JP2010046088A - 新規なぺプチド類 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】円錐巻貝から単離されたχ−コノトキシン・ぺプチドは、天然産のぺプチドであってもよく、合成され、又組替え体でもよく、その誘導体であってもよい。該ペプチドはニューロンのアミノ酸輸送因子を阻害する能力を有する。該ペプチドの全部一部又は一部をコードする核酸分子、該ペプチドに対する抗体、及びそれらの使用及びそれらを含む治療方法。
【選択図】なし
Description
このニューロンのアミン輸送因子はニューロンのノルアドレナリン輸送因子であることが好ましい。
該χ−コノトキシン・ぺプチドはχ−MrIA若しくはχ−MrIB、又はそれらの誘導体であることが好ましい。χ−MrIA及びχ−MrIBは軟体動物狩猟性の円錐巻貝であるコナス・マルモレウス(Conus marmoreus)の毒から単離されうる。これらは、共に長さが13アミノ酸残基のぺプチドであり、2個のジスルフィド結合を含んでいる。これらのぺプチドはニコチン性ACh受容体アンタゴニストとして作用するα−コノトキシンクラスのメンバーに最も相同性を示す。
χ−MrIA NGVCCGYKLCHOC 配列番号:1
χ−MrIB VGVCCGYKLCHOC 配列番号:2
そのC末端は遊離の酸でもアミド化されていてもよい。
アミノ酸置換は同類置換が好ましい。
上述のように本発明はアミノ酸の一つ以上が側鎖の修飾を受けたぺプチドを含む。本発明が予定する側鎖の修飾の例としては、アルデヒドとの反応の後NaBH4での還元による還元的アルキル化、メチルアセチミデートでのアミディネーション(amidination)、無水酢酸によるアシル化、シアネートによるアミノ基のカルバモイル化、2,4,6−トリニトロベンゼンスルホン酸(TNBS)によるアミノ基のトリニトロベンジル化、無水コハク酸及び無水テトラヒドロフタル酸によるアミノ基のアシル化、及びピリドキサル−5−リン酸で処理した後NaBH4での還元によるリジンのピリドキシル化等によるアミノ基の修飾が挙げられる。
カルボキシル基はO−アシルイソウレア形成を経てカルボジイミド活性化の後誘導体化により、例えば対応するアミドに誘導することにより修飾されうる。
プロリン残基は、例えば、4−位におけるヒドロキシル化により修飾しうる。
本発明が予定する他の誘導体としては、全くグリコシル化されていない分子から変更されたグリコシル化分子までのある範囲のグリコシル化変異型が挙げられる。変更されたグリコシル化パターンは異なる宿主細胞における組換え分子の発現から生じうる。
、これらのぺプチドの経口的に活性な形として有用性を持ちうるものの同定をも可能とする。標識ぺプチド類はさらに種々の組織にわたるぺプチド結合の位置を同定するためのオートラジオグラフによる研究を可能とする。
χ−コノトキシン類は組換えDNA技術を用いて調製することもできる。所望のぺプチド配列をコードするヌクレオチド配列を適当なベクター中に挿入し、適当な発現系でタンパク質を発現させる。場合によっては、この発現されたぺプチドのさらなる化学修飾、例えばC末端のアミド化、が適当でありうる。一部の状況の下では、ぺプチド発現後の化学的工程として、発現したぺプチドの酸化的結合形成を行うことが望ましい。これには折り畳まれていないぺプチドを得るため還元的工程を先行させてもよい。当業者はぺプチドの還元及び酸化に適する条件を容易に決定しうる。
本発明の更なる側面において、χ−コノトキシン・ぺプチドの全部又は一部をコードするヌクレオチド配列又はコードする配列に相補的な配列を含む核酸プローブが提供される。
本明細書で用いるとき、「プローブ」という言及には、増幅に用いられるプライマー又は直接ハイブリダイゼーションに使用するためのプローブに対する言及が含まれる。
本発明の核酸分子はDNAであってもRNAであってもよい。該核酸分子がDNA型であるときは、それはゲノムDNA又はcDNAでありうる。本発明の核酸分子のRNA型は一般にmRNAである。
該遺伝子構築物の遺伝子部分は、プロモーターが適当な細胞中で該遺伝子部分の発現を指示することができるように該ベクター上の該プロモーターに機能的に連結されていることが好ましい。
他の分子中にその活性を工学的に組み込むために、場合によっては余分の機能を持つ新たな分子を作成するために、他のコノトキシン類又は付加的に他のぺプチド若しくはタンパク質とMrIAなどのχ−コノトキシン類とのキメラを作成することができる。これはその薬理団を含むこれらのぺプチド配列の部分(単数又は複数)を用いて行うことが好ましいであろう。この薬理団が断続的である場合、薬理団を構成する複数の部分が受容体に結合できるよう該新たな構築物中に配置されるべきである。他のコノトキシン類とのキメラは、追加されたCys残基及び追加されたジスルフィド結合を含んでもよい。
本発明のχ−コノトキシン・ぺプチド類は10〜30アミノ酸を持つことが好ましく、11〜20アミノ酸を持つことがより好ましい。
本発明はニューロンのノルアドレナリン輸送因子を阻害する能力を持つ単離され、合成され又は組換えで得られたχ−コノトキシン・ぺプチドと、薬学的に許容しうる担体又は希釈剤を含む組成物をも提供する。
また、排尿又は心臓血管の状態若しくは病気、又は気分変調の治療又は予防用、又は苦痛若しくは炎症の治療若しくは制御用の医薬の製造における、ニューロンのノルアドレナリン輸送因子を阻害する能力を有する単離され、合成され又は組換えで得られたχ−コノトキシン・ぺプチドの使用も提供される。
とが好ましい。注射可能な組成物の長期吸収性は、例えば、モノステアリン酸アルミニウム及びゼラチンなどの吸収を遅延する薬剤を組成物に含めることによりもたらされ得る。注射可能な使用に適切な薬学的剤形は、静脈内、筋肉内、大脳内、鞘内、硬膜外の注射又は注入を含む任意の適切な経路により送達されうる。
薬学的に許容しうる担体及び/又は希釈剤には、任意の及び全ての溶媒、分散媒、被覆剤、抗細菌剤及び抗真菌剤、等張剤、及び吸収遅延剤等が含まれる。薬学的に活性な物質のためのこのような媒体及び薬剤の使用は当分野では周知である。通常の媒体及び薬剤はいずれも、活性成分と配合禁忌であるときに限りそれを除いて、治療用組成物にそれらを使用することが意図される。補足的活性成分もまた該組成物に組み込まれ得る。
この実施例及び以下の実施例に用いられる薬物には、デシプラミン塩酸塩(シグマ)、インドメタシン(シグマ)、メトキサミン塩酸塩(シグマ)、(−)−ノルアドレナリン二酒石酸塩(シグマ)、[3H] −1−ノルアドレナリン(比活性2200Ci/mM、ニューイングランド・ヌクレアー、ボストン,MA(U.S.A.))、テトロドトキシン(シグマ)、ヨヒンビン塩酸塩(シグマ)が含まれる。
統計的分析
以下の実施例のデータは4〜6回の実験の平均値及び標準誤差として表される。EC50値の計算のためのシグモイド曲線−適合は、ソフトウエア・パッケージ・イゴール・プロ(ウエイブメトリクス)を用いて非線型回帰により行った。平均値の間の差はソフトウエア・パッケージ・プリズム(グラフパド)を用いスチューデントの両側tテストにより評価した。P<0.05という値は統計的に有意の差を示すものとされた。
ラットの精管の調製
雄ウイスターラット(250〜350g)を頭部を打って殺し、その精管を切除した。各組織を二等分した精巣上体部分と前立腺部分に分けた。この組織部分を5mlの器官浴中に載せ0.5gの張力を掛けた。この浴溶液は次の組成、即ち、NaCl,119mM、KCl,4.7mM、MgSO4,1.17mM、KH2PO4,1.18mM、NaHCO3,25.0mM、グルコース,5.5mM、CaCl2,2.5mM、EDTA,0.026mMを含んでいた。この浴溶液を37℃に維持し、O2中5%v/vCO2を吹き込んだ。実験の開始前にこの組織調製物を少なくとも45分間平衡化させた。アイソメトリック・フォース・トランスデューサー(ナルコ・バイオ・システムF−60)により収縮を記録し、チャート・バージョン3.5.4/sソフトウエア及びマックラボ/8s・データ・アクイジション・システム(ADインストルーメンツ)を用いて200Hzのサンプリング頻度でパワー・マッキントッシュ・コンピュータに記録した。
交感神経系神経伝達に及ぼすχ−MrIAの効果
ラットの前立腺精管の二等分された部分は電場刺激に応答して2相性の収縮を示した。この調製物では、該2相性収縮の二つの成分は時間的に十分に分離された。該応答の第一の部分は主要な応答であり、電気パルスの送達後200msでほぼ最高レベルに達した。該収縮の第二の相は刺激後500msでほぼピークに達した。χ−MrIAの薬理学的活性を同定するための本発明者らの試みは電場刺激されたラット精管におけるその効果の研究で始まった。電場刺激への該調製物の応答に及ぼすχ−MrIAの効果を図1に示す。このコノトキシン(30nM〜3μM)は該収縮の第二相を増加するように作用した。この効果は濃度依存性であることが見出された。χ−MrIAの存在下で得られたトレースから対照の応答を差し引くことにより、該収縮の第二の成分のみの該ペプチドによる特異的増強が明らかとなる。第二の成分を特異的に増強するように作用するχ−MrIAの濃度−応答曲線も構成することができる。
。
α 1 −アドレナリン受容体アゴニストに対する応答に及ぼすχ−MrIAの効果を試験するための調製物
ラットの精管は、二等分した精巣上体部分を電気的に刺激しなかったことを除き、上記のように使用した。これらの調製物は、χ−MrIAの存在下及び非存在下におけるノルアドレナリン及びメトキサミンへの濃度応答曲線を求めるために代わりに使用した。この組織では、ノルアドレナリン及びメトキサミンは接合部後のα1−アドレナリン受容体の活性化を介して平滑筋の収縮を惹き起こす。1μM又は3μMいずれかの濃度のχ−MrIAを器官浴に適用し、該組織と20分間平衡化した後ノルアドレナリン又はメトキサミンを累積的に添加した。χ−MrIAを適用しなかった反対側の組織セグメントを対照として用い、調製物当たり一つの濃度応答曲線を求めた。
サミンを使用した。このα1−アドレナリン受容体アゴニストは、それがニューロンのノルアドレナリン輸送因子の基質でないという点でノルアドレナリンとは異なる。この輸送因子は、神経末端内への取り込みによりノルアドレナリン及び他のカテコラアミンをシナプスから消去するように働き、交感神経系で刺激された組織のアドレナリン受容体でのノルアドレナリンの作用を終結させるための主要な機構を表す。メトキサミンはこの機構による除去を受けないから、輸送因子の阻害はその作用の効力を増強しない。
は、χ−MrIAがニューロンのノルアドレナリン輸送因子の阻害剤であるということと矛盾しない。
モルモットの回腸
一晩絶食させた雄モルモット(285〜425g)の頭を打って殺し、放血した。約1.5cm長の回腸部分を除去し、浴溶液で満たした注射筒を用い温和に洗浄して腸内容物を洗浄した。この調製物を下記の組成の浴溶液、即ち、NaCl,136.9mM、KCl,2.68mM、CaCl2,1.84mM、MgCl2,1.03mM、グルコース,5.55mM、NaHCO3,11.9mM、及びKH2PO4,0.45mM、を37℃まで温め、O2中5%v/vCO2を吹き込んだもの、を含む5mlの器官浴中に置いた。安定なベースラインを作成するため、インドメタシン(10μM)を浴溶液中に含めた。該組織を1.0gの張力を掛けて設置し、実験の開始前40分間平衡化させた。ついで、ニコチンの用量(4μM)を、応答が一致すると観察されるまで15分間隔で適用した。次に、別の用量のニコチンを適用した25分後にχ−MrIA(3μM)を添加した。ニコチンに対するこの応答を、10Hzのサンプリング速度で、アイソメトリックに測定しそしてデジタル化した。
モルモット回腸のニコチンへの応答に及ぼすχ−MrIAの効果
χ−MrIA(3μM)はニコチンに対する回腸部分の応答には有意の効果を及ぼさなかった。該コノトキシンの非存在下では、χ−MrIAが存在した場合の4.07±0.80gと比べ、平均応答は3.83±0.76gであった(p>0.1、対合tテスト,n=4)。α−コノトキシン類は、ニューロンサブタイプ又は筋肉サブタイプいずれかのニコチン性ACh受容体をブロックする。モルモット回腸の単離された断片を用いてχ−MrIAがニューロンのニコチン性ACh受容体を標的としないことが証明された。収縮性応答がムスカリン系受容体の活性化に依存するため、該コノトキシンがムスカリンACh受容体アンタゴニストとしても作用したとするならば、モルモット回腸のニコチンへの応答はχ−MrIAの存在下で減衰したであろうことが予測されよう。この調製物では、ACh及び接合部後の受容体を活性化する種々の他の神経伝達物質、のニコチン誘発放出はχ−MrIAによって影響されなかった。従って、そして多くの他の輸送因子阻害剤とは対照的に、χ−MrIAは抗ムスカリン性活性を欠いている。
マウスの横隔膜神経−片側横隔膜調製物
雄クアケンブッシュマウス(20〜30g)を頸部転移により殺した。左及び右の片側横隔膜を横隔膜神経を付着させたまま切除した。各片側横隔膜の基部を二つの平行プラチナ刺激電極の間に配置し、横隔膜神経は電場刺激のための二つの小さなプラチナループを介して配置した。該調製物をO2中5%v/vCO2を吹き込んだ5mlの器官浴中で37℃でインキュベートした。この浴溶液の組成は、NaCl,135.0mM、KCl,5.0mM、CaCl2,2.0mM、MgCl2,1.0mM、グルコース,11.0mM、NaHCO3,15.0mM、及びKH2PO4,1.0mMであった。該組織を1.0gの静止張力を掛けて配置した。平衡化のため少なくとも30分間放置した後、該筋肉には2ms持続の30Vパルスを、該神経には0.2ms持続で3Vパルスをそれぞれ用いて、10s間隔で直接刺激及び間接刺激を交互に行った。直接的及び間接的に誘発される収縮に及ぼす3μMの濃度でのχ−MrIAの1回用量の効果を測定した。応答をデジタル化し、精管調製物で述べたように記録した。
[ 3 H]−ノルアドレナリンの細胞による取り込み
チャイニーズ・ハムスター卵巣(CHO)細胞を24穴プレート(ファルコン)中、10%v/vウシ胎児血清中で増殖させた。60〜70%コンフルエンスに達したとき、該細胞を、ヒトニューロンのノルアドレナリン輸送因子の全長cDNA(パチョルシークら,(1991) Nature, 350, 350-4)を組み込んでいる発現ベクター(pcDNA3,インビトロゲン)で一時的にトランスフェクトした(リポフェクタミン,ギブコ)。このニューロンのノルアドレナリン輸送因子のcDNAクローンを使用した(ボルム・インスティチュート,ポートランド,OR,USA)。細胞の取り込み研究はトランスフェクションの36時間後に行った。該CHO細胞を、NaCl,157mM、KCl,2.7mM、NaH2PO4,11.8mM、MgCl2,1.0mM、及びCaCl2,0.1mM、pH7.4を含む輸送緩衝液でまず洗浄した。次いで、該細胞を50nMの[3H]−ノルアドレナリン(必要なときは非標識ノルアドレナリンを補足した)及び100μMアスコルビン酸を含む輸送緩衝液と共にインキュベートした。適当なときにχ−MrIA(0.1nM〜1μM)又はデシプラミン(10μM)も含めた。室温で20分後に、該細胞を氷冷リン酸緩衝化食塩水で素早く洗浄した後、0.1%v/vトリトン−X中で溶解した。この細胞溶解物を液体シンチレーション計測にかけ、その放射活性レベルを測定した。さらに、該細胞溶解物の部分標本を用いてタンパク質濃度を測定した(バイオラド・DC・プロテインアッセイ)。該ノルアドレナリン輸送因子による[3H]−ノルアドレナリンの特異的取り込みをデシプラミン(10μM)感受性の成分として定義した。
[ 3 H]−ノルアドレナリンの細胞内蓄積に及ぼすχ−MrIAの効果
ヒトニューロンのノルアドレナリン輸送因子を発現するCHO細胞中へのノルアドレナリンの蓄積はデシプラミン(10μM)による対照量の0.5%未満にまで減少した。このことは該蓄積が殆ど全てクローニングされた輸送因子を介する特異的取り込みによるものであったことを証明する。このノルアドレナリン輸送因子は細胞取り込み研究において該コノトキシンの標的であることが確認された。χ−MrIA(0.1nM〜1μM)は放射標識ノルアドレナリンの蓄積を濃度−依存形式で阻害し(図3)、logIC50値は−8.17±0.0275(n=4)であった。該蓄積を50%だけ阻害するために必要なχ−MrIAの濃度は約7nMであることが見出された。この濃度はデシプラミンが同じ効果を達成するために必要な濃度よりもほぼ1オーダー低い量である。
トリチウム化したマジンドールのノルアドレナリン輸送因子への結合を、該輸送因子タンパク質を発現する細胞中で測定した(実施例5を参照)。トリチウム化したマジンドールの結合に及ぼす10-6から10-9のχ−MrIAの影響を測定した。χ−MrIAはトリチウム化したマジンドールの結合には効果を及ぼさなかった。このことは、それがデシプラミン、マジンドール及びコカインなどの従来のノルアドレナリン輸送因子阻害剤とは異なる部位に非競争的に作用することを示す。
χ−コノトキシン・ぺプチド類の遺伝子配列の誘導
クローニング及びDNA配列決定と併用した5’RACE(Random Amplification of cDNA Ends、cDNA末端の無作為増幅)及び3’RACE組合せ戦術を用いて、該χ−MrIAの完全な遺伝子配列を単離した。
5’RACE
その成熟ぺプチド配列からオリゴヌクレオチドプライマーCH1−1Bを設計した。このオリゴヌクレオチドと該ぺプチドとの関係は以下のとおりであり、該オリゴヌクレオチドの配列と共に示す。
χ−MrIA - NGVCCGYKLCHPC 配列番号:3
CHI−1B 5'- CANGGRTGRCANARYTTRTA -3'
配列番号:4
AP1 5'- CCATCCTAATACGACTCACTATAGGGC-3'
配列番号:5
(上記において、N=A/C/G/T、R=A/G、Y=C/T)
該オリゴヌクレオチドCH1−1BをAP1オリゴヌクレオチドと組合せ、イモガイ(coneshell)毒素管から単離されたmRNA由来のcDNA鋳型を用いて、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を行った。そのPCR産物はMrIA遺伝子の5’領域を表すが、これを単離し、精製し、細菌ベクター中にクローニングし、配列決定した。MrIAの遺伝子配列はシー.マルモレウス(C. marmoreus)から得た(図4)。
3’RACE
該遺伝子の5’領域のDNA配列を用いて、MrIA配列及び他の密接に関連するぺプチド由来の配列を検出できるオリゴヌクレオチドを設計した。該遺伝子配列との関連での該オリゴヌクレオチドの位置決めは図4に示す。オリゴヌクレオチドCH1−1AをANCHORオリゴヌクレオチドと結合させてPCRに使用し、該遺伝子のリーダーぺプチド、成熟ぺプチド及び3’非翻訳領域(3’UTR)に相当するDNA断片を作成した。シー.マルモレウス由来の毒素管cDNA鋳型のPCRにより、MrIAぺプチドに相当するDNA断片を作成した。
CHI−1A 5'- ACAGGCAGAATGCGCTGTCTCCC -3'
配列番号:6
ANCHOR 5'- AACTGGAAGAATTCGCGGCCGCAGGAAT -3'
配列番号:7
χ−MrIAの完全配列
5’RACEと3’RACEを用いて作成したχ−MrIAの遺伝子配列は該遺伝子の重複断片類を表す。これらの断片類を組合せ、該遺伝子に対する共通配列を作成した。この共通配列は該遺伝子の完全cDNAであり、5’UTR、リーダーぺプチド、成熟ぺプチド及び3’UTRを含む。このχ−MrIAのリーダーぺプチドオリゴヌクレオチド配列及び成熟ぺプチドオリゴヌクレオチド配列を配列番号:8に示し、一方、リーダーぺプチドアミノ酸配列及び成熟ぺプチドアミノ酸配列は配列番号:9に示す。
Claims (22)
- 下記の配列
NGVCCGYKLCHOC 配列番号:1
及び VGVCCGYKLCHOC 配列番号:2
から選択され、二以上のアミノ酸の付加および/または同類置換を受けた配列を持ち、ニューロンのアミン輸送因子を阻害する能力を有する、単離されまたは合成されたχ−コノトキシン・ぺプチド。 - 前記配列が13〜30のアミノ酸を持つ、請求項1記載のχ−コノトキシン・ぺプチド。
- ニューロンのノルアドレナリン輸送因子を阻害する能力を有する請求項1または請求項2記載のχ−コノトキシン・ぺプチド。
- ニューロンのノルアドレナリン輸送因子の選択的阻害剤である請求項3記載のχコノトキシン・ぺプチド。
- 抗コリン作用性の効果を持たないか又は殆ど持たない請求項3記載のχ−コノトキシン・ぺプチド。
- ナトリウムチャンネル・ブロッカーとしての活性を持たないか殆ど持たない請求項3記載のχ−コノトキシン・ぺプチド。
- ドパミン輸送因子の阻害剤としての活性を持たないか殆ど持たない請求項3記載のχ−コノトキシン・ぺプチド。
- 4個のシステイン残基と2個のジスルフィド結合を持つ請求項1または請求項2記載のχ−コノトキシン・ぺプチド。
- 該ジスルフィド結合の連結がA−D/B−Cであり、A、B、C及びDがそれぞれ第一、第二、第三及び第四システイン残基である、請求項8記載のχ−コノトキシン・ぺプチド。
- ニューロンのノルアドレナリン輸送因子の阻害剤としてのある分子の活性を試験するための受容体結合検定における、請求項1または請求項2記載のχ−コノトキシン・ぺプチドの使用。
- 請求項1〜請求項9いずれか1項に記載のχ−コノトキシン・ペプチドをコードするヌクレオチド配列又はコードする配列に相補的な配列を含む単離された核酸分子。
- 請求項1または請求項2記載のχ−コノトキシン・ぺプチドに対するモノクローナル抗体又はポリクローナル抗体。
- ベクター部分と請求項1または請求項2記載のχ−コノトキシン・ぺプチドをコードすることができる核酸を含む遺伝子構築物。
- 排尿若しくは心臓血管の状態若しくは病気又は気分変調の治療若しくは予防、又は苦痛若しくは炎症の治療若しくは制御のための医薬の製造における、請求項1〜請求項9いずれか1項に記載のχ−コノトキシン・ぺプチドの使用。
- 該排尿システムの病気又は状態が尿失禁又は排便失調である請求項14記載の使用。
- 該心臓血管の病気又は状態が不整脈又は冠不全である請求項14記載の方法。
- 該気分変調がうつ病、不安又は喫煙の切望である請求項14記載の方法。
- 該苦痛が慢性の苦痛、神経障害性の苦痛又は炎症性の苦痛である請求項14記載の方法。
- 請求項1〜請求項9いずれか1項に記載のχ−コノトキシン・ぺプチド、及び薬学的に許容しうる担体又は希釈剤を含む組成物。
- 医薬組成物である請求項19記載の組成物。
- ニューロンのノルアドレナリン輸送因子を阻害するための請求項3記載のぺプチドの使用。
- ニューロンのノルアドレナリン輸送因子の阻害が有効な治療又は予防と関連がある病気又は状態を治療又は予防するための医薬の製造における、請求項3記載のχ−コノトキシン・ぺプチドの使用。
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