JP2016514110A - 生理活性ポリペプチド結合体の高収率生産のための改善された製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の目的は、生理活性ポリペプチド、非ペプチド性重合体リンカーおよび免疫グロブリン定常領域が共有結合により連結された結合体の製造時、製造収率が低いという問題点を改善する効率的な製造方法を提供することにある。
好ましくは、前記工程(1)の後に、反応混合物から生理活性ポリペプチド−非ペプチド性重合体の連結体または免疫グロブリン定常領域−非ペプチド性重合体の連結体を分離する工程をさらに含むことができる。
好ましくは、前記塩は、0.1〜3.0Mの最終濃度で添加することができる。
好ましくは、前記塩が塩化ナトリウムである場合3.0M未満、酢酸ナトリウムである場合2.5M未満、硫酸ナトリウムである場合0.7M未満、リン酸ナトリウムである場合0.8M未満、または塩化カリウムである場合1.0M以下の最終濃度で添加することができる。
好ましくは、前記工程(2)の反応温度は、0〜25℃であってもよい。
好ましくは、前記非ペプチド性重合体は、一つ以上のアルデヒド誘導体を官能基として有する場合、反応混合物に、さらに還元剤を1〜100mMの最終濃度で含むことができる。
好ましくは、前記工程(1)で非ペプチド性重合体を生理活性ポリペプチドと反応させ、工程(2)で工程(1)の反応混合物を免疫グロブリン定常領域と反応させることができる。
好ましくは、前記非ペプチド性重合体は、分子量が1〜100kDaの範囲のものであってもよい。
好ましくは、前記免疫グロブリン定常領域は、CH1、CH2、CH3、およびCH4ドメインからなる群から選択される1個〜4個のドメインからなるものであってもよい。
好ましくは、免疫グロブリン定常領域はIgG、IgA、IgD、IgE、IgM、それらの組み合わせ(combination)およびこれらのハイブリッド(hybrid)による定常領域からなる群から選択されるものであってもよい。
より好ましくは、前記免疫グロブリン定常領域は、ヒト非グリコシル化IgG4 Fc領域であってもよい。
好ましくは、工程(1)は、pH5.0〜6.5の条件で生理活性ポリペプチドと非ペプチド性重合体を1:1〜1:20のモル比で反応させる工程であり、工程(2)は、塩の存在下で、pH6.0〜8.5の条件で前記工程(1)の反応混合物を免疫グロブリン定常領域と1:0.5〜1:10のモル比で反応させる工程であり、前記塩は、塩化ナトリウムである場合3.0M未満、酢酸ナトリウムである場合2.5M未満、硫酸ナトリウムの場合は0.7M未満、リン酸ナトリウムである場合0.8M未満、または塩化カリウムである場合1.0M以下の最終濃度で添加したものであってもよい。
好ましくは、前記非ペプチド性重合体は、生理活性ポリペプチドのアミノ酸残基側鎖のアミン基またはチオール基とペプチド、ヘミチオアセタール(hemithioacetal)、イミン(imine)またはチオジオキソピロリジニル(thiodioxopyrrolidinyl)結合を形成することができる。
従来、タンパク質持続型製剤を製造するためにPEGを結合させることは、タンパク質の安定性は高めることができるという長所があるが、PEGの分子量が増加するほど、タンパク質との反応性が低くなり、収率が減少するという問題がある。製造の収率は、製造コストとそれに伴う産業性と密接な関係があるので、収率を向上させることは非常に重要である。アルデヒド官能基を含むPEGは、ポリペプチドのN末端アミン基またはLys残基R基のアミン基に結合することができ、PEGとタンパク質のモル比、反応溶液の濃度、時間、pH、温度などを調節することにより、ペグ化(PEGylation)反応収率が変化しうる。
本発明における塩とは、同数(電子価を考慮)の陰イオンと陽イオンが電気的に結合して中性の有効荷電を有するイオン性物質であって、水溶液上でそれぞれ陽イオンと陰イオンに解離する化合物を意味し、本発明の目的上、非ペプチド性重合体と生理活性ポリペプチドの連結体または、非ペプチド性重合体と免疫グロブリン定常領域の連結体が、れぞれ免疫グロブリン定常領域または生理活性ポリペプチドと共有結合されるようにするために、反応溶液に含ませることができる。一般に、塩を形成する陽イオンは、アンモニウム(NH4 +)、カルシウム(Ca2 +)、鉄(Fe2 +またはFe3 +)、マグネシウム(Mg2 +)、カリウム(K+)、ピリジニウム(C5H5NH+)、第4級アンモニウム(NR4 +)またはナトリウム(Na+)であってもよく、陰イオンは、 アセテート(CH3COO−)、カーボネート(CO3 2−)、クロリド(Cl−)、クエン酸塩(HOC(COO−)(CH2COO−)2)、シアン化物(CN−)、硝酸塩(NO3 −)、亜硝酸塩(NO2 −)、リン酸塩(PO4 3−)または硫酸塩(SO4 2−)であってもよい。前記塩は、前述の陽イオン種と陰イオンの組み合わせで形成されるものであってもよい。前記塩は、当業界において通常に使用される塩をいずれも使用することができ、これに限定されるものではないが、好ましくは、塩化ナトリウム、酢酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、炭酸ナトリウム、シアン化ナトリウム、クエン酸ナトリウム、硝酸ナトリウム、塩化カリウム、酢酸カリウム、硫酸カリウム、リン酸カリウム、炭酸カリウム、シアン化カリウム、クエン酸カリウム、硝酸カリウム、塩化マグネシウム、酢酸マグネシウム、硫酸マグネシウム、リン酸マグネシウム、炭酸マグネシウム、シアン化マグネシウム、クエン酸マグネシウム、硝酸マグネシウム、塩化アンモニウム、酢酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、リン酸アンモニウム、炭酸アンモニウム、シアン化アンモニウム、クエン酸アンモニウム、硝酸アンモニウム、塩化カルシウム、酢酸カルシウム、硫酸カルシウム、リン酸カルシウム、炭酸カルシウム、シアン化カルシウム、クエン酸カルシウムまたは硝酸カルシウムであってもよい。より好ましくは、塩化ナトリウム、酢酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、または塩化カリウムであってもよい。前記塩は、生理活性ポリペプチドの種類と反応溶媒に応じて適合した塩を自由に選択することができる。
本発明における還元剤とは、非ペプチド性重合体の官能基であるアルデヒドとポリペプチド(生理活性ポリペプチド、免疫グロブリン定常領域)のアミン基が結合して生成される可逆的イミンの二重結合を還元させることによって共有結合を生成させうる、当該分野において公知の全ての還元剤を意味し、本発明の目的上、非ペプチド性重合体が生理活性ポリペプチドまたは免疫グロブリン定常領域と共有結合することができるように、反応溶液に含むことができる。前記還元剤は、当業界において通常に用いられる還元剤を全て使用することができ、これに限定されないが、好ましくは、シアノ水素化ホウ素ナトリウム(Sodium cyanoborohydride)、ボラン−ピリジンコンプレックス(Borane pyridine complex)、水素化ホウ素ナトリウム(Sodium borohydride)、ボラン−ジメチルアミンコンプレックス(Borane dimethylamine complex)、ボラン−トリメチルアミンコンプレックス(Borane trimethylamine complex)またはトリアセトキシ水素化ホウ素ナトリウム(Sodium triacetoxyborohydride)であってもよい。前記還元剤は、生理活性ポリペプチドまたは免疫グロブリン定常領域の種類と反応溶媒に応じて適合した還元剤を自由に選択することができる。
Gly−Ile−Val−Glu−Gln−Cys−Cys−Thr−Ser−Ile−Cys−Ser−Leu−Tyr−Gln−Leu−Glu−Asn−Tyr−Cys−Asn(配列番号1)
−ベータチェーン:
Phe−Val−Asn−Gln−His−Leu−Cys−Gly−Ser−His−Leu−Val−Glu−Ala−Leu−Tyr−Leu−Val−Cys−Gly−Glu−Arg−Gly−Phe−Phe−Tyr−Thr−Pro−Lys−Thr(配列番号2)
インスリンアゴニストは、インスリンの構造に関係なく、インスリンの生体内受容体に結合し、インスリンと同一の生物学的活性を示す物質を意味する。
また、インスリンアゴニスト、誘導体、断片、および変異体においてそれぞれ使用された製造方法は、独立して使用することができ、組み合わせも可能である。たとえば、本発明のインスリンペプチドは、天然型インスリンとアミノ酸配列が一つ以上異なり、N末端アミノ酸残基が脱アミノ化され、体内で血糖調節の機能を有するペプチドも含まれる。
実施例1:インスリンのペグ化(PEGylation)反応およびモノペグ化したインスリンの精製
インスリン粉末を10mM HClに溶解した後、3.4K propion−ALD2 PEG(両末端にそれぞれプロピオンアルデヒド基を1つずつ有しているPEG、韓国IDB社)を、インスリンベータチェーンのN末端にペグ化させるために、インスリン:PEGのモル比を1:4で、インスリン濃度を5mg/mlで4℃にて約2時間反応させた。この時、反応は50mMのクエン酸ナトリウム pH6.0、45%のイソプロパノールで行われ、3.0mMの濃度のシアノ水素化ホウ素ナトリウム還元剤を添加して反応させた。反応液は、クエン酸ナトリウム(pH3.0)、45%のEtOHが含まれたバッファーとKClの濃度勾配を利用したSP−HP(GE Healthcare)カラムを使用して精製した。
インスリン−PEG−免疫グロブリンFc断片結合体を製造するために、実施例1の方法を用いて得たモノペグ化した(mono−PEGylated)インスリンと免疫グロブリンFc断片のモル比が1:1.2となるようにし、全体のタンパク質濃度を20mg/mlとし、25℃で13時間反応させた。この時、反応液は、100mMのHEPES、22mMのリン酸カリウム、10%のエタノール、pH 8.2であり、還元剤として20mMのシアノ水素化ホウ素ナトリウムを添加した。
塩化ナトリウムの添加がカップリング反応の収率に及ぼす影響を観察するために、実施例1の方法を用いて得たモノペグ化したインスリンと免疫グロブリンFc断片のモル比が1:1.2となるようにし、全体のタンパク質濃度を20mg/mlとし、25℃で13時間反応させた。この時、反応液は、100mMのHEPES、22mMのリン酸カリウム、10%のエタノール、pH8.2であり、最終濃度0.5〜3.0Mになるように塩化ナトリウムを添加した。また、還元剤として20mMのシアノ水素化ホウ素ナトリウムを添加した。
酢酸ナトリウムの添加がカップリング反応収率に及ぼす影響を観察するために、実施例1の方法を用いて得たモノペグ化したインスリンと免疫グロブリンFc断片のモル比が1:1.2となるようにし、全体のタンパク質濃度を20mg/mlとし、25℃で13時間反応させた。この時、反応液は、100mMのHEPES、22mMのリン酸カリウム、10%のエタノール、pH8.2であり、最終濃度1.5〜3.0Mになるようにナトリウム酢酸を添加した。また、還元剤として20mMのシアノ水素化ホウ素ナトリウムを添加した。
硫酸ナトリウムの添加がカップリング反応収率に及ぼす影響を観察するために、実施例1の方法を用いて得たモノペグ化したインスリンと免疫グロブリンFc断片のモル比が1:1.2となるようにし、全体のタンパク質濃度を20mg/mlとし、25℃で13時間反応させた。この時、反応液は、100mMのHEPES、22mMのリン酸カリウム、10%のエタノール、pH8.2であり、最終濃度0.4〜0.7Mになるように硫酸ナトリウムを添加した。また、還元剤として20mMのシアノ水素化ホウ素ナトリウムを添加した。
リン酸ナトリウムの添加が、カップリング反応収率に及ぼす影響を観察するために、実施例1の方法を用いて得たモノペグ化したインスリンと免疫グロブリンFc断片のモル比が1:1.2となるようにし、全体のタンパク質濃度を20mg/mlとし、25℃で13時間反応させた。この時、反応液は、100mMのHEPES、22mMのリン酸カリウム、10%のエタノール、pH8.2であり、最終濃度0.4〜0.8Mになるようにリン酸ナトリウムを添加した。また、還元剤として20mMのシアノ水素化ホウ素ナトリウムを添加した。
塩化カリウムの添加がカップリング反応収率に及ぼす影響を観察するために、実施例1の方法を用いて得たモノペグ化したインスリンと免疫グロブリンFc断片のモル比が1:1.2となるようにし、全体のタンパク質濃度を20mg/mlとし、25℃で13時間反応させた。この時、反応液は、100mMのHEPES、22mMのカリウムリン酸、10%のエタノール、pH8.2であり、最終濃度0.5〜1.0Mになるように塩化カリウムを添加した。また、還元剤として20mMのシアノ水素化ホウ素ナトリウムを添加した。
Claims (30)
- (1)非ペプチド性重合体を、生理活性ポリペプチドまたは免疫グロブリン定常領域のいずれか一方と反応させる工程と、
(2)塩の存在下で、前記工程(1)の反応混合物を、生理活性ポリペプチドまたは免疫グロブリン定常領域のいずれか他方と反応させる工程を含む、生理活性ポリペプチド−非ペプチド性重合体−免疫グロブリン定常領域結合体の製造方法。 - 前記非ペプチド性重合体が、両末端にそれぞれ独立してアルデヒド誘導体、マレイミド誘導体およびスクシンイミド誘導体からなる群から選択される官能基を有するものである、請求項1に記載の製造方法。
- 非ペプチド性重合体が、前記両末端の官能基を介して、生理活性ポリペプチドおよび免疫グロブリン定常領域とそれぞれ共有結合で連結されるものである、請求項2に記載の製造方法。
- 前記工程(1)の後、反応混合物から生理活性ポリペプチド−非ペプチド性重合体の連結体または免疫グロブリン定常領域−非ペプチド性重合体の連結体を分離する工程をさらに含む、請求項1に記載の製造方法。
- 前記塩は、塩化ナトリウム(sodium chloride)、酢酸ナトリウム(sodium acetate)、硫酸ナトリウム(sodium sulfate)、リン酸ナトリウム(sodium phosphate)、炭酸ナトリウム(sodium carbonate)、シアン化ナトリウム(sodium cyanide)、クエン酸ナトリウム(sodium citrate)、硝酸ナトリウム(sodium nitrate)、塩化カリウム(potassium chloride)、酢酸カリウム(potassium acetate)、硫酸カリウム(potassium sulfate)、リン酸カリウム(potassium phosphate)、炭酸カリウム(potassium carbonate)、シアン化カリウム(potassium cyanide)、クエン酸カリウム(potassium citrate)、硝酸カリウム(potassium nitrate)、塩化マグネシウム(magnesium chloride)、酢酸マグネシウム(magnesium acetate)、硫酸マグネシウム(magnesium sulfate)、リン酸マグネシウム(magnesium phosphate)、炭酸マグネシウム(magnesium carbonate)、シアン化マグネシウム(magnesium cyanide)、クエン酸マグネシウム(magnesium citrate)、硝酸マグネシウム(magnesium nitrate)、塩化アンモニウム(ammonium chloride)、酢酸アンモニウム(ammonium acetate)、硫酸アンモニウム(ammonium sulfate)、リン酸アンモニウム(ammonium phosphate)、炭酸アンモニウム(ammonium carbonate)、シアン化アンモニウム(ammonium cyanide)、クエン酸アンモニウム(ammonium citrate)、硝酸アンモニウム(ammonium nitrate)、塩化カルシウム(calcium chloride)、酢酸カルシウム(calcium acetate)、硫酸カルシウム(calcium sulfate)、リン酸カルシウム(calcium phosphate)、炭酸カルシウム(calcium carbonate)、シアン化カルシウム(calcium cyanide)、クエン酸カルシウム(calcium citrate)または硝酸カルシウム(calcium nitrate)からなる群から選択されるものである、請求項1に記載の製造方法。
- 前記塩が、塩化ナトリウム、酢酸ナトリウム、硫酸ナトリウム、リン酸ナトリウム、および塩化カリウムからなる群から選択されるものである、請求項5に記載の製造方法。
- 前記塩が、0.1〜3.0Mの最終濃度で添加されるものである、請求項1に記載の製造方法。
- 前記塩が、0.3〜2.5Mの最終濃度で添加されるものである、請求項7に記載の製造方法。
- 前記塩が、塩化ナトリウムである場合3.0M未満、酢酸ナトリウムである場合2.5M未満、硫酸ナトリウムの場合0.7M未満、リン酸ナトリウムである場合0.8M未満、または塩化カリウムである場合1.0M以下の最終濃度で添加されるものである、請求項6に記載の製造方法。
- 前記工程(2)の反応時間が4〜18時間である、請求項1に記載の製造方法。
- 前記工程(2)の反応温度が、0〜25℃である請求項1に記載の製造方法。
- 前記非ペプチド性重合体が、1つ以上のアルデヒド誘導体を官能基として有する場合、反応混合物に、さらに還元剤を1〜100mMの最終濃度で含むものである、請求項2に記載の製造方法。
- 工程(1)はpH5.0〜6.5で、工程(2)はpH6.0〜8.5の条件で行われるものである、請求項1に記載の製造方法。
- 工程(1)において、非ペプチド性重合体を生理活性ポリペプチドと反応させ、
工程(2)において、工程(1)の反応混合物を免疫グロブリン定常領域と反応させるものである、請求項1に記載の製造方法。 - 工程(1)が、生理活性ポリペプチドと非ペプチド性重合体を1:1〜1:20のモル比で反応させ、
工程(2)が、工程(1)の生成物と免疫グロブリン定常領域を1:0.5〜1:10のモル比で反応させるものである、請求項14に記載の製造方法。 - 工程(2)が、塩化ナトリウムである場合3.0M未満、酢酸ナトリウムである場合2.5M未満、硫酸ナトリウムの場合0.7M未満、リン酸ナトリウムである場合0.8M未満、または塩化カリウムである場合1.0M以下の最終濃度で添加して行われるものである、請求項15に記載の製造方法。
- 前記非ペプチド性重合体の反応が、それぞれ生理活性ポリペプチドおよび免疫グロブリン定常領域のN末端アミン基またはLys残基側鎖のアミン基と結合されるものである、請求項1に記載の製造方法。
- 前記非ペプチド性重合体が、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、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、ポリオキシエチル化ポリオール、ポリビニルアルコール、ポリサッカライド、デキストラン、ポリビニルエチルエーテル、ポリ乳酸(polylactic acid、PLA)、ポリ乳酸−グリコール酸(polylactic−glycolic acid、PLGA)、脂質重合体、キチン、ヒアルロン酸、およびこれらの組み合わせからなる群から選択されるものである、請求項1に記載の製造方法。
- 前記非ペプチド性重合体がポリエチレングリコールである、請求項1に記載の製造方法。
- 前記非ペプチド性重合体が、分子量1〜100kDaの範囲のものである、請求項1に記載の製造方法。
- 前記免疫グロブリン定常領域が、非グリコシル化されることを特徴とする、請求項1に記載の製造方法。
- 前記免疫グロブリン定常領域が、CH1、CH2、CH3、およびCH4ドメインからなる群から選択される1個〜4個のドメインからなるものである、請求項1に記載の製造方法。
- 前記免疫グロブリン定常領域が、ヒンジ領域をさらに含むものである、請求項1に記載の製造方法。
- 免疫グロブリン定常領域が、IgG、IgA、IgD、IgE、IgM、それらの組み合わせ(combination)およびこれらのハイブリッド(hybrid)による定常領域からなる群から選択されるものである、請求項1に記載の製造方法。
- 前記免疫グロブリン定常領域は、IgG1、IgG2、IgG3、IgG4、これらの組み合わせおよびこれらのハイブリッドの定常領域からなる群から選択されるものである、請求項1に記載の製造方法。
- 前記免疫グロブリン定常領域がIgG4 Fc領域である、請求項25に記載の製造方法。
- 前記免疫グロブリン定常領域がヒト非グリコシル化IgG4 Fc領域である、請求項26に記載の製造方法。
- 前記生理活性ポリペプチドが、ヒト成長ホルモン、成長ホルモン放出ホルモン、成長ホルモン放出ペプチド、インターフェロン、インターフェロン受容体、コロニー刺激因子、グルカゴン−様ペプチド(GLP−1など)、オキシントモジュリン、Gタンパク質共役受容体(Gprotein−coupled receptor)、インターロイキン、インターロイキン受容体、酵素類、インターロイキン結合タンパク質、サイトカイン結合タンパク質、マクロファージ活性因子、マクロファージペプチド、B細胞因子、T細胞因子、プロテインA、アレルギー抑制因子、細胞壊死糖タンパク質、免疫毒素、リンホトキシン、腫瘍壊死因子、腫瘍抑制因子、転移成長因子、アルファ−1アンチトリプシン、アルブミン、α−ラクトアルブミン、アポリポタンパク質−E、赤血球生成因子、高グリコシル化赤血球生成因子、アンジオポエチン類、ヘモグロビン、トロンビン、トロンビン受容体活性ペプチド、トロンボモジュリン、血液凝固第VII因子、第VIIa因子、第VIII因子、第IX因子、および第XIII因子、プラスミノーゲン活性因子、フィブリン結合ペプチド、ウロキナーゼ、ストレプトキナーゼ、ヒルジン、プロテインC、C−反応性蛋白質、レニン阻害剤、コラゲナーゼ阻害剤、スーパーオキシドディスムターゼ、レプチン、血小板由来成長因子、上皮細胞成長因子、表皮細胞成長因子、アンジオスタチン、アンジオテンシン、骨形成成長因子、骨形成促進タンパク質、カルシトニン、インスリン、アトリオペプチン、軟骨誘導因子、エルカトニン、結合組織活性因子、組織因子経路阻害剤、濾胞刺激ホルモン、黄体形成ホルモン、黄体形成ホルモン放出ホルモン、神経成長因子、副甲状腺ホルモン、リラキシン、セクレチン、ソマトメジン、インスリン類似成長因子、副腎皮質ホルモン、グルカゴン、コレシストキニン、膵臓ポリペプチド、ガストリン放出ペプチド、コルチコトロピン放出因子、甲状腺刺激ホルモン、オートタキシン、ラクトフェリン、ミオスタチン、細胞表面抗原、ウイルス由来ワクチン抗原、モノクローナル抗体、ポリクローナル抗体と抗体断片からなる群から選択されるものである、請求項1に記載の製造方法。
- 前記生理活性ポリペプチドがインスリンである、請求項28に記載の製造方法。
- 工程(1)が、pH5.0〜6.5の条件にて、生理活性ポリペプチドと非ペプチド性重合体とを1:1〜1:20のモル比で反応させる工程であり、工程(2)が、塩の存在下で、pH6.0〜8.5の条件にて、前記工程(1)の反応混合物と免疫グロブリン定常領域とを1:0.5〜1:10のモル比で反応させる工程であり、前記塩が、塩化ナトリウムである場合3.0M未満、酢酸ナトリウムである場合2.5M未満、硫酸ナトリウムの場合0.7M未満、リン酸ナトリウムである場合0.8M未満、または塩化カリウムである場合1.0M以下の最終濃度で添加されるものである、請求項1に記載の製造方法。
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