JP2008505985A - インターフェロン−αポリペプチドおよび結合体 - Google Patents
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Abstract
本発明は、インターフェロン−αポリペプチドおよび結合体、ならびにこのポリペプチドをコードする核酸を提供する。本発明はまた、これらのポリペプチド、結合体、および核酸を含む組成物;上記ポリペプチド、結合体、および核酸を含む細胞、または上記ポリペプチド、結合体、および核酸を発現する細胞;上記ポリペプチド、結合体、および核酸を作製する方法;ならびに上記ポリペプチド、結合体、および核酸を使用する方法を包含する。
Description
(関連出願の相互参照)
本出願は、米国特許出願番号第10/848,827号(2004年3月19日出願))の一部継続出願であり、この米国特許出願番号第10/848,827号は、米国特許出願番号第10/714,817号(2003年11月17日出願)の一部継続出願であり、この米国特許出願番号第10/714,817号は、米国仮特許出願番号第60/502,560号(2003年9月12日出願)および米国仮特許出願番号第60/427,612号(2002年11月18日出願)の利益を主張する。これらの各々の開示は、本明細書においてその全体が参考として援用される。
本出願は、米国特許出願番号第10/848,827号(2004年3月19日出願))の一部継続出願であり、この米国特許出願番号第10/848,827号は、米国特許出願番号第10/714,817号(2003年11月17日出願)の一部継続出願であり、この米国特許出願番号第10/714,817号は、米国仮特許出願番号第60/502,560号(2003年9月12日出願)および米国仮特許出願番号第60/427,612号(2002年11月18日出願)の利益を主張する。これらの各々の開示は、本明細書においてその全体が参考として援用される。
(発明の分野)
本発明は、概して、ポリヌクレオチドおよびそれらからコードされるポリペプチド、そのポリペプチドの結合体、ならびにそのポリヌクレオチド、ポリペプチドおよび結合体を産生するベクター、細胞、抗体、およびそのポリヌクレオチド、ポリペプチドおよび結合体を用いる方法に関する。
本発明は、概して、ポリヌクレオチドおよびそれらからコードされるポリペプチド、そのポリペプチドの結合体、ならびにそのポリヌクレオチド、ポリペプチドおよび結合体を産生するベクター、細胞、抗体、およびそのポリヌクレオチド、ポリペプチドおよび結合体を用いる方法に関する。
(発明の背景)
インターフェロンαは、サイトカイン遺伝子の多様ならせん状バンドルスーパーファミリーのメンバーである(Sprang,S.R.ら(1993)Curr.Opin.Struct.Biol.3:815−827)。ヒトインターフェロンαは、アミノ酸レベルで85〜98%の配列同一性を共有する、20を超える直列複製非対立遺伝子のファミリーによりコードされる(Henco,K.ら(1985)J.Mol.Biol.185:227−260)。活性インターフェロンαタンパク質を発現する遺伝子は、遺伝子座により13ファミリーに分類されている。公知の発現されたヒトインターフェロンαタンパク質およびその対立遺伝子改変物(variation)は、表にされている(Allen G.およびDiaz M.O.(1996)J.Interferon and Cytokine Res.16:181−184)。
インターフェロンαは、サイトカイン遺伝子の多様ならせん状バンドルスーパーファミリーのメンバーである(Sprang,S.R.ら(1993)Curr.Opin.Struct.Biol.3:815−827)。ヒトインターフェロンαは、アミノ酸レベルで85〜98%の配列同一性を共有する、20を超える直列複製非対立遺伝子のファミリーによりコードされる(Henco,K.ら(1985)J.Mol.Biol.185:227−260)。活性インターフェロンαタンパク質を発現する遺伝子は、遺伝子座により13ファミリーに分類されている。公知の発現されたヒトインターフェロンαタンパク質およびその対立遺伝子改変物(variation)は、表にされている(Allen G.およびDiaz M.O.(1996)J.Interferon and Cytokine Res.16:181−184)。
インターフェロンαは、種々の型の細胞増殖を阻害することが示されており、そして癌(特に、白血病のような血液学的悪性腫瘍)と頻繁に関連する、種々の細胞増殖障害の処置のために特に有用である。これらのタンパク質は、多発性骨髄腫、慢性リンパ性白血病、低悪性度リンパ腫、カポージ肉腫、慢性骨髄性白血病、腎細胞癌、膀胱腫瘍および卵巣癌に対して抗増殖活性を示した(非特許文献1;非特許文献2)。
インターフェロンαはまた、種々の型のウイルス感染に対して有用である(非特許文献3)。インターフェロンαは、ヒトパピローマウイルス感染、B型肝炎およびC型肝炎の感染に対して活性を有する(非特許文献3;非特許文献4;非特許文献5;非特許文献6)。特定の自己免疫疾患および炎症性疾患の病因学におけるインターフェロンおよびインターフェロンレセプターの役割も研究されている(非特許文献7)。
これらのタンパク質は、多くの疾患の処置における治療的価値を保有するが、これらは、医薬品としての用途に最適化されてきた。例えば、容量限定毒性、レセプター交差反応性および血清の短い半減期は、これらのサイトカインの多くの臨床的有用性を有意に減少させる(非特許文献8;非特許文献9;非特許文献10;非特許文献11)。インターフェロン投与に伴う多様かつ重篤な副作用プロフィールとしては、インフルエンザ様症状、疲労、幻覚を含む神経性障害、発熱、肝臓酵素上昇および白血球減少症が挙げられる(非特許文献12;非特許文献2)。
C型肝炎ウイルス(HCV)は、非常に高い複製率を有する非宿主統合型RNAウイルスであり、そのため広範な遺伝的多様性に関連する。HCV RNAの少なくとも6つの遺伝子型および30以上のサブタイプが、同定されている。HCV遺伝子型は、IFN−α治療に対する応答の予測変数として示されている。HCV遺伝子型2およびHCV遺伝子型3により感染した患者は、一般にインターフェロン治療に対してよく応答することが見出されている。遺伝子型4、遺伝子型5および遺伝子型6に感染した患者は、あまり良く応答しない傾向がある。HCV遺伝子型1に感染した患者は、IFN−α治療に対して非常に乏しい応答をする傾向がある(遺伝子型1の患者の約50%は、インターフェロン治療に対して「非応答者」として分類される)。遺伝子型1は、現在最も優勢な形態のC型肝炎ウイルスであり、米国における患者のおよそ70%およびヨーロッパにおける患者の50%が感染している。明らかに、HCV感染、特に遺伝子1の変種のための、より効果的な治療法に対する差し迫った必要性が存在する。
遺伝子型1HCV(および他のサブタイプ)は、重要なIFN応答性タンパク質(例えば、dsRNA活性化セリン/スレオニンプロテインキナーゼPKR)を阻害することにより、IFN−αシグナル伝達経路を活発に減衰させるという遺伝学的証拠および生化学的証拠が存在する(非特許文献13)。おそらくこの遺伝的多様性および抗ウイルス応答の積極的な阻害の結果として、HCV(特に遺伝子型1)は、宿主の免疫監視機構から逃れ、高確率の慢性感染症を導く能力を有する。HCVのこの広範な遺伝子変異性は、診断上かつ臨床上の重要な意味を有し、臨床経過における変動、ワクチン開発の困難性、および治療に対する応答の欠如の潜在的な原因となる。
Bonnem,E.M.ら,J.Biol.Response Modifiers,1984年,3,p.580 Oldham,R.K.,Hospital Practice,1985年,20,p.71 Finter,N.B.ら,Drugs,1991年,42(5),p.749 Kashima,H.ら,Laryngoscope,1988年,98,p.334 Dusheiko,G.M.ら,J.Hematology,1986年,3(補遺2):S199 Davis,GLら,N.England J.Med.,1989年,321,p.1501 Benoit,P.ら,J.Immunol.,1993年,150(3),p.707 Dusheiko,G.,Hepatology,1997年,26:112S−121S Vial,T.およびDescotes,J.,Drug Experience,1994年,10,p.115−150 Funke,I.ら,Ann.Hematol.,1994年,68,p.49−52 Schomburg,A.ら,J.Cancer Res.Clin.Oncol.,1993年,119,p.745−755 Pontzer,C.H.ら,Cancer Res.,1991年,51,p.5304 Katze M.G.ら,Nat.Rev.Immunol.,2002年,2(9),p.675−687
Bonnem,E.M.ら,J.Biol.Response Modifiers,1984年,3,p.580 Oldham,R.K.,Hospital Practice,1985年,20,p.71 Finter,N.B.ら,Drugs,1991年,42(5),p.749 Kashima,H.ら,Laryngoscope,1988年,98,p.334 Dusheiko,G.M.ら,J.Hematology,1986年,3(補遺2):S199 Davis,GLら,N.England J.Med.,1989年,321,p.1501 Benoit,P.ら,J.Immunol.,1993年,150(3),p.707 Dusheiko,G.,Hepatology,1997年,26:112S−121S Vial,T.およびDescotes,J.,Drug Experience,1994年,10,p.115−150 Funke,I.ら,Ann.Hematol.,1994年,68,p.49−52 Schomburg,A.ら,J.Cancer Res.Clin.Oncol.,1993年,119,p.745−755 Pontzer,C.H.ら,Cancer Res.,1991年,51,p.5304 Katze M.G.ら,Nat.Rev.Immunol.,2002年,2(9),p.675−687
本発明は、現在臨床に用いられているインターフェロンαと比較して、増強された抗ウイルス効力および/または増強された免疫調節効力を示すインターフェロンα分子の必要性に取り組む。本発明は、新規のインターフェロンαポリペプチドおよびポリペプチド結合体、このポリペプチドをコードする核酸、ならびにこのような分子を使用する方法を提供する。このような分子は、種々の適用において有益な用途を有する分子であり、この用途は、例えば、治療的処置および予防的処置、特にウイルス感染ならびにウイルス感染に関連する疾患および状態ための治療的処置および予防的処置を含む。本発明は、これらの要求および他の要求を満たす。
(発明の要旨)
本発明は、新規のポリペプチド(改変体および融合ポリペプチドを含む)を提供する。本発明はまた、1つ以上の非ポリペプチド部分と共有結合した本発明のポリペプチドを含む結合体を提供する。本発明はまた、本発明のポリペプチドのいずれかをコードする核酸、ならびにそのような核酸を含むベクターおよび宿主細胞を提供する。さらに、本発明は、そのようなポリペプチド、結合体および核酸を作製する方法、ならびにそのようなポリペプチド、結合体および核酸を用いる方法、そしてさらなる概説の際に明らかな他の特徴を提供する。
本発明は、新規のポリペプチド(改変体および融合ポリペプチドを含む)を提供する。本発明はまた、1つ以上の非ポリペプチド部分と共有結合した本発明のポリペプチドを含む結合体を提供する。本発明はまた、本発明のポリペプチドのいずれかをコードする核酸、ならびにそのような核酸を含むベクターおよび宿主細胞を提供する。さらに、本発明は、そのようなポリペプチド、結合体および核酸を作製する方法、ならびにそのようなポリペプチド、結合体および核酸を用いる方法、そしてさらなる概説の際に明らかな他の特徴を提供する。
一局面において、本発明は、単離されたポリペプチドもしくは組換えポリペプチド、配列番号1〜15および配列番号44〜104のうちの1つ(例えば、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、配列番号11、配列番号12、配列番号13、配列番号14、配列番号15、配列番号44、配列番号45、配列番号46、配列番号47、配列番号48、配列番号49、配列番号50、配列番号51、配列番号52、配列番号53、配列番号54、配列番号55、配列番号56、配列番号57、配列番号58、配列番号59、配列番号60、配列番号61、配列番号62、配列番号63、配列番号64、配列番号65、配列番号66、配列番号67、配列番号68、配列番号69、配列番号70、配列番号71、配列番号72、配列番号73、配列番号74、配列番号75、配列番号76、配列番号77、配列番号78、配列番号79、配列番号80、配列番号81、配列番号82、配列番号83、配列番号84、配列番号85、配列番号86、配列番号87、配列番号88、配列番号89、配列番号90、配列番号91、配列番号92、配列番号93、配列番号94、配列番号95、配列番号96、配列番号97、配列番号98、配列番号99、配列番号100、配列番号101、配列番号102、配列番号103および配列番号104のうちの1つ)として同定される配列を含むポリペプチド提供する。
本発明はまた、各々配列番号1〜15および配列番号44〜104のうちの1つ(例えば、配列番号1〜15、47または53の1つ(例えば、配列番号1、配列番号3、配列番号8、配列番号12、配列番号47、または配列番号53))から0〜16個のアミノ酸位置が(例えば、0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15または16個のアミノ酸位置が(例えば、0〜14個のアミノ酸位置、0〜12個のアミノ酸位置が、0〜10個のアミノ酸位置が、0〜8個のアミノ酸位置が、0〜6個のアミノ酸位置が、0〜5個のアミノ酸位置が、0〜4個のアミノ酸位置が、0〜3個のアミノ酸位置が、0〜2個のアミノ酸位置が、または0〜1個のアミノ酸位置が))異なる配列を含む単離されたポリペプチドもしくは組換えポリペプチドを提供する。いくつかの例では、上記ポリペプチドは、インターフェロンα活性(例えば、抗ウイルス活性、TH1分化活性、および/または抗増殖活性)を示す。いくつかの例では、上記ポリペプチド配列は、配列番号1〜15、47または53の1つ(例えば、配列番号1、配列番号3、配列番号8、配列番号12、配列番号47または配列番号53の1つ)に対して、47位、51位、52位、53位、54位、55位、56位、57位、58位、60位、61位、64位、69位、71位、72位、75位、76位、77位、78位、79位、80位、83位、84位、85位、86位、87位、90位、93位、133位、140位、154位、160位、161位および162位のうちの1つ以上に置換を含む。いくつかの例では、上記ポリペプチド配列は、47位にHisまたはGln;51位にVal、AlaまたはThr;52位にGln位、ProまたはGlu;53位にAlaまたはThr;55位にPhe、SerまたはPro;56位にLeu、ValまたはAla;57位にPheまたはLeu;58位にTyrまたはHis;60位にMet、LeuまたはVal;61位にMetまたはIle;64位にThrまたはIle;69位にSerまたはThr;71位にLysまたはGlu;72位にAsnまたはAsp;75位にAlaまたはVal;76位にAlaまたはThr;77位にTrpまたはLeu;78位にAspまたはGlu;79位にGluまたはGln;80位にThr、Asp、SerまたはArg;83位にGluまたはAsp;84位にLysまたはGlu;85位にPheまたはLeu;86位にTyr、CysまたはSer;87位にIleまたはThr;90位にPhe、Tyr、AspまたはAsn;93位にMetまたはLeu;133位にLysまたはGlu;140位にSerまたはAla;154位にPheまたはLeu;160位にLysまたはGlu;161位にArgまたはSer;および162位にArgまたはSer;(位置は配列番号1に対して番号付けされる)のうちの1つ以上を含む。いくつかの例では、上記ポリペプチド配列は、His47、Val51、Phe55、Leu56、Tyr58、Lys133およびSer140(位置は配列番号1に対して番号付けされる)のうちの1つ以上を含む。いくつかのそのようなポリペプチドは、配列番号1〜15および配列番号44〜104を含む。本発明はまた、これらのポリペプチドのいずれかを含む融合タンパク質および結合体、そのようなポリペプチドをコードする核酸、ならびにそのようなポリペプチドを作製する方法を提供する。
いくつかの本発明のポリペプチドは、1つ以上の置換(D2C、L3C、P4C、Q5C、T6C、H7C、S8C、L9C、G10C、R12C、R13C、M16C、A19C、Q20C、R22C、R23C、I24C、S25C、L26C、F27C、S28C、L30C、K31C、R33C、H34C、D35C、R37C、Q40C、E41C、E42C、D44C、N46C、H47C、Q49C、K50C、V51C、Q52C、E59C、Q62C、Q63C、N66C、S69C、T70C、K71C、N72C、S74C、A75C、D78C、E79C、T80C、L81C、E83C、K84C、I87C、F90C、Q91C、N94C、D95C、E97C、A98C、V100C、M101C、Q102C、E103C、V104C、G105C、E107C、E108C、T109C、P110C、L111C、M112C、N113C、V114C、D115C、L118C、R121C、K122C、Q125C、R126C、T128C、L129C、T132C、K133C、K134C、K135C、Y136C、S137C、P138C、A146C、M149C、R150C、S153C、F154C、N157C、Q159C、K160C、R161C、L162C、R163C、R164C、K165CおよびE166C(または配列番号1に対して同等の位置)、ならびにそれらの組み合わせから選択される置換が挙げられるが、これらに限定されない)を含む。
いくつかの本発明のポリペプチドは、1つ以上の置換(D2K、L3K、P4K、Q5K、T6K、H7K、S8K、L9K、G10K、R12K、R13K、M16K、A19K、Q20K、R22K、R23K、I24K、S25K、L26K、F27K、S28K、L30K、R33K、H34K、D35K、R37K、Q40K、E41K、E42K、D44K、N46K、H47K、Q49K、V51K、Q52K、E59K、Q62K、Q63K、N66K、S69K、T70K、N72K、S74K、A75K、D78K、E79K、T80K、L81K、E83K、I87K、F90K、Q91K、N94K、D95K、E97K、A98K、V100K、M101K、Q102K、E103K、V104K、G105K、E107K、E108K、T109K、P110K、L111K、M112K、N113K、V114K、D115K、L118K、R121K、Q125K、R126K、T128K、L129K、T132K、Y136K、S137K、P138K、A146K、M149K、R150K、S153K、F154K、N157K、Q159K、R161K、L162K、R163K、R164KおよびE166K(または配列番号1に対して同等の位置)、ならびにそれらの組み合わせから選択されル置換が挙げられるが、これらに限定されない)を含む。
本発明のいくつかのポリペプチドは、異なるアミノ酸残基に対するアミノ酸の1つ以上の置換、またはアミノ酸残基の1つ以上の欠失を含み、これは、本発明のいずれかのポリペプチド(例えば、配列番号1〜15および配列番号44〜104のうちのいずれか1つ(例えば、配列番号1、配列番号3、配列番号8、配列番号12、配列番号47または配列番号53))から1つ以上のリジン(例えば、K31、K50、K71、K84、K122、K133、K134、K135、K160および/またはK165(配列番号1に対して))を除く。除かれるべき1つ以上のリジン残基は、任意の他のアミノ酸で置換されても、Arg(R)またはGln(Q)で置換されても、欠失されてもよい。
本発明のいくつかのポリペプチドは、異なるアミノ酸残基に対するアミノ酸の1つ以上の置換、またはアミノ酸残基の1つ以上の欠失を含み、これは、本発明のいずれかのポリペプチド(例えば、配列番号1〜15および配列番号44〜104のうちのいずれか1つ(例えば、配列番号1、配列番号3、配列番号8、配列番号12、配列番号47または配列番号53))から1つ以上のヒスチジン(例えば、H7、H11、H34および/またはH47(配列番号1に対して))を除く。除かれるべき1つ以上のヒスチジンは、任意の他のポリペプチドで置換されても、Arg(R)またはGln(Q)で置換されても、欠失されてもよい。
本発明のいくつかのポリペプチドは、1つ以上の置換(D2N+P4S/T、L3N+Q5S/T、P4Q、P4Q+T6S、Q5N+H7S/T、T6N、T6N+S8T、H7N+L9S/T、S8N+G10S/T、L9N+H11S/T、G10N+R12S/T、R12N、R12N+T14S、R13N+M15S/T、M16N+L18S/T、A19N+M21S/T、Q20N+R22S/T、R22N+I24S/T、R23N、R23N+S25T、I24N+L26S/T、S25N+F27S/T、L26N、L26N+S28T、S28N+L30S/T、L30N+D32S/T、K31N+R33S/T、R33N+D35S/T、H34N+F36S/T、D35N+R37S/T、R37N+P39S/T、Q40N+E42S/T、E41N+F43S/T、E42N+D44S/T、D44N+N46S/T、F48S/T、H47N+Q49S/T、Q49N+V51S/T、K50N+Q52S/T、V51N+A53S/T、Q52N+I54S/T、E59N+M61S/T、Q62N、Q62N+T64S、Q63N+F65S/T、F68S/T、S69N+K71S/T、T70N+N72S/T、K71N、K71N+S73T、S74T、S74N+A76S/T、A75N+W77S/T、D78N、D78N+T80S、E79N+L81S/T、T80N+L82S/T、L81N+E83S/T、E83N+F85S/T、K84N+Y86S/T、I87N+L89S/T、F90N+Q92S/T、Q91N+M93S/T、L96S/T、D95N+E97S/T、E97N+C99S/T、A98N+V100S/T、V100N+Q102S/T、M101N+E103S/T、Q102N+V104S/T、E103N+G105S/T、V104N+V106S/T、G105N+E107S/T、E107、E107N+T109S、E108N+P110S/T、L111N+N113S/T、M112N+V114S/T、N113N+D115S/T、V114N、V114N+S116T、D115N+I117S/T、L118N+V120S/T、R121N+Y123S/T、K122N+F124S/T、Q125N+I127S/T、R126N、R126N+T128S、T128N+Y130S/T、L129N+L131S/T、T132N+K134S/T、K133N+K135S/T、K134N+Y136S/T、K135N、K135N+S137T、Y136N+P138S/T、P138N、P138N+S140T、A146N+I148S/T、M149N、M149N+S151T、R150N+F152S/T、S153N、S153N+S155T、F154N+F156S/T、Q159S/T、K160N+L162S/T、R161N+R163S/T、L162N+R164S/T、R163N+K165S/TおよびR164N+E166S/T(または配列番号1に対して同等の位置)、ならびにそれらの組み合わせから選択される置換が挙げられるが、これらに限定されない)を含む。
本発明はまた、上記ポリペプチドのいずれかを含む融合タンパク質および結合体、そのようなポリペプチドをコードする核酸、ならびにそのようなポリペプチドを作製する方法およびそのようなポリペプチドを使用する方法を提供する。
別の局面において、本発明は、各々配列番号1〜15および配列番号44〜104(例えば、配列番号1〜15、47および53のうちの1つ(例えば、配列番号1、配列番号3、配列番号8、配列番号12、配列番号47または配列番号53))と少なくとも約90%のアミノ酸配列同一性を有する配列を含む単離されたポリペプチドもしくは組換えポリペプチドを提供する。いくつかのそのようなポリペプチドは、インターフェロンα活性(例えば、抗ウイルス活性、TH1分化活性、および/または抗増殖活性)を示す。いくつかの例では、上記配列は、配列番号1〜15および配列番号44〜104のうちの1つ(例えば、配列番号1、配列番号3、配列番号8、配列番号12、配列番号47または配列番号53)と少なくとも約91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%または99%の同一性を有する。いくつかの例では、上記ポリペプチド配列は、例えば、配列番号1〜15のうちの1つに対して、47位、51位、52位、53位、54位、55位、56位、57位、58位、60位、61位、64位、69位、71位、72位、75位、76位、77位、78位、79位、80位、83位、84位、85位、86位、87位、90位、93位、133位、140位、154位、160位、161位および162位のうちの1つ以上に置換を含む。いくつかの例では、上記ポリペプチド配列は、47位にHisまたはGln;51位にVal、AlaまたはThr;52位にGln、ProまたはGlu;53位にAlaまたはThr;55位にPhe、SerまたはPro;56位にLeu、ValまたはAla;57位にPheまたはLeu;58位にTyrまたはHis;60位にMet、LeuまたはVal;61位にMetまたはIle;64位にThrまたはIle;69位にSerまたはThr;71位にLysまたはGlu;72位にAsnまたはAsp;75位にAlaまたはVal;76位にAlaまたはThr;77位にTrpまたはLeu;78位にAspまたはGlu;79位にGluまたはGln;80位にThr、Asp、SerまたはArg;83位にGluまたはAsp;84位にLysまたはGlu;85位にPheまたはLeu;86位にTyr、CysまたはSer;87位にIleまたはThr;90位にPhe、Tyr、AspまたはAsn;93位にMetまたはLeu;133位にLysまたはGlu;140位にSerまたはAla;154位にPheまたはLeu;160位にLysまたはGlu;161位にArgまたはSer;および162位にArgまたはSer(位置は配列番号1に対して番号付けされる)のうちの1つ以上を含む。いくつかの例では、上記ポリペプチド配列は、His47、Val51、Phe55、Leu56、Tyr58、Lys133およびSer140(位置は配列番号1に対して番号付けされる)のうちの1つ以上を含む。いくつかのそのようなポリペプチドは、配列番号1〜15および配列番号44〜104から選択される配列を含む。本発明はまた、上記ポリペプチドのいずれかを含む融合タンパク質および結合体、そのようなポリペプチドをコードする核酸、ならびにそのようなポリペプチドを作製する方法を提供する。
別の局面において、本発明は、親ポリペプチドの改変体である単離されたポリペプチドもしくは組換えポリペプチドを提供し、各々の改変体は、その親ポリペプチド配列に対して少なくとも1つのアミノ酸位置が親ポリペプチド配列と異なる改変体配列を含み、ここで、親ポリペプチド配列は、配列番号1〜15および配列番号44〜104のうちのいずれか1つ(例えば、配列番号1〜15、47および53のうちの1つ(例えば、配列番号1、配列番号3、配列番号8、配列番号12、配列番号47または配列番号53))である。いくつかの例では、上記改変体は、インターフェロンα活性(例えば、抗ウイルス活性、TH1分化活性および/または抗増殖活性)を示す。いくつかの例では、上記改変体配列は、1〜16個のアミノ酸位置が(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15または16個のアミノ酸位置が(例えば、1〜14個のアミノ酸位置が、1〜12個のアミノ酸位置が、1〜10個のアミノ酸位置が、1〜8個のアミノ酸位置が、1〜6個のアミノ酸位置が、1〜5個のアミノ酸位置が、1〜4個のアミノ酸位置が、1〜3個のアミノ酸位置が、または1〜2個のアミノ酸位置が))、親ポリペプチド配列と異なる。いくつかの例では、上記改変体配列は、配列番号1〜15のうちの1つに対して、47位、51位、52位、53位、54位、55位、56位、57位、58位、60位、61位、64位、69位、71位、72位、75位、76位、77位、78位、79位、80位、83位、84位、85位、86位、87位、90位、93位、133位、140位、154位、160位、161位および162位のうちの1つ以上に置換を含む。いくつかの例では、上記改変体配列は、47位にHisまたはGln;51位にVal、AlaまたはThr;52位にGln、ProまたはGlu;53位にAlaまたはThr;55位にPhe、SerまたはPro;56位にLeu、ValまたはAla;57位にPheまたはLeu;58位にTyrまたはHis;60位にMet、LeuまたはVal;61位にMetまたはIle;64位にThrまたはIle;69位にSerまたはThr;71位にLysまたはGlu;72位にAsnまたはAsp;75位にAlaまたはVal;76位にAlaまたはThr;77位にTrpまたはLeu;78位にAspまたはGlu;79位にGluまたはGln;80位にThr、Asp、SerまたはArg;83位にGluまたはAsp;84位にLysまたはGlu;85位にPheまたはLeu;86位にTyr、CysまたはSer;87位にIleまたはThr;90位にPhe、Tyr、AspまたはAsn;93位にMetまたはLeu;133位にLysまたはGlu;140位にSerまたはAla;154位にPheまたはLeu;160位にLysまたはGlu;161位にArgまたはSer;および162位にArgまたはSer;(位置は配列番号1に対して番号付けされる)のうちの1つ以上を含む。いくつかの例では、上記改変体配列は、His47、Val51、Phe55、Leu56、Tyr58、Lys133およびSer140(位置は配列番号1に対して番号付けされる)のうちの1つ以上を含む。いくつかのそのような改変体配列は、配列番号1〜15および配列番号44〜104から選択される配列を含む。本発明はまた、このような改変体のいずれかを含む融合タンパク質および結合体、このような改変体のいずれかをコードする核酸、ならびにそのような改変体を作製する方法を提供する。
別の局面において、本発明は、親インターフェロンαポリペプチドの改変体である単離されたポリペプチドもしくは組換えポリペプチドを提供し、各々の改変体は、少なくとも1つのアミノ酸位置が上記親インターフェロンαポリペプチドと異なる改変体配列を含み、ここで、上記改変体配列は、His47、Val51、Phe55、Leu56、Tyr58、Lys133およびSer140(位置は配列番号1に対して番号付けされる)のうちの1つ以上を含む。いくつかの例では、上記親インターフェロンαポリペプチド配列は、天然に存在するヒトインターフェロンαの配列(例えば、配列番号31〜配列番号42または配列番号32+R23K)、あるいは天然に存在しない(例えば、合成の)インターフェロンαの配列(例えば、配列番号43)である。いくつかの例では、上記改変体配列は、1〜16個のアミノ酸位置が(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15または16個のアミノ酸位置が(例えば、1〜14個のアミノ酸位置が、1〜12個のアミノ酸位置が、1〜10個のアミノ酸位置が、1〜8個のアミノ酸位置が、1〜6個のアミノ酸位置が、1〜5個のアミノ酸位置が、1〜4個のアミノ酸位置が、1〜3個のアミノ酸位置が、または1〜2個のアミノ酸位置が))上記親インターフェロンαポリペプチド配列と異なる。いくつかの例では、上記改変体は、インターフェロンα活性(例えば、抗ウイルス活性、TH1分化活性、および/または抗増殖活性)を示す。本発明はまた、これらの改変体のいずれかを含む融合タンパク質および結合体、これらの改変体のいずれかをコードする核酸、ならびにそのような改変体を作製する方法を提供する。
本発明はまた、本発明のポリペプチド(例えば、上に記載される本発明のポリペプチド(改変体を含む))とそのポリペプチドの結合基に結合した少なくとも1つの非ポリペプチド部分とを含む結合体を提供し、ここで、この結合体はインターフェロンα活性を示す。いくつかの例では、上記非ポリペプチド部分は、ポリマー(例えば、PEGもしくはmPEG)、または糖部分である。上記少なくとも1つの非ポリペプチド部分は、システインに結合されても、リジンに結合されても、上記ポリペプチドのN末端アミノ基に結合されても、上記ポリペプチドのインビボグリコシル化部位に結合されてもよい。本発明はまた、そのような結合体を作製する方法、およびそのような結合体を用いる方法を提供する。
本発明はまた、結合体の集団を含むモノPEG化された組成物を提供し、ここで、上記集団の大多数の結合体は、各々本発明のポリペプチドの1つのリジン残基に共有結合した単一のPEG分子(例えば、直鎖状のPEGもしくは分枝したPEG(例えば、2kDa、5kDa、12kDa、15kDa、20kDa、30kDaもしくは40kDaのmPEG分子またはmPEG2分子(例えば、30kDaのmPEG2分子または40kDaのmPEG2分子)))を含む位置異性体である。本発明はまた、そのような組成物を作製する方法、およびそのような組成物を用いる方法を提供する。
本発明はまた、本発明のポリペプチドのいずれか(改変体を含む)をコードする単離された核酸もしくは組換え核酸を提供する。本発明はまた、そのような核酸を含むベクターおよび宿主細胞、ならびにそのような核酸を含む宿主細胞を培養する工程を包含する本発明のポリペプチドを作製する方法を提供する。
別の局面において、本発明は、ウイルスに感染した細胞のウイルス複製を阻害する方法を提供し、この方法は、そのウイルスに感染した細胞を本発明のポリペプチドまたは結合体と接触させる工程を包含する。本発明はまた、ウイルスに感染した細胞中のウイルスのコピー数を減少させる方法を提供し、この方法は、そのウイルスに感染した細胞を本発明のポリペプチドまたは結合体と接触させる工程を包含する。
別の局面において、本発明は、ウイルスに感染した患者の血清中のウイルスレベルを低下させるための方法を提供し、この方法は、処置の開始時点のレベルと比較してその血清中のウイルスレベルを低下させるために有効な量で、本発明のポリペプチドまたは結合体をその患者に投与する工程を包含する。
本発明のこれらの目的および特徴、ならびに他の目的および特徴は、添付の図面と併せて以下の詳細な説明が読まれると、より完全に明らかとなる。
(発明の詳細な説明)
(定義)
本明細書中または本明細書の残りの部分に定義されない限り、本明細書中で用いられる全ての技術用語または科学用語は、本発明が属する分野の当業者によって共通に理解されるのと同じ意味を有する。
(定義)
本明細書中または本明細書の残りの部分に定義されない限り、本明細書中で用いられる全ての技術用語または科学用語は、本発明が属する分野の当業者によって共通に理解されるのと同じ意味を有する。
「ポリペプチド配列」(例えば、タンパク質、ポリペプチド、ペプチドなど)は、状況に応じて、天然に存在するアミノ酸もしくは人工アミノ酸アナログ、またはアミノ酸ポリペプチドを表す一連の特徴を含む、アミノ酸のポリマーである。遺伝暗号の縮重を考慮して、特定のポリペプチド配列をコードする、1以上の核酸またはその相補核酸は、ポリペプチド配列から決定され得る。
「ポリヌクレオチド配列」(例えば、核酸、ポリヌクレオチド、オリゴヌクレオチドなど)は、状況に応じて、ヌクレオチドA、C、T、U、Gまたは他の天然に存在するヌクレオチドもしくは人工のヌクレオチドアナログ、または核酸を表す一連の特徴を含む、ポリマーである。所定の核酸またはその相補核酸のいずれもが、任意の特定のポリヌクレオチド配列から決定され得る。
所定のアミノ酸ポリマーまたは核酸ポリマーの番号付けは、任意の所定のポリマー成分(例えば、アミノ酸、ヌクレオチド、総称して「残基」とも呼ばれる)が、所定のポリマーにおけるその成分の実際の数字位置ではなく、選択されたアミノ酸または核酸ポリマー中の同じかまたは等価な位置を参照して称される場合、選択されたアミノ酸ポリマーまたは核酸ポリマーの番号付けに「対応する」かまたは「と比較される」。従って、例えば、所定のポリペプチド配列における所定のアミノ酸位置の番号付けは、参照配列として用いられる選択されたポリペプチド配列における同じかまたは等価なアミノ酸位置に対応する。
「等価な位置」(例えば、「等価なアミノ酸位置」または「等価な残基位置」)は、本明細書中に記載される通りの整列アルゴリズムを用いて参照ポリペプチド配列の対応する位置と整列する、試験ポリペプチド配列の位置(例えば、アミノ酸位置または残基位置)として、本明細書中で定義される。試験ポリペプチド配列の等価なアミノ酸位置は、試験ポリペプチドの対応する位置と同じ数字位置番号を有する必要はない。一例として、図2は、種々の公知のヒトインターフェロンαポリペプチド配列と整列した、本発明のポリペプチドの配列(配列番号1)を示す。この例では、配列番号1のアミノ酸位置番号47は、配列番号32(huIFN−α 2b)のアミノ酸位置番号46の等価なアミノ酸位置である(すなわち、等価である)と考えられる。なぜなら、配列番号1のアミノ酸番号47は、配列番号32のアミノ酸番号46と整列するからである。言い換えると、配列番号1のアミノ酸位置47は、配列番号32のアミノ酸位置46に対応する。同様に、配列番号1における残基H47は、例えば、配列番号5における残基Q47と対応すると理解され、その結果、例えば、配列番号1に対する置換H47Cは、例えば、配列番号5における置換Q47C(など)に対応すると理解される。
2つのポリペプチド配列は、その配列のペアについて可能性のある最も高い類似性スコアに達するように、規定されたパラメータ(すなわち、規定されたアミノ酸置換マトリックス、ギャップ存在ペナルティ(ギャップ開始ペナルティとも称される)およびギャップ伸長ペナルティ)を用いてそれらの配列が整列される場合に、「最適に整列される」。BLOSUM62マトリックス(HenikoffおよびHenikoff(1992)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 89(22):10915−10919)は、多くの場合、(BLASTPのような)ポリペプチド配列アラインメントアルゴリズムにおけるデフォルトのスコア付け置換マトリックスとして使用される。ギャップ存在ペナルティは、整列された配列の1つにおける単一のアミノ酸ギャップの導入に対して課せられ、ギャップ伸長ペナルティは、そのギャップ中の各々の残基位置に対して課せられる。他に示されない限り、本明細書で使用されるアラインメントパラメータは、BLOSUM62スコア付けマトリックス、ギャップ存在ペナルティ=11、およびギャップ伸長ペナルティ=1である。アラインメントスコアは、以下の「配列同一性パーセント」と表題が付けられた節により詳細に記載されるように、アラインメントが開始および終了する各々の位置のアミノ酸位置によって(例えば、アラインメントウインドウ)、そして必要に応じて、一方もしくは両方の配列への1つのギャップまたは複数のギャップの挿入によって、可能性のある最も高い類似性スコアに達するように規定される。
アミノ酸位置およびアミノ酸置換を同定するために用いられる用語は、以下の通りに例示される:H47は、参照アミノ酸配列(例えば、配列番号1)におけるヒスチジン(His)残基によって占められる位置番号47を示す。H47Qは、47位のヒスチジン残基がグルタミン(Gln)残基によって置換されたことを示す。代替的な置換は、「/」によって示される。例えば、H47S/Tは、47位のヒスチジン残基がセリンまたはスレオニン残基で置換されるアミノ酸配列を意味する。複数の置換は、「+」によって示されることもあり得る。例えば、H47Q+V51S/Tは、47位でのヒスチジン残基のグルタミン残基での置換および51位でのバリン残基のセリンまたはスレオニン残基での置換を含むアミノ酸配列を意味する。欠失は、アスタリスク(asterix)によって示される。例えば、H47*は、47位のヒスチジン残基が欠失されたことを示す。2以上の連続したアミノ酸の欠失は、以下のように示され得る:例えば、R161*−E166*は、残基R161−E166の欠失(すなわち、残基161、162、163、164、165、および166が欠失していること)を示す。挿入は、以下のようにして示される:47位に位置するヒスチジン残基の後ろでのさらなるセリン残基の挿入は、H47HSと示される。置換と挿入との組み合わせは、以下のように示される:47位のヒスチジン残基のセリン残基での置換および47位のアミノ酸残基の後ろでのアラニン残基の挿入は、H47SAと示される。
他に示されない限り、本明細書中に記載されるアミノ酸残基の位置の番号付けは、配列番号1のアミノ酸配列に対してであることが理解されるべきである。親ポリペプチドに対する例および改変は、一般に、配列番号1の配列に対して(または別の特定の配列に対して)本明細書中に提供され、この例は、本発明の他のポリペプチドに関し、そして本明細書中に記載される改変は、本明細書中に記載の他のポリペプチドのいずれかの等価なアミノ酸位置においてなされ得る。従って、一例として、配列番号1に対する置換H47Cは、配列番号5における置換Q47Cに対応する、などと理解される。
用語「インターフェロンα活性を示している(または示す、または有している、または有する)」は、本発明のポリペプチドまたは結合体が、参照インターフェロンαポリペプチド(例えば、ヒトインターフェロンαポリペプチド、例えば、配列番号32として本明細書中で特定されるhuIFN−α 2b、配列番号32+R23Kとして本明細書中で特定されるhuIFN−α 2a、配列番号37として本明細書中で特定されるhIFN−α 8b、または当該分野で公知の任意の他のヒトインターフェロンαポリペプチド(例えば、本明細書の図2および図4に示されるインターフェロンαポリペプチド、ならびに/またはAllen G.およびDiaz M.O.(1996,前出)に列挙されるインターフェロンαポリペプチド))によって示される少なくとも1つの活性を有することを示すことを意図する。このような活性としては、例えば、以下のうちの1以上によって証明されるような、インターフェロンαレセプターを通してシグナルを発する能力が挙げられる:ウイルス感染細胞におけるウイルス複製の阻害(「抗ウイルス活性」);TH1表現型への未刺激T細胞の分化の増強またはTH2表現型への未刺激T細胞の分化の抑制(「TH1分化活性」);あるいは細胞増殖の阻害(「抗増殖活性」)。この1以上のインターフェロンα活性は、当該分野で公知の、および/または実施例に記載の、アッセイを用いてアッセイされる。
インターフェロンα活性を示すポリペプチドまたは結合体は、(例えば、当該分野で公知の、および/または実施例に記載の、アッセイによって決定した場合)これらが測定可能な活性(例えば、測定可能な抗ウイルス活性、抗増殖活性、またはTH1分化活性)を提示する場合、このような活性を有すると考えられる。当業者は、行われるアッセイの性質に部分的に依存して、どれが、測定可能な活性を構成するかを認識するが、一般的ガイドラインとして、測定可能な活性は、試験化合物(例えば、本発明のポリペプチド)の存在下で作製されたアッセイシグナルが、その試験化合物の非存在下で作製されたアッセイシグナルとは定量可能に異なる、活性である。本発明のポリペプチドまたは結合体が、特定の参照インターフェロンαの既知の活性の全てを示す必要も、参照インターフェロンαと同じ程度までこのような活性を示す必要もないことが理解されるべきである。いくつかの例では、(例えば、EC50、比活性、または活性に関連する他の値によって実証されるような)本発明のポリペプチドまたは結合体によって示される活性は、参照インターフェロンαによって示される特定の活性の大きさとほぼ等価であってもよく、小さくてもよく、または大きくてもよい。
「改変体」は、1以上のアミノ酸位置が、親ポリペプチド配列のアミノ酸位置と異なる配列を含むポリペプチドである。例えば、改変体は、親ポリペプチド配列の残基の総数の10%まで(例えば、親ポリペプチド配列の残基の総数の8%まで(例えば、5%、4%、3%、2%または1%まで)の残基)が親ポリペプチド配列と異なる配列を含み得る。例えば、配列番号1の改変体は、1〜16個のアミノ酸位置(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、または16個のアミノ酸位置)において(例えば、1〜15のアミノ酸位置において、1〜14のアミノ酸位置において、1〜13のアミノ酸位置において、1〜12のアミノ酸位置において、1〜11のアミノ酸位置において、1〜10のアミノ酸位置において、1〜9のアミノ酸位置において、1〜8のアミノ酸位置において、1〜7のアミノ酸位置において、1〜6のアミノ酸位置において、1〜5のアミノ酸位置において、1〜4のアミノ酸位置において、1〜3のアミノ酸位置において、または1〜2のアミノ酸位置において)配列番号1と異なる配列を含み得る。
用語「親ポリペプチド」または「親インターフェロンα」は、本発明に従って改変されるポリペプチド配列を示すことが意図される。この親ポリペプチド配列は、天然に存在するIFN−αのポリペプチド配列(例えば、哺乳動物IFN−α、例えば、霊長類IFN−α、例えば、ヒトIFN−α、例えば、本明細書中で配列番号31〜42、配列番号32+R23Kとして特定されるhuIFN−αポリペプチド、あるいは本明細書および/またはAllen G.およびDiaz M.O.(1996),前出に記載される他のhuIFN−α配列)であり得る。この親ポリペプチド配列は、天然に存在しない(すなわち、「合成の」)インターフェロンα(例えば、IFN−α Con1(配列番号43))のポリペプチド配列であり得る。いくつかの例では、改変されるべき親ポリペプチド自体は、本発明のポリペプチド(例えば、配列番号1〜15および配列番号44〜104のうちのいずれか1つ)であり得る。
対象に適用される場合、「天然に存在する」とは、この対象が、人によって人工的に生成されるのとは異なって天然に見出され得るという事実をいう。例えば、天然の供給源から単離され得、そして人によって実験室において意図的には改変されてない、生物(ウイルス、細菌、原生動物、昆虫、植物または哺乳動物の組織を含む)中に存在するポリペプチド配列またはポリヌクレオチド配列は、天然に存在する。対象に適用される場合、「天然に存在しない」(「合成」または「人工」ともいう)は、この対象が、天然に存在しない、すなわち、この対象が、人によって人工的に生成されたものと区別して天然に見出すことができないことを意味する。
「フラグメント」または「部分配列」は、配列全体までの、しかし配列全体は含まない、配列全体のうちの任意の部分である。従って、フラグメントまたは部分配列とは、アミノ酸(例えば、ポリペプチド)または核酸(例えば、ポリヌクレオチド)のより長い配列の一部を含む、アミノ酸配列または核酸配列をいう。
本発明によって意図される1つの型のフラグメントは、アミノ酸残基が、親ポリペプチドのN末端またはC末端(または両方)から除去されている、フラグメントである;そのようなポリペプチドは、それぞれ、「N末端短縮型」または「C末端短縮型」であると考えられる。N末端からの少なくとも最初の4アミノ酸の欠失は、インターフェロンα活性に対して顕著には影響を与えないことが公知である(Lydon,N.B.ら(1985)Biochemistry 24:4131−41)。さらに、7〜11のアミノ酸がC末端から欠失されている、インターフェロンα活性を保持する改変体が記載されている(Cheetham B.F.ら(1991)Antiviral Res.15(1):27−39;Chang N.T.ら(1983)Arch.Biochem Biophys.221(2):585−589;Franke A.E.ら(1982)DNA 1(3):223−230)。
「レセプター」(例えば、「インターフェロンαレセプター」(I型インターフェロンレセプターとしても公知))は、インターフェロンαによって細胞中で活性化される(例えば、インターフェロンαを結合して、細胞内シグナル伝達を開始する)レセプターである(例えば、I型レセプターは、レセプターサブユニットIFNAR−2およびIFNAR−1を含む)(Domanskiら(1998)J.Biol.Chem.273(6):3144−3147;Mogensenら,(1999)Journal of Interferon and Cytokine Research,19:1069−1098)。本発明の状況では、レセプターもまた、インターフェロンαを結合するが、膜に必ずしも結合しないかもしれないか、そして/または細胞内シグナル伝達を開始する、細胞外結合ドメインを含む、膜結合部分(例えば、可溶性形態のレセプター分子)を欠く、短縮形態の全長レセプター分子(例えば、レセプター分子)(「可溶性レセプター」としても公知)を包含することを意味する。
2つの分子(例えば、リガンドおよびレセプター)の間の「特異的結合親和性」は、分子の混合物中での1つの分子の、他の分子への優先的結合を意味する。これらの分子の結合は、代表的に、結合親和性が、約1×104M−1〜約1×109M−1以上(すなわち、約104〜10−9M以下のKD)であるとき、特異的であると考えられる。リガンドとレセプターとの結合親和性は、当業者に公知の標準技術によって測定され得る。結合親和性を測定するための周知の技術の非限定的な例としては、Biacore(登録商標)技術(Biacore AB,Sweden)、等温力価測定微小熱量測定(MicroCal LLC,Northampton,MA USA)、ELISAおよびFACSが挙げられる。例えば、FACSまたは他の選別方法は、関連した結合対メンバーに特異的に結合する分子集団(例えば、細胞表面に提示されたリガンド(例えば、レセプター(例えば、可溶性レセプター)))を選択するために用いられ得る。リガンド−レセプター複合体は、例えば、(例えば、この複合体を、この複合体を認識する蛍光抗体と反応させることによって)蛍光によって検出および選別され得る。関連した結合対メンバー(例えば、レセプター)に結合する目的の分子はプールされ、そしてより低濃度のレセプターの存在下で再選別される。漸減濃度(代表的な濃度範囲は、リガンド−レセプター相互作用の性質に依存して、10−6Mから10−9M(すなわち、1マイクロモル濃度(μM)から1ナノモル濃度(nM))以下のオーダーである)のレセプターの存在下で複数回選別を実施することによって、そのレセプターに対して特異的結合親和性を示す目的の分子集団が単離され得る。
ポリペプチド、核酸または他の成分は、それが通常会合している成分(他のペプチド、ポリペプチド、タンパク質(複合体、例えば、ネイティブ配列に関連し得る、ポリメラーゼおよびリボソームが挙げられる)、核酸、細胞、合成試薬、細胞夾雑物、細胞成分など)から(例えば、元々由来した細胞中で通常会合している他の成分から)部分的または完全に分離された場合、「単離」されている。ポリペプチド、核酸または他の成分は、その天然環境の他の成分から部分的または完全に回収または分離されており、その結果、これが、その組成物、混合物または成分収集物中に存在する主な種である(すなわち、モル濃度に基づいて、これが、その組成物中の任意の他の個々の種よりも豊富である)場合、単離されている。いくつかの例では、この調製物は、約60%、70%または75%よりも多く、代表的には約80%より多く、または好ましくは約90%よりも多くの単離された種からなる。
「実質的に純粋な」または「単離された」核酸(例えば、RNAまたはDNA)、ポリペプチド、タンパク質、または組成物)はまた、対象種(例えば、核酸またはポリペプチド)が、存在する全ての高分子種のうちの少なくとも約50重量パーセント、60重量パーセントまたは70重量パーセント(モル濃度に基づく)を占めることを意味する。実質的に純粋な組成物、または単離された組成物はまた、組成物中に存在する全ての高分子種のうちの少なくとも約80重量パーセント、90重量パーセント、または95重量パーセントを占め得る。単離された対象種はまた、本質的に均質(夾雑種が従来の検出方法によってこの組成物中に検出できない)になるまで精製され得、ここで、この組成物は、本質的に単一の高分子種の誘導体からなる。用語「精製された」は、一般的に、核酸、ポリペプチド、またはタンパク質が、電気泳動ゲルにおいて本質的に1本のバンドを生じることを示す。これは代表的に、この核酸、ポリペプチド、またはタンパク質が、少なくとも約50%純粋、60%純粋、70%純粋、75%純粋、より好ましくは少なくとも約85%純粋、そして最も好ましくは少なくとも約99%純粋であることを意味する。
用語「単離された核酸」は、本発明の核酸が由来する生物の天然に存在するゲノム中の、直接連続しているコード配列(すなわち、一方は5’において、そして一方は3’末端において)の両方と、直接は連続していない核酸(例えば、DNAまたはRNA)を言及し得る。従って、この用語は、このようなcDNAまたはゲノムDNAフラグメントが、ベクター中に組み込まれようと、それが元々由来する生物と同じかまたは異なる種(例えば、ウイルス)のゲノムに組み込まれようと、キメラポリペプチドをコードするさらなるコード配列に連結されてハイブリッド遺伝子を形成しようと、または任意の他のDNA配列とは独立していようと、例えば、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)または制限エンドヌクレアーゼ処理によって生成された、cDNAまたはゲノムDNAフラグメントを包含する。このDNAは、二本鎖または一本鎖の、センスまたはアンチセンスであり得る。
「組換えポリヌクレオチド」または「組換えポリペプチド」は、それぞれ、1より多くの供給源核酸またはポリペプチドに由来する核酸またはアミノ酸配列を含み得る、天然に存在しない、ポリヌクレオチドまたはポリペプチドであり、供給源核酸またはポリペプチドは、天然に存在する核酸もしくはポリペプチドであり得るか、またはそれ自体が、変異誘発または他の種類の改変に供されていてもよい。核酸またはポリペプチドは、これが合成もしくは人工もしくは操作されたものであるか、または合成もしくは人工もしくは操作されたポリペプチドもしくは核酸に由来する場合、「組換え」とみなされ得る。組換え核酸(例えば、DNAまたはRNA)は、代表的には一緒に含まれないか、代表的には互いに関連していないか、さもなければ代表的には互いに分離されている、配列の少なくとも2つのセグメントの組み合わせ(例えば、人工的組み合わせ)によって作製され得る。組換え核酸は、異なる供給源由来の、および/または人工的に合成された核酸セグメントを一緒に連結することまたは組み合わせることによって形成された核酸分子を含み得る。「組換えポリペプチド」は、しばしば、クローニングされたかまたは組換えの核酸から生じたポリペプチドを言及する。異なる核酸またはアミノ酸配列が誘導される供給源ポリヌクレオチドまたはポリペプチドは、時々、相同(すなわち、同じかまたは類似の構造および/または機能をコードするポリペプチドを有するかまたはコードする)であり、そしてしばしば、例えば、様々な単離体、血清型、株、種、生物、または異なる疾患状態由来である。
用語「組換え」は、例えば、細胞、ポリヌクレオチド、ベクター、タンパク質またはポリペプチドを参照して用いられる場合、代表的に、細胞、ポリヌクレオチド、またはベクターが、異種(もしくは外来)核酸の導入もしくはネイティブ核酸の改変によって改変されていること、またはこのタンパク質もしくはポリペプチドが、異種アミノ酸の導入によって改変されていること、またはこの細胞がこのように改変された細胞に由来することを示す。組換え細胞は、ネイティブの(非組換え)形態の細胞中に見出されない核酸配列を発現するか、またはさもなければ異常に発現されるか、過少発現されるか、もしくは全く発現されないネイティブ核酸配列を発現する。用語「組換え」は、細胞を参照して用いられる場合、この細胞が、異種核酸を複製するか、または異種核酸によってコードされるポリペプチドを発現することを示す。組換え細胞は、ネイティブ(非組換え)形態の細胞を中に見出されないコード配列を含み得る。組換え細胞はまた、ネイティブ形態の細胞中にコード配列を含み得、ここで、このコード配列は、改変されてこの細胞中に人工的手段によって再度導入される。この用語はまた、この細胞由来の核酸を除去することなく改変された細胞に対して内因性の核酸を含む細胞を包含する;このような改変としては、遺伝子置換、部位特異的変異、組換えおよび関連の技術によって得られる改変が挙げられる。
用語「組換え的に産生される」とは、化学合成手段、核酸セグメントの再帰的配列組換え、もしくはヌクレオチドの他の種々の生成方法(例えば、シャッフリング)、または核酸の単離されたセグメントを、例えば当業者に公知の遺伝子操作技術により操作することのうちのいずれかによって通常達成される、人工組換えをいう。「組換え的に発現される」とは、代表的に、インビトロでの組換え核酸の産生のための技術、およびインビボ、インビトロ、もしくはエキソビボ(ここで、細胞は発現され得るかもしくは増殖され得る)での組換え核酸の細胞への移行をいう。
「組換え発現カセット」または単に「発現カセット」とは、構造遺伝子の発現をそのような配列と適合性の宿主においてもたらすことが可能な核酸エレメントを含む、遺伝子組み換えまたは合成された核酸構築物である。発現カセットは、少なくともプロモーター、および必要に応じて、転写終結シグナルを含む。代表的には、組換え発現カセットは、転写されるべき核酸(例えば、望ましいポリペプチドをコードする核酸)、およびプロモーターを含む。発現をもたらす際に必要であるかまたは役に立つ、さらなる因子もおまた、本明細書中に記載されるように使用され得る。例えば、発現カセットはまた、宿主細胞から発現されるタンパク質の分泌を指示するシグナル配列をコードするヌクレオチド配列を含み得る。転写終結シグナル、エンハンサー、および遺伝子発現に影響を与える他の核酸配列もまた、発現カセット中に含まれ得る。
「免疫原」とは、免疫応答を惹起し得る物質をいう。免疫原としては、例えば、抗原、自己抗原(これは、自己免疫疾患の誘導において役割を果たす)、および癌細胞において発現される腫瘍関連抗原が挙げられる。免疫応答とは、一般的には、因子(例えば、抗原もしくはそのフラグメント)またはそのような因子をコードする核酸に対する、細胞性応答または抗体媒介性応答の発生を指す。いくつかの場合において、そのような応答は、目的の抗原を発現する抗原提示細胞に特異的に対する、CTL、B細胞または種々のクラスのT細胞のうちの少なくとも1つもしくはそれらの組み合わせの生成を含む。
「抗原」とは、宿主における抗体の形成を惹起し得る物質、またはその物質と反応性であるリンパ球の特定の集団を生成し得る物質を指す。抗原は、代表的には、その宿主に対して外来の高分子(例えば、タンパク質および多糖)である。
「アジュバント」とは、抗原の免疫刺激特性または薬物の薬理学的特性を増強する物質を指す。アジュバントは、抗原に対する免疫応答を非特異的に増強し得る。例えば、「フロイント完全アジュバント」は、免疫原と、乳化剤と、マイコバクテリアとを含む、油と水とのエマルジョンである。別の例である「フロイント不完全アジュバント」は、マイコバクテリア以外は同じである。
ベクターは、選択された核酸により細胞形質導入もしくは細胞トランスフェクション、またはその細胞中の核酸の発現を容易にするための成分または組成物である。ベクターとしては、例えば、プラスミド、コスミド、ウイルス、YAC、細菌、ポリリジンなどが挙げられる。「発現ベクター」は、宿主細胞における特定の核酸の転写を可能にする一連の特定の核酸エレメントを有する、組換え生成または合成生成された核酸構築物もしくは核酸配列である。この発現ベクターは、プラスミド、ウイルス、または核酸フラグメントの一部であり得る。この発現ベクターは、代表的には、プロモーターに作動可能に連結された転写されるべき核酸を含む。転写されるべき核酸は、代表的には、このプロモーターの指示下または制御下にある。
「ポリヌクレオチド配列の実質的に全長」または「ポリペプチド配列の実質的に全長」とは、一定長のポリヌクレオチド配列またはポリペプチド配列の少なくとも50%、一般的は少なくとも約60%、70%、もしくは75%、通常は少なくとも約80%、または代表的には少なくとも約85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%もしくはそれ以上を指す。
用語「免疫アッセイ」とは、抗原に結合もしくは特異的に結合する抗体または免疫原を使用するアッセイを包含する。この免疫アッセイは、代表的には、その抗原を単離、標的化、および/または定量するために、特定の抗体の特異的結合特性を使用することによって特徴付けられる。
用語「被験体」とは、本明細書中で使用される場合、生物;哺乳動物(例えば、ヒト、非ヒト霊長類(例えば、ヒヒ、オランウータン、サル)、マウス、ブタ、ウシ、ヤギ、ネコ、ウサギ、ラット、モルモット、ハムスター、ウマ、サル、ヒツジ、もしくは他の非ヒト哺乳動物;非哺乳動物(例えば、非哺乳動物脊椎動物(例えば、鳥類(例えば、ニワトリもしくはアヒル)または魚類)および非哺乳動物無脊椎動物が挙げられる)が挙げられるが、これらに限定されない。
用語「薬学的組成物」とは、被験体(動物またはヒトを含む)における薬学的使用のために適切な組成物を意味する。薬学的組成物は、一般的には、有効量の活性成分と、キャリア(例えば、薬学的に受容可能なキャリアが挙げられる)とを含む。
用語「有効量」とは、望ましい結果を生じるために充分な投与量または量を意味する。望ましい結果とは、その投与量または量のレシピエントにおける、客観的もしくは主観的な改善を包含する。
「予防的処置」とは、疾患、病理、もしくは医学的障害の徴候も症状も提示しない被験体、または疾患、病理、もしくは医学的障害の初期徴候もしくは初期症状のみを提示する被験体に投与される処置であって、処置は、その疾患、病理、もしくは医学的障害が発症する危険を、消失するため、予防するため、または減少するために行われる。予防的処置は、疾患または障害に対する防止的処置として機能する。「予防的活性」とは、疾患、病理、もしくは障害の徴候も症状も提示しない被験体、または疾患、病理、もしくは障害の初期徴候もしくは初期症状のみを提示する被験体に投与された場合に、病理、疾患もしくは障害を発症するその被験体の危険を消失、防止、または減少する、薬剤(例えば、核酸、ベクター、遺伝子、ポリペプチド、タンパク質、物質、またはそれらの組み合わせ)の活性である。「予防的に有用な」薬剤または化合物(例えば、核酸もしくはポリペプチド」とは、病理、疾患、もしくは障害の発症を消失、防止、処置、または減少する際に有用な、薬剤または化合物を指す。
「治療的処置」とは、疾患、病理、もしくは障害の徴候もしくは症状を提示する被験体に投与される処置であって、処置は、それらの病理、疾患、もしくは障害の徴候もしくは症状を消失または除去するために、その被験体に行われる。「治療活性」とは、病理、疾患、もしくは障害の徴候もしくは症状を、そのような徴候または症状に罹患している被験体に投与された場合に除去または消失する薬剤(例えば、核酸、ベクター、遺伝子、ポリペプチド、タンパク質、物質、もしくはそれらの組み合わせ)の活性である。「治療的に有用な」薬剤または化合物(例えば、核酸またはポリペプチド)とは、その薬剤または化合物が、病理、疾患、もしくは障害のそのような徴候または症状を消失、処置または排除する際に有用である。
用語「遺伝子」とは、生物学的機能に関係する任意のDNAセグメントを広範に指す。遺伝子は、その発現のために必要なコード配列および/または調節配列を含む。遺伝子はまた、例えば、他のタンパク質の認識配列を形成する非発現DNA核酸セグメント(例えば、プロモーター、エンハンサー、または他の調節領域)を含む。遺伝子は、種々の供給源(目的の供給源からのクローニング、または既知配列情報もしくは推定配列情報からの合成を含む)から入手され得、望ましいパラメータを有するように設計された配列を含み得る。
一般的には、本明細書中で以後使用される命名法、ならびに下記の細胞培養における実験室手順、分子遺伝学、分子生物学、核酸化学、およびタンパク質化学は、周知のものであり、当業者によって一般的に使用される。標準的技術(例えば、Sambrookら、Molecular Cloning−A Laboratory Manual(2nd Ed.)Vol.1〜3,Cold Spring Harbor Laboratory,Clod Spring Harbor,New York,1989(本明細書中で以後「Sambrook」)およびCurrent Protocols in Molecular Biology,F.M.Ausubelら編,Current Protocols,Greene Publishing Associates,Inc.とJohn Wiley & Sons,Inc.との間の共同事業(1994〜1999補遺)(本明細書中以後「Ausubel」)に記載されるもの)は、組換え核酸法、組換え合成、細胞培養法、およびトランスジーン組み込みのために使用される(例えば、エレクトロポレーション、注入、遺伝子銃、皮膚を通しての押し付け、およびリポフェクション)。一般的に、オリゴヌクレオチド合成工程および精製工程が、仕様に従って実施される。上記技術および手順は、一般的には、当該分野における従来方法、およびこの文書全体を通して提供される種々の一般的参考文献に従って、実施される。その中における手順は、当業者にとって周知であると考えられ、読者の便宜のために提供されている。
本明細書中で使用される場合、「抗体」は、免疫グロブリン遺伝子または免疫グロブリン遺伝子のフラグメントにより実質的または部分的にコードされる、1つ以上のポリペプチドを含むタンパク質をいう。用語「抗体」は、抗体全体およびその結合フラグメントを意味するために使用される。認識される免疫グロブリン遺伝子としては、κ定常領域遺伝子、λ定常領域遺伝子、α定常領域遺伝子、γ定常領域遺伝子、δ定常領域遺伝子、ε定常領域遺伝子、およびμ定常領域遺伝子、ならびに種々の免疫グロブリン可変領域遺伝子が挙げられる。軽鎖は、κまたはλのいずれかとして分類される。重鎖は、γ、μ、α、δまたはεとして分類され、次いで、これらは、それぞれ、免疫グロブリンクラス、IgG、IgM、IgA、IgDおよびIgEを規定する。代表的な免疫グロブリン(例えば、抗体)構造単位は、テトラマーを含む。各テトラマーは、ポリペプチド鎖の2つの同一の対から構成され、各対は、1つの「軽鎖」(約25kD)および1つの「重鎖」(約50〜70kD)を有する。各鎖のN末端は、抗原認識を主に担う、約100〜110アミノ酸以上の可変領域を規定する。用語「可変軽鎖(VL)」および「可変重鎖(VH)」は、それぞれ、これらの軽鎖および重鎖をいう。
抗体はまた、単一アームの複合モノクローナル抗体、単鎖抗体(単鎖Fv(sFv)抗体(可変重鎖および可変軽鎖が一緒に(直接にかまたはペプチドリンカーを介して)結合されて連続ポリペプチドを形成している)を含む)、ならびにディアボディ(diabody)、トリボディ(tribody)、テトラボディ(tetrabody)(Packら(1995)J Mol Biol 246:28;Biotechnol 11:1271;およびBiochemistry 31:1579)を包含する。上記抗体は、例えば、ポリクローナル抗体、モノクローナル抗体、キメラ抗体、ヒト化抗体、単鎖抗体、Fabフラグメント、Fab発現ライブラリーにより生成されるフラグメントなどである。
用語「エピトープ」とは、抗体に特異的に結合可能であるタンパク質決定基を意味する。エピトープは、通常は、分子(例えば、アミノ酸もしくは糖側鎖)の化学的に活性な表面グルーピングからなり、エピトープは、通常は、特定の3次元構造特徴、ならびに特定の電荷特徴を有する。高次構造エピトープおよび非高次構造エピトープは、前者に結合するが後者には結合しないことが、変性溶媒の存在下では失われる点で、区別される。
抗体の「抗原結合フラグメント」は、抗原に結合する抗体のペプチドフラグメントまたはポリペプチドフラグメントである。抗原結合部位は、その抗原の結合に寄与するか、その抗原の結合に関与するか、またはその抗原の結合に影響を与える、その抗体のアミノ酸によって決定される。Scott,T.A.およびMercer,E.I.,Concise Encyclopedia:Biochemistry and Molecular Biology(de Gruyter,第3版、1997)、ならびにWatson,JD.ら、Recombinant DNA(第2版、1992)(本明細書中以後「Watson,Recombinant DNA」)(これらの各々は、すべての目的のためにその全体が参考として本明細書中に援用される)を参照のこと。
用語「スクリーニング」とは、一般的に、本発明の最適な分子(例えば、本発明のポリペプチド、ならびにそれを含む関連する融合ポリペプチド、およびそのようなすべての分子をコードする核酸)を同定するプロセスを記載する。これらの個々の分子のいくつかの特性は、例えば、個々の分子が、リガンドもしくはレセプターに結合する能力、細胞増殖を阻害する能力、ウイルス感染細胞においてウイルス複製を阻害する能力、細胞サイトカイン生成を誘導もしくは阻害する能力、試験系またはインビトロ適用、エキソビボ適用もしくはインビボ適用において免疫応答を変化させる(例えば、望ましい免疫応答を誘導もしくは阻害する)能力を、選択およびスクリーニングする際に使用され得る。抗原の場合、その抗原のいくつかの特性は、いくつかの関連する抗原由来のエピトープの選択およびスクリーニング(抗原発現、フォールディング、安定性、免疫原性および存在を含む)する際に使用され得る。
「選択」とは、同定および物理的分離が(例えば、選択マーカーの発現によって)同時に達成され、その後、いくつかの遺伝的環境においては、そのマーカーを発現する細胞は生存するが他の細胞は死ぬ(またはその逆)を可能にする、スクリーニング形式である。スクリーニングマーカーとしては、例えば、ルシフェラーゼ、β―ガラクトシダーゼおよび緑色蛍光タンパク質などが挙げられる。選択マーカーとしては、薬物耐性遺伝子および毒素耐性遺伝子などが挙げられる。別の選択様式は、検出可能な事象(例えば、レセプターへのリガンドの結合、基質と酵素との反応、または検出可能なシグナルを直接(例えば、発色基質もしくは発色リガンドを使用することにより)もしくは間接(たとえば、発色二次抗体との反応により)に生成し得る他の物理的プロセスに基づく、物理的選別を含む。物理的選別による選択は、種々の方法(例えば、全細胞計形式または微小液滴形式での、FACS)によって、達成され得る。
「外因性核酸」、「外因性DNAセグメント」、「異種配列」または「異種核酸」とは、本明細書中で使用される場合、特定の宿主細胞に対して外来性の供給源に由来するもの、または同じ供給源に由来する場合にはその元の形態から改変されているものである。従って、宿主細胞中の異種遺伝子は、特定の宿主細胞に対して内因性であるが改変されている遺伝子を包含する。本明細書中に記載される適用における異種配列の改変は、代表的には、再帰的配列組換えの使用を介して生じる。この用語は、その細胞に対して外来性もしくは異種であるDNAセグメント、またはその細胞に対して同種であるがその宿主細胞の核酸内のそのエレメントが通常は見出されない位置にあるDNAセグメントを指す。外因性DNAセグメントは、外因性ポリペプチドを生じるように発現される。
用語「核酸」とは、一本鎖または二本鎖のいずれかの形態である、デオキシリボヌクレオチドもしくはリボヌクレオチド、およびそのポリマーを指す。特に限定されない限り、この用語は、参照核酸と同じ結合特性を有し、かつ天然に存在するヌクレオチドと同様の様式で代謝される、天然ヌクレオチドの既知アナログを含む核酸を包含する。他のように示されない限り、特定の核酸配列はまた、その保存改変体(例えば、縮重コドン置換)、および相補的配列、ならびに明示的に示される配列もまた、暗示的に包含する。具体的には、縮重コドン置換は、1つ以上の選択された(もしくはすべての)コドンの3番目の位置が混合塩基および/またはデオキシイノシン残基で置換されている配列を生成することによって、達成され得る(Batzerら(1991)Nucleic Acid Res 19:5081;Ohtsukaら(1985)J Biol Chem 260:2605〜2608;Cassolら(1992);Rossoliniら(1994)Mol Cell Probes 8:91〜98)。用語「核酸」は、遺伝子、cDAN、および遺伝子によりコードされるmRNAと互換的に使用される。
「遺伝子から誘導された核酸」とは、その合成のために、その遺伝子もしくはその部分配列が最終的にはテンプレートとして役立った、核酸を指す。従って、mRNA、mRNAから逆転写されたcDNA、そのcDNAから転写されたRNA、そのcDNAから増幅されたDNA、増幅されたDNAから転写されたRNAなどは、すべて、その遺伝子から誘導され、そのような誘導生成物は、サンプルにおけるもとの遺伝子および/または遺伝子転写物の、存在および/もしくは量の指標である。
核酸は、別の核酸配列と機能的関係に配置された場合に、「作動可能に連結」されている。例えば、プロモーターまたはエンハンサーは、コード配列の転写を増加する場合には、そのコード配列と作動可能に連結されている。「作動可能に連結される」とは、連結されているDNA配列が、代表的には連続しており、2つのタンパク質コード領域を接続する必要がある場合には、連続しかつ読取り枠中にある。しかし、エンハンサーは、プロモーターと数キロベース(kb)離れている場合に機能し、イントロン配列は、可変長であり得るので、いくつかのポリヌクレオチドエレメントは、作動可能に連結されているが連続はしていないものであり得る。
用語「サイトカイン」としては、例えば、インターロイキン、インターフェロン、ケモカイン、造血増殖因子、腫瘍壊死因子、およびトランスホーミング増殖因子が挙げられる。一般的に、これらは、免疫系細胞の成熟、活性化、増殖および分化を調節する、低分子量タンパク質である。
本明細書および特許請求の範囲において、例えば、非ポリペプチド部分、アミノ酸残基、置換、緩衝液、カチオンなどの文脈における、「ある」成分(「a」 component)に対する言及は、そうでないように言及されない限り、またはこれが当てはまらないことがその特定の文脈から明らかではない場合には、1つ以上のそのような成分を指すことが意図される。例えば、表現「A、BおよびCからなる群より選択される成分」は、A、B、およびCのすべての組み合わせ(例えば、A、B、C、A+B、A+C、B+C、またはA+B+C)を包含することが意図される。
種々のさらなる用語が、本明細書中で規定されるかまたは他の方法で特徴付けられる。
(本発明の分子および方法)
本発明の分子(例えば、本発明のポリペプチド、本発明の結合体、およびこれらのポリペプチドをコードする核酸)は、インターフェロンαによる処置に応答性である疾患および状態(特に、ウイルス感染(例えば、HCVによる感染)に関連する疾患および状態)の処置に有用である。
本発明の分子(例えば、本発明のポリペプチド、本発明の結合体、およびこれらのポリペプチドをコードする核酸)は、インターフェロンαによる処置に応答性である疾患および状態(特に、ウイルス感染(例えば、HCVによる感染)に関連する疾患および状態)の処置に有用である。
慢性HCV感染を有する患者は、代表的には、処置前に、1mlの血清当たり、104〜107コピーのHCV RNAの範囲のウイルス負荷を有する。IFN−αでの処置の際に、これらの患者におけるウイルス負荷は、特徴的には、2つの別個の対数線形相の減少を起こす(図1B;Neumann A.U.ら(1998)Science 282:103〜107)。最初の2日間のIFN−α治療において生じるウイルス負荷の迅速な初期減少は、感染した肝細胞におけるウイルス生成のインターフェロンα媒介性減少、および同時に生じる感染に対する未刺激細胞の防御に起因すると考えられる。ウイルス生成速度は、約2日間で新たな定常状態に達し、この時、ウイルスクリアランスのあまり迅速ではない第2の対数線形相が観察される。この第2のウイルスクリアランス段階は、一般的には、感染した肝細胞のT細胞媒介性死滅に部分的には起因すると考えられる(Nerumannら、前出)。IFN−αは、抗原特異的T細胞がTH1細胞へと分化するのを刺激するのを介して、この生物学的応答において重要な役割を果たすと考えられる。さらに、リバビリンの作用様式は、TH1応答の増強に起因すると考えられ、そしてIFN−αを用いる併用療法におけるその効力の機構的基礎であると考えられる。現在使用中であるインターフェロンα治療に対して非応答性であるHCV感染患者(一般的に「非応答者」と呼ばれる)は、かなり狭いウイルス負荷クリアランス特性を示す(図1A)。
本発明は、基礎となる機構の特定の理論によって限定されることは意図されないが、代理アッセイ系(例えば、本明細書中により詳細に記載される系)における抗ウイルス活性は、例えば、ウイルスクリアランスの第1段階において、インターフェロンαの効力の前兆であり得ることが提唱される。実施例の節において記載される例示的な抗ウイルスアッセイは、ヒト肝細胞におけるHCVに対する有効性のための代理系として、HuH7ヒト肝臓由来細胞において、脳心筋炎ウイルス(EMCV)の細胞変性効果を保護する際のIFN−αの有効性をモニターする。実施例2は、EMCV/HuH7抗ウイルス活性アッセイにおける本発明の代表的なポリペプチドの抗ウイルス活性を示す。予備実験は(データは示さず)は、本発明のポリペプチドが他のウイスル/細胞系(WISHヒト羊膜組織由来の細胞におけるEMCV、HeLaヒト子宮頸癌細胞におけるEMCV、HuH7細胞における水疱性口内炎ウイルス(VSV)、HaLa細胞におけるワクシニアウイルス(VV)、HepG2ヒト肝臓癌細胞における黄熱病ウイルス(YFV)、およびヒト一次CD4+ T細胞におけるヒト免疫不全ウイルス(HIV)が挙げられる)において抗ウイルス活性を示すことを示す。このことは、本発明のポリペプチドが広範囲のウイルスおよび細胞型に対して抗ウイルス活性を示すことを示唆する。
感染した肝細胞中のHCV複製に対する他の代理アッセイ系としては、例えば、Lohmann V.ら(1999)Science 285(5424):285−3;Randall G.およびRice C.M.(2001)Curr Opin Infect Dis 14(6):743−7;およびBartenschlager,R.(2002)Nature Reviews/Drug Discovery 1:911に記載されるようなHCVレプリコン系が挙げられる。HCV抗ウイルス効力をモニタリングするのに有用なインビボ系の例は、Mercerら(2001)Nature Medicine 7(8):927−933に記載されるようなキメラヒト肝臓SCIDマウスである。
IFN−αによるTH1分化の増強および/またはTH2分化の抑制は、例えば、ウイルスクリアランスの第2段階において、インターフェロンαの効力に寄与する因子であり得ることが、さらに提唱されるが、理論によって限定されるわけではない。この理論に従うと、これらの生物学的活性(すなわち、TH1分化の増強および/またはTH2分化の抑制)の増加した効力を有する進化したIFN−αは、例えば、同じ投与量で投与される現在認可された治療用インターフェロンα分子と比較して、増加した効力を有すると推定される。本明細書中の実施例の節において記載される例示的アッセイは、ELISAを介するか、または細胞内染色およびFACS選別を介して、TH1表現型に関連するサイトカイン(例えば、IFN−γ)および/またはTH2表現型に関連するサイトカイン(例えば、IL−5、IL−4)の生成を測定することによって、未刺激TH0細胞に対するIFN−αによるTH1分化の増強および/またはTH2分化の抑制をモニターする。
IFN−α分子の治療効力は、用量限定的毒性(例えば、血小板減少症および好中球減少症)に部分的には起因して、減少する傾向がある。本発明は、基礎となる機構の特定の理論によって限定されることが意図されないが、そのような毒性は、血小板前駆体および好中球前駆体に対するIFN−αの抗増殖効果に関係し得ること、および代理アッセイ系(例えば、本明細書中に記載される系)における抗増殖活性は、インターフェロンα分子の相対的毒性の前兆となり得ることが提唱される。従って、IFN−α治療に関連する用量限定的毒性は、例えば、現在認可されている治療用インターフェロンα分子(例えば、ROFERON(登録商標)−A(インターフェロンα―2a、組換え型;Hoffmann−La Roche Inc.)、INTRON(登録商標)A(インターフェロンα―2b、組換え型;Schering Corporation)およびINFERGEN(登録商標)(インターフェロンαcon−1;InterMune,Inc.))と比較して減少した抗増殖活性を示すIFN−α分子において、減少され得る。本明細書中の実施例の節において記載される例示的抗増殖活性アッセイは、ヒトDaudiリンパ系細胞の増殖に対するIFN−αの効果をモニターする。あるいは、またはさらに、用量限定的毒性は、より治療上活性な分子の投与の結果として減少され得、このことは、現在認可されている分子よりも低濃度または低頻度での投与を可能にする。
新規なインターフェロンαポリペプチドおよびそのポリペプチドをコードする核酸を提供することが、本発明の目的である。本発明のポリペプチドは、インターフェロンαによる処置に応答性である疾患および障害(特に、ウイルス感染(例えば、HCVによる感染)に関連する疾患)の処置に有用である。本発明のいくつかのポリペプチドは、インターフェロンα活性(例えば、抗ウイルス活性、抗増殖活性、および/またはTH1分化活性)を示す。本発明のいくつかのポリペプチドは、以下の特性のうちの1つ以上の示す:参照IFN−αポリペプチドと比較して増加もしくは減少した抗ウイルス活性;参照IFN−αポリペプチドと比較して増加もしくは減少したTH1分化活性;参照IFN−αポリペプチドと比較して増加もしくは減少した抗増殖活性。参照IFN−αポリペプチドは、天然に存在しないインターフェロンα(例えば、IFN−α Con1)の配列(配列番号43)を含み得るか、あるいは天然に存在する(すなわち、野生型)インターフェロンαポリペプチドの配列を含み得る。天然に存在するインターフェロンαポリペプチドの配列の例としては、ヒトIFN−αポリペプチドの配列(例えば、huIFN−α 2b(配列番号32)、huIFN−α 2a(23位がLysである配列番号32)、huIFN−α 2c(34位がArgである配列番号32)、huIFN−α 8b(配列番号33)、huIFN−α8a(98位がValであり、99位がLeuであり、100位がCysであり、101位がAspである配列番号33)、huIFN−α 8c(161位がAspであり、162位〜166位のアミノ酸が欠失している配列番号33)、huIFN−α 14a(配列番号39)、huIFN−α 14c(152位がLeuである配列番号39)、または他の任意の天然に存在するヒトインターフェロンαポリペプチドの配列(例えば、本明細書の図2および図4に示される配列(配列番号31〜42)、ならびに/またはAllen G.およびDiaz M.O.(1996)(前出)に列挙される配列))が、挙げられる。
別の局面において、本発明は、参照インターフェロンα分子(例えば、治療剤として現在利用されるインターフェロンα分子(例えば、ROFERON−A、INTRON AまたはINFERGEN))と比較して、ウイルス感染細胞からウイルスを除去することにおいて増強された効力を示すインターフェロンαポリペプチドを提供する。例示的なウイルスとしては、フラビウイルス科のウイルス(例えば、C型肝炎ウイルス、黄熱病ウイルス、西ナイルウイルス、日本脳炎ウイルス、デング熱ウイルスおよびウシウイルス性下痢ウイルス)ヘパドナウイルス科のウイルス(例えば、B型肝炎ウイルス);ピコルナウイルス科のウイルス(例えば、脳心筋炎ウイルス、ヒトライノウイルスおよびA型肝炎ウイルス);レトロウイルス科のウイルス(例えば、ヒト免疫不全ウイルス、サル免疫不全ウイルス、ヒトTリンパ球好性ウイルス、およびラウス肉腫ウイルス);コロナウイルス科のウイルス(例えば、SARSコロナウイルス);ラブドウイルス科のウイルス(例えば、狂犬病ウイルスおよび水疱性口内炎ウイルス)、パラミクソウイルス科のウイルス(例えば、呼吸器合胞体ウイルスおよびパラインフルエンザウイルス)、パピローマウイルス科のウイルス(例えば、ヒト乳頭腫ウイルス)、ならびにヘルペスウイルス科のウイルス(例えば、単純ヘルペスウイルス)が挙げられるが、これらに限定されない。このような増強された効力は、参照分子と比較して増強された抗ウイルス活性、増強されたTH1分化活性、またはその両方から生じ得る。例えば、本発明のいくつかのインターフェロンαポリペプチドは、現在使用されているインターフェロンα分子での処置に対する応答性の乏しいウイルスまたはウイルス株(例えば、遺伝子型1のHCV)をクリアランスすることにおいて特に有用であり得る。
本発明のいくつかのポリペプチドは、参照IFN−α分子と比較して増加した(抗ウイルス活性/抗増殖活性)比、および/または参照IFN−α分子と比較して増加した(TH1分化活性/抗増殖活性)比を示す。そのような特性を示すポリペプチドは、ウイルス感染(例えば、上に列挙したウイルスによる感染)の処置において特に有効であり得る。そのようないくつかのポリペプチドは、例えば、上記の二段階性ウイルスクリアランスプロフィールの一方の段階もしくは両方の段階において、HCV処置において現在認可されているインターフェロンα分子を超えて増強された治療効力を提供し得、かつ/または減少した毒性を示し得る。そのようないくつかのポリペプチドは、遺伝子型1のHCVの処置において、現在認可されているインターフェロンα分子を超えて増強された治療効力を提供し得る。
結合体を提供することが本発明の別の目的であり、そのような結合体は、本発明のポリペプチドに結合した1つ以上の非ポリペプチド部分を含み、この結合体は、インターフェロンα活性(例えば、上記に列挙された活性のうちの1つ以上)を示し、そして必要に応じて、他の望ましい特性(例えば、非結合型ポリペプチドと比較して、増加した血清半減期、および/または機能的なインビボ半減期、および/または減少した抗原性)を示す。そのようないくつかの結合体は、参照インターフェロンα分子(例えば、現在治療剤として使用されているインターフェロンα結合体(例えば、PEGASYS(登録商標)(ペグインターフェロンα―2a;Hoffmann−La Roche,Inc.)もしくはPEG−INTRON(登録商標)(ペグインターフェロンα―2b;Schering Corporation)と比較して、ウイルスに感染した細胞からウイルスをクリアランスする際に増強された効力を示す。例示的なウイルスとしては、フラビウイルス科のウイルス(例えば、C型肝炎ウイルス、黄熱病ウイルス、西ナイルウイルス、日本脳炎ウイルス、デング熱ウイルスおよびウシウイルス性下痢ウイルス)ヘパドナウイルス科のウイルス(例えば、B型肝炎ウイルス);ピコルナウイルス科のウイルス(例えば、脳心筋炎ウイルス、ヒトライノウイルスおよびA型肝炎ウイルス);レトロウイルス科のウイルス(例えば、ヒト免疫不全ウイルス、サル免疫不全ウイルス、ヒトTリンパ球好性ウイルス、およびラウス肉腫ウイルス);コロナウイルス科のウイルス(例えば、SARSコロナウイルス);ラブドウイルス科のウイルス(例えば、狂犬病ウイルスおよび水疱性口内炎ウイルス)、パラミクソウイルス科のウイルス(例えば、呼吸器合胞体ウイルスおよびパラインフルエンザウイルス)、パピローマウイルス科のウイルス(例えば、ヒト乳頭腫ウイルス)、ならびにヘルペスウイルス科のウイルス(例えば、単純ヘルペスウイルス)が挙げられるが、これらに限定されない。そのような増強された効力は、その参照分子と比較して、増強された抗ウイルス活性、増強されたTH1分化活性、またはその両方から生じ得る。例えば、本発明のいくつかのインターフェロンα結合体は、
現在使用されているインターフェロンα分子での処置に対する応答性の乏しいウイルスまたはウイルス株(例えば、遺伝子型1のHCV)をクリアランスすることにおいて特に有用であり得る。
現在使用されているインターフェロンα分子での処置に対する応答性の乏しいウイルスまたはウイルス株(例えば、遺伝子型1のHCV)をクリアランスすることにおいて特に有用であり得る。
本発明のいくつかの結合体は、参照IFN−α分子と比較して増加した(抗ウイルス活性/抗増殖活性)比、および/または参照IFN−α分子と比較して増加した(TH1分化活性/抗増殖活性)比を示す。そのような特性を示す結合体は、ウイルス感染(例えば、上に列挙したウイルス(例えば、HCV)による感染)の処置において特に有効であり得る。そのようないくつかの結合体は、例えば、上記の二段階性ウイルスクリアランスプロフィールの一方の段階もしくは両方の段階において、HCV処置において現在認可されているインターフェロンα分子を超えて増強された治療効力を提供し得、かつ/または減少した毒性を示し得る。そのようないくつかのポリペプチドは、遺伝子型1のHCVの処置において、現在認可されているインターフェロンα分子を超えて増強された治療効力を提供し得る。
ウイルス感染細胞におけるウイルス複製を阻害する方法を提供することが、本発明の別の目的である。この方法は、ウイルス感染細胞に、本発明のポリペプチドまたは結合体をその細胞におけるウイルス複製を阻害するために有効な量で投与する工程を包含する。本発明はまた、ウイルス感染細胞においてウイルスのコピー数を減少させる方法を提供し、この方法は、そのウイルス感染細胞に、その細胞におけるそのウイルスのコピー数を減少させるために有効な量で、本発明のポリペプチドまたは結合体を投与する工程を包含する。上記ウイルスは、例えば、フラビウイルス科のウイルス(例えば、C型肝炎ウイルス、黄熱病ウイルス、西ナイルウイルス、日本脳炎ウイルス、デング熱ウイルスおよびウシウイルス性下痢ウイルス)ヘパドナウイルス科のウイルス(例えば、B型肝炎ウイルス);ピコルナウイルス科のウイルス(例えば、脳心筋炎ウイルス、ヒトライノウイルスおよびA型肝炎ウイルス);レトロウイルス科のウイルス(例えば、ヒト免疫不全ウイルス、サル免疫不全ウイルス、ヒトTリンパ球好性ウイルス、およびラウス肉腫ウイルス);コロナウイルス科のウイルス(例えば、SARSコロナウイルス);ラブドウイルス科のウイルス(例えば、狂犬病ウイルスおよび水疱性口内炎ウイルス)、パラミクソウイルス科のウイルス(例えば、呼吸器合胞体ウイルスおよびパラインフルエンザウイルス)、パピローマウイルス科のウイルス(例えば、ヒト乳頭腫ウイルス)、あるいはヘルペスウイルス科のウイルス(例えば、単純ヘルペスウイルス)のウイルスであり得る。上記ウイルスは、例えば、RNAウイルス(例えば、HCV)、DNAウイルス(例えば、HBV)、またはレトロウイルス(例えば、HIV)であり得る。上記細胞は、培養中であっても、または哺乳動物から単離されていても(すなわち、インビトロもしくはエキソビボ)よく、あるいは、インビボ(例えば、哺乳動物(例えば、Mercerら(2001)Nature Medicine 7(8):927〜933)に記載されるようなSCIDマウスモデル)、霊長類、またはヒト)中に有り得る。
本発明はまた、TH0細胞のTH1分化を増強する方法を提供し、この方法は、TH0細胞を含む集団に、上記集団におけるTH1表現型に関係するサイトカイン(例えば、IFN−γ)の生成を増加するため、および/またはTH2表現型に関係するサイトカイン(例えば、IL−4もしくはIL−5)の生成を減少するために有効な量で、本発明のポリペプチドもしくは結合体を投与する工程を包含する。この集団は、培養中であっても、または哺乳動物から単離されていても(すなわち、インビトロもしくはエキソビボ)よく、あるいは、インビボ(例えば、哺乳動物、霊長類、またはヒト)中に有り得る。
本発明はまた、細胞集団の増殖を阻害する方法を提供し、この方法は、その細胞集団を、その細胞集団の増殖を減少するために有効な量で、本発明のポリペプチドまたは結合体と接触させる工程を包含する。その細胞集団は、培養中であっても、または哺乳動物から単離されていても(すなわち、インビトロもしくはエキソビボ)よく、あるいは、インビボ(例えば、哺乳動物、霊長類、またはヒト)中に有り得る。
本発明のこれらの目的および他の目的が、以下により詳細に考察される。
(本発明のポリペプチド)
本発明は、新規のインターフェロンαポリペプチドを提供し、これらは、本明細書中で集合的に「本発明のポリペプチド」と称される。用語「本発明のポリペプチド」は、全体にわたって、本明細書に開示されるポリペプチド配列の改変体を包含することが意図される。また、本発明のポリペプチドを含む融合タンパク質、および本発明のポリペプチドを含む結合体が、本発明に含まれる。
本発明は、新規のインターフェロンαポリペプチドを提供し、これらは、本明細書中で集合的に「本発明のポリペプチド」と称される。用語「本発明のポリペプチド」は、全体にわたって、本明細書に開示されるポリペプチド配列の改変体を包含することが意図される。また、本発明のポリペプチドを含む融合タンパク質、および本発明のポリペプチドを含む結合体が、本発明に含まれる。
種々のインターフェロンαをコードする配列のフラグメントが、再帰的に組換えられて、組換えポリヌクレオチドを含むライブラリーが形成され、そのライブラリーからいくつかの本発明のポリペプチドが発見された。組換えポリヌクレオチドのライブラリーを得るための方法、および/または再帰的な配列組換えのための基質として使用される核酸の多様性を得るための方法もまた、下に記載される。
例示的な本発明のポリペプチドとしては、配列番号16〜30(例えば、配列番号16、配列番号17、配列番号18、配列番号19、配列番号20、配列番号21、配列番号22、配列番号23、配列番号24、配列番号25、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29および配列番号30)として本明細書で同定される核酸によってコードされる、配列番号1〜15(例えば、配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、配列番号11、配列番号12、配列番号13、配列番号14および配列番号15)として本明細書で同定される配列を含むポリペプチドが挙げられる。本発明のポリペプチドとしてはまた、配列番号44〜104(例えば、配列番号44、配列番号45、配列番号46、配列番号47、配列番号48、配列番号49、配列番号50、配列番号51、配列番号52、配列番号53、配列番号54、配列番号55、配列番号56、配列番号57、配列番号58、配列番号59、配列番号60、配列番号61、配列番号62、配列番号63、配列番号64、配列番号65、配列番号66、配列番号67、配列番号68、配列番号69、配列番号70、配列番号71、配列番号72、配列番号73、配列番号74、配列番号75、配列番号76、配列番号77、配列番号78、配列番号79、配列番号80、配列番号81、配列番号82、配列番号83、配列番号84、配列番号85、配列番号86、配列番号87、配列番号88、配列番号89、配列番号90、配列番号91、配列番号92、配列番号93、配列番号94、配列番号95、配列番号96、配列番号97、配列番号98、配列番号99、配列番号100、配列番号101、配列番号102、配列番号103および配列番号104)として本明細書で同定される配列を含むポリペプチドが挙げられる。いくつかのそのようなポリペプチドはさらに、N末端に付加されたさらなるアミノ酸(例えば、メチオニン)を含む。本発明はまた、これらのポリペプチドを含む融合タンパク質および結合体、ならびにこれらのポリペプチドをコードする単離された核酸もしくは組換え核酸を提供する。
本発明はまた、配列番号1〜15および配列番号44〜104のうちのいずれか1つ(例えば、配列番号1〜15、47および53のうちの1つ(例えば、配列番号1、配列番号3、配列番号8、配列番号12、配列番号47または配列番号53))と、0〜16個のアミノ酸位置が(例えば、0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15または16個のアミノ酸位置が(例えば、0〜16個の位置が、0〜15個の位置が、0〜14個の位置が、0〜13個の位置が、0〜12個の位置が、0〜11個の位置が、0〜10個の位置が、0〜9個の位置が、0〜8個の位置が、0〜7個の位置が、0〜6個の位置が、0〜5個の位置が、0〜4個の位置が、0〜3個の位置が、0〜2個の位置が、または0〜1個の位置が))異なる配列を含むポリペプチドを包含する。いくつかの例では、上記ポリペプチドは、インターフェロンα活性(例えば、抗ウイルス活性、TH1分化活性、および/または抗増殖活性)を示す。いくつかのそのようなポリペプチドはさらに、N末端に付加されたさらなるアミノ酸(例えば、メチオニン)を含む。本発明はまた、これらのポリペプチドを含む融合タンパク質および結合体、ならびにこれらのポリペプチドをコードする単離された核酸もしくは組換え核酸を提供する。
いくつかの例では、本発明のポリペプチドの配列は、配列番号1〜15、4および53のうちのいずれか1つ(例えば、配列番号1、配列番号3、配列番号8、配列番号12、配列番号47または配列番号53)に対して1つ以上の位置(47位、51位、52位、53位、54位、55位、56位、57位、58位、60位、61位、64位、69位、71位、72位、75位、76位、77位、78位、79位、80位、83位、84位、85位、86位、87位、90位、93位、133位、140位、154位、160位、161位および162位が挙げられるが、これらに限定されない)で異なるアミノ酸に対するアミノ酸の置換を含む。いくつかの例では、上記ポリペプチド配列は、47位にHisまたはGln;51位にVal、AlaまたはThr;52位にGln、ProまたはGlu;53位にAlaまたはThr;55位にPhe、Ser、またはPro;56位にLeu、ValまたはAla;57位にPheまたはLeu;58位にTyrまたはHis;60位にMet、LeuまたはVal;61位にMetまたはIle;64位にThrまたはIle;69位にSerまたはThr;71位にLysまたはGlu;72位にAsnまたはAsp;75位にAlaまたはVal;76位にAlaまたはThr;77位にTrpまたはLeu;78位にAspまたはGlu;79位にGluまたはGln;80位にThr、Asp、Ser、またはArg;83位にGluまたはAsp;84位にLysまたはGlu;85位にPheまたはLeu;86位にTyr、CysまたはSer;87位にIleまたはThr;90位にPhe、Tyr、AspまたはAsn;93位にMetまたはLeu;133位にLysまたはGlu;140位にSerまたはAla;154位にPheまたはLeu;160位にLysまたはGlu;161位にArgまたはSer;および162位にArgまたはSer;(位置は配列番号1に対して番号付けされる)のうちの1つ以上を含む。本発明はまた、これらのポリペプチドを含む融合タンパク質および結合体、ならびにこれらのポリペプチドをコードする単離された核酸もしくは組換え核酸を提供する。
いくつかの本発明のポリペプチドは、親分子がその分子の表面に曝される(例えば、表面に曝されるその側鎖のうちの少なくとも25%(例えば、少なくとも50%)を有すると計算される)アミノ酸残基を含むと予測される位置に置換を含む。いくつかのそのような本発明のポリペプチドは、1つ以上の位置に異なるアミノ酸に対するアミノ酸の置換を含み、この1つ以上の位置としては、配列番号1〜15、47および53のうちのいずれか1つ(例えば、配列番号1、配列番号3、配列番号8、配列番号12、配列番号47または配列番号53)に対して25%を超える部分接触可能表面積(Accessible Surface Area(ASA))を有するアミノ酸残基を含む以下の位置:2位、3位、4位、5位、6位、7位、8位、9位、10位、12位、13位、16位、19位、20位、22位、23位、24位、25位、26位、27位、28位、30位、31位、33位、34位、35位、37位、40位、41位、42位、44位、46位、47位、49位、50位、51位、52位、59位、62位、63位、66位、69位、70位、71位、72位、74位、75位、78位、79位、80位、81位、83位、84位、87位、90位、91位、94位、95位、97位、98位、100位、101位、102位、103位、104位、105位、107位、108位、109位、110位、111位、112位、113位、114位、115位、118位、121位、122位、125位、126位、128位、129位、132位、133位、134位、135位、136位、137位、138位、139位、146位、149位、150位、153位、154位、157位、159位、160位、161位、162位、163位、164位、165および166位が挙げられるが、これらに限定されない。いくつかのそのような本発明のポリペプチドは、1つ以上の位置に異なるアミノ酸に対するアミノ酸の置換を含み、この1つ以上の位置としては、配列番号1〜15、47および53のうちのいずれか1つ(例えば、配列番号1、配列番号3、配列番号8、配列番号12、配列番号47または配列番号53)に対して50%を超えるASAを有するアミノ酸残基を含む以下の位置:2位、3位、4位、5位、6位、7位、8位、9位、10位、12位、13位、16位、19位、20位、22位、23位、24位、25位、26位、27位、28位、30位、31位、33位、34位、35位、37位、40位、41位、42位、44位、46位、47位、49位、50位、51位、52位、59位、62位、63位、66位、69位、70位、71位、72位、74位、75位、78位、79位、80位、81位、83位、84位、87位、90位、91位、94位、95位、97位、98位、100位、101位、102位、103位、104位、105位、107位、108位、109位、110位、111位、112位、113位、114位、115位、118位、121位、122位、125位、126位、128位、129位、132位、133位、134位、135位、136位、137位、138位、139位、146位、149位、150位、153位、154位、157位、159位、160位、161位、162位、163位、164位、165位および166位が挙げられるが、これらに限定されない。
いくつかの本発明のポリペプチドは、システイン残基を25%を超える部分ASAを有する位置に導入する1つ以上の以下の置換:D2C、L3C、P4C、Q5C、T6C、H7C、S8C、L9C、G10C、R12C、R13C、M16C、A19C、Q20C、R22C、R23C、I24C、S25C、L26C、F27C、S28C、L30C、K31C、R33C、H34C、D35C、R37C、Q40C、E41C、E42C、D44C、N46C、H47C、Q49C、K50C、V51C、Q52C、E59C、Q62C、Q63C、N66C、S69C、T70C、K71C、N72C、S74C、A75C、D78C、E79C、T80C、L81C、E83C、K84C、I87C、F90C、Q91C、N94C、D95C、E97C、A98C、V100C、M101C、Q102C、E103C、V104C、G105C、E107C、E108C、T109C、P110C、L111C、M112C、N113C、V114C、D115C、L118C、R121C、K122C、Q125C、R126C、T128C、L129C、T132C、K133C、K134C、K135C、Y136C、S137C、P138C、A146C、M149C、R150C、S153C、F154C、N157C、Q159C、K160C、R161C、L162C、R163C、R164C、K165CおよびE166C(または配列番号1に対して同等の位置)、ならびにそれらの組み合わせを含む。
いくつかの本発明のポリペプチドは、リジン残基を25%を超える部分ASAを有する位置に導入する1つ以上の以下の置換:D2K、L3K、P4K、Q5K、T6K、H7K、S8K、L9K、G10K、R12K、R13K、M16K、A19K、Q20K、R22K、R23K、I24K、S25K、L26K、F27K、S28K、L30K、R33K、H34K、D35K、R37K、Q40K、E41K、E42K、D44K、N46K、H47K、Q49K、V51K、Q52K、E59K、Q62K、Q63K、N66K、S69K、T70K、N72K、S74K、A75K、D78K、E79K、T80K、L81K、E83K、I87K、F90K、Q91K、N94K、D95K、E97K、A98K、V100K、M101K、Q102K、E103K、V104K、G105K、E107K、E108K、T109K、P110K、L111K、M112K、N113K、V114K、D115K、L118K、R121K、Q125K、R126K、T128K、L129K、T132K、Y136K、S137K、P138K、A146K、M149K、R150K、S153K、F154K、N157K、Q159K、R161K、L162K、R163K、R164KおよびE166K(または配列番号1に対して同等の位置)、ならびにそれらの組み合わせを含む。
いくつかの本発明のポリペプチドは、異なるアミノ酸残基に対するアミノ酸の置換、アミノ酸残基の欠失を含み、これは、本発明のいずれかのポリペプチド(例えば、配列番号1〜15および配列番号44〜104のうちの1つ(例えば、配列番号1〜15、47および53のうちの1つ(例えば、配列番号1、配列番号3、配列番号8、配列番号12、配列番号47または配列番号53)))から1つ以上のリジン(例えば、K31、K50、K71、K84、K122、K133、K134、K135、K160、および/またはK165(配列番号1に対して))を除く。除かれるべき1つ以上のリジンは、任意の他のアミノ酸で置換されても、Arg(R)またはGln(Q)で置換されても、欠失されてもよい。いくつかのそのようなポリペプチドは、置換K31R+K122R;K31R+K133R;K122R+K133R;またはK31R+K122R+K133Rを含む。他の例示的な置換としては、K71E;K84E;K133E/G;およびK160Eが挙げられる。
いくつかの本発明のポリペプチドは、本発明のいずれかのポリペプチド(例えば、配列番号1〜15および配列番号44〜104のうちの1つ(例えば、配列番号1〜15、47および53のうちの1つ(例えば、配列番号1、配列番号3、配列番号8、配列番号12、配列番号47または配列番号53)))から1つ以上のヒスチジン(例えば、H7、H11、H34、および/またはH47(配列番号1に対して))を除く置換または欠失を含む。除かれるべき1つ以上のヒスチジンは、任意の他のアミノ酸で置換されても、Arg(R)またはGln(Q)で置換されても、欠失されてもよい。いくつかのそのようなポリペプチドは、置換H34Q;H47Q;またはH34Q+H47Qを含む。
いくつかの本発明のポリペプチドは、異なるアミノ酸に対するアミノ酸の置換、アミノ酸の欠失、またはアミノ酸の挿入を含み、これは、N−結合型グリコシル化部位(N72 S73 S74(配列番号1に対して))を除くか、他の場合はN−結合型グリコシル化部位の空間的配置を崩壊させる。この部位の除去は、多くの方法で(例えば、N72の欠失またはN72の異なるアミノ酸での置換、Ser73のProでの置換,Ser74のSer、ThrまたはCys以外のアミノ酸での置換、あるいは73位と74位との間のSer、ThrまたはCys以外のアミノ酸残基の挿入によって)達成され得る。例えば、いくつかのそのようなポリペプチドは、置換N72Dを含む。
いくつかの本発明のポリペプチドは、例えば、潜在的なプロテアーゼ感受性部位の存在を最小限にするために、またはいくつかの例ではアミン反応性結合(例えば、PEG化)試薬に対して潜在的に反応性の部位を除くために、1つ以上のアミノ酸置換、1つ以上の塩基性残基もしくは1つ以上の塩基性残基の対(例えば、Arg−Arg、Arg−Lys、Lys−Arg、Lys−Lys)を除く欠失または挿入を含む。例えば、C末端付近の二塩基性配列の除去は、Lys160、Arg161、Arg163、Arg164およびLys165のうちの1つ以上(配列番号1に対して)の除去によって達成され得る。除かれるべき1つ以上のLysまたはArgは、例えば、欠失されても、LysでもArgでもない任意のアミノ酸で置換されてもよい。いくつかのそのような本発明のポリペプチドは、Lys160、Arg161およびArg164のLysでもArgでもないアミノ酸での1つ以上の置換(例えば、置換Lys160Glu;Arg161Ser/Cys;およびArg164Ser/Cysのうちの1つ以上)を含む。あるいは、またはさらに、いくつかのそのようなポリペプチドは、Lys160、Arg161、Arg163、Arg164およびLys165のうちの1つ以上の欠失を含み、これは、個々の欠失(例えば、K165*)または1つ以上の群(C末端切断(例えば、K165*−E166*)を含む)によってであり得る。
本発明のポリペプチドについて企図される他の改変としては、以下および表題「インターフェロンα結合体」の節において記載されるものが挙げられる。
親ポリペプチドに対する例および改変が、本明細書中で概して配列番号1に対して(またはいくつかの他の特定の配列に対して)提供されるが、開示された改変は、本明細書に記載される本発明の他のポリペプチド(例えば、配列番号2〜15および配列番号44〜104から選択される配列を含むポリペプチドが挙げられる、ならびにその改変体)のいずれの等価なアミノ酸位置においてもなされ得ることが理解される。したがって、例として、配列番号1に対する置換H47Cは、配列番号5における置換Q47Cに対応する、などが理解される。
以下の表は、本発明のいくつかのインターフェロンαポリペプチドの配列を提供する。明瞭さのために、これらの配列は、参照配列である配列番号3(表1)または配列番号12(表2)に対して示される。いくつかのそのようなポリペプチドは、インターフェロンα活性(例えば、抗ウイルス活性、TH1分化活性および/または抗増殖活性)を示す。
(改変体)
別の局面において、本発明は、親インターフェロンαポリペプチドの改変体である単離されたポリペプチドもしくは組換えポリペプチドを提供し、この改変体は、少なくとも1つのアミノ酸位置が親ポリペプチド配列と異なる配列を含み、この改変体配列は、47位にHis,51位にVal,55位にPhe,56位にLeu,58位にTyr,133位にLysおよび140位にSer(位置は配列番号1に対して番号付けされる)のうちの1つ以上を含む。いくつかの例では、上記親インターフェロンαポリペプチド配列は、天然に存在するヒトインターフェロンαの配列(例えば、huIFN−α 2b(配列番号32)、huIFN−α 2a(配列番号32で、23位=Lysである)、huIFN−α 2c(配列番号32で、34位=Argである)、huIFN−α 8b(配列番号33)、huIFN−α 8a(配列番号33で、98位=Val、99=Leu、100=Cysおよび101=Aspである)、huIFN−α 8c(配列番号33で、161位=Aspでありそして162位〜166位のアミノ酸が欠失している)、huIFN−α 14a(配列番号39)、huIFN−α 14c(配列番号39で、152位=Leuである)、あるいは任意の他の天然に存在するインターフェロンαポリペプチドの配列(例えば、本明細書の図2および図4に示される配列、および/またはAllen G.およびDiaz M.O.(1996)、(前出)に列挙される配列)である。いくつかの例では、上記親インターフェロンαポリペプチド配列は、天然に存在しない(すなわち、合成の)インターフェロンαの配列(例えば、IFN−αCon1(配列番号43))である。いくつかの例では、改変されるべき親ポリペプチドは、それ自体、本発明のポリペプチド(配列番号1〜15および配列番号44〜104のうちのいずれか1つ)であり得る。いくつかの例では、上記改変体配列は、1〜16個のアミノ酸位置が(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15または16個のアミノ酸位置が),(例えば、1〜14個のアミノ酸位置が,1〜12個のアミノ酸位置が,1〜10個のアミノ酸位置が,1〜8個のアミノ酸位置が,1〜6個のアミノ酸位置が,1〜5個のアミノ酸位置が,1〜4個のアミノ酸位置が,1〜3個のアミノ酸位置がまたは1〜2個のアミノ酸位置が)親ポリペプチド配列と異なる。いくつかのそのような改変体は、インターフェロンα活性を示す。本発明はまた、これらの改変体を含む融合タンパク質および結合体、ならびにこれらの改変体をコードする単離された核酸もしくは組換え核酸を提供する。
別の局面において、本発明は、親インターフェロンαポリペプチドの改変体である単離されたポリペプチドもしくは組換えポリペプチドを提供し、この改変体は、少なくとも1つのアミノ酸位置が親ポリペプチド配列と異なる配列を含み、この改変体配列は、47位にHis,51位にVal,55位にPhe,56位にLeu,58位にTyr,133位にLysおよび140位にSer(位置は配列番号1に対して番号付けされる)のうちの1つ以上を含む。いくつかの例では、上記親インターフェロンαポリペプチド配列は、天然に存在するヒトインターフェロンαの配列(例えば、huIFN−α 2b(配列番号32)、huIFN−α 2a(配列番号32で、23位=Lysである)、huIFN−α 2c(配列番号32で、34位=Argである)、huIFN−α 8b(配列番号33)、huIFN−α 8a(配列番号33で、98位=Val、99=Leu、100=Cysおよび101=Aspである)、huIFN−α 8c(配列番号33で、161位=Aspでありそして162位〜166位のアミノ酸が欠失している)、huIFN−α 14a(配列番号39)、huIFN−α 14c(配列番号39で、152位=Leuである)、あるいは任意の他の天然に存在するインターフェロンαポリペプチドの配列(例えば、本明細書の図2および図4に示される配列、および/またはAllen G.およびDiaz M.O.(1996)、(前出)に列挙される配列)である。いくつかの例では、上記親インターフェロンαポリペプチド配列は、天然に存在しない(すなわち、合成の)インターフェロンαの配列(例えば、IFN−αCon1(配列番号43))である。いくつかの例では、改変されるべき親ポリペプチドは、それ自体、本発明のポリペプチド(配列番号1〜15および配列番号44〜104のうちのいずれか1つ)であり得る。いくつかの例では、上記改変体配列は、1〜16個のアミノ酸位置が(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15または16個のアミノ酸位置が),(例えば、1〜14個のアミノ酸位置が,1〜12個のアミノ酸位置が,1〜10個のアミノ酸位置が,1〜8個のアミノ酸位置が,1〜6個のアミノ酸位置が,1〜5個のアミノ酸位置が,1〜4個のアミノ酸位置が,1〜3個のアミノ酸位置がまたは1〜2個のアミノ酸位置が)親ポリペプチド配列と異なる。いくつかのそのような改変体は、インターフェロンα活性を示す。本発明はまた、これらの改変体を含む融合タンパク質および結合体、ならびにこれらの改変体をコードする単離された核酸もしくは組換え核酸を提供する。
(配列改変体)
上述のように、本発明のポリペプチドは、0〜16個のアミノ酸位置が(例えば、0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15または16個のアミノ酸位置が),(例えば、0〜16個の位置が、0〜15個の位置が、0〜14個の位置が、0〜13個の位置が、0〜12個の位置が、0〜11個の位置が、0〜10個の位置が、個の位置が、0〜9個の位置が、0〜8個の位置が、0〜7個の位置が、0〜6個の位置が、0〜5個の位置が、0〜4個の位置が、0〜3個の位置が、0〜2個の位置が、または0〜1個の位置が)、配列番号1〜15および配列番号44〜104のうちのいずれか1つ(例えば、配列番号1〜15、47および53のうちの1つ(例えば、配列番号1、配列番号3、配列番号8、配列番号12、配列番号47または配列番号53))と異なる配列を含むポリペプチドを包含する。いくつかのそのようなポリペプチドは、インターフェロンα活性を示す。
上述のように、本発明のポリペプチドは、0〜16個のアミノ酸位置が(例えば、0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15または16個のアミノ酸位置が),(例えば、0〜16個の位置が、0〜15個の位置が、0〜14個の位置が、0〜13個の位置が、0〜12個の位置が、0〜11個の位置が、0〜10個の位置が、個の位置が、0〜9個の位置が、0〜8個の位置が、0〜7個の位置が、0〜6個の位置が、0〜5個の位置が、0〜4個の位置が、0〜3個の位置が、0〜2個の位置が、または0〜1個の位置が)、配列番号1〜15および配列番号44〜104のうちのいずれか1つ(例えば、配列番号1〜15、47および53のうちの1つ(例えば、配列番号1、配列番号3、配列番号8、配列番号12、配列番号47または配列番号53))と異なる配列を含むポリペプチドを包含する。いくつかのそのようなポリペプチドは、インターフェロンα活性を示す。
例えば、いくつかのそのような本発明のポリペプチドは、長さ約150アミノ酸(例えば、約151アミノ酸、約152アミノ酸、約153アミノ酸、約154アミノ酸、約155アミノ酸、約156アミノ酸、約157アミノ酸、約158アミノ酸、約159アミノ酸、約160アミノ酸、約161アミノ酸、約162アミノ酸、約163アミノ酸、約164アミノ酸、または約165アミノ酸を有する配列(親ポリペプチド配列(例えば、配列番号1〜15のうちの1つ)に対して1〜16アミノ酸の欠失に対応する)を包含する。いくつかの場合において、1〜11アミノ酸(例えば、1〜10アミノ酸、例えば、1〜7アミノ酸、例えば、1〜5アミノ酸、例えば、1〜3アミノ酸)が、C末端から欠失される。すなわち、上記ポリペプチドは、親ポリペプチド配列(例えば、配列番号1〜15、47または53の1つ)に対して、1〜11アミノ酸残基(例えば、1アミノ酸残基、2アミノ酸残基、3アミノ酸残基、4アミノ酸残基、5アミノ酸残基、6アミノ酸残基、7アミノ酸残基、8アミノ酸残基、9アミノ酸残基、10アミノ酸残基、または11アミノ酸残基)(例えば、1〜10アミノ酸残基、1〜7アミノ酸残基、例えば、1〜5アミノ酸残基、または1〜3アミノ酸残基)の分、C末端が短縮されている。あるいは、またはそれに加えて、いくつかのそのようなポリペプチドは、親ポリペプチド配列(例えば、配列番号1〜15、47または53の1つ)に対して、1〜11アミノ酸残基(例えば、1アミノ酸残基、2アミノ酸残基、3アミノ酸残基、4アミノ酸残基、5アミノ酸残基、6アミノ酸残基、7アミノ酸残基、8アミノ酸残基、9アミノ酸残基、10アミノ酸残基、または11アミノ酸残基)(例えば、1〜10アミノ酸残基、1〜7アミノ酸残基、例えば、1〜5アミノ酸残基、または1〜3アミノ酸残基)の分、N末端が短縮されている。いくつかのそのようなポリペプチドは、N末端にメチオニンをさらに含む。いくつかのそのようなポリペプチドは、インターフェロンα活性を示す。
別の例として、いくつかのそのような本発明のポリペプチドは、配列番号1〜15,47または53の1つに対して0〜16個のアミノ酸置換(例えば、0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15または16個のアミノ酸置換(例えば、0〜14または0〜12または0〜10または0〜8または0〜6または0〜5または0〜4または0〜3または0〜2または0〜1個のアミノ酸置換))を含む配列を含む。いくつかの例では、アミノ酸置換のうちの1つ以上は、例えば、以下に示されるような置換基(例えば、保存的置換基)にしたがってなされる。いくつかのそのようなポリペプチドはインターフェロンα活性を示す。
本発明のいくつかのポリペプチドは、配列番号1〜15および配列番号44〜104のうちの1つ(例えば、配列番号1、配列番号3、配列番号8、配列番号12、配列番号47または配列番号53)に対して0〜16個のアミノ酸置換(例えば、0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15または16個のアミノ酸置換(例えば、0〜14または0〜12または0〜10または0〜8または0〜6または0〜5または0〜4または0〜3または0〜2または0〜1個のアミノ酸置換)を含み、上記置換のうちの少なくとも1つは結合基を含むアミノ酸残基を非ポリペプチド部分に導入する。例としては、上およびに表題「インターフェロンα結合体」の節に記載されるような1つ以上のN−グリコシル化部位、または1つ以上のシステイン残基もしくはリジン残基の導入が挙げられる。いくつかのそのようなポリペプチドはインターフェロンα活性を示す。
本発明のいくつかのポリペプチドは、配列番号1〜15および配列番号44〜104のうちの1つ(例えば、配列番号1、配列番号3、配列番号8、配列番号12、配列番号47または配列番号53)に対して0〜16個のアミノ酸置換または欠失または挿入(例えば、0〜14または0〜12または0〜10または0〜8または0〜6または0〜5または0〜4または0〜3または0〜2または0〜1個のアミノ酸置換または欠失または挿入(あるいはそれらの組み合わせ))を含む配列を含み、上記置換または欠失(あるいはそれらの組み合わせ)のうちの少なくとも1つは、非ポリペプチド部分に対する結合基を含む親ポリペプチド配列からアミノ酸残基を除くか、またはアミノ酸挿入の場合は、そのような結合基に必要とされる空間的配置を崩壊させる(例えば、N−グリコシル化 N−X−S/Tモチーフを崩壊させるようなアミノ酸の挿入)。例としては、上およびに表題「インターフェロンα結合体」の節に記載されるような、親ポリペプチド配列からのN−グリコシル化部位の除去、またはリジン残基、ヒスチジン残基もしくはシステイン残基の除去が挙げられる。いくつかのそのようなポリペプチドは、インターフェロンα活性を示す。
非限定的例として、本発明のポリペプチドは、配列番号3または配列番号3とは合計16個までの位置において異なる(これは、アミノ酸置換、アミノ酸欠失、および/またはアミノ酸挿入(上記のものを含む)の組み合わせであり得る)配列を有し得る。いくつかの場合において、上記置換のうちのどれも、下記に詳説される置換に従う置換ではないか、いくつかまたはすべてが、下記に詳説される置換に従う置換である。
本発明に従うアミノ酸置換としては、1つ以上の保存的アミノ酸置換が挙げられるが、それには限定されない。機能的に類似するアミノ酸を提供する保存的置換の表は、当該分野において周知である。一例が、下記の表(表3)に提供されており、この表は、互いにとって「保存的置換」であると見なされ得るアミノ酸を含む6つの例示的グループを示す。
他のアミノ酸置換グループが、想定され得る。例えば、アミノ酸は、類似する類似する機能または組成(例えば、酸性、塩基性、脂肪族、芳香族、イオウ含有)によってグループ分けされ得る。例えば、脂肪族基グループは、グリシン(G)、アラニン(A)、バリン(V)、ロイシン(L)、イソロイシン(I)を含む。互いにとって保存的置換であると見なされるアミノ酸を含む他のグループとしては、芳香族:フェニルアラニン(F)、チロシン(Y)、トリプトファン(W);イオウ含有:メチオニン(M)、システイン(C);塩基性:アルギニン(R)、リジン(K)、ヒスチジン(H);酸性:アスパラギン酸(D)、グルタミン酸(E)、アスパラギン(N)、グルタミン(Q)が挙げられる。また、Creighton(1984)Proteins,,W.H.FreemanおよびCompanyを、さらなるアミノ酸グループのために参照のこと。本明細書におけるポリペプチド配列の列挙は、上記の置換グループと組み合わせて、すべての保存的に置換されるポリペプチド配列の列挙を表わす。
(配列同一性パーセント)
一局面において、本発明、各々配列番号1〜15および配列番号44〜104のうちのいずれか1つに対して(例えば、配列番号1〜15、47および53のうちの1つ(例えば、配列番号1、配列番号3、配列番号8、配列番号12、配列番号47または配列番号53)に対して、少なくとも90%の配列同一性(例えば、少なくとも約91%、少なくとも約92%、少なくとも約93%、少なくとも約94%、少なくとも約95%、少なくとも約96%,、少なくとも約97%、少なくとも約98%、少なくとも約99%のアミノ酸配列同一性)を有する配列を含む単離されたポリペプチドもしくは組換えポリペプチドを提供する。いくつかの例では、上記ポリペプチドは、インターフェロンα活性を示す。いくつかの例では、上記ポリペプチド配列は、1つ以上のアミノ酸位置が(例えば、16個までの位置が(例えば、1〜16個の位置、1〜15個の位置、1〜14個の位置、1〜13個の位置、1〜12個の位置、1〜11個の位置、1〜10個の位置、1〜9個の位置、1〜8個の位置、1〜7個の位置、1〜6個の位置、1〜5個の位置、1〜4個の位置、1〜3個の位置、または1〜2個の位置)、配列番号1〜15および44〜104のうちのいずれか1つ(例えば、配列番号1、配列番号3、配列番号8、配列番号12、配列番号47または配列番号53)と異なる。例として、本発明にしたがって別のアミノ酸に置換され得るいくつかの位置としては、配列番号1〜15および44〜104のうちの1つに対して、47位、51位、52位、53位、54位、55位、56位、57位、58位、60位、61位、64位、69位、71位、72位、75位、76位、77位、78位、79位、80位、83位、84位、85位、86位、87位、90位、93位、133位、140位、154位、160位、161位および162位のうちの1つ以上が挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの例では、上記配列は、47位にHisまたはGln;51位にVal、AlaまたはThr;52位にGln、ProまたはGlu;53位にAlaまたはThr;55位にPhe、Ser、またはPro;56位にLeu、ValまたはAla;57位にPheまたはLeu;58位にTyrまたはHis;60位にMet、LeuまたはVal;61位にMetまたはIle;64位にThrまたはIle;69位にSerまたはThr;71位にLysまたはGlu;72位にAsnまたはAsp;75位にAlaまたはVal;76位にAlaまたはThr;77位にTrpまたはLeu;78位にAspまたはGlu;79位にGluまたはGln;80位にThr、Asp、Ser、またはArg;83位にGluまたはAsp;84位にLysまたはGlu;85位にPheまたはLeu;86位にTyr、CysまたはSer;87位にIleまたはThr;90位にPhe、Tyr、AspまたはAsn;93位にMetまたはLeu;133位にLysまたはGlu;140位にSerまたはAla;154位にPheまたはLeu;160位にLysまたはGlu;161位にArgまたはSer;および162位にArgまたはSer;(位置は配列番号1に対して番号付けされる)のうちの1つ以上を含む。本発明の配列において企図される他の置換は、上および「インターフェロンα結合体」の節に記載される。本発明はまた、そのようなポリペプチドを含む融合タンパク質、そのようなポリペプチドを含む結合体、およびそのようなポリペプチドをコードする単離された核酸もしくは組換え核酸を提供する。
一局面において、本発明、各々配列番号1〜15および配列番号44〜104のうちのいずれか1つに対して(例えば、配列番号1〜15、47および53のうちの1つ(例えば、配列番号1、配列番号3、配列番号8、配列番号12、配列番号47または配列番号53)に対して、少なくとも90%の配列同一性(例えば、少なくとも約91%、少なくとも約92%、少なくとも約93%、少なくとも約94%、少なくとも約95%、少なくとも約96%,、少なくとも約97%、少なくとも約98%、少なくとも約99%のアミノ酸配列同一性)を有する配列を含む単離されたポリペプチドもしくは組換えポリペプチドを提供する。いくつかの例では、上記ポリペプチドは、インターフェロンα活性を示す。いくつかの例では、上記ポリペプチド配列は、1つ以上のアミノ酸位置が(例えば、16個までの位置が(例えば、1〜16個の位置、1〜15個の位置、1〜14個の位置、1〜13個の位置、1〜12個の位置、1〜11個の位置、1〜10個の位置、1〜9個の位置、1〜8個の位置、1〜7個の位置、1〜6個の位置、1〜5個の位置、1〜4個の位置、1〜3個の位置、または1〜2個の位置)、配列番号1〜15および44〜104のうちのいずれか1つ(例えば、配列番号1、配列番号3、配列番号8、配列番号12、配列番号47または配列番号53)と異なる。例として、本発明にしたがって別のアミノ酸に置換され得るいくつかの位置としては、配列番号1〜15および44〜104のうちの1つに対して、47位、51位、52位、53位、54位、55位、56位、57位、58位、60位、61位、64位、69位、71位、72位、75位、76位、77位、78位、79位、80位、83位、84位、85位、86位、87位、90位、93位、133位、140位、154位、160位、161位および162位のうちの1つ以上が挙げられるが、これらに限定されない。いくつかの例では、上記配列は、47位にHisまたはGln;51位にVal、AlaまたはThr;52位にGln、ProまたはGlu;53位にAlaまたはThr;55位にPhe、Ser、またはPro;56位にLeu、ValまたはAla;57位にPheまたはLeu;58位にTyrまたはHis;60位にMet、LeuまたはVal;61位にMetまたはIle;64位にThrまたはIle;69位にSerまたはThr;71位にLysまたはGlu;72位にAsnまたはAsp;75位にAlaまたはVal;76位にAlaまたはThr;77位にTrpまたはLeu;78位にAspまたはGlu;79位にGluまたはGln;80位にThr、Asp、Ser、またはArg;83位にGluまたはAsp;84位にLysまたはGlu;85位にPheまたはLeu;86位にTyr、CysまたはSer;87位にIleまたはThr;90位にPhe、Tyr、AspまたはAsn;93位にMetまたはLeu;133位にLysまたはGlu;140位にSerまたはAla;154位にPheまたはLeu;160位にLysまたはGlu;161位にArgまたはSer;および162位にArgまたはSer;(位置は配列番号1に対して番号付けされる)のうちの1つ以上を含む。本発明の配列において企図される他の置換は、上および「インターフェロンα結合体」の節に記載される。本発明はまた、そのようなポリペプチドを含む融合タンパク質、そのようなポリペプチドを含む結合体、およびそのようなポリペプチドをコードする単離された核酸もしくは組換え核酸を提供する。
別の局面において、本発明は、配列番号16〜30のうちの1つ以上に対して少なくとも約60%、70%、75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%またはそれ以上の配列同一性パーセントを有する核酸を提供する。いくつかのそのような核酸は、本発明に記載されるようなインターフェロンα活性を示すポリペプチドをコードする。
配列(ポリペプチドまたは核酸)が別の配列と類似する程度は、その2つの配列についての類似する構造的特性および機能的特性の指標を提供する。従って、本発明に関して、所定の例示的配列に対して類似する配列を有する配列は、本発明の特徴である。特に、下記に規定される配列同一性パーセントを有する配列は、本発明の特徴である。
配列の関係を決定するための種々の方法が、使用され得、それには、手動アラインメントおよびコンピュータ支援型配列アラインメントおよびコンピュータ支援型配列分析が挙げられる。配列アラインメントを実施するための種々のコンピュータプログラムが、利用可能であり、またはアラインメントが、下記に記載されるように、当業者によって手動で調整され得る。
上記のように、本発明において使用されるポリペプチドの配列および核酸の配列は、本発明のポリペプチドまたは本発明の核酸の対応する配列とは同じである必要はないが、実質的に同じであり得る。例えば、本発明のポリペプチドは、種々の変化(例えば、1つ以上のアミノ酸の挿入、欠失、および/または置換(保存的もしくは非保存的)(例えば、そのような変化が、そのポリペプチドの使用(例えば、その治療的使用もしくは予防的使用、または治療的投与もしくは予防的投与、または診断適用)において特定の利点を提供し得るものを含む)に供され得る。本発明の核酸はまた、種々の変化(例えば、1つ以上のコドンにおける1つ以上の核酸の置換の結果、特定のコドンが同じアミノ酸または異なるアミノ酸をコードするようになり、サイレント変化(本明細書において規定される)または非サイレント変化を生じるようなもの)、あるいは上記配列における1つ以上の核酸(またはコドン)の1つ以上の欠失)に供され得る。上記核酸はまた、発現系(例えば、細菌発現系または哺乳動物発現系)における最適な発現を提供する1つ以上のコドンを含むように改変され得るが、望ましい場合には、上記1つ以上のコドンは、依然として同じアミノ酸を含む。そのような核酸変化は、その核酸の治療的または予防的な使用もしくは投与、または診断適用において、特定の利点を提供し得る。上記の核酸およびポリペプチドは、それらが本発明の個々の核酸またはポリペプチドにおける配列と(下記に規定されるように)実質的に同一である配列を含む限りは、多数の方法で改変され得る。
用語「同一」または「同一性」とは、2つ以上の核酸配列またはポリペプチド配列に関して、下記の配列比較アルゴリズムを使用してかまたは目視検査によって決定されるような、最大類似性について比較および整列した場合に、同じであるかまたは特定の割合の同じアミノ酸残基またはヌクレオチドを有する、2つ以上の配列を指す。
参照「すなわち、照会」配列に対する対象配列の配列同一性パーセント(「同一性%」)とは、その対象配列が、比較する長さにわたって上記照会配列に対して特定の割合だけ(すなわち、ポリペプチド配列に関してはアミノ酸毎に、ポリヌクレオチド配列に関してはヌクレオチド毎に)同じであることを、意味する。
照会配列に対する対象配列の配列同一性パーセントは、以下の通りに計算される。第一に、その2つの配列の最適アラインメントは、特定のアラインメントパラメータを用いる配列比較アルゴリズムを使用して、決定される。この最適アラインメントの決定は、コンピュータを使用して実施されてもよいし,または下記のように、手動で算出されてもよい。その後、最適に整列されたその2つの配列は、その比較する長さにわたって比較される。両方の配列中に同じ残基が存在するその最適アラインメント中の位置数が決定され、それによって、一致した位置の数が提供される。その後、一致した位置の数が、その比較する長さの全位置数(これは、そうではないと特定されない限りは、その照会配列の長さである)によって除算され、その後、その結果に100が乗算されて、その照会配列に対する対象配列の配列同一性パーセントが得られる。
ポリペプチド配列に関して、代表的には、1つの配列(例えば、本発明のポリペプチド配列)が、「照会配列」と見なされ、この照会配列に対して、1つ以上の他の配列(すなわち、「対象配列」(例えば、配列データベース中に存在する配列))が、比較される。その配列比較アルゴリズムは、その照会配列と対象配列との間の最適アラインメントを決定するために、指摘されたアラインメントパラメータを使用する。配列データベース(例えば、GENBANK(登録商標)(Genetic Sequence Data Bank;U.S. Department of Health および Human Services)またはGENESEQ(登録商標)(Thomson Derwent;STNにおけるDGENE(登録商標)としても利用可能である))に対して照会配列を比較する場合、通常、その照会配列およびアラインメントパラメータが、コンピュータに入力され;その入力照会配列と、そのデータベース中に存在する各対象配列との間の最適アラインメントが、一般的には、望ましい数の対象配列まで戻される。
2つのポリペプチド配列は、規定されたパラメータ(すなわち、規定されたアミノ酸置換マトリックス、ギャップ存在ペナルティ(または、ギャップ開始ペナルティともいう)、およびギャップ伸長ペナルティ)を使用してそれらの配列を整列させて、その配列対にとって可能な最高の類似性スコアに到達した場合に、「最適に整列されている」。BLOSUM62マトリックス(HenikoffおよびHenikoff(1992)Proc.Natl.Acad.Sci.USA 89(22):10915〜10919)が、ポリペプチド配列アラインメントアルゴリズム(例えば、下記のBLASTP)におけるデフォルトスコアリング置換マトリックスとして、しばしば使用される。そのギャップ存在ペナルティは、整列された配列のうちの1つにおける1つのアミノ酸ギャップの導入について課せられ、そのギャップ伸長ペナルティは、そのギャップにおける各残基位置について課せられる。そうではないと述べられない限り、本明細書において使用されるアラインメントパラメータは、BLOSUM62スコアリングマトリックス、ギャップ存在ペナルティ=11、およびギャップ伸長ペナルティ=1である。そのアラインメントスコアは、そのアラインメントが始まりそして終端する各配列のアミノ酸位置(例えば、アラインメントウィンドウ)によって、そして必要に応じて、一方の配列または両方の配列中に1つもしくは複数のギャップを挿入することによって、可能な最高の類似性スコアに到達するように規定される。
2つ以上の配列の間の最適なアラインメントは、(下記のように)手動で決定され得るが、そのプロセスは、コンピュータにより実施されるアラインメントアルゴリズム(例えば、BLAST(登録商標)(National Library of Medicine)(例えば、ポリペプチド配列に関してはBLASTP、核酸配列に関してはBLASTN)(Altschul et al.(1997)Nucleic Acids Res. 25:3389〜3402に記載され、そして種々の供給源(例えば、the National Center for Biotechnology Information(NCBI)Website)を介して公に利用可能である)の使用によって容易になる。コンピュータ化BLASTインターフェースを使用する場合、「低複雑度フィルター」を使用する選択肢が存在する場合、この選択肢は、無効にされるべきである(すなわち、フィルターなし)。
図3は、本発明のポリペプチド(B9x14、配列番号3)とヒトIFN−α 14a(LeIF Hとしてもまた公知、Goeddelら(1981)Nature 290:20−26;配列番号39)(これは、GENBANKデータベースおよびGENESEQデータベースに対する問い合わせ配列である配列番号3のBLASTP検索で取り出される最も密接に関係する配列であった)との、BLOSUM62マトリックス、ギャップ開始ペナルティ11、ギャップ伸長ペナルティ1を用いるアラインメントを示す。これらの2つの配列は、166アミノ酸の長さにわたって18個のアミノ酸位置が異なり(すなわち、配列番号39は18個のアミノ酸位置が配列番号3と異なる);さらに、((166−18)/166)x 100=89なので、配列番号39は、配列番号3と89%同一である。
図5は、本発明の別のポリペプチド(B9x25、配列番号12)とヒトIFN−α 14a(配列番号39)(これは、GENBANKデータベースおよびGENESEQデータベースに対する問い合わせ配列である配列番号12のBLASTP検索で取り出される最も密接に関係する配列であった)との、上で指定したパラメータを用いるアラインメントを示す。配列番号39は、166アミノ酸の長さにわたって20個のアミノ酸位置が配列番号12と異なり;さらに、((166−20)/166)x 100=88なので、配列番号39は、配列番号12と88%同一である。
2つのポリペプチド配列の間の最適なアラインメントはまた、上記で特定されたパラメータ(マトリックス=BLOSUM62、ギャップ開始ペナルティ=11、およびギャップ伸長ペナルティ=1)を使用して、BLASTPアルゴリズムの手動計算(すなわち、コンピュータの支援なし)によって決定され得る。始めに、その2つの配列は、最初に、目視検査によって整列される。その後、初期アラインメントスコアが、以下のように算出される:そのアラインメントの個々の位置各々について(すなわち、整列した各残基対について)、数値が、BLOSUM62マトリックスに従って割り当てられる(図6)。そのアラインメント中の各残基対に対して割り当てられた値の合計が、初期アラインメントスコアである。整列しているその2つの配列が非常に類似する場合、しばしば、この初期アラインメントは、可能な最高のアラインメントスコアを提供する。その可能な最高のアラインメントスコアを有するアラインメントは、使用されるアラインメントパラメータに基づく最適アラインメントである。図7Aは、2つの配列(すなわち、配列番号3の残基29〜50として本明細書において同定される「照会配列」(上側);および配列番号5の残基30〜52として本明細書において同定される「対象配列」(下側))についてのアラインメントスコアの算出例を示す。上記配列は、目視検査によって整列された。整列された各アミノ酸対についてBLOSUM62マトリックスによって割り当てられた数値が、このアラインメント中の各位置の下に示される(視覚化を助けるために、このアラインメント中の同じアミノ酸対各々が、太字で示される)。この例において、この初期アラインメントは、可能な最高アラインメントスコア(整列された各位置の下に示される値の合計)を提供した;これらの2つの配列の他のどのアラインメントも(ギャップがあろうとなかろうと)、これによりも低いアラインメントスコアを生じる。
いくつかの場合において、より高いアラインメントスコアが、アラインメント中に1つ以上のギャップを導入することによって、取得され得る。ギャップがいつアラインメント中に導入されようとも、ギャップ開始ペナルティが導入され、さらに、ギャップ伸長ペナルティが、そのギャップ中の各残基位置について評価される。従って、上記のアラインメントパラメータ(ギャップ開始ペナルティ=11およびギャップ伸長ペナルティ=1を含む)を使用して、上記アラインメント中の1残基のギャップは、そのギャップに割り当てられた−(11+(1x1))=−12という値に対応する;3残基のギャップは、そのギャップに割り当てられた−(11+(3x1))=−14という値に対応する;などである。この計算は、上記アラインメント中に導入された各ギャップ各々について反復される。図7Bおよび図7Cは、アラインメント中へのギャップ導入が、ギャップペナルティにも関わらず、より高いアラインメントスコアをどのようにもたらし得るかを示す例を示す。図7Bは、目視検査によってなされた配列番号3の残基29〜50(上側、照会)と、配列番号32の残基30〜50(下側、対象)との初期アラインメントを示し、これは、初期アラインメントスコア67を生じる。図7Cは、そのアラインメントスコアに対する配列番号32中の1残基ギャップの導入の影響を示す。−12のギャップペナルティにも関わらず、その2つの配列の全体的アラインメントスコアは、88まで増加する。この例において、図7Cにおいて示されるアラインメントは、可能な最高アラインメントスコアを提供し、従って、これらの2つの配列の最適アラインメントである。これらの2つの配列の他のどのアラインメントは(ギャップを含もうが含むまいが)、それよりも低いアラインメントスコアを生じる。
上記の配列アラインメント算出の例(これは、比較的短い配列を使用する)は、例示目的のためだけに提供されることが、理解されるべきである。実際、使用されるアラインメントパラメータ(BLOSUM62マトリックス,ギャップ開始ペナルティ=11,およびギャップ伸長ペナルティ=1)が、85アミノ酸長以上のポリペプチド配列について一般的に意図される。NCBIウェブサイトは、他の長さの配列について以下のアラインメントパラメータ(これは、上記の同じ手順を使用して、コンピュータ支援型アラインメント算出および手動アラインメント算出のために適切である)を提供する。50〜85アミノ酸長の配列について、最適なパラメータは、BLOSUM80マトリックス(HenikoffおよびHenikoff(前出))、ギャップ開始ペナルティ=10、およびギャップ伸長ペナルティ=1である。35〜50アミノ酸長の配列について、最適なパラメータは、PAM70マトリックス(Dayhoff,M.O.,Schwartz,R.M.&Orcutt,B.C.(1978)「A model of evolutionary change in タンパク質s.」Atlas of タンパク質 Sequence and Structure,vol.5,suppl.3,M.O. Dayhoff(編),pp.345〜352,Natl.Biomed.Res.Found.,Washington,DC.)、ギャップ開始ペナルティ=10、およびギャップ伸長ペナルティ=1である。35アミノ酸長未満の配列について、最適なパラメータは、PAM30マトリックス(Dayhoff,M.O.(前出))、ギャップ開始ペナルティ=9、およびギャップ伸長ペナルティ=1である。
一旦、それらの配列が最適に整列された後、照会配列に対する対象配列の同一性パーセントが、同じ残基対を含む最適アラインメント中の位置数を計数し、それを比較長の残基数(これは、そうではないと特定されない限りは、照会配列中の残基数である)で除算し、そしてその数に100を乗算することによって、算出される。図7において示される例に戻ると、各例において、照会配列として示される配列は、22アミノ酸長である。図7Aのアラインメントに関して、20対の整列されたアミノ酸残基(太字で示される)が、照会配列(上側)と対象配列(下側)との最適アラインメントにおいて同じである。従って、この特定の対象配列は、(20/22)x100=91.1%の同一性を照会配列に対して有する;換言すれば、図7Aのアラインメントにおける対象配列は、照会配列に対して少なくとも91%のアミノ酸配列同一性を有する。図7Cに示されるアラインメントにおいて、最適なアラインメントにおける18対のアミノ酸残基(太字で示される)が同じである;従って、この特定の対象配列は、(18/22)x100=81.8%の同一性を照会配列に対して有する;換言すると、図7Cのアラインメントにおける対象配列は、照会配列に対して少なくとも81%のアミノ酸配列同一性を有する。
ポリペプチドに対して適用される場合、用語「実質的な同一性」(または「実質的に同一である」)とは、2つのアミノ酸配列(すなわち、照会配列および対象配列)が上記の適切なパラメータを使用してBLASTPアルゴリズムを(手動でかまたはコンピュータを介して)使用して最適に整列された場合、対象配列は、照会配列に対して、少なくとも約60%、70%、75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、またはそれ以上のアミノ酸配列同一性を有することを、代表的には意味する。いくつかの場合において、実質的な同一性が、少なくとも約100アミノ酸残基(例えば、少なくとも約110アミノ酸残基、約120アミノ酸残基、約125アミノ酸残基、約130アミノ酸残基、約135アミノ酸残基、約140アミノ酸残基、約145アミノ酸残基、約150アミノ酸残基、約155アミノ酸残基、約156アミノ酸残基、約157アミノ酸残基、約158アミノ酸残基、約159アミノ酸残基、約160アミノ酸残基、約161アミノ酸残基、約162アミノ酸残基、約163アミノ酸残基、約164アミノ酸残基、約165アミノ酸残基、または約166アミノ酸残基)の比較長にわたって存在する。
同様に、2つの核酸配列に関して適用される場合、用語「実質的同一性(または実質的に同一)」とは、2つの核酸配列(すなわち、照会配列および対象配列)が、下記の適切なパラメータを使用してBLASTNアルゴリズムを(手動でかまたはコンピュータを介して)最適に整列された場合に、対象配列が、照会配列に対して、少なくとも約60%、70%、75%、80%、85%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%、またはそれ以上の核酸配列同一性を有することを意味する。核酸配列アラインメントについて使用されるパラメータは、マッチリワード(match reward) 1、ミスマッチペナルティ −3、ギャップ存在ペナルティ 5、ギャップ伸長ペナルティ 2(置換マトリックスは、BLASTNアルゴリズムにおいて使用されない)である。いくつかの場合において、実質的な同一性が、少なくとも約300ヌクレオチド残基(例えば、少なくとも約330ヌクレオチド、約360ヌクレオチド、約375ヌクレオチド、約390ヌクレオチド、約405ヌクレオチド、約420ヌクレオチド、約435ヌクレオチド、約450ヌクレオチド、約465ヌクレオチド、約480ヌクレオチド、約483ヌクレオチド、約486ヌクレオチド、約489ヌクレオチド、約492ヌクレオチド、約495ヌクレオチド、約または498ヌクレオチド)の比較長にわたって存在する。
(さらなる局面)
本発明のどのポリペプチドも、より大きなポリペプチド配列の一部として存在し得る(例えば、融合タンパク質(例えば、そのポリペプチドの安定化もしくは検出もしくは精製のために1つ以上のドメインもしくは部分配列を付加した際に生じる)。ポリペプチド精製部分配列としては、例えば、エピトープタグ、FLAGタグ、ポリヒスチジン配列、GST融合物、または当該分野で公知の他の任意の検出/精製用の部分配列または「タグ」が挙げられ得る。これらのさらなるドメインまたは部分配列は、本発明のポリペプチドの活性に対してほとんどまたは全く影響を有さないか、あるいは、プロテアーゼによる処置、インテリンを含めることなどの合成後処理工程によって除去され得る。
本発明のどのポリペプチドも、より大きなポリペプチド配列の一部として存在し得る(例えば、融合タンパク質(例えば、そのポリペプチドの安定化もしくは検出もしくは精製のために1つ以上のドメインもしくは部分配列を付加した際に生じる)。ポリペプチド精製部分配列としては、例えば、エピトープタグ、FLAGタグ、ポリヒスチジン配列、GST融合物、または当該分野で公知の他の任意の検出/精製用の部分配列または「タグ」が挙げられ得る。これらのさらなるドメインまたは部分配列は、本発明のポリペプチドの活性に対してほとんどまたは全く影響を有さないか、あるいは、プロテアーゼによる処置、インテリンを含めることなどの合成後処理工程によって除去され得る。
本発明は、本発明のポリペプチド(例えば、本明細書中に記載されるようなポリペプチド)を、Ig分子(例えば、ヒトIgG Fc(「フラグメント結晶化可能」またはフラグメント補体結合」ヒンジ、CH2ドメインおよびCH3ドメインと融合して含む、融合タンパク質を包含し、そしてそのような融合タンパク質をコードするヌクレオチド配列を包含する。Fcは、細胞上にある抗体レセプターおよび補体C1q成分に対する結合の担う抗体部分である。これらの融合タンパク質およびそのコード核酸は、予防的薬物および/または治療的薬物として、または診断ツールとして、有用である(また、例えば、Challita−Eid,P.ら(1998)J.Immunol 160:3419〜3426;Sturmhoefel,K.ら(1999)Cancer Res 59:4964〜4972)を参照のこと)。本発明はまた、本発明のポリペプチドを、例えば、米国特許第5,876,969号に記載されるように、アルブミン分子(例えば、ヒト血清アルブミン(HSA))に融合されて含む融合タンパク質を包含し、そしてその融合タンパク質をコードするヌクレオチド配列を包含する。そのIg−アルブミン融合タンパク質は、増加したポリペプチド血清半減期および/または機能的インビボ半減期、低下したポリペプチド抗原性、増加したポリペプチド貯蔵安定性、または増加するバイオアベイラビリティ(例えば、増加したAUCSC)を示し得、従って、予防的薬物および/または治療的薬物として有用であり得る。
本発明のどのポリペプチドも、1つ以上の改変型アミノ酸を含み得る。その改変型アミノ酸は、例えば、グリコシル化アミノ酸、ペグ化アミノ酸、ファルネシル化アミノ酸、アセチル化アミノ酸、ビオチニル化アミノ酸、脂質部分に結合体化したアミノ酸、または有機誘導体化剤に結合体化したアミノ酸であり得る。改変型アミノ酸の存在は、例えば、(a)ポリペプチド血清半減期および/または機能的インビボ半減期を増加すること、(b)ポリペプチド抗原性を低下すること、(c)ポリペプチド貯蔵安定性を増加すること、または(d)バイオアベイラビリティを増加すること(例えば、AUCscを増加すること)において、有利であり得る。アミノ酸は、組換え生成の間に同時翻訳的にかまたは翻訳後に改変される(例えば、哺乳動物細胞における発現の間におけるN−X−S/TモチーフでのN−結合型グリコシル化)か、または合成手段によって改変される。この局面は、本明細書において「インターフェロンα結合体」と題される節において、より詳細に記載される。
本発明はまた、本発明の少なくとも1つのポリペプチドと、賦形剤またはキャリアとを含む、組成物を提供する。一局面において、上記組成物は、配列番号1〜15および配列番号44〜104のうちの1つ(例えば、配列番号1、配列番号3、配列番号8、配列番号12、配列番号47または配列番号53の1つ)と0〜16個のアミノ酸位置が(例えば、0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15または16個のアミノ酸位置が)異なるアミノ酸配列を含む単離されたポリペプチドもしくは組換えポリペプチドと、キャリアまたは賦形剤とを含む。その組成物は、薬学的に受容可能な賦形剤またはキャリアを含む組成物であり得る。例示的な組成物および賦形剤およびキャリアは、下記に記載される。
(ポリペプチドの生成)
本発明のポリペプチドを生成および単離するための組換え方法が、本明細書において記載される。組換え生成に加えて、上記ポリペプチドは、固相技術を使用して直接的ペプチド合成によって生成され得る(例えば、Stewartら(1969)Solid−Phase Peptide Synthesis,WH Freeman Co,San Francisco;Merrifield J.(1963)J Am Chem Soc 85:2149〜2154を参照のこと)。ペプチド合成は、手動技術または自動化を使用して実施され得る。自動化合成は、例えば、Applied Biosystems 431A ペプチド合成機(Perkin Elmer,Foster City,Calif.)を、製造業者により提供される指示書に従って使用して、達成され得る。例えば、部分配列が、別個に化学合成され得、そして化学的方法を使用して合わされ得て、全長ポリペプチドまたはそのフラグメントを提供し得る。あるいは、部分配列が、ポリペプチド生成を専門とする多数の会社から購入され得る。より一般的には、本発明のポリペプチドは、(例えば、下記のように)コード核酸を発現させることおよびポリペプチドを回収することによって、生成され得る。
本発明のポリペプチドを生成および単離するための組換え方法が、本明細書において記載される。組換え生成に加えて、上記ポリペプチドは、固相技術を使用して直接的ペプチド合成によって生成され得る(例えば、Stewartら(1969)Solid−Phase Peptide Synthesis,WH Freeman Co,San Francisco;Merrifield J.(1963)J Am Chem Soc 85:2149〜2154を参照のこと)。ペプチド合成は、手動技術または自動化を使用して実施され得る。自動化合成は、例えば、Applied Biosystems 431A ペプチド合成機(Perkin Elmer,Foster City,Calif.)を、製造業者により提供される指示書に従って使用して、達成され得る。例えば、部分配列が、別個に化学合成され得、そして化学的方法を使用して合わされ得て、全長ポリペプチドまたはそのフラグメントを提供し得る。あるいは、部分配列が、ポリペプチド生成を専門とする多数の会社から購入され得る。より一般的には、本発明のポリペプチドは、(例えば、下記のように)コード核酸を発現させることおよびポリペプチドを回収することによって、生成され得る。
本発明のポリペプチドを生成するための方法もまた、包含される。そのような一方法は、本明細書中に記載される本発明の任意の核酸(これは、コードされるポリペプチドを生成するために有効な調節配列に作動可能に連結されている)を、細胞集団中に導入する工程;その細胞を培養培地中で培養してそのポリペプチドを発現させる工程;そしてそのポリペプチドを上記細胞または培養培地から単離する工程;を包含する。上記細胞により取り込み(トランスフェクション)および/または上記ポリペプチドの発現を容易にするのに十分な量の核酸が、利用される。その核酸は、本明細書中に記載される任意の送達方法(例えば、注入、遺伝子十、受動取り込みなどが挙げられる)によって、そのような細胞中に導入される。上記核酸は、ベクター(例えば、組換え発現ベクター(DNAプラスミドベクターまたは本明細書中に記載される任意のベクター)が挙げられる)の一部であり得る。上記核酸または本発明の核酸を含むベクターは、本明細書上記の通りに調製および処方され得る。そのような核酸または発現ベクターは、インビボで哺乳動物細胞集団中に導入され得るか、またはその哺乳動物の選択された細胞(例えば、腫瘍細胞)が、その哺乳動物から取り出され得、上記核酸発現ベクターが、コードされるポリペプチドの取り込みおよび発現が生じるために十分な量でそのような細胞集団中にエキソビボで導入され得る。あるいは、核酸または本発明の核酸を含むベクターが、インビトロで培養細胞を使用して生成される。一局面において、本発明のポリペプチドを生成する方法は、細胞集団中に、本明細書中に記載される本発明の任意の核酸を含む組換え発現ベクターを、そのベクターの取り込みおよびコードされるポリペプチドの発現が生じるような量および処方で導入する工程;本明細書中に記載される任意の導入形式/送達形式によって、哺乳動物中に上記発現ベクターを投与する工程;およびその哺乳動物からかまたはその哺乳動物の副産物から、上記ポリペプチドを単離する工程;を包含する。
(抗体)
本発明の別の局面において、本発明のポリペプチド(またはその抗原性フラグメント)は、例えば、ポリペプチドおよびそのフラグメントの活性、分布、ならびに発現に関連する、例えば、診断的用途、治療的用途、または予防的用途を有する抗体を生成するために使用される。本発明のポリペプチドに対する抗体は、当該分野で周知の方法によって生成され得る。そのような抗体としては、ポリクローナル抗体、モノクローナル抗体、キメラ抗体、ヒト化抗体、単鎖抗体、Fabフラグメント、およびFab発現ライブラリーにより生成されるフラグメントが挙げられるが、これらに限定はされない。抗体(例えば、レセプター結合をブロックする抗体)が、治療的用途および/または予防的用途のために特に好ましい。
本発明の別の局面において、本発明のポリペプチド(またはその抗原性フラグメント)は、例えば、ポリペプチドおよびそのフラグメントの活性、分布、ならびに発現に関連する、例えば、診断的用途、治療的用途、または予防的用途を有する抗体を生成するために使用される。本発明のポリペプチドに対する抗体は、当該分野で周知の方法によって生成され得る。そのような抗体としては、ポリクローナル抗体、モノクローナル抗体、キメラ抗体、ヒト化抗体、単鎖抗体、Fabフラグメント、およびFab発現ライブラリーにより生成されるフラグメントが挙げられるが、これらに限定はされない。抗体(例えば、レセプター結合をブロックする抗体)が、治療的用途および/または予防的用途のために特に好ましい。
抗体誘導のためのポリペプチドは、生物学的活性を必要としない;しかし、そのポリペプチドまたはペプチドは、抗原性であるべきである。特定の抗体を誘導するために使用されるペプチドは、少なくとも約10アミノ酸(好ましくは、少なくとも約15アミノ酸または約20アミノ酸、または少なくとも約25アミノ酸または約30アミノ酸)からなるアミノ酸配列を有し得る。短いポリペプチドストレッチが、別のタンパク質(例えば、キーホールリンペットヘモシアニン)と融合され得、そのキメラ分子に対して、抗体が生成され得る。
ポリクローナル抗体およびモノクローナル抗体を生成する方法は、当業者にとって公知であり、多くの抗体が、利用可能である。例えば、Current Protocols in Immunology,John Colligan et al.,eds.,Vols. I−IV(John Wiley & Sons,Inc.,NY,1991および2001 Supplement);ならびにHarlowおよびLane(1989)Antibodies: A Laboラットory Manual Cold Spring Harbor Press,NY;Stites et al.(eds.)Basic and Clinical Immunology(4th ed.)Lange Medical Publications,Los Altos,CA,およびその中で引用された参考文献;ならびにGoding(1986)Monoclonal Antibodies:Principles andPractice(2d ed.)Academic Press,New York,NY;ならびにKohlerおよびMilstein(1975)Nature 256:495〜497を参照のこと。抗体調製のための他の適切な技術としては、ファージベクターまたは同様のベクターにおける組換え抗体ライブラリーの選択が挙げられる。Huse et al.(1989)Science 246:1275〜1281;およびWard et al.(1989)Nature 341:544〜546を参照のこと。特異的なモノクローナル抗体およびポリクローナル抗体ならびに抗血清は、通常は、少なくとも約0.1μM(好ましくは、少なくとも約0.01μM以上、最も代表的には好ましくは、0.001μM以上)のKDで結合する。
キメラ(ヒト化)抗体の調製のための詳細な方法は、米国特許第5,482,856号において見出され得る。ヒト化および他の抗体生成技術および操作技術に関するさらなる詳細は、Borrebaeck(編)(1995) Antibody Engineering,2nd Edition Freeman and Company,NY(Borrebaeck);McCafferty et al.(1996)Antibody Engineering,A Practical Approach IRL at Oxford Press,Oxford,England(McCafferty)、ならびにPaul(1995)Antibody Engineering Protocols Humana Press,Towata,NJ(Paul)において見出され得る。
一局面において、本発明は、本発明のポリペプチドまたはそのフラグメントに対する、完全ヒト化抗体を提供する。ヒト化抗体は、その抗体がヒト患者において治療剤および/または予防剤として使用される適用において、特に望ましい。ヒト抗体は、特徴的なヒト免疫グロブリン配列からなる。本発明のヒト抗体は、広範な種類の方法を使用して生成され得る(例えば、Larrick et al.,米国特許第5,001,065号、およびBorrebaeck McCafferty およびPaul(前出)を、概説のために参照のこと)。一局面において、本発明のヒト抗体は、トリオーマ細胞においてまず生成される。その後、その抗体をコードする遺伝子が、クローン化され、他の細胞(例えば、非ヒト哺乳動物細胞)において発現される。トリオーマ技術によりヒト抗体を生成するための一般的アプローチは、Ostberg et al.(1983),Hybridoma 2:361〜367,Ostberg,米国特許第4,634,664号、ならびにEngelman et al.,米国特許第4,634,666号によって記載されている。この方法によって取得される抗体産生細胞株は、トリオーマと呼ばれる。なぜなら、これらは、3つの細胞(2つのヒト細胞および1つのマウス細胞)に由来するからである。トリオーマは、ヒト細胞から生成される通常のハイブリドーマよりも安定に抗体を生成することが見出されている。
本発明のポリペプチドについて企図される他の用途が、本明細書全体にわたって提供される。
(インターフェロンα結合体)
別の局面において、本発明は、配列番号1〜15および配列番号44〜104のうちのいずれか1つのアミノ酸配列を含むインターフェロンα活性を示すポリペプチドと、上記ポリペプチドに結合した少なくとも1つの非ポリペプチド部分(例えば、上記ポリペプチドに結合した、1個〜6個、1個〜5個、1個〜4個、1個〜3個(例えば、1個または2個)の非ポリペプチド部分)とを含む、結合体に関する。上記結合体はまた、インターフェロンα活性(例えば、抗ウイルス活性、TH1分化活性、および/または抗増殖活性)を示すことが、理解される。
別の局面において、本発明は、配列番号1〜15および配列番号44〜104のうちのいずれか1つのアミノ酸配列を含むインターフェロンα活性を示すポリペプチドと、上記ポリペプチドに結合した少なくとも1つの非ポリペプチド部分(例えば、上記ポリペプチドに結合した、1個〜6個、1個〜5個、1個〜4個、1個〜3個(例えば、1個または2個)の非ポリペプチド部分)とを含む、結合体に関する。上記結合体はまた、インターフェロンα活性(例えば、抗ウイルス活性、TH1分化活性、および/または抗増殖活性)を示すことが、理解される。
別の局面において、本発明は、インターフェロンα活性を示すポリペプチドを含む結合体に関し、このポリペプチドは、配列番号1〜15および配列番号44〜104のうちのいずれか1つ(例えば、配列番号1〜15、47または53の1つ)のアミノ酸配列と、非ポリペプチド部分に対する結合基を含む導入されたアミノ酸残基または除去されたアミノ酸残基から選択される少なくとも1つのアミノ酸残基が異なるアミノ酸配列を含む。本発明にしたがって導入されるべきアミノ酸残基および/または除去されるべきアミノ酸残基の例は、以下の節でさらに詳細に記載される。上記結合体それ自体もインターフェロンα活性を示すことが理解される。
別の局面において、上記結合体は、配列番号1〜15および配列番号44〜104のうちのいずれか(例えば、配列番号1〜15、47または53のうちの1つ)と、0〜16個のアミノ酸位置が(例えば、0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15または16個のアミノ酸位置が),(例えば、0〜14個のアミノ酸位置が、0〜12個のアミノ酸位置が、0〜10個のアミノ酸位置が、0〜8個のアミノ酸位置が、0〜6個のアミノ酸位置が、0〜5個のアミノ酸位置が、0〜4個のアミノ酸位置が、0〜3個のアミノ酸位置が、0〜2個のアミノ酸位置が、または0〜1個のアミノ酸位置が)異なるアミノ酸配列を含む。本発明の一局面において、非ポリペプチド部分に対する結合基を含むアミノ酸残基が(例えば、アミノ酸残基の非ポリペプチド部分に対する結合基を含むアミノ酸残基での置換、または非ポリペプチド部分に対する結合基を含むさらなるアミノ酸残基の挿入によって)導入される。
用語「結合体」(または互換可能に「ポリペプチド結合体」または「結合体化ポリペプチド」)とは、本発明の1つ以上のポリペプチドと、1つ以上の非ポリペプチド部分との共有結合によって形成された、(複合体という意味で)不均質な分子を示すことが意図される。用語「共有結合」とは、上記ポリペプチドおよび上記非ポリペプチド部分が、互いに直接的に共有結合しているか、または介在部分(例えば、架橋、スペーサー、または結合部分)を介して間接的に共有結合していることを、意味する。好ましくは、結合体化ポリペプチドは、適切な濃度および条件にて可溶性である(すなわち、生理的液体(例えば、血液)において可溶性である)。本発明の結合体化ポリペプチドの例としては、グリコシル化ポリペプチドおよび/またはペグ化ポリペプチドが挙げられる。用語「非結合体化ポリペプチド」上記結合体化ポリペプチドのポリペプチド部分を指すために使用され得る。
用語「非ポリペプチド部分」とは、上記ポリペプチドの結合基に結合可能な分子を意味することが意図される。非ポリペプチド部分の好ましい例としては、ポリマー分子、糖部分、親油性化合物、または有機誘導体化剤(特に、ポリマー分子または糖部分)が挙げられる。上記非ポリペプチド部分は、上記ポリペプチドの結合基を介して上記ポリペプチドに結合されることが、理解される。上記ポリペプチドに結合している非ポリペプチド部分(例えば、ポリマー分子)の数が明示されている場合を除き、上記ポリペプチドに結合しているかまたは本発明において他のように使用される「非ポリペプチド部分」に関するあらゆる言及は、上記ポリペプチドに結合している1つ以上の非ポリペプチド部分に対する言及である。
用語「ポリマー分子」は、2つ以上のモノマーの共有結合によって形成される分子であって、そのモノマーはどれもアミノ酸残基ではない、分子として定義される。用語「ポリマー」は、用語「ポリマー分子」と互換可能に使用され得る。
用語「糖部分」は、インビボまたはインビトロでのグリコシル化(例えば、N−グリコシル化またはO−グリコシル化)によって結合している糖質分子を示すことが意図される。
「N−グリコシル化部位」は、配列N−X−S/T/Cを有し、Xは、任意のアミノ酸残基(プロリン以外である)であり、Nは、アスパラギンであり、S/T/Cは、セリン、スレオニンまたはシステインのうちのいずれかであり、好ましくは、セリンまたはスレオニンであり、最も好ましくは、スレオニンである。
「O−グリコシル化部位」は、セリン残基またはスレオニン残基のOH基を含む。
用語「結合基」は、適切な非ポリペプチド部分(例えば、ポリマー分子または糖部分)にカップリング可能なアミノ酸残基を示すことが意図される。有用な結合基およびいくつかの対応する非ポリペプチド部分の非限定的例が、下記表4に提供される。
インビボN−グリコシル化について、用語「結合基」は、N−グリコシル化部位(配列N−X−S/T/Cを有し、Xは、任意のアミノ酸残基(プロリン以外である)であり、Nは、アスパラギンであり、S/T/Cは、セリン、スレオニンまたはシステインのいずれかであり、好ましくは、セリンまたはスレオニンであり、最も好ましくは、スレオニンである)を構成するアミノ酸残基を示すために、通常ではない様式で使用される。N−グリコシル化部位のアスパラギン残基は、糖部分がグリコシル化の間に結合しているものであるが、そのような結合は、そのN−グリコシル化部位の他のアミノ酸残基が存在しない限り、達成され得ない。従って、上記非ポリペプチド部分が、糖部分であり、上記結合体化が、N−グリコシル化によって達成される場合、用語「非ポリペプチド部分のための結合基を構成するアミノ酸残基」とは、本発明のポリペプチドのアミノ酸配列の変化に関連して使用される場合には、機能的なN−グリコシル化部位がそのアミノ酸配列中に導入されるか、その配列から除去されるか、または機能的なN−グリコシル化部位が、そのアミノ酸配列中に保持される(例えば、セリン残基(これは、N−グリコシル化部位の一部を既に構成する)をスレオニン残基で置換すること、またはその逆による)ような様式で変化される、N−グリコシル化部位を構成するアミノ酸残基のうちの1つ、2つ、またはすべてとして、理解されるべきである。
用語「導入する」(すなわち、「導入される」アミノ酸残基、アミノ酸残基の「導入」)とは、存在するアミノ酸残基を、別のアミノ酸残基で置換することを意味することが主に意図されるが、さらなるアミノ酸残基の挿入もまた、意味し得る。
用語「除去する」(すなわち、「除去される」アミノ酸残基、アミノ酸残基の除去)とは、除去されるアミノ酸残基を別のアミノ酸残基で置換することを意味することが主に意図されるが、除去されるアミノ酸残基の(置換を伴わない)欠失も意味し得る。
用語「非ポリペプチド部分のための結合基を構成するアミノ酸残基」とは、そのアミノ酸残基は、非ポリペプチド部分が(導入されるアミノ酸残基の場合には)結合するアミノ酸残基であるか、または(除去されるアミノ酸残基の場合には)結合しているアミノ酸残基を示すことが、意図される。
用語「機能的インビボ半減期」は、その通常の意味で使用される。すなわち、上記ポリペプチドの生物学的活性のうちの50%が、身体/標的器官中に依然として存在する時間、または上記ポリペプチドの活性が初期値の50%である時間である。機能的インビボ半減期は、実験動物(例えば、ラット、マウス、ウサギ、イヌ、またはサル)において決定され得る。好ましくは、機能的インビボ半減期は、非ヒト霊長類(例えば、サル)において決定される。さらに、機能的インビボ半減期は、静脈内投与または皮下投与されたサンプルについて決定され得る。
機能的インビボ半減期を決定することの代替法として、「血清半減期」が、決定され得る。すなわち、上記ポリペプチドのうちの50%が、クリアランスされる前に結晶または血流中を循環する時間である。血清半減期の決定は、しばしば、機能的インビボ半減期を決定するよりも簡単であり、血清半減期の大きさは、通常は、機能的インビボ半減期の大きさの良い指標である。あるいは、血清半減期に対する用語としては、「血漿半減期」、「循環半減期」、「血清クリアランス」、「血漿クリアランス」および「クリアランス半減期」が挙げられる。血清半減期は、機能的インビボ半減期の決定に関して上記されたように決定され得る。
用語「血清」は、その通常の意味で、すなわち、フィブリノーゲンおよび他の凝固因子を含まない血漿として、使用される。
用語「増加した」とは、機能的インビボ半減期または血清半減期について使用される場合には、本発明の結合体の関連する半減期が、参照分子(例えば、野生型インターフェロンα(例えば、ヒトインターフェロンα(例えば、配列番号31〜配列番号42(または本明細書中ならびに/またはAllen G.およびDiaz M.O.(1996)(前出)に記載されるような、他のhuIFN−α配列)のうちの1つ))、または対応する非結合体化ポリペプチド)の半減期と比較して統計的に有意に増加されることを示すために、使用される。従って、本発明の興味深い結合体は、上記の参照分子と比較して増加した機能的インビボ半減期または増加した血清半減期を有する結合体を包含する。
用語「AUCsc」または「「皮下投与された場合の曲線下面積」とは、その通常の意味で、すなわち、時間−血清中のインターフェロンα活性曲線(結合体化分子が、実験動物に皮下投与されている)の下の面積として、使用される。一旦、実験的なインターフェロンα活性の時点が決定された後に、AUCscは、コンピュータプログラム(例えば、GraphPad Prism 3.01)によって簡便に計算され得る。
用語「増加した」とは、AUCscについて使用される場合、皮下投与された場合の本発明の結合体についての曲線下面積が、参照分子(例えば、野生型インターフェロンα(例えば、ヒトインターフェロンα(例えば、配列番号31〜配列番号42(または本明細書中ならびに/またはAllen G.およびDiaz M.O.(1996)(前出)に記載されるような、他のhuIFN−α配列)のうちの1つ))、または対応する非結合体化ポリペプチド)のAUCscと比較して、同等の条件下で決定された場合に、統計的に有意に増加されることを示すために、使用される。明らかに、同じ量のインターフェロンα活性が、本発明の結合体および参照分子に関して投与されるべきである。結果的に、種々のインターフェロンα分子の間での直接比較を行うために、AUCsc値は、代表的には、正規化される(すなわち、AUCsc/投与用量として表わされる)べきである。
用語「Tmax,sc」は、時間−血清中のインターフェロンα活性において、血清中の最高インターフェロンα活性が観察される時点に関して使用される。
親ポリペプチドに対する改変の例が、配列番号1の配列に関して本明細書において一般的に提供されるが、開示される改変はまた、上記される本発明の他のポリペプチド(配列番号2〜15および44〜104ならびにそれらの改変体)のいずれかの同等のアミノ酸位置においてもなされ得ることが、理解される。
非ポリペプチド部分のための結合基を構成するアミノ酸残基を除去および/または導入することによって、上記ポリペプチドを特に適合させて、その分子が、選択された非ポリペプチド部分に対する結合体化に対してより感受性になるようにすること、結合体化パターンを最適化すること(例えば、インターフェロンα 分子の表面上における非ポリペプチド部分の最適な分布を確保し、それによって、例えば、そのポリペプチドのエピトープおよび他の表面部分を、その機能を有意には損なうことなく有効に隠すこと)が、可能である。例えば、結合基の導入によって、インターフェロンαポリペプチドは、関連する非ポリペプチド部分が結合する特定のアミノ酸残基の含有量が変化し、それによって、より効率的、特異的、かつ/または広範な結合体化が、達成される。1つ以上の結合基の除去によって、そのポリペプチドの部分にある非ポリペプチド部分に対する結合体化(そのような結合体化は、例えば、そのポリペプチドの機能的部位もしくはその付近に位置するアミノ酸残基にとって、不利である(なぜなら、そのような部位における結合体化は、レセプター認識の減損に起因して、生じる結合体の不活化またはインターフェロンα活性低下を生じ得るからである))を回避することが、可能である。さらに、別の結合基の近くに位置する結合基を除去することが、有利であり得る。
非ポリペプチド部分のための結合基を構成するアミノ酸残基は、それが除去されようと導入されようと、その非ポリペプチド部分の性質、そしていくつかの場合においては、使用される結合体化方法に基づいて選択されることが、理解される。例えば、その非ポリペプチド部分がポリマー分子(例えば、ポリエチレングリコールまたはポリアルキレンオキシド由来分子)である場合、結合基として機能可能なアミノ酸残基は、システイン、リジン(および/または上記ポリペプチドのN末端アミノ基)、アスパラギン酸、グルタミン酸、ヒスチジンおよびアルギニンからなる群より選択される。その非ポリペプチド部分が、糖部分である場合、その結合基は、インビボまたはインビトロでのN−グリコシル化部位またはO−グリコシル化部位(好ましくは、N−グリコシル化部位)である。
いくつかの場合において、非ポリペプチド部分のための結合基が、上記インターフェロンαポリペプチドに導入されるかまたはそれから除去される場合、改変されるインターフェロンαポリペプチドの位置は、以下のようにして簡便に選択され得る:
改変される位置は、そのインターフェロンαポリペプチドの表面に位置し得る(例えば、その側鎖の25%よりも多くが溶媒に露出している(例えば、その側鎖の50%よりも多くが溶媒に露出している)アミノ酸残基によって占められた位置)。そのような位置は、位置は、本明細書虫の「方法および材料」の節に記載されるように、ヒトインターフェロンα2aの3次元構造分析に基づいて同定された。
あるいはまたはさらに、改変されるべき位置は、(例えば、図2および図4に示されるアラインメントで示されるような)インターフェロンαタンパク質配列ファミリーの分析に基づいて同定され得る。以下の実施例の目的のために、図2のアラインメントの最上列に示されるように配列番号1は、改変されるべき親インターフェロンαと考えられ得、そしてそのアラインメントの残りのヒトインターフェロンα配列は、そのファミリーの他のメンバーであると考えられる。例えば、親配列で改変されるべき位置は、親インターフェロンα以外の1つ以上のファミリーメンバーが、(a)(そのようなアミノ酸残基が親配列に導入されるべきである場合)関連する結合基を含むアミノ酸残基で占められるか、または(b)(そのようなアミノ酸残基が親配列から除去されるべきである場合)親インターフェロンαでは関連する結合基を含むアミノ酸残基で占められるが、1つ以上のファミリーメンバーでは関連する結合基を含むアミノ酸残基で占められない位置、であり得る。
改変される位置は、そのインターフェロンαポリペプチドの表面に位置し得る(例えば、その側鎖の25%よりも多くが溶媒に露出している(例えば、その側鎖の50%よりも多くが溶媒に露出している)アミノ酸残基によって占められた位置)。そのような位置は、位置は、本明細書虫の「方法および材料」の節に記載されるように、ヒトインターフェロンα2aの3次元構造分析に基づいて同定された。
あるいはまたはさらに、改変されるべき位置は、(例えば、図2および図4に示されるアラインメントで示されるような)インターフェロンαタンパク質配列ファミリーの分析に基づいて同定され得る。以下の実施例の目的のために、図2のアラインメントの最上列に示されるように配列番号1は、改変されるべき親インターフェロンαと考えられ得、そしてそのアラインメントの残りのヒトインターフェロンα配列は、そのファミリーの他のメンバーであると考えられる。例えば、親配列で改変されるべき位置は、親インターフェロンα以外の1つ以上のファミリーメンバーが、(a)(そのようなアミノ酸残基が親配列に導入されるべきである場合)関連する結合基を含むアミノ酸残基で占められるか、または(b)(そのようなアミノ酸残基が親配列から除去されるべきである場合)親インターフェロンαでは関連する結合基を含むアミノ酸残基で占められるが、1つ以上のファミリーメンバーでは関連する結合基を含むアミノ酸残基で占められない位置、であり得る。
結合基の最適な分布を決定するために、上記インターフェロンα分子の表面上に位置するアミノ酸残基間の距離が、インターフェロンαポリペプチドの3次元構造に基づいて算出された。より具体的には、そのような結合基を構成するアミノ酸残基のCBの間の距離、または結合基を構成する1つのアミノ酸残基の官能基(リジンについてはNZ、アスパラギン酸についてはCG、グルタミン酸についてはCD、システインについてはSG)と、結合基を構成する別のアミノ酸残基のCBとの間の距離が、決定された。グリシンの場合、CBの代わりに、CAが使用された。本発明の結合体のインターフェロンαポリペプチド部分において、上記距離のいずれもが、8Åよりも大きく(例えば、10Åよりも大きく)、不均質な結合体化を回避もしくは低減し、そして結合基の均一な分布を(例えば、エピトープ遮蔽のため)提供する。
さらに、本発明の結合体のインターフェロンαポリペプチド部分において、いくつかの場合には、インターファ論αのレセプター結合部位もしくはその付近にある結合基が、例えば、そのような基を含むアミノ酸残基の置換によって、除去される。いくつかの場合において、非ポリペプチド部分を構成する結合基(例えば、システインまたはリジン)は、しばしば、そのインターフェロンα分子のレセプター結合部位もしくはその付近には導入されない。
インターフェロンαポリペプチドを改変するための別のアプローチは、親インターフェロンα中に存在するエピトープを、非ポリペプチド部分との結合体化によって、遮蔽し、それによって改変もしくは破壊またはそうでなければ不活化することである。インターフェロンαポリペプチドのエピトープは、当該分野で公知の方法(エピトープマッピングとしても公知である)の使用によって、同定され得る。例えば、Romagnoli et al.,J. Biol Chem.,1999,380(5):553〜9,DeLisser HM,Methods Mol Biol,1999,96:11〜20,Van de Water et al.,Clin Immunol Immunopathol,1997,85(3):229〜35,Saint−Remy JM,Toxicology,1997,119(1):77〜81,およびLane DPおよびStephen CW,Curr Opin Immunol,1993,5(2):268〜71を参照のこと。一つの方法は、(例えば、9アミノ酸残基の)ランダムなオリゴペプチドを発現する、ファージディスプレイライブラリーを確立することである。ヒトインターフェロンαに対する特異的血清に由来するIgG1抗体が、免疫沈降によって精製され、その反応性ファージが、イムノブロッティングによって同定される。精製した反応性ファージのDNAを配列決定することによって、上記オリゴヌクレオチドの配列が決定され得、その後、上記インターフェロンαの3次元構造における配列の位置決定がされ得る。あるいは、エピトープは、米国特許第5,041,376号に従って同定され得る。上記構造においてそのように同定された領域は、後に、非ポリペプチド部分のための結合基の導入のための標的領域として選択され得るエピトープを構成する。好ましくは、インターフェロンαの少なくとも1つのエピトープ(例えば、2つ、3つ、または4つのエピトープ)が、本発明に従って非ポリペプチド部分によって遮蔽される。従って、一局面において、本発明の結合体は、野生型ヒトインターフェロンα(市販の任意のインターフェロンαを含む)と比較して、少なくとも1つの遮蔽されたエピトープを有する。これは、非ポリペプチド部分のための結合基を、所定のエピトープの近傍(すなわち、一次配列において4アミノ酸残基以内、または三次配列において約10Å以内)に位置する位置へと導入することによって、なされる。そのような具体的な導入は、以下の節において記載される。
結合基の除去の場合において、そのような基を含みかつ上記で定義される位置を占める適切なアミノ酸残基が、当該非ポリペプチド部分のための結合基を含まない別のアミノ酸残基で置換され得るか、または除去され得る。N−グリコシル化基の除去はまた、モチーフN−X−S/T/C内のアミノ酸残基の挿入もしくは除去によって、達成され得る。
結合基の導入の場合、そのような基を含むアミノ酸残基が、上記の位置に、(例えば、そのような位置を占めるアミノ酸残基の置換によって)導入される。
結合体化のために利用可能でありかつ上記インターフェロンαポリペプチド中に存在する、結合基の正確な数は、結合体化によって達成されることが望まれる効果に依存する。得られる効果は、例えば、結合体化の性質および程度(例えば、非ポリペプチド部分の正体、上記ポリペプチドに結合することが望まれるかまたは可能である非ポリペプチド部分の数、それらが結合されるべきかまたは結合体化が回避されるべきかなど)に依存する。例えば、免疫原性の低下が望まれる場合、結合基の数(および位置)は、ほとんどまたはすべてのエピトープを遮蔽するために十分であるべきである。これは、通常は、より大きな比率の上記インターフェロンαポリペプチドが遮蔽される場合に、得られる。エピトープの有効な遮蔽は、通常は、結合体化のために利用可能な結合基の総数が、1個〜6個の結合基の範囲(例えば、1個〜5個(例えば、1個〜3個(例えば、1個、2個または3個の結合基))の範囲)になる場合に、達成される。
機能的インビボ半減期は、すなわち、上記結合体の分子量に依存性であり、従って、増加した半減期を提供するために必要な結合基の数は、当該非ポリペプチド部分の分子量に依存する。いくつかのそのような結合体は、1個〜6個、例えば、1個〜5個(例えば、1個〜3個(例えば、1個、2個、または3個)の非ポリペプチド部分を含み、その非ポリペプチド部分は、各々、約2〜40kDa(例えば、約2kDa、約5kDa、約12kDa、約15kDa、約20kDa、約30kDa、または約40kDaの分子量を有する。
本発明の結合体において、いくつか、ほとんど、または実質的にすべての結合可能な結合基は、関連する非ポリペプチド部分によって占められている。
本発明の結合体は、以下の改善された特性のうちの1つ以上を示し得る:
例えば、上記結合体は、ヒトインターフェロンα(例えば、本明細書において配列番号31〜42、配列番号32+R23Kとして定義されるポリペプチド、または本明細書中および/またはAllen G.およびDiaz M.O.(1996)(前出)に記載される他の任意のhuIFNのうちのいずれか)と比較して、または対応する非結合体化ポリペプチドと比較して、低下した免疫原性(例えば、非結合体化ポリペプチドまたはヒトインターフェロンαと比較して、少なくとも10%の低下、例えば、少なくとも25%の低下、例えば、少なくとも50%の低下、例えば、少なくとも75%の低下)を示す。
例えば、上記結合体は、ヒトインターフェロンα(例えば、本明細書において配列番号31〜42、配列番号32+R23Kとして定義されるポリペプチド、または本明細書中および/またはAllen G.およびDiaz M.O.(1996)(前出)に記載される他の任意のhuIFNのうちのいずれか)と比較して、または対応する非結合体化ポリペプチドと比較して、低下した免疫原性(例えば、非結合体化ポリペプチドまたはヒトインターフェロンαと比較して、少なくとも10%の低下、例えば、少なくとも25%の低下、例えば、少なくとも50%の低下、例えば、少なくとも75%の低下)を示す。
別の局面において、上記結合体は、ヒトインターフェロンα(例えば、本明細書において配列番号31〜42、配列番号32+R23Kとして定義されるポリペプチド、または本明細書中および/またはAllen G.およびDiaz M.O.(1996)(前出)に記載される他の任意のhuIFNのうちのいずれか)または対応する非結合体化ポリペプチドで処置した患者に由来する中和抗体と、低下した反応を示し得るかまたは反応しないものであり得る(例えば、少なくとも10%、例えば、少なくとも25%、例えば、少なくとも50%、例えば、少なくとも75%の中和低下)。
本発明の別の局面において、上記結合体は、参照分子(例えば、ヒトインターフェロンα(例えば、本明細書において配列番号31〜42、配列番号32+R23Kとして定義されるポリペプチド、または本明細書中および/またはAllen G.およびDiaz M.O.(1996)(前出)に記載される他の任意のhuIFNのうちのいずれか))と比較して、または対応する非結合体化ポリペプチドと比較して、増加した機能的インビボ半減期および/または増加した血清半減期を示し得る。特に好ましい結合体は、その結合体の機能的インビボ半減期(または血清半減期)と、参照分子の機能的インビボ半減期(または血清半減期)との間の比が、少なくとも1.25(例えば、少なくとも1.50、例えば、少なくとも1.75、例えば、少なくとも2、例えば、少なくとも3、例えば、少なくとも4、例えば、少なくとも5、例えば、少なくとも6、例えば、少なくとも7、例えば、少なくとも8)である、そのような結合体である。上記のように、その半減期は、実験動物(例えば、ラットまたはサル)において簡便に決定され、そして静脈内投与または皮下投与に基づき得る。
さらなる局面において、上記結合体は、参照分子(例えば、ヒトインターフェロンα(例えば、本明細書において配列番号31〜42、配列番号32+R23Kとして定義されるポリペプチド、または本明細書中および/またはAllen G.およびDiaz M.O.(1996)(前出)に記載される他の任意のhuIFNのうちのいずれか))と比較して、または対応する非結合体化ポリペプチドと比較して、増加したバイオアベイラビリティを示し得る。例えば、上記結合体は、参照分子(例えば、ヒトインターフェロンαまたは対応する非結合体化ポリペプチド)と比較して、増加したAUVSCを示し得る。従って、例示的な結合体は、皮下投与した場合(特に、実験動物(例えば、ラットまたはサル)中に皮下投与した場合)に、その結合体のAUVSCと、その参照分子のAUVSCとの間の比が、少なくとも1.25、例えば、少なくとも1.5、例えば、少なくとも2、例えば、少なくとも3、例えば、少なくとも4、例えば、少なくとも5、または少なくとも6、例えば、少なくとも7、例えば、少なくとも8、例えば、少なくとも9、または少なくとも10、例えば、少なくとも12、例えば、少なくとも14、例えば、少なくとも16、少なくとも18、または少なくとも20である、そのような結合体である。同様に、本発明のいくつかの結合体は、その結合体についてのTmaxと、参照分子(例えば、ヒトインターフェロンαまたは対応する非結合体化ポリペプチド)のTmaxとの間の比が、皮下投与した場合(特に、実験動物(例えば、ラットまたはサル)中に皮下投与した場合)に、少なくとも1.2、例えば、少なくとも1.4、例えば、少なくとも1.6、例えば、少なくとも1.8、例えば、少なくとも2、例えば、少なくとも2.5、例えば、少なくとも3、例えば、少なくとも4、例えば、少なくとも5、例えば、少なくとも6、例えば、少なくとも7、例えば、少なくとも8、例えば、少なくとも9、例えば、少なくとも10である、そのような結合体である。
いくつかの場合において、本発明の結合体の抗ウイルス活性の大きさは、ヒトインターフェロンα(例えば、本明細書において配列番号31〜42、配列番号32+R23Kとして定義されるポリペプチド、または本明細書中および/またはAllen G.およびDiaz M.O.(1996)(前出)に記載される他の任意のhuIFNのうちのいずれか)のものまたは対応する非結合体化ポリペプチドのモノに対して、低下(例えば、少なくとも約75%、少なくとも約50%、少なくとも約25%、少なくとも約10%)し得るか、または増加(例えば、少なくとも約10%)し得るか、または等しい(例えば、約+/−10%以内または約+/−5%以内)であり得る。いくつかの場合において、本発明の結合体の抗ウイルス活性の大きさは、変化し得、従って、ヒトインターフェロンαのものまたは対応する非結合体化ポリペプチドのものよりも高いものか、低いものか、もしくはほぼ同じものであり得る。
(非ポリペプチド部分がシステイン残基に結合する本発明の結合体)
別の局面において、本発明は、インターフェロンα活性を示し、インターフェロンαの少なくとも1つのシステイン残基に結合された少なくとも1つの非ポリペプチド部分を含む結合体に関し、そのアミノ酸配列は、親インターフェロンαポリペプチド(例えば、配列番号1〜15および44〜104のうちのいずれか(例えば配列番号1、配列番号3、配列番号8、配列番号12、配列番号47または配列番号53のうちの1つ)のアミノ酸配列を含むインターフェロンαポリペプチド)の配列と、0〜16個のアミノ酸位置が、少なくとも1つのシステイン残基が(例えば、置換または挿入によって)親インターフェロンαではその分子の表面に曝されているアミノ酸残基によって占められる位置(好ましくは、表面に曝されるその側鎖のうちの少なくとも25%(例えば、50%)を有する位置)に導入されているという点で異なる。代表的に、上記結合体は、例えば、配列番号1〜15、47または53のうちのいずれか1つのアミノ酸配列と、1〜16個のアミノ酸位置が(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15または16個のアミノ酸位置が(例えば、1〜14個のアミノ酸位置が、1〜12個のアミノ酸位置が、1〜10個のアミノ酸位置が、1〜8個のアミノ酸位置が、1〜6個のアミノ酸位置が、1〜5個のアミノ酸位置が、1〜4個のアミノ酸位置が、1〜3個のアミノ酸位置が、または1〜2個のアミノ酸位置が))異なるアミノ酸配列を含む。
別の局面において、本発明は、インターフェロンα活性を示し、インターフェロンαの少なくとも1つのシステイン残基に結合された少なくとも1つの非ポリペプチド部分を含む結合体に関し、そのアミノ酸配列は、親インターフェロンαポリペプチド(例えば、配列番号1〜15および44〜104のうちのいずれか(例えば配列番号1、配列番号3、配列番号8、配列番号12、配列番号47または配列番号53のうちの1つ)のアミノ酸配列を含むインターフェロンαポリペプチド)の配列と、0〜16個のアミノ酸位置が、少なくとも1つのシステイン残基が(例えば、置換または挿入によって)親インターフェロンαではその分子の表面に曝されているアミノ酸残基によって占められる位置(好ましくは、表面に曝されるその側鎖のうちの少なくとも25%(例えば、50%)を有する位置)に導入されているという点で異なる。代表的に、上記結合体は、例えば、配列番号1〜15、47または53のうちのいずれか1つのアミノ酸配列と、1〜16個のアミノ酸位置が(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15または16個のアミノ酸位置が(例えば、1〜14個のアミノ酸位置が、1〜12個のアミノ酸位置が、1〜10個のアミノ酸位置が、1〜8個のアミノ酸位置が、1〜6個のアミノ酸位置が、1〜5個のアミノ酸位置が、1〜4個のアミノ酸位置が、1〜3個のアミノ酸位置が、または1〜2個のアミノ酸位置が))異なるアミノ酸配列を含む。
本発明のいくつかの結合体は、配列番号1に対して、25%を超える部分ASAを有する分子表面で曝されると予測される位置にシステイン残基を導入する以下の置換のうちの1つ以上を含むポリペプチド配列を含む:D2C、L3C、P4C、Q5C、T6C、H7C、S8C、L9C、G10C、R12C、R13C、M16C、A19C、Q20C、R22C、R23C、I24C、S25C、L26C、F27C、S28C、L30C、K31C、R33C、H34C、D35C、R37C、Q40C、E41C、E42C、D44C、N46C、H47C、Q49C、K50C、V51C、Q52C、E59C、Q62C、Q63C、N66C、S69C、T70C、K71C、N72C、S74C、A75C、D78C、E79C、T80C、L81C、E83C、K84C、I87C、F90C、Q91C、N94C、D95C、E97C、A98C、V100C、M101C、Q102C、E103C、V104C、G105C、E107C、E108C、T109C、P110C、L111C、M112C、N113C、V114C、D115C、L118C、R121C、K122C、Q125C、R126C、T128C、L129C、T132C、K133C、K134C、K135C、Y136C、S137C、P138C、A146C、M149C、R150C、S153C、F154C、N157C、Q159C、K160C、R161C、L162C、R163C、R164C、K165CおよびE166C(上記アミノ酸残基位置は配列番号1の位置に対してである)。いくつかの例では、上記の位置の中で、47位、51位および133位のアミノ酸残基のうちの1つ以上は、システインで置換されない。
例えば、いくつかのそのような本発明の結合体は、配列番号1に対して、50%を超える部分ASAを有する分子表面で曝されると予測される位置にシステイン残基を導入する以下の置換のうちの1つ以上を含むポリペプチド配列を含む:D2C、L3C、P4C、Q5C、T6C、H7C、S8C、L9C、R12C、R13C、M16C、A19C、S25C、F27C、S28C、K31C、R33C、H34C、D35C、R37C、E41C、D44C、N46C、H47C、Q49C、K50C、N66C、K71C、A75C、D78C、E79C、T80C、E83C、K84C、I87C、F90C、Q91C、N94C、D95C、M101C、Q102C、E103C、G105C、E107C、E108C、T109C、P110C、L111C、V114C、D115C、L118C、R121C、K122C、Q125C、R126C、L129C、T132C、K133C、K135C、P138C、R150C、K160C、L162C、R163C、R164C、K165CおよびE166C(上記アミノ酸残基位置は配列番号1の位置に対してである)。いくつかの例では、47位および133位のアミノ酸残基のうちの一方または両方は、システインで置換されない。
上記のように、いくつかの例では、インターフェロンαの潜在的なレセプター結合部位の外側に(すなわち、およそ29位〜40位、79位〜96位および124位〜141位(位置は配列番号1に対して番号付けされる)の外側に)システイン残基が導入されることが好ましくあり得る。したがって、いくつかの例では、1つ以上のシステイン残基は、配列番号1に対して、D2C、L3C、P4C、Q5C、T6C、H7C、S8C、L9C、G10C、R12C、R13C、M16C、A19C、Q20C、R22C、R23C、I24C、S25C、L26C、F27C、S28C、E41C、E42C、D44C、N46C、H47C、Q49C、K50C、V51C、Q52C、E59C、Q62C、Q63C、N66C、S69C、T70C、K71C、N72C、S74C、A75C、E97C、A98C、V100C、M101C、Q102C、E103C、V104C、G105C、E107C、E108C、T109C、P110C、L111C、M112C、N113C、V114C、D115C、L118C、R121C、K122C、A146C、M149C、R150C、S153C、F154C、N157C、Q159C、K160C、R161C、L162C、R163C、R164C、K165CおよびE166C(25%を超える部分ASAを有する分子表面で曝されると予測され、推定レセプター結合部位の一部ではない位置)からなる群より選択される。いくつかの例では、47位および51位のうちの一方または両方は、システインで置換されない。
他の局面において、システイン置換は、配列番号1に対して、D2C、L3C、P4C、Q5C、T6C、H7C、S8C、L9C、R12C、R13C、M16C、A19C、S25C、F27C、S28C、E41C、D44C、N46C、H47C、Q49C、K50C、N66C、K71C、A75C、M101C、Q102C、E103C、G105C、E107C、E108C、T109C、P110C、L111C、V114C、D115C、L118C、R121C、K122C、R150C、K160C、L162C、R163C、R164C、K165CおよびE166C(50%を超える部分ASAを有する分子表面で曝されると予測され、推定レセプター結合部位の一部ではない位置)からなる群より選択される。いくつかの例では、47位はシステインで置換されない。
いくつかのそのような本発明の結合体は、配列番号1に対して、置換S25C、S28C、L30C、K31C、N46C、K71C、S74C、A75C、E79C、E107C、E108C、T132C、K133C、P138CおよびK135Cのうちの1つ以上を含むポリペプチド配列を含む。
別の局面において、1つ以上のシステイン残基が、C末端にまたはC末端付近に、置換(例えば、配列番号1に対して、Q159C、K160C、R161C、L162C、R163C、R164C、K165CまたはE166C)、あるいは挿入(例えば、E166EC(本明細書では167Cとも称される))のいずれかによって導入される。システイン残基はまた、本明細書に記載されるインターフェロンα分子のC末端が切断されたフラグメントにおいて、置換または挿入によって導入され得ることが理解される。
いくつかの場合において、1つだけのシステイン残基が、導入される2つ以上のシステイン残基の間のジスルフィド架橋の形成を回避するために、導入される。
インターフェロンαにおいて、ジスルフィド結合が、1/99位および29/139位におけるしステインの間で形成される。そのジスルフィド結合29/139は、生物学的活性のために必須であるが、1/99結合は、生物学的活性に有意には影響を与えることなく還元され得る(Beilharz M.W.et al.(1986)J.Interferon Res.6(6):677〜685)。従って、本発明の別の局面において、C1またはC99のうちの一方が、好ましくは、置換(例えば、C1SまたはC99S)によって除去され、それによって、非ポリペプチド部分に対する結合体化のために利用可能なもう一方のシステイン残基が残る。
本発明のこの局面において企図される非ポリペプチド部分としては、ポリマー分子(例えば、「ポリマー分子に対する結合体化」と題する節において記載される分子(例えば、PEGまたはmPEG)のうちのいずれか)が挙げられる。そのシステイン含有ポリペプチドと上記ポリマー分子との間での結合体化は、任意の適切な様式(例えば、「ポリマー分子に対する結合体化」の節において記載されるような様式)で、例えば、一工程方法を使用してかまたはその節において言及される段階的様式で、達成され得る。上記インターフェロンαポリペプチドをペグ化するための例示的方法は、例えば、システイン反応性PEGを使用して、PEGをシステイン残基に共有結合することである。種々の基(例えば、オルトピリジル−ジスルフィド(OPSS)、マレイミド(MAL)、およびビニルスルホン(VS))を有する多数の非常に特異的なシステイン反応性PEGと、種々のサイズの直鎖状もしくは分枝状のPEG(例えば、2〜40kDa、例えば、2kDa、5kDa、12kDa、15kDa、20kDa、30kDa、または40kDa)とが、市販されている(例えば、Nektar Therapeutics Inc.,Huntsville,AL,USA,またはSunBio,Anyang City,South Koreaから)。
親ポリペプチドに対する改変の例が概して配列番号1に対して(またはいくつかの他の特定の配列に対して)本明細書で提供されるが、開示された改変はまた本明細書に記載される本発明の他のポリペプチド(配列番号2〜15および配列番号44〜104ならびにそれらの改変体が挙げられる)のいずれかの同等のアミノ酸位置においてもなされ得ることが理解される。したがって、例として、配列番号1に対する置換H47Cは、配列番号5のQ47Cに対応する、などが理解される。
(非ポリペプチド部分がリジン残基に結合する本発明の結合体)
別の局面において、本発明は、インターフェロンα活性を示し、そして配列番号1〜15および44〜104から選択される配列を含むインターフェロンαポリペプチドの少なくとも1つのリジン残基および/またはN末端アミノ基に結合された少なくとも1つの非ポリペプチド部分を含むか、あるいは配列番号1〜15および44〜104のうちのいずれか(例えば、配列番号1、配列番号3、配列番号8、配列番号12、配列番号47または配列番号53の1つ)と0〜16個のアミノ酸位置が(例えば、0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15または16個のアミノ酸位置が(例えば、0〜14個のアミノ酸位置が、0〜12個のアミノ酸位置が、0〜10個のアミノ酸位置が、0〜8個のアミノ酸位置が、0〜6個のアミノ酸位置が、0〜5個のアミノ酸位置が、0〜4個のアミノ酸位置が、0〜3個のアミノ酸位置が、0〜2個のアミノ酸位置が、または0〜1個のアミノ酸位置が))異なる配列を含む、結合体に関する。この局面にしたがういくつかの結合体は、少なくとも1つの除かれたリジン残基および/または少なくとも1つの除かれたヒスチジン残基、ならびに/あるいは少なくとも1つの導入されたリジン残基を含む。いくつかのそのような結合体は、K31、K50、K71、K84、K122、K133、K134、K135、K160およびK165(位置は配列番号1に対して番号付けされる)から選択されるリジン残基(例えば、K31、K122、K133、K134、K135、K160およびK165から選択されるリジン残基)に結合された非ポリペプチド部分を含む。いくつかのそのような結合体は、K31、K122、K133およびK135から選択されるリジン残基に結合された非ポリペプチド部分を含む。いくつかのそのようなポリペプチドは、K31、K122およびK135から選択されるリジン残基に結合された非ポリペプチド部分を含む。いくつかのそのような結合体は、K122およびK135;K31およびK122;またはK31およびK135から選択されるリジン残基に結合された非ポリペプチド部分を含む。
別の局面において、本発明は、インターフェロンα活性を示し、そして配列番号1〜15および44〜104から選択される配列を含むインターフェロンαポリペプチドの少なくとも1つのリジン残基および/またはN末端アミノ基に結合された少なくとも1つの非ポリペプチド部分を含むか、あるいは配列番号1〜15および44〜104のうちのいずれか(例えば、配列番号1、配列番号3、配列番号8、配列番号12、配列番号47または配列番号53の1つ)と0〜16個のアミノ酸位置が(例えば、0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15または16個のアミノ酸位置が(例えば、0〜14個のアミノ酸位置が、0〜12個のアミノ酸位置が、0〜10個のアミノ酸位置が、0〜8個のアミノ酸位置が、0〜6個のアミノ酸位置が、0〜5個のアミノ酸位置が、0〜4個のアミノ酸位置が、0〜3個のアミノ酸位置が、0〜2個のアミノ酸位置が、または0〜1個のアミノ酸位置が))異なる配列を含む、結合体に関する。この局面にしたがういくつかの結合体は、少なくとも1つの除かれたリジン残基および/または少なくとも1つの除かれたヒスチジン残基、ならびに/あるいは少なくとも1つの導入されたリジン残基を含む。いくつかのそのような結合体は、K31、K50、K71、K84、K122、K133、K134、K135、K160およびK165(位置は配列番号1に対して番号付けされる)から選択されるリジン残基(例えば、K31、K122、K133、K134、K135、K160およびK165から選択されるリジン残基)に結合された非ポリペプチド部分を含む。いくつかのそのような結合体は、K31、K122、K133およびK135から選択されるリジン残基に結合された非ポリペプチド部分を含む。いくつかのそのようなポリペプチドは、K31、K122およびK135から選択されるリジン残基に結合された非ポリペプチド部分を含む。いくつかのそのような結合体は、K122およびK135;K31およびK122;またはK31およびK135から選択されるリジン残基に結合された非ポリペプチド部分を含む。
いくつかの本発明の結合体は、アミノ酸残基の異なるアミノ酸での置換、またはアミノ酸残基の欠失含むポリペプチド配列を含み、これは1つ以上のリジン(例えば、K31、K50、K71、K84、K122、K133、K134、K135、K160および/またはK165(配列番号1に対して))を本発明のいずれかのポリペプチド(例えば、配列番号1、配列番号3、配列番号8、配列番号12、配列番号47または配列番号53のうちの1つ)から除く。除去されるべき1つ以上のリジン残基は、任意の他のアミノ酸で置換されてもArg(R)またはGln(Q)で置換されても、欠失されてもよい。いくつかのそのような結合体は、置換K31R+K122R;K31R+K133R;K122R+K133R;またはK31R+K122R+K133Rを含む。他の例示的な置換としては、K71E;K84E;K133E/G;およびK160Eが挙げられる。
アミン反応性結合化学が利用される例において、ヒスチジン残基に対する結合の可能性を回避するかまたは最小限にすることが有利であり得る。したがって、いくつかの本発明の結合体は、1つ以上のヒスチジンを本発明のいずれかのポリペプチド配列(例えば、配列番号1、配列番号3、配列番号8、配列番号12、配列番号47または配列番号53の1つ)から除く置換または欠失(例えば、H7、H11、H34および/またはH47(配列番号1に対して))を含むポリペプチド配列を含む。除去されるべき1つ以上のヒスチジン残基は、任意の他のアミノ酸で置換されても、Arg(R)またはGln(Q)で置換されても、欠失されてもよい。いくつかのそのような結合体は、置換H34Q;H47Q;またはH34Q+H47Qを含む。
あるいは、またはさらに、いくつかの本発明の結合体は、親配列(例えば、配列番号1〜15、47または53の1つ)においてその分子の表面に曝されるアミノ酸残基によって占められる位置(例えば、表面に曝されるその側鎖のうちの少なくとも25%(例えば、少なくとも50%)を有する位置)にリジンを導入する改変を含むポリペプチド配列を含む。いくつかのそのような結合体は、配列番号1に対して、25%を超える部分ASAを有する分子表面で曝されると予測される位置にリジン残基を導入する以下の置換のうちの1つ以上を含むポリペプチド配列を含む:D2K、L3K、P4K、Q5K、T6K、H7K、S8K、L9K、G10K、R12K、R13K、M16K、A19K、Q20K、R22K、R23K、I24K、S25K、L26K、F27K、S28K、L30K、R33K、H34K、D35K、R37K、Q40K、E41K、E42K、D44K、N46K、H47K、Q49K、V51K、Q52K、E59K、Q62K、Q63K、N66K、S69K、T70K、N72K、S74K、A75K、D78K、E79K、T80K、L81K、E83K、I87K、F90K、Q91K、N94K、D95K、E97K、A98K、V100K、M101K、Q102K、E103K、V104K、G105K、E107K、E108K、T109K、P110K、L111K、M112K、N113K、V114K、D115K、L118K、R121K、Q125K、R126K、T128K、L129K、T132K、Y136K、S137K、P138K、A146K、M149K、R150K、S153K、F154K、N157K、Q159K、R161K、L162K、R163K、R164KおよびE166K,(上記アミノ酸残基位置は配列番号1に対する位置がある)。いくつかの例では、上記位置の中で、47位、51位、52位および154位のアミノ酸残基のうちの1つ以上は、リジンで置換されない。
いくつかのそのような本発明の結合体は、50%を超える部分ASAを有する分子表面で曝されると予測される位置にリジン残基を導入する以下の置換のうちの1つ以上を含むポリペプチド配列を含む:D2K、L3K、P4K、Q5K、T6K、H7K、S8K、L9K、R12K、R13K、M16K、A19K、S25K、F27K、S28K、R33K、H34K、D35K、R37K、E41K、D44K、N46K、H47K、Q49K、N66K、A75K、D78K、E79K、T80K、E83K、I87K、F90K、Q91K、N94K、D95K、M101K、Q102K、E103K、G105K、E107K、E108K、T109K、P110K、L111K、V114K、D115K、L118K、R121K、Q125K、R126K、L129K、T132K、P138K、R150K、L162K、R163K、R164KおよびE166K,(上記アミノ酸残基位置は配列番号1に対する位置がある)。いくつかの例では、上記位置の中で、47位はリジンで置換されない。
上に示されるように、いくつかの例では、インターフェロンαの潜在的なレセプター結合部位の外側に(すなわち、およそ29位〜40位、79位〜96位および124位〜141位の外側に(位置は配列番号1に対して番号付けされる))リジン残基を導入することが好ましくあり得る。したがって、いくつかの例では、1つ以上のリジン置換は、配列番号1に対して、D2K、L3K、P4K、Q5K、T6K、H7K、S8K、L9K、G10K、R12K、R13K、M16K、A19K、Q20K、R22K、R23K、I24K、S25K、L26K、F27K、S28K、E41K、E42K、D44K、N46K、H47K、Q49K、V51K、Q52K、E59K、Q62K、Q63K、N66K、S69K、T70K、N72K、S74K、A75K、E97K、A98K、V100K、M101K、Q102K、E103K、V104K、G105K、E107K、E108K、T109K、P110K、L111K、M112K、N113K、V114K、D115K、L118K、R121K、A146K、M149K、R150K、S153K、F154K、N157K、Q159K、R161K、L162K、R163K、R164KおよびE166K(25%を超える表面に曝される側鎖を有し、推定レセプター結合部位の一部に結合しない残基)からなる群より選択される。いくつかの例では、47位、51位および154位のうちの1つ以上は、リジンで置換されない。
いくつかの例では、1つ以上のリジン置換は、配列番号1に対して、D2K、L3K、P4K、Q5K、T6K、H7K、S8K、L9K、R12K、R13K、M16K、A19K、S25K、F27K、S28K、E41K、D44K、N46K、H47K、Q49K、N66K、A75K、M101K、Q102K、E103K、G105K、E107K、E108K、T109K、P110K、L111K、V114K、D115K、L118K、R121K、R150K、L162K、R163K、R164KおよびE166K(50%を超える表面に曝される側鎖を有し、推定レセプター結合部位の一部に結合しない残基)からなる群より選択される。いくつかの例では、47位はリジンで置換されない。
本発明のこの局面で企図される非ポリペプチド部分は、表題「ポリマー分子に対する結合」の節に記載されるポリマー分子(例えば、PEGまたはmPEG)を含む。リジンを含むポリペプチドと上記ポリマー分子との間の結合は、例えば、表題「ポリマー分子に対する結合」の節に記載されるように任意の適切な様式で(例えば、その節で言及される一段階方法または段階的方法で)達成され得る。インターフェロンαをPEG化するための例示的な方法は、リジン反応性のPEGを用いてPEGをリジン残基に共有結合させることである。多くの特異性の高いリジン反応性PEG(例えば、スクシンイミジルプロピオネート(SPA)、スクシンイミジルブタノエート(SBA)、N−ヒドロキシスクシンイミド(NHS)およびアルデヒド(例えば、ButyrALD))ならびに様々なサイズの直鎖もしくは分枝のPEG(例えば、2〜40kDa、例えば、2kDa、5kDa、12kDa、15kDa、20kDa、30kDaまたは40kDa)が、例えば、Nektar Therapeutics Inc.,Huntsville,AL,USA、またはSunBio,Anyang City,South Koreaから市販されている。
別の局面において、本発明は、結合体の集団を含む組成物を包含し、この集団の大多数の結合体は、各々そのポリペプチドの単一のリジン残基またはN末端アミノ基に共有結合された単一の非ポリペプチド部分(例えば、単一のポリマー分子(例えば、単一のPEG(例えば、直鎖のPEGまたは分枝のPEG)))を含む。例えば、「モノ結合体化した(monoconjugated)」(例えば、「モノPEG化した)本発明の組成物は、その結合体の1つ以上の「位置異性体」を含み、ここで、各々の位置異性体は、そのポリペプチドの単一のリジン残基に共有結合された単一の非ポリペプチド部分(例えば、単一のPEG分子)を含む。
本発明は、結合体の集団を含むモノPEG化した組成物を包含し、この集団の大多数の結合体は、各々本発明のポリペプチドの単一のリジン残基に共有結合された単一のPEG分子(例えば、直鎖のPEGもしくは分枝のPEG(例えば、2kDa、5kDa、12kDa、15kDa、20kDa、30kDaもしくは40kDaのmPEG分子またはmPEG2分子(例えば、30kDaのmPEG2分子または40kDaのmPEG2分子)))を含む位置異性体を含む。本明細書の実施例5は、本発明の例示的なモノPEG化した組成物の調製を記載する。
いくつかのそのような位置異性体は、例えば、K31、K50、K71、K84、K122、K133、K134、K135、K160および/またはK165(位置は配列番号1に対して番号付けされる)から選択されるリジン残基に共有結合された単一のPEG分子を含む。いくつかのそのような位置異性体は、K31、K122、K133、K134、K135、K160およびK165から選択されるリジン残基に共有結合された単一のPEG分子を含む。いくつかのそのような位置異性体は、K31、K122、K133、K135、K160およびK165から選択されるリジン残基に共有結合された単一のPEG分子を含む。いくつかのそのような位置異性体は、K31、K122、K133、K135およびK165から選択されるリジン残基に共有結合された単一のPEG分子を含む。いくつかのそのような位置異性体は、K31、K122およびK135から選択されるリジン残基に共有結合された単一のPEG分子を含む。いくつかのそのような位置異性体は、K31およびK122;K31およびK135;またはK122およびK135から選択されるリジン残基に共有結合された単一のPEG分子を含む。上記PEG分子は、直鎖のPEGまたは分枝のPEG(例えば、2kDa、5kDa、12kDa、15kDa、20kDa、30kDaもしくは40kDaの直鎖または分枝のPEG(例えば、30kDaのmPEG2分子または40kDaのmPEG2分子))であり得る。
親配列に対する改変の例が概して配列番号1に対して(またはいくつかの他の特定の配列に対して)本明細書で提供されるが、開示された改変はまた本明細書に記載される本発明の他のポリペプチド(配列番号2〜15および配列番号44〜104ならびにそれらの改変体が挙げられる)のいずれかの同等のアミノ酸位置においてもなされ得ることが理解される。したがって、例として、配列番号1に対する置換H47Kは、配列番号5におけるQ47Kに対応する、などが理解される。
(非ポリペプチド部分が糖部分である本発明の結合体)
別の局面において、本発明は、インターフェロンα活性を示し、そしてインターフェロンαポリペプチドに結合された少なくとも1つの糖部分を含む結合体に関し、そのアミノ酸配列は、配列番号1〜15および配列番号44〜104のうちのいずれか1つ(例えば、配列番号1、配列番号3、配列番号8、配列番号12、配列番号47または配列番号53の1つ)と、1〜16個のアミノ酸位置が、少なくとも1つのN−グリコシル化部位(好ましくは、インビボN−グリコシル化部位)が(好ましくは置換によって)親インターフェロンαポリペプチドがその分子の表面に曝されるアミノ酸残基で占められる位置(例えば、表面に曝されるその側鎖のうちの少なくとも25%(例えば、少なくとも50%)を有する位置)に導入されているという点で異なる。代表的に、上記結合体は、例えば、配列番号1〜15、47または53のいずれかのアミノ酸配列と、1〜16個のアミノ酸位置が(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15または16個のアミノ酸位置が(例えば、1〜14個のアミノ酸位置が、1〜12個のアミノ酸位置が、1〜10個のアミノ酸位置が、1〜8個のアミノ酸位置が、1〜6個のアミノ酸位置が、1〜5個のアミノ酸位置が、1〜4個のアミノ酸位置が、1〜3個のアミノ酸位置が、または1〜2個のアミノ酸位置が))異なるアミノ酸配列を含む。
別の局面において、本発明は、インターフェロンα活性を示し、そしてインターフェロンαポリペプチドに結合された少なくとも1つの糖部分を含む結合体に関し、そのアミノ酸配列は、配列番号1〜15および配列番号44〜104のうちのいずれか1つ(例えば、配列番号1、配列番号3、配列番号8、配列番号12、配列番号47または配列番号53の1つ)と、1〜16個のアミノ酸位置が、少なくとも1つのN−グリコシル化部位(好ましくは、インビボN−グリコシル化部位)が(好ましくは置換によって)親インターフェロンαポリペプチドがその分子の表面に曝されるアミノ酸残基で占められる位置(例えば、表面に曝されるその側鎖のうちの少なくとも25%(例えば、少なくとも50%)を有する位置)に導入されているという点で異なる。代表的に、上記結合体は、例えば、配列番号1〜15、47または53のいずれかのアミノ酸配列と、1〜16個のアミノ酸位置が(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15または16個のアミノ酸位置が(例えば、1〜14個のアミノ酸位置が、1〜12個のアミノ酸位置が、1〜10個のアミノ酸位置が、1〜8個のアミノ酸位置が、1〜6個のアミノ酸位置が、1〜5個のアミノ酸位置が、1〜4個のアミノ酸位置が、1〜3個のアミノ酸位置が、または1〜2個のアミノ酸位置が))異なるアミノ酸配列を含む。
N−グリコシル化部位は、その部位のN−残基(Asn)が所定の位置に配置されるような方法で導入される。同様に、O−グリコシル化部位は、そのような部位を構成しているS(Ser)残基またはT(Thr)残基がその部位に配置されるように導入される。インビボN−グリコシル化部位の導入に関連して用語「表面に曝されるその側鎖のうちの少なくとも25%(または50%)」が用いられる場合、この用語が糖部分が実際に結合される位置におけるアミノ酸側鎖の表面接近可能性を指すことが理解されるべきである。多くの場合において、糖部分が実際に結合されるアスパラギン残基に対して位置+2にセリン残基またはスレオニン残基が導入されること、およびセリン残基またはスレオニン残基が導入されるこれらの位置が覆われる(すなわち、その分子の表面に曝されるそれらの側鎖のうちの25%(または50%)未満を有する)ことが可能であることが必要である。
いくつかの本発明の結合体は、配列番号1に対して、25%を超える部分ASAを有する分子表面で曝されると予測される位置にN−グリコシル化部位を導入する以下の置換のうちの1つ以上を含むポリペプチド配列を含む:D2N+P4S/T、L3N+Q5S/T、P4Q、P4Q+T6S、Q5N+H7S/T、T6N、T6N+S8T、H7N+L9S/T、S8N+G10S/T、L9N+H11S/T、G10N+R12S/T、R12N、R12N+T14S、R13N+M15S/T、M16N+L18S/T、A19N+M21S/T、Q20N+R22S/T、R22N+I24S/T、R23N、R23N+S25T、I24N+L26S/T、S25N+F27S/T、L26N、L26N+S28T、S28N+L30S/T、L30N+D32S/T、K31N+R33S/T、R33N+D35S/T、H34N+F36S/T、D35N+R37S/T、R37N+P39S/T、Q40N+E42S/T、E41N+F43S/T、E42N+D44S/T、D44N+N46S/T、F48S/T、H47N+Q49S/T、Q49N+V51S/T、K50N+Q52S/T、V51N+A53S/T、Q52N+I54S/T、E59N+M61S/T、Q62N、Q62N+T64S、Q63N+F65S/T、F68S/T、S69N+K71S/T、T70N+N72S/T、K71N、K71N+S73T、S74T、S74N+A76S/T、A75N+W77S/T、D78N、D78N+T80S、E79N+L81S/T、T80N+L82S/T、L81N+E83S/T、E83N+F85S/T、K84N+Y86S/T、I87N+L89S/T、F90N+Q92S/T、Q91N+M93S/T、L96S/T、D95N+E97S/T、E97N+C99S/T、A98N+V100S/T、V100N+Q102S/T、M101N+E103S/T、Q102N+V104S/T、E103N+G105S/T、V104N+V106S/T、G105N+E107S/T、E107、E107N+T109S、E108N+P110S/T、L111N+N113S/T、M112N+V114S/T、N113N+D115S/T、V114N、V114N+S116T、D115N+I117S/T、L118N+V120S/T、R121N+Y123S/T、K122N+F124S/T、Q125N+I127S/T、R126N、R126N+T128S、T128N+Y130S/T、L129N+L131S/T、T132N+K134S/T、K133N+K135S/T、K134N+Y136S/T、K135N、K135N+S137T、Y136N+P138S/T、P138N、P138N+S140T、A146N+I148S/T、M149N、M149N+S151T、R150N+F152S/T、S153N、S153N+S155T、F154N+F156S/T、Q159S/T、K160N+L162S/T、R161N+R163S/T、L162N+R164S/T、R163N+K165S/TおよびR164N+E166S/T。いくつかの例では、上記位置の中で、47位、51位、133位および140位のうちの1つ以上のアミノ酸残基は、上に示されるように改変されない。S/Tは、セリン残基またはスレオニン残基(好ましくは、スレオニン残基)の置換を示す。
いくつかの本発明の結合体は、配列番号1に対して、50%を超える部分ASAを有する分子表面で曝されると予測される位置にN−グリコシル化部位を導入する以下の置換のうちの1つ以上を含むポリペプチド配列を含む:D2N+P4S/T、L3N+Q5S/T、P4Q、P4Q+T6S、Q5N+H7S/T、T6N、T6N+S8T、H7N+L9S/T、S8N+G10S/T、L9N+H11S/T、R12N、R12N+T14S、R13N+M15S/T、M16N+L18S/T、A19N+M21S/T、S25N+F27S/T、S28N+L30S/T、R33N+D35S/T、H34N+F36S/T、D35N+R37S/T、R37N+P39S/T、E41N+F43S/T、D44N+N46S/T、F48S/T、H47N+Q49S/T、Q49N+V51S/T、K50N+Q52S/T、F68S/T、K71N、K71N+S73T、A75N+W77S/T、D78N、D78N+T80S、E79N+L81S/T、T80N+L82S/T、E83N+F85S/T、K84N+Y86S/T、I87N+L89S/T、F90N+Q92S/T、Q91N+M93S/T、L96S/T、D95N+E97S/T、M101N+E103S/T、Q102N+V104S/T、E103N+G105S/T、G105N+E107S/T、E107、E107N+T109S、E108N+P110S/T、L111N+N113S/T、V114N、V114N+S116T、D115N+I117S/T、L118N+V120S/T、R121N+Y123S/T、K122N+F124S/T、Q125N+I127S/T、R126N、R126N+T128S、L129N+L131S/T、T132N+K134S/T、K133N+K135S/T、K135N、K135N+S137T、P138N、P138N+S140T、R150N+F152S/T、K160N+L162S/T、L162N+R164S/T、R163N+K165S/TおよびR164N+E166S/T。いくつかの例では、上記位置の中で、47位、51位、133位および140位は、上に示されるように改変されない。S/Tは、セリン残基またはスレオニン残基(好ましくは、スレオニン残基)の置換を示す。
いくつかの例では、インターフェロンαの潜在的なレセプター結合部位の外側に(すなわち、およそ29位〜40位、79位〜96位および24位〜141位(位置は配列番号1に対して番号付けされる)の外側に)N−グリコシル化部位が導入されることが好ましくあり得る。したがって、1つ以上のN−グリコシル化部位の導入をもたらす置換としては、D2N+P4S/T、L3N+Q5S/T、P4Q、P4Q+T6S、Q5N+H7S/T、T6N、T6N+S8T、H7N+L9S/T、S8N+G10S/T、L9N+H11S/T、G10N+R12S/T、R12N、R12N+T14S、R13N+M15S/T、M16N+L18S/T、A19N+M21S/T、Q20N+R22S/T、R22N+I24S/T、R23N、R23N+S25T、I24N+L26S/T、S25N+F27S/T、L26N、L26N+S28T、S28N+L30S/T、E41N+F43S/T、E42N+D44S/T、D44N+N46S/T、F48S/T、H47N+Q49S/T、Q49N+V51S/T、K50N+Q52S/T、V51N+A53S/T、Q52N+I54S/T、E59N+M61S/T、Q62N、Q62N+T64S、Q63N+F65S/T、F68S/T、S69N+K71S/T、T70N+N72S/T、K71N、K71N+S73T、S74T、S74N+A76S/T、A75N+W77S/T、E97N+C99S/T、A98N+V100S/T、V100N+Q102S/T、M101N+E103S/T、Q102N+V104S/T、E103N+G105S/T、V104N+V106S/T、G105N+E107S/T、E107、E107N+T109S、E108N+P110S/T、L111N+N113S/T、M112N+V114S/T、N113N+D115S/T、V114N、V114N+S116T、D115N+I117S/T、L118N+V120S/T、R121N+Y123S/T、K122N+F124S/T、A146N+I148S/T、M149N、M149N+S151T、R150N+F152S/T、S153N、S153N+S155T、F154N+F156S/T、Q159S/T、K160N+L162S/T、R161N+R163S/T、L162N+R164S/T、R163N+K165S/TおよびR164N+E166S/T(25%を超える表面に曝される側鎖を有し、推定結合部位の一部を形成しない残基)のうちの1つ以上が挙げられ得る。いくつかの例では、上記位置の中で、47位および51位のうちの一方または両方のアミノ酸残基は、上に示されるように改変されない。S/Tは、セリン残基またはスレオニン残基(好ましくは、スレオニン残基)の置換を示す。
いくつかの例では、置換は、D2N+P4S/T、L3N+Q5S/T、P4Q、P4Q+T6S、Q5N+H7S/T、T6N、T6N+S8T、H7N+L9S/T、S8N+G10S/T、L9N+H11S/T、R12N、R12N+T14S、R13N+M15S/T、M16N+L18S/T、A19N+M21S/T、S25N+F27S/T、S28N+L30S/T、E41N+F43S/T、D44N+N46S/T、F48S/T、H47N+Q49S/T、Q49N+V51S/T、K50N+Q52S/T、F68S/T、K71N、K71N+S73T、A75N+W77S/T、M101N+E103S/T、Q102N+V104S/T、E103N+G105S/T、G105N+E107S/T、E107、E107N+T109S、E108N+P110S/T、L111N+N113S/T、V114N、V114N+S116T、D115N+I117S/T、L118N+V120S/T、R121N+Y123S/T、K122N+F124S/T、R150N+F152S/T、K160N+L162S/T、L162N+R164S/T、R163N+K165S/TおよびR164N+E166S/T(50%を超える表面に曝される側鎖を有し、推定結合部位の一部を形成しない残基)からなる群より選択される。いくつかの例では、上記位置の中で、47位および51位のうちの一方または両方のアミノ酸残基は、上に示されるように改変されない。S/Tは、セリン残基またはスレオニン残基(好ましくは、スレオニン残基)の置換を示す。
導入されたN−グリコシル化部位の効率的な利用を得るために、およそ125 N−末端アミノ酸残基内(例えば、およそ100 N−末端アミノ酸残基内(例えば、75 N−末端アミノ酸残基内または50 N−末端アミノ酸残基内))の上記置換のうちのいずれかを選択することが望ましい。
本発明の結合体のインターフェロンαポリペプチド部分がグリコシル化される場合、単一の導入されたインビボグリコシル化部位(例えば、単一の導入されたインビボN−グリコシル化部位)を含み得る。しかし、親ポリペプチドの表面に存在するエピトープを効率的に保護するために、そのポリペプチドが1つよりも多いインビボグリコシル化部位(例えば、2〜5個のインビボグリコシル化部位(例えば、2、3、4または5個のインビボグリコシル化部位)を含むことが望ましくあり得る。
親配列に対する改変の例が概して配列番号1に対して(またはいくつかの他の特定の配列に対して)本明細書で提供されるが、開示された改変はまた本明細書に記載される本発明の他のポリペプチド(配列番号2〜15および配列番号44〜104ならびにそれらの改変体が挙げられる)のいずれかの同等のアミノ酸位置においてもなされ得ることが理解される。したがって、例として、配列番号1に対する置換H47N+Q49S/Tは、配列番号5におけるQ47N+Q49S/Tに対応する、などが理解される。
(本発明の結合体の非ポリペプチド部分)
上記のように、本発明の非ポリペプチド部分は、ポリマー分子、親油性化合物、糖部分(例えば、例としてインビボN−グリコシル化)および有機誘導体化剤からなる群より一般的に選択される。これらの因子はすべて、上記結合体のポリペプチド部分に対して望ましい特性(例えば、低下した免疫原性、増加した機能的インビボ半減期、増加した血清半減期、増加したバイオアベイラビリティ、および/または増加したAUCsc)を付与し得る。上記結合体のポリペプチド部分は、しばしば、唯1つの型の非ポリペプチド部分に結合体化されるが、また2つ以上の異なる型の非ポリペプチド部分(例えば、ポリマー分子および糖部分など)に結合体化されてもよい。2つ以上の非ポリペプチド部分に対する結合体化は、同時または連続的に行われ得る。非ポリペプチド部分の選択は、その結合体化によって達成されることが望まれる効果に特に依存する。例えば、糖部分は、低下した免疫原性のために特に有用であることが見出されているが、一方、ポリマー分子(例えば、PEG)は、機能的インビボ半減期および/または血清半減期を増加するために特に有用である。ポリマー分子と糖部分との組み合わせを使用することは、免疫原性の低下と、機能的インビボまたは血清半減期の増加とを増強し得る。
上記のように、本発明の非ポリペプチド部分は、ポリマー分子、親油性化合物、糖部分(例えば、例としてインビボN−グリコシル化)および有機誘導体化剤からなる群より一般的に選択される。これらの因子はすべて、上記結合体のポリペプチド部分に対して望ましい特性(例えば、低下した免疫原性、増加した機能的インビボ半減期、増加した血清半減期、増加したバイオアベイラビリティ、および/または増加したAUCsc)を付与し得る。上記結合体のポリペプチド部分は、しばしば、唯1つの型の非ポリペプチド部分に結合体化されるが、また2つ以上の異なる型の非ポリペプチド部分(例えば、ポリマー分子および糖部分など)に結合体化されてもよい。2つ以上の非ポリペプチド部分に対する結合体化は、同時または連続的に行われ得る。非ポリペプチド部分の選択は、その結合体化によって達成されることが望まれる効果に特に依存する。例えば、糖部分は、低下した免疫原性のために特に有用であることが見出されているが、一方、ポリマー分子(例えば、PEG)は、機能的インビボ半減期および/または血清半減期を増加するために特に有用である。ポリマー分子と糖部分との組み合わせを使用することは、免疫原性の低下と、機能的インビボまたは血清半減期の増加とを増強し得る。
以下の「親油性化合物に対する結合体化」、「ポリマー分子に対する結合体化」、「糖部分に対する結合体化」および「有機誘導体化剤に結合体化」の節において、特定の型の非ポリペプチド部分に対する結合体化が、記載される。
(親油性化合物に対する結合)
親油性化合物に対する結合体化のために、以下のポリペプチド基が、結合基として機能し得る:上記ポリペプチドのN末端またはC末端、アミノ酸残基Ser、ThrまたはTyrのヒドロキシ基、Lysのε−アミノ基、CysのSH基、またはAspおよびGluのカルボキシル基。上記ポリペプチドと親油性化合物とは、直接的にか、またはリンカーの使用によって、結合体化され得る。親油性化合物は、天然化合物(例えば、飽和脂肪酸または不飽和脂肪酸、脂肪酸ジケトン、テルペン、プロスタグランジン、ビタミン、カロチノイド、もしくはステロイド)、または合成化合物(例えば、1つ以上のアルキル、アリール、またはアルケニルを含む、炭酸;1つ以上のアルキル、アリール、またはアルケニルを含む、アルコール;1つ以上のアルキル、アリール、またはアルケニルを含む、アミン;および1つ以上のアルキル、アリール、またはアルケニルを含む、スルホン酸;または他の多不飽和化合物)であり得る。上記ポリペプチドと親油性化合物との間の結合体化(必要に応じて、リンカーを介する)は、当該分野で公知の方法(例えば、Bodanszky in Peptide Snthesis,John Wiley,New York,1976およびWO 96/12505に記載される方法)に従って行われ得る。
親油性化合物に対する結合体化のために、以下のポリペプチド基が、結合基として機能し得る:上記ポリペプチドのN末端またはC末端、アミノ酸残基Ser、ThrまたはTyrのヒドロキシ基、Lysのε−アミノ基、CysのSH基、またはAspおよびGluのカルボキシル基。上記ポリペプチドと親油性化合物とは、直接的にか、またはリンカーの使用によって、結合体化され得る。親油性化合物は、天然化合物(例えば、飽和脂肪酸または不飽和脂肪酸、脂肪酸ジケトン、テルペン、プロスタグランジン、ビタミン、カロチノイド、もしくはステロイド)、または合成化合物(例えば、1つ以上のアルキル、アリール、またはアルケニルを含む、炭酸;1つ以上のアルキル、アリール、またはアルケニルを含む、アルコール;1つ以上のアルキル、アリール、またはアルケニルを含む、アミン;および1つ以上のアルキル、アリール、またはアルケニルを含む、スルホン酸;または他の多不飽和化合物)であり得る。上記ポリペプチドと親油性化合物との間の結合体化(必要に応じて、リンカーを介する)は、当該分野で公知の方法(例えば、Bodanszky in Peptide Snthesis,John Wiley,New York,1976およびWO 96/12505に記載される方法)に従って行われ得る。
(ポリマー分子に対する結合)
ポリペプチドに結合されるべきポリマー分子は、任意の適切なポリマー分子(例えば、天然または合成のホモポリマーまたはヘテロポリマー)であり得、代表的に約300〜100,000Daの範囲、例えば、約1,000〜50,000Da(例えば、約1,000〜40,000Daの範囲)の分子量を有する。より詳細には、このポリマー分子(例えば、PEG、特にmPEG)は、代表的に2kDa、5kDa、10kDa、12kDa、15kDa、20kDa、30kDa、40kDaもしくは50kDaの分子量(特に、約5kDa、約10kDa、約12kDa、約15kDa、約20kDa、約30kDaもしくは、約40kDaの分子量)を有する。PEG分子は、分枝状であってもよく(例えば、mPEG2)、または分枝状でなくともよい(すなわち、直鎖状)。
ポリペプチドに結合されるべきポリマー分子は、任意の適切なポリマー分子(例えば、天然または合成のホモポリマーまたはヘテロポリマー)であり得、代表的に約300〜100,000Daの範囲、例えば、約1,000〜50,000Da(例えば、約1,000〜40,000Daの範囲)の分子量を有する。より詳細には、このポリマー分子(例えば、PEG、特にmPEG)は、代表的に2kDa、5kDa、10kDa、12kDa、15kDa、20kDa、30kDa、40kDaもしくは50kDaの分子量(特に、約5kDa、約10kDa、約12kDa、約15kDa、約20kDa、約30kDaもしくは、約40kDaの分子量)を有する。PEG分子は、分枝状であってもよく(例えば、mPEG2)、または分枝状でなくともよい(すなわち、直鎖状)。
本明細書においてポリマー分子について使用される場合、語「約」は、おおよその平均分子量を示し、そして所定のポリマー調製物中に、通常、特定の分子量の分布があるという事実を反映する。
ホモポリマーの例としては、ポリオール(すなわち、ポリ−OH)、ポリアミン(すなわち、ポリ−NH2)およびポリカルボン酸(すなわち、ポリ−COOH)が挙げられる。ヘテロポリマーは、1以上の異なる結合基(例えば、へドロキシ基およびアミン基)を含むポリマーである。
適切なポリマー分子の例としては、ポリアルキレンオキシド(PAO)(ポリアルキレングリコール(PAG)(例えば、ポリエチレングリコール(PEG)およびポリプロピレングリコール(PPG))が挙げられる)、分枝PEG(PEG2)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリカルボキシレート、ポリ−(ビニルピロリドン)、ポリエチレン−コ−マレイン酸無水物、ポリスチレン−コ−マレイン酸無水物、カルボキシメチルデキストランを含むデキストラン、あるいは免疫原性を減少し、ならびに/または機能的インビボ半減期および/もしくは血清半減期を増加するために適した任意の他の生体高分子からなる群より選択されるポリマー分子が挙げられる。一般的に、ポリアルキレングリコールに由来するポリマーは、生体適合性、無毒性、非抗原性、非免疫原性であり、種々の水溶性特性を有し、そして生体から容易に分泌される。
PEGは、使用されるに好ましいポリマー分子である。なぜなら、例えばデキストランのような多糖類と比べて、数個の架橋し得る反応基しか有さないからである。特に、単官能性のPEG、例えばモノメトキシポリエチレングリコール(mPEG)が、該当する。なぜなら、その結合化学が比較的単純(ただ1つの反応基が、ポリペプチド上の結合基(attachment group)との結合に利用可能)だからである。結果として、架橋の危険性が消失し、得られるポリペプチド結合体はより均一であり、かつポリマー分子とポリペプチドとの反応は制御し易い。
ポリマー分子のポリペプチドへの共有結合を達成するため、ポリマー分子のヒドロキシル末端基は、活性形態で、すなわち、反応性の官能基とともに提供されなければならない(その例としては、一級アミノ基、ヒドラジド(HZ)、チオール、スクシネート(SUC)、スクシンイミジルスクシネート(SS)、スクシンイミジルスクシナミド(SSA)、スクシンイミジルプロピオネート(SPA)、スクシンイミジルブタノエート(SBA)、スクシンイミジルカルボキシメチレート(SCM)、ベンゾトリアゾールカルボネート(BTC)、N−ヒドロキシスクシニミド(NHS)、アルデヒド、ニトロフェニルカルボネート(NPC)、およびトレシレート(tresylate)(TRES))が挙げられる。適切に活性化されたポリマー分子が市販されている(例えば、Nektar Therapeutics,Inc.,Huntsville,AL,USA;PolyMASC Pharmaceuticals plc,UK;またはSunBio Corporation,Anyang City,South Koreaより)。あるいは、ポリマー分子は、当該分野で公知の従来の方法(例えば、WO90/13540に開示されるような方法)によって活性化され得る。本発明における使用に適切な活性化された直鎖状もしくは分枝状ポリマー分子の特定の例は、本明細書中に参考として援用される、Nektar Therapeutics,Inc.2003 カタログ(「Nektar Molecule Engineering:Polyethylene Glycol and Derivatives for Advanced Pegylation,Catalog 2003」)に記載される。活性化されたPEGポリマーの特定の例としては、以下の直鎖状PEG:NHS−PEG、SPA−PEG、SSPA−PEG、SBA−PEG、SS−PEG、SSA−PEG、SC−PEG、SG−PEG、SCM−PEG、 NOR−PEG、BTC−PEG、EPOX−PEG、NCO−PEG、NPC−PEG、CDI−PEG、ALD−PEG、TRES−PEG、VS−PEG、OPSS−PEG、IODO−PEG、およびMAL−PEG、ならびに分枝したPEG(例えば、PEG2−NHS、PEG2−MAL)、ならびにUS5,932,462およびUS5,643,575(これら両方は、本明細書において参考として援用される)に開示されるようなPEGポリマーが挙げられる。さらに、以下の刊行物(本明細書において参考として援用される)は、有用なポリマー分子および/またはPEG化化学物質を開示する:US 5,824,778、US 5,476,653、WO 97/32607、EP 229,108、EP 402,378、US 4,902,502、US 5,281,698、US 5,122,614、US 5,219,564、WO 92/16555、WO 94/04193、WO 94/14758、WO 94/17039、WO 94/18247、WO 94/28024、WO 95/00162、WO 95/11924、WO95/13090、WO 95/33490、WO 96/00080、WO 97/18832、WO 98/41562、WO 98/48837、WO 99/32134、WO 99/32139、WO 99/32140、WO 96/40791、WO 98/32466、WO 95/06058、EP 439 508、WO 97/03106、WO 96/21469、WO 95/13312、EP 921 131、US 5,736,625、WO 98/05363、EP 809 996、US 5,629,384、WO 96/41813、WO 96/07670、US 5,473,034、US 5,516,673、EP 605 963、US 5,382,657、EP 510 356、EP 400 472、EP 183 503およびEP 154 316。
ポリペプチドと活性化されたポリマー分子との結合は、例えば、以下の参考文献に開示されるような任意の従来の方法(これらの参考文献はまた、ポリマー分子の活性化のための適切な方法を開示する)の使用によって実行される:HarrisおよびZalipsky(編)Poly(ethylene glycol) Chemistry and Biological Applications,AZC,Washington;R.F.Taylor,(1991)「Protein immobilisation.Fundamental and applications」,Marcel Dekker,N.Y.;S.S.Wong,(1992),「Chemistry of Protein Conjugation and Crosslinking」,CRC Press,Boca Raton;G.T.Hermansonら(1993),「Immobilized Affinity Ligand Techniques」,Academic Press,N.Y.。
システイン残基のPEG化のため、ポリペプチドは、通常、PEG化の前にジチオスレイトール(DDT)のような還元剤で処理される。還元剤は、その後任意の従来の方法によって(例えば、脱塩によって)除去される。PEGのシステイン残基への結合は、代表的に、適切な緩衝液(pH6〜9)中において、4℃〜25℃の種々の温度で、約16時間までの期間で起こる。システイン残基と結合するための活性化されたPEGポリマーの例としては、以下の直鎖状および分枝状のPEGが挙げられる:ビニルスルホン−PEG(PEG−VS)(例えば、ビニスルホン−mPEG(mPEG−VS);オルトピリジル−ジスルフィド−PEG(PEG−OPSS)(例えば、オルトピリジル−ジスルフィド−mPEG(mPEG−OPSS);ならびにマレイミド−PEG(PEG−MAL)(例えば、マレイミド−mPEG(mPEG−MAL)および分枝状マレイミド−mPEG2(mPEG2−MAL))。
リジンのPEG化には、しばしばPEG−N−ヒドロキシルスクシンイミド(例えば、mPEG−NHSもしくはmPEG2−NHS)、またはエステル(例えば、PEGスクシンイミジルプロピオネート(例えば、mPEG−SPA)もしくはPEGスクシンイミジルブタノエート(例えば、mPEG−SBA))を利用する。ほぼ等モル量のPEGとタンパク質とが混合される場合、1種以上のPEGが、pH8〜9.5、室温で、30分以内にタンパク質に結合され得る。タンパク質アミノ基に対するPEGのモル比が、1に対して1〜5であれば、通常十分である。pHが上昇すると反応速度は上昇し、一方PHが低下すると反応速度は低下する。これらのより反応性の高い活性エステルは生理学的pHで結合し得るが、より反応性の低い誘導体は、代表的に、より高いpHを必要とする。不安定なタンパク質が使用されている場合、低温もまた利用され得る。低温条件下では、より長い反応時間が使用され得る。
N末端PEG化は、N末端アミノ酸のα−アミノ基のpKa値(約7.6〜8.0)とリジンのε−アミノ基のpKa値(約10)との間の差によって促進される。N末端アミノ基のPEG化には、PEG−アルデヒド(例えば、mPEG−プロピオンアルデヒドまたはmPEG−ブチルアルデヒド)をしばしば利用する(これらは、アミンに対してより選択的であり、したがってヒスチジンのイミダゾール基と反応する可能性がより低い);加えて、リジン結合のために使用されるPEG試薬(例えば、mPEG−SPA、mPEG−SBA)はまた、N末端アミンの結合のために使用され得る。N末端アミノ基に対するPEG−アルデヒドの結合は、代表的に、適切な緩衝液(例えば、100mM酢酸ナトリウム、または20mMナトリウムシアノボロヒドライドを含む100mMナトリウムビスホスフェート緩衝液)中において、pH約5.0で一晩、約4℃〜25℃の種々の温度で起こる。有用なN末端PEG化法および化学はまた、米国特許第5,985,265号および同第6,077,939号(これら両方は、本明細書において参考として援用される)に開示される。
代表的に、直鎖状のPEGもしくはmPEGポリマーは、約5kDa、約10kDa、約12kDa、約15kDa、約20kDa、または約30kDaの分子量を有する。分枝状PEG(PEG2もしくはmPEG2)ポリマーは、代表的に、約10kDa、約20kDa、または約40kDaの分子量を有する。いくつかの例では、20kDaまたは40kDaのPEG2のような、より高い分子量の分枝状PEG試薬(例えば、リジンPEG化のためのmPEG2−NHS、システインPEG化のためのmPEG2−MAL、もしくはN−末端PEG化のためのMPEG2−アルデヒドが挙げられる;これら全ては、Nektar Therapeutics,Inc,Huntsville ALから入手可能)が使用され得る。PEG2化合物の分枝構造は比較的大きな分子容を生じ、したがってより少ない結合分子(もしくは1つの結合分子)が、PEG化された分枝の所望の特徴を与え得る。
当業者は、使用される活性法および/または結合化学が、インターフェロン−αポリペプチドの結合基およびポリマーの官能基(例えば、アミノ、ヒドロキシル、カルボキシル、アルデヒドもしくはスルフヒドリル)に依存することを認識している。PEG化は、ポリペプチド上の全ての利用可能な結合基(すなわち、ポリペプチドの表面に露出される結合基)への結合に方向付けられ得るか、または特定の結合基(例えば、システイン残基、リジン残基もしくはN−末端アミノ基)に方向付けられ得る。さらに、この結合は、一工程または段階的様式で(例えば、WO99/55377に開示されるように)実現され得る。
いくつかの例では、ポリマー結合は、可能な限り多数の利用可能なポリマー結合基とポリマー分子とを反応させることを目的とする条件下で行われる。これは、ポリペプチドに対して適切なモル過剰のポリマーによって達成される。活性化されたポリマー分子のポリペプチドに対する代表的なモル比は、約1000−1まで(例えば、約200−1までもしくは約100−1まで)である。いくつかの場合では、この比はある程度低いが、例えば、約50−1、10−1もしくは5−1までである。等モル比もまた使用され得る。
本発明に従って、リンカーを通じてポリマー分子をポリペプチドに結合することが、また検討される。適切なリンカーは当業者に周知である。好ましい例は、塩化シアヌルである(Abuchowskiら(1977),J.Biol.Chem.,252,3578−3581;US4,179,337;Shaferら(1986),J.Polym.Sci.Polym.Chem.(編)24,375−378)。
この結合に続いて、残りの活性化されたポリマー分子は、当該分野で公知の方法に従って(例えば、反応混合物への一級アミンの添加により)ブロックされ、そして得られた不活性化ポリマー分子は適切な方法で除去される。
インターフェロンαのアミノ酸残基への糖分子のインビトロ共有結合は、糖置換基の数またはプロフィールを改変または増加するのに使用され得る。使用される結合様式に依存して、炭水化物が以下に結合される:a)アルギニンおよびヒスチジン(LundbladおよびNoyes Chemical Reagents for Protein Modification,CRC Press Inc.Boca Raton,FI);b)(例えば、C末端アミノ酸残基、アスパラギンもしくはグルタミンの)遊離カルボキシル基;c)遊離スルフヒドリル基(例えば、システイン);d)遊離ヒドロキシル基(例えば、セリン、スレオニン、チロシンもしくはヒドロキシプロリンの遊離ヒドロキシル基);e)芳香族残基(例えば、フェニルアラニンもしくはトリプトファンの芳香族残基)、またはf)グルタミンのアミド基。これらのアミノ酸残基は、インターフェロンαポリペプチドにおいて導入および/もしくは除去され得る糖部分に対する結合基の例を構成する。インビトロ結合の適切な方法は、WO87/05330およびAplinら、CRC Crit Rev.Biochem.,pp.259−306,1981に開示される。タンパク質結合Gln残基およびペプチド結合Gln残基への糖部分またはPEGのインビトロ結合はまた、例えば、Satoら、1996 Biochemistry 35,13072−13080またはEP725145によって記載されるように、トランスグルタミナーゼ(TGase)によって実行され得る。
(糖部分に対する結合)
1以上のグリコシル化部位の導入によって改変されたインターフェロン−αポリペプチドのインビボグリコシル化を達成するため(「非ポリペプチド部分が糖部分である本発明の結合体」の節を参照のこと)、この結合体のポリペプチド部分をコードするヌクレオチド配列が、グリコシル化する真核生物発現宿主に挿入される。発現宿主は、真菌(糸状菌もしくは酵母)、昆虫、哺乳動物細胞から、トランスジェニック植物細胞から、またはトランスジェニック動物から選択され得る。さらに、グリコシル化は、本発明の結合体のポリペプチド部分または遺伝子治療おける本発明のポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を用いて、ヒト体内で達成され得る。1つの局面において、宿主細胞は哺乳動物細胞(例えば、CHO細胞、COS細胞、BHKもしくはHEK293のようなHEK細胞)、または昆虫細胞(例えば、SF9細胞)、または酵母細胞(例えばSaccharomyces cerevisiae、Pichia pastorisもしくは任意の他の適切なグリコシル化宿主(例えば、以下にさらに記載されるような宿主)である。必要に応じて、インビボグリコシル化によってインターフェロン−αポリペプチドに結合された糖部分は、糖転移酵素の使用によって(例えば、Neose,Horsham,PA,USAによって販売されるGlycoAdvanceTM技術を用いて)さらに改変される。これらによって、例えば、CHO細胞による発現およびインビボグリコシル化に続くグリコシル化インターフェロン−αポリペプチドのシアリル化を増進することが可能である。
1以上のグリコシル化部位の導入によって改変されたインターフェロン−αポリペプチドのインビボグリコシル化を達成するため(「非ポリペプチド部分が糖部分である本発明の結合体」の節を参照のこと)、この結合体のポリペプチド部分をコードするヌクレオチド配列が、グリコシル化する真核生物発現宿主に挿入される。発現宿主は、真菌(糸状菌もしくは酵母)、昆虫、哺乳動物細胞から、トランスジェニック植物細胞から、またはトランスジェニック動物から選択され得る。さらに、グリコシル化は、本発明の結合体のポリペプチド部分または遺伝子治療おける本発明のポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を用いて、ヒト体内で達成され得る。1つの局面において、宿主細胞は哺乳動物細胞(例えば、CHO細胞、COS細胞、BHKもしくはHEK293のようなHEK細胞)、または昆虫細胞(例えば、SF9細胞)、または酵母細胞(例えばSaccharomyces cerevisiae、Pichia pastorisもしくは任意の他の適切なグリコシル化宿主(例えば、以下にさらに記載されるような宿主)である。必要に応じて、インビボグリコシル化によってインターフェロン−αポリペプチドに結合された糖部分は、糖転移酵素の使用によって(例えば、Neose,Horsham,PA,USAによって販売されるGlycoAdvanceTM技術を用いて)さらに改変される。これらによって、例えば、CHO細胞による発現およびインビボグリコシル化に続くグリコシル化インターフェロン−αポリペプチドのシアリル化を増進することが可能である。
(有機誘導体化剤に対する結合)
インターフェロン−αポリペプチドの共有結合性改変は、ポリペプチドの結合基を有機誘導化剤と反応させることによって行われ得る。適切な有機誘導体化剤および方法は、当該分野で公知である。例えば、最も一般的なシステイニル残基は、α−ハロアセテート(および対応するアミン)(例えば、クロロ酢酸またはクロロアセトアミド)と反応し、カルボキシメチル誘導体またはカルボキシアミドメチル誘導体を生じる。システイニル残基はまた、ブロモトリフルオロアセトン、α−ブロモ−β(4−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−クロロ水銀ベンゾエート、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−ジアゾールとの反応によって誘導体化される。ヒスチジル残基は、pH5.5〜7でのジエチルピロカルボネートとの反応によって、誘導体化される。なぜなら、この薬剤は、ヒスチジル側鎖に対して相対的に特異的だからである。パラ−ブロモフェナシルブロミドもまた有用である;この反応は、好ましくは0.1Mカコジル酸ナトリウム中で、pH6.0で行われる。リジニルおよびアミノ末端残基は、コハク酸もしくは他のカルボン酸無水物と反応する。これらの薬剤での誘導体化は、リジニル残基の電荷を逆にする効果を有する。α−アミノ含有残基を誘導体化するための他の適切な薬剤としては、イミドエステル(例えば、メチルピコリンイミデート);ピリドキサルリン酸;ピリドキサル;クロロボロヒドライド;トリニトロベンゼンスルホン酸;O−メチルイソ尿素;2,4−ペンタンジオン;およびグリオキシレートとのトランスアミナーゼ触媒反応が挙げられる。アルギニル残基は、一もしくはいくつかの従来の試薬、とりわけフェニルグリオキサール、2,3−ブタンジエン、1,2−シクロヘキサンジオンおよびニンヒドリンとの反応によって改変される。アルギニン残基の誘導体化は、グアニジン官能基の高いpKaのため、アルカリ条件で行われる反応を必要とする。さらに、これらの試薬は、リジンの基およびアルギニンのグアニジノ基と反応し得る。カルボキシル側基(アスパラチルもしくはグルタミル、またはC−末端アミノ酸残基)は、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る(ここで、RおよびR’は、異なるアルキル基(例えば、1−シクロヘキシル−3−(2−モルホリニル−4−エチル)カルボジイミドまたは1−エチル−3−(4−アゾニア−4,4−ジメチルペンチル)カルボジイミド)である)。さらに、アスパラ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ギニル残基およびグルタミニル残基に変換される。
インターフェロン−αポリペプチドの共有結合性改変は、ポリペプチドの結合基を有機誘導化剤と反応させることによって行われ得る。適切な有機誘導体化剤および方法は、当該分野で公知である。例えば、最も一般的なシステイニル残基は、α−ハロアセテート(および対応するアミン)(例えば、クロロ酢酸またはクロロアセトアミド)と反応し、カルボキシメチル誘導体またはカルボキシアミドメチル誘導体を生じる。システイニル残基はまた、ブロモトリフルオロアセトン、α−ブロモ−β(4−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−クロロ水銀ベンゾエート、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−ジアゾールとの反応によって誘導体化される。ヒスチジル残基は、pH5.5〜7でのジエチルピロカルボネートとの反応によって、誘導体化される。なぜなら、この薬剤は、ヒスチジル側鎖に対して相対的に特異的だからである。パラ−ブロモフェナシルブロミドもまた有用である;この反応は、好ましくは0.1Mカコジル酸ナトリウム中で、pH6.0で行われる。リジニルおよびアミノ末端残基は、コハク酸もしくは他のカルボン酸無水物と反応する。これらの薬剤での誘導体化は、リジニル残基の電荷を逆にする効果を有する。α−アミノ含有残基を誘導体化するための他の適切な薬剤としては、イミドエステル(例えば、メチルピコリンイミデート);ピリドキサルリン酸;ピリドキサル;クロロボロヒドライド;トリニトロベンゼンスルホン酸;O−メチルイソ尿素;2,4−ペンタンジオン;およびグリオキシレートとのトランスアミナーゼ触媒反応が挙げられる。アルギニル残基は、一もしくはいくつかの従来の試薬、とりわけフェニルグリオキサール、2,3−ブタンジエン、1,2−シクロヘキサンジオンおよびニンヒドリンとの反応によって改変される。アルギニン残基の誘導体化は、グアニジン官能基の高いpKaのため、アルカリ条件で行われる反応を必要とする。さらに、これらの試薬は、リジンの基およびアルギニンのグアニジノ基と反応し得る。カルボキシル側基(アスパラチルもしくはグルタミル、またはC−末端アミノ酸残基)は、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る(ここで、RおよびR’は、異なるアルキル基(例えば、1−シクロヘキシル−3−(2−モルホリニル−4−エチル)カルボジイミドまたは1−エチル−3−(4−アゾニア−4,4−ジメチルペンチル)カルボジイミド)である)。さらに、アスパラ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ギニル残基およびグルタミニル残基に変換される。
(官能部位のブロッキング)
過剰なポリマー結合は、そのポリマーが結合されるインターフェロン−αポリペプチドの活性の消失をもたらし得るため、官能部位に位置する結合基を除去すること、または結合前に官能部位をブロックすることは、有利であり得る。これらの後者の戦略は、本発明のさらなる局面を構成する(第一戦略は、上記にさらに例示される、例えば、官能部位に近接して配置され得るリジン残基の除去による)。より具体的には、第二戦略に従って、インターフェロン−αポリペプチドと非ポリペプチド部分との間の結合は、このポリペプチドの官能部位が、このポリペプチドの官能基に結合し得るヘルパー分子によってブロックされる条件下で行われる。好ましくは、このヘルパー分子は、ポリペプチドの1つの官能部位(例えば、レセプター、特にI型インターフェロンレセプター)を特異的に認識する分子である。あるいは、このヘルパー分子は、抗体、特にインターフェロン−αポリペプチドを認識するモノクローナル抗体であり得る。特に、このヘルパー分子は、中和モノクローナル抗体であり得る。
過剰なポリマー結合は、そのポリマーが結合されるインターフェロン−αポリペプチドの活性の消失をもたらし得るため、官能部位に位置する結合基を除去すること、または結合前に官能部位をブロックすることは、有利であり得る。これらの後者の戦略は、本発明のさらなる局面を構成する(第一戦略は、上記にさらに例示される、例えば、官能部位に近接して配置され得るリジン残基の除去による)。より具体的には、第二戦略に従って、インターフェロン−αポリペプチドと非ポリペプチド部分との間の結合は、このポリペプチドの官能部位が、このポリペプチドの官能基に結合し得るヘルパー分子によってブロックされる条件下で行われる。好ましくは、このヘルパー分子は、ポリペプチドの1つの官能部位(例えば、レセプター、特にI型インターフェロンレセプター)を特異的に認識する分子である。あるいは、このヘルパー分子は、抗体、特にインターフェロン−αポリペプチドを認識するモノクローナル抗体であり得る。特に、このヘルパー分子は、中和モノクローナル抗体であり得る。
ポリペプチドは、結合を達成する前にヘルパー分子と相互作用し得る。これにより、ポリペプチドの官能部位が遮断されるかまたは保護されて、結果としてポリマーのような非ポリペプチド部分による誘導体化のために利用できなくなることが確実となる。ヘルパー分子からのその溶出に続いて、非ポリペプチド部分とポリペプチドとの間の結合は、少なくとも部分的に保存された官能部位によって回復され得る。
ブロックされた官能部位を有するポリペプチドの、ポリマー、親油性化合物、有機誘導化剤または他の任意の化合物とのその後の結合は、通常の方法で(例えば、「・・・に対する結合」という表題の上記の節に記載されるように)行われる。
ポリペプチドの官能部位の結合からの遮断に使用されるヘルパー分子の性質に関係なく、ヘルパー分子が、その分子の一部に選択された非ポリペプチド部分に対する結合基を全く含まないかほとんど含まないことが、このような基との結合がヘルパー分子からの結合されたポリペプチドの脱離を妨害する場合には望ましい。これによって、ポリペプチドの非遮断部分に存在する結合基との選択的結合が達成され得、そしてこのヘルパー分子を結合の繰り返しサイクルのために再使用することが可能となる。例えば、非ポリペプチド部分が、結合基としてリジンのεアミノ基もしくはN−末端アミノ酸残基を有するPEGのようなポリマー分子である場合、ヘルパー分子が実質的に結合可能なεアミノ基を含まないこと、好ましくはεアミノ基を全く含まないことが所望される。したがって、いくつかの例では、ヘルパー分子は、ポリペプチドの官能部位と結合し得るタンパク質もしくはペプチドであり、このタンパク質もしくはペプチドは、選択された非ポリペプチド部分に対していかなる結合可能な結合基も含まない。
さらなる局面においては、ヘルパー分子は、初めにカラムパッキング材料のような固相(例えば、Sephadexもしくはアガロースビーズ、または表面(例えば、反応容器))に共有結合される。続いて、ポリペプチドは、ヘルパー分子を有するカラム材料にローディングされて、当該分野で公知の方法に従って(例えば、「・・・との結合」という表題の上記の章に記載されるように)結合が行われる。この手順は、ポリペプチド結合体を溶出することによってヘルパー分子から分離することを可能にする。ポリペプチド結合体は、ポリペプチド結合体の実質的分解をもたらさない物理化学的条件下で、従来技術によって溶出される。ポリペプチド結合体を含む流体相は、ヘルパー分子が共有結合したままの固相から分離される。分離は、他の方法で達成され得る。例えば、ヘルパー分子は、特異的結合剤(例えば、ストレプトアビジン)によって認識され得る第二分子(例えば、ビオチン)で誘導体化される。特異的結合剤は、固相に連結され得、それによって、第二ヘルパー−固相カラム(これは、後の溶出の際、ヘルパー分子−第二分子複合体を保持するが、ポリペプチド結合体は保持しない)上の通過を通して、ヘルパー分子−第二分子複合体からのポリペプチド結合の分離を可能にする。ポリペプチド結合体は、任意の適切な形式でヘルパー分子から放出される。脱保護は、ヘルパー分子が、結合するインターフェロン−αの官能部位から解離する条件を提供することによって、達成される。例えば、ポリマーが結合する抗体と抗イディオタイプ抗体との間の複合体は、pHを酸性もしくはアルカリ性pHへと調整することによって解離し得る。
(タグ化インターフェロン−αポリペプチドの結合)
別の局面において、インターフェロン−αポリペプチドは、タグを有する融合タンパク質(すなわち、例えば、ポリペプチドのN末端またはC末端に付加された、代表的に1〜30(例えば、1〜20もしくは1〜15もしくは1〜10もしくは1〜5)のアミノ酸残基で構成されるアミノ酸配列もしくはペプチド)として発現される。タグは、迅速および簡易な精製を可能にするほかに、タグ化ポリペプチドと非ポリペプチド部分との間の結合を達成するのに便利な手段である。特に、タグは、マイクロタイタープレートや他のキャリア(例えば、タグ化ポリペプチドが、そのタグを介して固定される常磁性ビーズ)中での結合を実現するために使用され得る。例えば、マイクロタイタープレートにおけるタグ化ポリペプチドへの結合は、タグ化ポリペプチドが培養ブロスからマイクロタイタープレートに(原則的にいずれの精製もなしで)直接的に固定され得、そして結合に供され得るという利点を有する。これによって、プロセス工程の総数(発現から結合まで)が減少され得る。さらに、タグは、結合されるべき固定されたポリペプチドに対する改善した接触性を保証するスペーサー分子として機能し得る。タグ化ポリペプチドを用いた結合は、本明細書において開示される非ポリペプチド部分のいずれかに対する(例えば、PEGのようなポリマー分子に対する)。
別の局面において、インターフェロン−αポリペプチドは、タグを有する融合タンパク質(すなわち、例えば、ポリペプチドのN末端またはC末端に付加された、代表的に1〜30(例えば、1〜20もしくは1〜15もしくは1〜10もしくは1〜5)のアミノ酸残基で構成されるアミノ酸配列もしくはペプチド)として発現される。タグは、迅速および簡易な精製を可能にするほかに、タグ化ポリペプチドと非ポリペプチド部分との間の結合を達成するのに便利な手段である。特に、タグは、マイクロタイタープレートや他のキャリア(例えば、タグ化ポリペプチドが、そのタグを介して固定される常磁性ビーズ)中での結合を実現するために使用され得る。例えば、マイクロタイタープレートにおけるタグ化ポリペプチドへの結合は、タグ化ポリペプチドが培養ブロスからマイクロタイタープレートに(原則的にいずれの精製もなしで)直接的に固定され得、そして結合に供され得るという利点を有する。これによって、プロセス工程の総数(発現から結合まで)が減少され得る。さらに、タグは、結合されるべき固定されたポリペプチドに対する改善した接触性を保証するスペーサー分子として機能し得る。タグ化ポリペプチドを用いた結合は、本明細書において開示される非ポリペプチド部分のいずれかに対する(例えば、PEGのようなポリマー分子に対する)。
使用されるべき特定のタグの同定は、タグが、ポリペプチドとともに発現され得る限り、および適切な表面もしくはキャリア材料上に固定され得る限り、重要ではない。多くの適切なタグは、例えば、Unizyme Laboratories,Denmarkから市販されている。このようなタグに対する抗体は、例えば、ADI,Aves Lab and Research Diagnosticsから市販されている。
(本発明のポリヌクレオチド)
本発明は、単離された核酸または組み換え型の核酸(本明細書において、やはりポリヌクレオチドを呼ばれる)を提供する。これらは、正確には「本発明の核酸(もしくはポリヌクレオチド)」と呼ばれ、本発明のポリペプチドをコードする。本発明のポリヌクレオチドは、種々の用途に有用である。上記で議論されるように、ポリヌクレオチドは、本発明のポリペプチドを産生するに有用である。加えて、本発明のポリヌクレオチドは、以下でより詳細に記載されるような遺伝子治療、DNAワクチン接種、および免疫治療に有用な発現ベクターに組み込まれ得る。
本発明は、単離された核酸または組み換え型の核酸(本明細書において、やはりポリヌクレオチドを呼ばれる)を提供する。これらは、正確には「本発明の核酸(もしくはポリヌクレオチド)」と呼ばれ、本発明のポリペプチドをコードする。本発明のポリヌクレオチドは、種々の用途に有用である。上記で議論されるように、ポリヌクレオチドは、本発明のポリペプチドを産生するに有用である。加えて、本発明のポリヌクレオチドは、以下でより詳細に記載されるような遺伝子治療、DNAワクチン接種、および免疫治療に有用な発現ベクターに組み込まれ得る。
一局面において、本発明は、各々(a)配列番号16〜30から選択されるポリヌクレオチド配列、またはそれらの相補的ポリヌクレオチド配列;(b)配列番号1〜15および44〜104から選択されるポリペプチドをコードするポリヌクレオチド配列、またはそれらの相補的ポリヌクレオチド配列、から選択されるポリヌクレオチド配列を含む単離された核酸もしくは組換え核酸を提供する。
本発明はまた、各々配列番号1〜15および配列番号44〜104のうちのいずれか1つ(例えば、配列番号1、配列番号3、配列番号8、配列番号12、配列番号47または配列番号53の1つ)と、0〜16個のアミノ酸位置が(例えば、0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15または16個のアミノ酸位置が(例えば、0〜16個の位置が、0〜15個の位置が、0〜14個の位置が、0〜13個の位置が、0〜12個の位置が、0〜11個の位置が、0〜10個の位置が、0〜9個の位置が、0〜8個の位置が、0〜7個の位置が、0〜6個の位置が、0〜5個の位置が、0〜4個の位置が、0〜3個の位置が、0〜2個の位置が、または0〜1個の位置が))異なる配列を含むポリペプチドをコードするポリヌクレオチド配列を含む単離された核酸もしくは組換え核酸を提供する。いくつかの例では、コードされるポリペプチドは、インターフェロンα活性を示す。
本発明はまた、各々配列番号1〜15および配列番号44〜104のうちのいずれか1つ(例えば、配列番号1、配列番号3、配列番号8、配列番号12、配列番号47または配列番号53の1つ)に対して少なくとも約90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%または99%あるいはそれ以上のアミノ酸配列同一性を有する配列を含むポリペプチドをコードするポリヌクレオチド配列を含む単離された核酸もしくは組換え核酸を提供する。いくつかの例では、コードされるポリペプチドは、インターフェロンα活性を示す。
本発明はまた、各々親インターフェロンαポリペプチドの改変体であるポリペプチドをコードするポリヌクレオチド配列を含む単離された核酸もしくは組換え核酸を提供し、コードされる改変体は、少なくとも1つのアミノ酸位置が親インターフェロンαポリペプチド配列と異なる配列を含み、ここで、その改変体配列は、47位にHis、51位にVal、55位にPhe、56位にLeu、58位にTyr、133位にLysおよび140位にSer(位置は配列番号1に対して番号付けされる)のうちの1つ以上を含む。いくつかの例では、親インターフェロンαポリペプチド配列は、天然に存在するヒトインターフェロンαの配列(例えば、配列番号31〜配列番号42のいずれか1つ、または配列番号32+R23K,あるいは本明細書ならびに/またはAllen G.およびDiaz M.O.(1996),(前出)に記載されるような他のhuIFN−α配列)、あるいは天然に存在しない(すなわち、合成の)インターフェロンα(例えば、IFN−αCon1(配列番号43))の配列である。いくつかの例では、改変体配列は、1〜16個のアミノ酸位置が(例えば、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15または16個のアミノ酸位置が(例えば、1〜10個のアミノ酸位置が、1〜5個のアミノ酸位置が、または1〜3個のアミノ酸位置が))親ポリペプチド配列と異なる。いくつかの例では、この改変体はインターフェロンα活性を示す。
別の局面において、本発明は、各々配列番号16〜30のうちの1つの実質的に全長にわたってストリンジェントな条件下でハイブリダイズするポリヌクレオチド配列を含む単離された核酸もしくは組換え核酸を提供し、このポリヌクレオチド配列は、インターフェロンα活性を示すポリペプチドをコードする。
(さらなる局面)
任意の本発明の核酸(上記に記載されるポリヌクレオチドを含む)は、少なくとも1つの付加的なアミノ酸配列を含む融合タンパク質をコードし得る。これらの付加的な配列は、例えば、分泌/局在化配列、ポリペプチドの可溶化もしくは固定化(例えば、細胞表面提示のため)に有用な配列、ポリペプチドの検出および/もしくは精製に有用な配列(例えば、エピトープタグのようなポリペプチド精製配列、ポリヒスチジン配列など)のような配列である。別の局面において、本発明は、1以上の本発明の核酸を含む細胞を提供する。このような細胞は、本発明の核酸によってコードされる1以上のポリペプチドを発現し得る。
任意の本発明の核酸(上記に記載されるポリヌクレオチドを含む)は、少なくとも1つの付加的なアミノ酸配列を含む融合タンパク質をコードし得る。これらの付加的な配列は、例えば、分泌/局在化配列、ポリペプチドの可溶化もしくは固定化(例えば、細胞表面提示のため)に有用な配列、ポリペプチドの検出および/もしくは精製に有用な配列(例えば、エピトープタグのようなポリペプチド精製配列、ポリヒスチジン配列など)のような配列である。別の局面において、本発明は、1以上の本発明の核酸を含む細胞を提供する。このような細胞は、本発明の核酸によってコードされる1以上のポリペプチドを発現し得る。
本発明はまた、本発明の任意の核酸を含むベクターを提供する。このようなベクターとしては、プラスミド、コスミド、ファージ、ウイルス、またはウイルスフラグメントが挙げられる。このようなベクターは発現ベクターを含み、所望される場合、その核酸は、本明細書および以下で議論されるプロモーターを含むプロモーターに作動可能に連結される。さらに、別の局面において、本発明は、賦形剤もしくはキャリア、および本発明の核酸のいずれかのうちの少なくとも1つ、またはベクター、細胞、またはこのような核酸を含む宿主を含有する組成物を提供する。このような組成物は、薬学的組成物であり得、そして賦形剤もしくはキャリアは、薬学的に受容可能な賦形剤およびキャリアであり得る。
本発明はまた、本発明の二つ以上の核酸またはそれらのフラグメント(例えば、組換えのための基質としてのフラグメント)を含有する組成物を包含する。その組成物は、組換え核酸のライブラリーを含み得、そのライブラリーは、上記の少なくとも2、少なくとも3、少なくとも5、少なくとも10、少なくとも20、少なくとも50、または少なくとも100以上の核酸を含む。この核酸は、必要に応じて発現ベクター中にクローン化され、発現ライブラリーを提供する。
本発明の核酸およびそのフラグメント、ならびにそのようなポリヌクレオチドを含むベクターは、適切なキャリア(例えば、薬学的キャリア)と組み合わされて、治療的用途または予防的用途に使用され得る。そのような組成物は、治療上有効な量および/または予防上有効な量の化合物、ならびに薬学的に受容可能なキャリアまたは賦形剤を包含する。そのようなキャリアまたは賦形剤には、生理食塩水、緩衝化生理食塩水、デキストロース、水、グリセロール、エタノール、およびこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。その処方物は、その投与様式に合うはずである。核酸、ポリペプチドおよびタンパク質の投与方法は、当該分野において周知であり、以下でさらに議論される。
本発明はまた、本発明の核酸のいずれかのうちの1つ以上を、(例えば、上で記述された特定の組換え形式で実行されるように)制限エンドヌクレアーゼ、RNaseまたはDNaseで消化することにより産生される組成物;および本発明の1つ以上の核酸を、機械的方法(例えば、超音波処理、ボルテックスなど)でフラグメント化またはせん断することにより産生される組成物を含む。そしてその機械的方法はまた、本明細書に記載の方法における組換えのための基質を提供するのにも使用され得る。本発明はまた、本発明の核酸のいずれかのうちの少なくとも1つを切断することにより産生される組成物を提供する。この切断は、機械的切断、化学的切断、または酵素的切断を含み得、そしてこの酵素的切断は、制限エンドヌクレアーゼ、RNase、またはDNaseでの切断を含み得る。
本発明にさらに含まれるのは、本発明の1つ以上のフラグメント化された核酸を、リボヌクレオチド三リン酸またはデオキシリボヌクレオチド三リン酸および核酸ポリメラーゼの存在下でインキュベートすることを含むプロセスにより生産される組成物である。得られた組成物は、上で記述された組換えフォーマットの多くの形態について組換え混合物を形成する。核酸ポリメラーゼは、RNAポリメラーゼ、DNAポリメラーゼ、またはRNA指向型DNAポリメラーゼ(例えば、「逆転写酵素」)であり得る;このポリメラーゼは、例えば、熱安定性DNAポリメラーゼ(例えば、VENT、TAQなど)であり得る。
同様に、本発明の1つ以上の核酸に対応するオリゴヌクレオチドのセットを含有する組成物は、組換え基質として有用であり、そして本発明の特徴である。便宜のため、これらのフラグメント化された混合物、せん断された混合物、またはオリゴヌクレオチド合成混合物は、フラグメント化された核酸のセットとして言及される。
本発明はまた、インターフェロン−α活性(本発明の少なくとも1つの核酸に変異を導入することまたは本発明の少なくとも1つの核酸を組換えることにより産生される)を示すポリペプチドをコードする、単離された核酸または組換え核酸を提供する。
(ポリヌクレオチドの作製)
本発明のポリヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、および核酸フラグメントは、公知の合成方法に従って、標準的固相法で調製され得る。代表的には、約100塩基までのフラグメントは、個々に合成され、その後、(例えば、酵素的連結法もしくは化学的連結法によって、またはポリメラーゼ媒介性組換え法によって)連結され、任意の所望の連続配列を基本的に形成する。例えば、本発明のポリヌクレオチドおよびオリゴヌクレオチドは、例えば、古典的ホスホラミダイト法(例えば、Beaucageら(1981)Tetrahedron Letters 22:1859〜69に記載の方法)、または、例えば、Matthesら(1984)、EMBO J 3:801〜05に記載の方法を用いて)化学合成により調製され得る(代表的には、自動合成法で実行される)。ホスホラミダイト法に従い、オリゴヌクレオチドが合成され(例えば、自動DNA合成機で合成され)、精製され、アニールされ、連結され、そして適切なベクター中に連結される。
本発明のポリヌクレオチド、オリゴヌクレオチド、および核酸フラグメントは、公知の合成方法に従って、標準的固相法で調製され得る。代表的には、約100塩基までのフラグメントは、個々に合成され、その後、(例えば、酵素的連結法もしくは化学的連結法によって、またはポリメラーゼ媒介性組換え法によって)連結され、任意の所望の連続配列を基本的に形成する。例えば、本発明のポリヌクレオチドおよびオリゴヌクレオチドは、例えば、古典的ホスホラミダイト法(例えば、Beaucageら(1981)Tetrahedron Letters 22:1859〜69に記載の方法)、または、例えば、Matthesら(1984)、EMBO J 3:801〜05に記載の方法を用いて)化学合成により調製され得る(代表的には、自動合成法で実行される)。ホスホラミダイト法に従い、オリゴヌクレオチドが合成され(例えば、自動DNA合成機で合成され)、精製され、アニールされ、連結され、そして適切なベクター中に連結される。
さらに、基本的にどのポリヌクレオチドも、種々の市販の供給源(例えば、Operon Technologies Inc.(Alameda,CA)およびその他多数)のうち、任意の供給源から特別注文され得る。同様に、ペプチドおよび抗体は、種々の供給源(例えば、Celtek Peptides(Nashville,TN);Washington Biotechnology,Inc.(Baltimore MD);Global Peptide Services(Ft.Collin CO)およびその他多数)のうち、任意の供給源から特別注文され得る。
本発明の特定のポリヌクレオチドはまた、インターフェロン−αポリペプチドおよびそれらのポリペプチドフラグメントをコードするポリヌクレオチドにハイブリダイズし得るかまたはPCR増幅し得るオリゴヌクレオチドプローブを用いて、cDNAライブラリー(例えば、代表的な反復配列組換え法におけるような、相同核酸の組換えにより産生されるライブラリー)をスクリーニングすることによって取得され得る。cDNAクローンのスクリーニングおよび単離の手順は、当業者に周知である。そのような技術は、例えば、Berger and Kimmmel,Guide to Molecular Cloning Techniques,Methods in Enzymol.152巻,Acad.Press,Inc.,San Diego,CA(「Berger」);Sambrook(前出)、およびCurrent Protocols in Molecular Biology,Ausubel(前出)に記載されている。本発明のいくつかのポリヌクレオチドは、天然に存在する配列の変更(例えば、突然変異誘発、反復配列組換え(例えば、シャッフリング))、またはオリゴヌクレオチド組換えにより取得され得る。他の場合では、このようなポリヌクレオチドは、コンピュータ内でまたは本明細書に引用される参考文献に記載されるようなオリゴヌクレオチド組換え法を通して作製され得る。
本明細書にさらに詳細に記述のように、本発明のポリヌクレオチドとしては、本発明のポリペプチドをコードするポリヌクレオチド、これらのポリヌクレオチド配列に相補的なポリヌクレオチド配列、および少なくともストリンジェントな条件下で本明細書に規定される配列にハイブリダイズするポリヌクレオチドが挙げられる。コード配列とは、特定のポリペプチドまたは上記ポリペプチドのドメイン、領域、もしくはフラグメントをコードするポリヌクレオチド配列をいう。コード配列は、上に記載のようにインターフェロン活性を示す本発明のポリペプチドをコードし得る。本発明のそのポリヌクレオチドは、RNAの形態であり得るか、またはDNAの形態であり得る。そして、本発明のそのポリヌクレオチドとしては、mRNA、cRNA、合成RNAおよび合成DNA、ならびにcDNAが挙げられ得る。そのポリペプチドは、二本鎖であっても、一本鎖であってもよい。そして一本鎖の場合、そのポリヌクレオチドは、コード鎖であり得るか、または非コード鎖(アンチセンス鎖、相補鎖)であり得る。本発明のポリヌクレオチドは、(i)単離物としての本発明のポリペプチドのコード配列、(ii)例えば、融合タンパク質、プレタンパク質、プレプロタンパク質などをコードするように、1つ以上の追加のコード配列と組み合わせた本発明のポリペプチドのコード配列、(iii)非コード配列(例えば、イントロン、制御エレメント(例えば、プロモーター(例えば、天然に存在するプロモーターまたは組換えプロモーターもしくはシャッフルプロモーター)、ターミネーターエレメント、または適切な宿主細胞中でのコード配列の発現に有効な5’および3’非翻訳領域)と組み合わせた本発明のポリペプチドのコード配列、ならびに/あるいは(iv)コード配列が異種遺伝子である、ベクター、細胞、宿主環境における本発明のポリペプチドのコード配列を含む。
本発明のポリヌクレオチドはまた、代表的な核酸の組成処方物(当業者に知られているように、キャリア、緩衝液、アジュバント、賦形剤などを含む処方物を含む)との組み合わせで見出され得る。ポリヌクレオチドフラグメントは、代表的には少なくとも約200ヌクレオチド塩基(例えば、少なくとも約250塩基、少なくとも約300塩基、少なくとも約350塩基、少なくとも約400塩基、少なくとも約450塩基、少なくとも約460塩基、少なくとも約470塩基、あるいはそれ以上の塩基)を含む。本発明のポリヌクレオチドのヌクレオチドフラグメントは、高ストリンジェントな条件下で本明細書に記載のポリヌクレオチド配列にハイブリダイズし得、そして/または本明細書に記載の本発明のポリペプチドの特性の少なくとも1つを有するアミノ酸配列をコードし得る。
(改変コード配列)
当業者に理解され得るように、コード配列を改変し、特定の宿主中での発現を増大することは好都合であり得る。遺伝コードは、64個の可能性のあるコドンに関して重複しているが、ほとんどの生物は、優先的にこれらのコドンのサブセットを用いる。ある種において最も頻繁に使用されるコドンは、最適コドンと考えられ、それほど頻繁に使用されないコドンは、まれに使用されるコドンまたは低使用のコドン(例えば、Zhang,S.P.ら(1991),Gene 105:61〜72を参照のこと)として分類される。宿主の好ましいコドン使用を反映するように、コドンは置換され得る。これは、「コドンの最適化」または「種コドン(species codon)の偏りについての制御」と呼ばれることのあるプロセスである。
当業者に理解され得るように、コード配列を改変し、特定の宿主中での発現を増大することは好都合であり得る。遺伝コードは、64個の可能性のあるコドンに関して重複しているが、ほとんどの生物は、優先的にこれらのコドンのサブセットを用いる。ある種において最も頻繁に使用されるコドンは、最適コドンと考えられ、それほど頻繁に使用されないコドンは、まれに使用されるコドンまたは低使用のコドン(例えば、Zhang,S.P.ら(1991),Gene 105:61〜72を参照のこと)として分類される。宿主の好ましいコドン使用を反映するように、コドンは置換され得る。これは、「コドンの最適化」または「種コドン(species codon)の偏りについての制御」と呼ばれることのあるプロセスである。
例えば、特定の原核生物宿主または真核生物宿主によって好まれるコドンを含む改変コード配列(例えば、Murray,E.ら(1989)Nuc Acids Res 17:477〜508を参照のこと)が調製され得、翻訳速度を増加したり、または所望の特性(例えば、非最適化配列から産生された転写物と比較して、より長い半減期)を有する組換えRNA転写物を産生する。翻訳終止コドンはまた、宿主の優先度を反映するように改変され得る。例えば、S.cerevisiaeにとって好ましい終止コドンおよび哺乳動物にとって好ましい終止コドンは、それぞれ、UAAおよびUGAである。単子葉植物にとって好ましい終止コドンはUGAであり、一方、昆虫およびE.coliは、終止コドンとしてUAAを使うことを好む(Dalphin,M.E.ら(1996)Nucl.Acids Res.24:216〜218)。
本発明のポリヌクレオチド配列は、本発明のコード配列を種々の理由で変更するために、操作され得る。そしてその変更としては、その遺伝子産物のクローニング、プロセシングおよび/または発現を改変する変更が挙げられるが、これらに限定されない。例えば、変更は当該分野で周知の技術(例えば、新たな制限酵素部位を挿入するための部位指向性突然変異誘発、グリコシル化パターンを変更するための部位指向性突然変異誘発、結合基(例えば、ペグ化もしくは他の結合のための結合基)を導入または除去するための部位指向性突然変異誘発、コドンの優先度を変化させるための部位指向性突然変異誘発、スプライス部位を導入するための部位指向性突然変異誘発など)の技術を用いて導入され得る。
(サイレントバリエーション)
遺伝コードの縮重のために、非常に多くの機能的に同一の核酸は、任意の既定ペプチドをコードする。例えば、以下のコドン表(表5)は、コドンAGA,AGG,CGA,CGC,CGGおよびCGUの全てが、アミノ酸アルギニンをコードすることを示す。従って、アルギニンがコドンにより特定される核酸配列中の各々の部位において、そのコドンは、コードされるポリペプチドを変更することなしに、上で記述された対応するコドンの任意のものに変更され得る。このような核酸バリエーションは、「サイレントバリエーション」である。RNA配列におけるUが、DNA配列のTに対応することは理解されるべきである。
遺伝コードの縮重のために、非常に多くの機能的に同一の核酸は、任意の既定ペプチドをコードする。例えば、以下のコドン表(表5)は、コドンAGA,AGG,CGA,CGC,CGGおよびCGUの全てが、アミノ酸アルギニンをコードすることを示す。従って、アルギニンがコドンにより特定される核酸配列中の各々の部位において、そのコドンは、コードされるポリペプチドを変更することなしに、上で記述された対応するコドンの任意のものに変更され得る。このような核酸バリエーションは、「サイレントバリエーション」である。RNA配列におけるUが、DNA配列のTに対応することは理解されるべきである。
従って、遺伝コードの縮重により、本発明のポリペプチドをコードする多数の核酸配列が産生され得、これらのうちのいくつかは、本明細書で明確に開示される核酸配列に対して最小限の配列同一性を有し得るということは、当業者によって理解される。当業者は、核酸における各々のコドン(AUGおよびUGCを除き、通常はそれぞれメチオニンおよびトリプトファンに対する唯一のコドンである)は、機能的に同じポリペプチドをコードするので、標準的技術により改変され得るということを理解する。従って、ポリペプチドをコードする核酸の各サイレントバリエーションは、記載された任意の配列において暗黙的(implicit)である。本発明はまた、可能性のあるコドン選択に基づいて組み合わせを選択することによりなされ得る、本発明のポリペプチドをコードする核酸配列の、各々および全ての可能性のあるバリエーションを提供する。本発明のポリペプチドをコードする核酸配列に適用される場合、これらの組み合わせは、標準的トリプレット(コドン)遺伝子コード(例えば、表5に記載されているような)に従って作られる。本明細書のあらゆる核酸の、このようなすべてのバリエーションは、遺伝子コードと組み合わせた配列を考慮して、詳細に提供され、そして記述される。技術の1つは、本明細書に連挙された配列の、任意のサイレント置換を十分に生成し得る。
(ポリヌクレオチドの用途)
本発明のポリヌクレオチドには、種々の用途がある。これらの用途は、例えば、本発明のポリペプチドの組換え産生(すなわち、発現)(代表的には、ポリペプチドまたはそのフラグメントをコードする配列を含むプラスミド発現ベクターの発現による);治療剤として;予防薬として;診断用ツールとして;免疫原として;アジュバントとして;相補的核酸または部分的相補的核酸の存在についての診断プローブ(野生型インターフェロン−α核酸の検出を含む);さらなる反応(例えば、新規改変体および/もしくは改善改変体を産生するための反復配列組換え反応または変異反応)の基質として、などである。
本発明のポリヌクレオチドには、種々の用途がある。これらの用途は、例えば、本発明のポリペプチドの組換え産生(すなわち、発現)(代表的には、ポリペプチドまたはそのフラグメントをコードする配列を含むプラスミド発現ベクターの発現による);治療剤として;予防薬として;診断用ツールとして;免疫原として;アジュバントとして;相補的核酸または部分的相補的核酸の存在についての診断プローブ(野生型インターフェロン−α核酸の検出を含む);さらなる反応(例えば、新規改変体および/もしくは改善改変体を産生するための反復配列組換え反応または変異反応)の基質として、などである。
(ベクター、プロモーターおよび発現系)
本発明はまた、上で広く記述されたような核酸配列のうちの1つ以上を含む組換え構築物を含む。その構築物は、本発明の核酸配列が順方向または逆方向に挿入されているベクター(例えば、プラスミド、コスミド、ファージ、ウイルス、細菌人工染色体(BAC)、酵母人工染色体(YAC)などを含む。いくつかの場合、構築物はさらに調節配列(例えば、核酸配列に作動可能に連結されたプロモーターを含む)を含む。適切なベクターおよびプロモーターの多数は、当業者に公知であり、そして市販されている。
本発明はまた、上で広く記述されたような核酸配列のうちの1つ以上を含む組換え構築物を含む。その構築物は、本発明の核酸配列が順方向または逆方向に挿入されているベクター(例えば、プラスミド、コスミド、ファージ、ウイルス、細菌人工染色体(BAC)、酵母人工染色体(YAC)などを含む。いくつかの場合、構築物はさらに調節配列(例えば、核酸配列に作動可能に連結されたプロモーターを含む)を含む。適切なベクターおよびプロモーターの多数は、当業者に公知であり、そして市販されている。
本明細書で有用な分子生物学的技術(ベクターの使用、プロモーターの使用および他の多くの関連するトピックの使用が挙げられる)を記述する一般的な教科書としては、Berger(前出);Sambrook(1989)(前出),およびAbsubel(前出)が挙げられる。例えば、本発明の相同性核酸の産生については、インビトロ増幅方法(ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)、リガーゼ連鎖反応(LCR)、Qβ−レプリカーゼ増幅および他のRNAポリメラーゼ媒介性技術(例えば、NASBA)を含む)に通じた人に指示するために十分な技術の例は、Berger,SambrookおよびAusubel(すべて前出)ならびにMullisら(1987)米国特許第4,683,202号;PCR Protocols:A Guide to Methods and Applications(Innnisら編)Academic Press Inc.San Diego,CA(1990)(「Innnis」);Arnheim&Levinson(1990年10月1日)C&EN 36〜47;The Journal Of NIH Research(1991)3:81〜94;(Kwohら(1989)Proc Natl Acad Sci USA 86:1173〜1177;Guatelliら(1990)Proc Natl Acad Sci USA 87:1874〜1878;Lomeliら(1989)J Clin Chem 35:1826〜1831;Landernら(1988)Science 241:1077〜1080;Van Brunt(1990)Biotechnology 8:291〜294;Wu and Wallace(1989)Gene 4:560〜569;Berringerら(1990)Gene 89:117〜122およびSooknanan and Malek(1995)Biotechnology 13:563〜564)が挙げられる。増幅された核酸をインビトロでクローニングする改良方法は、Wallaceら、米国特許第5,426,039号に記載されている。大きな核酸をPCRによって増幅する改良方法は、Chengら(1994)Nature 369:684〜685およびその中の参考文献に要約されている。その改良方法では、40キロベース(kb)までのPCNアンプリコンが産生される。当業者は、基本的にいかなるRNAも、逆転写酵素およびポリメラーゼを用いて、制限消化、PCR増幅、および配列決定に適した二本鎖DNAへと変えられ得ることを理解する。Ausubel,SambrookおよびBerger(全て前出)を参照のこと。
本発明はまた、本発明のベクターを用いて形質導入された宿主細胞を提供し、組換え技術によって本発明のポリペプチドの産生を提供する。宿主細胞は、本発明のベクターを用いて、(例えば、形質導入されるか、形質転換されるかまたはトランスフェクトされ)遺伝的に操作される。そのベクターは、例えば、クローニングベクターであり得るか、または発現ベクターであり得る。そのベクターは、例えば、プラスミド、ウイルス粒子、ファージなどの形態であり得る。操作された宿主細胞は、プロモーターを活性化するか、形質転換体を選択するか、または遺伝子を増幅するのに適切であるように改変された、従来の栄養培地で培養され得る。その培養条件(温度、pHなど)は、発現用に選択された宿主細胞に対して、以前用いられた条件であり、そしてその培養条件は、当業者に理解され、そして本明細書に引用された参考文献(例えば、Freshney(1994)Culture of Animal Cells,a Manual of Basic Technique,第3版,Wiley−Liss,New Yorkおよびその参考文献を含む)において明白である。
本発明のポリペプチドはまた、非動物細胞(例えば、植物、酵母、真菌、細菌など)中で産生され得る。Sambrook,BergerおよびAusubelに加えて、細胞培養に関する詳細は、例えば、Payneら(1992)Plant Cell Tissue Culture in Liquid Systems John Wilney&Sons,Inc.New York,NY;GamborgおよびPhillips編(1995)Plant Cell,Tissue and Organ Culture;Fundamental Methods Springer Lab Manual,Springer−Verlag(Berlin Heidelberg NY);Atlas&Parks(編)The Handbook of Microbiological Media(1993)CRC Press,Boca Raton,FLにおいて見出される。
本発明のポリヌクレオチドおよびそのフラグメントは、ポリペプチド発現用の種々の発現用発現ベクターのいずれか1つに含まれ得る。このようなベクターには、染色体DNA配列、非染色体DNA配列および合成DNA配列(例えば、SV40、細菌プラスミド、ファージDNA、バキュロウイルス、酵母プラスミド、プラスミドDNAおよびファージDNAの結合体由来のベクター、ウイルスDNA(例えば、ワクチニアウイルス、アデノウイルス、家禽ポックスウイルス(fowl pox virus)、仮性狂犬病ウイルス、アデノ随伴ウイルス、レトロウイルス)およびその他多くのものの誘導体)が挙げられる。遺伝的物質を細胞中に形質導入する任意のベクター、および、複製が所望される場合には、適切な宿主中で複製可能でかつ生存可能なベクターが使用され得る。
発現ベクター中の核酸配列は、適切な転写制御配列(プロモーター)に作動可能に連結され、mRNA合成を指令する。そのようなプロモーターの例としては、以下が挙げられる:LTRプロモーターまたはSV40プロモーター、E.coliのlacプロモーターまたはtrpプロモーター、ファージλPLプロモーター、CMVプロモーター、および原核生物細胞もしくは真核生物細胞またはそのウイルス中で遺伝子の発現を制御することが公知の他のプロモーター。その発現ベクターはまた、翻訳開始のためのリボソーム結合部位、および転写ターミネーターを含む。そのベクターは、必要に応じて、発現を増幅するのに適切な配列(例えば、エンハンサー)を含む。さらに、その発現ベクターは、必要に応じて、1つ以上の選択可能マーカー遺伝子を含み、形質転換された宿主細胞の選択のための表現型上の特性(例えば、真核生物細胞培養物に対するジヒドロ葉酸還元酵素耐性もしくはネオマイシン耐性、またはE.coliにおけるテトラサイクリン耐性もしくはアンピシリン耐性)を提供する。
本発明のポリペプチドをコードする適切なDNA配列、および適切なプロモーターまたは制御配列を含むベクターは、適切な宿主を形質転換し、その宿主にそのポリペプチドを発現させるために使用され得る。適切な発現宿主の例としては、以下が挙げられる:細菌細胞(例えば、E.coli,StreptomycesおよびSalmonella typhimurium);真菌細胞(例えば、Saccaromyces cerevisiae,Pichia pastorisおよびNeurospora crassa);昆虫細胞(例えば、DrosophilaおよびSpodoptera frugiperda);哺乳動物細胞(例えば、CHO,COS,BHK,HEK293またはBowes黒色腫);植物細胞など。全ての細胞または細胞株が、本発明の機能的なポリペプチドおよびそのフラグメントを十分に産生し得る必要があるわけではないということが理解される;例えば、そのポリペプチドの抗原性フラグメントは、細菌発現系または他の発現系において産生され得る。本発明は、使用される宿主細胞に限定されない。
細菌系では、多くの発現ベクターが、そのポリペプチドおよびそのフラグメントの意図された用途に応じて選択され得る。例えば、大量のそのポリペプチドまたはそのフラグメントが、抗体の誘導に必要とされる場合、容易に精製される融合タンパク質の高レベルの発現を指向するベクターが所望され得る。そのようなベクターとしては、配列をコードするヌクレオチドが、ベクター中にインフレームでアミノ末端メチオニンおよびそれに続くβ−ガラクトシダーゼの7残基の配列と連結され得、その結果、ハイブリッドタンパク質が産生される多機能E.coliクローニングおよび発現ベクター(例えば、BLUESCRIPT(Stratagene))が挙げられるが、これらに限定されない;pINベクター(Van Heeke&Schuster(1989)J Biol Chem 264;5503〜5509);pETベクター(Novagen,Madison WI);など。
同様に、酵母Saccaromyces cerivisiaeにおいて、構成的プロモーターまたは誘導性プロモーター(例えば、α−因子、アルコールオキシダーゼおよびPGH)を含む多くのベクターが本発明のポリペプチドの産生のために使用され得る。総説として、Ausubel(前出),Berger(前出),およびGrantら(1987)Methods in Enzymology 153:516〜544を参照のこと。
哺乳動物宿主細胞においては、多数の発現系(例えば、ウイルスベースの系)が使用され得る。アデノウイルスが発現ベクターとして使用される場合、必要に応じてコード配列が、後期プロモーターおよび3部に分かれたリーダー配列からなるアデノウイルス転写/翻訳複合体中に連結され得る。ウイルスゲノムを、非必須なE1およびE3領域中に挿入することにより、感染宿主細胞中で本発明のポリペプチドを発現し得る、生存可能なウイルスを生じる(Logan and Shenk(1984)Proc Natl Acad Sci USA 81:3655〜3659)。さらに、転写エンハンサー(例えば、ラウス肉腫ウイルス(RSV)エンハンサー)は、哺乳動物宿主細胞での発現を増大するために用いられる。宿主細胞、培地、発現系、および産生方法は、種々の哺乳動物インターフェロン−α(例えば、ヒトインターフェロン−α)のクローニングおよび発現について公知のものを含む。
(さらなる発現要素)
特定の開始シグナルは、本発明のポリヌクレオチドコード配列および/またはそのフラグメントの効率的な翻訳を補助し得る。これらのシグナルは、例えば、ATG開始コドンおよびその隣接配列を含み得る。コード配列、コード配列の開始コドンおよび上流の配列が適切な発現ベクター中に挿入された場合、さらなる翻訳制御シグナルは、必要とされ得ない。しかし、コード配列(例えば、成熟タンパク質コード配列)またはその一部分のみが、挿入された場合、ATG開始コドンを含む外因性核酸転写制御シグナルが提供されねばならない。さらに、開始コドンは、挿入部分全体の転写を保証するために、正確なリーディングフレーム中に存在しなければならない。外因性転写エレメントおよび開始コドンは、種々の起源を有し得、天然および合成の両方のものであり得る。発現効率は、使用中の細胞系に適したエンハンサーの含有により増大され得る。(例えば、Scharf D.ら(1994)Results Probl Cell Differ20:125〜62;およびBittnerら(1987)Methods in Enzymol 153:516〜544を参照のこと)。
特定の開始シグナルは、本発明のポリヌクレオチドコード配列および/またはそのフラグメントの効率的な翻訳を補助し得る。これらのシグナルは、例えば、ATG開始コドンおよびその隣接配列を含み得る。コード配列、コード配列の開始コドンおよび上流の配列が適切な発現ベクター中に挿入された場合、さらなる翻訳制御シグナルは、必要とされ得ない。しかし、コード配列(例えば、成熟タンパク質コード配列)またはその一部分のみが、挿入された場合、ATG開始コドンを含む外因性核酸転写制御シグナルが提供されねばならない。さらに、開始コドンは、挿入部分全体の転写を保証するために、正確なリーディングフレーム中に存在しなければならない。外因性転写エレメントおよび開始コドンは、種々の起源を有し得、天然および合成の両方のものであり得る。発現効率は、使用中の細胞系に適したエンハンサーの含有により増大され得る。(例えば、Scharf D.ら(1994)Results Probl Cell Differ20:125〜62;およびBittnerら(1987)Methods in Enzymol 153:516〜544を参照のこと)。
(分泌/局在化配列)
本発明のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドはまた、例えば、分泌/局在化配列をコードする核酸にインフレームで融合され得、ポリペプチドの発現を所望の細胞コンパートメント、膜もしくは細胞小器官に標的化するか、またはポリペプチドの分泌を細胞膜周辺腔(に方向付けるか、)もしくは細胞培養培地中に方向付ける。そのような配列は当業者に公知であり、そのような配列として、分泌リーダーまたはシグナルペプチド、細胞小器官標的化配列(例えば、核局在化配列、ER保持シグナル、ミトコンドリア輸送配列、葉緑体輸送シグナル)、膜局在化/アンカー配列(例えば、終止トランスファー配列、GPIアンカー配列)などが挙げられる。
本発明のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドはまた、例えば、分泌/局在化配列をコードする核酸にインフレームで融合され得、ポリペプチドの発現を所望の細胞コンパートメント、膜もしくは細胞小器官に標的化するか、またはポリペプチドの分泌を細胞膜周辺腔(に方向付けるか、)もしくは細胞培養培地中に方向付ける。そのような配列は当業者に公知であり、そのような配列として、分泌リーダーまたはシグナルペプチド、細胞小器官標的化配列(例えば、核局在化配列、ER保持シグナル、ミトコンドリア輸送配列、葉緑体輸送シグナル)、膜局在化/アンカー配列(例えば、終止トランスファー配列、GPIアンカー配列)などが挙げられる。
(発現宿主)
さらなる局面において、本発明は、上記の本発明の核酸、ベクターまたは他の構築物の任意のものを含有する宿主細胞に関する。その宿主細胞は、真核生物細胞(例えば、哺乳乳動物細胞、酵母細胞または植物細胞)であっても原核生物細胞(例えば、細菌細胞)であってもよい。その構築物の宿主細胞中への導入は、インビボ、エキソビボまたはインビトロの方法について、リン酸カルシウムトランスフェクション、DEAE−デキストラン媒介性トランスフェクション、エレクトロポレーション、遺伝子銃もしくはワクチン銃、注射または他の一般的技術により達成され得る(例えば、Davis、L.,Dibner,M.,and Battey,I.(1986)Basic Methods in Molecular Biologyを参照のこと)。
さらなる局面において、本発明は、上記の本発明の核酸、ベクターまたは他の構築物の任意のものを含有する宿主細胞に関する。その宿主細胞は、真核生物細胞(例えば、哺乳乳動物細胞、酵母細胞または植物細胞)であっても原核生物細胞(例えば、細菌細胞)であってもよい。その構築物の宿主細胞中への導入は、インビボ、エキソビボまたはインビトロの方法について、リン酸カルシウムトランスフェクション、DEAE−デキストラン媒介性トランスフェクション、エレクトロポレーション、遺伝子銃もしくはワクチン銃、注射または他の一般的技術により達成され得る(例えば、Davis、L.,Dibner,M.,and Battey,I.(1986)Basic Methods in Molecular Biologyを参照のこと)。
宿主細胞系統は、必要に応じて、挿入される配列の発現を調節する能力または発現タンパク質を所望の様式で処理する能力に関して選択される。このようなタンパク質の改変として、アセチル化、カルボキシル化、グリコシル化、リン酸化、脂質化(lipidation)、アシル化が挙げられるが、これらに限定されない。翻訳後プロセシング(タンパク質の「プレ(pre)」形態または「プレプロ(prepro)」形態を切断する)はまた、正確な挿入、フォールディングおよび/または機能のために重要であり得る。種々の宿主細胞(例えば、E.coli,Bacillus sp.,酵母または哺乳動物の細胞(例えば、CHO、HeLa、BHK、MDCK、HEK293、WI38など))は、そのような翻訳後の活性について、特異的細胞性機構および特徴的機序を有しており、そして導入される外来タンパク質の正確な改変およびプロセシングを保証するように選択され得る。
安定な発現は、組換えタンパク質の、長期で多産の生産のために使用され得る。例えば、本発明のポリペプチドを安定に発現する細胞株は、ウイルスの複製起点または内因性発現エレメントおよび選択可能マーカー遺伝子を含む発現ベクターを用いて、形質導入される。そのベクターの導入に続いて、細胞は、1日〜2日間にわたって富化培地中で増殖され、その後、選択培地に切り替えられ得る。選択可能なマーカーの目的は、選択への耐性を与えることであり、そして選択可能マーカーの存在は、導入される配列を首尾よく発現する細胞の増殖および回収を可能にする。例えば、安定に形質転換された細胞の耐性集塊は、その細胞型に適した組織培養技術を用いて増殖され得る。
本発明のポリペプチドをコードするヌクレオチド配列を用いて形質転換された宿主細胞は、必要に応じて、コードされたタンパク質の発現および細胞培養物からの回収に適した条件下で、培養される。組換え細胞により産生されたポリペプチドは、使用される配列および/またはベクターに応じて、分泌されるか、膜に結合されるか、または細胞内に含まれ得る。当業者に理解されるように、本発明のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドを含む発現ベクターは、成熟ポリペプチドの、原核生物細胞または真核生物細胞の膜を通しての分泌を指向するシグナル配列で設計され得る。
(追加配列)
本発明のポリヌクレオチドは、必要に応じて、インフレームでマーカー配列(例えば、コードされたポリペプチドの精製および/または検出を促進する)に融合されたコード配列を含む。そのような精製部分配列には、金属キレートペプチド(例えば、固定化された金属上での精製を可能にするヒスチジン−トリプトファンモジュール)、グルタチオンに結合する配列(例えば、GST)、ヘマグルチニン(HA)タグ(インフルエンザヘマグルチニンタンパク質に由来するエピトープに対応する;Wilson,I.ら(1984)Cell 37:767)、マルトース結合タンパク質配列、FLAGS延長/親和性精製系において使用されるFLAGエピトープなどが挙げられるが、これらに限定されない。精製ドメインとポリペプチド配列との間の、プロテアーゼ−切断可能ポリペプチドリンカー配列の含有は、精製を促進するのに有用である。
本発明のポリヌクレオチドは、必要に応じて、インフレームでマーカー配列(例えば、コードされたポリペプチドの精製および/または検出を促進する)に融合されたコード配列を含む。そのような精製部分配列には、金属キレートペプチド(例えば、固定化された金属上での精製を可能にするヒスチジン−トリプトファンモジュール)、グルタチオンに結合する配列(例えば、GST)、ヘマグルチニン(HA)タグ(インフルエンザヘマグルチニンタンパク質に由来するエピトープに対応する;Wilson,I.ら(1984)Cell 37:767)、マルトース結合タンパク質配列、FLAGS延長/親和性精製系において使用されるFLAGエピトープなどが挙げられるが、これらに限定されない。精製ドメインとポリペプチド配列との間の、プロテアーゼ−切断可能ポリペプチドリンカー配列の含有は、精製を促進するのに有用である。
例えば、本明細書に記載の組成物および方法において使用可能な1つの発現ベクターは、エンテロキナーゼ切断部位から分離されたポリヒスチジン領域に融合された本発明のポリペプチドを含む融合タンパク質の発現を提供する。そのヒスチジン残基は、IMIAC(固定化金属イオン親和性クロマトグラフィー、Porathら(1992)Protein Expression and Purification 3:263〜281に記載のように)による精製を促進する。一方、そのエンテロキナーゼ切断部位は、所望のポリペプチドをポリヒスチジン領域から分離する方法を提供する。pGEXベクター(Promega;Madison,WI)は、必要に応じて、外来ペプチドを、グルタチオンS−トランスフェラーゼ(GST)との融合タンパク質として発現するために使用され得る。一般に、そのような融合タンパク質は可溶性であり、リガンド−アガロースビーズ(例えば、GST−融合物の場合には、グルタチオン−アガロース)に対する吸着、次いで遊離リガンドの存在下での抽出により溶解した細胞から容易に精製され得る。
本明細書に記載の組成物および方法のさらなる構築物は、タンパク質およびそれらをコードする核酸を提供する。この構築物は、例えば、本明細書に記載のように、Ig分子(例えば、ヒトIgGのFc(「結晶化可能なフラグメント」つまりフラグメント補体結合)ヒンジ、CH2ドメインおよびCH3ドメイン(ならびにそれらをコードするヌクレオチド配列)に融合された本発明のポリペプチド(または1つ以上のそのフラグメント)とを含む。Fcは、細胞上の抗体レセプターおよび補体のC1q成分への結合を担う、抗体の一部である。これらの融合タンパク質またはそのフラグメントおよびそれらをコードする核酸は、必要に応じて、予防薬物および/もしくは治療薬物として、または診断用具として、有用である(また、例えば、Challita−Eid,P.ら(1998)J Immunol 160:3419〜3426;Sturmhoefel,K.ら(1999)Cancer Res 59:4964〜4972を参照のこと)。
(ポリペプチド産生および回収)
適切な宿主株の形質導入および宿主株の適切な細胞密度までの増殖に続き、選択されたプロモーターは適切な手段(例えば、温度変更または化学的誘導)により誘導される。そして細胞は、さらなる期間培養される。細胞は、代表的には、遠心分離により回収され、機械的手段または化学的手段により崩壊され、そしてその結果生じた粗製抽出物はさらなる精製のために保持される。タンパク質の発現に使用される真核生物細胞または細菌細胞は、任意の便利な方法(凍結融解循環、超音波処理、機械的崩壊、もしくは細胞溶解剤の使用、または当業者に周知の他の方法)により崩壊され得る。
適切な宿主株の形質導入および宿主株の適切な細胞密度までの増殖に続き、選択されたプロモーターは適切な手段(例えば、温度変更または化学的誘導)により誘導される。そして細胞は、さらなる期間培養される。細胞は、代表的には、遠心分離により回収され、機械的手段または化学的手段により崩壊され、そしてその結果生じた粗製抽出物はさらなる精製のために保持される。タンパク質の発現に使用される真核生物細胞または細菌細胞は、任意の便利な方法(凍結融解循環、超音波処理、機械的崩壊、もしくは細胞溶解剤の使用、または当業者に周知の他の方法)により崩壊され得る。
記述のように、多くの細胞(細菌細胞、植物細胞、動物(特に哺乳動物)および古細菌系(archaebacterial origin)を含む)の培養および産生に関する多くの参考文献が、入手可能である。例えば、Sambrook,Ausubel,およびBerger(全て前出)、ならびにFreshney(1994) Culture of Animal Cells,a Manual of Basic Technique,第3版,Wiley−Liss,New Yorkおよびこの文献中に引用されている参考文献;DoyleおよびGriffiths(1997) Mammalian Cell Culture:Essential Techniques John Wiley and Sons,NY;Humason(1979) Animal Tissue Techniques, 第4版 W.H.Freeman and Company;およびRicciardelliら.(1989) In vitro Cell Dev Biol 25:1016−1024を参照のこと。植物細胞培養および再生については、例えば、Payneら.(1992) Plant Cell and Tissue Culture in Liquid Systems John Wiley & Sons,Inc.New York,NY;GamborgおよびPhillips(編)(1995) Plant Cell,Tissue and Organ Culture;Fundamental Methods Springer Lab Manual,Springer−Verlag(Berlin Heidelberg New York) and Plant Molecular Biology(1993) R.R.D.Croy (編) Bios Scientific Publishers,Oxford,U.K.ISBN 0 12 198370 6を参照のこと。細胞培養培地は、一般に、AtlasおよびParks(編) The Handbook of Microbiological Media (1993) CRC Press,Boca Raton,FLに示される。細胞培養のためのさらなる情報は、Sigma−Aldrich,Inc(St Louis,MO)からのLife Science Research Cell Culture Catalogue(「Sigma−LSRCCC」)ならびに例えば、Sigma−Aldrich,Inc(St Louis,MO)からのPlant Culture Catalogueおよび別冊(「Sigma−PCCS」)などのような入手可能な商業用印刷物において見出される。
本発明のポリペプチドは、組換え細胞培養物から当該分野で周知の多くの方法のうちの任意の方法(硫酸アンモニウム沈殿またはエタノール沈殿、酸抽出、アニオン交換クロマトグラフィーまたはカチオン交換クロマトグラフィー、ホスホセルロースクロマトグラフィー、疎水性相互作用クロマトグラフィー、アフィニティクロマトグラフィー(例えば、本明細書に記載のタッギングシステムの任意のものの使用)、ヒドロキシアパタイトクロマトグラフィー、およびレクチンクロマトグラフィー)により、回収ならびに精製され得る。タンパク質の再フォールディング工程は、所望の場合、成熟タンパク質またはそのフラグメントの立体配置を完成させる際に使用され得る。最終的に、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)が、最終精製工程において使用され得る。記述された参考文献(前出)に加えて、種々の精製方法(例えば、Sandana(1997) Bioseparation of Proteins,Academic Press,Inc.;Bollagら.(1996) Protein Methods,第2版 Wiley−Liss,NY;Walker(1996) The Protein Protocols Handbook Humana Press,NJ;HarrisおよびAngal(1990) Protein Purification Applications:A Practical Approach IRL Press at Oxford,Oxford,England;Harris and Angal Protein Purification Methods:A Practical Approach IRL Press at Oxford,Oxford,England;Scopes(1993) Protein Purification:Principles and Practice 第3版 Springer Verlag,NY;JansonおよびRyden(1998) Protein Purification:Principles,High Resolution Methods and Applications,第2版 Wiley−VCH,NY;ならびにWalker(1998) Protein Protocols on CD−ROM Humana Press,NJに記載されているものを含む)は、当該分野で周知である。
(インビトロ発現系)
無細胞転写/翻訳系がまた、本発明のポリヌクレオチドを用いて本発明のポリペプチドを生成するために使用され得る。いくつかのこのような系は、市販されている。インビトロでの転写および翻訳のプロトコルに対する一般的なガイドは、Tymms(1995) In vitro Transcription and Translation Protocols:Methods in Molecular Biology Volume 37,Garland Publishing,NYにおいて見出される。
無細胞転写/翻訳系がまた、本発明のポリヌクレオチドを用いて本発明のポリペプチドを生成するために使用され得る。いくつかのこのような系は、市販されている。インビトロでの転写および翻訳のプロトコルに対する一般的なガイドは、Tymms(1995) In vitro Transcription and Translation Protocols:Methods in Molecular Biology Volume 37,Garland Publishing,NYにおいて見出される。
(インビボでの使用および適用)
本発明のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドまたは、このポリヌクレオチドの相補体(例えば、アンチセンスまたはリボザイム分子を含む)は、必要に応じて細胞に投与されて、治療的に有用なプロセスを達成するか、または、治療的に有用な生成物を発現する。これらのインビボでの適用(遺伝子治療を含む)は、遺伝子発現が細胞において変更され得る多数の技術を含む。このような方法としては、例えば、本発明のポリペプチドのような治療的および/または予防的に有用なポリペプチドの発現のための遺伝子の導入が挙げられる。
本発明のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドまたは、このポリヌクレオチドの相補体(例えば、アンチセンスまたはリボザイム分子を含む)は、必要に応じて細胞に投与されて、治療的に有用なプロセスを達成するか、または、治療的に有用な生成物を発現する。これらのインビボでの適用(遺伝子治療を含む)は、遺伝子発現が細胞において変更され得る多数の技術を含む。このような方法としては、例えば、本発明のポリペプチドのような治療的および/または予防的に有用なポリペプチドの発現のための遺伝子の導入が挙げられる。
(インビボでのポリペプチド発現)
本発明のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドは、当業者に周知の技術を用いるインビボ治療適用に特に有用である。例えば、培養細胞を、少なくとも1種の本発明のポリヌクレオチド(DNAまたはRNA)、および/または、例えば、少なくとも1種の抗原、サイトカイン、他の同時刺激分子、アジュバントなどをコードする他のポリヌクレオチド配列を用いて、エキソビボで加工され、加工された細胞が次いで、患者にもどされる。細胞はまた、インビボで、本発明のポリペプチドおよび/または抗原性ペプチドを含む、1種以上のポリペプチドの発現のために、インビボで加工され得る。
本発明のポリペプチドをコードするポリヌクレオチドは、当業者に周知の技術を用いるインビボ治療適用に特に有用である。例えば、培養細胞を、少なくとも1種の本発明のポリヌクレオチド(DNAまたはRNA)、および/または、例えば、少なくとも1種の抗原、サイトカイン、他の同時刺激分子、アジュバントなどをコードする他のポリヌクレオチド配列を用いて、エキソビボで加工され、加工された細胞が次いで、患者にもどされる。細胞はまた、インビボで、本発明のポリペプチドおよび/または抗原性ペプチドを含む、1種以上のポリペプチドの発現のために、インビボで加工され得る。
生物体のインビボでの形質導入および発現のために適切な多数のウイルスベクターが公知である。このようなベクターとしては、レトロウイルスベクター(例えば、Miller,Curr Top Microbiol Immunol(1992)158:1−24;SalmonsおよびGunzburg(1993)Human Gene Therapy 4:129−141;Millerら(1994)Methods in Enzymology 217:581−599を参照のこと)およびアデノ随伴ウイルスベクター(Carter(1992)Curr Opinion Biotech 3:533−539;Muzcyzka(1992)Curr Top Microbiol Immunol.158:97−129において総説されている)が挙げられる。使用される他のウイルスベクターとしては、Jolly(1994)Cancer Gene Therapy1:51−64;Latchman(1994)Molec Biotechnol 2:179−195;およびJohanningら(1995)Nucl Acids Res 23:1495−1501に一般的に記載されているような、アデノウイルスベクター、ヘルペスウイルスベクターおよびシンドビスウイルスベクターが挙げられる。
一局面において、ポックスウイルスベクターが使用され得る。ポックスウイルスベクターは、本発明のポリペプチドをコードするポリヌクレオチド配列を用いてトランスフェクトされ、そして、予防的適用、治療的適用および診断的適用において有用であり、ここで、免疫応答の増強(例えば、T細胞増殖の増加または改善)が望ましい。例えば、Berencsiら、J Infect Dis(2001)183(8):1171−9;Rosenwirthら、Vaccine 2001 Feb 8;19(13−14):1661−70;Kittlesen.ら、J Immunol(2000)164 (8):4204−11;Brownら、Gene Ther 2000 7(19):1680−9;Kanesa−thasanら、Vaccine(2000)19(4−5):483−91;Sten(2000)Drug 60(2):249−71で議論されているウイルスベクターを参照のこと。このようなベクターおよび受容可能な賦形剤を含む組成物がまた、本発明の特徴である。
遺伝子治療および遺伝的ワクチンは、慢性感染性疾患(例えば、HIV感染症、ウイルス性肝炎)、ならびに、非感染性疾患(癌および酵素不全のような先天性の欠損のいくつかの形態)を治療するための方法を提供し、そして、このような方法は、本発明のポリヌクレオチド(例えば、このようなポリヌクレオチドを含むベクターおよび細胞)と共に用いされ得る。核酸およびベクターを細胞内に導入するためのいくつかのアプローチが、インビボ、エキソビボおよびインビトロで用いられており、本発明のポリヌクレオチド、およびこのようなポリヌクレオチドを含むベクターと共に用いられ得る。これらのアプローチは、リポソームベースの遺伝子送達(DebsおよびZhu(1993)WO 93/24640ならびに米国特許第5,641,662号;ManninoおよびGould−Fogerite(1988)BioTechniques 6(7):682−691;Rose,米国特許第号5,279,833;Brigham(1991)WO 91/06309;およびFelgnerら(1987)Proc Natl Acad Sci USA 84:7413−7414;Brighamら(1989)Am J Med Sci 298:278−281;Nabelら(1990)Science 249:1285−1288;Hazinskiら(1991)Am J Resp Cell Molec Biol 4:206−209;ならびにWangおよびHuang(1987)Proc Natl Acad Sci USA 84:7851−7855);アデノウイルスベクター媒介性の遺伝子送達(例えば、癌を処置するため(例えば、Chenら(1994)Proc Natl Acad Sci USA 91:3054−3057;Tongら(1996)Gynecol Oncol 61:175−179;Claymanら(1995)Cancer Res.5:1−6;O’Malleyら(1995)Cancer Res 55:1080−1085;Hwangら(1995)Am J Respir Cell Mol Biol 13:7−16;Haddadaら(1995)Curr Top Microbiol Immunol 1995(Pt.3):297−306;Addisonら(1995)Proc Natl Acad Sci USA 92:8522−8526;Colakら(1995)Brain Res 691:76−82;Crystal(1995)Science 270:404−410;Elshamiら(1996)Human Gene Ther 7:141−148;Vincentら(1996)J Neurosurg 85:648−654を参照のこと)などを含む。特に、単純MuLVベクターに関して、レトロウイルスゲノムの一部として治療的ポリヌクレオチド配列を有する複製欠損型レトロウイルスベクターがまた用いられる。例えば、Millerら(1990)Mol Cell Biol 10:4239(1990);Kolberg(1992)J NIH Res 4:43およびCornettaら(1991)Hum Gene Ther 2:215)を参照のこと。リガンド特異的なカチオンベースの輸送系に結合した核酸輸送(WuおよびWu(1988)J Biol Chem,263:14621−14624)がまた用いられる。裸のDNA発現ベクターがまた記載されている(Nabelら(1990),前出);Wolfら(1990)Science,247:1465−1468)。一般に、これらのアプローチは、本発明のポリペプチドをコードする核酸を適切なベクターに組み込むことによって本発明に適合され得る。
本発明の核酸を患者に導入することによって本発明に適合され得る遺伝子治療プロトコルを記載する、一般的な文書としては、例えば、Robbins(1996)Gene Therapy Protocols,Humana Press,NJおよびJoyner(1993)Gene Targeting:A Practical Approach,IRL Press,Oxford,Englandが挙げられる。
(アンチセンス技術)
遺伝子置換核酸としての本発明の核酸の発現に加えて、この核酸はまた、例えば、核酸の発現がもはや細胞内で所望でない場合に、本発明の核酸の発現をダウンレギュレートするための、発現のセンスおよびアンチセンスの抑制に有用である。同様に、本発明の核酸、または、そのサブ配列もしくはアンチセンス配列もまた用いて、天然に存在する相同な核酸の発現をブロックし得る。種々のセンスおよびアンチセンスが当該分野で公知であり、例えば、LichtensteinおよびNellen(1997)Antisense Technology:A Practical Approach IRL Press at Oxford University,Oxford,EnglandならびにAgrawal(1996)Antisense Therapeutics Humana Press,NJ、ならびに、これらに引用される参考文献に示されている。
遺伝子置換核酸としての本発明の核酸の発現に加えて、この核酸はまた、例えば、核酸の発現がもはや細胞内で所望でない場合に、本発明の核酸の発現をダウンレギュレートするための、発現のセンスおよびアンチセンスの抑制に有用である。同様に、本発明の核酸、または、そのサブ配列もしくはアンチセンス配列もまた用いて、天然に存在する相同な核酸の発現をブロックし得る。種々のセンスおよびアンチセンスが当該分野で公知であり、例えば、LichtensteinおよびNellen(1997)Antisense Technology:A Practical Approach IRL Press at Oxford University,Oxford,EnglandならびにAgrawal(1996)Antisense Therapeutics Humana Press,NJ、ならびに、これらに引用される参考文献に示されている。
(プローブとしての使用)
また意図されるのは、ポリヌクレオチドの使用であり、このポリヌクレオチドは、本明細書中でオリゴヌクレオチドとも呼ばれ、代表的に、少なくとも12塩基、好ましくは、少なくとも15塩基、より好ましくは、少なくとも20塩基、少なくとも30塩基、もしくは少なくとも50塩基、またはそれ以上の塩基を有し、高度にストリンジェントな条件下で本発明のポリヌクレオチドまたはそのフラグメントにハイブリダイズする。このポリヌクレオチドは、上記のような方法に従って、プローブ、プライマー、センス因子およびアンチセンス因子などとして使用され得る。
また意図されるのは、ポリヌクレオチドの使用であり、このポリヌクレオチドは、本明細書中でオリゴヌクレオチドとも呼ばれ、代表的に、少なくとも12塩基、好ましくは、少なくとも15塩基、より好ましくは、少なくとも20塩基、少なくとも30塩基、もしくは少なくとも50塩基、またはそれ以上の塩基を有し、高度にストリンジェントな条件下で本発明のポリヌクレオチドまたはそのフラグメントにハイブリダイズする。このポリヌクレオチドは、上記のような方法に従って、プローブ、プライマー、センス因子およびアンチセンス因子などとして使用され得る。
(核酸ハイブリダイゼーション)
核酸は、代表的には溶液中で、これらが会合しているときに「ハイブリダイズ」している。核酸は、水素結合、溶媒除去、塩基スタッキングなどのような種々の十分に特徴付けられた物理化学的な力によってハイブリダイズする。核酸のハイブリダイゼーションに対するさらなるガイドは、Tijssen(1993)Laboratory Techniques in Biochemistry and Molecular Biology−−Hybridization with Nucleic Acid Probes,part I,chapter 2,「Overview of principles of hybridization and the strategy of nucleic acid probe assays」(Elsevier,New York)(本明細書中以後「Tjissen」)ならびにAusubel,前出、HamesおよびHiggins(1995)Gene Probes 1,IRL Press at Oxford University Press,Oxford,England(HamesおよびHiggins 1)に見出され、そして、HamesおよびHiggins(1995)Gene Probes 2,IRL Press at Oxford University Press,Oxford,England(HamesおよびHiggins 2)は、DNAおよびRNA(オリゴヌクレオチドを含む)の合成、標識、検出および定量についての詳細を提供する。
核酸は、代表的には溶液中で、これらが会合しているときに「ハイブリダイズ」している。核酸は、水素結合、溶媒除去、塩基スタッキングなどのような種々の十分に特徴付けられた物理化学的な力によってハイブリダイズする。核酸のハイブリダイゼーションに対するさらなるガイドは、Tijssen(1993)Laboratory Techniques in Biochemistry and Molecular Biology−−Hybridization with Nucleic Acid Probes,part I,chapter 2,「Overview of principles of hybridization and the strategy of nucleic acid probe assays」(Elsevier,New York)(本明細書中以後「Tjissen」)ならびにAusubel,前出、HamesおよびHiggins(1995)Gene Probes 1,IRL Press at Oxford University Press,Oxford,England(HamesおよびHiggins 1)に見出され、そして、HamesおよびHiggins(1995)Gene Probes 2,IRL Press at Oxford University Press,Oxford,England(HamesおよびHiggins 2)は、DNAおよびRNA(オリゴヌクレオチドを含む)の合成、標識、検出および定量についての詳細を提供する。
2つの核酸配列が実質的に同一であるという指標は、2つの分子が、少なくともストリンジェントな条件下で互いにハイブリダイズするということである。句「〜に特異的にハイブリダイズする」とは、その配列が、複雑な混合(例えば、総細胞)DNAまたはRNA中に存在する場合に、ストリンジェントな条件下での、特定のヌクレオチド配列のみに対する1つの分子の結合、二重鎖化またはハイブリダイゼーションをいう。「実質的に結合する」とは、プローブ核酸と標的核酸との間の相補的なハイブリダイゼーションをいい、ハイブリダイゼーション培地のストリンジェンシーを低下させて、標的ポリヌクレオチド配列の所望の検出を達成し得る、わずかなミスマッチを含む。
核酸ハイブリダイゼーション実験(例えば、サザンハイブリダイゼーションおよびノザンハイブリダイゼーション)の文脈における「ストリンジェントなハイブリダイゼーション洗浄条件」および「ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件」は、配列依存性であり、異なる環境パラメータの下で異なる。核酸のハイブリダイゼーションに対するさらなるガイドは、Tijssen(1993)前出ならびにHamesおよびHiggins 1ならびにHamesおよびHiggins 2,前出に見出される。
本発明の目的のためには、一般に、「高度にストリンジェント」なハイブリダイゼーションおよび洗浄条件が選択されて、これらは、所望のイオン強度およびpHにおける特定の配列についての熱融点(Tm)よりも約5℃低くなるように選択される(以下に記載されるように、高度にストリンジェントな条件はまた、比較用語で言及され得る)。Tmは、(所望のイオン強度およびpH下で)50%の試験配列が、好ましくはマッチしたプローブにハイブリダイズする温度である。言い換えると、Tmは、核酸二重鎖が所定の条件下で50%変性している温度を意味し、これは、核酸ハイブリッドの安定性の直接的な指標を表す。従って、Tmは、ヘリックスからランダムコイルへの変遷の中間点に対応する温度に対応し;これは、ヌクレオチドの長いストレッチについての長さ、ヌクレオチドの組成およびイオン強度に依存する。代表的には、「ストリンジェントな条件」下で、プローブは、その標的サブ配列にハイブリダイズするが、他の配列にはハイブリダイズしない。「非常にストリンジェントな条件」とは、特定のプローブに対するTmに等しくなるように選択される。
ハイブリダイゼーション後、ハイブリダイズしていない核酸物質が、一連の洗浄により除去され得、そのストリンジェンシーは、所望の結果に依存して調節され得る。低いストリンジェンシーの洗浄条件(例えば、高塩濃度および低温を用いる)は、感度を高めるが、非特異的なハイブリダイゼーションシグナルおよび高いバックグラウンドシグナルを生じ得る。より高いストリンジェンシーの条件(例えば、低塩濃度およびハイブリダイゼーション温度に近い高温を用いる)は、代表的には特異的なシグナルのみを残したまま、バックグラウンドシグナルを低下させる。Rapley,R.およびWalker,J.M.編,Molecular Biomethods Handbook(Humana Press,Inc.1998)(本明細書中、以下「RapleyおよびWalker」)(これらは、その全体が、あらゆる目的のために本明細書中に参考として援用される)を参照のこと。
DNA−DNA二重鎖のTmは、以下の等式(1)を用いて推定され得る:
Tm(℃)=81.5℃+16.6(log10M)+0.41(%G+C)−0.72(%f)−500/n
ここで、Mは、単価カチオン(通常はNa+)のモル濃度であり、(%G+C)は、グアノシン(G)およびシトシン(C)ヌクレオチドの割合であり、(%f)は、ホルムアミドの割合であり、そして、nは、ハイブリッドのヌクレオチド塩基の数(すなわち、長さ)である。RapleyおよびWalker,前出を参照のこと。
Tm(℃)=81.5℃+16.6(log10M)+0.41(%G+C)−0.72(%f)−500/n
ここで、Mは、単価カチオン(通常はNa+)のモル濃度であり、(%G+C)は、グアノシン(G)およびシトシン(C)ヌクレオチドの割合であり、(%f)は、ホルムアミドの割合であり、そして、nは、ハイブリッドのヌクレオチド塩基の数(すなわち、長さ)である。RapleyおよびWalker,前出を参照のこと。
RNA−DNA二重鎖のTmは、以下の等式(2)を用いて推定され得る:
Tm(℃)=79.8℃+18.5(log10M)+0.58(%G+C)−11.8(%G+C)2−0.56(%f)−820/n
ここで、Mは一価カチオン(通常はNa+)であり、(%G+C)は、グアノシン(G)およびシトシン(C)ヌクレオチドの割合であり、(%f)は、ホルムアミドの割合であり、そして、nは、ハイブリッドのヌクレオチド塩基の数(すなわち、長さ)である。Id。上記の等式1および2は、代表的に、約100〜200ヌクレオチドより長いハイブリッド二重鎖についてのみ正確である。同書。
Tm(℃)=79.8℃+18.5(log10M)+0.58(%G+C)−11.8(%G+C)2−0.56(%f)−820/n
ここで、Mは一価カチオン(通常はNa+)であり、(%G+C)は、グアノシン(G)およびシトシン(C)ヌクレオチドの割合であり、(%f)は、ホルムアミドの割合であり、そして、nは、ハイブリッドのヌクレオチド塩基の数(すなわち、長さ)である。Id。上記の等式1および2は、代表的に、約100〜200ヌクレオチドより長いハイブリッド二重鎖についてのみ正確である。同書。
50ヌクレオチドより短い核酸配列のTmは、以下のように算出され得る:
Tm(℃)=4(G+C)+2(A+T)
ここで、A(アデニン)、C、T(チミン)およびGは、対応するヌクレオチドの数である。
Tm(℃)=4(G+C)+2(A+T)
ここで、A(アデニン)、C、T(チミン)およびGは、対応するヌクレオチドの数である。
サザンブロットまたはノザンブロットにおける、フィルター上に100以上の相補的な残渣を有する相補的な核酸のハイブリダイゼーションのためのストリンジェントなハイブリダイゼーション条件の例は、42℃にて、1mgのヘパリンを含む50% ホルマリン(またはホルムアミド)であり、ハイブリダイゼーションは、一晩行なわれる。ストリンジェントな洗浄条件の例は、65℃にて15分間の0.2×SSC洗浄である(SSC緩衝液の説明についてはSambrook前出を参照のこと)。しばしば、高ストリンジェンシーの洗浄が、低ストリンジェンシーの洗浄に先立ち、バックグラウンドプローブシグナルを除く。低ストリンジェンシー洗浄の例は、40℃にて15分間の2×SSCである。高ストリンジェンシーの洗浄条件の例は、72℃にて約15分間の0.15M NaClである。例えば、100ヌクレオチド以上の二重鎖についての中程度のストリンジェンシーの洗浄の例は、45℃にて15分間の1×SSCである。例えば100ヌクレオチド以上の二重鎖についての低ストリンジェンシー洗浄の例は、40℃にて15分間の4〜6×SSCである。短いプローブ(例えば、約10〜50ヌクレオチド)については、ストリンジェントな条件は、代表的には、pH7.0〜8.3にて、約1.0M未満のNa+イオンの塩濃度、代表的には、約0.01〜1.0MのNa+イオン濃度(または他の塩)を含み、温度は代表的に、少なくとも約30℃である。ストリンジェントな条件はまた、ホルムアミドのような不安定化剤の添加により達成され得る。
一般に、特定のハイブリダイゼーションアッセイにおいて無関係のプローブについて観察されるものの2×または2.5×〜5×(これ以上)の信号雑音比は、特異的なハイブリダイゼーションの検出を示す。本発明の文脈における、2つの配列間の少なくともストリンジェントなハイブリダイゼーションの検出は、例えば、本明細書中の配列表に提供される本発明の核酸に対する比較的強い構造類似性または相同性を示す。
上記のように、「高度にストリンジェント」な条件は、所定のイオン強度およびpHにおける、特定の配列についての熱融点(Tm)よりも約5℃低く選択される。目的のヌクレオチド配列(例えば、プローブ)に近いか、または、同一な標的配列は、高ストリンジェンシーな条件下で同定され得る。より低いストリンジェンシー条件は、あまり相補的でない配列に適している。例えば、RapleyおよびWalker;Sambrook(全て前出)を参照のこと。
比較ハイブリダイゼーションを用いて、本発明の核酸を同定し得、そして、この比較ハイブリダイゼーション法は、本発明の核酸を識別する好ましい方法である。本発明の文脈における2つのヌクレオチド配列間の高度にストリンジェントなハイブリダイゼーションの検出は、例えば、本明細書中の配列表に提供される核酸に対する、比較的強い構造類似性/または相同性を示す。2つのヌクレオチド配列間の高度にストリンジェントなハイブリダイゼーションは、ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件により検出されるものよりも高い、構造、ヌクレオチド塩基組成、配列または順序の類似性もしくは相同性の程度を示す。特に、本発明の文脈における高度にストリンジェントなハイブリダイゼーションの検出は、例えば、本明細書中の配列表に提供される核酸に対して、強力な構造類似性または構造相同性(例えば、ヌクレオチド構造、塩基組成、配列または順序)を示す。例えば、ストリンジェントな条件下で、本明細書中の例示的な核酸にハイブリダイズする試験核酸を同定することが望ましい。
従って、ストリンジェントなハイブリダイゼーションの1つの指標は、本発明の列挙される核酸(例えば、配列番号16〜30の核酸配列、および、これらの相補的なポリヌクレオチド配列)のうちの1つに、高度にストリンジェントな条件下で(または、非常にストリンジェントな条件下、または超高度なストリンジェンシーのハイブリダイゼーション条件下で、もしくは、超−超高度なストリンジェンシーのハイブリダイゼーション条件下で)、ハイブリダイズする能力である。ストリンジェントなハイブリダイゼーション条件(例えば、高度なストリンジェント、超高度なストリンジェンシー、または、超−超高度なストリンジェンシーのハイブリダイゼーション条件を含む)および洗浄条件は、任意の試験核酸について、容易に実験的に決定され得る。
例えば、高度にストリンジェントなハイブリダイゼーション条件および洗浄条件を決定する際に、ハイブリダイゼーション条件および洗浄条件は、選択された一連の判定基準が満たされるまで、(例えば、温度を増加させること、塩濃度を減少させること、界面活性剤の濃度を増加させること、および/またはハイブリダイゼーションまたは洗浄中の有機溶媒(例えば、ホルマリン)の濃度を増加させることによって)次第に増加される。例えば、ハイブリダイゼーション条件および洗浄条件は、配列番号16〜30から選択される1つ以上の核酸配列およびその相補的なポリヌクレオチド配列を含むプローブが、マッチしていない標的に対するプローブのハイブリダイゼーションについて観察されたものに対して少なくとも2.5×、そして必要に応じて、5×以上の信号対雑音比で、完全にマッチした相補的標的(再度、配列番号16〜30から選択される1つ以上の核酸配列およびその相補的なポリヌクレオチド配列)に結合するまで、次第に増加される。この場合、マッチしていない標的は、例えば、公知のインターフェロン核酸配列(例えば、本出願の出願時に、GenBankまたはGENESEQのような公的データベース中に存在するインターフェロン核酸配列)に対応する核酸である。
試験核酸は、完全にマッチした相補的な標的に、少なくともプローブに対して1/2ハイブリダイズする場合に、すなわち、完全にマッチするプローブが、完全にマッチする相補的標的に、マッチしていない標的核酸(例えば、上記のような公知のインターフェロン−α核酸)のいずれかに対するハイブリダイゼーションについて観察されるものの、少なくとも約2.5×〜10×、代表的には、5×〜10×の信号対雑音比で結合する条件下での標的に対するプローブのハイブリダイゼーションの、少なくとも1/2の信号対雑音比でハイブリダイズする場合に、プローブ核酸に特異的にハイブリダイズすると言われる。このような核酸のいくつかについて、ストリンジェントな条件は、コードオリゴヌクレオチドに対して完全に相補的なオリゴヌクレオチドが、上記のような公知のインターフェロン−α配列に対応するコントロール核酸完全に相補的なオリゴヌクレオチドのハイブリダイゼーションについてのものの、少なくとも約5×高い信号対雑音比でハイブリダイズするように選択される。
超高度なストリンジェンシーのハイブリダイゼーション条件および洗浄条件は、完全にマッチした相補的な標的核酸に対するプローブの結合についての信号対雑音比が、マッチしていない標的核酸(例えば、上記のような公知のインターフェロン−α核酸)のいずれかに対するハイブリダイゼーションについて観察されたものの、少なくとも10×高くなるまで、増加される。このような条件下で、完全にマッチした相補的標的核酸のものの少なくとも1/2の信号対雑音比でハイブリダイズする標的核酸は、超高度なストリンジェンシー条件下でプローブに結合すると言われる。
同様に、なお高いレベルのストリンジェンシーが、関連するハイブリダイゼーションアッセイのハイブリダイゼーション条件および/または洗浄条件を次第に増加させることによって決定され得る。例えば、ハイブリダイゼーション条件および洗浄条件のストリンジェンシーは、完全にマッチした相補的標的核酸に対するプローブの結合についての信号対雑音比が、マッチしていない標的核酸(例えば、上記のような公知のインターフェロンα核酸)に対するハイブリダイゼーションについて観察されたものの、少なくとも10×、20×、50×、100×または500×になるまで、増加される。このような条件下で、完全にマッチした相補的標的核酸のものの少なくとも1/2の信号対雑音比でハイブリダイズする標的核酸は、超−超高度なストリンジェンシーの条件下でプローブに結合すると言われる。
超高度な、および超−超高度なストリンジェンシーの条件下で、配列番号16〜30により表される核酸にハイブリダイズする標的核酸が、本発明の1つの特徴である。このような核酸の例としては、所定の核酸配列と比較して、1または2〜3のサイレントもしくは保存的な核酸置換を有する核酸が挙げられる。
(配列組換えのための基質および形式)
本発明のポリヌクレオチドおよびそのフラグメントは、必要に応じて、種々の組換えおよび再帰的な配列組換え反応のいずれかのための基質として使用され、さらに、例えば、所望の特性を有するポリペプチドをコードするさらなるポリヌクレオチドを生成するために、例えば、Ausubel,Berger and Sambrookに示されるような標準的なクローニング法で種々の組換えおよび再帰的な配列組換え反応を使用するために使用される。種々のそのような反応は公知であり、本発明者らおよびその共同研究者らによって開発された方法を含む。
本発明のポリヌクレオチドおよびそのフラグメントは、必要に応じて、種々の組換えおよび再帰的な配列組換え反応のいずれかのための基質として使用され、さらに、例えば、所望の特性を有するポリペプチドをコードするさらなるポリヌクレオチドを生成するために、例えば、Ausubel,Berger and Sambrookに示されるような標準的なクローニング法で種々の組換えおよび再帰的な配列組換え反応を使用するために使用される。種々のそのような反応は公知であり、本発明者らおよびその共同研究者らによって開発された方法を含む。
本明細書に記載される1つ以上の特性を有する分子を生成および同定するためのプロトコルを生成する種々の多様性が利用可能であり、当該分野で記載されている。これらの手順は、別個に、および/または組み合わされて使用されて、1つ以上の核酸の改変体または核酸のセット、ならびにコードされたタンパク質の改変体が生成され得る。個々にそして集合的に、これらの手順は、例えば、新しくかつ/または改善された特徴を有する核酸、タンパク質、経路、細胞および/または生物を操作するかまたは迅速に進化させるために有用な、多様化された核酸および核酸のセット(例えば、核酸ライブラリーが挙げられる)を生成する強力で広範に利用可能な方法を提供する。区別および分類は明瞭さのために次の議論の中でなされるが、これらの技術が多くの場合相互に排他的ではないことが理解される。実際に、種々の方法が、多様な配列改変体を入手するために、単独でまたは組み合わせて、同時にまたは連続して使用され得る。
本明細書で記載される多様性を生成する手順のいずれかの結果は、1つ以上の核酸の生成であり得、これらの核酸は、望ましい特性を有するかもしくは望ましい特性を与える核酸、または望ましい特性を有するかもしくは望ましい特性を与えるタンパク質をコードする核酸について選択またはスクリーニングされ得る。本明細書の1つ以上の方法または当業者に利用可能な他の方法による多様化の後、生成された任意の核酸が所望の活性もしくは特性(例えば、インターフェロンαレセプターに対する変化した結合親和性、変化した抗ウイルス活性もしくは抗増殖活性、TH1分化を誘導する変化した能力、サイトカイン産生を誘導もしくは阻害する変化した能力)について選択され得る。これは、例えば、自動化されたもしくは自動化可能な形式で、当該分野におけるアッセイならびにこの節および以下の実施例の節で議論される本発明のアッセイのうちのいずれかによって検出し得る任意の活性を同定することを含み得る。種々の関連する特性(または関連しない特性さえも)が、実施者の判断により同時にまたは連続して評価され得る。
本明細書に記載されるようなポリペプチドをコードする改変された核酸配列を生成するための種々の多様性を生成する方法の説明は、以下の公報およびその中で引用される参考文献に見出される:Soong,Nら(2000)「Molecular breeding of viruses」Nat Genet 25(4):436−439;Stemmerら(1999)「Molecular breeding of viruses for targeting and other clinical properties」Tumor Targeting 4:1−4;Nessら(1999)「DNA Shuffling of subgenomic sequences of subtilisin」Nature Biotechnology 17:893−896;Changら(1999)「Evolution of a cytokine using DNA family shuffling」Nature Biotechnology 17:793−797;MinshullおよびStemmer(1999)「Protein evolution by molecular breeding」Current Opinion in Chemical Biology 3:284−290;Christiansら(1999)「Directed evolution of thymidine kinase for AZT phosphorylation using DNA family shuffling」Nature Biotechnology 17:259−264;Crameriら(1998)「DNA shuffling of a family of genes from diverse species accelerates directed evolution」Nature 391:288−291;Crameriら(1997)「Molecular evolution of an arsenate detoxification pathway by DNA shuffling,」Nature Biotechnology 15:436−438;Zhangら(1997)「Directed evolution of an effective fucosidase from a galactosidase by DNA shuffling and screening」Proc. Natl. Acad. Sci. USA 94:4504−4509;Pattenら(1997)「Applications of DNA Shuffling to Pharmaceuticals and Vaccines」Current Opinion in Biotechnology 8:724−733;Crameriら(1996)「Construction and evolution of antibody−phage libraries by DNA shuffling」Nature Medicine 2:100−103;Crameriら(1996)「Improved green fluorescent protein by molecular evolution using DNA shuffling」Nature Biotechnology 14:315−319;Gatesら(1996)「Affinity selective isolation of ligands from peptide libraries through display on a lac repressor ’headpiece dimer’」Journal of Molecular Biology 255:373−386;Stemmer(1996)「Sexual PCR and Assembly PCR」In:The Encyclopedia of Molecular Biology. VCH Publishers,New York. pp.447−457;CrameriおよびStemmer(1995)「Combinatorial multiple cassette mutagenesis creates all the permutations of mutant and wildtype cassettes」BioTechniques 18:194−195;Stemmerら(1995)「Single−step assembly of a gene and entire plasmid form large numbers of oligodeoxy−ribonucleotides」Gene,164:49−53;Stemmer(1995)「The Evolution of Molecular Computation」Science 270:1510;Stemmer(1995)「Searching Sequence Space」Bio/Technology 13:549−553;Stemmer(1994)「Rapid evolution of a protein in vitro by DNA shuffling」Nature 370:389−391;ならびにStemmer(1994)「DNA shuffling by random fragmentation and reassembly:In vitro recombination for molecular evolution.」Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91:10747−10751。
用語「シャッフリング」は、同一でない配列間の組換え示すために本明細書で使用され、いくつかの例では、シャッフリングは、相同組換えまたは非相同組換え(例えば、cre/loxおよび/またはflp/frt系)による交差を包含し得る。シャッフリングは、種々様々な形式(例えば、インビトロシャッフリング形式およびインビボシャッフリング形式、コンピュータ内での(in silico)シャッフリング形式、二本鎖もしくは一本鎖テンプレートのいずれかを用いるシャッフリング形式、プライマーベースのシャッフリング形式、核酸の断片化ベースのシャッフリング形式ならびにオリゴヌクレオチド媒介性シャッフリング形式(これらのすべては同一でない配列間の組換え事象に基づき、本明細書で以下により詳細に記載されるかまたは参照される)、ならびに他の類似の組換えベースの形式が挙げられる)を使用することによって行われ得る。
多様性を生成する変異方法としては、例えば、部位指向性の変異誘発(Lingら(1997)「Approaches to DNA mutagenesis:an overview」Anal Biochem. 254(2):157−178;Daleら(1996)「Oligonucleotide−directed random mutagenesis using the phosphorothioate method」Methods Mol. Biol. 57:369−374;Smith(1985)「In vitro mutagenesis」Ann. Rev. Genet. 19:423−462;Botstein & Shortle(1985)「Strategies and applications of in vitro mutagenesis」Science 229:1193−1201;Carter(1986)「Site−directed mutagenesis」Biochem. J. 237:1−7;およびKunkel(1987)「The efficiency of oligonucleotide directed mutagenesis」in Nucleic Acids & Molecular Biology(Eckstein,F. and Lilley,D.M.J.編,Springer Verlag,Berlin));ウラシルを含むテンプレートを用いる変異誘発(Kunkel(1985)「Rapid and efficient site−specific mutagenesis without phenotypic selection」Proc. Natl. Acad. Sci. USA 82:488−492;Kunkelら(1987)「Rapid and efficient site−specific mutagenesis without phenotypic selection」Methods in Enzymol. 154,367−382;およびBassら(1988)「Mutant Trp repressors with new DNA−binding specificities」Science 242:240−245);オリゴヌクレオチド指向性の変異誘発(Methods in Enzymol. 100:468−500(1983);Methods in Enzymol. 154:329−350(1987);Zoller & Smith(1982)「Oligonucleotide−directed mutagenesis using M13−derived vectors:an efficient and general procedure for the production of point mutations in any DNA fragment」Nucleic Acids Res. 10:6487−6500;Zoller & Smith(1983)「Oligonucleotide−directed mutagenesis of DNA fragments cloned into M13 vectors」Methods in Enzymol. 100:468−500;およびZoller & Smith(1987)「Oligonucleotide−directed mutagenesis:a simple method using two oligonucleotide primers and a single−stranded DNA template」Methods in Enzymol. 154:329−350);ホスホロチオエート改変型DNA変異誘発(Taylorら(1985)「The use of phosphorothioate−modified DNA in restriction enzyme reactions to prepare nicked DNA」Nucl. Acids Res. 13:8749−8764;Taylorら(1985)「The rapid generation of oligonucleotide−directed mutations at high frequency using phosphorothioate−modified DNA」Nucl. Acids Res. 13:8765−8787(1985);Nakamaye & Eckstein(1986)「Inhibition of restriction endonuclease Nci I cleavage by phosphorothioate groups and its application to oligonucleotide−directed mutagenesis」Nucl. Acids Res. 14:9679−9698;Sayersら(1988)「Y−T Exonucleases in phosphorothioate−based oligonucleotide−directed mutagenesis」Nucl. Acids Res. 16:791−802;およびSayersら(1988)「Strand specific cleavage of phosphorothioate−containing DNA by reaction with restriction endonucleases in the presence of ethidium bromide」Nucl. Acids Res. 16:803−814);ギャップ二重鎖DNAを用いる変異誘発(Kramerら(1984)「The gapped duplex DNA approach to oligonucleotide−directed mutation construction」Nucl. Acids Res. 12:9441−9456;Kramer & Fritz(1987)Methods in Enzymol.「Oligonucleotide−directed construction of mutations via gapped duplex DNA」154:350−367;Kramerら(1988)「Improved enzymatic in vitro reactions in the gapped duplex DNA approach to oligonucleotide−directed construction of mutations」Nucl. Acids Res. 16:7207;およびFritzら(1988)「Oligonucleotide−directed construction of mutations:a gapped duplex DNA procedure without enzymatic reactions in vitro」Nucl. Acids Res. 16:6987−6999)が挙げられる。
さらなる適切な方法としては、ポイントミスマッチ修復(Kramerら(1984)「Point Mismatch Repair」Cell 38:879−887),修復不全の宿主株を用いる変異誘発(Carter et al.(1985)「Improved oligonucleotide site−directed mutagenesis using M13 vectors」Nucl. Acids Res. 13:4431−4443;およびCarter(1987)「Improved oligonucleotide−directed mutagenesis using M13 vectors」Methods in Enzymol. 154:382−403),欠失変異誘発(Eghtedarzadeh & Henikoff(1986)「Use of oligonucleotides to generate large deletions」Nucl. Acids Res. 14:5115),制限選択および制限増殖(Wells et al.(1986)「Importance of hydrogen−bond formation in stabilizing the transition state of subtilisin」Phil. Trans. R. Soc. Lond. A 317:415−423),全遺伝子合成による変異誘発(Nambiarら(1984)「Total synthesis and cloning of a gene coding for the ribonuclease S protein」Science 223:1299−1301;SakamarおよびKhorana(1988)「Total synthesis and expression of a gene for the a−subunit of bovine rod outer segment guanine nucleotide−binding protein(transducin)」Nucl. Acids Res. 14:6361−6372;Wellsら(1985)「Cassette mutagenesis:an efficient method for generation of multiple mutations at defined sites」Gene 34:315−323;ならびにGrundstromら(1985)「Oligonucleotide−directed mutagenesis by microscale ’shot−gun’ gene synthesis」 Nucl. Acids Res. 13:3305−3316),二本鎖切断修復(Mandecki(1986)「Oligonucleotide−directed double−strand break repair in plasmids of Escherichia coli:a method for site−specific mutagenesis」Proc. Natl. Acad. Sci. USA,83:7177−7181;ならびにArnold(1993)「Protein engineering for unusual environments」Current Opinion in Biotechnology 4:450−455)が挙げられる。上記方法の多くについてのさらなる詳細は、Enzymology Volume 154におけるMethodsに見出され得、これはまた、種々の変異誘発方法に伴うトラブルシューティングの問題についての有用な調節を記載する。
る。
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種々の多様性を生成する方法に関連するさらなる詳細は、以下の米国特許、PCT公報およびPCT出願、ならびにEPO公報に見出され得る:Stemmerに対する米国特許第5,605,793号(1997年2月25日),「Methods for In vitro Recombination」;Stemmerらに対する米国特許第5,811,238号(1998年9月22日)「Methods for Generating Polynucleotides having Desired Characteristics by Iterative Selection and Recombination」;Stemmerらに対する米国特許第5,830,721号(1998年11月3日),「DNA Mutagenesis by Random Fragmentation and Reassembly」;Stemmerらに対する米国特許第5,834,252号(1998年11月10日)「End−Complementary Polymerase Reaction」;Minshullらに対する米国特許第5,837,458号(1998年11月17日),「Methods and Compositions for Cellular and Metabolic Engineering」;WO 95/22625,StemmerおよびCrameri,「Mutagenesis by Random Fragmentation and Reassembly」;StemmerおよびLipschutzによるWO 96/33207「End Complementary Polymerase Chain Reaction」;StemmerおよびCrameriによるWO 97/20078「Methods for Generating Polynucleotides having Desired Characteristics by Iterative Selection and Recombination」;MinshullおよびStemmerによるWO 97/35966「Methods and Compositions for Cellular and Metabolic Engineering」;PunnonenらによるWO 99/41402「Targeting of Genetic Vaccine Vectors」;PunnonenらによるWO 99/41383「Antigen Library Immunization」;PunnonenらによるWO 99/41369「Genetic Vaccine Vector Engineering」;PunnonenらによるWO 99/41368「Optimization of Immunomodulatory Properties of Genetic Vaccines」;StemmerおよびCrameriによるEP 752008「DNA Mutagenesis by Random Fragmentation and Reassembly」;StemmerによるEP 0932670「Evolving Cellular DNA Uptake by Recursive Sequence Recombination」;StemmerらによるWO 99/23107「Modification of Virus Tropism and Host Range by Viral Genome Shuffling」;AptらによるWO 99/21979「Human Papillomavirus Vectors」;del CardayreらによるWO 98/31837「Evolution of Whole Cells and Organisms by Recursive Sequence Recombination」;PattenおよびStemmerによるWO 98/27230「Methods and Compositions for Polypeptide Engineering」;StemmerらによるWO 98/27230「Methods for Optimization of Gene Therapy by Recursive Sequence Shuffling and Selection」、WO 00/00632,「Methods for Generating Highly Diverse Libraries」、WO 00/09679,「Methods for Obtaining in vitro Recombined Polynucleotide Sequence Banks and Resulting Sequences」、ArnoldらによるWO 98/42832「Recombination of Polynucleotide Sequences Using Random or Defined Primers」、ArnoldらによるWO 99/29902「Method for Creating Polynucleotide and Polypeptide Sequences」、VindによるWO 98/41653「An in vitro Method for Construction of a DNA Library」、BorchertらによるWO 98/41622「Method for Constructing a Library Using DNA Shuffling」、ならびにPatiおよびZarlingによるWO 98/42727「Sequence Alterations using Homologous Recombination」;PattenらによるWO 00/18906「Shuffling of Codon−Altered Genes」;del CardayreらによるWO 00/04190「Evolution of Whole Cells and Organisms by Recursive Recombination」;CrameriらによるWO 00/42561「Oligonucleotide Mediated Nucleic Acid Recombination」;SelifonovおよびStemmerによるWO 00/42559「Methods of Populating Data Structures for Use in Evolutionary Simulations」;SelifonovらによるWO 00/42560「Methods for Making Character Strings,Polynucleotides & Polypeptides Having Desired Characteristics」;WelchらによるPCT/US00/26708「Use of Codon−Varied Oligonucleotide Synthesis for Synthetic Shuffling」;ならびにAffholterによるPCT/US01/06775「Single−Stranded Nucleic Acid Template−Mediated Recombination and Nucleic Acid Fragment Isolation」。
配列改変方法(例えば、変異、組換えなど)のうちの数種の異なる一般的なクラスは、本発明に利用可能であり、例えば、上および以下に示される。以下は、本発明の文脈において多様性を生成するために好ましい形式(例えば、特定の組換えベースの多様性生成形式)のうちの様々な型のいくつかを例示する。
核酸は、上の参考文献で議論される種々の技術(例えば、組換えられるべき核酸のDNAse消化、その後の核酸の連結および/またはPCR再構築)のいずれかによってインビトロで組換えられ得る。例えば、性的PCR変異誘発が、インビトロで、DNA分子と異なるが関連するDNA配列との間で、配列類似性に基づいて、そのDNA分子のランダムな(または疑似的にランダムな、あるいはランダムでない)断片化が組換えに続く場合に使用され得、その後ポリメラーゼ伸長反応によって交差が固定される。このプロセスおよび多くのプロセスの改変形が上の参考文献のうちの数個(例えば、Stemmer(1994)Proc. Natl. Acad. Sci. USA 91:10747−10751)に記載されている。
同様に、核酸は、インビボで、例えば、細胞中の核酸間で組換えが起こるようにすることによって、再帰的に組換えられ得る。多くのそのようなインビボ組換え形式は、上に示される参考文献に示される。そのような形式は、他の形式と同様に、必要に応じて、目的の核酸間の直接的な組換えを提供するか、または目的の核酸を含むベクター、ウイルス、プラスミドなどの間の組換えを提供する。そのような手順に関連する詳細は、上に示される参考文献に見出される。
全ゲノム組換え方法はまた、細胞または他の生物の全ゲノムが組換えられる場合に使用され得、必要に応じて、所望のライブラリー成分(例えば、本発明の経路に対応する遺伝子)を含むゲノム組換え混合物をスパイクする工程を包含する。これらの方法は、多くの適用(標的遺伝子の同一性がわからないものが挙げられる)を有する。そのような方法の詳細は、例えば、del CardayreらによるWO 98/31837「Evolution of Whole Cells and Organisms by Recursive Sequence Recombination;」および例えば、del CardayreらによるPCT/US99/15972(これもまた「Evolution of Whole Cells and Organisms by Recursive Sequence Recombination」という表題である)に見いだされる。
合成組換え方法もまた、目的の標的に対応するオリゴヌクレオチド(1つより多くの親核酸に対応するオリゴヌクレオチドが挙げられる)が合成されPCR反応もしくは連結反応で再構築され、それによって新しい組換え核酸が生成される場合に使用され得る。オリゴヌクレオチドは、標準的なヌクレオチド付加方法によって作製され得るか、または例えば、トリヌクレオチド合成アプローチによって作製され得る。そのようなアプローチに関連する詳細は、上に示される参考文献に見出され、例えば、CrameriらによるWO 00/42561「Olgonucleotide Mediated Nucleic Acid Recombination」;WelchらによるPCT/US00/26708「Use of Codon−Varied Oligonucleotide Synthesis for Synthetic Shuffling」;SelifonovらによるWO 00/42560「Methods for Making Character Strings,Polynucleotides and Polypeptides Having Desired Characteristics」;ならびにSelifonovおよびStemmerによるWO 00/42559「Methods of Populating Data Structures for Use in Evolutionary Simulations」が挙げられる。
コンピュータ内での組換え方法は、相同な(または非相同な)核酸に対応する配列の束(string)を組換えるために遺伝的アルゴリズムが使用される場合に行われ得る。得られる組換え配列の束は、必要に応じて、例えば、オリゴヌクレオチド合成/遺伝子再構築技術と合わせてその組換え配列に対応する核酸を合成することによって、核酸に変換される。このアプローチは、ランダムな変異体、部分的にランダムな改変体、または設計された改変体を生成し得る。コンピュータ内での組換え、ならびに設計された疑似的にランダムな組換え方法もしくは設計されたランダムな組換え方法に関連する多くの詳細(対応する核酸(および/またはタンパク質)の生成、ならびに(例えば、交差部位選択に基づいて)設計された核酸および/またはタンパク質と合わせて、コンピュータシステムにおける遺伝的アルゴリズム、遺伝的オペレータの使用が挙げられる)は、SelifonovらによるWO 00/42560「Methods for Making Character Strings,Polynucleotides and Polypeptides Having Desired Characteristics」ならびにSelifonovおよびStemmerによるWO 00/42559「Methods of Populating Data Structures for Use in Evolutionary Simulations」に記載されている。コンピュータ内での組換えに関連する広範な詳細は、これらの出願に見出される。この方法論は、一般的に、コンピュータ内での分子の組換えを提供することおよび/または対応する核酸もしくはタンパク質の生成において、本発明に適用可能である。
例えば、多様な核酸もしくは核酸フラグメントを一本鎖テンプレートにハイブリダイズさせ、その後重合および/または連結して全長配列を再生成し、その後必要に応じてテンプレートを分解し、そして得られた改変型核酸を回収することによって、天然の多様性を得る多くの方法が同様に使用され得る。一本鎖テンプレートを使用する一方法において、ゲノムライブラリーに由来するフラグメント集団が、反対の鎖に対応する一部のまたは多くの場合ほぼ全長のssDNAもしくはRNAにアニーリングされる。次いで、この集団からの複合キメラ遺伝子の構築が、ハイブリダイズしていないフラグメント末端のヌクレアーゼベースの除去、このようなフラグメント間のギャップを埋めるための重合、そしてその後の一本鎖連結によって媒介される。親ポリヌクレオチド鎖は、消化(例えば、RNAまたはウラシルを含む場合)、変性条件下での磁気的分離(このような分離を助長する様式で標識されている場合)および他の利用可能な分離/精製方法によって除去され得る。あるいは、親鎖は、必要に応じて、キメラ鎖と同時に精製され、その後のスクリーニング工程およびプロセシング工程の間に除去される。このアプローチに関連するさらなる詳細は、例えば、Affholterによる「Single−Stranded Nucleic Acid Template−Mediated Recombination and Nucleic Acid Fragment Isolation」PCT/US01/06775に見出される。
別のアプローチにおいて、一本鎖分子は、二本鎖DNA(dsDNA)に変換され、そしてそのdsDNA分子はリガンド媒介性結合によって固体支持体に結合される。結合していないDNAの分離後、選択されたDNA分子がその支持体から離され、適切な宿主細胞に導入されてプローブにハイブリダイズする配列が豊富なライブラリーが生成される。この様式で生成されたライブラリーは、本明細書に記載される手順のいずれかを用いるさらなる多様化のために望ましい基質を提供する。
上記の一般的な組換え形式のいずれかは、反復様式(例えば、変異/組換えまたは他の多様性生成方法、、必要に応じてその後の1以上の選択方法の1回以上のサイクル)で実行されて、より多様な組換え核酸のセットが生成され得る。
ポリヌクレオチド連鎖停止方法を使用する変異誘発もまた、提案されており(例えば、Shortに対する米国特許第5,965,408号,「Method of DNA reassembly by interrupting synthesis」、および上記の参考文献を参照のこと)、本発明に適用され得る。このアプローチにおいて、配列類似性の領域を共有する1つ以上の遺伝子に対応する二本鎖DNAが、その遺伝子に特異的なプライマーの存在下または非存在下で、結合および変性される。次いで、一本鎖ポリヌクレオチドがアニーリングされ、ポリメラーゼおよび連鎖停止試薬(例えば、紫外線照射、γ線照射もしくはX線照射;エチジウムブロミドまたは他のインターカレーター;DNAに結合するタンパク質(例えば、一本鎖結合タンパク質、転写活性因子、またはヒストン);多環式芳香族炭化水素;三価クロムまたは三価クロム塩;あるいは迅速な熱サイクルによって媒介される短縮重合など)の存在下でインキュベートされ、部分的に二重鎖の分子が生成される。次いで、この部分的に二重鎖の分子(例えば、部分的に伸長した鎖を含む)は、変性され、そしてその後の複製もしくは部分的複製のラウンドで再アニーリングされ、種々の程度の配列類似性を共有し、始めのDNA分子の集団に対して多様化されたポリヌクレオチドが得られる。必要に応じて、生成物または生成物の部分的プールが、プロセスの1つ以上の段階で増幅され得る。上記のような連鎖停止方法によって生成されるポリヌクレオチドは、任意の他の組換え形式の適切な基質である。
多様性はまた、Ostermeierら(1999)「A combinatorial approach to hybrid enzymes independent of DNA homology」Nature Biotech 17:1205に記載される「incremental truncation for the creation of hybrid enzymes」(「ITCHY」)と称される組換え手順を用いて、核酸もしくは核酸の集団において生成され得る。このアプローチは、必要に応じて1つ以上のインビトロ組換え方法またはインビボ組換え方法の基質として役立ち得る最初の改変体のライブラリーを生成するために使用され得る。また、Ostermeierら(1999)「Combinatorial Protein Engineering by Incremental Truncation,」Proc. Natl. Acad. Sci. USA,96:3562−67;Ostermeierら、(1999),「Incremental Truncation as a Strategy in the Engineering of Novel Biocatalysts,」Biological and Medicinal Chemistry,7:2139−44も参照されたい。
個々のヌクレオチドまたは隣接するヌクレオチドの群もしくは隣接していないヌクレオチドの群の変化を生じる変異方法は、ヌクレオチド多様性を導入するために好んで使用され得る。多くの変異誘発方法は、上に引用される参考文献に見出される;変異誘発方法に関連するさらなる詳細は、以下に見出され得、これらもまた本発明に適用され得る。例えば、誤りがちのPCRが核酸改変体を生成するために使用され得る。この技術を用いて、高い割合の点変異がPCR産物の全長にわたって得られるようなDNAポリメラーゼのコピー忠実度が低い条件下で、PCRが行われる。このような技術の例は、上記の参考文献(例えば、Leungら(1989)Technique 1:11−15およびCaldwellら(1992)PCR Methods Applic. 2:28−33)に見出される。同様に、アセンブリPCRが、小さいDNAフラグメントの混合物からのPCR産物の構築に関するプロセスで使用され得る。多くの様々なPCR反応が、同じ反応混合物で並行して起こり得、1つの反応の産物が別の反応の産物をプライミングする。
オリゴヌクレオチド指向性変異誘発は、目的の核酸配列に部位特異的変異を導入するために使用され得る。そのような技術の例は、上記の参考文献および例えば、Reidhaar−Olson ら(1988)Science,241:53−57に見出される。同様に、カセット変異誘発は、二本鎖DNA分子の小さい領域を天然配列と異なる合成オリゴヌクレオチドカセットで置き換えるプロセスで、使用され得る。オリゴヌクレオチドは、例えば、完全にランダム化された天然配列および/または部分的にランダム化された天然配列を含み得る。
再帰的アンサンブル変異誘発は、表現型が関連する変異体の多様な集団(そのメンバーはアミノ酸配列が異なる)を生成するためにタンパク質変異誘発のためのアルゴリズムが使用されるプロセスである。この方法は、コンビナトリアルカセット変異誘発の成功したラウンドをモニタリングするためにフィードバック機構を使用する。このアプローチの例は、ArkinおよびYouvan(1992)Proc. Natl. Acad. Sci. USA 89:7811−7815に見出される。指数関数的アンサンブル変異誘発は、高いパーセンテージの独特かつ機能的な変異体を含むコンビナトリアルライブラリーを生成するために使用され得る。目的の配列中の残基の小集団が、各々の変更した位置が、機能性タンパク質をもたらすアミノ酸を同定するために並行してランダム化される。そのような手順の例は、DelegraveおよびYouvan(1993)Biotechnology Research 11:1548−1552にある。
インビボ変異誘発は、例えば、E.coliの株において1つ以上のDNA修復経路において変異をもたらすDNAを増殖させることによって、目的の任意のクローン化DNAにおいてランダム変異を生成するために使用され得る。これらの「変異誘発」株は、野生型の親のランダム変異割合よりも高いランダム変異割合を有する。これらの株の1つにおいてDNAを増殖させることは、最終的に、そのDNA内にランダム変異を生成する。そのような手順は、上に示される参考文献に記載されている。
ゲノム(例えば、細菌ゲノム、真菌ゲノム、動物ゲノムまたは植物ゲノム)に多様性を導入するための他の手順は、上記および/または参照される方法と併せて使用され得る。例えば、上記の方法に加えて、種々の種を形質転換するために適切な核酸マルチマーを産生する技術が提案されている(例えば、Schellenberger 米国特許第5,756,316号および上記の参考文献を参照のこと)。そのようなマルチマー(互いに一致しない遺伝子(例えば、天然の多様性に由来するかまたは部位指向性変異誘発、誤りがちなPCR、変異原性細菌株の通過などの適用による)からなる)を用いる適切な宿主の形質転換は、例えば、上記のようなインビボ組換えプロセスによって、DNA多様化のための核酸多様性の供給源を提供する。
あるいは、部分的な配列類似性の領域を共有するモノマーポリヌクレオチドの多重度は、宿主種に転換され、宿主細胞によってインビボで再結合され得る。その後の細胞分裂のラウンドは、ライブラリー(そのメンバーは、単一の相同な集団またはモノマーポリヌクレオチドのプールを含む)を生成するために使用され得る。あるいは、モノマー核酸が標準的な技術(例えば、PCRおよび/またはクローンニング)によって回収され、上記のような組換え形式のいずれか(再帰的組換え形式が挙げられる)で再結合され得る。
多種発現ライブラリーを生成するための方法が記載されており(上に示される参考文献に加えて、例えば、Petersonら(1998)米国特許第5,783,431号「METHODS FOR GENERATING AND SCREENING NOVEL METABOLIC PATHWAYS,」およびThompsonら(1998)米国特許第5,824,485号「METHODS FOR GENERATING AND SCREENING NOVEL METABOLIC PATHWAYS」を参照のこと)、そして目的のタンパク質活性を同定するためのそれらの使用が提案されている(上に示される参考文献に加えて、Short(1999)米国特許第5,958,672号「PROTEIN ACTIVITY SCREENING OF CLONES HAVING DNA FROM UNCULTIVATED MICROORGANISMS」を参照のこと)。多種発現ライブラリーとしては、一般的に、発現カセット中で適切な制御配列に作動可能に連結された複数の種もしくは株に由来するcDNA配列またはゲノム配列を含むライブラリーが挙げられる。このcDNA配列および/またはゲノム配列は、必要に応じて、多様性をさらに高めるためにランダムに連結される。ベクターは、宿主生物(例えば、細菌種、真核細胞)の1つよりも多い種での形質転換および発現のために適切なシャトルベクターであり得る。いくつかの場合において、ライブラリーは、目的のタンパク質をコードする配列または目的の核酸にハイブリダイズする配列を予め選択することによって偏りをもたされる。任意のそのようなライブラリーは、本明細書に記載される方法のいずれかのための基質として提供され得る。
上記の手順は、大部分は、核酸および/コードされるタンパク質の多様性を増大させることに向いている。しかし、多くの場合、多様性だけが有用であるとは限らず、例えば、機能性が有用であり、わずかな望ましい改変体を同定するためにスクリーニングもしくは選択されるべき改変体のバックグラウンドを単に増大させることに寄与する。いくつかの適用において、例えば、組換えベースの変異誘発手順によって、または他の場合には機能性産物をコードする核酸に対して基質に偏りをかけるように、多様化の前に、ライブラリー(例えば、増幅したライブラリー、ゲノムライブラリー、cDNAライブラリー、標準型ライブラリーなど)または他の基質核酸を予め選択または予めスクリーニングすることが望ましい。例えば、抗体操作の場合、記載した方法のいずれかによる操作の前に、インビボ組換え事象を利用することによって、機能性抗原結合部位を有する抗体に対して多様性生成プロセスに偏りをかけることが可能である。例えば、B細胞cDNAライブラリーに由来する再結合されたCDRは、本明細書に記載される方法のいずれかにしたがって多様化される前に、増幅されフレームワーク領域に再構築され得る(例えば、Jirholtら(1998)「Exploiting sequence space:shuffling in vivo formed complementarity determining regions into a master framework」Gene 215:471)。
ライブラリーは、望ましい酵素活性を有するタンパク質をコードする核酸に対して偏りをかけられ得る。例えば、特定の活性を示すライブラリーからクローンを同定した後、そのクローンは、DNA改変を導入するための任意の公知の方法を用いて変異誘発され得る。次いで、変異誘発された相同体を含むライブラリーは、所望の活性(これは、最初に特定された活性と同じかまたは異なり得る)についてスクリーニングされる。そのような手順の例は、Short(1999)米国特許第5,939,250号「PRODUCTION OF ENZYMES HAVING DESIRED ACTIVITIES BY MUTAGENESIS」に提案されている。所望の活性は、当該分野で公知の任意の方法によって同定され得る。例えば、WO 99/10539は、遺伝子ライブラリーに由来する抽出物を代謝的に豊富な細胞から得られた成分と合わせ、所望の活性を示す組み合わせを同定することによってスクリーニングされ得る遺伝子ライブラリーを提案する。また、(例えば、WO 98/58085によって)生物活性な基質をライブラリーのサンプルに挿入し、蛍光分析器(例えば、フローサイトメトリーデバイス、CCD、蛍光光度計または分光光度計)を用いて本明細書に記載されるような所望の活性の産物に対応する生物活性の蛍光を検出することによって同定され得る、所望の活性を有するクローンが提案されている。
ライブラリーはまた、特定の特徴(選択された核酸プローブに対するハイブリダイゼーション)を有する核酸に対して偏りをかけられ得る。例えば、WO 99/10539の出願は、所望の活性(例えば、酵素活性、例えば:リパーゼ、エステラーゼ、プロテアーゼ、グリコシダーゼ、グリコシルトランスフェラーゼ、ホスファターゼ、キナーゼ、オキシゲナーゼ、ペルオキシダーゼ、ヒドロラーゼ、ヒドラターゼ、ニトリラーゼ、トランスアミナーゼ、アミダーゼ、またはアシラーゼ)をコードするポリヌクレオチドが、ゲノムDNA配列の中から以下の様式で同定され得ることを提案する。ゲノムDNAの集団に由来する一本鎖DNA分子は、リガンドに結合したプローブにハイブリダイズされる。ゲノムDNAは、培養された微生物もしくは培養されていない微生物、または環境サンプルのいずれかに由来し得る。あるいは、ゲノムDNAは、多細胞生物またはそれに由来する組織に由来し得る。第2の鎖合成は、捕捉媒体から事前に離してもしくは事前に離さずに、捕捉で使用したハイブリダイゼーションプローブから直接、または当該分野で公知の他の広範なストラテジーによって行われ得る。あるいは、単離された一本鎖ゲノムDNA集団は、さらにクローニングすることなく断片化され、直接、例えば、上記のような一本鎖テンプレートを使用する組換えベースのアプローチで使用され得る。
核酸およびポリペプチドを生成する「非確率論的な」方法が、Short「Non−Stochastic Generation of Genetic Vaccines and Enzymes」WO 00/46344で主張される。これらの方法(提案された非確率論的なポリヌクレオチド再構築および部位飽和変異誘発が挙げられる)は、同様に本発明に適用される。ドープオリゴヌクレオチドもしくは変性オリゴヌクレオチドを用いるランダム変異誘発またはセミランダム変異誘発もまた、例えば、ArkinおよびYouvan(1992)「Optimizing nucleotide mixtures to encode specific subsets of amino acids for semi−random mutagenesis」Biotechnology 10:297−300;Reidhaar−Olsonら(1991)「Random mutagenesis of protein sequences using oligonucleotide cassettes」 Methods Enzymol. 208:564−86; LimおよびSauer(1991)「The role of internal packing interactions in determining the structure and stability of a protein「J. Mol. Biol. 219:359−76;BreyerおよびSauer(1989)「Mutational analysis of the fine specificity of binding of monoclonal antibody 51F to lambda repressor」 J. Biol. Chem. 264:13355−60);ならびに「Walk−Through Mutagenesis」(Crea,R;米国特許第5,830,650号および同第5,798,208号、および欧州特許 0527809号B1に記載される。
多様化の前にライブラリーを富化するために適切な上記の技術のいずれかが、多様性を生成する方法によって生成された産物、または産物のライブラリーをスクリーニングするためにも使用され得ることが容易に理解される。
変異誘発、ライブラリー構成および他の多様性生成方法のためのキットもまた、市販されている。例えば、キットは、例えば、Stratagene(例えば、QuickChangeTM 部位指向性変異誘発キット;およびChameleonTM 二本鎖部位指向性変異誘発キット),Bio/Can Scientific,Bio−Rad(例えば、上記のKunkel法を用いる),Boehringer Mannheim Corp.,Clonetech Laboratories,DNA Technologies,Epicentre Technologies(例えば、5 プライム 3 プライムキット); Genpak Inc,Lemargo Inc,Life Technologies(Gibco BRL),New England Biolabs,Pharmacia Biotech,Promega Corp.,Quantum Biotechnologies,Amersham International plc(例えば、上記のEckstein法を用いる),ならびにAnglian Biotechnology Ltd(例えば、上記のCarter/Winter法を用いる)から入手される。
上記の参考文献は、多くの変異形式(組換え、再帰的組換え、再帰的変異および他の変異形式を用いる組み合わせまたは組換え、ならびにこれらの形式の多くの改変形が挙げられる)を提供する。使用される多様性生成形式にかかわらず、本発明の核酸は、組換え核酸の多様なセット(例えば、相同核酸、および対応するポリペプチドのセットが挙げられる)を生成するために(互いに、または関連する(あるいは関連しない)配列で)組換えられ得る。
上記の形式のいずれかを単独でまたは組み合わせて用いて本発明の1つ以上のポリヌクレオチド配列を1つ以上のさらなる核酸で組換えることによって生成される組換え核酸はまた、本発明の一部を形成する。1つ以上のさらなる核酸は、本発明の別のポリヌクレオチドを含み得る;必要に応じて、あるいは、またはさらに、1つ以上の核酸は、例えば、天然に存在するインターフェロンαもしくはそのサブシーケンス、または任意の相同インターフェロンαもしくはそのサブシーケンス(例えば、GenBankまたは他の利用可能な文献で見出されるようなもの)をコードする核酸、あるいは例えば、任意の他の相同核酸もしくは非相同核酸またはそのフラグメントを含み得る(上に示される特定の組換え形式、特に合成的またはコンピュータ内で行われる形式は、組換えに対する相同性を必要としない)。
(治療的用途)
種々のインターフェロン−αポリペプチドおよびインターフェロン−α結合体が認可されており、慢性C型肝炎、慢性B型肝炎、ヘアリーセル白血病、悪性黒色腫、濾胞性リンパ腫、尖圭コンジローム、AIDS関連カポージ肉腫、非ホジキンリンパ腫、慢性骨髄性白血病、基底細胞癌、多発性骨髄腫、類癌腫、膀胱癌、クローン病、皮膚T細胞リンパ腫、腎細胞癌、多発性硬化症、およびAIDSのようなウイルス疾患または状態の処置のために臨床開発中である。したがって、本発明は、インターフェロンαポリペプチドおよび/またはインターフェロンα結合体に関連する疾患または状態(例えば、上記の状態、あるいは本発明のポリペプチドまたは結合体に関連する任意の他の疾患または状態)を処置するために、本発明の1つ以上のポリペプチドまたは結合体を含む組成物の使用を企図する。
種々のインターフェロン−αポリペプチドおよびインターフェロン−α結合体が認可されており、慢性C型肝炎、慢性B型肝炎、ヘアリーセル白血病、悪性黒色腫、濾胞性リンパ腫、尖圭コンジローム、AIDS関連カポージ肉腫、非ホジキンリンパ腫、慢性骨髄性白血病、基底細胞癌、多発性骨髄腫、類癌腫、膀胱癌、クローン病、皮膚T細胞リンパ腫、腎細胞癌、多発性硬化症、およびAIDSのようなウイルス疾患または状態の処置のために臨床開発中である。したがって、本発明は、インターフェロンαポリペプチドおよび/またはインターフェロンα結合体に関連する疾患または状態(例えば、上記の状態、あるいは本発明のポリペプチドまたは結合体に関連する任意の他の疾患または状態)を処置するために、本発明の1つ以上のポリペプチドまたは結合体を含む組成物の使用を企図する。
(ウイルス感染およびウイルス感染に関連した状態の処置)
一局面において、本発明は、ウイルスに感染した患者を処置する方法を提供し、この方法は、その患者に、その被験体におけるウイルスレベルを減少させるために、および/またはこのウイルス感染と関連した症状もしくは状態を改善するために有効な量の、本発明の組成物を投与する工程を包含する。本発明の処置方法について企図される例示的なウイルス感染としては、フラビウイルス科のウイルス(例えば、C型肝炎ウイルス、黄熱病ウイルス、西ナイルウイルス、日本脳炎ウイルス、デング熱ウイルスおよびウシウイルス性下痢ウイルス)による感染;ヘパドナウイルス科のウイルス(例えば、B型肝炎ウイルス)による感染;ピコルナウイルス科のウイルス(例えば、脳心筋炎ウイルス、ヒトライノウイルスおよびA型肝炎ウイルス)による感染;レトロウイルス科のウイルス(例えば、ヒト免疫不全ウイルス、シミアン免疫不全ウイルス、ヒトTリンパ球向性ウイルスおよびラウス肉腫ウイルス)による感染;コロナウイルス科のウイルス(例えば、SARSコロナウイルス)による感染;ラブドウイルス科のウイルス(例えば、狂犬病ウイルスおよび水疱性口内炎ウイルス)による感染、パラミクソウイルス科のウイルス(例えば、RSウイルスおよびパラインフルエンザウイルス)、パピローマウイルス科のウイルス(例えば、ヒトパピローマウイルス)による感染、およびヘルペスウイルス科のウイルス(例えば、単純疱疹ウイルス)による感染が挙げられるが、これらに限定されない。
一局面において、本発明は、ウイルスに感染した患者を処置する方法を提供し、この方法は、その患者に、その被験体におけるウイルスレベルを減少させるために、および/またはこのウイルス感染と関連した症状もしくは状態を改善するために有効な量の、本発明の組成物を投与する工程を包含する。本発明の処置方法について企図される例示的なウイルス感染としては、フラビウイルス科のウイルス(例えば、C型肝炎ウイルス、黄熱病ウイルス、西ナイルウイルス、日本脳炎ウイルス、デング熱ウイルスおよびウシウイルス性下痢ウイルス)による感染;ヘパドナウイルス科のウイルス(例えば、B型肝炎ウイルス)による感染;ピコルナウイルス科のウイルス(例えば、脳心筋炎ウイルス、ヒトライノウイルスおよびA型肝炎ウイルス)による感染;レトロウイルス科のウイルス(例えば、ヒト免疫不全ウイルス、シミアン免疫不全ウイルス、ヒトTリンパ球向性ウイルスおよびラウス肉腫ウイルス)による感染;コロナウイルス科のウイルス(例えば、SARSコロナウイルス)による感染;ラブドウイルス科のウイルス(例えば、狂犬病ウイルスおよび水疱性口内炎ウイルス)による感染、パラミクソウイルス科のウイルス(例えば、RSウイルスおよびパラインフルエンザウイルス)、パピローマウイルス科のウイルス(例えば、ヒトパピローマウイルス)による感染、およびヘルペスウイルス科のウイルス(例えば、単純疱疹ウイルス)による感染が挙げられるが、これらに限定されない。
以下は、例示的なウイルス感染ならびにこのような感染と関連した疾患および状態の、本発明のポリペプチドおよび結合体を用いる処置のための非限定的な例(本発明のポリペプチドおよび結合体のための示唆される投与スケジュールおよびこのような処置の有効性をモニターするアプローチが挙げられる)を提供する。他のウイルス感染ならびにウイルス感染と関連した疾患および状態の処置のための本発明のポリペプチドおよび結合体の投与スケジュール、ならびにこのような処置の有効性をモニターするアプローチは、当業者によって確かめられ得る。
(C型肝炎ウイルス)
一局面において、本発明は、C型肝炎ウイルス(HCV)に感染した患者を処置する方法を提供し、この方法は、その患者に、1以上の本発明のポリペプチドまたは結合体を含む、有効量の本発明の組成物を投与する工程を包含する。本発明はまた、HCVに感染した患者を処置することにおいて使用するための組成物を提供し、この組成物は、1以上の本発明のポリペプチドまたは結合体および薬学的に受容可能なキャリアまたは賦形剤を含む。HCVに感染していると診断された患者は、血液中のHCV RNAを示し、そして/または血清中に抗HCV抗体を示す患者を含む。
一局面において、本発明は、C型肝炎ウイルス(HCV)に感染した患者を処置する方法を提供し、この方法は、その患者に、1以上の本発明のポリペプチドまたは結合体を含む、有効量の本発明の組成物を投与する工程を包含する。本発明はまた、HCVに感染した患者を処置することにおいて使用するための組成物を提供し、この組成物は、1以上の本発明のポリペプチドまたは結合体および薬学的に受容可能なキャリアまたは賦形剤を含む。HCVに感染していると診断された患者は、血液中のHCV RNAを示し、そして/または血清中に抗HCV抗体を示す患者を含む。
本発明のポリペプチドを含む組成物は、臨床用に認可されたインターフェロン−αポリペプチド(例えば、ROFERON(登録商標)−A(インターフェロンα−2a、組換え型;Hoffmann−La Roche Inc.)、INTRON(登録商標)A(インターフェロンα−2b、組換え型;Schering Corporation)、およびINFERGEN(登録商標)(インターフェロンαcon−1;InterMune,Inc.)を使用して、一般に、HCV治療レジメンにおいて使用されるものに類似の用量および頻度で投与される。慢性HCVの処置のためのROFERONまたはINTRON Aの例示的に推奨される投薬スケジュールは、例えば、24〜48週間にわたる、1週間に3回皮下注射による300万IU(約15μg(mcg))である。慢性HCVの処置のためのINFERGENの例示的な推奨される投薬スケジュールは、例えば、24〜48週間にわたる、1週間に3回皮下注射による9mcgである。多くの要因(本発明のポリペプチドの活性および薬物動態ならびに患者の大きさおよび健康状態が挙げられるが、これらに限定されない)に依存して、そのポリペプチドは、上記よりも低用量(例えば、約2mcg、3mcg、4mcg、5mcg、6mcg、7mcg、または8mcg)および/または低頻度(例えば、1週間に1回または1週間に2回)で投与され得る。
同様に、本発明の結合体を含む組成物は、一般に、臨床用に認可されたインターフェロン−α結合体(例えば、PEGASYS(登録商標)(Peginterferon α−2a;Hoffmann−La Roche,Inc.)またはPEG−INTRON(登録商標)(peginterferon α−2b;Schering Corporation)を使用するHCV治療レジメンにおいて使用されるものに類似の用量または頻度で投与される。慢性HCVの処置のためのPEGASYSの例示的に推奨される投薬スケジュールは、例えば、24〜48週間にわたる、1週間に1回の皮下注射による180mcgである。多くの要因(本発明の結合体の分子量、活性、および薬物動態、ならびに患者の大きさおよび健康状態が挙げられるが、これらに限定されない)に依存して、その結合体は、上記よりも低い量(例えば、約25mcg、50mcg、75mcg、100mcg、125mcg、または150mcg)および/または低頻度(例えば、10日毎に1回、または2週間毎に1回)で投与され得る。
いくつかの場合において、本発明のポリペプチドまたは結合体は、1種以上のさらなる治療剤と組み合わせて投与される。例えば、本発明のポリペプチドまたは結合体は、抗ウイルス薬物(例えば、リバビリン(これは、名称COPEGUS(登録商標)(Hoffmann−La Roche,Inc)およびREBETOL(登録商標)(Schering Corporation)の下で販売されている)と組み合わせて投与され得る。
本発明のポリペプチドまたは結合体の投与の正確な量および頻度は、多くの要因(例えば、そのポリペプチドまたは結合体の比活性および薬物動態特性、ならびに処置される状態の性質(例えば、処置されるC型肝炎ウイルスの遺伝子型))、とりわけ、当業者に公知の他の要因に依存する。通常、その用量は、処置される適応症の重篤度または拡がりを防止または減少させ得るはずである。このような用量は、「有効」量または「治療有効」量といわれ得る。本発明のポリペプチド、結合体または組成物の有効量が、特に、その処置される状態、用量、投与スケジュール、そのポリペプチドまたは結合体または組成物が単独でまたは他の治療剤と組み合わせて投与されるか否か、そのポリペプチド、結合体または組成物の血清半減期および他の薬物動態特性、ならびに患者の大きさ、年齢、および全身の健康状態に依存することは、当業者に明らかである。投与の投薬量および頻度は、公知の技術を使用して当業者によって確認できる。
処置の有効性は、ウイルス負荷を測定することによって、例えば、当該分野で公知の方法を使用して、血清または血漿中のウイルスの力価またはレベルを決定することによって(例えば、定量的PCRベースの試験(例えば、COBAS AMPLICOR(登録商標)HCV Test,v2.0またはCOBAS AMPLICOR HCV MONITOR(登録商標)Test,v2.0(ともに、Roche Diagnosticsから)を用いてウイルスRNAレベルをモニターすることによって)決定され得る。いくつかの場合において、本発明の組成物の有効量は、処置前のウイルス負荷(通常、慢性HCV患者について、105〜107コピーのHCV RNA/mlの範囲である)と比較して、少なくとも2log単位、少なくとも3log単位、少なくとも4log単位、少なくとも5log単位、少なくとも6log単位または少なくとも7log単位、処置期間にわたってウイルス負荷の減少を達成するために十分な量である。いくつかの場合において、本発明の組成物の有効量は、本質的に検出不能であるレベル(例えば、約500コピー/ml血清未満または約100コピー/ml血清未満)までウイルス負荷を減少させるに十分な量である。本発明は、HCVに感染した患者の血清中のHCV RNAのレベルを減少する方法を包含し、この方法は、処置の開始前に存在するHCV RNAレベルと比較して、HCV RNAのレベルを減少させるに有効な量の本発明の組成物を患者に投与する工程を包含する。
処置の有効性は、代わりに、または加えて、HCV感染と関連した状態(例えば、肝臓損傷)を示すパラメータを測定することによって、決定され得る。例えば、血清アラニンアミノトランスフェラーゼ(ALT)のレベルは、標準的アッセイを使用して測定され得る。一般に、約50国際単位/ml(IU/ml)血清未満のALTレベルは、正常であるとみなされる。より高いALTレベルは、進行している肝臓損傷の指標であり得る。いくつかの場合において、有効量の本発明の組成物は、正常ALTレベルより高い患者におけるALTレベルを、約50IU/mlの血清未満に低下させるに有効な量である。従って、本発明は、50IU/mlより高い初期ALTレベルを示す、HCVに感染した患者の血清ALTレベルを低下させる方法を包含し、この方法は、約50IU/ml未満にALTレベルを低下するに有効な量の本発明の組成物をその患者に投与する工程を包含する。
(ヒト免疫不全ウイルス)
別の局面において、本発明は、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)(例えば、HIV−1もしくはHIV−2)に感染した患者、またはHIV感染と関連した疾患もしくは状態(例えば、AIDS関連カポージ肉腫)を処置する方法を提供し、この方法は、その患者に、1種以上の本発明のポリペプチドもしくは結合体を、必要に応じて、下記の他の抗ウイルス治療剤と合わせて含む、有効量の本発明の組成物を投与する工程を包含する。本発明はまた、HIVに感染した患者またはHIV感染と関連する疾患もしくは状態を処置することにおいて使用するための組成物を提供し、この組成物は、1種以上の本発明のポリペプチドもしくは結合体、および薬学的に受容可能なキャリアもしくは賦形剤を含む。HIVに感染していると診断された患者は、血液中でHIV RNAまたはプロウイルスDNAの検出可能なレベルを示す、かつ/または血清中で検出可能なレベルのp24抗原もしくは抗HIV抗体を示す患者を包含する。
別の局面において、本発明は、ヒト免疫不全ウイルス(HIV)(例えば、HIV−1もしくはHIV−2)に感染した患者、またはHIV感染と関連した疾患もしくは状態(例えば、AIDS関連カポージ肉腫)を処置する方法を提供し、この方法は、その患者に、1種以上の本発明のポリペプチドもしくは結合体を、必要に応じて、下記の他の抗ウイルス治療剤と合わせて含む、有効量の本発明の組成物を投与する工程を包含する。本発明はまた、HIVに感染した患者またはHIV感染と関連する疾患もしくは状態を処置することにおいて使用するための組成物を提供し、この組成物は、1種以上の本発明のポリペプチドもしくは結合体、および薬学的に受容可能なキャリアもしくは賦形剤を含む。HIVに感染していると診断された患者は、血液中でHIV RNAまたはプロウイルスDNAの検出可能なレベルを示す、かつ/または血清中で検出可能なレベルのp24抗原もしくは抗HIV抗体を示す患者を包含する。
本発明のポリペプチドを含む組成物は、一般に、インターフェロン−αポリペプチド(例えば、ROFERON(登録商標)−A(インターフェロンα−2a、組換え;Hoffmann−La Roche Inc.)、INTRON(登録商標)A(インターフェロンα−2b,組換え;Schering Corporation)、およびINFERGEN(登録商標)(インターフェロンαcon−1;InterMune,Inc.)を用いるHIV治療レジメンにおいて使用されるものに類似の投与量および頻度において投与される。上記のように、慢性HCVの処置のためのROFERONもしくはINTRON Aの例示的な推奨される投与スケジュールは、例えば、24〜48週間にわたって、皮下注射により、300万IU(約15μg(mcg))を1週間に3回である。そして慢性HCVの処置のためのINFERGENの例示的な推奨される投与スケジュールは、例えば、24〜48時間にわたって、皮下注射により、1週間に3回、9mcgである。AIDS関連カポージ肉腫の処置のためのROFERONの例示的な推奨される投与スケジュールは、10〜12週間にわたって、1日に3600万単位、次いで、1週間に3回、3600万単位である。AIDS関連カポージ肉腫の処置のためのINTRON Aの例示的な推奨される投与スケジュールは、皮下投与される、1週間に3回の3000万IU/m2である。このような投与スケジュールは、HIVまたはHIV感染と関連した疾患もしくは状態の処置のための、本発明のポリペプチドの投与量についての有用な範囲を提供する。多くの要因(本発明のポリペプチドの活性および薬物動態、ならびに患者の大きさ、年齢および健康状態が挙げられるが、これらに限定されない)に依存して、本発明のポリペプチドは、上記より低い量で、および/または低い頻度で投与され得る。
同様に、本発明の結合体を含む組成物は、一般に、インターフェロン−α結合体(例えば、PEGASYS(登録商標)(Peginterferon α−2a;Hoffmann−La Roche,Inc.)もしくはPEG−INTRON(登録商標)(peginterferon α−2b;Schering Corporation)を使用するHIV治療レジメンにおいて使用されるものに類似の投与量および頻度で投与される。HIVの処置のためのPEG−INTRONの例示的な投与スケジュールは、例えば、24〜48週間にわたって、皮下注射によって、約1.0mcg/kg/週〜3.0mcg/kg/週の間である。このような投与スケジュールは、HIVの処置のための、本発明の結合体の投与量についての有用な範囲を提供する。多くの要因(本発明の結合体の分子量、活性および薬物動態、ならびに患者の大きさ、年齢および健康状態が挙げられるが、これらに限定されない)に依存して、この結合体は、上記より低い量で(例えば、約0.1、0.25、0.50、もしくは0.75mcg/kg/週)、および/または低い頻度で(例えば、10日毎に1回、2週間毎に1回)投与され得る。
いくつかの場合において、本発明のポリペプチドもしくは結合体は、1種以上のさらなる治療剤と組み合わせて投与される。ヒトにおけるHIV−1感染の現在の臨床処置は、高活性抗レトロウイルス療法(「HAART」)と一般によばれる多剤併用療法を含む。本発明のポリペプチドもしくは結合体は、従って、HAARTまたは他の抗ウイルス治療化合物と組み合わせて投与され得る。ヌクレオシド逆転写酵素インヒビター(「NRTI」)、非ヌクレオシド逆転写酵素インヒビター(「NNRTI」)およびHIVプロテアーゼインヒビター(「PI」)の種々の組み合わせを包含する、HAART代表的な成分は、例えば、A.M.Vandammeら(1998) Antiviral Chemistry & Chemotherapy,9:187−203;「Drugs for HIV Infection」、The Medical Letter Vol.39(1015発行) December 5,1997,111−116頁;発行された米国特許出願第20020182179 A1号に記載される;これらの各々は、本明細書に参考として援用される。HIV感染患者が、HCVにも感染している場合、本発明のポリペプチドまたは結合体は、HAARTと一緒に、リバビリン(これは、COPEGUS(登録商標)(Hoffmann−La Roche,Inc)およびREBETOL(登録商標)(Schering Corporation)の名称の下で販売されている)のような抗ウイルス剤と組み合わせて、投与され得る。
本発明のポリペプチドまたは結合体の投与、ならびにHAARTおよび/もしくはリバビリンのようなさらなる治療剤の投与の正確な量および頻度は、多くの要因(例えば、そのポリペプチドまたは結合体の比活性および薬物動態特性、ならびに処置される状態の性質(例えば、処置されるHCVのようなさらなるウイルス感染の存在))、とりわけ、当業者に公知の他の要因に依存する。通常、その用量は、処置される適応症の重篤度または拡がりを防止または減少させ得るはずである。このような用量は、「有効」量または「治療有効」量といわれ得る。本発明のポリペプチド、結合体または組成物の有効量が、特に、その処置される状態、用量、投与スケジュール、そのポリペプチドまたは結合体または組成物が単独でまたは他の治療剤と組み合わせて投与されるか否か、そのポリペプチド、結合体または組成物の血清半減期および他の薬物動態特性、ならびに患者の大きさ、年齢、および全身の健康状態に依存することは、当業者に明らかである。投与の投薬量および頻度は、公知の技術を使用して当業者によって確認できる。
上記の一般的な用途に加えて、本発明のポリペプチドもしくは結合体は、HIVに感染した患者の以下のサブセットに:例えば、上記のHAARTに対する補助療法として;ウイルス負荷が一般的に高い場合の初期段階の患者における単独療法(monotherapy)もしくは併用療法として;意図的治療中断(structured treatment interruptions;STI)または「薬物休止(drug holiday)」を受けている患者について併用される抗ウイルス剤および免疫調節剤として;HAART選択肢が制限されている患者における救助療法として;HAART耐性ウイルスの出現を遅らせるために、HAART療法を開始しないでウイルス負荷を抑えるための抗ウイルス処置法として。投与され得る。
処置の有効性は、ウイルス負荷を、例えば、当該分野で公知の方法を用いて血清もしくは血漿中のウイルスのレベルもしくは力価を測定することによって(例えば、定量的RT−PCRベースの試験(例えば、AMPLICOR HIV−1 MONITOR(登録商標) Test,v1.5(Roche Diagnostics)を用いて、HIV−1ウイルスRNAレベルをモニターすることによって)決定され得る。いくつかの場合において、本発明の組成物の有効量は、処置の前のウイルス負荷と比較すると、処置の過程にわたって、少なくとも0.5log単位、少なくとも1log単位、少なくとも2log単位、少なくとも3log単位、少なくとも4log単位、少なくとも5log単位、少なくとも6log単位、少なくとも7log単位まで、ウイルス負荷の減少を達成するに十分な量である。いくつかの場合、本発明の組成物の有効量は、本質的に検出不能であるレベル(例えば、約50〜100コピー HIV−1 RNA/ml血清未満)までウイルス負荷を減少させるに十分な量である。本発明は、HIVに感染した患者の血清中のHIV RNAのレベルを減少する方法を包含し、この方法は、処置の開始前に存在するHIV RNAレベルと比較して、HCV RNAのレベルを減少させるに有効な量の本発明の組成物を患者に投与する工程を包含する。
処置の有効性は、代わりにまたはさらに、HIVレプリコンについての血清マーカー(例えば、血清中のHIV p24抗原の存在)によって決定され得る。いくつかの場合、本発明の組成物の有効量は、処置の開始前に存在するレベルの50%、25%、10%もしくは5%にまで、血液中のp24抗原のレベルを減少させるに十分である量である。いくつかの場合において、本発明の組成物の有効量は、本質的に検出不能であるレベルにまでp24のレベルを減少させるために十分な量である。本発明は、HIVに感染した患者の血清中のp24抗原レベルを減少させる方法を包含し、この方法は、処置の開始前に存在するp24抗原レベルと比較して、p24抗原のレベルを減少させるために有効な量の本発明の組成物を患者に投与する工程を包含する。
(B型肝炎ウイルス)
別の局面において、本発明は、B型肝炎ウイルス(HBV)に感染した患者を処置する方法を提供し、この方法は、その患者に、1以上の本発明のポリペプチドまたは結合体を含む本発明の組成物の有効量を投与する工程を包含する。本発明はまた、HBVに感染した患者を処置することにおいて使用するための組成物を提供し、この組成物は、1以上の本発明のポリペプチドまたは結合体および薬学的に受容可能なキャリアまたは賦形剤を含む。
別の局面において、本発明は、B型肝炎ウイルス(HBV)に感染した患者を処置する方法を提供し、この方法は、その患者に、1以上の本発明のポリペプチドまたは結合体を含む本発明の組成物の有効量を投与する工程を包含する。本発明はまた、HBVに感染した患者を処置することにおいて使用するための組成物を提供し、この組成物は、1以上の本発明のポリペプチドまたは結合体および薬学的に受容可能なキャリアまたは賦形剤を含む。
HBVに感染したと診断される患者は、血清中に、検出可能なB型肝炎表面抗原(HBsAg)を示す。慢性HBV感染は、「複製」または「非複製」のいずれかとしてさらに分類される。複製感染において、その患者は、通常、ウイルスDNAおよび検出可能なHBeAgの比較的高い血清濃度を有し、このHBeAgは、高いウイルス複製の条件下で合成されるHBVプレコア遺伝子の選択的プロセシングタンパク質である。しかし、そのプレコア遺伝子において変異を有する稀なHBV株において、複製感染は、検出可能な血清HBeAgの非存在下で起こり得る。慢性B型肝炎および複製感染を有する患者は、一般に、より悪い予後を有し、かつHBeAgなしのものよりも、肝硬変および/または肝細胞癌種を発症する可能性が高い。非複製感染において、肝臓におけるウイルス複製の速度は低く、血清HBV DNA濃度は、一般に低く、かつ肝炎Be抗原(HBeAg)は検出されない。
本発明のポリペプチドを含む組成物は、一般に、臨床用に認可されたインターフェロン−αポリペプチド(例えば、INTRON(登録商標)A(インターフェロン−2b、組換え;Schering Corporation)を使用して、HBV治療レジメンにおいて使用されるものに類似の用量および頻度で投与される。成体の慢性HBVの処置のためのINTRON Aの例示的に推奨される投薬スケジュールは、16週間にわたる、500万IU/日(qd)または1週間に3回(tiw)の1000万IU/日である。多くの要因(本発明のポリペプチドの活性および薬物動態ならびに患者の大きさおよび健康状態が挙げられるが、これらに限定されない)に依存して、本発明のポリペプチドは、上記よりも低い量(例えば、1週間あたり約500万IU、1000万IU、1500万IU、2000万IU、または2500万IU)および/または低頻度(例えば、1週間に1回または1週間に2回)で投与され得る。
同様に、本発明の結合体を含む組成物は、一般に、現在臨床試験を行っているインターフェロン−α結合体(例えば、PEGASYS(登録商標)(Peginterferon α−2a;Hoffmann−La Roche,Inc.)を使用するHBV治療レジメンにおいて使用されるものに類似の用量または頻度で投与される。慢性HBVの処置のためのPEGASYSの例示的に推奨される投薬スケジュールは、例えば、24週間にわたる、1週間に1回の注射による90mcg〜270mcgである。多くの要因(本発明の結合体の分子量、活性、および薬物動態、ならびに患者の大きさおよび健康状態が挙げられるが、これらに限定されない)に依存して、その結合体は、上記よりも低い量(例えば、約25mcg、50mcg、75mcg、100mcg、125mcg、または150mcg)および/または低頻度(例えば、10日毎に1回、または2週間毎に1回)で投与され得る。
いくつかの場合において、本発明のポリペプチドまたは結合体は、1種以上のさらなる治療剤と組み合わせて投与される。例えば、本発明のポリペプチドまたは結合体は、抗ウイルス薬物(例えば、ラミブジン(3TCとしても知られる)(これは、名称Epivir−HBV(登録商標)(GlaxoSmithKline)の下で販売されている)またはアデフォビルジピボキシル(これは、名称Hepsera(登録商標)(Gilead Sciences)の下で販売されている))と組み合わせて投与され得る。
本発明のポリペプチドまたは結合体の投与の正確な量および頻度は、多くの要因(例えば、そのポリペプチドまたは結合体の比活性および薬物動態特性、ならびに処置される状態の性質(例えば、慢性B型肝炎の場合、感染が複製か被覆性か)、とりわけ、当業者に公知の他の要因に依存する。通常、その用量は、処置される適応症の重篤度または拡がりを防止または減少させ得るはずである。このような用量は、「有効」量または「治療有効」量といわれ得る。本発明のポリペプチド、結合体または組成物の有効量が、特に、その処置される状態、用量、投与スケジュール、そのポリペプチドまたは結合体または組成物が単独でまたは他の治療剤と組み合わせて投与されるか否か、そのポリペプチド、結合体または組成物の血清半減期および他の薬物動態特性、ならびに患者の大きさ、年齢、および全身の健康状態に依存することは、当業者に明らかである。投与の投薬量および頻度は、公知の技術を使用して当業者によって確認できる。
処置の有効性は、ウイルス負荷を測定することによって、例えば、当該分野で公知の方法を使用して、血清または血漿中のウイルスの力価またはレベルを決定することによって(例えば、定量的PCRベースの試験(例えば、COBAS AMPLICOR(登録商標)HCV Test,v2.0またはCOBAS AMPLICOR HCV MONITOR(登録商標)Test,v2.0(ともに、Roche Diagnosticsから)を用いてウイルスRNAレベルをモニターすることによって)決定され得る。いくつかの場合において、本発明の組成物の有効量は、ウイルスDNAを、例えば、約500,000コピー/ml血清未満または約100,000コピー/ml血清未満または約10,000コピー/ml血清未満に、あるいは本質的に検出不能であるレベル(例えば、約1000コピー/ml血清未満、約500コピー/ml血清未満、約200コピー/ml血清未満)に減少させるに十分な量である。本発明は、HBVに感染した患者の血清中のHBV DNAのレベルを減少させる方法を包含し、この方法は、処置の開始前に存在するHBV DNAレベルと比較して、HBV DNAのレベルを減少させるに有効な量の本発明の組成物をその患者に投与する工程を包含する。
処置の有効性は、代わりに、または加えて、HBV複製のための他の血清マーカー(例えば、HBeAg)を測定することにより決定され得る。いくつかの場合において、本発明の組成物の有効量は、処置の開始前に存在するレベルの50%、25%、10%もしくは5%にまで、血清中のHBeAgのレベルを減少させるに十分である量である。いくつかの場合において、本発明の組成物の有効量は、HBeAgのレベルを本質的に検出不能であるレベルに減少させるに十分な量である。本発明は、HBVに感染した患者の血清中のHBeAgのレベルを減少させる方法を包含し、この方法は、処置の開始間に存在するHBeAgレベルと比較して、HBeAgのレベルを減少させるに有効な量の本発明の組成物を患者に投与する工程を包含する。
上記で議論されるように、HBV感染を示す別の血清マーカーは、HBsAgである。従って、その処置の有効性は、代わりに、または加えて、血清中のHBsAgのレベルを測定することにより決定され得る。いくつかの場合において、本発明の組成物の有効量は、処置の開始前に存在するレベルの50%、25%、10%もしくは5%にまで、血清中のHBeAgのレベルを減少させるに十分である量である。いくつかの場合において、本発明の組成物の有効量は、HBsAgのレベルを本質的に検出不能であるレベルに減少させるに十分な量である。本発明は、HBVに感染した患者の血清中のHBsAgのレベルを減少させる方法を包含し、この方法は、処置の開始間に存在するHBsAgレベルと比較して、HBsAgのレベルを減少させるに有効な量の本発明の組成物を患者に投与する工程を包含する。
その処置の有効性は、代わりに、または加えて、HBV感染と関連した状態(例えば、肝臓損傷)を示すパラメータを測定することによって、決定され得る。例えば、血清アラニンアミノトランスフェラーゼ(ALT)のレベルは、標準的アッセイを使用して測定され得る。一般に、約50国際単位/ml(IU/ml)血清未満のALTレベルは、正常であるとみなされる。より高いALTレベルは、進行している肝臓損傷の指標であり得る。いくつかの場合において、有効量の本発明の組成物は、正常ALTレベルより高い患者におけるALTレベルを、約50IU/mlの血清未満に低下させるに有効な量である。従って、本発明は、50IU/mlより高い初期ALTレベルを示す、HBVに感染した患者の血清ALTレベルを低下させる方法を包含し、この方法は、約50IU/ml未満にALTレベルを低下させるに有効な量の本発明の組成物をその患者に投与する工程を包含する。
(ヒトTリンパ球向性ウイルス1型)
別の局面において、本発明は、ヒトTリンパ球向性ウイルス(例えば、ヒトTリンパ球向性ウイルス1型(HTLV−1))に感染した患者、またはHTLV−1感染と関連する疾患もしくは状態(例えば、成人T細胞白血病/リンパ腫(ATLL)、HTLV−1関連ミエロパシー(HAM)、局所的痙性対麻痺(Tropical Spastic Paraparesis(TSP))、ブドウ膜炎、もしくは関節症)を処置する方法を提供する。この方法は、その患者に、1種以上の本発明のポリペプチドもしくは結合体を含む、有効量の本発明の組成物を投与する工程を包含する。本発明はまた、HTLV−1に感染した患者、またはHTLV−1感染と関連する疾患もしくは状態を処置することにおいて使用するための組成物を提供し、この組成物は、1種以上の本発明のポリペプチドもしくは結合体、および薬学的に受容可能なキャリアもしくは賦形剤を含む。HTLV−1感染を有すると診断された患者は、血液中でHTLV−1プロウイルスDNAおよび/または血清中でHTLV−1抗原に対する抗体を示す患者を含む。
別の局面において、本発明は、ヒトTリンパ球向性ウイルス(例えば、ヒトTリンパ球向性ウイルス1型(HTLV−1))に感染した患者、またはHTLV−1感染と関連する疾患もしくは状態(例えば、成人T細胞白血病/リンパ腫(ATLL)、HTLV−1関連ミエロパシー(HAM)、局所的痙性対麻痺(Tropical Spastic Paraparesis(TSP))、ブドウ膜炎、もしくは関節症)を処置する方法を提供する。この方法は、その患者に、1種以上の本発明のポリペプチドもしくは結合体を含む、有効量の本発明の組成物を投与する工程を包含する。本発明はまた、HTLV−1に感染した患者、またはHTLV−1感染と関連する疾患もしくは状態を処置することにおいて使用するための組成物を提供し、この組成物は、1種以上の本発明のポリペプチドもしくは結合体、および薬学的に受容可能なキャリアもしくは賦形剤を含む。HTLV−1感染を有すると診断された患者は、血液中でHTLV−1プロウイルスDNAおよび/または血清中でHTLV−1抗原に対する抗体を示す患者を含む。
本発明のポリペプチドを含む組成物は、一般に、臨床的に認可されているインターフェロン−αポリペプチド(例えば、ROFERON(登録商標)−A(インターフェロンα−2a,組換え;Hoffmann−La Roche Inc.)およびINTRON(登録商標)A(インターフェロンα−2b,組換え;Schering Corporation))を使用するHCV治療レジメンもしくは腫瘍学治療レジメンにおいて使用されるものに類似の投与量および頻度において投与される。慢性HCVの処置のためのROFERONもしくはINTRON Aの例示的な推奨される投与スケジュールは、例えば、24〜48週間にわたる、皮下注射による、1週間に3回の300万IU(約15マイクログラム(mcg))である。ヘアリーセル白血病の処置のためのROFERONの例示的な推奨さえる投与スケジュールは、16〜24週間にわたる皮下注射による1日に300万〜500万単位、次いで、維持のための1週間に3回の300万単位である。ヘアリーセル白血病の処置のためのINTRON Aの例示的な推奨さえる投与スケジュールは、6ヶ月にわたる1週間に3回皮下に投与される200万IU/m2(体表の平方メートル)である。このような投与スケジュールは、HTLV−1感染、またはHTLV−1感染と関連する疾患もしくは状態(例えば、成人T細胞白血病/リンパ腫(ATLL)、HTLV−1関連ミエロパシー(HAM)、局所的痙性対麻痺(Tropical Spastic Paraparesis(TSP))の処置のための、本発明のポリペプチドの投与量の有用な範囲を提供する。多くの要因(本発明のポリペプチドの活性および薬物動態、ならびに患者の大きさ、年齢および健康状態が挙げられるが、これらに限定されない)に依存して、そのポリペプチドは、上記よりも低い量および/または低頻度で投与され得る。
同様に、本発明の結合体を含む組成物は、一般に、現在臨床的に認可されたインターフェロン−α結合体(例えば、PEGASYS(登録商標)(Peginterferon α−2a;Hoffmann−La Roche,Inc.)を使用するHCV治療レジメンにおいて使用されるものに類似の用量または頻度で投与される。慢性HCVの処置のためのPEGASYSの例示的に推奨される投薬スケジュールは、例えば、24週間にわたる、1週間に1回の皮下注射による180mcgである。慢性骨髄性白血病の処置のためのPEG−INTRONの例示的に推奨される投薬スケジュールは、例えば、52週間にわたる、皮下注射による1週間に1回の6mcg/kg体重である。このような投与スケジュールは、HTLV−1感染またはHTLV−1感染と関連する疾患もしくは状態(例えば、成人T細胞白血病/リンパ腫(ATLL)、HTLV−1関連ミエロパシー(HAM)、局所的痙性対麻痺(Tropical Spastic Paraparesis(TSP))の処置のための、本発明の結合体の投与量の有用な範囲を提供する。多くの要因(本発明の結合体の分子量、活性および薬物動態、ならびに患者の大きさ、年齢および健康状態が挙げられるが、これらに限定されない)に依存して、その結合体は、上記よりも低い量および/または低頻度で投与され得る。
いくつかの場合において、本発明のポリペプチドまたは結合体は、1種以上のさらなる治療剤と組み合わせて投与される。例えば、本発明のポリペプチドまたは結合体は、抗ウイルス薬物(例えば、ジドブジン(AZT)および/またはラミブジン(3TC)と組み合わせて投与され得る。本発明のポリペプチドまたは結合体はまた、末梢血幹細胞移植、従来の化学療法、または自己もしくは同種異系の骨髄移植を伴う高用量化学療法と組み合わせて、投与され得る。あるいは、本発明のポリペプチドまたは結合体は、他の免疫療法と、例えば、抗インターロイキン−2レセプターモノクローナル抗体またはウイルス抗原に対して施行される細胞傷害性T細胞の注射と組み合わせられ得る。
本発明のポリペプチドまたは結合体の投与の正確な量および頻度は、多くの要因(例えば、そのポリペプチドまたは結合体の比活性および薬物動態特性、ならびに処置される状態の性質、とりわけ、当業者に公知の他の要因に依存する。通常、その用量は、処置される適応症の重篤度または拡がりを防止または減少させ得るはずである。このような用量は、「有効」量または「治療有効」量といわれ得る。本発明のポリペプチド、結合体または組成物の有効量が、特に、その処置される状態、用量、投与スケジュール、そのポリペプチドまたは結合体または組成物が単独でまたは他の治療剤と組み合わせて投与されるか否か、そのポリペプチド、結合体または組成物の血清半減期および他の薬物動態特性、ならびに患者の大きさ、年齢、および全身の健康状態に依存することは、当業者に明らかである。投与の投薬量および頻度は、公知の技術を使用して当業者によって確認できる。
処置の有効性は、HTLV−1ウイルス負荷を測定することによって、例えば、当該分野で公知の方法(例えば、定量的PCRベースの試験(例えば、Saitoら,(2004)J.Infect Dis.189(1):29−40により記載される)を使用して、血液中のHTLV−1ウイルスのレベルを測定することによって決定され得る。いくつかの場合において、本発明の組成物の有効量は、処置の前のウイルス負荷と比較すると、処置の過程にわたって、少なくとも0.5log単位、少なくとも1log単位、少なくとも2log単位、少なくとも3log単位、少なくとも4log単位、少なくとも5log単位、少なくとも6log単位、少なくとも7log単位まで、ウイルス負荷の減少を達成するに十分な量である。いくつかの場合、本発明の組成物の有効量は、本質的に検出不能であるレベルまでウイルス負荷を減少させるに十分な量である。本発明は、HTLV−1に感染した患者の血液中のHTLV−1プロウイルスDNAのレベルを減少する方法を包含し、この方法は、処置の開始前に存在するHTLV−1プロウイルスDNAレベルと比較して、HTLV−1プロウイルスDNAのレベルを減少させるに有効な量の本発明の組成物を患者に投与する工程を包含する。
処置の有効性は、代わりに、または加えて、血清中の抗HTLV−1抗体の力価を、当該分野で公知の方法を用いて(例えば、 such as INNO−LIATM HTLV I/II(Innogenetics;Gent Belgium)およびAbbott HTLV−I/HTLV−II EIA(Abbott Laboratories;Abbott Park,IL)のような市販の試験によって)測定することによって、決定され得る。いくつかの場合において、本発明の組成物の有効量は、処置の開始前に存在する力価の50%、25%、10%もしくは5%にまで、血清中の抗HTLV−1抗体の力価を減少させるに十分である量である。いくつかの場合において、本発明の組成物の有効量は、抗HTLV−1抗体の力価を本質的に検出不能であるレベルに減少させるに十分な量である。本発明は、HTLV−1に感染した患者の血清中の抗HTLV−1抗体の力価を減少させる方法を包含し、この方法は、処置の開始間に存在する抗HTLV−1抗体力価と比較して、抗HTLV−1抗体力価を減少させるに有効な量の本発明の組成物を患者に投与する工程を包含する。
(ヒトパピローマウイルス)
別の局面において、本発明は、ヒトパピローマウイルス(HPV)に感染した患者、またはHPV感染と関連する疾患もしくは状態(例えば、手および足のいぼ、または口腔、肛門および生殖器の粘膜の病変)を処置する方法を提供する。いくつかの型のHPVは、比較的無害であるが、他の型は、性的接触を通じて拡がり、生殖器いぼおよび性病いぼ(尖圭コンジロームといわれる)を生じ、これらは、子宮頚癌および他の生殖器の癌を生じ得る。この方法は、HPVに感染した患者に、1種以上の本発明のポリペプチドもしくは結合体を含む、有効量の本発明の組成物を投与する工程を包含する。本発明はまた、HPVに感染した患者、またはHPV感染と関連する疾患もしくは状態を処置することにおいて使用するための組成物を提供し、この組成物は、1種以上の本発明のポリペプチドもしくは結合体、および薬学的に受容可能なキャリアもしくは賦形剤を含む。HPV感染を有すると診断された患者は、生検した組織(例えば、生殖器組織)中でHPVウイルスDNAを示す患者、および例えば生殖器組織上の目に見える病変を示す患者を含む。
別の局面において、本発明は、ヒトパピローマウイルス(HPV)に感染した患者、またはHPV感染と関連する疾患もしくは状態(例えば、手および足のいぼ、または口腔、肛門および生殖器の粘膜の病変)を処置する方法を提供する。いくつかの型のHPVは、比較的無害であるが、他の型は、性的接触を通じて拡がり、生殖器いぼおよび性病いぼ(尖圭コンジロームといわれる)を生じ、これらは、子宮頚癌および他の生殖器の癌を生じ得る。この方法は、HPVに感染した患者に、1種以上の本発明のポリペプチドもしくは結合体を含む、有効量の本発明の組成物を投与する工程を包含する。本発明はまた、HPVに感染した患者、またはHPV感染と関連する疾患もしくは状態を処置することにおいて使用するための組成物を提供し、この組成物は、1種以上の本発明のポリペプチドもしくは結合体、および薬学的に受容可能なキャリアもしくは賦形剤を含む。HPV感染を有すると診断された患者は、生検した組織(例えば、生殖器組織)中でHPVウイルスDNAを示す患者、および例えば生殖器組織上の目に見える病変を示す患者を含む。
本発明のポリペプチドを含む組成物は、一般に、臨床的に認可されているインターフェロン−αポリペプチド(例えば、INTRON(登録商標)A(インターフェロンα−2b,組換え;Schering Corporation))を使用するHPV治療レジメンにおいて使用されるものに類似の投与量および頻度において投与される。尖圭コンジロームの処置のためのINTRON Aの推奨される投与量は、3週間にわたる、隔日で1週間に3回、ツベルクリン用シリンジもしくは類似のシリンジおよび25ゲージ〜30ゲージの針を使用して、5つの病変部までで、各病変部に100万IUである。6〜10個のコンジロームを有する患者は、1回の処置過程につき5つまでのコンジロームを処置する上記の投与スケジュールにおいて、2回目の(連続した)処置過程を受け得る。10個より多いコンジロームを有する患者は、どのくらい多くのコンジロームが存在するかに依存して、さらなる連続処置を受け得る。代わりに、もしくは加えて、インターフェロンが局所的に(例えば、クリーム剤形態または軟膏形態で(例えば、Stentellaら(1996) Clin.Exp.Obstet.Gynecol.23(1):29−36に記載される))適用され得る。このような投与スケジュールは、HPV感染、またはHPV感染と関連する疾患もしくは状態(例えば、尖圭コンジローム)の処置のための、本発明のポリペプチドの投与量の有用な範囲を提供する。多くの要因(本発明のポリペプチドの活性および薬物動態、ならびに患者の大きさ、年齢および健康状態が挙げられるが、これらに限定されない)に依存して、そのポリペプチドは、上記よりも低い量および/または低頻度で投与され得る。同様に、本発明の結合体を含む組成物は、一般に、罹患組織におけるHPVウイルスDNAの量を減少させるために、または感染個体における生殖器病変の大きさおよび/もしくは数を減少させるために有効な量で、例えば、病変内にまたは局所的に投与される。
いくつかの場合において、本発明のポリペプチドもしくは結合体は、1種以上のさらなる治療剤と組み合わせて投与される。例えば、本発明のポリペプチドもしくは結合体は、抗HPV治療剤(例えば、ポドフィロックス(コンジロックス)および/もしくはポドフィリン(Pododerm,Podocon−25)と組み合わせて投与され得る。
本発明のポリペプチドまたは結合体の投与の正確な量および頻度は、多くの要因(例えば、そのポリペプチドまたは結合体の比活性および薬物動態特性、ならびに処置される状態の性質、とりわけ、当業者に公知の他の要因に依存する。通常、その用量は、処置される適応症の重篤度または拡がりを防止または減少させ得るはずである。このような用量は、「有効」量または「治療有効」量といわれ得る。本発明のポリペプチド、結合体または組成物の有効量が、特に、その処置される状態、用量、投与スケジュール、そのポリペプチドまたは結合体または組成物が単独でまたは他の治療剤と組み合わせて投与されるか否か、そのポリペプチド、結合体または組成物の血清半減期および他の薬物動態特性、ならびに患者の大きさ、年齢、および全身の健康状態に依存することは、当業者に明らかである。投与の投薬量および頻度は、公知の技術を使用して当業者によって確認できる。
処置の有効性は、HPVウイルス負荷を測定することによって、例えば、生検により得られた組織におけるHPVウイルスDNAのレベルを測定することによって決定され得る。いくつかの場合において、本発明の組成物の有効量は、処置の前のウイルス負荷と比較すると、処置の過程にわたって、少なくとも0.5log単位、少なくとも1log単位、少なくとも2log単位、少なくとも3log単位、少なくとも4log単位、少なくとも5log単位、少なくとも6log単位、少なくとも7log単位まで、ウイルス負荷の減少を達成するに十分な量である。いくつかの場合、本発明の組成物の有効量は、本質的に検出不能であるレベルまでウイルス負荷を減少させるに十分な量である。本発明は、HPVに感染した患者の組織中のHPVウイルスDNAのレベルを減少する方法を包含し、この方法は、処置の開始前に存在するHPVウイルスDNAレベルと比較して、HPVウイルスDNAのレベルを減少させるに有効な量の本発明の組成物を患者に投与する工程を包含する。
処置の有効性は、代わりに、または加えて、感染個体における生殖器の病変部(コンジローム)の大きさもしくは数を観察することによって決定され得る。いくつかの場合において、本発明の組成物の有効量は、感染個体におけるコンジロームの大きさおよび/もしくは数を減少するに十分な量である。本発明は、HPVに感染した患者におけるコンジロームの大きさおよび/もしくは数を減少させる方法を包含し、この方法は、処置の開始前に存在するコンジロームの大きさおよび/もしくは数と比較して、この患者におけるコンジロームの大きさおよび/もしくは数を減少させるに有効な量の本発明の組成物を患者に投与する工程を包含する。
(処方物および投与経路)
本発明のポリペプチドまたは結合体の治療用処方物は、代表的には、1種以上の薬学的に受容可能なキャリアまたは賦形剤を含む組成物中で投与される。このような薬学的組成物は、十分に保存安定性でかつヒトまたは動物への投与に適したポリペプチド薬品を生じるように当該分野でそれ自体公知の様式で調製され得る。
本発明のポリペプチドまたは結合体の治療用処方物は、代表的には、1種以上の薬学的に受容可能なキャリアまたは賦形剤を含む組成物中で投与される。このような薬学的組成物は、十分に保存安定性でかつヒトまたは動物への投与に適したポリペプチド薬品を生じるように当該分野でそれ自体公知の様式で調製され得る。
(薬物形態)
本発明のポリペプチドまたは結合体は、「そのまま」使用され得るか、そして/またはその塩形態で使用され得る。適切な塩としては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属(例えば、ナトリウム、カリウム、カルシウムおよびマグネシウム)との塩、ならびに例えば、亜鉛塩が挙げられるが、これらに限定されない。これらの塩または錯体は、結晶および/または非晶質構造として存在し得る。
本発明のポリペプチドまたは結合体は、「そのまま」使用され得るか、そして/またはその塩形態で使用され得る。適切な塩としては、アルカリ金属またはアルカリ土類金属(例えば、ナトリウム、カリウム、カルシウムおよびマグネシウム)との塩、ならびに例えば、亜鉛塩が挙げられるが、これらに限定されない。これらの塩または錯体は、結晶および/または非晶質構造として存在し得る。
(賦形剤)
「薬学的に受容可能」とは、使用される投薬量および濃度において、投与される患者においていかなる望ましくない効果も引き起こさないキャリアまたは賦形剤を意味する。このような薬学的に受容可能なキャリアおよび賦形剤は、当該分野で周知である(Remington’s Pharmaceutical Sciences,第18版,A.R.Gennaro編,Mack Publishing Company(1990);Pharmaceutical Formulation Development of Peptides and Proteins,S.FrokjaerおよびL.Hovgaard,編,Taylor&Francis(2000);ならびにHandbook of Pharmaceutical Excipients,第3版,A.Kibbe,編,Pharmaceutical Press(2000)を参照のこと)。
「薬学的に受容可能」とは、使用される投薬量および濃度において、投与される患者においていかなる望ましくない効果も引き起こさないキャリアまたは賦形剤を意味する。このような薬学的に受容可能なキャリアおよび賦形剤は、当該分野で周知である(Remington’s Pharmaceutical Sciences,第18版,A.R.Gennaro編,Mack Publishing Company(1990);Pharmaceutical Formulation Development of Peptides and Proteins,S.FrokjaerおよびL.Hovgaard,編,Taylor&Francis(2000);ならびにHandbook of Pharmaceutical Excipients,第3版,A.Kibbe,編,Pharmaceutical Press(2000)を参照のこと)。
(薬物の混合)
本発明の薬学的組成物は、単独でまたは他の治療剤とともに投与され得る。例えば、リバビリンは、IFN−αと同時に同時投与され、HCV処置の効力を増加することが示されている。種々の低分子が、ウイルス標的(ウイルスプロテアーゼ、ウイルスポリメラーゼ、ウイルス複製複合体のアセンブリ)および宿主標的(ウイルスプロセシングに必要とされる宿主プロテアーゼ、NS5Aのようなウイルス標的のリン酸化に必要とされる宿主キナーゼ、およびウイルスIRESを効率的に利用するのに必要とされる宿主因子のインヒビター)の両方に対して開発されている。他のサイトカイン(例えば、IL−12、IL−23、IL−27、またはIFN−γ)は、同時投与される。これらの薬剤は、同じ薬学的組成物の一部として組み込まれ得るか、または本発明のポリペプチドまたは結合体とは別々に、同時にまたは別の処置スケジュールに従って、投与され得る。さらに、本発明のポリペプチド、結合体または薬学的組成物は、他の治療に対するアジュバントとして使用され得る。
本発明の薬学的組成物は、単独でまたは他の治療剤とともに投与され得る。例えば、リバビリンは、IFN−αと同時に同時投与され、HCV処置の効力を増加することが示されている。種々の低分子が、ウイルス標的(ウイルスプロテアーゼ、ウイルスポリメラーゼ、ウイルス複製複合体のアセンブリ)および宿主標的(ウイルスプロセシングに必要とされる宿主プロテアーゼ、NS5Aのようなウイルス標的のリン酸化に必要とされる宿主キナーゼ、およびウイルスIRESを効率的に利用するのに必要とされる宿主因子のインヒビター)の両方に対して開発されている。他のサイトカイン(例えば、IL−12、IL−23、IL−27、またはIFN−γ)は、同時投与される。これらの薬剤は、同じ薬学的組成物の一部として組み込まれ得るか、または本発明のポリペプチドまたは結合体とは別々に、同時にまたは別の処置スケジュールに従って、投与され得る。さらに、本発明のポリペプチド、結合体または薬学的組成物は、他の治療に対するアジュバントとして使用され得る。
(患者)
本発明の目的で、「患者」は、ヒトおよび他の哺乳動物の両方を包含する。従って、本方法は、ヒト治療適用および獣医適用の両方に適用可能である。
本発明の目的で、「患者」は、ヒトおよび他の哺乳動物の両方を包含する。従って、本方法は、ヒト治療適用および獣医適用の両方に適用可能である。
(組成物の型および投与経路)
本発明のポリペプチドまたは結合体を含む薬学的組成物は、種々の形態(例えば、液体、ゲル、凍結乾燥された形態として、または圧縮固体として)処方され得る。好ましい形態は、処置される特定の適応症に依存し、当業者に明らかである。
本発明のポリペプチドまたは結合体を含む薬学的組成物は、種々の形態(例えば、液体、ゲル、凍結乾燥された形態として、または圧縮固体として)処方され得る。好ましい形態は、処置される特定の適応症に依存し、当業者に明らかである。
本発明の処方物の投与は、種々の方法で実行され得、これには、経口的、皮下的、静脈内的、大脳内的、鼻内的、経皮的、腹腔内的、筋肉内的、肺内的、膣内的、直腸的、眼内的、または任意の他の受容可能な様式が挙げられるが、これらに限定されない。処方物は、ポンプ(例えば、皮下浸透圧ポンプ)または移植のような当該分野で周知の技術を使用して、ボーラス注射が受容可能であるが、注入によって連続的に投与され得る。いくつかの例において、処方物は、液剤、クリーム、軟膏剤または噴霧剤として直接的に適用され得る。
(非経口物)
薬学的組成物の例は、非経口投与にために設計された溶液である。多くの場合において、薬学的処方物が液体形態で提供されるが、迅速な使用に適切な場合、このような非経口処方物はまた、凍結形態または凍結乾燥形態で提供され得る。前者の場合、組成物は、使用の前に解凍されなければならない。後者形態は、しばしば、幅広い種々の状態下で組成物に含まれる活性化合物の安定性を向上するために使用される。なぜなら、凍結乾燥調製物は、一般的に、それらの液体対応物よりも安定であることが認識されているからである。このような凍結乾燥調製物は、注入のための滅菌水または滅菌生理学的生理食塩水溶液のような一種以上の適切な薬学的受容可能な希釈剤の添加によって、使用の前に、再構成される。
薬学的組成物の例は、非経口投与にために設計された溶液である。多くの場合において、薬学的処方物が液体形態で提供されるが、迅速な使用に適切な場合、このような非経口処方物はまた、凍結形態または凍結乾燥形態で提供され得る。前者の場合、組成物は、使用の前に解凍されなければならない。後者形態は、しばしば、幅広い種々の状態下で組成物に含まれる活性化合物の安定性を向上するために使用される。なぜなら、凍結乾燥調製物は、一般的に、それらの液体対応物よりも安定であることが認識されているからである。このような凍結乾燥調製物は、注入のための滅菌水または滅菌生理学的生理食塩水溶液のような一種以上の適切な薬学的受容可能な希釈剤の添加によって、使用の前に、再構成される。
非経口物は、所望の程度の純度を有するポリペプチドを、当該分野において代表的に使用される一種以上の薬学的に受容可能なキャリア、賦形剤または安定化剤(これら全てが、「賦形剤」と呼ばれる)(例えば、緩衝剤、安定化剤、保存剤、等張化剤、非イオン性洗浄剤、抗酸化剤および/または他の雑多な添加剤)と混合することによって、凍結乾燥処方物または水溶液としての保存のために調製され得る。
緩衝剤は、生理学的条件に近い範囲のpHを維持するのに役立つ。これらは、代表的に、約2mM〜約50mMの範囲の濃度で存在する。本発明での使用に適切な緩衝剤としては、有機酸および無機酸の両方ならびにそれらの塩が挙げられ、例えば、クエン酸緩衝液(例えば、クエン酸一ナトリウム−クエン酸二ナトリウム混合物、クエン酸−クエン酸三ナトリウム混合物、クエン酸−クエン酸一ナトリウム混合物など)、コハク酸緩衝液(例えば、コハク酸−コハク酸一ナトリウム混合物、コハク酸−水酸化ナトリウム混合物、コハク酸−コハク酸二ナトリウム混合物など)、酒石酸緩衝液(例えば、酒石酸−酒石酸ナトリウム混合物、酒石酸−酒石酸カリウム混合物、酒石酸−水酸化ナトリウム混合物など
)、フマル酸緩衝液(例えば、フマル酸−フマル酸一ナトリウム混合物、フマル酸−フマル酸二ナトリウム混合物、フマル酸一ナトリウム−フマル酸二ナトリウム混合物など)、グルコン酸緩衝液(例えば、グルコン酸−グルコン酸ナトリウム混合物、グルコン酸−水酸化ナトリウム混合物、グルコン酸−グルコン酸カリウム混合物など)、シュウ酸緩衝液(例えば、シュウ酸−シュウ酸ナトリウム混合物、シュウ酸−水酸化ナトリウム混合物、シュウ酸−シュウ酸カリウム混合物など)、乳酸緩衝液(例えば、乳酸−乳酸ナトリウム混合物、乳酸−水酸化ナトリウム混合物、乳酸−乳酸カリウム混合物など)、ならびに酢酸緩衝液(例えば、酢酸−酢酸ナトリウム混合物、酢酸−水酸化ナトリウム混合物など)である。さらなる可能性は、リン酸緩衝液、ヒスチジン緩衝液およびトリメチルアミン塩(例えば、Tris)である。
)、フマル酸緩衝液(例えば、フマル酸−フマル酸一ナトリウム混合物、フマル酸−フマル酸二ナトリウム混合物、フマル酸一ナトリウム−フマル酸二ナトリウム混合物など)、グルコン酸緩衝液(例えば、グルコン酸−グルコン酸ナトリウム混合物、グルコン酸−水酸化ナトリウム混合物、グルコン酸−グルコン酸カリウム混合物など)、シュウ酸緩衝液(例えば、シュウ酸−シュウ酸ナトリウム混合物、シュウ酸−水酸化ナトリウム混合物、シュウ酸−シュウ酸カリウム混合物など)、乳酸緩衝液(例えば、乳酸−乳酸ナトリウム混合物、乳酸−水酸化ナトリウム混合物、乳酸−乳酸カリウム混合物など)、ならびに酢酸緩衝液(例えば、酢酸−酢酸ナトリウム混合物、酢酸−水酸化ナトリウム混合物など)である。さらなる可能性は、リン酸緩衝液、ヒスチジン緩衝液およびトリメチルアミン塩(例えば、Tris)である。
保存剤は、微生物増殖を遅らせるために添加され、そして代表的に、約0.2%〜1%(w/v)の量で添加される。本発明での使用に適切な保存剤としては、フェノール、ベンジルアルコール、メタ−クレゾール、メチルパラベン、プロピルパラベン、オクタデシルジメチルベンジルアンモニウムクロリド、ハロゲン化ベンザルコニウム(例えば、塩化ベンザルコニウム、臭化ベンザルコニウム、またはヨウ化ベンザルコニウム)、塩化ヘキサメトニウム、アルキルパラベン(例えば、メチルパラベンまたはプロピルパラベン)、カテコール、レゾルシノール、シクロヘキサノールおよび3−ペンタノールが挙げられる。
等張化剤は、液体組成物の等張性を確実にするために添加され、多水酸基糖アルコール、好ましくは、三価またはより高次の糖アルコール(例えば、グリセリン、エリスリトール、アラビトール、キシリトール、ソルビトールおよびマンニトール)が挙げられる。多水酸基アルコールは、他の成分の相対量を考慮して、0.1重量%と25重量%との間、代表的には1重量%〜5重量%の量で存在し得る。
安定化剤は、幅広いカテゴリーの賦形剤を示し、これは、機能において、充填剤から、治療剤を溶解させるかまたは変性を妨げるかもしくは容器の壁への接着を妨げるのに役立つ添加剤までの範囲であり得る。代表的な安定化剤は、多水酸基糖アルコール(上に挙げられる);アミノ酸(例えば、アルギニン、リジン、グリシン、グルタミン、アスパラギン、ヒスチジン、アラニン、オルニチン(omithine)、L−ロイシン、2−フェニルアラニン、グルタミン酸、トレオニンなど)、有機糖または糖アルコール(例えば、ラクトース、トレハロース、スタキオース、マンニトール、ソルビトール、キシリトール、リビトール、ミオイニシトール、ガラクチトール、グリセロールなど)(イノシトールのようなシクリトールを含む);ポリエチレングリコール;アミノ酸ポリマー;硫黄含有還元剤(例えば、尿素、グルタチオン、チオクト酸、ナトリウムチオグリコレート、チオグリセロール、α−モノチオグリセロールおよびチオ硫酸ナトリウム);低分子量ポリペプチド(すなわち、<10残基);タンパク質(例えば、ヒト血清アルブミン、ウシ血清アルブミン、ゼラチンまたは免疫グロブリン);親水性ポリマー(例えば、ポリビニルピロリドン);単糖(例えば、キシロース、マンノース、フルクトースおよびグルコース);二糖(例えば、ラクトース、マルトース、およびスクロース);三糖(例えば、ラフィノース)、ならびに多糖(例えば、デキストラン)であり得る。安定化剤は、代表的に、活性タンパク質重量に基づいて、0.1〜10,000重量部の範囲で存在する。
非イオン性界面活性剤または洗浄剤(「湿潤剤」としても公知)は、治療剤を溶解させるのを助けるため、そして治療ポリペプチドを撹拌誘導凝集から保護するために存在し得、これはまた、ポリペプチドの変性を引き起こさないで、表面応力を剪断するために処方物が曝露されることを可能にする。適切な非イオン性界面活性剤としては、ポリソルベート(20、80など)、ポリオキサマー(184、188など)Pluronic(登録商標)ポリオール、ポリオキシエチレンソルビタンモノエーテル(Tween(登録商標)−20、Tween(登録商標)−80など)が挙げられる。
さらなる雑多な賦形剤としては、充填剤またはフィラー(例えば、デンプン)、キレート剤(例えば、EDTA)、抗酸化剤(例えば、アスコルビン酸、メチオニン、ビタミンE)、および共溶媒が挙げられる。
活性成分はまた、例えば、コアセルベーション(coaservation)技術によってまたは界面重合によって調製されるマイクロカプセル(例えば、ヒドロキシメチルセルロース、ゼラチンまたはポリ−(メチルメタクリレート)マイクロカプセル、コロイド状薬物送達システム(例えば、リポソーム、アルブミンマイクロスフェア、マイクロエマルジョン、ナノ粒子およびナノカプセル)またはマクロエマルジョン)中に閉じ込められ得る。このような技術は、上記、Remington’s Pharmaceutical Sciencesに開示される。
本発明の一局面において、この組成物は、液体組成物(例えば、水性組成物)であり、以下の式:
n=4の場合、スルホアルキルエーテルシクロデキストリンが、α−スルホアルキルエーテルシクロデキストリンであり得ることが注意されるべきである。類似の様式において、n=5である場合、用語β−スルホアルキルエーテルシクロデキストリンが使用され得、そしてn=6である場合、スルホアルキルエーテルシクロデキストリンはまた、γ−スルホアルキルエーテルシクロデキストリンと呼ばれ得る。
さらなる実施形態において、nは、5または6である。好ましい実施形態において、n=6である。
なおさらなる実施形態において、R1、R2、またはR3は、独立して、−OCH2CH2CH2SO3−、−OCH2CH2CH2CH2SO3−、および−OCH2CH2CH2CH2CH2SO3−からなる群より選択される。最も好ましくは、R1、R2、またはR3は、独立して、−OCH2CH2CH2CH2SO3−である。
さらなる実施形態において、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、およびS9は、それぞれ、独立して、H+、アルカリ金属(例えば、Li+、Na+、K+)、アルカリ土類金属(例えば、Ca+2、Mg+2)、アンモニウムイオンおよびアミンカチオン(例えば、(C1〜C6)アルキルアミン、ピペリジン、ピラジン、(C1〜C6)アルカノールアミンおよび(C4〜C8)シクロアルカノールアミンのようなアミンカチオンから選択される薬学的に受容可能なカチオンである。最も好ましくは、S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、およびS9は、それぞれ独立して、H+、Li+、Na+、K+からなる群より選択される薬学的に受容可能なカチオン(特に、Na+)である。
スルホアルキルエーテルシクロデキストリンは、1〜18個のスルホアルキル基(n=4の場合)、1〜21個のスルホアルキル基(n=5の場合)、または1〜21個(n=6の場合)を含み得る。本発明の好ましい実施形態において、n=5およびスルホアルキルエーテル誘導体は、平均して、2〜20個のスルホアルキル基(特に、スルホブチル基)、例えば、3〜10個のスルホアルキル基(特に、スルホブチル基)、より好ましくは、4〜9個のスルホアルキル基(特に、スルホブチル基)、さらにより好ましくは、5〜9個のスルホアルキル基(特に、スルホブチル基)、例えば、6〜8個のスルホアルキル基(特に、スルホブチル基)(例えば、7個のスルホアルキル基(特に、スルホブチル基)を含む。
いくつかの例において、スルホアルキルエーテルシクロデキストリン誘導体は、β−シクロデキストリンスルホブチルエーテル(すなわち、n=5)の塩、特に、ナトリウム塩であり、これは、平均して、7個のスルホブチル基を含む。このスルホアルキルエーテルシクロデキストリン誘導体はまた、SBE7−β−CDと呼ばれ、Captisol(登録商標)(Cydex,Overland Park,Knansas)として入手可能である。
用語「C1〜C6アルキル」は、1〜6個の炭素原子を有する分枝または直鎖のアルキル基を表す。代表的なC1〜C6アルキル基としては、メチル、エチル、n−プロピル、イソ−プロピル、n−ブチル、イソ−ブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、イソ−ペンチル、n−ヘキシルおよびイソ−ヘキシルが挙げられるがこれらに限定されない。
用語「C2〜C6アルキル」は、2〜6個の炭素原子を有する分枝または直鎖のアルキル基を表す。代表的なC2〜C6アルキル基としては、エチル、n−プロピル、イソ−プロピル、n−ブチル、イソ−ブチル、sec−ブチル、tert−ブチル、n−ペンチル、イソ−ペンチル、n−ヘキシルおよびイソ−ヘキシルが挙げられるがこれらに限定されない。
本明細書中に開示されるポリペプチドおよびスルホアルキルエーテルシクロデキストリン誘導体を含む組成物に関するさらなる詳細は、WO03/002152、特に、37〜49頁の「The sulfoalkyl ether cyclodextrin derivative」と題されたセクションに見出され得、本明細書中において参考として援用される。
インビボ投与に使用される非経口処方物は、滅菌でなければならない。これは、例えば、滅菌濾過膜を通して濾過することによって、容易に達成される。
(徐放調製物)
徐放調製物の適切な例は、ポリペプチドまたは結合体を含む固体疎水性ポリマーの半透過性マトリクスを含み、このマトリクスは、フィルムまたはマイクロカプセルのような適切な形態を有する。徐放マトリクスの例としては、ポリエステル、ヒドロゲル(例えば、ポリ(2−ヒドロキシエチル−メタクリレート)またはポリ(ビニルアルコール))、ポリラクチド、L−グルタミン酸およびエチル−L−グルタメートのコポリマー、非分解性エチレン−ビニルアセテート、分解性乳酸−グリコール酸コポリマー(例えば、ProLease(登録商標)technologyまたはLupron(登録商標))(乳酸−グリコール酸コポリマーおよびロイプロリドアセテートから構成される注射可能なミクロスフェア)、およびポリ−D−(−)−3−ヒドロキシ酪酸が挙げられる。エチレン−ビニルアセテートおよび乳酸−グリコール酸のようなポリマーが100日までまたは100日を超えて長期間、分子を放出し得るものの、特定のヒドロゲルは、より短い期間の間、タンパク質を放出する。カプセル化されたポリペプチドが長期間体内に残る場合、これらは、37°の水蒸気への曝露の結果として変性し得るかまたは凝集し得、生物的活性の喪失および免疫原性の可能な変化を生じする。合理的な戦略は、関与する機構に依存して安定化のために考え出され得る。例えば、凝集機構が、チオ−ジスルフィド交換を介する分子間S−S結合形成であると発見される場合、安定化は、スルフヒドリル残基を改変し、酸性溶液から凍結乾燥し、水分含有量を制御し、適切な添加剤を使用し、そして特定のポリマーマトリックス組成物を開発することによって達成され得る。
徐放調製物の適切な例は、ポリペプチドまたは結合体を含む固体疎水性ポリマーの半透過性マトリクスを含み、このマトリクスは、フィルムまたはマイクロカプセルのような適切な形態を有する。徐放マトリクスの例としては、ポリエステル、ヒドロゲル(例えば、ポリ(2−ヒドロキシエチル−メタクリレート)またはポリ(ビニルアルコール))、ポリラクチド、L−グルタミン酸およびエチル−L−グルタメートのコポリマー、非分解性エチレン−ビニルアセテート、分解性乳酸−グリコール酸コポリマー(例えば、ProLease(登録商標)technologyまたはLupron(登録商標))(乳酸−グリコール酸コポリマーおよびロイプロリドアセテートから構成される注射可能なミクロスフェア)、およびポリ−D−(−)−3−ヒドロキシ酪酸が挙げられる。エチレン−ビニルアセテートおよび乳酸−グリコール酸のようなポリマーが100日までまたは100日を超えて長期間、分子を放出し得るものの、特定のヒドロゲルは、より短い期間の間、タンパク質を放出する。カプセル化されたポリペプチドが長期間体内に残る場合、これらは、37°の水蒸気への曝露の結果として変性し得るかまたは凝集し得、生物的活性の喪失および免疫原性の可能な変化を生じする。合理的な戦略は、関与する機構に依存して安定化のために考え出され得る。例えば、凝集機構が、チオ−ジスルフィド交換を介する分子間S−S結合形成であると発見される場合、安定化は、スルフヒドリル残基を改変し、酸性溶液から凍結乾燥し、水分含有量を制御し、適切な添加剤を使用し、そして特定のポリマーマトリックス組成物を開発することによって達成され得る。
(経口投与)
経口投与について、薬学的組成物は、固体形態または液体形態(例えば、カプセル、錠剤、懸濁液、エマルジョンまたは溶液の形態)であり得る。薬学的組成物は、好ましくは、所定量の活性成分を含む投薬単位の形態で作製される。ヒトまたは他の哺乳動物に適切な毎日の用量は、患者の状態および他の因子に依存して幅広く変化し得るが、慣用的な方法を使用して当業者によって決定され得る。
経口投与について、薬学的組成物は、固体形態または液体形態(例えば、カプセル、錠剤、懸濁液、エマルジョンまたは溶液の形態)であり得る。薬学的組成物は、好ましくは、所定量の活性成分を含む投薬単位の形態で作製される。ヒトまたは他の哺乳動物に適切な毎日の用量は、患者の状態および他の因子に依存して幅広く変化し得るが、慣用的な方法を使用して当業者によって決定され得る。
経口投与のための固体投薬形態としては、カプセル、錠剤、坐剤、散剤および顆粒剤が挙げられ得る。このような固体投薬形態において、活性化合物は、スクロース、ラクトース、またはデンプンのような少なくとも1つの不活性希釈剤と混合され得る。このような投薬形態はまた、通常の実行のように、さらなる物質(例えば、ステアリン酸マグネシウムのような滑沢剤)を含み得る。カプセル、錠剤および丸剤の場合、投薬形態はまた、緩衝剤を含み得る。錠剤および丸剤は、さらに、腸溶性コーティングで調製され得る。
ポリペプチドまたは結合体は、ラクトース、スクロース、デンプン粉末、アルカン酸のセルロースエステル、ステアリン酸、滑石、ステアリン酸マグネシウム、酸化マグネシウム、リン酸および硫酸のナトリウム塩およびカルシウム塩、アカシア、ゼラチン、アルギン酸ナトリウム、ポリビニル−ピロリジン、および/またはポリビニルアルコールのようなアジュバントと混合され得、そして簡便な投与のために錠剤にされ得るかまたはカプセル化され得る。あるいは、これらは、生理食塩水、水、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、エタノール、オイル(例えば、トウモロコシ油、ピーナッツ油、綿実油またはゴマ油)、トラガカントゴムおよび/または種々の緩衝剤中に溶解され得る。他のアジュバントおよび投与様式は、薬学の分野において周知である。キャリアまたは希釈剤は、時間遅延材料(例えば、グリセリルモノステアレートまたはグリセリルジステアレート)を単独でまたはワックス、もしくは当該分野で周知の他の材料と含み得る。
薬学的組成物は、滅菌のような従来の薬学的操作に供され得、および/または保存剤、安定化剤、湿潤剤、乳化剤、緩衝液、フィラーなど(例えば、本明細書中において他で開示される)のような従来のアジュバントを含み得る。
経口投与のための液体投薬形態としては、当該分野で一般的に使用される不活性希釈剤(例えば、水)を含む、薬学的に受容可能なエマルジョン、溶液、懸濁液、シロップ、およびエリキシル剤が挙げられ得る。このような組成物はまた、湿潤剤、甘味料、矯味矯臭剤および芳香剤を含み得る。
(経口投与)
経口投与について、薬学的組成物は、固体形態または液体形態(例えば、カプセル、錠剤、懸濁液、エマルジョンまたは溶液の形態)であり得る。薬学的組成物は、好ましくは、所定量の活性成分を含む投薬単位の形態で作製される。ヒトまたは他の哺乳動物に適切な毎日の用量は、患者の状態および他の因子に依存して幅広く変化し得るが、慣用的な方法を使用して当業者によって決定され得る。
経口投与について、薬学的組成物は、固体形態または液体形態(例えば、カプセル、錠剤、懸濁液、エマルジョンまたは溶液の形態)であり得る。薬学的組成物は、好ましくは、所定量の活性成分を含む投薬単位の形態で作製される。ヒトまたは他の哺乳動物に適切な毎日の用量は、患者の状態および他の因子に依存して幅広く変化し得るが、慣用的な方法を使用して当業者によって決定され得る。
経口投与のための固体投薬形態としては、カプセル、錠剤、坐剤、散剤および顆粒剤が挙げられ得る。このような固体投薬形態において、活性化合物は、スクロース、ラクトース、またはデンプンのような少なくとも1つの不活性希釈剤と混合され得る。このような投薬形態はまた、通常の実行のように、さらなる物質(例えば、ステアリン酸マグネシウムのような滑沢剤)を含み得る。カプセル、錠剤および丸剤の場合、投薬形態はまた、緩衝剤を含み得る。錠剤および丸剤は、さらに、腸溶性コーティングで調製され得る。
ポリペプチドまたは結合体は、ラクトース、スクロース、デンプン粉末、アルカン酸のセルロースエステル、ステアリン酸、滑石、ステアリン酸マグネシウム、酸化マグネシウム、リン酸および硫酸のナトリウム塩およびカルシウム塩、アカシア、ゼラチン、アルギン酸ナトリウム、ポリビニル−ピロリジン、および/またはポリビニルアルコールのようなアジュバントと混合され得、そして簡便な投与のために錠剤にされ得るかまたはカプセル化され得る。あるいは、これらは、生理食塩水、水、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、エタノール、オイル(例えば、トウモロコシ油、ピーナッツ油、綿実油またはゴマ油)、トラガカントゴムおよび/または種々の緩衝剤中に溶解され得る。他のアジュバントおよび投与様式は、薬学の分野において周知である。キャリアまたは希釈剤は、時間遅延材料(例えば、グリセリルモノステアレートまたはグリセリルジステアレート)を単独でまたはワックス、もしくは当該分野で周知の他の材料と含み得る。
薬学的組成物は、滅菌のような従来の薬学的操作に供され得、および/または保存剤、安定化剤、湿潤剤、乳化剤、緩衝液、フィラーなど(例えば、本明細書中において他で開示される)のような従来のアジュバントを含み得る。
経口投与のための液体投薬形態としては、当該分野で一般的に使用される不活性希釈剤(例えば、水)を含む、薬学的に受容可能なエマルジョン、溶液、懸濁液、シロップ、およびエリキシル剤が挙げられ得る。このような組成物はまた、湿潤剤、甘味料、矯味矯臭剤および芳香剤を含み得る。
(肺送達)
ジェットまたは超音波のいずれかで噴霧器とともに使用するために適切な処方物は、代表的に、例えば、溶液1mL当たり、約0.001〜25mgの結合体、好ましくは、約0.1〜10mg/mLの濃度で、水中に溶解されたポリペプチドまたは結合体を含む。処方物はまた、緩衝液および単純な糖(例えば、タンパク質安定化および浸透圧の調節のため)、ならびに/または0.1〜10mg/mLの濃度の範囲のヒト血清アルブミンを含み得る。使用され得る緩衝液の例は、酢酸ナトリウム、シトレート、およびグリシンである。好ましくは、緩衝液は、溶液を3〜9の範囲のpHに調節するのに適切な組成およびモル濃度を有する。一般的に、1mM〜50mMの緩衝液モル濃度が、この目的に適する。利用され得る糖の例は、ラクトース、マルトース、マンニトール、ソルビトール、トレハロース、およびキシロースであり、通常、処方物の1重量%〜10重量%の範囲の量である。
ジェットまたは超音波のいずれかで噴霧器とともに使用するために適切な処方物は、代表的に、例えば、溶液1mL当たり、約0.001〜25mgの結合体、好ましくは、約0.1〜10mg/mLの濃度で、水中に溶解されたポリペプチドまたは結合体を含む。処方物はまた、緩衝液および単純な糖(例えば、タンパク質安定化および浸透圧の調節のため)、ならびに/または0.1〜10mg/mLの濃度の範囲のヒト血清アルブミンを含み得る。使用され得る緩衝液の例は、酢酸ナトリウム、シトレート、およびグリシンである。好ましくは、緩衝液は、溶液を3〜9の範囲のpHに調節するのに適切な組成およびモル濃度を有する。一般的に、1mM〜50mMの緩衝液モル濃度が、この目的に適する。利用され得る糖の例は、ラクトース、マルトース、マンニトール、ソルビトール、トレハロース、およびキシロースであり、通常、処方物の1重量%〜10重量%の範囲の量である。
噴霧器処方物はまた、エアロゾルを形成する際の溶液の微粒子化によって引き起こされるタンパク質の表面誘導凝集を減少させるかまたは妨げるための界面活性剤を含み得る。種々の従来の界面活性剤(例えば、ポリオキシエチレン脂肪酸エステルおよびアルコール、ならびにポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル)が使用され得る。量は、一般的に、処方物の0.001重量%〜4重量%の間の範囲である。本発明の目的のための特に好ましい界面活性剤は、ポリオキシエチレンソルビタンモノオレエートである。
本発明の液体粒子の適切な分散を生成する特定の処方物および方法は、WO 94/20069、US 5,915,378、US 5,960,792、US 5,957,124、US 5,934,272、US 5,915,378、US 5,855,564、US 5,826,570およびUS 5,522,385(これらは、これによって、参考として援用される)に記載される。
計量用量吸入器デバイスで使用するための処方物は、一般的に、微細に分割された粉末を含む。この粉末は、凍結乾燥し、次いで、液体結合体処方物を粉砕することによって作製され得、ヒト血清アルブミン(HSA)のような安定化剤を含み得る。代表的には、0.5%(w/w)より多くが添加される。さらに、一種以上の糖または糖アルコールが、必要な場合に、調製物に添加され得る。例としては、ラクトース、マルトース、マンニトール、ソルビトール、ソルビトース、トレハロース、キシリトール、およびキシロースが挙げられる。処方物に添加される量は、存在する結合体の約0.01〜200%(w/w)、好ましくは、約1〜50%の範囲であり得る。次いで、このような処方物は、凍結乾燥され、所望の粒子サイズに粉砕される。
次いで、適切なサイズの粒子は、界面活性剤の補助とともに噴霧剤中に懸濁される。噴霧剤は、この目的のために使用される任意の従来の材料(例えば、クロロフルオロカーボン、ヒドロクロロフルオロカーボン、ヒドロフルオロカーボン、または炭化水素(トリクロロフルオロメタン、ジクロロジフルオロメタン、ジクロロテトラフルオロエタノール、および1,1,1,2−テトラフルオロエタン、またはこれらの組み合わせ)であり得る。適切な界面活性剤としては、ソルビタントリオレエートおよびダイズレシチンが挙げられる。オレイン酸はまた、界面活性剤として有用であり得る。次いで、この混合物は、送達デバイスに装填される。本発明における使用に適切な市販の計量用量吸入器の例は、Glaxo Inc.,Research Triangle Park,NC,USAによって製造される、Ventolin計量用量吸入器である。
粉末吸入器のための処方物は、結合体を含む微細に分割された乾燥粉末を含み、また、ラクトース、ソルビトール、スクロース、またはマンニトールのような充填剤を、デバイスからの粉末の分散を容易にする量(例えば、処方物の50重量%〜90重量%)で含み得る。粉末の粒子は、10ミクロメートル未満の中央直径(median diamete)、好ましくは、0.5〜5ミクロメートルの間、最も好ましくは、1.5〜3.5ミクロメートルの間を有する約1g/cm2の密度を有する粒子に対応する、肺中での空気力学特性を有する。本明細書中の技術に従った使用に適切な粉末吸入器の例は、Fisons Corp.,Bedford,MA,USAによって製造されたSpinhaler粉末吸入器である。
これらのデバイスの粉末は、US5,997,848、US5,993,783、US5,985,248、US5,976,574、US5,922,354、US5,7685,049およびUS5,654,007に開示される方法によって作製および/または送達され得る。
治療製品の肺送達のために設計された機械的デバイスとしては、噴霧器、計量用量吸入器、および粉末吸入器が挙げられるが、これらに限定されず、これらの全てが、当業者によく知られている。本発明の実施に適切な市販のデバイスの特定の例は、Mallinckrodt,Inc.,St.Louis,MO,USAによって製造された、Ultravent nebulizer;Marquest Medical Products,Englewood,CO,USAによって製造されたAcorn II nebulizer;Glaxo Inc.,Research Triangle Park,NC,USAによって製造されるVentolin metered dose inhaler;Fisons Corp.,Bedford,MA,USAによって製造されるSpinhaler powder inhaler、Nektar Therapeutics,Inc.,San Carlos,CA,USAの「standing cloud」デバイス;Alkermes,Cambridge,MA,USAによって製造されるAIR inhaler;およびAradigm Corporation,Hayward,CA,USAによって製造されるAERx pulmonary drug delivery systemである。
(キット)
本発明はまた、本発明のポリペプチド、結合体、ポリヌクレオチド、発現ベクター、細胞、方法、組成物、およびシステム、ならびに装置を含むキットを提供する。本発明のキットは、必要に応じて、本発明の以下の少なくとも1つを含む:(1)本明細書中に記載される装置、システム、システム要素、または装置要素;(2)本発明のポリペプチドまたは結合体またはポリヌクレオチド;本発明のポリペプチドをコードするプラスミド発現ベクター;本発明のポリペプチドを発現する細胞;または任意のこのような成分の少なくとも1つを含む組成物を含む少なくとも1つのキット成分;(3)本明細書中に記載される任意の方法(治療方法または予防方法を含む)を実行するための説明書、(2)において同定される任意の成分または任意のこのような成分の任意の組成を使用するための説明書;および/または本明細書中に記載される任意の装置、システムもしくは成分を操作するための説明書;(4)少なくとも1つのこのような成分または組成物を保持するための容器;ならびに(5)包装材料。
本発明はまた、本発明のポリペプチド、結合体、ポリヌクレオチド、発現ベクター、細胞、方法、組成物、およびシステム、ならびに装置を含むキットを提供する。本発明のキットは、必要に応じて、本発明の以下の少なくとも1つを含む:(1)本明細書中に記載される装置、システム、システム要素、または装置要素;(2)本発明のポリペプチドまたは結合体またはポリヌクレオチド;本発明のポリペプチドをコードするプラスミド発現ベクター;本発明のポリペプチドを発現する細胞;または任意のこのような成分の少なくとも1つを含む組成物を含む少なくとも1つのキット成分;(3)本明細書中に記載される任意の方法(治療方法または予防方法を含む)を実行するための説明書、(2)において同定される任意の成分または任意のこのような成分の任意の組成を使用するための説明書;および/または本明細書中に記載される任意の装置、システムもしくは成分を操作するための説明書;(4)少なくとも1つのこのような成分または組成物を保持するための容器;ならびに(5)包装材料。
さらなる局面において、本発明は、上記および本明細書中に記載の任意の装置、成分、組成物またはキットの使用のため、本明細書中に記載される任意の方法またはアッセイの実施のため、および/または本明細書中に記載される任意のアッセイまたは方法を実施するための任意の装置、成分、組成物またはキットの使用のために提供される。
以下の実施例は、本発明を説明するために提供されるが、本発明の精神または範囲をいかなるようにも制限しない。
(材料および方法)
(I.表面接近可能残基の決定)
(接近可能表面積(ASA))
コンピュータプログラムAccess(B.LeeおよびF.M.Richards,J.Mol.Biol.55:379−400(1971))version 2(著作権 1983 Yale University)を使用して、構造の個々の原子の接近可能表面積(ASA)を計算した。この方法は、代表的に、1.4Åのプローブサイズを使用し、プローブの中心によって形成される面積として、接近可能表面積(Accessible Surface Area(ASA))を規定する。この計算の前に、全ての水分子および全ての水素原子を、座標セット(coordinate set)から除去するべきである。なぜなら、他の原子が、タンパク質に直接関係しないからである。
(I.表面接近可能残基の決定)
(接近可能表面積(ASA))
コンピュータプログラムAccess(B.LeeおよびF.M.Richards,J.Mol.Biol.55:379−400(1971))version 2(著作権 1983 Yale University)を使用して、構造の個々の原子の接近可能表面積(ASA)を計算した。この方法は、代表的に、1.4Åのプローブサイズを使用し、プローブの中心によって形成される面積として、接近可能表面積(Accessible Surface Area(ASA))を規定する。この計算の前に、全ての水分子および全ての水素原子を、座標セット(coordinate set)から除去するべきである。なぜなら、他の原子が、タンパク質に直接関係しないからである。
(側鎖の部分(fractional)ASA)
側鎖原子の部分ASAは、側鎖の原子のASAの合計を伸長されたALA−x−ALAトリペプチドのその残基の型の側鎖のASAを表す値によって除算することによって計算される。Hubbard,Campbell & Thornton(1991)J.Mol.Biol.220,507−530を参照のこと。この例について、CA原子は、グリシン残基の側鎖の一部としてみなされるが、残りの残基については、そうではない。以下の値は、側鎖についての標準100%ASAとして使用される(表6):
側鎖原子の部分ASAは、側鎖の原子のASAの合計を伸長されたALA−x−ALAトリペプチドのその残基の型の側鎖のASAを表す値によって除算することによって計算される。Hubbard,Campbell & Thornton(1991)J.Mol.Biol.220,507−530を参照のこと。この例について、CA原子は、グリシン残基の側鎖の一部としてみなされるが、残りの残基については、そうではない。以下の値は、側鎖についての標準100%ASAとして使用される(表6):
構造において検出されていない残基は、100%曝露を有するとして規定される。なぜなら、これらは、可撓性領域に存在すると考えられる。NMR構造のアンサンブルが分析される場合、アンサンブルの平均ASA値が使用される。
(三次元構造が利用可能でない場合の表面曝露残基の決定)
三次元構造が利用可能でない場合、またはこの構造が、表面接近可能性を決定するのに十分に詳細ではない場合(例えば、CA原子の位置のみが公知である場合)、表面接近可能性は、以下のようになされる配列アラインメントから推測され得る:
A:構造が公知であるが、表面接近可能性を決定するのに十分に詳細ではない場合:
低い詳細構造が、Molecular Simulations、Inc.から利用可能なMODELERプログラムを使用して、配列ファミリーの公知の構造に対する構造ベースの配列アラインメントに含まれる、
B.構造が公知でない場合:
配列は、プログラムClustalW(Thompsonら(1994)Nucleic Acids Research 22:4673−4680)の「profle/structure alignment」選択肢を使用して調製され得る配列ファミリーの公知の構造の配列を含む所定の配列アラインメントに対して整列される。
三次元構造が利用可能でない場合、またはこの構造が、表面接近可能性を決定するのに十分に詳細ではない場合(例えば、CA原子の位置のみが公知である場合)、表面接近可能性は、以下のようになされる配列アラインメントから推測され得る:
A:構造が公知であるが、表面接近可能性を決定するのに十分に詳細ではない場合:
低い詳細構造が、Molecular Simulations、Inc.から利用可能なMODELERプログラムを使用して、配列ファミリーの公知の構造に対する構造ベースの配列アラインメントに含まれる、
B.構造が公知でない場合:
配列は、プログラムClustalW(Thompsonら(1994)Nucleic Acids Research 22:4673−4680)の「profle/structure alignment」選択肢を使用して調製され得る配列ファミリーの公知の構造の配列を含む所定の配列アラインメントに対して整列される。
AまたはBにおいて得られる配列アラインメントから、公知の構造を有する他の配列の少なくとも1つに曝露される残基に等価な位置で分析される配列の残基を、曝露されると規定する。曝露の程度は、他の配列の等価な残基について、最も大きな値であるようにとられる。分析される配列が挿入である(すなわち、他の配列に等価な残基が存在しない)場合、この残基は、この残基は、完全に曝露されているとして規定される。なぜなら、ターン/ループ領域に位置することが最も確からしいからである。低い詳細構造が存在する場合、構造内に観察されないこれらの残基は、完全に曝露されていると規定される。なぜなら、これらは、可撓性領域にあると考えられるからである。
(原子間距離の決定)
原子間距離は、分子グラフィックソフトウェア(例えば、Molecular Simulations,Inc製のInsightII(登録商標)98.0)を使用して容易に決定される。
原子間距離は、分子グラフィックソフトウェア(例えば、Molecular Simulations,Inc製のInsightII(登録商標)98.0)を使用して容易に決定される。
(II.タンパク質発現および精製)
(A.CHO細胞からの発現および精製)
本発明のいくつかのポリペプチドは、安定にトランスフェクトされ、そしてクローン細胞株を確立するためにG418で選択されたチャイニーズハムスター卵巣(CHO)K1細胞(ATCC:CCL−61)中で産生された。
(A.CHO細胞からの発現および精製)
本発明のいくつかのポリペプチドは、安定にトランスフェクトされ、そしてクローン細胞株を確立するためにG418で選択されたチャイニーズハムスター卵巣(CHO)K1細胞(ATCC:CCL−61)中で産生された。
(1.CHO発現構築物:)
本発明のポリペプチドをコードする核酸を、CHO発現ベクターへと、SV40プロモーターの制御かでかつN末端リーダー配列をコードする配列、および必要に応じて、1つまたは2つのC末端タグ配列とインフレームで、クローニングした。このリーダー配列は、汎用リーダー配列(generic leader sequence)である、IFNα6リーダーもしくは改変IFNα6リーダー配列のいずれかであり、C末端タグには、E−tag(Amersham Biosciences)および/またはHis−tagを含めた。プラスミド生成は、XL1−Blue細胞において行った。
本発明のポリペプチドをコードする核酸を、CHO発現ベクターへと、SV40プロモーターの制御かでかつN末端リーダー配列をコードする配列、および必要に応じて、1つまたは2つのC末端タグ配列とインフレームで、クローニングした。このリーダー配列は、汎用リーダー配列(generic leader sequence)である、IFNα6リーダーもしくは改変IFNα6リーダー配列のいずれかであり、C末端タグには、E−tag(Amersham Biosciences)および/またはHis−tagを含めた。プラスミド生成は、XL1−Blue細胞において行った。
(2.IFN−αポリペプチドを発現する安定なサブクローンの選択:)
材料:
培養培地:G418、FBSおよびペニシリン、ストレプトマイシンならびにグルタミン[PSG](Gibco/Invitrogen)を含有するDMEM−F12;
1×PBS(Gibco/Invitrogen);
トリプシン/EDTA
抗E−タグ抗体−HRP結合体(Amersham BioSciences)
ECL Plus Western Blotting検出試薬(Amersham BioSciences)。
材料:
培養培地:G418、FBSおよびペニシリン、ストレプトマイシンならびにグルタミン[PSG](Gibco/Invitrogen)を含有するDMEM−F12;
1×PBS(Gibco/Invitrogen);
トリプシン/EDTA
抗E−タグ抗体−HRP結合体(Amersham BioSciences)
ECL Plus Western Blotting検出試薬(Amersham BioSciences)。
(手順)安定なトランスフェクト体を、FBSおよびペニシリンを含むDMEM/F−12培地中でG418による選択により生成した。細胞を、50mlの選択培地を有するT175フラスコに分け、37℃ CO2インキュベータ中で、約24時間、または細胞が80%のコンフルーエンスに達するまでインキュベートした。細胞を、PBSで洗浄し、その後、2.5mLのトリプシン/EDTAを添加し、37℃で3〜5分間インキュベートすることにより回収した。細胞を収集し、Beckman Model卓上遠心分離機で、1000gで30分間遠心することにより、回収した。細胞を一回PBS中で洗浄し、1% FBSを含む3mLのPBS中に再懸濁した。細胞密度を測定し、PBS/FBSを用いて、1×106細胞/mlに調整した。各IFNαポリペプチドについて、細胞を、Dako Cytomation MoFlo選別機で、200mlの選択培地を含む2〜5個の96ウェルプレート中に選別した。このプレートを、選別した細胞が増殖するのを可能にするために、37℃インキュベータ中で10〜14日間インキュベートした。各IFNαポリペプチドに対して二つのサブクローンを、ドットブロット分析による最初の高いレベルの発現に関して選択し、その後、E−タグ抗体HRP結合体および化学発光検出を使用して、ウエスタンブロット分析により確認した。
(3.タンパク質発現)
(材料)
DMEM−F12培地(Gibco/Invitrogen)
Ultra CHO培地(Bio Whittaker)
CHO III A培地(Gibco/Invitrogen)
Ex−Cyte 増殖増強培地サプリメント(血清学的タンパク質)
ITSA(インスリン、トランスフェリン、付着培養のためのセレニウムサプリメント;Gibco/Invitrogen)
ペニシリン/ストレプトマイシン(P/S)
FBS、PBS、トリプシン。
(材料)
DMEM−F12培地(Gibco/Invitrogen)
Ultra CHO培地(Bio Whittaker)
CHO III A培地(Gibco/Invitrogen)
Ex−Cyte 増殖増強培地サプリメント(血清学的タンパク質)
ITSA(インスリン、トランスフェリン、付着培養のためのセレニウムサプリメント;Gibco/Invitrogen)
ペニシリン/ストレプトマイシン(P/S)
FBS、PBS、トリプシン。
(手順)
1日目:細胞を、1つのT−175フラスコから1つのローラーボトル(1700cm2)に、10% FBSおよび1×P/Sを含む300mlのDMEM−F12中に移し、37℃ CO2インキュベータ中で増殖させた。
1日目:細胞を、1つのT−175フラスコから1つのローラーボトル(1700cm2)に、10% FBSおよび1×P/Sを含む300mlのDMEM−F12中に移し、37℃ CO2インキュベータ中で増殖させた。
3日目:培地を、300mlの新鮮なDMEM−F12−FBS−P/Sに交換した。
5日目:培地を、1/1000 Ex−CyteおよびP/Sを含む300mlの得るトラCHOに交換した。
7日目:培地を、300mlのCHO IIIA+P/S生成培地と置換した。
上清を、8日目、9日目および10日目で収集した。この上清を、Beckman Coulter Allegra 6R卓上遠心分離機で、2000gで20分間遠心し、0.2μ PESボトルトップ滅菌フィルターを使用してろ過し、精製のために4℃で保存した。
(4.タンパク質精製)
本発明のいくつかのポリペプチドを、C末端に13アミノ酸のE−タグ配列を含有する融合タンパク質として発現させた。このようなポリペプチドを、以下のように、E−タグアフィニティーカラムを使用して精製した。
本発明のいくつかのポリペプチドを、C末端に13アミノ酸のE−タグ配列を含有する融合タンパク質として発現させた。このようなポリペプチドを、以下のように、E−タグアフィニティーカラムを使用して精製した。
(材料)Recombinant Pharge Antibody System Purification Module(Amersham Biosciences,カタログ番号17−1362−01)。精製キットは、直径16mm×高さ25mm(5ml総容積)抗E−タグカラムおよび対応する緩衝液。
(手順)ローラーボトル中のCHO−HK1細胞から収集した上清を、2800×gで20分間の遠心および0.2μボトルトップフィルターモジュールを使用するろ過の組み合わせを用いて精製した。上清を、RPAS結合緩衝液中で150cm/時間(5ml/分)で平衡化したE−タグカラム上にローディングした。このカラムを、5CV(カラム容積)の結合緩衝液で洗浄し、タンパク質を、RPAS溶出緩衝液により75cm/時間(2.5ml/分)で溶出した。溶出画分を0.05容積の1M Tris−Cl pH8.0により中和し、PBS中に透析し、0.1〜1.5mg/mlに濃縮し、アリコート中で、−80℃で凍結保存した。アッセイのためのサンプルを50μg/mlで、0.5% BSAを含むPBS中に処方し、−80℃でアリコート中に凍結保存した。サンプルを、慣用的にSDS−PAGEによって分析し、その後、Invitrogenから得た物質、試薬およびプロトコルを使用するクーマシー染色を行なった。タンパク質濃度を、IFN−α標準を使用するBCAアッセイによって測定し、その濃度を、アミノ酸分析によって確認した。
(B.E.coliからの発現および精製)
本発明のいくつかのポリペプチドを、封入体としてE.coli中に産生し、それを以下のように精製し、リフォールディングした。
本発明のいくつかのポリペプチドを、封入体としてE.coli中に産生し、それを以下のように精製し、リフォールディングした。
(1.E.coli発現構築物)
いくつかの場合において、本発明のポリペプチドをコードする核酸を、E.coliにおける改善された発現のために改変した。このような改変は、34位〜39位の稀なArg−Argコドン対AGGAGGおよび64位〜69位のAGGAGA(配列番号18に対する番号付けの位置)を、各々、Arg−Argコドン対(例えば、E.coliにおいて好ましいCGTCGC)で置き換えること、およびコード配列の5’末端に対してメチオニンコドン(ATG)を付加することを包含していた。そのコード配列を、カナマイシン選択マーカーを有するT7プロモーターの制御下でpET−42発現ベクター(Novagen)へと、またはカナマイシン選択マーカーを有するT5プロモーターの制御下でpQE80−Kan発現ベクター(Qiagen)へと配置した。
いくつかの場合において、本発明のポリペプチドをコードする核酸を、E.coliにおける改善された発現のために改変した。このような改変は、34位〜39位の稀なArg−Argコドン対AGGAGGおよび64位〜69位のAGGAGA(配列番号18に対する番号付けの位置)を、各々、Arg−Argコドン対(例えば、E.coliにおいて好ましいCGTCGC)で置き換えること、およびコード配列の5’末端に対してメチオニンコドン(ATG)を付加することを包含していた。そのコード配列を、カナマイシン選択マーカーを有するT7プロモーターの制御下でpET−42発現ベクター(Novagen)へと、またはカナマイシン選択マーカーを有するT5プロモーターの制御下でpQE80−Kan発現ベクター(Qiagen)へと配置した。
(2.タンパク質発現)
インターフェロンコード配列を含むpET−42ベクターを、標準的な方法を使用してBL21(DE3)のようなE.coli株中に形質転換し、50μg/mlのカナマイシンを含有する寒天プレート上に配置し、37℃でインキュベートした。18〜24時間後、三個の別々のコロニーを採取し、50μg/mlのカナマイシンを有する5mlの2×YTを含むチューブ中に移し、37℃で一晩インキュベートした。50μg/mlのカナマイシンを有する100mlの2×YTを含む2組のフラスコに接種するために一晩の培養物を使用した。37℃での培養物の増殖を、OD600でモニタリングした。この培養物を、37℃で3時間の1mMのIPTGにより、0.5〜0.8のOD600で誘導した。IPTG誘導した培養物を、ペレット化した細胞をSDSサンプル緩衝液中に溶解させることにより、発現についてSDS−PAGEにより分析した。対応する誘導していない組の培養物を、25% グリセロールを添加し、1mlのアリコート中で−80℃で細胞を凍結することによって凍結ストックを調整するために使用した。インターフェロンコード配列を含むpQE80−Kanベクターを、E.coli株W3110またはW3110−fhuAに形質転換した。発現を、上記のように確認した。
インターフェロンコード配列を含むpET−42ベクターを、標準的な方法を使用してBL21(DE3)のようなE.coli株中に形質転換し、50μg/mlのカナマイシンを含有する寒天プレート上に配置し、37℃でインキュベートした。18〜24時間後、三個の別々のコロニーを採取し、50μg/mlのカナマイシンを有する5mlの2×YTを含むチューブ中に移し、37℃で一晩インキュベートした。50μg/mlのカナマイシンを有する100mlの2×YTを含む2組のフラスコに接種するために一晩の培養物を使用した。37℃での培養物の増殖を、OD600でモニタリングした。この培養物を、37℃で3時間の1mMのIPTGにより、0.5〜0.8のOD600で誘導した。IPTG誘導した培養物を、ペレット化した細胞をSDSサンプル緩衝液中に溶解させることにより、発現についてSDS−PAGEにより分析した。対応する誘導していない組の培養物を、25% グリセロールを添加し、1mlのアリコート中で−80℃で細胞を凍結することによって凍結ストックを調整するために使用した。インターフェロンコード配列を含むpQE80−Kanベクターを、E.coli株W3110またはW3110−fhuAに形質転換した。発現を、上記のように確認した。
より大きなスケールの振盪フラスコでの発現を、4×1Lの2×YT培地+カナマイシンに、25mlの一晩培養物を接種することによって、行った。培養を、OD600でモニターし、0.5〜0.8のOD単位で1mM IPTGを用いて誘導した。誘導して3時間後、5000gでの遠心分離により細胞を採取し、−80℃で凍結保存した。細胞を、10,000psiでのフレンチプレスまたはAPV 1000ホモジナイザーの2〜3回の通過を用いて破壊し、「IBの単離」および続く節で記載されるように処理される。
流加培養醗酵を、微量元素溶液および40mg/Lカナマイシンを補充したTerrificブロス(TB)培地中で、B.Braunバイオリアクターにおいて10Lスケールで行った。醗酵を、TB培地中の400mlの一晩培養物をバイオリアクターに接種することによって開始した。初期の増殖期の間に、溶存酸素(DO)は、攪拌速度を変えることによって、50%で維持した。培養物のOD600が5.0に達したとき、グリセロール/アミノ酸供給を、0.5ml/分間で開始し、1000rpmに攪拌を設定した。この供給速度を、醗酵プロセスの残りについて40%でDOを維持するために調節した。OD600が25に達したとき、培養物を、終濃度1mMになるようにIPTGを添加することによって、誘導した。接種して3時間後、細胞を、Beckman遠心分離器での10000×gの遠心分離により採取し、細胞ペーストを、−60℃で保存した。採取時のOD600は、代表的には、35〜40あたりであった。
(3.封入体(IB)の単離、可溶化、スルホン化およびリフォールディング)
IBを単離するために、解凍した細胞ペーストを、細胞ペースト1グラムあたり10mlの1×PBSで再懸濁し、均一になるまで混合し、スラリーを得た。細胞を、17,000〜19,000psiでマイクロフルイダイザーを2回通して、破壊した。この細胞溶解物を、1% Triton−X100へと調整し、10分間混合し、IBを、2〜8℃で60分間10,000gで遠心分離することによって回収した。このIBペレットを、1% Triton X−100を含むPBS中に再懸濁することにより1回洗浄し、上記のように遠心分離することによって回収し、−80℃で凍結保存した。
IBを単離するために、解凍した細胞ペーストを、細胞ペースト1グラムあたり10mlの1×PBSで再懸濁し、均一になるまで混合し、スラリーを得た。細胞を、17,000〜19,000psiでマイクロフルイダイザーを2回通して、破壊した。この細胞溶解物を、1% Triton−X100へと調整し、10分間混合し、IBを、2〜8℃で60分間10,000gで遠心分離することによって回収した。このIBペレットを、1% Triton X−100を含むPBS中に再懸濁することにより1回洗浄し、上記のように遠心分離することによって回収し、−80℃で凍結保存した。
IBを可溶化するために、このIBペレットを、細胞ペースト1gあたり10mlの緩衝液で、尿素緩衝液(50mM Tris−Cl、200mM NaCl、8M 尿素、2mM DTT、1mM EDTA、pH 8.0)中に再懸濁した。この懸濁液を、30分間混合し、10,000gで30分間、2〜8℃で遠心分離した。このペレットを、DTTなしの尿素緩衝液中で再懸濁することによって1回洗浄し、上記のように遠心分離し、水で2回洗浄した。この洗浄したペレットを、ペレット1gあたり10ml緩衝液で、グアニジン緩衝液(50mM Tris−Cl、200mM NaCl、8M グアニジン−HCl、1mM EDTA、pH8.0)に可溶化し、30〜60分間混合し、10,000gで30分間、2〜8℃で遠心分離した。この可溶化したIFNを含む懸濁液を、10mg/ml 亜硫酸ナトリウムおよび5mg/ml ナトリウムテトラチオネートに調節して、スルホン化プロセスを開始した。このプロセスを、2〜8℃で16時間行った。スルホン化の後、このIFN溶液を、水で2倍希釈し、このIFNペレットを、10,000gで2〜8℃で遠心分離することによって回収した。このペレットを水で2回洗浄し、上記のように、グアニジン緩衝液に再懸濁した。このスルホン化したIFNのタンパク質濃度を、280nmの吸光度により決定した。
このリフォールディングプロセスを、スルホン化したIFNを、2〜8℃においてグアニジン緩衝液中、終濃度がリフォールディング緩衝液(50mM Tris−Cl、20mM NaCl、2mM 還元型グルタチオン、1mM 酸化型グルタチオン)中で100mg/mlになるまで希釈することによって開始した。リフォールディングを、6〜8時間にわたってゆっくりと混合しながら、2〜8℃で行い、その後、CuSO4を終濃度が2mMになるまで添加し、その後、さらに16〜20時間のリフォールディングを行った。リフォールディング反応の進行を、SDS−PAGEおよび逆相HPLCによってモニターした。
(4.精製)
そのリフォールディングしたIFNを、3回のクロマトグラフィー工程を用いて精製した。このリフォールディング溶液を、80%硫酸アンモニウム(重量/容積)に調節し、0.2μM フィルターを通して濾過し、200cm/hで、平衡化緩衝液(50mM Tris−Cl、0.8M 硫酸アンモニウム、pH8.0)中で平衡化した20mlのブチルセファロースファーストフロー疎水性相互作用クロマトグラフィー(HIC)カラム(Amersham Biosciences)上に充填した。このHICカラムを、8カラム容積(CV)の平衡化緩衝液で洗浄し、その後、8CVの洗浄緩衝液(50mM Tris−Cl、0.5M 硫酸アンモニウム、pH8.0)で洗浄した。IFNを、15%飽和濃度の硫酸アンモニウムを含むかまたは含まない、50mMのTris−Cl中の15%硫酸アンモニウム、pH8.0で溶出した。
そのリフォールディングしたIFNを、3回のクロマトグラフィー工程を用いて精製した。このリフォールディング溶液を、80%硫酸アンモニウム(重量/容積)に調節し、0.2μM フィルターを通して濾過し、200cm/hで、平衡化緩衝液(50mM Tris−Cl、0.8M 硫酸アンモニウム、pH8.0)中で平衡化した20mlのブチルセファロースファーストフロー疎水性相互作用クロマトグラフィー(HIC)カラム(Amersham Biosciences)上に充填した。このHICカラムを、8カラム容積(CV)の平衡化緩衝液で洗浄し、その後、8CVの洗浄緩衝液(50mM Tris−Cl、0.5M 硫酸アンモニウム、pH8.0)で洗浄した。IFNを、15%飽和濃度の硫酸アンモニウムを含むかまたは含まない、50mMのTris−Cl中の15%硫酸アンモニウム、pH8.0で溶出した。
このHICプールを、0.5M 酢酸ナトリウム、pH4.5のストックを用いて、50mM 酢酸ナトリウムに調節し、2倍希釈した。この調節したプールを、50mM 酢酸ナトリウム、100mM NaCl、pH5.0中で平衡化した、5mlのHiTrap CMセファロースファーストフローカラム(Amersham Biosciences)に90cm/hで充填した。充填した後、そのカラムを平衡化緩衝液条件下で5CVで洗浄し、IFNを、100〜650mM NaClの20CVの勾配を用いて溶出した。IFNを含むピーク画分を、280nmの吸光度に基づいてプールした。
このCMセファロースプールを、pHを約10に設定した2M 1,3 ジアミノプロパンストックを用いて、20mM 1,3 ジアミノプロパンに調節した。このサンプルを、50mM 1,3 ジアミノプロパン、100mM NaCl、pH10.0中で平衡化した、5mlのHiTrap Qセファロースファーストフローカラム(Amersham Biosciences)に、200cm/hで充填した。充填した後、そのカラムを、平衡化条件下で5CVの緩衝液で洗浄し、IFNを、100〜500mM NaClの20CVの勾配を用いて溶出した。IFNを含む画分を、280nmの吸光度に基づいてプールし、250〜500容積の50mM 酢酸ナトリウム、150mM NaCl、pH 5.0または50mM ホウ酸ナトリウム、pH9.0に対して直ぐに透析した。透析後、このIFNサンプルを、バイオセイフティーキャビネット中で、0.2μMフィルターを用いて滅菌濾過し、濃度を、280nmの吸光度で測定し、サンプルを、1週間までの期間またはアリコート中では2〜8℃で保存したか、または長期間の保存のためには−80℃で保存した。活性アッセイのために、そのサンプルを、一般に、5μg/ml、20μg/ml、および50μg/mlで0.5% BSA、PBS pH7.4中に処方し、−80℃でアリコートで凍結保存した。
(III.活性アッセイ)
(A.EMCV−HuH7抗ウイルスアッセイ)
インターフェロンαポリペプチドおよび本発明の結合体の抗ウイルス活性に対する例示的なアッセイを以下に提供する。このアッセイは、薬物の抗ウイルス有効性を評価するために使用される細胞ベースの用量反応アッセイであり、そして、ときおり、「細胞変性効果からの防御(protection from cytopathic effect)」(またはPCPE)アッセイと称される。手短には、細胞を薬物と一緒にインキュベートし、ウイルスに曝露する。薬物の非存在下で、細胞を、ウイルスに曝露して死滅させた。薬物の濃度を増加させると、細胞の生存の割合は増加する。生存細胞の数を、直接(例えば、視覚的に計数することにより)または代謝速度を測定することにより間接的に測定し得る。例えば、代謝色素(例えば、MTTまたはWST−1)を、細胞生存の間接的な指標として使用し得る。生存細胞は、このような色素を代謝し、分光分析(光学濃度)により定量化され得る代謝生成物を形成する。
(A.EMCV−HuH7抗ウイルスアッセイ)
インターフェロンαポリペプチドおよび本発明の結合体の抗ウイルス活性に対する例示的なアッセイを以下に提供する。このアッセイは、薬物の抗ウイルス有効性を評価するために使用される細胞ベースの用量反応アッセイであり、そして、ときおり、「細胞変性効果からの防御(protection from cytopathic effect)」(またはPCPE)アッセイと称される。手短には、細胞を薬物と一緒にインキュベートし、ウイルスに曝露する。薬物の非存在下で、細胞を、ウイルスに曝露して死滅させた。薬物の濃度を増加させると、細胞の生存の割合は増加する。生存細胞の数を、直接(例えば、視覚的に計数することにより)または代謝速度を測定することにより間接的に測定し得る。例えば、代謝色素(例えば、MTTまたはWST−1)を、細胞生存の間接的な指標として使用し得る。生存細胞は、このような色素を代謝し、分光分析(光学濃度)により定量化され得る代謝生成物を形成する。
(材料)
細胞:
HuH7細胞:ヒト肝臓癌細胞株(Dr.Michael Lai、USC Surgery Department、LosAngeles、CAから入手した)。この細胞株はまた、Cell Bank of the Japanese Collection of Research Bioresources (JCRB)/Health Science Research Resources Bank(HSRRB),Osaka,Japanから得られ得る。HuH7細胞株は、最初は、Dr.J.Sato(Okayama University School of Medicine)の研究室で、よく分化した肝細胞癌腫を有する57歳の日本人男性から樹立された(Nakabayashi,H.ら,(1982) Cancer Res.42(9):3858−63)。この細胞株は、B型肝炎表面抗原に対してネガティブである。
細胞:
HuH7細胞:ヒト肝臓癌細胞株(Dr.Michael Lai、USC Surgery Department、LosAngeles、CAから入手した)。この細胞株はまた、Cell Bank of the Japanese Collection of Research Bioresources (JCRB)/Health Science Research Resources Bank(HSRRB),Osaka,Japanから得られ得る。HuH7細胞株は、最初は、Dr.J.Sato(Okayama University School of Medicine)の研究室で、よく分化した肝細胞癌腫を有する57歳の日本人男性から樹立された(Nakabayashi,H.ら,(1982) Cancer Res.42(9):3858−63)。この細胞株は、B型肝炎表面抗原に対してネガティブである。
VERO細胞:アフリカサバンナモンキー腎臓細胞株(ATCC番号CCL−81)
L−929細胞:マウス線維芽細胞株(ATCC番号CCL−1)
ウイルス:脳心筋炎ウイルス(EMCV):組織培養適合株(ATCC番号VR−129B)。高力価のウイルスストックをVERO細胞の経路によって自家生成した。
L−929細胞:マウス線維芽細胞株(ATCC番号CCL−1)
ウイルス:脳心筋炎ウイルス(EMCV):組織培養適合株(ATCC番号VR−129B)。高力価のウイルスストックをVERO細胞の経路によって自家生成した。
完全培地:
ダルベッコ改変イーグル培地(DMEM,Gibco Cat.No.11965−092)
10% ウシ胎仔血清(FBS,Hyclone Cat.No.SH30071.03)
1×ペニシリン−ストレプトマイシン(PS,Gibco Cat.No.15140−122)
少量血清(Reduced Serum)培地:
ダルベッコ改変イーグル培地(DMEM,Gibco Cat.No.11965−092)
2% ウシ胎仔血清(FBS,Hyclone Cat.No.SH30071.03)
1×ペニシリン−ストレプトマイシン(PS,Gibco Cat.No.15140−122)
トリプシン/EDTA(Gibco Cat.No.25300−054)
WST−1(Roche;Cat.No.1 644 807)。
ダルベッコ改変イーグル培地(DMEM,Gibco Cat.No.11965−092)
10% ウシ胎仔血清(FBS,Hyclone Cat.No.SH30071.03)
1×ペニシリン−ストレプトマイシン(PS,Gibco Cat.No.15140−122)
少量血清(Reduced Serum)培地:
ダルベッコ改変イーグル培地(DMEM,Gibco Cat.No.11965−092)
2% ウシ胎仔血清(FBS,Hyclone Cat.No.SH30071.03)
1×ペニシリン−ストレプトマイシン(PS,Gibco Cat.No.15140−122)
トリプシン/EDTA(Gibco Cat.No.25300−054)
WST−1(Roche;Cat.No.1 644 807)。
HuH7細胞を、加湿した5%CO2インキュベータ中で、37℃で完全DMEMで維持した。この細胞をトリプシンを用いて収集し、T175フラスコ中で25mlあたり1〜2×106細胞の最終密度のコンフルエントまで、週に二回分割した。アッセイの前日に、細胞をトリプシン処理し、細胞が、アッセイの前に対数期であることを確実にするために、新しいT75フラスコ中に、25mlあたり4.5×106細胞の密度で播種した。
(手順)
高力価のEMCVウイルスストックをVERO細胞中で増殖させた。95%の細胞が死滅する致死濃度(LC95)を、HuH7細胞単層のEMCVウイルス死滅曲線により決定した。手短かには、HuH7細胞を一日目に96ウェルマイクロタイタープレート上に、ウェルあたり6×104細胞で配置した。ウイルスを、10の希釈ポイントで、DMEM+2%FBS中で1:3に連続希釈し、二日目に細胞に添加した。感染の24時間後、細胞生存を、テトラゾリウム塩代謝アッセイ、WST−1(Roche)により決定した。HuH7−EMCVアッセイのために決定したLC95は、0.034のMOI(PFU/細胞)に対応した。ウイルスストックの力価を、L929細胞上の標準的なプラークアッセイにより決定した。
高力価のEMCVウイルスストックをVERO細胞中で増殖させた。95%の細胞が死滅する致死濃度(LC95)を、HuH7細胞単層のEMCVウイルス死滅曲線により決定した。手短かには、HuH7細胞を一日目に96ウェルマイクロタイタープレート上に、ウェルあたり6×104細胞で配置した。ウイルスを、10の希釈ポイントで、DMEM+2%FBS中で1:3に連続希釈し、二日目に細胞に添加した。感染の24時間後、細胞生存を、テトラゾリウム塩代謝アッセイ、WST−1(Roche)により決定した。HuH7−EMCVアッセイのために決定したLC95は、0.034のMOI(PFU/細胞)に対応した。ウイルスストックの力価を、L929細胞上の標準的なプラークアッセイにより決定した。
このアッセイの一日目に、対数期のHuH7細胞を、トリプシンを用いて収集し、少量血清培地中に再懸濁し、遠心分離により濃縮した。その細胞ペレット(細胞の5個のT175フラスコに対応する)を、were resuspended in 10mlの少量血清培地培地中に再懸濁し、40ミクロンナイロン細胞濾過器を通して濾過し、血球計算板で数えた。細胞生存性を、トリパンブルー排除により決定した。その細胞を、6×105細胞/mlの最終密度まで 少量血清培地中に再懸濁した。100μlの希釈細胞を、96ウェルアッセイプレートの各ウェルに添加し(6×104細胞/ウェル)、そして、プレートを37℃で加湿した5%CO2インキュベータ内で4時間インキュベートした。
「参照」インターフェロンαポリペプチドおよび本発明のインターフェロンαポリペプチド(「試験サンプル」とも称される)の力価を、用量反応分析により測定した。一般に、プレートあたり1つの試験サンプルおよび1つの参照IFN−αが存在し、それぞれは、IFN−α処理/EMCVチャレンジ細胞の三つの複製曲線およびIFNα処理のみの二つの複製曲線を有する。後者を、HuH7細胞上のIFN−αの潜在的な抗増殖効果についてコントロールに対してアッセイした。参照IFN−αに対する用量反応曲線は、一般に、100ng/ml〜0.05ng/mlの範囲の8個の三倍希釈物からなる。IFN−α試験サンプルについては、三倍希釈物は一般的に、5ng/ml〜0.002ng/mlの範囲である。8個のウェルの各細胞をIFN−α無しにウイルスで処理し、細胞のみをコントロールとして行なった。
IFN−α希釈物を、少量血清培地を使用して調製した。100μlの希釈IFN−α調製物を、アッセイプレートに移した。このアッセイプレートを、加湿した5%CO2インキュベータ内で37℃で16時間インキュベートした。
二日目、細胞をEMCウイルスでチャレンジした。培地をアッセイプレートの各ウェルから吸引した。EMCVストックを、DMEM+2%FBS中で、1:5400に希釈した。100μlの希釈ウイルス(これは、細胞あたり0.034ウイルス粒子に相当する)を、各ウェルに添加した。この細胞を加湿した5%CO2インキュベータ内で、37℃で24時間ウイルスとともにインキュベートした。
三日目、各ウェル中の生存能力のある細胞の数を、WST−1アッセイにより定量した。培地をアッセイプレートの各ウェルから吸引した。WST−1試薬を、少量血清培地中で1:20に希釈し、100μlの希釈WST−1試薬を各ウェルに添加し、細胞を加湿した5%CO2インキュベータ内で、37℃で60分間インキュベートした。各ウェル中の生存能力のある細胞の数を、プレートリーダー上で450nmでODを測定することにより定量した。
(分析)
IFNα参照および試験サンプルの抗ウイルス力価を、以下の式:
抗ウイルス力価=(生存能力のある細胞C+I+V−生存能力のある細胞C+V)/(生存能力のある細胞C+I−生存能力のある細胞C+V)*100%
を用いて計算した。
IFNα参照および試験サンプルの抗ウイルス力価を、以下の式:
抗ウイルス力価=(生存能力のある細胞C+I+V−生存能力のある細胞C+V)/(生存能力のある細胞C+I−生存能力のある細胞C+V)*100%
を用いて計算した。
ここで、C+V=HuH7細胞+EMCV、C+I=HuH7細胞+IFN−α、およびC+I+V=HuH7細胞+IFN−α+EMCV
用量応答曲線を、GraphPad Prism4(GraphPad Software Inc.)を用いて非線形回帰によって分析した。以下の式:
用量応答曲線を、GraphPad Prism4(GraphPad Software Inc.)を用いて非線形回帰によって分析した。以下の式:
ボトムは、底のプラトー値におけるY値であり;トップは、最高のプラトー値におけるY値であり、LogEC50は、反応がボトムとトップの間の中間である場合のX値である。Levenberg−Marquardt方法を、最適化アルゴリズムとして使用した。
(B.TH1分化アッセイ)
インターフェロンαポリペプチドおよび本発明の結合体のTH1分化活性に対する例示的なアッセイを以下に提供する。
インターフェロンαポリペプチドおよび本発明の結合体のTH1分化活性に対する例示的なアッセイを以下に提供する。
(アッセイ手順)
白血球を含むヒト軟膜(25〜30ml)および500mlの血液から調製された赤血球を、アッセイ開始の日にStanford Blood Bankから収集し、室温で保存した。各軟膜を注意深く、T75フラスコに移し、PBSで100mlに希釈した。各軟膜について、13mlのHistopaque/Ficoll(Sigma H8889)をピペットで四個の50ml遠心管に移し、25mlの希釈した血液サンプルを、境界面を崩壊させることなく、慎重にHistopaque/Ficollの上面に被せた。次いで、この管を20分間遠心した(20℃、2500rpm)。3mlのプラスチックの移動ピペット(transfer pipette)を使用して、上面の血漿を単核細胞層に取り出し、その後PBMCを2つの50ml円錐管に移した(2個のHistopaque/Ficoll/軟膜管の細胞を1つの管に)。次いで、PBMCを、PBSを含む50ml/管に希釈し、10分間遠心して(20℃、1000rpm)血小板を除去した。PBSの除去後、凝集を防止するために、PBMCおよび残存するRBCを混合した。5mlのRBC溶解緩衝液(塩化アンモニウム緩衝液)を添加し、二つの管の細胞を1つの管に合わせた。ここで、各管は、一のドナーからの総PBMC単離体およびRBC単離体を含み、これを、室温で10分間インキュベートした。潜在的な血球の塊を、細胞を細胞ろ過器(70μm、Falcon、カタログ番号2350)でろ過することにより除去した。PBSを、50mlの総体積に添加し、その後、10分間遠心(20℃、1000rpm)した。最後に血球計数器を使用して細胞の数を計数した。
白血球を含むヒト軟膜(25〜30ml)および500mlの血液から調製された赤血球を、アッセイ開始の日にStanford Blood Bankから収集し、室温で保存した。各軟膜を注意深く、T75フラスコに移し、PBSで100mlに希釈した。各軟膜について、13mlのHistopaque/Ficoll(Sigma H8889)をピペットで四個の50ml遠心管に移し、25mlの希釈した血液サンプルを、境界面を崩壊させることなく、慎重にHistopaque/Ficollの上面に被せた。次いで、この管を20分間遠心した(20℃、2500rpm)。3mlのプラスチックの移動ピペット(transfer pipette)を使用して、上面の血漿を単核細胞層に取り出し、その後PBMCを2つの50ml円錐管に移した(2個のHistopaque/Ficoll/軟膜管の細胞を1つの管に)。次いで、PBMCを、PBSを含む50ml/管に希釈し、10分間遠心して(20℃、1000rpm)血小板を除去した。PBSの除去後、凝集を防止するために、PBMCおよび残存するRBCを混合した。5mlのRBC溶解緩衝液(塩化アンモニウム緩衝液)を添加し、二つの管の細胞を1つの管に合わせた。ここで、各管は、一のドナーからの総PBMC単離体およびRBC単離体を含み、これを、室温で10分間インキュベートした。潜在的な血球の塊を、細胞を細胞ろ過器(70μm、Falcon、カタログ番号2350)でろ過することにより除去した。PBSを、50mlの総体積に添加し、その後、10分間遠心(20℃、1000rpm)した。最後に血球計数器を使用して細胞の数を計数した。
次に、各PBMC調製物の画分を前染色し、FACSにより分析し、15%より多い割合の未刺激Th0細胞を有するPBMC調製物を選択した。2mlのPBMCを、20μl FITC結合抗ヒトCD45RA(Pharmingen、カタログ番号555488)、20μl Cy−クロム結合抗ヒトCD4(Pharmingen、カタログ番号555348)、10μl PE結合抗ヒトCD8(Pharmingen、カタログ番号555367)、10μl PE結合抗ヒトCD14(Pharmingen、カタログ番号555398)および10μl PE結合抗ヒトCD20(Pharmingen、カタログ番号555623)で染色し、氷上で45分間インキュベートした。この細胞をPBSで洗浄し、1ml PBS中に再懸濁し、40μm細胞ろ過器(Falcon、カタログ番号2340)でろ過した。未処理のTH0細胞(CD4およびCD45RAに対してポジティブであって、CD8、CD14、CD20に対してネガティブ)をFACSにより定量し、15%より多い未処理のTH0細胞を含むPBMC調製物をアッセイのために選択した。
選択したPBMC調製物を、800μl FITC結合抗ヒトCD45RA、500μlのCy−クロム結合抗ヒトCD4、200μl PE結合抗ヒトCD8、50μl PE結合抗ヒトCD14および50μl PE結合抗ヒトCD20を用いて染色し、氷上で60分間インキュベートした。この細胞をPBSで洗浄し、PIを添加し、そして、細胞を10ml/mlのPBSで希釈した後、40μm細胞ろ過器でろ過した。その細胞をFACS選別し、1×104の未処理TH0細胞(CD4およびCD45RAに対してポジティブであって、CD8、CD14、CD20に対してネガティブ)を、MOFLOによって96ウェル丸底プレートの各ウェル(160μlのDMEM+ペニシリン−ストレプトマイシン+2mMのグルタミンおよび10%のウシ胎仔血清(Hyclone、カタログ番号SH30071.03)を含む)中に移した。
選択したPBMC調製物を、800μl FITC結合抗ヒトCD45RA、800μlのCy−クロム結合抗ヒトCD4、500μl PE結合抗ヒトCD8、200μl PE結合抗ヒトCD14および200μl PE結合抗ヒトCD20を用いて染色し、氷上で60分間インキュベートした。この細胞をPBSで洗浄し、PIを添加し、そして、細胞を20ml/mlのPBSで希釈した後、40μm細胞ろ過器でろ過した。その細胞をFACS選別し、1×104の未処理TH0細胞(CD4およびCD45RAに対してポジティブであって、CD8、CD14、CD20に対してネガティブ)を、MOFLOによって96ウェル丸底プレートの各ウェル(160μlのDMEM+ペニシリン−ストレプトマイシン+2mMのグルタミンおよび10%のウシ胎仔血清(Hyclone、カタログ番号SH30071.03)を含む)中に移した。
20μlのDynabeads CD3/CD28 Tエキスパンダー(Dynal、カタログ番号111.32)を各ウェルに添加した。ロット間の変動を避けるために、Dynabeadsの刺激効果を、実験の前に、較正した。次に、20μl/ウェルのタンパク質サンプルをアッセイプレートに添加した。一般的に、IL−4およびIL−12標準(R&D Systemsから入手)に対する濃度は、0.04pg/ml〜10ng/mlの範囲であり、IFN−α試験サンプルおよびIFN−α参照サンプルに対する濃度範囲は、0.76pg/ml〜200ng/mlであった。
この細胞を、加湿した5%CO2インキュベータ内で37℃で7日間インキュベートした。各ウェル由来の上清を回収し、TH1発現の程度を、IFNγ含有量の定量化を介して、標準的ELISAを使用して決定した。
(分析)
反応=IFN−γ濃度(pg/ml)。
反応=IFN−γ濃度(pg/ml)。
以下の式:
変数ボトムは、底のプラトー値におけるY値であり;トップは、最高のプラトー値におけるY値であり、LogEC50は、反応がボトムとトップの間の中間である場合のX値である。Levenberg−Marquardt方法を、最適化アルゴリズムとして使用した。
(C.Daudi抗増殖アッセイ)
インターフェロン−αポリペプチドおよび本発明の結合体の抗増殖活性についての例示的なアッセイを以下に提供する。
インターフェロン−αポリペプチドおよび本発明の結合体の抗増殖活性についての例示的なアッセイを以下に提供する。
(細胞株の維持)
懸濁液中で増殖させたDaudi Burkitt’sリンパ細胞を、50ml培養培地(RPMI+10%ウシ胎仔血清(FBS,Hycloneカタログ番号SH30071.03) + 1×ペニシリン−ストレプトマイシン(PS,Gibco カタログ番号15140−122)+2mMグルタミン)を含むT175組織培養フラスコで、加湿した5% CO2インキュベータ中37℃で維持した。この細胞を、コンフルエントになったときに、1:10に分割した。
懸濁液中で増殖させたDaudi Burkitt’sリンパ細胞を、50ml培養培地(RPMI+10%ウシ胎仔血清(FBS,Hycloneカタログ番号SH30071.03) + 1×ペニシリン−ストレプトマイシン(PS,Gibco カタログ番号15140−122)+2mMグルタミン)を含むT175組織培養フラスコで、加湿した5% CO2インキュベータ中37℃で維持した。この細胞を、コンフルエントになったときに、1:10に分割した。
(アッセイ手順)
Daudi細胞を、遠沈し、1×PBSで洗浄した。その細胞数を、105細胞/mlに調節した。80μlの培養培地を、96ウェル丸底アッセイプレートにおける各ウェルに添加し、次いで、100μlの細胞(104細胞/ウェル)を各ウェルに移した。
Daudi細胞を、遠沈し、1×PBSで洗浄した。その細胞数を、105細胞/mlに調節した。80μlの培養培地を、96ウェル丸底アッセイプレートにおける各ウェルに添加し、次いで、100μlの細胞(104細胞/ウェル)を各ウェルに移した。
IFN−α参照物質およびIFN−α試験サンプルの11個の希釈物(200ng/ml〜0.2pg/mlの範囲(4倍希釈))を、培養培地を用いて希釈プレート中に調製した。次に、20μlの希釈IFN−α調製物を、アッセイプレートに移した。
その細胞を、加湿した5%CO2インキュベータ内で、37℃でインキュベートした。48時間後、1μCiのメチル−3Hチミジン(Amersham Pharmacia,Cat.No.TRK758)を各ウェルに添加し、続いて、加湿した5%CO2インキュベータ内で、37℃で24時間インキュベートした。その細胞を、次の日に採取し、チミジンの取り込みを決定した。
(分析)
IFN−α参照およびサンプルのEC50を、以下の式を用いて計算した:
IFN−α参照およびサンプルのEC50を、以下の式を用いて計算した:
(実施例1:インターフェロン−αの表面接近残基の決定)
(ヒトインターフェロン−α 2a残基の表面露出:)
Klausら,J.Mol.Biol.,274:661−675(1997)によって報告されたヒトインターフェロン−α 2aの24個のNMR構造に基づいて、側鎖の部分ASAを、計算した。以下で使用される配列番号付けは、ヒトインターフェロン−α 2aタンパク質(本明細書で配列番号32+R23Kとして同定される)の成熟配列に基づく。この構造は、それぞれ、Cys1−Cys98およびCys29−Cys138に関連する2つのジスルフィド架橋を含むことに注意のこと。ASAおよび部分ASAを計算し、24個の構造の平均をとり、側鎖のASAに焦点を合わせることによって、以下の残基が、25%より大きい部分ASAを有することが決定された:D2、L3、P4、Q5、T6、H7、S8、L9、G10、R12、R13、M16、A19、Q20、R22、K23、I24、S25、L26、F27、S28、L30、K31、R33、H34、D35、G37、Q40、E41、E42、G44、N45、Q46、Q48、K49、A50、E51、E58、Q61、Q62、N65、S68、T69、K70、D71、S73、A74、D77、E78、T79、L80、D82、K83、T86、Y89、Q90、N93、D94、E96、A97、V99、I100、Q101、G102、V103、G104、T106、E107、T108、P109、L110、M111、K112、E113、D114、L117、R120、K121、Q124、R125、T127、L128、K131、E132、K133、K134、Y135、S136、P137、C138、A145、M148、R149、S152、L153、N156、Q158、E159、S160、L161、R162、S163、K164およびE165(配列番号32+R23Kとして本明細書で同定されたインターフェロン−α 2a配列のものに対する位置番号付け)。
(ヒトインターフェロン−α 2a残基の表面露出:)
Klausら,J.Mol.Biol.,274:661−675(1997)によって報告されたヒトインターフェロン−α 2aの24個のNMR構造に基づいて、側鎖の部分ASAを、計算した。以下で使用される配列番号付けは、ヒトインターフェロン−α 2aタンパク質(本明細書で配列番号32+R23Kとして同定される)の成熟配列に基づく。この構造は、それぞれ、Cys1−Cys98およびCys29−Cys138に関連する2つのジスルフィド架橋を含むことに注意のこと。ASAおよび部分ASAを計算し、24個の構造の平均をとり、側鎖のASAに焦点を合わせることによって、以下の残基が、25%より大きい部分ASAを有することが決定された:D2、L3、P4、Q5、T6、H7、S8、L9、G10、R12、R13、M16、A19、Q20、R22、K23、I24、S25、L26、F27、S28、L30、K31、R33、H34、D35、G37、Q40、E41、E42、G44、N45、Q46、Q48、K49、A50、E51、E58、Q61、Q62、N65、S68、T69、K70、D71、S73、A74、D77、E78、T79、L80、D82、K83、T86、Y89、Q90、N93、D94、E96、A97、V99、I100、Q101、G102、V103、G104、T106、E107、T108、P109、L110、M111、K112、E113、D114、L117、R120、K121、Q124、R125、T127、L128、K131、E132、K133、K134、Y135、S136、P137、C138、A145、M148、R149、S152、L153、N156、Q158、E159、S160、L161、R162、S163、K164およびE165(配列番号32+R23Kとして本明細書で同定されたインターフェロン−α 2a配列のものに対する位置番号付け)。
以下の残基が、平均してそれらの側鎖の50%より大きい部分ASAを有することが決定された: D2、L3、P4、Q5、T6、H7、S8、L9、R12、R13、M16、A19、S25、F27、S28、K31、R33、H34、D35、G37、E41、G44、N45、Q46、Q48、K49、N65、K70、A74、D77、E78、T79、D82、K83、T86、Y89、Q90、N93、D94、I100、Q101、G102、G104、T106、E107、T108、P109、L110、E113、D114、L117、R120、K121、Q124、R125、L128、K131、E132、K134、P137、R149、E159、L161、R162、S163、K164およびE165(配列番号32+R23Kとして本明細書で同定されたインターフェロン−α 2a配列のものに対する位置番号付け)。
(配列番号1に対応する残基の表面露出:)
公知のヒトインターフェロンα配列(IFN−α 2サブタイプは除く)および本発明の特定のポリペプチドの全てを含む、多くのインターフェロンα配列における、ヒトインターフェロン−α 2サブタイプ(例えば、インターフェロン−α 2b(配列番号32)およびインターフェロン−α 2a(配列番号32+R23K)の44位の後ろのアミノ酸の挿入のために、表面露出残基の位置の番号付けは、hIFNα 2b(配列番号32)と示される配列の番号付けと比較して、例えば、アラインメントの図2において示される配列において、位置番号44の1残基後ろまでシフトされる。
公知のヒトインターフェロンα配列(IFN−α 2サブタイプは除く)および本発明の特定のポリペプチドの全てを含む、多くのインターフェロンα配列における、ヒトインターフェロン−α 2サブタイプ(例えば、インターフェロン−α 2b(配列番号32)およびインターフェロン−α 2a(配列番号32+R23K)の44位の後ろのアミノ酸の挿入のために、表面露出残基の位置の番号付けは、hIFNα 2b(配列番号32)と示される配列の番号付けと比較して、例えば、アラインメントの図2において示される配列において、位置番号44の1残基後ろまでシフトされる。
上記の分析に基づくと、以下の位置(配列番号1に比較して番号付け)は、25%より大きい部分ASAを有するアミノ酸残基を含むと考えられる:2位、3位、4位、5位、6位、7位、8位、9位、10位、12位、13位、16位、19位、20位、22位、23位、24位、25位、26位、27位、28位、30位、31位、33位、34位、35位、37位、40位、41位、42位、44位、46位、47位、49位、50位、51位、52位、59位、62位、63位、66位、69位、70位、71位、72位、74位、75位、78位、79位、80位、81位、83位、84位、87位、90位、91位、94位、95位、97位、98位、100位、101位、102位、103位、104位、105位、107位、108位、109位、110位、111位、112位、113位、114位、115位、118位、121位、122位、125位、126位、128位、129位、132位、133位、134位、135位、136位、137位、138位、139位、146位、149位、150位、153位、154位、157位、159位、160位、161位、162位、163位、164位、165位、および166位。
同様に、再度配列番号1と比較して番号付けされた以下の位置は、それらの側鎖の平均して50%より大きい部分ASAを有するアミノ酸残基を含むと考えられる:2位、3位、4位、5位、6位、7位、8位、9位、12位、13位、16位、19位、25位、27位、28位、31位、33位、34位、35位、37位、41位、44位、46位、47位、49位、50位、66位、71位、75位、78位、79位、80位、83位、84位、87位、90位、91位、94位、95位、101位、102位、103位、105位、107位、108位、109位、110位、111位、114位、115位、118位、121位、122位、125位、126位、129位、132位、133位、135位、138位、150位、160位、162位、163位、164位、165位、および166位。
(実施例2:インターフェロン−αポリペプチドの抗ウイルス活性)
慢性HCV感染を有する患者は、104〜107コピーのHCV RNA/mlの範囲において初期ウイルス負荷を有する。IFN−αで処置すると、そのウイルス負荷は、2つの異なる機構を反映する減少の2つの異なる対数直線期を特徴的に受ける(図1B)。ウイルス負荷における初期の低下は、ほぼ最初の2日間で起こり、IFN−α治療に直面した感染肝臓細胞によるウイルス生成の速度の減少に起因していると考えられる。
慢性HCV感染を有する患者は、104〜107コピーのHCV RNA/mlの範囲において初期ウイルス負荷を有する。IFN−αで処置すると、そのウイルス負荷は、2つの異なる機構を反映する減少の2つの異なる対数直線期を特徴的に受ける(図1B)。ウイルス負荷における初期の低下は、ほぼ最初の2日間で起こり、IFN−α治療に直面した感染肝臓細胞によるウイルス生成の速度の減少に起因していると考えられる。
HCVの主要な技術的困難性は、このウイルスがインビトロで増殖させられないことであり、ごく最近になって扱いやすい動物モデルにおいて培養されていることである。しかし、HCVウイルス複製にとっての有用な代理であると考えられる、インビトロで複製するウイルスが存在する。インビボでのHCV抗ウイルス活性が推測されると考えられるインビトロ代理アッセイとしては、上記の材料および方法において記載したアッセイが挙げられる。このアッセイは、ヒト肝臓由来の細胞株HuH7においてEMC RNAを用いて、試験分子がウイルス感染の細胞変性効果から細胞を防御する能力を測定する。
本発明のいくつかのIFN−αポリペプチドの抗ウイルス活性を、上記の材料および方法の節で記載されるEMCV/HuH7抗ウイルスアッセイでアッセイした。いくつかのそのような本発明のポリペプチドは、本発明のポリペプチドのEC50(そのアッセイにおいて最大保護的応答の半分を生じるサンプル濃度)が参照分子のEC50とほぼ等しいかもしくはそれより低いことによって証明されるように、参照分子(例えば、huIFN−α 2b(配列番号32)またはhuIFN−α 2a(配列番号32+R23K))の抗ウイルス活性とほぼ等しいかそれより大きい抗ウイルス活性を示した。いくつかのそのような本発明のポリペプチドは、(そのポリペプチドのEC50がそれぞれ、参照分子のEC50よりも約0.66倍以下、約0.5倍以下、約0.25倍以下、約0.2倍以下、または約0.1倍以下であることによって証明されるように)参照分子よりも、少なくとも約1.5倍大きい、少なくとも約2倍大きい、少なくとも約4倍大きい、少なくとも約5倍大きい、または少なくとも約10倍大きい抗ウイルス活性を示した。
以下の表7は、同じ条件下でアッセイしたIFN−α Con1およびヒトIFN−α 2bと比較した、本発明の例示的なIFN−αポリペプチドの相対的抗ウイルス活性を示す(huIFN−α 2bに対する抗ウイルス活性(huIFN−α 2bのEC50/サンプルのEC50)として表される)。
(実施例3:インターフェロンαポリペプチドのTH1分化活性)
慢性HCV感染を有する患者は、1mlあたり104〜107コピーのHCV RNAの範囲の初期ウイルス量を有する。IFN−αでの処置の際、このウイルス量は、特徴的に、2つの異なる機構を反映する低下の2つの異なる対数線形相となる(図1)。ウイルス量の初期の減少は、およそ最初の2日間で起こり、IFN治療に応じて感染した肝細胞によるウイルス産生の速度の減少に起因すると考えられる。これは、およそ2日後に新しい定常状態をもたらし、そのときに第2のあまり迅速でないウイルスクリアランスの対数線形相が観察される。この第2の相は、抗原特異的T細胞による感染した肝細胞の死滅に起因すると考えられる。IFN−α治療は、TH1細胞に分化するための抗原特異的T細胞の刺激によるこの生物学的応答において重要な役割を果たすと考えられる。
慢性HCV感染を有する患者は、1mlあたり104〜107コピーのHCV RNAの範囲の初期ウイルス量を有する。IFN−αでの処置の際、このウイルス量は、特徴的に、2つの異なる機構を反映する低下の2つの異なる対数線形相となる(図1)。ウイルス量の初期の減少は、およそ最初の2日間で起こり、IFN治療に応じて感染した肝細胞によるウイルス産生の速度の減少に起因すると考えられる。これは、およそ2日後に新しい定常状態をもたらし、そのときに第2のあまり迅速でないウイルスクリアランスの対数線形相が観察される。この第2の相は、抗原特異的T細胞による感染した肝細胞の死滅に起因すると考えられる。IFN−α治療は、TH1細胞に分化するための抗原特異的T細胞の刺激によるこの生物学的応答において重要な役割を果たすと考えられる。
特定の理論に制限されることなく、TH0細胞からTH1細胞の分化を刺激する改善された能力を有するインターフェロンαがウイルスクリアランスのより強力な第2相を示し得、そしてそれゆえウイルスクリアランスにおいて改善された効力を有し得ることが提案される。この作業仮説に基づいて、血液ドナーから単離された未刺激TH0細胞におけるインターフェロンαのTH1分化活性を測定するために、アッセイを開発した。
いくつかの本発明のIFN−αポリペプチドのTH1分化活性を、上の材料および方法の節に記載されるようにアッセイした。いくつかのそのような本発明のポリペプチドは、そのポリペプチドのEC50(そのアッセイにおいて最大インターフェロン−γ産生の半分を生じるサンプル濃度)が参照分子のEC50とほぼ等しいことによって証明されるように、参照分子(例えば、huIFN−α 2b(配列番号32)またはhuIFN−α 2a(配列番号32+R23K))のTH1分化活性とほぼ等しいTH1分化活性を示す。いくつかの本発明のポリペプチドは、そのポリペプチドのEC50が参照分子のEC50よりも低いことによって証明されるように、参照分子のTH1分化活性よりも大きいTH1分化活性を示した。例えば、ポリペプチドB9x14(配列番号3)およびB9x25(配列番号12)は、参照ポリペプチドhuIFN−α 2aよりも少なくとも10倍大きいTH1分化活性(すなわち、少なくとも10倍低いEC50)を示した。
(実施例4インターフェロンαポリペプチドの抗増殖活性)
IFN−αは、多くの細胞型の増殖を阻害するが、抗増殖効果は、抗ウイルス応答に必要とされるより高い用量で起こる。Daudi細胞は、IFN−α感受性であるヒト由来EVB形質転換B細胞株である。このIFN−α応答性細胞株は、本発明のIFN−αポリペプチドの抗増殖効果の有用なプローブとして働く。さらに、高用量での巨核球および好中球に対するIFN−αの抗増殖活性は、それぞれ、血小板減少症および好中球減少症の一因になると考えられている。このDaudi抗増殖アッセイは、これらの他のリンパ細胞型に対する抗増殖効果にとっての有用な代理アッセイとして働き得る。
IFN−αは、多くの細胞型の増殖を阻害するが、抗増殖効果は、抗ウイルス応答に必要とされるより高い用量で起こる。Daudi細胞は、IFN−α感受性であるヒト由来EVB形質転換B細胞株である。このIFN−α応答性細胞株は、本発明のIFN−αポリペプチドの抗増殖効果の有用なプローブとして働く。さらに、高用量での巨核球および好中球に対するIFN−αの抗増殖活性は、それぞれ、血小板減少症および好中球減少症の一因になると考えられている。このDaudi抗増殖アッセイは、これらの他のリンパ細胞型に対する抗増殖効果にとっての有用な代理アッセイとして働き得る。
いくつかの本発明のIFN−αポリペプチドの抗増殖活性を、上の材料および方法の節に記載されるようにアッセイした。いくつかの本発明のポリペプチドは、そのポリペプチドのEC50(そのアッセイにおいて最大チミジン取り込みの半分を生じる濃度)が参照分子のEC50とほぼ等しいことによって証明されるように、参照分子(例えば、huIFN−α 2b(配列番号32)またはhuIFN−α 2a(配列番号32+R23K))の抗増殖活性とほぼ等しい抗増殖活性を示す。いくつかの本発明のポリペプチドは、そのポリペプチドのEC50が参照分子のEC50とほぼ等しいかまたはそれよりも低い(例えば、約0.75倍、約0.5倍、または約0.25倍)ことによって証明されるように、参照分子の抗増殖活性とほぼ等しいかまたはそれよりも大きい抗増殖活性を示す。いくつかの本発明のポリペプチドは、そのポリペプチドのEC50が参照分子のEC50とほぼ等しいかまたはそれよりも大きいことによって証明されるように、参照分子の抗増殖活性とほぼ等しいかまたはそれよりも低い抗増殖活性を示す。いくつかのそのような本発明のポリペプチドは、(そのポリペプチドのEC50がそれぞれ、参照分子のEC50の少なくとも約1.3倍以上、少なくとも約1.5倍以上、倍以上、少なくとも2倍以上、少なくとも4倍以上、少なくとも5倍以上、または少なくとも10倍以上であることによって証明されるように)参照分子の抗増殖活性よりも約0.75倍以下、約0.66倍以下、約0.5倍以下、約0.25倍以下、約0.2倍以下、または約0.1倍以下の抗増殖活性を示す;そのような本発明のポリペプチドは、いずれにせよ測定可能な抗増殖活性を示す。
以下の表8は、同じ条件下でアッセイしたIFN−α 2bおよびIFN−α Con1と比較した、本発明の例示的なポリペプチドの相対的抗増殖活性を示す(huIFN−α 2bに対する抗増殖活性(huIFN−α 2bのEC50/サンプルのEC50)として表される)。
(実施例5:インターフェロン−αポリペプチドのPEG化)
以下は、本発明の結合体を調製するためのいくつかの例示的な手順を提供する。
以下は、本発明の結合体を調製するためのいくつかの例示的な手順を提供する。
(Cys−PEG化)
遊離システインを含む本発明のポリペプチド(例えば、B9x14CHO6(配列番号49)、これは164位にシステインを含む)は、以下のようにシステイン−PEG化され得る。ポリペプチドを、まず、50mM MES、100mM NaCl,pH6.0中、4℃にて30分間、等モル濃度のTCEP(トリスカルボキシエチルホスフィン)で部分的に還元する。次いで、還元されたポリペプチドを、同じ条件下、4℃にて1時間、4倍モル過剰のmPEG−MAL試薬(20kDaもしくは30kDaの直鎖mPEG、または、40kDaの分枝mPEG2のようなPEG部分)と反応させる。PEG化された反応混合物を、50mM MES、pH6.0、100mM NaClで平衡化したSP−セファロースHPカラム上に充填する。10CV(カラム容積)の洗浄工程の後、0〜600mM NaClの勾配を適用して、PEG化されている画分とPEG化されていない画分とを分画する。画分を回収し、アリコートを、SDS−PAGEにより分析する。モノPEGされた種を含む画分をプールし、上記のように、インターフェロン−α活性についてのアッセイのために処方する。
遊離システインを含む本発明のポリペプチド(例えば、B9x14CHO6(配列番号49)、これは164位にシステインを含む)は、以下のようにシステイン−PEG化され得る。ポリペプチドを、まず、50mM MES、100mM NaCl,pH6.0中、4℃にて30分間、等モル濃度のTCEP(トリスカルボキシエチルホスフィン)で部分的に還元する。次いで、還元されたポリペプチドを、同じ条件下、4℃にて1時間、4倍モル過剰のmPEG−MAL試薬(20kDaもしくは30kDaの直鎖mPEG、または、40kDaの分枝mPEG2のようなPEG部分)と反応させる。PEG化された反応混合物を、50mM MES、pH6.0、100mM NaClで平衡化したSP−セファロースHPカラム上に充填する。10CV(カラム容積)の洗浄工程の後、0〜600mM NaClの勾配を適用して、PEG化されている画分とPEG化されていない画分とを分画する。画分を回収し、アリコートを、SDS−PAGEにより分析する。モノPEGされた種を含む画分をプールし、上記のように、インターフェロン−α活性についてのアッセイのために処方する。
(N末端PEG化)
配列番号47を含む本発明のポリペプチドを、最初に、透析またはゲル濾過によって50mMホウ酸ナトリウム(pH9)に緩衝液交換し、そして1mg/ml〜5mg/mlに濃縮し、その後、そのポリペプチドを透析によって100mMリン酸ナトリウム(pH4)に緩衝液交換した。透析の間に時折形成された沈殿物をすぐに再溶解させた。タンパク質溶液を4℃に冷却した。タンパク質よりも4倍〜10倍のモル過剰の乾燥粉末mPEG2−ブチルALD40kDa(Nektar;Huntsville,Alabama)をそのタンパク質溶液に添加し、攪拌棒を用いて攪拌した。この攪拌速度を泡立たせずにできるだけ早く保った。その後、100mMリン酸カルシウム(pH4)中の1/10体積の200mM NACNBH3を添加した。この反応は数時間後に完了したが、一晩放置し得る。この溶液を、50mM酢酸ナトリウム、100mM NaCl(pH4)(必要に応じて、0.05% TWEEN80を含む)で5倍〜10倍に希釈した。このサンプルを濾過し、50mM酢酸ナトリウム、100mM NaCl(pH4)で平衡化したHiTrap SPFFカラムにロードした。このカラムを、10〜15カラム容積の開始緩衝液で広範に洗浄した。同じ緩衝液の100mm〜1M NaCl勾配を使用して、非PEG化タンパク質からPEG化タンパク質を分離した。PEG化タンパク質を含む画分をプールし、インターフェロンα活性アッセイに対して配合し、いくつかの例では、アミノ酸分析および/またはMALDI−TOF質量分析計によってさらに特徴付けした。予備実験は、配列番号47を含む本発明のポリペプチドが、上に記載されるようにN末端がPEG化された場合に、リジンモノPEG化huIFN−α 2a結合体よりも10倍を超える抗ウイルス活性を示すことを示す。
配列番号47を含む本発明のポリペプチドを、最初に、透析またはゲル濾過によって50mMホウ酸ナトリウム(pH9)に緩衝液交換し、そして1mg/ml〜5mg/mlに濃縮し、その後、そのポリペプチドを透析によって100mMリン酸ナトリウム(pH4)に緩衝液交換した。透析の間に時折形成された沈殿物をすぐに再溶解させた。タンパク質溶液を4℃に冷却した。タンパク質よりも4倍〜10倍のモル過剰の乾燥粉末mPEG2−ブチルALD40kDa(Nektar;Huntsville,Alabama)をそのタンパク質溶液に添加し、攪拌棒を用いて攪拌した。この攪拌速度を泡立たせずにできるだけ早く保った。その後、100mMリン酸カルシウム(pH4)中の1/10体積の200mM NACNBH3を添加した。この反応は数時間後に完了したが、一晩放置し得る。この溶液を、50mM酢酸ナトリウム、100mM NaCl(pH4)(必要に応じて、0.05% TWEEN80を含む)で5倍〜10倍に希釈した。このサンプルを濾過し、50mM酢酸ナトリウム、100mM NaCl(pH4)で平衡化したHiTrap SPFFカラムにロードした。このカラムを、10〜15カラム容積の開始緩衝液で広範に洗浄した。同じ緩衝液の100mm〜1M NaCl勾配を使用して、非PEG化タンパク質からPEG化タンパク質を分離した。PEG化タンパク質を含む画分をプールし、インターフェロンα活性アッセイに対して配合し、いくつかの例では、アミノ酸分析および/またはMALDI−TOF質量分析計によってさらに特徴付けした。予備実験は、配列番号47を含む本発明のポリペプチドが、上に記載されるようにN末端がPEG化された場合に、リジンモノPEG化huIFN−α 2a結合体よりも10倍を超える抗ウイルス活性を示すことを示す。
(Lys−PEG化)
リジンPEG化を、本質的にFoserら(2003)Protein Expression & Purification 30:78−87に記載されるような手順を用いて行った。配列番号47を含む本発明のポリペプチドを、透析またはゲル濾過によって50mMホウ酸ナトリウム(pH9)に緩衝液交換し、1mg/ml〜5mg/mlに濃縮した。この溶液を2℃〜8℃に冷却した。タンパク質よりも3倍〜4倍のモル過剰の乾燥粉末mPEG2−NHS 40kDa(Nektar;Huntsville,Alabama)をこのタンパク質溶液に添加し、そして攪拌棒を用いて攪拌した。この攪拌速度を泡立たせずにできるだけ早く保った。この反応は約1時間後に完了し(しかし、いくつかの例では、一晩(例えば、8時間)行い得る)、その後、反応物を50mm酢酸ナトリウム、100mm NaCl(pH5)(必要に応じて、0.05% TWEENE80を含む)で8倍〜10倍に希釈した。このサンプルを濾過し、50mm酢酸ナトリウム、100mm NaCl(pH5)で平衡化したHiTrap SPFFカラムにロードした。このカラムを10〜15カラム容量の開始緩衝液で広範に洗浄した。同じ緩衝液の100mm〜1M NaCl勾配を用いて、非PEG化タンパク質からPEG化タンパク質を分離した。モノPEG化種を含む画分をプールし、上記のようなインターフェロンα活性アッセイに対して配合した。モノPEG化B9x14EC4組成物は、モノPEG化IFN−α 2aよりも10倍を超える抗ウイルス活性を示した。
リジンPEG化を、本質的にFoserら(2003)Protein Expression & Purification 30:78−87に記載されるような手順を用いて行った。配列番号47を含む本発明のポリペプチドを、透析またはゲル濾過によって50mMホウ酸ナトリウム(pH9)に緩衝液交換し、1mg/ml〜5mg/mlに濃縮した。この溶液を2℃〜8℃に冷却した。タンパク質よりも3倍〜4倍のモル過剰の乾燥粉末mPEG2−NHS 40kDa(Nektar;Huntsville,Alabama)をこのタンパク質溶液に添加し、そして攪拌棒を用いて攪拌した。この攪拌速度を泡立たせずにできるだけ早く保った。この反応は約1時間後に完了し(しかし、いくつかの例では、一晩(例えば、8時間)行い得る)、その後、反応物を50mm酢酸ナトリウム、100mm NaCl(pH5)(必要に応じて、0.05% TWEENE80を含む)で8倍〜10倍に希釈した。このサンプルを濾過し、50mm酢酸ナトリウム、100mm NaCl(pH5)で平衡化したHiTrap SPFFカラムにロードした。このカラムを10〜15カラム容量の開始緩衝液で広範に洗浄した。同じ緩衝液の100mm〜1M NaCl勾配を用いて、非PEG化タンパク質からPEG化タンパク質を分離した。モノPEG化種を含む画分をプールし、上記のようなインターフェロンα活性アッセイに対して配合した。モノPEG化B9x14EC4組成物は、モノPEG化IFN−α 2aよりも10倍を超える抗ウイルス活性を示した。
いくつかの場合において、上記のようにして得られたモノPEG化プールを、PEG−アイソマープロフィールを特徴づけるために、ポリスルホエチルAカラム(2.1mmID×200mmL、5m、1000A°、PolyLC製)を用いるカチオン交換HPLCによりさらに分析した。移動相は、緩衝液A:5mM KH2PO4、40% 1−プロパノール、1% ジエチルグリコール、pH3.0、および緩衝液B:200mM NaClを含むAと同じであった。PEG位置異性体を、20℃で、0.1ml/分で80分間にわたる50%〜75%移動相Bの勾配を用いて分離した(検出は214nm)。
図8は、上記の手順に従う、インターフェロン−αポリペプチドB9x14EC4と40kDa mPEG2−NHSとの反応から得られたモノPEG化したプールのカチオン交換HPLCによる分離を示す。このピークを収集し、SDS−PAGEで分析した(図9)。図9のレーン2およびレーン9は、shows that HPLCカラムに適用する前のサンプルがモノPEG化タンパク質を主に含むことを示す。ピーク1〜4(図9のレーン3〜6)は、モノPEG化したプール中の小さな割合のジPEG化IFNに対応する。小さなピーク5(図9のレーン7)は、ほぼ等しい割合のジPEG化種、モノPEG化種および低分子量種を含む。ピーク6〜11(図9のレーン10〜15)は、モノPEG化IFNポリペプチドの位置異性体に対応する。
(実施例6:インビボアッセイ)
(本発明のポリペプチドまたは結合体の薬物動態(PK)プロフィールおよび薬力学(PD)プロフィールの測定)
生物学的半減期または血清半減期の測定は、文献に記載される多数の方法で実施し得る。例えば、生物学的半減期は、例えば、皮下投与または筋肉内投与後のインターフェロン−αの血清レベルを検出するELISA法を用いて決定され得る。皮下投与されたインターフェロン−αの薬物動態を決定するためのELISA法の使用は、例えば、Rostaingら(1998),J.Am.Soc.Nephrol.9(12):2344−48により記載されている。Merimskyら(1991),Cancer Chemother.Pharmacol.27(5);406−8は、筋肉内投与されたインターフェロン−αの血清レベルの決定を記載する。
(本発明のポリペプチドまたは結合体の薬物動態(PK)プロフィールおよび薬力学(PD)プロフィールの測定)
生物学的半減期または血清半減期の測定は、文献に記載される多数の方法で実施し得る。例えば、生物学的半減期は、例えば、皮下投与または筋肉内投与後のインターフェロン−αの血清レベルを検出するELISA法を用いて決定され得る。皮下投与されたインターフェロン−αの薬物動態を決定するためのELISA法の使用は、例えば、Rostaingら(1998),J.Am.Soc.Nephrol.9(12):2344−48により記載されている。Merimskyら(1991),Cancer Chemother.Pharmacol.27(5);406−8は、筋肉内投与されたインターフェロン−αの血清レベルの決定を記載する。
例えば、本発明の結合体の薬物動態(PK)プロフィールおよび薬力学(PD)プロフィールは、以下の手順に従って、カニクイザル(Macaca fascicularis)において研究され得る。平均体重5〜6kgの3〜4歳齢のメス動物を、研究において使用する。動物を、到着してから処置の開始の間までに(研究飼育条件に最低3週間慣れさせるとともに)最低6週間慣れさせる。それらを、ステンレス鋼のメッシュケージ(少なくとも540×810×760mm)中で1匹ずつ飼育し、化学的汚染および細菌汚染の非存在について分析した膨脹させた(expanded)完全に市販の霊長類用飼料(100g/動物/日)で維持する。さらに、動物には、果実(リンゴまたはバナナ)を1日に1回与える。動物を、麻酔を要する全ての手順の前に、絶食させる。
研究開始の三日前、および化合物を投与する前の研究開始の当日に、血液サンプルを、全ての動物から採取した。研究の間中、血液サンプル(全血1ml)を、麻酔をしていない手で保定した動物の大腿静脈または橈側皮静脈/伏在静脈から採血する。通常の供給レジメンを、収集の間に維持する。サンプルを、抗凝固剤なしのチューブ中に集め、3000rpm(約1760g)で10分間、4℃で遠心分離する。次いで、血清サンプルを、2つのアリコートに分け(各約200μl)、−20℃で保存する。
研究の開始前に、本発明の結合体を、20mM 酢酸ナトリウム(pH6.0)および140mM 塩化ナトリウム中に処方する。研究開始時に、その結合体を、エチルアルコール水溶液で局所的に消毒した後に、皮下に導入した滅菌シリンジおよび針を用いて、30mcg 結合体/kg 動物体重(4匹の動物)、または300 mcg/kg(4匹の動物)のいずれかで、動物1匹あたり1回投与する。血液サンプルを、結合体を投与してから以下の時点で集める:4時間後、8時間後、12時間後、24時間後、48時間後、72時間後、144時間後、240時間後、336時間後、456時間後、552時間後、600時間後、624時間後、648時間後、672時間後、696時間後、720時間後および744時間後。
その動物を、任意の臨床的徴候または処置に対する反応を検出するために毎日観察する。注射の部位を、局所的寛容性を評価するために毎日肉眼で評価する。詳細な臨床調査を、処置の開始前および研究終了時に行う。
単離された血清サンプル中の結合体の濃度を、ELISAアッセイを用いて、研究の完了後に決定する。次いで、カニクイザルにおける結合体のインビボ半減期を、特定の時点での化合物の血清濃度に基づいて決定する。
カニクイザルにおける本発明の結合体での処置に対する薬力学応答は、血清サンプルの各々において、市販のRIA(Eiken Chemical Co.,Tokyo)および市販のELISA(IBL Immuno Biological Laboratories,Hamburg.)を用いて、それぞれ、2’,5’−オリゴアデニレートシンターゼおよびネオプテリンのレベルを評価することによって評価される。血清サンプル中のインターフェロン活性についてのこれら2つのバイオマーカーの測定される濃度に基づいて、曲線下面積(AUC)を、2つの投与量の各々において、各化合物のインビボ活性を定量するために決定する。
(インビトロ免疫原性の決定)
参照分子に対する本発明のポリペプチドまたは結合体の免疫原性の減少を、参照分子または調製物(代表的には(公知のインターフェロン−αタンパク質)に対するこの分子の免疫原性を測定する、ELISA法を使用することによって決定し得る。ELISA法は、参照タンパク質で処置された患者に由来する抗体に基づく。免疫原性は、本発明のポリペプチドまたは結合体が、参照分子もしくは調製物よりも、アッセイにおいて統計的に有意に低い応答を有する場合に、減少したと考えられる。
参照分子に対する本発明のポリペプチドまたは結合体の免疫原性の減少を、参照分子または調製物(代表的には(公知のインターフェロン−αタンパク質)に対するこの分子の免疫原性を測定する、ELISA法を使用することによって決定し得る。ELISA法は、参照タンパク質で処置された患者に由来する抗体に基づく。免疫原性は、本発明のポリペプチドまたは結合体が、参照分子もしくは調製物よりも、アッセイにおいて統計的に有意に低い応答を有する場合に、減少したと考えられる。
上記の本発明は、明確にする目的および理解する目的のためにいくらか詳細に記載されているが、種々の形式および詳細の変更が、本発明の真の範囲から逸脱することなくなされ得ることが、本開示を読むことによって、当業者に明らかである。本明細書中に記載される実施例および実施形態は、例示の目的のみのためであり、これらを考慮する種々の改変または変更が、当業者によって示唆され、本出願の精神および範囲、ならびに、添付の特許請求の範囲内に含まれ得ることが理解される。例えば、上記の全ての技術および装置が、種々の組合せで使用され得る。本出願中に引用される全ての刊行物、特許、特許出願、および/または他の文献は、各個々の刊行物、特許、特許出願および/または他の文献が、あらゆる目的でその全体が本明細書中に参考として援用されていると示されるのと同じ程度に、あらゆる目的のために、その全体が本明細書中に参考として援用される。
Claims (24)
- (a)必要に応じてN末端にメチオニンをさらに含む配列番号3、配列番号12、配列番号47、配列番号53、配列番号1、配列番号8、配列番号2、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号9、配列番号10、配列番号11、配列番号13、配列番号14、および配列番号15から選択される配列と0〜16個のアミノ酸位置が異なる配列を含むポリペプチド;ならびに
(b)該ポリペプチドのリジン残基と共有結合する40kDaのmPEG2部分
を含む結合体であって、
該結合体が、抗ウイルス活性を示す、結合体。 - 配列番号3と0〜16個のアミノ酸位置が異なる配列を含む、請求項1に記載の結合体。
- 配列番号3と0〜8個のアミノ酸位置が異なる配列を含む、請求項2に記載の結合体。
- 配列番号12と0〜16個のアミノ酸位置が異なる配列を含む、請求項1に記載の結合体。
- 配列番号12と0〜8個のアミノ酸位置が異なる配列を含む、請求項4に記載の結合体。
- 請求項1に記載の結合体と薬学的に受容可能な賦形剤とを含む組成物。
- 請求項1に記載の結合体を調製するための方法であって、該方法は、
(i)項目(a)のポリペプチドを提供する工程、および
(ii)40kDaのmPEG2を該ポリペプチドのリジン残基に結合させる工程
を包含し、得られる結合体が抗ウイルス活性を示す、方法。 - 前記ポリペプチドを提供する工程が、
宿主細胞を含む培養物を提供する工程であって、該宿主細胞が核酸に作動可能に連結されたプロモーターを含むベクターを含み、該核酸が該ポリペプチドをコードするポリヌクレオチド配列を含む、工程、
該ポリペプチドの発現を可能にする条件下で該培養物を培養する工程、および
該ポリペプチドを回収する工程
を包含する、請求項7に記載の方法。 - 前記宿主細胞が、グリコシル化宿主細胞または細菌宿主細胞である、請求項8に記載の方法。
- 前記細菌宿主細胞がE.coliである、請求項9に記載の方法。
- 前記ポリペプチドを回収する工程が、
(a)該ポリペプチドを含む封入体(IB)を単離する工程;
(b)該IBを可溶化し、それによってアンフォールディングしたポリペプチドを得る工程;
(c)該アンフォールディングしたポリペプチドをリフォールディングし、それによってリフォールディングしたポリペプチドを得る工程;および
(d)該リフォールディングしたポリペプチドを精製する工程
を包含する、請求項10に記載の方法。 - 前記40kDaのmPEG2を前記ポリペプチドのリジン残基に結合させる工程が、
該ポリペプチドと、3倍〜4倍のモル過剰の40kDaのmPEG2−NHSとを、pH9、2〜8℃で1〜8時間反応させる工程
を包含する、請求項7に記載の方法。 - ウイルスに感染した患者の血清中のウイルスレベルを低下させるための方法であって、該方法は、処置の開始前時点のレベルと比較して該血清中の該ウイルスレベルを低下させるために有効な量で、請求項1〜6に記載の結合体を該患者に投与する工程を包含する、方法。
- 前記ウイルスが、HCV、HIVまたはHBVである、請求項13に記載の方法。
- ウイルスに感染した細胞中のウイルスのコピー数を減少させるための方法であって、該方法は、該細胞中のウイルスのコピー数を減少させるために有効な量で、請求項1〜6に記載の結合体を該細胞に投与し、それによって該細胞中の該ウイルスのコピー数を減少させる工程を包含する、方法。
- HCVに感染した患者の血清中のHCV RNAレベルを低下させるための方法であって、該方法は、処置の開始前時点のHCV RNAレベルと比較して該HCV RNAレベルを低下させるために有効な量で、請求項1〜6に記載の結合体を該患者に投与する工程を包含する、方法。
- HBVに感染した患者の血清中のHBV DNAレベルを低下させるための方法であって、該方法は、処置の開始前時点のHBV DNAレベルと比較して該HBV DNAレベルを減少させるために有効な量で、請求項1〜6に記載の結合体を該患者に投与する工程を包含する、方法。
- HIVに感染した患者の血清中のHIV RNAレベルを低下させるための方法であって、該方法は、処置の開始前時点のHIV RNAレベルと比較して該HIV RNAレベルを減少させるために有効な量で、請求項1〜6に記載の結合体を該患者に投与する工程を包含する、方法。
- 医薬として使用するための、請求項1〜6に記載の結合体。
- 疾病の処置において使用するための医薬の製造のための、請求項1〜6に記載の結合体の使用。
- ウイルス疾患の処置において使用するための医薬の製造のための、請求項1〜6に記載の結合体の使用。
- ウイルスに感染した細胞中のウイルスのコピー数を減少させるための医薬の製造のための、請求項1〜6に記載の結合体の使用。
- ウイルスに感染した患者の血清中のウイルスレベルを低下させるための医薬の製造のための、請求項1〜6に記載の結合体の使用。
- 前記ウイルスが、HCV、HBVまたはHIVである請求項22〜23のいずれかに記載の使用。
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