CN117024562A - 聚乙二醇化的猪干扰素及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及聚乙二醇化的猪干扰素及其使用方法。本文公开了猪干扰素α变体(pINF‑α),其包含在pINF‑α中的选择位置的合成氨基酸和在除去信号肽后的N‑末端中的一个或两个氨基酸插入。pINF‑α变体可进一步被聚乙二醇化。还提供制备这些化合物和施用这些化合物以治疗猪中的病毒感染的方法和包含所述变体的制剂。
Description
本申请是申请日为2017年6月16日的中国专利申请201780051072.0“聚乙二醇化的猪干扰素及其使用方法”的分案申请。
本申请包含序列表,该序列表已经经由EFS-Web以ASCII格式提交且其全部内容通过引用并入本文。2017年6月15日创建的所述ASCII拷贝命名为204257_0028_561478_SL_ST25.txt且大小为45,280字节。
背景技术
施用干扰素α(INF-α)具有需要评估和管理的医学后遗症。例如,自身免疫也可通过人类中的慢性病毒性肝炎的INF-α疗法诱导。因此,通常人类治疗限于需要疗法的患者,因为疗法可加重预先存在的自身免疫,暴露沉默的自身免疫过程,或甚至诱导从头自身免疫疾病。F.L.Dumoulin等人,“Autoimmunity induced by interferon-αtherapy forchronic viral hepatitis,”Biomed.&Pharmacother.,53:242-54(1999)。还观察到干扰素-α不能治疗人类中的丙型肝炎病毒感染。
就两种聚乙二醇化形式的干扰素α(INF-α)即聚乙二醇干扰素-α-2a和聚乙二醇干扰素-α-2b(也分别称为和/>)现在正在临床用于人类来说,已经看到干扰素对治疗一些具有丙型肝炎病毒(HCV)的人类有效。然而,尚不清楚INF-α如何抑制HCV复制。更有趣的是,与其天然(野生型)形式相比,聚乙二醇干扰素-α-2a和聚乙二醇干扰素-α-2b分别仅具有7%和28%活性。
在制备干扰素的过程中,已经为人类治疗形成各种变体以延长生物利用度并有助于蛋白质生产。一个实例是在美国专利号8,106,160中,其讨论将一个或多个氨基酸残基添加到成熟人干扰素α-2b的N-末端半胱氨酸以减少非天然二硫键的形成,从而降低结构同种型的水平。这包括在N-末端添加脯氨酸残基。
用于引入插入蛋白质中的位点的非天然氨基酸的方法描述于例如WO2010/011735和WO2005/074650中。
野生型猪干扰素α-1为189个氨基酸长且位于GenBank X57191
需要用于动物和畜牧业,特别是用于治疗易受病毒感染的猪群,且甚至更特别地用于治疗具有活跃和持续病毒感染的猪群以保护猪群免于与病毒感染相关的病理学的干扰素-α的形式。有益的是找到用于猪动物的IFN-α变体,其长效且可用于抑制或减少与病毒感染相关的病毒复制、畜群病理学和动物死亡。猪IFN-α变体会保持生物活性,具有更长的生物利用度且具有很少的同种型,从而允许更容易的纯化。
附图说明
图1描绘具有pIFN-α-PS-E107amber的质粒pKG0083,其包括脯氨酸-丝氨酸N-末端插入。该质粒通过AXID2820细胞系指引SEQ ID NO:14的蛋白质变体的产生。
图2描绘具有取代残基Q102、E103、E107、L112和Y136的合成氨基酸pAF的pINF-α变体的序列比对和序列标识符。序列都缺少pINF-α的信号序列。该序列在N-末端缺少另外的氨基酸(SEQ ID NO:6、9、12、15和18),或具有在N-末端添加的脯氨酸(SEQ ID NO:7、10、13、16和19)或脯氨酸-丝氨酸(SEQ ID NO:8、11、14、17和20)。
图3描绘SEQ ID NO:1的基序序列。SEQ ID NO:2与SEQ ID NO:1相同,但包括N-末端甲硫氨酸,其通常在成熟pIFN-α变体的成熟中被切割。SEQ ID NO:3包括信号序列但缺少脯氨酸、脯氨酸-丝氨酸和/或甲硫氨酸的插入。SEQ ID NO:4是野生型成熟pIFN-α。SEQ IDNO:5是在N-末端具有甲硫氨酸的野生型序列。
图4在表中描绘Q102、E103、E107、L112和136的各种pIFN-α变体,其不具有额外的残基或具有在N-末端添加的脯氨酸或脯氨酸-丝氨酸,如位置Xa和Xb中指示。“abs”表示缺失。显示SEQ ID NO:1以供参考。
图5描绘三种另外的pIFN-α变体的序列比对,其中pAF在H7、R34和H40被取代。这些序列在N-末端不具有脯氨酸或脯氨酸-丝氨酸,它们也不具有N-末端甲硫氨酸。在表上方WTpIFN-α序列中通过框描绘突变位点,而在表中它们通过加框的“X”描绘。Xa和Xb如图表中所定义。“abs”表示缺失。
图6描绘合成的另外的E107突变,其中在具有在E107取代的pAF(由加框的“X”表示)的pIFN-α变体的氨基末端添加丝氨酸(SEQ ID NO:24)、丝氨酸-甘氨酸(SEQ ID NO:25)和组氨酸(SEQ ID NO:26)。Xa和Xb如图表中所定义。“abs”表示缺失。
发明内容
本文提供猪干扰素-α(pINF-α)变体及其使用方法,其可用于未接种疫苗的动物,例如未接种疫苗的新生仔猪以及用于免疫抑制动物,即怀孕猪(怀孕母猪或小母猪);用于其中疫苗接种赋予不充足保护的动物;用于易受对其没有有效的疫苗可用的病毒感染的动物;和用于正被感染的动物。这些组合物和使用方法将是在病毒爆发事实中预防感染。该组合物还可用于降低感染猪的疾病严重性。通常,施用单一剂量方案。或者,且根据需要,可以隔约1-3或2周提供剂量,最佳仅施用一至两个剂量
包含23个残基信号序列的野生型猪干扰素-α(pINF-α)是:
双下划线部分是野生型pIFN-α的成熟形式中不存在的信号序列。
本文提供(pINF-α)变体。该变体省略23个氨基酸的信号序列。该变体可以在氨基末端具有甲硫氨酸残基,其可以在蛋白质的成熟形式中被切割。该甲硫氨酸不存在于野生形式的pINF-α中。pINF-α变体还在信号序列甲硫氨酸和N-末端半胱氨酸之间具有一个或两个氨基酸插入。该插入是脯氨酸或脯氨酸-丝氨酸。序列如下所示:
MXaXbCDLPQTHSLAHTRALRLLAQMRRISPFSCLDHRRDFGSPHEAFGGNQVQKAQAMAL
VHEMLQQTFQLFSTEGSAAAWNESLLHQFYTGLDQQLRDLEACVMQEAGLEGTPLLEEDSIRAVRKYFHRLTLYLQEKSYSPCAWEIVRAEVMRSFSSSRNLQDRLRKKE(SEQ ID NO:2)。“Xb”(SEQ ID NO:2中的位置3)是脯氨酸、丝氨酸或缺失。Xa(SEQ ID NO:2中的位置2)是缺失或脯氨酸。当Xb缺失时,Xa缺失,当Xb是脯氨酸时,Xa缺失,且当Xb是丝氨酸时,Xa是脯氨酸。位于Xa和Xb的下游的粗体谷氨酸残基“E”是合成氨基酸(即pAF)的取代位点。
pINF-α变体还具有在SEQ ID NO:1中的5个位置之一中取代的合成氨基酸对乙酰基-苯丙氨酸(pAF):残基E103(分别为SEQ ID NO:9至11),E107(分别为SEQ ID NO:12至14),L112(分别为SEQ ID NO:15至17),Y136(SEQ ID NO:18至20)或Q102(分别为SEQ IDNO:6至8)(相对于不具有N-末端Met的SEQ ID NO:4中所示的序列编号)。
pINF-α变体可进一步在pAF上聚乙二醇化。pINF-α变体可以用约5至约40kDa PEG,或用30kDa PEG聚乙二醇化。pINF-α变体可以用线性30kDa氧氨基-PEG聚乙二醇化。活化的氧氨基化学选择性地与合成氨基酸(例如对乙酰基苯丙氨酸)上存在的乙酰基侧链反应。pINF-α变体具有与在E107(SEQ ID NO:12至14)(相对于SEQ ID NO:4中所示的成熟序列编号)取代的pAF共价键合的线性30kDa PEG。如分别在SEQ ID NO:13和14中反映的,E107pINF-α变体可以在N-末端进一步具有脯氨酸或脯氨酸和丝氨酸。
可将pINF-α变体掺入到制剂中。包含pINF-α变体的制剂可包含2.0至6.0g/L滴度的猪INF-α在pH 5.0的20mM乙酸钠,100mM氯化钠,5%甘油中。
制剂可以通过包括以下步骤的方法制备:
(a)纯化pINF-α;
(b)将所述纯化的pINF-α变体溶解于pH8的50mM Tris、6M胍中;
(c)将所述溶解的pINF-αA变体在室温下在pH8.0的20mM Tris、1M精氨酸、10mM甲硫氨酸(met)、1mM EDTA(乙二胺四乙酸)中孵育16-24小时,以允许蛋白质再折叠;
(d)在强阴离子交换树脂上通过色谱分离除去残留的乙酰化变体;
(e)将所述pINF-α变体与PEG以1:1至1:8或1:1至1:2的PEG与蛋白质的比率缀合;和
(f)纯化所述聚乙二醇化的pINF-α变体。
pINF-α变体及其制剂可用于治疗病毒感染。一种治疗猪中的病毒感染的方法,包括以25μg/kg至150μg/kg动物重量的任何猪干扰素-α(pINF-α)变体的量将pINF-α变体皮下施用到猪。该方法可以进一步包括约25μg/kg至约150μg/kg动物重量的pINF-αA变体的第二施用。如果该方法涉及第二施用,则第二施用可在第一施用后约7、14或21天进行。
治疗病毒感染的方法可用于治疗选自以下的病毒感染:猪生殖和呼吸道疾病病毒、口蹄疫病毒、猪流感病毒、猪圆环病毒、猪流行性腹泻病毒和传染性胃肠炎病毒。该方法可用于治疗新生猪或怀孕猪。
还考虑任何pIFN-α变体(或含有所述变体的制剂)在猪中的疗法中用于治疗病毒感染的用途,其中所述感染可由本文讨论的任何病毒引起。
还描述pINF-α变体用于制造用于治疗猪中的病毒感染的药物的用途。猪可以是新生猪或怀孕猪。
“施用”是指注射治疗有效量的所公开的化合物和含有所述化合物的组合物。施用可以是肌肉内(i.m)或皮下(s.c.)。施用的pINF-α变体的量将基于动物的重量给出,例如怀孕猪比新生猪接受更多。
本文公开的制剂也可以置于单剂量或多剂量小瓶中。
通过本文描述的方法治疗的猪将是新生猪或怀孕猪(怀孕小母猪或母猪)。
“治疗”、“疗法”或“治理”是指减少或改善与本文提及的病毒之一感染相关的一种或多种症状。该组合物可进一步用于制造用于治疗猪中的病毒感染的药物。该组合物或药物可用于治疗猪。猪可以是新生猪或怀孕猪。
现在将详细提及化合物、所述化合物的制剂、制备所述制剂的方法以及使用所述化合物和制剂治疗有病毒感染的猪(pig、porcine或swine)的方法。
如本文和所附权利要求中所使用的,单数形式“一”、“一个”和“该”包括复数对象,除非上下文另有明确说明,且复数用法继而还可以包括单数用法。
“合成氨基酸”是指不是20种常见氨基酸之一或吡咯赖氨酸或硒代半胱氨酸的氨基酸。这种合成氨基酸的实例包括但不限于对乙酰基苯丙氨酸(pAF)、乙酰葡糖胺基-L-丝氨酸和N-乙酰葡糖胺基-L-苏氨酸。关于这种合成氨基酸及其掺入和修饰的其他细节,参见WO2010/011735和WO2005/074650。
如本文所用的术语“受试者”是指猪,尤其是家猪(Sus scrofa domesticus或Susdomesticus),且可包括小型猪以及为肉类生产而饲养的那些品种。“猪(pig)”、“猪(swine)”或“猪(porcine)”表示包括所有猪品种。
所用的术语“有效量”是指所施用的pINF-α变体的量,其将预防、治疗或减少猪病毒从感染的动物传播至未感染的动物或将预防、治疗或减少由猪病毒感染引起的疾病的症状。本文公开猪干扰素α(pIFN-α)变体(pIFN-α)。这些变体具有在猪IFN-α序列的各种位置取代的合成氨基酸。家猪(Sus scrofa domestica)pIFN-α基因(GenBank X57191)如下所示(氨基至羧基末端方向),其中下划线的前导序列(SEQ ID NO:3的残基1-23)被除去:
成熟序列是:
的N末端的下划线信号序列可以被另一个信号序列或甚至单个甲硫氨酸残基替换,例如用于体外转录,产生以下序列:
或可以包括N-末端甲硫氨酸和半胱氨酸之间的脯氨酸或脯氨酸-丝氨酸残基(参见SEQ IDNO:2)。可以使用其他相关的猪序列。
pIFN-α变体已具有引入到家猪的以下位置之一中的合成氨基酸(使用其相对于SEQ ID NO:4中所示的成熟序列的编号):Q102(SEQ ID NO:6)、E103(SEQ ID NO:9)、E107(SEQ ID NO:12)、L112(SEQ ID NO:15)和Y136(SEQ ID NO:18)(其在上面用粗体和下划线标出)且也在图2-4中描绘。成熟的pINF-α可以具有在成熟时切离的N-末端甲硫氨酸残基(例如,SEQ ID NO:5的残基1)。
合成氨基酸及其掺入如例如在WO2010/011735中讨论。合成氨基酸可用于大肠杆菌(E.coli)(例如L.Wang,等人,(2001),Science 292:498-500)和真核生物酿酒酵母(S.cerevisiae)(例如J.Chin等人,Science 301:964-7(2003)),其能够在体内将合成氨基酸掺入到蛋白质中。
在具有生物活性的五(5)种列出的合成氨基酸取代变体(在于下面的序列中用下划线标出的5个残基E103、E107、L112、Y136或Q102之一的pAF的取代)中,可以通过在分子的N末端插入氨基酸进一步修饰这些变体。例如,可以在N-末端Met和Cys之间插入脯氨酸(Pro)或脯氨酸-丝氨酸(Pro-Ser)。
成熟形式的变体将省略N-末端甲硫氨酸。
本文描述制备与水溶性聚合物连接的pINF-α多肽的方法。“聚乙二醇化”和“聚乙二醇化的”意在表示指定的合成氨基酸与聚乙二醇(PEG)分子的共价键合。该方法可包括使包含合成氨基酸的分离的pIKF-α多肽与包含与合成氨基酸反应的部分的水溶性聚合物接触。
聚(乙二醇)分子可具有约0.1kDa至约100kDa的分子量。聚(乙二醇)分子的分子量可以为0.1kDa至50kDa、20kDa至40kDa、以及25kDa至35kDa的任何整数值。聚(乙二醇)分子可具有约30kDa的分子量。聚(乙二醇)分子可以是分子量为0.1kDa至50kDa、20kDa至40kDa、以及25kDa至35kDa的任何整数值的线性分子。聚(乙二醇)分子可以是分子量为30kDa的线性分子。聚(乙二醇)分子可具有能够与合成氨基酸上的乙酰基反应的氨氧基。聚(乙二醇)分子可以是30kDa氨氧基活化的线性PEG,其能够与对乙酰基苯丙氨酸的乙酰基侧链形成肟键。
一种pINF-α具有与pAF残基连接的约30kDa的线性PEG。
上文讨论和下文进一步讨论的变体可以进一步混合到具有各种赋形剂、稳定剂、缓冲剂和用于施用到动物的其他组分的制剂中。鉴定用于稳定性、动物施用和活性的合适制剂不是简单的事情。相反,必须针对每种化合物、纯化该化合物的需要、维持该化合物所需的稳定剂以及各种其他制剂组分定制制剂。
包含在制剂中的合适盐包括氯化钠、氯化钾或氯化钙。
乙酸钠可用作缓冲剂和/或稳定剂。
合适的缓冲剂可以包括单独或组合的磷酸盐-柠檬酸盐缓冲剂、磷酸盐缓冲剂、柠檬酸盐缓冲剂、L-组氨酸、L-精氨酸盐酸盐、碳酸氢盐缓冲剂、琥珀酸盐缓冲剂、柠檬酸盐缓冲剂和TRIS缓冲剂。
制剂还可包含冷冻保护剂。冷冻保护剂可包括选自羟丙基-β-环糊精(HPBCD)、三氯蔗糖和聚乙烯吡咯烷酮4000(PVP4000)的冷冻保护剂。
制剂可任选包含表面活性剂。合适的表面活性剂包括单独或组合的聚山梨醇酯(例如聚山梨醇酯80)、十二烷基硫酸盐(SDS)、卵磷脂。
制剂可以是水性组合物或重构的液体组合物的形式或作为粉末。制剂可以进一步储存在小瓶或药筒中或在预先填充的无菌注射器中,以便随时施用到受试者。
当制剂为液体形式时,制剂的pH可以为4.0至7.0或4.5至6.5范围。
可以治疗的合适的病毒感染包括但不限于冠状病毒、瘟病毒(猪瘟病毒或经典猪瘟CSF)、传染性胃肠炎冠状病毒(TGEV)、猪动脉炎病毒(PoAV)、猪生殖和呼吸综合征病毒(PRRSV)、猪圆环病毒(PCV)、猪流行性腹泻病毒(PEDV)、口蹄疫病毒(FMDV)、猪冠状病毒如猪德尔塔冠状病毒(PDCoV)和猪流感病毒(SIV)。
所述变体或含有所述变体的制剂的施用可以是单剂量或单剂量接着在第一剂量后7至21天例如第一剂量后约14天进行的第二剂量。以约25μg/kg至约150μg/kg变体/kg动物重量的变体量向动物施用所述变体。pINF-α变体的另一有效范围量为约50μg/kg至约100μg/kg动物重量。所述变体可以以制剂或其本身施用。所述变体可以例如在爆发之前施用一次。所述变体也可以在病毒爆发后施用到畜群以防止进一步的畜群损失。可以第二次施用所述变体或其制剂。第二施用可以在第一施用后约7至约21天,例如在第一施用后14天施用。如果需要,可以考虑进一步施用以减少或预防与病毒感染相关的疾病。
对于本领域技术人员显而易见的是,在不脱离本文公开的组合物、化合物和方法的精神或范围的情况下,可以进行各种修改和变化。因此,本发明旨在覆盖本发明的修改和变化,只要它们落入所附权利要求及其等同物的范围内。
具体实施方式
实施例
实施例1:pAF变体
产生十一(11)种pAF变体并与野生型pINF-α(wt)比较。其中,由于在pINF-α中的不同点处取代的合成氨基酸的差的蛋白质表达/产生问题,从继续的测试终止三种pINF-α变体。
AXID2820具有含有pIFN-α-E107amber和脯氨酸-丝氨酸N-末端插入的质粒pKG0083(图1)。已经将残基的编号归一化为对应于野生型pIFN-α序列(SEQ ID NO:4)。野生型猪干扰素α-1的氨基酸序列获自GenBank(登录号X57191)。合成相应的核酸序列并克隆到表达载体中。将琥珀终止密码子(TAG)插入对应于成熟野生型编码区的氨基酸位置107(或所示的其他位置)的谷氨酸密码子。将编码Pro-Ser的核酸在起始甲硫氨酸密码子(AUG)后插入氨基末端。为了证实克隆和随后的诱变已按预期进行而没有引入不需要的突变,对pKG0083的完整质粒DNA序列进行测序。
表1中的八(8)种pINF-α变体能够进行蛋白质表达。这8种变体也用30kD氨氧基活化的线性PEG聚乙二醇化。通过用10%冰醋酸将蛋白质溶液(在约20mg/mL或更高的蛋白质浓度下)调节至pH4.0来实现变体的聚乙二醇化。加入乙酰肼至100mM的终浓度,且相对于pINFα变体,氧氨基PEG以1:1至2:1,或至多约8:1的摩尔比加入。使反应在28-30℃下在黑暗中进行1-3天。通过用pH 5.0的30mM乙酸钠稀释反应5倍来淬灭反应。使用尺寸排阻色谱(SEC)分析这8个聚乙二醇化变体,如表1所示。除了在所示残基处的pAF取代外,pINF-α变体与野生型pINF-α相同,例如His7被pAF取代,Arg34被pAF取代,等等。蛋白质浓度以mg/mL表示。“RP”表示反相(即反相色谱或RP-HPLC)。
表1.聚乙二醇化pINFα变体的产生
使用能够进行多波长检测的HPLC系统(Agilent 1100或1200,或等同物)完成SEC。流动相为200mM磷酸钾,250mM氯化钾,pH 6.0,10%异丙醇(IPA)。
在体外生物活性测定中测试这8种变体。将市售可得的干扰素测定试剂盒PestkaBiomedical Laboratories,Inc.(Piscataway,NJ,USA)的iLiteTM huIFNα试剂盒用于测试pIFN-α的生物活性。如下相对于Ambrx WT蛋白质计算PEG-变体的活性倍数损失:
如表2所示,在测试的8种变体中,3种pINF-α变体具有比野生型未聚乙二醇化的pINF-α明显更低的活性:
表2.
野生型pIFN-α对照缺乏信号肽,没有插入的N-末端氨基酸(甲硫氨酸,脯氨酸或丝氨酸),对任何氨基酸没有pAF取代,且没有聚乙二醇化(SEQ ID NO:4)。
作为这些实验的结果,鉴于在iLiteTM huIFNα测定中与野生型相比其低的活性水平,具有在H40(SEQ ID NO:23)、H7(SEQ ID NO:21)和R34(SEQ ID NO:22)处的pAF取代的聚乙二醇化pIFN-α变体不被认为是对于治疗猪中的病毒感染有用的pIFN-α变体。
对于表2中的结果,聚乙二醇化和未聚乙二醇化变体二者的RP-HPLC分析使用流动相A(0.05% TFA/水)和流动相B(0.05% TFA/ACN)。
实施例2:体内测试
对18只Sprague Dawley大鼠(n=3组)以6种测试样品各自0.2mg/kg(重悬于20mM乙酸钠,pH5.0,100mM NaCl和5%甘油)在导管远端皮下给药到其颈背中:(1)pIFNα-E103-PEG30K(聚乙二醇化的SEQ ID NO:9),(2)pIFNα-L112-PEG30K(聚乙二醇化的SEQ ID NO:15),(3)pIFNα-E107-PEG30K(聚乙二醇化的SEQ ID NO:12),(4)pIFNα-Y136-PEG30K(聚乙二醇化的SEQ ID NO:18),和(5)pIFNα-a-Q102-PEG30K(聚乙二醇化的SEQ ID NO:6)。
将pIFN-α变体溶解于pH 5.0的20mM乙酸钠、100mM NaCl和5%甘油中。用5种变体中的任一种或野生型pIFN-α(与实施例1中使用的相同)皮下(即,颈背内)注射每只动物,从而形成每组3只大鼠的6个测试组。
采样时间点是:剂量前和在给药后1小时、6小时、24小时、48小时、72小时、144小时、192小时和240小时的剂量后。经由颈静脉导管或侧尾静脉或在实验结束时经由心脏穿刺获得血液样品,并通过使血液凝结并取出所得血清来处理。使用抗PEG单克隆捕获抗体和山羊抗猪IFN-α多克隆检测抗体,使用配体结合测定来测定每种聚乙二醇化pIFN-α变体的浓度。通过使用PK建模软件(Pharsight Corporation,现为Certara USA,Inc.)分析原始数据来计算AUC最终、Cmax、Tmax。将聚乙二醇化变体的暴露(AUC最终)除以野生型pIFN(WT pIFN)的暴露以获得倍数差异。聚乙二醇化变体的结果如下在表3中:
表3.聚乙二醇化IFN-α变体的生物利用度
“DN”代表“归一化的剂量”;DN AUC最终的单位是(ng*h/mL)/(mg/kg)且DN Cmax的单位是(ng/mL)/(mg/kg)。Cmax用于半衰期计算。然而,E107聚乙二醇化pIFN-α变体具有五(5)种变体的最高半衰期。“NC”表示“不可计算的”,因为浓度仅在两个时间点可测量。
如所证明的,PEG30K-Q102和PEG30K-E107的暴露(以AUClast计)最高,且如在表中以暴露的降序呈现。所有五种测试的pIFN-α变体具有比野生型pIFN-α形式(SEQ ID NO:4)高的pIFN-α的暴露。与野生型pIFN-α的剂量后1小时相比,聚乙二醇化pIFN-α变体通常在剂量后24小时观察到Tmax。对于该实验,由于末期阶段的数据点不足,将Cmax包括在半衰期计算中。由于Cmax的时间不代表真正的消除阶段,应将半衰期估计值视为近似值。
应当注意的是,物种异源性对这类研究没有影响。
实施例3:pIFNα-E107pAF的产物相关污染物的表征
基于pIFN-αA-E107(SEQ ID NO:12)的质谱(MS),存在乙酰化形式、58Da形式和氧化污染物。该变体在大肠杆菌生产菌株内的生物合成期间变为乙酰化。因此,pIFN-αA-E107产生的一种选择是在适当的产生时间添加乙酰转移酶或使用敲除核糖体-蛋白质-丙氨酸乙酰转移酶(RimJ)(N-末端乙酰转移酶)。另外,小规模和大规模色谱可用于纯化。或者且如本文所示,可以进一步修饰N-末端序列以完全防止在变体上发生乙酰化。
对于色谱方式,一种方法是使用CAPTO Adhere Impres(GE HealthcareLifesciences),这是一种强阴离子交换多模式BIOPROCESS色谱介质(树脂)。该方法与25mM乙酸铵(pH6.5)的流动相一起使用,将未修饰的(即未聚乙二醇化的)pIFN-α变体上样至1-5mg/mL树脂的浓度。用5个柱体积(CV)的25mM乙酸铵(pH6.5)洗涤柱。pIFN-αA变体的洗脱用在40CV内至100%洗脱缓冲液(5mM乙酸)和0-100%B的线性梯度进行,由此除去氧化的pIFN-α峰。峰1具有不具有半胱氨酸乙酰化的N-末端pIFN-α,而峰2含有乙酰化形式(+42Da)、+58Da形式、+58+1Ox形式(可能是乙酰化和单一氧化的物质)和+58Da+2Ox形式(可能是具有至少两个氧化的乙酰化形式)。
由于这些结果,在pIFN-α的氨基末端插入脯氨酸以防止乙酰化形式。因此产生Pro-pIFNα-E107pAF(SEQ ID NO:SEQ ID NO:13)。为清楚起见,氨基酸位置的编号总是以N-末端半胱氨酸(C1)开始。添加的脯氨酸变成残基-1,且N-末端甲硫氨酸(如果有的话)变成残基-2。还可以进行Pro-Ser插入,其中相对于N-末端半胱氨酸,肽在-1位含有丝氨酸,在-2位含有脯氨酸,且在-3位可能含有甲硫氨酸。当经由质谱分析时,添加脯氨酸除去先前变体所见的其他峰。
在下表4中,Pro-pIFNα-E107pAF在N末端具有脯氨酸,且在E107上具有pAF取代。将Pro-pIFNα-E107pAF变体的活性与缺乏在N-末端添加脯氨酸的变体pIFNα-E107pAF的活性进行比较。具有添加的脯氨酸的变体具有较少的乙酰化和氧化变体。注意这些变体不是聚乙二醇化的且它们不包括信号序列甲硫氨酸。
表4.
实施例4:其他N末端变体
鉴于脯氨酸添加到pIFNα-E107pAF的N-末端取得的成功,还评估了其他N-末端变体,包括向pIFNα-E107pAF的丝氨酸(Ser,S)添加、Pro-Ser(PS)添加、His(H)添加和Ser-Gly(SG)添加。这些N-末端变体不是聚乙二醇化的。然后使用上述Pestka BiomedicalLaboratories的iLiteTM huIFNα试剂盒在体外生物测定中评估这些N-末端变体(均为E107-pAF变体)的活性且结果在表5中呈现。
表5.
Pro-pINFα是具有在甲硫氨酸(在未成熟肽中)和半胱氨酸之间的氨基末端添加的脯氨酸的变体。
实施例5:pINF-α变体与PEG的缀合
根据制造商说明书在使用Capto色谱法后将pINFα-PS-E107变体(SEQ ID NO:14)从Capto色谱池中取出并将0.2M甘氨酸加入到纯化形式中。用乙酸将混合物的pH调节至4.0。然后根据制造商说明书使用Amicon Ultra离心过滤器将pINF-α变体浓缩至8.2mg/mL。一旦浓缩,以8:1的pEG:pINFα变体的摩尔比加入30K线性PEG(PEG可商购自例如NOFAmerica Corporation或EMD Merck)。然后将PEG/pINF-α变体混合物在28℃下孵育约18小时。该方法导致>95%的pINF-α变体在孵育18小时后与PEG缀合。
然后可以如下纯化聚乙二醇化变体(pINFα-PS-E107-PEG30K)。143mL SP650STosoh柱可以用于使用以下流动相纯化聚乙二醇化变体:
A:30mM乙酸钠,pH5.0
B:30mM乙酸钠,5%乙二醇,pH 5.0
在20个柱体积内的0至100%B。
实施例6:不同N-末端变体的比较测试
对其聚乙二醇化(30KDa线性PEG)和未聚乙二醇化形式二者的几种变体进行活性测定以评估聚乙二醇化对具有在E107处取代的pAF且在氨基末端具有脯氨酸-丝氨酸(SEQID NO:14)的变体的影响。结果在下表6中提供。如上所讨论地测定蛋白质浓度、SEC、RP和EC50值。将pIFNα-P-E107-pAF用作比较样品以反映没有氨基末端延伸的蛋白质的结果。
表6
在测试变体的特征时,观察到正亮氨酸被错误掺入。已知正亮氨酸在用大肠杆菌进行的高密度发酵中在氨基酸甲硫氨酸处错误掺入。这在进行的发酵运行中观察到。通过使用以下步骤中的一个或多个减少正亮氨酸掺入:用甲硫氨酸进料溶液,用复杂培养基与限定的培养基发酵(复杂培养基在其中含有一种或多种未限定的组分,包括但不限于甘油、盐、氨基酸、维生素、酵母提取物、植物和动物水解物(hydrosolates)、蛋白胨和胰蛋白胨),和/或诱导后降低反应混合物的温度。将L-甲硫氨酸以1.2mM的浓度添加到分批培养基中,并经由含有20mM L-甲硫氨酸的进料溶液连续进料。
pINF-α变体在T7启动子的控制下。向发酵中添加阿拉伯糖(诱导物)导致能够产生变体的级联。因此,诱导后表示在添加诱导物(在这种情况下是阿拉伯糖)之后。
实施例7:冷冻解冻对聚乙二醇化和未聚乙二醇化变体的影响通过在0℃下在1.5mL管中冷冻并在室温水浴中解冻,将样品冷冻并解冻5个循环。在5个冷冻解冻循环中,未对高分子量(HMW)蛋白质分布观察到显著影响,如下表7所证明的:
表7
表7反映具有在N-末端的脯氨酸-丝氨酸和在E107处取代的pAF的聚乙二醇化和未聚乙二醇化变体之间的差异,其中该变体在氨基末端处(即在残基-2和-1处)具有脯氨酸-丝氨酸插入(pIFNα-PS-E107-30)。
Claims (30)
1.一种猪干扰素-α(pINF-α)变体,其包含:XaXbCDLPQTHSLAHTRALRLLAQMRRISPFSCLDHRRDFGSPHEAFGGNQVQKAQAMALV HEMLQQTFQLFSTEGSAAAWNESLLHQFYTGLDQQLRDLEACVMQEAGLEGTPLLEEDSI RAVRKYFHRLTLYLQEKSYSPCAWEIVRAEVMRSFSSSRNLQDRLRKKE(SEQ ID NO:1),其中残基E103、E107、L112、Y136或Q102(相对于SEQ ID NO:4编号)被合成氨基酸取代。
2.权利要求1的pINF-α变体,其中所述合成氨基酸是对乙酰基-苯丙氨酸(pAF)。
3.权利要求1的pINF-α变体,其中所述变体是SEQ ID NO:7。
4.权利要求1的pINF-α变体,其中所述变体是SEQ ID NO:10。
5.权利要求1的pINF-α变体,其中所述变体是SEQ ID NO:13。
6.权利要求1的pINF-α变体,其中所述变体是SEQ ID NO:16。
7.权利要求1的pINF-α变体,其中所述变体是SEQ ID NO:19。
8.权利要求1的pINF-α变体,其中所述变体是SEQ ID NO:8。
9.权利要求1的pINF-α变体,其中所述变体是SEQ ID NO:11。
10.权利要求1的pINF-α变体,其中所述变体是SEQ ID NO:14。
11.权利要求1的pINF-α变体,其中所述变体是SEQ ID NO:17。
12.权利要求1的pINF-α变体,其中所述变体是SEQ ID NO:20。
13.权利要求1-12中任一项的pINF-α变体,其中所述合成氨基酸是聚乙二醇化的。
14.权利要求13的pINF-α变体,其中所述聚乙二醇化的pINF-α变体用约5kDa至40kDa的PEG聚乙二醇化。
15.权利要求14的pINF-α变体,其中所述PEG是30kDa PEG。
16.一种猪干扰素-α(pINF-α)变体,其由以下组成:PSCDLPQTHSLAHTRALRLLAQMRRISPFSCLDHRRDFGSPHEAFGGNQVQKAQAMALVH EMLQQTFQLFSTEGSAAAWNESLLHQFYTGLDQQLRDLEACVMQEAGL-pAF-
GTPLLEEDSIRAVRKYFHRLTLYLQEKSYSPCAWEIVRAEVMRSFSSSRNLQDRLRKKE
(SEQ ID NO:14),其中对应于E107(相对于SEQ ID NO:4编号)的残基被对乙酰基-苯丙氨酸(pAF)取代且所述pAF残基用30kDa线性PEG聚乙二醇化。
17.一种制剂,其包含权利要求1-16中任一项的pINF-α变体,所述制剂包含约2.0至约6.0g/L滴度的pINF-α变体在pH5.0的20mM乙酸钠、100mM氯化钠、5%甘油中的溶液。
18.一种配制权利要求1的pINF-α变体的方法,其包括以下步骤:
(a)纯化pINF-α;
(b)将所述纯化的pINF-α变体溶解于pH8的50mM Tris、6M胍中;
(c)将所述溶解的pINF-α变体在室温下在pH8.0的20mM Tris、1M精氨酸、10mM甲硫氨酸(met)、1mM EDTA中孵育16-24小时;
(d)除去残留的乙酰化变体;
(e)将所述pINF-α变体与PEG以1:1至1:2的PEG与蛋白质的比率缀合;和
(f)纯化所述聚乙二醇化的pINF-α变体。
19.一种预防或治疗猪中的病毒感染的方法,包括向有此需要的所述猪皮下施用权利要求1-16中任一项的pINF-α变体。
20.权利要求19的方法,其中所述pINF-α变体以25μg/kg至150μg/kg动物重量的范围施用。
21.权利要求20的方法,包括25μg/kg至150μg/kg动物重量的所述pINF-α变体的第二施用,其中所述pINF-α变体。
22.权利要求21的方法,其中所述第二施用是在第一施用后7至14天进行。
23.权利要求19的方法,其中所述病毒感染选自:猪生殖和呼吸道疾病病毒、口蹄疫病毒、猪流感病毒、猪圆环病毒、猪流行性腹泻病毒和传染性胃肠炎病毒。
24.权利要求19-23中任一项的方法,其中所述猪是新生猪或所述猪是怀孕猪。
25.一种多剂量小瓶,其含有权利要求17的pIFN-α变体。
26.权利要求1-16中任一项的pIFN-α变体在猪中的疗法中用于治疗病毒感染的用途。
27.权利要求1-16中任一项的pIFN-α变体用于疗法的用途。
28.权利要求17的制剂或权利要求1-16中任一项的pIFN-α变体用于治疗猪中的病毒感染的用途。
29.权利要求17的制剂或权利要求1-16中任一项的pIFN-α变体用于制造用于治疗猪中的病毒感染的药物的用途。
30.权利要求28或29的pIFN-α变体,其中所述猪是新生猪或怀孕猪。
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