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岐阜薬科大学 薬学部薬効解析学研究室 教授

原 英彰

Notch阻害薬の脊髄性筋萎縮症画期的新薬としての可能性

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脊髄性筋萎縮症 (Spinal Mascular Atrophy; SMA)脊髄・脳幹における運動神経変性を主徴とする常染色体劣性遺伝病*1

主な原因はSMN1 (Survival motor neuron 1) 遺伝子の欠失 (Exon7, 8) による、全身性のSMN蛋白質減少*2

発症確率1/100000の小児期発症の希少疾患である。

*1Crawford T. O. and Pardo C. A.,1996; Lefebvre S. et al., 1997*2Lefebvre S. et al., 1997; Coovert D. D. et al., 1997

http://www.nurs.or.jp/~academy/igaku/s7/s75242a.jpg

Exon6Exon6 Exon8Exon8SMN2Δ7 (不安定)

Exon6Exon6 Exon7Exon7 Exon8Exon8Full-Length SMN (正常機能)

SMN2SMN1

100％ 10％ 90％

SMN2SMN1

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SMAPatient

SMN⇑Spinraza®

による治療別のアプローチ

（運動神経周囲の環境を改善する）

？http://lissys-rheumaforum.de/an-early-treatment-with-spinraza-improves-motor-function-of-patients-with-spinal-muscular-atrophy/

SMA治療の現在と課題SMA唯一の疾患修飾薬：Spinraza®（SMNを増加させるアンチセンスヌクレオチド）

https://www.spinraza.jp/ja-jp/homepage/mechanism/mechanism.html

Spinraza®によるSMN補充療法は一定の臨床効果を示すが、全ての患者に奏効しない異なる作用機序の治療戦略の提供

+Spinraza®との併用療法

課題設定

を目指す！

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アストロサイト特異的にSMNを発現させる治療は技術的に困難↓

病態アストロサイトそのものを減らすことが治療につながる可能性

アストロサイトにおけるSMN発現量低下が病態形成に重要！？

生存期間延長？運動機能回復？

生存期間 運動機能

運動神経特異的SMN過剰発現

アストロサイト特異的SMN過剰発現

＊1

＊1 Rindt H. et al., 2015 ＊2 Paez-Colasante, X. et al., 2013

＊2

運動神経 アストロサイト

SMA治療におけるアストロサイトの重要性

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Notch signal

活性化

Nuclei

Notch1

神経分化抑制アストロサイト分化促進 (GFAP, S100の発現が上昇)

Notch intracellar domain (Notch細胞外ドメイン; NICD)Notch extracellar domain (Notch細胞内ドメイン; NEXT)

Notchシグナルが活性化するとアストロサイトが増加する！

アストロサイト新生とNotchシグナルSMA病態におけるアストロサイトに関する研究報告はあるが、アストロサイト病変に対するメカニズムは研究されていない。

・アストロサイト増殖のメカニズムの探索・アストロサイト増殖メカニズムを標的とした治療法の提案

Notchシグナルが治療標的になる可能性

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SMA病態の特徴全身でSMNの発現量低下にもかかわらず、

脊髄特異的な病変が起きる

SMA病態において脊髄特異的に変化するシグナルがSMAにおいて第二の治療標的になりうる！

全身のSMN発現量低下

運動神経細胞死

脳機能正常

筋萎縮

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SMAモデルを用いてNotchシグナルを標的とした新たな治療法を探索する

目的

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1. In vitro 及び in vivo SMAモデルにおけるアストロサイトの増加

2. In vitro 及び in vivo SMAモデルにおけるNotchシグナルの関与

3. SMA病態下アストロサイトの神経障害性

4. In vitro SMAモデルにおけるNotch阻害薬のアストロサイト増殖抑制作用

5. In vivo SMAモデルにおけるNotch阻害薬の生存及び運動機能評価

6. In vivo SMAモデルにおけるNotch阻害薬のアストロサイト増殖抑制作用

検討項目

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TUJ1; 神経細胞のマーカー GFAP; アストロサイトのマーカー(Ohuchi K et al., 2016)

健常

者iP

SSM

A患者

iPS

TUJ1SMNNuclei TUJ1GFAPNuclei

患者iPS細胞由来培養系でアストロサイトの顕著な増加が認められた

SMA患者由来培養系 (in vitro) におけるアストロサイトの増加

(McGivern JV et al., 2013)

＜過去の報告＞ ＜当研究グループの研究成果＞

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・SMAモデルマウスの遺伝子型はSMN2+/+;SmnΔ7+/+;mSmn−/−

・mSmn (マウスSmn遺伝子； ヒトにおけるSMN1遺伝子に相当) が欠失していることによってヒトSMA病態に近い表現型を示す。

DiDonato et al., 1997; Viollet et al., 1997

SMAモデルマウス

・SMAモデルマウスの生存期間は13.6 ± 0.7 日

Matthew E. R. Butchbach et al., 2007

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SMA病態の特徴

全身でSMNの発現量低下にもかかわらず、脊髄特異的な病変が起きる

SMA病態において脊髄特異的に変化するシグナルがSMAにおいて第二の治療標的になりうる！

全身のSMN発現量低下

運動神経細胞死

脳機能正常

筋萎縮

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SMN

Notch

p-STAT3

正常アストロサイト

運動神経生存

野生型マウス

神経障害性因子(TNF-α、IL-1β)

運動神経細胞死

SMN

Notch

p-STAT3

増殖性アストロサイト

SMAマウス (SMN欠損)

運動神経アストロサイト

仮説：SMA病態におけるNotchシグナルの活性化

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① 正向反射テスト

http://i.ytimg.com/vi/YFhPEImjajM/0.jpg

マウスをうつぶせにし、起き上れるまでの時間を計測(60秒で打ち切り)生後2日目から毎日行う。 アスタリスク SMN2+/+; SmnΔ7+/+; mSmn+/+

黒塗り矢印 SMN2+/+; SmnΔ7+/+; mSmn+/−白抜き矢印 SMN2+/+; SmnΔ7+/+; mSmn−/−

SMA病態下では筋萎縮が起きており、坂の上方を向くことができない。→傾斜の重力方向から180度向き

を変えるまでの時間を計測 (180秒で打ち切り)

生後6日目から毎日行う。

SMAモデルマウスを用いた運動機能評価

② 傾斜板法

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総括

1. In vitro及びin vivo SMAモデルにおいて、GFAP陽性アストロサイトが増加した。

2. In vitro及び in vivo SMAモデルにおいて、アストロサイト新生が異常に起こるメカニズムとして、Notchシグナルの関与が示唆された。

3. SMA病態下アストロサイトは神経障害性を認めた。

4. In vitro SMAモデルにおいて、 Notch阻害薬はアストロサイト増殖抑制作用を示した。

5. In vivo SMAモデルにおいて、Notch阻害薬は生存及び体重変化に影響を及ぼさなかったが、運動機能を改善する作用を認めた。

6. In vivo SMAモデルにおいて、Notch阻害薬はアストロサイト増殖抑制作用を認めた。

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総括

Notch阻害薬は新規SMA治療薬となる可能性がある

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Notch阻害剤を投与すると…

Notch阻害薬は脊髄性筋萎縮症に対する革新的な治療薬として期待される

Notch阻害薬の治療イメージ

SMA患者健常者

脊髄中心管

灰白質

白質

SMA患者(Notch阻害薬投与）

運動神経細胞生存 運動神経細胞死アストロサイト増加

運動神経アストロサイト

アストロサイトと運動神経のバランスが改善

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SMN2SMN1

SMAPatient

正常SMN蛋白質が増加

運動神経を保存運動機能改善率 (0％ ⇒ 51％; 上図) (Finkl RS et al., N Engl J Med. 2017)

Spinraza ®

神経障害性因子(TNF-α、IL-1β)

運動神経

アストロサイト

Spinraza®とNotch阻害薬の併用イメージ

https://www.spinraza.jp/ja-jp/homepage/efficacy/motor-milestones.html

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SMN2SMN1

SMAPatient

正常SMN蛋白質が増加

運動神経を保存運動機能改善率 (0％ ⇒ 51％; 上図) (Finkl RS et al., N Engl J Med. 2017)

Spinraza ®

神経障害性因子(TNF-α、IL-1β)

運動神経

アストロサイト

病変アストロサイトの減少⇒さらなる運動神経死抑制⇒運動機能改善率の改善が見込める！

Goal！

Spinraza®とNotch阻害薬の併用イメージ

https://www.spinraza.jp/ja-jp/homepage/efficacy/motor-milestones.html

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発明の名称：脊髄性筋萎縮症治療薬出願番号: 2018年3月22日出願（特願 2018－055331）出願人：岐阜市発明者：原英彰、大内一輝、舩戸道徳、金子英雄

本技術に対する知的財産権

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共同研究者

国立病院機構 長良医療センター臨床研究部

金子 英雄 臨床研究部長舩戸 道徳 再生医療研究室 室長

岐阜薬科大学 薬学部 薬効解析学研究室

大内 一輝中村 信介 助教嶋澤 雅光 准教授

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岐阜薬科大学生体機能解析学大講座

薬効解析学研究室教授 原 英彰

TEL 058-230-8126FAX 058-230-8126e-mail: hidehara@gifu-

pu.ac.jp本研究成果にご興味を持たれた方は、お気軽にご連絡ください。

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