JP2012504623A - ペプチド毒素調合物 - Google Patents

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Abstract

溶媒を用いて昆虫毒性ペプチドの局所的殺虫活性を増加させる手順が記載される。これらの手順は、必要であればペプチドを乾燥した後に、1)乾燥ペプチドに水を有するかもしくは有さない極性有機溶媒を加えるか、または2)乾燥ペプチドに極性非プロトン溶媒もしくはその他のアジュバントを加え、その後ペプチド調合物に、1)(極性非プロトン溶媒が最初に加えられたときは)水を有するかもしくは有さない極性有機溶媒を加えるか、または2)(極性有機溶媒が最初に加えられたときは)ペプチド極性有機溶媒に極性非プロトン溶媒もしくはその他のアジュバントを加えることを含む。

Description

(関連出願)
本願は、先に2008年10月1日に出願された米国仮特許出願第61/101,825号の利益を主張する。
本発明は、殺虫性ペプチドに対する調合物の分野に関する。
殺虫性ペプチドは、内部に送達されるときはその標的に対して毒性であるが、局所的な活性はほとんどまたは全く有さないことがしばしばある。局所的殺虫活性とは、毒素を注射によって昆虫の腸または内部器官に直接送達するか、またはたとえば昆虫にトランスジェニック植物を摂食させるなど、昆虫を誘導してその食物から毒素を摂取させるのではなく、噴霧またはその他の手段によって毒素が昆虫または昆虫の環境に送達されたときに、昆虫の生育を阻害するか、動きを損なうか、または昆虫を殺してしまう毒素の能力を示す。
溶媒によってペプチドの特性をうまく高めるか、または変化させられる能力は、現在までよく分かっていない。多様で、一意の特性および特別な性質を有するペプチドを、選択可能な莫大な種類の溶媒と組み合わせても、過去50年ほどの間にいくつかの選択されたペプチドの増強に対する方法がほんのいくつか報告されただけである。この主題に対するさまざまな文献が存在する。たとえば、非特許文献1などを参照されたい。
いくつかのペプチドの活性を精製および抽出によって高める試みが行なわれてきた。たとえば、特許文献1、Hensleyは、39〜43残基のペプチドであるアミロイドβペプチドの活性を高めるための手順を記載しており、この手順は、ペプチドを有機溶媒に溶解し、それを室温より高い温度で45分から3時間インキュベートし、室温に平衡化させてから溶媒を除去する工程を含む方法を有する。
特許文献2、Rosenbergは、特別に調製した培地を揮発性の非変性沈殿剤と混合することによって、哺乳動物における悪性細胞に対する生育の接触阻害を回復する生物活性を有する因子を抽出する方法に関する。この反応によって形成される沈殿を調合物から分離して、生物学的に許容できるイオン性緩衝剤によって抽出する。
特許文献3、Diazは、DMFの溶液中での段階的なペプチドカップリング反応を用いて、ソマトスタチンを調製する方法である。この反応の生成物は、蒸発によって単離されるか、またはソマトスタチンを不溶性にする第2の溶媒による沈殿によって単離され、得られた粗ペプチドは次いで精製される。
しかしながら、局所的殺虫活性の低いペプチドを局所的殺虫活性が有意に高いペプチドに変換するための方法についての記載は、あったとしてもごくわずかである。
本明細書に記載される手順は、殺虫性ペプチドの局所的殺虫毒性を増加させるものである。本明細書において、このように処理されたペプチドは「増強局所ペプチド(enhanced topical peptide)」と呼ばれる。増強局所ペプチドを作製する本明細書に記載される方法は、ペプチドを「特別用(special)」に作製すると呼ばれることがある。ペプチドを特別用に作製する方法は、ペプチドが本明細書に記載される方法または処理によって処理される前よりも、ペプチドの活性を高くする。ペプチドが特別用に作製されると、昆虫を制御するために、ペプチドを操作して好適な植物またはその他の食物のゲノムに入れる必要なく、そのペプチドを昆虫に局所的に、昆虫の環境、昆虫が生息する場所、昆虫の生育地、および昆虫が接触するか、食べるか、または摂取する食物に適用できる。新しい方法、調合物、およびその方法によって生成された新しい増強局所ペプチドは、いずれも本明細書に記載されて請求される。
米国特許第5,840,838号 米国特許第4,530,784号 米国特許第4,337,194号
Principles of Dairy Chemistry Jenness and Patton(1959)pp.115−117,127,317,326−328,333
溶媒を用いて昆虫毒性ペプチドの毒性を増加させる手順が記載される。これらの手順は、必要であればペプチドを乾燥することによってペプチドを調製した後に、1)乾燥ペプチドに水を有するかもしくは有さない極性有機溶媒を加えるか、または2)乾燥ペプチドに極性非プロトン溶媒もしくはその他のアジュバントを加え、その後ペプチド調合物に、1)(極性非プロトン溶媒が最初に加えられたときは)水を有するかもしくは有さない極性有機溶媒を加えるか、または2)(極性有機溶媒が最初に加えられたときは)ペプチド極性有機溶媒に極性非プロトン溶媒もしくはその他のアジュバントを加えることを含む。
この手順を以下のように記載することもできる:昆虫毒性ペプチドの局所的殺虫活性を増加させる方法であって、この方法は本明細書においてペプチドを特別用に作製する方法と呼ばれ、この方法は、ペプチドにi)極性有機溶媒またはii)極性非プロトン溶媒もしくはアジュバントのいずれかを加える工程と、上記の最初のペプチド調合物に最初に加えられなかったi)極性有機溶媒またはii)極性非プロトン溶媒もしくはアジュバントのいずれかを加える工程とを含む。
本明細書に記載される方法において、極性有機溶媒は調合物の最終体積の約50パーセントから約99.9パーセント(%)を構成する。特定的に記載される方法において、極性有機溶媒は調合物の最終体積の約60、70、85、90パーセントから約99.0パーセント(%)を構成する。記載される方法において、極性有機溶媒は調合物の最終体積の約70パーセントから約99.0パーセント(%)を構成する。特定的に記載される方法において、極性有機溶媒は調合物の最終体積の約60、70、80、85、90パーセントから約99.0パーセント(%)を構成する。極性有機溶媒は、アセトン、メタノール、エタノール、プロパノールおよびそのすべての異性体、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、アセトニトリル、エチルアセトアセテートから選択されてもよい。アセトン、メタノール、エタノール、プロパノールおよびそのすべての異性体から選択された極性有機溶媒は、特に有用である。
極性非プロトン溶媒またはアジュバントは、調合物の最終体積の約20%から約0.001%を構成する。特定的に、極性非プロトン溶媒またはアジュバントは、調合物の最終体積の約15%から約0.005%、約10%から約0.01%、約8%から約0.1%、約5%から約0.1%を構成する。極性非プロトン溶媒またはアジュバントは、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ジオキサンおよびヘキサメチルホスホロトリアミドから選択される。DMSOとしても公知であるジメチルスルホキシド(Dimethyl sulfoxide)が例示される。
昆虫毒性ペプチドは、好ましくはa)10アミノ酸残基よりも大きく、かつ3000アミノ酸残基よりも小さく、b)分子量が約550Daから約350,000Daであり、かつc)殺虫活性を有するペプチドである。このペプチドは任意に1個から5個のジスルフィド結合を有してもよい。ペプチドの殺虫活性は、任意には少なくとも1つの再現可能な局所的殺虫性アッセイにおいて局所的活性を有するペプチドである。昆虫毒性ペプチドは、クモ、ダニ、サソリ、ヘビ、巻貝、特定の植物またはそのあらゆる組み合わせの毒液から選択されてもよい。クモはオーストラリアジョウゴグモ(Australian funnel web spider)であってもよく、Atrax属またはHadronyche属からのペプチドは、本明細書に記載される手順を用いて容易に特別用に作製される。クモ、サソリおよび植物からの特定のペプチドが配列リストに提供される。
特殊な毒性ペプチドの調合物が開示され、この調合物はa)ペプチドと、b)極性有機溶媒と、c)極性非プロトン溶媒またはアジュバントとを含み、d)前記極性有機溶媒は、調合物の最終体積の約80パーセントから約99パーセント(%)を構成し、e)前記極性非プロトン溶媒またはアジュバントは、懸濁液の最終体積の約1パーセントから約10パーセント(%)を構成し、この調合物はさらにf)任意選択の水相を含み、前記水相は懸濁液の最終体積の0(ゼロ)パーセントから約10パーセント(%)を構成する。
本発明の方法によって特別用に作製されるペプチドは新規であり、別々に請求されてもよい。これらのペプチドは単にその配列だけでなく、そのすべての特性によって説明される。本明細書に記載されるとおり、特別用に作製できるペプチドのペプチド配列情報の大部分は公知である。しかし、一旦処理されると、同じペプチドがより高い局所的活性を有するようになる。特別用に作製されたこれらのペプチドは一意の特性を有する新規のものであり、ペプチドおよびこれらを作製する方法の両方が本明細書において開示され、請求される。
昆虫を制御するための方法、特に昆虫の環境に適用される特殊な毒性ペプチドまたは特殊な毒性ペプチド調合物の適用も開示される。この特殊な毒性ペプチドは、乾燥または液体調合物として適用されてもよい。この調合物は、湿潤剤および分散剤、界面活性剤、ならびに殺虫性ペプチド調合物のその他の一般的な構成要素を含んでもよい。加えて、本明細書に記載される方法のいずれかの生成物として生成される特殊な毒性ペプチドも記載される。本明細書に記載される方法は、あらゆるペプチドとともに用いられてもよい。以下のペプチドは特定の例として示されるものであって、この方法を用いて特別用に作製できるペプチドの範囲、タイプまたは数を制限することは意図されない。
定義
「活性成分」とはペプチドまたはポリペプチドを意味し、本明細書においてはしばしば毒素と呼ばれる。
「殺虫活性」、「昆虫制御」または「昆虫を制御する」とは、昆虫を活性成分に露出させたときまたはその後に、その昆虫が死ぬか、その運動もしくは摂食を停止もしくは遅らせるか、その生育を停止もしくは遅らせるか、蛹化できないか、繁殖できないか、または繁殖性の子孫を生成できないかのいずれかとなることを意味する。
「昆虫(の)環境」とは、昆虫に現在または将来露出されるあらゆる場所または表面を意味する。昆虫の環境は、昆虫が生息する場所、昆虫の生育地、および昆虫が接触するか、食べるか、または摂取する食物を含む。
「昆虫毒性ペプチド(Toxic insect peptide)」とは、昆虫が摂取するかまたは昆虫に注射したときには殺虫活性を有するが、局所的殺虫活性はほとんどないか、低いかまたは全くないペプチドを意味する。
「特別用に作製されたペプチド(Peptide made special)」とは、下記の「特殊な局所ペプチド(Special topical peptide)」と同じ意味である。
「極性非プロトン溶媒」とは、イオン溶解力を有するが酸性の水素を有さない有機溶媒である。極性非プロトン溶媒は水素(Hまたはプロトン)を供与できない。これらの溶媒は一般的に、高い比誘電率および高い極性を有する。代表的なものであって限定するものではないと考えられるべきさらなる例は、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ジメチルホルムアミド、ジオキサン、ヘキサメチルホスホロトリアミドおよびメチルスルホキシド(methyl sulfoxide:MSO(登録商標))である。極性非プロトン溶媒としてのアジュバント。特定のアジュバントは極性非プロトン溶媒となることもできる。一般的にアジュバントと呼ばれる、油と界面活性剤との混合物は、極性非プロトン溶媒の他の例である。界面活性剤と組み合わせた穀物油も極性非プロトン溶媒として作用できる。商業用アジュバントを示すために提供される、たとえばすべてLoveland社より入手可能なAgicide Activator(登録商標)、Herbimax(登録商標)、Maximizer(登録商標)、およびMSO(登録商標)などの例は、本発明によって定義された用語としての極性非プロトン溶媒として作用できる。MSO(登録商標)は、大豆油のメチルエステルを用いた、メチル化された種子油および界面活性剤の混合物であり、約80パーセントから85パーセントの量の石油および15パーセントから20パーセントの量の界面活性剤を用いている。極性非プロトン溶媒として使用されるMSO(登録商標)の使用および説明は、実施例7に見出すことができる。
「極性有機溶媒」は、15以上の比誘電率を与えるために十分な双極子モーメントを有する有機溶媒であり、アセトンはその一例である。極性有機溶媒の他の例は、解離できるHを有する化合物、たとえば低級アルキルアルコールなどを含む。代表的なものであって限定するものではないと考えられるべきさらなる例は以下のとおりである:アセトン、メタノール、エタノール、プロパノール、1−および2−プロパノール(それぞれn−およびイソ−プロパノール)を含むプロパノールのすべての異性体。この調合物の部分としてうまく使用され得る他の極性有機溶媒は、当業者によって定められ得る;それらは、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、アセトニトリル、エチルアセトアセテートなどを含んでもよい。
「特殊な局所ペプチド」とは、ペプチドの局所的活性を増加させるために用いられる本明細書に記載される手順によって、比較的高い局所的殺虫活性を有するようになる、以前は低い局所的殺虫活性を有したペプチドを意味する。
「局所的活性」または「局所的殺虫活性」とは、殺虫性ペプチドに昆虫の外層を露出または接触させた結果もたらされる殺虫活性を意味する。局所的活性は、処理された材料または表面と、昆虫の外側部分、たとえば昆虫の足、腹部、触角、口などとの露出または接触の結果もたらされてもよい。局所的活性は、昆虫の外側部分を昆虫が身繕いした後に毒素を摂取した結果もたらされてもよい。あらゆる材料または表面を殺虫剤または毒素で処理して昆虫と接触させることによって殺虫活性が得られるものは、局所的活性を有するとみなされる。
「局所的適用」とは、昆虫の環境または昆虫自体に活性成分を適用することを意味する。昆虫の環境は、噴霧、塗布、給餌、材料の含浸、たとえば紙またはその他の物体を処理した後に、昆虫が訪れるかまたは頻繁に訪れることが既知であるかまたは予期されるときに、同じ範囲にそれを置くことなどを含むあらゆる態様で、「局所的適用」によって処理されてもよい。局所的適用は、昆虫と殺虫剤との直接的接触も意味し得る。
特別用に作製するための方法
ペプチドを特別用に作製するための方法の説明。
水を有するかもしくは有さない極性有機溶媒を乾燥ペプチドに加え、次いで極性非プロトン溶媒もしくはその他のアジュバントをペプチド極性有機溶媒(任意には水)調合物に加えるか、または代替的に、最初に極性非プロトン溶媒もしくはその他のアジュバントを乾燥ペプチドに加え、次いで(水を有するかもしくは有さない)極性有機溶媒を極性非プロトン溶媒ペプチド調合物に加える。ペプチドおよびペプチド溶媒調合物に対する付加的な処理および前処理は任意のものであり、以下に考察される。
特別用に作製されたペプチドは、次いで効果に対して望まれるとおりに使用される。特別用に作製されたペプチドの適用および使用は、標準的であっても、当業者である実施者が有効であると定めるとおりであってもよいあらゆる手段を伴ってもよく、その手段は以下を含むがそれらに限定されない:アトマイザまたはその他の種類の噴霧ノズルによる噴霧、調合物の小滴の直接的/間接的適用、標的昆虫のあらゆる体表面に対する調合物の乾燥残留物の適用、浴槽における標的昆虫の浸漬など。
極性有機溶媒および極性非プロトン溶媒またはその他のアジュバントの添加が完了するとペプチドは特別用に作製され、溶媒はいずれの順序で加えられてもよい。非水性環境にあるペプチドから出発する方がよい。溶媒添加の好ましい順序は、使用される特定のペプチドに注意し考慮して、殺虫性調合物の技術分野における当業者である実施者によって定められるだろう。溶媒を加える態様には多数の変更を加えることができ、それらは当業者に明らかとなるはずである。手順のいくつかの変更形およびより多くの詳細を以下に提供する。
出発ペプチドが水に溶解されているときは、水を除去することによるペプチドの調製が必要なことがある。ペプチドを特別用に作製する手順は、水への溶解度が高いかまたは低いペプチドのいずれによって実施されてもよい。ペプチドは水に基づく溶媒中で調製されたり、水性環境中で発現されたりすることがしばしばある。特別用に作製すべきペプチドが水性環境中にあるときには、最初にほとんどの水を除去すべきであり、つまりペプチドを乾燥すべきである。もしペプチドがすでに乾燥状態にあれば、乾燥は必要ない。ペプチドの調製は、ペプチドおよびまたはサンプル中のペプチドの量もしくは濃度を、濃縮、精製、単離または同定することを含み得る。ペプチドが好ましい状態、条件または濃度になったら、それを「乾燥」すべきである。ペプチドを乾燥するか、ペプチドを水性環境から取り出す方法の1つは、伝統的なペプチド凍結乾燥手順を用いてペプチドを凍結乾燥することである。Protein Analysis and Purification、第2版、Rosenberg、2005、pp140を参照されたい。その他の方法は、噴霧乾燥、回転蒸発および真空遠心分離を含むがこれらに限定されない。ペプチド乾燥は、ペプチドが過度に損傷または破壊されないような態様で行なわれるべきである。過剰な熱は避けるべきである。当業者は、ペプチドを乾燥するための適切な手順が分かって実施できるだろう。
乾燥ペプチドに極性有機溶媒を加える。ほとんどの水を除去することによってペプチドが調製されると、それを極性有機溶媒または極性非プロトン溶媒もしくはアジュバントと混合できる。極性非プロトン溶媒を加える前に極性有機溶媒を乾燥ペプチドに加えたときの方が良い結果が得られることがあり、順序を以下に説明するが、いくつかの状況におけるいくつかのペプチドについては、乾燥ペプチドに極性非プロトン溶媒を加えた後に極性有機溶媒を加える。
極性有機溶媒
多くの極性有機溶媒が使用可能であり、そのいくつかは他のものよりも高い局所的活性を有するペプチドを生成するようにみえる。我々は、ペプチドを特別用に作製するためのこの手順において以下の極性有機溶媒がうまく働くことを見出した:アセトン、メタノール、エタノール、プロパノール、1−および2−プロパノール(それぞれn−およびイソ−プロパノール)を含むプロパノールのすべての異性体。この調合物の部分としてうまく使用され得る他の極性有機溶媒は、当業者によって定められ得る;それらは、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、アセトニトリル、エチルアセトアセテートなどを含んでもよい。ペプチドと溶媒との混合は、たとえばボルテックス混合、撹拌、振とうなど、あらゆる混合の実験方法によって行なわれてもよい。
非プロトン溶媒/アジュバントの前に極性有機溶媒が乾燥ペプチドに加えられるとき、それ(極性有機溶媒)は調合物中の液体の約98%から100%であってもよく、ペプチドは溶媒中で沈殿を形成するであろう。調合物は曇った、または濁った懸濁液のように見えるかもしれない。それは勢いよく混合されるべきである。極性有機溶媒は中にいくらかの水を有していてもよく、下記の「水」を参照されたいが、純粋な溶媒またはドライ溶媒もうまく働く。水および極性有機溶媒の最適な最終濃度は、当業者によって特定の特殊な局所ペプチドの調合物に対して決定され得る。我々は、80%から99%の最終濃度の極性有機溶媒によって特殊な局所ペプチドを調合した。いくつかのペプチドについては、80%より低い濃度でも働くであろう。我々は、60、70、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98および99%の最終濃度であって、かつ0%から10%の最終濃度の水を伴う極性有機溶媒を特定的に記載し、特に1、2、3、4、5、6、7、8、9および10%の最終水濃度を記載する。当業者は、特定の特殊な局所ペプチドの特定の調合物に対して、これらのサンプル範囲の外側の値をうまく用いることができるだろう。
超音波処理。ペプチドが溶媒に適切に取込まれた後、その局所的活性をさらに増加させるために、それを超音波処理または別様で処理してもよい。超音波処理は溶液中のペプチド粒子をばらばらにして懸濁粒子のサイズを低減させてもよい。粒子サイズを低減させるための超音波処理またはその他の手順によって、ペプチドの局所的毒性が増加するようである。局所的活性を増すために、超音波処理に加えて、粒子サイズを低減させるその他の手順が用いられてもよい。ペプチド操作に精通した者は、粒子サイズを低減させるためのさまざまな手順を知っているはずである。いかなる特定の手順または機構にも限定されることなく、高速ブレンダの使用、ガラスビーズを伴う振とうまたは撹拌も、特殊な毒性ペプチドの毒性を増すために有用であり得る。
。上述のとおり、極性有機溶媒は使用されるときに純粋または無水である必要はない:極性有機溶媒は水を含有し得る。さらに、この水は塩、有機分子、ペプチドなどを含有していてもよい。水はおそらく、極性有機溶媒がペプチド調合物に加えられる、または極性有機溶媒の添加と同時もしくはその後に、ペプチドに加えられてもよい。過度に高濃度の水を使用しないように注意すべきである。なぜなら我々は、それによって特定の特殊な局所ペプチドの特定の調合物の活性が低減または消失し得ることを観察したためである。水は純粋である必要はなく、より有用で安定した最終溶液を生成するために、たとえばキチナーゼ、ホスホリパーゼ、レクチンなどのさまざまなタンパク質、または塩、糖、炭水化物などを含んでもよい。代替的には、水相は最初は純粋な水であってもよく、次いで水相が極性有機溶媒およびペプチドと混合された後に、たとえばキチナーゼ、ホスホリパーゼ、レクチンなどのさまざまなタンパク質が水相に加えられてもよい。
極性非プロトン溶媒。極性非プロトン溶媒またはアジュバントは、乾燥ペプチドに加えられる第1の成分として使用されてもよいし、上記のペプチド極性有機溶媒(任意には水)調合物に加えられてもよい。当業者は、ペプチドを特別用に作製するためのより良い態様を定めるために、極性非プロトン溶媒または極性有機溶媒のいずれを乾燥ペプチドに加える第1の液体とすべきかを決定できる。この決定は、各々の場合の状況、ならびに特に、正確にどの昆虫毒性ペプチドを用いるか、および所望の最終調合物に依存するだろう。しかし、こうした変更は注意して実施するべきである。なぜなら我々はいくつかの場合において、極性有機溶媒を加える前にペプチドに極性非プロトン溶媒を加えた結果、より低い殺虫活性がもたらされることを観察したためである。
極性非プロトン溶媒は酸性の水素を有さない。これらの溶媒は一般的に、高い比誘電率および高い極性を有する。その例には、ジメチルスルホキシド、ジメチルホルムアミド、ジオキサンおよびヘキサメチルホスホロトリアミドが含まれる。
アジュバントは、農薬および特にペプチドの農業的適用のために調合されたあらゆる油および/または乳化界面活性剤であってもよい。これらの商業的調合物は典型的に、活性成分を「保有および拡散」するように調合された油および乳化界面活性剤を有する。その例には、Helena Chemical Co.による「Aero Dyneamic」が含まれ、これはメチル化またはエチル化された植物油、非イオン性界面活性剤、および緩衝剤または酸化剤を有する。これはさらに、「エトキシ化アルキルリン酸エステル、ポリアルキレン修飾されたポリジメチルシロキサン、非イオン性乳化剤、およびメチル化された植物油の独自の混合物。空気中での使用は2−8qt/100gal.、30〜70パーセントに限る。pH低減および緩衝、NISおよび油の混合を提供する」とも説明される。比率についてはラベルを参照されたい。アジュバントのさらなる例および製造品を表1に見出すことができる。
Figure 2012504623
極性非プロトン溶媒および/またはアジュバントの最適な最終濃度は、当業者によって特別用に作製される特定の局所ペプチドの調合物に対して決定できる。我々は、10%および0.01%まで低くした最終濃度の極性非プロトン溶媒によって特殊な局所ペプチドを調合することに成功し、0.5%のものがうまく働いた。たとえばアジュバントSilwet L−77は0.01%まで低くした最終濃度でもうまく働き、当業者は、特別用に作製される特定の局所ペプチドの特定の調合物に対して、本明細書に記載される範囲よりもなお高いかまたは低い値を用いる他のアジュバントをうまく見出せるはずである。
上述した水および超音波処理工程はあらゆる順序で適用されてもよい。特殊な局所ペプチドの特定の調合物に対する殺虫性適用の特定のモードは、当業者によって決定されるだろう。
局所的毒性ペプチドおよびその調製
昆虫毒性ペプチドの例は周知であり、多数の参考文献に見出すことができる。それらのペプチドは、そのペプチド性の性質および活性、通常は経口または注射殺虫活性によって同定できる。我々は、本発明をより良く示して説明するために本明細書にいくつかの例を提供するが、本発明はこれらの例に限定されない。これらの例およびここに示されない他の例はすべて、本明細書において最初に記載され請求される新しい材料を記述するものである。
昆虫毒性ペプチドは、5アミノ酸残基よりも大きく、3000アミノ酸残基よりも小さいペプチドである。それらの分子量は約550Daから約350,000Daの範囲である。昆虫毒性ペプチドは何らかの種類の殺虫活性を有する。典型的に、それらのペプチドは昆虫に注射されたときには活性を示すが、昆虫に局所的に適用されたときには顕著な活性を有さないものがほとんどである。昆虫毒性ペプチドの殺虫活性は、さまざまなやり方で測定される。一般的な測定方法は当業者に広く公知である。こうした方法は、たとえば麻痺、死亡率、体重が増加しないことなど、さまざまなパラメータのスコアリングに基づく用量反応プロットの適合による中央反応用量(例、LD50、PD50、LC50、ED50)の決定を含むがこれに限定されない。問題の殺虫性調合物のさまざまな用量に露出させた昆虫のコホートに対して測定が行なわれてもよい。プロビット分析および/またはHill方程式などによって定義される曲線を作成することによって、データの分析が行なわれてもよい。こうした場合には、皮下注射、高圧注入、食物または餌のサンプルの部分として殺虫性調合物を提供することなどによって、用量が投与される。
本明細書において昆虫毒性ペプチドは、昆虫への皮下注射、高圧注入、または経口送達(すなわち昆虫に提供される食物のサンプルの部分としての摂取)のいずれかによって昆虫に送達されたときに殺虫性であることが示されるすべてのペプチドとして定義される。よってこのクラスのペプチドは、クモ、ダニ、サソリ、ヘビ、巻貝などの毒液の構成要素として天然に生成される多くのペプチドを含むがそれらに限定されない。加えてこのクラスは、植物によって生成されるさまざまなペプチド(例、さまざまなレクチン、リボソーム不活性化タンパク質およびシステインプロテアーゼ)、および昆虫病原性微生物によって生成されるさまざまなペプチド(例、さまざまなBacillus種によって生成されるCry1/デルタエンドトキシンファミリーのタンパク質)も含むがそれらに限定されない。
以下の文書は、米国および許可される他の管区においてその全体にわたって引用により援用され、これらはその出版によって周知の知識である。加えてこれらの文書は引用により援用され、特定的にそれらがペプチド配列を記載している範囲でそれらの配列リストについて公知である。以下を参照されたい:米国特許:米国特許第5,763,568号、1998年6月9日発行、特定的に配列リスト中の配列、および1〜26の番号が付けられたもの、および「カッパ」または「オメガ」毒素として公知のもの、その中には2〜4個の鎖内ジスルフィド架橋を形成できるものが含まれる、さらに列2および4、および表5、および図5、図15、図16、図17、図18に示されるペプチド。米国特許第5,959,182号、1999年9月28日発行、特定的に配列リスト中の配列、および1〜26の番号が付けられたもの、および「カッパ」または「オメガ」毒素として公知のもの、その中には2〜4個の鎖内ジスルフィド架橋を形成できる毒素が含まれる、さらに列2および4、および表5、および図5、図15、図16、図17、図18に示されるペプチド。米国特許第6,583,264 B2号、2003年6月24日発行、および米国特許第7,173,106 B2号、2007年2月6日発行、特定的に配列番号1、「オメガ−アトラコトキシン−Hv2aまたはω−アトラコトキシン−Hv2aと命名される、その中には2〜4個の鎖内ジスルフィド架橋を形成できる毒素が含まれる。米国特許第7,279,547 B2号、2007年10月9日発行、特定的に配列リスト中の配列、および1〜35の番号が付けられたもの、およびω−アトラコトキシン−Hv2aの変異体、2〜4個の鎖内ジスルフィド架橋を形成できる毒素、ならびに明細書の列4〜8、および図3および図4に示されるペプチド。米国特許第7,354,993 B2号、2008年4月8日発行、特定的に配列リスト中に列挙されるペプチド配列、および1〜39の番号が付けられたもの、およびU−ACTXポリペプチドと命名されたもの、2〜4個の鎖内ジスルフィド架橋を形成できる毒素、およびその変異体、ならびに明細書の列4〜9および図1に示されるペプチド。欧州特許第1 812 464 B1号、公開および特許付与08.10.2008公報2008/41、特定的に配列リスト中に列挙されるペプチド配列、2〜4個の鎖内ジスルフィド架橋を形成できる毒素、および1〜39の番号が付けられたもの、およびU−ACTXポリペプチドと命名されたもの、およびその変異体、および段落0023から0055に示されるペプチド、および図1に示されるペプチド。
本明細書において同定されるペプチドに対して記載され引用により援用されるものは、言及される配列の相同変異体であり、こうした配列に対する相同性を有するか、または本明細書に記載される方法に従って特別用に作製するために好適であるとして本明細書において同定され請求されるものであると記載されており、それは本明細書に開示される配列のいずれか、または引用により援用されるいずれかの配列に対して以下のパーセント同一性の少なくともいずれかを有する相同配列を含むすべての相同配列を含むがそれらに限定されない:上に示す特許において同定されるあらゆるすべての配列、ならびに本出願の配列リストの各配列およびすべての配列を含む、本明細書において同定されるあらゆるその他の配列に対する同一性が、30%、35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70%、75%、80%、85%、90%または95%以上のもの。本明細書において、たとえば30%以上などの数字とともに相同または相同性という用語が用いられるとき、それは2つのペプチド間のパーセント同一性またはパーセント類似性を意味する。パーセント数を伴わずに相同または相同性が用いられるとき、それは進化または発達の面において密接に関係する2つのペプチド配列を示しており、それらのペプチド配列は、たとえば局所的毒性および100%大きい長さもしくは50%短い長さのうちの類似サイズまたはペプチドなどの共通の物理的および機能的局面を共有する。
本明細書において同定されるペプチドに対して記載され引用により援用されるものは、上に示した米国および欧州特許文書において述べられているあらゆる供給源に由来するものであり、それは以下を含むがそれらに限定されない:植物および昆虫から単離された毒素、特に、たとえばジョウゴグモおよび特にオーストラリアジョウゴグモなど、昆虫を捕食するかまたは昆虫から身を守るクモ、サソリおよび植物からの毒素、その中にはHadronyche versutaまたはブルーマウンテンジョウゴグモ、Atrax robustus、Atrax formidabilis、Atrax infensus属種を含むAtrax属またはHadronyche属に見出されるか、それから単離されるか、それに由来する毒素が含まれ、その中には「アトラコトキシン」、「コアトラコトキシン(co−atracotoxins)」、「カッパ」アトラコトキシン、ω−アトラコトキシンとしても公知の「オメガ」アトラコトキシン、U−ACTXポリペプチド、U−ACTX−Hv1a、rU−ACTX−Hv1a、rU−ACTX−Hv1b、または突然変異体もしくは変異体として公知の毒素が含まれ、特にこれらのタイプのいずれかのペプチド、および特に約200アミノ酸よりも小さいが約10アミノ酸よりも大きいペプチド、および特に約150アミノ酸よりも小さいが約20アミノ酸よりも大きいペプチド、特に約100アミノ酸よりも小さいが約25アミノ酸よりも大きいペプチド、特に約65アミノ酸よりも小さいが約25アミノ酸よりも大きいペプチド、特に約55アミノ酸よりも小さいが約25アミノ酸よりも大きいペプチド、特に約37または39または約36から42アミノ酸のペプチド、特に約55アミノ酸よりも小さいが約25アミノ酸よりも大きいペプチド、特に約45アミノ酸よりも小さいが約35アミノ酸よりも大きいペプチド、特に約115アミノ酸よりも小さいが約75アミノ酸よりも大きいペプチド、特に約105アミノ酸よりも小さいが約85アミノ酸よりも大きいペプチド、特に約100アミノ酸よりも小さいが約90アミノ酸よりも大きいペプチド、その中には2個、3個およびまたは4個またはそれより多い鎖内ジスルフィド架橋を形成できる、本明細書に述べられるあらゆる長さのペプチド毒素が含まれ、カルシウムチャンネル電流を乱す毒素が含まれ、カリウムチャンネル電流を乱す毒素が含まれ、それは特に昆虫カルシウムチャンネルまたはその混成体であり、さらに特にこれらのタイプのいずれかの毒素またはその変異体、および局所的殺虫活性を有する本明細書に記載されるいずれかのタイプの毒素のあらゆる組み合わせ。これらのペプチドは本明細書に記載される方法によって特別用に作製できる。
オーストラリアジョウゴグモ、Atrax属およびHadronyche属からの有毒ペプチドは、本発明によって記載される方法、手順または方法によって処理されるときに、特に好適であってうまく働く。これらのクモペプチドは、特に毒性サソリペプチドおよび毒性植物ペプチドを含む他の多くの毒性ペプチドと同様に、本発明によって記載される方法によって処理されるときに局所的に活性または毒性となる。テストされてデータを有する好適なペプチドの例を本明細書に提供する。上述の生物に加えて、以下の種も本発明の方法によって特別用に作製するのに好適な毒素を有することが特定的に知られている。以下の種は特定的に、Agelenopsis aperta、Androctonus australis Hector、Antrax formidabillis、Antrax infensus、Atrax robustus、Bacillus thuringiensis、Bothus martensii Karsch、Bothus occitanus tunetanus、Buthacus arenicola、Buthotus judaicus、Buthus occitanus mardochei、Centruroides noxius、Centruroides suffusus suffusus、Hadronyche infensa、Hadronyche versuta、Hadronyche versutus、Hololena curta、Hottentotta judaica、Leiurus quinquestriatus、Leiurus quinquestriatus hebraeus、Leiurus quinquestriatus quinquestriatus、Oldenlandia affinis、Scorpio maurus palmatus、Tityus serrulatus、Tityus zulianuと命名されている。上に列挙された属およびまたは属種のいずれかからのあらゆるペプチド毒素が、本発明における方法に従って特別用に作製するために好適である。
本明細書における実施例は本発明を限定することは意図されておらず、本発明を限定するために用いられてはならず、実施例は本発明を例示するためにのみ提供される。
上記のとおり、特別用に作製するための方法の対象として、多くのペプチドが好適な候補である。上記、下記および配列リスト中の配列は、特別用に作製できる特に好適なペプチドであり、これらのペプチドの多くが本発明に従って特別用に作製されており、その結果は以下の実施例に示されている。
Figure 2012504623
Figure 2012504623
局所的毒性ペプチドの調製
上述の毒性ペプチドはさまざまなやり方で調製でき、いくつかの実施形態においては、それらを何らかの形式的方法によって調製する必要はない。ペプチドは組成物中の他の不純物を伴うかまたは伴わずに単純に回収されて、利用されてもよい。以下にいくつかの実施例を提供する1つの実施形態において、ペプチドは特別用に作製される前に凍結乾燥されるか、またはその液体の一部、ほとんどもしくはほぼすべてを除去される。いくつかの実施形態において、ペプチドは湿潤なままであり、過剰な液体のみが除去される。いくつかの実施形態において、ペプチドは水溶液または水溶液に類似したものの中にある。特別用に作製する前にペプチドを単離または精製する必要はない。
局所的殺虫活性を測定するための再現可能なアッセイ。
ペプチドの局所的殺虫活性を測定して定量することができる。多数のアッセイが利用可能である。ペプチドの局所的活性を定めるために有用な再現可能なアッセイのいくつかの例を、以下の実施例において提供する。これらの実施例はペプチドおよびアッセイの両方を詳細に説明するものであるが、請求項または本発明の範囲を限定するためにこれらの実施例を使用するべきではない。
材料および方法−実施例
(実施例1)
イエバエを用いたアセトンおよびDMSOによる局所的アッセイ
毒素はω−ACTX−Hv1aである:
Figure 2012504623
合成。分子量:4050Da。イエバエにおけるLD50:90.2pmol/g
調合物の投与および適用。
昆虫はBenzon researchからのイエバエ(Musca domestica)であり、体重12〜20mg(平均質量16mg)のものが各々、体の背側の胸部表面に調合物の2μLマイクロピペット適用を受ける。
毒素用量:
約90,000pmol/gのω−ACTX(1000×注射LD50)を、90%アセトン/10%DMSOまたはDMSO(10%〜20%)および0.1%Tween 20に溶解したもの、
約9,000pmol/g(100×注射LD50)、および
約900pmol/g(10×LD50)をDMSO(10%〜20%)および0.1%Tween 20に溶解したもの。
水に基づく適用溶液の調製
ω−ACTX/DMSOストック−3.5mgの凍結乾燥ω−ACTX(Auspep)を一塊にして70μLのDMSOに溶解した(50μg/μLストック)。水+Tweenストック−1%Tween 20ストックから、Tween 20ストックの1000μLアリコートを、パーセント体積対体積値(以下に挙げられる)に対して水中で調製した(例、0.111%Tween 20ストックに対しては、111μLの1%Tween 20+889μLの水など)。すべての場合において、最初にTween 20ストックを管に加え、次いでDMSO、最後にω−ACTX/DMSOストックを加えた。
Figure 2012504623
注記。表2および以下の表の多くにおいては、次の略語のいくつかまたはすべてが用いられる:「twitch」または「twch」は単収縮(twitching)を意味する;「morb」は瀕死(moribund)を意味し、「−ve」は実験条件と同じであるがいかなる活性成分(単数または複数)も伴わない「負の対照条件(negative control conditions)」を意味する。
アセトンに基づく適用溶液の調製:
アセトン− DMSO中の同じ50μg/μLのω−ACTXストックを用いて、平均質量16mgのイエバエに2μLの小滴として適用したときに90,000pmol/gの用量当量を送達する、90%アセトンおよび10%DMSO中の調合物を作製した。この場合、最初に毒素ストックをアセトンに加え、次いで最終体積のDMSOを加えて10%m/vのDMSOに到達させた。これは、溶解した毒素がアセトンに加えられたときの沈殿の量を調べるために行なわれた。
1.2mgの凍結乾燥ω−ACTX(Auspep)を240μLのアセトンに溶解することによって、第2のω−ACTX溶液も調製した(5μg/μLストック)。このストック50μLを121.5μLのアセトンで希釈した後に、17.15μLのDMSOを加えた(10%濃度)。この調合物に対するω−ACTX用量を推定するための計算は以下のとおりである:
50μL×5μg/μL ω−ACTXストック=250μg ω−ACTX÷171.5μL合計体積=1.458μg/μL×2μL/昆虫=2.915μg/昆虫
2.915μg/昆虫×1μmol/4050μg×10pmol/1μmol=719.7pmol/昆虫×1昆虫/0.016g=45,000pmol/g
ウシ血清アルブミン(bovine serum albumin:BSA)の対照調合物もアセトンおよびDMSO中で調製した。ストックBSAの濃度のために、アセトンの濃度は10%DMSO中に約60%だけであった。
Figure 2012504623
調合物の投与および適用
イエバエを約4時間冷蔵し、次いでCOで麻酔した。上述の各処置調合物を10匹の麻酔したハエのグループに適用した。処置は、それぞれの調合物の2μL小滴を、ハエの背側胸部体表面上にピペッティングすることからなった。10匹の麻酔したハエのグループを用いて、各処置体制(treatment regime)をテストした。アセトン/DMSO溶液は角皮から迅速に蒸発した。DMSO調合物は角皮を通って吸収された。背側表面を下にして復活した処置後のハエは、ビンの底にくっついて、食物および水とともに配置した後にもがく傾向があった;これを防ぐために、ビンを静かにたたくか、またはくっついたハエをピンセットで操作してまっすぐな向きに戻すことによる介入を行なった。未処置のハエの対照グループも準備することによって、死亡率がCO露出に影響されていないことを確認した。すべての処置に食物および水を与え、24時間観察した。
結果(すべての処置グループに対してn=10、グループ当りの死亡したハエの数を第2列に報告している):
Figure 2012504623
Figure 2012504623
Figure 2012504623
10%DMSOを有するアセトン中に溶解したω−ACTXの局所的適用はハエに対する殺虫性があった(24時間で70%の死亡率)のに対し、DMSOに溶解してからアセトン中で10%DMSOに希釈したω−ACTXの類似の調製物は、もっと殺虫性が低かった(約30%)。これらの結果は、DMSOを10%の濃度になるよう加えたアセトンに溶解したω−ACTXが90%のイエバエを殺した(6/19/08)のに対し、DMSOに溶解してからアセトン中で90,000pmol/gの濃度に希釈したω−ACTXが処置した昆虫の40%を殺したという局所的アッセイと類似している。水中の10〜20%DMSO中のω−ACTXの局所的適用も殺虫性があったが、アセトン/DMSO溶液よりも殺虫性はかなり低かった(30%対70%)。
(実施例2)
イエバエを用いたアセトン/メタノール/DMSOによる局所的アッセイ
毒素はω−ACTX−Hv1a:
Figure 2012504623
合成。分子量:4050Da。イエバエにおけるLD50:90.2pmol/g。
調合物の投与および適用。
昆虫:Benzon researchからのイエバエ(Musca domestica)、体重12〜18mg(平均質量15mg);背側胸部への2μLマイクロピペット適用。
Benzon researchからのタマナキンウワバガ(Trichoplusia ni)、体重約30mg;背側前部への2μLマイクロピペット適用。
毒素用量の算出:約90,000pmol/gのω−ACTX(1000×注射LD50)、
0.015g/ハエ×90,000pmol/g=1350pmol/ハエ×4050pg/pmol×1μg/10pg=5.467μg/昆虫。
5.467μg/2μL適用=2.733μg/μL×150μL=410.06μg×1μL/5μg=82μLの5μg/μL ω−ACTXストック
適用溶液の調製。
1.5mgの凍結乾燥ω−ACTXを300μLのアセトンに溶解して5mg/mL溶液を生成したストック調製物から、表5に従ってアセトン(90%)およびDMSO(10%)中のω−ACTXの混合物を調製した。アセトンを加えたときにω−ACTXは濁った沈殿を形成し、それはベンチに置いておくと沈降した。希釈前に調製物を約5秒間ボルテックスして沈殿物を均一化した。
メタノール/DMSO− 2.3mgの凍結乾燥ω−ACTXを460μLのメタノールに溶解して5mg/mLの最終ペプチド濃度を有する混合物を生成したストック調製物から、表5に従ってメタノール(90%)およびDMSO(10%)中のω−ACTXの混合物を調製した。アトラコトキシン/アセトン懸濁液と類似の態様で、メタノールを加えたときにω−ACTXは濁った沈殿を形成し、それはベンチに置いておくと沈降した。希釈前に調製物を約5秒間ボルテックスして沈殿物を均一化した。
Figure 2012504623
表5の処置調製物は、アセトン/メタノール/DMSOの調合物である;各調合物を調製するときの添加の順序は、溶媒、ω−ACTXストック(必要なとき)、および最後にDMSOであった。
調合物の投与および適用。
上記の各処置調合物を、10匹のCO麻酔したイエバエのグループに適用した。処置適用は、それぞれの調合物の2μL小滴を、ハエの背側胸部体表面上にピペッティングすることからなった。各適用の直前に各混合物をボルテックスすることによって、沈殿粒子の懸濁を確実にした。処置後の昆虫を新鮮な食物および水とともにビンに入れて回復させ、24時間にわたって観察した。
上記の各処置調合物を、10匹の第2齢のT.niのグループにも適用した。処置適用は、それぞれの調合物の2μL小滴を、前部背側体表面上にピペッティングすることからなった。各適用の直前に各混合物をボルテックスすることによって、沈殿粒子の懸濁を確実にした。適用の直前にすべての処置混合物をボルテックスすることによって、沈殿粒子の懸濁を確実にした。処置後の昆虫を新鮮な培地の上に置いて、24時間観察した。
Figure 2012504623
アセトン中のω−ACTXで処理したイエバエの死亡率は40%しかなかったのに比べて、メタノールおよびDMSO中の高用量のω−ACTXによるイエバエの局所的処置は、処置後18時間で100%の死亡率という殺虫性であった。どちらの処置においても対照の死亡率はなかった。タマナキンウワバガのω−ACTX処置および対照処置は、昆虫の死亡、摂食または挙動に関して差がなかった。この実験においては、メタノールはアセトンよりもω−ACTXの局所的活性を多く増強した。
(実施例3)
イエバエを用いたメタノールおよびエタノールによる局所的アッセイ
毒素はω−ACTX−Hv1a
Figure 2012504623
合成。分子量:4050Da
イエバエにおけるLD50:90.2pmol/g
調合物の投与および適用。
昆虫:Benzon researchからのイエバエ(Musca domestica)、体重12〜20mg(平均質量16mg)。背側胸部への2μLマイクロピペット適用。
毒素用量の算出:
約90,000pmol/gのω−ACTX(1000×注射LD50)、
0.015g/ハエ×90,000pmol/g=1350pmol/ハエ×4050pg/pmol×1μg/10pg=5.467μg/昆虫
5.467μg/2μL適用=2.733μg/μL×250μL=683.43μg×1μL/5μg=136.7μLの5μg/μL ω−ACTXストック
注記:平均質量15mg(12〜18mgの範囲)のハエについて算出された処置溶液;使用された昆虫の実際の平均質量は16mg(12〜20mgの範囲)であった。以下の表中のω−ACTX用量は、この矛盾に対して調整されたものである。
適用溶液の調製
メタノール− 1.0mgの凍結乾燥ω−ACTXを200μLのメタノールに溶解したストック調製物(5mg/mL溶液)を用いて、表7に従ってメタノール中のω−ACTXの溶液を調製した。
Figure 2012504623
メタノール+DMSO− 5mg/mLストックを用いて、表8に従ってメタノール中のω−ACTXの溶液を調製した。ストック混合物をメタノール(88.3μL)で希釈して84,375pmol/g溶液を調製した後に、DMSO(25μL)を加えて10%DMSOの最終濃度にした。次いでメタノール中の10%DMSO溶液を調製し、段階希釈シリーズに対して後述されるとおりにアリコートした。
Figure 2012504623
エタノール+DMSO− 0.8mgの凍結乾燥ω−ACTXを160μLのエタノールに溶解して5mg/mL溶液を生成したストック調製物から、表9に従ってエタノール中のω−ACTXの溶液を調製した。ストック溶液をエタノール(88.3μL)で希釈して84,375pmol/g溶液を調製した後に、DMSO(25μL)を加えて10%DMSOの最終濃度にした。次いで10%DMSO/エタノール溶液を調製し、段階希釈シリーズに対して後述されるとおりにアリコートした。
Figure 2012504623
;84,375pmol/g調合物を調製するときの添加の順序は、エタノール、ω−ACTXストック、および最後にDMSOであった。10%DMSO/エタノール溶液を調製してラベル付けした管にアリコートし、84,375pmol/g処置からの5×段階希釈を行なった。
調合物の投与および適用
上記の各処置調合物を、10匹のCO麻酔したイエバエのグループに適用した。処置適用は、それぞれの調合物の2μL小滴を、ハエの背側胸部体表面上にピペッティングすることからなった。各適用の直前に各混合物をボルテックスすることによって、沈殿粒子の懸濁を確実にした。処置後の昆虫を新鮮な食物および水とともにビンに入れて回復させ、60時間にわたって観察した。
メタノールまたはエタノールおよびDMSO処置の結果
Figure 2012504623
エタノールおよびDMSO中の高用量(84,375pmol/g)のω−ACTXによるイエバエの局所的処置は、処置後24時間および50時間でそれぞれ30%および70%の死亡率をもたらす殺虫性を有した。エタノールによって調製した処置は、メタノールによって調製したものよりも強力だった(最高用量に対して24時間で70%対30%の死亡率、16,875pmol/g処置において24時間で30%対0%の死亡率)。メタノールおよびDMSO中の最高用量のω−ACTXの効果は、前のアッセイほど強力ではなかった(最高用量にて24時間後に「3匹死亡、3匹単収縮」対「10匹死亡」)。
DMSOを伴わないメタノール/ω−ACTX処置は殺虫性がなく、ω−ACTXの局所的調製物の活性には非プロトン性浸透剤または何らかの他のタイプの分子アジュバントの包含が重要であることが示唆された。
この実験は、メタノールで希釈された局所的適用ω−ACTXの有効用量範囲の例、ならびに使用される局所的バイオアッセイパラダイムにおける調合物の殺虫活性に対して、DMSOの包含およびエタノールがどのような効果を有するかを示すものである。
(実施例4)
毒素:ω−ACTX−Hv1aによる局所的アッセイ:
Figure 2012504623
分子量:4050。イエバエにおけるLD50:90.2pmol/g
凍結ストックより1.5mgの毒素の凍結乾燥アリコートを調製
局所的適用:Benzon researchからの10匹のイエバエ(Musca domestica)のグループ、体重12〜20mg(平均質量16mg)が、各々の体の背側胸部表面に、エタノール−DMSOに懸濁した毒素沈殿の2μLマイクロピペット適用を受けた。
局所的および経口的処置のためのストック溶液の調製:
ストック1(ボルテックス調製物):1mLのエタノールを約1500μgの凍結乾燥ω−ACTXに加え、得られた混合物を勢いよくボルテックスした。次いでペプチド懸濁液の50μLアリコートを局所的適用アッセイのために取出して、氷上に約2時間置いた;残りを2つの約475μLアリコートに分けて、氷上に約2時間置いた。
ストック2(ボルテックスおよび超音波処理調製物):1mLのエタノールを約1500μgの凍結乾燥ω−ACTXに加え、得られた混合物を勢いよくボルテックスし、次いで約10〜15秒間超音波処理し、この期間内に強度設定「0」から設定「5」までゆっくりと増加させた。次いでペプチド懸濁液の50μLアリコートを局所的適用アッセイのために取出して、氷上に約2時間置いた;残りを2つの約475μLアリコートに分けて、氷上に約2時間置いた。
毒素用量の算出:
1.5μg/μL×2μL/適用×10pg/1μg×1pmol/4050pg×1ハエ/0.016g=46,875pmol/g
毒素溶液の局所的適用およびその結果
上記のとおり、エタノール中のω−ACTXのストック溶液を調製した。下の表11は、イエバエへの局所的適用のためにストック溶液を希釈するために用いた処方を示す:
Figure 2012504623
処置後のハエを、食物および水に自由に近付けるようにした容器に入れ、その後以下の表12に示されるとおりに死亡率(および、おそらくは毒素の作用による生理的標準の破壊の結果起こる「単収縮」の挙動)をスコア付けした:
Figure 2012504623
この実験は、エタノール中に懸濁したω−ACTXを超音波処理することによって、結果的に得られる毒素調合物の局所的殺虫活性が増加することを示している。
オメガ−ACTX−Hv1aのエタノール−DMSO沈殿物の超音波処理は、適用の最高24時間後まで、接触処置されたイエバエの死亡率を増加させることによって、オメガ毒素の殺虫活性を高める。
(実施例5)
毒素は以下のとおりである:
1)ω−ACTX−Hv1a+2:
Figure 2012504623
は3個のジスルフィド架橋を有する:6−20、13−24および19−38。
分子量:4199。イエバエにおける注射LD50:77pmol/g
2)rカッパ−ACTX−Hv1c:
Figure 2012504623
は4個のジスルフィド架橋を有する:5−19、12−24、15−16、18−34
pDR2(pET−32a)からの組換え体。分子量:3912.15
イエバエにおける注射LD50:389pmol/g
3)rU−ACTX−Hv1a+2:
Figure 2012504623
は3個のジスルフィド架橋を有する:5−20、12−25および19−39。
分子量:4570.51
イエバエにおける注射LD50:81.5pmol/g
局所的処置のための混合物の調製:
処置混合物を調合するために用いられる毒素ストックのための処方は以下のとおりであった:
ストック1:ω−ACTX−Hv1a+2:1.5mgの凍結乾燥毒素のアリコートを850μLのエタノールに懸濁し、超音波処理器において設定「0」から設定「5」までゆっくり増加させながら10〜15秒間超音波処理して、微細粒子を作製した。
ストック2:rU−ACTX−Hv1a+2:1.5mgの凍結乾燥毒素のアリコートを900μLのアセトンに懸濁し、超音波処理器において設定「0」から設定「5」までゆっくり増加させながら10〜15秒間超音波処理して、微細粒子を作製した。
ストック3:rU−ACTX−Hv1a+2:1.5mgの凍結乾燥毒素のアリコートを900μLのメタノールに懸濁し、超音波処理器において設定「0」から設定「5」までゆっくり増加させながら10〜15秒間超音波処理して、微細粒子を作製した。
ストック4:rカッパ−Hv1c+2:1.5mgの凍結乾燥毒素のアリコートを900μLのアセトンに懸濁し、超音波処理器において設定「0」から設定「5」までゆっくり増加させながら10〜15秒間超音波処理して、微細粒子を作製した。
ストック5:rカッパ−Hv1c+2:1.5mgの凍結乾燥毒素のアリコートを900μLのメタノールに懸濁し、超音波処理器において設定「0」から設定「5」までゆっくり増加させながら10〜15秒間超音波処理して、微細粒子を作製した。
局所的適用のための混合物の最終調製は、ストックを以下に挙げられる他の試薬と混合することによって行なった:
対照1−エタノール+0.05%LI−700 −475μLのエタノール。25μLの1%LI−700、エタノール中
対照2−エタノール+0.01%LI−700 −495μLのエタノール。5μLの1%LI−700、エタノール中
対照3−エタノール+0.1%MSO(登録商標)−450μLのエタノール。50μLの1%MSO(登録商標)、エタノール中
対照4−エタノール+0.02%MSO(登録商標)−490μLのエタノール。10μLの1%MSO(登録商標)、エタノール中
処置1ω−ACTX−Hv1a+2エタノール沈殿+10%DMSO+0.05%Silwet−425μLのストック1
25μLの1%Silwet、エタノール中。50μLのDMSO
対照5−エタノール+10%DMSO+0.05%Silwet−425μLのエタノール
25μLの1%Silwet、エタノール中。50μLのDMSO
処置2rU−ACTX−Hv1a+2アセトン沈殿+10%DMSO−450μLのストック2。50μLのDMSO
処置3rU−ACTX−Hv1a+2メタノール沈殿+10%DMSO−450μLのストック3。50μLのDMSO
処置4rカッパ−ACTX−Hv1cアセトン沈殿+10%DMSO−450μLのストック4。50μLのDMSO
処置5rカッパ−ACTX−Hv1cメタノール沈殿+10%DMSO−450μLのストック5。50μLのDMSO
対照6−アセトン+10%DMSO−450μLのアセトン。50μLのDMSO
対照7−メタノール+10%DMSO−450μLのメタノール。50μLのDMSO
対照8−エタノール+10%DMSO−450μLのエタノール。50μLのDMSO
調合物の投与および適用。
前の実施例に記載したとおり、P10マイクロピペットによって12〜18mgのイエバエの腹側の腹部に2μL小滴を局所的に適用した。適用後のハエには食物および水を自由に与えて、死亡率を観察した。
Figure 2012504623
最低0.01%までの濃度のLI−700は、処置されたハエの挙動をかなり妨げ、おそらくはいくらかの死亡率ももたらした。最低0.02%までの濃度のMSO(登録商標)は、処置されたハエの挙動をかなり妨げ、かなり(すなわち30〜40%)の死亡率ももたらした。0.05%のSilwetは、この実験パラダイムにおいてオメガ−毒素/エタノール/dmso懸濁液の局所的殺虫活性をわずかに増強するかもしれない。本明細書に提供される結果およびその他の開示されない研究に基づくと、増強は15〜20%の範囲になるだろう。
90%エタノールが90%アセトンまたは90%メタノールに置換えられるとき、混成およびカッパアトラコトキシン−1の局所適用調合物は殺虫性である。この混成毒素のアセトンおよびメタノール調合物は、前にテストされたエタノール調合物よりもわずかに殺虫性が低いかもしれない。アセトンおよびメタノール調合物は、カッパ毒素のエタノール調合物と比べると同等またはわずかに高いレベルの殺虫活性をもたらすと我々は考えている。
(実施例6)
局所的に適用される毒素はω−ACTX−Hv1a:
Figure 2012504623
分子量:4050。イエバエにおけるLD50:90.2pmol/g。
凍結ストックから1.5mgの毒素の凍結乾燥アリコートを調製。
調合物の投与および適用
局所的適用:Benzon researchからの10匹のイエバエ(Musca domestica)のグループ、体重12〜20mg(平均質量16mg)が、各々の体の背側胸部表面に、エタノール−DMSOに懸濁した毒素沈殿の2μLマイクロピペット適用を受けた。
局所的処置のためのストック溶液の調製:
ストック1(ボルテックスおよび超音波処理したエタノール調製物):0.9mLのエタノールを約1500μgの凍結乾燥ω−ACTXに加え、得られた混合物を勢いよくボルテックスし、次いで約10〜15秒間超音波処理し、この期間内に強度設定「0」から設定「5」までゆっくりと増加させた。次いで毒素懸濁液に0.1mLのDMSOを加え、得られた混合物をボルテックスし、次いでこのアルコール−DMSO−ペプチド懸濁液の100μLアリコートを局所的適用アッセイのために取出して、氷上に約2時間置いた。
ストック2(ボルテックスおよび超音波処理した1−プロパノール調製物):0.9mLの1−プロパノールを約1500μgの凍結乾燥ω−ACTXに加え、得られた混合物を勢いよくボルテックスし、次いで約10〜15秒間超音波処理し、この期間内に強度設定「0」から設定「5」までゆっくりと増加させた。次いで毒素懸濁液に0.1mLのDMSOを加え、得られた混合物をボルテックスし、次いでこのアルコール−DMSO−ペプチド懸濁液の100μLアリコートを局所的適用アッセイのために取出して、氷上に約2時間置いた。
ストック3(ボルテックスおよび超音波処理した2−プロパノール調製物):0.9mLの2−プロパノールを約1500μgの凍結乾燥ω−ACTXに加え、得られた混合物を勢いよくボルテックスし、次いで約10〜15秒間超音波処理し、この期間内に強度設定「0」から設定「5」までゆっくりと増加させた。次いで毒素懸濁液に0.1mLのDMSOを加え、得られた混合物をボルテックスし、次いでこのアルコール−DMSO−ペプチド懸濁液の100μLアリコートを局所的適用アッセイのために取出して、氷上に約2時間置いた。
ストック4(ボルテックスおよび超音波処理した2−ブタノール調製物):0.9mLの2−ブタノールを約1500μgの凍結乾燥ω−ACTXに加え、得られた混合物を勢いよくボルテックスし、次いで約10〜15秒間超音波処理し、この期間内に強度設定「0」から設定「5」までゆっくりと増加させた。次いで毒素懸濁液に0.1mLのDMSOを加え、得られた混合物をボルテックスし、次いでこのアルコール−DMSO−ペプチド懸濁液の100μLアリコートを局所的適用アッセイのために取出して、氷上に約2時間置いた。
なお各ストックは、約16mgのイエバエの体表面にストックの2μLの適用を行なったときに、約45,000pmol/gの毒素用量をもたらすような濃度に作製した。よって以下に記載されるいくつかの場合には、上記の4つのストックのうち1つが完全な強度でイエバエに局所的に適用されたが、他の場合には、2μLの体積中により低い毒素用量を送達するために用いられ得る溶液を得るために、(ストックおよび対応する90%アルコール−10%DMSO溶液を用いて)5倍の段階希釈が行なわれた。負の対照手順(以下の表において「−ve」と示される)は、(DMSOによって90%v/vに希釈された)問題のアルコールの溶液の2μL背側胸部適用によって処置されたイエバエを含んだ。
毒素溶液の局所的適用およびその結果:
さまざまなアルコール中のω−ACTXのストック溶液は、上述のとおりに調製された。以下の表14は、イエバエへの局所的適用に用いられたストック調合物および用量、ならびに対応するグループのハエに対して観察された死亡率を示すものである:
Figure 2012504623
(対応アルコール−DMSO溶液を投与された)負の対照グループにおいて観察された死亡率に対して正規化されたとき、オメガ毒素のエタノール沈殿物は、この一連の実験においてテストされたあらゆる他の毒素−アルコール沈殿物と同等またはそれより高い殺虫活性を有するようである。
90%オクタノール−10%DMSO、90%2−ブタノール−10%DMSO、および90%2−プロパノール−10%DMSOは、受容できないレベルのバックグラウンド死亡率をもたらすようである;後者はおそらく、処置されたイエバエにおけるオメガ毒素の標的部位作用による死亡率をマスクするだろう。90%1−プロパノール−10%DMSOは、受容できないレベルのバックグラウンド死亡率をもたらすように見えないが、90%エタノール−10%DMSOと同様に、適用された毒素の標的部位活性を増強するようにも見えない。
(実施例7)
局所的に適用される毒素
ω−ACTX−Hv1a+2:
Figure 2012504623
分子量:4196
凍結ストックより1.5mgの毒素の凍結乾燥アリコートを調製
処置混合物の調製
すべての処置は、最終濃度1.5μg/μLのω−ACTX−Hv1a+2に対して作製された。前と同様に、エタノールを凍結乾燥ω−ACTX−Hv1a+2の約1500μgのサンプルに加え、得られた混合物を勢いよくボルテックスし、次いで約10〜15秒間超音波処理し、この期間内に強度設定「0」から設定「5」までゆっくりと増加させた。超音波処理の後に、たとえばDMSO、MSO(登録商標)、水、およびTween 20界面活性剤などの付加的な成分を加え、成分の均一な混合を確実にするために、局所的適用の前に、得られた混合物を勢いよくボルテックスした。平均のハエ質量を16mg(12〜20mgコホート)と仮定して、用量を以下のように算出する:
3μg/昆虫×1μmol/4196μg×10pmol/1μmol×1昆虫/0.016g=44,685pmol/g用量
処置混合物を調合するために用いられる毒素ストックのための処方は以下のとおりであった:
ストック1−1.5mgの凍結乾燥ω−ACTX−Hv1a+2を500μLのエタノールに溶解し、ボルテックスおよび超音波処理したもの。
ストック2−1.5mgの凍結乾燥ω−ACTX−Hv1a+2を150μLの滅菌水に溶解したもの(10mg/mL)。
ω−ACTX−Hv1a+2をDMSOとともに用いた局所的アッセイ:
処置混合物に対する処方は以下のとおりであった:
45,000pmol/gのω−ACTX−Hv1a+2 90%エタノール/10%DMSO溶液(+−ve対照)−50μLのストック1、40μLのエタノール、10μLのDMSO。
90%水/10%DMSO/0.1%Tween 20(−ve対照)−7.5μLのストック2、82.5μLの滅菌水、10μLのDMSO。1μLの10%Tween 20。
45,000pmol/gのω−ACTX−Hv1a+2 80%エタノール/10%水/10%DMSO−50μLのストック1、30μLのエタノール、10μLの滅菌水、10μLのDMSO。
45,000pmol/gのω−ACTX−Hv1a+2 70%エタノール/20%水/10%DMSO−50μLのストック1、20μLのエタノール、20μLの滅菌水、10μLのDMSO。
45,000pmol/gのω−ACTX−Hv1a+2 60%エタノール/30%水/10%DMSO−50μLのストック1、10μLのエタノール、30μLの滅菌水、10μLのDMSO。
45,000pmol/gのω−ACTX−Hv1a+2 50%エタノール/30%水/10%DMSO−50μLのストック1、40μLの滅菌水、10μLのDMSO。
ω−ACTX−Hv1a+2をMSO(登録商標)界面活性剤とともに用いる局所的アッセイに対して:
5%MSO(登録商標)(−ve対照)−95μLのエタノール、5μLのMSO(登録商標)濃縮物。
1.25%MSO(登録商標)(−ve対照)−98.75μLのエタノール、1.25μLのMSO(登録商標)濃縮物。
45,000pmol/gのω−ACTX−Hv1a+2 5%MSO(登録商標)−50μLのストック1、45μLのエタノール、5μLのMSO(登録商標)濃縮物。
45,000pmol/gのω−ACTX−Hv1a+2 2.5%MSO(登録商標)−25μLのストック1、23.75μLのエタノール、1.25μLのMSO(登録商標)濃縮物。
45,000pmol/gのω−ACTX−Hv1a+2 1.25%MSO(登録商標)−25μLのストック1、24.37μLのエタノール、0.625μLのMSO(登録商標)濃縮物。
すべての処置混合物は、投与および適用の前に約1時間氷上に置いた。
調合物の投与および適用。
各処置混合物の2μLサンプルを、個々のイエバエの背側胸部にスポットした(混合物当り10匹のイエバエを処置)。10匹のハエの第2グループは各々、90%エタノール/10%DMSO中の45,000pmol/gのω−ACTX−Hv1a+2の2μLサンプルで処置されたが、背側胸部表面ではなく、ハエの腹側腹部表面に処置が適用された。適用後、食物(乾燥粉乳および砂糖の1:1混合物)および水(浸漬した綿ボール中に提供)に自由に近付けるようにしたプラスチック容器のウェルにハエを入れて、8〜24時間おきに2日間観察した。
ω−ACTX−Hv1a+2の局所的適用の結果
適用後の死亡率(ならびに、どちらもおそらくは毒素の作用による生理的標準の破壊の結果起こる「単収縮」および「瀕死」の挙動)を以下の表15にまとめている。
Figure 2012504623
Figure 2012504623
番号1−エタノール/DMSO溶液中のオメガ毒素の沈殿物に10%の水を加えると、上でテストした条件下で沈殿物の局所的殺虫活性を低減させるようである。
番号2−エタノール/DMSO溶液中のオメガ毒素の沈殿物に20%、30%および40%の水を加えると、上でテストした条件下で沈殿物の局所的殺虫活性を完全に除去するようである。
番号3−90%水/10%DMSOにおける毒素の溶媒和/希釈は、上でテストした条件下で殺虫活性を有さない溶液をもたらす。
番号4−10%DMSOを、1.25%のMSO(登録商標)、2.5%のMSO(登録商標)または5%のMSO(登録商標)で置換すると、上でテストした条件下で顕著な殺虫活性を有する混合物を明らかにもたらす。
番号5−上で用いられた実験条件下で、(90%エタノール/10%DMSO中のオメガ毒素の)沈殿物を腹側腹部に適用することは、同じ沈殿混合物の背側胸部適用による死亡率の誘導よりも大きくないとしてもそれに類似する速度および有効性を伴って、昆虫死亡率を誘導するようである。腹側腹部適用は背側胸部適用の約2倍の速さで実行できるため、これは将来の局所的適用バイオアッセイに対するかなりの技術的改善を示すものである。
毒性ペプチドおよび配列リストのさらなる例。
昆虫毒性ペプチドとは、毒性昆虫からのペプチドではないが、昆虫に対する毒性のあるペプチドを示す。その供給源は昆虫である必要はない。本出願の配列リストには広範囲の好適な昆虫毒性ペプチドが提供されている。この約174ペプチドの小さな選択物は、クモ、サソリおよび植物からの代表的なペプチドを含む。配列1〜140はジョウゴグモからのもの、配列141から171はサソリからのものであり、配列172から174は植物からのものである。配列リストは、「Kalata」型ペプチドと呼ばれる環状ペプチドを生成することが公知であるOldenlandia affinisを供給源とするペプチドの例を含む。Oldenlandia植物ファミリーは、殺虫活性を有するペプチドを生成することが公知である。植物からの他の殺虫性ペプチドも公知である。本出願を通じて考察される多数の毒グモペプチドも提供される。

Claims (20)

  1. 毒性ペプチドの局所的殺虫活性を増加させるための方法であって、
    a)局所的毒性ペプチドを調製する工程と、
    b)前記ペプチドに第1の溶媒を混合する工程であって、ここで、前記第1のタイプの溶媒は極性非プロトン溶媒または極性有機溶媒のいずれかである工程と、
    c)前記第1の溶媒ペプチド混合物に第2のタイプの溶媒を混合する工程であって、ここで、前記第2のタイプの溶媒は前記第1のタイプの溶媒と同じタイプの溶媒ではなく、かつ極性非プロトン溶媒または極性有機溶媒のいずれかである工程とを含む、方法。
  2. 前記極性非プロトン溶媒は、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ジメチルホルムアミド、ジオキサンおよびヘキサメチルホスホロトリアミドから選択される、請求項1に記載の方法。
  3. 前記極性有機溶媒は、アセトン、メタノール、エタノール、プロパノールおよびプロパノールのすべての異性体、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、アセトニトリル、ならびにエチルアセトアセテートから選択される、請求項2に記載の方法。
  4. 前記極性非プロトン溶媒は、ジメチルスルホキシド(DMSO)またはMSO(登録商標)から選択され、前記極性有機溶媒は、アセトン、メタノール、エタノールおよびプロパノールから選択される、請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
  5. 前記第1の溶媒が前記ペプチドと混合される前に、前記ペプチドは凍結乾燥される、請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
  6. 前記第1の溶媒は極性非プロトン溶媒である、請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
  7. 前記極性非プロトン溶媒は全溶媒体積の約60%から約99%パーセントであり、前記極性有機溶媒は全溶媒体積の約40%から約1%である、請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
  8. 前記極性非プロトン溶媒は全溶媒体積の約75%から約95%であり、前記極性有機溶媒は全溶媒体積の約25%から約5%である、請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
  9. 前記極性非プロトン溶媒は全溶媒体積の約80%から約90%であり、前記極性有機溶媒は全溶媒体積の約20%から約10%である、請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
  10. 前記ペプチドは、クモ、サソリ、ヘビ、ダニ、巻貝、ナメクジまたは植物のあらゆる種からの毒性ペプチドから選択されるか、またはそれに由来するあらゆる局所的毒性ペプチド、およびこうしたペプチドのいずれかに対する50%またはそれを超える相同性を有するあらゆるペプチドである、請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
  11. 前記ペプチドの長さは、10から200アミノ酸の長さである、請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
  12. 前記ペプチドは1〜5個の内部ジスルフィド結合を有する、請求項1に記載の方法
  13. 前記ペプチドはクモまたはサソリから選択される、請求項1に記載の方法。
  14. 前記ペプチドは、Atrax属またはHadronyche属のオーストラリアジョウゴグモから選択される、請求項1に記載の方法。
  15. 前記ペプチドは、前記配列リスト中のあらゆる配列、または前記列挙される配列のいずれかに対する50%もしくはそれを超える相同性を有するあらゆる配列から選択される、請求項1に記載の方法。
  16. 前記ペプチドは、前記配列リスト中の前記配列のいずれかから選択される、請求項15に記載の方法。
  17. 前記ペプチドは、以下の配列:配列番号60、配列番号117、配列番号118、または配列番号119のうちのいずれかから選択される、請求項16に記載の方法。
  18. ペプチド調合物であって、
    a)ペプチドと、
    b)極性有機溶媒と、
    c)極性非プロトン溶媒またはアジュバントと
    を含み、
    d)前記極性有機溶媒は前記調合物の最終体積の約70パーセントから約99パーセント(%)を構成し、
    e)前記極性非プロトン溶媒またはアジュバントは前記懸濁液の最終体積の約30パーセントから約1パーセント(%)を構成し、前記ペプチド調合物は
    f)任意選択の水相を含み、前記水相は前記懸濁液の最終体積の0(ゼロ)パーセントから約10パーセント(%)を構成する、ペプチド調合物
  19. 請求項10に記載のペプチドであって、請求項1に記載の方法によって特別用に作製される、ペプチド。
  20. 請求項18に記載の特殊な毒性ペプチド調合物による昆虫の制御であって、前記特殊な毒性ペプチドおよび調合物は前記昆虫の環境に適用される、制御。
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