인간 프로토피브릴에 선택적인 개선된 항체 및 이의 용도 document_id A220623066415

알츠하이머병(AD)은 인지, 기억 및 행동 장애를 일으키는 진행성이고, 비가역적인 신경퇴행성 질환이다. 이는 65세 이상의 인구의 약 5% 및 80세 이상의 20%에 영향을 미치는 노인 인구의 치매(dementia)의 가장 일반적인 원인이다. AD는 잠행성 발병과 다중 인지 기능의 진행성 퇴화를 특징으로 한다. 신경 병리학은 세포외 및 세포내 호은성(argyrophillic) 단백질 침전물을 포함한다. 신경반(neuritic plaque)으로 불리는 세포외 침전물은 수상돌기들(부어오르고, 변형된 신경세포 돌기)에 의해 둘러싸인 아밀로이드 베타 단백질(Aβ)로 주로 이루어진다. 이런 세포외 침전물 내의 Aβ는 β-병풍구조를 특징으로 하는 피브릴이다. 이런 침전물에서 Aβ는 특정 염료, 예를 들어, 콩고 레드로 염색될 수 있고 피브릴 울트라 구조를 나타낼 수 있다. 신경반의 피브릴 구조에서 Aβ에 의해 채택된 이런 특징들은 일반 용어인 아밀로이드의 정의이다. 전통적인 세포내 AD 병리학적 장애는 과인산화 미세관-연관단백질인 타우(tau)의 꼬인 가닥으로 이루어진 쌍 나선형 사상체(PHFs)로 불리는 섬유모양 구조로 이루어진 신경섬유다발(NFT)이다. 사후부검 수행 시, 뇌에 빈번한 신경반 및 신경섬유다발 축적은 AD에 대한 진단 기준이다. AD 뇌들은 또한 육안으로 보이는 뇌 위축, 신경세포 손실, 국소 염증(미세아교세포증 및 성성세포증) 및 대뇌혈관 벽에서 종종 대뇌아밀로이드맥관병증(CAA)을 나타낸다. 두 형태의 Aβ 펩타이드, 즉 Aβ40 및 Aβ42는 AD 신경반에서 지배적인 종류인 반면에, Aβ40은 AD와 연관된 대뇌혈관 아밀로이드에서 두드러진 종류이다. Aβ는 효소 활성으로 인해 신체의 모든 세포들에서 건강한 및 AD를 겪는 환자 모두에서 아밀로이드 전구체 단백질(APP)로 불리는 보다 큰 단백질로부터 연속적으로 형성된다. β- 및 γ-세크레타제 활성을 통한 2개의 주요 APP 프로세싱 사건은 Aβ 생산을 가능하게 하는 반면에, α-세크레타제로 불리는 세 번째 효소는 Aβ 서열 내부의 분열에 의해 Aβ 생성을 막는다(Selkoe, 1994; Ester 2001;US5604102). Aβ42는 42개 아미노산 길이의 펩타이드인데, 즉 Aβ40과 비교해서, C-말단에 2개 아미노산이 더 길다. Aβ42는 더욱 친수성이고, Aβ 다이머, Aβ 트라이머, Aβ 테트라머, Aβ 올리고머, Aβ 프로토피브릴 또는 Aβ 피브릴과 같은 Aβ 펩타이드의 더 큰 구조로 더욱 쉽게 응집된다(Jarret 1993). Aβ 피브릴은 소수성이고 불용성인 반면, 다른 구조들은 모두 덜 소수성이고 가용성이다. Aβ 펩타이드의 모든 이들 더 높은 분자 구조들은, 예를 들어 전자 현미경에 의한 구조적 형태, 및 크기-배제 크로마토그래피/웨스턴 블럿으로 분석한 이들의 생물리적 및 생화학적 특징들을 기초로 개별적으로 정해진다. 이런 Aβ 펩타이드, 특히 Aβ42는 수명기간 동안 Aβ의 다양한 더 높은 분자 구조들로 점차적으로 응집할 것이다. 이런 응집 반응이 더욱 빨리 일어난다면 나이에 강하게 의존하는 질환인 AD도 인생에서 보다 빨리 발생할 것이다. 이것은 APP 프로세싱, Aβ42 양 및 이들의 보다 높은 분자 구조로의 결합이 AD의 중요 원인이라고 주장하는 AD의 "아밀로이드 캐스케이드 가설"의 핵심이다. AD 뇌의 모든 다른 신경병리학 및 AD의 증상들, 예컨대 치매는, 어떻게든 Aβ 또는 이들의 결합된 형태들에 의해 야기된다. Aβ는 다른 길이, 즉, 1-39, 1-40, 1-42 및 1-43 및 절편 크기, 즉, 1-28 및 25-35로 존재할 수 있다. 절단은 펩타이드의 N-말단에서 발생할 수 있다. 모든 이런 펩타이드는 응집할 수 있고, 가용성 중간체 및 불용성 피브릴을 형성할 수 있고, 각 분자 형태는 독특한 구조 형태와 생물리학적 특징을 가진다. 예를 들어, 모노머 Aβ1-42는 정상적인 시냅스 기능에 관여하는 것으로 주장되는 42개의 아미노산 길이의 가용성이고 비독성 펩타이드이다. 특정 조건하에서, Aβ1-42는 다이머, 트라이머, 테트라머, 펜타머 내지 12-mer까지 및 더 큰 올리고머 형태로 응집될 수 있고, 모두는 분자 크기, EM 구조 및 AFM(원자힘 현미경) 형태와 같은 이의 구별된 물리화학적 특징을 가진다. 큰 분자량의 가용성 올리고머 Aβ 형태의 예는 프로토피브릴(Walsh 1997)이고, 겉보기 분자량003e#100kDa을 가지며 지름 4-11nm 및 길이 003c#200nm의 곡선형 구조를 가진다. Aβ 프로토피브릴과 같은 가용성 올리고머 Aβ 펩타이드는 해마에서 기억 형성을 나타내는 것으로 생각되는 시냅스 가소성의 기준인 장기상승작용(LTP)을 손상시킨다는 것이 최근에 증명되었다(Walsh 2002). 게다가, 올리고머 북극(Arctic) Aβ 펩타이드는 뇌에서 LTP에 wtAβ보다 훨씬 더 깊은 억제 효과를 나타내는데, 이는 Aβ 프로토피브릴을 형성하는 이들의 강한 경향 때문인 것 같다(Klyubin 2003). 프로토피브릴과 현저하게 상이한, 문헌에 개시된 다른 가용성 올리고머 형태들이 있다. 이런 올리고머 형태 중 하나는 ADDL(아밀로이드 유도 확산 리간드)이다(Lambert 1998). ADDL의 AFM 분석은 17-42kDa의 분자량을 가지며 z-축을 따라 4.7-6.2nm의 현저하게 작은 구상 종들(globular species)을 나타내었다(Stine 1996). 다른 형태는 ASPD(아밀로이드스페로이드)로 불린다(Hoshi 2003). ASPD는 Aβ1-40의 구형 올리고머이다. 독성 연구들은 구형 ASPD 003e#10nm는 더 작은 분자들보다 독성이 더 크다는 것을 보여주었다(Hoshi 2003). 이런 견해는 조발성 AD를 일으키는 북극(E693) APP 돌연변이의 최근 발견으로 지지를 얻었다(US 2002/0162129 Al; Nilsberth et al, 2001). 돌연변이는 Aβ 펩타이드 서열 내부에 위치한다. 돌연변이 운반체는, 예를 들어 북극 Aβ40 및 북극 Aβ42와 같은 Aβ 펩타이드의 변형체를 발생시킬 것이다. 북극 Aβ40 및 북극 Aβ42 모두는 더 큰 분자 구조 즉, 프로토피브릴로 더욱 쉽게 응집될 것이다. 따라서, 북극 돌연변이의 발병 기작은 가용성 더 큰 분자인 프로토피브릴은 AD를 유발하고 특이적인 독특한 에피토프 즉, "AD 질환 에피토프"를 함유한다는 것을 나타낸다. 알츠하이머병(AD) 뇌에서, 세포외 아밀로이드 플라크는 실질(parenchyma)과 혈관벽에서 통상적으로 발견된다. 플라크는 플라크 축적 전에 점차적으로 중합하는 아밀로이드 Aβ38-43 아미노산 길이 소수성이고 자가 응집하는 펩타이드로 구성된다. 가용성 Aβ 올리고머 종들은 아밀로이드 플라크 자체들보다 질환과 더욱 상관관계가 있는 것으로 주장되고 있다(McLean et al, 1999; Naslund et al, 2000). 이런 프리-피브릴라(pre-fibrillar) 중간체 Aβ 중간체들 중에서, 올리고머 형태들이 생체내 및 생체외 모두에서 나쁜 생물학적 효과를 유발하는 것으로 나타났고(Walsh et al., 2002) 따라서 질환 발병학에서 중요한 역할을 할 것이다. 다양한 분자 크기의 여러 올리고머 Aβ 종들이 알려져 있다. 중요한 것은, Aβ의 모노머, 올리고머 및 피브릴 모양의 형태는 다르고 형태 선택성 항체들의 표적이 될 수 있다. 주요 Aβ 병원체의 정체는 비록 일부 증거가 고분자량 Aβ 올리고머는 특히 신경 독성적이라고 나타내고 있지만 명확하지 않다(Hoshi et al., 2003). 조발성 AD를 일으키는 아밀로이드 전구체 단백질(APP) 유전자에서 병원성 돌연변이들이 개시되었다. 이들의 하나인 스웨덴 APP 돌연변이(Mullan et al., 1992)는 Aβ의 양을 증가시킨다. 나머지 하나는 Aβ 도메인 내에 위치한 북극 APP 돌연변이(E693G)는 프로토피브릴, 큰 Aβ 올리고머의 형성을 증가시키는 것으로 발견되었고, 이런 Aβ 중간체들은 특히 병원성이라는 것을 나타낸다(US 2002/0162129 Al; Nilsberth et al, 2001). 북극 APP 돌연변이의 동정과 Aβ APP 프로토피브릴에 대한 독성 효과의 설명은 AD 발병학에서 Aβ 올리고머에 대한 초점을 증가시켰다. 알츠하이머병에 대한 치료 전략으로서 활성 면역은 논문 [Schenk et al. 1999]에 의해 처음 보고되었다. 면역 전략에 대한 목표는 알츠하이머 플라크에서 발견된 Aβ의 피브릴 형태이었다. 백신(AN-1792)으로서 피브릴화된 Aβ를 사용하는 활성 Aβ 백신 접종의 최근 임상 단계 I/II 시험은 소수의 환자들에서 뇌수막염의 발생 때문에 중단해야 했다(Bayer et al., 2005). 이런 연구에서 보여준 부작용들은 혈관벽에서 피브릴 아밀로이드에 대항해 반응하는 항-Aβ 항체들에 의해 일어난 것 같다. CAA에서 피브릴성 아밀로이드는 혈액뇌장벽(BBB)에 매우 근접해 있고 항원-항체 반응은 T-림프구의 CNS 속으로의 침투를 유도하는 BBB에 손상을 일으킬 수 있다(Pfeifer et al, 2002; Racke et al, 2005). 또한, 단지 소수의 참여 환자들만이 Aβ 백신에 대한 면역 반응을 나타내었다. 비록 연구는 조기에 종료되었지만, 활성 Aβ 면역은 AD 환자들의 작은 집단에만 효과가 있다는 것을 알려 주었다. 인간 Aβ 프로토피브릴에 선택적인 단클론 항체들이 개시되었다(US 2002/0162129 A1). 고순도의 안정한 인간 Aβ 프로토피브릴을 생산하는 방법은 북극 돌연변이(Glu22Gly)에 의한 합성 Aβ42 펩타이드를 사용하는 것을 포함한다. 돌연변이는 면역과 Aβ 프로토피브릴 선택성 항체들의 하이브리도마 스크리닝(hybridoma screening)을 촉진한다. 중요한 것은, 이런 항체들은 야생형 Aβ 프로토피브릴과 Aβ-북극 프로토피브릴 모두와 결합한다(PCT/SE 2005/000993). Aβ 피브릴(O 'Nuallain 2002), 마이셀 Aβ(Kayed 2003), ADDL(Lambert 2001)와 같은 Aβ의 다른 형태에 대해 선택적인 항체들이 개시되었다. 그러나, 이들 중 어느 것도 Aβ 프로토피브릴 선택성이 없다.