JP2001516055A - 腫瘍中の血管形成血管系にホーミングする分子を同定する方法 - Google Patents

腫瘍中の血管形成血管系にホーミングする分子を同定する方法

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JP2001516055A
JP2001516055A JP2000511062A JP2000511062A JP2001516055A JP 2001516055 A JP2001516055 A JP 2001516055A JP 2000511062 A JP2000511062 A JP 2000511062A JP 2000511062 A JP2000511062 A JP 2000511062A JP 2001516055 A JP2001516055 A JP 2001516055A
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アーキ ルオスラティ,
レナタ パスクアリニ,
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Abstract

(57)【要約】 実質的に純粋なNGRレセプターを1つ以上の分子と接触させること、および該NGRレセプターに対する分子の特異的結合を測定することにより、血管形成血管系にホーミングする腫瘍ホーミング分子を同定する方法であって、特異的結合の存在が、該分子を、血管形成血管系にホーミングする腫瘍ホーミング分子として同定する。本発明はまた、被験体に、NGRレセプターに対する特異的結合を示す腫瘍ホーミング分子に連結された成分を含む結合体を投与し、それによって該成分を血管形成血管系に向けることにより、被験体において血管形成血管系に成分を向ける方法を提供する。さらに、本発明は、被験体に、NGRレセプターに対して特異的結合を示す腫瘍ホーミング分子に連結された検出可能な成分を有する結合体を投与すること、および該結合体を検出することにより、被験体中の腫瘍の血管形成血管系を造影する方法を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 本出願は、1997年9月10日に出願された米国特許出願第08/926,
914号(これは、1996年9月10日に出願された米国特許出願第08/7
10,067号から変更された米国仮出願番号60/060,947号の優先権
の利益を主張する)の一部係属出願であり、その全内容を、本明細書に参考とし
て援用する。
【0002】 本発明は、米国国立衛生研究所によって与えられるCA 42507、CA
62042、CA74238−01、およびガン研究所支援助成金CA 301
99のもとで政府支援が行われた。政府は、本発明において、特定の共有権を有
する。
【0003】 (発明の背景) (発明の分野) 本発明は、一般的にはガン生物学および薬物送達の分野、およびより詳細には
、選択的に腫瘍、特に悪性腫瘍にホーミングするペプチド、このような腫瘍ホー
ミング分子に結合された治療薬剤のような薬剤を含む組成物、および薬剤を腫瘍
に標的化するためにこのような分子を使用する方法に関する。
【0004】 (背景情報) この四半世紀にわたる連続した開発により、医者が患者においてガンを診断す
るための能力において実質的な改善をもたらした。例えば、前立腺特異的抗原に
対する抗体のような抗体ベースのアッセイは、現在、前立腺ガンのようなガンの
早期診断を可能にする。より最近は、遺伝子スクリーニング方法が、特にガンを
発生することに感受性であり得るヒトを同定するために利用可能になっている。
遺伝子スクリーニング方法は、ガンの発生に関連する遺伝子における1つ以上の
変異の同定に基づく。例えば、BRCA1およびBRCA2のような遺伝子の同
定は、いくつかの場合、乳ガンを発生する感受性に関連し得るこれらの遺伝子に
おける変異のさらなる同定を可能にした。
【0005】 不運にも、ガンを処置する方法は、病気を診断する方法についていけなかった
。したがって、種々のガンからの死亡率は、医者が初期の段階で病気を検出する
能力のために減少したが、より進行した疾患がある患者を処置する能力は、最小
限でしか進行していない。
【0006】 ガンを処置することにおける進歩に対する主な障害は、ガンを選択的に標的化
し得るが、正常組織に危害を加えない薬剤の相対的な欠如である。例えば、一般
的に処置に集中される放射線治療および外科的手術は、処置範囲において正常組
織に実質的損傷を引き起こし得、瘢痕、および重篤な症例では、正常組織の機能
の喪失を生じる。比較して、一般的に全身投与される化学療法は、骨髄、粘膜、
皮膚、および小腸などの器官に実質的な損傷を引き起こし得、これらは迅速な細
胞代謝回転および連続的細胞分割を受ける。結果として、吐き気、毛髪の喪失、
および血液細胞数の低下のような望ましくない副作用が、化学療法剤でガン患者
を全身的処置する結果として生じる。このような望ましくない副作用は、しばし
ば、投与され得る処置の量を制限する。したがって、ガンは、患者の罹患率およ
び死亡の主要な原因のままである。
【0007】 種々の薬物の標的特異性を増加させるための努力が行われている。例えば、独
特の細胞表面マーカーが、腫瘍を構成する細胞の集団によって発現される場合、
抗体が独特のマーカーに対して惹起され得、そして薬物が抗体に連結され得る。
薬物/抗体複合体の患者への投与の際、抗体のマーカーへの結合は、比較的高い
濃度の薬物の腫瘍への送達をもたらす。特定のガン細胞もしくは支持細胞または
マトリクスが、独特の細胞表面レセプターまたは特定のレセプターに対するリガ
ンドを発現する場合、同様の方法が使用され得る。これらの場合では、薬物は、
それぞれ特異的リガンドまたはレセプターに連結され得、したがって、比較的高
い濃度の薬物を腫瘍に送達する手段を提供する。
【0008】 腫瘍は、一部で比較的高いレベルの活性血管形成によって特徴づけられ、それ
は増殖する腫瘍を支持するための新しい血管の連続的形成を生じる。このような
血管形成血管は、成熟血管系とは区別可能である。血管形成血管系の区別される
特徴の1つは、独特の内皮細胞表面マーカーが発現されることである。したがっ
て、腫瘍における血管は、腫瘍に化学療法剤を指向させるための可能性のある標
的を提供し、それによって薬剤が感受性正常組織を殺す可能性を減少する。さら
に、腫瘍において血管形成血管系を標的化する薬剤が同定され得るならば、この
ような薬剤によって認識され、腫瘍細胞に特異的なレセプターではない血管形成
血管系における標的分子であるので、薬剤が種々の異なるタイプの腫瘍に対して
有用であり得る可能性がある。しかし、腫瘍血管系に特異的に結合しそして腫瘍
に化学療法剤を標的化し得る分子の使用は実証されていない。
【0009】 腫瘍にホーミングする分子に薬物を連結することが、薬物単独の使用を超えて
、処置に顕著な利点を提供し得るが、この方法の使用は、腫瘍で発現される有用
な細胞表面マーカーの不足によって厳しく限定される。したがって、腫瘍に、特
に腫瘍を支持する血管系に選択的にホーミングし得る分子を同定する必要性が存
在する。本発明は、この必要性を満たし、そしてさらに関連する利点を提供する
【0010】 (発明の要旨) 本発明は、腫瘍の血管形成血管系にホーミングする腫瘍ホーミング分子を同定
する方法を提供する。この方法は、実質的に純粋なNGRレセプターを、1つ以
上の分子と接触させる工程、および該NGRレセプターに対する分子の特異的結
合を測定する工程であって、ここで特異的結合の存在が、該分子を、血管形成血
管系にホーミングする腫瘍ホーミング分子として同定する工程を包含する。本発
明の方法では、実質的に精製されたNGRレセプターは、例えば、CD13/ア
ミノペプチダーゼNであり得る。所望であれば、この実質的に精製されたNGR
レセプターは、プレートまたはビーズのような支持体上に固定化され得る。
【0011】 本発明はまた、実質的に精製されたNGRレセプターを用いて血管形成血管系
にホーミングするホーミング分子を同定する方法を提供する。この方法は、実質
的に純粋なNGRレセプターを、1つ以上の分子と接触させる工程、および該N
GRレセプターに対する分子の特異的結合を測定する工程であって、ここで特異
的結合の存在が、該分子を、血管形成血管系にホーミングするホーミング分子と
して同定する工程を包含する。本発明は、非腫瘍血管形成血管系にホーミングす
るホーミング分子を提供する。
【0012】 本発明はまた、該被験体に、NGRレセプターに対して特異的結合を示す腫瘍
ホーミング分子に連結された成分を含む結合体を投与し、それによって該成分を
腫瘍の血管形成血管系に向ける工程により、被験体における腫瘍の血管形成血管
系に成分を向ける方法を提供する。本発明の方法において、この腫瘍ホーミング
分子は、例えば、配列NGRを含むペプチドであり、そして、所望であれば、そ
の成分が細胞傷害剤、薬物または癌の治療剤、例えば、ドキソルビシンである結
合体の一部分であり得る。この配列NGRを含む腫瘍ホーミングペプチドは、例
えば、配列CNGRCVSGCAGRC(配列番号3)、NGRAHA(配列番
号6)、CVLNGRMEC(配列番号7)、またはCNGRC(配列番号8)
を有し得る。被験体において腫瘍の血管形成血管系に成分を向ける本発明の方法
では、腫瘍ホーミング分子はまた、例えば、ベスタチン、o−フェナントロリン
、アクチノニン、アマスタチン、2,2’−ジピリジルまたはフマギリンのよう
なアミノペプチダーゼインヒビターであり得、そして所望であれば、薬物成分に
連結され得る。
【0013】 本明細書は、さらに、被験体に、NGRレセプターに対して特異的結合を示す
腫瘍ホーミング分子に連結された検出可能な成分を有する結合体を投与し、それ
によって該結合体が、該血管形成血管系に選択的に結合する工程、および該結合
体を検出する工程により、被験体における腫瘍の血管形成血管系を造影する方法
を提供する。血管形成血管系を造影する検出可能な成分は、例えば、放射線核種
であり得る。血管形成血管系を造影するために有用な腫瘍ホーミング分子は、例
えば、配列CNGRCVSGCAGRC(配列番号3)、NGRAHA(配列番
号6)、CVLNGRMEC(配列番号7)、またはCNGRC(配列番号8)
を含むペプチドのような、配列NGRを含むペプチドであり得る。血管形成血管
系を造影するための腫瘍ホーミング分子は、例えば、ベスタチン、o−フェナン
トロリン、アクチノニン、アマスタチン、2,2’−ジピリジル、フマギリンま
たはアミノペプチダーゼを阻害する別の分子のようなアミノペプチダーゼインヒ
ビターであり得る。
【0014】 本発明はまた、NGRレセプター結合分子である、血管形成のインヒビターを
提供する。このようなインヒビターは、例えば、NGRレセプター抗体、または
ベスタチン、o−フェナントロリン、アクチノニン、アマスタチン、2,2’−
ジピリジルまたはフマギリン、あるいはこのような血管形成インヒビターの薬物
またはトキシンへの結合体であり得る。
【0015】 (発明の詳細な説明) 本発明は、血管形成性血管系への分子のホーミングを担う標的分子の同定に関
する。同定された標的分子は、例えば、腫瘍の血管形成性血管系へホーミングす
る腫瘍ホーミング分子に対するレセプターとして作用し得る。本明細書において
開示されるように、種々の腫瘍ホーミング分子は、インビボパニングを用いて単
離され;腫瘍ホーミングペプチドのいくつかに存在するコア結合モチーフが配列
NGRであると同定された(実施例IVを参照のこと)。特に、ペプチドCNG
RCVSGCAGRC(配列番号3)、NGRAHA(配列番号6)およびCV
LNGRMEC(配列番号7)を発現するファージは、ヒト乳ガン、ヒトカポー
ジ肉腫およびこれらの腫瘍を有するマウスにおいてマウス黒色腫にホーミングし
た。さらに、このようなホーミングは、NGR含有ペプチドCNGRC(配列番
号8)を含むことによってインビボで競合阻害されたが、無関連のペプチドによ
っては阻害されなかった。従って、本明細書において開示される結果は、NGR
を含む腫瘍ホーミングペプチドが、異なる型および種起源の腫瘍にホーミングし
得、そして特異的に結合することを示す。
【0016】 本明細書においてさらに開示されるように、NGRモチーフを含む腫瘍ホーミ
ング分子に特異的に結合するレセプターが同定された(実施例IXおよびXを参
照のこと)。NGRレセプターの特徴付けによって、この分子がCD13抗体と
免疫反応すること、および単離したレセプターがNGRモチーフに特異的に結合
することが明らかになった。さらに、NGRレセプターは、腫瘍血管系を含む血
管形成性血管系において発現した。そして、これは、血管形成において機能的に
重要である。血管形成性血管系において発現されるNGRレセプターのような標
的分子の同定を、インビトロで有利に使用して、新たなホーミング分子(NGF
レセプターの高親和性リガンドを含む)を同定し得、そして腫瘍ホーミング分子
および結合部分(例えば、薬物)の、インビボでの腫瘍の血管形成性血管系への
標的化をし得る。
【0017】 従って、本発明は、この分子を同定するために実質的に精製されたNGRレセ
プターを使用することによって、腫瘍を血管形成性血管系へホーミングする腫瘍
ホーミング分子を同定する方法を提供する。この方法は、実質的に精製されたN
GRレセプターを、1以上の分子と接触させる工程およびそのNGRレセプター
への分子の特異的結合を決定する工程であって、ここで特異的な結合の存在が、
その分子を腫瘍の血管形成性血管系へのホーミングをする腫瘍ホーミング分子で
あると同定する、工程を包含する。腫瘍の抗原形成性血管系へホーミングをする
腫瘍ホーミング分子を同定することに関する本発明の方法は、さらに、インビボ
でNGR結合分子を投与する工程、および血管形成性血管系へのNGR結合分子
の結合を決定する工程を包含する。所望であれば、実質的に精製されたNGRレ
セプターは、プレートまたはビーズのような支持体上に固定され得る。
【0018】 本発明の方法において、実質的に精製されたNGRレセプターは、例えば、C
D13/アミノペプチダーゼN(図12、また、Lookら、J.Clin.I
nvest.83:1299−1307(1989)を参照のこと。これは、本
明細書において参考として援用される)であり得る。約150kDのこの高度に
保存された膜貫通型糖タンパク質は、N末端疎水性セグメントを介して細胞膜に
取り込まれる(Lookら、前出、1989;Xuら、Exp.Hematol
,25;521−529(1997)、これは本明細書において参考として援用
される)。この大きな細胞外カルボキシ末端ドメインは、多くの亜鉛依存性メタ
ロプロテアーゼの特徴であるペンタペプチドを含む(Lookら、前出、198
9)。いくつかの異なる種からのCD13のホモログは、良好に保存されている
(Lookら、前出、1989;Xuら,前出、1997;Turnerら、M
ammalian Ectoenzymes、KennyおよびTurner編
、Elsevier Scientific Publishing Co.,
Amsterdam、211頁(1987))。
【0019】 CD13は、骨髄系統の正常細胞および悪性細胞(Amoscatoら、J.
Immunol.142:1245−1252(1989);Favaloro
ら、Br.J.Haematol.69:163−171(1988);Mak
rynikolaら、Exp.Hematol.23:1173−1179(1
995))ならびに多くの上皮細胞型、内皮細胞型、および腫瘍細胞型(Amo
scatoら、Biochem.Biophys.Acta 1041:317
−319(1990);RawlingsおよびBarret、Biochem
.J.290:205−218(1993);Mechtersheimerお
よびMoller、Am.J.Pathol.137:1215−1222(1
990);Menradら、Cancer Res.53:1450−1455
(1993);Riemannら、J.Immunol.158:3425−3
432(1997))において発現する。CD13は、その位置に依存して異な
って機能し得る。シナプス膜において、CD13は、エンケファリンおよびエン
ドルフィンを代謝する(Matsasら、FEBS Lett.175:124
−128(1984));腸刷子縁において、CD13は、調節性ペプチドを分
解し、そしてアミノ酸をスカベンジする(Turnerら、前出、1997;R
awlingsおよびBarret、前出、1993);リンパ球において、C
D13の細胞表面活性は、有糸分裂活性、抗原プロセシングに関連する(Mou
ritsenら、J.Immunol.149:1987−1993(1992
);Falkら、Immunogenetics 39:230−242(19
94));細胞接着、および移動(Menradら、前出、1993;Saik
iら、Int.J.Cancer 54:137−143(1993);Koc
hら、Am.J.Pathol.138:165−173(1991))。さら
に、CD13はまた、腫瘍浸潤(Saikiら、前出、1993、Fujiiら
、Clin.Exp.Metastatis 13:337−344(1995
))、シグナル伝達(O’Connellら、Transplant.Proc
.21:3826−3827(1989))、細胞周期制御および分化(Mak
rynikolaら、前出、1995);Riemannら、前出、1997)
;ならびにウイルスについてのレセプターとして(Delmasら、Natur
e 357:417−420(1992);Yeagerら、Nature 3
57:420−422(1992))において関連付けられている。
【0020】 CD13の発現レベルおよび酵素活性は、生理的に調節されており、CD13
の活性および基質特異性は、配座変化と関連しており、そして増殖シグナルのよ
うな細胞に対する種々の刺激によって誘導される。モノクローナル抗体を用いた
研究もまた、CD13が潜在性の部位の曝露をもたらし得、そして酵素活性を調
節し得る調節性分子内変化を受けることを示している。特定のエピトープの存在
はまた、急性骨髄性白血病の予後に関連付けられている(Xuら、前出、199
7;Favaloroら、前出、1988;Makrynikolaら、前出、
1995)。
【0021】 細胞表面CD13/アミノペプチダーゼN酵素活性は、ベスタチン、o−フェ
ナントロリンおよびアクチノニンによって強力にブロックされ得る(Taylo
r、FASEB J.7:290−298(1993);Rawlingsおよ
びBarret、前出、1993;Saikiら、前出、1993)。さらに、
ベスタチンは、免疫調節効果を有することが示されており、そして高用量のベス
タチンの投与は、実験的および自発的な転移の顕著な抑制ならびに腫瘍細胞浸潤
の阻害をもたらす(Bruley−Rossetら、Immunol.38:7
5−83(1979);van Halら、J.Immunol.153:27
18−2728(1994);Saikiら、前出、1993;Fujiiら、
前出、1995)。CD13は、血管系の外側で発現するが、本明細書において
開示された結果は、抗CD13抗体との免疫反応性を有するNGRレセプターが
腫瘍血管における循環に曝露されるのみであることを示す(実施例XIIを参照
のこと)。
【0022】 本明細書において使用される用語「NGRレセプター」とは、血管形成性血管
系において発現され、そしてNGRモチーフを特異的に結合する標的分子を意味
する。以下ならびに実施例IXおよびXに記載されるように、NGRレセプター
が実質的に精製され、そしていくつかのNGR含有ペプチドに特異的に結合する
が無関連のコントロールペプチドには結合しないことが実証された。本明細書に
おいて開示されるNGRレセプターは、高度に保存された、CD13/アミノペ
プチダーゼN(CD13/APN)と称する膜貫通アミノペプチダーゼの特徴を
示す。本明細書において開示されるように、NGRレセプターは、膜貫通型レセ
プターであり得る。NGRレセプターはまた、抗CD13モノクローナル抗体と
免疫反応し、そしてアミノペプチダーゼ活性を有する分子であり得る。例えば、
NGRレセプターは、CD13/APN(配列番号201)のアミノ酸配列に実
質的に類似するアミノ酸配列を有し得る。このようなNGRレセプターは、CD
13/APNの配列(配列番号201)に同一であるアミノ酸配列を有し得るか
、または、そのレセプターが血管形成性血管系に発現し、そして特定のNGR結
合活性を保持する限り、1以上の改変(例えば、欠失、挿入または置換、これら
は、保存的アミノ酸置換および非保存的アミノ酸置換を含む)を有し得る。用語
「NGRレセプター」はまた、例えば、改変された形態の天然に存在するアミノ
酸(例えば、D−立体異性体)、天然に存在しないアミノ酸、アミノ酸アナログ
および模倣体を含むポリペプチドを、そのようなポリペプチドが上記に規定され
るような機能的活性を保持する限り、包含することが意図される。
【0023】 NGRレセプターの機能的フラグメントもまた、本発明の方法において例えば
、腫瘍の血管形成性血管系にホーミングをする腫瘍ホーミング分子を同定するた
めに有用であり得る。本明細書において使用される場合、用語「機能的フラグメ
ント」は、NGRレセプターに言及して使用されるときには、ホーミング分子に
対するいくつかまたは全ての結合活性を保持するNGRレセプターの一部をいう
。このような機能的フラグメントは、例えば、NGRモチーフを結合するドメイ
ン(例えば、NGRレセプターの細胞外ドメインまたは抗体と特異的に反応性で
あるエピトープ)であり得る。腫瘍ホーミング分子を同定するにおいて有用なN
GRレセプターの機能的フラグメントは、例えば、CD13/アミノペプチダー
ゼNのドメイン細胞外カルボキシ末端ドメインであり得る(Lookら、前出、
1989)。
【0024】 本明細書において使用される場合、用語「特異的結合」とは、非特異的相互作
用とは測定可能なほどに相違する結合を意味する。特異的結合は、コントロール
分子の結合と比べて、分子の結合を決定することによって、測定され得る。この
コントロール分子は、一般的に、結合活性を有しない類似の構造の分子、例えば
、NGRを欠く類似のサイズのペプチドである。この場合、特異的結合は、その
分子が、コントロール分子よりも、NGRレセプターについて、測定可能なほど
に、より高親和性を有する場合に示される。結合の特異性は、例えば、標的と結
合することが公知のコントロール分子との競合によって決定され得る。例えば、
NGRペプチドの特異的結合は、同じNGRペプチドまたはNGRモチーフを含
む異なるペプチドとの結合について競合させることによって実証され得る。この
場合、特異的結合は、分子との結合がペプチドを含む第二のNGRによって競合
的に阻害される場合に示される。
【0025】 用語「特異的結合」は、本明細書において使用される場合、低親和性および高
親和性の両方の特異的結合を包含する。特異的結合は、例えば、少なくとも約1
-4MのKdを有する低親和性ホーミング分子によって示され得る。例えば、ホ
ーミング分子に対するレセプターが1を超える結合部位を有する場合、低親和性
を有するホーミング分子は、血管形成性血管系を標的化するために有用であり得
る。特異的結合はまた、高親和性ホーミング分子(例えば、少なくとも約10-7 M、少なくとも約10-8M、少なくとも約10-9M、少なくとも約10-10M、 のKdを有するホーミング分子)によって示され得るか、あるいは、少なくとも
約10-11M、または少なくとも約10-12M以下のKdを有し得る。低親和性お
よび高親和性のホーミング分子は、血管形成性血管系を標的化するのに有用であ
る。
【0026】 腫瘍内の血管系は、一般に、活発な血管形成を行い、これは増殖しつつある腫
瘍を支持する新たな血管の継続的形成をもたらす。このような血管形成血管は、
血管形成血管系が独特の内皮細胞表面マーカー(αvβ3インテグリン(Broo
ks、Cell 79:1157−1164 (1994)、これは本明細書に
おいて参考として援用される;WO 95/14714、国際出願日1994年
11月22日)、および血管形成増殖因子に対するレセプター(Mustone
nおよびAlitalo、J. Cell. Biol. 129:895−8
98 (1995);Lappi、Semin. Cancer Biol.
6:279−288(1995))を含む)を発現する点で成熟血管系と区別し
得る。さらに、腫瘍血管系は、腫瘍血管系が有窓性である点で、一般的に血管と
組織学的に区別し得る(Folkman、Nature Med. 1:27−
31(1995);Rakら、Anticancer Drugs 6:3−1
8(1995))。従って、血管形成性血管系は、主要ホーミング分子を標的化
するための,特に魅力的な標的である。このような腫瘍ホーミング分子は、薬剤
が正常で健康な器官または組織に対する毒性効果を有する可能性を低減しながら
、薬剤(例えば、化学療法薬)を腫瘍に指向するために有用であり得る(実施例
VIIIおよびXV)。さらに、血管形成性血管系に選択的にホーミングする分
子はまた、例えば、炎症組織、再生組織または創傷組織に存在する新血管系の他
の型の標的化において使用し得る。本明細書において使用される場合、用語「腫
瘍の血管形成性血管系へのホーミングをする腫瘍ホーミング分子」とは、腫瘍の
血管形成性血管系において発現する標的分子に対して特異的に結合し得る分子を
意味する。同様に、用語「血管形成性血管系にホーミングするホーミング分子」
とは、血管形成性血管系に発現した標的分子に対して特異的に結合し得る分子を
意味する。ホーミング分子は、腫瘍ホーミング分子であり得ることが理解される
【0027】 ホーミング分子は、腫瘍または非腫瘍組織において血管形成性血管系に結合し
得る。腫瘍および非腫瘍の血管系生成血管系の両方に結合するホーミング分子は
また、腫瘍または非腫瘍の組織に対する優先的な結合を示し得る。例えば、腫瘍
ホーミングペプチド(例えば、NGRペプチド)は、非腫瘍血管形成性血管系と
比較して、腫瘍の血管形成性血管系において優先的に蓄積し得る。
【0028】 本発明はまた、実質的に純粋なNGRレセプターを用いて血管形成性血管系へ
のホーミングをするホーミング分子を同定する方法を提供する。この方法は、実
質的に生成されたNGRレセプターを1以上の分子と接触させる工程、およびN
GRレセプターに対する分子の特異的な結合を決定する工程であって、ここで、
特異的結合の存在によって、その分子が血管形成性血管系へのホーミングをする
ホーミング分子であると同定される、工程を包含する。
【0029】 本発明のホーミング分子を同定するための方法はまた、NGR結合分子をイン
ビボで投与する工程、および血管形成性血管系へのそのNGR結合分子の結合を
決定する工程を包含する。従って、本発明は、非腫瘍組織において血管形成性血
管系に結合するホーミング分子および腫瘍の血管形成性血管系へホーミングする
ホーミング分子を同定するための方法を提供する。本明細書に開示されるように
、実質的に精製されたNGRレセプターを使用して、被験体の非腫瘍新血管形成
された組織へのホーミングをするホーミング分子を同定し得、そして腫瘍ホーミ
ング分子を同定し得る。
【0030】 血管形成性血管系へとホーミングするホーミング分子または腫瘍の血管形成性
血管系へとホーミングする腫瘍ホーミング分子は、1以上の分子、例えば、分子
のライブラリーをスクリーニングすることによって同定される。本明細書におい
て使用される場合、用語「ライブラリー」とは、分子の収集物を意味する。ライ
ブラリーは、少数または多数の異なる分子を含み得、これは、約10分子から数
十分子以上にまで変動する。所望である場合、分子は、タグに連結され得、これ
はその分子の回収または同定を容易にし得る。本明細書において開示されるよう
に、血管形成性血管系へホーミングするホーミング分子は、実質的に精製された
NGRレセプターに対するインビトロスクリーニングによって同定され得る。
【0031】 本明細書中で使用される場合、用語「分子」は、薬物のような有機化学薬品;
RNA、cDNA、またはオリゴヌクレオチドのような核酸分子;改変体もしく
は改変されたペプチドまたはペプチド様分子(本明細書中ではペプチド模倣物と
いい、これはペプチドの活性を模倣する)を含むペプチド;あるいは抗体または
増殖因子レセプターまたはそのフラグメント(例えば、結合ドメインを含む抗体
のFv、単鎖Fv(scFv)、FdまたはFabフラグメント)のようなタン
パク質を意味するために広く使用される。便宜上、用語「ペプチド」は、例えば
、環状配座または直鎖配座を有し得る、ペプチド、タンパク質、タンパク質のフ
ラグメントなどを意味するために本明細書中で広く使用される。分子はまた、天
然に生じないが、インビトロ方法の結果として産生される天然に存在しない分子
であり得るか、あるいはcDNAライブラリーもしくはペプチド模倣物から発現
されるタンパク質またはそのフラグメントのような天然に存在する分子であり得
る。
【0032】 本発明の方法に従って実質的に精製されたNGRレセプターに対してスクリー
ニングされる分子は、「ペプチド模倣物」であり得、これは、腫瘍ホーミングペ
プチドの結合活性を有するペプチド様分子(例えば、NGRペプチドのペプチド
模倣物アナログ)を意味するために広く使用される。従って、化学的に改変され
たペプチド、天然に存在しないアミノ酸を含むペプチド様分子、ペプトイドなど
を含むペプチド模倣物、特にNGR含有ペプチドのペプチド模倣物、は、NGR
レセプターに特異的に結合する能力について、血管形成性血管系へホーミングす
る際の活性について、スクリーニングされ得る(例えば、「Burger’s
Medicinal Chemistry and Drug Discove
ry」第5版,第1−3巻(M.E. Wolff編; Wiley Inte
rscience 1995を参照のこと)、これは参考として本明細書中に援
用される)。ペプチド模倣物は、ペプチドを越える種々の利点、例えば消化管の
通過中の安定性の増加を提供し、従って経口投与に有利に使用される。
【0033】 ペプチド模倣物の収集物またはライブラリーは、当該分野で周知である(例え
ば、可能性のあるペプチド模倣物のライブラリーを含むデータベース)。例えば
、Cambridge Structural Databaseは、公知の結
晶構造を有する300,000より多くの化合物の収集物を含む(Allenら
, Acta Crystallogr. B項, 35:2331 (197
9))。この構造寄託は、新しい結晶構造が決定されるにつれて絶えず更新され
、そして適切な形状、例えば、腫瘍ホーミング分子(例えば、NGRペプチド)
と同じ形状を有する化合物について、ならびに腫瘍ホーミングペプチドによって
結合された標的分子への可能性のある幾何学的および化学的相補性を有する化合
物についてスクリーニングされ得る。腫瘍ホーミングペプチド,または腫瘍ホー
ミング分子を結合する標的分子の結晶構造が利用可能でない場合、構造は、例え
ば、プログラムCONCORD(Rusinkoら, J. Chem. In
f. Comput. Sci. 29:251 (1989))を使用して生
成され得る。別のデータベース、Available Chemicals D
irectory (Molecular Design Limited,
Informations Systems; San Leandro CA
)は、市販されている約100,000化合物を含み、そしてまた腫瘍ホーミン
グ分子または本発明の方法に従って、血管形成性血管系へホーミングするホーミ
ング分子を同定するためにスクリーニングされ得る。
【0034】 ペプチド、ペプトイド、およびペプチド模倣物のような分子の種々のタイプの
異なる集団を含むライブラリーを調製する方法は、当該分野で周知であり、そし
て種々のライブラリーが市販されている(例えば、EckerおよびCrook
e, Biotechnology 13:351−360(1995)、なら
びにBlondelleら,Trends Anal.Chem.14:83−
92(1995)、およびそこに引用される参考文献を参照のこと、そのそれぞ
れは参考として本明細書中に援用される;GoodmanおよびRo,Pept
idomimetics for Drug Design,「Burger’
s Medicinal Chemistry and Drug Disco
very」第1巻 (M.E.Wolff編;John Wiley & So
ns 1995),803−861頁、ならびにGordonら、J.Med.
Chem.37:1385−1401 (1994)も参照のこと、それらのそ
れぞれは参考として本明細書中に援用される)。分子が、ペプチド、タンパク質
、またはそのフラグメントである場合、分子は、インビトロで直接生成され得る
か、またはインビトロで生成され得る核酸から発現され得る。合成ペプチドおよ
び核酸化学の方法は当該分野で周知である。
【0035】 分子のライブラリーはまた、例えば、目的の細胞、組織、器官、または生物か
ら集められたmRNAからcDNA発現ライブラリーを構築することによって産
生され得る。このようなライブラリーを産生する方法は当該分野で周知である(
例えば、Sambrookら, Molecular Cloning: A
laboratory manual (Cold Spring Harbo
r Laboratory Press 1989)、これは参考として本明細
書中に援用される)。好ましくは、cDNAによってコードされるペプチドは、
cDNAを含む細胞またはウイルスの表面で発現される。例えば、cDNAは、
融合5(実施例I)のようなファージベクター中にクローン化され得、ここで、
発現の際、コードされたペプチドは、ファージの表面で融合タンパク質として発
現される。
【0036】 さらに、分子のライブラリーは、DNAもしくはRNAまたはそれらのアナロ
グであり得る核酸分子のライブラリーを含み得る。例えば、細胞表面レセプター
に結合する核酸分子は周知である(例えば、O’Connellら, Proc
. Natl. Acad. Sci.,USA 93:5883−5887
(1996);TuerkおよびGold, Science 249:505
−510 (1990);Goldら, Ann. Rev. Biochem
. 64:763−797 (1995)を参照のこと、それらのそれぞれは参
考として本明細書中に援用される)。従って、核酸分子のライブラリーは、実質
的に精製されたNGRレセプターと接触して、腫瘍ホーミング分子または血管形
成性血管系へホーミングするホーミング分子を同定し得る。所望であれば、核酸
分子は、例えば、ヌクレアーゼによる攻撃に対してあまり感受性ではない核酸ア
ナログであり得る(例えば、Jelinekら, Biochemistry
34:11363−11372 (1995);Lathamら, Nucl.
Acids Res. 22:2817−2822 (1994);Tamら
, Nucl. Acids Res. 22:977−986 (1994)
;Reedら, Cancer Res. 59:6565−6570 (19
90)を参照のこと、それらのそれぞれは参考として本明細書中に援用される)
【0037】 NGRレセプターに対する特異的結合について、およびそれゆえ、血管形成性
血管系へのホーミングにおける活性についてスクリーニングされる分子の特に有
用なライブラリーは、ファージディスプレーライブラリーを含む。分子のこのよ
うなファージディスプレーライブラリーは、種々の状況において、二次ライブラ
リー(これは、環状ファージディスプレイペプチドライブラリー(例えば、X2 CNGRCX2(配列番号222)、CX2(C/X)NGR(C/X)X2C( 配列番号223)、およびCNGRCX6(配列番号224))(ここで、「C 」は、システインであり、そして「X」は、任意のアミノ酸である);実施例X
を参照のこと)を含む)を含む。スクリーニングされる分子のライブラリーはま
た、抗体あるいはFv、単鎖FvまたはFabフラグメントのような抗体フラグ
メントのライブラリーであり得;実施例Xにおいて開示されるように、このよう
なライブラリーは、例えば、ヒト腫瘍異種移植片で免疫したウサギから調製され
たコンビナトリアルscFvライブラリーであり得る。このような抗体は、抗C
D13抗体F23およびMY7によって認識される同じエピトープに結合し得る
か、または異なるエピトープに結合し得る。
【0038】 当業者は、実質的に精製されたNGRレセプターを特異的に結合する分子がN
GRレセプターを結合し得、そしてその活性を調節し得るか、あるいは、NGR
レセプターの活性に影響を与えるその能力に関して不活性であり得ることを理解
する。本明細書において開示されるように、例えば、NGRレセプターは、血管
形成において機能的に重要である。実質的に精製されたNGRレセプターと特異
的に結合する分子は、アゴニストまたはそのレセプターのインヒビターであり得
、従って、血管形成を増強し得るかまたは阻害し得る。
【0039】 NGRレセプターのインヒビターは、NGRレセプターに対して高度に特異的
であり得る。例えば、特異的インヒビターは、NGRレセプターにして高度な特
異性で結合する抗体であり得る。その抗体は、この抗体の結合の際にNGRレセ
プター活性を阻害する固有の特性を有し得る。あるいは、阻害性ではないがNG
Rレセプターに特異的に結合する抗体は、薬物または標的に結合体化されて、特
異的インヒビターを生成し得る。この抗体は、モノクローナル抗体またはポリク
ローナル抗体であり得、あるいは、Fv、単鎖FvまたはFabフラグメントの
ような機能的抗体フラグメントであり得る。
【0040】 従って、NGRレセプターへの特異的な結合を示すモノクローナル抗体または
ポリクローナル抗体は、当業者に周知の方法によって産生され得る。(Harl
owおよびLane、Antibodies:A laboratory ma
nual(Cold Spring Harbor Laboratory P
ress 1988)、これは本明細書において参考として援用される)。ある
いは、機能的フラグメントのライブラリー(これは、NGRレセプターに結合し
得る)はまた、NGRレセプターに結合するホーミング分子を同定するためにス
クリーニングされ得る。例えば、ヒト腫瘍異種移植片または実質的に精製された
NGRレセプターで免疫することによって生成した、コンビナトリアルscFv
ライブラリーは、NGRレセプターに対する結合についてスクリーニングされ得
る(実施例Xを参照のこと)。
【0041】 NGRレセプターに対して高度に特異性であるインヒビターに加えて、インヒ
ビターはまた、NGRレセプターに関連するが同一ではない他の分子に対する阻
害性活性を示し得る。例えば、アミノペプチダーゼインヒビターは、アミノペプ
チダーゼについて特異的な活性を示し得るか、またはいくつかのアミノペプチダ
ーゼに対する阻害性活性を示し得る。NGRレセプターに結合し、そしてアミノ
ペプチダーゼであるホーミング分子は、そのインヒビターが標的の血管新生され
た組織におけるNGRレセプターへの優先的な結合を示す場合に、特に有用であ
る。
【0042】 従って、実質的に精製されたNRGレセプターを特異的に結合するに際の活性
についてスクリーニングされる分子のライブラリーは、アミノペプチダーゼの天
然の基質の構造アナログおよびアミノペプチダーゼインヒビターの構造アナログ
を含む。このようなライブラリーは、Ala−PNAのような基質の構造アナロ
グ;Leu−エンケファリン;Met−エンケファリンまたはツフシン(Xuら
、Experimental Hematology 25:521−529(
1997)、これは、本明細書において参考として援用される)を含み得る。こ
のようなライブラリーはまた、アミノペプチダーゼインヒビターの構造アナログ
、例えば、アクチノニン;アマスタチン;ベスタチン;1,10−フェナントロ
リンもしくはo−フェナントロリン;または2,2’−ジピリジル;あるいはP
he−Leuのアナログ(Xuら、前出、1997)を含む。このようなライブ
ラリーは、さらに、フマジリン(Sinら、Proc.Natl.Acad.S
ci.USA 94:6099−6103(1997)、これは、本明細書にお
いて参考として援用される)を含み得る。上記より、実質的に精製されたNGR
レセプターを特異的に結合する分子は、Phe−Leuの天然に存在する構造ア
ナログまたは天然に存在しない構造アナログであり得る。
【0043】 上記のようなファージおよびDNAライブラリーをスクリーニングすることに
加えて、コンビナトリアル化学ライブラリーもまた、本発明の方法に従って実質
的に精製されたNGRレセプターを用いてインビトロでスクリーニングされ得る
。コンビナトリアルライブラリーを生成するための方法は、例えば、以下に記載
されるように当該分野で周知である:Gordonら、J.Med.Chem.
37:1385−1401(1994);Gallopら、J.Med.Che
m/37:1203−1251(1994);ならびにWilsonおよびCz
arnik編、Combinatorial Chemistry John
Wiley & Sons、New York(1997)、これらは各々が、
本明細書において参考として援用される。
【0044】 分子のライブラリー内でNRGレセプターを特異的に結合する腫瘍ホーミング
分子またはホーミング分子の存在は、当該分野で周知の種々の方法を用いて同定
され得る。一般的に、ライブラリーにおける化合物は、個々に、例えば、高処理
能力スクリーニングを用いて試験され得る。所望であれば、個々の化合物は、そ
の分子の回収まはた同定を容易にするためにタグ化され得る。このようなタグ化
ライブラリーは、インビボおよびインビトロのスクリーニングについて有用であ
る。
【0045】 本明細書において使用される場合、用語「タグ(化)」とは、そのライブラリ
ーの分子に連結している物理的、化学的または生物学的な部分(例えば、それぞ
れ、プラスチックビーズ、オリゴヌクレオチドまたはバクテリオファージ)を意
味する。分子をタグ化する方法は、当該分野で周知である(Hermanson
、Bioconjugate Techniques(Academic Pr
ess 1996)、これは、本明細書において参考として援用される)。
【0046】 特異的なタグが、血管形成性血管系にホーミングする腫瘍ホーミング分子また
はホーミング分子を同定するために、本発明の方法において、特に有用であり得
る。本明細書において使用される場合、用語「特異的なタグ(化)」とは、ライ
ブラリーの特定の分子に連結し、そしてその特定の分子に独特である、物理的、
化学的または生物学的なタグをいう。特異的なタグは、それが容易に同定可能で
ある場合、特に有用である。ライブラリーの特定の分子に独特なヌクレオチド配
列は、特異的なタグの例である。例えば、独特のヌクレオチド配列でタグ化され
たペプチドを合成する方法は、それぞれヌクレオチド配列を決定する際に、その
ペプチドの同一性が公知であるような特異的タグを含む分子のライブラリーを提
供する(BrennerおよびLerner, Proc. Natl. Ac
ad. Sci., USA 89:5381−5383 (1992)を参照
のこと、これは参考として本明細書中に援用される)。ペプチドまたは他の型の
分子に特異的なタグとしてのヌクレオチド配列の使用は、試料中の分子の存在を
同定するための単純な手段を提供する。なぜなら、PCRのような非常に感度の
ある方法が、特異的タグのヌクレオチド配列を決定し、それによって連結される
分子の配列を同定するために使用され得るからである。同様に、特異的タグの配
列決定が発現されたペプチドのアミノ酸配列を同定するので、ファージで発現さ
れるペプチドをコードする核酸配列は、特異的タグのもう1つの例である。
【0047】 同定された腫瘍ホーミング分子は、例えば、薬物、毒素または検出可能な標識
のような所望の分子(これは、その分子に連結され得る)を腫瘍に標的化するた
めに有用である。さらに、腫瘍ホーミング分子は、腫瘍においてそのホーミング
分子が結合する標的分子を同定するために有用である。一旦標的分子、例えば、
本明細書において開示されるNGRレセプターが同定されると、その標的分子は
、さらなる腫瘍ホーミング分子を同定するために使用され得る。
【0048】 本発明はまた、その被験体に対して、NRGレセプターに特異的な結合を示す
腫瘍ホーミング分子に結合された分子を含む結合体を投与して、それにより、そ
の結合体が腫瘍の血管形成性血管系に対して指向させることにより、被験体にお
ける腫瘍の血管形成性血管系に対して部分を指向させる方法を提供する。本発明
の方法において、腫瘍ホーミング分子は、例えば、配列NGRを含むペプチドで
あり得、そして所望であれば、その部分が細胞傷害性因子、薬物または化学療法
剤(例えば、ドキソルビシン)である結合体の部分であり得る。配列NGRを含
む腫瘍ホーミングペプチドは、例えば、配列CNGRCVSGCAGRC(配列
番号3)、NGRAHA(配列番号6)、CVLNGRMEC(配列番号7)、
またはCNGRC(配列番号8)を有し得る。被験体における腫瘍の血管形成性
血管系に部分を指向させるための本発明の方法において、腫瘍ホーミング分子は
また、例えば、アミノペプチダーゼインヒビター(例えば、ベスタチン、o−フ
ェナントロリン、アクチノニン、アマスタチン、2,2’−ジピリジルまたはフ
マジリン)であり得、そして所望であれば、ドキソルビシン部分に連結され得る
【0049】 本発明はさらに、NGRレセプターへの特異的な結合を示す腫瘍ホーミング分
子に対して連結された部分を含む結合体を被験体に投与することによって、その
結合体を腫瘍の血管形成性血管系に指向させることによる、被験体における血管
新生を阻害する方法を提供する。本発明の方法において、腫瘍ホーミング分子は
、例えば、配列NGRを含むペプチドであり得、そして所望であれば、その部分
が細胞傷害性剤、薬物または化学療法剤(例えば、ドキソルビシン)である結合
体の部分であり得る。配列NGRを含む腫瘍ホーミングペプチドは、例えば、配
列CNGRCVSGCAGRC(配列番号3)、NGRAHA(配列番号6)、
CVLNGRMEC(配列番号7)、またはCNGRC(配列番号8)を有し得
る。被験体における腫瘍の血管形成性血管系へ部分を指向させるための本発明の
方法において、腫瘍ホーミング分子はまた、例えば、アミノペプチダーゼインヒ
ビター(例えば、ベスタチン、o−フェナントロリン、アクチノニン、アマスタ
チン、2,2’−ジピリジルまたはフマジリンであり得、そして所望であれば、
ドキソルビシン部分に連結され得る。
【0050】 本発明はまた、非腫瘍組織において血管形成を阻害する方法を提供する。この
方法は、NGRレセプターに特異的な結合を示すホーミング分子に連結された部
分を含む結合体を投与することによって、その結合体が非腫瘍組織の血管形成性
血管系に指向される工程を包含する。非腫瘍組織において血管形成を阻害するこ
とは、例えば、黄斑変性における網膜血管新生のような血管新生された組織およ
び糖尿病ならびに慢性関節リウマチ滑膜における血管新生を含む疾患を処置する
ために有用である。
【0051】 開示されるように、腫瘍ホーミング分子は、腫瘍に対して薬物または毒素を標
的化するためにその薬物または毒素のような部分に結合体化し得る。例えば、N
GR含有ペプチド、CNGRCVSGCAGRC(配列番号3)、NGRAHA
(配列番号6)、CVLNGRMEC(配列番号7)、またはCNGRC(配列
番号8)の1つのような腫瘍ホーミング分子は、血管形成性血管系に対して部分
を指向させるために使用され得る。インビボまたはインビトロで上記のように同
定されるNGRレセプターに結合するさらなる腫瘍ホーミング分子はまた、腫瘍
の血管形成性血管系に対して部分を指向させるために使用され得る。
【0052】 NGRを含む腫瘍ホーミング分子に加えて、NGRレセプターに特異的に結合
する他の腫瘍ホーミング分子もまた、血管形成性血管系を標的化するのに有用で
ある。以下に記載されるように、NGRレセプターは、アミノペプチダーゼ活性
を示し、そしてこのアミノペプチダーゼ活性は、ベスタチン、o−フェナントロ
リンおよびアクチノニンのような公知のインヒビターによって阻害され得る。従
って、NGR含有ペプチドに加えて、NGRレセプターに結合する他の分子もま
た、腫瘍ホーミング分子として機能し得る。例えば、アミノペプチダーゼインヒ
ビター(例えば、ベスタチン、o−フェナントロリン、アクチノニン、アマスタ
チン、2,2’−ジピリジルまたはフマジリン)が、薬物または毒素を有する結
合体として、血管形成性血管系へとホーミングさせるのに使用され得る。
【0053】 本発明は、さらに、被験体に、NGRレセプターに対して特異的な結合を示す
ホーミング分子に連結した部分を含む結合体を投与する(ここでその部分が血管
形成性血管系へと指向される)ことによって、その被験体における血管形成性血
管系へと部分を指向させる方法を提供する。従って、本発明は、例えば、薬物ま
たは毒素の結合体を、非腫瘍組織の血管形成性血管系へと指向させる方法を提供
する。非腫瘍組織の血管形成性血管系への結合体の標的化は、例えば、黄斑変性
における網膜血管新生および糖尿病ならびに慢性関節リウマチ滑膜における血管
新生のような血管新生された組織を含む疾患を処置するために有用である。
【0054】 種々の部分が本発明の方法において血管形成性血管系に指向され得る。本明細
書において使用される場合、用語「部分」とは、広く使われて、腫瘍ホーミング
分子によって認識される標的分子を発現する腫瘍または血管形成性血管系へと、
インビボで標的化される目的のための腫瘍ホーミング分子が連結されている物理
的、化学的、または生物学的物質を意味する。特に、部分は、治療的部分、診断
的部分または薬物送達ビヒクルのような生物学的に有用な部分である。従って、
部分は、治療的薬剤であり得、例えば、ガン化学療法剤(例えば、ドキソルビシ
ン、これは、腫瘍ホーミング分子に連結される場合、被験体におけるガンを処置
するために有用な結合体を提供する)であり得る。さらに、部分は、チャンバー
化されたマイクロデバイス、細胞、リポソームまたはウイルスのような薬物送達
ビヒクル(これは、薬物または核酸のような薬剤を含み得る)であり得る。
【0055】 部分はまた、ポリペプチドまたは核酸のような分子であり得る。これに、腫瘍
ホーミング分子が、そのポリペプチドまたは核酸を選択した腫瘍に指向させる目
的のために移植される(Smithら、J.Biol.Chem.269:32
788−32795(1994);Goldmanら、Cancer Res.
15:1447−1451(1997)、これら各々は本明細書において参考と
して援用される)。例えば、ペプチド腫瘍ホーミング分子は、そのペプチドが移
植されたポリペプチドを選択した腫瘍に標的化するように所望のポリペプチドと
ともに融合タンパク質として発現され得る。このような所望のポリペプチドは、
腫瘍ホーミングペプチドへと移植され、これは、細胞死経路を惹起することに関
与するポリペプチド(例えば、カスパーゼ8)であり得る。従って、これは、腫
瘍へカスパーゼ8を指向させる手段を提供し、ここで、これは、腫瘍細胞または
腫瘍を供給する血管系のアポトーシスを誘発し得る。腫瘍ホーミングペプチドは
また、ウイルスによって発現されるポリペプチド、例えば、アデノウイルスペン
トン塩基被覆タンパク質へと移植され得、従って、腫瘍へとウイルスを標的化す
る手段を提供し得る(Wicknamら、Gene.Ther.2:750−7
56(1995);Weitzmanら、「Gene Thyerapy an
d Vector Systems」2:17−25(1997)、各々は本明
細書において参考として援用される;実施例IIIもまた参照のこと)。このよ
うな移植されたウイルスは、遺伝子治療の方法において有用である外因性遺伝子
を含有し得る。従って、本発明は、腫瘍ホーミング分子/部分結合体を含む合成
物を提供する。
【0056】 部分は、放射標識のような検出可能な標識であり得るか、または細胞傷害性因
子(毒素(例えば、リシン)または薬物(例えば、化学療法剤)を含む)であり
得るか、あるいは物理的、化学的もしくは生物学的物質(例えば、リポソーム、
マイクロカプセル、マイクロポンプまたは他のチャンバー化されたマイクロデバ
イス)であり得、これは、例えば、薬物送達系として使用され得る。一般的に、
このようなマイクロデバイスは、非毒性であるべきであり、所望であれば、生体
分解性であるべきである。マイクロカプセルを含む種々の部分(薬剤を含み得る
)およびチャンバー化されたマイクロデバイスを含む部分を本発明の分子に連結
させる方法は、当該分野で周知であり、そして市販されている(例えば、「Re
mington’s Pharmaceutical Sciences」第1
8版(Mack Publishing Co.1990)、第89−91節;
HarlowおよびLane、Antibodies:A laborator
y manual(Cold Spring Harbor Laborato
ry Press 1988)を参照のこと、これは本明細書において参考とし
て援用される;Hermason、前出、1996もまた、参照のこと)。
【0057】 本明細書において開示されるように、部分は、例えば、腫瘍ホーミング分子/
部分結合体を産生するための、腫瘍ホーミング分子に連結されたガン化学療法で
あり得る。細胞傷害性化学療法は、播種性悪性腫瘍の全身処置の基礎である。し
かし、現在使用される化学療法剤の主要な限定は、これらの薬物が全ての医薬に
おいて極狭の治療インデックスを有することである。それ自体、ガン化学療法療
剤の用量は、処置される患者に対して所望されない毒性によって限定される。従
って、本発明の腫瘍ホーミングペプチドが薬物を腫瘍へと標的化する能力が試験
された。本明細書に開示されるように、ガン化学療法剤であるドキソルビシンの
腫瘍ホーミング分子への連結は、そのドキソルビシンの全身毒性を減少させ、そ
してその薬剤の抗腫瘍活性を増強した(実施例VIIIおよびXVを参照のこと
)。
【0058】 本発明の結合体は、本明細書において、種々の腫瘍ホーミングペプチドと連結
したドキソルビシンによって例示される(実施例VIIおよびVIIIを参照の
こと)。種々の腫瘍ホーミングペプチドにドキソルビシンを連結する例示された
方法および本発明のこのような結合体の開示された効力を参照すれば、当業者は
、種々の他の化学療法剤もまた、本発明の結合体を作製するための腫瘍ホーミン
グ分子へと連結され得る。ガン化学療法剤は、例えば、その抗体によって認識さ
れる抗原を発現する腫瘍細胞のような細胞へと、その薬剤を標的化するための目
的のために、抗体に連結され得る。さらに、このような抗体/薬物結合体におい
て、この薬剤は、その治療的機能を維持し得、そしてその抗体はその抗原結合特
異性を維持し得る。例えば、アントラサイクリン、ドキソルビシンは、抗体に連
結され、そしてその抗体/ドキソルビシン結合体は、腫瘍を処置するに治療的に
有効であった(Sivamら、Cancer Res.55:2352〜235
6(1995);Lauら、Bioorg,Med.Chem.3:1299−
1304(1995);Shihら、Cancer Immunol.Immu
nother.38:92−98(1994))。同様に、他のアントラサイク
リン(イダルビシンおよびダウノルビシンを含む)が抗体に化学的に結合体化さ
れ、これは、腫瘍へその薬剤の有効用量を送達した(Rowlandら、Can
cer Immunol.Immunother.37:195−202(19
93);Aboud−Pirakら、Biochem.Pharmacol.3
8:641−648(1989))。
【0059】 アントラサイクリンに加えて、アルキル化剤(例えば、メルファランおよびク
ロラムブシル)は、治療的に有効な結合体を生成するために、ビンカアルカロイ
ド(例えば、ビンデシンおよびビンブラスチン)においてなされたよう(Abo
ud−Pirakら、前出、1989;Starlingら、Bioconj.
Chem.3:315−321(1992))に、抗体に連結された(Rowl
andら、前出、1994;Smythら、Immunol.Cell Bio
l.65:315−321(1987))。同様に、抗体および抗代謝物(例え
ば、5−フルオロウラシル、5−フルオロウリジンおよびそれらの誘導体)は、
腫瘍を処置するに有効である(Krauerら、Cancer Res.52:
132−137(1992);Hennら、J.Med.Chem.36:15
70−1579(1993))。他の化学治療剤(シスプラチン(Shcech
terら、Int.J.Cancer 48:167−172(1991)、メ
トトレキサート(Shawlerら、J.Biol.Resp.Mod.7:6
08−618(1988);FitzpatrickおよびGarnett、A
nticancer Drug Des.10:11−24(1995))、お
よびマイトマイシンC(Dillmanら、Mol.Biother.1:25
0−255(1989))もまた、種々の異なる抗体との結合体として投与され
る場合に治療的に有効である。
【0060】 抗体/薬物結合体を用いて得られた結果は、化学療法剤が抗体の抗原結合特異
性およびその薬剤の治療機能を維持する結合体を生成するために、抗体に連結さ
れ得る。本明細書において開示されるように、ドキソルビシンおよび腫瘍ホーミ
ングペプチドを含む結合体は、その腫瘍ホーミングペプチドの腫瘍ホーミング特
異性およびその化学療法剤の治療効力を維持する(実施例VIIIおよびXVを
参照のこと)。このような結果は顕著である。なぜなら、ドキソルビシン/CN
GRC(配列番号8)結合体において、例えば、そのドキソルビシン成分が、そ
のペプチドよりもほんの少し少ない分子量を有し、そしてその結合体の分子量の
約46%を含むからである。
【0061】 腫瘍ホーミング分子/部分結合体の部分成分は、腫瘍ホーミング分子が腫瘍に
対してホーミングする能力に悪影響を与えることなくその結合体の実質的な部分
を含み得るので、さらなる成分が所望に応じて、その結合体の部分として含有さ
れ得る。例えば、いくつかの場合、腫瘍ホーミングペプチドとその部分との間の
オリゴペプチドスペーサーを利用することが所望され得る(Fitzpatri
ckおよびGarnett、Anticancer Drug Des.10:
1−9(1995))。この方法において、部分/スペーサー複合体のパネルが
構築され得、ここで、共通のスペーサ−が種々の異なる部分に連結される。この
ような部分/スペーサ−結合体のパネルは、選択された腫瘍ホーミングペプチド
のような腫瘍ホーミング分子に対するその部分の連結を容易にし得る。
【0062】 ドキソルビシンは、最も一般的に使用されるガン化学療法剤の一つであり、そ
して特に、乳ガンの治療に対して使用される(StewartおよびRatai
n;「Cancer Principles and practice of
oncology:第5版、第19章(DeVita、Jr.ら編;J.P.
Lippincott 1997);Harrisら、「Cnacer:Pri
nciples and practice of oncology」前出、
1997)。さらに、ドキソルビシンは、抗血管形成活性を有し(Folkma
nら、前出、1997;Steriner、「Angiogenesis:Ke
y principles−Science、technology and
medicine」449〜454頁(Steinerら編;Birkhaus
er Verlag、1992)、これは、ガンを処置するにおいてその有効性
に寄与し得る。従って、ドキソルビシンを用いたマウスにおけヒト乳ガン異種移
植片の処置が本発明を例示するためのモデルとして選択された。
【0063】 本明細書において使用される場合、用語「腫瘍」とは、少なくとも部分的に、
血管形成性血管系を含むことによって特徴付けられる細胞の塊を意味する。用語
「腫瘍」は、広く使用されて、腫瘍実質細胞および支持性間質を含み、これには
、腫瘍実質細胞塊に浸潤する血管形成性血管が含まれる。腫瘍は、一般的に、悪
性腫瘍、すなわち、「ガン」であるが、腫瘍はまた、血管新生がその腫瘍に関連
する限り、非悪性であり得る。用語「正常」および「非腫瘍」組織は、腫瘍では
ない組織というために使用される。本明細書において開示されるように、腫瘍ホ
ーミング分子は、それが腫瘍にホーミングするが、対応する非腫瘍組織にはホー
ミングしない能力に基づいて同定され得る。
【0064】 本明細書において使用される場合、用語「対応(する)」とは、腫瘍または組
織あるいは両方に関して用いられるときには、2以上の腫瘍または2以上の組織
あるいは、腫瘍および組織が同じ組織型であることを意味する。当業者は、組織
の組織型が、その組織を含む細胞の関数であることを認識する。従って、当業者
は、例えば、乳腫瘍に対応する非腫瘍組織が正常胸部組織であり、他方、黒色腫
に対応する非腫瘍組織が、メラノサイトを含む皮膚であると認識する。さらに、
本発明の目的のために、腫瘍ホーミング分子が腫瘍における血管系によって発現
される標的分子に特異的に結合し得、この腫瘍が血管新生を受ける血管を全般に
含み、そしてこの場合、腫瘍に対応する組織が活性な血管新生を受けていない血
管を含む非腫瘍組織を含むことが理解される。
【0065】 用語「対応(する)」はまた、本明細書において、例えば、ヒトに比較してマ
ウスにおいて腫瘍において発現される、標的分子の進化的に保存された性質に関
して使用される。従って、例えば、ヒト血管系に比較してマウスの腫瘍血管系に
おいて対応する標的分子との言及は、類似の機能、特に腫瘍ホーミング分子を特
異的に結合する能力を有する標的分子を意味する。
【0066】 本明細書においてはさらに、NGRレセプターに対して特異的な結合を示す分
子に連結された検出可能な分子を有する結合体を、被験体に投与することによっ
て、その結合体が血管形成性血管系に選択的に結合させる工程およびその結合体
を検出する工程によって、被験体における腫瘍または他の病理学的組織の血管形
成性血管系を画像化する方法が提供される。血管形成性血管系を画像化するため
の検出可能部分は、例えば、放射性核種であり得る。血管形成性血管系を画像化
するために有用なホーミング分子は、例えば、配列NGRを含有するペプチド(
例えば、配列CNGRCVSGCAGRC(配列番号3)、NGRAHA(配列
番号6)、CVLNGRMEC(配列番号7)、またはCNGRC(配列番号8
))であり得る。血管形成性血管系を画像化するための腫瘍ホーミング分子はま
た、例えば、アミノペプチダーゼインヒビター(例えば、ベスタチン、o−フェ
ナントロリン、アクチノニン、アマスタチン、2,2’−ジピリジルまたはフマ
ジリン)であり得る。検出可能な部分を腫瘍ホーミング分子に結合させるための
方法は、以下に記載される。従って、本明細書において記載されるようなNGR
レセプターを結合する腫瘍ホーミング分子の同定は、診断および予後目的のため
の腫瘍の画像化のために有用な試薬を提供する。
【0067】 本発明はまた、配列NGRを含むペプチドを結合するNGRレセプターを含む
、実質的に精製された標的分子であって、ただし、そのNGRレセプターがCD
13/アミノペプチダーゼN(配列番号201)のアミノ酸配列を有さない標的
分子を提供する。従って、CD13/アミノペプチダーゼ(配列番号201)の
配列と比較してアミノ酸の1以上の改変を有するNGRレセプター(これは、例
えば、欠失、挿入または置換(これは、保存的および非保存的アミノ酸置換を含
む)を含み、そして配列NGRを特異的に結合する)は、本発明によって提供さ
れる。
【0068】 本発明は、腫瘍に対して選択的にホーミングする分子に関する。例えば、本発
明は、ペプチドCGREPRLCQSSC(配列番号2)およびCNGRCVS
GCAGRC(配列番号3)のような腫瘍ホーミングペプチド(これらは、それ
らが乳ガンへホーミングする能力をもとに同定された)、ならびにペプチドCL
SGSLSC(配列番号4、これは、それが黒色腫へホーミングする能力に基づ
いて同定された)を提供する。このような腫瘍ホーミングペプチドは、インビボ
パニング(1997年4月22日に発行された、米国特許第5,622,699
号;PasqualiniおよびRuoslahti, Nature 380
:364−366 (1996)を参照のこと(それぞれは参考として本明細書
中に援用される))を用いて同定された。
【0069】 開示された腫瘍ホーミングペプチドは、種々の特定の腫瘍へのそれらのホーミ
ングに基づいて同定された。例えば、インビボパニングを、ヒト乳ガン腫異種移
植片を有するマウスを使用して行い、そして乳腫瘍にホーミングするペプチドを
同定した。しかし、本明細書中に開示したように、このような腫瘍ホーミングペ
プチドは、一般的に、マウス黒色腫およびヒトカポジ肉腫を含む他のタイプの腫
瘍にホーミングした。したがって、腫瘍ホーミングペプチドCNGRCVSGC
AGRC(配列番号3)は、インビボで乳腫瘍へホーミングする能力によって同
定されるが、このペプチドはまた、インビボで黒色腫およびカポージ肉腫へホー
ミングするが、非腫瘍組織にホーミングしなかった。
【0070】 同様に、腫瘍ホーミングペプチドCLSGSLSC(配列番号4)を、メラノ
ーマへのホーミングに基づいて同定した。しかし、このペプチドのさらなる実験
は、乳腫瘍およびカポージ肉腫へもホーミングすることを示した。免疫組織学的
分析は、このような腫瘍ホーミングペプチドが、最初に種々の腫瘍の血管系に結
合するが、後の時点で分子が腫瘍実質細胞に結合することを明らかにした。した
がって、本発明の腫瘍ホーミング分子の一般的腫瘍ホーミング能力は、少なくと
も一部は、腫瘍に関連する血管形成血管系を標的化する腫瘍ホーミング分子の能
力による。これらの結果は、特異的標的分子が、非腫瘍組織における血管系によ
って発現される細胞表面分子と比較して、腫瘍における血管系を含む細胞によっ
て発現されることを示す。本明細書中に開示されるような方法を使用して、当業
者は、腫瘍ホーミング分子が、一般的に、腫瘍に関連した血管形成血管系にホー
ミングするか、または特定の型の腫瘍細胞に特異的にホーミングするか否かを、
容易に決定し得る。
【0071】 同定された腫瘍ホーミング分子は、例えば、薬物、毒素、または検出可能な標
識(これは、この分子に連結され得る)のような所望の部分を腫瘍に標的化する
ために有用である。従って、本発明は、腫瘍ホーミング分子/部分結合体を提供
する。この結合体は、上記の部分を腫瘍に標的化するために有用である。従って
、本発明はまた、部分を腫瘍に標的化する方法、従って腫瘍の重篤度を低減する
方法、およびガンを有する被験体を処置する方法を提供する(実施例VIIIお
よびXVを参照のこと)。さらに、腫瘍ホーミング分子は、標的分子を同定する
ために有用であり、このホーミング分子は腫瘍中でその標的分子に結合する。
【0072】 分子ライブラリー内の腫瘍ホーミング分子を同定するための方法が、本明細書
中上記に記載されている。一般に、腫瘍中の腫瘍ホーミング分子の存在は、その
ライブラリー中に存在する分子に共通する1つ以上の特徴に基づいて同定され、
次いで特定の腫瘍ホーミング分子の構造が同定される。例えば、質量分析法のよ
うな高感度の検出法を、単独またはガスクロマトグラフィーのような方法と組み
合わせて使用して、腫瘍中の腫瘍ホーミング分子を同定し得る。従って、ライブ
ラリーが薬物のような有機分子の構造に一般に基づく異なる分子を含む場合、腫
瘍ホーミング分子は、特定の分子についての親ピークの存在を決定することによ
って同定され得る。
【0073】 所望であれば、腫瘍が収集され得、次いで、例えば、ライブラリーを含む分子
の一般的特徴に依存して、規定の範囲の分子量または極性もしくは非極性の特徴
などを有する分子に富化された画分を提供し得る、HPLCのような方法を使用
して処理され得る。HPLCについての条件は、特定の分子の化学に依存し、そ
して当業者に周知である。同様に、DNA、RNA、タンパク質、脂質、または
炭水化物のような潜在的に妨害性の細胞性物質の大量除去の方法は、例えば、選
択的抽出の方法を使用して、有機分子を含む画分を富化するための方法と同様に
当該分野で周知である。特異的分子がポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を使用し
てオリゴヌクレオチド配列を決定することによって同定され得るように、ライブ
ラリーが特異的オリゴヌクレオチドタグにそれぞれ連結された異なる有機化学分
子の集団を含む場合、ゲノムDNAは、バックグラウンドPCR反応に対する可
能性を減少させるために、収集された腫瘍のサンプルから除去され得る。さらに
、ライブラリーは、共通の共有されたタグにそれぞれ連結された有機化学分子の
ような異なる分子の集団を含み得る。共有されたタグの存在および特性に基づい
て、腫瘍に選択的にホーミングするライブラリーの分子は、腫瘍のサンプルから
実質的に単離され得る。これらおよび他の方法は、特定の腫瘍ホーミング分子に
ついて収集された腫瘍のサンプルを富化し、それによって収集された腫瘍サンプ
ルから潜在的に夾雑する物質を除去し、そして分子を検出する感度を増加させる
ために有用であり得る。
【0074】 本明細書中に提供される証拠は、十分な数の腫瘍ホーミング分子が、分子が容
易に同定され得るように、インビボパニング中に腫瘍に選択的にホーミングする
ことを示す。例えば、同じペプチドを発現する種々の独立したファージを、移植
されたヒト乳ガン細胞から(表1)、マウス黒色腫細胞から(表2)、またはヒ
トカポジ肉腫細胞から(表3)形成された腫瘍において同定した。
【0075】 同定された腫瘍ホーミング分子の実質的な画分は同じ構造を有するが、単離さ
れたファージの少数のみのペプチド挿入物を決定した。しかし、器官ホーミング
ペプチドを発現する数十万から数百万のファージが、器官ホーミング分子につい
てのインビボパニングの後に回収されたことが認識されるべきである(例えば、
米国特許第5,622,699号;PasqualiniおよびRuoslah
ti, 前出, 1996を参照のこと)。これらの結果は、特異的腫瘍ホーミ
ング分子が、インビボホーミング後に腫瘍において実質的な数で存在し、それに
よって分子が同定され得る容易さを増加させることを示す。
【0076】 腫瘍ホーミング分子、特にタグ化されていない分子の同定の容易さは、潜在的
に夾雑するバックグラウンド細胞性物質の存在を含む、種々の因子に依存する。
したがって、腫瘍ホーミング分子がタグ化されていないペプチドである場合、細
胞性タンパク質のバックグラウンドに対して特定のペプチドを同定するために、
より多数が腫瘍にホーミングしなければならない。対照的に、このような分子は
、正常には、身体に存在しないかまたは身体に少数のみ存在するので、薬物のよ
うなタグ化されていない有機化学ホーミング分子の非常に少数が同定可能である
。このような場合には、質量分析法のような高感度の方法が、腫瘍ホーミング分
子を同定するために使用され得る。当業者は、分子を同定する方法が、一部には
、特定の分子の化学に依存することを認識する。
【0077】 数回のインビボホーミングは、数回のスクリーニング間に標的組織を抽出する
ことによるライブラリー分子の部分的精製とともに実施され得る。最終回のスク
リーニングの後に、十分な数のホーミング分子の回収を確実にするために、材料
は、より早い回のスクリーニングにおいて使用されるいく匹かの動物からプール
され得、そして次の回のスクリーニングにおいてより少ない数の動物に注入され
得る。あるいは、より大きな動物は、次の回のスクリーニングにおいてよりも早
い回に使用され得る。介在する工程なしでのスクリーニングの可能性は、ファー
ジを用いて実証されている。
【0078】 腫瘍ホーミング分子が核酸であるかまたは核酸でタグ化される場合、原則とし
て、PCRは単一の核酸分子の存在を検出し得るので、PCRのようなアッセイ
は、分子の存在を同定するために特に有用であり得る(例えば、Erlich,
PCR Technology: Principles and Appl
ications for DNA Amplification (Stoc
kton Press 1989)を参照のこと、これは参考として本明細書中
に援用される)。予備研究は、マウスへの10ngの約6000塩基対プラスミ
ドの静脈内注射および循環中で2分の後、プラスミドが、肺のサンプルでのPC
Rによって検出可能であることを実証した。これらの結果は、インビボパニング
が腫瘍へ選択的にホーミングする核酸分子を同定するために使用され得るように
、循環中に投与した場合、核酸は十分に安定であることを示す。
【0079】 ライブラリーの分子は、タグ化され得、これは分子の回収または同定を容易に
し得る。本明細書中で使用される用語「タグ」とは、そのライブラリーの分子に
連結される、それぞれプラスチックマイクロビーズ、オリゴヌクレオチド、また
はバクテリオファージのような物理学的、化学的、または生物学的部分を意味す
る。分子をタグ化する方法は当該分野で周知である(Hermanson,前出
(1996)、これは参考として本明細書中に援用される)。
【0080】 共有されたタグまたは特異的タグであり得るタグは、ライブラリーの腫瘍ホー
ミング分子の存在または構造を同定するために有用であり得る。本明細書中で使
用される用語「共有されたタグ」とは、ライブラリー中のそれぞれの分子に共通
である、物理学的、化学的、または生物学的部分を意味する。例えば、ビオチン
は、ライブラリー中の各分子に連結される共有されたタグであり得る。共有され
たタグは、サンプル中のライブラリーの分子の存在を同定するために有用であり
得、そしてまた、サンプルから分子を実質的に単離するために有用であり得る。
例えば、共有されたタグがビオチンである場合、ライブラリー中のビオチンタグ
化された分子は、ストレプトアビジンへの結合によって実質的に単離され得るか
、あるいはその存在は、標識されたストレプトアビジンとの結合によって同定さ
れ得る。ライブラリーがファージ提示ライブラリーである場合、ライブラリーの
各ペプチドがファージに連結されるので、ペプチドを発現するファージは、共有
されたタグの別の例である。さらに、赤血球凝集素抗原のようなペプチドは、ラ
イブラリー中の各分子に連結される共有されたタグであり得、それによって、選
択された腫瘍のサンプルからライブラリーの分子を実質的に単離するために、赤
血球凝集素抗原に特異的な抗体の使用を可能にする。
【0081】 共有されたタグはまた、サンプル中のライブラリーの分子の存在を同定するた
めに、またはサンプルからのライブラリーの分子を実質的に単離するために有用
であり得る核酸配列であり得る。例えば、ライブラリーの分子のそれぞれは、そ
の共有されたタグを構成する同じ選択されたヌクレオチド配列に連結され得る。
次いで、その共有されたタグに相補的なヌクレオチド配列を含むアフィニティー
カラムは、その共有されたタグを含むライブラリーの分子をハイブリダイズする
ために使用され得、従って腫瘍サンプルから分子を実質的に単離する。共有され
たヌクレオチド配列タグの一部に相補的なヌクレオチド配列はまた、共有された
タグを含む分子の存在が、PCRによってサンプル中で同定され得るように、P
CRプライマーとして使用され得る。
【0082】 ライブラリーの分子は、タグ化され得、これは分子の回収または同定を容易に
し得る。本明細書中で使用される場合、用語「タグ」とは、ライブラリーの分子
に連結される、それぞれプラスチックマイクロビーズ、オリゴヌクレオチド、ま
たはバクテリオファージのような物理的、化学的、または生物学的部分を意味す
る。分子をタグ化する方法は当該分野で周知である(Hermanson, B
ioconjugate Techniques (Academic Pre
ss 1996)、これは参考として本明細書中に援用される)。
【0083】 特異的タグは、血管形成性血管系へホーミングする腫瘍ホーミング分子を同定
するための本発明の方法において特に有用であり得る。本明細書中で使用される
用語「特異的タグ」とは、ライブラリー中で特定の分子に連結され、そしてその
特定の分子に対して独特である物理学的、化学的、または生物学的タグを意味す
る。特異的タグは、それが容易に同定可能である場合、特に有用である。ライブ
ラリーの特定の分子に独特であるヌクレオチド配列は、特異的タグの例である。
例えば、独特のヌクレオチド配列でタグ化されたペプチドを合成する方法は、そ
れぞれヌクレオチド配列を決定する際に、ペプチドの同一性が公知であるように
、それぞれ特異的タグを含む分子のライブラリーを提供する(Brennerお
よびLerner, 前出(1992)、これは参考として本明細書中に援用さ
れる)。PCRのような非常に感度のある方法が、特異的タグのヌクレオチド配
列を決定し、それによって連結される分子の配列を同定するために使用され得る
ので、ペプチドまたは他のタイプの分子に特異的なタグとしてのヌクレオチド配
列の使用は、サンプル中の分子の存在を同定するための簡単な手段を提供する。
同様に、特異的タグの配列決定が、発現されたペプチドのアミノ酸配列を同定す
るので、ファージで発現されるペプチドをコードする核酸配列は、特異的タグの
別の例である。
【0084】 共有されたタグまたは特異的タグの存在は、インビボパニング後に本発明の腫
瘍ホーミング分子を同定または回収するための手段を提供し得る。さらに、共有
されたタグと特異的タグとの組み合わせは、腫瘍ホーミング分子を同定するため
に特に有用であり得る。例えば、ペプチドのライブラリーは、それぞれが特異的
ヌクレオチド配列タグに連結されるように調製され得(例えば、Brenner
およびLerner, 前出, 1992)、ここで各特異的ヌクレオチド配列
タグは、ビオチンのような共有されたタグをそこに組み込んでいる。腫瘍へのホ
ーミングの際、特定の腫瘍ホーミングペプチドは、共有されたタグに基づいて腫
瘍のサンプルから実質的に単離され得、そして特定のペプチドは、例えば、特異
的タグのPCRによって同定され得る(Erlich, 前出, 1989を参
照のこと)。
【0085】 タグはまた、支持体として役立ち得る。本明細書中で使用される場合、用語「
支持体」とは、分子が付着され得る所定の表面を有するタグを意味する。一般に
、支持体として有用なタグは、共有されたタグである。例えば、支持体は、ウイ
ルスまたはバクテリオファージのようなウイルス様粒子(「ファージ」);E.
coliのような細菌;あるいは酵母、昆虫、または哺乳動物細胞のような真
核生物細胞のような生物学的タグであり得;あるいはリポソームまたはマイクロ
ビーズのような物理学的タグであり得、これは、プラスチック、アガロース、ゼ
ラチン、または他の生物学的もしくは不活性物質から構成され得る。所望であれ
ば、支持体として有用な共有されたタグは、特異的タグをそこに連結し得る。し
たがって、例示された方法に使用されるファージ提示ライブラリーは、ファージ
(これは支持体でもある共有されたタグである)、および発現されたペプチドを
コードする核酸配列(この核酸配列は特異的タグである)からなると考えられ得
る。
【0086】 一般的に、支持体は、その支持体が、被験体に存在するキャピラリーベッドを
通して比較的妨害されずに通過し得、そして循環を塞ぎ得ないように、その最短
の寸法で約10μm未満から約50μmの直径を有するべきである。さらに、支
持体は、非毒性であり得、そのため、細胞表面分子の正常発現または被験体の正
常生理状態を混乱させず、そして特にインビボパニングに使用される被験体が選
択された腫瘍を収集するために屠殺されない場合には、生分解性である。
【0087】 分子が支持体に連結される場合、タグ化された分子は、支持体の表面に付着さ
れた分子を含み、その結果、被験体において細胞中の標的分子と相互作用し得る
疑いのある分子の一部が、相互作用に関与し得るように配置される。例えば、腫
瘍ホーミング分子が増殖因子レセプターのリガンドである疑いがある場合、支持
体に付着された分子の結合部分は、腫瘍における細胞上の増殖因子レセプターと
相互作用し得るように配置される。所望であれば、適切なスペーサー分子が、分
子と支持体との間に配置され得、その結果、可能性のある腫瘍ホーミング分子が
標的分子と相互作用する能力は妨害されない。スペーサー分子はまた、反応性基
を含み得、これは分子を支持体に連結する便利かつ効率的な手段を提供し、そし
て所望であれば、分子の回収または同定を容易にし得るタグを含み得る(Her
manson, 前出, 1996を参照のこと)。
【0088】 本明細書中で例示されるように、乳ガンまたは黒色腫のような選択された腫瘍
にホーミングし得る疑いのあるペプチドは、融合タンパク質のN末端として発現
され、ここでC末端はファージコートタンパク質からなった。融合タンパク質の
発現の際、C末端コートタンパク質は、N末端ペプチドが腫瘍において標的分子
と相互作用する位置にあるように、ファージの表面に対して融合タンパク質を連
結した。したがって、共有されたタグを有する分子を、ペプチドのファージへの
連結によって形成し、ここでファージは生物学的支持体を提供し、このペプチド
分子は融合タンパク質として連結され、融合タンパク質のファージコード部分は
スペーサー分子として作用し、そしてペプチドをコードする核酸は、腫瘍ホーミ
ングペプチドの同定を可能にする特異的タグを提供した。
【0089】 本明細書中で使用される場合、腫瘍ホーミング分子の同定に関して使用される
場合に、用語「インビボパニング」とは、ライブラリーを被験体に投与する工程
、および被験体において腫瘍に選択的にホーミングする分子を同定する工程によ
って、ライブラリーをスクリーニングする方法を意味する(米国特許第5,62
2,699号を参照のこと)。分子のライブラリーまたはこのようなライブラリ
ーの一部に関して使用される場合、用語「被験体に投与する工程」は、ライブラ
リーが、一般的に脊椎動物、特にヒトのような哺乳動物である被験体において腫
瘍に送達されることを意味するために、その最も広い意味で使用される。
【0090】 ライブラリーは、例えば、分子が腫瘍を透過するように被験体の循環中にライ
ブラリーを注射することによって被験体に投与され得;適切な時間の後、循環は
、被験体を屠殺することによって、または腫瘍のサンプルを取り出すことによっ
て終結される(実施例I;米国特許第5,622,699号;Pasquali
niおよびRuoslahti, 前出, 1996も参照のこと)。あるいは
、カニューレが被験体の血管中に挿入され得、その結果、ライブラリーは適切な
時間の灌流によって投与され、その後、循環を終結するために、ライブラリーは
カニューレを通して循環から取り出され得るか、または被験体は腫瘍を収集する
ために屠殺され得るか、あるいは腫瘍はサンプリングされ得る。同様に、ライブ
ラリーは、被験体における適切な血管のカニュレーションによって、腫瘍を含む
1つまたはいくつかの器官を通して分流され得る。ライブラリーがまた単離され
た潅流した腫瘍に投与され得ることが認識される。単離された潅流した腫瘍にお
けるこのようなパニングは、腫瘍に結合する分子を同定するために有用であり得
、そして所望であれば、ライブラリーの最初のスクリーニングとして使用され得
る。
【0091】 腫瘍ホーミング分子を同定するためのインビボパニングの使用は、腫瘍を有す
るマウスにおいてファージペプチド提示ライブラリーをスクリーニングすること
、および乳房腫瘍または黒色腫腫瘍に選択的にホーミングする特異的ペプチドを
同定することによって、本明細書中で例示される(実施例I)。しかし、例えば
、抗体または抗体の抗原結合フラグメント(例えば、Fv、Fd、またはFab
フラグメント);増殖因子レセプターのようなホルモンレセプター;またはイン
テグリンまたはセレクチンのような細胞接着レセプターを含む、タンパク質レセ
プター分子を提示するファージライブラリーはまた、本発明を実施するために使
用され得る。このような分子の改変体は、ランダム、部位特異的、またはコドン
に基づく変異誘発のような周知の方法を使用して構築され得(Huse, 19
93年11月23日に発行された米国特許第5,264,563号を参照のこと
、これは本明細書中で参考として援用される)、そして所望であれば、ペプチド
は、ファージの発現後であるが被験体への投与の前に、化学的に改変され得る。
したがって、種々のタイプのファージ提示ライブラリーは、インビボパニングに
よってスクリーニングされ得る。
【0092】 ファージ提示技法は、ランダムまたは選択的にランダムにされたペプチドの異
なる集団を発現する手段を提供する。ファージ提示の種々の方法およびペプチド
の異なる集団を産生する方法は、当該分野で周知である。例えば、Ladner
ら(1993年6月29日に発行された米国特許第5,223,409号、これ
は本明細書中で参考として援用される)は、ファージの表面上の結合ドメインの
異なる集団を調製する方法を記載する。特に、Ladnerらは、ファージ提示
ライブラリーを産生するために有用なファージベクター、ならびに可能性のある
結合ドメインを選択しそしてランダムにまたは選択的に変異した結合ドメインを
産生する方法を記載する。
【0093】 同様に、SmithおよびScott(Meth. Enzymol. 21
7:228−257 (1993);ScottおよびSmith, Scie
nce 249:386−390 (1990)もまた参照のこと、その各々は
本明細書中で参考として援用される)は、ベクターを含むファージペプチド提示
ライブラリーを産生する方法、および発現されるペプチドの集団を多様化させる
方法を記載する(Huse, WO 91/07141およびWO 91/07
149もまた参照のこと、その各々は本明細書中で参考として援用される;実施
例Iもまた参照のこと)。ファージ提示技法は、例えば、コドンに基づく変異誘
発法とともに使用される場合、特に強力であり得、これはランダムペプチドまた
はランダムにもしくは所望して偏ったペプチドを産生するために使用され得る(
Huse, 米国特許第5,264,563号, 前出, 1993)。これら
または他の周知の方法は、ファージ提示ライブラリーを産生するために使用され
得、これは、腫瘍にホーミングするペプチドを同定するために、本発明のインビ
ボパニング方法に供され得る。
【0094】 ファージ提示ライブラリーをスクリーニングすることに加えて、インビボパニ
ングは、例えば、RNAもしくはDNAライブラリーまたは化学的ライブラリー
を含む種々の他のタイプのライブラリーをスクリーニングするために使用され得
る。所望であれば、腫瘍ホーミング分子は、タグ化され得、これは腫瘍からの分
子の回収または腫瘍中の分子の同定を容易にし得る。例えば、共有されたタグを
それぞれ含む有機分子のライブラリーがスクリーニングされる場合、タグは、ビ
オチンのような部分であり得、これは分子に直接連結され得るかまたは分子を含
む支持体に連結され得る。ビオチンは、アビジンまたはストレプトアビジンアフ
ィニティーマトリクスを使用して、選択された腫瘍サンプルから分子を回収する
ために有用な共有されたタグを提供する。さらに、分子または分子を含む支持体
は、4−エトキシ−メチレン−2−フェニル−2−オキサゾリン−5−オン(p
hOx)のようなハプテンに連結され得、これは分子を回収する手段として磁性
ビーズに連結された抗phOx抗体によって結合され得る。ビオチンまたはph
Ox標識された結合体を精製する方法は、当該分野で公知であり、そしてこれら
の手順を行うための物質は市販されている(例えば、Invitrogen,
La Jolla CA;およびPromega Corp., Madiso
n WI)。ファージライブラリーがスクリーニングされる場合には、ファージ
は、実施例Iに開示されるような方法を使用して回収され得る。
【0095】 インビボパニングは、腫瘍へ選択的にホーミングし得る分子を直接同定する方
法を提供する。本明細書中で使用される場合、用語「ホーミングする」または「
選択的にホーミングする」とは、特定の分子が、被験体への投与後に腫瘍中に存
在する標的分子に比較的特異的に結合することを意味する。一般に、選択的ホー
ミングは、コントロール器官または組織と比較して、腫瘍への分子の少なくとも
2倍大きな特異的結合を検出することによって、一部特徴づけられる。
【0096】 いくつかの場合には、分子は、腫瘍を含む器官または組織に非特異的に局在し
得ることが認識されるべきである。例えば、ファージ提示ライブラリーのインビ
ボパニングは、肝臓および脾臓のような器官(これは細網内皮組織系(RES)
の顕著な成分を含む。)において高いバックグラウンドを生じ得る。したがって
、例えば肝臓に腫瘍が存在する場合、RESによる取り込みに起因する分子の非
特異的結合は、腫瘍ホーミング分子を同定することをより困難にし得る。
【0097】 しかし、選択的ホーミングは、異なる個々のファージが腫瘍へホーミングする
能力の差を検出することによって、非特異的結合から区別され得る。例えば、選
択的ホーミングは、大過剰の非感染ファージ、または約5倍過剰の選択されない
ペプチドを発現するファージと、ファージ上で発現されたペプチドのような推定
腫瘍ホーミング分子とを合わせる工程、被験体に混合物を注射する工程、および
腫瘍の試料を収集する工程によって同定され得る。後者の場合には、例えば、腫
瘍ホーミングペプチドを発現する注射されたファージの数が、標的分子に対して
飽和されないように十分に低いならば、腫瘍中の約20%より多いファージが推
定腫瘍ホーミング分子を発現するという決定は、ファージによって発現されるペ
プチドが特異的腫瘍ホーミング分子である例証的証拠である。さらに、非特異的
局在化は、例えば、過剰量の「遊離」ペプチドと組み合わせて推定腫瘍ホーミン
グペプチドを発現するファージを使用して、競合実験を行うことによって、選択
的ホーミングと区別され得る(実施例V)。
【0098】 さらに、種々の方法が、RESの成分を含む器官への分子の非特異的結合を防
止するために使用され得る。例えば、RESの成分を含む器官に存在する腫瘍へ
選択的にホーミングする分子は、最初に、例えば、ポリスチレンラテックス粒子
またはデキストラン硫酸を使用してRESをブロックする工程(Kalinら、
Nucl.Med.Biol.20:171−174(1993);Illum
ら、J.Pharm.Sci.75:16−22(1986);Takeyaら
、J.Gen.MIcrobiol.100:373−379(1977)を参
照のこと、そのそれぞれは本明細書中で参考として援用される)、次いで被験体
にライブラリーを投与する工程によって得られ得る。例えば、試験物質の投与前
のデキストラン硫酸500またはポリスチレンミクロスフェアの前投与が、肝臓
のRES成分であるクッパー細胞による試験物質の非特異的取り込みをブロック
するために使用されている(Illumら, 前出, 1986)。同様に、R
ESによる薬剤の非特異的取り込みは、炭素粒子またはシリカ(Takeyaら
, 前出, 1977)またはゼラチンコロイド(Kalinら, 前出, 1
993)を使用してブロックされている。したがって、RESによる非特異的取
り込みをブロックするために有用な種々の薬剤は公知であり、そして慣用的に使
用される。
【0099】 RESまたは他の部位へのファージの非特異的結合はまた、非感染性になった
同じファージとともに特異的ファージ提示ライブラリーを、例えばマウスに同時
注射することによって防止され得る(Smithら, 前出, 1990, 1
993)。さらに、RES成分を含む器官において腫瘍へホーミングするペプチ
ドは、特定の器官への低いバックグラウンド結合を示すファージを使用して、フ
ァージ提示ライブラリーを調製することによって同定され得る。例えば、Mer
rillら(Proc.Natl.Acad.Sci.,USA 93:318
8−3192(1996)、これは本明細書中で参考として援用される)は、R
ESによって取り込まれず、そして結果として延長された時間にわたり循環中に
残る、λタイプファージを選択した。例えば、糸状ファージ改変体は、類似の方
法を使用して選択され得る。
【0100】 選択的ホーミングは、コントロール器官または組織と比較して、腫瘍に対する
腫瘍ホーミング分子の特異性を決定することによって証明され得る。選択的ホー
ミングはまた、インビボパニングの1ラウンドによって同定されるような、腫瘍
へホーミングする分子が、インビボパニングのそれに続くラウンドで腫瘍ホーミ
ング分子について富化されることを示すことによって、証明され得る。例えば、
メラノーマ腫瘍に選択的にホーミングするペプチドを発現するファージを、イン
ビボパニングによって単離し、次いでインビボパニングのさらなるラウンドにか
けた。スクリーニングの第2ラウンドの後、腫瘍から回収されたファージは、脳
と比較して、腫瘍へのホーミングにおいて3倍富むことを示した。スクリーニン
グの第3ラウンド後に腫瘍から回収されたファージは、脳と比較して、腫瘍への
ホーミングにおいて平均10倍富むことを示した。選択的ホーミングはまた、イ
ンビボパニングの1ラウンドによって同定されるように、選択された腫瘍へホー
ミングする分子が、インビボパニングのその後のラウンドで腫瘍ホーミング分子
について富化されることを示すことによって、証明され得る。
【0101】 腫瘍ホーミング分子は、例えば、移植された腫瘍を含むマウスを使用して、イ
ンビボパニングによって同定され得る。このような移植された腫瘍は、例えば、
ヌードマウスのような免疫不全マウスに移植されたヒト腫瘍、あるいは組織培養
またはマウスにおける継代によって維持されるマウス腫瘍であり得る。細胞レセ
プターの保存された性質および特定のレセプターに結合するリガンドの保存され
た性質のため、種々の種において血管形成血管系および組織学的に類似の腫瘍細
胞が、腫瘍ホーミング分子の標的分子として有用な共通の細胞表面マーカーを有
し得ることが予測される。したがって、当業者は、例えば、メラノーマのような
所定の組織学的タイプのマウス腫瘍を有するマウスにおけるインビボパニングを
使用して同定される腫瘍ホーミング分子はまた、ヒトまたは他の種において腫瘍
中の対応する標的分子に結合することを認識する。同様に、実験動物において増
殖する腫瘍は、まさにヒトまたは他の種において増殖する腫瘍に必要とされるよ
うに、関連する血管形成を必要とする。したがって、マウスで増殖した腫瘍中の
血管系に存在する標的分子と結合する腫瘍ホーミング分子はまた、同様に、ヒト
または他の哺乳動物被験体における腫瘍の血管系において対応する標的分子に結
合し得る。例えば、ヒト乳ガンにホーミングすることによって同定された腫瘍ホ
ーミング分子が、ヒトカポジ肉腫またはマウスメラノーマにもホーミングする一
般的能力は、標的分子が多くの腫瘍によって共有されることを示す。実際、本明
細書中に開示された結果は、標的分子が、宿主組織である血管形成血管系で発現
されることを証明する(実施例VおよびVIIIを参照のこと)。
【0102】 マウスのような実験動物におけるインビボパニングを使用して同定された腫瘍
ホーミング分子は、例えば、この分子がヒト患者から得られた腫瘍試料にも特異
的に結合し得ることを証明することによって、そのヒト患者において対応する腫
瘍に結合する能力について、容易に検査され得る。例えば、RGD−4C(CD
CRGDCFC;配列番号1)ファージおよびNGRペプチドは、ヒト腫瘍の顕
微鏡切片中で血管に結合することが示されているが、非腫瘍組織の血管では結合
はほとんどまたは全く生じない。したがって、慣用方法は、実験動物においてイ
ンビボパニングを使用して同定された腫瘍ホーミング分子がまた、ヒト腫瘍にお
いて標的分子と結合し得ることを確認するために使用され得る。
【0103】 被験体にライブラリーを投与する工程、選択された腫瘍を収集する工程、およ
び腫瘍にホーミングする分子を同定する工程は、インビボパニングの単一のラウ
ンドを包含する。必要ではないが、インビボパニングの1つ以上の追加のラウン
ドが、一般的に実施される。インビボパニングの追加のラウンドが行われる場合
、それまでのラウンドにおいて腫瘍から回収された分子が、被験体に投与され、
この被験体は、腫瘍の一部のみが収集された先のラウンドで使用された同じ被験
体であり得る。
【0104】 インビボパニングの第2ラウンドを行うことによって、第1ラウンドから回収
された分子の相対的な結合選択性は、同定された分子を被験体に投与する工程、
腫瘍を収集する工程、および第1ラウンド後に回収されたものと比較して、多く
のファージが、スクリーニングの第2ラウンド後に腫瘍から回収されるかどうか
を決定する工程によって決定され得る。必要ではないが、コントロールの器官ま
たは組織もまた収集され得、そして腫瘍から回収された分子は、コントロールの
器官から回収された分子と比較され得る。理想的には、分子は、インビボパニン
グの第2またはその後のラウンド後にコントロールの器官または組織から回収さ
れない。しかし、一般には、一定の割合の分子は、コントロールの器官または組
織にも存在する。この場合には、コントロールの器官と比較したときの選択され
た腫瘍における分子の比(選択された:コントロール)が決定され得る。例えば
、インビボパニングの第1ラウンド後にメラノーマにホーミングするファージは
、パニングの2回の追加ラウンド後にコントロールの器官(脳)と比較して、選
択された腫瘍へのホーミングが3倍富むことを証明した(実施例VI)。
【0105】 インビボパニングの追加ラウンドは、特定の分子が、選択された腫瘍にのみホ
ーミングするのか、あるいは被験体において1つ以上の正常器官もしくは組織で
も発現されるか、または腫瘍上の標的分子に十分に類似する腫瘍上の標的を認識
し得るのかを決定するために使用され得る。インビボパニング法は、選択された
腫瘍にホーミングする分子のみを選択するので、腫瘍ホーミング分子が、対応す
る正常組織にもホーミングすることはありそうにない。腫瘍ホーミング分子が、
腫瘍の他に1つ以上の正常器官または組織へのホーミングをも指向する場合、そ
の器官または組織は、選択された器官または組織のファミリーを構成すると考え
られる。インビボパニング法を使用して、選択された腫瘍のみにホーミングする
分子が、1つ以上の選択された器官または組織にもホーミングする分子と区別さ
れ得る。このような同定は、インビボパニングのその後のラウンド中に種々の器
官または組織を収集することによって促進される。
【0106】 用語「コントロールの器官または組織」は、腫瘍ホーミング分子の同定が所望
される腫瘍以外の器官または組織を意味するために使用される。コントロールの
器官または組織は、腫瘍ホーミング分子がコントロールの器官に選択的にホーミ
ングしない点で特徴づけられる。コントロールの器官または組織は、例えば、腫
瘍ホーミング分子の非特異結合を同定するため、またはこの分子のホーミングの
選択性を決定するために収集され得る。さらに、非特異結合は、例えば、腫瘍へ
ホーミングしないことが公知であるが可能性のある腫瘍ホーミング分子に化学的
に類似するコントロール分子を投与することによって同定され得る。あるいは、
投与される分子が支持体に連結される場合、支持体単独の投与もまた、非特異結
合を同定するために使用され得る。例えば、遺伝子IIIタンパク質単独を発現
するがペプチド融合タンパク質を含まないファージは、ファージ支持体の非特異
結合のレベルを決定するために、インビボパニングによって研究され得る。
【0107】 本明細書中に開示されるように、腫瘍ホーミング分子の特異的ホーミングは、
選択された腫瘍組織を、対応する非腫瘍組織ならびにコントロールの器官または
組織と比較して検査することによって、容易に同定され得る。例えば、免疫組織
学的分析は、腫瘍ホーミングペプチドを提示するために使用されるファージに特
異的な抗体を使用して、腫瘍組織および対応する非腫瘍組織について行われ得る
(実施例Vを参照のこと)。あるいは、ペプチドと共に発現された共有されるタ
グ(例えば、FLAGエピトープなど)に特異的な抗体が使用され得る。このよ
うな検出系は市販されている。
【0108】 一般に、ランダムなまたは選択的にランダム化された目的分子の多様な集団を
含む分子ライブラリーが調製され、次いで被験体に投与される。投与後の選択さ
れた時間で、被験体は屠殺され、そして腫瘍が収集され、その結果、腫瘍に存在
する分子が同定され得る(実施例Iを参照のこと)。所望であれば、1つ以上の
コントロールの器官または組織あるいはコントロールの器官または組織の一部が
サンプリングされ得る。例えば、乳ガンまたはメラノーマ腫瘍を有するマウスに
、ファージペプチド提示ライブラリーを注射し、次いで約1〜5分後、このマウ
スに麻酔をかけて、液体窒素中で凍結するかあるいは好ましくは心臓を通して灌
流するかのいずれかでファージの循環を終結させ、腫瘍および1つ以上のコント
ロールの器官をそれぞれから収集し、腫瘍およびコントロールの器官に存在する
ファージを回収し、そしてそれぞれの腫瘍に選択的にホーミングするペプチドを
同定した(実施例I、II、およびVIを参照のこと)。
【0109】 提供される実施例では、動物を屠殺して、選択された腫瘍およびコントロール
の器官または組織を収集した。しかし、腫瘍にホーミングする分子を含む支持体
を回収するためには、その腫瘍の一部のみを収集すればよく、そして同様に、器
官または組織の一部のみをコントロールとして収集すればよいことを認識すべき
である。したがって、例えば、ファージによって発現されるペプチドのような分
子が、所望に応じて、同じ被験体に2回めまたはそれ以上投与され得るように、
腫瘍の一部がバイオプシーによって収集され得る。同じ被験体へ2回めに投与さ
れるべき分子が、タグ化されるかまたは例えば支持体に連結される場合、そのタ
グまたは支持体は、スクリーニングのその後のラウンドを妨害しないように、非
毒性および生分解性であるべきである。
【0110】 ファージライブラリーのインビトロスクリーニングは、抗体または細胞表面レ
セプターに結合するペプチドを同定するために、これまでに使用されている(S
mithおよびScott、前出、1993)。例えば、ファージペプチド提示
ライブラリーのインビトロスクリーニングは、インテグリン接着レセプター(K
oivunenら、J.Cell Biol.124:373−380(199
4a)、これは参考として本明細書中に援用される)およびヒトウロキナーゼレ
セプター(Goddsonら、Proc.Natl.Acad.Sci.,US
A 91:7129−7133(1994))に特異的に結合した新規ペプチド
を同定するために使用されてきた。しかし、このようなインビトロ研究は、選択
されたレセプターにインビトロで特異的に結合し得るペプチドがまた、インビボ
でそのレセプターと結合するかどうか、あるいはその結合ペプチドまたはレセプ
ターが体内で特定の器官に独特であるかどうかについての見識は提供しない。さ
らに、インビトロ方法は、人工の系において、所定の十分に特徴付けられた標的
分子を使用して行われる。例えば、Goodsonら(前出、1994)は、組
換えウロキナーゼレセプターを発現する細胞を利用した。しかし、このようなイ
ンビトロ方法は、標的分子に関する事前の知識を必要とし、そしてインビボでの
有用性に関する情報は(あるにしても)ほとんど得られない点で制限される。
【0111】 培養物中の細胞に対するインビトロパニングはまた、細胞により発現されるレ
セプターに特異的に結合し得る分子を同定するために使用されている(Barr
yら、Nature Med.2:299−305(1996)、これは本明細
書中で参考として援用される)。しかし、インビボで細胞により発現される細胞
表面分子は、細胞が培養で増殖される場合、しばしば変化する。従って、培養物
中の細胞を用いるインビトロパニング法はまた、培養物中の細胞へのその結合に
より同定される分子がインビボで同じ結合能力を有する保証はない点で、限定さ
れる。さらに、インビトロパニングを用いて、スクリーニングにおいて使用され
る腫瘍細胞にのみホーミングするが、他の細胞型にはホーミングしない分子を区
別することは可能ではない。
【0112】 対照的に、インビボパニングは、標的分子の事前の知識または入手可能性を必
要とせず、そしてインビボで発現される細胞表面標的分子に結合する分子を同定
する。また、「非標的化」組織がスクリーニングの間に存在するので、ホーミン
グの特異性を欠く腫瘍ホーミング分子を単離する可能性は、著しく低減される。
さらに、インビボパニングによる腫瘍ホーミング分子の獲得において、例えば、
代謝活性によるインビボでの循環中の分解に特に感受性であり得る任意の分子は
回収されない。従って、インビボパニングは、インビボで選択的にホーミングす
る分子および腫瘍に存在する標的分子を同定することにより、以前の方法に勝る
の重大な利点を提供する。
【0113】 しかし、一旦、標的分子が同定されると、インビトロスクリーニング方法は、
さらなる腫瘍ホーミング分子の同定のために有用である。例えば、本明細書で記
載されるNGRレセプターは、血管形成血管系にホーミングするさらなる腫瘍ホ
ーミング分子の同定のために有用な標的分子である。インビトロスクリーニング
の方法は、当該分野において周知である。例えば、NGRレセプターは、分子ラ
イブラリーに接触され得、そしてインビトロでの結合についてスクリーニングさ
れ得る。所望であれば、NGRレセプターは、例えば、ビードあるいはプレート
のような固体の支持体に固定され得る。NGRレセプターは、共有結合性または
非共有結合性の相互作用を介して、支持体に直接結合し得るか、または、NGR
レセプターに結合する分子を介して間接的に固定され得る。例えば、NGRレセ
プターに結合する抗体は、NGRレセプターを固定するために用いられ得る(実
施例Xを参照のこと)。このライブラリーは、インビトロにおいて、NGRレセ
プターと接触し、そして結合活性についてスクリーニングされる。タグ化された
分子を有するライブラリーは、NGRレセプターに結合する分子を同定するため
に、特に有用である。
【0114】 一旦、標的分子に結合するさらなる分子が同定されれば、これらのさらなる分
子は、新しく同定された分子が、インビボでその標的分子に結合し得、そして血
管形成血管系にホーミングし得るかどうかを決定するためにインビボで試験され
得る。例えば、NGRレセプターに結合する新しく同定された分子は、インビボ
において、本明細書に記載された方法を用いて、その分子をスクリーニングする
こと、および新しく同定された分子が血管形成血管にホーミングし得るかどうか
を決定することにより、さらに特徴づけられ得る。従って、NGRレセプターの
ような標的分子の同定は、NGRレセプターに結合する、および血管形成血管に
ホーミングする分子を決定するために有利に用いられ得る。
【0115】 インビボパニングの開示された方法が働く機構は十分に規定されていないが、
1つの可能性は、分子(例えば、ファージ上で発現されたペプチド)が、腫瘍中
の血管を裏打ちする内皮細胞上に存在する標的分子を認識し、そしてこれに結合
することである。証拠は、例えば、種々の器官における血管組織が互いに異なり
、しかもこのような差違が身体における細胞間輸送の調節に関与し得ることを示
す。例えば、リンパ球は、リンパ節または他のリンパ組織に、一部分は、それら
の組織中の内皮細胞による特異的「宛名(address)」分子の発現により
ホーミングする(Salmiら、Proc.Natl.Acad.Sci.,U
SA 89:11436−11440(1992);Springer、Cel
l 76:301−314(1994))。同様に、種々の白血球は、一部分は
、炎症シグナルにより誘導される内皮細胞マーカーの発現により、炎症部位を認
識し得る(ButcherおよびPicker、Science 272:60
−66(1996);Springer、前出、1994を参照のこと)。従っ
て、内皮細胞マーカーは、例えば、薬物(これは、腫瘍ホーミング分子に連結さ
れ得る)を被験体における腫瘍に向けるための潜在的な標的を提供する。
【0116】 いくつかの場合において、ガン細胞の特異的器官への転移もまた、器官特異的
マーカー(器官特異的内皮細胞マーカー(FidlerおよびHart、Sci
ence 217:998−1003(1982))を含む)の腫瘍細胞による
認識のためであり得る。多くのガンの転移パターンは、循環腫瘍細胞が、遭遇し
た最初の血管床において優先的にトラップされるということを仮定することによ
り説明され得る。従って、肺および肝臓は、ガン転移の最も頻繁な部位である。
しかし、いくつかのガンは、循環経路により説明されない転移パターンを示す。
このようなガンの転移は、選択的に発現される宛名分子(例えば、ガンが転移す
る器官において発現される内皮細胞表面分子)の存在によるものであり得る(G
oetzら、Int.J.Cancer 65:192−189(1996);
Zhuら、Proc.Natl.Acad.Sci.,USA 88:9568
−9572(1991);Pauliら、Cancer Metast.Rev
.9:175−189(1990);Nicolson、Biochim.Bi
ophys.Acta.948:175−224(1988)を参照のこと)。
このような器官特異的内皮細胞マーカーに結合する分子の同定は、特定の器官へ
の腫瘍細胞転移を予防する手段を提供し得る。
【0117】 乳房ガン腫、黒色腫およびカポジ肉腫に対してインビボパニングを使用して、
腫瘍に選択的にホーミングする種々のペプチドを発現するファージが同定された
(それぞれ、表1、2および3を参照のこと)。ファージの大きなサイズ(90
0〜1000nm)およびファージを循環させた短い時間(3〜5分)のために
、実質的な数のファージが、循環系(特に脳および腎臓における)を出たであろ
うことはありそうもない。組織染色研究は、同定された腫瘍ホーミング分子が主
に内皮細胞表面マーカー(これは、器官特異的様式で発現されるようである)に
ホーミングし、そしてそれに結合したことを示した。これらの結果は、インビボ
パニングが内皮細胞特異性を同定および分析するために使用され得ることを示す
。培養物中の内皮細胞を用いたこのような分析は、培養細胞がそれらの組織特異
的差違を失う傾向にあるので可能ではない(PauliおよびLee、Lab.
Invest.58:379−387(1988))。
【0118】 インビボパニングが行われた条件は、内皮細胞マーカー全般に結合する腫瘍ホ
ーミングペプチドを同定したが、腫瘍ホーミングペプチドを発現するファージの
特異的な存在もまた、特にペプチド投与後のよりおそい時点で、腫瘍実質におい
て観察された(実施例V)。これらの結果は、ペプチドを発現するファージが、
恐らく血管の有窓性質により腫瘍の血管を通過し得ることを証明し、そしてイン
ビボパニング法が腫瘍細胞により発現される標的分子ならびに内皮細胞により発
現される標的分子の同定に有用であり得ることを示す。
【0119】 ファージペプチドディスプレイライブラリーは、本質的にSmithおよびS
cott(前出、1993;Koivunenら、Biotechnology
13:265−270(1995); Koivunenら、Meth.En
zymol.245:346−369(1994b)もまた参照のこと、これら
の各々は本明細書中に参考として援用される)に記載のように構築された。実質
的にランダムなアミノ酸配列を有するペプチドをコードするオリゴヌクレオチド
は「NNKコドン」(ここで「N」はA、T、CまたはGであり、そして「K」
はGまたはTである)に基づいて合成された。「NNKコドン」は32のトリプ
レットをコードし、これは20のアミノ酸およびアンバー停止コドンをコードす
る(ScottおよびSmith、前出、1990)。いくつかのライブラリー
において、システインをコードする少なくとも1つのコドンもまた各オリゴヌク
レオチドに含まれ、その結果、環状ペプチドは、ジスルフィド結合を通じて形成
され得る(実施例I)。オリゴヌクレオチドは、ベクターfuse 5において
遺伝子IIIタンパク質(gIII)をコードする配列と共にインフレームで挿
入され、その結果ペプチド−gIII融合タンパク質が発現され得る。発現後、
この融合タンパク質は、ベクターを含むファージの表面上に発現される(Koi
vunenら、前出、1994b;SmithおよびScott、前出、199
3)。
【0120】 インビボパニング後、ヒト乳房ガン腫、マウス黒色腫またはヒトカポジ肉腫腫
瘍に選択的にホーミングするそれらの能力に基づいて単離されたファージは、少
数の異なるペプチド配列のみを示した(それぞれ、表1、2および3を参照のこ
と)。スクリーニングの1つは、αV含有インテグリンに選択的に結合すること が以前に証明された(Koivunenら、前出、1995;WO 95/14
714)ペプチドの内容において、アルギニン−グリシン−アスパラギン酸(R
GD)インテグリン認識配列(Ruoslahti、Ann. Rev. Ce
ll. Devel. Biol. 12:697 (1996))を含んだペ
プチド配列を明らかにした。残存する腫瘍ホーミングペプチドの大部分の配列は
、内皮細胞レセプターに対する公知のリガンドといずれの有意な類似性も示さな
かった。しかし、腫瘍ホーミングペプチドのうち1つは、インテグリン結合ペプ
チドに存在するモチーフに類似する弱いインテグリン結合モチーフである、アス
パラギン−グリシン−アルギニン(NGR)モチーフを含んでいた(Ruosl
ahtiら、米国特許第5,536,814号、1996年7月16日発行、こ
れは本明細書中に参考として援用される;Koivunenら、前出、1994
aもまた参照のこと)。他のスクリーニングは、多くのNGR含有ペプチドを示
した(表1を参照のこと)。NGRペプチドの弱いインテグリン結合能力にもか
かわらず、インテグリンレセプターは、本明細書中で例示される(実施例VII
I)NGR腫瘍ホーミングペプチドにより認識される標的分子でなくてもよい。
本明細書中で使用する用語「インテグリン」は、ヘテロダイマー細胞表面接着レ
セプターを意味する。
【0121】 乳房腫瘍にホーミングしたファージにより発現されるペプチドは、ペプチドC
GRECPRLCQSSC(配列番号2)およびCNGRCVSGCAGRC(
配列番号3;表1;実施例IIを参照のこと)を含んでいた。同様に、ペプチド
CDCRGDCFC(配列番号1)およびCGSLVRC(配列番号5)を含む
腫瘍ホーミングペプチドは、乳房腫瘍を有するマウスに投与された他の2つのフ
ァージライブラリーから同定された(表1)。これらのモチーフのいくつか、な
らびに新規のモチーフがまた、マウス黒色腫およびヒトカポジ肉腫でのスクリー
ニングにおいて単離された(表2および3を参照のこと)。これらの結果は、腫
瘍ホーミング分子がインビボパニングを用いて同定され得ることを証明した。
【0122】 3つの主な腫瘍ホーミングモチーフが現れた。上記で議論されたように、1つ
のモチーフは、ペプチド構造CDCRGDCFC(配列番号1)に埋められた、
αVインテグリンに選択的に結合することが知られている(Koivunenら 、前出、1995;WO 95/14714)配列RGD(Ruoslahti
,前出、1996)を含んでいた。αVβ3およびαVβ5インテグリンは、血管形
成血管のマーカーであるので(Brooksら、前出、1994;Friedl
anderら、Science 270:1500(1995))、ペプチドC
DCRGDCFC(配列番号1)(RGD−4Cと称する)を発現するファージ
は、腫瘍標的化について調べられ、そして本明細書中に開示されるように高度に
選択的な様式で腫瘍にホーミングした(実施例IIIを参照のこと)。さらに、
RGD−4C(CDCRGDCFC;配列番号1)ファージによるホーミングは
、遊離CDCRGDCFC(配列番号1)ペプチドの同時投与により阻害された
【0123】 別の乳房腫瘍ホーミングペプチドは、弱いインテグリン結合活性を有すること
が以前に示されたNGRモチーフ(Koivunenら、J. Biol. C
hem. 268:20205−20210(1993)、これは参考として本
明細書に援用されている);Koivunenら、前出、1994a;WO 9
5/14714)を含む、配列CNGRCVSGCAGRC(配列番号3)を有
していた。NGR含有ペプチドが同定されたので、2つのさらなるペプチド、線
状ペプチドNGRAHA(配列番号6)および環状ペプチドCVLNGRMEC
(配列番号7)(これらの各々はNGRモチーフを含む)について腫瘍ホーミン
グを調べた。CNGRCVSGCAGRC(配列番号3)を発現するファージの
ように、NGRAHA(配列番号6)またはCVLNGRMEC(配列番号7)
を発現するファージは腫瘍にホーミングした。さらに、ファージがヒト乳房ガン
腫において、ならびにマウス黒色腫を有するマウスおよびヒトカポジ肉腫異種移
植片を有するマウスの腫瘍において選択的に蓄積したので、腫瘍ホーミングは、
腫瘍型依存性でも、種依存性でもなかった。
【0124】 種々のペプチド(RGDおよびNGR含有ペプチドを含む)は、一般に、腫瘍
血管に結合した。最小の環状NGRペプチドであるCNGRC(配列番号8)は
、CNGRCVSGCAGRC(配列番号3)配列に基づいて合成された。CN
GRC(配列番号8)ペプチドが、CNGRCVSGCAGRC(配列番号3)
、NGRAHA(配列番号6)またはCVLNGRMEC(配列番号7)のいず
れかを発現するファージと同時注入された場合、乳房ガン腫異種移植片中でのフ
ァージの蓄積は阻害された。しかし、CNGRC(配列番号8)ペプチドは、N
GRファージのホーミングを阻害した量より10倍までの高い量で投与された場
合でさえも、RGD−4C(CDCRGDCFC;配列番号1)ペプチドを発現
するファージのホーミングを阻害しなかった。対照的に、RGD−4C(CDC
RGDCFC;配列番号1)ペプチドは、NGRファージのホーミングを部分的
に阻害したが、必要とされた量は、CNGRCペプチド(配列番号8)の量より
5〜10倍高かった。これらの結果は、NGRペプチドおよびRGDペプチドが
、腫瘍血管系において異なるレセプター部位に結合することを示す。
【0125】 第3のモチーフであるGSL(グリシン−セリン−ロイシン)もまた、乳房ガ
ン腫、悪性黒色腫またはカポジ肉腫を有するマウスにおいてインビボパニング後
に同定された。GSLペプチドであるCGSLVRC(配列番号5)を発現する
ファージのホーミングは、遊離CGSLVRC(配列番号5)ペプチドの同時投
与により阻害された。RGDペプチドおよびNGRペプチドのように、GSLペ
プチドを発現するファージもまた腫瘍の血管に結合した。本明細書中に開示され
るように、腫瘍ホーミングペプチドに存在する保存されたRGD、NGRおよび
GSLモチーフの同定を考慮して、このようなモチーフを含むペプチドは、腫瘍
ホーミングペプチドとして、そして特にガンの化学療法剤または腫瘍に対する診
断剤のような部分を標的化し得る結合体を形成するために有用であり得ることが
認識される。
【0126】 13アミノ酸までを含む種々のペプチドライブラリーが構築され、そしてNG
RペプチドであるCNGRCVSGCAGRC(配列番号3)は、乳房腫瘍に対
するインビボパニングの結果として得られた。ランダムペプチドライブラリーを
スクリーニングすることにより得られたこのNGRペプチドは、腫瘍ホーミング
ペプチドであった(実施例VIIIを参照のこと)。さらに、ペプチドライブラ
リーが、式CXXXNGRXX(配列番号13)またはCXXCNGRCX(配
列番号14)(これらの各々は、NGR配列に偏っている)に基づいて構築され
、そして乳房腫瘍に対するインビボパニングに使用された場合、かなり多くのN
GRペプチドが得られた(表1を参照のこと)。
【0127】 これらの結果は、本発明の腫瘍ホーミングペプチドがアミノ酸配列RGDまた
はNGRまたはGSLを含み得ることを示す。このような腫瘍ペプチドは、5つ
のアミノ酸(例えば、CNGRC(配列番号8))と同じくらい小さくあり得る
。このような腫瘍ホーミングペプチドはまた、長さが少なくとも13アミノ酸(
これは、本明細書中で例示される最も長いペプチドである)であり得るだけでな
く、所望であれば、長さが20アミノ酸または30アミノ酸または50〜100
アミノ酸まででもあり得る。本発明の腫瘍ホーミングペプチドは、化学合成によ
り好都合に生成される。
【0128】 免疫組織化学分析は、約4分間循環させられ、続いてマウス心臓を通して灌流
されたファージについての組織染色とファージ注射の24時間後に分析された組
織とを比較することにより行った(図3を参照のこと)。投与の24時間後、フ
ァージは循環中に本質的に残存せず、従って灌流は必要とされない(Pasqu
aliniら、前出、1997)。CNGRCVSGCAGRC(配列番号3)
ファージ投与の4分後に調べられた試料において、強力なファージ染色は、腫瘍
血管系において観察されたが、正常な内皮において観察されなかった(実施例V
;図3E、3G、3Hおよび3Jと比較せよ)。比較において、腫瘍染色は24
時間で強力であり、そして血管の外側から腫瘍実質へ広がったようであった(図
3A〜3Dおよび3F(腫瘍)と図3Iおよび3K〜3V(非腫瘍)とを比較せ
よ)。NGRAHA(配列番号6)およびCVLNGRMEC(配列番号7)フ
ァージは、類似した染色パターンを示した(実施例V)。対照的に、コントロー
ル器官および組織は免疫染色をほとんどまたは全く示さず、これは腫瘍血管に対
するNGRモチーフの特異性を確認した。しかし、脾臓および肝臓が、期待され
たようにファージを捕獲した。なぜなら網内皮細胞系による取り込みは、ファー
ジによるペプチド発現の存在とは独立した、ファージ粒子の一般的な特性である
からである(Pasqualiniら、前出、1997)。
【0129】 免疫染色はまた、GSLモチーフ含有ペプチドCLSGSLSC(配列番号4
)を発現するファージの投与後に観察され、そしてNGRペプチドのものと同様
に、血管(この場合、黒色腫腫瘍内)に局在化した(以下を参照のこと;実施例
VおよびVIもまた参照のこと)。同様に、RGDモチーフ含有ペプチドRGD
−4C(CDCRGDCFC;配列番号1)を発現するファージの乳房腫瘍を有
するマウスへの投与後の免疫染色は、腫瘍の血管に局在化したが、脳、腎臓また
は種々の他の非腫瘍組織において観察されなかった(実施例IIIおよびVを参
照のこと;Pasqualiniら、前出、1997もまた参照のこと)。これ
らの結果は、種々の腫瘍ホーミングペプチドが、一般的に、腫瘍血管系にホーミ
ングすることを証明する。
【0130】 腫瘍にホーミングする分子を同定するためのインビボパニング法の一般的な適
用性は、同系黒色腫を有するマウスに、多様な集団のペプチドを発現するファー
ジを注射することにより調べられた(実施例VI)。B16マウス黒色腫モデル
はこれらの研究のために選択された。なぜなら、形成する腫瘍は高度に脈管化し
、そしてこの腫瘍系統の生物学は、十分に特徴付けられているからである(Mi
nerら、Cancer Res.42:4631−4638(1982)を参
照のこと)。さらに、B16黒色腫細胞はマウス起源であるので、宿主と腫瘍細
胞ドナーとの間の種差異は、例えば、正常な器官への分布と比較して、ファージ
の腫瘍への分布に影響しない。本明細書中に開示されるように、B16黒色腫細
胞に対するインビボパニングは、腫瘍ホーミングペプチド(例えば、GSL成分
含有ペプチドCLSGSLSC(配列番号4;表2もまた参照のこと)を含む)
を明らかにし、そして抗ファージ抗体を用いた腫瘍および他の器官の免疫組織化
学染色は、CLSGSLSC(配列番号4)発現ファージが黒色腫において免疫
染色をもたらすが、皮膚、腎臓または他のコントロール器官において染色を本質
的にもたらさなかったことを証明した(実施例VI)。染色パターンは、一般的
に、黒色腫内の血管に従うが、血管に厳密に限定されなかった。
【0131】 インビボパニングはマウスにおいて行われたが、少なくともNGR、RGDま
たはGSLモチーフを含むペプチドはまた、ヒト血管系を標的化し得るようであ
る。NGRファージは、移植されたヒト乳房腫瘍の血管に結合するが、正常な組
織の血管に結合せず、これはこのモチーフが患者における腫瘍標的化に特に有用
であり得ることを示す。CDCRGDCFC(配列番号1)ペプチドは、ヒト患
者の腫瘍血管に選択的に発現される(Maxら、Int.J.Cancer.7
1:320(1997);Maxら、Int.J.Cancer. 72:70
6(1997))、ヒトαVインテグリンに結合する(Koivunenら、前 出、1995)。成分/CDCRGDCFC(配列番号1)結合体を使用して、
その成分を腫瘍に標的化することは、その成分が腫瘍細胞自体に標的化されるさ
らなる利点を提供する。なぜなら乳房ガン腫細胞は、例えば、αVβ3インテグリ
ンを発現し得るからである(Pasqualiniら、前出、1997)。実際
、多くのヒト腫瘍は、特定の腫瘍(例えば、悪性黒色腫)の進行に関与し得る、
このインテグリンを発現する(Albeldaら、Cancer Res.50
:6757−6764(1990);Danenら、Int.J.Cencer
61:491−496(1995);Felding−Habermannら
、J.Clin.Invest.89:2018−2022(1992);Sa
ndersら、Cold Spring Harb.Symp.Quant.B
iol.58:233−240(1992);Mitjansら、J.Cell
.Sci.108:3067−3078(1995))。RGD−4C(CDC
RGDCFC;配列番号1)ペプチドと異なって、NGRペプチドは、MDA−
MD−435乳房ガン腫細胞に結合しないようである。しかし、NGRペプチド
は、治療的に有効な量のドキソルビシンを乳房腫瘍に送達し得た(実施例VII
IおよびXV)。これは、腫瘍ホーミング分子が腫瘍血管系にのみホーミングす
る(すなわち、腫瘍細胞に直接ホーミングしない)場合でさえも、このような血
管系標的化が、この分子に連結された成分の効果を与えるのに十分であることを
示す。
【0132】 αVβ3インテグリンは、血管形成血管系における内皮細胞により発現されるの
で、本明細書中に開示されるような方法を用いて、血管形成を受けている腫瘍血
管系はインビボで標的化され得るか否か決定するための実験が行われた。ペプチ
ドRGD−4C(CDCRGDCFC;配列番号1;Koivunenら、前出
、1995を参照のこと)(これはαVβ3インテグリンに結合することが知られ
る)を発現するファージは、ヒト乳房ガン腫細胞、マウス黒色腫細胞またはヒト
カポジ肉腫細胞から形成された腫瘍を有するマウスに注射された(実施例Vを参
照のこと)。RGD−4C(CDCRGDCFC;配列番号1)ファージは、各
々の腫瘍に選択的にホーミングしたが、このようなホーミングは、コントロール
ファージでは起こらなかった。例えば、ヒト乳房ガン腫細胞の移植により形成さ
れた腫瘍を有するマウスにおいて、選択されていないコントロールファージと比
較して、20〜80倍多い数のRGD−4C(CDCRGDCFC;配列番号1
)ファージが腫瘍に蓄積した。
【0133】 ファージについての組織染色は、腫瘍内の血管においてRGD−4C(CDC
RGDCFC;配列番号1)ファージの蓄積を示したが、脳、腎臓または他のコ
ントロール器官においては染色は観察されなかった。RGD−4C(CDCRG
DCFC;配列番号1)ファージによる腫瘍ホーミングの特異性は競合実験によ
り証明され、ここで遊離RGD−4C(CDCRGDCFC;配列番号1)ペプ
チドの同時注射は、RGDファージの腫瘍ホーミングを著しく低減させたが、非
RGD含有コントロールペプチドの同時注射は、RGDファージのホーミングに
影響を及ぼさなかった(実施例IIIを参照のこと)。これらの結果は、αVβ3 標的分子が腫瘍中の内皮細胞の管腔表面上で発現され、そしてαV含有インテグ リンに結合するペプチドが、このインテグリンに、従って血管形成を受ける血管
系に選択的に結合し得ることを証明する。
【0134】 これらの研究の結果は、腫瘍ホーミング分子がインビボパニングにより同定さ
れ得、そしていくつかの場合において、腫瘍ホーミング分子が、腫瘍中の脈管組
織に、ならびにおそらく、循環系からのファージの容易な退出を可能にする血管
の有窓性性質に起因して、腫瘍実質にホーミングし得ることを示す。このような
腫瘍ホーミング分子が腫瘍にホーミングする能力のために、この分子は、連結成
分の腫瘍への標的化に有用である。従って、本発明は、成分に連結された腫瘍ホ
ーミング分子を含む結合体を提供し、このような結合体は、成分を腫瘍細胞に標
的化するために有用である。
【0135】 特定の腫瘍にホーミングする分子が、同じまたは類似した組織学的型の別の腫
瘍に選択的にホーミングする能力は、例えば、これらの実験のためにヌードマウ
スにおいて増殖されたヒト腫瘍または同系マウスにおいて増殖されたマウス腫瘍
を用いて決定され得る。例えば、種々のヒト乳房ガン細胞株(MDA−MB−4
35乳房ガン腫(Priceら、Cancer Res.50:717−721
(1990))、SKBR−1−IIおよびSK−BR−3(Foghら、J.
Natl.Cancer Inst.59:221−226(1975))、な
らびにマウス乳房腫瘍株(EMT6(Rosenら、Int.J.Cancer
57:706−714(1994))およびC3−L5(LalaおよびPa
rhar,Int.J.Cancer 54:677−684(1993))を
含む)を含む)は、容易に入手可能であり、そしてヒト乳ガンのモデルとして一
般的に使用される。このような乳房腫瘍モデルを用いて、例えば、多様な乳房腫
瘍に対する同定された乳房腫瘍ホーミング分子の特異性に関する情報が得られ得
、そして広い範囲の異なる乳房腫瘍にホーミングするか、または最も好ましい特
異性プロフィールを提供する分子が同定され得る。さらに、このような分析は、
例えば、腫瘍支質についての新たな情報を生じ得る。なぜなら内皮細胞のものと
同様に、支質細胞遺伝子発現は、インビトロで再現され得ない方法で腫瘍により
改変され得るからである。
【0136】 分子(例えば、ペプチドまたはタンパク質)の腫瘍への選択的ホーミングは、
特定の細胞標的分子(例えば、腫瘍中の細胞に存在する細胞表面レセプター)の
ペプチドによる特異的認識によるものであり得る。ホーミングの選択性は、1つ
のみまたは少数の異なる細胞型で発現される特定の標的分子に依存し、その結果
分子は、腫瘍に主としてホーミングする。上記で議論されるように、同定された
腫瘍ホーミングペプチドは、少なくとも部分的に、腫瘍に存在する血管において
内皮細胞表面マーカーを認識し得る。しかし、ほとんどの細胞型、特に器官また
は組織に独特である細胞型は、独特の標的分子を発現し得る。従って、インビボ
パニングは、特定の型の腫瘍細胞(例えば、乳ガン細胞)に選択的にホーミング
する分子を同定するために使用され得、そして特異的ホーミングは、適切な競合
実験を行うことにより証明され得る。
【0137】 ドキソルビシンを用いたマウスにおけるヒト乳ガン異種移植片の処置を、本発
明を例示するためのモデルとして選択した。CDCRGDCFC(配列番号1)
およびCNGRC(配列番号8)はドキソルビシンに結合され(実施例VII)
、そしてペプチド/ドキソルビシン結合体を使用して、ヒトMDA−MB−43
5乳ガン細胞に由来する腫瘍を有するマウスを処置した(実施例VIIIおよび
XV)。マウスは、腫瘍を有するマウスにおいて使用される、より一般的に使用
される50〜200μg/マウス(Bergerら、「The Nude Mo
use in Oncology Research」(CRC Press
1991))と比較して、5μg/週のドキソルビシン等価物(すなわち、遊離
ドキソルビシンまたはペプチド/ドキソルビシン結合体のドキソルビシン成分の
いずれか)で処置された。結合体は遊離薬物より有効であると推測されるので、
より低い用量が選択された。
【0138】 ドキソルビシン/RGD−4C(CDCRGDCFC;配列番号1)結合体で
処置されたMDA−MB−435腫瘍を有するマウスは、遊離ドキソルビシンで
処置されたマウスより、有意により小さな腫瘍、局所リンパ節へのより少ない蔓
延、およびより少ない肺転移を有した(実施例VIIIを参照のこと)。ドキソ
ルビシン/RGD−4C(CDCRGDCFC;配列番号1)結合体で処置され
たマウスのすべては、遊離ドキソルビシンで処置されたマウスのすべてが広範に
蔓延した疾患により死んだ時間を超えて生存した。用量増大実験において、腫瘍
を有するマウスは、3サイクルの間、3週間毎に30μg/マウスのドキソルビ
シン/RGD−4C(CDCRGDCFC;配列番号1)結合体で処置され、次
いで長期間、さらなる処置なく観察された。結合体処置マウスはすべて、コント
ロールドキソルビシン処置マウスが死んだ後、6ヶ月を超えて生存した(実施例
VIII)。これらの結果は、原発性腫瘍増殖および転移が結合体で処置された
マウスにおいて有意に阻害され、そして治癒していたかもしれないことを示す。
【0139】 ドキソルビシン/RGD−4C(CDCRGDCFC;配列番号1)結合体を
受けたマウスの多くは、著しい皮膚潰瘍および腫瘍壊死を示し;このような徴候
は、遊離ドキソルビシンまたは非関連ペプチドに結合されたドキソルビシンで処
置されたマウスにおいて観察されなかった(実施例VIII)。組織病理学的分
析は、遊離ドキソルビシンで処置されたマウスと比較して、結合体で処置された
腫瘍において脈管構造の著しい破壊を明らかにした。さらに、腫瘍がマウスから
取り出され、そして腫瘍細胞が培養物中にプレーティングされた場合、ドキソル
ビシン/RGD−4C(CDCRGDCFC;配列番号1)結合体を受けたマウ
スの腫瘍に由来する細胞の生存能力は、遊離ドキソルビシンで処置されたマウス
の腫瘍に由来する細胞より約3倍低かった(実施例VIIIを参照のこと)。こ
れらの結果は、腫瘍ホーミング分子に連結された化学療法剤を含む結合体の、腫
瘍を有するマウスへの投与が、腫瘍処置において薬剤単独の投与より有効である
ことを証明する。
【0140】 非常に大きな、大きさを適合させた乳房腫瘍を有するマウスにおける200μ
g/ドキソルビシン等価物の投与により毒性が決定された。ドキソルビシン/R
GD−4C(CDCRGDCFC;配列番号1)結合体で処置されたマウスのす
べては1週間を超えて生存したが、一方遊離ドキソルビシンで処置されたマウス
のすべては、薬物投与の48時間以内に死んだ(実施例VIII)。これらの結
果は、大きな腫瘍における腫瘍ホーミングペプチド/ドキソルビシン結合体の蓄
積が薬剤の全身毒性を低減し得ることを示す。
【0141】 同様の毒性および処置効力の結果が、乳房腫瘍を有するマウスがドキソルビシ
ン/CNGRC(配列番号8)結合体を用いて処置された場合に得られた。CN
GRC(配列番号8)結合体で処置されたマウスにおける腫瘍は、コントロール
群における腫瘍より有意に小さく;結合体は、ほとんど完全に腫瘍増殖を抑制し
た。生存に対する強力な効果もまた生じた。遊離ドキソルビシンまたは非関連ペ
プチドに結合されたドキソルビシンは、使用された用量では、ビヒクル単独と比
較して腫瘍増殖に対する効果をあるにしてもほとんど有さなかった。
【0142】 遊離ドキソルビシンおよびドキソルビシン/ペプチド結合体の細胞傷害性活性
は、MDA−MB−435細胞を用いてインビトロで比較された。細胞が遊離ド
キソルビシン、ドキソルビシン/RGD−4C(CDCRGDCFC;配列番号
1)または非関連ペプチドに結合されたドキソルビシンに30分間暴露された場
合、細胞死は、ドキソルビシン/RGD−4C(CDCRGDCFC;配列番号
1)結合体で処理された培養物でのみ起こった。比較すれば、細胞は、暴露の2
4時間後、すべての処理により殺傷された。これらの結果は、ドキソルビシン/
RGD−4C(CDCRGDCFC;配列番号1)結合体の増強した細胞取り込
みが起こることを示す。
【0143】 本明細書中で開示されるように、本発明の腫瘍ホーミング分子は、腫瘍の小さ
な血管の内皮裏打ちに結合し得る。腫瘍内の血管系構造は、恐らく、連続的な新
血管形成(これは、腫瘍増殖に必要とされる新たな血管の形成をもたらす)のた
めに明瞭である。腫瘍内の血管系形成した新生血管の明瞭な特性は、内皮細胞お
よび血管周囲細胞における特異的マーカーの存在に反映され(Folkman,
Nature Biotechnol.15:510(1997);Risau
,FASEB J.9:926−933(1995);Brooksら、前出、
1994);これらのマーカーは、本発明の腫瘍ホーミング分子により標的化さ
れるようである。
【0144】 腫瘍ホーミング分子が腫瘍における血管を標的化する能力は、全身処置の方法
または腫瘍細胞を直接標的化する方法を超える実質的な利点を提供する。例えば
、腫瘍細胞は生存のために脈管供給に依存し、そして血管の内皮裏打ちは循環プ
ローブに容易に接近可能である。逆に、固形腫瘍細胞に到達するために、化学療
法剤は、潜在的に長い拡散距離、密接に詰められた腫瘍細胞、および血管外遊出
を妨げる高い間隙圧力を有する密集した繊維性支質を克服しなければならない(
BurrowsおよびThorpe,Pharmacol.Ther.64:1
55−174(1994))。
【0145】 さらに、腫瘍脈管構造が標的化される場合、内皮の部分的露出が、冒された腫
瘍血管全体を通る血流を止めさせる閉塞血栓の形成を導き得るので、すべての標
的細胞の殺傷は必要とされなくてもよい(BurrowsおよびThorpe、
前出、1994)。さらに、直接的な腫瘍標的化とは異なり、腫瘍血管系標的化
において固有の増幅機構がある。ただ1個の毛細血管ループは、100個までの
腫瘍細胞に栄養を供給し得、それらの各々は、血液供給に重大に依存する(De
nekamp,Cancer Metast.Rev.9:267−282(1
990);Folkman,前出、1997)。
【0146】 腫瘍における内皮細胞はまた、腫瘍細胞の変異およびクローン進化により発達
し得るにつれて、細胞表面標的レセプターを失いも、そして薬物耐性表現型を発
達させもしないようである。なぜなら、内皮細胞は、それらの高い増殖速度にも
かかわらず遺伝的に安定だからである(BurrowsおよびThorpe、前
出、1994;Folkman,前出、1995;Folkman,前出、19
97)。このことについて、化学療法剤で処置された腫瘍は一般的に薬物耐性を
発達させるが、一方、正常な組織(例えば、骨髄)はこのような耐性を発達させ
ないことが、医学腫瘍学者により長い間認識されている。従って、正常な組織に
対する毒性(例えば、化学療法により誘導された骨髄抑制)は、腫瘍細胞が薬物
耐性になった後でさえも処置の間生じ続ける。腫瘍を供給する血管における内皮
細胞は非腫瘍細胞であるので、それらは、骨髄細胞に類似した様式で、化学療法
剤に対する耐性を発達させないことが予想される。実際に、薬物耐性は、実験動
物でも臨床試験でも、長期の抗血管形成治療の間に観察されなかった(Folk
man,前出、1997)。
【0147】 選択された腫瘍への成分のホーミングを指向する目的のための、薬剤(例えば
、薬物、または他の有機分子もしくは生物学的分子)より大きな成分の腫瘍ホー
ミング分子への連結は、RGD含有ペプチドをファージ上で発現することにより
例示され、ここでペプチドは、ファージの乳房腫瘍血管系へのホーミングを指向
した(実施例V)。これらの結果は、本発明の腫瘍ホーミング分子が他の成分(
例えば、チャンバーのあるマイクロデバイス、またはリポソーム、または細胞(
例えば、白血球(WBC)(これは細胞傷害性T細胞もしくはキラー細胞であり
得る)を含む)に連結され得、ここで腫瘍ホーミング分子/WBC結合体の投与
の際に、この分子は、腫瘍へのWBCのホーミングを指向し、ここでWBCはそ
のエフェクター機能を発揮し得ることを示す。
【0148】 腫瘍ホーミング分子への成分の連結は、連結された成分の腫瘍へのホーミング
を指向する分子をもたらし得る。例えば、脳ホーミングペプチドのRBCへの連
結は、脳へのRBCのホーミングを指向した(米国特許第5,622,699号
;PasqualiniおよびRuoslahti、前出、1996を参照のこ
と)。この結果は、本発明の腫瘍ホーミング分子はまた、細胞型または送達系を
選択された腫瘍に指向するために、細胞型に、あるいは物理的、化学的または生
物学的送達系(例えば、リポソームもしくは他のカプセル化デバイス)(これは
、薬剤(例えば、薬物)を含み得る)に連結され得ることを示す。例えば、イン
ビボパニングにより同定された腫瘍ホーミング分子は、白血球(WBC)(例え
ば、細胞傷害性T細胞またはキラー細胞)に連結され得、ここで腫瘍ホーミング
分子/WBC結合体の投与の際に、この分子は、腫瘍へのWBCのホーミングを
指向し、ここでWBCはそのエフェクター機能を発揮し得る。同様に、腫瘍ホー
ミング分子は、リポソームまたはチャンバーのあるマイクロデバイス(例えば、
透過性膜もしくは半透膜を含む)に連結され得、ここで選択された腫瘍に送達さ
れるべき薬剤(例えば、薬物)は、リポソームまたはマイクロデバイス内に含ま
れる。このような組成物はまた、例えば、核酸分子を腫瘍細胞に送達するために
有用であり得、それによりインビボ標的化遺伝子治療を行うための手段を提供す
る。
【0149】 1つの実施態様において、腫瘍ホーミング分子は、被験体の外部で検出可能で
ある成分に連結され、それによりインビボ診断画像化研究を行うために有用な組
成物を提供する。例えば、検出可能に標識された腫瘍ホーミングペプチドを用い
るインビボ画像化は、被験体における腫瘍の存在を同定し得る。このような研究
のために、成分(例えば、γ線放出放射性核種(例えば、インジウム−111ま
たはテクネチウム(technitium)−99))は腫瘍ホーミング分子に
連結され得、そして被験体への投与後、固体シンチレーション検出器を用いて検
出され得る。同様に、陽電子放出放射性核種(例えば、炭素−11)または常磁
性スピン標識(例えば、炭素−13)はその分子に連結され得、被験体への投与
後、成分/分子の局在は、それぞれ、陽電子放出軸横断(transaxial
)断層撮影法または磁気共鳴画像法を用いて検出され得る。このようは方法は、
他の方法を用いては検出され得ない、原発腫瘍ならびに転移病巣を同定し得る。
被験体におけるガンの存在が同定されたので、本発明の別の実施態様において、
腫瘍ホーミング分子は、成分を腫瘍に指向するために、細胞傷害性薬剤(例えば
、リシン)またはガン化学療法剤(例えば、ドキソルビシン)に連結されるか、
あるいは化学療法薬物または他の細胞傷害性薬剤を含み得る、チャンバーのある
マイクロデバイスに連結され得る。このような組成物の使用は、腫瘍を選択的に
殺傷する手段を提供するが、一方ガン患者における正常組織を実質的に助命し、
従って本発明の結合体は、ガン患者を診断または処置するために有用な医薬品を
提供する。
【0150】 当業者は、種々の腫瘍ホーミング分子が腫瘍にのみ選択的にホーミングし得る
か、または腫瘍および選択された器官のファミリー(いくつかの場合において、
腫瘍に対する正常組織対応物を含む)に選択的にホーミングし得ることを認識す
る。従って、当業者は、行われる手順に基づいて被験体への投与のための腫瘍ホ
ーミングペプチドを選択する。例えば、腫瘍にのみホーミングする腫瘍ホーミン
グ分子は、腫瘍へ治療を指向するために有用であり得る。比較において、腫瘍だ
けでなく、1つ以上の正常な器官または組織にも選択的にホーミングする腫瘍ホ
ーミング分子は画像化方法において使用され得、これにより腫瘍以外の器官また
は組織へのホーミングは、内部画像化コントロールを提供する。このような内部
コントロールは、例えば、処置に応答した腫瘍の大きさの変化を検出するために
有用であり得る。なぜなら、正常な器官は、大きさが変化すると期待されず、従
って、腫瘍の大きさと比較され得るからである。
【0151】 インビボパニングにより同定される腫瘍ホーミングペプチドは、固体状態ペプ
チド合成の慣用的な方法を用いて必要とされる量で合成され得るか、または商業
的な供給源(例えば、Anaspec;San Jose CA)から購入され
得、そして所望の成分は分子に連結され得る。分子への成分の連結に有用ないく
つかの方法は、分子の特定の化学的特徴に依存して、当該分野で公知である。例
えば、応用免疫学の分野において慣用的に使用されるような、ハプテンをキャリ
アタンパク質に連結する方法(例えば、HarlowおよびLane、前出、1
988;Hermanson、前出、1996を参照のこと)。
【0152】 いくつかの場合において、薬物は、例えば、結合手順または利用される化学基
に依存して、結合または誘導体化の際に細胞傷害効力を失い得ることが認識され
る(Hurwitzら、Cancer Res.35:1175−1181(1
975);Trailら、Science 261;212−215(1993
);Nagyら、Proc.Natl.Acad.Sci.,USA 93:7
269−7273(1996))。さらに、本発明の腫瘍ホーミングペプチドを
生じるファージは、5つほどのペプチドを提示することが認識される。従って、
個々のペプチドの親和性は、効果的な腫瘍ホーミングにはあまりにも低く、そし
て1価ではなく多価のペプチド結合体が使用されなければならない可能性がある
。しかし、本明細書中で開示されるように、ドキソルビシンは、複数の腫瘍ホー
ミングペプチドとの結合体として使用された場合に細胞傷害活性を維持し(実施
例VIIIおよびXVを参照のこと)、従って上記で議論される潜在的な懸念を
減らした。
【0153】 治療薬剤または診断薬剤のような成分は、例えば、カルボジイミド結合を用い
て腫瘍ホーミングペプチドに結合され得る(BaumingerおよびWilc
hek,Meth.Enzymol.70:151−159(1980)、これ
は本明細書中に参考として援用される)(実施例VIIを参照のこと)。あるい
は、成分は、Nagyら、Proc.Natl.Acad.Sci.USA 9
3:7269−7273(1996);およびNagyら、Proc.Natl
.Acad.Sci.USA 95:1794−1799(1988)(これら
の各々を本明細書中で参考として援用する)に記載されるように、ホーミング分
子に結合され得る。
【0154】 カルボジイミドは、一般式R−N=C=N−R'(ここで、RおよびR'は脂肪
族または芳香族であり得る)を有する化合物の基を含み、そしてペプチド結合の
合成のために使用される。調製手順は、単純であり、比較的早く、そして穏やか
な条件下で行われる。カルボジイミド化合物はカルボキシル基を攻撃して、それ
らを遊離アミノ基のための反応部位に変える。カルボジイミド結合体は、抗体生
成のために種々の化合物をキャリアに結合するために使用されてきた。
【0155】 水溶性カルボジイミド、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)カ
ルボジイミド(EDC)は、腫瘍ホーミングペプチドへの成分の結合に特に有用
である。そしてこれは、ドキソルビシンを腫瘍ホーミングペプチドに結合するた
めに使用された(実施例VII)。ドキソルビシンおよび腫瘍ホーミングペプチ
ドの結合は、アミノ基(ドキソルビシンにより提供される)およびカルボキシル
基(ペプチドにより提供される)の存在を必要とする。CNGRC(配列番号8
)ペプチドへのドキソルビシンのEDCカップリングは、ドキソルビシン/CN
GRC(配列番号8;実施例VIIを参照のこと)を得るために、ペプチド(カ
ルボキシル基)の1:1モル比を用いて行われた。
【0156】 ペプチド結合の直接形成のためにカルボジイミドを使用することに加えて、E
DCはまた、活性エステル(例えば、N−ヒドロキシスクシンイミド(NHS)
エステル)を調製するために使用され得る。次いで、アミノ基にのみ結合するN
HSエステルは、ドキソルビシンの単一のアミノ基とのアミド結合の形成を誘導
するために使用され得る。組み合せたEDCおよびNHSの使用は、一般的に、
結合体形成の収率を増加させるために結合に使用される(Baumingerお
よびWilchek、前出、1980)。
【0157】 成分を腫瘍ホーミング分子に結合するための他の方法もまた使用され得る。例
えば、グルタルアルデヒド架橋が使用され得るように、過ヨウ素酸ナトリウム酸
化、それに続く適切な反応体の還元的アルキル化が使用され得る。しかし、本発
明の結合体を生成する方法はどれが選択されるかにかかわらず、腫瘍ホーミング
分子はその標的化能力を維持すること、および成分がその関連機能を維持するこ
とを決定しなければならないことが理解される。実施例VIIIおよびXVにお
いて開示されたか、さもなければ当該分野で公知の方法は、成分/腫瘍ホーミン
グ分子結合体の活性を確認し得る。
【0158】 形成された成分/腫瘍ホーミング分子結合体の収率は、慣用的な方法を用いて
決定される。例えば、HPLCまたはキャピラリー電気泳動または他の定性的も
しくは定量的方法が使用され得る(例えば、Liuら、J.Chromatog
r.735:357−366(1996);Roseら、J.Chromato
gr.425:419−412(1988)を参照のこと、これらの各々は本明
細書中に参考として援用される;実施例VIIもまた参照のこと)。特に、当業
者は、結合反応の収率を決定するための方法の選択が、部分的に、特定の成分お
よび腫瘍ホーミング分子の物理的および化学的特徴に依存することを認識する。
結合後、反応産物を脱塩して、任意の遊離ペプチドも遊離薬物も除去する。
【0159】 被験体に投与される場合、腫瘍ホーミング分子/成分結合体は、例えば、結合
体および薬学的に受容可能なキャリアを含む薬学的組成物として投与される。薬
学的に受容可能なキャリアは当該分野で周知であり、そして例えば、水溶液(例
えば、水または生理学的緩衝化生理食塩水)、あるいは他の溶媒またはビヒクル
(例えば、グリコール、グリセロール、オイル(例えば、オリーブオイル)もし
くは注射可能な有機エステル)を含む。
【0160】 薬学的に受容可能なキャリアは、例えば、結合体の吸収を安定させるか、また
は増加させるように作用する、生理学的に受容可能な化合物を含み得る。このよ
うな生理学的に受容可能な化合物は、例えば、炭水化物(例えば、グルコース、
スクロースもしくはデキストラン)、抗酸化剤(例えば、アスコルビン酸もしく
はグルタチオン)、キレート剤、低分子量タンパク質、または他の安定剤もしく
は賦形剤を含む。当業者には、薬学的に受容可能なキャリア(生理学的に受容可
能な化合物を含む)の選択が、例えば、組成物の投与経路に依存することが公知
である。薬学的組成物はまた、薬剤(例えば、ガン治療剤)を含み得る。
【0161】 当業者には、腫瘍ホーミング分子を含む薬学的組成物が、種々の経路(例えば
、経口的または非経口的(例えば、静脈内的)を含む)により被験体に投与され
得ることは公知である。組成物は、注射または挿管により投与され得る。薬学的
組成物はまた、リポソームまたは他のポリマーマトリクス(これは、その中に薬
物(例えば、化学療法剤)を取り込み得る)に連結された腫瘍ホーミング分子で
あり得る(Gregoriadis,Liposome Technology
,第1巻(CRC Press,Boca Raton,FL 1984)、こ
れは本明細書中に参考として援用される)。例えば、リン脂質または他の脂質か
らなるリポソームは、作製および投与するのが比較的単純である、非毒性の、生
理学的に受容可能な、かつ代謝可能なキャリアである。
【0162】 本明細書中で開示される診断方法または治療方法のために、腫瘍ホーミング分
子/成分結合体の有効量は、被験体に投与されなければならない。本明細書中で
使用する用語「有効量」は、所望の効果を生じる結合体の量を意味する。有効量
は、しばしば、腫瘍ホーミング分子に連結された成分に依存する。従って、治療
目的に投与される薬物/分子結合体の量と比較して、より少ない量の放射性標識
分子が画像化に必要とされ得る。特定の目的のための特定の分子/成分の有効量
は、当業者に周知の方法を用いて決定され得る。
【0163】 腫瘍ホーミング分子の投与経路は、部分的に、分子の化学構造に依存する。例
えば、ペプチドは、それらが消化管において分解され得るので、経口的に投与さ
れる場合、特に有用ではない。しかし、ペプチドを内因性プロテアーゼによる分
解にあまり受けないようにするか、または消化管を通してより吸収可能にするよ
うに、ペプチドを化学的に改変するための方法は、周知である(例えば、Blo
ndelleら、前出、1995;EckerおよびCrooke、前出、19
95;GoodmanおよびRo、前出、1995を参照のこと)。このような
改変は、インビボパニングにより同定されたペプチドで行われ得る。さらに、D
−アミノ酸、他の天然に生じないアミノ酸もしくは化学的に改変されたアミノ酸
を含み得るか;またはペプチド構造を模倣する有機分子であり得るか;またはペ
プトイド(例えば、ビニロガス(vinylogous)ペプトイド)であり得
る、ペプチド模倣物のライブラリーを調製するための方法は当該分野で公知であ
り、そして腫瘍にホーミングし、そして経口投与に安定な分子を同定するために
使用され得る。
【0164】 本明細書中に開示された方法を用いて得られた腫瘍ホーミング分子はまた、標
的分子(例えば、細胞表面レセプター)もしくは腫瘍ホーミングペプチドにより
認識されるレセプターに対するリガンドを同定するために、または標的分子を実
質的に単離するために有用であり得る。例えば、腫瘍ホーミングペプチドは、固
体支持体(例えば、クロマトグラフィーマトリクス)に連結され得る。次いで、
連結されたペプチドは、特定の標的分子を結合させるために、適切に処理された
腫瘍試料をカラムに通過させることによるアフィニティクロマトグラフィーに使
用され得る。次いで、腫瘍ホーミング分子との複合体を形成する標的分子はカラ
ムから溶出され、そして実質的に単離された形態で収集され得る。次いで、実質
的に単離された標的分子は、周知の方法を用いて特徴付けられ得る。腫瘍ホーミ
ングペプチドはまた、検出可能な成分(例えば、放射性核種、蛍光分子、酵素ま
たはビオチン)に連結され得、そして例えば、腫瘍における標的分子の存在を検
出するか、または種々の単離工程間に標的分子を追跡するために、これを使用し
て試料をスクリーニングし得る。
【0165】 当然、腫瘍試料における標的分子の存在を同定する際に、当業者は、実質的に
単離された形態で標的分子を容易に得ることができるということになる。例えば
、標的分子を含む試料は、カラムに付着された関連する腫瘍ホーミング分子を含
むカラムに通過され得、それにより実質的に単離された形態で標的分子を得る手
段を提供する(実施例Xを参照のこと)。従って、本発明は、実質的に単離され
た標的分子をさらに提供し、これは腫瘍ホーミング分子に特異的に結合し、そし
て本明細書中に開示される方法を用いて得られ得る。
【0166】 本発明の方法は、種々の腫瘍に選択的にホーミングし得る、腫瘍ホーミングペ
プチドを同定するために使用された。システイン残基は、ペプチドの環状化がも
たらされ得るようにいくつかのペプチドにおいて含まれたことが認識されるべき
である。実際に、少なくとも2つのシステイン残基を含むを含むペプチドは、自
発的に環状化する。しかし、このような環状ペプチドはまた、線状形態で存在す
る場合に活性であり得(例えば、Koivunenら、前出、1993を参照の
こと)、そして本明細書中に開示されるように、線状ペプチドNGRAHA(配
列番号6)はまた、腫瘍ホーミング分子として有用であった(実施例VIII;
表1もまた参照のこと)。従って、いくつかの場合において、本明細書中で開示
された、さもなければ腫瘍ホーミングペプチドとして同定されたペプチドにおけ
る1つ以上のシステイン残基は、ペプチドの腫瘍ホーミング活性に有意に影響す
ることなく欠失され得る。本発明のペプチドの腫瘍ホーミング活性のための、シ
ステイン残基またはシステイン残基のN末端もしくはC末端側のアミノ酸残基の
必要性を決定する方法は、慣用的であり、そして当該分野で周知である。
【0167】 腫瘍ホーミングペプチドは、例えば、上記で議論されたように所望の部分を選
択された腫瘍に標的化するために有用である。さらに、腫瘍ホーミングペプチド
は、試料中の標的分子の存在を同定するために使用され得る。本明細書中で使用
される用語「試料」は、身体から単離される、細胞、組織、器官またはそれらの
部分(腫瘍を含む)を意味するために、その最も広い意味において使用される。
試料は、例えば、組織学的切片、または生検により得られた標本、または組織培
養に置かれたまたはそれに適応された細胞であり得る。所望の場合、試料は、例
えば、ホモジナイゼーション(これは、腫瘍ホーミング分子が結合する標的分子
を単離するための最初の工程であり得る)により処理され得る。
【0168】 腫瘍ホーミングペプチド(例えば、乳癌ホーミングペプチド)は、乳癌におい
て発現された標的分子を同定するために使用され得る。例えば、乳癌ホーミング
ペプチドは、マトリクス(例えば、クロマトグラフィーマトリクス)に付着され
て、ペプチドアフィニティマトリクスを生成し得る。乳癌のホモジナイズされた
試料は、標的分子の腫瘍ホーミングペプチドへの特異的結合を可能にする条件下
で、ペプチドアフィニティマトリクスに適用され得る(例えば、Deutsch
er,Meth.Enzymol.,Guide to Protein Pu
rification(Academic Press,Inc.,M.P.D
eutscher編、1990)、第182巻、これは本明細書中に参考として
援用される;例えば、357〜379頁を参照のこと)。結合しなかった物質お
よび非特異的に結合した物質は除去され得、そして特異的に結合した乳癌由来標
的分子は、実質的に精製された形態で単離され得る。正常な乳房組織における標
的分子の存在または非存在もまた決定され得る。このような分析は、腫瘍標的化
の方法への洞察を提供し得る。
【0169】 本明細書中に開示されるように、腫瘍ホーミング分子を特異的に結合する、標
的分子は、腫瘍試料とこのような腫瘍ホーミング分子とを接触させ、そして腫瘍
ホーミング分子により結合された標的分子を同定することにより同定され得る。
並行して、腫瘍ホーミング分子は、腫瘍に対応する非腫瘍組織試料と接触される
。腫瘍試料における標的分子の存在は、腫瘍ホーミング分子が対応する非腫瘍組
織試料の成分に結合しないことを決定することにより同定され得る。従って、本
発明は、腫瘍において発現され、そして腫瘍ホーミング分子により特異的に結合
される、標的分子の存在を同定するための方法を提供する。
【0170】 NGRモチーフを含む非常に多くの腫瘍ホーミングペプチドが同定されたので
、例えば、NGR配列を含む腫瘍ホーミングペプチドは、NGRレセプターを単
離するために使用され得る。従って、NGR腫瘍ホーミングペプチドは固体マト
リクスに連結され得、そして腫瘍の適切に処理された試料(これは、NGRペプ
チドを特異的に結合する)は、NGRペプチド−マトリクス上を通過させられ得
る。次いで、NGR腫瘍ホーミングペプチドに対する標的分子であるNGRレセ
プターは、実施例Xに記載のように、実質的に単離された形態で得られ得る。標
的分子を参照して使用される場合、用語「実質的に単離された」は、標的分子が
存在する総タンパク質の少なくとも30%を含むことを意味するが、標的分子は
、総タンパク質の少なくとも50%、または総タンパク質の80%、または総タ
ンパク質の90%もしくは95%、あるいはそれ以上を含み得る。ゲル電気泳動
および銀染色のような方法は、精製プロトコル後、試料における標的分子の相対
量を決定するために使用され得、従って、実質的に単離された標的分子を同定す
るために使用され得る。
【0171】 当業者は、実質的に単離された標的分子が、標的分子を特異的に結合する抗体
を得るための免疫原として使用され得ることを認識する。本明細書中で使用する
用語「抗体」は、ポリクローナル抗体およびモノクローナル抗体ならびにこのよ
うな抗体の抗原結合フラグメントを含む、その最も広い意味で使用される。腫瘍
ホーミング分子により標的化される標的分子を特異的に結合する、本発明の抗体
に関して、用語「抗原」は、標的分子ポリペプチドまたはそのペプチド部分を意
味する。抗体または標的分子を結合する抗体の抗原結合フラグメントは、少なく
とも約1×105-1、好ましくは少なくとも約1×106-1、そしてより好ま
しくは少なくとも約1×108-1の標的分子またはそのペプチド部分に対する 特異的結合活性を有することにより特徴付けられる。従って、標的分子(これは
、血管形成血管系により発現される)に対する特異的結合活性を保持する、抗体
のFab、F(ab’)2、FdおよびFvフラグメントは、抗体の定義内に含 まれる。
【0172】 さらに、本明細書中で使用する用語「抗体」は、天然に生じる抗体、ならびに
天然に生じない抗体(例えば、単鎖抗体、キメラ、2価およびヒト化抗体を含む
)、ならびにその抗原結合フラグメントを含む。このような天然に生じない抗体
は、固相ペプチド合成を用いて構築され得るか、組換え的に生成され得るか、ま
たは例えば、Huseら、Science 246:1275−1281(19
89)(これは本明細書中に参考として援用される)により記載されるように、
可変重鎖および可変軽鎖からなるコンビナトリアルライブラリーをスクリーニン
グすることにより得られ得る。例えば、キメラ、ヒト化、CDR融合、単鎖およ
び2価抗体を作製するこれらのおよび他の方法は、当業者に周知である(Win
terおよびHarris,Immunol.Today 14:243−24
6(1993);Wardら、Nature 341:544−546(198
9);Hilyardら、Protein Engineering:A pr
actical approach(IRL Press 1992);Bor
rabeck,Antibody Engineering,第2版(Oxfo
rd University Press 1995);これらの各々は本明細
書中に参考として援用される;HarlowおよびLane、前出、1988も
また参照のこと)。
【0173】 本発明の標的分子を特異的に結合する抗体は、本明細書中に開示されるように
得られ得る実質的に単離された標的分子を、または例えば、標的分子の酵素的分
解およびゲル精製により得られ得る標的分子のペプチド部分を、免疫原として使
用して惹起され得る。標的分子の非免疫原ペプチド部分は、ハプテンをキャリア
分子(例えば、ウシ血清アルブミン(BSA)またはキーホールリンペットヘモ
シアニン(KLH))にカップリングすることにより免疫原性にされ得る。種々
の他のキャリア分子およびハプテンをキャリア分子にカップリングするための方
法は当該分野で周知であり、そして例えば、HarlowおよびLane、前出
、1988により記載される。
【0174】 本発明の特に有用な抗体は、標的分子上の腫瘍ホーミング分子結合部位に結合
する抗体であり、このような抗体は、抗体と、標的分子に結合する特定の腫瘍ホ
ーミング分子との結合の競合阻害を検出することにより容易に同定可能な抗体で
ある。逆に、腫瘍ホーミング分子を結合することに関与しない標的分子エピトー
プに結合する抗体もまた価値がある。なぜなら、このような抗体(それ自体が「
腫瘍ホーミング分子」であり得る)は、それに結合した別の腫瘍ホーミング分子
を有する標的分子に結合され得るからである。
【0175】 標的分子(例えば、NGRレセプター)を特異的に結合する抗体は、組織試料
(これは、溶解物または組織学的切片であり得る)における標的分子の存在また
はレベルを決定するために有用である。試料における標的分子の存在またはレベ
ルの同定は、周知のイムノアッセイおよび免疫組織化学的方法を用いてなされ得
る(HarlowおよびLane、前出、1988)。標的分子に特異的な抗体
はまた、試料から標的分子を実質的に単離するために使用され得る。さらに、本
発明の抗体は、例えば、標的分子に結合する腫瘍ホーミング分子のペプチド模倣
物を同定するためのスクリーニングアッセイにおいて、または腫瘍標的化のため
の道具として使用され得る。
【0176】 腫瘍ホーミング分子の性質のために血管形成血管系(例えば、腫瘍における血
管形成血管系)において発現される標的分子を得る際に、それが存在する場合、
標的分子に対する天然に生じるリガンドが、同定され得る。このような標的分子
(「オーファンレセプター」に類似する)に対するリガンドを同定するための方
法は、当該分野で周知であり、そして例えば、生物学的試料をスクリーニングし
てリガンドを同定する工程を含む。標的分子に対する天然リガンドを同定するた
めの便利なスクリーニングアッセイは、推定天然リガンドが、標的分子への、標
的分子を特異的に結合する腫瘍ホーミング分子(例えば、実質的に単離された標
的分子を得るために使用される腫瘍ホーミングペプチド)の結合を競合阻害する
能力を利用し得る。
【0177】 標的分子、および例えば、標的分子に対する天然リガンド、または標的分子を
特異的に結合する腫瘍ホーミングペプチドについての競合結合アッセイを含むス
クリーニングアッセイはまた、腫瘍ホーミング分子のペプチド模倣物を同定する
ための手段を提供する。上記で議論されるように、このようなペプチド模倣物は
、それらが小さく、貯蔵に比較的安定であり、適切な量で便利に生成され得、そ
して経口的に投与され得る点で、腫瘍ホーミングペプチド以上の利点を提供し得
る。腫瘍ホーミングペプチドのペプチド模倣物は、上記のような競合結合アッセ
イにおいてペプチド模倣物のライブラリーをスクリーニングすることにより同定
され得る。
【0178】 開示されたインビボパニング法は、腫瘍における異なる4種類の標的分子を検
出するために使用され得る。第1に、腫瘍血管系は活発な血管形成を受けるので
、一般的に血管形成血管系、または特に血管形成腫瘍血管系に特徴的な標的分子
が同定され得る。第2に、腫瘍の起源の組織に特徴的な血管標的分子が同定され
得る。第3に、腫瘍の特定の型の血管系において発現される標的分子が同定され
得る。第4に、腫瘍支質または腫瘍細胞の標的分子は、腫瘍血管系の有窓性性質
(これは、潜在的な腫瘍ホーミング分子が循環を去り、そして腫瘍実質に接触さ
せることを可能にする)により同定され得る。
【0179】 本明細書中にさらに開示されるように、全くではないが、いくつかの腫瘍ホー
ミング分子はまた、腫瘍内に含まれない血管形成血管系にホーミングし得る。例
えば、RGDモチーフまたはGSLモチーフのいずれかを含む腫瘍ホーミング分
子もまた、網膜新生血管系に有効にホーミングしたが(Smithら、Inve
st. Ophtamol. Vis. Sci.35:101−111(19
94)、これは本明細書中に参考として援用される)、NGRモチーフを含む腫
瘍ホーミングペプチドは、網膜新生血管系に腫瘍血管系より低い程度で蓄積した
。従って、本発明はまた、非腫瘍性の新生血管系にホーミングするペプチド、な
らびに非腫瘍新生血管系に比較して腫瘍血管系に優先的にホーミングするペプチ
ドを提供する。さらに、これらの結果は、腫瘍血管系が、他種の血管形成血管系
により実質的に発現されない標的分子を発現することを示す。従って、本発明は
、腫瘍に存在する血管形成血管系により特異的に発現された標的分子、ならびに
腫瘍に関連しない血管形成血管系により発現された標的分子を同定するための手
段を提供する。本明細書中に開示される方法は、このようなホーミングペプチド
を区別するために、そして種々の標的分子を単離するために使用され得る。
【0180】 標的分子を得るための腫瘍試料の使用に対する代替として、培養した腫瘍細胞
または内皮細胞の抽出物(どの細胞型が標的分子を発現するかに依存する)が、
試料中の標的分子の濃度を高めるために開始材料として使用され得る。しかし、
このような細胞の特徴は組織培養への適合に際して変化し得ることが認識される
。従って、このような前選択工程が試みられる場合、注意を働かせなければなら
ない。標的分子の存在は、例えば、ファージ結合アッセイおよび細胞付着アッセ
イ(例えば、Barryら、前出、1996を参照のこと)を使用することによ
って証明され得る。
【0181】 特定の標的分子を発現する細胞株が同定され得、そして細胞の表面ヨウ素化を
使用して、標的分子を標識し得る。次いで、細胞は、例えば、オクチルグルコシ
ドを用いて抽出され得、そして抽出物はマトリックス(例えば、SEPHARO
SE)に結合させた腫瘍ホーミングペプチド(表1および表2を参照のこと)を
使用するアフィニティークロマトグラフィーによって分画され得る(Herma
nson、前出、1996を参照のこと)。精製された標的分子はマイクロ配列
決定され得、そして抗体が調製され得る。所望の場合、オリゴヌクレオチドプロ
ーブが調製され得、そして標的分子をコードするcDNAクローンを単離するた
めに使用され得る。あるいは、抗標的分子抗体を使用して、発現ライブラリーか
らcDNAクローンを単離し得る(Argravesら、J. Cell. B
iol. 105:1183−1190(1987)(これは、本明細書中で参
考として援用される)を参照のこと)。
【0182】 標的分子の単離に対する代替として、標的分子をコードする核酸が、哺乳動物
細胞発現クローニング系(例えば、COS細胞系)を使用して単離され得る。適
切なライブラリーは、例えば、原発腫瘍細胞由来のmRNAを使用して調製され
得る。核酸は、例えば、pcDNAIIIベクター(Invitrogen)中
へクローン化され得る。標的分子のcDNAを発現する細胞は、腫瘍ホーミング
ペプチドへの結合によって選択され得る。精製されたファージは、ペプチドのキ
ャリアとして使用され得、そして、例えば、抗M13抗体(Pharmacia
Biotech; Piscataway NJ)を用いてコートされた磁気
ビーズに結合され得る。ペプチドコーティングに結合する細胞は、磁気を使用し
て回収され得、そしてプラスミドが単離され得る。次いで、回収されたプラスミ
ド調製物はプール中へ分割され得、そしてCOS細胞トランスフェクションにお
いて試験され得る。手順は、COS細胞に腫瘍ホーミングペプチドを結合する能
力を付与し得る単一のプラスミドが得られるまで繰り返され得る。
【0183】 以下の実施例は、本発明を例示することが意図されるが、本発明を限定するよ
うには意図されない。
【0184】
【実施例】
(実施例I インビボパニング) 本実施例は、腫瘍へホーミングするペプチドを発現するファージを同定するた
めの、ファージライブラリーを調製するための方法およびインビボパニングを使
用してライブラリーをスクリーニングするための方法を示す。
【0185】 (A.ファージライブラリーの調製) ファージディスプレイライブラリーを、Koivunenら(前出、1995
;Koivunenら、前出、1994b)によって記載されるように融合5ベ
クターを使用して構築した。CX5C(配列番号9)、CX6C(配列番号10)
、CX7C(配列番号11)、およびCX3CX3CX3C(配列番号12)と命名
したペプチドをコードするライブラリーを調製した。ここで「C」はシステイン
を示し、そして「XN」は別々に選択したアミノ酸の所定の数字を示す。これら のライブラリーは、少なくとも2つのシステイン残基がペプチド内に存在する場
合、環状ペプチドを表し得る。さらに、規定されたシステイン残基を含まないラ
イブラリーもまた構築した。このようなライブラリーは、主に直鎖状ペプチドの
生成を生じるが、環状ペプチドもまたランダムな可能性に起因して生じ得る。
【0186】 配列CXXXNGRXX(配列番号13)に基づく偏向ライブラリーもまた構
築した。さらに、いくつかの場合において、CXXXNGRXX(配列番号13
)ライブラリーを、NGR配列に隣接するシステイン残基の組み込み(すなわち
、CXXCNGRCX(配列番号14;表1を参照のこと)によってさらに偏向
させた。
【0187】 規定したシステイン残基を含むライブリーを、「C」がコドンTGTによって
コードされ、そして「XN」がNNKによってコードされるように(ここで、「 N」はA、C、G,およびTの等モル混合物であり、そしてここで「K」はGお
よびTの等モル混合物である)構築したオリゴヌクレオチドを使用して作製した
。従って、CX5C(配列番号9)によって表されるペプチドを、配列TGT( NNK)5TGT(配列番号14)を有するオリゴヌクレオチドによって表し得 る。オリゴヌクレオチドを3サイクルのPCR増幅によって2本鎖にし、精製し
、そして、発現に際して、ペプチドが遺伝子IIIタンパク質のN末端に融合タ
ンパク質として表されるように融合5ベクター中に遺伝子IIIタンパク質をコ
ードする核酸に連結した。
【0188】 ベクターをMC1061細胞へエレクトロポレーションによってトランスフェ
クトした。細菌を20μg/mlテトラサイクリンの存在下で24時間培養し、
次いでファージをポリエチレングリコールを使用して2回沈澱させることによっ
て上清から回収した。各ライブラリーは、約5×109〜5×1014形質導入単 位(TU;個々の組換えファージ)を含んだ。
【0189】 (B.ファージのインビボパニング) 腫瘍を、以下の実施例IIおよび実施例IIIにおいて記載するようにマウス
に移植した。1×109〜1×1014 TUを含むファージライブラリーの混合 物を、200μl DMEMで希釈し、そして麻酔(AVERTIN (0.0
15ml/g);米国特許第5,622,699号;Pasqualiniおよ
びRuoslahti、前出、1996を参照のこと)したマウスの尾静脈に注
射した。1〜4分後、マウスを液体窒素中で急速凍結した。ファージを回収する
ために、屠殺体を、室温で1時間部分的に解凍し、腫瘍およびコントロール器官
を回収し、そして重量を測定し、次いで1ml DMEM−PI(プロテアーゼ
インヒビター(PI);フェニルメチルスルホニルフルオリド(PMSF;1m
M)、アプロチニン(20μg/ml)、ロイペプチン(1μg/ml)を含む
DMEM)中で粉砕した。
【0190】 あるいは、ライブラリーのマウスへの導入後、ライブラリーの循環は心臓を通
る灌流によって停止される。簡略には、マウスをAVERTINで麻酔し、次い
で心臓を露出させ、そして0.5mmカニューレを通して10ccシリンジへ連
結した0.4mm針を左心室へ挿入した。右心房を切開し、そして5〜10ml
のDMEMをゆっくりと投与し、約5〜10分間にわたって全身を灌流した。灌
流の効率を組織学的分析によって直接的にモニターした。
【0191】 腫瘍および器官試料を、1%ウシ血清アルブミン(BSA)を含む氷冷DME
M−PIで3回洗浄し、次いで1ml K91−kan細菌とともに1時間直接
的にインキュベートした。0.2μg/mlテトラサイクリンを含む10mlの
NZY培地(NZY/tet)を、細菌培養物に添加し、混合物を37℃振盪機
中で1時間インキュベートし、次いで10μlまたは100μlアリコートを1
2.5μg/mlテトラサイクリンを含む寒天プレート(tet/寒天)にプレ
ートした。
【0192】 腫瘍から回収したファージを含む独立したコロニーを5ml NZY/tet
中で16時間増殖させた。独立したコロニーから得た細菌培養物をプールし、そ
してファージを精製し、そして2回目のインビボパニングのために上記のように
マウスに再注射した。一般に、3回目のパニングもまた行った。ファージDNA
を最終回のインビボパニングから得た独立した細菌コロニーから精製し、そして
選択したファージによって発現されるペプチドをコードするDNA配列を決定し
た(Koivunenら、前出、1994bを参照のこと)。 (実施例II:乳癌に対するインビボパニングによる腫瘍ホーミングペプチドの
同定) 本実施例は、インビボパニングを種々の腫瘍へホーミングする腫瘍ホーミング
ペプチドを同定するために乳癌に対して行い得ることを示す。
【0193】 ヒト435乳癌細胞(Priceら、前出(1990))をヌードマウスの乳
房の脂肪パッドに接種した。腫瘍が約1cmの直径に達した場合、ファージ標的
実験(ここで、特定のペプチドを発現するファージを腫瘍保有マウスに投与した
)またはインビボパニングのいずれかを行った。
【0194】 乳癌保有マウスにCX3CX3CX3C(配列番号12)(ここで、X3は独立し
て選択される、無作為のアミノ酸の3つの群を示す)ペプチドのライブラリーを
発現する1×109ファージを注射した。ファージを4分間循環させ、次いでマ ウスを麻酔し、麻酔をかけている間に液体窒素中で急速凍結し、そして腫瘍を取
り出した。ファージを腫瘍から単離し、そして2回のさらなるインビボパニング
に供した。
【0195】 3回目のパニングの後、ファージを定量し、そしてクローン化したファージに
よって発現されるペプチド配列を決定した。クローン化したファージは、種々の
異なるペプチドを発現し、これには表1に示すものが挙げられる。同様に、CX 7 C(配列番号11)およびCX5C(配列番号9)ライブラリーをスクリーニン
グし、そして乳癌ホーミングペプチドを同定した(表1)。これらの結果は、乳
癌に対するインビボパニングが腫瘍ホーミング分子を同定し得ることを示す。
【0196】
【表1】 (実施例III:RGDペプチドを発現するファージの腫瘍へのインビボ標
的化) ヒト435乳癌細胞をヌードマウスの乳房脂肪パッドに接種した。腫瘍が約1
cmの直径に達した場合、特定のRGD含有ペプチドを発現するファージを腫瘍
保有マウスに投与した。以下に議論する結果と類似の結果がまた、ヒトメラノー
マC8161細胞の移植によって、またはマウスB16メラノーマ細胞の移植に
よって形成された腫瘍を保有するヌードマウスを用いて得られた。
【0197】 RGD含有ペプチドRGD−4C(CDCRGDCFC(配列番号1;Koi
vunenら、前出、1995を参照のこと)を発現する1×109ファージま たはコントロール(挿入なし)ファージをマウスに静脈内注射(iv)し、そし
て4分間循環させた。次いで、マウスを急速凍結させるか、または麻酔下で心臓
を通して灌流し、そして種々の器官(腫瘍、脳、および腎臓を含む)を取り出し
、器官中に存在するファージを定量した(米国特許第5,622,699号;P
asqualiniおよびRuoslahti、前出、1996を参照のこと)
【0198】 RGD−4C(CDCRGDCFC:配列番号1)ペプチドを発現する約2〜
3倍多いファージを、脳および腎臓と比較して乳癌において検出した。これは、
CDCRGDCFC(配列番号1;RGD−4Cファージ)ペプチドが乳癌への
ファージの選択的ホーミングを生じることを示す。並行した研究において、非選
択ファージ(種々の多様なペプチドを発現する)を腫瘍保有マウスに注射し、そ
して種々の器官をファージの存在について調べた。腫瘍と比較して、はるかに多
くのファージが腎臓に存在し、そして、より少ない程度には、脳に存在した。従
って、非選択ファージよりも80倍多くのRGD発現ファージが、腫瘍において
濃縮された。これらの結果は、RGD含有ペプチドを発現するファージが、おそ
らく、腫瘍中で形成している血管のαVβ3インテグリンの発現に起因して腫瘍へ
ホーミングすることを示す。
【0199】 乳房腫瘍ホーミングペプチドの特異性を、競合実験によって実証した。ここで
、500μgの遊離ペプチドACDCRGDCFCG(配列番号16;Pasq
ualiniら、前出、1997を参照のこと)の、腫瘍ホーミングペプチドを
発現するファージとの同時注入は、腫瘍中のファージの量を約10倍減少させた
が、不活性なコントロールペプチドGRGESP(配列番号17)との同時注入
は、本質的に効果を有さなかった。これらの結果は、脈管形成血管系上で発現さ
れるインテグリンに結合し得るペプチドを提示するファージが、器官または組織
(例えば、そのような血管系を含む腫瘍)にインビボで選択的にホーミングし得
ることを実証する。
【0200】 (実施例IV:腫瘍ホーミングペプチドを発現するファージのインビボ標的
化) 本実施例は、腫瘍にホーミングするペプチドを発現するファージをインビボ標
的化を記載する。
【0201】 腫瘍において蓄積されるペプチドの1つは、構造CX3CX3CX3Cを有する ライブラリーに由来した(Arapら、Science 279:377−38
0(1998)、これは、本明細書中に参考として援用される)。このペプチド
、CNGRCVSGCAGRC(配列番号3)は、配列NGR(アスパラギン−
グリシン−アルギニン)を含み、これは、弱い細胞接着モチーフとしてとして以
前同定された(Koivunenら、J.Biol.Chem.268:202
05−20210(1993);Healyら、Biochem.34:394
8−3955(1995)、これらの各々は、本明細書中に参考として援用され
る)。NGRモチーフを含み得る他の2つのペプチド(そうでなければ、CNG
RCVSGCAGRC(配列番号3)ペプチドとは本質的に異なる)を、インビ
ボにおいて種々の腫瘍へホーミングする能力について試験した。それらのうちの
一方は、直鎖状ペプチドNGRAHA(配列番号6)であり(Koivunen
ら、前出(1993))、そして他方は、環状ペプチドCVLNGRMECであ
る。
【0202】 腫瘍ホーミングペプチドを提示するファージを乳癌異種移植片から回収した。
簡潔には、ファージを、サイズを合わせたMDA−MB−435由来腫瘍(約1
000mm3)を有するマウスの尾静脈に109形質導入単位(TU)で注射し、
そして灌流後に回収した。3連でプレートすることから、腫瘍またはコントロー
ル組織(脳)から回収されたファージの平均数および平均値の標準誤差(SEM
)を図1に示す。図1A(左パネル)は、腫瘍(黒棒)および脳(斜線棒)に由
来するCNGRCVSGCAGRC(配列番号3)の回収を示す。CNGRCV
SGCAGRC(配列番号3)ファージ(CNGRC)由来の最小の環状NGR
ペプチドを合成し、そして500μgのCNGRC(配列番号8)ペプチドをフ
ァージとともに同時注射し、このペプチドは、CNGRCVSGCAGRC(配
列番号3)ファージの蓄積を、図1Bに示したように阻害した。CNGRC(配
列番号8)ペプチドはまた、2つの他のNGR提示ファージを、乳癌異種移植片
における蓄積を阻害した。図1A(中央パネル)は、CGSLVRC(配列番号
5)ファージの回収および可溶性ペプチドCGSLVRC(配列番号5)(50
0μg)による腫瘍ホーミングの阻害を示す。図1A(右パネル)は、RGD−
4C(CDCRGDCFC;配列番号1)ファージ(陽性コントロール)および
非選択ファージライブラリー混合物(陰性コントロール)の回収を示す。
【0203】 図1B(左パネル)において、RGD−4C(CDCRGDCFC;配列番号
1)可溶性ペプチドの漸増量を、CNGRCVSGCAGRC(配列番号3)フ
ァージを注射した。図1B(右パネル)において、CNGRC(配列番号8)は
可溶性ペプチドの漸増量を、RGD−4C(CDCRGDCFC;配列番号1)
ファージを注射した。CNGRC(配列番号8)ペプチドによる、CNGRCV
SGCAGRC(配列番号3)ファージホーミングの阻害を図1Aに示す。RG
D−4C(CDCRGDCFC;配列番号1)ファージの、RGD−4C(CD
CRGDCFC;配列番号1)ペプチドによる阻害を上記に記載する。
【0204】 図1に示されるように、CNGRCVSGCAGRC(配列番号3)ファージ
は、異種移植片化されたヒト乳癌に特異的にホーミングした。同様の結果が、他
のNGR提示ファージでも得られた。腫瘍ホーミングは、腫瘍の型または腫瘍の
種に依存しない;ヒト乳癌(ならびにヒトカポジ肉腫およびマウスメラノーマ(
データは示さず))において選択的に蓄積されたファージを、図1Aに示される
ように選択において使用した。
【0205】 図1B(左パネル)において示されるように、RGD−4C(CDCRGDC
FC;配列番号1)ファージは、乳癌腫瘍に選択的にホーミングし、そしてその
ホーミングは、遊離RGD−4Cペプチド(上記に記載)によって容易に阻害さ
れる。しかし、RGD−4Cファージの腫瘍ホーミングは、このペプチドがNG
Rファージのホーミングを阻害したペプチドよりも、より大きな量で使用された
場合ですら、CNGRCペプチド(図1B、左パネル)によって阻害されなかっ
た(図1A、左パネル)。図1B(右パネル)において示されるように、NGR
ファージの腫瘍ホーミングを、RGD−4C(CDCRGDCFC;配列番号1
)ペプチドによって部分的に阻害したが、このペプチドは、CNGRCペプチド
の5〜10倍未満の強さであった。関係のない環状ペプチド、GACVFSIA
HECGA(配列番号19)は、いずれかのファージの腫瘍ホーミング能力に効
果を有さなかった(データは示さず)。要約すると、これらの結果によって、2
つのペプチドを提示するRGDおよびNGRは、腫瘍血管の異なるレセプター部
位に結合するが、RGDおよびNGRレセプター部位が関連し得ることが示され
る。
【0206】 ペプチドを発現するファージの腫瘍ホーミング能力をさらに特徴付け、そして
定量するために、CNGRC(配列番号8)、RGD−4C(CDCRGDCF
C;配列番号1)、およびコントロールファージ(挿入なしfd−ampおよび
fd−tet)を、サイズを合わせたMDA−MB−435由来腫瘍(約100
0mm3)を有するマウスの尾静脈に109形質導入単位(TU)で注射し、そし
て灌流後に腫瘍および脳組織から回収した。異なる選択マーカーを有する挿入な
しファージ(テトラサイクリンのかわりにアンピシリン)を、同じ腫瘍保有動物
内の特異性を評価するために同じ用量(input)でNGRファージとともに
同時注射した。割合を、同じ組織から回収された同時注射したコントロールアン
ピシリン耐性ファージ数を使用して算出した。このファージをテトラサイクリン
(ホーミングファージ)またはアンピシリン(コントロールファージ)選択プレ
ート上に3連でプレートすることによって定量した。種々のさらなるコントロー
ルファージを腫瘍保有マウスに別個に注射した。これらのコントロールは、以下
を含んだ:挿入なしのfd−tetファージ;非選択ファージライブラリー混合
物;他の正常な血管ベッドに対して選択されたファージまたはそれにホーミング
することが示されたファージ;およびNGRに関連しないペプチドを提示するフ
ァージ。RGD−4C(CDCRGDCFC;配列番号1)ファージは、陽性コ
ントロールとして作用した。
【0207】 NGRファージは、コントロールのアンピシリン耐性ファージより10倍より
多く同時注射実験で腫瘍中に蓄積された(図2)。RGD−4C(CDCRGD
CFC;配列番号1)ファージはまた、腫瘍に選択的に結合した。対照的に、N
GRファージより多くのアンピシリンファージが、脳および他の試験されたコン
トロール器官から回収された(図2)。さらに、NGRファージの、非感染性で
あるように操作された10倍を超えるファージ粒子との同時注射は、腫瘍ホーミ
ングに影響をおよぼさなかった。過剰の非感染性ファージ粒子の包含は、脾臓お
よび肝臓などのような細網内皮組織を含む器官においてファージの捕捉を確かに
減少した。
【0208】 (実施例V:腫瘍ホーミングペプチドの免疫組織化学的分析) 本実施例は、免疫組織化学的試験による腫瘍ホーミング分子の位置を同定する
方法を提供する。
【0209】 腫瘍ホーミングペプチドを発現するファージの位置を、免疫化学的方法によっ
て、腫瘍ホーミングペプチドを発現するファージ(「ペプチド−ファージ」)の
腫瘍保有マウスへの投与5分後または投与24時間後のいずれかで得た組織学的
切片において同定した(図3)。ペプチド−ファージの投与の5分後に得た試料
について、マウスをDMEMで灌流し、そして種々の器官(腫瘍を含む)を取り
出し、そしてBouin溶液中で固定した。24時間で得た試料について、ペプ
チド−ファージは循環に残存せず、従って灌流を必要としなかった。組織学的切
片を調製し、そして抗M13(ファージ)抗体(Pharmacia Biot
ech;米国特許第5,622,699号;PasqualiniおよびRuo
slahti、前出、1996を参照のこと)と反応させた。結合した抗M13
抗体の可視化を、製造業者の説明書に従ってペルオキシダーゼ結合二次抗体(S
igma;St.Louis MO)を用いて実施した。
【0210】 実施例IIIにおいて考察されるように、腫瘍ホーミングペプチドRDG−4
C(CDCRGDCFC;配列番号1;「RGDファージ」ともよばれる)を発
現するファージを、乳房腫瘍を保有するマウスに静脈内投与した。さらに、RG
Dファージを、マウス黒色腫またはヒトカポジ肉腫を保有するマウスに投与した
。ファージの循環を終了し、そしてマウスを上記のように屠殺し、そして腫瘍の
試料、ならびに腫瘍、脳、腎臓、肺、および肝臓に隣接する皮膚の試料を回収し
た。ファージについての免疫組織化学的染色は、乳房腫瘍、ならびに黒色腫およ
びカポジ肉腫に存在する血管におけるRGDファージの蓄積を示したが、コント
ロール器官においてはほとんどまたは全く染色は観察されなかった。
【0211】 類似の実験を、腫瘍ホーミングペプチドを発現するファージ(CNGRCVS
GCAGRC;配列番号3;「NGRファージ」)を用いて実施し、それをMD
A−MB−435乳ガンによって形成される腫瘍に対するインビボパニングによ
って同定した。これらの実験において、NGRファージまたはペプチドを発現し
ないコントロールファージを、MDA−MB−435乳ガンによってか、または
ヒトSLKカポジ肉腫異種移植片によって形成される腫瘍を保有するマウスに投
与し、次いでマウスを上記のように屠殺し、そして腫瘍、ならびにコントロール
器官(脳、リンパ節、腎臓、膵臓、子宮、乳房脂肪パッド、肺、腸、皮膚、骨格
筋、心臓、および腎杯の上皮、膀胱、ならびに尿管を含む)を回収した(図3を
参照のこと)。組織学的試料を調製し、そして上記のように免疫染色によって試
験した。
【0212】 NGRファージの投与の4分後に屠殺したマウスから得た試料において、乳房
腫瘍(図3E)およびカポジ肉腫(図3H)の両方の血管系の免疫染色を観察し
た。挿入のないコントロールファージを投与されたマウス中のこれらの腫瘍(そ
れぞれ、図3Gおよび図3J)の内皮において、染色は非常にわずかかまたは全
く観察されなかった。NGRファージの投与の24時間後に屠殺したマウスから
得た試料において、腫瘍試料の染色は、脈管の外側、乳房腫瘍実質(図3Bおよ
び図3F)およびカポジ肉腫実質(図3Dおよび図3I)中に拡大したようであ
った。再度、挿入のないコントロールファージを投与したマウス中のこれらの腫
瘍(それぞれ、図3Aおよび3C)から調製した試料において、染色はわずかに
観察されたか、または全く観察されなかった。さらに、NGRファージを投与し
たマウスの種々のコントロール器官(図3K〜3V)において、染色はわずかに
観察されたか、または全く観察されなかった。
【0213】 他の実験において、NGR腫瘍ホーミングペプチド、NGRAHA(配列番号
6)またはCVLNGRMEC(配列番号7)を発現するファージの、腫瘍保有
マウスへの投与後、同様の結果が得られた。また、以下に考察されるように、G
SL腫瘍ホーミングペプチド、CLSGSLSC(配列番号4)を発現するファ
ージを用いて同様の結果を得、それを、黒色腫のインビボパニングによって同定
した(以下の実施例VIを参照のこと)。
【0214】 これらの結果は、腫瘍ホーミングペプチドが、腫瘍、特に腫瘍中の血管系に選
択的にホーミングすること、そして例えば乳ガンに対するインビボパニングによ
って同定した腫瘍ホーミングペプチドもまた、他の腫瘍(カポジ肉腫および黒色
腫を含む)に選択的にホーミングすることを実証する。さらに、これらの結果は
、免疫組織化学的分析が、腫瘍ホーミングペプチドを発現するファージの位置を
同定するための簡便なアッセイを提供することを実証する。
【0215】 (実施例VI:黒色腫腫瘍に対するインビボパニングによる腫瘍ホーミング
ペプチドの同定) 腫瘍ホーミングペプチドを同定するためのインビボパニング法の一般的な適用
可能性を、移植したマウス黒色腫腫瘍に対するインビボパニングを実施すること
によって試験した。
【0216】 黒色腫を保有するマウスを、高度に血管形成化した腫瘍を産生するB16B1
5bマウス黒色腫細胞の移植によって生成した。B16B15bマウス黒色腫細
胞を、ヌードマウス(2月齢)の乳房脂肪パッド中に皮下注射し、そして腫瘍を
、直径が約1cmになるまで成長させた。インビボパニングを上記で開示される
ように実施した。CX5C(配列番号9)、CX6C(配列番号10)、またはC
7C(配列番号11)のライブラリーを発現する約1×1012形質導入単位の ファージを静脈内注射し、そして4分間循環させた。次いで、マウスを液体窒素
中で急速凍結するか、または麻酔下で心臓を介して灌流し、腫瘍組織および脳(
コントロール器官)を取り出し、そして上記のようにファージを単離した。3回
のインビボパニングを実施した。
【0217】 B16B15b腫瘍から回収した89のクローン化ファージ中の挿入物につい
て、アミノ酸配列を決定した。これらのファージによって発現されるペプチドを
、2つの主な配列CLSGSLSC(配列番号4;配列決定されたクローンの5
2%)およびWGTGLC(配列番号18;クローンの25%;表2を参照のこ
と)によって表した。選択したペプチドの1つを発現するファージの再感染によ
って、腫瘍へホーミングするファージは、脳へホーミングするファージと比較し
て約3倍の富化を生じた。
【0218】
【表2】 マウス器官中で腫瘍ホーミングペプチドを発現するファージの局在化もまた、
腫瘍および種々の他の組織の免疫組織化学的染色によって試験した(実施例Vを
参照のこと)。これらの実験において、1×109pfuのコントロール(挿入 なし)ファージ、または腫瘍ホーミングペプチドCLSGSLSC(配列番号4
)を発現するファージを、腫瘍保有マウス中に静脈内注射し、そして4分間循環
させた。
【0219】 免疫染色は、CLSGSLSC(配列番号4)腫瘍ホーミングペプチドを発現
するファージを注入したマウスから得た黒色腫において明白であった。一般に、
黒色腫の染色は腫瘍内の血管に局在化したが、いくつかの染色もまた腫瘍実質中
に存在した。挿入のないコントロールファージを注射したマウスから得た腫瘍に
おいて、またはいずれかのファージを注入したマウスから得た皮膚もしくは腎臓
試料において、染色は本質的に全く観察されなかった。しかし、肝臓洞および脾
臓において免疫染色が検出され、これはファージがRESを含む器官において非
特異的に捕捉され得ることを示した。
【0220】 同様の方法を用いて、インビボパニングを、SLKヒトカポジ肉腫を保有する
マウスにおいて実施した。腫瘍ホーミングペプチドを同定し、これを表3に開示
する。同時に、これらの結果は、インビボパニング法が、腫瘍ホーミングペプチ
ドを発現するファージを同定するためのファージライブラリーをスクリーニング
するための一般的に適用可能な方法であることを実証する。
【0221】
【表3】 (実施例VII) (腫瘍ホーミングペプチド/ドキソルビシン結合体の調製および特徴付け) 本実施例は、化学療法剤ドキソルビシンのような部分を腫瘍ホーミングペプチ
ドに結合するための方法、および結合産物を特徴付けするための方法を提供する
【0222】 ペプチドCNGRC(配列番号8)、CDCRGDCFC(配列番号1;RG
D−4C;Koivunenら、前出、1995;Pasqualiniら、前
出、1997)、CGSLVRC(配列番号5)、およびGACVFSIAHE
CGA(配列番号19)を合成し、高希釈下で環化し、そしてHPLCによって
均一に精製した。ペプチドのドキソルビシン(Aldrich; Milwau
kee WI)への結合を、1−エチル−3−(3−ジメチルアミノプロピル)
カルボジイミド塩酸塩(EDC; Sigma; St. Louis MO)
およびN−ヒドロキシスクシンイミド(NHS; Sigma)を用いて、上記
のように(BaumingerおよびWilchek, 前出、1980; H
arlowおよびLane, 前出、1988; Hurwitzら、前出、1
975)実施した。未反応ドキソルビシンおよびペプチドを、リン酸緩衝化生理
食塩水を用いるSEPHADEX G25カラムクロマトグラフィーによって、
ドキソルビシン/ペプチド結合体から取り出した。結合体を貯蔵のために凍結乾
燥し、そして使用前に滅菌水中に再懸濁した。
【0223】 結合体のドキソルビシン濃度(実施例VIを参照のこと)を、標準的な分光光
度計において490nmで、溶液の吸光度を測定することにより決定した;この
波長は、ドキソルビシンのみを検出し、このペプチドを検出しない。ドキソルビ
シンの較正曲線を作成して、使用前に濃度を計算するために使用した。ドキソル
ビシンの種々のペプチドに対する結合体は、この曲線に影響しなかった。この手
順は、投与された結合体の各々がドキソルビシン等価物の同量を含有することを
、確実にする。
【0224】 HPLC、質量分析法、キャピラリー電気泳動およびNMR分析を実施して、
結合体を特徴付けした。HPLC蛍光をINTERSIL ODS−2カラム(
4.6×150mm)および0.08%トリエタノールアミン/0.02%リン
酸(85%)/27%アセトニトリルからなる移動相を使用して1mL/分で実
施した。蛍光検出は、490nmでの励起および560nm波長での発光で実施
し、そしてドキソルビシン(dox)についておよび主要ピークについての保持
時間(RT)および曲線下面積(AUC)を決定した。各結合体は、独特の保持
時間を有し、ペプチドに依存して以下の通りであった:ドキソルビシン/CDC
RGDCFC(配列番号1)、RT 7.4分、AUC 26%;ドキソルビシ
ン/CNGRC(配列番号8)、RT 4.7分、AUC 56%;およびドキ
ソルビシン/GACVFSIAHECGA(配列番号19)、RT 7.7分、
AUC 43%。比較として、ドキソルビシンの保持時間は10.6分であり、
そして種々の反応において、AUCは約5%であった。
【0225】 キャピラリー電気泳動(CE;Liuら、前出、1996)を非コート石英ガ
ラスキャピラリー(内径75μmおよび50cmの有効分離長)内で実施した。
CE検出系は、UV吸収検出器およびアルゴンレーザー(488nmで発光する
)を備えていた。レーザー光線は、光ファイバーケーブルを介して検出器にまで
伝送され、そしてキャピラリーウインドウを照らし、そして蛍光シグナルを発光
フィルターを通して収集する。ドキソルビシンのペプチドへの結合は、各々の結
合体の電気泳動特性を変化させた。これは、本発明の方法が、結合反応の進行を
同定する迅速なスクリーニング方法として使用され得ることを示す。
【0226】 ペプチドにドキソルビシンを結合する別の方法もまた使用した(Nagyら、
前出 1996;Nagyら、前出 1998)。この方法によって調製された
ドキソルビシン/CNGRC結合体は、HPLCにおいて均一であることが見出
された。質量分析法は、このドキソルビシン/CNGRC(配列番号8)結合体
が、カップリング化学から推定される質量(推定質量1192.2)と一致した
、1つの優勢な質量数(1192.6)を有したことを示した。同様の結果が、
RGD−4C(CDCRGDCFC;配列番号1)ペプチドがドキソルビシンに
カップルした場合に、得られた。
【0227】 ドキソルビシン/CNGRC結合体の一次元NMR分析は、遊離のドキソルビ
シンから生じる共鳴の証拠を明らかにしなかった。二次元NMR分析は、ドキソ
ルビシンペプチド種の正確な分子構造の決定を可能にし得る。
【0228】 これらの結果は、ガン化学療法剤であるドキソルビシンのような部分が、本発
明の腫瘍ホーミングペプチドに効率的に連結されて、均一なドキソルビシン/腫
瘍ホーミングペプチド結合体を産生し得ることを実証する。
【0229】 (実施例VIII) (ドキソルビシン/腫瘍ホーミングペプチド結合体を用いる腫瘍療法) 本実施例は、ドキソルビシン/腫瘍ホーミングペプチド結合体が、ドキソルビ
シン単独の使用を超える腫瘍を処置するための治療的利点を提供することを実証
する。
【0230】 結合体のドキソルビシン濃度(実施例VIを参照のこと)を、標準的な分光光
度計において490nmで溶液の吸光度を測定することにより決定した。この波
長はドキソルビシンのみを検出し、そのペプチドは検出しない。ドキソルビシン
についての較正曲線を作成し、そして使用前に濃度を計算するために使用した。
種々のペプチドに対するドキソルビシンの結合体は、この曲線に影響しなかった
。この手順は、各々の投与された結合体が同じ量のドキソルビシン等価物を含ん
でいたことを確実にする。
【0231】 さらに、腫瘍ホーミングペプチド/ドキソルビシン結合体で処置したマウスの
腫瘍から得られた腫瘍細胞の生存度を、遊離のドキソルビシンで処置したマウス
からの腫瘍の生存度と比較した。これらの実験において、乳房腫瘍を保有するマ
ウスを腫瘍に関して大きさを合致させ、次いでドキソルビシン/RGD−4C(
CDCRGDCFC;配列番号1)または遊離のドキソルビシンの30μgの等
価物で静脈内に処置した。処置の5日後、マウスを安楽死させ、そして腫瘍を取
り出した。腫瘍の組を重量測定し、そして粉砕し、そして細胞懸濁物をプレート
した(150mmプレートあたり2gの腫瘍組織)。
【0232】 細胞数をプレーティングの24時間後および7日後で決定した。ドキソルビシ
ン/RGD−4C(CDCRGDCFC;配列番号1)結合体を受けるマウスの
腫瘍由来の腫瘍細胞の生存度は、遊離のドキソルビシンで処置したマウスの腫瘍
由来の細胞の、約3分の1であった。これらの結果は、腫瘍を保有するマウスへ
の腫瘍ホーミング分子に連結された化学療法剤を含む結合体の投与が、腫瘍細胞
の生存度を低減させることにおいて、薬剤単独の投与より有効であることを実証
する。
【0233】 (A.細胞傷害性のインビトロ特徴付け) MDA−MB−435ヒト乳ガン細胞を、1×105細胞/ウェルで96ウェ ルプレートにプレーティングした。細胞を漸増量のドキソルビシン、ドキソルビ
シン/RGD−4C(CDCRGDCFC;配列番号1)結合体、またはドキソ
ルビシン/GACVFSIAHECGA(配列番号19;コントロール)結合体
(0.1〜10μg/ウェルのドキソルビシン等価物)で、30分間または一晩
のいずれかでインキュベートした。インキュベーション後、薬剤をPBSでの徹
底的な洗浄により除去し、次いで新鮮な培地を添加し、そしてインキュベーショ
ンを継続した。生存細胞数を24時間でクリスタルバイオレット染色(Koiv
unenら、前出、1994を参照のこと)により決定した。
【0234】 遊離のドキソルビシン、ドキソルビシン/RGD−4C(CDCRGDCFC
;配列番号1)結合体、またはドキソルビシン/GACVFSIAHECGA(
配列番号19)に30分間曝露した細胞において、細胞死は、ドキソルビシン/
RGD−4C(CDCRGDCFC;配列番号1)結合体で処置した培養物にお
いてのみ存在していた。しかし、薬剤を30分後に除去しなかった場合、細胞は
24時間後にすべての処置により殺傷された。これらの結果は、増強された細胞
の取込が、ドキソルビシン/RGD−4C(CDCRGDCFC;配列番号1)
結合体について起こっていたことを示す。
【0235】 (B.ドキソルビシン/腫瘍ホーミングペプチド結合体のインビボ特徴付け
) 雌性2月齢Balb c nu/nuマウス(Harlan Sprague
Dawley;San Diego CA)をこれらの研究に使用し、そして
Burnham Institute動物施設指針に従って飼育した。MDA−
MB−435乳ガン細胞(Priceら、前出、(1993))を、ヌードマウ
スの乳房脂肪パッド中に注射し、そして腫瘍増殖をモニターした(Pasqua
liniら、前出、1997)。腫瘍を、以下に議論する毒性実験以外の処置実
験の開始前に約1cm3の大きさ(マウスの体重の約5%)にまで増殖させた。
【0236】 毎週、ドキソルビシン/ペプチド結合体またはコントロール処置(5μg/マ
ウス/週のドキソルビシン等価物)を静脈内投与した。いくつかの実験において
、示されるように、30μg/マウスの用量を3週間ごとに投与した。ドキソル
ビシン単独での処置は、「ドキソルビシンコントロール」といい、そしてドキソ
ルビシンの非腫瘍ホーミングコントロールペプチドGACVFSIAHECGA
(配列番号19)との結合体での処置は、「結合体コントロール」という。結合
体コントロール群と比較してドキソルビシンコントロール群において得られた結
果は、有意には異ならなかった。さらなるコントロールとして、いくつかの実験
において腫瘍ホーミングペプチドをドキソルビシンと連結することなく混合し、
そしてこの混合物を腫瘍保有マウスに投与した。このような処置は、上記のドキ
ソルビシンコントロールで得られた結果とは統計的に異ならない結果を生じた。
【0237】 マウスを、各処置の前にトリブロモエタノールに基づく麻酔混合物(AVER
TIN;PapaioannouおよびFox、Lab.Anim.43:18
9−192(1993))で麻酔にかけた。麻酔により、尾部静脈注射(最終容
量、200μl)が容易になり、そして正確な連続的3次元の腫瘍サイズの測定
が可能になった。腫瘍容積の計算は、卵形の容積についての式:V=4/3(Π
abc)(ここでa、b、およびcは、3次元の各々の測定径の1/2である)
に基づいていた。
【0238】 剖検において、ドキソルビシン/RGD−4C(CDCRGDCFC;配列番
号1)結合体で処置したMDA−MB−435腫瘍保有マウスは、ドキソルビシ
ンコントロール処置マウスより有意により小さい腫瘍(t検定、p=0.02)
、限局性リンパ節に対してより少ない広がりで(t検定、p<0.0001)、
より低い肺転移の発生率およびより少ない転移病巣(t検定、p<0.0001
)を有した。ドキソルビシン/RGD−4C(CDCRGDCFC;配列番号1
)結合体で処置したすべてのマウスは、ドキソルビシンコントロールマウスおよ
び結合体コントロールマウスが死んだ時期を超えて生存した(Log−Rank
検定、p<0.0001;Wilcoxon検定、p=0.0007)。本質的
に同一の結果が、5つの別々の実験で得られた。これらの結果は、ドキソルビシ
ン/腫瘍ホーミングペプチドが、原発腫瘍の増殖を低減することおよび腫瘍の転
移を予防することにおいてドキソルビシン単独を超える治療的利点を提供するこ
とを示す。
【0239】 肉眼試験および組織病理学的試験をマウスにおいて実施した。ドキソルビシン
/RGD−4C(CDCRGDCFC;配列番号1)の5μgのドキソルビシン
等価物で処置したマウスにおける多くの腫瘍は、顕著な皮膚の潰瘍化および腫瘍
壊死を呈したが、そのような徴候は、ドキソルビシンコントロール群でも結合体
コントロール群においても観察されなかった。組織病理学的分析は、ドキソルビ
シンコントロール群と比較して、ドキソルビシン/RGD−4C(CDCRGD
CFC;配列番号1)結合体で処置した腫瘍における血管系の明白な破壊を示し
た。
【0240】 用量漸増実験において、腫瘍保有マウスをドキソルビシン/RGD−4C(C
DCRGDCFC;配列番号1)で、30μg/マウスで、三週間毎に3サイク
ル処置し、そして長期間さらなる処置なしに観察した。ドキソルビシン/RGD
−4C(CDCRGDCFC;配列番号1)で処置したマウスはすべて、ドキソ
ルビシンコントロールマウスおよび結合体コントロールマウスが死んだ6ヶ月後
を超えて生きたままであった。この結果は、ドキソルビシン/腫瘍ホーミングペ
プチド結合体での処置が、治療的効果を有し得ることを示す。
【0241】 急性毒性研究もまた実施した。これらの実験において、極度に大型の腫瘍(体
重の約25%)を保有するマウスを、200μg/マウスのドキソルビシンまた
はドキソルビシン/RGD−4C(CDCRGDCFC;配列番号1)結合体で
処置した。ドキソルビシン/RGD−4C(CDCRGDCFC;配列番号1)
結合体で処置したすべてのマウスは、1週間より長く生存したが、すべてのドキ
ソルビシンコントロールマウスは、処置の48時間以内に死滅した。これらの結
果は、大型の腫瘍におけるドキソルビシン/RGD−4C(CDCRGDCFC
;配列番号1)結合体の蓄積が、結合体化ドキソルビシンの循環レベルを低減さ
せ、従ってその毒性を低減させたことを示唆する。
【0242】 同様の結果が、ドキソルビシン/CNGRC(配列番号8)結合体を用いて得
られた。3連の実験の各々において、ドキソルビシン/CNGRC(配列番号8
)で処置したマウスにおける腫瘍は、ドキソルビシンコントロール群および結合
体コントロール群における腫瘍より有意に小さかった。ドキソルビシン/CNG
RC(配列番号8)結合体での処置は、ほとんど完全に腫瘍の増殖を抑制したが
、遊離のドキソルビシンおよびコントロールペプチドと結合体化したドキソルビ
シンは、ビヒクル単独での処置と比較して本質的に腫瘍増殖において効果がなか
った。生存における顕著な効果もまた観察され、そしてドキソルビシン/CNG
RC(配列番号8)で処置した動物のいくつかは、長期間生存した(Log−R
ank検定、p=0.0064;Wilcoxon検定、p=0.0343)。
さらに、ドキソルビシン/CNGRC(配列番号8)結合体は、遊離のドキソル
ビシンより毒性が少なかった。これらの結果は、化学療法剤および腫瘍ホーミン
グ分子を含む結合体がガンの処置における治療的利点を提供することを確証する
【0243】 (実施例IX) (NGRリガンドとCD13/APNとの相互作用) この実施例は、NGR含有ペプチドとCD13/APNとの相互作用を記載す
る。
【0244】 アフィニティーパニングにおけるフィブロネクチンおよびRGD含有フィブロ
ネクチンフラグメントに結合する最少のレセプター配列を単離するためのファー
ジディスプレイペプチドライブラリーの使用は、Pasqualiniら、J.
Cell Biol.130:1189〜1196(1995)に記載され、こ
れは本明細書において参考として援用される。主なモチーフ、CWDD(G/L
)WLCを取得して、これがインテグリンのRGD結合部位の構造的模倣物であ
ることを示した(Pasqualiniら、前出、1995)。W(D/N)D
GWL配列(RGD結合ペプチド、Pasqualiniら、前出、1995)
に対して相同な配列についての、タンパク質データベースの検索により、隣接す
るシステインを除き、同一のペプチド配列が、アミノペプチダーゼ中に見出され
た。W(D/N)DGWL配列は、細菌からヒトまでのアミノペプチダーゼにお
いて、高度に保存されていた。このことは、このモチーフが機能的に関連するド
メインを表すことを示している(Favaloroら、前出(1988);Ra
wlingsおよびBarret、Biochem J.290:205〜21
8(1993)、これらの各々は、本明細書において参考として援用される)。
CD13/アミノペプチダーゼNは、密接に関連したWNDGWL配列を含有す
る(Lookら、前出、(1989);Chenら、J.Immnol.157
:2593〜2600(1996)、これらの各々は、本明細書において参考と
して援用される)。
【0245】 (固定化CD13/APNに対するCNGRCファージの結合) NGR配列が逆方向のRGD配列と密接に類似すると仮定して、NGR含有フ
ァージが、CD13/アミノペプチダーゼ(CD13/APN)に結合するのか
否か決定するために試験した。カポジ肉腫腫瘍細胞のオクチルグルコシド抽出物
を、CD13/APN供給源として使用した。Ala−pNAまたはLeu−p
NAを基質として使用し、405nmにおけるこのサンプルの吸光度をモニター
することにより、これらの抽出物において、アミノペプチダーゼ酵素活性を測定
した(Lookら、前出(1989);Taylor、前出(1993);Am
oscatoら、前出(1989)、これらの各々は、本明細書において参考と
して援用される)。特異性を、o−フェナントロリン(アミノペプチダーゼNの
特異的インヒビター)による阻害を示すことにより、確認した。
【0246】 図4Aは、カポジ肉腫細胞抽出物由来のアミノペプチダーゼ活性が、CD13
抗体を用いてコートしたマイクロタイターウェルに特異的に結合するが、BSA
でコートしたウェルには特異的に結合しないことを示す。CD13抗体単独は、
アミノペプチダーゼ活性を有しない。さらに、アミノペプチダーゼNインヒビタ
ーであるo−フェナントロリンは、抗体に捕獲された腫瘍抽出物由来の活性を阻
害した。
【0247】 図4Bにおいて、NGR含有ファージを、CD13に結合する能力についてア
ッセイした。カポジ肉腫腫瘍細胞のオクチルグルコシド抽出物由来のCD13は
、抗CD13抗体WM15(Pharmingen;San Diego CA
)を用いて予めコートしたマイクロタイターウェルに結合した(Favalor
oら、Br.J.Heamatol.69:163〜171(1988)、これ
を本明細書において参考として援用する)。種々のファージを、1ウェルあたり
2×109形質導入単位(TU)でウェルに添加した。結合したファージを、記 載されたように、細菌の感染によって定量した(Koivunenら、前出(1
993);Pasqualiniら、前出、1995)。データは、3連のウェ
ルの平均値および標準誤差として表した。図4Bに示すように、3つの異なるフ
ァージ(各々は、異なる状況においてNGRモチーフをディスプレイする)が、
固定化されたCD13に対して、強力かつ選択的に結合することを示した。2つ
のRGDファージは、有意な結合を示さず(図4B)、そして種々の無関係のコ
ントロールファージもまた、結合しなかった。これらの結果は、CD13が、R
GDよりも良好に、NGRモチーフを認識することを示す。
【0248】 CD13によるNGR結合の特異性を確認するために、NGR可溶性ペプチド
が相互作用を阻害する能力を研究した。CNGRC(配列番号8)、CRGDG
WC(配列番号220)、またはGACVFSIAHECGA(配列番号19)
(無関係のコントロール)のいずれかのペプチドを、200μg/ウェルで、フ
ァージ結合アッセイに添加し、そして結合したファージを細菌の感染によって定
量した。示されたデータを、3連のウェルの平均値および標準誤差として示した
【0249】 図4Cに示すように、NGR環状ペプチドは、NGRファージ結合をブロック
したが、RGDまたは無関係なペプチドはブロックしなかった。これらの結果は
、ペプチド配列NGRを発現するファージ、およびNGRペプチドがCD13関
連分子に特異的結合することを実証する。
【0250】 (CD13/APNトランスフェクト細胞を用いるファージ結合アッセイ) CNGRCファージは、CD13を用いてトランスフェクトされた細胞に特異
的に結合する。内在性CD13を発現しない2つの細胞株である、Molt−4
ヒトT細胞白血病細胞株およびMDA−MB−435乳ガン腫細胞株を使用して
、CD13を用いてトランスフェクトされた細胞に対するCNGRC(配列番号
8)ファージの結合をアッセイした。手短には、モック(mock)トランスフ
ェクトしたMolt−4細胞(「Molt−4/mock」)およびCD13を
用いてトランスフェクトした細胞(「Molt−4/CD13」)を、CNGR
C(配列番号8)ファージとともにか、または挿入を欠くコントロールFdファ
ージとをもに、インキュベートした(1サンプルあたり2×109形質導入単位 (TU))。合成ペプチドであるCNGRC(配列番号8)またはネガティブコ
ントロールであるCARAC(配列番号221)を、250μg/mlおよび5
00μg/mlで、細胞とともにプレインキュベートした。広範な洗浄の後、結
合したファージを上記のように細菌の感染により定量した。図5に示すように、
CNGRCファージが、Molt−4/CD13およびMDA−MB−435/
CD13トランスフェクト細胞に対して結合したが、空のコントロールベクター
を用いてトランスフェクトした親細胞株に対しては結合しないことが見出された
。さらに、この結合はCNGRC(配列番号8)ペプチドによってブロックされ
たが、コントロールペプチドによってはブロックされなかった。このことは、C
NGRC(配列番号8)の結合が特異的であることを実証した(図5)。これら
の結果は、CD13遺伝子の移入が、細胞にNGRファージに結合する能力を与
えることを示す。
【0251】 (実施例X:NGRレセプターのアフィニティー精製および高親和性リガン
ドのスクリーニング) この実施例は、NGRレセプターのアフィニティー精製およびNGRレセプタ
ーの高親和性リガンドのスクリーニングを記載する。
【0252】 (CD13/APN陽性細胞からの抽出物の、固定化CNGRCペプチド上
でのアフィニティークロマトグラフィーは、CD13/APNを生じる) CD13/APNのNGRペプチドとの相互作用をさらに特徴づけするために
、CNGRCペプチド上でのアフィニティークロマトグラフィーを行った。CN
GRCペプチドをSEPHAROSE(Pharmacia;Piscataw
ay NJ)にカップリングすることにより、カラムを調製した。溶出を、可溶
性CNGCRペプチドを使用して行った。実験は、HL−60細胞抽出物を使用
して行った。なぜなら、この細胞は、APNアッセイを妨害し得るほかのプロテ
アーゼを発現せずに、CD13/APNを発現することが知られているからであ
る(Xuら、前出、(1997))。従って、HL−60細胞抽出物において、
すべての検出可能な細胞表面酵素活性は、抗CD13ブロッキング抗体によって
阻害可能であり、このことは、特異性を確実にする。CD13/APNでトラン
スフェクトされたMolt−4およびMDA−MB−435細胞の抽出物もまた
、ネガティブコントロールとして使用されるモックトランスフェクト対応物の抽
出物とともに、アフィニティークロマトグラフィーを使用することにより特徴づ
けした。
【0253】 手短には、抗CD13モノクローナル抗体WM15を用いて、ネガティブコン
トロールとして正常なマウスIgGを使用して、ELISAにおいてCD13免
役反応性の存在について、各画分のアリコートを試験することによって、CD1
3を検出した。この画分はまた、AlapNAを基質として使用して、CD13
酵素活性について分析した。全ての場合において、Molt−4/CD13、M
DA−MB−435/CD13またはHL−60細胞抽出物を使用して、CNG
RCペプチドを用いるCNGRCカラムの溶出は、機能的なCD13/APNを
含有する画分を生じた(図6)。CD13免役反応性は、IgGを使用するコン
トロールサンプルにおいては、観察されなかった。そして、MMP−特異的基質
を使用する場合、酵素活性は見出されなかった。さらに、コントロールペプチド
(CARAC;配列番号221)でのアフィニティークロマトグラフィーは、C
D13/APNを全く生じず、そしてCARACペプチドは、CNGRCカラム
から全く活性を溶出しなかった。さらに、分画された抽出物がCD13ネガティ
ブ細胞由来である場合、CD13活性が、CNGRCカラムから回収されなかっ
た(図6を参照のこと)。
【0254】 (アフィニティークロマトグラフィーによる内皮NGRレセプターの単離) 特定のインテグリンの単離のために開発されたものに基づくプロトコルを、ア
フィニティークロマトグラフィーを使用するNGRレセプターを単離するために
使用する。オクチルグルコシドでの抽出によって調製された公知の血管形成刺激
因子であるTNFαで処理した腫瘍抽出物および培養内皮細胞を、レセプター供
給源として使用する。レセプターの存在を、ファージ結合アッセイおよび上記の
イムノブロット分析を使用して確認する。この特異的なファージは、コントロー
ルファージよりも活性化内皮細胞に対してより大きい結合を示す。ファージでの
細胞結合アッセイを、前述したように実施する(Berryら、前出(1996
)、これは本明細書中で参考として援用される)。
【0255】 この抽出物を、SEPHAROSEに結合されるペプチドのカラムに流し、そ
して結合された物質を、可溶性ペプチドで1mg/mlで溶出する。上記の二次
NGRライブラリーのスクリーニングの間で単離される高親和性ペプチドを使用
する。NGR含有ファージに結合しない細胞を、コントロール抽出物を作製する
ために使用し、そしてペプチドカラムからのコントロール溶出を、無関係の環状
ペプチドと共に実施する。この溶出物を、抗CD13および抗NGRレセプター
ファージ抗体でプローブ化する。所望ならば、抗NGRレセプター抗体を、ペプ
チドアフィニティークロマトグラフィーと代替的に、または引き続いてアフィニ
ティークロマトグラフィーについて使用する。NGRペプチドアフィニティー単
離により得られるNGRレセプター調製物は、NGR反応性フラグメントを含み
、そしてCD13抗体と反応する。
【0256】 (NGRレセプターについての高親和性リガンドを同定するための二次NG
Rライブラリーのスクリーニング) NGRレセプターについてのさらなる高親和性リガンドを同定するために、二
次NGRライブラリーを構築する。3つのこのようなライブラリーであるX2 NGR CX2(配列番号:222)、CX2(C/X)NGR (C/X)X2C (配列番号:223)、およびCNGRCX6(配列番号:224)(ここで、 「C」は、システインであり、そして「X」は任意のアミノ酸である)を調製し
た。これらの二次ライブラリーにおいて、多重折り畳み配置を可能にするNGR
配列が、異なる状況において表される。より高い親和性が環状ペプチドで達成さ
れ得ることから、このライブラリーは、異なる環状の立体配置のNGRトリペプ
チドを特徴とする。この二次ライブラリーを、リガンドについてのベストフィッ
トの配列/コンホメーションを選択するために、標的レセプターに対してスクリ
ーニングする。これは、多くの系において経験的に実証されてきている(Spa
rksら、Methods Enzymol.255:498−509(199
5);Martensら、J.Biol.Chem.270:21129−21
136(1995);Wrightonら、Science 273:458−
464(1996)、これらはそれぞれ本明細書において参考として援用される
)。
【0257】 二次NGRファージペプチドライブラリーを以下のように構築する。ファージ
提示ライブラリーを、SmithおよびScott、Science 228:
1315−1317(1985);SmithおよびScott、Method
s Enzymol.21:228−257(1993);ならびにKoivu
nenら、Methods Enzymol. 245:346−349(19
94)(これらはそれぞれ参考として援用される)に記載されるように作製する
。簡潔に述べると、FUSE5プラスミドをQiagenのMaxi−prep
500カラム(Qiagen;Chatsworth CA)を使用してトラ
ンスフェクトされたMC1061細胞から単離する。このプラスミドを、Sfi
I制限酵素(New England Biolabs;Beverly MA
)を使用して、14bpの「スタッファー」を取り出すように切断し、そしてQ
IAquick PCR精製カラム(Qiagen)を使用して精製する。ファ
ージにより提示されるペプチドをコードするオリゴヌクレオチドを商業的に購入
し、そしてライブラリープライマー(5’−TTCTGCCCCAGCGGCC
CC−3’;配列番号:202)を利用して二本鎖DNAに転換する。2μgの
オリゴヌクレオチドおよび4μgのプライマーを10μlの容量で、65℃、2
分間でアニ−ルさせ、そして室温まで冷却する。プライマー伸長を、SEQUE
NASE 2.0 DNAポリメラーゼ(United States Bio
chemical)で、60分間、37℃で、10mM、および5mM ジチオ
トレイトールを含む50μlの反応容量で実施し、そして二本鎖オリゴヌクレオ
チドをQIAquickヌクレオチド除去キット(Qiagen)を使用して精
製する。このオリゴヌクレオチドを引き続いてBglI(Boehringer
Mannheim;Indianapolis IN)で一晩、37℃で消化
し、上記のように精製し、そしてFUSE5ベクターにT4DNAリガーゼ(G
ibco−BRL;Gaithersburg MD)を使用して連結する。次
いで、このプラスミドをCell−Porator装置(Gibco−BRL)
を利用してMC1061細菌にトランスフェクトする。約25μlの細菌および
約100ngのプラスミドに2.5kVの刺激を加え、そしてすぐにS.O.C
.培地に移し変える。全部で100〜200のエレクトロポレーションを、約1
9のクローンを達成するために実施する。CX2NGRCX2(配列番号:2 22)二次ライブラリーの調製のために、プライマー5’−CACTCGGCC
GACGGGGCTTGTNNKNNKTGTAATGGTAGGTGTNNK
NNKGGGGCCGCTGGGGCAGAA−3’(配列番号:202)を使
用する(ここで、Nは任意のヌクレオチドであり、そしてKはTまたはCである
)。CX2(C/X)NGR (C/X)X2C(配列番号:223)二次ライブ
ラリーの調製については、プライマー、5’−CACTCGGCCGACGGG
GCTTGTNNKNNKNNKAATGGGAGGNNKNNKNNKGGG
GCCGCTGGGGCAGAA−3’(配列番号:203)を使用する。C GR CX6(配列番号:224)二次ライブラリーの調製については、プライマ ー5’−CACTCGGCCGACGGGGCTTGTAATGGGAGATG
TNNKNNKNNKNNKNNKNNKGGGGCCGCTGGGGCAGA
A−3’(配列番号:204)を使用する。二次NGRファージライブラリーを
、上記のように、固定化されたCD13結合する能力についてまたはCD13ト
ランスフェクト細胞に対してスクリーニングし、そして結合リガンドを同定する
。この二次NGRライブラリーをまた、腫瘍または他の血管形成血管系へのホー
ミングについてスクリーニングし得る。
【0258】 (ヒト腫瘍異種移殖片で免疫したウサギ由来のコンビナトリアルscFvラ
イブラリーのスクリーニング) NGRレセプターについてのさらなる高親和性リガンドを同定するために、コ
ンビナトリアルscFvライブラリーをヒト腫瘍異種移殖片で免疫したウサギか
ら調製する。この腫瘍異種移殖片をPasqualiniら、前出、1997、
およびArap、前出、1998に記載されるように樹立する。この腫瘍を免疫
のためにPBS中でホモジェナイズし、そしてウサギに2週間ごとに皮下注入す
る。少なくとも4回の注射を与え;ウサギの免疫応答を、2回目および3回目の
免疫後に腫瘍組織片の免疫染色により評価する。免疫したウサギの血清由来の抗
体を固定化CD13、およびポジティブコントロールとしてのヒトインテグリン
αVβ3およびαVβ5への結合について試験する。免疫したウサギ由来の脾臓およ
び骨髄を採取し、そして同じように処置したウサギ由来の組織をプールし、そし
てTRI試薬(Molecular Reseach Center;Cinc
innati OH)を使用する全RNA調製のために使用する。全RNAの逆
転写を、RT PCRについての1st Strand cDNA Synth
esis Kit(AMV;Boeringer Mannheim)で実施す
る。以下に列挙するPCRプライマーを使用して、Vk(9つのプライマーの組 み合わせ)、V1(1つのプライマーの組み合わせ)およびVg(4つのプライマ
ーの組み合わせ)コード配列を第1鎖のcDNAから増幅する。先行研究におい
ては、全ての組み合わせが350bpの範囲のPCR産物を生じた。以下に列挙
する重複伸長型PCRプライマーを使用して、scFvコード配列を、scFv
コード配列をファージミドベクターpComb3HにSfiIクローニングした
後、VkおよびV1をそれぞれVgと融合させることによりアセンブルする。固定
化したCD13に対する得られたscFvライブラリーの選択を実施する。
【0259】 以下のプライマーをVk増幅のために使用する(F=正方向プライマー、B= 逆方向プライマー;5’から3’への方向における配列;M=A/C、R=A/
G、W=A/T、S=C/G、Y=C/T、K=G/T、V=A/C/G、H=
A/C/T、D=A/G/T、B=C/G/T、N=A/C/G/T):
【0260】
【化1】 以下のプライマーをV1増幅のために使用する:
【0261】
【化2】 以下のプライマーをVg増幅のために使用する:
【0262】
【化3】 以下のプライマーをscFv融合物を調製するために使用する:
【0263】
【化4】 (実施例XI:CD13/APN陽性細胞に投与されるドキソルビシン−C
NGRC結合体の選択的細胞障害性) インビトロのバイオアッセイを、細胞へのCNGRC−ドキソルビシン(CN
GRC−dox)(CNGRC;配列番号:8)結合体のレセプター結合を測定
するために開発した。TNFαで活性化させた内皮細胞を使用した。あるいは、
この試験細胞をCD13/APNでトランスフェクトした。このアッセイは、簡
単なインキュベーション期間の後に、細胞に結合しなかった薬物を洗浄により除
去し得るという事実に基づく。洗浄後のドキシルビジン単独またはコントロール
ペプチドと共役したドキソルビシンと比較したドキシルビジン結合体の細胞障害
性効果には、定量的な差異が存在する。なぜならこの薬物は、結合したペプチド
のレセプターが存在する場合は、細胞に結合したままであるからである。
【0264】 この系を、活性化内皮細胞と一緒に使用した。なぜならCD13の発現は、ヒ
ト臍帯静脈内皮細胞(HUVEC)のような内皮細胞を刺激する場合に、アップ
レギュレートすることが示されているからである(図7を参照のこと)。CD1
3は、bFGF、VEGFおよびTNFα、公知の内皮細胞アクチベーターサイ
トカインのような増殖因子での内皮細胞の刺激に際して誘導されることが観察さ
れた。
【0265】 簡潔に述べると、血管形成因子によるCD13のアップレギュレーションを研
究するために、内皮細胞を図7に示されるように異なる条件で培養し、そしてこ
の細胞の表面を抗CD13モノクローナル抗体であるWM15でCD13につい
て染色した。CD13発現の割合を、10% FCSを加えた通常の組織培養培
地中での細胞増殖において検出したレベルに基づいて計算した。
【0266】 ドキソルビシンおよび標的化ドキソルビシンのインビトロ細胞障害性を、活性
化HUVEC(図8A)またはCD13トランスフェクト435乳癌細胞(図8
B)を使用して評価した。これらの細胞株はドキソルビシンに対して感受性であ
る。細胞の単層を、ドキソルビシンまたはRGD−4C(CDCRGDCFC;
配列番号:1)、CNGRC(配列番号:8)またはCARAC(配列番号:2
21)のドキソルビシン−ペプチド結合体と、1μg/ウェルの濃度で3連、2
セットで20分間インキュベートした。3連の1セットを、薬物を添加して20
分後にDMEMで3回洗浄し、結合していない薬物を除去した(右側)。未処理
の単層をコントロールとして使用した。24時間後、付着した細胞を固定し、そ
してクリスタルバイオレットにより定量した。
【0267】 このCNGRC−ドキソルビシン結合体は、コントロール細胞よりもCD13
発現細胞でより効果があった(図8を参照のこと)。これらの結果は、CNGR
C−ドキソルビシンがCD13依存性細胞障害性活性をインビトロで有すること
、およびCNGRC(配列番号:8)ペプチドがCD13陽性細胞にドキソルビ
シンのような毒性部分を誘導し得ることを実証する。
【0268】 (実施例XII:マウスおよびヒトの血管形成血管系におけるCD13発現) これらの実験は、CD13が、血管形成血管系において発現されるが通常の血
管系では検出されないことを実証する。
【0269】 上記のように、静脈内に注入したNGRを含むファージは、腫瘍血管系にホー
ミングするが、他の組織における通常の血管にはホーミングしない。異なる技術
を使用して組織へのCNGRC(配列番号:8)ファージの結合を決定するため
に、そしてヒト組織を分析するために、組織切片におけるCNGRC(配列番号
:8)ファージおよびFdコントロールファージの免疫組織化学的染色を実施し
た。ペプチドCNGRC(配列番号:8)を提示するファージまたはインサート
がないコントロールファージをヒト乳癌および正常な乳組織と一緒にインキュベ
ートした。M13ファージ(Pharmacia)に対する抗体を染色のために
使用した。この結果は、CNGRCファージが組織切片においてヒト腫瘍管に結
合するが、正常な管には結合しないことを示した。ネガティブコントロールとし
て使用した、インサートがないファージ(fdファージ)は、正常な組織切片ま
たは腫瘍組織切片には結合しなかった。
【0270】 表4に示されるように、CD13は、多くの数の腫瘍細胞およびHUVECで
発現された。しかし、CD13は、正常な器官の血管系では検出されなかった(
表5)。従って、マウスおよびヒト組織における血管系でのCD13発現の分析
に基づいて、CD13は、血管形成管では発現されるが、正常な管では検出され
得なかった。
【0271】
【表4】 免疫染色をCD13、WM15および1H4に対する2つのモノクローナル抗体
を使用して実施した。
【0272】
【表5】 *試験したヒト腫瘍:乳、結腸、胃、および食道癌。抗マウス、抗CD13抗体
(R3−63および2M7)での正常マウス組織および腫瘍(MDA−MB−4
35およびカポージ肉腫)の分析は、同様の結果を示した。
【0273】 共焦点顕微鏡検査を腫瘍血管系におけるCD13の細胞局在性を研究するため
に実施した。共焦点顕微鏡を腫瘍管におけるCD13の免疫蛍光染色を検出する
ために使用した。この画像を、組織形態を明らかにするために免疫蛍光および微
分干渉コントラスト(DIC)画像を重ね合わせることにより、または直接免疫
蛍光により入手した。ヒト乳癌組織切片を抗CD13抗体(WM15)またはコ
ントロールIgGと一緒にインキュベートした。マウスIgGに対するFITC
−結合体化二次抗体を使用して抗CD13局在を明らかにした。ネガティブコン
トロールは一次抗体を省いた。ヒト乳癌の連続切片、胃腺癌および結腸癌の組織
切片を抗CD13抗体で染色した。公知の周皮細胞マーカーであるAPAに対す
る抗体を、局在化の目的のために使用した。
【0274】 固定した赤血球(RBC)の自己蛍光は可視であった。抗CD13モノクロー
ナル抗体とインキュベートした組織切片において、小腫瘍管における内皮細胞の
みが特異的な免疫反応性を示した。CD13発現は、乳癌、結腸直腸癌および胃
癌を含む複数の腫瘍型における内皮細胞および周皮細胞に制限された。同様の染
色パターンがNGRファージで得られた。それぞれの場合において、反応性は、
腫瘍の血管系で検出され得たが、正常組織の血管系では検出され得なかった(表
5を参照のこと)。予測されるように、APAは、内皮細胞では検出されなかっ
たが、腫瘍血管において位置する周皮細胞において存在した。これらの結果は、
CD13が血管形成血管系において発現されるが、正常な血管系では検出されな
いことを実証する。
【0275】 (実施例XIII:NGRファージは、網膜新生血管系よりも腫瘍血管系に
対して優先的にホーミングする) これらの結果は、NGRファージが、網膜血管系と比較して腫瘍血管系に優先
的にホーミングすることを実証する。
【0276】 新脈管形成の1つの実験的なモデルである酸素誘導性新脈管形成を使用して、
新脈管形成におけるCD13の役割を評価した(Pierceら、Proc.
Natl. Acad. Sci. USA 92:905−909(1995
);Smithら、Invest. Ophthalmol. Vis.Sci
.35:101−111(1994)、これらのそれぞれは、本明細書において
参考として援用される)。NGRファージは、酸素により誘導される血管形成網
膜新血管系に結合し、RGD−4C(CDCRGDCFC;配列番号1)ファー
ジから得た結果と同様の結果を与えた。CNGRC、RGD−4C(CDCRG
DCFC;配列番号1)およびインサートを欠くコントロールのfdのファージ
を乳癌異種移殖片、正常網膜または血管形成網膜から回収した。簡単に述べると
、106形質導入単位(TU)のファージを、サイズが適応するMDA−MB− 435由来の腫瘍(約1000mm3)を有するマウスの尾部静脈、または酸素 に曝露されたp17マウスの尾部静脈に注入した(Pierceら、前出、19
95;Smithら、前出、1994)。同じ数の形質導入単位のアンピシリン
コントロールファージを、異なるテトラサイクリンファージの特異性を評価する
ために同時注入した。それぞれの場合において、ファージを灌流後に回収した。
比率を、アンピシリン選択プレートおよびテトラサイクリン選択プレート上に3
連でプレーティングした後に組織から回収したファージの数の平均値を使用して
計算した。
【0277】 酸素に曝露しなかったマウスは、網膜の血管形成管を発達せず(コントロール
)、そしてこのマウスにも正常網膜へのファージ分圧ホーミングを評価するため
に注入した。1週齢のC57BL/6Jマウスを75%の酸素で5日間にわたっ
て曝露し、次いで室内の空気中にさらに5日間飼育した(図9A)。増殖性血管
新生応答を、6μmの横断面における網膜から硝子体中にまで伸長する新たな管
の核を計数することにより定量した。このモデルを、静脈内注入されたファージ
の新しく形成された血管形成管への結合を評価するために使用した。この系にお
いてホーミングするファージを試験するために、RGD−4C(CDCRGDC
FC;配列番号1)ペプチド(これはαVインテグリンに選択的に結合する)を 提示するファージまたはCNGRC−ファージを、免疫組織化学的分析に先立っ
て静脈内に注入した。このαVインテグリンは、これらの管においてアップレギ ュレートされることが示されてきた。ファージ染色は、新生血管形成においてR
GD−4C(CDCRGDCFC;配列番号1)およびCNGRCファージで見
られた。一方、正常な管はネガティブであった。
【0278】 網膜または腫瘍の血管形成血管系におけるRGD−4C(CDCRGDCFC
;配列番号1)およびCNGRCファージホーミングの平行比較は、この2つの
ファージが反対方向のホーミングの優先性を有することを示した:RGD−4C
(CDCRGDCFC;配列番号1)ファージは、網膜からCNGRCファージ
よりも多く回収され、一方CNGRCファージは、腫瘍からより多く回収された
(図9B)。それぞれのファージのホーミングはまた、適切な同族ペプチドによ
り阻害され、そしてこの阻害は、コントロールファージでは観察されなかった(
図9B)。これらの結果は、NGRレセプターの発現が、他の新脈管形成の型よ
りも腫瘍の新脈管形成の間で高いものであり得ることを示す。
【0279】 (実施例XIV:新脈管形成におけるCD13の役割) これらの実験は、新脈管形成においてCD13が機能的に重要であることを実
証する。
【0280】 サイトカイン誘導性新脈管形成(Brooksら、Cell 79:1157
−1164(1994))および腫瘍誘導性新脈管形成(Forkman、前出
(1995);Arapら、(前出)、これらはそれぞれ本明細書において参
考として援用される)に関連するいくかの実験モデルを、新脈管形成におけるC
D13の役割を評価するために使用した。
【0281】 新脈管形成におけるCD13についての機能的な役割をCD13のアンタゴニ
ストを使用することにより実証した。具体的には、CD13のインヒビターであ
るベスタチン、およびCD13の酵素活性をブロックするモノクローナル抗体を
、いくつかの新脈管形成アッセイにおいて試験した。これらのアッセイは、CA
Mにおけるサイトカイン誘導性新脈管形成、酸素誘導性網膜新生血管形成、およ
び腫瘍誘導性新脈管形成を含んだ。
【0282】 網膜における酸素誘導性新脈管形成は、CD13のアンタゴニストで動物を処
置することにより阻害された。簡単に述べると、酸素誘導性網膜新生血管形成の
阻害を、CD13アンタゴニストの注入において決定した。1週齢のC57BL
/6Jマウスを75%の酸素雰囲気に5日間にわたって曝露し、次いで室内の大
気中で1週間にわたって飼育した。PBSまたはラットIgGで処置したコント
ロールマウスにおいて、増殖性新生血管応答が生じ、そしてこれを上記のように
定量した。抗マウスCD13阻害抗体であるR3−63および2M7(250μ
g/マウス/日)またはベスタチン(200μg/マウス/日)を腹腔内に注入
し、そして阻害効果を決定した。CD13アンタゴニスト抗体およびベスタチン
で処置した動物は、コントロール(IgGおよびビヒクル)で処置したマウスで
観察された血管形成応答の20〜30%のみを示した。
【0283】 CD13アンタゴニストはまた、CAMにおけるbFGF誘導性新脈管形成を
抑制した。簡単に述べると、新脈管形成を10日齢のニワトリ胚由来のCAMに
おいて、以前に無血管性であった領域上に移殖したbFGFフィルターにより誘
導した。様々な処置を局所的に適用し、そして3日後に、このフィルターおよび
周辺のCAMを切除し、そしてホルマリン中に固定した。
【0284】 図10Aは、二重盲検様式で二人の観察者によって実体顕微鏡下で観察された
、CAMの焦点面内の板に侵入する血管の数を示す。各々の棒は、各々の群にお
ける8つのCAMからの血管の数の平均値および標準誤差を表す。CD13酵素
活性のインヒビターで処理した板に侵入する血管は有意により少なかった(p< 0.05)。これらの結果はまた、抗血管形成処理において使用された阻害性抗
体が、ニワトリCD13を認識すること、およびCD13がCAM血管形成血管
系において発現されることを実証する。
【0285】 抗マウスCD13アゴニストの効果をまた、腫瘍保有マウスにおいて研究した
。サイズ適応化435乳癌腫瘍を保有するマウスを3つの群(1群あたり5匹の
マウス)に分けた。抗マウスCD13阻害性抗体であるR3−63および2M7
(500μg/マウス/日)またはベスタチン(200μg/マウス/日)を腹
腔内注入した。コントロール群においては、マウスをPBSまたはラットIgG
で処置した。図10Bで示されるように、腫瘍の増殖は、コントロールであるラ
ットIgGまたはビヒクルのみの注入を受けたマウスにおいて見られた腫瘍増殖
との比較では遅延した。ベスタチン処置は、抗CD13抗体で観察された処置と
類似の結果を生じた(p<0.05)。
【0286】 これらの結果は、CD13がNGRリガンドについての特定のレセプターとし
て働く、腫瘍血管系の新規のマーカーであり、そして新脈管形成においては機能
的な役割を果たすことを示す。
【0287】 (実施例XV:ドキソルビシン/腫瘍ホーミングNGRペプチド結合体を使
用する腫瘍治療) この実施例は、ドキソルビシンに結合したNGRペプチドでのインビボ腫瘍治
療を記載する。
【0288】 RGD−4C(CDCRGDCFC;配列番号1)およびCNGRCで作られ
た薬物結合体は、より効果的であり、そして遊離薬物よりも毒性が低いことが見
出された(Arapら、前出 (1998)、これは本明細書において参考とし
て援用される)。同様の結果が、複数の腫瘍型を有するマウスを薬物結合体で処
置したときに観察された。具体的には、MDA−MB−435−由来乳癌および
ホジキンリンパ腫を保有するマウスを、以下のようにドキソルビシン−CNGR
Cペプチド結合体で処置した。
【0289】 簡単に述べると、サイズ適応化腫瘍(約1000mm3)を有するマウスを、 以下のように4つの処置群に無作為化した(一群あたり6匹の動物):ビヒクル
のみ、遊離ドキソルビシン、ドキソルビシン−コントロールペプチド、およびド
キソルビシン−CNGRC(配列番号:8)。マウスを5μg/マウス/週のド
キソルビシン等価物で処置し、そして1日目および28日目の間の腫瘍体積の差
異を決定した(図11A)。図11Bは、図11Aにおけるマウスのカプラン−
メイアー(Meier)生存曲線を示す。
【0290】 CNGRC結合体の毒性を試験するために、大きな(約5000mm3)MD A−MB−435乳癌を保有するマウス(1群あたり4匹の動物)を無作為化し
、ドキソルビシン等価物の200μg/マウスで、単用量の遊離のドキソルビシ
ンまたはドキソルビシン−CNGRC結合体を受容させた。データを図11Cに
おいてカプラン−メイアー(Meier)生存曲線として示す。
【0291】 大きな(約5000mm3)のホジキンリンパ腫を保有するマウス(1群あた り8匹の動物)を無作為化して、2用量の遊離ドキソルビシン+未結合CNGR
Cペプチドまたはドキソルビシン−CNGRC(配列番号:8)結合体を、40
μg/マウスのドキソルビシン等価物を受容させた。データを図11Dにおける
カプラン−メイアー(Meier)生存曲線として示す。
【0292】 この実験は、乳癌(図11A、11Bおよび11C)(Arapら、前出、1
998)およびホジキンリンパ腫(図11D)を保有するマウスにおけるドキソ
ルビシン−CNGRC結合体の効果を示す。ドキソルビシン−CNGRC(配列
番号:8)で処置した腫瘍保有マウスは、未結合ペプチドのドキソルビシン混合
物またはドキソルビシン単独で処置したマウスよりもより長く生存した(図11
B、11Cおよび11D)(Arapら、前出、1998)。治癒もまた観察さ
れ、これはコントロール処置動物では見られなかった。類似の結果が、ドキソル
ビシン−CNGRC(配列番号:8)結合体を黒色腫およびカポージ肉腫の異種
移殖片において試験したときに得られた。さらに、CNGRCファージのターゲ
ッティングおよびドキソルビシン−CNGRC(配列番号:8)結合体のインビ
ボでの抗腫瘍効果は、腫瘍細胞が、ホジキンリンパ腫、C8161黒色腫および
カポージ肉腫のような場合においてCD13/NGRレセプターを発現するか、
あるいはMDA−MD−435乳癌においてと同様にCD13を発現しないかに
関わらず、等価に有効であった。
【0293】 これらの結果は、化学療法薬を、NGRレセプターにホーミングするNGR腫
瘍ホーミングペプチドを使用して、全ての固形腫瘍における一般的な特性である
血管形成血管系に対して標的化させることが可能であることを実証する。
【0294】 本発明を開示された実施例を参照して記載してきたが、様々な改変が本発明の
精神から逸脱することなくなされ得ることが理解されるべきである。従って、本
発明は以下の請求の範囲によってのみ制限される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 合成ペプチドによるインビボファージホーミングの阻害を示す図である。乳癌
腫異種移植からのファージディスプレイイング腫瘍ホーミングペプチドの回復を
、ファージの注入または種々のペプチドとファージの同時注入後測定した。(A
)左のパネル:NGR腫瘍ホーミングペプチド、腫瘍からの(黒色の棒)、およ
び脳からの(斜線の棒)CNGRCVSGCAGRC(配列番号3;「NGRフ
ァージ」)の回復、および可溶性ペプチドCNGRC(配列番号8)による腫瘍
ホーミングの阻害。中央パネル:CGSLVRC−ファージの回復および可溶性
ペプチドCGSLVRCによる腫瘍ホーミングの阻害。右のパネル:RGD−4
Cファージ(ポジティブコントロール;RGD−4Cファージ中のペプチド挿入
物は、CDCRGDCFC;配列番号1)および非選択ファージライブラリーミ
ックス(ネガティブコントロール)の回復。(B)左のパネル:増加する量のR
GD−4C可溶性ペプチドを、CNGRCVSGCAGRC−ファージとともに
注入した。右のパネル:増加する量のCNGRC可溶性ペプチドを、RGD−4
Cファージとともに注入した。
【図2】 ポジティブコントロール(RGD−4C)およびネガティブコントロール(f
d−tet)ファージに対するNGRファージによる腫瘍ホーミングの特異性を
示す。
【図3】 A〜Vは、ヒト乳癌腫またはヒトカポシ肉腫をもつヌードマウス中への静脈内
注入後、腫瘍および正常組織におけるNGRファージの免疫組織化学的染色を示
す。サンプルは、ファージの投与後、4分(図中、3E、3G、3Hおよび3J
)または24時間(図中3A〜3D、3F、3I、および3K〜3V)。図中3
A、3C、3Gおよび3Jは、挿入物のないファージ(コントロールファージ)
を受けたマウスからであり、そして図中3B、3D、3E、3F、3H、3Iお
よび3K〜3Vは、NGRファージを受けたマウスからである。図中3A、3B
、3E、3Fおよび3Gは乳腫瘍サンプル;図中3C、3D、3H、3Iおよび
3Jはカポシ肉腫サンプル;図中3Kは脳;図中3Lは、リンパ節;図中3Mは
腎臓;図中3Nは膵臓;図中3Oは子宮;図中3Pは乳房脂肪パッド;図中3Q
は肺;図中3Rは腸;図中3Sは皮膚;図中3Tは骨格筋;図中3Uは心臓およ
び図中3Vは尿管上皮である。倍率:図3A〜3D、40倍;図3E〜3V、2
00倍。
【図4】 CD13/アミノペプチダーゼN(APN)およびCD13/APNへのCN
GRC−ファージ結合の単離を示す。(A)CD13基質Ala−pNAまたは
Leu−pNAを用いることにより検出された免疫単離CD13中のアミノペプ
チダーゼ酵素活性。(B)カポシ肉腫腫瘍細胞オクチルグルコシド抽出物から免
疫単離されたCD13へのファージ結合。示されたペプチドを保持するファージ
を、マイクロタイターウェル上にコートされた抗−CD13抗体WM15を用い
て固定化されたCD13への結合について試験した。(C)NGR−含有環状ペ
プチド(CNGRC;配列番号8)によるCD13へのNGR−ファージ結合の
阻害。RGD含有環状ペプチドによらす、または非関連ペプチドにより阻害され
なかった。
【図5】 NGR含有ペプチドを発現するファージの、CD13でトランスフェクトした
細胞への結合を示す。コントロールMolt−4細胞およびCD13でトランス
フェクトしたMolt−4細胞へのCNGRC−ファージの結合、ならびにCN
GRC環状ペプチドによる結合の阻害。
【図6】 NGRペプチドカラムおよびCNGRCペプチドを用いた溶出を用いるHL−
60細胞抽出物からのCD13のアフィニティ精製を示す。CD13は、WM1
5モノクローナル抗体を用いることによりフラクション中で検出し、そして正常
マウスIgGをネガティブコントロールとして用いた。各画分のサンプルを、A
la−PNAを用いることによりアミノペプチダーゼ酵素活性について、および
マトリックスメタロプロテアーゼ(MMP)MMP基質を用いることにより活性
について分析した。
【図7】 血管形成因子による培養細胞中のCD13のアップレギュレーションを示す。
ヒト臍帯内皮細胞(HUVEC)における血管形成因子によるCD13のアップ
レギュレーション。
【図8】 インビトロのドキソルビシン/CNGRC(CNGRC−dox)のCD13
依存性細胞傷害性活性を示す。(A)活性化HUVECにおけるインビトロのC
NGRC−ドキソルビシンのCD13−依存性細胞傷害性活性。(B)CD13
トランスフェクトMDA−MB−435乳癌腫細胞におけるインビトロのCNG
RC−ドキソルビシンのCD−13依存性活性。
【図9】 乳癌腫異種移植片、正常網膜および血管形成網膜からのCNGRCファージ、
RGD−4Cファージ、およびコントロールファージ(挿入のないfd)の回収
を示す。(A)実験デザインを示す。(B)アンピシリン耐性ファージに対する
回収されたテトラサイクリン耐性ファージの比が示される。
【図10】 ニワトリ漿尿膜中のbFGF誘導血管形成の抑制およびCD13アンタゴニス
トによる腫瘍増殖の阻害を示す。(A)CD13アンタゴニスト、抗−CD13
抗体、ベスタチンおよびアクチノニンは、bFGF誘導血管形成を抑制する。(
B)CD13アンタゴニスト抗体の注入に際する435乳癌腫腫瘍の増殖の阻害
【図11A】 MDA−MB−435−由来乳癌腫およびホジキンリンパ腫を保持するマウス
のドキソルビシン−CNGRCペプチド結合体を用いた処置を示す。サイズがマ
ッチした腫瘍(約1000mm3)をもつマウスを、4つの処置グループにラン ダムに分けた(1グループあたり6匹の動物):ビヒクルのみ、遊離のドキソル
ビシン(dox)、ドキソルビシン−コントロールペプチド(dox−ctrl pep)、およびドキソルビシン−CNGRC(dox−CNGRC)。(A
)マウスを、ドキソルビシン−当量の5μg/マウス/週で処理した。1日と2
8日との間の腫瘍容積における差異を示す。
【図11B】 MDA−MB−435−由来乳癌腫およびホジキンリンパ腫を保持するマウス
のドキソルビシン−CNGRCペプチド結合体を用いた処置を示す。サイズがマ
ッチした腫瘍(約1000mm3)をもつマウスを、4つの処置グループにラン ダムに分けた(1グループあたり6匹の動物):ビヒクルのみ、遊離のドキソル
ビシン(dox)、ドキソルビシン−コントロールペプチド(dox−ctrl
pep)、およびドキソルビシン−CNGRC(dox−CNGRC)。(B
)パネルAにおけるマウスのKaplan−Meier生存曲線を示す。
【図11C】 MDA−MB−435−由来乳癌腫およびホジキンリンパ腫を保持するマウス
のドキソルビシン−CNGRCペプチド結合体を用いた処置を示す。サイズがマ
ッチした腫瘍(約1000mm3)をもつマウスを、4つの処置グループにラン ダムに分けた(1グループあたり6匹の動物):ビヒクルのみ、遊離のドキソル
ビシン(dox)、ドキソルビシン−コントロールペプチド(dox−ctrl
pep)、およびドキソルビシン−CNGRC(dox−CNGRC)。(C
)大(約5000mm3)MDA−MB−435乳癌腫を保持するマウス(グル ープあたり4匹の動物)は、遊離のドキソルビシンまたはドキソルビシン−CN
GRC結合体の単回用量を、ドキソルビシン−当量の200μg/マウスで受け
た。Kaplan−Meier生存曲線を示す。
【図11D】 MDA−MB−435−由来乳癌腫およびホジキンリンパ腫を保持するマウス
のドキソルビシン−CNGRCペプチド結合体を用いた処置を示す。サイズがマ
ッチした腫瘍(約1000mm3)をもつマウスを、4つの処置グループにラン ダムに分けた(1グループあたり6匹の動物):ビヒクルのみ、遊離のドキソル
ビシン(dox)、ドキソルビシン−コントロールペプチド(dox−ctrl
pep)、およびドキソルビシン−CNGRC(dox−CNGRC)。(D
)大(約5000mm3)ホジキンリンパ腫を保持するマウス(グループあたり 8匹の動物)は、遊離のドキソルビシン+非結合体化CNGRCペプチド、また
はドキソルビシン−CNGRC結合体の2回用量を、ドキソルビシン−当量の4
0μg/マウスで受けた。Kaplan−Meier生存曲線を示す。
【図12】 CD13/アミノペプチダーゼNのヌクレオチドおよびアミノ酸配列(それぞ
れ、配列番号200および201)を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) A61K 47/48 A61K 47/48 4C206 51/00 A61P 35/00 4H045 A61P 35/00 43/00 111 43/00 111 C07K 7/00 ZNA C07K 7/00 ZNA G01N 33/15 Z G01N 33/15 33/50 Z 33/50 33/574 A 33/574 A61K 49/02 B C (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),AU,CA,J P Fターム(参考) 2G045 AA26 AA29 AA34 BB24 CB01 CB09 CB17 DA36 FA18 FA29 FB03 FB05 FB08 4C076 AA22 BB13 CC14 DD21 EE41 4C084 AA17 NA14 ZB262 4C085 HH03 JJ03 KB07 KB09 KB15 LL07 4C086 AA01 AA02 EA10 MA01 MA05 NA14 ZB26 4C206 AA01 AA02 CB29 GA19 MA01 MA05 NA14 ZB26 4H045 AA20 BA13 BA14 BA15 BA16 DA56 FA74

Claims (50)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 腫瘍の血管形成血管系にホーミングする腫瘍ホーミング分子
    を同定する方法であって: (a)実質的に純粋なCD13/アミノペプチダーゼNを、1つ以上の分子と接
    触させる工程;および (b)該CD13/アミノペプチダーゼNに対する分子の特異的結合を測定する
    工程を包含し、 ここで、特異的結合の存在が、該分子を、腫瘍の血管形成血管系にホーミング
    する腫瘍ホーミング分子として同定する、方法。
  2. 【請求項2】 (c)インビボでCD13/アミノペプチダーゼN結合分子
    を投与する工程;および (d)該CD13/アミノペプチダーゼN結合分子の、腫瘍の血管形成血管系へ
    の結合を測定する工程をさらに含む、請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】 前記実質的に純粋なCD13/アミノペプチダーゼNが、支
    持体に固定化される、請求項1に記載の方法。
  4. 【請求項4】 血管形成血管系にホーミングするホーミング分子を同定する
    方法であって: (a)実質的に純粋なCD13/アミノペプチダーゼNを、1つ以上の分子と接
    触させる工程;および (b)該CD13/アミノペプチダーゼNに対する分子の特異的結合を測定する
    工程を包含し、 ここで、特異的結合の存在が、該分子を、血管形成血管系にホーミングするホ
    ーミング分子として同定する、方法。
  5. 【請求項5】 (c)インビボでCD13/アミノペプチダーゼN結合分子
    を投与する工程;および (d)該CD13/アミノペプチダーゼN結合分子の、血管形成血管系への結合
    を測定する工程をさらに含む、請求項4に記載の方法。
  6. 【請求項6】 前記実質的に純粋なCD13/アミノペプチダーゼNが、支
    持体に固定化される、請求項4に記載の方法。
  7. 【請求項7】 被験体における腫瘍の血管形成血管系に成分を向ける方法で
    あって、該被験体に、CD13/アミノペプチダーゼNに対して特異的結合を示
    す腫瘍ホーミング分子に連結された成分を含む結合体を投与し、それによって該
    成分を腫瘍の血管形成血管系に向ける工程を包含する、方法。
  8. 【請求項8】 前記腫瘍ホーミング分子が、配列NGRを含むペプチドであ
    る、請求項7に記載の方法。
  9. 【請求項9】 前記成分が細胞傷害剤である、請求項8に記載の方法。
  10. 【請求項10】 前記成分が薬物である、請求項8に記載の方法。
  11. 【請求項11】 前記薬物が癌の化学療法剤である、請求項10に記載の方
    法。
  12. 【請求項12】 前記癌の化学療法剤がドキソルビシンである、請求項11
    に記載の方法。
  13. 【請求項13】 前記腫瘍ホーミングペプチドが、CNGRCVSGCAG
    RC(配列番号3)、NGRAHA(配列番号6)、CVLNGRMEC(配列
    番号7)、およびCNGRC(配列番号8)からなる群から選択される配列を含
    む、請求項8に記載の方法。
  14. 【請求項14】 前記成分が細胞傷害剤である、請求項13に記載の方法。
  15. 【請求項15】 前記成分が薬物である、請求項13に記載の方法。
  16. 【請求項16】 前記薬物が癌の化学療法剤である、請求項15に記載の方
    法。
  17. 【請求項17】 前記癌の化学療法剤がドキソルビシンである、請求項16
    に記載の方法。
  18. 【請求項18】 前記腫瘍ホーミング分子が、CD−13様アミノペプチダ
    ーゼのインヒビターである、請求項7に記載の方法。
  19. 【請求項19】 前記インヒビターが、ベスタチン、アクチノニンおよびo
    −フェナントロリンからなる群から選択される、請求項18に記載の方法。
  20. 【請求項20】 前記成分が細胞傷害剤である、請求項19に記載の方法。
  21. 【請求項21】 前記成分が薬物である、請求項19に記載の方法。
  22. 【請求項22】 前記薬物が癌の化学療法剤である、請求項21に記載の方
    法。
  23. 【請求項23】 前記癌の化学療法剤がドキソルビシンである、請求項22
    に記載の方法。
  24. 【請求項24】 被験体の腫瘍における血管形成を阻害する方法であって、
    該被験体に、CD13/アミノペプチダーゼNに対して特異的結合を示す腫瘍ホ
    ーミング分子に連結された成分を含む結合体を投与し、それによって該成分を血
    管形成血管系に向ける工程を包含する、方法。
  25. 【請求項25】 前記腫瘍ホーミング分子が、配列NGRを含むペプチドで
    ある、請求項24に記載の方法。
  26. 【請求項26】 前記成分が細胞傷害剤である、請求項25に記載の方法。
  27. 【請求項27】 前記成分が薬物である、請求項25に記載の方法。
  28. 【請求項28】 前記薬物が癌の化学療法剤である、請求項27に記載の方
    法。
  29. 【請求項29】 前記癌の化学療法剤がドキソルビシンである、請求項28
    に記載の方法。
  30. 【請求項30】 前記腫瘍ホーミングペプチドが、CNGRCVSGCAG
    RC(配列番号3)、NGRAHA(配列番号6)、CVLNGRMEC(配列
    番号7)、およびCNGRC(配列番号8)からなる群から選択される配列を含
    む、請求項25に記載の方法。
  31. 【請求項31】 前記成分が細胞傷害剤である、請求項30に記載の方法。
  32. 【請求項32】 前記成分が薬物である、請求項30に記載の方法。
  33. 【請求項33】 前記薬物が癌の化学療法剤である、請求項32に記載の方
    法。
  34. 【請求項34】 前記癌の化学療法剤がドキソルビシンである、請求項33
    に記載の方法。
  35. 【請求項35】 前記腫瘍ホーミング分子が、CD−13様アミノペプチダ
    ーゼのインヒビターである、請求項24に記載の方法。
  36. 【請求項36】 前記インヒビターが、ベスタチン、アクチノニンおよびo
    −フェナントロリンからなる群から選択される、請求項35に記載の方法。
  37. 【請求項37】 前記成分が細胞傷害剤である、請求項35に記載の方法。
  38. 【請求項38】 前記成分が薬物である、請求項35に記載の方法。
  39. 【請求項39】 前記薬物が癌の化学療法剤である、請求項38に記載の方
    法。
  40. 【請求項40】 前記癌の化学療法剤がドキソルビシンである、請求項39
    に記載の方法。
  41. 【請求項41】 被験体における腫瘍の血管形成血管系を造影する方法であ
    って: (a)該被験体に、CD13/アミノペプチダーゼNに対して特異的結合を示す
    腫瘍ホーミング分子に連結された検出可能な成分を含む結合体を投与し、それに
    よって該結合体が、該血管形成血管系に特異的に結合する工程;および (b)該結合体を検出する工程、を包含する、方法。
  42. 【請求項42】 前記検出可能な成分が放射線核種である、請求項41に記
    載の方法。
  43. 【請求項43】 前記腫瘍ホーミング分子が、配列NGRを含むペプチドで
    ある、請求項41に記載の方法。
  44. 【請求項44】 前記腫瘍ホーミングペプチドが、CNGRCVSGCAG
    RC(配列番号3)、NGRAHA(配列番号6)、CVLNGRMEC(配列
    番号7)、およびCNGRC(配列番号8)からなる群から選択される配列を含
    む、請求項43に記載の方法。
  45. 【請求項45】 前記検出可能な成分が放射線核種である、請求項44に記
    載の方法。
  46. 【請求項46】 前記放射線核種が、インジウム−111、テクネチウム−
    99、炭素−11および炭素−13からなる群から選択される、請求項45に記
    載の方法。
  47. 【請求項47】 前記腫瘍ホーミング分子が、CD−13様アミノペプチダ
    ーゼのインヒビターである、請求項41に記載の方法。
  48. 【請求項48】 前記インヒビターが、ベスタチン、アクチノニンおよびo
    −フェナントロリンからなる群から選択される、請求項47に記載の方法。
  49. 【請求項49】 前記検出可能な成分が放射線核種である、請求項47に記
    載の方法。
  50. 【請求項50】 前記放射線核種が、インジウム−111、テクネチウム−
    99、炭素−11および炭素−13からなる群から選択される、請求項49に記
    載の方法。
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