JP2005525995A - 新薬 - Google Patents

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Abstract

CD44はヒアルロン酸のための受容体であり、細胞機能生理学、細胞移動及び腫瘍転移において複雑な作用を有する。本発明者らはこれまでに、マウス線維肉腫細胞におけるヒトCD44受容体の過剰発現はマウスにおける皮下腫瘍増殖を阻害することを見出した[Kogermanら、Oncogene 1997;15:1407−16;Kogermanら、Clin Exp Metastasis 1998;16:83−93]。ここにCD44の腫瘍増殖阻害効果は血管形成の阻止によって引き起こされることが証明される。さらに、本発明者らは、可溶性組換えCD44ヒアルロン酸結合ドメイン(CD44HABD)が、ニワトリ及びマウスにおけるインビボの血管形成を阻害し、それによって様々な起源のヒト腫瘍増殖を阻止することを見出した。CD44−HABDの抗血管形成効果はヒアルロン酸(HA)結合から独立している。なぜならCD44HABDの非HA結合性変異体は依然、抗血管形成特性を維持するためである。本発明は可溶性CD44組換えタンパク質を血管細胞表面受容体のターゲティングに基づく血管形成阻害物の新規の種類として開示する。組換えCD44タンパク質並びにそれらのアナログを使用する血管形成の阻止及びヒト腫瘍の治療方法が開示されている。本発明のさらなる実施形態として、CD44組換えタンパク質及びそれらのアナログを使用する新薬標的のためのスクリーニング方法が記載されている。

Description

本発明は、医薬品の製造のためのCD44ヒアルロン酸結合ドメインを含む分子の使用に関する。さらに、本発明は、CD44ヒアルロン酸結合ドメインを含む分子と結合する物質のスクリーニング方法に関する。
血管形成による新たな血管の形成は、黄斑変性症、糖尿病性網膜症及び網膜低酸素状態のような失明を引き起こす眼疾患、慢性関節リウマチのような慢性炎症の状態、乾癬、アテローム性動脈硬化症、再狭窄、並びに癌の増殖及び転移を含む、種々の病理学的状態における中心的な出来事である。さらに、血管腫は、内皮細胞の調節されない増殖により引き起こされる。これらの疾患の多くが、慢性という性質を有し、現在のところ充分な医薬品を欠いているため、これらの疾患に対する治療方法及び薬物の研究は極めて重要となっている。この目的のため、血管形成を阻止する薬剤は、これらの一般的な血管形成(及び/又は内皮細胞)依存性疾患全てのための医薬品を構成する可能性を有している。
この種の疾患に対する薬物のための一つの興味深い標的は、CD44であった(Naotら、Adv Cancer Res 1997;71:241−319)。CD44は、細胞外マトリックスヒアルロン酸(HA)という大きなグリコサミノグリカンの細胞表面受容体である[Aruffoら、Cell 1990;61:1303−13]。CD44は、HAとの接着、HAへの遊走、HA分解及び腫瘍転移を含む様々な細胞機能及び生理学的作用において役割を果たしている。CD44受容体は、細胞外ドメインの可変領域における複雑なオルタナティブスプライシングのパターンを示す[Screatonら、PNAS 1992;89:12160−4]。CD44は、マトリックスメタロプロテイナーゼ−9(MMP−9)と結合することができ、それによって細胞膜へMMP−9を局在させることができ、このことは、腫瘍細胞の侵襲及び転移を促進するその活性を一部説明し得る[Yu、1999#3]。
前記のCD44及びその疾患との関係を開示している特許文献としては、米国特許第6025138号、米国特許第5902795号、米国特許第6150162号、米国特許第6001356号、米国特許第5990299号及び米国特許第5951982号が挙げられる。
国際公開第94/09811号は、炎症の治療又は造血系起源の癌転移の検出におけるCD44の使用を記載している。固形腫瘍増殖又は血管形成を阻害するためのCD44の使用は開示されていない。国際公開第99/45942号は、癌及び血管形成依存性疾患を阻害するための、CD44を含むHA結合性のタンパク質及びペプチドの使用を開示している。CD44は、HA結合性タンパク質の長いリストの一例として挙げられている。いずれの公報においても、CD44の使用は、ヒアルロン酸との結合能に限定されている。
Ahrensら(Oncogene 2001;20;3399−3408)は、可溶性CD44が、腫瘍細胞表面CD44のヒアルロン酸との結合を阻止することにより、黒色腫腫瘍増殖を阻害することを開示している。従って、この研究は、黒色腫腫瘍細胞増殖に対するCD44の直接的な効果に関するヒアルロン酸結合依存性のメカニズムを教示している。
Alpaughら(Exp.Cell Res.261,150−158(2000))は、筋上皮特異的CD44及びその抗血管形成特性を開示している。この研究は、CD44のHA結合特性を扱っている。
Bajorath(PROTEINS:Structure,Function,and Genetics 39:103−111(2000))は、CD44及びそのHAとの結合、細胞接着、並びにCD44シグナリングを開示している。さらに、よく確立されている非HA結合性変異R41A及びR78S、並びにそれらのCD44のHAとの結合に対する影響を特に含むCD44突然変異誘発実験が開示されている。
従って、先行技術は、効果がHA−CD44相互作用依存性であることを明示するため、CD44の可能性のある使用を開示している。結果的に、これまでにCD44由来ペプチドに割り当てられた全ての有用性は、ヒアルロン酸との結合能に直接依存している。
ヒアルロン酸は、高レベルに広範に体内に発現しているため、この細胞外成分の阻害に基づく治療は、腫瘍外部での不要な副作用のリスクが高い。さらに、体内のHAの総量が多いため、そのような戦略は、高用量のHA阻止組換えタンパク質を必要とし、それが、副作用のリスクをさらに増加させるであろう。
従って、腫瘍を治療するための新規薬物を見出すこと、そして前記の副作用を回避する新薬標的を提供するための、CD44と腫瘍増殖との関係に関する新規経路を見出すことが必要とされている。
さらに、癌のみならず、先に開示されたような一連の一般的な疾患のための医薬品を構成する可能性のある、血管形成の新規阻害剤を開発する必要が存在する。この目的のためには、CD44と血管形成との関係、特に、脈管構造に対する、そして新たな血管の形成に対して依存性の様々な疾患に対する、CD44の可能性のある直接効果を解明することが重要である。
発明の概要
Kogermanら[Kogermanら、Oncogene 1997;15:1407−16]は、ヒトCD44標準アイソフォーム(hCD44s)を安定的に発現しているマウス線維肉腫細胞が、大きな皮下腫瘍においてhCD44s発現を喪失したことを見出した。これらの原発腫瘍由来のhCD44s陰性細胞を、二回目の腫瘍増殖のため新たなマウスの皮下に再導入したところ、得られた腫瘍は、hCD44s陽性腫瘍より有意に短い潜伏期間を有していた。
観察されたhCD44s発現腫瘍のより長い潜伏期間から、本発明者らは、皮下腫瘍増殖におけるhCD44s過剰発現の阻害効果が、腫瘍血管形成の阻害に関係していると理解した。血管形成の誘導は、固形腫瘍及びそれらの転移の増殖及び持続にとって不可欠である。血管形成の非存在下では、腫瘍は、極小さいサイズを越えて増殖することができず、微小転移巣の形態で休眠し続ける[Holmgrenら、Nat Med 1995;1:149−53]。本発明者らは、組換え可溶性ヒトCD44ヒアルロン酸結合(CD44HABD)ドメインが、ニワトリにおけるインビボの血管形成及びインビトロの内皮細胞増殖を阻害し、それによってニワトリ及びマウスにおけるヒト腫瘍増殖を阻止することをここで発見した。組換え細胞表面受容体CD44が、インビボの血管形成及び腫瘍増殖、並びにインビトロの内皮細胞増殖を阻害することが見出されたため、本発明者らは、新規の型の血管形成阻害剤を記載する。さらに、本発明者らは、やはり血管形成を阻害することができるCD44の変異型を作出した。これらのCD44の変異体の利点は、HAと結合しないことであり、これは、血管形成の阻害に関するメカニズムが、HAとの結合に対して依存性でないことを証明している。重要なこととして、変異CD44は体内のHAと結合しないため、医薬品としての全身投与のためのその使用は、血管形成に対してより特異的であり、従って、より低用量で使用され得、そして不要な副作用を引き起こすリスクがより低い。
従って、本発明は、血管形成の阻害と関係のある状態を治療するための医薬品の製造のための、明示された変異体を含む、CD44ヒアルロン酸結合ドメインの非HA結合性バリアント、並びにそれらのアナログ及び組換えバリアントを含む分子の使用に関する。さらに、本発明は、CD44ヒアルロン酸結合ドメインと結合し、従って血管形成の阻害及び細胞増殖のための可能性のある標的である分子のスクリーニング方法に関する。さらに、本発明は、そのスクリーニング方法を実施するためのキット、そしてその方法により見出された分子にも関する。また、本発明は、内皮細胞のターゲティングのための、CD44ヒアルロン酸結合ドメインの非HA結合性バリアント、並びにそれらのアナログ、組換えバリアント及び変異型バリアントを含む分子にも関する。
従って、様々な癌性状態のような血管形成に関係のある状態を治療するための薬物が、本発明者らにより提示された新規のメカニズムを活用し、本発明によって容易に提供される。さらに、そのスクリーニング方法によって、細胞増殖及び/又は血管形成に影響を与えるその他の分子が見出され得る。
図面の簡単な記述
図1は組換えのGSTタンパク質及びGST−CD44タンパク質のSDS PAGEを示す。ゲルはクーマシーブリリアントブルーにより染色された。分子量マーカーが右側に示されている。
図2は組換えCD44ヒアルロン酸結合ドメインがヒアルロン酸と結合することを示す。a、野生型CD44HABDは、固定化されたHAと結合するが、R41A変異体、R78SY79S変異体又はR41AR78SY79S変異体は結合しない。b、CD44HABDはヒト大動脈内皮細胞のHAへの遊走を阻害するが、R41A HA非結合性変異体には効果がない。HA結合を阻止するCD44に対するモノクローナル抗体A3は、内皮細胞遊走も阻害する。
図3は組換えヒトCD44ヒアルロン酸結合ドメインがニワトリ絨毛尿膜におけるインビボの血管形成を阻止することを示す。a、血管形成がbFGFにより誘導された典型的な血管形成実験からのフィルターディスク及び関連CAM。b〜d、血管形成は血管枝ポイントの数;平均血管形成指数±SEMとして査定された。(P<0.05)、有意な結果。
図4は組換えCD44ヒアルロン酸結合ドメインがニワトリCAMにおける黒色腫(SMMU−1、M21)及び肝細胞癌(HepG2)の増殖を阻害することを示す。
図5は組換えCD44ヒアルロン酸結合ドメインがCD44陰性黒色腫増殖を阻害することを示す。a、CD44HABD、CD44HABDR41AR78SY79S又は対照としてのGSTにより処理されたヌードマウスにおけるs.c.SMMU−1腫瘍の増殖曲線(各群n=8)。b、16日目の腫瘍重量(黒線は中央値を表している)。c、示されたようにして処理された16日目のマウスの代表的な写真。d、高倍率視野(HPF)1個当たりの腫瘍辺縁における血管密度。(P<0.005)、**(0.05)有意な結果。
図6ではCD44−HABD融合タンパク質はヌードマウスにおけるヒト膵臓癌細胞の増殖を阻害する。GST−CD44HABD(四角)、GST−CD44HABDR41AR78SY79S(三角)又は対照としてのGST(菱形)により処理されたヌードマウスにおけるBxPC−3膵臓腺癌腫瘍(n=6〜7)(a)。b、実験終了時の平均BxPC−3腫瘍重量。グラフ内の値及びバーは平均±s.e.mを表す。アステリスクはP<0.05を示す。
図7では組換えCD44HABDは内皮細胞周期を特異的に阻止する。GST(黒)、GST−CD44HABD(薄い影)又はGST−CD44HABDR41AR78SY79S(濃い影)により処理された場合の、S期の細胞の割合。HUVEC、ヒト血管内皮細胞;CPAE、ウシ肺動脈内皮細胞;NHDF、正常ヒト皮膚線維芽細胞;MCF−7、ヒト乳癌細胞。
図8は内皮細胞増殖に対するCD44HABD欠失変異体の効果を示す。CD44HABD欠失変異体は、3mut CD44HABD(変異の位置は、太字で示されている、図8A)に由来し、組換えタンパク質は実施例1に記載されたようにして産生され精製された。ウシ肺内皮細胞(CPAE)が、10%血清を含有している培地中で示されたタンパク質(最終濃度それぞれ15μg/ml及び30μg/ml)により48時間処理された。細胞増殖は、顕微鏡写真(B)、又はMTT染色(Sigma)及び分光光度法(C)によりアッセイされた。
定義
「ヒアルロン酸結合ドメイン」は、以後、habdと呼ばれる。
habdの「非HA結合性バリアント」とは、HAと結合する能力を少なくとも部分的に喪失しているが、血管形成及び/又は内皮細胞増殖を阻害する能力は依然として有しているような、変異により、又はその他の任意の方式で修飾されたバリアントを意味する。
CD44−habdを含む分子の「アナログ及び組換えバリアント」とは、CD44−habdを含み、それにより少なくとも部分的にCD44−habdの特性を本質的に発揮する、融合タンパク質のような分子を意味する。
「血管形成及び/又は内皮細胞増殖の阻害に関係のある状態」とは、血管形成及び/又は内皮細胞増殖の阻害により治療又は影響され得るような状態及び疾患を意味する。
CD44−habdを含む分子の「結合パートナー」とは、CD44−habd又はその変異体に対する親和性を有する分子を意味する。
「受容体分子、又は受容体分子の一部」とは、受容体として機能するか、又は受容体の一部である分子を意味する。
「修飾型バリアント」とは、本発明に関しては、欠失、挿入、置換のような正常wt分子に対する任意の修飾、それらのアナログ、断片又は組換えバリアントを意味する。
発明の詳細な説明
国際公開第94/09811号は、炎症の治療又は癌転移の検出におけるCD44の使用を記載している。著者らは、CD44が炎症状態においてアップレギュレートされていること、及びCD44ペプチドがT細胞活性化を阻害し得ることを示している。CD44による転移の阻害に関するデータ又は請求項は提示されておらず、腫瘍増殖又は血管形成を阻害するためのCD44の使用は、特許請求の範囲に記載されていない。国際公開第99/45942号は、癌及び血管形成依存性疾患を阻害するためのCD44を含むHA結合性のタンパク質及びペプチドの使用を開示している。この公報は、B16マウス黒色腫の肺転移及びルイス肺癌を阻害するため、軟骨リンクタンパク質の38kDa断片であるメタスタチン、並びにこの断片に由来するHA結合ペプチドを使用している。HA結合ペプチドの場合、ニワトリCAMにおけるB16黒色腫の増殖及びHAへの内皮細胞遊走が阻害された。いずれの公報においても、HA結合ペプチドの使用は、ヒアルロン酸との結合能と直接関係がある。
CD44は、マトリックスメタロプロテイナーゼ−9(MMP−9)との結合能に対して依存性のメカニズムにより、血管形成を促進することが以前に示された(Yu及びStamenkovic、Genes Dev 1999;13:35−48;Yu及びStamenkovic、Genes Dev 2000;14:163−76)。マウスTA3乳癌細胞における可溶性CD44(sCD44v6−10)の過剰発現は、MMP−9の腫瘍細胞表面への結合を阻害し、それによって腫瘍増殖及び血管新生を阻止した(Yu及びStamenkovic 2000)。MMP−9は、発生途中の血管形成及び腫瘍に関与していることが以前に証明された(Vuら、Cell 1998;93:411−22;Bergersら、Nat Cell Biol 2000;2:737−44;Coussensら、Cell 2000;103:481−90)。インビトロの尿細管形成がTGFβの阻止により阻害されたため、CD44−MMP−9複合体は潜在型TGFβの活性化にも関与している(Yu及びStamenkovic、2000)。
本発明者らにより使用されたCD44−HABDの変異体は、MMP−9に対する極めて異なる結合親和性を示すが、それとは独立に同等に血管形成を阻害し、従って、MMP−9結合が、本発明において開示された血管形成の阻害にとって重大である可能性は低い。さらに、本発明者らは、血管形成を直接阻害するCD44のメカニズムを記載する。さらに、本発明者らは、形質転換腫瘍細胞表面におけるMMP−9のCD44結合を抑止するという以前に提案されたメカニズムと比較して、別個の標的を正常内皮細胞に有するCD44のメカニズムを証明する。Gaoら(Cancer Res 1998;58:2350−2)は、ラットCD44標準アイソフォーム及びR44A非HA結合性変異体の両方の過剰発現が、転移性肺コロニーの形成を劇的に低下させるが局所的な腫瘍増殖はそうでないため、ラットDunning AT3.1前立腺癌細胞の転移能は、HA結合と独立であるが、腫瘍形成性はそうでないことを示している。これは、HAとは別個の他のCD44結合パートナーが、転移に関与しているに違いないことを示唆している。いくつかを挙げるとすればHGF、bFGF、フィブロネクチン、オステオポンチン、セレクチンを含む、多数のCD44結合タンパク質が記載されている。しかしながら、これらのタンパク質のいくつかの結合は、我々の組換え融合タンパク質には存在しないCD44の翻訳後修飾及び/又はCD44内のオルタナティブエクソンの包含に対して依存性である。また、これらのCD44結合タンパク質の多くは体内に大量に存在しており、従って高い副作用リスクのため、これらと結合するCD44誘導体の医薬品としての有用性は低い。さらに、以前に記載されたタンパク質は、いずれも、血管細胞のターゲティングに特有のものではないし、内皮細胞の増殖に特異的に必要とされる経路を阻止するものでもない。従って、このリガンド及びこの経路の両方が、新規であるにちがいない。本発明は、CD44の結合パートナー、並びに血管形成及び内皮細胞増殖の阻害に関連している経路を同定するための方法を開示する。
第一の面において、本発明は、血管形成及び/又は内皮細胞増殖の阻害と関係がある状態を治療するための医薬品の製造のための、CD44ヒアルロン酸結合ドメインの非HA結合性バリアント、並びにそれらのアナログ、組換えバリアント及び変異型バリアントを含む分子の使用に関する。
一つの実施形態において、CD44−HABDは、それを非HA結合性にする変異を少なくとも1個含む。
好ましい実施形態において、(1個以上の)変異は、F34A、F34Y、K38R、K38S、R41A、Y42F、Y42S、R46S、E48S、K54S、Q65S、K68S、R78K、R78S、Y79F、Y79S、N100A、N100R、N101S、Y105F、Y105S、S112R、Y114F、F119A、F119Yより選択される。好ましくは、変異は、R41A、R78S、Y79Sのうちの1個以上より選択される。また、3〜110アミノ酸長のCD44の断片をもたらす欠失変異も、本発明の目的にとって有用である可能性がある。しかしながら、所望の特性が達成される限り、1個以上の欠失、置換又は付加のような、CD44−HABD又はその断片を少なくとも部分的に非HA結合性にする、野生型HA結合性CD44に対する任意の変異が、CD44−HABD部分に導入され得ることを、当業者は容易に理解する。
CD44−HABDとは、完全ヒトCD44分子のアミノ酸21〜132をカバーするタンパク質であるか、又はヒトCD44のこの領域との高度の相同性を有するものである。ニワトリCD44−HABDは、アミノ酸レベルで55%というヒトHABDとの配列相同性を有する、本発明者らにより単離された最も類似性の低いHABDである。従って、高度の配列相同性とは、少なくともおよそ55%のアミノ酸相同性、望ましくは少なくとも65%の相同性、最も望ましくは少なくとも75%の相同性を意味する。
さらに、本発明に係る分子は、欠失させられた、又はその他の任意の方式で変化もしくは変異させられた型のCD44−HABDタンパク質に関する(その変化させられた型は、本明細書に記載された方法のいずれかにより測定されるような、最初のCD44−HABDタンパク質又は本明細書に明示されたCD44−HABD変異体と本質的に同一の特性を示す)。
好ましい実施形態において、CD44ヒアルロン酸結合ドメインの非HA結合性バリアントを含む分子は、ヒトCD44−HABD(配列番号:2)、イヌCD44−HABD(配列番号:4)、ニワトリCD44−HABD(配列番号:6)、ヒトCD44−HABD−R41A(配列番号:8)、ヒトCD44−HABD−R78SY79S(配列番号:10)及びCD44−HABD−R41AR78SY79S(配列番号:12)を含む群より選択され、これらの配列がこれらの配列を非HA結合性にする修飾少なくとも1個をさらに含む。CD44−HABD−R78S、CD44−HABD−Y79S、さらにR41A,R78S変異又はY79S変異を有するGST−CD44−HABD融合タンパク質のような、その他のバリアントも可能である。
CD44−HABD−R41A、CD44−HABD−R78SY79S及びCD44−HABD−R41AR78SY79Sは、CD44−HABDの変異型バリアントの好ましい例である(ここで最後の4個の文字/数字は変異の位置及び型を示す)。
GST−CD44−HABDは、GST部分とCD44−HABDとの融合タンパク質である。その他の可能な融合タンパク質は、IgG、IgM、IgA、His、HA、FLAG、c−myc、EGFPを含む群より選択され得る。GSTとは、GST結合カラムで融合タンパク質を精製する目的のため、そして検出の目的のため、タグとして使用されているグルタチオン−S−トランスフェラーゼの略語である。GSTは、天然には26kDaタンパク質として存在する(Parker,M.W.ら、J.Mol.Biol.213,221(1990);Ji,X.ら、Biochemistry 31,10169(1992);Maru,Y.ら、J.Biol.Chem.271,15353(1996))。
従って、もう一つの実施形態において、組換えバリアントは、GST部分と、野生型又は変異型であるCD44−HABD部分とを有する融合タンパク質である。GST以外のタグも、全く可能である。
好ましくは、CD44ヒアルロン酸結合ドメインは、少なくとも55%、より好ましくは少なくとも65%、さらに好ましくは少なくとも75%という配列番号:2の配列との相同性を有する。最も好ましくは、CD44ヒアルロン酸結合ドメインは、配列番号:1の配列の修飾型バリアント(非HA結合性遺伝子産物)である。
治療される状態及び疾患は、黄斑変性症、糖尿病性網膜症及び網膜低酸素状態のような失明又は視覚障害を引き起こす眼疾患、慢性関節リウマチのような慢性炎症の状態、乾癬、アテローム性動脈硬化症、再狭窄、並びに癌の増殖及び転移、並びに乳房、前立腺、結腸、肺、皮膚、肝臓、脳、卵巣、精巣、骨格、上皮、内皮、膵臓、腎臓、筋肉、副腎、腸、内分泌腺、口腔、頭部及び頸部、又はその他の固形組織起源の癌、又は任意の型の白血病、及び血管腫のようなあらゆる型の癌疾患及び腫瘍より選択される任意のものであり得る。
本発明は、ヒト医学及び獣医学において使用され得る。例えば、本発明は、マウス、ラット、ニワトリ、イヌ、ウマ、ネコ、ウシの動物、及び通常の動物園にいる全ての長命種のために使用され得る。好ましくは、本発明は、ヒトのために使用される。
さらにもう一つの面において、本発明は、GST部分とCD44−HABD部分とを含む組換え分子に関する。CD44−HABD部分は、例えば以下の変異のうちの1個以上を有する変異型であり得る:F34A、F34Y、K38R、K38S、R41A、Y42F、Y42S、R46S、E48S、K54S、Q65S、K68S、R78K、R78S、Y79F、Y79S、N100A、N100R、N101S、Y105F、Y105S、S112R、Y114F、F119A、F119Y。好ましくは、変異はR41A、R78S、Y79Sのうちの1個以上より選択される。しかしながら、所望の特性が達成される限り、1個以上の欠失、置換又は付加のような、CD44−HABD又はその断片を少なくとも部分的に非HA結合性にする、野生型HA結合性CD44に対する任意の変異が、CD44−HABD部分に導入され得ることを、当業者は容易に理解する。
好ましい実施形態において、CD44−HABD部分は、配列番号:2、配列番号:4、配列番号:6、配列番号:8、配列番号:10、配列番号:12、配列番号:23、配列番号:26のアミノ酸配列、非HA結合性にする少なくとも1個の修飾をさらに含む上記配列を有するCD44−HABDの非HA結合性バリアントを含む。
最も好ましい実施形態において、CD44−HABDは、CD44のアミノ酸23〜132の少なくとも3個の連続アミノ酸を含む。基本的には、3〜110アミノ酸サイズの全ての断片、例えばアミノ酸23〜25、24〜26、25〜27等、アミノ酸23〜26、24〜27等、23〜27等、23〜28等が、効果的である可能性がある。従って、当業者が容易に理解するように、本願の実施例セクションに例示された方法によりテストされるような所望の特性を示す限り、最初の分子の最大110アミノ酸の連続アミノ酸の全ての組み合わせが、本発明の目的にとって可能である。
もう一つの実施形態において、CD44−HABD部分は、修飾型(非HA結合性の遺伝子産物又はペプチド)である、ヌクレオチド配列:配列番号:1、配列番号:3、配列番号:5、配列番号:7、配列番号:9、配列番号:11のうちのいずれかと少なくとも55%の相同性、好ましくは65%の相同性、より好ましくは75%の相同性を有する配列、最も好ましくは修飾型であるヌクレオチド配列:配列番号:1、配列番号:3、配列番号:5、配列番号:7、配列番号:9、配列番号:11のうちのいずれかである配列によりコードされる。
もう一つの面において、本発明は、CD44ヒアルロン酸結合ドメイン、並びにそのアナログ、組換えバリアント及び変異型バリアントを含む少なくとも1個の分子を、少なくとも1個の薬学的に許容される担体又は賦形剤との混合物として、又はそれらと共に含むことを特徴とする、血管形成及び/又は内皮細胞増殖を阻害するための薬学的組成物に関する。
薬学的組成物は、薬学分野の当業者に既知の様式で調製される。担体又は賦形剤は、活性成分のための媒体又は媒質としてはたらくことができる固体、半固体又は液体の材料であり得る。適当な担体又は賦形剤は、当技術分野において既知である。薬学的組成物は、経口使用又は非経口使用に適合化され得、錠剤、カプセル剤、坐剤、液剤、懸濁液剤等として患者へ投与され得る。
薬学的組成物は、例えば不活性希釈剤又は食用担体を用いて経口投与され得る。それらは、ゼラチンカプセルに封入されてもよいし、又は錠剤へと圧縮されてもよい。経口治療投与の場合、本発明に係る化合物は、賦形剤と共に組み込まれ、錠剤、ロゼンジ剤(lozenges)、カプセル剤、エリキシル剤、懸濁液剤、シロップ剤、カシェ剤(wafers)、チューインガム剤等として使用され得る。これらの調製物は、活性成分である本発明に係る化合物を少なくとも4重量%含有しているべきであるが、特定の型に応じて変動可能であり、好適には単位の4〜70重量%であり得る。組成物に含有される活性成分の量は、投与に適した単位剤形が入手される程度のものである。
錠剤、丸剤、カプセル剤、ロゼンジ剤等は、以下の佐剤:微晶質セルロース、トラガカントゴムもしくはゼラチンのような結合剤、デンプンもしくは乳糖のような賦形剤、アルギン酸、プリモゲル、コーンスターチ等のような崩壊剤、ステアリン酸マグネシウムもしくはステロテックスのような滑沢剤、コロイド二酸化ケイ素のような流動促進剤、及びショ糖もしくはサッカリンのような甘味剤、又はペパーミント、サリチル酸メチルもしくはオレンジ芳香剤のような芳香剤のうちの少なくとも1個を含有していてもよい。単位剤形がカプセル剤である場合、それは、上記の型に加え、ポリエチレングリコール又は脂肪油のような液体の担体を含有していてもよい。他の単位剤形は、単位剤形の物理的形態を修飾する他の異なる材料を、例えば剤皮として含有していてもよい。従って、錠剤又は丸剤は、糖、シェラック又はその他の腸溶性コーティング剤で剤被を施され得る。シロップ剤は、活性成分に加え、甘味剤としてのショ糖、並びに何らかの保存剤、着色剤及び芳香剤を含有していてもよい。これらの異なる組成物の調製に使用される材料は、薬学的に純粋であり、かつ使用される量において無毒であるべきである。
非経口投与の場合、本発明に係る化合物は、液剤又は懸濁液剤に組み込まれ得る。非経口投与とは、消化管を通らない、皮下、筋肉内、眼窩内、関節内、脊髄内、胸骨内、静脈内、鼻腔内、肺内のような他の何らかの経路を介した注射、尿路を介した注射、ウシの乳汁分泌管を介した注射、骨髄のような器官への注射等による投与等をさす。骨髄が、インビトロでも治療されてもよい。これらの調製物は、少なくとも0.1重量%の本発明に係る活性化合物を含有し得るが、およそ0.1〜50重量%で変動し得る。そのような組成物に含有される活性成分の量は、適当な投薬量が入手される程度のものである。液剤又は懸濁液剤は、以下の佐剤:注射用水、生理食塩水、固定油、ポリエチレングリコール、グリセロール、プロピレングリコール又はその他の合成溶媒のような無菌の希釈剤、ベンジルアルコール又はメチルパラベンのような抗菌剤、アスコルビン酸又は重亜硫酸ナトリウムのような抗酸化剤、エチレンジアミン四酢酸のようなキレート化剤、酢酸塩、クエン酸塩又はリン酸塩のような緩衝剤、及び塩化ナトリウム又はデキストロースのような張性の調整のための薬剤のうちの少なくとも1個を含んでいてもよい。非経口調製物は、ガラス又はプラスチックで作成されたアンプル、使い捨てシリンジ又は多投薬量容器に封入され得る。局所投与の場合、本発明に係る化合物は、液剤、懸濁液剤又は軟膏剤に組み込まれ得る。これらの調製物は、少なくとも0.1重量%の本発明に係る活性化合物を含有し得るが、およそ0.1〜50重量%で変動し得る。そのような組成物に含有される活性成分の量は、適当な投薬量が入手されるようなものである。投与は、増強された皮膚の透過性をもたらす接触、圧力、マッサージ又は熱、温熱、又は赤外光を皮膚へ適用することにより促進され得る。Hirvonenら、Nat Biotechnology 1996;14:1710−13は、適用された電場の駆動力を使用して、皮膚を介した薬物の輸送を増強する方法を記載している。好ましくは、イオン導入は、わずかに塩基性のpHで実行される。
さらにもう一つの面において、本発明は、CD44ヒアルロン酸結合ドメイン、並びにそのアナログ、組換えバリアント及び変異型バリアントを含む分子を、薬学的な用量、投与することを含む、患者における癌性腫瘍又は血管形成及び/もしくは内皮細胞増殖と関係があるその他の疾患の治療方法に関する。
患者とは、ヒトを含む任意の哺乳動物を意味する。ヒト患者が好ましい。
もう一つの実施形態において、本発明は、過度の血管の形成及び/又は調節されない内皮細胞増殖を特徴とするその他の疾患及び障害を治療するために使用されてもよい。これらには、以下に制限はされないが、糖尿病性網膜症又は黄斑変性症により引き起こされた成体の失明又は視覚障害、乾癬、及び様々な慢性炎症の状態、及び血管腫が含まれる。
CD44−HABD又はそれらの断片は、当技術分野において既知の組換え発現又は化学合成の任意の方法によって入手され得る。それは、実施例1に記載されるように細菌細胞において発現させられ得る。それは、バキュロウイルスベクターへクローニングされ、昆虫細胞において発現させられてもよい。また、哺乳動物細胞又はその他の任意の発現系においても発現させられ得る。アフィニティタグをタンパク質産物に追加し、選択されたタグによるアフィニティークロマトグラフィーを使用してタンパク質を精製することができる。アフィニティタグは、当技術分野において周知であり、以下に制限はされないが、GSTタグ、Hisタグ、Sタグ、T7タグ、V5タグ、E2タグ、c−mycタグ、HAタグ、FLAGタグを含む。タンパク質は、タグなしで発現させられ、イムノアフィニティ、イオン交換もしくはゲル濾過クロマトグラフィ、又はそれらの組み合わせにより精製されてもよい。さらに、CD44−HABD、その断片又はそのアナログは、制限はされないが固相ペプチド合成を含む化学合成の既知の方法によって入手され得る。記載された方法のいずれかにより入手されたCD44−HABDは、本発明に含まれる。
さらにもう一つの面において、本発明は、
a)CD44ヒアルロン酸結合ドメイン又はその断片を含む分子を準備する工程;
b)可能性のある結合パートナーを前記分子と接触させる工程;及び
c)前記可能性のある結合パートナーに対する前記分子の効果を決定する工程、を含む、CD44ヒアルロン酸結合ドメイン、並びにそのアナログ、変異体及び組換えバリアントを含む分子の結合パートナーのスクリーニング方法に関する。
可能性のあるスクリーニング方法は、以下のものを含む。
(I)
a)HABD、HABDアナログ又はそれらの変異体の、細胞、細胞溶解物、細胞画分、組織、生物、動物、又は生物もしくは動物の一部とのインキュベーション。
b)例えば、アフィニティカラム、ゲル電気泳動、及び抗体又はタンパク質染色又は同位体又はHABDもしくはHABDに接続されたタグを検出するその他の手段を使用した任意の検出による、HABD結合パートナーの精製及び検出。
c)ゲル電気泳動(例えば、2D電気泳動)における局在化、質量分析、配列決定、抗体又はその他の同定手段の使用によるHABD結合パートナーの同定。
d)インビトロもしくはインビボの、同定された結合パートナーに対するHABDの効果の決定、又は前記可能性のある結合パートナーのその他の相互作用剤の効果の決定。
e)細胞増殖及び/又は血管形成の新規の阻害剤を設計するための同定されたHABD結合パートナーの使用。
(II)
a)DNA、cDNA、ファージ、ペプチド、タンパク質、細胞もしくは生物のライブラリーの遺伝学的スクリーニングのベイトとしてのHABDの使用、又はHABD、そのアナログもしくは変異体をベイトとして使用した、合成ペプチド、タンパク質、多糖、脂質、ヘパラン硫酸もしくはプロテオグリカンのライブラリーのスクリーニング。
b)選択マーカーによるHABD結合パートナーの検出。
c)配列決定、ハイブリダイゼーション、制限分析、抗体、又はライブラリー内の段階的な排除、又はその他の同定手段によるHABD結合パートナーの同定。
d)インビトロ又はインビボの、同定された結合パートナーに対するHABDの効果の決定、又は前記可能性のある結合パートナーのその他の相互作用剤の効果の決定。
e)細胞増殖及び/又は血管形成の新規の阻害剤を設計するための同定されたHABD結合パートナーの使用。
さらに、本発明のスクリーニング方法は、前記可能性のある結合パートナーのその他の活性化剤又は機能的阻止剤の効果を決定するために使用されてもよい。
さらに、HABD変異体又は断片がスクリーニングに使用されてもよい。これは、抗血管形成分子を見出すための、より特異的な検索を提供するかもしれない。
一つの実施形態において、可能性のある結合パートナーは、タンパク質、糖タンパク質、プロテオグリカン、ヘパラン硫酸、脂質、グリカン、配糖体及び糖類を含む群より選択される。
もう一つの実施形態において、可能性のある結合パートナーは、受容体分子、又は受容体分子の一部、又は細胞表面受容体分子もしくは受容体分子ではない細胞表面に位置する分子と結合する分子である。
さらにもう一つの実施形態において、可能性のある結合パートナーは、細胞外マトリックス、組織洞、リンパ管又は血管に局在している細胞外分子である。
さらにもう一つの面において、本発明は、前記の方法により見出されたCD44ヒアルロン酸結合ドメインを含む分子の結合パートナーに関する。血管形成を促進又は阻害する分子であり、従って血管形成の新規阻害剤の開発のための可能性のある標的である前記結合パートナー、例えば、増殖因子受容体(例えば、VEGF受容体ファミリー、FGF受容体ファミリー、EGF受容体ファミリー、PDGF受容体ファミリー)のような可溶性血管形成因子の受容体、細胞外マトリックス(例えば、インテグリン、シンデカン、プロテオグリカン)の受容体、細胞−細胞接着受容体(例えば、カドヘリン、Ig様スーパーファミリー、セレクチン)を含む、通常、血管形成促進シグナリングを与える細胞表面受容体。その受容体は、内皮細胞へ血管形成促進シグナルを伝達するか、又は抗血管形成シグナリングを阻止するか、又は内皮細胞における抗血管形成シグナリングを促進する。シグナルを発生させるためのこの受容体の活性化は、細胞外リガンドとの結合、又は細胞内シグナリングイベントによる受容体の細胞質ドメインを標的とする活性化により起こる。又は、細胞表面にあるその受容体は、そのリガンドを細胞内受容体(例えば、核受容体)へ輸送し指向化する担体として機能する。これらは、いずれも、特許請求の範囲に記載されたスクリーニング方法により同定され得る、そして抗血管形成標的として利用され得る、可能性のある結合パートナーの例である。
さらにもう一つの面において、本発明は、CD44ヒアルロン酸結合ドメイン、そのアナログ又は変異体又は一部を含む分子又は遺伝情報と、可能性のある結合パートナー又はその一部とを、別々のバイアルに含む、前記の方法を実施するためのキットに関する。
さらにもう一つの面において、本発明は、内皮細胞のターゲティングのための、CD44ヒアルロン酸結合ドメイン、並びにそのアナログ、組換えバリアント及び変異型バリアント又はその断片を含む分子の使用にも関する。本発明のCD44−HABD分子は、内皮細胞との結合能を示しているため、そのような細胞のターゲティングに使用され得る。
一つの実施形態において、その分子は、化学療法特性及び遺伝子治療特性を示す部分をさらに含む。これによって、本発明のCD44−HABD分子の修飾型バリアントは、内皮細胞に対する抗腫瘍薬として使用され得る。当業者が理解するように、本発明のCD44−HABD分子にカップリングされる機能は、抗内皮細胞増殖及び/又は遊走、アポトーシス促進、又は内皮細胞もしくはその他の血管細胞の必須機能の抑止のような、抗腫瘍以外の特性を有していてもよい。しかしながら、抗腫瘍特性を有する部分は、一つの好ましい実施形態である。
「化学療法特性を示す」とは、この特性を有する分子が、細胞もしくは組織のインビトロ組織培養物の使用、酵素活性、例えばキナーゼ、ホスファターゼ、グリコシル化、アセチル化、タンパク質分解、リンカーライゲーションもしくはその他の酵素活性のインビトロスクリーニング、プロトン移動、インビトロもしくはインビボのイオンポンプ機能のスクリーニング、及び/又は細胞増殖、アポトーシスもしくはその他の細胞死の手段、腫瘍の進行、転移、侵襲、血管形成及び/もしくは組織ホメオスタシスのインビボもしくはインビトロのスクリーニングにより測定されるような、標的とされた細胞の増殖を阻害し、かつ/又はそれらを死滅させる能力を有することを意味する。
化学療法特性及び/又は遺伝子治療特性を示す部分は、例えば、当業者に既知であろう遺伝子治療、様々な化学療法のための種々のウイルス、habd、その変異体又は断片とカップリングされた裸のDNA、並びに制限はされないが脂質、ペプチド及びタンパク質を含むその他のDNA担体より選択され得る。
例えば、Arapら(Science,1998,279:377−380)、Ellerbyら(Nature Medicine,1999,5;9:1032−1038)及びTrepelら(Human Gene Therapy,2000,11:1971−1981)は、内皮細胞のターゲティングのための、ドキソルビシン分子(cytostatica)のカップリング、アポトーシス誘導性ペプチドのカップリング及びウイルスのカップリングをそれぞれ開示している。これらの文献は、参照としてここに組み込まれる。
ウイルスのカップリングは、内皮ターゲティング分子が遺伝子治療に使用され得る方法に関する一例である。
従って、さらにもう一つの実施形態において、本発明は、CD44ヒアルロン酸結合ドメイン、並びにそのアナログ、組換えバリアント及び変異型バリアント又は断片と、化学療法特性及び/又は遺伝子治療特性を示す部分とを含む分子にも関する。
さらにもう一つの実施形態において、本発明は、医学的使用のための、前記定義のような化学療法特性を有する部分とカップリングされた本発明の分子に関する。
以下、例示のみを目的とし、決して本発明の範囲を制限するものではない実施例を参照しつつ、本発明を説明する。
実施例
実施例1−GST融合タンパク質としての野生型及び変異型のヒトCD44 HA結合ドメインの構築及び精製
ヒトCD44標準アイソフォームcDNA[Stamenkovicら、EMBO J 1991;10:343−8]を使用して、オリゴヌクレオチド5’CGCGAATTCCAGATCGATTTGAATATG3’(配列番号:13)(内部EcoRI切断部位を含有している)及び5’CGCGAGCTCCTTCTAACATGTAGTCAG3’(配列番号:14)(内部SacI切断部位を含有している)により、アミノ酸21〜132をカバーするヒアルロン酸結合ドメインをPCR増幅した。得られたPCR増幅産物を、pGEX−KGベクター[Guan及びDixon、Anal Biochem 1991;192:262−7]へクローニングした。CD44HABDヒアルロン酸非結合性変異体の作製は、製造業者のプロトコル(Quickchange(登録商標)、Stratagene)に従い、部位特異的突然変異誘発により実施した。突然変異誘発オリゴ対R41A(5’GAGAAAAATGGTGCCTACAGCATCTCTCGG−3’(配列番号:15)、5’AGATGCTGTAGGCACCATTTTTCTCCACG−3’(配列番号:16))及びR78SY79S(5’GACCTGCAGCTCTGGGTTCATAG3’(配列番号:17)、5’ATGAACCCAGAGCTGCAGGTCTC3’(配列番号:18))を、それぞれR41A変異及びR78S、Y79S変異の野生型CD44HABDへの導入のため使用した。
製造業者の仕様書に従い、Ambion(Austin TX)のRNAqueousキットを使用して、ニワトリCAM及びイヌ肝臓のRNAをそれぞれの組織から精製した。ニワトリ及びイヌのCD44−HABDをコードするcDNAを、それぞれの種から、CD44のヌクレオチド63〜81及び359〜330に特異的なプライマーを用いたRT−PCRにより入手した。プライマー対は、以下の通りであった:ニワトリについては5’−CAGAGACACAATTCAATATA−3’(配列番号:19)及び5’−TTGGCTCACATGCTTTG−3’(配列番号:20)、イヌについては5’−CGCAGATCGATTTGAACATA−3’(配列番号:21)、5’−CCGATGTACAATCCTCTTC−3’(配列番号:22)。配列番号3(イヌ)及び配列番号5(ニワトリ)に対応するcDNAを、Hisタグとの融合体として大腸菌においてタンパク質を発現する細菌発現ベクターpET15b(Novagen)へクローニングした。野生型GST−CD44HABD及びR41A、R78S、Y79S変異型GST−CD44HABDの発現を、OD600=0.7の時点で1mM IPTGにより27℃で大腸菌BL21株において誘導し、製造業者のプロトコルに従いグルタチオンアガロースビーズ(Sigma)を使用して精製した。得られたタンパク質は、SDSポリアクリルアミド電気泳動により分離された調製物のクーマシーブリリアントブルー染色により検出されたように、本質的に純粋であった(図1)。ニワトリ及びイヌのCD44HABDを、製造業者のプロトコルに従い、HICAM樹脂(Sigma)を使用して精製した。得られたタンパク質は、やはり、SDS−ポリアクリルアミドゲルのクーマシーブリリアントブルー染色により判断されたように、本質的に純粋であり、汚染物質を含んでいなかった。
実施例2−組換え野生型CD44HABDは、用量依存的にヒアルロン酸(HA)と結合することができ、ヒト大動脈内皮細胞(HAEC)のHAへの走触性を阻害することができるが、変異型はそうでない
1mg ml−1の高分子量ヒアルロン酸(Sigma)を含むPBSを使用して、室温(RT)で一夜、マキシソープ(Maxisorp)(Nunc)プレートをコーティングした。ウェルをPBSで洗浄し、RTで2時間2%BSAによりブロッキングした。PBSで希釈された精製されたタンパク質をウェルに添加し、RTで1時間インキュベートした。PBS−Tによる3回の洗浄の後、マウス抗GST抗体B−14(Santa Cruz Biotechnology)をRTで1時間インキュベートした後、さらに洗浄し、HRP結合ヤギ抗マウス二次抗体(Dako)と共にRTで1時間インキュベートした。HA結合をOPD発色性基質(Sigma)により可視化し、吸光度を450nmで読み取った。図2Aに示されるように、野生型CD44融合タンパク質は、濃度依存的にHAと結合するが、変異体はそうでなかった。
ヒト大動脈内皮細胞(HAEC)をCloneticsから入手し、10%FCS、2μg ml−1マウスEGF(Sigma)及び50μg ml−1ゲンタマイシンが補足されたEBM−2培地(Clonetics)中で増殖させた。細胞遊走アッセイを、トランスウェル(Transwell)遊走チャンバー(孔径8mm;Costar)において実施した。チャンバーの下室は、1μg ml−1高分子量ヒアルロン酸(Sigma)を含有していた。CD44HABD、CD44HABDR41A又はGST(10μg ml−1)を、下室に添加した。抗体阻害アッセイのため、細胞を、10μg ml−1抗CD44 mAb A3(Guoら、1993,1994)と共に30分間プレインキュベートした。大動脈内皮細胞を、トランスウェルチャンバーの上室に添加し、2.5時間、膜の下側へと遊走させた。遊走した細胞を固定し、0.5%クリスタルバイオレットにより染色した。洗浄後、膜を乾燥させ、結合した色素を、10%酢酸により溶出させた。回収された溶出液の光学濃度を、600nmで分光光度的に読み取った。図2Bに示された結果は、野生型CD44HABDは、ヒト大動脈内皮細胞のHAへの遊走を阻害したが、各非HA結合性R41A変異体はそうでなく、遊走が、CD44のHAとの結合を特異的に阻止する抗体(A3)によっても阻害されたことを証明している。
実施例3−組換えCD44融合タンパク質は、HA結合に対して非依存的にニワトリCAM内の血管形成を阻止する
10日齢ニワトリ胚を、[Brooksら、J Clin Invest 1995;96:1815−22]に記載されたようにして調製した。血管形成アッセイのため、100ng ml−1 VEGF(Sigma)、100ng ml−1 TGFα(Sigma)又は1μg ml−1 bFGF(Gibco Lifetech)を含浸させたフィルターディスクを、CAM上に置いた後、毎日、10μgのCD44HABD、CD44HABDR41AR78SY79S、又は対照としてのGST及びPBS(各群n=6)を異所的に添加した。72時間後、フィルターディスク及び周囲のCAM組織を、解剖顕微鏡において解剖し、血管形成を定量した。血管形成を、フィルターディスク直下のCAMエリア内の血管分枝点の数として査定した。
GST−CD44HABD及びGST−CD44HABDR41AR78SY79Sによる処理は、VEGF、bFGF又はTGFαの血管形成効果を完全に消失させたが、GST処理はそうでなく(図3a〜d)、このことは、可溶性CD44HABDが三つの別個の血管形成因子により誘導される血管形成を阻止することを示している。HA非結合性変異体が同等に血管形成を阻害する効果を有していたため、この阻害はHA結合に対して非依存性である。
実施例4−組換えCD44HABDタンパク質はニワトリCAMにおける異なる腫瘍細胞系の増殖を阻止する
SMMU−1ヒト黒色腫細胞は、原発腫瘍から最初に単離されたものであり、CD44陰性である(Guoら、Cancer Res 1994;54:1561−5)。HepG2ヒト肝細胞癌を、10%ウシ胎仔血清及び50mgml−1ゲンタマイシンを含有しているRPMI1640中で増殖させた。SMMU−1細胞及びM21細胞は、10%ウシ胎仔血清及び50μgml−1ゲンタマイシンを含有しているDMEM中で増殖させた。細胞をトリプシン処理によりプレートから剥離し、10日齢ニワトリ胚のCAM上に100万個の細胞を播いた。腫瘍を、ヒト又はニワトリのいずれか起源の融合タンパク質10μgを含むPBS 100μl、又は媒体単独により2日毎に処理した。7日後、腫瘍を切除し、湿重量を決定した。図4に示されるように、テストされた腫瘍細胞系全ての腫瘍増殖が、有意に阻害された。
実施例5−組換えCD44融合タンパク質はヌードマウスにおける腫瘍増殖を阻害する
1×10個のSMMU−1細胞を、6週齢雌BALB/cABomヌードマウス(M&B)の背部に皮下注射した。翌日、マウスに、体重1kg当たり2.4mgのGST−CD44HABD、GST−CD44HABDR41AR78SY79S又はGST単独を含むPBS 100μlを、腫瘍の近位に皮下注射した。その処理を2日毎に繰り返し、2週間後に動物を屠殺し、腫瘍を解剖し、重量に関して分析し、組織分析用に調製した。CD44HABD又は非HA結合性変異体CD44HABDR41AR78SY79Sによるマウスの皮下処理は、GST処理対照と比較して、腫瘍増殖を有意に低下させた(図5a、c、全ての時点においてP<0.05)。16日目にマウスを屠殺した場合、CD44HABD及びCD44HABDR41AR78SY79Sにより処理されたマウスは、GST処理マウスより平均して45%小さい腫瘍負荷(それぞれ47%及び43%)を有していた(図5b)。
免疫組織化学的分析のため、4μm厚さの組織切片を、ホルマリン固定されパラフィン包埋された類似サイズのSMMU−1腫瘍から切り出した。組織切片における血管染色を、ヤギ抗マウスPECAM−1(Santa Cruz Biotech)一次抗体を使用して実施し、一次抗体結合を、アルカリホスファターゼ結合抗ヤギ二次抗体により検出し、ベクタステイン(Vectastain)キット(Vector Laboratories)を使用して現像した。PECAM−1陽性血管の染色による腫瘍の免疫組織化学的分析は、CD44HABD及びCD44HABDR41AR78SY79で処理された腫瘍が、腫瘍辺縁においても、より少なく血管新生されていることを示した(図5d)。
実施例6−CD44−HABD融合タンパク質はヌードマウスにおけるヒト膵臓癌の増殖も阻害する
1×10個のBxPC−3(ATCC,Manassas,Virginia)細胞を、6〜8週齢雌BALB/cABomヌードマウス(M&B,Ry,Denmark)の背部に皮下注射した。腫瘍結節が出現した時点で、マウスに、腫瘍の近位に、20μg(BxPC−3)又は50μg(SMMU−1)のGST−CD44HABD、GST−CD44HABDR41AR78SY79S又はGSTを含むPBS 100μlを皮下注射により与え始めた。その処理を2日毎に繰り返し、対照腫瘍の大部分が直径25mmに達した時点で、動物を屠殺した。腫瘍体積を、式(幅×長さ)×0.52を使用して計算した。実験終了時、腫瘍を解剖し、重量に関して分析し、組織分析用に調製した。BxPC−3細胞は、徐々に増殖する腫瘍を与えた。GSTで処理された対照は、マウスが屠殺された52日目に、0.267±0.042gという平均重量に達した(図6a〜b)。GST−CD44HABD又はGST−CD44HABDR41AR78SY79Sによるマウスの処理は、BxPC−3腫瘍増殖を有意に阻害し、対照と比較してそれぞれ60%(0.108±0.028g)及び70%(0.085±0.017g)平均腫瘍重量を低下させた(P<0.05;n=6)。
実施例7−組換えCD44HABDはインビトロの内皮細胞増殖を特異的に阻害し、内皮細胞周期を阻止する
細胞周期分析のため、対数増殖期の初代ヒト血管内皮細胞(HUVEC)、ウシ肺動脈内皮(CPAE)細胞、初代ヒト線維芽細胞(NHDF)、MCF−7細胞又はSMMU1細胞を、30μg/ml GST−CD44HABD、GST−CD44HABDR41AR78SY79S、GST又はPBSの存在下で48時間インキュベートした。細胞を30μg/mlブロモデオキシウリジン(BrdU)により60分間パルス処理し、採集し、氷冷エタノールで固定した。次いで、細胞を、1:50希釈の抗BrdU mAb G3G4(Developmental Studies Hybridoma Bank,University of Iowa,Iowa)によりBrdUに関して染色した後、ヨウ化プロピジウムによる染色と平行して、フルオレセインイソチオシアネート結合ヤギ抗マウス抗体(Jackson Immunoresearch,West Grove,Pennsylvania)により染色した。次いで、細胞周期分布を、FACScanフローサイトメーター(Becton Dickinson,Franklin Lakes,New Jersey)により分析した。
GST−CD44HABD又はGST−CD44HABDR41AR78SY79Sへ曝されたヒト血管内皮細胞及びウシ肺動脈内皮細胞は、対照処理細胞(25%;図7)と比較して、著しく低下したS期の細胞の量を示した(それぞれ5%及び6%)。さらに、CD44HABDは、初代ヒト線維芽細胞(NHDF)又はテストされた腫瘍細胞全ての細胞周期に対しては有意な効果を及ぼさず、このことから、CD44HABDによる細胞周期阻害が内皮細胞に特異的であることが示唆された。
実施例8−CD44HABD内の中央ドメインは内皮細胞増殖の阻害活性にとって重要である
内皮細胞増殖の阻害にとって重要なCD44HABD内の領域の分析を開始するため、いくつかのCD44の欠失変異体をPCRを使用して作成した。三重変異体CD44HABDを鋳型として使用した。CD44HABDに特異的なオリゴヌクレオチドを、ベクター特異的なプライマーと共にPCR増幅に使用し、産物をライゲートさせ、CD44HABDのaa21〜60、21〜100又は93〜132をそれぞれ産生するベクターを得た。wt CD44HABD及び3mut CD44HABDの配列が、欠失変異体21〜100、21〜60及び93〜130と共に図8Aに示されており、その配列は、配列番号23(21〜100)、配列番号24(21〜60)及び配列番号25(93〜132)として表に記載されている。内皮細胞増殖の阻害に関与しているCD44HABD中央ドメインの配列は、配列番号26に示されている。全ての組換えタンパク質が、実施例1に記載されたようにして細菌において産生され、精製された。
対数増殖期のウシ肺内皮細胞(CPAE)を、10%血清を含有している培地中で示されたタンパク質(最終濃度それぞれ15μg/ml及び30μg/ml)により48時間処理した。細胞増殖を、顕微鏡写真撮影(図8B)、又はMTT染色(Sigma)及び分光光度法(図8C)によりアッセイした。図8Cに示されるように、CD44HABD aa21〜100、しかし21〜60又は93〜130はそうでない。従って、内皮細胞増殖の阻害にとって重要な配列は、例えばCD44HABDのaa61〜100(配列番号26)の領域にマッピングされた配列を含む。しかしながら、完全CD44HABD内の隣接配列による寄付も、否定はされない。
組換えのGSTタンパク質及びGST−CD44タンパク質のSDS PAGEを示す。ゲルはクーマシーブリリアントブルーにより染色された。分子量マーカーが右側に示されている。 組換えCD44ヒアルロン酸結合ドメインがヒアルロン酸と結合することを示す。a、野生型CD44HABDは、固定化されたHAと結合するが、R41A変異体、R78SY79S変異体又はR41AR78SY79S変異体は結合しない。 組換えCD44ヒアルロン酸結合ドメインがヒアルロン酸と結合することを示す。b、CD44HABDはヒト大動脈内皮細胞のHAへの遊走を阻害するが、R41A HA非結合性変異体には効果がない。HA結合を阻止するCD44に対するモノクローナル抗体A3は、内皮細胞遊走も阻害する。 組換えヒトCD44ヒアルロン酸結合ドメインがニワトリ絨毛尿膜におけるインビボの血管形成を阻止することを示す。a、血管形成がbFGFにより誘導された典型的な血管形成実験からのフィルターディスク及び関連CAM。b〜d、血管形成は血管枝ポイントの数;平均血管形成指数±SEMとして査定された。(P<0.05)、有意な結果。 組換えヒトCD44ヒアルロン酸結合ドメインがニワトリ絨毛尿膜におけるインビボの血管形成を阻止することを示す。b、血管形成は血管枝ポイントの数;平均血管形成指数±SEMとして査定された。(P<0.05)、有意な結果。 組換えヒトCD44ヒアルロン酸結合ドメインがニワトリ絨毛尿膜におけるインビボの血管形成を阻止することを示す。c、血管形成は血管枝ポイントの数;平均血管形成指数±SEMとして査定された。(P<0.05)、有意な結果。 組換えヒトCD44ヒアルロン酸結合ドメインがニワトリ絨毛尿膜におけるインビボの血管形成を阻止することを示す。d、血管形成は血管枝ポイントの数;平均血管形成指数±SEMとして査定された。(P<0.05)、有意な結果。 組換えCD44ヒアルロン酸結合ドメインがニワトリCAMにおける肝細胞癌(HepG2)の増殖を阻害することを示す。 組換えCD44ヒアルロン酸結合ドメインがニワトリCAMにおける黒色腫(SMMU−1、M21)及び肝細胞癌(HepG2)の増殖を阻害することを示す。 組換えCD44ヒアルロン酸結合ドメインがニワトリCAMにおける黒色腫(SMMU−1、M21)の増殖を阻害することを示す。 組換えCD44ヒアルロン酸結合ドメインがCD44陰性黒色腫増殖を阻害することを示す。a、CD44HABD、CD44HABDR41AR78SY79S又は対照としてのGSTにより処理されたヌードマウスにおけるs.c.SMMU−1腫瘍の増殖曲線(各群n=8)。 組換えCD44ヒアルロン酸結合ドメインがCD44陰性黒色腫増殖を阻害することを示す。b、16日目の腫瘍重量(黒線は中央値を表している)。 組換えCD44ヒアルロン酸結合ドメインがCD44陰性黒色腫増殖を阻害することを示す。c、示されたようにして処理された16日目のマウスの代表的な写真。 組換えCD44ヒアルロン酸結合ドメインがCD44陰性黒色腫増殖を阻害することを示す。d、高倍率視野(HPF)1個当たりの腫瘍辺縁における血管密度。(P<0.005)、**(0.05)有意な結果。 CD44−HABD融合タンパク質は、ヌードマウスにおけるヒト膵臓癌細胞の増殖を阻害する。GST−CD44HABD(四角)、GST−CD44HABDR41AR78SY79S(三角)又は対照としてのGST(菱形)により処理されたヌードマウスにおけるBxPC−3膵臓腺癌腫瘍(n=6〜7)(a)。 CD44−HABD融合タンパク質は、ヌードマウスにおけるヒト膵臓癌細胞の増殖を阻害する。b、実験終了時の平均BxPC−3腫瘍重量。グラフ内の値及びバーは平均±s.e.mを表す。アステリスクはP<0.05を示す。 組換えCD44HABDは内皮細胞周期を特異的に阻止する。GST(黒)、GST−CD44HABD(薄い影)又はGST−CD44HABDR41AR78SY79S(濃い影)により処理された場合の、S期の細胞の割合。HUVEC、ヒト血管内皮細胞;CPAE、ウシ肺動脈内皮細胞;NHDF、正常ヒト皮膚線維芽細胞;MCF−7、ヒト乳癌細胞。 内皮細胞増殖に対するCD44HABD欠失変異体の効果を示す。CD44HABD欠失変異体は、3mut CD44HABD(変異の位置は、太字で示されている、図8A)に由来し、組換えタンパク質は実施例1に記載されたようにして産生され精製された。 内皮細胞増殖に対するCD44HABD欠失変異体の効果を示す。CD44HABD欠失変異体は、3mut CD44HABD(変異の位置は、太字で示されている、図8A)に由来し、組換えタンパク質は実施例1に記載されたようにして産生され精製された。ウシ肺内皮細胞(CPAE)が、10%血清を含有している培地中で示されたタンパク質(最終濃度それぞれ15μg/ml及び30μg/ml)により48時間処理された。細胞増殖は、顕微鏡写真(B)。 内皮細胞増殖に対するCD44HABD欠失変異体の効果を示す。CD44HABD欠失変異体は、3mut CD44HABD(変異の位置は、太字で示されている、図8A)に由来し、組換えタンパク質は実施例1に記載されたようにして産生され精製された。MTT染色(Sigma)及び分光光度法(C)によりアッセイされた。
配列番号13及び14はPCRプライマーの配列である。
配列番号15〜18は変異型プライマーの配列である。
配列番号19〜22はRT−PCR−プライマーの配列である。
配列番号23〜25は欠失変型体の配列である。
【配列表】
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Claims (21)

  1. 血管形成及び/又は内皮細胞増殖の阻害と関係がある状態を治療するための医薬品の製造のためのCD44ヒアルロン酸結合ドメイン(CD44−HABD)の非HA結合性バリアント、並びにそれらのアナログ、組換えバリアント及び変異型バリアント又はその断片を含む分子の使用。
  2. CD44−HABDがそれを非HA結合性にする変異を少なくとも1個含む請求項1に記載の使用。
  3. (1個以上の)変異がF34A、F34Y、K38R、K38S、R41A、Y42F、Y42S、R46S、E48S、K54S、Q65S、K68S、R78K、R78S、Y79F、Y79S、N100A、N100R、N101S、Y105F、Y105S、S112R、Y114F、F119A及びF119Y、好ましくはR41A、R78S、Y79Sより選択される請求項2に記載の使用。
  4. CD44ヒアルロン酸結合ドメインは少なくとも55%、より好ましくは少なくとも65%、最も好ましくは少なくとも75%という配列番号:2の配列との相同性を有する請求項1〜3のいずれかに記載の使用。
  5. 組換えバリアントがCD44−HABD部分とGST部分とを有し、CD44−HABD部分が非HA結合性型である請求項1〜4のいずれかに記載の融合タンパク質の使用。
  6. CD44ヒアルロン酸結合ドメインの非HA結合性バリアントを含む分子が、ヒトCD44−HABD(配列番号:2)、イヌCD44−HABD(配列番号:4)、ニワトリCD44−HABD(配列番号:6)、ヒトCD44−HABD−R41A(配列番号:8)、ヒトCD44−HABD−R78SY79S(配列番号:10)CD44−HABD−R41AR78SY79S(配列番号:12)、CD44−HABD(21−100)(配列番号:23)及びCD44−HABD(61−100)(配列番号:26)を含む群より選択され、これらの配列がこれらの配列を非HA結合性にする少なくとも1個の修飾をさらに含む請求項1〜5のいずれか一項に記載の使用。
  7. 分子がヒト、イヌ、ニワトリ、霊長類の動物、ラット又はマウスを起源とする分子である請求項1〜6のいずれか一項に記載の使用。
  8. 治療される状態が、黄斑変性症、糖尿病性網膜症及び網膜低酸素状態のような失明又は視覚障害を引き起こす眼疾患、慢性関節リウマチのような慢性炎症の状態、乾癬、アテローム性動脈硬化症、再狭窄、並びに癌の増殖及び転移、並びに乳房、前立腺、結腸、肺、皮膚、肝臓、脳、卵巣、精巣、骨格、上皮、内皮、膵臓、腎臓、筋肉、副腎、腸、内分泌腺、口腔、頭部及び頸部、又はその他の固形組織起源の癌、又は任意の型の白血病、及び血管腫のようなあらゆる型の癌疾患及び腫瘍より選択される請求項1〜7のいずれか一項に記載の使用。
  9. 内皮細胞のターゲティングのためのCD44ヒアルロン酸結合ドメイン並びにそのアナログ、組換えバリアント及び変異型バリアント又は断片を含む分子の使用。
  10. 分子が化学療法特性及び/又は遺伝子治療特性を示す部分をさらに含む請求項9に記載の使用。
  11. CD44−HABD部分、GST部分及び/又は化学療法特性を示す部分を含む組換え分子であって、CD44−HABD部分は、F34A、F34Y、K38R、K38S、R41A、Y42F、Y42S、R46S、E48S、K54S、Q65S、K68S、R78K、R78S、Y79F、Y79S、N100A、N100R、N101S、Y105F、Y105S、S112R、Y114F、F119A、F119Y、好ましくはR41A、R78S、Y79Sより選択される変異型のうちの少なくとも1個により変異されている組換え分子。
  12. CD44−HABD部分が配列番号:2、配列番号:4、配列番号:6、配列番号:8、配列番号:10、配列番号:12、配列番号:23、配列番号:26のアミノ酸配列のうちのいずれか1個の修飾されたバリアントにより規定される請求項11に記載の組換え分子。
  13. CD44−HABD部分が修飾型であるヌクレオチド配列:配列番号:1、配列番号:3、配列番号:5、配列番号:7、配列番号:9、配列番号:11のうちのいずれかと少なくとも55%の相同性、好ましくは65%の相同性、より好ましくは75%の相同性を有する配列、最も好ましくは修飾型であるヌクレオチド配列:配列番号:1、配列番号:3、配列番号:5、配列番号:7、配列番号:9、配列番号:11のうちのいずれかである配列によりコードされる請求項11又は12に記載の組換え分子。
  14. 医学的使用のための請求項11〜13のいずれか一項に記載の組換え分子。
  15. 請求項1〜14のいずれか一項に記載の分子の少なくとも1個を少なくとも1個の薬学的に許容される担体又は賦形剤との混合物として、又はそれらと共に含む薬学的組成物。
  16. 請求項1〜14のいずれか一項に記載の分子の薬学的な用量を投与することを含む患者における腫瘍又はその他の疾患の治療方法。
  17. 以下の工程を含む請求項1〜14のいずれか一項に記載の分子の結合パートナーのスクリーニング方法:
    a)CD44ヒアルロン酸結合ドメインを含む分子を準備する;
    b)可能性のある結合パートナーを前記分子と接触させる;及び
    c)前記可能性のある結合パートナーに対する前記分子の効果を決定する。
  18. 可能性のある結合パートナーがタンパク質、糖タンパク質、プロテオグリカン、ヘパラン硫酸、脂質、グリカン、配糖体及び糖類を含む群より選択される請求項17に記載の方法。
  19. 可能性のある結合パートナーが受容体分子、受容体分子の一部、細胞表面受容体分子もしくは受容体分子ではない細胞表面に位置する分子と結合する分子である請求項17又は18に記載の方法。
  20. 請求項17〜19のいずれか一項に記載の方法により見出された請求項1〜14のいずれか一項に記載の分子の結合パートナー。
  21. 請求項1〜14のいずれか一項に記載の分子と請求項20に記載の可能性のある結合パートナーを別々のバイアルに含む請求項17〜19のいずれか一項に記載の方法を実施するためのキット。
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