) 含有α-MEM (Gibco BRL) で2日間培養し、リンパ球を含む非接着細胞を洗い流した後、接着細胞をBMMとして使用した。Fos-/-マウスおよび TRAF6-/-マウスの単球/マクロファージ前駆細胞は脾臓から採取し、同様に10 ng/ml M-CSFと共に2日間培養した。これらの破骨細胞前駆細胞はさらに 100 ng/mlの可溶性RANKL (Peprotech) および 10 ng/ml M-CSF存在下で培養して破骨細胞を生成させた。特に記載しない限り、これらの試薬はこれらの濃度で使用した。カルシニューリン阻害剤 FK506 (Calbiochem) またはシクロスポリンA (Sigma) はRANKLと同時に加えた。3日後に、TRAP+ の多核 (>3核) 細胞を計数した。全てのデータは平均±s.e. (n=6) として表した。TRAP+ MNCは、以前記載 (Takayanagi, H. et al. (2000b) Nature 408, 600-605) したように、象牙質切片上での骨吸収活性と、カルシトニン受容体の発現を試験した。
[Example 1] In vitro osteoclast formation In vitro osteoclast formation used in Examples 2 to 11 was performed as follows. Non-adherent bone marrow cells from C57BL / 6 mice were seeded (5 × 10 4 per well in a 24-well plate, 1.5 × 10 7 per 10 cm dish) and contained 10 ng / ml M-CSF (Genzyme). The cells were cultured in α-MEM (Gibco BRL) containing% FBS (Sigma) for 2 days, and non-adherent cells including lymphocytes were washed away, and the adherent cells were used as BMM. Monocyte / macrophage progenitor cells from Fos − / − and TRAF6 − / − mice were harvested from the spleen and similarly cultured with 10 ng / ml M-CSF for 2 days. These osteoclast precursor cells were further cultured in the presence of 100 ng / ml soluble RANKL (Peprotech) and 10 ng / ml M-CSF to generate osteoclasts. Unless otherwise stated, these reagents were used at these concentrations. The calcineurin inhibitor FK506 (Calbiochem) or cyclosporin A (Sigma) was added simultaneously with RANKL. Three days later, TRAP + multinucleated (> 3 nuclei) cells were counted. All data were expressed as mean ± se (n = 6). TRAP + MNC was tested for bone resorption activity on dentin sections and calcitonin receptor expression as previously described (Takayanagi, H. et al. (2000b) Nature 408, 600-605).

[実施例2] ノーザンブロット解析および免疫蛍光染色
M-CSFの存在下、RANKLで示した時間BMMを刺激した。Sapasolで単離した全RNA 5 mgを各レーンにロードした。ブロットには、マウスNFATc1 cDNA (Sherman, M. A. et al. (1999) J Immunol 162, 2820-2828) の230 bpのEcoRIおよびSmaI断片を[α-32P]dCTPでラベルしてハイブリダイズさせた。免疫染色には、細胞を4%パラホルムアルデヒドで20分固定し、0.2% triton Xで5分処理した。細胞を、順に 5% BSA/PBSで30分、PBST中の2μg/ml マウス抗NFATc1モノクローナル抗体 (7A6, Santa Cruz) で60分、その後、4μg/ml Alexa 488ラベルした抗マウスIgG抗体 (Molecular Probe) で60分インキュベートした。
[Example 2] Northern blot analysis and immunofluorescence staining
BMM was stimulated in the presence of M-CSF for the time indicated by RANKL. 5 mg of total RNA isolated with Sapasol was loaded in each lane. The blot was hybridized with a 230 bp EcoRI and SmaI fragment of mouse NFATc1 cDNA (Sherman, MA et al. (1999) J Immunol 162, 2820-2828) labeled with [α- 32 P] dCTP. For immunostaining, cells were fixed with 4% paraformaldehyde for 20 minutes and treated with 0.2% triton X for 5 minutes. Cells were sequentially incubated with 5% BSA / PBS for 30 minutes, 2 μg / ml mouse anti-NFATc1 monoclonal antibody in PBST (7A6, Santa Cruz) for 60 minutes, and then 4 μg / ml Alexa 488-labeled anti-mouse IgG antibody (Molecular Probe ) For 60 minutes.

[実施例3] RANKLによるNFATc1の誘導
RANKLにより選択的に活性化される未知の(1つまたは複数の)経路を同定するため、本発明者らはオリゴヌクレオチドアレイ (Affymetrix GeneChip) を用いて、RANKLにより誘導されるmRNAのゲノムワイドスクリーニングを行なった。骨髄細胞をM-CSF存在下で48時間培養して得られた、骨髄由来単球/マクロファージ前駆細胞 (Bone marrow-derived monocyte/macrophage precursor cells; BMMs) を、さらにM-CSF存在下で組み換えRANKLにより72時間刺激して破骨細胞に分化させた (Takayanagi, H. et al. (2000b) Nature 408, 600-605)。この過程において、RANKL添加の2、24、および72時間後に全RNAを抽出し、mRNAの発現プロフィールを未刺激のBMMの全RNAと比較した。RANKLに特異的でない経路を排除するため、M-CSF単独、またはIL-1およびM-CSFで刺激したBMMをネガティブコントロールとして用いた。これらのBMMでは破骨細胞は形成されなかった。
[Example 3] Induction of NFATc1 by RANKL
To identify unknown pathway (s) that are selectively activated by RANKL, we used an oligonucleotide array (Affymetrix GeneChip) to perform genome-wide screening of mRNA induced by RANKL. Was performed. Bone marrow-derived monocyte / macrophage precursor cells (BMMs) obtained by culturing bone marrow cells in the presence of M-CSF for 48 hours, and further recombinant RANKL in the presence of M-CSF For 72 hours to differentiate into osteoclasts (Takayanagi, H. et al. (2000b) Nature 408, 600-605). In this process, total RNA was extracted at 2, 24, and 72 hours after RANKL addition, and the mRNA expression profile was compared to that of unstimulated BMM. To exclude pathways that are not specific for RANKL, M-CSF alone or BMM stimulated with IL-1 and M-CSF were used as negative controls. No osteoclasts were formed in these BMMs.

ジーンチップ解析の具体的手順を以下に示す。BMMをM-CSF単独、RANKLとM-CSF、またはIL-1 (10 ng/ml) とM-CSFで2、24、および72時間刺激した。Sepasol RNA extraction kit (Nakarai) を用いてBMMから全RNAを抽出した。全RNA (15μg) を用いて、逆転写によるcDNA合成と、それに続くin vitro転写によるビオチン化cRNA合成を行なった。cRNAを断片化した後、11,000のマウス遺伝子/ESTのプローブがディスプレイされているマウスU74A GeneChip (Affiymetirix) に製造元のプロトコールに従ってハイブリダイゼーションを行なった。チップを洗浄後、SA-PEで染色し、Affymetrix Genechip scannerおよび付属の遺伝子発現ソフトウェアを用いて読み取りを行なった。   The specific procedure of gene chip analysis is shown below. BMM was stimulated with M-CSF alone, RANKL and M-CSF, or IL-1 (10 ng / ml) and M-CSF for 2, 24, and 72 hours. Total RNA was extracted from BMM using Sepasol RNA extraction kit (Nakarai). Using total RNA (15 μg), cDNA synthesis by reverse transcription was followed by biotinylated cRNA synthesis by in vitro transcription. After fragmenting the cRNA, hybridization was performed on a mouse U74A GeneChip (Affiymetirix) displaying 11,000 mouse gene / EST probes according to the manufacturer's protocol. After washing the chip, it was stained with SA-PE and read using an Affymetrix Genechip scanner and the attached gene expression software.

期待されたように、TRAP、カルシトニン受容体、カテプシンK、カルボニックアンヒドラーゼII (CAII)、およびマトリックスメタロプロテアーゼ (MMP)-9などの破骨細胞で大量に発現することが知られている遺伝子が、RANKLにより高レベルで特異的に誘導された (図1A)。本発明者らは、RANKLシグナル伝達の鍵となる調節因子が含まれる可能性が高い転写因子の誘導に注目した。図1Bには、高度に誘導された転写因子に加え、RANKLシグナル伝達の下流で作用することが知られているもののGeneChipデータが示されている。注目すべきことに、NFATc1はmRNAの発現レベルおよび発現のfold increaseの両方において、他の転写因子を凌駕していた。この結果に一致して、RANKLは、破骨細胞形成においてBMMのNFATc1 mRNAを12倍より高く誘導することがノーザンブロット解析において示された (図2)。   As expected, genes known to be abundantly expressed in osteoclasts, such as TRAP, calcitonin receptor, cathepsin K, carbonic anhydrase II (CAII), and matrix metalloprotease (MMP) -9 Was specifically induced at high levels by RANKL (FIG. 1A). The present inventors have noted the induction of transcription factors likely to include key regulators of RANKL signaling. FIG. 1B shows GeneChip data for highly induced transcription factors as well as those known to act downstream of RANKL signaling. Remarkably, NFATc1 outperformed other transcription factors in both mRNA expression levels and fold increase in expression. Consistent with this result, Northern blot analysis showed that RANKL induced BMM NFATc1 mRNA more than 12-fold in osteoclastogenesis (FIG. 2).

[実施例4] 破骨細胞におけるNFATc1の発現
RANKLで刺激し、多核の破骨細胞への発達下にあるBMMにおけるNFATc1蛋白質の発現および細胞局在を調べた。免疫蛍光染色により、NFATc1蛋白質の発現はRANKLが媒介する破骨細胞形成の間、一定して増加し、蛋白質は次第に核に移行することが示された (図3)。この蛋白質は最初は主に細胞質で誘導され、24時間後に核に移行し始める (図3)。NFATc1の発現は、48時間後に観察されるTRAP+細胞の出現よりも早い。RANKL添加の72時間後では、ほぼ全てのTRAP+多核細胞 (MNCs) の核はNFATc1陽性であった (図3)。またこの蛋白質は細胞質にも発現していた。NF-κBなどの転写因子はRANKL刺激の直後に活性化され、破骨細胞形成の間、発現レベルは有意に変化しなかった (図1Bおよび (Takayanagi, H. et al. (2002) Nature 416, 744-749; Takayanagi, H. et al. (2000b) Nature 408, 600-605)) ことから、これらの転写因子機能は発現レベルが徐々に上昇することによってではなく、RANKLが誘導する破骨細胞分化の初期段階の活性化により誘導される核移行により調節されていることが示唆された。この文脈では、RANKLが誘導するNFATc1の上昇と付随する核移行は、破骨細胞分化における細胞事象を最も特徴づけるものでありうる。さらに、骨組織の組織学的試験によれば、NFATc1の発現は、破骨細胞マーカーであるTRAP陽性の巨細胞 (giant cell) (図4)、およびカテプシンKまたはMMP-9発現細胞 (非提示データ) と共在しており、in vivoでも破骨細胞においてNFATc1が発現することが確認された。
[Example 4] Expression of NFATc1 in osteoclasts
The expression and cellular localization of NFATc1 protein in BMM stimulated with RANKL and developing into multinucleated osteoclasts was examined. Immunofluorescence staining showed that expression of the NFATc1 protein increased steadily during RANKL-mediated osteoclastogenesis, and that the protein gradually translocated to the nucleus (FIG. 3). This protein is initially induced primarily in the cytoplasm and begins to translocate to the nucleus after 24 hours (FIG. 3). Expression of NFATc1 is earlier than the appearance of TRAP + cells observed after 48 hours. At 72 hours after the addition of RANKL, almost all nuclei of TRAP + multinucleated cells (MNCs) were NFATc1 positive (FIG. 3). This protein was also expressed in the cytoplasm. Transcription factors such as NF-κB were activated immediately after RANKL stimulation, and expression levels did not change significantly during osteoclastogenesis (FIG. 1B and (Takayanagi, H. et al. (2002) Nature 416). , 744-749; Takayanagi, H. et al. (2000b) Nature 408, 600-605) Therefore, the function of these transcription factors is not caused by the It was suggested that it was regulated by nuclear translocation induced by activation at an early stage of cell differentiation. In this context, RANKL-induced elevation of NFATc1 and concomitant nuclear translocation may be the most characteristic of cellular events in osteoclast differentiation. Further, according to histological examination of bone tissue, expression of NFATc1 was confirmed to be caused by TRAP-positive giant cells (Fig. 4), which are osteoclast markers, and cells expressing cathepsin K or MMP-9 (not shown). Data), and it was confirmed that NFATc1 was also expressed in osteoclasts in vivo.

[実施例5] NFATc1の過剰発現
NFATc1の異所発現の効果を調べるため、NFATc1 cDNAおよびインターナルリボソーマルエントリーサイト (internal ribosomal entry site) - 増強緑色蛍光蛋白質 (EGFP) を保持するレトロウイルスベクター (pMX-NFATc1-IRES-EGFP) を構築した。レトロウイルスベクター pMX-NFATc1-IRES-EGFP は、マウス全長NFATc1 cDNAの2.7 kb EcoRI断片をpMX-IRES-EGFP (Nosaka, T. et al., EMBO J. 18, 4754-65 (1999)) の同じ部位に挿入して構築した。他のレトロウイルスベクター (pMX-c-Fos-IRES-EGFP, pMX-c-Jun-IRES-EGFP) は以前記載されている (Takayanagi, H. et al. (2002) Nature 416, 744-749)。レトロウイルスのパッケージングはこれらのpMXベクターとpPAMpsi2 (Sato, M. et al., FEBS Lett. 441: 106-110 (1998)) とを293T細胞にコリポフェクションして行なった。接種の2日後、BMMの感染効率をアッセイし、さらに破骨細胞形成アッセイのために、M-CSFと共にRANKLの存在下または非存在下で培養した。3日後、破骨細胞形成をTRAP染色および骨吸収アッセイにより評価した。
[Example 5] Overexpression of NFATc1
To investigate the effect of NFATc1 ectopic expression, retrovirus vector (pMX-NFATc1-IRES-EGFP) carrying NFATc1 cDNA and internal ribosomal entry site-enhanced green fluorescent protein (EGFP) Was built. The retroviral vector pMX-NFATc1-IRES-EGFP is the same as pMX-IRES-EGFP (Nosaka, T. et al., EMBO J. 18, 4754-65 (1999)) using a 2.7 kb EcoRI fragment of mouse full-length NFATc1 cDNA. It was constructed by inserting into the site. Other retroviral vectors (pMX-c-Fos-IRES-EGFP, pMX-c-Jun-IRES-EGFP) have been described previously (Takayanagi, H. et al. (2002) Nature 416, 744-749). . Retrovirus packaging was performed by co-lipofection of 293T cells with these pMX vectors and pPAMpsi2 (Sato, M. et al., FEBS Lett. 441: 106-110 (1998)). Two days after inoculation, the efficiency of infection of BMM was assayed and further cultured with M-CSF in the presence or absence of RANKL for the osteoclast formation assay. Three days later, osteoclast formation was assessed by TRAP staining and bone resorption assays.

pMX-NFATc1-IRES-EGFP、またはc-Fos (pMX-c-fos-IRES-EGFP)、c-Jun (pMX-c-jun-IRES-EGFP)、またはEGFPのみ (pMX-EGFP) を保持する他の対照ウイルスをBMMに感染させた。驚くべきことに、BMMでNFATc1を過剰発現させるとRANKLを外来的に添加しなくても破骨細胞の分化が効率良く誘導された (図5A およびB)。c-Fosを保持するレトロウイルスもRANKLなしに破骨細胞形成を誘導したが、その誘導活性はNFATc1ウイルスのそれに比べればはるかに低かった。実際、ウイルスを介したNFATc1の破骨細胞形成活性はRANKL自体と同じくらい強いこと (図5A) から、NFATc1の発現の上昇は破骨細胞形成の誘導に十分であることが示唆される。期待されるように、NFATc1ウイルスおよびRANKLの添加は破骨細胞形成に対して相乗的な効果を示した (図5A)。   Retains pMX-NFATc1-IRES-EGFP, or c-Fos (pMX-c-fos-IRES-EGFP), c-Jun (pMX-c-jun-IRES-EGFP), or EGFP only (pMX-EGFP) Other control viruses infected BMM. Surprisingly, overexpression of NFATc1 in BMM efficiently induced osteoclast differentiation even without exogenous addition of RANKL (FIGS. 5A and B). The retrovirus carrying c-Fos also induced osteoclastogenesis without RANKL, but its induction activity was much lower than that of the NFATc1 virus. In fact, virus-mediated osteoclastic activity of NFATc1 as much as RANKL itself (FIG. 5A) suggests that increased NFATc1 expression is sufficient to induce osteoclastogenesis. As expected, the addition of NFATc1 virus and RANKL had a synergistic effect on osteoclastogenesis (FIG. 5A).

[実施例6] カルシニューリン阻害剤の効果
リンパ球では、NFATの核への移行はカルシニューリン依存的脱リン酸化により調節されていることがよく知られている (Crabtree, G. R., and Olson, E. N. (2002) Cell 109 Suppl, S67-79; Rao, A. et al. (1997) Annu Rev Immunol 15, 707-747)。免疫抑制剤 FK506またはシクロスポリンA (CyA) はカルシニューリンの脱リン酸化活性を特異的に阻害し、それによりNFATを不活性化させる (Liu, J. et al. (1991) Cell 66, 807-815)。NFATのカルシニューリン依存的活性化が破骨細胞形成に寄与するのかを調べるため、RANKLおよびM-CSFにより刺激される破骨細胞形成系にこれらのカルシニューリン阻害剤を添加した。FK506およびCyAは両者とも、BMMからのRANKL誘導破骨細胞形成を用量依存的に強く阻害した (図6)。破骨細胞形成に対する両薬剤の同じ阻害効果が、RANKLのみでも応答して破骨細胞に分化するマクロファージ細胞株であるRAW 264.7細胞でも観察されたことから (非提示データ)、カルシニューリン - NFAT経路は破骨細胞形成のためにRANKL誘導シグナル伝達に重要であることが示唆された。興味深いことに、FK506はNFATc1の核移行を阻害するのみならず、破骨細胞形成におけるNFATc1蛋白質レベルの特徴的な増加も抑制した (図7)。
ノーザンブロット解析により、NFATc1誘導はFK506によりmRNAレベルで抑制されることが示された (図8)。NFATには、自身のプロモーターへの結合を通してカルシニューリン依存的ポジティブフィードバック調節ループがあることが報告されている (Zhou, B. et al. (2002) J Biol Chem 277, 10704-10711)。本発明者らの結果は、NFATc1遺伝子のカルシニューリン依存的な自律増幅が、RANKLシグナル伝達の下流を作動させていることを示唆する。
[Example 6] Effect of calcineurin inhibitor In lymphocytes, it is well known that NFAT translocation to the nucleus is regulated by calcineurin-dependent dephosphorylation (Crabtree, GR, and Olson, EN (2002). ) Cell 109 Suppl, S67-79; Rao, A. et al. (1997) Annu Rev Immunol 15, 707-747). Immunosuppressants FK506 or cyclosporin A (CyA) specifically inhibit calcineurin dephosphorylation activity, thereby inactivating NFAT (Liu, J. et al. (1991) Cell 66, 807-815) . To investigate whether calcineurin-dependent activation of NFAT contributes to osteoclastogenesis, these calcineurin inhibitors were added to the osteoclastogenic system stimulated by RANKL and M-CSF. Both FK506 and CyA strongly inhibited RANKL-induced osteoclast formation from BMM in a dose-dependent manner (FIG. 6). The same inhibitory effect of both drugs on osteoclastogenesis was also observed in RAW 264.7 cells, a macrophage cell line that differentiates into osteoclasts in response to RANKL alone (data not shown), indicating that the calcineurin-NFAT pathway is It is suggested that it is important for RANKL-induced signaling for osteoclast formation. Interestingly, FK506 not only inhibited NFATc1 nuclear translocation, but also suppressed a characteristic increase in NFATc1 protein levels in osteoclastogenesis (FIG. 7).
Northern blot analysis showed that NFATc1 induction was suppressed at the mRNA level by FK506 (FIG. 8). NFAT has been reported to have a calcineurin-dependent positive feedback regulatory loop through binding to its own promoter (Zhou, B. et al. (2002) J Biol Chem 277, 10704-10711). Our results suggest that calcineurin-dependent autonomous amplification of the NFATc1 gene drives downstream of RANKL signaling.

[実施例7] RANKLにより誘導されるCa2+シグナル伝達
カルシニューリンはIP3が媒介する小胞体からのCa2+放出とそれに続く原形質膜を通した細胞内へのCa2+流入により活性化されることが知られている (Crabtree, G. R., and Olson, E. N. (2002) Cell 109 Suppl, S67-79)。RANKLが誘導するカルシニューリンの活性化機構の手がかりを得るため、Ca2+の選択的キレーターであるBAPTA-AMで細胞を処理することによりCa2+の可動化を遮断した。
Example 7 Ca2 + Signaling Induced by RANKL Calcineurin is activated by IP3-mediated Ca2 + release from the endoplasmic reticulum and subsequent Ca2 + entry into cells through the plasma membrane. (Crabtree, GR, and Olson, EN (2002) Cell 109 Suppl, S67-79). To obtain clues to calcineurin activation mechanism RANKL-induced blocked the mobilization of Ca 2+ by treating the cells with BAPTA-AM is a selective chelator Ca 2+.

BAPTA処理は以下にように行なった。細胞内Ca2+をキレートするため、15μM BAPTA AMおよび0.04% pluronic F127 存在下、血清を含まないα-MEM中で細胞を60分インキュベートした。その後細胞をα-MEMで2回洗浄し、RANKL/M-CSFを含むα-MEM/FBSでインキュベートした。この処理は、RANKLが誘導する破骨細胞形成の間中、1日1回行なった。 BAPTA treatment was performed as follows. Cells were incubated for 60 minutes in serum-free α-MEM in the presence of 15 μM BAPTA AM and 0.04% pluronic F127 to chelate intracellular Ca 2+ . The cells were then washed twice with α-MEM and incubated with α-MEM / FBS containing RANKL / M-CSF. This treatment was performed once a day during RANKL-induced osteoclastogenesis.

またCa2+測定は以下のように行なった。まず細胞を5μM fluo-4 AM、5μM Fura Red AM、および 0.05% pluronic F127 の存在下、血清を含まないDMEMで30分インキュベートした。その後DMEMで細胞を2回洗浄し、10% FBSおよび10 ng/ml M-CSFを含むDMEMで後インキュベートを20分間行った。これらの色素をロードした細胞をHank's balanced salt solutionで3回洗浄し、共焦点顕微鏡 (Leica) の倒立台にマウントした。細胞は488 nmで励起し、fluo-4は505-530 nm、FuraRedは600-680 nmの放出を5秒間隔で同時に測定した。単一細胞の細胞内Ca2+濃度を測定するため、FuraRedに対するfluo-4の蛍光強度の比を算出した。基底レベルからの比率の値の上昇を、10μM ionomycinを添加して得た最大比率上昇で割り、%最大比率上昇 (%max ratio increase) として表した。 The Ca 2+ measurement was performed as follows. The cells were first incubated with serum-free DMEM for 30 minutes in the presence of 5 μM fluo-4 AM, 5 μM Fura Red AM, and 0.05% pluronic F127. The cells were then washed twice with DMEM and post-incubated with DMEM containing 10% FBS and 10 ng / ml M-CSF for 20 minutes. Cells loaded with these dyes were washed three times with Hank's balanced salt solution and mounted on an inverted table of a confocal microscope (Leica). Cells were excited at 488 nm, emission of fluo-4 at 505-530 nm and emission of FuraRed at 600-680 nm were measured simultaneously at 5-second intervals. To measure the intracellular Ca 2+ concentration of a single cell, the ratio of the fluorescence intensity of fluo-4 to FuraRed was calculated. The increase in ratio value from basal level was divided by the maximum ratio increase obtained with the addition of 10 μM ionomycin and expressed as% max ratio increase.

期待したように、BAPTA-AMによるCa2+シグナル伝達の阻害はRANKLが誘導する破骨細胞形成を強く阻害すると共に、NFATc1の発現上昇も阻害した (図9) ことから、Ca2+依存的シグナル伝達は、NFATc1誘導および活性化を導くRANKLが誘導するカルシニューリンの活性化にとって重要であることが示唆された。これらの結果に一致して、RANKLで刺激したBMMでは、刺激の24時間後より後でも持続的なCa2+振動が観察され (図10)、これはIL-1で刺激した細胞では観察されなかった。ただしRANKLまたはIL-1のいずれで刺激しても、その直後の急速なCa2+濃度の上昇は観察されなかった。PMAおよびionomycineなどのCa2+イオノフォアの添加はRANKL誘導破骨細胞形成を有意にアップレギュレートしなかったこと (非提示データ) から、破骨細胞形成においてNFATc1の活性化のために重要なCa2+シグナル伝達は、Ca2+スパイクではなく持続的なCa2+の振動である可能性がある。RANKLが直接Ca2+可動化を活性化するのか、あるいは他のリガンド - 受容体系の誘導を通してそれを活性化するのかは明らかではない。 As expected, inhibition of Ca 2+ signaling by BAPTA-AM is with strongly inhibits osteoclast formation induced RANKL, since elevated expression of NFATc1 also inhibited (Fig. 9), Ca 2+ dependent Signaling was suggested to be important for RANKL-induced calcineurin activation leading to NFATc1 induction and activation. Consistent with these results, persistent Ca 2+ oscillations were observed in BMM stimulated with RANKL even after 24 h after stimulation (FIG. 10), which was observed in cells stimulated with IL-1. Did not. However, no rapid increase in Ca 2+ concentration was observed immediately after stimulation with either RANKL or IL-1. Addition of Ca2 + ionophores such as PMA and ionomycine did not significantly up-regulate RANKL-induced osteoclastogenesis (data not shown), indicating that Ca is important for NFATc1 activation in osteoclastogenesis. 2+ signaling may be a continuous Ca 2+ oscillation rather than a Ca 2+ spike. It is not clear whether RANKL directly activates Ca 2+ mobilization or activates it through induction of another ligand-receptor system.

[実施例8] ES細胞からの破骨細胞形成
マウスのジーンターゲッティング戦略は、欠失が胚性致死の表現型となるような多機能遺伝子を解明するには限界がある。例えばNFATc1欠損マウスは正常な心臓弁および中隔を発達できずに発生のday 14.5より前に循環障害により死亡するため、骨細胞の発生におけるNFATc1の関与の詳細を評価することはできない (de la Pompa, J. L. et al. (1998) Nature 392, 182-186; Ranger, A. M. et al. (1998) Nature 392, 186-190)。さらに、NFATc1を欠失するマウスの胎生肝から造血細胞を得ることはほとんど不可能である。そこで本発明者らは、ES細胞由来の単球/マクロファージ前駆細胞が破骨細胞に効率良く分化することができる、ES細胞の新しい培養系を構築した。造血細胞の発生に適した微環境を維持するため、ES細胞塊 (embryoid body; EB) 形成による三次元培養を実現させた。
Example 8 Osteoclastogenesis from ES Cells Gene targeting strategies in mice have limitations in elucidating multifunctional genes whose deletion would result in an embryonic lethal phenotype. For example, NFATc1-deficient mice fail to develop normal heart valves and septum and die of circulatory disturbance prior to day 14.5 of development, so the details of NFATc1 involvement in bone cell development cannot be assessed (de la Pompa, JL et al. (1998) Nature 392, 182-186; Ranger, AM et al. (1998) Nature 392, 186-190). Furthermore, it is almost impossible to obtain hematopoietic cells from fetal liver of mice lacking NFATc1. Therefore, the present inventors have constructed a new ES cell culture system in which ES cell-derived monocyte / macrophage precursor cells can efficiently differentiate into osteoclasts. In order to maintain a microenvironment suitable for the generation of hematopoietic cells, three-dimensional culture was achieved by forming an ES cell mass (embryoid body; EB).

ES細胞からの破骨細胞形成は以下のように行なった。フィーダー細胞非依存的ES細胞株をゼラチンコートしたディッシュ上で15% FBS、1x10-4 M 2-mercaptoethanol、および 1000 U/ml leukemia inhibitory factor (LIF)、50 U/ml streptomycin および 50 mg/ml penicillin を含むDMEM (Gibco) で維持した。野生型ES細胞株 E14K [NFATc1+/+]、ヘテロ接合型変異体株 NFDK34 [NFATc1+/-]、およびホモ接合型変異体株 [NFATc1-/-], NFDK10 または NFDK17 を用いた。ES細胞を破骨細胞に分化させるため、ES細胞をトリプシン処理し、逆さにしたバクテリア用ペトリディッシュに25μlドロップ中に3x103 ES細胞となるようハンギングドロップでプレーティングした。Day 2でハンギングドロップ中のembryoid bodyを回収し、培養ディッシュに移した。これらのEBは、高濃度のM-CSF (100 ng/ml) を含むα-MEM/10% FBS中、ペトリディッシュで2日間培養した。その後、EBを0.25%のトリプシン - EDTA - PBSで処理して単一細胞を回収し、フローサイトメトリーでCD11b、c-Fms、およびRANKの発現を調べた (day 4)。回収した単一細胞は、RANKL (100 ng/ml) およびM-CSF (10 ng/ml) を含むα-MEM/10% FBS中に再度撒きなおして培養した。4日後、培養中に効率良くTRAP+ MNCが形成した (day 8)。これらのTRAP+ MNCが、象牙質切片上の骨吸収活性を含む破骨細胞の基準を満たすことが確認された。 Osteoclast formation from ES cells was performed as follows. 15% of feeder cells independent ES cell lines on dishes coated with gelatin FBS, 1x10 -4 M 2-mercaptoethanol , and 1000 U / ml leukemia inhibitory factor ( LIF), 50 U / ml streptomycin and 50 mg / ml penicillin And maintained in DMEM (Gibco). A wild-type ES cell line E14K [NFATc1 + / + ], a heterozygous mutant strain NFDK34 [NFATc1 +/- ], and a homozygous mutant strain [NFATc1 − / − ], NFDK10 or NFDK17 were used. To differentiate the ES cells into osteoclasts, the ES cells were trypsinized and plated in an inverted bacterial Petri dish with a hanging drop to give 3 × 10 3 ES cells in a 25 μl drop. On Day 2, the embryoid body in the hanging drop was collected and transferred to a culture dish. These EBs were cultured in Petri dishes for 2 days in α-MEM / 10% FBS containing a high concentration of M-CSF (100 ng / ml). Thereafter, EBs were treated with 0.25% trypsin-EDTA-PBS to collect single cells, and the expression of CD11b, c-Fms and RANK was examined by flow cytometry (day 4). The collected single cells were replated and cultured in α-MEM / 10% FBS containing RANKL (100 ng / ml) and M-CSF (10 ng / ml). Four days later, TRAP + MNC was efficiently formed during the culture (day 8). These TRAP + MNCs were identified as meeting osteoclast criteria, including bone resorption activity on dentin sections.

上記のように、EBをM-CSFで2日間刺激すると単球/マクロファージ前駆細胞の発生が誘導され、これらを酵素的に分散させ新しいディッシュに撒きなおして、M-CSF存在下RANKLで4日間刺激すると、象牙質切片に対し骨吸収活性を持つTRAP+多核細胞が分化した (図11)。従って、この培養系は、欠失によりマウスで胚性致死を誘導するような遺伝子の破骨細胞形成における機能を調べることを可能にする。 As described above, when EBs are stimulated with M-CSF for 2 days, the generation of monocyte / macrophage progenitor cells is induced, and these are enzymatically dispersed and replated on a new dish, followed by RANKL in the presence of M-CSF for 4 days. Upon stimulation, TRAP + multinucleated cells having bone resorption activity were differentiated from the dentin section (FIG. 11). Thus, this culture system makes it possible to examine the function of genes that induce embryonic lethality in mice by deletion in osteoclastogenesis.

[実施例9] NFATc1遺伝子の不活化
本発明者らは、G418濃度を増加させた選択により、NFATc1+/- ES細胞からNFATc1-/- ES細胞株を生成させた (Yoshida, H. et al. (1998) Immunity 8, 115-124)。NFATc1-/- ES細胞では、RANKLおよびM-CSF存在下での成熟破骨細胞の形成が完全に欠損していた (図12A)。さらに、RANKL刺激したNFATc1-/- ES細胞ではTRAP+ 細胞は全く見られなかった。しかしながら、NFATc1-/- ES細胞からのCD11b (Mac-1) または非特異的エステラーゼ (nonspecific esterase; NSE) 陽性の単球/マクロファージ前駆細胞の生成は、親細胞であるNFATc1+/- ES細胞からの生成と同レベルであった (図12B)。それに加え、NFATc1-/-前駆細胞のc-Fms (M-CSF受容体) およびRANKの発現は、NFATc1+/-前駆細胞のそれらに匹敵した (非提示データ)。これらの結果を合わせると、NFATc1はTRAP遺伝子の誘導および単球/マクロファージ前駆細胞から成熟した多核破骨細胞への分化に重要な役割を果たしていることが証明された。
Example 9 Inactivation of NFATc1 Gene The present inventors generated NFATc1 − / − ES cell lines from NFATc1 +/− ES cells by selection with increasing G418 concentration (Yoshida, H. et al. (1998) Immunity 8, 115-124). NFATc1 − / − ES cells completely lacked mature osteoclast formation in the presence of RANKL and M-CSF (FIG. 12A). In addition, no TRAPL + cells were found in RANKL-stimulated NFATc1 − / − ES cells. However, the generation of CD11b (Mac-1) or nonspecific esterase (NSE) positive monocyte / macrophage progenitor cells from NFATc1 − / − ES cells was not achieved from parental NFATc1 +/− ES cells. (Fig. 12B). In addition, the expression of c-Fms (M-CSF receptor) and RANK in NFATc1 − / − progenitors was comparable to those in NFATc1 +/− progenitors (data not shown). Taken together, these results demonstrate that NFATc1 plays an important role in TRAP gene induction and differentiation of monocyte / macrophage progenitor cells into mature multinucleated osteoclasts.

[実施例10] NFATc1の転写標的およびパートナー
本発明者らは、TRAP、カルシトニン受容体、カテプシンK、CAII、およびMMP-9を含む破骨細胞の最終分化において特異的にアップレギュレートされる遺伝子のプロモーター配列 (Anusaksathien, O. et al. (2001) J Biol Chem 276, 22663-22674; David, J. P. et al. (2001) J Cell Physiol 188, 89-97; Motyckova, G. et al. (2001) Proc Natl Acad Sci U S A 98, 5798-5803; Reddy, S. V. et al. (1995) J Bone Miner Res 10, 601-606) をスクリーニングした。すると、これらのプロモーターは全て複数のNFATc1部位を含んでおり、NFATc1はこれらの破骨細胞遺伝子を直接調節することが示唆された。この可能性を調べるため、RANKL刺激に応答することが知られているTRAPプロモーターまたはカルシトニン受容体プロモーター (P3プロモーター) (Anusaksathien, O. et al. (2001) J Biol Chem 276, 22663-22674; Matsumoto, M. et al. (2001) J Biol Chem 276, 33086-33092; Reddy, S. V. et al. (1995) J Bone Miner Res 10, 601-606) により駆動されるルシフェラーゼレポータープラスミドを構築した。
Example 10 Transcriptional Targets and Partners of NFATc1 We present genes specifically up-regulated in terminal differentiation of osteoclasts, including TRAP, calcitonin receptor, cathepsin K, CAII, and MMP-9 (Anusaksathien, O. et al. (2001) J Biol Chem 276, 22663-22674; David, JP et al. (2001) J Cell Physiol 188, 89-97; Motyckova, G. et al. (2001) ) Proc Natl Acad Sci USA 98, 5798-5803; Reddy, SV et al. (1995) J Bone Miner Res 10, 601-606). Thus, all of these promoters contained multiple NFATc1 sites, suggesting that NFATc1 directly regulates these osteoclast genes. To investigate this possibility, the TRAP promoter or calcitonin receptor promoter (P3 promoter) known to respond to RANKL stimulation (Anusaksathien, O. et al. (2001) J Biol Chem 276, 22663-22674; Matsumoto (2001) J Biol Chem 276, 33086-33092; Reddy, SV et al. (1995) J Bone Miner Res 10, 601-606). A luciferase reporter plasmid was constructed.

ルシフェラーゼアッセイのためのレポータープラスミドの構築は以下にように行なった。マウスTRAPプロモーター (Reddy, S. V. et al. (1995) J Bone Miner Res 10, 601-606) の約1.8 kb KpnI - BglII断片を、PicaGeneルシフェラーゼレポータープラスミド, basic vector 2 (TOYO INK) の同じ部位に挿入して、レポータープラスミド pTRAP-lucを構築した。破骨細胞に特異的なマウスカルシトニン受容体プロモーター領域 (P3プロモーター) を、センス 5'-AAGATCTCAACACAACTCTTAACTGGACC-3' (配列番号:1) およびアンチセンス 5'-AAGCTTAATGTAAATGTAGATATAGC-3' (配列番号:2) プライマーを用いてPCRにより増幅した。もう一つのレポータープラスミド pCTR-lucは、461 bpのPCR断片をbasic vector 2のBglII - HindIII部位に挿入して構築した。NFATc1変異体 T552GおよびR485A/L486Aは、部位特異的変異導入法 (Sawano, A., and Miyawaki, A. (2000) Nucleic Acids Res 28, E78) により生成した。T552GおよびR485A/L486Aのためのプライマーは、それぞれ5'-TGAGGAAAGGGGAGGGAGATATCGGGAGGAAGAACACCAGGG-3' (配列番号:3) および 5'-TTGGGACGGCTGACGACGCCGCGCTGAGGCCTCACGCCTTCTACCAGG-3' (配列番号:4) である。FuGene 6 (Roche) を用いて293T細胞にトランスフェクトし、トランスフェクションの24時間後にルシフェラーゼ活性をアッセイした。全てのデータは平均±s.e. (n=6) で表した。   Construction of the reporter plasmid for the luciferase assay was performed as follows. Insert about 1.8 kb KpnI-BglII fragment of mouse TRAP promoter (Reddy, SV et al. (1995) J Bone Miner Res 10, 601-606) into the same site of PicaGene luciferase reporter plasmid, basic vector 2 (TOYO INK) Thus, a reporter plasmid pTRAP-luc was constructed. The osteoclast-specific mouse calcitonin receptor promoter region (P3 promoter) was replaced with a sense 5'-AAGATCTCAACACAACTCTTAACTGGACC-3 '(SEQ ID NO: 1) and an antisense 5'-AAGCTTAATGTAAATGTAGATATAGC-3' (SEQ ID NO: 2). And amplified by PCR. Another reporter plasmid, pCTR-luc, was constructed by inserting a 461 bp PCR fragment into the BglII-HindIII site of basic vector 2. NFATc1 mutants T552G and R485A / L486A were generated by site-directed mutagenesis (Sawano, A., and Miyawaki, A. (2000) Nucleic Acids Res 28, E78). Primers for T552G and R485A / L486A are 5'-TGAGGAAAGGGGAGGGAGATATCGGGAGGAAGAACACCAGGG-3 '(SEQ ID NO: 3) and 5'-TTGGGACGGCTGACGACGCCGCGCTGAGGCCTCACGCCTTCTACCAGG-3' (SEQ ID NO: 4), respectively. 293T cells were transfected using FuGene 6 (Roche) and luciferase activity was assayed 24 hours after transfection. All data were expressed as mean ± s.e. (N = 6).

TRAPは破骨細胞に対して厳密な特異性はないが、破骨細胞マーカーとして最も広く用いられており、RANKLにより最も高いアップレギュレートを受ける遺伝子の1つである (図1A)。一方カルシトニン受容体はむしろ破骨細胞に特異的で、その前駆細胞では発現しない。図13に示したように、NFATc1の過剰発現のみで両者のプロモーターは活性化されたが、この活性化は期待したほど強くなかった。T細胞活性化においては、IL-2プロモーター上で、NFATはAP-1と共動することがよく知られている (Chen, L. et al. (1998) Nature 392, 42-48; Macian, F. et al. (2000) Embo J 19, 4783-4795; Macian, F. et al. (2001) Oncogene 20, 2476-2489)。c-Fosは破骨細胞形成に必須のAP-1複合体成分であるので、このc-FosをNFATc1と共にコトランスフェクションした。興味深いことに、NFATc1とc-FosとのコトランスフェクションはTRAPプロモーターおよびカルシトニン受容体プロモーターの両者の顕著な活性化を誘導したが、c-Fosのみではこれらのプロモーターを僅かに活性化しただけであった (図13)。これらの結果は、これらの破骨細胞遺伝子において、NFATc1は、c-Fosを含むAP-1複合体と共動することを強く示唆している。NFAT:AP-1:DNA複合体の結晶構造に基づいて、AP-1との分子相互作用が障害されたNFAT変異体が報告されている (Chen, L. et al. (1998) Nature 392, 42-48; Macian, F. et al. (2000) Embo J 19, 4783-4795)。これと同様に、本発明者らは、それぞれc-Junおよびc-Fosとの結合部位に変異を導入することによって、AP-1と共動できないNFATc1変異体 NFATc1T552G および NFATc1R485A/L486A を構築した (図14)。期待したように、これらの変異NFATc1はc-Fosとの相乗的な共動によりこれら2つのプロモーターを活性化することができなかった (図13) ことから、AP-1は破骨細胞遺伝子を作動させる転写機構におけるNFATc1の必須のパートナーであることが示唆された。   TRAP has no strict specificity for osteoclasts, but is the most widely used osteoclast marker and is one of the most up-regulated genes by RANKL (FIG. 1A). Calcitonin receptors, on the other hand, are rather specific to osteoclasts and are not expressed on their precursor cells. As shown in FIG. 13, both promoters were activated only by overexpression of NFATc1, but this activation was not as strong as expected. It is well known that NFAT cooperates with AP-1 on the IL-2 promoter in T cell activation (Chen, L. et al. (1998) Nature 392, 42-48; Macian, F. et al. (2000) Embo J 19, 4783-4795; Macian, F. et al. (2001) Oncogene 20, 2476-2489). Since c-Fos is a component of the AP-1 complex essential for osteoclast formation, this c-Fos was co-transfected with NFATc1. Interestingly, co-transfection of NFATc1 and c-Fos induced significant activation of both the TRAP promoter and the calcitonin receptor promoter, whereas c-Fos alone activated these promoters only slightly. (FIG. 13). These results strongly suggest that in these osteoclast genes, NFATc1 cooperates with the AP-1 complex, including c-Fos. NFAT mutants with impaired molecular interaction with AP-1 have been reported based on the crystal structure of the NFAT: AP-1: DNA complex (Chen, L. et al. (1998) Nature 392, 42-48; Macian, F. et al. (2000) Embo J 19, 4783-4795). Similarly, the present inventors constructed NFATc1 mutants NFATc1T552G and NFATc1R485A / L486A, which cannot cooperate with AP-1, by introducing mutations at the binding sites for c-Jun and c-Fos, respectively. (FIG. 14). As expected, these mutant NFATc1 failed to activate these two promoters by synergistic co-operation with c-Fos (FIG. 13). It has been suggested that it is an essential partner of NFATc1 in the transcription machinery to be activated.

[実施例11] TRAF6、c-Fos、およびNFATc1の関係
カルシニューリン - NFATc1経路、およびTRAF6経路およびc-Fos経路などの他の既知の必須のシグナル伝達経路の間の関係についてさらに手がかりを得るため、TRAF6またはc-Fos欠失マウス由来のBMMにおけるRANKLが誘導するNFATc1の発現を評価した。NFATc1蛋白質の誘導はc-Fos欠失細胞では完全に阻害され、TRAF6細胞では完全ではなかったものの非常に減少していた。さらにノーザンブロット解析により、TRAF6およびc-Fosの両者が、NFATc1 mRNAの正常な誘導に必須であることが実証された (図15A)。期待したように、NFATc1 mRNAの誘導は全面的にc-Fosに依存していたことから、NFATc1はAP-1の転写標的であることが示唆された。しかしながら、NFATc1の蛋白質発現とは違い、NFATc1 mRNAの誘導はTRAF6欠損BMMでも部分的に観察されたことから、TRAF6によるNFATc1発現の調節は転写レベルおよび転写後レベルの両方で行なわれていることが示唆された (図15B)。このように、調節機構に違いはあるものの、NFATc1はTRAF6経路およびc-Fos経路の両者の下流で誘導されることから、NFATc1は、破骨細胞形成に必須のこれら2つの経路を統合する役割を果たすことが示された。
Example 11 Relationship of TRAF6, c-Fos, and NFATc1 To gain further clues about the relationship between the calcineurin-NFATc1 pathway, and other known essential signaling pathways such as the TRAF6 and c-Fos pathways, RANKL-induced NFATc1 expression in BMM from TRAF6 or c-Fos deficient mice was evaluated. Induction of NFATc1 protein was completely inhibited in c-Fos-deficient cells, and decreased, though not completely, in TRAF6 cells. Furthermore, Northern blot analysis demonstrated that both TRAF6 and c-Fos were essential for normal induction of NFATc1 mRNA (FIG. 15A). As expected, induction of NFATc1 mRNA was entirely dependent on c-Fos, suggesting that NFATc1 is a transcription target of AP-1. However, unlike NFATc1 protein expression, NFATc1 mRNA induction was also partially observed in TRAF6-deficient BMM, indicating that TRAF6 regulates NFATc1 expression at both the transcriptional and post-transcriptional levels. Suggested (FIG. 15B). Thus, despite the differences in regulatory mechanisms, NFATc1 plays a role in integrating these two pathways essential for osteoclastogenesis, since NFATc1 is induced downstream of both the TRAF6 and c-Fos pathways It was shown to fulfill.

[実施例12] in vitro破骨細胞形成
実施例13〜18で用いたin vitro破骨細胞形成は以下のように行なった。C57BL/6マウス由来の非接着性骨髄細胞 (24ウェルプレート1ウェルあたり 5 x 104 細胞, 10-cmプレートあたり 1.5-2.0 107 細胞) を撒き、10 ng/ml M-CSF (Genzyme) を含む10 % FBS (Sigma) 含有α-MEM (Gibco BRL) 中で培養した。2日後、リンパ球を含む非接着細胞を洗い流した後、接着細胞をBMMとして用いた。BMMはさらに100 ng/ml可溶性RANKL (Peprotech) および10 ng/ml M-CSF存在下で培養し破骨細胞を形成させた。レフルノミドの効果を評価するため、レフルノミドの活性代謝物であるA77 1726 (Aventis Pharma) を、特に別記しない限りRANKLと同時に加えた。3日後、TRAP+の多核 (>3核) 細胞を計数した。全てのデータは平均±s.e. (n=6) で表した。TRAP+ MNCは、以前記載 (Takayanagi, H. et al., Nature 408, 600-5 (2000)) したように、象牙質切片上での骨吸収活性と、カルシトニン受容体の発現を試験した。
[Example 12] In vitro osteoclast formation In vitro osteoclast formation used in Examples 13 to 18 was performed as follows. Non-adherent bone marrow cells from C57BL / 6 mice (5 x 10 4 cells per well in a 24-well plate, 1.5-2.0 10 7 cells per 10-cm plate) were seeded, and 10 ng / ml M-CSF (Genzyme) was added. The cells were cultured in α-MEM (Gibco BRL) containing 10% FBS (Sigma). Two days later, non-adherent cells including lymphocytes were washed away, and the adherent cells were used as BMM. BMM was further cultured in the presence of 100 ng / ml soluble RANKL (Peprotech) and 10 ng / ml M-CSF to form osteoclasts. To evaluate the effect of leflunomide, the active metabolite of leflunomide, A77 1726 (Aventis Pharma) was added at the same time as RANKL unless otherwise noted. Three days later, TRAP + multinuclear (> 3 nuclei) cells were counted. All data were expressed as mean ± se (n = 6). TRAP + MNC tested bone resorption activity on dentin sections and calcitonin receptor expression as previously described (Takayanagi, H. et al., Nature 408, 600-5 (2000)).

[実施例13] 破骨細胞分化に対するレフルノミドの効果
レフルノミドが破骨細胞分化に直接作用するのか、そしてもしそうならどのように作用するのかを調べるため、まずM-CSF存在下でRANKL刺激したマウス骨髄単球/マクロファージ (BMM) からのin vitro破骨細胞形成に対するレフルノミドの効果を調べた。図16Aに示したように、レフルノミドは酒石酸抵抗性酸ホスファターゼ陽性の多核細胞 (TRAP+ MNC) の形成を、用量依存的 (1-100μM) に強く阻害した。これらの濃度では、レフルノミドはBMMの生存および増殖に有意な影響を与えなかった (図16A、17参照; 非提示データ)。また、やはりRANKLに応答して破骨細胞に分化するマクロファージである RAW 264.7のRANKLが誘導する破骨細胞形成においても、同様の阻害効果が観察された (非提示データ)。破骨細胞分化に対するレフルノミドの阻害効果はウリジンの過剰量の添加により回復したことから、この阻害はde novo (新規) のピリミジン生合成の遮断が原因であることが示唆された (図16A、17)。RANKL刺激において、レフルノミドの存在により破骨細胞形成の過程が阻害されるステージを調べた。図16Bに示したように、レフルノミドを初期ステージ、すなわちRANKL刺激の0〜24時間後の間に添加すると、TRAP+ MNCの形成はほぼ完全に阻害されたが、この薬剤をRANKL刺激の48時間後に添加してもそのような阻害は観察されなかった (図16B)。
Example 13 Effect of Leflunomide on Osteoclast Differentiation To investigate whether leflunomide directly acts on osteoclast differentiation and if so how, RANKL stimulated mice in the presence of M-CSF first The effect of leflunomide on in vitro osteoclastogenesis from bone marrow monocytes / macrophages (BMM) was examined. As shown in FIG. 16A, leflunomide strongly inhibited the formation of tartrate-resistant acid phosphatase-positive polynuclear cells (TRAP + MNC) in a dose-dependent (1-100 μM) manner. At these concentrations, leflunomide had no significant effect on BMM survival and proliferation (see FIGS. 16A, 17; data not shown). A similar inhibitory effect was also observed in RANKL-induced osteoclastogenesis of RAW 264.7, a macrophage that also differentiates into osteoclasts in response to RANKL (data not shown). The inhibitory effect of leflunomide on osteoclast differentiation was restored by the addition of an excess of uridine, suggesting that this inhibition was due to de novo (new) blockade of pyrimidine biosynthesis (FIGS. 16A, 17). ). The stage at which the process of osteoclast formation was inhibited by the presence of leflunomide during RANKL stimulation was examined. As shown in FIG. 16B, when leflunomide was added at the early stage, i.e., between 0 and 24 hours after RANKL stimulation, TRAP + MNC formation was almost completely inhibited, but the drug was treated for 48 hours after RANKL stimulation. No such inhibition was observed when added later (FIG. 16B).

[実施例14] RANKLが活性化する下流シグナル経路に対するレフルノミドの効果
上記の結果を基に、RANKLにより活性化される細胞内シグナル伝達経路にレフルノミドが干渉する機構を調べた。具体的には、RANKLはその受容体であるRANKへの結合を通して細胞にシグナルを伝達し、TRAF6などのTNF受容体関連因子 (TRAF) ファミリー蛋白質を活性化し、これがNF-κB経路、mitogen-activated protein kinase (MAPK) 経路、およびAkt経路を活性化する (Theill, L.E., Annu Rev Immunol 20, 795-823 (2002); Takayanagi, H. et al., Nature 408, 600-5 (2000); Wong, B.R. et al., Mol Cell 4, 1041-9 (1999); Takayanagi, H. et al., Nature 416, 744-49 (2002))。RANKLはまた、AP-1転写因子複合体において機能しうるc-Fosを誘導する (Takayanagi, H. et al., Nature 416, 744-49 (2002); Matsuo, K. et al., Nat Genet 24, 184-7. (2000); Karsenty, G. & Wagner, E.F., Dev Cell 2, 389-406. (2002))。RANKLは、TRAF6およびc-Fosに依存的な様式で、nuclear factor of activated T cells (NFAT) ファミリーのメンバーであるNFATc1遺伝子を選択的に誘導する。RANKLはまた、Ca2+シグナル伝達を生じさせ、カルシニューリンを介したNFATc1の活性化を起こす。この活性化は破骨細胞分化に必要かつ十分である (実施例1〜11参照)。
[Example 14] Effect of leflunomide on downstream signal pathway activated by RANKL Based on the above results, the mechanism by which leflunomide interferes with the intracellular signaling pathway activated by RANKL was examined. Specifically, RANKL transmits signals to cells through binding to its receptor, RANK, and activates TNF receptor-related factor (TRAF) family proteins such as TRAF6, which is the NF-κB pathway, mitogen-activated Activates the protein kinase (MAPK) pathway and the Akt pathway (Theill, LE, Annu Rev Immunol 20, 795-823 (2002); Takayanagi, H. et al., Nature 408, 600-5 (2000); Wong , BR et al., Mol Cell 4, 1041-9 (1999); Takayanagi, H. et al., Nature 416, 744-49 (2002)). RANKL also induces c-Fos that can function in the AP-1 transcription factor complex (Takayanagi, H. et al., Nature 416, 744-49 (2002); Matsuo, K. et al., Nat Genet 24, 184-7. (2000); Karsenty, G. & Wagner, EF, Dev Cell 2, 389-406. (2002)). RANKL selectively induces the NFATc1 gene, a member of the nuclear factor of activated T cells (NFAT) family, in a TRAF6 and c-Fos dependent manner. RANKL also causes Ca 2+ signaling and causes calcineurin-mediated activation of NFATc1. This activation is necessary and sufficient for osteoclast differentiation (see Examples 1-11).

レフルノミドの破骨細胞形成阻害の分子基盤を解明するため、RANKLが誘導するこれらの下流シグナル分子の活性化に対するレフルノミドの効果を調べた。具体的には、レフルノミド (30μM) の存在下または非存在下で24時間プレインキュベートしたBMMをRANKLで刺激し、抗リン酸化MAPK抗体、抗MAPK抗体、抗リン酸化Akt抗体、または抗Akt抗体 (New England Biomeds) を用いて、以前の記載 (Takayanagi, H. et al., Nature 408, 600-5 (2000); Takayanagi, H. et al., Nature 416, 744-49 (2002)) の通りにイムノブロッティングにより解析した。electrophoretic mobility shift assay (EMSA) のため、BMMをレフルノミド (30μM) の存在下または非存在下で24時間プレインキュベートした。RANKL刺激を行なった後、細胞抽出液を調製しIFN-βプロモーターのNF-κB結合部位を含むオリゴヌクレオチドプローブを用いて以前の記載 (Takayanagi, H. et al., Nature 408, 600-5 (2000); Takayanagi, H. et al., Nature 416, 744-49 (2002)) の通りに解析した。スーパーシフトには抗Rel-A抗体 (Santa Cruz) を用いた。   To elucidate the molecular basis of leflunomide's inhibition of osteoclastogenesis, the effect of leflunomide on RANKL-induced activation of these downstream signaling molecules was investigated. Specifically, BMM pre-incubated for 24 hours in the presence or absence of leflunomide (30 μM) was stimulated with RANKL, and an anti-phosphorylated MAPK antibody, an anti-MAPK antibody, an anti-phosphorylated Akt antibody, or an anti-Akt antibody ( New England Biomeds) as described previously (Takayanagi, H. et al., Nature 408, 600-5 (2000); Takayanagi, H. et al., Nature 416, 744-49 (2002)). Was analyzed by immunoblotting. BMM was preincubated for 24 hours in the presence or absence of leflunomide (30 μM) for the electrophoretic mobility shift assay (EMSA). After RANKL stimulation, cell extracts were prepared and described previously using an oligonucleotide probe containing the NF-κB binding site of the IFN-β promoter (Takayanagi, H. et al., Nature 408, 600-5 ( 2000); Takayanagi, H. et al., Nature 416, 744-49 (2002)). Anti-Rel-A antibody (Santa Cruz) was used for supershift.

図18Aに示したように、レフルノミド処理したBMMにおいて、ERK、p38、およびJNKを含むMAPKのRANKLが誘導する活性化に対しては、阻害効果は観察されなかった。さらに、NF-κB (図18B) およびAkt (図18C) のRANKLが誘導する活性化に対しても、影響はないか、あったとしても極僅かであったことから、これらの分子はRANKLシグナル伝達におけるレフルノミドの作用の標的ではない可能性が示唆された。   As shown in FIG. 18A, no inhibitory effect was observed on RANKL-induced activation of MAPK, including ERK, p38, and JNK, in leflunomide-treated BMM. In addition, these molecules have no or little effect on RANKL-induced activation of NF-κB (FIG. 18B) and Akt (FIG. 18C), indicating that It was suggested that leflunomide may not be the target of the action in transmission.

[実施例15] レフルノミドの作用の標的遺伝子のゲノムワイドスクリーニング
レフルノミドの分子標的を同定するため、レフルノミドの存在下または非存在下、BMMにおいてRANKLが誘導する遺伝子のゲノムワイドスクリーニングを行なった。まずレフルノミド (100μM) の存在下または非存在下、BMMをRANKL (100 ng/ml) およびM-CSF (10 ng/ml) で刺激し、24時間後にSepasol RNA extraction kit (Nakarai) を用いてBMMから全RNAを抽出した。全RNA (15μg) を用いて、逆転写によるcDNA合成と、それに続くin vitro転写によるビオチン化cRNA合成を行なった。cRNAを断片化した後、12,000のマウス遺伝子/ESTのプローブがディスプレイされているマウスU74Av2 GeneChip (Affiymetirix) に製造元のプロトコールに従ってハイブリダイゼーションを行なった。チップを洗浄後、SA-PEで染色し、Affymetrix Genechip scannerおよび付属の遺伝子発現ソフトウェアを用いて解析を行なった。
[Example 15] Genome-wide screening of target gene for the action of leflunomide In order to identify the molecular target of leflunomide, a genome-wide screening of RANKL-induced genes in BMM was performed in the presence or absence of leflunomide. First, BMM was stimulated with RANKL (100 ng / ml) and M-CSF (10 ng / ml) in the presence or absence of leflunomide (100 μM) .After 24 hours, BMM was stimulated using Sepasol RNA extraction kit (Nakarai). Total RNA was extracted from. Using total RNA (15 μg), cDNA synthesis by reverse transcription was followed by biotinylated cRNA synthesis by in vitro transcription. After fragmenting the cRNA, hybridization was performed on a mouse U74Av2 GeneChip (Affiymetirix) displaying 12,000 mouse gene / EST probes according to the manufacturer's protocol. After washing the chip, the chip was stained with SA-PE and analyzed using an Affymetrix Genechip scanner and attached gene expression software.

RANKLシグナル伝達に関与する転写因子およびエフェクター分子のmRNA発現を解析したところ、レフルノミドはNFATc1の転写に対して最も強い抑制効果を示した。図19に示したのように、NFATc1のmRNA発現はRANKLにより20倍より強く誘導されたが、レフルノミドはこの発現を1/8に低下させた。図19に示した他の遺伝子のmRNA誘導はNFATc1のような劇的影響はなかったことから、レフルノミドは転写を非特異的に阻害するのではなく、NFATc1のmRNAレベルを選択的に低下させたことは明確である。これらの結果から、レフルノミドの標的には、RANKLが誘導するNFATc1誘導の経路が含まれていることが示唆された。   Analysis of mRNA expression of transcription factors and effector molecules involved in RANKL signaling revealed that leflunomide exhibited the strongest inhibitory effect on NFATc1 transcription. As shown in FIG. 19, mRNA expression of NFATc1 was more than 20-fold induced by RANKL, while leflunomide reduced this expression by 1/8. Leflunomide selectively reduced NFATc1 mRNA levels rather than nonspecifically inhibiting transcription, as mRNA induction of the other genes shown in FIG. 19 did not have the dramatic effect of NFATc1. That is clear. These results suggested that leflunomide targets include a RANKL-induced NFATc1-induced pathway.

[実施例16] NFATc1はRANKLシグナル伝達に対するレフルノミド作用の重要な標的である
NFATc1、TRAF6、およびc-Fosを含む破骨細胞形成における必須分子の蛋白質発現をさらに解析した。レフルノミドはNFATc1の発現を強く阻害した (図20)。TRAF6およびc-Fosの誘導レベルも、特に後期ステージ (RANKL刺激の3日後) において低下したが、誘導はまだ観察できた。免疫染色でもやはり、レフルノミドの存在下RANKLで刺激したBMMにおけるNFATc1の発現はほとんど検出されないが、同じ条件でc-FosまたはTRAF6の発現は、低いレベルではあったが依然として観察された (図21)。
[Example 16] NFATc1 is an important target of leflunomide action on RANKL signaling
The protein expression of essential molecules in osteoclastogenesis including NFATc1, TRAF6, and c-Fos was further analyzed. Leflunomide strongly inhibited the expression of NFATc1 (FIG. 20). Induction levels of TRAF6 and c-Fos were also reduced, especially in the late stage (3 days after RANKL stimulation), but induction was still observable. Immunostaining also showed little expression of NFATc1 in BMM stimulated with RANKL in the presence of leflunomide, but under the same conditions, expression of c-Fos or TRAF6 was still observed, albeit at lower levels (FIG. 21). .

NFATc1の発現がレフルノミドによりダウンレギュレートされる機構をさらに調べた。RANKLが誘導するCa2+振動はNFATc1遺伝子発現の自律増幅に必須であり、この自律増幅が持続的なNFATc1依存的な転写プログラムにとって重要であることが示されている (実施例1〜11参照)。そこで、RANKLで刺激したBMMにおけるCa2+シグナル伝達に対するレフルノミドの効果を調べた。興味深いことに、図22に示したように、RANKLにより誘導されるCa2+振動はレフルノミドにより阻害されたことから、RANKLが誘導するCa2+シグナルの阻害はレフルノミドによるNFATc1発現の阻害により、少なくとも部分的に説明されることが示唆された。さらに、RANKLによるNFATc1誘導に重要な転写因子であるTRAF6およびc-Fosのダウンレギュレーションが、レフルノミドによるNFATc1の強力な阻害に付加的に寄与している可能性がある。機能的にRANKLに関連するTNFおよびIL-1などのサイトカインが振動を誘導しない (実施例1〜11参照) 中で、RANKLがどのように振動を誘導するのかは未だ不明であるため、RANKLが誘導するCa2+振動に対するレフルノミドの詳細な機構についてさらに研究する必要がある。 The mechanism by which NFATc1 expression was down-regulated by leflunomide was further investigated. RANKL-induced Ca 2+ oscillation is essential for autonomous amplification of NFATc1 gene expression, and this autonomous amplification has been shown to be important for sustained NFATc1-dependent transcriptional programs (see Examples 1 to 11). ). Therefore, the effect of leflunomide on Ca 2+ signaling in BMM stimulated with RANKL was examined. Interestingly, as shown in FIG. 22, since the Ca2 + oscillation induced by RANKL was inhibited by leflunomide, the inhibition of the Ca2 + signal induced by RANKL was at least due to the inhibition of NFATc1 expression by leflunomide. It was suggested to be partially explained. Furthermore, down-regulation of TRAF6 and c-Fos, transcription factors important for NFATc1 induction by RANKL, may additionally contribute to potent inhibition of NFATc1 by leflunomide. While cytokines such as TNF and IL-1 functionally related to RANKL do not induce oscillation (see Examples 1 to 11), it is still unknown how RANKL induces oscillation. The detailed mechanism of leflunomide on induced Ca2 + oscillations needs to be further studied.

なお、イムノブロット解析および免疫蛍光染色は以下のように行なった。破骨細胞形成におけるRANKLシグナル伝達の下流分子の発現を評価するため、BMMをレフルノミド (30μM) の存在下または非存在下でRANKL/M-CSFで刺激した。RANKL添加後、24時間毎にBMMの全細胞抽出液を特異抗体 NFATc1 (7A6)、TRAF6 (H-274)、および c-Fos (H-125) (Santa Cruz) を用いたイムノブロッティングによりアッセイした。免疫染色では、細胞をレフルノミド (30μM) の存在下または非存在下、RANKL/M-CSFと共に3日間培養し、4% パラホルムアルデヒドで20分固定した後、0.2% Triton Xで5分処理した。細胞を、順に 5% BSA/PBSで30分、2μg/ml 抗NFATc1抗体および4μg/ml 抗c-Fos抗体または抗TRAF6抗体を含むPBSTで60分、その後、4μg/ml Alexa 488または8μg/ml Alexa 546でラベルした2次抗体 (Molecular Probe) で60分インキュベートした。   In addition, the immunoblot analysis and the immunofluorescence staining were performed as follows. To assess the expression of downstream molecules of RANKL signaling in osteoclastogenesis, BMM was stimulated with RANKL / M-CSF in the presence or absence of leflunomide (30 μM). Every 24 hours after the addition of RANKL, the whole cell extract of BMM was assayed by immunoblotting using the specific antibodies NFATc1 (7A6), TRAF6 (H-274), and c-Fos (H-125) (Santa Cruz). . For immunostaining, cells were cultured with RANKL / M-CSF for 3 days in the presence or absence of leflunomide (30 μM), fixed with 4% paraformaldehyde for 20 minutes, and then treated with 0.2% Triton X for 5 minutes. Cells are sequentially incubated with 5% BSA / PBS for 30 minutes, PBST containing 2 μg / ml anti-NFATc1 and 4 μg / ml anti-c-Fos or anti-TRAF6 antibodies for 60 minutes, then 4 μg / ml Alexa 488 or 8 μg / ml The cells were incubated with a secondary antibody (Molecular Probe) labeled with Alexa 546 for 60 minutes.

また、Ca2+測定は以下のようにして行なった。レフルノミド (30μM) の存在下または非存在下、BMMをRANKL/M-CSFと共に48時間インキュベートした。上記に記載したように、細胞にカルシウムインジケーター (fluo-4 AMおよびFura Red) をロードし、共焦点顕微鏡 (C1, Nikon) で観察した。基底レベルからの蛍光強度の比の上昇を、10μM ionomycinを添加して得た比の最大上昇値で割り、%最大比率上昇 (%max ratio increase) として表した。 The Ca 2+ measurement was performed as follows. BMM was incubated with RANKL / M-CSF for 48 hours in the presence or absence of leflunomide (30 μM). Cells were loaded with calcium indicators (fluo-4 AM and Fura Red) as described above and observed with a confocal microscope (C1, Nikon). The increase in the ratio of the fluorescence intensity from the basal level was divided by the maximum increase in the ratio obtained by adding 10 μM ionomycin, and expressed as a% max ratio increase.

[実施例17] レフルノミドによる破骨細胞形成阻害に対するTRAF6、c-Fos、またはNFATc1の異所発現の効果
このように、レフルノミドによるde novoのピリミジン生合成の遮断は、RANKLシグナル伝達に複数のレベルで干渉し、破骨細胞形成に重要な蛋白質であるNFATc1の著しいダウンレギュレーションを引き起こした。そこで、RANKL誘導破骨細胞形成のレフルノミドによる抑制に対する、TRAF6、c-Fos、またはNFATc1の異所発現の効果を、実施例5と同様のレトロウイルスによる遺伝子導入により調べた。
Example 17 Effect of Ectopic Expression of TRAF6, c-Fos, or NFATc1 on Inhibition of Osteoclastogenesis by Leflunomide Blockade of de novo pyrimidine biosynthesis by leflunomide thus results in multiple levels of RANKL signaling And caused a marked down-regulation of NFATc1, a protein important in osteoclastogenesis. Therefore, the effect of ectopic expression of TRAF6, c-Fos, or NFATc1 on the suppression of RANKL-induced osteoclastogenesis by leflunomide was investigated by retroviral gene transfer as in Example 5.

レトロウイルスベクター pMX-NFATc1-IRES-EGFP (pMX-NFATc1)、pMX-c-fos-IRES-EGFP (pMX-c-fos), およびpMX-TRAF6-IRES-EGFP (pMX-TRAF6) は上記および文献 (Takayanagi, H. et al., Nature 408, 600-5 (2000); Takayanagi, H. et al., Nature 416, 744-49 (2002)) に記載されている。レトロウイルスのパッケージングはこれらのpMXベクターとpPAMpsi2とを293T細胞にコリポフェクションして行なった。接種の2日後、RANKL/M-CSFおよびレフルノミド (30μM) でBMMを刺激した。RANKL添加の3日後、以前記載 (Takayanagi, H. et al., Nature 408, 600-5 (2000)) したようにTRAP染色および骨吸収アッセイにより破骨細胞形成を評価した。   The retroviral vectors pMX-NFATc1-IRES-EGFP (pMX-NFATc1), pMX-c-fos-IRES-EGFP (pMX-c-fos), and pMX-TRAF6-IRES-EGFP (pMX-TRAF6) are described above and in the literature (Takayanagi, H. et al., Nature 408, 600-5 (2000); Takayanagi, H. et al., Nature 416, 744-49 (2002)). Retrovirus packaging was performed by colipofecting these pMX vectors and pPAMpsi2 into 293T cells. Two days after inoculation, BMM was stimulated with RANKL / M-CSF and leflunomide (30 μM). Three days after the addition of RANKL, osteoclast formation was assessed by TRAP staining and bone resorption assays as previously described (Takayanagi, H. et al., Nature 408, 600-5 (2000)).

興味深いことに、NFATc1の異所発現ではレフルノミドの存在下でも効率的に破骨細胞が形成されたが、c-FosまたはTRAF6では形成されなかったことから、RANKLに関連するNFATc1誘導経路がレフルノミドの作用に重要な標的であることがさらに明確になった (図23)。   Interestingly, ectopic expression of NFATc1 led to efficient formation of osteoclasts in the presence of leflunomide, but not c-Fos or TRAF6, indicating that RANKL-related NFATc1-induced pathways It became even clearer that it was an important target for action (FIG. 23).

[実施例18] 炎症性骨破壊に対するレフルノミドのT細胞非依存的効果
関節炎において、T細胞は骨破壊を引き起こす幾つかの経路に関与している (Choy, E.H. & Panayi, G.S., N Engl J Med 344, 907-16 (2001))。関節炎滑膜では免疫系の異常な活性化によりTNF-αおよびIL-1などのマクロファージ由来の炎症性サイトカインが誘導され、それらは滑膜線維芽細胞でRANKLを強く誘導する (Takayanagi, H. et al., Arthritis Rheum. 43, 259-69 (2000); Takayanagi, H. et al., Nature 408, 600-5 (2000); Takayanagi, H. et al., Biochem Biophys Res Commun 240, 279-86. (1997))。骨関連疾患状態の誘導において、T細胞はこの滑膜炎の開始および増悪に関与している。この経路が重要であることは、これらのサイトカインの中和で関節炎性骨破壊に対して顕著な治療効果が観察されることから明確である (Feldmann, M. & Maini, R.N., Annu Rev Immunol 19, 163-96 (2001); Choy, E.H. & Panayi, G.S., N Engl J Med 344, 907-16 (2001))。さらに、RANKLを発現する活性化T細胞が破骨細胞形成に直接寄与する可能性がある (Kong, Y.Y. et al., Nature 402, 304-9 (1999))。その結果、滑膜線維芽細胞およびT細胞の両方により誘導されるRANKLレベルが、IFN-γまたはオステオプロテジェリン (osteoprotegerin; OPG) などの阻害因子によりカウンターバランスされるにはあまりにも上昇してしまう (Kong, Y.Y. et al., Nature 402, 304-9 (1999); Takayanagi, H. et al., Nature 408, 600-5 (2000))。幾つかの抗リウマチ薬は骨保護効果を持つが (Kremer, J.M., Ann Intern Med 134, 695-706 (2001); Jones, G. et al., Rheumatology (Oxford) 42, 6-13 (2003))、この骨破壊の複雑な機構のためT細胞依存的効果とT細胞非依存的効果とを切り分けることは困難である。そこで本発明者らは、T細胞なしで炎症性骨破壊を誘導するモデルの開発を行なった。
Example 18 T cell-independent effects of leflunomide on inflammatory bone destruction In arthritis, T cells are involved in several pathways causing bone destruction (Choy, EH & Panayi, GS, N Engl J Med 344, 907-16 (2001)). In the arthritic synovium, abnormal activation of the immune system induces macrophage-derived inflammatory cytokines such as TNF-α and IL-1, which strongly induce RANKL in synovial fibroblasts (Takayanagi, H. et al. al., Arthritis Rheum. 43, 259-69 (2000); Takayanagi, H. et al., Nature 408, 600-5 (2000); Takayanagi, H. et al., Biochem Biophys Res Commun 240, 279-86. (1997)). In inducing bone-related disease states, T cells have been implicated in the initiation and exacerbation of this synovitis. The importance of this pathway is evident from the observed significant therapeutic effect on arthritic bone destruction in neutralizing these cytokines (Feldmann, M. & Maini, RN, Annu Rev Immunol 19 , 163-96 (2001); Choy, EH & Panayi, GS, N Engl J Med 344, 907-16 (2001)). In addition, activated T cells expressing RANKL may directly contribute to osteoclastogenesis (Kong, YY et al., Nature 402, 304-9 (1999)). As a result, RANKL levels induced by both synovial fibroblasts and T cells are too high to be counterbalanced by inhibitors such as IFN-γ or osteoprotegerin (OPG) (Kong, YY et al., Nature 402, 304-9 (1999); Takayanagi, H. et al., Nature 408, 600-5 (2000)). Some antirheumatic drugs have osteoprotective effects (Kremer, JM, Ann Intern Med 134, 695-706 (2001); Jones, G. et al., Rheumatology (Oxford) 42, 6-13 (2003) ), It is difficult to distinguish between T cell dependent effects and T cell independent effects due to the complex mechanism of bone destruction. Therefore, the present inventors have developed a model for inducing inflammatory bone destruction without T cells.

T細胞およびB細胞の両者を欠くRag-2遺伝子欠損マウス (Rag-2-/-マウス) (Shinkai, Y. et al., Cell 68, 855-67 (1992)) の頭蓋冠にリポ多糖 (LPS) を注入した。この、エンドトキシン誘導骨吸収は以下のようにして行なった。Rag-2-/-マウス (Taconic) は以前記載されている (Shinkai, Y. et al., Cell 68, 855-67 (1992))。7週齢マウス (n=10) に記載 (Takayanagi, H. et al., Nature 416, 744-49 (2002); Chiang, C.Y., Infect. Immun. 67, 4231-6 (1999)) したようにリポ多糖 (LPS) (Sigma) を25 mg/kg体重で頭蓋冠に局所注入して投与した。マウスは、LPS注入部位にレフルノミド (10 mg/kg体重) または生理食塩水の単回注入処理を行った。5日後、頭蓋冠組織を5% carboxymethyl cellulose sodium salt (CMC) で包埋、凍結し、連続切片をTRAP (およびヘマトキシリン) およびNFATc1について記載 (Takayanagi, H. et al., Nature 416, 744-49 (2002)) の通りに染色した。骨梁表面ミリメーター当たりの破骨細胞数およびNFATc1+細胞数などのパラメーターを決定した。Student's t-testにより統計解析を行った。これらの実験は研究所の動物実験に関する委員会に承認されている。 A lipopolysaccharide (Rag-2 -/- mouse) lacking both T cells and B cells (Rag-2 -/- mice) (Shinkai, Y. et al., Cell 68, 855-67 (1992)) LPS) was injected. This endotoxin-induced bone resorption was performed as follows. Rag-2 − / − mice (Taconic) have been described previously (Shinkai, Y. et al., Cell 68, 855-67 (1992)). As described in 7-week old mice (n = 10) (Takayanagi, H. et al., Nature 416, 744-49 (2002); Chiang, CY, Infect. Immun. 67, 4231-6 (1999)) Lipopolysaccharide (LPS) (Sigma) was administered at 25 mg / kg body weight by local injection into the calvaria. Mice received a single injection of leflunomide (10 mg / kg body weight) or saline at the LPS injection site. Five days later, calvarial tissues were embedded in 5% carboxymethyl cellulose sodium salt (CMC), frozen, and serial sections were described for TRAP (and hematoxylin) and NFATc1 (Takayanagi, H. et al., Nature 416, 744-49 (2002)). Parameters such as the number of osteoclasts and the number of NFATc1 + cells per trabecular surface millimeter were determined. Statistical analysis was performed by Student's t-test. These experiments have been approved by the Institute's Committee on Animal Experiments.

低用量のLPS注入はT細胞欠損ヌードマウスの骨破壊を誘導しなかった (Ukai, T., J. Periodontal. Res. 31, 414-22 (1996)) が、本発明者らは高用量のLPSを用いてRag-2-/-マウスで骨破壊を誘導することに成功した。このことから、リンパ球はこのモデル系において必須ではないことが示された (図24)。興味深いことに、これらのマウスに局所的にレフルノミドを投与すると、骨破壊および過剰な破骨細胞形成が著しく改善した (図24、25A)。炎症病変のTRAP+ MNCの多数がNFATc1について陽性に染色され (図24)、レフルノミド処理により顕著に減少した (図25A) ことは注目に値する。これに対して、NFATc2などの他のNFATファミリーのメンバーの発現はほとんど検出されなかった (非提示データ)。このように、レフルノミドはin vivoで抗破骨細胞形成効果があり、これはT細胞を標的としていない。レフルノミドが他の細胞型にも作用する可能性は厳密には排除できないが、ここで得られた結果は、レフルノミドがNFATc1発現に干渉することにより破骨細胞前駆細胞に直接的な阻害効果を示すという上記のin vitroの結果と合致する。これに一致して、Rag-2-/-マウスの炎症反応に対してレフルノミドは最低限の効果を持つに過ぎなかった (図25B、および非提示データ)。 Low dose LPS infusion did not induce bone destruction in T cell deficient nude mice (Ukai, T., J. Periodontal. Res. 31, 414-22 (1996)), but we We succeeded in inducing bone destruction in Rag-2 − / − mice using LPS. This indicated that lymphocytes were not essential in this model system (FIG. 24). Interestingly, topical administration of leflunomide to these mice significantly improved bone destruction and excessive osteoclastogenesis (FIGS. 24, 25A). It is noteworthy that many of the inflammatory lesion TRAP + MNCs stained positive for NFATc1 (FIG. 24) and were significantly reduced by leflunomide treatment (FIG. 25A). In contrast, little expression of other NFAT family members such as NFATc2 was detected (data not shown). Thus, leflunomide has an anti-osteoclastogenic effect in vivo, which is not targeted to T cells. The possibility that leflunomide may also affect other cell types cannot be strictly ruled out, but the results show that leflunomide directly inhibits osteoclast precursor cells by interfering with NFATc1 expression This is consistent with the above in vitro results. Consistent with this, leflunomide had only a minimal effect on the inflammatory response of Rag-2 − / − mice (FIG. 25B, and data not shown).

本発明により、Ca2+シグナル分子、特にNFATc1を含むカルシニューリンシグナル伝達分子を標的とする、破骨細胞形成を制御する方法が提供された。また、Ca2+シグナル分子、特にNFATc1を含むカルシニューリンシグナル伝達分子を標的とする、破骨細胞形成を抑制する化合物の新たなスクリーニング方法が提供された。本発明は、破骨細胞形成を選択的に阻害する薬剤の開発を可能とする。このような薬剤は、破骨細胞による骨破壊を効果的に抑制する副作用の少ない薬剤として有用である。破骨細胞形成の亢進は、関節リウマチを含む様々な骨減少性疾患の原因であることから、本発明により得られる薬剤は、これらの骨疾患の治療への適用が期待される。 The present invention provides a method for controlling osteoclast formation, which targets a Ca 2+ signaling molecule, particularly a calcineurin signaling molecule including NFATc1. Further, a novel screening method for a compound that suppresses osteoclast formation, which targets a Ca 2+ signal molecule, particularly a calcineurin signaling molecule including NFATc1, has been provided. The present invention allows for the development of agents that selectively inhibit osteoclast formation. Such a drug is useful as a drug with few side effects that effectively suppresses bone destruction by osteoclasts. Since the enhancement of osteoclast formation is a cause of various osteopenic diseases including rheumatoid arthritis, the drug obtained by the present invention is expected to be applied to the treatment of these bone diseases.

RANKLが誘導する遺伝子のGeneChipによるゲノムワイドスクリーニングの結果を示す図である。左に示したmRNA発現の測定結果において各遺伝子の4つのカラムは、RANKL添加後の時間が上から順に 0 h、2 h、24 h、および 72 h のデータを示す。右に示したFold increaseの測定結果において各遺伝子の3つのカラムは、RANKL添加後の時間が上から順に 2 h、24 h、および 72 h のデータ (対 0 h) を示す。(A) 破骨細胞において高発現することが既知の破骨細胞遺伝子。予想通り、これらの遺伝子はRANKLにより特異的かつ高度に誘導された。左パネルはmRNA発現レベル (average difference (差平均) として表した) を、右パネルは未刺激細胞との比較におけるmRNA発現のfold increase (増加倍数) を示す。GeneChip解析は数回繰り返し、同様の結果を得た。代表的なデータセットを示した。(B) RANKLにより高度に誘導される転写因子またはRANKLシグナル伝達の下流で作用することが既に示唆されている転写因子のリスト。NFATc1の発現レベルおよびfold induction (誘導倍数) が最も顕著であった。他の転写因子の大半の発現レベルは安定であり、これらの因子は量的にではなく活性化状態により調節されていることが示唆される。It is a figure which shows the result of the genome-wide screening by GeneChip of the gene induced by RANKL. In the mRNA expression measurement results shown on the left, the four columns for each gene show data at 0 h, 2 h, 24 h, and 72 h in order from the top after RANKL addition. In the Fold increase measurement results shown on the right, the three columns for each gene show data for 2 h, 24 h, and 72 h (vs. 0 h) in order from the top after RANKL addition. (A) An osteoclast gene known to be highly expressed in osteoclasts. As expected, these genes were specifically and highly induced by RANKL. The left panel shows mRNA expression levels (expressed as average difference), and the right panel shows the fold increase in mRNA expression compared to unstimulated cells. GeneChip analysis was repeated several times with similar results. A representative data set is shown. (B) List of transcription factors that are highly induced by RANKL or have been suggested to act downstream of RANKL signaling. The expression level and fold induction (fold induction) of NFATc1 were the most remarkable. The expression levels of most of the other transcription factors are stable, suggesting that these factors are regulated by activation status rather than by quantity. in vitroにおける破骨細胞でのNFATc1の発現を示す図である。NFATc1 mRNAのノーザンブロット解析を示す。RANKL/M-CSFで図示した時間刺激したBMMから全RNAを抽出した。各レーンに5μgの全RNAをアプライした。FIG. 2 shows the expression of NFATc1 in osteoclasts in vitro. Fig. 4 shows Northern blot analysis of NFATc1 mRNA. Total RNA was extracted from BMM stimulated with RANKL / M-CSF for the times indicated. 5 μg of total RNA was applied to each lane. in vitroにおける破骨細胞でのNFATc1の発現を示す図である。RANKL/M-CSFで刺激したBMMにおけるNFATc1蛋白質の免疫染色を示す。NFATc1はまず細胞質で誘導され、次第に核に移行する。多核の破骨細胞で顕著に発現していることに注意。下パネルではDAPIで核を染色した。FIG. 2 shows the expression of NFATc1 in osteoclasts in vitro. FIG. 4 shows immunostaining of NFATc1 protein in BMM stimulated with RANKL / M-CSF. NFATc1 is first induced in the cytoplasm and gradually translocates to the nucleus. Note that it is significantly expressed in multinucleated osteoclasts. Nuclei were stained with DAPI in the lower panel. in vivoにおける破骨細胞でのNFATc1の発現を示す図である。破骨細胞におけるin vivoでのNFATc1の発現を示す。8週齢のC57/BL6マウスから脛骨近位部 (roximal tibia) の連続切片をTRAPおよびヘマトキシリンで染色、あるいは抗NFATc1抗体とそれに続くAlexa 488結合2次抗体で免疫染色した。FIG. 2 is a view showing the expression of NFATc1 in osteoclasts in vivo. Figure 4 shows NFATc1 expression in osteoclasts in vivo. Serial sections of proximal tibia (roximal tibia) from 8-week-old C57 / BL6 mice were stained with TRAP and hematoxylin, or immunostained with anti-NFATc1 antibody followed by Alexa 488-conjugated secondary antibody. レトロウイルスによるNFATc1発現による破骨細胞形成の効果的誘導を示す図である。(A) NFATc1レトロウイルスはRANKLなしにTRAP+ MNC形成を誘導する。この破骨細胞形成活性はc-Fosウイルスよりもはるかに強かった。両ウイルスはRANKLとの相乗的な効果を示した。(B) NFATc1ウイルス感染細胞におけるGFPおよびTRAPの共局在。GFPにより検出したウイルス感染細胞のほとんどはTRAP染色に陽性であった。各ウイルスにおいてトランスフェクション効率は約35%と見積もられた。FIG. 4 is a diagram showing effective induction of osteoclast formation by retrovirus expression of NFATc1. (A) NFATc1 retrovirus induces TRAP + MNC formation without RANKL. This osteoclastogenic activity was much stronger than c-Fos virus. Both viruses showed a synergistic effect with RANKL. (B) Co-localization of GFP and TRAP in NFATc1 virus infected cells. Most of the virus infected cells detected by GFP were positive for TRAP staining. The transfection efficiency was estimated to be about 35% for each virus. カルシニューリンおよびCa2+シグナル伝達によるNFATc1の調節を示す図である。BMMにおいてRANKLが誘導する破骨細胞形成に対するカルシニューリン阻害剤 FK506およびシクロスポリンAの抑制効果を示す。FIG. 3 shows the regulation of NFATc1 by calcineurin and Ca 2+ signaling. 4 shows the inhibitory effects of the calcineurin inhibitors FK506 and cyclosporin A on RANKL-induced osteoclastogenesis in BMM. カルシニューリンおよびCa2+シグナル伝達によるNFATc1の調節を示す図である。FK506はRANKLが誘導するNFATc1の核移行および発現上昇を用量依存的に阻害した。FIG. 3 shows the regulation of NFATc1 by calcineurin and Ca 2+ signaling. FK506 dose-dependently inhibited RANKL-induced NFATc1 nuclear translocation and increased expression. カルシニューリンおよびCa2+シグナル伝達によるNFATc1の調節を示す図である。カルシウムキレーター BAPTA-AMは、RANKLが誘導するBMMにおける破骨細胞形成を抑制した。NFATc1誘導も大幅に抑制された。FIG. 3 shows the regulation of NFATc1 by calcineurin and Ca 2+ signaling. Calcium chelator BAPTA-AM suppressed RANKL-induced osteoclast formation in BMM. NFATc1 induction was also greatly suppressed. カルシニューリンおよびCa2+シグナル伝達によるNFATc1の調節を示す図である。FK506はRANKLによるNFATc1 mRNA誘導を阻害した。FIG. 3 shows the regulation of NFATc1 by calcineurin and Ca 2+ signaling. FK506 inhibited the induction of NFATc1 mRNA by RANKL. カルシニューリンおよびCa2+シグナル伝達によるNFATc1の調節を示す図である。RANKL処理したBMMで観察されるCa2+振動を示す。IL-1処理したBMMでは観察されない。FuraRedに対するfluo-4の蛍光強度の比によりCa2+濃度を算出した。基底レベルからの比率の値の上昇を、10μM ionomycinを添加して得た最大比率上昇で割った。Ionomycinの添加は矢印で示した。FIG. 3 shows the regulation of NFATc1 by calcineurin and Ca 2+ signaling. FIG. 9 shows Ca 2+ oscillations observed in RANKL-treated BMM. Not observed in IL-1 treated BMM. The Ca 2+ concentration was calculated from the ratio of the fluorescence intensity of fluo-4 to FuraRed. The increase in ratio value from basal level was divided by the maximum ratio increase obtained with the addition of 10 μM ionomycin. The addition of Ionomycin is indicated by the arrow. 破骨細胞を生成する新規なES細胞培養系の模式図である。LIF欠乏条件下、ハンギングドロップ法でembryoid bodyを形成させた。これらのEBをM-CSF (100 ng/ml) で2日間刺激した。その後、EBをトリプシン処理して単一細胞を得、それを撒きなおしてRANKL (100 ng/ml) およびM-CSF (10 ng/ml) 存在下で4日間培養した。FIG. 2 is a schematic diagram of a novel ES cell culture system that generates osteoclasts. Under LIF-deficient conditions, an embryoid body was formed by the hanging drop method. These EBs were stimulated with M-CSF (100 ng / ml) for 2 days. Thereafter, EBs were trypsinized to obtain single cells, which were replated and cultured in the presence of RANKL (100 ng / ml) and M-CSF (10 ng / ml) for 4 days. NFATc1欠損ES細胞は破骨細胞に分化できないことを示す図である。(A) NFATc1-/- ES細胞では破骨細胞形成が障害される。NFATc1+/- ES細胞培養では効率よくTRAP+ MNCが形成されるが (day 8)、NFATc1-/- ES細胞培養ではTRAP+ MNCが見られない。(B) 単球/マクロファージ前駆細胞は、NFATc1-/- ES細胞から正常に分化する。EBをM-CSF刺激すると、前駆細胞でCD11bが等しく発現する (左, day 4)。非特異的エステラーゼ (NSE)+ コロニーも、両培養で正常に形成される (右, day 8)。FIG. 3 is a view showing that NFATc1-deficient ES cells cannot differentiate into osteoclasts. (A) NFATc1 − / − ES cells impair osteoclast formation. TRAP + MNC is efficiently formed in NFATc1 +/- ES cell culture (day 8), but TRAP + MNC is not found in NFATc1 -/- ES cell culture. (B) Monocyte / macrophage progenitor cells differentiate normally from NFATc1 − / − ES cells. When EBs are stimulated by M-CSF, CD11b is equally expressed on progenitor cells (left, day 4). Nonspecific esterase (NSE) + colonies also form normally in both cultures (right, day 8). NFATc1:AP-1はTRAPプロモーターおよびカルシトニン受容体プロモーターを活性化することを示す図である。NFATc1はc-Fosと共動してTRAPプロモーターおよびカルシトニン受容体プロモーターを活性化する。これらのプロモーターに対して、NFATc1はc-Fosとの強い相乗効果を持つが、AP-1と共動できないNFATc1変異体はc-Fosとの相乗効果を持たない。FIG. 4 shows that NFATc1: AP-1 activates the TRAP promoter and the calcitonin receptor promoter. NFATc1 activates the TRAP promoter and calcitonin receptor promoter in cooperation with c-Fos. For these promoters, NFATc1 has a strong synergistic effect with c-Fos, but NFATc1 mutants that cannot cooperate with AP-1 have no synergistic effect with c-Fos. 前図で用いたNFATc1変異体のアミノ酸配列を示す図である。AP-1との共動作用がほとんどないNFATc2変異体との配列の相同性を基に、NFATc1変異体を設計した。図中の配列は上から順に配列番号:5 (NFATc2)、6 (NFATc1)、7 (NFATc1T552G)、および8 (NFATc1R485A/L486A) とした。FIG. 2 shows the amino acid sequence of the NFATc1 mutant used in the previous figure. NFATc1 mutants were designed based on sequence homology with NFATc2 mutants that have little co-operation with AP-1. The sequences in the figure are SEQ ID NOs: 5 (NFATc2), 6 (NFATc1), 7 (NFATc1T552G), and 8 (NFATc1R485A / L486A) in order from the top. NFATc1はRANKLシグナル伝達においてTRAF6経路およびc-Fos経路の下流で作用することを示す図である。RANKLシグナル伝達は階層的に調節される。RANKLがRANKに結合すると、TRAF6経路、c-Fos経路、およびCa経路が活性化する。c-Fos - AP-1経路はNFATc1 mRNA誘導に必須であり、カルシニューリン依存的なNFATc1自体の活性化と共動して自律複製機構を構成する。TRAF6経路はNFATc1 mRNAの誘導のみならず、蛋白質安定性などのNFATc1の転写後調節にも重要である。増幅したNFATc1蛋白質は、カルシニューリン依存的様式で核に移行し、AP-1複合体と共動して破骨細胞遺伝子を誘導する。(A) RANKLおよびM-CSFで刺激したc-Fos-/-細胞およびTRAF6-/-細胞におけるNFATc1蛋白質の発現。M-CSFで処理した脾細胞をRANKL/M-CSFと共にさらに3日間培養し、抗NFATc1抗体で免疫染色した。NFATc1蛋白質の発現は、c-Fos-/-細胞またはTRAF6-/-細胞ではそれぞれ欠失しているかまたは非常に低下していた。(B) RANKLおよびM-CSFで刺激したc-Fos-/-細胞およびTRAF6-/-細胞におけるNFATc1 mRNAの発現。NFATc1 mRNA誘導はc-Fos-/-細胞では見られないが、TRAF6-/-細胞では弱い誘導が観察された。FIG. 2 shows that NFATc1 acts downstream of the TRAF6 pathway and c-Fos pathway in RANKL signaling. RANKL signaling is hierarchically regulated. When RANKL binds to RANK, the TRAF6, c-Fos, and Ca pathways are activated. The c-Fos-AP-1 pathway is essential for NFATc1 mRNA induction and cooperates with calcineurin-dependent activation of NFATc1 itself to form an autonomous replication mechanism. The TRAF6 pathway is important not only for the induction of NFATc1 mRNA, but also for the post-transcriptional regulation of NFATc1 such as protein stability. The amplified NFATc1 protein translocates to the nucleus in a calcineurin-dependent manner and cooperates with the AP-1 complex to induce the osteoclast gene. (A) Expression of NFATc1 protein in c-Fos − / − cells and TRAF6 − / − cells stimulated with RANKL and M-CSF. Splenocytes treated with M-CSF were further cultured with RANKL / M-CSF for 3 days and immunostained with anti-NFATc1 antibody. NFATc1 protein expression was either deleted or greatly reduced in c-Fos − / − cells or TRAF6 − / − cells, respectively. (B) Expression of NFATc1 mRNA in c-Fos − / − cells and TRAF6 − / − cells stimulated with RANKL and M-CSF. NFATc1 mRNA induction was not observed in c-Fos − / − cells, but weak induction was observed in TRAF6 − / − cells. RANKL誘導破骨細胞形成におけるレフルノミドの効果を示す図である。(A) レフルノミドはM-CSF存在下でRANKLにより刺激されたBMMからのTRAP+ MNCの形成を阻害する。この阻害は、ウリジン (50μM) の添加でレスキューされた。(B) レフルノミドの効果は分化ステージに依存する。初期ステージ (0-24 h) のレフルノミド添加 (30μM) は破骨細胞形成を完全に阻害するが、後期ステージ (48-72 h) の添加は効果がない。FIG. 2 shows the effect of leflunomide on RANKL-induced osteoclastogenesis. (A) Leflunomide inhibits the formation of TRAP + MNC from BMM stimulated by RANKL in the presence of M-CSF. This inhibition was rescued by the addition of uridine (50 μM). (B) The effect of leflunomide depends on the stage of differentiation. The addition of leflunomide (30 μM) at the early stage (0-24 h) completely inhibits osteoclast formation, whereas the addition at the late stage (48-72 h) has no effect. RANKL誘導破骨細胞形成におけるレフルノミドの効果を示す図である。in vitro破骨細胞分化系の顕微鏡像 (TRAP染色) を示す。レフルノミドの阻害効果はウリジンによりレスキューされる。レフルノミドは破骨細胞前駆細胞の増殖には効果を持たないことに注意。FIG. 2 shows the effect of leflunomide on RANKL-induced osteoclastogenesis. 1 shows a microscope image (TRAP staining) of an in vitro osteoclast differentiation system. The inhibitory effect of leflunomide is rescued by uridine. Note that leflunomide has no effect on the proliferation of osteoclast precursor cells. RANKLが活性化するシグナル伝達経路におけるレフルノミドの効果を示す図である。(A) レフルノミドはBMMにおいてRANKLが誘導するp38、ERK、またはJNKの活性化には有意な効果がない。(B) BMMでRANKLが誘導するNF-κBの活性化に対するレフルノミドの効果。(C) RANKLによるAktの活性化はレフルノミドにより影響を受けない。It is a figure which shows the effect of leflunomide on the signal transduction pathway which RANKL activates. (A) Leflunomide has no significant effect on RANKL-induced activation of p38, ERK, or JNK in BMM. (B) Effect of leflunomide on RANKL-induced activation of NF-κB in BMM. (C) Activation of Akt by RANKL is not affected by leflunomide. RANKLが誘導する遺伝子におけるレフルノミドの標的のゲノムワイドスクリーニングの結果を示す図である。白いカラムはRANKL添加 0 h、黒いカラムは 24 h 後のmRNA発現 (average difference) を示す。FIG. 4 shows the results of genome-wide screening of leflunomide targets in RANKL-induced genes. The white column shows the mRNA expression (average difference) after 0 h of RANKL addition and the black column shows 24 hours after addition of RANKL. NFATc1経路の下流を介したレフルノミドによるRANKLシグナル伝達の阻害を示す図である。RANKLシグナルの必須メディエーターの発現に対するレフルノミドの効果を示す。NFATc1はRANKLにより顕著に誘導され、分化の過程で脱リン酸化 (アスタリスクで示す) される。レフルノミドはNFATc1発現に対して強い阻害効果を持つ。FIG. 4 shows the inhibition of RANKL signaling by leflunomide through the downstream of the NFATc1 pathway. Figure 4 shows the effect of leflunomide on expression of essential mediators of RANKL signal. NFATc1 is significantly induced by RANKL and is dephosphorylated (indicated by an asterisk) during differentiation. Leflunomide has a strong inhibitory effect on NFATc1 expression. NFATc1経路の下流を介したレフルノミドによるRANKLシグナル伝達の阻害を示す図である。レフルノミドの存在下または非存在下でRANKLで刺激したBMMにおけるc-Fos、TRAF6、およびNFATc1の発現を示す。FIG. 4 shows the inhibition of RANKL signaling by leflunomide through the downstream of the NFATc1 pathway. FIG. 4 shows c-Fos, TRAF6, and NFATc1 expression in BMM stimulated with RANKL in the presence or absence of leflunomide. NFATc1経路の下流を介したレフルノミドによるRANKLシグナル伝達の阻害を示す図である。RANKLにより誘導されるBMMのCa2+シグナル伝達に対するレフルノミドの効果を示す。Ca2+インジケーターをロードして単一細胞の[Ca2+]iの変化を検出した。それぞれの線は同じ視野の異なる細胞を示す (詳細は本文を参照)。FIG. 4 shows the inhibition of RANKL signaling by leflunomide through the downstream of the NFATc1 pathway. FIG. 4 shows the effect of leflunomide on RANKL-induced Ca 2+ signaling of BMM. The Ca 2+ indicator was loaded to detect changes in [Ca 2+ ] i in single cells. Each line represents a different cell in the same field (see text for details). NFATc1経路の下流を介したレフルノミドによるRANKLシグナル伝達の阻害を示す図である。レフルノミドの阻害効果に対するc-Fos、TRAF6、およびNFATc1のレトロウイルスによる過剰発現の効果を示す。FIG. 4 shows the inhibition of RANKL signaling by leflunomide through the downstream of the NFATc1 pathway. FIG. 4 shows the effect of retroviral overexpression of c-Fos, TRAF6, and NFATc1 on the inhibitory effect of leflunomide. Rag-2-/-マウスの炎症性骨破壊のT細胞非依存的モデルにおけるレフルノミドの効果を示す図である。Rag-2-/-マウスでLPSは、破骨細胞形成の亢進と炎症関連骨吸収を誘導する。骨破壊はTRAP+およびNFATc1+細胞の細胞数の増加を伴っていることに注意。レフルノミドはこの骨吸収を有意に改善する。FIG. 2 shows the effect of leflunomide in a T cell-independent model of inflammatory bone destruction in Rag-2 − / − mice. LPS induces increased osteoclastogenesis and inflammation-related bone resorption in Rag-2 − / − mice. Note that bone destruction is accompanied by an increase in the number of TRAP + and NFATc1 + cells. Leflunomide significantly improves this bone resorption. Rag-2-/-マウスの炎症性骨破壊のT細胞非依存的モデルにおけるレフルノミドの効果を示す図である。(A) 破骨細胞数、NFATc1+細胞数、および骨髄腔領域の増加などの骨吸収パラメーターに対するレフルノミドの効果。LEFはレフルノミドを表す。(*p<0.05 対生理食塩水)。(B) 炎症性細胞層の形成に対するレフルノミドの効果。FIG. 2 shows the effect of leflunomide in a T cell-independent model of inflammatory bone destruction in Rag-2 − / − mice. (A) Effect of leflunomide on bone resorption parameters such as osteoclast number, NFATc1 + cell number, and increase in bone marrow cavity area. LEF stands for leflunomide. (* p <0.05 vs saline). (B) Effect of leflunomide on inflammatory cell layer formation. 関節リウマチ患者の骨/滑膜境界におけるNFATc1の発現を示す図である。関節リウマチ患者の骨/滑膜境界のTRAP+ MNCはNFATc1陽性である。全ての試料で同様の結果が得られた。右パネルは関節炎関節で高レベルでNFATc1を発現する骨吸収破骨細胞の拡大像である。関節リウマチ組織は、インフォームドコンセントの下、重度骨破壊により膝関節置換術を受ける関節リウマチ患者 (n=4) の骨/滑膜境界から組織を得た。試料はCMCに包埋、凍結し、NFATc1発現を本明細書に記載したように解析した。FIG. 2 shows the expression of NFATc1 at the bone / synovium boundary in rheumatoid arthritis patients. TRAP + MNC at the bone / synovial border in patients with rheumatoid arthritis is NFATc1 positive. Similar results were obtained for all samples. The right panel is a magnified view of bone resorbing osteoclasts that express NFATc1 at high levels in arthritic joints. Rheumatoid arthritis tissue was obtained from the bone / synovium interface of rheumatoid arthritis patients (n = 4) undergoing knee replacement due to severe bone destruction under informed consent. Samples were embedded in CMC, frozen and analyzed for NFATc1 expression as described herein.

Claims (20)

破骨細胞形成を促進または抑制する方法であって、破骨細胞前駆細胞におけるCa2+シグナル伝達をそれぞれ促進または抑制する工程を含む方法。 A method for promoting or suppressing osteoclast formation, comprising the step of promoting or suppressing Ca 2+ signaling in osteoclast precursor cells, respectively. 破骨細胞前駆細胞におけるCa2+シグナル伝達を促進または抑制する工程が、該破骨細胞前駆細胞におけるカルシニューリンの発現または活性を促進または抑制する工程である、請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the step of promoting or suppressing Ca 2+ signaling in the osteoclast precursor cell is a step of promoting or suppressing the expression or activity of calcineurin in the osteoclast precursor cell. 破骨細胞前駆細胞におけるCa2+シグナル伝達を促進または抑制する工程が、該破骨細胞前駆細胞におけるNFATc1の発現または活性を促進または抑制する工程である、請求項1に記載の方法。 The method according to claim 1, wherein the step of promoting or suppressing Ca 2+ signaling in the osteoclast precursor cell is a step of promoting or suppressing the expression or activity of NFATc1 in the osteoclast precursor cell. 該破骨細胞前駆細胞におけるAP-1の1つまたはそれ以上の成分の発現または活性を促進または抑制する工程をさらに含む、請求項1に記載の方法。   2. The method of claim 1, further comprising promoting or suppressing expression or activity of one or more components of AP-1 in said osteoclast precursor cells. NFATc1の活性が、NFATc1およびAP-1成分との相互作用である、請求項3に記載の方法。   4. The method of claim 3, wherein the activity of NFATc1 is an interaction with NFATc1 and an AP-1 component. NFATc1の活性が、NFATc1およびDNAとの相互作用である、請求項3に記載の方法。   4. The method according to claim 3, wherein the activity of NFATc1 is an interaction with NFATc1 and DNA. 破骨細胞形成を抑制する方法であって、破骨細胞前駆細胞に、カルシニューリン阻害剤および/またはレフルノミドを接触させる工程を含む方法。   A method for suppressing osteoclast formation, which comprises the step of contacting an osteoclast precursor cell with a calcineurin inhibitor and / or leflunomide. 破骨細胞形成を抑制する化合物をスクリーニングする方法であって、
(a)被検化合物を含む試料の存在下、破骨細胞前駆細胞におけるCa2+シグナル伝達を検出する工程、および
(b)該Ca2+シグナル伝達を抑制する化合物を選択する工程、を含む方法。
A method of screening for a compound that suppresses osteoclast formation,
(A) detecting Ca 2+ signaling in osteoclast precursor cells in the presence of a sample containing a test compound; and (b) selecting a compound that suppresses the Ca 2+ signaling. Method.
工程(a)が、被検化合物を含む試料の存在下、破骨細胞前駆細胞におけるカルシニューリンの発現または活性を検出する工程であり、工程(b)が、該カルシニューリンの発現レベルまたは活性を抑制する化合物を選択する工程である、請求項8に記載の方法。   Step (a) is a step of detecting calcineurin expression or activity in osteoclast precursor cells in the presence of a sample containing a test compound, and step (b) is suppressing the calcineurin expression level or activity. The method according to claim 8, which is a step of selecting a compound. 工程(a)が、被検化合物を含む試料の存在下、破骨細胞前駆細胞におけるNFATc1の発現または活性を検出する工程であり、工程(b)が、該NFATc1の発現レベルまたは活性を抑制する化合物を選択する工程である、請求項8に記載の方法。   Step (a) is a step of detecting the expression or activity of NFATc1 in osteoclast precursor cells in the presence of a sample containing the test compound, and step (b) suppresses the expression level or activity of the NFATc1 The method according to claim 8, which is a step of selecting a compound. NFATc1の活性が、NFATc1およびAP-1成分との相互作用である、請求項10に記載の方法。   11. The method of claim 10, wherein the activity of NFATc1 is an interaction with NFATc1 and an AP-1 component. NFATc1の活性が、NFATc1およびDNAとの相互作用である、請求項10に記載の方法。   The method according to claim 10, wherein the activity of NFATc1 is an interaction between NFATc1 and DNA. 破骨細胞形成を抑制する化合物をスクリーニングする方法であって、
(a)被検化合物を含む試料の存在下、外来的にNFATc1を発現させた破骨細胞前駆細胞における破骨細胞形成を検出する工程、および
(b)該破骨細胞形成を抑制する化合物を選択する工程、を含む方法。
A method of screening for a compound that suppresses osteoclast formation,
(A) in the presence of a sample containing the test compound, a step of detecting osteoclast formation in the osteoclast precursor cells exogenously expressing NFATc1, and (b) a compound that suppresses the osteoclast formation. Selecting.
骨減少性疾患の治療のための医薬組成物であって、Ca2+シグナル伝達を抑制する少なくとも1つの化合物、および1つまたはそれ以上の薬学的に許容される担体を含む組成物。 A pharmaceutical composition for the treatment of an osteopenic disease, comprising at least one compound that inhibits Ca 2+ signaling, and one or more pharmaceutically acceptable carriers. 該化合物が、カルシニューリンの発現または活性を抑制する化合物である、請求項14に記載の組成物。   15. The composition according to claim 14, wherein the compound is a compound that suppresses the expression or activity of calcineurin. 該化合物が、NFATc1の発現または活性を抑制する化合物である、請求項14に記載の組成物。   The composition according to claim 14, wherein the compound is a compound that suppresses the expression or activity of NFATc1. 該化合物が、NFATc1およびAP-1成分との相互作用を阻害する化合物である、請求項16に記載の組成物。   17. The composition of claim 16, wherein said compound is a compound that inhibits interaction with NFATc1 and AP-1 components. 該化合物が、NFATc1およびDNAとの相互作用を阻害する化合物である、請求項16に記載の組成物。   17. The composition of claim 16, wherein said compound is a compound that inhibits interaction with NFATc1 and DNA. 骨減少性疾患が、骨粗鬆症、自己免疫性関節炎、パジェット病、および骨癌からなる群より選択される疾患である、請求項14に記載の組成物。   15. The composition of claim 14, wherein the osteopenic disease is a disease selected from the group consisting of osteoporosis, autoimmune arthritis, Paget's disease, and bone cancer. 破骨細胞の製造方法であって、
(a)胚性幹細胞を培養して三次元的な細胞塊を形成させる工程、
(b)工程(a)で得られた細胞をM-CSF存在下で培養する工程、
(c)工程(b)で得られた細胞をM-CSFおよびRANKL存在下で培養する工程、
を含む方法。
A method for producing osteoclasts,
(A) culturing embryonic stem cells to form a three-dimensional cell mass,
(B) culturing the cells obtained in step (a) in the presence of M-CSF,
(C) culturing the cells obtained in step (b) in the presence of M-CSF and RANKL,
A method that includes
JP2003340619A 2002-10-04 2003-09-30 Screening method for compounds that inhibit osteoclast formation Expired - Fee Related JP4548701B2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US41617402A 2002-10-04 2002-10-04

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2004154132A true JP2004154132A (en) 2004-06-03
JP4548701B2 JP4548701B2 (en) 2010-09-22

Family

ID=32825075

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003340619A Expired - Fee Related JP4548701B2 (en) 2002-10-04 2003-09-30 Screening method for compounds that inhibit osteoclast formation

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4548701B2 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005287416A (en) * 2004-03-31 2005-10-20 Japan Science & Technology Agency Osteopetrosis onset model non-human animal
WO2006022234A1 (en) * 2004-08-23 2006-03-02 Signal Creation Inc. NFATc1 EXPRESSION INHIBITOR, OSTEOCLAST DIFFERENTIATION OR ACTIVATION INHIBITOR, AND PHARMACEUTICAL COMPOSITION
WO2006068133A1 (en) * 2004-12-21 2006-06-29 National University Corporation NARA Institute of Science and Technology Method of suppressing expression of nfat2
CN115369145A (en) * 2022-01-19 2022-11-22 中国人民解放军军事科学院军事医学研究院 Method for screening acetylcholinesterase inhibitor

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JPN6009033459, Endocrinology, 1991, Vol.128, pp.1638−1646 *
JPN6009033461, Journal of Physiology, Jun.2002, Vol.541, No.3, pp.835−847 *
JPN6009033463, 生化学辞典, 1998, 第3版, 東京化学同人, pp.564−565 *
JPN6009033465, Cell, 1999, Vol.96, pp.611−614 *
JPN6009033466, J. Exp. Med., Apr.2002, Vol.195, pp.1023−1032 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005287416A (en) * 2004-03-31 2005-10-20 Japan Science & Technology Agency Osteopetrosis onset model non-human animal
WO2006022234A1 (en) * 2004-08-23 2006-03-02 Signal Creation Inc. NFATc1 EXPRESSION INHIBITOR, OSTEOCLAST DIFFERENTIATION OR ACTIVATION INHIBITOR, AND PHARMACEUTICAL COMPOSITION
WO2006068133A1 (en) * 2004-12-21 2006-06-29 National University Corporation NARA Institute of Science and Technology Method of suppressing expression of nfat2
CN115369145A (en) * 2022-01-19 2022-11-22 中国人民解放军军事科学院军事医学研究院 Method for screening acetylcholinesterase inhibitor
CN115369145B (en) * 2022-01-19 2024-03-01 中国人民解放军军事科学院军事医学研究院 Method for screening acetylcholinesterase inhibitor

Also Published As

Publication number Publication date
JP4548701B2 (en) 2010-09-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9107942B2 (en) Methods of diagnosing and treating fibrosis
AU2002305809B2 (en) Treating pain by targeting hyperpolarization-activated, cyclic nucleotide-gated channels
US20210113687A1 (en) Methods for treating inflammation
US20090169540A1 (en) Use Of An Antagonist Of Epac For Treating Human Cardiac Hypertrophy
WO2017208174A2 (en) Methods of treating disease with pfkfb3 inhibitors
AU2002305738A1 (en) Treating neuropathic/inflammatory pain by targeting a composition (e.g.ZD7288) to HCN pacemaker channels
Annamalai et al. Prostaglandin F2α inhibits adipogenesis via an autocrine‐mediated interleukin‐11/glycoprotein 130/STAT1‐dependent signaling cascade
KR20190019171A (en) Wnt inhibitors for use in the treatment of fibrosis
JP4548701B2 (en) Screening method for compounds that inhibit osteoclast formation
JP6709493B2 (en) Remedy for progressive ossifying fibrodysplasia
EP1810675A1 (en) Method for treating Huntington&#39;s disease by inhibiting dephosphorylation of huntingtin at S421
Berry et al. JunB as a downstream mediator of PTHrP actions in cementoblasts
EP2903621B1 (en) Use of glycerophosphoinositols for the treatment of septic shock
WO2006119406A2 (en) Compositions and methods for increasing osteoblast cell differentiation and bone generation
JP4934812B2 (en) NFAT2 expression suppression method
US20090239884A1 (en) Methods of Treating Inflammation
WO2013090991A1 (en) Tgf-beta therapy
JP4907353B2 (en) Screening method for BAFF inhibitor or inhibitor
WO2000037089A1 (en) Cyclic adenosine diphosphate ribose analogues for modulating t cell activity
US6495588B2 (en) Scytonemin and methods of using thereof
CA3216296A1 (en) Inhibitors of ubiquitin specific peptidase 22 (usp22) and uses thereof for treating diseases and disorders
JP2008247765A (en) Nfat2 expression inhibitor and osteoclastogenesis inhibitor
Kawabata et al. Effects of a novel cardiotonic agent, Org 9731, on force and aequorin light transients in intact ventricular myocardium of the dog: Involvement of a cyclic AMP-mediated mechanism and myofibrillar responsiveness to Ca2+ ions
JP2022547912A (en) Compositions and methods for treating disorders associated with Clec16A dysfunction or deficiency
US20080159983A1 (en) Interleukin-15 antagonists for the treatment of anemia

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20060707

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060718

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20060707

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060922

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060922

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090706

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090826

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20091109

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20091211

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20100303

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100507

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100521

A911 Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20100610

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100628

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100701

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130716

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees