JP2006501139A - 血管形成阻害の標的としての細胞表面トロポミオシン - Google Patents

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Abstract

本発明は、内皮細胞および/または腫瘍細胞上で発現されたトロポミオシン(Tmp)を標的にすることによって、血管形成を阻害し、そして腫瘍および癌を処置するための新規な方法、血管形成のインヒビターを結合する、Tpmポリペプチドおよびペプチド、ならびにそれらの改変体および誘導体、そして血管形成をブロックまたは刺激する抗Tpm抗体に関する。HKのD5サブユニットに結合し、血管形成を阻害する環状ペプチドもまた含まれる。Tpmに結合する候補抗血管形成分子として試験化合物をスクリーニングする方法が開示される。本発明のタンパク質、ペプチド、改変体および誘導体を含むアフィニティーリガンドもまた開示される。

Description

(発明の背景)
(発明の分野)
生化学および医学の分野における本発明は、内皮細胞および/または腫瘍細胞の表面上に発現されたトロポミオシンを標的にすることによって、血管形成を阻害し、腫瘍および癌を処置するための新規の方法と、血管形成のインヒビターを結合するトロポミオシンポリペプチドおよびペプチドと、血管形成をブロックまたは刺激する抗トロポミオシン抗体と、に関する。
(背景技術の説明)
血管形成、すなわち既存の毛細血管からの新しいものの形成(Folkman,J.,N.Engl.J.Med.,1971,285:1182−1186;Hanahan Dら,Cell,1996,86:353−364)は、胚発育、創傷治癒、および女性の生殖機能の正常な部分である。しかし、血管形成はまた、特定の疾患の確立および進行において病原性の役割も果たす。癌、慢性関節リウマチ、糖尿病性網膜症は、このような疾患の例である(Carmeliet Pら,Nature,2000,407:249−257)。抗血管形成治療は、こうした疾患の進行を阻害することが期待できる。
血管形成は、いくつかの血管形成促進サイトカインによって誘導され得る。癌の状況において、低酸素状態下の腫瘍細胞は、血管内皮増殖因子(VEGF)および/または線維芽細胞増殖因子(bFGF)を分泌する。これらのタンパク質は、拡散し、局部的な脈管構造において内皮細胞(EC)上の特定のレセプターに結合し、血管形成を優先して、血管形成促進力と抗血管形成力とのバランスを乱す。これらのタンパク質を結合する結果、ECは活性化されて、(a)関連する組織マトリックスの再構築を誘導する酵素を分泌し、(b)インテグリンなどの接着分子の発現のパターンおよびレベルを変更する。マトリックスの分解に続き、ECは増殖して低酸素腫瘍へと転移し、新しい血管の産生および成熟という結果につながる。
興味深いことに、多くの抗血管形成因子は、マトリックスタンパク質の分解から生じる−すなわち血管形成促進酵素の作用の結果である。例として、エンドスタチン、XIII型コラーゲンのフラグメント(O’Reilly,M.S.ら,Cell 1997,88:277−285)、プラスミノゲンのkringle5(O’Reilly,M.S.ら,Cell,994,79:315−328)およびPEX、MMP−2のC末端非触媒サブユニット(Brooks P.C.ら,Cell,1998,92:391−400)が含まれる。
多量の血管形成促進因子が原因で、これらの抗血管形成分子が、原発性腫瘍において血管形成促進のバランスに打ち勝つことができないという概念が生じていた。しかし、それらが循環内に分泌されるので、これらの抗血管形成分子は、腫瘍細胞が浸潤し始め得た他の場所における血管形成を阻害することができる。このため、これらの新しい場所においてこれらの腫瘍細胞を包含する微小転移は休止状態が維持される。この仮説は、何年も前に外科医によってなされた不可解な観察を説明する:顕著な転移性の疾患がない患者の原発性腫瘍を外科的に除去した後の多様な経過時間において、その患者が進行した転移性の疾患を有して戻ってくるのである。
したがって、1つ以上の抗血管形成因子での処置による臨床的な介入は、血管形成のプロセスを阻害し、腫瘍の成長および転移を停止させ得る。文献(上記に引用)における有意な証拠がこの観念を支持する。
無秩序な血管形成は、多くの腫瘍性疾患だけではなく、関節炎、多様な眼の障害、および乾癬を含む異常な新血管形成に関連する多数の非腫瘍性疾患の病理の一因となる。たとえば、Mosesら.,1991,Biotech.9:630−634;Folkmanら.,1995,N.Engl.J.Med.,333:1757−1763;Auerbach,Rら.,1985,J.Microvasc.Res.29:401−411;Folkman,1985,Adv Canc Res 43:175−203;Patz,A,1982,Am.J.Opthalmol.94:715−743;Patz,A,1982,Am.J.Opthalmol.94:552−554を参照されたい。角膜、レンズ、および小柱網の無血管状態の維持は、視覚および通常の眼の生理学にとって重大である。多数の眼の疾患は眼における新血管形成から生じ、それらの疾患のうちのいくつかは失明につながり、それらの疾患としては糖尿病性網膜症、血管新生緑内障、眼の炎症性疾患、および眼の腫瘍(たとえば網膜芽細胞腫)が挙げられる。新血管形成に関連するその他の眼の疾患には、水晶体後線維増殖症、ブドウ膜炎、未熟児網膜症、および黄斑変性が含まれる。約20の眼の疾患が脈絡膜新血管形成に関連し、約40の眼の疾患が虹彩新血管形成に関連する(Waltman DDら.,1978,Am.J.Ophthal.85:704−710およびGartner,S.ら.,1978,Surv.Ophthal.22:291−312)。これらの疾患の現在の処置、特に一旦新血管形成が起こってからの処置は、失明を回避するためには不適切であることがしばしばである。通常の眼の組織(角膜および硝子体)内に存在する血管抑制性因子が病変した状態において失われることを、研究が示唆してきた。
(トロポミオシン(Tpm))
トロポミオシン(Tpm)は、1948年に骨格筋において最初に発見された(Bailey,K.,Biochem.J.(1948) 43:271−279)。Tpmはトロポニン複合体を結合し、それによってCa+2調節された筋収縮を調節する役割を果たす(Perry SV,J Muscle Res.Cell Motil.(2001) 22:5−49;Squire JMら, FASEB J.(1998)12:761−71)。Tpmは後に、遍在性タンパク質であることが発見された(Lin JJ et al.,Int.Rev.Cytol.(1997) 170:1−38)が、これは、選択的スプライシングおよび差示的プロモーター制御の結果として4つの異なる遺伝子から生じる多くのアイソフォームで脊椎動物の非筋肉細胞内において見つけられる(Linら,前出)。これはアクチン、細胞の統合性の維持、ならびに運動、細胞質分裂、および開口分泌のプロセスに関わるアクチン細胞骨格の成分を結合する。他の多くのコイルドコイルタンパク質のように、Tpmの配列は、αヘリックス構造におけるヘプタペプチドモチーフの繰り返しを包含する(Squireら,前出、Linら,前出)。ダイマーの各ユニットは棒状の分子で、他のユニットと絡み合う。
Tpmと血管形成との最初の結びつきは、エンドスタチンが、その抗血管形成の効果を、細胞内のTpmアイソフォーム3(hTm3)との相互作用によって仲介する、という仮定の試験の研究からであった(MacDonald NJら,J.Biol.Chem.(2001).276:25190−196)。この研究では、蛍光顕微鏡によって、透過されたヒトの臍静脈EC(HUVEC)にエンドスタチンが結合することを示され、さらに、インビトロにおいてエンドスタチンがhTm3に結合することが、表面プラズモン共鳴(SPR)によって特徴づけられた。約100μMのKdが開示された。このことは、ナノモルの範囲におけるエンドスタチンの生物活性を示した文献の主部と明らかに矛盾する(O’Reilly MSら.,Cell(1997).88:277−285;Boehm Tら.,Nature(1997)390:404−407)。McDonaldらは、エンドスタチンがインターナリゼーションされて細胞内のTpmに結合し、結果としてアクチン細胞骨格が破壊され、アポトーシスにつながると結論づけた。しかし、この説明は、本発明には当てはまらないように思われる。この文献は、エンドスタチンのための細胞表面レセプターの同一性に関して何ら示していない。固定化したhTm3への結合のKdは、細胞内の結合を反映すると言われるが、関連するレセプターへの結合を正確に反映するはずである測定された生物活性に対応しない。さらに、Tpmが細胞表面上に発現されるという示唆も、エンドスタチン、または他のタイプの細胞に対するその他のリガンドのための細胞表面レセプターとして働き得る、という示唆もなかった。
Tpmは一般的に細胞内タンパク質として知られているが、染色体転座によって作り出される、少なくとも2つのキメラ腫瘍性タンパク質:Trk腫瘍性タンパク質(Nakagawara A,Cancer Lett.(2001).169:107−14)、およびTPM3−ALK融合タンパク質(Lamant Lら.,Blood(1999).93:3088−9510)の細胞外ドメイン(ECD)であるとして報告されている。細胞外二量体Tpmは、融合タンパク質のチロシンキナーゼドメインを永久的に活性化するように見えた。
Kesari KVら(Clin.Exp.Immunol.(1999).118:219−27)は、潰瘍性大腸炎における推定標的自己抗原として、細胞内タンパク質であるTpmアイソフォーム5(hTM5)の研究を行った。hTM5は、膜結合大腸上皮細胞タンパク質(CEP)とゆるやかに会合する形態において,大腸上皮細胞表面およびLS−180大腸癌細胞株の細胞表面において発見されたが、小腸上皮細胞表面には発見されなかった(LS−180細胞は、培養培地の中に、CEPと共にhTM5を同時に放出した)。著者らは、hTM5は大腸において外面化されるが、小腸上皮細胞においては外面化されないと結論づけ、CEPとの物理的関係性に基づいて、hTM5の移送におけるCEPのシャペロン機能の可能性を示唆した。
しかし、限られた数の前記の場合における細胞表面上のTpmのための生理学的役割は、曖昧なままである。さらに、文献には、EC表面にあるTpmに関する報告はない。
(発明の要約)
本発明は、単離されたトロポミオシン(Tpm)関連抗血管形成レセプターポリペプチドまたはペプチドであり、
(a)内皮細胞表面上に発現される全長ネイティブのTpmタンパク質のフラグメント、またはこのフラグメントの改変体であり、
(b)分子量が約17kDaであり、抗血管形成ポリペプチド剤の結合部位である、ネイティブなTpmアイソフォーム、好ましくはヒトアイソフォームの内部フラグメントに、配列において対応するか、またはその改変体であり、
(c)ネイティブTpm内部フラグメント結合部位に結合する抗血管形成ポリペプチド剤に結合する、
単離されたトロポミオシン(Tpm)関連抗血管形成レセプターポリペプチドまたはペプチドに関し、
その中において、ペプチドは約4〜40のアミノ酸を有し、ポリペプチドまたはペプチドの改変体は、ネイティブTpm配列の保存的置換改変体であり、単離された抗血管形成レセプターポリペプチド、ペプチド、または改変体は、ネイティブTpm内部フラグメントと実質的に同様の、抗血管形成ポリペプチド剤に結合する生化学的活性を有する。
上記単離されたポリペプチド、ペプチド、または改変体の好ましい実施形態において、ネイティブTpmアイソフォームは、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、配列番号13、配列番号15、配列番号17、および配列番号19からなる群より選択されるアミノ酸配列を有する。
別の好ましい単離されたポリペプチド、ペプチド、または改変体においては、ネイティブTpmの内部フラグメントは、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14、配列番号16、配列番号18、および配列番号20からなる群より選択されるアミノ酸配列を有する。
請求する前記単離されたポリペプチド、ペプチド、または改変体は、好ましくは以下に結合するものである:(a)ヒトヒスチジン−プロリンリッチ糖タンパク質(HPRG);(b)ウサギHPRG;(c)ヒトまたはウサギHPRGのTpm結合抗血管形成ホモログ、改変体、ドメインまたはフラグメント;(d)2鎖ヒトキニノゲンヒトキニノゲン(HK);(e)HKのD5ドメイン;または(f)HKまたはそのD5ドメインのTpm結合抗血管形成ホモログ、改変体、ドメインまたはフラグメント。上記ポリペプチド、ペプチド、または改変体は、好ましくは、配列番号21、22、23、24、25、および26のいずれか1つ以上に結合する。
前述のものがペプチドまたはペプチド改変体である場合は、そのN末端、C末端、またはNおよびC末端の両方においてキャップされ得る。
また、HKのD5ドメインに結合し、血管形成のインビトロまたはインビボのアッセイにおいて血管形成を阻害する、約4〜20のアミノ酸である環状ペプチドも提供される。
抗血管形成直鎖ペプチドに依存する、本明細書に要約されたすべての方法は、本発明の抗血管形成環状ペプチドと共に実施し得る。
本発明はまた、抗体、好ましくはモノクローナル抗体(mAb)、より好ましくはヒトもしくはヒト化mAb、またはそれらの抗原結合性フラグメント(ABF)に関し、その抗体は、活性化された内皮細胞表面上に発現されるTpmアイソフォームのエピトープに特異的であり、その抗体またはABFは以下を有する:
(a)活性化された内皮細胞に結合し、細胞内で抗血管形成シグナルを生成し、その結果(i)移動、浸潤、増殖、もしくは血管形成を阻害するか、または(ii)アポトーシスを引き起こす、抗血管形成活性;あるいは、
(b)好ましくは競合的結合によって上皮細胞上のTpmに結合して、Tpm結合抗血管形成剤の細胞への結合を阻害し、それにより、そうでなければ抗血管形成剤によって阻害される移動、浸潤、増殖、もしくは血管形成を許容する、または促進する、血管形成促進活性。
前述の抗体またはABFは、好ましくは、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14、配列番号16、配列番号18、または配列番号20のポリペプチドまたはペプチド中に存在する、あるいはそれによって形成される、エピトープに特異的である。
この抗体またはABFは、好ましくは、その中においてTpm結合抗血管形成剤が以下のとおりのものである:(a)ヒトヒスチジン−プロリンリッチ糖タンパク質(HPRG);(b)ウサギHPRG;(c)ヒトまたはウサギHPRGのTpm結合抗血管形成ホモログ、改変体、ドメインまたはフラグメント;(d)2鎖ヒトキニノゲン(HK);(e)HKのD5ドメイン;または(f)HKまたはそのD5ドメインのTpm結合、抗血管形成ホモログ、改変体、ドメインまたはフラグメント。
内皮細胞上で抗血管形成レセプターとしての役割を果たすTpmポリペプチドまたはペプチドの検出に使用され得るこの抗体またはABFは、好ましくは検出可能に標識される。好ましい検出可能な標識には、放射性核種、PET画像化可能因子、MRI画像化可能因子、蛍光分子、蛍光原、発色団、色素原、リン光分子(phosphorescer)、化学発光分子(chemiluminescer)、または生体発光分子(bioluminescer)が含まれる。好ましい放射性核種には、H、14C、35S、67Ga、68Ga、72As、89Zr、97Ru、99Tc、111In、123I、125I、131I、169Yb、および201Tlが含まれる。好ましい蛍光分子または蛍光原には、フルオレセイン、ローダミン、ダンシル、フィコエリトリン、フィコシアニン、アロフィコシアニン、o−フタルデヒド、フルオレスカミン、フルオレセイン誘導体、オレゴングリーン(Oregon Green)、ローダミングリーン(Rhodamine Green)、ロードルグリーン(Rhodol Green)、およびテキサスレッド(Texas Red)が含まれる。
また、前述の検出可能に標識される抗体またはABF、および、診断上許容性のあるキャリヤーを含有する診断上有用なTpm結合抗体組成物も提供される。
別の実施形態は、Tpmまたはそれのエピトープを標的にし、インビトロまたはインビボにおいて血管形成を阻害する治療上有用な抗血管形成抗体またはABFである。こうした組成物は、前述の抗体またはABFを含有し、その抗体またはABFに、必要に応じて、直接または非直接的に、放射性核種、薬物、または毒などの治療上活性な成分が結合される。放射性核種は、47Sc、67Cu、90Y、109Pd、125I、131I、186Re、188Re、199Au、211At、212Pb、および217Biからなる群より選択される。
治療上の抗血管形成薬剤組成物は、前述の抗体(必要に応じて治療上の標識で標識される)および薬学的に受容可能なキャリヤーを、好ましくは注射に好適な形態で含有する。この組成物は、インビトロ、またはインビボ、若しくは双方において血管形成を阻害するものであり得る。
また、前述のとおり治療上有用な血管形成促進抗体またはABF(および薬学的に受容可能なキャリヤーを含有する組成物)も本明細書において提供され、その抗体は、TpmまたはTpmのエピトープを標的にし、インビトロまたはインビボにおいて血管形成を刺激する。この治療上の抗体または薬剤組成物は、好ましくは注射に好適な形態である。
本発明はまた、内皮細胞の移動、浸潤、増殖、もしくは血管形成を阻害する方法、または、内皮細胞のアポトーシスを誘導する方法を提供し、この方法は、活性化された内皮細胞表面上に発現されるTpmに結合する効果的な量の抗血管形成ポリペプチドまたはペプチドと内皮細胞とを接触させ、それによって阻害またはアポトーシスを引き起こす工程を包含する。
この方法において、Tpm結合ポリペプチドは、(a)ヒトヒスチジン−プロリンリッチ糖タンパク質(HPRG);(b)ウサギHPRG;(c)ヒトまたはウサギHPRGのTpm結合抗血管形成ホモログ、改変体、ドメインまたはフラグメント;(d)2つの鎖ヒトキニノゲンヒトキニノゲン(HK);(e)HKのD5ドメイン;または(f)HKまたはそのD5ドメインのTpm結合抗血管形成ホモログ、改変体、ドメインまたはフラグメント;(g)トロポニンT;(h)トロポモジュリン;(i)カルデスモン;(j)アクチン;(k)カルポニン;(l)pEL98;(m)グルタミンデヒドロゲナーゼ;および(n)(g)〜(m)のうちいずれかのTpm結合抗血管形成ホモログ、改変体、ドメインまたはフラグメント;であり得る。
また、疾患または望まれない細胞の移動、浸潤、増殖、または血管形成に関連する状態を有する被験体、好ましくはヒトを処置するための方法も提供され、この方法は、血管形成を阻害するのに効果的な量の前述の薬剤組成物を被験体に投与する工程を包含する。被験者が腫瘍を有するという疾患であった場合、血管形成を阻害すると、結果として腫瘍のサイズや成長速度が減少するか、または腫瘍が破壊(destruction)される。
別の実施形態は、血管形成を強化する必要のある被験体において血管形成を刺激するための方法であり、これは、血管形成促進抗体またはABFを含有する効果的な量の本薬剤組成物を被験体に投与する工程を包含する。
別の実施形態は、生物学的サンプルにおいて、活性化された内皮細胞表面上に発現されるアイソフォームのTpmの存在を検出する方法であり、これは、(a)検出可能に標識された形態の本抗体またはABFとサンプルとを接触させる工程、および(b)このサンプルに結合した標識の存在を検出する工程が含まれる。
生体サンプルにおいてTpmの存在を検出するための代わりの方法としては、(a)活性化された内皮細胞表面上に発現されたTpmに結合する本発明の検出可能に標識された抗血管形成ポリペプチドまたはペプチドとサンプルとを接触させる工程、および(b)このサンプルと結合した標識の存在を検出する工程を包含する。こうした抗血管形成ポリペプチドまたはペプチドの例には、(a)ヒトヒスチジン−プロリンリッチ糖タンパク質(HPRG);(b)ウサギHPRG;(c)ヒトまたはウサギHPRGのTpm結合抗血管形成ホモログ、改変体、ドメインまたはフラグメント;(d)2つの鎖ヒトキニノゲンヒトキニノゲン(HK);(e)HKのD5ドメイン;または(f)HKまたはそのD5ドメインのTpm結合抗血管形成ホモログ、改変体、ドメインまたはフラグメント、が含まれる。
前述の方法で試験され得るサンプルには、血漿、血清、細胞、組織、器官、および細胞、組織、もしくは器官の抽出物が含まれる。
前述の方法において、接触および検出する工程はインビトロにおいて行われ得る;あるいは、接触がインビボにおいて、検出がインビトロにおいて行われる。また、この方法は、接触がインビトロにおいて、検出がインビボにおいて実施され得る。最後に、接触および検出の両方がインビボ内であり得る。
本発明は、Tpmに結合する候補抗血管形成分子としての試験化合物を同定するためのスクリーニング試験を包含する。こうした試験は以下を含む:
(a)(i)Tpmまたは(ii)薬剤または抗体の少なくとも1つが検出可能に標識されている、Tpmと、Tpm結合抗血管形成ポリペプチドあるいはペプチド剤または抗Tpm抗体との原料混合物に、試験化合物を添加する工程;
(b)平行して、試験化合物無しで、同じような量のTpmと、薬剤または抗体とを混合する工程;および
(c)(a)および(b)における薬剤のTpmとの結合を測定する工程。
この中において、(a)における結合が(b)における結合よりも少ない場合は、試験化合物が結合のインヒビターとしてポジティブであるとみなされ、それによって試験化合物は候補抗血管形成分子として同定される。
前述のスクリーニング試験は、インビトロまたはインビボの血管形成アッセイにおける血管形成のインヒビターとしての活性を見るために、候補抗血管形成分子として同定されている試験化合物を試験する工程をさらに包含する。
また、Tpm結合抗血管形成分子またはその結合分子を発現する細胞に結合する、またはそれらを単離するために有用なアフィニティーリガンドも本明細書において提供され、これには、固体の支持体またはキャリヤーに固定化された、上述の単離されたポリペプチドまたはペプチドが含まれる。
上述のアフィニティーリガンドは、以下を含有する複雑な混合物からTpm結合抗血管形成分子を単離するための方法の土台を提供する:
(a)アフィニティーリガンドと混合物とを接触させること;
(b)混合物内のいかなる物質もリガンドに結合するのを可能にすること;
(c)非結合の物質をリガンドから除去すること;および
(d)結合されたTpm結合分子を溶出すること。
抗血管形成レセプターポリペプチドまたはペプチドは以下であり得る:
(i)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14、配列番号16、配列番号18、また配列番号20の配列を有する;
(ii)前述の配列のうち1つのTpm結合ペプチドフラグメントである;または
(iii)これら配列またはそれらのペプチドフラグメントのうちの1つのTpm結合保存的置換改変体である。
(好ましい実施形態の説明)
本出願の発明者は、Tpmが活性化されたEC(EC)表面上に存在すること、および、それが抗血管形成シグナルの重要な媒介物であることを発見していた。
ニワトリの漿尿膜(CAM)におけるHKaによるECアポトーシスの誘導、およびHKaの抗血管形成活性は、モノクローナル抗Tpm抗体(mAb TM−311)によって完全に阻害された。TM−311はまた、精製されたTpmおよび増殖するECの双方に対し、HKaが高親和性(K〜2.6nM)でZn2+に依存して結合をすることをブロックした。mAb TM−311で染色されたECの共焦点顕微鏡による分析、および、インタクトなEC上の細胞表面タンパク質のビオチン標識は、増殖するECの表面上の強化されたTpm露出を明らかにした。よって、本出願の発明者は、HKaの抗血管形成の効果が、EC細胞表面Tpmに対する高親和性結合に依存することを発見した。
本発明がなされる前には、媒介物または抗血管形成シグナルとしてのTpmの役割は、何ら示唆されていなかった。
ニワトリの砂嚢由来の平滑筋Tpm(cTPM1)の配列(ExPASy登録番号#P04267)が配列番号1と以下に示される:
Figure 2006501139
キモトリプシンが切断したTyr(Y)残基にアンダーラインが引かれている。配列番号1の残基61−214に対応するフラグメント(上記下線部)が、HKaD5などの、抗血管形成ポリペプチドリガンドを結合する、より短いポリペプチドとして同定された(以下を参照)。このポリペプチドは以下の配列を有しており、配列番号2とされる。
Figure 2006501139
このポリペプチドは、「抗血管形成リガンド結合ポリペプチド」あるいは「AALBP」と呼ばれる。
本出願の発明者は、抗血管形成ポリペプチド、特にヒトキニノゲン、すなわちHKaのD5ドメインを包含するアフィニティーカラムに対し、cTPM1のキモトリプシン消化物を通過させることによってAALBPを発見した。カラムに結合する物質は、N末端の配列決定に供された。配列はSESVKEAQEであり、cTPM1の残基61−69(配列番号1)、および配列番号2の残基1−9に対応することが測定された。微量な混入物が、異なるN末端配列を有していた。D5結合ポリペプチドおよびそのC末端のサイズは、質量分析法(MS)、特に、マトリックス補助レーザー脱離飛行時間(MALDI−TOF)MSによって測定された。
Tpmのヒトアイソフォームは、8つが知られている−類似の2つの群は、どのアイソフォームであるか不明である−。それらは以下に記載され、その配列が示されている(整列されたフォーマットで)。ニワトリとヒト(およびニワトリとニワトリ)のTpmの間における特定のアラインメントの比較に関する更なる情報が与えられる。また、cTPM1のAALBPに対応するポリペプチドフラグメントも示される。
Figure 2006501139
全長Tpm配列同士のある部分の同一性(%)を含むアラインメントの情報が、表2に示される。
Figure 2006501139
以下の表3は、2つのニワトリTpmアイソフォームおよび8つのヒトTpmアイソフォームの全長配列を示している。また、アンダーラインで示されているのは、前述のcTPM1の場合のように、AALBPに対応する、より短いポリペプチドである。これらのより短いポリペプチドのアミノ酸配列が、別途表4に示される。
Figure 2006501139
Figure 2006501139
Figure 2006501139
本発明は、上記ポリペプチドのうちいずれかの保存的アミノ酸置換改変体を含む。また本発明には、配列番号2、4、6、8、10、12、14、16、18または20に由来する、少なくとも4つのアミノ酸、好ましくは約10〜約40のアミノ酸、またはそれらの保存的置換改変体を有する、オーバーラップするペプチドのセットも含まれる。本発明のポリペプチドおよびペプチドは、(a)HKaD5、またはHPRG、またはHPRGの血管形成ペプチドフラグメントなどの血管形成ポリペプチドまたはペプチドに直接的に結合するか、あるいは(b)細胞表面上に発現されるか、固体の支持体に固定されるか、または本明細書に記載された競合結合アッセイにおける溶液中にあるか、いずれかのTpmタンパク質への、そうした血管形成ペプチドの結合を阻害するか、いずれかであると特徴づけられる。
別の形態において、本発明は、ヒトTpm、好ましくは配列番号5、7、あるいは9、またはそのフラグメント、好ましくは配列番号6、8、または10に相同なペプチドを含有する。1つの実施形態において、このペプチドのアミノ酸配列は、ヒトTpmの野生型フラグメントの配列に少なくとも70%同一である。同一性は、好ましくは少なくとも85%、より好ましくは少なくとも90%である。
cTPM1ポリペプチド配列番号2の場合、TM−311Abはこのフラグメントを認識しない。注目すべきは、TM−311mAbがTpmのHKa結合をブロックするにもかかわらず、このmAbは、HUVECまたはCAMアッセイのような、試験されてきたヒトのシステムにおいて抗血管形成ではない。このmAbは、マウスのシステムにおいて抗血管形成であり、抗腫瘍活性を有する。
本発明は、抗体、好ましくは、前述のようにTpm、またはAALBPなどのTpmポリペプチドもしくはペプチドを直接結合し、細胞表面Tpmを経由して細胞に結合するか、または血管形成EC表面上に発現されたTpmに結合して、その細胞内の抗血管形成シグナルを呼び出すことによって、血管形成のインヒビターまたはアンタゴニストとして作用するmAbに関する。
発明者らは、本明細書において開示された結果に関する特定の機構の説明に縛られることを望まないが、本発明の組成物および方法が、(1)アポトーシスにつながる、ECにおけるシグナルの発生によって仲介される抗血管形成の効果か、(2)表面上にTpmポリペプチドを発現する腫瘍細胞への直接的なアポトーシスシグナルか、(3)両方のメカニズムか、のいずれかによって抗腫瘍の効果を発揮することに想到している。
本発明によれば、細胞表面Tpmに結合し得、アポトーシス経路を開始するか、さもなければ血管形成を阻害するいずれのタンパク質も、望まれない血管形成、例えば、腫瘍の成長および転移に関連する状態を処置するために使用し得る。以下はTpm結合タンパク質の、限定されないリストである(例えば、Perry SV,J Muscle Res.Cell Motil.(2001),22:5−49;Squire JMら,FASEB J.(1998)12:761−771;Lin JJら,Int.Rev.Cytol.(1997).170:1−38参照)。このTpm結合タンパク質は、血管形成を阻害するために、本発明に従って使用し得る:トロポニンT(Smillie,LB,Trends Biochem Sci(1979).4:151−155;Zot ASら,Annu Rev Biophys Chem(1987)16:535−559);トロポモジュリン(Fowler VM,J Biol Chem(1987)262:12792−800);カルデスモン(Marston SBら,Biochem J(1991):279:1−16);カルポニン(Gimona Mら,In:Barany(編),Biochemistry of Smooth Muscle Contraction,pp91−103,Academic Press,New York.(1996);Takahashi Kら,Biochem Biophys Res Commun(1986)141:20−26);pEL98(Takenaga Kら,J Cell Biol(1994)124:757−768);グルタミン酸脱水素酵素(Akutsu Sら,Zool Sci(2000).17:871−879)およびアクチン。
2つの他の分子(トロポニンIおよびトロポニンC)とともに、トロポニンTは、Tpmに結合する三量体を形成する。トロポニンTは、Tpm結合を引き起こすサブユニットである。米国特許番号6,025,331(Mosesら,2000年2月15日)は、これら3つのタンパク質すべてが、bFGFによって誘導されるウシの毛細血管のECの増殖を阻害し得ることを開示した。この文献は、これらのタンパク質が血管形成を阻害するために使用し得ることを示した。Moses,MAら,1999,Proc.Natl.Acad.Sci.USA96:2645−2650は、明らかな均質性に精製されたヒトの軟骨のトロポニンIが、B16−BL6マウス黒色腫モデルを使用した、インビボおよびインビトロにおける血管形成の、およびインビボにおける腫瘍の転移の、強力な、および特定のインヒビターであることを開示した。これらの著者は、トロポニンIがインビトロにおける毛細血管のECの増殖、およびインビボにおける血管形成を阻害したメカニズムについて、公知ではないと述べているが、EC細胞成長および毛細血管の形態形成における、アクチンに関連するタンパク質を含む細胞骨格およびその調節要素の操作を通じたEC細胞形態の調節の公知の効果と関連することを示唆している。ECトロポニンIレセプターの存在は、このタンパク質がEC形態における変化を誘導し得、それが次に、これら細胞の成長を抑制する手段として示唆された。さらに、生理学的条件において、リジン含有量が比較的多いトロポニンI(pI8.88)が、ヘパリンへの親和性を通じて、bFGF、およびおそらくはVEGFへ結合し、そしてEC表面上の硫酸ヘパリンプロテオグリカンについて競合し得ることが示唆された。
前述のように、トロポニンIはTpmに結合しない。むしろ、前述の研究においては、トロポニンTはトロポミオシンを結合するサブユニットであるのに対し、トロポニンIは抗血管形成活性を有していた。
(トロポミオシン結合血管形成インヒビター)
本発明によれば、Tpmはいくつかの抗血管形成タンパク質によって標的とされる。これらは以下に記載される。
(1 ヒスチジンプロリンリッチ糖タンパク質およびそれらのフラグメント)
これらのポリペプチドおよびそれらの抗血管形成特性は、2001年2月14日に出願された、同時係属の、同一出願人による、米国特許出願番号10/074,225にその詳細が記載されており、この文献はその全体が参考として本明細書中に援用される。
全長ヒトHPRGは、アミノ酸配列の配列番号21を有する:
Figure 2006501139
ウサギHPRGは、以下の通りアミノ酸配列の配列番号22を有する:
Figure 2006501139
イタリック:シグナル配列
二重線:Pro−リッチドメイン
一重線:His−Pro(H/P)リッチドメイン
ヒトHPRGのH/Pドメインは配列番号23の配列を有する:
Figure 2006501139
ウサギHPRGのH/Pドメインは配列番号24の配列を有する:
Figure 2006501139
(2 ヒトキニノゲン(HK)およびフラグメント)
HKの成熟した形態の全長配列(配列番号25)が以下に示される:
Figure 2006501139
HKのD5ドメイン(成熟したHK配列のアミノ酸残基384−508;上記表の下線の部分)は、血管形成の、および、細胞の増殖を含む多様なEC機能のインヒビターとして有用である。このことは、2001年7月24日に出願された、本出願の発明者の何人かとの同一人に譲渡されたPCT/US01/23185、「ヒトキニノゲンD5ドメインポリペプチド」に開示されており(A.Mazar & Jose Juarez)、その全体が参考として本明細書中に援用される。
125残基D5ドメインは、配列番号26の配列を有する:
Figure 2006501139
本発明はまた、ヒトまたはニワトリのTpmまたはそれらのAALBPフラグメントの機能的ホモログに関する。機能的ホモログは、生化学的活性および生物学的活性、好ましくは、抗血管形成活性および抗腫瘍活性を有していなければならず、これらの活性は本明細書に記載されるインビトロまたはインビボの方法を使用して試験し得る。この機能的特性を考慮すると、もしタンパク質が配列の類似性、ならびに記載された生化学的活性および生物学的活性を有するのであれば、他種の由来する相同性Tpmタンパク質の使用は、まだ発見されていないタンパク質を含め、本発明の範囲内である。
2つのアミノ酸配列、または2つの核酸配列の同一性%を測定するために、この配列は最適な比較目的のために整列される。(例えば、最適な整列のために、第1および第2アミノ酸配列あるいは核酸配列のひとつまたは両方に、ギャップが導入され得、相同性のない配列は、比較の目的のために無視され得る。)好ましい整列方法において、Cys残基が配列される。
好ましい実施形態において、比較される配列の長さは、参照する配列の長さの少なくとも30%、好ましくは少なくとも40%、より好ましくは少なくとも50%、さらに好ましくは少なくとも60%、さらに好ましくは少なくとも70%、80%、または90%である。例えば、好ましい整列は、ヒトTpm hTPM2(配列番号7)、またはそのフラグメント配列番号8と、アミノ酸残基の少なくとも30%、好ましくは少なくとも40%、より好ましくは少なくとも50%、さらに好ましくは少なくとも60%、さらに好ましくは少なくとも70%、80%、または90%が配列される。次に、対応するアミノ酸(またはヌクレオチド)の位置において、アミノ酸残基(またはコードする配列のヌクレオチド)が比較される。第1の配列における位置が、第2の配列における対応する位置と同じアミノ酸残基(またはヌクレオチド)によって占められている場合、その位置における分子は同一ということになる。(本明細書に使用されるとおり、アミノ酸または核酸の「同一性」は、アミノ酸または核酸の「相同性」と同意義である。)2つの配列間の同一性%は、これらの配列が共有する同一の位置の数の関数であり、この2つの配列の最適な整列のために導入が必要な、ギャップの数、および各ギャップの長さが考慮される。
2つの配列間における配列の比較および同一性%の測定は、数学的アルゴリズムを使用することにより達成し得る。好ましい実施形態において、2つのアミノ酸配列間における同一性%は、 GCGソフトウエアパッケージ(http://www.gcg.comから入手可能)におけるGAPプログラムに組み込まれたNeedlemanおよびWunsch(J.Mol.Biol.48:444−453(1970))アルゴリズムを使用して測定される。この際、Blossom62マトリックスまたはPAM250マトリックスのいずれか、ならびに、16、14、12、10、8、6、または4のギャップ重みおよび1、2、3、4、5、または6の長さ重みが用いられる。別の好ましい実施形態においては、2つのヌクレオチド配列間における同一性%は、GCGソフトウエアパッケージ(http://www.gcg.comから入手可能)におけるGAPプログラムを使用して測定されるが、この際、NWSgapdna.CMPマトリックス、ならびに40、50、60、70、または80のギャップ重み、および、1、2、3、4、5、または6の長さ重みが用いられる。別の実施形態においては、2つのアミノ酸またはヌクレオチド配列間の同一性%は、ALIGNプログラム(バージョン2.0)に組み込まれたE.MeyersおよびW.Millerのアルゴリズム(CABIOS,4:11−17(1989))を使用して測定されるが、この際、PAM120重み残基表(weight residue table)、12のギャップ長さペナルティー、および4のギャップペナルティーが用いられる。
存在するポリペプチド配列および本発明のポリペプチド配列をコードする核酸は、さらに、公のデータベースを検索して、例えば、他のファミリーメンバーまたは関連する配列を同定するための「クエリー配列(query sequence)」として使用し得る。このような検索は、Altschulら,(1990)J.Mol.Biol.215:403−10に記載のNBLASTプログラムおよびXBLASTプログラム(バージョン2.0)を使用して実行し得る。BLASTヌクレオチド検索は、NBLASTプログラム、スコア=100、ワード長=12を使用して実行し得、ヒトまたはマウスのHPRG核酸分子に相同性を有するヌクレオチド配列を得る。BLASTタンパク質検索は、XBLASTプログラム、スコア=50、ワード長=3を使用して実行し得、本発明のHPRGタンパク質分子に相同性を有するアミノ酸配列を得る。比較する目的でギャップが設けられた整列を得るためには、Altschulら,(1997)Nucleic Acids Res.25:3389−3402に記載されるように、Gapped BLASTを利用し得る。BLASTプログラムおよびGapped BLASTプログラムを利用する際は、各プログラム(例えば、XBLASTおよびNBLAST)のデフォルトパラメータを使用し得る。http://www.ncbi.nlm.nih.gov.k参照。
したがって、前述のヒトTpmの特定のアイソフォームのホモログは、(a)ネイティブTpmまたはそれらのリガンド結合フラグメントの機能的活性、および(b)前述のように測定された場合、少なくとも約30%(アミノ酸レベルにおいて)、好ましくは少なくとも約50%、より好ましくは少なくとも約70%、さらに好ましくは少なくとも約90%の、ネイティブTpmへの配列の類似性を有するとして特徴づけられる。
開示されたTpmの配列に基づいて、DNAプローブを使用してこのようなタンパク質を得ること、および発現させることは、当技術分野の範囲内のことである。したがって、このタンパク質の生化学的活性および生物学的活性は、本明細書に記載されたような当技術分野において認識された方法を容易に使用して試験し得る。
(ペプチド組成物)
好ましい組成物は、Tpmの結合活性および/または生物学的活性を有することに特徴づけられる、Tpmの生物学的に活性のペプチドであるか、もしくはそれを含む。このような結合は、ECと相互作用し、それらのアポトーシスを促進するか、もしくはさもなければ血管形成に関連するいかなるEC機能をも減少させるシグナルを生成する、好ましくは抗血管形成タンパク質、またはペプチドであるリガンドに対するものである。
さらに、生物学的に活性のペプチドは、インビトロまたはインビボにおける、本明細書中で特徴づけられるような結合活性または生物学的活性のアッセイにおいて、Tpmのような活性を有する。好ましくは、このペプチドは、HPRG、またはHKaD5、または抗−Tpm mAbsの、(a)細胞表面Tpmを経由してECへ、あるいは(b)直接結合アッセイにおいて単離Tpmへの結合をブロックする。好ましいペプチドには、抗血管形成の抗−Tpm mAbへの結合に必要な最小の配列が含まれる。
このペプチドは、そのN末端およびC末端において、それぞれアシル(略称「Ac」)基、アミノ(略称「Am」)基でキャップされ得る。例えば、N末端はアセチル(CHCO−)およびC末端はアミノ(−NH)でキャップされ得る。
広範囲のN末端キャップ機能、好ましくは末端アミノ基への連結における機能が、例えば以下のように考えられる:
ホルミル;
アセチル、プロピオニル、ブチリルなどの、1〜10個の炭素原子を有するアルカノイル;
ヘクス−3−エノイルなどの、1〜10個の炭素原子を有するアルケノイル;
ヘクス−5−イノイル(ynoyl)などの、1〜10個の炭素原子を有するアルキノイル;
ベンゾイルまたは1−ナフトイルなどの、アロイル;
3−ピロイルまたは4−キノロイルなどの、ヘテロアロイル;
メタンスルホニルなどの、アルキルスルホニル;
ベンゼンスルホニルまたはスルファニリルなどの、アリールスルホニル;
ピリジン−4−スルホニルなどの、ヘテロアリールスルホニル;
4−アミノブチリルなどの、1〜10個の炭素原子を有する置換されたアルカノイル;
6−ヒドロキシ−ヘクス−3−エノイルなどの、1〜10個の炭素原子を有する置換されたアルケノイル;
3−ヒドロキシ−ヘクス−5−イノイル(ynoyl)などの、1〜10個の炭素原子を有する置換されたアルキノイル;
4−クロロベンゾイルまたは8−ヒドロキシ−ナフト−2−オイルなどの、置換されたアロイル;
2,4−ジオキソ−1,2,3,4−テトラヒドロ−3−メチル−キナゾリン−6−オイルなどの、置換されたヘテロアロイル;
2−アミノエタンスルホニルなどの、置換されたアルキルスルホニル;
5−ジメチルアミノ−1−ナフタレンスルホニルなどの、置換されたアリールスルホニル;
1−メトキシ−6−イソキノリンスルホニルなどの、置換されたヘテロアリールスルホニル;
カルバモイルまたはチオカルバモイル;
置換されたカルバモイル(R’−NH−CO)および置換されたチオカルバモイル(R’−NH−CS)であり、R’はアルキル、アルケニル、アルキニル、アリール、ヘテロアリール、置換されたアルキル、置換されたアルケニル、置換されたアルキニル、置換されたアリール、または置換されたヘテロアリールである;
置換されたカルバモイル(R’−NH−CO)または置換されたチオカルバモイル(R’−NH−CS)であり、R’は、前述により定義されたようにアルカノイル、アルケノイル、アルキノイル、アロイル、ヘテロアロイル、置換されたアルカノイル、置換されたアルケノイル、置換されたアルキノイル、置換されたアロイル、または置換されたヘテロアロイルである。
C末端のキャップ機能は末端のカルボキシルとのアミド結合またはエステル結合のどちらかであり得る。アミド結合を提供するキャップ機能は、NRとして表され、RおよびRは独立的に、以下の群から引き出され得る:
水素;
メチル、エチル、イソプロピルなどの、好ましくは1〜10個の炭素原子を有するアルキル;
プロプ−2−エニルなどの、好ましくは1〜10個の炭素原子を有するアルケニル;
プロプ−2−イニルなどの、好ましくは1〜10個の炭素原子を有するアルキニル;
ヒドロキシアルキル、アルコキシアルキル、メルカプトアルキル、アルキルチオアルキル、ハロゲノアルキル、シアノアルキル、アミノアルキル、アルキルアミノアルキル、ジアルキルアミノアルキル、アルカノイルアルキル、カルボキシアルキル、カルバモイルアルキルなどの、1〜10個の炭素原子を有する置換されたアルキル;
ヒドロキシアルケニル、アルコキシアルケニル、メルカプトアルケニル、アルキルチオアルケニル、ハロゲノアルケニル、シアノアルケニル、アミノアルケニル、アルキルアミノアルケニル、ジアルキルアミノアルケニル、アルカノイルアルケニル、カルボキシアルケニル、カルバモイルアルケニルなどの、1〜10個の炭素原子を有する置換されたアルケニル;
ヒドロキシアルキニル、アルコキシアルキニル、メルカプトアルキニル、アルキルチオアルキニル、ハロゲノアルキニル、シアノアルキニル、アミノアルキニル、アルキルアミノアルキニル、ジアルキルアミノアルキニル、アルカノイルアルキニル、カルボキシアルキニル、カルバモイルアルキニルなどの、1〜10個の炭素原子を有する置換されたアルキニル;
フェナシル(phenacyl)または2−ベンゾイルエチルなどの、10個以下の炭素原子を有するアロイルアルキル;
フェニルまたは1−ナフチルなどのアリール;
4−キノリルなどの、ヘテロアリール;
アセチルまたはブチリルなどの、1〜10個の炭素原子を有するアルカノイル;
ベンゾイルなどの、アロイル;
3−キノロイルなどの、ヘテロアロイル;
OR’またはNR’R’’(R’およびR’’は独立的に、水素、アルキル、アリール、ヘテロアリール、アシル、アロイル、スルホニル、スルフィニルである)または、SO−R’’’またはSO−R’’’(R’’’は、置換されたあるいは置換されていない、アルキル、アリール、ヘテロアリール、アルケニル、またはアルキニルである)。
エステル結合を提供するキャップ機能は、ORとして表され、Rは以下のものであり得る:アルコキシ、アリールオキシ、ヘテロアリールオキシ、アラルキルオキシ、ヘテロアラルキルオキシ、置換されたアルコキシ、置換されたアリールオキシ、置換されたヘテロアリールオキシ、置換されたアラルキルオキシ、または置換されたヘテロアラルキルオキシ。
N末端のキャップ機能またはC末端のキャップ機能のいずれか、あるいは両方は、キャップされた分子が、活性の薬物を放出するために、体内において自発性のまたは酵素による転換を経験し、親薬物の分子を超えてデリバリー特性を改善されているプロドラッグ(親薬物の分子の薬理学的に不活性の誘導体)として機能するような構造であり得る(Bundgaard H,Ed:Design of Prodrugs,Elsevier,Amsterdam,1985)。
キャップする基を賢明に選択することにより、ペプチド上における他の活性を追加することが可能となる。例えば、N末端またはC末端のキャップに連結されるスルフヒドリル基が存在すれば、誘導体化されたペプチドの他の分子への結合体化が可能となる。
(環状ペプチド)
本発明に従った血管形成インヒビターとして有用な別のクラスのペプチドは、環状ペプチドである(これが追加的な化学的リンカーを包含するのであれば、ペプチド誘導体と考えられ得る)。本発明の環状ペプチドには、4〜約20個のアミノ酸を有し、固定化されたHKのD5ドメイン(前述)またはD5を含むHKのより大きな形態に結合する特性を有するペプチドが包含される。環状ペプチドはまた、本明細書に記載されるいかなる公知の直接または代理のアッセイにおいても血管形成を阻害するはずである。
環状ペプチドの製造方法、直鎖状ペプチドの環化などは、当技術分野において周知であるので、本明細書では詳細を述べない。例えば、Jonesらの米国特許番号5,942,492、Mazarらの米国特許番号6,277,818、2000年11月3日出願された米国特許出願番号第09/704,731号(これは、前述の2つの特許を生み出した出願、またはそれらの継続出願の優先権を主張している)を参照。これらの特許/出願の内容は、その全体が参考として本明細書中に援用される。
11マー環状ペプチドの一般的な式が以下に示される:
Figure 2006501139
この一般的な式において、XをXに連結するアミド結合(CO−NH)は、カルボニル部分がアミノ酸Xに由来し、アミノ部分がアミノ酸Xに由来するようになっている。XとXとの間の連結についても同様であり、この11マーペプチド内において以下同様である。このペプチドは、そのN末端としてXを有し、そのC末端としてX11を有する。好ましい実施形態において、XおよびX(このペプチドの直鎖状の式におけるC末端の残基)は、ジスルフィド結合によって連結されるCys残基であり、このジスルフィド結合がこのペプチドを環化する。このような場合、追加的なリンカー(L)は必要ない。他の実施形態においては、以下に述べるとおりのリンカーが採用される。
前述の式の化合物を調製するためには、Lが選択されて、一方の末端において、アミノ酸X11のカルボキシルC原子に化学的に結合され得る官能基が提供され、他方の末端において、アミノ酸Xのα−アミノN原子に化学的に結合され得る官能基が提供される。
好ましくは、リンカーLはこのペプチドに水溶性を与え、結果として、N末端残基XのCαと、C末端残基X11のCαとの間の分子内距離が4〜12Åとなる。
あるいは(単に例として再度11merを使用)、直鎖状ペプチドX−X−X−X−X−X−X−X−X−X10−X11は、究極の最終リンカー基Lの部分を含む、X11における拡張部分を用いて合成され得る:この拡張部分はLと呼ばれる。ペプチド鎖を合成後、X末端は、やはり究極のリンカーの一部分となる拡張部分を用いて拡張される;この基はLで表される。これらの工程は、以下の式の化合物を生み出す:
−X−X−X−X−X−X−X−X−X−X10−X11−L
次にLおよびLの遊離末端は、お互いに化学的に結合する。このようにして、環化工程中に、あらかじめ付着されたフラグメントLおよびLから、リンカーLが形成される。以下に挙げたLの例では、Lの方向は、左から右にみて、XからX11へとなり、すなわち、LのC末端はXに結合され、LのN末端はX11に結合される。
Lが、Cys、HomoCys、Glu、Asp、γ−カルボキシル改変Glu、またはβ−カルボキシル改変Asp残基を含む場合は、このような残基のエナンチオマー中心の構成は、L−か、またはD−か、のいずれかであり得る。
有用なリンカーの例を以下に挙げる。
Figure 2006501139
L6〜L10におけるR基は、弱塩基性ジアミノ基、−NH−R−NHであってよく、親ジアミンHN−R−NHにおける各一級アミノ基のpKは約8.0未満であり、Rの部分が−NH−R−NHの場合のその一級アミノ基のpKも、約8.0未満である。Rの好ましい例は、p−フェニレン、o−フェニレン、またはm−フェニレンである。
本発明の環状ペプチドの部分であるリンカーL15にR基を導入するためには、好ましくは、弱塩基性アミンRNHがグリシン「スパー(spur)」に結合される(これが、上記に示されたL15の強調される部分である)。このリンカーを対象としたアミンは、構造によって特に限定されないアミンである。むしろ、唯一の必要条件は、そのアミノ基のpKが約8.0未満であることである。一般的に常に弱塩基性である芳香性アミンのクラスのうちで、実際、アリニンは、弱塩基性アミンの単純でプロトタイプな例である。芳香性R基を導入するためには、芳香性アミンが使用される。Rは、ホモアリールまたはヘテロアリール残基であり得、広範囲から引き出される1つ以上の置換基で置換され得る。芳香性基は多環式であり得、その際、多様な環が縮合されても、縮合されなくても、または縮合と非縮合の両方でもよい。多環式芳香性基において、環は、単素環式または複素環式、あるいはその両方の混合であり得る。この環は、広範囲から引き出される1つ以上の置換基で置換され得る。好ましい実施形態において、L15のRはフェニルまたは置換されたフェニルである。
L15のR基は、弱塩基性に必須の特性を有するために芳香性残基である必要はない。例えば、アミンのクラスは、ω−(アミノオキシ)−1〜10個の炭素のアルキル基、で置換されるいかなる芳香性残基をも含む。これは以下の式によって表される:HN−O−(CH)x(ここでx=1〜10)。好適なアミンの別のクラスは、以下の式を有するものである:HN−CH−CO−NH−(CH−ホモアリール、または、HN−CH−CO−NH−(CH−ヘテロアリール(ここでx=2〜10)。ホモアリール残基またはヘテロアリール残基は、広範囲から引き出される1つ以上の置換基で置換され得る。前述のように、ホモアリール残基は多環式であり得、縮合されても、縮合されていなくても、またはその両方でもよい。ヘテロアリール残基は、1つを超える単素環を追加的に包含し得、それは、縮合されても、縮合されていなくても、または縮合もしくは非縮合の両方であってもよい。前述のこれらの化合物は限定されず、本発明の範囲内に含まれる弱塩基性アミンの特性であり得る広範な構造的性質を例示したものである。
3つの好ましい環状ペプチドおよびそれらを使用した研究の結果が、実施例VIIに記載されている。
(ペプチドおよび誘導体の製造)
(一般的な化学合成の手順)
本発明のペプチドは、組換えDNA技術を使用して調製し得る。しかし、長さを考えると、好ましくは、Merrifield,J.Amer.Chem.Soc.,85:2149−54(1963)によって一般的に記載されているものなどの,固相合成を使用して調製される。ただし、当技術分野において公知の、他の同等の化学合成もまた有用である。固相ペプチド合成は、保護されたα−アミノ酸を好適な樹脂にカップリングすることによって、このペプチドのC末端から開始され得る。このような出発物質は、クロロメチル化樹脂またはヒドロキシメチル樹脂へのエステル結合、あるいは、BHA樹脂またはMBHA樹脂へのアミド結合により、α−アミノが保護されたアミノ酸を付着させることによって調製され得る。
このような方法は当技術分野において周知であり、例えば米国特許番号5,994,309(1999年11月30日発行)において開示されており、この文献はその全体が参考として本明細書中に援用される。
(アミノ酸の置換および付加改変体)
やはり本発明に含まれているのが、少なくとも1つのアミノ酸残基、および好ましくは、1つだけのアミノ酸残基が除去されて、ネイティブ配列と比較すると異なる残基が、その除去された位置に挿入されるペプチドである。タンパク質の化学的性質および構造の詳細な説明については、Schulz,GEら,Principles of Protein Structure,Springer−Verlag,New York,1979、およびCreighton,T.E.,Proteins:Structure and Molecular Principles,W.H.Freeman & Co.,San Francisco,1984参照。これらは参考として本明細書中に援用される。本発明のペプチドの分子内で行なわれ得る置換のタイプは保存的置換であり、以下の基のうちの1つ内の交換として本明細書に定義される:
1.小さな脂肪族の、無極性の、またはわずかに極性の残基:例えば、Ala、Ser、Thr、Gly;
2.極性の、負に荷電された残基およびそれらのアミド:例えば、Asp、Asn、Glu、Gln;
3.極性の、正に荷電された残基:例えば、His、Arg、Lys;
プロ(Pro)は、その異常な相対位置により、鎖をきつく束縛する。機能的特性における実質的な変更は、前述の基(前述には挙げていない他の2つのアミノ酸基)内よりはむしろその間などで、より保存的でない置換を選択することによってなされ、それは、(a)置換領域内のペプチドのバックボーンの構造、(b)標的部位における分子の荷電または疎水性、または(c)側鎖のかさ高さを維持する効果においてより顕著に異なる。本発明によるほとんどの置換は、ペプチド分子の特性における根本的な変更を生み出さないものである。置換を行なう前にその置換の正確な効果を予測するのが困難である場合でも、当業者であれば、慣用的スクリーニングアッセイ、好ましくは後で述べる生物学的アッセイによって、効果が評価され得ることを理解する。酸化還元または熱の安定性、疎水性、タンパク質分解への感受性、あるいはキャリヤーとの凝集または多量体への凝集の傾向を含むペプチド特性の変更は、当業者に周知の方法によってアッセイされる。
本発明は、血管形成、腫瘍の成長、ECの増殖、ECの移動、またはECの管形成を阻害するまたは減少させる、あるいは、ECのアポトーシスを誘導する方法を提供する。
本発明はまた、TpmもしくはAALBPのフラグメント、ペプチド、配座異性体、AALBPに対する抗体、TpmもしくはAALBPの生物学的等価物、または薬剤組成物を提供する。
AALBPは、組織の抽出物、または「ネイティブ」Tpmを生成する培養液において増殖する細胞株の生成物、好ましくは細胞表面Tpm、またはTpmのAALBPフラグメント、または遺伝的に改変されている「非ネイティブ」TpmもしくはAALBP、またはそれらの機能的な誘導体などの、任意の適切な組織原料から単離されたTpmから得られ得、それにより、このような細胞が、このポリペプチド、あるいは、ドメインまたはより短いフラグメントなどの、それらの機能的誘導体を発現する。
Tpmフラグメントまたは誘導体は、化学的に合成され、または組換え法によって生成される。当技術分野において公知の組換え法は、例えば細胞抽出物におけるmRNAの逆転写の後でPCRを用いることによる、cDNAライブラリのPCRを用いたDNA増幅を含むが、これに限定されない。
基本的なテキストは、分子生物学の一般的な方法を開示し、それらのすべては参考として本明細書中に援用される。それには以下が含まれる:Sambrook,J.ら,Molecular Cloning:A Laboratory Manual,第2版,Cold Spring Harbor Press,Cold Spring Harbor,NY,1989;Ausubel,F.M.ら,Current Protocols in Molecular Biology,第2巻,Wiley−Interscience,New York,(現行版);Kriegler,Gene Transfer and Experssion:A Laboratory Manual(1990);Glover,D.M.,ed,DNA Cloning:A Practical Approach,第I&II巻,IRL Press,1985;Albers,B.ら,Molecular Biology of the Cell,第2版,Garland Publishing,Inc.,New York,NY(1989);Watoson,J.D.ら,Recombinant DNA、第2版,Scientific American Books,New York,1992;およびOld,RWら,Principles of Gene Manipulation:An Introduction to Genetic Engineering,第2版,University of California Press,Berkeley,CA(1981)。
Tpmのフラグメントは、制御されたプロテアーゼ反応によって得られる(Borza D−B.ら,Biochemistry,1996,35;1925−1934)。キモトリプシン消化が本明細書に例示される。あるいは、Tpmは、限定されたプラスミン消化、その後にジオスレイトールでの部分的還元に供されて、Tpm結合のフラグメントを作成し、Tpm結合抗血管形成薬剤の作用をブロックする。これらは、ブロックをしないと血管形成を制限し得る、内在的なホメオスタシスのメカニズムをブロックすることにより、血管形成を促進するのが望ましい場合に有効であり得る。
(TpmおよびAALBPの化学的誘導体)
TpmまたはAALBPの「化学的誘導体」は、通常はタンパク質の一部ではない追加的な化学的部分を包含する。ポリペプチドの共有結合性の改変は、本発明の範囲に含まれる。このような誘導体化された部分は、溶解性、吸収性、生物学的半減期などを改善し得る。このような効果を仲介できる部分は、例えば、Remington’s Pharmaceutical Sciences,第16版,Mack Publishing Co.,Easton,PA(1980)に開示されている。
このような改変は、ポリペプチドの標的とされたアミノ酸残基を、選択された側鎖または末端残基と反応可能な有機誘導体化薬剤で反応させることによって、分子内に導入し得る。別の改変は、タンパク質の環化である。
システイニル残基は、最も一般的には、α−ハロアセテート(および対応するアミン)と反応して、カルボキシメチルまたはカルボキシアミドメチルの誘導体を与える。また、システイニル残基は、ブロモトリフルオロアセトン、α−ブロモ−β−(5−イミドゾイル)プロピオン酸、クロロアセチルホスフェート、N−アルキルマレイミド、3−ニトロ−2−ピリジル−ジスルフィド、メチル2−ピリジルジスルフィド、p−クロロ水銀安息香酸、2−クロロ水銀−4−ニトロフェノール、またはクロロ−7−ニトロベンゾ−2−オキサ−1,3−ジアゾールと反応することによって誘導体化される。
ヒスチジル残基は、薬剤が、ヒスチジルの側鎖に比較的特異的である、ジエチルプロカーボネート(pH5.5−7.0)と反応させることによって誘導体化される。p−ブロモフェナシルブロミドも有用である;反応は、好ましくはpH6.0で0.1Mのカコジル酸ナトリウムにおいて行なわれる。
リジニル(lysinyl)およびアミノ末端残基は、無水コハク酸または他の無水カルボン酸で誘導体化される。環状カルボン酸無水物での誘導体化は、リジニル残基の電荷を逆転させる効果を有する。アミノを包含する残基を誘導体化するための他の好適な試薬には、メチルピコリニミデートなどのイミドエステル、ピリドキサールホスフェート、ピリドキサール、クロロボロヒドリド、トリニトロベンゼンスルホン酸、O−メチルイソウレア、2,4ペンタンジオン、およびグリオキシレートのトランスアミナーゼ触媒反応が含まれる。
アルギニル残基は、フェニルグリオキサール、2,3−ブタンジオン、1,2−シクロヘキサンジオン、およびニンヒドリンを含む1つまたは複数の従来型の試薬との反応によって改変される。このような誘導体化では、グアニジン官能基のpK値が高いために、反応がアルカリ性条件下で行なわれる必要がある。さらに、これらの試薬は、リジン基およびアルギニンε−アミノ基と反応し得る。
チロシル残基の改変は、ペプチドへのスペクトル標識の導入を可能にする。これは、芳香性ジアゾニウム化合物またはテトラニトロメタンとの反応によって達成される。最も一般的には、N−アセチルイミジゾール(N−acetylimidizol)およびテトラニトロメタンが使用されて、それぞれO−アセチルチロシル種、3−ニトロの誘導体が作成される。
カルボキシル側鎖、アスパルチルまたはグルタミルは、1−シクロヘキシル−3−(2−モルフォリニル−(4−エチル)カルボジイミドまたは1−エチル−3−(4−アゾニア(azonia)−4,4−ジメチルペンチル)カルボジイミドなどのカルボジイミド(R−N=C=N−R’)との反応によって選択的に改変され得る。さらに、アスパルチル残基およびグルタミル残基は、アンモニアとの反応によって、アスパラギニル残基およびグルタミニル残基へと転換され得る。
アスパルチル残基およびグルタミル残基は、アンモニウムイオンとの反応によってアスパラジニル残基およびグルタミニル残基へと転換される。逆に、グルタミニル残基およびアスパラジニル残基は、対応するグルタミル残基およびアスパルチル残基に脱アミドされ得る。脱アミド化は、温和な酸性条件下で行なわれ得る。これらの残基のいずれの形態も、本発明の範囲内である。
二官能性の試薬での誘導体化は、非水溶性の支持マトリックスまたはその他の巨大分子のキャリヤーにペプチドを架橋するのに有用である。一般的に使用される架橋薬剤には、1,1−ビス(ジアゾアセチル)−2−フェニルエタン、グルタルアルデヒド、N−ヒドロキシスクシンイミドエステル、4−アジドサリチル酸を有するエステル、3,3−ジチオビス(スクシンイミジルプロピオネート)などのジスクシンイミジルエステルを含むホモ二官能性イミドエステル、および、ビス−N−マレイミド−1,8−オクタンなどの二官能性のマレイミドが含まれる。
メチル−3−[(p−アジドフェニル)ジチオ]プロピオイミデートなどの誘導体化薬剤は、光の存在下で架橋を形成できる光活性化可能な中間体を産出する。あるいは、臭化シアン活性化された炭水化物、および、米国特許第3,969,287号、同第3,691,016号、同第4,195,128号、同第4,247,642号、同第4,229,537号、ならびに同第4,330,440号に記載された反応性基質などの非水溶性の反応性マトリックスが、タンパク質の固定化のために採用される。
他の改変には、プロリンおよびリジンの水酸化と、セリル残基またはスレオニル残基のヒドロキシル基のリン酸化と、リジン、アルギニン、およびヒスチジンの側鎖のα−アミノ基のメチル化(T.E.Creighton,Proteins:Structure and Molecule Properties,W.H.Freeman & Co.,San Francisco,pp79−86(1983))と、N末端アミンのアセチル化と、場合によっては、C末端カルボキシル基のアミド化が含まれる。
さらに含まれるのは、1つ以上のD−アミノ酸が1つ以上のL−アミノ酸に置換されるペプチドである。
(診断的組成物および予後組成物)
本発明のペプチドは、例えば、細胞表面上あるいは細胞内部に拘わらず、タンパク質リガンドを結合するペプチド、または細胞の結合部位/レセプター(例えば活性化されたEC、腫瘍細胞上などの結合部位など)を検出するために、検出可能に標識されて使用され得る。結合中および結合後のペプチドの運命は、標識を検出するための適切な方法を使用することによって、インビトロまたはインビボにおいて追跡し得る。標識されたペプチドは、診断および予後のため、例えば、潜在性の転移巣を画像化するために、または、その他のタイプのインサイチュでの評価のために、インビボにおいて利用し得る。
用語「診断的に標識された」は、ポリペプチドまたはペプチドが、自身に診断的に検出可能な標識を付着させていることを意味する。多くの異なる標識および標識の方法が当業者に公知であり、それらは以下に記載される。本発明において使用され得る標識の一般的なクラスには、放射性同位元素と、常磁性同位元素と、ポジトロン放出断層撮影(PET)によって画像化され得る化合物、あるいは、蛍光化合物または着色された化合物などが含まれる。好適な検出可能な標識には、放射性の、蛍光の、蛍光発生的な、色素生産性の、またはその他の化学的な標識が含まれる。有用な放射標識(放射性核種)は、ガンマカウンター、シンチレーションカウンター、またはオートラジオグラフィーによって単純に検出されるが、それらには、H、125I、131I、35S、および14Cが含まれる。131Iはまた、有用な治療上の同位元素である(以下を参照)。
参考として本明細書中に援用される多数の米国特許が、より大きな分子に金属を錯体化させるための方法および組成物を開示しており、それには有用なキレート化薬剤の記載が含まれる。この金属は、好ましくは、放射性核種を含む検出可能な金属原子であり、タンパク質およびその他の分子に錯体化される。これらの文献には、米国特許第5,627,286号(ヘテロ原子を有するリガンドおよびそれらの金属錯体)、米国特許第5,618,513号(放射能標識されたペプチドを調製する方法)、米国特許第5,567,408号、米国特許第5,443,816号(ペプチド−金属イオンの薬学的調製および方法)、米国特許番号5,561,220(炎症を画像化するためのTc−99mに標識されたペプチド)が含まれる。
一般的な蛍光標識には、フルオレセイン、ローダミン、ダンシル、フィコエリトリン、フィコシアニン、アロフィコシアニン、o−フタルデヒドおよびフルオレスカミンが含まれる。ダンシル基などのフルオロフォアは、蛍光を発するために、特定の波長の光によって励起されなければならない。例えば、Haugland,Handbook of Fluorescent Probes and Research Chemicals,第6版,Molecular Probes,Eugene,OR.,1996参照。フルオレセイン、フルオレセイン誘導体、およびオレゴングリーン(Oregon Green)(登録商標)およびその誘導体などのフルオレセイン様分子、ローダミングリーン(Rhodamine Green)(登録商標)およびその誘導体、およびロードルグリーン(Rhodol Green)(登録商標)は、イソチオシアネート、スクシンイミジルエステル、またはジクロロトリアジニル−反応基を用いてアミン基にカップリングされる。同様に、フルオロフォアもまた、マレイミド、ヨードアセトアミド、およびアジリジン−反応基を用いてチオールに連結され得る。波長の長いローダミンは、基本的には窒素における置換基を有するローダミングリーン(Rhodamine Green)(登録商標)の誘導体であり、公知のもののうち最も光安定性の蛍光標識薬剤である。そのスペクトルは、pH4からpH10の間の変更によって影響されず、多数の生物学的適用を行なうための、フルオレセインへの重要な利点である。このグループには、テトラメチルローダミン、X−ローダミン、およびテキサスレッド(Texas Red)(登録商標)の誘導体が含まれる。本発明によるペプチドの誘導体化のための、その他の好ましいフルオロフォアは、紫外線によって励起されるものである。例としてはカスケードブルー、クマリンの誘導体、ナフタレン(塩化ダンシルがメンバーである)、ピレン、およびピリジルオキサゾールの誘導体が含まれる。やはり標識として含まれるのが、最近記載された2つの関連する無機物質である:例えば硫酸カドミウム(Bruchez,M.ら,Science 281:2013−2016(1998))を含む半導体ナノ結晶、および、例えば亜鉛−スルフィドでキャップされたCdセレン化物(Chan,W.C.W.ら,Science 281:2016−2018(1998))などの量子ドット。
さらに別のアプローチにおいて、ペプチドのアミノ基は、例えばフルオレスカミン、o−フタルジアルデヒドなどのジアルデヒド、ナフタレン−2,3−ジカルボキシレート、およびアントラセン−2,3−ジカルボキシレートなどの蛍光生成物を生み出す試薬と反応することが認められる。7−ニトロベンズ−2−オキサ−1,3−ジアゾール(NBD)の誘導体は、塩化物およびフッ化物の両方が、アミンを改変して蛍光製品を生み出すのに有用である。
本発明のペプチドはまた、152Eu、またはランタニド系列の他のものなどの蛍光放射金属を使用して、検出のために標識され得る。これらの金属は、ジエチレントリアミンペンタ酢酸(DTPA、後述の実施例X参照)、または、エチレンジアミンテトラ酢酸(EDTA)などの金属キレート基を使用してペプチドに付着させ得る。DTPAは、例えば無水物として入手可能であるが、これは本発明のNHを含むペプチドを容易に改変し得る。
インビボでの診断または治療のためには、DTPAおよびEDTAなどのキレート化薬剤を使用して、放射性核種が直接的または間接的にペプチドに結合され得る。このような放射性核種の例としては、99Tc、123I、125I、131I、111In、97Ru、67Cu、67Ga、68Ga、72As、89Zr、90Y、および201Tlが含まれる。一般的に、診断での使用における検出可能性に必要な標識されたペプチドの量は、患者の年齢、状態、性別、ならびに疾病の範囲、もしあれば禁忌症、およびその他の変数などの考慮によって異なり、個々の内科医または診断医によって調整されなければならない。投与量は、0.01mg/kgから100mg/kgまで変動し得る。
ペプチドはまた、リン光性化合物または化学発光性化合物に結合することによって検出可能にし得る。次いで、化学発光性のタグがつけられたペプチドの存在は、化学反応の過程中に起こる発光の存在を検出することによって測定される。特に有用な化学発光剤の例は、ルミノール、イソルミノール、theromaticアクリジニウムエステル、イミダゾール、アクリジニウム塩、およびシュウ酸エステルである。同様に、ペプチドを標識するために、生物発光化合物が使用され得る。生物発光は、生物系において見られる化学発光の1つのタイプであり、その中において、触媒タンパク質が、化学発光反応の効率を高める。生物発光タンパク質の存在は、発光の存在を検出することによって測定される。標識の目的において重要な生物発光化合物は、ルシフェリン、ルシフェラーゼ、およびエクオリンである。
さらに別の実施形態において、高吸光係数を有する発色団を有する、または結果としてそれになる色素生産性化合物に基づいて、比色検出が使用される。
標識されたペプチドのインサイチュでの検出は、被験体から組織標本を取り出し、適切な条件下、顕微鏡によって検査して標識を検出することによって達成され得る。当業者であれば、多様な組織学的方法(染色手順など)のいずれかが、このようなインサイチュでの検出を達成するために変更され得ることを、容易に認識する。
診断上のインビボでの放射性画像化のためには、入手可能な検出器具のタイプは、放射性核種の選択における主要な要因である。選択される放射性核種は、特定の器具によって検出可能な減衰(decay)のタイプを有していなければならない。一般的に、診断画像を視覚化するための任意の従来型の方法が、本発明に従って利用され得る。インビボでの診断のための放射性核種を選択する上での別の要因は、標的組織による最大取り込みの時期においてもまだ標識が検出可能であるように、その半減期が十分な長さであるが、宿主の有害な照射が最小化されるような短さでもあることである。1つの好ましい実施形態において、インビボの画像化のために使用される放射性核種は、粒子を放射しないが、140〜200keVの範囲において多数の光量子を産生し、この光量子が従来型のγカメラによって容易に検出され得る。
転移が細胞表面Tpmを発現する場合に、他の方法では観察できない潜在的なそのような転移を検出するために、インビボの画像化が使用され得る。腫瘍を非浸潤的に病期決定するために、あるいは、抗Tpm抗体、またはHPRGもしくはHKaD5などのTpmについてのリガンドと結合することにより、表面Tpmの増加したレベルの存在に関連する他の疾患を検出するために、画像化が使用され得る。
(ペプチド模倣物)
本明細書に記載されるペプチドの化学誘導体の好ましいタイプは、Tpm、AALBP、またはそれらの生物学的に活性のペプチドの生物学的効果を模倣する、ペプチド模倣性化合物である。ペプチド模倣性薬剤は、Tpmの結合活性または生物学的活性を有するように、Tpmの結合要素の立体空間的特性を再生する、非天然のペプチドまたは非ペプチドの薬剤であり得る。生物学的に活性のペプチドと同様、ペプチド模倣物は、結合面(Tpmが結合する任意のリガンドと相互作用する)および非結合面を有する。この場合も、Tpmまたはそのペプチドと同様、ペプチド模倣物の非結合面は、ペプチド模倣物の結合面を改変することなしに、多様な治療上および診断上の部分によって改変され得る官能基を包含する。ペプチド模倣物の好ましい実施形態には、分子の非結合面上のアニリンが含まれる。アニリンのNH基は、約4.5のpKを有し、従って、ペプチド模倣物の結合面上のいずれのNH官能基を改変することなしに、任意のNH選択性の試薬によって改変され得る。その他のペプチド模倣物は、その結合面上に任意のNH官能基を有さなくてもよく、従って、任意のNHは、pK値にかかわらず、結合体化のための部位として非結合面上にディスプレイされ得る。加えて、−SH、−COOHなどの他の改変可能な官能基は、結合部位として、ペプチド模倣物の非結合面に組み込まれ得る。治療上または診断上の部分はまた、ペプチド模倣物の合成中に直接的に組み込まれ得、好ましくは、分子の非結合面上にディスプレイされる。
本発明はまた、部分的なペプチド特性を保持する化合物も含む。例えば、本発明のペプチド内の任意のタンパク分解性に非安定性の結合は、分子の残りがそのペプチドの性質を保持する一方で、等配電子(isostere)などの非ペプチド要素(N−メチル化、D−アミノ酸)、または還元型のペプチド結合によって、選択的に置換され得る。
アゴニスト、基質、あるいはインヒビターのいずれかのペプチド模倣化合物は、オピオイドペプチド、VIP、トロンビン、HIVプロテアーゼなどの多数の生物活性のペプチドについて記載されている。ペプチド模倣化合物を設計および調製する方法は、当技術分野において公知である(Hruby,V.J.,Biopolymers 33:1073−1082(1993)、Wiley,R.A.ら,Med.Res.Rev.13:327−384(1993)、Mooreら.,Adv.in Pharmacol 33:91−141(1995)、Giannisら,Adv.in Drug Res.29:1−78(1997)(これらの文献は、その全体が参考として本明細書中に援用される)。これらの方法は、少なくともHPRGペプチドの結合能力および特異性を有し、好ましくは、生物学的活性をも有するペプチド模倣物を作成するために使用される。当業者が入手可能なペプチド化学および一般的な有機化学の知識は、現在の開示を考慮すると、このような化合物を設計および合成するのに十分である。
例えば、このようなペプチド模倣物は、遊離であるか、あるいは(a)ヘパリン、プラスミノゲン、フィブリノーゲン、ビトロネクチン、およびトロンボスポンジン、または(b)ヘムおよび遷移金属イオン(亜鉛、胴、およびニッケル)などの小さなリガンド、などのリガンドと複合体において結合している、本発明のペプチドの、結晶構造解析の3次元構造の検査によって同定し得る。あるいは、リガンドに結合する本発明のペプチドの構造は、核磁気共鳴分光学の技術によって得られ得る。ペプチドとそのリガンドまたはレセプターとの相互作用の立体化学に関するより良い知識が、このようなペプチド模倣薬剤の合理的な設計を可能とする。リガンドが無い状態の本発明のペプチドまたはタンパク質の構造もまた、模倣分子の設計のための骨格を提供し得る。
(トロポミオシンのエピトープに特異的な抗体)
本発明は、ポリクローナルおよびモノクローナル両方の、Tpmのエピトープ、好ましくはAALBPフラグメントのエピトープとの反応性を有する抗体を提供する。これらの抗Tpm抗体は、ヒト化またはキメラの抗体などの、それらの外因性の、同種異系の、同系の、または改変された形態であり得る。抗Tpm抗体のイディオタイプに特異的な抗イディオタイプ抗体もまた含まれる。
以下の説明において、免疫学の当業者に公知の多様な方法論が言及される。言及されているこのような公知の方法論を記載する刊行物およびその他の資料は、全体が記載されるが如く、その全体が参考として本明細書中に援用される。免疫学の一般原則を記載する標準的な参考資料には、A.K.Abbasら,Cellular and Molecular Immunology(第4版),W.B.Saunders Co.,Philadelphia,2000、C.A.Janewayら,Immunobiology.The Immune System in Health and Disease,第4版,Garland Publishing Co.,New York,1999、Roitt,I.ら,Immunology,(現行版),C.V.Mosby Co.,St.Louis,MO(1999)、Klein,J.,Immunology,Blackwell Scientific Publications,Inc.,Cambridge,MA,(1990)が含まれる。
モノクローナル抗体(mAb)およびその製造方法ならびに使用は、KohlerおよびMilstein,Nature 256:495−497(1975)、米国特許番号4,376,110、Hartlow,E.ら,Antibodies:A laboratory Manual,Cold Spring Harbor Laboratory Press,Cold Spring Harbor,NY,1988)、Monoclonal Antibodies and Hybridomas:A New Dimension in Biological Analyses,Plenum Press,New York,NY(1980)、H.Zolaら,in Monoclonal Hybridoma Antibodies:Techniques and Applications,CRC Press,1982)に記載される。
抗イディオタイプ抗体は、例えば、Idiotypy in Biology and Medicine,Academic Press,New York,1984、Immunological Reviews 第79巻,1984、Immunological Reviews 第90巻,1986、Curr.Top.Microbiol.,Immunol.第119巻,1985、Bona,C.ら,CRC Crit.Rev.Immunol.,pp33−81(1981)、Jerne,NK,Ann.Immunol.125C:373−389(1974)、Jerne,NK,In:Idiotypes−Antigens on the Inside,Westen−Schnurr,I.,ed.,Editions Roche,Basel,1982,Urbain,Jら.,Ann.Immunol.133D:179−(1982)、Rajewsky,K.ら,Ann.Rev.Immunol.1:569−607(1983)に記載される。
用語「抗体」は、インタクトな分子のみならず、抗原結合部位を含み、Tpmエピトープへの結合が可能なそれらのフラグメントをも含むことも意味する。これらにはFabおよびF(ab’)フラグメントが含まれ、これらは、インタクトな抗体のFcフラグメントを欠き、循環からより迅速に消失し、非特異的な組織結合をインタクトな抗体よりも少なく有し得る(Wahlら,J.Nucl.Med.24:316−325(1983))。Fvフラグメントもまた含まれる(Hochman,J.ら(1973)Biochemistry 12:1130−1135、Sharon,J.ら,(1976)Biochemistry 15:1591−1594)。これらの多様なフラグメントは、プロテアーゼ切断または化学的切断などの従来型の技術を使用して産生される(例えば、Rousseauxら,Meth.Enzymol.,121:663−69(1986)参照)。
ポリクローナル抗体は、ウサギ、ヤギ、齧歯動物などの免疫された動物から血清として得られ、さらなる処置を施さずに直接的に使用され得るか、あるいは、硫安沈澱、イオン交換クロマトグラフィー、およびアフィニティークロマトグラフィーなどの、従来型の濃縮または精製方法に供され得る(前述のZolaら参照)。
本発明の抗Tpm抗体の産生に使用される免疫原は、完全Tpmタンパク質、あるいはそれらのフラグメントまたは誘導体を含み得る。好ましい免疫原は、TpmのAALBP中心的ドメインの全部または一部を含む。このドメインを含む免疫原は、当技術分野において公知の多様な方法により産生される。例えば、従来型の組換え方法を用いたクローン化遺伝子の発現、起源の細胞からの、Tpmを高水準に発現する細胞集団の単離などである。
mAbは、KohlerおよびMilstein(前出)によって導入される手順、およびその改変などの、従来型のハイブリドーマ技術を使用して産生し得る(前述の文献参照)。動物、好ましくはマウスが、前述の免疫原での免疫化によって感作され、この感作された動物において所望の抗体反応が引き出される。
準備された動物のリンパ節、脾臓、または末梢血から得られたBリンパ球は、通常、ポリエチレングリコール(PEG)などの融合促進薬剤の存在下、骨髄腫細胞に融合される。このような使用には、多数のマウスの骨髄腫細胞株のうち任意のものが利用可能である:P3−NS1/1−Ag4−1、P3−x63−Ag8.653、Sp2/0−Ag14、またはHL1−653の各骨髄腫細胞株(ATCC、Rockville、MDより入手可能)。続く工程には、融合されていない親骨髄腫細胞およびドナーのリンパ球が最終的に死ぬ一方で、ハイブリドーマ細胞だけが生き残るように、選択培地において成長させることが含まれる。これらはクローン化され、成長させられ、例えば、Tpmタンパク質を使用した免疫測定法の技術によって、上清がスクリーンされて所望の特異性を有する抗体の存在が測定される。陽性のクローンは、例えば限界希釈法によってサブクローン化され、mAbは単離される。
これらの方法に従って産生されたハイブリドーマは、当技術分野において公知の技術を使用して、インビトロまたはインビボにおいて(腹水の中で)増殖され得る(一般的には、Finkら,Prog.Clin.Pathol.,9:121−33(1984)参照)。一般的に、個々の細胞株は培養で増殖され、高濃度の単一mAbを含有する培養培地、デカンテーション、濾過、または遠心単離法によって収集し得る。
この抗体は、通常の多量体の構造のかわりに、単鎖の抗体またはscFvとして産生し得る。単鎖の抗体は、目的のIgからの超可変領域を含み、ネイティブIgの抗原結合部位を再生する一方で、インタクトなIgのサイズの一部分である(Skerra,A.ら,(1988)Science,240:1038−1041、Pluckthun,A.ら,(1989)Methods Enzymol.178:497−515、Winter,G.ら,(1991)Nature,349:293−299、Birdら,(1988)Science 242:423、Hustonら,(1988)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 85:5879、Jost CRら,J Biol Chem.1994 269:26267−26273、米国特許番号4,704,692、米国特許番号4,853,871、米国特許番号494,6778、米国特許番号5,260,203、米国特許番号5,455,030)。H鎖およびL鎖のV領域をコードするDNA配列は、少なくとも約4つのアミノ酸(代表的には低分子の中性アミノ酸)をコードするリンカーに結合される。この融合によりコードされるタンパク質は、最初の抗体の特異性および親和性を保持する機能的可変領域の構築を可能にする。
インビボでの使用のために、特にヒトへの注射のためには、当技術分野において公知の方法を用いて抗体をヒト化することによって、mAbの免疫原性を減少させることが望ましい。ヒト化抗体は、トランスジェニックヒトIg定常領域遺伝子を有する動物の生成物であり得る(例えばWO90/10077およびWO90/04036参照)。あるいは、目的の抗体が、遺伝子的に操作されて、CH、CH、CH、ヒンジドメイン、および/またはフレームワークドメインを、対応するヒト配列で置換し得る(WO92/02190参照)。
抗体は、特定の所望の特性のために選択し得る。治療に使用される抗体の場合、抗体のスクリーニングの手順には、血管形成、細胞浸潤などを測定する任意のインビトロまたはインビボのバイオアッセイが含まれる。更に抗体は、血管形成(または結果として生じる腫瘍の成長または転移)を促進するか、または阻害するかをみるために、本明細書に記載される多様な腫瘍モデルにおいてスクリーンし得る。このようにして、Tpm模倣物またはアンタゴニストである抗体が選択され得る。従って、本発明には、TpmまたはそのAALBP「ドメイン」において、抗血管形成リガンドに結合すること、さもなければ抗血管形成リガンドの作用を阻害することによって血管形成を促進する治療上の抗体(詳細は以下に記載)が含まれる。
(細胞表面または遊離型のTpmまたはAALBPフラグメントを検出するための抗体の使用)
Tpmのエピトープに特有的な抗体は、細胞表面上、または体液内、あるいはサンプル内、好ましくは血清または血漿における、これらのエピトープを含有する分子を検出するための免疫測定法において有用である。このような抗体は、Tpm、またはTpmのエピトープ保有フラグメントを検出する。従って、腫瘍環境におけるタンパク分解が、血漿または組織内におけるTpmまたはAALBPの放出をもたらす。
腫瘍細胞、または活性化されたECからのTpmの放出水準を測定することにより、本発明の抗体および免疫測定法が診断的に使用されて、疾患の進行をモニターし、その場合においてTpm水準は、存在する腫瘍組織の量を反映し得る。
当技術分野において公知の、任意の従来型の免疫測定法がこの目的のために採用され得るが、ELISAなどの酵素免疫測定法が好ましい。免疫測定の方法は、以下にも記載されている:Coligan,JEら,eds.,Current Protocols in Immunology,Wiley−Interscience,New York 1991(または現行版)、Butt,W.R.(編)Practical Immunoassay:The State of the Art,Dekker,New York,1984、Bizollon,Ch.A.,ed.,Monoclonal Antibodies and New Trends in Immunoassays,Elsevier,New York,1984、Butler,J.E.,ELISA(第29章),In:van Oss,CJら,(eds),IMMUNOCHEMISTRY,Marcel Dekker,Inc.,New York,1994,pp.759−803、Butler,J.E.(編),Immunochemistry of Solid−Phase Immunoassay,CRC Press,Boca Raton,1991、Weintraub,B.,Principles of Radioimmunoassays,Seventh Training Course on Radioligand Assay Techniques,The Endocrine Society,March,1986、Work,TSら,Laboratory Techniques and Biochemistry in Molecular Biology,North Holland Publishing Company,NY,(1978)(Chard,T.による章「An Introductino to Radioimmune Assay and Related Techniques」)。
(組成物のインビトロにおける試験)
(A.96ウェルプレートにおける固定化されたTpmへの結合)
固定化されたTpmへの結合は、公知のリガンド、ビオチン−HKaを用いた競合アッセイによって、または、相当するビオチン化タンパク質の直接結合によって実行される。プレートは、室温で、トリス緩衝液生理食塩水(TBS)(200ng/ウェル)において、ニワトリの砂嚢のTpm(シグマ(Sigma))を用いてコーティングされる。2時間のインキュベーション後、ウェルはTBSで洗浄され、次に各ウェルに対して1%BSA/TBS/Tween20が加えられ、37℃で2時間インキュベートされる。製造業者の指示に従ってEZ−Link(Pierce製)を用いて予めビオチン化されているHKa(Enzyme Laboratories製)が、ZnCl(10μM)および適切な濃度のタンパク質、ドメイン、またはペプチドの競合物と共に、10nMの濃度でプレートに加えられる。プレートは室温でインキュベートされ、次にTBS/ツィーン20を用いて洗浄される。アビジン−HRPが加えられ、室温で20分間インキュベートされ、TBS/ツィーン20で洗浄され、色素生産性の基質が加えられる。反応が硫酸を用いて停止され、プレートが490nmにおいて読みとられる。
(B.ECの移動のアッセイ)
ECの移動のために、トランスウェル(transwell)が、トランスウェル当たり200μLのコラーゲン溶液を加えることにより、タイプIコラーゲン(50μg/mL)を用いてコーティングされ、次に37℃で一晩インキュベートされる。トランスウェルは、24−ウェルプレート内で構築され、化学誘引物質(例えばFGF−2)が、全容積が0.8mLの培地中で底部チャンバに加えられる。トリプシンを用いて単層培養物から剥離されている、HUVECなどのECが、血清を含まない培地を用いて、約10細胞/mLの最終濃度に希釈され、0.2mLのこの細胞懸濁液が、各トランスウェルの上部チャンバに加えられる。試験にかけるべきインヒビターが、上部チャンバおよび下部チャンバの両方に加えられ、37℃で加湿された環境下で5時間、移動が進行するようにされる。トランスウェルは、DiffQuik(登録商標)を用いて染色されたプレートから除去される。移動しなかった細胞が、綿棒でこすり取ることによって上部チャンバから除去され、膜が剥離され、スライドに乗せられ、移動した細胞の数を測定するために、倍率の高い視野(400倍)において数が数えられる。
(C.抗浸潤性活性の生物学的アッセイ)
本発明の組成物は、抗浸潤性能力が試験される。ECまたは腫瘍細胞(例えばPC−3ヒト前立腺癌細胞)などの細胞が、Matrigel(登録商標)アッセイ系として公知のアッセイにおいて、再構成された基底膜(Matrigel(登録商標))を通過して浸潤する能力については、その詳細が、Kleinmanら,Biochemistry 25:312−318,1986およびParishら,Int.J.Cancer 52:378−383,1992に記載されている。Matrigel(登録商標)は、タイプIVコラーゲン、ラミニン、bFGFに結合して局在化させる、ペルルカン(perlecan)などのへパラン硫酸プロテオグリカン、ビトロネクチンと同様に、トランスフォーミング増殖因子−β(TGFβ)、ウロキナーゼ型プラスミノゲン活性化因子(uPA)、組織プラスミノゲン活性化因子(tPA)、およびプラスミノゲン活性化因子インヒビタータイプI(PAI−1)として公知のセルピンを含有する、再構成された基底膜である(Chambersら,Canc.Res.55:1578−1585,1995)。細胞外のレセプターまたは酵素を標的とする化合物のためのこのアッセイで得られた結果は、インビボでのこれら化合物の有効性を予測するものであることが、当技術分野において認められている(Rabbaniら,Int.J.Cancer 63:840−845,1995)。
このようなアッセイは、トランスウェル組織培養の挿入断片を採用する。浸潤性の細胞は、Matrigel(登録商標)およびポリカーボネート膜の上部面(aspect)を越えて、膜の底部に付着できる細胞として定義される。ポリカーボネート膜(孔径8.0μm)を含有するトランスウェル(Costar製)は、滅菌したPBSにおいて75μg/mLの最終濃度(挿入断片につき60μLの希釈されたMatrigel(登録商標))に希釈されているMatrigel(登録商標)(Collaborative Research製)でコーティングされ、24−ウェルプレートのウェル内に配置される。膜は、生物学的に安全なキャビネットにおいて一晩乾燥され、次に、抗生物質を含有する100μLのDMEMを加えることによって、シェーカーテーブル上で1時間、再水和される。DMEMは、吸引によって各挿入断片から除去され、0.8mLのDMEM/10%FBS/抗生物質が、トランスウェルの外側(「下部チャンバ」)を囲むように、24−ウェルプレートの各ウェルに加えられる。新鮮なDMEM/抗生物質(100μL)、ヒトGluプラスミノゲン(5μg/mL)、および試験されるべき任意のインヒビターが、トランスウェルの上端の内側(「上部チャンバ」)に加えられる。試験されるべき細胞がトリプシン処理され、DMEM/抗生物質内で再懸濁され、次に800,000細胞/mLの最終濃度で、トランスウェルの上端チャンバに加えられる。上部チャンバの最終容積は、200μLになるように調節される。次に構築されたプレートは、湿性の5%CO環境下で72時間、インキュベートされる。インキュベート後、細胞は固定され、DiffQuik(登録商標)(ギムザ染色)を使用して染色され、次に上部チャンバが綿棒でこすり取られてMatrigel(登録商標)および膜を通って浸潤しなかった細胞すべてが除去される。膜は、X−アクト(acto)(登録商標)ブレードを使用してトランスウェルから剥離され、Permount(登録商標)を使用してスライド上に乗せられ、カバーガラスが乗せられ、次に、倍率の高い視野(400倍)において数が数えられる。浸潤された細胞数の平均が、5〜10視野で測定され、数が数えられ、インヒビター濃度の関数としてプロットされる。
(D.抗血管形成活性のチューブ形成アッセイ)
本発明の化合物は、その抗血管形成活性が、インビトロにおける2つの異なるアッセイ系の1つにおいて試験される。
調製し得る、または市販のものが得られるEC、例えば、HUVECまたはヒトの微小血管のEC(HMVEC)が、フィブリノーゲン(リン酸緩衝生理食塩水(PBS)において5mg/mL)と、1:1(v/v)の割合で濃度2×10細胞/mLで混合される。トロンビンが加えられ(5ユニット/mLの最終濃度)、混合物はすぐに24−ウェルプレートに移される(ウェル当たり0.5mL)。フィブリンゲルが形成されるようにされ、次にVEGFおよびbFGFが(各々5ng/mLの最終濃度で)、試験化合物と共にウェルに加えられる。細胞は37℃で5%COにおいて4日間インキュベートされ、その間、各ウェル内の細胞の数が数えられ、丸い、分岐がなく長い、1つの分岐を有して長い、または2つ以上の分岐を有して長い、のいずれかに分類される。結果は、各濃度の化合物について5つの異なるウェルの平均として表される。代表的には、血管形成インヒビターの存在下、細胞は丸いままであるか、または未分化型のチューブを形成する(例えば0または1つの分岐)。
このアッセイは、インビボにおける血管形成(または抗血管形成)の効力を予測するものであることが、当技術分野において認められている(Min,HYら,Cancer Res.56:2428−2433,1996)。
別のアッセイにおいては、ECがMatrigel(登録商標)上で培養される場合に、ECチューブ形成が観察される(Schnaperら,J.Cell.Physiol.165:107−118 1995)。EC(1×10細胞/ウェル)は、Matrigel(登録商標)がコーティングされた24−ウェルプレートに移され、48時間後にチューブ形成が定量化される。インヒビターが、それを加えることにより、ECと同じ時間、またはその後の多様な時点において試験される。チューブ形成もまた、(a)bFGFまたはVEGFなどの血管形成増殖因子、(b)分化刺激剤(例えばPMA)、または(c)それらの組み合わせを加えることによって刺激され得る。
このアッセイは、ECに特定のタイプの基底膜を与えることにより血管形成をモデリングする。すなわち、ECを移動させ、分化させるマトリックスの層が、最初に遭遇することが予期され得る。結合した増殖因子に加え、Matrigel(登録商標)(およびインサイチュで基底膜)内で見られたマトリックス構成成分またはそれらのタンパク質分解生成物もまた、ECチューブ形成に対して刺激性を有し、そのことがこのモデルを、前述のフィブリンゲル血管形成モデルを補完するものにする(Bloodら,Biochim.Biophys.Acta 1032:89−118,1990、Odedraら,Pharmac.Ther.49:111−124,1991)。本発明の化合物は、両方のアッセイにおいてECチューブ形成を阻害し、このことは、この化合物が抗血管形成活性も有することを示唆している。
(E.増殖の阻害のアッセイ)
本発明の化合物がECの増殖を阻害する能力は、96ウェルフォーマットで測定され得る。タイプIコラーゲン(ゼラチン)が、プレートのウェルをコーティングするのに使用される(PBSにおいて0.1−1mg/mL、ウェル当たり0.1mLを30分間室温で)。プレートを洗浄後(3x w/PBS)、ウェル当たり3〜6,000個の細胞がプレートされ、0.1〜2%のFBSを含有する内皮細胞成長培地(EGM、Clonetics製)またはM199培地において、4時間付着させておく(37C/5%CO)。培地および付着していない細胞は4時間後に除去され、bFGF(1〜10ng/mL)またはVEGF(1〜10ng/mL)を含有する新鮮な培地が各ウェルに加えられる。試験されるべき化合物が最後に加えられ、プレートは24〜48時間インキュベートさせておく(37C/5%CO)。MTS(Promega製)が各ウェルに加えられ、1〜4時間インキュベートさせておく。細胞数に比例する、490nmでの吸光度が測定されて、コントロールウェルと試験化合物を含有するウェルとの間の増殖における相違が決定される。
類似のアッセイ系が、培養された接着性の腫瘍細胞を用いてセットアップされ得る。しかし、このフォーマットにおいてコラーゲンは除外され得る。腫瘍細胞(例えば3,000〜10,000/ウェル)がプレートされ、一晩付着させておく。次に血清を含まない培地がウェルに加えられ、細胞が24時間同期化される。次に10%FBSを含有する培地が各ウェルに加えられ、増殖が刺激される。試験されるべき化合物がウェルのいくつかにおいて含まれる。24時間後、MTSがプレートに加えられ、前述のようにアッセイが展開され、読みとられる。
(F.細胞毒性のアッセイ)
組成物の抗増殖性および細胞毒性の効果が、腫瘍細胞、EC、線維芽細胞およびマクロファージを含む多様な細胞タイプにおいて測定され得る。これは、放射線治療剤または毒素などの治療上の部分に結合体化されている本発明の化合物を試験する際に特に有用である。例えば、組成物の1つと、131Iでヨウ素化されているボルトン−ハンター(Bolton−Hunter)試薬との結合体は、表面TpmまたはAALBPを発現する細胞の増殖を阻害すると予測される(大概はアポトーシスを誘導することによって)。腫瘍細胞および刺激されたECに対する抗増殖性の効果が予測されるが、環境によっては、静止状態のECまたは正常なヒトの真皮性線維芽細胞については予測されない。その正常な細胞で観察された抗増殖性または細胞毒性の効果はいかなるものも、非特異的な結合体の毒性を示す。
代表的なアッセイは、96−ウェルプレート内でウェル当たり5〜10,000個の細胞密度で細胞をプレートすることを含む。試験されるべき化合物が、結合アッセイにおいて測定されたIC50の10倍の濃度で加えられ(これは結合体により異なる)、細胞と共に30分間インキュベートさせておく。細胞は培地を用いて3回洗浄され、次に、[H]チミジン(1μCi/mL)を含有する新鮮な培地が細胞に加えられ、37℃で5%CO内において24時間および48時間インキュベートさせておく。細胞は、1M NaOHを使用して多様な時点で溶解され、ウェル当たりの数がβ−カウンターを使用して測定される。増殖は、MTS試薬またはCyQuant(登録商標)を使用して放射性を使わずに測定され得、細胞の総数が測定される。細胞毒性のアッセイには(細胞の溶解を測定)、Promega96−ウェル細胞毒性キットが使用される。抗増殖性活性の証拠がある場合、アポトーシスの誘導が、TumorTACS(Genzyme製)を使用して測定され得る。
(G.カスパーゼ−3活性)
本発明の化合物がECのアポトーシスを促進する能力は、カスパーゼ−3の活性化を測定することにより決定され得る。タイプIコラーゲン(ゼラチン)が、P100プレートをコーティングするのに使用され、5×10のECが、10%FBSを含有するEGM内に播種される。24時間後(37℃で5%COにおいて)、培地は2%FBS、10ng/mlのbFGF、および所望の試験化合物を含有するEGMに交換される。細胞が6時間後に収集され、細胞の溶解物が1%Triton内で調製され、EnzChek(登録商標)カスパーゼ−3アッセイキット#1(Molecular Probes製)を使用して、製造業者の指示に従ってアッセイされる。
(Tpm結合抗血管形成ポリペプチドまたはペプチドのインビボでの研究)
(A.角膜の血管形成モデル)
使用されるプロトコルは、Volpertら(J.Clin.Invest.98:671−679(1996))によって記載されているものと本質的に同一である。手短に言えば、メスのフィッシャー(Fischer)ラット(120〜140gm)が麻酔され、Hydron(登録商標)、bFGF(150nM)、および試験されるべき化合物を含むペレット(5μl)が、角膜内の、角膜輪部から1.0〜1.5mm地点に小さく切開された部分に移植される。移植後5日目および7日目において、新血管形成が評価される。7日目において、動物が麻酔され、コロイド状の炭素などの染料が注入されて、血管が染色される。次に動物を安楽死させ、角膜がホルマリンで固定され、この角膜が平らにして撮影され、新血管形成の程度が評価される。新血管は、血管の総面積または長さを画像化すること、または単純に血管の数を数えることによって定量化され得る。
(B.Matrigel(登録商標)プラグアッセイ)
このアッセイは、本質的に、Passanitiら(Lab Invest.67:519−528(1992))によって記載されたように実行される。氷冷Matrigel(登録商標)(例えば500μL)(マサチューセッツ州ベッドフォードのCollaborative Biomedical Products,Inc.製)が、ヘパリン(例えば50μg/ml)、FGF−2(例えば400ng/ml)、および試験されるべき化合物と混合される。いくつかのアッセイにおいては、bFGFは、血管形成刺激物として腫瘍細胞と置換され得る。Matrigel(登録商標)の混合物が、4〜8週齢の無胸腺ヌードマウスの、腹腔の正中線付近の皮下に、好ましくはマウス当たり3回、注射される。注射されたMatrigel(登録商標)は、触知できる固体ゲルを形成する。注射する部位は、各動物が、陽性のコントロールプラグ(FGF−2+ヘパリンなど)、陰性のコントロールプラグ(例えば緩衝液+ヘパリン)、および血管形成に対する効果が試験されている化合物を含むプラグ(例えばFGF−2+ヘパリン+化合物)を受け取るように選択される。すべての処置は、好ましくは三連で行われる。動物は、注射後約7日目、または血管形成を観察するのに最適であり得る別の時点で、頚部を脱臼させて屠殺する。マウスの皮膚が、腹腔の正中線に沿って剥離され、Matrigel(登録商標)のプラグが回収されて、直ちに高解像度でスキャンされる。次にプラグが水に分散され、37℃で一晩インキュベートされる。ヘモグロビン(Hb)の水準が、製造業者の指示に従って、Drabkinの水溶液(例えばSigmaより得られる)を使用して測定される。プラグにおけるHbの量は、サンプル中の血液の量を反映するので、血管形成の間接的な尺度である。加えて、または代わりに、動物は屠殺される前に、フルオロフォアが結合体化されている高分子量のデキストランを含有する0.1mlの緩衝液(好ましくはPBS)を注射され得る。蛍光定量的に測定される分散されたプラグ内の蛍光量もまた、プラグにおける血管形成の尺度として役立つ。mAb抗CD31での染色(CD31は「血小板−EC付着分子またはPECAM」である)もまた、プラグにおける新血管形成および微小血管の密度を確認するために使用され得る。
(C.ニワトリの漿尿膜(CAM)における血管形成のアッセイ)
このアッセイは本質的に、Nguyenら(Microvascular Res.47:31−40(1994))によって記載されたように実行される。血管形成因子(bFGF)または腫瘍細胞プラスインヒビターのいずれかを含有するメッシュが、8日齢のニワトリの胚のCAM上に配置され、サンプルの移植から3〜9日後にCAMが観察される。血管形成が、血管を含有するメッシュにおける平方のパーセンテージを測定することにより、定量化される。
(D.腫瘍細胞を用いたMatrigel(登録商標)プラグアッセイを使用した、血管形成阻害および抗腫瘍効果のインビボにおける評価)
このアッセイにおいては、腫瘍細胞、例えば、1〜5×10個の3LL Lewis肺癌細胞、またはラットの前立腺細胞株MatLyLuが、Matrigel(登録商標)と混合され、次に前述のセクションB.に記載されているプロトコルに従ってマウスの脇腹に注射される。腫瘍細胞の塊および強力な血管形成反応が、約5〜7日後のプラグにおいて観察され得る。実際の腫瘍環境における化合物の抗腫瘍および抗血管形成作用が、それをプラグに入れることによって評価され得る。次に腫瘍の重量、Hb水準または蛍光水準(屠殺前に注射されるデキストラン−フルオロフォア結合体の)の測定が行なわれる。Hbまたは蛍光を測定するために、プラグは最初に組織のホモジナイザーを用いて均質化される。
(E.皮下の(s.c.)腫瘍成長の異種移植モデル)
ヌードマウスが、MDA−MB−231細胞(ヒトの乳癌)およびMatrigel(登録商標)(0.2mLにおいて1×10個の細胞)を、右の脇腹の皮下に接種される。腫瘍が200mmまでステージされ(staged)、次に試験組成物を用いた処置が開始される(100μg/動物/日が毎日IPで与えられる)。腫瘍の容積が1日おきに得られ、動物は処置の2週間後に屠殺される。腫瘍が切除され、重さが計られ、パラフィン包埋される。腫瘍の組織学的切片が、HおよびE、抗CD31、Ki−67、TUNEL、およびCD68の染色によって分析される。
(F.転移の異種移植モデル)
本発明の化合物もまた、実験的な転移モデルを使用して、遅発型の転移の阻害が試験される(Crowley,CWら,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 90 5021−5025(1993))。遅発型の転移は、腫瘍細胞の付着および血管外遊走、局在的な浸潤、植種、増殖、および血管形成の工程を含む。レポーター遺伝子(好ましくは緑色蛍光タンパク質(GFP)遺伝子が、しかし代わりとして酵素クロラムフェニコールアセチル−トランスフェラーゼ(CAT)、ルシフェラーゼまたはLacZをコードする遺伝子)でトランスフェクトされたヒトの前立腺癌細胞(PC−3)は、ヌードマウスに接種される。このアプローチは、これらの細胞の運命を追うために、これらのマーカー(GFPの蛍光検出、または酵素的活性の組織化学的比色検出)のいずれかの利用を可能とする。細胞が、好ましくはiv注射され、転移が特に肺において、しかし局在性の異なるリンパ節、大腿および脳においても、約14日後に同定される。これが、ヒトの前立腺癌において自然に起こる転移の器官の向性を模倣する。例えば、GFP発現PC−3細胞(マウス当たり1×10細胞)が、ヌード(nu/nu)マウスの尾静脈にiv注射される。動物は、毎日IPで与えられる100μg/動物/日において、試験組成物で処置される。単一の転移細胞および病巣が可視化されて、蛍光顕微鏡検査法あるいは光学顕微鏡使用組織化学によって、または組織をすりつぶして検出可能な標識を定量的な比色アッセイにかけることにより、定量化される。
(G.細胞表面トロポミオシンに作用する抗血管形成薬剤による、インビボでの自発的転移の阻害)
ラット同系乳癌系(Xingら,Int.J.Cancer 67:423−429(1996))は、Mat BIIIラット乳癌細胞を採用する。腫瘍細胞、例えば0.1mLのPBSに懸濁された約10個の細胞が、メスのフィッシャー(Fisher)ラットの乳房の脂肪部分(fat pad)に接種される。接種時、Alzaの浸透圧性のミニポンプが14日、腹腔内に埋め込まれて試験化合物を分配する。この化合物がPBS内に溶解され(例えば200mMストック)、無菌で濾過され、ミニポンプ内に配置されて、約4mg/kg/日の放出率を得る。コントロール動物はミニポンプ内で、ビヒクル(PBS)のみを、またはビヒクルコントロールペプチドを受け取る。動物は、約14日目に屠殺される。
(治療上の結果)
本発明の活性化合物で処置されたラットにおいて、原発性腫瘍のサイズにおいて、ならびいに脾臓、肺、肝臓、腎臓、およびリンパ節(個々の病巣として列挙)における転移の数において、大幅な減少が観察される。組織学的および免疫組織化学的分析は、処置された動物の腫瘍における壊死の増加およびアポトーシスの徴候を明らかにする。大きな壊死の領域が、新血管形成に欠く腫瘍部分において見られる。131Iが結合体化される(ペプチドの分子当たり1個または2個のI原子)、ヒトまたはウサギHPRG、HKa、D5ドメインのいずれか、およびそれらの誘導体(131Iが結合体化されている(ペプチド一分子あたり1または2個のI原子))は、効果的な放射線治療剤であり、結合体化されないポリペプチドの少なくとも2倍の効能を有することが見出されている。対照的に、コントロールペプチドを用いた処置は、腫瘍のサイズまたは転移について大幅な変化を起こすことができない。
(H.3LL Lewis肺癌:原発性腫瘍の成長)
この腫瘍株は、1951年にC57BL/6マウスにおける肺癌として自発的に発生した(Cancer Res 15:39,1955。Malave,Iら,J.Nat‘l.Canc.Inst.62:83−88(1979)も参照)。それは、皮下(sc)への接種により、C57BL/6マウスにおける継代によって伝播され、半同種異系C57BL/6xDBA/2Fマウスにおいて、または同種異系C3Hマウスにおいて試験される。代表的には、皮下(sc)への移植に1群当たり6匹の動物が、または筋肉内(im)への移植に1群当たり10匹の動物が使用される。腫瘍は、2〜4mmのフラグメントとしてscに、または、約0.5〜2×10個の細胞の懸濁された接種物質としてimまたはscに、移植され得る。処置は、移植の24時間後に開始するか、または、特定のサイズの腫瘍(通常約400mg)が触診され得るまで遅らせる。試験化合物が、11日間毎日ipに投与される。
動物は、重さの測定、触診、および腫瘍のサイズの測定によって追跡される。im接種後12日目の処置されないコントロールレシピエントにおける、代表的な腫瘍の重さは、500〜2500mgである。代表的なメディアン生存時間は18〜28日である。陽性のコントロール化合物、例えばシクロホスファミドが、1日当たり20mg/kg/注射で、1〜11日目に使用される。算出された結果は、平均的な動物の重量、腫瘍のサイズ、腫瘍の重さ、生存時間を含む。確認された治療上の活性のために、試験化合物は、2回の複数用量のアッセイにおいて試験されるべきである。
(I.3LL Lewis肺癌:原発性成長および転移のモデル)
このモデルは、多数の研究者によって利用されてきた。例えば、Gorelik,Eら,J.Nat’l.Canc.Inst.65:1257−1264(1980)、Gorelik,E.ら,Rec.Results Canc.Res.75:20−28(1980)、Isakov,Nら,Invasion Metas.2:12−32(1982)、Talmadge JEら,J.Nat’l.Canc.Inst.69:975−980(1982)、Hilgard,P.ら,Br.J.Cancer 35:78−86(1977)参照。試験マウスは、オスのC57BL/6マウスであり、2〜3か月齢である。sc、im、または足蹠内への移植後、この腫瘍は、好ましくは肺に転移を生成する。いくつかの腫瘍株を用いると、原発性腫瘍が抗転移効果を発揮し、転移相の研究の前に最初に切除されなければならない(米国特許第5,639,725号も参照)。
単一細胞の懸濁液が、みじん切りにされた腫瘍の組織を0.3%トリプシンの溶液で処置することにより、固形腫瘍から調製される。細胞はPBS(pH7.4)で3回洗浄され、PBSに懸濁される。このようにして調製された3LL細胞の生存可能性は、一般的に約95〜99%である(トリパンブルーの生死判定法により)。0.05mlのPBS懸濁された、生存可能な腫瘍細胞(3×10−5×10)が、C57BL/6マウスの背部領域内、または1つの後脚の足蹠内のいずれかに、皮下注射される。目に見える腫瘍が、10個の細胞を背部の皮下に注射した3〜4日後に現れる。腫瘍が現れた日、および定着した腫瘍の直径が、2日ごとにキャリパーによって測定される。
処置は、1週間当たり1回または2回の用量のペプチドまたは誘導体として与えられる。別の実施形態においては、ペプチドは浸透圧性のミニポンプによって送られる。
背部の腫瘍の切除を含む実験において、腫瘍のサイズが約1500mmに到達すると、マウスは無作為に2つの群に分けられる:(1)原発性腫瘍が完全に切除されている;または(2)偽手術が実行され、腫瘍はインタクトのままである。500〜3000mmの腫瘍が転移の成長を阻害するとはいえ、1500mmが、高い生存率で、局在性の的な再成長がなく安全に切除される、最大の原発性腫瘍のサイズである。21日後、すべてのマウスが屠殺され、剖検にかけられる。
肺が除去され、重さが測られる。肺は、ブワン溶液中で固定され、目に見える転移の数が記録される。転移の直径も、8倍の倍率で、マイクロメーター含有接眼レンズを備えた両眼の立体顕微鏡によって測定される。記録された直径に基づき、各転移の容積の算出が可能である。肺当たりの転移の総容積を測定するために、目に見える転移の平均数に、転移の平均容積を掛ける。更に転移の成長を測定するために、125IdUrdの肺細胞への取り込みが測定可能である(Thakur,M.L.ら,J.Lab.Clin.Med.89:217−228(1977))。腫瘍の切断から10日後、25μgのフルオロデオキシウリジンが、癌を持った腹膜内に接種される(および、もし使用されれば、腫瘍が切除されたマウス)。30分後、マウスは1μCiの125IdUrd(ヨードデオキシウリジン)が与えられる。1日後、肺および脾臓が除去され、重さが計られ、125IdUrdの取り込み水準が、ガンマカウンターを使用して測定される。
足蹠の腫瘍を持つマウスにおいて、腫瘍の直径が約8〜10mmに達すると、マウスは無作為に2つの群に分けられる:(1)腫瘍を持つ脚が、膝関節の上の結紮の後、切断される;または(2)マウスは、切断されない腫瘍を持ったコントロールとして、インタクトのままとする(腫瘍を持ったマウスにおける腫瘍のない脚の切除は、それに続く転移への効果については知られておらず、麻酔、ストレス、手術において可能性を有する効果を除外する)。マウスは接種後10〜14日後に屠殺される。転移が前述のように評価される。
統計:腫瘍を持ったマウスの肺における転移の発生率およびその成長を示す値は、正常には分布されない。従って、マンホイットニーU検定などの非パラメータの統計が、分析に使用され得る。
Gorelikら(1980、前出)によるこのモデルの研究は、腫瘍細胞接種物質のサイズが、転移の成長の範囲を決定することを示した。手術されたマウスの肺における転移率は、原発性腫瘍を有するマウスのものと異なっていた。従って、原発性腫瘍がより大きな用量の3LL細胞(1〜5×10個)の接種により誘導され、その後外科的に除去されていたマウスの肺において、転移の数は、手術されなかった腫瘍を有するマウスよりも少なかったが、転移の容積は、手術されなかったコントロールよりも大きかった。肺の転移の尺度として125IdUrdの取り込みを使用して、腫瘍が切除されたマウスの肺と、はじめに10個の3LL細胞が注射された腫瘍を有するマウスの肺との間では、顕著な違いは見られなかった。10個の腫瘍細胞の接種後に生成された腫瘍の切除は、転移の成長を劇的に加速させた。これらの結果は、局在性の腫瘍を切除した後のマウスの生存と一致する。局在性の腫瘍の切除後に転移の成長が加速される現象は、繰り返し観察されてきた(例えば、米国特許番号5,639,725参照)。これらの観察は、癌の外科手術を受ける患者の予後について意味を持つ。
本発明に従うと有用な化合物としては、前述(インビトロまたはインビボ)のアッセイシステムのうち少なくとも1つにおいて活性を示すはずである。
(薬学上および治療上の組成物およびそれらの投与)
本発明の薬学的組成物において採用され得る化合物には、前述のポリペプチド化合物およびペプチド化合物のすべてが含まれると同時に、これらの化合物の薬学的に受容可能な塩も含まれる。塩基を含有する、本発明の化合物の薬学的に受容可能な酸添加塩は、当技術分野において公知の方法により、適切であれば、強酸あるいは中程度の強酸、非毒性酸、有機酸、または非有機酸もしくは無機酸と共に形成される。本発明に含まれる酸添加塩の例は、マレイン酸塩、フマル酸塩、乳酸塩、シュウ酸塩、メタンスルホン酸塩、エタンスルフォン酸塩、ベンゼンスルフォン酸塩、酒石酸塩、クエン酸塩、塩酸塩、臭化水素酸塩、硫酸塩、リン酸塩、および硝酸塩である。
酸性基を含有する、本発明の化合物の薬学的に受容可能な塩基添加塩は、公知の方法によって、有機塩基および非有機塩基から調製され、例えば、カルシウム、ナトリウム、カリウムならびに水酸化アンモニウムなどの非毒性アルカリ金属およびアルカリ土類塩基と、トリエチルアミン、ブチルアミン、ピペラジン、ならびにトリ(ヒドロキシメチル)メチルアミンなどの非毒性有機塩基と、を含む。
前述のように、本発明の化合物は、ECの増殖、運動性、または浸潤性および血管形成を阻害する能力と、癌、特に転移性の癌の処置において活用される特性と、を有する。本発明の組成物は、それ自体が活性であり得、またはインビボで活性形態に転換される「プロドラッグ」として作用し得る。
(治療的に標識された組成物)
好ましい実施形態において、本明細書に記載されるポリペプチドおよびペプチドは、「治療的に結合体化され」または「治療的に標識され」ており(これらの用語は交換できることが意図されている)、腫瘍の転移あるいは感染/炎症の病巣、再狭窄または線維症の部位などの、化合物がホーミングし、結合する部位へ、治療薬剤を送達するために使用される。用語「治療的に結合体化され」とは、改変されたペプチドが、根本にある原因か、腫瘍浸潤、血管形成、炎症、または他の病理学の「構成要素」か、のいずれかに関連する、別の治療薬剤に結合体化されることを意味する。治療的に標識されたタンパク質またはペプチドは、好適な治療的「標識」を運ぶが、これは本明細書において、「治療的部分(moiety)」と呼ばれる。治療的部分は、ペプチドに加えられて、標的の疾患または状態、主に所望でない血管形成に関連するものの処置において活性化する、原子、分子、化合物、または任意の化学成分である。前述のように、本発明のペプチドは、従来型の手段、すなわち、化学合成、Tpmまたはそれの抗血管形成リガンドのタンパク分解、あるいは組換え手段のいずれかによって調製される。治療的部分は、ペプチドに直接的または非直接的に結合され得る。治療的に標識されたタンパク質またはペプチドが、薬学的に受容可能なキャリヤーまたは賦形剤を含む薬学的組成物として投与され、好ましくは注射に好適な形態である。
有用な治療的放射性同位元素(原子番号により順序付けられる)の例には、47Sc、67Cu、90Y、109Pd、125I、131I、186Re、188Re、199Au、211At、212Pb、および217Biが含まれる。これらの原子は、キレートの一部として直接的および非直接的にペプチドに結合体させ得るか、またはヨウ素の場合には、ヨウ素化されたBolton−Hunter基の一部として非直接的に結合体させ得る。放射性ヨウ素は、この基がペプチド化合物に結合される前、または後のいずれにおいても導入され得る。
放射性核種結合体の好ましい用量は、標的部位に送達されるべき特定の放射能の関数である。これは、腫瘍のタイプ、腫瘍の場所および血管新生、ペプチドキャリヤーのキネティクスならびに体内分布、核種による放射性排出のエネルギーなどにより異なる。放射線治療分野の当業者であれば、所望の治療的利点をもたらすために、過度の実験を必要とせずに、特定の核種の用量と関連するペプチドの用量を容易に調節し得る。
本明細書に含まれる別の治療的アプローチは、ホウ素中性子捕獲治療法の使用であり、ホウ素化されたペプチドが、腫瘍、最も好ましくは頭蓋内腫瘍などの所望の標的部位に送達される(Barth,RF,Cancer Invest.14:534−550(1996)、Mishima,Y.(編),Cancer Neutron Capture Therapy,New York:Plenum Publishing Corp.,1996、Soloway,A.H.ら,(編),J.Neuro−Oncol.33:1−188(1997))。安定の同位元素10Bが、低エネルギー(<0.025eV)の熱中性子で照射され、その結果生じる核の捕獲が、α粒子およびLi原子核を生み出す。これらは高線エネルギー転移を有し、経路の長さはそれぞれ、約9μmおよび5μmである。この方法は、血液、EC、および正常な組織(例えば脳)におけるより低い水準での腫瘍における10B蓄積について断定される。このような送達は、上皮増殖因子を使用して達成されていた(Yang.W.ら,Cancer Res 57:4333−4339(1997))。
本発明の方法に従ってペプチド化合物にカップリングさせ得るその他の治療的薬剤は、薬物、プロドラッグ、プロドラッグを活性化させるための酵素、光感作性の薬剤、核酸治療剤、アンチセンスベクター、ウイルスベクター、レクチンおよびその他の毒素である。
レクチンはタンパク質であり、一般的に植物に由来し、炭水化物に結合する。その他の活性の中で、いくつかのレクチンは毒性を有する。最も細胞毒性の強い物質のうち公知のもののいくつかは、細菌性のおよび植物性の起源であるタンパク質毒素である(Frankel,AEら,Ann.Rev.Med.37:125−142(1986))。これらの分子は細胞表面に結合し、細胞蛋白質の合成を阻害する。最も一般的に使用される植物の毒素は、リシンおよびアブリンである;最も一般的に使用される細菌性の毒素は、ジフテリア毒素およびシュードモナス外毒素Aである。リシンおよびアブリンにおいては、結合機能および毒性機能が、2つの別のタンパク質サブユニット、すなわちA鎖およびB鎖内に含有される。リシンのB鎖は、細胞表面の炭水化物に結合し、細胞内へのA鎖の取り込みを促進する。一旦細胞内に入ると、リシンのA鎖は、真核生物のリボソームの60Sサブユニットを不活性化することによって、タンパク質の合成を阻害する(Endo,Y.ら,J.Biol.Chem.262:5908−5912(1987))。その他の植物に由来する毒素は、単鎖リボソームの阻害性タンパク質であるが、それらは、ヤマゴボウの抗ウイルスタンパク、小麦の胚タンパク質、ゲロニン(gelonin)、ジアンチン、momorcharin、トリコサンチン、および他に多くを含む(Strip,F.ら,FEBS Lett.195:1−8(1986))。ジフテリア毒素およびシュードモナス外毒素Aもまた、単鎖のタンパク質であり、それらの結合機能および毒性機能は、同じタンパク質内の別のドメインに存在する。シュードモナス外毒素Aは、ジフテリア毒素と同じ触媒作用活性を有する。リシンは、その毒性α鎖を、抗体などの標的とする分子に結合することによって治療的に使用され、毒性の効果が部位に特異的に送達されることを可能にしている。細菌性の毒素もまた、抗腫瘍結合体として使用されている。本明細書で意図されているように、毒性のペプチド鎖またはドメインは、本発明の化合物に結合体化され、部位に特異的な方法で、転移巣などの毒性の活性が所望される標的部位に送達される。抗体またはその他のリガンドなどのタンパク質への毒素の結合体は、当技術分野において公知である(Olsnes,S.ら,Immunol.Today 10:291−295(1989)、Vitetta,E.S.ら,Ann.Rev.Immunol.3:197−212(1985))。
DNA,RNA、およびタンパク質の合成を含む重大な細胞の過程を妨害する細胞毒性の薬物は、抗体に結合体化され、引き続いてインビボの治療に使用されている。このような薬物には、ダウノルビシン、ドキソルビシン、メトトレキサートが含まれるが、これらに限定されない。また、マイトマイシンCもまた、本発明の化合物にカップリングされ、この形態において治療的に使用される。
本発明の好ましい実施形態において、細胞毒性の薬物は、Tpmリガンドへの結合体によって、ECまたは腫瘍細胞の表面上のTpmを標的とする。やはり、細胞表面Tpmのための好ましいリガンドには、HPRGまたはそれらのH/Pドメインペプチド、HKaあるいはD5ドメインまたはそれらのより短いフラグメント、より好ましくは、これらの細胞表面に発現されたTpmのエピトープに特異的な抗体が含まれる。
本発明の化合物は、薬学的に受容可能なそれらの塩と同様に、カプセル、含浸ウェーハ、錠剤または注射可能な調製物などの、便利な投薬形態に組み込まれ得る。個体または液体の薬学的に受容可能なキャリヤーが採用され得る。
固体のキャリヤーには、デンプン、乳糖、硫酸カルシウム二水和物、石膏、ショ糖、タルク、ゼラチン、寒天、ペクチン、アカシア、ステアリン酸マグネシウム、およびステアリン酸が含まれる。液体のキャリヤーには、シロップ、ピーナッツ油、オリーブ油、生理食塩水、水、ブドウ糖、グリセロールなどが含まれる。同様に、キャリヤーまたは希釈剤は、モノステアリン酸グリセリン、またはジステアリン酸グリセリンなどの任意の長期の放出物質を、単独で、またはワックスと共に含み得る。液体のキャリヤーが使用される場合、調製物は、シロップ、エリキシル剤、乳濁液、ソフトゼラチンカプセル、アンプルなどの滅菌した注射可能な液体(例えば溶液)、あるいは、水溶性または非水溶性の液体懸濁液の形態であり得る。このような薬学的組成物の要約は、例えば、Remington’s Pharmaceutical Sciences,Mack Publishing Company,Easton Pennsylvania(Gennaro 第18版 1990)において見られ得る。
薬学的調製物は、錠剤の形態が必要な場合には混合、造粒および圧縮の工程、また、経口の、非経口の、局所的、経皮的、腟内、陰茎内、鼻腔内、気管支内、頭蓋内、眼内、耳内、および直腸の投与用の、所望の生成物を提供するために、必要に応じて混合、充填および構成要素の溶解の工程、などのような工程を含む、従来型の製薬化学技術に従って調製される。薬学的組成物もまた、湿潤剤、乳化剤、pH緩衝剤などの、少量の非毒性の補助的物質を含有し得る。
本発明は、多数の動物の属および種に属する任意の動物の診断または処置において使用され得、ヒトの医学または獣医学での実践において等しく適用可能である。従って、薬学的組成物は、ヒトと同様に、鳥、より好ましくは哺乳類を含む、家庭のおよび商用の動物の処置に使用され得る。
用語「全身投与」は、本明細書に記載されたポリペプチド、ぺプチド、または核酸などの組成物または薬剤が、結果として被験体の循環系にこの組成物が導入されるような、または体全体に広がることを可能にするような方法、例えば静脈内(i.v.)への注射(injection)または注入(infusion)などによる投与をいう。「領域性の」投与とは、腹腔内、くも膜下腔内、硬膜下、または特定の臓器などの、特定の、および幾分より限定された解剖学的スペース内への投与をいう。例としては、腟内、陰茎内、鼻腔内、気管支内(または肺への滴下)、頭蓋内、耳内、または眼内が含まれる。用語「局所投与」とは、組成物または薬物の、腫瘍の塊への腫瘍内注射、皮下(s.c.)注射、筋肉内(i.m.)注射などの、限定された、または限局性の解剖学的スペース内への投与をいう。当業者であれば、局所投与または領域性の投与も、しばしば組成物を循環系に入れる結果となり、すなわち、s.c.またはi.m.もまた、全身投与の経路であることを理解するはずである。注射可能または注入可能な調製物は、溶液あるいは懸濁液か、溶液あるいは懸濁液に好適な、注射あるいは注入前に液体内に入れた固体形態か、または、乳濁液のいずれかとして、従来型の形態で調製し得る。好ましい投与の経路は、i.v.などの全身性であるものの、この薬学的組成物は、局所的または経皮的に、例えば軟膏、クリームまたはゲルとして;経口的に;直腸に、例えば坐剤として;投与し得る。
局所的な適用のために、化合物は、軟膏(salve)または軟膏(ointment)などの局所的に適用されるビヒクルに組み込まれ得る。活性成分のためのキャリヤーは、噴霧可能な形態または噴霧不可能な形態のいずれでもあり得る。噴霧不可能な形態は、局所的な適用に固有のキャリヤーを含み、好ましくは水より高い動的粘度を有する、半固体または固体の形態であり得る。好適な剤形には、溶液、懸濁液、乳濁液、クリーム、軟膏(ointment)、パウダー、リニメント剤、軟膏(salve)などが含まれるが、これらに限定されない。もし所望であれば、これらは滅菌され、または、例えば防腐剤、安定剤、湿潤剤、緩衝液、または浸透圧に影響を与えるための塩などの、補助的薬剤と混合され得る。噴霧不可能な局所的調製物用に好ましいビヒクルには、軟膏(ointment)基剤、例えばポリエチレングリコール−1000(PEG−1000);HEBクリームなどの従来型のクリーム;ゲル;ワセリンなどが含まれる。
肺への滴下用と同様に局所的な適用にも好適なものは、噴霧可能なエアゾール調製物であり、その中においては化合物が、好ましくは固体または液体の不活性キャリヤー物質と組み合わされて、加圧された、揮発性の、通常はガス状の噴霧剤と共に、スクイーズボトルの中または混合物の中にパッケージされる。エアゾール調製物は、本発明の化合物に加え、溶媒、緩衝剤、界面活性剤、芳香剤、および/または酸化防止剤を含有し得る。
特にヒトにとって好ましい局所的な適用のためには、罹患した領域、例えば皮膚表面、粘膜、目などへ、効果的な量の化合物を投与することが好ましい。この量は、一般的に1回の適用当たり約0.001mg〜約1gの範囲であるが、これは処置されるべき領域、症状の重症度、および採用される局所的ビヒクルの性質に依存する。
抗血管形成組成物は、管理された期間に選択された部位に対してトロポニン活性薬剤を放出する、生物分解性の、生体適合性の重合体移植物と組み合わせて投与され得る。好ましい重合体物質の例には、ポリ無水物、ポリオルソエステル、ポリグリコール酸、ポリ乳酸、ポリエチレンビニルアセテート、ならびにこれらの共重合体および混合物が含まれる。例えば、Medical Applications of Controlled Release,Langer and Wise(eds.),1974,CRC Press,Boca Raton,FL、Controlled Drug Bioavailability,Drug Product Design and Performance,Smolen and Ball(eds.),1984,Wiley,NY、Rangerら,1983,J.Macromol.Sci.Rev.Macromol.Chem.23:61、Levyら,1985,Science 228:190、Duringら,1989,Ann.Neurol.25:351、Howardら,1989,J.Neurosurg.71:105参照。別の実施形態においては、管理された放出システムが、例えば脳などの治療上の標的に近接して配置され得、従って全身の用量の一部(fraction)だけを要する(Goodson,In:Medical Applications of Controlled Release,前出,第2巻,pp.115−138)。その他の制御された放出システムは、Langer,R,1990,Science 249:1527−1533による総説に論じられている。
本発明のポリペプチドまたは核酸の組成物のための、その他の薬学的に受容可能なキャリヤーは、リポソーム、すなわち、活性のタンパク質が、分散されるか、あるいは脂質性層に付着する水溶性の同心性層からなる小体の中に多様に存在するか、のいずれかで含有される、薬学的組成物である。活性のポリペプチドあるいはペプチド、または核酸は、好ましくは、水溶性層内および脂質性層内、内側あるいは外側、または、いずれにしても、リポソーム懸濁液として一般的に公知の均質でないシステム内に存在する。疎水性層または脂質性層は、一般的に、レシチンおよびスフィンゴミエリンなどのリン脂質、コレステロールなどのステロイド、ジセチルフォスフェイト、ステアリルアミン、またはホスファチジン酸などの多少イオン性の表面活性物質、および/または疎水性の性質を有するその他の物質を含むが、排他的なわけではない。当業者であれば、本発明のリポソーム剤形のその他の好適な実施形態を理解する。
腫瘍および癌を処置するための治療的組成物は、抗血管形成ポリペプチドまたはペプチドに加え、例えばビンブラスチンなどの有糸分裂のインヒビター;シクロホスファミドなどのアルキル化薬剤;メトトレキサート、ピリトレキシム(piritrexim)、またはトリメトレキサートなどの葉酸塩インヒビター;5−フルオロウラシルおよびシトシンアラビノシドなどの代謝拮抗剤;アドリアマイシンおよびブレオマイシンなどのインターカレートする抗生物質;アスパラギナーゼなどの酵素または酵素インヒビター;エトポシドなどのトポイソメラーゼインヒビター;または、インターフェロンあるいはインターロイキンなどの生物学的反応重合調整剤などの、1つ以上の追加的抗腫瘍薬剤を含み得る。実際、本明細書に開示されたペプチドと組み合わせた任意の公知の癌治療を含む薬学的組成物は、本発明の範囲内である。薬学的組成物はまた、例えば抗菌性、抗真菌、抗寄生性、抗ウイルス性、および抗コクシジアを含む抗感染性の薬剤などの、標的の患者が危険に晒されている追加的な症状を処置するための1つ以上のその他の医薬をも含み得る。
投与される治療上の投与量は、当業者に公知である、または当業者が容易に確かめられる、治療上効果的な量である。投与量はまた、レシピエントの年齢、健康状態、および重さ、同時に行なう処置の種類(もしあれば)、処置の頻度、および、例えば抗炎症効果または抗細菌効果などの所望の効果の性質に依存する。
いくつかの抗体は、細胞表面Tpmに直接的に結合し、抗血管形成活性(「アゴニスト」)を誘導する一方、Tpmのエピトープに特異的なその他の抗体は、H/Pドメイン、D5などを経由してHPRGの結合および抗血管形成の効果を阻害すると予期される。このような抗体は、「アンタゴニスト」と呼ばれ、新血管形成の誘導において有用であり、血管形成の増加が所望である疾患または状態を処置するために使用され得る。このような状態には、冠動脈疾患および末梢動脈疾患が含まれ、この場合において治療上の血管形成が有益であることが知られている(Freedman SBら,Ann Intern Med,2002,136:54−71およびJ Mol Cell Cardiol,2001 33:379−393、Durairaj,A.ら,Cardiol Rev,2000,8:279−287、Emanueli,Cら,Br J Pharmacol,2001,133:951−958、Isner,JMら,Hum Gene Ther,1996,7:959−88)。一般的に、血管閉塞、血管疾患、または外科手術から生じた組織の虚血の任意の形態は、この方法で処置され得る(Isnerら,前出、Webster KA.,Crit Rev Eukaryot Gene Expr,2000,10:113−125)。例えば、抹消肢の虚血または肝臓移植における肝臓動脈閉塞において(Yedlicka,JWら,J Vasc Interv Radiol,1991,2:235−240)、本発明の抗体は虚血性の組織の血管再生を促進する。
これらのアンタゴニスト抗体は、創傷治癒(外科手術の創傷からの回復を含む)の促進において有用であり、これは血管形成過程に依存することが公知であり(Liekens Sら,Biochem Pharmacol,2001,61:253−270、Lingen,MW,Arch Pathol Lab Med,2001,125:67−71、Raza SLら,J Investig Dermatol Symp Proc,2000,5:47−54、Tonnesen MGら,J Investig Dermatol Symp Proc,2000,5:40−46、Hunt TK,Adv Skin Wound Care,2000,13(2 Suppl):6−11、Grant DSら,Adv Exp Med Biol,2000,476:139−154、Drixler TAら,Eur J Surg,2000,166:435−446、Singer AJら,N Engl J Med,1999,341:738−746、Martin,P,Science,1997,276:75−81)、また、骨折の回復の加速または強化においても有用である(Glowacki,J,Clin Orthop,1998,355 Suppl:S82−89)。
アンタゴニスト抗Tpm抗体は、血管内皮が作用して膵臓の器官形成および膵臓のβ細胞によるインシュリンの生成を刺激または誘導するので、糖尿病の処置において、細胞治療および膵臓の島細胞の移植と併せて使用され得る(Lammert Eら,Science,2001,294:564−567、また、530−531ページも参照)。肝臓の器官形成もまた、血管形成ECおよび発生期血管によって促進される(Matsumoto,K.ら,Science,2001,294:559−563)。DeFrancesco,L.,The Scientist 15:17(2001)も参照されたい。
所望の抗血管形成または血管形成促進活性を有する抗Tpm抗体を検出するための、ハイブリドーマ培養物の抗体または上清のスクリーニングは、Matrigel(登録商標)プラグアッセイなどの、前述のインビトロおよびインビボでのバイオアッセイを使用して実行される。
(治療上の方法)
本発明の方法は、腫瘍の成長および被験体への浸潤を阻害するため、または、ECの成長および移動を阻害することによる腫瘍によって誘導される血管形成を抑制するために使用され得る。腫瘍または血管形成の成長または浸潤を阻害することにより、この方法は結果として腫瘍の転移を阻害する。脊椎動物である被験体、好ましくは哺乳類、より好ましくはヒトが、腫瘍の成長、浸潤、または血管形成を阻害するのに効果的な量の化合物を投与される。この化合物または薬学的に受容可能なそれらの塩は、好ましくは前述の薬学的組成物の形態で投与される。
タンパク質(抗体を含む)、ペプチド、ペプチド多量体などの投与量は、好ましくは、効果的な量のペプチドを含む薬学的投与量ユニットを含む。投与量ユニット形態とは、哺乳類の被験体に対する単一の投与量として適応させた、物理的に別個のユニットをいう。各ユニットは、必要とされる薬学的キャリヤーと関連する、所望の治療上の効果を生み出すように計算された、所定の量の活性物質(例えばHPRG由来のドメインまたはペプチド、あるいはポリペプチドをコードする核酸)を包含する。本発明の投与量ユニット形態のための仕様は、以下によって決定づけられるか、それらに対して直接的に依存する:(a)活性物質の独特の特性、および得られるべき特定の治療上の効果、ならびに(b)個別の被験体の処置、および敏感性などのためにこのような活性化合物を配合することに関する技術分野に内在する限定。
効果的な量とは、結果として疾患の任意の関連するパラメータにおける測定可能な減少となる、インビボでの安定した状態の濃度を達成するのに十分な量を意味し、原発性腫瘍または転移腫瘍の成長、炎症反応性の任意の認められた指数、または、疾患のない間隔または生存の測定可能な延長を含み得る。例えば、患者の20%において腫瘍の成長が減少すれば、効果的であると考えられる(Frei III,E.,The Cancer Journal 3:127−136(1997))。しかし、この規模の効果は、本発明に従って効果的であるべき投与量についての最低限の必要条件であるとは考えられない。
1つの実施形態において、効果的な投与量は、本明細書に記載されるインビボのアッセイにおける化合物の50%の有効用量(ED50)よりも、好ましくは10倍、より好ましくは100倍多い。
投与されるべき活性化合物の量は、正確なペプチドまたは選択された誘導体、疾患または状態、投与の経路、レシピエントの健康状態および重さ、その他の同時に行なう処置の存在(もしあれば)、処置の頻度、例えば腫瘍の転移の阻害などの所望の効果の性質、ならびに熟練者の判断に依存する。
毛細血管の内皮細胞の増殖、移動、および血管の内殖の阻害のうち任意のいずれかの1つを含む、インビボでの血管形成の阻害のための治療上有効な投与量は、本明細書に記載されたインビトロの阻害アッセイから推定され得る。効果的な投与量はまた、送達の方法および手段にも依存する。例えば、いくつかの適用においては、乾癬または糖尿病性網膜症の処置におけるように、インヒビターは局所的−眼のキャリヤーで送達される。その他の適用においては、固形腫瘍の処置におけるように、インヒビターは、生分解性のポリマーインプラントによって送達される。タンパク質もまた、例えば、効果的な投与量に影響するポリエチレングリコール処理によって改変され得る。
腫瘍を有する被験体、好ましくは哺乳類、より好ましくはヒトを処置するためのアゴニスト抗Tpmの好ましい投与量は、体重のキログラム当たり約100mg以下の活性タンパク質、またはペプチドベースの化合物である。ペプチドまたはペプチド模倣物の代表的な単一投与量は、体重1kg当たり約1ng〜約100mgである。局所的投与のためには、化合物の約0.01〜20重量%、好ましくは1〜5重量%の濃度の範囲の投与量が示唆される。1日当たりの総投与量は、約0.1mg〜約7gの範囲が、静脈内投与にとって好ましい。しかし、個別の処置レジメンにおける変数の数が大きく、これらの好ましい値からの可動域が相当であると予期されるので、前述の範囲は示唆的なものである。
インビトロでのECの増殖または移動を阻害するためのペプチドの効果的な量または投与量は、細胞当たり約1ピコグラム〜約5ナノグラムの範囲である。効果的な投与量および最適な投与量の範囲は、本明細書に記載される方法を使用してインビトロで決定され得る。
本発明の化合物は、腫瘍細胞またはECの増殖、移動、浸潤、または血管形成、あるいは腫瘍の転移または炎症性反応に対する阻害的な効果を生み出すとして特徴づけられ得る。この化合物は、腫瘍を有する哺乳類の宿主、好ましくはヒトにおいて抗腫瘍の効果を生み出すときに特に有用である。
血管形成インヒビターは、炎症性血管形成および外傷性脊髄損傷に続く神経膠症を予防する役割を果たし得、それによってニューロンの接続性の回復を促進する(Wamil,AWら,Proc.Nat‘l.Acad.Sci.USA 95:13188−13193(1998))。従って、本発明の組成物は、外傷性脊髄損傷を受けた後なるべく早く、その後数日間から約2週間の間で投与され、ニューロンの接続性の回復を立体的に阻止する、血管形成および神経膠症を阻害する。この処置は、脊椎損傷の部位における損傷の領域を減少させ、ニューロン機能の再生を促進し、それによって運動麻痺を予防する。本発明の化合物はまた、ウォラー変性からの軸索を保護し、アミノブチラートに媒介される脱分極(外傷を負ったニューロンにおいて起こる)を逆転させ、および、培養中の単離された中枢神経系細胞および組織におけるニューロンの伝導性の再確立を改善することも予期される。
(一般的なDNA組換え方法)
分子生物学の一般的な方法を開示する基本的なテキストは、その全てが参考として本明細書中に援用されるが、それらには以下が含まれる:Sambrook,Jら,Molecular Cloning:A Laboratory Manual,第2版(またはそれ以降),Cold Spring Harbor Press,Cold Spring Harbor,NY,1989、Ausubel,FMら.Current Protocols in Molecular Biology,第2巻,Wiley−Interscience,New York,(現行版)、Kriegler,GeneTraft.sfer and Expression:A Laboratofy Manual(1990)、Glover,DM,editor,DNA Cloning:A Practical Approach,第I&II巻,IRL Press,1985、Albers,B.ら,Molecular Biology of the Cell,第2版(またはそれ以降),Garland Publishing,Inc.,New York,NY(1989)、Watson,JDら,Recombinant DNA,第2版(またはそれ以降),Scientific American Books,New York,1992、およびOld,RWら,Principles of Gene Manipulation:An Introduction to GeneticEngineering,第2版(またはそれ以降),University of California Press,Berkeley,CA(1981)。
特に示されない限り、特定の核酸配列が、それらの保存的置換改変体(例えば縮重コドン置換)および相補配列を含むことが意図される。用語「核酸」は「ポリヌクレオチド」と同義であり、遺伝子、cDNA分子、mRNA分子と同様に、オリゴヌクレオチドなどのこれらの任意のフラグメント、更にそれらの同等物 を含むことが意図される(以下により十分に説明する)。核酸のサイズは、キロベース(kb)または塩基対(bp)のいずれかで表される。これらは、アガロースまたはポリアクリルアミドゲル電気泳動(PAGE)から、ユーザによって測定される、または公開されている核酸配列から、推定される。タンパク質のサイズは、キロダルトン(kDa)の分子量として、または長さ(アミノ酸残基の数)として表される。タンパク質のサイズは、PAGE、配列、コードする核酸配列に基づく推定上のアミノ酸配列、または公開されているアミノ酸配列から推定される。
特に、本発明のTpmポリペプチド、ドメインまたはペプチドフラグメント、あるいはそれらの活性改変体に対応するアミノ酸配列をコードするcDNA分子は、本明細書に開示されたタンパク質の配列に由来するプライマーを使用して、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)によって合成され得る(例えば米国特許番号4,683,202参照)。これらのcDNA配列は、真核生物のまたは原核生物の発現ベクターの中に構築され得、結果として生じるベクターは、適切な宿主細胞、例えばCOS細胞またはCHO細胞による、融合ポリペプチドまたはそのフラグメントあるいは誘導体の合成を方向付けるために使用され得る。
本発明は、新規のTpmポリペプチド、ドメイン、ペプチドフラグメント、またはそれらの同等物をコードするヌクレオチド配列を有する単離された核酸、および、それらのポリペプチド生成物を発現するために、インビトロまたはインビボで細胞をトランスフェクトする際のそれらの使用を含む。本明細書に使用される核酸という用語は、このようなフラグメントまたは同等物を含むことが意図される。本発明の核酸配列は、DNAまたはRNAであり得る。
TpmポリペプチドをコードするcDNAヌクレオチド配列は、総mRNAを適切な細胞株から単離することによって得られ得る。二本鎖cDNAは、総mRNAから調製される。cDNAは、多数ある公知の技術のうちいずれか1つを使用して、好適なプラスミド、バクテリオファージ、またはウイルスベクターの中に挿入され得る。
ヌクレオチド配列に関連して、用語「同等な」とは、自然的に生じるアイソフォーム、または、関連する免疫学的に交差反応するこれらのタンパク質のファミリーメンバーなどの、構造的に相同な、および/または機能的に同等なタンパク質をコードする配列を含むことを意図する。このようなアイソフォームまたはファミリーメンバーは、例えば、配列番号1または3、あるいは、配列番号5、7、9、11、13、15、17、または19に類似する機能およびアミノ酸配列を共有するタンパク質として定義される。
(核酸のフラグメント)
核酸配列のフラグメントは、全長Tpmタンパク質、AALBPフラグメント、あるいはより小さなフラグメントまたはドメインをコードするヌクレオチド配列よりも有するヌクレオチドが少ないヌクレオチド配列として定義される。本発明は、(1)血管形成、内皮チューブ形成、細胞浸潤、あるいは腫瘍の成長または転移のインヒビターを結合するTpmポリペプチドの能力を保持するポリペプチドをコードするような核酸フラグメントを含む。
一般的に、Tpmのフラグメントをコードする核酸配列は、成熟したタンパク質(またはそれらの活性フラグメント)をコードする配列に由来するヌクレオチドを含む。
核酸配列、特に本発明のペプチド多量体をコードするものは、リンカーまたはスペーサー配列も含み得る(好ましくはGly1−6をコードする)。核酸は更に、コードされたポリペプチドまたはペプチドのクローニング、発現、または精製に関連する操作に有用な、ネイティブまたは改変された制限酵素の部位およびその他の配列を含み得る。これらおよびその他の核酸配列の改変は、本明細書に記載されているか、または当技術分野において周知である。
DNAコード配列を構築するおよび発現する技術は、オリゴヌクレオチドの合成、PCR、細胞の形質転換、ベクターの構成、発現システムなどを含む。これらは、当業者が標準的な資源物質、特定の条件および手順に精通するように、当技術分野において良く確立されている。
(発現ベクターおよび宿主細胞)
本発明は、少なくとも1つの制御配列に作動可能に連結されたTpmポリペプチド、ドメイン、またはペプチドをコードする核酸配列を含む、発現ベクターを含む。
本明細書において使用される用語「発現ベクター」または「発現カセット」は、このyとうな配列と適合性を有する宿主内でタンパク質コード配列の発現に影響を与え得るヌクレオチド配列をいう。発現カセットは、少なくとも、ポリペプチドコード配列と、および、必要に応じてその他の配列、例えば転写終結シグナルと作動可能に連結されたプロモーターを含む。発現をもたらすために必要または有用な追加的な因子、例えばエンハンサー(enhancer)も含まれ得る。
「作動可能に連結された」とは、コード配列の発現を可能にするような方法で、コード配列が制御配列に連結されることを意味する。公知の制御配列は、適切な宿主細胞における所望のタンパク質の発現を方向付けるために選択される。従って、用語「制御配列」は、プロモーター、エンハンサー、およびその他の発現制御エレメントを含む。このような制御配列は、例えば、Goeddel,Gene Expression Technology.Methods in Enzymology,第185巻,Academic Press,San Diego,Calif.(1990)に記載されている。
従って、発現カセットは、プラスミド、組換えウイルス、組換え「裸のDNA」ベクターの任意の形態などを含む。「ベクター」は、細胞を感染させ、トランスフェクトさせ、一過性にまたは永久的に形質導入し得る核酸を含む。ベクターは裸の核酸、あるいは、タンパク質または脂質と複合させた核酸であり得ると認識される。ベクターは必要に応じて、ウイルスまたは細菌の核酸および/またはタンパク質、および/または膜(例えば細胞膜、ウイルスの脂質エンベロープなど)を含む。ベクターは、DNAのフラグメントが付着され、複製され得るレプリコン(例えばRNAレプリコン、バクテリオファージ)を含むが、これらに限定されない。従ってベクターは、RNA、自律性の自己複製する環状または直線状のDNAまたはRNA、例えばプラスミド、ウイルスなどを含むがこれらに限定されず(米国特許番号5,217,879)、発現プラスミドおよび非発現プラスミドの両方を含む。組換え微生物または細胞培養が「発現ベクター」の宿主である場合、これは、染色体外の環状または直線状のDNAと、宿主染色体に組み込まれるDNAと、の両方を含む。ベクターが宿主細胞によって維持されている場合には、ベクターは、自律性の構造として、有糸分裂の間、細胞によって安定して複製されるか、宿主のゲノム内に組み込まれるかの、いずれもあり得る。
当業者であれば、本発明の発現ベクターの特定の設計が、トランスフェクトされるべき宿主細胞、および、発現されるべきポリペプチドの性質(例えばサイズ)などの考慮に依存することを理解する。
本発明の発現ベクターは、Tpmポリペプチド、フラグメント、またはオペプチドの多様な実施形態をコードする全範囲の核酸分子を含む。
このような発現ベクターは、DNAの発現、および、融合タンパク質またはペプチドを含む、コードされるタンパク質の生成のために、宿主細胞をトランスフェクトするために使用される(インビトロ、エキソビボ、またはインビボで)。Tpmポリペプチド、ドメイン、ペプチドフラグメントまたは多量体を発現する遺伝的に改変された細胞は、細胞がその定まった目的に有用であるのに十分な時間、外因性のDNAを一過性に発現し得ると理解される。
宿主細胞はまた、少なくともTpmポリペプチドまたはAALBPフラグメントの部分、あるいはより短いペプチドをコードするDNA、および、少なくとも第2のTpmに由来する配列(または改変体)の部分をコードするDNAを、単独で、または組み合わせで含む1つ以上の発現ベクターで、宿主細胞が、両方の部分を含むTpmポリペプチド、ドメイン、またはペプチドフラグメントを更に生成するように、トランスフェクトされ得る。
Tpmポリペプチド、ドメイン、またはペプチドフラグメントを生成する方法は、すべて当技術分野において従来型のものである。培養物は代表的に、宿主細胞、適切な増殖培地、およびその他の副産物を含む。好適な培養培地は、当技術分野において周知である。Tpmポリペプチド、ドメイン、またはペプチドフラグメントは、硫安塩析、分画カラムクロマトグラフィ(例えばイオン交換、ゲル濾過、アフィニティークロマトグラフィーなど)、および/または電気泳動を含む、タンパク質およびペプチドを精製するための従来型の技術を使用して、培地または細胞溶解物から単離され得る(一般的には、Meth Enzymol,22:233−577(1971)参照)。一旦、部分的または均一になるまで精製されると、本明細書に更に詳しく記載されているように、本発明の組換えポリペプチドが薬学的組成物内で利用され得る。
本明細書において使用される用語「単離された」は、分子または組成物のことをいう場合、この分子または組成物が、少なくとも1つの他の化合物(タンパク質、その他の核酸など)から、または、生来関連する、またはプロセシング中に関連するようになるその他の混入物(contaminant)から分離されること、を意味する。単離された組成物はまた、実質的に純粋であり得る。単離された組成物は、均質な状態であり得、乾燥しているか、水溶液内に存在し得る。純度および均質性は、例えば、ポリアクリルアミドゲル電気泳動(PAGE)または高速液体クロマトグラフィー(HPLC)などの分析化学技術を使用して測定され得る。タンパク質が、ゲルパターン内で均質な、または優性なバンドとして現れるように単離されている場合でも、一般的にそれと同時精製する微量の混入物があると理解される。
形質転換、またはトランスフェクトされてTpmポリペプチド、ドメイン、またはペプチドフラグメントを発現する原核生物の、または真核生物の宿主細胞は、本発明の範囲内である。例えば、Tpmポリペプチド、ドメイン、またはペプチドフラグメントは、大腸菌などの細菌の細胞、昆虫の細胞(バキュロウイルス)、酵母、あるいは、チャイニーズハムスターの卵巣の細胞(CHO)またはヒトの細胞(トランスフェクトされる細胞のヒトへの治療上の使用にとって好ましい)などの哺乳類の細胞内で発現され得る。その他の好適な宿主細胞は、Goeddel,(1990),前出、において見出され得るか、さもなければ当業者に公知である。
真核生物の細胞における発現は、部分的または完全なグリコシル化、および/または、組換えポリペプチドの、関連する鎖間または鎖内のジスルフィド結合の形成につながる。
酵母S.cerevisiaeにおける発現のためのベクターの例には、pYepSecl(Baldariら,(1987)EMBO J.6:229−234)、pMFa(Kurjanら(1982)Cell 30:933−943)、pJRY88(Schultzら,(1987)Gene 54:113−123)、およびpYES2(Invitrogen Corporation,San Diego,Calif.)が含まれる。培養された昆虫の細胞(SF 9細胞)におけるタンパク質の発現のために利用可能なバキュロウイルスベクターは、pAcシリーズ(Smithら,(1983)Mol.Cell Biol.3:2156−2165)およびpVLシリーズ(Lucklow,V.A.,およびSummers,M.D.,(1989)Virology 170:31−39)を含む。一般的に、COS細胞(Gluzman,Y.,(1981)Cell 23:175−182)は、pCDM8(Aruffo A.およびSeed,B.,前述)などのベクターと組み合わせて、哺乳類の細胞における一過性の増幅/発現のために使用されるが、一方で、CHO(dhfr−陰性のCHO)細胞は、pMT2PC(Kaufmanら(1987),EMBO J.6:187−195)などのベクターと共に、哺乳動物の細胞における安定した増幅/発現のために使用される。NS0骨髄腫細胞株(グルタミン合成酵素発現システム)は、Celltech Ltd.から入手可能である。
しばしば、融合発現ベクターにおいて、タンパク分解性の切断部位が、レポーター基および標的タンパク質の接合部において導入されて、融合タンパク質の精製に続いて、レポーター基からの標的タンパク質の分離を可能にする。このような切断のためのタンパク分解性の酵素およびそれらの認識配列には、因子Xa、トロンビンおよびエンテロキナーゼが含まれる。
代表的な融合発現ベクターには、pGEX(Amrad Corp.,Melbourne,Australia)、pMAL(New England Biolabs,Beverly,Mass.)およびpRIT5(Pharmacia,Piscataway,NJ)が含まれ、これらは、グルタチオンS−トランスフェラーゼ、マルトースE結合タンパク質、またはタンパク質Aをそれぞれ、標的組換えポリペプチドへ融合する。
誘導性の非融合発現ベクターには、pTrc(Amannら,(1988)Gene 69:301−315)およびpET 1ld(Studierら,Gene Expression Technology:Methods in Enzymology 185,Academic Press,San Diego,Calif.(1990)60−89)が含まれる。標的遺伝子発現が、pTrcにおけるハイブリッドtrp−lac融合プロモーターに由来する宿主RNAポリメラーゼ転写に依存する一方で、pET 1ldに挿入される標的遺伝子の発現は、同時発現されたウイルスRNAポリメラーゼ(T7gn1)によって媒介されるT7 gn10−lacO融合プロモーターに由来する転写に依存する。このウイルスポリメラーゼは、lacUV5プロモーターの転写コントロール下にT7gn1を保有する内在性λプロファージから宿主菌株BL21(DE3)またはHMS174(DE3)によって供給される。
(ベクターの構成)
所望のコーディングおよび制御配列を含む好適なベクターの構成は、当技術分野においてよく理解されている標準的な連結および制限の技術を採用する。単離されたプラスミド、DNA配列、または合成されたオリゴヌクレオチドは、所望の形態に切断され、仕立てられ(tailor)、および再連結される。ベクターを形成するDNA配列は、多数のソースから入手可能である。バックボーンベクターおよび制御システムは、一般的には、構築物中の配列のバルク用に使用される入手可能な「宿主」ベクター上に見られる。妥当なコード配列のためには、最初の構築は、cDNAまたはゲノムのDNAライブラリから適切な配列を検索する問題であり得、通常はそうである。しかし、一旦配列が開示されると、個々のヌクレオチド誘導体から始めて、インビトロで全体の遺伝子配列を合成することが可能である。例えば500〜1000bpの、相当な長さの遺伝子のための全体の遺伝子配列は、個々のオーバーラップする相補的なオリゴヌクレオチドを合成し、デオキシリボヌクレオチド3リン酸の存在下、DNAポリメラーゼを使用して、1本鎖のオーバーラップしない部分を埋めることによって調製され得る。このアプローチは、公知の配列のいくつかの遺伝子を構成するのに使用され、成功してきた。例えば、Edge,M.D.,Nature(1981)292:756、Nambair,K.P.ら,Science(1984)223:1299、およびJay,E.,J Biol Chem(1984)259:6311参照。
合成のオリゴヌクレオチドは、前述の引用文献に記載されたリン酸トリエステル法か、Beaucage,S.L.およびCaruthers,M.H.,Tetrahed Lett(1981)22:1859およびMatteucci,M.D.およびCaruthers,M.H.,J Am Chem Soc(1981)103:3185に記載されたホスホラミダイト法のいずれかによって調製され、また、市販の自動オリゴヌクレオチド合成機を使用して調製され得る。アニールする前の、または標識するための1本鎖のキナーゼ処置が、周知の方法を使用して達成される。
一旦所望のベクターの構成成分がこのようにして入手可能になると、それらは、標準的な制限および結合の手順を使用して切除および結合され得る。部位に特異的なDNA切断は、当技術分野において一般的に理解されている条件下、好適な制限酵素(または複数の酵素)を用いて処置することによって実施され、それらの詳細は、これらの市販の制限酵素の製造業者によって特定される。例えば、New England Biolabs,Product Catalog参照。もし所望であれば、切断されたフラグメントのサイズ分離は、標準的な技術を用いたポリアクリルアミドゲルまたはアガロースゲルの電気泳動によって実施され得る。サイズ分離に関する一般的な記述は、Meth Enzymol(1980)65:499−560に見られる。
本発明の改変体が、組換えで生成されなければならない場合、これらを生成するためにコード配列の中に突然変異を導入するために、多数の方法のうち任意の方法が使用される。これらの突然変異は、単純な欠失または挿入、塩基のクラスターの系統的な欠失、挿入または置換、あるいは、一塩基の置換を含む。DNA配列の改変は、部位指向性変異原誘発によって生み出されるが、これは周知の技術であり、そのためのプロトコルおよび試薬が市販されている(Zoller,MJら,Nucleic Acids Res(1982)10:6487−6500およびAdelman,JPら,DNA(1983)2:183−193)。単離されたDNAは、制限によって分析され、および/または、Messingら,Nucleic Acids Res(1981)9:309に更に記載されているように、Sangerのジデオキシヌクレオチド方法によって(Proc Natl Acad Sci USA(1977)74:5463)、またはMaxamら,Meth.Enzymol.,前出、の方法によって配列決定される。
ベクターDNAは、リン酸カルシウムまたは塩化カルシウムの共沈、DEAE−デキストラン媒介性のトランスフェクション、リポフェクション、あるいはエレクトロポレーションなどの従来型の技術によって哺乳類の細胞の中に導入され得る。宿主細胞を形質転換するための好適な方法は、Sambrookら、前出、およびその他の標準的なテキストに見られる。融合発現ベクターにおいて、タンパク分解性の切断部位が、レポーター基および標的タンパク質の接合部において導入されて、融合タンパク質の精製に続いて、レポーター基からの標的タンパク質の分離を可能にする。このような切断のためのタンパク分解性の酵素およびそれらの認識配列には、因子Xa、トロンビンおよびエンテロキナーゼが含まれる。
(プロモーターおよびエンハンサー)
DNAまたはRNA分子のプロモーター領域は、RNAポリメラーゼを結合し、「作動可能に連結された」核酸配列の転写を促進する。本明細書に使用されているように、「プロモーター配列」とは、RNAポリメラーゼによって転写されるDNAまたはRNAの鎖上に見られる、プロモーターのヌクレオチド配列である。本発明の好ましいプロモーター配列は、哺乳類の細胞において作動可能でなければならず、真核生物のプロモーターまたはウイルスのプロモーターのいずれかであり得る。好ましいプロモーターは実施例に記載されているが、その他の有用なプロモーターおよび制御エレメントは以下に記載される。好適なプロモーターは、誘導性の、抑制性の、または構成性のものであり得る。「構成性の」プロモーターは、細胞の環境内で、および発生の全体にわたって直面するほとんどの条件下で活性であるものである。「誘導性の」プロモーターは、環境上または発生上の制御下にあるものである。「組織特異性の」プロモーターは、生物体の特定の組織タイプにおいて活性である。構成性のプロモーターの例はウイルスプロモーターMSV−LTRであり、多様な細胞タイプにおいて効率的および活性であり、他のほとんどのプロモーターとは対照的に、停止細胞および成長細胞において、同様の増強活性を有する。その他の好ましいウイルスプロモーターは、CMV−LTR(サイトメガロウイルスから)(Bashart,M.ら,Cell 41:521(1985))、または、RSV−LTR(Rous肉腫ウイルスから)(Gorman,CM,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 79:6777(1982)に存在するものを含む。やはり有用であるのが、マウスのメタロチオネインI遺伝子のプロモーター(Hamer,D.ら,J.Mol.Appl.Gen.1:273−288(1982))、ヘルペスウイルスのTKプロモーター(McKnight,S.,Cell 31:355−365(1982))、SV40初期プロモーター(Benoist,C.ら,Nature 290:304−310(1981))、および酵母gal4遺伝子プロモーター(Johnston,S.A.ら,Proc.Natl.Acad.Sci.(USA)79:6971−6975(1982)、Silver,P.A.ら,Proc.Natl.Acad.Sci.(USA)81:5951−5955(1984))である。プロモーター領域と関連する転写因子ならびに転写因子の別の活性化、DNA結合に関するその他の実例的な記載は、以下を含む:Keeganら,Nature(1986)231:699、Fieldsら,Nature(1989)340:245、Jones,Cell(1990)61:9、Lewin,Cell(1990)61:1161、Ptashneら,Nature(1990)346:329、Adamsら,Cell(1993)72:306。これらリストアップされたすべての文献に関連する開示は、参考として本明細書中に援用される。
プロモーター領域は、特定の組織において見つけられた特定のタンパク質と相互作用することによって、やはり組織特異的なエンハンサーとして機能し得る、八量体領域を更に含み得る。本発明のDNA構築物のエンハンサードメインは、トランスフェクトされるべき標的細胞に特異的であるか、または、そのような標的細胞の細胞因子によって高度に活性化されるものである。ベクター(プラスミドまたはレトロウイルス)の例は、Roy−Burmanら,米国特許番号5,112,767に開示されている。エンハンサーおよびそれらの転写における作用についての一般的な考察は、Lewin,BM,Genes IV,Oxford University Press,Oxford,(1990)pp.552−576を参照。特に有用であるのが、レトロウイルスのエンハンサーである(例えばウイルスLTR)。エンハンサーは、好ましくはプロモーターの上流に配置され、それと共に相互作用して遺伝子発現を刺激する。レトロウイルスベクターとの使用のためには、内在性のウイルスLTRは、エンハンサーを無くさせ、組織の特異性、または、転写効率などのその他の所望の特性を与える、その他の所望のエンハンサー配列と置換され得る。
本発明の核酸配列もまた、標準的な技術を使用して化学的に合成され得る。ポリデオキシヌクレオチドを化学的に合成する多様な方法が、固相合成を含め公知である。固相合成は、ペプチド合成のように、市販のDNA合成機で完全に自動化されている(例えば、Itakuraら.米国特許番号4,598,049、Caruthersら.米国特許番号4,458,066、およびItakura米国特許番号4,401,796ならびに4,373,071参照。これらは参考として本明細書中に援用される)。
(細胞および動物への核酸の送達)
DNAの送達は、(1)エキソビボで細胞内に、および最終的に、細胞を投与することにより生きた動物内に、または(2)直接動物内に、のいずれかに、「外来の」DNAを導入することに関与する。「遺伝子治療」を含む目的のための、「遺伝子の送達」(すなわち、任意の核酸ベクターの送達)のためのいくつかの一般的な戦略が、広範囲に研究され、検討されている(Yang,N−S.,Crit.Rev.Biotechnol.12:335−356(1992)、Anderson,W.F.,Science 256:808−813(1992)、Miller,AS,Nature 357:455−460(1992)、Crystal,RG,Amer.J.Med.92(suppl 6A):44S−52S(1992)、Zwiebel,JA ら,Ann.N.Y.Acad.Sci.618:394−404(1991)、McLachlin,JRら,Prog.Nucl.Acid Res.Molec.Biol.38:91−135(1990)、Kohn,DBら,Cancer Invest.7:179−192(1989)。これらはその全体が参考として本明細書中に援用される)。
1つのアプローチは、全身的に、または特定の器官または組織内にのいずれかで、培養における初代細胞内への核酸の移動の後に、エキソビボで形質転換された細胞の宿主内への自己移植を含む。
以下に記載されている送達用の好ましいDNA分子は、Tpm、例えば配列番号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、配列番号13、配列番号15、配列番号17、または配列番号19、あるいはそれらのAALBPフラグメント(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14、配列番号16、配列番号18、または配列番号20)、もしくはこれらの配列に基づくより短いペプチドをコードする。
本発明の目的を達成するために、核酸治療が、インビボでの、機能的に活性のDNAの哺乳類の身体の組織または器官内への直接移入によって達成される。DNA移入は、以下に記載の多数のアプローチを使用して達成され得る。これらのシステムは、DNAを発現するトランスフェクトされたクローンを選択するための選択マーカー(例えばG418耐性)を使用して、インビトロでの発現の成功について試験され得、その後に、適切な免疫測定法における生成物に対する抗体を使用して、抗原含有発現生成物の存在が検出される(誘導性のシステムの場合はインデューサーでの処理の後で)。DNAの取り込み、プラスミドの組込み、および組み込まれたプラスミドの安定性を含む手順の効率は、公知の方法を使用してプラスミドDNAを直線化すること、および、高分子量の哺乳類のDNAを「キャリヤー」として使用して、同時トランスフェクトすることによって改善される。
当技術分野において報告されている成功した「遺伝子移入」の例は、以下を含む:(a)プラスミドDNAのマウスの筋肉組織への直接注射は、不定の期間、マーカー遺伝子の発現を導いた(Wolff,J.A.ら,Science 247:1465(1990)、Acsadi,G.ら,The New Biologist 3:71(1991));(b)レトロウイルスベクターは、血管組織のインビボおよびインサイチュ感染に効果的である;(c)レトロウイルス調製物の肝臓への門脈注射および直接注射は、インビボにおける遺伝子移入および発現に影響を与えた(Horzaglou,M.ら,J.Biol.Chem.265:17285(1990)、Koleko,M.ら,Human Gene Therapy 2:27(1991)、Ferry,N.ら,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 88:8387(1991));(d)組換えアデノウイルスの、肺組織内への気管内注入は、インビボでの移入および肺の気道上皮における外来遺伝子の長期の発現に効果的であった(Rosenfeld,M.A.ら,Science 252:431(1991);(e)単純ヘルペスウイルスベクターは、インビボでの脳組織内への遺伝子移入を達成した(Ahmad,F.ら,eds,Miami Short Reports−Advances in Gene Techhology:The Molecular Biology of Human Genetic Disease,Vol 1,Boehringer Manneheiml Biochemicals,USA,1991)。多数の方法うち任意のものを用い、レトロウイルスベクターを用いたプラスミドによるトランスフェクトを使用した嚢胞性線維症の遺伝子治療は、Collinsら,米国特許番号5,240,846に記載されている。
レトロウイルス媒介性のヒトの治療は、広宿主性の、複製欠損レトロウイルスシステムを利用する(Temin,H.M.,Human Gene Therapy 1:111(1990)、Teminら,米国特許番号4,980,289、Teminら,米国特許番号4,650,764、Teminら,米国特許番号5,124,263、Wills,J.W.米国特許番号5,175,099、Miller,A.D.,米国特許番号4,861,719)。このようなベクターは、機能的DNAをヒトの細胞または組織内に導入するため、たとえば、アデノシンデアミナーゼ遺伝子をリンパ球内へ、NPT−II遺伝子および腫瘍壊死因子のための遺伝子を腫瘍潤滑性リンパ球内へ導入するために使用されてきた。レトロウイルス媒介性遺伝子の送達は、一般的に、遺伝子の移入のために標的細胞の増殖を要する(Miller,D.G.ら,Mol.Cell.Biol.10:4239(1990))。この条件は、本発明のDNA分子が導入されるべき特定の好ましい標的細胞、すなわち活性に成長する腫瘍細胞によって満たされる。本発明のTpmポリペプチド、ドメインまたはペプチドフラグメントをコードするDNA分子は、複製−欠損のレトロウイルスを生成するパッケージング細胞株を使用して、レトロウイルスベクター内にパッケージし得る。これは当技術分野において周知である(例えば、Cone,R.D.ら,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 81:6349−6353(1984)、Mann,RFら,Cell 33:153−159(1983)、Miller,ADら,Molec.Cell.Biol.5:431−437(1985)、Sorge,Jら,Molec.Cell.Biol.4:1730−1737(1984)、Hock,RAら,Nature 320:257(1986)、Miller,ADら,Molec.Cell.Biol.6:2895−2902(1986)参照)。遺伝子移入において効率的および安全な、より新しいパッケージング細胞株も記載されている(Bankら米国特許番号5,278,056)。
このアプローチは、選択する組織または器官に対してレトロウイルスベクターを送達するために、部位に特異的な方法で利用され得る。従って、例えば、カテーテル送達システムが使用され得る(Nabel,EGら,Science 244:1342(1989))。このような方法は、レトロウイルスベクターか、リポソームベクターか、のいずれかを使用して、発現されるべき核酸を、血管壁へ、または腫瘍の血液循環内へ送達するために特に有用である。
その他のウィルベクターもまた、組換えアデノウイルス(Horowitz,M.S.,In:Virology,Fields,BNら,eds,Raven Press,New York,1990,p.1679、Berkner,KL,Biotechniques 6:616 919(1988),Strauss,SE,In:The Adenoviruses,Ginsberg,HS,ed.,Plenum Press,New York,1984,第11章)、単純ヘルペスウイルス(HSV)を含め、ニューロンに特異的な送達および持続のために使用され得る。ヒトの遺伝子への送達にアデノウイルスベクターを使用する利点には、組換えがまれであること、このようなウイルスと関連するヒトの悪性腫瘍は知られていないこと、アデノウイルスのゲノムが、最大で7.5kbまでの大きさの外来遺伝子を受け入れるために操作され得る2本鎖のDNAであること、そして、生きたアデノウイルスが、安全なヒトのワクチンの有機体であること、という事実が含まれる。アデノ随伴ウイルスはまた、本発明において、ヒトの治療にも有用である(Samulski,RJら,EMBO J.10:3941(1991))。
特にヒトにおいて有用な別のベクターは、ワクシニアウイルスであり、これは、複製しないようにならしめ得る(米国特許番号第5,225,336号、第5,204,243号、第5,155,020号、第4,769,330号、Sutter,Gら,Proc.Natl.Acad.Sci.USA(1992)89:10847−10851、Fuerst,TRら,Proc.Natl.Acad.Sci.USA(1989)86:2549−2553、Falkner FGら、Nucl.Acids Res(1987)15:7192、Chakrabarti,Sら,Molec.Cell.Biol.(1985)5:3403−3409)。異種性DNAを含有する組換えワクシニアウイルスならびにその他のウィルス、それらの免疫化における使用およびDNA治療は、以下に記載されている:Moss,B,Curr.Opin.Genet.Dev.(1993)3:86−90、Moss, B,Biotechnology(1992)20:345−362、Moss,B,Curr Top Microbiol Immunol(1992)158:25−38、Moss,B,Science(1991)252:1662−1667、Piccini,Aら,Adv.Virus Res.(1988)34:43−64、Moss,Bら,Gene Amplif Anal(1983)3:201−213。
裸のDNAまたはRNA、あるいはウィルスベクターに加え、操作された細菌がベクターとして使用され得る。多数の細菌の菌株には、サルモネラ菌、BCGおよびリステリア菌(LM)が含まれる(Hoiseth&Stocker,Nature 291,238−239(1981)、Poirier,TPら,J.Exp.Med.168,25−32(1988)、Sadoff,J.C.ら,Science 240,336−338(1988)、Stover,C.K.ら,Nature 351,456−460(1991)、Aldovini,A.ら,Nature 351,479−482(1991)、Schafer,R.ら,J.Immunol.149,53−59(1992)、Ikonomidis,G.ら,J.Exp.Med.180,2209−2218(1994))。これらの有機体は、感染が腸管の経路を経ることを可能にし、核酸の経口の送達の可能性を提供する。
インビボでのウィルスに媒介される遺伝子移入に加え、当技術分野において周知の物理的手段が、プラスミドDNAの投与(Wolffら,1990,前出)、および、微粒子銃に媒介された遺伝子移入(Yang,N.−S.ら,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 87:9568(1990)、Williams,RSら,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 88:2726(1991)、Zelenin,AVら,FEBS Lett.280:94(1991)、Zelenin,AVら,FEBS Lett.244:65(1989)、Johnston,SAら,In Vitro Cell.Dev.Biol.27:11(1991))を含めた、DNAの直接移入のために使用され得る。更に、インビトロで遺伝子を細胞内に移入するための周知の手段である電気穿孔法が、インビボで本発明のDNA分子を組織へ移入するために使用され得る(Titomirov,AVら,Biochim.Biophys.Acta 1088:131(1991))。
「キャリヤーに媒介される遺伝子移入」もまた記載されている(Wu,C.H.ら,J.Biol.Chem.264:16985(1989)、Wu,GYら,J.Biol.Chem.263:14621(1988)、Soriano,P.ら,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 80:7128(1983)、Wang,C−Yら,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 84:7851(1982)、Wilson,JMら,J.Biol.Chem.267:963(1992))。好ましいキャリヤーは、イムノリポソームなどの、標的とされたリポソームであり(Nicolau,Cら,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 80:1068(1983)、Sorianoら,前出)、これは、アシル化されたmAbを脂質二重層内に組み入れ得る(Wangら,前出)。結合体が、標的組織(例えば肝臓のためのアシアロオロソムコイド)を認識する分子と、トランスフェクトされるべきDNAに結合するためのDNA結合化合物と、を含む場合に、アシアロ糖タンパク質/ポリリジンなどのポリカチオン(Wuら,1989,前出)が使用され得る。ポリリジンは、損傷を与えずにDNAを結合するDNA結合分子の例である。次にこの結合体は、移入のために、本発明のプラスミドDNAとの複合体にされる。
トランスフェクトまたはマイクロインジェクションに使用されるプラスミドDNAは、当技術分野において周知の方法を使用して、例えば、Quiagen手順(Quiagen)を使用して、その後に、本明細書に例示された方法などの公知の方法を用いてDNAを精製して、調製され得る。
(処置されるべき疾患および障害)
本発明に従って処置され得る、悪性のおよび転移性の疾患および状態(腫瘍および癌)には、固形腫瘍、例えば、悪性腫瘍、肉腫、リンパ腫、および、以下の表にリストアップされたものなどのその他の悪性の、または悪性ではない腫瘍が含まれるが、これらに限定されない(このような疾患についての総説には、臨床腫瘍学の任意のテキストの最新版、例えば、Cancer:Principles & Practice of Oncology,第5版(DeVita,V.ら,編),Philadelphia:Lippincott−Raven Publishers,1997、を参照されたい)。
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本発明は、増殖性の糖尿病性網膜症、新生血管の加齢性黄斑変性症、血管新生緑内障、未熟児網膜症、鎌状赤血球網膜症、網膜静脈閉塞、水晶体後線維増殖症、ブドウ膜炎、角膜移植片の新血管形成と同様に、その他の眼の炎症性疾患、眼の腫瘍、および脈絡膜または虹彩の新血管形成に関連する疾患に関連する、またはその原因となるものなどの、病原性の眼の新血管形成に関わる眼の障害の処置に関する。
本発明に従って処置され得るその他の障害には、子宮内膜症などの子宮の疾患、血管腫、関節炎、乾癬、血管線維腫、アテローム斑、創傷治癒の遅延、肉芽形成、血友病関節症、肥厚性瘢痕、偽関節の骨折、オースラー−ウェーバー症候群、化膿性肉芽腫、強皮症、トラコーマ、および血管の癒着が含まれるが、これらに限定されない。
本発明の治療的または予防的な有用性、および、治療的に効果的な投与量の決定は、ヒトで試験する前に、好適な動物モデルシステムにおいて、インビボで決定、または実証され得る。このようなモデルシステムは、ラット、マウス、ニワトリ、牛、サル、ウサギなどの使用に基づき得る。インビボの試験のためには、ヒトへの投与の前に、当技術分野において公知の任意の動物モデルシステムが使用され得る。いくつかの好ましいモデルシステムは前に述べている。
本発明の概要を記載してきたので、以下の実施例を参照することにより、本発明がより容易に理解される。実施例は実例として提供されており、特に明記しない限り、本発明を限定することは意図されない。
(実施例)
(実施例のための材料および方法)
2つの鎖の高分子量キニノゲン(HKa)が、Enzyme Research Laboratories(Bloomington,IN)から購入された。組換えbFGFおよびVEGFは、Becton−Dickinson Biosciences(Franklin Lakes,NJ)から購入された。NHS(スルホ)−LC−ビオチンおよびビス(sulfocuccinimidyl)スベリン酸塩(BS)は、Pierce(Rockford,IL)より購入された。
ニワトリの砂嚢Tpmに対して生じさせた抗Tpm mAbTM−311が、腹水として、Sigma(St.Louis,MO)から得られ、プロテインA―セファロース(登録商標)で精製された。HKaの、ウロキナーゼレセプター(uPAR)のドメイン2+3への結合をブロックするアフィニティー−精製されたウサギの抗体は、Colman,RWら(1997)J.Clin.Invest.100,1481−1487に記載されている。HKの、サイトケラチン1への結合をブロックするウサギの抗体は、Dr.Alvin Schmaierから得た(Hasan,AAら(1998)Proc.Natl.Acad.Sci.,U.S.A.95:3615−3620)。HKの、EC gC1qRへの結合をブロックするmAbは、Dr.Berhane Geebreheweitから得られた(Joseph,Kら(1996)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 93:8552−8557)。
(キニノゲンドメイン5のクローニング、発現、リフォールディング、および精製)
組換えHKaドメイン5(HKaD5)が、大腸菌におけるカルモジュリン結合タンパク質(CBP)結合体として生成された。簡単に言うと、ドメイン5cDNAは、プライマー5’−CGGGATCCGTAAGTCCACCCCACACTTC−3’(配列番号27)および5’−CGAATTCTCAGCTTGCCAAATGCTC−3’(配列番号28)を使用して、全長HKcDNAからPCR増幅された。精製されたPCR生成物は、BamHIおよびEcoRIで消化され、 発現ベクターpCAL−n(Stratagene,La Jolla,CA)内に結合された。このベクターは、BL21(DE3)細胞内に形質転換され、サブクローンが増殖され、1 mMのIPTGで誘導された。SDS−PAGEが、大多数の発現されたCBP−HKa D5が封入体内にあることを明らかにした。これらを精製するために、500mlのバクテリア培養からのペレットが溶解され、4% Tergitol内にホモジェナイズされ、10,000 x gで45分間、遠心分離された。精製された封入体は、7MのグアニジンHCl内で超音波処理され、変性されたタンパク質が遠心分離によって浄化され、次に、150mMのNaClを含有する50mMのbicine(pH 8.8)の1000mlに加えられた。リフォールドされたCBP−HKa D5は、HiTrap SP(Amersham−Pharmacia,Piscataway NJ)上でアフィニティークロマトグラフィーによって精製され、次にα−トロンビン(2.5μg/mgのCBP−D5)で消化された。遊離するHKa D5が、Mono Sを使用して精製された。
(細胞の培養)
HUVECが、前述のとおりに単離され、培養された(Zhang,J.−C.ら(2000)FASEB J 14:2589−2600)。MDA−MB−231乳癌細胞が、American Type Culture Collectionから得られた。
(EC増殖アッセイ)
mAb TM−311の存在下、または非存在下におけるECに対するHKaの効果が、前出のZhangらに記載された通りに、増殖アッセイを使用して最初に評価された。HKaの存在下、または非存在下における48時間のインキュベーション後に各96ウェルマイクロプレートに残存する細胞の相対数が、Aqueous(登録商標)細胞増殖アッセイ(Promega,Madison,WI)を使用して測定された。結果は、bFGFに誘導されるEC増殖の阻害パーセントとして示され、これは、本質的にHKaに誘導されたECアポトーシスの程度を反映する。本明細書に記載された研究のうちほとんどにおいて、ECマイトジェンとしてbFGFが使用されているが、VEGFを使用しても同じ結果が得られた。
(ECアポトーシスの評価)
HKaまたはHKa D5に誘導されたECアポトーシスに対するTM−311の効果が、いくつかの方法を使用して測定された。最初に、4’,6’−ジアミジノ−2−フェニルインドールジヒドロクロリド(DAPI)(Molecular Probes, Eugene OR)を使用したコントロールまたはHKaが露出したECの染色が、アポトーシスに関連する核の形態における変化を強調表示するために採用された。第2に、アポトーシスが、Apo−Directキット(Pharmingen,San Diego,CA)を使用して、TUNEL染色によって評価された。全ての核を明確にするために、細胞が、ヨウ化プロピジウムを用いて対比染色され、アポトーシス(TUNEL陽性)の核のパーセンテージが、手集計によって測定された。最後に、DNAのヌクレオチド鎖切断によって内皮のアポトーシスを評価するために、0.8%のアガロースゲル電気泳動を使用して、ECのDNAが単離され、分離された。ゲルは臭化エチジウムで染色され、DNAはUV光を使用して視覚化された。
(細胞表面上のTpmの露出)
EC上におけるTpmの露出を検出するために、2つのアプローチが使用された。最初に、Lab−Tek(登録商標)チャンバ(Nunc,Naperville IL)内で培養されたコンフルエントな、または増殖性のECが、3.7%のパラホルムアルデヒドへの露出によって固定され、10%のロバの血清を使用してブロックされ、mAb TM−311か、非免疫性のマウスのIgGか、のいずれかを用いてインキュベートされた。結合された抗体が、ローダミンに結合体化されたロバの抗マウスIgGを使用して検出され、染色された細胞が、Bio−Rad MRC 600レーザースキャニング共焦点顕微鏡を使用して試験された。共焦点画像のために、コントロールの染色が黒い背景を背にセットされ、陽性のサンプルが、同じレーザー強度、絞り、ゲイン、および黒いレベルセッティングにおいて見られた。カバーガラス表面から頂点の表面まで、1ミクロンの光学切片が各サンプルについて撮られた。Confocal Assistant Imaging Softwareバージョン4.02を使用して投影がなされた。いくつかの実験において、細胞が、染色前にPBS内の0.1%のTriton−X−100へ15分間露出された。
コンフルエントな、または増殖性のECの表面上のTpmの使用可能性を更に評価するために、Ma,Kら,(2000)J.Biol.Chem.275:15541−15548に記載されるように、インタクトの、固定されない細胞が、NHS(スルホ)−LC−ビオチンを使用して標識された。標識後、細胞の抽出物が、0.1 M Tris−HCl(pH 7.4)、1% Triton X−100、およびプロテアーゼインヒビターを含有する緩衝液内で調製され、コンフルエントな、およびコンフルエント未満の培養に由来する同じ量のタンパク質が、mAb TM−311を使用して免疫沈降された。沈殿されたタンパク質は、10% SDS−PAGEによって分離され、ポリビニリデンフルオライド(PVDF)膜へ移された。ビオチン化されたタンパク質は、Kodak XL−青いオートラジオグラフィーのフィルムへ露出する前に、ストレプトアビジン−ペルオキシダーゼおよび化学発光試薬とともに膜をインキュベートすることによって検出された(Super Signal,Pierce)。
(HKaのECへの架橋)
HKaが、増殖するEC上の特異的なタンパク質と相互作用するかどうかを測定するために、本発明者らは、HKaがこのようなタンパク質へ架橋され得るかどうかを測定した。ビオチンで標識されたHKa(Maら,前出)が、増殖する、またはコンフルエントなECと共に30分間、37℃でインキュベートされた。次に細胞は洗浄され、二官能価の膜不透過性の架橋剤、BSへ、15分間、室温で露出された。界面活性剤抽出物が調製され、増殖する、またはコンフルエントな培養に由来する40μgの細胞タンパク質が、7.5% SDS−PAGEにより分離された。タンパク質はPVDFへ移され、ストレプトアビジン−ペルオキシダーゼおよび化学発光を使用して、ビオチン化されたタンパク質が検出された。架橋手順の特異性を評価するために、やはり、50倍モル過剰の標識されていないHKaの存在下、MDA−MB−231乳癌細胞を用いて研究がなされた。
ECおよび精製されたTpmへのHKaの結合。HKaのECへの結合は、Hasan,AAら(1995)J.Biol.Chem.270:19256−19261に記載されているように測定された。簡単に言うと、3x10のHUVEC/mlが、96ウェルプレート内で培養され、次に洗浄されて、増加する濃度のビオチン−HKaで、2時間、4℃でインキュベートされた。短時間の洗浄後、細胞は、A490を測定する前に、希釈度が1:750のストレプトアビジン−ペルオキシダーゼおよびペルオキシダーゼ基質、ターボTMB(Pierce)で連続してインキュベートされた。結合されたHKaの絶対量が、A490値と、既知の量のビオチン−HKaを使用して調製された標準的な曲線とを比較することによって測定された。結合は、10μM Zn2+の存在下(総結合量を測定するため)、および、非存在下(非特異的な結合を測定するため)、で測定され、特異的な結合が、総結合と非特異的結合との間の差異として定義された(van Iwaarden,Fら(1988)J.Biol.Chem.263:4698−4703)。解離定数(K)が、Prismソフトウェアプログラム(GraphPad,San Diego,CA)を使用して、非線形回帰により飽和等温線にフィットすることによって測定された。
選択された実験において、mAb TM−311がHKaの細胞への結合を阻害する能力が、増加する濃度の抗体の存在下、ビオチン−HKaをECと共にインキュベートすることによって評価された。HKaの結合を50%阻害したTM−311の濃度(IC50)が、結合されたHKaのプロット対TM−311のログの濃度から測定された。
精製されたTpmへのHKaの結合を測定するために、96ウェルマイクロプレートが、20μg/mlのニワトリの砂嚢Tpm(Sigma)、または、コントロールとしてウシの血清アルブミン(BSA)でコーティングされた。次にウェルは、5%の脱脂乳を含有するリン酸塩で緩衝された生理食塩水 を用いたインキュベーションによってブロックされ、増加する濃度のHKa(0.01−20nM)を用いて2時間インキュベートされた。特異的に結合されたHKaが、細胞結合アッセイ(van Iwaardenら,前出)について記載された通りに、また、100倍モル過剰の標識されていないHKaが、結合のためにビオチン−HKaと競争する能力を評価することによって、定量化された。
選択された実験において、mAb TM−311および組換えHKa D5が、ビオチン−HKaのTpmへの結合を阻害する能力が評価された。これらの研究は、方程式を使用した、HKa D5をTpmへ結合するためのKの決定を可能にした。
d(D5)=IC50/(1+[HKa]/Kd(HKa)
この式において、IC50は、HKa結合を50%阻害したHKa D5の濃度であり、Kd(HKa)は、HKaをTpmへ結合するためのKである。
(ニワトリの漿尿膜の膜のアッセイ)
ニワトリの漿尿膜の(膜(CAM)のアッセイが、インビボでのHKaの抗血管形成活性におけるTpmの役割を評価するために使用された(Nguyen,Mら(1993)Microvasc Res47:40)。3日齢の受精されたホワイトレグホンの卵が、滅菌したペトリ皿内で割られた。胚が、4%のCO下、37℃で、7日目まで培養され、30ngのbFGF(陽性コントロール)か、30ngのbFGFならびに10μgのHKaか、30ngのbFGFのいずれかと、10μgのHKaおよび20μgのmAb TM−311を含有する3.0mmのフィルターディスクが、CAM上に置かれた。各実験の条件が、少なくとも6つの卵において試験された。10日目に、SPOTデジタルカメラを使用して、胚の写真が取られた。血管形成が、フィルターディスクに直接接触する新血管の数を数えることによって定量化された。
(Tpmに特異的な抗体が、EC上のHKaの作用をブロックする)
Zn2+が結合されたHKa D5の構造を定義することを目的とする予備的な研究(Kumar,GAら,2001,Abst.Am.Chem.Soc.222:134)が、HKa D5と、コラーゲンXVIIIのNCドメインを含むエンドスタチン(Zn2+が結合された抗血管形成ポリペプチド)との間の構造的相同性を示唆した(O’Reilly,MSら(1997)Cell 88:277−285、Ding,Y−Hら(1998)Proc.Natl.Acad.Sci.,U.S.A.95:10443−10446)。
本発明者らのうちの1人および同僚による先の研究は、先に報告された、このポリペプチドの抗血管形成効果におけるHKまたはHKaのためのEC結合部位の関わりを示すことができなかった(Zhangら,前出)。最近の報告は、エンドスタチンの抗血管形成活性が、Tpmへの結合を通じて媒介されることを示唆した(MacDonald,NJら(2001)J.Biol.Chem.276:25190−25196)。従って本発明者らは、TpmがHKaと同様に機能するかどうかを測定しようとした。
最初の研究は、mAb TM−311が、HKaが増殖因子に誘導されるEC増殖をブロックする能力に影響を与えるかどうかを測定するように設計された。実際TM−311は、濃度に依存する方法において、bFGFおよびVEGFに誘導されるEC増殖の、HKaおよびD5に媒介される阻害をブロックした(図1A)。異なるレセプター、すなわち、ウロキナーゼレセプター(Colman,RWら(1997)J.Clin.Invest.100:1481−1487)、gClqR(Josephら,前出、Herwald,Hら(1996)J.Biol.Chem.271:13040−13047)、およびサイトケラチン1(Hasanら,前出)への、HKaの結合をブロックする抗体は、このような効果を有していなかった(図1B)。
これらの効果は、HKaに誘導されたECアポトーシスのTM−311による阻害を反映した。TM−311は、DNAのヌクレオチド鎖切断の断片化(図2)と同様に、核形態学におけるアポトーシスの特徴的変化、および、増殖するECのHKaまたはHKa D5への露出に続くTUNEL陽性の細胞の増加を防止した(Zhangら,前出)。非免疫性のマウスのIgG(MOPC−21骨髄腫タンパク質)も、任意のこのような活性に欠けた。
これらの効果の特異性は、mAb TM−311の、このような活性を有する別の抗血管形成薬剤である2−メトキシエストラジオールによって誘導されるECを阻害する能力を評価することによって処理された(Yue,TLら(1997)Mol Pharm 51:951−962)。しかし、6μMの非常に高い濃度においても、mAb TM−311は、2μMの2−メトキシエストラジオールによって誘導されるECアポトーシスを阻害しなかった(図2、第6レーンと第7レーンの対比)。
(Tpmは活性化されたEC表面上に存在する)
実施例1の結果は、HKaに誘導されたECアポトーシスの媒介におけるTpmの本質的な役割を示唆した。しかし、Tpmは骨格タンパク質であり、それが内皮表面上に露出されるとの報告はなかった。実際、唯一先の研究で示されたのが、任意の細胞タイプ−大腸の上皮細胞および大腸の癌腫株の細胞の表面上で観察された、Tpmの単一アイソフォーム、すなわちhTM5であった(Kesari KVら,Clin.Exp.Immunol.(1999).118:219−27)。最近の報告は、エンドスタチンの抗血管形成活性がTpmとの相互作用を要することを示唆したが、これが起こるためには、エンドスタチンのインターナリゼーションが必要であると仮定された(McDonaldら,前出)。
TpmがEC表面上で発現されるかどうかを評価するため、および、ECを増殖するためのHKaの選択性を取り扱うために、本発明者らは、共焦点レーザー顕微鏡を用いて、mAb TM−311で染色されたECの増殖する培養およびコンフルエントな培養を評価した。増殖する細胞がTM−311で特異的に染色され(図3A対図3B)、これらの細胞の表面の染色が、コンフルエントな細胞の場合よりも顕著であった(図3B対図3C)。増殖する細胞における表面の染色のパターンは、特にコンフルエントな細胞において明白である(図3C)、Tpmの細胞内プールが、より顕著ではあったが、細胞が染色前に0.2%のTriton X−100への露出によって透過された場合に変化しなかった。
EC表面上においてTpmが存在する結果を確認するために、増殖するECまたはコンフルエントなEC上の表面タンパク質がビオチンで標識され、この標識された界面活性剤抽出物は、mAb TM−311を用いて免疫沈降された。TM−311は、予期されるTpmの分子量(Lees−Miller,JPら(1991)Bioessays 13:429−437、Lin,JJCら,(1997)Int.Rev.Cytology 170:1−38)と一致して、両方のEC培養から、約36kDaおよび約40kDaのタンパク質を沈降した(図4)。しかし、これらのタンパク質は、増殖する細胞からの方が、著しく多い量が沈降された(図4)。
(HKaのECおよびTpmへの結合の特徴づけ)
HKaがEC上のTpmへ結合する可能性を更に評価するために、いくつかのアプローチが使用された。
第1に、mAb TM−311がHKaのコンフルエント未満のECへの結合をブロックする能力が試験された。ビオチン−HKaは、Zn2+に依存する方法において、約2.5nMのKで、これらの細胞に特異的に結合した(図5A)。コントロールIgG(MOPC−21)ではなく、TM−311が、HKaの細胞への特異的な結合を、約90%阻害した(図5B)。
次に、96ウェルマイクロプレートにおいて固定化された精製されたTpmへのHKaの結合が研究された。結果は図6A〜6C/PNASに示されている。HKaは、同様の親和性で(約2.6nMのK)、および、Zn2+に依存する方法で、精製されたTpmに結合した(図6A)。mAb TM−311(図6B)と同様にHKa D5(図6C)も結合を阻害し、HKa D5が高い親和性によりTpmに結合することが確認された(推定されるKは約2.1nM)。
新しい図7は、ELISAによる、固定化されたTpmへのmAb TM−311の直接結合を示している。図8は、この抗体が、このような固定化されたTpmへ結合するために、HKaと競合するという追加的な証拠を提供する。
最後に、ビオチン化されたHKaが、TpmのサイズのEC表面タンパク質へ架橋され得るかどうかを測定するための研究がなされた。膜不透過性の架橋剤、BSへ露出する前にコンフルエントなECとともにインキュベートされた場合、ビオチン−HKaは細胞の抽出物内においてほとんど検出可能ではなかった(図5、レーン1)。しかし、HKaは、増殖する細胞の抽出物内における、非複合型の形態(110kDa以下のM)、および、広範囲の高分子量の複合物(図5、レーン3)の両方において検出された。HKaとTpmとの間の複合体は、約140〜150kDaのMを示すことが予期される。実際、このサイズの別のバンドが、広範囲のバンド内で観察された(図5、矢印)。
この相互作用の特異性は、複合体の形成が、過剰な標識されないHKaによって防止された点(図5、レーン4)、および、細胞がECであるよりもむしろMDA−MB−231乳癌細胞であった場合に、高分子量の複合体が観察されなかった点(図5、レーン5)の観察によって支持される。
150kDaより大きい分子のサイズを有する複合体内にHKaが存在することは、アクチンまたはその他のTpm結合タンパク質とHKa−Tpm複合体の会合、または、HKaとその他のEC結合タンパク質との間の複合体から生じ得る。
(MAb Tm 311は、インビボにおけるHKaの抗血管形成の効果をブロックする)
インビボの血管形成モデルにおけるTpmの機能的役割を評価するために、CAMアッセイが採用された。結果は図8A〜8Dに示されている。HKaは、血管の数を数えることによって測定された通り、bFGFを含有するフィルターディスクによって誘導される血管形成を約85%阻害した(図8A対図8C)。HKa D5を使用しても同様の結果が得られた(Colman,RWら(2000)Blood 95:543−550)。しかし、HKaの抗血管形成の効果は、TM−311によってブロックされたが(図8C対図8D)、一方で、非免疫性のマウスのIgGは効果なしだった。これらの結果は、Tpmが、インビボ並びにインビトロにおけるHKaの抗血管形成活性を媒介し、よって、HKaのための「抗血管形成」結合部位として機能し得ることを示している。
(実施例1〜3の考察)
本明細書に示された結果は、HKaが、HKa D5ドメインに関する相互作用を通じ、高い親和性をもってTpmへ結合すること、および、抗Tpm抗体によるこの相互作用の阻害が、(a)ECアポトーシスの誘導と、(b)HKaによる血管形成の阻害と、をブロックすることを証明している。これらの観察は、増殖するEC上におけるHKaの効果が、Tpmへの直接結合を通じて媒介されるという説得力のある証拠を提供する。
HKaのための新しいEC結合部位を同定することに加え、Tpm、すなわち細胞骨格タンパク質が、増殖する細胞の表面上に優先的に露出されるということを示すことによって、本発明は、血管形成中のECの生物学に対する洞察を提供する。内皮表面上におけるTpmの露出は、(a)直接の視覚化、および、(2)Tpmがビオチン化されたNHS(スルホ)LC−ビオチンであり得る事実、によって立証された。
より早い段階の研究におけるHKまたはHKaのECへの結合の試験では、コンフルエントな、静的なECの単層が使用された。しかし、現在の研究結果は、これらの条件下において、Tpmが細胞表面において最小限に利用可能であり、単鎖の(Hasanら,前出、Herwaldら,前出、Hasan,AAら,(1994)J.Biol.Chem.269,31822−31830、Herwald,Hら(1995)J.Biol.Chem.270:14634−14642、Dedio,Jら(1996)FEBS Lett.399:255−258、Dedio,Jら,(1998)J.Immunol.160:3534−3542)、または2本鎖の(Colmanら,1997,前出)、高分子量のキニノゲンを結合する際におけるより顕著な役割に対して、その他の結合部位を残していることを示している。
これらの研究結果は、ECの細胞骨格が、静止状態と増殖状態との間を移行する間に劇的な構造上の再配置を経験する(Ingber,DE(1997)Annu Rev Physiol 59:575−599、Ingber,DEら(1995)J.:Biomechanics 28:1471−1484、Huang,Sら(2000)Exp.Cell Res.261:91−103)ことを示す研究と一致する。
しかし、アクチンが培養されたEC表面上に示されたという1つの報告(Dudani,AKら(1996)Br.J Haematol 95:168−178)以外には、EC表面上における細胞骨格構成成分の露出に関する証拠がほとんどない。従って、現在の結果は、細胞骨格がすべての条件下でEC形質膜の境界内に単独で存在する、というパラダイムに疑問を投げかけるものである。更に、mAb TM−311がHKaの抗血管形成活性を阻害するという観察が、Tpmがインビボにおいて血管形成ECの表面上で利用可能であることを示唆している。
脊椎動物の細胞は、細胞特異的方法において多数のTpmアイソフォームを発現する。非筋肉の細胞におけるTpmの発現は、少なくとも8つのアイソフォームを発現する(Linら,前出)、ヒトの線維芽細胞において最も集中して研究されてきた。本発明者らは、ECも複数のTpmアイソフォームを発現することを示唆する結果を得てきた。
Tpmの主な役割は、アクチンフィラメントを結合し安定化させること、それらが、ゲルゾリンまたはアクチン脱重合因子などの因子によって分離または脱重合することから保護すること、である(Linら,前出、Ishikawa,Rら(1989)J.Biol.Chem.264:7490−7497)。Tpmアイソフォーム発現における変化は、細胞の形質転換において役割を果たすことが報告されており(Linら,前出、Takenaga,Kら,(1988)Molec.Cell Biol 8:3934−3937、Pradad,GLら,(1993)Proc.Natl.Acad.Sci.,USA 90:7039−7043)、Tpmが細胞骨格の組織化の状態に影響を与え得ることを示唆している。本発明に従えば、Tpmの発現および細胞の局在化における変化は、静止状態から「血管形成」表現型へのECの移行に寄与する。
HKaの抗血管形成活性に要する内皮結合部位としてのTpmの同定は、HKaがECアポトーシスを誘導するメカニズムに関するいくつかの問題を引き起こす。HKおよびHKaは抗付着性の特性を有するが(Colman,RWら(1997)Blood 90:3819−3843、Chavakis,Tら,(2000)Blood 96:514−522)、一般的に抗付着性活性と関連する濃度未満の濃度において、HKaが増殖するECのアポトーシスを誘導する能力は、HKaの抗血管形成活性の原因となる追加的なメカニズムを支持して実証される(Zhangら,前出)。前述の開示された結果は、HKaがECの細胞骨格に直接影響を与え得、おそらく、細胞骨格とインテグリン接着レセプターとの間の相反性の相互作用に依存して、下流のシグナル伝達経路において第2の変化を引き起こすことを示唆する。実際、細胞骨格を通して媒介される生体力学の影響は、細胞周期へのエントリー、細胞成長、およびアポトーシスなどの生命の過程において重大な役割を果たす(Ingberら,前出、Huangら,前出)。
MacDonaldら,前出、による最近の報告は、エンドスタチン結合環状ペプチドと反応性を有する抗体が、ヒトのTpm 3(hTM3)と交差反応したこと、および、hTM3が、インビボにおけるエンドスタチンの抗血管形成の効果に関わり得ること、を開示した。前述の研究において採用された、この抗体およびmAb TM−311の両方が、約38kDaの分子量を有するECタンパク質を認識し、mAb TM−311(Tpmアイソフォーム特異性がよく特徴づけされていなかった)は、hTM3を認識することを示唆する。
TM−311がHKaに誘導されたECアポトーシスをブロックしたので、hTM3がHKaの抗血管形成活性を同様に媒介し得る可能性がある。しかし、現在の研究において、TM−311は、約36kDaおよび約40kDaの2つのECタンパク質を認識した(図3)ので、HKaの活性の媒介におけるhTM3の任意の特定の役割は、決定的なものではない。実際HKaがhTM3を結合するのであれば、HKaのTpmに対する親和性(Kが約2.6nM)がエンドスタチンの親和性より桁数が多い(Kが約100μM)ので、この相互作用はエンドスタチンの相互作用と異なり得る。更に、MacDonaldら,前出、は、高分子量のキニノゲンがECによってインターナリゼーションされない(Hasan,AAら,(1995)Blood 85:3134−3143)一方で、エンドスタチンがhTM3と相互作用する前にインターナリゼーションを要し得ることを示唆した。
現在の結果が、HKaが細胞表面に露出されたTpmへ直接結合するという概念を支持するので、エンドスタチンがTpmとの相互作用の前にインターナリゼーションされるという必要条件を再考することは、有用であり得る。それでもなお、少なくとも2つの抗血管形成ポリペプチドが、Tpmとの相互作用を通じてECに結合するという観察は、Tpm、および、おそらくはその他の骨格タンパク質の、自然に発生する血管形成インヒビターの活性を媒介する際のより広い役割において有利に働く。
要約すると、本発明は、HKaの抗血管形成活性の根底にある、HKaとECのTpmとの間の新規の相互作用の発見に基づく。これはまた、病理学的血管形成過程の抑止に向けて標的とされる新規の薬剤の開発のための基盤として役立つ。
(HKaおよびその他の抗血管形成薬剤のTpmへの結合)
HKaおよびそのドメインD5(これは、全部ではないにしろ、抗血管形成活性のほとんどを有する)のTpmへの結合親和性が、ニワトリの砂嚢のTpmがプレートに固定化されたと先に記載したのと同じように、プレート結合アッセイ内で測定された。図15に示されているように、両方のタンパク質に関して得られたK値は、約1nMであった。この値は、HUVECを用いてインビボで得られた値と同一である。
その他のヒトTpmヒトアイソフォームが、この同じアッセイで試験され、同様の結果が得られた。いくつかのその他の抗血管形成タンパク質も、Tpmに結合する。エンドスタチンは、約2μMのKで、固定化されたTpmに結合し、これは先に報告されたものよりも50倍高い(SPRで測定)が、HKaまたはHKa−D5結合の親和性よりも約1000倍低い(図14および図15)。
トロポニンIは、筋肉細胞において結合してアクチンの収縮性を制御するトロポニン複合体の構成成分であり、やはり抗血管形成分子であることが発見されている。トロポニンIは、ナノモルの範囲のK値で、固定化されたTpmへ結合するようである。
(HPRGに由来する短いペプチドによるTpm結合および血管形成の阻害)
豊富な複数のドメインの血漿タンパク質であるヒスチジン−プロリン−リッチ糖タンパク質(HPRG)が、本発明者の何人かおよび彼らの同僚によって示され、強い抗血管形成特性を有するにことが示された(2002年2月14日出願の、米国特許出願番号第60/268370号および第10/074,225号。これらはその全体が参考として本明細書中に援用される)。
興味深いことに、ウサギのHPRG、および、抗血管形成活性の原因である、HPRGのヒスチジン−プロリンリッチ(「H/P」)ドメインは、高い親和性および特異性で、Tpmへ結合する(図15Aおよび図15B)。算出されたKdは、約2nMであり、Tpmへ結合するHKaまたはHKa−D5のKdと同様である。コントロールとして、すべてのHPRGマイナスH/Pドメインに対応する、ウサギのN/Cフラグメントは、試験された濃度において結合を示さない(図15Aおよび図15B)。
ウサギのHPRGのH/Pドメインは、HHPHG(配列番号29)の2回の繰り返し、PPPHG(配列番号30)の7回の繰り返し、HPPHG(配列番号31)の6回の繰り返しで構成される。ヒトのH/Pドメインは、配列HHPHGの10個のタンデム反復を含有する。結合されたヒトとウサギのコンセンサス配列は、(H/P)(H/P)PHG(配列番号32)と呼ばれる。
重要な抗血管形成活性を有するH/Pドメイン内の最小配列を同定するための努力において、本発明者らは、前述のコンセンサス配列から3つのペプチド を合成し、評価した(HHPHG、HPPHGおよびPPPHG)。これら3つのペプチドの固定化されたTpmへの結合親和性と共に、Matrigel Plugアッセイにおける活性が測定された。表5に概要が示されている。
表5に示されたペプチドのための、ビオチン化されたHKaの置換のためのIC50値が、以下の通りに測定された:10nMのビオチン−HKaが、10μMのZnClの存在下、事前に200ngのニワトリの砂嚢のTpmでコーティングされた96ウェルプレートへ加えられる。増加する量のペプチドがウェルに加えられる。残存するTpmへのビオチン−HKa結合が、アビジン−HRPおよび色素生産性基質を使用して検出された。Kd値が、実験によって得られるデータの非線形回帰分析によって測定された。Matrigel Plugアッセイに対する効果が、以下の通りに測定された:400ng/mlのbFGF、50μg/mlのヘパリンを含有し、ペプチド(300μM)ありまたはなし、または生理食塩水緩衝液を含むMatrigel(0.5mL)が、マウスの横腹に注射される。5日後、プラグが除去され、このプラグがスキャンされる。
ペプチドHHPHGは、約100μMの親和性でTpmを結合し、Matrigel Plugアッセイにおいて実質的な活性を有する。HPPHGにおける第1のHisのアラニン置換(APPHGを生成するための)は、Tpm結合および抗血管形成活性の完全な欠失を引き起こす(図16および図17)。従って、Tpm結合活性の欠失は、Matrigelプラグにおいて、抗血管形成の欠失と同調して起こった。
Figure 2006501139
HHPHGはまた、MatLyLu前立腺癌細胞に対して抗腫瘍活性を示したが、一方で、Alaで置換された突然変異体、AHPHG(配列番号36)は、その中において、インビトロでのTpmへの結合が無効にされたが、やはり著しく少ない抗腫瘍活性を有する(図18)。
ペンタペプチドHHPHGのN端末は、生産的な分子の接触(または相互作用)を増やすことによって、Tpmに対するペンタペプチドの親和性を増加させる試みにおいて、誘導体化された(キャップされた)。表6は、親化合物よりも高いTpmに対する親和性を既に有するキャッピング基を含む、これらの誘導体のうちいくつかを示す。表に示された、キャップされたペプチドのためのビオチン化されたHKaの置換に対するIC50値は、以下により測定された:10nMのビオチン−HKaが、10μMのZnClの存在下、事前に200ngのニワトリの砂嚢のTpmでコーティングされた、96ウェルプレートに加えられた。増加する量のペプチドが、ウェルに加えられた。残存する、Tpmに結合されたビオチン−HKaが、アビジン−HRPおよび色素生産性基質を使用して検出された。Kdは、実験によって得られるデータの非線形回帰分析によって測定された。
Figure 2006501139
(HPRGおよびH/PドメインがインビボでのMatrigel(登録商標)プラグモデルにおいてFGF−2によって刺激された血管形成を阻害する)
本発明者らは、HKa−D5に結合するTpmの領域を同定した。ニワトリの砂嚢のTpmが、異なるヒトのTpmアイソフォームへの相同性の程度が高いことから、モデルとして使用されてきた。
このTpmは、キモトリプシンで部分的にタンパク分解された。約20〜25kDaのフラグメントが、SDS−PAGEによるタンパク分解中に富化されるとして同定された(図19)。このフラグメントが、セファロース樹脂に固定化されたHKa−D5ドメインに結合するということは、HKa−D5に結合する領域を含有することを示唆する。
このフラグメントは、セファロース−HKa−D5のアフィニティーカラムに、キモトリプシン消化物を通すことにより、部分的に精製された。カラムは広範に洗浄され、高い塩の緩衝液で溶出された。その結果得られた材料がSDSゲル上で泳動された。図20に示される。前述のように単離されたTpmのキモトリプシンフラグメントが、水に対して透析され、N末端配列決定(University of California,San Diego:Protein Sequencer Facility)、および、Scripps Research Institute Mass Spectrometryの施設における質量分析(MALDI−TOF)にかけられた。このフラグメントのN末端配列は、配列番号1の残基61〜69(または配列番号2の残基1〜9)として上に示される。
MALDI−TOF分析から推定されるこのフラグメントの分子量は、約17kDaであった。配列に基づくこのポリペプチドの実際の分子量は、17,684.6Daである。
(HKa D5に結合する環状ペプチドによる血管形成の阻害)
以下の3つの環状ペプチドが、HKa−D5を結合することが発見され、試験された。
Figure 2006501139
これらの環状ペプチドは、2つの末端Cys残基の間のジスルフィド連結によって安定化され、末端C(システイン)残基の間の「ライン」または「結合」として上に示される。
これらのペプチドが固定化されたTpmに結合したHKaを置換するかどうかを調べるために、研究が行なわれた。その結果が図21に示される。
図21に示された結合の結果は、環状ペプチドであるATN−310、ATN−311およびATN−312(図の挿入部分において、それぞれ310.000.01、311.000.01および312.000.01とされる)が、Tpmに結合されるHKaを置換したが、一方で、コントロールATN−246は置換しなかった(示されていない)ことを示している。この実験において、10nMのビオチン−HKaが、10μMのZnClの存在下、事前に200ngのニワトリの砂嚢のTpmでコーティングされた96ウェルプレートに加えられた。増加する量のこの3つの環状ペプチドが、示されたようにウェルに加えられた。結合されたビオチン−HKaが検出され、図10に関する記載と同様に、Kdが算出された。
これらの環状ペプチドは、MatrigelプラグアッセイにおけるインビボでのbFGFに誘導される血管形成を阻害する能力についても試験された。400ng/mlのbFGF、10μMのペプチド(ATN−310、ATN−311、またはATN−312)を含むまたは含まない50μg/mlのヘパリン、またはコントロール用の生理食塩水緩衝液を含有するMatrigel(0.5mL)が、前述の通りにマウスの後部脇腹に皮下注射された。すべての処置が3連で行なわれた。5日後、フルオレセインイソチオシアネートと結合体化された100μlのデキストラン(FITC−デキストラン;MW 250,000,Sigma)のi.v.注射の後に、Matrigelプラグの血管新生が蛍光定量的に測定された。注射の5日後、プラグが除去され、組織がすりつぶされて、上清内に血管性のFITC−デキストランを放出させた。上清のサンプルが、プラグの血管分布を測定するために、蛍光定量法にかけられた。脈管構造(新血管)の量は、プラグの総血管血液量を反映する蛍光シグナルに直接的に比例する。結果は下の表7に、陰性コントロールに対する任意の蛍光単位または阻害のパーセンテージとして表される。
Figure 2006501139
この濃度においては、3つのペプチドが全て非常に効果的な血管形成のインヒビターであることが結論づけられた。これらの環状ペプチドの濃度がより低い場合にも、血管形成の阻害が観察された。
前述の文献は、具体的に援用されているかどうかにかかわらず(その中に記載された文献と同様に)、すべて参考として本明細書中に援用される。
本発明について完全に詳しく記載したものの、本発明の精神および範囲から逸脱せずに、過度の実験を要さずに、広範囲の等価のパラメータ、濃度、および条件内において、本発明が実行され得ることが、当業者によって理解される。
図1Aおよび1Bは、EC増殖のHKaによる阻害および抗Tpm抗体による防止を示している。図1Aは、20nM HKa(白い棒グラフ)および60nM HKaドメイン5(黒い棒グラフ)による、bFGF(10ng/ml)に誘導されたEC増殖の阻害が、mAb TM−311濃度を高めることによって予防されることを示している。図1Bは、HKaによるEC増殖の阻害における、mAb TM−311および他のEC HKまたはHKa結合タンパク質に対する、抗体の効果を示している。(1)10ng/mlのbFGF(刺激物)、(2)bFGF+20nMのHKa、または(3)bFGF+HKa+抗体(300nM)を添加した後に、増殖が測定された。試験された抗体は、ウロキナーゼレセプター(抗−uPAR)またはサイトケラチン1(抗−CK1)に対するポリクローナル抗体、あるいは、C1q(抗−gC1qR)の球状ヘッドのためのレセプターに対する、またはTpm(TM−311)に対するmAbsであった。コントロール抗体には、mAbについてのMOPC−21(マウスのIgG1)、およびポリクローナルについては非免疫ウサギIgG(NRIgG)が含まれた. 図2は、DNAのヌクレオチド鎖切断によって評価される、HKaに誘導されたECアポトーシスにおけるmAb TM−311の効果を示している。ECのDNAは、mAb TM−311のみ(レーン1)、20nMのHKa(レーン2)、20nMのHKa+60nMのTM−311(レーン3)、50nMのHKaドメイン5(レーン4)、50nMのHKaドメイン5+150nMのmAb TM−311(レーン5)、2μMの2−メトキシエストラジオール(レーン6)、または2μMの2−メトキシエストラジオール+6μMのmAb TM−311(レーン7)の存在下で、12時間培養された細胞から単離された。 図3は、mAb TM−311によって内皮Tpmを免疫沈降した結果を示している。増殖性およびコンフルエントなHUVECにおける細胞表面タンパク質が、NHS−LCビオチンで標識された。界面活性剤抽出物が調製され、各培養液からの同量のタンパク質が、TM−311またはMOPC−21を使用して免疫沈降された。免疫沈降されたタンパク質は、10%のSDS−PAGEを使用して単離され、PVDFに移され、ストレプトアビジン−ペルオキシダーゼおよび化学発光を使用して検出された。 図4A−4Cは、共焦点レーザー走査顕微鏡による、増殖性およびコンフルエントなECの分析を示す顕微鏡写真のセットである。図1Aは、コントロールMOPC−21で染色された増殖性ECを示している。図1Bは、TM−311で染色された増殖性ECを示している。図4Cは、TM−311で染色されたコンフルエントなECを示している。(C)の画像は、8つの個体の共焦点の「カット」の編集(細胞の可視化に必要)を表している。一方で、(B)の画像は、シングルカットのみを表している。すべての細胞は、染色の前に、0.1%のTriton−X−100への露出によって透過化処理された。 図5は、EC表面タンパク質へのHKaの架橋を示している。ビオチン−HKaは、BSを使用して架橋する前に、20倍モル過剰の非標識HKaの非存在下(レーン1および3)、または20倍モル過剰の存在下(レーン2および4)で、コンフルエントな(レーン1および2)または増殖的な(レーン3および4)ECとともにインキュベートされた。ビオチン−HKaはまた、同一の条件(レーン5)下、MDA−MB−231乳癌細胞とともにインキュベートされた。界面活性剤抽出物がSDS−PAGEによって単離され、次にPVDFに移され、化学発光によって検出された。矢印は、約140〜150kDaのバンドが顕著であることを表しているが、これはHKa−Tpm複合物において予想されるサイズである。 図6Aおよび6Bは、増殖性ECへのHKaの特異的結合およびそのmAb TM−311による阻害を示している。図6Aは、増殖を誘導する条件下で培養されたECへのHKaの特異的結合を示している。固定されていない細胞は、10μMのZn2+の非存在下または存在下、濃度が増加するビオチンHKaとともにインキュベートされた。細胞が結合されたビオチン−HKaは、ストレプトアビジン−ペルオキシダーゼおよびペルオキシダーゼ基質ターボTMBを使用して検出された。曲線は非線形回帰に一致し、約2.5nMのKを産出した。図6Bは、mAb TM−311による、増殖性ECへのビオチン−HKaの結合の阻害を示している。ビオチン−HKa(20nM)は、10μMのZn2+および濃度が増加するmAb TM−311の存在下、ECとともにインキュベートされた。 図7A−7Cは、精製され、固定化されたTpmへのHKaの特異的結合およびその阻害を示している。図7Aは、精製されたニワトリの砂嚢のポリスチレンに固定化されたTpmへのHKaの特異的結合を示している(96ウェルマイクロプレートにおいて)。プレートは、10μMのZn2+の非存在下または存在下、濃度が増加するビオチン−HKaとともにインキュベートされた。結合されたリガンドは、ストレプトアビジン−ペルオキシダーゼおよびターボTMBを使用して測定され、曲線は非線形回帰に一致し、約2.5nMのKを生じた。図7Bは、10μMのZn2+の存在下における、mAb TM−311による、固定化Tpm(前述のとおり)への20nMのビオチン−HKaの結合の阻害が示されている。図7Cは、HKaドメイン5(D5)が、精製されたTpmへの20nMのビオチンHKaの結合を阻害することを示している。この阻害に関するIC50は、約8.1nMであった。 図7A−7Cは、精製され、固定化されたTpmへのHKaの特異的結合およびその阻害を示している。図7Aは、精製されたニワトリの砂嚢のポリスチレンに固定化されたTpmへのHKaの特異的結合を示している(96ウェルマイクロプレートにおいて)。プレートは、10μMのZn2+の非存在下または存在下、濃度が増加するビオチン−HKaとともにインキュベートされた。結合されたリガンドは、ストレプトアビジン−ペルオキシダーゼおよびターボTMBを使用して測定され、曲線は非線形回帰に一致し、約2.5nMのKを生じた。図7Bは、10μMのZn2+の存在下における、mAb TM−311による、固定化Tpm(前述のとおり)への20nMのビオチン−HKaの結合の阻害が示されている。図7Cは、HKaドメイン5(D5)が、精製されたTpmへの20nMのビオチンHKaの結合を阻害することを示している。この阻害に関するIC50は、約8.1nMであった。 図8A−8Dは、ニワトリの漿尿膜(CAM)におけるインビボでの血管形成に対するHKaおよび/またはTM−311の効果を示している。bFGF(図8A)、bFGF+TM−311(図8B)、bFGF+HKa(図8C)、およびbFGF+HKa+TM−311(図8D)の効果である。HKaは、塩基性FGFに誘導された血管形成を阻害した。次にHKaの抗血管形成の効果は、TM−311によって阻害された。 図9は、固定化Tpmへの抗Tpm抗体の直接結合を示している。増加する量のビオチン化抗Tpm抗体が、事前に200ngのニワトリの砂嚢のTpmでコートされた96ウェルプレートに加えられた。結合された抗Tpm抗体が、アビジンHRPおよび色素生産性基質を使用して検出された。Kdは、実験によって得られるデータの非線形回帰分析により測定された。 図10は、抗Tpm抗体による、ビオチンHKaのTpmへの結合についての競合を示している。10nMのビオチンHKaが、10μMのZnClの存在下、200ngのニワトリの砂嚢のTpmで事前にコートされた96ウェルプレートに加えられた。増加する量の抗Tpm mAb TM311抗体が加えられた。結合されたビオチンHKaが、アビジンHRPおよび色素生産性基質を使用して検出された。図9と同様にKdが測定された。 図11は、Matrigelプラグモデルにおける、抗Tpm mAbによる血管形成の阻害を示している。400ng/mlのbFGF、20μgの抗Tpm mAbを含むまたは含まない50μg/mlのヘパリン、または食塩水緩衝液を含有するMatrigelのアリコート(0.5mL)が、マウスの脇腹に注射された。5日後、プラグが除去され、ヘモグロビン水準が測定された。ポジティブコントロール(処置なし)からネガティブコントロール(bFGFなし)を引いた場合のヘモグロビン水準が、100%として設定された。 図12および13は、Matrigel/MatLyLuモデルにおける、血管形成および腫瘍の成長の抗Tpm抗体による阻害を示している。30μgの抗Tpm mAbを含むまたは含まない2×10MatLyLu細胞、または食塩水緩衝液を含有するMatrigelのアリコート(0.5mL)が、マウスの脇腹に注射された。7日後、プラグが除去され、スキャンされ、秤量され、ヘモグロビン水準が測定された。ポジティブコントロール(処置なし)からネガティブコントロール(細胞なし)を引いた場合のヘモグロビン水準が、100%として設定された。 図12および13は、Matrigel/MatLyLuモデルにおける、血管形成および腫瘍の成長の抗Tpm抗体による阻害を示している。30μgの抗Tpm mAbを含むまたは含まない2×10MatLyLu細胞、または食塩水緩衝液を含有するMatrigelのアリコート(0.5mL)が、マウスの脇腹に注射された。7日後、プラグが除去され、スキャンされ、秤量され、ヘモグロビン水準が測定された。ポジティブコントロール(処置なし)からネガティブコントロール(細胞なし)を引いた場合のヘモグロビン水準が、100%として設定された。 図14は、HK−D5およびHPRG−H/Pは、固定化Tpmに対する親和性が、エンドスタチンよりも約1000倍高い値であることが示されている。10nMのビオチンHKaが、10μMのZnClの存在下、200ngのニワトリの砂嚢のTpmで事前にコートされた96ウェルプレートに加えられた。増加する量のHK−D5、HPRG−H/Pドメインまたはエンドスタチンがウェルに加えられた。結合されたビオチンHKaが検出され、図10の場合と同様にKdが算出された。 図15Aおよび15Bは、HPRGがそのH/Pドメインを通じてニワトリの砂嚢の固定化Tpmに結合することを示している。図15A:増加する量のビオチン化HPRG、HKa、またはHKa−D5が、96ウェルのTpmコートされたプレートに加えられた。図15B:10nMのビオチンHKaが、96ウェルのTpmコートされたプレートに加えられた。増加する量のHPRG−H/PドメインまたはHPRG−N/Cフラグメントが、ウェルに加えられた。図15Aおよび15Bの双方において、結合されたビオチンHKaが検出され、図10の場合と同様にKdが算出された。 図16は、ATN−228は固定化Tpmに結合したが、ATN−246は結合しなかったことを示している。10nMのビオチンHKaが、96ウェルプレートのTpmにコートされたプレートに加えられた。増加する量のATN−228またはANT−246がウェルに加えられた。結合されたビオチンHKaが検出され、図10の場合と同様にKdが算出された。 図17は、Matrigelプラグモデルにおいて、ATN246ではなくATN228が血管形成を阻害したことを示している。400ng/mlのbFGF、20μgのATN−228またはATN−246を含むまたは含まない50μg/mlのヘパリン、または食塩水緩衝液を含有するMatrigelのアリコート(0.5mL)が、マウスの脇腹に注射された。5日後、プラグが除去されてスキャンされた。 図18は、Matrigelモデル/MLLにおいて、ATN249ではなくATN230がMatLyLuの成長を阻害したことを示している。700μMのATN230または900μMのATN294を含むまたは含まない2×10MatLyLu細胞、または食塩水緩衝液を含有するMatrigelのアリコート(0.5mL)が、マウスの脇腹に注射された。7日後、プラグが除去されて秤量された。 図19は、時間の経過における、キモトリプシンによるTpm消化の効果を示している。ニワトリの砂嚢のTpm(0.4mg/ml)が、TBS pH7.5、37℃で、5μg/mlのキモトリプシンとともにインキュベートされ、示された時間においてアリコートが得られた。SDS−PAGEサンプル緩衝液が加えられ、このサンプルは80℃で4分間加熱され、10%NuPageゲル(インビトロゲン)上にロードされ、泳動された。 図20は、HKa−D5に結合するTpmのフラグメントを同定する研究結果が示されている。ニワトリの砂嚢のTpmが、100分間、図19で説明されたようにキモトリプシンで部分的に消化され、20kDaのフラグメントが濃縮されるようにした。HK−D5は、活性化されたSepharose(CNBrで活性化されたSepharose4B、Amersham Biosciences)において前もって固定化されていた。キモトリプシンのフラグメントが、10μMのZnClを含有するTBS中でHK−D5−Sepharose樹脂とともにインキュベートされ、同じ緩衝液において広範に洗浄され、2M NaClにおいて抽出された。サンプルは、10%NuPageゲル(インビトロゲン)において泳動された。 図21は、ATN−310、ATN−311、およびATN−312が、Tpmに結合するHKaを置き換えることを示している。10nMのビオチンHKaが、10μMのZnClの存在下、200ngのニワトリの砂嚢のTpmで事前にコートされた96ウェルプレートに加えられた。増加する量のATN−310、ATN−311、またはATN−312が、ウェルに加えられた。結合されたビオチンHKaが検出され、図10で説明されたようにKdが算出された。

Claims (67)

  1. 単離されたトロポミオシン(Tpm)関連抗血管形成レセプターポリペプチドまたはペプチドであって、
    (a)内皮細胞の表面上で発現される全長のネイティブTpmタンパク質のフラグメント、または該フラグメントの改変体である、
    (b)約17kDaの分子量を有し、かつその配列に対応するか、または抗血管形成ポリペプチド因子についての結合部位であるネイティブTpmアイソフォームの内部フラグメントの改変体である、ならびに
    (c)該ネイティブTpm内部フラグメント結合部位に結合する該抗血管形成ポリペプチド因子に結合する、
    ポリペプチドまたはペプチドであり、
    ここで
    該ペプチドは、約4アミノ酸と約40アミノ酸との間のアミノ酸を有し;そして
    該ポリペプチドまたはペプチドの改変体は、ネイティブTpm配列の保存的置換改変体であり;そして
    該単離された抗血管形成レセプターポリペプチド、ペプチドまたは改変体は、該ネイティブTpm内部フラグメントと実質的に同じ該抗血管形成ポリペプチド因子に結合する生化学的活性を有する、
    ポリペプチドまたはペプチド。
  2. 請求項1に記載の単離されたポリペプチド、ペプチドまたは改変体であって、前記ネイティブTpmアイソフォームは、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、配列絵番号11、配列番号13、配列番号15、配列番号17、および配列番号19からなる群より選択されるアミノ酸配列を有する、ポリペプチド、ペプチドまたは改変体。
  3. 請求項1に記載の単離されたポリペプチドまたはペプチドまたは改変体であって、前記ネイティブTpmの内部フラグメントは、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14、配列番号16、配列番号18、および配列番号20からなる群より選択されるアミノ酸配列を有する、ポリペプチドまたはペプチドまたは改変体。
  4. 請求項1に記載の単離されたポリペプチド、ペプチドまたは改変体であって、前記Tpmアイソフォームは、ヒトTpmアイソフォームである、ポリペプチド、ペプチドまたは改変体。
  5. 請求項1〜4のいずれか1項に記載の単離されたポリペプチド、ペプチドまたは改変体であって、前記単離されたポリペプチドまたはペプチドに結合する前記抗血管形成ポリペプチド因子は、以下:
    (a)ヒトヒスチジン−プロリンリッチ糖タンパク質(HPRG);
    (b)ウサギHPRG;
    (c)ヒトまたはウサギHPRGのTpm結合抗血管形成ホモログ、改変体、ドメインまたはフラグメント;
    (d)2つの鎖のヒトキニノゲンヒトキニノゲン(HK);
    (e) HKのD5ドメイン;および
    (f)該HKまたは該HKのD5ドメインの、Tpm結合抗血管形成ホモログ、改変体、ドメインまたはフラグメント
    からなる群より選択される、単離されたポリペプチド、ペプチドまたは改変体。
  6. 請求項5に記載の単離されたポリペプチド、ペプチドまたは改変体であって、該ポリペプチド、ペプチドまたは改変体は、配列番号21、22、23、24、25および26のうちの1つ以上に結合する、ポリペプチド、ペプチドまたは改変体。
  7. 請求項1〜4のいずれか1項に記載のペプチドまたは改変体であって、該ペプチドまたは改変体は、そのN末端、そのC末端、またはそのN末端およびC末端の両方でキャップされる、ペプチドまたは改変体。
  8. 活性化内皮細胞の表面に発現されるTpmアイソフォームのエピトープに特異的な抗体またはその抗原結合フラグメント(ABF)であって、該抗体またはABFは、
    (a)該活性化内皮細胞に結合し、該細胞における抗血管形成シグナルの生成を引き起し、結果として、(i)移動、浸潤、増殖もしくは血管形成の阻害、または(ii)アポトーシスを生じるという点での抗血管形成活性;あるいは
    (b)該内皮細胞上のTpmに競合的に結合し、Tpm結合抗血管形成因子の該細胞への結合を阻害し、それにより、他の方法で該抗血管形成因子によって阻害される移動、浸潤、増殖または血管形成を可能にするかまたは促進するという点での血管形成促進活性
    を有する、抗体またはフラグメント。
  9. 請求項8に記載の、抗血管形成抗体またはABF。
  10. 請求項8に記載の血管形成促進抗体またはABF。
  11. 請求項8〜10のいずれか1項に記載の抗体またはABFであって、該抗体またはABFが特異的な前記エピトープは、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14、配列番号16、配列番号18、または配列番号20のポリペプチドもしくはペプチドに存在するか、またはこれらのポリペプチドによって形成される、抗体またはABF。
  12. 請求項8、10、または11のいずれかに記載の抗体またはABFであって、前記Tpm結合抗血管形成因子は、
    (a)ヒトHPRG;
    (b)ウサギHPRG;
    (c)ヒトもしくはウサギHPRGのTpm結合抗血管形成ホモログ、改変体、ドメインまたはフラグメント;
    (d)2つの鎖のヒトキニノゲンヒトキニノゲン(HKa);
    (e) HKaのD5ドメイン;および
    (f)該HKaまたは該HKaの該D5ドメインのTpm結合抗血管形成ホモログ、改変体、ドメインまたはフラグメント
    からなる群より選択される、抗体またはABF。
  13. モノクローナル抗体である、請求項8〜10のいずれか1項に記載の抗体。
  14. ヒトまたはヒト化モノクローナル抗体である、請求項13に記載の抗体。
  15. 内皮細胞上で抗血管形成レセプターとして働くTpmポリペプチドまたはペプチドを検出するために有用な抗体であって、該抗体は、検出可能な標識で検出可能に標識された、請求項8〜10のいずれか1項に記載の抗体またはABFを含む、抗体。
  16. 内皮細胞上で抗血管形成レセプターとして働くTpmポリペプチドまたはペプチドを検出するために有用な抗体であって、該抗体は、検出可能な標識で検出可能に標識された、請求項11に記載の抗体またはABFを含む、抗体。
  17. 内皮細胞上で抗血管形成レセプターとして働くTpmポリペプチドまたはペプチドを検出するために有用なすべての抗体であって、検出可能な標識で検出可能に標識された、請求項12に記載の抗体またはABFを含む、抗体。
  18. 内皮細胞上で抗血管形成レセプターとして働くTpmポリペプチドまたはペプチドを検出するために有用な抗体であって、検出可能な標識で検出可能に標識された、請求項13に記載の抗体またはABFを含む、抗体。
  19. 内皮細胞上で抗血管形成レセプターとして働くTpmポリペプチドまたはペプチドを検出するために有用な抗体であって、検出可能な標識で検出可能に標識された、請求項14に記載の抗体またはABFを含む、抗体。
  20. 請求項15に記載の抗体であって、前記検出可能な標識は、放射性核種、PET画像化可能因子、MRI画像化可能因子、蛍光分子、蛍光原、発色団、色素原、リン光分子、化学発光分子または生体発光分子である、抗体。
  21. 診断に有用なTpm結合抗体組成物であって、該組成物は、以下:
    (a)検出可能に標識された、請求項15または16に記載の抗体またはABF;および
    (b)診断的に受容可能なキャリア、
    を含む、組成物。
  22. 請求項17に記載の組成物であって、前記検出可能な標識は、H、14C、35S、67Ga、68Ga、72As、89Zr、97Ru、99Tc、111In、123I、125I、131I、169Ybおよび201Tlからなる群より選択される、放射性核種である、組成物。
  23. 請求項17に記載の組成物であって、前記検出可能な標識は、フルオレセイン、ローダミン、ダンシル、フィコエリトリン、フィコシアニン、アロフィコシアニン、o−フタルアルデヒド、フルオレスカミン、フルオレセイン誘導体、Oregon Green、Rhodamine Green、Rhodol GreenおよびTexas Redからなる群より選択される蛍光分子または蛍光原である、組成物。
  24. Tpmまたはそのエピトープを標的とし、インビトロまたはインビボで血管形成を阻害する治療的に有用な抗血管形成抗体またはABFであって、該抗体またはABFは、必要に応じて、治療的に活性な部分と直接的または間接的に結合した、請求項8または9のいずれかに記載の抗体またはABFを含む、抗体またはABF。
  25. Tpmまたはそのエピトープを標的とし、インビトロまたはインビボで血管形成を阻害する治療的に有用な抗血管形成抗体またはABFであって、該抗体またはABFは、必要に応じて、治療的に活性な部分と直接的または間接的に結合した、請求項11に記載の抗体またはABFを含む、抗体またはABF。
  26. Tpmまたはそのエピトープを標的とし、インビトロまたはインビボで血管形成を阻害する治療的に有用な抗血管形成抗体またはABFであって、該抗体またはABFは、必要に応じて、治療的に活性な部分と直接的または間接的に結合した、請求項12に記載の抗体またはABFを含む、抗体またはABF。
  27. Tpmまたはそのエピトープを標的とし、インビトロまたはインビボで血管形成を阻害する治療的に有用な抗血管形成抗体またはABFであって、該抗体またはABFは、必要に応じて、治療的に活性な部分と直接的または間接的に結合した、請求項13に記載の抗体またはABFを含む、抗体またはABF。
  28. Tpmまたはそのエピトープを標的とし、インビトロまたはインビボで血管形成を阻害する治療的に有用な抗血管形成抗体またはABFであって、該抗体またはABFは、必要に応じて、治療的に活性な部分と直接的または間接的に結合した、請求項14に記載の抗体またはABFを含む、抗体またはABF。
  29. インビトロまたはインビボで血管形成を阻害する治療的抗血管形成薬学的組成物であって、該組成物は、
    (a)有効量の、請求項24に記載の抗体またはABF;および
    (b)薬学的に受容可能なキャリア、
    を含む、薬学的組成物。
  30. 請求項29に記載の組成物であって、前記治療的に活性な部分は、前記抗体により結合されている、組成物。
  31. 請求項30に記載の治療的薬学的組成物であって、前記治療的に活性な部分は、放射性核種、薬物または毒素である、組成物。
  32. 請求項31に記載の治療的薬学的組成物であって、前記部分は、47Sc、67Cu、90Y、109Pd、125I、131I、186Re、188Re、199Au、211At、212Pbおよび217Biからなる群より選択される、放射性核種である、組成物。
  33. 注射に適切な形態である、請求項24〜32のいずれか1項に記載の治療的抗体または薬学的組成物。
  34. TpmまたはTpmのエピトープを標的とし、インビトロまたはインビボで血管形成を刺激する治療的に有用な血管形成促進抗体またはABFであって、該抗体またはABFは、請求項8または10に記載の抗体またはABFを含む、抗体またはABF。
  35. TpmまたはTpmのエピトープを標的とし、インビトロまたはインビボで血管形成を刺激する治療的に有用な血管形成促進抗体またはABFであって、該抗体またはABFは、請求項11に記載の抗体またはABFを含む、抗体またはABF。
  36. インビトロまたはインビボで血管形成を刺激するTpmまたはTpmのエピトープを標的とする治療的に有用な血管形成促進抗体またはABFであって、該抗体またはABFは、請求項12に記載の抗体またはABFを含む、抗体またはABF。
  37. インビトロまたはインビボで血管形成を刺激するTpmまたはTpmのエピトープを標的とする治療的に有用な血管形成促進抗体またはABFであって、該抗体またはABFは、請求項13に記載の抗体またはABFを含む、抗体またはABF。
  38. インビトロまたはインビボで血管形成を刺激するTpmまたはTpmのエピトープを標的とする治療的に有用な血管形成促進抗体またはABFであって、該抗体またはABFは、請求項14に記載の抗体またはABFを含む、抗体またはABF。
  39. 薬学的血管形成促進組成物であって、該組成物は、以下:
    (a)有効量の、請求項35に記載の抗体または抗体フラグメント;および
    (b)薬学的に受容可能なキャリア、
    を含む、組成物。
  40. 注射に適切な形態である、請求項34〜39のいずれか1項に記載の治療的抗体または薬学的組成物。
  41. HKのD5ドメインに結合し、血管形成のインビトロまたはインビボのアッセイにおいて血管形成を阻害する、約4と約20との間のアミノ酸の環状ペプチド。
  42. 請求項41に記載の環状ペプチドであって、以下:
    Figure 2006501139
    からなる群より選択される、環状ペプチド。
  43. 内皮細胞の移動、浸潤、増殖もしくは血管形成を阻害するため、または内皮細胞アポトーシスを誘導するための方法であって、内皮細胞と、有効量の、活性化内皮細胞の表面上で発現されたTpmに結合する抗血管形成ポリペプチドもしくはペプチドとを接触させ、それによって該阻害もしくは該アポトーシスを引き起こす工程を包含する、方法。
  44. 請求項43に記載の方法であって、前記Tpm結合ポリペプチドは、以下:
    (a)ヒトヒスチジン−プロリンリッチ糖タンパク質(HPRG);
    (b)ウサギHPRG;
    (c)ヒトもしくはウサギHPRGのTpm結合抗血管形成ホモログ、改変体、ドメインまたはフラグメント;
    (d)2つの鎖のヒトキニノゲンヒトキニノゲン(HK);
    (e)HKのD5ドメイン;および
    (f)該HKまたは該HKのD5ドメインのTpm結合抗血管形成ホモログ、改変体、ドメインまたはフラグメント;
    (g)トロポニンT;
    (h)トロポモジュリン;
    (i)カルデスモン;
    (j)アクチン;
    (k)カルポニン;
    (1)pEL98;
    (m)グルタミンデヒドロゲナーゼ;および
    (n)(g)〜(m)のいずれかのTpm結合抗血管形成ホモログ、改変体、ドメインまたはフラグメント、
    からなる群より選択される、方法。
  45. 所望でない細胞の移動、浸潤、増殖、または血管形成と関連する疾患または状態を有する被験体を処置するための方法であって、該方法は、以下の工程:
    血管形成阻害有効量の請求項29に記載の薬学的組成物を被験体に投与する工程、
    を包含する、方法。
  46. 所望でない細胞の移動、浸潤、増殖、または血管形成と関連する疾患または状態を有する被験体を処置するための方法であって、該方法は、以下の工程:
    血管形成阻害有効量の請求項30に記載の薬学的組成物を被験体に投与する工程、
    を包含する、方法。
  47. 所望でない細胞の移動、浸潤、増殖、または血管形成と関連する疾患または状態を有する被験体を処置するための方法であって、該方法は、以下の工程:
    血管形成阻害有効量の請求項31に記載の薬学的組成物を被験体に投与する工程、
    を包含する、方法。
  48. 所望でない細胞の移動、浸潤、増殖、または血管形成と関連する疾患または状態を有する被験体を処置するための方法であって、該方法は、以下の工程:
    血管形成阻害有効量の請求項32に記載の薬学的組成物を被験体に投与する工程、
    を包含する、方法。
  49. 請求項45に記載の方法であって、前記被験体は腫瘍を有し、前記血管形成阻害は、該腫瘍のサイズもしくは増殖速度の低下または該腫瘍の破壊を生じる、方法。
  50. 前記被験体はヒトである、請求項49に記載の方法。
  51. 増加した血管形成を必要とする被験体において血管形成を刺激するための方法であって、該方法は、以下の工程:
    有効量の、請求項39に記載の薬学的組成物を該被験体に投与する工程、
    を包含する、方法。
  52. 活性化内皮細胞の表面上で発現されるTpmのアイソフォームの存在を生物学的サンプル中で検出するための方法であって、該方法は、以下の工程:
    (a)該サンプルと、請求項15に記載の抗体またはABFとを接触させる工程;および
    (b)該サンプルと関連した標識の存在を検出する工程、
    を包含する、方法。
  53. 生物学的サンプル中のTpmの存在を検出するための方法であって、該方法は、以下の工程:
    (a)該サンプルと、活性化内皮細胞の表面上で発現されるTpmに結合する、前記検出可能に標識された抗血管形成ポリペプチドまたはペプチドとを接触させる工程;および
    (b)該サンプルと関連した標識の存在を検出する工程、
    を包含する、方法。
  54. 請求項53に記載の方法であって、前記抗血管形成ポリペプチドまたはペプチドは、以下:
    (a)ヒトヒスチジン−プロリンリッチ糖タンパク質(HPRG);
    (b)ウサギHPRG;
    (c) ヒトまたはウサギHPRGのTpm結合抗血管形成ホモログ、改変体、ドメインまたはフラグメント;
    (d)2つの鎖のヒトキニノゲンヒトキニノゲン(HK);
    (e)HKのD5ドメイン;および
    (f)該HKまたは該HKのD5ドメインのTpm結合抗血管形成ホモログ、改変体、ドメインまたはフラグメント、
    からなる群より選択される、方法。
  55. 請求項52〜53のいずれかに記載の方法であって、前記サンプルは、血漿、血清、細胞、組織、器官、または該細胞、組織、もしくは器官の抽出物である、方法。
  56. 請求項52〜53のいずれかに記載の方法であって、前記接触させる工程および検出する工程は、インビトロで行われる、方法。
  57. 請求項52〜53のいずれかに記載の方法であって、前記接触させる工程はインビボで行われ、前記検出する工程はインビトロで行われる、方法。
  58. 請求項52〜53のいずれかに記載の方法であって、前記接触させる工程はインビボで行われ、前記検出する工程はインビトロで行われる、方法。
  59. 請求項52〜53のいずれかに記載の方法であって、前記接触させる工程および検出する工程はインビボで行われる、方法。
  60. Tpmに結合する候補抗血管形成分子として試験化合物を同定するスクリーニング試験であって、該試験は、以下の工程:
    (a)該試験化合物を、Tpmの供給源とTpm結合抗血管形成ポリペプチドもしくはペプチド因子または抗Tpm抗体との混合物に添加する工程であって、ここで(i)該Tpmまたは(ii)該因子または抗体のうちの少なくとも1つは検出可能に標識される、工程;
    (b)並行して、同様の量の該Tpmと該因子または抗体とを、該試験化合物の非存在下で混合する工程;ならびに
    (c)(a)および(b)における該Tpmを用いて、該因子の結合を測定する工程、
    を包含し、ここで(a)における結合が(b)における結合より小さい場合、その試験は、該結合のインヒビターである該試験化合物について陽性であるとみなされ、それによって、該試験化合物を候補抗血管形成分子として同定する、スクリーニング試験。
  61. 請求項60に記載のスクリーニング試験であって、該試験は、候補抗血管形成分子として同定された試験化合物を、インビトロまたはインビボの血管形成アッセイにおける血管形成インヒビターとしてのその活性について試験する工程をさらに包含する、スクリーニング試験。
  62. 請求項60または61に記載のスクリーニング試験であって、前記因子は、以下:
    (a)ヒトヒスチジン−プロリンリッチ糖タンパク質(HPRG);
    (b)ウサギHPRG;
    (c)ヒトまたはウサギHPRGのTpm結合抗血管形成ホモログ、改変体、ドメインまたはフラグメント;
    (d)2つの鎖のヒトキニノゲンヒトキニノゲン(HK);
    (e)HKのD5ドメイン、および
    (f)該HKもしくは該HKのD5ドメインのTpm結合抗血管形成ホモログ、改変体、ドメインまたはフラグメント、
    からなる群より選択される、
    スクリーニング試験。
  63. Tpm結合抗血管形成分子または結合分子を発現する細胞に結合するかまたは該分子または細胞を単離するために有用なアフィニティーリガンドであって、固体支持体またはキャリアに固定化された、請求項1〜4のいずれかに記載の単離されたポリペプチドまたはペプチドを含む、アフィニティーリガンド。
  64. Tpm結合抗血管形成分子または結合分子を発現する細胞に結合するかまたは該分子または細胞を単離するために有用なアフィニティーリガンドであって、固体支持体またはキャリアに固定化された、請求項5に記載の単離されたポリペプチドまたはペプチドを含む、アフィニティーリガンド。
  65. Tpm結合抗血管形成分子または結合分子を発現する細胞に結合するかまたは該分子または細胞を単離するために有用なアフィニティーリガンドであって、固体支持体またはキャリアに固定化された、請求項6に記載の単離されたポリペプチドまたはペプチドを含む、アフィニティーリガンド。
  66. 複合体混合物からTpm結合抗血管形成分子を単離するための方法であって、該方法は、以下の工程:
    (a)該混合物と、請求項62に記載のアフィニティーリガンドとを接触させる工程;
    (b)該混合物中に任意の材料を該リガンドに結合させる工程;
    (c)該リガンドから結合していない材料を除去する工程;および
    (d)該結合したTpm結合分子を溶出する工程、
    を包含する、方法。
  67. 請求項66に記載の方法であって、前記抗血管形成レセプターポリペプチドまたはペプチドは、(i)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14、配列番号16、配列番号18、または配列番号20の配列を有するか;(ii)該配列のうちの1つのTpm結合ペプチドフラグメントであるか;または(iii)該ペプチドフラグメントの該配列のうちの1つのTpm結合保存的置換改変体である、ポリペプチドまたはペプチド。
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