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WO2003055507A1 - Remedies for anorexia or lifestyle-related diseases and method of screening the same - Google Patents

Remedies for anorexia or lifestyle-related diseases and method of screening the same Download PDF

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WO2003055507A1
WO2003055507A1 PCT/JP2002/013757 JP0213757W WO03055507A1 WO 2003055507 A1 WO2003055507 A1 WO 2003055507A1 JP 0213757 W JP0213757 W JP 0213757W WO 03055507 A1 WO03055507 A1 WO 03055507A1
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WO
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polypeptide
protein
activity
seq
screening
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/JP2002/013757
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English (en)
French (fr)
Inventor
Eiji Sugaru
Mitsugu Yamanaka
Junji Ichihara
Mutsuo Taiji
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Pharma Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Pharmaceuticals Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Sumitomo Pharmaceuticals Co Ltd filed Critical Sumitomo Pharmaceuticals Co Ltd
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Priority to US10/500,428 priority patent/US20050019320A1/en
Priority to JP2003556083A priority patent/JPWO2003055507A1/ja
Priority to EP02790920A priority patent/EP1468694A1/en
Publication of WO2003055507A1 publication Critical patent/WO2003055507A1/ja
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Ceased legal-status Critical Current

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    • G01N2333/726G protein coupled receptor, e.g. TSHR-thyrotropin-receptor, LH/hCG receptor, FSH

Definitions

  • the present invention relates to a remedy for anorexia nervosa comprising a substance that suppresses the expression or function of orphan GPCR expressed in the hypothalamus as an active ingredient. More specifically, the present invention relates to an anti-anoxic agent comprising the antisense nucleic acid of the GPCR mRNA, an expression vector containing the nucleic acid, or a host cell transfected with the expression vector as an active ingredient, or the GPCR. The present invention relates to a remedy for anorexia nervosa comprising a substance having antagonist activity as an active ingredient. Further, the present invention relates to a system for co-expression of the GPCR and G protein and a method for screening an active compound for treating anorexia using the system.
  • the present invention also relates to a remedy for lifestyle-related diseases comprising a substance that enhances the expression or function of GPCR as an active ingredient.
  • the present invention relates to a therapeutic drug for lifestyle-related diseases containing a substance having agonist activity against the GPCR as an active ingredient.
  • the present invention relates to a system for co-expression of GPCR and G protein and a method for screening active compounds for treating lifestyle-related diseases using the same.
  • Feeding is controlled mainly by the central nervous system, and especially in the hypothalamus, there are many nervous systems that control human instinctive actions such as appetite.
  • rupture of the rat's hypothalamic ventromedial nucleus causes overeating and obesity, whereas rupture of the hypothalamic lateral nucleus ceases to eat.
  • receptors for leptin, neuropeptide Y (PY), and other neuropeptides involved in feeding regulation are localized in the hypothalamus. It is clear that it is an important organ for behavior.
  • GPCR G protein-coupled receptor
  • stimulating the nervous system of the hypothalamus is thought to affect feeding behavior, etc.
  • operate signal transduction via GPCR expressed in the hypothalamus using low molecular compounds. Serves the above purpose of controlling food intake, body weight, blood sugar, etc.
  • drugs with such a mechanism of action are not on the market at present, and the development of such drugs is highly desired.
  • an object of the present invention is to regulate eating behavior by acting on an external factor, particularly a factor that suppresses or promotes the expression or function of a GPCR involved in eating behavior, thereby controlling overeating and obesity. It is to provide a means to treat lifestyle-related diseases or anorexia nervosa, which is the main cause. Another object of the present invention is to treat overeating or anorexia. It is an object of the present invention to provide a compound having a regulating action on such eating disorders and obesity, and a method of screening such a compound. Disclosure of the invention
  • the present inventors first examined a gene encoding a receptor expressed in the hypothalamus.
  • the gene power of a certain orphan GPCR hereinafter, referred to as GPRC5D
  • GPRC5D a certain orphan GPCR
  • the present inventors administered antisense oligo DNA of mRNA, which encodes the receptor, to obese model mice to inhibit its expression, which actually increased food consumption and increased blood glucose levels. did.
  • GPRC 5D is a receptor involved in signal transduction that negatively regulates eating behavior.Therefore, substances that inhibit the expression or function of this receptor should be used for eating disorders such as anorexia nervosa.
  • the present inventors constructed a series of co-expression systems of GPRC 5D and various G proteins, and used them to search for agonists or antagonists of GPRC 5D to prevent anorexia nervosa or lifestyle-related diseases.
  • the present invention was completed by developing a method for screening a compound having a therapeutic activity on the contrary. .
  • the present invention provides a therapeutic agent for anorexia nervosa comprising, as an active ingredient, a substance that suppresses the expression or function of GPCR and GPRC5D expressed in the hypothalamus.
  • the substance capable of specifically suppressing the expression of GPRC5D preferably includes an antisense nucleic acid of mRNA encoding GPRC5D.
  • the antisense nucleic acid can be provided not only as such, but also in the form of an expression vector encoding the nucleic acid or a host cell into which the expression vector has been introduced.
  • substances that can specifically suppress the function of GPRC5D include the antagoest of the receptor.
  • the present invention also provides a therapeutic drug for lifestyle-related diseases, comprising a substance that enhances the expression or function of GPRC5D as an active ingredient.
  • the substance capable of specifically enhancing the function of GPRC5D includes a physiological ligand agonist of the receptor.
  • another aspect of the present invention provides a method for screening a substance having a therapeutic activity against anorexia nervosa or lifestyle-related diseases by screening an antagonist or agonist of GPRC 5D.
  • the method comprises the steps of: a lipid bilayer membrane containing GPRC5D or an equivalent thereof; a receptor binding region of a G protein subunit (hereinafter also referred to as Go;) belonging to a family; and an optional G protein ⁇ subunit.
  • Go G protein subunit
  • a system that includes at least a polypeptide containing at least a guanine nucleotide-binding region of a single molecule as an essential component is defined as one structural unit, and the structural unit is constructed for the receptor-binding region of each family of Ga.
  • the present invention also provides a screening system for a substance having therapeutic activity against anorexia nervosa or lifestyle-related diseases, comprising a series of receptor-G protein co-expression systems as described above.
  • the present invention further provides a therapeutic agent for anorexia nervosa or a therapeutic agent for lifestyle-related diseases comprising a substance having a therapeutic activity against anorexia nervosa or a lifestyle-related disease as an active ingredient, which is obtained by the above-described screening system and screening method.
  • Figure 1 shows the effect of antisense DNA administration of GPRC5D on food intake in obese mice (immediately to 48 hours after administration).
  • the black column is the control DNA administration group
  • the white column is the antisense DNA administration group (mean standard deviation).
  • FIG. 2 shows the effect of antisense DNA administration of GPRC5D on blood glucose levels in obese mice (immediately after administration to 48 hours later).
  • the black column shows the blood glucose level of the control DNA administration group
  • FIG. 3 shows changes in the expression of the GPRC5D gene in a normal mouse and an obese mouse in a state of satiation and in a fasted state.
  • FIG. 4 shows the cAMP concentration in the extract of CHO-K1 cells in which GPRC5D was expressed alone or transiently expressed by fusion with various Go proteins.
  • mock is pcDNA3.1 (+)
  • GPRC 5 D is pcC5D
  • GPRC 5 D—G s is pcC5D / His / G HI S2
  • GPRC 5 D—G i is pcC5D / His / G a i
  • GPRC5D_Gq indicates CHO-K1 cells transfected with pcC5D / His / Gal6, respectively.
  • the present invention provides a remedy for anorexia nervosa comprising, as an active ingredient, a substance that suppresses the expression or function of GPCR and GPRC5D expressed in the hypothalamus.
  • GPR C 5 D was newly identified by a homology search of the EST database using the amino acid sequence of a series of human GPCRs classified into the fifth group of the metabotropic glutamate receptor-like family (Family C).
  • the ami of SEQ ID NO: 2 It is one of the human GP CR proteins consisting of amino acid sequences (Brauner-Osborne et al., Biochim. Biophys. Acta, J518 (3): 237-48 (2001); Accession number to GeneBank: AF209923, XM006896, marauder 018654 Registered as.)
  • their physiological functions, physiological ligands, and subtypes of coupled G proteins ( ⁇ subunits) remained unknown.
  • the present inventors have focused on the fact that this receptor gene is expressed in the hypothalamus of obese model mice, and as a result, as a result, as described above, this protein is involved in the stimulation of the feeding center.
  • Membrane receptor The present inventors have focused on the fact that this
  • the therapeutic agent for anorexia nervosa of the present invention contains, as an active ingredient, a substance that suppresses the expression or function of GPRC5D.
  • expression means that the receptor protein is produced and is placed on the cell membrane in a functional state.
  • “substances that suppress expression” include gene transcription levels, post-transcriptional regulation levels, protein translation levels, post-translational modification levels, membrane transport levels, and protein folding levels. It may work at a certain stage.
  • a “substance that suppresses function” refers to a substance that acts on a receptor placed on the cell membrane in a functional state, and shifts the equilibrium between its active and inactive forms at least to the more active side. Refers to substances that are not allowed.
  • Substances that suppress the expression of GPRC 5D include transcriptional repressors, RNA polymerase Examples include protease inhibitors, RNases, protein synthesis inhibitors, proteases, and protein denaturants.However, in order to minimize the adverse effects on other genes and proteins expressed in cells, It is important that the substance can act specifically on the target molecule. Therefore, a preferred embodiment of the substance that suppresses the expression of GPRC 5D is an antisense nucleic acid of the GPRC 5D mRNA (consisting of SEQ ID NO: 1 (only ORF is shown) or the nucleotide sequence of 3) or the initial transcript. is there.
  • antisense nucleic acid includes a base sequence capable of hybridizing with a target mRNA (early transcript) under physiological conditions of a cell that expresses the target mRNA (early transcript), and that has hybridized thereto. It refers to a nucleic acid that can inhibit the translation of a polypeptide encoded by the target mRNA (early transcript) in a state.
  • the type of antisense nucleic acid may be DNA or RNA, or may be a DNAZRNA chimera.
  • Other important factors in the design of antisense nucleic acids include enhancing water solubility and cell membrane permeability, but these can also be overcome by devising dosage forms such as using ribosomes and microspheres. . .
  • the length of the antisense nucleic acid of the present invention is not particularly limited as long as it can specifically hybridize with the mRNA of GPRC 5D or the initial transcript, and is as short as about 15 bases and as long as the mRNA (initial transcript). ) May be a sequence containing a sequence complementary to the entire sequence of the above.
  • An oligonucleotide consisting of preferably about 15 to about 30 bases is exemplified in view of ease of synthesis and antigenicity.
  • the antisense nucleic acid is an oligo DNA of about 25 mers
  • the base sequence that can hybridize to GPRC 5D mRNA under physiological conditions varies depending on the base composition of the target sequence, but is usually about 80% or more identical.
  • the target sequence of the antisense nucleic acid of the present invention is not particularly limited as long as it is a sequence that inhibits translation of the GPRC5D protein or a functional fragment thereof by hybridization of the antisense nucleic acid.
  • the entire sequence or partial sequence of the mRNA, or the intron portion of the initial transcript may be used.
  • the target sequence is GPRC From the 5 'end of the 5D mRNA to the C-terminus of the coding region (the nucleotide sequence represented by nucleotide numbers 1 to 1035 in the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 1 or the nucleotide sequence represented by nucleotide numbers 1 to 1047 in the nucleotide sequence of SEQ ID NO: 3) It is desirable to be located.
  • telomere sequence it is preferably a region from the 5 'end to the N-terminal side of the coding region, and most preferably a base sequence near the initiation codon (base numbers 148 to 150 in the base sequence described in SEQ ID NO: 3). Further, it is preferable to select a target sequence such that an antisense nucleic acid complementary thereto does not form a secondary structure such as a hairpin structure.
  • the antisense nucleic acid of the present invention not only inhibits translation by hybridizing with the mRNA or the initial transcript of GPRC 5D, but also binds to the GPRC 5D gene, which is a double-stranded DNA, to form a triplex. And may inhibit transcription into mRNA.
  • the mRNA or the initial transcript of GPRC5D is converted into a coding region (base numbers 1 to 1035 in the nucleotide sequence described in SEQ ID NO: 1, or SEQ ID NO: 3). It is a ribozyme that can be specifically cleaved inside (base sequence represented by base numbers 148 to 1'047 in the described base sequence) (including the intron portion in the case of the initial transcript).
  • ribozyme refers to RNA having an enzyme activity for cleaving nucleic acids.Recently, it has been revealed that oligo DNA having the nucleotide sequence of the enzyme active site also has nucleic acid cleaving activity.
  • the term is used as a concept that includes DNA as long as it has a sequence-specific nucleic acid cleavage activity.
  • the most versatile liposomes include self-splicing RNAs found in infectious RNAs such as wisdom and willoid.
  • the hammerhead type exhibits enzyme activity at about 40 bases, and complements several bases at both ends (about 10 bases in total) adjacent to the hammerhead structure with the desired cleavage site in mRNA. By using a specific sequence, it is possible to cleave only the target mRNA.
  • This type of lipozyme has the additional advantage of not attacking the genomic DNA, since it uses only RNA as substrate.
  • a hybrid ribozyme linked to an RNA motif derived from a viral nucleic acid capable of specifically binding to RNA helicase can be used. Natl. Acad. Sci. USA, ⁇ (10): 5572-5577 (2001)].
  • a hybrid ribozyme further linked to a sequence modified from tRNA is used to promote translocation to the cytoplasm. Nucleic Adds Res., 29 (13): 2780-2788 (2001)].
  • RNA interference RNA interference
  • the antisense oligonucleotide and lipozyme of the present invention determine the target sequence of mRNA or early transcript based on the cDNA sequence or genomic DNA sequence of GPRC5D, and use a commercially available DNA / RNA automatic synthesizer (Abride- It can be prepared by synthesizing a sequence complementary thereto using Biosystems, Beckman, etc.). Double-stranded oligo RNA with RNAi activity Is prepared by synthesizing the sense strand and antisense strand using a DNAZRNA automatic synthesizer, denaturing them in a suitable annealing buffer at about 90 to about 95 ° C for about 1 minute, and then about 30 to about 70 ° C. For about 1 to about 8 hours.
  • a longer double-stranded polynucleotide can be prepared by synthesizing complementary oligonucleotide chains so as to alternately overlap each other, annealing them, and ligating them with a ligase.
  • a preferred embodiment of the substance that suppresses the functional expression of GPRC 5D at a post-translational level is an antibody against GPRC 5D or a fragment thereof.
  • the antibody may be either a polyclonal antibody or a monoclonal antibody, and can be prepared by a well-known immunological technique.
  • the fragment of the anti-GPRC5D antibody may be any fragment as long as it has an antigen-binding site (CDR) for GPRC5D, and examples include Fab, F (ab ') 2 , ScFv, minibody and the like.
  • a polyclonal antibody can be a GPRC 5D protein or a fragment thereof (if necessary, a complex cross-linked to a carrier protein such as serum albumin or KLH (Keyhole Limpet Hemocyanin)).
  • the drug is administered subcutaneously or intraperitoneally about 2 to 4 times every 2 to 3 weeks together with a commercially available adjuvant (for example, complete or incomplete Freund's adjuvant). It can be obtained by collecting the whole blood and purifying the antihemopathy about 3 to about 10 days after the final immunization.
  • Animals to which the antigen is to be administered include mammals such as rats, mice, rabbits, goats, guinea pigs, and hamsters.
  • Monoclonal antibodies can be obtained using the cell fusion method (for example, Takeshi Watanabe, Principle of Cell Fusion Method and Preparation of Monoclonal Antibodies, Akira Taniuchi, edited by Toshitada Takahashi, Monoclonal Antibodies and Cancer, Basic and Clinical Studies, Chapter 2- 14, Science Forum Publishing, 1985 ).
  • the factor is subcutaneously or intraperitoneally administered to mice 2 to 4 times together with a commercially available adjuvant, and about 3 days after the final administration, the spleen or lymph is administered. Collect nodes and collect white blood cells.
  • This leukocyte and myeloma cells are fused to obtain a hybridoma that produces a monoclonal antibody against the factor.
  • Cell fusion may be performed by the PEG method [Immunol. Methods, 81 (2): 223-228 (1985)] or the voltage pulse method ybridoma, 7 (6): 627-633 (1988)].
  • Hybridomas producing a desired monoclonal antibody can be selected by detecting an antibody that specifically binds to the antigen from the culture supernatant using a well-known EIA or RIA method.
  • the culture of the hybridoma producing the monoclonal antibody can be performed in vitro or in vivo, such as in a mouse or rat, preferably mouse ascites.
  • the antibody should be obtained from the culture supernatant of the hybridoma and the ascites of the animal, respectively. Can be.
  • the anti-GPRC5D antibody of the present invention is preferably a chimeric antibody of human and another animal (eg, mouse), and is a humanized antibody. Is more preferable.
  • chimeric antibody refers to an antibody having a variable region (V region) derived from an immunized animal and a constant region (.region) derived from human
  • humanized antibody refers to other regions except CDR. Refers to an antibody that has been replaced by a human antibody.
  • a V region or CDR coding sequence is excised from the gene of a mouse monoclonal antibody prepared by the same method as described above, and the C region of a human myeloma-derived antibody is coded.
  • the chimeric gene fused to the DNA to be cloned can be obtained by cloning into a suitable expression vector, introducing the clone into a suitable host cell, and expressing the chimeric gene.
  • oligonucleotide ie, aptamer
  • Abtamers for GPRC 5D can be obtained, for example, by the following procedure. That is, first, oligonucleotides (for example, about 60 bases) are synthesized at random using a DNAZRNA automatic synthesizer. Make a pool of lignonucleotides. Next, the target protein, that is, the oligonucleotide that binds to GPRC5D is separated on an affinity column. The separated oligonucleotides are amplified by PCR and reselected in the selection process described above. By repeating this process about 5 times or more, aptamers having high affinity for GPRC 5D can be selected.
  • a therapeutic agent for anorexia nervosa comprising a substance that suppresses the expression of GPRC 5D as an active ingredient can exert its therapeutic activity only when incorporated into cells of a target tissue (ie, hypothalamus).
  • a target tissue ie, hypothalamus
  • protein molecules are hardly absorbed into cells, and are easily broken down in the body. Also, these molecules are usually taken up by endocytosis and are susceptible to degradation by lysosomal enzymes. Therefore, a substance that suppresses the expression of GPRC 5D is delivered to the cells in the hypothalamus in a stable state, to improve the permeability of the cell membrane, and to promote the release of the drug from the lysosomal Z endosome.
  • DDS effective drug delivery system
  • oligonucleic acid molecule such as an antisense oligonucleotide
  • a phosphate bond and a sugar moiety are modified as described above, and a phosphate bond and a sugar moiety are also a peptide bond.
  • chemical modification such as PNA replaced with nucleoside and oligonucleotide having morphine skeleton instead of phosphate skeleton.
  • the modified oligonucleic acid can be easily prepared using a DNAZ RNA automatic synthesizer.
  • the cell membrane permeability can also be improved.
  • an oligonucleotide / antibody molecule can be encapsulated in cationic ribosomes to form a preparation.
  • the active ingredient is protected from degradation by nuclease-peptidase, and the ribosome membrane has a strong thione property.
  • the surface binds to negatively charged molecules on the cell surface and is taken into cells by endcytosis.
  • the cationic ribosome can be prepared, for example, by mixing a cationic lipid such as DOTMA, DDAB, DMRIE and a neutral lipid DOPE having membrane fusion ability. Since nucleic acids and proteins are polyaionous, they can easily form complexes when mixed with cationic liposomes.
  • Cell-specific targeting can also be performed by incorporating an antibody or ligand for a cell surface molecule specifically expressed in hypothalamic cells into the ribosome membrane.
  • an antibody or ligand for a cell surface molecule specifically expressed in hypothalamic cells can be incorporated into the ribosome membrane.
  • pH-sensitive ribosomes membrane is unstable at acidic pH, and are converted from endosome vesicles to cytoplasm before fusion with lysosomes.
  • the therapeutic agent for anorexia nervosa of the present invention designed in the above dosage form can be dissolved or suspended in a suitable sterile vehicle and administered orally or parenterally.
  • Parenteral routes of administration include, but are not limited to, systemic administration, such as intravenous, intraarterial, intramuscular, intraperitoneal, and airway, or local administration near the hypothalamus.
  • systemic administration such as intravenous, intraarterial, intramuscular, intraperitoneal, and airway
  • local administration near the hypothalamus Preferably, local administration into the lateral ventricle is included.
  • the dosage of the therapeutic agent for anorexia nervosa of the present invention depends on the type of active ingredient, molecular size, administration route, disease severity, animal species to be administered, drug receptivity of the administration subject, body weight, age, etc. Usually, however, the amount of the active ingredient per adult per day is in the range of about 0.0008 to about 2.5 mg / kg, preferably about 0.008 to about 0.025 mg / kg. It can be administered in divided doses.
  • the substance that suppresses the expression of GPRC5D is a nucleic acid molecule such as an antisense nucleic acid, lipozyme or aptamer (hereinafter also referred to as an effective nucleic acid molecule)
  • the therapeutic agent for anorexia nervosa can also use an expression vector encoding the effective nucleic acid molecule as an active ingredient.
  • the expression vector the oligonucleotide or polynucleotide encoding the above-mentioned effective nucleic acid molecule is operably linked to a promoter capable of exhibiting promoter activity in hypothalamic cells of the mammal to be administered.
  • the promoter used is not particularly limited as long as it can function in the hypothalamus cells of the mammal to be administered.
  • examples include SV40-derived early promoter, promoter, cytomegalovirus LTR, and Rous sarcoma virus LTR.
  • Virus promoters such as LTR derived from MoMuLV and an early promoter derived from adenovirus, and promoters of mammalian constituent protein genes such as 3-actin gene promoter, PGK gene promoter and transferrin gene promoter.
  • Located in a position that is capable of changing to an operably linked form under certain conditions encodes a promoter and an effective nucleic acid molecule, as described in further detail below.
  • the oligo (poly) nucleotide is interrupted by two co-directed recombinase recognition sequences, separated by a spacer sequence of sufficient length to prevent expression of an effective nucleic acid molecule from the promoter.
  • the spacer sequence is cut out in the presence of a recombinase that specifically recognizes the recognition sequence, so that the polynucleotide encoding the effective nucleic acid molecule is operably linked to the promoter.
  • the expression vector of the present invention preferably contains a transcription termination signal, ie, a terminator region, downstream of an oligo (poly) nucleotide encoding an effective nucleic acid molecule.
  • a transcription termination signal ie, a terminator region
  • selectable marker genes eg, genes that confer resistance to pharmacological IJ such as tetracycline, ampicillin, kanamycin, hygromycin, and phosphinothricin, genes that complement auxotrophic mutations, etc.
  • the expression vector is a recombinase recognition sequence as described above. In the case of having a spacer sequence sandwiched between the spacers, the selectable marker gene can be arranged within the spacer sequence.
  • the vector used for the expression vector of the present invention is not particularly limited, but vectors suitable for administration to mammals such as humans include retrovirus, adenovirus, adeno-associated virus, herpes virus, vaccinia virus, and box. Winoresetters such as virus, polio-inoles, Sindbis-inoles, and Sendai virus are included.
  • Adenoviruses have the advantages of extremely high gene transfer efficiency and of being able to transfer into non-dividing cells. However, since the integration of the transgene into the host chromosome is extremely rare, gene expression is transient and usually lasts only about 4 weeks. Considering the duration of the therapeutic effect, adeno-associated virus that has relatively high gene transfer efficiency, can be introduced into non-dividing cells, and can be integrated into the chromosome via the inverted terminal repeat (ITR). Use is also preferred.
  • ITR inverted terminal repeat
  • the expression vector is prepared in a time-specific and / or hypothalamic cell manner in order to prevent the adverse effect of unnecessary expression and overexpression of the effective nucleic acid molecule at an unnecessary or unnecessary site. It can be specifically expressed.
  • an oligo (poly) encoding an effective nucleic acid molecule operably linked to a promoter derived from a gene specifically expressed in hypothalamic cells of an animal to be administered is used.
  • Vectors containing nucleotides For example, a native promoter of the GPRC5D gene and the like can be mentioned.
  • an inducible promoter for example, heavy metals such as gold, zinc, and cadmium, steroids such as dexamethasone, inducers such as alkylating agents, chelating agents, or cytodynamic agents are locally administered to the hypothalamus at the desired time.
  • inducers such as alkylating agents, chelating agents, or cytodynamic agents are locally administered to the hypothalamus at the desired time.
  • time-specific and hypothalamic-specific expression vector of the present invention is a promoter and an oligo (poly) nucleotide encoding an effective nucleic acid molecule and a force sufficient to prevent expression of the effective nucleic acid molecule from the promoter.
  • This is a vector having a structure separated by two recombinase recognition sequences arranged in the same direction, separated by a spacer sequence having a length.
  • a promoter cannot direct transcription of an effective nucleic acid molecule simply by introducing the vector into cells in the hypothalamus.
  • the recombinase that specifically recognizes the recognition and recognition sequences is locally administered to the hypothalamus, or the expression vector containing the polynucleotide encoding the rebinase is locally administered to recombinase.
  • the expression vector containing the polynucleotide encoding the rebinase is locally administered to recombinase.
  • homologous recombination occurs between the recognition sequences via the recombinase.
  • the spacer sequence is cut out, and oligo (poly) nucleotide encoding an effective nucleic acid molecule is obtained.
  • the recombinase recognition sequence used in the above-described vector is preferably a heterologous recombinase recognition sequence that is not recognized by the endogenous recombinase in order to prevent recombination by the endogenous recombinase in the administration subject. It is also desirable that the recombinase that acts on the vector in trans is also a heterologous recombinase.
  • Such a combination of the heterologous recombinase and the recombinase recognition sequence includes, Cre recombinase and loxP sequence or yeast-derived Flp recombinase and frt sequence are preferably exemplified, but not limited thereto.
  • Cre recombinase was found on batteriophage, but a specific DNA group It is known that the recombination reaction functions not only in prokaryotic cells but also in eukaryotic animal cells and animal viruses. When two ⁇ sequences in the same direction exist on the same DNA molecule, Cre recombinase cuts out the DNA sequence sandwiched between them to form a circular molecule (exclusion reaction). On the other hand, when two ⁇ sequences exist on different DNA molecules, and one of them is a circular DNA, the circular DNA is inserted into the other DNA molecule via the ⁇ sequence (insertion reaction). Biol., 150: 4 ⁇ - ⁇ 8 &-(1981); J. Biol. Chem., 259: 1509-1514 (1984); Proc.
  • the promoter of the time-specific and hypothalamic-specific expression vector of the present invention utilizing the interaction of the recombinase Z recombinase recognition sequence is preferably a virus-derived promoter in order to ensure expression at a desired time and site. And promoters of mammalian constituent protein genes are used.
  • Treatment of anorexia nervosa using an expression vector encoding an effective nucleic acid molecule as an active ingredient.
  • Therapeutic drug is administered by extracting nerve cells of the animal to be treated outside the body, culturing the cells, and then introducing the cells back into the body. This is done either by the method or the in> o method, in which the vector is directly administered into the body of the subject and the vector is introduced.
  • the vector can be introduced into target cells by a microinjection method, a calcium phosphate coprecipitation method, a PEG method, an electroporation method, or the like.
  • the virus vector is administered intravenously, intraarterially, subcutaneously, intradermally, intramuscularly, intraperitoneally, etc. in the form of an injection or the like.
  • administer the vector by intravenous injection, etc.
  • the production of neutralizing antibodies against the viral vector becomes a problem.
  • the vector is locally injected into the hypothalamus where the target cells are present, for example, into the lateral ventricle (in situ method), the adverse effects of the presence of the antibody are reduced. can do.
  • a non-viral vector When a non-viral vector is used as an expression vector encoding an effective nucleic acid molecule, the introduction of the expression vector is carried out as described above for the dosage form of a therapeutic agent containing the effective nucleic acid molecule itself as an active ingredient. It can be carried out by encapsulating in a ribosome, using a polymer carrier such as an L-lysine-nucleic acid complex. Alternatively, the vector can be introduced directly into target cells using the particle gun method.
  • the recombinase In the case of local administration of the recombinase itself as a substance acting on trans in the use of a vector utilizing the interaction of the Z recombinase recognition sequence, for example, the recombinase is added to an appropriate sterile vehicle (for example, artificial cerebrospinal fluid, etc.). It may be dissolved or suspended and injected into the hypothalamus.
  • an appropriate sterile vehicle for example, artificial cerebrospinal fluid, etc.
  • the recombinase expression vector when a recombinase expression vector is locally administered to the hypothalamus as a substance acting on trans, the recombinase expression vector functions as a polynucleotide encoding the recombinase, a promoter capable of exerting promoter activity in hypothalamic cells to be administered.
  • a promoter capable of exerting promoter activity in hypothalamic cells to be administered.
  • the promoter used is a constitutive promoter, vectors that are administered to the hypothalamus to prevent recombinase expression at unnecessary times, such as adenovirus, rarely integrate into the host cell chromosome. Desirably.
  • adenovirus vector when used, the transient expression of recombinase lasts for only about 4 weeks at most, so that a long-term treatment requires a second or third administration.
  • Another approach to expressing the recombinase at the desired time involves the use of an inducible promoter, such as the metamouth thionine gene promoter. In this case, it is possible to use a virus vector having a high integration efficiency, such as a retrovirus.
  • the substance that suppresses the expression of GPRC 5D is an antisense nucleic acid, a ribozyme, or an antisense nucleic acid.
  • the therapeutic agent for anorexia nervosa of the present invention can also have a host cell containing an expression vector encoding an effective nucleic acid molecule as described above as an active ingredient.
  • the host cells to be used include autologous cells or allogeneic cells (for example, in the case of human stillborn fetuses and brain-dead patients in the ex vivo transfection method of the expression vector as described above) which are taken out as target cells from the administration subject.
  • Etc. or different types of cells (in the case of humans, other mammals such as pitapusa), or nerve cells obtained by culturing and differentiating those neural stem cells or ES 'cells.
  • the central nervous system is the organ / tissue where rejection is least likely to occur, it is possible to engraft even heterologous cells by using a small amount of immunosuppressive drugs.
  • a bacterium or the like resident in the nasal cavity, pharynx, oral cavity, intestinal tract and the like of an animal to be administered is used as a host cell and transformed with an expression vector encoding an effective nucleic acid molecule by a conventional method.
  • the resulting transformant can be delivered to a site in the subject to which the host cell normally exists.
  • a route other than the blood-brain barrier that directly transfers drug from the nose to the cerebrospinal fluid is being studied, and the use of bacteria resident in the nasal cavity is suitable for this purpose.
  • the dosage of the therapeutic agent for anorexia nervosa of the present invention containing an expression vector encoding an effective nucleic acid molecule or a host cell carrying the expression vector as an active ingredient depends on the type of active ingredient, size of molecule, promoter activity, and administration. It depends on the route, the severity of the disease, the animal species to be administered, the drug receptivity of the administration subject, the body weight, the age, etc., but it is appropriate to administer a therapeutic agent containing the active nucleic acid molecule itself as the active ingredient. It is preferable that the amount of the effective nucleic acid molecule corresponding to the dose is expressed in the body of the animal to which the vector or the host cell has been administered.For example, the vector amount per adult S is about 2 to about 20. ⁇ g kg, preferably about 5 to about 10 g / kg.
  • GPRC5D is a membrane receptor protein that mediates signal transduction that negatively regulates food intake, feeding behavior can be suppressed by enhancing the expression of this receptor. Therefore, the present invention also provides a substance that enhances the expression of GPRC5D.
  • lifestyle-related diseases are defined as a group of diseases in which lifestyle habits such as eating habits, exercise habits, rest, smoking, and drinking are involved in the onset and progression of the disease.
  • Examples of the substance that enhances the expression of GPRC 5D include, for example, a transactivator capable of promoting RNA transcription from the GPRC 5D gene, a splicing factor capable of promoting mRNA translocation to the cytoplasm, and inhibiting the degradation of mRNA.
  • Factors that can promote the binding of ribosomes to mRNA factors that inhibit the degradation of GPRC5D protein, and factors that promote the transport of GPRC5D protein to the membrane.
  • Preferred examples of the specific substance include a GPRC5D protein or an equivalent thereof, an expression vector containing a nucleic acid encoding GPRC5D, or a host cell carrying the expression vector.
  • the “GPRC 5D protein” is a protein consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or 4, and the “equivalent thereof” is one or more (preferably) of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or 4.
  • the “equivalent thereof” is one or more (preferably) of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or 4.
  • Are 1 to 50, more preferably 1 to 30, more preferably 1 to: L.0, most preferably 1 to 5) amino acids are substituted, deleted, inserted, added or modified.
  • the therapeutic agent for lifestyle-related diseases of the present invention is intended for use in the treatment of diabetes, obesity, hyperlipidemia, hyperuricemia and the like in not only humans and mice but also other mammals. ing. Due to the recent boom of pets, the number of animals that develop lifestyle-related diseases such as obesity as a result of excessive feeding and lack of exercise has increased, so the therapeutic agent of the present invention is extremely useful in the field of veterinary medicine. Useful.
  • GPRC 5D protein or an equivalent thereof was obtained by using an anti-GPRC 5D antibody from a membrane-containing fraction derived from the hypothalamus tissue of, for example, humans or mice, or other mammals such as mice, pigs, monkeys, and rats. It can be isolated by affinity chromatography. Alternatively, a DNA clone isolated from a cDNA library or genomic library derived from the tissue using a GPRC 5D cDNA clone as a probe is cloned into an appropriate expression vector, introduced into a host cell, and expressed. Alternatively, it can be purified from the membrane-containing fraction of the cell culture by ab- ty chromatography using an anti-GPRC5D antibody, His-tag, GST-tag, or the like.
  • GPRC 5D base numbers 1 to 10'35 in the base sequence described in SEQ ID NO: 1, or base numbers 148 to 1 in the base sequence described in SEQ ID NO: 3.
  • a mutation may be partially introduced by artificial treatment such as site-directed mutagenesis.
  • Conservative amino acid substitutions are well known, and those skilled in the art can appropriately introduce mutations into the GPRC5D protein within the range that does not alter the receptor properties of GPRC5D.
  • the ligand binding domain preferably the extracellular loop to which the inverse quest can bind, and the N-terminal chain need to be highly conserved, mutations are introduced into such a region. It is desirable not to do so. '
  • GPRC 5D protein or its equivalent As a therapeutic agent for lifestyle-related diseases containing GPRC 5D protein or its equivalent as an active ingredient, as described above for anorexia nervosa comprising an anti-GPRC 5D antibody as an active ingredient, poly-L-lysine, avidin, cholesterol or phosphorus is used. By binding an auxiliary group such as a lipid component, cell membrane permeability can be improved.
  • the therapeutic agent can be formulated by encapsulating the GP liC5D protein or its equivalent in cationic ribosomes.
  • cationic liposomes A complex is easily formed by mixing with Cell-specific targeting can also be achieved by incorporating an antibody or ligand against a cell surface molecule that is specifically expressed in cells in the hypothalamus into the ribosome membrane.
  • an anti-GPRC5D antibody preferably, an antibody that does not have antagoest or inverse agonist activity
  • the therapeutic agent for lifestyle-related diseases containing GPRC 5D protein or its equivalent as an active ingredient can be dissolved or suspended in an appropriate sterile vehicle and administered orally or parenterally.
  • parenteral administration routes include, but are not limited to, systemic administration, such as intravenous, intraarterial, intramuscular, intraperitoneal, and respiratory tract administration, or local administration near the hypothalamus.
  • systemic administration such as intravenous, intraarterial, intramuscular, intraperitoneal, and respiratory tract administration
  • local administration near the hypothalamus Preferably, local administration into the lateral ventricle is used.
  • the dosage of the drug for the treatment of ffi disease depends on the route of administration, the severity of the disease,
  • the amount of the active ingredient per adult day is usually about 0.0008 to about 2.5 mg / kg, preferably about 0.1 mg, depending on the species, drug acceptability of the administration subject, body weight, age and the like.
  • the therapeutic agent for lifestyle-related disease of the present invention is an expression vector containing a nucleic acid encoding those polypeptides. Or a host cell carrying the expression vector.
  • the expression vector and host cell used here may be the same as in the case of the above-mentioned remedy for anorexia nervosa.
  • those exemplified for each of the therapeutic agents for anorexia nervous system described above can be similarly preferably used.
  • the present invention also provides a therapeutic agent for anorexia nervosa comprising a substance that inhibits the function of GPRC5D expressed on the cell membrane of hypothalamic cells as an active ingredient, or a treatment for lifestyle-related diseases comprising a substance that promotes the function as an active 25 ingredient.
  • a therapeutic agent for anorexia nervosa comprising a substance that inhibits the function of GPRC5D expressed on the cell membrane of hypothalamic cells as an active ingredient
  • a treatment for lifestyle-related diseases comprising a substance that promotes the function as an active 25 ingredient.
  • Provide medicine These drugs have agonist, antagonist, or inverse agonist activity against GPRC 5D Can be obtained by screening a substance. Therefore, the present invention also provides a method for screening a substance that suppresses or promotes the function of GPRC5D, and a screening system therefor.
  • agonist activity refers to a property of specifically binding to the GPRC 5D receptor and shifting the equilibrium state between the active and inactive forms of GPRC 5D to the more active side. Therefore, substances having agonist activity include physiological ligands of GPRC5D, in addition to so-called fulgonists and partial agonists. “Antagonist activity” refers to the property of binding to the ligand binding site of GPRC 5D antagonistically, but having little or no effect on the equilibrium between the active and inactive forms. Therefore, the substance having an antagonistic activity refers to a so-called eutral antagonist, and does not include an inverse agonist.
  • “Inverse ago activity” refers to a property of binding to an arbitrary site of GPRC 5D to shift the equilibrium state between the active and inactive forms of GPRC 5D to the more inactive side.
  • ligand includes all physiological ligands, agonists, antagonists and inverse agonists.
  • the screening system of the present invention comprises a lipid bilayer membrane containing a GPRC5D protein or an equivalent thereof, and a polypeptide containing at least a receptor binding region of Ga belonging to a certain family and an arbitrary guanine nucleotide binding region.
  • the system and the 1 structural unit containing as essential components, each family of the structural unit Ga (i.e., G a s, G a ⁇ Ga q) obtained by constructing the receptor binding region, a series of receiving This is a G protein co-expression system.
  • the GPRC5D protein or an equivalent thereof is as described above as an active ingredient of the remedy for lifestyle-related diseases.
  • the origin of the lipid bilayer membrane retaining the GPRC 5D protein or its equivalent is not particularly limited as long as the receptor protein can take an original three-dimensional structure on the membrane, but preferably, human, Fractions containing cell membranes of eukaryotic cells such as mammalian cells such as mouse, rat, etc., and insect cells, such as intact cells, cell homogenates, or homologs thereof. A cell membrane fraction fractionated from the dinate by centrifugation or the like can be given.
  • lipids such as phosphatidylcholine, phosphatidylserine, and cholesterol are mixed at an appropriate ratio, preferably at a ratio close to that in the cell membrane of eukaryotic cells such as mammalian cells and insect cells.
  • An artificial lipid bilayer prepared from a conventional method can also be preferably used in one embodiment of the present invention.
  • G s family Go belonging to G s family; (G shed s) of Ade - the effector Le cyclase, which promotes its activity, for example, Ga Go or G. lf etc. are listed.
  • Gc belonging to the Gi family (Gc uses adenylate cyclase as an effector and suppresses its activity. Alternatively, Gz and the like can be mentioned.
  • G a; (Ga q ) belonging to the G q family uses phospholipase C as an effector to promote its activity, and examples thereof include Ga q and G 16 .
  • Each of the Go; s , Gc ⁇ and Go; q polypeptides in this screening system binds to a region (RB region) involved in binding to its own GPCR and to any Gd guanine nucleotide. It is necessary to have an area (GB area) involved. From the results of Go! 'S X-ray crystal structure analysis, the GPCR binding region is near the C-terminus, while the GB region is a region homologous to the nucleotide binding site of the ras protein (from the N-terminal side, P box, G, box Amino acid motifs called G box, G "box, and the beginning of the ⁇ E helix and the aF helix in highly helical domains.
  • the Ga activation domain of the receptor interacts with the RB region of Ga coupled to the receptor, resulting in a conformational change of Ga, and GDP from the GB region. Dissociates and immediately binds GTP G-HI GTPP acts on the effector to promote or suppress its activity, while the inverse agonist binds to the receptor's conformation. Since G activation domain is inactivated by Shon change, the activated Ga- GTP level is reduced, the action of the effector is inhibited.
  • GT instead of P 35 if the addition of GTP analogs that do not undergo Yotsute hydrolysis GTP ase activity of G alpha, such as S-labeled GT P gamma S to the system, the non-existence and existence under test substance
  • GDP in Ga ⁇ The effect of the test substance on the GTP exchange reaction can be evaluated, and the substance having ligand activity for GPRC 5D is screened. be able to. That is, if the radioactivity increases in the presence of the test substance, the test substance has agonist activity against GPRC5D and thus has therapeutic activity against lifestyle-related diseases. On the other hand, if the radioactivity decreases, the test substance has an inverse agonist activity against GPRC5D, and thus has a therapeutic activity against anorexia nervosa.
  • the present invention also provides, GPRC 5 D (preferably, Ga s) conjugated to be G protein Sabuyuetto in co-expression system of the receptor, the Go; of GDP ⁇ G TP exchange reaction or O and shed the G It is intended to provide a method for screening a ligand for the receptor, comprising comparing the activity of an interacting effector in the presence and absence of a test substance. '
  • the activity of the ligand for GPRC5D can also be measured using the effect of the G ⁇ polypeptide on the effector as an index.
  • the screening system of the present invention needs to include, as a component, a lipid bilayer membrane containing an effector in addition to the equivalent of the GPRC5D protein.
  • the polypeptide must further include a region for interacting with the effector. Since Go; belonging to each family is different in the type of effector or the direction of action, all G-polys have a common effector interaction region rather than each having their own effector interaction region. What the peptide has Is more preferable.
  • G polypeptides are chimeric polypeptides containing the effector interaction region of Ga belonging to another family.
  • G alpha q polypeptide may be one native, but those of G a s polypeptide and G ai polypeptides are effector interaction region is shed G q It must be a substituted chimeric polypeptide.
  • the simplest example of a chimeric polypeptide containing an effector interaction region of Go belonging to another family is about 5 amino acids (ie, RB region) at the C-terminus of Ga belonging to another family. And those substituted with their own C-terminal sequence.
  • three G non-polypeptide may contain G a s or G c ⁇ effects unit area of interaction, lipid bi 'layer film comprising Ade two Le cyclase is used as effectors.
  • G a polypeptide if it contains effector interaction region of the G shed q, it is necessary to use a lipid bilayer membranes containing phospholipase C as a '' effector.
  • the effect of the polypeptide on the effector can be evaluated by directly measuring the AC activity.
  • Any known method can be used to measure the AC activity.
  • ATP is added to the membrane fraction containing AC, and the amount of cAMP generated is measured using an anti-cAMP antibody.
  • the method includes, but not limited to, a method of adding [a- 32 P] ATP to the fraction, separating [ 32 P] c AMP to be produced using an alumina column or the like, and measuring the radioactivity thereof. G nonpolypeptide.
  • the test if the peptide contains an effector interaction region of G a s, AC activity was measured and compared in the presence and absence of a test substance, said test if AC activity increased under test substance present
  • the substance has agonist activity on GPR C5D, Therefore, it has therapeutic activity for lifestyle-related diseases.
  • the test substance if the AC activity decreases, the test substance has inverse agonist activity against GPRC5D and thus has therapeutic activity against anorexia nervosa.
  • the Ga polypeptide contains the effector interaction region of Go: i, if the AC activity increases in the presence of the test substance, the test substance has an inverse agonistic activity against GPRC5D, and accordingly, It has therapeutic activity against sickness.
  • the test substance has agonist activity against GPRC5D, and thus has therapeutic activity against lifestyle-related diseases.
  • the effect of the polypeptide on AC can be determined by measuring the amount of cAMP in the cells or by labeling the cells with [ 3 H] adenine. It can also be evaluated by measuring the radioactivity of [H] c AMP.
  • the amount of intracellular cAMP can be measured by incubating the cells in the presence and absence of the test substance for an appropriate period of time and then crushing the cells and performing the above-mentioned competitive immunoassay.
  • any other known method can be used.
  • CRE cAMP response element
  • the expression vector used here will be described in detail later.
  • eukaryotic cells into which a vector containing an expression cassette in which a reporter protein-encoding DNA is ligated downstream of a CRE-containing promoter are introduced. After culturing for an appropriate period of time in the presence and absence of the test substance, the expression of the reporter gene in the extract obtained by crushing the cells is measured using a known method and compared to determine the intracellular cAM. It is to evaluate the amount of P.
  • polypeptide comprises effector interaction region of the G (3 ⁇ 4 s, the expression level of the reporter monogenic under intracellular cAMP Pi (or CR E control in the presence of a test substance) by increasing
  • the test substance has agonist activity against GPRC5D and thus has therapeutic activity against lifestyle-related diseases.
  • the expression level of the reporter gene decreases, the test substance has an inverse agonist activity against GPRC5D, and thus has a therapeutic activity against anorexia nervosa.
  • the Ga polypeptide contains the effector interaction region of Go; i, the intracellular c AM Pi (or the expression level of the CRE-controlled reporter gene) increases in the presence of the test substance.
  • the test substance has an inverse agonistic activity against GPRC 5D, and thus has a therapeutic activity against anorexia nervosa. Conversely, if the amount of cAMP (or the expression level of the reporter gene) decreases, the test substance has agonist activity against GPRC5D and thus has therapeutic activity against lifestyle-related diseases. . - How, phospholipase C as effector subscription including (hereinafter, also referred to as PLC): one Jung system (i.e., if the polypeptide comprises an effector interaction region of G a q) in the G-Poribe peptide The effect on the effector can be evaluated by directly measuring the PLC activity.
  • PLC phospholipase C as effector subscription including
  • PLC activity is evaluated, for example, by adding 3 H-labeled phosphatidylinositol 4,5-diphosphate to a PLC-containing membrane fraction and measuring the amount of inositol phosphate generated using a known method. be able to.
  • PLC activity is measured and compared in the presence and absence of the test substance. If the PLC activity increases in the presence of the test substance, the test substance has an agonistic activity for GPRC5D, It has therapeutic activity for lifestyle-related diseases. Conversely, if the PLC activity is reduced, the test substance has an inverse quest activity for GPRC5D and thus a therapeutic activity for anorexia nervosa.
  • the expression level of a reporter gene under the control of a TPA (12—O—tetradecanoylphorbol—13—acetate) response element (TRE) up-regulated by Ca 2+ is measured. Then, there is a method to evaluate the amount of C a 2+ .
  • the expression vector used here will be described in detail later.'In general, eukaryotic cells into which a vector containing an expression cassette in which a DNA encoding a reporter protein is linked downstream of an oral motor containing TRE are introduced. Is cultured in the presence and absence of the test substance for an appropriate period of time, and the expression of the reporter gene in the extract obtained by crushing the cells is measured and compared using a known method. It is to evaluate a 2+ amount.
  • the test substance has agonist activity against GPRC5D, Therefore, it has therapeutic activity for lifestyle-related diseases. Conversely, if the amount of intracellular Ca 2+ (the level of expression of the reporter gene) decreases, the test substance has an inverse agonistic activity against GPRC5D, and therefore has a therapeutic activity against anorexia nervosa. Have.
  • test substance to be subjected to the screening method of the present invention may be any known or new compound, for example, a compound library prepared using combinatorial chemistry technology, a solid phase synthesis or a phage display method. Or a natural peptide derived from microorganisms, animals, plants, and marine organisms.
  • One preferred embodiment of the system comprising the G PRC 5D protein or its equivalent, a lipid bilayer membrane containing the G PRC 5D protein or an equivalent thereof, and the G protein as essential components is one of the constituent units of the screening system of the present invention.
  • DNA encoding GPRC5D protein or its equivalent is a polypeptide consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 2 or 4, or one or more (preferably 1 to 50) in the amino acid sequence. Amino acids, more preferably 1 to 30, more preferably 1 to 10 and most preferably 1 to 5) amino acids are substituted, deleted, inserted, added or modified from the amino acid sequence.
  • GPRC5 Dc DNA coding region (shown by base numbers 1 to 1035 in the base sequence described in SEQ ID NO: 1 or salts in the base sequence described in SEQ ID NO: 3 to base numbers 1488 to 1407) DNA encoding GPCR corresponding to GPRC5D derived from mammals other than humans or mice, such as mice, mice, and mice such as mice, mice, and the like.
  • the GPRC 5D cDNA can be isolated as a probe from a cDNA library or a genomic library derived from cranial nerve tissues including the hypothalamus. Further, the equivalent may be one in which a mutation is partially introduced by artificial treatment such as site-directed mutagenesis based on the cDNA of GPRC5D.
  • the DNAs encoding the three Ga polypeptides have at least a sequence encoding the Ga RB region of each family and a sequence encoding the GB region of an arbitrary Go; Sequences of various G a gene is known, also, as described above, from the results of X-ray crystal structure analysis of G a, RB region and GB area is well known. Therefore, those skilled in the art can easily construct a fragment in which a part of the coding sequence of Go; has been deleted as desired.
  • the DNA encoding the Go polypeptide must further include a nucleic acid sequence encoding the effector interaction region.
  • the three polypeptides have a common effector interaction region, at least two of the Ga polypeptides are chimeras having another family of effector interaction regions.
  • the sequence encoding about 5 amino acids at the C-terminus of Ga cDNA having the desired effector interaction region can be obtained by a known method such as PCR. And a DNA sequence that is substituted with a DNA sequence encoding the C-terminal sequence of another family.
  • DNA encoding the GPRC5D protein or its equivalent, and DNA encoding the Ga polypeptide are operably linked to a promoter capable of exerting promoter activity in the host eukaryotic cell.
  • the promoter to be used is not particularly limited as long as it can function in eukaryotic cells.Examples include an early promoter derived from SV40, a cytomegalovirus LTR, a Lout sarcoma virus LTR, an LTR derived from MoMuLV, and an adenovirus.
  • the expression vector used preferably contains, in addition to the promoter described above, a transcription termination signal, that is, a terminator region downstream thereof, and a coding DNA inserted between the promoter region and the terminator region. It is desirable to have a suitable restriction enzyme recognition site, preferably a unique restriction enzyme recognition site that cuts the vector at only one site. Drug resistance such as ampicillin, kanamycin, hygromycin, phosphinothricin, etc. 1 "living gene, auxotrophic mutant complement gene, etc.).
  • the vector used in the screening system of the present invention includes a plasmid vector And retrovirus, adenovirus, adeno-associated virus, herpes virus, vaccinia virus, box virus, polio virus, Sindbis virus, Sendai virus, etc. suitable for use in mammals such as humans.
  • Viral vectors or baculovirus vectors suitable for use in insect cells are exemplified.
  • the DNA encoding the GPRC5 D protein or its equivalent, and the DNA encoding the G polypeptide may be carried on two separate expression vectors and co-transformed into a host cell; Alternatively, dicistronic or monocistronic may be introduced into one vector and introduced into a host cell.
  • the host cells are not particularly limited as long as they are eukaryotic cells such as mammalian cells such as human, monkey, mouse, rat and hamster, and insect cells.
  • eukaryotic cells such as mammalian cells such as human, monkey, mouse, rat and hamster, and insect cells.
  • Examples include monkey-derived cells such as Vero, human-derived cells such as HeLa and 293, and insect-derived cells such as Sf9, Sf21, and High Five.
  • Gene transfer into host cells may be performed using any known method that can be used for gene transfer into eukaryotic cells, such as calcium phosphate co-precipitation, electoporation, ribosome, microinjection, etc. Is mentioned.
  • the host cell into which the gene has been introduced is prepared using, for example, a minimum essential medium (MEM) containing about 0.5 to 20% of fetal bovine serum, a Dulbecco's modified minimum essential medium (DMEM), an RPMI1640 medium, a 199 medium, or the like. It can be cultured.
  • the pH of the medium is preferably about 6 to about 8, and the culture temperature is usually about 27 to about 40 ° C.
  • the eukaryotic cells obtained as described above, into which the DNA encoding the GPRC 5D protein or its equivalent and the DNA encoding the G polypeptide have been introduced can be directly used as intact cells according to the screening method used. Or a cell homogenate obtained by crushing the cells in an appropriate buffer.
  • the membrane to be isolated is obtained by centrifuging the salt under appropriate conditions (for example, centrifuging at about 1, OOOX g to collect the supernatant, and then centrifuging at about 100,000 X g to collect the sediment). It may be in the form of a fraction.
  • the screening system to be used is preferably as described above. It is a membrane fraction prepared from cells.
  • the test substance When assessing ligand properties, the screen-Jung system used is intact eukaryotic cells.
  • cAMP-responsive reporter when effector is adenylate cyclase
  • Ca 2+ -responsive reporter when effector is phospholipase. C
  • CRE cAMP response element
  • CRE TPA response element
  • CRE is a cis element that activates gene transcription in the presence of cAMP.Consensus sequences include TGACGTCA-containing sequences, but some of these sequences are deleted or substituted as long as cAMP responsiveness is maintained.
  • TRE is a cis element that activates gene transcription in the presence of Ca2 + , and consensus sequences include TGACTCA-containing sequences, but as long as Ca2 + responsiveness is maintained, It may be a sequence partially containing a deletion, substitution, insertion or addition.
  • the promoter sequence containing the CRE or TRE the above-mentioned viral promoters and promoters of eukaryote-derived constituent protein genes can be used in the same manner, such as using restriction enzymes and DNA ligase, or PCR or the like. Utilizing this, a CRE or TRE 'sequence can be inserted downstream of the promoter sequence.
  • any known gene capable of quickly and easily detecting and quantifying gene expression may be used.
  • noreciferase, i3_galactosidase,] 3 — V including, but not limited to, DNAs that encode reporter proteins such as glucuronidase, a / kali phosphatase, and peroxidase. More preferably, a terminator sequence is located downstream of the reporter gene.
  • a vector carrying such a CRE (or TRE) -reporter expression cassette a known plasmid vector or a viral vector can be used.
  • GPRC5D protein or a lipid bilayer membrane containing a polypeptide or an equivalent thereof which is one constitutional unit of the screening system of the present invention, and a polypeptide as essential components
  • the DNA encoding the GPRC 5D protein or its equivalent, and the DNA encoding the polypeptide containing the Ga RB binding region and any G region GB region of each family can be obtained as described above. .
  • Those skilled in the art can easily construct a DNA encoding a fusion protein of GPRC5D and G a polypeptide by appropriately combining known genetic engineering techniques based on these DNA sequences. . For example, ligation using DNA ligase so that the DNA encoding the polypeptide matches the reading frame with the DNA from which the termination codon of D.NA encoding GPRC5D has been removed using PCR, etc. Are mentioned.
  • a part of the C-terminus of GPRC5D can be deleted, or a linker sequence such as His-tag can be inserted between GPRC5D and Ga.
  • the DNA encoding the obtained fusion protein is contained in the expression vector as described above. And introduced into host eukaryotic cells using the above-described gene transfer techniques.
  • the fusion protein is expressed on the membrane of the obtained eukaryotic cell and can interact with GPRC5D, the Go; activation domain on the third intracellular loop of the receptor and the RB region of Ga Can interact in the absence of a physiological ligand for the receptor to promote the GDP GTP exchange reaction in Go; That is, Ga is constantly activated.
  • GPRC5D is not activated and the level of G a-GTP does not increase.
  • GT for example, if the addition of GTP analogs that do not undergo Yotsute hydrolysis 35 S labeled GT ⁇ ⁇ S GT P ase activity of G alpha, such as the system, the three In a membrane system containing each fusion protein, the presence or absence of activation of GPRC5D can be evaluated by measuring the radioactivity bound to the membrane and comparing them with each other. Go; can be identified. ''
  • Ga that can interact with GPRC5D is identified, subsequent screening can be performed on a membrane system containing GPRC5D and the Ga, preferably a fusion protein of GPRC5D and the Go; Can be performed using only a film system containing That is, as in the case of using the above-mentioned identification of the conjugate G ⁇ , the 00; GTP analogs that are not hydrolyzed by the se activity are added to the system, and the radioactivity bound to the membrane in the presence and absence of the test substance is measured.
  • the effect of the test substance on the GPCR can be evaluated, and a substance having a ligand activity for GPCR can be screened.
  • the test substance has agonist activity for GPRC5D, and if the radioactivity decreases, the test substance has inverse agonist activity for GPRC5D. Since the activation of the receptor by the fusion protein is partial, when a physiological ligand or agonist for GPRC5D binds, the equilibrium state between the active and inactive forms of the receptor is further shifted to the active state. , Go; — The GTP level further increases, so this screening system is It is possible.
  • the present invention also provides, G o; in the fusion protein expression system s and the receptor, the GD P ⁇ GT P exchange reaction G a s, to compare in the presence and absence of the test substance A method for screening a ligand for the receptor is provided. .
  • the screening system of the present invention needs to be a membrane system including, in addition to each fusion protein, a lipid bilayer further containing an effector with which each G strand interacts. That is, the membrane system comprising a fusion protein of the G 0i q further contain Hosuhoripa over peptidase C (PLC), and G o; membrane system containing a fusion protein of the s is Ade - further Le cyclase (AC) contains.
  • PLC Hosuhoripa over peptidase C
  • AC Le cyclase
  • the presence or absence of activation of GPRC5D can be determined by preparing a membrane system containing GPRC5D and G-human separately (ie, not as a fusion protein) for each G a ', (I.e., a membrane system containing a fusion protein with Ga that can interact with GPRC5D is more effective than a membrane system containing both as a non-fusion protein).
  • the effector activity is significantly higher (lower in case of G), and there is no significant difference in the effector activity between the two systems if there is no interaction).
  • a Ga capable of interacting with GPRC5D is identified, subsequent screening is performed using only a membrane system containing the fusion protein with the Ga, and an effector capable of interacting with the GPR. Can be measured directly or indirectly in the presence and absence of a test substance, and compared. Accordingly, the present invention also conjugated G o for the GPRC 5 D; fusion protein ⁇ Pi said G a and G alpha and the receptor capable of Conjugate and receptor identified by the identification method of interacting In a membrane system containing the obtained effector, the activity of the effector is measured in the presence and absence of the test substance.
  • a method for screening a ligand for GPRC5D is provided, wherein the method is characterized by comparing.
  • GP RC 5D from being constitutively activated only when expressed as a fusion protein with s, and G a conjugate to said receptor G o; suggest strongly a s Is done. Therefore, AC activity in a membrane system containing AC, a fusion protein of GPRC 5.D and Go; s in the presence and absence of a test substance is measured-compared. The measurement of AC activity can be performed in the same manner as described above.
  • this system can be used for ligand staging as well.
  • a technique can be carried out according to the method described in, for example, fo /, Pharmacol., 57, 890-898 i ⁇ QWi) and Biochemistry, 37, 8253-8261 (1998). .
  • any of intact cells, cell homogenates, and membrane fractions can be appropriately selected and used depending on the screening method used.
  • a lipid bilayer membrane containing a GPRC 5D protein or an equivalent thereof, and a purified GPRC5D protein or a purified GPRC5D protein as a screening system containing a polypeptide as a component.
  • Equivalents and G a polypeptides, or purified fusion proteins of the receptor and G a reconstituted in an artificial lipid bilayer membrane can be used.
  • the GPRC5D protein or an equivalent thereof can be obtained from a human or mouse, or from a membrane fraction obtained from the cerebral nerve tissue including the hypothalamus of another mammal using an anti-GPRC5D antibody-based affinity. It can be purified by chromatography or the like.
  • the receptor was obtained by using an anti-GPRC5D antibody, His-tag, GST-tag, or the like from a recombinant cell into which an expression vector containing a DNA encoding the GPRC5D protein or its equivalent was introduced. Affinity It can also be purified by oral chromatography.
  • a fusion protein of the receptor and Go is also prepared from an anti-GPRC5D antibody, a His-tag, a GST-tag from a recombinant cell into which an expression vector containing DNA encoding the fusion protein has been introduced. It can be purified by affinity chromatography or the like using the method described above.
  • lipids constituting the artificial lipid bilayer membrane include phosphatidylcholine (PC), phosphatidinoreserin (P'S), cholesterol (Ch), phosphatidylinositol (PI), and phosphatidylethanolamine (PE).
  • PC phosphatidylcholine
  • P'S phosphatidinoreserin
  • Cho cholesterol
  • PI phosphatidylinositol
  • PE phosphatidylethanolamine
  • lipids After suspending, add an appropriate buffer and suspend, then uniformly disperse by sonication, and further add a buffer containing a surfactant such as sodium cholate to completely suspend the lipids. I do.
  • An appropriate amount of the purified receptor and Ga or receptor-Ga fusion protein is added thereto, and the mixture is incubated on ice for 20 to 30 minutes with occasional stirring, and then dialyzed against an appropriate buffer.
  • the desired proteoribosome can be obtained by collecting the sediment by centrifugation at about 100, OOOX g for 30 to 60 minutes. '
  • the substance having therapeutic activity against anorexia nervosa or lifestyle-related diseases selected by the screening system and screening method as described above can be used for the treatment of anorexia nervosa or lifestyle-related diseases by combining any pharmaceutically acceptable carrier. It can be a therapeutic agent. Accordingly, the present invention provides a remedy for anorexia nervosa comprising an GPRC 5D antagonist or inverse agonist selected by the screening method of the present invention as an active ingredient. The present invention also relates to a treatment for lifestyle-related diseases comprising a physiological ligand or agonist for GPR C5D selected by the screening method of the present invention as an active ingredient. Provide remedies.
  • Pharmaceutically acceptable carriers include, for example, excipients such as sucrose, starch, mannitol, sorbitol, lactose, glucose, cellulose, talc, calcium phosphate, carbonated cellulose, cellulose, methylcellulose, hydroxypropylcell Binders such as loin, polypropylpyrrolidone, gelatin, gum arabic, polyethylene glycol, sucrose, starch, starch, carboxymethylcellulose, hydroxypropyl starch, sodium glycol monostarch, sodium bicarbonate, calcium phosphate, quencher Disintegrants such as calcium phosphate, lubricants such as magnesium stearate, aerobic /, talc, sodium lauryl sulfate, citrate, menthol, glycyllysine 'ammonium salt, glycine, orange powder Fragrance, preservatives such as sodium benzoate, sodium bisulfite, methylparaben, propylparaben, stabilizers such as citrate, sodium cit
  • Formulations suitable for oral administration include solutions of an effective amount of the ligand in a diluent such as water, saline, orange juice, capsules, sachets or solids containing the effective amount of the ligand as granules.
  • a diluent such as water, saline, orange juice, capsules, sachets or solids containing the effective amount of the ligand as granules.
  • examples include tablets, suspensions in which an effective amount of a ligand is suspended in an appropriate dispersion medium, and emulsions in which a solution in which an effective amount of a ligand is dissolved is dispersed in an appropriate dispersion medium and emulsified.
  • Formulations suitable for parenteral administration include aqueous and non-aqueous isotonic sterile injection solutions, including antioxidants , A buffer, a bacteriostatic agent, a tonicity agent, and the like.
  • Aqueous and non-aqueous aseptic suspensions may also be mentioned, which may contain suspending agents, solubilizers, thickeners, stabilizers, preservatives and the like.
  • Topical injection near the hypothalamus In the case of injection, an injection solution in which a ligand as an active ingredient is dissolved or suspended in artificial cerebrospinal fluid is preferable.
  • a sustained-release preparation can be prepared using a biocompatible material such as collagen. Since the pull-mouth nick gel gels at body temperature and is liquid at lower temperatures, long-lasting can be achieved by locally injecting the ligand together with the pull-mouth nick gel and gelling around the target tissue. it can.
  • the ligand preparation can be enclosed in a container such as an ampoule or a vial in a unit dose or in multiple doses.
  • the ligand and the pharmaceutically acceptable carrier may be lyophilized and stored in a state that may be dissolved or suspended in a suitable sterile vehicle immediately before use.
  • the dose of the ligand preparation of the present invention depends on the ligand activity (fluagonist or partial agonist, or antagoest or inverted agonist), the severity of the disease, the animal species to be administered, and the administration. Depending on the subject's drug receptivity, body weight, age, etc., the amount of ligand per adult per day is usually about 0.008 to about 2.5 mg / kg, preferably about 0.008 to about 0.025 / kg. It is.
  • db / db mice male, SPF grade, 1 week old at purchase, 10 weeks old at organ collection, CLEA Japan
  • the hypothalamus was homogenized in Trizol (Gibco), and total RNA was collected.
  • CDNA was synthesized using total RNA l / g as type II using RNA PCR Kit (AMV) Ver2.1. (Takara). This hypothalamus cDNA was designated as ⁇ type, and the following mouse GPR PCR was performed using primers specific for C5D (mGprc5d).
  • the Taq polymerase used was from PerkinElmer Inc.
  • mice were collected from mice (CD-1 (ICR)) with 10% neutral buffered formalin after perfusion fixation, fixed with 10% neutral buffered formalin, and embedded in paraffin to prepare blocks. This no.
  • the raffin block was sliced coronally (interaural 2.34 mm Bregma-about 1.46 mm) to a thickness of 7 ⁇ to obtain a section for ISH staining. '
  • RNA probes were prepared by in vitro transcription using ⁇ 3 and T7 RNA polymerase. Specifically, using DIGRNALabelingMix (Roche), an antisense RA probe corresponding to the region at positions 234 to 624 of SEQ ID NO: 3 was prepared.
  • ISH staining was carried out by a conventional method using the mouse brain paraffin section and the probe prepared above. Using an alkaline phosphatase-labeled anti-digoxigejun antibody as an antibody and NBT / BCIP as a chromogenic substrate, nuclear staining was performed using a Kernechthroat after staining.
  • the GPRC 5D clone antisense DNA used was a 25-mer thiolated antisense DNA for the vicinity of the gene start codon.
  • the base sequence of the antisense DNA is shown below.
  • control DNA a thiolated oligo DNA having the following sequence was used.
  • This sequence is complementary to a sequence caused by a mutation that causes an aberrant splicing at position 705 in the erythrocyte j3-globin pre-mRNA in hemoglobin dysfunction thalassemia.
  • This oligo chain has no specific target site or biological activity in healthy cells and corrects the splicing abnormality only when acted on thalassemia erythroid cells, resulting in normal-globin It is said to give rise to the encoding mRNA.
  • the synthesis, thiolation, and HP LC purification of these oligo DNAs were all outsourced to Japan Bioservice Co., Ltd.
  • C57BL db / db (hereinafter referred to as obese mice) (SPF standard) (SPF standard) was purchased from CLEA Japan, and after preliminary breeding, obese mice were used for experiments at the age of 10 weeks.
  • Obese mice were divided into two groups. After fasting, the animals were turned on at 8:00 am and at the same time, one group received 41 Z mice (30; ug / mouse as antisense DNA) with antisense DNA injection solution. In the other group, a control DNA administration solution 4 / i1 / mouse was administered into the lateral ventricle.
  • FIG. 1 shows the effect of antisense DNA on the food consumption of obese mice.
  • the black column is the control DN.A administration group
  • the white column is the antisense DNA administration group
  • the average food consumption every 12 hours after administration error bars are standard deviation
  • No significant change in food intake was observed 12 hours after administration.
  • administration of antisense DNA to the GPRC5D clone was effective in increasing the food consumption of the obese mice.
  • FIG. 2 shows the effect of antisense DNA on blood glucose levels in obese mice.
  • the black column is the control DNA administration group
  • the white column is the antisense DNA administration group
  • Antisense DNA administration group n 4). No significant change was observed up to 24 hours after administration.
  • 48 hours after administration administration of antisense DNA to the GPRC5D clone was effective in increasing blood glucose levels in obese mice.
  • dbno db mouse male, SPF grade, 7 weeks old at the time of purchase, 11 weeks old at the time of organ collection, CLEA Japan; hereinafter referred to as obese mouse
  • C 57 BL / 6N mouse (male, SPF grade, 6 at the time of purchase) 1 week-old, at the time of organ collection 1 1 week-old, collected from the hypothalamus of Japanese Charles' River; hereinafter referred to as a normal mouse) in a fed state and a 24-hour fasted state, homogenized in Trizol (Gibco), and Was collected.
  • 1 ⁇ g of total RNA was subjected to a reverse transcription reaction using SYBR Green RT-PCR Reagent (Roche).
  • each sample of the reverse transcription reaction was mixed with a primer specific to the GPRC 5D clone (see below), and a PCR reaction was performed using the ABI7700 sequence detector (PE biosystems). Gene expression fluctuation was analyzed. The expression of the GPRC 5 D clone was corrected with GAPDH (glyceraldehyde-13-phosphate dehydrogenase) and analyzed as a relative value.
  • GAPDH glycose
  • Figure 3 shows changes in the expression of the GPRC 5D gene in a satiety / fasting state.
  • the black column shows the state of satiety and the white column shows the fasted state of the GPRC 5D gene.
  • GPRC 5 D clone is involved in the regulation of food intake and glucose metabolism, and enhancing the effect of GPRC 5 D clone can provide more effective treatment for lifestyle-related diseases. It became clear.
  • Example 3 Establishment of GPRC 5 D clone stable expression strain
  • transgene vector (Amplify the coding region of the GPRC 5D clone by the PCR method using KOD-Plus (T0Y0B0). The amplified gene fragment is inserted into pcDNA3.1 (I'nvitrogen) to construct a GPRC5D expression vector. '
  • chimeric G protein Gq, Gqi5, Gqs5 expressing CHO cell line (Molecular Devices) were seeded in 10 cm 2 culture dishes, D-MEM medium (Gibco) containing a 10% FBS (Gibco) Cultivate until 60% to 70% confluent. After that, the medium is changed to a serum-free medium, and a complex of the GPRC 5D expression vector constructed in the above (1) and Lipoofectamine-Plus (Gibco) is formed and added to the medium. After incubating for 5 hours, switch to D-MEM medium containing 10% FBS, and culture for an additional 8 hours.
  • D-MEM medium Gibco
  • Lipoofectamine-Plus Lipoofectamine-Plus
  • GPRC 5D stably expressing strains ( ⁇ q, ⁇ qi5, ⁇ qS5) were inoculated in a 96-well culture dish and incubated at 60-70 ° / D-MEM medium (Gibco) containing 10% FBS (Gibco). Incubate until confluent. This is used as an expression cell.
  • the medium of the expressing cells is changed to a serum-free D-MEM medium the day before use.
  • dilute each compound 2.5 mM DMSO solution
  • remove the medium from the culture dish add the diluted test compound, 4 / M Fluo3AM (Teflab.) And 2.5 mM probenecid, and incubate at 37 ° C for 60 minutes.
  • a sample prepared in the same manner except that no test compound is added is prepared for comparison.
  • Example 5 Construction of plasmid for expressing GPRC5D—Ga fusion protein
  • G ⁇ family G ⁇ 16, Gai family Gai2, and Gs3 ⁇ 4 family G (3 ⁇ 4S2) were selected as the three representative ⁇ subunits that are considered to cover almost all GPCR signaling.
  • PCR cloning into the vector pcDNA3.1 (+) Furthermore, a restriction enzyme EcoRV cleavage site and a sequence containing a 6XHis tag were added immediately before each Ga coding region by PCR, and the 5 'side of each G protein was added. Then, plasmids pcHISGal6 and pcHISGai2 s pcHISGCKS2 were prepared so that the GPCR gene could be easily fused to them.
  • human spleen cDNA (Clonthech) was diluted 20-fold, and 1 "1 was amplified. ⁇ type. KODplus (T0Y0B0) was used as the enzyme. However, the Mg 2+ concentration was lmM. For the amplification reaction, the reaction buffer attached to KODplus was used in a 20 ⁇ l reaction solution. Go: Primers GNA15F1 (SEQ ID NO: 13) and GNA15R1 (SEQ ID NO: 14) to amplify 16 cDNA, primers GNAi2Fl (SEQ ID NO: 15) and GNAi2Rl (SEQ ID NO: 15) to amplify Gai2 cDNA No.
  • GS2F1 SEQ ID NO: 17
  • GS2R1 SEQ ID NO: 18
  • Amplification was performed using GeneAmp PCR System 9600 (Applied Biosystems) under the conditions of 94 ° C, 2 minutes ⁇ (94 ° C, 15 seconds ⁇ 68 ° ⁇ , 120 seconds) ⁇ 40 cycles, and the desired size.
  • the ends of each PCR product were phosphorylated, separated and purified by 0.8% agarose gel electrophoresis, ligated with plasmid pcDNA3.1 (+) (Invitrogen) that had been cut with the restriction enzyme EcoRV and treated with CIAP, and E.
  • the plasmid was purified from the transformant, and the restriction enzyme digestion pattern and the inserted nucleotide sequence were confirmed to be the target.
  • the obtained G protein expression plasmids were used as pcGal6, pcGai2 and 'pcGo; Named S2.
  • HIS tag sequence was ligated immediately before the start codon ATG of each G protein so that GPRC 5D could be fused to the N-terminal side of each G protein via the HIS tag.
  • Recognition sites were added. That is, first, 10 ng each of pcG «16, pcGo; i2 and pcG-S2 was used as a type II primer (GNA15ATG: SEQ ID NO: 19, GNAi2ATG: SEQ ID NO: 20 or GS2ATG: SEQ ID NO: 21) and a primer in a part of the vector (PcDNARV: SEQ ID NO: 22).
  • Amplification is performed at 94 ° C, 2 minutes ⁇ (94 ° C, 15 seconds ⁇ 58 ° ⁇ , 30 seconds ⁇ 68 °, 60 seconds) X 20 cycles to obtain a PCR product of the desired size.
  • HIS21inker SEQ ID NO: 23
  • HIS21inker R
  • SEQ ID NO: 24 HIS21inker
  • PCR cloning of the GPRC5D gene was performed using a human Testis-derived cDM library (Clontech).
  • the obtained fragment was TA-cloned into pT7Blue vector (Novagen). Plasmid was prepared from the obtained clone, and the nucleotide sequence was analyzed. As a result, a GPRC5D gene having a sequence identical to that of the published literature was obtained. The obtained plasmid was designated as pT7GPRC5D.
  • the construction of the expression vector was basically performed using the GATEWAY system of Invitrogen according to the manufacturer's instructions.
  • the expression vector was transformed into a destination vector. After digesting each of P CHISGCKS2, pcHISGai2, and pcHISGo; 16 prepared in Example 5, EcoRV was digested, GATEWAY frame B (Invitrogen) was inserted, and DB3.1 competent cells (Invitrogen) were transformed.
  • the target clone in which GATEWAY frame B was inserted in the correct direction was obtained by selecting the obtained clones by Ramphenicol and further selecting the obtained clones by restriction enzyme digestion.
  • PCR was performed using pT7GPRC5D as a template and the following primers to amplify the ORF (R type) having the intact stop codon and the ORF (F type) excluding only the intact stop codon. These were electrophoresed, purified by gel excision, and then transferred to a donor vector pD0NR201 (Invitrogen) by reaction with BP clonase (Invitrogen).
  • the nucleotide sequence of the obtained clone was analyzed, and it was confirmed that the desired clone was obtained.
  • the obtained clones were named pENTR / GPRC5D / R (R type entry. Clone) and pENTR / GPRC5D / F (F type entry 'clone), respectively.
  • pENTR / GPRC5D / F was transformed into 3 kinds of Ga fusion destination 'vectors (pcHisG c3 ⁇ 4S2_DEST, pcHisG i2-DEST, pcHisG a 16-DEST) and pENTR / GPRC5D / R were replaced with pcDNA3.1-DEST. Plasmids were prepared from the resulting clones on a small scale, and the desired clones were selected by restriction enzyme treatment.
  • Example 4 kinds of plasmid vector constructed in 6 (pc C5D, pcC5D / His / GaS2, pcC5D / His / G a i2, pcC5D / His / G a 16) and pcDNA3.1 (+)
  • Invitrogen: Cat. 1 g of DNA of No. V790-20 was diluted with 125 ⁇ l of OPTI-MEM I medium (Invitrogen Gen .: Cat. No. 31985-062) (Solution A).
  • the transfection reagent Lipofectamine 2000 (Invitrogen: Cat. No.
  • SEQ ID NO: 5 Designed oligonucleotide that functions as a primer for amplifying GPRC 5D mRNA.
  • SEQ ID NO: 6 oligonucleotide designed to function as a primer for amplifying GPRC 5D mRNA.
  • SEQ ID NO: 7 Designed oligo nucleotide that functions as an antisense DNA that inhibits the expression of GPC5D.
  • ⁇ ⁇ ⁇ SEQ ID NO: 8 an oligonucleotide designed to function as an antisense DNA against a sequence generated by a mutation that causes an abnormal splicing at position 705 of] -globin pre-mRNA in thalassemia.
  • 'SEQ ID NO: 9 GPRC 5D' oligonucleotide designed to function as a primer for amplification of mRNA.
  • SEQ ID NO: 10 Designed oligonucleotide to function as a primer for amplifying GPRC 5D mRNA.
  • SEQ ID NO: 11 oligonucleotide designed to function as a primer for amplifying GAPDH mRNA.
  • SEQ ID NO: 12 Designed oligonucleotide that functions as a primer for amplifying GAPDH mRNA.
  • SEQ ID NO: 13 oligonucleotide designed to function as a sense primer for amplifying human G protein G3 ⁇ 416 cDNA fragment containing full-length ORF.
  • SEQ ID NO: 14 Oligonucleotide designed to function as an antisense primer for amplifying human G protein Go; 16 cDNA fragment containing full-length ORF.
  • SEQ ID NO: 15 oligonucleotide designed to function as a sense primer for amplifying human G protein Gai2 cDNA fragment containing full-length ORF.
  • SEQ ID NO: 16 Oligonucleotide designed to function as an antisense primer for amplifying human G protein Ga; i2 cDNA fragment containing full-length ORF. ⁇ ,
  • SEQ ID NO: 17 oligonucleotide designed to function as a sense primer for amplifying human G protein G «S2 cDNA fragment containing full-length ORF. '
  • SEQ ID NO: 18 Oligonucleotide designed to function as an antisense primer for amplifying human G protein GaS2 cDNA fragment containing full-length ORF.
  • SEQ ID NO: 19 oligonucleotide designed to function as a sense primer for amplifying human G protein Gal6c DNA fragment from the initiation codon.
  • SEQ ID NO: 20 oligonucleotide designed to function as a sense primer for amplifying human G protein Gai2c DNA fragment from the initiation codon.
  • SEQ ID NO: 21 Oligonucleotide designed to function as a sense primer for amplifying human G protein Go; S2 cDNA fragment from the initiation codon.
  • SEQ ID NO: 22 Plasmid An oligonucleotide designed to function as an antisense primer for amplifying a multiple cloning site of pcDNA3.1 (+). ⁇
  • SEQ ID NO: 23 Sense oligonucleotide designed to construct a linker containing a nucleotide sequence encoding a 6xHis tag peptide sequence.
  • SEQ ID NO: 24 Antisense strand oligonucleotide designed to construct a linker containing a nucleotide sequence encoding a 6xHis tag peptide sequence.
  • SEQ ID NO: 25 Oligonucleotide designed to function as a sense primer for amplifying GP RC5 D cDNA.
  • SEQ ID NO: 26 oligonucleotide designed to function as one antisense primer for amplifying GPRC 5D cDNA.
  • SEQ ID NO: 27 oligonucleotide designed to function as a sense primer for amplifying ORF of GPRC 5Dc DNA.
  • SEQ ID NO: 28 Oligonucleotide designed to function as an antisense primer for amplifying ORF '(R type) of GP RC5 DcDNA.
  • SEQ ID NO: 29 Oligonucleotide designed to function as an antisense primer for amplifying ORF (F type) of GPRC 5D cDNA.
  • the pharmaceutical composition of the present invention containing a substance that enhances or suppresses the expression or function of GPRC5D as an active ingredient regulates the amount of food consumed to a desired value. It is expected to be effective in treating lifestyle-related diseases caused by overeating, such as diabetes, obesity, and hyperlipidemia, or anorexia nervosa. Further, according to the screening system and the screening method of the present invention, GPRC 5D ligand can be easily and rapidly screened, and a new drug targeting GPRC 5D can be developed. And the establishment of a diagnostic method using the disease marker.

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Description

明 細 書
拒食症又は生活習慣病治療薬及びそのスクリ一二ング方法 技術分野
本発明は、 視床下部で発現するォーファン G P C Rの発現又は機能を抑制する 物質を有効成分とする拒食症治療薬に関する。 詳細には、 本発明は、 該 G P C R m R N Aのアンチセンス核酸、 該核酸を含む発現ベクターもしくは該発現べクタ 一でトランスフ クトされた宿主細胞を有効成分とする拒食症治療薬、 あるいは 該 G P C Rに対してアンタゴニスト活性を有する物質を有効成分とする拒食症 治療薬に関する。 さらに、 本発明は、 該 G P C R及び G蛋白質の共発現系及びそ れを用いた拒食症治療活性化合物のスクリーニング方法に関する。 本発明はまた、 該 G P C Rの発現又は機能を増強する物質を有効成分とする生活習慣病治療薬 に関する。 詳細には、 本発明は、 該 G P C Rに対してァゴニスト活性を有する物 質を有効成分とする生活習' 病治療薬に関する。 さらに、 本発明は、 該 G P C R 及び G蛋白質の共発現系及びそれを用いた生活習慣病治療活性化合物のスクリ 一ユング方法に関する。 背景技術
近年、 食生活の西洋化や社会的ス トレスの増加等により、 肥満とそれに付随す る生活習慣病、 特に II 型糖尿病患者の増加が著しい。 本症例の治療には、 はじ めに運動療法や食事療法が行われるが、 本療法によっても体重コントロールが不 十分な場合には薬物療法が行われる。 この際、 摂食量と体重、 血糖コントロール が良好で、 かつ安全な治療薬が望まれている。
一方、 現代のストレス社会は、 安易なダイエットの流行とも相まって、 思春期 の女性を中心に拒食症のような心因性の摂食障害の急増をもたらしている。 これ らの病気を根本的に治療するには、 心理的な問題を解決することが不可欠である 力 サポート的な治療として摂食行動を強制的にコントロールするための薬物療 法が施されることもある。 この場合の治療薬も、 体重や血糖値をコントロールし ながら摂食を促進し得るものであることが要求される。
摂食のコントロールは主に中枢神経系で行われており、 特に視床下部には、 食 欲等の人間の本能的な行動を支配する神経系が多く存在している。 実際に、 ラッ トの視床下部腹内側核を破壌すると過食と肥満をもたらし、 一方、 視床下部外側 核を破壌すると摂食行動を行わなくなる。 また、 これまでに、 摂食調節にかかわ るレプチン、 神経ペプチド Y ( PY) 等の神経ペプチドの受容体が視床下部に局 在することが示されており、 このことからも視床下部が摂食行動に重要な器官で あることは明白である。
視床下部をはじめとする中枢神経系における生理活性物質の受容体、 特に G蛋 白質共役型レセプター (G P C R ) 力 摂食行動と相関することが明らかとなつ ている。 例えば、 セロト-ン 5— T H T2 Cレセプターのノックアウト (K〇) マ ウスは慢性的な過食をきたすことが知られている。 また、 メラノコルチン 4レセ プターのアンタゴニストは摂食を増加させ、 逆に、 N P Y Υ 5レセプターのァ ンタゴニストは摂食を抑制する。
従って、 視床下部の神経系を刺激することは摂食行動等に影響を及ぼすものと 考えられ、 視床下部で発現する G P C Rを介したシグナル伝達を、 低分子化合物 を用いて代替的に操作することは、 摂食量と体重、 血糖 等をコントロールする という上記の目的にかなうものである。 しかし、 このような作用機序を持つ薬剤 は現在のところ上市されておらず、 このような薬剤の開発が大いに望まれるとこ ろである。
従って、 本発明の目的は、 外的因子、 特に摂食行動に関わる G P C Rの発現も しくは機能を抑制あるいは促進する因子を作用させることによって、 摂食行動を 調節し、 もって過食、 肥満症を主因とする生活習慣病、 あるいは拒食症を治療す る手段を提供することである。 また、 本発明の別の目的は、 過食もしくは拒食と いった摂食障害、 肥満症等の調節作用を有する化合物、 並びにそのような化合物 のスクリーエング方法を提供することである。 発明の開示
上記の目的を達成するために、 本発明者らはまず、 視床下部に発現する受容体 をコードする遺伝子につき検討した結果、 あるォーファン GPCR (以下、 GP RC 5Dという) の遺伝子力 S肥満モデルマウスの視床下部に発現していることを 見出した。 そこで、 本発明者らは、 当該受容体をコードする mRN Aのアンチセ ンスオリゴ DNAを肥満モデルマウスに投与してその発現を阻害したところ、 実 際に摂餌量が増加し、 また血糖値が上昇した。 このことから、 GPRC 5Dは摂 食行動を負に調節 るシグナル伝達に関与する受容体であること、 従って、 この 受容体の発現もしくは機能を阻害する物質は、 拒食症のよ,うな摂食障害に対して 治療効果を発揮することが明らかとなった。 また反対に、. この受容体の発現もし くは機能を増強する物質は、 過食、 肥満等に由来する I I型糖尿病をはじめとす る生活習慣病に治療効果を発揮するはずである。 そこで、 本発明者らは、 GPR C 5Dと各種 G蛋白質の共発現系のシリーズを構築し、 それを用いて G PRC 5 Dのァゴニスト又はアンタゴニストを探索することにより、 拒食症又は生活習慣 病に対して治療活性を有する化合物をスクリーニングする方法を開発して、 本発 明を完成するに至った。.
すなわち、 本発明は、 視床下部で発現する G PC R、 GPRC 5Dの発現もし くは機能を抑制する物質を有効成分とする拒食症治療薬を提供する。 GPRC 5 Dの発現を特異的に抑制し得る物質としては、 好ましくは G PRC 5 Dをコード する mRNAのアンチセンス核酸が挙げられる。 この場合、 アンチセンス核酸は それ自体としてだけでなく、 該核酸をコードする発現ベクターや、 該発現べクタ 一を導入された宿主細胞の形態でも提供され得る。 一方、 GPRC5Dの機能を 特異的に抑制し得る物質としては、 当該受容体のアンタゴエストが挙げられる。 本発明はまた、 G PRC 5Dの発現もしくは機能を増強する物質を有効成分と する生活習慣病治療薬を提供する。 G P R C 5 Dの機能を特異的に増強し得る物 質としては、 当該受容体の生理的リガンドゃァゴニストが挙げられる。
従って、 別の本発明は、 GPRC 5Dのアンタゴニスト又はァゴニストをスク リーニングすることによる、 拒食症又は生活習慣病に対して治療活性を有する物 質のスクリーニング方法を提供する。 当該方法は、 G PRC 5 D又はその均等物 を含む脂質二重層膜と、 あるファミリーに属する G蛋白質 ひ サブユニット (以 下、 Go; ともいう) の受容体結合領域及び任意の G蛋白質 α サブュ-ットのグ ァニンヌクレオチド結合領域を少なくとも含むポリペプチドとを、必須の構成要 素として少なくとも包含する系を 1構成単位とし、該構成単位を Ga の各フアミ リーの受容体結合領域について構築して得られる、 一連の受容体一 G蛋白質共発 現系において、 G蛋白質の GDP ■ GTP交換反応又は該 G蛋白質が作用する効 果器の活性を、 被験物質の存在下及び非存在下で比較することを特徴とする。 従って、 本発明はまた、 上記のような一連の受容体一 G蛋白質共発現系からな る、 拒食症又は生活習慣病に対して治療活性を有する物質のスクリーニング系を 提供する。
本発明はさらに、 上記スクリーニング系及びスクリーニング方法により得られ る、 拒食症又は生活習慣病に対して治療活性を有する物質を有効成分とする拒食 症治療薬又は生活習慣病治療薬を提供する。
本発明のさらなる特徴及び本発明の利点は、 以下の '「発明を実施するための最 良の形態」 の記載から明らかとなるであろう。 図面の簡単な説明
図 1は、 肥満マウスの摂餌量に及ぼす G PRC 5 Dのアンチセンス DN A投与 の効果 (投与直後〜 48時間後) を示す。 黒色のカラムはコントロール DNA投 与群、 白色のカラムはアンチセンス DNA投与群における摂餌量 (平均士標準偏 差、 コントロール DNA投与群 n = 4、 アンチセンス DNA投与群 n = 4) をそ れぞれ示している。 図中の *は両群間に有意な差があることを示している (Pく 0. 0 5、 Studentの t検定)。
図 2は、 肥満マウスの血糖値に及ぼす G P R C 5 Dのアンチセンス DN A投与 の効果 (投与直後〜 4 8時間後) を示す。 黒色のカラムはコントロール DNA投 与群、 白色のカラムはアンチセンス DNA投与群における血糖値 (平均土標準偏 差、 コントロール DNA投与群 n = 4、 アンチセンス DNA投与群 n = 4) をそ れぞれ示している。 図中の *は両群間に有意な差があることを示している (p < 0. 0 5、 Studentの t検定)。
図 3は、 正常マウスおよび肥満マウスにおける GPRC 5 D遺伝子の飽食およ び絶食状態での発現変動を示す。 黒色のカラムは飽食時、 白色のカラムは絶食時 における G P RC 5 D/GAPDH比 (平均土標準偏差、 各群 n = 3) をそれぞ れ示している。
図 4は、 G PRC 5 Dを単独で、 あるいは各種 G o;蛋白質と融合して一過的に 発現させた CHO— K 1細胞の抽出液中の c AMP濃度を示す。 m o c kは、 pcDNA3.1 (+)で、 G P R C 5 Dは pcC5D で、 G P R C 5 D— G sは pcC5D/His/G ひ S2 で、 G P R C 5 D— G iは pcC5D/His/G a i2 で、 G P R C 5 D_G qは pcC5D/His/G a 16 でそれぞれトランスフエクトした C HO— K 1細胞を示してい る。 発明を実施するための最良の形態
本発明は、 視床下部で発現する GP CR、 G PRC 5 Dの発現もしくは機能を 抑制する物質を有効成分とする拒食症治療薬を提供する。
「GPR C 5 D」 は、 代謝型グルタミン酸レセプター様ファミリー (ファミ リ 一 C) の第 5群に分類される一連のヒト G P CRのアミノ酸配列を用いた E S T データベースのホモロジ一検索により新たに見出された、 配列番号 2記載のァミ ノ酸配列からなるヒ ト G P CR蛋白質の 1つである (Brauner - Osborne ら, Biochim. Biophys. Acta, J518(3): 237-48 (2001) ;GeneBankに受託番号: AF209923, XM006896, 匪 018654 として登録されている)。 しかしながら、 その生理機能や生' 理的リガンド、 共役する G蛋白質 (αサブユニット) のサブタイプ等については 不明のままであった。 本発明者らは、 この受容体遺伝子が肥満モデルマウス視床 下部で発現していることに着目-して研究を進めた結果、 上述のように、 この蛋白' 質が摂食中枢の刺激に関与する膜受容体であることを見出した。
ヒ ト G PRC 5 Dに対応する G P CRホモログが他の哺乳動物にも存在する ことが知られている。 [例えば、 マウスから、 ヒト GPRC 5Dとアミノ酸レべ ルで約 8 2%の同一性を有するホモログ mG p r c 5 d (配列番号 4) が見出さ れている (Brauner-Osborneら, 上述; GeneBankに受託番号: AF218809として登 録されている) 以下、 単に 「GPRC 5D」 と記載される場合は、 ヒ ト GPRC 5 Dとそのマウスホモログとを包括的にいうものと理解されたい]。 従 て、 本 発明の拒贪症治療薬は、 ヒ トのみならず他の哺乳動物における摂餌障害の治療へ の使用をも意図している。 現代の社会環境は家畜やペット等の動物にとっても高 ストレス環境であるといえ、 したがって、 本発明は獣医学の分野への適用におい ても有用である。
本発明の拒食症治療薬は、 GPRC 5 Dの発現もしくは機能を抑制する物質を 有効成分として含有する。 ここで 「発現」 とは、 受容体蛋白質が産生され且つ機 能的な状態で細胞膜上に配置されることをいう。 従って、 「発現を抑制する物質」 は、 遺伝子の転写レベル、 転写後調節のレベル、 蛋白質への翻訳レベル、 翻訳後 修飾のレベル、 膜への輸送レベル及び蛋白質フォールデイングのレベル等の、 い 力なる段階で作用するものであってもよい。一方、 「機能を抑制する物質」 とは、 いったん機能的な状態で細胞膜上に配置された受容体に作用して、 その活性型と 不活性型との平衡状態を、 少なくともより活性側にシフトさせない物質をいう。
GPRC 5 Dの発現を抑制する物質としては、 転写抑制因子、 RNAポリメラ ーゼ阻害剤、 RNA分解酵素、 蛋白質合成阻害剤、 蛋白質分解酵素、 蛋白質変性 剤等が例示されるが、 細胞内で 現する他の遺伝子 ·蛋白質に及ぼす悪影響を最 小限にするためには、 標的分子に特異的に作用し得る物質であることが重要であ る。 従って、 GPRC 5Dの発現を抑制する物質の好ましい一態様は、 GPRC 5Dの mRNA (配列番号 1 (O R Fのみを示している) 又は 3記載の塩基配列 からなる) もしくは初期転写産物のアンチセンス核酸である。 「ア^チセンス核 酸」 とは、 標的 m RNA (初期転写産物) を発現する細胞の生理的条件下で該標 的 mRNA (初期転写産物) とハイブリダィズし得る塩基配列からなり、 且つハ イブリダィズした状態で該標的 mRNA (初期転写産物) にコードされるポリぺ プチドの翻訳を阻害し得る核酸をいう。 アンチセンス核酸の種類は DNAであつ ても RN Aであってもよいし、 あるいは DNAZRNAキメラであってもよい。 また、 天然型のアンチセンス核酸は、 細胞中に存在する核酸分解酵素によってそ のリン酸ジエステル結合が容易に分解されるので、 本発明のアンチセンス核酸は、 分解酵素に安定なチォリン酸型 (リン酸結合の P = 0を P = Sに置換) や 2, - O-メチル型等の修飾ヌクレオチドを用いて合成することもできる。 アンチセン ス核酸の設計に重要な他の要素として、 水溶性及び細胞膜透過性を高めること等 が挙げられるが、 これらはリボソームやマイクロスフェアを使用するなどの剤形 の工夫によっても克服することができる。 .
本発明のアンチセンス核酸の長さは、 GPRC 5 Dの mRNAもしくは初期転 写産物と特異的にハイブリダィズし得る限り特に制限はなく、 短いもので約 1 5 塩基程度、 長いもので mRNA (初期転写産物) の全配列に相補的な配列を含む ような配列であってもよい。 合成の容易さや抗原性の問題等から、 好ましくは約 1 5〜約 30塩基からなるオリゴヌクレオチドが例示される。 アンチセンス核酸 が約 25me rのオリゴ DNAの場合、 生理条件下で GPRC 5 Dの mRNAと ハイプリダイズし得る塩基配列は、 標的配列の塩基組成によっても異なるが、 通 常、 約 80%以上の同一性を有するものであればよい。 本発明のアンチセンス核酸の標的配列は、 了ンチセンス核酸がハイブリダイズ することにより、 G PRC 5 D蛋白質もしくはその機能的断片の翻訳が阻害され る配列であれば特に制限はなく、 GPRC 5 Dの: mRNAの全配列であっても部 分配列であってもよいし、 あるいは初期転写産物のイントロン部分であってもよ いが、 アンチセンス核酸としてオリゴヌクレオチドを使用する場合は、 標的配列 は GPRC 5Dの mRNAの 5, 末端からコード領域の C末端まで (配列番号 1 記載の塩基配列中塩基番号 1〜1035、 又は配列番号 3記載の塩基配列中塩基 番号 1〜1047で示される塩基配列) に位置することが望ましい。 好ましくは 5' 末端からコード領域の N末端側の領域であり、 最も好ましくは開始コドン (配列番号 3記載の塩基配列においては塩基番号 148〜1 50) 近傍の塩基配 列である。 また、 標的配列は、 それに相補的なアンチセンス核酸がヘアピン構造 等の二次構造を形成しないようなものを選択することが好ましい。
さらに、 本発明のアンチセンス核酸は、 GPRC 5Dの mRNAもしくは初期 転写産物とハイブリダィズして翻訳を阻害するだけでなく、 二本鎖 DNAである GPRC 5 D遺伝子と結合して三重鎖 (トリプレックス) を形成し、 mRNAへ の転写を阻害し得るものであってもよい。
GPRC 5 Dの発現を抑制する物質の別の好ましい一態様は、 G P R C 5 Dの mRNAもしくは初期転写産物を、 コード領域 (配列番号 1記載の塩基配列中塩 基番号 1〜 1035、 又は配列番号 3記載の塩基配列中塩基番号 148〜 1 '04 7で示される塩基配列) の内部 (初期転写産物の場合はイントロン部分を含む) で特異的に切断し得るリボザィムである。 「リボザィム」 とは核酸を切断する酵 素活性を有する RN Aをいうが、 最近では当該酵素活性部位の塩基配列を有する オリゴ DNAも同様に核酸切断活性を有することが明らかになっているので、 本 発明では配列特異的な核酸切断活性を有する限り DNAをも包含する概念とし て用いるものとする。 リポザィムとして最も汎用性の高いものとしては、 ウイ口 ィドゃウィルソィド等の感染性 RN Aに見られるセルフスプライシング RN A があり、 ハンマーヘッド型やヘアピン型等が知られている。 ハンマーヘッド型は 約 40塩基程度で酵素活性を発揮し、 ハンマーへッド構造をとる部分に隣接する 両端の数塩基ずつ (合わせて約 1 0塩基程度) を mRNAの所望の切断部位と相 補的な配列にすることにより、 標的 mRNAのみを^ 異的に切断することが可能 である。 このタイプのリポザィムは、 RNAのみを基質とするので、 ゲノム DN Aを攻撃することがないというさらなる利点を有する。 GPRC 5Dの mRNA が自身で二本鎖構造をとる場合には、 R N Aヘリ力ーゼと特異的に結合し得るゥ ィルス核酸由来の RN Aモチーフを連結したハイプリッドリボザィムを用いる ことにより、標的配列を一本鎖にすることができる Natl. Acad. Sci. USA, ^(10): 5572-5577 (2001)]。 さらに、 リボザィムを、 それをコードする D N A を含む発現ベクターの形態で使用する場合には、 細胞質への移行を促進するため に、 t RNAを改変した配列をさらに連結したハイプリッドリボザィムとするこ ともできる Nucleic Adds Res. , 29(13): 2780-2788 (2001)]。 · GPRC 5 Dの発現を抑制する物質のさらに別の一態様は、 GPRC 5Dの m R N Aもしくは初期転写産物のコ一ド領域内の部分配列 (初期転写産物の場合は イントロン部分を含む) に相補的な二本鎖オリゴ RNAである。 短い二本鎖 RN Aを細胞内に導入するとその RNAに相; ¾的な mRNAが分解される、 いわゆる RNA干渉 (RNA i ) と呼ばれる現象は、 以前から線虫、 昆虫、 植物等で知ら れていたが、 最近、 この現象が動物細胞でも起こることが確認されたことから [Mature, (6836): 494-498 (2001)]、 リボザィムの代替技術として注目され ている。
本発明のアンチセンスオリゴヌクレオチド及びリポザィムは、 GPRC 5 Dの c DNA配列もしくはゲノミック DNA配列に基づいて mRNAもしくは初期 転写産.物の標的配列を決定し、 市販の DNA/RNA自動合成機 (アブライド - バイオシステムズ社、 ベックマン社等) を用いて、 これに相補的な配列を合成す ることにより調製することができる。 RNA i活性を有する二本鎖オリゴ RNA は、 センス鎖及びァンチセンス鎖を D N AZR N A自動合成機でそれぞれ合成し、 適当なアニーリング緩衝液中、 約 90〜約 95 °Cで約 1分程度変性させた後、 約 30〜約 70°Cで約 1〜約 8時間ァニーリングさせることにより調製すること ができる。 また、 相補的なオリゴヌクレオチド鎖を交互にオーバーラヅプするよ うに合成して、 これらをアニーリングさせた後リガーゼでライゲーシヨンするこ とにより、 より長い二本鎖ポリヌクレオチドを調製することもできる。
GPRC 5 Dの機能的な発現を翻訳後レベルで抑制する物質の好ましい一態 様は、 GPRC 5Dに対する抗体もしくはそのフラグメントである。 該抗体は、 ポリクローナル抗体、 モノクローナル抗体のいずれであってもよく、 周知の免疫 学的手法により作製することができる。 抗 GPRC 5 D抗体のフラグメントは、 GPRC 5 Dに対する抗原結合部位 (CDR) を有する限りいかなるものであつ てもよく、 例えば、 Fab、 F(ab')2、 ScFv、 minibody等が挙げられる。
例えば、 ポリクローナル抗体は、 GPRC 5 D蛋白質あるいはそのフラグメン ト (必要に応じて、 ゥシ血清アルブミン、 KLH (Keyhole Limpet Hemocyanin) 等のキャリア蛋白質に架橋した複合体とすることもできる) を抗原として、 巿販 のアジュバント(例えば、完全または不完全フロイントアジュバント)とともに、 動物の皮下あるいは腹腔内に 2〜 3週間おきに 2〜 4回程度投与し (部分採血し た血清の抗体価を公知の抗原抗体反応により測定し、 その上昇を確認しておく)、 最終免疫から約 3〜約 1 0日後に全血を採取して抗血情を精製することにより 取得できる。 抗原を投与する動物としては、 ラット、 マウス、 ゥサギ、 ャギ、 モ ルモット、 ハムスターなどの哺乳動物が挙げられる。
また、 モノクローナル抗体は、 細胞融合法 (例えば、 渡邊武、 細胞融合法の原 理とモノクローナル抗体の作成、 谷内昭、 高橋利忠編、 「モノクローナル抗体と がん一基礎と臨床一」、 第 2- 14頁、 サイエンスフォーラム出版、 1985年) により 作成することができる。 例えば、 マウスに該因子を市販のアジュバントと共に 2 〜4回皮下あるいは腹腔内に投与し、 最終投与の約 3日後に脾臓あるいはリンパ 節を採取し、白血球を採取する。この白血球と骨髄腫細胞(例えば、 NS-1, P3X63Ag8 など) を細胞融合して該因子に対するモノクローナル抗体を産生するハイプリ ド 一マを得る。 細胞融合は PEG法 [ Immunol. Methods, 81(2): 223-228 (1985)] でも電圧パルス法 ybridoma, 7(6): 627-633 (1988)] であってもよい。 所望 のモノクローナル抗体を産生するハイプリ ドーマは、 周知の E I Aまたは R I A 法等を用いて抗原と特異的に結合する抗体を、 培養上清中から検出することによ • り選択できる。 モノクローナル抗体を産生するハイプリ ドーマの培養は、 インビ トロ、 またはマウスもしくはラット、 好ましくはマウス腹水中等のィンビボで行 うことができ、 抗体はそれぞれハイプリ ドーマの培養上清および動物の腹水から 取得することができる。
しかしながら、 ヒ トにおける治療効果と安全性を考慮すると、 本発明の抗 GP RC 5D抗体は、 ヒトと他の動物 (例えば、 マウス等) のキメラ抗体であること が好ましく、 ヒ ト化抗体であることがさらに好ましい。 ここで 「キメラ抗体」 と は免疫動物由来の可変部 (V領域) とヒ ト由来の定常部 (。領域) を有する抗体 をいい、 「ヒ ト化抗体」 とは CDRを除いて他の領域をすベてヒ ト抗体に置き換 えた抗体をいう。 キメラ抗体やヒ ト化抗体は、 例えば、 上記と同様の方法により 作製したマウスモノクローナル抗体の遺伝子から V領域もしくは CD Rをコー ドする配列を切り出し、 ヒ ト骨髄腫由来の抗体の C領域をコードする DNAと融 合したキメラ遺伝子を適当な発現ベクター中にクローニングし、 これを適当な宿 主細胞に導入して該キメラ遺伝子を発現させることにより取得することができ る。
GPRC 5 Dの機能的な発現を翻訳後レベルで抑制する物質の別の好ましい 態様は、 GPRC 5 Dに特異的に結合してその機能的発現を阻害するオリゴヌク レオチド、即ちァプタマ一である。 GPRC 5 Dに対するアブタマ一は、例えば、 以下の手順により取得することができる。 即ち、 まず、 DNAZRNA自動合成 機を用いてランダムにオリゴヌクレオチド (例えば、 約 60塩基) を合成し、 ォ リゴヌクレオチドのプールを作製する。 次に、 目的の蛋白質、 即ち G P R C 5 D と結合するオリゴヌクレオチドをァフイエティーカラムで分離する。 分離したォ リゴヌクレオチドを P C Rで増幅し、 前述の選抜プロセスで再度選抜する。 この 過程を約 5回以上繰り返すことによって、 G P R C 5 Dに親和性の強いァプタマ 一を選抜することができる。
G P R C 5 Dの発現を抑制する物質を有効成分とする拒食症治療薬は、 標的組 織 (即ち、 視床下部) の細胞内に取り込まれて初めてその治療活性を発揮し得る 力 有効成分である核酸や蛋白質分子は細胞内に吸収されにくく、 しかも体内で 速やかに分解されやすい。 また、 通常これらの分子の取り込みはエンドサイト一 シスにより行われるので、 リソソーム酵素による分解を受けやすい。 従って、 G P R C 5 Dの発現を抑制する物質を、 視床下部の細胞に安定な状態で送達し、 細 胞膜の透過性を.向上させ、 リソソーム Zエンドソームからの薬剤の遊離を 4¾進す るようなドラッグデリバリーシステム (D D S ) の設計が重要である。 例えば、 アンチセンスオリゴヌクレオチド等のオリゴ核酸分子の場合、 上述のようにリン 酸結合や糖部分 (2 ' 位、 3 ' 位等) を修飾した核酸の他、 リン酸と糖部分をぺ プチド結合に置き換えた P N A、 リン酸骨格の代わりにモルフィン骨格を有する オリゴヌクレオチド等、 化学修飾により、 ヌクレアーゼに対する安定性、 細胞内 移行、 リソソームノエンドソームからの遊離を改善させることが可能であり、 こ れらの修飾ォリゴ核酸は D N AZ R N A自動合成機を用いて容易に調製するこ とができる。
—方、 ポリ L一リジン、 アビジン、 コレステロール又はリン脂質成分等の付属 基をオリゴヌクレオチドゃ抗体分子に結合させることによって、 細胞膜透過性を 向上させることもできる。
さらに、 オリゴヌクレオチドゃ抗体分子をカチオン性リボソームに被包して製 剤化することもできる。 リボソーム中に被包することにより、 有効成分はヌクレ ァーゼゃプ口テアーゼによる分解から保護され、 且つリボソーム膜の力チオン性 表面は細胞表面の陰性荷電分子と結合してェンドサイ トーシスにより細胞内に 取り込まれる。 カチオン性リボソームは、 例えば、 DOTMA、 DDAB、 DM R I E等のカチオン性脂質と、 膜融合能を持つ中性脂質 DOPEを混合して調製 することができる。 核酸や蛋白質はポリアユオン性であるので、 カチオン性リポ ソームと混合することにより容易に複合体を形成する。 また、 リボソーム膜に視 床下部の細胞で特異的に発現する細胞表面分子に対する抗体もしくはリガンド を組み込むことにより、 細胞特異的なターゲッティングを行うこともできる。 例 えば抗 GPRC 5 D抗体自体をリボソーム膜に組み込むこともできる。
また、 エンドサイトーシスにより取り込まれたリボソームをリソソーム酵素に. よる分解から保護するために、 pH感受性リボソーム (酸性 pHで膜が不安定ィ匕 し、 リソソームと融合する前にエンドソーム小胞から細胞質に内容物が遊離され る) や、 紫外線照射等によりウィルス RNAを完全に断片化したセンダイウィル スとの融合リボソーム (センダイウィルスの膜融合能を用いてエンドサイトーシ ス経路を回避する) を使用することも好ましい。
上記のような剤形に設計された本発明の拒食症治療薬は、 適当な無菌のビヒク ルに溶解もしくは懸濁して、 経口的又は非経口的に投与され得る。 非経口的投与 経路としては、例えば、静脈内、動脈内、筋肉内、腹腔内、気道内等の全身投与、 あるいは視床下部付近への局所投与が挙げられるが、 これらに限定されない。 好 ましくは、 側脳室内への局所投与が挙げられる。
本発明の拒食症治療薬の投与量は、有効成分の種類、分子の大きさ、投与経路、 病気の重篤度、 投与対象となる動物種、 投与対象の薬物受容性、 体重、 年齢等に よって異なるが、通常、成人 1日あたり有効成分量として約 0. 0008〜約 2. 5mg/k g、好ましくは約 0. 008〜約 0. 025mg/k gの範囲であり、 これを 1回もしくは数回に分けて投与することができる。
G PRC 5 Dの発現を抑制する物質が、 アンチセンス核酸、 リポザィム又はァ プタマーのような核酸分子 (以下、 有効核酸分子ともいう) である場合、 本発明 の拒食症治療薬は、 該有効核酸分子をコードする発現ベクターを有効成分とする こともできる。 当該発現ベクターは、 上記の有効核酸分子をコードするオリゴヌ クレオチドもしくはポリヌクレオチドが、 投与対象である哺乳動物の視床下部細 胞内でプロモーター活性を発揮し得るプロモーダ一に機能的に連結されている 力 あるいは投与された動物の視床下部細胞内で、一定の条件下に機能的に連結 された形態に変化し得るような位置に配置されていなければならない。 使用され るプロモーターは、 投与対象である哺乳動物の視床下部細胞内で機能し得るもの であれば特に制限はないが、 例えば、 S V 4 0由来初期,プロモーター、 サイトメ ガロウィルス L T R、 ラウス肉腫ウィルス L T R、 M o M u L V由来 L T R、 ァ デノウィルス由来初期プロモーター等のウィルスプロモーター、並びに ]3—ァク チン遺伝子プロモーター、 P G K遺伝子プロモーター、 トランスフェリン遺伝子 プロモーター等の哺乳動物の構成蛋白質遺伝子プロモーターなどが挙げられる。 「一定の条件下に機能的に連結された形態に変化し得る'ような位置に配置され る」 とは、 例えば、 以下でさらに詳述するように、 プロ'モーターと有効核酸分子 をコードするオリゴ (ポリ) ヌクレオチドが、 該プロモーターからの有効核酸分 子の発現を妨げるのに十分な長さを有するスぺーサー配列により隔てられた、 同 方向に配置される 2つのリコンピナーゼ認識配列によって分断された構造を有 し、 該認識配列を特異的に認識するリコンビナーゼの存在下に該スぺーサー配列 が切り出されて、 有効核酸分子をコードするポリヌクレオチドがプロモータ^ "に 機能的に連結されるように配置されることをいう。
本発明の発現べクターは、好ましくは有効核酸分子をコードするオリゴ(ポリ) ヌクレオチドの下流に転写終結シグナル、 すなわちターミネータ一領域を含有す る。さらに、形質転換細胞選択のための選択マーカー遺伝子(テトラサイクリン、 アンピシリン、 カナマイシン、 ハイグロマイシン、 ホスフィノスリシン等の薬斉 IJ に対する抵抗性を付与する遺伝子、 栄養要求性変異を相補する遺伝子等) をさら に含有することもできる。 発現ベクターが上述のようにリコンビナーゼ認識配列 に挟まれたスぺーサー配列を有する場合、 該選択マーカー遺伝子は当該スぺーサ 一配列内に配置することもできる。
本発明の発現ベクターに使用されるベクターは特に制限されないが、 ヒト等の 哺乳動物への投与に好適なベクターとしては、 レトロウイルス、アデノウィルス、 アデノ随伴ウィルス、 ヘルぺスウィルス、 ワクシェアウィルス、 ボックスウィル ス、 ポリオゥイノレス、 シンドビスゥイノレス、 センダイウィルス等のウイノレスベタ ターが挙げられる。 アデノウイルスは、 遺伝子導入効率が極めて高く、 非分裂細 胞にも導入可能である等の利点を有する。 但し、 導入遺伝子の宿主染色体への組 込みは極めて稀であるので、 遺伝子発現は一過性で通常約 4週間程度しか持続し ない。 治療効果の持続性を考慮すれば、 比較的遺伝子導入効率が高く、 非分裂細 胞にも導入可能で、 且つ逆位末端繰り返し配列 (I T R ) を介して染色体に組み 込まれ得るアデノ随伴ウイルスの使用もまた好ましい。
アンチセンス核酸ゃリボザィム等の有効核酸分子は本来異物であり、 これらの 構成的且つ過剰な発現は、 当該遺伝子を導入された宿主動物にとって毒性が強く、 副作用を引き起こす場合も考えられる。 従って、 本発明の好ましい態様において は、 発現ベクターは、 不要な時期及びノ又は不要な部位での有効核酸分子の過剰 発現による悪影響を防ぐために、 有効核酸分子を時期特異的及び/又は視床下部 細胞特異的に発現させることができる。 このようなベクターの第一の実施態様と しては、 投与対象となる動物の視床下部細胞において特異的に発現する遺伝子由 来のプロモーターに機能的に連結した有効核酸分子をコードするオリゴ (ポリ) ヌクレオチドを含むベクターが挙げられる。 例えば、 G P R C 5 D遺伝子のネィ テイヴなプロモーター等が挙げられる。
本発明の時期特異的且つ視床下部特異的発現べクターの第二の実施態様とし て、 外因性の物質によってトランスに発現が制御される誘導プロモーターに機能 的に連結した有効核酸分子をコードするオリゴ (ポリ)'ヌクレオチドを含むベタ ターが挙げられる。 誘導プロモーターとして、 例えば、 メタ口チォネイン一 1遺 伝子プロモーターを用いた場合、 金、 亜鉛、 カドミウム等の重金属、 デキサメサ ゾン等のステロイド、 アルキル化剤、 キレート剤またはサイト力インなどの誘導 物質を、 所望の時期に視床下部に局所投与することにより、 任意の時期に視床下 部特異的に有効核酸分子の発現を誘導することができる。
本発明の時期特異的且つ視床下部特異的発現ベクターの別の好ましい態様は、 プロモーターと有効核酸分子をコードするオリゴ (ポリ) ヌクレオチドと力 該 プロモーターからの有効核酸分子の発現を妨げるのに十分な長さを有するスぺ ーサー配列により隔てられた、 同方向に配置される 2つのリコンビナーゼ認識配 列によって分断された構造を有するベクターである。 該ベクターが視床下部の細 胞内に導入されただけではプロモーターは有効核酸分子の転写を指示すること ができない。 しかしながら、 所望の時期に視床下部に該認、識配列を特異的に認識 するリコンビナーゼを局所投与するか、 あるいは該リ ンビナーゼをコ一ドする ポリヌクレオチドを含む発現ベクターを局所投与して該リコンビナーゼを視床 下部の細胞内で発現させると、 該認識配列間で該リコンビナーゼを介した相同組 換えが起こり、 その結果、 該スぺーサー配列が切り出され、 有効核酸分子をコー ドするオリゴ (ポリ) ヌクレオチドがプロモーターに機能的に連結されて、 所望 の時期に視床下部特異的に有効核酸分子が発現される。
上記ベクターに使用されるリコンビナーゼ認識配列は、 投与対象に内在のリコ ンビ^ "一ゼによる組換えを防ぐために、 内在のリコンビナーゼによっては認識さ れない異種リコンビナーゼ認識配列であることが望ましい。 したがって、 該べク ターにトランスに作用するリコンビナーゼもまた異種リコンビナーゼであるこ とが望ましい。 このような異種リコンビ^ "一ゼと該リコンピナーゼ認識配列の組 み合わせとしては、 大腸菌のバタテリオファージ P 1由来の Creリコンビナーゼ と lox P配列、 あるいは酵母由来の Flpリコンピナーゼと frt配列が好ましく例 示されるが、 それらに限定されるものではない。
Cre リコンビナーゼはバタテリオファージで発見されたが、 特異的な D NA組 換え反応は、 原核細胞だけでなく真核細胞である動物細胞や動物ウィルスでも機 能することが知られている。 同一 D N A分子上に同方向の 2つの ΙοχΡ配列が存 在する場合は、 Cre リコンビナーゼはその間に挟まれた D N A配列を切り出して 環状分子を形成させる(切り出し反応)。一方、異なる D N A分子上に 2つの ΙοχΡ 配列が存在し、 その一方が環状 D N Aである場合はく ΙοχΡ配列を介して環状 D N Aが他方の D N A分子上に挿入される (揷入反応) . Mol. Biol. , 150: 4βΊ~Λ8& - (1981); J. Biol. Chem. , 259: 1509 - 1514 (1984); Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 81: 1026-1029 (1984) ]。切り出し反応の例は、動物培養細胞 iNucleic Acids Res. , 17: 147-161 (1989); Gene, 181: 207-212 (1996) ]、 動物ウイノレス [尸 ro Natl. Acad. Sci. USA, 85: 5166-5170 (1988); J. Virol. , 69: 4600-4606 (1995); Nucleic-Acids Res. , 23: 3816-3821 (1995) ]、 トランスジエニックマウス [尸 roc. Natl. Acad. Sci. USA, 89: 6232—6236 (1992); Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 89: 6861-6865 (1992) ; Cell, 73'· 1155-1164 (1993) ; Science, ' 265: 103 - 106 (1994) ] 等で報告されている。
リコンビナーゼ Zリコンビナーゼ認識配列の相互作用を利用した本発明の時 期特異的且つ視床下部特異的発現ベクターのプロモーターとしては、 所望の時期 及び部位での発現を確実にするために、 好ましくはウィルス由来プロモーターや 哺乳動物の構成蛋白質遺伝子のプロモ ターが使用される。
有効核酸分子をコードする発現ベクターを有効成分とする本発明の拒食症治. 療薬の投与は、 治療対象動物自身の神経細胞を体外に取り出し、 培養してから導 入を行って体内に戻す ira法と、 投与対象の体内に直接ベクターを投与して 導入を行う in >o法のいずれかで行われる。 ex 法の場合、 標的細胞への ベクターの導入は、 マイクロインジェクション法、 リン酸カルシウム共沈殿法、 P E G法、 エレクトロポレーション法等により行うことができる。 in vivo法の 場合、 ウィルスベクターは、 注射剤等の形態で静脈内、 動脈内、 皮下、 皮内、 筋 肉内、 腹腔内等に投与される。 あるいは、 静脈内注射などによりベクターを投与 すると、 ウィルスベクターに対する中和抗体の産生が問題となるが、 標的細胞の 存在する視床下部付近、 例えば側脳室内に局所的にベクターを注入すれば in situ法)、 抗体の存在による悪影響を軽減することができる。
また、 有効核酸分子をコードする発現ベクターとして非ウィルスベクターを使 用する場合、 該発現べクタ一の導入は、 有効核酸分子自体を有効成分とする治療 薬の剤形について上記したように、 ポリ Lーリジン一核酸複合体などの高分子キ ャリア一を用いる力、 リボソームに被包して行うことができる。 あるいは、 パー ティクルガン法を用いてベクターを標的細胞に直接導入することもできる。
リコンビナーゼ Zリコンビナーゼ認識配列の相互作用を利用したベクターの 使用において、 トランスに作用する物質としてリコンビナーゼ自体を局所投与す る場合、 例えば、 リコンビナーゼを適当な無菌のビヒクル (例えば、 人工の脳髄 液等) に溶解または懸濁して視床下部に注入すればよい。 一方、 トランスに作用 する物質としてリコンビナーゼ発現ベクターを視床下部に局所投与する場合、 該 リコンビナーゼ発現ベクターは、 リコンビナーゼをコードするポリヌクレオチド 、 投与対象の視床下部細胞内でプロモーター活性を発揮し得るプロモータ に 機能的に連結した発現カセットを有するものであれば特に制限されない。 使用さ れるプロモーターが構成プロモーターである場合、 不要な時期におけるリコンビ ナーゼの発現を防ぐために、 視床下部に投与されるベクターは、 例えばアデノウ ィルスのように、.宿主細胞の染色体への組込みが稀なものであることが望ましい。 しかしながら、,アデノウイルスベクターを使用した場合、 リコンビナーゼの一過 的発現はせいぜい 4週間程度しか持続しないので、 治療が長期に及ぶ場合には第 二、 第三の投与が必要になる。 リコンビナーゼを所望の時期に発現させる別のァ プローチとして、 メタ口チォネイン遺伝子プロモーターのような誘導プロモータ —の使用が挙げられる。 この場合、 レトロウイルス等のインテグレーション効率 の高いウィルスベクターの使用が可能となる。
G P R C 5 Dの発現を抑制する物質が、 アンチセンス核酸、 リボザィム又はァ プタマーのような核酸分子である場合、 本発明の拒食症治療薬は、 上記のような 有効核酸分子をコードする発現べクターを含む宿主細胞を有効成分とすること もできる。 使用される宿主細胞としては、 上記のような発現ベクターの ex vivo 導入法において、 投与対象から標的細胞として取り出される自己細胞、 または同 種異系 (例えば、 ヒトの場合、 死産の胎児や脳死患者等) もしくは異種 (ヒ トの 場合、 プタゃサル等の他の哺乳動物) の個体から取り出した神経細胞、, あるいは それらの神経幹細胞や E S'細胞を培養 ·分化させて得られる神経細胞などが例示 される。 中枢神経系は拒絶反応の最も起こりにくい器官 ·組織であるので、 少量 の免疫抑制剤の併用により異種細胞であっても生着させることが可能である。 また、 別の態様においては、 投与対象となる動物の鼻腔、 咽頭、 口腔、 腸管等 に常在する細菌等を宿主細胞として、 常法によりこれを有効核酸分子をコードす る発現ベクターで形質転換し、 得られる形質転換体を宿主細胞が通常存在する投 与対象内の部位に送達することもできる。 最近、 薬物を脳に移行させる際、 血液 脳関門以外の経路として鼻から脳脊髄液に直接移行させる経路が検討されてお り、 鼻腔常在菌の使用はこの目的に適うものである。
有効核酸分子をコードする発現ベクター又は該発現べクタ一を担持する宿主 細胞を有効成分とする本発明の拒食症治療薬の投与量は、 有効成分の種類、 分子 の大きさ、プロモーター活性、投与経路、病気の重篤度、投与対象となる動物種、 投与対象の薬物受容性、'体重、 年齢等によって異なるが、 有効核酸分子自体を有 効成分とする治療薬を投与する場合の適切な投与量に相当する量の有効核酸分 子を、 ベクターもしくは宿主細胞を投与された動物の体内で発現させる程度であ ることが好ましく、 例えば、 成人 1 Sあたりベクター量として約 2〜約 2 0 μ g k g、 好ましくは約 5〜約 1 0 g / k gである。
G P R C 5 Dは、 摂食量を負に調節するシグナル伝達を仲介する膜受容体蛋白 質であることから、 この受容体の発現を増強することにより、 摂食行動を抑制す ることができる。 従って、 本発明はまた、 G P R C 5 Dの発現を増強する物質を 有効成分とする生活習慣病治療薬を提供する。 一般に、 「生活習慣病」 は、 食習 慣、 運動習慣、 休養、 喫煙、 飲酒等の生活習慣がその発症,進行に関与する疾患 群として規定されるが、 本発明においては、 特に 「摂食量を抑制方向に調節する ことにより.治療効果がもたらされ得る疾患群」をいい、例えば、糖尿病、肥満症、 高脂血症、 高尿酸血症等が代表的なものとして含ま,れる。 患者はこれらの疾患の 2つ以上を併発している場合が多い。
G PRC 5 Dの発現を増強する物質として'は、 例えば、 GPRC 5D遺伝子か らの RNA転写を促進し得るトランス活性化因子、 スプライシングゃ mRNAの 細胞質移行を促進し得る因子、 mRNAの分解を抑制する因子、 リボソームの m RNAへの結合を促進し得る因子、 GPRC 5 D蛋白質の分解を抑制する因子、 GPRC 5 D蛋白質の膜への輸送を促進する因子等が挙げられるが、 より直接的 且つ特異的な物質として、 GPRC 5 D蛋白質もしくはその均等物、 GPRC 5 Dをコードする核酸を含む発現ベクター又は該発現ベクターを担持する宿主細 胞が好ましく例示される。
ここで 「GPRC 5D蛋白質」 は、 配列番号 2又は 4記載のアミノ酸配列から なる蛋白質であり、 「その均等物」 とは、 配列番号 2又は 4記載のアミノ酸配列 において 1もしくは 2以上(好ま.しくは 1〜50個、より好ましくは 1〜 30個、 いっそう好ましぐは 1〜: L.0個、 最も好ましくは 1〜5個) のアミノ酸が置換、. 欠失、 挿入、 付加または修飾されたアミノ酸配列からなり、 配列番号 2又は 4記 載のアミノ酸配列からなる蛋白質と同等のリガンドー受容体相互作用を示し、 且 つ Gひ と共役して該サブュニットの GDP · GTP交換反応を促進する活性を有 するポリペプチド、 あるいはこの定義の範囲外ではあるが、 ヒ ト及ぴマウスの G PRC 5 D遺伝子と分子進化論上同一の起源を有する遺伝子によりコードされ る他の哺乳動物由来の蛋白質、即ちオルソログ(ortholog) をいう。 したがって、 本発明の生活習慣病治療薬は、 ヒト及びマウスのみならず、 他の哺乳動物におけ る糖尿病、 肥満症、 高脂血症、 高尿酸血症等の治療への使用をも意図している。 近年のペットブームにより、 過剰な給餌と運動不足の結果、 肥満症等の生活習慣 病様の疾患を発症する動物が増加していることから、 本発明の治療薬は獣医学の 分野においても極めて有用である。
G PRC 5 D蛋白質又はその均等物は、例えばヒト又はマウス、あるいはゥシ、 ブタ、 サル、 ラット等の他の哺乳動物の視床下部組織由来の膜含有画分から、 抗 GPRC 5 D抗体を用いたァフイエティークロマトグラフィ一により単離する ことができる。 あるいは、 当該組織由来の c DNAライブラリーもしくはゲノミ ックライプラリーから、 GPRC 5 Dの c DNAクローンをプローブとして単離 される DNAクローンを適当な発現ベクター中にクローユングし、 宿主細胞に導 入して発現させ、細胞培養物の膜含有画分から抗 G PRC 5 D抗体や、 His-tag, GST-tag等を用いたアブイ-ティークロマトグラフィーにより精製することもで きる。 また、 当該均等物は、 GPRC 5Dの cDN A配列 (配列番号' 1記載の塩 基配列中塩基番号 1〜1 0'3 5、 又は配列番号 3記載の塩基配列中塩基番号 1 4 8〜1 04 7で示される塩基配列) を基に、 部位特異的変異誘発等の人為的処理 により一部に変異を導入したものであってもよい。 保存的アミノ酸置換は周知で あり、 当業者は GPRC 5 Dの受容体特性を変化させない範囲で、 GPRC 5 D 蛋白質に適宜変異を導入することができる。 しかしながら、 リガンド結合ドメィ ン、 好ましくはさらにィンバースァゴエストが結合し得る細胞外ループ及ぴ N末 端鎖は高度に保存されている必要があるので、 このような領域には変異を導入し ないことが望ましい。 '
GPRC 5 D蛋白質又はその均等物を有効成分とする生活習慣病治療薬は、 抗 GPRC 5 D抗体を有効成分とする拒食症治療薬に関して上記したように、 ポリ L一リジン、 アビジン、 コレステロール又はリン脂質成分等の付属基を結合させ ることによって、 細胞膜透過性を向上させることができる。 あるいは、 本治療薬 は、 GP liC 5 D蛋白質又はその均等物をカチオン性リボソームに被包して製剤 化することもできる。 蛋白質はポリア二オン性であるので、 カチオン性リポソ一 ムと混合することにより容易に複合体を形成する。 また、 リボソーム膜に視床下 部の細胞で特異的に発現する細胞表面分子に対する抗体もしくはリガンドを組 み込むことにより、細胞特異的なターゲッティングを行うこともできる。例えば、 抗 G PRC 5 D抗体 (好ましくは、 アンタゴェス ト活性又はインバースァゴニス 5 ト活性を有しない抗体) をリボソーム膜に組み込むこともできる。
GPRC 5D蛋白質又はその均等物を有効成分とする生活習慣病治療薬は、 適. 当な無菌のビヒクルに溶解もしくは懸濁して、 経口的又は非経口的に投与され得 る。 非経口的投与経路としては、 例えば、 静脈内、 動脈内、 筋肉内、 腹腔内、 気 道内等の全身投与、 あるいは視床下部付近への局所投与が挙げられるが、 これら 10 に限定されない。 好ましくは、 側脳室内への局所投与が挙げられる。
本生活習 ffi病治療薬の投与量は、 投与経路、 病気の重篤度、 投与対象となる動
, . 物種、 投与対象の薬物受容性、 体重、 年齢等によって異なるが、 通常、 成人 1日 ' あたり有効成分量として約 0. 0008〜約 2. 5mg/k g、好ましくは約 0.
008〜約0. 025m g// k gの範囲であり、 これを 1回もしくは数回に分け 15 て投与することができる。
GPRC 5 Dの発現を増強する物質が、 GPRC 5 D蛋白質又はその均等物で ある揚合、 本発明の生活習慣病治療薬は、 それらのポリペプチドをコードする核 酸を含む発現ベクターであってもよいし、 また、 該発現ベクターを担持する宿主 細胞であってもよい。 こごで使用ざれる発現ベクターや宿主細胞は、 上記の拒食 20 症治療薬の場合と同様のものであってよい。 さらに、 これらの生活習慣病治療薬 の投与経路及び投与量についても、 上記の拒食症治療薬のそれぞれに関して例示 したものを、 同様に好ましく使用することができる。
本発明はまた、 視床下部細胞の細胞膜上に発現した GPRC 5 Dの機能を抑制 する物質を有効成分とする拒食症治療薬、 あるいは該機能を促進する物質を有効 25 成分とする生活習慣病治療薬を提供する。 これらの治療薬は、 GPRC 5Dに対 してァゴニス ト活性、 アンタゴニス ト活性又はインバースァゴニス ト活性を有す る物質をスクリーユングすることによって得ることができる。 従って、 本発明は また、 G PRC 5 Dの機能を抑制もしくは促進する物質のスクリーニング方法と、 そのためのスクリーエング系を同時に提供する。
ここで 「ァゴ二スト活性」 とは、 GPRC 5D受容体に特異的に結合し、 GP R C 5 Dの活性型と不活性型の平衡状態をより活性側にシフトさせる性質をい う。 従って、 ァゴニス ト活性を有する物質には、 いわゆるフルァゴニス トや部分 ァゴ-ス トの他、 G PRC 5 Dの生理的リガンドも包含される。 「アンタゴニス ト活性」 とは、 GPRC 5 Dのリガンド結合部位に拮抗的に結合するが、 活性型 と不活性型の平衡状態にほとんど又は全く影響を及ぼさない性質をいう。 従って、 アンタゴニスト活性を有する物質とは、 いわゆるェユートラルアンタゴニストを いい、 インバースァゴ-ストば含まないものとする。 「インバースァゴエスト活 性」 とは、 G P R C 5 Dの任意の部位に結合して、 G P R C 5 Dの活性型と不活 性型の平衡状態をより不活性側にシフトさせる性質をいう。'尚、 本明細書におい て、 以下、 単に 「リガンド」 という場合は、 生理的リガンド、 ァゴニスト、 アン タゴ-スト及びインバースァゴエストをすべて包含するものとする。
本発明のスクリーユング系は、 GPRC 5 D蛋白質又はその均等物を含む脂質 二重層膜、並びにあるファミリーに属する Gaの受容体結合領域及び任意の のグァニンヌクレオチド結合領域を少なくとも含むポリぺプチドを、 必須の構成 要素として含む系を 1構成単位とし、 該構成単位を Ga の各ファミリー (即ち、 G as、 G a^ Gaq) の受容体結合領域について構築して得られる、 一連の受容 体一 G蛋白質共発現系である。 GPRC 5 D蛋白質又はその均等物は、 上記の生 活習慣病治療薬の有効成分として上記した通りのものである。 GPRC 5 D蛋白 質又はその均等物を保持する脂質二重層膜の由来は、 該受容体蛋白質が該膜上で 本来の立体構造をと.ることができる限り特に制限されないが、 好ましくはヒト、 ゥシ、 ブタ、 サル、 マウス、 ラット等の哺乳動物細胞や昆虫細胞等の真核細胞の 細胞膜を含有する画分、 例えば、 無傷細胞、 細胞ホモジネート、 あるいは該ホモ ジネートから遠心分離等により分画される細胞膜画分が挙げられる。 し力、しなが ら、 例えば、 ホスファチジルコリン、 ホスファチジルセリン、 コレステロール等 の各種脂質を適当な比率、 好ましくは哺乳動物細胞や昆虫細胞等の真核細胞の細 胞膜におけるそれに近い比率で混合した溶液から常法により調製される人工脂 質二重膜もまた、 本発明の一実施態様において好ましく使用され得る。 ·
Gsファミリーに属する Go; (Gひ s)は、アデ-ル酸シクラーゼを効果器とし、 その活性を促進するものであり、 例えば、 Ga Go あるいは G。lf 等が挙 げられる。 Giファミリーに属する Gひ (Gc は、 アデ ル酸シクラ一ゼを効 果器とし、 その活性を抑制するものであり、 例えば、
Figure imgf000026_0001
あるいは Gz等が挙げられる。 .Gqファミリーに属する G a; (Gaq) は、 ホスホリパーゼ C を効果器とし、 その活性を促進するものであり、 例えば、 Gaqあるいは G16等が 挙げられる。 本スクリーニング系の Go;sポリペプチド、 Gc^ポリペプチド及び Go;qポリペプチドはそれぞれ、 自身の GPCRとの結合に関与する領域(RB領 域) と任意の Gd のグァニンヌクレオチドとの結合に関与する領域 (GB領域) を有することが必要である。 Go!の X線結晶構造解析の結果から、 GPCR結合 領域は C末端近傍にあり、 一方、 GB領域は、 r a s蛋白質のヌクレオチド結合 部位と相同な領域(N末端側から、 Pボックス、 G, ボックス、 Gボックス、 G" ボックスと呼ばれるアミノ酸モチーフ、 並びに高度にヘリックス化したドメイン 内の α Eヘリックスの先頭及ぴ aFヘリックスなど) であることが明らかにな つている。 GPRC 5 Dに対する生理的リガンド又はァゴニストが該受容体に結 合すると、 該受容体の Ga 活性化ドメインと該受容体に共役する Ga の RB領 域とが相互作用して Ga のコンフオメーシヨン変化を生じ、 GB領域から GDP が解離して速やかに GT Pを結合する。 Gひ一 GT Pは効果器に作用してその活 性を促進又は抑制する。 一方、 インバースァゴェストが結合すると、 受容体のコ ンフオメーション変化により G 活性化ドメインが不活性化されるので、活性化 型の Ga— GTPレベルが減少し、 効果器への作用が阻害される。 ここで、 GT Pの代わりに、 例えば、 35S標識した GT P γ S等の G α の GTP a s e活性に よつて加水分解を受けない G T Pアナログを系に添加しておけば、 被験物質の存 在下と非存在下での膜に結合した放射活性を測定 ·比較することにより、 Ga に おける GDP ■ GTP交換反応に及ぼす被験物質の効果を評価することができ、 GPRC 5Dに対するリガンド活性を有する物質をスクリーユングすることが できる。 即ち、 被験物質の存在下で放射活性が増加すれば、 該被験物質は G PR C 5 Dに対するァゴニスト活性を有し、 従って生活習慣病に対する治療活性を有- する。 一方、 放射活性が減少すれば、 該被験物質は GPRC 5Dに対するインバ ースァゴェス ト活性を有し、 従って拒食症に対する治療活性を有する。
いったん GPRC 5 Dに対するリガンドがスクリーニングされれば、 該受容体' と共役する G のブアミリーが明らかになるので、 以後のスクリーニングは、 当 該ファミリーに属する Go; ポリプチペプチドを構成要素として含む系のみを用 いて行うことができる.。 後述の受容体一 Ga融合蛋白質発現系による GPRC 5 Dの恒常的活性化の結果から、 GPRC 5 Dと共役し得る' G蛋白質 αサブュ-ッ トは Go;sであることが強ぐ示唆される。 したがって、本発明はまた、 GPRC 5 Dと共役し得る G蛋白質 サブユエット (好ましくは、 Gas) と該受容体との共 発現系において、 該 Go;の GDP · G TP交換反応又は該 Gひ と相互作用する効 果器の活性を、 被験物質の存在下及び非存在下で比較することを特徴とする、 該 受容体に対するリガンドのスクリーニング方法を提供する。 '
GPRC 5Dに対するリガンドの活性は、 G αポリぺプチドの効果器への作用 を指標として測定することもできる。 この場合、 本発明のスクリーニング系は、 GPRC 5 D蛋白質 はその均等物に加えて、 さらに効果器を含む脂質二重層膜 を構成要素として含む必要がある。 また、 ポリペプチドは該効果器と相互作 用するための領域をさらに含む必要がある。各ファミリーに属する Go;は効果器 の種類又は作用の方向が異なるので、 それぞれが自身の効果器相互作用領域を有 するよりも、共通の効果器相互作用領域をすベての Gひポリぺプチドが有するこ とがより好ましい。 従って、 本スクリーニング系において、 少なくとも 2種の G ポリペプチドは他のファミリーに属する G a の効果器相互作用領域を含むキ メラポリぺプチドである。例えば、効果器としてホスホリパーゼ Cを用いる場合、 G α qポリペプチドはネイティブなものであってよいが、 G a sポリペプチド及び G a iポリぺプチドは効果器相互作用領域が Gひ qのもので置換されたキメラボリ ペプチドであることが必要である。別のフアミリーに属する G o; の効果器相互作 用領域を含むキメラポリぺプチドの最も簡便な例としては、 別のファミリーに属 する Gaの C末端の約 5アミノ酸程度 (即ち、 RB領域) を、 自身の C末端配列 で置換したものが挙げられる。
本スクリーニング系において、 3種の Gひポリペプチドが G as又は G c^の効 果器相互作用領域を含む場合、 効果器としてアデ二ル酸シクラーゼを含む脂質二 '重層膜が用いられる。 一方、 G a ポリペプチドが、 Gひ qの効果器相互作用領域 を含む場合は、''効果器としてホスホリパーゼ Cを含む脂質二重層膜を用いる必要 がある。
効果器としてアデ二ル酸シクラーゼ (以下、 ACともいう) を含むスクリー- ング系においては、 ポリペプチドの効果器への作用は、 AC活性を直接測定 することにより評価することができる。 AC活性の測定には公知のいかなる手法 ' を用いてもよく、 例えば、 ACを含む膜画分に AT Pを添カ卩し、 生成する c AM P量を、 抗 c AMP抗体を用いて R I (例えば、 1251)、 酵素 (例えば、 アルカリ ホスファターゼ、 ペルォキシダーゼ等)、 蛍光物質 (例えば、 F I T C、 ローダ ミン等) 等で標識した c AM Pとの競合ィムノアッセィにより測定する方法や、 ACを含む膜画分に [a- 32P] AT Pを添加し、 生成する [32P] c AMPをァ ルミナカラム等で分離後、 その放射活性を測定する方法等が挙げられるが、 これ に限定されない。 Gひ ポリ.ペプチドが G asの効果器相互作用領域を含む場合、 被験物質の存在下及び非存在下で AC活性を測定 ·比較し、 被験物質存在下で A C活性が増加すれば該被験物質は G PR C 5 Dに対するァゴニスト活性を有し、 従って生活習慣病に対する治療活性を有する。 反対に AC活性が減少すれば、 該 被験物質は G PRC 5 Dに対するインバースァゴニスト活性を有し、 従って拒食 症に対する治療活性を有する。 一方、 Ga ポリペプチドが Go: iの効果器相互作 用領域を含む場合は、 被験物質存在下で A C活性が増加すれば該被験物質は G P RC 5Dに対するインバースァゴ-スト活性を有し、 従って拒食症に対する治療 活性を有する。 反対に A C活性が減少すれば、 該被験物質は G PRC 5Dに対す るァゴニスト活性を有し、 従って生活習慣病に対する治療活性を有する。
スクリーユング系として無傷真核細胞を用いる場合は、 Go;ポリペプチドの A Cへの作用は、 細胞内の c AMP量を測定するか、 あるいは細胞を [3H] アデ二 ンで標識し、 生成した H] c AMPの放射活性を測定することによつても評価 することができる。 細胞内 c AMP量は、 被験物質の存在下及び非存在下で細胞 を適当な時間ィンキュベートした後、 細胞を破砕して得られる抽出液について、 上記の競合ィムノアッセィを実施する とにより測定することができるが、 公知 の他のいかなる方法も使用することができる。
別の態様として、 c AMP量を c AMP応答エレメンド (CRE) の制御下に あるリポーター遺伝子の発現量を測定することにより、 評価する方法もある。 こ こで使用される発現ベクターについては後に詳述するが、 概説すると、 CREを 含むプロモーターの下流にリポーター蛋白質をコードする DNAを連結した発 現カセットを含むベクターを導入された真核細胞を、 被験物質の存在下及び非存 在下で適当な時間培養し、 細胞を破砕して得られた抽出液におけるリポーター遺 伝子の発現を公知の手法を用いて測定■比較することにより、 細胞内 cAM P量 を評価するというものである。
従って、 Go; ポリペプチドが G(¾sの効果器相互作用領域を含む場合、 被験物 質の存在下で細胞内 cAM Pi (もしくは CR E制御下にあるリポータ一遺伝子 の発現量) が増加すれば、 該被験物質は G PRC 5 Dに対するァゴニスト活性を 有し、 従って生活習慣病に対する治療活性を有する。 反対に c AMP量 (もしく はリポーター遺伝子の発現量) が減少すれば、 該被験物質は G P RC 5 Dに対す るインバースァゴニスト活性を有し、 従って拒食症に対する治療活性を有する。 一方、 G a ポリペプチドが G o; iの効果器相互作用領域を含む場合、 被験物質の 存在下で細胞内 c AM Pi (もしくは CR E制御下にあるリポーター遺伝子の発 現量) が増加すれば、 該被験物質は G P R C 5 Dに対するインバースァゴ-スト 活性を有し、 従って拒食症に.対する治療活性を有する。 反対に c AMP量 (もし くはリポーター遺伝子の発現量) が減少すれば、 該被験物質は G P R C 5 Dに対 するァゴニスト活性を有し、 従って生活習慣病に対する治療活性を有する。. —方、 効果器としてホスホリパーゼ C (以下、 P L Cともいう) を含むスクリ : 一ユング系 (即ち、 ポリペプチドが G aqの効果器相互作用領域を含む場合) においては、 G ポリべプチドの効果器への作甩は、 P L C活性を直接測定する ことにより評価することができる。 P L C活性は、例えば、 3H標識したホスファ チジルイノシト ルー 4, 5—二リン酸を P L C含有膜画分に添加し、 生成する イノシトールリン酸量を、 公知の手法を用いて測定することにより評価すること ができる。 被験物質の存在下及び非存在下で P L C活性を測定■比較し、 被験物 質存在下で P L C活性が増加すれば、 該被験物質は G P RC 5 Dに対するァゴ- スト活性を有し、 従って生活習慣病に対する治療活性を有する。 反対に P LC活 性が減少すれば、 該被験物質は G PRC 5 Dに対するィンバースァゴエスト活性 を有し、 従って拒食症に対する治療活性を有する。
スクリーニング系として無傷真核細胞を用いる場合は、 Go;ポリペプチドの P L Cへの作用は、 細胞に [3H] イノシトールを添加し、 生成した [3H] イノシ トールリン酸の放射活性を測定したり、 細胞内の C a 2+量を測定することによつ ても評価することができる。 細胞内 C a2+量は、 被験物質の存在下及ぴ非存在下 で細胞を適当な時間インキュベートした後、 蛍光プローブ (fura- 2、 indo_l、 fluor- 3、 Calcium- Green I等) を用いて分光学的に測定するか、 カルシウム感受 性発光蛋白質であるェクオリン等を用いて測定することができるが、 公知の他の いかなる方法を使用してもよい。 蛍光プローブを用いた分光学的測定に適した装 置として、 FLIPR (Molecular Devices社) システムが挙げられる。
別の態様として、 C a2+によりアップレギュレートされる TPA (12— O—テ トラデカノィルホルボール一13—アセテート) 応答エレメント (TRE) の制御 下にあるリポーター遺伝子の発現量を測定することにより、 C a2+量を評価する 方法もある。 ここで使用される発現ベクターについては後に詳述するが、'概説す ると、 TREを含む 口モーターの下流にリポーター蛋白質をコードする DNA を連結した発現カセットを含むベクターを導入された真核細胞を、 被験物質の存 在下及び非存在下で適当な時間培養し、 細胞を破砕して得られた抽出液における リポーター遺伝子の発現を公知の手法を用いて測定 ·比較することにより、 細胞 内 C a 2+量を評価するというものである。
従って、 被験物質の存在下で細胞内 C a 2+量 (もしくは TRE制御下にあるリ ポーター遺伝子の発現量) が増加すれば、 該被験物質は G PRC 5 Dに対するァ ゴニスト活性を有し、 従って生活習慣病に対する治療活性を有する。 反対に細胞 内 C a2+量 (もしぐはリポーター遺伝子の発現量) が減少すれば、 該被験物質は G PRC 5 Dに対するインバースァゴニス ト活性を有し、 従って拒食症に対する 治療活性を有する。
本発明のスクリーニング法に供される被験物質は、 いかなる公知化合物及ぴ新 規化合物であってもよく、 例えば、 コンビナトリアルケミストリー技術を用いて 作製された化合物ライプラリー、 固相合成やファージディスプレイ法により作製 されたランダムペプチドライブラリー、 あるいは微生物、 動植物、 海洋生物等由 来の天然成分等が挙げられる。
本発明のスクリーニング系の 1構成単位である、 G PRC 5 D蛋白質又はその 均等物を含む脂質二重層膜及び Gひ ポリペプチドを必須構成要素として含有す る系の好ましい一実施態様は、 G PRC 5 D蛋白質又はその均等物をコードする DN Aを含む発現ベクターと、あるフアミリーに属する Gaの RB領域及び任意 の G α の GB領域を少なくとも含むポリぺプチドをコ一ドする DN Aを含む発 現ベクターとでトランスフエクトした宿主真核細胞、 該細胞のホモジネートまた は該細胞由来の膜画分である。
「G P RC 5 D蛋白質又はその均等物をコードする DNA」 は、 配列番号 2又 は 4記載のアミノ酸配列からなるポリペプチド、 あるいは該アミノ酸配列におい て、 1もしくは 2以上 (好ましくは 1〜5 0個、 より好ましくは 1〜3 0個、.い つそう好ましくは 1〜1 0個、 最も好ましくは 1〜5個) のアミノ酸が置換、 欠 失、 挿入、 付加または修飾されたァミノ酸配列からなり、 G P RC 5 Dと同等の リガンドー受容体相互作用を示し、 且つ G o; と共役して該サブユニットの GD P · GT P交換反応を促進する活性を有するポリペプチド、 あるいは配列番号 2 又は 4記載のァミノ酸配列からなるポリぺプチドのオルソログをコ一ドする D N Aであれば特に制限はない。 G P RC 5 D c DNAのコード領域 (配列番号 1記載の塩基配列中塩基番号 1〜1 0 3 5、 又は配列番号 3記載の塩基配列中塩- 基番号 1 4 8 ~ 1 0 4 7で示される塩基配列) の他、 ゥシ、 プタ、 サル、 ラット 等のヒ ト又はマウス以外の哺乳動物由来の G P R C 5 Dに対応する G P CRを コードする DNA等が例示され、 これらは、 哺乳動物の視床下部を含む脳神経組 織由来の c DN Aライブラリーもしくはゲノミックライブラリーから、 G PRC 5 Dの c DNAをプローブとして単離され得る。 また、 当該均等物は、 G PRC 5 Dの c DNAを基に、 部位特異的変異誘発等の人為的処理により一部に変異を 導入したものであってもよい。
3種の G aポリペプチドをコードする DNAは、少なくとも各フアミリーの G a の RB領域をコードする配列と、 任意の G o; の GB領域をコードする配列と を有することが必要である。 各種 G a遺伝子の配列は公知であり、 また、 上述の 通り、 G aの X線結晶構造解析の結果から、 RB領域及び GB領域はよく知られ ている。 従って、 当業者は、 所望により G o;のコード配列の一部を欠失したフラ グメントを容易に構築することができる。 Ga ポリペプチドの効果器への作用を指標とするスクリーニング系において は、 Go;ポリペプチドをコードする DNAは、効果器相互作用領域をコードする 核酸配列をさらに含む必要がある。 上述のように、 3種の ポリペプチドは共 通の効果器相互作用領域を有するので、少なくとも 2種の Gaポリぺプチドは別 のファミリーの効果器相互作用領域を有するキメラである。 当該キメラポリぺプ チドをコードする DNAの最も簡便な例としては、 目的の効果器相互作用領域を 有する Gaの c DNAの C末端の約 5アミノ酸をコードする配列を、 PCR等の 公知の手法を用いて、他のフアミリーの の C末端配列をコードする DNA配 列に置換したものが挙げられる。
G PRC 5 D蛋白質又はその均等物をコードする DN A、及ぴ G a ポリぺプチ ドをコードする D N Aは、 宿主真核細胞内でプロモーター活性を発揮し得るプロ モーターに機能的に連結されていなければならない。 使用されるプロモーターは、 真核細胞内で機能し得るものであれば特に制限はないが、 例えば、 SV40由来 初期プロモーター、 サイ トメガロウィルス L TR、 ラウス肉腫ウィルス L TR、 MoMuLV由来 LTR、 アデノウイルス由来初期プロモーター等のウィルスプ 口モーター、並びに —ァクチン遺伝子プロモーター、 PGK遺伝子プロモータ 一、 トランスフェリン遺伝子プロモーター等の真核生物由来の構成蛋白質遺伝子 のプロモーターなどが挙げられる。 使用される発現ベクターは、 上記プロモ^ "タ 一に加えて、 その下流に転写終結シグナル、 すなわちターミネータ一領域を含有 することが好ましく、 プロモーター領域とターミネータ一領域の間にコーディン グ D N Aを挿入し得るように、.適当な制限酵素認識部位、 好ましくは該ベクター を 1箇所のみで切断するユニークな制限酵素認識部位を有することが望ましい。 さらに、 該発現べクタ一は、 選択マーカー遺伝子 (テトラサイクリン、 アンピシ リン、 カナマイシン、 ハイグロマイシン、 ホスフィノスリシン等の薬剤抵抗 1"生遺 伝子、 栄養要求性変異相補遺伝子等) をさらに含有していてもよい。
本発明のスクリーニング系に使用されるベクターとしては、 プラスミドベクタ 一や、 ヒ ト等の哺乳動物での使用に好適なレトロウイルス、 アデノウイルス、 ァ デノ随伴ウィルス、ヘルぺスウィルス、ワクシェアウィルス、ボックスウィルス、 ポリオウイルス、 シンドビスウィルス、センダイウィルス等のウィルスベクター、 あるいは昆虫細胞での使用に好適なバキュロウィルスベクター等が挙げられる。
G P R C 5 D蛋白質又はその均等物をコードする D NAと、 G ひポリペプチド をコードする D NAは、 2つの別個の発現ベクター上に担持されて宿主細胞に共 十ランスフエタ トされてもよいし、 あるいは、 1つのベクター上に、 ジシス トロ ニックもしくはモノシストロニックに揷入されて、 宿主細胞内に導入されてもよ い。
宿主細胞は、 ヒト、 サル、 マウス、 ラット、 ハムスタ. 等の哺乳動物細胞ゃ昆 虫細胞等の真核細胞であれば特に制限はない。具体的には、 C0P、 L、 C127s Sp2/0、 NS- NIH3T3、 ST2等のマウス由来細胞、 ラット由来細胞、 BHK、 CH0等のハムス ター由来細胞、' C0S1、 COS 3, C0S7、 CV1、 Vero等のサル由来細胞、 および HeLa、 293等のヒト由来細胞及び、 Sf9、 Sf21、 High Five等の昆虫由来細胞などが例示 される。
宿主細胞への遺伝子導入は、 真核細胞の遺伝子導入に使用できる公知のいかな る方法を用いて行ってもよく、 例えば、 リン酸カルシウム共沈殿法、 エレクト口 ポレーシヨン法、 リボソーム法、 マイクロインジェクション法等が挙げられる。 遺伝子を導入された宿主細胞は、 例えば、 約.5〜 2 0 %のゥシ胎仔血清を含む 最少必須培地 (MEM)、 ダルベッコ改変最少必須培地 (DMEM)、 RPMI1640培地、 199 培地等を用いて培養することができる。 培地の p Hは約 6〜約 8であるのが好ま しく、 培養温度は、 通常約 2 7〜約 4 0 °Cである。
上記のようにして得られる、 G P R C 5 D蛋白質又はその均等物をコードする D N A及び G ひポリぺプチドをコードする D N Aを導入された真核細胞は、使用 するスクリーニング法に応じてそのまま無傷細胞として使用してもよいし、 ある いは適当な緩衝液中で該細胞を破砕して得られる細胞ホモジネートゃ、 該ホモジ ネートを適当な条件で遠心分離するなどして (例えば、 約 1, O O O X g程度で 遠心して上清を回収した後、 約 100, 000X g程度で遠心して沈渣を回収す る) 単離される膜画分の形態であってもよい。
例えば、 GT P γ S結合アツセィや、効果器の活性を直接測定することにより、 被験物質のリガンド特性を評価する場合には、 使用するスクリーニング系は、 好 ,ましくは、 上記のようにして細胞から調製される膜画分である。 一方、 細胞内 c AMP量 (もしくは c AMP応答性リポーターの発現量) や細胞内 C a2+量 (も しくは C a 2+応答性リポーターの発現量) を測定することにより、 被験物質のリ ガンド特性を評価する場合には、 使用するスクリ一ユング系は無傷真核細胞であ る。
尚、 リガンド活性の評価を、 c AMP応答性リポーター (効果器がアデ ル酸 シクラーゼの場合) もしくは C a2+応答性リポーター (効果器がホスホリパーゼ. Cの場合) の発現量を指標として行う場合には、 宿主真核細胞は、 c AMP応答 エレメント (CRE) または TPA応答エレメント (TRE) を含むプロモータ 一領域の下流にリポーター蛋白質をコードする D N Aが機能的に連結した発現 カセットを含むベクターを導入されたものである必要がある。 CREは cAMP の存在下に遺伝子の転写を活性化するシスエレメントであり、 コンセンサス配列 として TGACGTCA を含む配列が挙げられるが、 c AMP応答性を保持する限り当 該配列の一部に欠失、 置換、 揷入または付加を含む配列であってもよい。 一方、 TREは C a 2+の存在下に遺伝子の転写を活性化するシスエレメントであり、 コ ンセンサス配列として TGACTCAを含む配列が挙げられるが、 C a 2+応答性を保持 する限り当該配列の一部に欠失、 置換、 揷入または付加を含む配列であってもよ い。 CRE又は TREを含むプロモーター配列としては、 上記のようなウィルス プロモーターや真核生物由来の構成蛋白質遺伝子プロモーターが同様に使用可 能であり、制限酵素及び DN Aリガーゼを用いて、あるいは PC R等を利用して、 該プロモータ一配列の下流に C R Eまたは T R E'配列を揷入することができる。 C RE又は TREの制御下におかれるリポーター遺伝子としては、 迅速且つ簡便 に遺伝子発現を検出■定量できる公知のいかなる遺伝子を使用してもよく、 例え ば、 ノレシフェラーゼ、 i3 _ガラクトシダーゼ、 ]3—グルクロニダーゼ、 ア^/カリ ホスファターゼ、 ペルォキシダーゼ等のリポーター蛋白質をコードする DNAが 挙げられるが、 これらに限定されな V、。 リポーター遺伝子の下流にはターミネ一 ター配列が配置されることがより好ましい。 このような CRE (又は TRE) - リポーター発現カセットを担持するベクターとしては、 公知のプラスミドベクタ 一又はウィルスベクターを使用することができる。
本発明のスクリーユング系の 1構成単位である、 G PRC 5 D蛋白質又はその 均等物を含む脂質二重層膜及び ポリペプチドを必須構成要素として含有す る系の別の好ましい実施態様は、 GPRC 5 D蛋白質又はその均等物の C末端側 に、 あるファミ リーに属する G α の RB領域及び任意の G α の GB領域を少な <とも含むポリべプチドが連結した融合蛋白質をコードする DNAを含む発現 ベクターでトランスフエクトした宿主真核細胞、 該細胞のホモジネートまたは該 細胞由来の膜画分である。
GPRC 5 D蛋白質又はその均等物をコードする DNA、 並びに各フアミリー の Ga の RB結合領域及び任意の Gひ の GB領域を含むポリペプチドをコード する DNAは、 上述のようにして取得することができる。 当業者は、 これらの D N A配列をもとにして、 公知の遺伝子工学的手法を適宜組み合わせることにより、 GPRC 5 Dと G a ポリペプチドとの融合蛋白質をコードする D N Aを容易に 構築することができる。 例えば、 PCR等を用いて GPRC 5 Dをコードする D. NAの終始コドンを除去したものに、 ポリペプチドをコードする DNAを読 み枠が合うように、 DNAリガーゼを用いてライゲーシヨンする等の方法が挙げ られる。 この際、 GPRC 5 Dの C末端の一部を欠失させたり、 GPRC 5Dと Ga との間に His - tag等のリンカ一配列を挿入したりすることもできる。
得られた融合蛋白質をコードする D N Aは、 上述のような発現ベクター中に揷 入され、 宿主真核細胞に上記の遺伝子導入技術を用いて導入される。 得られた真 核細胞の膜上に当該融合蛋白質が発現すると、 GPRC 5Dと が相互作用し 得る場合には、 受容体の細胞内第 3ループ上の Go; 活性化ドメインと Ga の R B領域とは、 該受容体に対する生理的リガンドの非存在下に相互作用して、 Go; における GDP · GTP交換反応を促進し得る。 即ち、 Gaは恒常的に活性化さ れた状態となる。 一方、 G PR C 5Dと相互作用しない Go;との融合蛋白質では G PRC 5 Dは活性化されず、 G a— GT Pレベルは増大しなレ、。 ここで、 GT Ρの代わりに、 例えば、 35S標識した GT Ρ γ S等の G αの GT P a s e活性に よつて加水分解を受けない G T Pアナログを系に添加しておけば、 3種の融合蛋 白質をそれぞれ含む膜系において、 膜に結合した放射活性を測定し、 相互に比較 することによって、 G PRC 5 Dの活性化の有無を評価することができ、 該受容 体と相互作用し得る Go;を同定することができる。 ' '
いったん G PRC 5 Dと相互作用し得る Gaが同定されれば、 以後のスクリー ユングは、 G PRC 5 Dと当該 Gaとを含む膜系、 好ましくは G P R C 5 Dと当 該 Go;との融合蛋白質を含む膜系のみを用いて行うことができる。 すなわち、 上 記の共役 G αの同定に用いたのと同様に、 00;の0丁? & s e活性によって加水 分解を受けない G T Pアナログを系に添加し、 被験物質の存在下と非存在下での 膜に結合した放射活性を測定 '比較することにより、 における GDP · GT P交換反応に及ぼす被験物質の効果を評価することができ、 GPCRに対するリ ガンド活性を有する物質をスクリーニングすることができる。 被験物質の存在下 で放射活性が増加すれば、 該被験物質は G PRC 5Dに対するァゴニスト活性を 有し、 放射活性が減少すれば、 該被験物質は G PR C 5Dに対するィンバースァ ゴニスト活性を有する。 融合蛋白質による受容体の活性化は部分的であるので、 G PRC 5 Dに対する生理的リガンド又はァゴニストが結合すると、 該受容体の 活性型一不活性型の平衡状態はさらに活性状態側にシフトし、 Go;— GTPレべ ルはさらに増大するので、 本スクリーエング系はァゴニストのスクリ一ユングち 可能である。
後記実施例に示される通り、 GP RC 5 Dは G a sとの融合蛋白質として発現 させた場合にのみ恒常的に活性化されることから、 該受容体と共役する Gひは G asであることが強く示唆される。 したがって、 本発明はまた、 G o; sと該受容体 との融合蛋白質発現系において、 G asの GD P · GT P交換反応を、被験物質の 存在下及び非存在下で比較することを特徴とする、 該受容体に対するリガンドの スクリーエング方法を提供する。 .
融合蛋白質における G PRC 5 Dの活性化は、 Gひの効果器への作用を指標と して評価するこどもできる。 この場合、 本発明のスクリーニング系は、 各融合蛋 白質に加えて、 各 Gひが相互作用する効果器をさらに含む脂質二重層を包含する 膜系である必要がある。すなわち、 G 0iqとの融合蛋白質を含む膜系はホスホリパ ーゼ C (P L C) をさらに含有し、 および G o; sとの融合蛋白質を含む膜系 はアデ-ル酸シクラーゼ (AC) をさらに含有する。 この場合、 GP RC 5Dの 活性化の有無は、 各 G a'について、 G P RC 5 Dと Gひとを別個に (即ち、 融合 蛋白質としてではなく) 含有する膜系を調製し、 それぞれについて効果器の活性 を測定 '比較することにより評価することもできる (即ち、 G P RC 5 Dと相互 作用し得る G aとの融合蛋白質を含む膜系では、 両者を非融合蛋白質として含む 膜系よりも効果器の活性が有意に高く (Gひ iの場合は低い)、 相互作用しないも のでは両系間で効果器の活性に有意差はない)。 '
いったん G PRC 5 Dと相互作用し得る G aが同定されれば、 以後のスクリー ニングは、 該 G aとの融合蛋白質を含む膜系のみを用いて、 該 Gひが相互作用し 得る効果器の活性を、 被験物質の存在下および非存在下で直接的もしくは間接的 に測定し、 比較することにより行うことができる。 したがって、 本発明はまた、 上記 G P R C 5 Dに対する共役 G o;の同定方法により同定される該受容体と共 役し得る G αと該受容体との融合蛋白質及ぴ該 G aが相互作用し得る効果器を 含む膜系において、 該効果器の活性を被験物質の存在下および非存在下で測定' 比較することを特徴とする、 G PRC 5 Dに対するリガンドのスクリーエング方 法を提供する。
上述のように、 GP RC 5Dは sとの融合蛋白質として発現させた場合に のみ恒常的に活性化されることから、該受容体と共役する G aは G o; sであること が強く示唆される。 したがって、 GPRC 5.Dと Go;sとの融合蛋白質おょぴ A.C を含有する膜系における AC活性を、 被験物質の存在下および非存在下で測定 - 比較する。 AC活性の測定は上記と同様にして行うことができる。
あるいは、 Gひ をコ ドする DNAの特定の部分に公知の手法により変異を導 入して、そのアミノ酸配列を改変することによつても、 Go;が恒常的に活性化さ れた状態となることが知られている。 従って、 この系もリガンドのスタリーェン グに同様に用いることができる。このような技術は、'例えば、 fo/, Pharmacol. , 57, 890-898 i^QWi)や Biochemistry, 37, 8253-8261 (1998)に記載される方法に準じ た内容で実施することができる。
このような融合蛋白質 (もしくは変異 Ga) 発現細胞についても、 使用するス クリーニング法に応じて、 無傷細胞、 細胞ホモジネート、 膜画分のいずれかの形 態を適宜選択して用いることができる。
本発明のさらに別の態様においては、 GPRC 5D蛋白質又はその均等物を含 む脂質二重層膜、及び ポリペプチドを構成要素として含有するスクリーニン, グ系として、 精製した G PRC 5 D蛋白質又はその均等物と G a ポリペプチド、 あるいは精製した該受容体と G a との融合蛋白質を、人工脂質二重層膜中に再構 成させたものを使用することができる。 G PRC 5 D蛋白質又はその均等物は、 ヒ トもしくはマウス、 又は他の哺乳動物の視床下部を含む脳神経組織等から得ら れる膜画分より、 抗 G PRC 5 D抗体を用いたァフィ二ティークロマトグラフィ 一等により精製することができる。 あるいは、 該受容体は、 GPRC 5D蛋白質 又はその均等物をコードする DNAを含む発現ベクターを導入された組換え細 胞から、抗 GPRC 5 D抗体や、 His- tag、 GST- tag等を用いたァフィ二ティーク 口マトグラフィ一等により精製することもできる。 同様に、 該受容体と Go; との 融合蛋白質も、 該融合蛋白質をコードする DNAを含む発現ベクターを導入され た組換え細胞から、 抗 G PRC 5 D抗体や、 His- tag、 GST- tag等を用いたァフィ 二ティークロマトグラフィー等により精製することができる。
人工脂質二重層膜を構成する脂質としては、 ホスファチジルコリン (PC)、 ホスファチジノレセリン (P'S)、 コレステロール (Ch)、 ホスファチジルイノシ トール (P I )、 ホスファチジルエタノールアミン (PE) 等が挙げられ、 これ ら 1種または 2種以上を適当な比率で混合したものが好ましく使用される。 例えば、 受容体と Go!、 又は受容体一 Ga融合蛋白質を組み込んだ人工脂質二 重層膜 (プロテオリボソーム) は、 以下の方法により調製することができる。 即 ち、 まず、 PC : P I : Ch= l,2 : 12 : 1の混合脂質クロ口ホルム溶液を適 当量ガラスチューブに分取し、 窒素ガス蒸気でクロ口ホルムを蒸発させて脂質を フィルム状に乾燥させた後、 適当な緩衝液を加えて懸濁、 次いで超音波処理によ り均一に分散させ、 コール酸ナトリゥム等の界面活性剤を含む緩衝液をさらに加 えて脂質を完全に懸濁する。 ここに、 精製した受容体と Ga、 又は受容体一 Ga 融合蛋白質を適量添加し、 氷中で時々攪拌しながら 20〜30分間程度インキュ ベートした後、 適当な緩衝液に対して透析する。 約 100, O O OX gで 30〜 60分間遠心して沈渣を回収することにより、 所望のプロテオリボソームを得る ことができる。 '
上記のようなスクリーニング系及びスクリーユング方法により選ばれた、 拒食 症又は生活習慣病に対する治療活性を有する物質は、 任意の医薬上許容される担 体を配合することにより拒食症又は生活習慣病の治療薬とすることができる。 従 つて、 本発明は、 本発明のスクリーユング法により選抜された GPRC 5Dに対 するアンタゴニスト又はインバースァゴニストを有効成分とする拒食症治療薬 を提供する。 本発明はまた、 本発明のスクリーニング法により選抜された G PR C 5 Dに対する生理的リガンド又はァゴニストを有効成分とする生活習慣病治 療薬を提供する。
医薬上許容される担体としては、 例えば、 ショ糖、 デンプン、 マンニット、 ソ ルビット、 乳糖、 グルコース、 セルロース、 タルク、 リン酸カルシウム、 炭酸力 ルシゥム等の賦形剤、 セルロース、 メチルセルロース、 ヒ ドロキシプロピルセル ロース、 ポリプロピルピロリ ドン、 ゼラチン、 アラビアゴム、 ポリエチレングリ コール、ショ糖、デンプン等の結合剤、デンプン、カルボキシメチルセルロース、 ヒドロキシプロピルスターチ、 ナトリウムーグリコール一スターチ、 炭酸水素ナ トリウム、 リン酸カルシウム、 ク.ェン酸カルシウム等の崩壌剤、 ステアリン酸マ グネシゥム、エアロジ^/、タルク、ラウリル硫酸ナトリゥム等の滑剤、クェン酸、 メントール、 グリシルリシン 'アンモニゥム塩、 グリシン、 ォレンジ粉等の芳香 剤、 安息香酸ナトリウム、 亜硫酸水素ナトリウム、 メチルパラベン、 プロピルパ ラベン等の保存剤、 クェン酸、 クェン酸ナトリウム、 酢酸等の安定剤、 メチルセ ルロース、 ポリビュルピロリ ドン、 ステアリン酸アルミニウム等の懸濁剤、 界面 活性剤等の分散剤、 水、'生理食塩水、 オレンジジュース等の希釈剤、 カカオ脂、 ポリエチレングリコール、 白灯油等のベースワックスなどが挙げられるが、 それ らに限定されるものではない。
経口投与に好適な製剤は、 水、 生理贪塩水、 オレンジジュースのような希釈液 に有効量のリガンドを溶解させた液剤、 有効量のリガンドを固体や顆粒として含 んでいるカプセル剤、 サッシェ剤または錠剤、 適当な分散媒中に有効量のリガン ドを懸濁させた懸濁液剤、 有効量のリガンドを溶解させた溶液を適当な分散媒中 に分散させ乳化させた乳剤等である。
非経口的な投与 (例えば、 皮下注射、 筋肉注射、 局所注入、 腹腔内投与など) に好適な製剤としては、 水性および非水性の等張な無菌の注射液剤があり、 これ には抗酸化剤、 緩衝液、 制菌剤、 等張化剤等が含まれていてもよい。 また、 水性 および非水性の無菌の懸濁液剤が挙げられ、これには懸濁剤、可溶化剤、増粘剤、 安定化剤、 防腐剤等が含まれていてもよい。 投与方法が視床下部付近への局所注 入の場合、 有効成分であるリガンドを人工脳髄液に溶解もしくは懸濁させた注射 液剤が好ましい。 あるいは、 コラーゲン等の生体親和性の材料を用いて、 徐放性 製剤とすることもできる。 プル一口ニックゲルは体温でゲル化し、 それ以下の低 温では液体であることから、 リガンドをプル一口ニックゲルとともに局所注入し て標的組織周 ¾でゲル化させることにより、 長期持続性.とすることができる。 当 該リガンド製剤は、 アンプルやバイアルのように単位投与量あるいは複数回投与 量ずつ容器に封入することができる。 また、 リガンドおよび医薬上許容される担 体を凍結乾燥し、 使用直前に適当な無菌のビヒクルに溶解または懸濁すればよい 状態で保存することもできる。
本発明のリガンド製剤の投与量は、 リガンド活性 (フルァゴニストか部分ァゴ ニス ト力 、 あるいはアンタゴエス トかィンバースァゴニス トか)、病気の重篤度、 投与対象となる動物種、投与対象の薬物受容性、体重、年齢等によって異なるが、 通常、 成人 1日あたりリガンド量として約 0. 0ひ 08〜約 2. 5mg/k g、 好ましくは約 0. 008〜約0. 025/k gである。
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、 これらは単なる例示 であって、 本発明の範囲を何ら限定するものではない。 なお、 特に明記しない限 り、以下の実施例は、 Sambrook, J.ら著、 Molecular Cloning: A Laboratory Manual^ 2版、 Cold Spring Harbor Laboratory Press、 New York、 1989年 ^§if了、 Current Protocols in Protein Science (ed. Coligan, J. E. et. al. ) 、 John Wiley and Sons, Inc.等に記載の方法で行なった。 参考例 1 : RT— PCRによる GPRC 5 D遺伝子の発現分布解析
d b / d bマウス(雄、 S P Fグレード、購入時 1週齢、臓器採取時 10週齢、 日本クレア) 視床下部を Trizol (Gibco) 中にホモジナイズし、 全 RNAを採取 した。 全 RNA l / gを铸型に、 RNA PCR Kit (AMV) Ver2.1. (Takara) を用い て cDNAを合成した。 この視床下部 cDN Aを錄型とし、 以下のマウス GPR C 5D (mG p r c 5 d) 特異的プライマーを用いて P C Rを行った。 尚、 T a qポリメラーゼはパーキンエルマ一社のものを用いた。
5, -ACC TCT TCT GTG ACA ACG AG- 3, (配列番号 5 )
5' - GGA AGA GGA CAT AGA TCA GG- 3' (配列番号 6)
その結果、 d b/d bマウスの視床下部において GPRC 5 D遺伝子が発現して いることが明らかとなった。 ; 参考例 2 : in situハイブリダイゼーシヨンによる GPRC 5 D遺伝子の発現分 布解析
マウス (CD- 1 (ICR)) から、 10%中性緩衝ホルマリンによる.還流固定後に脳を 採取し、 10%中性緩衝ホルマリンによる固定後パラフィン包埋してプロックを作 製した。 このノヽ。ラフィンブロックを冠状断 ( Interaural 2.34mm Bregma - 1.46mm付近) 7μπιの厚さで薄切し、 ISH染色用の切片とした。 '
また Τ3および T7RNAポリメラーゼを用いて、 In vitro transcription法によ りジゴキシゲユン標識 RNAプローブを作製した。具体的には DIGRNALabelingMix (Roche)を用い、配列番号: 3の 234位- 624位の領域に相当するアンチセンス R A プローブを作製した。
次に、 前記で作製したマウス脳パラフィン切片とプローブとを用いて、 常法に より ISH染色を実施した。 抗体にはアルカリフォスファターゼ標識した抗ジゴキ シゲユン抗体を、 発色基質には NBT/BCIP を使用し、 染色後ケルネヒトロートに より核染色を行った。
G PRC 5 Dアンチセンスプローブを用いた染色の結果、 室傍核、 視床下部腹 内側核において発現が認められた。 この室傍核おょぴ視床下部腹内側核は、 摂食 中枢が存在する領域である。 よって GPRC5D は、 摂食中枢において摂食 ·ェネル ギー代謝に関与する因子であることが示唆された。 実施例 1 :肥満モデルマウスに対する GPRC 5Dクローンアンチセンス DNA の作用
(1) 実験材料
試薬: GPRC 5Dクローンアンチセンス DNAは、 当該遺伝子開始コドン付近 に対する 25m e rのチオール化アンチセンス DNAを用いた。 以下に該アンチ センス DN Aの塩基配列を示す。
5' - TCA TAC ATG GTG ACT TAT AGG TAG A- 3' (配列番号 7 )
コントロール DNAとしては、,下記配列を有するチオール化オリゴ DNAを使 用した。
5'- CCT CTT ACC TCA GTT ACA ATT .TAT A- 3, (配列番号 8 )
この配列は、 ヘモグロビン異常症サラセミアにおける赤血球 j3-グロビンのプレ. mRNA中、 705位でのスプライシング異常を引き起こす変異により生じた配 列に対して相補的である。 このオリゴ鎖は、 健常細胞では特異的標的部位や生物 学的活性を有しておらず、 サラセミァの赤血球細胞に作用させたときにのみ該ス プライシング異常を訂正し、 その結果、 正常 -グロビンをコードする mRNA を生じさせるとされている。 これらのオリゴ DNAの合成、 チオール化及び HP LC精製は、 いずれも (株) 日本バイオサービスに委託した。
その他試薬は市販の特級試薬を用いた。 ' 実験動物: C 57BL d b/d b (以下、 肥満マウスという) (SPF規格) を 日本クレア社より購入、予備飼育の後、肥満マウスは 10週齢で実験に使用した。 飼育環境:温度が 20 °C以上 26 °C以下、 相対湿度が 30 %以上 70 %以下に制 御され、 照明が 8 : 00〜20 : 00点灯、 20 : 00〜 8 : 00消灯のサイク ルに設定された部屋で飼育した。 飼育中は固形飼料 (CE— 2, 日本クレア) お よび滅菌蒸留水を自由摂取させた。
(2) 投与液の調製
アンチセンス DN A投与液、 コントロール DNA投与液として、 7. 5 μ g/ μ 1のアンチセンス DNAを含む人工脳髄液(0. 166 g/L C a C 12、 7. 014 g/L Na C l、 0. 298 g/L KC 1、 0. 203 g/L M g C 12 · 6Η20、 2. l O g/L NaHC03) を調製した。
(3) アンチセンス DNAの脳室内投与
肥満マウスを 2群に分け、 ー晚絶食の後、.午前 8 : 00に照明点灯と同時に、 1群にアンチセンス DNA投与液を 4 1 Zマウス (アンチセンス DNAとして 30 ;u g/マウス) を、 もう一群にはコントロール DNA投与液 4 /i 1 /マウス を側脳室内に投与した。
(4) アンチセンス DNA投与によるマウスの摂餌量、 血糖値に対する影響 投与直後よりマウスへの給餌を再開し、 投与後 48時間まで 1 2時間毎に摂餌 量を算出した。 肥満マウスの摂餌量に対するアンチセンス DN Aの作用を図 1に 示す。 図 1において、 黒色のカラムはコントロール DN.A投与群、 白色のカラム はアンチセンス DN A投与群の、.投与後 1 2時間毎の平均摂餌量 (エラーバーは 標準偏差、コントロール DNA投与群 n = 4、アンチセンス DNA投与群 n = 4) を示す。 投与後 1 2時間では摂餌量に大きな変化は認められなかった。 し力、し、 その後の経過と共に GPRC5Dクローンのアンチセンス DNA投与により、 肥 満マウスの摂餌量を上昇させる効果が見られた。
また、 投与前および投与後 48時間まで 24時間毎に血糖値を測定した。 肥満 マウスの血糖値に対するアンチセンス DN Aの作用を図 2に示す。 図 2において、 黒色のカラムはコントロール DNA投与群、 白色のカラムはアンチセンス DNA 投与液群の、 投与後 24時間毎の平均血糖値 (エラーバーは標準偏差、 コント口 ール DNA投与群 n = 4、 アンチセンス DNA投与群 n = 4) を示す。 投与後 2 4時間までは大きな変化は認められなかった。 しカゝし、 投与後 48時間で G PR C 5 Dクローンのアンチセンス DNA投与により、 肥満マウスの血糖値を上昇さ せる効果が見られた。
上記の結果から、 GPRC 5Dクローンは摂食行動および糖代謝に関与する因 子である可能性が示唆された。 実施例 2 :飽食 ·絶食状態での視床下部遺伝子発現変動の解析 '
d bノ d bマウス(雄、 S P Fグレード、購入時 7週齢、臓器採取時 1 1週齢、 日本クレア;以下、 肥満マウスという) および C 57. B L/6Nマウス (雄、 S P Fグレード、 購入時 6週齢、 臓器採取時 1 1週齢、 日本チャールズ ' リバ一; 以下、 正常マウスという) の視床下部を飽食状態および 24時間絶食状態で採取 し、 Trizol (Gibco) 中にてホモジナイズし、 全 RNAを採取した。 全 RNA 1 μ gを SYBR Green RT-PCR Reagent (Roche) を用いて、 逆転写反応を行った。 続 いて、 逆転写反応済みの各サンプルと G PRC 5 Dクローン特異的なプライマー (下記参照) を混合し、 ABI7700 sequence detector (PE biosystems) を用いて PCR反応を実施し、 G PRC 5 Dクローンの遺伝子発現変動を解析した。 また GPRC 5 Dクローンの発現は、 GAPDH (グリセルアルデヒド一 3—リン酸 デヒドロゲナーゼ) にて補正を行い、 相対値として解析した。
· G P R C 5 D
フォーヮードプライマ一:
5' -GGA GTA TCT CAT CCC ATC AGC TAC A- 3' (配列番号 9 )
リバースプライマー:
5, -CAC TCT TCC AGG TTG TCT CTA TGC- 3, (配列番号 10)
■ GAPDH '
フォーヮードプライマ一:
5, -CAA GAG AGG CCC TAT CCC AAC T- 3' (配列番号 1 1)
リバースプライマー:
5, -CTA GGC CCC TCC TGT TAT TAT GG- 3, (配列番号 12)
GPRC 5 D遺伝子の飽食/絶食状態での発現変動を図 3に示す。 図 3におい て、 黒色のカラムは飽食状態、 白色のカラムは絶食状態の G PRC 5 D遺伝子の 平均発現変動 (エラーバーは標準偏差、 各群 n=3) を示す。 正常マウスでは大 きな変動は認められなかったが、 肥満マウスでは、 絶食により GPRC 5Dの発 現充進が認められた。 肥満マウスの絶食状態で G P R C 5 Dクローン発現が亢進 していること、 並びにアンチセンス投与が摂食亢進、 血糖上昇作用を示すことか ら、 GPRC 5 Dクローンは摂食抑制作用を有する可能性が示唆された。 以上の ことより、 GPRC 5 Dクローンは摂餌量および糖代謝の調節に関与.しており、 G P R C 5 Dクローンの作用を亢進することは、 より効果的な生活習慣病治療効 果が得られることが明らかになった。 実施例 3 : G P R C 5 Dクローン安定発現株の樹立
(1) 導入遺伝子ベクターの構築 ' GPRC 5Dクローンのコード領域を KOD-Plus (T0Y0B0) にて P C R法で増幅 する。 增幅した遺伝子断片を pcDNA3.1 (I'nvitrogen) に揷入し、 G P R C 5 D発 現ベクターを構築する。 '
(2) 細胞株の樹立
以下の 3つのタイプのキメラ G蛋白質 (Gq、 Gqi5、 Gqs5) 発現 CHO細胞 株 (Molecular Devices) を 10 c m2培養皿に播種し、 10% FBS (Gibco) を含む D—MEM培地 (Gibco) 中で 60〜 70%コンフルェントになるまで培 養する。 その後無血清培地に転換し、 上記 (1) で構築した GPRC 5 D発現べ クタ一と Lipoofectamine - Plus (Gibco) と複合体を开成させ培地に添加する。 5 時間インキュベート後 10% F B Sを含む D—MEM培地に転換後さらに 8時 間培養する。 その後トリプシン一 EDTAで細胞を培養皿から剥離させ、 500 gZm 1の G41 8と 10% F B Sを含む D— MEM培地に懸濁し、 1 0 c m2培養皿に播種する。数日後に形成されたコロニーを単離し、 GPRC 5 D安定 発現株 (¥q、 ¥qi5、 ¥qS5) とする。 実施例 4 : レセプターァゴニス トのスクリーニング
(1) 細胞の調製
GPRC 5D安定発現株 (¥q、 ¥qi5、 ¥qS5) を 96穴培養皿に播種し、 10% FBS (Gibco) を含む D— MEM培地 (Gibco) 中で 60〜 70 °/。コンフルェン トになるまで培養する。 これを発現細胞として使用する。
(2) 薬物添加 . '
発現細胞の培地を使用前日に無血清の D—MEM培地に交換する。 評価日に各 化合物 (2. 5mM DM SO溶液) を D— MEM培地で目的の濃度になるよう に希釈する。 培養皿の培地を除去し、 希釈した被験化合物と 4 / Mの Fluo3AM (Teflab. ) 及び 2. 5 mMの probenecid を添加し、 37 °Cで 60分培養する。 被験化合物を添加しない以外は同様に処理したサンプルを、 比較のために用意す る。
(3) FLIPR法による細胞内カルシウム濃度測定
上記の処理を施した細胞を氷冷した PB Sで洗浄し、 Thyrode's medium (2. 5mMの probenecid, 1 % ゼラチンを含む)に懸濁する。培養皿の 488 nM、 540 nMでの吸収を FLIPR (Molecular Devices) にて定量する。 実施例 5 : G PRC 5 D— Ga融合蛋白質発現用プラスミドの構築
G P C Rのシグナリングをほぼ網羅できると考えられる代表格 3種の αサブ ユニットとして、 Gqファミリーから G α 16、 Giファミリーから Gai2、 Gsフ アミリーから G(¾S2 を選択した。 これらの全コーディング領域を発現ベクター pcDNA3.1(+)に PCR クローニングした。 さらに、 P C Rにより各 G aコーディン グ領域の直前に制限酵素 EcoRV切断部位と、 6 XHisタグを含む配列を付加し、 各 Gひ蛋白質の 5 ' 側に G PC Rの遺伝子を容易に融合することが出来るよう なプラスミド pcHISGal6、 pcHISGai2s pcHISG CK S2を作製した。
即ち、 ヒ ト脾臓 cDNA (Clonthech) を 20倍希釈し、 うち 1 " 1を増幅の 鎵型とした。 酵素は、 KODplus (T0Y0B0) を使用した。 ただし、 Mg2+濃度は lm Mとした。 増幅反応は、 20 μ 1の反応液で KODplusに添付の反応バッファーを 使用した。 Go:16 c DNAを増幅するためにはプライマー GNA15F1 (配列番号 1 3) と GNA15R1 (配列番号 14 ) を、 Gai2 c DNAを増幅するためにはプライ マー GNAi2Fl (配列番号 1 5) と GNAi2Rl (配列番号 16 ) を、 また GaS2 c D NAを増幅するためにはプライマー GS2F1 (配列番号 17) と GS2R1 (配列番号 1 8 ) をそれぞれ使用した。増幅は、 GeneAmp PCR System 9600 (Applied Biosystems) を用い、 94°C、 2分→ (94°C、 1 5秒→68°〇、 120秒) X 40サイクル の条件で実施し、 目的の大きさの PC R産物を得た。 各 PC R産物の末端をリン 酸化し、 0. 8 %ァガロースゲル電気泳動により分離精製後、 制限酵素 EcoRVで 切断し C I A P処理したプラスミド pcDNA3.1 (+) (Invitrogen) とライゲーショ ンし、 大腸菌 DH 5 αを形質転換した。 形質転換株からプラスミドを精製し、 制 限酵素消化パターンおよぴ挿入塩基配列が目的のものであることを確認し、 得ら れた各 G蛋白質発現プラスミドをそれぞれ、 pcGal6 、 pcGai2 および' pcGo;S2 と命名した。
次に、 各 G蛋白質の N末側に HISタグを介して GPRC 5 Dを融合することが 出来るように、 各 G蛋白質の開始コドン ATGの直前に HIS タグ配列を連結し、 さらに制限酵素 EcoRVの認識部位を付加した。 即ち、 先ず、 pcG«16、 pcGo;i2お よび pcGひ S2それぞれ 10 n gを鎊型として、 プライマー (GNA15ATG:配列番号 1 9、 GNAi2ATG:配列番号 20または GS2ATG:配列番号 21) とべクタ一部分の プライマー(pcDNARV:配列番号 22 )で P C Rを行った。 増幅は、 94 °C、 2分 → (94°C、 1 5秒→58°〇、 30秒→68¾、 60秒) X 20サイクルの条件 で実施し、 目的の大きさの PC R産物を得た。 次に、 HIS21inker (配列番号 23) と HIS21inker(R) (配列番号 24 ) をアニーリングし、 末端をリン酸化後、 各 P C R産物とライゲーシヨンした。 これらを制限酵素 EcoRV、 Xholで切断後、 目的 DNA断片を0. 8%ァガロースゲル電気泳動により分離、 精製した。 回収した DNA断片を、 EcoRVおよび Xholで切断した発現プラスミド pcDNA3.1 (+)とライ ゲーシヨンし、 大腸菌 DH 5 αを形質転換した。 形質転換株からプラスミ ドを精 製し、 制限酵素消化パターンおよび挿入塩基配列が目的のものであることを確認 し、 得られたプラスミドをそれぞれ pcHISGal6、 pcHISGひ i2および pcHISG a S2 と命名した。 実施例 6 : G PRC 5 D— Gひ融合蛋白質発現プラスミドの構築
(1) GPRC 5Dのクローニング
ヒト Testis由来 cDMライプラリー (クローンテック社) を用いて以下のプラ イマ一を用いて G PRC 5 D遺伝子の PC Rクローニングを行 όた。
5' -GGAGAAGGGCATCAGAAAAC-3 ' (配列番号 25 )
5, -TTATACTCCTCCTGCATCTTGC-3 ' (配列番号 26 )
得られた断片を pT7Blueベクター (ノバジェン社) に TA-クローエングした。 得 られたクローンからプラスミ ドを調製し、 塩基配列の解析を行った。 その結果、 既報の文献と一致する配列の G PRC 5 D遺伝子が得られた。 得られたプラスミ ドを pT7GPRC5Dと命名した。
(2) GPRC 5D発現ベクターの構築
発現ベクターの構築は、'基本的にインビトロジェン社の GATEWAYシステムを利 用し、 メーカーの取扱説明書に従って実施した。 まず、 発現ベクターのデスティ ネーシヨン .ベクター化を行った。 実施例 5で作製した PCHISGCKS2、 pcHISG a i2、 pcHISGo; 16それぞれを EcoRV消化後、 GATEWAY frame B (インビトロジェン 社) を揷入し、 DB3.1 コンビテントセル (インビトロジェン社) を形質転換後ク 口ラムフエ二コールにて選抜し、 得られたクローンをさらに制限酵素消化にて選 択することにより、 GATEWAY frame B が正しい方向に揷入された目的とするクロ ーンを得た。 これらをそれぞれ pcHisGaS2-DESTs pcHisGひ i2 - DEST、 pcHisGa 16 - DEST と名づけた。 また、 対照として非融合遺伝子発現用ベクターとしては同 じ CMVプロモーターと bGHターミネータ一を持つデスティネーション ·ベクター を利用した。 すなわち、 pcDNA3. ltnycHisA を Hindlll-Xbal で消化後平滑化し、 GATEWAY frame C. 1 (インビトロジェン社) を揷入後、 DB3. 1コンビテントセルを 形質転換後クロラムフエニコールにて選抜し、 得られたクローンをさらに制限酵 素消化にて選択することにより GATEWAY frame C. 1が正しい方向に揷入されたク ローンを得、 これを pcDNA3. 1 - DESTと命名した。
次に、 pT7GPRC5D をテンプレートとして、 以下に示すプライマーを用いて PCR を行うことによりインタタトな終始コドンまでを持つ ORF (R型) およびインタ ク トな終始コドンのみを除いた ORF (F型) を増幅し、 これらを電気泳動してゲ ル切り出しにより精製した後、 BPクロナーゼ (ィンビトロジェン社) の反応によ り ドナーベクター pD0NR201 (インビトロジェン社) に乗せ換えた。
atGPRC5DM (フォワード 'プライマー) :
5, -GGGGACAAGTTTGTACAAAAAAGCAGGCTCCACCatgtacaaggactgcatcgagtcc-3 ' (酉 S歹 [J 番号 2 7 )
atGPRC5DR (R型用リバース ' プライマー) :
5' -GGGGACCACTTTGTACAAGAAAGCTGGGTCAttatactcctcctgcatcttgctg-3 ' (配列番 号 2 8 )
atGPRC5DF (F型用リバース .プライマー) :
5, -GGGGACCACTTTGTACAAGAAAGCTGGGTCtactcctcctgcatcttgctg-3 ' (酉 S列番号 2 9 )
得られたクローンについて塩基配列の解析を行い、 それぞれ目的とするクロー ンが取得できたことを確認した。 得られたク口ーンはそれぞれ pENTR/GPRC5D/R (R型エントリー .クローン)、 pENTR/GPRC5D/F (F型エントリー 'クローン) と 命名した。
これらについて LRクロナーゼ反応により pENTR/GPRC5D/Fは 3種の G a融合デ スティネーシヨン 'ベクター (pcHisG c¾ S2_DEST、 pcHisG i2- DEST、 pcHisG a 16-DEST) へ、 pENTR/GPRC5D/Rは pcDNA3.1-DESTへ載せ換えた。 得られたクロー ンについて、 小スケールにてプラスミド調製し、 制限酵素処理によって目的のク ローンを選択した。 このようにして得られたプラスミドをそれぞれ、 PcC5D/His/G Q;S2、 pcC5D/His/Gひ i2、 pcC5D/His/Ga I6および pcCOTと命名した。 さらに、 細 胞株への導入を目的として、 100ml培養液からキアゲン ·マキシ 'キ,ット (キア ゲン社) を用いてプラスミドの大量調製、 精製を行った。 実施例 7 : GP RC 5 D— 融合蛋白質発現による恒常的活性化の確認 . G P R C 5 Dの C末端に G α蛋白質を融合させた蛋白質を細胞に発現させる : ことにより、 恒常的活性化するかどうか検討するために、 以下の実験を行った。
実施例 6で構築した 4種類のプラスミドベクター (pcC5D、 pcC5D/His/GaS2、 pcC5D/His/G a i2、 pcC5D/His/G a 16) 及び pcDNA3.1 (+) (インビトロジェン社: Cat. No. V790-20) の DNA 1 gを 125 μ 1の OPTI- MEM I培地 (インビト口ジェ ン社: Cat. No. 31985-062) で希釈した (A液)。 トランスフエクシヨン試薬のリ ポフエクトァミン 2000 (インビトロジェン社: Cat. No. 11668-027) 2.5 /i 1を 125 μ 1の 0ΡΊΊ-ΜΕΜ培地で希釈して 5分間静置した (Β液)。 Α液と Β液を混合し 20分間静置した後、前 Bに 96ゥエルプレートに 3X 104 細胞ノゥエルで植込んだ チャイニーズハムスター卵巣細胞 (CH0-K1細胞、 ATCC No. CCL - 61) に 50/i l/ゥ エルで添加した (triplicate)。 37°C、 5°/。C02条件下で 4時間培養した後、 10%FCS を含む F12培地 (インビトロジェン社: Cat. No. 11765-054) lOO^ulZゥエル で培地交換し、 更に約 12 時間培養した。 これらの細胞を、 cAMP測定キットの HitHunter™ EFC Cyclic AMP Chemi luminescence Assay Kit (Applied Biosystems: Cat. No. DRX-0027) を用いて添付プロトコールに従い、 細胞内 cAMP量を測定し た (図 4)。 その結果、 GP RC 5 Dと G o;S2との融合で特異的に cAMP量の増加 が認められたので、 G P R C 5 Dは G aS2との融合により恒常的活性化ができる ことが示された。 従って、 GPRC 5 Dは、 G as と共役する G P C Rであるこ とが強く示唆された。 配列表フリーテキスト
配列番号 5 : GPRC 5D mRNAを増幅するためのプライマーとして機能す ベくデザインされたオリゴヌクレオチド。
配列番号 6 : GPRC 5D mRNAを増幅するためのプライマーとして機能す ベくデザインされたオリゴヌクレオチド。
配列番号 7 : G P C 5 Dの発現を阻害するアンチセンス DN Aとして機能すベ ■ くデザィンされたォリゴヌクレオチド。 ' · · 配列番号 8:サラセミアにおける ]3-グロビン プレ mRNAの 705位でのスプ ライシング異常を引き起こす変異により生じた配列に対するアンチセンス DN Aとして機能すべくデザインされたオリゴヌクレオチド。 ' 配列番号 9 : GPRC 5D' mRN Aを增幅するためのプライマーとして機能す ベくデザインされたオリゴヌクレオチド。
配列番号 10 : GPRC 5D mRN Aを増幅するためのプライマーとして機能 すべくデザィンされたオリゴヌクレオチド。
配列番号 1 1 : GAPDH mRNAを増幅するためのプライマーとして機能す ベくデザインされたオリゴヌクレオチド。 - · 配列番号 1 2 : GAPDH mRNAを増幅するためのプライマーとして機能す ベくデザインされたオリゴヌクレオチド。
配列番号 1 3 :全長 OR Fを含むヒ ト G蛋白質 G ¾16 c DNAフラグメントを 増幅するためのセンスプライマーとして機能すべくデザィンされたオリゴヌク レオチド。
配列番号 14 :全長 OR Fを含むヒト G蛋白質 Go; 16 c DNAフラグメントを 増幅するためのアンチセンスプライマーとして機能すべくデザインされたオリ ゴヌクレオチド。 配列番号 1 5 :全長 OR Fを含むヒト G蛋白質 Gai2 c DNAフラグメントを 増幅するためのセンスプライマーとして機能すべくデザィンされたオリゴヌク レオチド。
配列番号 16 :全長 OR Fを含むヒト G蛋白質 Ga;i2 c DNAフラグメントを 増幅するためのアンチセンスプライマーとして機能すべくデザインされたオリ ゴヌクレオチド。 · ,
配列番号 1 7 :全長 OR Fを含むヒト G蛋白質 G«S2 c DNAフラグメントを 増幅するためのセンスプライマーとして機能すべくデザインされたオリゴヌク レオチド。 '
配列番号 18 :全長 ORFを含むヒ ト G蛋白質 GaS2 cDNAフラグメントを. 增幅するためのアンチセンスプライマーとして機能すべくデザインされたオリ ゴヌクレオチド。
配列番号 1 9 : ヒ ト G蛋白質 Gal6 c D N Aフラグメントを開始コドンから増 幅するためのセンスプライマーとして機能すべくデザインされたオリゴヌクレ ォチド。
配列.番号 20 : ヒト G蛋白質 Gai2 c D N Aフラグメントを開始コドンから増 幅するためのセンスプライマーとして機能すべくデザインされたオリゴヌクレ ォチド。
配列番号 21 : ヒ ト G蛋白質 Go;S2 c DNAフラグメントを開始コドンから増 幅するためのセンスプライマーとして機能すべくデザインされたオリゴヌタレ ォチド。
配列番号 22 :プラスミ ド pcDNA3.1(+)のマルチクローニング部位を増幅するた めのアンチセンスプライマーとして機能すべくデザインされたオリゴヌクレオ チド。 ·
配列番号 23 : 6xHisタグぺプチド配列をコードするヌクレオチド配列を含むリ ンカーを構築すべくデザインされたセンス鎖オリゴヌクレオチド。 配列番号 24 : 6xHisタグぺプチド配列をコードするヌクレオチド配列を含むリ ンカーを構築すべくデザィンされたアンチセンス鎖オリゴヌクレオチド。
配列番号 25 : GP RC 5 D c DNAを增幅するためのセンスプライマーとし て機能すべくデザインされたオリゴヌクレオチド。
配列番号 26 : GPRC 5D c DNAを増幅するためのアンチセンスプライマ 一として機能すべくデザインされたオリゴヌクレオチド。,
配列番号 27 : GPRC 5D c D N Aの O R Fを増幅するためのセンスプライ マーとして機能すべくデザインされたオリゴヌクレオチド。
配列番号 28 : GP RC 5 D c D N Aの O R F ' (R型) を増幅するためのアン チセンスプライマー.として機能すべくデザインされたオリゴヌクレオチド。
配列番号 29 : GPRC 5D c DNAの ORF (F型) を増幅するためのアン チセンスプライマーとして機能すべくデザインされたオリゴヌクレオチド。 産業上の利用可能性
GPRC 5 Dは摂食行動に関与する GPCRであることから、 GPRC 5 Dの 発現もしくは機能を増強もしくは抑制する物質を有効成分とする本発明の医薬 組成物は、摂食量を所望の値に調節することが可能であり、それによつて糖尿病、 肥満症、 高脂血症等の過食に起因する生活習慣病、 あるいは拒食症の治療に効果 を発揮することが期待される。 また、 本発明のスクリーニング系及びスクリー二 ング方法によれば、 GPRC 5 Dのリガンドを容易に且つ迅速にスクリーニング することができ、 GPRC 5Dをターゲットとした新薬の開発、 さらには疾患マ 一力一の探索や、 当該疾患マーカーを用いた診断方法の確立に有用である。 本発明を好ましい態様を強調して説明してきたが、好ましい態様が変更され得る ことは当業者にとって自明であろう。 本発明は、 本発明が本明細書に詳細に記載さ れた以外の方法で実施され得ることを意図する。 したがって、 本発明は添付の 「請 求の範囲」 の精神おょぴ範囲に包含されるすべての変更を含むものである。
本出願は、 日本国で出願された特願 2001- 39 7523を基礎としており、 そこに開示される内容は本明細書にすべて包含されるものである。 また、 ここで 述べられた特許および特許出願明細書を含む全ての刊行物に記載された内容は、 ここに引用されたことによって、 その全てが明示されたと同程度に本明細書に組 み込まれるものである。 .

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 配列番号 2又は 4記載のァミノ酸配列からなるポリぺプチドの発現もしくは 機能を抑制する物質を有効成分とする拒食症治療薬。
2 . 以下の (a ) 又は (b ) の核酸:
( a ) 配列番号 1又は 3記載の塩基配列に相補的な塩基配列からなる核酸 ( b ) 配列番号 1又は 3記載の塩基配列からなる核酸もしくは転写後プロセッシ ングにより該塩基配列を生じる初期転写産物と、 治療対象動物の視床下部の生理 的条件下でハイブリダイズし得る塩基配列からなり、 且つハイブリダイズした状 態で該配列番号 1又は 3記載の塩基配列にコードされるポリぺプチドの翻訳を 阻害し得る核酸
を有効成分とする拒食症治療薬。
3 . 配列番号 2又は 4記載のァミノ酸配列からなるポリぺプチドに特異的親和性 を示し、 該ポリペプチドの機能的発現を阻害する物質を有効成分とする拒食症治 療薬。
4 . 該物質が核酸である請求項 3記載の拒食症治療薬。
5 . 該物質が抗体である請求項 3記載の拒食症治療薬。
6 . 請求項 2又は 4記載の核酸をコードする発現ベクターを有効成分とする拒食 症治療薬。
7 . 請求項 6記載の発現ベクターでトランスフエタトされた宿主細胞を有効成分 とする拒食症治療薬。
8 . 配列番号 2又は 4記載のァミノ酸配列からなるポリぺプチドの発現もしくは 機能を増強する物質を有効成分とする生活習慣病治療薬。
9 . 以下の (a ) 〜 (c ) のいずれかのポリペプチド:
( a ) 配列番号 2又は 4記載のァミノ酸配列からなるポリぺプチド
( b ) 配列番号 2又は 4記載のアミノ酸配列において、 1もしくは 2以上のアミ ノ酸が置換、 欠失、 挿入、 付加または修飾されたアミノ酸配列からなり、 (a) のポリペプチドと同等のリガンドー受容体相互作用を示し、 且つ G蛋白質 α サ ブュニットと共役して該サブュニットの GDP ■ G TP交換反応を促進する活性 を有するポリペプチド - (c) (a) のポリペプチドのオルソログであるポリペプチド
を有効成分とする生活習慣病治療薬。 . .
10. 請求項 9記載のポリペプチドをコードする核酸を含む発現ベクターを有効 成分とする生活習慣病治療薬。
1 1. 請求項 10記載の発現ベクターでトランスフエクトされた宿主細胞を有効 成分とする生活習慣病治療薬。
1 2. 摂食抑制剤、 抗肥満剤、 抗糖尿病剤又は抗高脂血症剤である請求項 8〜1 1のいずれかに記載の生活習慣病治療薬。
1 3. 拒食症又は生活習慣病に対する治療活性を有する物質のスクリーニング系 であって、 以下の (a) 〜 (c) のいずれかのポリペプチド:
(a) 配列番号 2又は 4記載のァミノ酸配列からなるポリペプチド
(b) 配列番号 2又は 4記載のアミノ酸配列において、 1もしくは 2以上のアミ ノ酸が置換、 欠失、 揷入、 付加または修飾されたアミノ酸配列からなり、 (a) のポリペプチドと同等のリガンドー受容体相互作用を示し、 且つ G蛋白質 α サ プュニットと共役して該サブュニットの GDP ■ G TP交換反応を促進する活性 を有するポリペプチド
(c) (a) のポリペプチドのオルソログであるポリペプチド
を含む脂質二重層膜、 並びにあるファミリーに属する G蛋白質 α サブユニット の受容体結合領域及び任意の G蛋白質 ひ サブユニットのグァニンヌクレオチド 結合領域を少なくとも含むポリぺプチドを構成要素として含む系を 1構成単位 とし、 該構成単位を G蛋白質 α サブュニットの各ファミリーの受容体結合領域 について有することを特徴とするスクリーエング系。
1 4 . 該構成単位が、 該 (a ) 〜 (c ) のいずれかのポリペプチドをコードする D N Aを含む発現ベクターと、 あるファミ リーに属する G蛋白質 ひ サブュニッ トの受容体結合領域及び任意の G蛋白質 a サブユニットのグァニンヌクレオチ ド結合領域を少なくとも含むポリペプチドをコードする D N Aを含む発現べク ターとでトランスフエクトした宿主真核細胞、 該細胞のホモジネートまたは該細 胞由来の膜画分を含む、 請求項 1 3記載のスクリーニング系。.
1 5 . 該構成単位が、該( a ) 〜( c ) のいずれかのポリぺプチドの C末端側に、 あるファミリーに属する G蛋白質 a サブユニットの受容体結合領域及び任意の G,蛋白質 α サブユニットのグァニンヌクレオチド結合領域を少なくとも含むポ リぺプチドが融合したポリべプチドをコ一ドする D N Aを含む発現ベクターで トランスフエクトした宿主真核細胞、 該細胞のホモジネートまたは該細胞由来の 膜画分を含む、 請求項 1 3記載のスクリーニング系。 '
1 6 . 各構成単位の、 G蛋白質 α サブユニットの受容体結合領域及び任意の G 蛋白質 αサブュ-ットのグァニンヌクレオチド結合領域を含むポリべプチドが、 同一の効果器相互作用領域をさらに含み、 且つ該脂質二重層膜が該領域と相互作 用する効果器をさらに含むものである、 請求項 1 3〜1 5のいずれかに記載のス クリ一ユング系。
1 7 . 生活習慣病に対する治療活性が、 摂食抑制活性、 抗肥満活性、 抗糖尿病活 性又は抗高脂血症活性である請求項 1 3〜 1 6のいずれかに記載のスクリ一二 ング系。
1 8 . 請求項 1 3〜1 5のいずれかに記載のスクリーニング系の各構成単位にお いて、 被験物質の存在下及び非存在下で、 標識した G T Pアナログを添加し、 グ ァニンヌクレオチド結合領域に結合した標識量を両条件下で比較することを特 徴とする、 拒食症又は生活習慣病に対する治療活性を有する物質のスクリーニン グ方法。
1 9 . 請求項 1 6記載のスクリーニング系の各構成単位における効果器の活性を、 被験物質の存在下と非存在下で比較することを特徴とする、 拒食症又は生活習慣 病に対する治療活性を有する物質のスクリ一二ング方法。
2 0 . 請求項 1 3〜1 5のいずれかに記載のスクリーエング系の各構成単位にお いて、 配列番号 2又は 4記載のァミノ酸配列からなるポリぺプチドに対するリガ ンドの存在下又は非存在下で、 標識した G T Pアナログを添加し、 グァェンヌク レオチド結合領域に結合した標識量を各構成単位間で比較することを特徴とす る、 該ポリペプチドと共役し得る G蛋白質ひサブュニットの同定方法。
2 1 . 請求項 1 6記載のスクリーニング系の各構成単位における効果器の活性を、 配列番号 2又は 4記載のァミノ酸配列からなるポリぺプチドに対するリガンド の存在下又は非存在下で比較することを特徴とする、 該ポリペプチドと共役し得 る G蛋白質 αサブユニットの同定方法。
2 2 . 請求項 1 8又は 1 9記載の方法を、 請求項 2 0または 2 1記載の方法によ り同定された G蛋白質 αサプュ二ットの受容体結合領域を含むポ-リぺプチドを 構成要素として含む系についてのみ実施することを特徴とする、 拒食症又は生活 習慣病に対する治療活性を有する物質のスクリ一二ング方法。
2 3 . 該 G蛋白質 αサブユニットが Gs ファミリーに属するものである、 請求項 2 2記載の方法。
2 4 . 以下の (a ) 〜 (c ) のいずれかのポリペプチド:'
( a ) 配列番号 2又は 4記載のァミノ酸配列からなるポリペプチド
( b ) 配列番号 2又は 4記載のアミノ酸配列において、 1'もしくは 2以上のアミ ノ酸が置換、 欠失、 挿入、 付加または修飾されたアミノ酸配列からなり、 (a ) のポリペプチドと同等のリガンドー受容体相互作用を示し、 且つ Gs ファミリー に属する G蛋白質 αサブュエツトと共役して該サブュュットの G D P · G T P交 換反応を促進する活性を有するポリペプチド
( c ) ( a ) のポリペプチドのオルソログであるポリペプチド
に対するリガンドのスクリーユング系であって、 該ポリペプチドを含む脂質二重 層膜、 並びに Gs ファミリーに属する G蛋白質 aサプュ -ットの受容体結合領域 及ぴ任意の G蛋白質ひサブュニッ トのグァユンヌクレオチド結合領域を少なく とも含むポリペプチドを構成要素として含むことを特徴とするスクリーニング 系。
2 5 . 該 (a ) 〜 ( c ) のいずれかのポリペプチドをコードする D N Aを含む発 現ベクターと、 Gs ファミリーに属する G蛋白質 αサブュ ッ トの受容体結合領 域及び任意の G蛋白質 サブユニットのグァニンヌクレオチド結合領域を少な くとも含むポリぺプチドをコードする D Ν Αを含む発現べクターとでトランス フユクトした宿主真核細胞、 該細胞のホモジネートまたは該細胞由来の膜画分を 含む、 請求項 2 4記載のスクリーニング系。
2 6 . 該 (a ) 〜 (c ) のいずれかのポリペプチドの C末端側に、 Gs ファミリ 一に属する G蛋白質 αサブユニットの受容体結合領域及び任意の G蛋白質 αサ プュエツトのグァニンヌクレオチド結合領域を少なくとも含むポリペプチドが 融合したポリぺプチドをコ一ドする D N Aを含む発現ベクターでトランスフエ タトした宿主真核細胞、 該細胞のホモジネートまたは該細胞由来の膜画分を含む 請求項 2 4記載のスクリーエング系。
2 7 . Gs ファミリーに属する G蛋白質ひサブユニットの受容体結合領域及び任 意の G蛋白質 αサブユエットのグァェンヌクレオチド結合領域を含むポリぺプ チドが、 任意の効果器相互作用領域をさらに含み、 且つ該脂質二重層膜が該領域 と相互作用する効果器をさらに含む、 請求項 2 4〜 2 6のいずれかに記載のスク リーニング系。
2 8 . 該効果器がアデ-ル酸シクラーゼである請求項 2 7記載のスクリーニング 系。
2 9 . 拒食症又は生活習慣病に対する治療活性を有する物質を探索するための系 である請求項 2 4〜 2 8のいずれかに記載のスクリーニング系。
3 0 . 生活習慣病に対する治療活性が、 摂食抑制活性、 抗肥満活性、 抗糖尿病活 性又は抗高脂血症活性である請求項 29記載のスクリ一ユング系。
31. 以下の (a) 〜 (c) のいずれかのポリペプチド:
( a ) 配列番号 2又は 4記載のァミノ酸配列からなるポリぺプチド
(b) 配列番号 2又は 4記載のアミノ酸配列において、 1もしくは 2以上のアミ ノ酸が置換、 欠失、 挿入、 付加または修飾されたアミノ酸配列からなり、 (a) のポリペプチドと同等のリガンドー受容体相互作用を示し、 且つ Gs ファミリー に属する G蛋白質ひサブュニットと共役して該サプュニッ 'トの GDP · GTP交 换反応を促進する活性を有するポリぺプチド
(c) (a.) のポリペプチドのオルソログであるポリペプチド
に対するリガンドのスクリーニング方法であって、 請求項 24〜 26のいずれか に記載のスクリーニング系において、 被験物質の存在下及び非存在下で、 標識し た G TPアナログを添加し、 グァニンヌクレオチド結合領域に結合した標識量を 両条件下で比較することを特徴'とするスクリーニング方法。 '
32. 以下の (a) 〜 (c) のいずれかのポリペプチド:
(a) 配列番号 2又は 4記載のアミノ酸配列からなるポリペプチド
(b) 配列番号 2又は 4記載のアミノ酸配列において、 1もしくは 2以上のアミ ノ酸が置換、 欠失、 挿入、 付加または修飾されたアミノ酸配列からなり、 (a) のポリペプチドと同等のリガンドー受容体相互作用を示し、 且つ Gs ファミリー に属する G蛋白質 αサブュニットと共役して該サブュニットの GDP ■ GTP交 換反応を促進する活性を有するポリペプチド '
(c) (a) のポリペプチドのオルソログであるポリペプチド '
に対するリガンドのスクリ一エング方法であって、 請求項 2.7記載のスクリ一二 ング系における効果器の活性を、 被験物質の存在下と非存在下で比較することを 特徴とするスクリーニング方法。
33. 宿主真核細胞内の c AMP量を被験物質の存在下と非存在下で比較するこ とを特徴とする、 請求項 32記載のスクリーユング方法。
34. 拒食症又は生活習慣病に対する治療活性を有する物質を探索するための系 である請求項 3 1〜33のいずれかに記載のスクリーエング方法。
35. 生活習慣病に対する治療活性が、 摂食抑制活性、 抗肥満活性、 抗糖尿病活 性又は抗高脂血症活性である請求項 18、 1 9、 22、 2.3及び 34のいずれか に記載のスクリ一二ング方法。
36. 請求項 1 3〜: L 6、 18、 1 9、 22、 23、 .29及び 34のいずれ力に 記載のスクリーニング方法により得られる、 拒食症に対する治療活性を有する物 質を有効成分とする拒食症治療剤。
37. 請求項 1 3~16、 18、 1 9、 22、 23、 29及び 34のいずれかに 記載のスクリ'一-ング方法により得られる、.生活習慣病に対する治療活性を有す る物質を有効成分とする生活習慣病治療薬。
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