JP2004527725A - Hiv感染を含む膜融合関連現象を阻害するための方法および組成物 - Google Patents

Hiv感染を含む膜融合関連現象を阻害するための方法および組成物 Download PDF

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Abstract

本発明は、強力な抗レトロウイルス活性を示すペプチドに関する。本発明のペプチドは、HIV−1LAIgp41タンパク質のアミノ酸638〜673に相当するDP178ペプチド(配列番号1)、ならびにDP178の断片、類似体および相同対を含む。本発明はさらに、ヒトおよび非ヒトレトロウイルス、特にHIVの非感染細胞への感染を阻害するための上記ペプチドの使用に関する。

Description

【0001】
1. 緒言
本発明は第1に、HIV−1LAI膜貫通タンパク質(TM)であるgp41のアミノ酸638〜673に対応するペプチドであるDP178(配列番号1)(本明細書中ではT20とも称する)およびDP178(配列番号1)の一部または類似体に関する。これらは、抗膜融合能、未感染のCD−4細胞へのHIVの感染を阻害する能力などの抗ウイルス活性、またはコイルドコイルペプチド構造の関与する細胞内プロセスをモジュレートする能力を示す。本発明はまた、HIV−1LAI膜貫通タンパク質(TM)であるgp41のアミノ酸558〜595に対応し、エンベロープを有するウイルスなどの他のウイルス中、および/または他の生物中に存在するアミノ酸配列を有するペプチドであるDP107(配列番号25)に類似体ペプチド(本明細書中ではT21とも称する)に関し、さらにこれらのペプチドの使用にも関する。これらのペプチドは、抗膜融合能、抗ウイルス活性、またはコイルドコイルペプチド構造の関与する細胞内プロセスをモジュレートする能力を示す。
【0002】
gp41におけるDP107の由来となる領域は、本明細書中ではHR1と称する。gp41におけるDP178の由来となる領域は、本明細書中ではHR2と称する。本明細書中に記載の通り、gp41のHR1およびHR2領域は、互いにならびに/またはT20およびT21ペプチドと相互作用する(非共有結合)。この相互作用は、HIVの通常の感染に必要である。
【0003】
したがって、本発明はさらに、DP178とDP107との間および/またはDP107様ペプチドとDP178様ペプチドとの間の相互作用を破壊する低分子化合物を含む化合物を同定するための方法に関する。ある実施形態では、係る方法は、DP178、DP178様ペプチド、DP107およびDP107様ペプチド、ならびに、対応する「起源」または「天然」のペプチドが示す親和性より低い親和性で互いに相互作用するペプチド対の同定および使用に関する。さらに、本発明は、DP178、DP178の一部、DP107、DP107の一部、および/または類似体、ならびに、抗膜融合性化合物もしくは抗ウイルス性化合物またはコイルドコイルペプチド構造の関与する細胞内現象の阻害剤として、DP178/DP107、DP178様ペプチド/DP107様ペプチド、もしくはHR1/HR2の相互作用の低分子モジュレーターを含む他のモジュレーターに関する。本発明は第1に、DP178(配列番号1)およびDP178に相同的な配列のペプチドのそれぞれが、未感染のCD−4細胞へのHIV−1の感染の潜在的な非細胞傷害性阻害剤であることを示す実施例により実証されている。本発明は、DP107およびDP178に対して構造的類似性および/またはアミノ酸モチーフ類似性を有するペプチドがウイルス性および非ウイルス性のさまざまな生物において同定される実施例によりさらに実証されており、かつ、複数の異なるウイルス系に由来するこれらの同定された多くのペプチドが抗ウイルス活性を示す実施例において実証されている。本発明はさらにまた、他のDP178様およびDP107様ペプチドであって、それらが由来する天然のDP178またはDP107ペプチドが示す親和性より低い親和性でHR1およびHR2に対応するそれらのドメインと相互作用する上記ペプチドが同定される実施例により実証されている。
【0004】
2. 発明の背景
2.1 膜融合現象
膜融合は、普遍的な細胞の生物学的プロセスである(総説としては、White, J. M.,1992, Science 258:917−924を参照のこと)。エンドサイトーシス、恒常的分泌、および膜構成成分のリサイクリングなどの細胞のハウスキーピング機能を媒介する融合現象は、全ての真核細胞において継続的に起こっている。
他の融合現象は、特定の細胞内で起こる。例えば、細胞内での融合現象は、ホルモン、酵素および神経伝達物質の制御されたエキソサイトーシスの際に起こる。細胞間でのこのような融合現象は、例えば精子−卵子融合および筋芽細胞融合における顕著な特徴である。
【0005】
融合現象は又、疾患症状にも関連している。例えば、炎症反応の際の巨細胞の形成、エンベロープを有する全てのウイルスの細胞への侵入に融合現象が関連しており、およびヒト免疫不全症ウイルス(HIV)の場合は、例えば、細胞死をもたらすウイルス誘導性の細胞−細胞間融合に関与している。
【0006】
2.2 ヒト免疫不全症ウイルス
ヒト免疫不全症ウイルス(HIV)は、後天性免疫不全症候群(AIDS)と呼ばれる遅延性免疫系変性疾患の原発病因として注目された(Barre−Sinoussi、F.ら、1983, Science 220:868−870; Gallo, R. ら、1984, Science 224:500−503)。HIVには、HIV−1(Barre−Sinoussi、F.ら、1983, Science 220: 868−870; Gallo, R. ら、1984, Science 224: 500−503)およびHIV−2(Clavel, F. ら、1986, Science 233:343−346,. Guyader, M. ら、1987, Nature 326: 662−669)の少なくとも2種の異なる型がある。さらに、これらの型のそれぞれの集団内には、多くの遺伝子の異種性が存在する。ヒトCD−4Tリンパ球へのHIVウイルスの感染は、該細胞型の欠乏をもたらし、これにより実質的には、日和見感染、神経機能の低下、新生物の成長、そして最終的には死へと導かれる。
【0007】
HIVは、レトロウイルスのレンチウイルスファミリーのメンバーである(Teich, N. ら、 1984, RNA Tumor Viruses, Weiss, R. ら編、CSH−Press, pp. 949−956)。レトロウイルスは、二倍体一本鎖RNAゲノムを含む、エンベロープを有する小型のウイルスであり、ウイルスがコードする逆転写酵素のRNA依存性DNAポリメラーゼにより生成されるDNA中間体を介して複製される(Varmus, X., 1988, Science 240: 1427−1439)。他のレトロウイルスには、例えば、ヒトT細胞白血病ウイルス(HTLV−I、−II、−III)およびイヌ白血病ウイルスなどの発癌ウイルスが含まれる。
【0008】
HIVウイルス粒子は、キャプシドタンパク質から成るウイルスコアで構成されており、該コアはウイルスRNAゲノムおよび複製の初期の現象に必要な酵素を含有する。ミリスチル化されたGagタンパク質は、ウイルスコアを囲むウイルス外殻を形成し、該外殻はさらに、感染した細胞の膜に由来する脂質膜エンベロープに囲まれている。HIVのエンベロープの表面の糖タンパク質は単一の160Kdの前駆体タンパク質として合成され、ウイルスの発芽の際に細胞性プロテアーゼにより2つの糖タンパク質、gp41およびgp120に切断される。gp41は膜貫通タンパク質であり、gp120は細胞外タンパク質であり、おそらく三量体または多量体となって非共有結合によりgp41への会合を維持している(Hammarskjold, M.およびRekosh, D., 19B9, Biochem. Biophys. Acta 989: 269−280)。
【0009】
HIVは、CD−4細胞を標的とし、CD−4細胞表面タンパク質は、HIV−1ウイルスの細胞性受容体として機能する(Dalgleish, A. ら、1984, Nature 312: 763−767; Klatzmann ら、 1984, Nature 312: 767−768; Madden ら、1986, Cell 47: 333−348)。細胞へのウイルスの侵入は、細胞のCD−4受容体分子へのgp120の結合に依存している(McDougal, J.S.ら、1986, Science 231: 382−385; Maddon, P.J.ら、1986. Cell 47: 333−348)。これにより、HIVのCD−4細胞への指向性が説明される。一方、gp41はウイルス膜中のエンベロープ糖タンパク質複合体に連結する。
【0010】
2.3 HIV の治療
HIV感染は汎流行性であり、HIV関連疾患は、世界的な保健上の主要な問題となっている。効果的な治療薬の設計に成功するために多くの労力がつぎ込まれているが、AIDSに対する治療用の抗レトロウイルス薬は現在のところ存在しない。このような薬剤を開発するために、HIVの生活環のいくつかの段階が治療処置の標的として考えられてきている(Mitsuya, X.ら、 1991,FASEB J. i:2369−2381)。例えば、ウイルスがコードする逆転写酵素は、薬剤開発の標的の一つとされてきた。逆転写酵素を標的とする多くの薬剤(AZT、ddI、ddCおよびd4Tなどの2’,3’−ジデオキシヌクレオシド類似体を含む)が開発され、これらは、HIVに対して活性があることが示されている(Mitsuya, H.ら、 1991, Science 249: 1533−1544)。これらのヌクレオシド類似体は有用であるが、おそらく薬物耐性のHIV突然変異体が迅速に出現するであろうことから、治療に有用ではない(Lander, B.ら、1989, Science 243: 1731−1734)。さらに、係る薬物はしばしば骨髄抑制、嘔吐および肝機能異常などの毒性のある副作用を示す。
【0011】
HIV感染の最初の段階であるウイルスの細胞への侵入を阻害し得る薬剤を開発するための試みもまた行われている。この場合、HIVの細胞表面受容体であるCD4が以前から標的とされてきた。例えば、組換え型可溶性CD4は、複数のHIV−1株によりCD−4T細胞の感染を阻害することが示されている(Smith, D.H.ら、1987, Science 238:1704−1707)。しかし、特定の初代HIV−1単離株は、組換え型CD−4による阻害に対して相対的に感受性が乏しい(Daar, E.ら、1990, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87: 6574−6579)。さらに、組換え型可溶性CD−4の臨床試験では、決定的な結果が得られなかった(Schooley, R.ら、1990, Ann. Int. Med. 112: 247−253; Kahn, J.0.ら、1990, Ann. Int. Med. 112: 254−261; Yarchoan, R.ら、1989, Proc. Vth lnt. Conf. on AIDS, p. 564, MCP 137)。
【0012】
HIV複製の後期段階は、特定のウイルスタンパク質の重要なウイルス特異的な2次的プロセシングを含み、これは可能性のある抗HIV薬の標的とも考えられてきた。後期段階でのプロセシングは、ウイルスプロテアーゼの活性に依存しており、このプロテアーゼを阻害する薬剤が開発されてきている(Erickson, J., 1990, Science 249: 527−533)。これらの候補薬物の臨床的成果は、未だ疑問である。
【0013】
HIV感染の治療に対するワクチンの開発も注目されている。HIV−1エンベロープタンパク質(gp160、gp120、gp41)が、AIDS患者体内に存在する抗HIV抗体に対する主要な抗原であることが示されてきた(Barin, ら、1985, Science 228: 1094−1096)。従って、これらのタンパク質は抗HIVワクチンの開発における抗原として作用するための最も可能性の高い候補物質であると考えられる。この目的のために、複数のグループが、gp160、gp120、および/またはgp41の種々の部分を宿主の免疫系に対する免疫原の標的として利用し始めている。例えば、Ivanoff, L.ら、米国特許第5,141,867号; Saith, G.ら、WO 92/22,654; Shafferman,A.,WO 91/09,872; Formoso, C.ら、WO 90/07,119などを参照のこと。しかし、これらの候補ワクチンに関する臨床結果を得るには時間がかかる。
【0014】
従って、膨大な労力が、抗レトロウイルス薬の設計および試験に向けられているが、しかし、いまだ本当に効果的で毒性のない治療の必要性がある。
【0015】
3. 発明の概要
本発明は第1に、HIV−1の単離LAI(HIV−1LAI)に由来する膜貫通タンパク質(TM)であるgp41のアミノ酸638〜673に対応し、潜在的抗HIV−1活性を示す、36アミノ酸からなる合成ペプチドDP178(配列番号1)(本明細書中ではT20とも称する)に関する。DP178が由来するgp41領域は、本明細書中では、HR2と称する。
【0016】
本発明はさらに、上記の抗ウイルス活性をも示し、および/または抗膜融合能もしくはコイルドコイルペプチド構造の関与する細胞内プロセスをモジュレートする能力を示すDP178の一部および類似体に関する。「DP178類似体」という語は、HIV−1LAIのgp41タンパク質内に存在するDP178ペプチドの配列に相当するアミノ酸配列を含有するが、HIV−1LAIの以外のウイルスおよび/または生物に見出されるペプチドを指す。したがって、係るDP178類似体ペプチドは、例えば、HIV−1LAI以外のレトロウイルスなどのエンベロープを有するウイルス、ならびにエンベロープを持たないウイルスなどの他のウイルスに存在するDP178様アミノ酸配列に相当しうる。さらに、このようなDP178類似体ペプチドは、非ウイルス性生物に存在するDP178様アミノ酸配列にも相当しうる。
【0017】
本発明はさらに、HIV−1LAI膜貫通タンパク質(TM)であるgp41のアミノ酸558〜595に相当するペプチド(本明細書中ではT21とも呼ばれる)に関する。gp41におけるDP107の由来となる領域は、本明細書中ではHR1と称する。本発明はまた、抗ウイルス活性をも示し、および/または抗膜融合能もしくはコイルドコイルペプチド構造の関与する細胞内プロセスをモジュレートする能力を示すDP107の一部および類似体に関する。本明細書中で用いる「DP107類似体」という語は、HIV−1LAIのgp41タンパク質内に存在するDP107ペプチドの配列に相当するアミノ酸配列を含有するが、HIV−1LAI以外のウイルスおよび生物に見出されるペプチドを指す。したがって、係るDP107類似体ペプチドは、例えば、HIV−1LAI以外のレトロウイルスなどのエンベロープを有するウイルス、ならびにエンベロープを持たないウイルスなどの他のウイルスに存在するDP107様アミノ酸配列に相当し得る。さらに、このようなDP107類似体ペプチドは、非ウイルス性生物に存在するDP107様アミノ酸配列にも相当し得る。
【0018】
さらに、本発明のペプチドは、本明細書に記載の107x178x4、ALLMOTI5および/またはPLZIP検索モチーフにより識別または同定されるアミノ酸配列を有するDP107類似体ペプチドおよびDP178類似体ペプチドを含む。
【0019】
本発明のペプチドは、例えば、抗膜融合活性、抗ウイルス活性、および/またはコイルドコイルペプチド構造の関与する細胞内プロセスをモジュレートする能力を示し得る。本発明のペプチドの抗ウイルス活性に関していうと、係る抗ウイルス活性には、未感染のCD−4細胞へのHIV感染の阻害が含まれるが、これに限定はされない。さらに、本発明のペプチドの抗膜融合能、抗ウイルス活性または細胞内モジュレーション活性には、本発明のペプチドが存在することだけが必要であり、特に、これらのペプチドに対して誘起される宿主免疫応答刺激は必要ではない。
【0020】
本発明のペプチドは、例えば、ヒトおよび非ヒトレトロウイルス、特にHIVの未感染性の細胞への感染の阻害などの膜融合が関連する現象の阻害剤などとして使用することができる。さらに、本発明のペプチドをコイルドコイルペプチド構造の関与する細胞内現象のモジュレーターとして使用しうるということも考慮される。
【0021】
あるいはまた、本発明のペプチドは、抗膜融合性、抗ウイルス性、または細胞内モジュレーション活性をそれ自体が示す低分子化合物を含む化合物の同定に使用することができる。例えば、1つの実施形態では、本発明のペプチドは、DP178様および/またはDP107様ペプチドであって、それらが由来する「起源」または「天然」のDP178またはDP107ペプチドが示す親和性より低い親和性で互いにおよび/またはそれらに相補的なHR1領域もしくはHR2領域と相互作用する上記ペプチドの同定に使用されている。このようなDP178様およびDP107様ペプチドも本発明の一部であり、これらを、例えば、抗膜融合活性、抗ウイルス活性、または細胞内モジュレーション活性を示す低分子化合物などの化合物の同定に用いることもできる。
【0022】
さらなる使用には、例えば、生物もしくはウイルス型および/またはサブタイプ特異的診断手段として、本発明のペプチドを使用することが含まれる。
【0023】
本明細書中に用いられる「抗膜融合性」および「抗膜融合」という語は、物質が有する、ペプチドの非存在下では膜融合レベルに関連する2つ以上の部分の間で起こる膜融合現象のレベルを抑制または低減する能力を指す。係る部分は、例えば、細胞膜またはウイルスエンベロープまたは絨毛などのウイルス構造であり得る。本明細書中に用いられる「抗ウイルス」という語は、化合物が有する、例えば細胞−細胞間融合または遊離のウイルス感染を介する細胞のウイルス感染を阻害する能力を言う。係る感染は、エンベロープを有するウイルスの場合に起こるような膜融合、またはウイルス構造および細胞構造を含む他のいくつかの融合現象(例えば、細菌結合の際のウイルス絨毛と細菌の膜との融合など)を含み得る。
【0024】
本発明のペプチドがコイルドコイルペプチド構造の関与する細胞内現象をモジュレートする能力を示し得ることも考慮している。本明細書で用いる「モジュレート」という語は、本発明のペプチドの非存在下で対象とする細胞内プロセスのレベルまたは活性に関与するこのようなプロセスに対する刺激または阻害作用を言う。
【0025】
本発明の実施形態を以下に示しているが、そこで、極めて低濃度のDP178(配列番号1)およびかなり低濃度のDP178類似体(配列番号3)が、HIV−1介在性CD−4細胞−細胞間融合(即ち、シンシチウム形成)および細胞から遊離したウイルスによるCD−4細胞への感染の潜在的阻害剤であることが示されている。さらに、DP−178(配列番号1)が阻害を示す濃度より1000倍高い濃度でさえ、DP178(配列番号1)は細胞に対する毒性を示さない。
【0026】
HIV gp41タンパク質のDP107ドメインとDP178ドメインが互いに非共有結合による複合体を形成し、その相互作用がウイルスの通常の感染に必要であるという発見に、本発明は一部基づいている。この発見は、下記第8節に示す実施例に記載されている。したがって、本発明はさらに、DP107とDP178、および/またはDP107様ペプチドとDP178様ペプチドとの間の相互作用を破壊する抗膜融合性化合物(抗ウイルス性化合物を含む)を同定するための方法に関する。
【0027】
さらに、本発明の実施形態(特に、下記の第9〜16節および第19〜25節に示す実施例)を後述するが、そこでは、DP107およびDP178に対して構造的類似性および/またはアミノ酸モチーフ類似性を有する、ウイルス性および非ウイルス性のさまざまな起源に由来するペプチドの同定、ならびにこれらの同定に対する検索モチーフが記載されている。さらに、本発明の多くのペプチドは実質的な抗ウイルス活性または抗ウイルス活性が推測される活性を示す実施例(第17、18、25〜29節)が示されている。
【0028】
3.1. 定義
本明細書中では、ペプチドは、ペプチド結合により共有結合により結合している2つ以上のアミノ酸を含む有機化合物と定義する。ペプチドは、構成的アミノ酸の数を用いて称することができ、即ち、ジペプチドは2つのアミノ酸残基を含んでおり、トリペプチドは3つのアミノ酸残基を含むということである。10個以下のアミノ酸を含む
ペプチドは、オリゴペプチドと呼ぶことができ、10個以上のアミノ酸残基を含むペプチドはポリペプチドである。このようなペプチドは、本明細書中に記載のように、任意のさらなるアミノ基およびカルボキシ基を含み得る。本明細書中に定義するペプチドは、下記のようにアミノ酸残基の1文字表記により示される。
A (アラニン)
R (アルギニン)
N (アスパラギン)
D (アスパラギン酸)
C (システイン)
Q (グルタミン)
E (グルタミン酸)
G (グリシン)
H (ヒスチジン)
I (イソロイシン)
L (ロイシン)
K (リジン)
M (メチオニン)
F (フェニルアラニン)
P (プロリン)
S (セリン)
T (スレオニン)
W (トリプトファン)
Y (チロシン)
V (バリン)
【0029】
4. 図面の簡単な説明
図面の簡単な説明については後述する。
【0030】
5. 発明の詳細な説明
本明細書に記載されているのは、抗膜融合(antifusogenic)活性、抗ウイルス能、および/またはコイルドコイルペプチド構造の関与する細胞内プロセスをモジュレートする能力を呈しうるペプチドである。記載のペプチドとしては、第1に、gp41に由来する36アミノ酸ペプチドであるDP178(配列番号1)ならびにDP178の断片および類似体が挙げられる。
さらに、本明細書に記載されている本発明のペプチドとしては、DP107類似体であるペプチドが挙げられる。DP107(配列番号25)は、HIV−1LAI膜貫通(TM)gp41タンパク質の残基558〜595に対応する38アミノ酸ペプチドである。そのようなDP107類似体は、抗膜融合能、抗ウイルス活性またはコイルドコイル構造の関与する細胞内プロセスをモジュレートする能力を呈する可能性がある。
【0031】
このほか、DP107とDP178とを含み、107×178×4、ALLMOTI5、およびPLZIP検索モチーフにより認識されるアミノ酸配列を有する本発明のペプチドが、本明細書に記載されている。そのようなモチーフについても説明する。
【0032】
また、本発明のペプチドの抗膜融合的、抗ウイルス的、細胞内調節的、および診断的使用についても本明細書で説明する。さらに、抗膜融合活性、抗ウイルス活性または細胞内調節活性を呈する化合物を同定するための、本発明のペプチドの使用の方法についても説明する。
【0033】
作用理論をなんら限定するものではないが、以下の実施例に記載した実験に部分的に基づいて、DP178の強力な抗HIV活性を説明するために次のモデルを提案する。HIVタンパク質gp41において、DP178は、gp41細胞外ドメイン(ectodomain)のC末端に位置する推定α−ヘリックス領域に対応しており、gp41上の末端部位に会合すると思われる。その相互作用構造は、DP107と呼ばれるコイルドコイル構造のロイシンジッパーモチーフによる影響を受ける。これら2つのドメインの会合は、融合プロセスに密接に関与する分子結合または「分子クラスプ(molecular clasp)」を反映している可能性がある。gp41のC末端α−ヘリックスモチーフ(すなわち、DP178ドメイン)の突然変異が、gp41の融合能を増強する傾向があるのに対して、ロイシンジッパー領域(すなわち、DP107ドメイン)の突然変異が、該ウイルスタンパク質の融合能を低減または排除するということは興味深いことである。おそらく、ロイシンジッパーモチーフは、膜融合に関与しており、一方、C末端α−ヘリックスモチーフは、ウイルスにより誘起される膜融合の際にロイシンジッパーの利用能を調節する分子安全装置として機能していると思われる。
【0034】
以上の記載内容に基づいて、図11A〜Bに概略図で示されているgp41媒介膜融合の2つのモデルを提案する。2つのモデルを提案するのは、DP107およびDP178により規定される領域間の相互作用の時間的特性をまだ正確に示すことができないためである。各モデルは、gp41に対して2つの立体構造を想定している。すなわち、一方は、休止のウイルス粒子上に見いだしうる「天然」状態である。他方は、CD4へのgp120の結合の後かつ標的細胞膜との融合の直前に引き起こされる立体構造変化を反映した「膜融合」状態である。gp120とCD4との強い結合親和性が実際に融合プロセスの引き金となって、細胞内小胞の内部で融合するウイルスの場合に起こるようなpH変化が不必要になっている可能性がある。両方のモデルの2つの主な特徴は、(1)オリゴマーエンベロープの各鎖中のロイシンジッパー配列(DP107)が天然状態では離れて保持され、膜融合状態でのみ互いに接近してきわめて安定なコイルドコイルを形成することができること、ならびに(2)DP178部位およびDP107部位がgp41中に存在するとき、それらの会合が天然状態または膜融合状態のいずれかの状態で起こることである。図11Aは、天然状態における分子クラスプとしてのDP178/DP107相互作用を示している。一方、エンベロープの最も安定な形態が膜融合状態で起こると仮定するならば、図11Bのモデルを考えることができる。
【0035】
ペプチドとして合成した場合、DP107およびDP178はいずれも、おそらくウイルスgp41と複合体を形成してその膜融合プロセスを妨害する能力があるため、HIV感染および融合に対する強力な阻害剤になる。たとえば、天然構造から膜融合状態へのウイルスタンパク質の構造転移時に、DP178ペプチドおよびDP107ペプチドはウイルスgp41のそれぞれの結合部位に接近する機会を得て破壊的影響を及ぼす可能性がある。抗HIV活性を示すDP107ペプチドについては、1994年6月23日に出願された本出願人の同時係属出願第08/264,531号に記載されている。その出願全体を参照により本明細書に組み入れるものとする。
【0036】
以下の実施例に示されているように、DP107ドメインおよびDP178ドメインの両方を含むgp41の細胞外ドメインに対応する末端切断型組換えgp41タンパク質(gp41の融合ペプチド、膜貫通領域および細胞質ドメインは除く)は、HIV−1により誘起される融合を阻害しなかった。しかしながら、DP107ドメインのコイルドコイル構造を破壊するように1つの突然変異を導入したところ、すなわち、DP107ペプチドの生物学的活性を完全に損なう突然変異を導入したところ、その不活性組換えタンパク質は、HIV−1により誘起される融合に対する活性阻害剤に変化した。この変化は、効力のあるDP178ドメインがロイシンジッパーDP107ドメインとの分子クラスプから解放された結果として生じた可能性がある。
【0037】
考察を簡潔にするために、主にHIVのDP178ペプチド阻害剤を対象として本発明を説明する。しかしながら、これらの原理は、エンベロープウイルスおよび非エンベロープウイルスのいずれの他のウイルスにも、さらには他の非ウイルス生物にも同様に適用可能であろう。
【0038】
5.1. DP178 ペプチドおよび DP178 様ペプチド
本発明のDP178ペプチド(配列番号1)は、HIV−1LAI分離体に由来する膜貫通タンパク質gp41のアミノ酸残基638〜673に対応し、以下の36アミノ酸配列を有する(アミノ末端からカルボキシ末端の方向に読み取る):
Figure 2004527725
【0039】
全長DP178(配列番号1)の36−merのほかに、本発明のペプチドとしては、抗膜融合活性、抗ウイルス活性および/またはコイルドコイルペプチド構造の関与する細胞内プロセスをモジュレートする能力を呈するDP178(配列番号1)ペプチドの末端切断体が挙げられる。DP178(配列番号1)ペプチドの末端切断体は、下記の表IおよびIAに示されているように、3〜36アミノ酸残基のペプチド(すなわち、トリペプチドから36−merポリペプチドまでのサイズのペプチド)を含みうる。これらの表のペプチド配列は、アミノ(左側)末端からカルボキシ(右側)末端の方向に記載されている。「X」はアミノ基(−NH)であってよく、「Z」はカルボキシル(−COOH)基であってよい。このほか、「X」は、限定されるものではないがカルボベンジル基、ダンシル基、もしくはT−ブトキシカルボニル基などの疎水性基;アセチル基;9−フルオレニルメトキシ−カルボニル(FMOC)基;または限定されるものではないが脂質−脂肪酸コンジュゲート基、ポリエチレングリコール基、炭水化物基もしくはペプチド基などの共有結合された巨大分子基であってもよい。さらに、「Z」は、アミド基;T−ブトキシカルボニル基;または限定されるものではないが脂質−脂肪酸コンジュゲート基、ポリエチレングリコール基、炭水化物基もしくはペプチド基などの共有結合された巨大分子基であってもよい。好ましい「X」または「Z」の巨大分子基はペプチド基である。
【0040】

DP178( 配列番号 1) カルボキシ末端切断体
Figure 2004527725
【0041】
IA
DP178( 配列番号 1) アミノ末端切断体
Figure 2004527725
【0042】
このほかに、本発明のペプチドとしては、DP178様ペプチドが挙げられる。「DP178様」とは、本明細書で使用する場合、第1に、1つ以上のアミノ酸の置換、挿入および/または欠失を含むDP178およびDP178末端切断体を意味する。第2に、「DP178様」とは、本明細書に記載のALLMOTI5、107×178×4およびPLZIP検索モチーフにより同定または認識され、かつDP178との構造類似性および/またはアミノ酸モチーフ類似性を有するペプチド配列を意味する。本発明のDP178様ペプチドは、抗膜融合活性または抗ウイルス活性を呈する可能性があるか、あるいはコイルドコイルペプチドの関与する細胞内プロセスをモジュレートする能力を呈する可能性がある。さらに、そのようなDP178様ペプチドは、たとえば、増大した生物学的利用能、および/または安定性、あるいは低減した宿主免疫認識など、さらなる有利な特徴を有している可能性がある。
【0043】
HIV−1エンベロープタンパク質とHIV−2エンベロープタンパク質は構造的に異なっているが、HIV−1およびHIV−2のDP178対応領域内には顕著なアミノ酸保存が存在する。このアミノ酸保存は周期的性質を帯びているため、構造および/または機能はいくらか保存されることが示唆される。したがって、アミノ酸置換の可能な1クラスとしては、本発明のDP178ペプチドの構造を安定化させると予測されるアミノ酸変化が挙げられるであろう。本明細書に記載のDP178配列およびDP178類似体配列を利用することにより、当業者は、DP178コンセンサス配列を直ちに列挙して、その中から好ましいアミノ酸置換であると予想される保存アミノ酸残基を確定することができる。
【0044】
アミノ酸置換は、保存的であっても非保存的であってもよい。保存的アミノ酸置換は、DP178(配列番号1)ペプチド配列中の1個以上のアミノ酸を、類似した電荷、サイズ、および/または疎水的特性のアミノ酸で置換することからなり、たとえば、グルタミン酸(E)からアスパラギン酸(D)へのアミノ酸置換が挙げられる。非保存的置換は、DP178(配列番号1)ペプチド配列中の1個以上のアミノ酸を、異なる電荷、サイズ、および/または疎水的特性を有するアミノ酸で置換することからなり、たとえば、グルタミン酸(E)からバリン(V)への置換が挙げられる。
【0045】
アミノ酸挿入体は、単一のアミノ酸残基からなるものであってもよいし一続きの残基からなるものであってもよい。挿入は、DP178ペプチドまたはDP178末端切断型ペプチドの内部位置だけでなく、該ペプチドのカルボキシ末端またはアミノ末端で行ってもよい。そのような挿入体の長さは、一般的には、2〜15アミノ酸の範囲であろう。対象ペプチドのカルボキシ末端またはアミノ末端のいずれかで行われる挿入では、より広いサイズ範囲であってもよいと考えられ、この場合には、約2〜約50アミノ酸が好ましい。そのような挿入の結果、本明細書に記載の107×178×4、ALLMOTI5もしくはPLZIP検索モチーフにより依然として認識されうるかあるいはその代わりに抗膜融合活性もしくは抗ウイルス活性を呈しうるかまたはコイルドコイルペプチド構造の関与する細胞内プロセスをモジュレートする能力を呈しうるペプチドを生じる限り、1つ以上のそのような挿入体をDP178(配列番号1)またはDP178末端切断体に導入することができる。
【0046】
好ましいアミノ末端挿入体またはカルボキシ末端挿入体は、それぞれ、実際のDP178 gp41アミノ酸配列のアミノ末端側またはカルボキシ末端側のgp41タンパク質領域に対応する約2〜約50アミノ酸残基の長さのペプチドである。したがって、好ましいアミノ末端アミノ酸挿入体またはカルボキシ末端アミノ酸挿入体には、gp41タンパク質のDP178領域のアミノ末端側またはカルボキシ末端側に接して存在するgp41アミノ酸配列が含まれるであろう。
【0047】
DP178(配列番号1)またはDP178末端切断体の欠失もまた、本発明の範囲に含まれる。そのような欠失は、DP178ペプチド配列またはDP178様ペプチド配列から1個以上のアミノ酸を除去することからなり、こうして得られるペプチド配列の長さの下限は4〜6アミノ酸である。そのような欠失には、該ペプチド配列の単一の連続部分または2つ以上の不連続部分が含まれていてもよい。そのような欠失の結果、本明細書に記載の107×178×4、ALLMOTI5またはPLZIP検索モチーフにより依然として認識されうるかあるいはその代わりに抗膜融合活性もしくは抗ウイルス活性を呈しうるかまたはコイルドコイルペプチド構造の関与する細胞内プロセスをモジュレートする能力を呈しうるペプチドを生じる限り、DP178(配列番号1)またはDP178末端切断体に1つ以上の欠失を導入することができる。
【0048】
DP178類似体については以下の第5.3節でさらに説明する。
【0049】
5.2. DP107 ペプチドおよび DP107 様ペプチド
さらに、本発明のペプチドとしては、DP107類似体に対応するアミノ酸配列を有するペプチドが挙げられる。DP107は、強力な抗ウイルス活性を呈し、ここに示されているように、HIV−1LAI膜貫通(TM)gp41タンパク質の残基558〜595に対応する38アミノ酸ペプチドである:
Figure 2004527725
【0050】
全長DP107(配列番号25)の38−merのほかに、本発明のペプチドとしては、抗膜融合活性、抗ウイルス活性および/またはコイルドコイルペプチド構造の関与する細胞内プロセスをモジュレートする能力を呈するDP107(配列番号25)ペプチド末端切断体が挙げられうる。DP107(配列番号25)ペプチドの末端切断体は、下記の表IIおよびIIAに示されているように、3〜38アミノ酸残基のペプチド(すなわち、トリペプチドから38−merポリペプチドまでのサイズのペプチド)を含みうる。これらの表のペプチド配列は、アミノ(左側)末端からカルボキシ(右側)末端の方向に記載されている。「X」はアミノ基(−NH)であってよく、「Z」はカルボキシル(−COOH)基であってよい。このほか、「X」は、限定されるものではないがカルボベンジル基、ダンシル基、もしくはT−ブトキシカルボニル基などの疎水基;アセチル基;9−フルオレニルメトキシ−カルボニル(FMOC)基;または限定されるものではないが脂質−脂肪酸コンジュゲート基、ポリエチレングリコール基、炭水化物基もしくはペプチド基などの共有結合された巨大分子基であってもよい。さらに、「Z」は、アミド基;T−ブトキシカルボニル基;または限定されるものではないが脂質−脂肪酸コンジュゲート基、ポリエチレングリコール基、炭水化物基もしくはペプチド基などの共有結合された巨大分子基であってもよい。好ましい「X」または「Z」の巨大分子基はペプチド基である。
【0051】
II
DP107( 配列番号 25) カルボキシ末端切断体
Figure 2004527725
【0052】
IIA
DP107( 配列番号 25) アミノ末端切断体
Figure 2004527725
【0053】
このほかに、本発明のペプチドとしては、DP107様ペプチドが挙げられる。「DP107様」とは、本明細書で使用する場合、第1に、1つ以上のアミノ酸の置換、挿入および/または欠失を含むDP107およびDP107末端切断体を意味する。第2に、「DP107様」とは、本明細書に記載のALLMOTI5、107×178×4およびPLZIP検索モチーフにより同定または認識され、かつDP107との構造類似性および/またはアミノ酸モチーフ類似性を有するペプチド配列を意味する。本発明のDP107様ペプチドは、抗膜融合活性または抗ウイルス活性を呈する可能性があるか、あるいはコイルドコイルペプチドの関与する細胞内プロセスをモジュレートする能力を呈する可能性がある。さらに、そのようなDP107様ペプチドは、たとえば、増大した生物学的利用能、および/または安定性、あるいは低減した宿主免疫認識など、さらなる有利な特徴を有している可能性がある。
【0054】
HIV−1エンベロープタンパク質とHIV−2エンベロープタンパク質は構造的に異なっているが、HIV−1およびHIV−2のDP107対応領域内には顕著なアミノ酸保存が存在する。このアミノ酸保存は周期的性質を帯びているため、構造および/または機能はいくらか保存されることが示唆される。したがって、アミノ酸置換の可能な1クラスとしては、本発明のDP107ペプチドの構造を安定化させると予測されるアミノ酸変化が挙げられるであろう。本明細書に記載のDP107配列およびDP107類似体配列を利用することにより、当業者は、DP107コンセンサス配列を直ちに列挙して、その中から好ましいアミノ酸置換であると予想される保存アミノ酸残基を確定することができる。
【0055】
アミノ酸置換は、保存的であっても非保存的であってもよい。保存的アミノ酸置換は、DP107(配列番号25)ペプチド配列中の1個以上のアミノ酸を、類似した電荷、サイズ、および/または疎水的特性のアミノ酸で置換することからなり、たとえば、グルタミン酸(E)からアスパラギン酸(D)へのアミノ酸置換が挙げられる。非保存的置換は、DP107(配列番号25)ペプチド配列中の1個以上のアミノ酸を、異なる電荷、サイズ、および/または疎水的特性を有するアミノ酸で置換することからなり、たとえば、グルタミン酸(E)からバリン(V)への置換が挙げられる。
【0056】
アミノ酸挿入体は、単一のアミノ酸残基からなるものであってもよいし一続きの残基からなるものであってもよい。挿入は、DP107ペプチドまたはDP107末端切断型ペプチドの内部位置だけでなく、該ペプチドのカルボキシ末端またはアミノ末端で行ってもよい。そのような挿入体の長さは、一般的には、2〜15アミノ酸の範囲であろう。対象ペプチドのカルボキシ末端またはアミノ末端のいずれかで行われる挿入では、より広いサイズ範囲であってもよいと考えられ、この場合には、約2〜約50アミノ酸が好ましい。そのような挿入の結果、本明細書に記載の107×178×4、ALLMOTI5もしくはPLZIP検索モチーフにより依然として認識されうるかあるいはその代わりに抗膜融合活性もしくは抗ウイルス活性を呈しうるかまたはコイルドコイルペプチド構造の関与する細胞内プロセスをモジュレートする能力を呈しうるペプチドを生じる限り、1つ以上のそのような挿入体をDP107(配列番号25)またはDP107末端切断体に導入することができる。
【0057】
好ましいアミノ末端挿入体またはカルボキシ末端挿入体は、それぞれ、実際のDP107 gp41アミノ酸配列のアミノ末端側またはカルボキシ末端側のgp41タンパク質領域に対応する約2〜約50アミノ酸残基の長さのペプチドである。したがって、好ましいアミノ末端アミノ酸挿入体またはカルボキシ末端アミノ酸挿入体には、gp41タンパク質のDP107領域のアミノ末端側またはカルボキシ末端側に接して存在するgp41アミノ酸配列が含まれるであろう。
【0058】
DP107(配列番号25)またはDP107末端切断体の欠失もまた、本発明の範囲に含まれる。そのような欠失は、DP107ペプチド配列またはDP107様ペプチド配列から1個以上のアミノ酸を除去することからなり、こうして得られるペプチド配列の長さの下限は4〜6アミノ酸である。そのような欠失には、該ペプチド配列の単一の連続部分または2つ以上の不連続部分が含まれていてもよい。そのような欠失の結果、本明細書に記載の107×178×4、ALLMOTI5またはPLZIP検索モチーフにより依然として認識されうるかあるいはその代わりに抗膜融合活性もしくは抗ウイルス活性を呈しうるかまたはコイルドコイルペプチド構造の関与する細胞内プロセスをモジュレートする能力を呈しうるペプチドを生じる限り、DP107(配列番号25)またはDP107末端切断体に1つ以上の欠失を導入することができる。
【0059】
DP107およびDP107末端切断体については、1995年1月27日に出願された本出願人による同時係属の米国特許出願第08/374,666号にさらに詳しく説明されている。その出願全体を参照により本明細書に組み入れるものとする。DP107類似体については以下の第5.3節でさらに説明する。
【0060】
5.3. DP107 および DP178 の類似体
先の第5.1節および第5.2節に記載した本発明のDP178、DP178末端切断体、DP107およびDP107末端切断体の類似体に対応するペプチドは、たとえば、非HIV−1LAIエンベロープウイルス、他の非エンベロープウイルスなどの他のウイルスおよび他の非ウイルス生物に見いだすことが可能である。
【0061】
「類似体」という用語は、本明細書で使用する場合、以下に説明する107×178×4、ALLMOTI5および/またはPLZIP検索ストラテジーによって認識または同定されるペプチドを意味する。さらに、そのようなペプチドは、抗膜融合能、抗ウイルス活性、またはコイルドコイル構造の関与する細胞内プロセスをモジュレートする能力を呈する可能性がある。
【0062】
そのようなDP178類似体およびDP107類似体は、たとえば、エンベロープウイルスのTMタンパク質中に存在するペプチド配列に対応する可能性があるとともに、非エンベロープ生物および非ウイルス生物に存在するペプチド配列に対応する可能性もある。そのようなペプチドは、抗膜融合活性、抗ウイルス活性、最も特定的にはそれらの天然の配列が見いだされるウイルスに特異的な抗ウイルス活性を呈する可能性があるか、またはコイルドコイルペプチド構造の関与する細胞内プロセスをモジュレートする能力を呈する可能性がある。
【0063】
DP178類似体は、そのアミノ酸配列が、たとえば、DP178(配列番号1)の由来元となったgp41ペプチド領域に対応する他の(すなわち、HIV−1LAI以外の)ウイルスのペプチド領域のアミノ酸配列を含むペプチドである。そのようなウイルスとしては、他のHIV−1分離株およびHIV−2分離株が挙げられうるが、これらに限定されるものではない。他の(すなわち、非HIV−1LAIの)HIV−1分離株の対応するgp41ペプチド領域に由来するDP178類似体としては、たとえば、以下に示されるペプチド配列が挙げられうる:
Figure 2004527725
Figure 2004527725
【0064】
配列番号3(DP185)、配列番号4、および配列番号5は、それぞれ、HIV−1SF2分離株、HIV−1RF分離株、およびHIV−1MN分離株に由来する。下線を施したアミノ酸残基は、DP178(配列番号1)ペプチド中の対応する位置のものとは異なる残基を意味する。そのようなDP178類似体の1つであるDP−185(配列番号3)については、以下の第6節に提示されている実施例で説明する。この実施例では、DP−185(配列番号3)が抗ウイルス活性を呈することが実証される。また、本発明のDP178類似体としては、先に記載したような末端切断体が挙げられうる。さらに、本発明の類似体としては、先に第5.1節でDP178類似体に対して記載したような改変体が挙げられる。本発明のDP178類似体は、そのアミノ酸配列がgp41タンパク質のDP178領域に対応するペプチドであることが好ましいが、本発明のペプチドにはさらに、実際のDP178アミノ酸配列のアミノ末端側またはカルボキシ末端側のgp41タンパク質領域に対応する約2〜約50アミノ酸残基の長さのアミノ酸配列が含まれていてもよいと考えられる。
【0065】
図1に示されているように、HIV−1分離株とHIV−2分離株のDP178配列に対応する領域内には顕著な類似性が存在する。HIV−2NIHZ分離株に由来するDP178類似体は、以下の36アミノ酸配列を有する(アミノ末端からカルボキシ末端の方向に読み取る):
Figure 2004527725
【0066】
表IIIおよび表IVには、3〜36アミノ酸残基のペプチド(すなわち、トリペプチドから36−merポリペプチドまでのサイズのペプチド)を含みうる、HIV−2NIHZ DP178類似体の可能な末端切断体がいくつか示されている。これらの表のペプチド配列は、アミノ(左側)末端からカルボキシ(右側)末端の方向に記載されている。「X」はアミノ基(−NH)であってよく、「Z」はカルボキシル(−COOH)基であってよい。このほか、「X」は、限定されるものではないがカルボベンジル基、ダンシル基、もしくはT−ブトキシカルボニル基などの疎水基;アセチル基;9−フルオレニルメトキシ−カルボニル(FMOC)基;または限定されるものではないが脂質−脂肪酸コンジュゲート基、ポリエチレングリコール基、炭水化物基もしくはペプチド基などの共有結合された巨大分子基であってもよい。さらに、「Z」は、アミド基;T−ブトキシカルボニル基;または限定されるものではないが脂質−脂肪酸コンジュゲート基、ポリエチレングリコール基、炭水化物基もしくはペプチド基などの共有結合された巨大分子基であってもよい。好ましい「X」または「Z」の巨大分子基はペプチド基である。
【0067】
III
HIV−2 NIHZ DP178 類似体のカルボキシ末端切断体
Figure 2004527725
【0068】
IV
HIV−2 NIHZ DP178 類似体のアミノ末端切断体
Figure 2004527725
【0069】
DP178類似体およびDP107類似体を認識または同定するには、たとえば、以下の第9〜16節および第19〜25節に提示された実施例に記載および説明されている107×178×4、ALLMOTI5またはPLZIPコンピュータ支援検索ストラテジーの1つ以上を利用する。この検索ストラテジーを用いると、DP107および/またはDP178と類似した構造特性および/またはアミノ酸配列特性を有すると予測されるさらなるペプチド領域が同定される。
【0070】
検索ストラテジーについては、以下の第9節に提示されている実施例で詳しく説明する。この検索ストラテジーは、部分的に、DP107およびDP178から推定された一次アミノ酸モチーフに基づくものであるが、一次アミノ酸配列相同性を検索することだけに基づくものではない。なぜなら、そのようなタンパク質配列相同性は、主要なウイルスグループ内には存在するがそれらのグループ間には存在しないからである。たとえば、HIV−1のさまざまな株のTMタンパク質内またはサル免疫不全症ウイルス(SIV)のさまざまな分離株のTMタンパク質内では一次アミノ酸配列相同性は高い。しかしながら、HIV−1とSIVとの間では一次アミノ酸配列相同性は低いので有用でない。したがって、一次配列相同性だけに基づいて他のウイルス内または非ウイルス生物内でDP107またはDP178に構造的に類似したペプチド領域を見いだすことも、それ以外の点で類似したペプチド領域を見いだすことも不可能である。
【0071】
さらに、たとえば、特定のアミノ酸そのものに基づくのではなくさまざまなクラスのアミノ酸の物理的・化学的特性に基づいてアミノ酸の一次配列を同定することが潜在的に有用であるとはいえ、現在までのところ、そのような検索ストラテジーでは不十分であることが証明されている。たとえば、タンパク質内の領域のコイルドコイル特性を同定するためにLupasらによって設計されたコンピュータアルゴリズム(Lupas,A.ら, 1991 Science 252:1162−1164)は、DP107またはDP178に類似したタンパク質領域を同定するには不十分である。
【0072】
特に、Lupasアルゴリズムを用いたHIV−1 gp160(gp120とgp41の両方が含まれる)の解析では、DP107内のコイルドコイル領域は同定されない。しかしながら、DP178の開始点のN末端側の8アミノ酸から始まってC末端側の8アミノ酸で終わるDP178内の領域は同定される。DP107ペプチドは安定なコイルドコイルを形成することが実験的に明らかにされている。したがって、Lupas検索アルゴリズムに基づく検索では、DP107のコイルドコイル領域は同定されなかったことになる。逆に、DP178領域がLupasアルゴリズムにより潜在的なコイルドコイルモチーフとして同定された。しかしながら、このDP178領域に由来するペプチドは、溶液中でコイルドコイルを形成しなかった。
【0073】
Lupas検索アルゴリズムによりHIV−1 TM内のコイルドコイル配列を正確に同定することができないのは、Lupasアルゴリズムが、本発明の目的である抗ウイルスペプチド(たとえば、DP107およびDP178)を含むウイルスのTMタンパク質と構造的にも機能的にも類似していないタンパク質のコイルドコイル構造に基づいていることが原因であると説明することが可能である。
【0074】
以下の第9〜16節および第19〜25節に提示された実施例で実証されているように、本発明のコンピュータ検索ストラテジーを用いるとDP107またはDP178に類似したタンパク質領域がうまく同定される。この検索ストラテジーは、市販の配列データベースパッケージ、好ましくはPC/Geneで使用するように設計されたものである。
【0075】
一連の検索モチーフ、すなわち、107×178×4、ALLMOTI5およびPLZIPモチーフは、本節および第9節に記載されているように、厳格なストリンジェンシーから緩慢なストリンジェンシーまでをカバーするように設計および工学処理されたものである。107×178×4が好ましい。そのような検索モチーフによって同定される配列、たとえば、以下の表V〜XIVに列挙されている配列は、抗ウイルス活性のような抗膜融合活性を呈する可能性があるうえに、抗ウイルス化合物のような抗膜融合化合物の同定に有用である可能性があり、これらは本発明の範囲内に含まれるとみなされる。
【0076】
コイルドコイル配列は7残基アミノ酸反復(heptad amino acid repeats)からなると考えられる。記述を容易にするために、7残基反復内のアミノ酸の位置をA〜Gで表す。すなわち、第1の位置はA、第2の位置はBなどである。本発明でDP107様配列およびDP178様配列を同定するために使用されるモチーフは、特に、そのような7残基反復を検索および同定すべく設計されている。以下に記載されている各モチーフの記述において、角括弧(bracket)、すなわち[]で囲まれたアミノ酸は、所定の位置で許容されるアミノ酸残基のみを表わし、波括弧(brace)、すなわち{}で囲まれたアミノ酸は、所定の7残基(heptad)位置で許容されないアミノ酸のみを示す。角括弧または波括弧で囲まれた1組のアミノ酸の後に丸括弧(parenthese)、すなわち()中の数値が続く場合、その数値は、記述された該1組のアミノ酸が占める後続のアミノ酸位置の数を意味する。たとえば、(2)は、「続く2つの7残基アミノ酸位置」を意味する。
【0077】
ALLMOTI5は次のように書かれる:
Figure 2004527725
【0078】
このモチーフを解釈すると、「7残基の最初の(A)位置ではC、D、G、H、またはPを除く任意のアミノ酸残基が許容され、その次の2つの(B、C)アミノ酸位置ではC、F、またはPを除く任意のアミノ酸残基が許容され、4番目の7残基位置(D)ではC、D、G、H、またはPを除く任意のアミノ酸残基が許容され、その次の3つの(E、F、G)アミノ酸位置ではC、F、またはPを除く任意のアミノ酸残基が許容される」ということになる。このモチーフは、5つの連続した7残基反復(したがって、1行目の反復の5回の出現)を検索するように設計されている。これは、35−merサイズのペプチドを検索することを意味する。また、最初のモチーフを4回だけ反復することによって28−mersを検索するように設計することも可能である。ALLMOTI5モチーフに関しては、35−merの検索が好ましい。そのようなALLMOTI5モチーフによって同定されたウイルス(非バクテリオファージ)配列が、1995年6月6日出願の米国特許出願第08/470,896号の表Vに列挙されている。その出願全体を参照により本明細書に組み入れるものとする。これらのウイルス配列は、抗ウイルス活性を呈する可能性があるとともに、抗ウイルス化合物の同定に有用である可能性があり、これらは本発明の範囲内に含まれるとみなされる。単一の遺伝子が、ALLMOTI5検索モチーフで認識される2つ以上の配列を呈する場合、これらの配列のアミノ酸残基数は、「Area 2」、「Area 3」などで表示されている。この方式は、続いて本節の最後に記載されている表のそれぞれで使用されている。
【0079】
107×178×4モチーフは次のように書かれる:
Figure 2004527725
【0080】
このモチーフを解釈すると、「7残基の最初の(A)位置ではアミノ酸残基E、F、I、K、L、N、Q、S、T、V、W、またはYのみが許容され、その次の2つの(B、C)アミノ酸位置ではC、F、M、またはPを除く任意のアミノ酸残基が許容され、4番目の位置(D)ではアミノ酸残基E、F、I、K、L、N、Q、S、T、V、W、またはYのみが許容され、その次の3つの(E、F、G)アミノ酸位置ではC、F、M、またはPを除く任意のアミノ酸残基が許容される」ということになる。このモチーフは4つの連続した7残基反復(したがって、1行目の反復の4回の出現)を検索するように設計されている。これは、28−merサイズのペプチドを検索することを意味する。また、最初のモチーフを5回反復することによって35−mersを検索するように設計することも可能である。107×178×4モチーフに関しては、28−merの検索が好ましい。
【0081】
そのような107×178×4モチーフによって同定されたウイルス(非バクテリオファージ)配列が、1995年6月6日出願の米国特許出願第08/470,896号の表VIに列挙されている。その出願全体を参照により本明細書に組み入れるものとする。米国特許出願第08/470,896号(その出願全体を参照により本明細書に組み入れるものとする)の表VIIに列挙されているウイルス(非バクテリオファージ)配列は、特に好ましい。
【0082】
また107×178×4検索モチーフを利用して、1995年6月6日出願の米国特許出願第08/470,896号の表VIIIに列挙されているような非ウイルス原核生物タンパク質配列を同定した。その出願全体を参照により本明細書に組み入れるものとする。さらに、この検索モチーフを用いて多数のヒトタンパク質を明らかにした。このヒトタンパク質107×178×4検索の結果は、1995年6月6日出願の米国特許出願第08/470,896号の表IXに列挙されている。その出願全体を参照により本明細書に組み入れるものとする。したがって、表VIIIおよびIXに列挙されている配列は、抗膜融合化合物として、または抗膜融合化合物の同定に、有用でありうるペプチドを明示したものであり、これらは本発明の範囲内に含まれるとみなされる。
【0083】
PLZIP系列のモチーフは図19に示した通りである。これらのモチーフは、少なくとも1個のプロリン残基が反復のN末端からある所定距離の位置に存在するロイシンジッパーコイルドコイル様7残基を同定するように設計されている。これらのPLZIPモチーフは、一般に膜貫通アンカーのちょうどN末端に位置しているHIV−1 DP178に類似したタンパク質の領域を見いだす。これらのモチーフは上記と同じ方式に従って解釈することが可能である。図19に記されているそれぞれの線は単一の完全な検索モチーフを示している。これらのモチーフ中の「X」は任意のアミノ酸残基を意味する。モチーフが丸括弧内に2つの数値を含んでいる場合、これはアミノ酸残基数を変化させうることを意味する。たとえば、X(1,12)は、「続く1〜12個(両端の数値を含む)のアミノ酸残基が任意のアミノ酸であってよい」と解釈される。
【0084】
1995年6月6日出願の米国特許出願第08/470,896号(その出願全体を参照により本明細書に組み入れるものとする)の表X〜XIVには、そのようなPLZIPモチーフを用いて行った検索によって同定された配列が列挙されている。特に、表Xには、PCTLZIP、PICTLZIPおよびP2CTLZIP検索モチーフによって同定されたウイルス配列が列挙されており、表XIには、P3CTLZIP、P4CTLZIP、P5CTLZIPおよびP6CTLZIP検索モチーフによって同定されたウイルス配列が列挙されており、表XIIには、P7CTLZIP、P8CTLZIPおよびP9CTLZIP検索モチーフによって同定されたウイルス配列が列挙されており、表XIIIには、P12LZIPC検索モチーフによって同定されたウイルス配列が列挙されており、表XIVには、P23TLZIPC検索モチーフによって同定されたウイルス配列が列挙されている。これらの表に列挙されているウイルス配列は、抗ウイルス活性を呈する可能性のあるペプチドであるとともに、抗ウイルス化合物の同定に有用である可能性があり、これらは本発明の範囲内に含まれるとみなされる。
【0085】
以下の第17、18、26および27節に提示されている実施例では、本明細書に記載のモチーフ検索によって同定されたウイルス配列が実質的な抗ウイルス特性をもつことが実証される。特に、第17節に提示されている実施例では、抗呼吸性シンシチウムウイルス活性をもつペプチドについて説明し、第18節に提示されている実施例では抗パラインフルエンザウイルス活性をもつペプチドについて説明し、第26節に提示されている実施例では抗麻疹ウイルス活性をもつペプチドについて説明し、第27節に提示されている実施例では抗サル免疫不全症ウイルス活性をもつペプチドについて説明する。
【0086】
DP107類似体およびDP178類似体にはさらに、先に第5.1節でDP178に対して述べた追加の基のいずれかが含まれていてもよい。たとえば、これらのペプチドには、先に「X」基に対して述べた追加のアミノ末端基のいずれかが含まれていてもよく、さらにまた、先に「Z」基に対して述べたカルボキシ末端基のいずれかが含まれていてもよい。
【0087】
このほか、同定されたDP107ペプチドおよびDP178ペプチドの末端切断体が本発明のペプチドに属する。さらに、そのようなDP107およびDP178の類似体ならびにDP107/DP178類似体の末端切断体は、アミノ酸の置換、挿入および/または欠失を1つ以上呈するものであってもよい。DP178類似体のアミノ酸の置換、挿入および欠失については、先に第5.1節でDP178様ペプチドに対して説明した通りである。また、DP107類似体のアミノ酸の置換、挿入および欠失については、先に第5.2節でDP107様ペプチドに対して説明した通りである。そのようなDP107/DP178末端切断体の代表例は、1995年6月6日出願の米国特許出願第08/470,896号の表XV〜XXIIに記載されている。その出願全体を参照により本明細書に組み入れるものとする。
【0088】
本発明の一部分とみなされる他の典型的なDP178ペプチドおよびDP107ペプチドならびにDP178様ペプチドおよびDP107様ペプチドとしては、1999年5月4日出願の米国特許出願第09/315,304号に記載のペプチドが挙げられる。その出願全体を参照により本明細書に組み入れるものとする。そのようなDP178ペプチドおよびDP107ペプチドならびにDP178様ペプチドおよびDP107様ペプチドとしては、たとえば、以下の表Vに列挙されているペプチドが挙げられる。
【0089】
他のDP178ペプチド、DP107ペプチド、DP178様ペプチドおよびDP107様ペプチドとしては、たとえば、1993年5月29日出願の米国特許出願第08/038,387号、現米国特許第5,627,023号;1993年6月7日出願の米国特許出願第08/073,028号、現米国特許第5,464,933号;1994年6月7日出願の米国特許出願第08/255,208号;1994年12月20日出願の米国特許出願第08/360,107号;および1995年6月6日出願の米国特許出願第08/470,896号に記載のペプチドが挙げられる。それらのそれぞれの出願全体を参照により本明細書に組み入れるものとする。
【0090】

Figure 2004527725
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【0091】
5.4. ペプチド合成
本発明のペプチドは当分野で周知の技術によって合成または製造できる。例えば、参照により本明細書にそのまま組み入れられるCreighton, 1983, Proteins:Structures and Molecular Principles, W. H. Freeman and Co., NYを参照。短いペプチドは例えば、固相担体上または溶液中で合成することができる。長いペプチドは組換えDNA技術を用いて作製してもよい。ここでは、本発明のペプチドをコードするヌクレオチド配列を当業者に周知の技術によって合成、かつ/またはクローン化し、発現させる。例えば、Sambrook, et al., 1989, Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Vols. 1−3, Cold Spring Harbor Press, NYを参照。
【0092】
あるいは本発明のペプチドは、ペプチドのアミノ酸残基を連結する1以上の結合が非ペプチド結合であるように合成してもよい。これら別の非ペプチド結合は、当業者に周知の反応を利用して形成してよく、限定されるものではないが、イミノ、エステル、ヒドラジド、セミカルバジドおよびアゾ結合などが挙げられる。なお、本発明のもう1つの実施形態では、上記配列を含んでなるペプチドそれらのアミノ末端および/またはカルボキシ末端に存在する付加的な化学基によって、例えばペプチドの安定性、生物学的利用性および/または阻害活性が向上するように合成してもよい。例えば、カルボベンゾキシル、ダンシル、またはt−ブチルオキシカルボニル基などの疎水基をペプチドのアミノ末端に付加してもよい。同様に、アセチル基または9−フルオレニルメトキシ−カルボニル基をペプチドのアミノ末端に置いてもよい。(上記の表IからIVの「X」参照。)さらに、疎水基、t−ブチルオキシカルボニル、またはアミノ基をペプチドのカルボキシ末端に付加してもよい。(上記の表IからIVの「Z」参照。)
さらに、本発明のペプチドは立体配置を変更するように合成してもよい。例えば、通常のL−異性体よりもむしろ、本ペプチドの1以上のアミノ酸残基のD−異性体を用いてよい。
【0093】
なおさらに、本発明のペプチドの少なくとも1のアミノ酸残基を、天然に存在しない公知のアミノ酸残基の1つで置換してよい。これらの改変は本発明のペプチドの安定性、生物学的利用性および/または阻害作用の向上に役立つ。
【0094】
上記のペプチドはいずれも、そのアミノおよび/またはカルボキシ末端と共有結合した高分子担体の基をさらに有してもよい。かかる高分子担持基としては例えば、脂質−脂肪酸複合体、ポリエチレングリコール、炭水化物またはさらなるペプチドが挙げられる。従って上記の表IからIVの「X」はさらに、ペプチド(付加的ペプチドが好ましい)のアミノ末端に共有結合した上記高分子担持基のいずれかを表す。同様に、上記の表IからIVの「Z」はさらに、上記の高分子担持基のいずれかを表す。
【0095】
5.5. 抗膜融合活性アッセイ
本明細書には、本発明のペプチドのような化合物の抗膜融合能に関する方法が記載される。具体的には、細胞融合に関するアッセイは下記の第5.5.1節に記載され、抗ウイルス活性に関するアッセイは下記の第5.5.2節に記載されている。
【0096】
5.5.1 細胞融合アッセイ
細胞融合に関するアッセイは当業者に周知であり、例えばペプチドの抗膜融合能を試験するための本発明のペプチドと組み合わせて用いてもよい。
【0097】
細胞融合アッセイは一般にin vitroで行われる。かかるアッセイには、いかなる処理も施さず、観察可能なレベルのシンシチウム形成を受けた培養細胞を含んでもよい。例えば、非感染細胞を細胞融合を誘導するウイルスに慢性的に感染した細胞の存在下でインキュベートすればよい。かかるウイルスとしては、限定されるものではないが、HIV、SIV、または呼吸シンシチアルウイルスが挙げられる。
【0098】
アッセイでは、アッセイするペプチドの存在下で細胞をインキュベートする。各ペプチドについて、一定範囲のペプチド濃度を試験する。この範囲はペプチドを付加していない対照培養物を含む。
【0099】
培養細胞には当業者に周知の標準条件を用いる。適当な期間(例えば、37℃で24時間)インキュベートした後、培養物について細胞融合およびシンシチウム形成の指標となる多核巨大細胞が存在するかどうかを顕微鏡下で調べる。クリスタルバイオレット色素などの公知の色素を用いてシンシチウム形成を視覚化してもよい。
【0100】
5.5.2 抗ウイルス活性アッセイ
本発明のペプチドによって示される抗ウイルス活性は、例えばペプチドのシンシチウム形成阻害能または細胞を含まないウイルスによる感染阻害能を試験し得る下記のアッセイなど、実施の容易なin vitroアッセイによって測定すればよい。これらのアッセイを用いると、対象ウイルス系に対してペプチドの相対的抗ウイルス活性などのパラメーターが示され、かつ/または、ペプチドの系特異的な阻害活性が測定できる。
【0101】
細胞融合アッセイはin vitroでのHIV誘導、シンシチウム形成などペプチドのウイルス誘導阻害能を試験するのに利用してもよい。かかるアッセイには、シンシチウム誘導ウイルスに慢性的に感染した細胞およびアッセイするペプチドの存在下で非感染細胞を培養することを含んでよい。各ペプチドに関して、一定の範囲のペプチド濃度を試験する。この範囲はペプチドを加えていない対照培養を含むべきである。当業者に周知である培養の標準条件を用いる。適当な期間(例えば37℃で24時間)インキュベートした後、培養物について細胞融合およびシンシチウム形成の指標となる多核巨大細胞が存在するかどうかを顕微鏡下で調べる。クリスタルバイオレット色素などの公知の色素を用いてシンシチウムを視覚化してもよい。HIVを例にとると、かかるアッセイは、慢性的にHIV感染した細胞およびアッセイするペプチドの存在下で培養したCD−4細胞(例えばMoltまたはCEM細胞など)を含んでなる。
【0102】
また、ウイルス感染のもう1つの周知の特徴をアッセイしてペプチドの抗ウイルス能を試験してもよい。再びHIVを例にとると、逆転写酵素(RT)アッセイを用いて細胞を含まないHIVによるCD−4細胞の感染を阻害するペプチドの能力を試験してもよい。かかるアッセイは試験するペプチドの存在下で適当な濃度(すなわちTCID50)のウイルスおよびCD−4細胞を培養することを含んでなる。培養条件は当業者に周知のものを用いる。上記のように、ペプチドを加えていない対照培養物の他に一定の範囲のペプチド濃度を用いればよい。培養物を適当な期間(例えば7日間)培養した後、標準法を用いて細胞を含まない上清を調製し、感染に成功したかどうかの指標としてRT活性の存在を試験する。RT活性は、例えば、Goff ら(Goff, S. et al., 1981, J. Virol. 38:239−248)および/またはWilley ら(Willey, R. et al., 1988, J. Virol. 62:139−147)によって記載されたものなどの標準法を用いて試験すればよい。これらの参照文献は参照により本明細書にそのまま組み入れられる。
【0103】
当業者に周知の標準法は非レトロウイルス活性のアッセイに利用してもよい。例えば、呼吸シンシチアルウイルスおよびパラインフルエンザウイルス活性アッセイ法の考察に関するPringle et al. (Pringle, C. R. et al., 1985, J. Medical Virology 17:377−386)を参照。さらに、かかる技術の概説については、例えば、”Zinsser Microbiology”, 1988, Joklik, W.K. et al., eds., Appleton & Lange, Norwalk, CT, 19th ed.,を参照。これらの参照文献は参照により本明細書にそのまま組み入れられる。さらに、以下の第17節、第18節、第26節および第27節の各々で示す実施例は化合物の抗ウイルス能の試験のためのさらなるアッセイを提供する。
【0104】
例えば本発明のペプチドの抗ウイルス活性を試験するには、in vivoアッセイも利用してよい。抗HIV活性を試験しするには、例えばBarnettらに記載されたin vivoモデル(Barnett, S. W. et al., 1994, Science 266:642−646)を用いてよい。
【0105】
さらに、周知のマウスモデルによって、in vivoで抗RSV活性をアッセイすることができる。例えば、RSVは種々の近交系マウスに経鼻投与できる。すべての系統の肺内でウイルスが複製されるが、P/N、C57L/NおよびDBA/2Nマウスで最高力価が得られた。BALB/cマウスが感染すると、リンパ球の浸潤を特徴とする無症候性の細気管支炎を生じ、肺のウイルス力価は10〜10pfu/肺組織gとなる(Taylor, G. et al,. 1984, Infect. Immun. 43:649−655)。
【0106】
RSVのコットンラットモデルも周知である。ウイルスはコットンラットの鼻および肺で高い力価まで複製するが、炎症の徴候は、たとえあるとしてもほとんどない。
【0107】
5.6 本発明のペプチドの使用
本発明のペプチドは抗膜融合性もしくは抗ウイルス性化合物として、またはコイルド・コイル・ペプチド構造に関わる細胞内プロセスを調節する化合物として利用してもよい。さらに、かかるペプチドは抗膜融合、抗ウイルスまたは細胞内調節活性を示す薬剤の同定に用いてもよい。またさらに、本発明のペプチドは生物体またはウイルスのタイプ/サブタイプに特異的な診断手段として利用してもよい。
【0108】
本発明のペプチドの抗膜融合能は、さらに膜融合に関わるプロセスによって生じた症状の抑制または治療/緩和に利用してもよい。かかる事象には例えば、細胞−細胞融合を介するウイルス伝染、細胞融合を介する異常な神経伝達物質交換、および精子−卵子融合などが挙げられる。さらに、本発明のペプチドは、ウイルス感染が膜融合またはウイルス構造と細胞膜との融合に関与するような非感染細胞へのレトロウイルス、特にHIVなどの遊離型ウイルスの伝染を阻害するのに使用してもよい。本発明のペプチドによって緩和され得るコイルド・コイル・ペプチド構造に関与する細胞内障害のなかには、例えば細菌毒素に関与する障害がある。
【0109】
抗ウイルス活性に関しては、本発明のペプチドによってその伝染が阻害されるウイルスとしては、限定されるものではないが、HIV−1およびHIV−2などのヒト・レトロウイルスおよびヒト・T−リンパ球ウイルス(HTLV−IおよびII)、ならびにウシ白血病ウイルス、ネコ肉腫および白血病ウイルス、サル免疫不全、肉腫および白血病ウイルス、ならびにヒツジ進行性肺炎ウイルスなどの非ヒト・レトロウイルスが挙げられる。
【0110】
本発明のペプチドによってその伝染が阻害されるレトロウイルスでないウイルスとしては、限定されるものではないが、ヒト呼吸シンシチアルウイルス、イヌ・ジステンパーウイルス、ニューカッスル病ウイルス;ヒト・パラインフルエンザウイルス、インフルエンザウイルス、麻疹ウイルス、エプスタイン−バー・ウイルス、B型肝炎ウイルス、およびサル・メイソン−ファイザー・ウイルスなどが挙げられる。
【0111】
本発明のペプチドによって伝染が阻害される非エンベロープウイルスとしては、限定されるものではないが、ポリオウイルス、A型肝炎ウイルス、エンテロウイルス、エコーウイルス、およびコクサッキーウイルスなどのピコルナウイルス、乳頭腫ウイルスなどのパポーバウイルス、パルボウイルス、アデノウイルスおよびレオウイルスが挙げられる。
【0112】
以下の第5.6.1節および以下の第8節で示される実施例でより詳細に論じられるように、DP107、DP178、DP107類似体およびDP178類似体ペプチドは、ウイルスの通常の活性が必要な非共有結合性のタンパク質間相互作用を生じる。従って、本発明のペプチドはまた、かかるタンパク質間の相互作用を妨げる化合物の同定のためのアッセイにおいて構成要素として利用してもよく、ここでは本発明のペプチドは抗ウイルス剤として働く。これらのアッセイは以下の第5.6.1節に論じられている。
【0113】
以下の第6節に示した実施例で証明されるように、本発明のペプチドの抗ウイルス活性は明白なタイプおよびサブタイプ特異性を示し、言い換えれば、特定のペプチドだけが特異的なウイルス活性を阻害するのに有効である。本発明のこの特徴には多くの利点がある。例えば、かかる利点の1つは診断分野にあり、本発明のペプチドの抗ウイルス特異性は、単離ウイルスを同定するのに利用できる。HIVに関しては、単離ウイルスがHIV−1またはHIV−2系統のいずれからなるかが容易に決定できる。例えば、非感染CD−4細胞は、例えば上記第5.2節に記載した技術を用いて細胞上清のレトロウイルス活性をアッセイした後に、HIVのDP178(配列番号1)ペプチドを含有することが確認されている単離物で同時感染させてもよい。レトロウイルス活性が完全にまたはほぼ完全に阻害されるこれらの単離物はHIV−1を含む。ウイルス活性が不変であるかまたは若干低下した単離物はHIV−1を含まないと考えられる。次いでかかる単離物を1以上の別の本発明のDP178ペプチドで処理し、続いてそのウイルス活性を試験して単離ウイルスを同定する。また本発明のDP107およびDP178類似体は、特異的なペプチド配列が発見されたウイルスまたは生物体のタイプおよびサブタイプに特異的な診断能に利用してもよい。上記のDP178に関する診断手順はDP107/DP178類似体と併用してもよい。
【0114】
5.6.1 スクリーニングアッセイ
以下の第8節に示した実施例で証明したように、TMタンパク質gp41のうちDP107およびDP178の部分、すなわち、gp41のHR1およびHR2部分は、個別に非共有結合性のタンパク質間相互作用を形成する。また証明されるように、かかる相互作用の維持は通常のウイルス伝染に必要である。従って、DP107と結合し、DP178と結合し、かつ/または通常のDP107/DP178タンパク質間の相互作用を妨げる働きをする化合物は抗膜融合剤、抗ウイルス剤または細胞内調節剤として働く。以下に記載するアッセイはかかる化合物の同定に関する。議論を容易かつ明白にするために、DP107およびDP178ペプチドを記載のアッセイの構成要素として用いているが、上記第5.1節から第5.3節までに記載のDP107類似体またはDP178類似体のいずかを、これらの化合物スクリーニングの一部として利用してよいことに注目すべきである。
【0115】
例えば、ある実施形態では本発明のアッセイは1以上のアミノ酸残基の末端切断、欠失、挿入または置換を含むDP107および/またはDP178類似体を用いてもよい。特に、ある好ましい実施形態では、DP107、DP178、DP107様およびDP178様ペプチドには、DP107、DP178、DP107様またはDP178様ペプチドが由来する約2ないし約50のアミノ酸アミノ方向(amino−to)またはカルボキシ方向(carboxy−to)内因性配列に相当するアミノおよび/またはカルボキシ末端挿入を含み得る。もう1つの実施形態では、本明細書に記載のアッセイにおいて用いるペプチドはさらに、特定のペプチドの検出、固定および/または生成に有用な付加的な異種配列を含んでなる。かかる異種配列には、限定されるものではないが、下記第8節および第30節に記載のM41Δ178およびMF5.1マルトース結合融合タンパク質など、DP178、DP107、DP178様またはなどのDP107様配列を含むマルトース結合融合タンパク質が挙げられる。
【0116】
ある実施形態では、かかる類似体は結合親和性が低くく、従ってDP107/DP178複合体の形成を阻害する、あるいはDP107/DP178複合体間の複合体を崩壊させる化合物のスクリーニングに有効である。かかる低結合性(reduced binding)類似体の中には、例えば下記第30節および第31節に示される実施例に記載のペプチドを含む、1以上のアラニン挿入または置換を示すペプチドがある。例えば下記第30節および第31節に記載のペプチドを含む、結合親和性の低いかかる類似体も本発明の一部であると理解される。
【0117】
DP107、DP178と結合し、および/またはDP107/DP178相互作用を妨げる能力を試験され、従って、潜在的に抗膜融合、抗ウイルスまたは細胞内調節化合物を表す化合物としては、限定されるものではないが、D−およびL−型アミノ酸(例えば、ランダムペプチドライブラリーの形態;Lam, K. S. et al., 1991, Nature 354:82−84参照)、ホスホペプチド(例えば、ランダムまたは部分変性した指定ホスホペプチドライブラリーの形態;Songyang, Z. et al., 1993, Cell 72:767−778参照)、抗体、および有機または無機小分子などが挙げられる。本節に記載されるように、化学合成化合物、天然産物および他の潜在的に有効な物質を種々の方法でスクリーニングすることができる。
【0118】
本明細書中に記載の方法を利用して、スクリーニングし、試験し、HR1/HR2、DP178/DP107および/またはDP178様/DP107様の相互作用を調節することが確認できる化合物としては、一般に、例えば分子量が約1500ダルトンまでの小分子が挙げられる。小分子を含む試験化合物としては、限定されるものではないが、Aldrich (1001 West st. Paul Ave., Milwaukee, WI 53233)、Sigma Chemical (P. O. Box 14508, St. Louis, MO 63178)、Fluka Chemie AG (Industriestrasse 25, CH−9471 Buchs, Switzerland (Fluka Chemical Corp. 980 South 2nd Street, Ronkonkoma NY 11779))、Eastman Chamical Compay、Fine Chemicals (P.O. Box 431, Kingsport, TN 37662)、Boehringer Mannheim GmbH (Sandhofer Strasse 116, D−68298 Mannheim)、Takasago (4 Volvo Drive, Rockleigh, NJ 07467)、SST Corporation(635 Brighton Road, Clifton, NJ 07012)、Ferro (111 West Irene Road, Zachary, LA 70791)、Riedel−deHaen Aktiengesellschaft (P.O. Box D−30918, seelze, Germany)、PPG Industries Inc.、Fine Chemicals (One PPG Place, 34th Floor, Pittsburgh, PA15272)をはじめとするいずれかの市販の化合物が挙げられる。さらに、微生物、菌または植物抽出物をはじめいずれの種類の天然産物でも本発明の方法を用いてスクリーニングできる。
【0119】
さらに、小分子試験化合物をはじめ試験化合物の多様性ライブラリーは、Specs and Biospecs B. V. (Rijswijk, The Netherlands)、Chembridge Corporation (San Diego, CA)、Contract Service Company (Dolgoprudny, Moscow Region, Russia)、Comgenex USA Inc. (Princeton, NJ)、Maybridge Chemicals Ltd. (Cornwall PL34 OHW, United Kingdom)、およびAsinex (Moscow, Russia)より商業的に入手できる。小分子試験化合物をはじめ試験化合物のコンビナトリアル・ライブラリーは、Eichler & Houghten, 1995, Mol. Med. Today 1:174−180; Dolle, 1997, Mol. Divers. 2:223−236; Lam, 1997, Anticancer Drug Des. 12:145−167に開示されたようにして得ることができる。これらの参照文献は参照によりそのまま本明細書に組み入れられる。かかる参照文献もまた、本発明の方法によって同定された化合物をさらに試験するのに用いることができ、またリード化合物および治療化合物を表し得る化合物の同定および単離を助け得る、さらなるスクリーニング方法を教示していることに注目すべきである。
【0120】
同定された化合物、抗体または他の分子は、例えば細胞融合またはウイルス活性の阻害能を、例えば上記第5.5節に記載のアッセイなどを利用して試験してもよい。
【0121】
試験されるペプチドとしては、DP107および/またはDP178ドメインを含んでなる可溶性ペプチド、および下記第8節に示される実施例に記載のDP178配列中にイソロイシンからプロリンへの突然変異体を含むM41−Pペプチドのように、一方または両方のドメイン内に1以上の突然変異を有するDP107および/またはDP178ドメインを含んでなるペプチドがある。
【0122】
かかるスクリーニング方法のある実施形態は、
1 少なくとも1つの化合物を、DP107ペプチドを含んでなるペプチドに、化合物とDP107ペプチドとを結合させるのに十分な時間曝し;
2 非結合化合物を除去し;さらに
3 DP107ペプチドと結合した化合物の存在を調べ、それにより、抗ウイルス活性について試験薬剤を同定すること、
を含んでなる、抗ウイルス活性について試験化合物を同定する方法である。
【0123】
かかるスクリーニング方法の第2の実施形態は、
(a) 少なくとも1つの化合物を、DP178ペプチドを含んでなるペプチドに、化合物をDP178ペプチドとを結合させるのに十分な時間曝し;
(b) 非結合化合物を除去し;さらに
(c) DP178ペプチドと結合した化合物の存在を調べ、それにより、抗ウイルス活性について試験薬剤を同定すること
を含んでなる、抗ウイルス活性について試験化合物を同定する方法である。
【0124】
かかるDP107結合またはDP178結合化合物の単離を遂行し得るこれらの種のアプローチを利用する方法の一つとして、DP107またはDP178ペプチドのいずれかを、例えば、アガロースまたはプラスチックビーズ、マイクロタイタープレートウェル、ペトリ皿、または例えばナイロンもしくはニトロセルロースからなるメンブランなどの固相マトリックスへ付着させることを含むアッセイがある。かかるアッセイ系では、DP107またはDP178タンパク質のいずれかを固相表面に固定し、固定されていない化合物もしくは試験物質を直接または間接的に標識する(例えば、125Iなどの放射能標識、ビオチンなどの吸収標識、またはフルオレセインもしくはローダミンなどの蛍光標識による)。実際には便宜上、マイクロタイタープレートが利用されている。固定された成分は、非共有結合または共有結合によって固定化される。非共有結合は、単に固相表面をタンパク質溶液で被覆し、乾燥させることで達成される。あるいは、タンパク質に特異的な固定化抗体、好ましくはモノクローナル抗体を用いてタンパク質を固相表面に固定してもよい。このような表面は予め製造して保存してもよい。
【0125】
このアッセイを実行するために、固定化DP107またはDP178ペプチドを有する被覆表面に標識化合物を添加する。反応が完了した後、生じた複合体のいずれもが固相表面に固定化されて残るような条件下で反応してない成分を(例えば洗浄によって)除去する。固相表面に固定された複合体の検出はいくつかの方法で達成できる。化合物が予め標識されている場合、表面に固定化された標識が検出されれば複合体が形成されたことを示す。標識成分が予め標識されていない場合には、間接的な標識を用いて表面に固定された複合体を検出でき、例えば、化合物に特異的な標識抗体を用いる(抗体は次ぎに直接標識してもよいし、または間接的に標識された抗Ig抗体で標識してもよい)。
【0126】
あるいは、かかるアッセイは液相、非反応成分から分離した反応生成物、および検出された複合体で実行でき、例えば、そのアッセイに適当であればいずれのものでも、DP107またはDP178に特異的な固定化抗体を用いて、または溶液中で生じた複合体を固定するため、化合物、すなわち試験物質に特異的なab抗体を用いて、また固定された複合体を検出するため複合体の他の部分に特異的な標識抗体を用いる。
【0127】
かかる手法を利用することにより、DP107またはDP178結合能について多数の分子型を同時に、従って潜在的な抗ウイルス活性をスクリーニングできる。
【0128】
さらに、DP107/DP178複合体の形成を阻害する、あるいは崩壊させる能力について化合物をスクリーニングすることができる。次いでかかる化合物を抗膜融合能、抗ウイルス能、または細胞内調節能について試験することができる。記載を容易にするために、DP107およびDP178を以下「結合パートナー(binding partner)」と呼ぶ。かかる相互作用を妨げる化合物は抗ウイルス活性を示す。かかる化合物としては、限定されるものではないが、上記の抗体、ペプチドなどの分子が挙げられる。
【0129】
DP107およびDP178ペプチド間の相互作用を妨げる化合物を同定するのに用いるアッセイ系の基本原理には、ペプチドを含む反応混合物を、2つのペプチドを相互作用および結合させ、その結果複合体を生じるに十分な条件および時間の下で製造することを含む。化合物の阻害(disruptive)活性について試験するためには、試験化合物の存在下および不在下で反応を行う。すなわち、試験化合物を最初に反応混合物に含めてもよいし、結合パートナーの一方を添加した後に加えてもよく;対照は試験化合物を含まずないか、またはプラシーボとともにインキュベートする。次いで結合パートナー間の複合体が形成されたかを検出する。試験化合物を含有する反応混合物ではなく、対照反応物で複合体が形成されれば、化合物がDP107およびDP178ペプチドの相互作用を妨げていることを示す。
【0130】
結合パートナーの相互作用を妨げる化合物のアッセイは不均一系または均一系で実施できる。不均一アッセイは、結合パートナーの一方が固相上に固定し、反応の終了時に固相に固定された複合体を検出することを含む。均一アッセイでは、全反応を液相で行う。いずれのアプローチでも、反応物の添加順序は、試験する化合物に関して種々の情報を得るために変えることができる。例えば、結合パートナー間の相互作用を例えば競合によって妨げる試験化合物は、試験物質の存在下で反応を行うことによって;すなわち、試験物質を結合パートナーよりも前にまたは結合パートナーと同時に反応混合物に添加することによって同定できる。他方、予め生じた複合体を崩壊させる試験化合物、例えば、複合体から結合パートナーの1つを置換する、高い結合定数を有する化合物は、複合体が形成された後に反応混合物に試験化合物を添加することによって試験できる。以下に種々の形式を簡潔に記載する。
【0131】
不均質アッセイ系では、結合パートナーの一方、例えばDP107またはDP178ペプチドのいずれかを固相表面上に固定し、固定されていない結合パートナーを直接または間接的に標識する(例えば、125Iなどの放射能標識、ビオチンなどの吸着標識、またはフルオレセインもしくはローダミンなどの蛍光標識による)。実際には便宜上、マイクロタイタープレートが利用されている。固定された種は、非共有結合または共有結合によって固定化してもよい。非共有結合は単に固相表面をタンパク質溶液で被覆し、乾燥させることで達成される。あるいは、タンパク質に特異的な固定化抗体を用いてタンパク質を固相表面に固定してもよい。表面は予め製造して保存してもよい。
【0132】
このアッセイを実施するには、固定化種の結合パートナーを被覆面に試験化合物とともに、または試験化合物を伴わずに添加する。反応が完了した後、反応していない成分を(例えば洗浄によって)除去すると、生じた複合体はいずれも固相表面に固定化されて残る。固相表面に固定された複合体の検出はいくつかの方法で達成できる。結合パートナーが予め標識されている場合、表面に固定化された標識の検出は、複合体が形成されたことを示す。結合パートナーが予め標識されていない場合には、間接的な標識を用いて表面に固定された複合体を検出できる;例えば、結合パートナーに特異的な標識抗体を用いる(抗体は次ぎに、標識された抗Ig抗体で直接標識しても、または間接的に標識してもよい)。反応成分の添加順序によって、複合体形成を阻害する試験化合物または予め形成された複合体を崩壊させる試験化合物を検出できる。
【0133】
あるいは、反応は液相中で、試験化合物、反応していない成分から分離した反応生成物、および検出された複合体の存在下または不在下で実施できる(例えば、溶液中に生じた複合体を固定するため、結合パートナーの1つに特異的な固定化抗体を用い、および固定された複合体を検出するためにもう一方の結合パートナーに特異的な標識抗体を用いる)。さらに、反応成分の液相への添加順序によって、複合体を阻害する試験化合物または予め形成された複合体を崩壊させる試験化合物を同定できる。
【0134】
本発明のもう1つの実施形態では、均質アッセイを使用できる。このアプローチでは、予め形成したDP107およびDP178ペプチドの複合体を、結合パートナーの一方が標識されるが、標識によって生じたシグナルを複合体の形成によりクエンチするように製造する(例えば、このアプローチをイムノアッセイへ利用するRubensteinによる米国特許第4,109,496号を参照)。結合パートナーの1つと競合し、かつ予め形成した複合体の結合パートナーと置き換わる試験物質を添加すると、バックグラウンドを越えるシグナルが生じる。このように、DP−107/DP−178タンパク質間相互作用を崩壊させる試験物質が同定できる。
【0135】
本発明のさらにもう1つの実施形態では、蛍光偏光法を均質アッセイで使用してもよい。このアプローチでは、試料中の蛍光標識されたペプチド(例えば、フルオレセインまたはローダミンによる)の偏光度を測定することによって複合体の形成を検出する。分子量の大きなペプチドまたは本明細書に記載のマルトース結合融合タンパク質などのタンパク質中の、その相補的HR1またはHR2結合ドメインとペプチドが結合すると蛍光部分の相関時間が変化し、それによって標識したペプチドの蛍光偏光が低下する。
【0136】
もう1つのスクリーニングアッセイでは、DP178/DP107複合体に特異的に反応する抗体(すなわち、単独ではDP178もDP107も認識しない抗体)を用いて免疫量論的に測定した場合に、DP178/DP107の相互作用を崩壊させる能力について試験化合物をアッセイしてもよい。かかるアッセイは競合アッセイとして機能し、当業者に十分公知の技術に基く。
【0137】
上記の競合アッセイは限定されるものではなく、例として記載されるものであるが、DP178およびM41Δ178ペプチドを用い、および下記の第8節に示される実施例に記載のヒト組換えFab、Fab−dによって免疫量論的にDP178/M41Δ178複合体を視覚化し、これら2つのペプチドにより生じた複合体の崩壊について試験化合物をアッセイする。M41Δ178は欠失させたDP178ドメインを有するgp41領域を含有するマルトース結合融合タンパク質であり、下記第8節に示される実施例に記載されている。
【0138】
かかるアッセイの利用すれば、M41Δ178をマイクロタイターウェルなどの固相支持体上に固定化できる。次いで試験化合物の希釈系を、一定濃度のDP−178ペプチドの存在下でM41Δ178を入れた各ウェルに添加する。例えば室温で1時間のインキュベーションの後、結合していないDP−178および試験化合物をウェルから除去し、次いでウェルをDP178/M41Δ178に特異的なFab−d抗体とともにインキュベートする。インキュベーションおよび洗浄の後、結合していないFab−dをプレートから除去し、結合したFab−dを定量する。阻害剤を含まない対照も実施すべきである。DP178/M41Δ178複合体形成の崩壊能を示す試験化合物を、その濃度に依存したFab−d結合レベルの低下によって同定する。
【0139】
かかるアッセイの変形を利用して、DP178結合の競合物についての阻害定数を有するリガンドの結合定数を決定するため、M41Δ178と結合するDP178を直接測定できる迅速かつ高処理能の結合アッセイを行なってもよい。
【0140】
かかるアッセイは一般に認められている放射能リガント結合原理および受容体結合原理を利用している。(例えば、Yamamura, H. T. et al., 1985, “Neurotransmitter Receptor Binding”, 2nd ed., Raven Press, NY参照。)上記のように、M41Δ178をマイクロタイターウェルなどの固相支持体上で固定化する。次いで125I−DP178として結合しているDP178画分を測定し、標識された各DP178調製物について求めた比活性(dpm/μgペプチド)の値を用いて総結合量を算出することにより、M41Δ178に結合しているDP178を定量する。M41Δ178への特異的結合は、マイクロタイターウェル中における標識されたDP178調製物の結合(総量)と、これに加えて過剰の標識されていないDP178を含有する同一ウェル中での結合(非特異的量)との差として定義される。
【0141】
天然型DP178およびDP107への結合親和性が極めて高いことから(別種からの天然型DP178様およびDP107様ペプチドを含む;例えばHIV−1中のDP178は10nM、またRSV中のT112は2nM)、試験化合物はDP178/DP107結合相互作用を妨げるまたは崩壊させる高い結合特性を示すに違いない。従って、上記競合アッセイの別の限定されない実施例では、かかるアッセイは、非修飾型の「親ペプチド」に比例して結合親和性が低くなった「修飾型」DP107および/またはDP178ペプチド(例えば、DP107および/またはDP178類似体)を用いて実施できる。かかる修飾型DP107およびDP178ペプチドの使用すると、阻害可能性のあるより多くの化合物を同定することにより本発明の競合アッセイの感度が著しく向上する。次いでアッセイにおいて同定された化合物の結合親和性を、例えば薬化学の標準技術を用いて最適化して、DP107/DP178複合体形成のより強力な阻害剤であって、それにより例えば抗ウイルス剤として有用な化合物を作出することができる。あるいは、結合親和性の低下したDP107および/またはDP178類似体を用いた競合アッセイで同定された化合物は、それ自身、例えば抗ウイルス剤として有用である。
【0142】
本明細書で用いる「低親和性」とは、競合アッセイ条件下で相互作用してDP107/DP178ペプチド対、HR1/DP178対、またはHR2/DP107対を形成するが、その「パートナー」と相互作用して低結合親和性ペプチドが由来するDP107またはDP178「親」ペプチドよりも親和性の低下した対を形成するDP107、DP178、DP107様またはP178様ペプチドをさす。
【0143】
一般に、ペプチドの結合親和性はB50値、すなわち、与えられた一連の条件下でペプチド分子の50%がそれらの標的に結合するのに必要なペプチド濃度で表せる。好ましくは、低親和性ペプチドのB50値は、それが由来する非修飾型ペプチドのB50値の少なくとも2倍、より好ましくは少なくとも5倍、少なくとも10倍、少なくとも20倍、または少なくとも100倍である。
【0144】
結合親和性の低下した修飾型DP107およびDP178ペプチドは、当業者であれば容易かつ明らかないくつかの技術によって作出できる。例えば、ある実施形態では、結合親和性の低下した修飾型DP107およびDP178ペプチドは、それぞれ末端切断型DP107およびDP178ペプチドを生成することによって作出できる。かかるペプチドは常法にて合成し、例えば上記のスクリーニングアッセイによって試験してその標的への結合親和性を測定することができる。例えば、下記第30節に示す実施例で記載されるように、天然型RSV DP178様ペプチドT112の長さをアミノ酸残基35個から28個に減らすと、結合親和性においては5倍の低下になる(1nMから5nM)。一般に、かかる末端切断は1、2、3、4、5、6、7、8、9、または10個のアミノ酸残基であってよい。
【0145】
あるいは、結合親和性の低下した修飾型DP107およびDP178ペプチドはアミノ酸残基の同定および置換、挿入または欠失によって同定および作出できる。例えばある実施形態では、以下の第30節に示される実施例でも証明されているが、修飾型DP107および/またはDP178ペプチドは常法にて合成し、別のアミノ酸残基を有する天然型DP107またはDP178ペプチドの1以上のアミノ酸残基を系統的に置換し、得られたペプチドの結合親和性を本明細書に記載されたような技術によって試験することにより、低結合親和性に関するアッセイを行ってもよい。好ましくは、置換アミノ酸残基はアラニンまたはグリシンなどの比較的小さな側鎖を呈する中性のアミノ酸残基である。
【0146】
かかる置換により、「鍵」となるアミノ酸残基を同定でき、本発明の競合アッセイで用いることができる。あるいは、かかる系統的置換による、鍵となる残基の同定においては、鍵となる残基は別の残基に変更することができ、得られた修飾型ペプチドの結合親和性を試験することができる。
【0147】
また、結合親和性の低下した修飾型DP107および/またはDP178ペプチドはさらに、当業者に十分公知のタンパク質化学および設計の原理を用いて同定できる。特に、かかる原理を、例えば、ペプチドの可溶性、結合親和性または安定性に影響をもたらす天然型DP107またはDP178配列のアミノ酸残基の同定に用いてもよい。従って、当業者ならば、例えばアミノ酸化学およびタンパク質設計の公知の原理を用いて、天然型DP107またはDP178ペプチドにおけるペプチド構造に影響を与えるアミノ酸残基を同定できるであろう。
【0148】
5.7 医薬製剤、用量および投与方式
本発明のペプチドは当業者に十分公知の技術を用いて投与してよい。好ましくは、薬剤は全身用に製剤化および投与する。製剤化および投与に関する技術は”Remington’s Pharmaceutical Sciences”, 18th ed., 1990, Mack Publishing Co., Easton, PA.に見出せる。好適な経路としては、経口、直腸、経粘膜、腸管投与;筋肉内、皮下、髄内注射、ならびに鞘内、直接脳室内、静脈内、腹膜内、鼻腔内、または眼内注射をはじめとする非経口投与などが挙げられる。注射用には、本発明の薬剤は水溶液、好ましくはハンクス液、リンゲル液などの生理学的に適合性のあるバッファーまたは生理食塩水バッファー中に製剤化してもよい。かかる経粘膜投与用には、浸透させる障壁に適した浸透剤を製剤中に使用する。かかる浸透剤は当分野一般に公知である。
【0149】
本発明のペプチドの細胞内投与または別の阻害剤が好ましい例では、当業者に十分公知の技術を利用すればよい。例えば、かかる薬剤はリポソームに封入した後に上記の通り投与してもよい。リポソームは内部が水性である球状の脂質二重層である。リポソーム形成時に水性溶液中に存在する全ての分子が水性内部中に組み込まれる。リポソームの内容物は外界の微環境から保護される上、リポソームは細胞膜と融合するので細胞質内に効果的に送達される。さらに、その疎水性のため、小分子を投与する場合、直接細胞内投与が達成できる。
【0150】
細胞内投与する本発明のペプチドをコードするヌクレオチド配列は、当業者に十分公知の技術を用いて目的の細胞内で発現させることができる。かかるヌクレオチド配列の標的細胞集団への送達および発現には、例えば、レトロウイルス、ワクシニアウイルス、アデノ随伴ウイルス、ヘルペスウイルス、またはウシ乳頭腫ウイルスなどのウイルスに由来する発現ベクターを用いてもよい。かかるベクターの構築方法および発現構築物は十分公知である。例えば、Sambrook et al., 1989, Molecular Cloning, A Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Press, Cold Spring Harbor NY、およびAusubel et al., 1989, Current Protocols In Molecular Biology, Greene Publishing Associates and Wiley Interscience, NY参照。
【0151】
HIVに関しては、本発明のペプチド、特にDP107およびDP178はエイズの治療の際の治療薬として用いることができる。さらにこのペプチドはHIVウイルスへの急性曝露後のまだ感染していない個体における予防手段として用いることができる。このペプチドのかかる予防的用法の例としては、限定されるものではないが、ウイルスの母子感染、および、例えば作業者がHIVを含有する血液製剤に曝されるような保健医療環境での事故など、他のHIV感染の起こりそうな環境でのウイルス感染の予防が挙げられる。かかる治療用途における成功は、かかるペプチドに向けられる宿主免疫応答の生起によるものではない。
【0152】
本発明のペプチドの有効な投与量は、生物学的半減期、バイオアベラビリティ、および毒性などのパラメーターを扱う、当業者に十分公知の手法によって決定できる。下記第6節に示したデータでは、例えば、DP178はペプチド1mlあたり約1から約10ngの循環レベルに達するのに必要とされる用量で、in vivoで効果があることを立証している。
【0153】
治療上有効量とは、患者の症状の緩和または延命をもたらすに十分な化合物量をさす。かかる化合物の毒性および治療効果は、細胞培養または実験動物における、例えばLD50(集団の50%を致死させる量)およびED50(集団の50%に対して治療上有効な量)を求めるための標準的な医薬手法によって決定することができる。毒性と治療効果との間の用量比が治療指数であり、LD50/ED50比として表すことができる。大きな治療指数を示す化合物が好ましい。これらの細胞培養アッセイおよび動物研究から得られたデータはヒトに用いるために一定範囲の用量を処方するのに使用できる。かかる化合物の用量は、ほとんどまたは全く毒性のないED50を含む一定範囲の循環濃度にあるのが好ましい。用量は、用いる剤形および利用する投与経路に応じてこの範囲内で可変である。本発明の方法に用いられるいずれの化合物であっても、治療上有効量はまず細胞培養アッセイから評価することができる。用量は、細胞培養で決定したIC50(例えば、ウイルス感染の最大半分の阻害といった膜融合事象を、試験化合物の不在下と比較して、最大半分阻害するような試験化合物の濃度)を含む循環血漿濃度範囲を、動物モデルにおいて達成するように処方すればよい。かかる情報を用いてヒトおいて有用な量をより正確に決定することができる。血漿中のレベルは、例えば、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)によって測定してもよい。
【0154】
本発明のペプチドは、さらに予防ワクチンの役割を果たし、そこでは宿主が本発明のペプチドに対する抗体を生起し、ひいては例えばさらなるHIV感染を阻害することでHIVウイルスを中和するのに役立つ。
【0155】
従って予防ワクチンとしての本発明のペプチドの投与は、例えば、感染細胞に対するHIVの能力を阻害することによってHIVを中和するのに十分な免疫応答を生じさせるのに有効なペプチド濃度を宿主に投与することを含んでなる。正確な濃度は投与する特定のペプチドによって異なるが、当業者に十分公知の免疫応答の生起をアッセイする標準技術を用いて決定すればよい。ワクチンとして用いられるペプチドは通常、筋肉投与される。
【0156】
このペプチドは免疫応答を増強するために好適なアジュバントとともに製剤化してもよい。かかるアジュバントとしては、限定されるものではないが、水酸化アルミニウムなどの鉱物ゲル;リソレシチン、プルロニックポリオール、ポリアニオンなどの界面活性物質;他のペプチド;油性エマルション;およびBCGおよびコリネバクテリウム・パルブムなど潜在的に有効なヒトアジュバントが挙げられる。本明細書に記載のワクチン製剤を導入するには多くの方法が用い得る。これらの方法としては、限定されるものではないが、経口、皮内、筋肉内、腹膜内、静脈内、皮下および鼻腔内の経路が挙げられる。
【0157】
あるいは、非感染細胞がHIVに感染しないように、本発明のペプチドに対して作製された有効濃度のポリクローナルまたはモノクローナル抗体を宿主へ投与してもよい。かかる抗体の正確な濃度は特定の抗体調製法の各々で異なるが、当業者に十分公知の標準技術を用いて決定し得る。抗体の投与は、限定されるものではないが、本節に記載のものをはじめ種々の技術を用いて達成し得る。
【0158】
上記の治療の全てについて、正確な製剤、投与経路および用量は個々の医師が患者の症状を考慮して選択してよい。(例えば、Fingl et al., 1975の “The Pharmacological Basis of Therapeutics”, Ch. 1 p1参照)
主治医は毒性または臓器の機能不全から投与の終了、中断、または調整の仕方および時機を知っていることを念頭に置くべきである。逆に言えば、主治医はまた、臨床応答が適切でなかった場合には、より高レベルに治療を調節することも知っている(毒性の排除)。注目される発癌性疾患の治療における投与量の程度は、治療される病状の重篤度および投与経路によって異なる。用量および、おそらくは投与頻度も個々の患者の年齢、体重および応答に応じて異なる。上記の考察に匹敵する計画を獣医学に用いてもよい。
【0159】
本発明の実施ために本明細書に開示された化合物を、全身投与に好適な用量で製剤化するために薬学上許容される担体を使用することもまた本発明の範囲内にある。担体の適正な選択および好適な製造により、本発明の組成物、特に溶液として製剤化された組成物は、静脈内注射など非経口で投与してよい。この化合物は、当業者に十分公知の薬学上許容される担体を用い、経口投与に好適な用量に容易に製剤化できる。かかる担体により本発明の化合物を、治療される患者の経口摂取のための錠剤、丸薬、カプセル剤、液剤、ゲル剤、シロップ剤、スラリー剤、懸濁剤などとして製剤化することができる。
【0160】
本発明での使用に好適な医薬組成物は、有効成分が意図される目的を達成するのに有効な量で含有する組成物を含む。有効量の決定は、特に、本明細書で示される詳細な開示を考慮すれば十分当業者の能力の範囲内である。
【0161】
有効成分に加え、これらの医薬組成物は、活性化合物の医薬上使用可能な製剤への加工を容易にする賦形剤および補助剤を含む医薬上許容される好適な担体を含んでもよい。経口投与用に製剤化される製剤とは、錠剤、糖衣錠、カプセル、または溶液の形態をとってもよい。
【0162】
本発明の医薬組成物はそれ自体公知の方法、例えば、従来の混合、溶解、造粒、糖衣錠形成、磨砕、乳化、カプセル化、包含、または凍結乾燥製法により製造しうる。
【0163】
非経口投与用の医薬製剤には水溶性形態の活性化合物の水溶液が挙げられる。さらに、活性化合物の懸濁液を適当な油性注射用懸濁液として製造してもよい。好適な親油性溶媒またはビヒクルとしては、ゴマ油などの脂肪油、またはオレイン酸エチルもしくはトリグリセリドなどの合成脂肪酸エステル、またはリポソームが挙げられる。水性注射用懸濁液には、ナトリウムカルボキシメチルセルロース、ソルビトール、またはデキストランなど、懸濁液の粘度を高める物質を含んでもよい。場合により、この懸濁液はまた、高濃度溶液の製造を可能にするために好適な安定剤または化合物の可溶性を高める薬剤を含んでもよい。
【0164】
経口用の医薬製剤は活性化合物と固体賦形剤を併せ、場合により得られた混合物を粉砕し、所望により好適な補助剤を添加した後に顆粒混合物を加工することにより、錠剤または糖衣錠核として得られる。好適な賦形剤は、特に、ラクトース、スクロース、マンニトールもしくはソルビトールをはじめとする糖類;例えば、トウモロコシデンプン、コムギデンプン、コメデンプン、ジャガイモデンプン、ゼラチン、トラガカントゴム、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ナトリウムカルボキシメチルセルロース、および/またはポリビニルピロリドン(PVP)などのセルロース製剤のような増量剤がある。所望により、架橋ポリビニルピロリドン、寒天、またはアルギン酸もしくはその塩(アルギン酸ナトリウムなど)のような崩壊剤を加えてもよい。
【0165】
糖衣錠核には好適なコーティングを施す。この目的には濃縮砂糖溶液を用いることができ、これは場合によりアラビアガム、タルク、ポリビニルピロリドン、カルボポールゲル、ポリエチレングリコール、および/または二酸化チタン、ラッカー溶液、ならびに好適な有機溶媒または溶媒混合物を含んでもよい。活性化合物量の種々の組合せを識別または特徴づけるために染料および色素を錠剤または糖衣錠のコーティングに加えてもよい。
【0166】
経口用として使用できる医薬製剤には、ゼラチン製のプッシュ・フィットカプセル剤、ならびにゼラチンと、グリセロールまたはソルビトールなどの可塑剤とからなる密閉軟カプセル剤がある。プッシュ・フィットカプセルは、ラクトースなどの増量剤、デンプンなどの結合剤、および/またはタルクもしくはステアリン酸マグネシウムなどの滑沢剤、および場合により安定剤と混合して有効成分を含むことができる。軟カプセル剤では、活性化合物は脂肪油、液体パラフィン、または液体ポリエチレングリコールなどの好適な液体に溶解または懸濁していてもよい。さらに、安定剤を加えてもよい。
【0167】
6. 実施例: DP178( 配列番号 1) HIV−1 感染の有効な阻害剤である
本実施例ではDP178(配列番号1)がHIV−1に媒介されるCD−4細胞間融合および細胞を含まないウイルスによる感染の有効な阻害剤であることが示される。融合アッセイでは、このペプチドは1〜10ng/mlの濃度で、ウイルスにより誘導されるシンシチウム形成を完全に阻害する。感染力アッセイでは、阻害濃度はいく分高く、90ng/mlで感染を阻害する。さらに、DP178(配列番号1)はDP178(配列番号1)の抗ウイルス活性が極めてHIV−1に特異的であることを示す。さらにまた、HIV−1由来DP178相同体である合成ペプチドDP−185(配列番号3)もHIV−1に媒介されるシンシチウム形成を阻害することが分かる。
【0168】
6.1 材料および方法
6.1.1 ペプチド合成
ペプチドはApplied Biosystems Model 431AペプチドシンセサイザーにてFast Moc化学を用いて合成した。一般に、特に断りのない限り、ペプチドはアミド化カルボキシ末端とアセチル化アミノ末端を含んだ。アミド化ペプチドはRink樹脂(Advanced Chemtech)を用いて製造し、一方、遊離のカルボキシ末端を含むペプチドはWang(p−アルコキシ−ベンジル−アルコール)樹脂(Bachem)上で合成した。最初の残基を適当な樹脂に二重結合させ、次ぎの残基を一重結合させる。各結合ステップの後に無水酢酸でキャップする。ペプチドはトリフルオロ酢酸(TFA)(10ml)、HO(0.5ml)、チオアニソール(0.5ml)、エタンジチオール(0.25ml)および結晶フェノール(0.75g)で処理することで樹脂から切断した。精製は逆相HPLCで行った。粗ペプチドのサンプル約50mgをWaters Delta Pak C18カラム(19mm x 30cm, 15μ球形)にて直線的勾配(HO/アセトニトリル0.1%TFA)でクロマトグラフィーに付した。凍結乾燥したペプチドを乾燥保存し、約1mg/mlでペプチド水溶液を製造した。エレクトロスプレー質量分析法では以下の結果が得られた:DP178(配列番号1): 4491.87(理論値4491.94); DP−180(配列番号2): 4491.45(理論値4491.94); DP−185(配列番号3):実施せず(理論値4546.97)。
【0169】
6.1.2. ウイルス
R.Gallo(Popovic, M.ら, 1984, Science 224:497−508)からHIV−1LAIウイルスを入手し、10%ウシ胎児血清を含むRPMI1640中で培養したCEM細胞内で繁殖させた。感染させたCEM細胞から得た上清を0.2μmフィルターを通し、ウイルス複製を支持するAA5細胞系を用いた微量感染力アッセイ(microinfectivity assay)で感染力価を調べた。このために、ウイルスの連続希釈液25μlを、96ウェル・マイクロタイタープレート中の75μlのAA5細胞に、2×10/mlの濃度で添加した。各ウイルス希釈液を3連で試験した。2日毎に新しい培地を加えて、細胞を8日間培養した。感染後8日目に、上清サンプルを、ウイルス複製について試験した。これは、該上清に放出される逆転写酵素活性により確認される。ReedおよびMuenchの公式(Reed, L.J.ら, 1938, Am. J. Hyg. 27:493−497)に従って、TCID50を計算した。これらの試験で使用したHIV−1LAIおよびHIV−1MN保存試料の力価は、AA5細胞系で測定したところ、それぞれ約1.4×10および3.8×10TCID50/mlであった。
【0170】
6.1.3. 細胞融合アッセイ
96ウェルプレート(半面クラスタ・プレート(one−half area cluster plate);Costar, Cambridge, MA)中で、すでに記載されている(Matthews, T.J.ら, 1987, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84: 5424−5428)ように、約7×10個のMolt細胞を、HIV−1LAIウイルスに慢性感染した1×10個のCEM細胞と共に、最終容量100μlの培地中でインキュベートした。容量10μlのペプチド阻害剤を加え、細胞混合物を37℃にて24時間インキュベートした。このとき、1つの視野でウェル全体を見ることができる倍率40×での顕微鏡観察により、多核巨細胞を調べた。
【0171】
6.1.4. 無細胞ウイルス感染アッセイ
合成ペプチドを247TCID50ユニット(図2に示した実験)もしくは62TCID50ユニット(図3に示した実験)のHIV−1LAIウイルスまたは25TCID50ユニットのHIV−2NIHZおよびCEM CD4細胞と共に、0、0.04、0.4、4.0および40μg/mlのペプチド濃度で37℃にて7日間インキュベートした。得られた逆転写酵素(RT)活性(カウント/分)を以下の第6.1.5節に記載するアッセイを用いて測定した。TCID50の算出の説明についてはReed, L.J.ら, 1938, Am. J. Hyg. 27:493−497を参照されたい。
【0172】
6.1.5. 逆転写酵素アッセイ
微量逆転写酵素(RT)アッセイはGoffら(Goff, S.ら, 1981, J. Virol. 38:239−248)およびWilleyら(Willey, R.ら, 1988, J. Virol. 62:139−147)の記載内容を採用した。ウイルス/細胞培養物から得た得た上清を1%Triton−X100に調節した。上清のサンプル10μlを96ウェルU底マイクロタイタープレート中のRTカクテル50μlに加え、サンプルを37℃にて90分間インキュベートした。RTカクテルは、75mM KCl、2mMジチオトレイトール、5mM MgCl、5μg/mlポリA(Pharmacia、カタログ番号27−4110−01)、0.25ユニット/mlオリゴdT(Pharmacia、カタログ番号27−7858−01)、0.05% NP40、50mM Tris−HCl、pH7.8、0.5μM非放射能dTTP、および10μCi/ml 32P−dTTP(Amersham、カタログ番号PB.10167)を含んでいた。
【0173】
インキュベート後、反応混合物40μlを、1枚のGB003(S+S)ろ紙上のS+Sミニホルド(Minifold)中に入った2×SSCバッファー(0.3M NaClおよび0.003Mクエン酸ナトリウム)飽和SchleicherおよびSchuell(S+S)NA45膜(またはDE81紙)に、部分減圧下にて添加した。完全な真空下にてミニホルドの各ウェルを200μlの2×SSCで4回洗浄した。この膜をミニホルドから取外し、パイレックス皿の中で過剰量の2×SSCでさらに2回洗浄した。最後に、吸収紙上で膜の水気をきり、Whatman #3紙上に載せ、サランラップを被せて、−70℃にて一晩フィルムに露光した。
【0174】
6.2. 結果
6.2.1. 感染細胞誘導性シンシチウム形成のペプチドによる阻害
抗ウイルス活性についての最初のスクリーニングで、非感染Molt4細胞をHIV−1に慢性感染したCEM細胞と一緒に1晩共培養することにより誘導されるシンシチウム形成を遮断するペプチドの能力を分析した。このような幾つかの実験の結果をこの節において記載する。これらの実験のうち最初の実験では、DP178(配列番号1)ペプチドを10μg/ml〜12.5ng/mlの一連の濃度で細胞融合プロセスの遮断について試験した。これらの実験では、HIV−1LAI、HIV−1MN、HIV−1RFまたはHIV−1SF2ウイルスのいずれかに慢性感染したCEM細胞を、非感染Molt4細胞と一緒に、一晩共培養した。結果(図4)は、使用した最低濃度のDP178(配列番号1)までのDP178(配列番号1)が、HIV−1単離株の各々に対して完全な保護を提供したことを示す。HIVLAI阻害については、試験した最低濃度は12.5ng/mlであり、他の全てのHIV−1ウイルスについては、この研究で使用したDP178(配列番号1)の最低濃度は100ng/mlであった。DP178(配列番号1)と同じアミノ酸残基を含むが無作為な順序で配列された第2のペプチドであるDP−180(配列番号2)は、40μg/mlという高い濃度でも抗膜融合(anti−fusogenic)活性の形跡を示さなかった(図4)。これらの観察結果は、DP178(配列番号1)の阻害効果が主に配列特異的であって、非特異的なペプチド/タンパク質相互作用には関係していないことを示す。DP178阻害作用の実際の終了点(すなわち最も低い有効阻害濃度)は1〜10ng/mlの範囲内である。
【0175】
次の一連の実験は、DP178(配列番号1)相同体の調製、およびそれがHIV−1誘導型シンシチウム形成を阻害する能力についての試験に関するものであった。図1に示すように、DP−185(配列番号3)の配列はDP178(配列番号1)とは僅かに異なり、その一次配列はHIV−1SF2単離株から取り出したものであり、DP178(配列番号1)と比較するとN末端付近に幾つかのアミノ酸の違いを含む。図4に示すように、DP−185(配列番号3)は、試験した最低濃度である312.5ng/mlでも阻害活性を示す。
【0176】
次の一連の実験は、DP178(配列番号1)のHIV−1およびHIV−2阻害活性の比較に関するものであった。図5に示すように、DP178(配列番号1)は、1ng/ml未満のペプチド濃度でHIV−1媒介型シンシチウム形成を遮断した。しかし、DP178(配列番号1)は、10μg/mlもの高い濃度であってもHIV−2媒介型シンシチウム形成を遮断できなかった。HIV−1媒介型細胞融合の阻害剤としてのこの顕著なDP178(配列番号1)の10000倍の選択性は、DP178(配列番号1)の作用における予期しなかったHIV−1特異性を示す。DP178(配列番号1)はHIV−1媒介型細胞融合を阻害するが、該ペプチドは試験した濃度において同じ細胞型におけるHIV−2媒介型細胞融合を阻害することができないという事実は、DP178(配列番号1)の抗ウイルス作用に関する高い選択性を示す更なる証拠を提供する。
【0177】
6.2.2. 細胞から遊離したウイルスの感染におけるペプチドによる阻害
次にDP178(配列番号1)を、細胞から遊離したHIV−1ウイルスによるCD−4CEM細胞感染を遮断するその能力について試験した。図2に示した結果は、HIV−1LAI単離株によるCEM細胞の感染を遮断するDP178(配列番号1)の能力について分析した実験から得たものである。この実験には、3つの対照ペプチド、DP−116(配列番号9)、DP−125(配列番号8)およびDP−118(配列番号10)が含まれていた。DP−116(配列番号9)は、このアッセイを用いて不活性であることが既に証明されたペプチドであり、DP−125(配列番号8;Wild, C.ら, 1992, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89:10, 537)およびDP−118(配列番号10)は、このアッセイにおいて活性であることが既に証明されたペプチドである。各濃度(0、0.04、0.4、4および40μg/ml)のペプチドを、247 TCID50ユニットのHIV−1LAIウイルスおよびCEM細胞と共にインキュベートした。7日間培養した後、感染達成の目安としてRT活性の存在について細胞を含まない上清を試験した。図2に示した結果は、DP178(配列番号1)が90 ng/mlという低い濃度で、HIV−1ウイルス単離株により媒介されるde novo感染プロセスを阻害したことを示す(IC50=90ng/ml)。これに対し、2つの陽性対照ペプチド、DP−125(配列番号8)およびDP−118(配列番号10)は、60倍を超える高いIC50濃度(約5μg/ml)を有していた。
【0178】
別の実験では、CEM細胞およびHIV−1LAIまたはHIV−2NIHZのいずれかを用いてDP178(配列番号1)のHIV−1およびHIV−2阻害作用を試験した。これらの実験において、62TCID50 HIV−1LAIまたは25 GCID50 HIV−2NIHZを用い、7日間インキュベートした。図3を見ると分かるように、DP178(配列番号1)は、約31ng/mlのIC50でHIV−1感染を阻害した。これに比して、DP178(配列番号1)は、HIV−2NIHZに対してずっと高いIC50を示し、従って、DP178(配列番号1)は、HIV−2阻害剤としてよりもHIV−1阻害剤としての効力が100倍高いものとなっている。この発見は、上記第6.2.1節で記載した融合阻害アッセイの結果と一致し、有意なレベルの選択性(すなわちHIV−2よりもHIV−1に対して)をさらに裏付けている。
【0179】
7. 実施例: HIV−1 阻害剤 DP178 (配列番号1)は非細胞傷害性である
この実施例において、36アミノ酸の合成ペプチド阻害剤であるDP178(配列番号1)は、試験した最高ペプチド濃度(40μg/ml)であっても、培養中の細胞に対して非細胞傷害性であることが示されている。
【0180】
7.1. 材料および方法
細胞増殖および毒性アッセイ:各ペプチド濃度に対して約3.8×10個のCEM細胞をT25フラスコ中で37℃にて3日間インキュベートした。試験したペプチドは、図1に記載するように、DP178(配列番号1)およびDP−116(配列番号9)であった。ペプチドは上記第6.1節で記載したように合成した。使用した各ペプチドの濃度は0、2.5、10、および40μg/mlであった。細胞の計数は、インキュベーション開始後0、24、48および72時間目に行った。
【0181】
7.2. 結果
強力なHIV−1阻害剤であるDP178(配列番号1)が細胞傷害性効果を示すか否かについて、培養中の細胞の増殖および生存活性に及ぼす該ペプチドの影響を分析することによって評価した。様々な濃度のDP178(配列番号1)またはHIV阻害剤として効果が無い事が既に分かっているペプチドDP−116(配列番号9)(Wild, C.ら, 1992, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89:10, 537−10, 541)の存在下で、CEM細胞をインキュベートした。さらに、いずれのペプチドも非存在下で細胞をインキュベートした。
【0182】
この細胞傷害性試験の結果は、DP178(配列番号1)が培養中の細胞に対して細胞傷害性効果を示さないこを示す。以下の表VIから分かるように、試験した中で最も高い濃度(40μg/ml)のDP178(配列番号1)の存在下で3日間培養した細胞の増殖特性および生存活性特性でさえも、DP−116(配列番号9)または非ペプチド対照と比べて有意な差がなかった。また、細胞増殖データも図6にグラフ形式で示してある。上記第6節の実施例に示したように、DP178(配列番号1)は、1〜10ng/mlのペプチド濃度でHIV−1媒介型シンシチウム形成を完全に阻害し、少なくとも90ng/mlの濃度で無細胞ウイルス感染を完全に阻害する。このように、この調査は、HIV阻害用量よりも1000倍を超える高いペプチド濃度であっても、DP178(配列番号1)は細胞傷害性効果を示さないことを示す。
【0183】
Figure 2004527725
【0184】
8. 実施例: DP178 および DP107 の相互作用
以下に記載する実施例で使用するgp41の可溶性組換型は、DP107のロイシンジッパーモチーフが作用する相互作用の構造を有するgp41上の遠位部位にDP178ペプチドが会合することを示す証拠を提供する。ロイシンジッパードメインのコイルドコイル構造を破壊する単一の突然変異は、該可溶性組換型gp41タンパク質を、HIV−1の融合に対する不活性な阻害剤から活性な阻害剤へと変換した。この変換は、ロイシンジッパー、DP107、決定基を有する分子クラスプ(molecular clasp)から強力なDP178ドメインが遊離したことにより生じるものであろう。またこの結果は、様々なgp41誘導体(ペプチドおよび組換えタンパク質)の抗HIV活性が、ウイルスgp41と複合体を形成してその膜融合プロセスを阻害するこれらの能力によるものであることも示している。
【0185】
8.1. 材料および方法
8.1.1. 融合タンパク質および GP41 突然変異体の構築
図7に示した融合タンパク質および突然変異体の構築は以下のように行った:gp41の細胞外ドメイン(540〜686)に対応するDNA配列を発現ベクターpMal−p2(New England Biolab)のXmn I部位にクローニングし、M41を得た。上流プライマー5’−ATGACGCTGACGGTACAGGCC−3’(プライマーA)および下流プライマー5’−TGACTAAGCTTAATACCACAGCCAATTTGTTAT−3’(プライマーB)を用いたポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を使用して、pgtatからgp41配列を増幅した(Malimら, 1988, Nature 355: 181−183)。M41−Pは、United States Biochemicals(USB)から市販されているT7−Gen in vitro突然変異誘発キットを用い、この供給元の指示に従って、構築した。突然変異誘発プライマー(5’−GGAGCTGCTTGGGGCCCCAGAC−3’)は、M41中の第578位のイソロイシンをプロリンに突然変異させる。欠失突然変異誘発プライマー5’−CCAAATCCCCAGGAGCTGCTCGAGCTGCACTATACCAGAC−3’(プライマーC)を用い、USB T7−Gen突然変異誘発プロトコールに従って、DP−107領域を欠失させたM41Δ107を作製した。DP−178領域を欠失させたM41Δ178は、gp41アミノ酸540−642に対応するDNA断片をpMal−p2のXmn I部位中にクローニングすることによって作製した。鋳型pgtatを用いたPCRでプライマーAおよび5’−ATAGCTTCTAGATTAATTGTTAATTTCTCTGTCCC−3’(プライマーD)を用いて、該挿入DNA断片を作製した。プライマーAおよびDと一緒にM41−Pを鋳型としてPCRで使用し、M41−PΔ178を作製した。全ての挿入配列および突然変異残基を制限酵素分析によって調べ、DNA配列決定によって確認した。
【0186】
8.1.2. 融合タンパク質の精製および特性解析
New England Biolabs (NEB)から入手したタンパク質融合・精製システムの当該製造元のパンフレットに記載されたプロトコールに従って、融合タンパク質を精製した。融合タンパク質(10ng)を、8%SDSポリアクリルアミドゲルで電気泳動により分析した。Sambrookら, 1989, Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 第2版, Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, NY, Ch. 18, pp; 64−75に記載されたようにウェスタンブロット分析を行った。1000倍希釈したHIV−1陽性血清、またはレパートリークローニングから得られたヒトFabを用いて融合タンパク質と反応させた。第2抗体はHRP−コンジュゲートヤギ抗ヒトFabであった。ECLウェスタンブロット検出システム(Amersham)を用いて結合した抗体を検出した。この検出システムの詳細なプロトコールは、該製造業者によって提供された。レインボー分子量マーカー(Amersham)を用いて融合タンパク質のサイズを評価した。
【0187】
8.1.3. −HIV 活性についての細胞融合アッセイ
既に記載されている(Matthewsら, 1987, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 84:5424−5481)ように細胞融合アッセイを行った。96ウェル平底半面プレート(Costar)中の100μl培地で、HIV−1IIIBに慢性感染したCEM細胞(10個)と共にCEM細胞(7×10個)をインキュベートした。10μlの培地中の様々な濃度のペプチドおよび融合タンパク質を、この細胞混合物と一緒に37℃にて24時間インキュベートした。多核シンシチウムを顕微鏡観察により調べた。M41およびM41−Pは両方とも、試験した濃度(図8に示す)において細胞傷害性を示さなかった。
【0188】
HIV−1誘導性細胞−細胞融合活性の阻害を、10nM DP178および様々な濃度のM41Δ178またはM41−PΔ178(図9に示す)の存在下で行った。10nM DP178の存在下でシンシチウムは観察されなかった。対照サンプルにはペプチドまたは融合タンパク質を加えなかった。
【0189】
8.1.4. GP41 のロイシンジッパー・モチーフへの DP178 の結合の ELISA 分析
使用したDP178のアミノ酸配列は:YTSLIHSLIEESQNQQEKNEQELLELDKWASLWNWFである。酵素結合免疫測定法(ELISA)を行うために、0.1M NaHCO、pH8.6中のM41Δ178またはM41−PΔ178(5μg/ml)で96ウェルLinbro ELISAプレート(Flow Lab, Inc.)を一晩コーティングした。各ウェルを蒸留水で3回洗浄した後、3%ウシ胎児血清アルブミン(BSA)で2時間ブロッキングした。ブロッキング後、TBST(40mM Tris−HCl pH7.5, 150mM NaCl, 0.05% Tween 20)中の0.5%BSAと共にペプチドをELISAプレートに加え、室温にて1時間インキュベートした。TBSTで3回洗浄した後、Fab−dにTBST中の0.5%BSAを10ng/mlの濃度で添加した。室温にて1時間インキュベートした後、プレートをTBSTで3回洗浄した。0.5%BSAを含むTBSTで2000倍希釈したセイヨウワサビペルオキシダーゼ(HRP)コンジュゲートヤギ抗ヒトFab抗血清を各ウェルに加え、室温にて45分間インキュベートした。次にTBSTでプレートを4回洗浄した。ペルオキシダーゼ基質o−フェニレンジアミン(2.5mg/ml)および0.15% Hを加えて発色させた。室温にて10分間インキュベートした後、同量の4.5N HSOを加えて反応を停止した。反応停止混合物の光学的濃度をマイクロプレートリーダー(Molecular Design)で490nmにて測定した。結果を図10に示す。
【0190】
8.2. 結果
8.2.1. gp41 の細胞外ドメイン( ectodomain )の発現および特性解析
gp41の構造および機能における2つのらせん状領域の役割を理解するためのステップとして、gp41の細胞外ドメインをマルトース結合融合タンパク質(M41)として発現させた(図7)。gp41のN末端の膜融合ペプチド配列をこの組換タンパク質およびその誘導体から省き、可溶性を向上させた。このマルトース結合タンパク質は、比較的穏やかな非変性条件下において融合タンパク質の精製を容易にした。M41可溶性組換gp41はグルコシル化されず、膜貫通タンパク質の幾つかの領域(すなわち該融合ペプチドドメイン、膜貫通ドメインおよび細胞内ドメイン)が欠如しており、gp120の非存在下で発現されたので、HIV−1ビリオン上の天然型gp41の構造を正確に反映するとは期待していなかった。にもかかわらず、精製M41は、ヒトモノクローナル抗体との反応性により証明されるある不連続なエピトープ、98〜6、126〜6および50〜69(真核生物細胞中で発現される天然型gp41上の立体的エピトープに結合することが既に分かっている)を保存する形で折りたたまれていた(Xuら, 1991, J. Virol. 65:4832−4838; Chen, 1994, J. Viol. 68: 2002−2010)。このように、これらの抗体によって確定される天然gp41の少なくとも特定の領域は、組換融合タンパク質M41においても再現されると思われる。さらにM41は、gp41上の立体的エピトープを認識してHIV−1ビリオンおよびHIV−1感染細胞に結合するが非感染細胞には結合しないヒト組換えFab(Fab−d)と反応した(FACSにて分析)。M41融合タンパク質のらせん状モチーフ(すなわちDP107またはDP178)の欠失により、Fab−dとの反応性が失われた。これらの結果は、一次配列の60アミノ酸によって分断されている両方のらせん状領域がFab−dエピトープを維持するために必要であることを示す。
【0191】
8.2.2. GP41 の組換え細胞外ドメインの抗 −HIV 活性
野生型M41融合タンパク質の抗−HIV−1活性について試験した。上記に説明したように、ロイシンジッパー(DP107)およびC末端の推定ヘリックス(DP178)に対応する合成ペプチドは、強力な抗−HIV活性を示す。これらの領域の両方を含むにもかかわらず、組換えM41タンパク質は50μMという高い濃度でもHIV−1誘導性膜融合に影響を及ぼさなかった(下記の表VII)。
【0192】
Figure 2004527725
【0193】
驚くべきことに、単一のアミノ酸置換(ロイシンジッパー・モチーフの真中のイソロイシンがプロリンに代わる置換)によって、抗ウイルス活性を示す融合タンパク質(M41−P)が産生された(表XXVおよび図8)。表XXVを見ると分かるように、M41−Pは、約85nMでシンシチウム形成を90%遮断し、約70nM濃度でHIV−1IIIB感染を90%中和した。M41−Pの抗HIV−1活性は、C末端のらせん状配列によって媒介されると思われた。なぜなら、M41−Pからこの領域が欠失すると、不活性な融合タンパク質M41−PΔ178が産生されたからである(表XXV)。この解釈は、DP178配列を欠く末端切断された融合タンパク質M41Δ178が濃度依存的にDP178ペプチドの強力な抗融合活性を低下させたことを示す実験によって裏付けられた(図9)。ロイシンジッパーを破壊するプロリンの変異を含む同じ末端切断型融合タンパク質M41−PΔ178は、同様の競合実験において活性ではなかった(図9)。これらの結果は、DP178ペプチドが、野生型ロイシンジッパー配列に依存する相互作用構造を持つgp41上の第2の部位と会合することを示す。同様の相互作用が野生型融合タンパク質M41の中で起こり得り、DP178領域を閉じ込めて抗ウイルス活性に使えないようにする分子内クラスプ(clasp)を形成するために機能し得る。
【0194】
これら2つのドメイン間の特異的会合は、他のヒトモノクローナルFab−d試験によっても示される。例えば、Fab−dはDP178ペプチドまたは融合タンパク質M41Δ178には結合しなかったが、そのエピトープは、これらの2つの試薬を単に一緒に混ぜただけで再構成された(図10)。この場合も、融合タンパク質M41−PΔ178のロイシンジッパードメインにおけるプロリン突然変異は、同様の混合実験において該エピトープを再構成できなかった。
【0195】
9. 実施例: DP107 様配列および DP178 様配列のコンピュータを用いた同定方法
多数の既知のコイルドコイル配列は文献中に詳しく記載されており、各アミノ酸に対する7残基反復ポジショニング(heptad repeat positioning)を含む。コイルドコイルの一覧表は、7残基反復A〜Gの7つのアミノ酸の各々を分類する(label)。アミノ酸AおよびDは疎水性位置になる傾向がある。アミノ酸EおよびGは電荷を帯びる傾向がある。これら4つの位置(A、D、EおよびG)は、単量体αヘリックスの両親媒性骨格構造を形成する。2以上の両親媒性ヘリックスの骨格は互いに相互作用して2量体、3量体、4量体等のコイルドコイル構造を形成する。コンピュータ検察モチーフの設計を始めるために、酵母転写因子GCN4、インフルエンザウイルス赤血球凝集素ループ36およびヒト癌原遺伝子c−Myc、c−Fosおよびc−Junを含む、一連の良く特性解析られたコイルドコイルを選択した。各ペプチド配列毎に、AおよびDの位置における厳密な相同性、およびB、C、E、FおよびG位置において除外することができるアミノ酸(何故ならこれらのアミノ酸はこれらの位置では観察されないので)のリストを決定した。HIV−1 Bru DP−107(コイルドコイル構造を有することが分かっている)およびHIV−1 Bru DP178(構造的にまだ画定されていない)のアミノ酸の7残基位置の最も確率の高い可能性を論理的に推理することによって、DP107およびDP178配列用にモチーフを設定した。これらの各配列の分析は図12に記載されている。例えば、GCN4のモチーフは以下のように設計した;
1.GCN4のAまたはD位置に見られる唯一アミノ酸(標準的な一文字アミノ酸コードを用いる)は[LMNV]であった。
【0196】
2.{CFGIMPTW}以外の全てのアミノ酸が、B、C、E、FおよびG位置で見られた。
【0197】
3.従って、PRESEARCHモチーフは以下のように書かれる。
Figure 2004527725
【0198】
このモチーフの解釈または説明は、「最初のAの位置に、L、M、NまたはVのいずれかが存在しなければならない;BおよびCの位置(次の2つの位置)にはC、F、G、I、M、P、T、またはW以外の全てが許容される;Dの位置ではL、M、NまたはVのいずれかが存在しなければならない; E、F、およびGの位置(次の3つの位置)ではC、F、G、I、M、P、T、またはW以外の全てが許容される」。この配置は、28 merモチーフでは4回含まれ、35 merモチーフでは5回含まれる。次に、基本的なモチーフの鍵となるものは、[LMNV]−{CFGIMPTW}である。残りの詳細に記載されたコイルドコイル配列のためのモチーフの鍵となるものは図12にまとめられている。
【0199】
DP107およびDP178のためのモチーフ設計は、7残基反復位置が画定されておらず該ペプチドが両方とも28残基より長いという事実により、上記28量体モデル配列とは僅かに異なっていた。図13は、DP107およびDP178両方のための幾つかの可能な配列アラインメントを示し、また、28量体、35量体および全長ペプチドに基づいたモチーフ設計を含む。ペプチドが長くなるときに、モチーフの中には僅かな差しか生じないことに留意されたい。一般に、基本ペプチドを長くすると厳密性が低いモチーフができる。これは、DP107様またはDP178様の一次アミノ酸配列を同定する可能性(本明細書中において「ヒット”hits”」と呼ぶ)を広げるために、非常に有用である。
【0200】
検索しようとする各タイプのペプチド配列に対して特異性の高いモチーフを作製する以外に、「ハイブリッド」モチーフを作製することも可能である。これらのモチーフは、2以上の非常に厳密なモチーフを「交雑」させて作製し、両方の「起源」モチーフ配列のみならず、「起源」の一方または両方に対して類似性を有するあらゆるペプチド配列を見付け出す、新しい検索アルゴリズムを作製する。例えば、図14においてGCN4の「起源」配列をDP−107の可能な「起源」モチーフの各々と交配させる。ここで、ハイブリッドモチーフは、両方の起源のAおよびD位置において見られるアミノ酸のすべてを含み、且つ他の位置ではどちらかの起源に見られないアミノ酸の全てを除くものでなければならない。GCN4もしくは[LMNV]{CFGIMPTW}とDP107(D位置に1つ目のLを有する28量体)もしくは[ILQT]{CDFIMPST}とを交配させて得られるハイブリッドは、[ILMNQTV]{CFIMPT}である。ここで、両方のフレーミング(framing)の可能性および起源のDP−107分子の全ペプチド長をカバーする基本ハイブリッドモチーフは2つしか存在しないことに留意されたい。図15は、DP178とGCN4との「ハイブリダイゼーション」を表す。図16は、DP107とDP178との「ハイブリダイゼーション」を表す。表示されたモチーフ(起源のおよびハイブリッドの両方)はモチーフの鍵となるものであり、コンピュータ検索を実際に行うのに必要な全長モチーフの描写ではないことに留意することが重要である。
【0201】
2以上のモチーフの任意の組合せに対してハイブリッドを行うことができる。図17は、GCN4、DP107(両方のフレーム)およびDP178(これも両方のフレーム)を含む幾つかの3モチーフのハイブリッドをまとめたものである。得られるモチーフは互いにもっと似てくることに留意されたい。実際に、第1および第3のハイブリッドモチーフは事実上、それぞれ第2および第4のハイブリッドモチーフのサブセットである。これは、第1および第3のハイブリッドモチーフが第2および第4のものより僅かに厳密性が高いことを意味する。また、これら4つのモチーフ中に小さな変化を加えることのみにより、またはこれらをハイブリダイズすることにより、該配列の全てを見つ出す単一モチーフを得ることができることにも留意されたい。ただし、厳密性も低下することを覚えておくべきである。最後に、スペクトルが最も広く且つ厳密性が最も低いハイブリッドモチーフが図18に記載されており、該図は、GCN4、DP107(両方のフレーム)、DP178(両方のフレーム)、c−Fos、c−Jun、c−Myc、およびFluループ36のハイブリッドをまとめたものである。
【0202】
DP−178はgp41の膜貫通領域の僅か約10アミノ酸上流であって且つDP107とDP178とを分け隔てるプロリンに対してちょうどC末端側に位置しているという事実に基づいて、モチーフの特定のセットを設計した。DP178は膜に会合しているときは両親媒性らせんであり、および該プロリンがらせん形成の開始の一助となる、と考えられた。同じ配置がRSウイルスにおいて観察された。しかし、このウイルスの中のDP178様領域は、該プロリンのすぐC末端側にロイシンジッパーも有していた。したがって、他のウイルスがこれと同じパターンを含むか否かを分析するために、N末端プロリン−ロイシンジッパーモチーフを設計した。このモチーフを図19にまとめてある。
【0203】
PC/Geneタンパク質データベースは、5879ウイルスアミノ酸配列を含む(ライブラリーファイルPVIRUSES;CD−ROMリリース11.0)。これらのうち1092個は、ウイルスエンベロープ化配列または糖タンパク質配列である(ライブラリーファイルPVIRUSE1)。表V〜表XIVは、検索した全てのモチーフのタンパク質配列の名前およびモチーフヒット位置のリストを含む。
【0204】
10. 実施例:ヒト免疫不全ウイルスにおける DP107 様配列および DP178 様配列のコンピュータを用いた同定
図20は、HIV−1 BRU単離株gp41(PC/Geneタンパク質配列PENV HV1BR)についての検索結果を表す。DP−107とDP−178を交配するハイブリッドモチーフ(107×178×4:図16に見られるのと同じモチーフ)は、アミノ酸550〜599、636〜688および796〜823を含む3つのヒットを見付け出したことに留意されたい。これらの領域は、DP−107と8つのN末端アミノ酸および4つのC末端アミノ酸;DP178と7つのN末端アミノ酸および10個のC末端アミノ酸;ならびに膜貫通領域の内側の領域(細胞内領域)を含む。また図20は、ALLMOTI5と呼ばれるモチーフ(その鍵は図17に示す({CDGHP}{CFP}×5))を用いた検索により得た結果も含む。このモチーフもまた、DP107(アミノ酸510〜599)、DP178(615〜717)および細胞内領域(772〜841)を含む3つのヒットを見付け出した。これらのヒットは、アミノ末端およびカルボキシ末端の両方の上にかなり大きな追加配列を有するモチーフ107×178×4により見付け出されたヒットと重複する。これは、107×178×4がALLMOTI5ハイブリッドモチーフのサブセットであるので、驚くべきことではない。重要なことは、ALLMOTI5の厳密性が107×178×4よりもかなり低いものであるにもかかわらず、ALLMOTI5により依然として、HIV−1の阻害性ペプチドの配列を含むことが分かっているgp41のDP107およびDP178領域が選択的に同定されることである。これら2つのモチーフ検索の結果は、1995年6月6日に出願された米国特許出願第08/470,896号(本明細書中に参考として全て組み込まれる)の表VのPC/Geneタンパク質配列名PENV HV1BRの下に要約されている。プロリン−ロイシンジッパー・モチーフも、HIV−1 BRUにおいて幾つかヒットした。これには、gp120のちょうどC末端であり且つ切断部位のすぐ上流に位置する503〜525(P7LZIPCおよびP12LZIPC)、およびgp41の細胞内ドメインの中の735〜768(P23LZIPC)が含まれる。これらの結果は、表VIII、IXおよびXの中の上記配列名と同じ配列名の下に記載されている。HIV−1 BRUの中で、Lupasアルゴリズムによってコイルドコイル領域を含むと予測される唯一の領域は、アミノ酸635〜670からのものであることに留意されたい。これは、8アミノ酸のN末端からDP178の始点へと始まり、および8アミノ酸のN末端からDP178の終点までで終了する。DP107は、既知のコイルドコイルであるにもかかわらず、Lupas法を用いた場合ではコイルドコイル領域を含むと予想されない。
【0205】
11. 実施例:ヒト呼吸器合胞体ウイルスにおける DP107 様配列および DP178 様配列のコンピュータを用いた同定
図21は、ヒト呼吸器合胞体ウイルス(RSV:A2株)融合糖タンパク質F1(PC/Geneタンパク質配列名PVGLF HRSA)についての検索結果を表す。モチーフ107×178×4は、アミノ酸152〜202、213〜243および488〜515を含む3つのヒットを見付け出す。これらのヒットの配置は、該モチーフがDP−178と類似性を有する2つの領域(一方はDP107領域と呼ばれるものまたはアミノ酸213〜243のすぐ下流にあり、他方は膜貫通領域(これもDP178に類似している)またはアミノ酸488〜515のすぐ上流にある)が見出されること以外は、HIV−1で見られるものと類似している。またモチーフALLMOTI5では、アミノ酸116〜202、267〜302および506〜549を含む3つの領域が見出される。プロリン−ロイシンジッパー・モチーフも、アミノ酸205〜221および265〜287(P1LZIPC 265〜280、P12LZIPC)、および484〜513(P7LZIPCおよびP12LZIPC484〜506、P23LZIPC)を含む幾つかのヒットを得た。PLZIPモチーフも、HIV−1のDP178と位置類似性を共有する領域を同定することに留意されたい。
【0206】
12. 実施例:サル免疫不全症ウイルスにおける DP107 様配列および DP178 様配列のコンピュータを用いた同定
サル免疫不全症ウイルスのgp41(AGM3単離株:PC/Geneタンパク質配列名PENV_SIVAG)についてのモチーフヒットを図22に表す。モチーフ107×178×4では、アミノ酸566〜593、597〜624および703〜730を含む3つのヒットが見出される。最初の2つのヒットの間には3つのアミノ酸しかなく、これらを組み合わせるとおそらく、DP−107様ヒットを表すであろう566〜624から1つのヒットがあるであろう。次にアミノ酸703〜730は、DP−178様ヒットを表す。ALLMOTI5でもまた、アミノ酸556〜628(DP107様)、651〜699(DP178様)、および膜貫通領域を表す808〜852を含む3つのヒットが見出される。SIVもまた、Lupasアルゴリズムにより予測したところコイルドコイルを形成する傾向が高い655〜692からの1つの領域を有する。107×178×4およびALLMOTI5モチーフは両方ともで、これと同じ領域が見出される。SIVはgp41においてPLZIPモチーフヒットを持たない。
【0207】
第2のSIV単離株(MM251)についてのDP178/DP107類似体の同定を、以下の第19節に提供される実施例の中で示す。
【0208】
13. 実施例:イヌジステンパーウイルスにおける DP107 様配列および DP178 様配列のコンピュータを用いた同定
イヌジステンパーウイルス(Onderstepoort株)融合糖タンパク質F1(PC/Geneタンパク質配列名PVGLF CDVO)は、DP107様およびDP178様であると予測されるヒトRSVに類似した領域を有する(図23)。モチーフ107×178×4では、該融合ペプチドのすぐC末端側のアミノ酸252〜293にある1つの領域が導き出される。アミノ酸252〜286もまた、Lupasアルゴリズムを用いてコイルドコイルであると予測される。第1領域の約100アミノ酸C末端は、残基340〜367のDP178様領域である。ALLMOTI5では、Lupas予想およびDP107様107×178×4ヒットの両方と完全に重複するアミノ酸228〜297、第2の107×178×4ヒットと重複する残基340〜381、および膜貫通領域のちょうどN末端側に位置するという意味でDP178様であるアミノ酸568〜602を含む目的の3つの領域が導き出される。またこれは、Lupas法によりコイルドコイルを形成する傾向が高いと予測される他の領域(残基570〜620)とも重複する。幾つかのPLZIPモチーフでは、残基366〜357および336〜361をそれぞれ導き出すP6およびP12LZIPC、残基398〜414が見出されるP1およびP12LZIPC、ならびに残基562〜589および562〜592がそれぞれ見出されるP12およびP23LZIPCを含む目的の領域を同定することに成功した。
【0209】
14. 実施例:ニューカッスル病ウイルスにおける DP107 様配列および DP178 様配列のコンピュータを用いた同定
図24は、ニューカッスル病ウイルス(オーストラリア−ビクトリア/32株;PC Geneタンパク質配列名PVGLF NDVA)において見出されるモチーフのヒットを表す。モチーフ107×178×4では、アミノ酸151〜178のDP107様ヒットおよび残基426〜512のDP178様ヒットを含む2つの領域が見出される。ALLMOTI5では、残基117〜182、231〜272および426〜512を含む3つの領域が見出される。426〜512からのヒットは、Lupas法により高いコイルドコイル傾向を有すると予測される領域(460〜503)を含む。PLZIPモチーフは、アミノ酸273〜289にある1つの目的領域のみを同定する(P1および12LZIPC)。
【0210】
15. 実施例:ヒトパラインフルエンザウイルスにおける DP107 様配列および DP178 様配列のコンピュータを用いた同定
モチーフ107×178×4およびALLMOTI5の両方ともで、ヒトパラインフルエンザウイルス(NIH47885株;PC/Geneタンパク質配列名PVGLF p13H4;図25)の同じ領域におけるDP107様ヒット(それぞれ115〜182および117〜182)が示される。さらに、この2つのモチーフは、僅かにC末端側のアミノ酸207〜241にDP178様ヒットを有する。また両モチーフは、膜貫通領域のより近くにアミノ酸457〜497および462〜512をそれぞれ含むDP178様ヒットを有する。283〜303(P5LZIPC)、283〜310(P12LZIPC)、453〜474(P6LZIPC)および453〜481(P23LZIPC)を含む幾つかのPLZIPモチーフヒットも観察された。Lupasアルゴリズムは、アミノ酸122〜176がコイルドコイルを形成する傾向を有し得ると予測する。
【0211】
16. 実施例:インフルエンザ ウイルスの DP107 様配列および DP178 様配列のコンピュータを用いた同定
図26は、インフルエンザAウイルス(A/Aichi/2/68株)の残基379〜436におけるコイルドコイルについてのLupas予測、ならびにアミノ酸387〜453における107×178×4のモチーフのヒットおよび残基380〜456におけるALLMOTI5のモチーフのヒットを表す。残基383〜471(HA2の38〜125)はCarrおよびKimによって、酸性pHのもとでは延長コイルドコイルであること証明された(CarrおよびKim, 1993, Cell 73:823−832)。Lupasアルゴリズムは、残基379〜436におけるコイルドコイルを予測する。全ての3つの方法は、実際にコイルドコイル構造を有することが証明された領域を予測することに成功したが、ALLMOTI5では88残基長からなる最も大きな部分が予測された。
【0212】
17. 実施例:潜在的呼吸器合胞体 (respiratory syncytial) ウイルス DP178/DP107 類似体: CD および抗ウイルス特性決定
本明細書に示す実施例では、上記第9節および第11節に示した実施例に記載したコンピュータを用いて検索モチーフを利用して同定された呼吸器合胞体ウイルス(RSV)ペプチドを、抗RSV活性について試験した。さらに、以下に記載するように、円二色性(CD)構造分析をペプチドに対して行った。同定されたペプチドのいくつかが、強い抗ウイルス能を示すことが実証された。さらに、これらのペプチドのいくつかが実質的ならせん特徴を示すことが示された。
【0213】
17.1 材料および方法
構造分析:Jobin/Yvon Autodichrograph Mark V CD分光光度計上で路程1cmの細胞を用いて、緩衝液中約10mMの濃度の10mMリン酸ナトリウム、150mM塩化ナトリウム(pH7.0)でCDスペクトルを測定した。上記第6.1節の方法に従ってペプチドを合成した。ペプチド濃度を、Edlehochの方法(1967, Biochemistry 6:1948)を用いてA280から測定した。
【0214】
RSV 抗ウイルス活性アッセイ:本明細書において利用するアッセイにより、RSVに急性感染されたHEp2細胞(すなわち、感染多重度が2を上回る感染細胞)が融合してHep−2細胞の非感染系統の単層上でシンシチウムを形成する能力を破壊するペプチドの能力を試験した。観察された融合レベルが低いほど、測定されたペプチドの抗ウイルス活性は高かった。
【0215】
仔ウシ血清[FBS;56℃にて30分間加熱不活化されたもの;Bio Whittaker Cat. No. 14−501F]を3%補充し、抗生物質(ペニシリン/ストレプトマイシン;Bio Whittaker Cat. No. 17−602E)を1%添加し、グルタミンを1%添加した3%EMEM(イーグル最小必須培地 w/o L−グルタミン[Bio Whittaker Cat. No. 12−125F])中、Hep−2細胞の非感染密集的細胞単層をマイクロタイターウェルで培養した。
【0216】
非感染細胞に添加するためのHep2細胞を調製するために、急性感染されたHep2細胞の培養物をDPBS(ダルベッコリン酸緩衝化生理食塩水w/oカルシウムまたはマグネシウム;Bio Whittaker Cat. No. 17−512F)で洗浄し、細胞単層をVersene(1:5000;Gibco Life Technologies Cat. No. 15040−017)で除去した。細胞を10分間回転させ、3%FBSに再懸濁した。血球計数器を用いて細胞計数を行った。存続している細胞を非感染Hep−2細胞に添加した。
【0217】
抗ウイルスアッセイは、まず、非感染Hep−2細胞を含むウェルから全ての培地を除去し、次にペプチドを(以下に示す希釈率で)含有する3%EMEMおよび1ウェル当たり100の急性RSV感染Hep2細胞を添加して行った。次いで、ウェルを37℃にて48時間インキュベートした。
【0218】
インキュベート後、対照ウェル中の細胞を融合中心(fusion center)についてチェックし、ウェルから培地を除去し、その後クリスタルバイオレット染料またはXTTのいずれかを各ウェルに添加した。クリスタルバイオレットに関しては、約50μlの0.25%クリスタルバイオレット染料含有メタノールを各ウェルに添加した。すぐにウェルを濯いで、過剰量の染料を除去し、乾燥させた。その後、解剖顕微鏡を用いて、1ウェル当たりのシンシチウムの数を数えた。
【0219】
XTT(2,3−ビス[2−メトキシ−4−ニトロ−5−スルホフェニル]−2H−テトラゾリウム−5−カルボキシアニリド内部塩に関しては、50μl XTT(100mM HEPESで緩衝化されたRPMI中に1 mg/ml、pH7.2〜7.4、さらに5%DMSOを添加)を各ウェルに添加した。標準的手順に従って、OD450/690を測定した(細胞または試薬を含まない培養培地、および試薬に対して盲検後)。
【0220】
ペプチド:本明細書に示す調査において特性決定されたペプチドは以下の通りであった:
1)ペプチドT−142〜T−155、およびT−575(図27Aに示す)、ならびにペプチドT−22〜T−27、T−68、T−334、T−371〜T−375、およびT−575(図27Bに示す);
2)ペプチドT−120〜T−141およびT−576(図27Bに示す)、ならびにペプチドT−12、T−13、T−15、T−19、T−28〜T−30、T−66、T−69、T−70およびT−576(図27Dに示す);ならびに
3)ペプチドT−67、T−104〜T−119およびT−384(図28Aに示す)、ならびにペプチドT−71、T−613〜T−617、T−662〜T−676およびT−730(図28Bに示す)。
【0221】
グループ1のペプチドは、RSV F2タンパク質DP178/107様領域の部分を示す。グループ2のペプチドは、RSV F1タンパク質DP107様領域の部分を示す。グループ3のペプチドは、RSV F1タンパク質DP178様領域の部分を示す。
【0222】
各ペプチドを、100μg/ml〜約100ng/mlにわたる2倍連続希釈で試験した。各アッセイについて、ペプチドを含まないウェルも使用した。各ペプチドについてのIC50データは、各ペプチドを用いて行った複数の実験の平均を示す。
【0223】
17.2 結果
図27A〜Bおよび図28A〜Bにまとめたデータは、RSV F2 DP178/DP107様F2領域(図27A〜B)、RSV F1 DP−107様領域(図27C〜D)およびRSV DP178様F2領域(図28A〜B)から誘導されたペプチドから得られた抗ウイルス情報および構造情報を示す。
【0224】
図27A〜Dに示すように、いくつかのRSV DP178/DP107様ペプチドは、検出可能な抗ウイルス活性レベルを示した。RSV DP178/DP107様F2領域(図27A〜B)から得たペプチド、例えばT−142〜T−145およびT−334精製ペプチドは、それらのIC50値から立証される検出可能な抗ウイルス活性レベルを示した。さらに、いくつかのRSV F1 DP107様ペプチド(図27C〜D)(例えばペプチドT−124〜T−127、T−131、T−135およびT−137〜T−139を含む)は、それらの低いIC50値から実証されるように、精製ペプチドとしてかなり高いレベルの抗ウイルス活性を示した。さらに、CD分析(図27A、27C)から、多くのペプチドが、ある程度の検出可能なレベルのらせん構造を示すことが明らかになった。
【0225】
図28A〜Bにまとめた結果は、多くのDP178様精製ペプチドが、強い抗ウイルス活性の範囲を示すことを示す。これらのペプチドには、例えば、T−67、T−104、T−105およびT−107〜T−119(図28Aに一覧)、ならびにT−665〜T−669およびT−671〜T−673(図28Bに一覧)が含まれる。また、いくつかのDP178様ペプチドは、ある程度のレベルのらせん性を示した。
【0226】
従って、上記コンピュータを用いた検索は、見込みの高い抗RSV抗ウイルス化合物を示すウイルスペプチドドメインを首尾よく同定した。
【0227】
18 . 実施例:潜在的ヒトパラインフルエンザウイルス3型 DP178/DP107 類似体: CD および抗ウイルス特性決定
本明細書に示す実施例では、上記第9節および第15節に示す実施例に記載したコンピュータを用いて検索モチーフを利用して同定されたヒトパラインフルエンザウイルス3型(HPIV3)ペプチドを、抗HPIV3活性について試験した。さらに、以下に記載するように、円二色性(CD)構造分析をペプチドに対して行った。同定されたペプチドのいくつかが、強い抗ウイルス能を示すことが実証された。さらに、これらのペプチドのいくつかが実質的ならせん特徴を示すことが示された。
【0228】
18.1 材料および方法
構造分析:構造分析は、円二色性(CD)調査から成った。Jobin/Yvon Autodichrograph Mark V CD分光光度計上で路程1cmの細胞を用いて、緩衝液中約10mMの濃度の10mMリン酸ナトリウム、150mM塩化ナトリウム(pH7.0)でCDスペクトルを測定した。上記第6.1節の方法に従ってペプチドを合成した。ペプチド濃度を、Edlehochの方法(1967, Biochemistry 6:1948)を採用してA280から測定した。
【0229】
HPIV3 抗ウイルス活性アッセイ:本明細書において利用するアッセイにより、慢性的にHPIV3感染されたHep2細胞が融合してCV−1W細胞の非感染系統の単層上でシンシチウムを形成する能力を破壊するペプチドの能力を試験した。観察された融合レベルが低いほど、ペプチドの抗ウイルス活性は高い。
【0230】
仔ウシ血清[FBS;56℃にて30分間加熱不活化されたもの;Bio Whittaker Cat. No. 14−501F]を3%補充し、抗生物質/抗真菌剤(Gibco BRL Life Technologies Cat. No. 15040−017)を1%添加し、グルタミンを1%添加した3%EMEM(イーグル最小必須培地 w/o L−グルタミン[Bio Whittaker Cat. No. 12−125F])中、CV−1W細胞の非感染密集的細胞単層をマイクロタイターウェルで培養した。
【0231】
非感染細胞に添加するためのHep2細胞を調製するために、慢性的に感染されたHep2細胞の培養物をDPBS(ダルベッコリン酸緩衝化生理食塩水w/oカルシウムまたはマグネシウム;Bio Whittaker Cat. No. 17−512F)で洗浄し、細胞単層をVersene(1:5000;Gibco Life Technologies Cat. No. 15040−017)で除去した。細胞を10分間回転させ、3%FBSに再懸濁した。血球計数器を用いて細胞計数を行った。存続している細胞を非感染CV−1W細胞に添加した。
【0232】
抗ウイルスアッセイは、まず、非感染CV−1W細胞を含むウェルから全ての培地を除去し、次にペプチドを(以下に示す希釈率で)含有する3%EMEMおよび1ウェル当たり500の慢性HPIV3感染Hep2細胞を添加して行った。次いで、ウェルを37℃にて24時間インキュベートした。
【0233】
2日目、対照ウェル中の細胞を融合中心についてチェックした後、ウェルから培地を除去し、約50μlの0.25%クリスタルバイオレット染料含有メタノールを各ウェルに添加した。すぐにウェルを濯いで、過剰量の染料を除去し、乾燥させた。その後、解剖顕微鏡を用いて、1ウェル当たりのシンシチウムの数を数えた。
【0234】
また、クリスタルバイオレット分析の変わりに、上記第17.1節に記載したように細胞をXTTでアッセイした。
【0235】
ペプチド:本明細書に示す調査において特性決定されたペプチドは:
1)ペプチド157〜188(図29Aに示す)、ならびにペプチドT−38〜T−40、T−42〜T−46およびT−582(図29Bに示す)。これらのペプチドは、HPIV3 F1融合タンパク質のDP107領域から誘導される(HPF3 107として図29Aに示す);ならびに
2)ペプチド189〜210(図30Aに示す)、ならびにT−269、T−626、T−383およびT−577〜T−579(図30Bに示す)。これらのペプチドは、主にHPIV3 F1融合タンパク質(HPF3 178として図30Aに示す)のDP178領域から誘導される。ペプチドT−626は、2つの変異型アミノ酸残基(網掛け背景で示す)を含む。さらに、ペプチドT−577はF1アミノ酸65〜100を示し、T−578はF1アミノ酸207〜242を示し、T−579はF1アミノ酸273〜309を示す。
【0236】
各ペプチドを、500μg/ml〜約500ng/mlにわたる2倍連続希釈で試験した。各アッセイについて、ペプチドを含まないウェルも使用した。
【0237】
18.2 結果
図29A〜Cおよび図30A〜Bにまとめたデータは、HPIV3融合タンパク質DP107様領域(図29A〜C)、およびHPIV3融合タンパク質DP178様領域(図30A〜B)から誘導されたペプチドから得られた抗ウイルス情報および構造情報を表す。
【0238】
図29A〜Bに示すように、多くのHPIV3 DP107様ペプチドは、強いレベルの抗ウイルス活性を示した。これらのペプチドには、例えば、ペプチドT−40、T−172〜T−175、T−178、T−184およびT−185が含まれる。
【0239】
CD分析から、多くのペプチドが、検出可能レベルから実質的なレベルのらせん構造を示すことが明らかになった。実質的ならせん性を示すペプチドの1つ(184)のCDスペクトルを図29Cにまとめた。
【0240】
図30A〜Bにまとめた結果は、試験した多くのDP178様ペプチドが、抗ウイルス活性の範囲を示すことを示す。これらのペプチドには、例えば、それらの低いIC50値により立証されるペプチド194〜211が含まれる。実際、ペプチド201〜205は、IC50値をナノグラム/ml範囲で示す。さらに、多くのDP178様ペプチドは、ある程度のレベルのらせん性を示した。
【0241】
従って、上記コンピュータを用いた検索は、見込みの高い抗HPIV3抗ウイルス化合物を示すウイルスペプチドドメインを首尾よく同定した
19 . 実施例:サル免疫不全ウイルスにおける DP178/DP107 類似体のコンピュータを用いた同定
図31は、SIV単離MM251(PC/Gene(登録商標)タンパク質配列PENV_SIVM2)についての検索結果を示す。107x178x4およびALLMOTI5検索モチーフの両方が、DP107および/またはDP178に類似した2つの領域を同定した。
【0242】
107x178x4により見つかったペプチド領域は、アミノ酸残基156〜215および277〜289に位置していた。ALLMOTI5により見つかったペプチド領域は、アミノ酸残基156〜219および245〜286に位置していた。つまり、両方のモチーフは、類似した領域を同定する。
【0243】
興味深いことに、第1のSIVペプチド領域(すなわち、アミノ酸残基156〜アミノ酸残基約219)はHIVのDP107領域と相関し、第2の同定領域(すなわち、アミノ酸残基約245〜アミノ酸残基約289)はHIVのDP178領域と相関する。実際、SIV単離MM251およびHIV単離BRUのアライメント、その後のHIV DP107およびDP178についての最良ペプチド適合の選択から、最良の適合は、107x178x4およびALLMOTI5検索モチーフにより同定されるペプチド領域において見出されることが明らかになった。
【0244】
アミノ酸残基242〜282における可能性のあるコイルドコイル領域は、Lupasプログラムにより予測されるということを注目すべきである。これは、LupasプログラムによりコイルドコイルがDP107領域ではなくDP178にあると予測されるHIVにおける知見と類似している。従って、Lupasアルゴリズムでは検出されない構造であるにも関わらずコイルドコイル構造がDP107領域に含まれうる点でSIVがHIVと類似している可能性もある。同様に、SIV中のDP178類似体に対応する領域は、Lupasプログラムによるコイルドコイル構造の予測にも関わらず、不定の構造を示す可能性がある。
【0245】
20 . 実施例:エプスタイン バーウイルスにおける DP178/DP107 類似体のコンピ ュータを用いた同定
本明細書中に示す結果は、2つの異なるエプスタイン−バーウイルスタンパク質におけるDP178/DP107類似体の同定を示す。エプスタイン−バーウイルスは、例えば感染性単核球症(IM)の原因物質であり、また鼻咽頭腫(NPC)、バーキットリンパ腫および他の疾患にも関連するヒトヘルペスウイルスである。このウイルスは、主に潜伏形態で存在し、様々な刺激物質により活性化される。
【0246】
図32は、エプスタイン−バーウイルス(B95−8株;PC/Gene(登録商標)タンパク質配列PVGLB_EBV)グリコプロテインgp110前駆体(gp115)についての検索モチーフの結果を示す。107x178x4モチーフは、2つの目的の領域を同定した(すなわち、アミノ酸残基95〜122および631〜658にわたる領域)。1つのPZIP領域を、タンパク質の細胞質領域である可能性が最も高いアミノ酸残基732〜752において同定した。Lupasアルゴリズムは、アミノ酸657〜684について、コイルドコイル構造を予測する。ALLMOTI5領域は同定されなかった。
【0247】
図33は、上記同定されたエプスタイン−バーウイルスのZebra(またはEB1)トランスアクチベータータンパク質(BZLF1)についての検索モチーフの結果を示す。このタンパク質は、ウイルス再活性化の主要メディエーターを代表する転写因子である。これは、転写因子のb−ZIPファミリーのメンバーであり、細胞性癌遺伝子c−fosおよびC/EBPの塩基性DNA結合ドメインおよび二量体化ドメインと有意な相同性を有する。Zebraタンパク質はホモダイマーとして機能する。
【0248】
検索結果は、Zebraタンパク質が、DP107またはDP178類似性のいずれかを有することが予測されている単一の領域を示し、タンパク質の既知のDNA結合領域と二量体化領域との間に見とめられることを実証する。具体的には、この領域は、図33に示すようにアミノ酸残基193〜220に位置している。Lupasプログラムによりコイルドコイル領域は予測されなかった。
【0249】
21 . 実施例:麻疹ウイルスにおける DP178/DP107 類似体のコンピュータを用い た同定
図34は、DP178/DP107類似体を首尾よく同定した、麻疹ウイルスの融合タンパク質F1、エドモンストン(Edmonston)株(PC Gene(登録商標)タンパク質配列PVGLF_MEASE)についてのモチーフ検索の結果を示す。
【0250】
107x178x4モチーフは、アミノ酸残基220〜262において単一の領域を同定する。ALLMOTI5検索モチーフは、3つの領域(アミノ酸残基116〜184、228〜269および452〜500を含む)を同定する。プロリン残基214、286および451から始まる、ロイシンジッパー様配列が後続するプロリン残基を含む3つの領域が見つかった。
【0251】
Lupasプログラムは、コイルドコイル構造をもつ可能性があると予測された、アミノ酸残基141〜172および444〜483を含む2つの領域を同定した。
【0252】
22 . 実施例:B型肝炎ウイルスにおける DP178/DP107 類似体のコンピュータを用いた同定
図35は、B型肝炎ウイルスサブタイプAYWに対して行ったPZIPモチーフ検索の結果を示す。主要表面抗原前駆体Sタンパク質中で2つの目的の領域を同定した。第1の領域は、主要表面抗原(Hbs)の提案された融合ペプチドのすぐC末端側に存在し、アミノ酸残基174〜191において見出される。第2の領域は、アミノ酸残基233〜267に位置する。Lupasプログラムでは、コイルドコイル反復領域は予測されなかった。
【0253】
これらのD178/DP107類似体領域の潜在的な抗HBV抗ウイルス活性を試験するために、類似体領域周辺領域から誘導したペプチドを図52A〜Bに示すように合成した。これらのペプチドは、推定DP178/DP107類似体領域にわたり「歩行」する1つのアミノ酸ペプチドを示す。ペプチドは、Rinkamide MBHA樹脂上での標準的Fmoc化学作用に従って合成し、カルボキシ末端をブロックした (Chang, C.D.およびMeinhofer, J., 1978, Int. J. Pept. Protein Res. 11:246−249;Fields, G.B.およびNoble, R.L., 1990, Int. J. Pept. Protein Res. 35:161−214)。合成終了後、ペプチドアミノ末端を自動化アセチル化によりブロックし、ペプチドをトリフルオロ酢酸(TFA)および適切なスカベンジャーで切断した(King, D.S.ら, 1990, Int. J. Pept. Res. 36:255−266)。切断後、ペプチドをエーテルで沈降させ、真空下で24時間乾燥させた。
【0254】
ペプチドの抗HBV活性を、標準的アッセイを用いて試験して、HBVウイルス接種に曝された細胞により形成されるウイルス子孫の量の許容可能な(例えば90%の)減少を生じるのに必要な試験ペプチド濃度を測定した。候補抗ウイルスペプチドを、ヒトで試験する前に、ウッドチャック組織培養などのモデル系および動物系においてさらに特性決定する。
【0255】
23 . 実施例:シミアンメイソン パイツァーサルウイルスにおける DP178/DP107 類似体のコンピュータを用いた同定
本明細書に示す結果は、シミアンメイソン−パイツァーサルウイルスに対して行った検索モチーフの結果を例示する。モチーフにより、図36に示すように、エンベロープ化(TM)タンパク質GP20においてDP178/DP107類似体の存在が示される。
【0256】
107x178x4モチーフは、アミノ酸残基422〜470にある領域を同定する。ALLMOTI5は、アミノ酸残基408〜474にある領域を見出す。Lupasプログラムは、アミノ酸424〜459においてコイルドコイル構造を予測した。
【0257】
24 . 実施例:細菌性タンパク質における DP178/DP107 類似体のコンピュータを用いた同定
本明細書に示す結果は、様々な細菌種のタンパク質中に存在する配列に対応するDP178/DP107類似体の同定を示す。
【0258】
図37は、緑膿菌線毛タンパク質(ピリン)についての検索モチーフの結果を示す。モチーフ107x178x4およびALLMOTI5により2つの領域を同定した。107x178x4モチーフにより、アミノ酸残基30〜67および80〜144に位置する領域を同定した。ALLMOTI5により、アミノ酸残基30〜68および80〜125に位置する領域を同定した。
【0259】
図38は、淋菌線毛タンパク質(ピリン)についての検索モチーフの結果を示す。107x178x4およびALLMOTI5モチーフの両方により単一の領域を同定した。107x178x4モチーフにより、アミノ酸残基66〜97に位置する領域を同定した。ALLMOTI5検索モチーフにより、アミノ酸残基66〜125に位置する領域を同定した。Lupasプログラムによりコイルドコイル領域は予測されなかった。
【0260】
図39は、インフルエンザ菌(Hemophilus Influenza)線毛タンパク質(ピリン)についての検索モチーフの結果を示す。107x178x4およびALLMOTI5モチーフの両方により単一の領域を同定した。107x178x4モチーフにより、アミノ酸残基102〜129に位置する領域を同定した。ALLMOTI5検索モチーフにより、アミノ酸残基102〜148に位置する領域を同定した。Lupasプログラムによりコイルドコイル領域は予測されなかった。
【0261】
図40は、黄色ブドウ球菌トキシックショック症候群インフルエンザ菌線毛タンパク質(ピリン)についての検索モチーフの結果を示す。107x178x4およびALLMOTI5モチーフの両方により単一の領域を同定した。107x178x4モチーフにより、アミノ酸残基102〜129に位置する領域を同定した。ALLMOTI5検索モチーフにより、アミノ酸残基102〜148に位置する領域を同定した。Lupasプログラムによりコイルドコイル領域は予測されなかった。
【0262】
図41には、黄色ブドウ球菌エンテロトキシンE型タンパク質に対して行ったモチーフ検索の結果をまとめてある。これらの結果は、以下に記載するように、このタンパク質中のペプチド配列に対応するDP178/DP107類似体が首尾よく同定されたことを示す。
【0263】
ALLMOTI5モチーフは、アミノ酸残基22〜27にある領域を同定した。107x178x4モチーフは2つの領域(アミノ酸残基26〜69において第1の領域、およびアミノ酸残基88〜115において第2の領域)を同定した。P12LZIPCモチーフ検索では、アミノ酸残基163〜181および230〜250において2つの領域を同定した。
【0264】
Lupasプログラムは、アミノ酸残基25〜54において高いコイル化(coiling)性向を有する領域を予測した。この配列は、ALLMOTI5および107x178x4モチーフの両方により同定された第1の領域に完全に含まれていた。
【0265】
図42は、第2の黄色ブドウ球菌毒素、エンテロトキシンA型に対して行った検索モチーフの結果を示す。ALLMOTI5モチーフは、アミノ酸残基22〜70およびアミノ酸残基164〜205にある2つの領域を同定した。107x178x4モチーフは2つの領域(アミノ酸残基26〜69において第1の領域、およびアミノ酸残基165〜192において第2の領域)を見出した。P23LZIPCモチーフ検索では、アミノ酸残基216〜250における領域が明らかになった。Lupasプログラムは、コイルドコイル領域を予測しなかった。
【0266】
図43は、大腸菌非耐熱性エンテロトキシンA型タンパク質に対して行われたモチーフ検索の結果を示し、このタンパク質中にあるペプチドに対応するDP178/DP107類似体の同定を示す。ALLMOTI5モチーフは、2つの領域(アミノ酸残基55〜115において第1の領域、およびアミノ酸残基216〜254において第2の領域)を同定した。107x178x4モチーフは、アミノ酸残基78〜105において単一の領域を同定した。Lupasプログラムは、コイルドコイル領域を予測しなかった。
【0267】
25. 実施例:種々のヒトタンパク質中の DP178 DP107 類似体のコンピューター支援による同定
ここで示す結果は、数種の異なるヒトタンパク質中に存在するペプチド配列に相当するDP178/DP107類似体の同定を示す。
【0268】
図44には、ヒトc−fos腫瘍性タンパク質について実施した検索モチーフの結果を示す。ALLMOTI5モチーフにより、アミノ酸残基155〜193にある1つの領域が同定された。107x178x4モチーフにより、アミノ酸残基162〜193にある1つの領域が同定された。Lupasプログラムにより、アミノ酸残基148〜201にある領域がコイルドコイル構造を持つことが予測された。
【0269】
図45には、ヒト狼瘡KU自己抗原タンパク質P70について実施した検索モチーフの結果を示す。ALLMOTI5モチーフにより、アミノ酸残基229〜280にある1つの領域が同定された。107x178x4モチーフにより、アミノ酸残基235〜292にある1つの領域が同定された。Lupasプログラムにより、アミノ酸残基232〜267にある領域がコイルドコイル構造を持つことが予測された。
【0270】
図46には、ヒトジンクフィンガータンパク質10について実施した検索モチーフの結果を示す。ALLMOTI5モチーフにより、アミノ酸残基29〜81にある1つの領域が同定された。107x178x4モチーフにより、アミノ酸残基29〜56にある1つの領域が同定された。P23LZIPCモチーフ検索から、アミノ酸残基420〜457にある1つの領域が見出された。Lupasプログラムにより、コイルドコイル領域が全くないことが予測された。
【0271】
26. 実施例:潜在的麻疹ウイルス DP178 DP107 類似体: CD および抗ウイルス特性決定
ここで示す実施例では、上記の第9節および第21節に示す実施例において記載したコンピューター支援検索モチーフを利用することにより同定された麻疹(MeV)ウイルスDP178様ペプチドを、抗MeV活性について試験する。さらに、該ペプチドについて円偏光二色性(CD)構造分析を、下記に述べるようにして行う。同定されたペプチドの幾つかが強い抗ウイルス能を示すことが実証される。さらに、これらのペプチドがいずれも実質的ならせん特性を示さないことが示される。
【0272】
26.1. 材料および方法
構造分析:CDスペクトルは、10mMリン酸ナトリウム、150mM塩化ナトリウム、pH7.0の緩衝液中で、約10mMの濃度にて、光路長1cmのセルを用いて、Jobin/Yvonオートダイクログラフマーク(Autodichrograph Mark)V CD分光光度計で測定した。ペプチドの濃度は、Edlehochの方法(1967, Biochemistry :1948)を用いてA280から求めた。
【0273】
MeV 抗ウイルス活性シンシチウム減少アッセイ:ここで利用するアッセイでは、MeVに急性感染させたVero細胞(すなわち、2〜3回の感染多重度で感染している細胞)の融合してVero細胞の未感染系の単層上でシンシチウム形成を引き起こす能力を破壊する、上記ペプチドの能力を調べた。ペプチドが強力であるほど、観察される融合レベルは低く、該ペプチドの抗ウイルス活性は大きい。
【0274】
Vero細胞の未感染のコンフルエントな単層は、マイクロタイターウェル内で、ウシ胎児血清(FBS;30分間にわたり56℃で熱不活性化してあるもの;Bio WhittakerカタログNo.14−501F)を10%で補充し、抗生物質/抗真菌剤(Bio WhittakerカタログNo.17−602E)を1%で添加し、かつグルタミンを1%で添加した10%FBS EMEM(イーグル最少必須培地)w/o L−グルタミン(Bio Whittaker カタログNo.12−125F)中で増殖させた。
【0275】
未感染細胞に加えるための急性感染Vero細胞を調製するために、急性感染させたVero細胞の培養物をHBSS(Bio WhittakerカタログNo.10−543F)で2回洗浄し、細胞の単層をトリプシン(Bio WhittakerカタログNo.17−161E)で取り出した。細胞がとれたら、培地を添加し、残っている細胞の塊を分散させ、血球計数器による細胞計数を行った。
【0276】
抗ウイルスアッセイは、まず未感染Vero細胞を含むウェルから培地を全て除去し、次にペプチドの10%FBS EMEM溶液(後記に記載の希釈度のもの)とウェル当たり50〜100個の急性MeV感染Vero細胞とを添加することにより行った。次に、ウェルを37℃で最長18時間にわたりインキュベートした。
【0277】
第2日目に、対照ウェル内の細胞を融合中心についてチェックした後、該ウェルから培地を取り除き、続いて、各ウェルに0.25%クリスタルバイオレット染色剤のメタノール溶液を約50μl添加した。直ちにウェルを水で2回すすいで余分な染色剤を除去し、次に乾燥させた。次いで、解剖顕微鏡を用いてウェル当たりのシンシチウムの数を計数した。
【0278】
MeV 抗ウイルス活性プラーク減少アッセイ:ここで利用するアッセイでは、MeVの許容性未感染Vero細胞を感染させ、感染細胞と未感染細胞との融合を起こしてシンシチウムを生じる能力を破壊する、上記ペプチドの能力を調べる。観察されるシンシチウム形成レベルが低いほど、ペプチドの抗ウイルス活性は大きい。
【0279】
未感染Vero細胞の単層は、上記で記載したようにして増殖させる。
【0280】
抗ウイルスアッセイは、まず未感染Vero細胞を含むウェルから培地を全部除去し、次にペプチドの10%FBS EMEM溶液(後記の希釈度のもの)とウェル当たり最終濃度が30プラーク形成単位(PFU)のMeVストックウイルスとを添加することにより行った。次にウェルを37℃で最低36時間かつ最長48時間にわたりインキュベートした。
【0281】
第2日目に、対照ウェル内の細胞を融合中心についてチェックした後、該ウェルから培地を取り除き、続いて各ウェルに0.25%クリスタルバイオレット染色剤のメタノール溶液を約50μl加えた。直ちにウェルを水で2回すすいで余分な染色剤を除去し、次に乾燥させた。次にウェル当たりのシンシチウムの数を、解剖顕微鏡を用いて計数した。
【0282】
ペプチド:ここで示す研究において特性決定したペプチドは、図47に示すように、ペプチドT−252A0〜T−256A0、T−257B1/C1、T−258B1〜T−265B0、およびT−266A0〜T−268A0であった。これらのペプチドは、MeV融合タンパク質のDP178様領域を通るウォークである。
【0283】
各ペプチドは、100μg/ml〜約100ng/mlの範囲の2倍連続希釈率で試験した。アッセイの各々について、ペプチドを含まないウェルも用いた。
【0284】
26.2 結果
図47にまとめたデータは、MeV融合タンパク質のDP178様領域を通る「ペプチドウォーク」により得られた抗ウイルス性および構造に関する情報を表わす。
【0285】
図47に示すように、MeV DP178様ペプチドは、粗製ペプチドとして、ある範囲の抗ウイルス活性を示した。これらのペプチドのうちの幾つかを、精製および更なる抗ウイルス特性決定のために選び出した。図47に示すように、そのようなペプチドのIC50値を求めたところ、1.35μg/ml(T−257B1/C1)〜0.072μg/ml(T−265B1)の範囲であった。上記DP178様ペプチドはいずれも、CD分析により検出可能ならせん性レベルを示さなかった。
【0286】
したがって、例えば第9節で示した実施例の場合と同様に、上記で記載したコンピューター支援検索によって、非常に有望な抗MeV抗ウイルス性化合物となるウイルスペプチドドメインがうまく同定された。
【0287】
27. 実施例:潜在的 SIV DP178/DP107 類似体:抗ウイルス特性決定
ここで示す実施例では、上記のセクション9、12および19で示した実施例において記載したコンピューター支援検索モチーフを利用して同定されたサル免疫不全ウイルス(SIV)のDP178様ペプチドを、抗SIV活性について調べた。同定されたペプチドのうちの幾つかが強い抗ウイルス能を示すことが実証される。
【0288】
27.1 材料および方法
SIV 抗ウイルスアッセイ:ここで用いたアッセイは、Langolisら(Langolis A.J.ら, 1991, AIDS Research and Human Retroviruses :713−720)で報告されたものとした。
【0289】
ペプチド:ここで示す研究において特性決定したペプチドは、図48に示すように、ペプチドT−391〜T−400とした。これらのペプチドは、SIV TMタンパク質のDP178様領域を通るウォークに該当する。
【0290】
各ペプチドは、100μg/ml〜約100ng/mlの範囲の2倍連続希釈率で試験した。アッセイの各々について、ペプチドを含まないウェルも用いた。
【0291】
27.2 結果
図48にまとめたデータは、SIV TMタンパク質のDP178様領域を通る「ペプチドウォーク」により得られた抗ウイルス性に関する情報を表わす。
【0292】
図48に示すように、ペプチドT−391〜T−400を試験したところ、粗製ペプチドとして強い抗ウイルス活性を示した。
【0293】
したがって、例えば第9節に示した実施例の場合と同様に、上記で記載したコンピューター支援検索によって、非常に有望な抗SIV抗ウイルス性化合物となるウイルス性ペプチドドメインがうまく同定された。
【0294】
28. 実施例: DP107 ペプチドおよび DP−178 ペプチドの末端切断体および突然変異体の抗ウイルス活性
このセクションで示す実施例では、DP107およびDP178の末端切断体(truncations)および突然変異体(mutations)の抗ウイルス活性の研究を示す。これらのDP107およびDP178の改変型ペプチドのうちの幾つかが、実質的な抗ウイルス活性を示すことが実証される。
【0295】
28.1 材料および方法
HIV アッセイ:実施した抗ウイルスアッセイは、上記の第6.1節で記載したものと同様とした。アッセイでは、HIV−1/IIIbおよび/またはHIV−2 NIHZ単離物を用いた。図49A〜Cで特に但し書きがない限り、精製したペプチドを用いた。
【0296】
ペプチド:ここで示す研究において特性決定したペプチドは、以下のものとした。
【0297】
1)図49A〜Cでは、HIV−1 BRU単離物のDP178領域を囲み、かつ該領域を含む領域に由来するペプチドを示す。具体的に述べると、この領域は、gp41のアミノ酸残基615からアミノ酸残基717に及ぶものであった。列記したペプチドは、この領域の末端切断体および/またはDP178配列のアミノ酸配列とは異なる突然変異体を含む。さらに、図に示されているように、これらペプチドの中には、アミノ末端基および/またはカルボキシ末端基が付加または除去されているものがある。
【0298】
2)図50では、DP107の末端切断体および/またはHIV BRU単離物のDP107アミノ酸配列を囲むgp41領域に該当するペプチドを示す。図に示されているように、それらペプチドの中には、ブロックされていないもの、またはビオチン化されているものがある。
【0299】
ブロック化ペプチドは、アシルN末端およびアミドC末端を含んでいた。
【0300】
28.2 結果
抗HIV抗ウイルス性のデータは、図49A〜Cに示すグループ1のDP178由来ペプチドを用いて得た。示されている完全長で非突然変異型のDP178ペプチド(図49A〜CではT20と称する)の結果は、4ng/mlについてのものである。
【0301】
図49Aにおいて、多くのDP178末端切断体は、それらのIC50値が低いことから明らかなように、高レベルの抗ウイルス活性を示した。これらとしては、例えば試験ペプチドT−50、T−624、T−636〜T−641、T−645〜T−650、T−652〜T654、およびT−656が含まれる。T−50は、残基の背景に陰影を付けたものによって示される点突然変異を含んだ試験ペプチドである。これらHIV−1由来の試験ペプチドは、HIV−2 HIHZ単離物について試験したペプチドがいずれも認め得るほどの抗HIV−2抗ウイルス活性を示さなかった点において、異なる株特異的な抗ウイルス活性を示した。
【0302】
図49Bに示すペプチドの中で、DP178のアミノ末端側半分(T−4)およびカルボキシ末端側半分(T−3)に該当するペプチドを試験した。アミノ末端側ペプチドは活性ではなかったが(IC50>400μg/ml)、カルボキシ末端側ペプチドは強い抗ウイルス活性を示した(IC50=3μg/ml)。幾つかの別の試験ペプチドも、高レベルの抗ウイルス活性を示した。これらとしては、例えばT−61/T−102、T−217〜T−221、T−235、T−381、T−677、T−377、T−590、T−378、T−591、T−271〜T−272、T−611、T−222〜T−223およびT−60/T−224が含まれる。抗ウイルス性ペプチドの中には、点突然変異および/またはDP178のアミノ酸配列とは異なるアミノ酸残基の付加を含むものがある。
【0303】
図49Cでは、DP178のアミノ酸配列そのものに、点突然変異、ならびに/またはアミノ末端および/もしくはカルボキシ末端の修飾が導入されている。図に示されているように、示されている試験ペプチドの大部分が強い抗ウイルス活性を示す。
【0304】
図50に示すように、DP107ペプチド(図50ではT21と称する)の末端切断体も作製して、試験した。また図50では、DP107配列が存在するgp41領域からの追加のアミノ酸残基を含むブロック化ペプチドおよび非ブロック化ペプチドに関するデータも示している。これらのペプチドの大部分は、それらのIC50値が低いことから明らかなように、抗ウイルス活性を示した。
【0305】
したがって、このセクションで示す結果から、完全長DP107およびDP178ペプチドが強い抗ウイルス活性を示すだけでなく、これらのペプチドの末端切断体および/または突然変異体の改変型も実質的な抗ウイルス特性を持つことが実証される。
【0306】
29. 実施例:潜在的エプスタイン・バー DP178 DP107 類似体:抗ウイルス特性決定
ここで示す実施例では、上記の第20節で示す実施例において同定したZebraタンパク質のエプスタイン・バー(EBV)DP−178/DP107類似領域から誘導したペプチドを説明し、抗EBV活性について試験する。これらのペプチドの中に、強い抗ウイルス活性を示すものがあることが実証される。
【0307】
29.1 材料および方法
電気泳動移動度シフトアッセイ( EMSA :簡単に述べると、SP6 RNAポリメラーゼin vitro転写およびコムギ胚芽in vitro翻訳系(Promega Corporation推奨;Butler, E.T.およびChamberlain, M.J., 1984, J. Biol. Chem. 257:5772;Pelham, H.R.B.およびJackson, R.J., 1976, Eur. J. Biochem. 67:247)を用いて、EBV Zebraタンパク質を合成した。次に、in vitro翻訳したZebraタンパク質を、最大250ng/mlまで徐々に増大させた量のペプチドと共にプレインキュベートした後、10,000〜20,000c.p.m.の32P標識Zebra応答エレメントDNA断片を添加した。この応答エレメントの存在下で20分間インキュベートした後、反応物を4%未変性ポリアクリルアミドゲルで分析し、続いて標準的ゲルシフト法を用いてオートラジオグラフィーを行った。試験ペプチドのZebraホモダイマーDNA結合を阻止する能力は、タンパク質結合核酸分子の応答エレメントゲル移動遅延特性を破壊する該ペプチドの能力によりアッセイした。
【0308】
ペプチド:この研究において特性決定したペプチドは、上記の第20節に示す実施例において同定され、かつ図33に示されるように示されるDP178/DP107類似領域を含み、かつ両側が該領域に隣接している領域をたどるペプチドウォークに該当する。具体的に述べると、このペプチド歩行は、EBV Zebraタンパク質のアミノ酸残基173からアミノ酸残基246までの領域を含むものであった。
【0309】
試験したペプチドの各々を、ある範囲の濃度にて分析したが、この際、150ng/mlが最低濃度であり、この濃度において、全ての上記ペプチドが抑制作用を示した。
【0310】
29.2 結果
EBV Zebraタンパク質転写因子は、上記の第20節で示す実施例において実証されているように、DP178/DP107類似領域を含んでいる。このタンパク質は、このウイルスの再活性化能に関与する主要な因子であると考えられる。したがって、ZebraウイルスのDNA結合機能を破壊できる方法は、有効な抗ウイルス法となり得る。したがって、潜在的抗EBV DP178/DP107ペプチドを同定するために、上記の第20節において同定した領域由来のペプチドを、Zebraタンパク質DNA結合を抑制するそれらの能力について試験した。
【0311】
試験ペプチドの、Zebraタンパク質DNA結合を抑制する能力は、上記の第28.1節に記載したEMSAアッセイによりアッセイした。図51A〜Bにまとめたデータは、列記したEBV試験ペプチドのEMSAアッセイの結果を示している。これらのペプチドは、上記第20節に示す実施例において同定され、かつ図33に示されるように示されるDP178/DP107類似領域を含み、かつ両側が該領域に隣接している領域を通る1アミノ酸「ウォーク」に該当する。図51A〜Bに示すように、これらのペプチドが由来する領域は、EBV Zebraタンパク質のアミノ酸残基173〜246に位置する。439、441、444および445を含むアッセイした多くの試験ペプチドが、Zebraタンパク質ホモダイマーDNA結合を抑制する能力を示した。
【0312】
Zebraタンパク質DNA結合を抑制する能力を示すこれらのペプチドは、潜在的抗EBV抗ウイルス性化合物ということになり、それらのEBV感染を抑制する能力はさらに特性付けることができる。
【0313】
30. 実施例:結合親和性が低下している RSV DP107 DP178 類似体の同定
ここで示す実施例では、RSV DP178類似体T112から誘導されるペプチドを説明し、RSV F1−タンパク質のDP107様ドメインに対する結合親和性について試験する。それらのDP107様の標的に対する結合親和性が低下している特定のペプチドを同定し、天然のペプチド(すなわちT112)に高い結合親和性を付与している重要なアミノ酸残基を同定する。そのようなペプチドは、例えばDP107とDP178との間の相互作用を抑制もしくは破壊する化合物を同定するための上記の第5.6.1節で記載したようなスクリーニングアッセイにおいて、ならびに低親和性の結合を示す別のペプチドの作製を誘導する上で有用である。
【0314】
30.1 材料および方法
RSV F1−タンパク質のマルトース結合融合タンパク質(MF5.1)は、M41融合タンパク質を構築するために第8.1.2節で記載した方法(前掲)と同様の方法を用いて構築した。具体的に述べると、RSV F1タンパク質のアミノ酸残基142〜302に相当するDNA配列をPCRにより増幅し、発現ベクターpMal−p2(New England Biolab)のXmnI部位にクローニングして、MF5.1を得た。これらのアミノ酸残基は、そのDP107領域は含むがDP178領域は除くRSV F1タンパク質の細胞外ドメインに相当する。
【0315】
ここで示す研究において特性決定するペプチドは、図53に示すように、T122、T800、T801、T802、T803、T804、T805、T806、T807、T808、T809、T810、T811、T1669、T1670、T1671、T1672、T1673、T1680、T1681、T1682、T1683およびT1684であった。T112は、RSV F1タンパク質のDP178様領域に該当する。特性決定される他のペプチドは、T112由来の改変型DP178タンパク質である。
【0316】
上記の第17節で記載したペプチドの各々を用いて、細胞融合アッセイを行った。また、各ペプチドの結合親和性も、上記の第5.6.1節で記載した競合的結合アッセイで測定したが、そこでは、M5.1融合タンパク質に結合し、それによって該融合タンパク質へのビオチン標識T112(T888)の結合を破壊するのに必要な各ペプチドの濃度(すなわちB50値)を測定した。
【0317】
30.2 結果
T112は、RSV F1タンパク質のアミノ酸残基482〜516に相当する35個のアミノ酸残基からなるペプチドであり、次のアミノ酸配列を有する:VFPSDEFDASISQVNEKINQSLAFIRKSDELLHNV。このペプチドは、RSV F1タンパク質のDP178様領域に該当し、上記の第17.2節で述べ、図28Aに示すように、RSVに対して実質的な抗ウイルス活性を持つ。
【0318】
T112類似体は、少なくとも3種の異なる方法に従って作製して、依然としてRSV F1タンパク質のDP107様ドメインに結合するが結合親和性は低いT112ベースのペプチドを作製した。まず、末端切断型のペプチドを作製して、該ペプチドの長さを35アミノ酸残基から28アミノ酸残基に減らした。具体的に述べると、この末端切断型のペプチド(本明細書中ではT67と称する)は、F1融合タンパク質のアミノ酸残基486〜213に相当する次のアミノ酸配列を有する:DEFDASISQVNEKINQSLAFIRKSDELL。FIタンパク質のDP107様ドメインに対するこのペプチドの結合親和性を、上記の第5.6.1節に記載した方法に従って測定した。この末端切断型のペプチドは、完全長T112ペプチドの結合親和性(2nM)の1/5の結合親和性(5nM)を有していた。
【0319】
第2の方法の一部として、図53におけるT800〜T811と同定されたペプチドを合成して、該ペプチドの結合親和性の大部分に寄与するT112中の特定のアミノ酸を同定した。全体的にみて、これらのアラニン置換は、T112の配列全体にわたる「アラニン−スキャニング」型のウォークである。
【0320】
合成したペプチドの各々は、T112の配列において、3個の連続するアミノ酸残基が3個のアラニン残基に変化していた。各ペプチドは、上記の第5.6.1節で記載した競合的結合アッセイにおいて、天然のペプチド(すなわちT112)の結合を抑制するその能力について試験した。この結果も図53に示す。特に、ペプチドT802、T804、T807およびT810は、DP107様標的に対する親和性が有意に低下しており、このことは、RSV F1タンパク質のアミノ酸残基488〜490、494〜496、503〜505および512〜514(それぞれ、T112のアミノ酸残基7〜9、13〜15、22〜24および31〜33)を含む領域が、RSV F1タンパク質においてT112のそのDP107様標的に対する高い結合親和性に大きく寄与していることを示唆している。
【0321】
次に、ペプチドT1669〜T1673およびT1680〜T1684を合成したが、それらの各々は、T112の上記で挙げたアミノ酸残基の位置の1つにおいて、1つのアラニン置換を含んでいる。これらのペプチドの、それらのDP107様標的に対する結合親和性も、同様のルーチンなスクリーニングアッセイにより測定でき、それにより、T112の結合親和性に影響を及ぼす個々のアミノ酸残基を同定できる。
【0322】
さらに、同定したT112の配列中の種々のアミノ酸残基を、タンパク質および設計の標準的原理を用いて、結合親和性、溶解性および生物学的安定性などの特性に影響を及ぼしながら改変することにより、別の新規なペプチド(T786と称する)を作製した。具体的に述べると、次のアミノ酸残基の置換を行った:F→Y、S21→A、F24→YおよびS28→A(但し、下付きの数字はT112におけるアミノ酸残基の位置を示す)。したがって、こうして得られたペプチド(本明細書中ではT786と称する)は、次のアミノ酸配列を有する:VYPSDEFDASISQVNEKINQALAYIRKADELLHNV。
【0323】
この新規なペプチドのDP107標的に対する結合親和性は、19nM(すなわち、T112の結合親和性の約1/10)であることが判った。
【0324】
このデータから、DP107標的(すなわちHR1ドメイン)に対する結合親和性が低下しているペプチドは、例えば本明細書中で記載されるルーチンな技法およびアッセイによりT112などのDP178ペプチドを改変することによって容易に見つけることができることが実証される。さらに、それらの技法およびアッセイにより、親和性が低下している他のペプチドを構築し同定するのに使用可能な重要なアミノ酸残基が同定される。
【0325】
31. 実施例:結合親和性が低下している HIV DP107 DP178 類似体の同定
ここで示す実施例では、DP178(T20とも称する)由来のペプチドを説明し、HIV gp41のDP107ドメインに対する結合親和性について試験する。それらのDP107標的に対する結合親和性が低下している特定のペプチドを同定し、天然のペプチド(すなわちT20)に高い結合親和性を付与する重要なアミノ酸残基を同定する。そのようなペプチドは、例えばDP107とDP178との間の相互作用を抑制もしくは破壊する化合物を同定するための、上記の第5.6.1節で記載したようなスクリーニングアッセイにおいて有用である。
【0326】
具体的に述べると、図53においてT813およびT868〜T878として同定されたペプチドを合成して、そのペプチドの結合親和性の大部分に寄与するT20(DP178)中の特定のアミノ酸を同定した。合成したペプチドの各々では、T20の配列における3個の連続するアミノ酸残基が3個のアラニン残基に変化していた。各ペプチドの抗ウイルス活性は、上記の第6.1.3節で記載したような細胞融合アッセイでアッセイした。また、上記ペプチドの結合親和性も、上記の第5.6.1節で記載した競合的結合アッセイで測定したが、その場合、各ペプチドの、ビオチン(T83)またはフルオレセイン(T1342)で標識したDP178(T20)と上記の第8節で記載したM41Δ178融合タンパク質との結合を破壊する能力を測定した。また、T764と称するペプチド(GSTMGARSMTLTVQARQLLSGIVQQNNLLRAIEAQQH)に対する各ペプチドの結合親和性も円偏光二色性を用いて測定して、該ペプチドがとる二次構造の量(すなわちらせん性)をモニターした。T764は、DP178(T20)のDP107標的ドメインに該当するペプチドである。
【0327】
結果を図54に示す。特に、ペプチドT813、T878、T874〜T876およびT871は、DP107領域に対する親和性が有意に低下しており、このことは、それらのペプチドにおける置換されたアミノ酸残基に相当する領域が、T20の高い結合親和性に大きく寄与していることを示唆している。次に、ペプチドT1627〜T1632、T1650〜T1653およびT1656〜T1665を合成した。これらのペプチドの各々は、T20の高い結合親和性に大きく寄与すると同定された領域の1つにあるアミノ酸残基の1つにおいて1つのアラニン置換を含んでいる。これらのペプチドの結合親和性を測定した同じアッセイにより、アラニン置換がDP107ドメインへの結合を完全に阻止する4種の極めて重要な残基(I646、Q652、Q653およびN656;但し、下付きの数字はHIV−1LAI gp41のアミノ酸配列における残基の位置を示している)、ならびに、HIV−1LAI gp41のアミノ酸配列におけるアラニン置換の位置が結合親和性は低下させるが、DP107ドメインへの結合を実際にはブロックしない5種の残基(L641、I642、I645、E657およびL663;但し、下付きの数字は残基を示している)が同定された。
【0328】
データから、DP107標的(すなわちHR1ドメイン)に対する結合親和性が低下しているペプチドは、T20などのDP178ペプチドを改変することにより、例えば本明細書中で記載されるルーチンな技法およびアッセイにより、容易に見つけることができることが実証される。さらに、それらの技法およびアッセイにより、親和性が低下している他のペプチドを構築し同定するのに使用可能な重要なアミノ酸残基が同定される。
【0329】
本発明は、記載した特定の実施形態により範囲が限定されるものではなく、それらの実施形態は本発明のそれぞれの態様の単なる説明にすぎず、機能的に同等の方法および化合物は本発明の範囲内にあるとする。事実、本明細書中で示し記載したもの以外にも、本発明の種々の変更は、上記の記載および添付する図面から、当業者には明らかとなろう。そのような変更は、最後に添付する請求項の範囲内にあるものとする。
【図面の簡単な説明】
【図1】
図1は、HIV−1LAIに由来するDP178のアミノ酸配列(配列番号1);HIV−1SF2に由来するDP178相同体のアミノ酸配列(DP−185;配列番号3)、HIV−1RFに由来するDP178相同体のアミノ酸配列(配列番号4)、およびHIV−1MNに由来するDP178相同体のアミノ酸配列(配列番号5);2種の原型HIV−2分離株のアミノ酸配列に由来するDP178相同体のアミノ酸配列、すなわちHIV−2rodのアミノ酸配列に由来するDP178相同体のアミノ酸配列(配列番号6)およびHIV−2NIHZのアミノ酸配列に由来するDP178相同体のアミノ酸配列(配列番号7);DP178のアミノ酸残基が無秩序な順序で組み込まれたペプチドである対照ペプチドDP−180のアミノ酸配列(配列番号2);DP178に無関係で細胞から遊離したHIV−1ウイルスの感染を阻害するDP−118のアミノ酸配列(配列番号10);DP178に無関係で、同様に、細胞から遊離したHIV−1ウイルスの感染を阻害するDP−125のアミノ酸配列(配列番号8);DP178に無関係で、細胞から遊離したウイルスの感染アッセイを用いて試験したときにHIV−1感染の阻害に関して陰性であるDP−116のアミノ酸配列(配列番号9)を示す。図全体を通して、1文字のアミノ酸略号を使用する。
【図2】
図2は、合成ペプチドによる細胞から遊離したHIV−1ウイルスの感染の阻害を示す。IC50は、未処理の対照と比較して感染細胞からのRT産生を50%阻害するペプチドの濃度を意味する。対照:処理された培養物のときと同じレベルのウイルスで感染させた未処理の細胞培養物によって産生されたRTのレベル。
【図3】
図3は、合成ペプチドDP178(配列番号1)による細胞から遊離したHIV−1およびHIV−2ウイルスの感染の阻害を示す。IC50:未処理の対照と比較して感染細胞からのRT産生を50%阻害するペプチドの濃度。対照:処理された培養物のときと同じレベルのウイルスで感染させた未処理の細胞培養物によって産生されたRTのレベル。
【図4】
図4は、融合阻害アッセイを示す。図4A:HIV−1原型分離株に媒介されたシンシチウム形成のDP178(配列番号1)阻害;データは、細胞1個あたりのウイルス誘導シンシチウム数を表している。図4B:DP−180(配列番号2)は、無秩序な対照ペプチドを表し;DP−185(配列番号3)は、HIV−1SF2分離株に由来するDP178相同体を表し;対照は、ペプチドの不在下で産生されたシンシチウムの数を意味する。
【図5】
図5は、融合阻害アッセイ:HIV−1対HIV−2を示す。データは、1ウェル当たりのウイルス誘導シンシチウム数を表している。ND:実施せず。
【図6】
図6は、CEM細胞に対するDP178(配列番号1)およびDP−116(配列番号9)の細胞毒性試験を示す。細胞増殖データは示されていない。
【図7】
図7は、HIV−gp41およびマルトース結合タンパク質(MBP)−gp41融合タンパク質の概略図を示す。DP107およびDP178は、gp41の2つの推定ヘリックスに基づく合成ペプチドである。DP107ボックス中の文字Pは、アミノ酸番号578におけるIleからProへの突然変異を示している。アミノ酸残基は、Meyersら, 「Human Retroviruses and AIDS」, 1991, Theoret. Biol. and Biophys. Group, Los Alamos Natl. Lab., Los Alamos, NMに従って番号付けされている。これらのタンパク質については、第8.1.1節でさらに詳細に説明される。
【図8】
図8は、点突然変異がM41の立体構造および抗HIV活性を変化させることを示す。
【図9】
図9は、DP178抗HIV活性の阻害を示す。10nMのDP178と種々の濃度のM41Δ178またはM41PΔ178との存在下で細胞融合アッセイを行った。
【図10】
図10は、FAb−D ELISAにより分析したgp41のロイシンジッパーへのDP−178の結合を示す。
【図11】
図11は、HIV−1 TMタンパク質の構造転移モデルを示す。引き金事象(おそらくCD4へのgp120の結合)に続いて天然オリゴマーから膜融合状態への構造転移を示す2つのモデルを提案する。両方モデルに共通した特徴としては、(1) gp120/41のヘテロダイマーを形成する非共有結合性タンパク質−タンパク質相互作用および主にgp41相互作用部位を介してウイルス表面上でgp120/41複合体のホモオリゴマーを形成する他の相互作用により天然状態が一体化されていること;(2)天然状態においてN末端の疎水性膜融合ペプチド(F)が遮蔽されていること;ならびに(3)膜融合状態においてのみロイシンジッパードメイン(DP−107)がホモオリゴマーコイルドコイルとして存在することが挙げられる。これら2つのモデルの主要な差異としては、DP−107ドメインとDP−178ドメインとが互いに複合化された構造状態(天然状態または膜融合状態)が挙げられる。第1のモデル(図11A)では、この相互作用は天然状態で起こり、第2のモデル(図11B)では膜融合状態のときに起こる。引き金が引かれると、(A)に記載のモデルでは、相同性DP−107ドメイン内にコイルドコイル相互作用を生じて融合複合体が生成され、その結果、伸長したα‐ヘリックスが形成される。この立体構造変化により、融合ペプチドが細胞膜と相互作用する位置に配置される。第2のモデル(図11B)では、DP−178ドメインとDP−107コイルドコイルとの会合により膜融合複合体が安定化される。
【図12】
図12は、既知のコイルドコイルのアミノ酸の7残基反復(heptad repeat)ポジショニングを用いたモチーフデザインを示す。
【図13】
図13は、DP−107およびDP−178のアミノ酸の提案される7残基反復ポジショニングを用いたモチーフデザインを示す。
【図14】
図14は、GCN4およびDP−107を交差させたハイブリッドモチーフデザインを示す。
【図15】
図15は、GCN4およびDP−178を交差させたハイブリッドモチーフデザインを示す。
【図16】
図16は、DP−107およびDP−178を交差させたハイブリッドモチーフデザイン107×178×4を示す。このモチーフは、適合するDP−107様およびDP−178様ペプチド領域を同定するうえで最も一貫性があることが判明した。
【図17】
図17は、GCN4、DP−107、およびDP−178を交差させたハイブリッドモチーフデザインを示す。
【図18】
図18は、GCN4、DP−107、DP−178、c−Fos、c−Jun、c−Myc、およびFlu Loop 36を交差させたハイブリッドモチーフデザインALLMOTI5を示す。
【図19】
図19は、N−末端プロリン−ロイシンジッパーモチーフを同定すべくデザインされたPLZIPモチーフを示す。
【図20】
図20は、HIV−1(BRU分離株)エンベロープタンパク質gp41の検索結果を示す。配列検索モチーフ名は次の通りである:
Figure 2004527725
星印(*):Lupas法。各モチーフにより同定されたアミノ酸配列は、各々の記号で挟んだ。107×178×4検索に基づいて選択された代表的配列は、下線を施して太字で表した。DP107配列およびDP178配列は、印を付けたうえに二重の下線を施して斜体で表した。
【図21】
図21は、ヒト呼吸性シンシチウムウイルス(RSV)A2株の融合糖タンパク質F1の検索結果を示す。配列検索モチーフ名は、図20に示した通りである。
【図22】
図22は、サル免疫不全症ウイルス(SIV)のエンベロープタンパク質gp41(AGM3分離株)の検索結果を示す。配列検索モチーフ名は、図20に示した通りである。
【図23】
図23は、イヌジステンパーウイルス(Onderstepoort株)の融合糖タンパク質1の検索結果を示す。配列検索モチーフ名は、図20に示した通りである。
【図24】
図24は、ニューキャッスル病ウイルス(Australia−Victoria/32株)の融合糖タンパク質F1の検索結果を示す。配列検索モチーフ名は、図20に示した通りである。
【図25】
図25は、ヒトパラインフルエンザ3型ウイルス(NIH 47885株)の融合糖タンパク質F1の検索結果を示す。配列検索モチーフ名は、図20に示した通りである。
【図26】
図26は、インフルエンザA型ウイルス(A/AICHI/2/68株)の赤血球凝集素前駆体HA2の検索結果を示す。配列検索モチーフ名は、図20に示した通りである。
【図27】
図27は、呼吸性シンシチウムウイルス(RSV)ペプチドの抗ウイルス性および円二色性のデータを示す。図27A〜B:F2 DP178/DP107様領域に由来するペプチド。抗ウイルス性およびCDのデータ。図27C−D:F1 DP107様領域に由来するペプチド。ペプチドおよびCDのデータ。
抗ウイルス活性(AV)を以下の定性的記号で表す:
「−」:陰性の抗ウイルス活性;
「+/−」:100μg/mlよりも大きい抗ウイルス活性;
「+」:50〜100μg/mlの抗ウイルス活性;
「++」:20〜50μg/mlの抗ウイルス活性;
「+++」:1〜20μg/mlの抗ウイルス活性;
「++++」:1μg/ml未満の抗ウイルス活性。
螺旋性のレベルを示すCDデータを以下の定性的記号で表す:
「−」:螺旋性なし;
「+」:25〜50%の螺旋性;
「++」:50〜75%の螺旋性;
「+++」:75〜100%の螺旋性。
IC50は、ペプチドを含まない感染させた対照培養物で得られる個数の50%だけシンシチウムを産生するのに必要なペプチドの濃度を意味する。精製したペプチドのみを用いてIC50値を取得した。
【図28】
図28は、呼吸性シンシチウムウイルス(RSV)DP178様領域(F1)ペプチドの抗ウイルス性およびCDのデータを示す。抗ウイルス性の記号、CDの記号、およびIC50は、図27A〜Dに示した通りである。精製したペプチドのみを用いてIC50値を取得した。
【図29】
図29A〜Bは、HPIV3 F1 DP107様領域に由来するペプチドの抗ウイルス性およびCDのデータを示す。抗ウイルス性の記号、CDの記号、およびIC50は、図27A〜Dに示した通りである。値に星印(*)が付いている場合は、粗製ペプチド調製物を用いてIC50値を取得したが、それ以外の場合は、精製したペプチドを用いてIC50値を取得した。
図29Cは、1℃において0.1M NaCl 10mM KPO、pH7.0中で測定したHPIV3ペプチドT184のCDスペクトルを示す。ペプチドは広い濃度範囲(100〜1500μM)にわたって螺旋二次構造(θ222/208=1.2)をとることがデータから示唆される。この証拠は、螺旋コイルドコイル構造を形成するペプチドと一致する。
【図30】
図30は、HPIV3 F1 DP178様領域に由来するペプチドの抗ウイルス性およびCDのデータを示す。抗ウイルス性の記号、CDの記号、およびIC50は、図27A〜Dに示した通りである。値に星印(*)が付いている場合は、粗製ペプチド調製物を用いてIC50値を取得したが、それ以外の場合は、精製したペプチドを用いてIC50値を取得した。
【図31】
図31は、サル免疫不全症ウイルス(SIV)分離株MM251のエンベロープ糖タンパク質gp41のモチーフ検索結果を示す。配列検索名は、図20に示した通りである。
【図32】
図32は、エプスタイン・バーウイルス(B95−8株)の糖タンパク質gp110前駆体(gp115と呼ばれる)BALF4のモチーフ検索結果を示す。配列検索名は、図20に示した通りである。
【図33】
図33は、エプスタイン・バーウイルス(B95−8株)のBZLF1トランスアクチベータータンパク質(EB1またはZebraと呼ばれる)のモチーフ検索結果を示す。配列検索名は、図20に示した通りである。このほか、FlemingtonおよびSpeck(Flemington, E.およびSpeck, S.H., 1990, Proc. Natl. Acad. Sci. USA 87:9459−9463)によって定義されたように、「@」は周知のDNA結合ドメインを意味し、「+」は周知の二量化ドメインを意味する。
【図34】
図34は、麻疹ウイルス(Edmonston株)の融合糖タンパク質F1のモチーフ検索結果を示す。配列検索名は、図20に示した通りである。
【図35】
図35は、B型肝炎ウイルス(亜型AYW)の主要表面抗原前駆体Sのモチーフ検索結果を示す。配列検索名は、図20に示した通りである。
【図36】
図36は、シミアンメイソン−パイツァーサルウイルスのエンベロープ(TM)タンパク質gp20のモチーフ検索結果を示す。配列検索名は、図20に示した通りである。
【図37】
図37は、緑膿菌(Pseudomonas aerginosa)の線毛タンパク質(fimbrial protein)(Pilin)のモチーフ検索結果を示す。配列検索名は、図20に示した通りである。
【図38】
図38は、多剤耐性淋菌(Neisseria gonorrhoeae)の線毛タンパク質(Pilin)のモチーフ検索結果を示す。配列検索名は、図20に示した通りである。
【図39】
図39は、ヘモフィルス・インフルエンゼ(Hemophilus influenzae)の線毛タンパク質のモチーフ検索結果を示す。配列検索名は、図20に示した通りである。
【図40】
図40は、スタフィロコッカス・アウレウス(Staphylococcus aureus)の毒素ショック症候群トキシン−1のモチーフ検索結果を示す。配列検索名は、図20に示した通りである。
【図41】
図41は、スタフィロコッカス・アウレウスのエンテロトキシンE型のモチーフ検索結果を示す。配列検索名は、図20に示した通りである。
【図42】
図42は、スタフィロコッカス・アウレウスのエンテロトキシンAのモチーフ検索結果を示す。配列検索名は、図20に示した通りである。
【図43】
図43は、大腸菌(Escherichia coli)の易熱性エンテロトキシンAのモチーフ検索結果を示す。配列検索名は、図20に示した通りである。
【図44】
図44は、ヒトc−fosプロト−腫瘍性タンパク質(proto−oncoprotein)のモチーフ検索結果を示す。配列検索名は、図20に示した通りである。
【図45】
図45は、ヒト狼瘡KU自己抗原タンパク質P70のモチーフ検索結果を示す。配列検索名は、図20に示した通りである。
【図46】
図46は、ヒトジンクフィンガータンパク質10のモチーフ検索結果を示す。配列検索名は、図20に示した通りである。
【図47】
図47は、麻疹ウイルス(MeV)の融合タンパク質DP178様領域の抗ウイルス性およびCDのデータを示す。抗ウイルス性の記号、CDの記号、およびIC50は、図27A〜Dに示した通りである。精製したペプチドを用いてIC50値を取得した。
【図48】
図48は、サル免疫不全症ウイルス(SIV)のTM(融合)タンパク質DP178様領域の抗ウイルス性データを示す。抗ウイルス性の記号は、図27A〜Dに示した通りである。「NT」:試験せず。
【図49】
図49は、DP178に由来するペプチドの抗ウイルス性のデータを示す。ここに列挙されているペプチドは、HIV−1 BRU分離株DP178領域を取り囲む領域(たとえば、gp41アミノ酸残基615〜717)に由来するものであった。
ペプチドがDP178点突然変異を含んでいた場合、突然変異したアミノ酸残基は陰影を付けて示されている。試験ペプチドのアミノ末端基および/またはカルボキシ末端基が付加または除去されていた場合(そのようなペプチドで見いだされる標準的なアミド保護基およびアセチル保護基は対象外)、そのような改変が記されている。図49A:試験ペプチド名のすぐ右側の縦列には、試験ペプチドのサイズが示されており、また、このペプチドが、DP178領域を横切る1アミノ酸ペプチド「ウォーク(walk)」に由来するものであるかが記されている。次の右側の縦列には、試験ペプチドが点突然変異を含むかが記され、その右側の縦列には、特定のアミノ酸残基が、DP178に由来するアミノ酸配列に付加されたかまたはDP178に由来するアミノ酸配列から除去されたかが記されている。図49B:試験ペプチド名のすぐ右側の縦列には、このペプチドがDP178末端切断に相当するかが記され、次の右側の縦列には、このペプチドが点突然変異を有するかが記され、そしてその右側の縦列には、このペプチドが、DP178配列自体に付加されたかまたはDP178配列自体から除去されたアミノ酸配列を含むかが記されている。図49C:試験ペプチド名のすぐ右側の縦列には、試験ペプチドが点突然変異を含むかが記され、その右側の縦列には、アミノ酸残基がDP178配列自体に付加されたかまたはDP178配列自体から除去されたかが記されている。IC50は、図27A〜Dで定義した通りであり、星印(*)が付いている場合は、粗製ペプチド調製物を用いてIC50値を取得したが、それ以外の場合は、精製したペプチドを用いてIC50値を取得した。
【図50】
図50は、DP107ペプチドおよびDP107gp41領域末端切断型ペプチドの抗ウイルス性のデータを示す。IC50は図27A〜Dで定義した通りであり、星印(*)が付いている場合は、粗製ペプチド調製物を用いてIC50値を取得したが、それ以外の場合は、精製したペプチドを用いてIC50値を取得した。
【図51】
図51は、エプスタイン・バーウイルスB95−8株のBZLF1 DP178/DP107類似領域ペプチドウォークおよび電気泳動移動度シフトアッセイの結果を示す。ペプチド(T−423〜T−446、図51AおよびB;T−447〜T−461、図51C)は、アミノ酸残基173〜246のEBV Zebraタンパク質領域を通る1アミノ酸残基「ウォーク」に相当する。
各ペプチドの最初のアミノ酸残基に対応するこの領域内のアミノ酸残基を各ペプチドの左側に列挙し、各ペプチドの最後のアミノ酸残基に対応するこの領域内のアミノ酸残基を各ペプチドの右側に列挙する。各試験ペプチドの長さは、各行の一番右側の見出し「Res」の下に列挙する。
「ACT」は、応答エレメントへのZebraの結合を阻害する試験ペプチドの能力を意味する。「+」は、観測されるが不完全である、応答エレメント/Zebraホモダイマー複合体の阻害を意味する。「+++」は、この複合体の完全な阻害を意味し、「−」は、複合体破壊の欠如を示している。
【図52】
図52は、B型肝炎ウイルス亜型AYWの主要表面抗原前駆体Sタンパク質のDP178/DP107類似領域およびペプチドウォークを示す。52Aは、潜在的DP178/DP107類似領域を含むドメインI(Sタンパク質アミノ酸残基174〜220)を表している。さらに、ドメインIを通る1アミノ酸ペプチド「ウォーク」に相当するペプチドが列挙されている。52Bは、第2の潜在的DP178/DP107類似領域を含むドメインII(Sタンパク質アミノ酸残基233〜291)を表している。さらに、ドメインIIを通る1アミノ酸ペプチド「ウォーク」に相当するペプチドが列挙されている。
【図53】
図53は、DP178様呼吸性シンシチウムウイルス(RSV)ペプチドT112のアラニンウォーク実験における細胞融合および競合阻害のデータを示す。
【図54】
図54は、DP178としても知られるペプチドT20のアラニンウォーク実験における円二色性、細胞融合および競合阻害のデータを示す。

Claims (3)

  1. DP107/DP178複合体の形成を阻害するか、または該複合体を破壊する化合物を同定する方法であって、
    (a) 試験化合物の存在下および非存在下の両方で、DP107ペプチドおよびDP178ペプチドを含む反応混合物を、DP107/DP178複合体の形成に十分な条件下および時間に渡って調製し;そして、
    (b) DP107/DP178複合体の形成を試験化合物の存在下および非存在下の両方で検出すること、
    を含み、DP107/DP178複合体が試験化合物の非存在下では形成されるが、試験化合物の存在下では形成されないことが、該試験化合物がDP107/DP178複合体の形成を阻害するか、または該複合体を破壊することを示すものである、上記方法。
  2. DP107ペプチドまたはDP178ペプチドが、改変型DP107ペプチドまたは改変型DP178ペプチドである、請求項1記載の方法。
  3. 改変型DP107ペプチドまたはDP178ペプチドが、その結合親和性が低下したものである、請求項2記載の方法。
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