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Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung ist auf Mutationen der Arginin-Deiminase zur
wirksameren Herstellung und Verarbeitung und damit zur verbesserten
Behandlung von Krebs und anderen Krankheitszuständen gerichtet.
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Hintergrund der Erfindung
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Es
wird derzeit angenommen, dass die Aminosäure Arginin eine wichtige Rolle
beim Vermitteln bestimmter Krankheitszustände spielen kann. Zum Beispiel
wurde berichtet, dass Tumore, wie Melanome, Hepatome, Sarkome und
Leukämie
zum Wachstum Arginin benötigen.
Sugimura et al., Melanoma Res. 2: 191–196 (1992); Takaku et al.,
Int. J. Cancer 51: 244–249
(1992); Miyazaki et al., Cancer Res. 50: 4522–4527 (1990); J. B. Jones, "The Effect of Arginine
Deiminase an Murine Leukemic Lymphoblasts", Ph. D. Dissertation, The University
of Oklahoma, Seiten 1–165
(1981). Malignes Melanom (Stufe 3) und Hepatom stellen tödliche Erkrankungen
dar, welche die meisten Patienten innerhalb eines Jahres der Diagnose
töten.
In den Vereinigten Staaten sterben ungefähr 16.000 Menschen jährlich an
diesen Erkrankungen. Das Auftreten des Melanoms steigt in den Vereinigten
Staaten schnell an, und ist in anderen Ländern, wie Australien, noch
höher.
Das Auftreten des Hepatoms ist in Teilen der Welt, in denen Hepatitis
endmisch ist, noch größer. Zum
Beispiel stellt das Hepatom eine der Hauptformen des Krebses in
Japan und Taiwan dar.
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Es
wurde ebenfalls berichtet, dass viele Protozoen Arginin für das Wachstum
benötigen,
und daher kann Arginin eine wichtige Rolle in vielen parasitischen
Erkrankungen spielen. van Wagtendonk et al., "Nitrogen Metabolism in Protozoa", in Comparative
Biochemistry of Nitrogen Metabolism, Seiten 1–56 (J. W. Campbell Hrsg. 1970).
Für Arginin
(aus dem Kreislauf abgeleitet) wurde ebenfalls gezeigt, dass es
eine Quelle für Stickoxid
darstellt, welches eine wichtige Rolle beim Vermitteln eines septischen
Schocks spielen kann. Chang et al., Am. J. Physiol. 274: H342–H348 (1998);
McDonald et al., J. Biol. Chem. 272: 31213–31216 (1997). Wirksame Behandlungen
für diese
Erkrankungen werden dringend benötigt.
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Es
wurde berichtet, dass Enzyme, welche nicht essenzielle Aminosäuren, wie
Arginin, abbauen, ein wirksames Mittel zum Kontrollieren einiger
Krebsformen darstellen können.
Zum Beispiel wurde aus Pseudomonas pudita isolierte Arginin-Deiminase von J.
B. Jones, "The Effect
of Arginine Deiminase an Murine Leukemic Lymphoblasts", Ph. D. Dissertation,
The University of Oklahoma, Seiten 1–165 (1981) beschrieben. Da Arginin-Deiminase
die Umwandlung von Arginin in Citrullin katalysiert, was somit hilft,
das Arginin aus dem Kreislauf von Tieren zu entfernen, wird angenommen,
dass Arginin-Deiminase als eine wirksame Therapie für Krebs
und andere Krankheitszustände,
in denen Arginin eine Rolle spielt, verwendet werden kann. Obwohl
Arginin-Deiminase in Säugetieren
nicht hergestellt wird, wird es in einer Vielzahl von Bakterien,
Pilzen und Mycoplasma gefunden. Arginin-Deiminase kann daher aus jenen Organismen,
welche sie herstellen, isoliert werden, oder das Enzym kann alternativ
unter Verwendung rekombinanter DNA-Technologie hergestellt werden. Misawa
et al., J. Biotechnol. 36: 145–155
(1994).
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Es
zeigte sich, dass bestimmte Nachteile mit der Isolierung von Arginin-Deiminase
aus Organismen verbunden sind. Obwohl sie wirksam beim Töten von
Tumorzellen in vitro war, versagte die Arginin-Deiminase, die aus
Pseudomonas putida isoliert wurde, eine Wirksamkeit in vivo aufzuweisen,
da sie eine geringe Enzymaktivität
bei einem neutralen pH-Wert aufwies und schnell aus dem Kreislauf
der Versuchstiere entfernt wurde. Aus Mycoplasma arginini abgeleitete
Arginin-Deiminase (Sequenz ID NR: 5) wird zum Beispiel von Takaku
et al., Int. Cancer, 51: 244–249
(1992) und dem
US Patent Nr.
5,474,928 beschrieben. Ein mit der therapeutischen Verwendung
eines solchen heterologen Proteins verbundenes Problem stellt seine
Antigenizität
dar. Die chemische Modifikation der Arginin-Deiminase aus Mycoplasma
arginini über
eine Cyanurchlorid-Verbindungsgruppe mit Polyethylenglycol wurde
von Takaku et al., Int. J. Cancer Res., 84: 1195–1200 1993) beschrieben. Das
modifizierte Protein war aufgrund der Freisetzung des Cyanids aus
der Cyanurchlorid-Verbindungsgruppe toxisch, wenn es metabolisiert
wurde.
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Die
Herstellung von Arginin-Deiminase über rekombinante DNA-Techniken
sorgte ebenfalls für
bestimmte Nachteile. Zum Beispiel ist Arginin-Deiminase, die in
Escherichia coli hergestellt wurde, enzymatisch inaktiv und muss
daher denaturiert und anschließend
korrekt renaturiert werden, damit sie enzymatisch aktiv wird. Das
gewöhnliche
Verfahren zum Renaturieren von in E. coli hergestellter Arginin-Deiminase ist, das
inaktive Enzym zu isolieren, es in Guanidiniumhydrochlorid zu lösen und
es durch schnelle Verdünnung
in einem Puffer mit niedriger Ionenstärke zu renaturieren. Dieser
letzte Schritt erfordert sehr große Volumina Puffer, was die
Herstellung von Arginin-Deiminase daher sowohl teuer als auch zeitaufwändig gestaltet.
Dennoch weist die rekombinante Technologie bestimmte Vorteile auf.
Zum Beispiel können
Organismen, die zugänglicher
für eine Fermentation
sind, als Wirte verwendet werden. Zusätzlich sind diese Fermentationswirte
im Allgemeinen viel weniger pathogen, und es können größere Mengen Arginin-Deiminase
erhalten werden. Es wurde gezeigt, dass E. coli große Mengen
Mycoplasma-Arginin-Deiminase
herstellen kann.
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Ein
anderes Problem, welches mit der Arginin-Deiminase verbunden ist,
liegt darin, dass das Enzym hoch antigenisch ist und daher schnell
aus dem Kreislauf verschwindet. Folglich muss die Arginin-Deiminase korrekt
formuliert werden, bevor sie als therapeutisches Mittel verwendet
wird. Für
die Zwecke der vorliegenden Erfindung kann der Begriff Formulierung
als die chemische Modifikation irgendeiner Arginin-Deiminase für Zwecke
des Reduzierens der Antigenizität
des Enzyms definiert werden. Zum Beispiel wurde gezeigt, dass die Formulierung
mehrerer Proteine, einschließlich
Arginin-Deiminase, mit Polyethylenglycol, d. h. eine Pegylierung,
die Antigenizität
des Proteins reduzieren und seine Kreislauf-Halbwertszeit stark
erhöhen
kann. Bedauerlicherweise inaktiviert die Formulierung der Arginin-Deiminase mit Polyethylenglycol
häufig
das Enzym.
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Es
gibt einen Bedarf für
Verfahren und Verbindungen, welche diese Probleme, die mit dem Stand
der Technik verbunden sind, angehen. Die vorliegende Erfindung ist
auf diese, sowie andere wichtige Ziele gerichtet.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein modifiziertes Arginin-Deiminase-Enzym,
welches zu einer wirksameren Herstellung und Verarbeitung in der
Lage ist, und pharmazeutische Zusammensetzungen, welche das Enzym
umfassen.
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Die
Zusammensetzungen können
verwendet werden, um Krebs zu behandeln, sowie, um die Metastase
von Tumorzellen zu behandeln und/oder zu inhibieren. Die Zusammensetzungen
können
ebenfalls verwendet werden, um eine parasitische Erkrankung, einen
septischen Schock und andere Krankheitszustände zu behandeln.
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Diese
und andere Aspekte der vorliegenden Erfindung werden in der folgenden
detaillierten Beschreibung der Erfindung erläutert werden.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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1 stellt
die Aminosäuresequenz
der Arginin-Deiminase dar, welche aus Wildtyp Mycoplasma hominis
kloniert wurde (Sequenz ID NR: 1).
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2 stellt
die Aminosäuresequenz
der modifizierten Arginin-Deiminase aus Mycoplasma hominis gemäß bevorzugten
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung dar (Sequenz ID NR: 4).
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Detaillierte Beschreibung bevorzugter
Ausführungsformen
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung basiert auf der Entdeckung, dass Modifikationen
von einem oder mehreren der natürlich
vorkommenden Aminosäurerest/e
der Arginin-Deiminase
aus Mycoplasma hominis ein Enzym bereitstellen können, welches einfacher renaturiert
und formuliert wird, wodurch vorhandene Techniken zur Herstellung
von Arginin-Deiminase und von therapeutischen Zusammensetzungen,
welche dieselbe umfassen, verbessert werden. Die therapeutischen
Zusammensetzungen umfassen ebenfalls biokompatible Träger oder
Verdünnungsmittel,
wie sie dem Fachmann bekannt sind. Die erfindungsgemäßen therapeutischen
Zusammensetzungen werden einfach sterilisiert und sind nicht pyrogen.
Solche verbesserten Techniken und Zusammensetzungen sind für die wirksame
Behandlung von Krebs und anderen Krankheitszuständen nötig.
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So
wie hier verwendet, kann der Begriff "Melanom" einen malignen oder gutartigen Tumor
darstellen, welcher aus dem melanozytischen System der Haut und
anderen Organen entsteht, einschließlich der Mundhöhle, des Ösophagus,
des Analkanals, der Vagina, der weichen Hirnhäute und/oder der Bindehäute oder
des Auges. Der Begriff "Melanom" schließt zum Beispiel
akrallentiginöses
Melanom, amelanotisches Melanom, gutartiges juveniles Melanom, Lentigo-maligna-Melanom, malignes
Melanom, noduläres
Melanom, subunguales Melanom und oberflächlich spreitendes Melanom
ein.
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"Hepatom" kann einen malignen
oder gutartigen Tumor der Leber darstellen, einschließlich von
zum Beispiel heptozellulärem
Karzinom.
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"Patient" betrifft ein Tier,
vorzugsweise ein Säugertier,
weiter bevorzugt einen Menschen.
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"Biokompatibel" betrifft Materialien
oder Verbindungen, die im Allgemeinen nicht schädlich für biologische Funktionen sind
und die nicht zu irgendeinem Grad inakzeptabler Toxizität führen werden,
einschließlich allergenen
und Krankheitszuständen.
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"Polyethylenglycol" oder "PEG" betrifft Gemische
aus Kondensationspolymeren aus Ethylenoxid und Wasser in einer verzweigten
oder geraden Kette, dargestellt durch die allgemeine Formel H(OCH2CH2)nOH, wobei
n mindestens 4 ist. Es ist bevorzugt, dass das Polyethylenglycol
eine gerade Kette darstellt. Im Allgemeinen vermindert ein Erhöhen des
Molekulargewichts des Polyethylenglycols die Immunogenizität von Arginin-Deiminase.
Das Polyethylenglycol kann zusammen mit Arginin-Deiminase und gegebenenfalls
einer biokompatiblen Verbindungsgruppe verwendet werden, um Krebs
zu behandeln, einschließlich
von zum Beispiel Melanomen, Hepatomen und Sarkomen, vorzugsweise
von Melanomen.
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Normale
Zellen benötigen
kein Arginin zum Wachstum, da sie Arginin aus Citrullin in einem
Zweistufen-Verfahren synthetisieren können, welches durch Arginosuccinatsynthase
und Arginosuccinatlyase katalysiert wird. Im Gegensatz dazu exprimieren
Melanome, Hepatome und einige Sarkome keine Arginosuccinatsynthase,
sie sind daher auxotroph für
Arginin, d. h. sie benötigen
Arginin zum Wachstum. Dieser metabolische Unterschied kann ausgenutzt
werden, um eine sichere und wirksame Therapie zu entwickeln, um
diese Krebsformen zu behandeln. Die Arginin-Deiminase katalysiert
die Umwandlung von Arginin zu Citrullin und kann verwendet werden,
um Arginin zu entfernen. Daher kann Arginin-Deiminase als eine Behandlung
für Melanome,
Hepatome, einige Sarkome und andere Krankheitszustände verwendet
werden.
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Die
Aminosäuresequenzen
der Arginin-Deiminase aus dem Mycoplasma hominis-Gen wird durch die 1 (Sequenz
ID NR: 1) oder 2 (Sequenz ID NR: 4) offenbart. Eine chemische und
genetische Modifikation des Arginin-Deiminase-Enzyms kann seine
biologischen Aktivitäten
beeinflussen. Zum Beispiel wurde gezeigt, dass Arginin-Deiminase
typischerweise antigenisch ist und schnell aus dem Kreislauf eines
Patienten entfernt wird. Es wurde jedoch auch gezeigt, dass die
Formulierung von Arginin-Deiminase mit Polyethylenglycol die Antigenizität reduziert
und die Kreislauf-Halbwertszeit des Enzyms erhöht. Abuchowski et al., Cancer
Biochem. Biophys. 7: 175–186
(1984); Abuchowski et al., J. Biol. Chem. 252: 3582–3586 (1977).
Insbesondere kann Arginin-Deiminase kovalent mit Polyethylenglycol modifiziert
werden. Arginin-Deiminase, die kovalent mit Polyethylenglycol modifiziert
ist (mit oder ohne Verbindungsgruppe), kann nachfolgend als "ADI-PEG" bezeichnet werden.
In der U.S. Patentanmeldung Seriennr. 09/023,809, beschreibt Clark
verbesserte Modifikationen von Arginin-Deiminase mit Polyethylenglycol.
Wenn es mit nativer Arginin-Deiminase verglichen wird, behält ADI-PEG
den größten Teil
ihrer enzymatischen Aktivität,
ist viel weniger antigenisch, weist eine stark verlängerte Kreislauf-Halbwertszeit
auf und ist viel wirksamer bei der Behandlung von Tumoren. Für erfindungsgemäße Zwecke
kann die Modifikation von Arginin-Deiminase mit Polyethylenglycol als
Pegylierung bezeichnet werden.
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Es
ist jedoch nötig,
die Arginin-Deiminase mit der maximalen Menge Polyethylenglycol
zu modifizieren, um die Antigenizität zu vermindern. Zum Beispiel
kann Arginin-Deiminase mit der maximalen Menge Succinimidylsuccinatpolyethylenglycol
(SS-PEG) formuliert werden. Das SS-PEG heftet sich während des
Pegylierungsverfahrens an primäre
Amine auf den Proteinen (den N-Terminus und die Lysine) an. Bedauerlicherweise
wurde gezeigt, dass das Pegylierungsverfahren die Arginin-Deiminase
inaktivieren kann, wenn es bis zum Abschluss durchgeführt wird.
Während
nicht beabsichtigt ist, dass es die vorliegende Erfindung in irgendeiner
Weise beschränkt,
wird derzeit angenommen, dass die Arginin-Deiminase inaktiviert
wird, weil das Polyethylenglycol sich an Stellen auf dem Enzym anheftet,
welche mit der Fähigkeit
des Enzyms interferieren, eine Reaktion zu katalysieren. Daher war
es herkömmlicherweise
nötig,
das genaue Verhältnis
von SS-PEG zu Enzym, die Konzentration des Reaktanten und die Zeit
der Reaktion sorgfältig
zu bestimmen, um eine Inaktivierung zu verhindern, während die
Antigenizität
vermindert wird (d. h. eine optimale Pegylierung). Zusätzlich wird
es zunehmend schwierig, die Pegylierungsreaktionen zu kontrollieren,
wenn der Herstellungsmaßstab steigt,
und es ist häufig
nötig,
das SS-PEG vor dem Entfernen von überschüssigem Polyethylenglycol zu
inaktivieren.
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Es
wurde ebenfalls gezeigt, dass durch rekombinante Technologie hergestellte
Arginin-Deiminase, insbesondere in Escherichia coli-Zellen hergestellte
Arginin-Deiminase,
anfänglich
inaktiv ist. Es war daher nötig,
die rekombinante Arginin- Deiminase
durch Denaturieren und anschließendes
sorgfältiges
Renaturieren des Enzyms zu aktivieren. Typischerweise wurde das
inaktive Enzym isoliert, in Guanidiniumhydrochlorid gelöst und anschließend über eine
schnelle Verdünnung
mit einem Puffer mit niedriger Ionenstärke renaturiert. Es werden
jedoch große
Volumina Puffer benötigt,
was die Herstellung der rekombinanten Arginin-Deiminase sowohl teuer
als auch zeitaufwändig
macht.
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Es
wurde nun entdeckt, dass bestimmte Modifikationen der Arginin-Deiminase
sowohl die Renaturierung, als auch die Formulierung (d. h. die Pegylierung)
des Enzyms vereinfachen können,
wodurch die Herstellungsverfahren verbessert werden. Die vorliegende
Erfindung basiert auf der unerwarteten Entdeckung, dass bestimmte
Aminosäureänderungen
in der Arginin-Deiminase hervorragende Ergebnisse bei der rekombinanten
Herstellung und Formulierung des Enzyms bereitstellen. Die Herstellung
der Arginin-Deiminase war herkömmlicherweise
aufgrund von Schwierigkeiten, die mit der rekombinanten Herstellung
und Formulierung verbunden sind, teuer und zeitaufwändig. Die
vorliegende Erfindung offenbart daher eine modifizierte Arginin-Deiminase,
welche verbesserte Renaturierungs- und Formulierungsverfahren bereitstellt,
während
die Fähigkeit
beibehalten wird, Arginin in Citrullin umzuwandeln. Für die Zwecke
der vorliegenden Erfindung kann modifizierte Arginin-Deiminase als
eine aus Mycoplasma hominis isolierte Arginin-Deiminase, umfassend die Aminosäuresequenz
aus Sequenz ID NR: 1, wobei die Arginin-Deiminase durch Substituieren
mindestens eines Lysins bei Rest 112, 374, 405 oder 408 von Sequenz
ID NR: 1 modifiziert wurde, definiert werden. Es soll verstanden
werden, dass modifizierte Arginin-Deiminase eine Arginin-Deiminase einschließen kann,
welche eine einzelne Aminosäuresubstitution
oder eine Vielzahl von Aminosäuresubstitutionen
aufweist. Ebenfalls offenbart wird eine DNA-Sequenz, welche die
erfindungsgemäße modifizierte
Arginin-Deiminase kodiert. Die erfindungsgemäße modifizierte Arginin-Deiminase
kann hervorragende Ergebnisse bei der Behandlung bestimmter Krebstypen,
ein Inhibieren der Metastase des Krebses und ein Behandeln anderer
Krankheitszustände
bereitstellen.
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Es
soll verstanden werden, dass die Erfindung auf der Entdeckung basiert,
dass bestimmte Pegylierungsstellen, die mit der Arginin-Deiminase
verbunden sind, an oder benachbart zu der katalytischen Region des
Enzyms liegen können.
Für die
Zwecke der vorliegenden Erfindung kann der Begriff "Pegylierungsstelle" als irgendeine Stelle
oder Position auf der Arginin-Deiminase definiert werden, welche
kovalent mit Polyethylenglycol modifiziert werden kann. Eine "Pegylierungsstelle" kann als an oder
benachbart zu der katalytischen Region des Enzyms liegend angesehen
werden, wo eine Pegylierung der Stelle zu einer wesentlichen Reduktion
der katalytischen Aktivität
des Enzyms führt.
Die Pegylierung solcher Stellen führte herkömmlicherweise zur Inaktivierung
des Enzyms. Zum Beispiel weist Arginin-Deiminase aus Mycoplasma hominis ein
Lysin an der Position 112 auf, von welcher angenommen wird, dass
sie an oder benachbart zu der katalytischen Region des Enzyms liegt.
Die Anheftung von Polyethylenglycol an dieses Lysin an der Position
112 kann das Enzym inaktivieren. Zusätzlich weist Arginin-Deiminase
aus Mycoplasma hominis ein Cystein an der Position 397 auf, von
welcher angenommen wird, dass sie an der oder benachbart zu der
katalytischen Region des Enzyms liegt. Die Bedeutung dieses Cysteins
wurde gezeigt, da nun entdeckt wurde, dass Aminosäuresubstitutionen des
Cysteins an Position 397 das Enzym inaktivieren können. Insbesondere
wurde gezeigt, dass ein Substituieren des Cysteins an der Position
397 mit Alanin, Histidin, Arginin, Serin, Lysin oder Tyrosin zu
einem Verlust der gesamten nachweisbaren Enzymaktivität führt. Arginin-Deiminase
aus Mycoplasma hominis weist ebenfalls drei Lysine auf, welche in
der Nähe
dieses konservierten Cysteins liegen, insbesondere Lys374,
Lys405 und Lys408.
Es wird angenommen, dass die Anheftung von Polyethylenglycol an
Lys374, Lys405,
Lys408 oder Kombinationen davon das Enzym
inaktiviert.
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Es
soll verstanden werden, dass von anderen Organismen abgeleitete
Arginin-Deiminase
ebenfalls Pegylierungsstellen aufweisen kann, welche der Position
112 der Arginin-Deiminase aus Mycoplasma hominis entsprechen. Zum
Beispiel weist Arginin-Deiminase aus Streptococcus pyrogenes ein
Lysin an Position 104 auf, Arginin-Deiminase aus Mycoplasma pneumoniae
weist ein Lysin an der Position 106 auf, und Arginin-Deiminase aus
Giardia intestinalis weist ein Lysin an der Po sition 114 auf. Zusätzlich kann
Arginin-Deiminase aus einigen Organismen Lysine aufweisen, welche
derselben allgemeinen Lage wie der Position 112 der Arginin-Deiminase aus Mycoplasma
hominis entsprechen. Die Lage des Lysins in der Arginin-Deiminase
aus solchen Organismen kann wie folgt dargestellt werden: Tabelle 1. Pegylierungsstellen der Arginin-Deiminase
aus verschiedenen Organismen
Organismen,
die Arginin-Deiminase herstellen | Position
von Lysin in der Arginin-Deiminase |
Mycoplasma
hominis (Sequenz ID NR: 1) | 112 |
Mycoplasma
arginini (Sequenz ID NR: 5) | 111 |
Clostridium
perfringens | 105 |
Bacillus
licheniformis | 97,
108 |
Borrelia
burgdorferi | 102,
111 |
Borrelia
afzelii | 101 |
Enterococcus
faecalis | 102,
110 |
Streptococcus
pyogenes | 104 |
Streptococcus
pneumoniae | 103 |
Lactobacillus
sakei | 97,
106 |
Giardia
intestinalis | 114,
116 |
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Es
wird derzeit angenommen, dass die Anheftung von Polyethylenglycol
an solche Lysine oder Kombinationen davon das Enzym inaktivieren
kann. Es wird derzeit angenommen, dass Aminosäuresubstitutionen solcher Lysine
zu einem Protein führen
können,
welches bei einer Pegylierung weniger seiner Enzymaktivität verliert.
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Die
vorliegende Erfindung stellt daher bestimmte Aminosäuresubstitutionen
in der Polypeptidkette der Arginin-Deiminase bereit. Diese Aminosäuresubstitutionen
stellen eine modifizierte Arginin-Deiminase bereit, welche weniger
Aktivität
bei einer Pegylierung verliert, d. h. bei einer Pegylierung beträgt die Reduktion
der Enzymaktivität,
welche der Pegylierung in der modifizierten Arginin-Deiminase folgt, weniger,
als die Reduktion der Enzymaktivität, welche der Pegylierung der
unmodifizierten Arginin-Deiminase folgt. Durch ein Entfernen von
Pegylierungsstellen an oder benachbart zu der katalytischen Region
des Enzyms kann eine optimale Pegylierung ohne den herkömmlichen
Verlust der Aktivität
erreicht werden. Wie oben diskutiert, weist Arginin-Deiminase aus
bestimmten Organismen Pegylierungsstellen auf, welche an verschiedenen
Positionen auf der Peptidkette liegen. Es wird derzeit angenommen,
dass die Arginin-Deiminase die Aminosäure Lysin aufweisen kann, welche
an oder benachbart zu der katalytischen Region des Enzyms liegt,
und dass eine Pegylierung dieser Stellen das Enzym inaktivieren
kann. Durch Entfernen von mindestens einer dieser Pegylierungsstellen, kann
eine Pegylierung erreicht und mehr Enzymaktivität beibehalten werden. Erfindungsgemäß ist es
bevorzugt, dass Lysin mit Glutaminsäure, Valin, Asparaginsäure, Alanin,
Isoleucin, Leucin oder Kombinationen davon substituiert wird. Weiter
bevorzugt ist, dass Lysin mit Glutaminsäure substituiert wird. Die
erfindungsgemäße modifizierte
Arginin-Deiminase aus Mycoplasma hominis weist eine Aminosäuresubstitution
an Lys112, Lys374 Lys405, Lys408 oder
Kombinationen davon auf. Vorzugsweise weist modifizierte Arginin-Deiminase
aus Mycoplasma hominis eine Aminosäuresubstitution von Lys112 zu Glu112, Lys374 zu Glu374, Lys405 zu Glu405, Lys408 zu Glu408 oder
Kombinationen davon auf. Weiter bevorzugt ist, dass modifizierte
Arginin-Deiminase
aus Mycoplasma hominis ein Lysin an Position 112 aufweist, welches
mit Glutaminsäure
substituiert ist (Sequenz ID NR: 2).
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Es
soll verstanden werden, dass andere bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung auf der Entdeckung basieren, dass bestimmte strukturelle
Eigenschaften der Arginin-Deiminase die sorgfältige und schnelle Renaturierung
der Arginin-Deiminase
verhindern können
oder mit ihr interferieren können,
wenn sie durch rekombinante Technologie hergestellt wird. Insbesondere
stören
oder verhindern diese strukturellen Eigenschaften, dass das Enzym
eine aktive Konformation während
der rekombinanten Herstellung annimmt. Für die Zwecke der vorliegenden
Erfindung kann der Begriff "aktive
Konformation" als
eine dreidimensionale Struktur definiert werden, welche eine enzymatische
Aktivität
der unmodifizierten oder modifizierten Arginin-Deiminase zulässt. Die
aktive Konformation kann insbeson dere notwendig für das Katalysieren
der Umwandlung von Arginin in Citrullin sein. Der Begriff "strukturelle Eigenschaft" kann als irgendein
Merkmal, eine Qualität
oder eine Eigenschaft der Polypeptidkette definiert werden, welche
sich aus einer bestimmten Aminosäure
oder Kombination von Aminosäuren
ergibt. Zum Beispiel kann Arginin-Deiminase eine Aminosäure enthalten,
welche zu einer Krümmung
oder einem Knick in der normalen Peptidkette führt und so das Enzym daran
hindert, eine aktive Konformation während der Renaturierung des
Enzyms anzunehmen. Insbesondere weist Arginin-Deiminase aus Mycoplasma
hominis ein Prolin an Position 210 auf, welches zu einer Krümmung oder
einem Knick in der Peptidkette führen
kann, was es schwieriger macht, das Enzym während der rekombinanten Herstellung zu
renaturieren. Es soll verstanden werden, dass aus anderen Organismen
abgeleitete Arginin-Deiminase ebenfalls Stellen aufweisen kann,
welche der Position 210 der Arginin-Deiminase aus Mycoplasma hominis entsprechen.
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Die
vorliegende Erfindung stellt daher wiederum bestimmte Aminosäuresubstitutionen
in der Polypeptidkette der Arginin-Deiminase bereit. Solche Aminosäuresubstitutionen
können
die problematischen strukturellen Eigenschaften in der Peptidkette
der Arginin-Deiminase entfernen. Solche Aminosäuresubstitutionen stellen eine
verbesserte Renaturierung der modifizierten Arginin-Deiminase bereit.
Diese Aminosäuresubstitutionen
machen eine schnelle Renaturierung der modifizierten Arginin-Deiminase
unter Verwendung verminderter Puffermengen möglich. Diese Aminosäuresubstitutionen
können
ebenfalls erhöhte
Ausbeuten der renaturierten modifizierten Arginin-Deiminase bereitstellen.
In einer Ausführungsform
der Erfindung ist es bevorzugt, dass die modifizierte Arginin-Deiminase
eine einzelne Aminosäuresubstitution
an Pro210 aufweist. Wie oben erwähnt, weist
die Arginin-Deiminase,
welche aus Mycoplasma hominis abgeleitet ist, die Aminosäure Prolin
auf, welche an der Position 210 liegt. Während es die vorliegende Erfindung
nicht beschränkt,
wird derzeit angenommen, dass die Anwesenheit der Aminosäure Prolin
an Position 210 zu einer Krümmung
oder einem Knick in der normalen Polypeptidkette führt, welche/r
die Schwierigkeit des Renaturierens (d. h. des Rückfaltens) der Arginin-Deiminase
erhöht.
Substitutionen des Prolins an Position 210 ermöglichen die schnelle Renaturierung der
modifizierten Arginin-Deiminase unter Verwendung reduzierter Puffermengen.
Substitutionen des Prolins an Position 210 können ebenfalls erhöhte Ausbeuten
der renaturierten modifizierten Arginin-Deiminase bereitstellen. In einer bevorzugten
Ausführungsform
wird das Prolin an Position 210 mit Serin substituiert (Sequenz ID
NR: 3). Es soll verstanden werden, dass gemäß diesem Aspekt der Erfindung
andere Substitutionen an Position 210 vorgenommen werden können. Beispiele
für bevorzugte
Substitutionen schließen
Pro210 zu Thr210, Pro210 zu Arg210, Pro210 zu Asn210, Pro210 zu Gln210 oder
Pro210 zu Met210 ein.
Durch Entfernen dieser strukturellen Eigenschaften, welche mit der
Aminosäure
der Position 210 der Wildtyp-Arginin-Deiminase verbunden sind, kann
eine korrekte Rückfaltung
des Enzyms erreicht werden.
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In
einer anderen Ausführungsform
der Erfindung ist es bevorzugt, dass die modifizierte Arginin-Deiminase
mehrere Aminosäuresubstitutionen
aufweist. Die modifizierte Arginin-Deiminase kann mindestens eine Aminosäuresubstitution
aufweisen, welche Pegylierungsstellen an oder benachbart zu der
katalytischen Region des Enzyms entfernt. Die modifizierte Arginin-Deiminase
kann ebenfalls mindestens eine Aminosäuresubstitution aufweisen,
welche jene strukturellen Eigenschaften entfernt, die mit der Renaturierung
des Enzyms interferieren. Die Aminosäuresubstitutionen können daher
eine erfindungsgemäße modifizierte
Arginin-Deiminase
bereitstellen. Die Aminosäuresubstitutionen
können
die Pegylierung der modifizierten Arginin-Deiminase ohne einen Verlust
der enzymatischen Aktivität
bereitstellen. Die Aminosäuresubstitutionen
können
eine modifizierte Arginin-Deiminase
bereitstellen, welche schnell unter Verwendung reduzierter Puffermengen
renaturiert werden kann. Die Aminosäuresubstitutionen können ebenfalls
erhöhte
Ausbeuten der renaturierten modifizierten Arginin-Deiminase bereitstellen.
In einer bevorzugten Ausführungsform
schließt
die modifizierte Arginin-Deiminase, welche von Mycoplasma hominis
abgeleitet ist, das Prolin an Position 210, welches mit Serin substituiert
ist, und das Lysin an Position 112, welches mit Glutaminsäure substituiert
ist (Sequenz ID NR: 4), ein. Wie oben diskutiert, soll jedoch verstanden
werden, dass die modifizierte Arginin-Deiminase andere bevorzugte
Substitutionen einschließen
kann.
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Es
ist bevorzugt, dass die erfindungsgemäße modifizierte Arginin-Deiminase
aus Mycoplasma hominis abgeleitet wird. Erfindungsgemäß soll jedoch
vom Fachmann verstanden werden, dass modifizierte Arginin-Deiminase
von anderen Organismen abgeleitet werden kann. Zum Beispiel kann,
wie oben diskutiert, erfindungsgemäße modifizierte Arginin-Deiminase
von Streptococcus pyrogenes, Mycoplasma pneumoniae, Giardia intestinalis,
Mycoplasma hominis, Mycoplasma arginini, Clostridium perfringens,
Bacillus licheniformis, Borrelia burgdorferi, Borrelia afzelii,
Enterococccus faecalis, Streptococcus pyogenes, Streptococcus pneumoniae,
Lactobacillus sakei abgeleitet werden. Es soll verstanden werden,
dass die modifizierte Arginin-Deiminase eine oder mehrere Aminosäuresubstitution/en
aufweisen kann, gemäß den verschiedenen
Aspekten der Erfindung.
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Es
soll verstanden werden, dass die modifizierte Arginin-Deiminase
in bestimmten Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung mit Polyethylenglycol formuliert werden
kann. Die vorliegende Erfindung stellt die Anheftung von Polyethylenglycol
an modifizierte Arginin-Deiminase zum Erhöhen der Kreislauf-Halbwertszeit
ohne die herkömmliche
Inaktivierung des Enzyms bereit. Herkömmlicherweise wurde die Auswahl
der Anheftungsstelle des Polyethylenglycols an die Arginin-Deiminase durch die
Rolle jeder der Stellen innerhalb der aktiven Domäne des Proteins
bestimmt, wie es dem Fachmann bekannt sein würde. Erfindungsgemäß kann Polyethylenglycol
an ein primäres
Amin der modifizierten Arginin-Deiminase angeheftet werden. Die
vorliegende Erfindung stellt die Anheftung von Polyethylenglycol
an die primären
Amine der Arginin-Deiminase ohne einen erheblichen Verlust der Enzymaktivität bereit.
Zum Beispiel enthält
modifizierte Arginin-Deiminase
aus Mycoplasma hominis Lysin-Aminosäuren, welche mit Polyethylenglycol
modifiziert werden können.
Mit anderen Worten, stellen diese Lysine alle möglichen Punkte dar, an welchen
die modifizierte Arginin-Deiminase an Polyethylenglycol angeheftet
werden kann. Es soll jedoch verstanden werden, dass Polyethylenglycol
auch an andere Stellen auf der modifizierten Arginin-Deiminase angeheftet
werden kann, wie dem Fachmann offensichtlich sein würde. Ein
Erhöhen
der Anzahl der Polyethylenglycol-Einheiten an der modifizierten
Arginin-Deiminase erhöht
die Kreislauf-Halbwertszeit des Enzyms ohne die herkömmliche
Abnahme der spezifischen Aktivität
des Enzyms.
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Die
Verbindungsgruppe, welche verwendet wird, um das Polyethylenglycol
kovalent an die modifizierte Arginin-Deiminase anzuheften, kann
irgendeine biokompatible Verbindungsgruppe sein. Wie oben diskutiert, weist "biokompatibel" darauf hin, dass
die Verbindung oder Gruppe nicht toxisch ist und in vitro oder in
vivo verwendet werden kann, ohne Schaden, Übelkeit, Erkrankung oder Tod
zu verursachen. Polyethylenglycol kann an die Verbindungsgruppe
zum Beispiel über
eine Etherbindung, eine Esterbindung, eine Thiolbindung oder eine
Amidbindung gebunden werden. Geeignete biokompatible Verbindungsgruppen
schließen
zum Beispiel eine Estergruppe, eine Amidgruppe, eine Imidgruppe,
eine Carbamatgruppe, eine Carboxylgruppe, eine Hydroxylgruppe, ein
Kohlenwasserstoff, eine Maleimidgruppe (einschließlich von
zum Beispiel Succinimidylsuccinat (SS), Succinimidylpropionat (SPA),
Succinimidylcarboxymethylat (SCM), Succinimidylsuccinamid (SSA)
oder N-Hydroxysuccinimid (NHS)), eine Epoxidgruppe, eine Oxycarbonylimidazolgruppe
(einschließlich von
zum Beispiel Carbonyldimidazol (CDI)), eine Nitrophenylgruppe (einschließlich von
zum Beispiel Nitrophenylcarbonat (NPC) oder Trichlorphenylcarbonat
(TPC)), eine Trisylatgruppe, eine Aldehydgruppe, eine Isocyanatgruppe,
eine Vinylsulfongruppe, eine Tyrosingruppe, eine Cysteingruppe,
eine Histidingruppe oder ein primäres Amin ein. Vorzugsweise
ist die biokompatible Verbindungsgruppe eine Estergruppe und/oder
eine Maleimidgruppe. Weiter bevorzugt ist die Verbindungsgruppe
SS, SPA, SCM, SSA oder NHS, wobei SS, SPA oder NHS weiter bevorzugt
sind und SS oder SPA am meisten bevorzugt sind.
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Alternativ
kann Polyethylenglycol direkt an modifizierte Arginin-Deiminase
(d. h. ohne eine Verbindungsgruppe) über eine Aminogruppe, eine
Sulfhydralgruppe, eine Hydroxylgruppe oder eine Carboxylgruppe gekoppelt
werden. Polyethylenglycol kann kovalent an modifizierte Arginin-Deiminase über eine
biokompatible Verbindungsgruppe gebunden werden, unter Verwendung
von Verfahren, welche im Stand der Technik bekannt sind, wie zum
Beispiel von Park et al., Cancer Res. 33: 3–14 (1973) und Zaplipsky und
Lee, Polyethylene Glycol Chemistry: Biotechnical and Biomedical
Applications, J. M. Harris, Hrsg., Plenum Press, NY, Kapitel 21 (1992)
beschrieben werden.
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Die
vorliegende Offenbarung betrifft ebenfalls rekombinante DNA-Moleküle, welche
die erfindungsgemäße modifizierte
Arginin-Deiminase kodieren. Es ist bevorzugt, dass die DNA-Moleküle, welche
die erfindungsgemäßen rekombinanten
DNA-Moleküle
umfassen, von irgendeinem Mycoplasma hominis-Stamm unter Verwendung
bekannter Techniken abgeleitet werden, z. B. Isolieren des Gens
aus einer Genbank, Herstellen von komplementären oder cDNAs aus einer mRNA-Matrize oder über die
Polymerase-Kettenreaktion (siehe
U.S.
Patent Nr. 4,800,159 ) oder aus Isolaten klinischer Proben.
Alternativ können
solche rekombinanten DNA-Moleküle
durch Standard-DNA-Synthesetechniken synthetisiert werden. Verschiedene
Mycoplasma hominis-Stämme
sind ebenfalls öffentlich
von kommerziellen Hinterlegungsstellen verfügbar, z. B. von der American
Type Culture Collection (ATCC), Bethesda, MD, USA.
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Die
hier offenbarten DNA-Moleküle
können
zusätzlich
DNA-Sequenzen umfassen, einschließlich von zum Beispiel einem
regulatorischen Element, einem oder mehreren selektierbaren Marker/n
und Sequenzen, welche die Replikation und die Aufrechterhaltungsfunktionen
kodieren. Die regulatorische Region enthält typischerweise einen Promotor,
welcher strangaufwärts
von der erfindungsgemäßen kodierenden
Sequenz gefunden wird, welcher in der Bindung der RNA-Polymerase
und der Initiation der RNA-Transkription fungiert. Mit anderen Worten,
das regulatorische Element oder die Region kann funktionsfähig mit
der erfindungsgemäßen kodierenden
Sequenz verbunden sein. Es wird vom Fachmann erkannt werden, dass
die Auswahl der regulatorischen Regionen von der eingesetzten Wirtszelle
abhängen
wird.
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Die
vorliegende Offenbarung betrifft ebenfalls rekombinante Vektoren,
insbesondere rekombinante Plasmide, die Sequenzen umfassen, welche
die erfindungsgemäße modifizierte
Arginin-Deiminase kodieren.
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Ebenfalls
hier offenbart wird eine Wirtszelle, welche mit dem erfindungsgemäßen rekombinanten DNA-Molekül transformiert
ist. Eine solche Wirtszelle ist in der Lage zum Wachstum in einem
geeigneten Kulturmedium und zum Exprimieren der erfindungsgemäßen kodierenden
Sequenz. Eine solche Wirtszelle kann durch hier offenbarte Verfahren
hergestellt werden, z. B. durch Transformieren einer gewünschten
Wirtszelle mit dem erfindungsgemäßen Plasmid.
Eine solche Transformation kann durch Verwendung gängiger Transformationstechniken
erreicht werden. Weiterhin kann das hier offenbarte rekombinante
DNA-Molekül
in das Genom der Wirtszelle durch gängige Techniken, z. B. homologe
Rekombination, integriert werden. Diese Wirtszellen schließen Säugetierzellen,
Insektenzellen, Hefe- und andere Bakterienzellen, z. B. Streptomyces,
Bacillus und Salmonella, ein, sind aber nicht darauf beschränkt. Es
ist bevorzugt, dass die Wirtszellen jene einschließen, welche
zu der Art E. coli gehören.
Die Erfindung und das Produkt davon sind nicht auf irgendeine spezifische
Wirtszelle beschränkt.
Es ist bevorzugt, dass die modifizierte Arginin-Deiminase durch
die hier offenbarte transformierte Wirtszelle hergestellt wird,
aber ein solches Enzym kann durch gängige Peptidsynthese-Techniken
hergestellt werden.
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Die
vorliegende Offenbarung betrifft auch Verfahren zum Herstellen des
Enzyms, welches durch das erfindungsgemäße rekombinante DNA-Molekül kodiert
wird, was das Kultivieren des erfindungsgemäßen transformierten Wirts in
einem geeigneten Kulturmedium und die Isolierung eines solchen Enzyms
umfasst. Für
die Zwecke der vorliegenden Erfindung kann der Begriff "geeignetes Kulturmedium" als das Medium definiert
werden, welches einen solchen Wirt beim Exprimieren rekombinanter
DNA-Moleküle,
welche die erfindungsgemäße modifizierte
Arginin-Deiminase
kodieren, unterstützt.
Es wird vom Fachmann erkannt werden, dass das geeignete Kulturmedium
von der verwendeten Wirtszelle abhängen wird. Die Isolierung des
so hergestellten Enzyms kann aus einem Kulturlysat des Wirts erreicht
werden, oder wenn geeignet, direkt aus dem Kulturmedium des Wirts,
und eine solche Isolierung wird durch gängige Proteinisolationstechniken
durchgeführt.
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Die
DNA-kodierende Sequenz der erfindungsgemäßen modifizierten Arginin-Deiminase kann in
einer transformierten Mycoplasma hominis-Wirtszelle exprimiert werden.
Vorzugsweise ist die Mycoplasma hominis-Zelle Arginin-Deiminase
defizient und benötigt
daher eine Ergänzung.
In solchen Systemen liegen Sequenzen, welche die modifizierte Arginin-Deiminase
kodieren, typischerweise auf einem Vektor. Solche Vektoren enthalten
eine ausreichende Menge bakterieller DNA, um den Vektor in E. coli
oder einem anderen geeigneten Wirt zu vermehren. Ein solcher Vektor
enthält
ebenfalls eine ausreichende Menge Mycoplasma hominis-DNA, welche
die Enzym kodierende Sequenz flankiert, um eine Rekombination zwischen
einem Mycoplasma hominis-Wirt, welchem das Arginin-Deiminase-Gen fehlt, und dem
heterologen modifizierten Arginin-Deiminase-Gen zu erlauben. Es
soll vom Fachmann verstanden werden, dass es nicht wesentlich ist,
einen Mycoplasma hominis-Wirt zu verwenden, welchem das modifizierte
Arginin-Deiminase-Gen
fehlt, aber dass die Abwesenheit des Gens in dem Wirt vor der Rekombination
das Screenen und die Isolierung von rekombinanten Wirten, welche
das Gen von Interesse aufgenommen haben, vereinfachen wird. Das
rekombinante Mycoplasma hominis, welches aus einer solchen homologen
Rekombination entsteht, kann anschließend durch Standardtechniken,
wie sie dem Fachmann bekannt sind, selektiert werden.
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Die
erfindungsgemäße Arginin-Deiminase
kann zur Behandlung von Krebs und/oder anderen Krankheitszuständen durch
Verabreichen einer therapeutisch wirksamen Menge einer der erfindungsgemäßen Verbindungen
verwendet werden. Eine therapeutisch wirksame Menge einer der erfindungsgemäßen Verbindungen
ist eine Menge, welche beim Reduzieren des Auftretens des Krankheitszustands
wirksam ist. Wenn der Krankheitszustand Krebs ist, kann eine therapeutisch
wirksame Menge einer der erfindungsgemäßen Verbindungen eine Menge
darstellen, welche wirksam ist, um ein Tumorwachstum zu inhibieren.
Im Allgemeinen wird eine Behandlung mit kleinen Dosierungen begonnen,
welche durch kleine Steigerungen erhöht werden können, bis die optimale Wirkung
unter den Umständen
erreicht ist. Im Allgemeinen kann eine therapeutische Dosierung
der erfindungsgemäßen Verbindungen
von ungefähr
1 bis ungefähr
200 mg/kg zwei mal pro Woche bis ungefähr einmal alle zwei Wochen
betragen. Zum Beispiel kann die Dosierung ungefähr 1 mg/kg einmal die Woche
als eine 2 ml intravenöse
Injektion bis ungefähr
20 mg/kg einmal alle drei Tage betragen. PEG-ADI kann mit einer
Phosphat gepufferten Salzlösung
oder irgendeiner anderen geeigneten Lösung, welche dem Fachmann bekannt
ist, vor der Injektion gemischt werden. Die PEG-ADI-Formulierung
kann als ein Feststoff (Lyophilisat) oder als eine flüssige Formulierung
verabreicht werden, wie gewünscht.
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Die
Verfahren können
entweder in vitro oder in vivo Anwendungen umfassen. Im Fall von
in vitro Anwendungen, einschließlich
von Zellkulturanwendungen, können
die hier beschriebenen Verbindungen zu den Zellen in den Kulturen
hinzugefügt
und anschließend
inkubiert werden. Die erfindungsgemäßen Verbindungen können auch
verwendet werden, um die Herstellung von monoklonalen und/oder polyklonalen
Antikörpern
unter Verwendung von Antikörper-Herstellungstechniken,
welche im Stand der Technik gut bekannt sind, zu unterstützen. Die
monoklonalen und/oder polyklonalen Antikörper können anschließend in
einer weiten Vielzahl von diagnostischen Anwendungen verwendet werden,
wie dem Fachmann offensichtlich sein würde.
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Die
in vivo-Mittel der Verabreichung der erfindungsgemäßen Verbindungen
werden abhängig
von der beabsichtigten Anwendung variieren. Wie der Fachmann erkennen
wird, kann eine Verabreichung der erfindungsgemäßen PEG-ADI-Zusammensetzung zum Beispiel oral, intranasal,
intraperitoneal, parenteral, intravenös, intralymphatisch, intratumoral,
intramuskulär,
interstitiell, intraarteriell, subkutan, intraokular, intrasynovial,
transepithelial und transdermal durchgeführt werden.
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Beispiele
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Die
Erfindung wird weiterhin in den folgenden Beispielen dargestellt,
welche für
den Zweck der Darstellung sind und nicht beabsichtigen, den Schutzumfang
der vorliegenden Erfindung zu beschränken.
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Beispiel 1: Klonierung und Stellen- bzw.
Seiten-gerichtete Mutagenese von ADI
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Die
Kulturen von Mycoplasma hominis (ATCC 23114) wurden von der American
Type Culture, Bethesda, MD bezogen. Die DNA wurde extrahiert, und
das Gen, welches die Arginin-Deiminase kodiert, wurde durch die
Polymerase-Kettenreaktion
isoliert.
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Das
Arginin-Deiminase-Gen wurde in pGEM-t und den E. coli-Stamm JM101
subkloniert. Die Stellen-gerichtete Mutagenese wurde unter Verwendung
des Altered Sites II Kits (Promega, Madison, Wisconsin) durchgeführt.
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Die
modifizierte Arginin-Deiminase wurde in JM101-Zellen wie kürzlich von
Takaku et al., supra beschrieben, exprimiert. Die modifizierte Arginin-Deiminase
schloss Glutaminsäure
an der Position 112 und Serin an der Position 210 ein. Die Aminosäuresequenz
der modifizierten Arginin-Deiminase aus Mycoplasma hominis wird
in 2 (Sequenz ID NR: 4) beschrieben.
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Beispiel 2: Renaturierung und Reinigung
von enzymatisch aktiver ADI
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Die
modifizierte Arginin-Deiminase (Sequenz ID NR: 4) wurde wie kürzlich von
Takaku et al., supra beschrieben, isoliert und gereinigt. Es wurden
jedoch mehrere Verbesserungen beobachtet. Tabelle 2. Renaturierung der Arginin-Deiminase
Verbindung | Zeit
(°C) | Verdünnungsverhältnis | Ausbeute |
Arginin-Deiminase
(Sequenz
ID NR: 1) | 90
Stunden (15°C) | 1:200 | 70
mg/l |
modifizierte
Arginin-Deiminase
(Sequenz ID NR: 4) | 6–12 Stunden (Raumtemp.) | 1:50 | 500
mg/l |
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Wie
in Tabelle 2 oben dargestellt, wurde die Renaturierung der modifizierten
Arginin-Deiminase bei Raumtemperatur in ungefähr 6 bis 12 Stunden unter Verwendung
eines Verdünnungsverhältnisses
von 1:50 von Guanidiniumhydrochlorid-Einschlusskörpern in Puffer abgeschlossen.
Im Gegensatz dazu berichteten Takaku et al., dass die Renaturierung
90 Stunden bei 15°C
unter Verwendung eines Verdünnungsverhältnisses von
1:200 erforderte. Zusätzlich
betrug die Ausbeute der modifizierten Arginin-Deiminase routinemäßig ungefähr 500 mg
pro Liter Fermentation, während
Takaku et al. Ausbeuten von ungefähr 70 mg pro l Fermentation berichteten.
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Beispiel 3: Formulierung von modifizierter
ADI mit PEG
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Modifizierte
Arginin-Deiminase (Sequenz ID NR: 4) wurde wie zuvor beschrieben
unter Verwendung von SS-PEG formuliert. Das Pegylierungsverfahren
wurde für über 4 Stunden
ungeprüft
laufen gelassen, ohne dass die modifizierte Arginin-Deiminase inaktiviert
wurde. Außerdem
war es nicht nötig,
das Pegylierungsverfahren durch das Hinzufügen von Glycin abzustoppen.
Unter Bezugnahme auf Tabelle 3 wurden ungefähr 70–80% der enzymatischen Aktivität der modifizierten
Arginin-Deiminase erhalten. Tabelle 3: Spezifische Enzymaktivität (IU/mg
Protein)
| Ohne
Pegylierung | Pegyliert |
Wildtyp-ADI
(Sequenz
ID NR: 1) | 20–21 | 5–8 |
modifizierte
ADI
(Sequenz ID NR: 4) | 20–21 | 12–16 |
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Dies
weist darauf hin, dass die modifizierte Arginin-Deiminase beständigere
Formulierungen zulässt. Außerdem erlaubt
die modifizierte Arginin-Deiminase ein Heraufsetzen des Maßstabs des
Herstellungsverfahrens, verglichen mit der Wildtyp-Arginin-Deiminase.
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Verschiedene
erfindungsgemäße Modifikationen
zusätzlich
zu jenen, welche hier beschrieben wurden, werden dem Fachmann beim
Betrachten der vorhergehenden Beschreibung offensichtlich sein.
Es ist beabsichtigt, dass solche Modifikationen ebenfalls in den
Schutzumfang der beigefügten
Ansprüche
fallen. SEQUENZPROTOKOLL