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WO2018168777A1 - 嚢胞性線維症予防又は治療剤 - Google Patents

嚢胞性線維症予防又は治療剤 Download PDF

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WO2018168777A1
WO2018168777A1 PCT/JP2018/009524 JP2018009524W WO2018168777A1 WO 2018168777 A1 WO2018168777 A1 WO 2018168777A1 JP 2018009524 W JP2018009524 W JP 2018009524W WO 2018168777 A1 WO2018168777 A1 WO 2018168777A1
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WO
WIPO (PCT)
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amino acid
rffl
acid sequence
cftr
nucleic acid
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Application number
PCT/JP2018/009524
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English (en)
French (fr)
Inventor
司 沖米田
Original Assignee
学校法人関西学院
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    • A61K35/66Microorganisms or materials therefrom
    • A61K35/76Viruses; Subviral particles; Bacteriophages
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    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K38/00Medicinal preparations containing peptides
    • A61K38/16Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
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    • A61K39/395Antibodies; Immunoglobulins; Immune serum, e.g. antilymphocytic serum
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P11/00Drugs for disorders of the respiratory system
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/25Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving enzymes not classifiable in groups C12Q1/26 - C12Q1/66
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/15Medicinal preparations ; Physical properties thereof, e.g. dissolubility
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing

Definitions

  • the present invention relates to a preventive or therapeutic agent for cystic fibrosis, a screening method thereof, and the like.
  • Cystic fibrosis is a recessive hereditary disease whose main feature is chronic obstructive pulmonary disease, which is common in white people. There are 70,000 CF patients worldwide, but there is no fundamental cure, and many patients die by the age of 40.
  • the cause of CF is a gene mutation of a chloride ion channel (cytic fibrosis transmembrane conductance regulator, CFTR) expressed in epithelial cells.
  • CFTR chloride ion channel
  • the ⁇ F508 CFTR mutant deletion of the 508th phenylalanine in the CFTR amino acid sequence found in the majority of CF is normal in transcription and translation, but causes steric structure abnormality of the protein. Received. As a result, the ⁇ F508 CFTR mutant is degraded by the proteasome and cannot be expressed on the plasma membrane.
  • a CFTR collector developed as a CF therapeutic drug partially improves the plasma membrane expression and chloride ion channel function of ⁇ F508 CFTR, but its clinical therapeutic effect is insufficient. This is because ⁇ F508 CFTR expressed in the plasma membrane by a collector or the like is quickly ubiquitinated by the plasma membrane quality control mechanism and is degraded by lysosomes after endocytosis.
  • ⁇ F508 CFTR expressed in the plasma membrane can inhibit the lysosomal degradation cascade, ⁇ F508 CFTR plasma membrane expression can be maintained, and clinical therapeutic effects can be further enhanced.
  • the clinical therapeutic effect can be dramatically enhanced by using the cascade inhibitor in combination with a CFTR collector.
  • ⁇ F508 CFTR expressed in the plasma membrane undergoes ubiquitination by the plasma membrane quality control mechanism and inhibits lysosomal degradation after endocytosis, thereby preventing or treating cystic fibrosis. It is an object to provide a method for obtaining the above.
  • the present inventors analyzed various types of ubiquitin ligases, and found that RFFL (Ring Finger and FYVE-like Containing E3 Ubiquitin Protein Ligase), which is a kind of ubiquitin ligase, was involved in decomposing mutant CFTR.
  • RFFL Ring Finger and FYVE-like Containing E3 Ubiquitin Protein Ligase
  • ⁇ F508 CFTR ubiquitination can be inhibited by inhibiting the expression of RFFL, and that when CFTR has no ⁇ F508 mutation (such as wild type), it does not interact with RFFL.
  • RFFL Fring Finger and FYVE-like Containing E3 Ubiquitin Protein Ligase
  • Item 1 In the system to which the test substance is applied, (1) a step of measuring the interaction between CFTR having a mutation in which the 508th phenylalanine is deleted or a peptide fragment containing the mutation and RFFL or a peptide fragment containing the fragment, or (2) ubiquitin of RFFL Measuring the ligase activity, A screening method for an agent for preventing or treating cystic fibrosis.
  • Item 2. Item 2. The method according to Item 1, wherein the CFTR having a mutation in which the 508th phenylalanine is deleted is the CFTR described in (i-1a) or (i-2a) below.
  • the peptide fragment according to Item 1 or 2, wherein the peptide fragment containing a mutation in which the 508th phenylalanine of CFTR is deleted is the polypeptide described in (i-1b), (i-2b), or (i-3b) below: the method of.
  • Item 4. The method according to any one of Items 1 to 3, wherein the RFFL in the step (1) is the RFFL described in (ii-1a) or (ii-2a) below.
  • Item 5 The method according to any one of Items 1 to 4, wherein the peptide fragment containing a fragment of RFFL is the polypeptide according to (ii-1b), (ii-2b), or (ii-3b).
  • a preventive or therapeutic agent for cystic fibrosis comprising an expression vector in which a nucleic acid is incorporated. Item 8.
  • the preventive or therapeutic agent for cystic fibrosis according to Item 7, comprising at least one selected from the group consisting of: Item 9. At least one selected from the group consisting of a nucleic acid complementary to a nucleic acid encoding a peptide fragment containing RFFL or a fragment thereof, a nucleic acid comprising the complementary nucleic acid or a fragment thereof, or a nucleic acid and a fragment thereof
  • a preventive or therapeutic agent for cystic fibrosis comprising a nucleic acid donor capable of donating a nucleic acid into a cell.
  • the preventive or therapeutic agent for cystic fibrosis according to Item 9 comprising at least one selected from the group consisting of nucleic acid donors capable of donating at least one nucleic acid selected from the group consisting of: Item 11.
  • the screening method of the present invention can be used to screen for a candidate substance for the prevention or treatment of cystic fibrosis that can inhibit the lysosomal degradation cascade of ⁇ F508 CFTR expressed in the plasma membrane.
  • the present invention also provides a preventive or therapeutic agent for cystic fibrosis comprising a specific polypeptide or nucleic acid (and its expression vector) as an active ingredient.
  • the prophylactic or therapeutic agent can maintain the plasma membrane expression of ⁇ F508 CFTR, and can further enhance the clinical therapeutic effect.
  • the cascade inhibitor in combination with a CFTR collector, the clinical therapeutic effect can be dramatically enhanced.
  • the examination result of intracellular localization of RFFL is shown.
  • the examination result of plasma membrane expression of rescued ⁇ F508 CFTR (r ⁇ F508) at the time of RFFL knockdown is shown.
  • the examination result of the expression level of rescued ⁇ F508 CFTR (r ⁇ F508) at the time of RFFL knockdown is shown.
  • the examination result of the influence on the plasma membrane protein level by RFFL knockdown is shown.
  • the result of examination of the influence of RFFL knockdown on ⁇ F508 CFTR protein stability is shown.
  • the examination result of the influence of RFFL knockdown with respect to endocytosis of a plasma membrane protein is shown.
  • the examination result of localization to the endosome of r (DELTA) F508 CFTR by RFFL knockdown is shown.
  • r ⁇ F508 shows the interaction analysis results of CFTR and RFFL.
  • mold r (DELTA) F508 CFTR and RFFL by a pull-down experiment is shown.
  • the interaction analysis result of RFFL and r ⁇ F508 CFTR by BiFC method is shown.
  • mold r (DELTA) F508 CFTR ubiquitination is shown.
  • mold r (DELTA) F508 CFTR polyubiquitin modification is shown.
  • the examination result of mature type r ⁇ F508 CFTR in vitro polyubiquitination by RFFL is shown.
  • the result of having examined the influence when CFTR collector is administered to RFFL knockdown cells is shown.
  • the result of having examined the influence when CFTR collector is administered to RFFL knockdown cells is shown.
  • the result of examination of the influence on the CFTR channel function by the knockdown of RFFL and CFTR collector is shown.
  • summary estimated from the result of FIG.14 and FIG.15 is shown.
  • the examination result of interaction with RFFL and (DELTA) F508 CFTR-NBD1 (The peptide fragment which consists of the amino acid sequence 433-583 of (DELTA) F508 CFTR) is shown.
  • the present invention includes a screening method for an agent for preventing or treating cystic fibrosis.
  • a screening method for an agent for preventing or treating cystic fibrosis.
  • the screening method in a system to which a test substance is applied, (1) interaction between CFTR having a mutation in which the 508th phenylalanine is deleted or a peptide fragment containing the mutation and RFFL or a peptide fragment containing the fragment Or (2) a step of measuring the ubiquitin ligase activity of RFFL. Steps (1) and (2) can be performed as independent steps, and (1) and (2) do not represent the order of execution.
  • the screening method preferably includes a method including only step (1), a step including only step (2), and a method including steps (1) and (2).
  • the test substance here is not particularly limited.
  • it can be a compound and a composition.
  • the compound may be, for example, a low molecular compound, a high molecular compound such as a nucleic acid (for example, DNA or RNA), a protein (for example, an antibody or a part thereof), or a polymer.
  • the composition may be an extract obtained from a living organism (eg, animal, plant, microorganism, etc.), or may be a combination of two or more compounds.
  • step (1) the interaction between CFTR having a mutation in which the 508th phenylalanine is deleted or a peptide fragment containing the mutation and RFFL or a fragment thereof is measured.
  • CFTR Crystal Fibrosis Transmembrane Conductor Regulator
  • Versatile, particularly mammalian known CFTRs such as humans, monkeys, dogs, cats, mice, rats, sheep, cows, horses, etc. are preferably included. Humans, monkeys, mice and rats are more preferred.
  • the amino acid sequence of the human CFTR is shown in SEQ ID NO: 1.
  • such a CFTR having a mutation in which the 508th phenylalanine is deleted is used.
  • the CFTR used in the present invention preferably also includes the CFTRs defined in the following (i-1a) and (i-2a).
  • the CFTR defined in (i-1a) may be expressed as “ ⁇ F508-CFTR”, “ ⁇ F508 CFTR”, or the like.
  • amino acid sequence from 433 to 584 of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 is shown in SEQ ID NO: 2. Therefore, deletion of phenylalanine at amino acid sequence 508 of ⁇ F508-CFTR corresponds to deletion of phenylalanine at amino acid sequence 76 in SEQ ID NO: 2.
  • “1 or 2 or more” in (i-2a) is preferably 1 to 200, 1 to 150, 1 to 100, or 1 to 50, more preferably 1 to 40, still more preferably 1 to 30, More preferably 1 to 20, particularly preferably 1 to 15 (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, or 15), particularly preferably. 1-10. This number is the sum of the number of amino acids deleted, substituted or added.
  • the peptide fragment containing the ⁇ F508 displacement of CFTR used in the present invention preferably includes a polypeptide defined in the following (i-1b), (i-2b) or (i-3b).
  • “1 or 2 or more” in (i-2b) is preferably 1 to 50, 1 to 40, or 1 to 30, more preferably 1 to 20, and further preferably 1 to 15 (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, or 15), and more preferably 1-10. This number is the sum of the number of amino acids deleted, substituted or added.
  • the RFFL in (i-2b) is particularly preferably an RFFL consisting of the amino acid sequence of the following (ii-1b) SEQ ID NO: 3.
  • the polypeptide of (i-3b) is composed of an amino acid sequence including the amino acid sequence of the polypeptide of (i-1b) or (i-2b), so that it can interact with RFFL.
  • the polypeptide (i-3b) has a structure in which one or two or more amino acids are bonded to the N-terminus and / or C-terminus of the polypeptide (i-1b) or (i-2b) by a peptide bond.
  • the number of amino acids bound to the polypeptide of (i-1b) or (i-2b) is relatively large, the ability of the polypeptide of (i-3b) to interact with RFFL decreases due to steric hindrance or the like.
  • the number of amino acids bound to the polypeptide (i-1b) or (i-2b) is, for example, preferably about 1 to 100, more preferably about 1 to 80, and further about 1 to 60.
  • about 1 to 40 is more preferable, and about 1 to 20 is particularly preferable.
  • 1 to 15 (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 Or about 15) is particularly preferable.
  • the number of amino acids bound to the N-terminus is, for example, preferably about 1 to 50, more preferably about 1 to 40, still more preferably about 1 to 30, and still more preferably about 1 to 20,
  • About 1 to 10 is preferable, and about 1 to 8 or about 1 to 7 (1, 2, 3, 4, 5, 6, or 7) is particularly preferable.
  • the number of amino acids bonded to the C-terminal is, for example, preferably about 1 to 50, more preferably about 1 to 40, still more preferably about 1 to 30, and still more preferably about 1 to 20, About 1 to 10 is preferable, and about 1 to 8 or about 1 to 7 (1, 2, 3, 4, 5, 6, or 7) is particularly preferable.
  • CFTR of (i-2a) or the above polypeptide can interact with RFFL can be confirmed as follows. That is, a host (preferably human cells) that stably expresses tagged ⁇ F508 CFTR or the above polypeptide is prepared by genetic engineering techniques, and the tagged RFFL expression vector is transfected into the host and cultured for several days. When a host lysate (for example, cell lysate) is prepared and protein is recovered using ⁇ F508 CFTR or polypeptide tag and RFFL tag as an index, the other tag is identified from the recovered product. If it can be detected automatically, it is understood that interaction is possible.
  • a host preferably human cells
  • tagged RFFL expression vector is transfected into the host and cultured for several days.
  • a host lysate for example, cell lysate
  • protein is recovered using ⁇ F508 CFTR or polypeptide tag and RFFL tag as an index
  • the other tag is identified from the recovered product. If it can
  • tags known in the art preferably peptide detection tags; HA tags, HB tags, etc.
  • affinity chromatography using an antibody that specifically binds to a tag
  • tag detection Western blotting, ELISA, or the like using an antibody that specifically binds to a tag can be used.
  • the RFFL used here is preferably an RFFL consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 3 described below (ii-1a).
  • step (1) interaction between CFTR having a mutation in which the 508th phenylalanine is deleted or a peptide fragment containing the mutation and RFFL or a peptide fragment containing the fragment
  • the interaction in step (1) is measured by the method. can do.
  • the strength of interaction can also be measured.
  • RFFL Ring Finger and FYVE-like domain containing E3 ubiquitin protein Ligase
  • the RFFL used in the present invention preferably includes known RFFLs of vertebrates, particularly mammals, such as RFFLs of humans, monkeys, dogs, mice, rats and the like. Humans, monkeys, mice and rats are more preferred.
  • the accession no. Is NP_001017368.1 and the accession number of the amino acid sequence of mouse RFFL Is NP_001007466.1 or the like.
  • the amino acid sequence of the human RFFL is shown in SEQ ID NO: 3.
  • the RFFL used in the step (1) of the present invention preferably includes RFFLs defined in the following (ii-1a) and (ii-2a).
  • (i-1a) the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 RFFL capable of interacting with CFTR consisting of the amino acid sequence lacking the 508th phenylalanine
  • “1 or 2 or more” in (ii-2a) is preferably 1 to 50, more preferably 1 to 40, still more preferably 1 to 30, even more preferably 1 to 20, and particularly preferably 1 to 15 (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, or 15), particularly preferably 1 to 10. This number is the sum of the number of amino acids deleted, substituted or added.
  • the peptide fragment containing the RFFL fragment used in the step (1) of the present invention preferably includes a polypeptide defined in the following (ii-1b), (ii-2b) or (ii-3b).
  • the amino acid sequence of the polypeptide of (ii-1b) consists of an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted, substituted or added, and (i-1a) in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 From the amino acid sequence including the amino acid sequence of the polypeptide (ii-3b): (ii-1b) or (ii-2b) that can interact with CFTR ( ⁇ F508 CFTR) consisting of an amino acid sequence lacking phenylalanine
  • a polypeptide A polypeptide consisting of an amino acid sequence in
  • the polypeptide of (ii-1b) is a polypeptide consisting of an amino acid sequence in which one or more amino acids are deleted in the state where the amino acid sequence of 2 to 88 is maintained in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 3. It is more preferable. From the definition, the length of the polypeptide of (ii-1b) is 42 to 362 amino acids long, and any integer value can be taken as long as it is an integer within this range. For example, a range of 45 to 360, 50 to 350, 100 to 300, 150 to 250 or the like is preferably exemplified.
  • “1 or 2 or more” in (ii-1b) is defined from the description of the polypeptide length, preferably 1 to 321, 1 to 300, 1 to 250, 1 to 200, 1 to 150, 1 to 100, or 1 to 50, more preferably 1 to 40, further preferably 1 to 30, even more preferably 1 to 20, and particularly preferably 1 to 15 (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, or 15), particularly preferably 1 to 10.
  • the polypeptide of (ii-2b) has one or more amino acids in the amino acid sequence of the polypeptide of (ii-1b) with the 2nd to 88th sequences of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 3 maintained.
  • (I-1a) consisting of an amino acid sequence deleted, substituted or added, and capable of interacting with CFTR ( ⁇ F508 CFTR) consisting of an amino acid sequence in which the 508th phenylalanine is deleted in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1. More preferably, it is a polypeptide.
  • “1 or 2 or more” in (ii-2b) is preferably 1 to 50, more preferably 1 to 40, still more preferably 1 to 30, even more preferably 1 to 20, and particularly preferably 1 to 15 (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, or 15), particularly preferably 1 to 10. This number is the sum of the number of amino acids deleted, substituted or added.
  • the polypeptide of (ii-3b) consists of an amino acid sequence including the amino acid sequence of the polypeptide of (ii-1b) or (ii-2b), and thus can interact with ⁇ F508 CFTR.
  • the polypeptide of (ii-3b) has a structure in which one or two or more amino acids are bonded to the N-terminal and / or C-terminal of the polypeptide of (ii-1b) or (ii-2b) by a peptide bond.
  • the number of amino acids bound to the polypeptide of (ii-1b) or (ii-2b) is relatively large, the ability of the polypeptide of (ii-3b) to interact with CFTR decreases due to steric hindrance or the like.
  • the number of amino acids bound to the polypeptide of (ii-1b) or (ii-2b) is, for example, preferably about 1 to 100, more preferably about 1 to 80, and further about 1 to 60
  • about 1 to 40 is more preferable, and about 1 to 20 is particularly preferable.
  • 1 to 15 (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14 Or about 15) is particularly preferable.
  • the number of amino acids bound to the N-terminus is, for example, preferably about 1 to 50, more preferably about 1 to 40, still more preferably about 1 to 30, and still more preferably about 1 to 20,
  • About 1 to 10 is preferable, and about 1 to 8 or about 1 to 7 (1, 2, 3, 4, 5, 6, or 7) is particularly preferable.
  • the number of amino acids bonded to the C-terminal is, for example, preferably about 1 to 50, more preferably about 1 to 40, still more preferably about 1 to 30, and still more preferably about 1 to 20, About 1 to 10 is preferable, and about 1 to 8 or about 1 to 7 (1, 2, 3, 4, 5, 6, or 7) is particularly preferable.
  • RFFL of (ii-2a) and the peptide fragment containing the above RFFL fragment can interact with ⁇ F508 CFTR can be confirmed as follows. That is, a host (preferably a human cell) that stably expresses tagged ⁇ F508 CFTR is prepared by genetic engineering techniques, and the host is transfected with an expression vector of a peptide fragment containing tagged RFFL or a fragment thereof for several days.
  • a host lysate (eg cell lysate) is prepared, and when a protein is recovered using one of the CFTR tag and the peptide fragment tag containing RFFL or a fragment thereof as an index, If the other tag can be specifically detected, it can be seen that the interaction is possible.
  • tags not the same tags but tags known in the art (preferably peptide detection tags; HA tags, HB tags, etc.) can be used.
  • affinity chromatography using an antibody that specifically binds to a tag can be used.
  • tag detection Western blotting, ELISA, or the like using an antibody that specifically binds to a tag can be used.
  • the interaction in step (1) is performed.
  • the strength of interaction can also be measured.
  • test substance Since the degradation of ⁇ F508 CFTR is suppressed as the interaction is inhibited by the test substance, the test substance can be selected as a more promising candidate for the prevention or treatment of cystic fibrosis.
  • the RFFL used in the step (2) of the present invention preferably includes the RFFLs defined in the following (ii-1c) and (ii-2c).
  • the RFFL of (ii-1c) is the same as the RFFL of (ii-1a).
  • (ii-2c) is preferably 1 to 50, more preferably 1 to 40, still more preferably 1 to 30, even more preferably 1 to 20, and particularly preferably 1 to 15 ( 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, or 15), particularly preferably 1 to 10. This number is the sum of the number of amino acids deleted, substituted or added.
  • the ubiquitin ligase activity can be confirmed as follows. That is, a host (preferably a human cell) that stably expresses tagged ⁇ F508 CFTR is prepared by genetic engineering techniques, and a peptide fragment containing RFFL or a fragment thereof is expressed in the host (for example, an expression vector is transfected, After culturing for several days, a host lysate (eg, cell lysate) is prepared, and when the protein is recovered using the ⁇ F508 CFTR tag as an index, the amount of ubiquitin bound to the recovered protein ( ⁇ F508 CFTR) is analyzed.
  • a host preferably a human cell
  • a host lysate eg, cell lysate
  • the ubiquitin ligase activity of a peptide fragment containing RFFL or a fragment thereof can be confirmed.
  • Western blotting using an ubiquitin-specific antibody, ELISA, or the like can be used.
  • the ubiquitin ligase activity of RFFL in step (2) can be measured by the method. By analyzing the intensity of the signal detected by the Western blot method or ELISA method, the strength of ubiquitin ligase activity can also be measured.
  • the test substance As the ubiquitin ligase activity is inhibited by the test substance, the degradation of ⁇ F508 CFTR is suppressed, so that the test substance can be selected as a more promising candidate for the prevention or treatment of cystic fibrosis.
  • the screening method of the present invention can be used to screen for substances useful as preventive or therapeutic agents for cystic fibrosis.
  • the cystic fibrosis here is particularly preferably cystic fibrosis that develops due to a mutation in which the 508th phenylalanine of CFTR is deleted.
  • the system to which the test substance is applied is not particularly limited as long as the step (1) or (2) can be performed.
  • it can be cell-based or cell-free.
  • CFTR having a mutation in which the 508th phenylalanine is deleted or a peptide fragment containing the mutation and a peptide fragment containing RFFL or a fragment thereof are expressed.
  • cell systems include mammalian cells (preferably human cultured cells).
  • Step (1) If the cell line expresses CFTR having a mutation lacking the 508th phenylalanine or a peptide fragment containing the mutation and a peptide fragment containing RFFL or a fragment thereof, and the interaction between them can be measured If the ubiquitin ligase activity of RFFL can be measured (Step (1)) (Step (2)), it can be said that the system can be preferably used in the present invention.
  • CFTR having a mutation in which the 508th phenylalanine is deleted or a peptide fragment containing the mutation and RFFL or a peptide fragment containing the fragment exist
  • the system can be preferably used in the present invention.
  • the present invention includes a preventive or therapeutic agent for cystic fibrosis containing a specific polypeptide.
  • specific polypeptide include the following polypeptides. That is, CFTR having a mutation in which the 508th phenylalanine is deleted or a peptide fragment containing the mutation, and a peptide fragment containing RFFL or a fragment thereof. These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • Examples of CFTR having a mutation in which the 508th phenylalanine is deleted include, for example, the polypeptides defined in (i-1a) and (i-2a) above, and peptide fragments including the ⁇ F508 displacement of CFTR include, for example, the above The polypeptides defined in (i-1b), (i-2b), and (i-3b) are preferably mentioned. Further, as RFFL, for example, RFFL defined in the above (ii-1a) and (ii-2a), and as peptide fragments containing the fragment of RFFL, for example, the above (ii-1b), (ii-2b) ) And (ii-3b) are preferably mentioned.
  • the present invention also includes an agent for preventing or treating cystic fibrosis, which contains an expression vector in which a nucleic acid encoding the specific polypeptide is incorporated.
  • the polypeptide encoded by the nucleic acid to be incorporated can be one or a combination of two or more of the aforementioned polypeptides.
  • an expression vector a known expression vector can be used although it depends on the target species. For example, a plasmid equipped with an expression promoter can be exemplified.
  • these polypeptides interact with ⁇ F508 CFTR in the same manner as RFFL, they inhibit the action of RFFL in an antagonistic manner, thereby suppressing the degradation of ⁇ F508 CFTR and exhibiting the effect of preventing or treating cystic fibrosis. Can do.
  • the present invention includes a preventive or therapeutic agent for cystic fibrosis containing a specific nucleic acid.
  • the specific nucleic acid includes the following nucleic acids. That is, a nucleic acid complementary to a nucleic acid encoding a peptide fragment containing RFFL or a fragment thereof, or a nucleic acid comprising the complementary nucleic acid or a fragment thereof.
  • the agent for preventing or treating cystic fibrosis may contain a nucleic acid donor capable of donating these nucleic acids or fragments thereof into cells instead of (or together with) these nucleic acids or fragments thereof. These can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types.
  • nucleic acid examples include DNA, RNA, and PNA (peptide nucleic acid), but DNA or RNA (polynucleotide) is preferable. Further, these nucleic acids may be subjected to modification (chemical modification or the like) for suppressing degradation.
  • nucleic acid complementary to the nucleic acid encoding the peptide fragment containing RFFL or a fragment thereof include the following nucleic acids (I) to (III).
  • nucleic acids (I) to (III) can suppress the expression of the RFFL gene as an antisense nucleic acid. Thereby, the decomposition
  • examples of the nucleic acid preferably a double-stranded nucleic acid or a fragment thereof comprising these complementary nucleic acids preferably include the following (I-ds) to (IV-ds) nucleic acids or fragments thereof.
  • a nucleic acid comprising a base sequence having a base sequence of 80% or more (preferably 85% or more, more preferably 90% or more, still more preferably 95% or more, and still more preferably 98% or more), and the nucleic acid A double-stranded nucleic acid or a fragment thereof (III-ds) that suppresses the expression of RFFL: a nucleic acid that hybridizes with the nucle
  • Stringent conditions means hybridization in a 5 ⁇ SSC solution at 65 ° C. (composition of a 1-fold concentration SSC solution is 150 mM sodium chloride, 15 mM sodium citrate), and further 0.1% SDS. Means a condition of washing at 65 ° C. with a 0.5 ⁇ SSC solution containing Each hybridization operation under stringent conditions is described in “Molecular Cloning (Third Edition)” (J. Sambrook & D. W. Russell, Cold Spring Harbor Press, 2001, etc.). It can be performed by a known method.
  • the double-stranded nucleic acid or a fragment thereof is preferably a ds nucleic acid and can suppress the expression of the RFFL gene.
  • the nucleic acid is preferably RNA (double-stranded RNA; dsRNA).
  • dsRNA double-stranded RNA
  • the fragment here is also preferably a double-stranded nucleic acid, more preferably a double-stranded nucleic acid having a base length of about 15 to 50, more preferably a double-stranded nucleic acid having a base length of about 20 to 35. . It is particularly preferable that the fragment is also a dsRNA.
  • the (IV-ds) nucleic acid is a nucleic acid having a partially double-stranded nucleic acid structure, for example, by taking a hairpin structure, and the double-stranded nucleic acid moiety is (I-ds), (II-ds) Or a nucleic acid corresponding to (III-ds) double-stranded nucleic acid or a fragment thereof.
  • double-stranded nucleic acid include RNA having a hairpin structure (hairpin RNA).
  • the double-stranded nucleic acid portion when the double-stranded nucleic acid portion is the above fragment, the whole becomes a hairpin RNA having a relatively short base length, that is, shRNA (short hairpin RNA), which is also preferably included in the nucleic acid of (IV-ds).
  • shRNA short hairpin RNA
  • nucleic acid donor capable of donating the above-described nucleic acid or a fragment thereof into a cell
  • a nucleic acid obtained by incorporating the nucleic acid or a fragment thereof into a known vector can be preferably used.
  • the incorporated nucleic acid or a fragment thereof may be one or a combination of two or more of the aforementioned nucleic acids and fragments thereof.
  • the vector include plasmids, viruses (for example, adeno-associated virus, adenovirus, lentivirus, retrovirus, etc.), phages, liposomes and the like.
  • the above-mentioned agent for preventing or treating cystic fibrosis included in the present invention may contain other components as long as the effects of the present invention are not impaired.
  • examples of such other components include pharmaceutically acceptable carriers and other cystic fibrosis preventive or therapeutic agents (for example, CFTR collectors, more specifically, Ivacaftor and Lumacabtor (VX-809)) and the like. Illustrated.
  • SEQ ID NO: 4 An example of a preferable sequence is shown in SEQ ID NO: 4 as the base sequence of the nucleic acid encoding RFFL consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 3.
  • the base sequence of SEQ ID NO: 4 is the base sequence of human RFFL gene.
  • the base sequence of the nucleic acid encoding RFFL consisting of the amino acid sequence of SEQ ID NO: 3 can be easily obtained by using a codon reverse control table. (In the case of DNA, U is read as T in the codon.)
  • the polypeptide or nucleic acid according to the present invention can be produced by a known method.
  • the nucleic acid may be produced by extracting DNA or RNA encoding CFTR or RFFL from an organism and artificially mutating it, or may be chemically synthesized.
  • a method of artificially mutating, site-specific mutagenesis Method of artificially mutating, site-specific mutagenesis [Methods in Enzymology, 154, 350, 367-382 (1987); 100, 468 (1983); Nucleic Acids Res.
  • these proteins or a part thereof can be obtained by genetic engineering techniques.
  • the present invention also includes a preventive or therapeutic agent for cystic fibrosis containing a specific antibody or fragment thereof.
  • the specific antibody or fragment thereof is an antibody that recognizes RFFL or a fragment thereof (one that recognizes RFFL, for example, Fab).
  • the antibody may be a polyclonal antibody or a monoclonal antibody. Moreover, it is preferable that it is a humanized antibody.
  • the antibody is preferably an antibody that recognizes human RFFL, particularly an antibody that specifically recognizes human RFFL. Furthermore, an antibody that recognizes a peptide portion consisting of amino acid sequences 1 to 44 of human RFFL is preferable.
  • Such an antibody can be produced by a known technique using, for example, RFFL or a peptide consisting of the 1st to 44th amino acid sequences of RFFL as an immunogen.
  • an appropriate mammal mammal (mouse, rat, Chinese hamster, rabbit, monkey, etc.) is immunized with a human RFFL protein or a fragment thereof (combined with an appropriate conjugate as necessary) as an immunogen, and a polyclonal antibody is obtained.
  • a hybridoma that produces an antibody with high characteristics in human RFFL is selected, and an antibody produced by the hybridoma is isolated and purified to prepare a monoclonal antibody.
  • a hybridoma that produces an antibody with high characteristics in human RFFL is selected, and an antibody produced by the hybridoma is isolated and purified to prepare a monoclonal antibody. Can do.
  • the specific antibody or a fragment thereof can suppress the interaction of RFFL with ⁇ F508 CFTR (in particular, an antibody or a fragment thereof that recognizes a peptide portion consisting of amino acid sequences 1 to 44 of human RFFL has a high effect) And / or may suppress the ubiquitin ligase activity of RFFL.
  • degradation of (DELTA) F508 CFTR can be suppressed and the effect which prevents or treats cystic fibrosis can be exhibited.
  • GFP Green Fluorescent Protein
  • HRP Horseradish Peroxidase
  • 3HA, V5, VN155, VC155, etc. are tags.
  • the CFTR and RFFL used were derived from humans (the amino acid sequence of human CFTR is shown in SEQ ID NO: 1, and the amino acid sequence of RFFL is shown in SEQ ID NO: 3, respectively).
  • RFFL-GFP RFFL-mCherry
  • RFFL- ⁇ NT-GFP RFFL- ⁇ NT-GFP by lipofection.
  • cells were fixed with 4% paraformaldehyde, and immunofluorescent staining was performed using anti-Rab5 (early endosomal marker), anti-Rab7 (late endosomal marker), or anti-Rab9 (late late endosomal marker) antibody. It was.
  • the plasma membrane was stained with Alexa594-WGA (Wheat Germ Agglutinin), and the nucleus was stained with DAPI. After staining, the cells were observed with a confocal laser microscope.
  • RFFL- ⁇ NT means that the N-terminal site (amino acid 2-88) of RFFL has been deleted.
  • FIG. 2 shows that RFFL knockdown increases the plasma membrane expression and stability of r ⁇ F508 CFTR.
  • the cells were incubated at 37 ° C. for 1 hour, and the cell lysate was added to RIPA buffer (20 mM Tris (pH 8.0), 150 mM NaCl, 0.1% SDS, 1% Triton-X100, 0.5% sodium deoxycholate, 5 ⁇ g). / Ml pepstatin, 5 ⁇ g / ml leupeptin, 1 mM PMSF).
  • Anti-HA (16B12, BioLegend), anti-RFFL (N2C3, GeneTex), anti-Na + / K + ATPase (H-3, santa cruz biotechnology) antibodies were used for Western blotting.
  • means “anti” and is a description for indicating the antibody species used. From the results, it was found that RFFL knockdown increases the expression level of mature r ⁇ F508 CFTR.
  • T70 CFTR is a kind of known CFTR variant different from ⁇ F508 CFTR.
  • CD4T is one of plasma membrane expressed proteins, and was used as a model protein for comparison with CFTR.
  • CD4Tl-Lamp, CD4TccUbAllR ⁇ G, and CD4Tl- ⁇ m are CD4T modified proteins (chimeras).
  • CD4TccUbAllR ⁇ G and CD4Tl- ⁇ m are known (Apaja PM, J Cell Biol. 2010 Nov 1; 191 (3): 553-70., Barriere H. Mol Biol Cell. 2007 Oct; 18 (10): 3952-65: 3952-65. H., Traffic.2006 Mar; 7 (3): 282-97.)
  • Cc is coiled-coiled (tetramer forming sequence)
  • UbAllR ⁇ G is a ubiquitin variant that is not polyubiquitinated
  • ⁇ m is a bacteriophage. Lambda mutants (L57C) are shown respectively.
  • CD4Tl-lamp is a modified protein in which the cytoplasmic region of Lamp1 (lysosomal protein) is fused to CD4.
  • r ⁇ F508 CFTR-HRP, WT CFTR-HRP, T70 CFTR-HRP After washing the cells twice with PBS, HRP substrate (SuperSignal West Pico Chemiluminescent Substrate, Thermo Scientific) was added to the extracellular fluid, and the chemiluminescence was quantified with a plate reader (Varioscan, Thermo Scientific. Quantitative).
  • the plasma membrane expression of ⁇ F508 CFTR-HRP was induced by culture at 26 ° C. for 2 days (rescue treatment), and then the plasma membrane expression level of r ⁇ F508 CFTR-HRP after 1 hour incubation at 37 ° C. was expressed as r ⁇ F508 CFTR PM density. Quantified.
  • CD4Tl-Lamp, CD4TccUbAllR ⁇ G, CD4Tl- ⁇ m Quantification was performed by a cell surface ELISA method using an anti-CD4 antibody (OKT4) (Okiyoneda et al, Science 2010).
  • TfR Transferrin Receptor
  • ⁇ F508 CFTR-3HA was cultured at 26 ° C. for 2 days, and then incubated at 37 ° C. for 1 hour and used in the experiment.
  • anti-HA (16B12, BioLegend) antibody was used, and mature and immature bands were quantitatively analyzed by densitometry.
  • CHX is a protein synthesis inhibitor.
  • r ⁇ F508 CFTR, TfR and CD4TccUbAllR ⁇ G present in the plasma membrane were transformed into anti-HA antibody (16B12, BioLegend), Biotin-Tf (Transferrin Biotin-XX conjugate, ThermoT4, ThermoT4, Anti-HA4).
  • the amount of plasma membrane protein that was labeled with BioLegend) and disappeared from the plasma membrane upon incubation at 37 ° C. for 5 minutes was quantified by ELISA as the amount of endocytosis.
  • ⁇ F508 CFTR-3HA was used for experiments by inducing plasma membrane expression by culturing at 26 ° C. for 2 days, and then incubating at 37 ° C. for 1 hour.
  • extracellular anti-HA antibody was washed out and incubated at 37 ° C. for 2 hours (chase 2h).
  • immunofluorescence staining was performed, and the intracellular localization of r ⁇ F508 CFTR-3HA was observed with a confocal laser microscope.
  • ⁇ F508 CFTR-3HA was cultured at 26 ° C. for 2 days and then incubated at 37 ° C. for 1 hour for use in the experiment. Nuclei were stained with DAPI.
  • EEA1 which is an early endosome marker, was immunofluorescently stained with an anti-EEA1 antibody (MBL, PM062).
  • COS-7 cells were co-transfected with ⁇ F508 CFTR-3HA-VN155 ( ⁇ F508-VN) and RFFL-VC155 (RFFL-VC) by lipofection, and the cells were washed 3 days later. After fixation with 4% paraformaldehyde, immunofluorescence staining was performed using an anti-HA antibody (16B12, BioLegend) or an anti-RFFL antibody (N2C3, GeneTex).
  • ⁇ F508 CFTR-3HA was cultured at 26 ° C. (r ⁇ F508) or 37 ° C. ( ⁇ F508) for 36 hours and then incubated at 37 ° C.
  • the cells were observed with a confocal laser microscope.
  • the initial endosome marker mRFP-Rab5 was co-expressed, followed by immunofluorescence staining in the same manner as described above, followed by observation with a focused laser microscope. .
  • ubiquitinated CFTR was immobilized on Neutravidin coated 96 well white plate (ThermoFisher) under denaturing conditions, followed by anti-HA (16B12, BioLegend), anti-K48-Ub (DuM) CFTR, K48 by ELISA using an anti-K63-Ub (Apu3, EMD Millipore) antibody. Quantified re ubiquitin chains and K48 polyubiquitin chain modification, the ubiquitination CFTR amount corrected by CFTR amounts each ubiquitin chains weights were comparative analysis.
  • Tris-NP-40 solubilization buffer (20 mM Tris (pH 7.4), 150 mM NaCl, 2 mM MgCl2, 10% glycerol, 5 mM imidazole, 0.1% NP-40, 5 mM TCEP, 1 mM TCEP, 1 mM Cell lysate was prepared using PMSF, 5 ⁇ g / ml leupeptin, 5 ⁇ g / ml pepstatin A and 2.5 mM ATP, and then matured into NeutrAvidin agarose (Thermo Scientific).
  • the mature r ⁇ F508 CFTR immobilized on NeutrAvidin agarose was mixed with 2M urea wash buffer (2M urea, 20 mM Tris (pH 8.0), 150 mM NaCl, 0.1% SDS, 1% Triton-X100, 0.5%). After washing with sodium deoxycholate, ubiquitinated r ⁇ F508 CFTR was isolated with an elution buffer (8 Murea, 2% SDS, 3 mM biotin) and analyzed by Western blot.
  • E1 indicates ubiquitin activating enzyme (E1), UbcH5c and Ubc13 / Uev1a are one of ubiquitin-binding enzymes (E2), UbcH5c is non-selective ubiquitin binding, and Ubc13 / Uev1a is specific for K63.
  • Ub represents ubiquitin
  • Ub-63R represents ubiquitin in which K63 is changed to R
  • Ub-63K represents ubiquitin in which all K except K63 has been changed to R. From these results, it was found that RFFL directly promotes ubiquitination of r ⁇ F508 CFTR, in particular, K63-linked polyubiquitination.
  • cell lysate was added to RIPA buffer (20 mM Tris (pH 8.0), 150 mM NaCl, 0.1% SDS, 1% Triton-X100, 0.5% sodium deoxycholate, 5 ⁇ g / ml pepstatin, 5 ⁇ g / ml leupeptin, 1 mM PMSF) and the expression level of ⁇ F508 CFTR-3HA was quantified by Western blotting.
  • Anti-HA (16B12, BioLegend), anti-RFFL (N2C3, GeneTex), and anti-Na + / K + ATPase (H-3, santa cruz biotechnology) antibodies were used for Western blotting. The result is shown in FIG. 14a.
  • AllStars Netative Control siRNA siNT, Qiagen
  • RFFL siRNA Hs_RFFL_1 (SI00148232), Hs_RFFL_3 (SI00148246), a mixture of Hs_RFFL_5 (SI03089653), Qiagen
  • Lipofectamine RNAiMAX Transfection Reagent The cells were transfected using Thermo Scientific).
  • VX-809 is a compound represented by the following structural formula and is said to have an effect of promoting normalization of misfolding of ⁇ F508 CFTR.
  • VX-809 in combination with C4 and glycerol referred to as Trio
  • the activation of the CFTR channel was performed using 20 ⁇ M forskolin, 0.5 mM 3-isobutyl-1-mthyl-xanthine (IBMX), 0.5 mM 8- (4-chlorophenylthio) -adenosine-3 ′, 5′-cyclic monophosphate ( cpt-cAMP) and 0.1 mM genistein.
  • FIG. 16 shows an outline estimated from the results of FIG. 14 and FIG.
  • ⁇ F508 CFTR-NBD1-VN155 ⁇ F-NBD1-VN
  • RFFL-VC155 RFFL-VC155
  • the cells were later fixed with 4% paraformaldehyde, and then immunofluorescent staining was performed using an anti-GFP (VC) antibody (mFX75, wako). After nuclear staining with DAPI, the cells were observed with a confocal laser microscope.
  • ⁇ F508 CFTR-NBD1 is a peptide fragment consisting of the amino acid sequence of amino acid sequence 433-583 of ⁇ F508 CFTR.

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Abstract

形質膜に発現したΔF508 CFTRが、形質膜品質管理機構によりユビキチン化を受け、エンドサイトーシス後、リソソーム分解されることを阻害することにより、嚢胞性線維症の予防又は治療を行い得る方法等が提供される。 より具体的には、特定のポリペプチド又は核酸を含有する嚢胞性線維症予防又は治療剤、並びに、以下の(1)又は(2)の工程を含む嚢胞性線維症予防又は治療剤のスクリーニング方法、が提供される。 (1)508番目のフェニルアラニンが欠失した変異を有するCFTR又は当該変異を含むペプチドフラグメントとRFFL又はその断片を含むペプチドフラグメントとの相互作用を測定する工程 (2)RFFLのユビキチンリガーゼ活性を測定する工程

Description

嚢胞性線維症予防又は治療剤
 本発明は、嚢胞性線維症予防又は治療剤や、そのスクリーニング方法等に関する。
 嚢胞性線維症(Cystic Fibrosis, CF)は白色人種に頻度が高い慢性閉塞性肺疾患を主徴とする劣性遺伝性疾患である。CF患者は世界に7万人存在するが、根本的な治療法はなく、多くの患者は40歳までに死に至る。CFの原因は上皮細胞に発現する塩素イオンチャネル(cystic fibrosis transmembrane conductance regulator, CFTR)の遺伝子変異である。CFの大部分で見られるΔF508 CFTR変異体(CFTRアミノ酸配列における508番目のフェニルアラニンが欠失)は転写、翻訳は正常であるが、タンパク質の立体構造異常を引き起こすため、小胞体品質管理機構によりユビキチン化を受ける。その結果、ΔF508 CFTR変異体はプロテアソームで分解され、形質膜に発現できない。
 また、CF治療薬として開発されているCFTRコレクターは、部分的にΔF508 CFTRの形質膜発現および塩素イオンチャネル機能を改善させるが、その臨床治療効果は不十分である。コレクター等により形質膜に発現したΔF508 CFTRは、形質膜品質管理機構により速やかにユビキチン化を受け、エンドサイトーシス後、リソソーム分解されてしまうからである。
米国特許出願公開第2016/0194644号明細書 国際公開第2006/101740号 国際公開第2009/051909号 特開2014-133757号公報
Okinyoneda, et. al.,Nat Chem Biol. 2013 Jul; 9(7):444-54 Okinyoneda, et. al.,Science. 2010 Aug 13;329(5993):805-10
 形質膜に発現したΔF508 CFTRがリソソーム分解されるカスケードを阻害することができれば、ΔF508 CFTRの形質膜発現を維持することができ、臨床治療効果をより高めることができると期待される。特に、当該カスケード阻害剤とCFTRコレクターと組み合わせて用いることにより、臨床治療効果を飛躍的に高めることができると期待される。
 本発明は、形質膜に発現したΔF508 CFTRは、形質膜品質管理機構によりユビキチン化を受け、エンドサイトーシス後、リソソーム分解されることを阻害することにより、嚢胞性線維症の予防又は治療を行い得る方法を提供することを課題とする。
 本発明者らは、多種のユビキチンリガーゼを解析し、ユビキチンリガーゼの1種であるRFFL(Ring Finger and FYVE-like Domain Containing E3 Ubiquitin Protein Ligase)が変異型CFTRの分解に関与することを見出した。さらに、RFFLの発現を阻害することによりΔF508 CFTRのユビキチン化を阻害できること、CFTRにΔF508変異が無い場合(野生型など)は、RFFLとはインタラクト(相互作用)しないこと、等を見出し、さらに改良を重ねて本発明を完成させるに至った。
 本発明は例えば以下の項に記載の主題を包含する。
項1.
被験物質が適用された系において、
(1)508番目のフェニルアラニンが欠失した変異を有するCFTR又は当該変異を含むペプチドフラグメントとRFFL又はその断片を含むペプチドフラグメントとの相互作用を測定する工程を含むか、あるいは
(2)RFFLのユビキチンリガーゼ活性を測定する工程を含む、
嚢胞性線維症予防又は治療剤のスクリーニング方法。
項2.
508番目のフェニルアラニンが欠失した変異を有するCFTRが、以下の(i-1a)又は(i-2a)に記載のCFTRである、項1に記載の方法。
(i-1a):配列番号1のアミノ酸配列において、508番目のフェニルアラニンが欠失したアミノ酸配列からなる、CFTR
(i-2a):(i-1a)のCFTRのアミノ酸配列において、前記508番目のフェニルアラニンの欠失が維持された状態で、1又は2以上のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつRFFLと相互作用可能な、CFTR
項3.
CFTRの508番目のフェニルアラニンが欠失した変異を含むペプチドフラグメントが、以下の(i-1b)、(i-2b)又は(i-3b)に記載のポリペプチドである、項1又は2に記載の方法。
(i-1b):配列番号2のアミノ酸配列において、76番目のフェニルアラニンが欠失したアミノ酸配列からなる、ポリペプチド
(i-2b):(i-1b)のポリペプチドのアミノ酸配列において、前記76番目のフェニルアラニンの欠失が維持された状態で、1又は2以上のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつRFFLと相互作用可能な、ポリペプチド
(i-3b):(i-1b)又は(i-2b)のポリペプチドのアミノ酸配列を含むアミノ酸配列からなる、ポリペプチド
項4.
工程(1)におけるRFFLが、以下の(ii-1a)又は(ii-2a)に記載のRFFLである、項1~3のいずれかに記載の方法。
(ii-1a):配列番号3のアミノ酸配列からなるRFFL
(ii-2a):(ii-1a)のRFFLのアミノ酸配列において、1又は2以上のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ(i-1a)配列番号1のアミノ酸配列において、508番目のフェニルアラニンが欠失したアミノ酸配列からなるCFTRと相互作用可能な、RFFL
項5.
RFFLの断片を含むペプチドフラグメントが、(ii-1b)、(ii-2b)又は(ii-3b)に記載のポリペプチドである、項1~4のいずれかに記載の方法。
(ii-1b):配列番号3のアミノ酸配列において、2~43番目のアミノ酸配列が維持された状態で、1又は2以上のアミノ酸が欠失したアミノ酸配列からなるポリペプチド
(ii-2b):(ii-1b)のポリペプチドのアミノ酸配列において、1又は2以上のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ(i-1a)配列番号1のアミノ酸配列において、508番目のフェニルアラニンが欠失したアミノ酸配列からなるCFTRと相互作用可能な、ポリペプチド
(ii-3b):(ii-1b)又は(ii-2b)のポリペプチドのアミノ酸配列を含むアミノ酸配列からなる、ポリペプチド
項6.
工程(2)におけるRFFLが、以下の(ii-1c)又は(ii-2c)に記載のRFFLである、項1~5のいずれかに記載の方法。
(ii-1c):配列番号3のアミノ酸配列からなるRFFL
(ii-2c):(ii-1c)のRFFLのアミノ酸配列において、1又は2以上のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつユビキチンリガーゼ活性を有する、RFFL
項7.
508番目のフェニルアラニンが欠失した変異を有するCFTR又は当該変異を含むペプチドフラグメント、あるいはRFFL又はその断片を含むペプチドフラグメント、あるいはこれらのポリペプチドからなる群より選択される少なくとも1種のポリペプチドをコードする核酸が組み込まれた発現ベクター、を含有する、嚢胞性線維症予防又は治療剤。
項8.
(i-1a):配列番号1のアミノ酸配列において、508番目のフェニルアラニンが欠失したアミノ酸配列からなる、CFTR、
(i-2a):(i-1a)のCFTRのアミノ酸配列において、前記508番目のフェニルアラニンの欠失が維持された状態で、1又は2以上のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつRFFLと相互作用可能な、CFTR、
(i-1b):配列番号2のアミノ酸配列において、76番目のフェニルアラニンが欠失したアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、
(i-2b):(i-1b)のポリペプチドのアミノ酸配列において、前記76番目のフェニルアラニンの欠失が維持された状態で、1又は2以上のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつRFFLと相互作用可能な、ポリペプチド、
(i-3b):(i-1b)又は(i-2b)のポリペプチドのアミノ酸配列を含むアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、
(ii-1a):配列番号3のアミノ酸配列からなるRFFL、
(ii-2a):(ii-1a)のRFFLのアミノ酸配列において、1又は2以上のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ(i-1a)配列番号1のアミノ酸配列において、508番目のフェニルアラニンが欠失したアミノ酸配列からなるCFTRと相互作用可能な、RFFL、
(ii-1b):配列番号3のアミノ酸配列において、1~44番目のアミノ酸配列が維持された状態で、1又は2以上のアミノ酸が欠失したアミノ酸配列からなるポリペプチド、
(ii-2b):(ii-1b)のポリペプチドのアミノ酸配列において、1又は2以上のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ(i-1a)配列番号1のアミノ酸配列において、508番目のフェニルアラニンが欠失したアミノ酸配列からなるCFTRと相互作用可能な、ポリペプチド、及び
(ii-3b):(ii-1b)又は(ii-2b)のポリペプチドのアミノ酸配列を含むアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、並びに、
これらのポリペプチドからなる群より選択される少なくとも1種のポリペプチドがコードされた核酸が組み込まれた発現ベクター、
からなる群より選択される少なくとも1種を含有する、項7に記載の嚢胞性線維症予防又は治療剤。
項9.
RFFL又はその断片を含むペプチドフラグメントをコードする核酸と相補的な核酸、あるいは当該相補的な核酸を備えた核酸又はその断片、あるいはこれらの核酸及びその断片からなる群より選択される少なくとも1種の核酸を細胞内に供与できる核酸供与体を含有する、嚢胞性線維症予防又は治療剤。
項10.
(I):配列番号3のアミノ酸配列からなるRFFLをコードする核酸と相補的な核酸、
(II):(I)の核酸の塩基配列と配列同一性が80%以上の塩基配列からなり、かつRFFLの発現を抑制する核酸、
(III):(I)の核酸とストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつRFFLの発現を抑制する核酸、
(I-ds):配列番号3のアミノ酸配列からなるRFFLをコードする核酸と、当該核酸と相補的な核酸とからなる、二重鎖核酸又はその断片、
(II-ds):(I)の核酸の塩基配列と配列同一性が80%以上の塩基配列からなる核酸と、当該核酸と相補的な核酸とからなり、かつRFFLの発現を抑制する二重鎖核酸又はその断片、
(III-ds):(I)の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と、当該核酸と相補的な核酸とからなり、かつRFFLの発現を抑制する二重鎖核酸又はその断片、及び
(IV-ds):分子内アニーリングにより、(I-ds)、(II-ds)、又は(III-ds)の二重鎖核酸又はその断片を構成する核酸、並びに
これらの核酸及びその断片からなる群より選択される少なくとも1種の核酸を細胞内に供与できる核酸供与体
からなる群より選択される少なくとも1種を含有する、項9に記載の嚢胞性線維症予防又は治療剤。
項11.
RFFLを認識する抗体又はその断片を含有する、嚢胞性線維症予防又は治療剤。
 本発明のスクリーニング方法により、形質膜に発現したΔF508 CFTRのリソソーム分解されるカスケードを阻害することができる嚢胞性線維症予防又は治療剤の候補物質をスクリーニングすることができる。また、本発明により、特定のポリペプチドや核酸(及びその発現ベクター)を有効成分とする嚢胞性線維症予防又は治療剤が提供される。当該予防又は治療剤は、ΔF508 CFTRの形質膜発現を維持することができ、臨床治療効果をより高めることができる。特に、当該カスケード阻害剤とCFTRコレクターと組み合わせて用いることにより、臨床治療効果を飛躍的に高めることができる。 
RFFLの細胞内局在の検討結果を示す。 RFFLノックダウン時のrescued ΔF508 CFTR(rΔF508)の形質膜発現の検討結果を示す。 RFFLノックダウン時のrescued ΔF508 CFTR(rΔF508)の発現量の検討結果を示す。なお、「C」は成熟型の、「B」は未成熟型の、CFTRのバンドを示しており、この記載は他の図でも同様である。 RFFLノックダウンによる形質膜タンパク質レベルへの影響の検討結果を示す。 ΔF508 CFTRタンパク質安定性に対するRFFLノックダウンの影響の検討の結果を示す。 形質膜タンパク質のエンドサイトーシスに対するRFFLノックダウンの影響の検討結果を示す。 RFFLノックダウンによる、rΔF508 CFTRのエンドソームへの局在の検討結果を示す。 rΔF508 CFTRとRFFLの相互作用解析結果を示す。 プルダウン実験による成熟型rΔF508 CFTRとRFFLの相互作用解析結果を示す。 BiFC法によるRFFLとrΔF508 CFTRの相互作用解析結果を示す。 成熟型rΔF508 CFTR ユビキチン化に対するRFFLノックダウンの影響の検討結果を示す。 成熟型rΔF508 CFTRポリユビキチン修飾に対するRFFLノックダウンの影響の検討結果を示す。 RFFLによる成熟型rΔF508 CFTR in vitro ポリユビキチン化の検討結果を示す。 RFFLノックダウン細胞にCFTR correctorを投与したときの影響を検討した結果を示す。 RFFLノックダウン細胞にCFTR correctorを投与したときの影響を検討した結果を示す。 RFFLのノックダウン及びCFTR correctorによるCFTRチャネル機能への影響の検討結果を示す。 図14及び図15の結果から推察される概要を示す。 RFFLとΔF508 CFTR-NBD1(ΔF508 CFTRのアミノ酸配列433~583番目のアミノ酸配列からなるペプチドフラグメント)との相互作用の検討結果を示す。
 以下、本発明の各実施形態について、さらに詳細に説明する。
 本発明は、嚢胞性線維症予防又は治療剤のスクリーニング方法を包含する。当該スクリーニング方法においては、被験物質が適用された系において、(1)508番目のフェニルアラニンが欠失した変異を有するCFTR又は当該変異を含むペプチドフラグメントとRFFL又はその断片を含むペプチドフラグメントとの相互作用を測定する工程を含むか、あるいは(2)RFFLのユビキチンリガーゼ活性を測定する工程を含む。なお、工程(1)及び(2)は、それぞれ独立した工程として実施可能であり、当該(1)及び(2)は実施順を表しているわけではない。当該スクリーニング方法は、工程(1)のみを含む方法、工程(2)のみをふくむ工程、並びに工程(1)及び(2)を含む方法、を好ましく包含する。
 ここでの被験物質は、特に制限はされない。例えば、化合物及び組成物であり得る。化合物としては、例えば低分子化合物や、核酸(例えばDNA、RNA等)やタンパク質(例えば抗体又はその一部等)、ポリマー等の高分子化合物であってよい。組成物としても、生物(例えば動物、植物、微生物等)から得た抽出物等であってもよく、化合物を2種以上組み合わせたものであってもよい。
 工程(1)では、508番目のフェニルアラニンが欠失した変異を有するCFTR又は当該変異を含むペプチドフラグメントとRFFL又はその断片との相互作用を測定する。
 CFTR(Cystic Fibrosis Transmembrane conductance Regulator)としては、特に制限はされない。脊椎動物、特に哺乳動物の既知のCFTR、例えばヒト、サル、イヌ、ネコ、マウス、ラット、ヒツジ、ウシ、ウマ等のCFTRを好ましく包含する。ヒト、サル、マウス、ラットのものがより好ましい。例えば、ヒトのCFTRのアミノ酸配列のアクセッションNo.はNP_000483であり、マウスのCFTRのアミノ酸配列のアクセッションNo.はNP_066388である。当該ヒトのCFTRのアミノ酸配列を配列番号1に示す。本発明においては、このようなCFTRにおいて、508番目のフェニルアラニンが欠失した変異を有するCFTRを用いる。
 また、本発明に用いるCFTRは、次の(i-1a)及び(i-2a)に規定されるCFTRをも好ましく包含する。
(i-1a):配列番号1のアミノ酸配列において、508番目のフェニルアラニンが欠失したアミノ酸配列からなる、CFTR
(i-2a):(i-1a)のCFTRのアミノ酸配列において、前記508番目のフェニルアラニンの欠失が維持された状態で、1又は2以上のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつRFFLと相互作用可能な、CFTR
 本明細書では、(i-1a)に規定されるCFTRを「ΔF508-CFTR」「ΔF508 CFTR」などと表記することがある。
 また、配列番号1のアミノ酸配列の433~584番目アミノ酸配列を配列番号2に示す。よって、ΔF508-CFTRのアミノ酸配列508番目のフェニルアラニンの欠失は、配列番号2においてはアミノ酸配列76番目のフェニルアラニンが欠失することに相当する。
 また、(i-2a)における「1又は2以上」とは、好ましくは1~200、1~150、1~100、又は1~50、より好ましくは1~40、さらに好ましく1~30、よりさらに好ましくは1~20、なかでも好ましくは1~15(1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、又は15)、特に好ましくは1~10である。当該数は、欠失、置換、又は付加されたアミノ酸の数の合計である。
 また、本発明に用いるCFTRのΔF508変位を含むペプチドフラグメントは、次の(i-1b)、(i-2b)又は(i-3b)に規定されるポリペプチドを好ましく包含する。
(i-1b):配列番号2のアミノ酸配列において、76番目のフェニルアラニンが欠失したアミノ酸配列からなる、ポリペプチド
(i-2b):(i-1b)のポリペプチドのアミノ酸配列において、前記76番目のフェニルアラニンの欠失が維持された状態で、1又は2以上のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつRFFLと相互作用可能な、ポリペプチド
(i-3b):(i-1b)又は(i-2b)のポリペプチドのアミノ酸配列を含むアミノ酸配列からなる、ポリペプチド
 (i-2b)における「1又は2以上」とは、好ましくは1~50、1~40、又は1~30、より好ましくは1~20、さらに好ましくは1~15(1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、又は15)、よりさらに好ましくは1~10である。当該数は、欠失、置換、又は付加されたアミノ酸の数の合計である。また、(i-2b)におけるRFFLは、下記(ii-1b)配列番号3のアミノ酸配列からなるRFFLであることが特に好ましい。
 また、(i-3b)のポリペプチドは、(i-1b)又は(i-2b)のポリペプチドのアミノ酸配列を含むアミノ酸配列からなることから、RFFLと相互作用可能である。(i-3b)のポリペプチドは(i-1b)又は(i-2b)のポリペプチドのN末端及び/又はC末端に1又は2以上のアミノ酸がペプチド結合で結合した構造を有する。ただ、(i-1b)又は(i-2b)のポリペプチドに結合するアミノ酸数が比較的多いと、立体障害等により、(i-3b)のポリペプチドのRFFLとの相互作用能が低下する可能性もあることから、(i-1b)又は(i-2b)のポリペプチドに結合するアミノ酸数は、例えば1~100程度が好ましく、1~80程度がより好ましく、1~60程度がさらに好ましく、1~40程度がよりさらに好ましく、1~20程度が中でも好ましく、1~15(1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、又は15)程度が特に好ましい。また、特に制限はされないが、N末端に結合するアミノ酸数は、例えば1~50程度が好ましく、1~40程度がより好ましく、1~30程度がさらに好ましく、1~20程度がよりさらに好ましく、1~10程度が中でも好ましく、1~8程度又は1~7(1、2、3、4、5、6、若しくは7)程度が特に好ましい。また、特に制限はされないが、C末端に結合するアミノ酸数は、例えば1~50程度が好ましく、1~40程度がより好ましく、1~30程度がさらに好ましく、1~20程度がよりさらに好ましく、1~10程度が中でも好ましく、1~8程度又は1~7(1、2、3、4、5、6、若しくは7)程度が特に好ましい。
 (i-2a)のCFTRや、上記ポリペプチドが、RFFLと相互作用可能か否かは、次のようにして確認することができる。すなわち、タグ付きΔF508 CFTR又は上記ポリペプチドを安定発現する宿主(好ましくはヒト細胞)を遺伝子工学的手法により調製し、当該宿主にタグ付きRFFL発現ベクターをトランスフェクションして、数日間培養してから宿主溶解液(例えばcell lysate)を調製し、ΔF508 CFTR又はポリペプチドのタグ及びRFFLのタグのうち、一方のタグを指標としてタンパク質を回収したとき、当該回収物の中からもう一方のタグを特異的に検出できれば、相互作用が可能であることがわかる。これらのタグとしては、同じタグではない、本技術分野で公知のタグ(好ましくはペプチド検出タグ;HAタグ、HBタグなど)を用いることができる。また、タンパク質回収にあたっては、タグ特異的に結合する抗体を用いたアフィニティークロマトグラフィー等を利用できる。また、タグ検出に当たっては、タグ特異的に結合する抗体を用いたウエスタンブロット法やELISA法等を利用できる。なお、ここで用いるRFFLは下述する(ii-1a)配列番号3のアミノ酸配列からなるRFFLであることが好ましい。またさらに、当該方法により、工程(1)における相互作用(508番目のフェニルアラニンが欠失した変異を有するCFTR又は当該変異を含むペプチドフラグメントとRFFL又はその断片を含むペプチドフラグメントとの相互作用)を測定することができる。前記ウエスタンブロット法やELISA法により検出されるシグナルの強さを解析することで、相互作用の強さも測定し得る。
 RFFL(Ring Finger and FYVE-like domain containing E3 ubiquitin protein Ligase)は別名Rififylinとも呼ばれる。本発明に用いるRFFLは、脊椎動物、特に哺乳動物の既知のRFFL、例えばヒト、サル、イヌ、マウス、ラット等のRFFLを好ましく包含する。ヒト、サル、マウス、ラットのものがより好ましい。例えば、ヒトのRFFLのアミノ酸配列のアクセッションNo.はNP_001017368.1であり、マウスのRFFLのアミノ酸配列のアクセッションNo.はNP_001007466.1等である。当該ヒトのRFFLのアミノ酸配列を配列番号3に示す。
  また、本発明の工程(1)に用いるRFFLは、次の(ii-1a)及び(ii-2a)に規定されるRFFLを好ましく包含する。
(ii-1a):配列番号3のアミノ酸配列からなるRFFL
(ii-2a):(ii-1a)のRFFLのアミノ酸配列において、1又は2以上のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ(i-1a)配列番号1のアミノ酸配列において、508番目のフェニルアラニンが欠失したアミノ酸配列からなるCFTRと相互作用可能な、RFFL
 また、(ii-2a)における「1又は2以上」とは、好ましくは1~50、より好ましくは1~40、さらに好ましく1~30、よりさらに好ましくは1~20、なかでも好ましくは1~15(1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、又は15)、特に好ましくは1~10である。当該数は、欠失、置換、又は付加されたアミノ酸の数の合計である。
 また、本発明の工程(1)に用いるRFFLの断片を含むペプチドフラグメントは、次の(ii-1b)、(ii-2b)又は(ii-3b)に規定されるポリペプチドを好ましく包含する。
(ii-1b):配列番号3のアミノ酸配列において、2~43番目のアミノ酸配列が維持された状態で、1又は2以上のアミノ酸が欠失したアミノ酸配列からなるポリペプチド
(ii-2b):(ii-1b)のポリペプチドのアミノ酸配列において、1又は2以上のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ(i-1a)配列番号1のアミノ酸配列において、508番目のフェニルアラニンが欠失したアミノ酸配列からなるCFTR(ΔF508 CFTR)と相互作用可能な、ポリペプチド
(ii-3b):(ii-1b)又は(ii-2b)のポリペプチドのアミノ酸配列を含むアミノ酸配列からなる、ポリペプチド
 (ii-1b)のポリペプチドは、配列番号3のアミノ酸配列において、2~88番目のアミノ酸配列が維持された状態で、1又は2以上のアミノ酸が欠失したアミノ酸配列からなるポリペプチドであることが、より好ましい。その定義から、(ii-1b)のポリペプチドの長さは、42~362アミノ酸長であるが、この範囲にある整数であればいずれの整数値もとり得る。例えば、45~360、50~350、100~300、又は150~250等の範囲が好ましく例示される。また、(ii-1b)における「1又は2以上」とは、前記ポリペプチド長の記載から規定されることになるが、好ましくは1~321、1~300、1~250、1~200、1~150、1~100、又は1~50、より好ましくは1~40、さらに好ましく1~30、よりさらに好ましくは1~20、なかでも好ましくは1~15(1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、又は15)、特に好ましくは1~10である。
 (ii-2b)のポリペプチドは、(ii-1b)のポリペプチドのアミノ酸配列において、配列番号3のアミノ酸配列の2~88番目の配列が維持された状態で、1又は2以上のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ(i-1a)配列番号1のアミノ酸配列において、508番目のフェニルアラニンが欠失したアミノ酸配列からなるCFTR(ΔF508 CFTR)と相互作用可能な、ポリペプチドであることが、より好ましい。また、(ii-2b)における「1又は2以上」とは、好ましくは1~50、より好ましくは1~40、さらに好ましく1~30、よりさらに好ましくは1~20、なかでも好ましくは1~15(1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、又は15)、特に好ましくは1~10である。当該数は、欠失、置換、又は付加されたアミノ酸の数の合計である。
 (ii-3b)のポリペプチドは、(ii-1b)又は(ii-2b)のポリペプチドのアミノ酸配列を含むアミノ酸配列からなることから、ΔF508 CFTRと相互作用可能である。(ii-3b)のポリペプチドは(ii-1b)又は(ii-2b)のポリペプチドのN末端及び/又はC末端に1又は2以上のアミノ酸がペプチド結合で結合した構造を有する。ただ、(ii-1b)又は(ii-2b)のポリペプチドに結合するアミノ酸数が比較的多いと、立体障害等により、(ii-3b)のポリペプチドのCFTRとの相互作用能が低下する可能性もあることから、(ii-1b)又は(ii-2b)のポリペプチドに結合するアミノ酸数は、例えば1~100程度が好ましく、1~80程度がより好ましく、1~60程度がさらに好ましく、1~40程度がよりさらに好ましく、1~20程度が中でも好ましく、1~15(1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、又は15)程度が特に好ましい。また、特に制限はされないが、N末端に結合するアミノ酸数は、例えば1~50程度が好ましく、1~40程度がより好ましく、1~30程度がさらに好ましく、1~20程度がよりさらに好ましく、1~10程度が中でも好ましく、1~8程度又は1~7(1、2、3、4、5、6、若しくは7)程度が特に好ましい。また、特に制限はされないが、C末端に結合するアミノ酸数は、例えば1~50程度が好ましく、1~40程度がより好ましく、1~30程度がさらに好ましく、1~20程度がよりさらに好ましく、1~10程度が中でも好ましく、1~8程度又は1~7(1、2、3、4、5、6、若しくは7)程度が特に好ましい。
  (ii-2a)のRFFLや、上記RFFLの断片を含むペプチドフラグメントが、ΔF508 CFTRと相互作用可能か否かは、次のようにして確認することができる。すなわち、タグ付きΔF508 CFTRを安定発現する宿主(好ましくはヒト細胞)を遺伝子工学的手法により調製し、当該宿主にタグ付きRFFL又はその断片を含むペプチドフラグメントの発現ベクターをトランスフェクションして、数日間培養してから宿主溶解液(例えばcell lysate)を調製し、CFTRのタグ及びRFFL又はその断片を含むペプチドフラグメントのタグのうち、一方のタグを指標としてタンパク質を回収したとき、当該回収物の中からもう一方のタグを特異的に検出できれば、相互作用が可能であることがわかる。これらのタグとしては、同じタグではない、本技術分野で公知のタグ(好ましくはペプチド検出タグ;HAタグ、HBタグなど)を用いることができる。また、タンパク質回収にあたっては、タグ特異的に結合する抗体を用いたアフィニティークロマトグラフィー等を利用できる。また、タグ検出に当たっては、タグ特異的に結合する抗体を用いたウエスタンブロット法やELISA法等を利用できる。またさらに、当該方法によっても、工程(1)における相互作用(508番目のフェニルアラニンが欠失した変異を有するCFTR又は当該変異を含むペプチドフラグメントとRFFL又はその断片を含むペプチドフラグメントとの相互作用)を測定することができる。前記ウエスタンブロット法やELISA法により検出されるシグナルの強さを解析することで、相互作用の強さも測定し得る。
 被験物質によって当該相互作用が阻害されるほど、ΔF508 CFTRの分解が抑制されることになるため、当該被験物質をより有望な嚢胞性線維症予防又は治療剤候補として選択することができる。
 また、本発明の工程(2)に用いるRFFLは、次の(ii-1c)及び(ii-2c)に規定されるRFFLを好ましく包含する。
(ii-1c):配列番号3のアミノ酸配列からなるRFFL
(ii-2c):(ii-1c)のRFFLのアミノ酸配列において、1又は2以上のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつユビキチンリガーゼ活性を有する、RFFL
 (ii-1c)のRFFLは、(ii-1a)のRFFLと同一である。
 (ii-2c)における「1又は2以上」とは、好ましくは1~50、より好ましくは1~40、さらに好ましく1~30、よりさらに好ましくは1~20、なかでも好ましくは1~15(1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、又は15)、特に好ましくは1~10である。当該数は、欠失、置換、又は付加されたアミノ酸の数の合計である。
 ユビキチンリガーゼ活性は、次のようにして確認することができる。すなわち、タグ付きΔF508 CFTRを安定発現する宿主(好ましくはヒト細胞)を遺伝子工学的手法により調製し、当該宿主においてRFFL又はその断片を含むペプチドフラグメントを発現させ(例えば発現ベクターをトランスフェクションして、数日間培養し)た後、宿主溶解液(例えばcell lysate)を調製し、ΔF508 CFTRのタグを指標としてタンパク質を回収したとき、その回収タンパク質(ΔF508 CFTR)に結合したユビキチン量を解析することで、RFFL又はその断片を含むペプチドフラグメントのユビキチンリガーゼ活性を確認することができる。ΔF508 CFTRに結合したユビキチン量を解析には、例えばユビキチン特異的抗体を用いたウエスタンブロット法やELISA法等を利用できる。またさらに、当該方法によって、工程(2)におけるRFFLのユビキチンリガーゼ活性を測定することができる。前記ウエスタンブロット法やELISA法により検出されるシグナルの強さを解析することで、ユビキチンリガーゼ活性の強さも測定し得る。
 被験物質によってユビキチンリガーゼ活性が阻害されるほど、ΔF508 CFTRの分解が抑制されることになるため、当該被験物質をより有望な嚢胞性線維症予防又は治療剤候補として選択することができる。
 本発明のスクリーニング方法により、嚢胞性線維症予防又は治療剤として有用な物質をスクリーニングすることができる。ここでの嚢胞性線維症は、特にCFTRの508番目のフェニルアラニンが欠失した変異が原因で発症する嚢胞性線維症であることが好ましい。
 また、被験物質が適用される系は、工程(1)又は(2)を実施できれば特に制限はされない。例えば、細胞系又は無細胞系であり得る。当該系においては、508番目のフェニルアラニンが欠失した変異を有するCFTR又は当該変異を含むペプチドフラグメントとRFFL又はその断片を含むペプチドフラグメントとが発現していることが好ましい。細胞系であれば、例えば哺乳類細胞(好ましくはヒト培養細胞)が挙げられる。当該細胞系において、508番目のフェニルアラニンが欠失した変異を有するCFTR又は当該変異を含むペプチドフラグメントとRFFL又はその断片を含むペプチドフラグメントとが発現しており、これらの相互作用を測定することができれば(工程(1))、あるいは、RFFLのユビキチンリガーゼ活性を測定することができれば(工程(2))、本発明に好ましく用いることができる系といえる。また、無細胞系であれば、例えば緩衝液中において、508番目のフェニルアラニンが欠失した変異を有するCFTR又は当該変異を含むペプチドフラグメントとRFFL又はその断片を含むペプチドフラグメントとが存在しており、これらの相互作用を測定することができれば(工程(1))、あるいは、RFFLのユビキチンリガーゼ活性を測定することができれば(工程(2))、本発明に好ましく用いることができる系といえる。
 本発明は、特定のポリペプチドを含有する嚢胞性線維症予防又は治療剤を包含する。当該特定のポリペプチドとしては、次のポリペプチドが挙げられる。すなわち、508番目のフェニルアラニンが欠失した変異を有するCFTR又は当該変異を含むペプチドフラグメント、並びに、RFFL又はその断片を含むペプチドフラグメントである。これらは、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。508番目のフェニルアラニンが欠失した変異を有するCFTRとしては、例えば上記の(i-1a)及び(i-2a)に規定されるポリペプチドを、CFTRのΔF508変位を含むペプチドフラグメントとしては、例えば上記の(i-1b)、(i-2b)、及び(i-3b)に規定されるポリペプチドを、それぞれ好ましく挙げることができる。また、RFFLとしては、例えば上記の(ii-1a)及び(ii-2a)に規定されるRFFLを、RFFLの断片を含むペプチドフラグメントとしては、例えば上記の(ii-1b)、(ii-2b)、及び(ii-3b)に規定されるポリペプチドを、それぞれ好ましく挙げることができる。なお、本発明は、前記特定のポリペプチドをコードする核酸が組み込まれた発現ベクターを含有する嚢胞性線維症予防又は治療剤も包含する。組み込まれる核酸がコードするポリペプチドは、前述のポリペプチドの1種又は2種以上の組み合わせであり得る。このような発現ベクターとしては、対象生物種にもよるが、公知の発現ベクターを用いることができる。例えば、発現プロモーターを備えたプラスミドなどが例示できる。
 これらのポリペプチドは、RFFLと同様にΔF508 CFTRと相互作用することから、RFFLの働きを拮抗的に阻害するため、ΔF508 CFTRの分解を抑制し、嚢胞性線維症を予防又は治療する効果を発揮し得る。
 本発明は、特定の核酸を含有する嚢胞性線維症予防又は治療剤を包含する。当該特定の核酸としては、次の核酸が挙げられる。すなわち、RFFL又はその断片を含むペプチドフラグメントをコードする核酸と相補的な核酸、あるいは当該相補的な核酸を備えた核酸又はその断片である。また、当該嚢胞性線維症予防又は治療剤は、これらの核酸又はその断片を細胞内に供与できる核酸供与体をこれらの核酸又はその断片の代わりに(あるいは一緒に)含有していてもよい。これらは、1種単独で又は2種以上を組み合わせて用いることができる。核酸としては、DNA、RNA、PNA(ペプチド核酸)が例示できるが、DNA又はRNA(ポリヌクレオチド)が好ましい。また、これらの核酸は、分解を抑制するための修飾(化学修飾など)が施されていてもよい。
 RFFL又はその断片を含むペプチドフラグメントをコードする核酸と相補的な核酸としては、例えば以下の(I)~(III)の核酸が好ましく挙げられる。
(I):配列番号3のアミノ酸配列からなるRFFLをコードする核酸と相補的な核酸
(II):(I)の核酸の塩基配列と配列同一性が80%以上(好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上、よりさらに好ましくは98%以上)の塩基配列からなり、かつRFFLの発現を抑制する核酸
(III):(I)の核酸とストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつRFFLの発現を抑制する核酸
 これら(I)~(III)の核酸は、アンチセンス核酸として、RFFL遺伝子の発現を抑制し得る。これにより、ΔF508 CFTRの分解を抑制し、嚢胞性線維症を予防又は治療する効果を発揮し得る。
 また、これら相補的な核酸を備えた核酸(好ましくは二重鎖核酸)又はその断片としては、例えば以下の(I-ds)~(IV-ds)の核酸又はその断片が好ましく挙げられる。
(I-ds):配列番号3のアミノ酸配列からなるRFFLをコードする核酸と、当該核酸と相補的な核酸とからなる、二重鎖核酸又はその断片
(II-ds):(I)の核酸の塩基配列と配列同一性が80%以上(好ましくは85%以上、より好ましくは90%以上、さらに好ましくは95%以上、よりさらに好ましくは98%以上)の塩基配列からなる核酸と、当該核酸と相補的な核酸とからなり、かつRFFLの発現を抑制する二重鎖核酸又はその断片
(III-ds):(I)の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と、当該核酸と相補的な核酸とからなり、かつRFFLの発現を抑制する二重鎖核酸又はその断片
(IV-ds):分子内アニーリングにより、(I-ds)、(II-ds)、又は(III-ds)の二重鎖核酸又はその断片を構成する核酸
 なお、「ストリンジェントな条件」とは、65℃で5×SSC溶液(1倍濃度のSSC溶液の組成は150mM塩化ナトリウム、15mMクエン酸ナトリウム)中でハイブリダイズさせ、更に0.1%のSDSを含有する0.5×SSC溶液で65℃で洗浄する条件を意味する。ストリンジェントな条件下でのハイブリダイゼーションの各操作は、「Molecular Cloning (Third Edition)」(J. Sambrook & D. W. Russell, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 2001)に記載されている方法など、従来公知の方法で行うことができる。
 ここでの二重鎖核酸又はその断片は、ds核酸として好ましくRFFL遺伝子の発現を抑制し得る。特に当該核酸は、RNA(二重鎖RNA;dsRNA)であることが好ましい。dsRNAを用いることで、RNA干渉により、好ましくRFFL遺伝子の発現が抑制される。また、ここでの断片も二重鎖核酸であることが好ましく、より好ましくは塩基長が15~50程度の二重鎖核酸、さらに好ましくは塩基長が20~35程度の二重鎖核酸である。当該断片も、dsRNAであることが特に好ましい。
 なお、(IV-ds)の核酸としては、例えばヘアピン構造を取ることにより一部二重鎖核酸構造を有する核酸であって、二重鎖核酸部分が(I-ds)、(II-ds)、又は(III-ds)の二重鎖核酸又はその断片に相当する核酸が例示される。このような二重鎖核酸としては、ヘアピン構造を有するRNA(ヘアピンRNA)が挙げられる。特に、当該二重鎖核酸部分が前記断片である場合には全体としては比較的塩基長の短いヘアピンRNA、すなわちshRNA(short hairpin RNA)となり、これも(IV-ds)の核酸に好ましく包含される。
 また、上記の核酸又はその断片を細胞内に供与できる核酸供与体としては、公知のベクターに当該核酸又はその断片を組み込んだものを好ましく用いることができる。組み込まれる核酸又はその断片は、前述の核酸及びその断片の1種又は2種以上の組み合わせであり得る。ベクターとしては、例えばプラスミド、ウイルス(例えばアデノ随伴ウイルス、アデノウイルス、レンチウイルス、レトロウイルスなど)、ファージ、リポソーム等が挙げられる。
 本発明に包含される上記嚢胞性線維症予防又は治療剤は、本発明の効果を損なわない範囲で、他の成分を含んでいてもよい。このような他成分としては、例えば薬学的に許容される担体や、他の嚢胞性線維症予防又は治療剤(例えばCFTRコレクター、より具体的にはIvacaftorやLumacaftor (VX-809)など)等が例示される。
 なお、配列番号3のアミノ酸配列からなるRFFLをコードする核酸の塩基配列として、好ましい配列の一例を配列番号4に示す。配列番号4の塩基配列は、ヒトのRFFL遺伝子の塩基配列である。また、配列番号3のアミノ酸配列からなるRFFLをコードする核酸の塩基配列は、コドン逆対照表を用いることで容易に得られる。(DNAの場合、コドンにおいてUはTに読み替える。)
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 本発明に係るポリペプチドや核酸は、公知の方法により製造することができる。例えば、核酸は、CFTRやRFFLをコードするDNA又はRNAを生物から抽出し、これを人為的に変異させて製造しても良いし、化学合成してもよい。特に制限されないが、例えば、人為的に変異させる方法としては、サイトスペシフィック・ミュータゲネシス[Methods in Enzymology, 154, 350, 367-382(1987);同100, 468(1983);Nucleic Acids Res., 12, 9441(1984);続生化学実験講座1「遺伝子研究法II」、日本生化学会編, p105(1986)]などの遺伝子工学的手法;リン酸トリエステル法、リン酸アミダイト法などの化学合成手段[J. Am. Chem. Soc., 89, 4801(1967);同91, 3350(1969);Science, 150, 178(1968);Tetrahedron Lett., 22, 1859(1981);同24, 245(1983)]およびそれらの組合せ方法が例示できる。また、例えば、ホスホルアミダイト法またはホスホトリエステル法によって化学合成することができ、市販されている自動オリゴヌクレオチド合成装置を利用して合成することもできる。
 CFTRやRFFLをコードするDNA又はRNAを得た後、遺伝子工学的手法により、これらのタンパク質(ポリペプチド)又はその一部を得ることができる。
 また、本発明は、特定の抗体又はその断片を含有する嚢胞性線維症予防又は治療剤を包含する。当該特定の抗体又はその断片としては、RFFLを認識する抗体又はその断片(RFFLを認識するもの、例えばFab)である。当該抗体は、ポリクローナル抗体であってもモノクローナル抗体であってもよい。また、ヒト化抗体であることが好ましい。また、当該抗体は、ヒトRFFLを認識する抗体、特にヒトRFFLを特異的に認識する抗体であることが好ましい。またさらに、ヒトRFFLの1~44番目のアミノ酸配列からなるペプチド部分を認識する抗体が好ましい。このような抗体は、RFFL又はRFFLの1~44番目のアミノ酸配列からなるペプチドを免疫原とするなどして、公知の技術により製造することができる。例えば、適当な哺乳動物(マウス、ラット、チャイニーズハムスター、ウサギ、サル等)に、(必要に応じて適当なコンジュゲートを組み合わせた)ヒトRFFLタンパク質又はその断片を免疫原として免疫してポリクローナル抗体を調製することができる。また、当該免疫源を用いてハイブリドーマを作製した後、好ましくはヒトRFFLに特性の高い抗体を産出するハイブリドーマを選択して、当該ハイブリドーマが産出する抗体を単離精製してモノクローナル抗体を調製することができる。
 当該特定の抗体又はその断片は、RFFLのΔF508 CFTRへの相互作用を抑制し得(特にヒトRFFLの1~44番目のアミノ酸配列からなるペプチド部分を認識する抗体又はその断片は当該効果が高いと考えられる)、及び/又は、RFFLのユビキチンリガーゼ活性を抑制し得る。これにより、ΔF508 CFTRの分解を抑制し、嚢胞性線維症を予防又は治療する効果を発揮し得る。
 なお、本明細書において「含む」とは、「本質的にからなる」と、「からなる」をも包含する(The term "comprising" includes "consisting essentially of" and "consisting of.")。
 以下、本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記の例に限定されるものではない。なお、特に断らない限り、GFPはGreen Fluorescent Proteinを、HRPはHorseradish Peroxidaseを、それぞれ示す。また、3HA、V5、VN155、VC155等はタグである。また、用いたCFTR及びRFFLはヒト由来のものである(当該ヒトのCFTRのアミノ酸配列は配列番号1に、RFFLのアミノ酸配列は配列番号3に、それぞれ示される)。
RFFLの細胞内局在の検討
 HeLa細胞にRFFL-GFP,RFFL-mCherry (mCh;蛍光タンパク質)またはRFFL-ΔNT-GFPをリポフェクション法によりトランスフェクションした.2日後に細胞を4% パラホルムアルデヒドで固定し、anti-Rab5 (初期エンドソームマーカー)、 anti-Rab7 (後期エンドソームマーカー)、 またはanti-Rab9 (後期期エンドソームマーカー) 抗体を用いて免疫蛍光染色を行った。また、形質膜をAlexa594-WGA (Wheat Germ Agglutinin) により染色し、核はDAPIで染色した。染色後、細胞を共焦点レーザー顕微鏡で観察した。なお、RFFL-ΔNTは、RFFLのN末端部位(アミノ酸2-88)を欠失させたことを意味する。
 結果を図1に示す。図1からRFFLがエンドソーム(一部は形質膜)に局在すること、N末端部位がエンドソームへの局在に重要であること、がわかった。
RFFLノックダウン時のrescued ΔF508 CFTR(rΔF508)の形質膜発現の検討
 ΔF508 CFTR-HRP安定発現CFBE細胞に50nM AllStars Netative Control siRNA (siNT, Qiagen) または RFFL siRNA (Hs_RFFL_1 (SI00148232), Hs_RFFL_3 (SI00148246), Hs_RFFL_5 (SI03089653), Qiagen) を Lipofectamine RNAiMAX Transfection Reagent (Thermo Scientific)を用いてトランスフェクションした。トランスフェクション5日後に、形質膜に存在する rescued (r)ΔF508 CFTR-HRPの発現量を、HRPの酵素活性を指標に定量した。細胞をPBS(リン酸緩衝生理食塩水)で2回洗浄後、細胞外液にHRP基質(SuperSignal West Pico Chemiluminescent Substrate, Thermo Scientific)を加え、その化学発光をプレートリーダー(Valioskan, Thermo Scientific)で定量した。なお,ΔF508 CFTR-HRPの形質膜発現は 26℃、2日間培養により誘導し(rescue 処理)、その後、37℃、1時間インキュベーション後のrΔF508 CFTR-HRPの形質膜発現量をrΔF508 CFTR PM(plasma membrane) density として定量した(図2上側)。またさらに、37℃、1時間インキュベーションし、rΔF508 CFTR-HRPの形質膜量の減少率を形質膜安定性として定量した(図2下側)。
 図2から、RFFLノックダウンは、rΔF508 CFTRの形質膜発現および安定性を増加させることが分かった。
RFFLノックダウン時のrescued ΔF508 CFTR(rΔF508)の発現量の検討
 ΔF508 CFTR-3HA安定発現CFBE細胞に50 nM AllStars Netative Control siRNA (siNT, Qiagen) または RFFL siRNA (Hs_RFFL_1 (SI00148232), Hs_RFFL_3 (SI00148246), Hs_RFFL_5 (SI03089653)の混合物, Qiagen)を Lipofectamine RNAiMAX Transfection Reagent (Thermo Scientific) を用いてトランスフェクションした。トランスフェクション5日後に、形質膜に存在する rescued (r)ΔF508 CFTR-3HA の発現量を、ウエスタンブロット法により定量した。なお、ΔF508 CFTR-3HAの形質膜発現は、26℃、2日間培養により誘導した。その後、37℃、1時間インキュベーションし、cell lysate をRIPA buffer (20 mM Tris (pH 8.0),150 mM NaCl,0.1% SDS,1% Triton-X100,0.5% sodium deoxycholate, 5μg/ml pepstatin, 5μg/ml leupeptin, 1mM PMSF)を用いて調製した。ウエスタンブロットには、anti-HA (16B12, BioLegend), anti-RFFL (N2C3, GeneTex), anti-Na+/K+ ATPase (H-3, santa cruz biotechnology)抗体を用いた。
 結果を図3に示す。なお、図中のαは「anti」を意味し、用いた抗体種を示すための記載である。当該結果から、RFFLノックダウンは成熟型 rΔF508 CFTRの発現量を増加させることが分かった。
RFFLノックダウンによる形質膜タンパク質レベルへの影響の検討
 ΔF508 CFTR-HRP, WT(野生型) CFTR-HRP, T70 CFTR-HRP,CD4Tl-Lamp,CD4TccUbAllRΔG,または、CD4Tl-λm安定発現CFBE細胞に50nM AllStars Netative Control siRNA (siNT, Qiagen) または RFFL siRNA (Hs_RFFL_1 (SI00148232), Hs_RFFL_3 (SI00148246), Hs_RFFL_5 (SI03089653) の混合物, Qiagen) を Lipofectamine RNAiMAX Transfection Reagent (Thermo Scientific) を用いてトランスフェクションした。トランスフェクション5日後に、形質膜に存在する以下の形質膜タンパク質の形質膜発現量を定量した。
 なお、T70 CFTRは、ΔF508 CFTRとは異なる既知のCFTR変異体の1種である。また、CD4Tは形質膜発現タンパク質の1種であり、CFTRとの比較のためにモデルタンパク質として用いた。
 また、CD4Tl-Lamp,CD4TccUbAllRΔG,CD4Tl-λmは、CD4T改変タンパク質(キメラ)である。CD4TccUbAllRΔG,CD4Tl-λmは公知(Apaja PM, J Cell Biol. 2010 Nov 1;191(3):553-70., Barriere H. Mol Biol Cell. 2007 Oct;18(10):3952-65.. Barriere H,, Traffic. 2006 Mar;7(3):282-97.)であり、ccはcoiled-coiled(4量体形成配列)を、UbAllRΔGはポリユビキチン化されないユビキチン改変体を、λmはバクテリオファージラムダの変異体(L57C)を、それぞれ示す。また、CD4Tl-lampは、CD4にLamp1(リソソームタンパク質)の細胞質領域を融合した改変タンパク質である。
rΔF508 CFTR-HRP、 WT CFTR-HRP、 T70 CFTR-HRP:
 細胞をPBSで2回洗浄後、細胞外液にHRP基質(SuperSignal West Pico Chemiluminescent Substrate, Thermo Scientific)を加え、その化学発光をプレートリーダー(Valioskan, Thermo Scientific)で定量した.なお、ΔF508 CFTR-HRPの形質膜発現は26℃、2日間培養により誘導し(rescue 処理)、その後,37℃、1時間インキュベーション後のrΔF508 CFTR-HRPの形質膜発現量をrΔF508 CFTR PM densityとして定量した。
CD4Tl-Lamp、CD4TccUbAllRΔG、CD4Tl-λm: 
anti-CD4抗体(OKT4)を用いたcell surface ELISA法(Okiyoneda et al, Science 2010)により定量した。
TfR(Transferrin Receptor):
45分間血清飢餓させた細胞に,5μg/ml Biotin conjugated Transferrin (T23363, Thermo Scientific) および HRP conjugated NeutrAvidin (#31001, Thermo Scientific)を4℃で結合させ、形質膜のTfR発現量をHRP基質(SuperSignal West Pico Chemiluminescent Substrate, Thermo Scientific)の化学発光量として、プレートリーダー(Valioskan, Thermo Scientific)で定量した。
 以上の検討の結果を図4に示す。当該結果から、RFFLは、rΔF508 CFTRの形質膜発現を特異的に調節していること、また、RFFLの発現を阻害するとrΔF508 CFTRの形質膜発現量が増加すること、が分かった。
ΔF508 CFTRタンパク質安定性に対するRFFLノックダウンの影響の検討
 ΔF508 CFTR-3HA 安定発現CFBE細胞に50nM AllStars Netative Control siRNA (siNT, Qiagen) または RFFL siRNA (Hs_RFFL_1 (SI00148232), Hs_RFFL_3 (SI00148246), Hs_RFFL_5 (SI03089653) の混合物, Qiagen) を Lipofectamine RNAiMAX Transfection Reagent (Thermo Scientific) を用いてトランスフェクションした。トランスフェクション5日後に、細胞に100μg/ml cycloheximide(CHX)を処理し、37℃で1~3時間培養した。培養後、cell lysateをRIPA buffer (20mM Tris (pH 8.0),150mM NaCl,0.1% SDS,1% Triton-X100,0.5% sodium deoxycholate, 5μg/ml pepstatin, 5μg/ml leupeptin, 1mM PMSF) を用いて調製した.なお,ΔF508 CFTR-3HAは26℃、2日間培養し、その後、37℃、1時間インキュベーションして実験に用いた。ウエスタンブロットには、anti-HA(16B12, BioLegend)抗体を用い、成熟型および未成熟型のバンドをdensitometry で定量解析した。なお、CHXはタンパク質合成阻害剤である。
 結果を図5に示す。当該結果から、RFFLをノックダウン(発現阻害)することにより、成熟型ΔF508 CFTRは安定化される(分解されにくくなる)ことが分かった。
形質膜タンパク質のエンドサイトーシスに対するRFFLノックダウンの影響の検討
 ΔF508 CFTR-3HA、または,CD4TccUbAllRΔG 安定発現CFBE細胞に50nM AllStars Netative Control siRNA(siNT, Qiagen) または RFFL siRNA (Hs_RFFL_1 (SI00148232), Hs_RFFL_3 (SI00148246), Hs_RFFL_5 (SI03089653) の混合物, Qiagen) を Lipofectamine RNAiMAX Transfection Reagent (Thermo Scientific) を用いてトランスフェクションした.トランスフェクション5日後に,形質膜に存在する rΔF508 CFTR, TfR および CD4TccUbAllRΔG を anti-HA抗体 (16B12, BioLegend),Biotin-Tf (Transferrin Biotin-XX conjugate, ThermoFisher)、または、anti-CD4抗体 (OKT4, BioLegend)により標識し、37℃、5分間インキュベートにより形質膜から消失する形質膜タンパク質の量をエンドサイトーシス量として、ELISA法で定量した。なお,ΔF508 CFTR-3HAは、26℃、2日間培養により形質膜発現を誘導し、その後、37℃、1時間インキュベーションして実験に用いた。
 結果を図6に示す。当該結果から、RFFLをノックダウン(発現阻害)することにより、rΔF508 CFTRの分解を阻害できる(安定化する)ことが分かった。さらに、図5の結果も考慮することにより、当該CFTRの安定化は、細胞膜に発現したCFTRがエンドサイトーシスにより分解されることが阻害されることによって起こることも分かった。
RFFLノックダウンによる、rΔF508 CFTRのエンドソームへの局在の検討 ΔF508 CFTR-3HA 安定発現CFBE細胞に50nM AllStars Netative Control siRNA (siNT, Qiagen) または RFFL siRNA (Hs_RFFL_1 (SI00148232), Hs_RFFL_3 (SI00148246), Hs_RFFL_5 (SI03089653) の混合物, Qiagen) を Lipofectamine RNAiMAX Transfection Reagent (Thermo Scientific) を用いてトランスフェクションした。トランスフェクション5日後に、形質膜からエンドサイトーシスされたrΔF508 CFTR-3HAを anti-HA 抗体 (16B12, BioLegend)で37℃、1時間標識した (chase 0h)。その後、細胞外のanti-HA抗体をwashoutし、37℃、2時間インキュベートした(chase 2h)。細胞を4%パラホルムアルデヒドで固定後、免疫蛍光染色を行い、rΔF508 CFTR-3HAの細胞内局在を共焦点レーザー顕微鏡で観察した。なお、ΔF508 CFTR-3HAは26℃、2日間培養し、その後、37℃、1時間インキュベーションして実験に用いた。核はDAPIで染色した。また、初期エンドソームマーカーであるEEA1をanti-EEA1抗体(MBL, PM062)で免疫蛍光染色を行った。
 結果を図7に示す。当該結果から、RFFLをノックダウン(発現阻害)することにより、rΔF508 CFTRが初期エンドソームに蓄積することが分かった。
rΔF508 CFTRとRFFLの相互作用解析
 HBH(His-Biotin-His)-ΔF508 CFTR-3HA または HBH-WT CFTR-3HA 安定発現BHK細胞に GFP-V5 または RFFL-V5をリポフェクション法によりトランスフェクションした。26℃、24時間低温培養後、100μg/ml cycloheximideを26℃、24時間処理し、さらに37℃、5時間処理して、未成熟型CFTRを除去した。トランスフェクション3日後に、細胞をmild lysis buffer(150 mM NaCl, 20 mM Tris (pH 8.0), 0.1% NP-40, 1 mM PMSF, 5 μg/ml leupeptin and pepstatin)に可溶化し、cell lysateを調製した。Cell lysateをNeutrAvidin agarose(Thermo Scientific)と4℃、3時間インキュベーションし、RFFL-HBと結合した成熟型rΔF508 CFTRをanti-HA (16B12, BioLegend)抗体を用いたウエスタンブロット法で検出した。
 結果を図8に示す。当該結果から、RFFLは成熟型rΔF508 CFTRと結合するが、WT(野生型)CFTRとは結合しないことが分かった。推測するに、RFFLは生体内で何らかの機能を担っているものの、その本来の機能とは関係なく、ΔF508変異を認識してCFTRに結合し、ユビキチン化してしまっているものと考えられる。
プルダウン実験による成熟型rΔF508 CFTRとRFFLの相互作用解析
 ΔF508 CFTR-3HA 安定発現BHK細胞に RFFL-HB(His-Biotin)野生型、または、各変異体をリポフェクション法によりトランスフェクションした。26℃、36時間低温培養後、50μg/ml cycloheximideを、26℃、16時間処理し、さらに37℃、4時間処理して、未成熟型rΔF508 CFTRを除去した。トランスフェクション3日後に、細胞をmild lysis buffer(150 mM NaCl, 20 mM Tris (pH 8.0), 0.1% NP-40, 1 mM PMSF, 5 μg/ml leupeptin and pepstatin)に可溶化し、cell lysateを調製した。Cell lysateをNeutrAvidin agarose(Thermo Scientific)と、4℃、4時間インキュベーションし、RFFL-HBと結合した成熟型rΔF508 CFTRをanti-HA(16B12, BioLegend)抗体を用いたウエスタンブロット法で検出した。
 結果を図9上側に示す。また、解析に用いたRFFL各変異体の構造を図9下側に示す。当該結果から、RFFLと成熟型rΔF508 CFTRとのインタラクションには、ΔF508 CFTRのN末端側アミノ酸配列(特にΔF508 CFTRアミノ酸配列の2~43番目に含まれるアミノ酸配列)の存在が重要であることが分かった。
BiFC法によるRFFLとrΔF508 CFTRの相互作用解析
 COS-7細胞に、ΔF508 CFTR-3HA-VN155(ΔF508-VN)およびRFFL-VC155(RFFL-VC)をリポフェクションによりco-transfectionし、3日後に細胞を4%パラホルムアルデヒドで固定後、anti-HA抗体(16B12, BioLegend)またはanti-RFFL抗体(N2C3, GeneTex)を用いて免疫蛍光染色を行った。なお、ΔF508 CFTR-3HAは26℃(rΔF508)、または、37℃(ΔF508)で、36時間培養し、その後、37℃、2.5時間インキュベーションして実験に用いた。染色後、細胞を共焦点レーザー顕微鏡で観察した。また、rΔF508-VNとRFFL-VCの相互作用する細胞内局在を調べるために、初期エンドソームマーカーであるmRFP-Rab5を共発現させ、上記と同様に免疫蛍光染色後、焦点レーザー顕微鏡で観察した。
 結果を図10に示す。なお、図中、ΔNT-VCは、図9下側のΔNTにVC155タグが結合したものを示す。当該結果から、RFFLと成熟型rΔF508 CFTRとのインタラクションは、主にエンドソームで起こっていることが分かった。
成熟型rΔF508 CFTR ユビキチン化に対するRFFLノックダウンの影響の検討
 HBH-ΔF508 CFTR-3HA 安定発現CFBE細胞に50nM AllStars Netative Control siRNA (siNT, Qiagen) または RFFL siRNA (Hs_RFFL_1 (SI00148232), Hs_RFFL_3 (SI00148246), Hs_RFFL_5 (SI03089653) の混合物, Qiagen) をLipofectamine RNAiMAX Transfection Reagent(Thermo Scientific)を用いてトランスフェクションした。トランスフェクション5日後に、細胞に100μg/ml cycloheximide (CHX) を処理し、27℃で11時間培養後、100μg/ml CHX、10μM MG-132、1μM bafilomycin A1および10μM PR-619を37℃で1時間処理した。その後、cell lysateをRIPA buffer (20 mM Tris (pH 8.0),150 mM NaCl,0.1% SDS,1% Triton-X100,0.5% sodium deoxycholate, 5μg/ml pepstatin, 5μg/ml leupeptin, 1mM PMSF)を用いて調製し、ユビキチン化CFTRを変性条件でNeutravidin agarose(Thermo Scientific)を用いて単離後、ウエスタンブロットにより解析した。結果を図11に示す。当該結果から、RFFLをノックダウン(発現阻害)することにより、rΔF508 CFTRのユビキチン化が抑制されることが分かった。
成熟型rΔF508 CFTRポリユビキチン修飾に対するRFFLノックダウンの影響の検討
 HBH-ΔF508 CFTR-3HA 安定発現CFBE細胞に50nM AllStars Netative Control siRNA (siNT, Qiagen) または RFFL siRNA (Hs_RFFL_1 (SI00148232), Hs_RFFL_3 (SI00148246), Hs_RFFL_5 (SI03089653) の混合物, Qiagen) を Lipofectamine RNAiMAX Transfection Reagent (Thermo Scientific) を用いてトランスフェクションした。トランスフェクション5日後に、細胞に100μg/ml cycloheximide(CHX)を処理し、27℃で11時間培養後、100μg/ml CHX、10μM MG-132、1μM bafilomycin A1および10μM PR-619を37℃で1時間処理した。その後、cell lysateをRIPA buffer (20 mM Tris (pH 8.0),150 mM NaCl,0.1% SDS,1% Triton-X100,0.5% sodium deoxycholate, 5μg/ml pepstatin, 5μg/ml leupeptin, 1mM PMSF)を用いて調製し、ユビキチン化CFTRを変性条件でNeutravidin coated 96 well white plate (ThermoFisher)に固定後、anti-HA(16B12, BioLegend)、anti-K48-Ub (Apu2, EMD Millipore)、anti-K63-Ub (Apu3, EMD Millipore)抗体を用いたELISA法により、CFTR、K48ポリユビキチン鎖およびK48ポリユビキチン鎖修飾を定量し、各ユビキチン化CFTR量は各ユビキチン鎖量をCFTR量で補正し、比較解析した。
 結果を図12に示す。当該結果から、RFFLは、ゴルジ体を通過した後のΔF508(すなわち成熟型ΔF508)のユビキチン化を調整していることが分かった。
RFFLによる成熟型rΔF508 CFTR in vitro ポリユビキチン化の検討
 HBH-ΔF508 CFTR-3HA 安定発現BHK細胞を 26℃、36時間培養後、100μg/ml cycloheximide(CHX)を処理し、27℃で9時間培養した。その後、Tris-NP-40 solubilization buffer(20 mM Tris (pH 7.4), 150 mM NaCl, 2 mM MgCl2, 10% glycerol, 5 mM imidazole, 0.1% NP-40, 5 mM TCEP, 1 mM PMSF, 5μg/ml leupeptin, 5μg/ml pepstatin A and 2.5 mM ATP) を用いて cell lysateを調製後、NeutrAvidin agarose (Thermo Scientific) に成熟型 rΔF508 CFTRを固定化した。さらに、常法により大腸菌から精製した0.2μM His6-E1、6μM His6-sumo-UbcH5c, 3μM His6-Ubc13/Uev1a (BostonBiochem), 5μM His6-sumo-RFFL, 20μM Ub, Ub-63R (BostonBiochem), Ub-63K (BostonBiochem)を添加し、reaction buffer(20 mM HEPES pH 7.5, 50 mM NaCl, 5 mM MgCl2, 2.5 mM ATP, 5 mM TCEP, 0.1% NP-40, 10μM MG-132)で37℃、2時間インキュベートした。NeutrAvidin agaroseに固定化された成熟型rΔF508 CFTRを2M Urea wash buffer(2M urea, 20 mM Tris (pH 8.0),150 mM NaCl,0.1% SDS,1% Triton-X100,0.5% sodium deoxycholate) で洗浄後,elution buffer (8 M urea, 2% SDS, 3 mM biotin)でユビキチン化rΔF508 CFTRを単離し,ウエスタンブロットにより解析した。
 結果を図13に示す。なお、E1はユビキチン活性化酵素(E1)を示し、UbcH5c及びUbc13/Uev1aはユビキチン結合酵素(E2)の1種であり、UbcH5cは非選択的ユビキチン結合を、Ubc13/Uev1aはK63に特異的なユビキチン結合を起こし、Ubはユビキチンを示し、Ub-63RはK63をRに変えたユビキチンを示し、Ub-63KはK63以外のKを全てRに変えたユビキチンを示す。当該結果から、RFFLは直接的にrΔF508 CFTRのユビキチン化を促進すること、特に、K63結合型ポリユビキチン化を促進することが分かった。
RFFLのノックダウンによるCFTR correctorの作用への影響の検討
 ΔF508 CFTR-3HA安定発現CFBE細胞に50nM AllStars Netative Control siRNA (siNT, Qiagen) または RFFL siRNA (Hs_RFFL_1 (SI00148232), Hs_RFFL_3 (SI00148246), Hs_RFFL_5 (SI03089653) の混合物, Qiagen)をLipofectamine RNAiMAX Transfection Reagent(Thermo Scientific)を用いてトランスフェクションした。トランスフェクション4日後に、3μM VX-809、または3μM VX-809、10μM C4(CFTR corrector II, Corr-4a, CAS 421580-53-2 - Calbiochem)、5% glycerol (Trio)を、37℃で24時間処理した。トランスフェクション5日後に、cell lysateをRIPA buffer(20 mM Tris (pH 8.0),150 mM NaCl,0.1% SDS,1% Triton-X100,0.5% sodium deoxycholate, 5μg/ml pepstatin, 5μg/ml leupeptin, 1 mM PMSF)を用いて調製し,ΔF508 CFTR-3HAの発現量をウエスタンブロット法により定量した。ウエスタンブロットには,anti-HA(16B12, BioLegend)、anti-RFFL(N2C3, GeneTex)、anti-Na+/K+ ATPase(H-3, santa cruz biotechnology)抗体を用いた。結果を図14aに示す。
 また、ΔF508 CFTR-HRP安定発現CFBE細胞に50nM AllStars Netative Control siRNA (siNT, Qiagen)または RFFL siRNA (Hs_RFFL_1 (SI00148232), Hs_RFFL_3 (SI00148246), Hs_RFFL_5 (SI03089653) の混合物, Qiagen) をLipofectamine RNAiMAX Transfection Reagent(Thermo Scientific)を用いてトランスフェクションした。トランスフェクション4日後に,3μM VX-809 または3μM VX-809、10μM C4(CFTR corrector II, Corr-4a, CAS 421580-53-2 - Calbiochem)、5% glycerol (Trio)を、37℃で24時間処理した。その後、ΔF508 CFTR-HRPの形質膜発現量をHRP基質 (SuperSignal West Pico Chemiluminescent Substrate, Thermo Scientific)を用いて定量した。結果を図14bに示す。
 なお、VX-809は以下の構造式で示される化合物であり、ΔF508 CFTRのミスフォールディングの正常化を促進する効果があると言われている。また、VX-809をC4及びグリセロールと併せて用いる(Trioと呼ばれる)ことで、当該効果が強化されると言われている (Okiyoneda, Nat Chem Biol 2013)。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
 これらの結果から、CFTR correctorとRFFLノックダウンを併用することにより、成熟型ΔF508 CFTR発現量を飛躍的に増やすことができることが分かった。
RFFLのノックダウン及びCFTR correctorによるCFTRチャネル機能への影響の検討
 ΔF508 CFTR-3HAおよび YFP-F46L/H148Q/I152L 安定発現CFBE細胞に50nM AllStars Netative Control siRNA (siNT, Qiagen) または RFFL siRNA (Hs_RFFL_1 (SI00148232), Hs_RFFL_3 (SI00148246), Hs_RFFL_5 (SI03089653) の混合物, Qiagen)をLipofectamine RNAiMAX Transfection Reagent(Thermo Scientific)を用いてトランスフェクションした。トランスフェクション4日後に、3μM VX-809単独、3μM VX-809及び10μM C4、または3μM VX-809、10μM C4、及び 5% glycerol(Trio)を37℃で24時間処理した。トランスフェクション5日後に、YFP quenching assayを行い、CFTRチャネル活性を測定した。なお、CFTR チャネルの活性化は、20μM forskolin、0.5mM 3-isobutyl-1-mthyl-xanthine(IBMX)、0.5mM 8-(4-chlorophenylthio)-adenosine-3’,5’-cyclic monophosphate(cpt-cAMP)、0.1mM genisteinの添加により行った。
 結果を図15に示す。当該結果から、RFFLのノックダウンはCFTR corrector により改善されたΔF508 CFTRのチャネル機能を、さらに高めることが分かった。
 図14及び図15の結果から推測される概要を図16に示す。
RFFLとΔF508 CFTRとの相互作用部位の探索
 COS-7細胞にΔF508 CFTR-NBD1-VN155(ΔF-NBD1-VN)およびRFFL-VC155(RFFL-VC)を、リポフェクションにより、co-transfectionし、2日後に細胞を4%パラホルムアルデヒドで固定後、anti-GFP(VC)抗体(mFX75, wako)を用いて免疫蛍光染色を行った。DAPIで核染色後、細胞を共焦点レーザー顕微鏡で観察した。なお、ΔF508 CFTR-NBD1とは、ΔF508 CFTRのアミノ酸配列433~583番目のアミノ酸配列からなるペプチドフラグメントである。
 結果を図17に示す。当該結果から、ΔF508 CFTRがRFFLと相互作用するためには、その433~583番目のアミノ酸配列が重要であることが確認できた。

Claims (11)

  1. 被験物質が適用された系において、
    (1)508番目のフェニルアラニンが欠失した変異を有するCFTR又は当該変異を含むペプチドフラグメントとRFFL又はその断片を含むペプチドフラグメントとの相互作用を測定する工程を含むか、あるいは
    (2)RFFLのユビキチンリガーゼ活性を測定する工程を含む、
    嚢胞性線維症予防又は治療剤のスクリーニング方法。
  2. 508番目のフェニルアラニンが欠失した変異を有するCFTRが、以下の(i-1a)又は(i-2a)に記載のCFTRである、請求項1に記載の方法。
    (i-1a):配列番号1のアミノ酸配列において、508番目のフェニルアラニンが欠失したアミノ酸配列からなる、CFTR
    (i-2a):(i-1a)のCFTRのアミノ酸配列において、前記508番目のフェニルアラニンの欠失が維持された状態で、1又は2以上のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつRFFLと相互作用可能な、CFTR
  3. CFTRの508番目のフェニルアラニンが欠失した変異を含むペプチドフラグメントが、以下の(i-1b)、(i-2b)又は(i-3b)に記載のポリペプチドである、請求項1又は2に記載の方法。
    (i-1b):配列番号2のアミノ酸配列において、76番目のフェニルアラニンが欠失したアミノ酸配列からなる、ポリペプチド
    (i-2b):(i-1b)のポリペプチドのアミノ酸配列において、前記76番目のフェニルアラニンの欠失が維持された状態で、1又は2以上のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつRFFLと相互作用可能な、ポリペプチド
    (i-3b):(i-1b)又は(i-2b)のポリペプチドのアミノ酸配列を含むアミノ酸配列からなる、ポリペプチド
  4. 工程(1)におけるRFFLが、以下の(ii-1a)又は(ii-2a)に記載のRFFLである、請求項1~3のいずれかに記載の方法。
    (ii-1a):配列番号3のアミノ酸配列からなるRFFL
    (ii-2a):(ii-1a)のRFFLのアミノ酸配列において、1又は2以上のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ(i-1a)配列番号1のアミノ酸配列において、508番目のフェニルアラニンが欠失したアミノ酸配列からなるCFTRと相互作用可能な、RFFL
  5. RFFLの断片を含むペプチドフラグメントが、(ii-1b)、(ii-2b)又は(ii-3b)に記載のポリペプチドである、請求項1~4のいずれかに記載の方法。
    (ii-1b):配列番号3のアミノ酸配列において、2~43番目のアミノ酸配列が維持された状態で、1又は2以上のアミノ酸が欠失したアミノ酸配列からなるポリペプチド
    (ii-2b):(ii-1b)のポリペプチドのアミノ酸配列において、1又は2以上のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ(i-1a)配列番号1のアミノ酸配列において、508番目のフェニルアラニンが欠失したアミノ酸配列からなるCFTRと相互作用可能な、ポリペプチド
    (ii-3b):(ii-1b)又は(ii-2b)のポリペプチドのアミノ酸配列を含むアミノ酸配列からなる、ポリペプチド
  6. 工程(2)におけるRFFLが、以下の(ii-1c)又は(ii-2c)に記載のRFFLである、請求項1~5のいずれかに記載の方法。
    (ii-1c):配列番号3のアミノ酸配列からなるRFFL
    (ii-2c):(ii-1c)のRFFLのアミノ酸配列において、1又は2以上のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつユビキチンリガーゼ活性を有する、RFFL
  7. 508番目のフェニルアラニンが欠失した変異を有するCFTR又は当該変異を含むペプチドフラグメント、あるいはRFFL又はその断片を含むペプチドフラグメント、あるいはこれらのポリペプチドからなる群より選択される少なくとも1種のポリペプチドをコードする核酸が組み込まれた発現ベクター、を含有する、嚢胞性線維症予防又は治療剤。
  8. (i-1a):配列番号1のアミノ酸配列において、508番目のフェニルアラニンが欠失したアミノ酸配列からなる、CFTR、
    (i-2a):(i-1a)のCFTRのアミノ酸配列において、前記508番目のフェニルアラニンの欠失が維持された状態で、1又は2以上のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつRFFLと相互作用可能な、CFTR、
    (i-1b):配列番号2のアミノ酸配列において、76番目のフェニルアラニンが欠失したアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、
    (i-2b):(i-1b)のポリペプチドのアミノ酸配列において、前記76番目のフェニルアラニンの欠失が維持された状態で、1又は2以上のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつRFFLと相互作用可能な、ポリペプチド、
    (i-3b):(i-1b)又は(i-2b)のポリペプチドのアミノ酸配列を含むアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、
    (ii-1a):配列番号3のアミノ酸配列からなるRFFL、
    (ii-2a):(ii-1a)のRFFLのアミノ酸配列において、1又は2以上のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ(i-1a)配列番号1のアミノ酸配列において、508番目のフェニルアラニンが欠失したアミノ酸配列からなるCFTRと相互作用可能な、RFFL、
    (ii-1b):配列番号3のアミノ酸配列において、1~44番目のアミノ酸配列が維持された状態で、1又は2以上のアミノ酸が欠失したアミノ酸配列からなるポリペプチド、
    (ii-2b):(ii-1b)のポリペプチドのアミノ酸配列において、1又は2以上のアミノ酸が欠失、置換又は付加されたアミノ酸配列からなり、かつ(i-1a)配列番号1のアミノ酸配列において、508番目のフェニルアラニンが欠失したアミノ酸配列からなるCFTRと相互作用可能な、ポリペプチド、及び
    (ii-3b):(ii-1b)又は(ii-2b)のポリペプチドのアミノ酸配列を含むアミノ酸配列からなる、ポリペプチド、並びに、
    これらのポリペプチドからなる群より選択される少なくとも1種のポリペプチドがコードされた核酸が組み込まれた発現ベクター、
    からなる群より選択される少なくとも1種を含有する、請求項7に記載の嚢胞性線維症予防又は治療剤。
  9. RFFL又はその断片を含むペプチドフラグメントをコードする核酸と相補的な核酸、あるいは当該相補的な核酸を備えた核酸又はその断片、あるいはこれらの核酸及びその断片からなる群より選択される少なくとも1種の核酸を細胞内に供与できる核酸供与体を含有する、嚢胞性線維症予防又は治療剤。
  10. (I):配列番号3のアミノ酸配列からなるRFFLをコードする核酸と相補的な核酸、
    (II):(I)の核酸の塩基配列と配列同一性が80%以上の塩基配列からなり、かつRFFLの発現を抑制する核酸、
    (III):(I)の核酸とストリンジェントな条件下でハイブリダイズし、かつRFFLの発現を抑制する核酸、
    (I-ds):配列番号3のアミノ酸配列からなるRFFLをコードする核酸と、当該核酸と相補的な核酸とからなる、二重鎖核酸又はその断片、
    (II-ds):(I)の核酸の塩基配列と配列同一性が80%以上の塩基配列からなる核酸と、当該核酸と相補的な核酸とからなり、かつRFFLの発現を抑制する二重鎖核酸又はその断片、
    (III-ds):(I)の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と、当該核酸と相補的な核酸とからなり、かつRFFLの発現を抑制する二重鎖核酸又はその断片、及び
    (IV-ds):分子内アニーリングにより、(I-ds)、(II-ds)、又は(III-ds)の二重鎖核酸又はその断片を構成する核酸、並びに
    これらの核酸及びその断片からなる群より選択される少なくとも1種の核酸を細胞内に供与できる核酸供与体
    からなる群より選択される少なくとも1種を含有する、請求項9に記載の嚢胞性線維症予防又は治療剤。
  11. RFFLを認識する抗体又はその断片を含有する、嚢胞性線維症予防又は治療剤。
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