JP2016527481A5

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Publication number: JP2016527481A5
Application number: JP2016518523A
Authority: JP
Filing date: 2014-06-13
Publication date: 2017-07-20
Anticipated expiration: 2034-06-13

Claims

高分子標的の結合部位に結合するリガンドを最初から設計するか、又は高分子標的の結合部位に対するリガンドの親和力を改善するためにリガンドに対する修飾を識別する方法であって、
ａ）前記標的の結合部位の表面を形成する原子の標的リストを識別するステップと、
ｂ）前記標的リスト中の各原子を、特定のシータ原子種として識別するステップであって、前記原子は以後シータ原子と呼ばれる上記ステップと、
ｃ）生物学的高分子の構造データベースから、非結合性の分子内又は分子間の原子と原子との接触に関する情報を抽出するステップであって、接触している原子の組のうちの第１の原子が、特定のシータ原子種に属し、前記組のうちの対向する第２の原子が、以後イオタ原子と呼ばれる特定のイオタ原子種に属し、前記情報が、前記シータ原子に対する前記イオタ原子の相対的な空間的データ及び／又は文脈データを含み、前記データベースに由来する所与のシータ原子種の複数の接触について収集された前記データは、以後シータ接触セットと呼ばれる上記ステップと、
ｄ）ステップｂ）の標的リストで識別されたシータ原子毎に、ステップｃ）で抽出された対応するシータ接触セットからの所与のイオタ原子種又は事前に決定された関連するイオタ原子種の群に関係するデータを、前記標的の結合部位内又はその周辺に重ね合わせるステップと、
ｅ）前記所与のイオタ原子種又は前記事前に決定された関連するイオタ原子種の群が強い理論傾向を有する結合部位の１つ又は複数の好ましい領域が予測されるように、重ね合わせたデータを統合及び／又はパーシングするステップと、
ｆ）前記候補リガンドを前記結合部位内に概念的に嵌め込んで、前記候補リガンドの１つ又は複数の原子の種類及び位置を前記イオタ原子種毎に予測された好ましい領域と比較することにより、代替的及び／又は追加的な候補リガンド原子と各イオタ原子種の好ましい領域の間で、より多くの交差を生成するような前記候補リガンドに対する修飾を、前記代替的及び／又は追加的な候補リガンド原子に関して識別するステップであって、これにより非修飾候補リガンドと比較して、修飾された前記候補リガンドの前記結合部位に対する親和力の改善をもたらす上記ステップと
を含み、
前記データベース中の各非結合性の分子内又は分子間接触が、タンパク質フォールドの対向する残基の間、又は高分子フォールドの対向するモノマーユニットの間、又は２つの相互作用する高分子パートナーの間の接触として定義され、具体的には前記フォールドの一方の側にあるシータ原子又は第１の相互作用するパートナーと、反対側のイオタ原子又は第２の相互作用するパートナーとの間に位置し、ここで下記の条件：
ｓ−Ｒｗ≦ｔ、式中ｓは前記接触の２原子間の間隔であり、Ｒｗは前記接触の２原子のファンデルワールス半径の合計であり、ｔは事前に決定された閾値距離である
が満たされる事例において、
前記シータ原子種が、所与のシータ原子をイオタ原子として含む接触に関するデータを除いて、所与のシータ原子種についてステップｃ）で抽出されたシータ接触セットのデータと、任意のその他のシータ原子種についてステップｃ）で抽出された任意のその他のシータ接触セットのデータとの間で交差が存在しないように、ステップｂ）で一義的に識別される、上記方法。
前記シータ原子種及び前記イオタ原子が、
タンパク質の２０種の天然アミノ酸中に存在する１６７個の非水素原子、
デオキシリボ核酸ポリマー（ＤＮＡ）の４種のヌクレオチド中に存在する８２個の非水素原子、
メチル化されたＤＮＡヌクレオチド、シチジンホスフェート、及びアデノシンホスフェート中に存在する４２個の非水素原子、
リボ核酸ポリマー（ＲＮＡ）の４種のヌクレオチドホスフェート中に存在する８５個の非水素原子、
ＲＮＡの２−Ｏ’−メチル化リボースヌクレオチドホスフェート中に存在する８９個の非水素原子、
最も一般的な、転写後塩基修飾されたＲＮＡ中に存在する４００個を超える非水素原子
のうち一つのみとして各々識別される、請求項１に記載の方法。
ステップ（ｃ）で抽出された前記文脈データが、シータ接触セット中の各接触の組について局所的環境に関する文脈情報を含有し、前記文脈情報には、二次構造、前記接触の組を構成するアミノ酸の種類又はその他のモノマーの種類、前記接触のいずれか一方の側にあるポリマー鎖内の隣接するモノマーユニット及び／又はそのローカルな幾何学的配置、前記接触のいずれか一方の側にあるポリペプチド鎖内の隣接アミノ酸、前記隣接するモノマーユニット又はアミノ酸のローカルな幾何学的配置、シータ原子の温度因子、イオタ原子の温度因子、シータ原子の接近可能な表面積、イオタ原子の接近可能な表面積、特定のシータ原子に関する異なるイオタ原子の接触数、及びシータ原子と同一のモノマーユニット上にあるその他のシータ原子の数のうちの１つ又は複数が、任意の組み合わせで含まれる、請求項１又は２に記載の方法。
ステップ（ｆ）が、前記候補リガンドの１つ又は複数の原子と、前記結合部位内のイオタ原子種又は事前に決定された関連するイオタ原子種の群に関する予測された好ましい領域（単数又は複数）との間の重複度を増加させるような、前記候補リガンドの修飾を識別するステップを含む、請求項１から３までのいずれか一項に記載の方法。
前記候補リガンドに対する複数の修飾が、ステップ（ｆ）で識別され、前記方法が、１）前記代替的及び／又は追加的候補リガンド原子と各イオタ原子種の好ましい領域との間の交差の程度が、非修飾候補リガンドと比較してそれよりも大きいこと、並びに２）１つ又は複数の因子が修飾された前記候補リガンドが前記結合部位に結合することにより形成された複合体の総エネルギーに寄付する程度が、非修飾候補リガンドが結合した場合と比較してそれよりも減少することのうちの１つ又は両方に基づき、識別された修飾のサブセットを選択するステップを更に含む、請求項１から４までのいずれか一項に記載の方法。
前記リガンドが、タンパク質であるか、或いは前記リガンドが、抗体である、請求項１から５までのいずれか一項に記載の方法。
ステップ（ｆ）が、前記標的の結合部位と直接接触する、又は前記標的の結合部位近傍にある前記リガンドの１つ又は複数のアミノ酸残基のそれぞれを、他の１９種の天然アミノ酸から選択された１つ又は複数の代替的残基のそれぞれと置換するステップであって、各置換は残基置換と呼ばれる上記ステップを含み、
置換残基と前記リガンド又は標的の隣接原子との間に干渉を引き起こさない残基置換毎に、前記置換残基の各原子の種類及び位置を、各イオタ原子種の好ましい領域と比較して、前記置換残基がオリジナルの残基の原子より多くの交差を生成するかどうか識別する、請求項６に記載の方法。
オリジナルの残基の原子より多くの交差を生成するものとして識別される残基置換のリストをアウトプットするステップと、
リスト化された残基置換毎に、前記候補リガンドの突然変異を用いて、前記残基置換が組み込まれた修飾リガンドを生成するステップと、
どの残基置換が事前に決定された閾値を上回る親和力の改善を引き起こすか判定するために、前記標的の結合部位に対する各修飾リガンドの親和力を試験するステップと
を更に含む、請求項７に記載の方法。
請求項１から８までのいずれか一項に記載の方法を、コンピューターに実施させるためのコンピューター読み取り可能なインストラクションを含むコンピューター読み取り可能なメディア又はシグナル。
請求項１から８までのいずれか一項に記載の方法に基づき、治療リガンドを設計するステップと、
そのように設計された治療リガンドを製造するステップと
を含む、治療リガンドの製造方法。
請求項１０に記載の方法で製造された治療リガンド。
高分子標的の結合部位に結合するリガンドを最初から設計するか、又は高分子標的の結合部位に対するリガンドの親和力を改善するためにリガンドに対する修飾を識別する方法において用いるために、データベースを作成する方法であって、
タンパク質又は高分子のシータ原子と呼ばれる第１の原子と、イオタ原子と呼ばれる第２の原子との間で非結合性の分子内接触が生ずる事例を識別するために、複数のタンパク質又はその他の生物学的高分子それぞれに存在する原子の相対的な位置を分析するステップと、
識別された接触毎に、シータ原子の種類、イオタ原子の種類、及びシータ原子に対するイオタ原子の相対的位置を特定するデータベースを作成するステップと
を含み、
非結合性の分子内接触が、下記の条件：
ｓ−Ｒｗ≦ｔ、式中ｓはシータ原子とイオタ原子との間の間隔であり、Ｒｗはシータ原子とイオタ原子のファンデルワールス半径の合計であり、ｔは事前に決定された閾値距離で、一般的に２．５オングストローム、好ましくは０．８オングストロームであること、並びに
タンパク質の場合、シータ原子及びイオタ原子は、直鎖状のポリペプチド上の互いに少なくとも４残基分離したアミノ酸残基上にあるか、又は別のポリペプチド鎖上にあること
を満たすものとして定義される、上記方法。
高分子標的の結合部位に結合するリガンドを最初から設計するか、又は高分子標的の結合部位に対するリガンドの親和力を改善するためにリガンドに対する修飾を識別する方法において用いるために、データベースを作成する方法であって、
タンパク質又は高分子のシータ原子と呼ばれる第１の原子と、イオタ原子と呼ばれる第２の原子との間で非結合性の分子内接触が生ずる事例を識別するために、複数のタンパク質又はその他の生物学的高分子それぞれに存在する原子の相対的な位置を分析するステップと、
識別された接触毎に、シータ原子の種類、イオタ原子の種類、及びシータ原子に対するイオタ原子の相対的位置を特定するデータベースを作成するステップと
を含み、
非結合性の分子内接触が、下記の条件：
ｓ−Ｒｗ≦ｔ、式中ｓはシータ原子とイオタ原子との間の間隔であり、Ｒｗはシータ原子とイオタ原子のファンデルワールス半径の合計であり、ｔは事前に決定された閾値距離で、一般的に２．５オングストローム、好ましくは０．８オングストロームであること
を満たす事例として定義され、
前記方法が、データベースを細分化して識別された接触の群を形成するステップであって、前記識別された接触の群において、シータ原子が、タンパク質の２０種の天然アミノ酸中に存在する１６７個の非水素原子のうち一つのみであり、イオタ原子が、タンパク質の２０種の天然アミノ酸中に存在する１６７個の非水素原子を化学的類似性に基づき群に分類することより取得された複数の非重複群のうち一つのみの群に含まれる上記ステップを含む、上記方法。
請求項１２又は１３の方法で作成されたデータベースを保管する、コンピューター読み取り可能なメディア。
請求項１から８までのいずれか一項に記載の方法、又は請求項１２又は１３の方法で編纂されたデータベースを用いる方法であって、所与の抗体−抗原複合体について、抗原に対する抗体のより高い結合親和力を生成することが、抗体結合部位内又はその周辺のアミノ酸残基に対する特異的突然変異において予測される、上記方法。