JP2009504164A - 修飾されたFc分子 - Google Patents

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Abstract

抱合部位のアミノ酸残基の側鎖を通じた、所定の抱合化学による付加機能部位の抱合に適しているFcドメイン配列の少なくとも1つの内部抱合部位が選択される、薬理学的に活性な化合物を調製する方法が開示されている。抱合のための適切なアミノ酸残基は、抱合部位における未変性Fcドメイン中に存在することが可能であり、又は挿入(すなわち、未変性のFcドメイン中のアミノ酸の間に)又は置換(すなわち、アミノ酸残基を除去し、別のアミノ酸残基で置換すること)によって付加され得る。後者の場合には、付加されるアミノ酸の数は、以前に存在したFcドメイン配列から除去されるアミノ酸の数と対応する必要はない。本技術は、有用な組成物及びこれを含有する医薬組成物を作製するためにされ得る。本発明の組成物をコードするDNA、該DNAを含有する発現ベクター及び該発現ベクターを含有する宿主細胞も開示されている。

Description

本発明は、生物化学の分野に関し、具体的には、免疫グロブリンFcドメインを有する抱合体に関する。
免疫グロブリンFcドメインには、様々な治療及び診断分子用の担体タンパク質として、幅広い用途が見出されている。抗体は、「Fab」として知られる可変ドメイン(抗原を結合する。)及び「Fc」として知られる定常ドメイン(補体活性化及び貪食細胞による攻撃として、このようなエフェクター機能に関連する。)という機能的に独立した2つの部分を含む。Fcは長い血清半減期を有するのに対して、Fabは短寿命である。(Capon et al.(1989),Nature 337:525−31)。治療用タンパク質又はペプチドと一緒に構築されると、Fcドメインは、より長い半減期を与えることができ、又は、Fc受容体結合、プロテインA結合、補体固定などの機能、及びおそらくは胎盤伝達のような機能さえ取り込むことが可能である。同著。
タンパク質及びペプチドの多数の融合物は、アミノ又はカルボキシ末端の何れかに加工を施されてきた。また、様々な酵素及び合成レポーター分子は、非末端アミノ酸の側鎖及びFcドメインの誘導化された炭水化物部分に化学的に抱合されてきた。さらに、ポリエチレングリコール(PEG)などの幾つかのポリマーは、インビボでの半減期を改善し、免疫原性を低下させることを目的として、Fcドメインに抱合されてきた。
薬物Enbrel(登録商標)(エタネルセプト)の成功は、抗体の定常ドメインで修飾された治療剤の有望性に結実した。表1は、本分野で公知のFc融合タンパク質の使用の幾つかの例を要約している。
Figure 2009504164
より最近の発展は、無作為に作製されたペプチドのFcドメインとの融合である。2003年12月9日に、Feigeらに対して付与された米国 特許番号6,660,843(参照により、その全体が組み込まれる。)を参照されたい。このような分子は、「ペプチボディ」として知られるようになった。これらは、N末端、C末端、アミノ酸側鎖に、又はこれらの部位の2以上に連結された1つ又はそれ以上のペプチドを含む。ペプチボディ技術によって、1つ又はそれ以上のリガンド又は受容体、腫瘍ホーミングペプチド、膜輸送ペプチドなどを標的とするペプチドを取り込んだ治療剤の設計が可能となる。直鎖ペプチド及びジスルフィドによって拘束されたペプチド、「タンデムペプチド多量体」(すなわち、Fcドメインの一本鎖上の、2個以上のペプチド)など、多数のこのような分子の設計において、ペプチボディ技術が有用であることが判明している。例えば、米国 特許番号6,660,843;2003年10月16日に公開された米国 特許出願番号2003/0195156 A1(2002年11月21日に公開されたWO02/092620に対応する。);2003年9月18日に公開された米国 特許出願番号2003/0176352(2003年4月17日に公開されたWO 03/031589に対応する。);1999年10月22日に出願された米国逐次番号09/422,838(2000年5月4日に公開されたWO00/24770に対応する。);2003年12月11日に公開された米国 特許出願番号2003/0229023;2003年7月17日に公開されたWO 03/057134;2003年12月25日に公開された米国 特許出願番号2003/0236193(2004年4月8日に出願されたPCT/US04/010989に対応する。);2003年9月18日に出願された米国逐次番号10/666,480(2004年4月1日に公開されたWO 04/026329に対応する。);2006年6月29日に公開された米国 特許出願番号2006/0140934(2006年4月4日に公開されたWO 2006/036834に対応する。)(それぞれ、参照により、それらの全体が本明細書に組み込まれる。)を参照されたい。ポリペプチド治療剤のこのような合理的設計を可能とするさらなる技術は、本分野にとって有益である。
免疫グロブリンFcドメインへの化学的抱合のための慣用のアプローチには、リジン及びアミノ末端などの天然に存在する一級アミン又はグルタミン酸、アスパラギン酸及びカルボキシ末端などのカルボン酸へのランダムな結合が含まれる。あるいは、半選択的な部位特異的結合は、適切な条件下でのN末端抱合又は真核生物源から単離されたFcタンパク質上に見出される誘導化された炭水化物を通じて、又は未変性のシステイン残基の部分的還元及びカップリングによって達成され得る。(例えば、Kim et al.,A pharmaceutical composition comprising an immunoglobulin Fc region as a carrier,WO 2005/047337)。これらのアプローチの各々は上手く利用されているが、それらは、通例、抱合体の不均一性の様々な程度、相対的に低い収率という問題を抱えており、特には、機能的活性の著しい喪失も観察される。機能的活性の著しい低下を伴わない、免疫グロブリンFcドメインへの選択的な部位特異的抱合の方法は、本分野において有益である。
本発明は、組成物及び組成物を製造する方法に関する。薬理学的に活性な本発明の組成物は、抱合部位のアミノ酸残基の側鎖を通じて、Fcドメイン中の1つ又はそれ以上の特異的に選択された抱合部位に、直接又はリンカーを通じて共有結合されている(又は抱合されている)少なくとも1つの付加機能部分を有する単量体又は多量体Fcドメインを含む。このような内部抱合部位は、未変性のFcドメイン配列中に既に存在することが可能であり、又は、抱合部位を作製若しくは「加工」するために、未変性のFcドメイン配列中での挿入(すなわち、未変性のFcドメイン中のアミノ酸の間に)又は置換(すなわち、アミノ酸残基を除去し、別の標準及び/又は非標準アミノ酸残基で置換すること)によって付加することが可能である。後者の場合には、付加されるアミノ酸残基の数は、以前に存在したFcドメイン配列から除去されるアミノ酸残基の数と対応する必要はない。
Fcドメイン配列を含む薬理学的に活性な化合物を調製する本発明の方法は、
a.Fcドメイン配列の少なくとも1つの内部抱合部位を選択すること(前記抱合部位は、前記抱合部位のアミノ酸残基の側鎖を通じた、所定のカップリング化学による付加的部分の抱合に適している。)、及び
b.前記所定の抱合化学を使用することによって、前記選択された抱合部位に、所定の機能的部分を抱合することを、
を含む。
幾つかの実施形態において、機能的部分は、半減期延長部分及び/又は薬理学的に活性な部分であり、これらは、例えば、ポリペプチド、ペプチド、ペプチド模倣部分又は非ペプチド有機部分であり得る。別の実施形態において、付加機能部分は、放射性同位体、酵素(例えば、ペルオキシダーゼ又はキナーゼ)、ビオチン部分、蛍光色素分子又は発色団で検出可能に標識された部分である。あるいは、追加機能部分は、プレート表面、ビーズ、粒子、微粒子、ナノ粒子、チップ、リポソーム、マトリックスなど(但し、これらに限定されない。)の固定化された基材であるが、但し、付加機能部分の鎖中において、前記固定化された基材は、Fcドメインから最も離れた付加的部分であり、鎖中には、1以下の固定化された基材が存在し得る。
本発明の方法は、N末端若しくはC末端又は側鎖を通じて、ポリペプチド(例えば、エタネルセプトにおけるように、TNF−R2の可溶性断片)又はペプチド(例えば、米国特許出願番号2003/0195156 A1、2003/0176352、2003/0229023及び2003/0236193;WO 00/24770;WO 04/026329に記載されているとおり)に既に連結されているFcドメインを修飾するために使用することが可能である。全体を通じて記載されている方法は、抗体(例えば、アダリムマブ、エプラツズマブ、インフリキシマブ、Herceptin(登録商標)など)の一部であるFcドメインを修飾するためにも使用することも可能である。このようにして、異なるエピトープへの結合ドメイン、前駆体分子の既存のエピトープへの追加結合ドメイン又は追加の半減期延長部分など、追加機能を有する様々な分子を作製することが可能である。
本発明の化合物は、標準的な合成法、組換えDNA技術又は本明細書の開示を参照してペプチド及び融合タンパク質を調製する他の方法によって調製することが可能である。
本発明の化合物は、他のタンパク質性分子に関して公知の方法によって、本発明の化合物を調合すること、及び本発明の化合物を必要としているヒト(又はその他の哺乳動物)などの患者に有効量を投与することによって、治療又は予防目的のために使用することが可能である。他の関連する態様も、本発明に含められる。
本発明の多数のさらなる態様及び利点が、本発明の図面及び詳細な説明の検討において明らかとなる。
用語の定義
本明細書を通じて使用される用語は、具体的な事例において別段の限定がなければ、以下のとおり定義される。また、本明細書及び添付の特許請求の範囲で使用されている単数形(「a」、「an」及び「the」)には、文脈から別段の意味であることが明らかである場合を除き、複数表記も含まれる。別段の記載がなければ、一本鎖ポリヌクレオチド配列の左手末端は5’末端である。二本鎖ポリヌクレオチド配列の左手方向は、5’方向と称される。新生RNA転写物の5’から3’付加の方向は、転写方向と称される。RNAと同一の配列を有し、RNA転写物の5’から5’末端へのDNA鎖上の配列領域は、「上流配列」と称される。RNAと同一の配列を有し、RNA転写物の3’から3’末端へのDNA鎖上の配列領域は、「下流配列」と称される。
アミノ酸配列と関連して使用される場合、「含む」という用語は、化合物が、所定の配列のN末端又はC末端の一方又は両方の上に追加のアミノ酸残基を含み得ることを意味する。
「抱合に適した」抱合部位とは、選択された抱合部位のアミノ酸残基の側鎖が、所定の化学条件下で、目的の追加機能部分と(又は追加機能部分に共有結合されたリンカーと)反応し、主要な反応産物として、追加機能部分が(直接に、又はリンカーを介して)側鎖に共有結合することを意味する。
「抗体」又は「抗体ペプチド」とは、原型状態の抗体を表し、又は特異的結合について原型状態の抗体と競合する原型状態の抗体の断片を表し、キメラ抗体、ヒト化抗体、完全ヒト抗体及び二重特異抗体が含まれる。ある種の実施形態において、結合断片は、組み換えDNA技術によって産生される。さらなる実施形態において、結合断片は、原型状態の抗体の酵素的又は化学的切断によって産生される。結合断片には、Fab、Fab’、F(ab’)、Fv及び一本鎖抗体が含まれるが、これらに限定されない。
本発明の組成物は、Fcドメインに共有結合された少なくとも1つの追加機能部分を有するFcドメインを含む。「Fcドメイン」という用語は、本明細書において以下に定義されている未変性Fc及びFcバリアント分子及び配列を包含する。Fcバリアント及び未変性のFcにおけるごとく、「Fcドメイン」には、完全な抗体から消化されたものであれ、又はその他の手段によって作製されたものであれ、単量体又は多量体形態の分子が含まれる。一実施形態において、Fcドメインはヒト未変性Fcドメインである。別の実施形態において、「Fcドメイン」は、ヒトFcの、又は別の哺乳動物FcポリペプチドのFcバリアント、類縁体、変異体、末端切断又は誘導体とすることができる。
「未変性のFc」という用語は、単量体形態であれ、又は多量体形態であれ、直接的に又はリンカーを通じて間接的に、Fcドメインのループ領域に共有結合されることによってペプチドを付加又は抱合し得る、完全な抗体の消化から得られる非抗原結合断片のアミノ酸配列を含む分子又は配列を表す。未変性Fcの元の免疫グロブリン源は、(非ヒト哺乳動物の未変性Fcは「未変性Fc」中に含まれ、幾つかの実施形態において有用であり得るが)好ましくは、ヒト由来であり、免疫グロブリンの何れでもあり得るが、IgG1及びIgG2が好ましい。未変性Fcは、場合によって、アミノ末端のメチオニン残基を含み得る。例として、配列番号600は、未変性ヒトIgG1配列(幾つかの事例において、本明細書における基準配列として使用される。)及びFcバリアント配列番号599(同じく、幾つかの事例において、本明細書における基準配列として使用される。)は、アミノ末端メチオニン残基を有する同じ配列である。未変性Fcは、共有(すなわち、ジスルフィド結合)及び非共有会合によって、二量体又は多量体形態へと連結され得る単量体ポリペプチドから構成される。未変性Fc分子の単量体サブユニット間の分子間ジスルフィド結合の数は、クラス(例えば、IgG、IgA、IgE)又はサブクラス(例えば、IgG1、IgG2、IgG3、IgA1、IgGA2)に応じて、1から4の範囲である。未変性Fcの一例は、IgGのパパイン消化から得られるジスルフィド結合された二量体である(Ellison et al.(1982),Nucleic Acids Res. 10:4071−9参照)。本明細書において使用される「未変性Fc」という用語は、単量体、二量体及び多量体形態に対する総称である。
ある特定の「基準配列」(すなわち、配列番号600又は配列番号599)に対する本明細書に引用されているアミノ酸残基の位置に関する記述又は請求は、他の基準配列中の対応する位置、又は異なる未変性Fc配列、Fcバリアント配列若しくは他の修飾されたFcドメイン配列中、2つのアラインメント(すなわち、記載されている基準配列と目的とする第二のFcドメイン配列を比較する。)中の対応する位置に等しく適用される(例えば、配列番号599中の2位は、配列番号600中の1位に対応するなど。)。
「Fcバリアント」という用語は、未変性Fcから修飾されているが、サルベージ受容体であるFcRnに対する結合部位をなお含む分子又は配列を表す。国際出願WO97/34631(1997年9月25日公開)及びWO96/32478は、典型的なFcバリアント及びサルベージ受容体との相互作用を記載しており、参照により、本明細書に組み込まれる。従って、「Fcバリアント」という用語には、非ヒト未変性Fcからヒト化された分子又は配列が含まれる。さらに、除去可能な部位は、本発明の分子に対して必要とされない構造的特徴又は生物学的活性を与えるので、未変性Fcは、除去され得る部位を含む。従って、「Fcバリアント」という用語は、(1)ジスルフィド結合形成、(2)選択された宿主細胞との非適合性、(3)選択された宿主細胞中で発現された際のN末端不均一性、(4)グリコシル化、(5)補体との相互作用、(6)サルベージ受容体以外のFc受容体への結合又は(7)抗体依存性細胞傷害(ADCC)に影響を与えるか、又はこれらに関与する1つ又はそれ以上の未変性Fc部位又は残基を欠如する分子又は配列を含む。Fcバリアントは、以下でさらに詳しく記載されている。
「内部」抱合部位という用語は、少なくとも1つの追加部分又は複数の部分の抱合が末端でないこと、すなわち、Fcドメインのαアミノ部位又はαカルボキシ部位を通じていないことを意味するが、FcドメインのN末端及び/又はC末端に、末端抱合された追加部分が場合によって存在することも可能である。
「ループ」領域又は「Fcループ」領域という用語は、ループ領域からの一次構造のすぐN末端及びC末端方向に、二次構造(αヘリックス又はβシートなど)を含む2つの領域を接続するアミノ酸残基の一次配列を表す。例には、CH2又はCH3ループ領域が含まれるが、これに限定されない。当業者は、ループ領域自身は二次構造を含まないが、二次又はそれより高次のタンパク質構造に影響し又は寄与し得ることを理解する。
Fcドメイン又はFcドメインを含む分子に対して用いられる「多量体」は、共有的に、非共有的に、又は共有的相互作用及び非共有的相互作用の両者によって会合された2つ又はそれ以上のFcドメインポリペプチド鎖を有する分子を表す。IgG分子は、典型的には、二量体を形成し、IgMは五量体;IgDは二量体及びIgAは単量体、二量体、三量体又は四量体を形成する。多量体は、Fcの未変性Ig源の配列若しくは生じた活性を調べることによって、又はこのような未変性Fcを誘導体化(以下に定義されている。)することによって形成され得る。
Fcドメイン又はFcドメインを含む分子に対して用いられる「二量体」という用語は、共有的に又は非共有的に会合された2つのポリペプチド鎖を有する分子を表す。本発明の範囲に属する典型的な二量体は、米国 特許番号6,660,843、図2に示されている(参照により、本明細書に組み込まれる。)。「二量体」には、ホモ二量体及びヘテロ二量体が含まれる。
「誘導体化する」及び「誘導体」又は「誘導体化された」という用語は、方法及び得られた化合物を含み、それぞれそれぞれ、(1)化合物が、環状部分、例えば、化合物内のシステイン残基間の架橋を有する;(2)化合物が架橋され、又は架橋部位を有する、例えば、化合物がシステイン残基を有し、従って、培養若しくはインビボにおいて架橋された二量体を形成している;(3)非ペプチド結合によって、1つ又はそれ以上のペプチド結合が置換されている;(4)N末端が、−NRR1、NRC(O)R、−NRC(O)OR、−NRS(O)、−NHC(O)NHR、スクシンイミド基又は置換された若しくは置換されていないベンジルオキシカルボニル−NH−(R及びR及び環置換基は、以下で定義されているとおりである。);(5)C末端が−C(O)R又は−NRによって置換されている(R、R及びRは、以下に定義されているとおりである。);並びに(6)選択された側鎖又は末端残基と反応することができる因子での処理を通じて、各アミノ酸部分が修飾されている化合物。誘導体は、さらに、以下に記載されている。
「半減期延長部分」という用語は、薬理学的に活性な部分の非抱合形態と比べて、インビボタンパク分解による医薬として活性な部分の分解若しくは医薬として活性な部分の活性を減少させる他の化学的修飾を抑制若しくは軽減し、吸収の速度を増加させ、毒性を軽減し、溶解度を改善し、目的の標的に関して、医薬として活性な部分の生物学的活性及び/又は標的選択性を増加させるなど(但し、これらに限定されない。)半減期若しくはその他の薬物動態学的特性を増加させ、製造可能性を増加させ、及び/又は医薬として活性な部分(例えば、ペプチド又は非ペプチド部分)の免疫原性を軽減させる、Fcドメイン及び/又は医薬として活性な部分に共有結合若しくは抱合された、医薬として許容される部分、ドメイン若しくは「ビヒクル」を表す。ポリエチレングリコール(PEG)は、有用な半減期延長部分の例である。本発明において、半減期延長部分の他の例には、エチレングリコールの共重合体、プロピレングリコールの共重合体、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルピロリドン、ポリ−1,3−ジオキソラン、ポリ−1,3,6−トリオキサン、エチレン/マレイン酸無水物共重合体、ポリアミノ酸(例えば、ポリリジン)、デキストランn−ビニルピロリドン、ポリn−ビニルピロリドン、プロピレングリコールホモ重合体、プロピレンオキシドポリマー、エチレンオキシドポリマー、ポリオキシエチレン化されたポリオール、ポリビニルアルコール、直鎖若しくは分岐グリコシル化された鎖、ポリアセタール、長鎖脂肪酸、長鎖疎水性脂肪族基、免疫グロブリンFドメイン(例えば、Feige et al.,Modified peptides as therapeutic agents,米国特許第6,660,843号参照)、アルブミン(例えば、ヒト血清アルブミン);例えば、Rosen et al.,Albumin fusion proteins,米国特許第6,926,898号及びUS2005/0054051;Bridon et al.,Protection of endogenous therapeutic peptides from peptidase activity through conjugation to blood components,米国特許第6,887,470号参照)、トランスサイレチン(TTR;例えば、Walker et al.,Use of transthyretin peptide/protein fusions to increase the serum half−life of pharmacologically active peptides/proteins,US 2003/0195154 A1;2003/0191056 A1参照)又はチロキシン結合グロブリン(TBG)が含まれる。
本発明において、有用な半減期延長部分の他の実施形態には、温度、pH及びイオン強度の生理的条件下で長い半減期の血清タンパク質に対して結合親和性を有するペプチドリガンド又は小(非ペプチド有機)分子リガンドが含まれる。例には、アルブミン結合ペプチド若しくは小分子リガンド、トランスサイレチン結合ペプチド若しくは小分子リガンド、チロキシン結合グロブリン結合ペプチド若しくは小分子リガンド、抗体結合ペプチド若しくは小分子リガンド又は長い半減期の血清タンパク質に対して親和性を有する別のペプチド若しくは小分子が含まれる。(例えば、Blaney et al.,Method and compositions for increasing the serum half−life of pharmacologically active agents by binding to transthyretin− selective ligands,米国特許第5,714,142号;Sato et al.,Serum albumin binding moieties,US 2003/0069395 A1 ;Jones et al.,Pharmaceutical active conjugates,米国特許第6,342,225号を参照)。「長い半減期の血清タンパク質」は、いわゆる「担体タンパク質」(アルブミン、トランスフェリン及びハプトグロビンなど)、フィブリノーゲン及びその他の血液凝固因子、補体成分、免疫グロブリン、酵素阻害剤、アンギオテンシン及びブラジキン及びタンパク質の他の多くの種類などの物質の前駆体など、哺乳動物の血漿中に溶解された様々な何百ものタンパク質の1つである。本発明は、本明細書に記載されているものなど(但し、これらに限定されない。)、医薬として許容される半減期伸長部分のあらゆる単一種の使用又は2つ若しくはそれ以上の異なる半減期延長部分の組み合わせの使用を包含する。
「ポリペプチド」という用語は、天然に存在しているか否かを問わず、40を超えるアミノ酸の分子を表す(但し、このような分子は、非膜結合型である。)。典型的なポリペプチドには、インターロイキン(IL)−1ra、レプチン、可溶性腫瘍壊死因子(TNF)受容体1型及び2型(sTNF−R1、sTNF−R2)、ケラチン生成細胞増殖因子(KGF)、エリスロポエチン(EPO)、トロンボポエチン(TPO)、顆粒球コロニー刺激因子(G−CSF)、ダルベポエチン、膠細胞株由来神経栄養因子(GDNF)、Fab断片などが含まれる。「ポリペプチド」及び「タンパク質」は、本明細書において、互換的に使用される。
「ペプチド」という用語は、2から40アミノ酸残基の長さの分子を表し、3から40アミノ酸残基又は6から40アミノ酸残基の長さの分子が好ましい。典型的なペプチドは、上に引用されている何れの方法によっても無作為に作製され、ペプチドライブラリー(例えば、ファージディスプレイライブラリー)中に担持され、又はタンパク質の消化によって得ることができる。「ペプチド」には、環状ペプチドが含まれる。
本明細書においてペプチド又はポリペプチドをさらに記載する際には、天然に存在するペプチド及びタンパク質中に一般的に取り込まれる20の「標準」アミノ酸残基の種類を表すために、一文字略号システムがしばしば適用される(表1A)。このような一文字略号は、意味において、三文字略号又は省略されていないアミノ酸名と完全に互換的である。本明細書に使用されている一文字略号システムにおいて、本明細書に別段の記載がなければ、大文字はLアミノ酸を示し、小文字はDアミノ酸を示す。例えば、略号「R」はL−アルギニンを表し、略号「r」はD−アルギニンを表す。
Figure 2009504164
本明細書において、アミノ酸配列中のアミノ酸置換は、特定の位置におけるアミノ酸残基に対する一文字略号に続き、目的の未変性ペプチド又はポリペプチド配列に対する数字のアミノ酸位置、次いで、これに続く、置換されたアミノ酸残基に対する一文字記号によって典型的に表される。例えば、「T30D」は、仮想の未変性ペプチド又はポリペプチド配列に対して、アミノ酸位置30におけるアスパラギン酸残基によるトレオニン残基の置換を表す。さらなる例として、「R18hR」又は「R18Cit」は、仮想の未変性ペプチド又はポリペプチド配列に対して、それぞれ、アミノ酸位置18におけるホモアルギニン又はシトルリン残基によるアルギニン残基の置換を表す。本明細書に記載されているあらゆる特定のポリペプチド又はペプチド(又はペプチド類縁体)のアミノ酸配列内のアミノ酸位置は、ペプチドアミノ酸配列のN末端又はC末端を、適宜、未変性ポリペプチド又はペプチド配列のN末端又はC末端と併置して決定される場合のように、未変性配列に対するその位置とは異なり得る。
「非標準アミノ酸残基」という用語は、天然に存在するタンパク質中に一般的に取り込まれる20個の標準アミノ酸に属さないD又はL型のアミノ酸残基を表す。非標準アミノ酸には、天然には稀な(ペプチド又はタンパク質中の)アミノ酸残基又は非天然アミノ酸残基が含まれる。非標準アミノ酸の例には、β−アミノ酸、ホモアミノ酸、環状アミノ酸、α,α−二置換されたアミノ酸、N−アルキルアミノ酸及び誘導化された側鎖を有するアミノ酸が含まれるが、これらに限定されない。他の例には、(L型又はD型の):シトルリン(Cit)、ホモシトルリン(hCit)、N−メチルシトルリン(NMeCit)、N−メチルホモシトルリン(NMeHoCit)、オルニチン(Orn又はO)、N−メチルオルニチン(NMeOrn)、サルコシン(Sar)、ホモリジン(hK又はHlys)、ホモアルギニン(hR又はhArg)、ホモグルタミン(hQ)、N−メチルアルギニン(NMeR)、N−メチルロイシン(NMeL)、N−メチルホモリジン(NMeHoK)、N−メチルグルタミン(NMeQ)、ノルロイシン(NIe)、ノルバリンO(Nva)、1,2,3,4−テトラヒドロイソキノリン(Tic)、ニトロフェニルアラニン(nitrophe)、アミノフェニルアラニン(aminophe)、ベンジルフェニルアラニン(benzylphe)、γ−カルボキシグルタミン酸(γ−carboxyglu)、ヒドロキシプロリン(hydroxypro)、p−カルボキシル−フェニルアラニン(Cpa)、α−アミノアジピン酸(Aad)、アセチルアルギニン(acetylarg)、α,β−ジアミノプロピオン酸(Dpr)、α,γ−ジアミノ酪酸(Dab)、ジアミノプロピオン酸(Dap)、β−(1−ナフチル)−アラニン(1Nal)、β−(2−ナフチル)−アラニン(2Na1)、シクロヘキシルアラニン(Cha)、4−メチル−フェニルアラニン(MePhe)、β,β−ジフェニル−アラニン(BiPhA)、アミノ酪酸(Abu)、4−フェニル−フェニルアラニン(4Bip)、α−アミノ−イソ酪酸(Aib)、β−アラニン、β−アミノプロピオン酸、ピペリジン酸、アミノカプロン酸(aminocaprioic acid)、アミノヘプタン酸、アミノピメリン酸、デスモシン、ジアミノピメリン酸、N−エチルグリシン、N−エチルアスパラギン、ヒドロキシリジン(hyroxylysine)、アロ−ヒドロキシリジン、イソデスモシン、アロ−イソロイシン、N−メチルグリシン、N−メチルイソロイシン、N−メチルバリン、4−ヒドロキシプロリン、γ−カルボキシグルタミン酸、ε−N,N,N−トリメチルリジン、ε−N−アセチルリジン、O−ホスホセリン、N−アセチルセリン、N−ホルミルメチオニン、3−メチルヒスチジン、5−ヒドロキシリジン、ω−メチルアルギニン及び他の類似のアミノ酸本明細書に記載されているこれらの何れかの誘導体化された形態が含まれる。
UPAC−IUB生物化学の命名法に関する合同委員会(JCBN)によるアミノ酸及びペプチドに対する命名法及び記号表記は、以下の文書:Biochem.J.,1984,219,345−373;Eur. J. O Biochem.,1984,138,9−37;1985,152,1;1993,213,2;Internal J. Pept.Prot.Res.,1984,24,following p84;J. Biol.Chem.,1985,260,14−42;Pure Appl.Chem.,1984,56,595−624;Amino Acids and Peptides,1985,16,387−410;Biochemical Nomenclature and Related Documents,2nd edition,Portland Press,1992,pages 39−69]に公表されている。「プロテアーゼ」という用語は、「ペプチダーゼ」と同義である。プロテアーゼは、タンパク質内の点でペプチド結合を切断するエンドペプチダーゼ、及び、それぞれ、N末端又はC末端の何れかから1つ又はそれ以上のアミノ酸を除去するエキソペプチダーゼという酵素の2つの群を含む。「プロテイナーゼ」という用語は、「エンドペプチダーゼ」に対する同義語としても使用される。プロテイナーゼの4つの機構的クラスは、セリンプロテイナーゼ、システインプロテイナーゼ、アスパラギン酸プロテイナーゼ及びメタロプロテイナーゼである。これらの4つの機構的クラスの他に、同定されていない触媒機構のプロテアーゼに対して割り当てられる酵素命名法の部門が存在する。これは、触媒機構が特定されていないことを示している。
切断サブサイト命名法は、SchechterとBergerによって作製されたスキームから一般に採用されている(Schechter I. & Berger A.,On the size of the active site in proteases. I. Papain,Biochemical and Biophysical Research Communication,27:157 (1967);Schechter I. & Berger A.,On the active site of proteases.3.Mapping the active site of papain;specific inhibitor peptides of papain,Biochemical and Biophysical Research Communication,32:898 (1968))。このモデルに従って、切断を経験する基質中のアミノ酸残基は、切断された結合からN末端の方向に、P1、P2、P3、P4などと表記される。同様に、C末端方向での残基は、P1’、P2’、P3’、P4’などと表記される。
当業者は、目的のプロテアーゼ結合部位又はプロテアーゼ切断部位を特定するための様々なツールに想到する。例えば、Swiss Institute of Bioinformatics(SIB;www.expasy.org/tools/peptidecutter)のExPASy(Expert Protein Analysis System)プロテオミクスサーバを通じて、PeptideCutterソフトウェアツールを入手することが可能である。PeptideCutterは、SWISS−PROT及び/又はTrEMBLデータベース又はユーザが入力したタンパク質配列から、プロテアーゼ切断部位についてタンパク質を検索する。単一のプロテアーゼ及び化学物質、プロテアーゼ及び化学物質の選択又は完全なリストを使用することが可能である。酵素名に従ってアルファベットでグループ化されるか、又は順次、アミノ酸番号に従ってグループ化された切断部位の表という、結果の出力の様々な形態が入手可能である。出力のための第三の選択肢は、切断部位のマップである。マップ上にマッピングされた配列及び切断部位は、ブロックにグループ化され、そのサイズは、ユーザによって選択されることができる。プロテアーゼ切断部位を決定するための他のツールも公知である。(例えば、Turk,B. et al.,Determination of protease cleavage site motifs using mixture−based oriented peptide libraries,Nature Biotechnology,19:661−667(2001);Barrett A. et al.,Handbook of proteolytic enzymes,Academic Press (1998))。
セリンプロテイナーゼには、キモトリプシン、トリプシン又はエラスターゼ又はカリクレインなどの哺乳動物のプロテアーゼ酵素を含むキモトリプシンファミリーが含まれる。セリンプロテイナーゼは、基質残基と相互作用する様々な酵素サブサイト中のアミノ酸置換に関連する異なる基質特異性を示す。幾つかの酵素は、基質との幅広い相互作用部位を有するが、他の酵素はP1基質残基に限定した特異性を有する。
トリプシンは、位置P1のR又はKで優先的に切断する。Keil(1992)によって実施された統計学的研究は、トリプシン切断時における、Arg結合及びLys結合を取り囲む残基(すなわち、それぞれ、位置P2及びP1’)の負の影響を記載した。(Keil,B.,Specificity of proteolysis,Springer−Verlag Berlin−Heidelberg−NewYork,335 (1992))。位置P1’中のプロリン残基は、通常、トリプシン切断に対して強力な負の影響を発揮する。同様に、P1’中のR及びK並びに位置P2及びP1’における負に帯電した残基は阻害をもたらす。
キモトリプシンは、位置P1のW、Y又はFで優先的に切断し(高特異性)、これより低い程度で、位置P1のL、M又はH残基で切断する。(Keil,1992)。これらの規則に対する例外は、以下のとおりである。Wが位置P1に見出され、M又はPが、同時に位置P1’に見出される場合には、切断は遮断される。さらに、位置P1’におけるプロリン残基は、位置P1に見出されるアミノ酸とは無関係に、切断をほぼ完全に遮断する。M残基が位置P1に見出される場合には、切断は、位置P1’におけるY残基の存在によって遮断される。最後に、Hが位置P1に位置する場合には、D、M又はW残基の存在も、切断を遮断する。
膜メタロエンドペプチダーゼ(NEP;中性エンドペプチダーゼ、腎臓刷子縁中性プロテイナーゼ、エンケファリナーゼ、EC3.4.24.11)は、疎水性アミノ酸残基のアミノ側でペプチドを切断する。(Connelly,JC et al.,Neutral Endopeptidase 24.11 in Human Neutrophils:Cleavage of Chemotactic Peptide,PNAS,82(24):8737−8741 (1985))。
トロンビンは、位置P1のR残基で優先的に切断する。(Keil,1992)。トロンビンの天然基質は、フィブリノーゲンである。最適な切断部位は、R残基が位置P1に存在し、Glyが位置P2及び位置P1’に存在する場合である。同様に、疎水性アミノ酸残基が位置P4及び位置P3に見出される場合には、位置P2におけるプロリン残基、位置P1におけるR残基並びに位置P1’及び位置P2’における非酸性アミノ酸残基。その天然基質であるフィブリノーゲンに対する極めて重要な残基は、P10中のD残基である。
カスパーゼは、保存されたアミノ酸配列を有する活性部位を有し、及びD残基後にペプチドを特異的に切断するシステインプロテアーゼのファミリーである。(Earnshaw WC et al.,Mammalian caspases:Structure,activation,substrates,and functions during apoptosis,Annual Review of Biochemistry,68:383−424 (1999))。
Arg−Cプロテイナーゼは、位置P1のR残基で優先的に切断する。切断の挙動は、位置P1’の残基によって、穏やかに影響を受けるに過ぎないように見受けられる(Keil,1992)。Asp−Nエンドペプチダーゼは、位置P1’のD残基との結合を特異的に切断する。(Keil,1992)。
前述の記載は単なる例示に過ぎず、当業者が本発明を実施する際に除去することに関心を抱き得るプロテアーゼ結合及び/又は切断部位に関して、当業者に利用可能な知識を網羅的に羅列したものではない。
ペプチド配列を表すために使用される「無作為化された」という用語は、(例えば、ファーディスプレイ法によって選択された)無作為な配列及び天然に存在する分子の1つ又はそれ以上の残基が、天然に存在する分子中の位置に出現しないアミノ酸残基によって置換された配列を表す。ペプチド配列を同定するための典型的な方法には、ファージディスプレイ、E.コリディスプレイ、リボソームディスプレイ、酵母を基礎としたスクリーニング、RNA−ペプチドスクリーニング、化学的スクリーニング、合理的設計、タンパク質構造分析などが含まれる。
ペプチド模倣体は、1つ又はそれ以上のアミド結合同配体を含有し、並びに天然及び非天然アミノ酸の両者を含有することができる小さなペプチド様鎖を含むことができる。このようなペプチド様ペプチド模倣体は、典型的には、分子の特性を変化させるために、既存のポリペプチド又はペプチドを修飾することから得られる。例えば、ペプチド様ペプチド模倣体は、分子の安定性又は生物学的活性を変化させるための修飾から得られ得る。これらの修飾は、天然には存在しない変化をペプチドに施すことを含む(非天然アミノ酸の取り込みなど)。あるいは、ペプチド模倣体には、ペプチド様生化学的若しくは薬理学的活性及び/又は化学的構造(立体構造など、但し、これに限定されない。)を有する非ペプチド小分子が含まれる。このようなペプチド模倣化合物の例は、BIBN4096BSである。
「薬理学的に活性な」という用語は、このようにして記載された物質が、医学的パラメータ(例えば、血圧、血液細胞数、コレステロールレベル)又は病状(例えば、癌、自己免疫疾患、神経疾患、慢性的な疼痛)に影響を与える活性を有することが決定される。従って、薬理学的に活性なペプチド又はポリペプチドは、以下に定義されている、アゴニストペプチド又は模倣的ペプチド及びアンタゴニストペプチドを含む。
「模倣ペプチド」及び「アゴニストペプチド」という用語は、それぞれ、対象のタンパク質(例えば、EPO、TPO、G−CSF)と同等の生物学的活性を有するペプチド若しくはポリペプチド又は特定の対象タンパク質と、アゴニストとして相互作用するペプチド又はポリペプチドを表す。さらに、これらの用語には、対象タンパク質の天然リガンドの効果を強化することによるなど、対象タンパク質の活性を間接的に模倣するペプチド又はポリペプチドが含まれる。例えば、本明細書の表5及び米国特許番号6,660,843(参照により、本明細書に組み込まれる。)に列記されているEPO模倣ペプチドを参照されたい。従って、「EPO模倣ペプチド」という用語は、Wrighton et al.(1996),Science 273:458−63,Naranda et al (1999),Proc.Natl.Acad.Sci.USA 96:7569−74又はEPO模倣主題を有するとして特定された表5中の他の全ての参考文献に記載されているように、同定又は誘導され得る全てのペプチド又はポリペプチドを含む。これらの参考文献の各々は、様々なペプチドライブラリーを用いて開示された手順を踏むことによって、これらの参考文献の各々に実際に開示されているペプチドとは異なるペプチド又はポリペプチドを選択可能とすることを、当業者は理解する。
「アンタゴニストペプチド」又は「阻害剤ペプチド」という用語は、対象の会合されたタンパク質の生物活性を遮断し、若しくは何らかの方法で妨害するペプチド、又は対象の会合されたタンパク質の公知のアンタゴニスト若しくは阻害剤と同等の生物活性を有するペプチドを表す。従って、「BAFF−アンタゴニストペプチド」という用語は、米国特許Appln.番号2003/0195156 A1(参照により、本明細書に組み込まれる。)に記載されているように、同定又は誘導され得るペプチドを含み、これらのペプチドは、表10に記載されている。先述の参考文献は、様々なペプチドライブラリーを用いて開示された手順を踏むことによって、先述の参考文献に実際に開示されているペプチドとは異なるペプチドを選択可能とすることを、当業者は理解する。
本発明の組成物において、単量体又は多量体Fcドメインは、Fcドメイン中の1つ又はそれ以上の「特異的に選択された」抱合部位に共有結合(又は抱合)されている少なくとも1つの付加機能部分を有する。抱合部位に関する「特異的に選択された」という用語は、使用されている抱合化学(又は化学反応)の主要産物又は誘導体が、Fcドメイン中の特異的に選択された抱合部位に存在するアミノ酸残基の側鎖を通じていることを意味する。微少な反応産物が抱合反応から生じることもあり得るが、所望であれば、又は適切であれば、これらは精製によって除去することが可能である。「トキシンペプチド」には、毒から単離することが可能な薬理学的に天然に存在する活性ペプチド又はポリペプチドの同じアミノ酸配列を有するペプチド及びポリペプチドが含まれ、天然に存在するこのような分子の修飾されたペプチド類縁体も含まれる。(例えば、Kalman et al.,ShK−Dap22,a potent Kv1.3−specific immunosuppressive polypeptide,J. Biol. Chem. 273(49):32697−707 (1998);Kem et al.,米国特許番号6,077,680;Mouhat et al.,OsK1 derivatives,WO2006/002850 A2)Chandy et al.,Analogs of SHK toxin and their uses in selective inhibition of Kv1.3 potassium channels,WO 2006/042151を参照)。ヘビ、サソリ、クモ、ハチ、カタツムリ及びイソギンチャクは、イオンチャンネル及び受容体を強力且つ選択的に標的とする小さな生物活性トキシンペプチド又は「トキシン」の豊富な源としての役割を果たすことができる毒を産生する生物の数例である。
トキシンペプチドは、通常、約20と約80アミノ酸長の間であり、2から5個のジスルフィド結合を含有し、極めてコンパクトな構造を形成する。トキシンペプチド(例えば、サソリ、イソギンチャク及びイモ貝の毒から得られる。)が単離され、イオンチャンネルに対するそれらの影響が特徴付けられている。このようなペプチドは、効力及び安定性の重大な問題に対処するために特にきわめて適している構造的骨格の相対的に少数から進化してきたように見受けられる。サソリ及びイモガイのトキシンペプチドの多くは、例えば、10から40個のアミノ酸及び最大5個のジスルフィド結合を含有し、しばしばタンパク分解に対して抵抗性の極めてコンパクトで、固定された構造(ミクロタンパク質)を形成する。コノトキシン及びサソリトキシンペプチドは、それらのジスルフィド結合及びペプチドの折り畳みに基づいて、多数のスーパーファミリーに分類することが可能である。これらの多くの溶液構造がNMR分光法によって決定されており、それらのコンパクトな構造を示し、それらのファミリー折り畳みの保存を確認している。(例えば、Tudor et al.,Ionisation behaviour and solution properties of the potassium−channel blocker ShK toxin,Eur. J. Biochem. 251(1−2):133−41(1998);Pennington et al.,Role of disulfide bonds in the structure and potassium channel blocking activity of ShK toxin,Biochem. 38(44):14549−58 (1999);Jaravine et al.,Three−dimensional structure of toxin OSKl from Orthochirus scrobiculosus scorpion venom,Biochem. 36(6):1223−32 (1997);del Rio−Portillo et al.;NMR solution structure of Cn12,a novel peptide from the Mexican scorpion Centruroides noxius with a typical beta−toxin sequence but with alpha−like physiological activity,Eur. J. Biochem. 271(12):2504−16(2004);Prochnicka−Chalufour et al.,Solution structure of discrepin,a new K+−channel blocking peptide from the alpha−KTxl5 subfamily,Biochem.45(6):1795−1804(2006))。本発明の実施が有用であり得る薬理学的に活性なトキシンペプチドの例には、ShK、OSK1、カリブドトキシン(ChTx)、カリオトキシン1(KTX1)若しくはマウロトキシン又は1つ若しくはそれ以上のアミノ酸残基において、未変性の配列から修飾された、これらの何れかのトキシンペプチド類縁体が含まれるが、これらに限定されない。他の例が本分野において公知であり、又は2006年4月17日に出願された米国特許出願番号11/406,454(発明の名称:Toxin Peptide Therapeutic Agents)(参照により、その全体が組み込まれる。)に見出すことが可能である。
「TPO模倣ペプチド」という用語は、Cwirla et al.(1997),Science 276:1696−9、米国 特許番号5,869,451及び5,932,946(これらは、参照により、本明細書に組み込まれる。);2003年9月18日に公開された米国特許出願番号2003/0176352(参照により、組み込まれる。);2003年4月17日に公開されたWO03/031589;2000年5月4日に公開されたWO 00/24770に記載されているように、同定又は誘導され得るペプチド及び表6中に示されている全てのペプチドを含む。これらの参考文献の各々は、様々なペプチドライブラリーを用いて開示された手順を踏むことによって、これらの参考文献の各々に実際に開示されているペプチドとは異なるペプチドを選択可能とすることを、当業者は理解する。
「ang−2−結合ペプチド」という用語は、2003年12月11日に公開された米国特許出願番号2003/0229023;7/17/03に公開されたWO03/057134;2003年12月25日に公開された2003/0236193(これらの各々は、参照により、本明細書に組み込まれる。)に記載されているように、同定又は誘導され得るペプチド及び表7中に示されている全てのペプチドを含む。これらの文献の各々は、様々なペプチドライブラリーを用いて開示された手順を踏むことによって、これらの参考文献の各々に実際に開示されているペプチドとは異なるペプチドを選択可能とすることを、当業者は理解する。
「NGF結合ペプチド」という用語は、2004年4月1日に公開されたWO04/026329に記載されているように同定又は誘導され得るペプチド及び表8中に示されているペプチドを含む。この参考文献は、様々なペプチドライブラリーを用いて開示された手順を踏むことによって、この参考文献に実際に開示されているペプチドとは異なるペプチドを選択可能とすることを、当業者は理解する。
「ミオスタチン結合ペプチド」という用語は、2003年12月19日に出願された米国逐次番号10/742,379(参照により、本明細書に組み込まれる。)に記載されているように、同定又は誘導され得るペプチド及び表9中に示されているペプチドを含む。これらの参考文献の各々は、様々なペプチドライブラリーを用いて開示された手順を踏むことによって、これらの参考文献の各々に実際に開示されているペプチドとは異なるペプチドを選択可能とすることを、当業者は理解する。
「PEG化されたペプチド」とは、ペプチド自体のアミノ酸残基に共有結合されるか、又はペプチドの残基に共有結合されたペプチド若しくは非ペプチドリンカー(芳香族リンカーを含むが、これに限定されない。)に共有結合されたポリエチレングリコール(PEG)部分を有するペプチド又はタンパク質を意味する。
「ポリエチレングリコール」又は「PEG」とは、カップリング剤あり若しくはなしの、又はカップリング若しくは活性化部分での(例えば、アルデヒド、ヒドロキシスクシンイミジル、ヒドラジド、チオール、トリフラート、トレシラート、アジリジン、オキシラン、オルトピリジルジスルフィド)、ビニルスルホン、ヨードアセトアミド又はマレイミド部分での誘導体化あり若しくはなしの、ポリアルキレングリコール化合物又はその誘導体を意味する。本発明に従えば、有用なPEGには、実質的に直線の、直鎖PEG、分岐PEG又は樹状PEGが含まれる。(例えば、Merrill,米国特許第5,171,264号;Harris et al.,Multiarmed,monofunctional,polymer for coupling to molecules and surfaces,米国特許第5,932,462号;Shen,N−maleimidyl polymer derivatives,米国特許第6,602,498号を参照)。
さらに、本発明の化合物の生理的に許容される塩も、本発明に包含される。「生理的に許容される」塩とは、医薬として許容されることが公知であるか、又は後に発見されるすべての塩を意味する。幾つかの例は、酢酸塩、トリフルオロ酢酸塩、塩化水素酸塩及び臭化水素酸塩などのハロゲン化水素、硫酸塩、クエン酸塩、マレイン酸塩、酒石酸塩、グリコール酸塩、グルコン酸塩、コハク酸塩、メシル酸塩、ベシル酸塩及びシュウ酸塩である。
一般的な方法
本発明は、Fcドメイン配列の少なくとも1つの内部抱合部位を選択することを含む、薬理学的に活性な化合物を調製する方法に関する。抱合部位は、抱合部位に位置するアミノ酸残基の側鎖を通じて、所定の抱合化学による付加機能部分の抱合に適していなければならない。本発明に従って、Fcへの高度に選択的な部位特異的抱合を達成するには、多岐にわたる設計基準を検討する必要がある。まず、抱合対、すなわち、目的の追加機能部分(又は複数の部分)及び好ましい抱合又はカップリング化学を確定し、又は予め決定しなければならない。タンパク質、ペプチド、ポリマー又は他の非ペプチド有機部分(例えば、「小分子」)など(但し、これらに限定されない)の機能部分は、本分野で公知の異なる様々な抱合化学を通じて、選択された抱合部位へ抱合又は結合され得る。例えば、Fcドメイン上の接近可能なシステインチオールを標的とする、マレイミドで活性化された抱合対は一実施形態であるが、本発明に従って、Fcドメイン配列中の標準又は非標準、例えば、非天然アミノ酸の側鎖を標的とする多数の抱合又はカップリング化学を使用することが可能である。
新規及び特異的に反応性を有する側鎖官能基を提示するタンパク質を加工するために、特異的に誘導化されたペプチド、ポリマー、小分子又は他の因子に、本発明に従って、化学選択的な抱合を施すための化学には、銅(I)によって触媒されるアジド−アルキン[3+2]双極性環付加、Staudinger連結、他のアシル転移法(S→N;X→N)、オキシム化、ヒドラゾン結合形成及び水溶性パラジウム触媒を用いたクロスカップリングなどの他の適切な有機化学反応が含まれる。(例えば、Bong et al.,Chemoselective Pd(0)−catalyzed peptide coupling in water,Organic Letters 3(16):2509−l1(2001);Dibowski et al.,Bioconjugation of peptides by palladium−catalyzed C−C cross−coupling in water,Angew. Chem. Int. Ed. 37(4):476−78 (1998);DeVasher et al.,Aqueous−phase,palladium−catalyzed cross−coupling of aryl bromides under mild conditions,using water−soluble,sterically demanding alkylphosphines,J. Org. Chem. 69:7919−27(2004);Shaugnessy et al.,J.Org. Chem,2003,68,6161−611 A;Prescher,JA and Bertozzi CR,Chemistry in living system,Nature Chemical Biology 1(1);13−21 (2005))。幾つかの有用な抱合化学が、下表1Bに示されている。
Figure 2009504164
上述のように、Fcドメインへの抱合(又は共有結合)は、抱合部位のアミノ酸残基、例えばシステイン残基(但し、これに限定されない。)の側鎖を通じて行われる。選択された内部抱合部位のアミノ酸残基(例えば、システイン残基)は、未変性のFcドメイン配列中の同じアミノ酸残基位置を占有するものであり得、又はアミノ酸残基は、置換若しくは挿入によって、Fcドメイン配列中に加工することが可能である。このようなアミノ酸残基は、L又はD立体化学(LでもDでもないGlyを除く。)の何れかを有することが可能であり、本発明のポリペプチド、ペプチド及び組成物は、立体化学の組み合わせを含むことが可能である。しかしながら、L立体化学が好ましい。本発明は、アミノ酸のアミノ末端配列からカルボキシ末端配列が逆転している逆転分子も提供する。例えば、正常な配列X−X−Xを有する分子の逆転は、X−X−Xである。本発明は、上述のように、アミノ酸のアミノ末端からカルボキシ末端配列が逆転し、及び、通常、「L」鏡像異性体である残基が「D」立体異性体形態へと変化されているレトロ逆転分子も提供する。
本明細書に記載されている、20の標準アミノ酸及び他の非標準アミノ酸(非天然アミノ酸など)の立体異性体(例えば、Dアミノ酸)も、本発明の組成物のある種の実施形態のポリペプチド又はペプチド部分に対する適切な成分であり得る。
本発明の方法及び組成物の幾つかの実施形態において、抱合部位として特に有用であり得る非天然アミノ酸残基の他の例には、アジド含有アミノ酸残基、例えば、アジドホモアラニン、p−アジド−フェニルアラニン;ケト含有アミノ酸残基、例えば、p−アセチル−フェニルアラニン;アルキン含有アミノ酸残基、例えば、p−エチニルフェニルアラニン、ホモプロパルギルグリシン、p−(プロプ−2−イニル)−チロシン;アルキン含有アミノ酸残基、例えば、ホモアリルグリシン;ハロゲン化アリール含有アミノ酸残基、例えば、p−ヨードフェニルアラニン、p−ブロモフェニルアラニン;及び1,2−アミノチオール含有アミノ酸残基が含まれる。
非標準アミノ酸残基は、アミノ酸置換又は挿入によって取り込むことが可能である。非標準アミノ酸残基は、組換え的に発現する細胞などの生物学的系での合成によるより、むしろ、化学的ペプチド合成によってペプチド中に取り込むことが可能であり、あるいは、当業者は、組換え的に発現している細胞を使用するタンパク質工学の公知の技術を使用することが可能である。(例えば、Link et al.,Non−canonical amino acids in protein engineering,Current Opinion in Biotechnology,14(6):603−609 (2003);Schultz et al.,In vivo incorporation of unnatural amino acids,米国 特許番号7,045,337を参照)。
総Fc配列中での抱合部位の配置の選択は、本発明に従って内部抱合部位を選択する別の重要な側面である。Fc表面上の曝露されたアミノ酸残基の何れも、又はFcCH2若しくはCH3ループ領域若しくはサブドメインの何れかは、有用な抱合部位である可能性を秘めており(図1)、Fcドメイン配列の選択された抱合部位に既に存在していなければ、部位選択的カップリングのために、システイン又は幾つかの他の反応性アミノ酸へ変異させることが可能である。しかしながら、このアプローチは、融合対の活性を擾乱し、又は加工された変異の反応性を限定し得る潜在的な立体的拘束を考慮に入れていない。例えば、完全に溶媒に曝露されるように加工されたシステインは、精製の間に酸化された状態となり得、抱合のためのチオールが殆ど又は全く残存しなくなる。さらに、抱合のために導入された変異は、それがシステインであれ、又は他の何れのアミノ酸であれ、Fc構造を不安定化させるべきでなく、又はFc類縁体の発現若しくは回収率を妨害すべきでない。最後に、原型状態のFcドメインの場合、選択された抱合部位は、存在する場合、Fc二量体界面に対してアロステリックであるべきである。また、幾つかの治療的適用は、Fc受容体(FcRn)界面に対して遠位の抱合部位を維持することによってさらに有益となり得る。
本発明において、免疫グロブリンFc表面構造の詳細な局所的調査が記載されており、これは、タンパク質、ペプチド、ポリマー又は他の小分子を化学的にカップリングするのに適切な可能性がある抱合部位に相当する溶媒曝露されたアミノ酸を特定する(図1)。この分析において、溶媒に曝露された親水性残基の全てが、抱合に適していると考えられるわけではなかった。実際、可能性のある115のうち僅か36残基が、FcRn結合及び二量体界面とのそれらの併置並びにその他の局在化された立体的制約に基づいて選択された。Fc構造的ループ候補領域(図2、太字)の全てをマッピングするために、利用可能なFcドメイン結晶構造、それらの受容体及び多数のFc配列アラインメントを用いて、潜在的抱合部位のリストをさらに精緻化した。これらのループ領域内の置換に最も適した具体的な残基は、相同性モデリング及び溶媒の接近可能性によって特定された(図2、下線部が付されている。)。最後に、これらの潜在的部位の各々は、FcRn及び二量体界面に対するそれらの併置、種間及びイソタイプ相同性並びにFc二次構造の中心的要素における当該部位の近接性及び関与に基づいて順位を付けた(表2)。Fcループ領域を特定し、挿入耐性変異部位を予想するための構造をベースとした相同性モデリングを用いた本アプローチは、2004年9月24日に出願されたAmgenの特許出願米国出願番号60/612,680に記載されているように、治療的ペプチド挿入を用いて、以前に有効性が確認されている。(WO2006/036834参照)本研究に基づいて、最も好ましい変異部位は、Thr140、Asn78及びGlu50(図2、引用されているアミノ酸残基位置は、基準配列である配列番号599に関する。)である。
図1において強調表示されている溶媒曝露された表面残基から選択される好ましい抱合部位を、太字表記のループ領域候補及びこれらのループ内の下線が付された好ましい抱合部位(図2)と比較するために、図3に示されているように、2つの配列を、ヒトIgG1Fcドメインに併置し、マッピングした。ここに、潜在的抱合部位を選択するための表面曝露モデルとループモデルの間に、極めて一貫した一致が現れる。明らかに、これらの例は、免疫グロブリンFcドメインの詳細な構造分析及び比較を通じて、配列の単純な疎水的マップからは容易に明らかでない潜在的抱合部位の実験的に管理可能な数を特定することが可能である。
カップリングのための好ましい変異の別のサブセットは、効率的な抱合のために遊離チオール官能基が保持されなければならないシステイン類縁体の使用について具体的に述べる。この戦略は、システイン変異が、ループ領域ではなく、二次構造の比較的堅固な要素中に加工されるべきこと、及びシステインチオールを酸化から保護するのを助けるために、タンパク質表面上のポケット内に隣接され、最小限の溶媒曝露を与えるべきことを仮定する。この戦略は、米国特許番号6,420,339において、効果的に実証されている。このアプローチ下で、システイン変異に対する最も好ましい残基には、ヒトFc配列のSer196、Gln143、Leu139及びSer145(図4)が含まれるが、これらに限定されるものではなく、記載されている位置は、配列番号559の基準配列に対するものである。
本発明者らは、これらの潜在的抱合部位の何れもが、タンパク質、ペプチド、ポリマー又はその他の小分子をカップリングするための適切な基質を提供するために、完全長免疫グロブリンFcドメインを必要としないことを、本発明の一部としてさらに想定している。実際、本発明によって認識された潜在的抱合部位をなお含むFcのあらゆる末端切断を、抱合のために使用することが可能である。例えば、約9Kdより大きなFcのCH2サブドメイン又はCH3サブドメインは、本発明において、有用な「Fcドメイン」であり得る。従って、本発明は、CH2又はCH3ループ領域又はサブドメインなどの単離されたFc末端切断を含む。さらに、「免疫グロブリン折り畳み」の高度に保存された三次元構造に鑑みれば、配列のアラインメントによって、他のIgFcイソタイプ、末端切断及びサブドメイン中に、均等な抱合部位を容易に推定することが可能であり、従って、均等な抱合部位は、本発明に含まれる。
表2は、ヒトFc表面残基を示している(データ源として、Protein Databaseファイル1FC1を使用)(PDBファイルからのS239は、配列番号600の基準配列S19及び配列番号599の基準配列のS20に対応する。K246は、配列番号600のK26及び配列番号599のK27に対応するなど)。
Figure 2009504164
下表3は、ヒトIgG1Fcドメインの予想されるループ領域中の変異又は修飾ための優先的部位を示す。ここでは、アミノ酸残基位置は、基準配列である配列番号599に関して付番されている。
Figure 2009504164
要約すると、本明細書は、免疫グロブリンFcの表面上に有用な抱合部位を同定するための体系的アプローチを詳述し、本明細書に記載されている全ての変異部位を含む。具体的な抱合部位の同定は、これらの発明者らによって開発された構造/機能基準の詳細な組に対する構造及び配列データの応用から得られる。
本発明の化合物の構造
Fcドメイン。本発明の組成物は、少なくとも1つのFcドメイン単量体の存在を必要とするが、多量体Fc実施形態(例えば、Fcドメイン二量体、三量体、四量体、五量体など)も好ましい。抗体中に含まれるFcドメインのように、未変性のFc及びFcバリアントの両方が、本発明の範囲内での使用のための適切なFcドメインである。未変性のFcは、サルベージ受容体への結合が維持される限り、本発明に従う、Fcバリアントを形成するように広く修飾することができる。例えば、WO97/34631及びWO96/34278を参照されたい。幾つかの有用な実施形態において、融合分子など、本発明の分子によって必要とされない構造的特徴又は機能的活性を提供する未変性Fcの1つ又はそれ以上の部位を除去することが可能である。例えば、アミノ酸残基を置換若しくは欠失させ、部位中に残基を挿入し、又は部位を含有する部分を末端切断させることによって、これらの部位を除去し得る。挿入された又は置換された残基は、ペプチド模倣体又はDアミノ酸などの変化されたアミノ酸でもあり得る。Fcバリアントは、多数の理由のために望ましいことがあり、これらの幾つかが以下に記載されている。
典型的なFcバリアントには、以下の分子及び配列が含まれる。
1.ジスルフィド結合の形成に関与する部位が除去されている。このような除去は、本発明の分子を作製するために使用される宿主細胞中に存在する他のシステイン含有タンパク質との反応を回避し得る。この目的のために、N末端のシステイン含有セグメントは末端切断させることができ、又はシステイン残基は欠失されるか、若しくは他のアミノ酸(例えば、アラニル、セリル)で置換することができる。例えば、N末端セグメントを末端切断し(配列番号599又は配列番号600の基準配列の概ね最初の20アミノ酸残基までの末端切断)又は配列番号599の7位及び10位(配列番号600の6位及び9位)のシステイン残基を欠失若しくは置換し得る。システイン残基が除去されている場合でさえ、一本鎖Fcドメインは、非共有的に互いに結合された二量体Fcドメインをなお形成することができる。
2.未変性のFcは、選択された宿主細胞とより適合性があるように修飾される。例えば、プロリンイミノペプチダーゼなどの、E.コリ中の消化酵素によって認識され得る典型的な未変性のFcのN末端に近いPA配列を除去し得る。分子が、E.コリなどの細菌細胞中で組み換え的に発現されている場合には特に、N末端メチオニン残基も付加し得る。基準配列である配列番号599(図2)のFcドメインは、配列番号600のN末端にメチオニンが付加されているこのようなFcバリアントである。
3.未変性のFcのN末端の一部は、選択された宿主細胞中で発現されたときにN末端の不均一性を防ぐために除去される。この目的のために、N末端の最初の20アミノ酸残基、特に基準配列である配列番号600の位置1、2、3、4及び5に対応するものの何れか又は全部を欠失させ得る。
4.1つ又はそれ以上のグリコシル化部位が除去される。典型的にグリコシル化される残基(例えば、アスパラギン)は、細胞溶解応答を付与し得る。このような残基は、欠失させるか、又はグリコシル化されない残基(例えば、アラニン)で置換し得る。
5.C1q結合部位などの補体との相互作用に関与する部位が除去される。例えば、ヒトIgG1のEKK配列を欠失又は置換し得る。補体の動員は、本発明の分子にとって有利でない場合があり得、このようなFcバリアントを用いて回避し得る。
6.サルベージ受容体以外のFc受容体への結合に影響を与える部位が除去される。未変性のFcは、本発明の融合分子に対して必要とされないある種の白血球を妨害するための部位を有することがあり、従って、除去され得る。
7.ADCC部位が除去される。ADCC部位は、本分野において公知である。例えば、IgG1中のADCC部位に関して「Molec.Immunol.29(5):633−9(1992)」を参照。これらの部位も、本発明の融合分子にとって不要であり、従って、除去することが可能である。
8.未変性のFcが非ヒト抗体に由来する場合には、未変性のFcはヒト化され得る。典型的には、未変性のFcをヒト化するために、ヒトの未変性Fc中に通常見出される残基で、非ヒト未変性Fc中の選択された残基を置換する。抗体のヒト化のための技術は、本分野において周知である。
好ましいFcバリアントには、以下のものが含まれる。基準配列である配列番号599(図2)では、15位のロイシンはグルタミン酸で、99位のグルタミン酸はアラニンで、並びに101位及び103位のリジンはアラニンで置換され得る。さらに、1つ又はそれ以上のチロシン残基は、フェニルアラニン残基によって置換することが可能である。幾つかの好ましい実施形態において、Fcドメインは、配列番号603のアミノ酸配列を含むIgG1Fcドメインであり、
Figure 2009504164
、1つ又はそれ以上の特異的に選択された抱合部位が、
Figure 2009504164
からなる群から選択されるアミノ酸配列を含むループ領域中に含有されるアミノ酸残基の位置から選択される。
本発明に従って調製された組成物において、少なくとも1つの追加機能部位は、本明細書に記載されているように選択されたアミノ酸残基側鎖を含む特異的に選択された抱合部位を通じて、単量体又は多量体Fcドメインへ共有結合されている。場合によって、ポリペプチド、ペプチド、ペプチド模倣部分又は非ペプチド有機部分などのその他の部分は、FcドメインのN末端を通じて(すなわち、αアミノ部位を介して)又はC末端を通じて(すなわち、αカルボキシ部位を介して)、Fcドメインに付着させることが可能である。
本発明の分子のある実施形態は、以下の式Iによって記載され得る。
Figure 2009504164
(Fは、単量体又は多量体Fcドメインの単量体であり;
は、Fのα−アミノ部位を通じて、FのN末端に共有結合されており;
は、Fのα−カルボキシ部位を通じて、FのC末端に共有結合されており;
は、図1中の下線が付された残基の位置、図2中の太字の残基の位置、図3中の強調された残基の位置、図3中の下線が付された残基の位置並びにLeu139、Gln143、Ser145及びSer196からなる群から選択されるFc部位における置換によって、Fcドメインに付加されたシステイン残基、又はg>1であれば、これらの要素のあらゆる組み合わせからなる群から選択される、F中の1つ又はそれ以上の特異的に選択された抱合部位に共有結合されており;
、X及びXは、各々独立に、−(L)c−P、−(L−P、−(L−P−(L−P、−(L−P−(L−P−(L−P及び−(L−P−(L−P−(L−P−(L−Pから選択され;
、P、P、P及びPが、各々独立に、
i)医薬として許容されるポリマー又はデキストラン;
ii)薬理学的に活性なポリペプチド、ペプチド、ペプチド模倣体又は非ペプチド有機部分;
iii)放射性同位体、酵素、ビオチン部分、蛍光色素分子又は発色団;及び
iv)固定化された基質(但し、2個以上の付加機能的部分を含む鎖中において、前記固定化された基質は、Fから最も離れた部分であり、及び前記鎖中には、最大1個の固定化された基質が存在し得る。)
からなる群から選択され;
、L、L及びLは、各々独立に、リンカーであり;
a、b、c、d、e及びfは、各々独立に、0又は1であり;並びに
gは、1、2、3又は4である。)
当業者は、2以上の追加機能部分(X)をFcドメインに付着させることが可能であること、及び複数のX置換基が同一又は別異であり得ること;例えば、同一又は別異のP機能部分(すなわち、ある式中のPは、他の何れのP、P、P又はPとも同一であり、又は異なり得る。)、同じペプチド配列に付着された異なるリンカーを含むなど。同様に、X及びXは、同一、別異又は不存在であり得(すなわち、a及び/又はb=0)、整数cからfは、X、X及びXに対して異なり得る。
従って、式Iの化合物は、以下の式(II)から(XXVIII)の本発明の化合物の典型的な実施形態を包含するが、これらに限定されるものではない。
Figure 2009504164
及びこの多量体(a=1、b=0、Fは、X中に含まれるポリペプチド又はペプチドのC末端に付着され、及びXは、F中の特異的に選択された内部抱合部位を通じて付着されている。);
Figure 2009504164
及びこの多量体(a=0、b=1、Fは、X中に含まれるポリペプチド又はペプチドのN末端に付着され、及びXは、F中の特異的に選択された内部抱合部位を通じて付着されている。);
Figure 2009504164
及びこの多量体(a=0、b=1、Fは、−(L−P中に含まれるポリペプチド又はペプチドPのN末端を通じて付着され、及び−(L−PEGは、F中の特異的に選択された内部抱合部位を通じて付着されている。);
Figure 2009504164
及びこの多量体(a=0、b=1、Fは、−(L−P−(L−P中に含まれるポリペプチド又はペプチドPのN末端を通じて付着され、及び−(L−PEGは、F中の特異的に選択された内部抱合部位を通じて付着されている。);
Figure 2009504164
及びこの多量体(a=0、b=1、Fは、−(L−P中に含まれるポリペプチド又はペプチドPのN末端を通じて付着され、及び−(L−PEGは、F中の特異的に選択された内部抱合部位を通じて付着されている。);
Figure 2009504164
及びこの多量体(a=0、b=1、Fは、−(L−P中に含まれるポリペプチド又はペプチドPのN末端を通じて付着され、及び−(L−Pは、F中の特異的に選択された内部抱合部位を通じて付着されている。);
Figure 2009504164
及びこの多量体(a=0、b=1、Fは、−(L−P中に含まれるポリペプチド又はペプチドPのN末端を通じて付着され、及び−(L−P−(L−Pは、F中の特異的に選択された内部抱合部位を通じて付着されている。);
Figure 2009504164
及びこの多量体(a=0、b=1、g=2、Fは、−(L−P中に含まれるポリペプチド又はペプチドPのN末端を通じて付着され、及び−(L−PEG及び−(L−Pは、各々独立に、F中の特異的に選択された内部抱合部位を通じて付着されている。);
Figure 2009504164
及びこの多量体(a=0、b=1、g=2、Fは、−(L−P中に含まれるポリペプチド又はペプチドPのN末端を通じて付着され、並びに−(L−PEG及び−(L−P−(L−Pは、各々独立に、F中の特異的に選択された内部抱合部位を通じて付着されている。);
Figure 2009504164
及びこの多量体(a=0、b=1、Fは、ポリペプチド又はペプチド−PのN末端に付着され、並びに−(L−PEG及び−(L−P−(L−Pは、各々独立に、F中の特異的に選択された内部抱合部位を通じて付着されている。);
Figure 2009504164
及びこの多量体(a=1、b=0、Fは、−(L−P中に含まれるポリペプチド又はペプチドPのC末端を通じて付着され、及び−(L−PEGは、F中の特異的に選択された内部抱合部位を通じて付着されている。);
Figure 2009504164
及びこの多量体(a=1、b=0、Fは、−(L−P−(L−P中に含まれるポリペプチド又はペプチドPのC末端を通じて付着され、及び−(L−PEGは、F中の特異的に選択された内部抱合部位を通じて付着されている。);
Figure 2009504164
及びこの多量体(a=1、b=0、Fは、−(L−P中に含まれるポリペプチド又はペプチドPのC末端を通じて付着され、及び−(L−PEGは、F中の特異的に選択された内部抱合部位を通じて付着されている。);
Figure 2009504164
及びこの多量体(a=1、b=0、Fは、−(L−P中に含まれるポリペプチド又はペプチドPのC末端を通じて付着され、及び−(L−Pは、F中の特異的に選択された内部抱合部位を通じて付着されている。);
Figure 2009504164
及びこの多量体(a=1、b=0、Fは、−(L−P中に含まれるポリペプチド又はペプチドPのC末端を通じて付着され、及び−(L−P−(L−Pは、F中の特異的に選択された内部抱合部位を通じて付着されている。);
Figure 2009504164
及びこの多量体(a=0、b=1、g=2、Fは、−(L−P中に含まれるポリペプチド又はペプチドPのC末端を通じて付着され、及び−(L−PEG及び(L−Pは、各々独立に、F中の特異的に選択された内部抱合部位を通じて付着されている。);
Figure 2009504164
及びこの多量体(a=1、b=0、g=2、Fは、ポリペプチド又はペプチドPのC末端に付着され、並びに−(L−PEG及び−(L−P−(L )−Pは、各々独立に、F中の特異的に選択された内部抱合部位を通じて付着されている。);
Figure 2009504164
及びこの多量体(a=1、b=0、g=2、Fは、−(L−P中に含まれるポリペプチド又はペプチドPのC末端を通じて付着され、並びに−(L−PEG及び−(L−P−(L−Pは、各々独立に、F中の特異的に選択された内部抱合部位を通じて付着されている。);
Figure 2009504164
及びこの多量体(a=1、b=1、P−(L−F−(L−Pは、ポリペプチド又はペプチドPのN末端からポリペプチド又はペプチドPのC末端へと書かれているように付着され、及び−(L−PEGは、F中の特異的に選択された内部抱合部位を通じて付着されている。);
Figure 2009504164
及びこの多量体(a=1、b=1、c=1、P−(L−F−(L−P−(L−Pは、ポリペプチド又はペプチドPのN末端からポリペプチド又はペプチドP(PでなくPがポリペプチド又はペプチドである場合)又はP(P及びPがともに、ポリペプチド又はペプチドである場合)のC末端へと書かれているように付着され、及び−(L−PEGは、F中の特異的に選択された内部抱合部位を通じて付着されている。);
Figure 2009504164
及びこの多量体(a=1、b=1、P−F−(L−P−(L−Pは、ポリペプチド又はペプチドPのN末端からポリペプチド又はペプチドP(PでなくPがポリペプチド又はペプチドである場合)又はP(P及びPがともに、ポリペプチド又はペプチドである場合)のC末端へと書かれているように付着され、及び−(L−PEGは、F中の特異的に選択された内部抱合部位を通じて付着されている。);
Figure 2009504164
及びこの多量体(a=1、b=1、c=1、P−(L−F−(L−Pは、ポリペプチド又はペプチドPのN末端からポリペプチド又はペプチドPのC末端へと書かれているように付着され、及び−(L−PEGは、F中の特異的に選択された内部抱合部位を通じて付着されている。);
Figure 2009504164
及びこの多量体(a=1、b=1、c=1、P−(L−F−(L−Pは、ポリペプチド又はペプチドPのN末端からポリペプチド又はペプチドPのC末端へと書かれているように付着され、及び−(L−Pは、F中の特異的に選択された内部抱合部位を通じて付着されている。);
Figure 2009504164
及びこの多量体(a=1、b=1、c=1、P−(L−F−(L−Pは、ポリペプチド又はペプチドPのN末端からポリペプチド又はペプチドPのC末端へと書かれているように付着され、及び−(L−P−(L )−Pは、F中の特異的に選択された内部抱合部位を通じて付着されている。);
Figure 2009504164
及びこの多量体(a=1、b=1、c=1、P−(L−F−(L−Pは、ポリペプチド又はペプチドPのN末端からポリペプチド又はペプチドPのC末端へと書かれているように付着され、並びに−(L−PEG及び−(L−Pは、各々独立に、F中の特異的に選択された内部抱合部位を通じて付着されている。);
Figure 2009504164
及びこの多量体(a=1、b=1、c=1、P−(L−F−(L−Pは、ポリペプチド又はペプチドPのN末端からポリペプチド又はペプチドPのC末端へと書かれているように付着され、並びに−(L−PEG及び−(L−P−(L )−Pは、各々独立に、F中の特異的に選択された内部抱合部位を通じて付着されている。);
Figure 2009504164
及びこの多量体(a=1、b=1、c=1、P−(L−F−(L−Pは、ポリペプチド又はペプチドPのN末端からポリペプチド又はペプチドPのC末端へと書かれているように付着され、並びに第二の−(L−P及び−(L−P−(L−Pは、各々独立に、F中の特異的に選択された内部抱合部位を通じて付着されている。)。
本発明の別の実施形態において、組成物は、Fcドメイン中の1つ又はそれ以上の特異的に選択された抱合部位を通じて、抗体のFcドメインに共有結合されている少なくとも1つの付加機能部分(X)を含む修飾された抗体である。抱合部位は、図1中の下線が付された残基の位置、図2中の太字のアミノ酸残基の位置、図3中の強調表示された残基の位置、図3中の下線が付された残基の位置、又はLeu139、Gln143、Ser145及びSer196からなる群から選択されるFc部位における置換によって、Fcドメインに付加されたシステイン残基、又は2以上のXが存在すれば、これらの要素のあらゆる組み合わせから選択される。Xは、−(L−P、−(L−P、−(L−P−(L−P、−(L−P−(L−P−(L−P及び−(L−P−(L−P−(L−P−(L−Pから選択され;
、P、P、P及びPは、各々独立に、
i)医薬として許容されるポリマー又はデキストラン;
ii)薬理学的に活性なポリペプチド、ペプチド、ペプチド模倣体又は非ペプチド有機部分;
iii)放射性同位体、酵素、ビオチン部分、蛍光色素分子又は発色団;及び
iv)固定化された基質(但し、2個以上の付加機能的部分を含む鎖中において、前記固定化された基質は、Fcドメインから最も離れた部分であり、及び前記鎖中には、最大1個の固定化された基質が存在し得る。)
からなる群から選択され;
、L、L及びLは、各々独立に、リンカーであり;
a、b、c、d、e及びfは、各々独立に、0又は1である。
追加機能部分(X
ここで、本発明に従ってFcドメインへ抱合することが可能な追加機能部分の幾つかの実施形態(すなわち、P、P、P、P、P)を、さらに詳細に例示する。
ポリペプチド又はペプチド。1つ又はそれ以上の追加機能部分が、本発明のFcドメイン分子に抱合される。このような追加機能部分は、サルベージ受容体に結合することが可能な、ポリペプチド、ペプチド、抗体、抗体断片、(又は非ペプチド有機分子「小分子」、例えば、ペプチド模倣化合物)が含まれ得る。例えば、1998年4月14日にPrestaらに付与された米国特許第5,739,277号に記載されているようなポリペプチドを、機能的部分として使用することが可能である。目的のペプチドは、FcRnサルベージ受容体への結合について、ファージディスプレイによって選択することも可能である。このようなサルベージ受容体結合化合物も、本発明における「機能的部分」の意味の中に含まれる。このような機能的部分は、例えば、(例えば、プロテアーゼによって認識される配列を避けることによって)増加した半減期のために選択されるべきであり、及び(例えば、抗体のヒト化で発見されるように、非免疫原性配列を優先することによって)減少した免疫原性について選択されるべきである。
他の実施形態において、様々な他のペプチド又はポリペプチドを、本発明に関連する追加機能部分として使用することが可能である。使用可能な典型的なポリペプチドには、本明細書の上記表1において、融合対として挙げられているポリペプチドが含まれる。好ましいポリペプチドは、治療的な有用性を有しており、ヒトタンパク質アナキンラ、sTNF−R2、sTNF−R1、CTLA4、OPG、GDNF、OPG、GDNF、PTH断片、グルカゴン断片、GLP−1などが含まれる。従って、好ましいポリペプチド配列は、以下のsTNF−R2配列である。
Figure 2009504164
本発明に従って、Fcドメイン中の選択された部位を通じて、PEGなどの追加機能部分を付加することによって、このようなポリペプチドを含むFc融合タンパク質を修飾し得る。このようにして、例えば、エタネルセプトのFcドメイン中の選択された部位を通じてPEG分子が付着されたエタネルセプトのPEG化された誘導体は、本発明の範囲に属する。このような分子は、P−(L−Fがエタネルセプトをコードする上式XIVによって記載することが可能である。(Pは、
Figure 2009504164
Figure 2009504164
Figure 2009504164
であり、又は、(L−PEG置換基への連結を可能とするために1若しくはそれ以上の修飾された残基を有する、エタネルセプト配列に基づく分子である。
また、本発明に従い、ペプチド又は追加ポリペプチド機能部分は、Fcドメイン中の選択された部位を通じて連結することが可能である。あるいは、ポリペプチド−fc融合タンパク質は、ペプチド又は直列二量体、三量体若しくは四量体(すなわち、−(L)c−P、−(L−P−(L−P、−(L−P−(L−P−(L−P及び−(L−P−(L−P−(L−P−(L−P)に連結することが可能である。ペプチドは、選択された内部Fc部位を通じて、又は融合タンパク質の利用可能なN末端若しくはC末端に連結することが可能である。このようにして、本発明は、例えば、BAFF結合ペプチド二量体(本明細書の下表10参照)、PEG部分又は両者を含むエタネルセプト誘導体を包含する。このような分子では、例えば、構造は、Pが配列番号617であり、P及びPがLPGCKWDLLIKQWVCDPL(配列番号514)などのBAFF結合ペプチドである上式XXIに従い得る。
ペプチド又はポリペプチドのあらゆる数を、本発明に関連して使用することが可能である。幾つかの実施形態において、ペプチド又はポリペプチドは、アンギオポエチン−2(ang−2)、ミオスタチン、神経成長因子(NGF)、腫瘍壊死因子(TNF)、B細胞活性化因子(BAFF、TALL−1とも称される)に結合し、又はEPO、TPO若しくはG−CSFの活性を模倣する。腫瘍ホーミングペプチド、膜輸送ペプチドなどの標的化ペプチドも興味深い。ペプチド又はポリペプチドのこれらのクラスは全て、本明細書及びその他の参考文献に引用されている参考文献中に記載されている方法によって発見することが可能である。
上述のように、本発明において使用するためのペプチドを作製する上で、ファージディスプレイが有用である。任意の遺伝子産物の任意の部位に対してペプチドリガンドを同定するために、ランダムペプチドのライブラリーからの親和性選択を使用できることが記載されている。Dedman et al.(1993),J.Biol.Chem.268:23025−30。ファージディスプレイは、細胞表面受容体又は直鎖エピトープを有する何れかのタンパク質としてのこのような対象タンパク質に結合するペプチドを同定するために特に極めて適している。Wilson et al.(1998),Can.J.Microbiol.44:313−29;Kay et al.(1998),Drug Disc.Today 3:370−8。このようなタンパク質は、「Herz et al.(1997),J.Receptor & Signal Transduction Res.17(5):671−776」(参照により、本明細書に組み込まれる。)に詳しく概説されている。このような目的のタンパク質は、本発明において使用するのに好ましい。
ペプチドの特に好ましい群は、サイトカイン受容体に結合するものである。サイトカインは、最近、それらの受容体コードに従って分類された。Inglot(1997),Archivum Immunologiae et Therapiae Experimentalis 45:353−7(参照により、本明細書に組み込まれる。)を参照。これらの受容体のうち、最も好ましいのは、CKR(表4中のファミリーI)である。受容体の分類は、表4に示されている。
Figure 2009504164
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本発明におけるペプチド生成に対する標的として興味深い具体的なタンパク質には、以下のものが含まれるが、これらに限定されない。
αvβ3
αVβ1
Ang−2
BAFF/TALL−1
B7
B7RP1
CRP1
カルシトニン
CD28
CETP
cMet
補体因子B
C4b
CTLA4
グルカゴン
グルカゴン受容体
LIPG
MPL
ミオスタチン
腫瘍細胞上に優先的に発現される分子のスプライスバリアント;例えば、CD44、CD30
ムチン及びルイスY表面糖タンパク質のグリコシル化されていないバリアント
CD19、CD20、CD33、CD45
前立腺特異的膜抗原及び前立腺特異的細胞抗原
マトリックスメタロプロテイナーゼ(MMP)(分泌及び膜結合型(例えば、MMP−9)の両方)
カテプシン
アンギオポエチン−2
TIE−2受容体
ヘパラナーゼ
ウロキナーゼプラスミノーゲン活性化因子(UPA)、UPA受容体
副甲状腺ホルモン(PTH)、副甲状腺ホルモン関連タンパク質(PTHrP)、PTH−RI、PTH−RII
Her2
Her3
インシュリン
本発明における典型的なペプチドは、米国特許番号6,660,843(参照により、本明細書に組み込まれる。)の表4から20に示されている。さらなる好ましいペプチドが、2003年12月11日に公開された米国2003/0229023;2003年6月17日に公開されたWO03/057134;2003年12月25日に公開された米国2003/0236193;2000年5月4日に公開されたWO00/24770;2003年9月18日に公開された米国2003/0176352;2003年4月17日に公開されたWO03/031589;2003年9月18日に出願された米国逐次番号10/666,480;2004年4月1日公開されたWO04/026329;2003年12月19日に出願された米国逐次番号10/742,379;2003年12月19日に出願されたPCT/US03/40781(これらの各々は、参照により、本明細書に組み込まれる。)に記載されている。このようなペプチドは、本分野において開示されている方法によって調製することが可能である。
幾つかの好ましいペプチド及びポリペプチドのアミノ酸配列が、下表5から10に記載されている。一文字アミノ酸略号が使用されている。これらのペプチドの何れも、リンカーを用いて又は用いずに、直列に(すなわち、連続的に)連結することが可能である。システイン残基を含有するペプチドは何れも、別のCys含有ペプチド又はタンパク質を用いて架橋され得る。2以上のCys残基を有するペプチドは全て、ペプチド内ジスルフィド結合も形成し得る。これらのペプチドの何れもが、本明細書に記載されているように誘導化することが可能である。別段の記載がなければ、全てのペプチドは、ペプチド結合を通じて連結される。
Figure 2009504164
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表5から10に記されているアミノ酸配列を有するペプチド及びポリペプチドに加えて、本発明において有用であり得るポリペプチドには、以下のアミノ酸配列を有するAng−2結合ポリペプチド:
Figure 2009504164
及び以下のアミノ酸配列を有するミオスタチン結合ポリペプチド:
Figure 2009504164
及び以下のアミノ酸配列を有するEPO模倣ポリペプチド:
Figure 2009504164
及び以下のアミノ酸配列を有するTPO模倣ポリペプチド:
Figure 2009504164
が含まれる。
医薬として許容されるポリマー。本発明は、さらに、1つ又はそれ以上の水溶性ポリマーの付着を含むように共有的に修飾された分子を含む。本発明において有用な医薬として許容されるポリマーには、米国特許番号4,640,835;4,496,689;4,301,144;4,670,417;4,791,192;及び4,179,337に記載されているように、ポリエチレングリコール、ポリオキシエチレングリコール又はポリプロピレングリコールが含まれる。本分野で公知のさらに他の有用なポリマーには、モノモメトキシ−ポリエチレングリコール、デキストラン、セルロース又は他の炭水化物をベースとしたポリマー(例えば、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース)、ポリ−(N−ビニルピロリドン)−ポリエチレングリコール、プロピレングリコールホモポリマー、ポリプロピレンオキシド/エチレンオキシド共重合体、ポリオキシエチル化されたポリオール(例えば、グリセロール)、ポリビニルアルコール、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、エチレングリコールとプロピレングリコールの共重合体、カルボキシメチルセルロース、デキストラン、ポリビニルピロリドン及びポリプロリン、ヒアルロン酸、ポリ−1,3−ジオキソラン及びポリ−1,3,6−トリオキソラン、ペクチン、デンプン、ゼラチン並びにこれらのポリマーの何れかの混合物が含まれるが、これらに限定されない。
好ましいポリマーは、ポリエチレングリコール(PEG)である。PEG基は、あらゆる便利な分子量とすることが可能であり、直鎖又は分岐であり得る。PEGの平均分子量は、好ましくは、約2キロダルトン(「kD」)から約100kD、より好ましくは、約5kDaから約50kDa、最も好ましくは、約5kDから約20kDの範囲である。PEG基は、一般に、PEG部分上の反応性基(例えば、アルデヒド、マレイミド、アミノ、チオール又はエステル基)を通じた、本発明の化合物上の反応性基(例えば、アルデヒド、アミノ、チオール又はエステル基)へのアシル化又は還元的アルキル基を介して、本発明の化合物へ付着される。
ポリ(エチレングリコール)(PEG)との、タンパク質及びペプチドの共有的抱合は、治療的タンパク質のインビボ循環半減期を著しく延長させるためのアプローチとして広く認識されている。PEG部分は、タンパク質にかなりの流体力学的半径を加えるので、PEG化は、主として腎クリアランスを遅延させることによって、この効果を達成する。(Zalipsky,S.,et al.,Use of functionalized polyethylene glycol)s for modification of polypeptides.,in polyethylene glycol) chemistry:Biotechnical and biomedical applications.,J.M.Harris,Ed.,Plenum Press:New York.,347−370 (1992))。タンパク質及びペプチドのPEG化によってしばしば付与されるさらなる利点には、増加した溶解度、タンパク分解による分解に対する耐性及び治療用ポリペプチドの減少した免疫原性が含まれる。タンパク質PEG化の長所は、PEG−アデノシンデアミナーゼ(AdagenTM/Enzon Corp,)、PEG−Lアスパラギナーゼ(OncasparTM/Enzon Corp.)、PEG−インターフェロンα−2b(PEG−lntronTM/Schering/Enzon)、PEG−インターフェロンα−2a(PEGASYSTM/Roche)及びPEG−G−CSF(NeulastaTM/Amgen)並びに臨床試験中の多数のその他など、幾つかのPEG化されたタンパク質の商品化によって証明されている。
要約すると、PEG基は、一般に、PEG部分上の反応性基(例えば、アルデヒド、アミノ、チオール又はエステル基)を通じた、本発明の化合物上の反応性基(例えば、アルデヒド、アミノ又はエステル基)へのアシル化又は還元的アルキル基を介して、本発明の組成物のペプチド部分へ付着される。
合成ペプチドのPEG化のための有用な戦略は、溶液中での抱合体結合を形成することを通じて、ポリペプチド又はペプチド及びPEG部分(各々が他のPEG部分に対して相互に反応性である特別な官能性を有する。)を結合させることからなる。ポリペプチド又はペプチドは、慣用の固相合成を用いて容易に調製することが可能である。ポリペプチド又はペプチドは、特異的な部位における適切な官能基で「予め活性化」される。前駆体は、PEG部分との反応前に精製され、完全に性質決定される。ポリペプチド又はペプチドのPEGとの連結は、通常、水相で起こり、逆相分析HPLCによって容易にモニターすることが可能である。PEG化されたポリペプチド又はペプチドは、調製用HPLCによって容易に精製し、分析用HPLC、アミノ酸分析及びレーザー脱離質量分析法によって性質決定することが可能である。
PEGは、市販されている周知の水溶性ポリマーであるか、又は、当技術分野で周知の方法に従い、エチレングリコールの開環ポリマー化により調製することができる(Sandler及びKaro、Polymer Synthesis,Academic Press,New York,Vol.3、138−161頁)。本願において、「PEG」という用語は、サイズ又はPEGの末端への修飾に関わらず、1、2又は多官能型のあらゆるポリエチレングリコール分子を包含するために広く使用され、式:
X−O(CHCHO)n−1CHCHOH,(XXIX)
(nは20から2300であり、及びXは、H又は末端修飾、例えばC1−4アルキルである。)
によって表される。
幾つかの有用な実施形態において、本発明で使用されるPEGは、一方の末端がヒドロキシ又はメトキシで終わっている(即ち、Xは、H又はCH(「メトキシPEG」)である。)。PEGの他の末端(式(II)では、OHで終結するように示されている。)は、エーテル酸素結合、アミン結合又はアミド結合を介して活性化部分に共有結合することが注目される。化学的構造において使用される場合、「PEG」という用語は、示されている水酸基の水素なしの上記式(II)を含み、エーテル結合を形成するためにリンカーの遊離炭素原子との反応に利用可能な酸素が残存する。より具体的には、PEGをペプチドに抱合するために、ペプチドは、「活性化された」形態のPEGと反応させなければならない。活性化されたPEGは、式:
(PEG)−(A) (XXX)
によって表すことができる。
PEG(上で定義されている。)は、活性化部分(A)の炭素分子に共有結合して、エーテル結合、アミン結合又はアミド結合を形成し、及び(A)は、ポリペプチド、ペプチド、ペプチド部分に共有結合されたリンカー部分のアミノ酸残基上のアミノ、イミノ又はチオール基と反応することが可能な反応性基を含有する。
活性化されたPEGを調製するための技術及び生物学的に活性なペプチドへのその抱合は、本分野において周知である。(例えば、米国特許番号5,643,575,5,919,455,5,932,462及び5,990,237;Thompson et al.,PEGylation of polypeptides,EP 0575545 Bl;Petit,Site specific protein modification,米国特許番号6,451,986及び6,548,644;S.Herman et al.,Polyethylene glycol) with reactive endgroups:I.Modification of proteins,J.Bioactive Compatible Polymers,10:145−187 (1995);Y.Lu et al.,Pegylated peptides III:Solid−phase synthesis with PEGylating reagents of varying molecular weight:synthesis of multiply PEGylated peptides,Reactive Polymers,22:221−229(1994);A.M.Felix et al.,PEGylated Peptides IV:Enhanced biological activity of site−directed PEGylated GRP analogs,Int.J.Peptide Protein Res.,46:253−264(1995);A.M.Felix,Site−specific poly(ethylene glycol)ylation of peptides,ACS Symposium Series 680(poly (ethylene glycol)):218−238(1997);Y.Ikeda et al.,Polyethylene glycol derivatives,their modified peptides,methods for producing them and use of the modified peptides,EP 0473084 Bl;G.E.Means et al.,Selected techniques for the modification of protein side chains,in:Chemical modification of proteins,Holden Day,Inc.,219 (1971)を参照)。
PEG−アルデヒド又はPEG−アルデヒド水和物などの活性化されたPEGは、公知の手段によって化学的に合成し、又は商業的な入手源(例えば、Shearwater Polymers,(Huntsville,Al)又はEnzon,Inc.(Piscataway,N.J.))から取得することができる。
本発明における有用な活性化PEGの例は、Shearwater Polymers (Huntsville,Al)から市販されているPEG−プロピオンアルデヒドなどのPEG−アルデヒド化合物(例えば、メトキシPEG−アルデヒド)である。PEG−プロピオンアルデヒドは、式PEG−CHCHCHOによって表される。(例えば、米国特許第5,252,714号参照)。有用な活性化されたPEGの他の例は、PEGアセトアルデヒド水和物及びPEGビスアルデヒド水和物であり、後者は、二機能性に活性化された構造を与える。(例えば、Bentleyet al.,Polyethylene glycol)aldehyde hydrates and related polymers and applications in modifying amines,米国特許第5,990,237号参照)。
本発明のPEG抱合されたポリペプチド又はペプチドを作製するための別の有用な活性化PEGは、メトキシPEG−マレイミド(マレイミドモノメトキシPEGなど)などの(但し、これに限定されない。)PEG−マレイミド化合物であり、本発明のPEG抱合されたペプチドを作製するために特に有用である。(例えば、Shen,N−maleimidyl polymer derivatives,米国特許番号6,602,498;C.Delgado et al.,The uses and properties of PEG−linked proteins.,Crit.Rev.Therap.Drug Carrier Systems,9:249−304(1992);S.Zalipsky et al.,Use of functionalized poly(ethylene glycol)s for modification of polypeptides,in:Poly(ethylene glycol) chemistry:Biotechnical and biomedical applications(J.M.Harris,Editor,Plenum Press:New York,347−370 (1992);S.Herman et al.,Poly(ethylene glycol) with reactive endgroups:I.Modification of proteins,J.Bioactive Compatible Polymers,10:145−187 (1995);PJ.Shadle et al.,5 Conjugation of polymer to colony stimulating factor−1,米国特許番号4,847,325;G.Shaw et al.,Cysteine added variants IL−3 and chemical modifications thereof,米国特許番号5,166,322及びEP 0469074 Bl;G.Shaw et al.,Cysteine added variants of EPO and chemical modifications thereof,EP 0668353A1;G.Shaw et al.,Cysteine added variants G−CSF and chemical modifications thereof,EP 0 0668354A1;N.V.Katre et al.,Interleukin−2 muteins and polymer conjugation thereof,米国特許番号5,206,344;RJ.Goodson and N.V.Katre,Site−directed pegylation of recombinant interleukin−2 at its glycosylation site,Biotechnology,8:343−346(1990))。
ポリ(エチレングリコール)ビニルスルホンは、チオール化されたアミノ酸残基での、例えば、C残基での抱合によって、本発明のPEG抱合されたペプチドを作製するための別の有用な活性化PEGである。(例えば、M.Morpurgo et al.,Preparation and characterization of poly(ethylene glycol) vinyl sulfone,Bioconj.Chem.,7:363−368 (1996);Harris,Functionalization of polyethylene glycol for formation of active sulfone−terminated PEG derivatives for binding to proteins and biologically compatible materials,米国特許番号5,446,090;5,739,208;5,900,461;6,610,281及び6,894,025;並びにHarris,Water soluble active sulfones of polyethylene glycol),WO95/13312 A1も参照)。
本発明において有用であるPEGの別の活性化された形態は、PEG−N−ヒドロキシスクシンイミドエステル化合物、例えば、メトキシPEG−N−ヒドロキシスクシンイミジル(NHS)エステルである。
PEGのヘテロ二機能的に活性化された形態も有用である。(例えば、Thompson et al.,PEGylation reagents and biologically active compounds formed therewith,米国特許第6,552,170号を参照されたい。)
典型的には、目的のポリペプチド又はペプチドは、チオール活性化されたPEG化合物、ジオール活性化されたPEG化合物、PEGヒドラジド化合物、PEG−オキシアミン化合物又はPEG−ブロモアセチル化合物など(但し、これらに限定されない。)の活性化されたPEG化合物との公知の化学的技術によって反応される。(例えば、S.Herman,Poly(ethylene glycol) with Reactive Endgroups:I.Modification of Proteins,J.Bioactive and Compatible Polymers,10:145−187 (1995);S.Zalipsky,Chemistry of Polyethylene Glycol Conjugates with Biologically Active Molecules,Advanced Drug Delivery Reviews,16:157−182(1995);R.Greenwald et al.,Poly(ethylene glycol) conjugated drugs and prodrugs:a comprehensive review,Critical Reviews in Therapeutic Drug Carrier Systems,17:101−161 (2000)参照)。
多糖ポリマーは、タンパク質修飾のために使用することができる水溶性ポリマーの別の種類である。デキストランは、主にα1−6結合によって連結されたグルコースの各サブユニットから構成される多糖ポリマーである。デキストラン自体は、多くの分子量範囲で入手可能であり、約1kDから約70kDまでの分子量で容易に入手可能である。デキストランは、単独で、又は異なる付加機能部分(例えば、Fc)と組み合わせて、本発明において使用するための適切な水溶性ポリマーである。例えば、WO96/11953及びWO96/05309を参照されたい。治療用免疫グロブリン又は診断用免疫グロブリンに抱合されたデキストランの使用が報告されており、例えば、欧州特許公開0315456号(参照により、本明細書に組み込まれる。)を参照されたい。本発明において、デキストランが使用される場合、約1kDから約20kDのデキストランが好ましい。
リンカー。全ての「リンカー」基は、場合によって使用される。リンカーが存在する場合、リンカーは、主にスペーサー(本発明の組成物の幾つかの実施形態の薬理学的活性を最適化する上で有用であり得る。)として働くので、その化学構造がどのようなものであるかは重要でない。リンカーは、好ましくは、ペプチド結合により連結されたアミノ酸から構成される。本明細書に上述されているように、リンカー部分は、存在するとすれば、本発明の組成物中に存在し得る、他の何れのリンカーとも、独立に同一又は別異であることが可能である。例えば、「(L)」は、本発明における他の何れの「(L)」又は何れの「(L)」、「(L)」若しくは「(L)」とも同一のリンカー部分又は異なるリンカー部分を表すことが可能である。リンカーは、好ましくは、ペプチド結合により一緒に連結されたアミノ酸から構成される。したがって、幾つかの実施形態において、リンカーは、ペプチド結合により連結された1から約30個のアミノ酸から構成され、アミノ酸は、天然に存在する20個のアミノ酸から選択される。これらのアミノ酸の幾つかは、当業者によって十分に理解されているように、グリコシル化することが可能である。例えば、シアル化部位を構成する有用なリンカー配列は、XNXG(配列番号619)であり、X、X、X及びXは、各々独立に、任意のアミノ酸残基である。)
より好ましい実施形態において、1から30個のアミノ酸は、グリシン、アラニン、プロリン、アスパラギン、グルタミン及びリジンから選択される。より好ましくは、リンカーは、グリシン及びアラニンなどの、立体的に妨害されないアミノ酸の過半数から構成される。従って、好ましいリンカーには、ポリグリシン(特に、(Gly)、(Gly))、ポリ(Gly−Ala)及びポリアラニンが含まれる。他の好ましいリンカーは、本明細書において「L5」(GGGGS;配列番号620)、「L10」(GGGGSGGGGS;配列番号621)、「L25」GGGGSGGGGSGGGGSGGGGSGGGGS;配列番号622)として特定されるリンカー、並びに、以下の実施例に使用されている全てのリンカーである。しかしながら、本明細書に記載されているリンカーは、典型的なものであり、本発明の範囲に属するリンカーは、さらに長くすることが可能であり、他の残基を含むことが可能である。従って、好ましいリンカーには、ポリグリシン(特に、(Gly)、(Gly))、ポリ(Gly−Ala)及びポリアラニンが含まれる。リンカーの他の具体例は、
Figure 2009504164
である。
上記命名法を説明するために、例えば、(Gly)Lys(Gly)は、GIy−Gly−Gly−Lys−Gly−Gly−Gly−Glyを意味する。Gly及びAlaの組み合わせも好ましい。本明細書に示されているリンカーは、典型的なものであり、本発明の範囲に属するリンカーは、さらに長くしてもよく、他の残基を含み得る。
ペプチドリンカーブ部分(L)を含む、本発明の組成物の幾つかの実施形態において、酸性残基、例えば、グルタミン酸又はアスパラギン酸残基が、リンカー部分(L)のアミノ酸配列中に配置される。例には、以下のペプチドリンカー配列が含まれる。
Figure 2009504164
他の実施形態においては、リンカーは、リン酸化部位、例えば、XYXG(配列番号638)(X、X、X及びXは、各々独立に、任意のアミノ酸残基である。));XSXG(配列番号639)(X、X、X及びXは、各々独立に、任意のアミノ酸残基である。));又はXTXG(配列番号640)(X、X、X及びXは、各々独立に、任意のアミノ酸残基である。))を構成する。
非ペプチドリンカーも可能である。例えば、−NH−(CH−C(O)−(式中、s=2から20)などのアルキルリンカーを使用することが可能である。これらのアルキルリンカーは、さらに、低級アルキル(例えば、C−C)低級アシル、ハロゲン(例えば、Cl、Br)、CN、NH、フェニルなどの、立体的に妨害を生じない全ての基によって置換することが可能である。典型的な非ペプチドリンカーは、PEGリンカー、
Figure 2009504164
(nは、リンカーが100から5000kD、好ましくは100から500kDの分子量を有する。)
である。ペプチドリンカーは、上記と同一の様式で誘導体を形成するために改変され得る。
誘導体。本発明の組成物は、アミノ酸残基の挿入、欠失若しくは置換以外の修飾を有し、又はアミノ酸残基の挿入、欠失若しくは置換に加えて修飾を有するポリペプチド又はペプチド部分を含む「誘導体」も包含する。好ましくは、修飾は、性質上、共有結合であり、例えば、ポリマー、脂質、他の有機及び無機部分との化学結合が含まれる。本発明の誘導体は、分子の循環半減期を増加させるために、所望の細胞、組織若しくは臓器への分子の標的誘導能力を向上させるために、分子の溶解度若しくは吸収を改善させるために、又は分子の望ましくない何らかの副作用を除去若しくは減弱させるために調製され得る。
典型的な誘導体には、以下の化合物が含まれる。
1.化合物又はそのある部分が環状である。例えば、ペプチド部分は、(例えばリンカー中に)2つ又はそれ以上のCys残基を含有するように修飾することができ、ジスルフィド結合形成によって環状化することができる。
2.化合物は、架橋されているか、又は分子間を架橋できるようにされる。例えば、ペプチド部分は、1つのCys残基を含有し、これによりリンカー分子と分子間ジスルフィド結合を形成することができるように修飾され得る。化合物は、以下に示されている分子におけるように、そのC末端を通じて架橋し得る。
Figure 2009504164
3.非ペプチジル連結によって、1つ又はそれ以上のペプチジル[−C(O)NR−]連結(結合)が置換されている。典型的な非ペプチジル連結は、−CH−カルバマート[−CH−OC(O)NR−]、ホスホナート、−CH−スルホンアミド[−CH−S(O)NR−]結合、尿素[−NHC(O)NH−]、−CH−二級アミン及びアルキル化されたペプチド[−C(O)NR―(Rは、低級アルキルである。]である。
4.N末端が、誘導体化されている。典型的には、N末端は、アシル化され、又は置換されたアミンへと修飾され得る。典型的なN末端誘導体基には、−NRR(−NH以外)、−NRC(O)R、−NRC(O)OR、−NRS(O)、−NHC(O)NHR、スクシンイミド又はベンジルオキシカルボニル−NH−(CBZ−NH−)(R及びRは、各々独立に、水素又は低級アルキルであり、フェニル環は、C−Cアルキル、C−Cアルコキシ、クロロ及びブロモからなる群から選択される1から3個の置換基で置換され得る。)が含まれる。
5.遊離のC末端が、誘導体化されている。典型的には、C末端は、エステル化され又はアミド化される。例えば、本発明の化合物に、(NH−CH−CH−NHを付加するために、本分野で記載されている方法を使用し得る。同様に、本発明の化合物に、NHを付加するために、本分野で記載されている方法を使用し得る。典型的なC末端誘導体基には、例えば、−C(O)R(Rは、低級アルコキシ又は−NRである(R及びRは、独立に、水素又はC−Cアルキル(好ましくは、C−Cアルキル)である。)。)が含まれる。
6.ジスルフィド結合は、別の、好ましくはより安定な、架橋部分(例えば、アルキレン)と置換される。例えば、Bhatnagar et al.(1996),J.Med.Chem.39:3814−9;Alberts et al.(1993) Thirteenth Am.Pep.Symp.357−9を参照されたい。
7.1つ以上の各アミノ酸残基が修飾される。以下に詳しく記載されているように、様々な誘導体化剤が、選択された側鎖又は末端残基と特異的に反応することが知られている。
リジン残基およびアミノ末端残基を、コハク酸または他のカルボキシル酸無水物と反応させることができ、これは、リジン残基の電荷を逆転させる。α−アミノ含有残基を誘導体化するための他の適切な試薬には、イミドエステル(メチルピコリンイミダートなど)、ピリドキサルリン酸、ピリドキサール、クロロボロヒドリド、トリニトロベンゼンスルホン酸、O−メチルイソ尿素、2,4ペンタンジオン、およびグリオキシラートとのトランスアミナーゼ触媒反応が含まれる。
アルギニン残基は、1個又は数個の慣用の試薬のあらゆる組み合わせ(フェニルグリオキサール、2,3−ブタンジオン、1,2−シクロヘキサンジオンおよびニンヒドリンなど)との反応により修飾され得る。グアニジン官能基の高pKaのため、アルギニン残基の誘導体化においては、該反応をアルカリ条件中で行う必要がある。さらに、これらの試薬は、リジンの基およびアルギニンのεアミノ基と反応させ得る。
チロシン残基自体の具体的な修飾は広範に研究されており、特に、芳香族ジアゾニウム化合物またはテトラニトロメタンとの反応によるチロシン残基内へのスペクトル標識の導入に関心がもたれている。最も一般的には、N−アセチルイミジゾールおよびテトラニトロメタンを使用して、それぞれO−アセチルチロシル種および3−ニトロ誘導体を形成させることができる。
カルボキシル側鎖基(アスパルチルまたはグルタミル)は、カルボジイミド(R−N=C=N−R)(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)カルボジイミドなど)との反応により選択的に修飾され得る。さらに、アスパラギンおよびグルタミン残基は、アンモニウムイオンとの反応によりアスパラギンおよびグルタミン残基に変換され得る。
グルタミンおよびアスパラギン残基は、対応するグルタミン酸およびアスパラギン酸残基へと脱アミド化される。あるいは、これらの残基は、穏やかな酸条件下で脱アミド化され得る。これらの残基のいずれの形態も本発明の範囲内に含まれる。
システイン残基は、ジスルフィド結合を除去するために、又は、逆に架橋を安定化させるために、アミノ酸残基又は他の部分によって置換することが可能である。例えば、「Bhatnagar et al.,(1996),J.Med.Chem.39:3814−9」を参照されたい。
二官能性物質での誘導体化は、ペプチド若しくはそれらの機能的誘導体を水溶性支持マトリックスに、または他の高分子ビヒクルに架橋するのに有用である。一般に用いられる架橋剤には、例えば、1,1−ビス(ジアゾアセチル)−2−フェニルエタン、グルタルアルデヒド、N−ヒドロキシスクシンイミドエステル、例えば4−アジドサリチル酸とのエステル、ホモ二官能性イミドエステル、3,3’−ジチオビス(スクシンイミジルプロピオナートなどのジスクシンイミジルエステルなど)、および二官能性マレイミド(ビス−N−マレイミド−1.8−オクタンなど)が含まれる。メチル−3−[(p−アジドフェニル)ジチオ]プロピオイミダートなどの誘導体化剤は、光の存在下で架橋を形成し得る光活性化中間体を与える。あるいは、臭化シアンで活性化される炭水化物、および米国特許第3,969,287号、第3,691,016号、第4,195,128号、第4,247,642号、第4,229,537号および第4,330,440号に記載されている反応性基質などの反応性の水不溶性マトリックスが、タンパク質の固定化に使用される。
炭水化物(オリゴ糖)基は、タンパク質中のグリコシル化部位であることが知られている部位に都合よく付着させ得る。一般には、それらが配列Asn−X−Ser/Thr(式中、Xは、プロリン以外の任意のアミノ酸でありうる。)の一部である場合には、O−結合型オリゴ糖はセリン(Ser)またはトレオニン(Thr)残基に付着され、N結合型オリゴ糖はアスパラギン(Asn)残基に付着される。Xは、好ましくは、プロリンを除く19個の天然に存在するアミノ酸の1つである。N結合およびO−結合型オリゴ糖ならびに各タイプ中に見出される糖残基の構造は様々である。それらの両方に一般に存在する1つのタイプの糖は、N−アセチルノイラミン酸(シアル酸と称される。)である。シアル酸は、通常、N−結合およびO−結合型オリゴ糖の両方の末端残基であり、その負電荷のため、グリコシル化された化合物に酸性特性を付与し得る。このような部位を本発明の化合物のリンカー内に取り込ませることができ、該部位は、好ましくは、ポリペプチド化合物の組換え産生中に細胞により(例えば、CHO、BHK、COSなどの哺乳類細胞において)グリコシル化される。しかしながら、このような部位は、当技術分野で公知の合成または半合成操作によって、更にグリコシル化され得る。
他の可能な修飾には、プロリンおよびリシンのヒドロキシル化、セリンまたはトレオニン残基のヒドロキシル基のリン酸化が、Cys中の硫黄原子の酸化、リジン、アルギニンおよびヒスチジン側鎖のα−アミノ基のメチル化が含まれる。Creighton,Proteins:Structures and Molecular Properties(W.H.Freeman & Co.,San Francisco),pp.79−86(1983)。
このような誘導化された部分は、好ましくは、化合物の抗血管新生活性、溶解度、吸収、生物学的半減期などを含む1つ又はそれ以上の特性を改善する。あるいは、誘導化された部分は、誘導化されていない化合物と同一又は実質的に同一の特徴及び/又は特性を有する化合物をもたらし得る。あるいは、前記部分は、化合物の望ましくない何らかの副作用などを削除又は軽減し得る。
本発明の化合物は、DNAレベルでも変化させ得る。化合物の何れの部分をコードするDNA配列も、選択された宿主細胞とより適合的なコドンへと変化させ得る。好ましい宿主細胞であるE.コリの場合、最適化されたコドンが本分野において公知である。制限部位を除去するために、又はサイレントな制限部位を含めるためにコドンを置換することができ、これは、選択された宿主細胞中でのDNAのプロセッシングを補助し得る。ビヒクル、リンカー及びペプチドDNA配列は、先述の配列の変化の何れをも含むように修飾され得る。
同位体及びトキシンが抱合された誘導体。有用な誘導体の別の組は、トキシン、トレーサー又は放射性同位体に抱合された上記分子である。このような抱合は、腫瘍細胞又は病原体に結合するペプチド配列を含む分子に対して特に有用である。このような分子は、治療剤として、手術の補助として(例えば、放射線免疫でガイドされた手術(RIGS;radioimmunoguided surgery))又は診断剤として(例えば、放射線免疫診断薬又はRID)として使用し得る。
治療剤として、これらの抱合された誘導体は、多数の利点を有している。これらは、ペプチド配列によって与えられる特異的結合なしに投与された場合に有毒であるトキシン及び放射性同位体の使用を容易にする。これらは、抱合対のより低い有効用量を促進することによって、放射線及び化学療法の使用に付随する副作用を低減することも可能である。
有用な抱合対には、以下のものが含まれる。
90イットリウム、131ヨウ素、225アクチニウム及び213ビスマスなどの放射性同位体:
・リシンAトキシン、シュードモナス内毒素(例えばPE38、PE40)などの微生物由来のトキシンなど;
・捕捉系中の対分子(以下参照);
・ビオチン、ストレプトアビジン(捕捉系中の対分子として、又は特に、診断用の追跡物質として有用);及び
・細胞毒性剤(例えば、ドキソルビシン)。
これらの抱合された誘導体の1つの有用な応用は、捕捉系での使用である。このような系において、本発明の分子は、良性捕捉分子を含む。この捕捉分子は、例えば、トキシン又は放射性同位体を含む別個のエフェクター分子へ特異的に結合することが可能である。ビヒクル抱合された分子及びエフェクター分子の両方が患者に投与される。このような系において、エフェクター分子は、ビヒクル抱合された捕捉分子に結合された場合を除き、短い半減期を有するので、あらゆる有毒な副作用を最小限に抑える。ビヒクル抱合された分子は、相対的に長い半減期を有するが、良性及び無毒である。両分子の特異的結合部分は、公知の特異的結合対(例えば、ビオチン、ストレプトアビジン)の一部であり得、又は本明細書に記載されている方法などのペプチド作製方法から得ることが可能である。
このような抱合された誘導体は、本分野で公知の方法によって調製され得る。
タンパク質エフェクター分子(例えば、シュードモナス内毒素)の場合には、このような分子は、相関的DNA構築物から融合タンパク質として発現され得る。放射性同位体抱合された誘導体は、例えば、BEXA抗体(Coulter)について記載されているように調製され得る。細胞毒製剤又は微生物のトキシンを含む誘導体は、例えば、BR96抗体(Bristol−Myers Squibb)について記載されているように調製され得る。捕捉系において使用された分子は、例えば、NeoRxからの特許、特許出願及び公報によって記載されているように調製され得る。RIGS及びRIDに対して使用された分子は、例えば、NeoProbeからの特許、特許出願及び公報によって記載されているように調製され得る。
本発明に従ってFcドメインへの抱合のためのペプチド誘導体を調製することは有用であり得る。腫瘍細胞は、例えば、腫瘍細胞の正常な対応物には見出されないエピトープを示す。このようなエピトープには、例えば、それらの迅速な増殖から生じる様々な翻訳後修飾が含まれる。従って、本発明の一態様は、
a)標的エピトープに特異的に結合する少なくとも1つの無作為化されたペプチドを選択すること、並びに
b)(i)少なくとも1つのFcドメイン単量体、(ii)選択されたペプチドの少なくとも1つのアミノ酸配列及び(iii)エフェクター分子を含む薬剤を調製すること、
を含む方法である。
標的エピトープは、好ましくは、腫瘍特異的エピトープ又は病原性生物に対して特異的なエピトープである。エフェクター分子は、上記抱合対の何れでもあり得、好ましくは放射性同位体である。
バリアント。本発明の組成物のポリペプチド又はペプチド部分のバリアント(例えば、付加機能部分、リンカー又はFcドメイン部分)も、本発明の範囲内に含まれる。バリアントに含まれるのは、挿入、欠失及び置換バリアントである。本発明の特定の分子は、バリアントポリペプチド又はペプチドの1種、2種又は全ての3種を含有し得ることが理解される。挿入及び置換バリアントは、標準アミノ酸、(本明細書に記載されているような)非標準アミノ酸又は両方を含有し得る。本発明に従って、ポリペプチド若しくはペプチドバリアントは、Fcドメインへの化学的抱合の前に作製することが可能であり、又は本発明の組成物の様々な実施形態において所望されるように、Fcドメインとの融合タンパク質の一部として発現されるように設計できることも理解される。
1つの例において、1つ又はそれ以上のアミノ酸残基(天然に存在するアミノ酸又は非慣用アミノ酸の何れか)がペプチド又はポリペプチドアミノ酸配列を補充する挿入バリアントが提供される。挿入は一方若しくは両方の末端に位置し得、又はアミノ酸配列の内部領域内に位置し得る。一方又は両方の末端に追加の残基を有する挿入バリアントには、例えば、融合タンパク質及びアミノ酸タグ又は標識を含むタンパク質が含まれ得る。挿入バリアントには、1つ又はそれ以上のアミノ酸残基が、ペプチド若しくはポリペプチドアミノ酸配列又はこれらの断片に付加されているペプチド及びペプチボディが含まれる。
本発明のバリアントには、リーダー又はシグナル配列が除去されており、得られたタンパク質が追加のアミノ末端残基(アミノ酸は、天然又は非天然であり得る。)を有する成熟ペプチド及びポリペプチドも含まれる。本発明に従って、追加部分としてFcドメインに抱合された位置−2及び−1における追加のメチオニン及びリジン残基(Met−2−Lys−1−)を有する特異的結合因子のように、アミノ酸位置−1に追加のメチオニン残基を有する(ペプチバディなどの)本発明の分子(Met−1−ペプチバディ)が想定される。追加のMet、Met−Lys、Lys残基(一般に、又は1つ若しくはそれ以上の塩基性残基)を有するバリアントは、細菌性宿主細胞中での増強された組み換えタンパク質産生のために特に有用である。
本発明は、特異的発現系の使用から生じる、追加アミノ酸残基を有するバリアントも包含する。例えば、グルタチオン−S−転移酵素(GST)融合産物の一部として所望のポリペプチドを発現する市販のベクターの使用によって、所望のポリペプチドからのGST成分の切断後に、アミノ酸位置−1に追加のグリシン残基を有する所望ポリペプチドが得られる。一般的に、アミノ酸配列のカルボキシ及び/又はアミノ末端にポリヒスチジンタグが取り込まれているバリアントなど、他のベクター系での発現から得られるバリアントも想定される。
挿入バリアントには、ペプチド又はペプチボディのアミノ及び/又はカルボキシ末端が別のポリペプチド、その断片又は一般に、何れの特異的タンパク質配列の一部であるとも認識されないアミノ酸に融合されている融合タンパク質も含まれる。このような融合タンパク質の例は、免疫原性ポリペプチド、長い循環半減期を有するタンパク質(免疫グロブリン定常領域など)、マーカータンパク質、所望のペプチド又はペプチボディの精製を容易にするタンパク質又はポリペプチド及び多量体タンパク質の形成を促進するポリペプチド配列(二量体形成/安定性において有用であるロイシンジッパーモチーフなど)である。
挿入バリアントのこのタイプは、一般的に、第二のポリペプチドの全部又は一部へ、N末端又はC末端において連結された未変性分子の全部又はかなりの部分を有する。例えば、異種宿主中でのタンパク質の組み換え発現を可能とするために、融合タンパク質は、典型的には、他の種からのリーダー配列を使用する。別の有用な融合タンパク質は、融合タンパク質の精製を容易にするために、抗体エピトープなどの免疫学的に活性なドメインの付加を含む。融合結合部に又は融合結合部付近に切断部位を含めることによって、精製後に、外来ポリペプチドを除去することが容易になる。他の有用な融合には、酵素由来の活性部位、グリコシル化ドメイン、細胞標的化シグナル又は膜貫通領域などの機能的ドメインの連結が含まれる。
本発明において使用され得る様々な市販の融合タンパク質発現系が存在する。特に有用な系には、グルタチオン−S−転移酵素(GST)系(Pharmacia)、マルトース結合タンパク質系(NEB、Beverley,MA)、FLAG系(IBI,New Haven,CT)及び6×His系(Qiagen,Chatsworth,CA)が含まれるが、これらに限定されない。これらの系は、ペプチド又はペプチボディの活性に著しい影響を与える可能性が低い追加アミノ酸の少数のみを有する組み換えペプチド及び/又はペプチボディを産生することができる。例えば、FLAG系及び6×His系は何れも、短い配列を付加するに過ぎず、何れも抗原性が乏しいことが知られており、その未変性の立体構造へのポリペプチドの折り畳みに悪影響を及ぼさない。有用であると想定される別のN末端融合は、タンパク質又はペプチドのN末端領域へのMet−Lysジペプチドの融合である。このような融合は、タンパク質の発現又は活性の有益な増加をもたらし得る。
他の融合系は、所望のペプチド又はペプチボディから融合対を切り出すことが望ましいポリペプチドハイブリッドを産生する。一実施形態において、融合対は、プロテアーゼに対する特異的な認識配列を含有するペプチド配列によって、組み換えペプチボディに連結される。
適切な配列の例は、タバコエッチウイルスプロテアーゼ(Life Technologies,Gaithersburg,MD)又はXa因子(New England Biolabs,Beverley,MA)によって認識される配列である。
本発明の組成物の幾つかの実施形態において、融合ポリペプチドは、末端切断された組織因子(tTF)と組み合わせて、分子の全部又は一部を含む。tTFは、米国特許番号:5,877,289;6,004,555;6,132,729;6,132,730;6,156,321;及び欧州特許番号EP0988056に記載されているように、腫瘍血管凝固因子として作用するヒト凝固誘導タンパク質の末端切断された形態からなる血管標的誘導因子である。抗Ang−2ペプチボディ若しくはペプチド又はこれらの断片へのtTFの融合は、標的細胞への抗Ang−2の送達を容易にする。
本発明の幾つかの実施形態において、組成物のペプチド又はポリペプチド部分中の1つ又はそれ以上のアミノ酸残基が除去されている欠失バリアントが有用であり得る。欠失は、ポリペプチド若しくはペプチド部分の一方又は両方の末端において実施することが可能であり、又はアミノ酸配列内の1つ若しくはそれ以上の非末端残基の除去から実施することが可能である。欠失バリアントには、必然的に、本発明の組成物のペプチド又はポリペプチドの部分の全ての断片が含まれる。
本発明の別の実施形態において、置換バリアントが有用であり得る。置換バリアントには、1つ又はそれ以上のアミノ酸残基が除去され、及び1つ又はそれ以上の別のアミノ酸(このアミノ酸は、天然に存在するものであり得、又は天然に存在しないものであり得る。)で置換されたペプチド及びポリペプチドが含まれる。置換バリアントは、両者が同一アミノ酸の一定パーセントを有する配列を有する点で、元のペプチド又はポリペプチドと「同様」であるペプチド又はポリペプチドを与える。置換バリアントには、ペプチド又はペプチボディ内の1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、15、20、25、30アミノ酸の置換を含み、置換の数は、ペプチド又はペプチボディのアミノ酸の最大10%又はそれ以上とし得る。置換は、性質上、保存的であり得るが、本発明は、非保存的な置換も含み、非標準的アミノ酸も含む。
関連するペプチド及びペプチボディの同一性及び類似性は、公知の方法によって容易に計算することが可能である。このような方法には、Computational Molecular Biology.Lesk,A.M.,ed.,Oxford University Press,New York (1988);Biocomputing:Informatics and Genome Projects,Smith,D.W.,ed.,Academic Press,New York(1993);Computer Analysis of Sequence Data,Part 1.Griffin,A.M.,and Griffin,H.G.,eds.,Humana Press,New Jersey(1994);Sequence Analysis in Molecular Biology,von Heinje,G.,Academic Press(1987);Sequence Analysis Primer,Gribskov,M.and Devereux,J.,eds.,M.Stockton Press,New York(1991);and Carillo et al.,SIAM J.Applied Math.,48:1073(1988)に記載されているものが含まれるが、これらに限定されるものではない。
2つのペプチド若しくはポリペプチド又は1つのポリペプチドと1つのペプチドの関連性又はパーセント同一性を決定するための好ましい方法は、検査されている配列間で最大の一致を与えるように設計されている。同一性を決定するための方法は、公に入手可能なコンピュータプログラムに記載されている。2つの配列間の同一性を決定するための好ましいコンピュータプログラム法には、GAP(Devereux et al.,Nucl.Acid.Res.,12:387(1984);Genetics Computer Group,University of Wisconsin,Madison,WI,BLASTP,BLASTN,and FASTA(Altschul et aL,J.MoI.Biol,215:403−410(1990))などのGCGプログラムパッケージが含まれるが、これに限定されるものでない。BLASTXプログラムは、National Center for Biotechnology Information(NCBI)及びその他の入手源(BLAST Manual,Altschul et al.NCB/NLM/NIH Bethesda,M20894;Altschul et al.,supra(1990))から公的に入手可能である。周知のSmith Watermanアルゴリズムも、同一性を決定するために使用し得る。
2つのアミノ酸配列を併置するためのある種のアラインメントスキームは、2つの配列の短い領域のみのマッチングをもたらし得、併置されたこの小さな領域は、2つの完全長配列の間に有意な関連性が存在しないとしても、極めて高い配列同一性を有し得る。従って、ある種の実施形態において、選択されたアラインメント法(GAPプログラム)は、比較されている標的ポリペプチドの完全長の少なくとも10%に及ぶアラインメント(すなわち、少なくとも400アミノ酸の配列が比較されている場合には、少なくとも40個の連続するアミノ酸、少なくとも300から約400個のアミノ酸の配列が比較されている場合には、30個の連続するアミノ酸、200から約300個のアミノ酸の配列が比較されている場合には、少なくとも20個の連続するアミノ酸、約100から約200個のアミノ酸の配列が比較されている場合には、及び少なくとも10個の連続するアミノ酸)をもたらす。
例えば、コンピュータアルゴリズムGAP(Genetics Computer Group,University of Wisconsin,Madison,WI)を用いて、2つのポリペプチドの各アミノ酸の最適なマッチングを得るために(本アルゴリズムによって決定される「合致したスパン」)、パーセント配列同一性を決定すべき2つのポリペプチドが併置される。ある種の実施形態において、ギャップオープニングペナルティ(典型的には、3×平均対角として計算される。「平均対角」は、使用されている比較行列の対角の平均である。「対角」は、この比較行列による各完全なアミノ酸の合致に対して割り当てられるスコア又は数である。)及びギャップ伸長ペナルティー(通常、ギャップオープニングペナルティーの1/10である。)並びにPAM250又はBLOSUM62などの比較行列が、アルゴリズムとともに使用される。ある種の実施形態において、アグロリズム中に標準的な比較行列も使用し得る。PAM250比較行列については、「Dayhoff et al.,Atlas of Protein Sequence and Structure,5(3)(1978)」及びBLOSUM 62比較行列については、Henikoff et al.,Proc.Natl.Acad.Sci USA.89:10915−10919(1992)。
ある種の実施形態において、ポリペプチド配列比較のためのパラメータには、以下のものが含まれる。
アルゴリズム:Needleman et al.,J.Mol.Biol.,48:443−453(1970);
比較行列:Henikoff et al,上記(1992)から得られるBLOSUM62;
ギャップペナルティ:12
ギャップ長ペナルティー:4
類似性の閾値:0
GAPプログラムは、上記パラメータとともに使用し得る。ある種の実施形態において、前記パラメータは、GAPアルゴリズムを用いるポリペプチド比較のための初期設定パラメータ(エンドギャップに対するペナルティーが存在しない。)である。
ある種の実施形態において、(アミノ酸配列ではなく)ポリヌクレオチド分子配列の比較のためのパラメータには、以下のものが含まれる。
アルゴリズム:Needleman et al.,上記(1970);
比較行列:合致=+10、非合致=0
ギャップペナルティー:50
ギャップ長ペナルティー:3
GAPプログラムも、上記パラメータとともに使用し得る。上記パラメータは、ポリヌクレオチド分子比較のための初期設定パラメータである。
「Program Manual,Wisconsin Package,Version 9,September,1997」に記載されているものを含む他の典型的なアルゴリズム、ギャップオープニングペナルティー、ギャップ伸長ペナルティー、比較行列、類似性の閾値などを使用し得る。行うべき具体的な選択は当業者に自明であり、DNA対DNA、タンパク質対タンパク質、タンパク質対DNAなど、行うべき具体的な比較に依存し、さらに、比較が、配列の所定の対の間で(この場合には、一般に、GAP又はBestFitが好ましい。)又は1つの配列と配列の巨大なデータベースとの間で(この場合には、FASTA又はBLASTAが好ましい。)為されるかどうかに依存する。
アミノ酸残基は、それらの共通する側鎖特性に基づいて、クラスに分割することが可能であることは、理解されるであろう。
1.中性疎水性:アラニン(Ala;A)、バリン(VaI;V)、ロイシン(Leu;L)、イソロイシン(Ile;I)、プロリン(Pro;P)、トリプトファン(Trp;W)、フェニルアラニン(Phe;F)及びメチオニン(Met;M)。
2.中性極性:グリシン(GIy;G);セリン(Ser;S)、トレオニン(Thr;T)、チロシン(Tyr;Y)、システイン(Cys;C)、グルタミン(GIu;Q)、アスパラギン(Asn;N)及びノルロイシン。
3.酸性:アスパラギン酸(Asp;D)、グルタミン酸(Glu;E);
4.塩基性:リジン(Lys;K)、アルギニン(Arg;R)ヒスチジン(His;H)。
「Lewin,B.,Genes V.Oxford University Press (1994),p.11」を参照。
保存的アミノ酸置換は、非慣用アミノ酸残基を包含し得、これは、通例、生物系での合成によってではなく、化学的なペプチド合成によって取り込まれる。これには、ペプチド模倣物及びアミノ酸部分の他の反転又は逆転した形態が含まれるが、これらに限定されない。非保存的置換は、これらのクラスの1つの要素を別のクラスから得られる要素に交換することを含み得る。
このような変化を作製する上で、ある種の実施形態に従えば、アミノ酸のヒドロパチー指数を検討し得る。各アミノ酸には、その疎水性及び電荷特性に基づいて、ヒドロパチー指数が割り当てられている。それらは、イソロイシン(+4.5);バリン(+4.2);ロイシン(+3.8);フェニルアラニン(+2.8);システイン/シスチン(+2.5);メチオニン(+1.9);アラニン(+1.8);グリシン(−0.4);トレオニン(−0.7);セリン(−0.8);トリプトファン(−0.9);チロシン(−1.3);プロリン(−1.6);ヒスチジン(−3.2);グルタミン酸(−3.5);グルタミン(−3.5);アスパラギン酸(−3.5);アスパラギン(−3.5);リジン(−3.9)及びアルギニン(−4.5)である。
タンパク質に対する相互作用性生物機能を付与する上でのヒドロパチーアミノ酸指数の重要性は、本分野において理解されている。Kyte et al,J.MoI.Biol.,157:105−131 (1982)。ある種のアミノ酸は、類似のヒドロパチー指数又はスコアを有する別のアミノ酸と置換され得、類似の生物活性をなお保持し得ることが知られている。ヒドロパチー指数に基づいて変化を行う際には、ある種の実施形態において、そのヒドロパチー指数が±2以内であるアミノ酸の置換が含まれる。ある種の実施形態において、±1以内のものが含まれ、ある種の実施形態においては、±0.5以内のものが含まれる。
特に、置換によって作製される生物学的に機能的なペプチボディ又はペプチドが、本事例の場合と同様に、免疫学的実施形態において使用されることが意図される場合には、類似アミノ酸の置換は、親水性に基づいて効果的に行い得ることも本分野において理解される。ある種の実施形態において、その隣接するアミノ酸の親水性によって支配される、タンパク質の最大局所平均親水性は、その免疫原性及び抗原性と、すなわち、タンパク質の生物学的特性と相関する。
以下の親水性値が、これらのアミノ酸残基に割り振られている。アルギニン(+3.0);リジン(+3.0);アスパラギン酸(+3.0±1);グルタミン酸(+3.0±1);セリン(+0.3);アスパラギン(+0.2);グルタミン(+0.2);グリシン(0);トレオニン(−0.4);プロリン(−0.5±1);アラニン(−0.5);ヒスチジン(−0.5);システイン(−1.0);メチオニン(−1.3);バリン(−1.5);ロイシン(−1.8);イソロイシン(−1.8);チロシン(−2.3);フェニルアラニン(−2.5)及びトリプトファン(−3.4)である。類似の親水性値に基づいて変化を行う場合、ある種の実施形態において、その親水性値が±2以内のアミノ酸の置換が含まれ、ある種の実施形態において、±1以内のものが含まれ、ある種の実施形態において、±0.5以内のものが含まれる。一次アミノ酸配列由来のエピトープは、親水性に基づいても同定し得る。これらの領域は、「エピトープコア領域」とも称される。典型的なアミノ酸置換は、下表11に示されている。
Figure 2009504164
当業者は、周知の技術を用いて、本明細書に記載されている有用なポリペプチド又はペプチドの適切なバリアントを決定することが可能である。ある種の実施形態において、当業者は、活性にとって重要でないと思われる領域を標的とすることによって、活性を破壊することなく変化させることができる分子の適切な領域を同定し得る。ある種の実施形態において、類似のペプチド又はポリペプチドの間で保存されている分子の残基及び部分を同定することが可能である。ある種の実施形態において、生物活性を破壊せずに、又はポリペプチド構造に悪影響を及ぼさずに、生物活性又は構造にとって重要な領域を保存的アミノ酸置換に供してもよい。
さらに、当業者は、活性又は構造にとって重要である、類似のポリペプチド中の残基を同定する構造−機能研究を参照することが可能である。このような比較に照らして、類似のタンパク質中の活性又は構造にとって重要であるアミノ酸残基に対応する、タンパク質中のアミノ酸残基の重要性を予測することが可能である。当業者は、このような予測された重要なアミノ酸残基に対する化学的に類似のアミノ酸置換を選択し得る。
当業者は、類似のポリペプチド中のその構造に関連して、三次元構造及びアミノ酸配列も分析することが可能である。このような情報に照らして、当業者は、その三次元構造に関して、抗体のアミノ酸残基のアラインメントを予測し得る。ある種の実施形態において、タンパク質の表面上に存在すると予測されるアミノ酸は、他の分子との重要な相互作用に関与し得るので、当業者は、このような残基に極端な変化を施さないように選択し得る。さらに、当業者は、所望される各アミノ酸残基に単一のアミノ酸置換を含有する試験バリアントを作製し得る。次いで、このバリアントは、当業者に公知の活性アッセイを用いてスクリーニングすることが可能である。このようなバリアントは、適切なバリアントについての情報を集めるために使用し得る。例えば、あるアミノ酸残基に対する変化が破壊された活性、望ましくない減少した活性又は不適切な活性をもたらせことを発見すれば、このような変化を有するバリアントは回避し得る。換言すれば、このような定型的実験から集められた情報に基づいて、当業者は、単独で、又は他の変異と組み合わせて、さらなる置換が回避されるべきアミノ酸を容易に決定することが可能である。
多数の科学的刊行物が、二次構造の予測に注力している。Moult J.,Curr.Op.in Biotech.7(4):422−427(1996),Chou et al.,Biochemistry.13(2):222−245(1974);Chou et al.,Biochemistry.113(2):211−222(1974);Chou et al.,Adv.Enzymol.Relat.Areas Mol.Biol.47:45−148(1978);Chou et al.,Ann.Rev.Biochem.47:251−276及びChou et al.,Biophys.J.26:367−384(1979)を参照されたい。さらに、二次構造の予測を補助するために、現在、コンピュータプログラムを使用することが可能である。二次構造を予測する1つの方法は、相同性モデリングを基礎とする。例えば、30%を超える配列同一性又は40%を超える類似性を有する2つのポリペプチド又はタンパク質は、しばしば、類似の構造的トポロジーを有する。タンパク質構造データベース(PDB)の近年の拡充によって、ポリペプチド又はタンパク質の構造内に存在し得る折り畳みの数など、強化された二次構造の予測可能性が得られている。Holm et al.,Nucl.Acid.Res.,27(1):244−247(1999)を参照。あるポリペプチド又はタンパク質中に限定された折り畳みの数が存在すること、及び、構造の臨界数が決定されれば、構造的予測は、劇的により正確になることが示唆されている(Brenner et al.,Curr.Op.Struct.Biol.,7(3):369−376(1997))。
二次構造を予測するさらなる方法には、「スレディング(threading)」が含まれる(Jones,D.,Curr.Opin.Struct.Biol.,7(3):377−87(1997);Sippl et al.,Structure,4(1):15−19(1996)),“profile analysis”(Bowie et al.,Science.253:164−170(1991);Gribskov et al.,Meth.Enzym.183:146−159(1990);Gribskov et al.,Proc.Nat.Acad.Sci.84(13):4355−4358(1987))及び“evolutionary linkage”(Holm,上記(1999)及びBrenner,上記(1997)を参照)。
ある種の実施形態において、ペプチボディバリアントには、1つ又はそれ以上のグリコシル化部位(N結合型グリコシル化部位など)がペプチボディに付加されているグリコシル化バリアントが含まれる。N結合型グリコシル化部位は、配列:Asn−X−Ser又はAsn−X−Thr(Xとして表記されているアミノ酸残基は、プロリンを除く全てのアミノ酸残基であり得る。)によって特徴付けられる。この配列を作製するためのアミノ酸残基の置換又は付加は、N結合型炭水化物鎖の付加に対する新規部位を与える可能性を秘めている。あるいは、この配列を除去する置換は、既存のN結合型炭水化物鎖を除去する。1つ又はそれ以上のN結合型グリコシル化部位(典型的には、天然に存在するもの)が除去され、及び1つ又はそれ以上の新たなN結合型部位が作製されるN結合型炭水化物鎖の再配置も提供される。
本発明の化合物は、DNAレベルでも変化させ得る。化合物の何れの部分のDNA配列も、選択された宿主細胞とより適合的なコドンへと変化させ得る。好ましい宿主細胞であるE.コリの場合、最適化されたコドンが本分野において公知である。制限部位を除去するために、又はサイレントな制限部位を含めるためにコドンを置換することができ、これは、選択された宿主細胞中でのDNAのプロセッシングを補助し得る。Fcドメイン、リンカー、ポリペプチド及び/又はペプチドをコードするDNA配列は、先述の配列の変化の何れをも含むように修飾され得る。従って、本明細書に論述されている全ての修飾、置換、誘導体化などが、本発明の組成物の全てのポリペプチド又はペプチド部分に対して、等しく適用される。
本発明の一実施形態は、ペプチバディ実施形態など、「親和性成熟化された」ペプチド及びポリペプチド部分を含む。この手順は、ファージディスプレイ又はその他の選択技術を用いて、ペプチド及びポリペプチドの親和性又は生物活性を増加させることを想定する。(関連ペプチドの集団に対して生成された)コンセンサス配列に基づいて、「コア」アミノ酸(コンセンサス配列から決定される。)が一定に保たれているか、又は「コア」アミノ酸の出現頻度に偏りがある誘導された二次ファージディスプレイライブラリーを作製することが可能である。あるいは、偏りのある誘導されたファージディスプレイライブラリーを作製するために、各ペプチド配列を使用することが可能である。このようなライブラリーのパンニングは、標的への増強された結合を有するペプチド又は増強された生物活性を有するペプチド(ペプチドは、ペプチボディへ変換することが可能である。)を与え得る。
非ペプチド類縁体/タンパク質模倣物。さらに、安定化された構造又は低下した生物分解を与えるペプチドの非ペプチド類縁体も有用である。ペプチド模倣類縁体は、非ペプチド部分による1つ又はそれ以上の残基の置換によって、選択された阻害的ペプチドに基づいて調製することが可能である。好ましくは、非ペプチド部分は、ペプチドがその天然の立体構造を保持することを可能とし、又は、Ang−2を認識及び結合する能力を保持する好ましい(例えば、生物活性を示す)立体構造を安定化させることを可能とする。一態様において、生じた類縁体/模倣物は、Ang−2に対する増加した結合親和性を示す。ペプチドから非ペプチド模倣類縁体を調製するための方法の一例は、「Nachman et al..Regul.Pept.57:359−370(1995)」に記載されている。所望であれば、本発明のペプチドは、例えば、グリコシル化、アミド化、カルボキシル化若しくはリン酸化によって、又は、本発明のペプチドの酸付加塩、アミド、エステル、特に、C末端エステル及びN−アシル誘導体の作製によって修飾することが可能である。ペプチドボディは、他の部分との共有又は非共有複合体を形成することによってペプチド誘導体を作製するために修飾することも可能である。共有的に結合された複合体は、ペプチボディを含むアミノ酸の側鎖上の官能基に、又はN末端若しくはC末端に化学的部分を連結することによって調製することが可能である。
ペプチドは、放射性標識、蛍光標識、(例えば、比色又は蛍光定量的反応を触媒する)酵素、基質、固体マトリックス又は担体(例えば、ビオチン又はアビジン)などの(但し、これらに限定されない。)レポーター基に抱合させることが可能である。従って、本発明は、ペプチボディ分子(本分子は、好ましくは、放射性標識、蛍光標識、酵素、基質、固体マトリックス及び担体からなる群から選択されるレポーター基を含む。)をさらに含む分子を提供する。このような標識は、当業者に周知であり、例えば、ビオチン標識が特に想定される。このような標識の使用は当業者に周知であり、例えば、米国特許番号3,817,837;3,850,752;3,996,345;及び4,277,437に記載されている。有用である他の標識には、放射性標識、蛍光標識及び化学発光標識が含まれるが、これらに限定されない。このような標識の使用に関する米国特許には、例えば、米国特許番号3,817,837;3,850,752;3,939,350;及び3,996,345が含まれる。本発明のペプチボディの何れもが、これらの標識の何れもの1つ、2つ又はそれ以上を含み得る。
組み換え方法。一般に、本発明の化合物のペプチド又はポリペプチド部分(追加部分、リンカー及び/又はFcドメインとしてのペプチド又はポリペプチドなど)は、概ね、組み換えDNA技術を用いて、形質転換された宿主細胞中に作製することが可能である。このようにするために、ペプチドをコードする組換えDNA分子が調製される。このようなDNA分子を調製する方法は、本分野において周知である。例えば、ペプチドをコードする配列は、適切な制限酵素を用いてDNAから切り出すことが可能である。あるいは、DNA分子は、ホスホルアミダート法などの化学的合成技術を用いて合成することが可能である。また、これらの技術の組み合わせを使用することも可能である。
従って、本発明は、本発明のポリペプチド組成物を作製する上で有用な核酸、発現ベクター及び宿主細胞にも関する。宿主細胞は、真核細胞とすることが可能であり、哺乳動物の細胞、例えば、CHO細胞及びHEK293細胞が好ましい。宿主細胞は、原核細胞とすることも可能であり,E.コリ細胞が最も好ましい。
本発明の化合物は、概ね、組換えDNA技術を用いて、形質転換された宿主細胞中で作製することが可能である。このようにするために、ペプチドをコードする組換えDNA分子が調製される。このようなDNA分子を調製する方法は、本分野において周知である。例えば、ペプチドをコードする配列は、適切な制限酵素を用いてDNAから切り出すことが可能である。あるいは、DNA分子は、ホスホルアミダート法などの化学的合成技術を用いて合成することが可能である。また、これらの技術の組み合わせを使用することも可能である。
本発明は、適切な宿主中でペプチドを発現することが可能なベクターも含む。ベクターは、適切な発現調節配列に作用可能に連結されたペプチドをコードするDNA分子を含む。DNA分子の前又は後の何れかに、ベクター中にこの作用可能な結合を挿入する方法は、周知である。発現調節配列には、プロモーター、アクチベーター、エンハンサー、オペレーター、リボソーム結合部位、開始シグナル、停止シグナル、キャップシグナル、ポリアデニル化シグナル及び転写又は翻訳の調節に関わる他のシグナルが含まれる。
その上にDNA分子を有する生じたベクターは、適切な宿主を形質転換するために使用される。この形質転換は、本分野において周知な方法を用いて実施することが可能である。
多数の利用可能な、周知の宿主細胞の何れをも、本発明の実施において使用することが可能である。特定の宿主の選択は、本分野によって認知される多数の因子に依存する。これらには、例えば、選択された発現ベクターとの適合性、DNA分子によってコードされるペプチドの毒性、形質転換の速度、ペプチドの回収の容易さ、発現の特徴、生物学的安全性及び費用が含まれる。全ての宿主細胞が特定のDNA配列の発現に対して等しく効果的であり得るわけではないことを理解して、これらの因子のバランスを決定しなければならない。これらの一般的な指針の中で、有用な微生物宿主細胞には、細菌(E.コリ種など)、酵母(サッカロミセス種など)及び他の真菌、昆虫、植物、培養中の哺乳動物(ヒトを含む。)細胞又は本分野において公知の他の宿主が含まれる。
次に、形質転換された宿主細胞は、培養及び精製される。宿主細胞は、所望の化合物が発現されるように慣用の発酵条件下で培養することが可能である。このような発酵条件は、本分野において周知である。最後に、ペプチドは、本分野において周知の方法によって、培養物から精製される。
化合物は、合成的方法によって作製することも可能である。固相合成は、小ペプチドを作製する最も費用対効果が優れた方法であるので、各ペプチドを作製する好ましい技術である。例えば、周知の固相合成技術には、保護基、リンカー及び固相支持体の使用、並びに特異的な保護及び脱保護反応条件、リンカー切断条件、スカベンジャーの使用及び固相ペプチド合成の他の態様が含まれる。適切な技術は、本分野において周知である。(例えば、Merrifield(1973),Chem.Polypeptides,pp.335−61(Katsoyannis and Panayotis eds.);Merrifield(1963),J.Am.Chem.Soc.85:2149;Davis et al.(1985),Biochem.Intl.10:394−414;Stewart and Young(1969),Solid Phase Peptide Synthesis:米国特許番号3,941,763;Finn et al.(1976),The Proteins(3rd ed.)2:105−253;and Erickson et al.(1976),The Proteins(3rd ed.)2:257−527;“Protecting Groups in Organic Synthesis,” 3rd Edition,T.W.Greene and P.G.M.Wuts,Eds.,John Wiley & Sons,Inc.,1999;NovaBiochem Catalog,2000;“Synthetic Peptides,A User‘s Guide,” G.A.Grant,Ed.,W.H.Freeman & Company,New York,N.Y.,1992;“Advanced Chemtech Handbook of Combinatorial & Solid Phase Organic Chemistry,” W.D.Bennet,J.W.Christensen,L.K.Hamaker,M.L.Peterson,M.R.Rhodes,and H.H.Saneii,Eds.,Advanced Chemtech,1998;“Principles of Peptide Synthesis,2nd ed.,”M.Bodanszky,Ed.,Springer− Verlag,1993;“The Practice of Peptide Synthesis,2nd ed.,” M.Bodanszky and A.Bodanszky,Eds.,Springer− Verlag,1994;“Protecting Groups,” P.J,Kocienski,Ed.,Georg Thieme Verlag,Stuttgart,Germany,1994;“Fmoc Solid Phase Peptide Synthesis,A Practical Approach,”W.C.Chan and P.D.White,Eds.,Oxford Press,2000,G.B.Fields et al,Synthetic Peptides:A User’s Guide,1990,77−183)。
本発明の組成物が合成技術又は組換え技術によって調製されるか否かによらず、適宜、適切なタンパク質精製技術を含めることも可能である。本発明の組成物の幾つかの実施形態において、トキシンペプチド部分及び/又は半減期延長部分又は他の何れかの部分は、定量又は検出を容易にするために、適切な同位体標識(例えば、125I、14C、13 35S、H、H、13N、15N、180、17Oなど)を含むように調製することが可能である。
誘導体化されたペプチド又はポリペプチドを含有し、又は非ペプチド基を含有する化合物は、周知の有機化学技術によって合成することが可能である。
本発明の化合物の使用
総論。本発明の化合物は、このような目的のタンパク質の未変性リガンドのアゴニスト、模倣物又はアンタゴニストとして、目的のタンパク質に結合するそれらの能力に起因する薬理学的活性を有する。例として、様々な具体的化合物の用途が、表5から10に示されている。これらの化合物の活性は、本分野で公知のアッセイによって測定することが可能である。
治療的用途に加えて、本発明の化合物は、それらの関連する対象タンパク質の機能不全を特徴とする疾病を診断する上で有用である。これらの診断的実施形態の幾つかのために、並びに他の検出(半定量的及び定量的など)目的のために、プレート表面、チップ、ビーズ、マトリックス又は粒子など(但し、これらに限定されない。)の付加機能部分として、固定化された基材にFcドメインを抱合することは有用であり得る。また、放射性同位体、酵素(例えば、ペルオキシダーゼ又はキナーゼ)、ビオチン部分、蛍光色素分子又は発色団で検出可能に標識された部分は、このような目的のために有用であり得る。
一実施形態において、生物学的試料中に、活性化されることができる目的のタンパク質(例えば、受容体)を検出する方法であり、(a)前記試料を、本発明の化合物と接触させる工程、及び(b)前記化合物による、前記目的のタンパク質の活性化を検出する工程を含む。生物学的試料には、組織試料、原型状態の細胞又はこれらの抽出物が含まれる。本発明の化合物は、生物学的試料中における、それらの関連する対象タンパク質の存在を検出するための診断キットの一部として使用され得る。このようなキットは、検出を可能とするために付着された標識を有する本発明の化合物を使用する。前記化合物は、正常な又は異常な対象タンパク質を同定するのに有用である。EPO模倣化合物の場合、例えば、生物学的試料中に、目的の異常なタンパク質が存在することは、ダイアモンド・ブラックファン貧血(EPO受容体が機能不全であると考えられている。)などの疾患の指標であり得る。
EPO模倣分子の治療的使用
本発明のEPO模倣化合物は、低い赤血球レベルによって特徴付けられる疾患を治療するのに有用である。本発明に含まれるのは、哺乳動物中のEPO受容体の内在的活性を調節する方法、好ましくは、EPO受容体の活性を増加させる方法である。一般的に、エリスロポエチンによって治療可能なあらゆる症状(喘息など)も、本発明のEPO模倣化合物によって治療され得る。これらの化合物は、治療されている症状の性質及び重篤度に対して適切である量及び送達経路によって投与され、当業者によって確認され得る。好ましくは、投与は、皮下、筋肉内又は静脈内の注射による。
TPO模倣化合物の治療的使用
TPO模倣化合物に対して、「Compositions and Methods for Stimulating Megakaryocyte Growth and Differentiation」という名称のWO95/26746に記載されているような標準的アッセイを使用することが可能である。治療されるべき症状は、一般に、既存の巨核芽球/血小板欠乏又は(計画された手術又は血小板提供による)予測された巨核芽球/血小板欠乏を伴う症状である。このような症状は、一般に、インビボでの活性なMplリガンドの欠乏(一時的又は恒常的)の結果である。血小板欠乏に対する包括的用語は血小板減少症であり、従って、本発明の方法及び組成物は、一般に、血小板減少症の治療を必要としている患者における血小板減少症を治療するために利用可能である。
血小板減少症(血小板欠乏)は、化学療法及び様々な薬物を用いた他の療法、放射線療法、手術、偶発的な失血及びその他の特異的な疾病症状を含む様々な理由のために存在し得る。血小板減少症を伴い、本発明に従って治療され得る典型的な具体的疾病症状は、再生不良貧血、突発性血小板減少症、血小板減少症をもたらす転移性腫瘍、全身性紅斑性狼瘡、脾腫大、ファンコニ症候群、ビタミンB12欠乏症、葉酸欠乏症、メイ・ヘグリン異常、ウィスコット−アルドリッチ症候群及び発作性夜間血色素尿症である。AIDSのためのある種の治療も、血小板減少症をもたらす(例えば、AZT)。ある種の創傷治癒疾患においても、血小板数の増加が有益であり得る。
例えば、将来の手術による予想される血小板欠乏に関して、本発明の化合物は、血小板が必要となる数日から数時間前に投与され得る。急性状態(例えば、偶発的且つ大量の失血)に関して、本発明の化合物は、血液又は精製された血小板とともに投与することが可能である。
本発明のTPO模倣化合物は、巨核芽球以外のある種の細胞種がMpl受容体を発現することが見出されるのであれば、このような細胞を刺激する上でも有用であり得る。Mplリガンドによる刺激に対して応答性であるMpl受容体を発現するこのような細胞に伴う症状も、本発明の範囲に属する。
本発明のTO模倣化合物は、血小板又は血小板前駆体細胞の産生が望まれる全ての状態又はcMpl受容体の刺激が望まれる全ての状態において使用され得る。従って、例えば、本発明の化合物は、血小板、巨核芽球などの必要が存在する哺乳動物中の全ての症状を治療するために使用され得る。このような症状は、以下の典型的な出典:WO95/26746;WO95/21919;WO95/18858;WO95/21920に詳しく記載されており、これらは本明細書に組み込まれる。
本発明のTPO模倣化合物は、血小板及び/又は巨核芽球及び関連細胞の生存性又は保存寿命を維持する上でも有用であり得る。従って、このような細胞を含有する組成物中に1つ又はそれ以上のこのような化合物の有効量を含めることが有用であり得る。
Ang−2結合分子の治療的使用
Ang−2結合活性又はその他の細胞活性を調節する因子は、それらの治療効果を増強し、若しくは生じ得る副作用を減少させるための他の治療剤と組み合わせて使用され得る。
一態様において、本発明は、細胞中のAng−2活性の望ましくないレベル又は異常なレベルによって特徴付けられる疾病及び症状を治療するために有用な試薬及び方法を提供する。これらの疾病には、癌及び過形成などの他の過剰増殖性症状、乾癬、接触性皮膚炎、免疫疾患及び不妊症が含まれる。
本発明は、Ang−2活性を阻害又は減少させるペプチボディなどの特異的結合剤の有効量を動物(ヒトを含む。)に投与することを含む、動物中の癌を治療する方法も提供する。さらに、本発明は、生物系内での細胞増殖、浸潤及び転移の方法など、癌細胞の増殖を阻害する方法に関する。方法には、癌細胞増殖の阻害剤としての本発明の化合物の使用が含まれる。好ましくは、本方法は、癌細胞の増殖、浸潤、転移又は生きた動物(哺乳動物など)での腫瘍の発生を阻害又は低減するために使用される。本発明の方法は、アッセイ系での使用(例えば、癌細胞の増殖及びその特性をアッセイすること、並びに癌細胞増殖に影響を与える化合物を同定すること)に容易に適合させることも可能である。
本発明の方法によって治療可能な癌は、好ましくは、哺乳動物中に発生する。哺乳動物には、例えば、ヒト及びその他の霊長類、イヌ及びネコなどのペット又は愛玩動物、ラット、マウス及びウサギなどの実験動物、並びにウマ、ブタ、ヒツジ及びウシなどの畜産動物が含まれる。
腫瘍又は新生物には、組織細胞の増殖が制御されず、及び進行性である組織細胞の増殖が含まれる。幾つかのこのような増殖は良性であるが、その他は、悪性と称され、生物の死を引き起こし得る。悪性新生物又は癌は、侵襲性の細胞増殖を示すことに加え、周囲組織を侵襲し、転移し得る点で、良性増殖とは区別される。さらに、悪性新生物は、分化のより大きな喪失(より大きな脱分化)並びに互いに及びそれらの周囲組織に対してそれらの組織化のより大きな喪失を示すことを特徴とする。この特性は、「退形成」とも称される。
本発明によって治療可能な新生物には、固形腫瘍、すなわち癌腫及び肉腫も含まれる。癌腫には、周囲組織に浸潤(侵入)し、転移を生じる上皮細胞由来の悪性新生物が含まれる。腺癌は、腺組織に由来し、又は認識可能な腺構造を形成する癌腫である。別の広いカテゴリー又は癌には肉腫が含まれ、これらは、胚性結合組織のような繊維性又は均質な物質中にその細胞が包埋された腫瘍である。本発明は、白血病、リンパ腫及び、典型的には、腫瘍塊として存在せず、血管又はリンパ細網系内に分布している他の癌など、骨髄又はリンパ系の癌の治療も可能とする。
従って、本発明のang−2結合分子は、固形腫瘍及び白血病を含む多様な癌の治療に有用である。本発明の治療に適している癌又は腫瘍細胞の種類には、例えば、ACTH産生腫瘍;急性リンパ球性白血病;急性非リンパ球性白血病;腺腫;副腎皮質の癌;乳房、前立腺及び大腸の腺癌;エナメル上皮腫;APUD系腫瘍;膀胱癌;脳癌;鰓腫;乳癌;肺の気管支原性癌腫の全形態;カルチノイド心疾患;癌腫(例えば、ウォーカー、基底細胞、基底扁平細胞、ブラウン・ピアース、管、エールリッヒ腫瘍、クレブス2、メルケル細胞、粘液性、非小細胞肺、燕麦細胞、乳糖状、硬、細気管支、気管支原性、扁平上皮細胞及び移行細胞);悪性カルチノイド症候群;免疫増殖性小肺細胞癌腫;セメント質腫;子宮頸癌;軟骨芽細胞腫;軟骨腫;軟骨肉腫;分離腫;慢性リンパ球性白血病;慢性骨髄性白血病;直腸結腸癌;脊索腫;頭蓋咽頭腫;皮膚T細胞リンパ腫;未分化胚細胞腫;子宮内膜癌;食道癌;ユーイング肉腫;繊維腫;繊維肉腫;胆嚢癌;巨細胞腫瘍;神経膠腫;有毛細胞白血病;過誤腫;頭部及び頸部癌;肝細胞腫;組織球性疾患;組織球増殖症;ホジキンリンパ腫;カポジ肉腫;腎臓癌;脂肪腫;脂肪肉腫;肝臓癌;肝臓癌(小細胞及び非小細胞);悪性腹水;悪性胸水;黒色腫;間葉細胞腫;中腎腫;中皮腫瘍;多発性骨髄腫;筋肉腫;粘液腫;粘液肉腫;神経芽細胞腫;非ホジキンリンパ腫;歯牙腫;骨腫;骨肉腫;卵巣癌;卵巣(生殖細胞)癌;膵臓癌;乳頭腫;陰茎癌;形質細胞腫;前立腺癌;細網内皮症;網膜芽細胞腫;皮膚癌;軟部組織肉腫;扁平上皮細胞癌;胃癌;奇形腫;精巣癌;胸腺腫;甲状腺癌;絨毛性新生物;子宮癌;膣癌;外陰部の癌;ウィルムス腫瘍が含まれる。
さらに、癌の以下の種類も治療され得る。胆管癌(cholangioma);真珠腫;円柱腫(cyclindroma);嚢胞腺癌;嚢胞腺腫;顆粒膜細胞腫;ギナンドロブラストーマ;汗腺腫;膵島腫瘍;ライディッヒ細胞腫;乳頭腫;セルトーリ細胞腫;卵胞膜細胞腫;平滑筋腫;平滑筋肉腫;筋芽細胞腫;筋腫;筋肉腫;横紋筋腫;横紋筋肉腫;上衣腫;神経節腫;神経膠腫;髄芽細胞腫;髄膜腫;神経鞘腫;神経芽細胞腫;神経上皮腫;神経線維腫;神経腫;傍神経節腫;非クロム親和性傍神経節腫;被角血管腫;好酸球性血管リンパ球増殖症;硬化性血管腫;血管腫症;グロムス血管腫;血管内皮腫;血管腫;血管周囲細胞腫;血管肉腫;リンパ管腫;リンパ管筋腫;リンパ管肉腫;松果体腫;癌肉腫;軟骨肉腫;葉状嚢肉腫;繊維肉腫;血管肉腫;平滑筋腫;白血肉腫症;脂肪肉腫;リンパ管肉腫;筋肉腫;粘液肉腫;卵巣癌;横紋筋肉腫;肉腫;新生物;神経線維腫症;及び子宮頸部異形成。
NGF結合分子の治療的使用
NGF結合分子は、NGF関連疾病及び疾患の予防又は治療において使用され得る。このような適応症には、疼痛(炎症性疼痛並びに付随する痛覚過敏及び異痛症、神経障害性の疼痛並びに付随する痛覚過敏及び異痛症、糖尿病性神経障害痛、灼熱痛、交感神経性に維持される疼痛、求心路遮断症候群、急性疼痛、緊張型頭痛、偏頭痛、歯痛、外傷からの疼痛、手術痛、切断又は膿瘍から生じる疼痛、灼熱痛、脱髄性疾患及び三叉神経痛が含まれるが、これらに限定されない。)が含まれるが、これらに限定されない。本発明のペプチド及び修飾されたペプチドは、喘息、切迫性尿失禁(すなわち、過活動膀胱)、乾癬、癌(特に、膵臓癌及び黒色腫)、慢性アルコール依存症、発作、視床痛症候群、糖尿病、後天性免疫不全症候群(「AIDS」)、トキシン及び化学療法、一般的な頭痛、偏頭痛、群発性頭痛、血管及び非血管混合症候群(mixed−vascular and non−vascular syndromes)、一般的な炎症、関節炎、リウマチ性疾患、狼瘡、骨関節炎、炎症性腸疾患、炎症性眼疾患、炎症性又は不安定膀胱疾患、乾癬、炎症性要素を伴う皮膚疾患、日焼け、心臓炎、皮膚炎、筋肉炎、神経炎、膠原病性脈管疾患、慢性炎症性症状、喘息、上皮組織の損傷若しくは機能不全、単純ヘルペス、呼吸器、泌尿生殖、胃腸又は血管領域における内臓の運動性の障害、創傷、火傷、アレルギー性皮膚反応、掻痒症、白斑、一般的な胃腸疾患、大腸炎、胃潰瘍、十二指腸潰瘍、血管運動性若しくはアレルギー性鼻炎又は気管支疾患など(これらに限定されない。)、原因因子としてNGFに関連するその他の疾病の予防又は治療に対して治療的価値を有する。
ミオスタチン結合分子の治療的使用
本発明のミオスタチン結合剤は、ミオスタチンに結合し、標的とされる細胞内のミオスタチンシグナル伝達を遮断又は阻害する。本発明は、1つ又はそれ以上のミオスタチン結合剤の有効用量を動物に投与することによって、動物中のミオスタチンの量又は活性を減少させるための方法及び試薬を提供する。一態様において、本発明は、1つ又はそれ以上の結合剤の有効投薬量を動物に投与することを含む、動物中のミオスタチン関連疾患を治療するための方法及び試薬を提供する。これらのミオスタチン関連疾患には、筋萎縮の様々な形態、並びに糖尿病及び関連疾患などの代謝的疾患並びに骨粗鬆症などの骨変性疾患が含まれるが、これらに限定されない。
米国逐次番号10/742,379の実施例8に示されているように、本発明の典型的なペプチボディは、CD1nu/nuマウスモデル中の除脂肪筋肉質量を劇的に増加させる。このインビボ活性は、同じペプチボディに対して以下に記載されているインビトロ結合及び阻害活性に対して相関がある。
筋萎縮疾患には、ドゥシェンヌ型筋ジストロフィー、進行性筋ジストロフィー、ベッカー型筋ジストロフィー、デジェリーヌ・ランドゥジニー筋ジストロフィー、エルブ筋ジストロフィー及び乳児型神経軸索筋ジストロフィーなどのジストロフィーが含まれる。例えば、インビボでの抗体の使用を通じてミオスタチンを遮断することによって、ドゥシェンヌ型筋ジストロフィーのmdxマウスモデルのジストロフィー表現型が改善された(Bogdanovich et al.(2002),Nature 420:28)。典型的なペプチボディの使用は、以下の実施例9に記載されているように、除脂肪筋肉質量を増加させ、mdxマウスモデルにおいて、脂肪に対する除脂肪筋肉の比率を増加させる。
さらなる筋萎縮疾患は、筋萎縮性側索硬化症、うっ血性閉塞性肺疾患、癌、AIDS、腎不全及び関節リウマチなどの慢性疾患から生じる。例えば、悪液質及び筋萎縮及び体重減少が、全身的に投与されたミオスタチンによって、胸腺欠損ヌードマウス中で誘導された(Zimmers et al.,上記)。別の例において、ミオスタチン免疫反応性タンパク質の血清及び筋肉内濃度は、AIDSに関連する筋肉萎縮を示すヒトにおいて増加していることが見出され、無脂肪質量と逆相関していた(Gonzalez−Cadavid et al.(1998),PNAS USA 95:14938−14943)。筋肉の萎縮をもたらすさらなる症状が、車椅子への拘束、発作による長期間の病臥、病気、骨折又は外傷及び微少重力環境における筋萎縮(宇宙飛行)などの身体障害による不活動から生じ得る。例えば、血漿ミオスタチン免疫反応性タンパク質は、長期間の病臥後に増加することが明らかとなった(Zachwieja et al.J Gravit Physiol.6(2):11(1999)。スペースシャトル飛行中の微少重力環境に曝されたラットの筋肉は、微少重力環境に曝されていないラットの筋肉と比べてミオスタチンの増加した量を発現することも明らかとなった(Lalani et al.(2000),J.Endocrin.167(3):417−28)。
さらに、年齢に関連した筋肉に対する脂肪の比率の増加及び年齢に関係した筋萎縮は、ミオスタチンと関連しているように見受けられる。例えば、平均血清ミオスタチン免疫反応性タンパク質は、若い(19から35歳)、中年(36から75歳)及び高齢(76から92歳)の男性及び女性の群において、年齢とともに増加するのに対して、平均筋肉質量及び無脂肪質量は、これらの群において、年齢とともに減少したYarasheski et al.J Nutr Aging 6(5):343−8 (2002))。マウスにおけるミオスタチン遺伝子ノックアウトは筋形成を増加させ、及び脂肪形成を減少させて(Lin et al.(2002),Biochem Biophys Res Comniun 291(3):701−6)、増加した筋肉質量並びに減少した脂肪の蓄積及びレプチン分泌を有する成体をもたらすことも示されている。典型的な分子は、以下に示されているように、高齢のmdxマウスにおける、脂肪に対する除脂肪筋肉質量の比を改善する。
さらに、現在では、ミオスタチンが心臓の筋肉中において、低レベルで発現されていること、及び梗塞後の心筋細胞後に発現が上方制御されることも明らかとなっている(Sharma et al.(1999),J Cell Physiol.180(1):1−9)。従って、心筋中のミオスタチンレベルを減少させることによって、梗塞後の心筋の回復を改善させ得る。
ミオスタチンは、2型糖尿病、非インシュリン依存性糖尿病、高血糖及び肥満などの代謝性疾患にも影響を与えるようである。例えば、ミオスタチンの欠如は、2つのマウスモデルの肥満及び糖尿病表現型を改善することが示されている(Yen et al.上記)。さらに、ミオスタチンレベルを減少させることによって筋肉の質量を増加させることは、骨強度を改善させ、骨粗鬆症及び他の変性性骨疾患を抑制し得る。例えば、ミオスタチン欠損マウスは、マウス上腕骨の増加した無機質含量及び密度並びに筋肉が付着している領域における海綿骨及び皮質骨の両方の増加した無機質含量並びに増加した筋肉質量を示すことが見出されている(Hamrick et al.(2002),Calcif Tissue Int 71(1):63−8)。本発明において、典型的なペプチボディは、以下に示されているように、mdxマウスにおいて、脂肪に対する除脂肪筋肉質量の比を増加させる。
本発明は、ミオスタチン結合剤の有効用量を動物に投与することによって、食用動物中の筋肉質量を増加させるための方法及び試薬も提供する。成熟したC末端ミオスタチンポリペプチドは、検査された全ての種において同一であるので、ミオスタチン結合剤は、ウシ、ニワトリ、シチメンチョウ及びブタなどの農業で重要な全ての種において、筋肉質量を増加させ、脂肪を減少させるのに有効であると予測される。
本発明のミオスタチン結合分子は、単独で使用され得、又は、それらの治療効果を増強させ、もしくは生じ得る副作用を減少させるために、他の治療剤と組み合わせて使用され得る。本発明の分子は、薬剤の治療的価値を改善する特性の、1つ又はそれ以上の望ましいが予測されない組み合わせを有する。これらの特性には、増加された活性、増加された溶解度、減少された分解、増加された半減期、減少された毒性及び減少された免疫原性が含まれる。従って、本発明の分子は、延長された治療計画に対して有用である。さらに、本発明の化合物の親水性及び疎水性の特性は優れてバランスが取れており、これにより、インビトロ及び特にインビボでの両使用に対する有用性を増強する。具体的には、本発明の化合物は、体内での吸収を可能とする水性溶媒中での溶解度の適切な程度及び生物学的利用性を有すると同時に、化合物が推定作用部位(特定の筋肉の量など)まで細胞膜を横切ることを可能とする脂質中での溶解度の程度も有する。
本発明のミオスタチン結合分子は、適切な組成物中の有効用量で投与された場合に、「対象」又はあらゆる動物(ヒトを含む。)を治療するのに有用である。
さらに、本発明のミオスタチン結合分子は、多数のアッセイにおいて、ミオスタチンを検出及び定量するのに有用である。これらのアッセイは、米国逐次番号10/742,379に詳しく記載されている。
一般に、本発明のミオスタチン結合分子は、例えば、「Asai,ed.,Methods in Cell Biology,37,Antibodies in Cell Biology,Academic Press,Inc.,New York (1993)」に記載されているアッセイと類似の様々なアッセイにおいて、ミオスタチンを結合及び固定化するための捕捉剤として有用である。ミオスタチン結合分子は、何らかの様式で標識することができ、又はミオスタチンの検出及び定量を可能とするように標識された抗結合分子抗体などの第三の分子と反応し得る。例えば、ミオスタチン結合分子又は第三の分子はビオチンなどの検出可能部分で修飾することが可能であり、検出可能部分は、次いで、酵素標識されたストレプトアビジン又はその他のタンパク質などの第四の分子によって結合されることができる。(Akerstrom(1985),J Immunol 135:2589;Chaubert (1997),Mod Pathol 10:585)。
あらゆる特定のアッセイを通じて、試薬の各組み合わせ後に、温置及び/又は洗浄工程が必要となり得る。温置工程は、約5秒から数時間まで、好ましくは約5分から約24時間までを変動し得る。しかしながら、温置時間は、アッセイフォーマット、溶液の容積、濃度などに依存する。通常、アッセイは、周囲温度で実施されるが、温度の広範囲にわたって実施することが可能である。
BAFF結合分子の治療的使用。本発明のBAFF結合分子は、B細胞によって媒介される自己免疫疾患の治療において特に有用であり得る。特に、本発明のBAFF分子は、全身性紅斑性狼瘡(SLE)並びに狼瘡関連疾患及び症状などの狼瘡を治療し、予防し、軽減し、診断し、又は予測する上で有用であり得る。他の好ましい適応症には、B細胞リンパ腫などB細胞によって媒介される癌が含まれる。
本発明の化合物は、関節の炎症性症状を治療するために使用することも可能である。関節の炎症性症状は、様々な程度で、世界中で何百万人もの人々を苦しめ、身体を障害もたらす慢性の関節疾患である。関節リウマチは、滑膜に由来する、パンヌスと称される増殖性浸潤性結合組織によって、軟骨及び骨がゆっくり侵食される関節結合部の疾病である。本疾病は、滑液体包、腱鞘及び腱などの関節周囲構造並びに皮下組織、心血管系、肺、脾臓、リンパ節、骨格筋、神経系(中枢及び末梢)及び眼などの関節外組織を含み得る(Silberberg (1985),Anderson’s Pathology,Kissane (ed.),11:1828)。骨関節炎は、関節軟骨の変性性変化並びに関節周囲の骨及び軟骨の反応性増殖によって特徴付けられる一般的な関節疾患である。骨関節炎は、異化及び同化刺激に対する軟骨細胞の不適切な応答から生じ得る細胞媒介性の活発なプロセスである。報告によれば、初期の骨関節炎において、関節軟骨の幾つかのマトリックス分子の変化が起こる(Thonar et al.(1993),Rheumatic disease clinics of North America,Moskowitz (ed.),19:635−657 and Shinmei et al.(1992),Arthritis Rheum.,35:1304−1308)。TALL−1、TALL−1R及びこれらの調節物質は、これら及び関連症状の治療において有用であると考えられている。
BAFF結合分子は、急性膵炎;ALS;アルツハイマー病;喘息;アテローム性動脈硬化症;自己免疫性溶血性貧血、癌、特に、B細胞に関連する癌;悪液質/食欲不振;慢性疲労症候群;肝硬変(例えば、原発性胆汁性肝硬変;糖尿病(例えば、インシュリン糖尿病);発熱;IgA糸球体腎炎及び原発性糸球体腎炎などの糸球体腎炎;グッドパスチャー症候群;ギランバレー症候群;移植片対宿主病;橋本甲状腺炎;出血性ショック;痛覚過敏;炎症性腸疾患;骨関節炎、乾癬性関節炎及び関節リウマチなどの関節の炎症性症状;筋挫傷、捻挫、軟骨損傷、外傷、整形外科手術、感染又はその他の疾病過程から生じる炎症症状;インシュリン依存性糖尿病;脳虚血(例えば、外傷の結果としての脳傷害、てんかん、出血又は発作(これらの各々は、神経変性を導き得る。))虚血性傷害などの虚血性傷害;学習障害;肺疾患(例えば、ARDS);狼瘡、特に、全身性紅斑性狼瘡(SLE);多発性骨髄腫;多発性硬化症;重症筋無力症;骨髄性(例えば、AML及びCML)及びその他の白血病;筋症(例えば、特に、敗血症における筋肉タンパク質代謝);(例えば、HIVによって誘導される)神経毒性;骨粗鬆症;疼痛;パーキンソン病;天疱瘡;多発性筋炎/皮膚筋炎;自己免疫性肺炎症などの肺炎症;早期陣痛;乾癬;ライター病;再灌流傷害;敗血性ショック;放射線療法由来の副作用;シェーグレン症候群;睡眠障害;側頭下顎骨関節疾患;突発性血小板減少症及び自己免疫性新生児血小板減少症などの血小板減少症;腫瘍転移;ブドウ膜炎;及び血管炎など、多数のさらなる疾病及び疾患の治療においても有用であり得る。
併用療法。発明の治療法、組成物及び化合物は、血小板欠乏及び他の症候によって特徴付けられる疾病の治療において、単独で、又は他のサイトカイン、可溶性Mpl受容体、造血因子、インターロイキン、成長因子又は抗体と組み合わせても使用され得る。本発明の化合物は、IL−3又はGM−CSFなどの造血の一般的刺激物質と組み合わせて、血小板減少症の幾つかの形態を治療する上で有用であると予測される。他の巨核芽球刺激因子、すなわち、meg−CSF、幹細胞因子(SCF)、白血病抑制因子(LIF)、オンコスタチンM(OSM)又は巨核芽球刺激活性を有する他の分子も、Mplリガンドとともに使用し得る。このような同時投与のためのさらなる典型的なサイトカイン又は造血因子には、IL−1α、Il−1β、IL−2、IL−3、IL−4、IL−5、IL−6、IL−11、コロニー刺激因子−1(CSF−1)、SCF、GM−CSF、顆粒球コロニー刺激因子(G−CSF)、EPO、インターフェロン−α(IFN−α)、コンセンサスインターフェロン、IFN−β又はIFN−γが含まれる。さらに、同時又は順次に、一旦巨核芽球が成熟形態に達したときに、巨核芽球の血小板への分断を引き起こす効果を有すると見受けられる可溶性哺乳動物Mpl受容体の有効量を投与することが有用であり得る。従って、(成熟した巨核芽球の数を増大させるために)本発明の化合物を投与した後に、(リガンドを不活化し、成熟した巨核芽球に血小板を産生させるために)可溶性Mp1受容体を投与することは、血小板産生を刺激する特に有効な手段であると予測される。上記投薬量は、治療組成物中のこのような追加成分を補償するように調整される。治療を受けた患者の進行は、慣用法によってモニターすることが可能である。
血小板及び/又は巨核芽球及び関連細胞の組成物に本発明の化合物を添加する場合には、含められるべき量は、一般に、本分野において公知の技術及びアッセイによって、実験的に確立される。典型的な量の範囲は、0.1μgから1mgの本発明の化合物/10細胞である。
トキシンペプチドを取り込む治療薬。本発明の組成物の幾つかの実施形態は、追加機能部分として、トキシンペプチドを取り込み、該トキシンペプチドは、このような目的のイオンチャンネルの未変性リガンドのアゴニスト、模倣物又はアンタゴニストとして、目的のイオンチャンネルに結合する能力に起因する薬理学的活性を有することが可能である。従って、本発明の組成物のこのような実施形態は、イオンチャンネルに伴う病変の治療において有用性を有することができる。イオンチャンネルへの公知の関連を有する遺伝病(「チャンネル病(channelopathy)」)は、医薬の様々な分野を包含し、その幾つかには、神経学、腎臓学、筋肉学及び心臓学が含まれる。イオンチャンネル(カッコ内は、チャンネルの型)を原因とする遺伝疾患のリストには、以下のものが含まれる。
・嚢胞性繊維症(Clチャンネル;CFTR)、
・デント病(タンパク質尿及び高カルシウム尿症;Clチャンネル;CLCN5)、
・大理石骨病(Clチャンネル;CLCN7)、
・家族性高インシュリン血症(SUR1;KCNJ11;Kチャンネル)、
・糖尿病(KATP/SURチャンネル)、
・アンデルセン症候群(KCNJ2、Kir2.1Kチャンネル)、
・バーター症候群(KCNJ1;Kir1.1/ROMK;Kチャンネル)、
・遺伝性難聴(KCNQ4;Kチャンネル)、
・遺伝性高血圧(リドル症候群);SCNN1;上皮NAチャンネル)、
・拡張型心筋症(SUR2;Kチャンネル)、
・QT延長症候群又は心不整脈(心臓のカリウム及びナトリウムチャンネル)、
・ティモシー症候群(CACNA1C、Cav1.2)、
・筋無力症候群(CHRNA、CHRNB、CNRNE;nAChR)及び様々な他のミオパシー、
・高カリウム性周期性四肢麻痺(Na及びKチャンネル)、
・てんかん(Na及びKチャンネル)、
・片麻痺性偏頭痛(CACNA1A、Cav2.1Ca2+チャンネル及びATP1A2)、
・セントラルコア病(RYR1、RyR1;Ca2+チャンネル)、及び
・パラミオトニア及びミオトニア(Na、Clチャンネル)。
Ptacek and Y−H Fu(2004),Arch.Neurol.61:166−8;B.A.Niemeyer et al.(2001),EMBO reports 21:568−73;F.Lehmann−Horn and K.Jurkat−Rott(1999),Physiol.Rev.79:1317−72を参照。先述のリストは遺伝性の疾患に関するが、これらの疾患中に引用されているチャンネルを標的とする分子は、他の起源又は起源が不明な関連疾患を治療する上でも有用であり得る。
先述の疾患に加えて、イオンチャンネルを以下の治療のための標的として裏付ける証拠も提供されている。
・鎌型赤血球貧血症(IKCa1)−鎌型赤血球貧血症では、赤血球からの水分の喪失が、ヘモグロビンの多量体化をもたらし、その後、溶血及び血管の閉塞をもたらす。いわゆるガルドスチャンネル(すなわち、IKCa1)を通じたカリウム流出後に、水分の喪失が起こる。従って、IKCa1の遮断は、鎌形赤血球貧血症に対する治療的処置となり得る。
・緑内障(BKCa)−緑内障では、眼内圧が高すぎ、視神経の損傷、異常な眼機能及びを引き起こし、失明に至る場合もある。BKCaカリウムチャンネルの遮断は、眼内液の分泌を低下させ、平滑筋収縮を増加させることが可能であり、より低い眼内圧と眼内の神経保護をもたらす可能性がある。
・多発性硬化症(Kv、KCa)、
・乾癬(Kv、KCa)、
・関節炎(Kv、KCa)、
・喘息(KCa、Kv)、
・アレルギー(KCa、Kv)、
・COPD(KCa、Kv、Ca)、
・アレルギー性鼻炎(KCa、Kv)、
・肺繊維症、
・狼瘡(IKCa1、Kv)、
・移植、GvHD(KCa、Kv)、
・炎症性骨吸収(KCa、Kv)、
・歯周病(KCa、Kv)、
・糖尿病、1型(Kv)−1型糖尿病は、異常なグルコース、タンパク質及び脂質代謝を特徴とする自己免疫疾患であり、インシュリン欠乏又は耐性を伴う。本疾患では、Kv1.3発現Tリンパ球が、膵島を攻撃及び破壊し、β細胞の喪失をもたらす。Kv1.3の遮断は、炎症性サイトカインを減少させる。さらに、Kv1.3の遮断は、形質膜へのGLUT4の転位を促進し、これにより、インシュリン感受性を増加させる。
・肥満(Kv)、−Kv1.3は、エネルギー恒常性の調節及び食事によって誘発される肥満からの保護において重大な役割を果たしているようである。従って、Kv1.3遮断剤は、代謝速度を増加させることが可能であり、より大きなエネルギー使用及び減少した体重をもたらす。
・再狭窄(KCa、Ca2+)、−血管平滑筋細胞の増殖及び遊走は、新生内膜肥厚及び血管の再狭窄をもたらすことが可能である。過剰な新生内膜血管平滑筋細胞増殖には、IKCa1の上昇した発現を伴う。従って、IKCa1の遮断は、血管形成術後の再狭窄を防ぐための治療的戦略となり得る。
・虚血(KCa、Ca2+)−神経又は心虚血、細胞膜の脱分極は、電圧開口型ナトリウム及びカルシウムチャンネルの開口をもたらす。続いて、これは、細胞に対して有害であるカルシウムの過剰負荷をもたらし得る。電圧開口型ナトリウム及び/又はカルシウムチャンネルの遮断は、カルシウムの過剰負荷を低減し、細胞保護効果を与えることが可能である。さらに、細胞膜電位の調節及び安定化におけるそれらの重大な役割のために、電圧及びカルシウム活性化されるカリウムチャンネルの調節物質も、カルシウムの過剰負荷を低減し、細胞を保護するように作用することが可能である。
・腎性失禁(KCa)、腎性失禁は、機能亢進した膀胱平滑筋細胞に関連する。カルシウムによって活性化されるカリウムチャンネルは、膀胱平滑筋細胞中で発現され、これらは膜電位を調節し、細胞収縮の力及び頻度を間接的に調節する。従って、カルシウムによって活性化されるカリウムチャンネルの開口剤は、膀胱内の電気的及び収縮活性を弱め、排尿の刺激の低下をもたらす機構を提供する。
・骨粗鬆症(Kv)、
・偏頭痛を含む疼痛(Na、TRP[一過性受容体電位チャンネル]、P2X、Ca2+、N型電圧開口型カルシウムチャンネルは、脊髄中の侵害受容神経伝達の中心的制御物質である。ジコノチド(N型カルシウムチャンネルのペプチド遮断剤)は、侵害受容神経伝達を低下させ、ヒトにおける重度の慢性痛の症状の緩和について、世界で承認されている。侵害受容特異的N型カルシウムチャンネルの新規遮断剤は、減少した副作用特性を有する鎮痛剤で改善される。
・高血圧(Ca2+)、−L型及びT型電圧開口型カルシウムチャンネルは、血管平滑筋細胞中で発現され、ここで、興奮−収縮のカップリング及び細胞の増殖を調節する。特に、T型カルシウムチャンネルの活性は、高血圧時の新生内膜形成に関連している。L型及びT型カルシウムチャンネルの遮断剤は、カルシウム流入を低下させ、平滑筋細胞の収縮を阻害するので、高血圧の臨床的治療に対して有用である。
・創傷治癒、細胞遊走は、創傷治癒において中心的な役割を果たしている。細胞内カルシウム勾配は、ケラチン細胞及び繊維芽細胞中の細胞遊走機構の重要な制御物質として推定されている。さらに、細胞膜を横切るイオン流動は、細胞容積の変化を伴う。細胞容積を調節することによって、イオンチャンネルは、細胞遊走機構の稼働に必要とされる細胞内環境に寄与する。特に、IKCa1は、細胞遊走のために、全般的に必要とされるようである。さらに、Kv1.3、Kv3.1、NMDA受容体及びN型カルシウムチャンネルは、リンパ球及び神経細胞の遊走と関連する。
・発作、
・アルツハイマー病、
パーキンソン病(nACHR、Nav)、
躁うつ病(Nav、Cav)
・癌、多くのカリウムチャンネル遺伝子が増幅され、タンパク質サブユニットが多くの癌性症状において上方制御されている。カリウムチャンネル上方制御のための病態生理学的役割と合致して、カリウムチャンネル遮断剤は、おそらくは、カルシウム流入の阻害及びカルシウム依存性遺伝子発現に対する効果を通じて、子宮癌細胞及び肝細胞癌細胞の増殖を抑制することが示されている。
・様々な神経学的、心血管、代謝的及び自己免疫疾患
イオンチャンネルのアゴニスト及びアンタゴニストは何れも、治療的な利益を達成することが可能である。治療的な利益は、例えば、Kv1.3、IKCa1、SKCa、BKCa、N型又はT型Ca2+チャンネルなどから得ることが可能である。これらのチャンネルの小分子及びペプチドアンタゴニストは、インビトロ及びインビボでの有用性を有することが示されている。
本明細書に記載されている疾病及び薬理学的に活性な付加部分は典型的なものに過ぎず、本発明の方法を用いて調製することが可能な本発明の薬理学的に活性な化合物及び組成物又は本発明の利点により治療することが可能な疾病及び疾患の範囲を限定するものではない。
医薬組成物
総論。本発明は、本発明の組成物と、及び医薬として許容される担体とを含む医薬組成物も提供する。このような医薬組成物は、多様な送達経路、例えば、注射若しくは注入によるなどの血管内送達経路、皮下、筋肉内、腹腔内、硬膜外又は髄腔内送達経路、又は経口、腸内、経肺(例えば、吸入)、鼻内、経粘膜(例えば、舌下投与)、経皮又はその他の送達経路及び/又は本分野において公知の投与の形態によって、患者に投与するように設定することが可能である。本発明の医薬組成物は、液体形態で調製することができ、又は凍結乾燥された形態などの乾燥された粉末形態であり得る。経口又は経腸用途の場合、医薬組成物は、例えば、錠剤、トローチ剤、舐剤、水性若しくは油性懸濁液剤、分散性散剤又は顆粒剤、エマルジョン、硬若しくは軟カプセル剤、シロップ、エリキシル又は経腸処方として、設定することが可能である。
本発明の実施において、「医薬として許容される担体」は、単一に又は組み合わせた、医薬として許容される全ての希釈剤、賦形剤、分散剤、結合剤、充填剤、流動促進剤、抗摩擦剤、圧縮補助、錠剤崩壊剤(崩壊剤)、懸濁剤、潤滑剤、着香剤、着臭剤、甘味剤、浸透若しくは貫通強化物質、防腐剤、界面活性剤、可溶化剤、乳化剤、濃縮剤、アジュバント、色素、コーティング、封入材料及び/又は他の添加物など、医薬組成物を調合する上で有用である、当業者に公知の生理的に耐容される全ての物質である。このような医薬組成物は、様々な緩衝液内容物(例えば、Tris−HCl、アセタート、ホスファート)、pH及びイオン強度の希釈剤;界面活性剤及び可溶化剤(例えば、Tween(登録商標)80、Polysorbate80)、抗酸化剤(例えば、アスコルビン酸、メタ重亜硫酸ナトリウム)、防腐剤(例えば、Timersol(登録商標)、ベンジルアルコール)及び充填剤(例えば、ラクトース、マニトール)などの添加物;ポリ乳酸、ポリグリコール酸などのポリマー性化合物の粒状調製物中への、又はリポソーム中への材料の取り込みを含むことが可能である。ヒアルロン酸も使用することが可能であり、これは、循環中の持続時間を促進する効果を有し得る。このような組成物は、本発明のタンパク質及び誘導体の物理的状態、安定性、インビボ放出の速度及びインビボクリアランス速度に影響を与えることが可能である。例えば、「Remington’s Pharmaceutical Sciences,18th Ed.(1990,Mack Publishing Co.,Easton,PA 18042) pages 1435−1712」(参照により、その全体が本明細書に組み込まれる。)を参照されたい。前記組成物は、液体形態で調製することが可能であり、又は凍結乾燥された形態などの乾燥された粉末とすることが可能である。経皮又は経粘膜製剤のように、埋め込み可能な徐放製剤も有用である。これに加えて(又はこれに代えて)、本発明は、当業者に公知の様々な遅延放出若しくは徐放製剤又は微粒子製剤の何れかにおいて、例えば、経肺、鼻内又は皮下送達経路を介して投与されることが可能な徐放微粒子製剤において使用するための組成物を提供する。
不活性材料を用いて、本発明の組成物を希釈し、又は本発明の医薬組成物の容量を増加させることが可能である。このような希釈剤は、炭水化物、特に、マニトール、α−ラクトース、無水ラクトース、セルロース、スクロース、修飾されたデキストラン及びデンプンを含むことが可能である。ある種の無機塩は、カルシウム三リン酸、炭酸マグネシウム及び塩化ナトリウムなど、充填剤としても使用し得る。幾つかの市販の希釈剤は、Fast−Flo、Emdex、STA−Rx 1500、Emcompress及びAvicellである。
様々な慣用の濃縮剤が、アルギナート、キサンタンガム又は石油など(これらに限定されない。)、医薬組成物のクリーム、軟膏、坐薬及びゲル構造において有用である。本発明の医薬組成物のこのような構成においても使用し得る。ポリエチレングリコールモノラウラート、ジメチルスルホキシド、N−ビニル−2−ピロリドン、N−(2−ヒドロキシエチル)−ピロリドン又は3−ヒドロキシ−N−メチル−2−ピロリドンなどの浸透又は貫通増強物質も使用することが可能である。ヒドロゲルマトリックスを製造するための有用な技術は公知である。(例えば、Feijen,Biodegradable hydrogel matrices for the controlled release of pharmacologically active agents,米国特許第4,925,677号;Shah et al.,Biodegradable pH/thermosensitive hydrogels for sustained delivery of biologically active agents,WO00/38651 A1)。このような生物分解性ゲルマトリックスは、例えば、タンパク質成分と多糖又はムコポリ多糖成分を架橋し、次いで、送達されるべき本発明の組成物を充填することによって形成することが可能である。
無菌溶液又は懸濁液である本発明の液体医薬組成物は、例えば、筋肉内、髄腔内、硬膜外、血管内(例えば、静脈内又は動脈内)、腹腔内又は皮下注射によって、患者に投与することが可能である。(例えば、Goldenberg et al.,Suspensions for the sustained release of proteins,米国特許第6,245,740号及びWO00/38652A1を参照されたい。)。無菌溶液は、静脈内注入によって投与することも可能である。本発明の組成物は、無菌水、生理的食塩水、緩衝化された生理的食塩水又は他の適切な無菌注射可能溶媒を用いて患者に投与する前に、都合の良い時点で溶解又は懸濁することが可能な無菌固体医薬組成物(凍結乾燥された粉末など)中に含めることが可能である。
植え込み可能な徐放製剤も、本発明の医薬組成物の有用な実施形態である。例えば、医薬として許容される担体(ヒト又はヒト以外の脊椎動物の体内又は皮膚の下に植え込まれた生物分解性マトリックスである。)は、上記のものと類似のヒドロゲルであり得る。あるいは、医薬として許容される担体は、ポリ−αアミノ酸成分から形成され得る。(Sidman,Biodegradable,implantable drug delivery device,and process for preparing and using same,米国特許第4,351,337号)。薬物の送達用インプラントを作製するための他の技術も公知であり、本発明において有用である。
粉末形態において、医薬として許容される担体は、細かく分割された固体であり、これは、本発明の組成物を含む細かく分割された活性成分と混合される。例えば、幾つかの実施形態において、医薬組成物が吸入剤として構成されている場合には、粉末形態が有用である。(例えば、Zeng et al.,Method of preparing dry powder inhalation compositions,WO2004/017918;Trunk et al.,Salts of the CGRP antagonist BIBN4096 and inhalable powdered medicaments containing them,米国特許第6,900,317号を参照されたい。)。
不活性材料を用いて、本発明の化合物を希釈し、又は本発明の化合物の容量を増加させることが可能である。これらの希釈剤は、炭水化物、特に、マニトール、α−ラクトース、無水ラクトース、セルロース、スクロース、修飾されたデキストラン及びデンプンを含むことが可能である。ある種の無機塩は、カルシウム三リン酸、炭酸マグネシウム及び塩化ナトリウムなど、充填剤としても使用することが可能である。幾つかの市販の希釈剤は、Fast−FloTM、EmdexTM、STA−Rx 1500TM、EmcompressTM及びAvicellTMである。
固体剤形の医薬組成物の製剤中には、崩壊剤を含めることが可能である。崩壊剤として使用される材料には、デンプンを基礎とした市販の崩壊剤ExplotabTMなどのデンプンが含まれるが、これに限定されない。グリコール酸デンプンナトリウム、AmberliteTM、カルボキシメチルセルロースナトリウム、ウルトラミロペクチン(ultramylopectin)、アルギン酸ナトリウム、ゼラチン、オレンジの皮、酸性カルボキシメチルセルロース、天然の海綿及びベントナイトは全て使用することが可能である。不溶性の陽イオン交換樹脂は、崩壊剤の別の形態である。粉末化されたゴムは、崩壊剤として、及び結合剤として使用することが可能であり、これらには、寒天、インドゴム又はトラガカントなどの粉末化されたゴムが含まれ得る。アルギン酸及びそのナトリウム塩も、崩壊剤として有用である。
結合剤は、治療剤を一体化させて硬い錠剤を形成するために使用することが可能であり、アラビアゴム、トラガカント、デンプン及びゼラチンなどの天然産物から得られる材料を含む。その他には、メチルセルロース(MC)、エチルセルロース(EC)及びカルボキシメチルセルロース(CMC)が含まれる。ポリビニルピロリドン(PVP)及びヒドロキシプロピルメチルセルロース(HPMC)は何れも、治療剤を顆粒化するためにアルコール溶液中で使用することが可能である。
減摩剤は、調合プロセス時の固着を防ぐために、治療剤の製剤中に含めることが可能である。潤滑剤は、治療剤とダイ壁との間の層として使用することが可能であり、これらには、ステアリン酸のマグネシウム及びカルシウム塩などのステアリン酸、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、液体パラフィン、植物油及び蝋が含まれ得るが、これらに限定されるものではない。ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸マグネシウム、様々な分子量のポリエチレングリコール、Carbowax4000及び6000などの可溶性潤滑剤も使用することが可能である。
調合時の薬物の流動特性を改善することができ、及び圧縮時の転位を補助するための滑り剤を添加し得る。滑り剤には、デンプン、タルク、焼成シリカ及び水和されたケイアルミン酸が含まれ得る。
本発明の化合物の水性環境中への溶解を補助するために、界面活性剤を、湿潤剤として添加し得る。界面活性剤には、ラウリル硫酸ナトリウム、スルホコハク酸ジオクチルナトリウム及びスルホン酸ジオクチルナトリウムなどの陰イオン性界面活性剤が含まれ得る。陽イオン性界面活性剤を使用し得、塩化ベンズアルコニウム又は塩化ベンゾエトニウムを含み得る。界面活性剤として製剤中に含め得る非イオン性界面活性剤の候補のリストは、ラウロマクロゴール400、ポリオキシル40ステアラート、ポリオキシエチレン硬化ひまし油10、50及び60、モノステアリン酸グリセロール、ポリソルベート40、60、65及び80、スクロース脂肪酸エステル、メチルセルロース並びにカルボキシメチルセルロースである。これらの界面活性剤は、単独で、又は異なる比率での混合物として、タンパク質又は誘導体の製剤中に存在することができる。
経口剤形。本発明の組成物の経口剤形も有用である。必要であれば、組成物は、経口送達が有効であるように化学的に修飾することが可能である。一般的に、想定される化学的修飾は、分子自体への少なくとも1つの部分の付着であり、前記部分は、(a)タンパク質分解の阻害及び(b)胃又は腸からの血流中への取り込みを可能とする。化合物の全体的な安定性の増加及び体内での循環時間の増加も望まれる。本発明において、共有結合された半減期延長部分として有用な部分も、この目的のために使用することが可能である。このような部分の例には、PEG,エチレングリコールとプロピレングリコールの共重合体、カルボキシメチルセルロース、デキストラン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン及びポリプロリンが含まれる。例えば、「Abuchowski and Davis (1981),Soluble Polymer−Enzyme Adducts,Enzymes as Drugs(Hocenberg and Roberts,eds.),Wiley−Interscience,New York,NY,pp 367−83;Newmark,et al.,(1982),J.Appl.Biochem,4:185−9」を参照されたい。使用され得る他のポリマーは、ポリ−1,3−ジオキソラン及びポリ−1,3,6−チオキソカンである。前記のとおり、医薬的な使用に好ましいのは、PEG部分である。
経口送達剤形の場合、本発明の治療用化合物の吸収を増加させるための担体として、ナトリウムN−(8−[2−ヒドロキシベンゾイル]アミノ)カプリラート(SNAC)などの修飾された脂肪族アミノ酸の塩を使用することも可能である。SNACを使用するヘパリン製剤の臨床的効力は、Emisphere Technologiesにより行われた第II相試験において証明されている。米国特許第5,792,451号,「Oral drug delivery composition and methods」を参照されたい。
一実施形態において、医薬として許容される担体は液体とすることが可能であり、医薬組成物は、溶液、懸濁液、エマルジョン、シロップ、エリキシル又は加圧された組成物の形態で調製される。活性成分(例えば、本発明の組成物)は、水、有機溶媒、両者の混合物又は医薬として許容される油若しくは脂肪などの医薬として許容される液体担体中に溶解し、希釈し又は懸濁することが可能である。液体担体は、界面活性剤及び/又は可溶化剤(例えば、Tween 80、Polysorbate80)、乳化剤、適切なpHの緩衝液(例えば、Tris−HCl、アセタート、ホスファート)、アジュバント、抗酸化剤(例えば、アスコルビン酸、メタ重亜硫酸ナトリウム)、保存剤(例えば、Thimersol、ベンジルアルコール)、甘味剤、着香剤、懸濁剤、濃縮剤、増量物質(例えば、ラクトース、マンニトール);着色料、粘度調節物質、安定化物質、電解質、浸透溶質又は浸透圧制御物質などの他の適切な医薬添加物を含有することが可能である。本発明の組成物の取り込みを増強させるために、製剤中に添加物を含めることも可能である。この特性を有する可能性がある添加物は、例えば、脂肪酸オレイン酸、リノール酸及びリノレン酸である。
有用であるのは、上記Remington’s Pharmaceutical Sciences (1990)の第89章(参照により、その全体が本明細書に組み込まれる。)に一般的に記載されている経口固体剤形である。固体剤形には、錠剤、カプセル、丸薬、トローチ又はドロップ、カシェ剤又はペレットが含まれる。また、本組成物を調合するために、(例えば、米国特許第4,925,673号に報告されているプロテイノイド小球体のような)リポソーム封入又はプロテイノイド封入を使用することが可能である。リポソーム封入を使用することが可能であり、様々なポリマーでリポソームを誘導体化することが可能である(例えば、米国特許第5,013,556号)。治療剤に対して可能な固体剤形の記述は、「Marshall,K.,Modern Pharmaceutics(1979),edited by G.S.Banker and C.T.Rhodes,in Chapter 10」(参照により、その全体が本明細書に組み込まれる。)に記載されている。一般に、製剤は、本発明の化合物、及び胃環境に対する保護及び腸内での生物学的に活性な材料の放出を可能とする不活性成分を含む。
本発明の組成物は、粒径約1mmの顆粒又はペレットの形態の細かい多微粒子状物質として、製剤中に含めることが可能である。カプセル投与用の材料の製剤も、粉末、軽く圧縮されたプラグ又は錠剤でもあり得る。治療剤は、圧縮によって調製することが可能である。
着色剤及び着香剤は、全て含めることが可能である。例えば、(リポソーム又は小球体封入などによって)タンパク質(又は誘導体)を調合し、次いで、着色剤及び着香剤を含有する冷蔵された飲料などの飲食物内にさらに含有させることが可能である。
錠剤形態で、活性成分は、適切な割合で、必要な圧縮特性を有する医薬として許容される担体と混合され、所望の形状及びサイズに圧縮される。粉末及び錠剤は、好ましくは、活性成分の最大99%を含有する。適切な固体担体には、例えば、リン酸カルシウム、ステアリン酸マグネシウム、タルク、糖、ラクトース、デキストリン、デンプン、ゼラチン、セルロース、ポリビニルピロリドン、低融点蝋及びイオン交換樹脂が含まれる。
徐放製剤が望ましい場合があり得る。本発明の組成物は、拡散又は浸出機構の何れか、例えばガムによって放出を可能とする不活性マトリックス中に取り込ませることが可能である。ゆっくり変性するマトリックス、例えば、アルギナート、多糖を、製剤中に取り込ませることも可能である。本発明の組成物の徐放の別の形態は、OrosTM治療システム(Alza Corp.)に基づく方法による。すなわち、薬物は、水の浸入を可能とし、浸透圧効果によって、単一の小さな開口部を通じて薬物を押し出すことが可能な半透膜中に封入される。幾つかの腸溶コーティングも、遅延した放出効果も有する。
調合のために、他のコーティングを使用することが可能である。これらには、コーティングパン中に適用可能な様々な糖が含まれる。また、治療剤は、フィルムコーティングされた錠剤に入れて与えることも可能であり、この場合に使用される物質は、2つのグループに分類される。第1のグループは、非腸溶性物質であり、これらには、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、メチルヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム、プロビドンおよびポリエチレングリコールが含まれる。第2のグループは、一般にはフタル酸のエステルである腸溶性物質よりなる。
最適なフィルムコーティングを得るために、物質の混合物を使用し得る。フィルムコーティングは、パンコーター内若しくは流動床内で、又は圧縮コーティングにより行なうことができる。
経肺送達形態。本発明の組成物の経肺送達も有用である。該タンパク質(または誘導体)は、吸入されながら哺乳動物の肺に運搬され、肺上皮内層(lung epithelial lining)を越えて血流に入る。(これに関する他の報告には、Adjei et al.,Pharma.Res.(1990)7:565−9;Adjei et al.(1990),Internal.J−Pharmaceutics 63:135−44(酢酸リュープロリド);Braquet et al.(1989),J.Cardiovasc.Pharmacol.13(suppl.5):s.143−146(エンドセリン−1);Hubbard et al.(1989),Annals Int.Med.3:206−12(αl−アンチトリプシン);Smith et al.(1989)J.Clin.Invest.84;1145−6(α1−プロテイナーゼ);Oswein et al.(March 1990),“Aerosolization of Proteins,”Proc.Symp.Resp.Drug Delivery IIKeystone,Colorado(組み換えヒト成長ホルモン);Debs et al.(1988),J.Immunol.140:3482−8(インターフェロン−γ及び腫瘍壊死因子α)及びPlatz et al.,米国特許番号5,284,656(顆粒球コロニー刺激因子)が含まれる。本発明の実施において有用であるのは、治療用産物の経肺送達用に設計された多種多様な機械装置(噴霧器、定量吸入器及び粉末吸入器などの、いずれも当業者によく知られたものが含まれるが、これらに限定されるものではない。)である。本発明の実施に適した商業的に入手可能な装置のいくつかの具体例としては、Mallinckrodt,Inc.(St.Louis,Missouri)製のUltravent噴霧器、Marquest Medical Products(Englewood,Colorado)製のAcornII噴霧器、Glaxo Inc.,Research(Triangle Park,North Carolina)製のVentolin定量吸入器およびFisons Corp.(Bedford,Massachusetts)製のSpinhaler粉末吸入器が挙げられる。(例えば、Helgesson et al.,Inhalation device,米国特許第6,892,728号;McDerment et al.,Dry powder inhaler,WO02/11801A1;Ohki et al.,Inhalant medicator,米国特許第6,273,086号)。
このような何れの装置においても、本発明の化合物の投薬に適した製剤を使用することが必要である。典型的には、各製剤は、用いる装置のタイプに特有のものであり、治療において有用な希釈剤、佐剤および/または担体に加えて適切な噴射物質の使用を伴い得る。
遠位の肺への最も効果的な送達のためには、本発明の化合物は、10μm(またはミクロン)未満、最も好ましくは0.5から5μmの平均粒径を有する粒子形態で遊離に製造されるのが最も有利なはずである。
医薬として許容される担体には、トレハロース、マンニトール、キシリトール、スクロース、ラクトース及びソルビトールなどの炭水化物が含まれる。製剤中で使用するための他の成分には、DPPC、DOPE、DSPCおよびDOPCが含まれうる。天然または合成界面活性剤を使用することができる。PEGを使用することができる(これは、該タンパク質または類縁体の誘導体化におけるその使用と独立して使用することさえ可能である)。シクロデキストランなどのデキストランを使用することができる。胆汁酸塩および他の関連した増強剤を使用することができる。セルロースおよびセルロース誘導体を使用することができる。緩衝液製剤中での使用など、アミノ酸を使用することができる。
また、リポソーム、マイクロカプセルまたは小球体、包接複合体、又は他のタイプの担体の使用も想定される。
噴霧器(ジェット式または超音波式のいずれか)と併用するのに適した製剤は、典型的には、溶液1mL当たり生物学的活性タンパク質約0.1から25mgの濃度で水に溶解された本発明の化合物を含む。また、該製剤は、緩衝液及び単純な糖(例えば、タンパク質の安定化および浸透圧の調節用のもの)を含み得る。また、エアロゾルの形成において該溶液の噴霧により生じる該タンパク質の界面誘導凝集を抑制または予防するために、噴霧製剤は界面活性剤を含有することも可能である。
定量吸入装置と併用する製剤は、一般に、界面活性剤の補助により噴射剤中に懸濁された本発明の化合物を含有する微細化された粉末を含む。該噴射剤は、この目的に用いるあらゆる慣用的物質(クロロフルオロカーボン、ハイドロクロロフルオロカーボン、ハイ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及び1,1,1,2−テトラフルオロエタンまたはこれらの組合せなど)であってもよい。適切な界面活性剤には、ソルビタントリオレアートおよび大豆レシチンが含まれる。オレイン酸も界面活性剤として有用であり得る。(例えば、Backstrom et al.,Aerosol drug formulations containing hydrofluoroalkanes and alkyl saccharides,米国特許第6,932,962号を参照されたい。)。
粉末吸入装置からの投薬のための製剤は、本発明の化合物を含有する微細化された乾燥粉末を含み、装置からの粉末の分散を促進する量(例えば、該製剤の50から90重量%)の増量剤(ラクトース、ソルビトール、スクロース、マンニトール、トレハロースまたはキシリトールなど)を含むことも可能である。
経鼻送達形態。本発明において、本発明の組成物及び/又は医薬組成物の鼻内送達も有用であり、鼻内運搬においては、鼻の内部への投与後、該産物の肺内への堆積を要することなく、本発明の組成物及び/又は医薬組成物を直接血流へ通過させることが可能である。鼻内投与に適した製剤には、デキストラン又はシクロデキストランを有する製剤が含まれ、鼻内送達装置は公知である。(例えば、Freezer、Inhaler、米国特許第4,083,368号を参照)。
経皮及び経粘膜(例えば、口腔)送達形態。幾つかの実施形態において、本発明の組成物は、医薬として許容される経皮又は経粘膜パッチ又はトローチの一部として構成される。経皮パッチ薬物送達系、例えば、マトリックスタイプの経皮パッチは公知であり、本発明の医薬組成物の幾つかの実施形態を実施するのに有用である。(例えば、Chien et al.,Transdermal estrogen/progestin dosage unit,system and process,米国特許第4,906,169号及び同第5,023,084号;Cleary et al.,Diffusion matrix for transdermal drug administration and transdermal drug delivery devices including same,米国特許第4,911 ,916号;Teillaud et al.,EVA−based transdermal matrix system for the administration of an estrogen and/or a progestogen,米国特許第5,605,702号;Venkateshwaran et al.,Transdermal drug delivery matrix for coadministering estradiol and another steroid,米国特許第5,783,208号;Ebert et al.,Methods for providing testosterone and optionally estrogen replacement therapy to women,米国特許第5,460,820号)。治療剤の経粘膜送達用の医薬として許容される様々なシステムも本分野において公知であり、本発明の実施と適合性がある。(例えば、Heiber et al.,Transmucosal delivery of macromolecular drugs,米国特許第5,346,701号及び同第5,516,523号;Longenecker et al.,Transmembrane formulations for drug administration,米国特許第4,994,439号)。
本発明の組成物の口腔送達も有用である。口腔送達製剤は、ペプチドとともに使用するために、本分野において公知である。例えば、経口粘膜(例えば、舌下粘膜)を通じた薬物送達用に設計された公知の錠剤又はパッチ系には、薬物を含有する内側層と、胆汁酸塩又はフシジン酸塩(fusidate)などの浸透増強物質と、及びヒドロキシプロピルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、デキストラン、ペクチン、ポリビニルピロリドン、デンプン、ゼラチン又はこの目的に対して有用であることが知られた他のポリマーのあらゆる数などの親水性ポリマーとを含む幾つかの実施形態が含まれる。内側層は、口腔の湿った粘膜組織と接触して、これに粘着するように適合された1つの表面を有することが可能であり、上に存在する非粘着性の不活性層に付着する反対側表面を有することが可能である。場合によって、このような経皮送達系は、内側層がさらなる結合剤、着香剤又は充填剤も含有する二層錠剤の形態であり得る。幾つかの有用な系は、浸透増強物質とともに、非イオン性界面活性剤を使用する。経粘膜送達装置は、クリーム、ゲル若しくは軟膏など遊離形態であり得、又は錠剤、パッチ若しくはトローチなどの明確な形態を含み得る。例えば、本発明の組成物の送達は、例えば、接着層、裏打ち層、本発明の組成物を含有する容器を画する浸透膜、該膜の下に位置する剥離シールディスク、1つ又はそれ以上の熱シール及び除去可能な剥離ライナーの積層複合材を含む経皮送達系を介することが可能である。(例えば、Ebert et al.,Transdermal delivery system with adhesive overlay and peel seal disc,米国特許第5,662,925号;Chang et al.,Device for administering an active agent to the skin or mucosa,米国特許第4,849,224号及び同第4,983,395号)。これらの例は、利用可能な経粘膜薬物送達技術の単なる例示であり、本発明を限定するものではない。
投薬量。上記症状の治療方法に関わる投与計画は、薬物の作用を改変する種々の要因(例えば、患者の年齢、状態、体重、性別および食事、いずれかの感染の重症度、投与時間ならびに他の臨床的要因)を考慮して担当医師により決定される。一般には、1日用量は、本発明の化合物0.1から1000μg/kg体重、好ましくは0.1から150μg/kgの範囲である。
以下の実施例は、例示であり、いかなる意味においても、本発明の範囲を限定するものと解釈すべきでない。
実施例
細菌性発現のために構築されたhuFc(IgG1)バリアント
例として、ヒトFcドメイン(huFc(IgG1)の4つのバリアントを構築した。
1)Q143C変異を有するhuFc(Ig1G1)(配列番号599の143位に;「株13300」と表記)を以下のようにして作製した。Q143C変異を導入する2つのPCR断片を、huFc(IgG1)をコードするプラスミドから増幅した。第一のPCR断片は、以下の2つのプライマーによって増幅した。
Figure 2009504164
huFc(IgG1)の最初の8アミノ酸+NdeI部位を含む15ヌクレオチドの5’伸長をコードする;及び
Figure 2009504164
139番目のアミノ酸から147番目のアミノ酸までのhuFc(IgG1)の9アミノ酸をコードし、143番目のアミノ酸が3’方向にグルタミンからシステインへ変異されている。
第二のPCR断片は、以下の2つのプライマーによって増幅した。
Figure 2009504164
139番目のアミノ酸から147番目のアミノ酸までのhuFc(IgG1)の9アミノ酸をコードし、143番目のアミノ酸が5’方向にグルタミンからシステインへ変異されている。
Figure 2009504164
huFc(IgG1)の最後の8アミノ酸、停止コドン及びXhoI部位を含む15ヌクレオチドの3’伸長をコードする。
再度、プライマー3430−37及び3421−87を用いて、2つのPCR断片を増幅した。pAMG21ベクター中にPCR産物をクローニングし、DNA配列決定によって配列を確認した。このプラスミドを有するE.コリ株は、株13300と名付けられる。
株13300の関連するコード配列は、以下のとおりである。
Figure 2009504164
このヌクレオチド配列の翻訳は、以下のとおりである。
株13300(huFc(IgG1)Q143C):
Figure 2009504164
2)以下のプライマー及び手順を使用し、上記(1)に記載されている手順と類似の手順に従って、L139C変異を有するhuFc(Ig1G1)(配列番号599の139位に;「株13322」と表記)を作製した。
第一のPCR断片は、以下の2つのプライマーによって増幅した。
Figure 2009504164
huFc(IgG1)の最初の8アミノ酸+NdeI部位を含む15ヌクレオチドの5’伸長をコードする;及び
Figure 2009504164
135番目のアミノ酸から143番目のアミノ酸までのhuFc(IgG1)の9アミノ酸をコードし、138番目のアミノ酸が3’方向にロイシンからシステインへ変異されている。
第二のPCR断片は、以下の2つのプライマーによって増幅した。
Figure 2009504164
135番目のアミノ酸から143番目のアミノ酸までのhuFc(IgG1)の9アミノ酸をコードし、138番目のアミノ酸が5’方向にロイシンからシステインへ変異されている。
Figure 2009504164
huFc(IgG1)の最後の8アミノ酸、停止コドン及びXhoI部位を含む15ヌクレオチドの3’伸長をコードする。再度、プライマー3430−37及び3421−87を用いて、2つのPCR断片を増幅した。pAMG21ベクター中にPCR産物をクローニングし、DNA配列決定によって配列を確認した。このプラスミドを有するE.コリ株は、株13322と名付けられる。
株13322の関連するコード配列は、以下のとおりである。
Figure 2009504164
このヌクレオチド配列の翻訳は、以下のとおりである。
株13322(huFc(IgG1)L139C):
Figure 2009504164
3)以下のプライマー及び手順を使用し、上記(1)に記載されている手順と類似の手順に従って、S145C変異を有するhuFc(Ig1G1)(配列番号599の145位に;「株13323」と表記)を作製した。第一のPCR断片は、以下の2つのプライマーによって増幅した。
Figure 2009504164
huFc(IgG1)の最初の8アミノ酸+NdeI部位を含む15ヌクレオチドの5’伸長をコードする;及び
Figure 2009504164
141番目のアミノ酸から149番目のアミノ酸までのhuFc(IgG1)の9アミノ酸をコードし、145番目のアミノ酸が3’方向にセリンからシステインへ変異されている。
第二のPCR断片は、以下の2つのプライマーによって増幅した。
Figure 2009504164
141番目のアミノ酸から149番目のアミノ酸までのhuFc(IgG1)の9アミノ酸をコードし、145番目のアミノ酸が5’方向にセリンからシステインへ変異されている。
Figure 2009504164
huFc(IgG1)の最後の8アミノ酸、停止コドン及びXhoI部位を含む15ヌクレオチドの3’伸長をコードする。再度、プライマー3430−37及び3421−87を用いて、2つのPCR断片を増幅した。pAMG21ベクター中にPCR産物をクローニングし、DNA配列決定によって配列を確認した。このプラスミドを有するE.コリ株は、株13323と名付けられる。
株13323の関連するコード配列は、以下のとおりである。
Figure 2009504164
このヌクレオチド配列の翻訳は、以下のとおりである。
株13323(huFc(IgG1)S145C):
Figure 2009504164
4)以下のプライマー及び手順を使用し、上記(1)に記載されている手順と類似の手順に従って、S196C変異を有するhuFc(Ig1G1)(配列番号599の196位に;「株13324」と表記)を以下のようにして作製した。第一のPCR断片は、以下の2つのプライマーによって増幅した。
Figure 2009504164
huFc(IgG1)の最初の8アミノ酸+NdeI部位を含む15ヌクレオチドの5’伸長をコードする;及び
Figure 2009504164
192番目のアミノ酸から200番目のアミノ酸までのhuFc(IgG1)の9アミノ酸をコードし、196番目のアミノ酸が3’方向にセリンからシステインへ変異されている。
第二のPCR断片を、以下の2つのプライマーによって増幅した。
Figure 2009504164
192番目のアミノ酸から200番目のアミノ酸までのhuFc(IgG1)の9アミノ酸をコードし、196番目のアミノ酸が5’方向にセリンからシステインへ変異されている。
Figure 2009504164
huFc(IgG1)の最後の8アミノ酸、停止コドン及びXhoI部位を含む15ヌクレオチドの3’伸長をコードする。再度、プライマー3430−37及び3421−87を用いて、2つのPCR断片を増幅した。pAMG21ベクター中にPCR産物をクローニングし、DNA配列決定によって配列を確認した。このプラスミドを有するE.コリ株は、株13324と名付けられる。
株13324の関連するコード配列は、以下のとおりである。
Figure 2009504164
このヌクレオチド配列の翻訳は、以下のとおりである。
株13324(huFC(IgG1)S196C):
Figure 2009504164
Fcシステイン類縁体の精製
上記実施例1に記載されているとおりに構築されたcDNAクローン:株13300(huFc(IgG1)Q143C)、株13322(huFc(IgG1)L139C)、株13323(huFc(IgG1)S145C)及び株13324(huFc(IgG1)S196C)を、E.コリ中に形質転換し、封入体中に発現させた。各株から得た細胞ペーストを、10mL水/gペースト中に再懸濁し、顕微溶液化装置を3回通過させることによって溶解し、遠心によって、可溶性封入体(IB)画分を集めた。続いて、1%デオキシコラートでIBを洗浄し、遠心し、水で再度洗浄した。デオキシコラートで洗浄された封入体(DWIB)の最終ペレットを秤量し、−80℃で凍結した。
次いで、各クローンから得た凍結されたDWIBを融解し、1mL水/gDWIB中に再懸濁した後、可溶化し、8Mの緩衝化されたGdn−HCl、11mMDTTの9mLを添加することによって還元した。可溶化は、撹拌しながら、1時間、室温で進行した。
次いで、2M尿素、150mMアルギニン、50mMTris、1mMシステイン、3mMシスタミン、pH8.5からなる再折り畳み緩衝液中に、可溶化されたDWIBを迅速に希釈(20倍)することにより、各huFc−システイン類縁体の再折り畳みを行った。4℃で穏やかに撹拌しながら、48から72時間、再折り畳み反応を進行させた。
huFc−システイン類縁体の精製は、MAbSelect樹脂(GE Healthcare,Piscataway,NJ)を用いたアフィニティーカラムクロマトグラフィーを開始した。要約すると、遠心後の0.45ミクロンろ過によって、再折り畳み反応を清澄化した。次いで、ろ過された再折り畳みを、PBS中で予め平衡化されたMAbSelectカラムにかけた。カラムにかけた後、3カラム容量のPBSでカラムをさらに洗浄した後、0.1N酢酸で溶出した。MAbSelectカラムから溶出された酸であるタンパク質画分を、10mMNaOAc、50mM NaCl、pH5.0中に直ちに透析した。
SPSepharoseHp樹脂(GE Healthcare,Piscataway,NJ)を用いた陽イオン交換クロマトグラフィーによって、さらなる精製を行った。要約すると、透析後、MAbSelectによって溶出されたプールを、10mMNaOAc、50mMNaCl、pH5.0中で予め平衡化されたイオン交換カラムにかけ、平衡化緩衝液の3カラム容積で洗浄し、次いで、50から500mMNaClへの線形グラジエントで溶出した。SDS−PAGEによって、溶出されたピークを評価し、約51kのタンパク質を含有するピークをプールし、濃縮した。次いで、濃縮されたプールをPBS中に透析し、計算された吸光係数を用いて、分光学的に濃度を測定した。
SDS−PAGE、SEC−HPLC、RP−HPLC及びLC−MSによって、最後のプールを分析した。図5は、精製された4つのhuFc−システイン類縁体のSDS−PAGEゲルによる純度を示している。図6は、SEC−HPLCによるクローン13324huFCS196Cの純度を示している。図7は、クローン13324huFc(S196C)のLC−MSによる純度及び質量測定を示している。観察された増加した質量は、再折り畳み反応から持ち越されたシスタミン付加物と合致している。観察された質量の相違は、LC−MS分析の前に試料を還元すると消失し、混合されたジスルフィド付加物が存在することをさらに示唆している。
ポリエチレングリコール(PEG)のFc−システイン類縁体への抱合
Fc−システイン類縁体に対する部位選択的方法を開発する目的で、本明細書の上記実施例2に記載されているように作製されたhuFc−システイン類縁体の代表として、huFc(S196C)類縁体、クローン#13324を選択した。精製されたhuFc−システイン類縁体のLC−MS分析は、低分子量付加物との混合されたジスルフィドの存在を示唆したので、抱合の前に、限定的な還元工程を行った。加工を施されたシステインでの抱合の程度及び部位選択性を評価するために、この後に、チオール特異的PEG化を行った。
要約すれば、加工を施されたシステインの濃度に対して、0から5モル過剰の化学量論で、トリス(2−カルボキシエチルホスフィン)塩酸塩(TCEP)を滴定することによって、実施例2に記載されているhuFc(S196C)類縁体を部分的に還元した。1mg/mLのタンパク質濃度で、50mMリン酸ナトリウム、5mMEDTA、pH6.0中において、室温で2時間、還元反応を温置した。50mMリン酸ナトリウム、5mMEDTA、pH6.0中で平衡化された使い捨てZebra脱塩スピンカラム(Pierce,Rockford,IL)を用いたゲルろ過によって、TCEP及び還元された付加物を除去した。次いで、ゲルろ過からろ過された、還元されたタンパク質を、加工を施されたシステインの濃度に対して2倍モル過剰の20kDPEG−マレイミド(Nektar Inc.,Huntsville,AL)と反応させた。室温で一晩、PEG化反応を進行させた。SDS−PAGE(図8A及び図8B)及びSEC−HPLC(図9)によって、修飾の程度を測定した。
次に、加工を施されたシステイン:TCEPの1:1.25モル比を使用して、PEG化反応をスケールアップし、陽イオン交換クロマトグラフィーによってPEG−huFc(S196C)類縁体を精製した。20mM酢酸ナトリウム、pH4.0中に平衡化されたSPSepharoseHPカラム(GE Healthcare,Piscataway,NJ)を用いて精製を達成し、0から0.5Mの塩化ナトリウム線形グラジエントを用いて溶出した。SDS−PAGE及びSEC−LSによって、溶出されたピークを評価し、プールし、サイズに基づいて濃縮した。図9は、単離されたPEG−huFc(S196C)抱合体を同定し、1つのFc二量体に抱合された2つの20kPEG分子と合致する質量(約53kD)を示すSEC−LSの結果を示している。その後のペプチドマッピングにより、このプール中のPEG化の部位としてCys196が確認された。
略号
本明細書を通じて使用される略号は、具体的な事例において別段の定義がなければ、以下のとおり定義される。
Ac アセチル(アセチル化された残基を表すために使用される。)
AcBpa アセチル化されたp−ベンゾイル−L−フェニルアラニン
ADCC 抗体依存性細胞傷害
Aib アミノイソ酪酸
bA β−アラニン
Bpa p−ベンゾイル−L−フェニルアラニン
BrAc ブロモアセチル(BrCHC(O))
BSA ウシ血清アルブミン
Bzl ベンジル
Cap カプロン酸
CTL 細胞傷害性Tリンパ球
CTLA4 細胞傷害性Tリンパ球抗原4
DARC ダフィー血液群抗原受容体
DCC ジシクロヘキシルカルボジイミド
Dde 1−(4,4−ジメチル−2,6−ジオキソ−シクロヘキシリデン)エチル
EDTA エチレンジアミン四酢酸
EMP エリスロポエチン模倣ペプチド
ESI−MS 電子スプレーイオン化質量分析
EPO エリスロポエチン
Fmoc フルオレニルメトキシカルボニル
G−CSF 顆粒球コロニー刺激因子
GH 成長ホルモン
HCT ヘマトクリット
HGB ヘモグロビン
hGH ヒト成長ホルモン
HOBt 1−ヒドロキシベンゾトリアゾール
HPLC 高性能液体クロマトグラフィー
IL インターロイキン
IL−R インターロイキン受容体
IL−1R インターロイキン−1受容体
IL−1ra インターロイキン−1受容体アンタゴニスト
Lau ラウリン酸
LPS リポ多糖
LYMPH リンパ球
MALDI−MS マトリックス支援レーザー脱離イオン化質量分析
Me メチル
MeO メトキシ
MHC 主要組織適合性複合体
MMP マトリックスメタロプロテイナーゼ
MMPI マトリックスメタロプロテイナーゼ阻害剤
1−Nap 1−ナフチルアラニン
NEUT 好中球
NGF 神経成長因子
Nle ノルロイシン
NMP N−メチル−2−ピロリジノン
PAGE ポリアクリルアミドゲル電気泳動
PBS リン酸緩衝化生理的食塩水
Pbf 2,2,4,6,7−ペンダメチルジヒドロベンゾフラン−5−スルホニル
PCR ポリメラーゼ連鎖反応
Pec ピペコリン酸
PEG ポリ(エチレングリコール)
pGlu ピログルタミン酸
Pic ピコリン酸
PLT 血小板
pY ホスホチロシン
PTFE ポリテトラフルオロエチレン
RBC 赤血球
RBS リボソーム結合部位
RP−HPLC 逆相HPLC
RT 室温(25℃)
Sar サルコシン
SDS ドデシル硫酸ナトリウム
STK セリン−トレオニンキナーゼ
t−BOC tert−ブトキシカルボニル
tBu tert−ブチル
TGF 組織成長因子
THF 胸腺液性因子
TK チロシンキナーゼ
TMP トロンボポエチン模倣ペプチド
TNF 組織壊死因子
TPO トロンボポエチン
TRAIL TNF関連アポトーシス誘導リガンド
Trt トリチル
UK ウロキナーゼ
UKR ウロキナーゼ受容体
VEGF 血管内皮細胞成長因子
VIP 血管活性腸管ペプチド
WBC 白血球
図1は、ヒトIgG1Fcドメイン配列(配列番号600)中の、溶媒に曝露された表面残基(表2参照)のスーパーセットから得られる抱合部位として修飾するためのアミノ酸残基位置の好ましいサブセット(強調表示されている。)を示している。下線部の残基は結晶構造1FC1中に存在せず、これらの残基の多くは、本発明に従って抱合部位を作製するための修飾(例えば、アミノ酸残基の挿入又は置換)に対する優れた候補であり、特に、アミノ末端断片から得られる以下のアミノ酸残基(最初の18個のアミノ酸残基):DKTHTC...C.A..E...GG、すなわち、配列番号600の1位から6位、配列番号600の9位、配列番号600の11位、配列番号600の13位、配列番号600の16位、配列番号600の17位のサブ配列中の側鎖を通じて、及び以下のカルボキシ末端断片:.GKから得られる以下のアミノ酸、すなわち、配列番号600の226位又は配列番号600の227位の非末端部位は優れた候補である。 図2は、太字で記載された予想ループ領域配列を有するヒトIgG1Fc単量体の配列(配列番号599)を示している。E.コリからの発現のためにN末端メチオニンが付加されており、本来、未変性IgG1配列(基準配列である配列番号600)中には存在しない。本発明に従って抱合部位を作製するためのアミノ酸残基の挿入又は置換のために好ましい部位として有用なアミノ酸残基には、下線が付されている。 図3は、太字で示された予想ループ領域配列を有するヒトIgG1Fc単量体の配列(配列番号599)を示している。本発明において抱合部位として有用なアミノ酸残基の位置には、下線が付されている。図1から選択される表面曝露された好ましい抱合部位は、ここでは、強調表示されている。 図4は、Fc構造にマッピングされる、提案されたシステイン変異部位を示している。矢印によって特定されたアミノ酸残基は、以下のように、基準配列である配列番号599に対する指定された位置である。A:Ser196、最も溶媒に曝露されており、堅固なヘリックス中に存在する。B:Gln143、深い極性ポケットであり、Cys148と同一の鎖に由来する。C:Leu139、Fcループ領域であり、極性ポケット中のC末端に近い。D:Ser145、cys148と同じ鎖から得られ、サブユニット間の間隙中のβ−シート表面上の極性ポケット中に存在する。 図5は、実施例2に記載されている精製されたhuFcシステイン類縁体のSDS−PAGEゲル分析(4から20%Tris:グリシンポリアクリルアミドゲル、125V、35mAで1.5時間、0.1%SDS)を示している。レーン:1,8は分子量マーカーを含有し、レーン2、9はクローン13300Fc(Q143C)を含有し、レーン3、10はクローン13322Fc(L139C)を含有し、レーン4、11はクローン13323Fc(S145C)を含有し、レーン5、12はクローン13324(S196C)を含有した。レーン2から6は還元され、レーン9から12は還元されなかった。 図6は、実施例2に記載されているクローン13324huFc(S196C)のSEC−HPLC分析による純度を示している。0.5mL/分で、TSKG3000SW×1カラム、7.8mmID×30cm、5μmベッドサイズ)上で、試料(20μg)を100mMリン酸ナトリウム、150mMNaCl、pH6.9中に溶出した。 図7は、実施例2に記載されているクローン13324huFc(S196C)のLC−MSによる純度及び質量測定を示している。Zorbax300SB−C18カラム、2.1mm×150cmから、0から90%への線形アセトニトリルグラジエントを用いて、試料(20μg)を0.1%TFA中に溶出した。 図8Aは、実施例3に記載されているように、TCEP還元の様々な程度の後にPEG化されたhuFc(S196C)類縁体の非還元SDS−PAGE分析を示している。加工されたシステイン:TCEPのモル化学量論は、レーン1では1:0、レーン3では1:0.5、レーン4では1:0.75、レーン5では1:1、レーン6では1:1.25、レーン7では1:1.5、レーン8では1:2及びレーン9では1:5であった。分子量マーカーは、レーン2中であった。非還元タンパク質2μgを各レーンに加え、125V、35mA及び5Wで、1.5時間、0.1%SDSを加えた4から20%のTris−グリシンポリアクリルアミドゲル中に走行させた。 図8Bは、実施例3に記載されているように、TCEP還元の様々な程度の後にPEG化されたhuFc(S196C)類縁体の還元SDS−PAGE分析を示している。加工されたシステイン:TCEPのモル化学量論は、レーン2では1:0、レーン3では1:0.5、レーン4では1:0.75、レーン5では1:1、レーン6では1:1.25、レーン7では1:1.5、レーン8では1:2及びレーン9では1:5であった。分子量マーカーは、レーン1中であった。還元されたタンパク質2μgを各レーンに加え、125V、35mA及び5Wで、1.5時間、0.1%SDSを加えた4から20%のTris−グリシンポリアクリルアミドゲル中に走行させた。 図9は、実施例3に記載されているように、TCEP還元の様々な程度の後にPEG化されたhuFc(S196C)類縁体のSEC−HPLC分析を示している。20μgタンパク質をTSK3000SWX1カラム(7.8mm×30cm、5ミクロン)にかけ、100mMリン酸ナトリウム、150mMNaCl、pH6.9中に溶出した。

Claims (73)

  1. 抱合部位のアミノ酸残基の側鎖を通じて、Fcドメイン中の1つ又はそれ以上の特異的に選択された抱合部位に共有結合されている少なくとも1つの付加機能部分を有する単量体又は多量体Fcドメインを含む組成物。
  2. 付加機能部分が薬理学的に活性な部分である、請求項1の組成物。
  3. 薬理学的に活性な部分がポリペプチド、ペプチド又はペプチド模倣部分である、請求項2の組成物。
  4. ペプチドがトキシンペプチドである、請求項3の組成物。
  5. ペプチドが環状ペプチドを含む、請求項3の組成物。
  6. 薬理学的に活性な部分が非ペプチド有機部分である、請求項2の組成物。
  7. 抱合部位がループ領域の一部である、請求項1の組成物。
  8. ループ領域がCH2又はCH3ループ領域を含む、請求項7の組成物。
  9. 付加機能部分が放射性同位体、酵素、ビオチン部分、蛍光色素分子又は発色団を含む標識された部分である、請求項1の組成物。
  10. 付加機能部分が固定化された基質である、請求項1の組成物。
  11. 付加機能部分が半減期延長部分である、請求項1の組成物。
  12. 半減期延長部分が、ポリエチレングリコール、エチレングリコールの共重合体、ポリプロピレングリコール、プロピレングリコールの共重合体、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルピロリドン、ポリ−1,3−ジオキソラン、ポリ−1,3,6−トリオキサン、エチレン/マレイン酸無水物共重合体、ポリアミノ酸、デキストランn−ビニルピロリドン、ポリn−ビニルピロリドン、プロピレングリコールホモ重合体、プロピレンオキシドポリマー、エチレンオキシドポリマー、ポリオキシエチル化されたポリオール、ポリビニルアルコール、直鎖若しくは分岐のグリコシル化された鎖、ポリアセタール、長鎖脂肪酸、長鎖疎水性脂肪族基、免疫グロブリンFドメイン、アルブミン、トランスサイレチン、チロキシン結合グロブリン、若しくはペプチドリガンド及び小分子リガンドからなる群から選択される、長い半減期の血清タンパク質に対して親和性を有するリガンド、
    又はこれらの要素の何れかの組み合わせである、請求項11の組成物。
  13. 1つ又はそれ以上の特異的に選択された抱合部位が、図1中の下線が付されたアミノ酸残基の位置、図2中の太字のアミノ酸残基の位置、図3中の強調されたアミノ酸残基の位置又はこれらの何れかの組み合わせからなる群から選択される、請求項1の組成物。
  14. 1つ又はそれ以上の特異的に選択された抱合部位が、図3中の下線が付されたアミノ酸残基の位置からなる群から選択される、請求項1の組成物。
  15. 1つ又はそれ以上の特異的に選択された抱合部位が、配列番号600の位置1、配列番号600の位置2、配列番号600の位置3、配列番号600の位置4、配列番号600の位置5、配列番号600の位置6、配列番号600の位置9、配列番号600の位置11、配列番号600の位置13、配列番号600の位置16、配列番号600の位置17、配列番号600の位置226及び配列番号600の位置227又はこれらの何れかの組み合わせからなる群から選択される部位に対応する、請求項1の組成物。
  16. 特異的に選択された抱合部位のアミノ酸残基が、基準配列である配列番号599に対するLeu139、Gln143、Ser145及びSer196からなる群から選択されるFc部位における又はこれらの何れかの組み合わせにおける置換によって、Fcドメインに付加されたシステイン残基である、請求項1の組成物。
  17. 1つ又はそれ以上の特異的に選択された抱合部位が、表3中に特定されたループ領域から選択される部位である、請求項1の組成物。
  18. 特異的に選択された抱合部位のアミノ酸残基がシステイン残基である、請求項1の組成物。
  19. システイン残基が、未変性Fcドメイン配列において、システイン残基によって占有されていないFcドメインのアミノ酸配列の位置中に存在する、請求項18の組成物。
  20. 付加機能部分がポリマーである、請求項1の組成物。
  21. 付加機能部分がポリエチレングリコールである、請求項1の組成物。

  22. Figure 2009504164
    の請求項1の組成物
    (式中、Fは、単量体又は多量体Fcドメインの単量体であり;
    は、Fのα−アミノ部位を通じて、FのN末端に共有結合されており;
    は、Fのα−カルボキシ部位を通じて、FのC末端に共有結合されており;
    は、図1中の下線が付された残基位置、図2中の太字の残基位置、図3中の下線が付された残基位置並びに基準配列である配列番号599に対するLeu139、Gln143、Ser145及びSer196、又はg>1であれば、これらの要素のあらゆる組み合わせからなる群から選択されるFc部位における置換によって、Fcドメインに付加されたシステイン残基からなる群から選択される、F中の1つ又はそれ以上の特異的に選択された抱合部位に共有結合されており;
    、X及びXは、各々独立に、−(L−P、−(L−P、−(L−P−(L−P、−(L−P−(L−P−(L−P及び−(L−P−(L−P−(L−P−(L−Pから選択され;
    、P、P、P及びPは、各々独立に、
    i)医薬として許容されるポリマー又はデキストラン;
    ii)薬理学的に活性なポリペプチド、ペプチド、ペプチド模倣体又は非ペプチド有機部分;
    iii)放射性同位体、酵素、ビオチン部分、蛍光色素分子又は発色団;及び
    iv)固定化された基質(但し、2個以上の付加機能的部分を含む鎖中において、前記固定化された基質は、Fから最も離れた部分であり、及び前記鎖中には、最大1個の固定化された基質が存在し得る。)
    からなる群から選択され;
    、L、L及びLは、各々独立に、リンカーであり;
    a、b、c、d、e及びfは、各々独立に、0又は1であり;並びに
    gは、1、2、3又は4である。)。
  23. FcドメインがIgGFcドメインを含む、請求項22の組成物。
  24. FcドメインがIgG1Fcドメインを含む、請求項1の組成物。
  25. IgG1Fcドメインが配列番号600又は配列番号603を含む、請求項24の組成物。
  26. a=0及びb=1である、請求項22の組成物。
  27. a=1及びb=0である、請求項22の組成物。
  28. a=1及びb=1である、請求項22の組成物。
  29. a=0及びb=0である、請求項22の組成物。
  30. がポリエチレングリコール(PEG)を含む、請求項22の組成物。
  31. が構造−(L−Pを有する、請求項22の組成物。
  32. が構造−(L−P−(L−Pを有する、請求項22の組成物。
  33. g=1又は2である、請求項22の組成物。
  34. Fcドメインが、アミノ酸配列配列番号603を含むIgG1Fcドメインであり、並びに1つ又はそれ以上の特異的に選択された抱合部位が、配列番号601、602、604、605、606、607、608、609、610及び611からなる群から選択されるアミノ酸配列を含むループ領域中に含有されるアミノ酸残基位置から選択される、請求項1の組成物。
  35. アンギオテンシン−2(ang−2)結合ペプチド又はポリペプチドを含む、請求項1の組成物。
  36. 、X又はXの何れかかが、アンギオテンシン−2(ang−2)結合ペプチド又はポリペプチドを含む、請求項22の組成物。
  37. ang−2結合ペプチド又はポリペプチドが、配列番号100から189及び612から選択されるアミノ酸配列を含む、請求項36の組成物。
  38. ang−2結合ペプチドが配列番号147を含む、請求項36の組成物。
  39. がIgG1Fcドメインを含む、請求項36の組成物。
  40. ミオスタチン結合ペプチド又はポリペプチドを含む、請求項1の組成物。
  41. 、X又はXの何れかが、ミオスタチン結合ペプチド又はポリペプチドを含む、請求項22の組成物。
  42. ミオスタチン結合ペプチド又はポリペプチドが、配列番号219から509、613及び616から選択されるアミノ酸配列を含む、請求項41の組成物。
  43. ミオスタチン結合ペプチドが配列番号365を含む、請求項41の組成物。
  44. がIgG1Fcドメインを含む、請求項41の組成物。
  45. エリスロポエチン模倣(EPO模倣)ペプチド又はポリペプチドを含む、請求項1の組成物。
  46. 、X又はXの何れかが、エリスロポエチン模倣(EPO模倣)ペプチド又はポリペプチドを含む、請求項22の組成物。
  47. EPO模倣ペプチド又はポリペプチドが、配列番号1から27及び614から選択されるアミノ酸配列を含む、請求項46の組成物。
  48. EPO模倣ペプチドが配列番号2を含む、請求項46の組成物。
  49. がIgG1Fcドメインを含む、請求項46の組成物。
  50. トロンボポエチン模倣(TPO模倣)ペプチド又はポリペプチドを含む、請求項1の組成物。
  51. 、X又はXの何れかが、トロンボポエチン模倣(TPO模倣)ペプチド又はポリペプチドを含む、請求項22の組成物。
  52. TPO模倣ペプチド又はポリペプチドが、配列番号28から99及び615から選択されるアミノ酸配列を含む、請求項51の組成物。
  53. TPO模倣ペプチドが配列番号28を含む、請求項51の組成物。
  54. がIgG1Fcドメインを含む、請求項51の組成物。
  55. 神経成長因子(NGF)結合ペプチド又はポリペプチドを含む、請求項1の組成物。
  56. 、X又はXの何れかが、神経成長因子(TGF)結合ペプチド又はポリペプチドを含む、請求項22の組成物。
  57. NGF結合ペプチド又はポリペプチドが、配列番号190から218から選択されるアミノ酸配列を含む、請求項56の組成物。
  58. B細胞活性化因子(BAFF)結合ペプチド又はポリペプチドを含む、請求項1の組成物。
  59. 、X又はXの何れかが、B細胞活性化因子(BAFF)結合ペプチド又はポリペプチドを含む、請求項22の組成物。
  60. BAFF結合ペプチド又はポリペプチドが、配列番号510から594から選択されるアミノ酸配列を含む、請求項59の組成物。
  61. 請求項1の組成物及び医薬として許容される担体を含む医薬組成物。
  62. 請求項1の組成物をコードするDNA。
  63. 請求項62のDNAを含む発現ベクター。
  64. 請求項63の発現ベクターを含む宿主細胞。
  65. 細胞が細菌又は哺乳動物細胞である、請求項64の宿主細胞。
  66. 薬理学的に活性な化合物を調製する方法であり、
    a)Fcドメイン配列の少なくとも1つの内部抱合部位を選択すること(前記抱合部位は、前記抱合部位のアミノ酸残基の側鎖を通じた、所定の抱合化学による付加機能的部位の抱合に適している。)、及び
    b)前記所定の抱合化学を使用することによって、前記選択された抱合部位に、所定の機能的部分を抱合することを、
    を含む、前記方法。
  67. Fcドメインの内部抱合部位がループ領域中に存在する、請求項66の方法。
  68. 少なくとも1つの内部抱合部位を選択することが、選択された内部抱合部位中のアミノ酸残基を、システイン残基と置換すること、又は選択された内部抱合部位中にシステイン残基を挿入することをさらに含み、付加機能的部分が、前記システイン残基の側鎖を通じて抱合される、請求項66の方法。
  69. 少なくとも1つの内部抱合部位を選択することが、選択された内部抱合部位中のアミノ酸残基を、非標準アミノ酸残基と置換すること、又は選択された内部抱合部位中に非標準アミノ酸残基を挿入することをさらに含み、付加機能部分が、前記非標準アミノ酸残基の側鎖を通じて抱合される、請求項66の方法。
  70. 非標準アミノ酸残基が、アジド含有アミノ酸残基、ケト含有アミノ酸残基;アルキン含有アミノ酸残基、アルケン含有アミノ酸残基、ハロゲン化アリール含有アミノ酸残基;及び1,2−アミノチオール含有アミノ酸残基からなる群から選択される、請求項69の方法。
  71. Fcドメイン配列をコードする遺伝子構築物が、細菌又は哺乳動物細胞中で発現される、請求項66の方法。
  72. 請求項1の組成物であり、
    (a)前記組成物が、図1中の下線が付された残基位置、図2中の太字の残基位置、図3中の強調された残基位置、図3中の下線が付された残基位置並びに基準配列である配列番号599に対するLeu139、Gln143、Ser145及びSer196からなる群、又はXが2個以上存在すれば、これらの要素のあらゆる組み合わせからなる群から選択されるFc部位における置換によってFcドメインに付加されたシステイン残基からなる群から選択されるFcドメイン中の1つ又はそれ以上の特異的に選択された抱合部位を通じて、抗体のFcドメインに共有結合された少なくとも1つのX付加機能部位を含むように修飾された抗体であり;
    (b)Xが、−(L−P、−(L−P、−(L−P−(L−P、−(L−P−(L−P−(L−P及び−(L−P−(L−P−(L−P−(L−Pから選択され;
    、P、P、P及びPが、各々独立に、
    i)医薬として許容されるポリマー又はデキストラン;
    ii)薬理学的に活性なポリペプチド、ペプチド、ペプチド模倣体又は非ペプチド有機部分;
    iii)放射性同位体、酵素、ビオチン部分、蛍光色素分子又は発色団;及び
    iv)固定化された基質(但し、2個以上の付加機能部分を含む鎖中において、前記固定化された基質は、Fcドメインから最も離れた部分であり、及び前記鎖中には、最大1個の固定化された基質が存在し得る。);
    からなる群から選択され;
    、L、L及びLが、各々独立に、リンカーであり;
    c、d、e及びfが、各々独立に、0又は1である;
    前記組成物。
  73. 、X又はXの何れかが、配列番号617を含むポリペプチドを含む、請求項22の組成物。
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