JP2003533537A - タンパク質の誘導体化 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
タンパク質を、変性剤の存在下の水性反応におけるペンダント基(通常、該タンパク質の非末端アミノアシル単位における側鎖である基)の反応によって誘導体化する。変性剤は、好ましくは両親媒性化合物、最も好ましくはアニオン性両親媒性化合物(例えば、長鎖アルキルスルフェートモノエステル、好ましくはアルカリ金属塩(例えば、ドデシル硫酸ナトリウム))である。誘導体化度は、該タンパク質が活性(例えば、酵素活性)を保持しながら、増加される。誘導体化度の増加は、インビボにおける循環時間ならびに保存およびインビボにおける安定性の増加を増強する。好ましくは、誘導体化試薬は、第1級アミン基、一般的にリシル単位のイプシロン−アミノ基と反応するアルデヒド化合物である。誘導体化は、還元条件下で行われて、第2級アミン誘導体が得られる。
Description
【0001】
本発明は、タンパク質を誘導体化(derivatising)して(ここで、変性剤が反
応混合物に含まれる)、高置換度を達成するための方法に関する。該方法は、特
に、タンパク質の非末端リシル単位のイプシロンアミノ基とのアルデヒド試薬の
反応を包含する誘導体化方法に好適である。新規の誘導体化タンパク質化合物は
、高置換度でポリシアル酸鎖を有する。
応混合物に含まれる)、高置換度を達成するための方法に関する。該方法は、特
に、タンパク質の非末端リシル単位のイプシロンアミノ基とのアルデヒド試薬の
反応を包含する誘導体化方法に好適である。新規の誘導体化タンパク質化合物は
、高置換度でポリシアル酸鎖を有する。
【0002】
我々の先の出願番号WO-A-92/22331において、我々は、基質の、循環時間(cir
culation time)を増加させるため、免疫原性を減少させるためおよび/または
インビボにおける安定性を増加させるために、ポリサッカリド(特に、ポリシア
ル酸)を使用して薬物送達システムまたはタンパク質を誘導体化する方法を記載
する。タンパク質との誘導体化反応の実施例は存在しない。Royらは、J. Che
m. Soc. Chem. Comm. 1993, 264-265において、タンパク質の第1級アミン基へ
のアクリリック官能性シアル酸のマイケル付加による誘導体化を記載する。反応
は、変性剤として一般的に記載されていない炭酸水素アンモニウムの存在下で行
われる。
culation time)を増加させるため、免疫原性を減少させるためおよび/または
インビボにおける安定性を増加させるために、ポリサッカリド(特に、ポリシア
ル酸)を使用して薬物送達システムまたはタンパク質を誘導体化する方法を記載
する。タンパク質との誘導体化反応の実施例は存在しない。Royらは、J. Che
m. Soc. Chem. Comm. 1993, 264-265において、タンパク質の第1級アミン基へ
のアクリリック官能性シアル酸のマイケル付加による誘導体化を記載する。反応
は、変性剤として一般的に記載されていない炭酸水素アンモニウムの存在下で行
われる。
【0003】
ドデシル硫酸ナトリウムが、0.01Mの濃度で、水性組成物におけるタンパ
ク質の3次元立体配座に対して影響を有することが周知である。例えば、Prakas
hらは、Int. J. Peptide Protein Res. (1980) 15, 305-313において、円二色性
スペクトルを使用して、SDSがSesamum indicum L(ゴマ種
子)のα−グロブリンにおいてよりαヘリックスな構造を誘発することを示す。
Visserらは、Biochemistry (1971) 10 (5) 743-752において、種々の光学特徴の
エラスターゼ、および他の酵素を使用して、SDSの存在下における立体配座の
変化を測定する。溶液中のタンパク質濃度は0.01〜0.1%まで変化し、一
方、SDS濃度は0.2〜2重量%の範囲であった。SDSは、これらの条件下
でいくつかの酵素の活性を不可逆的に阻害することが示された。
ク質の3次元立体配座に対して影響を有することが周知である。例えば、Prakas
hらは、Int. J. Peptide Protein Res. (1980) 15, 305-313において、円二色性
スペクトルを使用して、SDSがSesamum indicum L(ゴマ種
子)のα−グロブリンにおいてよりαヘリックスな構造を誘発することを示す。
Visserらは、Biochemistry (1971) 10 (5) 743-752において、種々の光学特徴の
エラスターゼ、および他の酵素を使用して、SDSの存在下における立体配座の
変化を測定する。溶液中のタンパク質濃度は0.01〜0.1%まで変化し、一
方、SDS濃度は0.2〜2重量%の範囲であった。SDSは、これらの条件下
でいくつかの酵素の活性を不可逆的に阻害することが示された。
【0004】
尿素の存在下でタンパク質の2つのシステイン単位間のジスルフィド架橋を還
元することが公知であり、これは、タンパク質のアンフォールディング(unfold
ing)を促進し、そしてメルカプトエタノール還元剤へのジスルフィド基の接近
可能性(accessibility)を増大させる。
元することが公知であり、これは、タンパク質のアンフォールディング(unfold
ing)を促進し、そしてメルカプトエタノール還元剤へのジスルフィド基の接近
可能性(accessibility)を増大させる。
【0005】
本発明者が知る限り、SDSのようなアニオン性両親媒性化合物は、水性誘導
体化手順の間、溶液中のタンパク質の立体配座に影響を与えるために使用されて
いない。
体化手順の間、溶液中のタンパク質の立体配座に影響を与えるために使用されて
いない。
【0006】
本発明によれば、少なくとも2つの誘導体化可能なペンダント基(アミノアシ
ル単位の側鎖である)を有するタンパク質を水溶液中で誘導体化試薬と反応させ
て、タンパク質誘導体を得る方法であって、そして該誘導体化反応が有効変性化
濃度の変性剤の存在下で行われることを特徴とする、新規の方法が提供される。
ル単位の側鎖である)を有するタンパク質を水溶液中で誘導体化試薬と反応させ
て、タンパク質誘導体を得る方法であって、そして該誘導体化反応が有効変性化
濃度の変性剤の存在下で行われることを特徴とする、新規の方法が提供される。
【0007】
好ましくは、該ペンダント基での産物の置換度は、タンパク質1モル当たり少
なくとも2当量基である。
なくとも2当量基である。
【0008】
該方法において、通常、タンパク質誘導体が、好ましくは透析工程を含む方法
によって、該変性剤から単離される、引き続いての工程が存在する。
によって、該変性剤から単離される、引き続いての工程が存在する。
【0009】
本発明において、変性剤は、カオトロピックイオン(例えば、I-またはSC
N-)、強酸から誘導されるラージアニオン(large anion)(例えば、ClO4 - またはCCl3COO-)、有機溶媒、尿素、またはグアニジン化合物のような誘
導体であり得る。好ましくは、それは、両親媒性化合物、より好ましくはアニオ
ン性両親媒性物質である。アニオン性両親媒性物質は、好ましくは、8〜24の
炭素原子を有するアルコールのスルフェートモノエステルである。好ましくは、
それは、アルカリ金属塩の形態で、反応混合物へ添加される。好ましくは、両親
媒性物質は、C8-24アルキル硫酸ナトリウムまたはカリウム、最も好ましくはド
デシル硫酸ナトリウム(sodium dodecyl sulphate)である。
N-)、強酸から誘導されるラージアニオン(large anion)(例えば、ClO4 - またはCCl3COO-)、有機溶媒、尿素、またはグアニジン化合物のような誘
導体であり得る。好ましくは、それは、両親媒性化合物、より好ましくはアニオ
ン性両親媒性物質である。アニオン性両親媒性物質は、好ましくは、8〜24の
炭素原子を有するアルコールのスルフェートモノエステルである。好ましくは、
それは、アルカリ金属塩の形態で、反応混合物へ添加される。好ましくは、両親
媒性物質は、C8-24アルキル硫酸ナトリウムまたはカリウム、最も好ましくはド
デシル硫酸ナトリウム(sodium dodecyl sulphate)である。
【0010】
本発明において、両親媒性物質は、一般的に、0.0001〜0.01Mの範
囲、最も好ましくは0.0005〜0.005Mの範囲、最も好ましくは約0.
001Mの濃度で存在する。
囲、最も好ましくは0.0005〜0.005Mの範囲、最も好ましくは約0.
001Mの濃度で存在する。
【0011】
本発明において、出発タンパク質は、全て同一性質の、少なくとも2、より好
ましくは少なくとも5、例えば10またはそれ以上の誘導体化可能な基を有する
。該基は、ヒドロキシル基、チオール基、カルボン酸基、または好ましくは第1
級アミン基であり得る。最も好ましくは、誘導体化可能な基は、リシル単位の側
鎖である。従って、好ましくは、タンパク質は、骨格において、少なくとも2、
より好ましくは少なくとも5、例えば10またはそれ以上のリシン単位を有する
。好ましくは、少なくとも2つの反応性基が誘導体化され、より好ましくは少な
くとも5の反応性基が誘導体化され、すなわち、タンパク質の誘導体化度は少な
くとも5である。
ましくは少なくとも5、例えば10またはそれ以上の誘導体化可能な基を有する
。該基は、ヒドロキシル基、チオール基、カルボン酸基、または好ましくは第1
級アミン基であり得る。最も好ましくは、誘導体化可能な基は、リシル単位の側
鎖である。従って、好ましくは、タンパク質は、骨格において、少なくとも2、
より好ましくは少なくとも5、例えば10またはそれ以上のリシン単位を有する
。好ましくは、少なくとも2つの反応性基が誘導体化され、より好ましくは少な
くとも5の反応性基が誘導体化され、すなわち、タンパク質の誘導体化度は少な
くとも5である。
【0012】
本発明において、誘導体化試薬は、必要に応じてカップリング化合物の存在下
で、水溶液中においてタンパク質と反応するに好適な反応性基を有する化合物で
ある。カップリング化合物および活性化化学種は、例えば、“Methods in Enzym
ology” 135B (Immobilised Enzymes and Cells), 1987, Mosbach ed, Academic Press Inc., New York および Nucci, M. L. et al. Adv. Drug Delivery Revi
ews 6, 133-151 (1991) に記載されている。
で、水溶液中においてタンパク質と反応するに好適な反応性基を有する化合物で
ある。カップリング化合物および活性化化学種は、例えば、“Methods in Enzym
ology” 135B (Immobilised Enzymes and Cells), 1987, Mosbach ed, Academic Press Inc., New York および Nucci, M. L. et al. Adv. Drug Delivery Revi
ews 6, 133-151 (1991) に記載されている。
【0013】
試薬は、例えば、タンパク質の、安定性を与えるため、免疫原性を減少させる
ため、または溶解性もしくは循環時間を増加させるため、あるいは該タンパク質
を標的化するために使用される化合物である。それは、オリゴ−またはポリサッ
カリド、ポリ(ヒドロキシアルキル(アルク)アクリルアミドもしくは−(アル
ク)アクリレート)(poly(hydroxyalkyl(alk)acrylamide or -(alk)acrylates)
、ポリビニルアルコールまたはポリアルキレングリコール(例えば、ポリエチレ
ングリコール)のような、オリゴマー性またはポリマー性化合物であり得る。
ため、または溶解性もしくは循環時間を増加させるため、あるいは該タンパク質
を標的化するために使用される化合物である。それは、オリゴ−またはポリサッ
カリド、ポリ(ヒドロキシアルキル(アルク)アクリルアミドもしくは−(アル
ク)アクリレート)(poly(hydroxyalkyl(alk)acrylamide or -(alk)acrylates)
、ポリビニルアルコールまたはポリアルキレングリコール(例えば、ポリエチレ
ングリコール)のような、オリゴマー性またはポリマー性化合物であり得る。
【0014】
誘導体化試薬は、例えば、WO-A-9004606に記載のトレシル−PEG(tresyl-P
EG)またはPEGのスクシンイミジルスクシネートエステルのような、活性化ポ
リエチレングリコール(単官能性)であり得る。これらの化合物は、ヒドロキシ
ルおよびチオール基ならびにアミン基と反応し得る。
EG)またはPEGのスクシンイミジルスクシネートエステルのような、活性化ポ
リエチレングリコール(単官能性)であり得る。これらの化合物は、ヒドロキシ
ルおよびチオール基ならびにアミン基と反応し得る。
【0015】
本発明は、第1級アミンペンダント基と反応される誘導体化試薬がアルデヒド
化合物である場合、特に有用である。この場合、還元条件下での該タンパク質と
該試薬との縮合によって、第2級アミン結合化産物が生成される。
化合物である場合、特に有用である。この場合、還元条件下での該タンパク質と
該試薬との縮合によって、第2級アミン結合化産物が生成される。
【0016】
最も好ましくは、アルデヒド化合物は、例えばアルコールの制御された酸化に
よって生成される、サッカリドまたはポリサッカリドの誘導体である。最も好ま
しくは、アルデヒドは、本発明の方法における第1工程であってもよい予備工程
において生成され、ここで、サッカリドまたはポリサッカリドは、水性反応にお
いて、例えば過ヨウ素酸ナトリウムを使用して、制御された酸化条件下で反応さ
れる。最も好ましくは、サッカリドまたはポリサッカリドは、シアル酸、または
その誘導体、最も好ましくは末端シアル酸基を有するポリサッカリドであり、そ
して最も好ましくはポリシアル酸、即ち、2→8または2→9結合を介して互い
に結合された少なくとも5シアル酸単位を含むポリサッカリドである。好適なポ
リシアル酸は、2〜2000kDaの範囲、好ましくは5〜50kDaの範囲の
重量平均分子量を有する。最も好ましくは、ポリシアル酸は、細菌源から誘導さ
れ;例えば、N.meningitidis、Moraxella lique
faciens、Pasteurella aeruginosa、もしくはE
.coli K1のポリサッカリドB、またはE.coli K92株のK92
ポリサッカリドであるかまたはこれから誘導される。それは、最も好ましくは、
E.coli K1由来のコロミン酸である。
よって生成される、サッカリドまたはポリサッカリドの誘導体である。最も好ま
しくは、アルデヒドは、本発明の方法における第1工程であってもよい予備工程
において生成され、ここで、サッカリドまたはポリサッカリドは、水性反応にお
いて、例えば過ヨウ素酸ナトリウムを使用して、制御された酸化条件下で反応さ
れる。最も好ましくは、サッカリドまたはポリサッカリドは、シアル酸、または
その誘導体、最も好ましくは末端シアル酸基を有するポリサッカリドであり、そ
して最も好ましくはポリシアル酸、即ち、2→8または2→9結合を介して互い
に結合された少なくとも5シアル酸単位を含むポリサッカリドである。好適なポ
リシアル酸は、2〜2000kDaの範囲、好ましくは5〜50kDaの範囲の
重量平均分子量を有する。最も好ましくは、ポリシアル酸は、細菌源から誘導さ
れ;例えば、N.meningitidis、Moraxella lique
faciens、Pasteurella aeruginosa、もしくはE
.coli K1のポリサッカリドB、またはE.coli K92株のK92
ポリサッカリドであるかまたはこれから誘導される。それは、最も好ましくは、
E.coli K1由来のコロミン酸である。
【0017】
少なくとも5のペンダントポリシアル酸鎖を有するタンパク質は新規であると
思われる。本発明の更なる局面によれば、各々が互いに結合された少なくとも5
のシアル酸単位を有する、少なくとも5のペンダントポリシアル酸鎖を有する新
規のタンパク質が提供される。
思われる。本発明の更なる局面によれば、各々が互いに結合された少なくとも5
のシアル酸単位を有する、少なくとも5のペンダントポリシアル酸鎖を有する新
規のタンパク質が提供される。
【0018】
シアル酸試薬を、例えば、制御された酸化条件下で過ヨウ素酸ナトリウムと反
応させて、C7原子に末端アルデヒドを形成する。酸化条件は、好ましくは、約
0.1Mの濃度の過ヨウ素酸ナトリウムを含み、ポリシアル酸の溶液を誘導体化
するために過剰に使用される。反応条件は、好ましくは、室温での5〜60分間
の反応を含む。過剰の過ヨウ素酸塩を失活させるために、エチレングリコールと
の反応のような慣用的な手段が使用される。
応させて、C7原子に末端アルデヒドを形成する。酸化条件は、好ましくは、約
0.1Mの濃度の過ヨウ素酸ナトリウムを含み、ポリシアル酸の溶液を誘導体化
するために過剰に使用される。反応条件は、好ましくは、室温での5〜60分間
の反応を含む。過剰の過ヨウ素酸塩を失活させるために、エチレングリコールと
の反応のような慣用的な手段が使用される。
【0019】
本発明の方法の誘導体化工程は、好ましくは、0〜60℃、好ましくは10〜
45℃の範囲の温度で、例えば30〜40℃の範囲の高温で、水性反応混合物中
のタンパク質と共に行われる。タンパク質は、好ましくは、0.1〜100g/
lの範囲、好ましくは1〜20g/lの範囲の濃度で存在する。反応混合物は、
例えば好適なpHの溶液を緩衝化するために、溶解された無機塩のような他の成
分を含み得る。
45℃の範囲の温度で、例えば30〜40℃の範囲の高温で、水性反応混合物中
のタンパク質と共に行われる。タンパク質は、好ましくは、0.1〜100g/
lの範囲、好ましくは1〜20g/lの範囲の濃度で存在する。反応混合物は、
例えば好適なpHの溶液を緩衝化するために、溶解された無機塩のような他の成
分を含み得る。
【0020】
本発明において誘導体化されるタンパク質は、例えば、治療学的に活性な化合
物であり得る。誘導体化反応は、例えば、タンパク質の親水性または親油性を制
御するため、例えば、液体媒体中におけるその溶解性を調節するため、特に水性
媒体中におけるその親水性および溶解性を増大させるためであり得る。誘導体化
反応は、我々の先の公報WO-A-92/22331におけるように、治療学的化合物の、循
環時間を増加させるため、免疫原性を減少させるため、および/またはインビト
ロまたはインビボにおける保存安定性を増大させるためであり得る。ポリ(エチ
レングリコール)での誘導体化は、タンパク質の親水性を増大させ、このことは
、タンパク質の、水性溶解性またはアベイラビリティ(availability)を増大さ
せ、循環時間を増加させ、または免疫原性を減少させ得る。変性剤化合物の存在
は、誘導体化度(the degree of the derivatisation)を増加させ、それによっ
て、タンパク質の、溶解性、循環時間および/または免疫原性における改善また
は安定性の増大を促進する。誘導体化度のこの増加は、タンパク質の活性(例え
ば、その酵素活性)に悪影響を与えることなしに行われ得ることが見出された。
従って、Visserら(前出)の知見とは対照的に、アニオン性両親媒性物質
の存在はタンパク質を不可逆的に非活性化せず、実際に、以下に示されるように
、それは非活性化を抑制する。あるいは、誘導体化は、ポリマーを付加すること
またはリガンドを結合させることによって、能動的(active)または受動的(pa
ssive)標的化を提供するためであり得る。
物であり得る。誘導体化反応は、例えば、タンパク質の親水性または親油性を制
御するため、例えば、液体媒体中におけるその溶解性を調節するため、特に水性
媒体中におけるその親水性および溶解性を増大させるためであり得る。誘導体化
反応は、我々の先の公報WO-A-92/22331におけるように、治療学的化合物の、循
環時間を増加させるため、免疫原性を減少させるため、および/またはインビト
ロまたはインビボにおける保存安定性を増大させるためであり得る。ポリ(エチ
レングリコール)での誘導体化は、タンパク質の親水性を増大させ、このことは
、タンパク質の、水性溶解性またはアベイラビリティ(availability)を増大さ
せ、循環時間を増加させ、または免疫原性を減少させ得る。変性剤化合物の存在
は、誘導体化度(the degree of the derivatisation)を増加させ、それによっ
て、タンパク質の、溶解性、循環時間および/または免疫原性における改善また
は安定性の増大を促進する。誘導体化度のこの増加は、タンパク質の活性(例え
ば、その酵素活性)に悪影響を与えることなしに行われ得ることが見出された。
従って、Visserら(前出)の知見とは対照的に、アニオン性両親媒性物質
の存在はタンパク質を不可逆的に非活性化せず、実際に、以下に示されるように
、それは非活性化を抑制する。あるいは、誘導体化は、ポリマーを付加すること
またはリガンドを結合させることによって、能動的(active)または受動的(pa
ssive)標的化を提供するためであり得る。
【0021】
循環におけるそのアベイラビリティ(availability)が本発明によって有利に
延長されるであろう薬学的に活性なタンパク質は、サイトカイン、例えばインタ
ーロイキン(例えば、IL−2、IL−6またはIL−1)、インターフェロン
、腫瘍壊死因子(TNF)、成長因子、ペプチドホルモン(例えば、インシュリ
ン)、ならびに例えば酵素治療における使用のための酵素、ならびにイムノグロ
ブリン、およびアプロチニンである。
延長されるであろう薬学的に活性なタンパク質は、サイトカイン、例えばインタ
ーロイキン(例えば、IL−2、IL−6またはIL−1)、インターフェロン
、腫瘍壊死因子(TNF)、成長因子、ペプチドホルモン(例えば、インシュリ
ン)、ならびに例えば酵素治療における使用のための酵素、ならびにイムノグロ
ブリン、およびアプロチニンである。
【0022】
あるいは、タンパク質は、担体またはアジュバントであり得、そして誘導体化
反応は、薬学的に活性なまたは診断学的に有用なリガンドを該タンパク質へ結合
させて、標的対象(target issue)への該有用なリガンドの送達を最適化する。
反応は、薬学的に活性なまたは診断学的に有用なリガンドを該タンパク質へ結合
させて、標的対象(target issue)への該有用なリガンドの送達を最適化する。
【0023】
以下の実施例において、カタラーゼをモデルタンパク質として使用する。
【0024】
一般的方法
カタラーゼ測定
カタラーゼは、酸素および水への過酸化水素の分解を触媒する、4量体ヘムプ
ロテイン(haemprotein)である。反応は、酵素活性を測定するために使用され
得る。反応は1次反応であり、これによって、分解された過酸化水素基質の量は
、基質および酵素の両方の濃度に正比例する。基質濃度が実験間で一定であるな
らば、分解速度の差異は、従って、存在する酵素活性の関数であろう。本実施例
において、3mlの反応容積を有するキュベット中の3.45μモルの過酸化水
素の分解に対応する、0.450から0.400への240μmでの過酸化水素
の吸光度の降下が、測定される。
ロテイン(haemprotein)である。反応は、酵素活性を測定するために使用され
得る。反応は1次反応であり、これによって、分解された過酸化水素基質の量は
、基質および酵素の両方の濃度に正比例する。基質濃度が実験間で一定であるな
らば、分解速度の差異は、従って、存在する酵素活性の関数であろう。本実施例
において、3mlの反応容積を有するキュベット中の3.45μモルの過酸化水
素の分解に対応する、0.450から0.400への240μmでの過酸化水素
の吸光度の降下が、測定される。
【0025】
カタラーゼ(活性および不活性)の濃度は、該酵素が、405nmで、特徴的
な吸光最大値、ソレー帯を示すという事実による。カタラーゼ濃度を、分光光度
法で測定する。
な吸光最大値、ソレー帯を示すという事実による。カタラーゼ濃度を、分光光度
法で測定する。
【0026】
カタラーゼ、インシュリン、アプロチニンおよびIgG標識およびクリアラン
ス測定 カタラーゼ、インシュリン、IgGおよびアプロチニンを、125Iを使用する
慣用方法、通常クロラミンT法を使用して、放射標識した。
ス測定 カタラーゼ、インシュリン、IgGおよびアプロチニンを、125Iを使用する
慣用方法、通常クロラミンT法を使用して、放射標識した。
【0027】
循環における放射標識化タンパク質を、Fernandes, A. I. et al, Biochem. B
iophys. Acta (1997) 1341, 26-34において記載される技術を使用して測定した
。
iophys. Acta (1997) 1341, 26-34において記載される技術を使用して測定した
。
【0028】
コロミン酸(ポリシアル酸)の活性化
コロミン酸は、約10kDaの平均分子量を有するE.coli K1の誘導
体である。ポリサッカリドは、2−8の結合されたシアル酸単位のみから実質的
になる。
体である。ポリサッカリドは、2−8の結合されたシアル酸単位のみから実質的
になる。
【0029】
コロミン酸の活性化(酸化)を以下のように行う。過ヨウ素酸ナトリウムの0
.1M水溶液を形成する。1mlの過ヨウ素酸ナトリウム溶液を、暗所で、10
mgのコロミン酸と混合し、そして反応混合物を室温および圧力(約20℃、1
bar)で15分間攪拌する。反応を、2mlのエチレングリコールの添加、続
いて同一条件下で30分間攪拌することによって終結させる。引き続いて、混合
物を、0.01重量%炭酸アンモニウム緩衝液に対して40℃で広範に透析する
。透析物を一晩凍結乾燥させ、ついで次の使用まで冷蔵する。反応スキームを図
1に示す。
.1M水溶液を形成する。1mlの過ヨウ素酸ナトリウム溶液を、暗所で、10
mgのコロミン酸と混合し、そして反応混合物を室温および圧力(約20℃、1
bar)で15分間攪拌する。反応を、2mlのエチレングリコールの添加、続
いて同一条件下で30分間攪拌することによって終結させる。引き続いて、混合
物を、0.01重量%炭酸アンモニウム緩衝液に対して40℃で広範に透析する
。透析物を一晩凍結乾燥させ、ついで次の使用まで冷蔵する。反応スキームを図
1に示す。
【0030】
シアル酸の測定
シアル酸を、水溶液中の0.5mlサンプル(4〜40mg/mlの範囲のシ
アル酸の濃度を有する)(これへ0.5mlレゾルシール試薬を添加した)を形
成することによって測定する。混合物を、密封チューブ中、30分間、水浴中で
煮沸する。混合物を20〜30分間冷却し、そしてその吸光度を、好適な緩衝液
(即ち、オリジナルのサンプルが存在するタイプおよび濃度のもの)および試薬
のコントロール混合物に対して570nmで読む。
アル酸の濃度を有する)(これへ0.5mlレゾルシール試薬を添加した)を形
成することによって測定する。混合物を、密封チューブ中、30分間、水浴中で
煮沸する。混合物を20〜30分間冷却し、そしてその吸光度を、好適な緩衝液
(即ち、オリジナルのサンプルが存在するタイプおよび濃度のもの)および試薬
のコントロール混合物に対して570nmで読む。
【0031】
ポリ(エチレングリコール)の測定
ペグ化(pegylation)のレベルを、アンモニウムフェリチオシアナート(ammo
nium ferrithiocyanate)を使用するPEGのアッセイ(A. Nag, G. Micra and
C Ghost, Anal. Biochem. 237:224-231, 1996)によって評価した。
nium ferrithiocyanate)を使用するPEGのアッセイ(A. Nag, G. Micra and
C Ghost, Anal. Biochem. 237:224-231, 1996)によって評価した。
【0032】
タンパク質の測定
誘導体化されたIgG、アプロチニンまたはインシュリンを含むサンプルを、
Bradford法を使用して、可溶性タンパク質含有量について評価した。1
00μlタンパク質溶液(10〜100μg/mlの範囲のタンパク質濃度を有
する)および1ml呈色試薬(colour reagent)(酸/色素溶液)を混合した。
吸光度を、好適なブランクに対して595mmで読む。
Bradford法を使用して、可溶性タンパク質含有量について評価した。1
00μlタンパク質溶液(10〜100μg/mlの範囲のタンパク質濃度を有
する)および1ml呈色試薬(colour reagent)(酸/色素溶液)を混合した。
吸光度を、好適なブランクに対して595mmで読む。
【0033】
以下の実施例において使用されるIgGを、この方法を使用してそのシアル酸
含有量について試験した。それは、2%シアル酸含有量を有するとわかった。こ
の数字は、実施例に従うコロミン酸誘導体化を使用してのポリシアリル化(poly
sialylation)のレベルを評価する場合に考慮される。
含有量について試験した。それは、2%シアル酸含有量を有するとわかった。こ
の数字は、実施例に従うコロミン酸誘導体化を使用してのポリシアリル化(poly
sialylation)のレベルを評価する場合に考慮される。
【0034】
試薬
カタラーゼをSigmaから得た。インシュリンをSigmaから得た。Ig
Gは、Sigmaから得たウシ血清IgGである。アプロチニンをBDHから得
た。モノメトキシポリエチレングリコールスクシンイミジルスクシネート(分子
量約5kD)を、Sigmaから得た。コロミン酸をSigmaから得た。ドデ
シル硫酸ナトリウムをSigmaから得た。尿素をBDHから得た。
Gは、Sigmaから得たウシ血清IgGである。アプロチニンをBDHから得
た。モノメトキシポリエチレングリコールスクシンイミジルスクシネート(分子
量約5kD)を、Sigmaから得た。コロミン酸をSigmaから得た。ドデ
シル硫酸ナトリウムをSigmaから得た。尿素をBDHから得た。
【0035】
実施例1−カタラーゼとコロミン酸の反応
本実施例は、活性化コロミン酸−カタラーゼ誘導体化反応における反応時間の
効果を、該誘導体化酵素の回収後のカタラーゼ活性を評価することによって、示
す。
効果を、該誘導体化酵素の回収後のカタラーゼ活性を評価することによって、示
す。
【0036】
5mlのリン酸水素カリウム緩衝液中、20mgのソディウムシアノボロヒド
リド(sodium cyanoborohydride)の存在下、50mgの活性化コロミン酸と共
に、24mgのカタラーゼを使用しての誘導体化を行った。反応物を、35〜4
0℃で、48時間までの時間の間、攪拌した。SDS存在下で行われた誘導体化
反応については、固形SDSをホスフェート緩衝液に溶解させて、最終濃度1×
10-3M SDSを得る。
リド(sodium cyanoborohydride)の存在下、50mgの活性化コロミン酸と共
に、24mgのカタラーゼを使用しての誘導体化を行った。反応物を、35〜4
0℃で、48時間までの時間の間、攪拌した。SDS存在下で行われた誘導体化
反応については、固形SDSをホスフェート緩衝液に溶解させて、最終濃度1×
10-3M SDSを得る。
【0037】
ゼロ時間(即ち、反応混合物が作製された後、可能な限り迅速に)、6時間、
12時間、24時間および48時間の反応時間後、反応を、70%の硫酸アンモ
ニウム溶液の添加によって停止させてタンパク質を析出させる。析出した混合物
を氷上で冷却し、そして1時間攪拌し、次いで45分間3500rpmで遠心分
離する。上澄みを捨て、そしてペレットを飽和硫酸アンモニウム溶液で洗浄し、
同一速度で10分間再度回転し、そして上澄みを捨てる。ペレットを5mlのリ
ン酸緩衝化生理食塩水に再溶解する。得られた溶液を、4交換(changes)のリ
ン酸緩衝化生理食塩水に対して−4℃で広範に透析する。次いで、溶液を、Se
phadex(商標)G−100カラムに通過させ、そしてピークを集め、カタ
ラーゼおよびコロミン酸含有量について評価する。
12時間、24時間および48時間の反応時間後、反応を、70%の硫酸アンモ
ニウム溶液の添加によって停止させてタンパク質を析出させる。析出した混合物
を氷上で冷却し、そして1時間攪拌し、次いで45分間3500rpmで遠心分
離する。上澄みを捨て、そしてペレットを飽和硫酸アンモニウム溶液で洗浄し、
同一速度で10分間再度回転し、そして上澄みを捨てる。ペレットを5mlのリ
ン酸緩衝化生理食塩水に再溶解する。得られた溶液を、4交換(changes)のリ
ン酸緩衝化生理食塩水に対して−4℃で広範に透析する。次いで、溶液を、Se
phadex(商標)G−100カラムに通過させ、そしてピークを集め、カタ
ラーゼおよびコロミン酸含有量について評価する。
【0038】
図2は、SDSの存在下および非存在下でのカタラーゼとのコロミン酸の結合
比率(置換度)を示す。結果は、SDSの存在が約3倍だけ最大結合比率を増加
させることを示す。SDSの存在下における誘導体化の最大レベルは、カタラー
ゼ1モル当たり約8モルのコロミン酸であるようである。
比率(置換度)を示す。結果は、SDSの存在が約3倍だけ最大結合比率を増加
させることを示す。SDSの存在下における誘導体化の最大レベルは、カタラー
ゼ1モル当たり約8モルのコロミン酸であるようである。
【0039】
誘導体化カタラーゼ化合物をまた、それらの酵素活性について、天然カタラー
ゼに対して試験した。結果を図3に示す。図3におけるカタラーゼのみについて
の結果は、活性化コロミン酸の添加なしでの反応条件へカタラーゼを供する効果
を示す。これは、カタラーゼ活性がそれらの条件下で失われるが、活性の損失は
ポリシアリル化によって抑制されることを示す。インヒビターは、ポリシアリル
化がSDSの存在下で行われる場合により大きい。
ゼに対して試験した。結果を図3に示す。図3におけるカタラーゼのみについて
の結果は、活性化コロミン酸の添加なしでの反応条件へカタラーゼを供する効果
を示す。これは、カタラーゼ活性がそれらの条件下で失われるが、活性の損失は
ポリシアリル化によって抑制されることを示す。インヒビターは、ポリシアリル
化がSDSの存在下で行われる場合により大きい。
【0040】
実施例2−カタラーゼ活性に対するSDS濃度を変化させることの効果の測定
実験1に使用される一般的なカップリング手順を、カタラーゼを誘導体化する
ために使用し、但し、SDS濃度を0.01重量%、0.02重量%および0.
029重量%(1×10-3M)で使用し、誘導体化反応を48時間の間続けた。
ために使用し、但し、SDS濃度を0.01重量%、0.02重量%および0.
029重量%(1×10-3M)で使用し、誘導体化反応を48時間の間続けた。
【0041】
誘導体化カタラーゼ産物を、上述の一般的な試験を使用して、それらのカタラ
ーゼ活性について評価した。酵素が吸光度を0.45から0.40へ減少させる
ためにかかる時間を、天然カタラーゼと比較して、表1に示す。
ーゼ活性について評価した。酵素が吸光度を0.45から0.40へ減少させる
ためにかかる時間を、天然カタラーゼと比較して、表1に示す。
【0042】
【表1】
【0043】
実施例3
天然カタラーゼ、48時間の反応時間の間1×10-3M SDSを使用して誘
導体化されたカタラーゼ、および同一反応時間を使用してしかしSDSの非存在
下で誘導体化されたカタラーゼを、種々の濃度の過酸化水素で比較し、Hane
s Woolfプロットを形成した。天然カタラーゼについてのKm(反応速度
がその最大値の半分となる基質濃度)は83.95mMであり、SDSの非存在
下で生成されたコロミン酸−カタラーゼについてKmは114.4mMであり、
そしてSDSの存在下で修飾されたカタラーゼについてKmは140.8mMで
ある。
導体化されたカタラーゼ、および同一反応時間を使用してしかしSDSの非存在
下で誘導体化されたカタラーゼを、種々の濃度の過酸化水素で比較し、Hane
s Woolfプロットを形成した。天然カタラーゼについてのKm(反応速度
がその最大値の半分となる基質濃度)は83.95mMであり、SDSの非存在
下で生成されたコロミン酸−カタラーゼについてKmは114.4mMであり、
そしてSDSの存在下で修飾されたカタラーゼについてKmは140.8mMで
ある。
【0044】
実施例4−SDSの存在および非存在下におけるタンパク質のポリシアリル化
各タンパク質について、1mgの125I−標識化および非標識化タンパク質を
、5mlのリン酸水素カリウム中、20mgの水素化ホウ素ナトリウムの存在下
で、83.3mgの活性化コロミン酸と反応させる。SDSの存在下での反応の
ために、SDSを溶解させて、1×10-3Mの最終濃度を得る。誘導体化反応を
、35〜40℃の範囲の温度で48時間行う。
、5mlのリン酸水素カリウム中、20mgの水素化ホウ素ナトリウムの存在下
で、83.3mgの活性化コロミン酸と反応させる。SDSの存在下での反応の
ために、SDSを溶解させて、1×10-3Mの最終濃度を得る。誘導体化反応を
、35〜40℃の範囲の温度で48時間行う。
【0045】
反応後、誘導体化タンパク質を、実施例1におけるのと同一の一般的技術を使
用して、しかし9000rpmでの遠心分離を使用して回収する。単離ために使
用されるカラムは、Sephadex G−50である。
用して、しかし9000rpmでの遠心分離を使用して回収する。単離ために使
用されるカラムは、Sephadex G−50である。
【0046】
表2は、4つのタンパク質について、SDS有りまたは無しでの、結合収率(
つまり、誘導体化度)を示す。
つまり、誘導体化度)を示す。
【0047】
アプロチニンは、アルデヒド試薬による誘導体化に利用可能な2末端アミノ基
および誘導体化可能なアミン基を有する4リシル単位を有する。
および誘導体化可能なアミン基を有する4リシル単位を有する。
【0048】
【表2】
【0049】
結果は、試験された各タンパク質について、SDSの存在が誘導体化度を増加
させることを示す。
させることを示す。
【0050】
実施例5−インビボクリアランス率
天然形態の、ならびにSDSの存在下および非存在下でコロミン酸(ポリシア
ル酸PSA)で誘導体化された、標識されたインシュリン、アプロチニンおよび
IgGを、循環からのクリアランス率を測定するために、マウスへ投与する。イ
ンビボ試験を、WO-A-92/22331の実施例1に記載の一般的技術を使用して、表3
に示される用量のタンパク質または誘導体化タンパク質の注射によって行う。動
物を、注射の直前および直後、注射後30分、1時間、4時間、6時間、12時
間、24時間および48時間で、尾静脈から採血して、循環中に残存する125Iレ
ベルを測定した。注射に続く時間に対するパーセント初期放射活性の対数曲線か
ら、曲線下面積を測定する。種々のタンパク質についての結果を表3に示す。
ル酸PSA)で誘導体化された、標識されたインシュリン、アプロチニンおよび
IgGを、循環からのクリアランス率を測定するために、マウスへ投与する。イ
ンビボ試験を、WO-A-92/22331の実施例1に記載の一般的技術を使用して、表3
に示される用量のタンパク質または誘導体化タンパク質の注射によって行う。動
物を、注射の直前および直後、注射後30分、1時間、4時間、6時間、12時
間、24時間および48時間で、尾静脈から採血して、循環中に残存する125Iレ
ベルを測定した。注射に続く時間に対するパーセント初期放射活性の対数曲線か
ら、曲線下面積を測定する。種々のタンパク質についての結果を表3に示す。
【0051】
【表3】
【0052】
表3の結果は、コロミン酸での各タンパク質の誘導体化が、循環時間の増加を
生じさせることを示し、それによってWO-A-92/22331に記載の結果が確認される
。循環時間の増加の程度は、誘導体化がSDSの存在下で行われる場合に、有意
に増加される。
生じさせることを示し、それによってWO-A-92/22331に記載の結果が確認される
。循環時間の増加の程度は、誘導体化がSDSの存在下で行われる場合に、有意
に増加される。
【0053】
実施例6−尿素の存在下での誘導体化
実施例1に従う誘導体化方法を、カタラーゼの代わりにIgGを使用して繰り
返した。5M尿素または1×10-3M SDSを使用した。反応混合物の個々の
アリコートにおける反応を、6、12、24および48時間後に停止させた。誘
導体化度を、上述のBradford技術を使用してタンパク質レベルおよび上
述のレゾルシノール法を使用してシアル酸レベルを評価した後に、決定した。結
果を図4に示す。
返した。5M尿素または1×10-3M SDSを使用した。反応混合物の個々の
アリコートにおける反応を、6、12、24および48時間後に停止させた。誘
導体化度を、上述のBradford技術を使用してタンパク質レベルおよび上
述のレゾルシノール法を使用してシアル酸レベルを評価した後に、決定した。結
果を図4に示す。
【0054】
図4における結果は、尿素の存在が、タンパク質立体配座の変化を提供するた
めに通常予想される濃度で、SDSよりも少ない量だけではあるが、誘導体化の
レベルを増加させることを示す。
めに通常予想される濃度で、SDSよりも少ない量だけではあるが、誘導体化の
レベルを増加させることを示す。
【0055】
実施例7−SDSの存在下におけるIgGのペグ化(Pegylation)およびポリ
シアリル化 上記実施例において使用されるようなIgGを、実施例4において使用される
ような一般的条件下で、10-3M SDSの非存在下および存在下における、酸
化コロミン酸(CA)での誘導体化へ供した。
シアリル化 上記実施例において使用されるようなIgGを、実施例4において使用される
ような一般的条件下で、10-3M SDSの非存在下および存在下における、酸
化コロミン酸(CA)での誘導体化へ供した。
【0056】
同一タンパク質をまた、SDSの非存在下および10-3M SDSの存在下に
おいて、モノメトキシポリ(エチレングリコール)スクシンイミジルスクシネー
ト(ssPEG)によって誘導した。反応は、Tsutsumi et al (1995) Brit. J.
Cancer 71:963-968に基づく。0.2Mリン酸緩衝液(pH7.2)中のIgG
を、10分間、室温で、50倍モル過剰のメトキシポリエチレングリコールスク
シンイミジルスクシネート(ss−PEG)と反応させた。反応を、ss−PE
Gに対して5倍モル過剰のε−アミノカプロン酸の添加によって停止させた。得
られたPEG−IgGを精製し、そしてゲル浸透クロマトグラフィー(SG−1
00;0.2Mリン酸緩衝液)によって分離した。SDSの存在下における反応
について、IgGを、先ず、12時間、高温で、0.2Mリン酸緩衝液中、10-3 M SDSと接触させた。その他の点では、反応および回収は同一であった。
おいて、モノメトキシポリ(エチレングリコール)スクシンイミジルスクシネー
ト(ssPEG)によって誘導した。反応は、Tsutsumi et al (1995) Brit. J.
Cancer 71:963-968に基づく。0.2Mリン酸緩衝液(pH7.2)中のIgG
を、10分間、室温で、50倍モル過剰のメトキシポリエチレングリコールスク
シンイミジルスクシネート(ss−PEG)と反応させた。反応を、ss−PE
Gに対して5倍モル過剰のε−アミノカプロン酸の添加によって停止させた。得
られたPEG−IgGを精製し、そしてゲル浸透クロマトグラフィー(SG−1
00;0.2Mリン酸緩衝液)によって分離した。SDSの存在下における反応
について、IgGを、先ず、12時間、高温で、0.2Mリン酸緩衝液中、10-3 M SDSと接触させた。その他の点では、反応および回収は同一であった。
【0057】
ペグ化(pegylated)およびポリシアリル化IgGの誘導体化度を、上述の方
法を使用して測定した。結果を表4に示す。
法を使用して測定した。結果を表4に示す。
【0058】
【表4】
【0059】
SDSの存在は、PEG試薬ならびにポリシアル酸試薬についての誘導体化レ
ベルを増加させる。PEG試薬は、コロミン酸試薬よりも高い置換度を与える。
ベルを増加させる。PEG試薬は、コロミン酸試薬よりも高い置換度を与える。
【図1】
図1は、ポリシアル酸の誘導体化についての反応スキームである。
【図2】
図2は、実施例1の結果を示す。
【図3】
図3は、実施例1の結果を示す。
【図4】
図4は、実施例6の結果を示す。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY,
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,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,
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,UG,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,
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,SL,TJ,TM,TR,TT,TZ,UA,UG,
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Fターム(参考) 4B050 CC02 GG03 LL01 LL03
4C084 AA01 AA07 NA14 ZB011
4H045 AA10 AA20 BA53 BA56 BA57
DA89 EA20 EA50 FA83 GA45
Claims (17)
- 【請求項1】 少なくとも2つの誘導体化可能なペンダント基(アミノアシ
ル単位の側鎖である)を有するタンパク質を水溶液中で誘導体化試薬と反応させ
て、タンパク質誘導体を得る方法であって、そして該誘導体化反応が有効変性化
濃度の変性剤の存在下で行われることを特徴とする、方法。 - 【請求項2】 前記変性剤が両親媒性化合物である、請求項1に記載の方法
。 - 【請求項3】 前記両親媒性化合物がアニオン性である、請求項2に記載の
方法。 - 【請求項4】 前記変性剤がC8-24アルキルスルフェートモノエステル、好
ましくはアルカリ金属塩、より好ましくはドデシル硫酸ナトリウムである、請求
項3に記載の方法。 - 【請求項5】 前記変性剤が0.0001〜0.01Mの範囲の濃度で存在
する、前記請求項のいずれかに記載の方法。 - 【請求項6】 前記タンパク質誘導体が、好ましくは透析を含む回収工程に
おいて、前記変性剤から単離される、前記請求項のいずれかに記載の方法。 - 【請求項7】 前記タンパク質が少なくとも5、好ましくは少なくとも10
の誘導体化可能な基を有する、前記請求項のいずれかに記載の方法。 - 【請求項8】 前記誘導体化可能な基が、全て同一であり、そしてヒドロキ
シル、チオール、カルボン酸およびアミン基から選択され、そして好ましくは全
てのアミン基、特にリシル残基のイプシロンアミノ基である、前記請求項のいず
れかに記載の方法。 - 【請求項9】 前記誘導体化試薬が、ポリビニルアルコール、ポリエチレン
グリコール、ポリ(ヒドロキシアルキル−(アルク)アクリルアミドおよび−ア
クリレート)およびポリサッカリド化合物から好ましくは選択される、ポリマー
性化合物である、前記請求項のいずれかに記載の方法。 - 【請求項10】 前記誘導体化試薬が、サッカリド、好ましくはオリゴ−ま
たはポリ−サッカリド、より好ましくはポリシアル酸誘導体である、請求項9に
記載の方法。 - 【請求項11】 前記試薬がポリシアル酸のアルデヒド誘導体である、請求
項10に記載の方法。 - 【請求項12】 前記誘導体化試薬が、単官能性活性化(ポリエチレングリ
コール)である、請求項9に記載の方法。 - 【請求項13】 前記タンパク質が治療学的に活性な化合物である、前記請
求項のいずれかに記載の方法。 - 【請求項14】 前記産物の置換度が、少なくとも2、好ましくは少なくと
も5である、前記請求項のいずれかに記載の方法。 - 【請求項15】 各々が互いに結合された少なくとも5のシアル酸単位を有
する、少なくとも5のペンダントポリシアル酸鎖を有する、タンパク質化合物。 - 【請求項16】 前記ポリシアリック鎖が、第2級アミン結合を介して非末
端リシル単位の側鎖へ結合されている、請求項15に記載のタンパク質化合物。 - 【請求項17】 前記ポリシアリック鎖が、各々、少なくとも10、好まし
くは20〜50の互いに結合されたシアル酸単位を有する、請求項15または請
求項16に記載のタンパク質化合物。
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