JP2004505616A - 抗−hivペプチド、抗−腫瘍ペプチド、およびリゾチームのフラグメント - Google Patents

抗−hivペプチド、抗−腫瘍ペプチド、およびリゾチームのフラグメント Download PDF

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Abstract

抗ウイルス活性、抗腫瘍活性、および殺菌力を有するがムラミダーゼ活性を持たない、最小9アミノ酸配列を含むリゾチームのフラグメントを提供する。また、本発明は、このフラグメントを有効成分として用いたHIV感染を処置するためまたは腫瘍成長を阻害するための方法およびこのフラグメントを含む薬学的組成物にも関する。

Description

【0001】
政府のライセンス権
本出願で行った実験は、National Institute of Allergy and Infectious Diseasesにより一部援助を受けている(助成金番号ROI AI−31343)。米国政府は、本発明においてロイヤリティ支払済ライセンスを所有し、限られた情況において、上記助成金の条件に準じて妥当な条件に基づいて、第3者にライセンスを付与するよう特許権者に要求する権利を有する。
【0002】
(発明の属する技術分野)
本発明は、抗ウイルス性および抗腫瘍性のペプチドならびにポリペプチドに関する。
【0003】
(従来の技術)
母から胎児へのHIV1型(HIV−1)感染は、胎盤内でのヒト絨毛性性腺刺激ホルモン(hCG)の分泌量が多い妊娠期間の最初の3ヶ月の間は滅多に起こらない(De Rossiら、1992; Krivineら、1995)。エイズ(AIDS)患者(Gillら、1996)およびHIV−1トランスジェニックマウス(Deら、1997)において、HIV−1ウイルス(Bourinbariarら、1995)およびエイズ関連カポジ肉腫(Lunardi−Iskandarら、1995)に対して、hCGのβサブユニット(hCGβ)は活性を持つが、α−サブユニットは活性を持たないことが分かっている。これらの研究は、異なる原料物質について報告された異なる効力を有する市販のヘテロ調製物を用いて行っている。hCGβ調製物において見られるカポジ肉腫に対する活性が、hCGβ自体に起因するのか他のタンパク質に起因するのか、ということについては議論がある(Griffithsら、1997; DeMarchiら、1997; Hoppら、1997; Flamandら、1998)。近年、本発明者らは、リゾチームがhCGのβコア調製物の抗ウイルス(抗−HIV−1)活性および抗−HIV8活性に貢献するという彼等の発見について報告している。
【0004】
リゾチームは、自然に広く存在する酵素のファミリーである。鶏の卵白リゾチームは、この酵素ファミリーのよく知られた代表であり、鳥類や他の多くの動物(例えば哺乳動物、爬虫類および無脊椎動物等)において見られる関連酵素は、ニワトリ型(C−型または通常型)リゾチームと呼ばれる。リゾチームは、1960年代初期に配列決定されており、完全なX線結晶学分析が行われた最初の酵素である。全てのリゾチームは殺菌力を有し、これらは全て、ペプチドグリカンのN−アセチルグルコサミンのC−4とN−アセチルムラミン酸のC−1との間のβグルコシド結合(band)を切断するムラミダーゼ活性を有する。参考文献Lysozyme: Model Enzymes in Biochemistry and Biology, ed. P. Jolles, Birkhauser Verlag, Basel, Switzerland, 1996は、このファミリーの酵素の概説を提供している。この文献の10〜11頁目に記載されている図1は、種々の生物に由来するリゾチームのアミノ酸配列のアラインメントを提供する。ヒトリゾチーム中の、ムラミダーゼ活性の活性部位は、Glu35残基およびAsp52残基の周りに形成された裂け目(cleft)の中にある。
【0005】
本明細書に引用されているいかなる文献も、このような文献が関連する先行技術であることを認めるものでもなければ、本出願の特許請求の範囲のいかなる請求項の特許性に関係するものとみなされるべきものでもない。これらの文献の内容または日付についてのあらゆる記載は、出願時に本願出願人が入手し得た情報に基づいており、このような記載の正確性について承認するものではない。
【0006】
(発明の要約)
本発明は、本発明者らにより、リゾチームの抗ウイルス活性および抗腫瘍活性の全てを維持するために必要な最小9アミノ酸配列(配列番号8)であることが発見されたものを含むリゾチームのフラグメントを提供する。更に、リゾチームのこのフラグメントは、ムラミダーゼ活性を持たない。
【0007】
また本発明は、本発明のリゾチームのフラグメントおよび薬学的に許容され得る希釈剤、賦形剤、担体、または補助剤を含む、薬学的組成物も提供する。
【0008】
本発明により更に提供されるのは、処置を必要とする対象に本発明のリゾチームのフラグメントを投与することにより、HIV感染などのウイルス感染または細菌感染を処置するための方法、ならびに腫瘍成長を阻害するための方法である。
【0009】
(発明の詳細な説明)
以上、本発明者らは、全長リゾチームの抗ウイルス活性を全て維持するのに必要な、ヒトリゾチームの第107番残基〜第115番残基に対応する配列番号8で表される小さな9アミノ酸残基フラグメントである、ヒトリゾチームの最小フラグメントについて詳細に描写している。驚いたことにこの小さな9アミノ酸フラグメントは、全長ヒトリゾチームが持つ抗腫瘍活性および殺菌力を保持している。
【0010】
本発明に従って、リゾチームの抗ウイルス活性、抗腫瘍活性および殺菌力を有するがムラミダーゼ活性を持たない、リゾチームのフラグメントが提供される。リゾチームのこのフラグメントは、配列番号8で表される9アミノ酸残基を含み、好ましくは9〜50アミノ酸残基、より好ましくは9〜30アミノ酸残基、および最も好ましくは9〜18アミノ酸残基からなる。リゾチームのフラグメントが9アミノ酸残基からなる場合、このフラグメントは、配列番号8のアミノ酸配列を有する。本発明のリゾチームのフラグメントの第2の態様は、配列番号1で表されるアミノ酸配列からなる。
【0011】
配列番号8の9残基配列の片側または両側にフランキングアミノ酸配列がある場合、このようなフランキング配列は、天然ヒトリゾチームの第107番残基〜第115番残基のすぐ外側を囲む領域の中にαヘリックス構造を保持することが好ましい。
【0012】
また本発明には、ヒトリゾチーム等の天然の哺乳動物リゾチームのフラグメントの変異体であって、配列番号8のアミノ酸配列のフランキング配列中に1〜5つのアミノ酸の置換、欠失もしくは付加が存在する変異体も包含される。これらのフランキング配列中のアミノ酸置換は、限定する訳ではないが、好ましくは当業者がよく理解しているような保存的置換である。このような変異体は全て、配列番号8のアミノ酸配列を含み、そして全長天然ヒトリゾチームの抗ウイルス活性、抗腫瘍活性および殺菌力を保持する。
【0013】
また本発明は、本発明のリゾチームのフラグメントの化学的誘導体および塩であって、リゾチームの抗ウイルス活性、抗腫瘍活性および殺菌力を保持するものも包含する。「化学的誘導体」は、通常はリゾチームのアミノ酸配列の一部ではない追加的な化学成分を含む。アミノ酸配列の共有結合による修飾も、本発明の範囲内に含まれる。このような修飾は、フラグメントの標的アミノ酸残基を、選択された側鎖または末端残基と反応することができる有機誘導体化試薬と反応させることによって、リゾチームのフラグメント中に導入することができる。
【0014】
最も一般的なシステイニル残基は、クロロ酢酸やクロロアセトアミド等のα−ハロアセテート(および対応するアミン)と反応して、カルボキシメチルまたはカルボキシアミドメチル誘導体を生成する。またシステイニル残基は、ブロモトリフルオロアセトン、α−ブロモ−β−(5−イミダゾイル)プロピオン酸、リン酸クロロアセチル、N−アルキルマレイミド、3−ニトロ−2−ピリジルジスルフィド、メチル−2−ピリジルジスルフィド、p−クロロメルクリ安息香酸塩、2−クロロメルクリ−4−ニトロフェノール、またはクロロ−7−ニトロベンゾ−2−オキサ−1,3−ジアゾールとの反応によっても誘導体化される。
【0015】
ジエチルピロカルボン酸塩はヒスチジル側鎖に対して比較的特異的であるので、ヒスチジル残基は、pH5.5〜7.0でこの試薬と反応させることによって誘導体化される。臭化パラブロモフェナシルも有用である(反応は好ましくはpH6.0で0.1Mカコジル酸ナトリウム中で行われる)。
【0016】
リジニル(lysinyl)およびアミノ末端残基を、無水コハク酸または他の無水カルボン酸と反応させる。これらの試薬を用いた誘導体化は、リジニル残基の電荷を逆転させる効果を有する。α−アミノ酸含有残基を誘導体化させるのに適した他の試薬としては、メチルピコリンイミデート等のイミドエステル、リン酸ピリドキサル、ピリドキサル、水素化ホウ素塩化物、トリニトロベンゼンスルホン酸、O−メチルイソ尿素(O−methyliosurea)、2,4−ペンタンジオン、およびトランスアミナーゼにより触媒されるグリオキシル酸との反応が挙げられる。
【0017】
アルギニル残基は、1種または数種の通常試薬(特にフェニルグリオキサール、2,3−ブタンジオン、およびニンヒドリン)との反応により修飾される。グアニジン官能基のpKaが高いため、アルギニン残基を誘導体化する際は、アルカリ条件下で反応を行う必要がある。さらにこれらの試薬は、リシンの中の基、およびアルギニンのεアミノ基と反応することができる。
【0018】
チロシル残基の特異的修飾自体はさかんに研究されており、特に興味深いのは、芳香族ジアゾニウム化合物またはテトラニトロメタンとの反応によりチロシル残基の中にスペクトル標識を導入するものである。最も一般的には、N−アセチルイミダゾールおよびテトラニトロメタンを用いて、それぞれO−アセチルチロシル種およびe−ニトロ誘導体を形成する。
【0019】
1−シクロヘキシル−3−[2−モルホリニル−(4−エチル)]カルボジイミドや1−エチル−3−(4−アゾニア−4,4−ジメチルペンチル)カルボジイミド等のカルボジイミド(R′N−C−N−R′)との反応により、カルボキシル側基(アスパルチルまたはグルタミル)を選択的に修飾する。さらに、アンモニウムイオンとの反応によりアスパルチル残基およびグルタミル残基をアスパラギニル残基およびグルタミニル残基に変換する。
【0020】
グルタミニル残基およびアスパラギニル残基はしばしば脱アミド化されて、それぞれグルタミル残基およびアスパルチル残基となる。または、これらの残基は、弱酸性条件下で脱アミド化される。これらの残基のいずれの形態も、本発明の範囲内に含まれる。
【0021】
二官能試薬を用いた誘導体化は、リゾチームのフラグメントを非水溶性支持体マトリックスまたは他の高分子担体に架橋させるのに有用である。一般的に用いられる架橋剤としては、例えば1,1−ビス(ジアゾアセチル)−2−フェニルエタン、グルタルアルデヒド、N−ヒドロキシスクシンイミドエステル(例えば4−アジドサリチル酸とのエステル)、ホモ二官能イミドエステル[例えば、(3,3′−ジチオビス(スクシンイミジルプロピオン酸塩)等のジスクシンイミジルエステル)を含む]、およびビス−N−マレイミド−1,8−オクタン等の二官能マレイミドが挙げられる。メチル−3−[(p−アジドフェニル)ジチオ]プロピオイミデート等の誘導体化試薬は、光の存在下で架橋を形成することができる光回復可能な中間体を生成する。または、例えば臭化シアン活性化炭水化物等の反応性の非水溶性マトリックス、ならびに米国特許第3,969,287号、第3,691,016号、第4,195,128号、第4,247,642号、4,229,537号、および第4,330,440号に記載された反応性物質等が、タンパク質の固定化に使用される。
【0022】
他の修飾としては、プロリンおよびリシンの水酸化、セリル残基またはトレオニル残基の水酸基のリン酸化、リシン、アルギニン、およびヒスチジン側鎖のα−アミノ基のメチル化(Creighton, 1983)、N末端アミンのアセチル化、ならびに場合により、C末端カルボキシル基のアミド化が挙げられる。
【0023】
このように誘導体化された成分は、可溶度、吸収性、生物学的半減期等を向上させ得る。または、これらの成分は、上記フラグメント等の望ましくない副作用をなくすかまたは減ずることができる。このような効果を媒介することができる成分は、例えばRemington’s Pharmaceutical Sciences, 16th ed., Mack Publishing Co., Easton, Pa. (1980)に開示されている。
【0024】
本発明の他の側面は、本発明のリゾチームのフラグメントの抗ウイルス特性、抗腫瘍特性、および殺菌特性の用途を作ることである。リゾチームのフラグメントは、HIV感染等のウイルス感染または細菌感染を処置するために処置を必要とする対象に投与することができる。あるいは、このようなフラグメントは、腫瘍成長を阻害するために投与することができる。
【0025】
本発明のリゾチームのフラグメントは、その意図する目的を達成する任意の手段により投与することができる。例えば、皮下、静脈内、皮内、筋肉内、腹腔内、脳内、鼻腔内、経口、経皮、または口腔内経路等を含む(ただしこれらに限定されない)多くの異なる非経口経路から投与を行うことができる。非経口投与は、ボーラス注射であっても、時間をかけて徐々に灌流させるものであってもよい。
【0026】
投与される用量は、受容者の年齢、性別、健康状態、および体重、併用療法を行っている場合はその種類、処置頻度、ならびに所望の効果の性質によって異なることを理解されたい。各処置に必要な総投薬量は、複数回の投与により、または一回の投与で投与される。「有効量」とは、ウイルスもしくは細菌感染を阻害または減少させることができる、あるいは腫瘍成長を阻害することができる、リゾチームのフラグメントの濃度を意味する。このような濃度は、当業者によって常套手段により決定することができる。また当業者であれば、投与されるフラグメントの安定性によって用量が異なり得ることも分かるであろう。安定性が比較的低いフラグメントは、複数回投与することが必要となる場合がある。
【0027】
経口投与用調製物としては、滅菌した水性もしくは非水性の溶液、懸濁液、およびエマルジョンが挙げられ、これらは当技術分野で公知である希釈剤、賦形剤、または補助剤を含んでいてもよい。錠剤およびカプセル等の薬学的組成物を、常套法に従って調製することもできる。
【0028】
本発明のリゾチームのフラグメントを含む薬学的組成物は、意図した目的を達成するのに効果的な量のフラグメントが含まれている全ての組成物を含む。さらに、薬学的組成物は、薬学的に用いることができる調製物へと有効成分を処理し易くする賦形剤および補助剤を含む適当な薬学的に許容され得る担体を含み得る。適当な薬学的に許容され得るビヒクルは、当技術分野において周知であり、例えばGennaro, Alfonso, Ed., Remington’s Pharmaceutical Sciences, 18th Edition 1990, Mack Publishing Co., Easton, PA(この分野において標準的な参考テキスト)に記載されている。薬学的に許容され得るビヒクルは、投与方法、ならびにリゾチームのフラグメントの可溶度および安定性に応じて常套法により選択することができる。例えば、静脈内投与用製剤としては滅菌水溶液(緩衝液、希釈剤、および他の適当な添加剤を含んでいても良い)が挙げられる。
【0029】
非経口投与に適した製剤としては、水溶性形態の有効成分(例えば水溶性塩)の水溶液が挙げられる。さらに、適当な注射用油性懸濁液等の活性化合物の懸濁液を投与してもよい。適当な親油性溶剤またはビヒクルとしては、脂肪油(例えばゴマ油等)または合成脂肪酸エステル(例えばオレイン酸エチルやトリグリセリド等)が挙げられる。懸濁液の粘性を高める物質を含み得る注射用水系懸濁液としては、例えばカルボキシルメチルセルロースナトリウム、ソルビトール、および/またはデキストランが挙げられる。場合により、懸濁液は安定化剤も含み得る。
【0030】
これまで本発明について全体的に説明してきたが、本発明は、以下の実施例を参照すれば、より分かり易いであろう。実施例は例として記載するのであって、本発明の範囲を限定するものではない。
【0031】
実施例
ヒトリゾチームのクロストリパイン消化
ヒトリゾチーム(2mg)を、トリス緩衝液400μl中のクロストリパイン(10ユニット、シグマ社)でpH7.6、37℃にて24時間処理した。ProRPCカラム上での逆相クロマトグラフィー(Hr5/10)により消化物を解析した。全部で10種のペプチドフラグメントを同定した。これらの画分を、Lee−Huangら、(1999)に記載されているように、HIV−1に感染したACH2 Tリンパ球中におけるp24の産生によって、抗−HIV活性を分析した。大きな抗−HIV活性がピーク7の中に見られた。ピーク6は、ピーク7中に存在する抗−HIV活性の約10〜15%を含んでおり、ピーク8は、微量の抗−HIV活性しか含んでいなかった。ピーク8〜10は、微量の未消化物質を表す。
【0032】
ピーク7画分をプールし、アセトニトリル勾配溶出を用いたProRPC(Hr5/5)カラム上での逆相クロマトグラフィーにより再精製した。大きなピークが得られた。抗−HIV活性は、30〜36%アセトニトリルで溶出されたこの大きなピーク中に見られた。この領域は、18アミノ酸(配列番号1)からなり、これは、ヒトリゾチームの第98番残基〜第115番残基に対応する。これをHL18とする。HL18の抗−HIV EC50(50%阻害濃度)は58nMであり、無処置のリゾチームの抗−HIV EC は55nMである。このことは、これらがほぼ同等であり、ほぼ同じ大きさの範囲内であることを示している(表1)。これは、リゾチームからの抗−HIVペプチドの初の同定および単離である。
【0033】
【表1】
Figure 2004505616
【0034】
リゾチームフラグメントの分子モデリング
HL18中の抗−HIV活性に特異的なアミノ酸の役割についての見識を得るために、分子モデリングを行った。抗−HIV活性にとっての電荷および疎水性の相対的重要性を検証するために、単一アミノ酸置換を行った。トリプトファン109または112を疎水性の低いチロシンで置換すると、抗−HIV活性が完全に失われた。第107位、113位、または115位の正電荷のアルギニンをアスパラギンまたはリシンで置換すると、抗ウイルス活性が低下した(表1)。これらの結果は、疎水性アミノ酸であるトリプトファンおよび正電荷のアルギニン残基がいずれもHL18の抗−HIV活性にとって必須であることを示している。これらの残基はペプチドHL18のC末端側半分の中に位置している。抗−HIV活性に関与するHL18の正確な配列を画定するために、2つのペプチドフラグメントを合成し、抗−HIV活性についてテストした。ペプチドHL18−N9は、HL18のN末端9アミノ酸に対応する。これは、配列番号7のアミノ酸配列からなる。ペプチドHL9(HL18−C9)は、配列番号8のアミノ酸配列からなり、HL18のC末端側半分を表す(R107〜R115)。HLN9は抗−HIV活性を示さないが、HL9は、HL18および無傷のリゾチームのそれと匹敵する約55nMのEC50を有する完全な抗−HIV活性を示した。HL18について先に記載したのと同じアミノ酸置換をHL9において行ったところ、抗−HIV活性はほぼ同等であることが分かった(表2)。
【0035】
【表2】
Figure 2004505616
【0036】
表3は、HL9の抗−HIV活性は、広範囲のHIV−1(一次単離体、実験株、およびEC50値が55〜68nMである耐性株を含む)に対して強力である。表4は、リゾチームフラグメントの生物活性を表しており、ここでは、このアッセイの用量範囲では毒性は見られないこと、HL18およびHL9は、カポジ肉腫を有するエイズ患者のHHV8感染細胞の増殖を阻害するが、ムラミダーゼ活性を持たないことが分かる。
【0037】
【表3】
Figure 2004505616
【0038】
これで本発明について全て記載したので、当業者であれば、本発明が同等のパラメータ、濃度、および条件の広い範囲内で、本発明の精神および範囲を逸脱することなく、また過度の実験を行うことなく、実施することができるということが分かるであろう。
【0039】
本発明は、その特定の態様に関して記載してきたが、本発明は更に変更を行うことができることを理解されたい。本出願は、本発明の原則に概ね追随する本発明のあらゆるバリエーション、用途、または適応形態を網羅するものとし、本発明が属する分野において知られているまたは慣習的に実施し得る範囲内であって、およびに上記に記載し特許請求の範囲にも記載した必須の特徴に当てはまるようなこれらの派生物を含むものとする。
【0040】
本明細書に引用された全ての参考文献(雑誌の記事および抄録、公開されたまたは対応する米国もしくは外国特許出願、発行された米国もしくは外国特許、あるいは他の参考文献を含む)は、参照として本明細書に全て組み入れられる(引用文献に提示された全てのデータ、表、図、およびテキストを含む)。さらに、本明細書に引用される参考文献の中に引用された参考文献の全ての内容も、参照として全て組み入れられる。
【0041】
既知の方法の工程、従来方法の工程、既知の方法、または従来方法を参考にするということは、本発明の側面、説明、または態様が、関連技術において開示、教示、または示唆されているということを認めるものではない。
【0042】
特定の態様についての上記説明は、本発明の普遍的性質を十分に明らかにするものであるため、当技術分野の技術範囲内の知識(本明細書に引用された参考文献の内容を含む)を応用すれば、他者が、過度の実験を行うことなく、また本発明の普遍的概念から逸脱することなく、このような特定の態様を様々な用途に応用するために簡単に変更および/または脚色することができるであろう。したがって、このような脚色および変更は、本明細書に提示された教示およびガイダンスに基づいて、開示された態様の同等物の意味および範囲内にあるものとする。本明細書に用いられる専門用語および学術用語は、記載目的のためであって限定目的のためではないことを理解されたい。従って、本明細書の専門用語および学術用語は、本明細書に提示された教示およびガイダンスに照らし合わせ、当業者の知識を組み合せて、当業者により解釈されるものとする。
【0043】
【表4】
Figure 2004505616

Claims (13)

  1. 抗ウイルス活性および殺菌活性を有するがムラミダーゼ活性を欠く、配列番号8のアミノ酸配列を含むリゾチームのフラグメント。
  2. 9〜50アミノ酸残基の配列からなる、請求項1記載のフラグメント。
  3. 9〜18アミノ酸残基の配列からなる、請求項1記載のフラグメント。
  4. 配列番号8を含む配列が、ヒトリゾチームに由来するアミノ酸配列である、請求項3記載のフラグメント。
  5. 配列が配列番号1および配列番号8からなる群より選択される、請求項3記載のフラグメント。
  6. 配列番号8のアミノ酸配列からなる、請求項1記載のフラグメント。
  7. 配列番号8のすぐ周囲の領域において天然ヒトリゾチームのα−ヘリックス構造を保っている配列番号8のアミノ酸配列をフランキングするアミノ酸配列を更に含む、請求項1記載のフラグメント。
  8. 天然哺乳動物リゾチームの変異体であって、配列番号8のアミノ酸配列をフランキングし、1〜5個のアミノ酸置換または欠失を有するフランキングアミノ酸配列を更に含む、請求項1記載のフラグメント。
  9. 請求項1のフラグメント、および薬学的に許容され得る希釈剤、賦形剤、担体または補助剤を含む、医薬組成物。
  10. 処置を必要とする対象に請求項1記載のフラグメントの有効量を投与することを含む、ウイルスもしくは細菌感染を処置するための方法。
  11. 処置を必要とする対象が、ウイルスに感染するものである、請求項9記載の方法。
  12. ウイルス感染が、HIV感染である、請求項10記載の方法。
  13. 処置を必要とする対象に請求項1記載のフラグメントの有効量を投与することを含む、腫瘍成長の阻害方法。
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