JP2012507573A - ニューロテンシン誘導分岐ペプチドおよびその使用 - Google Patents

ニューロテンシン誘導分岐ペプチドおよびその使用 Download PDF

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Abstract

本発明は、一般式(A)または(B)を有する多量体分子、ならびに腫瘍の診断および/または療法におけるその使用に関する。

Description

発明の分野
本発明は、ニューロテンシン(NT)の配列から誘導されたインビボで安定な分岐ペプチドに関する。これらのペプチドは、癌細胞を特異的に標的化する機能単位(functional unit)に結合することができる。したがって、これらのペプチドは、腫瘍の診断および/または療法に用いることができる。
古典的な化学療法の主要な問題の1つは、ほとんどの抗癌剤の、正常細胞にも非特異的な毒性である。そのため、腫瘍の特異的標的化は、癌の療法および診断の研究における主要な課題である。
現在、革新的な腫瘍特異的療法は、特に腫瘍細胞に発現または過剰発現する、腫瘍関連タンパク質を標的化するストラテジーに従う。
様々な内因性調節ペプチドの受容体がいくつかのヒト原発性癌に発現するという観察は、腫瘍選択的標的化のための合成ペプチドの使用に新しい展望を切り開いた1〜3
ニューロテンシン(NT)は、中枢神経系における神経伝達物質または神経修飾物質および末梢における局所ホルモンの二元機能を有する、アミノ酸13個のペプチドである。NT受容体は、小細胞肺癌、結腸、膵臓、および前立腺癌腫などの重度の悪性腫瘍に過剰発現する。NT安定化類似体は、数年前に腫瘍療法のために提示されており4〜10、NTは依然として、これらの腫瘍においてNT受容体の発生率および密度が高いことから、膵臓外分泌癌腫(exocrine pancreatic carcinoma)のペプチドベースの療法の可能な最良の候補であるとみなされている11。すべての膵臓腺管癌腫の75%超がNT受容体を過剰発現するのに対して、正常な膵臓組織、膵炎、および膵臓内分泌部(endocrine pancreas)は過剰発現しない12
腫瘍受容体標的化は、癌化学療法の非特異的毒性の問題へのアプローチにおいて基本となるものであり、放射性同位体による腫瘍局在の貴重なツールである。それにもかかわらず、ペプチドのインビボでの使用は、それらの短い半減期によって大きく制限されている。
本発明の発明者らは以前に、分岐デンドリマー形態のペプチドの合成によって、ペプチド生物活性を保持することができ、生物流体のタンパク分解活性に非常に耐性であり、したがって単量体ペプチドに対して著しく高い半減期を有する分子が得られることを実証した13〜14
本発明は、NTから誘導されたインビボで安定なデンドリマーペプチドに関する。そのようなペプチドはまた、癌細胞を標的化するために用いられる機能単位に結合している。具体的には、NT4(8−13)と光感受性物質(Photosensitizer)Che6または化学療法分子MTXとの結合は、腫瘍細胞に特異的であり、健康な細胞に非毒性であり、そのためマウスに全身投与されたとき、古典的な化学療法剤の二次作用を克服することが示されている15
本発明では、分子の特異性に加えて、遊離非カップリング薬物と比較して増大した結合分子の活性が観察された。本発明の分子は、本発明者らが合成した多数の類似体のプールから選択された。「担体」ペプチド(ニューロテンシン)は、他のいくつかの担体のなかで最良の担体である。たとえば、性腺刺激ホルモン放出ホルモン(GnRH)(QHWSYGLRPG、配列番号3)としても知られる黄体化ホルモン放出ホルモン(LHRH)は、NTより低いインビトロでの結合プロファイルを示した。さらに、本発明で用いられるリンカーは、分子の活性に大きく影響するため、それぞれ新しい分子のために選択された。たとえば、NT(8−13)4−β−Ala−ビオチンは、NT(8−13)4と比較してNT受容体に対する結合活性が緩やかであることが示されたが、NT4−peg−ビオチンは、NT4のIC50値に匹敵するIC50値を維持した。NT(1−13)4−フルオレセインおよびNT(8−13)4−フルオレセインは、NT(8−13)4−β−Ala−K(PEG−フルオレセイン)より有効に癌細胞および組織を染色することができ、フルオロフォアもより安定である。最後に、化学療法剤部分は選択的であり、カップリングに一義的(univocally)に用いられるように、その官能基に基づいて選択された。結合の強さは、薬物自体の作用部位および様式に応じて調節され、最良の結合が選択された。例として、「切断不能な」リンカーを介してニューロテンシンに結合した6−メルカプトプリンは完全に非細胞毒性であり、「切断可能な」リンカーを介して結合した同薬物は活性であったが、その活性はさらなる開発を考慮するには不十分であった。同様に、モナストロール誘導体は、本発明における化合物の第1の選択肢ではない。総合すると、これらの特定の特徴のために本発明の目的は可能な任意の類似体より独自性があり好ましいものになる。
Reubi JC. J NuclMed. 1995; 36(10) 1825-35 Reubi JC. EndocrRev. 2003; 24(4): 389-427
本発明の目的は、一般式AまたはBを有し、
Figure 2012507573
式中、
n=1〜5であり、
Figure 2012507573
(式中、m=9〜12であり、p=1〜5である)
Figure 2012507573
(式中、q=1〜5であり、m=9〜12である)
Figure 2012507573
であり、Z=NHまたはOHである多量体分子である。
好ましくは、ペプチドは、以下のアミノ酸配列:QLYENKPRRPYIL(ニューロテンシン、配列番号1)、pyroELYENKPRRPYIL(配列番号2)、またはRRPYIL(ニューロテンシン8−13、すなわち配列番号1のアミノ酸8からアミノ酸13)を含む。
好ましくは、本発明の多量体分子は医療に使用するためのものである。さらに好ましくは抗腫瘍剤としてである。さらに好ましくは、腫瘍は、結腸または膵臓または前立腺癌腫である。本発明のさらなる目的は、薬剤を調製するための本発明の多量体分子の使用である。好ましくは前記薬剤は抗腫瘍活性を有する。
本発明のさらなる目的は、腫瘍を診断するための本発明の多量体分子の使用である。好ましくは、腫瘍は結腸または膵臓または前立腺癌腫である。本発明のさらなる目的は、本発明の多量体分子、または医薬的に許容され有効なその塩、ならびに希釈剤、および/または溶媒、および/または担体、および/または賦形剤、および/またはビヒクルを含む医薬組成物である。
本発明のさらなる目的は、本発明の多量体分子を投与または曝露することを含む治療方法である。好ましくは前記治療は抗腫瘍治療である。
本発明のさらなる目的は、本発明の多量体分子を投与または曝露することを含む診断方法である。好ましくは前記診断は腫瘍診断である。さらに好ましくは、腫瘍は結腸または膵臓または前立腺癌腫である。
本発明を、以下の図面を参照しながら非限定的な例によって説明する。
図1は、四分岐NT(8−13)4−PEG−K(PEG−フルオレセイン)[NT4(8−13)−FLUO]1、NT(8−13)4−βAla−K(PEG−クロラムブシル)[NT4(8−13)−CLB]2、四分岐NT(8−13)−βAla−K(PEG−5−フルオロデオキシウリジン)[NT4(8−13)−5−FdU]3、四分岐NT(8−13)−βAla−K(PEG−6−メルカプトプリン)[NT4(8−13)−6−MP]4、四分岐NT(8−13)−βAla−K(PEG−コンブレタスタチン)[NT4(8−13)−CBTST]5、四分岐NT(8−13)−βAla−K(PEG−モナストロール)[NT4(8−13)−Mon]6、四分岐NT(8−13)−βAla−K(PEG−チラパザミン)[NT4(8−13)−TPZ]7、四分岐NT(8−13)−βAla−K(PEG−Asp−DOTA)[NT4(8−13)−DOTA]8、ならびに四分岐NT(8−13)−βAla−K(PEG−コンブレタスタチンエーテル)[NT4(8−13)−O−CBTST]9、および四分岐NT(8−13)−βAla−K(PEG−モナストロールエーテル)[NT4(8−13)−O−Mon]10の合成を示す図である。NT(1−13)4類似体は、アミノ酸配列pyroELYENKPRRPYIL(配列番号2)を有する。
図2は、腫瘍細胞系における結合および内在化(internalization)を示す図である。HT−29、PC−3、およびPANC−1を30分間(0時点)、NT(1−13)4−フルオレセインに曝露した。0時点、ならびに37℃で培地中1時間および2時間インキュベートした後に画像を撮影した。細胞膜はレクチン−Cy3(赤色)で染色し、核はDAPI(青色)で染色した。
図3は、HT−29、PC−3、およびPANC−1細胞に対する薬物結合徐放性分岐NTの細胞毒性を示す図である。パネルA)左から:メトトレキサート(MTX)に結合したNT(8−13)、遊離MTX;MTXに結合した非関連ペプチド(U4)、A1:MTXに結合したNT(1−13)。パネルB)左から:クロラムブシル−化合物2−(CLB)に結合したNT(8−13)、遊離CLB;CLBに結合した非関連ペプチド(U4)。パネルC)左から:コンブレタスタチンエーテル−化合物9−(O−CBTST)に結合したNT(8−13)、遊離CBTST;CBTSTに結合した非関連ペプチド(U4)。パネルD)左から:モナストロールエーテル−化合物10−(MON)に結合したNT(8−13)、遊離MON;MONに結合した非関連ペプチド(U4)。パネルE)左から:チラパザミン−化合物7−(TPZ)に結合したNT(8−13)、遊離TPZ;TPZに結合した非関連ペプチド(U4)。
図4は、HT−29、PC−3、およびPANC−1細胞に対する薬物結合速放性分岐NTの細胞毒性を示す図である。パネルF)左から:5−フルオロデオキシウリジン−化合物3−(5FdU)に結合したNT(8−13)、遊離5FdU、5FdUに結合した非関連ペプチド(U4)、F1:5FdUに結合したNT(1−13)。パネルG)左から:コンブレタスタチンエステル−化合物5−(CBTST)に結合したNT(8−13)、遊離CBTST、CBTSTに結合した非関連ペプチド(U4)。
図5は、NT(1−13)4−フルオレセイン)で染色した結腸および膵臓腺癌(K)ならびに対応する健康な組織(H)を示す図である。共焦点顕微鏡画像(A)を、ImageJソフトウェアによってピクセル分布に関して分析し、RGBシステムの緑色スケールのピクセル数として報告した。(B)結腸(n=17)および膵臓(n=12)ヒト検体に関して、正常(薄い灰色)および癌(灰色)サンプルの平均蛍光値の比較。
図6は、箱ひげ図(ボックスプロット、boxplot)である。各カテゴリーの箱は四分位範囲(25〜75%)を表し、箱内部の黒い線は中央値である。ひげの下部および上部の細い線は、それぞれ10%および90%を示す。外れ値は白丸で示し、2群間のp値が示される。
図7は、マウスでの腫瘍増殖低下を示す図である。A、NT(1−13)−5FdU(1群)、遊離5FdU(2群)、および食塩水(3群)を注射したマウスの腫瘍体積;B、未処置マウスの腫瘍体積(3群、100%とする)とNT(1−13)−5FdUおよび遊離5FdUで処置したマウスの腫瘍体積(1群および2群)との間の差異として算出した腫瘍増殖の阻害、C、腫瘍重量。
四分岐NTの合成を示す図である。 腫瘍細胞系における結合および内在化を示す図である。 HT−29、PC−3、およびPANC−1細胞に対する薬物結合徐放性分岐NTの細胞毒性を示す図である。 HT−29、PC−3、およびPANC−1細胞に対する薬物結合徐放性分岐NTの細胞毒性を示す図である。 HT−29、PC−3、およびPANC−1細胞に対する薬物結合徐放性分岐NTの細胞毒性を示す図である。 HT−29、PC−3、およびPANC−1細胞に対する薬物結合速放性分岐NTの細胞毒性を示す図である。 NT(1−13)4−フルオレセイン)で染色した結腸および膵臓腺癌(K)ならびに対応する健康な組織(H)を示す図である。 箱ひげ図(ボックスプロット、boxplot)である。 マウスでの腫瘍増殖低下を示す図である。
発明の詳細な説明
ペプチド合成
第2アミノ酸がβ−AlaではなくFmoc−PEG−OHである[NT4(8−13)−Fluo]1を除いて、Novasyn TGR樹脂で第1アミノ酸としてFmoc−Lys(Dde)−OHおよび第2アミノ酸としてβ−Alaを用いて、四分岐NT(8−13)−PEG−K(PEG_フルオレセイン)[NT4(8−13)−Fluo]1、NT(8−13)−PEG−クロラムブシル[NT4(8−13)−CLB]2、四分岐NT(8−13)−PEG−5−フルオロデオキシウリジン[NT4(8−13)−5−FdU]3、四分岐NT(8−13)−PEG−6−メルカプトプリン[NT4(8−13)−6−MP]4、四分岐NT(8−13)−PEG−コンブレタスタチン[NT4(8−13)−CBTST]5、四分岐NT(8−13)−PEG−モナストロール[NT4(8−13)−Mon]6、四分岐NT(8−13)−PEG−チラパザミン[NT4(8−13)−TPZ]7、四分岐NT(8−13)−PEG−DOTA)[NT4(8−13)−DOTA]8、ならびに四分岐NT(8−13)−PEG−コンブレタスタチンエーテル[NT4(8−13)−O−CBTST]9、および四分岐NT(8−13)−PEG−モナストロールエーテル[NT4(8−13)−O−Mon]10を合成した(図1)。その後、上記のとおりであるが、最終2つのカップリングステップが側鎖アームで選択的に起こるように、ニューロテンシン配列の最後のアミノ酸としてBoc−Arg(Pbf)−OHを用いて、四量体を構築した。アミノ酸配列が完了したら、Dde保護基をヒドラジンで除去し、中間体をPEGとカップリングする。PEGからFmocを除去した後、リンカーに遊離カルボキシル基を有する機能単位(W)に化合物をカップリングする。
NT4(8−13)−FLUO1、NT4(8−13)−CLB2、NT4(8−13)−TPZ7、NT4(8−13)−DOTA8、ならびにNT4(8−13)−O−CBTST9、およびNT4(8−13)−O−Mon10は、フルオロフォアまたは薬物に存在する遊離カルボキシル基およびペプチドのアミン基に由来するアミド結合を介して分岐担体に結合した(図1)。一方、NT4(8−13)−5−FdU3、NT4(8−13)−CBTST5、およびNT4(8−13)−Mon6は、ペプチド側にアミド結合を提供し、薬物側にエステル結合を提供する二官能リンカーを介して、担体ペプチドに結合した。NT(8−13)4−6−MPは、ペプチド側にアミド結合を提供し、6−MP側にチオ−エン(thio-enoic)結合を提供する二官能リンカーを介して、担体ペプチドに結合した。これら3種の結合配置は、異なる薬物放出パターンを生じさせた、すなわち、NT4(8−13)−FLUO1、NT4(8−13)−CLB2、NT4(8−13)−TPZ7、NT4(8−13)−DOTA8、NT4(8−13)−O−CBTST9、およびNT4(8−13)−O−Mon10は、FLUO、CLB、TPZ、DOTA、CBTST、およびMonをほとんど放出しない。それに対して、NT4(8−13)−5−FdU3、NT4(8−13)−CBTST5、NT4(8−13)−Mon6、およびNT(8−13)4−6−MP4は、FdU、CBTST、Mon、および6−MPを付加物から容易に放出する。
配列pyroELYENKPRRPYIL(配列番号2)を有する四分岐ペプチドを上記のとおり合成した。
配列AcDDHSVA(配列番号4)を有する非関連分岐ペプチドを上記のとおり合成し、コントロールとして用いた。
ペプチド内在化および薬物放出
分岐結合ペプチド1〜10は、分岐ペプチドと機能単位とのカップリングに用いるリンカーによって異なる。リンカーは、本明細書では担体ペプチドから機能単位を放出する能力によって、速放性または徐放性とみなされる。
5FdU、モナストロール、およびコンブレタスタチンの放出
10PANC−1細胞を、37℃において様々な時間間隔で、NT結合分岐ペプチドNT(8−13)4−5−FdU3、NT4(8−13)−CBTST5、NT4(8−13)−O−CBTST9、NT4(8−13)−Mon6、およびNT4(8−13)−O−Mon10(100μM)、ならびに非関連分岐ペプチド(100μM)と共にインキュベートした。細胞を遠心分離し、洗浄し、次いで、凍結融解した後、水中で溶解した。加速電圧20kV、リフレクトロンモードでEttan MALDI−Tof質量分析計を用い、内部標準としてNT(8−13)4を添加した後、上清および溶解細胞を質量分析法によって分析した。
NT4(8−13)−O−CBTST9およびNT4(8−13)−O−Mon10は、細胞培地中で徐々に減少したが、細胞溶解物では増加し、これは1時間後に出現し、インキュベーションから48時間後に最大濃度に達した。非関連四分岐ペプチドは、細胞培地中、48時間後に完全体で見出され、溶解細胞中では検出されなかった。
NT(8−13)4−5−FdUは、細胞溶解物および細胞培地中で徐々に減少した。5FdUに結合した非関連四分岐ペプチド[(AcDDHSVA)4−5FdU]は、4時間、細胞溶解物では見出されず、培地中で完全体のままであった。実際、NT(8−13)4−5−FdUおよび(AcDDHSVA)4−5FdUは、5−FdUの加水分解によって攻撃され、5−FdUがエステルリンカーから放出され、したがってより短い半減期を示す。
NT4(8−13)−CBTST5、NT4(8−13)−Mon6は、エステル結合の加水分解によって、2時間後にCBSTSおよびMONを放出したが、エーテル結合薬物9および10は、上清または溶解物において完全体で見出された。
NT(8−13)4−6−MPからの6−MPの放出
NT(8−13)4−6−MPを、1、5、および15当量のGSHの存在下、リン酸緩衝溶液(pH=7.4)中、37℃でインキュベートした。次いで、粗混合物を様々な時間間隔でHPLCに注入し、6−MPの放出を測定した。NT(8−13)4−6−MPは、1当量のGSHの存在下、135分後に86%の6−MPを放出し、5当量のGSHでは30分後に100%放出した。
その後、官能化分岐ペプチドを速放性または徐放性/非放出性に分類した。NT4(8−13)−Fluo1、NT4(8−13)−CLB2、NT4(8−13)−TPZ7、NT4(8−13)−DOTA8、NT4(8−13)−O−CBTST9、およびNT4(8−13)−O−Mon10は徐放性付加物であり、NT4(8−13)−5−FdU3、NT4(8−13)−CBTST5、NT4(8−13)−Mon6、およびNT4(8−13)−6−MP4は速放性である。
機能単位に結合した分岐NTペプチドのインビトロ活性
ヒト癌細胞系におけるペプチド結合および内在化
ビオチンに結合した四分岐NT(8−13)(NT(8−13)4−PEG−ビオチン)のペプチド結合および内在化を、ヒト結腸腺癌(HT29)、ヒト膵臓癌腫(Panc−1)、およびヒト前立腺癌腫(PC3)細胞系において、共焦点顕微鏡法によって分析した15
本発明において、NT(1−13)4−フルオレセインおよびNT(8−13)4−フルオレセインは、NT受容体を発現する3種の細胞系に特異的に結合することが見出された(図2)。細胞を播種し、24時間増殖させ、TBS中3%BSAを用いて37℃で30分間ブロックし、その後、4倍モル過剰の単量体類似体と比較して、ペプチド(TBS−0.3%BSA中2μM)と共にインキュベートした。プロテアーゼ阻害剤カクテルを、単量体ペプチドによる実験の緩衝液に添加した。細胞を37℃で1、2または4時間、培地で増殖させ、その後、4%ホルマリンで固定し、原形質膜をレクチン−Cy3(TBS−0.3%BSA中0.5μg/ml)で染色し、核を4,6−ジアミジノ−2−フェニルインドール(DAPI)(TBS−1%BSA中1μg/ml)で染色した。共焦点レーザー顕微鏡(Leica TCS SP5)で画像を撮影した。
結合ペプチドの内在化は1時間で完了した。ペプチドは、18時間以内に細胞内で分解した15。細胞結合または内在化速度の差異は、NT(1−13)とNT(8−13)四分岐ペプチドとの間に検出されなかった。単量体NT(1−13)−フルオレセイン(M)は、シグナルを示さなかった。
NT受容体を介して癌細胞系に結合し、細胞内で迅速に内在化され、4時間後に依然として検出可能である、機能単位に結合した四分岐ペプチドの能力は、そのようなペプチドの治療適用例における重要性を示している。
種々の腫瘍細胞系における薬物結合NT4の細胞毒性
臨床の実践に用いられる古典的な化学療法剤は、異なる腫瘍に対して異なる活性を有することがよく知られている。これは、細胞による薬物の取り込みの低下もしくは送出の増大、細胞内部での薬物不活化の増大、またはDNAアルキル化剤によって生成されたDNA損傷の修復の増強を含む様々な機序に起因する、薬物に対する癌細胞の自然の耐性によるものである。
本発明の筆者らによってHT−29で行われた、以前に報告された細胞毒性実験は15、メトトレキサート(MTX)または光感受性物質、塩素e6の四分岐NT(8−13)との結合は、プロドラッグ様分子を生じさせることを実証した。そのような分子は、対応する遊離薬物の機序によって、もはや原形質膜を通って輸送されることはできず、ペプチド−受容体結合によってのみ「活性化」され得、したがって非特異的薬物毒性が大いに低減される。
ペプチド受容体によって仲介される、薬物の細胞内在化の新規な機序の導入により、自然な細胞耐性の機序を回避できる可能性がある。そのため、筆者らは、古典的な腫瘍化学療法に通常用いられるいくつかの異なる分子、メトトレキサート(MTX、クロラムブシル(CLB)、6−メルカプトプリン、および5−フルオロ−2'−デオキシウリジン(5−FdU)、または新興の薬物、コンブレタスタチン(CBTST)16、モナストロール(MON)17、チラパザミン(TPZ)18を選択した。HT−29、PANC−1、およびPC−3腫瘍細胞系において、遊離薬物または四分岐結合として、これらの分子を試験した(図3および4)。詳細には、HT−29、PANC−1、およびPC−3細胞を、96ウェルマイクロプレートにおいて、1ウェル当たり2.5×10の密度で播種した。0.15から30μmol/Lの様々な濃度の遊離またはNT結合薬物を、播種の24時間後に添加した。6日間、培地を交換せずに、細胞を増殖させた。3−(4,5−ジメチルチアゾール−2−イル)−2,5−ジフェニルテトラゾリウムブロミドによって、増殖阻害を評価した。GraphPaD prism3.02ソフトウェアを用い、非線形回帰分析によってEC50値を算出した。得られた最良のEC50値(モル濃度で表す)は以下のとおりであった:HT29においてNT(8−13)4−CLBでは1.9e−006、HT29においてNT(8−13)4−5FdUでは3.3e−007、PC3においてNT(8−13)−TPZでは1.4e−7、PANC−1においてNT(8−13)4−CBTSTでは4.7e−007、およびHT29においてNT(1−13)4−5FdUでは1.1e−007。
すべての薬物結合NT4の細胞毒性を3種の細胞系で試験し、対応する遊離薬物の細胞毒性、および同じ薬物に同様に結合した非関連四分岐ペプチド(U4)の細胞毒性と比較した。
5−FdU、モナストロール、およびCBTSTは、付加物から速く放出された。そこで、細胞を遊離またはNT結合薬物の1時間パルス(pulse)に曝露し、洗浄し、6日間インキュベートするか、または別法としてさらに洗浄することなく、ペプチドと共に6日間インキュベートする実験で、HT−29、PANC−1、およびPC−3において速放性薬物結合四分岐ペプチドの細胞毒性を試験した。さらなる洗浄は、その後の6日間で細胞内に遊離薬物が拡散するのを回避するために行った。
四分岐NT(8−13)との結合は薬物活性を大いに改変し、これはi)薬物の細胞感受性、ii)薬物の作用機序、iii)薬物に対する細胞耐性の機序、iv)結合薬物の膜輸送の効率を含む、細胞および薬物両方の特徴の組合せに起因する可能性がある。
予期されるとおり、遊離薬物の活性は互いに非常に異なり、また細胞系によって非常に異なる(図3および4、左から2番目のパネル)。原理上、四分岐NTとの結合は、結果として以下を生じさせる可能性がある。
・薬物特異性の増大、
・薬物活性の増大、
・特異性および活性両方の増大、または遊離薬物の改善なし。
PC−3におけるMTXおよびCLBのように、一部の例では、分岐NTに結合することによって、薬物に対する自然の細胞耐性を回避し(図3)、細胞を完全に非感受性から十分な応答性に転換することができる。分岐ペプチド担体の確実な利点は、その標的特異性であり、これは非関連分岐ペプチドにカップリングしたとき、3種の細胞系でいずれの薬物も活性が欠如していることで実証される。(図3および4のすべて左から3番目のパネルを参照)。四分岐NT(8−13)−PEG−6−メルカプトプリン[NT4(8−13)−6−MP]4および四分岐NT(8−13)−PEG−モナストロール[NT4(8−13)−Mon]6は、親遊離薬物と比較して、改善が得られなかった。速放性四分岐NTによる結果は、5−FdUおよびCBTSTいずれの場合においても、分岐NT4との結合によって薬物の活性が明らかに増大するため、非常に興味深い(図4パネルFおよびG)。徐放性分子および速放性分子でCBTSTによって得られた結果の比較は、速放性分子が徐放性化合物よりさらに活性であり得ることを示している。
興味深いことに、MTX、CLB、および5−FdUによるPC−3など、ある薬物に影響を受けない細胞は、分岐NTと結合したとき、その薬物に感受性となり得る(図4パネルA、BおよびF)。ペプチド受容体に仲介される機序に転換することによって、膜輸送の機序が変化することで、細胞の外部から内部への薬物輸送が大きく改変され得る。さらに、分岐ペプチドとの結合は、細胞内部から外部への薬物送出の機序も損ない、結合薬物を標的細胞に封入する可能性がある。これは、NT受容体を過剰発現し、古典的な化学療法に応答しない腫瘍の療法に極めて重要である。
フルオロフォア結合NT4を用いる、外科的切除片からのヒト腫瘍サンプルの分析
結腸または膵臓腺癌の療法の可能な標的化剤として、本発明のNT分岐ペプチドを確認するために、健康な組織と比較して、ヒト腫瘍外科的サンプルに対する四分岐NTペプチドの結合を分析し、定量化した。16件の結腸腫瘍および12件の膵臓腫瘍の外科的切除片を採集した。腫瘍サンプルを、腫瘍端から5cm離れたところで得た同じ患者の健康な組織と比較した。同じ生検の一連の切片を、ヘマトキシリン/エオシン(H&E)光学顕微鏡および蛍光共焦点顕微鏡によって分析した。詳細には、サンプルをtissue tekに包埋し、液体窒素中に保管した。2800 Frigocut N(Reichert−Jung、Depew、NY)を用いて得た厚さ10μmの切片を、37℃で30分間乾燥し、室温で15分間、4%ホルマリンで固定し、4℃で12時間、グリシン0.1M中でインキュベートした。FBSを用いて37℃で30分間ブロックし、その後、NT(1−13)4−フルオレセイン(TBS−0.3%BSA中1μg/ml)と共に室温で30分間インキュベートした。各ステップ後、TBSで洗浄した。最後に、切片を4,6−ジアミジノ−2−フェニルインドール(DAPI)(TBS−1%BSA中1μg/ml)と共に5分間インキュベートした。各ステップ後、TBSで洗浄した。非関連フルオレセイン結合四分岐ペプチドを用いて、コントロールを行った。類似体単量体ペプチドを比較のためにアッセイした。ペプチド結合は、フルオレセインでは488nm吸収波長および500〜540発光波長、DAPIでは405吸収波長および420〜460発光波長を用い、共焦点レーザー顕微鏡(Leica TCS SP5)によって分析した。すべての画像は、ImageJソフトウェア(NIH)を用いて処理した。得られた電子データをRGBシステムの緑色範囲のピクセル分布として報告した。
これにより各サンプルに関して、腫瘍組織および健康な組織の免疫蛍光シグナルを、RGBシステムの範囲の平均緑色染色を表す数に翻訳することができた(図5パネルB)。
NT(1−13)4−フルオレセインで処理したとき、結腸および膵臓腺癌両方の腫瘍組織はいずれも、同じ患者の正常組織と比較して、著しく高い蛍光発光を示した(図5パネルA)。NT(1−13)4のいずれの組織サンプルとの結合も、NT(8−13)4の同一サンプルとの結合と同じであった。
16件の結腸癌のうち14件は組織学的に腺癌、2件は腺腫と特徴づけられた。後者は、K/Hランクの最低範囲に相当するK/H値を有した。膵臓のサンプルでは、12件のサンプルのうち11件は腺癌、1件はリンパ腫であり、すなわち、1件は非常に異なる細胞起源を有した。このサンプルは、試験を行ったすべての外科的サンプルのなかで最低のK/Hを有した。結腸または膵臓の腫瘍の病期分類と受容体発現(K/H値)との間に相関は見出されなかった。これは、疾患の初期段階であっても、K組織とH組織との間の差異が統計的に有意(relevant)であることを意味している。これは、腫瘍細胞に独自には発現されず、むしろ腫瘍細胞によって過剰発現される腫瘍マーカーにとって非常に重要なポイントである。そのため、NT受容体は分岐ペプチドによる初期治療の標的として用いられる可能性がある(表1、図6)。
Figure 2012507573
細胞起源が完全に異なるためリンパ腫を除いて、結腸および膵臓癌腫に関して、採集したすべての外科的サンプルの健康組織と腫瘍組織とのペプチド結合における差異の有意性を評価するために、統計的分析を行った。箱ひげ図に示したとおり(図6)、健康な対照物に対して、膵臓および結腸癌ではいずれも著しいシグナルの差異が観察された。健康サンプルと腫瘍サンプルとの比較では、両側検定の有意性水準は膵臓でp<0.01および結腸でp<0.02であった。この結果は、これらのペプチドが健康サンプルと癌サンプルを識別することができ、したがって腫瘍マーカーとして使用できることを意味している。
この結果は、NT分岐ペプチドによる結腸癌腫および膵臓外分泌癌腫の可能な療法にとって非常に有望である。腫瘍生検の画像化は、NTをベースとする標的療法の有効性を治療前に推定することを可能にし得、これは各患者において、腫瘍組織と健康組織で測定された分岐ペプチド結合の差異に基づいて評価することができる。さらに、健康組織と腫瘍組織との間でそのように明確に識別されるシグナルは、分岐NTが結腸および膵臓癌腫の特異的診断において顕著な役割を果たす可能性のあることを示している。
機能単位に結合した分岐NTペプチドのインビボ活性
マウスにおける腫瘍増殖低下
右側腹部にHT29腫瘍を有するヌードマウスに、6回用量のNT(1−13)−5FdUを注射した。化合物NT(1−13)−5FdUは、MTXにカップリングした類似体ペプチドと比較したときのHT29に対するインビトロでの細胞毒性を考慮して、すべてのなかからインビボ実験に選択した。
詳細には、5から6週齢(平均体重20g)のCD−1雌ヌードマウス(Charles River Laboratories,Inc.)の右側腹部に、1×10HT29細胞を皮下注射した。腫瘍が直径3から4mmに達したとき(腫瘍接種から5日後)、マウスを無作為に群に分け(1群当たりマウス4匹)、0.9%NaCl中の以下の溶液500μl:(a)1mg/mL NT(1−13)4−5FdU(3.05μmol/kg);(b)30μg/mL 5FdU(3.05μmol/kg);および(c)0.9%NaClを尾静脈に繰り返し注射した(初回注射後0、30、70、140、190、240時間)。
次式を用い、腫瘍体積をカリパスで毎日測定した:体積=長さ×幅2×π/6。腫瘍接種から21日後、すなわち、最終処置の6日後、マウスを屠殺し、腫瘍を切除し、秤量した。実験は、癌研究で動物を使用するための地方倫理委員会の承認に従って行った。動物の使用に関連する手順は、UKCCCR(1998)United Kingdom Co−ordinating Committee on Cancer Research guidelines for the welfare of animals in experimental neoplasia.2nd ed Br J Cancer77:1〜10を含む、研究目的で用いられる動物を保護するすべての規則に従う。統計的分析は、スチューデントt検定(p<0.05)を用いて行った。最終処置後(240時間)、NT(1−13)−5FdUで処置したマウスの平均腫瘍体積は、遊離5FdUまたは食塩水で処置した動物の平均腫瘍体積の約50%であった(図7A)。最終処置から5日後(360時間)に測定した腫瘍重量は、薬物結合ペプチドで処置したマウスでは、コントロール群より40%少なかった(図7C)。10日の期間に用量3μ/kgで6回投与した遊離5−FdUは、腫瘍増殖を10%だけ阻害した。
参考文献
Figure 2012507573
Figure 2012507573

Claims (15)

  1. 一般式AまたはBを有し、
    Figure 2012507573
    式中、
    n=1〜5であり、
    Figure 2012507573
    (式中、m=9〜12であり、p=1〜5である)
    Figure 2012507573
    (式中、q=1〜5であり、m=9〜12である)
    Figure 2012507573
    であり、Z=NHまたはOHである多量体分子。
  2. ペプチドが、以下のアミノ酸配列:QLYENKPRRPYIL(配列番号1)、pyroELYENKPRRPYIL(配列番号2)、またはRRPYIL(配列番号1のアミノ酸8からアミノ酸13)を含む、請求項1に記載の多量体分子。
  3. 医療に使用するための、請求項1または2に記載の多量体分子。
  4. 抗腫瘍剤としての、請求項1または2に記載の多量体分子。
  5. 前記腫瘍が、結腸、膵臓または前立腺癌腫である、請求項5に記載の多量体分子。
  6. 薬剤を調製するための、請求項1に記載の多量体分子の使用。
  7. 前記薬剤が抗腫瘍活性を有する、請求項6に記載の使用。
  8. 前記腫瘍を診断するための、請求項1に記載の多量体分子の使用。
  9. 前記腫瘍が、結腸、膵臓または前立腺癌腫である、請求項7または8に記載の使用。
  10. 請求項1から5のいずれか一項に記載の多量体分子、または医薬的に許容され有効なその塩、ならびに希釈剤、および/または溶媒、および/または担体、および/または賦形剤を含む医薬組成物。
  11. 請求項1に記載の多量体分子を投与または曝露することを含む、治療方法。
  12. 前記治療が抗腫瘍治療である、請求項11に記載の方法。
  13. 請求項1に記載の多量体分子を投与または曝露することを含む、診断方法。
  14. 前記診断が腫瘍診断である、請求項13に記載の方法。
  15. 前記腫瘍が、結腸、膵臓または前立腺癌腫である、請求項12または14に記載の方法。
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