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PAIN GENE AND APPLICATION THEREOF

Patent code P160013051
File No. 4375
Posted date Jun 15, 2016
Application number P2014-238250
Publication number P2016-098215A
Date of filing Nov 25, 2014
Date of publication of application May 30, 2016
Inventor
  • (In Japanese)小泉 昭夫
  • (In Japanese)小林 果
  • (In Japanese)原田 浩二
  • (In Japanese)人見 敏明
  • (In Japanese)土生 敏行
  • (In Japanese)高橋 勉
  • (In Japanese)野口 篤子
  • (In Japanese)近藤 大喜
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人京都大学
  • (In Japanese)国立大学法人秋田大学
Title PAIN GENE AND APPLICATION THEREOF
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a means for screening a pain inhibitor (an analgesic) based on a novel mechanism by identifying a novel responsible gene associated with pain using the gene or a product thereof; and to provide a novel and useful drug discovery target for pain by revealing the relation between SCN11A and pain.
SOLUTION: We found out that, by performing a pedigree linkage analysis of a patient with juvenile periodic limb pain and a genome-wide exome sequencing, the responsible gene of the familial pain in the pedigree concerned is SCN11A, and that a missense mutation induces pain into a coding portion of a particular amino acid residue in the gene, and constructed a pain inhibitor screening system using such gene mutations.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

疼痛(以下、「痛み」という場合もある)は、急性疼痛と慢性疼痛とに大別される。急性疼痛は、更なる傷害から身体を保護する防御システムとして作用し、怪我や火傷等に伴い一過的に痛みを生じるが、痛み刺激の消失や治癒と共に消失する。これに対し、慢性疼痛は、長期間痛みが継続し、怪我等が回復しても痛みが継続する場合や、糖尿病、がんをはじめとして、変形性脊椎症、腰痛症等の筋骨格系及び結合組織の疾患、神経疾患、リウマチ性疾患、線維筋痛症等の原因不明の疾患等、様々な疾患に付随して生じる場合がある。

疼痛罹患者は世界人口の10%にも及んでいる。痛みが長期間継続する慢性疼痛は、患者の生活の質を著しく低下させ、就労困難を招く等、社会的損失が大きいため、適切な痛みの対策が求められている。しかしながら、慢性疼痛に関わる根本的な発痛物質は同定されていない。非炎症性の四肢関節痛は高齢者に多くみられる慢性疼痛の一つであるが、そのメカニズムは未だ不明である。
一方、小児期において周期的に四肢及び/又は四肢関節痛を生じ、そのメカニズムが不明な家系が存在する。当該家系の患者は、乳幼児期から周期的な四肢/四肢関節痛が始まり、成人期に寛解し、時に片頭痛を残す以外は心臓の伝導障害やてんかんなどを伴わない。しかも、臨床検査では炎症所見を認めない等、長らく当該疼痛(以下、本明細書において「若年期周期性四肢疼痛」と略記する場合がある)の原因は不明であった。

単一遺伝子による遺伝性の疼痛性障害の研究は、疼痛に対する分子的な理解を高めるとともに、新規な鎮痛薬の創薬ターゲットを提供してきた。
電位依存性ナトリウムチャネル(Nav)は、興奮性細胞において活動電位を生じるのに不可欠である。ナトリウムチャネルのα-サブユニットをコードする10種の遺伝子が哺乳動物で同定されている。sodium channel voltage gated type XI alpha (SCN11A) は、テトロドトキシンに対して抵抗性のゲート特性を有する電位依存性ナトリウムチャネル(Nav1.9)であり、脊髄後根神経節や三叉神経節に存在する小径感覚ニューロン(small-diameter sensory neuron)に局在する傷害受容性受容器をコードしている。この遺伝子のノックアウトマウスは無痛覚の表現型を示し、また、種々の炎症性メディエーターが痛覚過敏を緩和することから(非特許文献1)、Nav1.9は末梢性の炎症性痛覚過敏の主要なエフェクターであると考えられる。
SCN11Aのパラログ遺伝子としてSCN9A及びSCN10Aが知られている。SCN9Aは、テトロドトキシン感受性のゲート特性を有するNav1.7をコードし、遺伝性肢端紅痛症(Inherited Erythromelalgia)、発作性激痛症(Paroxysmal extreme pain)、先天性無痛症(Congenital Insensitivity to Pain)等の原因遺伝子である。一方、SCN10AはSCN11Aと同じくテトロドトキシンに対して抵抗性のゲート特性を有し、機能的に類似すると推定されているNav1.8をコードしている。SCN10Aは、小径線維ニューロパチー(Small fiber neuropathy)やブルガダ症候群(Brugada syndrome)の原因遺伝子であることが知られている。しかし、SCN11Aについては、変異によって引き起こされるヒトでの症状が知られておらず、機能の解明が遅れていた。

上述のように、SCN9A及びSCN10Aは、それぞれの遺伝子が関与する痛み及び臓器局在性が解明されており、それぞれの遺伝子産物に特異的な阻害薬の開発が行われてきた。しかし、SCN9A及びSCN10Aは神経以外にも存在するため、自律神経系や心臓の刺激伝導系への影響が合併症として認められる。そのため、後根神経節及び三叉神経節に限局するSCN11Aの阻害薬が頭痛薬等として有望視され、その遺伝子産物(Nav1.9)を含む広範なナトリウムチャネルの阻害薬が、これまでにも報告されてはいる(例えば、特許文献1参照)。
しかし、SCN11Aの変異がどのような性質の痛みを引き起こすのかヒトでの症例がなかったため、治療による効果が予想できず、SCN11Aの特異的阻害薬は開発されてこなかった。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、疼痛に関与する遺伝子、若年期周期性四肢疼痛の原因となる該遺伝子の変異、及びそれを利用した疼痛抑制物質のスクリーニング方法等に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
以下の(a)~(d)のいずれかのタンパク質。
(a)配列番号2に示されるアミノ酸配列からなるタンパク質
(b)配列番号2に示されるアミノ酸配列において、1又は複数個のアミノ酸が欠失及び/又は置換及び/又は挿入及び/又は付加されたアミノ酸配列(但し、222位のアルギニンへの置換を除く)を有し、かつ、疼痛誘発作用を有するタンパク質
(c)配列番号1に示される塩基配列の相補鎖配列からなる核酸と、ストリンジェントな条件下でハイブリダイズする核酸によってコードされ、かつ、疼痛誘発作用を有するタンパク質
(d)配列番号2に示されるアミノ酸配列からなるタンパク質の、他の哺乳動物におけるオルソログであって、該アミノ酸配列の222位に対応するアミノ酸残基がアルギニン以外のアミノ酸であり、かつ疼痛誘発作用を有するタンパク質

【請求項2】
 
請求項1に記載のタンパク質をコードする核酸。

【請求項3】
 
請求項2に記載の核酸を含むベクター。

【請求項4】
 
請求項3に記載のベクターで形質転換された宿主細胞。

【請求項5】
 
宿主細胞が哺乳動物細胞であり、内因性のSCN11Aをコードする核酸が請求項2に記載の核酸で置換された、請求項4に記載の細胞。

【請求項6】
 
請求項4に記載の細胞を培養し、該培養物から請求項1に記載のタンパク質を回収することを含む、該タンパク質の製造方法。

【請求項7】
 
請求項2に記載の核酸を外因的に発現し、疼痛の表現型を示すトランスジェニック非ヒト哺乳動物又はその生体の一部。

【請求項8】
 
非ヒト哺乳動物の内因性SCN11Aをコードする核酸が請求項2に記載の核酸で置換された、請求項7に記載の動物又はその生体の一部。

【請求項9】
 
非ヒト哺乳動物がマウス又はラットである、請求項7又は8に記載の動物又はその生体の一部。

【請求項10】
 
請求項5に記載の細胞、あるいは請求項7-9のいずれか1項に記載の動物又はその生体の一部に被検物質を接触させ、疼痛の表現型を改善した被検物質を選択することを特徴とする、疼痛を抑制する物質をスクリーニングする方法。

【請求項11】
 
疼痛を抑制する物質をスクリーニングする方法であって、
(a)請求項5に記載の細胞あるいは請求項7-9のいずれか1項に記載の非ヒト哺乳動物又はその生体の一部に、被験物質を接触させる工程、
(b)被検物質を接触させた場合と、させない場合とのそれぞれにおいて、請求項1に記載のタンパク質又は請求項2に記載の核酸の発現レベルを測定する工程、及び
(c)(b)において、発現レベルを低下させた被検物質を、疼痛を抑制する物質として選択する工程
を含む、方法。

【請求項12】
 
請求項1に記載のタンパク質に特異的に結合する抗体又はその断片。

【請求項13】
 
被験者から採取した生体試料中の、請求項1に記載のタンパク質又は請求項2に記載の核酸の存在を検出することを特徴とする、該被験者における疼痛関連疾患の診断のための検査方法。

【請求項14】
 
SCN11A遺伝子に疼痛誘発性変異又は痛覚鈍麻誘発性変異を有する哺乳動物における痛覚異常の治療剤であって、該遺伝子産物で構成されるイオンチャネルの調節薬を含有してなる、剤。

【請求項15】
 
前記疼痛誘発性変異を有するSCN11A遺伝子が、
(a)配列番号2に示されるアミノ酸配列からなるタンパク質、又は
(b)配列番号2に示されるアミノ酸配列からなるタンパク質の、他の哺乳動物におけるオルソログであって、該アミノ酸配列の222位に対応するアミノ酸残基がアルギニン以外のアミノ酸であり、かつ疼痛誘発作用を有するタンパク質
をコードする、請求項14の記載の剤。
IPC(International Patent Classification)
F-term
State of application right Published
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