TW202237076A - 鞏膜薄化治療用點眼劑及鞏膜薄化治療劑之篩選方法 - Google Patents
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Abstract
本發明課題係提供一種探索抑制或治療鞏膜薄化之成分之篩選方法,及一種透過含有該有效成分,可抑制鞏膜的過度薄化,其結果可治療鞏膜薄化所伴隨的後眼部疾病之點眼劑。
解決手段為藉由一種含有可同時抑制PERK路徑及/或ATF6路徑的成分作為有效成分之點眼劑來解決上述課題。茲藉由可同時抑制PERK路徑及/或ATF6路徑的成分之篩選方法來解決上述課題,該方法係包含:使候選物質接觸源自眼部之細胞之步驟;及以前述細胞中對鞏膜薄化造成的影響為指標來選擇候選物質之步驟。
Description
本發明係有關於一種含有對於近視持續加深的成人雙眼,藉由抑制影響眼球形狀的鞏膜薄化,而能夠正常維持眼球形狀,而治療鞏膜薄化所伴隨之眼疾病的有效成分之鞏膜薄化治療用點眼劑及該鞏膜薄化治療劑之篩選方法。
根據近視及深度近視相關的最新研究預測,未來全球近視人口將會顯著增加,且預測到2050年,近視者將上達約50億人、深度近視者達約10億人(參照非專利文獻1)。
此外,就日本數項流行病學調查的結果,-6D以上之深度近視的患病率為5%左右,且根據以一般民眾為對象的流行病學研究(多治見研究,Tajimi Study),由深度近視所引起的近視性黃斑部病變為失明原因的第3名(參照非專利文獻2)。
週知因此種深度近視之故,為了維持眼球形狀,在擔負決定性作用的鞏膜會發生薄化,且已知此鞏膜薄化會引起各種的眼疾病(參照非專利文獻2)。若將此等鞏膜薄化衍生之眼疾病予以分類,則可舉出近視性黃斑部病變等後眼部疾病、白內障、眼球運動障礙。就任一種鞏膜薄化衍生之眼疾病,曾受損之視神經或水晶體均不易治療或再生,根治療法為抑制此等疾病之根本原因的過度眼軸伸長所伴隨的鞏膜薄化(眼球變形)。
例如,如為鞏膜薄化衍生之眼疾病之一的近視性脈絡膜新生血管(近視性CNV)時,作為抑制新生血管之既有藥物,已知有柔癌捕及蘭尼單抗。然而,已知此等抗體醫藥雖可抑制新生血管,但無鞏膜薄化治療效果,且脈絡膜會發生瘢痕化等預後不良。從而,便亟需此疾病成重症化前的早期根本治療(減輕對後眼部之機械壓力)。
先前技術文獻
專利文獻
專利文獻1:國際公開WO2018/164113
非專利文獻
非專利文獻1:Global prevalence of myopia and high myopia and temporal trends from 2000 through 2050, Ophthalmology, Vol123, Number5, May 2016.
非專利文獻2:增加之近視暨深度近視, 醫學之進程, Vol.253, Issue2, 159-161, 2015.
非專利文獻3:不二門尚, 「日本眼科學會專業醫師制度生涯教育講座總說54防止幼兒近視加深」, 日眼會誌, 117卷, 4號, 397頁~406頁(2013年4月10日).
非專利文獻4:Posterior staphyloma in pahtologic myopia, Progress in Retinal and Eye Research, 70(2019)99-100.
非專利文獻5:Pathogenesis and Prevention of Worsening Axial Elongation in P athological Myopia, Clinical Ophthalmology 2020:14 853-873.
非專利文獻6:Jiang,X.,et.al., A highly efficient murine model of experimental myopia. Scientific reports 8,2026,doi:10.1038/s41598-018-20272-w(2018).
非專利文獻7:Mori,K.,et.al., Oral crocetin administration suppressed refractive shift and axial elongation in a murine model of lens-induced myopia. Scientific reports 9,295, doi:10.1038/s41598-018-36576-w (2019).
發明所欲解決之課題
近年來,鞏膜薄化(於本說明書中亦稱眼球變形)相關因子已逐漸為人所知。本案發明人等針對此因子群致力進行研究的結果發現,UPR(unfolded protein response)基因群與眼軸伸長有關(參照專利文獻1)。此因子群已知有PERK(PKR-like endoplasmic reticulum kinase)、ATF6 (Activating transcription factor 6)、IRE1(Inositolrequiring 1)此三種;但如何控制此等因子便可抑制或治療鞏膜薄化依然不明。換言之,咸認如何控制此基因群,在鞏膜薄化及衍生眼疾病的治療策略上係極為決定性且困難者。
解決課題之手段
本案發明人等探討模擬成人的鞏膜薄化(過度眼軸伸長)之試驗體系,並探討小鼠的近視誘導結束後之鞏膜薄化的機制,與對該鞏膜薄化治療屬有效的成分。若為此種成分,極可望抑制鞏膜薄化,甚而可治療鞏膜薄化所伴隨的眼疾病。
本發明目的在於提供一種探索可抑制由成人的深度近視所引起之鞏膜薄化之成分之篩選方法,且提供一種可藉由透過該篩選方法所得之有效成分,而治療鞏膜薄化及其衍生之眼疾病之點眼劑。
亦即,本發明為:
[1]一種鞏膜薄化治療用點眼劑,其係含有PERK(PKRK-like endoplasmic reticulum kinase)路徑及/或ATF6(Activating transcription factor 6)路徑之抑制劑作為有效成分。
[2]如上述[1]之點眼劑,其中前述抑制劑為選自苯基丁酸及其藥理學上可容許之鹽所成群組的至少1種。
[3]如上述[1]或[2]之點眼劑,其中前述抑制劑為苯基丁酸鈉。
[4]如上述[1]~[3]中任一項之點眼劑,其中前述抑制劑的含量,相對於點眼劑總量為0.01~5質量%。
[5]如上述[1]~[4]中任一項之點眼劑,其中前述鞏膜薄化治療係治療由鞏膜薄化所引起的後眼部疾病。
[6]如上述[5]之點眼劑,其中前述後眼部疾病為近視性黃斑部病變、近視性脈絡膜萎縮、近視性脈絡膜新生血管或近視性視神經病變。
[7]一種鞏膜薄化治療劑之篩選方法,其係包含:使候選物質接觸源自眼部之細胞之步驟;及以前述細胞中之PERK及/或ATF6之訊息傳遞系統的蛋白質及/或基因的變化為指標來選擇候選物質之步驟。
發明之效果
根據本發明,可提供一種探索可抑制鞏膜薄化之成分之篩選方法。又,可提供一種可利用藉由該篩選方法而得之有效成分,來治療鞏膜薄化及其衍生之眼疾病之點眼劑。
實施發明之形態
以下詳細說明本發明。本發明非限定於以下實施形態及實驗例,係於包含本發明要旨的範圍包含各種的變形例或應用例。
[鞏膜薄化治療用點眼劑]
本發明之鞏膜薄化及衍生之眼疾病治療用點眼劑係含有PERK(PKR-like endoplasmic reticulumkinase)路徑及ATF6(Activating transcription factor 6)路徑之抑制劑作為有效成分。
(鞏膜薄化治療劑)
諸如上述,過度的眼軸伸長會引起鞏膜的薄化(眼球的變形),而攸關鞏膜薄化及衍生眼疾病的發生及/或惡化。如後述之實驗例所示,於近視誘導小鼠模型中,經確認引起鞏膜薄化,而其會導致眼球的變形,其機制係UPR基因群的特定基因之表現亢進,其結果示意會引起鞏膜中之膠原纖維的狹窄化,終至成鞏膜薄化。從而,對鞏膜薄化具有抑制效果的物質可作為有效成分。
亦即,能以與鞏膜薄化有關之基因及/或蛋白質為標的,並將可抑制此等的化合物或反義寡核苷酸、siRNA等核酸等作為可有效治療鞏膜薄化及衍生眼疾病之成分而摻混於點眼劑。
於本說明書中,PERK路徑及ATF6路徑之抑制劑係指對PERK之訊息傳遞系統(PERK路徑)及ATF6之訊息傳遞系統(ATF6路徑)任一者均具有抑制效果的物質。對此等訊息傳遞系統之抑制效果可如後述實施例所述,藉由週知方法,以與此等訊息傳遞系統有關之基因及/或蛋白質的變化為指標來評估。
(PERK路徑及/或ATF6路徑之抑制劑)
如上述,作為與鞏膜薄化(病態眼軸伸長)有關之因子,應答內質網中之異常蛋白質的折疊不全蛋白質之基因路徑係與病態眼軸伸長有關。此基因路徑已知有PERK路徑、ATF6路徑及IRE1路徑此三種;而如後述實驗例所示,新發現至少抑制ATF6路徑對於抑制近視為必須者。又,新發現出此三種路徑當中,藉由抑制PERK路徑與ATF6路徑,可進一步提高抑制近視加深之效果。亦確認僅抑制PERK路徑或ATF6路徑任一種時,會使另一路徑代償性地活化。從而,雖不予限定,於一實施形態中,對PERK路徑與ATF6路徑之任一者均具有抑制效果的物質可作為病態眼軸伸長(鞏膜薄化)抑制之有效成分。
亦即,能以PERK及/或ATF6之訊息傳遞相關基因或蛋白質為標的,並將可減低的化合物或可減低PERK路徑及/或ATF6路徑之蛋白質表現的反義寡核苷酸、siRNA等核酸作為可有效治療鞏膜薄化的成分而摻混於點眼劑。
於本說明書中,PERK路徑或ATF6路徑之抑制劑係指對內質網中的PERK之訊息傳遞系統或ATF6之訊息傳遞系統具有抑制效果的物質。對此等訊息傳遞系統之抑制效果可藉由後述實驗例所記載之方法或週知方法,以與此等訊息傳遞系統有關之基因及/或蛋白質的變化為指標來評估。
評估PERK之訊息傳遞系統相關因子之基因表現或蛋白質的表現時,可與未添加候選物質之控制組相比較,由候選物質使該因子的表現至少變動1%來評估。
又,評估ATF6之訊息傳遞系統相關因子之基因表現或蛋白質的表現時,可與未添加候選物質之控制組相比較,由候選物質使該因子的表現至少變動1%來評估。
PERK為內質網膜穿透型激酶,其訊息傳遞相關因子可舉出例如eIF2α(eukaryotic initiation factor 2α)、ATF4(Activating transcription factor 4)、CHOP (C/EBP homologous protein)、GADD34(growth arrest DNA and damage protein 34)等。
此外,ATF6係屬CREB/ATF家族之膜結合型轉錄因子,其訊息傳遞相關因子可舉出例如BiP(亦稱Binding immunoglobulin protein,「GRP78」)、Txndc12(亦稱thioredoxin domain containing 12,「ERp18」)、S1P(site-1 protease)、S2P(site-2 protease)等。
於後述實驗例中,藉由篩選出可抑制PERK路徑與ATF6路徑此兩者之成分,而發現出選自苯基丁酸、牛磺熊去氧膽酸及其藥理學上可容許之鹽所成群組的至少1種。然而,非限於此等,亦可使用新鎖定作為至少抑制ATF6路徑之成分的成分、或新鎖定作為抑制PERK路徑與ATF6路徑之成分的成分。作為PERK路徑及ATF6路徑之抑制劑,基於雖不予限定,點眼劑中的溶解性觀點,較佳為苯基丁酸鈉。如後述之實驗例所記載,若為苯基丁酸鈉,可抑制ATF6路徑及PERK路徑而較佳。PERK路徑及/或ATF6路徑之抑制劑可藉由週知方法合成而使用,亦可取得市售品而使用。
於本說明書中,「藥學上可容許之鹽」並無特別限制,具體而言,可例舉有機酸鹽、無機酸鹽、有機鹼或無機鹼。作為有機酸鹽,可舉出例如乙酸鹽、三氟乙酸鹽、丁酸鹽、棕櫚酸鹽、硬脂酸鹽等單羧酸鹽;富馬酸鹽、馬來酸鹽、琥珀酸鹽、丙二酸鹽等多元羧酸鹽;乳酸鹽、酒石酸鹽、檸檬酸鹽等羥基羧酸鹽;甲磺酸鹽、甲苯磺酸鹽、對甲苯磺酸鹽等有機磺酸鹽。作為無機酸鹽,可舉出例如鹽酸鹽、硫酸鹽、硝酸鹽、氫溴酸鹽、磷酸鹽。作為與有機鹼之鹽,可舉出例如與甲胺、三乙胺、三乙醇胺、二乙醇胺、嗎啉、哌嗪、吡咯啶、三吡啶、甲基吡啶、乙二胺等有機胺之鹽。作為與無機鹼之鹽,可舉出例如銨鹽;與鈉或鉀等鹼金屬、鈣或鎂等鹼土金屬、鋁等金屬之鹽等各種鹽。該等鹽可單獨使用1種,亦可任意組合而使用2種以上。「藥學上可容許之鹽」亦可包含鹽之溶劑合物或水合物。
PERK路徑及/或ATF6路徑之抑制劑的含量可根據用法、用量、添加劑的種類等適宜變更。例如相對於點眼劑總量,較佳為0.01質量%以上,更佳為0.05質量%以上,再更佳為0.1質量%以上,特佳為0.2質量%以上。又,PERK路徑及/或ATF6路徑之抑制劑的含量,例如相對於點眼劑總量,較佳為5質量%以下,更佳為4質量%以下,再更佳為3質量%以下,特佳為2質量%以下。又,PERK路徑及/或ATF6路徑之抑制劑的含量,例如相對於點眼劑總量,較佳為0.01~5質量%,更佳為0.05~4質量%,再更佳為0.1~3質量%,特佳為0.2~2質量%。
作為鞏膜薄化治療劑,使用選自苯基丁酸及其藥理學上可容許之鹽所成群組的至少1種時,就其含量,例如相對於點眼劑總量,較佳為0.01~5質量%,更佳為0.05~4質量%,再更佳為0.1~3質量%,特佳為0.2~2質量%。
[用途]
眼軸長係於出生後至2歲左右急速伸長,其後便緩緩伸長。此種伴隨成長而生的眼軸伸長係稱「生理性眼軸伸長」,係眼睛發育所不可或缺的現象。然而,在學童期以後眼軸長仍持續伸長則會導致近視加深,故稱「病態眼軸伸長」。例如,就病態眼軸伸長,成人眼睛眼軸長伸長1mm會導致約3.0D之近視度的增加。
本發明之點眼劑係作為鞏膜薄化及衍生眼疾病之治療用使用。於本說明書中,鞏膜薄化衍生之眼疾病係指因深度近視使眼軸長器官性地過度伸長所引起的疾病。就深度近視,維持眼球形狀之鞏膜的薄化咸認為上述衍生眼疾病的初期症狀(參照非專利文獻4)。
於後述實施例中,就近視誘導小鼠,於近視誘導結束後的3週其眼軸仍持續伸長,而發生鞏膜的薄化。亦即,確認近視誘導結束後之病態眼軸伸長與鞏膜薄化,在相當於小兒之近視加深後的成人期之期間仍會持續,而示意此為鞏膜薄化及衍生眼疾病的發病機制。從而,鞏膜的薄化係以鞏膜厚、鞏膜中膠原纖維的粗細度,或者鞏膜中膠原蛋白相關基因暨蛋白(選自COL1A1、COL4A3、COL8A2、COL11A2、及COL15A1所成群組的至少1種)的表現等來評估,研判藉由篩選出可抑制此薄化的成分,可抑制眼球的變形,而利用於鞏膜薄化及衍生眼疾病的治療。
於後述實施例中,就近視誘導小鼠,於近視誘導結束後亢進PERK路徑及ATF6路徑,而發生導致鞏膜薄化的眼軸伸長。亦即,確認近視誘導所致之病態眼軸伸長與鞏膜薄化,在相當於小兒之近視加深後的成人期之期間仍會持續,而示意此為鞏膜薄化及衍生眼疾病的發病機制。從而,鞏膜的薄化係以PERK路徑及ATF6路徑的同時亢進來評估,研判藉由篩選出可抑制此等現象的成分,可抑制眼球的變形,而利用於鞏膜薄化及衍生眼疾的治療。
作為鞏膜薄化衍生之眼疾病,可舉出近視性黃斑部病變、近視性脈絡膜萎縮、近視性脈絡膜新生血管、近視性視神經病變、近視性網膜症、網膜脈絡膜萎縮、黃斑部出血、近視性黃斑部牽引症、近視性黃斑症、近視性黃斑部病變、近視性黃斑分離症、近視性折射暗點、近視性弧型斑、近視性中心窩分離症、瀰漫性萎縮病變、限局性萎縮病變、漆裂紋(Lacquer cracks)、後葡萄腫、網膜剝離、黃斑部破孔、傾斜盤症候群、近視性散光、固定內斜視、機械外展限制、內斜視、深度近視性斜視等眼疾病。
此等鞏膜薄化衍生之眼疾病當中,基於與鞏膜薄化(眼球變形)有強烈因果關係之觀點,較佳為後眼部疾病。再者,基於有明確且直接的因果關係之觀點,較佳針對近視性黃斑部病變、近視性脈絡膜萎縮、近視性脈絡膜新生血管或近視性視神經病變應用本發明。
(劑形)
本發明之組成物可作為點眼劑使用。於本發明中,鞏膜薄化治療用點眼劑的劑形不予限定,可舉出例如水性點眼劑、用時溶解點眼劑、懸浮性點眼劑、油性點眼劑、眼軟膏劑等。此等當中,基於顯著發揮本發明效果之觀點,較佳為水性點眼劑。
點眼劑中,除上述成分外,尚可摻混其他的有效成分(藥理活性成分、生理活性成分等)。此種成分的種類不特別限制,可舉出例如消除充血成分、眼肌調節藥成分、抗發炎藥成分、收斂劑成分、抗組織胺劑成分、抗過敏藥成分、維生素類、胺基酸類、抗菌劑成分、糖類、高分子化合物或其衍生物、纖維素或其衍生物、局部麻醉藥成分等。
對於點眼劑,在不損及本發明效果的範圍內,可進一步依據其用途或形態,依循常見方法適宜選擇各種的成分或添加物,併用一種或更多而含有之。作為此等成分或添加物,可舉出例如液劑等的調製一般所使用的擔體、香料或冷卻劑、防腐劑、殺菌劑或抗菌劑、pH調節劑、螯合劑、穩定劑、等滲壓劑、緩衝劑、增稠劑等各種添加劑。以下係例示點眼劑所使用的代表性成分,但不限定於此等。
作為擔體,可舉出例如水、含水乙醇等水性溶媒。此外,當各種成分難溶於水性溶媒時,亦可使用可溶劑。作為可溶劑,可舉出例如聚氧乙烯硬化蓖麻油、硬脂酸聚氧乙烯40、聚維酮、聚山梨醇酯80等。
作為香料或冷卻劑,可舉出例如萜烯類(具體而言為茴香腦、丁香酚、樟腦、香葉醇、桉油醇、莰醇、薄荷醇、檸檬烯、龍腦等。此等可為d體、l體或dl體任一種)、精油(茴香油、清涼薄荷油、肉桂油、留蘭香油、薄荷水、薄荷油、胡椒薄荷油、香檸檬油、尤加利油、玫瑰油等)等。
作為防腐劑、殺菌劑或抗菌劑,可舉出例如泊利氯銨、鹽酸烷基二胺基乙基甘胺酸、苯甲酸鈉、乙醇、氯化苄烷銨、氯化本索寧、葡萄糖酸氯己啶、氯丁醇、山梨酸、山梨酸鉀、去水乙酸鈉、對羥基苯甲酸甲酯、對羥基苯甲酸乙酯、對羥基苯甲酸丙酯、對羥基苯甲酸丁酯、硫酸羥基喹啉、苯乙醇、苯甲醇、雙胍化合物(具體而言為聚六亞甲基雙胍或其鹽酸鹽等)、GLOKYL (RHODIA公司製商品名)等。
作為pH調節劑,可舉出例如鹽酸、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鈣、氫氧化鎂、三乙醇胺、單乙醇胺、二異丙醇胺、硫酸、磷酸等。
作為螯合劑,可舉出例如抗壞血酸、乙二胺四乙酸四鈉、乙二胺四乙酸鈉、檸檬酸等。
作為穩定劑,可舉出例如乙二胺四乙酸鈉水合物、聚維酮、聚山梨醇酯80、二丁基羥基甲苯、氨丁三醇、甲醛磺酸鈉(雕白粉)、生育酚、焦亞硫酸鈉、單乙醇胺、單硬脂酸銨、單硬脂酸甘油等。
作為等滲壓劑,可舉出例如氯化鉀、氯化鈉、濃甘油、葡萄糖、D-甘露醇等。
作為緩衝劑,可舉出例如檸檬酸鈉水合物、乙酸鈉水合物、碳酸氫鈉、三羥甲基胺基甲烷、硼酸、硼砂、磷酸氫鈉水合物、磷酸二氫鈉等。
作為增稠劑,可舉出例如羧基乙烯基聚合物、聚維酮、聚乙烯醇(部分皂化物)、羥乙基纖維素、羥丙基甲基纖維素、甲基纖維素、甘油等。
於本發明之點眼劑中,添加劑可於期望發揮本發明之效果,或不妨害本發明之效果的範圍內摻混。其含量不特別限定,相對於點眼劑總量較佳為0.001~1質量%左右。
點眼劑的pH只要調成3~10即可,基於使用感觀點較佳為4~9,基於使用感觀點更佳為5~8.5。
供容納本發明之點眼劑的容器,可無限使用周知之點眼容器。作為點眼容器,一般可使用可對眼睛滴下點眼劑之形狀,例如具備滴管頭(nozzle),且於滴管頭的前端具備容器口之形狀者。又,作為點眼容器,可為容器上安裝有與其個別成形之滴管頭之構造者,及滴管頭部(液體注出部)與容器本體一體成型之構造者(例如一次用盡型點眼容器等)之任一種。
點眼容器一般只要採用塑膠容器即可。就塑膠容器的構成材料,不特別限制,可舉出例如聚對苯二甲酸乙二酯、聚丙烯酸酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚丙烯、聚醯亞胺的任1種、此等之共聚物或此等2種以上之混合物。尤其是基於易隨擠出程度等而發揮本發明之效果的觀點,較佳為聚對苯二甲酸乙二酯、聚丙烯酸酯、聚萘二甲酸乙二酯或此等之共聚物、或此等2種以上之混合物。
點眼劑可填充於以此種材料為主材料的透明容器(具備觀察到雜質也不會對其造成妨礙之程度的透明性之容器),亦可填充於遮光容器。遮光例如可藉由對透明容器材料添加著色劑來進行,亦可藉由將容器以收縮薄膜或外盒等覆蓋來遮光。又,就容器的容量,為了易隨擠出程度等而進一步發揮本發明之效果,較佳為0.5~50mL左右,更佳為3~20mL左右。
此外,就點眼容器所具備的滴管頭,對於其構造或構成材料亦不特別限制。就滴管頭之構造,只要是作為點眼容器的滴管頭而一般所採用的構造即可;又,就滴管頭之構成材料,可舉出例如與上述塑膠容器之構成材料相同者。基於改善點眼劑的除液性,且抑制滴下量的不均之觀點,宜為包含聚乙烯或聚丙烯作為構成材料的滴管頭。作為聚乙烯的種類,可舉出高密度聚乙烯、低密度聚乙烯等,其中宜為包含低密度聚乙烯作為構成材料的滴管頭。
(點眼劑之製造方法)
本發明之點眼劑能以本業者慣用或熟知的方法來調製。例如只要使各成分分散於水等擔體中後,有需要時添加增溶劑,視需求加溫,使用均質機等使其均一化、溶解或乳化,並以pH調整劑調整pH來調製即可。又,作為製劑之滅菌方法,可選擇電子束滅菌、高壓釜滅菌、過濾滅菌等方法。
(使用方法)
本發明之點眼劑的用法及用量係隨患者的症狀等而異;通常只要以1日約1~6次,1次約點眼1~2滴即可。
本發明之點眼劑,雖不予限定,作為鞏膜薄化治療劑,使用含有選自苯基丁酸及其藥理學上可容許之鹽所成群組的至少1種之點眼劑時,例如能以1日1~2次、1次1~2滴滴入點眼劑,較佳以1日1次、1次1滴點眼。
再者,基於顯著發揮本發明效果之觀點,本發明之點眼劑可於例如午睡前、就寢前等活動不活潑的時間帶使用。
[鞏膜薄化治療劑之篩選方法]
於本發明中,鞏膜薄化治療劑之篩選方法係包含:使候選物質接觸源自眼部之細胞之步驟;及以前述細胞中之PERK及/或ATF6之訊息傳遞系統的蛋白質及/或基因的變化為指標來選擇候選物質之步驟。雖不予限定,例如可在候選物質的存在下或不存在下使其接觸細胞,測定候選物質所產生之PERK及/或ATF6之訊息傳遞系統的蛋白質及/或基因的變化並加以比較來進行候選物質的篩選。
作為源自眼部之細胞,雖不予限定,基於顯著發揮本發明之效果的觀點,較佳為鞏膜中的細胞。
雖不予限定,源自眼部之細胞較佳為誘導近視之動物模型所衍生的細胞。此種近視誘導模型,可利用週知之動物模型。
雖不予限定,近視誘導模型可舉出配戴凹透鏡而誘導近視的動物模型、藉由投予近視誘導劑而誘導近視的動物模型等。
此種凹透鏡可利用-20~-40屈光度(D)者,較佳為-25~-35屈光度(D)。凹透鏡之配戴方法可利用週知方法;雖不予限定,可舉出在動物的雙眼前方使用固定具固定凹透鏡等。
凹透鏡之配戴期間可定為例如至少1週,較佳為2週以上,更佳為3週以上。
此外,近視誘導劑可利用週知之物質,例如近視誘導劑可使用衣黴素、毒胡蘿蔔素等。又,近視誘導劑亦可組合使用PERK路徑之活化劑、或ATF6路徑之活化劑。PERK路徑之活化劑可舉出CCT020312等;ATF6路徑之活化劑可舉出AA147等,此等可單劑投予或混合投予,較佳混合投予此等。
此種近視誘導劑不予限定,基於對鞏膜等的眼睛細胞作用之觀點,能以例如注射劑或點眼劑形式投予,較佳以點眼劑投予。使用衣黴素作為點眼劑時,可採例如10~100μg/mL,較佳為20~80μg/mL,更佳為40~60 μg/mL。
使用毒胡蘿蔔素作為點眼劑時,可採例如1~100μM,較佳為2~60μM,更佳為5~30μM。
使用近視誘導模型時,基於假設應用於鞏膜薄化及衍生眼疾病之動物模型的觀點,較佳利用經近視誘導後的動物。雖不予限定,若為小鼠時,開始配戴凹透鏡之時期較佳採斷奶時期,更佳為3週齡小鼠。就C57BL6等小鼠,從3週齡至6週齡會發生生理性眼軸伸長。從而,自3週齡起誘導近視,除生理性眼軸伸長外,亦可促進過度的眼軸伸長,故可引發病態眼軸伸長。
又,候選物質的施用時期較佳為例如近視誘導中(3週齡~6週齡等)及/或近視誘導後(6週齡~8週齡等)。基於在因鞏膜薄化而引起後眼部疾病之相當於人類所稱成人期的期間進行之觀點,候選物質的施用時期較佳為例如近視誘導後(6週齡~8週齡等)。雖不予限定,根據於近視誘導後施用候選物質之手法,可評估候選物質對小兒期之近視加深結束後所餘留的病態眼軸伸長及鞏膜薄化所造成的影響。
雖不予限定,使候選物質接觸源自眼部之細胞之步驟較佳為藉由口服、腹腔內注射或點眼而投予該候選物質,更佳為藉由點眼而投予。例如要對鞏膜中的細胞進行評估時,可使候選物質含有點眼劑而投予。
於測定候選物質之PERK及/或ATF6之訊息傳遞系統的蛋白質及/或基因的變化之步驟中,可採用週知之評估方法。雖不予限定,基因的表現或蛋白質的表現或分泌可藉由微陣列、即時PCR法、PCR法、西方點墨法、ELISA法、免疫組織染色等週知方法來測定。
例如要測定PERK或ATF6之訊息傳遞系統的基因的變化時,可由培養細胞利用週知之RNA萃取方法萃取出RNA,並供予定量分析mRNA的表現之步驟。
定量分析mRNA的表現之步驟,雖不予限定,宜採用即時PCR法。作為以即時PCR法測定之標記,能以上述(PERK路徑及ATF6路徑之抑制劑)之項目所述及的訊息傳遞相關因子作為測定項目。
PERK路徑相關因子可舉出例如CHOP、ATF4、GADD34等。
ATF6路徑相關因子可舉出例如GRP78、GRP94、PDI、Cnex、HYOU、ERdj3等。
於測定候選物質所致之鞏膜薄化之步驟中,可採用週知之評估方法。雖不予限定,根據鞏膜厚進行評估時,可將鞏膜組織藉由HE染色等染色,並藉由顯微鏡等進行組織觀察及分析來測定鞏膜厚。又,要以in situ量測鞏膜厚,可使用光學同調斷層掃描儀(OCT),而為了更高精確度地觀察鞏膜厚,亦可使用頻域(SD)-OCT或掃頻光源式(SS)-OCT。
又,雖不予限定,藉由鞏膜中之膠原纖維的粗細度或量進行評估時,可對鞏膜中之膠原纖維藉由電子顯微鏡等進行組織觀察及分析,來測定纖維面積或纖維剖面的直徑。
當候選物質所致之鞏膜薄化有所抑制時,可選定該候選物質作為鞏膜薄化治療劑,而作為鞏膜薄化治療劑使用。
本發明亦可為以下樣態:
一種鞏膜薄化治療用點眼劑,其係含有PERK(PKRK-like endoplasmic reticulum kinase)路徑及/或ATF6(Activating transcription factor 6)路徑之抑制劑作為有效成分;
一種含有PERK路徑及/或ATF6路徑之抑制劑作為有效成分之點眼劑,其係供鞏膜薄化治療之使用;
一種PERK路徑及/或ATF6路徑之抑制劑之用於製造鞏膜薄化治療用點眼劑的使用;
一種鞏膜薄化治療方法,其係包含使人攝取有效量的PERK路徑及/或ATF6路徑之抑制劑;
如上述所記載之點眼劑、使用或方法,其中前述抑制劑係包含選擇性地抑制至少ATF6路徑;
如上述所記載之點眼劑、使用或方法,其中前述抑制劑為PERK路徑及ATF6路徑此兩路徑之抑制劑;
如上述所記載之點眼劑、使用或方法,其中前述抑制劑為選自苯基丁酸及其藥理學上可容許之鹽所成群組的至少1種;
如上述所記載之點眼劑、使用或方法,其中前述抑制劑為苯基丁酸鈉;
如上述所記載之點眼劑、使用或方法,其中前述抑制劑的含量,相對於點眼劑總量為0.01~5質量%;
如上述所記載之點眼劑、使用或方法,其中前述抑制劑的含量,相對於點眼劑總量為0.1~3質量%;
如上述所記載之點眼劑、使用或方法,其中前述抑制劑的含量,相對於點眼劑總量為0.2~2質量%;
如上述所記載之點眼劑、使用或方法,其中前述鞏膜薄化治療不會抑制生理性眼軸伸長;
如上述所記載之點眼劑、使用或方法,其中前述鞏膜薄化治療可抑制病態眼軸伸長;
如上述所記載之點眼劑、使用或方法,其中前述鞏膜薄化治療係作為鞏膜薄化衍生之眼疾病的治療用使用;
如上述所記載之點眼劑、使用或方法,其中前述鞏膜薄化衍生之眼疾病為近視性黃斑部病變、近視性脈絡膜萎縮、近視性脈絡膜新生血管、近視性視神經病變、近視性網膜症、網膜脈絡膜萎縮、黃斑部出血、近視性黃斑部牽引症、近視性黃斑症、近視性黃斑部病變、近視性黃斑分離症、近視性折射暗點、近視性弧型斑、近視性中心窩分離症、瀰漫性萎縮病變、限局性萎縮病變、漆裂紋(Lacquer cracks)、後葡萄腫、網膜剝離、黃斑部破孔、傾斜盤症候群、近視性散光、固定內斜視、機械外展限制、內斜視或深度近視性斜視;
如上述所記載之點眼劑、使用或方法,其中前述鞏膜薄化衍生之眼疾病為近視性黃斑部病變、近視性脈絡膜萎縮、近視性脈絡膜新生血管或近視性視神經病變;
如上述所記載之點眼劑、使用或方法,其中前述點眼劑為水性點眼劑;
如上述所記載之點眼劑、使用或方法,其中前述點眼劑係以1日1~2次點眼而使用;
如上述所記載之點眼劑、使用或方法,其中前述點眼劑係以1日1~2次點眼而使用;
如上述所記載之點眼劑、使用或方法,其中前述點眼劑係於午睡前或就寢前使用;
一種鞏膜薄化治療劑之篩選方法,其係包含:使候選物質接觸源自眼部之細胞之步驟;及以前述細胞中之PERK及/或ATF6之訊息傳遞系統的蛋白質及/或基因的變化為指標來選擇候選物質之步驟。
如上述所記載之篩選方法,其中前述源自眼部之細胞為源自誘導近視之動物模型的細胞;
如上述所記載之篩選方法,其中前述動物模型係配戴凹透鏡而誘導近視的動物模型或藉由投予近視誘導劑而誘導近視的動物模型;
如上述所記載之篩選方法,其中前述凹透鏡為-20~ -40屈光度(D)之透鏡;
如上述所記載之篩選方法,其中前述凹透鏡的配戴期間為至少1週;
如上述所記載之篩選方法,其中前述近視誘導劑係包含衣黴素及/或毒胡蘿蔔素;
如上述所記載之篩選方法,其中點眼投予前述衣黴素時的濃度為10~100μg/mL;
如上述所記載之篩選方法,其中點眼投予前述毒胡蘿蔔素時的濃度為1~100μM;
如上述所記載之篩選方法,其中前述動物模型係於斷奶時期開始配戴凹透鏡;
如上述所記載之篩選方法,其中前述使候選物質接觸源自眼部之細胞之步驟係包含藉由口服、腹腔內注射或點眼而投予前述候選物質;
如上述所記載之篩選方法,其係包含在候選物質之PERK及/或ATF6之訊息傳遞系統的蛋白質及/或基因的表現有所抑制時,選擇該候選物質作為鞏膜薄化治療劑;
如上述所記載之篩選方法,其係包含在候選物質之PERK及ATF6之訊息傳遞系統的蛋白質及/或基因的表現有所抑制時,選擇該候選物質作為鞏膜薄化治療劑;
如上述所記載之篩選方法,其係包含使候選物質之鞏膜中的膠原蛋白相關蛋白質及/或基因的表現正常化時,選擇該候選物質作為鞏膜薄化治療劑;
如上述所記載之篩選方法,其中前述膠原蛋白相關蛋白質及/或基因為選自COL1A1、COL4A3、COL8A2、COL11A2及COL15A1所成群組的至少1種。
實施例
以下舉出實驗結果具體地說明本發明。
[實驗方法]
本實驗中的所有動物實驗係受到慶應義塾大學動物實驗委員會的承認,慶應義塾大學動物實驗相關設施指南、眼科暨視覺研究中動物的使用相關之ARVO聲明、動物研究:遵守研究中動物的使用相關之in vivo實驗的報告(ARRIVE)指南。
(近視誘導小鼠的特徵)
如非專利文獻3所記載,人眼於出生後不久為遠視,其後眼軸伸長(即近視化),且於學童期(8歲左右)成正常眼。此外,小鼠(C57BL6)之3至6週齡的期間,眼軸亦會隨著成長而伸長,而此近視誘導期間之3~6週齡,以近視加深之動態而言係相當於人類小兒,近視誘導期間結束後則實質相當於成人期。透過採用此動物模型,可闡明人類成人近視加深(鞏膜薄化)的機制,並篩選出鞏膜薄化治療劑或其衍生之眼疾病之治療劑。
圖1(a)示意性地表示使其配戴凹透鏡而誘導軸性近視之機構。正常眼係指進入眼睛的平行光線成像於網膜上,可明視影像之狀態。另外,軸性近視則指因眼軸長伸長,進入眼睛的平行光線成像於網膜前方而無法明視之狀態。包括人類,動物的眼睛會隨著成長而變大。使幼鼠配戴凹透鏡,則眼軸會伸長至配戴凹透鏡時成像的位置,即配戴凹透鏡時可明視之狀態。其結果,眼軸伸長,可形成與軸性近視同樣的眼部狀態。
(近視誘導小鼠的製作)
具體而言係如下製作近視誘導小鼠。此外,近視誘導、眼軸長及折射的量測係以與非專利文獻6,7同樣的方法進行。首先,將雄性C57BL6J小鼠在12小時的明暗循環下,於溫度控制潔淨室中收容於標準透明鼠籠中。使動物自由攝取標準飼料與經高壓蒸氣滅菌的自來水。將剛斷奶後的3週齡小鼠以DOMITOR(日本全藥工業股份有限公司)、Betorphale(Meiji Seika Pharma股份有限公司)、咪達唑侖(SANDOZ股份有限公司)此3種混合麻醉予以麻醉,用剪刀使頭蓋露出。如圖1(b)所示,於頭蓋豎設支柱,以牙科用黏合劑(Super-Bond、Sun Medical股份有限公司)予以固定。支柱係設有螺牙,俾可用螺帽固定後述調節器具。
為了誘導近視,將-30屈光度(diopter、D)之凹透鏡(Rainbow Contact、RAINBOW OPTICAL LABORATORY股份有限公司)配戴於右眼(近視誘導眼),且作為控制組,僅將0D之透鏡或鏡框配戴於左眼(控制組眼)。透鏡係於使小鼠配戴時,為了防止被小鼠前腳等傷害,而於透鏡下部的鏡框部接著朝側向突出之形狀的保護器。藉由保護器,小鼠便不會觸及透鏡,而不會損傷透鏡。於此,保護器係使用接著於鏡框部而一體成形者;而只要透鏡不被小鼠的動作損傷即可,非必需與透鏡一體成形。例如,亦可為如負傷動物所配戴之伊莉莎白頸圈之形狀者。
透鏡上方的鏡框部,配合小鼠的成長,接著有供調節配戴之透鏡的幅度或角度的調節器具。調節器具係彎成「ㄑ」字形,一側接著於透鏡,另一側則以可配戴於豎設在頭部之支柱的方式設有長孔。使長孔通過支柱,以螺帽進行螺旋固定,可在不壓迫小鼠雙眼的周緣下使其密合於皮膚而固定。藉由支柱、螺帽、調節器具此3件所構成的調節機構,可配合小鼠的成長調節幅度、角度,而調整成透鏡對準小鼠眼睛的位置。又,由於可卸下透鏡,故可量測眼軸長、折射值的歷時變化。
(眼軸伸長與折射的量測)
控制組眼係僅配戴鏡框,近視誘導眼則配戴-30D透鏡3週,測定折射值、眼軸長,求出配戴前後的差。折射值係藉由折射計(Infrared photorefractor for mice、Tubingen大學Schaeffel教授製作)、眼軸長則藉由SD-OCT(Spectral-domain OCT、頻域光學同調斷層掃描攝影、Envisu R4310、bioptigen Inc.)來量測。
(鞏膜試料的調製)
經實驗介入及測定眼參數後,自C57BL6J小鼠摘出眼球。為了進行穿透型電子顯微鏡觀察,而將小鼠的眼球在經冰冷卻之2.5%戊二醛的PBS中固定1小時,沿著矢狀面切斷。摘出角膜與水晶體,將其餘組織進一步以2.5%戊二醛/60mM HEPES緩衝液(pH7.4)固定一夜。將標本以60mM HEPES緩衝液洗淨,以1%四氧化鋨/60mM HEPES緩衝液於4℃培養2小時,通過乙醇系列予以脫水並更換,包埋於Epon 812(EM Japan、東京、日本)中。包埋後,將塊體切薄成70nm,用乙酸鈾醯與檸檬酸鉛染色。以JEM-1400Plus (JEOL Ltd.,東京、日本)辨識區分。
為調製凍結切片(小鼠),而將眼球以OCT化合物(Sakura Finetek、東京、日本)凍結。冷凍塊體係使用低溫恆溫器(CM3050S;Leica Biosystems、威茲拉爾、Gelmass)以5μm的厚度切斷。切片係保存於-80℃至使用前。
於製作石蠟切片(小鼠)時,係以4%多聚甲醛將眼球固定一夜,包埋於石蠟中,藉由Microtome(REM-710、Yamato Kohki、埼玉、日本)薄切成3μm切片。其次,將切片以蘇木精與伊紅染色,使用BX53顯微鏡(Olympus、東京、日本)視覺化。鞏膜厚係使用cellSens軟體(Olympus)來測定。
(受試藥的調製)
苯基丁酸鈉(Cayman Chemical、MI、USA)及牛磺熊去氧膽酸(Sigma-Aldrich、東京、日本)係溶解於PBS。IRE1抑制劑之STF080310(Selleck Biotech、東京、日本)或4μ8C(Selleck Biotech)、PERK抑制劑之GSK2656157 (Selleck Biotech)或GSK2606414(Selleck Biotech)、ATF6抑制劑之奈非那韋中硬脂酸酯(mesi-stearate)水合物(東京化學工業、東京、日本)或Ceapin-A7(Sigma-Aldrich)係以DMSO溶解,以1:1000藉由PBS稀釋而使用於點眼試驗。
(UPR抑制劑之近視誘導中的點眼)
將60μM的STF080312(STF)、100μM的4μ8C(4μ8C)、100μM的GSK2656157(GSK)、100μM的GSK2606414 (GSK2606414)、100μM的奈非那韋中硬脂酸酯水合物(NFV)、100μM的Ceapin-A7(Ceapin),於近視誘導中以10日、每日、1日1次於傍晚點眼至雙眼。
(腹腔內注射)
將苯基丁酸鈉PBS溶液(4-PBA;200mg/kg體重)或牛磺熊去氧膽酸(TUDCA;100mg/kg體重)在整個近視誘導期間中每日注射至腹腔內(i.p.)。
(苯基丁酸鈉之近視誘導期間結束後的點眼)
將2%之苯基丁酸鈉的PBS溶液(4-PBA),在近視誘導小鼠中相當於人類成人期的近視誘導期間結束後,以10日、每日、1日1次於傍晚點眼至雙眼。此外,圖11示意性地示出近視誘導期間(LIM)與該期間結束後的投予程序。
(採西方點墨法的濃度測定分析)
鞏膜的蛋白質(10μg/井孔)係藉由SDS-PAGE分離,並移至PVDF膜(美國MA州、Merck Millipore),以Blocking One (東京、Nacalai Tesque)予以阻隔,與抗ATF6(BioAcademia股份有限公司)、磷酸化-IRE1(Ser724、Abcam、Cambridge、UL)、IRE1、磷酸化-eIF2α、eIF2α及β-肌動蛋白(Cell Signaling Technologies Japan、東京、日本)抗體共同於4℃培養一夜。將膜與適當的HRP結合二次抗體進行培養,使用EzWestLumi plus (ATTA、東京日本)予以視覺化。SDS-PAGE係以10%丙烯醯胺凝膠使用蛋白大小標記(MagicMark XP Western Protein Standard、ThermoFisher Scientific)來進行。使用ImageJ軟體來進行濃度測定分析。
(定量PCR)
定量real-time PCR係使用StepOnePlus即時PCR系統,以PowerUp SYBR Green Master Mix(Applied Biosystems、CA、USA)來進行。表現水準係藉由β-肌動蛋白而標準化。
(統計解析)
實驗中所得數據均以平均值±標準差表示。群間差係藉由Student t檢定或單因子變異數分析或廣義估計方程式來解析。當ANOVA顯示顯著差異時,接著進行Tukey HSD,來判定各平均值間之差的顯著性。p值未達0.05時,係表示統計學上的顯著差異。
[實驗結果]
<試驗例1 近視誘導小鼠經近視誘導後之鞏膜的薄化>
就深度近視,維持眼球形狀之鞏膜的薄化據稱為眼球變形的初期症狀(參照非專利文獻4)。因此,為了確認近視誘導小鼠之鞏膜亦會發生薄化,而實施近視誘導後之鞏膜的組織學評估。
依循上述試驗方法,評估對近視誘導小鼠誘導近視後的眼軸伸長與折射變化(圖2)。又,摘出誘導近視後的眼球,以蘇木精與伊紅染色並觀察鞏膜厚(圖3a、b)。又,將染色組織中距神經盤(disk)之距離對鞏膜厚繪成圖表(圖3c)。
其結果,相對於控制組眼,近視誘導眼其幾乎整個鞏膜周緣顯著薄化(圖3c)。如此等結果確認,因近視使眼軸病態伸長時,鞏膜會薄化,而呈現各種可能造成後眼部疾病之眼球變形的初期症狀。
<試驗例2 抑制近視誘導小鼠之UPR基因所引起的眼軸伸長>
就深度近視,據稱UPR基因路徑表現亢進為病態眼軸伸長及鞏膜薄化的原因(專利文獻1)。因此,於此試驗例2中,係對發生鞏膜薄化之近視誘導小鼠的鞏膜,評估眼軸伸長之表現型會受到UPR基因之已知抑制劑何種影響。此外,PERK抑制劑係使用GSK2656157(GSK)、GSK2606414,ATF6抑制劑係使用奈非那韋中硬脂酸酯水合物(NFV)、Ceapin-A7,IRE1抑制劑則使用STF080312(STF)、4μ8C(圖4)。
依循前述試驗方法,對近視誘導小鼠評估各種基因抑制劑所引起的眼軸伸長(圖4)。
圖5a,b示出在小鼠的近視誘導期間將60μM的STF、100μM的GSK、100μM的NFV以每日1次點眼10日後的眼軸伸長(a)及折射變化(b)。又,圖5-c,d示出同樣點眼此等抑制劑之組合(STF+GSK:S+G、GSK+NFV:G+N、NFV+STF:N+S、STF+GSK+NTF:S+G+N)後的眼軸伸長(c)及折射變化(d)。又,圖6示出各自同樣點眼100μM的GSK2606414、Ceapin-A7、4μ8C後的眼軸伸長(a)及折射變化(b)。
其結果,就近視誘導小鼠的鞏膜,藉由單獨點眼UPR基因之PERK、ATF6、IRE1之各抑制劑,與預測相反均未看出抑制眼軸伸長或抑制折射的近視化(圖6a、b)。反之,藉由單獨點眼STF除外的抑制劑,未經近視誘導之控制組眼的眼軸與DMSO點眼相比顯著伸長且折射成近視化。又,若組合此等而點眼,僅PERK抑制劑與ATF6抑制劑的至少2種存在時(G+N、S+G+N)眼軸長明顯有所抑制,折射的近視化獲抑制,且未看出單獨點眼時可看出之控制組眼的眼軸伸長(圖6c、d)。再者,單獨點眼有別於圖6之抑制劑GSK2606414、Ceapin-A7、4μ8C所致之眼軸長及折射的變化與圖6之結果完全相同,眼軸伸長或折射近視化均未獲抑制,單獨點眼4μ8C以外者時甚而連控制組眼的眼軸亦伸長(圖7)。
由此等結果確認,抑制UPR基因當中至少PERK與ATF6兩者時,可抑制眼軸伸長,而抑制折射的近視化。若為PERK單獨、ATF6單獨、PERK與IRE1、ATF6與IRE1的抑制時,確認會造成病態眼軸伸長。研判此係因PERK路徑與ATF6路徑的抑制對眼軸伸長抑制甚為重要,但僅抑制單方時,另一方會代償性地亢進,導致整體無法抑制眼軸伸長,故研判抑制PERK路徑與ATF6路徑此兩者對抑制鞏膜薄化為必要者。甚而,吾人新發現到要尋求鞏膜薄化治療劑,則需找出可抑制至少PERK路徑與ATF6路徑此兩者的成分。再者,由於使用不同抑制劑仍會出現同樣的結果,因此,同時抑制PERK路徑與ATF6路徑對抑制鞏膜薄化係屬有效,此非限定於特定之抑制劑,可謂普遍之機制。
<試驗例3 近視誘導小鼠之鞏膜的4-PBA之UPR基因表現抑制效果>
於試驗例2中,已確認要尋求鞏膜薄化治療劑,則需找出可抑制至少PERK路徑與ATF6路徑此兩者的成分,因此於此試驗例3中,便針對已知可抑制眼軸伸長的成分(苯基丁酸鈉{4-PBA}、牛磺熊去氧膽酸{TUDCA})評估UPR基因的抑制分布。
圖7示出將4-PBA在整個小鼠近視誘導期間每日注射至腹腔內後的基因表現變化。圖8示出同樣藉由投予4-PBA所引起之近視誘導第1週與第3週的眼軸伸長(a)與折射變化(b)。又,圖9示出同樣藉由TUDCA投予所引起之近視誘導第1週與第3週的眼軸伸長(b)與折射變化(a)。
其結果,位於近視誘導小鼠經亢進之PERK路徑與ATF6路徑之下游(圖4)的基因表現,因點眼2%4-PBA而明顯有所抑制(圖7)。又,點眼2%4-PBA 第1週與第3週的眼軸伸長同等程度地明顯有所抑制,折射的近視化亦同等程度地明顯有所抑制。且同時未經近視誘導之控制組眼的眼軸伸長(生理性眼軸伸長)則無法抑制,僅能抑制近視誘導眼的病態眼軸伸長(圖8)。又同樣地,投予已知作為UPR基因抑制劑之TUDCA時,亦與4-PBA同樣地無法抑制生理性眼軸伸長,僅能抑制病態眼軸伸長(圖9)。
由此等結果確認,4-PBA或TUDCA在UPR基因路徑中,藉由抑制鞏膜薄化之機制的PERK路徑與ATF6路徑,僅能抑制病態眼軸伸長。亦即,其示意如4-PBA、TUDCA、PERK抑制劑與ATF6抑制劑之組合般可至少抑制PERK與ATF6此兩者的成分可治療鞏膜薄化及衍生之後眼部疾病。
<試驗例4 抑制近視誘導小鼠之鞏膜中4-PBA的膠原纖維狹窄化之效果>
鞏膜係以膠原蛋白為主之組織,據稱鞏膜薄化與膠原纖維的狹窄化有關(參照非專利文獻5)。因此,於此試驗例4中,係將PBS在整個小鼠近視誘導期間每日注射至腹腔內,結果近視誘導眼之鞏膜雖可看出膠原纖維的狹窄化,但同樣地投予4-PBA,結果此鞏膜之膠原纖維的狹窄化有所抑制而回至原本的粗細度(圖10a)。而且,計算此等膠原纖維之粗細度差異的斷面積,結果斷面積8000μm
2以下之細膠原纖維的總面積因近視化而增加(PBS之-30D,細纖維較多),藉由點眼2%4-PBA,其面積分布亦復原(圖10b)。
由此等結果確認,因近視導致眼軸病態伸長會使鞏膜薄化。而且確認投予4-PBA有解決此鞏膜薄化之效果。
<試驗例5 抑制近視誘導小鼠之鞏膜於近視誘導後之4-PBA的病態眼軸伸長效果>
有別於如專利文獻1之模擬小兒近視加深之小鼠模型中的近視誘導期間(3週齡~6週齡)的點眼,茲評估4-PBA點眼能否抑制近視誘導期間結束後(6週齡~8週齡),亦即相當於因鞏膜薄化而引起後眼部疾病之人類所稱成人期的期間(圖11)的眼軸伸長。
近視誘導結束後,每日點眼2%4-PBA,將第1週與第3週的眼軸伸長抑制示於圖12a,將折射變化示於圖12b。
其結果,近視誘導結束後3週眼軸仍持續伸長,可看出點眼2%4-PBA可抑制所謂成人期之眼軸伸長的傾向(圖12a)。又,折射亦於近視誘導結束後成近視化,同樣可看出由點眼2%4-PBA抑制的傾向(圖12b)。
由此等結果示意,在小兒近視加深結束後的成人期仍會存有近視加深,2%4-PBA可抑制此過度之眼軸伸長,而治療鞏膜薄化及衍生之後眼部疾病。
由試驗例1~5之結果確認,於近視誘導小鼠模型中,會引起眼球變形所引起的鞏膜薄化,且確認其會導致鞏膜中膠原纖維的狹窄化。又,此等機制與UPR基因群有關,而為了抑制鞏膜薄化,研判重要的是同時抑制UPR基因當中的PERK路徑與ATF6路徑。此等結果顯示近視誘導小鼠模型係有用於探索鞏膜薄化及衍生之後眼部疾病之治療劑的試驗體系。
此外,經確認引起鞏膜薄化之病態眼軸伸長,在相當於小兒近視加深後之成人期的期間仍會持續,而研判此為鞏膜薄化及其衍生後眼部疾病之機制。經確認4-PBA非僅可抑制小兒期之近視加深,亦可抑制成人期之病態眼軸伸長,且非僅如此,確認亦有使近視誘導所引起之膠原纖維的狹窄化復原之效果。此等結果顯示4-PBA係有用於作為鞏膜薄化及其衍生後眼部疾病之治療劑。
<試驗例6 4-PBA的藥物動態>
茲確認全身投予4-PBA所產生之眼組織中的藥物動態。具體的試驗方法如下。
腹腔內投予4-PBA(200mg/kg體重)1週。自最後投予起1小時後,摘出眼球,分離各組織。集儲取自16隻小鼠(32隻眼睛)之組織成一試樣,以液態氮冷凍保存至測定前。於採LC-MS/MS之測定前,添加9倍重量的甲醇/水(1:1、v/v)並予以均質化,進行離心分離(10000xg、4℃、5分),將上澄液使用於分析。
此外,標準試劑係使用4-苯基丁酸(東京化成工業股份有限公司)、LC-MS/MS(LC-20AD系統:島津製作所股份有限公司、API4000:SCIEX、東京、日本)、HPLC管柱、Atlantis dc18(5μm、2.1mmID×150mm、Waters)。移動相使用甲酸/水(1:10000、v/v)與乙腈,於分析中,各移動相的梯度係保持於50%。試樣注入量係定為10μL、管柱溫度為50℃、流速為0.2mL/min。
又,作為質譜(MS)條件,係採用負模式之電噴灑離子化(ESI),離子係藉由多重反應偵測(MRM)來測定。將結果示於表1。
如表1所示,藉由4-PBA的腹腔內投予,於網膜、脈絡膜及鞏膜均驗出4-PBA。
<試驗例7-1 對主要之膠原蛋白成分的影響in vivo>
對近視誘導小鼠模型點眼投予4-PBA,確認對維持眼球形狀之主要膠原蛋白之膠原蛋白1A1(COL1A1)等的影響。具體試驗方法如下。
對經近視誘導之小鼠點眼PBS(Veh)或2%4-PBA,對其鞏膜(n=7)中的膠原蛋白1A1以西方點墨法,採定量PCR評估膠原蛋白相關mRNA表現。
將結果示於圖13。如圖13(A)及圖13(B)所示,於近視誘導眼之鞏膜中,膠原蛋白1A1(COL1A1)蛋白質及mRNA減少。另一方面,發現點眼投予4-PBA時,可消除由近視所誘導之膠原蛋白1A1蛋白質及mRNA的減少。又同樣地針對Col4a3、Col8a2、Col11a2及Col15a1的mRNA進行評估,結果此等基因因近視誘導而表現亢進,藉由點眼投予4-PBA可消除其亢進(圖13(C))。此等結果表示,點眼投予4-PBA可使由近視所引起之膠原蛋白蛋白質群的表現異常正常化而抑制鞏膜薄化,而能夠作為其衍生之後眼部疾病之治療劑暨預防劑。
<試驗例7-2 對主要膠原蛋白成分的影響in vitro>
於經可將與近視誘導相同之UPR路徑活化之衣黴素處理的初代人類鞏膜纖維母細胞中,投予UPR各路徑專一性抑制劑,於試驗例7-1中確認對因近視誘導而使表現減少之膠原蛋白1A1(COL1A1)等的影響。具體的試驗方法如下。
使初代人類鞏膜纖維母細胞(huScF)(Lifeline Cell Technology、USA)以FibroLifeS2纖維母細胞培養基(Lifeline Cell Technology)繁殖。將此細胞以衣黴素200ng/mL進行6小時處理後,投予DMSO或作為UPR基因抑制劑之STF(IER1抑制劑)、GSK(PERK抑制劑)、NFV(ATF6抑制劑),收集蛋白質,進行西方點墨。
將結果示於圖13。如圖13(D)及圖13(E)所示,藉由衣黴素處理,膠原蛋白1A1(COL1A1)蛋白質及mRNA減少。又,Col4a3、Col8a2、Col11a2及Col15a1的mRNA因衣黴素處理而表現亢進。此結果與試驗例7-2之近視誘導眼之鞏膜組織中的表現分布一致。又,投予GSK與NFV此二成分(抑制PERK與ATF6)時,可消除由衣黴素所誘導之膠原蛋白1A1蛋白質的減少,可看出強烈的膠原蛋白表現亢進。此結果在以下所述之試驗例8之近視誘導小鼠中,與投予GSK+NFV此二成分時之顯著的鞏膜薄化抑制的結果一致,顯示同時抑制PERK路徑與ATF6路徑對藉由膠原蛋白分泌正常化而抑制鞏膜薄化極為有效。
<試驗例8 鞏膜薄化及其衍生之後眼部疾病的治療中ATF6路徑的參與>
於鞏膜薄化及其衍生後眼部疾病的治療中,進一步探討PERK路徑與ATF6路徑此兩路徑當中,ATF6路徑有何種程度相關。依循上述[實驗方法]之記載進行採西方點墨法之濃度測定分析,求出ATF6的活化form(ATF6-N)量及ATF6的precosor form(ATF6-P)量。近視誘導幼鼠的鞏膜中PERK、ATF6、IRE1之各抑制劑的單獨點眼方法或採抑制劑的組合之點眼方法等係依據試驗例2之記載。
以ATF6之活化form(ATF6-N)的量除以ATF6之precosor form(ATF6-P)的量所得的值作為活化之指標,示於圖14。
如圖14所示,ATF6之ATF6-N的量除以ATF6之ATF6-P的量所得的值於數群中顯示極高值。顯示高值之群係與可看出圖5c及圖5d中分別所示之病態眼軸伸長及折射值的降低之群一致。亦即,其顯示未經近視誘導之眼(非LIM眼)成近視化(眼軸伸長或折射值低下)時,ATF6必會活化(ATF6-N相對於ATF6-P之增加),而近視誘導眼(LIM眼)中ATF6不活化時,則近視化有所抑制。此相關關係係藉由對比圖5c-d與圖14而顯示;而予以彙整則如下述表2所示。表2中之「STF」或「S」表示IRE1抑制劑,「GSK」或「G」表示PERK抑制劑,「NFV」或「N」表示ATF6抑制劑係與至此之試驗例相同。表2所彙整之結果顯示,於近視眼之鞏膜中觸發ATF6路徑的活化而引起眼軸伸長所伴隨的鞏膜薄化;反之,藉由ATF6路徑的不活化而抑制眼軸伸長所伴隨的鞏膜薄化。具此藥效及藥理之藥劑(4-PBA)對鞏膜薄化所伴隨之後眼部疾病的治療係屬有效。
<試驗例9 投予點眼劑對近視誘導所致之水晶體肥厚的影響>
經確認因近視誘導(LIM),水晶體有些微變厚的傾向。茲探討因4-PBA之投予形態的差異,對水晶體的變化是否有影響。依循上述[實驗方法]之記載,對近視誘導幼鼠點眼或腹腔內投予4-PBA,與眼軸長的量測同樣地使用SDOCT量測水晶體的厚度。
如圖15(A)所示,確認與DMSO點眼NL(=no lens)群相比,就-30D透鏡配戴群,因近視誘導(LIM)而使水晶體增厚。腹腔內投予4-PBA時,則未對水晶體的肥厚造成影響。另一方面,如圖15(B)所示,以點眼投予4-PBA時,-30D透鏡配戴群則未看出水晶體的肥厚。亦即,其顯示作為4-PBA之投予方法,基於對目標組織的到達性之觀點,宜為點眼式。
[圖1]為小鼠之近視誘導的說明圖,(a)為近視誘導的示意性構造圖;(b)為近視誘導小鼠的照片。
[圖2]為表示近視誘導於鞏膜中誘發眼軸伸長與折射變化的圖表,(a)為小鼠(n=4)之近視誘導3週的眼軸長變化(*p<0.05);(b)為小鼠(n=4)之近視誘導3週的折射變化(*p<0.05)。
[圖3]為近視誘導後之眼科學及細胞學變化的說明圖。(a)為對照眼及近視誘導眼之蘇木精及伊紅染色,黃色長條表示鞏膜的厚度(各群n=5、線狀比例尺為50μm)。(b)為針對鞏膜厚度測定的說明圖,將視神經盤的位置設為「0」,以距視神經盤上方(+)及下方(-)的距離(400μm、700μm、1000μm、1300μm、1600μm、1900μm、2200μm及2500μm)測定鞏膜厚。(c)為其鞏膜厚測定結果的圖表。
[圖4]為表示UPR基因之PERK路徑、ATF6路徑、IRE1路徑各者的各種抑制劑的說明圖。
[圖5]為表示點眼各種抑制劑對小鼠之PERK路徑、ATF6路徑、IRE1路徑所產生之眼軸伸長及折射變化(近視化)的圖表。(a)為表示單獨點眼STF080310(STF)、GSK2656157 (GSK)及奈非那韋(NFV)對眼軸伸長所造成之影響的圖表(各群n=5),係與DMSO點眼NL(=no lens)群比較之結果(*p<0.05)及與STF點眼NL群或-30D透鏡配戴群比較之結果(#p<0.05)。(b)為表示單獨點眼STF、GSK及NFV對折射的近視化所造成之影響的結果(各群n=5),係與DMSO點眼NL群比較之結果(*p<0.05)及與STF點眼NL群或-30D透鏡配戴群比較之結果(#p<0.05)。(c)為表示併用點眼STF、GSK及NFV對眼軸伸長所造成之影響的結果(各群n=4),係與DMSO點眼NL群比較之結果(*p<0.05)。(d)為表示併用點眼STF、GSK及NFV對折射的近視化所造成之影響的結果(各群n=4),係與DMSO點眼NL群比較之結果(*p<0.05)。
[圖6]為表示有別於圖5之抑制劑之點眼各種抑制劑對小鼠之PERK路徑、ATF6路徑、IRE1路徑所產生之眼軸伸長及折射變化(近視化)的圖表。(a)為表示單獨點眼4μ8C、GSK2606414及Ceapin-A7對眼軸伸長所造成之影響的圖表(各群n=5),係與DMSO點眼NL(=no lens)群比較之結果(*p<0.05)及與4μ8C點眼NL群或-30D透鏡配戴群比較之結果(#p<0.05)。(b)為表示單獨點眼4μ8C、GSK2606414及Ceapin-A7對折射的近視化所造成之影響的結果(各群n=5),係與DMSO點眼NL群比較之結果(*p<0.05)及與4μ8C點眼NL群或-30D透鏡配戴群比較之結果(#p<0.05)。
[圖7]為小鼠之近視誘導誘導鞏膜之UPR基因表現亢進的圖表,係於PBS的腹腔內注射(PBS)及投予苯基丁酸鈉(4-PBA;200mg/kg/日)之鞏膜(各群n=6)藉由定量PCR測定UPR基因的表現,相對於控制組眼(白色長條),使近視誘導眼(灰色長條)亢進基因表現,表示4-PBA所產生之該抑制的結果(*p<0.05)。
[圖8]為小鼠之近視誘導誘導眼軸伸長及折射之近視化的圖表,(a)為表示眼軸伸長由近視誘導(LIM)第1週及第3週之苯基丁酸的腹腔內注射(4-PBA;200mg/kg/日)所抑制的結果(各群n=6、*p<0.05);(b)為表示折射之近視化由近視誘導(LIM)第1週及第3週的4-PBA投予所抑制的結果(各群n=6、*p<0.05)。
[圖9]為小鼠之近視誘導誘導眼軸伸長及折射之近視化的圖表,(a)為表示折射之近視化由牛磺熊去氧膽酸的腹腔內注射(TUDCA;100mg/kg體重)所抑制的圖表(各群n=4、*p<0.05);(b)為表示眼軸伸長由TUDCA所抑制的圖表(各群n=4、*p<0.05)。
[圖10](a)為對無透鏡(NL)及配戴-30D透鏡之C57BL6J小鼠點眼PBS或4-PBA時之鞏膜膠原纖維的穿透型電子顯微鏡影像(生物學上獨立的3個試樣的代表性影像)。(b)為鞏膜膠原纖維面積(n=生物學上獨立的3個試樣)的結果。纖維面積係使用ImageJ軟體測定由1個鞏膜所得的5個影像。
[圖11]為點眼4-PBA對近視加深停止後之成人的近視化屬有效的說明圖,係表示3週之近視誘導(LIM)期間結束後(模擬成人的近視期間)進行點眼之實驗計劃的示意圖。
[圖12]為在相當於成人的近視期間之小鼠的近視誘導期間結束後點眼4-PBA時的抑制近視效果,(a)為媒液(n=7)及4-PBA(n=5)點眼群之前處置(Pre-teatment)至1週(1wk)或3週(3wk)的眼軸伸長結果,(b)為同樣點眼時的折射變化(n=5)。
[圖13]為試驗例7中評估點眼4-PBA或者投予UPR基因抑制劑對主要膠原蛋白成分的減少之影響的結果。
[圖14]為試驗例8中評估鞏膜薄化及其衍生後眼部疾病的治療之ATF6路徑的參與的圖表。
[圖15]為表示試驗例9中投予形態的差異對近視誘導所致之水晶體肥厚所造成之影響的圖表。
Claims (7)
- 一種鞏膜薄化治療用點眼劑,其係含有PERK(PKRK-like endoplasmic reticulum kinase)路徑及/或ATF6(Activating transcription factor 6)路徑之抑制劑作為有效成分。
- 如請求項1之點眼劑,其中前述抑制劑為選自苯基丁酸及其藥理學上可容許之鹽所成群組的至少1種。
- 如請求項1或2之點眼劑,其中前述抑制劑為苯基丁酸鈉。
- 如請求項1~3中任一項之點眼劑,其中前述抑制劑的含量,相對於點眼劑總量為0.01~5質量%。
- 如請求項1~4中任一項之點眼劑,其中前述鞏膜薄化治療為治療由鞏膜薄化所引起的後眼部疾病者。
- 如請求項5之點眼劑,其中前述後眼部疾病為近視性黃斑部病變、近視性脈絡膜萎縮、近視性脈絡膜新生血管或近視性視神經病變。
- 一種鞏膜薄化治療劑之篩選方法,其係包含:使候選物質接觸源自眼部之細胞之步驟;及以前述細胞中之PERK及/或ATF6之訊息傳遞系統的蛋白質及/或基因的變化為指標來選擇候選物質之步驟。
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