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JP3737532B2 - Cartilage disorder treatment - Google Patents
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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は軟骨疾患の治療及び予防に有用な薬剤に関し、より詳細には、HGF(Hepatocyte Growth Factor)を有効成分として含有する軟骨障害治療剤、軟骨細胞増殖促進剤及びプロテオグリカン生成促進剤に関する。
【0002】
【従来の技術】
軟骨は軟骨細胞とこれを取り囲む基質からなる結合組織であり、関節、脊柱の椎間板、肋軟骨、耳介、外耳道、恥骨結合、咽喉蓋などに存在する。軟骨は、軟骨細胞と、軟骨細胞が産生する軟骨基質からなり、軟骨基質はコラーゲン線維などの線維成分、プロテオグリカン及び水が主な成分であり、軟骨は軟骨基質の混じりぐあいにより、硝子軟骨(肋軟骨、咽喉軟骨、関節軟骨など)、弾性軟骨(耳介軟骨など)及び線維軟骨(椎間板軟骨、恥骨軟骨、関節軟骨など)に分類することができる。上記の軟骨基質において、コラーゲン線維は軟骨の張力及び剪断力に対する剛性と強度に関与し、プロテオグリカンは圧縮力に対する強度に関与し、水は生体組織として粘弾性体としての特性にあずかっているとされており、例えば、関節軟骨の場合、軟骨の質重量の78.6%は水が占め、コラーゲンが20%を占め、プロテオグリカンが7%を占めている。
軟骨の作用としては、骨端の摩擦の低減(骨間の軟骨)、弾性の保持(耳介軟骨など)、運動機能(肋軟骨、恥骨軟骨など)が挙げられる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように軟骨は生体の機能維持の上で重要な作用を有しており、従来から軟骨の障害に起因する種々の疾患が知られ、例えば、軟骨形成異常症、変形性関節症、変形性椎間板症、骨折の修復・治癒不全などが例示される。特に、高齢化社会の到来、スポーツによる外傷の増加、キーパンチャー病などに代表される職業病の出現などにより、関節障害患者は著しく増加しており、この領域における医療の進歩が要望されている。
従来から軟骨障害を治療するために種々の治療法が試みられてきているが、それらは直接的に原因の解消を目的とするものではなく、例えば、抗炎症剤などを投与することにより、その疾患に基づく痛みなどの障害を抑制する方法;関節にヒアルロン酸製剤などを注入して関節の動きを潤滑にする方法など、対症療法的なものでしかなかった。
このように、関節障害の根治的治療法は見出されておらず、特に変形性関節症は患者数が多く、その有効な治療法が切望されている。
【0004】
本発明者らは上記の課題を解決するために鋭意検討した結果、HGFが軟骨細胞の増殖を促進し、またプロテオグリカンの生成を促進する作用を有し、軟骨障害に起因する種々の疾患の治療に有効であることを見出し、本発明を完成させた。 上記のHGFは肝実質細胞を in vitro で増殖させる因子として見出されたタンパク質である(Biochem Biophys Res Commun, 122, 1450, 1984、Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 83, 6489, 1986、 FFBS Letter, 22, 311, 1987、Nature, 342, 440, 1989、Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 87, 3200, 1990)。肝実質細胞を特異的に増殖させる因子として発見されたHGFは、本発明者らをはじめとする多くの研究者による最近の研究成果によって、生体内で組織傷害治癒などの種々の活性を示している事が明らかとなり、研究対象としてのみならずヒトや動物の治療薬などへの応用に期待が集まっている。
HGFは主に間葉系の細胞により産生されていることが解明されており、近隣細胞から必要に応じてHGFが供給される、所謂パラクリン機構が成立していることが明らかにされている。しかしながら、肝臓や腎臓に傷害を受けたとき、傷害を受けていない臓器、例えば肺などにおいてもHGFの産生が高まることから、所謂エンドクリン機構によってもHGFが供給されていると考えられる。
このようなHGFの受容体に関して、最近の研究から、c−Met原腫瘍遺伝子がHGF受容体をコードしていることが確定的になった(Bottaro et al., Science 251, 802-804, 1991; Naldini et al., Oncogene 6, 501-504, 1991)。
上述のようにHGFに関しては多くの知見が得られているが、HGFの軟骨細胞増殖促進作用及びプロテオグリカン生成促進作用は従来知られていない新規な知見であり、かかる知見に基づいてなされた本発明は軟骨障害に起因する種々の疾患の治療に有用な薬剤を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明は、
▲1▼HGFを有効成分として含有することを特徴とする軟骨障害治療剤;
▲2▼HGFを有効成分として含有することを特徴とする軟骨細胞増殖促進剤;
▲3▼HGFを有効成分として含有することを特徴とするプロテオグリカン生成促進剤に関する。
【0006】
本発明で使用されるHGFとしては、医薬として使用できる程度に精製されたものであれば、種々の方法で調製されたものを用いることができる。
HGFの調製方法としては、各種の方法が知られている。例えば、ラット、ウシ、ウマ、ヒツジなどの哺乳動物の肝臓、脾臓、肺臓、骨髄、脳、腎臓、胎盤等の臓器、血小板、白血球等の血液細胞や血漿、血清などから抽出、精製して得ることができる(FEBS Letters, 224, 312, 1987、Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 86, 5844, 1989など参照)。
また、HGFを産生する初代培養細胞や株化細胞を培養し、培養物(培養上清、培養細胞等)から分離精製してHGFを得ることもできる。あるいは遺伝子工学的手法によりHGFをコードする遺伝子を適切なベクターに組込み、これを適当な宿主に挿入して形質転換し、この形質転換体の培養上清から目的とする組換えHGFを得ることができる(例えば、Nature, 342, 440, 1989、特開平5−111383号公報、Biochem. Biophys. Res. Commun., 163, 967, 1989など参照)。上記の宿主細胞は特に限定されず、従来から遺伝子工学的手法で用いられている各種の宿主細胞、例えば大腸菌、枯草菌、酵母、糸状菌、植物又は動物細胞などを用いることができる。
【0007】
より具体的には、HGFを生体組織から抽出精製する方法としては、例えば、ラットに四塩化炭素を腹腔内投与し、肝炎状態にしたラットの肝臓を摘出して粉砕し、S−セファロース、ヘパリンセファロースなどのゲルカラムクロマトグラフィー、HPLC等の通常の蛋白質精製法にて精製することができる。
また、遺伝子組換え法を用い、ヒトHGFのアミノ酸配列をコードする遺伝子を、ウシパピローマウィルスDNAなどのベクターに組み込んだ発現ベクターによって動物細胞、例えば、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞、マウスC127細胞、サルCOS細胞などを形質転換し、その培養上清より得ることができる。
【0008】
かくして得られたHGFは、HGFと実質的に同効である限り、そのアミノ酸配列の一部が欠失又は他のアミノ酸により置換されていたり、他のアミノ酸配列が一部挿入されていたり、N末端及び/又はC末端に1又は2以上のアミノ酸が結合していたり、あるいは糖鎖が同様に欠失又は置換されていてもよい。
【0009】
本発明の治療剤及び促進剤は上記のHGFを有効成分とし、HGFは後記試験例に示されるように、軟骨細胞の増殖を促進し、またプロテオグリカンの生成を促進する作用を有する。更に、HGFは、障害を受けていない軟骨組織には作用を示さず、障害を受けている軟骨組織にのみ作用するので、副作用を惹起するおそれが少ないという特長を有する。従って、本発明の治療剤及び促進剤は、軟骨障害に起因する各種疾患の治療・予防に有効であり、これらには例えば下記の疾患が包含される。
【0010】
変形性関節炎
軟骨形成異常症
骨折の治癒及び修復
外傷による関節軟骨、関節円板の修復
急性化膿性関節炎
結核性関節炎
梅毒性関節炎
慢性関節リウマチ
リウマチ熱、全身性エリテマトーデス
変形性脊椎症
椎間板ヘルニア
骨移植による修復
【0011】
本発明の治療剤及び促進剤は、ヒトの他、哺乳動物(例えば、ウシ、ウマ、ブタ、ヒツジ、イヌ、ネコ等)における軟骨障害に起因する種々の疾患の治療・予防に適用される。
【0012】
本発明の治療剤及び促進剤は種々の製剤形態(例えば、液剤、固形剤、カプセル剤等)をとりうるが、一般的には有効成分であるHGFのみ又はそれと慣用の担体と共に注射剤、吸入剤、坐剤又は経口剤とされる。当該注射剤は常法により調製することができ、例えば、HGFを適切な溶剤(例えば、滅菌された水、緩衝液、生理食塩水等)に溶解した後、フィルター等で濾過して滅菌し、次いで無菌的な容器に充填することにより調製することができる。注射剤中のHGF含量としては、通常0.0002〜0.2(W/V%)程度、好ましくは0.001〜0.1(W/V%)程度に調整される。また、経口薬としては、例えば、錠剤、顆粒剤、細粒剤、散剤、軟又は硬カプセル剤、液剤、乳剤、懸濁剤、シロップ剤などの剤形に製剤化され、これらの製剤は製剤化の常法に準じて調製することができる。坐剤も慣用の基剤(例えば、カカオ脂、ラウリン脂、グリセロゼラチン、マクロゴール、ウィテップゾル等)を用いた製剤上の常法によって調製することができる。また、吸入剤も製剤上の常套手段に準じて調製することができる。
製剤中のHGF含量は、剤形、適用疾患などに応じて適宜調整することができる。
【0013】
製剤化に際して、好ましくは安定化剤が添加され、安定化剤としては、例えば、アルブミン、グロブリン、ゼラチン、グリシン、マンニトール、グルコース、デキストラン、ソルビトール、エチレングリコールなどが挙げられる。さらに、本発明の製剤は製剤化に必要な添加物、例えば、賦形剤、溶解補助剤、酸化防止剤、無痛化剤、等張化剤等を含んでいてもよい。液状製剤とした場合は凍結保存、又は凍結乾燥等により水分を除去して保存するのが望ましい。凍結乾燥製剤は、用時に注射用蒸留水などを加え、再溶解して使用される。
【0014】
本発明の治療剤及び促進剤は、その製剤形態に応じた適当な投与経路により投与され得る。例えば、注射剤の形態にして静脈、動脈、皮下、筋肉内などに投与することができる。その投与量は、患者の症状、年齢、体重などにより適宜調整されるが、通常HGFとして0.05mg〜500mg、好ましくは1mg〜100mgであり、これを1日1回ないし数回に分けて投与するのが適当である。
【0015】
【発明の効果】
本発明において、有効成分であるHGFは、軟骨細胞の増殖を促進し、またプリテオグリカンの生成を促進させる作用を有している。従って、本発明の治療剤及び促進剤は、前述した軟骨障害に起因する各種疾患の治療・予防に有用である。更に、HGFは、障害を受けている軟骨組織にのみ作用するので、副作用の少ない薬剤を得ることができるという効果を奏する。
【0016】
【実施例】
以下、実施例及び製造例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。なお、以下の実験で使用した材料及び方法は以下のとおりである。
【0017】
材料と方法
▲1▼ in situ ハイブリダイゼーション
ラットHGF−cDNA(RBC1 クローン)(Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 87, 3200, 1990)の1.4kb EcoRI断片をpGEM7ベクターにサブクローンし[a−35S]UTP(400Ci/mmol、アマシャム社)で標識化したアンチセンスとセンスのRNAプローブを作製した。標識した転写物は、リボプローブとして50−150塩基にアルカリ加水分解した。
in situハイブリダイゼーションは文献(Biochem. Biophys. Res. Commun., 173, 42, 1990)記載の方法で実施した。サンプルは4%パラホルムアルデヒド−リン酸生理食塩水溶液で固定し、エタノールで脱水、トルエンで洗浄後、パラフィンに包埋した。5μmの切片を切り出し、ポリーL−リジンでコートしたスライドグラスにマウントした。切片はグリシンと無水酢酸で脱パラフィンし、50℃、16時間プローブでハイブリダイズした。その後、切片を0.1×SSC液で50℃、1時間洗浄し、RNAaseA(20μg/ml)で37℃、30分処理してから、2×SSC液で37℃、10分間で2回洗浄した。切片は乳剤(1:1コダックNBT−2希釈液)に浸し2週間露光した。切片はコダックD−19に現像定着し、ヘマトキシリン・エオジンで染色した。
【0018】
▲2▼細胞と細胞培養
軟骨細胞は、文献(J. Cell. Physiol., 133, 491, 1987)記載の方法に準じて、ニュージーランドホワイトウサギの23日齢胎児と4週齢新生児から単離した。関節軟骨は膝の大腿骨関節軟骨から、肋軟骨は肋骨の硝子軟骨から単離した(Dev. Biol., 136, 500, 1989)。滑膜線維芽細胞は、膝関節の滑膜組織から単離した。細切した滑膜組織断片を10%FBSを含むDMEMで10日間培養し、トリプシン処理で増殖した細胞を集めた。文献(Exp. Cell Res., 157, 483, 1985)記載の方法に準じて、20日齢ラット胎児の脚筋肉組織から胎生間葉系細胞を単離した。脚芽間葉細胞は、10.5日齢のラット胎児から単離した。脚芽は外科用顕微鏡下で切り出し、0.25%トリプシンで30分で処理後、ピペッテングしナイロンガーゼで単離細胞を得た。脚芽細胞以外全ての細胞は、10%FBS、60μg/mlのカナマイシンを含むDMEM(以下、培地Aという)で37℃、5%CO2/95%空気下で維持した。
【0019】
▲3▼DNA合成の測定
DNA合成速度は、10%TCA不溶性細胞沈殿への[3H]−チミジン([6−3H]−チミジン、アマシャム社、20Ci/mmol)の取り込みの測定で評価した(J. Clin. Invest., 85, 626, 1990)。細胞は、96穴プレートの6mmウエル当り1.5×104個の密度で播種し、コンフルエントになるまで培養した。増殖を停止するため、細胞は0.3%FBS含有DMEMの0.1mlでプレインキュベーションした。種々の濃度のHGFを培地に添加した。インキュベーションは24時間続けた。1μCi/ml[3−H]チミジンは、インキュベーション停止3時間前に添加した。標識後細胞は氷冷PBSで3回、3mMチミジンを含有する5%TCAで2回、エタノール:ジメチルエーテル(3:1)で1回洗浄した。ウエル内の残渣は、100μlの0.1N NaOHで可溶化し、液体シンチバイアルに移し、1N HClで中和後、放射能をシンチレーションカウンター(Rack−beta、ファルマシア社)で測定した。
【0020】
▲4▼プロテオグリカン合成の測定
軟骨細胞は、6mmウエル当り1.5×104個の密度で播種し、0.1mlの培地Aで維持した。細胞がコンフルエントに達したら、0.3%FBSを含有する0.1mlのDMEMで24時間プレインキュベーションした。その後、0.3%FBSとHGFを含有する0.1mlのDMEMで24時間インキュベーションした。1μCi/mlの[35S]−硫酸基をインキュベーション終了20時間前に添加した。プロテオグリカン合成は、プロテアーゼ消化後のセチルピリジニウムクロライドでの沈殿物への[35S]−硫酸基の取り込みの測定により評価した(Exp. Cell Res., 130, 73, 1980)。
【0021】
▲5▼総RNA調製と逆転写PCR
軟骨から総RNAは、文献(Anal. Biochem., 203, 352, 1992)記載の方法の変法で調製した。新鮮単離組織断片(0.1g湿重量)は、4Mグアニジンチオシアネート、0.1M Tris塩酸(pH7.5)、1%2−メルカプトエタノールの4M GITC溶液2mlですばやくホモジェネートした。ホモジェネートは10%SDS100μlに混合し、微量遠心機で5分間遠心した。上清2mlをベックマンポリアロマー遠心チューブ(13×51mm)中で、同容量の1.6gセシウムトリフルオロアセテートと1mM EDTA(pH8.0)に重層した。試料を35,000rpm(147,000×g)で18℃、20時間遠心した。上清を吸引除去後、沈殿を4M GITC溶液200μlに溶解し、フェノール:クロロホルム:イソアミルアルコール(25:24:1)で抽出処理後、20μlの3M酢酸ナトリウム(pH4.8)を混ぜ、2倍容量(440μl)のエタノールで沈殿させた。沈渣はDEPC処理水に溶解した。
まず、0.5μg総RNAからファーストストランドcDNAの合成をSuperScript逆転酵素(Gibco-BRL)と下流域のアンチセンスプライマーを使って行った。引き続いてPCR増殖を行った。増殖は、94℃で30秒、58℃で1分、72℃で1.5分での35サイクル(軟骨細胞の場合)又は40サイクル(軟骨組織の場合)の条件で行った。PCR増殖のプライマー塩基配列は、ラットとマウスのc−Met(Oncogene, 2, 593, 1988)に対しては5’−CAGT(A/G)ATGATCTCAATGGGCAAT−3’と5’−AATGCCCTCTTCCTATGACTTC−3’で725bp断片を作製した。
【0022】
実施例1
発生四肢でのHGFmRNA発現
発生期マウスの肢芽におけるHGFmRNAの発現をin situハイブリダイゼーション法で試験した。その結果を図1、図2及び図3に示す。
図1は早期発生期マウスの肢芽におけるHGFmRNAの発現を示し、後肢の縦断面切片の顕微鏡写真であり、明視野(左側)及びそれに対応する暗視野(右側)はin situハイブリダイゼーション、オートラジオグラフィ及び染色後に撮影したものである。同図において、A〜Dは10.5日齢胎児、E〜Hは11日齢胎児の切片である。
図2は指形成期マウスの肢芽におけるHGFmRNAの発現を示し、後肢の縦断面切片の顕微鏡写真であり、明視野(左側)及びそれに対応する暗視野(右側)はin situハイブリダイゼーション、オートラジオグラフィ及び染色後に撮影したものである。同図において、A及びBは12.5日齢胎児、C〜Fは13日齢胎児、G〜Jは14日齢胎児の切片である。また、Feは大腿骨、Fiは腓骨、Taは足根骨を、I〜Vは指番号を示す。
図3は発生期マウスの肢芽及び胸郭におけるHGFmRNAの発現を示す顕微鏡写真であり、明視野(左側)及びそれに対応する暗視野(右側)はin situハイブリダイゼーション、オートラジオグラフィ及び染色後に撮影したものである。同図において、A及びBは16日齢胎児の後肢の横断面切片を;C及びDは13日齢胎児、E及びFは14日齢胎児の胸郭の縦断面切片を示す。また、Taは足根骨、Tiは脛骨、Ribは肋骨軟骨の前軟骨性集積を示す。
【0023】
図1に示されるように、11日目に四肢の底部領域周囲にHGFmRNAのびまん性の発現が検出された。この段階で軟骨性集積は、四肢に発生していなかった。軟骨性集積が進行するとHGFmRNAの発現部位はより制限されてきた。12.5日目に基脚、接合脚、自脚部分が形成されるとき、HGFmRNAの発現は、手首/踝と肘/膝の関節領域で観察された(図2A及びB参照。便宜上、膝及び踝について示した)。後期(13〜14日)には、HGFmRNAは、手首/踝と肘/膝の関節領域の軟骨集積の隣接し限定された間葉系細胞に発現していた(図2C〜J参照)。16日目に、HGFmRNAは、足根骨の軟骨に隣接する限定された間葉細胞に局在化されていた(図3A及びB参照)。HGFmRNAの四肢での発現レベルは、分化と共に減少した。試験を通じて手足の成長板でHGFmRNAを検出しなかった。
【0024】
実施例2
発生胸郭でのHGFmRNA発現
発生期マウスの胸郭におけるHGFmRNAの発現をin situハイブリダイゼーション法で試験した。その結果を図3C〜Fに示す。
図3C〜Fに示されるように、HGFmRNAは、肋間の伸長した前軟骨性集積の先端の周囲肋間間葉組織で発現していた。前軟骨性集積ではハイブリダイゼーションのシグナルは、検出されなかった。
【0025】
実施例3
HGFの軟骨細胞に対するスキャッター活性試験
分化している軟骨組織の周囲でどれがHGFの標的細胞かを決めるため、膝関節軟骨と肋軟骨からの軟骨細胞、膝関節から滑膜細胞、四肢筋肉組織から増殖した線維芽細胞の培養細胞を調製し、これらの細胞に外因的に添加したHGFの効果を検討した。
即ち、ウサギ関節軟骨細胞を16mmウエルに3×103細胞の密度で播種し、培地Aで2日間維持した。その後、HGFで2日間処理を行った。インキュベーションの終了時に、位相差顕微鏡写真を撮影した。その結果を図4に示す。
図4に示されるように、HGF非処理(コントロール)においては、多角形の軟骨細胞が増殖し島状になった(図4A)。一方、HGF(3ng/ml)で処理をした培養では軟骨細胞は、単細胞状態で島を形成しなかった(図4B)。従って、HGFは軟骨細胞の移動を刺激することが明らかになった。なお、HGFは、線維芽細胞及び滑膜細胞については分散させなかった。
【0026】
実施例4
軟骨細胞増殖に対するHGFの効果
軟骨細胞の増殖に対するHGFの効果を検討した。
即ち、4週齢のウサギから採取した関節軟骨細胞を培養した。コンフルエントになった細胞を24時間血清除去処理をした後、種々の濃度のHGFで処置し、材料及び方法の項に示した方法により[3H]−チミジンの取り込み量を測定した。また、ウサギ滑膜線維芽細胞についても同様な試験を行った。その結果を図5A(関節軟骨細胞)及びB(滑膜線維芽細胞)に示す。なお、結果は3回の試験の平均値±標準偏差を示す(図5C、図6並びに図7A及びBにおいても同様)。
図5Aに示されるように、HGFは、ウサギ関節軟骨細胞への[3H]−チミジンの取り込みを用量依存的に増加させ、DNA合成の促進、即ち関節軟骨細胞に対する増殖促進作用を有することが示された。DNA合成は、1ng/mlのHGFにおいて、コントロールに対して3倍の増加が認められた。一方、図5Bに示されるように、滑膜線維芽細胞はHGFに反応しなかった。
【0027】
また、別実験で、関節軟骨の細胞数に対するHGFの効果を検討した。
即ち、16mmウエルにウサギ関節軟骨細胞を1×104細胞播種し、10%FBSを含むDMEM培地で維持した。次いで、10ng/mlのHGFを添加して48時間インキュベーションし、インキュベーション終了後、細胞数を測定した。その結果を図5Cに示す。
図5Cに示されるように、10ng/mlのHGFは、コントロールに比べて細胞数を約1.8倍増加させた。
【0028】
実施例5
プロテオグリカン生成に対するHGFの効果
上記のように、HGFは軟骨細胞の増殖を促進したので、次に、前述の材料及び方法の項で示した方法により、関節軟骨細胞のプロテオグリカン生成に対する効果を検討した。プロテオグリカン合成は、プロテアーゼ消化後セチルピリジニウムクロライドで沈殿する巨大分子(グリコサミノグリカン)への[35S]−硫酸基の取り込みの測定で検討した(Exp. Cell Res., 130, 73, 1980)。なお、HGFに代えて、下記の因子についても試験した。
インスリン様成長因子(IGF)−I:濃度100ng/ml
IGF−II:濃度100ng/ml
副甲状腺ホルモン(PTH):濃度10-7
TGF−β:濃度3ng/ml
その結果を図6に示す。図6に示されるように、HGFは、用量依存的に[35S]−硫酸基の取り込みを増加させた。最大増加は、1ng/mlのHGFで得られた。この作用は、TGF−β(J. Cell Physiol., 138, 329, 1989)やPTH(J. Clin. Invest., 85, 626, 1990)よりは弱かったが、IGF−I及びIIとは同程度であった(Exp. Cell Res., 130, 73, 1980)。
【0029】
実施例6
抗HGF抗体存在下における、DNA合成及びプロテオグリカン生成に対するHGFの効果
前述のように、一般にHGFはパラクリン機構で標的細胞に作用すると考えられており、前記のin situハイブリダイゼーションの結果は、この考えを支持していると思料される。そこで、この点を確認するために、HGFポリクローナル抗体が、軟骨細胞の機能を変化させるかどうかを検討した。
即ち、コンフルエントになったウサギ関節軟骨細胞を、3ng/mlのHGFの存在下又は非存在下、25μg/mlの抗HGFポリクローナル抗体(アフィニティーで精製したIgG画分)で処理又は非処理した。その後、前記の材料及び方法の項で示した方法により、[3H]−チミジン又は[35S]−硫酸基で標識し、DNA合成又はプロテオグリカン生成を測定した。その結果を図7A(DNA合成)及びB(プロテオグリカン生成)に示す。なお、同図において、Abは抗HGFポリクローナル抗体を示す。
図7に示されるように、抗HGFポリクローナル抗体の添加だけでは、関節軟骨細胞でのDNA合成もプロテオグリカン生成も変化させなかった。しかしながら、抗HGFポリクローナル抗体は、外因性に添加したHGFの効果を完全に阻害した。このことは、軟骨細胞が軟骨自身の機能を調節するのに十分なHGFを産生していないことを示している。
【0030】
実施例7
HGFレセプターmRNAの軟骨細胞での発現
生体内及び生体外における軟骨細胞でのHGFレセプター(c−Met)の発現を逆転写PCRで検討した。関節組織と肋軟骨の各部分を外科用顕微鏡下で、4週齢ラットから切り出し、総RNAは、方法と材料の項で述べたように抽出した。抽出したRNA(0.5μg)は逆転写し、c−Metのプライマーを用いて増幅した後、1.5%アガロースゲル電気泳動法により分析した。その結果を図8に示す。
図8に示されるように、関節軟骨組織及び肋軟骨組織について40回の増幅後、微量のc−Met発現を検出し、培養軟骨細胞は35回の増幅後、著明なc−Met発現を認めた。
【0031】
製造例1
HGF製剤の生産例
(1) HGF 20μg
ヒト血清アルブミン 100mg
上記物質をpH7.0の0.01MのPBSで溶解し、全量を20mlに調製し、滅菌後、バイアル瓶に2mlずつ分注し、凍結乾燥密封した。
(2) HGF 40μg
ツイーン80 1mg
ヒト血清アルブミン 100mg
上記物質を注射用生理食塩水に溶解し、全量を20mlに調製し、滅菌後、バイアル瓶に2mlずつ分注し、凍結乾燥密封した。
【図面の簡単な説明】
【図1】早期発生期マウスの肢芽におけるHGFmRNAの発現を示す顕微鏡写真(生物の形態)である(左側は明視野、右側はそれに対応する暗視野)。同図において、A〜Dは10.5日齢胎児、E〜Hは11日齢胎児の縦断面切片である。
【図2】指形成期マウスの肢芽におけるHGFmRNAの発現を示す顕微鏡写真(生物の形態)である(左側は明視野、右側はそれに対応する暗視野)。同図において、A及びBは12.5日齢胎児、C〜Fは13日齢胎児、G〜Jは14日齢胎児の切片である。また、Feは大腿骨、Fiは腓骨、Taは足根骨を、I〜Vは指番号を示す。
【図3】発生期マウスの肢芽及び胸郭におけるHGFmRNAの発現を示す顕微鏡写真(生物の形態)である(左側は明視野、右側はそれに対応する暗視野)。同図において、A及びBは16日齢胎児の後肢の横断面切片;C及びDは13日齢胎児、E及びFは14日齢胎児の胸郭の縦断面切片を示す。また、Taは足根骨、Tiは脛骨、Ribは肋骨軟骨の前軟骨性集積を示す。
【図4】HGFの軟骨細胞に対するスキャッター活性を示す顕微鏡写真(生物の形態)である。同図において、Aはコントロール(HGF非処理)を、BはHGF処理を示す。
【図5】軟骨細胞増殖に対するHGFの効果を示す図である。同図において、Aは関節軟骨細胞のDNA合成に対する効果を、Bは滑膜細胞のDNA合成に対する効果を、Cは関節軟骨細胞の増殖(細胞数)に対する効果を示す。
【図6】プロテオグリカン生成に対するHGFの効果を示す図である。
【図7】抗HGF抗体存在下における、DNA合成(図7A)及びプロテオグリカン生成(図7B)に対するHGFの効果を示す図である。
【図8】HGFレセプターmRNAの軟骨細胞での発現を示す電気泳動写真である。
[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a drug useful for the treatment and prevention of cartilage disease, and more particularly to a cartilage disorder therapeutic agent, a chondrocyte proliferation promoter and a proteoglycan production promoter containing HGF (Hepatocyte Growth Factor) as an active ingredient.
[0002]
[Prior art]
Cartilage is a connective tissue composed of chondrocytes and the surrounding matrix, and is present in joints, spinal discs, costal cartilage, pinna, external auditory canal, pubic bone, pharyngeal palate and the like. Cartilage is composed of chondrocytes and cartilage matrix produced by chondrocytes. The cartilage matrix is mainly composed of fiber components such as collagen fibers, proteoglycan and water. Cartilage is composed of hyaline cartilage (肋Cartilage, throat cartilage, articular cartilage, etc.), elastic cartilage (auricular cartilage etc.) and fibrocartilage (intervertebral disc cartilage, pubic cartilage, articular cartilage etc.). In the above cartilage matrix, collagen fibers are involved in rigidity and strength against cartilage tension and shear force, proteoglycan is involved in strength against compressive force, and water is considered to be a characteristic of viscoelastic body as a living tissue. For example, in the case of articular cartilage, 78.6% of the cartilage mass is water, collagen is 20%, and proteoglycan is 7%.
Examples of the action of cartilage include reduction of friction at the epiphysis (interchondral cartilage), retention of elasticity (auricular cartilage, etc.), and motor function (costal cartilage, pubic cartilage, etc.).
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, cartilage has an important effect on maintaining the function of the living body, and various diseases caused by cartilage disorders have been conventionally known, such as cartilage dysplasia, osteoarthritis, deformity, etc. Examples include intervertebral disc disease and fracture repair / healing failure. In particular, the number of patients with joint disorders has increased remarkably due to the arrival of an aging society, the increase of trauma due to sports, the appearance of occupational diseases such as key puncher disease, and the advancement of medical care in this area is desired.
Various treatments have been tried to treat cartilage disorders, but they are not intended to directly eliminate the cause, but for example, by administering an anti-inflammatory agent or the like, It was only symptomatic such as a method of suppressing disorders such as pain based on disease; a method of injecting hyaluronic acid preparations into joints to lubricate joint movement.
Thus, no radical cure for joint disorders has been found, and in particular, osteoarthritis has a large number of patients, and an effective treatment method is eagerly desired.
[0004]
As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found that HGF has an action of promoting the proliferation of chondrocytes and promoting the production of proteoglycans and treating various diseases caused by cartilage disorders. Thus, the present invention was completed. The above HGF is a protein found as a factor that proliferates hepatocytes in vitro (Biochem Biophys Res Commun,122, 1450, 1984, Proc. Natl. Acad. Sci. USA,83, 6489, 1986, FFBS Letter,twenty two, 311, 1987, Nature,342, 440, 1989, Proc. Natl. Acad. Sci. USA,87, 3200, 1990). HGF, which was discovered as a factor that specifically proliferates liver parenchymal cells, exhibits various activities such as tissue injury healing in vivo according to recent research results by many researchers including the present inventors. As a result, it is expected to be applied not only as a research target but also to therapeutic drugs for humans and animals.
It has been elucidated that HGF is mainly produced by mesenchymal cells, and it has been clarified that a so-called paracrine mechanism in which HGF is supplied from neighboring cells as needed is established. However, when the liver or kidney is injured, the production of HGF is also increased in non-injured organs, such as the lung, so it is considered that HGF is also supplied by the so-called endocrine mechanism.
Regarding such HGF receptors, recent studies have established that the c-Met proto-oncogene encodes the HGF receptor (Bottaro et al., Science251, 802-804, 1991; Naldini et al., Oncogene6, 501-504, 1991).
As described above, a lot of knowledge about HGF has been obtained. However, the chondrocyte proliferation promoting action and proteoglycan production promoting action of HGF are novel findings that have not been known so far, and the present invention made based on such findings. Is to provide a drug useful for the treatment of various diseases caused by cartilage disorders.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention made to solve the above problems
(1) A therapeutic agent for cartilage disorder characterized by containing HGF as an active ingredient;
(2) A chondrocyte proliferation promoter comprising HGF as an active ingredient;
(3) A proteoglycan production promoter characterized by containing HGF as an active ingredient.
[0006]
As the HGF used in the present invention, those prepared by various methods can be used as long as they are purified to the extent that they can be used as pharmaceuticals.
Various methods are known as methods for preparing HGF. For example, extracted and purified from liver, spleen, lung, bone marrow, brain, kidney, placenta and other organs such as rats, cows, horses and sheep, blood cells such as platelets and leukocytes, plasma and serum (FEBS Letters,224, 312, 1987, Proc. Natl. Acad. Sci. USA,86, 5844, 1989 etc.).
Further, HGF can also be obtained by culturing primary cultured cells or established cells that produce HGF, and separating and purifying them from the culture (culture supernatant, cultured cells, etc.). Alternatively, the gene encoding HGF may be incorporated into an appropriate vector by genetic engineering techniques, transformed into a suitable host, and the desired recombinant HGF may be obtained from the culture supernatant of the transformant. (E.g. Nature,342, 440, 1989, JP-A-5-111383, Biochem. Biophys. Res. Commun.,163, 967, 1989, etc.). The host cell is not particularly limited, and various host cells conventionally used in genetic engineering techniques such as Escherichia coli, Bacillus subtilis, yeast, filamentous fungi, plant or animal cells can be used.
[0007]
More specifically, as a method for extracting and purifying HGF from a living tissue, for example, carbon tetrachloride is intraperitoneally administered to a rat, and the liver of a rat in a hepatitis state is extracted and pulverized, and S-sepharose, heparin The protein can be purified by usual protein purification methods such as gel column chromatography such as Sepharose and HPLC.
In addition, using gene recombination methods, an animal cell such as a Chinese hamster ovary (CHO) cell, mouse C127 cell, an expression vector in which a gene encoding the amino acid sequence of human HGF is incorporated into a vector such as bovine papillomavirus DNA, Monkey COS cells and the like can be transformed and obtained from the culture supernatant.
[0008]
As long as the HGF thus obtained has substantially the same effect as HGF, a part of the amino acid sequence is deleted or substituted with another amino acid, a part of the other amino acid sequence is inserted, or NGF One or more amino acids may be bonded to the terminal and / or the C terminal, or the sugar chain may be similarly deleted or substituted.
[0009]
The therapeutic agent and the promoter of the present invention contain the above-mentioned HGF as an active ingredient, and HGF has an action of promoting the growth of chondrocytes and promoting the production of proteoglycans as shown in Test Examples described later. Further, HGF has the advantage that it does not show any effect on unaffected cartilage tissue, and acts only on the damaged cartilage tissue, so that it is less likely to cause side effects. Therefore, the therapeutic agent and the promoter of the present invention are effective for treatment / prevention of various diseases caused by cartilage disorders, and for example, the following diseases are included.
[0010]
Osteoarthritis
Cartilage dysplasia
Fracture healing and repair
Repair of articular cartilage and disc due to trauma
Acute suppurative arthritis
Tuberculosis arthritis
Syphilitic arthritis
Rheumatoid arthritis
Rheumatic fever, systemic lupus erythematosus
Degenerative spondylosis
Intervertebral hernia
Bone graft repair
[0011]
The therapeutic agent and promoter of the present invention are applied to the treatment and prevention of various diseases caused by cartilage disorders in mammals (eg, cows, horses, pigs, sheep, dogs, cats, etc.) in addition to humans.
[0012]
The therapeutic agent and accelerator of the present invention can take various preparation forms (for example, liquids, solids, capsules, etc.), but in general, only the active ingredient HGF or a conventional carrier and injection, inhalation Suppository, suppository or oral preparation. The injection can be prepared by a conventional method, for example, HGF is dissolved in an appropriate solvent (for example, sterilized water, buffer solution, physiological saline, etc.), then filtered through a filter or the like, and sterilized. It can then be prepared by filling a sterile container. The HGF content in the injection is usually adjusted to about 0.0002 to 0.2 (W / V%), preferably about 0.001 to 0.1 (W / V%). Oral medicines are formulated into dosage forms such as tablets, granules, fine granules, powders, soft or hard capsules, solutions, emulsions, suspensions, syrups, etc. It can be prepared according to the conventional method of chemical conversion. Suppositories can also be prepared by a conventional method using a conventional base (for example, cacao butter, lauric butter, glycerogelatin, macrogol, witepsol). Inhalants can also be prepared according to conventional means on pharmaceutical preparations.
The HGF content in the preparation can be appropriately adjusted according to the dosage form, applicable disease and the like.
[0013]
In formulating, a stabilizer is preferably added, and examples of the stabilizer include albumin, globulin, gelatin, glycine, mannitol, glucose, dextran, sorbitol, ethylene glycol and the like. Furthermore, the preparation of the present invention may contain additives necessary for formulation, such as excipients, solubilizers, antioxidants, soothing agents, tonicity agents and the like. In the case of a liquid preparation, it is desirable to store it after removing moisture by freeze storage or freeze drying. The freeze-dried preparation is used by re-dissolving and adding distilled water for injection at the time of use.
[0014]
The therapeutic agent and promoter of the present invention can be administered by an appropriate administration route according to the formulation form. For example, it can be administered in the form of an injection into vein, artery, subcutaneous, intramuscular or the like. The dosage is appropriately adjusted according to the patient's symptoms, age, body weight, etc., but is usually 0.05 mg to 500 mg, preferably 1 mg to 100 mg as HGF, which is administered once to several times a day. Is appropriate.
[0015]
【The invention's effect】
In the present invention, HGF, which is an active ingredient, has an action of promoting chondrocyte proliferation and promoting the production of preteoglycan. Therefore, the therapeutic agent and the promoter of the present invention are useful for the treatment / prevention of various diseases caused by the above-mentioned cartilage disorder. Furthermore, since HGF acts only on damaged cartilage tissue, it has an effect that a drug with few side effects can be obtained.
[0016]
【Example】
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail based on an Example and a manufacture example, this invention is not limited to these examples. The materials and methods used in the following experiments are as follows.
[0017]
Materials and methods
▲ 1 ▼ in situ Hybridization
Rat HGF-cDNA (RBC1 clone) (Proc. Natl. Acad. Sci. USA,87, 3200, 1990) was subcloned into pGEM7 vector [a-35Antisense and sense RNA probes labeled with S] UTP (400 Ci / mmol, Amersham) were prepared. The labeled transcript was alkaline hydrolyzed to 50-150 bases as a riboprobe.
In situ hybridization is described in the literature (Biochem. Biophys. Res. Commun.,173, 42, 1990). The sample was fixed with 4% paraformaldehyde-phosphate physiological saline solution, dehydrated with ethanol, washed with toluene, and embedded in paraffin. A 5 μm section was cut out and mounted on a slide glass coated with poly-L-lysine. The sections were deparaffinized with glycine and acetic anhydride and hybridized with the probe at 50 ° C. for 16 hours. Thereafter, the sections were washed with 0.1 × SSC solution at 50 ° C. for 1 hour, treated with RNAase A (20 μg / ml) at 37 ° C. for 30 minutes, and then washed twice with 2 × SSC solution at 37 ° C. for 10 minutes. did. The sections were immersed in emulsion (1: 1 Kodak NBT-2 dilution) and exposed for 2 weeks. The sections were developed and fixed on Kodak D-19 and stained with hematoxylin and eosin.
[0018]
(2) Cells and cell culture
Chondrocytes are described in the literature (J. Cell. Physiol.,133, 491, 1987) from New Zealand White rabbits from 23-day-old fetuses and 4-week-old newborns. Articular cartilage was isolated from femoral articular cartilage of the knee, and costal cartilage was isolated from hyaline cartilage of the ribs (Dev. Biol.,136, 500, 1989). Synovial fibroblasts were isolated from synovial tissue of the knee joint. The minced synovial tissue fragments were cultured in DMEM containing 10% FBS for 10 days, and cells grown by trypsin treatment were collected. Literature (Exp. Cell Res.,157, 483, 1985), embryonic mesenchymal cells were isolated from the leg muscle tissue of 20-day-old rat fetuses. Leg bud mesenchymal cells were isolated from 10.5 day old rat fetuses. The leg buds were cut out under a surgical microscope, treated with 0.25% trypsin in 30 minutes, pipetted, and isolated cells were obtained with nylon gauze. All cells other than leg bud cells were treated with DMEM (hereinafter referred to as medium A) containing 10% FBS and 60 μg / ml kanamycin at 37 ° C., 5% CO 2.2/ 95% maintained under air.
[0019]
(3) Measurement of DNA synthesis
The rate of DNA synthesis is reduced to 10% TCA insoluble cell pellet [ThreeH] -thymidine ([6-ThreeH] -thymidine, Amersham, 20 Ci / mmol) (J. Clin. Invest.,85, 626, 1990). Cells are 1.5 x 10 per 6 mm well in a 96 well plate.FourThe seeds were seeded at a density of 1, and cultured until confluent. To stop growth, cells were preincubated with 0.1 ml of DMEM containing 0.3% FBS. Various concentrations of HGF were added to the medium. Incubation continued for 24 hours. 1 μCi / ml [Three-H] thymidine was added 3 hours before the incubation was stopped. After labeling, the cells were washed three times with ice-cold PBS, twice with 5% TCA containing 3 mM thymidine, and once with ethanol: dimethyl ether (3: 1). The residue in the well was solubilized with 100 μl of 0.1N NaOH, transferred to a liquid scintillation vial, neutralized with 1N HCl, and then the radioactivity was measured with a scintillation counter (Rack-beta, Pharmacia).
[0020]
(4) Measurement of proteoglycan synthesis
Chondrocytes are 1.5 x 10 per 6mm wellFourThe seeds were seeded at a density of 1, and maintained in 0.1 ml of medium A. When cells reached confluence, they were preincubated with 0.1 ml DMEM containing 0.3% FBS for 24 hours. Thereafter, the cells were incubated for 24 hours with 0.1 ml of DMEM containing 0.3% FBS and HGF. 1 μCi / ml [35S] -sulfate groups were added 20 hours before the end of incubation. Proteoglycan synthesis can be performed on the precipitate with cetylpyridinium chloride after protease digestion [35S] -sulfate group uptake was measured (Exp. Cell Res.,130, 73, 1980).
[0021]
(5) Total RNA preparation and reverse transcription PCR
Total RNA from cartilage can be obtained from literature (Anal. Biochem.,203, 352, 1992). Freshly isolated tissue fragments (0.1 g wet weight) were quickly homogenized with 2 ml of 4M GITC solution of 4M guanidine thiocyanate, 0.1M Tris hydrochloric acid (pH 7.5), 1% 2-mercaptoethanol. The homogenate was mixed with 100 μl of 10% SDS and centrifuged for 5 minutes in a microcentrifuge. 2 ml of the supernatant was overlaid with the same volume of 1.6 g cesium trifluoroacetate and 1 mM EDTA (pH 8.0) in a Beckman polyallomer centrifuge tube (13 × 51 mm). The sample was centrifuged at 35,000 rpm (147,000 × g) at 18 ° C. for 20 hours. After removing the supernatant by aspiration, the precipitate was dissolved in 200 μl of 4M GITC solution, extracted with phenol: chloroform: isoamyl alcohol (25: 24: 1), mixed with 20 μl of 3M sodium acetate (pH 4.8), and doubled. Precipitated with a volume (440 μl) of ethanol. The sediment was dissolved in DEPC-treated water.
First, first strand cDNA was synthesized from 0.5 μg total RNA using SuperScript reverse enzyme (Gibco-BRL) and a downstream antisense primer. Subsequent PCR growth was performed. Growth was performed under conditions of 35 cycles (in the case of chondrocytes) or 40 cycles (in the case of cartilage tissue) at 94 ° C. for 30 seconds, 58 ° C. for 1 minute, and 72 ° C. for 1.5 minutes. Primer base sequences for PCR growth are rat and mouse c-Met (Oncogene,2, 593, 1988), a 725 bp fragment was prepared with 5'-CAGT (A / G) ATGATCTCAATGGGCAT-3 'and 5'-AATGCCCTCTTCCTATACTACT-3'.
[0022]
Example 1
HGF mRNA expression in the developing limb
Expression of HGF mRNA in the limb buds of nascent mice was examined by in situ hybridization. The results are shown in FIG. 1, FIG. 2 and FIG.
FIG. 1 shows the expression of HGF mRNA in the limb buds of early-early mice, and is a photomicrograph of a longitudinal section of the hind limb. It was taken after the graphic and staining. In the figure, A to D are sections of a 10.5 day old fetus, and E to H are sections of an 11 day old fetus.
FIG. 2 shows HGF mRNA expression in the limb buds of finger-forming mice, and is a photomicrograph of a longitudinal section of the hind limb. The bright field (left side) and the corresponding dark field (right side) are in situ hybridization and autoradio. It was taken after the graphic and staining. In the same figure, A and B are 12.5 day old fetuses, C to F are 13 day old fetuses, and G to J are 14 day old fetus sections. Fe is the femur, Fi is the rib, Ta is the tarsal bone, and I to V are finger numbers.
FIG. 3 is a photomicrograph showing the expression of HGF mRNA in the limb bud and thorax of the nascent mouse. The bright field (left side) and the corresponding dark field (right side) were taken after in situ hybridization, autoradiography and staining. Is. In the figure, A and B are cross-sectional sections of the hind limbs of a 16-day-old fetus; C and D are longitudinal sections of the thorax of a 13-day-old fetus, and E and F are 14-day-old fetuses. Ta represents tarsal bone, Ti represents tibia, and Rib represents prechondral accumulation of radial cartilage.
[0023]
As shown in FIG. 1, diffuse expression of HGF mRNA was detected around the bottom region of the limb on day 11. At this stage, no cartilage accumulation occurred in the limbs. As cartilage accumulation proceeds, the expression site of HGF mRNA has become more limited. HGF mRNA expression was observed in the wrist / heel and elbow / knee joint regions when the basal limbs, joined legs, and self-legs were formed on day 12.5 (see FIGS. 2A and B. For convenience, knees). And 踝). In the late phase (13-14 days), HGF mRNA was expressed in adjacent and limited mesenchymal cells of the cartilage accumulation in the wrist / heel and elbow / knee joint regions (see FIGS. 2C-J). On day 16, HGF mRNA was localized to limited mesenchymal cells adjacent to tarsal cartilage (see FIGS. 3A and B). The level of HGF mRNA expression in the extremities decreased with differentiation. No HGF mRNA was detected on the growth plates of the limbs throughout the study.
[0024]
Example 2
HGF mRNA expression in the developing thorax
Expression of HGF mRNA in the thorax of nascent mice was examined by in situ hybridization. The results are shown in FIGS.
As shown in FIGS. 3C-F, HGF mRNA was expressed in the surrounding intercostal mesenchymal tissue at the tip of the elongated prochondral cluster. No hybridization signal was detected in prechondral accumulation.
[0025]
Example 3
Scatter activity test of HGF on chondrocytes
Chondrocytes from knee and cartilage cartilage, synovial cells from knee joint, and fibroblasts grown from limb muscle tissue to determine which cells are the target cells of HGF around the differentiated cartilage tissue And the effect of exogenously added HGF on these cells was examined.
That is, 3 × 10 rabbit articular chondrocytes in a 16 mm wellThreeSeeded at cell density and maintained in medium A for 2 days. Thereafter, treatment with HGF was performed for 2 days. At the end of the incubation, a phase contrast photomicrograph was taken. The result is shown in FIG.
As shown in FIG. 4, polygonal chondrocytes proliferated into islands when HGF was not treated (control) (FIG. 4A). On the other hand, in the culture treated with HGF (3 ng / ml), chondrocytes did not form islands in a single cell state (FIG. 4B). Thus, HGF was found to stimulate chondrocyte migration. HGF was not dispersed in fibroblasts and synoviocytes.
[0026]
Example 4
Effect of HGF on chondrocyte proliferation
The effect of HGF on chondrocyte proliferation was examined.
That is, articular chondrocytes collected from 4-week-old rabbits were cultured. The confluent cells were serum-removed for 24 hours and then treated with various concentrations of HGF, according to the methods described in the Materials and Methods section [ThreeH] -thymidine incorporation was measured. A similar test was performed on rabbit synovial fibroblasts. The results are shown in FIGS. 5A (articular chondrocytes) and B (synovial fibroblasts). In addition, a result shows the average value +/- standard deviation of 3 times of a test (it is the same also in FIG. 5C, FIG. 6 and FIG. 7A and B).
As shown in FIG. 5A, HGF is directed to rabbit articular chondrocytes [ThreeIt was shown that the uptake of H] -thymidine was increased in a dose-dependent manner and promoted DNA synthesis, that is, the effect of promoting proliferation on articular chondrocytes. A 3 fold increase in DNA synthesis relative to the control was observed at 1 ng / ml HGF. On the other hand, as shown in FIG. 5B, synovial fibroblasts did not respond to HGF.
[0027]
In another experiment, the effect of HGF on the number of articular cartilage cells was examined.
That is, 1 x 10 rabbit articular chondrocytes in a 16 mm wellFourCells were seeded and maintained in DMEM medium containing 10% FBS. Subsequently, 10 ng / ml HGF was added and incubated for 48 hours. After the incubation was completed, the number of cells was measured. The result is shown in FIG. 5C.
As shown in FIG. 5C, 10 ng / ml HGF increased the cell number by approximately 1.8 times compared to the control.
[0028]
Example 5
Effect of HGF on proteoglycan production
As described above, HGF promoted chondrocyte proliferation. Next, the effect of articular chondrocytes on proteoglycan production was examined by the method described in the above section of materials and methods. Proteoglycan synthesis can be achieved by converting the protein into a macromolecule (glycosaminoglycan) that precipitates with cetylpyridinium chloride after protease digestion.35S] -Sulfate group uptake measurement (Exp. Cell Res.,130, 73, 1980). Note that the following factors were also tested instead of HGF.
Insulin-like growth factor (IGF) -I: concentration 100 ng / ml
IGF-II: concentration 100 ng / ml
Parathyroid hormone (PTH): concentration 10-7M
TGF-β: concentration 3 ng / ml
The result is shown in FIG. As shown in FIG. 6, HGF is dose-dependent [35Increased uptake of S] -sulfate groups. Maximum increase was obtained with 1 ng / ml HGF. This effect is exhibited by TGF-β (J. Cell Physiol.,138, 329, 1989) and PTH (J. Clin. Invest.,85, 626, 1990), but similar to IGF-I and II (Exp. Cell Res.,130, 73, 1980).
[0029]
Example 6
Effect of HGF on DNA synthesis and proteoglycan production in the presence of anti-HGF antibody
As described above, HGF is generally considered to act on target cells by the paracrine mechanism, and the results of the in situ hybridization described above seem to support this idea. Therefore, in order to confirm this point, it was examined whether an HGF polyclonal antibody changes the function of chondrocytes.
That is, confluent rabbit articular chondrocytes were treated or not treated with 25 μg / ml anti-HGF polyclonal antibody (affinity-purified IgG fraction) in the presence or absence of 3 ng / ml HGF. Then, according to the method shown in the above-mentioned materials and methods,ThreeH] -thymidine or [35Labeled with S] -sulfate groups and measured for DNA synthesis or proteoglycan production. The results are shown in FIGS. 7A (DNA synthesis) and B (proteoglycan production). In the figure, Ab represents an anti-HGF polyclonal antibody.
As shown in FIG. 7, the addition of anti-HGF polyclonal antibody alone did not change DNA synthesis or proteoglycan production in articular chondrocytes. However, the anti-HGF polyclonal antibody completely inhibited the effect of exogenously added HGF. This indicates that chondrocytes do not produce enough HGF to regulate the function of the cartilage itself.
[0030]
Example 7
Expression of HGF receptor mRNA in chondrocytes
The expression of HGF receptor (c-Met) in chondrocytes in vivo and in vitro was examined by reverse transcription PCR. Joint tissue and costal cartilage sections were excised from 4 week old rats under a surgical microscope and total RNA was extracted as described in Methods and Materials section. The extracted RNA (0.5 μg) was reverse transcribed, amplified using c-Met primers, and then analyzed by 1.5% agarose gel electrophoresis. The result is shown in FIG.
As shown in FIG. 8, a small amount of c-Met expression was detected after 40 times amplification of articular cartilage tissue and costal cartilage tissue, and cultured chondrocytes showed significant c-Met expression after 35 times amplification. Admitted.
[0031]
Production Example 1
Production example of HGF preparation
(1) HGF 20μg
Human serum albumin 100mg
The above substance was dissolved in 0.01 M PBS having a pH of 7.0, and the total volume was adjusted to 20 ml. After sterilization, 2 ml each was dispensed into a vial, and freeze-dried and sealed.
(2) HGF 40μg
Tween 80 1mg
Human serum albumin 100mg
The above substance was dissolved in physiological saline for injection, and the total volume was adjusted to 20 ml. After sterilization, 2 ml was dispensed into vials, and freeze-dried and sealed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a photomicrograph (form of organism) showing the expression of HGF mRNA in the limb bud of an early-onset mouse (left side is bright field, right side is corresponding dark field). In the figure, A to D are 10.5 day-old fetuses, and E to H are longitudinal section slices of 11-day-old fetuses.
FIG. 2 is a photomicrograph (form of organism) showing the expression of HGF mRNA in the limb buds of finger-forming mice (left side is bright field, right side is corresponding dark field). In the same figure, A and B are 12.5 day old fetuses, C to F are 13 day old fetuses, and G to J are 14 day old fetus sections. Fe is the femur, Fi is the rib, Ta is the tarsal bone, and I to V are finger numbers.
FIG. 3 is a photomicrograph (form of organism) showing the expression of HGF mRNA in the limb bud and thorax of a developing mouse (the left side is bright field, the right side is the corresponding dark field). In the figure, A and B are cross-sectional sections of the hind limbs of a 16-day-old fetus; C and D are 13-day-old fetuses, and E and F are longitudinal sections of the thorax of a 14-day-old fetus. Ta represents tarsal bone, Ti represents tibia, and Rib represents prechondral accumulation of radial cartilage.
FIG. 4 is a photomicrograph (organism morphology) showing the scatter activity of HGF on chondrocytes. In the same figure, A shows control (HGF non-treatment) and B shows HGF treatment.
FIG. 5 shows the effect of HGF on chondrocyte proliferation. In the figure, A shows the effect on articular chondrocyte DNA synthesis, B shows the effect on synovial cell DNA synthesis, and C shows the effect on articular chondrocyte proliferation (cell number).
FIG. 6 shows the effect of HGF on proteoglycan production.
FIG. 7 shows the effect of HGF on DNA synthesis (FIG. 7A) and proteoglycan production (FIG. 7B) in the presence of anti-HGF antibody.
FIG. 8 is an electrophoresis photograph showing the expression of HGF receptor mRNA in chondrocytes.

Claims (3)

HGFを有効成分として含有することを特徴とする軟骨障害治療剤。A therapeutic agent for cartilage disorders, comprising HGF as an active ingredient. HGFを有効成分として含有することを特徴とする軟骨細胞増殖促進剤。A chondrocyte growth promoter comprising HGF as an active ingredient. HGFを有効成分として含有することを特徴とするプロテオグリカン生成促進剤。A proteoglycan production promoter comprising HGF as an active ingredient.
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