JP2011169913A - 低分子量ヘパリンに関連する方法および生成物 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明は、多糖を特徴付け、そして使用するための方法および生成物に関する。低分子量ヘパリン生成物および使用方法が記載される。多糖調製物(ヘパリンのようなグリコサミノグリカンを含む)の純度および活性を特徴付けるための方法もまた、記載される。サンプルを分析する方法であって、該方法は、(A)サンプル中の多糖に、実験的制限を適用し、シグネチャー成分を有する修飾された多糖を生成する工程、(B)該多糖が該サンプル中に存在することの指標として、該サンプル中の該シグネチャー成分の存在を検出する工程、および(C)該シグネチャー成分の存在または非存在を決定して、該サンプルを分析する工程、を包含する。
【選択図】図1
Description
凝固は、哺乳動物における正常な血液止血を維持する際に関与する生理学的経路である。血管損傷が生じる条件下では、凝固経路は、血液の喪失を防止するように凝血を形成するように刺激される。血管損傷が生じた直後、血小板は、損傷部位で凝集を開始して、漏出を停止させる物理的栓を形成する。さらに、損傷した血管は、血管収縮を起こし、その領域への血流を減少させ、そしてフィブリンが凝集し始めて、不溶性の網または血塊を形成し、これは、破裂した領域を覆う。凝固経路の不均衡が、過度の凝固に移動する場合、結果は、血栓の傾向の発生であり、これは、しばしば、心臓発作、発作、深い血管血栓症、および心筋梗塞として明らかである。凝固経路における不均衡に関連する障害を処置するための現在の治療は、多数の危険を伴い、注意深く制御されなければならない。
本発明は、いくつかの局面において、多糖調製物を特徴付けるための方法に関連する。複雑な多糖構造の結果として、多糖調製物の純度および/または活性を特徴付けることは困難であり、下手をすると不可能である。核酸サンプルおよびタンパク質サンプルとは異なり、多糖調製物は、一般的に、生物学的サンプル中の特定のレベルの活性を生成するためのそれらの能力に依存して特徴付けられる。これらのアッセイは、直接的な構造的特徴付けによって達成され得るレベルの正確さを達成しない。本発明のいくつかの局面に従って、多糖サンプルを分析および特徴付ける方法が提供される。この方法は、シグネチャー成分を有する改変された多糖を生成するためにサンプル中の多糖に実験的制限を適用する工程、多糖がこのサンプル中に存在する指標としてサンプル中のシグネチャー成分の存在を検出する工程、およびサンプルを分析するためのシグネチャー成分の存在または非存在を決定する工程を包含する。いくつかの実施形態において、シグネチャー成分は、既知の生物学的活性を有し、他の実施形態において、シグネチャー成分は、生物学的に不活性である。
PRA=RF×AUC%R
に従って決定され、ここで、
PRA=各画分のパーセント相対量
RF=応答係数
AUC%R=パーセント相対AUC[(100×AUCC)/AUCT)]
AUCC=1つの成分についての曲線下の面積
AUCT=全ての成分についての曲線下の面積の合計
である。
例えば本願発明は、以下を提供する。
(項目1) サンプルを分析する方法であって、該方法は、以下:
(A)サンプル中の多糖に、実験的制限を適用し、シグネチャー成分を有する修飾された多糖を生成する工程、
(B)該多糖が該サンプル中に存在することの指標として、該サンプル中の該シグネチャー成分の存在を検出する工程、および
(C)該シグネチャー成分の存在または非存在を決定して、該サンプルを分析する工程、
を包含する、方法。
(項目2) 前記シグネチャー成分が、既知の生物学的活性を有する、項目1に記載の方法。
(項目3) 前記シグネチャー成分が、生物学的に不活性である、項目1に記載の方法。
(項目4) 前記サンプルに適用される前記実験的制限が、キャピラリー電気泳動である、項目1に記載の方法。
(項目5) 前記サンプルに適用される前記実験的制限が、高圧液体クロマトグラフィーである、項目1に記載の方法。
(項目6) 前記サンプルに適用される前記実験的制限が、ゲル透過クロマトグラフィーである、項目1に記載の方法。
(項目7) 前記サンプルに適用される前記実験的制限が、核磁気共鳴である、項目1に記載の方法。
(項目8) 前記サンプルが、多糖のバッチであり、そして前記シグネチャー成分が、該バッチ中のシグネチャー成分の量を決定することによって、該バッチの純度をモニタリングするために使用される、項目1に記載の方法。
(項目9) 前記分析方法が、前記サンプル中の活性成分の存在をモニタリングするための方法であり、ここで、該サンプル中の前記シグネチャー成分の存在は、該サンプル中の活性成分を示す、項目2に記載の方法。
(項目10) 前記分析方法が、前記サンプル中の活性成分の存在をモニタリングするための方法であり、ここで、該サンプル中の前記シグネチャー成分の存在は、特定の活性を欠くサンプルを示す、項目3に記載の方法。
(項目11) 前期分析方法が、前記サンプル中のシグネチャー成分の量を決定することによって、該サンプル中の活性成分の量を決定するための方法である、項目2に記載の方法。
(項目12) 前記方法が、少なくとも2つのサンプルに対して実行され、ここで、該少なくとも2つのサンプルの各々におけるシグネチャー成分の相対的な量が決定され、ここで、シグネチャー成分の最も高い相対的レベルが、最も活性なサンプルを示す、項目2に記載の方法。
(項目13) 前記シグネチャー成分を使用して、生物学的に活性な分子を同定する工程をさらに包含する、項目2に記載の方法。
(項目14) 前記シグネチャー成分が、ライブラリーをスクリーニングするために使用される、項目13に記載の方法。
(項目15) 前記シグネチャー成分が、多糖の生物学的に活性な部分である、項目1に記載の方法。
(項目16) 前記多糖の生物学的に活性な部分が、ヘパリンのAT−III結合ドメインの四糖である、項目15に記載の方法。
(項目17) 前記多糖の生物学的に活性な部分が、ヘパリンのFGF結合ドメインの四糖である、項目15に記載の方法。
(項目18) 前記サンプルに適用される前記実験的制限が、外酵素による消化である、項目1に記載の方法。
(項目19) 前記サンプルに適用される前記実験的制限が、内酵素による消化である、項目1に記載の方法。
(項目20) 前記サンプルに適用される前記実験的制限が、化学的消化である、項目1に記載の方法。
(項目21) 前記サンプルに適用される前記実験的制限が、化学的修飾である、項目1に記載の方法。
(項目22) 前記サンプルに適用される前記実験的制限が、酵素による修飾である、項目1に記載の方法。
(項目23) 項目1に記載の方法であって、前記サンプル中の前記多糖が、該多糖と同一のサイズの多糖の参照データベースと比較され、ここで、該参照データベースの該多糖もまた、該サンプル中の該多糖と同じ実験的制限に供され、ここで、該比較が、該サンプルの多糖の組成分析を提供する、方法。
(項目24) 前記多糖が、グリコサミノグリカンである、項目1に記載の方法。
(項目25) 前記多糖が、低分子量ヘパリンである、項目1に記載の方法。
(項目26) 前記多糖が、ヘパリンである、項目1に記載の方法。
(項目27) 前記多糖が、生物工学的に調製されるヘパリンである、項目1に記載の方法。
(項目28) 前記多糖が、化学的に修飾されたヘパリンである、項目1に記載の方法。
(項目29) 前記多糖が、合成ヘパリンである、項目1に記載の方法。
(項目30) 前記多糖が、ヘパラン硫酸である、項目1に記載の方法。
(項目31) 前記サンプルが、薬学的生成物である、項目1に記載の方法。
(項目32) 前記サンプルが、生物学的サンプルである、項目1に記載の方法。
(項目33) 前記サンプルが、血液サンプルである、項目1に記載の方法。
(項目34) 前記シグネチャー成分が、ΔUH NAC,6S GH NS,3S,6S 、ΔUH NS,6S GH NS,3S,6S ;ΔUH NAC,6S GH NS,3S ;またはΔUH NS,6S GH NS,3S のいずれか1つに対応するピークのうちの1つである、項目1に記載の方法。
(項目35) 多糖サンプルを分析するためのキットであって、該キットは、
(A)多糖のシグネチャー成分を同定するためのコントロール組成物、ならびに
(B)実験的制限を多糖サンプルに適用して、該多糖に特徴的なシグネチャー成分を有する修飾された多糖を生成する工程、そして該修飾された多糖を、該コントロール組成物に対して比較して、該シグネチャー成分の存在または非存在の同定する工程、に関する指示書、
を備える、キット。
(項目36) 前記多糖が、グリコサミノグリカンである、項目35に記載のキット。
(項目37) 前記多糖が、低分子量ヘパリンである、項目35に記載のキット。
(項目38) 前記多糖が、ヘパリンである、項目35に記載のキット。
(項目39) 前記多糖が、ヘパラン硫酸である、項目35に記載のキット。
(項目40) 前記多糖が、生物工学的に調製されるヘパリンである、項目35に記載のキット。
(項目41) 前記多糖が、化学的に修飾されたヘパリンである、項目35に記載のキット。
(項目42) 前記多糖が、合成ヘパリンである、項目35に記載のキット。
(項目43) 実験的制限を前記多糖サンプルに適用するための組成物をさらに備える、項目35に記載のキット。
(項目44) 前記組成物が、外酵素である、項目43に記載のキット。
(項目45) 前記組成物が、内酵素である、項目43に記載のキット。
(項目46) 前記シグネチャー成分が、ヘパリンのAT−III結合ドメインの四糖である、項目43に記載のキット。
(項目47) 前記シグネチャー成分が、ヘパリンのFGF結合ドメインの四糖である、項目43に記載のキット。
(項目48) 前記シグネチャー成分が、ΔUH NAC,6S GH NS,3S,6S 、ΔUH NS,6S GH NS,3S,6S ;ΔUH NAC,6S GH NS,3S ;またはΔUH NS,6S GH NS,3S のいずれか1つに対応するピークのうちの1つである、項目43に記載のキット。
(項目49) 前記指示書が、前記サンプル中の前記多糖の前記シグネチャー成分を定量するための工程を含む、項目35に記載のキット。
(項目50) 多糖サンプルの品質を評価するための方法であって、該方法は、
該多糖サンプル内の成分を同定し、該成分の量の定量的な値を決定する工程であって、該成分の定量的な値が、該多糖サンプルの品質を示す、工程、
を包含する、方法。
(項目51) 前記方法が、前記多糖サンプル内の少なくとも2つの成分を同定する工程、および該少なくとも2つの成分の各々の量の定量的な値を決定して、該多糖サンプルの品質を評価する工程を包含する、項目50に記載の方法。
(項目52) 前記定量的な値が、前記サンプルがキャピラリー電気泳動によって処理される場合に、曲線下の面積として計算される、項目51に記載の方法。
(項目53) 前記定量的な値が、応答係数として計算される、項目51に記載の方法。
(項目54) 前記定量的な値が、前記サンプル中に存在する各画分の相対的な量の%として計算される、項目51に記載の方法。
(項目55) 項目51に記載の方法であって、前記サンプル中に存在する各画分の相対的な量の%を計算する前記工程が、以下の等式:
PRA=RF×AUC %R
に従って決定され、ここで、
PRA=各画分の相対的な量の%
RF=応答係数
AUC %R =AUCの相対的な%[(100×AUC C )/AUC T )]
AUC C =1つの成分についての曲線下の面積
AUC T =全ての成分についての曲線下の面積の合計、
である、方法。
(項目56) 多糖の成分の定量的な値を示す、コンピューター読み取り可能な媒体中に実体的に具体化されるデータ構造を生成するための、コンピューターが実行する方法であって、該方法は、項目55に記載の計算を実行する作動を包含する、方法。
(項目57) 前記成分が、ΔUH NAC,6S GH NS,3S,6S 、ΔUH NS,6S GH NS,3S,6S ;ΔUH NAC,6S GH NS,3S ;またはΔUH NS,6S GH NS,3S のいずれか1つに対応するピークのうちの1つである、項目50に記載の方法。
(項目58) グリコサミノグリカンの組成物を生成する方法であって、該方法は、
(A)溶媒中で、グリコサミノグリカン含有サンプルの塩沈殿を実行して、第一の高分子量画分、および単離されたLMWHの第二の低分子量画分を生成しする工程、ならびに
(B)該単離されたLMWHの第二の画分を処理して、濃縮LMWH調製物を生成する工程、
を包含する、方法。
(項目59) 前記沈殿工程で使用される塩が、二価のカチオンと弱アニオンとの塩である、項目58に記載の方法。
(項目60) 前記塩が、バリウム、カルシウム、マグネシウム、ストロンチウム、銅、銀、金、ニッケル、カドミウム、亜鉛、水銀、ベリリウム、パラジウム、白金、鉄または錫を含む群の中からの元素より選択される、項目58に記載の方法。
(項目61) 前記二価のカチオンと弱アニオンとの塩が、二価の価を有する周期表の元素のカチオンの酢酸塩である、項目59に記載の方法。
(項目62) 前記二価のカチオンと弱アニオンとの塩が、酢酸バリウム、酢酸カルシウム、酢酸マグネシウム、酢酸ストロンチウム、酢酸銅、酢酸ニッケル、酢酸カドミウム、または塩化カルシウムを含む群の中から選択される、項目58に記載の方法。
(項目63) 前記二価のカチオンと弱アニオンとの塩が、酢酸バリウムである、項目58に記載の方法。
(項目64) 前記二価のカチオンと弱アニオンとの塩が、酢酸カルシウムである、項目58に記載の方法。
(項目65) 前記沈殿が、0℃〜70℃の範囲の温度で実行される、項目58に記載の方法。
(項目66) 前記沈殿が、4℃の温度で実行される、項目58に記載の方法。
(項目67) 前記溶媒が、極性溶媒である、項目58に記載の方法。
(項目68) 前記極性溶媒が、H 2 O、エタノールと混合したH 2 O、アセトンと混合したH 2 O、またはH 2 O、エタノールおよびアセトンの組み合わせである、項目67に記載の方法。
(項目69) 前記極性溶媒が、H 2 O、エタノールおよびアセトンの混合物である、項目67に記載の方法。
(項目70) 前記第二の画分を処理して、前記濃縮LMWH調製物を得る工程が、酵素的消化である、項目58に記載の方法。
(項目71) 前記酵素的消化に使用される酵素が、ヘパリナーゼIIIである、項目70に記載の方法。
(項目72) 前記第二の画分を処理して、前記濃縮LMWH調製物を得る工程が、化学的分解である、項目58に記載の方法。
(項目73) 前記化学的分解方法が、H 2 O 2 、またはCU + およびH 2 O 2 による酸化的脱重合;亜硝酸イソアミルまたは亜硝酸による脱アミノ的切断;アルカリ処理またはヘパリナーゼによる、ヘパリンのベンジルエステルによるβ脱離的切断、を包含する、項目72に記載の方法。
(項目74) 前記グリコアミノグリカンが、ヘパリン、ヘパリンアナログ、LMWH、生物工学的ヘパリン、化学的に修飾されたヘパリン、または合成ヘパリンからなる群より選択される、項目58に記載の方法。
(項目75) 前記第一の画分を処理して、前記濃縮LMWH調製物を得る工程が、精製LMWH調製物を生成するための精製工程である、項目58に記載の方法。
(項目76) 薬学的キャリア中に前記精製LMWH調製物を処方する工程をさらに包含する、項目75に記載の方法。
(項目77) 前記濃縮LMWH調製物が、インタクトなAT結合ドメインを含有するLMWH調製物である、項目58に記載の方法。
(項目78) 前記第二の画分を、処理工程の前にイオン交換クロマトグラフィーに供する工程をさらに包含する、項目58に記載の方法。
(項目79) 少なくとも150IU/mgの抗Xa活性を有するLMWH調製物を含有する、組成物。
(項目80) 前記LMWH調製物が、1より大きい抗Xa因子:抗IIa因子の活性比を有する、項目79に記載の組成物。
(項目81) 前記LMWH調製物が、3より大きい抗Xa因子:抗IIa因子の活性比を有する、項目79に記載の組成物。
(項目82) 前記LMWH調製物が、4より大きい抗Xa因子:抗IIa因子の活性比を有する、項目79に記載の組成物。
(項目83) 前記LMWH調製物が、5より大きい抗Xa因子:抗IIa因子の活性比を有する、項目79に記載の組成物。
(項目84) 前記LMWH調製物が、単離されたLMWH調製物である、項目79に記載の組成物。
(項目85) 前記LMWH調製物が、合成LMWH調製物である、項目79に記載の組成物。
(項目86) 前記LMWH調製物が、皮下送達のために処方される、項目79に記載の組成物。
(項目87) 前記LMWH調製物が、静脈内送達のために処方される、項目79に記載の組成物。
(項目88) 前記LMWH調製物が、エアロゾル送達のために処方される、項目79に記載の組成物。
(項目89) 前記LMWH調製物が、経口送達のために処方される、項目79に記載の組成物。
(項目90) 前記LMWH調製物が、少なくとも3.5%のΔUH NAC,6S GH NS,3S,6S 、ΔUH NS,6S GH NS,3S,6S ;ΔUH NAC,6S GH NS,3S ;またはΔUH NS,6S GH NS,3S を含む、項目79に記載の組成物。
(項目91) 前記LMWH調製物が、ΔUH NAC,6S GH NS,3S,6S 、ΔUH NS,6S GH NS,3S,6S ;ΔUH NAC,6S GH NS,3S ;またはΔUH NS,6S GH NS,3S に対応するピークのうちの1つの、少なくとも4.0%を含む、項目79に記載の組成物。
(項目92) 前記LMWH調製物が、ΔUH NAC,6S GH NS,3S,6S 、ΔUH NS,6S GH NE,3S,6S ;ΔUH NAC,6S GH NE,3S ;またはΔUH NS,6S GH NS,3S に対応するピークのうちの1つの、少なくとも5.0%を含む、項目79に記載の組成物。
(項目93) 5より大きい抗Xa因子:抗IIa因子の活性比を有するLMWH調製物を含む、組成物。
(項目94) ある状態を有する被験体を処置するための方法であって、該方法は、
(A)同一レベルのAT結合配列を有するLMWHの組成物を選択する工程であって、AT結合配列のレベルが、該被験体の処置されるべき状態に依存して選択される、工程、および
(B)該同一レベルのAT結合配列を有するLMWHの組成物の有効量を、被験体に投与する工程、
を包含する、方法。
(項目95) 前記被験体が、静脈または動脈の血栓塞栓疾患を有するか、またはこれらを発症する危険性がある、項目94に記載の方法。
(項目96) 前記LMWHの組成物が、ΔUH NAC,6S GH NS,3S,6S 、ΔUH NS,6S GH NS,3S,6S ;ΔUH NAC,6S GH NS,3S ;またはΔUH NS,6S GH NS,3S に対応するピークのうちの1つの、少なくとも3.5%を含むLMWH調製物である、項目95に記載の方法。
(項目97) 前記LMWHの組成物が、ΔUH NAC,6S GH NS,3S,6S 、ΔUH NS,6S GH NS,3S,6S ;ΔUH NAC,6S GH NS,3S ;またはΔUH NS,6S GH NS,3S に対応するピークのうちの1つの、少なくとも4.0%を含むLMWH調製物である、項目95に記載の方法。
(項目98) 前記LMWHの組成物が、ΔUH NAC,6S GH NS,3S,6S 、ΔUH NS,6S GH NS,3S,6S ;ΔUH NAC,6S GH NS,3S ;またはΔUH NS,6S GH NS,3S に対応するピークのうちの1つの、少なくとも5.0%を含むLMWH調製物である、項目95に記載の方法。
(項目99) 前記LMWHの組成物が、少なくとも150IU/mgの抗Xa活性を有するLMWH調製物である、項目95に記載の方法。
(項目100) 前記LMWHの組成物が、5より大きい抗Xa因子:抗IIa因子の活性比を有するLMWH調製物である、項目95に記載の方法。
(項目101) 少なくとも15%の二硫酸化二糖、75%未満の三硫酸化二糖、3〜5%の一硫酸化二糖、および少なくとも2%の4〜7個の四糖を有するLMWH調製物を含有する、組成物。
本発明は、多糖生物学の分野において新規の発展を導いたいくつかの発見を含む。多糖の特徴付けにおける主要な問題のうちの1つは、その構造多様性から生じる。この構造多様性は、多糖に関する配列−機能の関連性を研究することを困難にする要素のうちの1つである。規定された多糖の化学合成が、生物学的な活性に対する相対的な寄与を研究する際に使用されている(例えば、ヘパリン五糖配列における特定の改変の高親和性AT−III結合(Desai,U.R.,Petitou,M.,Bjork,I&Olson,S.T.(1998)J
Biol Chem 273,7478−87.)。しかし、このような合成方法は、複雑であり、そして他の生物学的配列の研究に広範に適用されていない。目的のタンパク質と多糖の親和性分別および引続く特徴付けを含む代替アプローチが、親和性を決定する多糖の硫酸化パターンに関するいくつかの全体的な情報を提供している(Parthasarathy,N.,Gotow,L.F.,Bottoms,J.D.,Kute,T.E.,Wagner,W.D.&Mulloy,B.(1998)J Biol Chem273,21111−4.;Sasaki,T.,Larsson,H.,Kreuger,J.,Salmivirta,M.,Claesson−Welsh,L.,Lindahl,U.,Hohenester,E.&Timpl,R.(1999)Embo J 18,6240−8.;ならびにKreuger,J.,Prydz,K.,Pettersson,R.F.,Lindahl,U.&Salmivirta,M.(1999)Glycobiology 9,723−9.)。
heparinum由来の3つのヘパリナーゼは、LMWH(5,000〜8,00Da)および超低分子量ヘパリン(約3,000Da)の生成のために使用されている酵素ツールである。ヘパリナーゼIは、2−O硫酸化ウロン酸においてHLGAGの高度に硫酸化された領域を切断し、一方ヘパリナーゼIIは、より広い基質特異性を有し、そして2−O硫酸化ウロン酸および2−O非硫酸化ウロン酸の両方を含むグリコシド連結を切断する(Ernst,S.,Langer,R.,Cooney,C.L.&Sasisekharan,R.(1995)Crit Rev Biochem Mol Biol 30,387−444)。ヘパリナーゼIとは対照的に、ヘパリナーゼIIIは、主に、HLGAGの硫酸化にある領域(すなわち、非硫酸化ウロン酸を含むグリコシド連結)を切断する(Ernst,S.,Langer,R.,Cooney,C.L.&Sasisekharan,R.(1995)Crit Rev Biochem Mol Biol 30,387−444)。ヘパリナーゼの基質特異性への複数の調査は、HLGAGに関する構造−機能関係を発展させるためのツールとして、その有用性が高まっている。いくつかの特許および特許出願は、ヘパリナーゼの有用な改変ならびにヘパリナーゼの改変体およびフラグメントを記載する。(米国特許第6,217,863 B1号ならびに係属出願09/384,959および09/802,285を含む)。他の改変および改変体もまた、有用である。薬理学的LMWHの生成因子としてのこれらのヘパリナーゼの有用性を最大化するために、より詳細な理解が必要とされる。本発明の発見は、これらの詳細のいくつかを提供する(下に記載する)。
PRA=RF×AUC%R
ここで、
PRA=各画分の相対的な量の%、
RF=応答係数
AUC%R=AUCの相対的な%[(100×AUCc)/AUCT]]
AUCc=1成分についての曲線下の面積
AUCT=全成分についての曲線下の面積の合計
に従って、決定され得る。
...ヘパリンの移動の遅い成分および移動の速い成分を、以前に報告したように、異なる温度でバリウム塩として精製した。精製したウシ腸粘膜ヘパリンを、水に溶かし、そして酢酸バリウム(5%)を攪拌しながら徐々に添加した(この溶液のpHを、6.0〜7.0に調整した)。50〜70℃に加熱した後、この溶液を、室温(20〜25℃)に24時間放置した。得られた沈殿物を、水に可溶化にし、Amberlite IR−120樹脂上でそのナトリウム塩に変換した。粗精製の移動の遅いヘパリン種のナトリウム塩を、2.0倍容のアセトンを用いる沈殿によって回収し、そして乾燥した。上清を、5℃で24時間維持し、そして沈殿物を、5℃での遠心分離によって回収した。移動の速い種のバリウム塩を、移動の遅い種について報告したように精製した。
der Bruggenら、Eur.J.Immunol.24:2134−2140、1994;Chauxら、J.Exp.Med.189:767−778、1999;Kawashimaら、Hum.Immunol.59:1−14、1998;Taharaら、Clin.Cancer Res.5:2236−2241、1999;Gauglerら、J.Exp.Med.179:921−930、1994;van der Bruggenら、Eur.J.Immunol.24:3038−3043、1994;Tanakaら、Cancer Res.57:4465−4468,1997;Oisoら、Int.J.Cancer 81:387−394,1999;Hermanら、Immunogenetics 43:377−383、1996;Maniciら、J.Exp.Med.189:871−876、1999;Duffourら、Eur.J.Immunol.29:3329−3337、1999;Zornら、Eur.J.Immunol.29:602−607、1999;Huangら、J.Immunol 162:6849−6854、1999;Boelら、Immunity 2:167−175、1995;Van den Eyndeら、J.Exp.Med.182:689−698、1995;De Backerら、Cancer Res.59:3157−3165、1999;Jagerら、J.Exp.Med.187:265−270、1998;Wangら、J.Immunol 161:3596−3606、1998;Aarnoudserら、Int.J.Cancer 82:442−448、1999;Guillouxら,J.Exp.Med.183:1173−1183、1996;Lupettiら,J.Exp.Med.188:1005−1016、1998;Wolfelら、Eur.J.Immunol.24:759−764、1994;Skipperら,J.Exp.Med.183:527−534、1996;Kangら,J.Immunol.155:1343−1348,1995;Morelら、Int.J.Cancer 83:755−759、1999;Brichnrdら、Eur.J.Immunol.26:224−230、1996;Kittlesenら、J.Immunol.160:2099−2106、1998;Kawakamiら、J.Immunol
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(実施例1:部分的アンチトロンビンIII結合部位を有する3−Oスルフェート含有十糖の配列決定)
(導入部):
ヘパリンおよびヘパランスルフェートグリコサミノグリカンは、増殖因子、酵素、およびモルフォゲンと相互作用し、そしてそれらの活性を調節する、重要なクラスの分子を表す。このクラスの分子についての多くの生物学的機能のうち、その最も重要な機能の1つは、アンチトロンビンIII(AT−III)との相互作用である。特定のヘパリン5糖配列(N硫酸化、6−O硫酸化グルコサミン上に異常な3−Oスルフェートを含む)に結合するAT−IIIは、凝固カスケードにおける特定のプロテアーゼを阻害するAT−III能力を1000倍増加する。この様式において、ヘパリン様グリコサミノグリカン(HLGAG)は、血液凝固の調節において重要な生物学的および薬理学的役割を果たす。最近、配列決定方法論が、この重要なクラスの分子のさらなる構造−機能関係に対して、開発された(2000年4月24日に出願され、同一の発明者を有する、米国特許出願第09/557,997号および同第09/558,137号(これらは、参考として援用される)ならびにVenkataraman,G.,Shriver,Z.,Raman,R.& Sasisekharan,R.(1999)Science 286,537−42)。この方法論は、HLGAGの大量の情報内容(性質)を扱うための性質コード命名法スキーム(PEN)と、マトリクス支援レーザー脱離イオン化質量分析(MALDI−MS)ならびにピコモル量のHLGAGオリゴ糖を迅速に配列決定するための実験的制約としての酵素的分解および化学的分解とを組み合わせる。上記PEN−MALDIアプローチを使用して、本発明者らは、本研究において使用される十糖の配列が、ΔU2SHNS,6SI2SHNS,6SI2SHNS,6SIHNAc,6SGHNS,3S,6S(±DDD4−7)であることを見出した。本発明者らは、完全グリカン配列決定および一次元プロトン核磁気共鳴を使用して、本発明者らの結果を確認した。さらに、本発明者らは、このアプローチが、柔軟であり、オリゴ糖混合物からの配列情報を導き得ることを示した。従って、この方法論は、重要な生物学的活性を有するヘパリン/ヘパランスルフェートのような多糖における他の異常な配列の分析を可能にし、そしてこれらのヘパリン/ヘパランスルフェートのこれらの薬理学的に重要な基の構造的分析のための基礎を提供する。
略語:HLGAG、ヘパリン様グリコサミノグリカン;AT−III、アンチトロンビンIII;AT−10、ヘパリンの部分消化から単離されたAT−III画分十糖;IGS、完全グリカン配列決定;PEN、性質コード命名法;MALDI−MS、マトリクス支援レーザー脱離イオン化質量分析;CE、キャピラリー電気泳動;以下のようなHLGAG配列の略語、I、α−L−イズロン酸;G、β−D−グルクロン酸;ΔU、Δ4,5ウロン酸;2S、3Sおよび6S、それぞれ、2−O、3−O、または6−O硫酸化;NSおよびNAc、グルコサミンのN−硫酸化およびN−アセチル化。
Sasisekharan,R.(1998)Proc Natl Acad
Sci USA 95,12232−7およびErnst,S.,Rhomberg,A.J.,Biemann,K.& Sasisekharan,R.(1998)Proc Natl Acad Sci USA 95,4182−7)。オリゴ糖を、10〜35μMの濃度で脱イオン水中に溶解した。Flavobacterium heparinum由来のヘパリナーゼI〜IIIを、先に記載のように精製した。外酵素α−L−イズロネート2−Oスルファターゼ、α−L−イズロニダーゼ、β−D−グルクロニダーゼおよびN−アセチルグルコサミン−6−スルファターゼは、Oxford Glycosciencesから購入した。亜硝酸ナトリウムの40%水溶液を、Aldrich Chemicalから購入した。組成分析のための二糖標準は、Sigma−Aldrich(St.Louis,MO)から購入した。
Acad Sci USA 96,2698−703)。外酵素消化は、同時にまたは連続的に、のいずれかで完了した。最終の酵素濃度は、20〜40ミリ単位/mLの範囲であり、そして消化を37℃で実行した。
95,4176−81)。サンプルを標的上にスポットし、そして質量スペクトルを、先に概説されたパラメーターを使用して集めた(Rhomberg,A.J.,Ernst,S.,Sasisekharan,R.& Biemarm,K.(1998)Proc Natl Acad Sci USA 95,4176−81)。ベーシックペプチドの(M+H)+イオンおよび1:1ペプチド:糖複合体の(M+H)+が、それぞれの質量スペクトルにおいて観測され、糖の質量は、1:1複合体の(M+H)+イオンの測定されたm/z値から、そのペプチドの(M+H)+イオンの測定されたm/z値を引くことによって決定される(Juhasz,P.& Biemann,K.(1995)Carbohydr Res 270,131−47)。プレート上の全てのスペクトルを、同一機器パラメーター下で、(RG)19Rの標準および配列I2SHNS,6SI2SHNS,6SI2SMan6S(1655.4の計算された質量)の亜硝酸誘導六糖とのその複合体を使用して、外部から較正した。この方法論は、効率的な複合体化を確実にするための糖の十分な硫酸化を必要とする。このように、小さな過小硫酸化(undersulfated)糖(すなわち、単糖および二糖)は、この方法論では観測されない(Juhasz,P.& Biemann,K.(1995)Carbohydr Res 270,131−47)。
50W−X8(Bio−Rad Japan Tokyo)のカラム(1cm×10cm)を、5mLの0.1M NaOHでの処理によってナトリウム形態に転換し、そして使用の前に12時間、水で洗浄した。NMR実験のためのサンプルを、カラムに適用し、20mLの水で溶出し、そして凍結乾燥した。次いで、サンプル(約1mg)を99.8%D2O(Merk、Germany)から3回凍結乾燥し、そして5mmチューブ中でのNMR分光法のために0.5mLの100%D2O(Aldrich Japan、Tokyo)中に溶解させた。AT−10の1D 1HNMR分光法を、5−mmフィールド勾配調製可能プローブを備えるJEOL GSX500A分光器で298Kで行った。
(配列決定方法論への導入)
最近、±1Daより良い精度で、HLGAG複合体オリゴ糖(二糖〜十糖)の質量の決定を可能にするマトリクス支援レーザー脱離イオン化質量分析(MALDI−MS)が開発された(Juhasz,P.&Biemann,K(1995)Carbohydr Res 270、131−47およびJuhasz,P.& Bieman,K(1994)Proc Natl Acad Sci
USA 91,4333−7)。個々のHLGAGの得られる分子質量測定の精度に起因して、フラグメントの長さならびに置換基の数および種類の独特の割り当てが、特に、オリゴ糖が十四糖以下である場合、可能である(Venkataraman,G.,Shriver,Z.,Rama,R.&Sasisekharan,R(1999)Science286,537−42)。さらに、MALDI−MSは、オリゴ糖の酵素分解または化学分解時に生成されるオリゴ糖フラグメントを検出し得る(Rhomberg,A.,Shriver,Z.,Biemann,K.&Sasisekharan,R.(1998)Proc Natl Acad Sci USA 95,12232−7;Ernst,S.,Romberg,A.J.,Biemann,K.&Sasisekharan,R.(1998)Proc Natl Acad Sci USA 95,4182−7;およびRhomberg,A.J.,Ernst,S.,Sasisekharan,R.&Biemann,K.(1998)Proc
Natl Acad Sci USA 95,4176−81)。最後に、MALDI−MSの感度は、100フェムトモルという少量の物質が容易に検出され得るような感度である。
AT−10、および酵素的処理または化学的処理のいずれかに基づくAT−10由来のオリゴ糖を、基本ペプチド(RG)19Rとの非共有結合複合体としてMALDI−MSを用いて検出する(Rhomberg,A.J.,Ernst,S.,Sasisekharan,R.&Biemann,K.(1998)Proc Natl Acad Sci USA 95,4176−81およびJuhasn、P.&Biemann,K.(1995)Carbohydr Res 270,131−47)。この方法論を使用して、(RG)19Rの(M+H)+イオン、およびペプチド:糖複合体についての(M+H)+イオンの2種を観察する。1:1の糖:ペプチド複合体の(M+H)+値からのペプチドの(M+H)+値を差し引くことによって、オリゴ糖の分子量を得た。表2は、本研究において観察された全てのフラグメント、これらの算出した実験的に誘導された質量値、およびAT−10の配列割当て後のフラグメントの推定された構造を列挙する。図1は、AT−10の主要成分がm/z値6999.3を有することを示す。プロトン化ペプチドのm/z値が差し引かれる場合、このオリゴ糖の質量についての実験値が、2770.2であることを見出す。これは、13のスルフェート基および1つのアセテート基を有する二糖に対して独特に割り当てられ得る。AT−10の質量スペクトルは、12のスルフェート基および1つのアセテート基を有するオリゴ糖に対応する、質量2690.1の別の種(本明細書中以降では、夾雑物という)の存在を示す。
*dは、セミカルバジド質量タグを示す(Δ=56.1ダルトン)。
組成物データから生成した320個の実行可能な配列のリストより、本発明者らは、AT−10の配列を割り当てるために、ヘパリナーゼIおよび亜硝酸それぞれの使用を含む一連の実験的拘束を使用した。
(表3:AT−10配列の収束)
これら最後の3つの選択肢を区別するため、および還元末端二糖を同定するために、イズロニダーゼ処理産物を、先ず6−OスルファターゼおよびN−デアセチラーゼで処理して、ヘキソサミンを除き、還元末端二糖のみを残した。β−グルクロニダーゼでのこのサンプルの処理によって、単糖への分解を生じた。このことは、還元末端二糖を−7(G−HNS,3S,6S)と同定した。従って、AT−IIIの分画化十糖の推定配列は、±DDD4−7(ΔU2SHNS,6SI2SHNS,6SI2SHNS,6SIHNAC,6SGHNS,3S,6S)である。注目すべきは、この配列が同一の様式において生成された十糖に対する配列割当てと一致しない事実である(Toida,T.,Hileman,R.E.,Smith,A.E.,Vlahova,P.I.&Linhardt,R.J.(1996)J.Biol.Chem.,271,32040−7)。従って、本発明者らは、他の分析法を使用して本発明の配列割当てを確認することを探索した。
AT−10をまた、最近確立された技術であるIntegral Glycan Sequencing(IGS)を使用して配列決定した。これは、還元末端を蛍光でタグ化した糖の電気的分離を使用する。糖の部分的な亜硝酸切断およびエキソ酵素的消化は、配列が決定され得るラダーを生成した。PEN−MALDIデータに従って、蛍光タグ化サンプルの電気泳動的分析は、単一の主要な十糖を生成したが、さらに、より小さな夾雑物もまた、明らかであった。部分的亜硝酸切断の産物は、十糖、八糖、六糖および四糖であり、二糖産物は観察されなかった。この結果は、NS部分およびNAc部分の全ての位置を規定し、還元末端に近接する位置にたった1つのN−アセチル化二糖を有する。エキソ酵素の異なる組み合わせでのこれらの産物の処理に起因するゲルシフトは、3つの位置でのイズロン酸残基(そのうちの2つが2−O−硫酸化されている)および6−O−硫酸化グルコサミン残基の3つの位置での存在を示した。非還元末端は、完全に2−O−硫酸化されていたが、非還元末端グルコサミン残基上の6−O−スルフェートの存在を確認し、そしてこの還元末端単糖上の硫酸化パターンの詳細は、この分析において得られなかった。このデータは、AT−10の構造をΔU2SHNS,±6SI2SHNS,6SI2SHNS,6SIHNAC,6SGHNAC/NS,±3S,±6Sと規定する。独立した配列決定手法由来のこのデータは、PEN−MALDI分析と完全に一致した。
質量スペクトルデータをまたCE組成分析と組合わせて使用して、AT−10の12硫酸化1アセチル化夾雑物について提唱した配列に到達し得た。上記で述べたように、ヘパリナーゼI消化(図2a)は、この夾雑物に対してのみ割当て可能な8硫酸化四糖(±D±5、±7±5または±5±7)に対応するピークを1073.9のm/zで得た。この四糖フラグメントは、この夾雑物の還元末端由来ではなかった。なぜなら、±5を含有する標識糖は、この条件下で見出されなかったからである。さらに、タグ化十糖のヘパリナーゼI消化は、両方の夾雑物およびAT−10に対する還元末端において4−7を配列する。ヘパリナーゼI消化において観察されたD5四糖またはD−5四糖の位置を配列するために、十糖を、イズロン酸2−Oで処理した後にヘパリナーゼIで処理した。これらの条件下で、5硫酸化四糖は、(スルフェートの消失によって生じる1073.9から993.9までの)質量で80Da減少した。従って、この四糖は、夾雑物の非還元末端由来であるはずである。まとめると、この情報は、この夾雑物の配列が±D5D4−7または±D−5D4−7であることを示唆する。
AT−10のNMRスペクトルを、表6に示す。本発明者らの分析と一致して、HNS,3S,6SのαH−1、αH−2およびαH−3の小さなシグナル(それぞれ、5.45ppm、3.45ppmおよび4.50ppm)は、HNS,3S,6Sとして還元末端単糖単位を割り当てることを可能にする。この場合において、還元末端HNS,3S,6S残基のアノマー性プロトンは、α−配置とβ−配置とに分けられなければならない。HNS残基のアノマー性プロトンのα−配置は、アノマー性効果に基づいてプロトン性溶媒(例えば、重水素)中で優勢(約95%)である。さらに、2つのI2S部分の存在が、検出され得た。驚くことに、この2つのI2Sのアノマー性シグナル(通常、約5.20ppmで共鳴する)が、シフトした。これは、おそらく1C4から2S0への内部I2S部分のコンフォーメーションにおける変化から生じる。また、オリゴ糖がHNS,6SのH−2プロトンの統合値ならびにそれぞれ3.27ppmおよび3.38ppmで観察されるG残基に基づく3つのHNS,6Sおよび1つの非硫酸化G残基を含むことが確認され得る。2.1ppmでのHNAc,6S残基の1つのN−アセチル化メチルシグナルの存在は、このオリゴ糖が1つのHNAc,6S残基を含むことを完全に示す。約4.3ppmおよび3.9ppmでの6−O−硫酸化HNY残基(Y=AcまたはS)のH−6プロトンに対応するシグナルの存在は、このオリゴ糖の全てのHNY残基がC−6でO−硫酸化されていることを確認する。まとめると、このデータは、AT−10サンプル中の主要な種の配列割当てをΔU2SHNS,6SI2SHNS,6SI2SHNS,6SIHNAC,6SGHNS,3S,6Sとし得る。
本実施例において、いくつかの厳密な分析技術が複合体HLGAGオリゴ糖の構造に対して収束されるように使用され得ることを、示した。さらに、2つの配列決定手順(すなわち、IGSおよびPEN−MALDI)を使用する配列割当てが同一であることを示した。これは、十糖の部分的および徹底的な亜硝酸処理においてほぼ明らかである(図3)。重要なことに、本発明者らの分析によって、現在、ゲル電気泳動およびMALTI−MSで観察される十糖、八糖、六糖および四糖に対して以下の配列(すなわちDDD4−7、DD4−7、D4−7および亜硝酸耐性四糖4−7)を割当てることが可能になった。次の実施例において、部分的にインタクトなAT−III結合部位の機能的帰結およびAT−III結合部位に対するヘパリナーゼの酵素的作用を調査した。
(導入)
ヘパリンは、臨床的抗凝集剤として50年以上も使用され、最も効果的な公知の薬理学的薬剤の1つとされてきた。ヘパリン活性の多くは、アンチトロンビンIII(AT−III)を結合するその能力について見出され得る。ヘパリンの制御された崩壊によってヘパリンに由来する低分子ヘパリン(LMWH)は、多くの一連の副作用なしにヘパリンの抗トロンビン活性の多くを維持する。LMWHの臨床的意義は、これを生成させる臨床的手段および酵素的手段を理解および発達させる必要性を強調させてきた。低分子量ヘパリンの生成について使用される基本的な酵素的道具は、Flavobacterium heparinum由来のヘパリナーゼ、特にヘパリナーゼIおよびIIである。五糖モデル化合物および六糖モデル化合物を使用して、本発明者らは、ヘパリナーゼIおよびII(ヘパリナーゼIIIではない)がAT−III結合部位を切断することを示す。さらに、本発明者らは、グリコシド結合の還元末端でのグルコサミン3−O硫酸化がヘパリナーゼI、IIおよびIIIに対する耐性を付与することを本明細書中に示す。最後に、本発明者らは、ヘパリンオリゴ糖の生物学的および薬理学的な帰結を試験する。本発明者らは、このようなオリゴ糖がインタクトなAT−III部位を含むHLGAGの機能的特性のいくつかを欠くことを示す。
(材料)
ペンタ(Penta)1および2を、Dr.Robert Rosenberg,Department of Biology,MITより惜しみなく供与された。ヘキサ(Hexa)1を、ヘパリンのヘパリナーゼI消化を使用して生成した(Ernst,S.,Langer,R.,Cooney,C.L.&Sasisekharan,R.(1995)Crit Rev Biochem
Mol Biol 30,387−444)。ヘパリンを、Celsus Laboratories(Cinncinati,OH)より購入し、モル濃度のストックを、平均分子量13,000Daに基づいて算出した。エノキサシンを、Avantis Pharmaceuticals(Chicago,IL)より購入した。
エチレンジアミン、pH7.0中で、室温にて本質的に同じ方法で行った。短時間の消化を、50nM 酵素を用いて10分間で行う一方で、徹底的な消化を、200nM 酵素を用いて一晩にわたって行った。上記で概説したパラメーターを用いて質量スペクトルを集め(Shriver,Z.,Raman,R.,Venkataraman,G.,Drummond,K.,Turnbull,J.,Toida,T.,Linhardt,R.,Biemann,K.&Sasisekharan,R.(2000)Proc Natl Acad Sci USA,2000 Sep 12;97(19):10359−64もまた参照のこと)、プロトン化(RG)19Rおよび配列I2SHNS,6SI2SHNS,6SI2SMan6Sの亜硝酸誘導体化六糖とのその複合体についてのシグナルを用いることによって外部較正した。
全血データをまた用いて、AT−10の抗凝固活性を決定した。このアッセイ、活性化部分的トロンボプラスチン時間(APTT)およびプロトロンビン時間(PT)を、以前に報告したものと同様の様式で行った(Dietrich,C.P.,Paiva,J.F.,Castro,R.A.,Chavante,S.F.,Jeslce,W.,Fareed,J.,Gorin,P.A.,Mendes,A.&Nader,H.B.(1999)Biochim Biophys Acta 1428,273−83)。APTT試薬を、Organon Teknika(Durham,NC)から入手し、HepTest試薬を、Haemachem(St.Louis,MO)から入手した。
(結果:)
AT−III結合部位に対するヘパリナーゼの酵素作用:
以前に、本発明者らは、AT−10に対するヘパリナーゼIおよびIIの基質特異性を調査した(Rhomberg,A.J.,Shriver,Z.,Biemann,K.&Sasisekharan,R.(1998)Proc Natl Acad Sci USA 95,12232−7およびErnst,S.,Rhomberg,A.J.,Biemann,K.&Sasisekharan,R.(1998)Proc Natl Acad Sci USA 95,4182−7)。しかし、これらの研究を、公開された構造(Toida,T.,Hileman,R.E.,Smith,A.E.,Vlahova,P.I.&Linhardt,R.J.(1996)J Biol Chem 271,32040−7)を前提として行った。本明細書中に記載の新たに決定されたAT−10の構造に鑑みると(Shriver,Z.,Raman,R.,Venkataraman,G.,Drummond,K.,Turnbull,J.,Toida,T.,Linhardt,R.,Biemann,K.&Sasisekharan,R.(2000)Proc Natl Acad Sci USA,2000 Sep 12;97(19):10359−64もまた参照のこと)、本発明者らは、高親和性AT−III結合に重要な3−O硫酸を含むオリゴ糖に対するヘパリナーゼI、II,およびIIIの酵素作用を再試験した。これらの研究に関して、本発明者らは、3つのオリゴ糖、2つの五糖(Penta 1およびPenta 2、図5)および六糖(Hexa 1、図5)を用いた。五糖を合成して誘導体化した一方、Hexa 1をヘパリナーゼIによるヘパリンの処理によって誘導体化したという事実に注意のこと。結果として、Penta 1またはPenta 2とは異なり、Hexa 1は、非還元末端にΔ4,5ウロン酸を含む。さらに、Penta 1およびPenta 2は、内部グルコサミン残基上の3−O硫酸の存在(Penta 1)および非存在(Penta 2)によってのみ互いに異なる(図5)。本明細書中で用いられるストラテジーは、本質的に、それぞれ、徹底的な消化条件下でのヘパリナーゼI、II、またはIIIを用いた糖各々の処理、続いて得られた生成物の質量分析による同定を含む。糖基質および生成物の計算された質量、それらの正体、および観察された質量を、表4に示す。
Proc Natl Acad Sci USA,2000 Sep 12;97(19):10359−64もまた参照のこと)および図6に示されたデータに鑑みて、以前の知見は、再解釈されなければならず、本明細書中で、ヘパリナーゼIIが、還元末端付近の3−O硫酸グルコサミンを伴う結合を切断しないことが結論付けられる。さらに、ヘパリナーゼI、IIおよびIIIの作用にこの結合が耐性であることは、完全に、Penta 2のヘパリナーゼI、II、およびIII処理により示される3−O硫酸の存在に起因する(図7)。この場合、すべてのヘパリナーゼは、この基質を効率的に切断する。Penta 1を用いた場合、ヘパリナーゼIは、I2S含有結合で切断し、質量837.3の三糖および質量591.9の二糖を生じる(図5における結合B.2での切断)。逆に、ヘパリナーゼIIおよびIIIはともに、すぐに切断可能な硫酸化されていないG含有結合(図5の結合B.1)で切断する。ヘパリナーゼIIIは、この結合のみを切断し、質量1428.3の四糖および単糖を生じる(認められなかった)。ヘパリナーゼIIは、結合B.2およびB.1で切断し、Penta
2を1つの単糖および2つの二糖に還元する。この二糖のうちの一方が観察され、質量592.0を有する(図7)。
これらの研究に鑑みて、いまや、ヘパリナーゼIおよびIIが、HNS,3S,6S ↓I2SHNS,6S結合でAT−III部位を切断し得ることは明らかであり、ここでこの切断可能な結合は、矢印で示される(Penta 1のA.2およびPenta 2のB.2、図5)。さらに、AT−10についての新たに割り当てられた構造に対して、本発明者らは、還元末端グルコサミン、すなわち、HNS,6S ↓GHNS,3S,6S上の3−O硫酸を伴う結合が、ヘパリナーゼIIまたはIIIいずれによっても切断可能でないことを見出している(Penta 1のA.1およびPenta 2のB.1、図5)。さらに、本発明者らは、この阻害が、完全に、通常でない3−O硫酸改変に起因することを見出している。最後に、ヘパリナーゼIの酵素作用についての本発明者らの以前の研究をまとめると、AT−10構造は、ヘパリナーゼIが、ヘパリン/ヘパランオリゴ糖上で、エキソ分解性処理様式で作用するという事実を補強する(Ernst,S.,Rhomberg,A.J.,Biemann,K.&Sasisekharan,R.(1998)Proc Natl Acad Sci USA 95,4182−7)。
AT−10の生物学的活性:インタクトなAT−III部位を含まないオリゴ糖について予測され得るように、AT−10の生物学的活性は、enoxaparin(ここでLMWHの例として用いられる)または五糖であるPenta 1のいずれよりも小さい(図10)。トロンビン活性のAT−IIIによるヘパリン媒介性阻害の公知の機構と一致して、十糖も五糖も有意な抗IIa活性を有さない(図10a)。五糖の場合、この活性の欠如は、完全に、そのサイズが、AT−III/IIa複合体の形成のテンプレートとして作用するには不十分であることに起因している。十糖については、このサイズ制限はまた、あり得る説明であるが(なぜなら、厳密な生化学的研究により、少なくとも18の単糖ユニットを有するオリゴ糖が、効率的な複合体形成に重要であることが示されているからである)(Petitou,M.,Herault,J.P.,Bernat,A.,Driguez,P.A.,Duchaussoy,P.,Lormeau,J.C.&Herbert,J.M.(1999)Nature 398,417−22)、インタクトなAT−III部位の欠如はまた、その減少した抗IIa活性に寄与し得る。
これらの結果は、血清からの第Xa因子(図10b)または精製第Xa因子(図10c)を用いて、この3つの抗Xa活性を試験することにより確認され、拡張されている。以前に示されたように、AT−IIIによる第Xa因子の阻害には、AT−IIIにおけるコンホメーション変化にのみ付随した五糖モチーフの結合が必要である。抗Xaアッセイにおいて、enoxaparinおよび五糖はともに、十糖より顕著に高い活性を有する。enoxaparinおよび合成五糖のIC50値は、それぞれ、66nMおよび39nMであるが、AT−10のIC50値は、280nMであり、10倍高い。これらの値は、AT−III蛍光力価測定実験において決定されたヘパリンと比較して、AT10のAT−IIIに対する低い親和性と一致する(図9)。十糖が抗Xa活性を有するということは、驚くべきことではない。なぜなら、非還元三糖ユニット(十糖に存在する)が、主に、AT−IIIへのヘパリンの最初の結合を担うからである。還元末端二糖ユニット、すなわち、I2SHNS,6S(AT−10にはない)は、コンホメーションが変化した抗トロンビンIIIに結合して、これを安定化すると予測される。Hep Test測定(図10d)により、類似の結果が得られた。すなわち、enoxaparinおよび五糖が、AT−10十糖より有意に高い活性を有した。まとめると、十糖の抗IIa活性および抗Xa活性は、五糖およびenoxaparinと比較して、AT−III力価測定実験、ならびにヘパリンが凝固カスケードを阻害する機構の公知の薬力学とよく一致する。
(緒言)
UFHを精製し、その成分を同定するために、UGHを、徹底的に消化し、キャピラリー電気泳動およびMALDI質量分析を用いて分析した。キャピラリー電気泳動(CE)は、ヘパリンの二糖組成分析のための高い分解能を有する、非常に感度の高い方法である。UFHおよびLMWHの二糖構成ブロックを定量するためにCEを用いる組成分析法(CAM)を開発した。この方法は、1μg未満のヘパリンを用い、時間効率がよく(各CEの実行は、25分の長さである)、濃度非依存性であり、高再現性である。この方法の1つの利点は、品質制御プロセスとしてのその有効性であり、異なるLMWHの組成におけるバッチ間変化を最小にするに役立ち得る。
化合物および材料:UFHを、Celsus Laboratories(Cincinnati,OH)から購入し、ストックのモル濃度を、13,000Daの平均分子量に基づいて計算した。二糖標準物質を、Sigma Aldrich(St.Louis,MO)から購入した。ヘパリナーゼIおよびIIIは、組換えヘパリナーゼである。ヘパリナーゼIIは、以前に記載のように(Shriver et al.Journal of Biological Chemistry 1998,273,22904−22912)精製したFlavobacterium heparinum由来のものである。
図11Aに認められるように、8つのピークがCEスペクトルにおいて認められる。1〜8と表示されたピークの各々は、異なるサンプルにおいて同じ移動時間を有する。各ピークの収集およびCEへの再注入による各サンプルの純度チェックの後、それらの質量を、オフラインMALDI質量分析により測定した。ピーク1は、3硫酸化ヘパリン二糖ΔU2S,HNS,6Sと同じ質量を有する。Sigmaから市販されるΔU2S,HNS,6Sは、同一のCE条件下でピーク1と同じ移動時間を有する。これにより、ピーク1がΔU2S,HNS,6Sと同定される。同様に、2〜7に由来する7つのピークの正体を、UFHの消化物の組成分析において、確立した。この結果を図3Aおよび3B、6Aおよび6Bに示す。各ピークの正体を、それらの移動時間と、標準的な市販の二糖の移動時間とをマッチングすることによりさらに確認した。ピーク2、3、および4は、2硫酸化二糖であり、ピーク5、6、および7は、モノ硫酸化二糖である。
ピーク2のわずかなCEおよびMALDI質量スペクトルを生成した。このピークは、ΔU2S,HNSと同じ質量を有する。また、Sigmaから市販されるΔU2S,HNSは、同一のCE条件下でピーク2と同じ移動時間を有する。このことにより、ピーク2がΔU2S,HNSであることが確認される。
(緒言)
二糖(1−7)の各々のUV応答係数(RF)を、徹底的な消化からの二糖の成分をさらに同定するために決定した。二糖についてのRFは、1ngのΔU2S,HNS,6Sと同じ応答を与える二糖の量(ng)と規定される。
応答係数の決定:異なる二糖についてのRFを、二糖各々の57ngのUV応答を測定し、表5に示されるように、これを、ΔU2S,HNS,6SのUV応答と正規化することにより計算した。
7つの二糖(1〜7)の各々は、異なる程度のA232 UV応答を有する。この四糖についてのA232 UV吸光度の測定を可能にするには、四糖 8(ΔUHNAC,6SGHNS,3S,6S)の量は不十分であった。四糖は、二糖より低いA232 UV吸光度を有することが予測され、従って、ΔUHNAC,6SGHNS,3S,6Sが二糖、すなわち1(ΔU2S,HNS,6S)の最小の応答と同じ応答を有すると想定されている。
(緒言)
ヘパリンは硫酸化グリコサミノグリカンとして分類されているが、これは、微量の硫酸化されていない糖を含む。ヘパリンにおける硫酸化されていない糖の量を決定するための手順を行った。この決定の後に、ピーク1〜8について計算したRFを用いて、CEにより測定されたAUCからヘパリンの硫酸化構成ブロックの重量%を予測し得る。
酵素カクテルを用いた徹底的消化に供した既知の重量のヘパリンを、CEに注入した。図11におけるピーク1〜8について測定された曲線下の面積(AUC)を、ピーク1〜8の既知の量についての応答を用いて、硫酸化糖の重量に変換した。CEに注入したヘパリン糖の総量と、硫酸化二糖および硫酸化四糖の総量との間の差異は、UFHの完全な消化における硫酸化されていない糖の量を与える。%相対的AUCとRFとをかけて、ΔU2S,HNS,6Sに関して、較正された相対濃度またはピーク1〜8の%相対AUCを与える。
表6は、ヘパリンにおける硫酸化されていない糖の予測を示す。表6に示されるように、硫酸化されていない糖は、ヘパリンの2%未満を構成することが決定された。硫酸化されていない糖は、以下に説明されるように、ヘパリンの組成分析表を作成する際に考慮されない。表7の第1列は、ピーク1〜8について測定されたAUCを与える。第2列は、%相対AUCを与える。%相対AUCとRFとをかけて、ΔU2S,HNS,6Sに関して、較正された相対濃度またはピーク1〜8の%相対AUCを与える。次いで、これらを正規化して、二糖ピーク1〜7および四糖ピーク8の重量%を得る。本明細書中で実証されるように、この組成分析表の作成は、CEにより分析されるヘパリン消化物の濃度または重量とは無関係である。
(緒言)
機器の再現性を確認し、組成分析消化物が、使用される酵素濃度の下で実際に完全であるか否かを確認するために、UHFのサンプルを、二連で消化し、CDにより2回分析した。次いで、結果を比較して、実行の間に変動性があるか否かを決定した。
UHFを実施例1Aの方法に記載のように、1μlまたは5μlのいずれかの酵素カクテル(EC)で消化した。各サンプルを、二連で消化し、各消化物をCEにより2回分析した。
同じサンプルの2連の分析の比較(UFH 1/1とUFH 1/2、UFH
2/1とUFH 2/2、およびUFH 3/2とUFH 3/2)により、良好な機器の再現性が示された。UFH 1/1もしくはUFH 1/2と、UFH 2/1もしくはUFH 2/2とのいずれかの比較により、最小限の実行間の変動性しかないことが示される。1μlのECで消化したUFHと、5μlのECで消化したUFHとを比較すると、漸増酵素量が、容易に認知できるほどには、二糖プロフィールを変化しないことが示される。このことにより、図11に示されるように、徹底的な消化が、1μlのECを用いることにより達成されることが確認される。図11および表7に概説されるプロトコルにより、CEによって行われたLMWHの組成分析を用いて、LMWHの異なるバッチを厳密に比較し得る。
(緒言)
ΔUHNAC,6SGHNS,3S,6S四糖のCAMによる定量は、ヘパリンのAT−III媒介性抗Xa因子抗凝固作用の有効性を予測する際にさらなる役割を有する。ΔUHNAC,6SGHNS,3S,6Sは、AT−III結合五糖の一部である。ΔUHNAC,6SGHNS,3S,6Sの定量は、ヘパリンに存在するAT−III結合五糖の量を決定する尺度である。従って、これは、ヘパリンのAT−III結合五糖ドメインに依存する、ヘパリンの抗Xa因子媒介性抗凝固の直接的な測定に役立つ。
UFHをP10サイズ排除カラムによりサイズ分画した。組成分析を、得られた画分に対して行って、ΔUHNAC,6SGHNS,3S,6S含有量を予測した。これらの画分をまた、それらの抗Xa因子活性についてアッセイした。
それらのΔUHNAC,6SGHNS,3S,6Sの関数としての異なる画分の抗Xa因子活性のプロットは、図11に示されるように、直線を生じる(r=0.91)。このことは、ヘパリンの抗Xa因子媒介性抗凝固作用が、それらのΔUHNAC,6SGHNS,3S,6S含有量から直接測定され得ることを示す。データはまた、表8に示される。
(方法)
LMWH画分MS57−1〜MS57−4およびMS59−1〜MS59−4を、200μgのヘパリナーゼIIIで(上記のように)UFHを処理し、得られた生成物をP10カラムを通すことにより調製した。
表9は、本発明に従って調製したLMWH調製物およびコントロール画分1の組成分析および機能分析を提供する。この表は、種々の画分の分子量、インビトロ活性、および組成を列挙する。
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