JP2002538183A - α−ガラクトシダーゼA欠乏症の治療 - Google Patents

α−ガラクトシダーゼA欠乏症の治療

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、高度に精製されたα−Gal A、およびそれを精製する様々な方法;変更された電荷を有するα−Gal A調製品およびその調製品の製造方法;ほ乳類宿主中で延長された循環半減期を有するα−Gal A調製品、およびその製造方法;α−Gal A調製品を被験者に投与する方法および投与量を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 発明の分野 本発明は、α−ガラクトシダーゼA欠乏症を治療する方法および組成物に関す
る。
【0002】 発明の背景 ファブリー病は、心室膨大および僧帽弁不全を含む、酷い腎臓障害、角化血管
腫、および心臓血管異常により特徴付けられるX染色体連鎖遺伝リソソーム貯蔵
症である。ファブリー病はまた、末梢神経系に影響を与え、末端において燃える
ような苦痛の症状を発現させる。ファブリー病は、酵素であるα−ガラクトシダ
ーゼA(α−Gal A)の欠乏により生じる。α−Gal Aは、様々な糖接
合体(glycoconjugate)の末端α−ガラクトシル部分を開裂するリソソームグリコ
ヒドロラーゼである。ファブリー病により、中性グリコスフィンゴリピドである
三ヘキソシドセラミド(CTH)の異化が阻害されたり、この酵素基質が細胞内
および血流中に蓄積したりする。
【0003】 この病気のX染色体連鎖遺伝パターンのために、ほとんどのファブリー病患者
は男性である。酷く冒された女性のヘテロ接合体も観察されるが、女性のヘテロ
接合体はしばしば無症候性であるかまたは比較的穏やかな症候(角膜の特徴的な
混濁のような)を有する。低残留α−Gal A活性を示し、かつ非常に穏やか
な症候を示すかまたはファブリー病に特徴的な他の症候を明らかにまったく示さ
ないファブリー病の異型変種は、左心室肥大および心臓病と関連する。Nakano e
t al., New Engl.J.Med. 333:288-293 (1995)。α−Gal Aの減少は、その
ような心臓異常の原因であろう。
【0004】 ヒトα−Gal Aをコード化するcDNAおよび遺伝子が、単離され、塩基
配列決定された。ヒトα−Gal Aは、429のアミノ酸ポリペプチドとして発
現され、そのN末端の31のアミノ酸はシグナルペプチドである。そのヒト酵素は
、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞(Desnick et al., 米国特許第5,
356,804号;Ioannou et al., J.Cell Biol. 119:1137 (1992));および昆虫細
胞(Calhoun et al., 国際特許出願公開第WO90/11353号)中で発現された。
【0005】 しかしながら、α−Gal Aの現在の調製品の効力は乏しい。比較的高純度
でα−Gal Aを調製する方法は、レクチンアフィニティークロマトグラフィ
ー(コンカナバリンA(Con A)セファロース(Sepharose)(登録商標))およびセ
ファロース(登録商標)マトリクスに連結された基質類似体N−6−アミノヘキ
サノイル−α−D−ガラクトシルアミンへのα−Gal Aの結合に基づくアフ
ィニティークロマトグラフィーの組合せを用いた、アフィニティークロマトグラ
フィーの使用に依存する。例えば、Bishop et al., J.Biol.Chem. 256:1307-131
6 (1981)参照のこと。タンパク質様レクチンアフィニティー樹脂および基質類似
体樹脂の使用は、一般的に、固体支持体からのアフィニティー試薬の連続浸出に
関連し、溶液中に遊離したかまたは溶出したタンパク質に結合したアフィニティ
ー試薬により、精製された生成物が汚染されてしまう。そのような汚染により、
その生成物は、製剤調製品への使用に適さなくなる。結合した基質類似体および
レクチンもまた、タンパク質の酵素的、機能的、および構造的特性に実質的に負
の影響を及ぼすことがある。さらに、従来技術の方法により製造されたα−Ga
l Aは、肝臓により急速に除去される。
【0006】 したがって、大規模の商業用途に適した品質および供給量で容易に得られる従
来のクロマトグラフィー樹脂を用いた、アフィニティー試薬を含まないα−Ga
l A調製品を生成する精製プロトコルが、当該技術分野において必要とされて
いる。さらに、循環半減期が増大し、肝臓以外の特定の組織中の吸収が増大した
α−Gal A調製品が、当該技術分野において必要とされている。
【0007】 発明の概要 本発明は、高度に精製されたα−Gal A調製品、および該α−Gal A
グリコフォーム(glycoform)を精製する様々な方法を提供する。本発明はまた、
変更された電荷を有するα−Gal A調製品およびその調製品の製造方法を提
供する。電荷の変更は、α−Gal Aのシアル酸含有量を増加させるおよび/
またはα−Gal Aのリン酸化を増大させることにより達成される。本発明は
さらに、ほ乳類宿主中で循環半減期の増大したα−Gal A調製品およびその
製造方法を提供する。最後に、本発明はさらに、α−Gal A調製品を被験者
に投与する方法および投与量を提供する。本発明のα−Gal A調製品は、フ
ァブリー病またはファブリー病の異型変種を患った個人の治療、例えば、心室膨
大、例えば、左心室肥大(LVH)、および/または僧帽弁不全のような主に心
臓血管異常を有するファブリー病患者、または主に腎臓に関わる問題のあるファ
ブリー病患者の特定の個体群の治療に有用であろう。
【0008】 図面の説明 図1は、ヒト繊維芽細胞cDNAライブラリからα−Gal A cDNAを
単離するのに用いた210bpのプローブである(配列番号1)。この配列は、α
−Gal A遺伝子のエクソンからのものである。このプローブは、ポリメラー
ゼ連鎖反応(PCR)によりヒトゲノムDNAから単離した。図中の下線を引い
た領域は、増幅プライマーの配列に対応する。
【0009】 図2は、α−Gal A cDNAクローンの5’末端を完了するDNA断片
の配列である(配列番号2)。この断片は、PCRによりヒトゲノムDNAから
増幅した。下線を引いた領域は、増幅プライマーの配列に対応する。実施例1に
記載するようなサブクローニングに用いた、NcoIおよびSacII制限エン
ドヌクレアーゼ部位の位置もまた示されている。
【0010】 図3は、シグナルペプチドをコード化する配列を含む、α−Gal A cD
NAの配列である(配列番号3)。
【0011】 図4は、CMV(サイトメガロウイルス)プロモータ、エクソン1、および第
1のイントロン、hGHシグナルペプチドコード配列および第1のイントロン、
α−Gal AのcDNA(α−Gal Aシグナルペプチド配列を欠如した)
およびhGH 3’UTSを含む、α−Gal A発現構築物であるpXAG−
16の地図である。pcDNetは、プラスミドpcDNetから由来のneo
遺伝子の位置を示す。
【0012】 図5は、コラーゲンIα2プロモータおよび第1のエクソン、β−アクチンイ
ントロン、hGHシグナルペプチドコード配列および第1のイントロン、α−G
al AのcDNA(α−Gal Aシグナルペプチド配列を欠如した)および
hGH 3’UTSを含む、α−Gal A発現構築物であるpXAG−28の
地図である。pcDNetは、プラスミドpcDNetから由来のneo遺伝子
の位置を示す。
【0013】 図6は、ヒトα−Gal Aアミノ酸配列である(配列番号4)。
【0014】 図7は、ヒトα−Gal A(シグナルペプチドを含まない)をコード化する
cDNA配列である(配列番号5)。
【0015】 図8は、ブチルセファロース(登録商標)樹脂を用いたα−Gal A精製段
階のクロマトグラムである。選択された分画の280nmでの吸光度(実線)およ
びα−Gal A活性(点線)が示されている。
【0016】 図9は、pGA213Cの地図である。
【0017】 図10は、標的構築物であるpGA213C、および内因性α−ガラクトシダ
ーゼA座との相同組換えを示す図である。pGA213Cは、X染色体αガラク
トシダーゼA座上の対応する配列上に整合された標的配列として示されている。
メチオニン開始コドンに対する位置であるATGが、直線地図上の数により示さ
れている。ネズミdhfr、細菌neo、およびCMVプロモータ/アルドラー
ゼイントロン配列を含有する活性化単位が位置(-221)上に示され、その位置中に
DNAクローニングによりそれらの配列が挿入された。α−ガラクトシダーゼA
コード配列は、塗りつぶされた四角により示されている。α−ガラクトシダーゼ
A非コードゲノム配列は、明るく塗られた四角により示されている。大きな矢印
は、dhfrおよびneo発現カセットの転写方向を示している。成功した標的
付けおよび遺伝子活性化後のGA−GAL mRNAのスプライシングが、活性
化されたα−ガラクトシダーゼA(GA−GAL)座の地図の下のセグメント化
された線により示されている。
【0018】 発明の詳細な説明 導入 ここに記載した本発明は、ある新規のα−Gal A調製品およびその製造方
法、並びにそれらの調製品を用いたファブリー病またはファブリー病の異型変種
を患った患者を治療する方法に関する。考えられる特定の代表的な実施の形態が
、要約され、以下詳細に説明されている。
【0019】 本発明は、ファブリー病の治療のために任意の細胞(α−Gal A産生細胞
)中で産生されたα−Gal Aを使用する。好ましい実施の形態において、本
発明は、標準的な遺伝子操作技法(クローンされたα−Gal A遺伝子または
cDNAの宿主中への導入に基づく)、または遺伝子活性化を用いて産生される
ヒトα−Gal Aを使用する。
【0020】 本発明は、従来技術において調製されたものよりも高い純度のα−Gal A
を含有する調製品、およびその製造方法を提供する。本発明の精製方法を用いる
ことにより、ヒトα−Gal A調製品の組成物は、SDS−PAGEまたは逆
相HPLCにより測定された場合、好ましくは、少なくとも98%の均一性、より
好ましくは、少なくとも99%の均一性、最も好ましくは、少なくとも99.5%の均
一性まで精製される。本発明のα−Gal A調製品の比活性は、好ましくは、
少なくとも2.0×106単位/mgタンパク質、より好ましくは、少なくとも3.0×1
06単位/mgタンパク質、最も好ましくは、少なくとも3.5×106単位/mgタン
パク質である。
【0021】 ある実施の形態において、α−Gal A調製品は、疎水性相互作用樹脂上で
他の成分からα−Gal Aの様々な糖形態を分離することにより精製されるが
、これには、レクチンクロマトグラフィー段階は含まれない。好ましい実施の形
態において、この疎水性相互作用樹脂の官能部分は、ブチル基を含む。
【0022】 代わりの実施の形態において、α−Gal A調製品は、最初に、α−Gal Aの様々なグリコフォームを平衡緩衝液中において酸性pHでカラム内の陽イ
オン交換樹脂に結合させることにより精製される。次いで、このカラムを前記平
衡緩衝液で洗浄して、未結合材料を溶離させ、溶離液として、10-100mMの塩溶
液、pH4−5の緩衝溶液、またはそれらの組合せを用いて、α−Gal Aの
様々な糖形態を溶離する。好ましい実施の形態において、平衡緩衝液は約4.4の
pHを有する。
【0023】 別の代わりの実施の形態において、α−Gal A調製品は、精製方法として
、等電点クロマトグラフィー、金属キレートアフィニティークロマトグラフィー
、またはイムノアフィニティークロマトグラフィーの内の少なくとも1つの工程
を含む精製方法を用いて、ある試料中のα−Gal Aの様々なグリコフォーム
を、その試料中の他の成分から分離することにより精製される。
【0024】 本発明はさらに、変更された電荷を有するα−Gal A調製品およびその製
造方法を提供する。該調製品は、α−Gal Aの異なるグリコフォームを含ん
でもよい。電荷の変更は、α−Gal A調製品のシアル酸含有量を増加させる
ことにより、および/またはα−Gal A調製品のリン酸化を増大させること
により、行われる。
【0025】 α−Gal A調製品のシアル酸含有量は、(i)前記精製プロセス中または後に
より高く荷電されたおよび/またはより高い分子量のα−Gal A糖形態の分
離により;(ii)シアリルトランスフェラーゼ遺伝子またはcDNAを発現するよ
うに遺伝的に変異された(従来の遺伝子操作法または遺伝子活性化のいずれかに
より)細胞を用いてシアル酸残基を加えることにより;または(iii)低アンモニ
ウム環境中の前記酵素を発現する細胞の発酵または増殖により、増加させられる
【0026】 α−Gal A調製品のリン酸化は、(i)ホスホリルトランスフェラーゼ遺伝
子またはcDNAを発現するように遺伝的に変異された(従来の遺伝子操作法ま
たは遺伝子活性化のいずれかにより)細胞を用いてリン酸残基加えることにより
;または(ii)ホスファターゼ阻害因子を培養された細胞に加えることにより、増
大させられる。
【0027】 本発明の方法を用いれば、オリゴ糖の35%から85%が荷電された、ヒトグリコ
シル化α−Gal A調製品が得られる。好ましい実施の形態において、少なく
とも35%のオリゴ糖が荷電されている。より好ましい実施の形態において、少な
くとも50%のオリゴ糖が荷電されている。
【0028】 実施例1 α−Gal Aを発現し、与えるように設計された構築物の調製およ
び使用 2つの発現プラスミド、pXAG−16およびpXAG−28を構築した。こ
れらのプラスミドは、α−Gal A酵素の398のアミノ酸(α−Gal Aシ
グナルペプチドを含まない)をコード化するヒトα−Gal A cDNA;h
GH遺伝子の第1のイントロンにより中断された、ヒト成長ホルモン(hGH)
シグナルペプチドゲノムDNA配列;およびポリアデニル化のシグナルを含有す
る、hGH遺伝子の3’非翻訳配列(UTS)を含有する。プラスミドpXAG
−16は、ヒトサイトメガロウイルス即時−早期(immediate-early)(CMV
IE)プロモータおよび第1のイントロン(非コードエクソン配列に隣接した)
を有し、一方で、pXAG−28は、コラーゲンIα2プロモータおよびエクソ
ン1により駆動され、β−アクチン遺伝子の第1のイントロンを含有するβ−ア
クチン遺伝子の5’UTSも含有する。
【0029】 1.1 完全α−Gal A cDNAのクローニング、およびα−Gal
A発現プラスミドpXAG−16の構築 ヒトα−Gal cDNAを、以下のように構築したヒト線維芽細胞cDNA
ライブラリからクローニングした。Poly−AmRNAを全RNAから単離
し、製造業者の使用説明書にしたがってlambda ZapII(登録商標)
システム(カリフォルニア州、ラ・ホーヤのストラタジーン社(Stratagene Inc.
))の試薬を用いて、cDNA合成を行った。手短に言えば、「第1鎖」cDN
Aは、内部XhoI制限エンドヌクレアーゼ部位を含有するオリゴ−dTプライ
マーの存在下で逆転写により産生した。RNase Hによる処理後に、そのc
DNAをDNAポリメラーゼIによりニックトランスレーションして、二本鎖c
DNAを産生した。このcDNAを、T4 DNAポリメラーゼIにより平滑末
端とし、EcoRIアダプタにライゲーションした。このライゲーションの産物
をT4 DNAキナーゼにより処理し、XhoIで切断した。cDNAをSephac
ryl(登録商標)−400クロマトグラフィーにより分画した。大型および中型
分画をプールし、これらのcDNAを、EcoRIおよびXhoIで切断したl
ambda ZapIIアームにライゲーションした。次いで、このライゲーシ
ョンの産物をパッケージングし、滴定した。この一次ライブラリは、1.2×107
fu/mLの力価および925bpの平均挿入サイズを有した。
【0030】 ヒトα−Gal A遺伝子のエクソン7からの210bpプローブ(図1、配列
番号1)を用いて、cDNAを単離した。このプローブ自体は、以下のオリゴヌ
クレオチド: 5’−CTGGGCTGTAGCTATGATAAAC−3’(オリゴ1;配列
番号6)および 5’−TCTAGCTGAAGCAAAACAGTG−3’(オリゴ2;配列番
号7) を用いて、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)によりゲノムDNAから単離した。
次いで、このPCR産物を用いて、前記線維芽細胞cDNAライブラリをスクリ
ーニングし、正のクローンを単離し、さらに特徴付けた。ある正のクローンであ
るファージ3Aに、製造業者の使用説明書にしたがって、Lambda Zap
II(登録商標)システム切除プロトコル(カリフォルニア州、ラ・ホーヤのス
トラタジーン社)を施した。この方法によりプラスミドpBSAG3Aを産生し
た。この産物は、pBluescriptSK(商標)−プラスミドバックボー
ンにα−Gal A cDNA配列を含有している。DNA塩基配列決定により
、このプラスミドは、前記cDNA配列の完全5’末端を含まないことが分かっ
た。したがって、この5’末端を、ヒトゲノムDNAから増幅したPCR断片を
用いて再構築した。このことを行うために、以下のオリゴヌクレオチド: 5’−ATTGGTCCGCCCCTGAGGT−3’(オリゴ3;配列番号8
)および 5’−TGATGCAGGAATCTGGCTCT−3’(オリゴ4;配列番号
9) を用いて268bpのゲノムDNA断片(図2、配列番号2)を増幅した。この断
片を「TA」クローニングプラスミド(カリフォルニア州、サンディエゴのイン
ビトロゲン社(Invitrogen Corp.))中にサブクローニングして、プラスミドpT
AAGEIを産生した。α−Gal A cDNA配列の大部分を含有する、プ
ラスミドpBSAG3A、およびα−Gal A cDNAの5’末端を含有す
るpTAAGEIの各々をSacIIおよびNcoIで切断した。増幅されたD
NA断片内の関連するSacIIおよびNcoIの位置が図2に示されている。
pTAAGEIからの0.2kbのSacII−NcoI断片を単離し、同等に切
断したpBSAG3Aにライゲーションした。このプラスミドpAGALは、前
記α−Gal Aシグナルペプチドをコード化する配列を含有する、完全α−G
al A cDNA配列を含有する。このcDNAを完全に塩基配列決定し(図
3に示したように、α−Gal Aシグナルペプチドを含む;配列番号3)、ヒ
トα−Gal A cDNAについて発表された配列と同一であることが分かっ
た(Genbank配列HUMGALA)。
【0031】 プラスミドpXAG−16を、以下のようにいくつかの中間体を介して構築し
た。第1に、pAGALをScaIIおよびXhoIで切断し、平滑末端にした
。第2に、完全α−Gal A cDNAの末端をXbaIリンカーにライゲー
ションし、XbaIで切断されたpEF−BOS中にサブクローニングし(Mixu
shima et al., Nucl.Acids.Res. 18:5322, 1990)、pXAG−1を構成した。
この構築物は、ヒト顆粒細胞−コロニー刺激因子(G−CSF)3’UTSと、
α−Gal Aおよびα−Gal Aシグナルペプチドをコード化するcDNA
に隣接するヒト延長因子−1a(EF−1a)プロモータとを含有し、したがっ
て、α−Gal A cDNAの5’末端は、EF−1aプロモータに融合され
ている。CMV IEプロモータおよび第1のイントロンを有する構築物を構成
するために、pXAG−1から、2kbのXbaI−BamHI断片として、α
−Gal A cDNAおよびG−CSF3’UTSを除去した。この断片を平
滑末端とし、BamHIリンカーにライゲーションし、BamHIで切断したp
CMVflpNeo(以下に記載するように構築した)中に挿入した。その方向
は、α−Gal A cDNAの5’末端がCMV IEプロモータ領域に融合
されるようなものであった。
【配列表】
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、ヒト繊維芽細胞cDNAライブラリからα−Gal A cDNAを
単離するのに用いた210bpのプローブである(配列番号1)
【図2】 図2は、α−Gal A cDNAクローンの5’末端を完了するDNA断片
の配列である(配列番号2)
【図3】 図3は、シグナルペプチドをコード化する配列を含む、α−Gal A cD
NAの配列である(配列番号3)
【図4】 図4は、α−Gal A発現構築物であるpXAG−16の地図である
【図5】 図5は、α−Gal A発現構築物であるpXAG−28の地図である
【図6】 図6は、ヒトα−Gal Aアミノ酸配列である(配列番号4)
【図7】 図7は、ヒトα−Gal A(シグナルペプチドを含まない)をコード化する
cDNA配列である(配列番号5)
【図8】 図8は、ブチルセファロース(登録商標)樹脂を用いたα−Gal A精製段
階のクロマトグラムである
【図9】 図9は、pGA213Cの地図である
【図10】 図10は、標的構築物であるpGA213C、および内因性α−ガラクトシダ
ーゼA座との相同組換えを示す図である
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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,TZ,UG,ZW ),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU, TJ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ, BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,C R,CU,CZ,DE,DK,DM,EE,ES,FI ,GB,GD,GE,GH,GM,HR,HU,ID, IL,IN,IS,JP,KE,KG,KP,KR,K Z,LC,LK,LR,LS,LT,LU,LV,MA ,MD,MG,MK,MN,MW,MX,NO,NZ, PL,PT,RO,RU,SD,SE,SG,SI,S K,SL,TJ,TM,TR,TT,TZ,UA,UG ,US,UZ,VN,YU,ZA,ZW (72)発明者 ボロースキー,マリアン アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 02152 ウィンスロップ バートレット パークウェイ 47 (72)発明者 キノシタ,キャロル エム アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 01730 ベッドフォード デイヴィス ロ ード 400 (72)発明者 トレコ,ダグラス エイ アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 02174 アーリントン ブラントウッド ロード 87 (72)発明者 ウィリアムズ,メラニー ディー アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 01760 ナティック モールデン ストリ ート 7 (72)発明者 シュッツ,トーマス ジェイ アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 01702 フラミンガム レキシントン ス トリート 62 (72)発明者 ダニエル,ピーター エフ アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 01760 ナティック ノース アヴェニュ ー 100 Fターム(参考) 4B024 AA01 BA12 CA04 DA02 GA11 4B050 CC03 CC07 DD11 LL01 4C084 AA02 BA02 BA08 BA22 BA23 BA44 DC22 MA01 NA14 ZC212 ZC352 ZC542

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 SDS−PAGEまたは逆相HPLCにより測定された場合
    、少なくとも99.5%の均一性まで精製された、ヒトα−Gal A調製品を含む
    組成物であって、該調製品が、様々なα−Gal Aグリコフォームを含み、少
    なくとも3.0×106単位/mgタンパク質の比活性を有し、該調製品がレクチンを
    実質的に含まないことを特徴とする組成物。
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