JP2020502238A - 新規連結構造を有するペプチド誘導体 - Google Patents

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Abstract

少なくとも1つのアルキルアミノ連結を介して足場に結合した少なくとも1つのループ状ペプチド構造を含む化合物。好ましくは、ループ状ペプチド構造は、2つのアルキルアミノ連結と1つのチオエーテル連結を介して足場に結合した2つのペプチドループを含み、連結のうちの1つが両方のループに共通している二環性構造である。少なくとも1つのアルキルアミノ連結を介して足場に結合した少なくとも1つのループ状ペプチド構造を含む化合物を作製する方法であって、システイン、ジアミノプロピオン酸、β−N−アルキルジアミノプロピオン酸およびβ−N−アルキルジアミノプロピオン酸から選択される少なくとも2つの残基を有するペプチドを準備するステップと、但し、残基のうちの少なくとも1つが、ジアミノプロピオン酸、β−N−アルキルジアミノプロピオン酸およびβ−N−アルキルジアミノプロピオン酸であることを条件とし;前記少なくとも2つの残基とアルキルアミノ連結またはチオエーテル連結を形成するための少なくとも2つの反応性部位を有する足場分子を準備するステップと;ペプチドと足場分子の間に前記連結を形成するステップとを含む方法も提供する。

Description

本発明は、ペプチドにコンホメーションを付与し、より構造化された主鎖をもたらす足場部分に共有結合により連結することによって、その構造が制約されるペプチドに関する。詳細には、本発明は、ペプチドと足場分子の間に2つまたはそれより多い結合を形成するための新規化学に関する。
様々な研究チームは、以前に、ペプチドのシステイン残基と足場分子の適切な官能基の間に2つまたはそれより多いチオエーテル結合を形成することによって、ペプチドを足場部分に係留してきた。例えば、トリス(ブロモメチル)ベンゼンのように、システイン含有ペプチドを分子足場に連結させることによる、候補薬物化合物の生成のための方法がWO2004/077062およびWO2006/078161に開示されている。
環化を達成することを目的として、共有結合によるチオエーテル連結を生じさせるためにシステインチオールを利用する利点は、システインチオールの選択的かつ生体直交型の反応性にある。チオール含有直鎖状ペプチドは、1,3,5トリス−ブロモメチルベンゼン(TBMB)などのチオール反応性足場化合物を用いて環化され、二環性ペプチドを形成する場合があり、得られた生成物はベンジル位に3つのチオエーテルを含有する。チオエーテル連結を有するループ状二環性ペプチドを形成するための、直鎖状ペプチドのTBMBを用いる反応全体は、図1に示される。
ペプチドを足場部分にカップリングさせて、チオエーテル部位の適切な置き換えを用いるループ状ペプチド構造を形成し、それによって、異なるペプチドとの適合性、溶解度の改善などの物理化学特性の変化、代替生体分布および他の利点を達成するための代替化学に対する需要が存在する。
WO2011/018227には、第1のペプチド誘導体またはペプチド誘導体の群のコンホメーションを変更するための方法であって、各ペプチド誘導体が、第2のペプチド誘導体またはペプチド誘導体の群を生成するために、少なくとも2つの反応性基と共有結合を形成する分子足場に共有結合により連結したループ配列によって分離された前記反応性基を含み、上記方法が、ペプチド由来の前記第2の誘導体または誘導体の群と前記第1の誘導体または誘導体の群の足場とをアセンブルすることを含み、(a)少なくとも1つの反応性基を変更すること;または(b)分子足場の性質を変更すること;または(c)少なくとも1つの反応性基と分子足場の間の結合を変更すること;または(a)、(b)もしくは(c)の任意の組合せのうちの1つが組み込まれている、方法が記載されている。
本発明者らは、ループ状ペプチドにおける1つまたは複数のシステイン残基の、側鎖アミノ基を有するペプチドによる置き換えにより、先行技術のチオエーテル連結を置き換えて、アルキルアミノ連結を有するループ状ペプチド誘導体を生成する機会がもたらされることを見出した。アルキルアミノ連結によるチオエーテル連結の置き換えは、本発明によるループ状ペプチド誘導体の溶解度の改善および/または酸化安定性の改善をもたらすことが期待される。本発明者らは、驚くべきことに、目的の標的分子に対する誘導体の親和性が、アルキルアミノ連結によるチオエーテル連結の置き換え後に保存され得ることを見出した。
したがって、第1の態様では、本発明は、少なくとも1つのN−アルキルアミノ連結を介して足場に結合した少なくとも1つのループ状ペプチド構造を含む化合物を提供する。
用語「アルキルアミノ連結」は、適切には、一般式
S−R−N(R)−R−P
(式中、
Sは、足場コア、例えば、以下でさらに説明される(ヘテロ)芳香族または(ヘテロ)脂環式環を表し、
およびRは、独立して、例えば、0〜2個のC1〜C3アルキル基で任意選択的に置換される、C1からC3アルキレン基であり、適切には、RおよびRは、独立して、メチレン基またはエチレン基であり、最も適切には、RおよびRは、両方メチレン(CH)であり、
は、1つまたは複数のハロゲン原子で任意選択的に置換される、分枝状アルキルおよびシクロアルキル、例えば、メチルを含むC1〜4アルキル、またはHであり、
Pは、ペプチド主鎖を表し、すなわち、上記連結のR部分は、ペプチド主鎖のカルボン酸炭素に隣接する炭素原子に連結している)
の連結を指す。
実施形態では、ループ状ペプチド構造は、少なくとも1つのチオエーテル連結を介して足場にさらに結合している。チオエーテル連結は、以下でさらに説明されるように、環状ペプチドの形成の間にアンカーをもたらす。これらの実施形態では、好ましくは、唯一のこのようなチオエーテル連結が存在する。これらの実施形態では、適切には、1つのこのようなチオエーテル連結と2つのアルキルアミノ連結が存在する。適切には、チオエーテル連結は、二環性または多環性ペプチド誘導体の中央の連結であり、すなわち、ペプチド配列において、ペプチドのアルキルアミノ連結を形成する2つの残基(例えば、ジアミノプロピオン酸残基)が、チオエーテル連結を形成するアミノ酸残基(例えば、システイン)の両側と一定の距離を保ち、その両側に位置する。したがって、適切には、ループ状ペプチド構造は、中央のチオエーテル連結と2つの周辺のアルキルアミノ連結とを有する二環性ペプチド化合物である。チオエーテル連結を含む他の実施形態では、チオエーテル結合の配置は、2つの隣接するN−アルキルアミノ連結を有するN末端またはC末端であってもよい。
他の適切な実施形態では、ループ状ペプチド構造は、ペプチドと足場の間にいずれのチオエーテル連結も含まない。適切には、これらの実施形態では、ペプチドは、アルキルアミノ連結によってのみ足場に結合している。適切には、ペプチド鎖に沿って一定の距離を保って3つのアルキルアミノ連結が存在し、それによって、ループ状ペプチド構造は、中央のアルキルアミノ連結と2つの周辺のアルキルアミノ連結とを有する二環性ペプチド化合物である。これらの実施形態では、アルキルアミノ連結が、R=Hである連結よりも良好な反応速度論で形成されるため、これらの連結は、適切には、上記式において、R=アルキルまたはハロアルキルで形成される。
適切には、足場は、(ヘテロ)芳香族または(ヘテロ)脂環式部分を含む。適切には、足場は、トリス置換(ヘテロ)芳香族または(ヘテロ)脂環式部分、例えば、トリスメチレン置換(ヘテロ)芳香族または(ヘテロ)脂環式部分を含む。(ヘテロ)芳香族または(ヘテロ)脂環式部分は、適切には、足場が三回対称軸を有するように、好ましくはトリス置換された、6員環構造である。したがって、ある特定の好ましい実施形態では、足場は、1,3,5−トリスメチルベンゼンである。他の好ましい実施形態では、足場分子は、例えば、ペプチドの(ブロモアセトアミド)ベンゼン(TBAB)との反応によって導出された、1,3,5−トリス−(アセトアミド)ベンゼンである。
適切には、アルキルアミノ連結は、その側鎖に少なくとも1つの−NH基または−NHR基を有するペプチドのアミノ酸残基によって作られる。これらのアミノ酸残基は、天然に存在するアミノ酸であってもよく、または非天然アミノ酸であってもよい。特に、非天然アミノ酸は、2,3−ジアミノプロピオン酸(Dap)またはβ−N−アルキル−2,3−ジアミノプロピオン酸(N−AlkDap)またはβ−N−ハロアルキル−2,3−ジアミノプロピオン酸(N−AlkDap)から選択されてもよい。この文脈では、「アルキル」は、C1〜C4アルキルを指し、適切には、メチルである。
第2の態様では、本発明は、少なくとも1つのアルキルアミノ連結を介して足場に結合した少なくとも1つのループ状ペプチド構造を含む化合物を作製する方法であって、ジアミノプロピオン酸またはβ−N−(ハロ)アルキルジアミノプロピオン酸から選択される少なくとも1つのアミノ酸残基を有するペプチドを準備することと、前記ジアミノプロピオン酸残基またはβ−N−(ハロ)アルキルジアミノプロピオン酸残基の側鎖アミノ基とアルキルアミノ連結を形成するための少なくとも2つの反応性部位を有する足場分子を準備することと、ペプチドと足場分子の間に前記アルキルアミノ連結を形成することとを含む方法を提供する。
実施形態では、ペプチドは、足場にチオエーテル連結を形成するための少なくとも1つのシステイン残基をさらに含む。これらの実施形態では、ペプチドは、適切には、唯一のこのようなシステイン残基を有する。適切には、システイン残基は、ペプチドの2つのジアミノプロピオン酸残基またはβ−N−アルキルジアミノプロピオン酸残基の中間に位置し、それによって、誘導体の2つのペプチドループの間に中央の連結を形成する。システインの−SH基は求核性が高く、最初に、足場分子の求電子中心と反応してペプチドを足場分子に固定し、その後、アミノ基は、足場分子の残りの求電子中心と反応してループ状ペプチド誘導体を形成することが期待される。他の実施形態では、中央の連結は、ジアミノプロピオン酸残基またはβ−N−(ハロ)アルキルジアミノプロピオン酸残基によって形成され、周辺の連結は、それぞれ、システインとジアミノプロピオン酸残基またはβ−N−(ハロ)アルキルジアミノプロピオン酸残基とによって形成される。
他の実施形態では、出発ペプチドはシステイン残基を含まない。これらの実施形態では、ペプチドは、適切には、足場分子との反応によって二環性構造を形成するために、鎖に沿って一定の距離を保って、ジアミノプロピオン酸またはβ−N−(ハロ)アルキルジアミノプロピオン酸から選択される3つのアミノ酸残基を有する。これらの実施形態では、3つのアミノ酸残基は、適切には、上記で与えた理由で、−(ハロ)アルキルジアミノプロピオン酸残基から選択される。
実施形態では、出発ペプチドは、アルキルアミノ連結を形成することを意図したアミノ基以外に、求核基に保護基を有する。
適切には、本発明の方法は、求核置換反応において、ジアミノプロピオン酸残基またはβ−N−(ハロ)アルキルジアミノプロピオン酸残基を有するペプチドを、2つ以上の脱離基を有する足場分子と反応させることを含む。
例えば、脱離基が従来のアニオン性脱離基である求核置換反応は、塩基の存在下で実施されてもよい。本発明者らは、本発明による環化ペプチド誘導体の収率は、求核置換反応に対する溶媒および塩基の適切な選択によって大いに増加する可能性があり、さらに、好ましい溶媒および塩基は、チオエーテル連結の形成にのみ関与する従来技術の溶媒と塩基の組合せとは異なることを見出した。特に、本発明者らは、収率の改善は、トリアルキルアミン塩基、すなわち、式NR(式中、R、RおよびRは、独立して、C1〜C5アルキル基、適切には、C2〜C4アルキル基、特に、C2〜C3アルキル基である)の塩基を使用する場合に達成されることを見出した。特に適切な塩基は、トリエチルアミンおよびジイソプロピルエチルアミン(DIPEA)である。これらの塩基は、わずかに弱い求核性の特性を有し、この特性によって、これらの塩基に関して観察される副反応の少なさと高収率について説明されると考えられる。本発明者らは、求核置換反応に好ましい溶媒が、極性かつプロトン性の溶媒、特にMeCN/HO(50:50)であることをさらに見出した。
実施形態では、本発明の化合物は、1つまたは複数のエフェクター基および/または官能基、例えば、細胞毒性剤または金属キレーターにコンジュゲートしたループ状ペプチド構造を含む薬物コンジュゲートである。
適切には、コンジュゲートは、切断可能な結合、例えば、ジスルフィド結合によってループ状ペプチド構造に連結した細胞毒性剤を有する。適切には、細胞毒性剤は、DM1またはMMAEから選択される。
実施形態では、薬物コンジュゲートは、以下の構造:
(式中、R、R、RおよびRは、水素またはC1〜C6アルキル基を表し、
毒素は、任意の適切な細胞毒性剤を指し、
二環は、ループ状ペプチド構造を表し、
nは、1から10から選択される整数を表し、
mは、0から10から選択される整数を表す)
を有する。
適切には、R、R、RおよびRはすべてHであるか;またはR、R、RはすべてHでありR=メチル;またはR、R=メチルかつR、R=H;またはR、R=メチルかつR、R=H;またはR、R=HかつR、R=C1〜C6アルキルのいずれかである。
毒素と二環性ペプチドの間のリンカーは、アジド官能基化毒素とアルキン官能基化二環性ペプチド構造(またはその逆)の間のクリック反応によって形成されるトリアゾール基を含んでもよい。他の実施形態では、二環性ペプチドは、カルボキシレート官能基化毒素と二環性ペプチドのN末端アミノ基の間の反応によって形成されるアミド連結を含有してもよい。
毒素と二環性ペプチドの間のリンカーは、標的細胞内で毒素の選択的放出をもたらす、カテプシンにより切断可能な基を含んでもよい。適切なカテプシンにより切断可能な基は、バリン−シトルリンである。
毒素と二環性ペプチドの間のリンカーは、コンジュゲートに対する所望の官能性、例えば、結合親和性またはカテプシンによる切断可能性をもたらす、1つまたは複数のスペーサー基を含んでもよい。適切なスペーサー基は、バリン−シトルリン基と毒素部分の中間に位置し得るパラ−アミノベンジルカルバメート(PABC)である。
したがって、実施形態では、二環性ペプチド−薬物コンジュゲートは、毒素−PABC−cit−val−トリアゾール−二環から構成される以下の構造:
を有してもよい。
さらなる実施形態では、二環性ペプチド−薬物コンジュゲートは、毒素−PABC−cit−val−ジカルボキシレート−二環から構成される以下の構造:
を有してもよい。
ここで、(alk)は、式C2n(式中、nは、1から10であり、直鎖状または分枝状であってもよく、適切には、(alk)は、n−プロピレンまたはn−ブチレンである)のアルキレン基である。
さらなる態様では、本発明は、本発明による複数の異なる化合物を含むライブラリーを提供する。異なる化合物は、異なるペプチド配列および/または異なる足場を含んでもよい。ライブラリーは、所望の生物学的活性を有する化合物を特定するためにスクリーニングされ得る。
さらなる態様では、本発明は、候補薬物化合物を選択するための方法であって、本発明の第1の態様による化合物のライブラリーを提供することと、標的分子の前記化合物への結合を決定することと、前記標的分子に最大限に結合する化合物を特定することとを含む方法を提供する。
スクリーニングは、個々の分子の分析によって行われてもよい。このような方法は、WO2004/077062、WO2006/078161およびWO2011/018227に提供される。
別の態様では、本発明は、本発明による少なくともペプチド誘導体を含むキットをさらに提供する。
またさらなる態様では、本発明は、本発明のペプチド誘導体、および薬学的に許容される担体、希釈剤または賦形剤を含む組成物を提供する。
さらに、本発明は、本発明によるペプチド誘導体、または組成物を使用する、疾患の処置のための方法を提供する。
さらなる態様では、本発明は、本発明によるペプチド誘導体、または組成物を使用する、疾患の診断を含む、診断のための方法を提供する。したがって、一般的に、分析物のペプチド誘導体への結合が、薬剤を押しのけるために活用され、押しのけが生じるとシグナルの発生につながる場合がある。例えば、特に、酵素が、活性部位を介してペプチド誘導体に保持される場合、分析物(第2の標的)の結合により、ペプチド誘導体に結合した酵素(第1の標的)を押しのけることができ、これは結合アッセイの基礎となる。
先行技術によるチオエーテルにより連結した二環性ペプチドリガンドの調製に対する反応スキームを示す図である。 17−69−07−N241として示される、先行技術によるチオエーテルにより連結した二環性ペプチドリガンドを示す図である。 本発明による、第1の第二級アミノにより連結した二環性ペプチドリガンドを示す図である。 本発明による、第三級N−メチルアミノにより連結した二環性ペプチドリガンドを示す図である。 17−69−07−N241のDapアナログである、本発明による、第3の第二級アミノにより連結した二環性ペプチドリガンドを示す図である。 TBAB足場により環化された、本発明による、第4の第二級アミノにより連結した二環性ペプチドリガンドを示す図である。 図3の誘導体に関する、MT1−MMPに対する競合的結合親和性アッセイのデータを示すグラフである。 図4の誘導体に関する、MT1−MMPに対する競合的結合親和性アッセイのデータを示すグラフである。 本発明によるさらなる誘導体に関する、MT1−MMPに対する競合的結合親和性アッセイのデータを示すグラフである。 本発明による、ある特定の二環性ペプチド−TBMB誘導体の模式構造を示す図である。 本発明に従う、さらなる二環性ペプチド−TBMB誘導体の模式構造を示す図である。 本発明に従う、さらなる二環性ペプチド−TBMB誘導体の模式構造を示す図である。 本発明に従う、さらなる二環性ペプチド−TBMB誘導体の模式構造を示す図である。 トリアゾール連結を形成するためのクリック反応による、本発明による二環性ペプチド−薬物コンジュゲートの調製のための反応スキームを示す図である。 アミド連結を有することによる、本発明による二環性ペプチド−薬物コンジュゲートの調製のための反応スキームを示す図である。 本発明による二環性ペプチド−薬物コンジュゲートによる処置後のHT1020腫瘍細胞腫瘍を有するBalb/cヌードマウスに関して、腫瘍体積と体重を経時的に示すグラフである。 本発明によるさらなる二環性ペプチド−薬物コンジュゲートによる処置後のHT1020腫瘍細胞腫瘍を有するBalb/cヌードマウスに関して、腫瘍体積と体重を経時的に示すグラフである。 本発明によるさらなる二環性ペプチド−薬物コンジュゲートによる処置後のHT1020腫瘍細胞腫瘍を有するBalb/cヌードマウスに関して、腫瘍体積と体重を経時的に示すグラフである。 本発明によるさらなる二環性ペプチド−薬物コンジュゲートによる処置後のHT1020腫瘍細胞腫瘍を有するBalb/cヌードマウスに関して、腫瘍体積と体重を経時的に示すグラフである。 本発明によるさらなる二環性ペプチド−薬物コンジュゲートによる処置後のHT1020腫瘍細胞腫瘍を有するBalb/cヌードマウスに関して、腫瘍体積と体重を経時的に示すグラフである。
別段定義されていなければ、本明細書で使用されるすべての技術用語および科学用語は、ペプチド化学、細胞培養およびファージディスプレイ、核酸化学および生化学の技術分野などの当業者によって通常理解されるのと同じ意味を有する。分子生物学、遺伝学的方法および生化学的方法に対する標準的技術が使用され(Sambrook et al.,Molecular Cloning:A Laboratory Manual,3rd ed.,2001,Cold Spring Harbor Laboratory Press,Cold Spring Harbor,NY;Ausubel et al.,Short Protocols in Molecular Biology (1999) 4th ed.,John Wiley & Sons,Inc.を参照のこと)、これらは参照により本明細書に組み込まれる。
本発明は、少なくとも1つの、好ましくは少なくとも2つのアルキルアミノ連結を介して足場に結合した少なくとも1つのループ状ペプチド構造を含む化合物を提供する。
ループ状ペプチド構造は、分子足場における2つの連結間を結ぶ、少なくとも1つのペプチドループを含む。適切には、ループ状ペプチド構造は、二環性構造であり、すなわち、分子足場の3つの連結間を結ぶ2つのペプチドループを含むか、またはそれらからなり、中央の連結は、2つのループに共通する。
実施形態では、ループ状ペプチド構造は、チオエーテル連結を介して足場にさらに結合している。適切には、1つだけのチオエーテル連結が存在する。適切には、ループ状ペプチド構造は、中央の、共通の連結が、適切には、チオエーテル連結であり、外側の連結がアルキルアミノ連結である3つの連結間を結ぶ、2つのループを形成する前記二環性構造である。しかし、他の実施形態では、チオエーテル連結は外側の連結のうちの1つであってもよいと想像される。
他の実施形態では、ループ状ペプチド構造は、ペプチドと足場構造の間にチオエーテル連結を含まなくてもよい。これらの実施形態では、ペプチドは、アルキルアミノ連結によってのみ、足場に連結され得る。これらの実施形態では、ループ状ペプチド構造は、適切には、そのそれぞれがアルキルアミノ連結である、3つの連結間を結んで、2つのループを形成する前記二環性構造である。これらの実施形態では、アルキルアミノ連結は、適切には、(ハロ)アルキルDapから形成される。
したがって、本発明の化合物は、分子足場に共有結合により結合したペプチドを含むか、本質的にそれからなるか、またはそれからなる。本明細書における用語「足場」または「分子足場」は、本発明の化合物の、2つ以上のアルキルアミノ連結でペプチドに結合する化学的部分を指す。本明細書における用語「足場分子」または「分子足場分子」は、アルキルアミノ結合を有するコンジュゲートを形成するペプチドまたはペプチド誘導体と反応することができる分子を指す。したがって、足場分子は、分子のそれぞれの反応性基(例えば、脱離基)が、足場部分のペプチドに結合したアルキルアミノ結合によって、および任意選択的にチオエーテル結合によっても置き換えられていることを除いて、足場部分と同じ構造を有する。
分子足場分子とは、複数の点でペプチドと接続して、ペプチドに対する2つ以上のアルキルアミノ結合を形成することができる任意の分子である。分子足場は、通常、2つのペプチドに連結しないという点において、架橋剤ではなく、代わりに、単一のペプチドに対して2つ以上の結合点をもたらす。好ましくは、分子足場分子は、足場反応性基と称される、ペプチドに対する少なくとも3つの結合点を含む。これらの基は、ペプチド上のアミノ基と反応してアルキルアミノ連結を形成することができる。したがって、分子足場は、本発明のコンジュゲートにおけるアルキルアミノ連結までの足場部分を表すが、本発明のコンジュゲートにおけるアルキルアミノ連結は含まない。足場分子は足場の構造を有するが、本発明のコンジュゲートにおけるアルキルアミノ結合の位置に反応性基を有さない。足場および/または足場分子は、適切には、約1000ダルトン未満、一部の場合には約500ダルトン未満、例えば約300ダルトン未満の分子量を有する。
適切には、足場は、(ヘテロ)芳香族部分または(ヘテロ)脂環式部分を含むか、それから本質的になるか、またはそれからなる。
本明細書で使用する場合、「(ヘテロ)アリール」は、芳香族環、例えば、4〜12員を有する芳香環、例えば、フェニル環を含むことを意図する。これらの芳香環、例えば、チエニル環、ピリジル環、およびフラニル環は、任意選択的に、1つまたは複数のヘテロ原子(例えば、1つまたは複数のN、O、S、およびP)を含有することができる。芳香環は、任意選択的に、置換され得る。「(ヘテロ)アリール」はまた、1つまたは複数の他のアリール環または非アリール環が縮合した芳香環を含むことを意味する。例えば、ナフチル基、インドール基、チエノチエニル基、ジチエノチエニル、および5,6,7,8−テトラヒドロ−2−ナフチル基(そのそれぞれは、任意選択的に、置換されてもよい)は、本出願の目的のためのアリール基である。上記で示したように、アリール環は、任意選択的に置換されてもよい。適切な置換基として、アルキル基(任意選択的に、置換されてもよい)、他のアリール基(それ自身が置換されていてもよい)、複素環(飽和または不飽和)、アルコキシ基(アリールオキシ基(例えば、フェノキシ基)を含むことを意味する)、水酸基、アルデヒド基、ニトロ基、アミン基(例えば、無置換、またはアリール基もしくはアルキル基で一置換もしくは二置換された)、カルボン酸基、カルボン酸誘導体(例えば、カルボン酸エステル、アミドなど)、ハロゲン原子(例えば、Cl、Br、およびI)などが挙げられる。
本明細書で使用する場合、「(ヘテロ)脂環式」は、同素環または複素環の飽和環を指す。環は、置換されていなくてもよく、または1つまたは複数の置換基で置換されていてもよい。置換基は、飽和または不飽和、芳香族または非芳香族であってもよく、適切な置換基の例として、アルキル基およびアリール基に関する置換基に関連する議論において上記したものが挙げられる。さらに、2つ以上の環置換基を組み合わさって別の環を形成することがあり、その結果、本明細書で使用する場合、「環」は、縮合環系を含むことを意味する。
適切には、足場は、トリス置換(ヘテロ)芳香族または(ヘテロ)脂環式部分、例えば、トリスメチレン置換(ヘテロ)芳香族または(ヘテロ)脂環式部分を含む。(ヘテロ)芳香族または(ヘテロ)脂環式部分は、適切には、6員環構造、好ましくは、足場が3回対称軸を有するトリス置換である。
実施形態では、足場は、トリス−メチレン(ヘテロ)アリール部分、例えば、1,3,5−トリスメチレンベンゼン部分である。これらの実施形態では、対応する足場分子は、適切には、メチレン炭素上に脱離基を有する。次いで、メチレン基は、本明細書で定義されるアルキルアミノ連結のR部分を形成する。これらのメチレン置換(ヘテロ)芳香族化合物では、芳香環の電子が、求核置換の間の遷移状態を安定化させることができる。したがって、例えば、ハロゲン化ベンジルは、(ヘテロ)芳香族基に接続していないハロゲン化アルキルよりも求核置換に対して100〜1000倍反応性である。
これらの実施形態では、足場および足場分子は、一般式:
(式中、LGは、足場分子について、以下にさらに説明される脱離基を表すか、またはLG(アルキルアミノ基のR部分を形成する隣接するメチレン基を含む)は、本発明のコンジュゲートにおけるペプチドに対するアルキルアミノ連結を表す)
を有する。
実施形態では、上記の基LGは、これらに限定されないが、足場分子が1,3,5−トリス(ブロモメチル)ベンゼン(TBMB)である場合の臭素原子などのハロゲンであってもよい。別の適切な分子足場分子は、2,4,6−トリス(ブロモメチル)メシチレンである。これは、1,3,5−トリス(ブロモメチル)ベンゼンと同様であるが、ベンゼン環に結合したさらに3つのメチル基を含有する。この足場の場合には、さらなるメチル基はペプチドとのさらなる接触を形成することができ、それゆえ、さらなる構造上の制約を付加する。したがって、1,3,5−トリス(ブロモメチル)ベンゼンに関するよりも異なる多様性範囲が実現される。
求核置換によってペプチドと反応するための足場を形成するための別の好ましい分子は、1,3,5−トリス(ブロモアセトアミド)ベンゼン(TBAB):
である。
さらに他の実施形態では、分子足場は、コードペプチドの4つの官能基の分子足場との反応により2つ以下の生成物異性体しか生じないように四面体幾何構造を有してもよい。他の幾何構造も可能であり、実際に、ほぼ無限の数の足場の幾何構造が可能であり、ペプチド誘導体多様化に対するより大きな可能性をもたらす。
典型的には、アルキルアミノ結合を形成する基は、ペプチドのアミノ酸側鎖に存在する。これらの基は、適切には、第一級アミン基または第二級アミン基である。ジアミノプロピオン酸(DAP)などの適切な人工アミノ酸の第一級−CHNH基またはβ−N−アルキルジアミノプロピオン酸(N−AlkDap)またはβ−N−ハロアルキルジアミノプロピオン酸(N−HAlkDap)などの第二級−CHNHRアミノ基が好ましい。ジアミノプロピオン酸の構造は、NHによってシステインの末端−SH基が置き換えられた、先行技術において足場へのチオエーテル結合を形成するために使用されたシステインのアナログである。
用語「アルキルアミノ」は、2つの炭素原子に結合したNHまたはN(R)(炭素原子は、独立して、アルキル、アルキレン、またはアリール炭素原子から選択され、Rは、適切には、1から4個の炭素原子を含有するアルキル基またはハロアルキル基である)からなる連結を示す通常の化学的意味で、本明細書において使用される。適切には、本発明のアルキルアミノ連結は、2つの飽和炭素原子、最も適切には、メチレン(−CH−)炭素原子に結合したNH部分を含む。実施形態では、本発明のアルキルアミノ連結は、一般式
S−R−N(R)−R−P
(式中、
Sは、足場コア、例えば、以下でさらに説明される(ヘテロ)芳香族または(ヘテロ)脂環式環を表し、
およびRは、独立して、例えば、0〜2個のC1〜C3アルキル基で任意選択的に置換される、C1からC3アルキレン基であり、適切には、RおよびRは、独立して、メチレン基またはエチレン基であり、最も適切には、RおよびRは、両方メチレン(CH)であり、
は、1つまたは複数のハロゲン原子で任意選択的に置換される、H、または分枝状アルキルおよびシクロアルキル、例えばメチルを含むC1〜4アルキルであり、
Pは、ペプチド主鎖を表し、すなわち、上記連結のR部分は、ペプチド主鎖のカルボン酸炭素に隣接するペプチド主鎖の炭素原子に連結している)
を有する。
本発明のペプチドコンジュゲートのペプチド要素は、足場への結合の要因である2つ以上の反応性基、好ましくは3つ以上の反応性基と、反応性基間のループ状アミノ酸配列を含む。先行技術におけるように、ループの配列を変えることによって多様性を得ることができる。
本発明のペプチド誘導体の特定の利点は、これらが、例えば、先行技術の免疫学的結合剤より小さいということである。典型的には、本発明の化合物は、約5000ダルトン未満、好ましくは約4000ダルトン未満、好ましくは約3000ダルトン未満の分子量を有する。ループのいずれかの末端または両方の末端から伸長するさらなるペプチド配列により構築された誘導体は、これらの範囲を超えたより大きい分子量を有する可能性があることが理解されるであろう。さらに、細胞毒性剤または治療剤、HSAポリマーまたはポリエチレングリコール(PEG)ポリマーなどの分子に結合したペプチド誘導体は、さらに大きい分子量を有することになる。
本発明の化合物のサイズの小ささは、典型的には、質量が最大約500ダルトンの、小さい分子足場の使用に起因する。ペプチド自体は、分子足場と結合するN末端の結合点とC末端の結合点の間を測定した場合、好ましくは、約27アミノ酸長未満である。当然のことながら、さらなるペプチドが結合点の外側に存在するかまたは結合されて、ペプチド構造が伸ばされていてもよい。ペプチドの各ループは、隣接する結合点の間を測定して、好ましくは、0から9アミノ酸長である。有利には、いずれのペプチド誘導体のループも、独立して、3、4、5、6、7、8または9アミノ酸長である。
いくつかのループ状ペプチドは、本発明に従って、同一の分子に一緒に組み込まれてもよい。例えば、同一の特異性の2つのこのようなループ状ペプチドは、分子足場を介して一緒に連結され、その標的に対する誘導体のアビディティーを増加させることができる。
あるいは、別の実施形態では、複数のループ状ペプチドを組み合わせて多量体を形成する。例えば、2つの異なるループ状ペプチドを組み合わせて多重特異的分子を作出する。あるいは、同一であっても異なっていてもよい3つ以上のループ状ペプチドを組み合わせて多重特異的誘導体を形成することができる。一実施形態では、多価複合体は、同一であっても異なっていてもよい分子足場を一緒に連結させることによって構築されてもよい。
ペプチドは、分子足場結合セグメントを含む。これは、分子足場が結合する領域である。適切には、ペプチド上の反応性基に関する解説は、この結合セグメントに適用される。適切には、標的ペプチドの分子足場結合セグメントは、1から27個のアミノ酸残基、適切には5から20個のアミノ酸残基を含む。適切には、標的ペプチドの分子足場結合セグメントは、15個より少ないアミノ酸を含む。これは、それが分子足場に結合すると、さらなるコンホメーションの制約をペプチドセグメントに課すという利点を有する。
標的ペプチドは、適切には、配列(X)(X)(X)(X)(式中、A、AおよびAは、システイン、Dap、N−AlkDapまたはN−HAlkDapから選択され、但し、A、AおよびAのうちの少なくとも1つは、Dap、N−AlkDapまたはN−HAlkDapであることを条件とし、Xは、ランダムアミノ酸を表し、mおよびnは、1から20の間、好ましくは4から10の間の数であり、介在するペプチドセグメントの長さを定義し、lおよびoは、0から20の間の数であり、近接するペプチドセグメントの長さを定義する)を含む。ある特定の実施形態では、ペプチドは、適切には、配列(X)(X))A(X)(X)または(X)(X))A(X)(X)を含むことができる。以前に議論したように、適切には、A、AおよびAのうちの少なくとも2つは、Dap、N−AlkDapまたはN−HAlkDapである。実施形態では、A、AおよびAのうちの1つは、システインであり、その他は、Dap、N−AlkDapまたはN−HAlkDapである。
ループ状二環性リガンドが細胞表面メタロプロテアーゼMT1−MMPに高い親和性で結合するある特定の実施形態では、ペプチドは、式(II):
−A−X−U/O−X−X−G−A−E−D−F−Y−X10−X11−A− (配列番号1) (II)
またはその薬学的に許容される塩
(式中、
、AおよびAは、上記で定義される通りであり、Xは、任意のアミノ酸残基を表し、
Uは、N、C、Q、M、SおよびTから選択される、極性の、無電荷アミノ酸残基を表し、
Oは、G、A、I、L、PおよびVから選択される、非極性の、脂肪族アミノ酸残基を表す)
のアミノ酸配列を含む。
本発明のこれらの誘導体は、DapまたはN−AlkDapまたはN−HAlkDap残基に対する2つのアルキルアミノ連結と、システインに対するチオエーテル連結またはDapもしくはN−AlkDapに対するアルキルアミノ連結から選択される第3の連結とによって、足場にカップリングしたペプチドループを含むことを見て取ることができる。存在する場合、チオエーテル連結は、以下でさらに説明される環状ペプチドの形成の間にアンカーをもたらすことができる。存在する場合、チオエーテル連結は、二環性ペプチドコンジュゲートの中央の連結であり得、すなわち、ペプチド配列において、ペプチドのアルキルアミノ連結を形成する2つの残基は、チオエーテル連結を形成するシステイン残基の両側と一定の距離を保ち、その両側に位置する。したがって、本出願の実施例で例証されるように、ループ状ペプチド構造は、中央のチオエーテル連結またはアルキルアミノ連結と周辺のアルキルアミノ連結またはチオエーテル連結とを有する二環性ペプチドコンジュゲートである。
適切には、Xは、以下のアミノ酸、すなわち、Y、M、FまたはV、例えばY、MまたはF、特にYまたはM、さらに特にYのうちのいずれか1つから選択される。
適切には、U/Oは、U、例えばN、またはO、例えばGから選択される。
適切には、Xは、UまたはZから選択され、Uは、N、C、Q、M、SおよびTから選択される、極性の、無電荷アミノ酸残基を表し、Zは、DまたはEから選択される、極性の、負電荷アミノ酸残基を表し、特に3位のUは、Qから選択されるかまたは3位のZは、Eから選択される。
適切には、Xは、Jから選択され、Jは、F、WおよびYから選択される、非極性の、芳香族アミノ酸残基を表す。
適切には、X10は、Zから選択され、Zは、DまたはE、例えば、Dから選択される、極性の、負電荷アミノ酸残基を表す。
適切には、X11は、Oから選択され、Oは、G、A、I、L、PおよびV、例えば、Iから選択される、非極性の、脂肪族アミノ酸残基を表す。
適切には、式(II)の二環は、式(IIa)の化合物:
−A−Y/M/F/V−U/O−U/Z−J−G−A−E−D−F−Y−Z−O−A− (配列番号6)(IIa)
(式中、U、O、JおよびZは上記に定義した通りである);または
式(IIb)の化合物:
−A−Y/M/F/V−N/G−E/Q−F−G−A−E−D−F−Y−D−I−A− (配列番号7)(IIb);または
式(IIc)の化合物:
−A−Y/M/F−N/G−E/Q−F−G−A−E−D−F−Y−D−I−A− (配列番号8)(IIc);または
式(IId)の化合物:
−A−Y/M−N−E/Q−F−G−A−E−D−F−Y−D−I−A− (配列番号9)(IId);または
式(IIe)の化合物:
−A−Y−N−E−F−G−A−E−D−F−Y−D−I−A− (17−69−07)(配列番号2)(IIe)
である。
適切には、式(II)の二環は、
−A−Y−N−E−F−G−A−E−D−F−Y−D−I−A− (17−69−07) (配列番号2);
−A−M−N−Q−F−G−A−E−D−F−Y−D−I−A− (17−69−12) (配列番号10);
−A−F−G−E−F−G−A−E−D−F−Y−D−I−A− (17−69−02) (配列番号11);
−A−V−N−E−F−G−A−E−D−F−Y−D−I−A− (17−69−03) (配列番号12);
−A−F−N−E−F−G−A−E−D−F−Y−D−I−A− (17−69−04) (配列番号13);
−A−Y−N−E−Y−G−A−E−D−F−Y−D−I−A− (17−69−07−N057) (配列番号14);および
−A−Y−N−E−W−G−A−E−D−F−Y−D−I−A− (17−69−44−N002) (配列番号15)、
例えば、
−A−Y−N−E−F−G−A−E−D−F−Y−D−I−A− (17−69−07) (配列番号2);および
−A−M−N−Q−F−G−A−E−D−F−Y−D−I−A− (17−69−12) (配列番号10)、
特に、
−A−Y−N−E−F−G−A−E−D−F−Y−D−I−A− (17−69−07) (配列番号2)、
最も特に、
配列番号16:((bAla)−Sar10−AA(D−Ala)NE(1Nal)(D−Ala)AEDFYD(tBuGly)Aとして示される17−69−07−N241のDapホモログ;
および配列番号17:AA(D−Ala)NE(1Nal)(D−Ala)AEDFYD(tBuGly)Aとして示される17−69−07−N268のDapホモログ
から選択される配列を含む。
上記配列のすべてにおいて、A、A、およびAは、上記に定義した通りである。A、A、およびAの適切かつ好ましいタイプおよび位置は、上記に定義した通りである。
本発明のこれらの実施形態および他の実施形態では、ペプチドリガンドは、さらに、N末端および/またはC末端の修飾、1つまたは複数のアミノ酸残基の1つまたは複数の非天然アミノ酸残基による置き換え(例えば、1つまたは複数の極性アミノ酸残基の1つまたは複数の等配電子アミノ酸または等電子アミノ酸による置き換え、1つまたは複数の疎水性アミノ酸残基の他の非天然の、等配電子アミノ酸または等電子アミノ酸による置き換え)、スペーサー基の付加、1つまたは複数の酸化感受性アミノ酸残基の1つまたは複数の酸化抵抗性アミノ酸残基による置き換え、1つまたは複数のアミノ酸残基のアラニンによる置き換え、1つまたは複数のL−アミノ酸残基の1つまたは複数のD−アミノ酸残基による置き換え、二環性ペプチドリガンド内の1つまたは複数のアミド結合のNアルキル化、1つまたは複数のペプチド結合のサロゲート結合(surrogate bond)による置き換え、ペプチド主鎖長の改変、1つまたは複数のアミノ酸残基のα炭素上の水素の別の化学基による置換、ならびにシステイン、リシン、グルタミン酸およびチロシンなどのアミノ酸の適切なアミン、チオール、カルボン酸およびフェノール反応性試薬による、合成後の生体直交型修飾から選択される1つまたは複数の修飾を含む。
適切には、これらの実施形態は、適切なアミノ反応性化学を使用するN末端修飾、および/または適切なカルボキシ反応性化学を使用するC末端修飾を含んでもよい。例えば、N末端修飾は、エフェクター基のコンジュゲーションおよびその標的に対する二環性ペプチドの効力の保持を容易にする分子スペーサー基の付加を含んでもよい。スペーサー基は、適切には、Alaなどの約5から約30個のアミノ酸を含有するオリゴペプチド基、G−Sar10−A基またはbAla−Sar10−A基である。あるいはまたはさらに、N末端および/またはC末端の修飾は、細胞毒性剤の付加を含む。
これらのMT1−MMP結合ペプチドについてのさらなる詳細は、本発明者らの同時係属中の公開された出願WO2016/067035および2016年5月4日に提出した係属中の出願GB1607827.1に見出すことができる。これらの出願の開示全体は、参照により明示的に本明細書の一部をなすものとする。
第2の態様では、本発明は、少なくとも1つの、例えば、少なくとも2つのアルキルアミノ連結を介して足場に結合した少なくとも1つのループ状ペプチド構造を含む化合物を作製する方法であって、少なくとも1つのジアミノプロピオン酸残基またはβ−N−(ハロ)アルキルジアミノプロピオン酸残基を有するペプチドを準備するステップと、ジアミノプロピオン酸残基またはβ−N−アルキルジアミノプロピオン酸残基のアミノ基とアルキルアミノ連結を形成するための少なくとも2つの反応性部位を有する足場分子を準備するステップと、ペプチドと足場分子の間に前記アルキルアミノ連結を形成するステップとを含む方法を提供する。
適切には、本発明のこの態様による方法は、本発明の第1の態様による化合物を作製することを対象とする。したがって、分子足場およびペプチドの詳細は、適切には、本発明の第1の態様に関連して上述されている。
本発明の方法において使用するためのペプチドは、アミノ酸出発材料から、従来の固相合成を使用して作製することができ、本明細書に記載した適当な保護基を含んでもよい。ペプチドを作製するこれらの方法は、当技術分野で周知である。
実施形態では、ペプチドは、アルキルアミノ連結またはチオエーテル連結(存在する場合)を形成することを意図したアミン基または−SH基以外の求核基に保護基を有する。アミノ酸側鎖の求核性はいくつかの研究の対象とされ、降順で、システインにおけるチオレート、リシンにおけるアミン、ヒスチジンおよびトリプトファンにおける第二級アミン、アルギニンにおけるグアニジノアミン、セリン/トレオニンにおけるヒドロキシル、ならびに最後にアスパラギン酸およびグルタミン酸におけるカルボキシレートが列挙されている。したがって、これらの基に関する望ましくない副反応を防ぐために、ペプチド上のより求核性の基に保護基を適用する必要がある。
適切には、本発明の方法は、求核置換反応において、2つ以上の反応性側鎖アミン基を有するペプチドを、2つ以上の脱離基を有する足場分子と反応させることを含む。
本明細書において、用語「脱離基」は、アミン基による求核置換を可能とする部分を意味する通常の化学的意味において使用される。ここで、任意のこのような脱離基は、アミンによる求核置換によって容易に除去されることを条件として、使用することができる。適切な脱離基は、約5未満のpKaを有する酸のコンジュゲート塩基である。本発明において有用な脱離基の非限定例として、ハロ、例えば、ブロモ、クロロ、ヨード、O−トシレート(OTos)、O−メシレート(OMes)、O−トリフレート(OTf)またはO−トリメチルシリル(OTMS)が挙げられる。
求核置換反応は、例えば、脱離基が従来の陰イオン性脱離基である場合、塩基の存在下で実施され得る。本発明者らは、環化ペプチド誘導体の収率が、求核置換反応のための溶媒および塩基の適切な選択によって非常に増加する可能性があり、さらに、好ましい溶媒および塩基は、チオエーテル連結の形成にのみ関与する先行技術の溶媒および塩基の組合せと異なることを見出した。特に、本発明者らは、トリアルキルアミン塩基、すなわち、式NRの塩基(式中、R、RおよびRは、独立して、C1〜C5アルキル基、適切にはC2〜C4アルキル基、特にC2〜C3アルキル基である)を使用する場合に収率の改善が達成されることを見出した。特に、適切な塩基は、トリエチルアミンおよびジイソプロピルエチルアミン(DIPEA)である。これらの塩基は、ほんのわずかに求核性であるという特性を有し、この特性が、これらの塩基について観察される副反応の少なさと高い収率を説明すると考えられる。本発明者らは、求核置換反応について好ましい溶媒が、極性のプロトン性溶媒、特に体積比1:10から10:1、適切には2:10から10:2、より適切には3:10から10:3、特に4:10から10:4のMeCNとHOを含有するMeCN/HOであることをさらに見出した。
さらなる態様では、本発明は、本発明による複数の異なる化合物を含むライブラリーを提供する。異なる化合物は、異なるペプチド配列および/または異なる足場を含んでもよい。ライブラリーは、所望の生物学的活性を有する化合物を特定するためにスクリーニングされ得る。
ライブラリーは、例えば、本発明による少なくとも約10、100または1000個の異なるペプチドコンジュゲートを含むかまたはそれらからなる。適切には、ライブラリーは、それぞれ同一の足場構造を有するが、足場に結合したペプチドが異なるペプチドコンジュゲートからなってもよい。
さらなる態様では、本発明は、候補薬物化合物を選択するための方法であって、本発明の上記態様による化合物の化学的ライブラリーを提供することと、標的分子の前記化合物への結合を決定することと、前記標的分子に最大限に結合する化合物を特定することとを含む方法を提供する。
標的は、ペプチド誘導体が結合する分子またはその部分である。適切には、本発明の化合物は、生物学的標的に選択的に結合する。例えば、本発明の化合物は、本明細書に記載の方法によって決定した場合、約Kd=1000より高い、適切には約Kd=100より高い、例えば、約Kd=10より高い親和性で結合することができる。典型的には、標的は、エピトープに対するアナログとなる。当業者は、標的分子の選択が多種多様であることを認識するであろう。これらは、例えば、ヒトまたは動物のタンパク質、サイトカイン、サイトカイン受容体、酵素に対する酵素補因子またはDNA結合タンパク質であってもよい。適切なサイトカインおよび増殖因子として、これらに限定されないが、ApoE、Apo−SAA、BDNF、カルジオトロフィン−1、EGF、EGF受容体、ENA78、エオタキシン、エオタキシン−2、エキソダス−2(Exodus−2)、FGF−酸性、FGF−塩基性、線維芽細胞増殖因子−10(30),FLT3誘導体、フラクタルカイン(CX3C)、GDNF、G−CSF、GM−CSF、GF−l、インスリン、IFNy、IGF−I、IGF−II、IL−la、IL−1(3、IL−2、IL−3、IL−4、IL−5、IL−6、IL−7、IL−8(72 a.a.)、IL−8(77 a.a.)、IL−9、IL−10、IL−11、IL−12、IL−13、IL−15、IL−16、IL−17、IL−17a、IL−17c、IL−17d、IL−17e、IL−17f、IL−18(IGIF)、IL−21、IL−22、IL−23、IL−31、IL−32、IL−33、IL−34、インヒビンα、インヒビンβ、IP−10、ケラチノサイト増殖因子−2(KGF−2)、KGF、レプチン、LIF、リンフォタクチン、ミュラー阻害物質、単球コロニー阻害因子、単球誘引タンパク質(30 ibid)、M−CSF、MDC(67 a.a.)、MDC(69 a.a.)、MCP−1(MCAF)、MCP−2、MCP−3、MCP−4、MDC(67 a.a.)、MDC(69 a.a.)、MIG、MIP−la、MIP−1p、MIP−3a、MIP3(3、MIP−4、骨髄前駆体阻害因子-1(MPIF−1)、NAP−2、ニュールツリン、神経成長因子、P−NGF、NT−3、NT−4、オンコスタチンM、PDGF−AA、PDGF−AB、PDGF−BB、PF−4、RANTES、SDFla、SDFlp、SCF、SCGF、幹細胞因子(SCF)、TARC、TGF−α、TGF−β、TGF−2、TGF−3、腫瘍壊死因子(TNF)、TNF−α、TNF−β、TNF受容体I、TNF受容体II、TNIL−1、TPO、VEGF、VEGF受容体1、VEGF受容体2、VEGF受容体3、GCP−2、GRO/MGSA、GRO−□、GRO−□、HCC1,1−309、HER 1、HER 2、HER 3およびHER 4が挙げられる。サイトカイン受容体としては、前記サイトカインに対する受容体が挙げられる。ケモカイン標的としては、CCケモカイン誘導体である、CCL21/6Ckine、CCL12/MCP−5、CCL6/C10、CCL22/MDC、CCL14/HCC−1/HCC−3、CCL3L1/MIP−1アルファアイソフォームLD78ベータ、CCL23/Ckベータ8−1、CCL3/MIP−1アルファ、CCL28、CCL4L1/LAG−1、CCL27/CTACK、CCL4/MIP−1ベータ、CCL24/エオタキシン−2/MPIF−2、CCL15/MIP−1デルタ、CCL26−様/エオタキシン−3−様、CCL9/10/MIP−1ガンマ、CCL26/エオタキシン−3、CCL19/MIP−3ベータ、CCL11/エオタキシン、CCL20/MIP−3アルファ、CCL14a/HCC−1、CCL23/MPIF−1、CCL14b/HCC−3、CCL18/PARC、CCL16/HCC−4、CCL5/RANTES、CCL1/I−309/TCA−3、TAFA1/FAM19A1、MCK−2、TAFA5/FAM19A5、CCL2/JE/MCP−1、TAFA3/FAM19A3、CCL8/MCP−2、TAFA4/FAM19A4、CCL7/MCP−3/MARC、CCL17/TARC、CCL13/MCP−4およびCCL25/TECKが挙げられ;ケモカイン受容体としては、CCR1、CCR7、CCR2、CCR8、CCR3、CCR9、CCR4、CCR10、CCR5、CCRL2/LCCR/CRAM−A/BおよびCCR6が挙げられ;CXCケモカイン誘導体としては、CXCL13/BLC/BCA−1、CXCL10/IP−10/CRG−2、CXCL14/BRAK、LIX、CXCL16、CXCL15/Lungkine、CXCL5/ENA−78、CXCL9/MIG、CXCL6/GCP−2、CXCL7/NAP−2、CXCL1/2/3/GRO、CXCL4/PF4、CXCL1/GROアルファ/KC/CINC−1、CXCL12/SDF−1アルファ、CXCL2/GROベータ/MIP−2/CINC−3、CXCL12/SDF−1ベータ、CXCL3/GROガンマ/CINC−2/DCIP−1、CXCL12/SDF−1、CXCL11/I−TAC、CXCL7/胸腺ケモカイン−1およびCXCL8/IL−8が挙げられ;CXCケモカイン受容体としては、CXCR3、CXCR7/RDC−1、CXCR4、CXCR1/IL−8 RA、CXCR5、CXCR2/IL−8 RBおよびCXCR6が挙げられ;TNFスーパーファミリー誘導体としては、4−1BB誘導体/TNFSF9、LIGHT/TNFSF14、APRIL/TNFSF13、リンホトキシン、BAFF/BLyS/TNFSF13B、リンホトキシンベータ/TNFSF3、CD27誘導体/TNFSF7、OX40誘導体/TNFSF4、CD30誘導体/TNFSF8、TL1A/TNFSF15、CD40誘導体/TNFSF5、TNF−アルファ/TNFSF1A、EDA(pan)、TNF−ベータ/TNFSF1B、EDA−A1/エクトジスプラシンA1、TRAIL/TNFSF10、EDA−A2、TRANCE/TNFSF11、Fas誘導体/TNFSF6、TWEAK/TNFSF12およびGITR誘導体/TNFSF18が挙げられ;TNFスーパーファミリー受容体としては、4−1BB/TNFRSF9/CD137、NGF R/TNFRSF16、BAFF R/TNFRSF13C、オステオプロテジェリン/TNFRSF11B、BCMA/TNFRSF17、OX40/TNFRSF4、CD27/TNFRSF7、RANK/TNFRSF11A、CD30/TNFRSF8、RELT/TNFRSF19L、CD40/TNFRSF5、TACI/TNFRSF13B、DcR3/TNFRSF6B、TNFRH3/TNFRSF26、DcTRAIL R1/TNFRSF23、TNF RI/TNFRSF1A、DcTRAIL R2/TNFRSF22、TNF RII/TNFRSF1B、DR3/TNFRSF25、TRAIL R1/TNFRSF10A、DR6/TNFRSF21、TRAIL R2/TNFRSF10B、EDAR、TRAIL R3/TNFRSF10C、Fas/TNFRSF6/CD95、TRAIL R4/TNFRSF10D、GITR/TNFRSF18、TROY/TNFRSF19、HVEM/TNFRSF14、TWEAK R/TNFRSF12、リンホトキシンベータR/TNFRSF3およびXEDARが挙げられ;TLR−1、TLR−2、TLR−3、TLR−4、TLR−5、TLR−6、TLR−7、TLR−8およびTLR−9を含むToll様受容体;カテプシンA、カテプシンB、カテプシンC、カテプシンD、カテプシンE、カテプシンF、MMP1、MMP2、MMP3、MMP7、MMP8、MMP9、MMP10、MMP11、MMP12、MMP13、MMP14、MMP15、MMP16、MMP17、MMP19、MMP20、MMP21、MMP23A、MMP23B、MMP26、MMP27、MMP28、ウロキナーゼ、カリクレイン(KLK1、KLK2、KLK3、KLK4、KLK5、KLK6、KLK7、KLK8、KLK9、KLK10、KLK11、KLK12、KLK13、KLK14およびKLK15を含む)を含む、酵素;補体系の成分;細胞内シグナル伝達分子および転写因子;p53;およびMDM2。標的は、以下に示すように、血清アルブミンなどの大型の血漿タンパク質であってもよい。
このリストは、決して網羅的でないことが認識されるであろう。
さらなる結合または機能活性は、分子足場に共有結合による連結したペプチドのN末端またはC末端に結合されてもよい。官能基は、例えば、インビボでペプチド誘導体の半減期を延長する分子に結合することができる基、およびインビボでペプチド誘導体の半減期を延長する分子からなる群から選択されてもよい。このような分子は、例えば、HSAまたは細胞マトリックスタンパク質であってもよく、インビボでペプチド誘導体の半減期を延長する分子に結合することができる基は、HSAまたは細胞マトリックスタンパク質に特異的な抗体または抗体断片である。このような分子はまた、高分子量PEGとのコンジュゲートであってもよい。
一実施形態では、官能基は、分子足場に共有結合により連結したペプチドを含む第2のペプチド誘導体からなる群から選択される結合分子、および抗体または抗体断片である。2、3、4、5またはそれより多いペプチド誘導体は一緒に接合することができる。任意の2つ以上のこれらの誘導体の特異性は同一であっても異なっていてもよく、これらが同一である場合、多価結合構造が形成されることになり、一価の結合分子と比較して、標的に対するアビディティーが増加した。さらに、分子足場は、同一であっても異なっていてもよく、同一または異なる数のループを結んでもよい。
官能基は、さらに、エフェクター基、例えば、抗体のFc領域であってもよい。
N末端またはC末端への結合は、ペプチドの分子足場への結合の前になされてもよく、または後になされてもよい。したがって、N末端またはC末端ペプチド基が既に存在するペプチドが生成されてもよい(合成により、または生物学的に派生させた発現系により)。しかし、好ましくは、N末端またはC末端への付加は、ペプチドが分子骨格と組み合わされてコンジュゲートを形成した後に起こる。例えば、フルオレニルメチルオキシカルボニルクロリドを使用して、ペプチドのN末端にFmoc保護基を導入することができる。Fmocは、親和性の高いHSAを含む血清アルブミンに結合し、Fmoc−TrpまたはFmoc−Lysは、親和性が増加したものに結合する。ペプチドは、残されたFmoc保護基と合成され、次いで、アルキルアミノを介して足場にカップリングされ得る。選択肢は、HSAにも結合し、例えば、リラグルチドにおいて使用され、このGLP−1アナログの半減期を延長するパルミトイル部分である。
あるいは、ペプチドの足場とのコンジュゲートが作製され、次いで、N末端において、例えば、アミンおよびスルフヒドリル反応性リンカーN−e−マレイミドカプロイルオキシスクシンイミドエステル(EMCS)で修飾され得る。このリンカーを介して、ペプチドコンジュゲートは、他のペプチド、例えば、抗体Fc断片に連結され得る。
結合機能は、多量体を作出する分子足場に結合した別のペプチド、抗体もしくは抗体断片を含む別の結合タンパク質、または血清アルブミンもしくはエフェクター基、例えば、抗体Fc領域を含む任意の他の所望のものであってもよい。
さらなる結合または機能活性が、さらに、分子足場に直接結合され得る。
実施形態では、足場は、さらなる活性が結合され得る反応性基をさらに含んでもよい。好ましくは、この基は、ペプチドとの相互作用を避けるために、分子足場上の他の反応性基に対して直交型である。一実施形態では、反応性基は、さらなる活性にコンジュゲートするのに必要な場合、保護されても脱保護されてもよい。したがって、本発明のさらなる態様では、1つまたは複数のエフェクター基および/または官能基にコンジュゲートした、本明細書で定義されるペプチドリガンドを含む薬物コンジュゲートが提供される。
エフェクター基および/または官能基は、例えば、ポリペプチドのN末端もしくはC末端、または分子足場に結合することができる。
適当なエフェクター基として、抗体およびその一部または断片が挙げられる。例えば、エフェクター基は、1つまたは複数の定常領域ドメインに加えて、抗体軽鎖定常領域(CL)、抗体CH1重鎖ドメイン、抗体CH2重鎖ドメイン、抗体CH3重鎖ドメイン、またはこれらの任意の組合せを含むことができる。エフェクター基はまた、抗体のヒンジ領域(このような領域は、通常、IgG分子のCH1ドメインとCH2ドメインの間にみられる)を含んでもよい。
本発明のこの態様のさらなる実施形態では、本発明によるエフェクター基は、IgG分子のFc領域である。有利には、本発明によるペプチドリガンド−エフェクター基は、1日間以上、2日間以上、3日間以上、4日間以上、5日間以上、6日間以上または7日間以上のtβ半減期を有するペプチドリガンドFc融合を含むかまたはそれからなる。最も有利には、本発明によるペプチドリガンドは、1日間以上のtβ半減期を有するペプチドリガンドFc融合を含むかまたはそれからなる。
官能基として、一般的に、結合基、薬物、他の実体の結合のための反応性基、大環状ペプチドの細胞内への取り込みを助ける官能基などが挙げられる。
細胞内へと浸透するペプチドの能力は、細胞内標的に対するペプチドを有効なものとする。細胞内へと浸透する能力を有するペプチドによりアクセスされ得る標的は、転写因子、チロシンキナーゼなどの細胞内シグナル伝達分子およびアポトーシス経路に関与する分子を含む。細胞の浸透を可能にする官能基は、ペプチドまたは分子足場のいずれかに付加されたペプチドまたは化学基を含む。ペプチド、例えば、VP22、HIV−Tat、ショウジョウバエ(Drosophila)のホメオボックスタンパク質(アンテナペディア)などに由来するペプチドは、例えば、Chen and Harrison,Biochemical Society Transactions (2007) Volume 35,Part 4,p821;Gupta et al.in Advanced Drug Discovery Reviews (2004) Volume 57 9637に記載されている。原形質膜を通した転位置において効率的であることが示された短いペプチドの例として、ショウジョウバエアンテナペディアタンパク質由来の16アミノ酸ペネトラチン(penetratin)ペプチド(Derossi et al (1994) J Biol.Chem.Volume 269 p10444)、18アミノ酸「モデル両親媒性ペプチド」(Oehlke et al (1998) Biochim Biophys Acts Volume 1414 p127)およびHIV TATタンパク質のアルギニンリッチ領域が挙げられる。非ペプチド性アプローチは、生体分子に容易に付着することができる小分子模倣物またはSMOCの使用を含む(Okuyama et al (2007) Nature Methods Volume 4 p153)。分子にグアニジウム基を付加する他の化学的戦略も、細胞浸透を増強させる(Elson−Scwab et al (2007) J Biol Chem Volume 282 p13585)。ステロイド等、低分子量の分子を分子足場に付加して、細胞内への取り込みを増強させてもよい。
ペプチドリガンドに結合することができる官能基の1つのクラスは、抗体およびFab、Fvまたはシングルドメイン断片などの、その結合断片を含む。特に、インビボにおけるペプチドリガンドの半減期を増加させることができるタンパク質に結合する抗体を使用してもよい。
多くの細胞上に存在するインテグリンに結合するRGDペプチドを組み込んでもよい。
一実施形態では、本発明によるペプチドリガンド−エフェクター基は、12時間以上、24時間以上、2日間以上、3日間以上、4日間以上、5日間以上、6日間以上、7日間以上、8日間以上、9日間以上、10日間以上、11日間以上、12日間以上、13日間以上、14日間以上、15日間以上または20日間以上からなる群から選択されるtβ半減期を有する。有利には、本発明によるペプチドリガンド−エフェクター基または組成物は、12から60時間の範囲内のtβ半減期を有することとなる。さらなる実施形態では、これは、1日間以上のtβ半減期を有することとなる。さらなる実施形態ではまた、これは、12から26時間の範囲内となる。
本発明の特定の一実施形態では、ループ状ペプチドにコンジュゲートした官能基は、医薬関連の複合金属放射性同位体に適切な金属キレーターから選択される。このようなエフェクターは、前記放射性同位体と複合された場合、がん療法に有用な薬剤であり得る。適切な例としては、DOTA、NOTA、EDTA、DTPA、HEHA、SarArなどが挙げられる(Targeted Radionuclide therapy,Tod Speer,Wolters/Kluver Lippincott Williams & Wilkins,2011)。
可能なエフェクター基としてはまた、酵素、例えば、酵素/プロドラッグ療法での使用のためのカルボキシペプチダーゼG2などが挙げられ、ここで、このペプチドリガンドは、ADEPTにおいては抗体を置き換えられている。
本発明のこの態様の特定の一実施形態では、官能基は、がん療法の細胞毒性剤のような薬物から選択される。適切な例としては、シスプラチンおよびカルボプラチンなどのアルキル化剤、ならびにオキサリプラチン、メクロレタミン、シクロホスファミド、クロラムブシル、イホスファミド;プリンアナログ アザチオプリンおよびメルカプトプリンを含む抗代謝剤またはピリミジンアナログ;ビンクリスチン、ビンブラスチン、ビノレルビンおよびビンデシンなどのビンカアルカロイドを含む植物アルカロイドおよびテルペノイド;ポドフィロトキシンおよびその誘導体エトポシドおよびテニポシド;元々はタキソールとして知られた、パクリタキセルを含むタキサン;カンプトテシンを含むトポイソメラーゼ阻害剤;イリノテカンおよびトポテカン、ならびにアムサクリン、エトポシド、エトポシドホスフェート、およびテニポシドを含むII型阻害剤が挙げられる。さらなる薬剤は、免疫抑制薬ダクチノマイシン(腎臓移植において使用される)、ドキソルビシン、エピルビシン、ブレオマイシンなどを含む抗腫瘍抗生物質を含むことができる。
この態様による本発明のさらに特定の一実施形態では、細胞毒性剤はDM1またはMMAEから選択される。
DM1は、メイタンシンのチオール含有誘導体であり、以下の構造:
を有する細胞毒性剤である。
モノメチルオーリスタチンE(MMAE)は、合成の抗新生物薬であり、以下の構造:
を有する。
一実施形態では、細胞毒性剤は、ジスルフィド結合などの切断可能な結合によって二環性ペプチドに連結している。さらなる実施形態では、ジスルフィド結合に隣接する基は、ジスルフィド結合の妨害を制御するために、そしてこれによって切断の速度および細胞毒性剤の同時の放出を制御するために修飾される。
公開された研究によって、ジスルフィド結合のいずれかの側に対して立体障害を導入することによって、還元に対するジスルフィド結合の感受性を改変する能力が確立された(Kellogg et al(2011) Bioconjugate Chemistry,22,717)。立体障害の程度が大きいほど、細胞内グルタチオンおよびまた細胞外(全身性)還元剤による還元の速度は低下し、結果として、毒素が、細胞の内側および外側の両方で放出されにくくなる。したがって、循環中のジスルフィド安定性(毒素の望ましくない副作用を最小限にする)、対、細胞内環境における効率的な放出(治療効果を最大にする)における最適条件の選択は、ジスルフィド結合のいずれかの側における障害の程度を注意深く選択することによって達成され得る。
ジスルフィド結合のいずれかの側にある障害は、分子構築物の標的化実体(ここでは、二環性ペプチド)または毒素側のいずれかに対して1つまたは複数のメチル基を導入することによりモジュレートされる。
したがって、一実施形態では、細胞毒性剤は、式:
(式中、nは、1から10から選択される整数を表し、
およびRは、独立して、水素またはメチル基を表す)
の化合物から選択される。
上記式の化合物の一実施形態では、nは、1を表し、RおよびRは両方、水素を表す(すなわち、メイタンシン誘導体DM1)。
上記式の化合物の代替の実施形態では、nは、2を表し、Rは、水素を表し、Rは、メチル基を表す(すなわち、メイタンシン誘導体DM3)。
化合物の一実施形態では、nは、2を表し、RおよびRは両方、メチル基を表す(すなわち、メイタンシン誘導体DM4)。
細胞毒性剤は、ジスルフィド結合を形成することができ、二環性ペプチドとのコンジュゲート構造では、チオール毒素とチオール二環性ペプチドの間のジスルフィド接続性は、いくつかの可能な合成スキームを介して導入されることが認識される。
一実施形態では、コンジュゲートの二環性ペプチド構成要素は、以下の構造:
(式中、mは、0から10から選択される整数を表し、
二環は、本明細書に記載される任意の適切なループ状ペプチド構造を表し、
およびRは、独立して、水素またはメチルを表す)
を有する。
およびRが両方とも水素である上記式の化合物を、障害を受けていないとみなし、RおよびRの一方または両方がメチルを表す上記式の化合物を障害を受けているとみなす。
上記式の二環性ペプチドがジスルフィド結合を形成することができ、上記の細胞毒性剤とのコンジュゲート構造において、チオール毒素とチオール二環性ペプチドの間のジスルフィド接続性は、いくつかの可能な合成スキームを通じて導入されることが認識されることとなる。
一実施形態では、細胞毒性剤は、以下のリンカー:
(式中、R、R、RおよびRは、水素またはC1〜C6のアルキル基を表し、
毒素は、本明細書で定義される任意の適切な細胞毒性剤を指し、
二環は、本明細書に記載される任意の適切なループ状ペプチド構造を表し、
nは、1から10から選択される整数を表し、
mは、0から10から選択される整数を表す)
によって、二環性ペプチドに連結される。
、R、RおよびRが各々水素である場合、ジスルフィド結合は、障害が最小であって、還元に対して最も感受性である。R、R、RおよびRが各々アルキルである場合、ジスルフィド結合は、障害が最大であって、還元に対する感受性が最小である。水素およびアルキルの部分的置換によって、還元、ならびにそれにともなう切断および毒素の放出に対する耐性の段階的な増大が生じる。好ましい実施形態は、R、R、RおよびRがすべてH;R、R、RがすべてHおよびR=メチル;R、R=メチルおよびR、R=H;R、R=メチルおよびR、R=H;およびR、R=H、R、R=C1〜C6アルキルを含む。
一実施形態では、化合物の毒素はメイタンシンであり、コンジュゲートは以下の式の化合物:
(式中、R、R、RおよびRは、上記で定義された通りであり、
二環は、本明細書で定義された任意の適切なループ状ペプチド構造を表し、
nは、1から10から選択される整数を表し、
mは、0から10から選択される整数を表す)
を含む。
毒素を有する二環性ペプチドリガンドの上述のコンジュゲートを調製するさらなる詳細および方法は、本発明者らの公開された特許出願WO2016/067035および2016年5月4日に提出した係属中の出願GB1607827.1に詳細に記載されている。これらの出願の開示全体は、参照により明示的に本明細書の一部をなすものとする。
毒素と二環性ペプチドの間のリンカーは、アジド官能基化毒素とアルキン官能基化二環性ペプチド構造(またはその逆も同様)の間のクリック反応によって形成されるトリアゾール基を含んでもよい。他の実施形態では、二環性ペプチドは、カルボキシレート官能基化毒素と二環性ペプチドのN末端アミノ基の間の反応によって形成されたアミド連結を含有してもよい。
毒素と二環性ペプチドの間のリンカーは、毒素の標的細胞内への選択的放出をもたらすカテプシンにより切断可能な基を含んでもよい。適切なカテプシンにより切断可能な基はバリン−シトルリンである。
毒素と二環性ペプチドの間のリンカーは、所望の官能性、例えば、コンジュゲートに対する結合親和性またはカテプシン切断可能性をもたらす1つまたは複数のスペーサー基を含んでもよい。適切なスペーサー基は、バリン−シトルリン基と毒素部分の中間に位置し得るパラ−アミノベンジルカルバメート(PABC)である。
したがって、実施形態では、二環性ペプチド−薬物コンジュゲートは、毒素−PABC−cit−val−トリアゾール−二環から構成される以下の構造:
を有してもよい。
さらなる実施形態では、二環性ペプチド−薬物コンジュゲートは、毒素−PABC−cit−val−ジカルボキシレート−二環から構成される以下の構造:
(式中、(alk)は、式C2n(nは、1から10である)のアルキレン基であり、直鎖状または分枝状であってもよく、適切な(alk)は、n−プロピレンまたはn−ブチレンである)
を有してもよい。
本発明によるペプチド誘導体は、インビボ治療適用および予防適用、インビトロおよびインビボ診断適用、インビトロアッセイおよび試薬適用などで用いることができる。
一般的に、ペプチド誘導体の使用によって、抗体の使用を置き換えることができる。本発明により選択される誘導体は、ウエスタン分析および標準的な免疫組織化学手順によるインサイチュタンパク質検出において、診断上有用であり、これらの適用における使用では、誘導体の選択されるレパートリーは、当技術分野で公知の技法に従って標識されてもよい。さらに、このようなペプチド誘導体は、クロマトグラフの支持体、例えば、樹脂と複合体を形成する場合、アフィニティークロマトグラフィー手順において予備的に使用することができる。すべてのこのような技法は、当業者に周知である。本発明によるペプチド誘導体は、抗体の結合能と同様の結合能を有し、このようなアッセイにおいて抗体を置き換えることができる。
診断的使用には、試験片アッセイ、実験室アッセイおよび免疫診断アッセイを含む、抗体が通常置かれている任意の使用が含まれる。
本発明に従って調製されるペプチド誘導体の治療的および予防的使用は、本発明に従って選択される誘導体のレシピエント哺乳動物、例えば、ヒトへの投与に関与する。少なくとも90から95%の均一性である実質的に純粋なペプチド誘導体が哺乳動物への投与に好ましく、98から99%またはそれより高い均一性が、特に哺乳動物がヒトである場合に、医薬としての使用に最も好ましい。所望に応じて部分的にまたは均一性まで精製した後、選択されたポリペプチドを、診断もしくは治療(体外が含まれる)において、またはアッセイ手順、免疫蛍光染色などの展開および実行において使用し得る(Lefkovite and Pernis,(1979 and 1981) Immunological Methods,Volumes I and II,Academic Press,NY)。
本発明のペプチド誘導体には、典型的には、炎症状態、アレルギー性過敏症、がん、細菌感染またはウイルス感染、および自己免疫障害(これらに限定されないが、I型糖尿病、多発性硬化症、関節リウマチ、全身性エリテマトーデス、クローン病および重症筋無力症が挙げられる)を予防する、抑制するまたは処置することにおける用途が見出されるであろう。
本出願では、用語「予防」は、疾患の誘発前の保護組成物の投与に関与する。「抑制」は、誘発事象後であるが、疾患の臨床的所見の前の組成物の投与を指す。「処置」は、疾患症状が現れた後の保護組成物の投与に関与する。
疾患に対して保護することまたは疾患を処置することにおけるペプチド誘導体の有効性をスクリーニングするために使用され得る動物モデル系が利用可能である。
感受性マウスにおける全身性エリテマトーデス(SLE)の試験のための方法は、当技術分野で公知である(Knight et al,(1978) J Exp,Med.,147:1653;Reinersten et al,(1978) New Eng,J,Med.,299:515)。重症筋無力症(MG)は、別の種に由来する可溶性AchRタンパク質で疾患を誘発することによって、雌のSJL/Jマウスにおいて試験される(Lindstrom et al,(1988) Adv,Immunol.,42:233)。関節炎は、II型コラーゲンの注射によって、感受性系統のマウスにおいて誘発される(Stuart et al,(1984) Ann,Rev,Immunol.,42:233)。マイコバクテリアのヒートショックタンパク質の注射によって、感受性ラットにおいて、アジュバント関節炎が誘発されるモデルについて記載されている(Van Eden et al,(1988) Nature,331:171)。甲状腺炎は、記載されるサイログロブリンの投与によって、マウスにおいて誘導される(Maron et al,(1980) J,Exp,Med.,152:1115)。インスリン依存性糖尿病(IDDM)は、自然に生じるかまたはKanasawa et al,(1984) Diabetologia,27:113に記載されているもののように、ある特定系統のマウスにおいて誘発され得る。マウスおよびラットにおけるEAEは、ヒトのMSに対するモデルとしての役割を果たす。このモデルでは、脱髄性疾患が、ミエリン塩基性タンパク質の投与によって誘発される(Paterson (1986) Textbook of Immunopathology,Mischer et al.,eds,Grune and Stratton,New York,pp,179−213;McFarlin et al,(1973) Science,179:478:and Satoh et al,(1987) J,Immunol.,138:179を参照のこと)。
一般的に、本発明のペプチド誘導体は、精製された形態で、薬理学的に適当な担体と一緒に利用される。典型的には、これらの担体には、生理食塩水および/または緩衝媒体を含む、水性またはアルコール/水性の溶液、乳濁液または懸濁液が含まれる。非経口ビヒクルとして、塩化ナトリウム溶液、リンゲルデキストロース、デキストロースおよび塩化ナトリウムならびに乳酸加リンゲルが挙げられる。ペプチド複合体を懸濁液中に保つために必要な場合は、適切な生理学的に許容されるアジュバントを、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルピロリドン、ゼラチンおよびアルギネートなどの増粘剤から選択することができる。
静脈内ビヒクルには、リンゲルデキストロースに基づくものなどの、体液および栄養素補充液ならびに電解質補充液が含まれる。また、抗微生物剤、抗酸化剤、キレート化剤および不活性ガスなどの保存料および他の添加剤も存在し得る(Mack (1982) Remington’s Pharmaceutical Sciences,16th Edition)。
本発明のペプチド誘導体は、別々に投与する組成物として使用されてもよく、または他の薬剤と併せて使用されてもよい。これらには、シクロスポリン、メトトレキサート、アドリアマイシンまたはシスプラチン、および免疫毒素などの、抗体、抗体断片および様々な免疫治療薬が含まれる場合がある。医薬組成物には、それらを投与前にプールするかどうかに関わらず、様々な細胞毒性がある薬剤または他の薬剤と、本発明の選択された抗体、受容体もしくは結合タンパク質、またはさらには、様々な標的誘導体を使用して選択されたペプチドなどの様々な特異性を有する本発明によって選択されたペプチドの組合せとを併せた「カクテル」が含まれる場合がある。
本発明による医薬組成物の投与経路は、当業者に一般的に知られているもののうちの任意のものであり得る。限定されるものではないが、免疫療法を含む治療のために、本発明の選択された抗体、受容体または結合タンパク質は、標準の技法に従って任意の患者に投与することができる。投与は、非経口、静脈内、筋肉内、腹腔内、経皮、肺の経路、また、適当には、カテーテルを用いた直接輸液によるものを含む任意の適当な様式によるものであり得る。投薬量および投与頻度は、患者の年齢、性別および状態、他の薬物の同時投与、対抗適応症ならびに臨床家が考慮すべき他のパラメータに依存する。
この発明のペプチド誘導体は、貯蔵用に凍結乾燥し、使用前に適切な担体で復元することができる。この技法は有効であることが示されており、当分野で知られている凍結乾燥および復元の技法を用いることができる。当業者には、凍結乾燥および復元は様々な度合の活性の損失をもたらす場合があり、補償するために使用レベルを上方調節する必要があり得ることが認識されよう。
本発明のペプチド誘導体またはそのカクテルを含有する組成物は、予防的および/または治療的な処置のために投与することができる。ある特定の治療適用では、選択された細胞の集団の少なくとも部分的な阻害、抑制、変調、死滅、または何らかの他の測定可能なパラメータを達成するために十分な量が、「治療上有効な用量」として定義される。この投薬量を達成するために必要な量は、疾患の重度および患者自身の免疫系の一般的状態に依存するが、一般的に、体重1キログラム当たり0.005から5.0mgの選択されたペプチド誘導体の範囲であり、0.05から2.0mg/kg/用量の用量がより一般的に使用される。予防適用では、本発明のペプチド誘導体またはそのカクテルを含有する組成物を、同様またはわずかに低い投薬量で投与してもよい。
本発明によるペプチド誘導体を含有する組成物は、哺乳動物における選択された標的細胞集団の変更、不活性化、死滅または除去を支援するために、予防的および治療的な設定で利用し得る。さらに、本明細書に記載のペプチドの選択されたレパートリーは、不均一な細胞のコレクションから標的細胞集団を死滅、枯渇または他の様式で有効に除去するために、体外またはインビトロで選択的に使用することができる。哺乳動物由来の血液を体外で選択されたペプチド誘導体と合わせ、それによって、所望しない細胞を死滅させるかまたは他の様式で血液から除去して、標準的技法に従って哺乳動物に戻すことができる。
本発明は、以下の実施例を参照してさらに説明される。
[材料および方法]
<タンパク質発現>
ヒト遺伝子由来の残基Cys319−Gly511であるMT1−MMPヘモペキシン様リピート(MT1−MMPヘモペキシンドメインとしても公知)は、pEXPR−IBA42(IBA)発現ベクターを使用して、分泌されたN末端His6タグ化可溶性タンパク質として、HEK293細胞において一過性に発現された。発現後、タンパク質を、ゲル濾過後にニッケル−NTAアフィニティークロマトグラフィーによって精製し、純度をSDS−PAGEによってチェックした。バッチ間のばらつきはまた、ヘモペキシンドメイン結合性の二環の有無において蛍光熱シフト実験によってもモニターした。
<ペプチド合成>
ペプチド合成は、Peptide Instrumentsが製造した、Symphonyペプチドシンセサイザー、およびMultiSynTechが製造したSyro IIシンセサイザーを使用する、Fmoc化学に基づいた。以下の側鎖保護基、すなわち、Arg(Pbf);Asn(Trt);Asp(OtBu);Cys(Trt);GIu(OtBu);Gln(Trt);His(Trt);Lys(Boc);Ser(tBu);Thr(tBu);Trp(Boc);およびTyr(tBu)(Sigma)を伴って、標準のFmoc−アミノ酸(Sigma、Merck)を用いた。カップリング試薬は、HCTU(Pepceuticals)であって、ジイソプロピルエチルアミン(DIPEA、Sigma)を塩基として用いて、脱保護は、DMF(AGTC)中の20%のピペリジンで達成した。合成は、0.37mmol/grのFmoc−RinkアミドAM樹脂(AGTC)を使用して実施し、Fmoc−アミノ酸を4倍過剰で利用し、塩基はアミノ酸に関して4倍過剰であった。アミノ酸を0.2MでDMSO中に、HCTUを0.4MでDMF中に、およびDIPEAを1.6MでN−メチルピロリドン(Alfa Aesar)中に溶解した。条件は、カップリング反応がDMF中に20から50%の間のDMSOを含有した条件であって、これによって、固相合成の間に凝集および欠失を低下させ、収率を向上させた。カップリング時間は、一般的に、30分であって、脱保護時間は2×5分間であった。Fmoc−N−メチルグリシン(Fmoc−Sar−OH、Merck)を、1時間カップリングして、以下の残基についての脱保護およびカップリング時間はそれぞれ20分および1時間であった。合成後、樹脂をジクロロメタンで洗浄して、乾燥した。側鎖保護基のおよび支持体からの切断は、10mLの95:2.5:2.5:2.5(v/v/v/w)のTFA/HO/iPrSiH/ジチオトレイトールを使用して3時間行った。切断後、使用済みの樹脂を濾過によって取り除き、濾液を、−80℃で冷却された35mLのジエチルエーテルに添加した。ペプチドペレットを遠心分離して、エーテルの上清を廃棄して、冷エーテルを用いてペプチドペレットを2回以上洗浄した。次いで、ペプチドを5〜10mLのアセトニトリル−水中に再溶解させて凍結乾燥させた。わずかな試料を、質量分析法(MALDI−TOF、Voyager DE(Applied Biosystems))による粗生成物の純度の分析のために取り出した。凍結乾燥後、ペプチド粉末を10mLの6Mグアニジニウム塩酸塩(HO中)中に採取し、0.5mLの1Mジチオトレイトールを補充し、C8 Luna分取HPLC カラム(Phenomenex)上にロードした。溶媒(HO、アセトニトリル)を0.1%のヘプタフルオロ酪酸を用いて酸性化した。勾配は、Gilson分取HPLCシステムを使用して、15〜20mL/分の流速で、15分で30〜70%のアセトニトリルにわたって行った。純粋な直鎖状ペプチド物質を含有する画分(MALDIによって特定される通り)を、以下にさらに説明する足場分子へのカップリングによって、二環性誘導体の調製のために使用した。
別段留意されていなければ、すべてのアミノ酸をL−立体配置で使用した。非天然アミノ酸は、上述の一般的方法を使用してペプチド配列に組み込んだ。本明細書で用いる非天然アミノ酸前駆体のリストを以下の表にまとめる。
さらに、以下の非天然アミノ酸前駆体を、DAPおよびN−AlkDap修飾ペプチドの調製のために使用した。
<MT1−MMPに対する結合親和性>
蛍光偏光(異方性)を使用する競合アッセイを使用して、結合親和性を測定した。
本明細書中で言及した蛍光トレーサーは、5,6−カルボキシフルオレセインを使用して蛍光標識化された二環性ペプチドである。蛍光標識化は、サルコシンスペーサー(通常はSar5)によって、二環性コア配列から隔てられる、ペプチドのN末端アミノ基で実施されてもよい。これは、N末端アミノ基がペプチドに固有である場合、Fmoc固相合成の間に、または合成後(TBMBおよび精製での環化後)に行われ得る。蛍光標識化はまた、C末端で、通常は、最初のC末端残基として導入されたリシンで実施してもよく、この残基は、次いで、サルコシンスペーサー(通常はSar6)によって二環性コア配列から隔てられている。したがって、N末端トレーサーは、C末端蛍光標識化構築物について、Fluo−Gly−Sar5−A(二環性コア配列)および(二環性コア配列)−A−Sar6−K(Fluo)として記載された分子フォーマットを有してもよい。実施例で使用される蛍光トレーサーは、A−(17−69)−A−Sar6−K(Fluo)、A−(17−69−07)−A−Sar6−K(Fluo)、およびA−(17−69−12)−A−Sar6−K(Fluo)である。17−69蛍光ペプチドの酸性の性質に起因して、それらは、典型的には、濃縮DMSOストックとして調製され、それから希釈液を、100mMのTris pH8緩衝液中で調製した。
MT1−MMPヘモペキシンドメイン(PEX)に対するそれらの高い親和性に起因して、本明細書の蛍光標識された誘導体を、競合実験(検出のためのFPを使用する)に使用してもよい。蛍光性PEX−結合トレーサーとのPEXの事前に形成された複合体を、遊離の非蛍光標識された二環性ペプチドで滴定する。すべての17〜69ベースのペプチドは、同一部位で結合すると期待されるので、滴定剤は、PEXから蛍光トレーサーを押しのけることになる。複合体の解離は、定量的に測定することができ、標的タンパク質に対する競合因子(滴定剤)のKdが決定され得る。競合方法の利点は、非蛍光標識の二環性ペプチドの親和性が、正確かつ迅速に決定され得るということである。
トレーサーの濃度は、通常、Kd以下(ここでは、1nM)であり、結合タンパク質(ここでは、MT1−MMPのヘモペキシン)は、15倍過剰であり、その結果トレーサーの90%より多くが結合する。次に、非蛍光性競合因子二環性ペプチド(通常は、ほぼ二環性コア配列)が滴定され、その結果、標的タンパク質由来の蛍光トレーサーを押しのける。トレーサーが押しのけられるのを、測定して、蛍光偏光の低下と関連付ける。蛍光偏光における低下は、非蛍光性滴定剤と結合した標的タンパク質の画分と比例しており、したがって、標的タンパク質に対する滴定剤の親和性の尺度である。
生のデータは、蛍光トレーサー、滴定剤、および結合タンパク質の間の平衡を記載する三次方程式の解析解にあてはめられる。このあてはめは、直接結合FP実験によって別々に決定され得る(前のセクションを参照のこと)、標的タンパク質に対する蛍光トレーサーの親和性の値を必要とする。曲線のあてはめは、Sigmaplot 12.0を使用して実施し、Zhi−Xin Wang(FEBS Letters 360(1995) 111−114)に記載の式の適合したバージョンを使用した。
[参照例1]
アルキルアミノに対するチオエーテルの足場連結の比較のために選択された二環性ペプチドを17−69−07−N241と示した。これは、チオエーテル形成ペプチドのトリメチレンベンゼン足場との二環性コンジュゲートである。この二環性誘導体の構造を図2に模式的に示す。コンジュゲーション前の直鎖状ペプチドは配列:
H−(β−Ala)−Sar10−Ala−Cys−(D−Ala)−Asn−Glu−(1Nal)−(D−Ala)−Cys−Glu−Asp−Phe−Tyr−Asp−(tBuGly)−Cys−NH
を有する。
1,3,5−トリス(ブロモメチル)ベンゼン(TBMB、Sigma)へのコンジュゲーションは以下のように行った。直鎖状ペプチドを約35mLまでHOで希釈し、アセトニトリル中100mMのTBMB 約500μLを添加し、反応をHO中1MのNHHCO 5mLで開始した。反応を室温で約30〜60分間進行させ、反応が完了したら(MALDIによって判断した)、凍結乾燥した。凍結乾燥後、修飾ペプチドを上記のように精製し、一方、Luna C8をGemini C18カラム(Phenomenex)によって置き換え、酸を0.1%のトリフルオロ酢酸に変更した。正しいTMB修飾材料を含有する純粋な画分をプールし、凍結乾燥し、保存のために−20℃に保った。
17−69−07−N241と示した得られた二環性誘導体は、MT1−MMPに対する高い親和性を示した。誘導体のMT1−MMPに対する親和性(Kd)の測定値は0.23nMであった。したがって、誘導体を、細胞表面メタロプロテアーゼMT1−MMPを発現する、腫瘍細胞を標的とするための有望な候補とみなす。
[実施例1]
17−69−07−N385と示した二環性ペプチドを、b−Ala−Sar10テイルを除き、第1および第3のシステイン残基を、TBMB足場に対してアルキルアミノ連結を形成するDAP残基によって置き換えた、参照例1のペプチド誘導体の二環性領域に対応するものとして作製した。この誘導体の構造を図3に模式的に示す。
この二環を形成するために使用される直鎖状ペプチドは:
Ac−A(Dap)(D−Ala)NE(1Nal)(D−Ala)CEDFYD(tBuGly)(Dap)
であった。
直鎖状ペプチドと二環性ペプチドは、以下のLCMS特徴を有した。
環化ステップのための種々の試薬は次のように試された。試薬は、選択された溶媒中で以下の表に示した濃度に調合した。ペプチド溶液の体積に対して、半分の体積のTBMB溶液を添加し、混合物を十分に撹拌し、次いで、塩基溶液の体積の半分を添加した。反応物を混合し、LCMS分析のために定期的にサンプリングした。
実施例:50μLのペプチド溶液に、25μLのTBMB溶液を添加した。溶液を全体的に混合し、次いで、25μLの塩基溶液を添加した。
使用した溶媒がDMFである場合には、すべての試薬をDMF中で調合した。使用した溶媒がDMSOである場合には、すべての試薬をDMSO中で調合した。使用した溶媒がMeCN/HOである場合には、ペプチド溶液は50%のMeCN/HO中で調合し、TBMB溶液はMeCN中で調合し、塩基溶液は、塩基がDIPEAである場合(この場合には、塩基溶液はMeCN中で調合する)を除き、HO中で調合する。すべての環化は室温で実施した。結果は以下の通りである(スペクトルの範囲を3.5〜5.5分に設定した。220nmのスペクトルを積分し、主要ピークの合計を得た)。
環化後の純度は塩基の選択に高度に依存することが理解され得る。生成物の純度は2から66%の範囲であり、後者は、DIPEAの存在下におけるアセトニトリル/水の混合物に関与する。参照例1の環化と異なり、塩基として従来のNaHCOを使用する場合、収率は比較的低い。最も高い収率は、トリアルキルアミン、すなわち、トリエチルアミンとジイソプロピルエチルアミン(DIPEA)を使用して達成される。
MT1−MMPに対する結合の比較データを図7に示す。Kdの測定値は0.45nMであり、これは、参照例1のチオエーテル連結誘導体と比較して、この例のアルキルアミノ連結に対する変化は、結合親和性において、顕著なほど少ない変化しか生じなかったことを実証する。
[実施例2]
17−69−07−N426と示した二環性ペプチドを、DAP残基をN−MeDAP残基に置き換えた、実施例1の二環性ペプチドに対応するものとして作製した。この誘導体の構造を図4に模式的に示す。この二環を形成するために使用した直鎖状ペプチドは:
Ac−A(Dap(Me))(D−Ala)NE(1Nal)(D−Ala)CEDFYD(tBuGly)(Dap(Me))
であった。
直鎖状ペプチドと二環性ペプチドは、以下のLCMS特徴を有した。
実施例1に記載された環化ステップに対して、種々の異なる反応条件、溶媒、および塩基を使用して、以下の結果を得た(すべての環化は室温で実施した)。
環化後の純度は、再度、塩基の性質に依存する。塩基としてNaCOを用いた純度は、予期した通り、低い(実施例1を参照のこと)。DIPEAの存在下におけるアセトニトリル/水の最適条件を使用すると、環化後の純度は非常に高く(93%)、DapのN−メチル化によって副反応のレベルが低減されることを実証する。
MT1−MMPに対する結合の比較データを図8に示す。Kdの測定値は0.36nMであり、参照例1のチオエーテル連結誘導体からほとんど変化していない。この効力は、連結における2つのN−メチル化にもかかわらず保持され、したがって、本発明の誘導体は大いに興味深い。
[実施例3]
17−69−07−N428と示した二環性ペプチドを、Tyr9をPhe9に置き換えた(Tyrヒドロキシルの除去)、実施例1の二環性ペプチドに対応するものとして作製した。この二環を形成するために使用した直鎖状ペプチドは:
Ac−A(Dap)(D−Ala)NE(1Nal)(D−Ala)CEDFFD(tBuGly)(Dap)
であった。
直鎖状ペプチドと二環性ペプチドは、以下のLCMS特徴を有した。
実施例1に記載された環化ステップに対して、種々の異なる反応条件、溶媒、および塩基を使用して、以下の結果を得た(スペクトルのLCMS範囲を4〜6分に設定した。220nmのスペクトルを積分し、主要ピークの合計を得た)。
生成物の純度は2から71%の範囲であり、後者は、DIPEAの存在下におけるアセトニトリル/水の混合物に関与することが理解され得る。Tyr−OHの除去(Tyr→Phe9)により、MeCN/HO/TMG/室温またはMeCN/HO/KCO/室温の条件下でチロシン含有ペプチドと同じ反応と比較して、生成物の収率が著しく増加する。溶媒としてのDMSOの使用は、容易に分析することができない非常に乱雑なクロマトグラムを与えた。
MT1−MMPに対するこの17−69−07−N428誘導体の結合の比較データを図9に示す。Kdの測定値は3.5nMである。参照例1のチオエーテル連結誘導体と比較した結合親和性のわずかな低減は、主に、Tyr9のPhe9による置き換えのせいであると思われる。
[実施例4]
17−69−07−N434と示した二環性ペプチドを、参照例1のものと同様のN末端Sar10スペーサー、およびコンジュゲート基PYA(毒素に関する「クリック」誘導体化のためのペンチン酸)を有する、実施例1の二環性ペプチドに対応するものとして作製した。この誘導体の構造を図5に模式的に示す。この二環を形成するために使用した直鎖状ペプチドは:
(PYA)−(B−Ala)−Sar10−A(Dap)(D−Ala)NE(1Nal)(D−Ala)CEDFYD(tBuGly)(Dap)
であった。
直鎖状ペプチドと二環性ペプチドは、以下のLCMS特徴を有した。
環化は以下のように実施した。
得られた誘導体17−69−07−N434は、エフェクター、すなわち、毒素の誘導体化に必要とされるN末端アルキンを有するN241(参照例1)のDap1/3当量である。このペプチドは、60%の純度のTBMBを用いて環化することができる。MT1−MMPに関するkの測定値は1.52nMであり、この二環性ペプチドをMT1−MMPを標的とするのに非常に適切にする。
[実施例5]
実施例1から3で使用したTBMB足場分子のTBABによる置き換えを以下のように実施した。
実施例1から3において、17−69−07−N385、17−69−07−N426および17−69−07−N428を形成するために使用した直鎖状ペプチドを、TBMBに対して使用したものと同一の濃度および当量のTBABを用いて環化した。N385ペプチドを有するTBAB誘導体の構造を図6に模式的に示す。
室温で、MeCN/HOの溶媒混合物に関して選択した塩基として、DIPEAを用いた。以下の結果が達成された。
これらの結果は、TBAB(ハロアセチル−)化学により、生成物カラムの%から理解できるように、TBMBより高い環化率とより高い選択性がもたらされる。
[実施例6]
17−69−07−N474と示した二環性ペプチドを、Cys6をDap(Me)で置き換えた実施例1の二環性ペプチドに対応するものとして作製した。この二環を形成するために使用した直鎖状ペプチドは:
Ac−A(Dap(Me))(D−Ala)NE(1Nal)(D−Ala)(Dap(Me))EDFYD(tBuGly)(Dap(Me))
であった。
N385ペプチドを有するTBMB誘導体の構造を図10に模式的に示す。
直鎖状ペプチドと二環性ペプチドは、以下のLCMS特徴を有した。
環化は以下の手順に従って実施した:MeCN/HO(1:1)中1mMのペプチド溶液50μLを、MeCN中2.6mMのTBMB 25μLと混合し、次いで、MeCN/HO(酢酸を用いてpHを10に調整した)中200mMのDIPEA 25μLを添加し、溶液を混合した。(反応中に存在するペプチドに対し1.3当量のTBMBおよび100当量の塩基)LCMS試料を4時間後に採取し、以下の表に示したように終夜反応を進行させた。
MT1−MMPに対する結合を、他の実施例と同様の手法で評価した。Kdの測定値は8.0nMであり、参照例1のチオエーテル連結誘導体より低い。この化合物は、連結における3つのN−メチルDapにもかかわらず、依然として高い親和性で結合し、したがって、本実施例の誘導体は大いに興味深い。
[実施例7]
本発明による以下のさらなる二環性ペプチドを、上述の方法を使用して調製し、MT1−MMPに関する結合親和性について試験した。これらの二環性ペプチド化合物の模式的構造を図10〜13に示す。
本発明によるこれらのアルキルアミノ連結二環性化合物に関して、MT1−MMPに対する高い親和性が達成されることが理解され得る。さらなる研究により、イヌ、マウス/ラットおよびヒトのMT1−MMPに関して、本発明による二環性ペプチドの十分な交差反応性が示された。さらなる研究により、MMP1外部ドメイン、MMP2外部ドメイン、MMP15外部ドメイン(ヘモペキシンドメイン)またはMMP16ヘモペキシンドメインとの有意な交差反応性を有さない、本発明による二環性ペプチドの高い特異性が示された。本発明による二環性ペプチドの薬物動態はまた、足場に対する3つのチオエーテル連結を有する対応する二環性ペプチドと同様であることが決定されたが、本発明の二環性ペプチドに対する血清測定値ではわずかにより長い半減期しか有さなかった。
[実施例8]
本発明による二環性ペプチドが、トリアゾール環化反応によって、モノメチルオーリスタチンE(MMAE)にカップリングされる二環性ペプチド−薬物コンジュゲート(BCD)を、図14に示す反応スキームに従って調製した。トリアゾール基に加えて、コンジュゲートのリンカー基は、バリン−シトルリン(カテプシンにより切断可能な基)およびパラアミノベンジルカルバメート(PABC)、スペーサー基を含む。反応スキームのステップを以下のように実施した。
<化合物3の調製のための一般的手順>
DCM(300mL)およびMeOH(150mL)中の化合物2(30g、80mmol)の溶液に、暗所で、4−アミノフェニルメタノール(11g、88mmol)およびEEDQ(40g、160mmol)を添加した。混合物を30℃で16時間撹拌した。TLC(DCM:MeOH=10/1、R=0.43)は、化合物2が完全に消費され、多くの新たなスポットが形成されたことを示した。反応物はTLCにより清浄であった。得られた反応混合物を濃縮して残渣を得て、これを、フラッシュシリカゲルクロマトグラフィー(ISCO(登録商標);330gx3 SepaFlash(登録商標) シリカフラッシュカラム、0〜20%のMeOH/ジクロロメタンを100mL/分で溶出)によって精製した。化合物3(20g、52%の収率)を白色固体として得た。
<化合物4の調製のための一般的手順>
DMF(40mL)中の化合物3(5.0g、10.4mmol)の溶液に、DIEA(5.4g、7.26mL、41.7mmol)およびビス(4−ニトロフェニル)カーボネート(12.7g、41.7mmol)を添加した。混合物を、0℃にて、窒素下で1時間撹拌した。TLC(DCM:MeOH=10/1、R=0.66)は、化合物3が完全に消費され、1つの新たなスポットが形成されたことを示した。反応物はTLCにより清浄であり、LCMS(ES8241−10−P1A、生成物:RT=1.15分)は、所望の生成物が形成されたことを示した。得られた反応混合物を、中性条件下で、prep−HPLCによって直接精製した。化合物4(12g、60%の収率)を白色固体として得た。
<化合物5の調製のための一般的手順>
反応の1つのバッチを以下のように実行した:DMF(10mL)中の化合物4の溶液(1.2g、1.68mmol)を、窒素雰囲気下で、DIEA(1.22mL、6.98mmol)に添加し、溶液を0℃で10分間撹拌し、次いで、HOBt(226mg、1.68mmol)およびMMAE(1.00g、1.40mmol)をそれに添加し、混合物を脱気して、Nを3時間パージし、これを35℃で16時間撹拌した。LC−MS(ES8396−1−P1A1、生成物:RT=1.19分)は、化合物4が完全に消費され、所望の質量を有する1つの主要なピークが検出されたことを示した。5つのバッチの得られた反応混合物を1Lのビーカー内で合わせ、500mLの水を添加し、次いで、沈殿物を形成し、濾過して回収した。沈殿物をEtOAcで終夜滴定した。化合物5(5g、59%の収率)を白色固体として得た。
<化合物6を調製のための一般的手順>
化合物5(3.3g、2.7mmol)を、TFA(44mmol、3.5mL)の存在下で、DCM(18mL)中に溶解させ、次いで、溶液を25℃で3時間撹拌した。次に、反応混合物を減圧下で濃縮し、DCMとTFAを除去して残渣を得た。残渣はTHF(20mL)中に溶解させ、KCO(1.8g、13mmol)で処理し、さらに、混合物を25℃でさらに12時間撹拌した。LC−MS(ES8396−2−P1B1、生成物:RT=1.04分)は、所望の質量を有する1つの主要なピークが検出されたことを示した。反応混合物を濾過し、減圧下で濃縮して、残渣を得た。残渣を10mLのDMFに溶解させ、prep−HPLC(中性条件)によって精製した。化合物6(1.6g、53%の収率)を白色固体として得た。
<化合物7−1を調製のための一般的手順>
化合物6(1.2g、1.1mmol)および2−アジド酢酸(162mg、1.6mmol)をDMF(10mL)中に溶解させた。TEA(450uL、3.2mmol)、HOBt(217mg、1.6mmol)およびEDCI(307mg、1.6mmol)を、窒素下で、この溶液に添加し、混合物を0℃で30分間撹拌し、次いで、混合物を、さらに15.5時間撹拌しながら、25℃までゆっくりと温めた。LC−MS(ES8396−3−P1A、生成物:RT=1.04分)は、化合物6が完全に消費され、所望の質量を有する1つの主要なピークが検出されたことを示した。2mLの水を反応混合物に添加して、清澄な溶液を形成した。次いで、この溶液を、中性条件下で、prep−HPLCによって直接精製した。化合物7−1(0.9g、70%の収率)を白色固体として得た。
<BT17BDC−53の調製のための一般的手順>
DMF(3mL)およびHO(2mL)中(2−アジド酢酸)−Val−Cit−PABC−MMAE(16mg、13.26umol、1当量)と二環性アルキン(17−69−07−N434、30mg、11.09umol、0.8当量)の混合物に、CuI(1.26mg、6.63umol、0.5当量)を添加した。混合物を、25℃にて、N下で20時間撹拌した。LC−MSは、(2−アジド酢酸)−Val−Cit−PABC−MMAEが完全に消費され、所望のMSを有する1つの主要なピークが検出されたことを示した。得られた反応混合物をprep−HPLC(TFA条件)によって精製した。化合物BT17BDC−53(23.7mg、6.06umol、54.64%の収率)を白色固体として得た。
<BT17BDC−59の調製のための一般的手順>
DMF(3mL)中(2−アジド酢酸)−Val−Cit−PABC−MMAE(31mg、25.69umol、1.2当量)と(17−69−07−N438、40mg、20.8umol、1当量)の混合物に、水(0.4mL)中のCuSO(10.25mg、64.24umol、3当量)溶液と水(0.4mL)中のアスコルビン酸(37.71mg、214.12umol、10当量)溶液を、窒素下で、添加した。次いで、混合物を25℃で1時間撹拌した。LC−MSは、(2−アジド酢酸)−Val−Cit−PABC−MMAEが完全に消費され、所望のMSを有する1つの主要なピークが検出されたことを示した。得られた反応混合物を、prep−HPLC(TFA条件)によって精製した。BT17BDC−59(26.7mg、8.53umol、41.02%の収率)を白色固体として得た。
<BT17BDC61の調製のための一般的手順>
化合物7−1(250mg、207umol)とBICY−アルキン17−69−07−N450(515mg、188umol)を、50mLの丸底フラスコに入れ、DMF(5mL)を添加し、続いて、窒素雰囲気下で、アスコルビン酸水溶液(1M、1.88mL)とCuSO水溶液(1M、570uL)を添加し、次いで、混合物を25℃で1時間撹拌した。LC−MS(ES8396−8−P1A、生成物:RT=1.03分)は、BICY−アルキンが完全に消費され、所望の質量を有する1つの主要なピークが検出されたことを示した。反応混合物を濾過して、溶解していない物質を除去し、濾液をprep−HPLC(TFA条件)によって直接精製した。BT17BDC61(262mg、35%の収率)を白色固体として得た。
<BT17BDC62の調製のための一般的手順>
化合物7−1(250mg、207umol)とBICY−アルキン17−69−07−N443(368mg、188umol)を、50mLの丸底フラスコに入れた。DMF(5mL)を添加し、続いて、アスコルビン酸水溶液(1M、1.88mL)とCuSOの水溶液(1M、570uL)を添加した。次いで、混合物を25℃で1時間撹拌した。LC−MS(ES8396−9−P1A、生成物:RT=1.07分)は、BICY−アルキンが完全に消費され、所望の質量を有する1つの主要なピークが検出されたことを示した。反応混合物を濾過して、溶解していない物質を除去した。得られた濾液をprep−HPLC(TFA条件)によって直接精製した。BT17BDC62(253mg、42%の収率)を白色固体として得た。
[実施例9]
本発明による二環性ペプチドがリンカーの末端グルタリル基とペプチドの末端アミノの間のアミド形成によって、モノメチルオーリスタチンE(MMAE)にカップリングする二環−薬物コンジュゲート(BCD)を、図15に示す反応スキームに従って調製した。反応スキームのステップは以下のように実施した。
<化合物3の調製のための一般的手順>
DCM(80.00mL)およびMeOH(40.00mL)中の化合物2(7.00g、18.70mmol、1.00当量)の溶液に、暗所で、(4−アミノフェニル)メタノール(2.53g、20.56mmol、1.10当量)およびEEDQ(9.25g、37.39mmol、2.00当量)を添加した。混合物を25℃で8時間撹拌した。LC−MSは、化合物2が完全に消費され、所望のMSを有する1つの主要なピークが検出されたことを示した。得られた反応混合物を減圧下で濃縮して溶媒を除去し、残渣を得た。残渣を、フラッシュシリカゲルクロマトグラフィー(ISCO(登録商標);120g SepaFlash(登録商標) シリカフラッシュカラム、0〜10%のMeOH/DCMを85mL/分で溶出)によって精製した。化合物3(7.00g、14.60mmol、78.06%の収率)を白色固体として得た。
<化合物4の調製のための一般的手順>
THF(20.00mL)およびDCM(10.00mL)中の化合物3(4.00g、8.34mmol、1.00当量)および4−ニトロフェニルカルボノクロリデート(6.72g、33.36mmol、4.00当量)の溶液に、ピリジン(2.64g、33.36mmol、2.69mL、4.00当量)を添加した。反応混合物を25℃で5時間撹拌した。LC−MSは、化合物3が完全に消費され、所望のMSを有する1つの主要なピークが検出されたことを示した。反応混合物を減圧下で濃縮して、残渣を得て、これを、フラッシュシリカゲルクロマトグラフィー(ISCO(登録商標);120g SepaFlash(登録商標) シリカフラッシュカラム、0〜20%のDM/MeOHを85mL/分で溶出)によって精製した。化合物4(2.20g、3.41mmol、40.92%の収率)を白色固体として得た。
<化合物5の調製のための一般的手順>
DMF(10.00mL)中の化合物4(500.00mg、775.59umol、1.00当量)とDIEA(1.00g、7.76mmol、1.35mL、10.00当量)の混合物を、窒素下で、0℃で30分間撹拌した。MMAE(445.49mg、620.47umol、0.80当量)とHOBt(104.80mg、775.59umol、1.00当量)を上記混合物に添加した。反応混合物を、窒素下で、0℃で10分間撹拌し、30℃でさらに18時間撹拌した。LC−MSは、化合物4が完全に消費され、所望のMSを有する1つの主要なピークが検出されたことを示した。得られた反応混合物を、フラッシュC18ゲルクロマトグラフィー(ISCO(登録商標);330g SepaFlash(登録商標) C18フラッシュカラム、0〜50%のMeCN/HOを85mL/分で溶出)によって直接精製した。化合物5(400.00mg、326.92umol、42.15%の収率)を白色固体として得た。
<化合物6の調製のための一般的手順>
DCM(36.00mL)中の化合物5(430.00mg、351.44umol、1.00当量)の溶液に、TFA(6.16g、54.03mmol、4.00mL、153.73当量)を添加し、混合物を25℃で2時間撹拌した。次いで、混合物を減圧下で濃縮し、残渣を得て、これを、THF(10.00mL)中に溶解させ、KCO(1.21g、8.79mmol、25.00当量)をこの混合物に添加した。反応物を25℃で12時間撹拌した。LC−MSは、化合物5が完全に消費され、所望のMSを有する1つの主要なピークが検出されたことを示した。得られた反応混合物を濾過し、濾液を減圧下で濃縮して残渣を得て、これを、フラッシュC18ゲルクロマトグラフィー(ISCO(登録商標);120g SepaFlash(登録商標) C18フラッシュカラム、0〜50%のMeCN/HOを85mL/分で溶出)によって精製した。化合物6(290.00mg、258.14umol、73.45%の収率)を白色固体として得た。
<化合物7の調製のための一般的手順>
(400mg、356umol)を含有するバイアルに、窒素バルーンを使用してパージした。無水DMA(5mL)を撹拌しながら添加し、溶液を氷水浴中で0℃まで冷却した。次いで、DIEA(130uL、712umol)を添加し、反応物を0℃で10分間撹拌した。テトラヒドロピラン−2,6−ジオン(81mg、712umol)を添加し、次いで、氷浴を除去した。反応物を25℃で1時間撹拌した。LC−MS(ES8396−4−P1A、生成物:RT=1.08分)は、化合物6が完全に消費され、所望の質量を有する1つの主要なピークが検出されたことを示した。混合物を5mLの水で希釈し、次いで、prep−HPLC(中性条件)によって精製した。化合物7−2(330mg、75%の収率)を白色固体として得た。
<化合物8の調製のための一般的手順>
無水DMA(4.5mL)およびDCM(1.5mL)中の化合物7−2(330mg、267umol)を、窒素下で、氷浴を使用して、0℃で10分間撹拌しながら、HOSu(92mg、800umol)に添加した。次いで、EDCI(154mg、800umol)を、25℃で16時間さらに撹拌しながら、この混合物に添加した。LC−MS(ES8396−5−P1A、生成物:RT=1.15分)は、化合物7−2が完全に消費され、所望の質量を有する1つの主要なピークが検出されたことを示した。得られた反応混合物を5mLの水で希釈し、次いで、prep−HPLC(中性条件)によって精製した。化合物8(250mg、70%の収率)を白色固体として得た。
<BT17BDC68の調製のための一般的手順>
DMA(4mL)中にBICY−NH 17−69−07−N451(80.0mg、30umol)を含有した50mLの丸底フラスコを、窒素バルーンを使用してパージした。次いで、DIEA(20uL、114umol)を、25℃で10分間撹拌しながら添加した。次いで、化合物8(40mg、30umol)を添加し、反応物を、正の窒素雰囲気下で、25℃で18時間撹拌した。LC−MS(ES6635−127−P1A1、生成物:RT=1.06分)は、化合物8が完全に消費され、所望のMSを有する1つの主要なピークが検出されたことを示した。得られた反応混合物を、prep−HPLC(TFA条件)によって精製した。BT17BDC68(33.9mg、29%の収率)を白色固体として得た。
[実施例10]
上記で調製した二環性ペプチド−薬物コンジュゲートのインビトロでの結合親和性を、本明細書で以前に記載したように、MT1−MMPについて測定した。結果は以下の通りであった。
すべての場合に、二環性ペプチドの結合親和性は、MMAEへのコンジュゲーション後に維持されることが理解され得る。
[実施例11]
マウスおよびヒトの血清中のBT17BDC−53の血漿安定性について研究した。マウスとヒトの血清の両方で、コンジュゲートが安定である(4μmの濃度でT1/2が50時間を超える)ことが分かった。この安定性は、ペプチドが3つのチオエーテル連結によって足場に連結する対応するコンジュゲートの安定性よりわずかに大きいようである。
[実施例12]
上記で調製した二環性ペプチド薬物コンジュゲートの腫瘍に対するインビボでの有効性を、以下のように評価した。
37℃で、5%のCOと空気の雰囲気下で、10%の熱不活性化ウシ胎仔血清を補充したEMEM培地中の単層培養として、HT1080腫瘍細胞をインビトロで維持した。腫瘍細胞を、トリプシン−EDTA処理によって、週に2回、日常的に継代培養した。指数増殖期に増殖する細胞を採取し、腫瘍接種用に計数した。
腫瘍形成のために、0.2mlのPBS中のHT1080腫瘍細胞(%×10)を、BALB/cヌードマウスの右脇腹に皮下接種した。平均腫瘍体積が134mmに到達したら、39頭の動物を無作為化した。
25mMのヒスチジンと10%のショ糖を含有するビヒクル緩衝液中に、BDC化合物を、0.03mg/mlで配合した。配合物を、0.3、1、3および10mg/kgで、週に2回(biw)投与した。腫瘍体積と体重を、最初の投与から14日まで測定した。結果を図16〜20に示す。
結果は、試験したコンジュゲートの5つすべてが、強い用量依存腫瘍阻害を呈することを示す。3mg/kgと10mg/kgの用量で、腫瘍が完全に根絶されたようであった。BT17BDC53、61および68は、10mg/kgまで耐容性が良好であった。BT17BDC62は、約5mg/kgまで耐容性であった。BT17BDC59は、3mg/kgまで耐容性であった。このことは、BT17BDC53、61および68におけるN末端Sar10スペーサーの存在が、コンジュゲートの全身毒性を低減することを示唆する。
上記明細書で言及されたすべての刊行物は、参照により本明細書に組み込まれる。本発明について記載した態様および実施形態の種々の修正および変更は、本発明の範囲から逸脱することなく、当業者にとって明らかであろう。本発明は、特定の好ましい実施形態に関連して記載したが、特許請求された本発明は、このような特定の実施形態に不当に限定されるべきではないことが理解されるべきである。実際に、当業者に明らかである本発明を実行するために記載された方式の種々の修正は、以下の請求項の範囲内にあることが意図される。

Claims (23)

  1. 少なくとも1つのアルキルアミノ連結を介して足場に結合した少なくとも1つのループ状ペプチド構造を含む化合物。
  2. 前記ループ状ペプチド構造が、少なくとも1つのチオエーテル連結を介して前記足場にさらに結合している、請求項1に記載の化合物。
  3. 前記ループ状ペプチド構造が、2つ以上のアルキルアミノ連結によって前記足場に結合している、請求項1または2に記載の化合物。
  4. 前記ループ状ペプチド構造が、前記足場に対する3つの連結間を結ぶ2つのペプチドループを含む二環性構造であり、中央の連結が、前記2つのペプチドループに共通する、請求項1〜3のいずれか1項に記載の化合物。
  5. 前記足場が、(ヘテロ)芳香族部分または(ヘテロ)脂環式部分を含む、請求項1〜4のいずれか1項に記載の化合物。
  6. 前記足場が、トリス置換6員環構造を含み、好ましくは、前記足場が、3回対称軸を有する、請求項5に記載の化合物。
  7. 前記足場が、(ヘテロ)アリール足場のベンジル位にアルキルアミノ連結を含む、請求項5または6に記載の化合物。
  8. 前記足場が、(ヘテロ)アリール足場または(ヘテロ)脂環式足場に位置するカルボニルに関して、アルファまたはベータ炭素位にアルキルアミノ連結を含む、請求項5または6に記載の化合物。
  9. 前記アルキルアミノ連結が、その側鎖に少なくとも1つのアミン基を有するペプチドのアミノ酸残基によって作られ、好ましくは、前記アルキルアミノ連結が、2,3−ジアミノプロピオン酸(Dap)またはβ−N−アルキル−2,3−ジアミノプロピオン酸(N−AlkDap)またはβ−N−ハロアルキル−2,3−ジアミノプロピオン酸(N−AlkDap)から選択される残基の側鎖アミン基によって作られ、「アルキル」は、C1〜C4アルキルを指し、適切には、メチルである、請求項1〜8のいずれか1項に記載の化合物。
  10. 少なくとも1つがアルキルアミノ連結である少なくとも2つの連結を介して足場に結合した少なくとも1つのループ状ペプチド構造を含む化合物を作製する方法であって、
    システイン、ジアミノプロピオン酸、β−N−アルキルジアミノプロピオン酸およびβ−N−ハロアルキルジアミノプロピオン酸から選択される少なくとも2つのアミノ酸残基を有するペプチドを準備するステップと、ここで、前記残基のうちの少なくとも1つが、ジアミノプロピオン酸、β−N−アルキルジアミノプロピオン酸およびβ−N−ハロアルキルジアミノプロピオン酸から選択されることを条件とし、
    前記少なくとも2つのアミノ酸残基の側鎖基とアルキルアミノ連結またはチオエーテル連結を形成するための少なくとも2つの反応性部位を有する足場分子を準備するステップと、
    前記ペプチドと前記足場分子の間に前記連結を形成するステップと
    を含む方法。
  11. 前記ペプチドが、前記アルキルアミノ連結を形成することを意図したアミノ基以外の求核基に保護基を有する、請求項10に記載の方法。
  12. 求核置換反応において、前記ペプチドのアミノ基を、2つ以上の脱離基を有する足場分子と反応させることを含む、請求項10または11に記載の方法。
  13. ペプチドが、システイン、ジアミノプロピオン酸、β−N−アルキルジアミノプロピオン酸およびβ−N−ハロアルキルジアミノプロピオン酸から選択される少なくとも3つのアミノ酸残基を有し、前記残基のうちの少なくとも2つが、ジアミノプロピオン酸、β−N−アルキルジアミノプロピオン酸およびβ−N−ハロアルキルジアミノプロピオン酸から選択される、請求項10〜12のいずれか1項に記載の方法。
  14. 前記反応が、式NR(式中、R、RおよびRは、独立して、C1〜C5アルキル基である)の第三級アルキルアミン非求核塩基中で実施される、請求項12に記載の方法。
  15. 前記求核置換反応が、極性の、プロトン性溶媒、好ましくはMeCN/HO中で実施される、請求項12または14に記載の方法。
  16. 前記化合物が、1つまたは複数のエフェクター基および/または官能基にコンジュゲートした前記ループ状ペプチド構造を含む薬物コンジュゲートである、請求項1〜9のいずれか1項に記載の化合物。
  17. 前記エフェクター基および/または官能基が、細胞毒性剤または金属キレーターを含む、請求項16に記載の化合物。
  18. 前記細胞毒性剤が、切断可能な結合、例えば、ジスルフィド結合によって前記ループ状ペプチド構造に連結されている、請求項17に記載の薬物コンジュゲート。
  19. 前記細胞毒性剤が、DM1またはMMAEから選択される、請求項17または請求項18に記載の薬物コンジュゲート。
  20. 以下の構造:
    (式中、R、R、RおよびRは、水素またはC1〜C6アルキル基を表し、
    毒素は、任意の適切な細胞毒性剤を指し、
    二環は、前記ループ状ペプチド構造を表し、
    nは、1から10から選択される整数を表し、
    mは、0から10から選択される整数を表す)
    を有する、請求項17〜19のいずれか1項に記載の薬物コンジュゲート。
  21. 、R、RおよびRがすべてHであるか;または、R、R、RがすべてHであり、R=メチル;または、R、R=メチル、かつR、R=H;または、R、R=メチル、かつR、R=H;または、R、R=H、かつR、R=C1〜C6アルキルのいずれかである、請求項20に記載の薬物コンジュゲート。
  22. 以下の構造:
    を有する、請求項17〜19のいずれか1項に記載の薬物コンジュゲート。
  23. 以下の構造:
    (式中、(alk)は、式C2n(nは、1から10である)の直鎖状アルキレン基または分枝状アルキレン基である)
    を有する、請求項17〜19のいずれか1項に記載の薬物コンジュゲート。
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