JP2002507627A - 蛋白分解性抗体のインデューサーおよび阻害剤を同定する方法、組成物ならびにそれらの使用 - Google Patents

蛋白分解性抗体のインデューサーおよび阻害剤を同定する方法、組成物ならびにそれらの使用

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Abstract

(57)【要約】 共有結合反応性抗原アナログを開示する。本発明の抗原を用いて、あらかじめ決められた特定の医学的疾患に関連した抗原に対して特異的な触媒性抗体の産生を刺激してもよい。抗原アナログを用いて、特定の自己免疫疾患ならびに特定のリンパ球増殖性疾患において内因的に産生される触媒性抗体を恒久的に不活性化させてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 発明の分野 本発明は、免疫学、分子生物学および医学の分野に関連する。より詳細には、
本発明は、新規触媒性抗体およびその阻害剤の産生を刺激する新規方法および組
成物を提供する。また本発明は、生殖細胞系遺伝子から発現される天然に存在す
る触媒性抗体の同定および単離方法も提供する。最終的には、本発明は、触媒性
抗体の産生を刺激し、そして/あるいはその活性を不可逆的に阻害する、共有結
合反応性抗原アナログの合成方法を提供する。
【0002】 発明の背景 本明細書において括弧内に番号を示すことによりいくつかの刊行物を参照して
、本発明の属する分野の技術的現状を十分に説明する。これらの各刊行物の開示
を参照により本明細書に記載されているものとみなす。 バソアクティブ・インテスティナル・ペプチド(VIP)が全速患者由来の抗
体(Abs)により開裂されるという観察結果は、Absがペプチダーゼ活性を
有することを早くから明らかにしていた(1、2)。この観察結果は、Suzukiら
(3)により独立別個に再現された。自己抗体の触媒はVIPに対する触媒に限
らない。ハシモト甲状腺炎における自己抗体はチログロブリンの開裂を触媒する
(4)。自己抗体の触媒に関するさらなる証拠は、狼そう患者由来のAbsのD
Nase活性についての報告により提供された(5、6)。自己免疫疾患におい
て触媒性Abが合成される傾向にあるということは、遺伝的に自己免疫疾患傾向
のあるマウス株が、遷移状態アナログでの免疫に応答した対照マウス株と比較し
て、高レベルのエステラーゼAbsを産生するという観察結果(7)により支持
されている。
【0003】 非触媒性Absと同様に、ペプチダーゼAbsは、VLおよびVHドメインの
残基に接触することにより媒介される高い特異性をもって抗原(Ags)に結合
することができる。精製HおよびLサブユニットは、親抗体よりも低い親和性を
有するにもかかわらず、独立してAgsに結合できることが知られている。Ab
−Ag複合体のX線結晶回折像は、VLおよびVHドメインが両方ともAgへの
結合に関与していることを示した(8)。2種のVドメインの正確な関与は個々
のAb−Ag複合体により様々であるが、VHドメインがいくぶん大きく関与し
ている可能性がある。なぜなら、CDRH3はCDRL3と比較して長く、配列
の変化も多いからである。
【0004】 ペプチダーゼAbによるポリペプチドAgの最初の複合体形成後に、1または
それ以上のペプチド結合の開裂が起こる。開裂の直前に、遷移状態のペプチド結
合によって抗体の触媒残基との接触が確立される。ペプチド結合を加水分解する
能力はVLドメインに存すると思われる。この結論は、ポリクローナル自己抗体
のL鎖、多発性ミエローマ患者から単離されたモノクローナルL鎖およびそれら
の組換え型VLドメイン、ならびにVIPでの免疫により生じた組換え型L鎖に
よるVIPの開裂に基づいている。VIPに対するポリクローナルおよびモノク
ローナルAbsのH鎖はVIPに結合しうるが、触媒活性を欠く(9)。それに
もかかわらずVHドメインは「リモートコントロール」によりペプチダーゼ活性
に影響する。なぜなら、VHドメインに連結された触媒性抗VIPのVLドメイ
ンから構成されるFv構築物のペプチダーゼ活性により示されるように、開裂部 位から離れたVIPへの結合において、VHドメインは結合部位のコンホーメー
ションに影響しうるからである。VIP結合親和性および触媒効率の値により評
価されるように、抗VIPのVHドメインは触媒活性に対して有益な効果を奏し
、無関係なVHドメインは触媒活性に対して悪影響を及ぼす。触媒性Absにお
ける別個の触媒サブサイトおよび抗原結合サブサイトの存在が提唱されているが
、そのことは、一般的にはAbsが15〜22個のアミノ酸からなるポリペプチ
ド基質に適応しうる大きな連合部位(combining sites)を含むこと(8)、な らびに開裂部位から離れた基質領域がAbsにより認識されることと矛盾しない
。かくして、VHドメインは触媒部位の特異性を制御するための手段を提供する
【0005】 L鎖の分子モデリングは、そのAsp1、Ser27aおよびHis93が適
切に配置されているので触媒トライアッド(triad)として役立つことを示唆す る(10)。部位特異的突然変異法によりSer27a、His93またはAs
p1をAla残基に置き換えることにより、VIPの加水分解が90%以上抑制
された(12)。セリンプロテアーゼ阻害剤であるジイソプロピルフルオロホス
フェート(DFP)により野生型蛋白の触媒活性が阻害されたが、Ser27a
変異体の残存活性はDFPに耐性があった。VIPに対する野生型L鎖のKm値 (130nM)は、Ser27a、His93およびAsp1における突然変異
によっては影響されなかった。対照的に、L鎖の拡張された活性部位を形成する
残基(Ser26、His27d/Asp28)における突然変異は、Km値を 増大させ(10倍)、ターンオーバーを増大させた(10倍)。これらの結果は
、基底状態の安定性が減少したことによるものと説明できる。結果生じたΔG+ c at の減少はターンオーバーを増大させる。かくして、L鎖による触媒に関与する
2つのタイプの残基が同定された。Ser72aおよびHis93は触媒に必須
であるが、基底状態のVIPとの最初の高親和性複合体形成には必要でない。S
er26およびHis27d/Asp28はVIP基底状態の結合に関与し、間
接的にターンオーバーを制限する。図1参照。
【0006】 VIPaseのL鎖は反応の初期段階においてバーストキネティクス(burst
kinetics)を示し、セリンプロテアーゼによるペプチド結合開裂の間に生じるよ
うな、共有結合によるアシル−L鎖中間体の形成が示唆される。L鎖を基質Pr
o−Phe−Arg−MCAと混合した後の時間の関数として蛍光強度がモニタ
ーされた。共有結合による中間体の形成に対応する、即座の蛍光増加があり、次
いで、定常状態の確立に対応する、ゆっくりとした蛍光減少があった。標準的な
アミノメチルクマリンの蛍光収量と比較することにより、バーストの強度から活
性部位の数が計算された。触媒部位の濃度は114nMと見積もられ、Bradford
法により見積もられたL鎖濃度(125nM)の約90%であった。
【0007】 抗VIP VLドメイン中の触媒残基(Ser27a、His93、Asp1 )もまた、その生殖細胞系のVLドメインカウンターパート(該生殖細胞系VL
遺伝子のGenBank受託番号はZ72384)中に存在している。抗VIP VLド
メインは、その生殖細胞系配列と比較した場合、4個のアミノ酸置換を含んでい
る。これらはHis27d:Asp、Thr28e:Ser、Ile34:As
nおよびGln96:Trpである。以前記載された必要な4つの変異(12)
を導入することにより抗VIP L鎖の生殖細胞系コンフィギュレーション蛋白 が構築された。その精製生殖細胞系蛋白はPro−Phe−Arg−MACA基
質の開裂により検出される触媒活性を示したが、成熟L鎖よりも3.5倍低レベ
ルであった(330±23FU/0.4μM L鎖/20分;基質濃度50μM )。そのデータは、体細胞突然変異による残基に起因する遠隔効果は触媒活性の
発現に必須でないことを示唆する。
【0008】 本発明は、触媒性抗体およびそのフラグメントの産生を刺激する新規組成物お
よび方法を提供する。あらかじめ決められた疾病に関連する抗原に対して特異性
を有する触媒性抗体は臨床的に使用される貴重な治療ツールを提供する。感染症
、自己免疫疾患および新生物疾患(これらに限らない)を包含する種々の医学的
疾病および疾患を治療するための、天然に存在する触媒性抗体を同定、単離およ
び精製するための方法が本発明において提供される。かかる触媒性抗体は、獣医
学、工業および臨床研究および皮膚科学の分野にも適用されるであろう。
【0009】 発明の概要 本発明の1の態様によれば、発症プロセスおよび新生物プロセス(これらに限
らない)に関与するあらかじめ決定された標的抗原に対する触媒性抗体の産生を
刺激するための方法および組成物が提供される。共有結合反応性抗原アナログ(
CRAAs)が記載され、それらは、自己免疫疾患、微生物性疾患、リンパ球分
化疾患および癌を包含する種々の医学的状態の治療において治療的価値を有する
触媒性抗体の産生を刺激する。本発明の触媒性抗体を予防的に用いて、敗血性シ
ョック、全身性炎症疾患および急性呼吸困難症候群(これらに限らない)を包含
する特定の医学的疾患を予防してもよい。
【0010】 本発明の共有結合反応性抗原アナログ(CRAAs)は3つの必須エレメント
を含み、式:X1−Y−E−X2を有する。Eは特定のアミノ酸の求核性側鎖と
反応して共有結合するように設計された求電子反応中心であり;YはP1位置(
反応中心のN末端上の第1アミノ酸)における塩基性残基(ArgまたはLys
)であり;X1およびX2は反応中心のN末端側およびC末端側にある3個ない
し10個の隣接アミノ酸からなる。得られるCRAAは個々の構造エレメントの
新規組み合わせであり、それらは共働して(a)特定のセリンプロテアーゼタイ
プの触媒性抗体のために生殖細胞系遺伝子によりコードされる反応性セリン残基
(ならびに生殖細胞系遺伝子の体細胞変異による配列変化により化学反応性を獲
得したThrおよびCysのごとき残基)に化学的に結合し;(b)イオン対形
成および非共有結合力を用いて、生殖細胞系によりコードされる触媒部位の塩基
性残基の開裂特異性の原因である正に帯電したAsp/Glu残基のごとき構造
に結合し;(c)イオン対形成および非共有結合力によって複数のアミノ酸にお
いて抗体連合部位に結合する。
【0011】 本発明の1の態様において、CRAAsが特定の触媒性抗体の産生を刺激する
条件下でCRAAsを生きた生物に投与する。次いで、触媒性抗体を精製する。
次いで、そのようにして精製された抗体を、あらかじめ決められた医学的疾患に
関連した抗原を不活性化するに十分な量、かかる治療を必要とする患者に投与す
る。
【0012】 本発明のもう1つの態様において、免疫原量の慣用的な遷移状態アナログ(T
SA)と組み合わせて免疫原量のCRAAsを投与して、触媒性抗体の産生をさ
らに刺激するための方法および組成物が開示される。
【0013】 かかる異常な病理学的状態の例は、ある種の自己免疫疾患ならびにリンパ球分
化性疾患である。該方法は、内因的に産生される触媒性抗体の活性を阻害し、そ
れにより病理学的状態を改善するに十分な量の、内因的に産生される触媒性抗体
に不可逆的に結合しうるCRAAを含む医薬調合物を、かかる病理学的状態を有
する患者に投与することを含む。
【0014】 本発明のもう1つの態様によれば、内因的に産生される触媒性抗体の存在に関
連した病理学的状態を治療するための医薬調合物が提供される。この医薬調合物
は、生物学的に適合する媒体中のCRAAを含む。内因的に産生される触媒性抗
体はCRAAに曝露されると、これに不可逆的に結合し、不活性化される。該触
媒性抗体の活性を阻害するに十分な量の調合物を投与する。
【0015】 本発明のもう1つの態様において、触媒性抗体調合物を用いて患者を受動免疫
する方法が提供される。触媒性抗体を患者体内に注入し、触媒性抗体は標的疾患
に関連した抗原を不活性化させる作用をする。
【0016】 もう1つの具体例において、患者が望ましくない副作用を被る場合に、免疫す
るためのCRAAを患者に投与することにより、注入された触媒性抗体の活性を
不可逆的に不活性化させてもよい。さらに、この具体例において、最少の免疫原
性B細胞エピトープを用いることによりCRAAの免疫原性を低下させる。T細
胞の普遍的エピトープはこのCRAA中に含まれない。
【0017】 さらに別の具体例において、本発明の触媒性抗体をp53に対するアンチセン
スオリゴヌクレオチドと共投与してもよい。かかる組み合わせ治療はガンの治療
において有効なはずである。
【0018】 本発明のさらにもう1つの態様において、CRAA−アジュバント複合体とな
った本発明のCRAAsを免疫すべき患者に投与することにより、患者の能動免
疫を行う。少なくとも2回のCRAA−アジュバント複合体のブースター注射を
4週間間隔で投与する。この手順を行った後、患者の血清を予防的触媒性抗体の
存在に関して調べる。
【0019】 本発明の方法およびCRAAsは、あらかじめ決定された標的抗原に特異的な
触媒性抗体を刺激するために現在利用できる化合物および方法に優る著しい利点
を提供する。したがって、開示された本発明の化合物および方法は疾病の治療の
ための貴重な臨床的試薬を提供する。
【0020】 発明の詳細な説明 あらかじめ決定された特異性を有する触媒性抗体の免疫系による合成を刺激す
る方法が開示される。本発明の1の具体例において、選択されたペプチド抗原に
対する触媒性抗体を得るための組成物および方法が提供される。もう1つの具体
例において、癌および他の医学的状態を治療するための受動免疫療法様式におい
て有用な組成物および方法が提供される。TNFαおよびILβ1が重要な役割
を果たしている疾病の治療のための触媒性抗体も本発明での使用を企図される。
かかる疾病は、虚血および再潅流傷害、敗血性ショック、SIRS、急性呼吸困
難症候群、リューマチ性関節炎、炎症性腸疾患、多発性硬化症および向神経性の
痛みを包含するが、これらに限らない。
【0021】 本発明のもう1つの具体例において、あらかじめ決定されたウイルスまたは病
原性抗原に対する触媒性Ab産生を誘導するワクチン投与プロトコールが記載さ
れる。開示された共有結合反応性抗原アナログは触媒性抗体の産生を優先的に刺
激する。かかる抗体は、標的抗原を恒久的に不活性化させる標的抗原に対する触
媒作用が存在するため、感染に対して優れた防御を提供する。さらに、単一の触
媒性Ab分子を再利用して、可逆的かつ化学量論的に抗原に結合する非触媒性A
bsよりも多くの抗原分子を不活性化させることもできる。
【0022】 TSAsでの免疫(1)は、遷移状態に結合しうるAbsを誘導し、かくして
、反応の活性化エネルギー障壁を低くするための手段として提案された。通常使
用されるホスホン酸アナログは四面体リン原子およびリンに結合している負に帯
電した酸素原子を含む。ペプチド結合開裂の遷移状態の形成は、開裂部位の三角
形の炭素原子を四面体に変換すること、およびカルボニル基の酸素による負電荷
の獲得を含む。それゆえ、慣用的なホスホン酸TSAsは、オキシアニオン構造
および遷移状態の四面体配置に結合しうるAbsの合成を誘導するのかもしれな
い。しかしながら、これらのTSAsに対するAbsは、比較的簡単なアシル転
移反応を加速しうるが、ペプチド結合の開裂を有効に触媒することはできない。
最近、次亜リン酸TSAに対する抗体が安定な第1級アミドをゆっくりと開裂す
ることが報告された(11)。抗次亜リン酸Abが、より通常の抗ホスホン酸A
bsよりも、開裂しやすい結合におけるアミド窒素にプロトンを輸送することは
あり得るし、そのことは、抗次亜リン酸Abのよりよい触媒活性についての説明
となりうる。
【0023】 大多数の酵素学者は、ホスホン酸TSAsは良い遷移状態模倣物ではなく、複
数の遷移状態が含まれるので、ホスホン酸TSAsは有効な触媒性Absを誘導
しないと考えている。酵素は活性化アミノ酸側鎖を用いてペプチド結合開裂を触
媒する。例えば、Serのヒドロキシル基は促進された求核性を獲得し、さらに
Ser、HisおよびAsp残基からなる分子内水素結合ネットワークの形成に
より共有結合的触媒を媒介する能力を獲得する。ホスホン酸アナログは求核性反
応中心への結合に必要な構造エレメントを含まない。それゆえ、Absにおける
共有結合的触媒能の誘導は、慣用的なホスホン酸TSAsを用いたのでは達成で
きない。さらに、これらのTSAsは生殖細胞系によりコードされるAbs中の
セリンプロテアーゼ部位の存在を利用しない。
【0024】 触媒性Absの求核性セリン残基と反応しうる求電子的CRAAsの製造方法
が開示される。これらの新規抗原アナログは抗体ライブラリー由来の触媒の選択
に適用されるであろう。この戦略の論理的拡張は、EGFRのごとき個々の標的
抗原に特異的な抗体の合成のためにセリンプロテアーゼ部位の使用を促進するた
めのものである。上述の求電子的CRAAsを用いて免疫することによりこのこ
とが達成されうる。かかるCRAAsは、生殖細胞系によりコードされるセリン
プロテアーゼ部位を細胞表面に発現するB細胞のクローン選択を促進する。さら
に、共有結合により反応する抗原アナログ構造に隣接するEGFR由来の適当な
抗原エピトープを含ませることにより、例えば、EGFRに対する特異性が確実
なものとなる。
【0025】 触媒性Abの合成は自己免疫疾患において公表されている(2、4)。さらに
、免疫系は、HIV蛋白gp120の開裂を包含する外来性抗原の開裂を触媒す
るAbsを産生できるものである。しかしながら、ウイルスに感染した患者はg
p120に対する触媒性Abの応答をマウントしない。本明細書で議論するHI
V CRAAsはHIVに対する防御的触媒性抗体を合成するために免疫系を強 化するであろう。このアプローチを支持するデータを本明細書に掲載する。以下
の理由により、gp120を標的抗原として選択した:(a)それは宿主細胞へ
の増殖性感染のためのHIV−1の必須構成成分であること;(b)ウイルス表
面蛋白として、gp120は容易にAbsに近接できること;および(c)ある
種の抗gp120AbsはHIV感染を停止させることが示されていること。
【0026】 本発明のCRAAsで免疫することにより、触媒VLの遺伝子をHIV特異的
触媒性Absの合成のために動員することができる。アナログは求核性の生殖細
胞系によりコードされる触媒部位に結合でき、それゆえ、触媒性Absを産生す
るB細胞のクローン増大を優先的に刺激する。必要な場合には、ホスホン酸TS
AsをCRAAsと組み合わせて、求核的化学反応性のほかにオキシアニオンホ
ールを含む触媒性抗体を誘導することができる。
【0027】 CD4結合に関与するgp120のモデルB細胞エピトープ(残基421〜4
36)を含み、セリンプロテアーゼ様触媒の重要な構造エレメントと反応するC
RAAsを合成する。当業者によく知られた方法を用いて自己免疫および非自己
免疫マウスを該BエピトープおよびそのCRAAで免疫する。Tヘルパーエピト
ープもCRAA中に含ませる。セリンプロテアーゼ触媒に貢献することが知られ
ている個々の構造的特徴、すなわち、求核性セリン残基、オキシアニオンホール
形成残基、開裂しやすい結合の四面体構造での形態相補性、ならびに基質中の隣
接残基の認識を、下記の特徴をTSAs中に含ませることによって、誘発された
抗体中に動員する:求電子的な四面体ホスホン酸エステルまたはBエピトープ残
基に隣接した負に帯電したホスホン酸。
【0028】 本発明のCRAAsおよび得られる触媒性抗体は、少なくとも3つの主要用途
がある。第1の用途は、特定の医学的疾患用に設計されたCRAAを用いた免疫
後のヒトまたは動物における触媒性抗体の産生に指向される。次いで、そのよう
にして産生された触媒性抗体を患者に投与して標的抗原分子を不活性化させる。
このシナリオにおいて、患者が副作用を経験する場合、免疫CRAAを投与して
不可逆的に触媒性抗体を不活性化させてもよい。この具体例におけるCRAAs
はB細胞エピトープのみを用いて合成され、その結果、免疫原性が最小となる。
【0029】 第2の用途において、特定の病気に対して患者を有効に免疫して防御免疫状態
を生じさせる目的でCRAAsを患者に投与してもよい。これらのCRAAsを
CRAA−アジュバント複合体として投与する。
【0030】 最後に、自己免疫疾患または多発性ミエローマのごとき医学的疾患に関連した
触媒性抗体を発現中の患者に本発明のCRAAsを投与してもよい。存在する抗
体に対して特異的に反応するようにCRAAsを設計してもよい。触媒機能の阻
害は疾病状態改善させるはずである。さらに、最少の免疫原B細胞エピトープの
みを含むようにこれらのCRAAsを設計する。
【0031】 以下の詳細な説明は本発明を実施するための好ましい方法を説明する。CRA
Asの選択および調製方法、あらかじめ決定された疾病の抗原に対する触媒性抗
体の産生を刺激する方法、ならびにCRAAsまたは触媒性抗体をインビボで投
与する方法につき説明する。
【0032】 I.CRAAsの選択および調製 本発明の共有結合反応性抗原アナログを、慣用的な有機合成スキームを用いて
調製する。本発明の新規CRAAsは、開裂の標的とされ、かつCRAAの使用
が意図される特定のペプチド抗原に関連した蛋白由来のペプチド残基に隣接した
求電子中心を含む。
【0033】 適当な隣接アミノ酸配列の選択は、開裂の標的とされる特定のペプチド抗原に
左右される。例えば、ウイルスコート蛋白、ある種のサイトカイン、および腫瘍
関連抗原は多くの異なるエピトープを含む。これらの多くは慣用的なモノクロー
ナルAbによる方法を用いてマッピングされている。この知識により、触媒性抗
体阻害剤として有用な共有結合して反応する有効な抗原アナログ、並びにあらか
じめ決定された標的抗原に対して触媒活性を有する触媒性抗体のインデューサー
として有用な共有結合して反応する有効な抗原アナログの設計が容易となる。
【0034】 反応中心に隣接するアミノ酸は、疾病において役割を果たしている定義された
ポリペプチド中の標的エピトープの配列、または疾病において自己抗体を生じさ
せる定義されたポリペプチド中の標的エピトープの配列である。 CRAAsの構造的特徴は、生殖細胞系によりコードされる未成熟な抗体なら
びに標的エピトープの認識を専ら行う成熟抗体への特異的な共有結合を可能にす
るものである。クローン選択理論に基づけば、CRAAsは、標的エピトープに
対して指向された成熟抗体の合成のために触媒性抗体をコードする生殖細胞系遺
伝子を動員するものである。
【0035】 標的とされるポリペプチドは、可溶性リガンドおよびこれらのリガンドに対す
る膜結合受容体を包含する。 微生物蛋白も、本発明の抗体による触媒の標的とされる。これらは、gp12
0、gp160、Lex1リプレッサー、gag、pol、B型肝炎表面抗原、
細菌外トキシン(ジフテリアトキシン、C. tetaniトキシン、C. Botulinumトキ シン、百日咳トキシン)を包含するが、これらに限らない。 新生物抗原は治療上有益なCRAAsに包含されるであろう。これらは、EG
F、TGFα、p53生成物、前立腺特異的抗原、癌胎児性抗原、プロラクチン
、ヒト絨毛性性腺刺激ホルモン、c−myc、c−fos、c−jun、p−糖
蛋白、多剤耐性関連蛋白、金属プロテイナーゼおよび血管形成因子を包含するが
、これらに限らない。 新生物抗原の受容体も、抗体により媒介される触媒の標的とされる。これらは
、EGFR、EGFR変異体、HER−2、プロラクチン受容体、およびステロ
イド受容体を包含する。 炎症メディエイタも触媒に適した標的である。このグループの典型的な分子は
、TNF、IL−1β,IL−4ならびにそれらの同族受容体を包含する。 すでに存在している触媒性抗体は自己免疫性疾患およびリンパ球分化性疾患に
おいて見られる。これらの触媒性抗体の有害な作用は、CRAAAsを患者に投
与することにより抑制されるであろう。VIP、Arg−バソプレッシン、チロ
グロブリン、甲状腺ペルオキシダーゼ、IL−1、IL−2、インターフェロン
、プロテイナーゼ−3、グルタメートデカルボキシラーゼに対する特異性を有す
る抗体サブユニットと共有結合的に相互作用する、弱い免疫原性を有するように
設計されたCRAAsを投与する。
【0036】 選択性を最大にするために、隣接ペプチド配列は開裂の標的となるエピトープ
を含む。例えば、上皮成長因子受容体中に存在するエピトープを本発明のCRA
A中に含ませる。本発明のもう1つの具体例において、HIV gp120中に 存在するエピトープをCRAA中に含ませる。HIV感染の治療のための典型的
なCRAAは、CRAAの免疫原性を最大化するB細胞エピトープおよびT細胞
エピトープの両方を含む。本明細書において典型的な他のCRAAsは、TNF
およびIL−1βに対する触媒性抗体を得るのに適したCRAAsである。
【0037】 II.CRAAsの投与 一般的には、本明細書記載のCRAAsを医薬調合物として患者に投与する。
本明細書の用語「患者」はヒトまたは動物対象をいう。 本発明のCRAAsを含有する医薬調合物は、都合良くは、水、緩衝化セイラ
イン、エタノール、ポリポール(例えば、グリセロール、プロピレングリコール
、液体ポリエチレングリコール等)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、油脂
、界面活性剤、懸濁化剤またはそれらの適当な混合物のごとき許容される媒体と
ともに投与するように処方される。選択された媒体中のCRAAsの濃度は、媒
体の疎水性または親水性ならびにCRAAの他の性質に左右される。当業者は溶
解度の限界を容易に決定できる。 本明細書の用語「生物学的に許容される媒体」は、上のパラグラフで例示説明
したような医薬調合物の望ましい投与経路に適合しうる溶媒、分散媒等を包含す
る。薬理学的に活性のある物質のためのかかる媒体の使用は当該分野において知
られている。慣用的な媒体または薬剤が投与すべきCRAAに適合しない場合を
除き、医薬調合物中の慣用的媒体の使用が企図される。
【0038】 慣用的な免疫法を適用して触媒性Abの合成を誘導する。免疫原を3回腹腔内
投与し1回静脈注射する(それぞれペプチド約100μg)。最後の免疫を静脈
注射により行う。RIBIを動物実験に使用する。ヒトにはアラムをアジュバン
トとして使用する。アラムはヒトへの使用が認可されており、本発明において提
案されるのと同様のB−Tエピトープに対するAbの合成を促進することがすで
に示されている。RIBIはFreudの完全アジュバントの低毒性代替物であり、 種々のAgsに対する良好なAbの応答を再現性良く可能にする。2種のアジュ
バントの分析が有利である。なぜなら、アジュバントにより動員されるサイトカ
インおよびTH下位集団のB細胞に対する影響を介して、ワクチンに対するAb
応答の質および強度はアジュバントにより影響されうるからである。
【0039】 血流中への静脈注射により、あるいは付加注射、筋肉内注射または腹腔内注射
によりCRAAsを非経口的に投与してもよい。非経口注射用の医薬調合物は当
該分野において広く知られている。本発明の分子の投与方法として非経口注射を
選択する場合、十分量の分子が標的細胞に到達して生物学的効果を発揮すること
を確実にするための段階を経なくてはならない。 投与容易化および用量の均一性のために医薬調合物を投与単位形態に処方する
。本明細書の投与単位形態は、治療を受ける患者に適した医薬調合物の物理的に
別個の単位をいう。各用量は、選択された医薬担体と一緒になって所望効果を生
じるように計算された一定量の有効成分を含む必要がある。適当な投与単位を決
定する手順は当業者によく知られている。 CRAAを含有する医薬調合物を適当な間隔で投与してもよく、例えば、病理
学的徴候は減少または改善されるまで1日2回、その後、用量を維持レベルにま
で減少させてもよい。通常には、個々の場合における適当な間隔は、患者の治療
すべき症状および病理学的状態に左右される。
【0040】 III.触媒性抗体の投与 一般的には、本明細書記載の触媒性抗体を医薬調合物として患者に投与する。 本発明の触媒性抗体を含有する医薬調合物は、都合良くは、水、緩衝化セイラ
イン、エタノール、ポリオール(例えば、グリセロール、プロピレングリコール
、液体ポリエチレングリコール等)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、油脂
、界面活性剤、懸濁化剤またはそれらの適当な混合物のごとき許容される媒体と
ともに投与するように処方される。選択された媒体中の触媒性抗体の濃度は、媒
体の疎水性または親水性ならびに触媒性抗体の他の性質に左右される。当業者は
溶解度の限界を容易に決定できる。 本明細書の用語「生物学的に許容される媒体」は、上のパラグラフで例示説明
したような医薬調合物の望ましい投与経路に適合しうる溶媒、分散媒等を包含す
る。薬理学的に活性のある物質のためのかかる媒体の使用は当該分野において知
られている。慣用的な媒体または薬剤が投与すべき触媒性抗体に適合しない場合
を除き、医薬調合物中の慣用的媒体の使用が企図される。 本発明の触媒性抗体を投与する場合、慣用的な受動免疫法を用いる。好ましい
具体例において、Absを静脈から患者に輸液する。ある種の医学的疾病の治療
のためには、十分な量の分子が標的細胞に到達して生物学的効果を発揮すること
を確かなものにするために段階を経なければならない。分子、または分子がデリ
バリーされる医薬調合物の親油性を増大させて、分子が標的位置に到達するよう
にしてもよい。さらにそのうえ、細胞を標的とする担体中に本発明の触媒性抗体
を入れてデリバリーして、十分な数の分子が標的細胞に到達するようにしてもよ
い。治療分子の親油性および標的化の方法は、抗体をちりばめたリポソーム中に
本発明の触媒抗体を封入することを包含し、それらの方法は当該分野において知
られている。 本発明の主題である触媒性抗体を抗体フラグメントまたは抗体全体として用い
ることができ、あるいはそれらを組み換え分子中に含ませることができ、あるい
はポリエチレングリコールのごとき担体と抱合させることもできる。さらに、か
かるフラグメントまたは抗体全体を、該抗体またはフラグメントを上記のごとく
細胞膜を通って輸送することのできる担体に結合させることもできる。このタイ
プの担体は記載されたもの(Cruikshank et al., in the Journal of Aquired I
mmune Deficiency Syndromes and Human Retrovirology, March 1997)を包含す
るが、これらに限らない。
【0041】 投与容易化および用量の均一性のために医薬調合物を投与単位形態に処方する
。本明細書の投与単位形態は、治療を受ける患者に適した医薬調合物の物理的に
別個の単位をいう。各用量は、選択された医薬担体と一緒になって所望効果を生
じるように計算された一定量の有効成分を含む必要がある。適当な投与単位を決
定する手順は当業者によく知られている。例えば、ヒトにおける同系のIgGの
半減期は約20日である。この期間中、60480個のAg分子が1個の抗体分
子により開裂され、ターンオーバーは2.1/分である(それはファージディス
プレイライブラリーから単離されたヒト抗VIP L鎖のターンオーバー(14 )である)。それゆえ、ペプチダーゼ抗体は、化学量論的に可逆的に結合する分
子よりも、かなり強力な抗原中和活性を発現しうることが理解できる。ここで議
論する抗体の軽鎖は、その抗原結合親和性、抗原に固く結合する様式に基づいて
選択されたことに注意すべきであるが、最良のターンオーバーを有する触媒を選
択したのではない。CRAAsでの免疫により産生され、本明細書に記載したよ
うな適当な選別方法により単離される抗体はかなり大きなターンオーバーを示す
であろう。かかる触媒性抗体を用いて、対応非触媒性抗体よりも実質的に少ない
用量で疾病を治療することができる。 触媒性抗体を含有する医薬調合物を適当な間隔で投与してもよく、例えば、病
理学的徴候は減少または改善されるまで1日2回、その後、用量を維持レベルに
まで減少させてもよい。通常には、個々の場合における適当な間隔は、患者の治
療すべき症状および病理学的状態に左右される。
【0042】 下記の許容される予防薬または治療薬に関する標準的判断基準を満たす受動お
よび能動免疫療法のための触媒性抗体を生じさせるCRAAsを選択する:(1
)触媒性抗体による標的ペプチド抗原の開裂が、標的ペプチド抗原を機能的に活
性化または機能的に不活性化することにより病理学的プロセスにおける有益な変
化をもたらすものであること;および(2)該触媒性抗体の投与あるいはCRA
Aを用いる免疫手段による体内におけるそれらの産生の誘導が、好ましい治療指
標を生じさせ、その結果、得られた臨床的利益が副作用に関連した病的状態に優
るものであること。予防薬または治療薬の受容可能性に関してどのようにしてか
かる判断基準が確立されたのかについての議論は当該分野においては普通のもの
であり、Guide to Clinical Trials by Bert Spiker, Raven Press, New York,
1991のような教科書に見出される。
【0043】 本発明を実施するための予防または治療標的ペプチド抗原の適当なカテゴリー
は、サイトカイン、成長因子、サイトカインおよび成長因子の受容体、成長因子
により開始された刺激のトランスダクションに関与する蛋白、凝固因子、インテ
グリン、抗原受容体、酵素、特に、細胞プログラム(分化、増殖およびプログラ
ムされた細胞死)に関与する転写レギュレーター、これらの細胞プログラムの他
のインデューサー、抗癌剤を排除しうる細胞ポンプ、微生物およびウイルスのペ
プチド抗原を包含するが、これらに限らない。
【0044】 特定の標的分子の機能を阻害するように作用する慣用的なモノクローナル抗体
は、バイオテクノロジー会社および製薬会社による臨床的使用のために開発中の
最もありふれたタイプの治療薬である。これらのうちいくつかは実質的に臨床的
に見込みがあることが示されており、同じ分子機能単位の一部である曝露された
ペプチド標的抗原は、それゆえ、本発明の主題である触媒性抗体の潜在的標的と
して特に十分な適確を有することが示される。本発明で企図される触媒性抗体は
かかる慣用的分子に優る大きな改良を構築する。なぜなら、それらがたった1つ
の標的分子に影響するのではなく、多くの分子に影響し、治療コストを劇的に低
下させるからである。これらの標的抗原中のペプチド結合の利用可能性を、当該
分野で十分に確立された方法により調べることができ、それらの方法は、蛋白分
解酵素に曝露した後の開裂を示すこと、および一定範囲のペプチド結合を開裂で
きる触媒軽鎖を示すことを包含するが、これらに限らない。 臨床的見込を示す慣用的モノクローナル抗体により標的とされる抗原のいくつ
か、ならびに対応する医学的症状の一覧を図19Aおよび19Bに示す。
【0045】 かくして、共有結合反応性抗原アナログ、ならびにその製造方法を提供するこ
とが本発明の1の目的であり、共有結合反応性抗原アナログは、1)あらかじめ
決定された抗原に対して特異的な本発明の触媒性抗体の生成を促進し、そして/
あるいは2)自己免疫性疾患およびある種のリンパ球分化性疾患の関連した触媒
性抗体の触媒作用を不可逆的に阻害する。さらなる目的は、抗原およびそれらの
対応抗体の製造方法を提供することであり、さらに、これらの抗体を有益な治療
薬として使用するアッセイおよび方法を提供することである。
【0046】 実施例IA 腫瘍の免疫療法のための触媒性抗体 癌の治療に適した触媒性抗体(Abs)の製造方法を本実施例に記載する。か
かる抗体は、癌治療のための優れた免疫療法の別法を提供する。なぜなら、標的
抗原の開裂はその恒久的な不活性化を生じるからである。さらに、単一のAb分
子を再利用して複数の抗原分子を不活性化できる。対照的に、非触媒性Absは
化学量論的に抗原に結合し、その結合は可逆的である。複合体から開裂した後、
抗原はその生物学的機能を回復しうる。 腫瘍関連抗原である上皮成長因子受容体(EGFR)を、酵素活性を用いる抗
体産生の刺激に適した典型的な抗原の合成に使用する。ペプチダーゼ抗体に関す
る以前の研究は以下のことを明らかにした:1)ある種のAbsは、個々のペプ
チド抗原に結合する能力をペプチド結合開裂活性と結び付けることができる;2
)ペプチデーゼ部位は構造的に非ABセリンプロテアーゼの活性部位に類似して
いる。この部位はVLドメイン中にあり、生殖細胞系Vドメイン遺伝子によりコ
ードされている;3)ペプチダーゼAbsの合成は自己免疫性疾患のレベルが上
昇した場合に起こる。
【0047】 EGFRは、細胞分化および有糸分裂に必要なシグナルのトランスダクション
において重要な役割を果たす。図2参照。さらに、EGFRを介してトランスダ
クションされたシグナルは腫瘍の侵入性および形態変化に関連している。EGF
またはTGFαのEGF受容体への結合は、受容体チロシンキナーゼ活性および
自己リン酸化活性を刺激する。受容体活性化は細胞内イベントのカスケードを生
じさせ、それは細胞増殖を促進させる。 EGFR遺伝子の過剰発現は、アデノカルシノーマおよび肺の偏平上皮細胞癌
腫、乳癌、結腸癌、婦人科学的癌および膀胱癌、グリオーム、肝細胞癌および膵
臓癌および前立腺癌を包含する多くの新生物に関連している。いくつかの癌にお
ける過剰発現はEGFR遺伝子の増幅によるものとされている(15)。
【0048】 EGFRは正常組織と比較して腫瘍において非常に高レベルで発現されるので
、適当な腫瘍抗原である。したがって、EGFRに対するAbsは抗腫瘍試薬に
適した候補である。EGFRに対する多くのモノクローナル抗体(MAbs)が
、EGFRへの結合に関して互いに競合しない受容体の特異的エピトープに対し
て生成されている(例えば16)。Mendelsohnおよび共同研究者は、免疫原とし
てヒトA431類表皮癌腫細胞由来のEGF受容体蛋白を用いて生成したマウス
MAbsを記載している。EGFのEGFRへの結合を阻害するMAbsはEG
Fにより刺激されたチロシン蛋白キナーゼ活性も阻害し、それは無傷の細胞また
は可溶化された膜および外来性ペプチド基質を用いてアッセイされた。さらに、
これらのMAbsは組織培養中のA431細胞の増殖も阻害したが、EGFのE
GFRへの結合をブロックできないMAbsは細胞増殖に影響しなかった。さら
なる研究は、抗EGF受容体MAbsの投与により胸腺除去マウスにおいてA4
31細胞による腫瘍形成を阻害できることを示した。異なるイソタイプのMAb
sはマウスにおいて腫瘍増殖を阻害することが示され、おそらく、不変ドメイン
のエフェクター機能は観察された抗増殖活性にとり重要でないことが示された。
十分量のAbが投与された場合に、インビボにおける腫瘍増殖の完全な阻害が観
察された。EGFRを発現し続ける腫瘍はわずかであり、それらの生存は細胞を
Absに不適切に曝露したためであることが示唆される(17)。
【0049】 乳癌細胞系を免疫原として用いて、Modjtahediら(16)は、EGRFに対す
る数種のMAbsを得ており、そのいくつかはEGFRによる成長因子への結合
をブロックし、ヒト偏平上皮癌細胞系の成長を阻害した。精製EGF受容体また
は高レベルのEGFRを発現する細胞を免疫原として用いて、さらに数種のEG
FR特異的MAbsが調製された(18)。悪性グリオーム(19、20)、当
部および頸部の癌、ならびに肺癌の治療に関する抗EGFR Absに対するフ ェーズ1の臨床試験が進行中である。 そのデータは、EGFのEGFRへの結合を壊すことのできるAbsを、EG
FRを発現する腫瘍の免疫療法の有効な薬剤の開発において使用できることを明
らかにしている。EGFR発現とBCL−2(プログラムされた細胞死(アポト
ーシス)に打ち勝つことにおいて重要な役割を果たしている蛋白)のレベルとの
間における逆の相関関係が見出されている。特定条件下でのEGFRによるリガ
ンド結合は、c−mycにより誘導されるアポトーシスから腫瘍細胞を防御する
ことが見出されている。変異EGFRで形質転換されたグリオブラストーマ細胞
はアポトーシスの減少を示す(21)。それゆえ、原理的には、EGFRに対す
るAbsは腫瘍細胞におけるアポトーシスを誘導できる。この可能性が確かであ
れば、EGFR Absでの治療後のアポトーシス経路による完全な腫瘍細胞の 後退の可能性が強まるであろう。 下記の理由により、EGFRを開裂しうるAbsは、それらの非触媒性カウン
ターパートと比較して優れた免疫療法剤を構成する:(a)適当なペプチド結合
におけるEGFRの開裂は恒久的な生物学的活性の消失を引き起こすはずであり
、一方、Abの解離はEGFRの生物学的機能を復活させるであろう;(b)単
一の触媒分子は複数の基質分子を開裂でき、一方、非触媒性Absは化学量論的
に作用するだけである。
【0050】 触媒性Absの調製のための3つの戦略を本明細書に開示する。第1の戦略は
、ペプチダーゼ活性を有するクローン化されたAb軽鎖を利用するものである。
以前の研究は、VLドメインに存する非特異的ペプチダーゼ活性をVHドメイン
の抗原結合特異性に指向させ得ることを示唆している。EGFR結合性VHドメ
インに連結された利用可能なVLドメインから構成されるハイブリッドFv構築
物が得られるであろう。適当な系で合成し、発現した後、Fv構築物を特異的E
GFR開裂活性に関して評価する。 第2のクローニング戦略は、自己免疫性疾患において発現されるある種のAb
sは生殖細胞系VL遺伝子によりコードされるセリンプロテアーゼ触媒部位を用
いるという観察結果に基づく。自己免疫性疾患の背景を有するマウスをEGFR
発現細胞で免疫する。免疫後、触媒性Fvドメインをファージディスプレイライ
ブラリーから単離する。生殖細胞系によりコードされた触媒活性を体細胞により
獲得されたEGFRに対する特異性と結び付ける触媒を選択する。該選択は、求
核性セリン残基と反応する共有結合反応性抗原アナログ(CRAAs)に結合さ
せ、次いで、EGFRの細胞外ドメインに結合させることにより行う。 第3の戦略は、免疫系が、染色細胞系によりコードされた触媒部位をEGFR
に対するAbsの合成に利用するようにされうるという仮説に基づく。触媒性A
bの合成を優先的に刺激しうるEGFRペプチドの求電子性CRAAでマウスを
免疫する。そのようにして得られたAb触媒を、当業者に知られた種々の方法、
すなわち、EGFにより刺激されたEGFR自己リン酸化の阻害および腫瘍細胞
増殖の阻害を用いてインビボにおいてEGFR発現ヒト細胞系の腫瘍発生性に対
する抑制効果につき評価する。
【0051】 本明細書開示の組成物および方法は、癌の免疫療法に適した、特異的かつ触媒
として有効なEFGR開裂抗体の製造を容易にする。図3は用いたアプローチを
まとめたものである。以前の研究は、ある種のAgs、すなわち、VIP、チロ
グロブリンおよびgp120の開裂を触媒しうるAbsの単離の実行可能性を確
立した。これらの研究からの情報を本発明に適用して、EGFRに対する触媒性
Absの調製方法(本明細書に開示)を得た。 下記の材料および方法は本発明の実施を容易にするために示される。
【0052】 材料および方法 免疫:すでに記載したようにEGFR発現細胞で6匹のMRL/lprマウス
を高度免疫する。簡単に説明すると、組織培養フラスコをトリプシン処理するこ
とにより約107個のA431細胞を回収し、PBS中に再懸濁し、RIBIア ジュバント中に入れてマウスに腹腔内投与する。約5x106個の細胞を用いて 3回の追加免疫を10日間隔で行う。高レベルのAb力価が得られない場合、上
皮成長因子受容体の可溶性細胞外ドメイン(exEGFR)(25μg)を用い
て追加免疫注射を行う。免疫系が触媒性抗体を生じるようにするために、上記ス
キームに準じてRIBI中のキーホールリンペットヘモシアニン(KLH)(蛋
白として50μg)に抱合したTSA−EGFRを6匹のMRL/lprマウス
に腹腔内注射して高度免疫する。10日間隔で眼窩集網後方から血液を採取する
【0053】 exEGFRの発現および精製:EGFRの細胞外ドメイン(exEGFR、
EGFRの残基1〜621から構成される)をすでに記載されているバキョロウ
イルス発現系(22)から精製する。約2mg/mlのexEGFRを培地上清
中に分泌する(22)Sf9昆虫細胞においてexEGFRの発現を行う。2工
程のイオン交換クロマトグラフィーによる精製により、SDS−PAGEにより
調べた場合、均一蛋白の回収率は約95%である(22)。
【0054】 EGFR−CRAAペプチドの調製および精製:CRAAは3つの基本エレメ
ントから構成されている。それらは、求電子性ホスホン酸エステル、そのN末端
に隣接するEGFR残基294〜303、およびそのC末端に隣接する残基30
4〜310である。図4参照。求電子性はリン原子上にあり、Abs中に存在す
る求核性セリン残基をトラップすることとなる。かかるCRAAsの合成のため
の基本的な合成スキームが記載されている(23)。簡単に説明すると、リジン
のイソステア(isostere)を含む次亜リン酸を適当な隣接ペプチド配列に結合さ
せる。次亜リン酸のジフェニルメチルアミン塩および6−アミノヘキサナールか
らイソステアを調製し、次いで、酸のジフェニルメチル基を除去する(24)。
EGFR残基304〜310に対応するペプチドがN末端リジンのかわりに2−
ヒドロキシ−6−アミノヘキサン酸を含む以外は、慣用的な固相ペプチド合成に
より必要な隣接ペプチドを調製する。側鎖を保護したペプチドを、古典的な液相
ペプチド合成法により次亜リン酸構造に結合させる。フェノールとの酸化的カッ
プリングにより次亜リン酸構造をホスホン酸フェニルエステルに変換する。側鎖
を保護したCRAA−EGFRペプチドのN末端を、グルタルアルデヒド法によ
りKLHにカップリングさせる。反応混合物をゲル濾過により分離し、低分子フ
ラクション中に残った未抱合ペプチドを、過塩素酸での完全消化後に無機リンに
ついて分析する。このことにより、抱合有効性を評価することができる。
【0055】 exEGFRおよびEGFR−CRAAを用いたELISA:exEGFRま
たはCRAA−EGFR(100ng/ml)をPVCの96ウェルプレート上
にコートし、過剰の蛋白結合部位を5%アルブミンでブロックし、適当に希釈し
た血清Absの固定化抗原への結合を測定する。ペルオキシダーゼのタグを付し
たヤギ抗マウスIgGで処理することにより反応の程度を測定する。対照は、免
疫前の血清および過剰の可溶性競合物質exEGFRとともにインキュベーショ
ンしたものを含む。クローン化Fv構築物によるexEGFRおよびCRAA−
EGFRへの結合を測定する方法は本質的には上記のとおりであるが、マウス抗
c−myc Ab(10残基のc−mycタグを含む組み換え蛋白)およびペル オキシダーゼでタグを付した抗マウスIgGで処理することにより反応を可視化
することが異なる。
【0056】 Fvの調製:以前の刊行物(10、14、25)に記載された方法を以下に要
約するように若干改変して適用する。図5も参照。下記のようにしてFv cD NAライブラリーの構築を行う:RNaseの混入を最小にしながら免疫マウス
の脾臓細胞から標準的方法により全RNAを調製する。VL cDNA(残基1 〜113)およびVH cDNA(残基1〜123)のライブラリーを、逆転写 酵素および適当なVLまたはVH前方プライマー(それぞれ、ベクター中にクロ
ーニングするためのSfiI制限部位およびペプチドリンカーをコードするアン
チセンス配列を含む)を用いてRNA鋳型から作成する。図5に示すようにTa
q、dNTPsおよび適当なプライマーを用いてPCRによりcDNAを増幅す
る。後方プライマーは、FR1領域中で保存されたN末端アミノ酸をコードする
配列に基づいている。制限された縮重性をプライマーに導入して、密接に関連し
たV遺伝子ファミリー(例えば、kファミリー2、3、6)の増幅を可能にする
。6個の後方VLプライマー、8個のVH後方プライマー、1個のVL前方プラ
イマーおよび2個のVH前方プライマーが必要である。Vドメインの3’末端に
近接した不変領域配列にアニールするように前方プライマーを設計する(26)
。VHおよびVL後方プライマーは、クローニングのためのNotI部位および
リンカーをコードするセンス配列を含む。リンカーは14残基のフレキシブルペ
プチドである。SfiIおよびNotI部位はめったに切断されず、制限消化工
程におけるライブラリーの多様性の減損を最小にする。PCR完了後、増幅され
た正しいサイズのcDNAのバンドをアガロースゲルから切り出し、Geneclean
II (BIO 101)を用いて抽出し、EtBr蛍光(λem 590nm、λex 30
2nm)により定量する。VLおよびVHのcDNA種を重複伸長により連結し
、すなわち、リンカーセンスおよびアンチセンス配列をアニールし、2つの鎖を
Taqを用いてフィルイン(filling in)する。アガロースゲル電気泳動および
Wizard kits (Promega)を用いて個々のcDNA種を精製し、次いで、連結反応 を行う。
【0057】 クローニングおよびファージディスプレイ:次いで、ライブラリーをファージ
ミドベクターpCANTABhis6(27)中にクローン化する。該ベクター は下記配列エレメントを含む:制限部位、シグナルペプチド、遺伝子3構造ペプ
チド、インサートと遺伝子3との間のストップコドン(アンバー)、c−myc
ペプチドタグ、ポリ(his)6、IPTGにより誘導可能なlacプロモータ ーならびにアンピシリン耐性遺伝子。アンバーコドンは、宿主株に応じて(HB
2151細胞はアンバーを停止と認識し、TG1細胞はアンバーをGluと認識
する)、可溶性Vドメインの分泌あるいはファージ表面上のp3−融合蛋白とし
てのそれらの発現を可能にする。cDNAおよびベクターをSfiIおよびNo
tIで逐次消化し、次いで、T4 DNAリガーゼを用いて連結させる。エレク トロポレーションにより宿主細胞を形質転換し、カナマイシン中でクローンを選
択し、インサートの上流および下流に存在するプライマーを用いるPCRにより
個々のコロニー中のインサートの存在を確認し、0.7kbのEtBr染色バン
ドを得る。ヘルパーファージ(VCSM13)を添加することにより、TG1細
胞培養物からのファージ粒子のパッケージングが可能となる。培養上清中の粒子
を4%PEGで2回沈殿させて、下記の選択工程に使用可能なファージを得る。
【0058】 EGFR結合Fvの選択:exEGFRをPBS中約5μg/mlの濃度でポ
リスチレンプレート上にコートする。未結合蛋白を除去し、非特異的蛋白結合部
位を飽和させた後、プレートをファージ調合物とともにインキュベーションする
。さらに洗浄することにより未結合ファージを除去し、結合ファージ粒子をpH
3.0のバッファーで溶離させる。
【0059】 触媒性VLドメインおよびハイブリッドFvライブラリー:免疫されていない
マウスから単離され、すでに触媒活性を有するようにされたVLドメイン(クロ
ーンU24(15))を、EGFR結合Fvライブラリー由来のVHドメインに
連結することによりハイブリッドFvライブラリーを調製する。前方プライマー
がベクター中への直接クローニングのためのNotI部位を含むこと以外は上記
のようにしてVLドメインcDNAをPCRにより再増幅する。前方プライマー
がリンカーアンチセンス配列を含むこと以外は上記のようにしてVHドメインを
再増幅する。VL/VH連結は上記と同様である。
【0060】 可溶性Fvの発現および精製:選択クローンからのファージミドDNAをHB
2151細胞中で増殖させる。ペリプラスム抽出物は2〜10mg/Lの組み換
え蛋白を含む。クロマトグラフィーはNi−Sepharoase(Qiagen)上
で行う。未結合蛋白を0.5M NaClバッファーで溶離させる。組み換え抗 体をpH5において、あるいはイミダゾールとともに溶離させる。第2ラウンド
の金属アフィニティークロマトグラフィーにより、SDS電気泳動、等電点フォ
ーカシング、Mono−QクロマトグラフィーおよびN末端アミノ酸配列決定に
より純粋であると評価される組み換え蛋白が得られる。ゲル濾過(Supero
se 12カラム)および固定化抗c−myc Abとの免疫吸着(14)により
精製蛋白の各バッチを分析して、触媒活性がAbフラグメントに属することを確
認する。グラジエントFPLC系を用いてクロマトグラフィー手順を行う。Univ
ersity of Nebraska Medical CenterにおけるProtein Structure Core Facility
による電気泳動ゲルのブロットを用いてアミノ酸配列決定を行う。
【0061】 触媒選択試薬:求核性セリン残基と共有結反応しうる2種の化合物を調製する
。第1の化合物はフルオロホスフェート(FP)二官能基試薬であり、以前の研
究において示されたセリンプロテアーゼ阻害剤DFPと類似でありAbsの触媒
活性を阻害する。水中でのDFPの安定性が低いので、ファージ吸着のためにそ
れを直接固体支持体に結合させることは実用的でない。アビジン被覆固相上への
抱合体の固定化を可能にする、ビオチンのようなアフィニティータグに抱合した
FP基を含む二官能基試薬を用いる。N−ヒドロキシサクシンイミドで活性化し
たビオチン(NHS−LCビオチン II)(図6中の1)とFPエステルとを 反応させる。それにより、立体障害効果を最小にするための長いスペーサーも導
入される。リン酸ジエステル2をNHS−LCビオチンII(1)でエステル化
することにより合成を進行させる。4−トリイソプロピルシリルオキシ−2−ブ
タノールをジクロロイソプロピルホスフェートでリン酸化し、次いで、加水分解
し、モノクロロホスフェート中間体を脱保護することにより化合物2を得る。最
終工程においてジエチルアミノスルフリルトリフルオライド(DAST)での処
理によりフルオロホスフェート3への変換を行う。試薬3をジオキサンまたは他
の有機溶媒中に保存して、起こり得る自己反応を軽減する。次いで、有機溶液の
一部をファージ含有水溶液に移して3の有効濃度を0.1ないし0.5mMとす
る。試薬3の化学的自己反応が実用には重大すぎる場合、ビオチンのかわりにフ
ルオレセインタグを用いる。フルオレセインはフェノール性OHおよびカルボン
酸エステルを含み、それらはフルオロホスフェートに適合する。フルオレセイン
をホスフェート誘導体4(2を無水グルタル酸で処理することにより得られる)
を用いてアシル化して、そのアニリン基へのアミド結合を形成させる。5を得る
ためのリンにおけるフッ素化を、DASTでの処理により行う。図6参照。 セリンプロテアーゼ部位をトラップするための手段としてのペプチドアルデヒ
ドマトリックスも調製する。市販アルギナール含有リガンドであるアンチパイン
(N−[N−カルボニル−Arg−Val−Arg−アール]−Phe)をカル
ボジイミドで活性化させ、Phe残基のカルボキシル基を介してAH−Seph
arose 4B(Pharmacia)のアミノ残基に共有結合させる。その合成方法は
ルーチンであり、Pharmaciaにより詳述されている。
【0062】 触媒性Fvの選択:Fvファージライブラリーを上記の固定化セリンプロテア
ーゼトラッピング試薬に通す。十分に洗浄することにより未結合ファージを除去
する。ビオチン−アビジン相互作用およびフルオレセインー抗フルオレセイン相
互作用を破壊するに十分な0.1Mグリシン−HCl,pH2.2を用いて結合
ファージの溶離を行う。0.1−1Mヒドロキシルアミンを用いて溶離を行って
ホスフェート−セリン結合を解離させることもできる。ヘミアセタール付加物の
分解を促進する弱酸性バッファー(pH4.5)を用いてペプチドアルデヒドマ
トリックスの溶離を行う。セリンプロテアーゼ結合マトリックスから回収された
ファージ粒子をTG1細胞中での増殖により増幅し、次いで、上記のごとく固定
化exEGFRへの結合に関する選択を行ってEGFR結合Fvの選択を行う。
【0063】 触媒活性のスクリーニング:Fvファージライブラリーを上記の固定化セリン
プロテアーゼ捕捉剤上を通過させる。十分に洗浄することにより未結合ファージ
を除去する。ビオチン−アビジンおよびフルオレセイン−抗フルオレセイン相互
作用を破壊するに十分な0.1Mイシン−HCl,pH2.2を用いて結合ファ
ージの溶離を行う。0.1−1Mヒドロキシルアミンを用いてリン酸−セリン結
合を解離させることにより溶離することもできる。ヘミアセタール付加物の分解
を促進する弱酸性バッファー(pH4.5)を用いてペプチドアルデヒドマトリ
ックスの溶離を行う。セリンプロテアーゼ結合マトリックスから回収されたファ
ージ粒子をTG1細胞中で増殖させて増幅し、次いで、上記のごとく固定化ex
EGFRへの結合に関する選択に付してEGFRに結合するFvを選び出す。
【0064】 触媒活性のスクリーニング:Fvフラグメントを、exEGFR、CRAA−
EGFRペプチドおよび非特異的ペプチダーゼ基質Pro−Phe−Arg−メ
チルクマリンアミド(MCA)の開裂に関してスクリーニングする。金属結合能
に基づいて多数のAbクローンを迅速に精製するようにプロトコールを発展させ
た。ニトロセルロースフィルターに適合した96ウェルプレート中で細菌上清を
Ni−sepharoseとともにインキュベーションし、中性pHバッファー
で洗浄することにより未結合物質を除去し、次いで、pH5のバッファーを用い
て、結合したVドメインを捕捉プレート中に溶離させる。Millipore Multiscree
n装置により迅速な処理が可能になる。溶離物を中和し、Pro−Phe−Ar g−MCA(500μM)、[125I]exEGFRまたは[125I]EGFR(
tyr,294−310)(約30000cpm)を添加する。ペプチド−MC
A基質の加水分解をプレートリーダーを用いて調べる(λex 360nm、λ em 470nm;Argをアミノメチルクマリンに結合させているアミド結合 の開裂により蛍光が増大する)。ペプチド−MCA基質は市販されている。EG
FR(tyr,294−310)はEGFRの残基294−310に対応する1
9残基の合成ペプチドであり、チロシンがN末端に置かれて125Iでの放射性標 識が可能である。125IexEGFRおよび[125I]EGFR(tyr,294
−310)の調製は標準的なクロラミン−T法による。遊離125Iの除去を、そ れぞれ、使い捨てゲル濾過カラム上または逆相HPLCカラム上で行う。PHA
STシステム(Pharmacia)を用いる非還元性SDS−電気泳動(4−15%ゲ ル)、次いで、Kodak XARフィルムを用いてオートラジオラフィーを行い、Image
プログラムを用いてバンド領域の定量的スキャンニングを行うことによりexE
GFRの開裂を調べる。反応により、105kDのバンドの消失およびより小さ
い放射活性フラグメントの出現が明らかとなる。X線フィルムの直線範囲中にあ
るバンドのみを定量するように心掛ける。10%トリクロロ酢酸中に可溶化され
た放射活性を測定することにより[125I]EGFR(tyr,294−310 )の開裂を調べる。TCA沈殿法は以前記載されたVIPの開裂調べるための方
法(13)と同様である。C−18カラム上でのRP−HPLCと比較すること
により該方法が実行可能となる。困難な場合、VIPに関して以前記載されてい
るようにして(28)、25% PAGEゲル上での電気泳動を行って無傷のペ プチドとそのフラグメントとを識別する。対照は、cDNAインサートのないベ
クターまたは非触媒性FvをコードするcDNA有するベクターで形質転換した
細菌からの溶離物である。文献(25)に記載された抗c−myc Abを用い るドットブロッティングにより組み換え蛋白の定量が可能になる。
【0065】 EGF結合に関するスクリーニング:選択されたクローンを、すでに公表され
た我々の方法(15、18)を用いて96ウェルプレート中でA431細胞への 125 I標識EGFの結合に対するそれらの影響についてスクリーニングする。細 胞(1x105個/ウェル)をウェルに撒き、固相に付着させ、125I標識EGF
(Amersham)およびFv溶液を添加し(約1nM)、反応混合物を60分インキ
ュベーションし、氷冷結合バッファーでウェルを3回洗浄し、次いで、結合125 I標識EGFRに関してウェルをカウントする。対照には、Fv不存在下および
過剰の競合物質exEGFRの存在下で行う結合アッセイを用いる。
【0066】 触媒特性の評価 イムノブロッティグ開裂アッセイを行って、開裂反応がexEGFRの放射性
標識に関連した人為的なものによるのではないことを確認する。約1μgの精製
exEGFRを食害で適当時間処理し、次いで、SDS−PAGEにかける。ゲ
ルをニトロセルロース上にブロットし、ポリクローナルなウサギ抗exEGFR
で染色し、次いで、抗ウサギIgG−ペルオキシダーゼで染色する。免疫染色可
能な無傷のexEGFRの消失および免疫染色可能なexEGFRフラグメント
の出現によりexEGFRの開裂が示される。
【0067】 キネティクス:未標識exEGFR量を増加させていった場合におけるAbに
より触媒される放射性標識exEGFRの加水分解の初速度を、SDS−電気泳
動およびオートラジオグラフィーにより観察されるバンド強度に基づいて計算す
る。無傷の基質バンドの強度、および個々の反応の速度、および各生成バンドの
強度からexEGFR開裂速度を決定する。Michaelis-Menten等式{v=(Vma x ・[S])/(Km+[S])}から反応定数(Km、kcat)を計算する。また
、合成exEGFRペプチドを基質として用いてキネティクスの研究を行う。か
かる基質の使用により多くの同時反応に関連した複雑性がなくなる。逆相HPL
Cを用いて生成物を分離すること以外は上記のようにしてかかる基質の加水分解
のキネティクスを調べる。214nmにおいて観察される生成物ピーク面積を調
べることにより定量を行う。
【0068】 開裂部位:Absにより開裂されたペプチド結合を確認するために、約100
pmolesの生成物フラグメントを生じさせるに十分な時間、電気泳動的に純
粋なexEGFRを触媒とともにインキュベーションし、ポリアクリルアミドゲ
ル電気泳動によりフラグメントを分離し、PVDF膜上にブロットし、UNMC Pro
tein Structure Core Facilityにおいて固定化蛋白をN末端Edman分解により配 列決定する。対照は、不活性FvとともにインキュベーションされるexEGF
RおよびFv不存在下でインキュベーションされるexEGFRを含む。各フラ
グメントの少なくとも5個のN末端残基を同定して、開裂部位の明瞭な確認を可
能にする。必要ならば、すなわち、N末端がブロックされている場合には、生じ
たフラグメントを同定するためのトリプシン処理によるマッピングおよびFAB
−質量スペクトル法を考慮する。
【0069】 基質特異性:exEGFRのほかに、下記の基質の開裂を試験する:(a)12 5 I−リゾチーム;(b)125I−チログロブリン;(c)125I−IgG;(d )125I−VIP;および(e)種々のペプチド−MCA抱合体。精製ヒトチロ グロブリン、ヒワトリリゾチーム(Sigma)および血清由来のヒトIgGを、ク ロラミン−T法により125Iで標識し、ゲル濾過により精製する(2、4)。放 射性標識蛋白をAbsとともにインキュベーションした後、反応混合物を電気泳
動する。オートラジオグラフィーにより、生成物を小さいサイズのバンドとして
可視化できる(無傷のチログロブリン(モノマー)、リゾチームおよびIgGの
分子量はそれぞれ330kD、15kDおよび150kD)。TCA中に可溶化
された放射活性量として、あるいはRP−HPLC分離(2)により、VIPの
開裂を測定する。荷電アミノ酸(Arg、Lys、Asp)、電荷のないアミノ
酸(Leu、Ala)および嵩高いアミノ酸(Phe)に結合したMCAを含有
する基質の開裂をフルオリメトリーにより測定する。
【0070】 EGFRペプチドの共有結合反応性抗原アナログで免疫されたマウスからの特異
的EGFR開裂触媒の単離 すでに述べたように、触媒性Ab合成は自己免疫性疾患において促進される。
高効率触媒を誘導するために、EGFRペプチドの共有結合反応性抗原アナログ
(CRAA−EGFR)での免疫により免疫系をさらに攻撃する。EGFR特異
的触媒Absの合成のための生殖細胞系V遺伝子によりコードされる部位の動員
を促進するように、この抗原アナログを設計する。さらに、体細胞変異手段によ
り、すなわち、V/D/Jリアレンジメントおよび体細胞のハイパーミューテ−
ションにより形成されたセリンプロテアーゼ様触媒部位に関してCRAA−EG
FRを選択する。 CRAA−EGFRの重要な構造上の特徴は以下のものである:(a)触媒A
bs中の求核性セリン残基に結合しうる四面体で求電子性のリン原子;および(
b)もっぱら塩基性残基のC末端側を開裂するための触媒部位に結合しうるリン
原子のN末端側にあるリジン残基;および(c)EGFRの残基294〜310
の配列に対応した、CRAA構造のN末端およびC末端側のそれぞれ10個およ
び7個のアミノ酸。 リン原子は、EGFR中の残基303および304を連結している切断可能な
ペプチド結合の炭素原子のアナログとして役立つ。図4に示されたフェニルエス
テル立体配置において、リン原子は部分的に正電荷を獲得し、それは切断可能な
結合の炭素原子が求核性セリン残基との反応に必要な部分的に正の電荷を担持す
るのとちょうど同じである。ペプチドのO−フェニルホスホネートは、活性部位
のセリンの酸素原子と共有結合を形成することにより種々のセリンプロテアーゼ
を不可逆的に不活性化させうることがしでに記載されている(29)。Sampson およびBartlett(23)は、リン原子においてフェニルエステルを調製し、ホス
ホン酸エステルに隣接するペプチド配列に結合させるための化学合成プロトコー
ルを確立した。 上記CRAA−EGFRは、エステラーゼAbsを生じさせるために用いられ
た以前のホスホネートTSAs(13)とは異なることに注意。慣用的なホスホ
ネートTSAsはリンに結合したアニオン性酸素を含み、触媒中に見出されるオ
キシアニオンホールに結合しうる。しかしながら、該ホスホネートTSAsは触
媒部位中の求核性セリン残基とは反応しない。 塩基性残基をCRAA−EGFRのP1位置に導入して、生殖細胞系によりコ
ードされるAbs中の塩基性残基特異的触媒部位の存在を利用する。塩基性残基
の存在は、ホスホネートフェニルエステル構造とともに、触媒部位への固い結合
を促進し、かくして、触媒部位を合成するB細胞のクローン増殖を選択的に刺激
するCRAA−EGFRの能力を促進する。 EGFR残基294〜310をCRAA−EGFR中に導入して、非特異的な
触媒活性に対抗するものとして、EGFRに特異的触媒活性を有するAbsの合
成を促進する。このエピトープはEGF結合部位を構成する残基の重要部分であ
るEGFRのドメインIIIの成分であるので(30)、このエピトープを選択
した。図4参照。さらに、この配列のN末端領域における挿入による突然変異は
、EGF結合を低下させることが記載されている。上記のごとく、EGF結合部
位は連続していない残基から構成されている。かくして、位置303−304に
おける意図された開裂によるコンホーメションの破壊は、間接的にEGFRの機
能を損なわせることもできる。 CRAA−EGFRで高度免疫したMRL/lprマウスからFvファージデ
ィスプレイライブラリーを調製する。CRAA−EGFRに結合しうる高アフィ
ニティー血清の存在をELISAにより測定して、マウスが活発なAb応答を有
することを確認する。固定化CRAA−EGFRを用いてファージの選択を行う
こと以外は本質的に記載された方法(25)のようにしてFvライブラリーの調
製および選択を行う。基質は、N末端にチロシン残基を含み、その後にEGFR
の位置294−310に相当する17残基を含む18残基のペプチドである。チ
ロシン残基は意図される開裂部位から離れており、Fvの認識に対する妨害を最
小限にしている。さらに、機能的EGFR蛋白中に存在する残基294−310
からなるコンホーメーション上のエピトープを用いてexEGFRの開裂に関す
るスクリーニングを行う。 CRAA−EGFRに対する触媒の結合親和性をELISAにより調べる。C
RAA−EGFR濃度を上昇させることによりEGFR(294−310)開裂
の阻害を調べる。CRAA−EGFRは競合性の代替基質として役立ち、結合ア
ッセイから推定されたKd値に近いKi値を有する。 EGFR(294−310)およびexEGFRの開裂により生じた生成物フ
ラグメントを同定し、開裂部位の推定を可能にする。CRAA−EGFR中にフ
ェニルホスホン酸エステル構造が存在するので、主として触媒活性の動員が起こ
り、両方の基質は主にペプチド結合連結残基303と304との間(Lys−L
ys結合)において開裂されるはずである。上記のように、基底状態の抗原で免
疫することにより抗原特異的触媒を合成することができる。かくして、303−
304の結合以外のペプチド結合においてEGFR(294−310)を開裂し
うる触媒も同定されるはずである。免疫前レパートリー中に存在する生殖細胞系
によりコードされる活性は塩基性残基を認識するものであるので、開裂するため
の1の可能な標的はArg300−Lys301結合において見出される。 上記方法は、EGFRを残基303−304において認識し、開裂させ、EG
F結合活性の低下を誘導する一連の高親和性、高ターンオーバーの触媒性Abs
を提供する。フェニルホスホン酸エステル構造を導入することは、構造的に最適
化されたセリンプロテアーゼ触媒部位を有するAbsのクローン選択を誘導する
。それゆえ、MRL/lprマウスにおいて生成した触媒に優る触媒を、ここに
概説したEGFR−CRAA法を用いることにより合成する。
【0071】 生体内分布およびインビボにおける抗腫瘍効果 生体内分布およびインビボにおける増殖に対する効果を評価するために、腫瘍
局在化ならびに種々の薬剤、トキシンおよびAbsの抗腫瘍効果を研究するため
のモデルとしてヒト腫瘍を有する胸腺切除マウスを使用した。 6種の最も見込みのある触媒性Fv構築物、ならびに非触媒性Fv構築物の腫
瘍マウスにおける生体内分布を比較する。125I放射性標識Fv構築物が標的抗 原に結合し開裂する能力を予備試験により確認する。Fv構築物の組織対血液比
および腫瘍対血液比を計算する。イメージング研究を行って、Fv調合物の腫瘍
特異性をさらに評価する。Fv構築物中の触媒機能の存在は、腫瘍細胞表面から
のそれらの解離を促進する可能性がある。なぜなら、標的抗原の生成物フラグメ
ントは、無傷の抗原よりも弱く触媒に結合するからである。このことにより、比
触媒性Fvよりも触媒のほうが腫瘍:血液比が低くなる可能性がある。一方、腫
瘍細胞中へのFvの内在化の速度が非常に速い場合、触媒機能はFvの生体内分
布パターンに影響しない可能性がある。腫瘍切片のオートラジオグラフィーを行
って、腫瘍細胞によりFv構築物が内在化される程度を調べる。 好ましい生体内分布プロフィールを有する標的抗原開裂触媒、ならびに非触媒
性Fvおよび無関係なFvを、胸腺切除マウスにおける腫瘍細胞増殖阻害能につ
いて評価する。腫瘍形成までの時間(潜伏期)、腫瘍を発生させたマウスの数、
および腫瘍部位を記録する。細胞増殖および細胞死の相対速度により腫瘍の増殖
を調べる。アポトーシスおよび壊死は細胞死における異なったプロセスである。
EGFRはアポトーシスによる細胞死の重要なレギュレーターであると考えられ
ている。触媒性Fv構築物での処理は腫瘍の完全な逆行を引き起こす可能性があ
る。なぜなら、細胞はEGFRによるアポトーシスの負の調節から解放されうる
からである。動物から回収された腫瘍のクリオスタット切片を、増殖およびアポ
トーシスのマーカー、すなわちKi−67、bc12およびbaxに関して組織
化学的方法により調べる。ki−67は細胞周期全体において存在する増殖関連
抗原であり、腫瘍細胞集団の増殖している部分を評価するための信頼できるマー
カーである。bcl−2およびbaxマーカーは、細胞がアポトーシスによる細
胞死に至る運命であるかどうかの評価を助ける。 要約すると、本発明の触媒性抗体は新生物性疾患の治療のための有益な治療薬
である。
【0072】 実施例1B 組み合わせ化学療法プロトコールにおける触媒性抗体およびアンチセンスp53
の投与 細胞がそのゲノムに対するダメージを受けている場合、細胞が自分で修復する
か、あるいはプログラムされた細胞死に至るかを決定する機能が細胞中に適切に
存在する。増殖中の細胞が有効にゲノム修復を行うためには、細胞は周期から出
なくてはならない。このことは、増殖中の細胞を娘細胞に至らしめるのではなく
、ゲノムのダメージを修復するための時間を増殖中の細胞に与える、いわゆる「
細胞周期チェックポイント」により行われる。 図18は、ゲノムのダメージに対するこれら2つの可能な細胞応答の一方また
は他方を誘導することにおける正常(野生型)p53の中心的役割を説明する。
ゲノムに対するダメージはp53の発現を増加させ、そのことは、このダメージ
に対して特異的な細胞応答を生じさせる他の種々のイベントを作動させる。 これらの関連性に基づけば、p53オリゴあるいは本発明により調製され、細
胞膜を越えて抗体や抗体フラグメントを得るための方法と組み合わせて使用され
るp53触媒性抗体のごときp53機能を阻害するある種の薬剤は、プログラム
された細胞死をブロックし、いずれのイベントが本来的に起こるのかに依存して
細胞サイクルチェックポイントの活性化を防止すると考えるのが合理的でありう
る。p53の上流または下流に作用する阻害剤を用いてこれらの細胞応答のいず
れかをブロックする試みには、関与する因子が複数であるために問題がある。図
18参照。 これらの重要な認識は、癌、虚血−潅流傷害、および敗血性ショック/SIR
Sを治療するためのp53オリゴおよび触媒性抗体の提案された治療的使用に関
して科学的根拠を形成する。
【0073】 細胞機構の説明 細胞分化中に、3つの基本的なプロセスが共働し、関連したエラーが修復され
なくてはならない。すなわち、(1)中心体が複製され、次いで、分裂しなけれ
ばならない;(2)紡錘体が形成され、染色体に結合し、細胞分裂後期において
伸長および姉妹染色体の分離を開始させなくてはならない;ならびに(3)DN
Aが複製され、染色体が濃縮され、次いで、紡錘体により分裂されて細胞の対向
サイドに移動し、まもなく娘細胞が形成されなくてはならない。 記載された天然のプロセス中に受けるダメージを包含する、ゲノムに対するダ
メージまたは潜在的ダメージを検知する場合に、チェックポイントを用いること
により細胞分裂を妨害する監視システムは適切なものである。HartwellおよびWe
inhertは細胞周期のチェックポイントを以下のように動作の上から定義した:細
胞周期イベントBの生起は前の細胞周期のイベントAの完了に依存し、その依存
は、依存性を緩和する機能消失性変異が見出されるかどうかというチェックポイ
ントによるものである。 3つのチェックポイントが説明される酵母細胞についての研究において、動作
上の定義は正確に示された。3つのチェックポイントとは、DNAダメージチェ
ックポイント、紡錘体チェックポイントおよび紡錘極体(spindle pole body) (中心体と同等)チェックポイントである。DNAダメージチェックポイントは
細胞周期の3つの異なる位置(G1/S遷移およびG2/M遷移、さらにS期を
経てからの進行をモニター)において作動して、ダメージが検出された場合に増
殖を停止させる。遺伝学的研究により、酵母において多くのチェックポイント成
分が同定されたが、関与する蛋白は機能的に多面発現性であることがわかり、単
純な因果関係を確立することが困難となった。Paulovichら(1977年)によ り指摘されたように、例えば、DNAダメージチェックポイントに必要な遺伝子
はDNA修復、プログラムされた細胞死および転写調節にも関与している。その
後、酵母での研究の結果は哺乳動物細胞にもあてはめられ、類似の成分が見出さ
れた(Hartwell et al. 1994)。 1のチェックポイントにおける細胞サイクル停止に必要な遺伝子の多くは他の
2つのチェックポイントの一方または両方においても必要である。例えば、p5
3は3つのチェックポイントすべてにおいて重要な役割を果たすことが示された
(Cross et al. 1995; Fukasawa et al. 1996; Levine 1997)。DNAダメージ
に応答してG1/S遷移において細胞周期の停止を誘発することにおけるp53
の重要な役割は、Kastanおよびその共同研究者(1991年)により初めて示さ
れ、それ以来さらに研究されている。Kastanのグループは、野生型p53(エキ
ソン5から9までが配列決定され、正常であることが示された)を発現すると思
われるヒトML−1骨髄芽球白血病細胞系について調べた。正常細胞については
真実であるように、致命的でない用量のγ線照射またはアクチノマイシンDによ
るこれらの白血病細胞の処理は、G1/SおよびG2/Mでの停止を引き起こし
た。ML−1細胞において、G1/Sでの停止は、細胞周期停止を進行させるp
53レベルの3倍ないし5倍の一時的な増加に関連していた。カフェイン処理は
p53発現誘導およびG1/Sでの細胞周期停止の両方をブロックすることが見
出され、p53がDNAダメージに応答したG1/Sでの停止において役割を果
たしていることが示唆された。この仮説に従えば、野生型p53欠損細胞はγ線
照射後にG1/Sでの停止を示さないことになる。 その後の研究において、Kastanのグループは固体腫瘍細胞系を用いて彼らの仮
説を強化した(Kuerbitz et al. 1992)。誘導可能なプロモーターの制御下での
野生型p53の発現を、p53発現欠損癌細胞系に導入することは、γ線照射後
に細胞がG1/Sにおいて細胞周期を停止することを可能にした。DNA鎖の破
壊を引き起こす薬剤はp53および周期停止を誘導するが、簡単にDNA中に取
り込まれる抗代謝産物のごとき薬剤はp53および周期停止を誘導しないことも
さらに示された(Nelson & Kastan 1994)。 Kastanのグループおよび他の研究者の研究は、医学的に重要な薬剤のグループ
が反応性酸素種(ROS)の生成を引き起こし、さらにDNA鎖の破壊を引き起
こすことによりp53依存性のプロセスの活性化を誘導することを明らかにした
。これらの薬剤は、イオン化放射性照射およびドキソルビシンのごとき種々の抗
癌治療作用剤、ならびに一酸化窒素を包含する天然メディエイタを包含する。 p53を遺伝的にノックアウトしたマウスから取った細胞に対する、ある種の
癌化学療法剤を包含する有糸分裂紡錘体阻害剤の効果が研究された。処理後、細
胞は、染色体分裂を完了しない複数ラウンドのDNA合成の結果として4倍体ま
たは8倍体となった。対照的に、正常マウス細胞は処理後G2/Mで細胞周期を
停止した。紡錘体阻害剤不存在下では、p53ノックアウトマウス由来の細胞の
50%が7代目に4倍体となったが、正常細胞はそうならなかった。p53ノッ
クアウトマウスの組織を検査したところ、やはり4倍体細胞の存在が明らかとな
り、これらのマウス由来の細胞を用いたインビトロ研究で観察された結果は培養
による人為的要因によるものでないことが示された。これらの観察結果は、p5
3の損失または不活性化と4倍体化もしくは異数体との間の相関関係を示す初期
の報告を確認するものである。同様に、Fukasawaら(1996年)は、p53ノ
ックアウトマウス由来の細胞は異常な数の中心体を生じることを示した。このこ
とは、なぜ無傷のp53を有するマウス由来の細胞が同じ培養時間において2倍
体のままであるのに対し、p53ノックアウトマウス由来の培養細胞が培養中に
異数体を増加させるのかを説明するように思われる。Brownら(1994年)は 、p53は培養細胞から単離された中心体とともに同時精製されることを見出し
、これらのオルガネラの調節におけるp53の直接的役割が示唆された。
【0074】 図18に示すように、p21は、ゲノムのダメージに応答したp53依存性細
胞周期停止の重要なメディエイタである。p21は多くのサイクリンおよびサイ
クリン依存性キナーゼ(cdk)からなる複合体ならびに増殖中の細胞核抗原(
PCNA)に結合する。正常レベルのp21はサイクリン−cdk複合体の形成
に必要であり、さらに細胞周期の進行に必要である(El-Deiry et al. 1993)。
しかしながら、p53活性化から生じるp21のレベル増加は、これらの複合体
の機能およびPCNAを妨害することにより細胞周期をブロックする。少なくと
もいくつかの状況下で、ゲノムのダメージに応答してp53によりアップレギュ
レーションされる別の遺伝子、GADD45もG1/S遷移ポイントにおいて細
胞周期を停止させる可能性がある(Marhin et al. 1997)。 あるいはまた、ゲノムのダメージは細胞周期の停止および修復のかわりにp5
3依存性のプログラムされた細胞死を誘導しうる。例えば、Clarke et al. (199
3)は、p53遺伝子中の欠失に関して構成的にホモ接合であるマウスから取った
胸腺細胞は、γ線照射またはエトポシド(etoposide)によるプログラムされた 細胞死の誘導に耐性があるが、グルココルチコイドまたはカルシウムによる誘導
には耐性がないことを示した。p53欠失に関してヘテロ接合であるマウスも、
DNA鎖の破壊を引き起こす薬剤に対して比較的耐性を有するが、ホモ接合より
も弱い。対照的に、無傷のp53を有するマウス由来の胸腺細胞はこれらすべて
の処理に対応答してプログラムされた細胞死に至った。 野生型p53を発現しない癌細胞は、該蛋白の発現を実験的に導入した場合、
プログラムされた細胞死に至ることがしばしば見出された。このことは、いかに
してp53がプログラムされた細胞死を誘導するのかについての機構的説明に到
達する試みをするためのモデル系を提供した。しかしながら、内在性の野生型p
53の機能を分析するためのモデルを作成するために野生型p53機能を除去し
、その後、実験的に野生型p53を構成的に発現させた細胞系の使用は、人を誤
らせる結論を生じる可能性があることに留意しなくてはならない。 Johnsonら(1996年)は、ROSがp53依存性のプログラムされた細胞 死の下流メディエイタとして機能しうることを初めて示した。彼らは、強力なプ
ロモーターの制御下にあるヒトp53 cDNAを担持するアデノウイルスベク ターを用いて、培養ヒトまたはラット平滑筋細胞(SMC)において高レベルの
ヒト野生型p53を発現させた。両方の細胞タイプにおいて同レベルのp53が
発現されたが、ヒト細胞においてのみプログラムされた細胞死が誘導された。感
染から8日以内に、p53を過剰発現する本質的にすべてのヒトSMCが死んだ
ことがわかった。キネティクスの研究により、p53担持ウイルスでの感染から
4時間でSMC中のp53およびROSのレベル増加が示された。3種の無関係
な抗酸化剤はROS産生をブロックするがp53の過剰発現をブロックしないこ
とならびにプログラムされた細胞死の誘導をブロックすることが示された。p5
3の増加した発現は、少なくともいくつかの正常細胞タイプにおいてプログラム
された細胞死を誘導するに十分であり、ROSはこの誘導の下流メディエイタで
あると結論された。 Vogelsteinのグループ(Polak et al. 1997)は、アデノウイルスベクターを 用いて、不活性な内在性p53遺伝子を有するヒトDLD−1大腸癌細胞におい
て野生型p53の発現を引き起こした。ウイルス感染16時間後およびプログラ
ムされた細胞死が明らかになる8時間前にRNAが精製された。細胞mRNA集
団の定量的評価が可能なSAGE法を用いて分析が行われた。約80000個の
転写産物が同定された。p53発現細胞においてこれらのうち14個は著しく(
10倍よりも多い)豊富であり、26個は有意に豊富であった。14個の最も高
度に誘導された遺伝子のうち、13個が同定され、数個が細胞の酸化還元状態に
影響する蛋白をコードしていることがわかった。 そのグループは、p53がROSの産生を刺激することによりプログラムされ
た細胞死を誘導しうると仮定した。細胞内ROSレベルを測定するために蛍光プ
ローブを用いて、その研究者らは、p53担持ウイルスでの感染後にROS産生
が誘導され、プログラムされた細胞死が進行するにつれてROSレベルが増加し
続けることを見出した。強力な酸化剤であるメナジオンまたは過酸化水素でのD
LD−1細胞の処理は14個の遺伝子のうち1個のみ、すなわちp21のみの発
現を誘導し、このグループの遺伝子はROS発現の結果としては簡単に誘導され
ないことが示された。インドメタシンでの細胞の処理の結果としても、セラミド
での細胞の処理の結果としても、これらの遺伝子は誘導されなかった(これら2
種の薬剤はp53発現不存在下でプログラムされた細胞死を誘導しうる)。 タイムコース実験により、p53が酸化還元制御遺伝子を転写的に活性化する
一連のイベントが示唆され、該一連のイベントはROS産生を引き起こし、それ
によりミトコンドリアに対する酸化的ダメージが生じ、さらには細胞死を引き起
こすものである。これらの工程のそれぞれを特異的な薬剤で阻害することにより
連続したイベント間の因果関係が示された。 これらの知見は、下記のDLD−1細胞においてp53により誘導されるプロ
グラムされた細胞死に関する3工程モデルを示唆する:(1)p53は、オキシ
ドレダクターゼを包含する遺伝子の特定のサブセットを転写的に活性化する;(
2)誘導された蛋白はまとまってROSレベルの上昇を引き起こす;(3)RO
Sはミトコンドリアにダメージを及ぼし、カルシウムおよび他の成分の漏出を引
き起こす。これらの成分は、プログラムされた細胞死の最終イベントに構成的に
包含されるICE様酵素ファミリーのメンバーを刺激する。 ゲノムのダメージに応答して野生型p53により転写的にアップレギュレーシ
ョンされる遺伝子に関する異なる細胞タイプ間にはいくぶんかの相違があると思
われる。これらのうち2つはBax(BCL−2ファミリーのメンバーであり、
p53依存性のプログラムされた細胞死の誘導に時々関与することが示されてい
る)およびGADD45(その産物はPCNAに結合し、そのことにより細胞周
期チェックポイントの停止を引き起こす可能性がある)である。例えば、McCurr
achら(1997年)は、霊長類の線維芽細胞において、Baxは化学療法によ り誘導される野生型p53依存性のプログラムされた細胞死のエフェクターの1
つであることを見出した。この研究において、野生型p53は転写的にp53を
活性化することが見出された。しかしながら、BaxもGADD45も、Polyak
ら(1997年)によって以前に議論された研究において野生型p53により誘
導されることがわかった遺伝子には含まれていなかった。化学療法により引き起
こされる細胞のダメージに応答したプログラムされた細胞死の誘導におけるBa
xの潜在的重要性がStrobelら(1996年)による研究において示された。こ のグループは、Bax cDNAを担持する発現ベクターを、機能的p53を欠 くSW626卵巣癌細胞系中にトランスフェクションした。トランスフェクショ
ン体は対照細胞と比較して平均して10倍のBax発現増加を示した。化学療法
後のプログラムされた細胞死の誘導の閾値は、化学療法剤がパクリタクセル、ビ
ンクリスチンまたはドキソルビシンである場合に、Baxトランスフェクション
体において低下したが、化学療法剤がカルボプラチン、エトポシドまたはヒドロ
キシウレアである場合には低下しなかった。
【0075】 野生型p53を発現し、ドキソルビシンでの処理後に増殖停止またはプログラ
ムされた細胞死のいずれかに至る癌細胞系を用いたさらなる研究により、p53
導入後DLD−1細胞中で非常に誘導された同じ14個の遺伝子の大部分が、低
用量の薬剤(細胞周期停止を引き起こした)および高用量の薬剤(プログラムさ
れた細胞死を引き起こした)でアップレギュレーションされることが示された(
Polyak et al. 1997)。その著者らは、細胞が周期停止に至るかまたはプログラ
ムされた細胞死に至るかを決定する際の重要な因子は、細胞が酸化的ストレスに
対処する能力であると推察した。言い換えると、酸化的ストレスを処理する能力
が低い細胞はプログラムされた細胞死に至り、より耐性の細胞は周期停止に至る
のである。 細胞が経験する酸化的ストレスのレベルは、ゲノムダメージ後の細胞周期停止
および修復よりもむしろp53依存性のプログラムされた細胞死に至る傾向に対
して正の相関関係があった。Lotem et al. (1986)は、これらの現象に対する酸 化的ストレスおよびサイトカインの影響を骨髄性白血病細胞において研究した。
抗酸化剤およびある種のサイトカインはこれらの細胞に関して細胞毒性化合物に
より誘導されたプログラムされた細胞死からの共働的防御を示した。しかしなが
ら、過酸化水素を用いて酸化的ストレスを増加させると、細胞死プログラムの発
生が増加し、プログラムされた細胞死を防止するのに必要な防御的サイトカイン
処理のレベルが増大した。 サリチレートはプロテインキナーゼおよびストレス応答に関与している転写因
子の活性化を阻害することが知られている。ChernovおよびStark (1997)は、サ リチレートがp53のDNAへの結合を可逆的に阻害し、その結果、トキソルビ
シンまたは放射線照射処理後のp21転写およびプログラムされた細胞死を誘導
するp53の能力を抑制した。サリチレートがDNAダメージ後60分以内に洗
い流された場合、抑制されていたp53依存性イベントは遂行可能である。 いくつかの状況下においてゲノムダメージ後に野生型p53が細胞周期停止ま
たはプログラムされた細胞死を誘導するかどうかに影響する1の因子はc−my
cである。SaitoおよびOgawa (1995)は、構成的にc−mycを発現し、p53 を発現しないラット肝細胞癌細胞系FAA−HTC1について研究した。これら
の細胞におけるc−myc発現はアンチセンスL CHK2HRオリゴヌクレオ チドにより効果的に抑制された。野生型p53 cDNAを担持するデキサメタ ソンにより誘導可能な発現ベクターをこれらの細胞中にトランスフェクションす
ることにより野生型p53発現が成し遂げられた。結果は、野生型p53がc−
mycの状態に依存して細胞周期のインデューサーとしてあるいはプログラムさ
れた細胞死のインデューサーとして同じ細胞に作用しうることを示した。野生型
p53の発現は一部の細胞においてプログラムされた細胞死を誘導したが、生き
残っている細胞の増殖を阻害しなかった。c−mycの発現が阻害された場合、
野生型p53の発現は細胞増殖の阻害を引き起こしたが、プログラムされた細胞
死を誘導しなかった。プログラムされた細胞死を誘導しうる調節されていないc
−mycの発現も他の研究者により示された(Evan et al. 1992; Hoang et al.
1994; Lotem & Sachs 1993)。 さらなる研究により、野生型p53がある環境において初めに他の遺伝子の発
現を引き起こすことなくプログラムされた細胞死を誘導することが示された。こ
れらの状況下において、野生型p53依存性のプログラムされた細胞死はアクチ
ノマイシンDまたはシクロヘキシミド(それぞれRNAおよび蛋白合成をブロッ
クする))の存在下で起こる(Caelles et al. 1994)。例えば、p53がDN Aに結合するのに必要な末端p53アミノ酸残基を欠くp53を発現するベクタ
ーのHela細胞中への導入は、p−53依存性のプログラムされた細胞死を生
じさせることが示された(Haupt et al. 1995)。しかしながら、この観察結果 がp53の転写における無関与を支持するものであるということにより、十分な
正当化なしに、p53が転写に影響する唯一の経路は遺伝子の転写エレメント自
体に直接結合することによるという仮説が引き出される。これらの知見および類
似の知見(Sabbatini et al. 1995)を用いて、p53が転写に影響せずにプロ グラムされた細胞死を誘導しうるという議論が支持された。 それゆえ、野生型p53が、直接的な蛋白−蛋白相互作用によりあるいはこれ
らの方法の組み合わせによって、特定の遺伝子のセットを転写的に活性化する手
段によりプログラムされた細胞死を誘導することはあり得る。しかしながら、プ
ログラムされた細胞死の誘導は野生型p53の発現には必ずしも必要でなはい。
p53ノックアウトマウスが正常に発達するという観察結果ならびに野生型p5
3を欠く細胞が誘導されてプログラムされた細胞死に至るという事実から、この
ことが明らかである(Clarke et al. 1993)。 図18に示すように、プログラムされた細胞死を開始させる複数の経路が集ま
って、インターロイキン1−β変換酵素(ICE様)ファミリーを含む共通の末
端フェーズを用いる。この酵素ファミリーは11のメンバーを含むことが知られ
ており、3つのサブファミリーに別けることができる:該3つのサブファミリー
はICE、CPP32、およびカスパーゼと呼ばれるIch−1サブファミリー
である(Boldin et al. 1996; Chinnaiyan et al. 1996; Duan et al. 1996a &
1996b; Fernandes-Alnemri et al. 1996; Lin & Benchimol 1995; Lippke et al
. 1996; Muzio et al. 1996; Wang et al. 1996)。例えば、Sabbatini et al.
(1997)は、p53依存性のプログラムされた細胞死の発生におけるICEファミ
リー酵素の役割について特別に研究した。彼らは、実験的に野生型p53を発現
させることにより誘導した新生ラット腎臓細胞系においてICE様プロテアーゼ
CPP32のペプチド阻害剤が細胞死プログラムを阻害することを示した。
【0076】 野生型p53はプログラムされた細胞死を引き起こすICE酵素ファミリーの
能力を高める可能性があるとも思われる(Jung & Yuan 1997)。例えば、COS
−1細胞における野生型p53機能の不活性化は、該細胞がICE様酵素のcD
NAを担持する発現ベクターでトランスフェクションされた場合、該細胞がプロ
グラムされた細胞死に至ることを防止するが、正常COS−1細胞のトランスフ
ェクションは、それらを細胞死プログラムに至らしめる。ICE様酵素または温
度感受性p53変異体のいずれかを担持する発現ベクターが不活性な内在性野生
型p53を有するCOS−1細胞中にトランスフェクションされた。野生型p5
3機能に関する許容温度において、ICE様酵素がプログラムされた細胞死を引
き起こす能力は有意に増大した。さらなる実験は、当該酵素によるプログラムさ
れた細胞死の誘導を促進する野生型p53の能力がBaxにより媒介されること
を示した。
【0077】 癌治療のためのOL(1)p53 臨床的に用いられるすべての癌治療は、用量依存的な様式でプログラムされた
細胞死を誘導することにより癌細胞を殺すものである。いくつかの例において、
このプログラムの誘導は野生型p53依存的であることが示されている。低用量
において、ゲノムのダメージを引き起こす多くの薬剤は、野生型p53を有する
細胞においてチェックポイントの誘導を行う。チェックポイントは細胞増殖を一
時的に停止させ、ダメージを受けた細胞が修復するための時間を提供する。 OL(1)p53の開発に関与した研究者による最近の研究は、野生型p53
の発現を阻害することが無傷の野生型p53依存性細胞周期チェックポイントを
有するかなりの癌細胞に対する多くの抗癌治療薬の殺傷効果をなぜ増大させるの
かという疑問に対する論理的解答を提供するものである。証拠は、細胞周期チェ
ックポイントがゲノムに対する治療上のダメージ後に作動しない場合、癌細胞は
、プログラムされた細胞死の誘導を導く有糸分裂の不存在下でそのDNAを複製
し続ける。治療上重要な結果は、ブロックされたチェックポイントとの関係にお
いて、抗癌治療薬はより効果的に癌細胞を殺すようになる。 いくつかの研究において、野生型p53またはその下流エフェクター(特に、
p21)の1つを遺伝学的にノックアウトすることによりチェックポイントの働
きが妨げられた。これらの妨害は不可逆的性質を有するので、これらの状況下に
おいて野生型p53はプログラムされた細胞死の誘導に必要でないことが明らか
である。他の実験において、ペントキシフィリンのごときメチルキサンチン誘導
体またはプロテインキナーゼC阻害剤UCN−01(7−ヒドロキシスタウロス
ポリン)は(いずれもG2チェックポイント機能を阻害する)、抗癌剤に対する
癌細胞の感受性をさらに大きなものにすることにおいて、野生型p53経路を妨
害する薬剤と相乗作用することが示された。 野生型p53のこの役割と矛盾せずに、p53オリゴおよびOL(1)p53
は、ゲノムにダメージを与える薬剤の癌細胞殺傷能を特に相乗的に増大させる。
さらに、最大の致死的効果を癌細胞に対して引き起こすための最適用量において
、OL(1)p53および抗癌剤の組み合わせは試験した正常細胞タイプを殺さ
なかった。 OL(1)p53のごときホスホロチオエートオリゴまたは天然ホスホジエス
テルオリゴが細胞に結合する場合、それらは細胞に対してシクロオキシゲナーゼ
依存的機構により遊離酸素ラジカルの産生を増加させるように誘導する。酸素圧
を減じた場合よりも20%(大気中と同じ)酸素下で通常の細胞培養を行った場
合のほうがその効果は明らかである。これらのフリーラジカルはゲノムのダメー
ジを引き起こす可能性があり、この現象は、なぜOL(1)p53が癌の化学治
療薬のごときゲノムのダメージを引き起こしうる化合物を添加する必要なしに通
常の組織培養において癌細胞を殺すのか、そしてなぜゲノムにダメージを与える
薬剤を添加しない場合にOL(1)p53は体内に見られるのと同様の酸素レベ
ルにおいて培養された癌細胞を殺さないのか、ということを説明しうるものであ
る。OL(1)p53のごときオリゴで前処理された癌細胞を、p53オリゴの
不存在下で細胞に対して毒性のないゲノムにダメージを与える薬剤を与えて殺す
ことができる。おそらく、ペントキシフィリンのごときG2阻害剤によってこの
相乗効果をさらに高めることができ、該G2阻害剤は、無傷のp53機能を有す
る癌細胞よりも損傷した野生型p53機能を有する癌細胞を治療するために使用
した場合に有効である。 ホスホロチオエートはDNAアナログであるので、DNAに対して親和性を有
する癌の化学療法剤がそれらに結合する。この概念は、ミトキサントロンに固く
結合するがイダルビシンまたはダウノルビシンには結合しないOL(1)p53
を用いて検証された。ミトキサントロンとオリゴとの間の相互作用は、野生型p
53を発現しない癌細胞に対する化学療法剤の毒性の影響を実質的に減じた。 オリゴ−薬剤相互作用についてのもう1つの研究において、イオウ基と反応す
ることが知られているアセトアミノフェンの生体活性代謝物は、OL(1)p5
3を包含するホスホロチオエートオリゴに結合することが示された。この相互作
用はOL(1)p53を不活性化する可能性があり、さらなる臨床試験を行う前
に調査すべきである。 アカゲザルを包含する数種において行われた薬理学的および毒物学的研究は、
OL(1)p53が全身的治療薬としての使用に好ましい薬剤動力学的特性を有
し、当該オリゴ治療レベルと考えられるレベルよりも十分高用量においてさえも
無毒であることを示した。配列決定および細胞培養の研究は、OL(1)p53
が、ヒト細胞におけるのと同様にサル細胞においてp53発現を抑制することを
示唆する。しかしながら、当該オリゴは下等動物由来の細胞または組織に対して
は特別な効果を有しない。
【0078】 単一薬剤としてのOL(1)p53に関するフェーズIの臨床試験を、急性骨
髄性白血病または骨髄形成不全症候群の患者において行った。当該オリゴを10
日間にわたる連続的輸液により与えたところ、当該オリゴは治療レベルと予想さ
れる用量配列番号:において無毒であるという結果が示された。完全な応答は見
られなかった。 OL(1)p53投与開始直前および輸液中の種々の時点で患者から採取した
悪性細胞を20%酸素下で培養した。未治療患者の末梢の白血病性幼若細胞と比
較すると、OL(1)p53輸液開始後に採取した細胞はより迅速に死滅し、患
者に輸液したL(1)p53の効能を表すものであった。同様に、白血病または
骨髄K税不全患者由来の骨髄の長期培養も、悪性細胞を生じさせる能力の実質的
低下を示し、ドナーへのOL(1)p53の輸液の効能を示すものであった。こ
の抑制は治療後何カ月にもわたり持続し、その効果が可逆的であるという証拠は
なかった。 OL(1)p53臨床試験の結果は、当該オリゴをゲノムにダメージを与える
抗癌剤と組み合わせて使用して患者において活性を発揮させなければならないと
いうことを強く示唆する研究室での結果と矛盾しない。試験における患者由来の
細胞を用いた細胞培養データの解釈もこの仮説と矛盾しない。20%酸素下で癌
細胞を培養した場合、当該オリゴはこれらの細胞を誘導して、ゲノムにダメージ
を与える薬剤として役立つROSを細胞に産生させた。上記の議論から、例えば
p53オリゴを用いてp53の発現をブロックすることは、(1)細胞周期の停
止を防止し、修復のための時間を提供し、(2)p53依存性のプログラムされ
た細胞死を防止する。多くの癌治療がゲノムのダメージを引き起こすので、それ
らはp53を発現する癌細胞において野生型p53の誘導を引き起こすと考える
こともできる。実際、X線照射、トポイソメラーゼ阻害剤、アルキル化剤、アン
トラサイクリン、紡錘体阻害剤およびある種の代謝拮抗物質はすべて、p53依
存性の細胞周期停止を引き起こすことが知られている(Cross et al. 1995; Kas
tan et al. 1001; Linke et al. 1996; Tishler et al. 1995)。野生型p53 のかかる誘導の阻害は、ダメージを受けたゲノムを複製させることにより増殖中
の癌細胞に対するこれらの抗癌治療薬の毒性を増大させ、機能不全細胞を生じさ
せ、同様にプログラムされた細胞死も誘導する。
【0079】 この問題に言及した一連の刊行物はJohns Hopkinsおよびthe University of P
ennsylvaniaにおける共同研究者の研究室から出たものである(MaDonald et al.
1996; Waldman et al. 1996 & 1997)。p21の状態のみが異なる同質遺伝子型 のヒト大腸癌細胞系がこれらの研究に使用された。相同組み換えを用いてp21
+/+細胞からp21−/−細胞が得られた。正常には、ゲノムのダメージによ
るp53の誘導は、p21遺伝子への直接結合における転写因子として作用する
p53によるp21の誘導を引き起こす。次いで、新たに合成されたp21は、
細胞周期の必要な蛋白に結合し、その機能をブロックする(図18)。 これらの研究の最初のもの(McDonald et al. 1996)は、p21+/+ HC T116細胞と比較した場合にp21−/− HCT116ヒト大腸癌細胞(い ずれのHCT116クローンも野生型p53を有する)がDNA修復欠損を有す
るかどうかを調べるものであった。クローン原性アッセイによれば、p21欠損
クローンはp21発現細胞よりもUVダメージに対して2〜3倍感受性が高いこ
とがわかった。さらに、無傷のp21機能を有する細胞と比較すると、p21−
/−癌細胞は6−TG−耐性コロニーを自発的に生じる頻度が2〜3倍に上昇し
ており、変異によるhprt遺伝子の不活性化を示すものであった。これらのデ
ータは、p21機能の消失が細胞のDNAダメージ修復能の低下に関連している
ことを示唆するものである。 この概念をさらに検証するために、研究者は発現ベクターをp21+/+また
は−/− HCT116ヒト大腸癌細胞中にトランスフェクションした。該ベク ターは、サイトメガロウイルスのリポーターによりドライブされるベータ−ガラ
クトシダーゼcDNAを含み、トランスフェクションする前にUV照射またはシ
スプラチン抗癌剤のいずれかを用いて故意にダメージを与えた。p21+/+ HCT116細胞と比較すると、p21を欠損したHCT116細胞は、ダメー
ジを受けた発現ベクターの修復効率は3〜5倍低下していた。p21 cDNA を担持する発現ベクターのp21−/− HCT116細胞中へのトランスフェ クションは、その修復能を2〜3倍増大させた。p21とPCNAとの相互作用
を阻害し、かくしてDNAダメージに応答する際に細胞周期停止を防止する薬剤
は、DNAダメージを引き起こす古典的な抗癌剤との相乗的な細胞毒性的相互作
用を有する可能性があると結論された。 引き続いての研究において、研究者らはp21+/+および−/− HC11 6細胞に対するゲノムにダメージを与えるある種の薬剤の効果を調べた(Waldma
n et al. 1996)。薬剤は癌治療薬ドキソルビシン、エトポシドおよびγ線照射 ならびにトポイソメラーゼ−1阻害剤カンプトテカンを包含した。各薬剤は、p
21+/+細胞の細胞周期停止を延長させるが死滅させない濃度においてプログ
ラムさた細胞死を誘導することによる処理を行って90時間以内にp21−/−
細胞の培養物を完全に死滅させることができることが示されていた。p21−/
−細胞の分析により、処理後に細胞は短期間G2においてブロックされたが、G
1においてはブロックされず、次いで、有糸分裂することなしに複数ラウンドの
DNA合成を開始したこと、ならびに生成した異常な核形態を有するハイパージ
プロイド(hyperdiploid)細胞はその後プログラムされた細胞死に至ったことが
示された。 HCT116細胞系とは異なり変異したp53を有するが、2倍体である点で
HCT116細胞系と類似しているDLD−1ヒト大腸癌細胞系を用いて同様の
セットの実験が行われた。その著者は、p53変異細胞はDNAダメージ後にp
21を発現せず、p21−/−細胞と機能的に同等であると推論した。予想され
たように、DLD−1細胞はドキソルビシンまたはγ線照射後にp21をほとん
ど生成せず、プログラムされた細胞死を終わらせるHCT116細胞系における
のと同じセットの形態学的/生理学的変化を必然的に生じさせるチェックポイン
トの欠損が示された。 変異p53を有する異数体ヒト大腸癌細胞系を用いてこれらの実験を行った場
合、DNAにダメージを与える薬剤でのこれらの細胞系のうち2つを処理した効
果は、プログラムされた細胞死を引き起こすのと同じパターンの出来事となった
。第3の細胞系において、前以て存在している異数体性は、細胞死の前のDNA
内容量の有意な増加に関する堅固な結論を十分に妨げるものであった。Waldman らは、「詳細な分析によれば、プログラムされた細胞死は明らかに有糸分裂とD
NAダメージ後のS期とがカップリングしないことにより誘導される。p21依
存性チェックポイントを有しない細胞は、一貫して停止に至るかわりに、有糸分
裂不存在下で複数ラウンドのDNA合成をし続け、倍数体およびプログラムされ
た細胞死の絶頂を極める。」と結論した(1034頁)。 しかしながら、その著者らは、彼らの実験により示された重要な点をコメント
しなかった。いくつかの刊行が、野生型p53を有する細胞において、多くの抗
癌治療薬により誘導されたプログラムされた細胞死がp53依存性であることを
示している(Dronehower et al. 1992; Lowe et al. 1993; Symonds et al. 199
4)。さらに、野生型p53を有するある種の癌細胞は、変異したp53を有す る類似細胞よりも化学療法に対して感受性が高いことがありうる(Aas et al. 1
996; Lowe et al. 1993a & 1993b)。しかし、変異したp53を有する3種の異
なる大腸癌細胞系は、HCT116 p21−/−細胞におけるのと同様のプロ グラムされた細胞死を誘導する一連のイベントを経験したという知見は、ダメー
ジを受けたDNAを有糸分裂不存在下において複製した結果としてのプログラム
された細胞死が野生型p53依存性であることを示唆する。 HCT116に関する研究は、p53/p21に依存する細胞周期停止の妨害
により、抗癌治療薬によるプログラムされた細胞死の誘導に関する閾値を低下さ
せること可能であることを示している。なぜなら、p21+/+であるHCR1
16細胞に必要な用量よりも低い用量でプログラムされた細胞死がp21−/−
細胞において誘導されるからである。p21+/+および−/−両方のHCT1
16細胞が野生型p53を発現するので、この誘導はp53依存性でありうる。
p53依存性のプログラムされた細胞死機構に基づくのであれば、DNAまたは
ゲノムのダメージがプログラムされた細胞死を誘導する閾値は野生型p53を発
現する癌細胞において低下する可能性がある。しかしながら、野生型p53の不
存在下において、p53依存性のプログラムされた細胞死の誘導に関するより高
いダメージレベルの閾値が存在する可能性がある。 OL(1)p53はp53の発現を一時的に阻害するので、このオリゴならび
に慣用的な治療薬での癌細胞の治療は、p53が抑制されている間の細胞周期チ
ェックポイントの妨害、ならびにp53発現回復後のp53依存性のプログラム
された細胞死の両方を引き起こす可能性がある。それゆえ、OL(1)p53は
、p53またはp21の遺伝学的ノックアウトを用いる上記アプローチよりも効
果的に野生型p53発現癌細胞を抗癌治療薬に対して感受性にするはずである。 このシリーズの3番目の研究論文に示された実験は、細胞周期チェックポイン
トの阻害が免疫寛容動物中で増殖したHCT116ヒト大腸癌細胞のγ線照射感
受性を増大させるかどうかを決定するために設計された(Waldman et al. 1997 )。細胞系のp21+/+およびp21−/−サブクローンから異種移植片腫瘍
を確立した。処理しない場合、p21+/+およびp21−/−腫瘍はほとんど
同じ速度で増殖した。次いで、約50mm2の腫瘍を有する1群につき17匹の 動物のうち12匹を7.5または15Gyのγ線で局所照射処理し、その後、2
週間ごとに測定した。p21+/+腫瘍を有する動物に対する照射は治療効果が
なく、すべてのp21+/+腫瘍は処理後数日間増殖し続けた。対称的に、γ線
照射により(照射量の関数として)p21−/−腫瘍の18%および38%(ch
i-square試験によりP<0.01)が治癒された。ここに、治癒は検出可能な腫
瘍が存在しないことと定義した。治癒されなかったp21−/−腫瘍は治療後に
おいて実質的に照射量依存性のサイズの減少を示した。 この研究の第2の目的は、標的細胞のp53および/またはp21の状態によ
り影響される癌治療を評価する際のクローン原性生存アッセイの価値を調べるこ
とであった。γ線照射で生き残ったクローン数は少ないが、HCT116のp2
1+/+およびp21−/−サブクローンを比較した場合、ほぼ同数であること
が見出された。少ないコロニー数はそれぞれ細胞周期停止およびプログラムされ
た細胞死によるものとされた。p21+/+細胞の場合(p21−/−ではない
)、生き残ったコロニー間の領域には生きた細胞が存在していた。研究者は、こ
の生き残ったp21+/+細胞の存在が支持細胞層のような機能を果たしたと至
適した。支持細胞層はクローン原性細胞の増殖を支持することにおいて重要であ
ることが知られている。彼らはさらに、処理されたp21+/+腫瘍におけるこ
の支持細胞層ならびにインビボにおけるかかる支持細胞層の欠如により動物での
データを説明できることを議論した。
【0080】 別のグループもまた、野生型p53および/またはp21の破壊が特定の癌化
学療法剤に対する癌細胞の感受性に与える影響ならびにイオン化照射の影響につ
いて調べている(Fan et al. 1995 & 1997)。MCF−7ヒト乳癌細胞系または
HCT116大腸癌細胞(両方とも野生型p53を有する)を、ヒト乳頭腫ウイ
ルスタイプ−16のE6遺伝子(MCF−7/E6またはHCT116/E6)
または優性p53変異体(MCF−7/mu−p53)でトランスフェクション
して野生型p53の機能を妨害した。クローン原性生存アッセイを用いて野生型
p53機能を阻害したこれらすべてのサブクローンならびにHCT116 p2 1−/−細胞は、無傷のp53またはp21機能を有する対応細胞よりも、シス
プラチンおよびナイトロジェンマスタードに対して有意に感受性が上昇すること
が示された。 野生型p53またはp21の機能が破壊された4種のサブクローンすべては、
無傷のp53またはp21の機能を有する対応細胞と比較した場合に、トランス
フェクションされたシスプラチンによりダメージを受けたCAT−リポ−ター遺
伝子の修復能が欠損していた。したがって、研究者は、これらの細胞のシスプラ
チン感受性の上昇は、G1チェックポイント制御の欠損、ヌクレオチド切断の修
復の欠損、あるいはそれら両方によるものであるとした。 Johns Hopkinsのグループと同様、Fanのグループは、イオン化照射をゲノムダ
メージ剤として用いた場合に、無傷の野生型p53またはp21機能を有する細
胞とそれらの機能を有しない細胞との間のクローン原性生存アッセイにおける有
意な相違を見出さなかった。しかしながら、明らかに彼らは、Johns Hopkinsの 研究チームにより明らかにされたこのアッセイの短所に気づかなかったのである
。 頭部および頸部の癌にかかっている患者から採取した20種のヒト偏平上皮細
胞癌細胞系のp53の状態および放射線照射感受性がServomaa et al. (1996)に
より調べられた。p53変異および/または欠失が細胞系のうち15種において
見られた。照射処理から4週間後に評価されたクローン原性生存アッセイを用い
て「平均不活性化用量」(AUC)が決定された。結果は、変異p53を有する
細胞系またはp53不存在の細胞系については1.82±0.24Gyであり、
野生型p53を有する細胞系については2.23±0.15Gyであった(P<
0.01)。その著者らは、p53を発現しない細胞系が最も放射線に対して感
受性が高いと結論した。 メチルキサンチン誘導体ペントキシフィリンはG2チェックポイントの阻害剤
であることがわかっている(Russell et al. 1996)。種々の疾患の患者に投与 した場合、赤血球柔軟性を増大させる能力(Ciocon et al. 1997)を包含するい
くつかの他の特性によってそれは比較的毒性のない化合物である。ペントキシフ
ィリンは、妨害されたp53機能を有するかまたはp21を欠損した癌細胞系の
殺傷において、無傷の野生型p53およびp21を有する対照細胞の感受性を変
化させることなくシスプラチンとの相乗作用を示す(Pan et al. 1995)。該薬 剤は、野生型p53の機能を損傷した細胞におけるG2チェックポイントの阻害
においてさらに効果的であることも見出されている。
【0081】 Russelら(1996)は、HPVタイプ16由来のE6遺伝子を導入することによっ
てヒトA549肺アデノカルシノーマ細胞系におけるp53の機能を不活性化さ
せた。クローン原性生存アッセイを用いて、彼らは、ペントキシフィリンならび
に新規メチルキサンチンであるリソフィリンの両方が、対照と比較して、γ線照
射に対するE6導入癌細胞の感受性を15倍高めることを見出した。両方の薬剤
は、G2細胞周期停止を誘導する放射線の能力をブロックすることが示されてお
り、リソフィリンはG1停止もブロックすることが見出された。 UCN−01(7−ヒドロキシスタウロスポリン)はプロテインキナーゼC阻
害剤であり、G2チェックポイントもブロックする。該化合物は、齧歯類におい
て増殖したヒト腫瘍に対する抗新生物活性を示し、現在癌治療に関して臨床試験
中である(Pollack et al. 1996)。Wangら(1996)は、野生型p53またはHP V E6遺伝子を担持する発現ベクターのトランスフェクションにより不活性さ れたp53を有するMCF−7乳癌細胞のシスプラチンに対する感受性に影響を
及ぼすこの薬剤の能力について試験した。クローン原性生存アッセイおよびMT
Tアッセイを用いて薬剤感受性を測定したところ、機能的な野生型p53を有す
る細胞と比較した場合、無傷の野生型p53機能を有する細胞におけるUCN−
01処理により薬剤感受性が著しく高まることが示された。ペントキシフィリン
を用いる研究については、UCN−01は、無傷のp35機能を有する細胞より
も、野生型p53機能が除去されている細胞におけるゲノムのダメージにより誘
導されるG2停止をずっと効果的にブロックすることが見出された。 同様に、Shaoら(1997)は、UCN−01は、実験操作の結果として野生型p5
3機能を欠くHCT116大腸癌細胞系およびMCF−7乳癌細胞系に対するゲ
ノムダメージ剤の細胞毒性効果を、野生型p53機能が無傷である細胞に対する
よりもずっと効果的に増強することを示した。 カフェインもインビトロにおいてG2細胞周期停止をブロックし、p34cd
c2キナーゼを活性化することにより作動するように思われる。Yao(1996a)は、
カフェイン処理が、放射線照射により誘導されるプログラムされた細胞死に対し
て野生型p53機能を欠損した腫瘍細胞を選択的に感受性にすることを示した。
かくして、いくつかの癌に関しては、OL(1)p53ならびにG2チェックポ
イント阻害剤の使用は、OL(1)p53単独使用よりも、慣用的な抗癌剤の有
益な効果を大いに増強しうると思われる。 微小管活性薬剤は、典型的にはG2停止を引き起こす細胞周期チェックポイン
トを誘導する。いくつかの研究は、G2活性薬剤に対する細胞の応答に影響する
役割を果たすものとして野生型p53を位置付けてきた(Fan et al. 1995; Pow
ell et al. 1995; Russell et al. 1995)。これらの知見は、Tishlerら(1995) に、前悪性胚性マウスNIH−3T3細胞系における野生型p53依存性プロセ
スを誘導する癌の化学療法剤タクソール、ビンブラスチンおよびノコダゾールの
能力を調べさせた。3種の微小管活性薬剤はすべてG2細胞周期停止を引き起こ
し、p53のDNAへの結合を促進した。ビンブラスチンおよびノコダゾールの
みがp21転写を促進することを示された。正常ヒト線維芽細胞において、HP
V E6遺伝子またはSV40 T抗原遺伝子のいずれかを担持する発現ベクター
でトランスフェクションすることにより野生型p53機能が破壊された。線維芽
細胞が正常およびp53ノックアウトマウスからも採取された。いずれのタイプ
に由来する細胞にいても損傷を受けたp53機能は、対照と比較してタクソール
の細胞毒性の7〜10倍の増加と相関関係があった。タクソールは、細胞のp5
3の状態とは無関係にプログラムされた細胞死を誘導することにより細胞を殺す
ことが示されている。タクソール処理で生き残った無傷のp53を有する細胞は
p21のレベル増加を示し、細胞周期停止に至った。
【0082】 ゲノムのダメージに応答して、p21以外に野生型p53は、PCNAに対す
る阻害効果により細胞周期チェックポイントを誘導する機能を果たす第2の遺伝
子GADD45を誘導する。Smithら(1996)は、アンチセンスベクターでトラン スフェクションすることにより、野生型p53を発現するRKOヒト大腸癌細胞
系におけるGADD45の発現をブロックした。GADD45レベルを低下させ
ることは、UV照射の殺傷効果およびシスプラチン処理に対して癌細胞を感受性
にした。さらに、GADD45が抑制された細胞は、UVによりダメージを受け
たリポータープラスミドおよび無計画な(unscheduled)DNA合成実験により 判定した場合、DNAダメージを修復する能力の低下を示した。野生型p53機
能を破壊する種々の遺伝子を担持する発現ベクターもRKO細胞中にトランスフ
ェクションされた。p53機能の抑制は、GADD45発現抑制と同じ効果を有
していた。 通常にはp21細胞周期チェックポイントと同じ誘導効果を発揮しうる、p5
3により調節される少なくとも1種の付加的な遺伝子GADD45の存在は、ゲ
ノムにダメージを与える薬剤によるチェックポイントの誘導をブロックするため
の標的として、p53をp21よりも良好な標的とした。
【0083】 本発明によれば、OL(1)p53のごときp53オリゴおよび/またはUC
N−01、p21オリゴもしくはp27オリゴのごとき他の細胞周期チェックポ
イント阻害剤と組み合わせて使用される、慣用的なモノクローナル抗体または好
ましくは本発明により得られる触媒性抗体のごときEGFRまたはHER2の阻
害剤は、EGFRおよび/またはHER2を発現する癌腫の治療のための慣用的
な化学療法剤と組み合わせた使用に特に適するであろう。 Mendelsohnおよびその共同研究者は、例えば、モノクローナル抗体でのEGF
R機能のブロックは、p53およびp21またはp27/KIPIの発現増加を
引き起こし、細胞周期チェックポイントの誘導を引き起こす(Wu et al. 1996;
Peng et al., 1996)。EGFR阻害剤とオリゴヌクレオチドまたは触媒性抗体 のごときp53、p21またはp27阻害剤との組み合わせ使用は、特に、ゲノ
ムのダメージを引き起こす可能性のある慣用的な癌治療薬と組み合わせて使用し
た場合に細胞周期停止を防止し、EGFR阻害剤の抗癌効果を増強するであろう
。 さらに、OL(1)p53のごときp53オリゴの使用は他のEGFR阻害剤
の阻害効果を促進するであろう。なぜなら、p53はEGFR遺伝子を転写的に
活性化させるからである(Ludes-Meyers et al., 1996; Sheikh et al., 1997)
【0084】 (C)EGFR触媒性抗体およびOL(1)p53を用いる患者の組み合わせ治
療 治療スケジュールは以下の局面を包含する:(1)癌細胞の試料を採取して、
p53遺伝子の変異状態を調べる。(2)患者に0.1mg/kg/時のオリゴ
を約5日かけて輸液し、次いで、抗体のターンオーバー速度に応じてEGFR触
媒性抗体のボーラス注射を1〜50mgの範囲の用量で静脈注射する。(3)オ
リゴ輸液開始から24時間後に慣用的な化学療法を開始する。選択した化学療法
剤(複数も可)はOL(1)p53に結合せず、ゲノムのダメージを引き起こす
ことのできるものである。この用途に適したオリゴは米国特許第5654415
号に記載されており、その開示を参照により本明細書に記載されているものとみ
なす。
【0085】 実施例II HIVに対するワクチン投与における触媒性抗体 モデルB細胞エピトープおよびgp120由来のTヘルパーエピトープから構
成されるエイズの治療において有用なワクチン組成物をここに記載する。触媒性
Absを誘発するようにB細胞エピトープのCRAAsを設計する。典型的なB
細胞エピトープをCD4結合部位から誘導し、一般的にはCD4結合部位は異な
るHIV−1株において保存されている。gp120のCD4結合部位は適当な
標的であり、さらに、多くの他のエピトープとは異なっているので、それは天然
のウイルス表面上のAbsに近接可能である(31)。CD4結合部位がコンホ
ーメーション決定基であることが知られている。 本発明において、CD4結合部位の特異的部分(CD4結合部位全体に対する
ものとして)を認識する触媒性Abの調製を説明する。触媒性Absに適する標
的となりうるgp120(または他のHIV蛋白)中のさらなるペプチドエピト
ープも同定される。gp120の開裂は生物学的活性の損失を伴った蛋白コンホ
ーメーションの全体的な変化を引き起こすので、ある種のgp120ペプチドエ
ピトープは、それらがHIV−1の宿主細胞への結合またはHIV−1と細胞内
成分との相互作用に直接関与するものでない場合であっても、触媒性Absの適
当な標的となりうる。これらのおよび他の標的も本発明の範囲内のものである。
【0086】 Ab合成に対するT細胞の助けは、MHCの多型性ゆえに、異なる個体におけ
る拘束に対する潜在的問題である。本発明において、十分に明らかにされた遺伝
学的背景を有するマウス株を、B−Tエピトープ抱合体に対する応答における触
媒性免疫の誘発に関するモデルとして使用する。種々のMHCクラスIIアリー
ルにより不規則に認識される「普遍的」T−ヘルパーエピトープを使用する。こ
のアプローチのもう1つの利益は、それがヒトの臨床試験に容易に適用できるこ
とである。 HIV−1のエンベロープ糖蛋白は1本鎖の160kD前駆体gp160とし
て合成される。この蛋白は細胞のプロテアーゼによりArg511−Ala51
2において開裂され、gp120および膜内在蛋白pg41を生じる。gp12
0の生物学的活性は、HIV−1により宿主細胞への最初の結合、ウイルス増殖
、ならびに未感染のニューロンおよび他の細胞に対する毒性効果において重要な
成分である。宿主細胞上のCD4受容体へのgp120のコンホーメーションエ
ピトープの結合はHIV感染の第1段階である。このエピトープを構成している
個々のアミノ酸は、第2(C2)、第3(C3)、および第4(C4)の保存さ
れたgp120セグメント中に存在すると思われる(12)。これらはgp12
0の残基256、257、368〜370、421〜427および457である
。図7参照。CD4結合部位に結合するモノクローナル抗体が記載されている(
32)。CD4結合部位はコンホーメーションエピトープなので、自らエピトー
プを構築しない離れた残基がCD4への結合能維持に重要である。 gp120と他の宿主細胞蛋白との相互作用もウイルス増殖に必要である。例
えば、カルモジュリンアンタゴニストの阻害効果により明らかなように、カルモ
ジュリンによるgp120への結合はHIV−1感染性に関与している可能性が
ある。gp120のV1およびV2領域の間に存在するAsp180はウイルス
複製にとり重要である(33)。同様に、V3ループは感染性に必須であるかも
しれない(34)。それゆえ、CD4結合部位を構築するもの以外のgp120
中の構造決定基はウイルスゲノム複製、コート蛋白合成、およびウイルス粒子パ
ッケージングに必要である。
【0087】 gp120のトリプシン処理はその神経毒性効果をブロックする。HIV−1
粒子をトリプシン処理すると、肥満細胞トリプターゼまたは因子Xaはその感染
性を弱める。残基269〜270または432〜433におけるgp120の開
裂はCD4結合能をなくすが、残基64〜65、144〜145、166〜16
7、172〜173または315〜316における開裂はCD4結合に影響しな
い(35)。一方、gp120のV3ループ中にあるArg315〜Ala31
6ペプチド結合の細胞プロテアーゼによる開裂は増殖性ウイルス感染に必須と考
えられている。宿主細胞表面上に発現されるジペプチジルペプチダーゼ(CD2
6)は、Arg315〜Ala316における開裂の原因であると提案されてい
る。この開裂部位は主要中和決定基(PND)中に存在し、PNDはgp120
のV3ループの成分であり、それに対して防御的Absが容易に合成される。P
NDへのAbの結合は宿主細胞プロテアーゼによるgp120の開裂をブロック
し、HIVの中和を引き起こすと仮定された。PNDがCD4によるHIV結合
において直接的役割を果たしているという証拠はないが、HIV共受容体による
結合における関与が示唆されている。
【0088】 B細胞による効果的なAb合成は、一部には、T細胞動員に依存しており、そ
れが一旦合成されると、T細胞は必要な刺激性サイトカインを分泌し、Tヘルパ
ー細胞上のCD4およびB細胞上のB7のごときアクセサリー分子により媒介さ
れる直接的接触によりB細胞を活性化させる。Ag特異的T細胞の動員は、MH
CクラスII分子に結合したプロセッシングされたAgエピトープからなる複合
体のT細胞受容体(TCR)による認識によって起こる。 T細胞エピトープをB細胞エピトープ(これに対して宿主がAbsを合成する
)に共有結合させることによりペプチドをベースにしたワクチンを処方する。T
エピトープは抗原提示細胞表面上のMHCクラスII分子に結合し、次いで、B
−TエピトープからなるMHCクラスII複合体はTCRに結合する。遠縁交配
種中の異なる個体は異なるMHCクラスIIアリールを発現し、該アリールはT
細胞へのAg提示に関与する(I−EおよびI−K座)。理想的には、ペプチド
ワクチンはMHC拘束のないものであり、すなわち、Ag提示に関与するMHC
クラスIIのバリエーションにかかわらず強力なAb応答が生じなければならな
い。 MHCクラスII分子、TCRおよびAgエピトープ間の相互作用は全く不規
則なものである。かくして、ある種のペプチドは普遍的なTエピトープとして役
立ち、すなわち、これらのペプチドは異なるMHCクラスIIアリールに効率よ
く結合しうる。さらに、異なるタイプのTCRsのレベルでのペプチドの認識に
対する明らかな制限はない。かかるペプチドは、本明細書に記載したように防御
的Ab応答の誘発によりHIVを中和するように設計されたワクチン中の適当な
Tエピトープ成分である。
【0089】 すでに述べたように、ある種のAbsは蛋白抗原中のペプチド結合に結合し、
かつこれを開裂する。最近の研究は、L鎖のVドメインコードするある種の生殖
細胞系遺伝子はこの触媒活性を発現する能力があることを示唆している。免疫さ
れていないヒトおよび動物におけるかなり非特異的なペプチダーゼ活性(多反応
性活性と称す)を有するAbsおよびL鎖が記載されている(36)。さらに、
突然変異法により同定されたVIPase L鎖の触媒残基は生殖細胞系VL遺 伝子によりコードされている。ペプチド抗原での免疫後に起こるAbsの体細胞
系での多様化の過程においてペプチダーゼ活性を改善してもよい。高レベルの触
媒効率を有するある種のVIPase L鎖は、その生殖細胞系対応遺伝子と比 較して非常に変異していることが観察された(14)。適当なVHドメインを触
媒性VLドメインに対合させることは触媒効率を改善すると記載されている(2
8)。さらに、自己免疫性疾患を有する患者から単離されたポリクローナル触媒
性Absはその自己抗原に対して高い親和性を示し(1、4、5)、そのことは
、Absが体細胞突然変異およびクローン選択に付されたという古典的な兆候で
ある。 自己免疫性疾患における触媒性Absの存在は触媒合成への遺伝学的素因によ
るものである可能性があり、該素因は、特定の生殖細胞系V遺伝子の発現あるい
はAb Vドメインの体細胞での配列多様化の間の触媒部位の形成増加により生 じる。自己免疫性疾患は異なるV遺伝子の異なった使用に関連しているという観
察結果は文献において十分に確証されている。Ab発現に関連する他の遺伝子は
自己免疫性疾患における触媒活性レベルに関与している可能性がある。MRL/
lprマウスは良好な触媒性Ab生産者であることが知られている(7)。この
マウス株において、Fasアポトーシス遺伝子の変異はTおよびB細胞の増殖お
よび狼そう様疾病の発症を可能にすると考えられている。
【0090】 gp120に対する特異性と迅速なペプチド結合開裂活性とを合わせ持つAb
sの合成を誘導できる適当な構造を免疫原に取り入れることにより、エイズの治
療用の免疫療法剤が得られるであろう。 チログロブリンに対する自己抗体の触媒活性および合成プロテアーゼ基質を開
裂しうる種々のL鎖の触媒活性は、活性化セリン残基と反応して共有結合するジ
イソプロピルフルオロホスフェート(DFP)により阻害される。図8および9
参照。 VIPに対する触媒性Absは、構造的および機能的に触媒サブサイトとは異
なる高親和性抗原結合サブサイトを含む。抗VIP L鎖において、化学的開裂 に関与する残基(Ser27a、His93)における突然変異はターンオーバ
ー(kcat)を減少させるが、Kmの変化は最小であり、遷移状態の安定性に関与
する残基は基質の基底状態の認識には関与しないことが示唆される。触媒サブサ
イトから空間的に離れた残基における突然変異は基質基底状態への結合を抑制し
(Kmの増加)、しかも予想されたようにターンオーバーを増加させる。それゆ え、最初の高親和性結合および化学的開裂段階に関与する残基は同じではないと
結論できる。
【0091】 遷移状態アナログ(TSAs)に対する抗体ならびに共有結合反応性抗原アナロ
グ(CRAAs) TSAsでの免疫(37、13、38)が遷移状態に結合するAbsを誘導し
、かくして、反応の活性化エネルギー障壁を低下させるための手段として提案さ
れた。上記のごとく、通常使用されるホスホン酸アナログは四面体リン原子およ
びリンに結合した負に帯電した酸素原子を含む。ペプチド結合開裂の遷移状態の
形成は、開裂におかる三角形の炭素原子の四面体構造への変換、ならびにカルボ
ニル基の酸素による負電荷の獲得を包含すると考えられている。それゆえ、ホス
ホン酸TSAsは、オキシアニオン構造および遷移状態の四面体立体配置に結合
しうるAbsの合成を誘導する。しかしながら、これらのTSAsに対するAb
sは比較的望ましくないアシル転移反応を加速するが、ペプチド結合の開裂を触
媒することは報告されていない。次亜リン酸TSAに対する抗体が安定な第1級
アミドをゆっくりと開裂することが最近報告された(11)。抗次亜リン酸Ab
は、より通常の抗ホスホン酸Absよりも、プロトンを切断可能な結合における
アミド窒素にうまく転移させる可能性があり、そのことはおそらく次亜リン酸A
bsの良好な触媒活性を説明するものとなるだろう。
【0092】 この実施例において、我々のCRAAの設計は以下の仮説に基づいて決定され
た:(a)酵素におけるのと同様に、Absによる触媒は、ペプチド結合の開裂
を触媒するためには化学的に活性化されたアミノ酸の関与を必要とする。(例え
ば、セリンプロテアーゼ中のSerのヒドロキシル基は、Ser、Hisおよび
Asp残基間の分子内で水素結合したネットワークの形成により、求核的性質な
らびに共有結合的触媒を媒介する能力を獲得する。);ならびに(b)触媒によ
り複数の構造エレメントが認識されて、効果的な遷移状態の安定化が達成される
。ホスホン酸TSA構造のみでは触媒性Absを誘導するための免疫原としては
不完全であると思われる。なぜなら、この構造は求核性触媒部位、あるいはS1
隣接残基認識部位に関与する触媒中の部位への結合に必要なエレメントを含んで
いないためである。本発明の抗原アナログは、共有結合して触媒する能力ならび
に塩基性隣接残基および四面体反応中心を認識する能力を有するAbsの合成を
誘導する。生殖細胞系によりコードされるAbs中のセリンプロテアーゼ部位に
結合するように設計されたCRAAsにより誘導される上記タイプの触媒性Ab
sの合成をここに説明する。触媒性Abs中の求核性セリン残基と反応しうる求
電子性CRAAsを調製する。これらの新規CRAAsを免疫原として用いてg
p120特異的Absの合成のためにセリンプロテアーゼ部位の使用を促進させ
る。上記CRAAsでの免疫は、生殖細胞系によりコードされた触媒部位を発現
するB細胞のクローン選択を促進する。さらに、CRAA構造に隣接したgp1
20の適当な抗原性エピトープを導入することによりpg120に対する特異性
を確かなものとする。図10参照。
【0093】 慣用的なホスホン酸TSA構造はそれ自体では不十分な免疫原であるにせよ、
有用でありうることに注目すべきである。ホスホン酸TSA中のP1部位におけ
る塩基性残基の導入は触媒性Abの合成の誘導を促進する可能性がある。なぜな
ら、隣接残基の認識と連動して遷移状態における反応中心の安定化が起こりうる
からである。さらに、ホスホン酸エステルCRAAでの免疫の後にホスホン酸T
SAでの免疫が行われる非対応免疫により、共有結合触媒部位ならびにオキシア
ニオン安定化部位の発生が可能となる。これらの機能を合わせ持つAb部位は、
上記機能を1つだけ用いるAb部位よりも触媒として強力であろう。したがって
、TSAsおよびCRAAsを患者に共投与することは本発明の範囲内と考えら
れる。
【0094】 自己免疫性疾患は強力な抗原特異的触媒性Absの産生に関連している。gp
120に結合(39)し、これを開裂しうるAbsが狼そう患者において同定さ
れている。さらに、狼そう傾向マウス(MRL/lpr株)から単離されたL鎖
はgp120を開裂させる。 17人のHIV−1陽性患者および10人の狼そう患者からプロテインG−セ
ファロースアフィニティークロマトグラフィー(41)により精製されたIgG
試料を125I−gp120開裂能に関して分析した。電気泳動的に純粋なgp1 20(IIIB, AIDS Research and Reference Reagent Program, NIH)の放射性標
識をクロラミン−T法により行い、次いで、ゲル濾過により125I−gp120 を精製した。SDS−PAGEおよびオートラジオグラフィーにより120kD
の放射性標識されたgp120の単一バンドが観察された。17個のHIV−1
陽性IgG試料のうち16個はgp120開裂活性を欠いており、1個はかろう
じて検出できる活性を示した。一方、10個の狼そう試料のうち3個は容易に検
出できるgp120開裂を示した。図11参照。IgG試料によっては125I− アルブミンの加水分解は明らかでなく、観察されたgp120の加水分解は非特
異的現象ではないことが示唆された。別の実験において、gp120開裂性狼そ
うIgG試料の1つおよびMRL/lprマウスの設計IgGからL鎖を精製し
た。ヒトモノクローナルおよびポリクローナルIgGからのVIP開裂性L鎖の
単離に関して以前記載されたプロトコール(9、28)を用いて、IgGの還元
およびアルキル化、次いで、FPLCゲル濾過を行うことにより精製を行った。
狼そう患者およびMRL/lprマウスの両方に由来するL鎖ピークに対応する
フラクション中で125I−gp120開裂活性が明らかであった(25kD)。 FPLCカラムから回収されたL鎖の同一性を、すでに記載されたように(28
)SDS−PAGEおよびイムノブロッティングによって確認した。HIV−1
陽性IgGおよびBALB/c IgG由来の類似のL鎖フラクションはgp1 20開裂活性を示さなかった。狼そうL鎖、MRL/lpr L鎖およびトリプ シンによる125I−gp120開裂の比活性(無傷のgp120バンド領域の減 少として示す、便宜上の単位/nM触媒/インキュベーション時間(時))はそ
れぞれ31、307および204であった。おそらく触媒の下位集団はL鎖の小
集団を構成し、触媒性L鎖の真の比活性は上記の値よりも大きいはずである。 セリンプロテアーゼ阻害剤(0.3mMジイソプロピルフルオロホスフェート
)の存在下において、狼そう患者由来のIgGによるgp120の開裂は本質的
に完全に阻害された(図12A)。一方、金属プロテアーゼ、システインプロテ
アーゼおよび酸性プロテアーゼの阻害剤(EDTA、ヨードアセトアミド、ペプ
スタチンA)は反応に影響しなかった。 L鎖により触媒されるgp120の開裂に関する証明は、この活性を有するモ
ノクローナルL鎖の同定からも得られる。多発性ミエローマを有する患者から精
製した29種のモノクローナルL鎖、これらのL鎖の3種の組み換えVLドメイ
ン、VIP加水分解活性を有する1個の組み換えL鎖(10)ならびにポリクロ
ーナル抗VIP Abs(2)を125I−gp120の加水分解能に関してスクリ
ーニングした。多発性ミエローマ患者由来のgp120加水分解活性を有する1
個のモノクローナルL鎖が同定された(Lay2)。残りのAb試料は活性を欠
いていた。gp120加水分解活性がL鎖蛋白ピークとともにゲル濾過カラムか
ら溶離した。生理学的バッファー中および栄養培地中(PBS、HBSSおよび
RPMI1640)においてLay2によるほとんど同等のgp120開裂が観
察された。約80kDa、50kD付近のしみ、20kDおよび6kD未満の4
種の放射性標識gp120開裂生成物が非還元的電気泳動により明らかとなった
。80kDのバンドは還元条件下でさらにサイズが小さくなり、それがジスルフ
ィド結合したフラグメントを含んでいたことが示唆された。HIV−1株III
B、SF2およびMNに由来する125I−gp120調合物を用いて同じ生成物 プロファイルが観察された(図12B)。狼そうIgGと同様、L鎖の活性はセ
リンプロテアーゼ阻害剤DFPにより阻害されたが、他のタイプのプロテアーゼ
の阻害剤によっては阻害されなかった。 開裂反応がgp120の放射性ヨウ素化による人為的なものでないことを確認
するために、未標識蛋白の開裂を調べた(図13)。蛋白の分解産物を認識する
ために以前記載された還元的SDS−電気泳動ゲルおよび抗gp120抗体を用
いるイムノブロッティング(35)により開裂生成物を確認した。120kDの
バンドの強度低下により評価したところ、L鎖濃度上昇に伴うgp120の加水
分解増加が明らかであった。このことは80kDおよび他の開裂生成物の蓄積増
加を伴っていた。還元的条件下で分析した未標識gp120および放射性標識g
p120の開裂プロファイルは、個々のバンドの強度が異なること以外は同じで
あった。おそらく、バンド強度の相違は2つのタイプの基質の検出に使用した方
法によるものであろう(イムノブロッティング対Tyr残基における125I−標 識後のオーロラジオグラフィー)。 L鎖濃度を20nMとしてgp120濃度を増加させて(10〜300nM)
測定した開裂反応の初速度は飽和しうるものであった(見かけのKm値30nM
;Vmax0.06nmol gp120/nmol Lay2/時)。nMのK
m値は比較的高いアフィニティー結合を示唆する。平行して分析したトリプシン
により触媒されるgp120の開裂は1μMまでの濃度においては飽和せず、低
いアフィニティー認識が示唆された。VIPはL鎖による125I−gp120の 開裂を阻害した(VIPのKiは620nM)。Lay2 L鎖も放射性標識V IPを加水分解し、Kmは144nMであった(40)。よって、VIPはgp
120よりも約5〜21倍弱くL鎖に結合すると思われる。gp120とVIP
との間に2個の短い相同領域が確認され、両方のポリペプチドの触媒反応性の基
礎である可能性がある。
【0095】 HIV感染に対して防御能を有する特異的かつ有効な触媒性Absの合成を誘
発するペプチドアナログ処方の合成方法を提供する。初期の研究は、生殖細胞系
によりコードされるAbsの多反応性触媒活性がgp120ペプチドのセリン反
応性CRAAでマウスを免疫することにより動員され改善されうることを示唆し
た。触媒Ab応答の誘発は、非触媒性Abの応答の誘発よりもHIV−1感染に
対して優れた防御を提供するはずである。
【0096】 下記の合成免疫原を調製し、評価する: (A)合成免疫原 (a)破傷風トキソイド(残基830〜844)由来のTヘルパーエピトー
プに抱合したgp120(残基421〜436)のB細胞エピトープ[B−Tエ
ピトープと命名]からなるホスホン酸遷移状態アナログ(TSA) (b)B−Tエピトープのホスホン酸エステルCRAA;および (c)B−Tエピトープの未修飾ペプチド形態 (B)(A)の3種の免疫原での非自己免疫マウス(B10.BR株)および
自己免疫マウス(MRL/lpr)の免疫ならびに血清から精製されたIgGの
下記活性に関する研究: (a)ホスホン酸B−Tエピトープ、ホスホン酸エステルB−Tエピトープ
および未修飾B−Tエピトープの結合および開裂 (b)モノマー全長gp120の結合および開裂;および (c)本来の細胞表面結合gp120の結合および開裂
【0097】 免疫原 HIVに対する触媒性抗体を誘発しうるプロトタイプのワクチンは下記のもの
を含有する:1)B細胞が高アフィニティー抗体を産生しうるエピトープ(Bエ
ピトープ);2)MHCクラスII抗原により結合され、T細胞に提示されるエ
ピトープ(Tエピトープ);および3)ペプチド結合開裂中に形成される遷移状
態の構造模倣物であって、遷移状態を安定化し、かくして開裂反応を触媒しうる
抗体の合成を引き起こすことを意図された構造模倣物。
【0098】 Bエピトープ成分:触媒を、感染プロセスにおいて重要な役割を果たすgp1
20のエピトープ中に存在するペプチド結合を開裂させるようにすることにより
、gp120開裂後の感染性を失わせることができる。生物学的に重要な決定基
から離れた結合におけるgp120の開裂もまたgp120の機能を失わせる可
能性がある。なぜなら、gp120フラグメントのコンホーメーションが元の蛋
白から「全体的に」変化する可能性があるからである。Abを、中和Absの既
知標的であるエピトープを認識させるようにすることにより、ウイルス感染性に
対する中和可能性を増大させることができる。CD4結合部位の開裂は、以下の
理由によりHIVの中和を行うための魅力的な機構である:CD4−gp120
結合はHIVの宿主への侵入に必須の工程である;トリプシンによる432〜4
33結合におけるCD4結合の開裂はgp120のCD4への結合能をブロック
することが知られている;CD4結合部位に対するAbsはHIV感染を抑制す
ることが知られている;HIV表面上に発現される本来のgp120上のCD4
結合部位は環境に対して露出している(本来のgp120中に埋まっているいく
つかの他のモノマーエピトープとは異なる)(32);さらに、CD4結合部位
はHIV−1の異なるサブタイプにおいて完全に保存されている。gp120の
残基421〜436から構成される直鎖状ペプチド配列(KQIINMWQEV
GKAMYA;図10)を、本プロジェクトにおける免疫原のBエピトープ成分
として選択した。突然変異の研究により、gp120のこの領域がCD4結合に
重要な貢献をすることが示された。
【0099】 遷移状態アナログ成分および共有結合反応性抗原アナログ成分:遷移状態が基
底状態よりも多く確立された場合に、触媒が生じる。本発明において、抗原アナ
ログは触媒機能を動員するように作用するが、一方では、抗原の基底状態に結合
するAbsの能力を保持している。後者の特性は、種々のポリペプチドを非特異
的に開裂するAbsとは対照的なgp120特異的触媒を得るのに必要である。
標的ペプチドに隣接したgp120ペプチド配列の導入はgp120に対する特
異性を付与するであろう。セリンプロテアーゼ様触媒性Absによるペプチド結
合開裂の遷移状態の安定化に関与する重要な構造上の特色は:図14に示されて
おり、下記のものを包含しうる:(a)切断可能なペプチド結合における遷移状
態中に形成された四面体求電子性炭素原子;(b)この炭素において形成される
オキシアニオン構造であって、触媒中のAsn、GlnまたはArgのような残
基とのイオン対形成により安定化される構造(いわゆるオキシアニオンホール)
;および(c)切断可能なペプチド結合のN末端側の塩基性残基であって、Ab
sの触媒部位中または触媒部位に近接したところに存在するAspまたはGlu
のごとき酸性残基とのイオン対形成により認識されうる塩基性残基。隣接残基の
正に帯電した側鎖は触媒反応中に結合形成および結合破壊プロセスにに直接関与
しないが、遷移状態において基底状態とは異なった空間的位置を占める可能性が
あることに注意。切断可能なペプチド結合の部分的に二重結合的な特性が遷移状
態の形成により失われ、この結合の周囲における回転が可能となり、その結果離
れた基の位置が変化するので、このことが可能となる。遷移状態におけるかかる
離れた場所での空間的変化が起こる可能性は、切断可能な結合におけるsp2(
基底状態)およびsp3(遷移状態)立体配置におけるペプチド基質のコンピュ
ーターモデリングにより推量される。 ホスホン酸アナログおよびホスホン酸エステルアナログを含むTSAおよびC
RAAをそれぞれ評価する。いずれの場合においても、四面体リン原子がgp1
20中の残基432と433を連結している切断可能ペプチド結合炭素原子のア
ナログとして役立つ。図10に示すフェニルエステ立体配置において、リン原子
は部分的に正電荷を獲得し、それはちょうど切断可能な結合の炭素原子が求核性
セリン残基との反応に必要な部分的に正の電荷を担持するのと同じである。ペプ
チドのO−フェニルホスホネートは、活性部位のセリン残基の酸素原子と共有結
合を形成することにより種々のセリンプロテアーゼを不可逆的に不活性化させう
ることがすでに記載されている(29)。SampsonおよびBartlettならびに他の 研究者(23、24)は、リン原子においてフェニルエステルを作成し、ホスホ
ン酸エステルに隣接するペプチド配列を結合させるのに必要な化学合成を確立し
た。 12個および4個のアミノ酸がTSA/CRAA構造のそれぞれN末端側およ
びC末端側に存在し、gp120の残基421〜436の配列に対応している。
塩基性残基がCRAA−gp120のP1位置に導入され、生殖細胞系によりコ
ードされる塩基性残基に特異的なAbs中の触媒部位の存在が利用された。塩基
性残基の存在は、ホスホン酸フェニルエステル構造とともに、触媒部位への固い
結合を促進し、かくして、触媒部位を合成するB細胞のクローン増殖を選択的に
刺激するCRAA−gp120の能力を促進する。 上記のBエピトープのホスホン酸エステルCRAAは、エステラーゼAbsを
生成させるために用いられた以前のホスホン酸TSAs(13、38)とは構造
的に異なることに注意すべきである。慣用的なホスホン酸TSAsは、触媒中に
見出されるオキシアニオンホールに結合しうる、リンに結合したアニオン性酸素
を含む。しかしながら、ホスホン酸TSAsは触媒部位中の求核性セリン残基と
反応しない。Phe−Ileペプチド結合からなるホスホン酸TSAsはアミダ
ーゼ触媒性Abの生成を誘導しなかったことが報告されている(41)。 以下の理由により、上記ホスホン酸エステルアナログをBエピトープのホスホ
ン酸TSAと比較する:(a)上記研究に記載された免疫原はP1位置に塩基性
残基を含まず、そのことはペプチダーゼAbsの合成のための生殖細胞系触媒の
動員に対抗するものである;および(b)ホスホン酸アナログのみでの免疫がペ
プチダーゼAbの合成を引き起こすには不十分であっても、ホスホン酸およびホ
スホン酸エステルアナログでの非対応免疫は良好なペプチダーゼAb応答を引き
起こす可能性がある。なぜなら、該非対応免疫はオキシアニオンホール(ホスホ
ン酸免疫の場合)ならびに求核性セリン残基(ホスホン酸エステル免疫の場合)
を選択すると考えられるからである。gp120ホスホン酸およびホスホン酸エ
ステル免疫原を用いるかかる同時免疫は本発明の範囲内であると考えられる。
【0100】 Tエピトープ成分:抗gp120Absの合成にT細胞の助けを動員するため
に、破傷風トキシンの残基830〜844に対応する15個のアミノ酸ペプチド
(QYIKANSKFIGITEL)をBエピトープのN末端側に置く。ワクチン構築物中のT エピトープの存在は、大きなキャリア蛋白へのBエピトープの抱合の必要をなく
す。以前のいくつかの研究は、TおよびBエピトープを含む比較的短い直鎖状ペ
プチドがBエピトープに対するAbの効果的な合成を引き起こしうることを示し
ている(42)。本発明に使用される破傷風トキシンTエピトープは、多様なク
ラスIIアリールを発現する宿主においてTエピトープとして役立つことが知ら
れており、それゆえ、「普遍的」Tエピトープとして特徴づけられている(43
)。さらに、このTエピトープに連結されたgp120 Bエピトープは抗gp 120 Ab合成を誘導することが記載されている。Tエピトープの「普遍性」 はヒトにおける研究から推論されるが、おそらくマウスにも適用できるであろう
。なぜなら、クラスIIの拘束は系統発生的に保存されているからである。ヒト
とマウスではこの点において相違がありうるにもかかわらず、本発明に使用する
マウス株は、Ab合成にT細胞の助けを動員することに関与するクラスIIアリ
ールに合致し(Akkハプロタイプ)、差異のあるTヘルパーの動員は触媒性A
bの応答の多様性に貢献するかもしれないという問題をなくす。
【0101】 免疫原のアッセンブリー:破傷風トキシン残基831〜844をN末端に含み
、gp120残基421〜436をC末端に含む31残基の基底状態B−T構築
物(未修飾B−Tエピトープ)の合成を、Applied Biosystemsの合成装置による
慣用的な固相合成により行う。質量スペクトルならびに1Hおよび13CNMRを 行って構造を確認する。 B−TエピトープのTSAおよびCRAAはホスホン酸およびホスホン酸エス
テル構造を標的開裂部位に含む。これらは新規試薬であるが、その合成は本発明
の問題ではない。TSAsおよび他のタイプの酵素阻害剤の合成に標準的な有機
化学的方法がすでに使用されている(23、24)。合成スキームの簡単な概説
は以下のごとし:リジンの次亜リン酸イソステア(isostere)を次亜リン酸のジ
フェニルメチルアミン塩および6−ベンジルカルバマトヘキサナールから調製し
、次いで、酸中でジフェニルメチル基を除去する。C末端フラグメントに対応す
るペプチドがN末端リジンのかわりに2−ヒドロキシ−6−カルボベンジルオキ
シアミノヘキサン酸を含むこと以外は慣用的な固相合成により、必要な隣接ペプ
チド(gp120残基421〜431を伴った破傷風トキソイド残基830〜8
44;gp120残基432〜436)を調製する。他の塩基性側鎖をカルボベ
ンジルオキシ基で保護し、酸性側鎖をベンジルエステル基で保護する。古典的な
液相ペプチド合成法により、保護されたペプチドを亜燐酸リジンイソステアに結
合させる。最終的なペプチドホスホン酸フェニルエステル構造を、亜燐酸とフェ
ノールとの酸化的カップリングにより調製する。アセトニトリル中でのビス(ト
リメチルシリル)アセトアミド、次いで、水性トリエチルアミン、四塩化炭素で
の処理、さらにAG−X−50イオン交換樹脂でのリチウム交換により亜燐酸を
ホスホン酸モノエステルに変換することによるホスホン酸の調製にこれと同じ合
成スキームを使用する(23;スキームhおよびI)。質量スペクトルおよびN
MRを行って構造を確認する。
【0102】 マウスの免疫 4種の免疫原構築物に対するAb応答を調べるために2株のマウス(BR10
.BRおよびMRL/lpr)を用いて研究する。免疫を以下のようにして行う
: a.B−Tエピトープ(破傷風トキシンの残基830〜844に連結されたg
p120の残基421〜436) b.残基Lys432におけるB−Tエピトープのホスホン酸アナログ(TS
A) c.残基Lys432におけるB−Tエピトープのホスホン酸エステルアナロ
グ(CRAA) d.ホスホン酸エステルアナログ、次いで、ホスホン酸アナログB−Tエピト
ープ 慣用的な免疫法を適用してAb合成を誘導する。3回の腹腔内注射および1回
の静脈注射により免疫原を投与する(それぞれ約100μgのペプチド)。最後
の免疫を静脈注射により行う。2種のアジュバント、RIBIおよびアラムを試
験する。アラムはヒトへの使用が認可されており、本発明において提案されたの
と同様のB−Tエピトープに対するAb合成を引き起こすことがすでに示されて
いる。RIBIはフロイントの完全アジュバントの低毒性代替物であり、種々の
Agsに対する良好なAb応答を再現性よく生じさせる。免疫スケジュールを行
っている間に5つの時点においてマウスの眼窩後方集網から採血して血清を調製
する。脾臓細胞を集め、構造−機能の研究を行うためのFvファージディスプレ
イライブラリーを調製するために処理する。2種のアジュバントの分析が有利で
ある。なぜなら、ワクチンに対するAb応答の質および強度はアジュバントによ
り影響される可能性があり、その影響はアジュバントにより動員されるサイトカ
インおよびTH下位集団に対するB細胞の発達およびクローン選択に対する影響
を介するものである(44)。かくして、各グループ5匹からなる全部で16グ
ループのマウスを試験する(4種の免疫原x2種のマウス株x2種のアジュバン
ト)。 低アフィニティー、抗原非特異的ペプチダーゼ抗体がすでに免疫前レパートリ
ー(preimmune repertoire)中に存在する。非特異的ペプチダーゼ活性をコード
している生殖細胞系遺伝子がAb合成に動員される場合には、CRAAsでの免
疫はgp120特異的触媒性Absの合成を引き起こすであろう。自己免疫性疾
患のヒトおよびマウスはAg特異的触媒性Absを豊富に産生するプロデューサ
ーであり、病的な免疫系が触媒部位をコードする生殖細胞系遺伝子を効率よく動
員し、免疫応答期間中に触媒部位を成熟させて個々のAbsに対して特異的なも
のにすることが示唆される。MRL/lprマウス株は遺伝学的に自己免疫疾患
にかかる傾向があり、高レベルの触媒性抗体を産生する能力がすでに観察されて
いる。さらに、免疫前MRLマウスの血清由来のL鎖はgp120開裂活性を発
現する。よって、開示した免疫原でのMRL/lprマウスの免疫により生成し
た抗体の部分集合はgp120特異的触媒活性を発現すると考えられる。狼そう
患者中に見出されるgp120結合Absが、一部には、開示した免疫原中に含
まれるgp120Bエピトープに指向されていることは重要である(39)。B
R10.BRマウス株は自己免疫性疾患の傾向はない。この株から得られる結果
は、健康な免疫系においてgp120に対する触媒性免疫を刺激する、開示した
免疫原の能力を反映するであろう。B10.BRマウスおよびMRL/lprマ
ウスはAb合成のT細胞の拘束に関与するクラスII遺伝子座において同じハプ
ロタイプであり(Akk)、2つの株における触媒性Ab合成の相違はクラスI
Iの拘束によるものではないであろう。
【0103】 Ab結合活性 CRAAsに応答して合成されたAbsは、基底状態よりも、ペプチド結合開
裂反応の遷移状態によく結合し、触媒を生じさせるはずである。CRAAs/T
SAsへのAbsの結合強度はAbの触媒活性を予言するものとして役立つであ
ろう。さらに、免疫原中のBエピトープが免疫原中および全長gp120中にお
いてほぼ同じコンホーメーションで存在するならば、Absは全長蛋白にも結合
するであろう。結局、エピトープが、ウイルス表面上のオリゴマー形態で存在す
ることが知られている本来のgp120中にあるのと同様に露出したものであれ
ば、Absはオリゴマーgp120構造にも結合するであろう。
【0104】 未修飾B−TエピトープおよびTSA B−TエピトープおよびCRAA B−
Tエピトープ:3つの形態、すなわち未修飾、ホスホン酸、およびホスホン酸エ
ステル形態のB−Tエピトープの結合をELISAにより比較する。固相として
未修飾B−Tエピトープ(約50μg/ml)で被覆したELISAプレートを
用い、可溶性競合物質として未修飾、ホスホン酸およびホスホン酸エステルB−
Tエピトープを用いる競合アッセイにより結合強度の見かけの値を評価する(I
C50値として)。ペルオキシダーゼ結合抗マウスIgGを用い、次いで、基質
(o−フェニレンジアミンおよび過酸化水素)を添加して結合を測定する。ポリ
クローナル抗体調合物を調べるので、結合曲線が単純なS字型結合曲線から逸脱
するかもしれない。それにもかかわらず、個々のリガンドに関するIC50値は
Absの平均結合アフィニティーの確実なインジケーターとして役立つであろう
。 下記の関連性を適用して触媒速度の加速を予想することができる: Ki/Kd=kcat/kuncat ここにKiおよびKdはそれぞれTSAおよび未
修飾B−Tエピトープの平衡解離定数であり、kcatおよびkuncatはそれぞれ触
媒された反応および触媒されなかった反応の1次速度定数である。この等式にI
C50値を代入して反応速度の加速を予想することができるが、予想された値は
くつかのAbsの活性の平均値である。なぜなら、研究されるIgG試料は異な
るAbsの混合物だからである。結合アッセイをジイソプロピルフルオロホスフ
ェート(DFP)存在下、4℃で行って、ペプチド開裂による結合パラメーター
の測定値への影響を最小にする。セリンプロテアーゼ阻害剤として知られるDF
Pは、以前の研究においてAbsの触媒活性を不均一に阻害することが観察され
ている。反応温度の低下は触媒反応の速度を低下させるであろう。触媒のアッセ
イから見積もられるKm値は、結合強度のインジケーターとしてのIC50の有
効性を確認する助けとなることに注意。 液相アッセイを行って、固相上への抗原の「被覆」による親和性効果が結合の
評価を誤らせるものでないことを確認する。125I−放射性標識B−Tエピトー プを用いて液相アッセイを行う。すでに記載されているクロラミン−T法(2)
を用いてエピトープの放射性標識を行う。[B−Tエピトープはgp120の残
基435に対応する1個のTyrを含む] プロテインG−セファロースを用い
てAb−Ag複合体をトラップし、ガンマ−スペクトロメーターにおいて放射活
性をカウントすることにより結合を調べる。上述のごとく、TSA/CRAA競
合物質の種々の濃度において結合を調べ、未修飾エピトープおよびそのTSA/
CRAAの結合強度の評価を可能にする。
【0105】 精製gp120および細胞表面に発現されるgp120:精製gp120およ
び細胞表面gp120によるAb結合を測定して、標的Bエピトープが蛋白の全
長オリゴマー形態のAbsに近接可能かどうかを調べる。哺乳動物細胞系により
発現される組み換えgp120を用いて、蛋白の糖鎖付加パターンがHIV感染
細胞におけるものと類似かどうかを確認する。固相上に被覆されたgp120を
用いる競合ELISAを行って、Absの見かけの結合強度を調べる。研究すべ
き競合リガンドは全長gp120ならびに抗体が生起する3つのB−Tエピトー
プである(ホスホン酸TSA、ホスホン酸エステルCRAAおよび未修飾B−T
エピトープ)。合成免疫原および全長gp120の相対反応性を競合リガンドの
IC50値(見かけのKi)から見積もる。全長gp120および未修飾B−T
エピトープのほぼ等しいIC50値は、それら2つの分子において標的Bエピト
ープがほぼ同じコンホーメーションであることを示すものである。漸騰gp12
0に対するよりもホスホン酸またはホスホン酸エステルに対するB−Tエピトー
プのAbsの強力な結合は、Absが触媒活性を示す可能性があることを示すも
のである。上記のごとく、放射性標識gp120を用いる液相アッセイを行って
、リガンド固定化による結合親和性増加のごときELISAの人工的要因の不存
在を確認する。 H9 T細胞系のHIV−1感染細胞はその表面上にgp120を発現する。 細胞表面gp120の大部分は付着ウイルス粒子の形態を模倣する。細胞表面g
p120はウイルス粒子表面上のgp120の凝集状態に類似したオリゴマー状
態として存在すると考えられる。よって、細胞表面に発現されたgp120との
Ab反応は、ウイルス粒子結合gp120を認識するAbsの能力を示すもので
ある。
【0106】 本発明において、NIH AIDS Repositoryから得たH9細胞を5% CO2におい てRPMI/10% FCS中で増殖させる。細胞(106個/ml)をHIV株
MN(AIDS Repository)を含有する培養上清に37℃で2時間感染させる。洗 浄後、細胞を約1週間培養する。丸底96ウェルプレート中、1mMのDFPの
存在下で種々の濃度のIgG(1nM〜1μM)と適当数の無傷の細胞とを4℃
で4〜6時間インキュベーションし、次いで、細胞を洗浄して未結合Abを除去
し、ペルオキシダーゼと抱合したウサギ抗マウスIgGとともにインキュベーシ
ョンし、過酸化水素およびo−フェニレンジアミンで反応物を発色させ、ELI
SAリーダーを用いて490nmにおける光学密度を定量することにより、種々
の濃度のIgG(1nM〜1μM)の結合を調べる。対照は免疫前(preimmune )IgGおよび細胞表面gp120と反応することが知られているAb(NIH AI
DS repositoryから入手可能)を含む。記載されたようにして(45)抗gp1 20Ab検出用蛍光第2抗体を用いるフローサイトメトリーによっても細胞への
Ab結合を研究することができる。この手順は、Ab会合および解離速度を見積
もることにより見かけのAb親和性を調べることを可能にする。 B−Tエピトープ構築物または可溶性全長gp120を細胞に対するAb結合
の競合リガンドとして作用させる競合実験を行う。上の段落で説明したのと同様
の競合実験において、B−TエピトープのIC50値によりBエピトープに対す
るAb結合の相対強度を推算する。Absによるgp120の開裂を最小にする
ために、4℃でインキュベーションを行う。Ab触媒の有効な阻害剤であるジイ
ソプロピルフルオロホスホネートをインキュベーションに用いることもできる。
結合反応の終わりに、トリパンブルー排除試験により細胞生存率を評価して、阻
害剤(および他の実験条件)が細胞の完全性を破壊しないことを確認する。細胞
の完全性の破壊は潜在的にgp120のオリゴマー構造を混乱させるからである
【0107】 触媒活性のスクリーニング プロテインG−セファロースによるアフィニティークロマトグラフィーにより
血清から精製されたIgGを、未修飾B−Tエピトープを基質として使用して触
媒活性に関してスクリーニングする。10μMの基質および0.25μMのIg
G濃度において1〜2時間インキュベーションして初期スクリーニングアッセイ
を行う。見かけのターンオーバーは0.1/分と低いが、生成物は約3μMの濃
度(最初の基質濃度の30%)にまで蓄積するはずである。214nmにおいて
検出する逆相HPLC(トリフルオロ酢酸/アセトニトリルグラジエント)によ
り反応混合物を分析する。生成物ピーク面積から生成物濃度を計算する。対照は
免疫前IgGを含む。 すべてのIgG試料を全長gp120の開裂に関してスクリーニングする。12 5 I−gp120を基質とする。gp120(CHO細胞において発現された組 み換えMN)の放射性標識をクロラミンT法により行い、次いで、分離用FPL
Cを行って電気泳動的に均一な125I−gp120を得る。SDS−電気泳動お よびオートラジオグラフィーを用いて生成物バンドを可視化する。迅速な試料の
取り扱いを可能にする手順が記載されている。1日で約50個のIgG試料を活
性につきスクリーニングすることができる。未標識gp120を基質として用い
て、開裂反応が放射性標識工程に関連した人為的なものでないことを確認する。
反応混合物のSDS−PAGEゲルの抗gp120Abに対するイムノブロッテ
ィングはgp120の種々の蛋白分解フラグメントを認識することができるので
、この目的に適用する。 触媒として使用するIgGの純度をSDS−PAGEにより確認する。変性条
件下(6M塩化グアニジニウム)でのゲル濾過により調製したFabフラクショ
ンおよびIgGの保持活性により、すでに説明されているように(36)触媒活
性がAbsによるものであることが確認される。 ヒト血清不存在下および存在下でアッセイを行って、血清中に見出されるプロ
テアーゼ阻害剤が触媒性Abの活性に影響するかどうかを評価する。予備実験に
おいて、血清は狼そう血清から単離されたAbsによるgp120またはチログ
ロブリン開裂に影響しないことがわかった。これらの結果に基づけば、血清阻害
剤耐性Absもマウス中に存在するはずである。
【0108】 開裂部位特異性:未修飾B−Tエピトープおよび全長gp120の開裂により
生じたフラグメントを同定し、開裂部位の推定を行う。HPLCにより分離され
たB−Tエピトープフラグメントを、すでに記載されているようにして(1、2
)N末端アミノ酸配列決定およびFAB−質量スペクトル測定に供して開裂部位
を同定する。全長のgp120基質の場合、反応生成物をSDS−塩基泳動によ
り分離し、PVDF上にブロットし、次いで、プロットされたポリペプチドをN
末端配列決定に供して、gp120の配列と比較することにより開裂部位の同定
を行う。対照は免疫前マウス由来のIgGを含む。 トリプシンを陽性対照として用いる。トリプシンは、LysまたはArg残基
に隣接した複数のペプチド結合、すなわちBエピトープの残基421−422お
よび432−433間のペプチド結合ならびにTエピトープの残基837−83
8間のペプチド結合においてB−Tエピトープを開裂すると期待される。対照的
に、ホスホン酸またはホスホン酸エステル構造の存在によるAbsにおける触媒
活性の動員により、主にLys432−433ペプチド結合においてIgGによ
りB−Tエピトープが開裂されるはずである。別の結果が観察される可能性があ
る。基底状態の抗原を用いてAg特異的触媒を合成することができる。かくして
、432−433結合以外のペプチド結合において基質を開裂しうる触媒を見出
すことができる。なぜなら、免疫前レパートリー中に存在する、生殖細胞系によ
りコードされる活性は抗原エピトープの全体構造にかかわらず塩基性残基を認識
しうるからである(36、40)。残基432−433において開裂反応が優先
的に起こる程度は、触媒部位動員におけるホスホン酸/ホスホン酸エステル構造
の重要性を示すものである。同様に、全長gp120の開裂が残基421−43
6の範囲内に存在するペプチド結合に限定される程度は、gp120に特異的な
触媒活性の動員におけるこのペプチドエピトープの重要性を示すものである。
【0109】 基質特異性:これらの研究を行って、抗体触媒の治療有用性を評価する。種々
のペプチドおよび蛋白基質の開裂を研究する。以下の基質特異性プロファイルを
研究するためにいくつかの放射性標識ポリペプチドが利用可能である:(a)12 5 I−アルブミン;(b)125I−チログロブリン;(c)125I−VIP;およ び(d)125I−IgG。電気泳動およびオートラジオグラフィーにより可視化 される低分子生成物バンドの出現により蛋白の加水分解が示される。トリクロロ
酢酸を用いて無傷のペプチドを沈殿させることにより、あるいは逆相HPLC(
2)によりVIPの加水分解を測定する。ランダムに選択したポリペプチドの大
きいパネル(n>10;市販ポリペプチド、例えば、カゼイン、コラーゲン等)
を、阻害アッセイ、すなわち、触媒による125I−gp120加水分解を阻害す る能力により試験する。120kDのgp120のバントの消失が抑制されるこ
とにより反応に対する阻害が示される。
【0110】 キネティクス:キネティクスの研究を行って、見かけの反応定数および触媒効
率(kcat/Km)を決定する。未修飾B−Tエピトープおよび全長gp120を
基質として使用する。種々の基質濃度において行うアッセイから反応定数を決定
する。血清がエピトープに結合しうる非触媒性Absと混合された触媒性Abs
を含む場合、結合物は触媒による開裂からエピトープを保護するかもしれない。
これら2つのプールを識別するために、触媒性Absに結合できるが非触媒性A
bsには結合できない固定化阻害剤に血清IgGを吸着させる。かかる阻害剤は
入手可能である。かかる阻害剤がgp120エピトープを含まないので、それら
は、gp120 B−Tエピトープでの免疫により誘導された非触媒性Absに は結合しない。ビオチンを阻害剤に結合させて、アビジン被覆プレートを用いる
固定化を行う。免疫マウス由来の血清IgGを過剰の固定化阻害剤とともにイン
キュベーションした後、未修飾B−Tエピトープに対する結合に関して上清をE
LISAにより分析する。結合の不存在は、エピトープに対する有意な量の非触
媒性Absが存在しないことを示唆する。さらに、Absと阻害剤との間の共有
結合を開裂しうるpH9またはそれ以上のヒドロキシルアミンを用いて結合Ab
sを溶離させることができる。溶離したAbsは、B−Tエピトープに対する非
触媒性Absを含んでおらず、その後これをキネティクスのパラメーターに関し
て分析することができる。 ナノモルのKm値または低いKm値は、高アフィニティー抗原結合活性を示す
ものである。2つの基質に関して同等のKmおよびkcat値が観察されること
は、合成免疫原中に存在する残基421−436がgp120中の類似コンホー
メーションを取っていることを示唆する。見かけの速度定数に関して、IgG調
合物はポリクローナルAb調合物を用いてすでに観察されているターンオーバー
よりも速いターンオーバーを示すはずである。なぜなら、本発明の免疫原は、免
疫手順を行っている間に触媒部位を動員し改良するように特別に設計されている
からである。 IgGにより触媒される未修飾B−Tエピトープの開裂に対するエピトープの
ホスホン酸およびホスホン酸エステルによる阻害についても評価する。抑制され
た加水分解は、ホスホン酸およびホスホン酸エステルペプチドがB−Tエピトー
プの結合に対する競合阻害剤であり、そして/あるいは別の基質として役立つこ
とを示す。阻害が見られる場合、Ki値を測定して、IgGとB−Tエピトープ およびそのTSA/CRAAsとの相対反応性を評価する。TSA/CRAAs
が基質として使用されるかどうかを調べるために、生成物のRP−HPLC分離
およびアミノ酸配列決定による生成物ペプチドの同定によってIgGによるそれ
らの開裂を調べる。触媒が複数のペプチド結合を非規則に開裂しうるものである
場合、TSA/CRAAペプチドはその触媒により開裂されうる。一方、Abs
が専らLys432−Ala433結合を開裂する場合、TSA/CRAAsは
基質として役立たないであろう。なぜなら、それらはこの位置において開裂不可
能なペプチド結合のアナログを含んでいるからである。
【0111】 細胞表面に発現されたgp120の開裂:触媒性抗体の活性がgp120に対
して生物学的に関連のある形態、すなわち、ウイルス結合性オリゴマーgp12
0に指向されていることを確認するためには、細胞表面上にに発現された、生合
成的に放射性標識されたgp120が基質として役立つ。HIVに感染したH9
細胞を35S−標識メチオニン存在下(Met−欠損培地中で)で増殖させること
によりgp120の放射性標識を行う。免疫前および免疫マウス由来のIgGフ
ラクションの濃度を変えて細胞を処理する。放射標識されたgp120を上清中
に遊離させるに十分な温和な界面活性剤(0.1% Triton-X-100)を用いて細 胞抽出物を調製する。蛋白の種々のトリプシンフラグメントに結合することが知
られている(35)入手可能なウサギ抗gp120 Abを用いてgp120( およびそのフラグメント)を細胞抽出物から免疫沈降させる。SDS電気泳動を
用いて反応生成物を分離する。無傷のgp120バンドの消失および低分子量フ
ラグメントの出現は細胞表面gp120の開裂を示す。対照は非免疫ウサギのI
gGを用いた細胞抽出物の免疫沈降物を含有し、その場合、放射活性は沈降しな
いはずである。抗gp120を用いてゲルをインノブロッティングして、免疫沈
降物質がgp120フラグメントを示すことを確認する。 AbsがHIV−1表面上に発現されたgp120のコンホーメーションを認
識することの確認実験も行う。蔗糖密度勾配により精製されたMN−ウイルス調
合物(Advanced Biotechnologiesから入手可能)を基質として使用する。ウイル
スをAbsとともにインキュベーションした後、細胞表面に発現されたgp12
0に関して説明したのと同様にして、すなわち界面活性剤抽出、電気泳動および
gp120開裂フラグメントに結合することが知られている抗gp120 Ab wo用いるイムノブロッティングによりgp120の開裂を調べる。 B−Tエピトープ免疫原での免疫は、全長の可溶性の、細胞表面に発現された
gp120に結合するAbsを誘発する。なぜなら、gp120中の標的エピト
ープはCD4結合部位の一部であり、それが蛋白表面上に露出していると考えら
れるからである(蛋白内部に埋まっているのとは逆)。そのうえ、標的エピトー
プは異なるHIV株において保存されている。よって、広い反応性を有するAb
sの合成が期待される。 非自己免疫マウス由来の免疫前IgGはgp120中の標的エピトープの開裂
を触媒する能力を欠いている。同様に、未修飾B−Tエピトープで免疫された非
自己免疫マウス由来のIgGはgp120開裂活性をほとんど発現しないかある
いは発現しない。 自己免疫マウス由来の免疫前IgGは低レベルのgp120の開裂を示す可能
性があるが、その活性はgp120に非常に特異的ではない。未修飾B−Tエピ
トープでの自己免疫マウスの免疫は触媒活性をgp120特異的なものとするが
、触媒ターンオーバーの改善は免疫の構造から予想されない。対照的に、B−T
エピトープTSAおよびCRAAは、gp120の基底状態ならびにペプチド結
合開裂反応の遷移状態に結合する能力を合わせ持ったAbsの合成を引き起こす
ように設計されている。よって、TSAおよびCRAAでの免疫は、gp120
への高アフィニティー結合(見かけのKmおよびKd値が低い)を示し、さらに
迅速なターンオーバー(見かけのkcat)を示すAbsの合成を誘発すると予
想される。さらに、B−Tエピトープのアナログでの自己免疫マウスの免疫は、
免疫前の状態において見られる不規則な触媒活性を標識gp120エピトープ(
残基421−336)を専ら認識するように指向させる。 TSAsおよびCRAAsでのB10.BRマウス(非自己免疫マウス)の免
疫は、非自己免疫状態における触媒性Ab合成を制限する抑制機構に打ち勝つで
あろう。この試験はHIVワクチンの開発に関連している。なぜなら、その目的
が、宿主の自己免疫または非自己免疫状態にかかわらず感染から防御するワクチ
ンを開発することだからである。 B−Tエピトープのホスホン酸エステルはホスホン酸B−Tエピトープよりも
強力な触媒を誘発するであろう。なぜなら前者の免疫原は、生殖細胞系のVL遺
伝子によりコードされていて、すでに存在している触媒部位の特徴である求核性
Ser/Thr残基を含むAbsを合成するB細胞のクローン増殖を促進するか
らである。一方、ホスホン酸B−Tエピトープは、遷移状態中のカルボニル酸素
上の負の電荷の発生を安定化させるためのオキシアニオンホール(ズブチリシン
中のAsn255のごとき)を含むAbsを動員するように設計されている。オ
キシアニオンの安定化に生殖細胞系によりコードされる触媒による触媒作用が関
与していることを示す証拠はない。しかしながら、V領域の体細胞多様性機構(
)はde novoにおいて触媒部位を発達させうる強力な機構であることに注意。生 殖細胞系の求核性部位ならびに体細胞により発達したオキシアニオンホールを併
有するAbsの開発は非常に実行可能である。かかる求核的なオキシアニオン安
定化部位は、抗体でないセリンプロテアーゼによる有効な触媒の原因となってい
る。ホスホン酸エステルB−Tエピトープおよびホスホン酸B−Tエピトープで
の逐次免疫によりAb合成が誘導される提案された非対応免疫は、高ターンオー
バーのgp120特異的触媒の合成を引き起こすであろう。非対応免疫は、ホス
ホン酸エステルの共有結合的、求電子的反応性により、次いで、免疫応答の期間
中の体細胞によるオキシアニオン安定化構造の発達により、求核部位をコードす
るAb生殖細胞系遺伝子を動員するであろう。
【0112】 未修飾B−Tエピトープにより誘導された抗gp120抗体のHIV−1中和活
性と、ホスホン酸B−Tエピトープおよびホスホン酸エステルB−Tエピトープ
CRAAにより誘導されたAbsの中和活性との比較 CD4へのgp120の結合はHIV−1による細胞の感染を開始させる。4
32−433結合におけるgp120の開裂は細胞によるHIV−1への結合を
有効にブロックするであろう。なぜなら、当該開裂部位はgp120のCD4結
合領域中に存在し、トリプシンによるこの結合の開裂は液相でのCD4によるg
p120結合を阻害することがすでに示されているからである(35)。
【0113】 Abs:対照B−Tエピトープ構築物(未修飾ペプチド)、ホスホン酸B−T
エピトープ(TSA)、ホスホン酸エステルB−Tエピトープ(CRAA)、な
らびにホスホン酸およびホスホン酸エステルB−Tエピトープの組み合わせ(T
SA+CRAA)での免疫期間中における種々の時点でマウスから精製したIg
G試料を比較する。これらの免疫すべてにおいて得られた高度免疫IgGは高ア
フィニティーgp120結合が可能なはずである。両方のマウス株におけるTS
A/CRAA免疫によるIgGに触媒活性が存在すると考えられる。
【0114】 HIV−1中和:最初に、免疫の種々の段階のすべてのマウスから得たブライ
ンドされた(blinded)IgG試料を、十分に特徴づけられた、定量的なT細胞 系アッセイにおいて標準的な研究用株(HIV−1 MN)を用いてスクリーニ ングする。免疫スケジュール終了近くに得た高度免疫IgGを用いてさらなる研
究を行う。対照はHIV−1不存在下でIgGとともにインキュベーションされ
た細胞を含み、その結果、IgGの非特異的毒性効果の可能性が排除される。P
HAにより活性化された血液由来のリンパ球を1の細胞タイプとして、さらに血
液由来のマクロファージを第2の細胞タイプとして、これらのIgG試料を分析
する。1個の二重刺激性単離体HIV−1 ADAは最初の細胞アッセイにおい て使用されるウイルス単離体である。両方の細胞タイプを用いる理由は、異なる
細胞タイプおよびウイルスタイプに特異的なユニークなエピトープに存するかも
しれない中和/不活性化活性の消失を回避するためである。多くの要因が、研究
室株の中和と現場で単離された株の中和との間の意味深長な相違の原因となって
いるということが、初期の研究から明らかである。V3およびCD4の両方を阻
害するヒトモノクローナルならびに十分に特徴づけられたHIV−1陽性ヒトポ
リクローナル血清に対する能力に関して、中和活性を示すAb試料を直接比較す
る。さらに、作用、可逆性の段階、機構ならびに複数の一次細胞タイプにおける
広範な抗原サブタイプ/クラスに対する中和活性の幅に関してこれらの抗体を評
価する。 試験すべきIgGは、非触媒性抗gp120(未修飾B−Tエピトープで免疫
した非自己免疫マウス由来)および触媒性抗gp120 IgG調合物(例えば 、B−TエピトープのTSA/CRAAsで免疫したマウス由来)を包含する。
gp120中の標的BエピトープはCD4結合に必須なので、本発明のIgG調
合物中の非触媒性AbsでさえもHIV−1の中和を阻害すると考えることがで
きる。十分な力価のAbsが誘導された場合、各実験マウス群からの高度免疫I
gGはHIV−1の感染性を抑制する可能性がある。 触媒性Fv構築物および1種の非触媒性Fv構築物の均一な調合物をHIV−
1中和活性に関して比較する。このことにより、ポリクローナルIgGでの研究
から得られた結果が確認される。さらに、Fv構築物はFcドメインを欠くので
、補体結合およびFc受容体結合と類似の現象が除かれる。よって、かかる現象
による促進されたHIV−1感染性の不存在は、Fv構築物を用いると確実なも
のとなる。 触媒性Absの大きな魅力は、非触媒性Absと比較した場合の大きく不可逆
な中和能である。本発明において、触媒性IgG試料は、非触媒性IgG試料よ
りの数オーダー低い濃度で強力なHIV−1中和を示すはずである。当該触媒に
より標的とされるエピトープはgp120のCD4結合部位の構成成分である。
さらに、標的とされる結合(Lys432−Ala433)のトリプシンによる
開裂はCD4へのgp120の結合をブロックすることがわかた。CD4結合部
位は異なるHIV−1株およびサブタイプにおいても保存される傾向がある。よ
って、本発明の抗gp120触媒は、HIV感染のごとき感染症の治療のための
有益な治療ツールである。
【0115】 実施例III 虚血−再潅流傷害および敗血性ショック/SIRSにおけるCRAAsおよび触
媒性抗体の使用 Larry Iはこのセクションの参照を要する 虚血−再潅流傷害は、組織への血液の供給が長時間中断され(虚血)、次いで
、回復(潅流)した場合に起こる。このタイプの傷害は損傷組織に血流を回復す
る処置を行った後の心臓発作患者および卒中患者の両方に影響する。虚血および
特に潅流はいずれも、この組織中へのある種の因子の放出に関連しており、それ
らの因子はプログラムされた細胞死を誘導することにより炎症応答および傷害を
引き起こすものである。 敗血性ショック症候群および全身性炎症応答症候群(SIRS)は、血行力学
的変化、炎症および最終的には肺から予想できる順番で起こる主要器官の機能不
全を包含する、しばしば致命的な症候群に関する用語である。敗血性ショック症
候群は元々グラム陰性細菌の感染およびエンドトキシの効果のみに関連するもの
であったが、その後、自己により生じる拡張された組織損傷のごとき種々の他の
医学的問題が当該症候群を開始させることがわかり、感染のないものをSIRS
と称する(46)。両方の症候群において見られる複数器官の機能不全は密接に
関連しており、プログラムされた細胞死の生起により引き起こされる可能性があ
る。
【0116】 虚血−再潅流傷害 この疾病においてプログラムされた細胞死を誘導する主要な4つの可溶性因子
は反応性酸素種(ROS)および一酸化窒素(→過酸化亜硝酸→ヒドロキシルR
OS)であり、それらはインターロイキン−1ベータ(IL−1)および腫瘍壊
死因子アルファ(TNF)を誘導し、またこれらにより誘導される。 虚血−再潅流傷害および敗血性ショック/SIRSにおけるプログラムされた
細胞死の関与を考慮すると、上記可溶性因子が両方の疾病において重要な役割を
果たしているという事実は医学的急変における病理生理学的類似性を強調する。 本発明の新規CRAAsを利用してIL−1およびTNFを開裂する触媒性抗
体を得て、虚血−再潅流傷害、敗血性ショック/SIRSおよび急性呼吸困難症
候群(ARDS)ならびにリューマチ性関節炎のごとき疾病の治療およびニュー
ロパシー性の痛みの治療を行ってもよい。
【0117】 虚血−再潅流傷害 虚血組織への早期の血流の回復は、中断された酸素および栄養の供給により引
き起こされる細胞傷害の進行をくい止めることにおいて重要である。逆説的に言
えば、虚血組織への血流の回復はさらなる組織損傷に関連している。例えば、4
時間の小腸の虚血は、3時間の虚血、次いで、1時間の再潅流よりも実質的にダ
メージが少ないことが実験的に示されている(47、48)。組織全体に対する
再潅流期の重要性が多くの研究において説明されており、虚血期において開始さ
れる治療的介入が再潅流の発生時において開始される治療的介入と同様に効果的
であることが示されている(49、50、51、52)。虚血−再潅流傷害を受
けた組織は、プログラムされた細胞死が進行している細胞の領域に囲まれた壊死
細胞ゾーンを迅速に示す(53、54、55)。 再潅流が発生した場合に傷害を示すためには虚血組織が分子状酸素に曝露され
なければならないことが十分に確認されている(56−61)。 虚血−再潅流傷害の発生を説明するためにいくつかの機構が仮定されているが
、大部分の注意はROSに注がれていた。ROSは分子状酸素から誘導される負
電荷を有する化合物をいい、それぞれ1個、2個および3個の電子が減っている
スーパーオキシド、過酸化水素およびヒドロキシルラジカルを包含する。 虚血−再潅流傷害においてROSに関連する多くの証拠がある:1)虚血組織
におけるROSの生成は電子スピン共鳴およびスピントラッピングにより(62
、63)ならびにニトロブルーテトラゾリウム還元、化学発光およびサリチルサ
ントラッピングにより検出された。2)虚血−再潅流傷害の不存在下における組
織のROSへの曝露は虚血−再潅流傷害自体に類似の行理学的変化を引き起こす
(64、65、66、67)。3)ROSを捕捉あるいはROS生成を制限する
する作用剤での治療は虚血−再潅流傷害による損傷を有意に軽減する(68、6
9)。
【0118】 虚血の初期効果の1つは罹病組織におけるATP枯渇であり、それは細胞膜を
イオン透過性にし、カルシウム隔離を無効にする。細胞質カルシウムの増加によ
りカルシウム依存性ホスホリパーゼおよび蛋白分解酵素の活性化が促進されるが
、重要な結果はキサンチンデヒドロゲナーゼのキサンチンオキシダーゼへの変換
である(70)。キサンチンオキシダーゼは実質および内皮細胞に見られ、RO
Sスーパーオキシドを生成し、直接的または間接的に過酸化水素を生成する。キ
サンチンオキシダーゼの阻害が虚血−再潅流傷害により引き起こされた損傷を軽
減するということは、この酵素によるROS生成が発症に関与しているという考
えを支持する。 ホスファチジルエタノールアミンの減少、リン脂質の分解、および遊離脂肪酸
の放出が虚血組織において起こる。再潅流が開始すると、遊離脂肪酸、特にアラ
キドン酸が急激に利用され、そのことはリポキシゲナーゼおよびシクロ−オキシ
ゲナーゼ経路を刺激し、ROSを生じさせる。シクロ−オキシゲナーゼ阻害剤は
、虚血−再潅流傷害による組織損傷の軽減において有益であることが示されてい
る。 一酸化窒素は非常に反応性に富む種であり、内皮から連続的に放出される(7
1)。それは微小循環系を活性血管拡張および血管不透過性の状態に維持し、血
小板および白血球の内皮への付着を防止する。それは構成的に活性のある内皮シ
ンターゼによりL−アルギニンから酵素的に合成され、その生成はN6−ニトロ −L−アルギニンメチルエステル(L−NAME)のごときL−アルギニンアナ
ログにより阻害されうる。冠状血管におけるL−NAMEのごとき阻害剤での一
酸化窒素生成の阻害は血管収縮による心筋虚血を引き起こす可能性がある(72
)。しかしながら、一酸化窒素合成の阻害剤は虚血−再潅流傷害に関連した組織
損傷レベルを実質的に低下させるという重要な証拠がある(73、74)。 誘導可能形態の一酸化窒素シンターゼは虚血−再潅流傷害の間のこの分子の増
大したレベルの原因である。インデューサーは、炎症性サイトカイン、神経興奮
性アミノ酸、および虚血後の高体温の間の血流に関連した血管拡張を包含する。
Noiriら(75)は、誘導可能な一酸化窒素シンターゼ遺伝子の転写物を標的し するアンチセンスオリゴがこれらの遺伝子の発現を低下させうることを示した。
全身的に投与した場合、このオリゴは腎臓により接種され、ラットにおいて実験
的に引き起こされた腎臓虚血による腎不全を有意に軽減した。。
【0119】 一酸化窒素はスーパーオキシドアニオンと結合して毒性フリーラジカル過酸化
亜硝酸を生じさせ、虚血−再潅流傷害における主要原因因子と考えられるROS
、ヒドロキシルラジカルを生じさせる可能性がある(74)。スーパーオキシド
を生じさせる分子状酸素の還元はミトコンドリア輸送系のすべての好気的呼吸細
胞において起こる。 一酸化窒素は多くの生理学的および実験的状況においてプログラムされた細胞
死を誘導することが示されている。一酸化窒素生成に対する高レベルの活性化は
、侵入性病原体および腫瘍細胞に対する最初の防衛ライン形成を助ける。 虚血−再潅流傷害領域でのROSの放出は炎症性サイトカインを誘引し、その
ことは、さらなるROSの放出を含む細胞毒性手段によって組織傷害を引き起こ
す可能性がある。多くの研究は以下のことを示している:1)白血球が虚血−再
潅流傷害領域に蓄積すること、ならびに2)循環好中球の枯渇あるいは好中球活
性化を妨害する作用剤の利用は虚血−再潅流傷害に関連した組織損傷を時々軽減
しうること。
【0120】 プログラムされた細胞死の終末期にはICEファミリーに属する一連の酵素が
関与する。これらの酵素のいくつかを阻害しうるペプチドは、齧歯類において一
時的な中大脳動脈閉塞により生じた虚血性脳傷害を軽減し、結果生じる行動の欠
陥を有意に改善することが示されている(76)。後者の観察結果は、プログラ
ムされた細胞死の完了を防止する治療の後に虚血神経組織の機能回復が可能であ
ることを示す。おそらく、虚血後に再潅流傷害が起こる場合よりも機能回復の程
度は大きいであろう。 多くの研究は、プログラムされた細胞死が虚血−再潅流傷害により損傷を受け
た組織の遍在的な特徴であることを示している(53、54、55)。 Szabolcsらによれば(77)、誘導可能な一酸化窒素シンターゼレベルの誘導
は、ラット心臓におけるプログラムされた細胞死と正の相関関係があった。心臓
同種移植片拒絶反応のモデルとして心臓組織がLewisラットからWhistar-Furthラ
ットに移植され、LewisからLewisへの移植片は対照として役立った。プログラム
された細胞死の状態の心筋細胞数は移植から3ないし5日後に急激に増加した。
5日目には、同系移植片と比較して、プログラムされた細胞死の状態にある心筋
、内皮およびマクロファージにおいて同種移植片が有意に増加した。誘導可能な
一酸化窒素シンターゼmRNA、蛋白および酵素活性の発現は、時間および心筋
細胞におけるプログラムされた細胞死の程度とともに増加した。免疫組織学的染
色は、増加した誘導可能な一酸化窒素の領域もニトロチロシンを発現し、ペルオ
キシ亜硝酸生成が示された。
【0121】 多くの証拠が、インターロイキン−1β(IL−1)および腫瘍壊死因子α(
TNF)が虚血−再潅流傷害の進行において重要な役割を果たしているという結
論を支持している。 前炎症性サイトカインの生成は単球/マクロファージシリーズの細胞活性化に
関連しており、その活性化はキサンチンオキシダーゼによる酸素ラジカル活性の
結果起こることが示された。 IL−1は1940年代に発見され、動物に注射した場合に発熱を引き起こす
ことが最初に示された。1970年代初頭において、IL−1は、動物に注射し
た場合に、好中球増多、抗微生物応答の向上、肝臓急性フェーズの反応物の合成
増加、およびコロニー刺激因子の誘導を包含する他の種々の生物学的効果を有す
ることが見出された。また、培養においてマイトジェンに対するT細胞応答を促
進し、アジュバントとして機能することも見出された。 クローニングの研究により、IL−1がIL−1α、IL−1βおよびIL−
1raの3個のメンバーからなるファミリーであることが示された。最初の2つ
はアゴニストであり、最後のものは受容体アンタゴニストである。IL−1αは
細胞膜上に存在するが、IL−1βはサイトカインとして放出され、このテキス
トにおいて言及された形態のみである。それは前駆体として合成され、開裂され
てはじめて活性化できる。これらに最も特異的な酵素はインターロイキン−1β
変換酵素(ICE)であり、プログラムされた細胞死の終末期に活性化される酵
素のファミリーに密接に関連している。 腎臓、肝臓、骨格筋および腸の虚血−再潅流傷害領域においてIL−1発現が
示されている。ラット脳および心臓においてIL−1およびTNFの両方の発現
が同様に示された。Haraら(76)により使用された齧歯類モデルにおいて、中
大脳動脈の実験的閉塞の回復から30〜60分後にIL−1発現はピークに達し
、その後減少した。 IL−1でのラット心筋細胞の治療は一酸化窒素シンターゼの転写ならびにプ
ロテインキナーゼA依存性経路による当該酵素の増加した発現を誘導した。脳の
内皮細胞においてもIL−1はこの酵素を誘導することが示された。同様に、I
L−1およびTNFは、心臓および肝臓の一酸化窒素シンターゼを誘導すること
が示された。上述のごとく、ROSは、プログラムされた細胞死を生じさせる可
能性のあるp53の発現を誘導するゲノムの損傷を引き起こす。 IL−1はIL−6のごとき他の前炎症性サイトカインも誘導する。いくつか
の場合において、誘導は転写因子NF−κBにより媒介され、転写因子NF−κ
BはTNFの効果も媒介する。頻繁に観察されるIL−1とTNFならびにIL
−1とIL−6との間の相乗作用は、一部には、3種すべてのサイトカインに応
答する細胞集団中の有意に重複したシグナルトランスダクション経路に基づいて
説明されうる。
【0122】 肝臓虚血−再潅流傷害ラットのIL−1raでの治療はTNF産生、組織傷害
および死亡率を抑制することがわかった(78)。ラット肝臓において左葉およ
び中葉の血管を90分間クランプすることにより虚血が誘導された。1セットの
実験において、虚血を誘導する5分前にIL−1raが全身投与され、血中およ
び肝臓におけるTNFレベルが再潅流開始後種々の時点において調べられた。対
照動物において、両組織中のTNFレベルは再潅流を継続した場合、時間ととも
に増大することがわかり、虚血開始から4時間半後に実験が終了された。対照的
に、IL−1raでの治療は2つの組織中のTNFレベルの低下を引き起こした
。組織学的実験により、対照と比較して、IL−1raでの治療は肝臓損傷が少
ないことが示された。 第2のセットの実験において、虚血完了後に罹病していない肝臓の右の側葉お
よび尾状葉を取った。対照動物の80%は死亡したが、IL−1raで治療した
動物はその30%が死亡した。 同様の実験において、L−1raでの治療および本来的に存在するI−1ra
により、ラット脳組織が虚血−再潅流傷害により誘導される損傷から防御される
ことが示された。
【0123】 脳の虚血−再潅流傷害におけるTNFの役割が試験された。1のセットの実験
において、中大脳動脈を80分または160分閉塞(一時的閉塞)あるいは実験
終了まで24時間閉塞(恒久的閉塞)する24時間前に、種々の用量のTNFが
ラットに脳室内投与された。いくつかの群において、TNF注射30分前にTN
F中和抗体が投与された。外来性TNFの投与は、恒久的閉塞により生じたイン
ファクトサイズ(infact size)を用量依存的に有意に増大させた。高用量のT NF(25pmol)は一時的閉塞群の100%および恒久的閉塞群の34%の
両方においてインファクトサイズの増大を引き起こした。外来性TNFのこれら
すべての効果は、TNF抗体で前処理された動物において生じなかった。 さらにもう1つのセットの実験において、中和抗体または可溶性TNF受容体
(sTNF−RI)を恒久的閉塞30分前、3時間後または6時間後に投与する
ことにより、外来性TNFをブロックする効果が評価された。閉塞前後のTNF
ブロック効果は阻害剤用量に依存してインファクトサイズを26%まで減少させ
た。 TNFは虚血−再潅流傷害の再潅流期に関連した肝臓の損傷を部分的に媒介す
ることが示されている。肝臓のTNF産生は罹病領域における好中球の隔離およ
び活性化の原因となっており、ROSの放出を引き起こす。中和TNF抗体での
受動免疫はこれらの病理学的効果を有意に抑制することができた。培養肝細胞に
投与されたTNFは共投与されたROSの細胞毒性を促進することも示されてい
る。同様に、中和TNF抗体は心臓血管系への影響を抑制し、ラットモデルにお
いて上腸間膜動脈を45分間閉塞することにより誘発された急性虚血−再潅流傷
害後の生存率を向上させることも示された。
【0124】 敗血性ショック/SIRS 病因論は別として、虚血−再潅流傷害および敗血性ショック/SIRSにおい
て起こる基本的な病理生理学的な出来事は非常に類似しているが、前者において
病状は局在化しているが、後者においては病状は全身的であり、肺から始まる複
数の器官不全で終わる。両方の疾病グループにおける重要な要素はROS、一酸
化窒素、IL−1、TNFおよびプログラムされた細胞死である。 この分野の大部分の実験的研究は、敗血性ショックを細菌または細菌生成物を
用いて誘導できるので敗血性ショックを用いる。患者の敗血性ショック/SIR
Sに関連したこれらの研究において明らかとなった病理生理学的変化は、その症
候群が前炎症性メディエイタのカスケードによりドライブされることを示す。最
初はマクロファージおよび他の炎症性細胞により分泌されるIL−1およびTN
Fによりこのカスケードが開始されるということが、一般的に認められている。
IL−1は多種多様な他の細胞タイプによっても分泌され、体内の大部分の細胞
がIL−1の受容体を有している。IL−1の産生は、ROSおよびTNFによ
り刺激されることが示されており、これらのサイトカインの両方がROS産生を
促進する。敗血性ショックにおいて、IL−1およびTNF産生はエンドトキシ
ンおよび他の細菌生成物の作用から生じる。これら2つの因子ならびにROSの
高い発現は、IL−6、IL−8、γ−インターフェロン、プロスタグランジン
2、スロンボキサンA2、プロスタグランジンE2、形質転換成長因子β、血小 板活性化因子、ブラジキニン、アンギオテンシン、および血管作用性腸ペプチド
を包含する広範な二次メディエイタの過剰産生を引き起こす。これらの因子は病
理学的な臓血管系の血液動力学および凝血ならびにこの症候群に関連した他の変
化を引き起こす。
【0125】 TNFは、その過剰産生がショックおよび死に先立つものであることが示され
たので、敗血性ショック/SIR症候群にリンクした最初のサイトカインであっ
た。その直後にIL−1が同様に毒性を有し、TNFとともに与えられた場合、
相乗効果を示すことが示された。致命的でない量のTNFおよびIL−1を合わ
せた場合の結果として、致命的なショックが動物において生じた。 炎症による損傷が生じた後において、TNFはIL−1に次いで循環系に出現
する最初のサイトカインである。例えば、エンドトキシンを注射されたボランテ
ィアにおいて、TNFレベルは損傷後60〜90分でピークに達し、3時間以内
にベースラインに戻る。IL−1レベルは処置後3〜4時間でプラトーとなる。
これらの一般的観察結果およびTNFがIL−1産生を誘導しうるという知見は
、TNFが敗血性/SIR症候群を開始させる最初のサイトカインであり、IL
−1は敗血性/SIR症候群の継続に大きく関与しているという考えを導いた。
【0126】 TNFおよびIL−1の両方により誘導される血清IL−6レベルの測定値は
、これらのサイトカインの直接測定よりもTNFおよびIL−1産生についての
良好な測定値であることが示唆された。しばしば循環系中のIL−6レベルは、
外傷、敗血症および敗血性ショック/SIRSの患者の疾病の重さと直接相関関
係がある。しかしながら、IL−1およびTNFとは異なり、IL−6の投与は
炎症または敗血性ショック。SIRSを誘導せず、IL−6の阻害剤はこの症候
群の致命的な結果を防止しない。
【0127】 大部分のさらなる証拠は、これらのメディエイタがこの症候群の発症において
重要な役割を果たしているという考えを支持する。例えば、Caseyら(77)は 敗血性ショックに関与する種々の因子と97人の患者の結果との間の相関関係を
調べたところ、患者のうち57人が強い敗血性ショックを有しているかあるいは
低血圧であり、それは差し迫った敗血性ショック/SIRSを早期に示すもので
あった。この群の患者の生存率は54%であった。最強の相関関係が結晶IL−
6レベルと死亡率との間に示され、次に強い相関関係がIL−1レベルとの間に
示された。通常には、IL−1は正常対象においては検出できない(<40pg
/ml)。TNFおよびエンドトキシンレベル、および死亡率との間には相関関
係がなかった。TNFとの相関関係がないことは、このサイトカインが因子カス
ケードの初期段階においてのみ産生され、その半減期が短いという事実によるも
のとされた。しかしながら、上昇したTNFレベルはグラム陽性敗血症の存在と
は相関関係があった。
【0128】 敗血性ショック/SIRSに関与する前炎症性サイトカイン、特にTNFは凝
血および補体カスケードを促進し、補体カスケードはROSの放出を伴う好中球
活性化を引き起こす。一酸化窒素シンターゼは、ともに内皮細胞および炎症性細
胞に存在するIL−1およびTNFによって誘導される。活性化された好中球は
いわゆる呼吸バーストにおいて酸素を消費し、スーパーオキシドイオンを形成し
、該オインは一酸化窒素と反応して過酸化亜硝酸を生成し、過酸化亜硝酸は分解
して非常に毒性の高いヒドロキシルROSを生じる。ROS、特にスーパーオキ
シドは、それらが自己増幅プロセスにおいて血漿前駆体と反応する場合に化学走
性因子を生じる。
【0129】 敗血性ショック/SIRSの患者は抗酸化剤での治療に好ましく応答し、この
症候群の発症におけるROSの重要性が確認された。例えば、4種の抗酸化剤の
組み合わせでの治療後に死亡率の著しい低下が敗血症関連急性呼吸困難症候群(
ARDS)患者において見られた。ARDSは、敗血性ショック/SIRSの最
終期を特徴づける多発性器官不全の最初に起こる病理生理学に関連する肺不全を
いう。同様に、別の研究において、抗酸化剤n−アセチルシステインを与えられ
たARDSの患者は、肺血管抵抗性、拍出量および酸素デリバリーの変化を包含
する改善された心肺機能を示した。 これらのデータおよびさらなるデータの大部分に基づいて得られた敗血性ショ
ック/SIRSの機構に関する理解は、TNFおよびIL−1の産生をブロック
する作用剤によりこの症候群が予防されることを示唆している。IL−1中和抗
体は動物モデルにおいて敗血性ショックを改善することが示されている。しかし
ながら、組み換えIL−1ra投与は、敗血性ショック/SIRSの動物モデル
においてIL−1機能をブロックするために最も頻繁に用いられたアプローチで
あった(78)。 例えば、十分量のIL−1ra、次いで、通常には致死量のエンドトキシンで
のウサギの処置は穏やかで一時的な低血圧を生じさせただけで、組織中への好中
球浸潤を減少させた。IL−1raはK. pneumoniaeおよびE. coliによる腹膜炎
にかかったラットの死亡を防止することも示されている。 ヒヒにおいて引き続き生じる致命的なE. coliによる敗血性ショックを弱める IL−1ra輸液の能力について研究が行われた。IL−1レベルの103ない し104倍という過剰量のIL−1raを投与した場合、サイトカインの初期生 成に対しては影響が見られなかったが、IL−1raは持続的なIL−1応答を
妨害し、生存率はプラシボで43%であるのに対し、100%となった。
【0130】 多くの報告は、TNF中和抗体および可溶性TNF受容体は、敗血性ショック
を誘導しうるエンドトキシのごとき細菌毒の致命的な注射から動物を防御すると
いう証拠を提供している。しかしながら、有益であるためには、エンドトキシン
または細菌の輸液前または輸液中にこれらの治療薬を与え与えなければならない
。 また、TNF−1受容体ノックアウトマウスを用いて敗血性ショックにおける
TNFの役割も調べられた。これらのマウスは、正常マウスにおいて致命的な敗
血性ショック症候群を引き起こす用量のTNFに応答しないことが示された。さ
らにノックアウトマウスは、D−ガラクトサミンおよび肝臓による代謝をブロッ
クすることにより動物をトキシンに対して感受性にする薬剤で前処理された場合
において、通常には致死量のエンソトキシに応答しなかった。エンドトキシによ
り誘導されるTNF血漿レベルに関しては正常マウスとノックアウトマウスとの
間に差異はなかった。致死量以下のエンドトキシ投与後、循環系中に放出された
IL−6レベルは対象マウスと比較してノックアウトマウスにおいて劇的に低下
していることがわかった。最後に、ノックアウトマウス由来のマクロファージは
、誘導可能な一酸化窒素シンターゼ経路による一酸化窒素生成能が非常に制限さ
れていることが示された。対照的に、IL−6欠損マウスはかかる制限を示さな
かった。
【0131】 5つの異なる企業において開発中の、敗血性ショック治療用の6種のTNFア
ンタゴニストは同時にフェーズII〜IIIの臨床試験中である。これらの阻害
剤のうち4種は中和抗体であり、2種は可溶性の組み換えTNF受容体である。
これらの製品はこの症候群に対する実行可能な治療薬としては差異がない。しか
しながら、中和抗体を包含するTNFアンタゴニストは本質的に患者において有
効でないわけではない。なぜなら、それらはリューマチ性関節炎の治療のための
臨床試験において実質的に見込みがあることがその後示されたからである。 明らかに、ここ10年間における敗血性ショック/SIRSの新たな治療薬を
開発するための試行は多くの失望を生んできた。Pruittら(78)は、なぜサイ
トカイン阻害剤での試験が失敗したのかについての多くの研究者により提示され
た多くの理由をまとめた。おそらく、成功を妨げる1つの最大の障害は現存のサ
イトカイン阻害剤のコストに関連しているであろう。それらが高価であることは
それらの予防的使用を不可能にする。例えば、Pruittら(78)により指摘され
たように、血漿における10〜15マイクログラム/mlという治療濃度を持続
させるためには、患者が敗血症である限り1日約2.5グラムのIL−1raを
1.5〜2.0mg/kg/時の濃度で投与しなければならない。 その結果、IL−1またはTNFの阻害剤を投与される患者はすでに徴候を示
している。しかし、この症候群の発症に関する我々の理解は、当該症候群を進行
させるための大きな役割を有する過剰な前炎症性サイトカインの放出のカスケー
ドにおける非常に初期の段階おにおいてIL−1および特にTNFの機能をブロ
ックしなければならないことを強く示唆している。さらに、動物実験は、炎症傷
害の前または同時にIL−1およびTNFを投与しないと敗血性ショック/SI
R症候群が有効に発生しないことが動物実験により示されている。 例えば、Synergen Inc.のフェーズII試験において、患者が研究に適した候 補であると判断されてから平均9時間後にIL−1raが投与された(79)。
結果として、試験に入った多くの患者はIL−1ra輸液開始24時間前または
それ以前に敗血性応答を発症した。かくして、IL−1機能をブロックするため
の試みを開始する時までには、多くの患者について、前炎症カスケードが十分に
進行している。 IL−1ra臨床試験における陽性応答は28日のオールコーズ(all-cause )死亡率判断基準の使用によりあいまいなものとなった。フェーズIIおよび最
初のフェーズIII試験データの再評価により、IL−1ra輸液により生じる
大きな利益が治療3〜7日目に得られたことが明らかである(78)。生存率曲
線はその後本質的に平行となった。この知見はIL−1raの非常に短い半減期
を反映している可能性があった。例えば、敗血症霊長類におけるベータ−フェー
ズのIL−1ra半減期は約21分である。同様に、IL−1およびTNFの半
減期は分ないし時において測定される。それゆえ、IL−1ra輸液から最初の
1週間後の死亡率が治療価値の評価とは無関係であることは驚くにあたらない。 全身投与されたIL−1またはTNFの阻害剤について一般的に適用できるこ
とであるが、IL−1ra臨床試験に関するもう1つの問題は、サイトカインの
血漿濃度に基づくサイトカイン阻害剤の用量決定に関する慣習により生じる。こ
れらのサイトカインの局部的な組織での濃度は血漿中に存在するよりも高濃度で
ある可能性がある。例えば、ARDS患者において、肺のIL−1濃度は15n
g/mlであるが、血漿濃度は100pg/ml未満であることが示されている
【0132】 よって、敗血性ショック/SIRSのデータおよび当該症候群に関する現在の
理解は、(1)IL−1およびTNFをブロックし、危険性のある患者に予防的
に与えても費用が十分に少なくてすむ新規治療薬;(2)およびこの症候群に関
連した多くの死亡を引き起こす器官不全に貢献する主要因子であるプログラムさ
れた細胞死を防止する新規治療薬の開発を支持する。 したがって、TNFおよびIL−1に対して特異的な触媒性抗体の免疫生成を
刺激するCRAAsを本明細書に記載する。他の既知モノクローナル抗体の投与
に基づく免疫療法用にすでに開発されているプロトコールを用いてこれらの抗体
を投与してもよい。本発明の抗体は触媒的に作用するので、その用量は、可逆的
かつ化学量論的に結合する抗体よりもずっと少ない。したがって、当該症候群の
危険性のある患者の予防的処置のコストはおおいに低下するであろう。TNFα
に対する触媒性抗体を誘導する典型的なCRAAを図15に示す。IL1βに対
する触媒性抗体を誘導する典型的なCRAAを図16および17に示す。ボロネ
ート求電子中心を図17に示す。
【0133】 実施例IV 本発明の触媒性抗体での受動免疫 モノクローナル抗体の投与が臨床的に有益である多くの医学的領域がある。器
官移植の分野において、インビボにおいてT細胞を枯渇させるためにT細胞受容
体に結合するMoAb(OKT3)が使用されている。さらに、宿主体移植片疾
患を治療するためにMoAbsが使用されて、ある程度の成功をおさめている。
多発性硬化症の治療におけるT細胞の下位集団を枯渇させる抗CD4MoAbの
能力を評価する臨床試験が確立されている。 したがって、モノクローナル抗体の投与方法は通常の医師によく知られている
。典型的方法および投与スケジュールが、化学療法剤のみを用いる、あるいは腫
瘍遺伝子HER2に対する組み換えmoAbとの組み合わせを用いるフェーズI
IIのランダム化され、コントロールされた研究において提供されている。 研究される組み換えヒト化MoAb Her2のアームに対してランダム化さ れたすべての患者に4mg/kgの治療薬を静脈注射投与する。0日目(MoA
b HER2輸液初日、あるいは対照群における患者に関するランダム化の日) に付加用量を投与し、次いで、研究期間中1週間ごとに2mg/kgを静脈投与
する。研究のための通院期間中に患者を臨床的評価、身体的試験に指向された徴
候(適切な場合には)ならびに研究室的試験によりモニターする。研究期間中決
められた間隔ですべての患者についてルーチンの腫瘍評価を行う。すべての不利
な出来事を記録する。 HER2モノクローナル抗体に関して上で説明したように本発明の触媒性抗体
の投与を行う。HER2の研究と同様に、輸液後に、投与された触媒性抗体の有
効性を調べるために患者を評価する。 上記のように投与される触媒性抗体が患者において望ましくない副作用を引き
起こす場合、免疫性CRAAs投与して触媒性抗体の作用を共有結合的に抑制す
る。
【0134】 実施例V 本発明のCRAAsを用いる能動免疫 すでに開発した方法を用い、所望抗原に対する防御的抗体を誘導するように設
計されたワクチンを用いて能動免疫を行う(82、83)。例えば、アラムのご
とき適当なアジュバント処方と混合されたCRAAsを最大抗体合成のために最
適化された用量(100〜1000μg/kg体重)で筋肉内投与し、血清中の
触媒性抗体のレベルがプラトーレベルに達するまで、4週間間隔で2または3回
の追加免疫を行うことができる。そのようにして生成した防御免疫は数年間持続
すると考えられる。なぜなら、攻撃生物または癌細胞に曝露された場合に刺激さ
れて抗体を産生する特異的で寿命の長いメモリー細胞が、ワクチン投与により生
成するからである。触媒性抗体濃度を調べるための説明および方法は実施例Iお
よびIIに示されている。大部分の抗原に対する抗体合成応答はT細胞依存性で
あるので、実施例IIにおいてgp120の場合に説明したようにペプチド合成
により適切なT細胞エピトープを免疫原に導入することができる。別法として、
必要ならば、Lysの側鎖アミノ基またはCysの側鎖スルフヒドリル基を介し
てキーホルリムペットヘモシアニンのごとき担体をCRAAに抱合させて、抗体
応答を最大化させることもできる。
【0135】 文献 1. Paul, S., Volle, D.J., Beach, C.M., Johnson, D.R., Powell, M.J. and
Massey, R.J. Catalytic hydrolysis of vasoactive intestinal peptide by h
uman autoantibody. Science 244:1158-1162, 1989. 2. Paul, S., Sun, M., Mody, R., Eklund, S.H., Beach, C.M., M
assey, R.J. and Hamel, F. Cleavage of vasoactive intestinal peptide at m
ultiple sites by autoantibodies. J. Biol. Chem. 256:16128-16134, 1991. 3. Suzuki, H., Imanishi, H., Nakai, T. and Konishi, Y.K. Hum
an autoantibodies that catalyze the hydrolysis of vasoactive intestinal
polypeptide. Biochem. (Life Sci. Adv.) 11:173-177, 1992. 4. Li, L., Kaveri, S., Tyutyulkova, S., Kazatchkine, M. and P
aul, S. Catalytic activity of anti-thyroglobulin antibodies. J. Immunol.
154:3328-3332, 1995. 5. Shuster, A.M., Gololobov, G.V., Kvashuk, O.A., Bogomolova,
A.E., Smirnov, I.V. and Gabibov, A.G. DNA hydrolyzing autoantibodies. S
cience 256:665-667, 1992. 6. Gololobov, G.V., Chernova, E.A., Schourov, D.V., Smirnov,
I.V., Kudelina, I.A. and Gabibov, A.G. Cleavage of supercoiled plasmid D
NA by autoantibody Fab fragment: Application of the flow linear dichrois
m technique. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92:254-257, 1995. 7. Tawfik, D., Chap, R., Green, B., Sela, M. and Eshhar, Z. U
nexpectedly high occurrence of catalytic antibodies in MRL/lpr and SJL m
ice immunized with a transition state analog. Is there a linkage to auto
immunity? Proc. Natl. Acad. Sci. USA 92:2145-2149, 1995. 8. Davies, D.R. and Chacko, S. Antibody Structure. Acc. Chem.
Res. 26:421-427, 1993. 9. Sun, M., Gao, Q-S., Li, L. and Paul, S. Proteolytic activi
ty of an antibody light chain. J. Immunol. 153:5121-5126, 1994. 10. Gao, Q-S., Sun, M., Tyutyulkova, S., Webster, D., Rees, A
., Tramontano, A., Massey, R. and Paul, S. Molecular cloning of a proteo
lytic antibody light chain. J. Biol. Chem. 269:32389-32393, 1994. 11. Titmas, R.C., Angeles, T.S., Sugasawara, R., Aman, N., Da
rsley, M.J., Blackburn, G. and Martin, M.T. Aspects of antibody-catalyz
ed primary amide hydrolysis. Appl. Biochem. Biotechnol. 47:277-290, 199
4. 12. Gao, Q.-S., Sun, M., Rees, A. and Paul, S. Site-directed
mutagenesis of proteolytic antibody light chain. J. Mol. Biol. 253:658-6
64, 1995. 13. Lerner, R.A., Benkovic, S.J. and Schultz, P.G. At the cr
ossroads of chemistry and immunology: Catalytic antibodies. Science 252
:659-667, 1991. 14. Tyulkova, S., Gao, Q-S., Thompson, A., Rennard, A. and Pa
ul, S. light chains selected from an asthma patient by phage display. Bi
ochem. Biophys. Acta. 1316:217-223, 1996. 15. Batra, S.K., Rasheed, A., Bigner, S.H. and Bigner, D.D.
Oncogenes and anti-oncogenes in human central nervous system tumors. La
b. Invest. 71:621637, 1994. 16. Modjtahei, H., Ecc les, S.A., Box, G., Styles, J. and Dea
n, J. Antitumor activity of combinations of antibodies directed against
different epitopes on the extracellular domain of the human EGF recepto
r. Cell Biophys. 22:129-146, 1993. 17. Modjtahedi, H., Eccles, S., Sandle, J., Box, G., Titley,
J. and Dean, C. Differentiation or immune destruction: two pathways for
therapy of squamous cell carcinomas with antibodies to the epidermal gr
owth factor receptor. Cancer Res. 54:1695-1701, 1994. 18. Wikstrand, C.J., Hale, L.P., Batra, S.K., Hill, M.L., Hum
phrey, P.A., Kurpad, S.N., McLendon, R.E., Moscatello, D., Pegram, C.N.,
Reist, C.J., Traweek, S.T., Wong, A.J., Zalutsky, M.R. and Bigner, D.D.
Monoclonal antibodies against EGFRvIII are tumor specific and react wi
th breast and lung carcinomas and malignant gliomas. Cancer Res. 55:314
0-3148, 1995. 19. Faillot, T., Magdelenat, H., Mady, E., Stasiecki, P., Foh
anno, D., Gropp, P., Poisson, M. and Delattre, J.Y. A phase I study of
an anti-epidermal growth factor receptor monoclonal antibody for the tre
atment of malignant gliomas. Neurosurgery 39:478-83, 1996. 20. Stragliotto, G., Vega, F., Stasiecki, P., Gropp, P., Pois
son, M. and Delattre, J.Y. Multiple infusions of anti-epidermal growth f
actor receptor (EGFR) monoclonal antibody (EMD 55,900) in patients with
recurrent malignant gliomas. Eur. J. Cancer 32A:636-40, 1996. 21. Nagane, M., Coufal, F., Lin, H., Bogler, O., Cavenee, W.K
. and Huang, H.H. A common mutant epidermal growth factor receptor conf
ers enhanced tumorigenicity on human glioblastoma cells by increasing pr
oliferation and reducing apoptosis. Cancer Res. 56:5079-5086, 1996. 22. Brown, P.M., Debanne, M.T., Grothe, S., Bergsma, D., Caro
n, M., Kay, C. and O'Connor-McCourt, M.D. The extracellular domain of t
he epidermal growth factor receptor. Studies on the affinity and stoich
iometry of binding, receptor dimerization and a binding-domain mutant.
Eur. J. Biochem. 225:223-233, 1994. 23. Sampson, N.S. and Barton, P.A. Peptidic Phophonylating a
gents as irreversible inhibitors of serine proteases and models of the t
etrahedral intermediates. Biochemistry 30:22255-2263, 1991. 24. Baylis, E.K., Campbell, C.D., and Dingwall, J.G. 1-amino
alkylphoshonous acids. Part 1. Isosteres of the protein amino acids J. C
hem. Soc. Perkin Trans. Part I: 2845-2853, 1984 25. Tyutyulkova, S., Gao, Q-S. and Paul, S. Selection of huma
n immunoglobulin light chains from a phage display library. Antibody Eng
ineering Protocols. Ed., Paul S. (Methods in Molecular Biology Series, H
umana Press, Totowa, NJ) 51:377-394,1995. 26. Clackson, T., Hoogenboom, H.R., Griffiths, A.D. and Winte
r, G. Making antibody fragments using phage display libraries. Nature
352:624-628, 1991. 27. McAfferty, J., Fitzgerald, K.J., Earnshaw, J., Chiswell,
J., Chiswell, D.J., Link, J., Smith, R. Kenten, J. Selection and rapid p
urification of murine antibody fragments that bind a transition state an
alog yb phage display. Appl. Biochem. Biotechnol. 47:157-174, 1994. 28. Sun, M., Mody, B., Eklund, S.H. and Paul, S. VIP hydrolys
is by antibody light chains. J. Biol. Chem. 266:15571-15574, 1991. 29. Bone, R., Sampson, N.S., Bartlett, P.A. and Agard, D.A.
Crystal structures of a-lytic proteaase complexes with irreversibly boun
d phophonate esters. Biochemistry 30:2263-2272, 1991. 30. Lax, I., Fischer, R., Ng, C., Segre, J., Ullrich, A., Giv
ol, D. and Schlessinger, J. Noncontiguous regions in the extracellular
domain of EGF receptor define ligand-binding specificity. Cell Regul. 2
:337-345, 1991. 31. Moore, J. and Trkola, A. HIV type 1 coreceptors, neutral
ization serotypes, and vaccine development. AIDS Res. Hum. Retroviruses
13:733-736, 1997 32. Thali, M., Furman, C., Ho, D., Robinson, J., Tilley, S.,
Pinter, A. and Sodroski, J. Discontinuous, conserved neutralization epit
opes overlapping the CD4-binding region of human immunodeficiency virus
type 1 gp120 envelope glycoprotein. J. Virol. 66:56355641, 1992. 33. Wang, W-K., Essex, M. and Lee, T-H. The highly conserved
aspartic acid residue between hypervariable regions 1 and 2 of human im
munodeficiency virus type 1 gp120 is important for early stages of virus
replication. J. Virol. 69:538-542, 1995. 34. Ivanoff, L.A., Dubay, J.W., Morris, J.F., Roberts, S.J.,
Gutshall, L., Sternberg, E.J., Hunter, E., Matthews, T.J. and Petteway,
S.R.J. V3 loop region of the HIV-1 gp120 envelope protein is essential f
or virus infectivity. Virology 187:423-432, 1992. 35. Pollard, S., Meier, W., Chow, P., Rosa, J. and Wiley, D.
CD4-binding regions of human immunodeficiency virus envelope glycoprote
in gp120 defined by proteolytic digestion. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 8
8:11320-11324, 1991. 36. Kalaga, R., Li, L., O'Dell, J. and Paul, S. Unexpected pr
esence of polyreactive catalytic antibodies in IgG from unimmunized dono
rs and decreased levels in rheumatoid arthritis. J. Immunol. 155:2695-27
02, 1995. 37. Watanabe-Fukunaga, R., Brannan, C.I., Copeland, N.G., Jen
kins, N.A. and Nagata, S., Lymphoproliferation disorder in mice explaine
d by defects in Fas antigen that mediates apoptosis. Nature 356:314-317
, 1992. 38. Tramontano, A., Janda, K.D. and Lerner, R.A. Chemical re
activity at an antibody binding site elicited by mechanistic design of a
synthetic antigen. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 83:6736-6740, 1986. 39. Bermas, B.L., Petri, M., Berzofsky, J.A., Waisman, A., Sh
earer, G.M. and Mozes, E. Binding of glycoprotein120 and peptides from t
he HIV-1 envelope by autoantibodies in mice with experimentally induced
systemic lupus erythematosus and in patients with the disease. AIDS Res
. Hum. Retrovir. 10:1071-1077, 1994. 40. Paul, S., Li, L., Kalaga, R., Wilkins-Stevens, P., Steven
s, F.J. and Solomon, A. Natural catalytic antibodies: Peptide hydrolyzi
ng activities of Bence Jones proteins and VL fragment. J. Biol. Chem. 2
70:15257-15261, 1995. 41. Pollack, S.J., Hsiun, P. and Schultz, P.G. Sterospecific
hydrolysis of alkyl esters by antibodies. J. Am. Chem. Soc. 111:5962-5
964, 1989. 42. Ahlers, J.D., Pendleton, C.D., Dunlop, N., Minassian, A.,
Nara, P.L. and Berzofsky, J.A. Construction of an HIV-1 peptide vaccin
e containing a multideterminant helper peptide linked to a V3 loop pepti
de 18 inducing strong neutralizing antibody responses in mice of multipl
e MHC haplotypes after two immunizations. J. Immunol. 150:5647-5665, 19
93. 43. Panina-Bordignon, P., Tan, A., Termijtelen, A., Demotz, S
., Corradin, G. and Lanzavecchia, A. Universally immunogenic T cell epi
topes: promiscuous binding to human MHC class II and promiscuous recogni
tion by T cells. Eur. J. Immunol. 19:2237-2242, 1989. 44. Ahlers, J.D., Dunlop, N. Alling, D.W., Nara, P.L. and Ber
zofsky, J.A. Cytokine-in-adjuvant steering of the immune response pheno
type to HIV-1 vaccine constructs. J. Immunol. 158:3947-3958, 1997. 45. Sattentau, Q.J. and Moore, J.P. Human Immunodeficiency V
irus Type 1 Neutralization Is Determined by Epitope Exposure on the gp12
0 Oligomer. J. Exp. Med. 182:185-196, 1995. 46. Bone R., Balk R., Cerr F (1992). Definitions for sepsis
and organ failure and guidelines for the use of innovative therapies in
sepsis. The ACCP/SCCM consensus conference committee. American college o
f chest physicians/society of critical care medicine. Crit Care Med 20,
864-874. 47. Parks D & Granger D. (1986a). Contributions of ischemia
and reperfusion to mucosal lesion formation. Am J Physiol 250, G749-G75
3. 48. Parks D. & Granger D. (1986b). Xanthine oxidase: biochem
istry, distribution, and physiology. Acta Physiol Scand 548, 87-100. 49. Carden D., Smith J. & Korthuis R. (1990). Neutrophil-med
iated microvascular dysfunction in postischemic canine skeletal muscle:
role of granulocyte adherence. Circ Res 66, 1436-1444. 50. Grisham M. Hernandex L. & Granger D., (1989). Adenosine
inhibits ischemia-reperfusion induced leukocyte adherence and extravasat
ion. Am J Physiol 257, H1334-H1339. 51. Jerome S., Smith C. & Korthuis R. (1993). CD18-dependent
adherence reactions play an important role in the development of the no
-reflow phenomenon. Am J Physiol 263, H1637-H1642. 52. Morris J., Haglund U. & Bulkley G. (1987). The protectio
n from postischemic injury by xanthine oxidase inhibition: blockade of f
ree radical generation or purine salvage. Gastroen, 92 1542-1547. 53. Charriaut-Marlangue E., Margaill I., Represa A., Popovici
T., Plotkine M. & Ben-Ari (1996). Apoptosis and necrosis after reversi
ble focal ischemia: an in situ DNA fragmentation analysis. J Cereb Bloo
d Flow Metab 16:186, 33-41. 54. Johnson E., Greenlund L., Akins P. & Hsu C. (1995). Neur
onal apoptosis: current understanding of moleular mechanisms and potenti
al role in ischemia brain injury. J Neurotrauma 12, 843-852. 55. Li Y., Chopp M., Jiang N., Yao F. & Zaloga E. (1995) Temp
oral profile of in situ DNA fragmentation after transient middle cerebra
l artery occlusion in the rat. Cereb Blood Flow Metab 15, 389-397. 56. Hearse D. (1977). Reperfusion of ischemic myocardium. J
Mol Cell Cardio 9, 605-615. 57. Hearse D., Humphrey R. & Chain E. (1973). Abrupt reoxyge
nation of the anoxic potassium arrested rat heart: a study of myocardial
enzyme release. J Mol Cell Cardio 5, 395-407. 58. Korthuis R., Smith J. & Carden D. (1989). Hypoxic reperf
usion attneuates postischemic microvascular injury. Am J Physio 256, H3
15-H319. 59. Perry M. & Wadhaw S. (1988). Gradual reintroduction of o
xygen reduces reperfusion injury in cat stomach. Am J Physiol 254, 366-
372. 60. Walker P., Lindsay T., Labbe R., Mickle D. & Romaschine A
. (1987). Salvage of skeletal muscle with free radical scavengers. J V
asc Surg 6, 68-75. 61. Wright J., Fox D., Kerr J., Valeri C. & Hobson R. (1988).
Rate of reperfusion blood flow modulates reperfusion injury in skeleta
l muscle. J Surg Res 44, 754-759. 62. Bolli F., Jeroudi M., Patel B., DuBose C., Lai E. (1989).
Direct evidence that oxygen-derived free radicals contribute to post i
schemic myocardial dysfunction in the intact dog. Proc Natl Acad Sci US
A 86, 4695-4699. 63. Bolli R., Patel B., Jeroudi M., Lai E., & McKay P. (1988)
. Demonstration of free radical generation in stunned myocardium of int
act dogs with the use of the spin trap a-phenyl-N-tert-butyl nitrone.
J Clin Invest 82, 476-485. 64. Burton K. (1988). Evidence of direct toxic effects of fr
ee radicals on the myocardium. Free Rad Bio Med 4, 15-24. 65. Gupta M. & Singhal P. (1989). Time course of structure,
function, and metabolic changes due to an exogenous source of oxygen met
abolites in the rat heart. Can J Physiol Pharmcol 67, 1549-1559. 66. Parks D., Shah A. & Granger D. (1984). Oxygen radicals:
effects on intestinal vascular permeability. Am J Physiol 247, G167-G17
0. 67. Przyklenk K., Whittaker P. & Kloner R. (1990). In vivo i
nfusion of oxygen free radical substrates causes myocardial systolic, bu
t not diastolic, dysfunction. Am Heart J 119, 807-815. 68. Downey J. (1990). Free radicals and their involvement du
ring long term myocardial ischemia and reperfusion. Annu Rev Physiol 52
, 487-504. 69. Granger D. (1988). Role of xanthine oxidase and granuloc
ytes in ischemia-reperfusion injury. Am J Physiol 255, H1269-H1275. 70. Chien K & Han A. (1984). Accumulation of unesterified ar
achidonic acid in ischemic canine myocardium: relationship to a phophati
dylcholine deacylation reacylation cycle and the depletion of membrane p
hospholipids. Circ Res 54, 312-322. 71. Moncada S. & Higgs A. (1993). The L-argine-nitric oxide
pathway. N Engl J Med 329, 2002-2012. 72. Patel V., Yellow D., Singh K., Neild G. & Woolfson R. (19
93). Inhibition of nitric oxide limits infarct size in the in situ rabb
it heart. Biochem Biophys Res Commun 194, 234-238. 73. Depre C., Vanoverschelde J., Goudemant J., Mottet I. & Hu
e L. (1995). Protection against ischemic injury by nonvasoactive concen
trations of nitric oxide synthase inhibitors in the perfused rabbit hear
t. Circulation 92:7, 1911-1918. 74. Naseem S., Kontos M., Rao P., Jesse R., Hess M. & Kukreja
R. (1995). Sustained inhibition of nitric oxide by NG-nitro-L-arginine
improves myocardial function following ischemia/reperfusion in isolated
perfused rat heart. J Moll Cell Cardio 27, 419-426. 75. Noiri E., Peresleni T., Miller F. & Goligorsky M. (1996).
In vivo targeting of inducible NO synthase with oligodeoxynucleotides
protects rat kidney against ischemia. J Clin Invest 97:10, 2377-2383. 76. Hara H., Friedlander R., Gagliardini V., Ayata C., Fink K
., Huang Z., Shimizu-Sasmata M., Yuan J. & Moskowitz. (1997). Inhibitio
n of interleukin 1B converting enzyme family proteases reduces ischemic
and excitotoxic neuronal damage. Proc Natl Acad Sci USA 94, 2007-2012. 77. Szabolcs M., Michler R., Yang X., Aji W., Roy D., Athan E
., Sciacca R., Minanov O. & Cannon P. (1996). Apoptosis of cardiac myoc
ytes during cardiac allograft rejection: relation to induction of nitric
oxide synthase. Circulation 94:7, 1665-1673. 78. Shito M., Wakabayashi G., Ueda M., Shimazu M., Shirasugi
N., Endo M., Mukai M. & Kitajima M. (1997). Interleukin 1 receptor bloc
kade reduces tumor necrosis factor production, tissue injury, and mortal
ity after hepatic ischemia-reperfusion in the rat. Transplant 63:1, 143
-148. 79. Casey L, Balk R., & Bone R. (1993). Plasma cytokine and
endotoxin levels correlate with survival in patients with the sepsis syn
drome. Ann Intern Med 119, 771-778. 80. Pruitt J., Copeland E. & Moldawer L. (1995). Interleukin
-1 and interleukin-1 antagonism in sepsis, systemic inflammatory respons
e syndrone, and septic shock. Shock 3:4, 235-251. 81. Fisher C., Slotman G., Opal S., Pribble J., Bone R., Emm
anuel G., Ng D., Bloedow D. & Catalano M. (1994b). Initial evaluation o
f human recombinant interleukin-1 receptor antagonist in the treatment o
f sepsis syndrome: a randomized, open-label, placebo-controlled multicen
ter trial. The IL-1RA sepsis syndrome study group. Crit Care Med 22, 12
-21. 82. Robinson, A., Farrar, G.H, Wiblin, C.N., Methods in Molec
ular Medicine Humana Press, Totowa, New Jersey, 1996. 83. Dudgeon, J.A, Cutting, W.A.M., Chapman, Hall, Immunizatio
n: Principles and Practice, London 1991.
【0136】 本発明の特定の好ましい具体例を上で説明し、特別に例示したが、本発明をか
かる具体例に限定するものではない。特許請求の範囲に記載のように、本発明の
範囲および精神から離れることなく本発明に対して種々の修飾を行うことができ
る。
【0137】
【配列表】
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、基質の基底状態および遷移状態の安定化に関与する抗体
の触媒作用に関する自由エネルギー(ぞれぞれΔGSおよびΔGTS)のダイヤグ ラムである。ΔG+ uncatおよびΔG+ catはそれぞれ触媒されない反応および触媒
される反応の活性化エネルギーに対応する。Kmは基底状態安定化の程度の関数
である。Kcat/Kmは、触媒−基質基底状態複合体に対する遷移状態安定化
の程度の関数である。
【図2】 図2は、上皮成長因子受容体(EGFR)蛋白のドメイン構造を
図式的に示したものである。Ligandは主にドメインIIIに見られるリガンド結
合領域を示し;TMは膜貫通ドメインを示し;CYsはシステイン豊富ドメイン
を示し;SPはシグナルペプチドを示す。
【図3】 図3は、抗EGFR触媒性抗体の調製のために提案されたクロー
ニング戦略を図式的に示すダイヤグラムである。
【図4】 図4は、CRAA−EGFRペプチドの構造を示す。
【図5】 図5は、重複伸長法によるFvの構築を示すダイヤグラムである
【図6】 図6は、セリンプロテアーゼ反応性フルオロホスフェート遷移状
態アナログの固定化を図式的に示すダイヤグラムである。(a)トリエチルアミ
ン、CH2Cl2;(b)水、THF;(c)DAST;(d)無水グルタル酸、
ピリジン;(e)DCC、DMAP、トリエチルアミン、フルオレセイン。
【図7】 図7は、gp120の構造を図式的に示したものである。Vは可
変領域;PNDは主要中和領域;矢印は、本発明方法を用いて得られた触媒性抗
体により標的とされる開裂部位である。
【図8】 図8は、求核性セリン残基とDFPとの反応を図式的に示す。
【図9】 図9は、ジイソプロピルフルオロホスフェートエステルによりビ
オチンに抱合することによる、L鎖ペプチド活性に対する不可逆的阻害を示す棒
グラフである。クローンU19由来のL鎖(1μM)を阻害剤とともに30分イ
ンキュベーションした。未結合阻害剤をゲル濾過により除去した。20nMのL
鎖および放射性標識VIP基質を用いてペプチダーゼ活性を測定した。阻害剤で
前処理しないでゲル濾過に供したL鎖の活性(約15000cpm)に対する阻
害%としてデータを表す。
【図10】 図10は、本発明での使用を企図された典型的な免疫原構造を
示す。ボックスは標的とされる開裂部位(Lys432−Ala433)周辺の
構造を示す。隣接残基は3種の免疫原において同じである。アミノ酸番号は全長
のgp120中のものである。
【図11】 図11は、50nMの狼そう患者由来のIgGとともにインキ
ュベーションされた125I−gp120(100nM)の加水分解(左パネルの レーン2)およびMRL/lprマウス由来の11nMのL鎖とともにインキュ
ベーションされた125I−gp120(100nM)の加水分解(右パネルのレ ーン2)を示す非還元性ゲルのオートラジオグラムである。左および右のパネル
のレーン1はHIV−1陽性対象由来の非触媒性IgGおよびBALB/cマウ
ス由来のL鎖とともにインキュベーションされた同量の基質を示す。インキュベ
ーションは37℃で2時間行った。
【図12】 図12は、DFP(10μM)の存在下および不存在下で狼そ
うIgG(50nM)とともに1時間インキュベーションした場合の、抗体によ
り触媒される125I−gp120の開裂を示すグラフである。(B)種々の株由 来の125I−gp120をL鎖Lay2(20μM)とともに2時間インキュベ ーションしたものである。
【図13】 図13は、L鎖Lay2(20μM)による未標識gp120
の加水分解を示す、還元性SDSゲルのイムノブロットである(レーン2)。
【図14】 図14は、セリンプロテアーゼによるペプチド結合開裂の間に
おけるアシル−酵素形成の推定遷移状態を図式的に描いたものである。アシル酵
素複合体(右の構造)は水分子の攻撃により脱アシル化される。
【図15】 図15は、TNFαに対する触媒性抗体を誘導するように設計
された典型的なCRAAである。
【図16】 図16は、IL−1βに対する触媒性抗体を誘導するように設
計された典型的なCRAAである。
【図17】 図17は、IL−1βに対する触媒性抗体を誘導するように設
計された典型的なCRAAである。このCRAAにおいて、求電子反応中心はボ
ロネート分子を含む。
【図18】 図18は、p53により媒介されるシグナリングに関与する細
胞性分子を図式的に示すダイヤグラムである。
【図19Aおよび19B】 図19Aおよび19Bは、臨床的に有望な慣用
的モノクローナル抗体により標的とされる抗原の一覧を示す。かかる抗原は本発
明の触媒性抗体に適した標的である。
───────────────────────────────────────────────────── 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) A61P 19/02 A61P 19/02 19/04 19/04 29/00 101 29/00 101 35/00 35/00 37/06 37/06 C07K 16/00 C07K 16/00 (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,UG,ZW),E A(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ,BA ,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,CU, CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB,GD,G E,GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS ,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK, LR,LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK,M N,MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,RU ,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM, TR,TT,UA,UG,US,UZ,VN,YU,Z A,ZW (72)発明者 ジェナディ・ゴロロボブ アメリカ合衆国77096テキサス州ヒュース トン、ノース・ブレーズウッド5500番、ア パートメント259 (72)発明者 ラリー・スミス アメリカ合衆国68114ネブラスカ州オマハ、 ジャクソン・ストリート7824番 Fターム(参考) 4C085 AA02 AA03 AA13 AA14 BB07 BB08 BB17 DD61 DD88 GG02 GG03 GG06 4H045 AA10 AA11 AA30 BA10 BA50 CA40 DA75 DA86 EA22 EA28 EA29 FA30 FA72 FA74 GA26

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 以下の構造式: X1−Y−E−X2 [式中、X1およびX2は疾病関連蛋白のエピトープのペプチド配列であり;Y
    は正に帯電したアミノ酸残基であり;Eは求電子反応中心である] を含む共有結合反応性抗原アナログ(CRAA)。
  2. 【請求項2】 該求電子反応中心がホスホン酸部分またはボロネート部分か
    らなる群より選択される請求項1記載の共有結合反応性抗原アナログ。
  3. 【請求項3】 Yがリジン、アルギニンまたはそれらのアナログからなる群
    より選択される請求項1記載の共有結合反応性抗原アナログ。
  4. 【請求項4】 該ペプチドエピトープが、腫瘍壊死因子、上皮成長因子受容
    体、インターロイキン−1、gp120、gp160、gag、pol、B型肝
    炎表面抗原、細菌エキソトキシン、EGF、TGFα、p53、前立腺特異的抗
    原、癌胎児性抗原、プロラクチン、ヒト絨毛性性腺刺激ホルモン、c−myc、
    c−fos、c−jun、上皮成長因子受容体、HER−2、プロラクチン受容
    体、ステロイド受容体およびIL−4からなる群より選択される蛋白中に存在す
    るエピロープである請求項1記載の共有結合反応性抗原アナログ。
  5. 【請求項5】 X1がMet−Glu−Glu−Asp−Gly−Val−
    Arg−Lys−Cysであり;YがLysであり;Eがホスホン酸エステルで
    あり;X2がCys−Glu−Gly−Pro−Cys−Argである、上皮成
    長因子に対する触媒性抗体の産生を誘発する請求項1記載のCRAA。
  6. 【請求項6】 X1がLys−Gln−Ile−Ile−Asn−Met−
    Trp−Gln−Glu−Val−Glyであり;YがLysであり;Eがホス
    ホン酸エステルであり;X2がAla−Met−Tyr−Alaである、gp1
    20に対する触媒性抗体の産生を誘発する請求項1記載のCRAA。
  7. 【請求項7】 X1がLeu−Ala−Asn−Gly−Val−Glu−
    Leuであり;YがLysであり;Eがホスホン酸エステルであり;X2がAs
    p−Asn−Gln−Leu−Val−Val−Proである、TNFαに対す
    る触媒性抗体の産生を誘発する請求項1記載のCRAA。
  8. 【請求項8】 X1がPro−Lys−Lys−Lys−Met−Glu−
    Lysであり;YがLysであり;Eがホスホン酸エステルであり;X2がPh
    e−Val−Phe−Asn−Lys−Ile−Gluである、IL−1βに対
    する触媒性抗体の産生を誘発する請求項1記載のCRAA。
  9. 【請求項9】 触媒性抗体の作用を不可逆的に阻害することにより患者にお
    ける疾病状態を治療する方法であって、下記工程: a)治療量のCRAAを該患者に投与し、ここに該CRAAは該触媒性抗体に
    より認識され不可逆的に結合されるエピトープを含むものであり; b)該触媒性抗体の不活性化に関して該患者を評価し;次いで c)必要に応じて工程a)を繰り返して、該触媒性抗体の該作用の阻害を維持
    する を含む方法。
  10. 【請求項10】 該疾病状態が自己免疫性疾患である請求項9記載の方法。
  11. 【請求項11】 該自己免疫性疾患が、自己免疫性甲状腺炎、全身性エリト
    マトーデス、喘息、リューマチ性関節炎、混合結合組織疾患、Reiter症候群、Sj
    ogren症候群、血管炎およびバードショット網膜症(bird shot retinopathy)か
    らなる群より選択される請求項10記載の方法。
  12. 【請求項12】 該疾病状態がリンパ増殖性疾患である請求項11記載の方
    法。
  13. 【請求項13】 該リンパ増殖性疾患が、多発性ミエローマ、急性リンパ芽
    球性白血病、リンパ芽球性リンパ腫、小リンパ球性リンパ腫、リンパ形質細胞様
    リンパ腫、Waldenstromsマクログロビン血症、フォリキュラーセンター(Follic
    ular Center)、リンパ腫、粘膜結合性リンパ様組織リンパ腫、ヘアリーセル白 血病、広範性大B細胞リンパ腫、Burkittsリンパ腫、および結節をベースにした
    単球様リンパ腫からなる群より選択される請求項12記載の方法。
  14. 【請求項14】 触媒性活性を有する抗体の生成を刺激する方法であって、
    下記工程: a)免疫原量の共有結合反応性抗原アナログを試験対象に投与し; b)必要に応じて工程a)を繰り返して、効果的な抗体生成を確実なものとし
    ;次いで c)該抗体を単離し、精製する を含む方法。
  15. 【請求項15】 請求項14の方法により生成される触媒性抗体。
  16. 【請求項16】 免疫原量の遷移状態アナログ(TSA)が該CRAAと共
    投与される、請求項14記載の触媒性活性を有する抗体の生成を刺激する方法
  17. 【請求項17】 請求項16の方法により生成される触媒性抗体。
  18. 【請求項18】 請求項14の方法により生成される、触媒活性を有する治
    療上有効量の抗体を投与することを含む、患者における疾病状態の治療方法。
  19. 【請求項19】 請求項18の治療において使用される触媒性抗体を阻害す
    る方法であって、下記工程: a)CRAAを該患者に投与し、ここに該CRAAの該触媒性抗体への結合は
    不可逆的であり; b)触媒性抗体の活性の阻害に関して該患者を評価し;次いで c)必要に応じて工程a)を繰り返して、該触媒性抗体の活性の阻害を維持す
    る を含む方法。
  20. 【請求項20】 患者を受動免疫する方法であって、下記工程: a)患者において診断された医学的疾患に関連した抗原に対して特異的な触媒
    性抗体を該患者に投与し; b)必要に応じて工程a)を繰り返して免疫を維持し;次いで c)触媒性抗体の存在に関して該患者の血清を評価する を含む方法。
  21. 【請求項21】 微生物感染に対して患者を能動免疫する方法であって、下
    記工程: a)感染性生物由来の免疫原性微生物エピトープを含むCRAAをアジュバン
    トと複合体化させ、該CRAA−エピトープ−アジュバント複合体はワクチンを
    構成するものであり; b)100〜1000マイクログラム/kg体重の範囲の用量で該ワクチンを
    該患者に投与し;次いで c)少なくとも1回の追加免疫を注射して投与し、該少なくとも1回の追加免
    疫注射が4週間間隔で行われ;次いで d)該微生物エピトープに対する触媒性抗体の存在に関して該患者を評価する
    を含む方法。
  22. 【請求項22】 体内で生成された触媒性抗体の存在に関連した病理学的状
    態を治療するための医薬調合品であって、該触媒性抗体により不可逆的に結合さ
    れる該触媒性抗体の活性を阻害するに十分な量のCRAAおよび生物学的に適合
    する媒体を含有する医薬調合品。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007527373A (ja) * 2003-03-26 2007-09-27 ザ ユニバーシティー オブ テキサス 非共有結合により誘導される求核性タンパク質へのリガンドの共有結合
JP2009256385A (ja) * 2002-09-04 2009-11-05 Chugai Pharmaceut Co Ltd MRL/lprマウスを用いた抗体の作製

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6855804B2 (en) 1998-03-23 2005-02-15 Board Of Regents, The University Of Texas System Covalently reactive transition state analogs and methods of use thereof
US6489308B1 (en) * 1999-03-05 2002-12-03 Trustees Of University Of Technology Corporation Inhibitors of serine protease activity, methods and compositions for treatment of nitric-oxide-induced clinical conditions
US20050043262A1 (en) * 2000-03-29 2005-02-24 Weiss Robert H. Novel specific inhibitor of the cyclin kinase inhibitor p21Waf1/Cip1 and methods of using the inhibitor
CA2442693A1 (en) * 2001-03-31 2002-10-10 Board Of Regents, The University Of Texas System Covalently reactive transition state analogs and methods of use thereof
RU2221873C2 (ru) * 2001-04-24 2004-01-20 Закрытое акционерное общество "АСГЛ-Фармацевтические Инновации" Способ получения каталитических антител (варианты), антигены для иммунизации и нуклеотидная последовательность
FR2825154B1 (fr) * 2001-05-22 2004-01-30 Univ Compiegne Tech Composes capables de moduler l'activite et de stimuler la production d'un anticorps catalytique
US20070160645A1 (en) * 2001-10-25 2007-07-12 Jakob Vinten-Johansen PostConditioning System And Method For The Reduction Of Ischemic-Reperfusion Injury In The Heart And Other Organs
DE60229416D1 (de) 2001-10-25 2008-11-27 Univ Emory Katheter für modifizierte Perfusion
AU2003284062A1 (en) * 2002-10-09 2004-05-04 Integrigen, Inc. Recombinant catalytic polypeptides and their uses
EP1615946B1 (en) * 2003-03-26 2020-05-06 Sudhir Paul Proteolytic and covalent antibodies
EP1613643A4 (en) * 2003-03-27 2009-10-28 Sudhir Paul LUPUS ANTIBODIES FOR PASSIVE IMMUNOTHERAPY AGAINST HIV / AIDS
US20050084488A1 (en) * 2003-04-10 2005-04-21 Mulkerrin Michael G. Asparagine deaminase catalytic antibodies
US20040220242A1 (en) * 2003-05-02 2004-11-04 Leland Shapiro Inhibitors of serine protease activity, methods and compositions for treatment of nitric oxide induced clinical conditions
US20090208451A1 (en) * 2003-10-17 2009-08-20 Integrigen, Inc. Halogen phosphonate monoesters
WO2005099772A2 (en) * 2004-04-13 2005-10-27 Boston Biomedical Research Institute Methods for preventing or reducing ischemia/reperfusion induced myocardial cell death
KR101400505B1 (ko) 2004-08-20 2014-05-28 버크 인스티튜트 포 에이지 리서치 P53 기능을 대체하거나 작동시키는 소형 분자
JP2008525468A (ja) * 2004-12-22 2008-07-17 エモリー・ユニバーシティ ポストコンディショニング臓器保護作用を増強する治療補助薬
WO2007084568A2 (en) 2006-01-17 2007-07-26 Health Research, Inc. Heteroduplex tracking assay
EP2091973A4 (en) * 2006-11-09 2010-08-04 Sudhir Paul ANTIBODIES TO BINARY EPITOPES AND B-CELL SUPERANTIGEN IMMUNOSTIMULANTS
EP2452947A1 (en) 2010-11-16 2012-05-16 Münch, Jan Viral infection enhancing peptide
WO2013082458A1 (en) 2011-12-02 2013-06-06 The Regents Of The University Of California Reperfusion protection solution and uses thereof
EP3421488A3 (en) 2012-03-14 2019-04-17 Regeneron Pharmaceuticals, Inc. Multispecific antigen-binding molecules and uses thereof
EP3319994B1 (en) 2015-07-06 2024-02-07 Regeneron Pharmaceuticals, Inc. Multispecific antigen-binding molecules and uses thereof
WO2017190079A1 (en) 2016-04-28 2017-11-02 Regeneron Pharmaceuticals, Inc. Methods of making multispecific antigen-binding molecules
WO2020069005A1 (en) * 2018-09-28 2020-04-02 Harrow Health, Inc. Pharmaceutical compositions for prevention or treatment of cytokine release syndrome
CN112245563A (zh) * 2020-09-29 2021-01-22 古鲟(大连)生物科技发展有限公司 可降尿酸的鲟鱼肽复合粉

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5658753A (en) * 1989-04-25 1997-08-19 Paul; Sudhir Catalytic antibody components
US5194585A (en) * 1989-04-25 1993-03-16 Igen, Inc. Inhibitors of catalytic antibodies
DE69025761T2 (de) * 1989-06-08 1996-07-18 Igen Inc Verfahren zur erhöhung der rate der modifikation metastabiler bindungen
US5948658A (en) * 1996-06-25 1999-09-07 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Anti-cocaine catalytic antibody

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009256385A (ja) * 2002-09-04 2009-11-05 Chugai Pharmaceut Co Ltd MRL/lprマウスを用いた抗体の作製
JP2007527373A (ja) * 2003-03-26 2007-09-27 ザ ユニバーシティー オブ テキサス 非共有結合により誘導される求核性タンパク質へのリガンドの共有結合
JP2011105724A (ja) * 2003-03-26 2011-06-02 Sudhir Paul 非共有結合により誘導される求核性タンパク質へのリガンドの共有結合

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