JP2006518199A - Diagnostic and therapeutic use of SCN2B protein for neurodegenerative diseases - Google Patents
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Abstract
本発明は、アルツハイマー病患者の特異的な脳領域におけるSCN2Bをコードする遺伝子の差次的発現を開示する。この発見に基づいて、本発明は、被験者における神経変性疾患、特にアルツハイマー病を診断する、またはその予後を判定する、または被験者が前記疾患を発症するリスクが高いかどうかを決定する方法を提供する。さらに、本発明は、SCN2B遺伝子および相当するその遺伝子産物を使用して、アルツハイマー病および関連する神経変性疾患を治療または予防するための治療的かつ予防的方法を提供する。神経変性疾患の調節剤をスクリーニングする方法も開示されている。The present invention discloses differential expression of a gene encoding SCN2B in specific brain regions of Alzheimer's disease patients. Based on this discovery, the present invention provides a method of diagnosing or determining the prognosis of a neurodegenerative disease, particularly Alzheimer's disease in a subject, or determining whether a subject is at increased risk of developing the disease. . Furthermore, the present invention provides therapeutic and prophylactic methods for treating or preventing Alzheimer's disease and related neurodegenerative diseases using the SCN2B gene and the corresponding gene product. A method for screening for a modulator of a neurodegenerative disease is also disclosed.
Description
本発明は、被験者における神経変性疾患の進行を診断し、その予後を判定し、モニターする方法に関する。さらに、治療コントロールの方法および神経変性疾患の調節剤(modulating agent)をスクリーニングする方法が提供される。本発明は、医薬組成物、キット、および組換え非ヒト動物モデルもまた開示する。 The present invention relates to a method for diagnosing progression of a neurodegenerative disease in a subject, determining its prognosis, and monitoring. Further provided are methods of therapeutic control and screening for modulators of neurodegenerative diseases. The present invention also discloses pharmaceutical compositions, kits, and recombinant non-human animal models.
神経変性疾患、特にアルツハイマー病(AD)は、強く衰弱させる影響を患者の生活に及ぼす。さらに、これらの疾患は、非常に大きな健康的、社会的、および経済的負担となる。ADは、すべての痴呆の症例の約70%を占める、最も一般的な神経変性疾患であり、年齢65歳を超える人口の約10%、85歳を超える人口の45%までが冒されている、おそらく最も破壊的な加齢性神経変性症状である(最近の評論として、Vickersら, Progress in Neurobiology 2000, 60: 139-165を参照のこと)。現在、米国、ヨーロッパ、および日本において、推定1200万症例に達する。先進国において高齢者の数が人口学的に増加する(「ベビーブーマー」の高齢化)に従って、この状況は必然的に悪くなるだろう。ADに罹患している個人の脳に生じる神経病理学的な顕著な特徴は、アミロイド−βタンパク質で構成される老人斑、異常な糸状構造の出現と同時に起こる細胞骨格の変化および神経原線維変化の形成である。 Neurodegenerative diseases, particularly Alzheimer's disease (AD), have a strongly debilitating effect on patient life. In addition, these diseases represent a very large health, social and economic burden. AD is the most common neurodegenerative disease, accounting for about 70% of all dementia cases, affecting about 10% of the population over the age of 65 and up to 45% of the population over the age of 85 Probably the most devastating age-related neurodegenerative condition (for a recent review, see Vickers et al., Progress in Neurobiology 2000, 60: 139-165). Currently, an estimated 12 million cases are reached in the United States, Europe, and Japan. This situation will inevitably worsen as the number of older people grows demographically in developed countries (the aging of “baby boomers”). Prominent neuropathological features occurring in the brain of individuals suffering from AD are senile plaques composed of amyloid-β protein, cytoskeletal changes and neurofibrillary tangles that coincide with the appearance of abnormal filamentous structures. Formation.
アミロイド−β(Aβ)ペプチドは、様々な種類のプロテアーゼによってアミロイド前駆タンパク質(APP)の切断によって産生される。セクレターゼβ/γによる切断によって、異なる長さのAβペプチドが形成され、一般に、40アミノ酸からなる、短く、より可溶性であり、ゆっくりと凝集するペプチド、および細胞外で急速に凝集し、特有のアミロイドプラークを形成する、長い42アミノ酸ペプチドが形成される(Selkoe, Physiological Rev 2001, 81: 741-66; Greenfieldら, Frontiers Bioscience 2000, 5: D72-83)。2種類の、びまん性斑(diffuse plaque)および老人斑(neuritic plaque)をAD患者の脳において検出することができ、後者は古典的であり、最も一般的な種類である。それらは主に、大脳皮質および海馬において見られる。老人斑は、直径50μm〜200μmを有し、小膠細胞および星状膠細胞の死んだ神経細胞の不溶性の原線維アミロイド、断片、および他の成分、例えば神経伝達物質、アポリポタンパク質E、グリコサミノグリカン、α1−抗キモトリプシンなどで構成される。脳における毒性Aβ沈着物の形成は、ADの経過の非常に初期に始まり、AD症状につながるその後の破壊的プロセスに主要な役割を果たすと論じられている。ADの他の病理学的な顕著な特徴は、神経網の糸(neuropil thread)として記載されている神経原線維変化(NFT)および異常神経突起である(Braak and Braak, Acta Neuropathol 1991, 82: 239-259)。NFTは、神経細胞の内部で出現し、互いの周りでより合わされた対らせん状のフィラメントを形成する、化学的に変化したタウタンパク質からなる。NFTが形成するにつれて、神経細胞の減少が認められる。前記神経細胞の減少は、微小管関連輸送系が原因であり得ると論じられている(Johnson and Jenkins, J Alzheimers Dis 1996, 1: 38-58; Johnson and Hartigan, J Alzheimers Dis 1999, 1: 329-351)。神経原線維変化の出現およびそれらの数の増加は、ADの臨床的重要度とかなり相関している(Schmittら, Neurology 2000, 55: 370-376)。 Amyloid-β (Aβ) peptides are produced by cleavage of amyloid precursor protein (APP) by various types of proteases. Cleavage by secretase β / γ forms Aβ peptides of different lengths, typically short, more soluble, slowly aggregated peptides consisting of 40 amino acids, and rapidly aggregated extracellular peculiar amyloid A long 42 amino acid peptide is formed that forms a plaque (Selkoe, Physiological Rev 2001, 81: 741-66; Greenfield et al., Frontiers Bioscience 2000, 5: D72-83). Two types of diffuse plaques and neuritic plaques can be detected in the brains of AD patients, the latter being classic and the most common type. They are mainly found in the cerebral cortex and hippocampus. Senile plaques have a diameter of 50-200 μm and are insoluble fibrillar amyloid, fragments and other components of dead neurons of microglia and astrocytes, such as neurotransmitters, apolipoprotein E, glycosami It is composed of noglycan and α1-antichymotrypsin. It is argued that the formation of toxic Aβ deposits in the brain plays a major role in the subsequent destructive processes that begin very early in the course of AD and lead to AD symptoms. Other pathological hallmarks of AD are neurofibrillary tangles (NFT) and abnormal neurites described as neurotropic threads (Braak and Braak, Acta Neuropathol 1991, 82: 239-259). NFTs consist of chemically altered tau proteins that appear inside neurons and form paired helical filaments that are more closely fitted around each other. As NFTs form, neuronal loss is observed. It has been argued that the neuronal loss may be due to microtubule-associated transport systems (Johnson and Jenkins, J Alzheimers Dis 1996, 1: 38-58; Johnson and Hartigan, J Alzheimers Dis 1999, 1: 329 -351). The appearance of neurofibrillary tangles and the increase in their number correlate well with the clinical importance of AD (Schmitt et al., Neurology 2000, 55: 370-376).
ADは、記憶形成における初期の欠損と関連する進行性疾患であり、最終的には、より高い認知機能が完全に侵される。認知障害としては、とりわけ、記憶障害、失語症、失認および実行機能(executive functioning)の低下が挙げられる。ADの病因の特有の特徴は、変性プロセスに対する、特定の脳の領域および神経細胞の分集団の選択的な脆弱性である。具体的には、疾患の進行中、側頭葉領域および海馬は初期に、かつより重度に影響を受ける。一方、前頭皮質、後頭皮質、および小脳内の神経細胞は大部分が損傷を受けていない状態のままであり、神経変性から保護されている(Terryら, Annals of Neurology 1981, 10: 184-92)。AD発症の年齢は、50年の範囲内で様々であり、早期発症型ADは、年齢65歳未満のヒトに起こり、晩期発症型ADは65歳を超えるヒトに起こる。すべてのAD症例のうち約10%が、早期発症型ADに罹患しており、わずか1〜2%が家族性、遺伝性症例である。現在、ADの治療法はなく、ADの進行を止めるのに有効な治療、または高い確率で生前にADを診断する方法さえもない。ADを発症する素因を個体に与えるいくつかの危険因子、主に最も顕著には、アポリポタンパク質E遺伝子(ApoE)の3つの異なる既存の対立遺伝子(イプシロン2、3、および4)のイプシロン4対立遺伝子が同定されている(Strittmatterら, Proc Natl Acad Sci USA 1993, 90: 1977-81; Roses, Ann NY Acad Sci 1998, 855: 738-43)。多型の血漿タンパクApoEは、低密度リポタンパク質受容体に結合することによって、細胞間のコレステロールおよびリン脂質の輸送において役割を果たし、神経突起成長および再生において役割を果たすと思われる。更なる感受性遺伝子および疾患関連多型を検出する努力によって、ヒトの第10および第12染色体上の特定の領域および遺伝子が晩期発症型ADと関連するという仮説が導かれている(Myersら, Science 2000, 290: 2304-5; Bertramら, Science 2000, 290: 2303; Scottら, Am J Hum Genet 2000, 66: 922-32)。
AD is a progressive disease associated with an early deficit in memory formation, and ultimately higher cognitive functions are completely compromised. Cognitive impairment includes, among other things, memory impairment, aphasia, agnosia, and reduced executive functioning. A unique feature of the pathogenesis of AD is the selective vulnerability of specific brain regions and neuronal subpopulations to the degenerative process. Specifically, during the course of the disease, the temporal lobe area and the hippocampus are affected early and more severely. On the other hand, neurons in the frontal cortex, occipital cortex, and cerebellum remain largely intact and protected from neurodegeneration (Terry et al., Annals of Neurology 1981, 10: 184-92). ). The age of onset of AD varies within a range of 50 years, with early onset AD occurring in humans under age 65 and late onset AD occurring in humans over 65 years old. About 10% of all AD cases suffer from early onset AD, and only 1-2% are familial and hereditary cases. There is currently no cure for AD, and there is no effective treatment to stop AD progression, or even a high probability of diagnosing AD prematurely. Several risk factors that predispose individuals to developing AD, most notably the
第21染色体上のアミロイド前駆タンパク質(APP)、第14染色体上のプレセニリン−1、および第1染色体上のプレセニリン−2の遺伝子における遺伝的欠陥に起因している早期発症型ADの稀な例はあるが、晩期発症型散発性ADの優勢な形態は、今までに不明の病因に由来している。神経変性疾患の晩期発症および複合病因は、治療薬および診断剤の開発に難題を投げかけている。潜在的な薬物標的および診断マーカーのプールを拡大することが重要である。したがって、本発明の目的は、神経疾患の病因への洞察を提供し、かつこれらの疾患の診断および治療法の開発に特に適している方法、材料、薬剤、組成物、および非ヒト動物モデルを提供することである。この目的は、独立した請求項の特徴によって解決されている。サブクレームは、本発明の好ましい実施形態を定義する。
Rare examples of early-onset AD due to genetic defects in the genes for amyloid precursor protein (APP) on chromosome 21, presenilin-1 on chromosome 14, and presenilin-2 on
本発明は、アルツハイマー病のヒト脳試料における電位作動性ナトリウムチャネルII型βサブユニット(ベータ−2サブユニット、β2−サブユニット、β2またはSCN2B)をコードする遺伝子の差次的発現に基づく。したがって、SCN2B遺伝子および相当するその転写産物および/または翻訳産物は、ADで一般に認められる局所の選択的神経細胞変性において原因となる役割を有し得る。これらの開示内容に基づいて、本発明は、神経変性疾患、特にADの診断的評価および予後、ならびにその素因の同定に対して有用性を有する。さらに、本発明は、かかる疾患の治療を受ける患者を診断的にモニターする方法を提供する。 The present invention is based on differential expression of genes encoding voltage-gated sodium channel type II β subunits (beta-2 subunit, β2-subunit, β2 or SCN2B) in Alzheimer's disease human brain samples. Thus, the SCN2B gene and corresponding transcripts and / or translation products thereof may have a causative role in local selective neuronal degeneration commonly found in AD. Based on these disclosures, the present invention has utility for diagnostic evaluation and prognosis of neurodegenerative diseases, particularly AD, and identification of its predisposition. Furthermore, the present invention provides a method for diagnostically monitoring patients undergoing treatment for such diseases.
電位作動性イオンチャネルは、伝導(conducted)活動電位を発生させることによって重要な役割を果たす。カチオン(ナトリウム、カルシウム、カリウムイオン)およびアニオン(塩素イオン)のイオン伝導性膜チャネルが記述されている(Lehmann-Hornら, Physiological Reviews 1999, 79: 1317-1358)。細胞膜を介したイオンの輸送によって、細胞網状構造全体にわたって電気インパルスが高速で伝達される。それによって、チャネルは、機能上異なる3つの状態:静止状態、活性状態、および不活性状態の間で切り換わる。静止状態と不活性状態のどちらも非伝導性であり、チャネルは閉じている。膜電位が−60mV未満から増大するに従って、チャネルはその孔を開き始める(つまり、活性化)。イオン(例えば、ナトリウム)の流入によって、活動電位が発生するまで、膜電位がさらに増大する。1ミリ秒以内に(つまり、急速な不活性化)または数秒から数分以内(つまり、緩慢な不活性化)に孔を閉じることによって、チャネルは不活性化状態に迅速に戻る。イオンコンダクタンスは非常に選択的かつ効率的であり、そのため、記憶、運動および認知などのプロセスを微調整することができる(Lehmann-Hornら,Physiological Reviews 1999, 79: 1317-1358)。電位作動性イオンチャネルの分子クローニングから、サブタイプの多様性が明らかになっており、特にナトリウムチャネルの根底にある構造および機能についての理解が高められた(Nodaら, Nature 1986, 322: 826-828; Schallerら, Journal of Neuroscience 1995, 15: 3231-3242; Isomら, Neuron 1994, 12: 1183-1194; Isomら, Cell 1995, 83: 443-445)。 Voltage-gated ion channels play an important role by generating a conducted action potential. Cation (sodium, calcium, potassium ions) and anion (chlorine ion) ion-conducting membrane channels have been described (Lehmann-Horn et al., Physiological Reviews 1999, 79: 1317-1358). The transport of ions across the cell membrane transmits electrical impulses at high speed throughout the cell network. Thereby, the channel switches between three functionally different states: quiescent state, active state and inactive state. Both stationary and inactive states are non-conductive and the channel is closed. As the membrane potential increases from below −60 mV, the channel begins to open its pores (ie, activation). The influx of ions (eg, sodium) further increases the membrane potential until an action potential is generated. By closing the pores within 1 millisecond (ie, rapid inactivation) or within seconds to minutes (ie, slow inactivation), the channel quickly returns to the inactivated state. Ion conductance is very selective and efficient so that processes such as memory, movement and cognition can be fine-tuned (Lehmann-Horn et al., Physiological Reviews 1999, 79: 1317-1358). Molecular cloning of voltage-gated ion channels reveals subtype diversity, particularly improved understanding of the structure and function underlying the sodium channel (Noda et al., Nature 1986, 322: 826- 828; Schaller et al., Journal of Neuroscience 1995, 15: 3231-3242; Isom et al., Neuron 1994, 12: 1183-1194; Isom et al., Cell 1995, 83: 443-445).
電位作動性ナトリウムチャネルは、約260kDaの孔形成α−サブユニット、およびヘテロメリック(heteromeric)複合体を形成する、2つの小さな補助的β−サブユニット、約36kDaのβ1および約33kDaのβ2で構成される。α−サブユニットおよび両方のβ−サブユニットは、高度にグリコシル化される(α、β1およびβ2それぞれに対して、約220kDa、約23kDa、約21kDaを有する脱グリコシル化サブユニット)。現在まで、β−サブユニットをコードする3つの異なる遺伝子が同定されている。β1−サブユニットはα−サブユニットと非共有結合するのに対して、β2−サブユニットはジスルフィド架橋によりα−サブユニットに共有結合する。β1−サブユニットと同様な第3のβ−サブユニットアイソフォーム(β3)が最近発見された(Morganら, Proceedings National Academy of Science USA 2000, 97: 2308-2313)。α−サブユニットは、ナトリウムチャネル機能性に必要十分であると思われる。β−サブユニットは、不活性化の速度を加速することによって、Na+振幅ピーク電流を増加することによって、活性化速度を増加することによって、電位依存性を変えることによって、ナトリウムチャネル機能を調節する(Pattonら, Journal Biological Chemistry 1994, 269: 17649-17655)。β2−サブユニットはβ1−サブユニットほど有効ではないと思われる。このように、どちらも、α−サブユニットの機能の調節に協力し得る。 The voltage-gated sodium channel is composed of a pore-forming α-subunit of about 260 kDa and two small auxiliary β-subunits that form a heteromeric complex, about 36 kDa β1 and about 33 kDa β2. Is done. The α-subunit and both β-subunits are highly glycosylated (deglycosylated subunits having about 220 kDa, about 23 kDa, about 21 kDa for α, β1, and β2, respectively). To date, three different genes encoding the β-subunit have been identified. The β1-subunit is non-covalently bound to the α-subunit, whereas the β2-subunit is covalently bound to the α-subunit via a disulfide bridge. A third β-subunit isoform (β3), similar to the β1-subunit, was recently discovered (Morgan et al., Proceedings National Academy of Science USA 2000, 97: 2308-2313). The α-subunit appears to be necessary and sufficient for sodium channel functionality. The β-subunit modulates sodium channel function by altering the voltage dependence by increasing the rate of activation by accelerating the rate of inactivation, increasing the Na + amplitude peak current (Patton et al., Journal Biological Chemistry 1994, 269: 17649-17655). The β2-subunit appears to be less effective than the β1-subunit. Thus, both can cooperate in regulating the function of the α-subunit.
ヒトβ2−サブユニットは、タンパク質の成熟中に切断される、29アミノ酸のシグナルペプチド配列を有する糖タンパク質である。さらに、このタンパク質は、短い細胞内C末端セグメントと、1回膜貫通領域と、α−サブユニットとのジスルフィド結合を形成することができる保存されたシステイン残基を含む、アミノ末端の大きな細胞外ドメインと、で構成される。β−サブユニットは、細胞接着分子(CAM)、例えばコンタクチンとの構造類似性を有する、免疫グロブリン様モチーフ、つまり免疫グロブリン様C2型ドメインを示す。したがって、β2−サブユニットは、テネイシンCおよびテネイシンRなどの細胞外マトリックスと相互作用し得る(Isomら, Cell 1995, 83: 443-445)。神経細胞CAM(NCAM)およびミエリン結合糖タンパク質(MAG)などの細胞接着分子は、β2−サブユニットと同じ種類の免疫グロブリンの折りたたみを有する。β2−サブユニットは、それらがCAMモチーフを特徴とする点から、および細胞表面膜を局所的に拡大する能力において、他のβ−サブユニットと異なる。このように、ナトリウムチャネルの修飾因子であることに加えて、それらは、ナトリウムチャネルの発現に対して制御因子として細胞間接着相互作用において機能し、かつ原形質膜の特定の領域においてナトリウムチャネルの局在化および固定化を調節し得る。ヒトβ2は、ミエリンタンパク質ゼロ(p0)、膜貫通型糖タンパク質および末梢神経ミエリンの主要な構造成分との類似性を有する(Eubanksら, Neuroreport 1997, 8: 2775-2779)。 The human β2-subunit is a glycoprotein with a 29 amino acid signal peptide sequence that is cleaved during protein maturation. In addition, the protein contains a large intracellular amino-terminal extracellular, containing a conserved cysteine residue that can form a disulfide bond with a short intracellular C-terminal segment, a single transmembrane region, and an α-subunit. Domain. The β-subunit represents an immunoglobulin-like motif, ie, an immunoglobulin-like C2-type domain, that has structural similarity to a cell adhesion molecule (CAM), such as contactin. Thus, the β2-subunit can interact with extracellular matrices such as tenascin-C and tenascin-R (Isom et al., Cell 1995, 83: 443-445). Cell adhesion molecules such as neuronal CAM (NCAM) and myelin-linked glycoprotein (MAG) have the same type of immunoglobulin fold as the β2-subunit. β2-subunits differ from other β-subunits in that they feature a CAM motif and in the ability to locally expand cell surface membranes. Thus, in addition to being sodium channel modifiers, they function in cell-cell adhesion interactions as regulators of sodium channel expression, and in certain regions of the plasma membrane Localization and immobilization can be regulated. Human β2 has similarities to the major structural components of myelin protein zero (p0), transmembrane glycoproteins and peripheral nerve myelin (Eubanks et al., Neuroreport 1997, 8: 2775-2779).
SCN2B遺伝子のゲノム構造が1998年に報告された(GenBankアクセッション番号AF049496;AF049497;Bolinoら, European Journal of Human Genetics 1998, 6: 629-634;およびGenBankアクセッション番号AF049498;完全なコード配列および相当するタンパク質配列)。マッピング研究によって、SCN2Bが染色体11q23に位置付けられた(Eubanksら, Neuroreport 1997, 8: 2775-2779)。SCN2Bは、186アミノ酸の成熟SCN2Bタンパク質、および29アミノ酸の推定シグナルペプチドを含む215アミノ酸のSCN2Bタンパク質をコードする、4個のエクソンおよび3個のイントロンを有する、約14kbのゲノムDNAにわたる(タンパク質配列および推定ドメイン:GenBankアクセッション番号O60939)。ヒトおよびラットSCN2Bタンパク質は、等しい長さであり、高度に保存されている(相同性89%および類似性93%)。 The genomic structure of the SCN2B gene was reported in 1998 (GenBank accession number AF049496; AF049497; Bolino et al., European Journal of Human Genetics 1998, 6: 629-634; and GenBank accession number AF049898; complete coding sequence and equivalent Protein sequence). Mapping studies have mapped SCN2B to chromosome 11q23 (Eubanks et al., Neuroreport 1997, 8: 2775-2779). SCN2B spans approximately 14 kb of genomic DNA, with four exons and three introns, encoding a 186 amino acid mature SCN2B protein and a 215 amino acid SCN2B protein containing a 29 amino acid putative signal peptide (protein sequence and Putative domain: GenBank accession number O60939). Human and rat SCN2B proteins are equally long and highly conserved (89% homology and 93% similarity).
脳の4つのナトリウムチャネル、つまりSCN1A、SCN2A、SCN3A、およびSCN8Aは、中枢神経系において主な発現を示す。β1およびβ2−サブユニット(それぞれ約2kbおよび約4kbの転写物)のmRNAは、広いが、特異な局所的発現パターンを有する。SCN1B遺伝子をコードするβ1−サブユニットとは異なり、SCN2B遺伝子は中枢神経系のみに発現する。海馬傍回、皮質、顆粒層、および小脳のプルキンエ細胞において優勢な発現レベルが認められた。ラットの脳において、β2の発現は、神経発生と並行して、胎児齢9日で始まり、軸索伸長およびシナプス形成に伴って急速に増加する(Isomら, Cell 1995, 83: 443-445)。 The four sodium channels in the brain, SCN1A, SCN2A, SCN3A, and SCN8A, show major expression in the central nervous system. The mRNAs of the β1 and β2-subunits (approximately 2 kb and approximately 4 kb transcripts, respectively) have a wide but unique local expression pattern. Unlike the β1-subunit encoding the SCN1B gene, the SCN2B gene is expressed only in the central nervous system. Predominant expression levels were found in Purkinje cells in the parahippocampal, cortex, granule layer, and cerebellum. In rat brain, β2 expression begins at 9 days of fetal age, parallel to neurogenesis, and increases rapidly with axonal outgrowth and synapse formation (Isom et al., Cell 1995, 83: 443-445). .
神経細胞ナトリウムチャネルのサブユニット遺伝子、SCN1AおよびSCN1Bに関して、熱性痙攣プラス(GEFS+)を伴う全身性てんかんを引き起こす、疾患の原因となる突然変異が同定されている。したがって、SCN2B遺伝子における変異によって、特発性全身性てんかんの共通のサブタイプがもたらされる結果にもなり得ることが推測される。ハウク(Haug)および共同研究者は、SCN2B遺伝子において新規な単一ヌクレオチド多型(SNP)およびミスセンス突然変異(Asn209Pro)を同定したが、かんしゃくにおける主要な感受性遺伝子としてSCN2B遺伝子を除外した(Haugら, Neuroreport 2000, 11: 2687-2689)。国際公開番号WO02/19966、WO02/087419、およびWO02/090532では、ナトリウムチャネルβ−サブタイプを心血管疾患、炎症性疾患および筋疾患、癌およびかんしゃくと関連付けている。タンパク質の相同性および染色体上の位置決定に基づいて、SCN2Bはまた、シャルコー・マリー・ツース病(CMT4B)と呼ばれる、脱髄性の常染色体劣性運動および感覚神経障害に適した候補遺伝子であるとみなされている。しかしながら、この見解は、ボリノ(Bolino)および共同研究者によって意義が唱えられた(Bolinoら, European Journal of Human Genetics 1998, 6: 629-634)。それにもかかわらず、国際公開番号WO01/79547では、脱髄疾患と関連する可能性があるSCN2B遺伝子における単一ヌクレオチド多型が述べられている。現在のところ、電位作動性イオンチャネルII型のβ2−サブユニットとアルツハイマー病などの神経変性疾患との関連性について報告はない。 For the neuronal sodium channel subunit genes, SCN1A and SCN1B, disease-causing mutations have been identified that cause systemic epilepsy with febrile seizure plus (GEFS +). Thus, it is speculated that mutations in the SCN2B gene may also result in a common subtype of idiopathic systemic epilepsy. Haug and co-workers have identified a novel single nucleotide polymorphism (SNP) and a missense mutation (Asn209Pro) in the SCN2B gene, but have excluded the SCN2B gene as a major susceptibility gene in tantrum (Haug et al. , Neuroreport 2000, 11: 2687-2689). International Publication Nos. WO02 / 19966, WO02 / 087419, and WO02 / 090532 associate sodium channel β-subtypes with cardiovascular, inflammatory and myopathies, cancer and moxibustion. Based on protein homology and chromosomal positioning, SCN2B is also a candidate gene suitable for demyelinating autosomal recessive motility and sensory neuropathy, called Charcot-Marie-Tooth disease (CMT4B) It is regarded. This view, however, was advocated by Bolino and coworkers (Bolino et al., European Journal of Human Genetics 1998, 6: 629-634). Nevertheless, International Publication No. WO 01/79547 describes a single nucleotide polymorphism in the SCN2B gene that may be associated with demyelinating disease. At present, there is no report on the relationship between voltage-gated ion channel type II β2-subunit and neurodegenerative diseases such as Alzheimer's disease.
ナトリウムチャネルは、神経障害の痛み、かんしゃく、および脳卒中を治療するための、局所麻酔薬、抗痙攣薬、抗不整脈薬としての様々な薬物の有用な標的である。多くの毒素、薬物、および無機カチオンが、中枢神経系関連の疾患においてナトリウムチャネルのα−サブユニットの遮断薬として医薬業界で使用されている。電位作動性イオンチャネルの阻害剤は、効力が弱く、比較的非特異的であり、それらの治療学的可能性が完全に開拓されていないにもかかわらず、既に市販されている。注目すべきことには、ナトリウムチャネルのβ−サブユニットと相互作用する薬物は現在知られていない。したがって、β2−サブユニットなどの電位作動性ナトリウムチャネルの選択的サブユニットに特異的な薬物を見出すことが望まれている。 Sodium channels are useful targets for a variety of drugs as local anesthetics, anticonvulsants, and antiarrhythmic drugs to treat neuropathic pain, jerking, and stroke. Many toxins, drugs, and inorganic cations are used in the pharmaceutical industry as blockers of sodium channel α-subunits in diseases related to the central nervous system. Inhibitors of voltage-gated ion channels are already commercially available despite their low potency, relatively non-specificity, and their therapeutic potential has not been fully exploited. Of note, there are currently no known drugs that interact with the β-subunit of the sodium channel. Accordingly, it is desirable to find drugs specific for selective subunits of voltage-gated sodium channels such as the β2-subunit.
本発明は、アルツハイマー病患者からの脳試料における電位作動性ナトリウムチャネルβ−2サブユニット(β2−サブユニット、SCN2B)遺伝子発現の調節不全(dysregulation)を開示する。かかる調節不全は、年齢が一致する、健康な対照から得られた試料では認められない。現在まで、β2−サブユニット遺伝子発現の調節不全と、アルツハイマー病および関連する神経変性疾患との関連性を実証する実験は記述されていない。同様に、β2−サブユニット遺伝子における突然変異が、前記疾患と関連することは記述されていない。本発明で開示されているように、β2−サブユニット遺伝子をアルツハイマー病と関連付けることによって、特に前記疾患を診断および治療する新規な方法が提供される。 The present invention discloses dysregulation of voltage-gated sodium channel β-2 subunit (β2-subunit, SCN2B) gene expression in brain samples from Alzheimer's disease patients. Such dysregulation is not observed in samples obtained from age-matched, healthy controls. To date, no experiments have been described that demonstrate a link between dysregulation of β2-subunit gene expression and Alzheimer's disease and related neurodegenerative diseases. Similarly, it has not been described that mutations in the β2-subunit gene are associated with the disease. As disclosed in the present invention, associating the β2-subunit gene with Alzheimer's disease provides a novel method for diagnosing and treating in particular said disease.
本明細書および特許請求の範囲で使用される単数形の「1つの(a)」、「1個の(an)」、および「その(the)」は、指定がない限り、複数を含む。例えば、「(1つの)細胞」とは、複数の細胞なども含む。本明細書および特許請求の範囲で使用される「および/または」という用語は、この用語の前および後のフレーズが、代替として、または組み合わせて考えられるべきことを意味する。例えば、「レベルおよび/または活性の決定」という言い回しは、レベルのみ、または活性のみ、またはレベルと活性の両方が決定されることを示す。本明細書で使用される「レベル」という用語は、転写産物、例えばmRNA、または翻訳産物、例えばタンパク質またはポリペプチドのゲージ(gage)、尺度(measure)、量、または濃度を含むことを意味する。本明細書で使用される「活性」という用語は、転写産物または翻訳産物が生物学的効果をもたらす能力の尺度または生物活性分子のレベルの尺度として理解されるべきである。「活性」という用語は、酵素活性も意味する。本明細書で使用される「レベル」および/または「活性」という用語は、遺伝子発現レベルまたは遺伝子活性をさらに意味する。遺伝子発現は、遺伝子産物の産生を引き起こす転写および翻訳による、遺伝子中に含まれる情報の利用として定義することができる。「調節不全」とは、遺伝子発現のアップレギュレーションまたはダウンレギュレーションを意味するべきである。遺伝子産物は、RNAまたはタンパク質のいずれかを含み、遺伝子の発現の結果である。遺伝子産物の量は、遺伝子がどれほど活性であるかを測定するために使用することができる。本明細書および特許請求の範囲で使用される「遺伝子」という用語は、コード領域(エクソン)および非コード領域(例えば、プロモーターまたはエンハンサー、イントロン、リーダーおよびトレーラー配列)のどちらも含む。「ORF」という用語は「オープンリーディングフレーム」の頭字語であり、少なくとも1つの読み枠に終止コドンを保有せず、したがって潜在的にアミノ酸の配列に翻訳することができる、核酸配列を意味する。「調節因子」は、誘導性および非誘導性プロモーター、エンハンサー、オペレーター、および遺伝子発現を操作および調節する他の要素を含む。本明細書で使用される「断片」という用語は、例えば、選択的スプライシングされた、または切り詰められた、または切断された転写産物または翻訳産物を含むことを意味する。本明細書で使用される「誘導体」という用語は、突然変異、RNA編集、または化学修飾、または別の方法で改変された転写産物、あるいは突然変異、または化学修飾、または別の方法で改変された翻訳産物を意味する。例えば、「誘導体」は、改変されたリン酸化、またはグリコシル化、またはアセチル化、脂質化などのプロセスによって、あるいは改変されたシグナルペプチド切断または他の種類の成熟切断によって生成される。これらのプロセスは、転写後に起こる。本発明および特許請求の範囲で使用される「修飾因子」という用語は、遺伝子、または遺伝子の転写産物、または遺伝子の翻訳産物のレベルおよび/または活性を変化または改変することができる分子を意味する。「修飾因子」は、遺伝子の転写産物または翻訳産物の生物活性を変化または改変することができることが好ましい。例えば、前記変調(modulation)は、酵素活性の増加または減少、結合特性の変化、または遺伝子の前記翻訳産物の生物学的、機能的、または免疫学的特性の他の変化または改変であり得る。「作用物質(agent)」、「試薬」または「化合物」という用語は、細胞、組織、体液に対して、または生体系の状況、または調べられたアッセイ系内で正または負の生物学的効果を有する、物質、化学物質、組成物または抽出物を意味する。それらは、標的のアゴニスト、アンタゴニスト、部分アゴニストまたは逆アゴニストであり得る。かかる作用物質、試薬、または化合物は、核酸、天然もしくは合成ペプチドまたはタンパク質複合体、または融合タンパク質であり得る。それらは、抗体、有機もしくは無機分子または組成物、小分子、薬物および前記作用物質のいずれかの組み合わせであってもよい。それらは、診断または治療の目的で試験するために使用することができる。「オリゴヌクレオチドプライマー」または「プライマー」という用語は、相補的塩基対のハイブリダイゼーションによって所定の標的ポリヌクレオチドにアニールすることができ、ポリメラーゼによって伸長することができる、短い核酸配列を意味する。それらは、特定の配列に特異的であるように選択されてもよいし、またはそれらはランダムに選択されてもよい。例えば、それらは、混合物中のすべての可能な配列をプライミングするだろう。本明細書で使用されるプライマーの長さは、10ヌクレオチド〜80ヌクレオチドと様々である。「プローブ」は、本明細書に記載かつ開示されている核酸配列の短い核酸配列、またはそれと相補的な配列である。それらは、所定の配列の完全長配列、または断片、誘導体、アイソフォーム、または変異体(variant)を含み得る。「プローブ」とアッセイされる試料とのハイブリダイゼーション複合体を同定することによって、その試料内の他の類似配列の存在を検出することが可能となる。本明細書で使用される「ホモログまたは相同性」とは、ヌクレオチドまたはペプチド配列と他のヌクレオチドまたはペプチド配列との関連性を説明するために当技術分野で使用されている用語であり、比較される前記配列間の同一性および/または類似性の程度によって決定される。当技術分野において、「同一性」および「類似性」という用語は、問い合わせ配列と、好ましくは同一種類の他の配列(核酸またはタンパク質配列)とを互いにマッチングすることによって決定される、ポリペプチドまたはポリヌクレオチド配列の関連性の程度を意味する。「同一性」および「類似性」を計算かつ決定するための、好ましいコンピュータープログラム法としては、限定されないが、GCG BLAST(Basic Local Alignment Search Tool)(Altschulら, J. Mol. Biol. 1990, 215: 403-410; Altschulら, Nucleic Acids Res. 1997, 25: 3389-3402; Devereuxら, Nucleic Acids Res. 1984, 12: 387)、BLASTN2.0(Gish W., http://blast.wustl.edu, 1996-2002)、FASTA(Pearson and Lipman, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1988, 85: 2444-2448)、および最長のオーバーラップを有する1組のコンティグを決定かつアラインするGCG GelMerge(Wilbur and Lipman, SIAM J. Appl. Math. 1984, 44: 557-567; Needleman and Wunsch, J. Mol. Biol. 1970, 48: 443-453)が挙げられる。本明細書で使用される「変異体(variant)」という用語は、本発明に開示されているポリペプチドおよびタンパク質に関して、それにおいて1つまたは複数のアミノ酸が、N末端および/またはC末端で、および/または本発明の天然ポリペプチドまたはタンパク質の天然アミノ酸配列内で付加および/または置換および/または欠失および/または挿入されているが、その本質的な特性を残している、いずれかのポリペプチドまたはタンパク質を意味する。さらに、「変異体」という用語は、より短いまたはより長いタイプのポリペプチドまたはタンパク質を含む。「変異体」は、電位作動性ナトリウムチャネルβサブユニットタンパク質、特にSCN2B、配列番号1のアミノ酸配列と、少なくとも約80%の配列同一性、さらに好ましくは少なくとも約90%の配列同一性、最も好ましくは少なくとも約95%の配列同一性を有する配列も含む。配列番号1に示されるタンパク質分子の「変異体」は、例えば、非常に保存的な領域において保存的アミノ酸置換を有するタンパク質を含む。本発明の「タンパク質」および「ポリペプチド」は、SCN2B、配列番号1のアミノ酸配列を含むタンパク質の変異体、断片および化学的誘導体を含む。それらは、天然から単離することができる、または組換え手段および/または合成手段によって産生することができるタンパク質およびポリペプチドを含むことができる。天然に存在するタンパク質またはポリペプチドとは、天然に存在する切断型または分泌型、天然に存在する変異型(例えば、スプライスバリアント)および天然に存在する対立遺伝子変異体(allelic variant)を意味する。「単離」という用語は、変化した、かつ/またはそれらの自然環境から取り除かれた、つまりそれらが通常存在する細胞または生体から単離された、あるいはそれらが自然界でそれと関連すると見出されている共存する構成要素から分離されるか、または本質的に精製された、分子または物質を意味するとみなされる。この概念はさらに、かかる分子をコードする配列が、それらがその天然状態では結合しない、ポリヌクレオチドに人の手によって結合することができることと、かかる分子を組換えおよび/または合成手段によって産生することができることを意味する。前記目的のために、これらの配列が当業者に公知の方法によって生体または非生体に導入されたとしても、これらの配列が前記生物にまだ存在するとしても、それでもなお、単離されていると見なされる。本発明において、「リスク」、「感受性」、および「素因」という用語は、神経変性疾患、好ましくはアルツハイマー病を発症する確率に関して使用される。「AD」という用語はアルツハイマー病を示す。本明細書で使用される「AD型神経病理学」とは、本明細書に記載され、かつ現況技術文献から一般的に知られているように、神経病理学的、神経生理学的、組織病理学的および臨床的に顕著な特徴を意味する(以下参照: Iqbal, Swaab, Winblad and Wisniewski, Alzheimer's Disease and Related Disorders (Etiology, Pathogenesis, and Therapeutics), Wiley & Sons, New York, Weinheim, Toronto, 1999; Scinto and Daffner, Early Diagnosis of Alzheimer's Disease, Humana Press, Totowa, New Jersey, 2000; Mayeux and Christen, Epidemiology of Alzheimer's Disease: From gene to Prevention, Springer Press, Berlin, Heidelberg, New York, 1999; Younkin, Tanzi and Christen, Presenilins and Alzheimer's Disease, Springer Press, Berlin, Heidelberg, New York, 1998)。本発明による神経変性疾患または障害は、アルツハイマー病、パーキンソン病、ハンチントン病、筋萎縮性側索硬化症、ピック病、前頭側頭型痴呆、進行性核上性麻痺、大脳皮質基底核変性症、脳血管性痴呆、多系統萎縮症、嗜銀顆粒性痴呆および他のタウオパシー、および軽い認知障害を含む。神経変性プロセスを伴う他の疾患は、例えば、虚血性脳卒中、加齢性黄斑変性症、ナルコレプシー、運動ニューロン疾患、プリオン病、外傷性神経損傷および修復、および多発性硬化症である。 As used in the specification and claims, the singular forms “a”, “an”, and “the” include the plural unless the context clearly dictates otherwise. For example, “(one) cell” includes a plurality of cells. As used herein and in the claims, the term “and / or” means that the phrase before and after this term should be considered as an alternative or in combination. For example, the phrase “determining level and / or activity” indicates that only level, or only activity, or both level and activity are determined. As used herein, the term “level” is meant to include the gage, measure, amount, or concentration of a transcript, eg, mRNA, or translation product, eg, protein or polypeptide. . The term “activity” as used herein should be understood as a measure of the ability of a transcript or translation product to produce a biological effect or the level of a bioactive molecule. The term “activity” also means enzymatic activity. The terms “level” and / or “activity” as used herein further mean gene expression level or gene activity. Gene expression can be defined as the use of information contained in a gene by transcription and translation that causes the production of the gene product. “Dysregulation” should mean upregulation or downregulation of gene expression. A gene product includes either RNA or protein and is the result of expression of a gene. The amount of gene product can be used to measure how active the gene is. The term “gene” as used herein and in the claims includes both coding regions (exons) and non-coding regions (eg, promoters or enhancers, introns, leaders and trailer sequences). The term “ORF” is an acronym for “open reading frame” and means a nucleic acid sequence that does not carry a stop codon in at least one reading frame and therefore can potentially be translated into a sequence of amino acids. “Regulators” include inducible and non-inducible promoters, enhancers, operators and other elements that manipulate and regulate gene expression. The term “fragment” as used herein is meant to include, for example, alternatively spliced, truncated, or cleaved transcripts or translation products. As used herein, the term “derivative” is a mutation, RNA editing, or chemical modification, or otherwise altered transcript, or mutation, chemical modification, or otherwise altered. Means translated product. For example, “derivatives” are produced by processes such as modified phosphorylation or glycosylation, or acetylation, lipidation, or by modified signal peptide cleavage or other types of mature cleavage. These processes occur after transfer. The term “modifier” as used in the present invention and claims means a molecule capable of altering or altering the level and / or activity of a gene, or a transcription product of a gene, or a translation product of a gene. . “Modifiers” are preferably capable of altering or altering the biological activity of a transcription or translation product of a gene. For example, the modulation can be an increase or decrease in enzyme activity, a change in binding properties, or other changes or modifications of the biological, functional, or immunological properties of the translation product of a gene. The term “agent”, “reagent” or “compound” refers to a positive or negative biological effect on a cell, tissue, body fluid, or in the context of a biological system, or in the assay system being examined. Means a substance, chemical, composition or extract. They can be target agonists, antagonists, partial agonists or inverse agonists. Such agents, reagents, or compounds can be nucleic acids, natural or synthetic peptides or protein complexes, or fusion proteins. They may be antibodies, organic or inorganic molecules or compositions, small molecules, drugs and any combination of the aforementioned agents. They can be used for testing for diagnostic or therapeutic purposes. The term “oligonucleotide primer” or “primer” means a short nucleic acid sequence that can be annealed to a given target polynucleotide by complementary base pair hybridization and extended by a polymerase. They may be selected to be specific for a particular sequence or they may be selected randomly. For example, they will prime all possible sequences in the mixture. Primer lengths used herein vary from 10 nucleotides to 80 nucleotides. A “probe” is a short nucleic acid sequence of the nucleic acid sequences described and disclosed herein, or a sequence complementary thereto. They can include full-length sequences of a given sequence, or fragments, derivatives, isoforms, or variants. By identifying the hybridization complex between the “probe” and the sample being assayed, it is possible to detect the presence of other similar sequences within the sample. As used herein, “homolog or homology” is a term used in the art to describe the relationship between a nucleotide or peptide sequence and other nucleotides or peptide sequences, compared Determined by the degree of identity and / or similarity between the sequences. In the art, the terms “identity” and “similarity” refer to polypeptides or preferably determined by matching each other a query sequence and preferably another sequence (nucleic acid or protein sequence) of the same type. Means the degree of relatedness of polynucleotide sequences. Preferred computer program methods for calculating and determining “identity” and “similarity” include, but are not limited to, the Basic Local Alignment Search Tool (GCG BLAST) (Altschul et al., J. Mol. Biol. 1990, 215). : 403-410; Altschul et al., Nucleic Acids Res. 1997, 25: 3389-3402; Devereux et al., Nucleic Acids Res. 1984, 12: 387), BLASTN 2.0 (Gish W., http: //blast.wustl. edu, 1996-2002), FASTA (Pearson and Lipman, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 1988, 85: 2444-2448), and GCG GelMerge to determine and align a set of contigs with the longest overlap ( Wilbur and Lipman, SIAM J. Appl. Math. 1984, 44: 557-567; Needleman and Wunsch, J. Mol. Biol. 1970, 48: 443-453). The term “variant” as used herein refers to polypeptides and proteins disclosed in the present invention in which one or more amino acids are at the N-terminus and / or C-terminus, And / or any polymorphism that is added and / or substituted and / or deleted and / or inserted within the natural amino acid sequence of the natural polypeptide or protein of the invention, but retains its essential properties. Means peptide or protein. Furthermore, the term “variant” includes shorter or longer types of polypeptides or proteins. A “variant” is at least about 80% sequence identity, more preferably at least about 90% sequence identity, most preferably a voltage-gated sodium channel β subunit protein, particularly SCN2B, SEQ ID NO: 1. Also includes sequences having at least about 95% sequence identity. “Mutants” of the protein molecule shown in SEQ ID NO: 1 include, for example, proteins having conservative amino acid substitutions in a highly conserved region. “Proteins” and “polypeptides” of the present invention include SCN2B, variants, fragments and chemical derivatives of proteins comprising the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1. They can include proteins and polypeptides that can be isolated from nature or can be produced by recombinant and / or synthetic means. Naturally occurring proteins or polypeptides refer to naturally occurring truncated or secreted forms, naturally occurring variants (eg, splice variants) and naturally occurring allelic variants. The term “isolated” is found to have been altered and / or removed from their natural environment, ie, isolated from the cells or organism in which they normally reside, or they are associated with it in nature. It is taken to mean a molecule or substance that has been separated or essentially purified from any coexisting components. This concept further means that sequences encoding such molecules can be bound by hand to polynucleotides that they do not bind in their natural state and that such molecules are produced by recombinant and / or synthetic means. Means you can. For these purposes, even if these sequences are introduced into living organisms or non-living organisms by methods known to those skilled in the art, these sequences are still present in the organism, but are still isolated. Considered. In the present invention, the terms “risk”, “susceptibility”, and “predisposition” are used with respect to the probability of developing a neurodegenerative disease, preferably Alzheimer's disease. The term “AD” refers to Alzheimer's disease. As used herein, “AD-type neuropathology” refers to neuropathology, neurophysiology, tissue disease, as described herein and generally known from the state of the art literature. Refers to physical and clinical features (see Iqbal, Swaab, Winblad and Wisniewski, Alzheimer's Disease and Related Disorders (Etiology, Pathogenesis, and Therapeutics), Wiley & Sons, New York, Weinheim, Toronto, 1999 ; Scinto and Daffner, Early Diagnosis of Alzheimer's Disease, Humana Press, Totowa, New Jersey, 2000; Mayeux and Christen, Epidemiology of Alzheimer's Disease: From gene to Prevention, Springer Press, Berlin, Heidelberg, New York, 1999; Younkin, Tanzi and Christen, Presenilins and Alzheimer's Disease, Springer Press, Berlin, Heidelberg, New York, 1998). Neurodegenerative diseases or disorders according to the present invention include Alzheimer's disease, Parkinson's disease, Huntington's disease, amyotrophic lateral sclerosis, Pick's disease, frontotemporal dementia, progressive supranuclear palsy, cortical basal ganglia degeneration, Including cerebrovascular dementia, multiple system atrophy, addiction-granular dementia and other tauopathy, and mild cognitive impairment. Other diseases involving neurodegenerative processes are, for example, ischemic stroke, age-related macular degeneration, narcolepsy, motor neuron disease, prion disease, traumatic nerve injury and repair, and multiple sclerosis.
一態様において、本発明は、被験者における神経変性疾患を診断する、またはその予後を判定する、または被験者が前記疾患を発症するリスクが高いかどうかを決定する方法を特徴とする。この方法は:前記被験者からの試料における(i)SCN2Bをコードする遺伝子の転写産物、および/または(ii)SCN2Bをコードする遺伝子の翻訳産物、および/または(iii)前記転写産物または翻訳産物の断片、または誘導体、または変異体のレベルまたは活性、または前記レベルおよび前記活性の両方を決定する段階と、前記レベルおよび/または前記活性を既知の疾患または健康状態を表す基準値と比較し、それによって前記被験者における前記神経変性疾患を診断するか、またはその予後を判定するか、または前記被験者が前記神経変性疾患を発症するリスクが高いかどうかを決定する段階と、を含む。 In one aspect, the invention features a method of diagnosing or determining a prognosis for a neurodegenerative disease in a subject, or determining whether a subject is at increased risk for developing the disease. This method comprises: (i) a transcript of a gene encoding SCN2B and / or (ii) a translation product of a gene encoding SCN2B in a sample from said subject, and / or (iii) of said transcript or translation product Determining the level or activity of a fragment, or derivative, or variant, or both said level and said activity, and comparing said level and / or said activity to a reference value representing a known disease or health condition, Diagnosing or determining the prognosis of said neurodegenerative disease in said subject or determining whether said subject is at increased risk of developing said neurodegenerative disease.
本発明は、本発明に開示される、核酸配列、またはその断片もしくは変異体に固有である、プライマーおよびプローブの作製および使用にも関する。オリゴヌクレオチドプライマーおよび/またはプローブは、蛍光、生物発光、磁気、または放射性物質で特異的に標識することができる。本発明はさらに、適切な組み合わせで前記の特異的なオリゴヌクレオチドプライマーを使用した、前記核酸配列、またはその断片もしくは変異体の検出および作製に関する。当業者によく知られている方法であるPCR分析を前記プライマーの組み合わせを用いて行い、核酸を含有する試料から前記の遺伝子特異的核酸配列を増幅することができる。かかる試料は、健康な被験者または疾患のある被験者から採取される。増幅した結果、特異的核酸産物が得られるかどうか、および異なる長さの断片が得られるかどうかは、神経変性疾患、特にアルツハイマー病の指標となり得る。このように、本発明は、神経変性疾患、特にアルツハイマー病と関連する、検討すべき核酸配列を含有する所定の試料における遺伝子突然変異および単一ヌクレオチド多型の検出に有用な、全コード配列および遺伝子配列までの長さで少なくとも10塩基の核酸配列、オリゴヌクレオチドプライマー、およびプローブを提供する。この特徴は、迅速なDNAベースの診断試験の開発に、好ましくはキットのフォーマットにおいても有用性を有する。 The present invention also relates to the generation and use of primers and probes that are unique to the nucleic acid sequences, or fragments or variants thereof, disclosed in the present invention. Oligonucleotide primers and / or probes can be specifically labeled with fluorescent, bioluminescent, magnetic, or radioactive material. The invention further relates to the detection and production of said nucleic acid sequences, or fragments or variants thereof, using said specific oligonucleotide primers in appropriate combinations. PCR analysis, a method well known to those skilled in the art, can be performed using the combination of primers to amplify the gene-specific nucleic acid sequence from a sample containing nucleic acid. Such samples are taken from healthy or diseased subjects. Whether amplification results in specific nucleic acid products and different length fragments can be indicative of neurodegenerative diseases, particularly Alzheimer's disease. Thus, the present invention provides an entire coding sequence useful for the detection of genetic mutations and single nucleotide polymorphisms in a given sample containing a nucleic acid sequence to be examined, associated with neurodegenerative diseases, particularly Alzheimer's disease. Nucleic acid sequences of at least 10 bases in length up to the gene sequence, oligonucleotide primers, and probes are provided. This feature has utility in the development of rapid DNA-based diagnostic tests, preferably also in kit formats.
他の態様において、本発明は、被験者における神経変性疾患の進行をモニターする方法を特徴とする。前記被験者からの試料における(i)SCN2Bをコードする遺伝子の転写産物、および/または(ii)SCN2Bをコードする遺伝子の翻訳産物、および/または(iii)前記転写産物または翻訳産物の断片、または誘導体、または変異体のレベルまたは活性、または前記レベルおよび前記活性の両方が決定される。前記レベルおよび/または前記活性は、既知の疾患または健康状態を表す基準値と比較される。それによって前記被験者における前記神経変性疾患の進行がモニターされる。 In another aspect, the invention features a method of monitoring the progression of a neurodegenerative disease in a subject. (I) a transcript of a gene encoding SCN2B and / or (ii) a translation product of a gene encoding SCN2B and / or (iii) a fragment or derivative of said transcript or translation product in a sample from said subject Or the level or activity of the variant, or both the level and the activity. Said level and / or said activity is compared to a reference value representing a known disease or condition. Thereby the progression of the neurodegenerative disease in the subject is monitored.
さらに他の態様において、本発明は、神経変性疾患の治療を評価する方法であって、前記疾患の治療を受けた前記被験者から採取した試料における(i)SCN2Bをコードする遺伝子の転写産物、および/または(ii)SCN2Bをコードする遺伝子の翻訳産物、および/または(iii)前記転写産物または翻訳産物の断片、または誘導体、または変異体のレベルまたは活性、または前記レベルおよび前記活性の両方を決定する段階を含む方法を特徴とする。前記レベル、または前記活性、または前記レベルおよび前記活性のどちらも、既知の疾患または健康状態を表す基準値と比較され、それによって前記神経変性疾患の治療が評価される。 In yet another aspect, the present invention provides a method for evaluating treatment of a neurodegenerative disease, wherein (i) a transcript of a gene encoding SCN2B in a sample taken from the subject treated for the disease, and And / or (ii) determining the level or activity of a translation product of the gene encoding SCN2B, and / or (iii) a fragment or derivative or variant of the transcript or translation product, or both the level and the activity A method comprising the steps of: The level, or the activity, or both the level and the activity, are compared to a reference value representing a known disease or condition, thereby assessing treatment of the neurodegenerative disease.
本明細書において特許請求される方法、キット、組換え非ヒト動物、分子、アッセイ、本発明の使用の好ましい実施形態では、ヒト電位作動性ナトリウムチャネルβサブユニットタンパク質をコードする前記遺伝子は、Genbankアクセッション番号AF049498、AF049496、AF049497、AF107028、AX376000、およびGenbankデータベースからのESTのcDNA配列に相当するmRNA(配列番号2)から推論されたGenbankアクセッション番号O60939(タンパク質ID)、配列番号1によって表されるβ−2サブユニットタンパク質またはβ2−タンパク質とも呼ばれるヒト電位作動性ナトリウムチャネルII型βサブユニット(SCN2B)をコードする遺伝子である。本発明において、SCN2Bは、配列番号1(Genbankアクセッション番号O60939)のタンパク質をコードする配列番号2の核酸配列も意味する。本発明において、その用語が本明細書で使用されているように、前記配列が「単離」される。さらに、本発明において、前記SCN2Bタンパク質をコードする遺伝子は一般に、SCN2B遺伝子、または単にSCN2Bとも呼ばれ、SCN2Bのタンパク質は一般に、SCN2Bタンパク質、または単にSCN2Bとも呼ばれる。 In a preferred embodiment of the method, kit, recombinant non-human animal, molecule, assay, use of the invention claimed herein, said gene encoding a human voltage-gated sodium channel β subunit protein comprises: Genbank Genbank accession number O60939 (protein ID) deduced from accession numbers AF049498, AF049496, AF049497, AF107028, AX376000, and mRNA corresponding to the EST cDNA sequence from the Genbank database (SEQ ID NO: 2), represented by SEQ ID NO: 1. Is a gene encoding human voltage-gated sodium channel type II β subunit (SCN2B), also called β-2 subunit protein or β2-protein. In the present invention, SCN2B also means the nucleic acid sequence of SEQ ID NO: 2 that encodes the protein of SEQ ID NO: 1 (Genbank accession number O60939). In the present invention, the sequence is “isolated” as that term is used herein. Furthermore, in the present invention, the gene encoding the SCN2B protein is generally also referred to as SCN2B gene or simply SCN2B, and the protein of SCN2B is generally also referred to as SCN2B protein or simply SCN2B.
本明細書において特許請求される方法、キット、組換え非ヒト動物、分子、アッセイ、本発明の使用の他の好ましい実施形態において、前記神経変性疾患または障害はアルツハイマー病であり、前記被験者はアルツハイマー病に罹患している。 In other preferred embodiments of the methods, kits, recombinant non-human animals, molecules, assays, uses of the invention claimed herein, the neurodegenerative disease or disorder is Alzheimer's disease and the subject is Alzheimer's. I have a disease.
本発明は、AD患者の特定の脳領域においてSCN2Bをコードする遺伝子の検出および差次的発現および調節を開示する。結果的に、SCN2B遺伝子およびその相当する転写産物および/または翻訳産物は、ADに通常認められる局所選択的神経細胞変性において原因となる役割を有する。その代わりとして、SCN2Bは、残存している神経細胞に神経保護機能を与える。これらの開示内容に基づいて、本発明は、神経変性疾患、特にADの診断的評価および予後、ならびにその素因の同定に有用性を有する。さらに、本発明は、かかる疾患の治療を受ける患者を診断的にモニターする方法を提供する。 The present invention discloses the detection and differential expression and regulation of the gene encoding SCN2B in specific brain regions of AD patients. As a result, the SCN2B gene and its corresponding transcripts and / or translation products have a causative role in locally selective neuronal degeneration normally found in AD. Instead, SCN2B provides a neuroprotective function to the remaining neurons. Based on these disclosures, the present invention has utility in diagnostic evaluation and prognosis of neurodegenerative diseases, particularly AD, and identification of its predisposition. Furthermore, the present invention provides a method for diagnostically monitoring patients undergoing treatment for such diseases.
分析かつ測定すべき試料は、脳組織または他の組織、または体細胞を含む群から選択されることが好ましい。試料は、脳脊髄液または他の体液、例えば唾液、尿、血液、血清血漿、または粘液を含むことができる。本発明に従って、神経変性疾患の診断、予後判定、その疾患の進行のモニタリングまたはその疾患の治療の評価の方法は生体外(ex corpore)で行うことができることが好ましく、かかる方法は好ましくは、被験者または患者から除去、採取、または単離された試料、例えば体液または細胞に関する。 The sample to be analyzed and measured is preferably selected from the group comprising brain tissue or other tissues, or somatic cells. The sample can include cerebrospinal fluid or other body fluid, such as saliva, urine, blood, serum plasma, or mucus. According to the present invention, the method of diagnosis of neurodegenerative disease, prognosis determination, monitoring of progression of the disease or evaluation of treatment of the disease can preferably be performed ex vivo, preferably such a subject. Or a sample, eg, body fluid or cell, removed, collected, or isolated from a patient.
他の好ましい実施形態において、前記基準値は、前記神経変性疾患に罹患していない被験者からの試料における(i)SCN2Bをコードする遺伝子の転写産物、および/または(ii)SCN2Bをコードする遺伝子の翻訳産物、および/または(iii)前記転写産物または翻訳産物の断片、または誘導体、または変異体のレベルまたは活性、または前記レベルおよび前記活性の両方の値である。 In another preferred embodiment, the reference value is (i) a transcript of a gene encoding SCN2B and / or (ii) a gene encoding SCN2B in a sample from a subject not suffering from the neurodegenerative disease. A translation product, and / or (iii) a level or activity of the transcript or translation product fragment, or derivative, or a variant, or a value of both the level and the activity.
好ましい実施形態において、前記被験者から採取された試料細胞、または組織、または体液における、SCN2Bをコードする遺伝子の転写産物、および/またはSCN2Bをコードする遺伝子の翻訳産物、および/またはその断片、またはその誘導体もしくは変異体のレベルまたは活性における、既知の健康状態を表す基準値に対する変化から、神経変性疾患、特にADの診断、または予後、またはそれに罹患する高いリスクが示される。 In a preferred embodiment, a transcription product of a gene encoding SCN2B and / or a translation product of a gene encoding SCN2B, and / or a fragment thereof, in a sample cell, tissue, or body fluid collected from the subject A change in the level or activity of the derivative or variant relative to a reference value that represents a known health condition indicates a diagnosis or prognosis of, or a high risk of suffering from, a neurodegenerative disease, in particular AD.
好ましい実施形態において、被験者の試料から抽出されたRNAの逆転写により得られたcDNAからの前記遺伝子特異的配列を増幅するために、プライマーの組み合わせを使用した定量的PCR分析を用いて、SCN2B遺伝子の転写産物レベルの測定が被験者からの試料で行われる。 In a preferred embodiment, the SCN2B gene is used using quantitative PCR analysis using a combination of primers to amplify the gene specific sequence from cDNA obtained by reverse transcription of RNA extracted from a sample of a subject. The transcript level is measured on a sample from the subject.
前記遺伝子に特異的なプローブを用いたノーザンブロット法も適用することができる。チップベースのマイクロアレイ技術によって、転写産物を測定することがさらに好ましい。これらの技術は当業者には公知である(Sambrook and Russell, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, 2001; Schena M., Microarray Biochip Technology, Eaton Publishing, Natick, MA, 2000参照)。イムノアッセイの一例としては、国際公開番号WO02/14543に開示かつ記載されている酸素活性の検出および測定が挙げられる。 Northern blotting using a probe specific for the gene can also be applied. More preferably, transcripts are measured by chip-based microarray technology. These techniques are known to those skilled in the art (Sambrook and Russell, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, 2001; Schena M., Microarray Biochip Technology, Eaton Publishing, Natick , MA, 2000). An example of an immunoassay is the detection and measurement of oxygen activity as disclosed and described in International Publication No. WO 02/14543.
さらに、SCN2Bをコードする遺伝子の翻訳産物、および/または前記翻訳産物の断片、もしくは誘導体、もしくは変異体のレベルおよび/または活性、および/または前記翻訳産物および/またはその断片、もしくは誘導体、もしくは変異体の活性のレベルを、イムノアッセイ、活性アッセイおよび/または結合アッセイを用いて検出することができる。これらのアッセイでは、抗タンパク質抗体または抗タンパク質抗体に結合する二次抗体のいずれかに結合する、酵素、クロモ力学的(chromodynamic)、放射性、磁気、または発光標識の使用によって、前記タンパク質分子と抗タンパク質抗体との結合の量を測定することができる。さらに他の高親和性リガンドを使用してもよい。使用することができるイムノアッセイとしては、例えば、ELISA、ウェスタンブロット、および当業者に公知の他の技術が挙げられる(Harlow and Lane, Using Antibodies: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, 1999 and Edwards R, Immunodiagnostics: A Practical Approach, Oxford University Press, Oxford; England, 1999参照)。これらすべての検出技術は、マイクロアレイ、タンパク質−アレイ、抗体マイクロアレイ、組織マイクロアレイ、電子バイオチップまたはタンパク質−チップベース技術のフォーマットに用いることもできる(Schena M., Microarray Biochip Technology, Eaton Publishing, Natick, MA, 2000参照)。 Furthermore, the translation product of the gene encoding SCN2B, and / or the level and / or activity of the translation product fragment or derivative, or mutant, and / or the translation product and / or fragment, derivative, or mutation thereof The level of body activity can be detected using immunoassays, activity assays and / or binding assays. In these assays, the protein molecule and the anti-protein antibody are bound to the anti-protein antibody by use of an enzyme, chromodynamic, radioactive, magnetic, or luminescent label that binds to either the anti-protein antibody or a secondary antibody that binds to the anti-protein antibody. The amount of binding to the protein antibody can be measured. Still other high affinity ligands may be used. Immunoassays that can be used include, for example, ELISA, Western blot, and other techniques known to those skilled in the art (Harlow and Lane, Using Antibodies: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, 1999 and Edwards R, Immunodiagnostics: A Practical Approach, Oxford University Press, Oxford; England, 1999). All these detection techniques can also be used in microarray, protein-array, antibody microarray, tissue microarray, electronic biochip or protein-chip based technology formats (Schena M., Microarray Biochip Technology, Eaton Publishing, Natick, MA , 2000).
好ましい実施形態において、前記被験者から採取した一連の試料における、(i)SCN2Bをコードする遺伝子の転写産物、および/または(ii)SCN2Bをコードする遺伝子の翻訳産物、および/または(iii)前記転写産物または翻訳産物の断片、もしくは誘導体、もしくは変異体のレベルまたは活性、または前記レベルと前記活性の両方を、前記疾患の進行をモニターするために長期間にわたって比較する。他の好ましい実施形態において、前記被験者は、前記試料採取の1つまたは複数の前に治療を受ける。さらに他の好ましい実施形態において、前記レベルおよび/または活性は、前記被験者の前記治療前および後に決定される。 In a preferred embodiment, (i) a transcription product of a gene encoding SCN2B and / or (ii) a translation product of a gene encoding SCN2B and / or (iii) said transcription in a series of samples taken from said subject The level or activity of a product or translation product fragment, or derivative, or variant, or both the level and the activity, are compared over time to monitor the progression of the disease. In another preferred embodiment, the subject receives treatment prior to one or more of the sampling. In yet another preferred embodiment, the level and / or activity is determined before and after the treatment of the subject.
他の態様において、本発明は、被験者における神経変性疾患、特にADを診断するか、またはその予後を判定するための、または神経変性疾患、特にADを発症する、被験者の傾向または素因を決定するためのキットであって、
(a)(i)SCN2Bをコードする遺伝子の転写産物を選択的に検出する試薬、および(ii))SCN2Bをコードする遺伝子の翻訳産物を選択的に検出する試薬からなる群から選択される、少なくとも1種類の試薬と、
(b)−前記被験者からの試料において、SCN2Bをコードする遺伝子の前記転写産物および/または前記翻訳産物のレベルまたは活性、または前記レベルおよび前記活性の両方を決定すること;
−神経変性疾患、特にADを診断する、またはその予後を判定すること、またはかかる疾患を発症する被験者の傾向または素因を決定すること;により、神経変性疾患、特にADを診断する、またはその予後を判定するための、またはかかる疾患を発症する被験者の傾向または素因を決定するための説明書と、を備え、既知の健康状態を表す基準値と比較される前記転写産物および/または前記翻訳産物の異なるレベルまたは活性、または前記レベルおよび前記活性の両方;あるいは既知の健康状態を表す基準値と同様な、または等しい前記転写産物および/または前記翻訳産物のレベルまたは活性、または前記レベルおよび前記活性の両方によって、神経変性疾患、特にADの診断または予後、あるいはかかる疾患を発症する傾向または素因の増加が示される、キットを特徴とする。本発明によるキットは、神経変性疾患、特にADを発症するリスクのある個体を同定するのに特に有用である。結果として、本発明によるキットは、疾患発症前に、その疾患の間に不可逆的損傷を受ける前に、早期の予防策または治療的介入のために、同定された個体を標的とする手段として役立つ。さらに、好ましい実施形態において、本発明において特徴とされるキットは、被験者における神経変性疾患、特にADの進行をモニターするのに、かつ前記被験者のかかる疾患の治療的処置の成功または失敗をモニターするのに有用である。
In other embodiments, the present invention determines a subject's propensity or predisposition for diagnosing or determining the prognosis of a neurodegenerative disease, particularly AD in a subject, or for developing a neurodegenerative disease, particularly AD. A kit for
(A) selected from the group consisting of (i) a reagent that selectively detects the transcript of the gene encoding SCN2B, and (ii)) a reagent that selectively detects the translation product of the gene encoding SCN2B, At least one reagent;
(B)-determining in the sample from said subject the level or activity of said transcript and / or said translation product of the gene encoding SCN2B, or both said level and said activity;
Diagnosing or determining the prognosis of a neurodegenerative disease, particularly AD, or determining the propensity or predisposition of a subject to develop such a disease; diagnosing or prognosing a neurodegenerative disease, particularly AD Instructions for determining or a tendency or predisposition for a subject to develop such a disease, the transcript and / or the translation product compared with a reference value representing a known health condition Different levels or activities of both, or both of the levels and the activities; or the levels or activities of the transcript and / or the translation product similar to or equal to a reference value representing a known health condition, or the levels and the activities Both of the diagnosis or prognosis of neurodegenerative diseases, particularly AD, or the propensity or predisposition to develop such diseases Increased is shown, wherein the kit. The kit according to the invention is particularly useful for identifying individuals at risk for developing neurodegenerative diseases, particularly AD. As a result, the kit according to the present invention serves as a means to target the identified individual for early prevention or therapeutic intervention prior to the onset of the disease and before irreversible damage during the disease. . Furthermore, in a preferred embodiment, the kit featured in the invention monitors the progress of neurodegenerative diseases, particularly AD, in a subject and the success or failure of therapeutic treatment of such diseases in the subject. Useful for.
他の態様において、本発明は、被験者において神経変性疾患、特にADを治療または予防する方法であって、(i)SCN2Bをコードする遺伝子、および/または(ii)SCN2Bをコードする遺伝子の転写産物、および/または(iii)SCN2Bをコードする遺伝子の翻訳産物、および/または(iv)(i)〜(iii)の断片、もしくは誘導体、もしくは変異体のレベル、または活性、または前記レベルおよび前記活性の両方に直接的または間接的に影響を及ぼす、治療有効量または予防有効量の作用物質(1種または複数種)を前記被験者に投与することを含む方法を特徴とする。前記作用物質は小分子を含むか、あるいはそれは、ペプチド、オリゴペプチド、またはポリペプチドも含み得る。前記ペプチド、オリゴペプチド、またはポリペプチドは、SCN2Bタンパク質、をコードする遺伝子の翻訳産物、またはその断片、もしくは誘導体、もしくは変異体のアミノ酸配列を含み得る。本発明に従って、神経変性疾患、特にADを治療または予防するための作用物質は、ヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、またはポリヌクレオチドからもなり得る。前記オリゴヌクレオチドまたはポリヌクレオチドは、センス方向またはアンチセンス方向のいずれかに、SCN2Bタンパク質をコードする遺伝子のヌクレオチド配列を含み得る。 In another aspect, the invention provides a method for treating or preventing a neurodegenerative disease, particularly AD, in a subject, comprising (i) a gene encoding SCN2B, and / or (ii) a transcript of the gene encoding SCN2B And / or (iii) the translation product of the gene encoding SCN2B, and / or the level or activity of (iv) (i) to (iii) fragments, or derivatives, or variants, or said level and said activity Characterized in that it comprises administering to said subject a therapeutically or prophylactically effective amount of agent (s) that directly or indirectly affect both. Said agent comprises a small molecule or it may also comprise a peptide, oligopeptide or polypeptide. Said peptide, oligopeptide or polypeptide may comprise the translation product of the gene encoding SCN2B protein, or a fragment or derivative thereof, or the amino acid sequence of a variant. In accordance with the present invention, an agent for treating or preventing neurodegenerative diseases, particularly AD, may also consist of nucleotides, oligonucleotides, or polynucleotides. Said oligonucleotide or polynucleotide may comprise the nucleotide sequence of the gene encoding the SCN2B protein in either the sense or antisense direction.
好ましい実施形態において、この方法は、前記作用物質(1種または複数種)を投与するための、遺伝子治療および/またはアンチセンス核酸技術のそれ自体既知の方法の適用を含む。一般に、遺伝子治療はいくつかのアプローチ:突然変異した遺伝子の分子置換、治療用タンパク質の合成で得られた新たな遺伝子の付加、および組換え発現法による、または薬物による内因性細胞遺伝子発現の調節を含む。遺伝子導入技術は詳細に記述されており(例えば、Behr, Acc Chem Res 1993, 26: 274-278 and Mulligan, Science 1993, 260: 926-931参照)、直接的遺伝子導入技術、例えば細胞内へのDNAの機械的微量注入ならびに生物学的ベクター(組換えウイルス、特にレトロウイルスのような)またはモデルリポソームを用いた間接的技術、またはポリカチオンでのDNA共沈、化学的手段(溶媒、洗剤、ポリマー、酵素)または物理的手段(機械的、浸透性、熱性、電気ショック)による細胞膜摂動(cell membrane pertubation)を用いたトランスフェクションに基づく技術が挙げられる。中枢神経系への出生後遺伝子導入が詳細に記述されている(例えば、Wolff, Curr Opin Neurobiol 1993, 3: 743-748参照)。 In a preferred embodiment, this method comprises the application of methods known per se of gene therapy and / or antisense nucleic acid technology for administering said agent (s). In general, gene therapy has several approaches: molecular replacement of mutated genes, addition of new genes from the synthesis of therapeutic proteins, and regulation of endogenous cellular gene expression by recombinant expression methods or by drugs including. Gene transfer techniques have been described in detail (see, eg, Behr, Acc Chem Res 1993, 26: 274-278 and Mulligan, Science 1993, 260: 926-931), and direct gene transfer techniques such as Mechanical microinjection of DNA and indirect techniques using biological vectors (such as recombinant viruses, especially retroviruses) or model liposomes, or DNA co-precipitation with polycations, chemical means (solvents, detergents, Polymer, enzyme) or transfection based techniques using cell membrane pertubation by physical means (mechanical, osmotic, thermal, electric shock). Postnatal gene transfer into the central nervous system has been described in detail (see, eg, Wolff, Curr Opin Neurobiol 1993, 3: 743-748).
特に、本発明は、アンチセンス核酸治療により神経変性疾患を治療または予防する方法、つまりアンチセンス核酸またはその誘導体を特定の重要な細胞に導入することにより、不適切に発現した、または欠陥のある遺伝子をダウンレギュレートする方法を特徴とする(例えば、Gillespie, DN&P 1992, 5: 389-395; Agrawal and Akhtar, Trends Biotechnol 1995, 13: 197-199; Crooke, Biotechnology 1992, 10: 882-6参照)。ハイブリダイゼーション法を除いて、リボザイム、つまり疾患のメッセージを運ぶRNAを破壊する、酵素として作用するRNA分子の適用も記述されている(例えば、Barinaga, Science 1993, 262: 1512-1514参照)。好ましい実施形態において、治療されるべき被験者はヒトであり、治療用のアンチセンス核酸またはその誘導体は、SCN2Bをコードする遺伝子の転写物に対して作られる。中枢神経系、好ましくは被験者の脳の細胞をこのようにして治療することが好ましい。細胞侵入(Cell penetration)は、アンチセンス核酸およびその誘導体の担体粒子への結合、または上述の技術など公知の方法によって行うことができる。治療用標的オリゴデオキシヌクレオチドを投与する方法は当業者にはよく知られている(例えば、Wickstrom, Trends Biotechnol 1992, 10: 281-287参照)。場合によっては、単なる局所適用によって送達を行うことができる。その他のアプローチは、局所適用の細胞内発現に向けられている。この方法では、標的核酸の領域に相補的なRNAの合成を指示する組換え遺伝子で細胞がex vivoで形質転換される。細胞内に発現したアンチセンスRNAの治療的使用は手順上、遺伝子治療と同様である。RNA干渉(RNAi)として様々に知られている二本鎖RNAの使用によって遺伝子の細胞内発現を調節する、最近開発された方法は、核酸治療のもう1つの有効なアプローチであり得る(Hannon, Nature 2002, 418: 244-251)。 In particular, the present invention provides a method for treating or preventing neurodegenerative diseases by antisense nucleic acid therapy, ie, inappropriately expressed or defective by introducing antisense nucleic acid or its derivatives into certain critical cells. Characterized by a method of down-regulating genes (see eg Gillespie, DN & P 1992, 5: 389-395; Agrawal and Akhtar, Trends Biotechnol 1995, 13: 197-199; Crooke, Biotechnology 1992, 10: 882-6) ). Apart from hybridization methods, the application of RNA molecules acting as enzymes that destroy ribozymes, ie RNAs carrying disease messages, has also been described (see, for example, Barinaga, Science 1993, 262: 1512-1514). In a preferred embodiment, the subject to be treated is a human and a therapeutic antisense nucleic acid or derivative thereof is made to a transcript of the gene encoding SCN2B. It is preferred to treat the central nervous system, preferably the cells of the subject's brain, in this way. Cell penetration can be performed by known methods such as binding of antisense nucleic acids and derivatives thereof to carrier particles, or the techniques described above. Methods of administering therapeutic target oligodeoxynucleotides are well known to those skilled in the art (see, eg, Wickstrom, Trends Biotechnol 1992, 10: 281-287). In some cases, delivery can be accomplished by simple topical application. Other approaches are directed to intracellular expression for topical application. In this method, cells are transformed ex vivo with a recombinant gene that directs the synthesis of RNA complementary to the region of the target nucleic acid. The therapeutic use of antisense RNA expressed in cells is procedurally similar to gene therapy. A recently developed method of modulating the intracellular expression of a gene through the use of double-stranded RNA, known variously as RNA interference (RNAi), can be another effective approach for nucleic acid therapy (Hannon, Nature 2002, 418: 244-251).
他の好ましい実施形態において、適切な細胞、例えばCHO細胞またはHEK293細胞、または他の神経細胞経において電位作動性ナトリウムチャネルSCN2Aまたは他の電位作動性ナトリウムチャネルタンパク質と共発現するSCN2Bへの化合物および/または作用物質の作用を調査する方法が提供される。それによって、SCN2Aと、または他の電位作動性ナトリウムチャネルタンパク質と共発現したSCN2Bによって仲介される、ナトリウム電流への化合物および/または作用物質の電気生理学的効果が調べられる。前記試験を行うために、ヒト遺伝子産物SCN2BをコードするcDNAを適切な発現ベクターにクローニングする。SCN2AをコードするcDNA(Genbankアクセッション番号AF327224〜AF327246)または他の電位作動性ナトリウムチャネルをコードするcDNAを他の適切な発現ベクターにクローニングする。好ましくは試薬のようなDMRIE−C(陽イオン性脂質1,2−ジミリステルオキシプロピル−3−ジメチル−ヒドロキシエチルアンモニウムブロマイド−コレステロールのリポソーム形成)を使用して、上記のような適切な細胞系に前記プラスミドをトランスフェクトする。パッチクランプ実験を電圧固定モードで行うことができ(Hamillら, Pflugers Arch. 1981, 391: 85-100)、全細胞電流が記録され、得られたシグナルは、適切なソフトウェア、例えばPulse/Pulsefit(HEKA, Lambrecht,ドイツ)を使用して、増幅され、デジタル化され、保存かつ解析される。電流の「低下(run-dow)」または「上昇(run-u)」(Varnumら, Pro. Natl. Acad. Sci. USA 1993, 90: 11528-11532)が依然として化合物および/または作用物質効果の評価には強すぎる場合には、前記電位作動性ナトリウムチャネルの仲介電流についての研究は、非特異的な電流振幅変化を防ぐために、穿孔パッチクランプ法で行うことができる(Dartら, J. Physiol. 1995, 483: 29-39; Dinesh & Hablitz, Brain Res. 1990, 535: 318-322)。SCN2Aまたは他のナトリウムチャネルタンパク質と共発現するSCN2Bに対する試験化合物の効果および可逆性を研究するための刺激プロトコルの一例が以下に示される。SCN2BをSCN2Aまたは他のナトリウムチャネルと共に共発現する細胞は、例えば−80mVの保持電位で固定されるだろう。パルスサイクル速度は10秒である。化合物および/または作用物質の試験では、安定にトランスフェクトされた細胞を、例えば100ミリ秒間、例えば−80mVの保持電位から、例えば−100mVまたは−120mVに過分極させ、続いて、例えば−60mV〜+60mVの試験電位に1秒間脱分極させることができる。試験パルスのピーク電流振幅が解析に使用されるだろう。この方法は、SCN2Aまたは他の電位作動性ナトリウムチャネルと共発現されるSCN2Bの生物物理学的特性を開く、閉じる、活性化する、不活性化する、または修飾することができる化合物および/または作用物質を同定かつ試験するのにも適している。このように同定かつ試験された電位作動性ナトリウムチャネルの修飾因子は学習および記憶機能に影響する可能性があり、例えば神経変性疾患、特にアルツハイマー病の治療的アプローチに使用することができる。
In other preferred embodiments, compounds to SCN2B that co-express with voltage-gated sodium channel SCN2A or other voltage-gated sodium channel proteins in suitable cells, such as CHO cells or HEK293 cells, or other neural cells and / or Alternatively, a method for investigating the action of an agent is provided. Thereby, the electrophysiological effects of compounds and / or agents on sodium current mediated by SCN2A or by SCN2B co-expressed with other voltage-gated sodium channel proteins are investigated. To perform the test, the cDNA encoding the human gene product SCN2B is cloned into an appropriate expression vector. The cDNA encoding SCN2A (Genbank accession numbers AF327224 to AF327246) or cDNA encoding other voltage-gated sodium channels is cloned into other appropriate expression vectors. Suitable cell lines as described above, preferably using DMRIE-C (a
他の好ましい実施形態において、この方法は、前記被験者の中枢神経系、好ましくは脳に、ドナー細胞、または移植片拒絶を最小限に抑えるため、または低減するために処理されることが好ましいドナー細胞を移植することを含む方法であって、前記ドナー細胞が、前記作用物質(1種または複数種)をコードする少なくとも1つの導入遺伝子を挿入することによって遺伝子改変される、方法を含む。前記導入遺伝子は、ウイルスベクター、特にレトロウイルスベクターによって運ばれる。導入遺伝子は、導入遺伝子をコードするDNAの非ウイルス性の物理的トランスフェクション、特に微量注入によってドナー細胞に挿入することができる。導入遺伝子の挿入は、電気穿孔法、化学的に仲介されるトランスフェクション、特にリン酸カルシウムトランスフェクション、またはリポソーム仲介トランスフェクションによって行うこともできる(Mc Celland and Pardee, Expression Genetics: Accelerated and High-Throughput Methods, Eaton Publishing, Natick, MA, 1999)。 In other preferred embodiments, the method is preferably performed in the subject's central nervous system, preferably the brain, to treat donor cells, or donor cells, to minimize or reduce graft rejection. A method wherein the donor cells are genetically modified by inserting at least one transgene encoding the agent (s). Said transgene is carried by a viral vector, in particular a retroviral vector. The transgene can be inserted into the donor cell by non-viral physical transfection of the DNA encoding the transgene, particularly microinjection. Transgene insertion can also be performed by electroporation, chemically mediated transfection, particularly calcium phosphate transfection, or liposome-mediated transfection (Mc Celland and Pardee, Expression Genetics: Accelerated and High-Throughput Methods, Eaton Publishing, Natick, MA, 1999).
好ましい実施形態において、神経変性疾患、特にADを治療および予防するための前記作用物質は、前記被験者に被験者細胞を導入することを含むプロセスであって、前記被験者細胞が、前記治療用タンパク質をコードするDNAセグメントを挿入するためにin vitroで処理され、前記被験者細胞が前記被験者において治療有効量の前記治療用タンパク質をin vivoで発現するプロセスによって、前記被験者、好ましくはヒトに投与することができる治療用タンパク質である。前記DNAセグメントは、ウイルスベクター、特にレトロウイルスベクターによってin vitroで前記細胞に挿入することができる。 In a preferred embodiment, said agent for treating and preventing neurodegenerative diseases, particularly AD, is a process comprising introducing subject cells into said subject, said subject cells encoding said therapeutic protein Can be administered to the subject, preferably a human, by a process that is treated in vitro to insert a DNA segment to be expressed and the subject cells express a therapeutically effective amount of the therapeutic protein in the subject in vivo. It is a therapeutic protein. Said DNA segment can be inserted into said cells in vitro by viral vectors, in particular retroviral vectors.
本発明による治療法は、既に記載の細胞および遺伝子治療法のいずれかと組み合わせられる、治療的クローニング、移植、および胚幹細胞または胚生殖細胞および成体神経幹細胞を使用した幹細胞治療の適用を含む。幹細胞は、全能性または多能性である。それらは臓器特異的でもあり得る。疾患および/または損傷のある脳細胞または組織を修復する方法は、(i)成体組織からドナー細胞を採取することを含む。これらの細胞の核は、遺伝物質がそれから除去されている、未受精卵細胞に移植される。胚幹細胞が、体細胞核導入を受けた細胞の胚盤胞段階から単離される。次いで、分化因子を使用することによって、幹細胞の、特殊(specialized)細胞型、好ましくは神経細胞への定方向の発達が生じるか(Lanzaら, Nature Medicine 1999, 9: 975-977)、または(ii)in vitroでの増殖のために、中枢神経系または骨髄(間葉幹細胞)から単離された成体幹細胞を精製し、続いてグラフトおよび移植するか、または(iii)内因性神経幹細胞を直接誘導して、増殖させ、移行し、機能性神経細胞に分化させる(Peterson DA, Curr. Opin. Pharmacol. 2002, 2: 34-42)。成体の脳の胚中心には神経損傷または機能不全がないことから、成体神経幹細胞は、損傷または疾患のある脳組織の修復に大きな可能性を秘めている(Colman A, Drug Discovery World 2001, 7: 66-71)。
Therapeutic methods according to the present invention include therapeutic cloning, transplantation, and application of stem cell therapy using embryonic stem cells or embryonic germ cells and adult neural stem cells, in combination with any of the previously described cell and gene therapy methods. Stem cells are totipotent or pluripotent. They can also be organ specific. A method of repairing diseased and / or damaged brain cells or tissues comprises (i) harvesting donor cells from adult tissue. The nuclei of these cells are transplanted into unfertilized egg cells from which the genetic material has been removed. Embryonic stem cells are isolated from the blastocyst stage of cells that have undergone somatic cell nuclear transfer. The use of differentiation factors then results in the directional development of stem cells into specialized cell types, preferably neurons (Lanza et al., Nature Medicine 1999, 9: 975-977), or ( ii) Purify adult stem cells isolated from the central nervous system or bone marrow (mesenchymal stem cells) for subsequent growth in vitro, followed by grafting and transplantation, or (iii) directing endogenous neural stem cells directly Induces, proliferates, migrates and differentiates into functional neurons (Peterson DA, Curr. Opin. Pharmacol. 2002, 2: 34-42). Adult neural stem cells have great potential for the repair of damaged or diseased brain tissue because the germinal center of the adult brain is free of nerve damage or dysfunction (Colman A,
好ましい実施形態において、本発明による治療または予防を受ける被験者は、ヒト、実験動物、例えばマウスまたはラット、家畜、または非ヒトの霊長類である。実験動物は、神経変性疾患のための非ヒト動物モデル、例えば、AD型神経病理学を有する遺伝子導入マウスおよび/またはノックアウトマウスである。 In a preferred embodiment, the subject to be treated or prevented according to the present invention is a human, a laboratory animal, such as a mouse or rat, a domestic animal, or a non-human primate. The experimental animals are non-human animal models for neurodegenerative diseases, such as transgenic mice and / or knockout mice with AD type neuropathology.
他の態様において、本発明は、(i)SCN2Bをコードする遺伝子、および/または(ii)SCN2Bをコードする遺伝子の転写産物、および/または(iii)SCN2Bをコードする遺伝子の翻訳産物、および/または(iv)(i)〜(iii)の断片、もしくは誘導体、もしくは変異体からなる群から選択される少なくとも1種類の物質の活性またはレベル、または前記活性および前記レベルの両方の修飾因子を特徴とする。 In other embodiments, the invention provides (i) a gene encoding SCN2B, and / or (ii) a transcription product of a gene encoding SCN2B, and / or (iii) a translation product of a gene encoding SCN2B, and / or Or (iv) the activity or level of at least one substance selected from the group consisting of fragments, derivatives, or variants of (i) to (iii), or a modulator of both the activity and the level And
その他の態様では、本発明は、前記修飾因子と、好ましくは薬剤担体とを含む医薬組成物を特徴とする。前記担体は、希釈剤、アジュバント、賦形剤、またはビヒクルを意味し、それと共に修飾因子が投与される。 In another aspect, the invention features a pharmaceutical composition comprising the modifier and preferably a pharmaceutical carrier. The carrier means a diluent, adjuvant, excipient, or vehicle with which the modifier is administered.
他の態様では、本発明は、医薬組成物において使用される、(i)SCN2Bをコードする遺伝子、および/または(ii)SCN2Bをコードする遺伝子の転写産物、および/または(iii)SCN2Bをコードする遺伝子の翻訳産物、および/または(iv)(i)〜(iii)の断片、もしくは誘導体、もしくは変異体からなる群から選択される少なくとも1種類の物質の活性またはレベル、または前記活性および前記レベルの両方の修飾因子を特徴とする。 In another aspect, the invention relates to (i) a gene encoding SCN2B and / or (ii) a transcript of the gene encoding SCN2B and / or (iii) SCN2B used in a pharmaceutical composition A translation product of the gene and / or the activity or level of at least one substance selected from the group consisting of (iv) (i) to (iii) fragments, derivatives or mutants, or the activity and Characterized by both levels of modifiers.
他の態様では、本発明は、神経変性疾患、特にADを治療または予防する薬物を製造するための、(i)SCN2Bをコードする遺伝子、および/または(ii)SCN2Bをコードする遺伝子の転写産物、および/または(iii)SCN2Bをコードする遺伝子の翻訳産物、および/または(iv)(i)〜(iii)の断片、もしくは誘導体、もしくは変異体からなる群から選択される少なくとも1種類の物質の活性またはレベル、または前記活性および前記レベルの両方の修飾因子の使用を提供する。 In another aspect, the present invention provides (i) a gene encoding SCN2B and / or (ii) a transcript of a gene encoding SCN2B for the manufacture of a medicament for treating or preventing neurodegenerative diseases, particularly AD. And / or (iii) at least one substance selected from the group consisting of a translation product of a gene encoding SCN2B, and / or a fragment, derivative, or variant of (iv) (i) to (iii) Activity or level, or use of both said activity and said level modulators.
一態様において、本発明は、治療有効量または予防有効量の前記医薬組成物で満たされた1つまたは複数の容器を備えたキットも提供する。 In one aspect, the invention also provides a kit comprising one or more containers filled with a therapeutically or prophylactically effective amount of said pharmaceutical composition.
他の態様において、本発明は、SCN2Bをコードする非天然遺伝子配列、またはその断片、もしくは誘導体、もしくは変異体を含む、組換え非ヒト動物を特徴とする。前記組換え非ヒト動物の作製は、(i)前記遺伝子配列および選択マーカー配列を含有する遺伝子ターゲティング構築物を提供する段階と、(ii)非ヒト動物の幹細胞に前記ターゲティング構築物を導入する段階と、非ヒト胚に前記非ヒト動物幹細胞を導入する段階と、(iv)偽妊娠非ヒト動物に前記胚を移植する段階と、(v)前記胚を臨月まで発達させる段階と、(vi)そのゲノムが両方の対立遺伝子において前記遺伝子配列の修飾を含む、遺伝子改変非ヒト動物を同定する段階と、(vii)段階(vi)の遺伝子改変非ヒト動物を繁殖させて、そのゲノムが前記内因性遺伝子の修飾を含む遺伝子改変非ヒト動物を得る段階と、を含み、前記遺伝子が、誤発現されるか、または過小発現されるか、または過剰発現され、かつ前記破壊または改変によって、神経変性疾患、特にADと同様な神経病理学の症状を発症する素因を示す前記非ヒト動物が得られる。かかる動物を作製かつ構築する方法および技術は当業者には公知である(例えば、Capecchi, Science 1989, 244: 1288-1292; Hoganら, Manipulating the Mouse Embryo: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, 1994 and Jackson and Abbott, Mouse Genetics and Transgenetics: A Practical Approach, Oxford University Press, Oxford, England, 1999参照)。神経変性疾患、特にADを研究するための動物モデルとして、かかる組換え非ヒト動物を利用することが好ましい。かかる動物は、神経変性疾患、特にアルツハイマー病を治療するための診断学および治療学の開発において、化合物、作用物質および修飾因子をスクリーニングし、試験し、かつバリデートするのに有用である。好ましい実施形態において、前記組換え非ヒト動物は、SCN2Bタンパク質をコードする非天然遺伝子配列、またはその断片、もしくは誘導体、またはその変異体を含む。 In another aspect, the invention features a recombinant non-human animal comprising a non-native gene sequence encoding SCN2B, or a fragment, derivative or variant thereof. Production of the recombinant non-human animal comprises (i) providing a gene targeting construct containing the gene sequence and a selectable marker sequence; and (ii) introducing the targeting construct into stem cells of the non-human animal; Introducing the non-human animal stem cells into a non-human embryo; (iv) transplanting the embryo into a pseudopregnant non-human animal; (v) developing the embryo until the next month; and (vi) its genome. Identifying a genetically modified non-human animal comprising a modification of said gene sequence in both alleles, and (vii) breeding the genetically modified non-human animal of step (vi), wherein the genome is said endogenous gene Obtaining a genetically modified non-human animal comprising the modification of: wherein the gene is misexpressed, underexpressed, or overexpressed, and The corrupted or modified, neurodegenerative disease, said non-human animal, particularly showing a predisposition to developing symptoms similar neuropathology and AD obtained. Methods and techniques for producing and constructing such animals are known to those skilled in the art (eg, Capecchi, Science 1989, 244: 1288-1292; Hogan et al., Manipulating the Mouse Embryo: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, 1994 and Jackson and Abbott, Mouse Genetics and Transgenetics: A Practical Approach, Oxford University Press, Oxford, England, 1999). It is preferable to use such recombinant non-human animals as animal models for studying neurodegenerative diseases, particularly AD. Such animals are useful for screening, testing and validating compounds, agents and modifiers in the development of diagnostics and therapeutics to treat neurodegenerative diseases, particularly Alzheimer's disease. In a preferred embodiment, the recombinant non-human animal comprises a non-native gene sequence encoding SCN2B protein, or a fragment or derivative thereof, or a variant thereof.
他の態様において、本発明は、神経変性疾患、特にAD、または関連する疾患および障害の修飾因子であって、(i)SCN2Bをコードする遺伝子、および/または(ii)SCN2Bをコードする遺伝子の転写産物、および/または(iii)SCN2Bをコードする遺伝子の翻訳産物、および/または(iv)(i)〜(iii)の断片、もしくは誘導体、もしくは変異体からなる群から選択される1種または複数種の物質の修飾因子をスクリーニングするアッセイを特徴とする。このスクリーニング法は、(a)細胞を試験化合物と接触させる段階と、(b)(i)〜(iv)に記載の1種または複数種の物質の活性またはレベル、またはその活性およびレベルの両方を測定する段階と、(c)前記試験化合物と接触させていない対照細胞における前記物質の活性またはレベル、またはその活性およびレベルの両方を測定する段階と、(d)段階(b)および(c)の細胞における物質のレベルを比較する段階と、を含み、接触させた細胞における前記物質の活性および/またはレベルの変化によって、試験化合物が前記疾患および障害の修飾因子であることが示される。 In another aspect, the invention provides a modulator of a neurodegenerative disease, particularly AD, or related diseases and disorders, wherein (i) a gene encoding SCN2B and / or (ii) a gene encoding SCN2B One or more selected from the group consisting of a transcript and / or (iii) a translation product of a gene encoding SCN2B, and / or a fragment, or derivative, or variant of (iv) (i)-(iii) or Featuring assays that screen for modifiers of multiple substances. This screening method comprises (a) contacting a cell with a test compound, and (b) the activity or level of one or more substances described in (i) to (iv), or both the activity and level. Measuring (c) the activity or level of the substance in a control cell not contacted with the test compound, or both the activity and level, and (d) steps (b) and (c) A change in the activity and / or level of the substance in the contacted cell indicates that the test compound is a modulator of the disease and disorder.
その他の一態様において、本発明は、神経変性疾患、特にAD、または関連する疾患および障害の修飾因子であって、(i)SCN2Bをコードする遺伝子、および/または(ii)SCN2Bをコードする遺伝子の転写産物、および/または(iii)SCN2Bをコードする遺伝子の翻訳産物、および/または(iv)(i)〜(iii)の断片、もしくは誘導体、もしくは変異体からなる群から選択される1種または複数種の物質の修飾因子のスクリーニングアッセイであって、(a)神経変性疾患または関連する疾患もしくは障害を発症する素因が与えられた、または既に発症している非ヒト試験動物に試験化合物を投与する段階と、(b)(i)〜(iv)に記載の1種または複数種の物質の活性および/またはレベルを測定する段階と、(c)前記症状を発症する素因が等しく与えられた、または前記症状を既に発症している対応する(matched)非ヒト対照動物であり、かかる試験化合物がそれに投与されていない非ヒト動物における前記物質の活性および/またはレベルを測定する段階と、(d)段階(b)および(c)の動物おける物質の活性および/またはレベルを比較する段階と、を含み、非ヒト試験動物における物質の活性および/またはレベルの変化によって、試験化合物が前記疾患および障害の修飾因子であることが示される、スクリーニングアッセイを特徴とする。 In another aspect, the present invention provides a modulator of a neurodegenerative disease, particularly AD, or related diseases and disorders, wherein (i) a gene encoding SCN2B and / or (ii) a gene encoding SCN2B And / or (iii) a translation product of a gene encoding SCN2B, and / or (iv) a fragment, derivative, or variant of (i) to (iii) Or a screening assay for modifiers of a plurality of substances, wherein (a) a test compound is administered to a non-human test animal that is predisposed to, or has already developed, a neurodegenerative disease or related disease or disorder Measuring the activity and / or level of one or more substances according to (b) (i)-(iv) And (c) a matched non-human control animal that is equally given a predisposition to develop said symptom or has already developed said symptom and has not been administered such a test compound to that non-human Measuring the activity and / or level of said substance in an animal; and (d) comparing the activity and / or level of the substance in the animal of steps (b) and (c), A screening assay is characterized in that a change in the activity and / or level of the substance in indicates that the test compound is a modulator of the disease and disorder.
好ましい実施形態において、前記非ヒト試験動物および/または前記非ヒト対照動物は、天然SCN2B遺伝子転写制御因子ではない転写制御因子の制御下にて、SCN2Bをコードする遺伝子、またはその断片、またはその誘導体、または変異体を発現する、組換え非ヒト動物である。 In a preferred embodiment, the non-human test animal and / or the non-human control animal is a gene encoding SCN2B, or a fragment thereof, or a derivative thereof under the control of a transcriptional regulatory factor that is not a natural SCN2B gene transcriptional regulatory factor. Or a recombinant non-human animal that expresses the variant.
他の実施形態において、本発明は、(i)上述のスクリーニングアッセイの方法によって神経変性疾患の修飾因子を同定する段階と、(ii)修飾因子と薬剤担体とを混合する段階と、を含む、薬物を製造する方法を提供する。しかしながら、前記修飾因子は、他の種類のスクリーニングアッセイによっても同定可能である。 In another embodiment, the invention comprises (i) identifying a modulator of neurodegenerative disease by the method of screening assay described above, and (ii) mixing the modifier with a drug carrier. A method for producing a drug is provided. However, the modifier can also be identified by other types of screening assays.
他の態様において、本発明は、SCN2Bをコードする遺伝子の翻訳産物、またはその断片、もしくは誘導体、もしくは変異体と、リガンドとの結合を阻害するための、化合物を試験するための、好ましくは複数の化合物をスクリーニングするためのアッセイを提供する。前記スクリーニングアッセイは、(i)前記SCN2B翻訳産物、またはその断片もしくは誘導体の液体懸濁液を複数の容器に添加する段階と、(ii)前記阻害のために、スクリーニングすべき化合物(1種または複数種)を前記複数の容器に添加する段階と、(iii)検出可能なリガンド、好ましくは蛍光標識リガンドを前記容器に添加する段階と、(iv)前記SCN2B翻訳産物、またはその前記断片、もしくは誘導体、もしくは変異体と、前記化合物(1種または複数種)と、前記検出可能なリガンド、好ましくは蛍光標識リガンドをインキュベートする段階と、(v)前記SCN2B翻訳産物と、またはその前記断片、もしくは誘導体、もしくは変異体と結合する、好ましくは蛍光の量を測定する段階と、(vi)前記化合物のうちの1種または複数種による、前記SCN2B翻訳産物、またはその前記断片、もしくは誘導体、もしくは変異体への前記リガンドの結合の阻害の程度を決定する段階と、を含む。前記SCN2B翻訳産物、またはその断片、もしくは誘導体、もしくは変異体を人工リポソームに再構成して、相当するプロテオリポソームを産生し、リガンドと前記SCN2B翻訳産物との結合の阻害を決定することが好ましい。洗浄剤からSCN2B翻訳産物をリポソームに再構成する方法が詳述されている(Schwarzら, Biochemistry 1999, 38: 9456-9464; Krivosheev and Usanov, Biochemistry-Moscow 1997, 62: 1064-1073)。蛍光標識リガンドを利用する代わりに、一部の態様では、当業者に公知の他の検出可能な標識、例えば放射性標識を使用し、しかるべくそれを検出することが好ましい。前記方法は、新規な化合物を同定するのに、ならびにSCN2Bをコードする遺伝子の遺伝子産物、またはその断片、もしくは誘導体、もしくは変異体へのリガンドの結合を阻害するそれらの能力において改善された、または最適化された化合物を評価するのに、有用であり得る。担体粒子の使用に基づくこの場合における、蛍光結合アッセイの一例が、国際公開番号WO00/52451に開示かつ記述されている。他の例は、国際公開番号WO02/01226に記載の競合アッセイ法である。本発明のスクリーニングアッセイに好ましいシグナル検出法が、以下の国際公開番号WO96/13744、WO98/16814、WO98/23942、WO99/17086、WO99/34195、WO00/66985、WO01/59436、WO01/59416に記載されている。 In another aspect, the present invention provides a method for testing a compound for inhibiting the binding of a translation product of a gene encoding SCN2B, or a fragment, derivative or variant thereof to a ligand, preferably a plurality of Assays for screening the compounds are provided. The screening assay comprises (i) adding a liquid suspension of the SCN2B translation product, or a fragment or derivative thereof to a plurality of containers; and (ii) a compound to be screened for the inhibition (one or (Iii) adding a plurality of species to the plurality of containers; (iii) adding a detectable ligand, preferably a fluorescently labeled ligand, to the container; and (iv) the SCN2B translation product, or the fragment thereof, or Incubating a derivative or variant, the compound (s), the detectable ligand, preferably a fluorescently labeled ligand, (v) the SCN2B translation product, or a fragment thereof, or Measuring the amount of fluorescence, preferably binding to a derivative or variant; (vi) said compound By one or more out, including the steps of determining the degree of inhibition of binding of the ligand of the SCN2B translation product or said fragment thereof, or derivative thereof, or to variants. Preferably, the SCN2B translation product, or a fragment, derivative or variant thereof is reconstituted into an artificial liposome to produce the corresponding proteoliposome, and inhibition of binding between the ligand and the SCN2B translation product is determined. Methods for reconstitution of SCN2B translation products from detergent into liposomes have been described in detail (Schwarz et al., Biochemistry 1999, 38: 9456-9464; Krivosheev and Usanov, Biochemistry-Moscow 1997, 62: 1064-1073). Instead of utilizing a fluorescently labeled ligand, in some embodiments it is preferred to use other detectable labels known to those skilled in the art, such as radioactive labels, and detect it accordingly. The methods have been improved in identifying new compounds and in their ability to inhibit the binding of a ligand to the gene product of the gene encoding SCN2B, or a fragment or derivative or variant thereof, or It can be useful for evaluating optimized compounds. An example of a fluorescence binding assay in this case based on the use of carrier particles is disclosed and described in International Publication No. WO 00/52451. Another example is the competitive assay described in International Publication No. WO02 / 01226. Preferred signal detection methods for the screening assays of the present invention are described in the following International Publication Nos. WO96 / 13744, WO98 / 16814, WO98 / 23942, WO99 / 17086, WO99 / 34195, WO00 / 66985, WO01 / 59436, WO01 / 59416. Has been.
他の一実施形態では、本発明は、(i)上述の阻害的結合アッセイによって、リガンドと、SCN2Bをコードする遺伝子の遺伝子産物との結合の阻害剤として化合物を同定する段階と、(ii)その化合物を薬剤担体と混合する段階と、を含む、薬物を製造する方法を提供する。しかしながら、前記化合物は、他の種類のスクリーニングアッセイによっても同定可能である。 In another embodiment, the present invention provides (i) identifying a compound as an inhibitor of binding of a ligand to the gene product of the gene encoding SCN2B by the inhibitory binding assay described above; (ii) Mixing the compound with a pharmaceutical carrier. However, the compounds can also be identified by other types of screening assays.
他の態様において、本発明は、SCN2Bをコードする遺伝子の翻訳産物、またはその断片、もしくは誘導体、もしくは変異体に前記化合物が結合する程度を決定するために、化合物を試験する、好ましくは、複数の化合物をスクリーニングするアッセイを特徴とする。前記スクリーニングアッセイは、(i)前記SCN2B翻訳産物、またはその断片、もしくは誘導体、もしくは変異体の液体懸濁液を複数の容器に添加する段階と、(ii)前記結合についてスクリーニングされるべき、1種類の検出可能な、好ましくは蛍光標識された化合物、または複数種の検出可能な、好ましくは蛍光標識された化合物を前記複数の容器に添加する段階と、(iii)前記SCN2B翻訳産物、または前記のその断片、もしくは誘導体、もしくは変異体、および前記の検出可能な、好ましくは蛍光標識された化合物(1種または複数種)をインキュベートする段階と、(iv)前記SCN2B翻訳産物、または前記のその断片、もしくは誘導体、もしくは変異体と結合した、好ましくは蛍光の量を測定する段階と、(v)前記SCN2B翻訳産物、または前記のその断片、もしくは誘導体、もしくは変異体への前記化合物の1種または複数種による結合の程度を決定する段階と、を含む。この種類のアッセイでは、蛍光標識を使用することが好ましい。しかしながら、他の種類の検出可能な標識も使用することができる。この種類のアッセイにおいても、本発明に記載の人工リポソームに、SCN2B翻訳産物またはその断片、もしくは誘導体、もしくは変異体を再構成することが好ましい。前記アッセイは、新規な化合物の同定、ならびにSCN2B翻訳産物、またはその断片、もしくは誘導体、もしくは変異体に結合するそれらの能力において改善された、または最適化された化合物の評価に有用である。 In another embodiment, the present invention tests a compound to determine the extent to which the compound binds to the translation product of the gene encoding SCN2B, or a fragment, derivative or variant thereof, preferably a plurality Features an assay that screens The screening assay comprises: (i) adding a liquid suspension of the SCN2B translation product, or a fragment or derivative or variant thereof to a plurality of containers; and (ii) being screened for the binding; Adding a type of detectable, preferably fluorescently labeled compound, or a plurality of types of detectable, preferably fluorescently labeled compounds, to the plurality of containers; (iii) the SCN2B translation product, or the Incubating said fragments, derivatives or variants thereof, and said detectable, preferably fluorescently-labeled compound (s), (iv) said SCN2B translation product, or said thereof Preferably measuring the amount of fluorescence bound to a fragment, derivative or variant, and (v Including the steps of determining the degree of binding by one or more of the SCN2B translation product, or fragment or derivative thereof, of the or the compound to mutants,. In this type of assay, it is preferred to use fluorescent labels. However, other types of detectable labels can also be used. Also in this type of assay, it is preferable to reconstitute the SCN2B translation product or a fragment, derivative or mutant thereof in the artificial liposome described in the present invention. The assay is useful for the identification of new compounds and for the evaluation of compounds that have been improved or optimized in their ability to bind to SCN2B translation products, or fragments or derivatives or variants thereof.
他の一実施形態では、本発明は、(i)上述の結合アッセイによって、SCN2Bの遺伝子産物に対する結合剤(binder)としての化合物を同定する段階と、その化合物を薬剤担体と混合する段階と、を含む、薬物を製造する方法を提供する。しかしながら、前記化合物は、他の種類のスクリーニングアッセイによっても同定可能である。 In another embodiment, the present invention provides (i) identifying a compound as a binder to the gene product of SCN2B by the binding assay described above, mixing the compound with a drug carrier, A method for producing a drug is provided. However, the compounds can also be identified by other types of screening assays.
他の実施形態において、本発明は、本明細書に特許請求されるスクリーニングアッセイによる方法のいずれかによって得られる薬物を提供する。他の一実施形態では、本発明は、本明細書に特許請求されるスクリーニングアッセイによる方法のいずれかによって得られる薬物を提供する。 In other embodiments, the present invention provides a drug obtainable by any of the screening assay methods claimed herein. In another embodiment, the present invention provides a drug obtainable by any of the screening assay methods claimed herein.
本発明は、配列番号1で示されるタンパク質分子を特徴とし、前記タンパク質分子は、神経変性疾患、好ましくはアルツハイマー病を検出するための診断標的として使用される、SCN2Bをコードする遺伝子の翻訳産物、またはその断片、もしくは誘導体、もしくは変異体である。 The present invention features a protein molecule represented by SEQ ID NO: 1, wherein the protein molecule is a translation product of a gene encoding SCN2B used as a diagnostic target for detecting a neurodegenerative disease, preferably Alzheimer's disease, Or a fragment, derivative or mutant thereof.
本発明はさらに、配列番号1に示されるタンパク質分子を特徴とし、前記タンパク質分子は、神経変性疾患、好ましくはアルツハイマー病を予防、または治療、または改善する試薬または化合物のスクリーニング標的として使用される、SCN2Bをコードする遺伝子の翻訳産物、またはその断片、もしくは誘導体、もしくは変異体である。 The present invention is further characterized by the protein molecule shown in SEQ ID NO: 1, which is used as a screening target for reagents or compounds that prevent, treat, or ameliorate a neurodegenerative disease, preferably Alzheimer's disease. It is the translation product of the gene encoding SCN2B, or a fragment, derivative or mutant thereof.
本発明は、免疫原と特異的に免疫反応性である抗体を特徴とし、前記免疫原は、SCN2B、配列番号1をコードする遺伝子の翻訳産物、またはその断片、もしくは誘導体、もしくは変異体である。その免疫原は、前記遺伝子の翻訳産物の免疫原性もしくは抗原エピトープまたは部分を含み、翻訳産物の前記免疫原性または抗原性部分はポリペプチドであり、かつ前記ポリペプチドは動物における抗体応答を誘発し、かつ前記ポリペプチドは前記抗体によって免疫特異的に結合される。抗体を作製する方法は当技術分野でよく知られている(Harlowら, Antibodies: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, 1988参照)。本明細書で使用される「抗体」という用語は、ポリクローナル抗体、モノクローナ抗体ル、キメラ抗体、組換え抗体、抗イディオタイプ抗体、ヒト化抗体、または単鎖抗体、ならびにその断片など、当技術分野で公知のすべての形態の抗体を包含する(Dubel and Breitling, Recombinant Antibodies, Wiley-Liss, New York, NY, 1999)。本発明の抗体は、例えば、酵素イムノアッセイ(例えば、酵素免疫測定法、ELISA)、ラジオイムノアッセイ、化学発光イムノアッセイ、ウェスタンブロット、免疫沈降および抗体マイクロアレイなどの現況技術に基づく様々な診断および治療法において有用である(Harlow and Lane, Using Antibodies: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, 1999 and Edwards R., Immunodiagnostics: A Practical Approach, Oxford University Press, Oxford, England, 1999参照)。これらの方法は、SCN2B遺伝子の翻訳産物、またはその断片、もしくは誘導体、もしくは変異体の検出を含む。 The present invention is characterized by an antibody that is specifically immunoreactive with an immunogen, which is a translation product of a gene encoding SCN2B, SEQ ID NO: 1, or a fragment, derivative, or variant thereof . The immunogen includes an immunogenic or antigenic epitope or portion of a translation product of the gene, the immunogenic or antigenic portion of the translation product is a polypeptide, and the polypeptide elicits an antibody response in an animal And the polypeptide is immunospecifically bound by the antibody. Methods for producing antibodies are well known in the art (see Harlow et al., Antibodies: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, 1988). As used herein, the term “antibody” refers to polyclonal antibodies, monoclonal antibodies, chimeric antibodies, recombinant antibodies, anti-idiotype antibodies, humanized antibodies, single chain antibodies, and fragments thereof, and the like. Includes all forms of antibodies known in the art (Dubel and Breitling, Recombinant Antibodies, Wiley-Liss, New York, NY, 1999). The antibodies of the present invention are useful in a variety of diagnostic and therapeutic methods based on current technology such as, for example, enzyme immunoassays (eg, enzyme immunoassays, ELISA), radioimmunoassays, chemiluminescent immunoassays, western blots, immunoprecipitations and antibody microarrays. (See Harlow and Lane, Using Antibodies: A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, New York, 1999 and Edwards R., Immunodiagnostics: A Practical Approach, Oxford University Press, Oxford, England, 1999) . These methods include detection of the translation product of the SCN2B gene, or a fragment, derivative or variant thereof.
本発明の好ましい実施形態において、前記抗体は、被験者からの試料中の細胞の病的状態を検出するのに使用することができ、前記細胞を前記抗体で免疫細胞化学的に染色することを含み、既知の健康状態を表す細胞と比較して前記細胞における染色の程度の変化、または染色パターンの変化から、前記細胞の病的状態が示される。好ましくは、病的状態は、神経変性疾患、特にADに関する。細胞の免疫細胞化学染色は、当技術分野でよく知られている多くの様々な実験法によって行うことができる。しかしながら、抗体結合の検出に自動化された方法を適用することが好ましく、その方法では、細胞の染色程度の決定、または細胞の細胞(cellular)染色または細胞内(subcellular)染色の決定、または細胞表面上での、または細胞器官および細胞の中の他の細胞内構造の間での抗原の位相分布の決定が、米国特許第6150173号に記載の方法に従って行われる。 In a preferred embodiment of the invention, the antibody can be used to detect the pathological state of cells in a sample from a subject, comprising immunocytochemically staining the cells with the antibody. The pathological state of the cell is indicated by a change in the degree of staining in the cell or a change in staining pattern compared to a cell representing a known health condition. Preferably, the pathological condition relates to a neurodegenerative disease, in particular AD. Immunocytochemical staining of cells can be performed by a number of different experimental methods that are well known in the art. However, it is preferred to apply an automated method for the detection of antibody binding, in which the determination of the degree of staining of the cells, or the determination of cellular or subcellular staining of the cells, or the cell surface Determination of the phase distribution of the antigen above or between the organelles and other intracellular structures in the cell is performed according to the method described in US Pat. No. 6,150,173.
本発明の他の特徴および利点は、図面および実施例の以下の説明から明らかであり、それらは単なる実例であり、その開示内容の残り部分を決して制限するものではない。 Other features and advantages of the present invention will be apparent from the following description of the drawings and examples, which are merely exemplary and in no way limit the remainder of the disclosure.
図1は、ADにおける神経細胞減少および変性に対する選択的な脆弱性を有する脳領域を図示する。主に、下側頭葉、嗅内皮質、海馬、および扁桃体内の神経細胞は、ADにおける変性プロセスを受けやすい(Terryら, Annals of Neurology 1981, 10: 184-192)。これらの脳領域は大部分は、学習および記憶機能の処理に関与する。それと対照的に、前頭皮質、後頭皮質、および小脳内の神経細胞は、大部分が損傷を受けていない状態のままであり、ADにおける神経変性プロセスから守られている。AD患者および健康な、年齢が一致する対照個体の前頭皮質(F)、側頭皮質(T)および海馬(H)からの脳組織を本明細書に開示される実施例に使用した。実例としての目的のために、正常な健康な脳の画像をStrangeによる出版物から選び取った(Brain Biochemistry and Brain Disorders, Oxford University Press, Oxford, 1992, p.4)。 FIG. 1 illustrates brain regions that have selective vulnerability to neuronal loss and degeneration in AD. Primarily, neurons in the inferior temporal lobe, entorhinal cortex, hippocampus, and amygdala are susceptible to degenerative processes in AD (Terry et al., Annals of Neurology 1981, 10: 184-192). Most of these brain regions are involved in processing learning and memory functions. In contrast, neurons in the frontal cortex, occipital cortex, and cerebellum remain largely undamaged and are protected from neurodegenerative processes in AD. Brain tissue from frontal cortex (F), temporal cortex (T) and hippocampus (H) of AD patients and healthy, age-matched control individuals were used in the examples disclosed herein. For illustrative purposes, normal healthy brain images were picked from a publication by Stranger (Brain Biochemistry and Brain Disorders, Oxford University Press, Oxford, 1992, p. 4).
図2は、蛍光ディファレンシャルディスプレイスクリーンにおけるSCN2Bをコードする遺伝子の差次的発現の最初の同定を開示する。この図は、大きな調製用蛍光ディファレンシャルディスプレイゲルのクリッピングを示す。健康な対照被験者2名およびAD患者6名の前頭皮質(F)および側頭皮質(T)からのPCR産物を変性ポリアクリルアミドゲル上に2通りで添加した(左から右)。相当する一塩基アンカー(one-base-anchor)オリゴヌクレオチドおよび特異的なCy3標識ランダムプライマーを用いて、個々のcDNAを増幅することによって、PCR産物を得た。矢印は、移動位置を示し、そこにAD患者の側頭皮質から誘導されるシグナルと比較される、前頭皮質から誘導されるSCN2Bをコードする遺伝子の転写産物のシグナルの強度の有意な差が存在する。その差次的発現は、AD患者の前頭皮質と比較される、側頭皮質におけるSCN2B遺伝子転写のダウンレギュレーションを反映する。健康な非AD対照被験者の側頭皮質および前頭皮質から得られるシグナルを互いに比較した場合には、シグナル強度の差、つまり発現レベルの変化は検出できない。 FIG. 2 discloses the initial identification of differential expression of the gene encoding SCN2B on a fluorescent differential display screen. This figure shows clipping of a large preparative fluorescent differential display gel. PCR products from frontal cortex (F) and temporal cortex (T) of 2 healthy control subjects and 6 AD patients were added in duplicate on a denaturing polyacrylamide gel (left to right). PCR products were obtained by amplifying individual cDNAs using corresponding one-base-anchor oligonucleotides and specific Cy3-labeled random primers. The arrow indicates the position of movement, where there is a significant difference in the signal intensity of the transcript of the gene encoding SCN2B derived from the frontal cortex, compared to the signal derived from the temporal cortex of AD patients To do. Its differential expression reflects down-regulation of SCN2B gene transcription in the temporal cortex compared to the frontal cortex of AD patients. When signals obtained from the temporal cortex and frontal cortex of healthy non-AD control subjects are compared with each other, no difference in signal intensity, ie no change in expression level, can be detected.
図3および図4は、2つの異なるセットのプライマー対、プライマーセットA(図3)とプライマーセットB(図4)を使用して、定量的RT−PCR分析によってAD脳組織におけるヒトSCN2B遺伝子の差次的発現の検証を示す。AD患者(図3a;4a)および年齢が一致する健康な対照個体(図3b;4b)の前頭皮質(F)および側頭皮質(T)から収集したRNA試料からのRT−PCR産物の定量化を、ライトサイクラー迅速熱サイクル技術(LightCycler rapid thermal cycling technique)によって行った。それらの遺伝子発現レベルの有意な差を示さない、1セットの標準遺伝子の合わせた平均値にデータを規準化した。前記セットの標準遺伝子は、リボソームタンパク質S9、トランスフェリン受容体、GAPDH、サイクロフィリンBおよびβ−アクチンに対する遺伝子からなった。図は、その蛍光によって測定される増幅物質の量に対してサイクル数をプロットすることによって、増幅の速度論を図示する。反応の対数期中、正常な対照個体の前頭皮質および側頭皮質の両方からのSCN2B cDNAの増幅速度論は近接しており(図3b;4b:矢印)、それに対してADにおいては(図3a;4a:矢印)、分析された2つの脳領域におけるSCN2Bの差次的発現を示す、相当する曲線の有意な分離があることに留意されたい。 Figures 3 and 4 show the human SCN2B gene in AD brain tissue by quantitative RT-PCR analysis using two different sets of primer pairs, primer set A (Figure 3) and primer set B (Figure 4). The verification of differential expression is shown. Quantification of RT-PCR products from RNA samples collected from frontal cortex (F) and temporal cortex (T) of AD patients (FIGS. 3a; 4a) and age-matched healthy control individuals (FIGS. 3b; 4b) Was performed by the LightCycler rapid thermal cycling technique. Data were normalized to the combined mean of a set of standard genes that did not show significant differences in their gene expression levels. The set of standard genes consisted of genes for ribosomal protein S9, transferrin receptor, GAPDH, cyclophilin B and β-actin. The figure illustrates the kinetics of amplification by plotting the number of cycles against the amount of amplified material measured by its fluorescence. During the log phase of the response, the amplification kinetics of SCN2B cDNA from both frontal and temporal cortex of normal control individuals are close (FIG. 3b; 4b: arrows), whereas in AD (FIG. 3a; Note that there is a significant separation of the corresponding curves indicating the differential expression of SCN2B in the two brain regions analyzed.
図5は、プライマーセットAを用いた定量的RT−PCR分析による、AD脳組織におけるヒトSCN2B遺伝子の差次的発現を示す。AD患者(図5a)の前頭皮質(F)および海馬(H)から採取されたRNA試料からのRT−PCR産物の定量化を、ライトサイクラー迅速熱サイクル技術によって行った。同様に、年齢が一致する健康な対照個体の試料を比較した(図5b)。それらの遺伝子発現レベルの有意な差を示さない1セットの標準遺伝子の合わせた平均値にデータを正規化した。前記セットの標準遺伝子は、サイクロフィリンB、リボソームタンパク質S9、トランスフェリン受容体、GAPDH、およびβ−アクチンに対する遺伝子からなった。図は、その蛍光によって測定される増幅物質の量に対してサイクル数をプロットすることによって、増幅の速度論を図示する。反応の対数期中、正常な対照個体の前頭皮質および海馬の両方からのSCN2B cDNAの増幅速度論は近接しており(図5b:矢印)、それに対してアルツハイマー病においては(図5a、矢印)、相当する曲線の有意な分離があり、分析されたそれぞれの脳領域におけるSCN2Bをコードする遺伝子の差次的発現、好ましくは海馬に対する前頭皮質におけるヒトSCN2B遺伝子の転写産物、またはその断片、もしくは誘導体、もしくは変異体の調節不全が示されていることに留意されたい。 FIG. 5 shows the differential expression of the human SCN2B gene in AD brain tissue by quantitative RT-PCR analysis using primer set A. Quantification of RT-PCR products from RNA samples taken from frontal cortex (F) and hippocampus (H) of AD patients (FIG. 5a) was performed by the light cycler rapid thermal cycling technique. Similarly, samples of age-matched healthy control individuals were compared (FIG. 5b). Data were normalized to the combined mean of a set of standard genes that did not show significant differences in their gene expression levels. The set of standard genes consisted of genes for cyclophilin B, ribosomal protein S9, transferrin receptor, GAPDH, and β-actin. The figure illustrates the kinetics of amplification by plotting the number of cycles against the amount of amplified material measured by its fluorescence. During the log phase of the response, the amplification kinetics of SCN2B cDNA from both the frontal cortex and hippocampus of normal control individuals are close (Figure 5b: arrows), whereas in Alzheimer's disease (Figure 5a, arrows) There is a significant separation of the corresponding curves, differential expression of the gene encoding SCN2B in each brain region analyzed, preferably a transcript of the human SCN2B gene in the frontal cortex to the hippocampus, or a fragment or derivative thereof, Note also that mutant dysregulation has been shown.
図6は、配列番号1;SCN2Bタンパク質のアミノ酸配列を開示する。完全長ヒトSCN2Bタンパク質は215アミノ酸を含む。 FIG. 6 discloses SEQ ID NO: 1; the amino acid sequence of the SCN2B protein. Full-length human SCN2B protein contains 215 amino acids.
図7は、配列番号2、Genbankヒトゲノムデータベースにおいて見出される重複ヒトヌクレオチド配列断片の重複する大きなセットのアセンブリから得られるコンセンサス配列によって表される4903ヌクレオチドを含む、ヒトSCN2B cDNAのヌクレオチド配列を示す(図10参照)。 FIG. 7 shows the nucleotide sequence of human SCN2B cDNA comprising 4903 nucleotides represented by the consensus sequence obtained from the assembly of SEQ ID NO: 2, overlapping large set of overlapping human nucleotide sequence fragments found in the Genbank human genome database (FIG. 7). 10).
図8は、配列番号3、ディファレンシャルディスプレイにより同定され、得られた、99bpのSCN2B cDNA断片のヌクレオチド配列を図示する(5’から3’方向の配列)。 FIG. 8 illustrates the nucleotide sequence of the 99 bp SCN2B cDNA fragment identified and obtained by SEQ ID NO: 3, differential display (sequence from 5 'to 3').
図9は、ヒトSCN2B cDNAのヌクレオチド配列、配列番号2への配列番号3の配列アラインメントを示す。 FIG. 9 shows the sequence alignment of SEQ ID NO: 3 to the nucleotide sequence of human SCN2B cDNA, SEQ ID NO: 2.
図10は概略的に、SCN2BコンセンサスcDNA配列、GenBankアクセッション番号AF049498、AF107028、AX376000、HSU87555に基づく、およびそれから誘導される延長および補正されたコンセンサス配列、および示される他のEST配列断片、およびSCN2Bをコードする遺伝子に対するプライマーを用いたPCR増幅から得られる配列(ens−PCR1、ens−PCR2)を構成する、ゲノムデータベース配列断片からの配列番号2のアセンブリを図示する。プライマーセットD(ens−PCR1、配列番号2のヌクレオチド3204〜4182位の配列):5’−TGAGCGAGTCAAGCCCATCTGG−3’および5’−CCAAAGCCAGTTCCAAGGCACCTC−3’;プライマーセットC(ens−PCR2、配列番号2のヌクレオチド2138〜3230位の配列):5’−GGGAAGCAGAGGTTGCAGTGAAC−3’および5’−CATTTCCAGATGGGCTTGACTCGCTC−3’。 FIG. 10 schematically shows extended and corrected consensus sequences based on and derived from SCN2B consensus cDNA sequences, GenBank accession numbers AF049498, AF107028, AX376000, HSU87555, and other EST sequence fragments shown, and SCN2B 2 illustrates the assembly of SEQ ID NO: 2 from a genomic database sequence fragment that constitutes the sequence obtained from PCR amplification with primers for the gene encoding (ens-PCR1, ens-PCR2). Primer set D (ens-PCR1, nucleotide positions 3204-4182 of SEQ ID NO: 2): 5'-TGAGCGAGTCCAAGCCCATCTGG-3 'and 5'-CCAAAGCCAGTTCCAAGGCACCTC-3'; primer set C (ens-PCR2, nucleotide of SEQ ID NO: 2 Sequence at positions 2138-3230): 5′-GGGAAGCAGAGGTTGCAGGTGAAC-3 ′ and 5′-CATTTCCAGATGGGCTTGAACTCGCTC-3 ′.
図11は、配列番号3のSCN2B cDNAとの模式的アラインメントを示す。開いた長方形は、SCN2Bオープンリーディングフレームを表し、細い棒は5’および3’非翻訳領域(UTR)を表す。 FIG. 11 shows a schematic alignment with the SCN2B cDNA of SEQ ID NO: 3. The open rectangle represents the SCN2B open reading frame and the thin bar represents the 5 'and 3' untranslated region (UTR).
図12は、SCN2Bのアミノ酸179〜215位に相当するペプチドに対して産生される、親和性の精製ウサギポリクローナル抗SCN2B抗血清(緑色のシグナル)で標識されたヒト中心前回からの切片を図示する。SCN2Bの免疫活性が大脳皮質(CT)および白質(WM)のどちらにも認められた(図12a、低倍率)。神経プロセスを飾るSCN2B免疫活性の点状パターン(樹状突起棘様)および神経細胞体のより弱く、かつ拡散した免疫活性が認められた(図12b、高倍率)。図12cは、グリア細胞体および神経繊維の点状免疫活性を示す。青色のシグナルは、DAPIで染色された核を示す。 FIG. 12 illustrates a section from a previous human center labeled with an affinity purified rabbit polyclonal anti-SCN2B antiserum (green signal) produced against a peptide corresponding to amino acids 179-215 of SCN2B. . SCN2B immunoreactivity was observed in both cerebral cortex (CT) and white matter (WM) (FIG. 12a, low magnification). A punctate pattern of SCN2B immune activity (dendritic spines) decorating the neural process and weaker and diffused immune activity of the neuronal cell body were observed (FIG. 12b, high magnification). FIG. 12c shows the punctate immune activity of glial cell bodies and nerve fibers. Blue signal indicates nuclei stained with DAPI.
図13の表は、内部参照番号P010、P011、P012、P014、P016、P017、P019、P026、P031、P038、P040、P041、P042、P046、P047により本明細書で同定されたAD患者15名(0.29〜0.98倍)、および内部参照番号C005、C008、C011、C012、C014、C020、C022、C024、C025、C026、C027、C028、C029、C030、C031、C032、C033、C034、C035により本明細書で同定された、年齢が一致する健康な対照個体19名(0.59〜2.15倍)における前頭皮質に対する側頭皮質でのSCN2B遺伝子発現レベルを示す。プライマー対セットAを使用して、定量的RT−PCR分析を行った。示される値は本明細書に記載の式によって計算される(以下参照)。散布図によって、対照試料(点)およびAD患者試料(三角形)それぞれにおける、側頭と前頭皮質とのレギュレーション比の個々の対数値、log(比IT/IF)が視覚化されている The table in FIG. 13 shows 15 AD patients identified herein by internal reference numbers P010, P011, P012, P014, P016, P017, P019, P026, P031, P038, P040, P041, P042, P046, P047. (0.29 to 0.98 times) and internal reference numbers C005, C008, C011, C012, C014, C020, C022, C024, C025, C026, C027, C028, C029, C030, C031, C032, C033, C034 , SCN2B gene expression levels in the temporal cortex relative to the frontal cortex in 19 age-matched healthy control individuals (0.59-2.15 fold) identified herein by C035. Quantitative RT-PCR analysis was performed using primer pair set A. The values shown are calculated by the formulas described herein (see below). The scatter plot visualizes the individual logarithm of the regulation ratio between temporal and frontal cortex, log (ratio IT / IF), in the control sample (dots) and AD patient sample (triangles), respectively.
図14における表は、内部参照番号P010、P011、P012、P014、P016、P017、P019により本明細書で同定されたAD患者7名(0.20〜0.91倍)、および内部参照番号C005、C008、C011、C012、C014により本明細書で同定された、年齢が一致する健康な対照個体5名(0.48〜1.48倍)における前頭皮質に対する側頭皮質でのSCN2B遺伝子発現レベルを示す。プライマー対セットBを使用して、定量的RT−PCR分析を行った。示される値は本明細書に記載の式によって計算される(以下参照)。散布図によって、対照試料(点)およびAD患者試料(三角形)それぞれにおける、側頭と前頭皮質とのレギュレーション比の個々の対数値、log(比IT/IF)が視覚化されている。 The table in FIG. 14 shows seven AD patients identified herein by internal reference numbers P010, P011, P012, P014, P016, P017, P019 (0.20 to 0.91 times), and internal reference number C005. , C008, C011, C012, C014, SCN2B gene expression levels in the temporal cortex relative to the frontal cortex in 5 age-matched healthy control individuals (0.48-1.48 times) Indicates. Quantitative RT-PCR analysis was performed using primer pair set B. The values shown are calculated by the formulas described herein (see below). The scatter plot visualizes the individual logarithm, log (ratio IT / IF) of the temporal to frontal cortex regulation ratio in the control sample (dots) and AD patient sample (triangles), respectively.
図15における表は、内部参照番号P010、P011、P012、P014、P016、P019により本明細書で同定されたアルツハイマー秒患者6名(0.48〜10.87倍)、および内部参照番号C004、C005、C008により本明細書で同定された、年齢が一致する健康な対照個体3名(0.77〜1.26倍)におけるSCN2B遺伝子についての前頭皮質に対する海馬での遺伝子発現レベルを示す。プライマー対セットAを使用して、定量的RT−PCR分析を行った。示される値は本明細書に記載の式によって計算される(以下参照)。散布図によって、対照試料(点)およびAD患者試料(三角形)それぞれにおける、海馬と前頭皮質とのレギュレーション比の個々の対数値、log(比HC/IF)が視覚化されている。 The table in FIG. 15 shows six Alzheimer seconds patients identified herein by internal reference numbers P010, P011, P012, P014, P016, P019 (0.48 to 10.87 times), and internal reference number C004, 3 shows gene expression levels in the hippocampus to the frontal cortex for the SCN2B gene in three age-matched healthy control individuals (0.77-1.26 fold) identified herein by C005, C008. Quantitative RT-PCR analysis was performed using primer pair set A. The values shown are calculated by the formulas described herein (see below). The scatter plot visualizes the individual logarithm of the hippocampal to frontal cortex regulation ratio, log (ratio HC / IF), in the control sample (dots) and AD patient sample (triangles), respectively.
実施例I:
(i)ADの患者からの脳組織の解剖
AD患者および年齢が一致する対照被験者からの脳組織を死後6時間以内に採取し、直ぐにドライアイスで凍結した。診断を病理組織学的に確認するために、各組織からの試料切片をパラホルムアルデヒドで固定した。差次的発現分析のための脳領域を同定し(図1参照)、RNA抽出が行われるまで−80℃で保存した。
Example I:
(I) Brain tissue dissection from AD patients Brain tissue from AD patients and age-matched control subjects were collected within 6 hours of death and immediately frozen on dry ice. Sample sections from each tissue were fixed with paraformaldehyde to confirm the diagnosis histopathologically. Brain regions for differential expression analysis were identified (see FIG. 1) and stored at −80 ° C. until RNA extraction was performed.
(ii)全mRNAの単離:
製造元のプロトコルに従ってRNeasyキット(Qiagen社)を使用して、全RNAを死後脳組織から抽出した。正確なRNA濃度およびRNA品質をAgilent2100バイオアナライザー(Agilent Technologies社)を使用してDNA LabChipシステムで決定した。作製されたRNAをさらに品質試験するために、つまり部分的な分解を排除し、DNA混入について試験するために、特異的に設計されたイントロンGAPDHオリゴヌクレオチドおよびゲノムDNAを基準対照として使用して、製造元のプロトコル(Roche社)に記載のライトサイクラー技術を用いて融解曲線を作成した。
(Ii) Isolation of total mRNA:
Total RNA was extracted from postmortem brain tissue using the RNeasy kit (Qiagen) according to the manufacturer's protocol. The exact RNA concentration and RNA quality was determined on a DNA LabChip system using an Agilent 2100 bioanalyzer (Agilent Technologies). In order to further quality test the generated RNA, i.e. to eliminate partial degradation and to test for DNA contamination, using specifically designed intron GAPDH oligonucleotides and genomic DNA as reference controls, Melting curves were generated using the light cycler technique described in the manufacturer's protocol (Roche).
(iii)蛍光ディファレンシャルディスプレイ(FDD)による差次的に発現された遺伝子のcDNA合成および同定:
異なる組織における遺伝子発現の変化を同定するために、改変かつ改善されたディファレンシャルディスプレイ(DD)スクリーニング法を用いた。本来のDDスクリーニング法は当業者には公知である(Liang and Pardee, Science 1995, 267:1186-7)。この技術では、RNAの2つのRNAの集団を比較し、1つの集団では発現するが、他の集団では発現しない遺伝子のクローンを得る。いくつかの試料を同時に分析し、アップレギュレートされた遺伝子とダウンレギュレートされた遺伝子のどちらも同じ実験において同定することができる。DD法におけるいくつかの段階を調整かつ洗練し、かつ技術的パラメーターを改良することによって、例えば重複性を高めること、全RNAの逆転写のための最適化された試薬および条件を評価すること、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)およびその産物の分離を最適化することによって、高い再現性かつ高感度な結果を得ることができる技術が開発された。適用かつ改善された技術はvon der Kammerらによって詳細に記述されている(Nucleic Acids Research 1999, 27: 2211-2218)。特異的に設計された64個のプライマー1セットを開発し(標準セット)、すべての可能性のあるRNA種の統計学的に包括的な分析を達成した。さらに、その方法を改良して、蛍光標識プライマーの使用に基づく、調製用DDスラブゲル技術を生み出した。本発明において、アルツハイマー病患者および年齢が一致する対照被験者の、注意深く選択された死後脳組織(前頭および側頭皮質)からのRNA集団を比較した。DD分析の出発原料として、上述の(ii)のように抽出された全RNAを使用した。各0.5mM dNTP、Sensiscript(商標)逆転写酵素1μlおよび1×RTバッファー(Qiagen社)、10U RNase阻害剤(Qiagen社)、および1μMの1塩基アンカーオリゴヌクレオチドHT11A、HT11GまたはHT11Cのいずれかを含有する反応20μl中で、等量のRNA0.05μgをそれぞれ、cDNAへと転写した(Liangら, Nucleic Acids Research 1994, 22: 5763-5764; Zhaoら, Biotechniques 1995, 18:842-850)。逆転写を37℃で60分間行い、最後の変性段階は93℃で5分間行った。最終容積20μlで、Cy3標識ランダムDDプライマーのうちのいずれか1つ(1μM)、1×GeneAmp PCRバッファー(Applied Biosystems社)、1.5mM MgCl2(Applied Biosystems社)、2μM dNTP−ミックス(dATP、dGTP、dCTP、dTTP,Amersham Pharmacia Biotech社)、5%DMSO(Sigma社)、1U AmpliTaq DNAポリメラーゼ(Applied Biosystems社)と共に、相当する1塩基アンカーオリゴヌクレオチド(1μM)を使用して、得られたcDNA2μlをそれぞれ、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)にかけた。PCR条件を以下のように設定した:1ラウンドは、変性のために94℃で30秒間行い、1℃/秒で40℃に冷却し、低いストリンジェンシーでプライマーをアニーリングするために40℃で4分間行い、1℃/秒で72℃まで加熱し、伸長のために72℃で1分間行った。このラウンドに続いて、39回の高ストリンジェンシーのサイクルを行った:94℃で30秒行い、続いて1℃/秒で60℃に冷却し、60℃で2分間行い、1℃/秒で72℃まで加熱し、72℃で1分間行った。72℃で5分間の最終段階を最後のサイクルに加えた(PCRサイクラー:Multi Cycler PTC 200,MJ Research社)。DNAローディングバッファー8μlをPCR産物プレパラート(preparation)20μlに添加し、5分間変性させ、ゲル上に添加するまで、氷上に維持した。3.5μlそれぞれをスラブゲルシステム(Hitachi Genetic Systems社)において、厚さ0.4mmの6%ポリアクリルアミド(Long Ranger)/7M尿素シーケンシングゲル上で2000V、60W、30mAにて1時間40分の間分離した。電気泳動が完了した後、適切なFMBIO II分析8.0ソフトウェアを使用して、FMBIO II蛍光スキャナー(Hitachi Genetic Systems社)でゲルをスキャンした。実物大の写真を印刷し、差次的に発現したバンドをマークし、ゲルから除去し、1.5ml容器に移し、滅菌水200μlでオーバーレイし、抽出されるまで−20℃で維持した。
(Iii) cDNA synthesis and identification of differentially expressed genes by fluorescence differential display (FDD):
A modified and improved differential display (DD) screening method was used to identify changes in gene expression in different tissues. The original DD screening method is known to those skilled in the art (Liang and Pardee, Science 1995, 267: 1186-7). This technique compares two RNA populations of RNA and obtains clones of genes that are expressed in one population but not in the other population. Several samples can be analyzed simultaneously and both up-regulated and down-regulated genes can be identified in the same experiment. Adjusting and refining several steps in the DD method and improving technical parameters, for example, increasing redundancy, evaluating optimized reagents and conditions for reverse transcription of total RNA, Techniques have been developed that can achieve highly reproducible and sensitive results by optimizing the polymerase chain reaction (PCR) and the separation of its products. Applied and improved techniques are described in detail by von der Kammer et al. (Nucleic Acids Research 1999, 27: 2211-2218). A set of 64 specifically designed primers was developed (standard set) to achieve a statistically comprehensive analysis of all possible RNA species. In addition, the method was improved to produce a preparative DD slab gel technology based on the use of fluorescently labeled primers. In the present invention, RNA populations from carefully selected postmortem brain tissues (frontal and temporal cortex) of Alzheimer's disease patients and age-matched control subjects were compared. As a starting material for DD analysis, total RNA extracted as described in (ii) above was used. 0.5 mM each dNTP, Sensscript ™
ディファレンシャルディスプレイ産物の溶出および再増幅:H2O200μl中で10分間沸騰させ、氷上で冷却し、−20℃でエタノール(Merck社)およびグリコーゲン/酢酸ナトリウム(Merck社)を使用して、上清液から一晩沈殿させ、続いて13.000rpmにて4℃で25分間遠心分離することによって、差次的な(differential)バンドをゲルから抽出した。ペレットを氷冷のエタノール(80%)で2回洗浄し、10mMトリス(pH8.3)(Merck社)に再懸濁し、0.025μmのVSWP膜(Millipore社)上にて10%グリセロール(Merck社)に対して室温で1時間透析した。最初のラウンドが94℃で5分行われ、続いて94℃で45秒、60℃で45秒、1℃/秒で45分間70℃に上昇させる15サイクル、および72℃で5分間の最終段階を除いては、同一の条件下にてディファレンシャルディスプレイPCR(上記参照)に使用される相当するプライマー対を含有するPCR混合物25μl中で15回の高ストリンジェンシーのサイクルによって再増幅するために、得られたプレパラート(preparation)を鋳型として使用した。 Elution and re-amplification of differential display products: boil in 200 μl H 2 O for 10 minutes, cool on ice, and use ethanol (Merck) and glycogen / sodium acetate (Merck) at −20 ° C. The differential band was extracted from the gel by sedimentation overnight from followed by centrifugation at 13.000 rpm for 25 minutes at 4 ° C. The pellet was washed twice with ice-cold ethanol (80%), resuspended in 10 mM Tris pH 8.3 (Merck), and 10% glycerol (Merck) on a 0.025 μm VSWP membrane (Millipore). Dialyzed at room temperature for 1 hour. The first round took place at 94 ° C for 5 minutes, followed by 15 cycles of 94 ° C for 45 seconds, 60 ° C for 45 seconds, 1 ° C / second for 45 minutes to 70 ° C, and a final stage of 72 ° C for 5 minutes. Except for reamplification by 15 high stringency cycles in 25 μl PCR mix containing the corresponding primer pair used for differential display PCR (see above) under the same conditions. The preparation was used as a template.
ディファレンシャルディスプレイ産物のクローニングおよびシーケンシング:再増幅されたcDNAをDNA LabChipシステム(Agilent2100バイオアナライザー,Agilent Technologies社)を用いて分析し、pCR−Blunt II−TOPOベクターにライゲートし、製造元の説明書(Zero Blunt TOPO PCRクローニングキット,Invitrogen社)に従ってTop10F'大腸菌細胞に形質転換した。クローン化cDNA断片を市販のシーケンシング設備によってシーケンスした。ヒトSCN2B遺伝子についてのかかる蛍光ディファレンシャルディスプレイ実験の結果を図2に示す。 Cloning and sequencing of differential display products: Re-amplified cDNA was analyzed using the DNA LabChip system (Agilent 2100 Bioanalyzer, Agilent Technologies), ligated into the pCR-Blunt II-TOPO vector and the manufacturer's instructions (Zero Top10F ′ E. coli cells were transformed according to Blunt TOPO PCR cloning kit (Invitrogen). The cloned cDNA fragment was sequenced by a commercially available sequencing facility. The results of such a fluorescent differential display experiment for the human SCN2B gene are shown in FIG.
(iv)定量的RT−PCRによる差次的発現の確認:
ライトサイクラー技術(Roche社)を用いて、SCN2Bをコードする遺伝子の差次的発現の決定的な裏付けを行った。この技術は、ポリメラーゼ連鎖反応に対する迅速な熱サイクル、ならびに増幅中の蛍光シグナルのリアルタイム測定を特徴とし、したがって、終点読取りではなく速度論的(kinetic)読取りを用いることによって、RT−PCR産物を非常に正確に定量化することができる。側頭皮質からのSCN2Bc DNAと前頭皮質からのSCN2B cDNAとの比、および海馬からのSCN2B cDNAと前頭皮質からのSCN2B cDNAとの比がそれぞれ決定された(相対的定量化)。
(Iv) Confirmation of differential expression by quantitative RT-PCR:
A light cycler technology (Roche) was used to provide definitive support for the differential expression of the gene encoding SCN2B. This technique features a rapid thermal cycle for the polymerase chain reaction, as well as real-time measurement of the fluorescent signal during amplification, and thus allows RT-PCR products to be highly optimized by using kinetic readings rather than endpoint readings. Can be accurately quantified. The ratio of SCN2BcDNA from the temporal cortex to SCN2B cDNA from the frontal cortex and the ratio of SCN2B cDNA from the hippocampus to SCN2B cDNA from the frontal cortex were respectively determined (relative quantification).
最初に、標準曲線を作製し、CN2Bをコードする遺伝子に特異的なプライマーを用いたPCRの効率を決定した。
プライマーセットA:
5’−GACTGCTGGGATGTATCTGCTTT−3’
5’−TTGTCGCCAGTAGACCCAAAC−3’。
プライマーセットB:
5’−CCAAGGCTGGGAAATGAGG−3’
5’−CAAGGGCAACTGGGAGAGTTC−3’。
First, a standard curve was generated to determine the efficiency of PCR using primers specific for the gene encoding CN2B.
Primer set A:
5'-GACTGCTGGGATGTTATCTGCTTT-3 '
5'-TTGTCGCCAGTAGACCCAAAC-3 '.
Primer set B:
5'-CCAAGGCTGGGAAATGAG-3 '
5′-CAAGGGCAACTGGGAGAGTTC-3 ′.
ライトサイクラー・ファストスタートDNAマスターSYBRグリーンIミックス(LightCycler-FastStart DNA Master SYBR Green I mix)(FastStart TaqDNAポリメラーゼ、反応バッファー、dTTPの代わりにdUTPとのdNTP混合物、SYBRグリーンI染料、1mM MgCl2;Roche社を含有する)、0.5μMプライマー、cDNA希釈液シリーズ2μl(ヒト全脳のcDNA最終濃度40、20、10、5、1および0.5ng;Clontech社)を含有し、かつ使用するプライマーに応じて、さらに3mM MgCl2を含有する容積20μl中にて、PCR増幅(95℃で1秒、56℃で5秒、72℃で5秒)を行った。融解曲線の分析から、約86.5℃で単一ピークが示され、可視のプライマーダイマーは認められなかった。PCR産物の質およびサイズをDNA LabChipシステム(Agilent2100バイオアナライザー,Agilent Technologies社)で決定した。プライマーセットAでは期待サイズ(expected size)82bpでの、プライマーセットBでは期待サイズ84bpでの単一ピークが試料の電気泳動図において認められた。類似の手法において、PCRプロトコルを適用し、定量化のための参照標準として選択された1セットの参照遺伝子のPCR効率を決定した。本発明において、かかる参照遺伝子5つの平均値を決定した:(1)サイクロフィリンB;MgCl2を除いては(3mMではなく、さらに1mM MgCl2を添加した)、特異的なプライマー5’−ACTGAAGCACTACGGGCCTG−3’および5’−AGCCGTTGGTGTCTTTGCC−3’を使用した。融解曲線分析から、約87℃で単一ピークが示され、可視のプライマーダイマーは認められなかった。PCR産物のアガロースゲル分析から、期待サイズ(62bp)の単一バンドが示された。(2)リボソームタンパク質S9(RPS9);特異的なプライマー5’−GGTCAAATTTACCCTGGCCA−3’および5’−TCTCATCAAGCGTCAGCAGTTC−3’を使用した(3mMではなく、さらに1mM MgCl2を添加した)。融解曲線分析から、約85℃で単一ピークが示され、可視のプライマーダイマーは認められなかった。PCR産物のアガロースゲル分析から、期待サイズ(62bp)の単一バンドが示された。(3)β−アクチン;特異的なプライマー5’−TGGAACGGTGAAGGTGACA−3’および5’−GGCAAGGGACTTCCTGTAA−3’を使用した。融解曲線分析から、約87℃で単一ピークが示され、可視のプライマーダイマーは認められなかった。PCR産物のアガロースゲル分析から、期待サイズ(142bp)の単一バンドが示された。(4)GAPDH;特異的なプライマー5’−CGTCATGGGTGTGAACCATG−3’および5’−GCTAAGCAGTTGGTGGTGCAG−3’を使用した。融解曲線分析から、約83℃で単一ピークが示され、可視のプライマーダイマーは認められなかった。PCR産物のアガロースゲル分析から、期待サイズ(81bp)の単一バンドが示された。(5)トランスフェリン受容体TRR;特異的なプライマー5’−GTCGCTGGTCAGTTCGTGATT−3’および5’−AGCAGTTGGCTGTTGTACCTCTC−3’を使用した。融解曲線分析から、約83℃で単一ピークが示され、可視のプライマーダイマーは認められなかった。PCR産物のアガロースゲル分析から、期待サイズ(80bp)の単一バンドが示された。
LightCycler-FastStart DNA Master SYBR Green I mix (FastStart Taq DNA polymerase, reaction buffer, dNTP mixture with dUTP instead of dTTP, SYBR Green I dye, 1 mM MgCl 2 ; Roche Primer containing 0.5 μM primer, cDNA dilution series 2 μl (final human brain cDNA
値を計算するために、最初にSCN2Bをコードする遺伝子および5つの参照標準遺伝子についての閾値サイクル値Ctに対して、cDNA濃度の対数をプロットした。標準曲線(つまり、線形回帰)の傾きおよび切片をすべての遺伝子について計算した。第2段階では、前頭皮質および側頭皮質からのcDNA、および前頭皮質および海馬からのcDNAをそれぞれ、並行して分析し、サイクロフィリンBに正規化した。Ct値を測定し、相当する標準曲線を用いて全脳cDNA(ng)に変換した:
10^((Ct値−切片)/傾き)[全脳cDNA(ng)]
To calculate the values, the logarithm of the cDNA concentration was first plotted against the threshold cycle value Ct for the gene encoding SCN2B and the five reference standard genes. The slope and intercept of the standard curve (ie linear regression) was calculated for all genes. In the second stage, cDNA from frontal cortex and temporal cortex, and cDNA from frontal cortex and hippocampus, respectively, were analyzed in parallel and normalized to cyclophilin B. Ct values were measured and converted to whole brain cDNA (ng) using the corresponding standard curve:
10 ^ ((Ct value-intercept) / slope) [whole brain cDNA (ng)]
前頭皮質および側頭皮質のSCN2B cDNAの値、および前頭皮質および海馬のSCN2B cDNAの値をそれぞれ、サイクロフィリンBに正規化し、その比を次式に従って計算した:
第3の段階において、参照標準遺伝子のセットを並行して分析し、個々の脳試料それぞれの参照標準遺伝子の発現レベルの、側頭皮質と前頭皮質との比の平均値、および海馬と前頭皮質との比の平均値を決定した。サイクロフィリンを段階2および段階3において分析し、一方の遺伝子と他方の遺伝子との比が異なる実施において一定のままであったことから、単一の遺伝子のみに正規化するのではなく、参照標準遺伝子のセットの平均値にSCN2Bの値を正規化することが可能であった。すべてのハウスキーピング遺伝子の平均値からのサイクロフィリンBの偏差によって、上記で示されるそれぞれの比を割ることによって計算を行った。SCN2B遺伝子についてのかかる定量的RT−PCR分析の結果を図3、4、および5に示す。
In the third stage, a set of reference standard genes was analyzed in parallel, the average level of the expression level of the reference standard gene for each individual brain sample, and the ratio between the temporal and frontal cortex, and the hippocampus and frontal cortex The average value of the ratio was determined. Cyclophilin was analyzed in
(v)免疫組織化学:
ヒト脳におけるSCN2Bの免疫蛍光染色では、ドナーの死後の中心前回から凍結切片をクリオスタット(Leica CM3050S)を用いて作製し、アセトン中で室温にて10分間固定した。PBS中で洗浄した後、切片をブロッキングバッファー(PBS中の10%正常ヤギ血清、0.2%Triton X−100)と共に30分間プレインキュベートし、次いで親和性の精製ウサギ抗SCN2B抗血清(ブロッキングバッファー中で1:20〜1:40に希釈;S−6811,Sigma社)と共に4℃で一晩インキュベートした。0.1%Triton X−100/PBS中で3回すすいだ後、切片をFITC−結合ヤギ抗ウサギIgG抗血清(1%BSA/PBS中で1:150に希釈)と共に室温で2時間インキュベートし、次いで再度、PBS中で洗浄した。PBS中の5μM DAPIと共に切片を3分間インキュベートすることによって、核の染色を行った(青色のシグナル)。ヒト脳におけるリポフスチンの自己蛍光をブロックするために、70%エタノール中の1%ズダンブラックBで室温にて2〜10分間処理し、続いて70%エタノール、蒸留水およびPBS中に浸漬した。「Vectrashield」封入剤(Vector Laboratories社,カリフォルニア州バーリンゲーム)を用いて、切片をカバーガラスで覆い、倒立顕微鏡(IX81,Olympus Optical社)で観察した。適切なソフトウェア(AnalySiS,Olympus Optical社)でデジタル画像を取り込んだ。
(V) Immunohistochemistry:
In immunofluorescent staining of SCN2B in the human brain, frozen sections were prepared from the previous center after death of the donor using a cryostat (Leica CM3050S) and fixed in acetone at room temperature for 10 minutes. After washing in PBS, the sections were preincubated with blocking buffer (10% normal goat serum in PBS, 0.2% Triton X-100) for 30 minutes and then affinity purified rabbit anti-SCN2B antiserum (blocking buffer). Diluted 1:20 to 1:40 in S; 6811, Sigma) overnight at 4 ° C. After rinsing three times in 0.1% Triton X-100 / PBS, sections were incubated with FITC-conjugated goat anti-rabbit IgG antiserum (diluted 1: 150 in 1% BSA / PBS) for 2 hours at room temperature. Then, it was washed again in PBS. Nuclear staining was performed by incubating sections with 5 μM DAPI in PBS for 3 minutes (blue signal). To block lipofuscin autofluorescence in the human brain, treatment with 1% sudan black B in 70% ethanol for 2-10 minutes at room temperature followed by immersion in 70% ethanol, distilled water and PBS. Sections were covered with a cover glass using “Vectashield” mounting medium (Vector Laboratories, Burlingame, Calif.) And observed with an inverted microscope (IX81, Olympus Optical). Digital images were captured with appropriate software (AnalySiS, Olympus Optical).
Claims (12)
前記被験者からの試料における、
(i)SCN2Bをコードする遺伝子の転写産物、および/または
(ii)SCN2Bをコードする遺伝子の翻訳産物、および/または
(iii)前記転写産物または翻訳産物の断片、もしくは誘導体、もしくは変異体
のレベルおよび/または活性を決定する段階と、前記レベルおよび/または前記活性を既知の疾患または健康状態を表す基準値と比較し、それによって前記被験者における前記神経変性疾患を診断する、またはその予後を判定する、または前記被験者が前記神経変性疾患を発症するリスクが高いかどうかを決定する段階と、を含む方法。 A method of diagnosing or determining the prognosis of a neurodegenerative disease in a subject or determining whether a subject is at increased risk of developing the disease:
In a sample from the subject,
(I) the transcript of the gene encoding SCN2B, and / or (ii) the translation product of the gene encoding SCN2B, and / or (iii) the level of the transcript or translation product fragment or derivative, or variant And / or determining activity and comparing said level and / or said activity to a reference value representing a known disease or health condition thereby diagnosing or determining the prognosis of said neurodegenerative disease in said subject Or determining whether the subject is at increased risk of developing the neurodegenerative disease.
(a)(i)SCN2Bをコードする遺伝子の転写産物を選択的に検出する試薬、および(ii)SCN2Bをコードする遺伝子の翻訳産物を選択的に検出する試薬からなる群から選択される、少なくとも1種類の試薬と、
(b)(i)前記被験者からの試料において、SCN2Bをコードする遺伝子の前記転写産物および/または前記翻訳産物のレベルまたは活性、または前記レベルおよび前記活性の両方を決定すること;(ii)神経変性疾患、特にアルツハイマー病を診断する、またはその予後を判定すること、またはかかる疾患を発症する被験者の傾向または素因を決定すること;により、神経変性疾患、特にアルツハイマー病を診断する、またはその予後を判定するための、またはかかる疾患を発症する被験者の傾向または素因を決定するための説明書と、を備え、既知の健康状態を表す基準値と比較される前記転写産物および/または前記翻訳産物の異なるレベルまたは活性、または前記レベルおよび前記活性の両方;あるいは既知の健康状態を表す基準値と同様な、または等しい前記転写産物および/または前記翻訳産物のレベルまたは活性、または前記レベルおよび前記活性の両方によって、神経変性疾患、特にアルツハイマー病の診断または予後、あるいはかかる疾患を発症する高い傾向または素因が示される、キット。 A kit for diagnosing or determining the prognosis of a neurodegenerative disease, particularly Alzheimer's disease in a subject, or for determining a propensity or predisposition of a subject to develop such a disease,
(A) (i) a reagent that selectively detects a transcript of a gene encoding SCN2B, and (ii) a reagent that selectively detects a translation product of a gene encoding SCN2B, at least One kind of reagent,
(B) (i) determining, in a sample from the subject, the level or activity of the transcript and / or the translation product of the gene encoding SCN2B, or both the level and the activity; (ii) nerve Diagnosing or prognosing a neurodegenerative disease, particularly Alzheimer's disease, by diagnosing or determining a prognosis of a degenerative disease, particularly Alzheimer's disease, or determining a propensity or predisposition of a subject to develop such a disease; Instructions for determining or a tendency or predisposition for a subject to develop such a disease, the transcript and / or the translation product compared with a reference value representing a known health condition Different levels or activities, or both said levels and said activities; or represents a known health condition Diagnosis or prognosis of a neurodegenerative disease, particularly Alzheimer's disease, or develop such a disease by the level or activity of the transcript and / or the translation product, or both of the level and the activity, which are similar to or equal to the threshold A kit that shows a high tendency or predisposition.
(ii)SCN2Bをコードする遺伝子の転写産物、および/または
(iii)SCN2Bをコードする遺伝子の翻訳産物、および/または
(iv)(i)〜(iii)の断片、または誘導体、または変異体
からなる群から選択される、少なくとも1種類の物質の活性および/またはレベルの修飾因子。 (I) a gene encoding SCN2B, and / or (ii) a transcription product of a gene encoding SCN2B, and / or (iii) a translation product of a gene encoding SCN2B, and / or (iv) (i)-( A modifier of the activity and / or level of at least one substance selected from the group consisting of fragments, derivatives or variants of iii).
(i)前記遺伝子配列および選択マーカー配列を含有する遺伝子ターゲティング構築物を提供する段階と、
(ii)非ヒト動物の幹細胞に前記ターゲティング構築物を導入する段階と、
(iii)非ヒト胚に前記非ヒト動物幹細胞を導入する段階と、
(iv)偽妊娠非ヒト動物に前記胚を移植する段階と、
(v)前記胚を臨月まで発達させる段階と、
(vi)そのゲノムが両方の対立遺伝子において前記遺伝子配列の修飾を含む、遺伝子改変非ヒト動物を同定する段階と、
(vii)段階(vi)の遺伝子改変非ヒト動物を繁殖させて、そのゲノムが前記内因性遺伝子の修飾を含む遺伝子改変非ヒト動物を得る段階と、によって得ることが可能であり、前記破壊(disruption)によって、神経変性疾患または関連する疾患もしくは障害の症状を発症する素因を示す前記非ヒト動物が生じる、組換え非ヒト動物。 A recombinant non-human animal comprising a non-native gene sequence encoding SCN2B, or a fragment, derivative or variant thereof, wherein the recombinant non-human animal is:
(I) providing a gene targeting construct containing the gene sequence and a selectable marker sequence;
(Ii) introducing the targeting construct into a non-human animal stem cell;
(Iii) introducing the non-human animal stem cells into a non-human embryo;
(Iv) transplanting the embryo into a pseudopregnant non-human animal;
(V) developing the embryo until the final month;
(Vi) identifying a genetically modified non-human animal whose genome contains modifications of said gene sequence in both alleles;
(Vii) breeding the genetically modified non-human animal of step (vi) to obtain a genetically modified non-human animal whose genome comprises a modification of the endogenous gene, wherein said disruption ( A recombinant non-human animal wherein the disruption) results in said non-human animal being predisposed to developing symptoms of a neurodegenerative disease or related disease or disorder.
(ii)SCN2Bをコードする遺伝子の転写産物、および/または
(iii)SCN2Bをコードする遺伝子の翻訳産物、および/または
(iv)(i)〜(iii)の断片、もしくは誘導体、もしくは変異体からなる群から選択される1種または複数種の物質の、神経変性疾患、特にアルツハイマー病、または関連する疾患もしくは障害の修飾因子をスクリーニングするアッセイであって、
(a)細胞を試験化合物と接触させる段階と、
(b)(i)〜(iv)に記載の1種または複数種の物質の活性および/またはレベルを測定する段階と、
(c)前記試験化合物と接触させていない対照細胞における(i)〜(iv)に記載の1種または複数種の物質の活性および/またはレベルを測定する段階と、
(d)段階(b)および(c)の細胞における物質のレベルおよび/または活性を比較する段階と、を含み、接触させた細胞における物質の前記活性および/または前記レベルの変化によって、試験化合物が前記疾患および障害の修飾因子であることが示される、アッセイ。 (I) a gene encoding SCN2B, and / or (ii) a transcription product of a gene encoding SCN2B, and / or (iii) a translation product of a gene encoding SCN2B, and / or (iv) (i)-( iii) an assay for screening one or more substances selected from the group consisting of fragments, derivatives or mutants of neurodegenerative diseases, in particular Alzheimer's disease, or related diseases or disorders. And
(A) contacting the cell with a test compound;
(B) measuring the activity and / or level of one or more substances according to (i) to (iv);
(C) measuring the activity and / or level of one or more substances according to (i) to (iv) in a control cell not contacted with the test compound;
(D) comparing the level and / or activity of the substance in the cells of steps (b) and (c), and by changing the activity and / or said level of the substance in the contacted cell, Assay where is shown to be a modifier of said diseases and disorders.
(ii)SCN2Bをコードする遺伝子の転写産物、および/または
(iii)SCN2Bをコードする遺伝子の翻訳産物、および/または
(iv)(i)〜(iii)の断片、もしくは誘導体、もしくは変異体からなる群から選択される1種または複数種の物質の、神経変性疾患、特にアルツハイマー病、または関連する疾患もしくは障害の修飾因子をスクリーニングする方法であって、
(a)(i)〜(iv)に記載の物質に関して、神経変性疾患または関連する疾患もしくは障害を発症する素因が与えられた、または既に発症している非ヒト試験動物に試験化合物を投与する段階と、
(b)(i)〜(iv)に記載の1種または複数種の物質の活性および/またはレベルを測定する段階と、
(c)(i)〜(iv)に記載の物質に関して、神経変性疾患または関連する疾患もしくは障害を発症する素因が与えられた、または既に発症している対応する(matched)非ヒト対照動物であり、かかる試験化合物がそれに投与されていない非ヒト動物における、(i)または(iv)に記載の1種または複数種の物質の活性および/またはレベルを測定する段階と、
(d)段階(b)および(c)の非ヒト動物おける物質の活性および/またはレベルを比較する段階と、を含み、非ヒト試験動物における物質の活性および/またはレベルの変化によって、試験化合物が前記疾患もしくは障害の修飾因子であることが示される、方法。 (I) a gene encoding SCN2B, and / or (ii) a transcription product of a gene encoding SCN2B, and / or (iii) a translation product of a gene encoding SCN2B, and / or (iv) (i)-( iii) a method for screening one or more substances selected from the group consisting of fragments, derivatives or mutants of neurodegenerative diseases, particularly Alzheimer's disease, or related diseases or disorders. And
(A) With respect to the substances described in (i) to (iv), a test compound is administered to a non-human test animal that has been given or predisposed to develop a neurodegenerative disease or related disease or disorder Stages,
(B) measuring the activity and / or level of one or more substances according to (i) to (iv);
(C) With respect to the substances described in (i) to (iv), in matched non-human control animals that have been given or predisposed to develop neurodegenerative diseases or related diseases or disorders Measuring the activity and / or level of one or more substances according to (i) or (iv) in a non-human animal to which such test compound has not been administered;
(D) comparing the activity and / or level of the substance in the non-human animal of steps (b) and (c), and by changing the activity and / or level of the substance in the non-human test animal, Where is shown to be a modifier of said disease or disorder.
(i)前記SCN2B翻訳産物、またはその断片もしくは誘導体、もしくは変異体の液体懸濁液を複数の容器に添加する段階と、
(ii)前記結合に関してスクリーニングすべき、検出可能な、特に1種類の蛍光標識化合物または複数種の蛍光標識化合物を前記複数の容器に添加する段階と、
(iii)前記SCN2B翻訳産物、またはその前記断片、もしくは誘導体、もしくは変異体と、前記の検出可能な、特に蛍光標識化合物(1種または複数種)とをインキュベートする段階と、
(iv)前記SCN2B翻訳産物と、またはその前記断片、もしくは誘導体、もしくは変異体と結合した、好ましくは蛍光の量を測定する段階と、
(v)前記化合物のうちの1種または複数種による、前記SCN2B翻訳産物、またはその前記断片、もしくは誘導体、もしくは変異体への結合の程度を決定する段階と、を含むアッセイ。 An assay for testing a compound, preferably one that screens a plurality of compounds to determine the extent of binding of said compound to an SCN2B translation product, or a fragment, derivative or variant thereof:
(I) adding a liquid suspension of the SCN2B translation product, or a fragment or derivative or variant thereof to a plurality of containers;
(Ii) adding a detectable, in particular one or more fluorescently labeled compound to be screened for said binding to said plurality of containers;
(Iii) incubating the SCN2B translation product, or the fragment, derivative or variant thereof, and the detectable, in particular, fluorescently labeled compound (s),
(Iv) measuring the amount of fluorescence, preferably bound to the SCN2B translation product, or the fragment, derivative or variant thereof, preferably;
(V) determining the extent of binding by one or more of the compounds to the SCN2B translation product, or the fragment, derivative or variant thereof.
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