JP2016538877A - 修飾糖タンパク質、タンパク質コンジュゲート及びそれらの調製方法 - Google Patents

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Abstract

本発明は、式(105)又は(106)による、任意選択でフコシル化されているグリカンを含む糖タンパク質であって、Su(A)xが1個又は複数の官能基Aを含む修飾糖部分である、糖タンパク質に関する。官能基Aは、チオール基、ハロゲン、スルホニルオキシ基、ハロゲン化アセトアミド基、メルカプトアセトアミド基及びスルホン化ヒドロキシアセトアミド基からなる群から独立して選択される。本発明はまた、本発明による糖タンパク質が対象の分子にコンジュゲートされている、糖タンパク質コンジュゲートに関する。前記対象の分子は、例えば、活性物質とすることができる。本発明はさらに、修飾糖タンパク質の調製方法、及び糖タンパク質コンジュゲートの調製方法に関する。本発明は、特に、修飾抗体、抗体コンジュゲート、抗体−薬物コンジュゲート、及びそれらの調製方法に関する。[化1]【選択図】図12

Description

発明の技術分野
本発明は、修飾糖タンパク質、特に、修飾糖部分を含む糖タンパク質に関する。本発明はまた、本発明による糖タンパク質が対象の分子にコンジュゲートされている、糖タンパク質コンジュゲートに関する。前記対象の分子は、例えば、活性物質とすることができる。本発明はさらに、修飾糖タンパク質の調製方法、及び糖タンパク質コンジュゲートの調製方法に関する。本発明は、特に、修飾抗体、抗体コンジュゲート、抗体−薬物コンジュゲート、及びそれらの調製方法に関する。
発明の背景
タンパク質コンジュゲート、すなわちリンカーを介して対象の分子にコンジュゲートされているタンパク質は、当技術分野において公知である。例えば、蛍光標識は、インビトロ及びインビボでの可視化の強力な技法であり、タンパク質の共有結合による固定化は、産業用途にとって有用な戦略であり、タンパク質のPEG化は、かなり増強された循環時間をもたらす。加えて、対象分子が薬物、例えば、細胞毒性化学物質である、抗体コンジュゲートに大きな関心がよせられている。抗体−薬物−コンジュゲートは当技術分野において公知であり、合成リンカーを介して細胞毒性化学物質に共有結合している、組換え抗体からなる。従来技術から公知のタンパク質コンジュゲートは、それぞれアシル化又はアルキル化により、官能基のアミノ酸であるリシン又はシステインの側鎖へのコンジュゲーションによって一般に調製される。
リシンの場合、コンジュゲーションは、立体的に最も高い接近性、最も低いpKa又はそれらの組合せを有するリシン側鎖において優先的に行われる。この方法の欠点は、コンジュゲーションの部位の制御が低いことである。
部位特異性のよりよい制御は、通常、典型的なタンパク質において遊離システインが全く又はほとんど存在しないという事実に基づいて、システインをアルキル化することによって得られ、これにより、還元形態で既に存在しているか、又はタンパク質へと選択的に操作されているシステインしかアルキル化しないという選択肢が提供される。或いは、システインは、(一部の)還元工程により選択的に遊離され得る。例えば、還元による選択的なシステイン遊離は、還元剤(例えば、TCEP又はDTT)によりタンパク質を処理することによって通常、行われ、ジスルフィド結合は2つの遊離チオールに変換される。次に、遊離したチオールは、迅速に且つ高い選択性で一般に進行するマレイミド化学に通常、基づいて、求電子試薬によりアルキル化され得るか、又はシステインに対して強力な優先性をやはり示すが、リシン側鎖との副反応に直面し得る、ハロアセトアミドによりアルキル化され得る。
最近の報告(参照により本明細書に組み込まれている、N.M.Okeleyら、Bioconj.Chem.2013年、24巻、1650頁)は、モノクローナル抗体のグリカンに6−チオフコースを代謝的に取り込ませ、次いで、還元−酸化−マレイミドコンジュゲーションをすることを記載している。興味深いことに、上記6−チオフコースマレイミドコンジュゲートは、システインマレイミドコンジュゲートに関して、安定性の増強を示すことが分かったということが見いだされた。しかし、6−チオフコースの取込み効率は70%しかないことが分かった。
抗体−薬物コンジュゲートの生成に適用される、マレイミドコンジュゲーションの代替的な変形の1つには、モノクローナル抗体に、求核性チオールではなくマレイミドを導入するという戦略が含まれる。例えば、T−DM1は、リシンのスクシンイミジル4−(N−マレイミドメチル)シクロヘキサン−1−カルボキシレート(SMCC)による最初の(ランダムな)コンジュゲーションにより調製され、これにより、抗体にマレイミドを効率よくチャージする。この方法の次の段階において、マレイミド官能基化抗体をチオール官能基化マイタンシノイドにより処理すると、コンジュゲートに至る。このように、これは、抗体は、SMCCにより処理されると、求核性反応パートナー(コンジュゲーションのための求核性アミノ酸側鎖を一般に使用する代わり)に効率よく変換されるという特有の例である。しかし、この場合もやはり、この手法の性質により、抗体のランダムなコンジュゲーションしか達成されない。
上記の技法に多様性があるにも関わらず、マレイミドによるアルキル化によって得られるタンパク質コンジュゲートの一般的に不利な点は、一般に、得られたコンジュゲートが、アルキル化の逆、すなわちレトロマイケル反応のために、潜在的に不安定となるおそれがあることである。
すべてのタンパク質のサブクラスである糖タンパク質のコンジュゲートを調製するための代替的な戦略は、化学的手段(過ヨウ素酸ナトリウム)又は酵素手段(ガラクトースオキシダーゼ)のどちらかによって、タンパク質のグリカン構造に1つ又は複数のアルデヒド官能基を生成させることが含まれる。後者のアルデヒド官能基は、続いて、例えば、官能基化ヒドロキシルアミン又はヒドラジン分子との縮合による選択的なコンジュゲーション法に使用することができ、これにより、それぞれ、オキシム結合又はヒドラゾン結合されたタンパク質コンジュゲートを生成する。しかし、特に、脂肪族アルデヒドから誘導されたオキシム及びヒドラゾンもやはり、水中、又は低いpHにおいて、経時的な安定性に制限があることを示すことが知られている。例えば、ゲムツズマブオゾガマイシンは、オキシム結合されている抗体−薬物コンジュゲートであり、インビボにおいて、早期の脱コンジュゲーションを被ることが知られている。
Qasbaらは、参照により本明細書に組み込まれているJ.Biol.Chem.2002年、277巻、20833頁において、ガラクトシルトランスフェラーゼ変異体であるGalT(Y289L)、GalT(Y289I)及びGalT(Y289N)が、GalNAcを非還元GlcNAc糖(β−ベンジル−GlcNAc)に酵素的に結合させ得ることを開示している。
参照により本明細書に組み込まれている、国際公開第2007/095506号及び国際公開第2008/029281号(Invitrogen Corporation)は、GalT(Y289L)変異体とC2−置換アジドアセトアミド部分の2−GalNAz−UDPとを組み合わせると、グリカンの末端の非還元GlcNAcにおいて、GalNAzが取り込まれることを開示している。次に、シュタウディンガーライゲーションによる、又は銅を触媒とするクリック化学を用いた、その後のコンジュゲーションにより、蛍光性アルキンプローブが抗体にコンジュゲートされた、個々の抗体コンジュゲートが得られる。国際公開第2007/095506号及び国際公開第2008/029281号は、エンドHによりグリカンのトリミングを行うことができ、これにより、GlcNAc−GlcNAcグリコシド結合が加水分解され、GalNAzの酵素による導入のための、GlcNAcが遊離することをさらに開示している。
Qasbaらは、参照により本明細書に組み込まれている、Bioconjugate Chem.2009年、20巻、1228頁において、(粗製mAbをガラクトシダーゼにより処理することによって得られる)G0グリコ型を有する、β−ガラクトシダーゼ処理されたモノクローナル抗体(例えば、リツキサン、レミケード、ハーセプチン)は、(GalNAz)を含むガラクトース部分がグリカンの末端GlcNAc残基に転移した後に、G2グリコ型へと完全に再度ガラクトシル化されて、テトラアジド置換抗体、すなわち重鎖1つあたり2つのGalNAz部分をもたらすことを開示している。例えば、シュタウディンガーライゲーション又はアルキンとの環化付加による、前記テトラアジド置換抗体の対象の分子へのコンジュゲーションは開示されていない。C2置換ケト基(C2−ケト−Gal)を含むガラクトース部分のG0グリコ型グリカンの末端GlcNAc残基への転移、及びC2−ケト−Galのアミノオキシビオチンへの結合も開示されている。しかし、上記の通り、得られるオキシムコンジュゲートは、水による加水分解のため、限られた安定性を示し得る。
国際公開第2007/095506号、国際公開第2004/063344号及びBioconjugate Chem.2009年、20巻、1228頁において開示されている方法の欠点は、アジド−アルキンクリック化学によって得られるコンジュゲートは、すべての場合において、トリアゾール結合を特徴としており、このトリアゾール結合は、ADCの免疫原性に関して、不利となり得る。さらに、銅を触媒とするクリック化学が使用される場合、例えば、Hongら、Angew.Chem.Int.Ed.Engl.2009年、48巻、9879頁(参照により組み込まれている)に開示されている通り、望ましくない酸化的過程に起因するタンパク質の損傷が起こるおそれがある。
上記に基づくと、ガラクトースは、野生型Gal−T1/UDP−Galにより処理すると、末端GlcNAc部分を特徴とするタンパク質に導入することができる(Gal−GlcNAc−タンパク質になる)一方、N−アセチルガラクトサミンは、GalT1の変異体であるY289Lにより処理すると導入することができる(GalNAc−GlcNAc−タンパク質が得られる)ことが明らかである。ウシβ4−Gal−T1ではなく、様々なヒトガラクトシルトランスフェラーゼ(β4−Gal−T1、β4−Gal−T4及びβ3−Gal−T5)は、Mn2+の非存在下で、UDP−Galにおけるガラクトースの6−ビオチン化修飾を受け入れ、モデルタンパク質であるBSA−(GlcNAc)17及びオボアルブミンへの効率の高い転移をもたらすことができることが、Ellingら(参照により本明細書に組み込まれている、ChemBioChem 2001年、2巻、884頁)によりやはり示された。同様に、Pannecouckeら(参照により本明細書に組み込まれている、Tetrahedron Lett.2008年、49巻、2294頁)は、市販のウシβ4−Gal−T1も、標準条件下で、UDP−6−アジドガラクトースをモデルGlcNAc−基質に転移させることができることを実証しているが、GlcNAc−タンパク質への転移は実証されなかった。
上記に基づくと、糖タンパク質のグリカンの化学選択的又は酵素的修飾に必要な戦略は、タンパク質コンジュゲートの部位特異的な調製に対する多様性のある戦略であると結論づけてもよい。しかし、現在の技術は、予測不能な安定性をもつ結合(マレイミド、オキシム、ヒドラゾン)、又は非天然構成物(トリアゾール)を生じさせる。さらに、調製様式は遅く、大過剰の試薬(オキシム又はヒドラゾンライゲーション)を必要とすることがあり、又はタンパク質の損傷(銅を触媒とするクリック化学)に至るおそれがある。最後に、最近開示された、代謝的なチオフコースの取込みに関する戦略は有望であるが、チオフコース取込みの効率は、天然フコースとの競合のために低い(±70%)。
チオールに基づいたバイオ分子のコンジュゲーションは、当技術分野で周知である。特に、チオールとマレイミドとの反応は迅速で選択的な方法であり、この方法は、通常、迅速に所望のコンジュゲートをもたらす。それほど普及していないが、たびたび適用されるものは、遊離チオールと高い選択性でやはり反応することができるハロゲン化アセトアミドであるが、マレイミドコンジュゲーションに関すると、化学選択性が犠牲にされる。ハロゲン化アセトアミドとのコンジュゲーションの特別な利点は、チオエーテルが非可逆的に形成することであり、この非可逆的な形成は、安定性に関して、マレイミドコンジュゲートと比較すると有利である。後者の安定性は、参照により組み込まれている、AbbasらのAngew.Chem.Int.Ed.2014年、53巻、7491〜7494頁によりごく最近に報告されている通り、チオールとアレンアミドとの反応により形成されるコンジュゲートにも適用された。チオールへのコンジュゲーションのための他の代替法、例えば、ビニルスルホンコンジュゲーションも公知であるが、それほど高い頻度で適用されていない。最後に、光誘起チオール−エン反応もまた、タンパク質コンジュゲーションに好適であることが示され(例えば、KunzらのAngew.Chem.Int.Ed.2007年、46巻、5226〜5230頁を参照されたい。)、この場合、やはり非常に安定なチオエーテルへと導かれる。
本発明は、修飾糖タンパク質を調製する方法であって、β(1,4)−ガラクトシルトランスフェラーゼ、β(1,3)−N−ガラクトシルトランスフェラーゼ、変異触媒ドメインを含むβ(1,4)−ガラクトシルトランスフェラーゼ、及び変異触媒ドメインを含むβ(1,3)−N−ガラクトシルトランスフェラーゼからなる群から選択される触媒の存在下で、末端GlcNAc部分を含むグリカンを含む糖タンパク質をSu(A)−Pに接触させるステップを含み、Su(A)が、x個の官能基Aを含む糖誘導体Suであり、xが1、2、3又は4であり、Aが、チオール基又はその前駆体、ハロゲン、スルホニルオキシ基、ハロゲン化アセトアミド基、メルカプトアセトアミド基及びスルホン化ヒドロキシアセトアミド基からなる群から独立して選択され、Pがヌクレオチドであり、末端GlcNAc部分を含むグリカンが、式(101)又は(102)によるグリカン:
Figure 2016538877

(式中、
bは、0又は1であり、
dは、0又は1であり、
eは、0又は1であり、
Gは、モノサッカライド、又は2〜20個の糖部分を含む直鎖状若しくは分岐状オリゴサッカライドである)
である、方法に関する。
本発明はまた、式(105)又は(106)によるグリカン:
Figure 2016538877

(式中、
bは、0又は1であり、
dは、0又は1であり、
eは、0又は1であり、
Gは、モノサッカライド、又は2〜20のサッカライド部分を含む直鎖状若しくは分岐状オリゴサッカライドであり、
Su(A)は、x個の官能基Aを含む糖誘導体Suであり、ここで、xは、1、2、3又は4であり、Aは、チオール基、ハロゲン、スルホニルオキシ基、ハロゲン化アセトアミド基、メルカプトアセトアミド基及びスルホン化ヒドロキシアセトアミド基からなる群から独立して選択される)
を含む、糖タンパク質に関する。
本発明はまた、糖タンパク質コンジュゲートの調製における、本発明による糖タンパク質の使用であって、糖タンパク質コンジュゲートが、リンカーLを介して対象の分子にコンジュゲートされている糖タンパク質として定義される、使用;及び、糖タンパク質コンジュゲートを調製する方法であって、前記方法が、本発明による修飾糖タンパク質をリンカーコンジュゲートと反応させるステップを含み、前記リンカーコンジュゲートが、官能基B及び1つ又は複数の対象の分子を含み、前記官能基Bが、修飾糖タンパク質のグリカン上の官能基Aと反応する能力を有する官能基であり、官能基Aが、上で定義されている通りである、方法に関する。
特に、本発明は、修飾抗体、抗体コンジュゲート、及び抗体−薬物コンジュゲートに関する。
(A)通常の発現、続いてエンド−グリコシダーゼを用いるトリミングにより得ることができるタンパク質、又は(B)スワインソニンの存在下、哺乳動物系でのmAbの発現による、若しくは操作された宿主生物、例えば、Lec1 CHO若しくはピチア属(Pichia)での発現により得ることができるタンパク質、又は(C)シアリダーゼ及びガラクトシダーゼの組合せ作用の際に、グリコ型(G0、G1、G2、G0F、G1F及びG2F)の通常の混合物をトリミングすることにより得ることができるタンパク質の様々なグリコ型の例を示す図である。 ガラクトシルトランスフェラーゼ変異体であるβ(1,4)−Gal−T1(Y298L)が作用する際の、非天然UDP−ガラクトース誘導体1(2−ケトガラクトース)又は2(GalNAz)による、GlcNAc末端タンパク質の酵素による変換の略図を示す図である。 ガラクトシルトランスフェラーゼ(又は、その変異体)の作用下で、GlcNAc末端糖に転移させるための、修飾ガラクトース誘導体(3〜17)の構造を示す図である。 ガラクトシルトランスフェラーゼ(又は、その変異体)の作用下で、GlcNAc末端糖に転移することができる、ある範囲の、UDP−ガラクトース(18〜23)のチオール誘導体又はハロゲン誘導体を示す図である。 アセチル保護されているチオールバリアント(28a)、又は脱アセチル化チオールバリアント(28b)、又は2−NHAc部分で置換されているUDP−GalNAcのハロゲンバリアント(29+30)の合成的調製のためのスキームを示す図である。 ビオチン置換チオフェノール(32)、アジド置換チオフェノール(41)、及びプロピオン酸アミド前駆体42に由来するアジド−アレンアミド構築物43の合成的調製に関するスキームを示す図である。 ビオチン(33)、MMAF(34)、ピレン(44)及びBCN(45)のマレイミド誘導体の構造を示す図である。 トリミングしたモノクローナル抗体35(コアGlcNAcしか含まない)の変換戦略を示す図である。35におけるGal−T1(Y289L)が作用する際に、UDP−GalNAc誘導体28〜30は、GlcNAcに選択的に導入され、36(脱アセチル化後は、R=SHであるか又はハロゲンである)を与える。チオール含有36は、マレイミド誘導体33又は34と反応して、それぞれ、コンジュゲート38又は39になることができる。或いは、ハロゲン化誘導体36は、DTT、MeOPhSH若しくはNOPhSH、又は化合物32などの求核試薬を用いる、ハロゲンの求核置換によってコンジュゲートされ、40になり得る。 37(X=Cl)を32により処理した後、コンジュゲート40の粗製物のMSプロファイルを示す図である。 R=Clである塩素化抗体36(GalNAcClにより置換されているコアGlcNAcを含む)の変換戦略を示す図である。アジド保有41を用いて置換することにより、塩素化誘導体36のコンジュゲーションの際、抗体のアジド誘導体が形成する(46)。後者のアジドは、47などのBCN毒素構築物とさらにコンジュゲートさせて、抗体−薬物コンジュゲート48とすることができる。 チオール化モノクローナル抗体36(チオール化ガラクトース誘導体により置換されているコアGlcNAcを含む)の変換戦略を示す図である。チオール含有36は、マレイミド誘導体43、44又は45と反応し、それぞれ、コンジュゲート49、50又は51とすることができる。BCN部分を保有する、後者のコンジュゲート51は、52などのアジド−ビオチン構築物とさらにコンジュゲートさせて、抗体−ビオチンコンジュゲート53とすることができる。 アセチル保護されているGalNAc誘導体であるUDP−GalNProSAc(57)及びUDP−GalNBuSAc(58)、並びにチオール含有GalNAc誘導体であるUDP−GalNProSH(59)及びUDP−GalNBuSH(60)の調製に関する合成経路を示す図である。それぞれ、GalNAcSH、GalNProSH及びGalNBuSHのコンジュゲートに関するモデル化合物である、化合物64〜66のマレイミドコンジュゲートの調製に関する合成経路も示している。 モノクローナル抗体の様々なグリコ型、例えば、mAbの天然のグリコシル化部位を除去し、別の位置において(xがプロリンを除く任意のアミノ酸である、配列N−X−S/Tに基づいた)グリコシル化部位を操作することによって得ることができる、IgGを示す図である。
発明の詳細な説明
定義
本明細書及び特許請求の範囲において使用する動詞「含むこと(to comprise)」、並びにその語形変化は、非限定的な意味で使用され、その単語に続く項目が含まれるが、具体的に明記されていない項目が除外されるわけではないことを意味する。
さらに、不定冠詞「a」又は「an」による要素の言及は、文脈が、要素の1つ及び1つだけであると明確に要求していない限り、2つ以上の要素が存在する可能性を除外するものではない。すなわち、不定冠詞「a」又は「an」は、「少なくとも1つ」を通常、意味する。
本明細書及び特許請求の範囲おいて開示されている化合物は、1個又は複数の不斉中心、及び様々なジアステレオマーを含むことがあり、並びに/又は該化合物の鏡像異性体が存在することがある。特に明記しない限り、本明細書及び特許請求の範囲におけるいかなる化合物の記載も、すべてのジアステレオマー、及びそれらの混合物を含むことが意図されている。また、特に明記しない限り、本明細書及び特許請求の範囲におけるいかなる化合物の記載も、個々の鏡像異性体と、鏡像異性体の任意の混合物、ラセミ体又はその他のものの両方を含むことが意図されている。化合物の構造が、特定の鏡像異性体として図示されている場合、本出願の発明は、そうした特定の鏡像異性体に限定されないものと理解されるべきである。
本化合物は、様々な互変異性体で生じ得る。本発明による化合物は、特に明記しない限り、すべての互変異性体を含むことが意図されている。化合物の構造が、特定の互変異性体として図示されている場合、本出願の発明は、そうした特定の互変異性体に限定されないものと理解されるべきである。
無置換アルキル基は、一般式C2n+1を有しており、直鎖状又は分岐状であってもよい。無置換アルキル基は、環式部分を含有することもあり、したがって、一般式C2n−1を同時に有する。任意選択で、アルキル基は、本明細書においてさらに指定されている1つ又は複数の置換基により置換されている。アルキル基の例には、メチル、エチル、プロピル、2−プロピル、t−ブチル、1−ヘキシル、1−ドデシルなどが含まれる。
アリール基は、6〜12個の炭素原子を含み、単環式及び二環式構造を含むことができる。任意選択で、アリール基は、本明細書においてさらに指定されている1つ又は複数の置換基により置換されていてもよい。アリール基の例は、フェニル及びナフチルである。
アリールアルキル基及びアルキルアリール基は、少なくとも7個の炭素原子を含み、単環式及び二環式構造を含むことができる。任意選択で、アリールアルキル基及びアルキルアリール基は、本明細書においてさらに指定されている1つ又は複数の置換基により置換されていてもよい。アリールアルキル基は、例えばベンジルである。アルキルアリール基は、例えば、4−t−ブチルフェニルである。
ヘテロアリール基は、少なくとも2個の炭素原子(すなわち、少なくともC)、及び1個又は複数のヘテロ原子N、O、P又はSを含む。ヘテロアリール基は、単環式又は二環式構造を有することができる。任意選択で、ヘテロアリール基は、本明細書においてさらに指定されている1つ又は複数の置換基により置換されていてもよい。適切なヘテロアリール基の例には、ピリジニル、キノリニル、ピリミジニル、ピラジニル、ピラゾリル、イミダゾリル、チアゾリル、ピロリル、フラニル、トリアゾリル、ベンゾフラニル、インドリル、プリニル、ベンゾオキサゾリル、チエニル、ホスホリル及びオキサゾリルが含まれる。
ヘテロアリールアルキル基及びアルキルヘテロアリール基は、少なくとも3個の炭素原子(すなわち、少なくともC)を含み、単環式及び二環式構造を含むことができる。任意選択で、ヘテロアリール基は、本明細書においてさらに指定されている1つ又は複数の置換基により置換されていてもよい。
アリール基が(ヘテロ)アリール基として意味される場合、この表記には、アリール基及びヘテロアリール基が含まれることが意図される。同様に、アルキル(ヘテロ)アリール基は、アルキルアリール基及びアルキルヘテロアリール基を含むことが意図されており、(ヘテロ)アリールアルキルは、アリールアルキル基及びヘテロアリールアルキル基を含むことが意図される。したがって、C〜C24(ヘテロ)アリール基とは、C〜C24ヘテロアリール基及びC〜C24アリール基を含むものとして、解釈されるべきである。同様に、C〜C24アルキル(ヘテロ)アリール基は、C〜C24アルキルアリール基及びC〜C24アルキルヘテロアリール基を含むことが意図されており、C〜C24(ヘテロ)アリールアルキルは、C〜C24アリールアルキル基及びC〜C24ヘテロアリールアルキル基を含むことが意図されている。
特に明記しない限り、アルキル基、アルケニル基、アルケン、アルキン、(ヘテロ)アリール基、(ヘテロ)アリールアルキル基及びアルキル(ヘテロ)アリール基は、C1〜12アルキル基、C〜C12アルケニル基、C〜C12アルキニル基、C〜C12シクロアルキル基、C〜C12シクロアルケニル基、C〜C12シクロアルキニル基、C〜C12アルコキシ基、C〜C12アルケニルオキシ基、C〜C12アルキニルオキシ基、C〜C12シクロアルキルオキシ基、ハロゲン、アミノ基、オキソ及びシリル基(シリル基は、式(R10Si−により表すことができ、R10は、C〜C12アルキル基、C〜C12アルケニル基、C〜C12アルキニル基、C〜C12シクロアルキル基、C〜C12アルコキシ基、C〜C12アルケニルオキシ基、C〜C12アルキニルオキシ基及びC〜C12シクロアルキルオキシ基からなる群から独立して選択される。)からなる群から選択される、1つ又は複数の置換基により置換されていてもよく、ここで、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルケニルオキシ基、アルキニルオキシ基及びシクロアルキルオキシ基は、任意選択で置換されており、アルキル基、アルコキシ基、シクロアルキル基及びシクロアルコキシ基は、任意選択で、O、N及びSからなる群から選択される1個又は複数のヘテロ原子により分断されている。
アルキニル基は、炭素−炭素三重結合を含む。1つの三重結合を含む無置換アルキニル基は、一般式C2n−3を有する。末端アルキニルは、三重結合が炭素鎖の末端位に位置している、アルキニル基である。任意選択で、アルキニル基は、本明細書においてさらに指定されている1つ又は複数の置換基により置換されており、並びに/又は酸素、窒素及び硫黄からなる群から選択されるヘテロ原子により分断されている。アルキニル基の例には、エチニル、プロピニル、ブチニル、オクチニルなどが含まれる。
シクロアルキニル基は、環式アルキニル基である。1つの三重結合を含む無置換シクロアルキニル基は、一般式C2n−5を有する。任意選択で、シクロアルキニル基は、本明細書においてさらに指定されている1つ又は複数の置換基により置換されている。シクロアルキニル基の一例は、シクロオクチニルである。
ヘテロシクロアルキニル基は、酸素、窒素及び硫黄からなる群から選択される、ヘテロ原子によって分断されているシクロアルキニル基である。任意選択で、ヘテロシクロアルキニル基は、本明細書においてさらに指定されている1つ又は複数の置換基により置換されている。ヘテロシクロアルキニル基の一例は、アザシクロオクチニルである。
(ヘテロ)アリール基は、アリール基及びヘテロアリール基を含む。アルキル(ヘテロ)アリール基は、アルキルアリール基及びアルキルヘテロアリール基を含む。(ヘテロ)アリールアルキル基は、アリールアルキル基及びヘテロアリールアルキル基を含む。(ヘテロ)アルキニル基は、アルキニル基及びヘテロアルキニル基を含む。(ヘテロ)シクロアルキニル基は、シクロアルキニル基及びヘテロシクロアルキニル基を含む。
(ヘテロ)シクロアルキン化合物は、本明細書では、(ヘテロ)シクロアルキニル基を含む化合物として定義される。
本明細書及び特許請求の範囲において開示されている化合物のいくつかは、縮合(ヘテロ)シクロアルキン化合物、すなわち(ヘテロ)シクロアルキン化合物として記載することができ、ここで第2の環構造が(ヘテロ)シクロアルキニル基と縮合している、すなわち(ヘテロ)シクロアルキニル基と縮合環化(annelated)している。例えば、縮合(ヘテロ)シクロオクチン化合物では、シクロアルキル(例えば、シクロプロピル)又はアレーン(例えば、ベンゼン)は、(ヘテロ)シクロオクチニル基と縮合環化していてもよい。縮合(ヘテロ)シクロオクチン化合物中の(ヘテロ)シクロオクチニル基の三重結合は、3つの考えられる位置、すなわちシクロオクチン部分の2、3又は4位(「有機化学のIUPAC命名法(IUPAC Nomenclature of Organic Chemistry)」、規則A31.2に準拠した番号付け)のいずれか1つに位置することができる。本明細書及び特許請求の範囲における、いかなる縮合(ヘテロ)シクロオクチン化合物の記載も、シクロオクチン部分の3つの個々の位置異性体のすべてを含むことが意図されている。
アルキル基、(ヘテロ)アリール基、アルキル(ヘテロ)アリール基、(ヘテロ)アリールアルキル基、(ヘテロ)シクロアルキニル基が、任意選択で置換されている場合、前記基は、C〜C12アルキル基、C〜C12アルケニル基、C〜C12アルキニル基、C〜C12シクロアルキル基、C〜C12アルコキシ基、C〜C12アルケニルオキシ基、C〜C12アルキニルオキシ基、C〜C12シクロアルキルオキシ基、ハロゲン、アミノ基、オキソ基及びシリル基からなる群から独立して選択される1つ又は複数の置換基により、任意選択で独立して置換されており、ここで、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルケニルオキシ基、アルキニルオキシ基及びシクロアルキルオキシ基は任意選択で置換されており、アルキル基、アルコキシ基、シクロアルキル基及びシクロアルコキシ基は、O、N及びSからなる群から選択される、1個又は複数のヘテロ原子により任意選択で分断されており、シリル基は、式(RSi−により表され、Rは、C〜C12アルキル基、C〜C12アルケニル基、C〜C12アルキニル基、C〜C12シクロアルキル基、C〜C12アルコキシ基、C〜C12アルケニルオキシ基、C〜C12アルキニルオキシ基及びC〜C12シクロアルキルオキシ基からなる群から独立して選択され、アルキル基、アルケニル基、アルキニル基、シクロアルキル基、アルコキシ基、アルケニルオキシ基、アルキニルオキシ基及びシクロアルキルオキシ基は、任意選択で置換されており、アルキル基、アルコキシ基、シクロアルキル基及びシクロアルコキシ基は、O、N及びSからなる群から選択される、1個又は複数のヘテロ原子により任意選択で分断されている。
一般用語「糖」は、本明細書では、モノサッカライド、例えば、グルコース(Glc)、ガラクトース(Gal)、マンノース(Man)及びフコース(Fuc)を示すために使用される。用語「糖誘導体」は、本明細書では、モノサッカライド糖の誘導体、すなわち置換基及び/又は官能基を含む、モノサッカライド糖を示すために使用される。糖誘導体の例には、アミノ糖及び糖酸、例えば、グルコサミン(GlcNH)、ガラクトサミン(GalNH)、N−アセチルグルコサミン(GlcNAc)、N−アセチルガラクトサミン(GalNAc)、シアル酸(Sia)(シアル酸は、N−アセチルノイラミン酸(NeuNAc)とも呼ばれる。)及びN−アセチルムラミン酸(MurNAc)、グルクロン酸(GlcA)及びイズロン酸(IdoA)が含まれる。糖誘導体の例はまた、本明細書においてSu(A)で示される化合物も含み、ここで、Suは、糖又は糖誘導体であり、Suはx個の官能基Aを含む。
用語「ヌクレオチド」は、本明細書では、その通常の科学的な意味で使用される。用語「ヌクレオチド」とは、核酸塩基、五炭糖(リボース又は2−デオキシリボースのどちらか)、及び1つ、2つ又は3つのリン酸エステル基から構成される分子を指す。リン酸エステル基がない場合、核酸塩基及び糖は、ヌクレオシドを構成する。したがって、ヌクレオチドは、ヌクレオシド一リン酸、ヌクレオシド二リン酸又はヌクレオシド三リン酸と呼ぶこともできる。核酸塩基は、アデニン、グアニン、シトシン、ウラシル又はチミンとすることができる。ヌクレオチドの例には、ウリジン二リン酸(UDP)、グアノシン二リン酸(GDP)、チミジン二リン酸(TDP)、シチジン二リン酸(CDP)及びシチジン一リン酸(CMP)が含まれる。
用語「タンパク質」は、本明細書では、その通常の科学的な意味で使用される。本明細書では、約10個以上のアミノ酸を含むポリペプチドが、タンパク質と考えられる。タンパク質は天然のアミノ酸を含み得るが、非天然アミノ酸も含んでもよい。
用語「糖タンパク質」は、本明細書では、その通常の科学的な意味で使用され、タンパク質に共有結合している、1つ若しくは複数のモノサッカライド鎖又は1つ若しくは複数のオリゴサッカライド鎖(「グリカン」)を含む、タンパク質を指す。グリカンは、タンパク質のヒドロキシル基(O−結合型グリカン)、例えばセリン、トレオニン、チロシン、ヒドロキシリシン若しくはヒドロキシプロリンのヒドロキシル基に、又はタンパク質のアミド官能基(N−糖タンパク質)、例えばアスパラギン若しくはアルギニンに、又はタンパク質の炭素(C−糖タンパク質)、例えばトリプトファンに結合し得る。糖タンパク質は、1つを超えるグリカンを含むことがあり、1つ又は複数のモノサッカライド及び1つ又は複数のオリゴサッカライドグリカンを含むことがあり、N−結合型、O−結合型及びC−結合型グリカンの組合せを含むことがある。すべてのタンパク質の50%超が、あるグリコシル化形態を有しており、したがって、糖タンパク質として認められることが判断される。糖タンパク質の例には、PSMA(前立腺特異的膜抗原)、CAL(キャンディダ・アンタルチカ(candida antartica)リパーゼ)、gp41、gp120、EPO(エリスロポエチン)、不凍タンパク質及び抗体が含まれる。
用語「グリカン」は、本明細書では、その通常の科学的な意味で使用され、タンパク質に結合している、モノサッカライド鎖又はオリゴサッカライド鎖を指す。したがって、用語グリカンとは、糖タンパク質の炭水化物の部分を指す。グリカンは、1つの糖のC−1炭素を介してタンパク質に結合しており、この糖は、さらに置換されていなくてもよく(モノサッカライド)、又はそのヒドロキシル基の1つ又は複数においてさらに置換されていてもよい(オリゴサッカライド)。天然に存在するグリカンは、通常、1〜約10のサッカライド部分を含む。しかし、より長鎖のサッカライド鎖がタンパク質に結合している場合、前記サッカライド鎖は、本明細書ではグリカンとも考えられる。
糖タンパク質のグリカンは、モノサッカライドであってもよい。通常、糖タンパク質のモノサッカライドグリカンは、タンパク質と共有結合している、単一のN−アセチルグルコサミン(GlcNAc)、グルコース(Glc)、マンノース(Man)又はフコース(Fuc)からなる。
グリカンはやはり、オリゴサッカライドであってもよい。糖タンパク質のオリゴサッカライド鎖は、直鎖状又は分岐状であってもよい。オリゴサッカライドにおいて、タンパク質に直接結合している糖は、コア糖と呼ばれる。オリゴサッカライドにおいて、タンパク質に直接結合しておらず、且つ少なくとも2つの別の糖に結合している、糖は、内部糖と呼ばれる。オリゴサッカライドでは、タンパク質に直接結合していないが、他の単一の糖に結合している、すなわち1つ又は複数のその他のヒドロキシル基においてさらなる糖の置換基を有していない糖は、末端糖と呼ばれる。誤解を回避するため、糖タンパク質のオリゴサッカライドにおいて、1つだけのコア糖を除いて、複数の末端糖が存在し得る。
グリカンは、O−結合型グリカン、N−結合型グリカン又はC−結合型グリカンとすることができる。O−結合型グリカンでは、モノサッカライド又はオリゴサッカライドグリカンは、通常、セリン(Ser)又はトレオニン(Thr)のヒドロキシル基を介して、タンパク質のアミノ酸中のO−原子に結合している。N−結合型グリカンでは、モノサッカライド又はオリゴサッカライドグリカンは、タンパク質のアミノ酸中のN原子を介して、通常、アスパラギン(Asn)又はアルギニン(Arg)の側鎖中のアミド窒素を介して、タンパク質に結合している。C−結合型グリカンでは、モノサッカライド又はオリゴサッカライドグリカンは、タンパク質のアミノ酸中のC原子、通常、トリプトファン(Trp)のC原子に結合している。
タンパク質に直接結合しているオリゴサッカライドの末端は、グリカンの還元末端と呼ばれる。オリゴサッカライドの別の末端は、グリカンの非還元末端と呼ばれる。
O−結合型グリカンの場合、幅広い多様な鎖が存在する。天然に存在するO−結合型グリカンは、ガラクトース、シアル酸及び/又はフコースによりさらに置換されている、セリン又はトレオニン結合α−O−GalNAc部分を、通常、特徴としている。グリカン置換を有するヒドロキシル化アミノ酸は、タンパク質中の任意のアミノ酸配列の一部とすることができる。
N−結合型グリカンの場合、幅広い多様な鎖が存在する。天然に存在するN−結合型グリカンは、アスパラギン結合β−N−GlcNAc部分であって、次に、その4−OHにおいてβ−GlcNAcによりさらに置換されており、次に、その4−OH位において、β−Manによりさらに置換されており、次に、その3−OH及び6−OHにおいてα−Manによりさらに置換されている、β−N−GlcNAc部分を、通常、特徴としており、グリカン五糖ManGlcNAcになる。コアGlcNAc部分は、その6−OHにおいて、α−Fucによりさらに置換されていてもよい。五糖であるManGlcNAcは、N−結合糖タンパク質のほとんどすべての共通の足場オリゴサッカライドであり、以下に限定されないが、Man、GlcNAc、Gal及びシアル酸を含めた、幅広い様々な他の置換基を有していてもよい。その側鎖のグリカンにより置換されているアスパラギンは、通常、配列Asn−X−Ser/Thrの一部であり、Xは、プロリンを除く任意のアミノ酸であり、Ser/Thrは、セリン又はトレオニンのどちらかである。
用語「抗体」は、本明細書では、その通常の科学的な意味で使用される。抗体は、特定の抗原を認識して結合する能力がある免疫系により産生するタンパク質である。抗体は、糖タンパク質の一例である。用語、抗体は、本明細書では、その最も幅広い意味で使用され、モノクローナル抗体、ポリクローナル抗体、二量体、多量体、多特異的抗体(例えば、二特異的抗体)、抗体断片、並びに二重及び単鎖抗体を具体的に含む。用語「抗体」は、本明細書では、ヒト抗体、ヒト化抗体、キメラ抗体、及びがん抗原に特異的に結合する抗体を含むことがやはり意図されている。用語「抗体」は、全抗体(whole antibody)を含むが、抗体の断片、例えば、抗体Fab断片、(Fab’)、切断した抗体に由来するFv断片若しくはFc断片、scFv−Fc断片、ミニ抗体(minibody)、ダイアボディ又はscFvも含むことが意図されている。さらに、この用語には、遺伝子操作された抗体及び抗体の誘導体を含む。抗体、抗体の断片、及び遺伝子操作された抗体は、当技術分野で公知の方法によって得ることができる。上市されている適切な抗体には、とりわけ、アブシキシマブ、リツキシマブ、バシリキシマブ、パリビズマブ、インフリキシマブ、トラスツズマブ、アレムツズマブ、アダリムマブ、トシツモマブ−131I、セツキシマブ、イブリツキシマブチウキセタン、オマリズマブ、ベバシズマブ、ナタリズマブ、ラニビズマブ、パニツムマブ、エクリズマブ、セルトリズマブペゴル、ゴリムマブ、カナキヌバム、カツマキソマブ、ウステキヌマブ、トシリズマブ、オファツムマブ、デノスマブ、ベリムバブ、イピリムマブ及びブレンツキシマブが含まれる。
用語「処置」、「処置する」などは、所望の薬理学的及び/又は生理的効果を得ることを指す。この効果は、疾患若しくはその症状を完全に又は部分的に予防するという点で、予防的であってもよく、並びに/又は疾患及び/若しくは疾患に起因する悪影響を部分的に又は完全に治癒するという点で、治療的であってもよい。「処置」は、本明細書で使用する場合、哺乳動物における、特にヒトにおける疾患のいかなる処置にも及んでおり、疾患に罹りやすいおそれがあるが、疾患を有していると未だ診断されていない対象において、疾患の発生を予防すること;疾患を阻害すること、すなわちその発症を抑止すること;疾患を軽減すること、すなわち疾患の後退を引き起こすことを含む。
修飾糖タンパク質の調製方法
本発明は、修飾糖タンパク質を調製する方法であって、適切な触媒の存在下で、末端GlcNAc部分を含むグリカンを含む糖タンパク質をSu(A)−Pに接触させるステップを含み、Su(A)が、x個の官能基Aを含む糖誘導体Suであり、xは1、2、3又は4であり、Aが、チオール基又はその前駆体、ハロゲン、スルホニルオキシ基、ハロゲン化アセトアミド基、メルカプトアセトアミド基及びスルホン化ヒドロキシアセトアミド基からなる群から独立して選択され、Pがヌクレオチドであり、適切な触媒が、ガラクトシルトランスフェラーゼ、又は変異触媒ドメインを含むガラクトシルトランスフェラーゼとして定義され、したがって、Su(A)−Pは基質であり、末端GlcNAc部分を含むグリカンが、式(101)又は(102)によるグリカン:
Figure 2016538877

(式中、
bは、0又は1であり、
dは、0又は1であり、
eは、0又は1であり、
Gは、モノサッカライド、又は2〜20個の糖部分を含む直鎖状若しくは分岐状オリゴサッカライドである)
である、方法に関する。
触媒は、β(1,4)−ガラクトシルトランスフェラーゼ、β(1,3)−N−ガラクトシルトランスフェラーゼ、変異触媒ドメインを含むβ(1,4)−ガラクトシルトランスフェラーゼ、及び変異触媒ドメインを含むβ(1,3)−N−ガラクトシルトランスフェラーゼからなる群から選択されるのが好ましい。触媒は、以下により詳細に記載されている。
本発明による方法において修飾されることになる糖タンパク質は、グリカンを含み、前記グリカンは、末端GlcNAc部分、すなわちグリカンの非還元末端に存在しているGlc−NAc部分を含む。前記グリカンは、1つ又は複数のサッカライド部分を含み、直鎖状又は分岐状とすることができる。本明細書では、bが1(すなわち、グリカンがフコシル化GlcNAcからなる)である、式(101)によるグリカンのGlcNAc部分もまた、末端GlcNAc部分と考えられる。
グリカン(102)では、dが0である場合、eが1であり、eが0である場合、dが1であるのが好ましい。
Gは、モノサッカライド、又は2〜20個、好ましくは2〜12個、より好ましくは2〜10個、さらにより好ましくは2〜8個、及び最も好ましくは2〜6個の糖部分を含む、直鎖状若しくは分岐状オリゴサッカライドを表す。グリカン中に存在することができる糖部分は、当業者に公知であり、例えばグルコース(Glc)、ガラクトース(Gal)、マンノース(Man)、フコース(Fuc)、N−アセチルグルコサミン(GlcNAc)、N−アセチルガラクトサミン(GalNAc)、N−アセチルノイラミン酸(NeuNAc)又はシアル酸、キシロース(Xyl)を含む。
一実施形態では、末端GlcNAc部分を含むグリカンは、1つのGlcNAc部分からなり、グリカンは、bが0である、式(101)によるグリカンである。別の実施形態では、前記グリカンは、フコシル化GlcNAc部分からなり、グリカンは、bが1である、式(101)によるグリカンである。さらに別の実施形態では、前記グリカンは、コア−GlcNAcが存在する場合、任意選択でフコシル化(bは、0又は1である)されている、式(102)によるグリカンである。
コア−GlcNAc部分がフコシル化されている場合、フコースは、コア−GlcNAc置換基のC6にα−1,6結合されているのが最も一般的である。上記の通り、bが1である、式(101)によるグリカンのGlcNAc部分もまた、本明細書では、末端GlcNAc部分と考えられる。
上記の通り、末端GlcNAc部分を含む好ましいグリカンは、式(101)又は(102)によるグリカンである。さらに好ましい実施形態では、本発明による方法で修飾されることになる糖タンパク質は、式(103)又は(104)による糖タンパク質:
Figure 2016538877

(式中、
Prは、タンパク質を表し、
yは、1〜20であり、
b、d、e及びGは、上で定義されている通りである)
である。
dが0である場合、eは1であり、eが0である場合、dは1であるのが好ましい。Gが、直鎖状又は分岐状オリゴサッカライドである場合、Gは、2〜12個、より好ましくは2〜10個、さらにより好ましくは2〜8個、及び最も好ましくは2〜6個の糖部分を含むのが好ましい。別の好ましい実施形態では、yは1〜12であり、より好ましくはyは、1、2、3、4、5、6、7又は8であり、さらにより好ましくはyは、1、2、3又は4である。yが1又は2であるのが、最も好ましい。さらに別の好ましい実施形態では、yは2、4、6又は8であり、好ましくは2又は4であり、最も好ましくは2である。この実施形態は、修飾される糖タンパク質が抗体である場合、すなわちPrがAbである場合、特に好ましい。
本発明による方法において、修飾すべき糖タンパク質が、式(103)又は(104)による糖タンパク質である場合、糖タンパク質の混合物を原料糖タンパク質として使用してもよく、前記混合物は、1つ又は複数のフコシル化(bが1である)グリカン(101)及び/若しくは(102)、並びに/又は1つ又は複数の非フコシル化(bが0である)グリカン(101)及び/若しくは(101)を含む糖タンパク質を含む。
末端GlcNAc部分を含むグリカンを含む糖タンパク質は、本明細書では、「末端非還元GlcNAc−タンパク質」とも呼ばれ、末端GlcNAc部分を含むグリカンは、本明細書では、「末端非還元GlcNAc−グリカン」とも呼ばれる。用語「末端非還元GlcNAc−タンパク質」には、bが1である式(103)のタンパク質が含まれること、及び用語「末端非還元GlcNAc−グリカン」には、bが1である式(101)のグリカンが含まれることに留意すべきである。
末端非還元GlcNAc−タンパク質は、直鎖状又は分岐状の末端非還元GlcNAc−グリカンを含んでいてもよい。前記グリカンは、コア糖部分のC1を介してタンパク質に結合しており、前記コア糖部分は、好ましくは、コア−GlcNAc部分である。結果として、タンパク質に結合している末端非還元GlcNAc−グリカンが、式(102)によるグリカンである場合、dは1であるのが好ましい。
好ましい実施形態では、末端非還元GlcNAc−グリカンのコア糖部分のC1は、タンパク質中のアミノ酸残基中の窒素原子へのN−グリコシド結合、より好ましくはアスパラギン(Asn)又はアルギニン(Arg)アミノ酸の側鎖のアミド窒素原子へのN−グリコシド結合を介して前記タンパク質に結合している。しかし、非還元GlcNAc−グリカンのコア糖部分のC1は、タンパク質中のアミノ酸残基中の酸素原子へのO−グリコシド結合、より好ましくはセリン(Ser)又はトレオニン(Thr)アミノ酸の側鎖の酸素原子へのO−グリコシド結合を介して前記タンパク質に結合していてもよい。この実施形態では、前記グリカンのコア糖部分は、O−GlcNAc部分又はO−GalNAc部分であり、好ましくはO−GlcNAc部分であることが好ましい。非還元GlcNAc−グリカンのコア糖部分のC1はまた、タンパク質の炭素原子へのC−グリコシド結合、例えば、トリプトファン(Trp)へのC−グリコシド結合を介して、タンパク質に結合していてもよい。上記の通り、糖タンパク質は、2つ以上のグリカンを含んでいてもよく、N−結合型、O−結合型及びC−結合型糖タンパク質の組合せを含んでもよい。
末端非還元GlcNAc−グリカンは、タンパク質の天然のグリコシル化部位において存在していてもよいが、タンパク質の異なる部位にやはり導入されていてもよい。
好ましい実施形態では、末端非還元GlcNAc−タンパク質は抗体(Ab)であり、抗体は、末端GlcNAc部分を含むグリカンを含む。こうした抗体は、本明細書では、「末端非還元GlcNAc−抗体」とも称される。好ましい末端非還元GcNAc−抗体は、上記の式(103)又は(104)による抗体であり、ここで、PrはAbである。この実施形態では、yは、1、2、3、4、5、6、7又は8であり、さらにより好ましくはyは、2、4、6又は8であるのがさらに好ましい。
上で定義されている通り、前記抗体は全抗体であってもよく、やはり抗体断片であってもよい。抗体が全抗体である場合、前記抗体は、各重鎖に、1つ又は複数の、より好ましくは1つの末端非還元GlcNAc−グリカンを好ましくは含む。したがって、前記全抗体は、2つ以上、好ましくは2つ、4つ、6つ又は8つの前記グリカン、より好ましくは2つ又は4つ、及び最も好ましくは2つのグリカンを好ましくは含む。言い換えると、前記抗体が全抗体である場合、yは、好ましくは2、4、6又は8であり、より好ましくはyは2又は4であり、最も好ましくはyは2である。抗体が抗体断片である場合、yは、1、2、3又は4であり、より好ましくはyは1又は2であるのが好ましい。
特定の好ましい実施形態では、前記糖タンパク質が抗体である場合、yは1、2又は4である。
好ましい実施形態では、前記抗体は、モノクローナル抗体(mAb)である。前記抗体は、IgA、IgD、IgE、IgG及びIgM抗体からなる群から選択されるのが好ましい。前記抗体はIgG抗体であるのがより好ましく、前記抗体がIgG1抗体であるのが最も好ましい。
好ましい実施形態では、抗体中の糖タンパク質は、290〜305の領域のアスパラギン、通常、N297のアスパラギンにおけるFc断片中の保存N−グリコシル化部位に結合している。別の好ましい実施形態では、抗体中の糖タンパク質は、抗体中の非天然グリコシル化部位に結合している。前記非天然グリコシル化部位が、非天然N−グリコシル化部位であることがさらに好ましい。非天然グリコシル化部位は、糖鎖工学的技法により、抗体に導入され得る。抗体におけるグリコシル化部位の位置のいくつかの例が、図13に示されている。
本発明による方法で修飾され得る、末端非還元GlcNAc−タンパク質のいくつかの例が、図1に示されている。図1(a)は、単一の、任意選択でフコシル化されているGlcNAc部分を含む糖タンパク質を示している。このGlcNAc−グリカンは、例えば、N−グリコシド又はO−グリコシド結合を介して、タンパク質に結合していてもよい。図1(b)は、分岐状のオクタサッカライドグリカンを含む糖タンパク質を示しており、分岐の1つは、末端GlcNAc部分を含む(このグリカンは、GnMとも称される)。コア−GlcNAcは、任意選択でフコシル化されていてもよい。図1(c)は、分岐状のヘプタサッカライドグリカンを含む抗体を示しており、コア−GlcNAc部分は、任意選択でフコシル化されており、すべての分岐が末端GlcNAc部分を含む。
ガラクトシルトランスフェラーゼ変異体Y289Lの作用での、非天然ガラクトース誘導体の末端非還元GlcNAc−タンパク質へ結合方法が、図2に示されている。
本発明による糖タンパク質を修飾する方法により得ることができる修飾糖タンパク質は、修飾グリカンを含む糖タンパク質として定義され、前記グリカンは、非還元末端においてGlcNAc−Su(A)ジサッカライド部分を含んでおり、Su(A)は、上で定義されている通りである。
修飾グリカンは、式(105)又は(106)によるものが好ましく、b、d及びe、並びにそれらの好ましい実施形態は、上で定義されている通りであり、Su(A)は、x個の官能基Aを含む糖誘導体Suであり、xは、1、2、3又は4であり、Aは、チオール基又はその前駆体、ハロゲン、スルホニルオキシ基、ハロゲン化アセトアミド基、メルカプトアセトアミド基及びスルホン化ヒドロキシアセトアミド基からなる群から独立して選択される。
Figure 2016538877
こうして、本発明はまた、修飾糖タンパク質を調製する方法であって、適切な触媒の存在下で、末端GlcNAc部分を含むグリカンを含む糖タンパク質をSu(A)−Pに接触させるステップを含み、Su(A)が、x個の官能基Aを含む糖誘導体Suであり、xは1、2、3又は4であり、Aが、チオール基又はその前駆体、ハロゲン、スルホニルオキシ基、ハロゲン化アセトアミド基、メルカプトアセトアミド基及びスルホン化ヒドロキシアセトアミド基からなる群から独立して選択され、Pがヌクレオチドであり、適切な触媒が、ガラクトシルトランスフェラーゼ、又は変異触媒ドメインを含むガラクトシルトランスフェラーゼとして定義され、したがって、Su(A)−Pが基質であり、末端GlcNAc部分を含むグリカンが、上で定義されている式(101)又は(102)によるグリカンであり、修飾糖タンパク質が、式(105)又は(106)による修飾グリカンを含む糖タンパク質として定義され、(105)及び(106)は、上で定義されている通りである、方法に関する。
ここで記載されている方法により得ることができる修飾糖タンパク質は、式(107)又は(108)による糖タンパク質であり、Pr、b、d、e、y及びSu(A)、並びにそれらの好ましい実施形態が、上で定義されている通りであるのが、より好ましい。
Figure 2016538877
Su(A)及びその好ましい実施形態は、以下でより詳細に記載されている。
本発明による修飾糖タンパク質を調製する方法は、適切な触媒の存在下で行われる。適切な触媒は、ガラクトシルトランスフェラーゼ、又は変異触媒ドメインを含むガラクトシルトランスフェラーゼとして定義され、したがって、Su(A)−Pが基質である。触媒がガラクトシルトランスフェラーゼである場合、前記ガラクトシルトランスフェラーゼは、好ましくは野生型ガラクトシルトランスフェラーゼである。触媒が変異触媒ドメインを含むガラクトシルトランスフェラーゼである場合、前記変異体GalTドメインは、完全長GalT酵素内に存在していてもよいが、触媒ドメインを含む組換え分子に、やはり存在していてもよい。
触媒は、β(1,4)−ガラクトシルトランスフェラーゼ、β(1,3)−N−ガラクトシルトランスフェラーゼ、変異触媒ドメインを含むβ(1,4)−ガラクトシルトランスフェラーゼ、及び変異触媒ドメインを含むβ(1,3)−N−ガラクトシルトランスフェラーゼからなる群から選択されるのが好ましい。
一実施形態では、触媒は、野生型ガラクトシルトランスフェラーゼであり、より好ましくは野生型β(1,4)−ガラクトシルトランスフェラーゼ又は野生型β(1,3)−N−ガラクトシルトランスフェラーゼであり、さらにより好ましくは野生型β(1,4)−ガラクトシルトランスフェラーゼIである。β(1,4)−ガラクトシルトランスフェラーゼIは、本明細書では、GalTとさらに呼ばれる。β(1,4)−ガラクトシルトランスフェラーゼIは、ウシβ(1,4)−Gal−T1、ヒトβ(1,4)−Gal−T1、ヒトβ(1,4)−Gal−T2、ヒトβ(1,4)−Gal−T3、ヒトβ(1,4)−Gal−T4及びヒトβ(1,3)−Gal−T5からなる群から選択されるのが、さらにより好ましい。
触媒が野生型ガラクトシルトランスフェラーゼである、この実施形態は、糖誘導体Su(A)における官能基Aが、前記糖誘導体のC2又はC6、好ましくはC6に存在している場合、特に好ましい。この実施形態では、Su(A)は、1つ以下の官能基Aしか含まないのがさらに好ましい。すなわち、xが1であるのが好ましい。Su(A)及びSu(A)−Pは、以下でより詳細に記載されている。
こうして、本発明はまた、修飾糖タンパク質を調製する方法であって、適切な触媒の存在下で、修飾糖を糖タンパク質上の末端GlcNAc部分に結合させるステップを含み、修飾糖が、官能基Aを含む糖として定義され、Aが、チオール基又はその前駆体、ハロゲン、スルホニルオキシ基、ハロゲン化アセトアミド基、メルカプトアセトアミド基及びスルホン化ヒドロキシアセトアミド基からなる群から独立して選択され、適切な触媒が、野生型ガラクトシルトランスフェラーゼ、又は変異触媒ドメインを含むガラクトシルトランスフェラーゼとして定義され、したがってSu(A)−Pが基質であるが、但し、触媒が野生型ガラクトシルトランスフェラーゼである場合、前記修飾糖は、1つ以下の官能基Aしか含んでおらず、前記官能基Aは、前記修飾糖のC6に存在していることを条件とする、方法に関する。
さらなる実施形態では、本発明は、修飾糖タンパク質を調製する方法であって、適切な触媒の存在下で、式(101)又は(102)によるグリカンを含む糖タンパク質をSu(A)−Pに接触させるステップを含み、Su(A)が、x個の官能基Aを含む糖誘導体Suであり、xが1、2、3又は4であり、Aが、チオール基又はその前駆体、ハロゲン、スルホニルオキシ基、ハロゲン化アセトアミド基、メルカプトアセトアミド基及びスルホン化ヒドロキシアセトアミド基からなる群から独立して選択され、Pがヌクレオチドであり、適切な触媒が、野生型ガラクトシルトランスフェラーゼ、又は変異触媒ドメインを含むガラクトシルトランスフェラーゼとして定義され、したがって、Su(A)−Pが基質であるが、但し、触媒が野生型ガラクトシルトランスフェラーゼである場合、Su(A)−Pは、1つの官能基Aを含み(xは1である)、前記官能基Aは、Su(A)のC2又はC6、好ましくはC6に存在していることを条件とする、方法に関する。
野生型ガラクトシルトランスフェラーゼは、β(1,4)−ガラクトシルトランスフェラーゼ又はβ(1,3)−N−ガラクトシルトランスフェラーゼであるのが好ましく、β(1,4)−ガラクトシルトランスフェラーゼであるのがより好ましい。
別の実施形態では、触媒は、変異触媒ドメインを含むガラクトシルトランスフェラーゼであり、好ましくは変異触媒ドメインを含むβ(1,4)−ガラクトシルトランスフェラーゼ又は変異触媒ドメインを含むβ(1,3)−N−ガラクトシルトランスフェラーゼであり、より好ましくは変異触媒ドメインを含むβ(1,4)−ガラクトシルトランスフェラーゼである。β(1,4)−ガラクトシルトランスフェラーゼIは、本明細書では、GalTとさらに呼ばれる。
別の実施形態では、触媒は、β(1,4)−ガラクトシルトランスフェラーゼ又はβ(1,3)−N−ガラクトシルトランスフェラーゼからなる群から、より好ましくは、β(1,4)−ガラクトシルトランスフェラーゼ又はβ(1,3)−N−ガラクトシルトランスフェラーゼからなる群から選択され、すべてが変異触媒ドメインを含む。
好ましい実施形態では、触媒が、変異触媒ドメインを含むβ(1,3)−N−ガラクトシルトランスフェラーゼであり、好ましくは、前記β(1,3)−N−ガラクトシルトランスフェラーゼは、ヒトβ(1−3)−Gal−T5である。
本触媒が、変異触媒ドメインを含むβ(1,4)−N−ガラクトシルトランスフェラーゼであるのがより好ましく、変異触媒ドメインを含むβ(1,4)−ガラクトシルトランスフェラーゼIであるのがより好ましく、ウシβ(1,4)−Gal−T1、ヒトβ4−Gal−T1、ヒトβ(1,4)−Gal−T2、ヒトβ(1,4)−Gal−T3及びヒトβ(1,4)−Gal−T4からなる群から選択されるのがさらにより好ましく、すべてが変異触媒ドメインを含む。
触媒が変異触媒ドメインを含む、ウシβ(1,4)−Gal−T1であるのが最も好ましい。
本発明による方法に適したいくつかの触媒は、当技術分野で公知である。適切な触媒は、例えば、β(1,4)−ガラクトシルトランスフェラーゼIに由来する変異触媒ドメインを含む触媒である。触媒ドメインは、本明細書では、本発明による特定の方法において、末端非還元GlcNAc−グリカンに特定の糖誘導体ヌクレオチドSu(A)−Pを結合させる触媒となることが可能なドメインに折りたたんでいるアミノ酸セグメントを指す。β(1,4)−ガラクトシルトランスフェラーゼIは、本明細書では、GalTとさらに呼ばれる。こうした変異GalT触媒ドメインは、例えば、参照により本明細書に組み込まれている、J.Biol.Chem.2002年、277巻、20833頁、及び国際公開第2004/063344号(アメリカ国立衛生研究所)において開示されている。J.Biol.Chem.2002年、277巻、20833頁及び国際公開第2004/063344号は、Y289L、Y289N及びY289Iと呼ばれる、ウシβ(1,4)−Gal−T1のTyr−289変異体を開示している。前記変異触媒ドメインY289L、Y289N及びY289Iの調製方法は、参照により本明細書に明確に組み込まれている、国際公開第2004/063344号の34頁6行目〜36頁2行目に詳細に開示されている。
グルコース−β(1,4)−N−アセチルグルコサミン結合の形成を触媒する、変異GalTドメインは、国際公開第2004/063344号の10頁25行目〜12頁4行目(参照により本明細書に明確に組み込まれている)に開示されている。N−アセチルガラクトサミン−β(1,4)−N−アセチルグルコサミン結合の形成を触媒する、変異GalTドメインは、国際公開第2004/063344号の12頁6行目〜13頁2行目(参照により本明細書に明確に組み込まれている)に開示されている。N−アセチルグルコサミン−β(1,4)−N−アセチルグルコサミン結合及びマンノース−β(1,4)−N−アセチルグルコサミン結合の形成を触媒する、変異GalTドメインは、国際公開第2004/063344号の12頁19行目から14頁6行目(参照により本明細書に明確に組み込まれている)に開示されている。
開示されている変異GalTドメインには、参照により本明細書に明確に組み込まれている、国際公開第2004/063344号の14頁31行目〜16頁28行目に開示されている通り、完全長GalT酵素内部又は触媒ドメインを含有する組換え分子に含まれ得る。
別の変異体GalTドメインは、例えば、参照により本明細書に明確に組み込まれている、BojarovaらのGlycobiology 2009年、19巻、509頁により開示されているY284Lであり、この場合、Tyr284がロイシンにより置きかえられている。
別の変異体GalTドメインは、例えば、参照により本明細書に明確に組み込まれている、Qasbaら、Glycobiology 2002年、12巻、691頁により開示されているR228Kであり、この場合、Arg228がリシンにより置きかえられている。
触媒はまた、GalT Y289N、GalT Y289F、GalT Y289M、GalT Y289V、GalT Y289G、GalT Y289I及びGalT Y289Aからなる群から選択される、好ましくは、GalT Y289F及びGalT Y289Mからなる群から選択されるウシβ(1,4)−ガラクトシルトランスフェラーゼに由来する変異触媒ドメインも含むことができる。GalT Y289N、GalT Y289F、GalT Y289M、GalT Y289V、GalT Y289G、GalT Y289I及びGalT Y289Aは、Y289L、Y289N及びY289Iについて、国際公開第2004/063344号、Qasbaら、Prot.Expr.Pur.2003年、30巻、219頁及びQasbaら、J.Biol.Chem.2002年、277巻、20833頁(すべてが、参照により組み込まれている)において開示されているものと同様の方法で、部位特異的変異誘発法により得ることができる。GalT Y289Nでは、289位のチロシンアミノ酸(Y)が、アスパラギン(N)アミノ酸により置きかえられており、GalT Y289Fでは、289位のチロシンアミノ酸(Y)が、フェニルアラニン(F)アミノ酸により置きかえられており、GalT Y289Mでは、前記チロシンがメチオニン(M)アミノ酸により、GalT Y289Vでは、バリン(V)アミノ酸により、GalT Y289Gでは、グリシン(G)アミノ酸により、GalT Y289Iでは、イソロイシン(I)アミノ酸により、及びY289Aでは、アラニン(A)アミノ酸により置きかえられている。
本発明により修飾糖タンパク質を調製する方法の好ましい実施形態では、前記触媒は、β(1,4)−ガラクトシルトランスフェラーゼに由来する、好ましくはウシβ(1,4)−Gal−T1に由来する、変異触媒ドメインを含む触媒である。
触媒は、好ましくはウシβ(1,4)−Gal−T1 GalT Y289L、GalT Y289N、GalT Y289I、GalT Y289F、GalT Y289M、GalT Y289V、GalT Y289G及びGalT Y289Aからなる群から選択される、より好ましくは、ウシβ(1,4)−Gal−T1 GalT Y289L、GalT Y289N及びGalT Y289Iからなる群から選択される、β(1,4)−ガラクトシルトランスフェラーゼに由来する変異触媒ドメインを含む触媒であるのが好ましい。
さらなる好ましい実施形態では、前記触媒は、Y289L、Y289N、Y289I、Y284L、R228K、Y289F、Y289M、Y289V、Y289G及びY289Aからなる群から選択される、好ましくはY289L、Y289N、Y289I、Y284L及びR228Kからなる群から選択される、GalT変異触媒ドメインを含む触媒である。別の好ましい実施形態では、前記触媒は、Y289F、Y289M、Y289V、Y289G及びY289Aからなる群から選択される、ウシβ(1,4)−Gal−T1変異触媒ドメインを含む、触媒である。前記触媒が、Y289L、Y289N及びY289Iからなる群から選択されるGalT変異触媒ドメインを含む触媒であるのがより好ましく、前記触媒が、Y289Lからなる群から選択されるGalT変異触媒ドメインを含む触媒であるのが、最も好ましい。
別のタイプの適切な触媒は、参照により本明細書に組み込まれている、国際公開第2009/025646号に開示されている、α(1,3)−N−ガラクトシルトランスフェラーゼ(α3Gal−Tとさらに呼ばれる)、好ましくはα(1,3)−N−アセチルガラクトサミニルトランスフェラーゼ(α3GalNAc−Tとさらに呼ばれる)に基づく触媒である。α3Gal−Tの変異は、酵素の供与体特異性を拡張することができ、α3GalNAc−Tになる。α3GalNAc−Tの変異は、酵素の供与体特異性を拡張することができる。α(1,3)−N−アセチルガラクトサミニルトランスフェラーゼのポリペプチド断片及び触媒ドメインは、国際公開第2009/025646号の26頁18行目〜47頁15行目、及び77頁21行目〜82頁4行目(どちらも参照により本明細書に明確に組み込まれている)に開示されている。
本発明により修飾糖タンパク質を調製する方法は、例えばリン酸で緩衝した生理食塩水(例えば、リン酸緩衝生理食塩水、tris−緩衝生理食塩水)、クエン酸塩、HEPES、tris及びグリシンなどの適切な緩衝溶液中で、好ましくは行われる。適切な緩衝液は、当技術分野で公知である。緩衝溶液は、リン酸緩衝生理食塩水(PBS)又はtris緩衝液であることが好ましい。
本方法は、約4〜約50℃の範囲、より好ましくは約10〜約45℃の範囲、さらにより好ましくは約20〜約40℃の範囲、及び最も好ましくは約30〜約37℃の範囲の温度で、好ましくは行われる。
本方法は、約5〜約9の範囲、好ましくは約5.5〜約8.5の範囲、より好ましくは約6〜約8の範囲のpHで、好ましくは行われる。本方法は、約7〜約8の範囲のpHで行うのが最も好ましい。
Su(A)は、x個の官能基Aを含む糖誘導体Suとして定義され、Aは、チオール基又はその前駆体、ハロゲン、スルホニルオキシ基、ハロゲン化アセトアミド基、メルカプトアセトアミド基及びスルホン化ヒドロキシアセトアミド基からなる群から独立して選択され、xは1、2、3又は4である。
Su(A)部分はまた、「修飾糖」と呼ぶこともできる。修飾糖は、本明細書では、糖又は糖誘導体として定義され、前記糖又は糖誘導体は、1個、2個、3個又は4個の官能基Aを含み、Aは、チオール基又はその前駆体、ハロゲン、スルホニルオキシ基、ハロゲン化アセトアミド基、メルカプトアセトアミド基及びスルホン化ヒドロキシアセトアミド基からなる群から選択される。修飾糖又は糖誘導体が、例えば、チオール基を含む場合、前記糖又は糖誘導体は、チオール修飾糖又は糖誘導体と呼ぶことができる。修飾糖又は糖誘導体が、例えば、チオール前駆体基を含む場合、前記糖又は糖誘導体は、チオール前駆体修飾糖又は糖誘導体と呼ぶことができる。修飾糖又は糖誘導体が、例えば、ハロゲンを含む場合、前記糖又は糖誘導体は、ハロゲン修飾糖又は糖誘導体と呼ぶことができる。修飾糖又は糖誘導体が、例えば、スルホニルオキシ基を含む場合、前記糖又は糖誘導体は、スルホニルオキシ修飾糖又は糖誘導体と呼ぶことができる。
チオール基は、本明細書では、−[C(RSH基として定義され、Rは、水素、ハロゲン及び(任意選択で置換されている)C〜C24アルキル基からなる群から独立して選択され、oは、0〜24である。Rが、水素又はC、C、C若しくはCアルキル基であるのが好ましく、Rが水素又は−CHであるのがより好ましい。oが0〜10であるのが好ましく、0、1、2、3、4、5又は6であるのがより好ましい。Rが水素、−CH又はCアルキル基であり、及び/又はoが0、1、2、3又は4であるのがより好ましい。Rが水素であり、oが0、1、2又は3であるのがさらにより好ましく、oが1又は2であるのがより好ましく、oが0又は1であるのが最も好ましい。oが0であるのが最も好ましい。前記チオール基が、−CHCHCHSH、−CHCHSH、−CHSH又は−SHであるのが最も好ましく、−SHであるのが好ましい。
チオール基の前駆体は、本明細書では、−[C(RSC(O)CH基として定義され、R及びo、及びそれらの好ましい実施形態は、チオール基の場合に上で定義されている通りである。前記チオール−前駆体が、−CHCHCHSC(O)CH、−CHCHSC(O)CH、−CHSC(O)CH又は−SC(O)CHであるのが最も好ましく、−SC(O)CHであるのが好ましい。本発明により修飾糖タンパク質を調製する方法では、Aがチオール基の前駆体である、糖誘導体Su(A)を使用することができる。前記方法の間、チオール前駆体はチオール基に変換される。
ハロゲンは、本明細書では、F、Cl、Br又はIとして定義される。前記ハロゲンが、Cl又はBrであるのが好ましく、Clであるのがより好ましい。
スルホニルオキシ基は、本明細書では、−[C(ROS(O)基として定義され、R及びoは、チオール基に関して上で定義されている通りであり、Rは、C〜C24アルキル基、C〜C24アリール基、C〜C24アルキルアリール基及びC〜C24アリールアルキル基からなる群から選択される。Rは、好ましくは、C〜Cアルキル基、C〜C12アリール基、C〜C12アルキルアリール基又はC〜C12アリールアルキル基であり、より好ましくはC〜Cアルキル基、C〜C12アルキルアリール基又はC〜C12アリールアルキル基であり、さらにより好ましくは−CH、−C、Cの直鎖状若しくは分岐状アルキル基、フェニル基又はCアルキルアリール基である。Rは、最も好ましくは、メチル基、エチル基、フェニル基又はp−トリル基である。Rが、水素、又はC、C、C若しくはCアルキル基であるのが好ましく、Rが、水素又は−CHであるのがより好ましい。oが、0〜10であるのが好ましく、0、1、2、3、4、5又は6であるのがより好ましい。Rが、水素、−CH又はCアルキル基であり、及び/又はoが0、1、2、3又は4であるのがより好ましい。Rが水素であり、oが1又は2であるのがさらにより好ましく、oが0であるのが最も好ましい。Rは、好ましくは、C〜Cアルキル基、C〜C12アルキルアリール基又はC〜C12アリールアルキル基であり、より好ましくは−CH、−C、Cの直鎖状若しくは分岐状アルキル基、又はCアルキルアリール基である。スルホニルオキシ基が、メシレート基、−OS(O)CH、ベンゼンスルホネート基(−OS(O)(C))、又はトシレート基(−OS(O)(CCH))であるのが、最も好ましい。
ハロゲン化アセトアミド基は、本明細書では、−NHC(O)[C(RX基として定義され、Rは、水素、ハロゲン及び(任意選択で置換されている)C〜C24アルキル基からなる群から独立して選択され、Xは、F、Cl、Br又はIであり、oは、0〜24である。Rが、水素又はC、C、C又はCアルキル基であるのが好ましく、Rが、水素又は−CHであるのがより好ましく、水素であるのが最も好ましい。oが、0〜10であるのが好ましく、1、2、3、4、5又は6であるのがより好ましく、1、2、3又は4であるのがさらにより好ましく、oが1であるのが最も好ましい。Rが、水素、−CH又はCアルキル基であり、及び/又はoが1、2、3若しくは4であるのがより好ましく、Rが水素であり、oが1であるのが最も好ましい。Xが、Cl又はBrであるのが好ましく、Xが、Clであるのがより好ましい。Rが水素であり、XがClであり、oが1であるのが最も好ましい。
メルカプトアセトアミド基は、本明細書では、−NHC(O)[C(RSH基として定義され、Rは、水素、ハロゲン及び(任意選択で置換されている)C〜C24アルキル基からなる群から独立して選択され、oは、0〜24である。Rが、水素、又はC、C、C若しくはCアルキル基であるのが好ましく、Rが、水素又は−CHであるのがより好ましく、水素であるのが最も好ましい。oが、0〜10であるのが好ましく、1、2、3、4、5又は6であるのがより好ましく、1、2、3又は4であるのがさらにより好ましく、oが2、3又は4であるのが最も好ましい。Rが、水素、−CH又はCアルキル基であり、及び/又はoが1、2、3若しくは4であるのがより好ましい。Rが水素であり、oが、1、2、3又は4であるのがより好ましい。Rが水素であり、oが、1、2又は3であるのが最も好ましく、1であるのが好ましい。好ましい例には、メルカプトエタノイルアミド基、メルカプトプロパノイルアミド基、メルカプトブタノイルアミド基及びメルカプトペンタノイルアミド基、好ましくはメルカプトプロパノイルアミド基が含まれる。
スルホン化ヒドロキシアセトアミド基は、本明細書では、−NHC(O)[C(ROS(O)基として定義され、Rは、水素、ハロゲン及び(任意選択で置換されている)C〜C24アルキル基からなる群から独立して選択され、Rは、C〜C24アルキル基、C〜C24アリール基、C〜C24アルキルアリール基及びC〜C24アリールアルキル基からなる群から選択され、oは0〜24である。Rは、好ましくは、C〜Cアルキル基、C〜C12アリール基、C〜C12アルキルアリール基又はC〜C12アリールアルキル基であり、より好ましくは−CH、−C、Cの直鎖状若しくは分岐状アルキル基、C〜Cアリール基、又はCアルキルアリール基である。スルホニルオキシ基は、メシレート基−OS(O)CH、ベンゼンスルホネート基−OS(O)(C)、又はトシレート基−OS(O)(CCH)であるのが最も好ましい。Rが、水素、又はC、C、C若しくはCアルキル基であるのが好ましく、Rが、水素又は−CHであるのがより好ましく、水素であるのが最も好ましい。oが、0〜10であるのが好ましく、1、2、3、4、5又は6であるのがより好ましく、1、2、3又は4であるのがさらにより好ましく、oが1であるのが最も好ましい。Rが、水素、−CH若しくはCアルキル基であり、及び/又はoが1、2、3若しくは4であるのがより好ましい。Rが水素であり、oが、1、2又は3であるのがさらにより好ましい。RがHであり、oが1であり、Rが、メシレート基、ベンゼンスルホネート基又はトシレート基であるのが、なおさらにより好ましい。Rが水素であり、Rが−CHであり、oが1であるのが最も好ましい。
糖誘導体Su(A)は、1個又は複数の官能基Aを含んでもよい。Su(A)が、2個以上の官能基Aを含む場合、各官能基Aは独立して選択され、すなわち1つのSu(A)が、異なる官能基A、例えばチオール基及びハロゲンなどを含んでもよい。好ましい実施形態では、xは、1又は2であり、より好ましくは、xは1である。別の好ましい実施形態では、官能基Aは、チオール又はハロゲンであり、より好ましくはハロゲンである。
糖誘導体Su(A)は、糖又は糖誘導体Su、例えばアミノ糖、又は他には誘導体化されている糖から誘導される。糖及び糖誘導体の例には、ガラクトース(Gal)、マンノース(Man)、グルコース(Glc)、N−アセチルノイラミン酸又はシアル酸(Sial)及びフコース(Fuc)が含まれる。
アミノ糖は、ヒドロキシル(OH)基がアミン基により置きかえられている糖であり、例には、グルコサミン(GlcNH)及びガラクトサミン(GalNH)が含まれる。他の誘導体化されている糖の例には、N−アセチルノイラミン酸(シアル酸、Sia若しくはNeuNAc)又はフコース(Fuc)が含まれる。
糖誘導体Su(A)は、好ましくは、ガラクトース(Gal)、マンノース(Man)、N−アセチルグルコサミン(GlcNAc)、グルコース(Glc)、N−アセチルガラクトサミン(GalNAc)、フコース(Fuc)及びN−アセチルノイラミン酸(シアル酸Sia又はNeuNAc)から、好ましくはGlcNAc、Glc、Gal及びGalNAcからなるから誘導される。Su(A)が、Gal又はGalNAcから誘導されるのがより好ましく、Su(A)がGalNAcから誘導されるのが最も好ましい。
Su(A)における1個又は複数の官能基Aは、いくつかの方法で、糖又は糖誘導体Suに結合されていてもよい。1個又は複数の官能基Aは、ヒドロキシル(OH)基の代わりに、糖又は糖誘導体のC2、C3、C4及び/又はC6に結合していてもよい。フコースは、C6にOH基を欠いているので、AがFucのC6に結合している場合、AはH原子の場所を占めることに留意すべきである。Su(A)における1個又は複数の官能基Aは、糖又は糖誘導体SuのC2及び/又はC6に存在し得ることが好ましい。官能基Aが、糖又は糖誘導体のC2のOH基の代わりに存在している場合、Aは、ハロゲン化アセトアミド基、メルカプトアセトアミド基及びスルホン化ヒドロキシアセトアミド基からなる群から好ましくは選択される。しかし、Aが、2−アミノ糖誘導体、例えば、GalNAc又はGlcNAcのC2に存在している場合、Aは、ハロゲン、チオール基及びスルホニルオキシ基からなる群から好ましくは選択される。
Aがチオール基である場合、前記チオール基は、糖誘導体の6位又は2ーアミノ糖誘導体に存在しているのが好ましい。Aがチオール基である、Su(A)xの一例は、2−(メルカプトアセトアミド)−2−デオキシ−ガラクトース(2−GalNAcSH)である。Aがチオール基である、Su(A)xの別の例は、6−メルカプト−6−デオキシ−ガラクトースである。
Aがハロゲンである場合、前記ハロゲンは、糖誘導体の6位又は2ーアミノ糖誘導体に存在しているのが好ましい。Aがハロゲンである、Su(A)xの一例は、2−(クロロアセトアミド)−2−デオキシ−ガラクトース(2−GalNAcCl)である。Aがハロゲンである、Su(A)xの別の例は、6−ヨード−6−デオキシ−ガラクトースである。Aがハロゲンである、Su(A)xの別の例は、6−(クロロアセトアミド)−6−デオキシ−ガラクトースである。
Aがスルホニルオキシ基である場合、前記スルホニルオキシ基は、糖誘導体の6位又は2−アミノ糖誘導体に存在しているのが好ましい。Aがスルホニルオキシ基である、Su(A)xの一例は、2−(メチルスルホニルオキシアセトアミド)−2−デオキシ−ガラクトース(2−GalNAcOMs)である。Aがスルホニルオキシ基である、Su(A)xの別の例は、2−(ベンゼンスルホニルオキシアセトアミド)−2−デオキシ−ガラクトース(2−GalNAcOMs)である。Aがスルホニルオキシ基である、Su(A)xの別の例は、6−(メチルスルホニル)−ガラクトースである。
Aが、ハロゲン化アセトアミド基、メルカプトアセトアミド基又はスルホン化ヒドロキシアセトアミド基である場合、前記基は、糖誘導体の6位に存在しているのが好ましい。
Su(A)−Pのさらなる例には、6−クロロ−6−デオキシガラクトース−UDP(6−ClGal−UDP)、6−チオ−6−デオキシガラクトース−UDP(6−HSGal−UDP)などの6−A−6−デオキシガラクトース−UDP(6−A−Gal−UDP)、又は2−クロロ−2−デオキシガラクトース−UDP(2−ClGal−UDP)、2−チオ−2−デオキシガラクトース−UDP(2−HSGal−UDP)などの2−A−2−デオキシガラクトース−UDP(2−A−Gal−UDP)が含まれる。或いは、Aは、アセトアミド基の一部として糖誘導体に間接的に置換され、このアセトアミド基は、ひいては、ヒドロキシル基を置換していてもよい。例には、6−クロロアセトアミド−6−デオキシガラクトース−UDP(X=Clである、6−GalNAcCl−UDP(23))、6−チオアセトアミド−6−デオキシガラクトース−UDP(1つのCHを有しており、R=Hである、6−GalNAcSH−UDP(20))などの6−A−アセトアミド−6−デオキシガラクトース−UDP(6−GalNAcA−UDP)、又は2−クロロアセトアミド−2−デオキシガラクトース−UDP(X=Clである、2−GalNAcCl−UDP(21))、2−チオアセトアミド−2−デオキシガラクトース−UDP(1つのCHを有しており、R=Hである、2−GalNAcSH−UDP(18))などの2−A−アセトアミド−2−デオキシガラクトース−UDP(2−GalNAcA−UDP)が含まれる。或いは、Aは、別の官能基の一部として糖誘導体に間接的に置換され、この別の官能基は、ひいては、ヒドロキシル基を置換しているか、又はヒドロキシル基に結合していてもよい。こうした他の官能基の例には、(ヘテロ)アルキル鎖又は(ヘテロ)アリール鎖が含まれる。
Pは、本明細書では、ヌクレオチドとして定義される。Pは、好ましくは、ヌクレオシド一リン酸及びヌクレオシド二リン酸からなる群から、より好ましくは、ウリジン二リン酸(UDP)、グアノシン二リン酸(GDP)、チミジン二リン酸(TDP)、シチジン二リン酸(CDP)及びシチジン一リン酸(CMP)からなる群から、より好ましくは、ウリジン二リン酸(UDP)、グアノシン二リン酸(GDP)、シチジン二リン酸及び(CDP)からなる群から選択される。PがUDPであるのが最も好ましい。
ヌクレオシド一リン酸又はヌクレオシド二リン酸Pが糖誘導体Su(A)xに結合している、式Su(A)−Pのいくつかの化合物は、当技術分野で公知である。例えば、参照により本明細書にすべてが組み込まれている、Wangら、Chem.Eur.J.2010年、16巻、13343〜13345頁、Pillerら、ACS Chem.Biol.2012年、7巻、753頁、Pillerら、Bioorg.Med.Chem.Lett.2005年、15巻、5459〜5462頁、及び国際公開第2009/102820号(Qasbaら)は、化合物Su(A)x−Pのいくつか、及びそれらの合成を開示している。
チオール、ハロ及びメシチルオキシ置換されている糖及び糖誘導体である、Su(A)−UDPに結合している、ウリジン二リン酸のいくつかの例(18〜23)が、以下に示されている。同様に、Aがチオール前駆体(R=Acである、18〜20)である、Su(A)−Pの例も示されている。上記の通り、18〜20では、oが、1、2、3、4、5又は6、好ましくは1、2、3又は4、より好ましくは1、2又は3であるのが好ましい。さらに、Rは、H又はAcである。
Figure 2016538877
ケト、アルキニル、ハロゲン、チオール、チオール化アセトアミド及びハロゲン化アセトアミド置換されている糖及び糖誘導体の追加の例(3〜17)が図3に示されており、こうした糖及び糖誘導体のすべてが、それらの対応するUDP糖であるSu(A)−UDPに変換することができ、Su(A)−UDPの一部が図4に図示されている。それらのすべてが、共通前駆体27から容易に調製することができる、チオール誘導体又はハロゲン化アセトアミド誘導体の一部の合成が、図5に図示されている。
上記の通り、本発明により修飾糖タンパク質を調製する方法において使用することができる、糖誘導体ヌクレオチドSu(A)−Pのいくつかは、野生型ガラクトシルトランスフェラーゼの基質である。これらの糖誘導体であるヌクレオチドSu(A)−Pの場合、本発明による方法は、触媒として、野生型ガラクトシルトランスフェラーゼ、好ましくは野生型β(1,4)−ガラクトシルトランスフェラーゼ、より好ましくはβ(1,4)−ガラクトシルトランスフェラーゼIの存在下で行うことができる。
野生型ガラクトシルトランスフェラーゼが触媒として使用される場合、Su(A)−Pは、xが1であり、Aが糖又は糖誘導体のC6に存在しており、Aが、上で定義されている通りの、Su(A)−Pからなる群から選択されるのが好ましい。Aは、ヒドロキシル基の代わりに、糖誘導体に直接、置換されていてもよい。例には、6−A−6−デオキシガラクトース−UDP(6−A−Gal−UDP)、6−クロロ−6−デオキシガラクトース−UDP(1つのCHを有しており、X=Clである、6−ClGal−UDP(22))、6−チオ−6−デオキシガラクトース−UDP(1つのCHを有しており、R=Hである、6−HSGal−UDP(19))が含まれる。
或いは、Aは、アセトアミド基の一部として糖誘導体に間接的に置換され、このアセトアミド基は、ひいては、ヒドロキシル基を置換していてもよい。例には、6−クロロアセトアミド−6−デオキシガラクトース−UDP(X=Clである、6−GalNAcCl−UDP(23))、6−チオアセトアミド−6−デオキシガラクトース−UDP(1つのCHを有しており、R=Hである、6−GalNAcSH−UDP(20))などの6−A−アセトアミド−6−デオキシガラクトース−UDP(6−GalNAcA−UDP)が含まれる。或いは、Aは、別の官能基の一部として糖誘導体に間接的に置換され、この別の官能基は、ひいては、ヒドロキシル基を置換しているか、又はヒドロキシル基に結合していてもよい。こうした他の官能基の例には、(ヘテロ)アルキル鎖又は(ヘテロ)アリール鎖が含まれる。
修飾糖タンパク質を調製する方法の好ましい実施形態では、Su(A)は、1個又は2個の官能基Aを含み、すなわち、好ましくはxは1又は2である。xが1であるのがより好ましい。好ましい実施形態では、Suは、ガラクトース(Gal)である。さらに好ましい実施形態では、xは、1又は2であり、SuはGalであり、最も好ましくは、xは1であり、SuはGalである。
好ましい実施形態では、Su(A)は、6−GalNAcCl、6−GalNAcSH、2−GalNAcCl、2−GalNAcSH、6−ClGal、2−ClGal、2−HSGal及び6−HSGalからなる群から、より好ましくは6−GalNAcCl、6−GalNAcSH、2−GalNAcCl、2−GalNAcSH、6−ClGal及び2−ClGalからなる群から選択される。
さらに好ましい実施形態では、xは1であり、Su(A)は、6−GalNAcCl、6−GalNAcSH、2−GalNAcCl、2−GalNAcSH、6−ClGal、2−ClGal、2−HSGal及び6−HSGalからなる群から、より好ましくは6−GalNAcCl、6−GalNAcSH、2−GalNAcCl、2−GalNAcSH、6−ClGal及び2−ClGalからなる群から選択される。
好ましい実施形態では、Aは、チオール基又はハロゲンである。
本発明による修飾糖タンパク質を修飾する方法の特に好ましい実施形態では、Su(A)は、2−GalNAcSH、2−GalNAcX、2−GalNAcOS(O)、6−GalNAcSH、6−GalNAcX及び6−GalNAcOS(O)からなる群から選択される。さらにより好ましい実施形態では、x1又は2であり、Su(A)は、2−GalNAcSH、2−GalNAcX、2−GalNAcOS(O)、6−GalNAcSH、6−GalNAcX及び6−GalNAcOS(O)からなる群から選択される。最も好ましい実施形態では、xは1であり、Su(A)は、2−GalNAcSH、2−GalNAcX、2−GalNAcOS(O)、6−GalNAcSH、6−GalNAcX及び6−GalNAcOS(O)からなる群から選択され、XはCl又はBrであり、好ましくはClである。
本発明による修飾糖タンパク質を調製する方法の特に好ましい実施形態では、Su(A)−Pは、2−GalNAcSH−UDP(1つのCHを有しており、R=Hである、(18))、2−GalNAcX−UDP(21)、2−GalNAcOS(O)−UDP、6−GalNAcSH−UDP(1つのCHを有しており、R=Hである、(20))、6−GalNAcX−UDP(23)及び6−GalNAcOS(O)−UDPからなる群から選択され、触媒は、変異触媒ドメインGalTを含むウシβ(1,4)−Gal−T1(Y289L)であり、Xは、Cl、Br又はIであり、Rは、メチル基、エチル基、フェニル基又はp−トリル基である。
さらなる好ましい実施形態では、2−GalNAcX−UDPは、2−GalNAcCl−UDP又は2−GalNAcBr−UDPであり、より好ましくは2−GalNAcCl−UDPであり、6−GalNAcX−UDPは、6−GalNAcCl−UDP又は6−GalNAcBr−UDPであり、より好ましくは6−GalNAcCl−UDPである。別の好ましい実施形態では、2−GalNAcOS(O)−UDPにおけるRは、メチル、フェニル又はp−トリルであり、最も好ましくはメチルであり、6−GalNAcOS(O)−UDPにおけるRは、メチル、フェニル又はp−トリルであり、最も好ましくはRはメチルである。
本発明により修飾糖タンパク質を調製する方法の別の特に好ましい実施形態では、Su(A)−Pは、6−HSGal−UDP、6−XGal−UDP、6−RS(O)OGal−UDPからなる群から選択され、触媒は、野生型ヒトGalTであり、Xは、Cl、Br又はIであり、Rは、メチル基、エチル基、フェニル基又はp−トリル基である。Xは、より好ましくは、Cl又はBrであり、最も好ましくはClである。Rは、より好ましくはメチル、フェニル又はp−トリルであり、最も好ましくはメチルである。ヒトGalTは、好ましくは、ヒトβ4−Gal−T1、ヒトβ(1,4)−Gal−T2、ヒトβ(1,4)−Gal−T3及びヒトβ(1,4)−Gal−T4である。
本発明による修飾糖タンパク質を調製する方法は、非還元末端に、末端GlcNAc部分を含むグリカンを含む糖タンパク質を用意することを含むステップをさらに含んでもよい。したがって、本発明はまた、
(i) 非還元末端において、末端GlcNAc部分を含むグリカンを含む糖タンパク質を用意するステップ、及び
(ii) 適切な触媒の存在下で、末端GlcNAc部分を含むグリカンを含む糖タンパク質をSu(A)−Pに接触させるステップであって、Su(A)は、x個の官能基Aを含む糖誘導体Suであり、xは1、2、3又は4であり、Aは、チオール基又はその前駆体、ハロゲン、スルホニルオキシ基、ハロゲン化アセトアミド基、メルカプトアセトアミド基及びスルホン化ヒドロキシアセトアミド基からなる群から独立して選択され、Pはヌクレオチドであり、適切な触媒は、ガラクトシルトランスフェラーゼ、又は変異触媒ドメインを含むガラクトシルトランスフェラーゼとして定義され、したがって、Su(A)−Pは基質であり、末端GlcNAc部分を含むグリカンは、式(101)又は(102)によるグリカン:
Figure 2016538877

(式中、b、d、e及びGは、上で定義されている通りである)
である、ステップ
を含む、修飾糖タンパク質を調製する方法に関する。
ステップ(ii)における触媒は、β(1,4)−ガラクトシルトランスフェラーゼ、β(1,3)−N−ガラクトシルトランスフェラーゼ、変異触媒ドメインを含むβ(1,4)−ガラクトシルトランスフェラーゼ、及び変異触媒ドメインを含むβ(1,3)−N−ガラクトシルトランスフェラーゼからなる群から選択されるのが好ましい。触媒は、上でより詳細に記載されている。
非還元末端において、末端GlcNAc部分を含むグリカンを含む糖タンパク質、すなわち末端非還元GlcNAcタンパク質は、いくつかの方法、例えば、(a)EMBO J.2001年、12巻、3046頁(参照により組み込まれている)に記載されている通り、N−糖タンパク質をエンド−グリコシダーゼによりトリミングすることによって、又は(b)例えば、参照により組み込まれているGlycobiology 2006年、17巻、104〜118頁においてSatohらにより記載されている、スワインソニンの存在下でのハイブリッド型N−糖タンパク質の発現(続いて、シアリダーゼ/ガラクトシダーゼ処理する)によって用意され得る。
特定の実施形態では、本発明はまた、
(i) エンド−グリコシダーゼの作用により、オリゴサッカライドグリカンを含む糖タンパク質をトリミングすることによって、非還元末端に末端GlcNAc部分を含むグリカンを含む糖タンパク質を用意するステップ、及び
(ii) 適切な触媒の存在下で、末端GlcNAc部分を含むグリカンを含む糖タンパク質をSu(A)−Pに接触させるステップであって、Su(A)が、x個の官能基Aを含む糖誘導体Suであり、xが1、2、3又は4であり、Aが、チオール基又はその前駆体、ハロゲン、スルホニルオキシ基、ハロゲン化アセトアミド基、メルカプトアセトアミド基及びスルホン化ヒドロキシアセトアミド基からなる群から独立して選択され、Pがヌクレオチドであり、適切な触媒が、ガラクトシルトランスフェラーゼ、又は変異触媒ドメインを含むガラクトシルトランスフェラーゼとして定義され、したがって、Su(A)−Pが基質であり、末端GlcNAc部分を含むグリカンが、式(101)又は(102)によるグリカン
Figure 2016538877

(式中、b、d、e及びGは、上で定義されている通りである)
である、ステップ
を含む、修飾用タンパク質を調製する方法に関する。
触媒は、β(1,4)−ガラクトシルトランスフェラーゼ、β(1,3)−N−ガラクトシルトランスフェラーゼ、変異触媒ドメインを含むβ(1,4)−ガラクトシルトランスフェラーゼ、及び変異触媒ドメインを含むβ(1,3)−N−ガラクトシルトランスフェラーゼからなる群から選択されるのが好ましい。触媒は、上でより詳細に記載されている。
グリカンは、糖タンパク質の一部である、アスパラギンアミノ酸のアミド側鎖に結合している糖タンパク質に、GlcNAc残基のC1を介して結合し得る。オリゴサッカライドは、N−グリコシド結合を介して、大部分の場合、アスパラギン(Asn)又はアルギニン(Arg)のアミノ酸側鎖に結合し得る。
多くの異なるタイプのグリカンが存在する。例えば、Ig抗体のFc領域は、高度に保存されているN−グリコシル化部位を保有する。この部位に結合しているN−グリカンは、主にコアがフコシル化されている、複合型の二アンテナ構造である。別のタイプのグリカンは、高マンノースグリカンのクラスである。高マンノースは、通常、2つのN−アセチルグルコサミン、及び様々な数のマンノース残基を含む。
上記の通り、グリカンは、GlcNAc残基を介して糖タンパク質に結合することができ、このGlcNAc残基はフコシル化されていてもよい。図1では、これはbによって示されている。bが0の場合、前記GlcNAc残基は、フコシル化されておらず、bが1の場合、前記GlcNAcはフコシル化されている。
多くのグリカンでは、第2のGlcNAc残基が、図1の(b)及び(c)においてやはり分かる通り、糖タンパク質に直接、結合しているGlcNAc残基に結合している。第2のGlcNAc残基が、糖タンパク質に直接、結合しているGlcNAc残基に結合しているグリカン(例えば、図1(b)及び(c))は、非還元末端において、式(101)による末端GlcNAc部分を含むグリカンを含む糖タンパク質を得るために、トリミングされ得る。トリミングは、前記2つのGlcNAc残基の間で行われる。グリカンのトリミングにより、図1(a)において示されている通り、式(101)によるグリカンが得られる。好ましくは、前記GlcNAcのC1と抗体のアミノ酸側鎖に存在しているアミドとを介したN−グリコシド結合により、N−グリコシル化部位に共有結合している、こうしたGlcNAc残基は、本明細書では、「末端GlcNAc部分」と呼ばれ、「コア−GlcNAc部分」とも呼ばれる。前記末端GlcNAc部分又はコア−GlcNAc部分は、任意選択でフコシル化されている。
グリカンのトリミングは、適切な酵素の作用により行われ、オリゴサッカライド(グリカンとも呼ばれる)のトリミング後に、末端GlcNAc部分が得られる。トリミングによって、式(101)による末端GlcNAc部分を含むグリカンが得られる。この末端GlcNAc部分は、フコシル化されていてもよく(図1(a)におけるbが1である)、又はフコシル化されていなくてもよい(bが0である)。
「適切な酵素」は、トリミングされることになるオリゴサッカライドが基質である、酵素として定義される。本発明による方法のこの特定の実施形態のステップ(i)において使用されることになる、好ましいタイプの酵素は、トリミングされる特定のグリカン(単数又は複数)に依存する。本発明による方法のこの特定の実施形態の好ましい実施形態では、本方法のこの特定の実施形態のステップ(i)における酵素は、エンド−グリコシダーゼの群から選択される。
エンド−グリコシダーゼは、グリカン構造における内部グリコシド結合を切断する能力があり、これにより、リモデリング及び合成上の処理(endeavor)に利益をもたらす。例えば、エンド−グリコシダーゼは、エンド−グリコシダーゼがグリカンの保存領域内の予測可能な部位で切断を行う場合、不均一なグリカン集団を簡単に均一化するために使用することができる。この点でエンドグリコシダーゼの最も重要なクラスの1つは、N,N’−ジアセチルキトビオースコアにおいてβ−1,4−グリコシド結合を加水分解することにより、糖タンパク質からN−グリカンを取り除き、単一のコアN−結合型GlcNAc残基にする加水分解酵素のクラスである、エンド−β−N−アセチルグルコサミニダーゼ(EC3.2.1.96、エンド及びENGアーゼとして一般に知られている)を含む(参照により本明細書に組み込まれている、WongらのChem.Rev.2011年、111巻、4259頁により概説されている)。パウチマンノースに特異的なエンドD;高マンノースに特異的なエンドA及びエンドH;高マンノースから二アンテナ複合型までに及ぶエンドFサブタイプ;及びフコシル化グリカンを除く大部分のN−グリカン構造(高マンノース/複合型/ハイブリッド型)を切断することができるエンドMを含む共通の化学酵素変種を含めた、エンド−β−N−アセチルグルコサミニダーゼが、自然界に幅広く分布していることが見いだされており、高マンノース型オリゴサッカライドに対する加水分解活性は、複合型及びハイブリッド型オリゴサッカライドに対する加水分解活性よりもかなり高い。これらのENGアーゼは、遠位N−グリカン構造に特異性を示し、遠位N−グリカン構造を示さないタンパク質には特異性を示さず、これにより、天然条件において、糖タンパク質から大部分のN−結合型グリカンを切断するのにENGアーゼを有用なものにしている。
エンドグリコシダーゼF1、F2及びF3は、天然タンパク質の脱グリコシル化に最も適している。エンドF1、F2及びF3の結合特異性は、タンパク質を変性させることなく、すべてのクラスのN−結合型オリゴサッカライドを取り除くことができる、タンパク質の脱グリコシル化の一般的な戦略を示唆する。二アンテナ及び三アンテナ構造は、それぞれエンドグリコシダーゼF2及びF3により直ちに取り除くことができる。オリゴ−マンノース及びハイブリッド構造は、エンドF1により取り除かれ得る。
エンドF3は、エンドF3による切断が、オリゴサッカライドのペプチド結合の状態、及びコアフコシル化の状態に敏感であるという点で、特有のものである。エンドグリコシダーゼF3は、アスパラギン結合されている二アンテナ及び三アンテナ複合型オリゴサッカライドを切断する。エンドグリコシダーゼF3は、フコシル化されていない二アンテナ及び三アンテナ構造を遅い速度で切断するが、ペプチド結合されている場合に限る。コアフコシル化されている二アンテナ構造は、エンドF3に対して有効な基質であり、このエンドF3の活性は最大400倍である。オリゴマンノース及びハイブリッド分子に対して活性はない。例えば、参照により本明細書に組み込まれている、TarentinoらのGlycobiology 1995年、5巻、599頁を参照されたい。
エンドSは、ストレプトコッカス・ピオゲネス(Streptococcus pyogenes)から分泌されるエンドグリコシダーゼであり、やはり、Collinら(参照により本明細書に組み込まれている、EMBO J.2001年、20巻、3046頁)により開示されている通り、グリコシドヒドロラーゼファミリー18に属する。しかし、上記のENGアーゼとは対照的に、エンドSは、より明確な特異性を有しており、ヒトIgGのFcドメインにおける保存N−グリカンしか切断しない特異性があり(現在のところ、別の基質は何ら特定されていない)、酵素とIgGとの間のタンパク質−タンパク質相互作用によりこの特異性がもたらされることが示唆される。
エンドS49は、参照により本明細書に組み込まれている、国際公開第2013/037824号(Genovis AB)に記載されている。エンドS49はストレプトコッカス・ピオゲネスNZ131から単離され、エンドSのホモログである。エンドS49は、天然のIgGに特異的なエンドグリコシダーゼ活性を有しており、エンドSよりも多くの様々なFcグリカンを切断する。
好ましい実施形態では、この実施形態のステップ(i)における酵素は、エンド−β−N−アセチルグルコサミニダーゼである。さらなる好ましい実施形態では、エンド−β−N−アセチルグルコサミニダーゼは、エンドS、エンドS49、エンドF1、エンドF2、エンドF3、エンドH、エンドM、エンドA、及びそれらの任意の組合せからなる群から選択される。
トリミングされることになるグリカンが、複合型の二アンテナ構造である場合、エンド−β−N−アセチルグルコサミニダーゼは、エンドS、エンドS49、エンドF1、エンドF2、エンドF3、及びそれらの組合せからなる群から好ましくは選択される。
トリミングされることになるオリゴサッカライドが、複合型の二アンテナ構造であり(すなわち、図1(c)によるもの)、且つこのオリゴサッカライドがN297におけるIgGの保存N−グリコシル化部位に存在している場合、エンド−β−N−アセチルグルコサミニダーゼは、好ましくはエンドS、エンドS49、エンドF1、エンドF2、エンドF3、及びそれらの組合せからなる群から、より好ましくはエンドS、エンドS49、及びそれらの組合せからなる群から選択される。
トリミングされることになるグリカンが、複合型の二アンテナ構造であり、且つこのグリカンがN297におけるIgGの保存N−グリコシル化部位に存在していない場合、エンド−β−N−アセチルグルコサミニダーゼは、エンドF1、エンドF2、エンドF3、及びそれらの組合せからなる群から好ましくは選択される。
トリミングされることになるグリカンが高マンノースである場合、エンド−β−N−アセチルグルコサミニダーゼは、エンドH、エンドM、エンドA及びエンドF1からなる群から好ましくは選択される。
したがって、本発明はまた、
(i) 式(101)による末端GlcNAc部分を含むグリカンを含む糖タンパク質を用意するために、エンド−β−N−アセチルグルコサミニダーゼの作用により、オリゴサッカライドグリカンを含む、糖タンパク質のグリカンをトリミングするステップ、及び
(ii) 適切な触媒の存在下で、式(101)によるグリカンを含む前記糖タンパク質をSu(A)−Pに接触させるステップであって、Su(A)が、x個の官能基Aを含む糖誘導体Suであり、xが1、2、3又は4であり、Aが、チオール基又はその前駆体、ハロゲン、スルホニルオキシ基、ハロゲン化アセトアミド基、メルカプトアセトアミド基及びスルホン化ヒドロキシアセトアミド基からなる群から独立して選択され、Pがヌクレオチドであり、適切な触媒が、ガラクトシルトランスフェラーゼ、又は変異触媒ドメインを含むガラクトシルトランスフェラーゼとして定義され、したがって、Su(A)−Pが基質であり、末端GlcNAc部分を含むグリカンが、式(101)又は(102)によるグリカン
Figure 2016538877

(式中、b、d、e及びGは、上で定義されている通りである)
である、ステップ
を含む、修飾糖タンパク質を調製する方法に関する。
ステップ(ii)における触媒は、β(1,4)−ガラクトシルトランスフェラーゼ、β(1,3)−N−ガラクトシルトランスフェラーゼ、変異触媒ドメインを含むβ(1,4)−ガラクトシルトランスフェラーゼ、及び変異触媒ドメインを含むβ(1,3)−N−ガラクトシルトランスフェラーゼからなる群から選択されるのが好ましい。ガラクトシルトランスフェラーゼは、上でより詳細に記載されている。
さらなる好ましい実施形態では、エンド−β−N−アセチルグルコサミニダーゼは、エンドS、エンドS49、エンドF1、エンドF2、エンドF3、エンドH、エンドM、エンドA、及びそれらの任意の組合せからなる群から選択される。エンド−β−N−アセチルグルコサミニダーゼは、エンドS、エンドS49、エンドF1、エンドF2、エンドF3、及びそれらの任意の組合せからなる群から選択されるのがより好ましい。エンド−β−N−アセチルグルコサミニダーゼが、エンドS又はエンドS49であるのが最も好ましい。
本発明による方法のトリミングするステップ(2)は、例えばリン酸で緩衝した生理食塩水(例えば、リン酸緩衝生理食塩水、tris−緩衝生理食塩水)、クエン酸塩、HEPES、tris及びグリシンなどの適切な緩衝溶液中で、好ましくは行われる。適切な緩衝液は、当技術分野で公知である。緩衝溶液は、リン酸緩衝生理食塩水(PBS)又はtris緩衝液が好ましい。
本方法は、約4〜約50℃の範囲、より好ましくは約10〜約45℃の範囲、さらにより好ましくは約20〜約40℃の範囲、及び最も好ましくは約30〜約37℃の範囲の温度で、好ましくは行われる。
本方法は、約5〜約9の範囲、好ましくは約5.5〜約8.5の範囲、より好ましくは約6〜約8の範囲のpHで、好ましくは行われる。本方法は、約7〜約8の範囲のpHで行うのが最も好ましい。
修飾糖タンパク質
本発明はまた、本発明による修飾糖タンパク質を調製する方法により得ることができる、糖タンパク質に関する。
修飾糖タンパク質は、修飾グリカンを含む糖タンパク質として定義され、前記グリカンは、非還元末端においてGlcNAc−Su(A)ジサッカライド部分を含んでおり、Su(A)は、上で定義されている通りである。好ましい実施形態では、糖タンパク質は抗体である。
好ましい実施形態では、糖タンパク質は、式(105)又は(106)によるグリカン:
Figure 2016538877

(式中、
bは、0又は1であり、
dは、0又は1であり、
eは、0又は1であり、
Gは、モノサッカライド、又は2〜20の糖部分を含む直鎖状若しくは分岐状オリゴサッカライドであり、
Su(A)は、x個の官能基Aを含む糖誘導体Suであり、xは、1、2、3又は4であり、Aは、チオール基、ハロゲン、スルホニルオキシ基、ハロゲン化アセトアミド基、メルカプトアセトアミド基及びスルホン化ヒドロキシアセトアミド基からなる群から独立して選択される)
を含む。
上記の通り、本発明による修飾糖タンパク質を調製する方法において、官能基Aがチオール基の前駆体である場合、前記前駆体は、前記方法の間にチオール基に変換される。結果として、本方法が、官能基Aとしてチオール基の前駆体を含む糖誘導体Su(A)を用いて行われる場合、官能基Aとしてチオール基を含む修飾糖タンパク質が得られる。
dが0である場合、eは1であり、eが0である場合、dは1であるのが好ましい。
Gは、モノサッカライド、又は2〜20個、好ましくは2〜12個、より好ましくは2〜10個、さらにより好ましくは2〜8個、及び最も好ましくは2〜6個の糖部分を含む、直鎖状若しくは分岐状オリゴサッカライドを表す。グリカン中に存在することができる糖部分は、当業者に公知であり、例えばグルコース(Glc)、ガラクトース(Gal)、マンノース(Man)、フコース(Fuc)、N−アセチルグルコサミン(GlcNAc)、N−アセチルガラクトサミン(GalNAc)、N−アセチルノイラミン酸(NeuNAc)若しくはシアル酸、又はキシロース(Xyl)を含む。
上記の方法により得ることができる修飾糖タンパク質は、式(107)又は(108)による糖タンパク質:
Figure 2016538877

(式中、
Prは、タンパク質を表し、
yは、1〜20であり、
Su(A)、b、d、e及びGは、上で定義されている通りである)
であるのがより好ましい。
好ましい実施形態では、yは1〜12であり、より好ましくは、yは、1、2、3、4、5、6、7又は8であり、さらにより好ましくは、yは、1、2、3又は4である。yが1又は2であるのが、最も好ましい。さらに別の好ましい実施形態では、yは2、4、6又は8である。この実施形態は、修飾される糖タンパク質が抗体である場合、すなわちPrがAbである場合、特に好ましい。
好ましい実施形態では、非還元末端においてGlcNAc−Su(A)ジサッカライド部分を含む、修飾グリカンのコア糖部分のC1は、タンパク質のアミノ酸残基中の窒素原子、より好ましくはアスパラギン(Asn)又はアルギニン(Arg)アミノ酸の側鎖中のアミド窒素原子へのN−グリコシド結合を介して、前記タンパク質に結合している。しかし、前記修飾グリカンのコア糖部分のC1はまた、タンパク質のアミノ酸残基中の酸素原子、より好ましくはセリン(Ser)又はトレオニン(Thr)アミノ酸の側鎖中の酸素原子へのO−グリコシド結合を介して、前記タンパク質に結合していてもよい。この実施形態では、前記グリカンのコア糖部分は、O−GlcNAc部分又はO−GalNAc部分であり、好ましくはO−GlcNAc部分であるのが好ましい。前記修飾グリカンのコア糖部分のC1はまた、タンパク質の炭素原子、例えばトリプトファン(Trp)へのC−グリコシド結合を介して、タンパク質に結合していてもよい。上記の通り、糖タンパク質は、2つ以上のオリゴサッカライド鎖を含んでいてもよく、N−結合型、O−結合型及びC−結合糖タンパク質の組合せを構成してもよい。
前記修飾グリカンは、タンパク質の天然のグリコシル化部位において存在していてもよいが、タンパク質の異なる部位にやはり導入されてもよい。
好ましい実施形態では、修飾糖タンパク質は修飾抗体である。前記抗体(Ab)は、非還元末端においてGlcNAc−Su(A)ジサッカライド部分を含むグリカンを含む。こうした抗体は、本明細書では、修飾抗体とも称される。好ましい修飾抗体は、上で定義されている式(107)又は(108)による抗体であり、ここで、PrはAbである。この実施形態では、yは、1、2、3、4、5、6、7又は8であるのがさらに好ましく、yは、1、2、3又は4であるのがさらにより好ましい。
上で定義されている通り、前記抗体は全抗体であってもよいが、やはり抗体断片であってもよい。抗体が全抗体である場合、前記抗体は、各重鎖に、1つ又は複数の、より好ましくは1つの修飾グリカンを好ましくは含む。したがって、前記全抗体は、2つ以上、好ましくは2つ、4つ、6つ又は8つの前記グリカン、より好ましくは2つ又は4つ、及び最も好ましくは2つのグリカンを好ましくは含む。言い換えると、前記抗体が全抗体である場合、yは、好ましくは2、4、6又は8であり、より好ましくはyは2又は4であり、最も好ましくはyは2である。抗体が抗体断片である場合、yは、1、2、3又は4であり、より好ましくはyは1又は2であるのが好ましい。
好ましい実施形態では、前記抗体は、モノクローナル抗体(mAb)である。前記抗体は、IgA、IgD、IgE、IgG及びIgM抗体からなる群から選択されるのが好ましい。前記抗体がIgG抗体であるのがより好ましく、前記抗体がIgG1抗体であるのが最も好ましい。
好ましい実施形態では、修飾抗体における糖タンパク質は、290〜305の領域のアスパラギン、通常、N297のアスパラギンにおけるFc断片中の保存されているN−グリコシル化部位に結合している。上記の通り、前記修飾グリカンは、タンパク質、この場合、抗体の天然のグリコシル化部位において存在していてもよいが、異なる部位にやはり存在していてもよい。図13は、モノクローナル抗体、例えばIgGの様々なグリコ型を示している。修飾グリカンは重鎖又は軽鎖中のいずれの位置にも存在し得る。
糖誘導体Su(A)及びその好ましい実施形態は、上で詳細に記載されている。基Aの定義及びその好ましい実施形態、並びに修飾糖タンパク質を調製する方法の好ましい実施形態はまた、前記方法により得ることができる修飾糖タンパク質にも当てはまる。したがって、好ましい実施形態では、xは1又は2であり、より好ましくは、xは1である。別の好ましい実施形態では、官能基Aは、チオール基、ハロゲン又はハロゲン化アセトアミド基であり、より好ましくはハロゲンである。
本発明による修飾糖タンパク質及び修飾抗体に存在するSu(A)のさらなる例には、6−クロロ−6−デオキシガラクトース(6−ClGal)、6−チオ−6−デオキシガラクトース(6−HSGal)などの6−A−6−デオキシガラクトース(6−A−Gal)、又は2−クロロ−2−デオキシガラクトース(2−ClGal)、2−チオ−2−デオキシガラクトース(2−HSGal)などの2−A−2−デオキシガラクトース(2−A−Gal)が含まれる。或いは、Aは、アセトアミド基の一部として糖誘導体に間接的に置換され、このアセトアミド基は、ひいては、ヒドロキシル基を置換していてもよい。例には、6−クロロアセトアミド−6−デオキシガラクトース(6−GalNAcCl)、6−チオアセトアミド−6−デオキシガラクトース(6−GalNAcSH)などの6−A−アセトアミド−6−デオキシガラクトース(6−GalNAcA)、又は2−クロロアセトアミド−2−デオキシガラクトース(2−GalNAcCl)、2−チオアセトアミド−2−デオキシガラクトース(2−GalNAcSH)などの2−A−アセトアミド−2−デオキシガラクトース(2−GalNAcA)が含まれる。或いは、Aは、別の官能基の一部として糖誘導体に間接的に置換され、この別の官能基は、ひいては、ヒドロキシル基を置換しているか、又はヒドロキシル基に結合していてもよい。こうした他の官能基の例には、(ヘテロ)アルキル鎖又は(ヘテロ)アリール鎖が含まれる。
好ましい実施形態では、Su(A)は、6−GalNAcCl、6−GALNAcSH、2−GalNAcCl及び2−GalNAcSHからなる群から選択される。
好ましい実施形態では、Su(A)は、1個又は2個の官能基Aを含み、すなわち、好ましくはxは1又は2である。xが1であるのがより好ましい。別の好ましい実施形態では、Suは、ガラクトース(Gal)である。さらに好ましい実施形態では、xは、1又は2であり、SuはGalであり、最も好ましくは、xは1であり、SuはGalである。
好ましい実施形態では、Su(A)は、6−GalNAcCl、6−GalNAcSH、2−GalNAcCl、2−GalNAcSH、6−ClGal、2−ClGal、2−HSGal及び6−HSGalからなる群から、より好ましくは6−GalNAcCl、6−GalNAcSH、2−GalNAcCl、2−GalNAcSH、6−ClGal及び2−ClGalからなる群から選択される。
さらに好ましい実施形態では、xは1であり、Su(A)は、6−GalNAcCl、6−GalNAcSH、2−GalNAcCl、2−GalNAcSH、6−ClGal、2−ClGal、2−HSGal及び6−HSGalからなる群から、より好ましくは6−GalNAcCl、6−GalNAcSH、2−GalNAcCl、2−GalNAcSH、6−ClGal及び2−ClGalからなる群から選択される。
本発明による修飾糖タンパク質の好ましい実施形態では、Aはチオール基又はハロゲンである。修飾糖タンパク質は、好ましくは、チオール修飾糖タンパク質又はハロゲン修飾糖タンパク質である。糖タンパク質がハロゲン修飾糖タンパク質である場合、糖タンパク質は、好ましくは塩素修飾糖タンパク質、臭素修飾糖タンパク質又はヨウ素修飾糖タンパク質であり、より好ましくは塩素修飾糖タンパク質又は臭素修飾糖タンパク質であり、最も好ましくは塩素修飾糖タンパク質である。xが1であり、修飾糖タンパク質が、好ましくは、チオール修飾糖タンパク質又はハロゲン修飾糖タンパク質(好ましくは、塩素又は臭素修飾糖タンパク質、最も好ましくは、塩素修飾糖タンパク質)であるのがより好ましい。
本発明による修飾糖タンパク質の特に好ましい実施形態では、Su(A)は、2−GalNAcSH、2−GalNAcX、2−GalNAcOS(O)、6−GalNAcSH、6−GalNAcX及び6−GalNAcOS(O)からなる群から選択される。さらにより好ましい実施形態では、xは1又は2であり、Su(A)は、2−GalNAcSH、2−GalNAcX、2−GalNAcOS(O)、6−GalNAcSH、6−GalNAcX及び6−GalNAcOS(O)からなる群から選択される。最も好ましい実施形態では、xは1であり、Su(A)は、2−GalNAcSH、2−GalNAcX、2−GalNAcOS(O)、6−GalNAcSH、6−GalNAcX及び6−GalNAcOS(O)からなる群から選択される。R、及びRの好ましい実施形態は、上で定義されている通りである。
本発明による修飾糖タンパク質がチオール基を含む場合、前記修飾糖タンパク質は、チオール修飾糖タンパク質と呼ぶことができる。修飾糖タンパク質がハロゲンを含む場合、前記糖タンパク質は、ハロゲン修飾糖タンパク質と呼ぶことができる。修飾糖タンパク質がスルホニルオキシ基を含む場合、前記糖タンパク質は、スルホニルオキシ修飾糖タンパク質と呼ぶことができる。修飾糖タンパク質がメルカプトアセトアミド基を含む場合、前記糖タンパク質は、メルカプトアセトアミド修飾糖タンパク質と呼ぶことができる。修飾糖タンパク質がハロゲン化アセトアミド基を含む場合、前記糖タンパク質は、ハロゲン化アセトアミド修飾糖タンパク質と呼ぶことができる。修飾糖タンパク質がスルホン化ヒドロキシアセトアミド基を含む場合、前記糖タンパク質は、スルホン化ヒドロキシアセトアミド修飾糖タンパク質と呼ぶことができる。
本発明はまた、糖タンパク質コンジュゲートの調製における、本発明による修飾糖タンパク質の使用であって、糖タンパク質コンジュゲートが、リンカーLを介して対象の分子Dにコンジュゲートされている糖タンパク質として定義される、使用に関する。
糖タンパク質コンジュゲートを調製する方法
本発明はまた、タンパク質コンジュゲートの調製における、本発明による修飾糖タンパク質の使用に関する。タンパク質コンジュゲートは、本明細書では、リンカー(L)を介して、対象の分子(D)にコンジュゲートされているタンパク質として定義される。本発明によるタンパク質コンジュゲートは、リンカー(L)を介して1つ又は1つ超の対象の分子(D)にコンジュゲートされ得る。
本発明はまた、抗体コンジュゲートの調製における、本発明による修飾抗体の使用であって、抗体コンジュゲートが、リンカーLを介して対象の分子(D)にコンジュゲートされている抗体として定義される、使用に関する。
対象の分子は、例えば、リポーター分子、診断用分子、活性物質、酵素、アミノ酸(非天然アミノ酸を含む)、(非触媒的)タンパク質、ペプチド、ポリペプチド、オリゴヌクレオチド、グリカン、(ポリ)エチレングリコールジアミン(例えば、1,8−ジアミノ−3,6−ジオキサオクタン又はより長いエチレングリコール鎖を含む等価物)、ポリエチレングリコール鎖、ポリエチレンオキシド鎖、ポリプロピレングリコール鎖、ポリプロピレンオキシド鎖、1,x−ジアミノアルカン(xは、アルカンの炭素原子数である)、アジド又は(ヘテロ)シクロアルキニル部分とすることができ、好ましくは二価又は二官能性(ヘテロ)シクロアルキニル部分とすることができる。好ましい実施形態では、本対象の分子は、アミノ酸(特に、リシン)、活性物質、リポーター分子、アジド及び(ヘテロ)シクロアルキニル部分からなる群から選択される。
活性物質は、薬理学的及び/又は生物物質、すなわち、生物学的及び/又は薬学的に活性な物質、例えば薬物又はプロドラッグ、診断剤、アミノ酸、タンパク質、ペプチド、ポリペプチド、グリカン、脂質、ビタミン、ステロイド、ヌクレオチド、ヌクレオシド、ポリヌクレオチド、RNA又はDNAである。適切なペプチドタグの例には、ヒトラクトフェン又はポリアルギニンの様な細胞透過性ペプチドが含まれる。適切なグリカンの一例は、オリゴマンノースである。
好ましい実施形態では、活性物質は、薬物及びプロドラッグからなる群から選択される。活性物質は、薬学的に活性な化合物、例えば、細胞毒、抗ウイルス剤、抗菌剤、ペプチド及びオリゴヌクレオチドなどの、特に、低から中程度の分子量の化合物(例えば、約200〜約1500Da、好ましくは約300〜約1000Da)からなる群から選択されるのがより好ましい。細胞毒の例には、カンプトテシン、ドキソルビシン、ダウノルビシン、タキサン、カリケアミシン、デュオカルマイシン、マイタンシン、アウリスタチン及びピロロベンゾジアゼピン(PBD)が含まれる。細胞毒は、コルヒチン、ビンカアルカロイド、カンプトテシン、ドキソルビシン、ダウノルビシン、タキサン、カリケアミシン、チューブリシン、イリノテカン、阻害性ペプチド、アマニチン、デボーガニン、デュオカルマイシン、マイタンシン、アウリスタチン及びピロロベンゾジアゼピン(PBD)からなる群から選択されるのが好ましい。好ましい実施形態では、細胞毒は、カンプトテシン、ドキソルビシン、ダウノルビシン、タキサン、カリケアミシン、デュオカルマイシン、マイタンシン、アウリスタチン及びピロロベンゾジアゼピン(PBD)からなる群から選択される。別の好ましい実施形態では、細胞毒は、コルヒチン、ビンカアルカロイド、チューブリシン、イリノテカン、阻害性ペプチド、アマニチン及びデボーガニンからなる群から選択される。
リポーター分子は、その存在が容易に検出される分子、例えば診断剤、色素、フルオロフォア、放射活性同位体標識、コントラスト剤、磁気共鳴造影剤又は質量標識である。フルオロフォアの例には、アレクサフルオル(Alexa Fluor)(例えば、アレクサフルオル555)、シアン色素(例えば、Cy3又はCy5)、クマリン誘導体、フルオレセイン、ローダミン、アロフィコシアニン及びクロモマイシンのすべての種類が含まれる。
放射活性同位体標識の例には、99mTc、111In、18F、14C、64Cu、131I又は123Iが含まれ、これらは、DTPA、DOTA、NOTA又はHYNICなどのキレート部分を介して結合させてもよく、又は結合させなくてもよい。
本発明によるタンパク質コンジュゲートにおいて、対象の分子(D)は、リンカー(L)を介して抗体にコンジュゲートされている。リンカー又は結合単位(linking unit)は、当技術分野で周知であり、以下により詳細に記載されている。リンカーコンジュゲートは、本明細書では、対象の分子(D)にコンジュゲートされているリンカー(L)として定義される。本発明によるリンカーコンジュゲートは、1つ又は複数の対象の分子(D)を含んでもよい。リンカーコンジュゲートは、好ましくは、式B−L(D)であり、Dは、上で定義されている通りであり、B及びLは以下で定義されている通りであり、rは1〜20である。rが、1〜10であるのが好ましく、rが、1〜8であるのがより好ましく、rが1、2、3、4、5又は6であるのがさらにより好ましく、rが1、2、3又は4であるのがさらにより好ましく、rが1又は2であるのがさらにより好ましく、rが1であるのが最も好ましい。
本発明はまた、糖タンパク質コンジュゲートを調製する方法であって、前記方法が、本発明による修飾糖タンパク質をリンカーコンジュゲートと反応させるステップを含み、前記リンカーコンジュゲートが、官能基B及び1つ又は複数の対象の分子を含み、前記官能基Bが、修飾糖タンパク質のグリカン上の官能基Aと反応する能力を有する官能基であり、官能基Aが、上で定義されている通りである、方法に関する。
本発明は、
(a) 適切な触媒の存在下で、末端GlcNAc部分を含むグリカンを含む糖タンパク質をSu(A)−Pに接触させて、
修飾糖タンパク質を得るステップであって、
Su(A)が、x個の官能基Aを含む糖誘導体Suであり、xが1、2、3又は4であり、Aが、チオール基又はその前駆体、ハロゲン、スルホニルオキシ基、ハロゲン化アセトアミド基、メルカプトアセトアミド基及びスルホン化ヒドロキシアセトアミド基からなる群から独立して選択され、Pがヌクレオチドであり、適切な触媒が、ガラクトシルトランスフェラーゼ、又は変異触媒ドメインを含むガラクトシルトランスフェラーゼとして定義され、したがって、Su(A)−Pが基質であり、末端GlcNAc部分を含むグリカンが、式(101)又は(102)によるグリカン
Figure 2016538877

(式中、
bは、0又は1であり、
dは、0又は1であり、
eは、0又は1であり、
Gは、モノサッカライド、又は2〜20個の糖部分を含む直鎖状若しくは分岐状オリゴサッカライドである)
である、ステップ、
及び
(b) 修飾糖タンパク質をリンカーコンジュゲートに反応させるステップであって、前記リンカーコンジュゲートが官能基B及び1つ又は複数の対象の分子(D)を含み、前記官能基Bが、修飾糖タンパク質のグリカン上の官能基Aと反応する能力がある官能基であり、官能基Aが、チオール基、ハロゲン、スルホニルオキシ基、ハロゲン化アセトアミド基、メルカプトアセトアミド基及びスルホン化ヒドロキシアセトアミド基からなる群から独立して選択されるステップ
を含む、糖タンパク質コンジュゲートを調製する方法に関する。
糖タンパク質コンジュゲートの調製方法の好ましい実施形態では、Su(A)は、1個又は2個の官能基Aを含んでおり、すなわち、好ましくはxは1又は2である。xが1であるのがより好ましい。別の好ましい実施形態では、Suは、ガラクトース(Gal)である。さらに好ましい実施形態では、xは1又は2であり、SuはGalであり、最も好ましくは、xは1であり、SuはGalである。これらの好ましい実施形態では、リンカーコンジュゲートが、1つ又は2つ、最も好ましくは1つの対象の分子を含むのがさらに好ましい。
好ましい実施形態では、Su(A)は、6−GalNAcCl、6−GalNAcSH、2−GalNAcCl、2−GalNAcSH、6−ClGal、2−ClGal、2−HSGal及び6−HSGalからなる群から、より好ましくは6−GalNAcCl、6−GalNAcSH、2−GalNAcCl、2−GalNAcSH、6−ClGal及び2−ClGalからなる群から選択される。これらの好ましい実施形態では、リンカーコンジュゲートが、1つ又は2つ、最も好ましくは1つの対象の分子を含むのがさらに好ましい。
さらに好ましい実施形態では、xは1であり、Su(A)は、6−GalNAcCl、6−GalNAcSH、2−GalNAcCl、2−GalNAcSH、6−ClGal、2−ClGal、2−HSGal及び6−HSGalからなる群から、より好ましくは6−GalNAcCl、6−GalNAcSH、2−GalNAcCl、2−GalNAcSH、6−ClGal及び2−ClGalからなる群から選択される。これらの好ましい実施形態では、リンカーコンジュゲートは、1つ又は2つ、最も好ましくは1つの対象の分子を含むのがさらに好ましい。
本発明による修飾抗体の特に好ましい実施形態では、Su(A)は、2−GalNAcSH、2−GalNAcX、2−GalNAcOS(O)、6−GalNAcSH、6−GalNAcX及び6−GalNAcOS(O)からなる群から選択される。さらにより好ましい実施形態では、xは1又は2であり、Su(A)は、2−GalNAcSH、2−GalNAcX、2−GalNAcOS(O)、6−GalNAcSH、6−GalNAcX及び6−GalNAcOS(O)からなる群から選択される。最も好ましい実施形態では、xは1であり、Su(A)は、2−GalNAcSH、2−GalNAcX、2−GalNAcOS(O)、6−GalNAcSH、6−GalNAcX及び6−GalNAcOS(O)からなる群から選択される。これらの好ましい実施形態では、リンカーコンジュゲートが、1つ又は2つ、最も好ましくは1つの対象の分子を含むのがさらに好ましい。X及びR、並びにそれらの好ましい実施形態は、上で定義されている通りである。XがClであるのが好ましい。
本発明はさらに、糖タンパク質コンジュゲートを調製する方法であって、前記方法が、本発明による修飾糖タンパク質をリンカーコンジュゲートと反応させるステップを含み、前記リンカーコンジュゲートが官能基B及び1つ又は複数の対象の分子を含み、前記官能基Bが、修飾糖タンパク質のグリカン上の官能基Aと反応する能力がある官能基であり、官能基Aが、チオール基、ハロゲン、スルホニルオキシ基、ハロゲン化アセトアミド基、メルカプトアセトアミド基及びスルホン化ヒドロキシアセトアミド基からなる群から独立して選択される、方法に関する。
本発明によるタンパク質コンジュゲートの調製に適切なリンカーコンジュゲートは、官能基B及び対象の分子を含むリンカーコンジュゲートである。結合単位とも呼ばれる、リンカー(L)は、当技術分野で周知である。本明細書に記載されているリンカーコンジュゲートでは、Lは、上記の通り、対象の分子(D)及び官能基(B)に結合している。前記官能基(B)及び前記対象の分子(D)を結合させる様々な方法が、当技術分野で公知である。当業者に明らかな通り、リンカーの一方の末端に官能基(B)を結合させ、もう一方の末端に対象の分子(D)を結合させる適切な方法の選択肢は、官能基(B)、リンカー(L)及び対象の分子(D)の正確な性質に依存する。
リンカーは、一般構造F−L(Fを有することができ、Fは、官能基B、又は上記の官能基B上の官能基Fと反応することができる官能基のどちらか、例えば、(ヘテロ)シクロアルキニル基、末端アルキニル基、一級アミン、アミノオキシ基、ヒドラジル基、アジド基、N−マレイミジル基、アセトアミド基又はチオール基を表す。Fは、対象の分子上の官能基Fと反応することができる、官能基を表す。
2つ以上の対象の分子が、リンカーに結合することができるので、2つ以上の官能基FがLに存在し得る。上記の通り、rは1〜20であり、好ましくは、1〜10であり、より好ましくは、1〜8であり、さらにより好ましくは1、2、3、4、5又は6であり、さらにより好ましくは、1、2、3又は4であり、最も好ましくはrは1又は2である。
Lは、例えば、直鎖状又は分岐状C〜C200アルキレン基、C〜C200アルケニレン基、C〜C200アルキニレン基、C〜C200シクロアルキレン基、C〜C200シクロアルケニレン基、C〜C200シクロアルキニレン基、C〜C200アルキルアリーレン基、C〜C200アリールアルキレン基、C〜C200アリールアルケニレン基、C〜C200アリールアルキニレン基からなる群から選択することができる。任意選択で、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、シクロアルキレン基、シクロアルケニレン基、シクロアルキニレン基、アルキルアリーレン基、アリールアルキレン基、アリールアルケニレン基及びアリールアルキニレン基は、置換されていてもよく、任意選択で前記基は、1個又は複数のヘテロ原子、好ましくは1〜100個のヘテロ原子により分断されてもよく、前記ヘテロ原子は、O、S及びNRからなる群から好ましくは選択され、Rは、水素、ハロゲン、C〜C24アルキル基、C〜C24(ヘテロ)アリール基、C〜C24アルキル(ヘテロ)アリール基及びC〜C24(ヘテロ)アリールアルキル基からなる群から独立して選択される。ヘテロ原子がOであるのが最も好ましい。
F、F及びFは、例えば、水素、ハロゲン、R、C〜C10(ヘテロ)シクロアルキン基、−CH=C(R、−C≡CR、−[C(RC(RO]−R(qは、1〜200の範囲である)、−CN、−N、−NCX、−XCN、−XR、−N(R、−N(R、−C(X)N(R、−C(RXR、−C(X)R、−C(X)XR、−S(O)R、−S(O)、−S(O)OR、−S(O)OR、−S(O)N(R、−S(O)N(R、−OS(O)R、−OS(O)、−OS(O)OR、−OS(O)OR、−P(O)(R)(OR)、−P(O)(OR、−OP(O)(OR、−Si(R、−XC(X)R、−XC(X)XR、−XC(X)N(R、−N(R)C(X)R、−N(R)C(X)XR、及び−N(R)C(X)N(Rからなる群から独立して選択することができ、Xは、酸素又は硫黄であり、Rは、上で定義されている通りである。
適切な結合単位の例には、(ポリ)エチレングリコールジアミン(例えば1,8−ジアミノ−3,6−ジオキサオクタン、又はより長いエチレングリコール鎖を含む等価物)、ポリエチレングリコール又はポリエチレンオキシド鎖、ポリプロピレングリコール又はポリプロピレンオキシド鎖及び1,x−ジアミノアルカン(xは、アルカンの炭素原子数である)が含まれる。
適切なリンカーの別のクラスは、切断可能なリンカーを含む。切断可能なリンカーは、当技術分野で周知である。例えば、参照により本明細書に組み込まれている、Shabatら、Soft Matter 2012年、6巻、1073頁は、生物学的引き金、例えば酵素による切断又は酸化イベント時に、解放される自己犠牲的部分を含む、切断可能なリンカーを開示している。適切な切断可能なリンカーの一部の例は、プロテアーゼ、例えば、カテプシン、プラスミン若しくはメタロプロテアーゼによる特異的認識時に切断されるペプチドリンカー、又はグリコシダーゼ、例えばグルコロニダーゼによる特異的認識時に切断されるグリコシドに基づくリンカー、又は酸素が不足している低酸素領域において還元されるニトロ芳香族炭化水素である。
Aがチオール基である場合、チオール修飾糖タンパク質とリンカーコンジュゲートとの結合は、マイケル型付加反応又は求核置換反応又はチオール−エン反応により、好ましくは行われる。次に、官能基Bは、マイケル型付加反応の場合、N−マレイミジル基であり、求核置換反応の場合、ハロゲン化アセトアミド基であり、チオール−エン反応の場合、末端アルケンであるのが好ましい。次に、リンカーコンジュゲートは、好ましくはX−CHC(O)NHL(D)又はX−CHC(O)N[L(D)(Xは、F、Cl、Br若しくはIである)であり、又は以下に例示されているマレイミド−リンカーコンジュゲート(120)
Figure 2016538877

である。
Aが、ハロゲン修飾糖タンパク質、ハロゲン化アセトアミド修飾糖タンパク質、スルホニルオキシ修飾糖タンパク質又はスルホン化ヒドロキシアセトアミド修飾糖タンパク質である場合、修飾糖タンパク質とリンカーコンジュゲートとの結合は、チオールとの反応を介して好ましくは行われ、チオエーテルを形成する。Aが、ハロゲン、ハロゲン化アセトアミド基、スルホニルオキシ基又はスルホン化ヒドロキシアセトアミド基である場合、修飾糖タンパク質とリンカーコンジュゲートとの結合は、チオールとの反応を介して好ましくは行われ、チオエーテルを形成する。言い換えると、修飾糖タンパク質が、ハロゲン修飾糖タンパク質、ハロゲン化アセトアミド修飾糖タンパク質、スルホニルオキシ修飾糖タンパク質又はスルホン化ヒドロキシアセトアミド修飾糖タンパク質である場合、修飾糖タンパク質とリンカーコンジュゲートとの結合は、チオールとの反応を介して好ましくは行われ、チオエーテルを形成する。
次に、官能基Bは、チオール基を好ましくは含み、好ましいリンカーコンジュゲートはHS−L(D)である。しかし、官能基Bはまた、アルコール基又はアミン基を含んでもよい。
特に、本発明は、糖タンパク質コンジュゲートを調製する方法であって、
(a) 前記修飾糖タンパク質が、ハロゲン修飾糖タンパク質又はハロゲン化アセトアミド修飾糖タンパク質である場合、官能基Bは、チオール基、アルコール基又はアミン基を含む;又は
(b) 前記修飾糖タンパク質が、チオール修飾糖タンパク質又はメルカプトアセトアミド修飾糖タンパク質である場合、官能基Bは、N−マレイミド基又はハロゲン化アセトアミド基又はアルケンを含む;又は
(c) 前記修飾糖タンパク質が、スルホニルオキシ修飾糖タンパク質又はスルホン化ヒドロキシアセトアミド修飾糖タンパク質である場合、官能基Bは、チオール基、アルコール基又はアミン基を含む、
方法に関する。
前記修飾糖タンパク質が、ハロゲン修飾糖タンパク質であり、官能基Bがチオール基を含む場合、前記チオール基は脂肪族又は芳香族チオール基とすることができる。好ましい実施形態では、前記チオール基は、芳香族チオール基である。
好ましい実施形態では、修飾糖タンパク質は、チオール修飾糖タンパク質であり、官能基Bは、N−マレイミド基又はハロゲン化アセトアミド基を含む。
別の好ましい実施形態では、修飾糖タンパク質は、チオール修飾糖タンパク質であり、官能基Bは、アレンアミド基を含む。したがって、本発明はまた、糖タンパク質コンジュゲートを調製する方法であって、前記修飾糖タンパク質がチオール修飾糖タンパク質であり、官能基Bがアレンアミド基を含む、方法に関する。
本発明はさらに、糖タンパク質コンジュゲートの調製における、本発明による糖タンパク質の使用であって、糖タンパク質コンジュゲートが、リンカーLを介して対象の分子Dにコンジュゲートされている糖タンパク質として定義される、使用に関する。
糖タンパク質コンジュゲート
本発明はまた、本発明による糖タンパク質コンジュゲートを調製する方法により得ることができる、糖タンパク質コンジュゲートに関する。
好ましい実施形態では、本発明による糖タンパク質コンジュゲートは、抗体コンジュゲートである。
別の好ましい実施形態では、対象の分子Dは、リポーター分子、活性物質、酵素、アミノ酸、タンパク質、ペプチド、ポリペプチド、オリゴヌクレオチド、グリカン、(ポリ)エチレングリコールジアミン、ポリエチレングリコール鎖、ポリエチレンオキシド鎖、ポリプロピレングリコール鎖、ポリプロピレンオキシド鎖及び1,x−ジアミノアルカン(xは、アルカンの炭素原子数であり、xは1〜200である)、アジド又は(ヘテロ)シクロアルキニル部分、好ましくは二価又は二官能性(ヘテロ)シクロアルキニル部分からなる群から選択される。
特に、本発明は、
(a) 適切な触媒の存在下で、末端GlcNAc部分を含むグリカンを含む糖タンパク質をSu(A)−Pに接触させて、
修飾糖タンパク質を得るステップであって、
Su(A)が、x個の官能基Aを含む糖誘導体Suであり、xが1、2、3又は4であり、Aが、チオール基又はその前駆体、ハロゲン、スルホニルオキシ基、ハロゲン化アセトアミド基、メルカプトアセトアミド基及びスルホン化ヒドロキシアセトアミド基からなる群から独立して選択され、Pがヌクレオチドであり、適切な触媒が、ガラクトシルトランスフェラーゼ、又は変異触媒ドメインを含むガラクトシルトランスフェラーゼとして定義され、したがって、Su(A)−Pが基質であり、末端GlcNAc部分を含むグリカンが、式(101)又は(102)によるグリカン:
Figure 2016538877

(式中、
bは、0又は1であり、
dは、0又は1であり、
eは、0又は1であり、
Gは、モノサッカライド、又は2〜20個の糖部分を含む直鎖状若しくは分岐状オリゴサッカライドである)
である、ステップ
及び
(b) 修飾糖タンパク質をリンカーコンジュゲートと反応させるステップであって、前記リンカーコンジュゲートが官能基B及び1つ又は複数の対象の分子(D)を含み、前記官能基Bが、修飾糖タンパク質のグリカン上の官能基Aと反応する能力がある官能基であり、官能基Aが、チオール基、ハロゲン、スルホニルオキシ基、ハロゲン化アセトアミド基、メルカプトアセトアミド基及びスルホン化ヒドロキシアセトアミド基からなる群から独立して選択されるステップ
を含む方法により得ることができる、糖タンパク質コンジュゲートに関する。
ステップ(a)及び(b)の方法、並びにそれらの好ましい実施形態は、上で詳細に記載されている。
チオール修飾糖タンパク質が、N−マレイミド基を含む官能基Bを含むリンカーコンジュゲートと反応する場合、本発明による糖タンパク質コンジュゲートは、式(121)又は(122):
Figure 2016538877

(式中、
Prは、タンパク質を表し、
Lは、リンカーであり、
Dは、対象の分子であり、
rは、1〜20であり、
xは、1、2、3又は4であり、
yは、1〜20であり、
bは、0又は1であり、
dは、0又は1であり、
eは、0又は1であり、
pは、0又は1であり、
Qは、−N(H)C(O)CH−又はCHであり、
Suは、糖又は糖誘導体であり、
Gは、モノサッカライド、又は2〜20個の糖部分を含む直鎖状若しくは分岐状オリゴサッカライドである)
によるのが好ましい。
pの値及びQの性質は、本発明の方法による糖タンパク質コンジュゲートの調製に使用される、修飾糖又は糖誘導体Su(A)の性質に依存する。Su(A)において、チオール基が糖又は糖誘導体のC2、C3又はC4位(糖のOH基の代わり)に存在している場合、pは0である。Su(A)が、2−(メルカプトアセトアミド)−2−デオキシ糖誘導体(すなわち、メルカプトアセトアミド基が、前記糖又は糖誘導体のC2に存在する)である場合、Su(A)は、例えば、GalNAcSH又はGlcNAcSHであり、pは1であり、Qは−N(H)C(O)CH−である。Su(A)におけるチオールが、糖又は糖誘導体のC6位に存在する場合、pは1であり、Qは−CH−である。
チオール修飾糖タンパク質が、ハロゲン化アセトアミド基を含む官能基Bを含むリンカーコンジュゲートと反応する場合、本発明による糖タンパク質コンジュゲートは、式(123)又は(124):
Figure 2016538877

(式中、Pr、L、D、r、x、y、b、d、e、p、Q、Su及びGは、(121)及び(122)の場合、上で定義した通りであり、Rは、L(D)、水素、C〜C24アルキル基、C〜C24アリール基、C〜C24アルキルアリール基及びC〜C24アリールアルキル基からなる群から選択され、C〜C24アルキル基、C〜C24アリール基、C〜C24アルキルアリール基及びC〜C24アリールアルキル基は、任意選択で置換されている)によるのが好ましい。好ましくはRが、L(D)、水素、C〜C12アルキル基、C〜C12アリール基、C〜C12アルキルアリール基及びC〜C12アリールアルキル基からなる群から選択され、C〜C12アルキル基、C〜C12アリール基、C〜C12アルキルアリール基及びC〜C12アリールアルキル基は、任意選択で置換されている。より好ましくはRが、L(D)、水素、C〜Cアルキル基、C〜C12アリール基、C〜C12アルキルアリール基及びC〜C12アリールアルキル基からなる群から選択され、C〜Cアルキル基、C〜C12アリール基、C〜C12アルキルアリール基及びC〜C12アリールアルキル基は、任意選択で置換されている。さらにより好ましくはRが、H、C、C、C若しくはCアルキル又はC〜C12アリールであるの。最も好ましくはRが、H又はメチルである。
同様に、この実施形態では、pの値及びQの性質は、本発明の方法による糖タンパク質コンジュゲートの調製に使用される、修飾糖又は糖誘導体Su(A)の性質に依存する。Su(A)において、ハロゲンが糖又は糖誘導体のC2、C3又はC4位(糖のOH基の代わり)に存在している場合、pは0である。Su(A)が、2−(クロロアセトアミド)−2−デオキシ糖誘導体(すなわち、ハロゲン化アセトアミド基が、前記糖又は糖誘導体のC2に存在する)である場合、Su(A)は、例えば、GalNAcCl又はGlcNAcClであり、pは1であり、Qは−N(H)C(O)CH−である。Su(A)におけるハロゲンが、糖又は糖誘導体のC6位に存在する場合、pは1であり、Qは−CH−である。
チオール修飾糖タンパク質が、アレンアミド基を含む官能基Bを含むリンカーコンジュゲートと反応する場合、本発明による糖タンパク質コンジュゲートは、式(125)又は(126):
Figure 2016538877

(式中、Pr、L、D、r、x、y、b、d、e、p、Q、Su、G及びRは、上で定義されている通りである)
によるのが好ましい。
同様に、(125)及び(126)において、pの値及びQの性質は、本発明の方法による糖タンパク質コンジュゲートの調製に使用される、修飾糖又は糖誘導体Su(A)の性質に依存する。Su(A)において、チオール基が糖又は糖誘導体のC2、C3又はC4位(糖OH基の代わり)に存在している場合、pは0である。Su(A)が、2−(メルカプトアセトアミド)−2−デオキシ糖誘導体(すなわち、メルカプトアセトアミド基が、OH基の代わりに、前記糖又は糖誘導体のC2に存在する)である場合、Su(A)は、例えば、GalNAcSH又はGlcNAcSHであり、pは1であり、Qは−N(H)C(O)CH−である。Su(A)におけるチオールが、糖又は糖誘導体のC6位に存在する場合、pは1であり、Qは−CH−である。
Gが、直鎖状若しくは分岐状オリゴサッカライドである場合、Gは、2〜12個、より好ましくは2〜10個、さらにより好ましくは2〜8個、及び最も好ましくは2〜6個の糖部分を含むのが好ましい。別の好ましい実施形態では、yは1〜12であり、yは、1、2、3、4、5、6、7又は8であることがより好ましく、yは、1、2、3又は4であることがさらにより好ましい。yが1又は2であるのが、最も好ましい。なお別の好ましい実施形態では、yは2、4、6又は8である。この実施形態は、修飾される糖タンパク質が抗体である場合、すなわちPrがAbである場合、特に好ましい。
rは、1〜10であるのが好ましく、1、2、3、4、5、6、7又は8であるのがより好ましく、1、2、3又は4であるのがさらにより好ましく、1又は2であるのがさらにより好ましく、rが1であるのが最も好ましい。
好ましい実施形態では、yは1〜12であり、より好ましくは、yは、1、2、3、4、5、6、7又は8であり、さらにより好ましくは、yは、1、2、3又は4である。yが1又は2であるのが、最も好ましい。さらに別の好ましい実施形態では、yは2、4、6又は8である。この実施形態は、修飾される糖タンパク質が抗体である場合、すなわちPrがAbである場合、特に好ましい。
好ましい実施形態では、糖タンパク質−グリカンのコア糖部分のC1は、タンパク質中のアミノ酸残基中の窒素原子、より好ましくはアスパラギン(Asn)又はアルギニン(Arg)のアミノ酸の側鎖のアミド窒素原子へのN−グリコシド結合を介して、前記タンパク質に結合している。しかし、前記グリカンのコア糖部分のC1はまた、タンパク質のアミノ酸残基中の酸素原子、より好ましくはセリン(Ser)又はトレオニン(Thr)アミノ酸の側鎖中の酸素原子へのO−グリコシド結合を介して、前記タンパク質に結合していてもよい。この実施形態では、前記グリカンのコア糖部分は、O−GlcNAc部分又はO−GalNAc部分であり、好ましくはO−GlcNAc部分であるのが好ましい。前記グリカンのコア糖部分のC1はまた、タンパク質の炭素原子、例えばトリプトファン(Trp)へのC−グリコシド結合を介して、タンパク質に結合していてもよい。上記の通り、糖タンパク質は、2つ以上のオリゴサッカライド鎖を含んでいてもよく、N−結合型、O−結合型及びC−結合糖タンパク質の組合せを構成してもよい。
前記修飾グリカンは、タンパク質の天然のグリコシル化部位において存在していてもよいが、タンパク質の異なる部位にやはり導入されてもよい。
好ましい実施形態では、糖タンパク質コンジュゲートは、抗体コンジュゲートであり、前記抗体は、非還元末端においてGlcNAc−Su(A)ジサッカライド部分を含むグリカンを含む。こうした抗体は、本明細書では、修飾抗体とも称される。好ましい修飾抗体は、上で定義されている式(107)又は(108)による抗体であり、ここで、PrはAbである。この実施形態では、yは、1、2、3、4、5、6、7又は8であるのがさらに好ましく、yは、1、2、3又は4であるのがさらにより好ましい。
上で定義されている通り、前記抗体は全抗体であってもよいが、やはり抗体断片であってもよい。抗体が全抗体である場合、前記抗体は、各重鎖に、1つ又は複数の、より好ましくは1つの修飾グリカンを好ましくは含む。したがって、前記全抗体は、2つ以上、好ましくは2つ、4つ、6つ又は8つの前記グリカン、より好ましくは2つ又は4つ、及び最も好ましくは2つのグリカンを好ましくは含む。言い換えると、前記抗体が全抗体である場合、yは、好ましくは2、4、6又は8であり、より好ましくはyは2又は4であり、最も好ましくはyは2である。抗体が抗体断片である場合、yは、1、2、3又は4であり、より好ましくはyは1又は2であるのが好ましい。
好ましい実施形態では、前記抗体は、モノクローナル抗体(mAb)である。前記抗体は、IgA、IgD、IgE、IgG及びIgM抗体からなる群から選択されるのが好ましい。前記抗体がIgG抗体であるのがより好ましく、前記抗体がIgG1抗体であるのが最も好ましい。
好ましい実施形態では、修飾抗体における糖タンパク質は、290〜305の領域のアスパラギン、通常、N297のアスパラギンにおけるFc断片中の保存されているN−グリコシル化部位に結合している。
糖誘導体Su(A)及びその好ましい実施形態は、上で詳細に記載されている。修飾糖タンパク質を調製する方法の好ましい実施形態はまた、前記方法により得ることができる修飾糖タンパク質にも当てはまる。すなわち、好ましい実施形態では、xは1又は2であり、より好ましくは、xは1である。別の好ましい実施形態では、官能基Aは、チオール基、ハロゲン又はハロゲン化アセトアミド基であり、より好ましくはハロゲンである。
本発明による修飾抗体に存在するSu(A)のさらなる例には、6−クロロ−6−デオキシガラクトース(6−ClGal)、6−チオ−6−デオキシガラクトース(6−HSGal)などの6−A−6−デオキシガラクトース(6−A−Gal)、又は2−クロロ−2−デオキシガラクトース(2−ClGal)、2−チオ−2−デオキシガラクトース(2−HSGal)などの2−A−2−デオキシガラクトース(2−A−Gal)が含まれる。或いは、Aは、アセトアミド基の一部として糖誘導体に間接的に置換され、このアセトアミド基は、ひいては、ヒドロキシル基を置換していてもよい。例には、6−クロロアセトアミド−6−デオキシガラクトース(6−GalNAcCl)、6−チオアセトアミド−6−デオキシガラクトース(6−GalNAcSH)などの6−A−アセトアミド−6−デオキシガラクトース(6−GalNAcA)、又は2−クロロアセトアミド−2−デオキシガラクトース(2−GalNAcCl)、2−チオアセトアミド−2−デオキシガラクトース(2−GalNAcSH)などの2−A−アセトアミド−2−デオキシガラクトース(2−GalNAcA)が含まれる。或いは、Aは、別の官能基の一部として糖誘導体に間接的に置換され、この別の官能基は、ひいては、ヒドロキシル基を置換しているか、又はヒドロキシル基に結合していてもよい。こうした他の官能基の例には、(ヘテロ)アルキル鎖又は(ヘテロ)アリール鎖が含まれる。
本発明による糖タンパク質コンジュゲートの好ましい実施形態では、yは、1、2、3若しくは4(好ましくは2若しくは4)であり、及び/又はxは、1若しくは2(好ましくは1)である。
好ましい実施形態では、yは1〜12であり、より好ましくは、yは、1、2、3、4、5、6、7又は8であり、さらにより好ましくは、yは、1、2、3又は4である。yが1又は2であるのが、最も好ましい。さらに別の好ましい実施形態では、yは2、4、6又は8である。この実施形態は、修飾される糖タンパク質が抗体である場合、すなわちPrがAbである場合、特に好ましい。
さらに好ましい実施形態では、yは、1、2、3若しくは4(好ましくは2若しくは4)であり、及び/又はxは1若しくは2(好ましくは1)であり、より好ましくはyは1又は2であり、xは1又は2(好ましくは1)であり、さらにより好ましくは、yは1又は2であり、xは1である。
好ましい実施形態では、非還元末端においてGlcNAc−Su(A)ジサッカライド部分を含む、修飾グリカンのコア糖部分のC1は、タンパク質のアミノ酸残基中の窒素原子、より好ましくはアスパラギン(Asn)又はアルギニン(Arg)アミノ酸の側鎖中のアミド窒素原子へのN−グリコシド結合を介して、前記タンパク質に結合している。しかし、前記修飾グリカンのコア糖部分のC1はまた、タンパク質のアミノ酸残基中の酸素原子、より好ましくはセリン(Ser)又はトレオニン(Thr)アミノ酸の側鎖中の酸素原子へのO−グリコシド結合を介して、前記タンパク質に結合していてもよい。この実施形態では、前記グリカンのコア糖部分は、O−GlcNAc部分又はO−GalNAc部分であり、好ましくはO−GlcNAc部分であるのが好ましい。前記修飾グリカンのコア糖部分のC1はまた、タンパク質の炭素原子、例えばトリプトファン(Trp)へのC−グリコシド結合を介して、タンパク質に結合していてもよい。上記の通り、糖タンパク質は、2つ以上のオリゴサッカライド鎖を含んでいてもよく、N−結合型、O−結合型及びC−結合糖タンパク質の組合せを構成してもよい。
前記修飾グリカンは、タンパク質の天然のグリコシル化部位において存在していてもよいが、タンパク質の異なる部位にやはり導入されてもよい。
好ましい実施形態では、修飾糖タンパク質は、修飾抗体(Ab)であり、前記抗体は、非還元末端においてGlcNAc−Su(A)ジサッカライド部分を含むグリカンを含む。こうした抗体は、本明細書では、修飾抗体とも称される。好ましい修飾抗体は、上で定義されている式(107)又は(108)による抗体であり、ここで、PrはAbである。この実施形態では、yは、1、2、3、4、5、6、7又は8であるのがさらに好ましく、yは、1、2、3又は4であるのがさらにより好ましい。
上で定義されている通り、前記抗体は全抗体であってもよいが、やはり抗体断片であってもよい。抗体が全抗体である場合、前記抗体は、各重鎖に、1つ又は複数の、より好ましくは1つの修飾グリカンを好ましくは含む。したがって、前記全抗体は、2つ以上、好ましくは2つ、4つ、6つ又は8つの前記グリカン、より好ましくは2つ又は4つ、及び最も好ましくは2つのグリカンを好ましくは含む。言い換えると、前記抗体が全抗体である場合、yは、好ましくは2、4、6又は8であり、より好ましくはyは2又は4であり、最も好ましくはyは2である。抗体が抗体断片である場合、yは、1、2、3又は4であり、より好ましくはyは1又は2であるのが好ましい。
yが、1、2、3又は4であり、xが1又は2であるのがさらに好ましく、yが2又は4であり、xが1であるのがさらに好ましい。
好ましい実施形態では、前記抗体は、モノクローナル抗体(mAb)である。前記抗体は、IgA、IgD、IgE、IgG及びIgM抗体からなる群から選択されるのが好ましい。前記抗体がIgG抗体であるのがより好ましく、前記抗体がIgG1抗体であるのが最も好ましい。
好ましい実施形態では、修飾抗体における糖タンパク質は、290〜305の領域、通常、N297のアスパラギンにおけるFc断片中の保存されているN−グリコシル化部位に結合している。
糖誘導体Su(A)及びその好ましい実施形態は、上で詳細に記載されている。修飾糖タンパク質を調製する方法の好ましい実施形態はまた、前記方法により得ることができる修飾糖タンパク質にも当てはまる。したがって、好ましい実施形態では、xは1又は2であり、より好ましくは、xは1である。別の好ましい実施形態では、官能基Aは、チオール基、ハロゲン又はハロゲン化アセトアミド基であり、より好ましくはハロゲンである。
抗体−薬物コンジュゲート
本発明は、特に、糖タンパク質を調製する方法により得ることができる、糖タンパク質コンジュゲートであって、抗体コンジュゲートである、糖タンパク質コンジュゲートに関する。抗体コンジュゲートは、本明細書では、リンカー(L)を介して、対象の分子(D)にコンジュゲートされている抗体として定義される。本発明による抗体コンジュゲートは、リンカー(L)を介して1つ又は1超の対象の分子(D)にコンジュゲートされ得る。糖タンパク質コンジュゲートに関して上で開示されている好ましい実施形態が、抗体コンジュゲートにも当てはまる。
さらに好ましい実施形態では、本発明による抗体コンジュゲートは、抗体−薬物コンジュゲート(ADC)である。抗体−薬物コンジュゲートは、本明細書では、リンカー(L)を介して、対象の分子(D)にコンジュゲートされている抗体であって、Dが薬学的に活性な物質からなる群から選択され、より好ましくは、Dは薬物及びプロドラッグからなる群から選択される、抗体として定義される。
活性物質は、薬学的活性化合物、例えば、細胞毒、抗ウイルス剤、抗菌剤、ペプチド及びオリゴヌクレオチドなどの、特に、低から中程度の分子量の化合物(例えば、約200〜約1500Da、好ましくは約300〜約1000Da)からなる群から選択されるのがより好ましい。細胞毒の例には、コルヒチン、ビンカアルカロイド、カンプトテシン、ドキソルビシン、ダウノルビシン、タキサン、カリケアミシン、チューブリシン、イリノテカン、阻害性ペプチド、アマニチン、デボーガニン、デュオカルマイシン、マイタンシン、アウリスタチン及びピロロベンゾジアゼピン(PBD)が含まれる。好ましい実施形態では、細胞毒は、カンプトテシン、ドキソルビシン、ダウノルビシン、タキサン、カリケアミシン、デュオカルマイシン、マイタンシン、アウリスタチン及びピロロベンゾジアゼピン(PBD)からなる群から選択される。別の好ましい実施形態では、細胞毒は、コルヒチン、ビンカアルカロイド、チューブリシン、イリノテカン、阻害性ペプチド、アマニチン及びデボーガニンからなる群から選択される。
したがって、発明はまた、本発明による抗体コンジュゲートを調製する方法により得ることができる、抗体コンジュゲートに関する。
本発明はさらに、本発明による抗体コンジュゲートであって、対象の分子Dが、医薬として使用するための活性物質である、抗体コンジュゲートに関する。
本発明はまた、本発明による抗体コンジュゲートの使用であって、対象の分子Dが、がんの処置に使用するための活性物質である、使用に関する。
本発明はさらに、本発明による抗体コンジュゲートであって、対象の分子Dが、乳がんの処置に使用するため、より好ましくはHER2陽性乳がんの処置に使用するための活性物質である、抗体コンジュゲートに関する。
本発明はまた、がんを処置する方法であって、本発明による抗体−薬物コンジュゲートを、それを必要とする対象に治療有効量で投与するステップを含む、方法にも関する。
本発明はまた、乳がんを処置する方法であって、本発明による抗体−薬物コンジュゲートを、それを必要とする対象に治療有効量で投与するステップを含む、方法にも関する。
本発明はまた、HER2陽性乳がんを処置する方法であって、本発明による抗体−薬物コンジュゲートを、それを必要とする対象に治療有効量で投与するステップを含む、方法にも関する。
本発明による、修飾抗体、抗体コンジュゲート及びそれらを調製する方法は、当技術分野で公知の、方法、修飾抗体及び抗体コンジュゲートよりもいくつかの利点を有する。
上で記載した通り、リンカー−毒素の抗体へのコンジュゲーションについて当技術分野で公知の方法は、部位特異性と化学量論の両方を制御する点で、改善されることが依然として必要とされている。ADCはその標的に向かう能力があるにも関わらず、腫瘍細胞内部に到達すると見積もられる薬物の量は、通常、投与される用量の2%未満である。この問題は、当技術分野で公知のADCの予測不能なコンジュゲーションの結果により、拡大する。効力を低下させるコンジュゲートが不十分な抗体(underconjugated antibody)、及び循環半減期が著しく低下するおそれがある、標的タンパク質への結合を損なうおそれがある、及び毒性が向上するおそれがある、高度にコンジュゲートされた化学種を回避するのが重要である。
抗体−薬物コンジュゲートの場合、対象の分子(例えば、薬物、活性物質)を抗体にローディングする尺度は、いわゆる薬物対抗体比(DAR)であり、この薬物対抗体比は、統計的分布から算出される、抗体あたりの活性物質分子の平均数を与えるものである。ある種のタイプのADCの場合のDARの理論最大値は、アンカー部位(anchoring site)の数に等しい。上で記載されている通り、従来技術から公知のADCの調製方法は、一般に、抗体コンジュゲートと各抗体コンジュゲート中に存在している様々な数の対象の分子との混合物を含む生成物になり、標準偏差の大きなDARとなる。
本発明による、修飾抗体及び抗体コンジュゲートの利点の1つは、これらの抗体及び抗体コンジュゲートが、部位特異性と化学量論の両方において均質であることである。前記修飾抗体及び抗体コンジュゲートは、理論値に非常に近いDAR及び非常に小さい標準偏差を伴って得られる。このことはまた、本発明による抗体コンジュゲートは、前臨床試験に対する一貫性が一層高い生成物になることも意味している。本明細書に記載されている方法により調製される、抗体コンジュゲートの均質性は、例えば、図9に示されているMSプロファイルから明らかになる。
本発明による方法及び抗体の別の利点は、製造における廃棄物の低減が含まれ、これにより、企業の売上原価が向上する。
本発明によるチオール修飾抗体は、マレイミドを含むリンカーコンジュゲートに結合される場合、この方法は、当技術分野で周知あり、非常に確固たるものであり、且つ検証されている。マレイミドコンジュゲートの一部の例は、図8及び11に提示されている。抗体−薬物コンジュゲーションのために現在、好ましい方法論は、mAbのシステイン変異体(チオmAb)と毒素のマレイミド誘導体との組合せを必要とするので、多くのマレイミド官能基化毒素が記載されている。こうしたチオール−マレイミドコンジュゲートは、非常に有益な化学量論(マレイミド成分は小過剰)の試薬を用いて調製することができることがよく知られている。得られたチオール−マレイミドコンジュゲートは、限られた安定性を有することがあるが、チオールがフコース上に存在している場合、安定性はかなり増強されることもよく知られている。本発明によるチオール修飾抗体が、毒素のハロゲン化アセトアミド誘導体を含むリンカーコンジュゲートに結合される場合、この方法の効率は、マレイミドコンジュゲーションに関して、やや損なわれることがあり、より多くの望ましくない別のコンジュゲーションが(例えば、リシン側鎖に)起こることがあるが、所望の生成物は、非可逆的に形成される(非常に安定な)チオ−エーテルコンジュゲートである。本発明によるチオール修飾抗体が、毒素のアレンアミド誘導体を含むリンカーコンジュゲートに結合される場合、この方法の効率は、マレイミドをコンジュゲートすることに関して、やや損なわれることがあり、望ましくない別のコンジュゲーションが(例えば、リシン側鎖に)起こる見込みはないが、所望の生成物は、非可逆的に形成される(非常に安定な)チオエーテルコンジュゲートである。アレンアミド構造の一例が、図6に示されている。本発明によるハロゲン−修飾抗体が、図6に表されているチオールを含む構造などの、求核性基(チオール、アルコール、アミン)を含有する毒素の誘導体を含むリンカーコンジュゲートに結合される場合、得られるコンジュゲートは、図8及び10に表されている構造などのチオエーテル、通常のエーテル又はアミノエーテルであり、これらはすべて、可逆的に形成される。(チオmAb又はチオフコース含有mAbと同様に)遊離チオールを含有するタンパク質へのコンジュゲーションのためにハロゲン化アセトアミドを使用することとは対照的に、ハロゲン化糖基質の酵素による取込みは、他のアミノ酸(例えば、リシン)の求核性側鎖との競合的なある種の反応により損なわれない。ある特定の反応を欠くことは、その後のコンジュゲーションステップにも関連し、この場合、過剰の官能基の求核性誘導体がハロゲン化mAbに適用される。
ハロゲン化抗体を使用する具体的な利点の1つは、ハロゲン化抗体は、毒性ペイロードの2段階コンジュゲーションを行う機会を提供することである。例えば、図10に例示されている通り、ハロゲン化抗体とペンダントアジドを保有するチオフェノール誘導体との反応により、銅を使用しないクリック化学によって、毒性ペイロードを導入するための出発点として働くことができる中間体が得られる。こうした2段階法を適用することにより、(安価で非毒性の)チオフェノール誘導体の化学量論が多い一方、(高価で毒性の高い)ペイロードの化学量論は低く保つことができる。
チオールを含む抗体を使用する具体的な利点の1つは、チオールを含む抗体は、毒性ペイロードの2段階コンジュゲーションを行う機会を提供することである。例えば、図11に例示されている通り、チオールを含む抗体とペンダントアジドを保有するアレンアミド誘導体との反応により、銅を使用しないクリック化学によって、毒性ペイロードを導入するための出発点として働くことができる安定な中間体が得られる(この例では、ビオチンが毒性ペイロードの代表として使用される)。こうした2段階法を適用することにより、(安価で非毒性の)アレンアミド誘導体の化学量論が多い一方、(高価で毒性の高い)ペイロードの化学量論は低く保つことができる。
したがって、追加的な利点は、本発明による抗体コンジュゲートが安定であること、並びにチオール基、ハロゲン、スルホニルオキシ基、ハロゲン化アセトアミド基、メルカプトアセトアミド基及びスルホン化ヒドロキシアセトアミド基を抗体に導入するための、直接的で一般的に適用可能な方法であることである。
本明細書に記載されている方法によるチオールを含む抗体の調製に関する追加的な利点の1つは、原料のUDP−糖が、図12に例示されている通り、容易に合成され得ることである。
最後に、グリカン鎖を介して接続することによって抗体コンジュゲートを調製する利点は、天然の抗体の糖変異体の操作により、多数の異性体を調製する機会が提供されることである。天然の抗体の様々なグリコ型(R=グリカンである)の例は、図13に図示されている。
合成
実施例1〜5:UDP−GalNAc誘導体28〜31の合成
実施例1〜4において行った、24から開始するUDP−GalNAc誘導体28〜31の合成の反応スキームを、図Yに示している。
実施例1.UDP−GalNHの合成
化合物24は、D−ガラクトサミンから、Linhardtら、J.Org.Chem.2012年、77巻、1449〜1456頁において、D−グルコサミンに関して記載されている手順に従って調製した。
H−NMR(300MHz,CDOD):δ 5.69(dd,J=6.84,6.84Hz,1H)、5.43〜5.41(m,1H)、5.35(dd,J=10.9,3.4Hz,1H)、4.54(t,J=6.48Hz,1H)、4.23〜4.12(m,1H)、4.04(dd,J=10.9,6.1Hz,1H)、3.82(dt,J=11.1,2.7Hz,1H)、2.12(s,3H)、2.00(s,3H)、1.99(s,3H)。LRMS(ESI−)C121811(M−H)の計算値410.06、実測値410.1。
次に、化合物24は、BaischらのBioorg.Med.Chem.、1997年、5巻、383〜391頁に従って、UMPに結合した。
したがって、D−ウリジン−5’−一リン酸二ナトリウム塩(1.49g、4.05mmol)のHO(15mL)溶液をDOWEX50Wx8(H型)により30分間、処理してろ過した。トリブチルアミン(0.966mL、4.05mmol)を滴下して加えながら、このろ液を室温で激しく撹拌した。30分間のさらなる撹拌後、この反応混合物を凍結乾燥し、Pで真空下、5時間、さらに脱水した。
アルゴン雰囲気中、得られたウリジン−5’−一リン酸トリブチルアンモニウムを乾燥DMF(25mL)に溶解した。カルボニルジイミダゾール(1.38g、8.51mmol)を加え、この反応混合物を室温で30分間、撹拌した。次に、乾燥MeOH(180μL)を加え、15分間、撹拌して過剰のCDIを除去した。高真空下、残りのMeOHを15分間、除去した。続いて、化合物24(2.0g、4.86mmol)を乾燥DMF(25mL)に溶解し、上記の反応混合物に滴下して加えた。この反応物を室温で2日間、撹拌した後、真空で濃縮した。イミダゾール−UMP中間体の消費をMSによりモニタリングした。フラッシュクロマトグラフィー(7:2:1〜5:2:1 EtOAc:MeOH:HO)により、生成物25(1.08g、1.51mmol、37%)が得られた。
H−NMR(300MHz,DO):δ 7.96(d,J=8.0Hz,1H)、5.98〜5.94(m,2H)、5.81〜5.79(m,1H)、5.70(dd,J=7.1,3.3Hz,1H)、5.49(dd,J=15.2,2.6Hz,1H)、5.30(ddd,J=18.5,11.0,3.2Hz,2H)、4.57(q,J=6.0Hz,2H)、4.35〜4.16(m,9H)、4.07〜3.95(m,2H)、2.17(s,3H)、2.08(s,3H)、2.07(s,3H)。
LRMS(ESI−)C212919(M−H)の計算値716.09、実測値716.3。
Kisoら、Glycoconj.J.、2006年、23巻、565〜573頁に従って、化合物25を脱アセチル化した。
したがって、化合物25(222mg、0.309mmol)をHO(2.5mL)に溶解し、トリエチルアミン(2.5mL)及びMeOH(6mL)を加えた。この反応混合物を3時間、撹拌して、次に真空で濃縮すると、粗製UDP−2−アジド−2−デオキシ−D−ガラクトース(26)が得られた。H−NMR(300MHz,DO):δ 7.99(d,J=8.2Hz,1H)、6.02〜5.98(m,2H)、5.73(dd,J=7.4,3.4Hz,1H)、4.42〜4.37(m,2H)、4.30〜4.18(m,4H)、4.14〜4.04(m,2H)、3.80〜3.70(m,2H)、3.65〜3.58(m,1H)。
LRMS(ESI−)C152316(M−H)の計算値590.05、実測値590.2。
最後に、化合物26のHO:MeOH 1:1(4mL)溶液に、リンドラー触媒(mg)を加えた。この反応物を水素雰囲気下、5時間、撹拌し、セライトでろ過した。ろ過器をHO(10ml)によりすすぎ、このろ液を真空で濃縮すると、UDP−D−ガラクトサミン(UDP−GalNH、27)(169mg、0.286mmol、92%収率)が得られた。H−NMR(300MHz,DO):δ 7.93(d,J=8.1Hz,1H)、5.99〜5.90(m,2H)、5.76〜5.69(m,1H)、4.39〜4.34(m,2H)、4.31〜4.17(m,5H)、4.05〜4.01(m,1H)、3.94〜3.86(m,1H)、3.82〜3.70(m,3H)、3.30〜3.16(m,1H)。LRMS(ESI−)C152516(M−H)の計算値564.06、実測値564.1。
実施例2.UDP−GalNAcSAc(28a)の合成
UDP−D−ガラクトサミン(27)(45mg、0.0796mmol)をpH7の緩衝液(0.5M KHPO)(2mL)に溶解した。N−スクシンイミジル−S−アセチルチオアセテート(37mg、0.159mmol)及びDMF(2mL)を加え、この反応物を室温で一晩、撹拌した。N−スクシンイミジル−S−アセチルチオアセテートをさらに36mg加え、3時間後、この反応物を真空で濃縮した。フラッシュクロマトグラフィー(7:2:1〜5:2:1 EtOAc:MeOH:HO)により、UDP−GalNAcSAc(28a)(28mg、0.041mmol、52%)が得られた。
H−NMR(300MHz,DO):δ 7.84(d,J=8.1Hz,1H)、5.90〜5.82(m,2H)、5.48〜5.41(m,1H)、4.29〜4.22(m,2H)、4.20〜4.00(m,5H)、3.98〜3.82(m,2H)、3.79〜3.59(m,4H)、2.30(s,3H)。LRMS(ESI−)C192918S(M−H)の計算値680.06、実測値680.1。
実施例3.UDP−GalNAcCl(29)の合成
UDP−D−ガラクトサミン(27)(42mg、0.074mmol)を0.1M NaHCO(1mL)に溶解し、N−(クロロアセトキシ)スクシンイミド(29mg、0.149mmol)(Hosztafiら、Helv.Chim.Acta、1996年、79巻、133〜136頁に従って調製した)及びDMF(1mL)を加えた。この反応物を室温で一晩、撹拌し、さらに10mgのN−(クロロアセトキシ)スクシンイミドを加えて、撹拌を一晩、継続した。この反応物を真空で濃縮し、フラッシュクロマトグラフィー(7:2:1〜5:2:1 EtOAc:MeOH:HO)により精製すると、UDP−GalNAcCl(29)(25mg、0.039mmol、53%)が得られた。
H−NMR(300MHz,DO):δ 7.84(d,J=8.1Hz,1H)、5.89〜5.84(m,2H)、5.53〜5.46(m,1H)、4.33〜4.00(m,9H)、3.99〜3.88(m,2H)、3.77〜3.59(m,2H)、1.83(s,1H)。
LRMS(ESI−)C1726ClN17(M−H)の計算値640.03(100%)、642.03(32%)、実測値640.1(100%)、642.2(35%)。
実施例4.UDP−GalNAcBr(30)の合成
UDP−D−ガラクトサミン(27)(42mg、0.088mmol)を0.1M NaHCO(3mL)に溶解し、N−(ブロモアセトキシ)スクシンイミド(63mg、0.265mmol)(Hosztafiら、Helv.Chim.Acta、1996年、79巻、133〜136頁に従って調製した)及びDMF(2mL)を加えた。この反応物を室温で一晩、撹拌し、真空で濃縮した。この化合物をフラッシュクロマトグラフィー(7:2:1〜5:2:1 EtOAc:MeOH:HO)により精製すると、UDP−GalNAcBr(30)(28mg、0.048mmol、65%)が得られた。
H−NMR(300MHz,DO):δ 7.86(d,J=3.2Hz,1H)、5.97〜5.84(m,2H)、5.54〜5.46(m,1H)、4.33〜4.04(m,6H)、3.99〜3.85(m,2H)、3.79〜3.60(m,2H)、2.75〜2.68(m,3H)。
LRMS(ESI−)C1726BrN17(M−H)の計算値683.98(100%)、685.98(98%)、実測値687.1(100%)、688.0(92%)、686.0(85%)、689.0(72%)。
実施例6.4,4’−ジスルファンジイル二安息香酸(31)の合成
4−メルカプト安息香酸(0.20g、1.30mmol)のEtOH(10mL)溶液に、I(0.20g、0.65mmol)及びEtN(0.54mL、395mg、3.90mmol)を加えた。得られた混合物を16時間、撹拌した。10%Na水溶液及び0.01MのHCl水溶液(25mL)を添加した後、この混合物をある程度、濃縮し、1MのHCl水溶液(1mL)を加えた。EtOAc(20mL)、DCM(50mL)及び水(10mL)を加え、この生成物をろ別し、真空で乾燥した。所望の生成物(4,4’−ジスルファンジイル二安息香酸)が、白色固体(180mg、0.59mmol、90%)として得られ、さらに精製することなく使用した(以下を参照されたい)。H NMR(300MHz,DMSO)δ(ppm)7.96〜7.88(m,4H)、7.68〜7.59(m,4H)。
実施例7.メルカプト−D−ビオチンコンジュゲート(32)の合成
(2−(2−(2−アミノエトキシ)エトキシ)エチル)カルバミン酸tert−ブチル(451mg、1.82mmol)の無水DMF(5mL)溶液をアルゴン雰囲気下においた。D−ビオチン(445mg、1.82mmol)、EDCI(418mg、2.18mmol)、HOBt(343mg、2.54mmol)、ジイソプロピルエチルアミン(317μL、235mg、1.82mmol)及び無水DMF(2mL)を加えた。得られた混合物を24時間撹拌し、濃縮した。この残留物をカラムクロマトグラフィー(DCM中のMeOH2%→10%)により精製した。生成物含有画分の濃縮後、残留物をEtOAc/DCM/MeOH(100mL/20mL/20mL)の混合物に溶解し、飽和NHCl水溶液(2×100mL)により洗浄した。この有機混合物を乾燥(NaSO)し、20mLまで濃縮した。所望の生成物(ビオチン−PEG−NHBoc)が、無色ガラス状物(228mg、0.48mmol、26%)として沈殿し、次の工程に使用した。H NMR(300MHz,CDOD)δ(ppm)4.49(dd,J=7.4,4.5Hz,1H)、4.30(dd,J=7.9,4.4Hz,1H)、3.62(s,4H)、3.55(t,J=5.5Hz,2H)、3.52(t,J=5.6Hz,2H)3.40〜3.15(m,5H)、2.93(dd,J=12.7,5.0Hz,1H)f,2.71(d,J=12.8Hz,1H)、2.22(t,J=7.4Hz,2H)、1.81〜1.40(m,6H)、1.44(s,9H)。
ビオチン−PEG−NHBoc(208mg、0.44mmol)の溶液をMeOH(5mL)に溶解した。塩化アセチル(250μL、275mg、3.5mmol)を添加した後、この混合物を17時間、撹拌して濃縮した。残留物をEtOAc(5mL)と共蒸発させ、これにより、生成物が黄色固体として、定量的に得られた。この生成物(ビオチン−PEG−NH)をさらに精製することなく次の工程に使用した。
4,4’−ジスルファンジイル二安息香酸(31、20mg、0.065mmol)のDMF(1mL)溶液に、HATU(55mg、0.144mmol)及びジイソプロピルアミン(70μL、50mg、0.39mmol)を加えた。ビオチン−PEG−NH(53mg、0.130mmol)をDMF中の溶液として加えた。得られた混合物を19時間、撹拌し、DCM(20mL)と飽和NHCl水溶液(20mL)の混合物中に注いだ。分離後、有機相を乾燥(NaSO)した。この残留物をカラムクロマトグラフィー(DCM中のMeOH、5%→20%)により精製した。所望の生成物(ビオチン−PEG−SS−PEG−ビオチン)が白色固体(21mg、0.021mmol、32%)として得られた。LRMS(ESI+) C466610(M+H)計算値1019.39、実測値1020.1。
THF(0.5mL)とEtOH(0.5mL)との混合物中のビオチン−PEG−SS−PEG−ビオチン(3.5mg;3.4μmol)の冷却溶液(0℃)に、NaBH(0.5mg、12μmol)を加えた。室温まで温めながら、この混合物を2時間、撹拌し、濃縮した。残留物を水(1mL)にとり、10μLの1MHCl水溶液を加えた。所望の生成物をDCM(2×2mL)により抽出した。合わせた有機層を乾燥(NaSO)して濃縮すると、表題化合物(32)(2.7mg、78%)が得られた。LRMS(ESI+)C2335(M+H)の計算値511.20、実測値511.2。
実施例8.マレイミド−ビオチンコンジュゲート33の合成
6−マレイミドカプロン酸N−スクシンイミジル(10mg、0.032mmol)の1mL DMF溶液に、ビオチン−PEG−NH(13mg、0.032mmol)及びEtN(9μL、6.5mg、0.064mmol)のDMF(1mL)溶液を加えた。この混合物を1時間、撹拌し、DCM(10mL)と飽和NaHCO水溶液(10mL)との混合物中に注いだ。分離後、この有機層を乾燥(NaSO)して濃縮し、カラムクロマトグラフィー(DCM中のMeOH 2→20%)により、LRMS分析によれば、所望の生成物33が得られた。LRMS(ESI+)C2642S(M+H)の計算値568.28、実測値568.2。
コンジュゲーション
抗体グリコシル化変異体
トラスツズマブの特定の変異体は、文献(Quら、J.Immunol.Methods 1998年、213巻、131頁、特に、L196N及びG164S)から誘導するか、又は特にV363Tは新たに設計した。3つの場合のすべてにおいて、アスパラギン297をグルタミン(N297Q)に変異させて、天然のグリコシル化部位を除去した。
天然のトラスツズマブと変異体抗体のどちらも、Evitria(Zurich、スイス)により一過的に発現させた。
IgGの質量スペクトル分析の一般プロトコル
全容積約70μLでの、50μg(修飾されている)IgG、1M Tris−HCl(pH8.0)、1mM EDTA及び30mM DTTの溶液を、37℃で20分間、インキュベートし、ジスルフィド架橋を還元して、軽鎖と重鎖の両方を分析できるようにした。存在する場合、アジド官能基をこれらの条件下で、アミンに還元する。還元済み試料をAmicon Ultra−0.5、Ultracel−10 Membrane(Millipore)を使用するmilliQにより3回、洗浄し、10μMの(修飾されている)IgGまで濃縮した。JEOL AccuTOFで、還元済みIgGをエレクトロスプレーイオン化飛行時間法(ESI−TOF)により分析した。Magtranソフトウェアを使用してデコンボリューション(deconvoluted)したスペクトルを得た。
実施例9〜12:IgGグリカンをトリミングするための一般プロトコル
IgGグリカンのトリミングは、ストレプトコッカス・ピオゲネス(Genovis(スウェーデン)から市販)由来のエンドSを使用して行った。このIgG(10mg/mL)を、25mM Tris(pH8.0)中、エンドS(最終濃度40U/mL)と共に37℃で16時間、インキュベートした。
実施例9.天然のトラスツズマブのトリミング
基準MSピーク50591Daを有するトラスツズマブを、上のトリミングプロトコルに供した。ピークをデコンボリューションした後、質量スペクトルにより、軽鎖のピーク1つ、及び重鎖のピークが2つ示された。重鎖の2つのピークは、コアGlcNAc(Fuc)置換トラスツズマブに起因する1つの主要生成物(49495Da、総重鎖の90%)、及びコアGlcNAc置換トラスツズマブに起因する少量の生成物(49351Da、総重鎖の±10%)に属した。
実施例12.トラスツズマブ−変異体N297Q、V363Tのトリミング
100mMクエン酸ナトリウム(pH4.5)中、G2F、G2FS1及びG2FS2グリコシル化アイソフォームに対応する50934、51227及び51517Daにおける主要基準MSピークを有するトラスツズマブ(N297Q、V363T)変異体(10mg/mL)を、エルザベトキンギア・メニンゴセプチクム(Elizabethkingia meningosepticum)(QA−Bioから市販)に由来するエンドグリコシダーゼF3(エンドF3、25mU/mg IgG)と共に16時間、インキュベートし、これにより、完全な脱グリコシル化に至った(コアGlNAc(Fuc)が結合しているN297Q、V363T重鎖に起因する49515Daの主要な重鎖生成物)。
修飾糖のIgGへのグリコシル転移の一般プロトコル
IgGへの修飾糖の酵素による導入は、ウシβ1,4−ガラクトシルトランスフェラーゼの変異体(β1,4−Gal−T1−Y289L)を用いて行った。10mM MnCl及び25mM Tris−HCl(pH8.0)中で、脱グリコシル化IgG(上記の通り調製、10mg/mL)を修飾UDP−糖誘導体(0.4mM)及びβ(1,4)−Gal−T1−Y289L(1mg/mL)と共に、30℃で15時間、インキュベートした。
修飾IgGをプロテインAアガロース(IgG1mgあたり40μL)と共に4℃で2時間、インキュベートした。プロテインAアガロースをPBSにより3回、洗浄し、IgGを100mMグリシン−HCl(pH2.7)により溶出した。溶出したIgGを1M Tris−HCl(pH8.0)により中和して濃縮し、Amicon Ultra−0.5、Ultracel−10 Membrane(Millipore)を使用してPBSにより洗浄し、10mg/mLの濃度にした。
実施例13.UDP−糖28a(UDP−GalNAcSAc)の脱グリコシル化トラスツズマブへのグリコシル転移
10mM MnCl及び25mM Tris−HCl(pH6.0)中で、トリミングしたタラスツズマブ(250μL、10mg/mL、16.5nmol)をUDP−GalNAcSAc(28a)(18.5μL、10mM)及びβ(1,4)−Gal−T1(Y289L)(12.5μL、2mg/mL)と共に、30℃で16時間、インキュベートした。この粗製混合物をProtAにより精製し、低いpHを維持するためにカラムを25mM Tris−HCl(pH6.0)により洗浄して、グリシン.HCl緩衝液(pH2.7、0.1M)による溶出後、溶出した緩衝液をTris−HCl(pH7.2、1M)により中和した。
このプロトコルにより、1.1mgのIgGを得て、IgGのAccuTOF分析により、trast−(GalNAcSH)の95%が単一の所望の生成物(恐らく、DDTによるインサイチュ脱保護による、GalNAcSAcマイナスアセテート基)(質量49729、予期される質量49730)に変換していることが示された。他の5%は、残存している出発原料(質量49494)であった。
実施例14.UDP−糖28a(GalNAcSAc)の脱グリコシル化トラスツズマブ(N297Q、V363T)へのグリコシル転移
10mM MnCl及び25mM Tris−HCl(pH6.0)中で、トリミングしたトラスツズマブ(N297Q、V363T)(100μL、10mg/mL、6.6nmol)をUDP−GalNAcSAc(28a)(14μL、10mM)及びβ(1,4)−Gal−T1(Y289L)(10μL、2mg/mL)と共に、30℃で16時間、インキュベートした。この粗製混合物をProtAにより精製し、低いpHを維持するためにカラムを25mM Tris−HCl(pH6.0)により洗浄して、グリシン.HCl緩衝液(pH2.7、0.1M)による溶出後、溶出した緩衝液をTris−HCl(pH7.2、1M)により中和した。このプロトコルにより、0.25mgのIgGを得て、IgGのAccuTOF分析により、trast(N297Q、V363T)−(GalNAcSH)が単一の所望の生成物(恐らく、DDTによるインサイチュ脱保護による、GalNAcSAcマイナスアセテート基)(質量49744、予期される質量49748)として存在していることが示された。
実施例15.UDP−糖29(GalNAcCl)の脱グリコシル化トラスツズマブへのグリコシル転移
10mM MnCl及び25mM Tris−HCl(pH6.0)中で、トリミングしたトラスツズマブ(100μL、10mg/mL、6.6nmol)をUDP−GalNAcCl(29)(5μL、10mM)及びβ(1,4)−Gal−T1(Y289L)(5μL、2mg/mL)と共に、30℃で16時間、インキュベートした。GalNAcSAcの場合のプロトコルに従い、この粗製混合物をProtAにより精製すると、trast−(GalNAcCl)(0.36mg)が得られた。AccuTOF分析により、所望の生成物(質量49731、予期される質量49732)に完全に変換されていることが示された。
実施例16.UDP−糖29(GalNAcCl)の脱グリコシル化トラスツズマブ(N297Q、V363T)へのグリコシル転移
10mM MnCl及び25mM Tris−HCl(pH6.0)中で、トリミングしたトラスツズマブN297Q、V363T変異体(100μL、10mg/mL、6.6nmol)をUDP−GalNAcCl(29)(5μL、10mM)及びβ(1,4)−Gal−T1(Y289L)(5μL、2mg/mL)と共に、30℃で16時間、インキュベートした。GalNAcSAcの場合のプロトコルに従い、この粗製混合物をProtAにより精製すると、trast−(GalNAcCl)(0.35mg)が得られた。AccuTOF分析により、所望の生成物(質量49750、予期される質量49750)に完全に変換されていることが示された。
実施例17.UDP−糖30(GalNAcBr)の脱グリコシル化トラスツズマブへのグリコシル転移
10mM MnCl及び25mM Tris−HCl(pH6.0)中で、トリミングしたトラスツズマブ(100μL、10mg/mL、6.6nmol)をUDP−GalNAcBr(RHX)(15μL、10mM)及びβ1,4−Gal−T1−Y289L(5μL、2mg/mL)と共に、30℃で16時間、インキュベートした。GalNaSAcの場合のプロトコルに従い、この粗製混合物をProtAにより精製すると、trast−(GalNacBr)(0.34mg)が得られた。AccuTOF分析により、所望の生成物(質量49777、予期される質量49776及び質量+DTT(分析試料中の反応)49849.5)に50%変換していることが示された。臭化物の分子内置換が30%(質量49696、予期される質量49698)であり、20%が残留出発原料であった。
実施例18:trast−GalNAcClとDTTとのコンジュゲーション
粗製trast−(GalNAcCl)(2μL、25mM Tris−HCl(pH8.0)中、10mg/ml)をDTT(2μL、0.2M)と共に37℃で10分間、インキュベートした。その後のAccuTOFによる分析によって、DTTの取込み(質量49849、予期される質量49850)が70%及び塩素の分子内置換が30%(質量49697、予期される質量49698)であることが示された。
実施例19:trast(GalNAcCl)とp−NOPhSHとのコンジュゲーション
trast−(GalNAcCl)(7.5μL、26.6mg/ml、1.3nmol)の25mM Tris−HCl(pH6.0)溶液に、アルゴン雰囲気下、脱気したTris−HCl(7.5μL、100mM(pH7.2))、及び脱気したp−NOPhSH(7.5μL、0.10mM、MiliQ+10mM EDTA中の750nmol)の溶液を加えた。4時間後のAccuTOF分析により、所望の生成物(質量49849、予期される質量49851)に95%変換されていることが示された。
実施例20:trast(GalNAcCl)とp−MeOPhSHとのコンジュゲーション
trast−(GalNAcCl)(7.5μL、26.6mg/ml、1.3nmol)の25mM Tris−HCl(pH6.0)溶液に、アルゴン雰囲気下、脱気したTris−HCl(7.5μL、100mM(pH7.2))、及び脱気したp−MeOPhSH(1μL、0.10mM、MiliQ+10mM EDTA中の100nmol)の溶液を加えた。4時間後のAccuTOF分析により、所望の生成物(質量49835、予期される質量49836)に95%変換されていることが示された。SDS−PAGE分析により、抗体のジスルフィド結合の還元は起こらなかったことが示された。
実施例21:trast(GalNAcCl)と32とのコンジュゲーション
trast−(GalNAcCl)(7.5μL、26.6mg/ml、1.3nmol)の25mM Tris−HCl(pH6.0)溶液に、アルゴン雰囲気下、脱気したTris−HCl(7.5μL、100mM(pH7.2))、及び脱気した32(1μL、0.10mM、MiliQ/DMF=1:1中の10mM EDTA中100nmol)の溶液を加えた。一晩、インキュベートした後、過剰の試薬をスピンフィルター精製により除去し、この後、AccuTOFによる分析によって、所望の生成物40(質量50208、予期される質量50206)に完全に変換されていることが示された。
実施例22:trast(GalNAcSH)とmc−vc−PABA−MMAE(34)とのコンジュゲーション
PBS中、上記の通りUDP−糖29を使用して得た、プロテインAで精製したtrast−(GalNAcSH)(5μL、25mM Tris−HCl(pH8.0)中の20mg/ml)を、mc−vc−PABA−MMAE(5μL、1mM、Concortisから市販)と共に室温で16時間、インキュベートした。過剰の試薬をスピンフィルター精製により除去した。その後のAccuTOFによる分析によって、所望の生成物(質量51051、予期される質量+Na51050)の存在が示された。
実施例23:GalT変異体Y289N、Y289F、Y289M、Y289V、Y289A、Y289G及びY289Iのクローニング及び発現
GalT変異体の遺伝子は、オーバーラップエクステンションPCR法により、130−402aa残基からなるGalTの触媒ドメインをコードする配列を含有する構築物から増幅した。野生型酵素は、配列番号17により表される。Y289N変異体(配列番号18により表される)の場合、第1のDNA断片は、一対のプライマー:
Figure 2016538877

を用いて増幅した。NdeI制限部位には下線を引いた一方、変異部位は、太字で強調している。第2の断片は、一対のプライマー:
Figure 2016538877

により増幅した。BamHI制限部位には下線を引いた一方、変異部位は、太字で強調している。PCRの最初のラウンドにおいて生じた2つの断片は、Oligo38_GalT_External_Fw及びOligo29_GalT_External_Rwプライマーを使用して、第2のラウンドに融合した。NdeI及びBamHIによる消化後、この断片は、同じ制限酵素を用いて切断したpET16bベクターにライゲーションした。新しく構築した発現ベクターは、Y289N変異体をコードする遺伝子、及びpET16bベクターに由来するHisタグをコードする配列を含有しており、このことは、DNAシークエンシング結果により確認した。Y289F(配列番号19により表される)、Y289M(配列番号20により表される)、Y289I(配列番号21により表される)、Y289V(配列番号22により表される)、Y289A(配列番号23により表される)及びY289G(配列番号24により表される)変異体の構築の場合、それぞれ、フェニルアラニン、メチオニン、イソロイシン、バリン、アラニン又はグリシンをコードするTTT、ATG、ATT、GTG、GCG又はGGCトリプレットに変化する変異部位によって、同じ手順を使用した。より詳細には、Y289Fの構築の場合、第1のDNA断片は、本明細書において、配列番号1及び配列番号5として定義されている一対のプライマーを用いて増幅し、第2の断片は、本明細書において、配列番号3及び配列番号6(関連配列に関しては、表1が参照される)として定義されている一対のプライマーを用いて増幅した。さらに、Y289Mの構築の場合、第1のDNA断片は、本明細書において、配列番号1及び配列番号7として定義されている一対のプライマーを用いて増幅し、第2の断片は、本明細書において、配列番号3及び配列番号8として定義されている一対のプライマーを用いて増幅した。Y289Iの構築の場合、第1のDNA断片は、本明細書において、配列番号1及び配列番号9として定義されている一対のプライマーを用いて増幅し、第2の断片は、本明細書において、配列番号3及び配列番号10として定義されている一対のプライマーを用いて増幅した。Y289Vの構築の場合、第1のDNA断片は、本明細書において、配列番号1及び配列番号11として定義されている一対のプライマーを用いて増幅し、第2の断片は、本明細書において、配列番号3及び配列番号12として定義されている一対のプライマーを用いて増幅した。Y289Aの構築の場合、第1のDNA断片は、本明細書において、配列番号1及び配列番号13として定義されている一対のプライマーを用いて増幅し、第2の断片は、本明細書において、配列番号3及び配列番号14として定義されている一対のプライマーを用いて増幅した。Y289Gの構築の場合、第1のDNA断片は、本明細書において、配列番号1及び配列番号15として定義されている一対のプライマーを用いて増幅し、第2の断片は、本明細書において、配列番号3及び配列番号16(関連配列に関しては、表1が参照される)として定義されている一対のプライマーを用いて増幅した。
Qasbaら(Prot.Expr.Pur.2003年、30巻、219〜229頁)により報告されている手順に従って、GalT変異体を発現させて単離し、封入体からリフォールディングした。リフォールディング後、沈殿物を除去し、可溶なフォールディングしたタンパク質をNi−NTAカラム(HisTrap excel 1mLカラム、GE Healthcare)を使用して単離した。25mM Tris−HCl(pH8.0)、300mM NaCl及び200mMイミダゾールにより溶出した後、タンパク質を25mM Tris−HCl(pH8.0)に対して透析し、スピンフィルター(Ultracel−10 membraneを備えたAmicon Ultra−15遠心フィルターユニット、Merck Millipore)を使用して2mg/mLに濃縮した。
Figure 2016538877
実施例24:4,4’−ジスルファンジイル二安息香酸ビスヒドロキシスクシンイミドエステルの合成
4,4’−ジスルファンジイル二安息香酸31(550mg、1.79mmol)のDCM(20mL)懸濁液に、EDC.HCl(770mg、3.95mmol)及びNHS(447mg、3.95mmol)を加えた。この混合物を4時間、撹拌し、続いて水(2×20mL)、飽和NaHCO水溶液(2×20mL)により洗浄し、NaSOで脱水してろ過し、真空で濃縮した。4,4’−ジスルファンジイル二安息香酸ビスヒドロキシスクシンイミドエステルは、粗製物で次の反応に使用した。
実施例25:4,4’−ジスルファンジイルビス(N−(2’’−(2’−(2−アジドエトキシ)−エトキシ)エチル)ベンズアミド)の合成
2’’−(2’−(2−アジドエトキシ)エトキシ)エタン−1−アミン(210mg、1mmol)のDCM(10mL)溶液にEtN(240μL、1.7mmol)を加え、この混合物を5分間撹拌し、続いて、4,4’−ジチオ二安息香酸ビスヒドロキシスクシンイミドエステル(240mg、0.5mmol)を加えた。一晩、撹拌した後、この反応混合物を減圧下で濃縮し、フラッシュカラムクロマトグラフィー(DCM→DCM:MeOH、96:4)で生成物を精製した。生成物を含有している画分を水(3×20mL)により洗浄し、続いてNaSOで脱水してろ過し、真空で濃縮すると4,4’−ジスルファンジイルビス(N−(2’’−(2’−(2−アジドエトキシ)エトキシ)エチル)ベンズアミドが54%収率(168mg、0.27mmol)で得られた。H−NMR(400MHz,CDCl)δ(ppm)7.74〜7.72(m,4H)、7.54〜7.52(m,4H)、3.68〜3.58(m,20H)、3.35(t,4H,J=4.8Hz)。
実施例26:メルカプト安息香酸誘導体41の合成
0℃の4,4’−ジスルファンジイル−ビス(N−(2’’−(2’−(2−アジドエトキシ)エトキシ)エチル)−ベンズアミド(22mg、0.036mmol)のTHF(1mL)溶液に、NaBH(2.7mg、0.07mmol)を加えた。このスラリーを撹拌し、3時間及び6時間後に、余分のNaBH(2回、2.7mg、0.07mmol)を加えた。この反応物をさらに1時間、撹拌し、続いて、0.1M HCl(1mL)及びDCM(2mL)を加えた。この混合物をDCM(2×5mL)により抽出し、合わせた有機層をNaSOで脱水してろ過し、真空で濃縮すると、41が69%収率(16mg、0.05mmol)で得られた。H−NMR(400MHz,CDCl)δ(ppm)7.65〜7.63(m,2H)、7.29〜7.26(m,2H)、3.68〜3.56(m,10H)、3.35(t,2H,J=6.4Hz)。
実施例27:N−(2−(2−(2−アジドエトキシ)エトキシ)エチル)ブタ−3−インアミド(42)の合成
ブタ−3−イン酸(15mg、0.18mmol)のCHCl(2mL)溶液にMukayama試薬(66mg、0.27mmol)を加え、この懸濁液を1時間、撹拌し、続いて、事前に混合した2−(2−(2−アジドエトキシ)エトキシ)エタン−1−アミン(17mg、0.20mmol)及びEtN(60μL、0.45mmol)のCHCl(2mL)の溶液を滴下して加えた。30分後、この混合物を減圧下で濃縮し、続いて水(5mL)及びEtOAc(5mL)を加えた。有機層を水(2×5mL)により洗浄し、NaSOで脱水してろ過し、真空で濃縮した。フラッシュクロマトグラフィー(EtOAc:ペンタン1:1→6:1)により、生成物42(9mg、0.04mmol、21%)が得られた。1H−NMR(400MHz,CDCl):δ 3.64〜3.58(m,6H)、3.55〜3.52(m,2H)、3.45〜3.42(m,2H)、3.33(t,J=4.8Hz,2H)、3.15(d,J=2.4Hz,2H)、2.29(t,J=2.8Hz,1H)。
実施例28:N−(2−(2−(2−アジドエトキシ)エトキシ)エチル)ブタ−2−アレンアミド(43)の合成
ブチンアミド42(9mg、0.04mmol)をジオキサン(0.5mL)に溶解し、続いてKCO(水中、18%、0.5mL)を加えた。この反応混合物を40℃まで2時間、加熱し、次いで、クエン酸(2mL、水中の10%)及びCHCl(2mL)を加えた。水層をCHCl(2×3mL)により抽出し、有機層を合わせて、NaSOで脱水してろ過し、真空で濃縮すると、生成物43(8mg、0.04mmol、89%)が得られた。1H−NMR(400MHz,CDCl):δ 5.63(t,J=6.4Hz,1H)、5.21(d,J=6.7Hz,2H)、3.70〜3.60(m,6H)、3.60〜3.58(m,2H)、3.53〜3.50(m,2H)、3.39(t,J=4.8Hz,2H)。
実施例29:1−ピレンカルボン酸OSuエステルの合成
1−ピレンカルボン酸(65mg、0.24mmol)のDCM/DMF(各2mL)溶液に、N−ヒドロキシスクシンイミド(34mg、0.29mmol)及びEDC.HCl(70mg、0.36mmol)を加えた。この反応物を2時間、撹拌し、続いてDCM(10mL)により希釈し、クエン酸水溶液(10%、5mL)及び飽和NaHCO水溶液(3x5mL)により洗浄し、NaSOで脱水してろ過し、真空で濃縮すると、粗製1−ピレンカルボン酸ヒドロキシスクシンイミドエステルが得られた。
実施例30:44の合成
1−ピレンカルボン酸ヒドロキシスクシンイミドエステル(480mg、1.38mmol)をDCM(15mL)に溶解し、(2−(2−(2−アミノエトキシ)エトキシ)エチル)カルバミン酸tert−ブチル(348mg、1.4mmol)及びEtN(286μL、2.1mmol)を加えた。この反応混合物を一晩、撹拌し、水(15mL)によりクエンチして、有機層を水(1×15mL)及び飽和NaHCO水溶液(2×15mL)により洗浄し、NaSOで脱水してろ過し、真空で濃縮した。グラジエントしたフラッシュカラムクロマトグラフィー(DCM→DCM:MeOH 95:5)により精製すると、Boc保護ピレン誘導体(460mg、0.97mmol、70%)が得られた。
次に、Boc保護ピレン誘導体(460mg、0.97mmol)をメタノール(10mL)に溶解した。塩化アセチル(140μL、1.9mmol)を加え、1時間及び3時間後に、追加の塩化アセチル(2×140μL、1.9mmol)を加えた。4時間、撹拌した後、この混合物を減圧下で濃縮した。次に、粗生成物(100mg、0.24mmol)をDCM(3mL)に溶解し、4−(2,5−ジオキソ−2,5−ジヒドロ−1H−ピロール−1−イル)ブタン酸2,5−ジオキソピロリジン−1−イル(50mg、0.17mmol)及びEtN(73μL、0.52mmol)を加えた。一晩、撹拌した後、この溶液を水(3mL)によりクエンチし、水(2×3mL)により洗浄してNaSOで脱水し、ろ過して濃縮した。グラジエントしたフラッシュカラムクロマトグラフィー(DCM→DCM:MeOH 95:5)により精製すると、44(69mg、0.13mmol、75%)が得られた。H−NMR(400MHz,CDCl)δ(ppm)8.48(d,1H,J=9.2Hz)、8.12(d,2H,J=7.6Hz)、8.04〜7.93(m,6H)、6.59(bs,1H)、6.38(s,2H)、5.99(bs,1H)、3.76〜3.71(m,4H)、3.62〜3.60(m,2H)、3.54〜3.52(m,2H)、3.37(t,2H,J=5.2Hz)、3.23〜3.17(m,4H)、1.82(t,2H,J=6.8Hz)、1.63(q,2H,J=7.2Hz)。
実施例31:マレイミドBCNコンジュゲート45の形成
BCN−(POE)NH(13mg、0.04mmol)のDMA(1mL)溶液に、4−マレイミドブタン酸ヒドロキシスクシンイミドエステル(7mg、0.03mmol)を加え、次いで、1時間、インキュベートした。この溶液をコンジュゲーション実験にそのまま使用した。
実施例32:trast(GalNProSH)と34とのコンジュゲーションにより39が得られる
PBS及び20mM EDTA中、トラスツズマブ−(GalNProSH)(1.0mg、10mg/mL)をTCEP(6.6μL、MiliQ中の10mM)と共に、室温で2時間、インキュベートした。続いて、Amicon Ultra−0.5、Ultracel−10Membrane(Millipore)を用いて、この反応媒体をPBSに交換した。デヒドロアスコルビン酸(5.4μL、DMSO中の10mM)を加え、次いで3時間、インキュベートした。マレイミド−vc−PABA−MMAE 34(1μL、DMA中の10mM)を加え、この混合物を35分間、インキュベートした。続いて、ファブリケーター(Fabricator)(商標)(10μLのPBS中、50U)による消化用に試料(2μL)を採取し、Amicon Ultra−0.5、Ultracel−10 Membrane(Millipore)を使用して、MiliQにより洗浄し、質量分析すると、39(25706、予期される質量25701)の形成が示された。
実施例33:トラスツズマブ−コンジュゲート46の形成
36(R=Cl)(3μL、63mg/ml、1.3nmol)の25mM Tris−HCl(pH6.0)溶液にTris−HCl(10μL、100mM pH7.2)及び41(10μL、10mM、MiliQ+10mM EDTA+10%DMF中の100nmol)の溶液を加えた。一晩、インキュベートした後、AccuTOF分析により、所望の生成物46(質量50010、予期される質量50006)が95%超で変換されていることが示された。
実施例34:46と47とのSPAACにより、抗体−薬物コンジュゲート48になる
実施例33の残りの試薬をスピンろ過(3×0.5mL)により除去し、Tris−HCl(25mM、pH7.5)及びBCN−vc−PABA−MMAF 47(10μL、2mM、MiliQ+5% DMF中の20nmol)に加えた。一晩、インキュベートした後、AccuTOF分析により、所望の生成物48(質量51566、予期される質量51564)が95%超で変換されていることが示された。
実施例35:trast(GalNProSH)のアレンアミド43とのコンジュゲーションによりコンジュゲート49が得られる
50mM Tris−HCl(pH6.0)中のトラスツズマブ−(GalNProSH)(0.2mg、20mg/mL)をN−(2’’−(2’−(2−アジドエトキシ)エトキシ)エチル)ブタ−2−アレンアミド(43)(1μL、DMA中、40mM)及び50mM Tris−HCl(pH8)(10μL)と共に、室温で一晩、インキュベートした。続いて、ファブリケーター(商標)(10μLのPBS中、50U)による消化用に試料(2μL)を採取し、Amicon Ultra−0.5、Ultracel−10Membrane(Millipore)を使用して、MiliQにより洗浄し、質量分析すると、主生成物として所望の生成物49(24627、予期される質量24627)の形成が示された(約70%)。
実施例36:trast(GalNProSH)の44とのコンジュゲーションによりコンジュゲート50が得られる
PBS及び20mM EDTA中、トラスツズマブ−(GalNProSH)(0.5mg、10mg/mL)をTCEP(3.3μL、MiliQ中の10mM)と共に、室温で2時間、インキュベートした。続いて、Amicon Ultra−0.5、Ultracel−10Membrane(Millipore)を用いて、この反応媒体をPBSに交換した。デヒドロアスコルビン酸(2.8μL、DMSO中の10mM)を加え、次いで3時間、インキュベートした。ピレンマレイミド44(1μL、DMA中、10mM)を加え、この混合物を35分間、インキュベートした。続いて、ファブリケーター(商標)(PBS10μL中、50U)による消化用に試料(2μL)を採取し、Amicon Ultra−0.5、Ultracel−10Membrane(Millipore)を使用して、MiliQにより洗浄し、質量分析により、主生成物として所望の生成物50(24929、予期される質量24929)の形成が示された(約85%)。
実施例37:trast(GalNProSH)と45とのコンジュゲーション、それに続くビオチン−N(52)の付加
PBS及び20mM EDTA中、トラスツズマブ−(GalNBuSH)(1mg、10mg/mL)をTCEP(8.3μL、MiliQ中の10mM)と共に、室温で2時間、インキュベートした。続いて、Amicon Ultra−0.5、Ultracel−10Membrane(Millipore)を用いて、この反応媒体をPBSに交換した。デヒドロアスコルビン酸(6.5μL、DMSO中の10mM)を加え、次いで3時間、インキュベートした。化合物45(3μLプレミックス、DMA中、40mM)加え、この混合物を35分間、インキュベートした。続いて、ファブリケーター(商標)(PBS10μL中、50U)による消化用に試料(2μL)を採取し、Amicon Ultra−0.5、Ultracel−10Membrane(Millipore)を使用して、MiliQにより洗浄し、質量分析により、主生成物として所望の生成物51(24891、予期される質量24891)の形成が示された(約85%)。この反応混合物を25mM Tris−HCl(pH7.5)に2回、スピンろ過し、次いで52(3μL、DMF中40mM)を加えた。インキュベート後、試料に上で記載したDTTを施し、質量分析により、主生成物として所望の生成物53(50658、予期される質量50650)が形成しており(約85%)、残りの化学種の1つは、トリミングしたトラスツズマブ(49503、予期される質量49495)であることが示された。
実施例38:52の合成
2’’−(2’−(2−アジドエトキシ)エトキシ)エタン−1−アミン(50mg、0.17mmol)をCHCl(2mL)に溶解し、ビオチンヒドロキシスクシンイミド誘導体(60mg、0.18mmol)及びEtN(52μL、0.37mmol)を加えた。この反応混合物を一晩、撹拌し、水(5mL)及びCHCl(5mL)によりクエンチした。有機層を水(2×5mL)により洗浄し、NaSOで脱水してろ過し、減圧下で濃縮した。フラッシュクロマトグラフィー(DCM→DCM:MeOH→9:1)により、生成物52(13mg、0.03mmol、20%)が得られた。LRMS(ESI+)C1629S(M+H)計算値401.19、実測値401.34。
実施例39:UDP−GalNProSH(59)及びUDP−GalNBuSH(60)誘導体の合成
実施例xxxにおいて行った、24から開始するUDP−GalNProSH及びUDP−GalNBuSH誘導体59+60の合成の反応スキームを、図12に示す。
実施例40:3,4,6−トリ−O−アセチル−D−ガラクトサミン−1−ホスフェート(54)
アジド24(105mg、0.255mmol)のMeOH(3mL)溶液にPd/C(20mg)を加えた。この反応物をH雰囲気下、2時間、撹拌し、セライトでろ過した。フィルターをMeOH(10mL)によりすすぎ、ろ液を真空で濃縮すると、54(94mg、0.244mmol、96%)が得られた。
H−NMR(300MHz,DO):δ 5.87〜5.76(m,1H)、5.44(br s,1H)、5.30〜5.20(m,1H)、4.55(t,J=6.3Hz,1H)、4.28〜4.00(m,3H)、2.11(s,3H)、2.03(s,3H)、2.00(s,3H)。
LRMS(ESI)C1219NO11P(M)の計算値384.07、実測値384.1。
実施例41:55の合成
54(162mg、0.42mmol)のDCM/DMF(各2mL)溶液に、アセチルメルカプト−3−プロパン酸ヒドロキシスクシンイミドエステル(175mg、0.69mmol)及びEtN(88μL、0.63mmol)を加えた。一晩、撹拌後、この反応混合物を減圧下で濃縮した。フラッシュカラムクロマトグラフィー(EtOAc→EtOAc:MeOH 30:70)により精製すると、55(85mg、0.17mmol、39%)が得られた。LRMS(ESI)C1725NO13PS(M)の計算値514.09、実測値514.06。
実施例42:57の合成
次に、BaischらのBioorg.Med.Chem.、1997年、5巻、383〜391頁に従い、化合物55をUMPに結合した。
したがって、D−ウリジン−5’−一リン酸二ナトリウム塩(1.49g、4.05mmol)のHO(15mL)溶液をDOWEX50Wx8(H型)により30分間、処理してろ過した。トリブチルアミン(0.966mL、4.05mmol)を滴下して加えながら、このろ液を室温で激しく撹拌した。30分間のさらなる撹拌後、この反応混合物を凍結乾燥した。
アルゴン雰囲気中、得られたウリジン−5’−一リン酸トリブチルアンモニウム(103mg、0.20mmol)を乾燥DMF(2mL)に溶解した。カルボニルジイミダゾール(57mg、0.36mmol)を加え、この反応混合物を室温で30分間、撹拌した。次に、乾燥MeOH(7μL)を加え、15分間、撹拌して過剰のCDIを除去した。高真空下、残りのMeOHを15分間、除去した。続いて、化合物x(87mg、0.17mmol)及びN−メチルイミジゾールHCl(118mg、0.85mmol)を乾燥DMF(2mL)に溶解し、上記の反応混合物に滴下して加えた。この反応物を一晩、撹拌した後、真空で濃縮した。フラッシュクロマトグラフィー(9:2:1〜5:2:1 EtOAc:MeOH:HO)により、57(91mg、0.11mmol、65%)が得られた。LRMS(ESI)C263621S(M)の計算値820.11、実測値820.24。
実施例43:UDP−GalNProSH(59)の合成
UDP−ガラクトサミン誘導体57(178mg、0.21mmol)を水:MeOH:EtN(3:7:3、5mL)の混合物に溶解し、LCMSにより、完全な脱保護に到達するまで撹拌した。この反応物を減圧下で濃縮し、2つの分量に分けた。分量の1つは保管した一方、もう一方の半分は、陰イオン交換カラム(Q HITRAP、2×5mLカラム)で精製した。カラムへの最初の結合は、緩衝液A(10mM NaHCO)のローディングにより達成し、このカラムを緩衝液A100mLによりすすいだ。次に、B25%(250mM NaHCO)までグラジエントを行い、ジUMPなどの不純物を溶出させた。このグラジエントをB100%まで増加させて、生成物を二量体として溶出させた。この画分を凍結乾燥し、次いで水(5mL)に溶解し、その後、DTT(15mg、0.1mmol)及びEtN(数滴)を加えた。1時間後、還元が完了し、溶媒を減圧下で除去した。フラッシュクロマトグラフィー(6:2:1〜3:2:1 EtOAc:MeOH:HO)により、生成物59(17mg、0.03mmol、26%)が得られた。LRMS(ESI)C182817S(M)の計算値652.07、実測値652.03。
H−NMR(400MHz,D2O):δ 7.86(d,J=8.0Hz,1H)、5.88〜5.86(m,2H)、5.48〜5.45(m,1H)、4.28〜4.05(m,8H)、3.95〜3.85(m,1H)、3.68〜3.65(m,2H)、2.69〜2.67(m,2H)、2.60〜2.55(m,2H)。
実施例44:アセチルメルカプト−4−ブタン酸の合成
4−ブロモブタン酸(1g、6mmol)をDMF(7mL)に溶解し、続いてチオ酢酸カリウム(1g、9mmol)を加えた。この反応物を1時間、撹拌し、1M HCl(20mL)及びEtO(20mL)によりクエンチした。有機層を1M HCl(3×20mL)により洗浄し、NaSOで脱水してろ過し、濃縮した。フラッシュクロマトグラフィー(1:0〜7:1 ヘプタン:EtOAc+1%AcO)により、アセチルメルカプト−4−ブタン酸(450mg、2.7mmol、46%)が得られた。H−NMR(400MHz,CDCl):δ 2.94(t,J=7.2Hz,2H)、2.45(t,J=7.2Hz,2H)、2.34(s,3H)、1.92(q,J=6.8Hz,2H)。
実施例45:アセチルメルカプト−4−ブタン酸ヒドロキシスクシンイミドエステルの合成
アセチルメルカプト−4−ブタン酸(450mg、2.7mmol)をCHCl(30mL)に溶解し、次いで、EDC.HCl(813mg、4.1mmol)及びN−ヒドロキシスクシンイミド(500mg、4.1mmol)を加えた。この反応物を一晩、撹拌し、飽和NaHCO水溶液(20mL)によりクエンチした。有機層を飽和NaHCO水溶液(2×20mL)及びクエン酸水溶液(1×10mL)により洗浄した。有機層をNaSOで脱水してろ過し、濃縮すると、表題化合物が粗生成物(630mg、2.4mmol、90%)として得られた。
実施例46:56の合成
ガラクトサミン誘導体54(167mg、0.43mmol)のDCM/DMF(各2mL)溶液に、アセチルメルカプト−4−ブタン酸ヒドロキシスクシンイミド(200mg、0.77mmol)及びEtN(88μL、0.63mmol)を加えた。一晩、撹拌後、この反応混合物を減圧下で濃縮した。フラッシュカラムクロマトグラフィー(EtOAc→EtOAc:MeOH 30:70)により精製すると、56(68mg、0.13mmol、30%)が得られた。LRMS(ESI) C1827NO13PS(M)計算値528.10、実測値528.25。
実施例47:58の合成
次に、Baischら、Bioorg.Med.Chem.、1997年、5巻、383〜391頁に従い、ガラクトサミン誘導体56をUMPに結合した。
したがって、D−ウリジン−5’−一リン酸二ナトリウム塩(1.49g、4.05mmol)のHO(15mL)溶液をDOWEX50Wx8(H+型)により30分間、処理してろ過した。トリブチルアミン(0.966mL、4.05mmol)を滴下して加えながら、このろ液を室温で激しく撹拌した。30分間のさらなる撹拌後、この反応混合物を凍結乾燥した。
アルゴン雰囲気中、得られたウリジン−5’−一リン酸トリブチルアンモニウム(78mg、0.15mmol)を乾燥DMF(2mL)に溶解した。カルボニルジイミダゾール(43mg、0.27mmol)を加え、この反応混合物を室温で30分間、撹拌した。次に、乾燥MeOH(6μL)を加え、15分間、撹拌して過剰のCDIを除去した。高真空下、残りのMeOHを15分間、除去した。続いて、化合物56(68mg、0.13mmol)及びN−メチルイミジゾールHCl(118mg、0.72mmol)を乾燥DMF(2mL)に溶解し、上記の反応混合物に滴下して加えた。この反応物を一晩、撹拌した後、真空で濃縮した。フラッシュクロマトグラフィー(9:2:1〜5:2:1 EtOAc:MeOH:HO)により、生成物58(53mg、0.06mmol、49%)が得られた。LRMS(ESI)C273821S(M)の計算値834.13、実測値834.26。
実施例48:60の合成
糖58(53mg、0.06mmol)を脱気した水:MeOH:EtN(3:7:3、3mL)の混合物に溶解し、LCMSにより、完全な脱保護に到達するまで撹拌した。この反応物を減圧下で濃縮し、フラッシュクロマトグラフィー(7:2:1〜3:2:1 EtOAc:MeOH:HO)で精製した。分量の1つを保管した一方、もう一方の半分は、陰イオン交換カラム(Q HITRAP、1×5mLカラム)で精製した。カラムへの最初の結合は、緩衝液A(10mM NaHCO)のローディングにより達成し、このカラムを緩衝液A50mLによりすすいだ。次に、B25%(250mM NaHCO)までグラジエントを行い、生成物60(1mg、0.002mmol、5%)を溶出させた。
LRMS(ESI−)C193117S(M)の計算値666.08、実測値666.0。
H−NMR(400MHz,DO):δ 7.86(d,J=8.0Hz,1H)、5.88〜5.86(m,2H)、5.48〜5.45(m,1H)、4.27〜4.10(m,7H)、3.94〜3.86(m,2H)、3.68〜3.61(m,3H)、3.12〜3.08(m,2H)、2.46〜2.35(m,2H)、1.20〜1.17(m,2H)。
実施例49.64の合成
アセチルメルカプト酢酸ペンタフルオロフェノールエステル(100mg、0.33mmol)をCHCl(3mL)に溶解し、ベンジルアミン(69μL、0.5mmol)及びEtN(44μL、0.40mmol)を加えた。この混合物を一晩、撹拌し、水(3mL)を加えてクエンチし、次いで水(3×3mL)により洗浄した。有機層をNaSOで脱水してろ過し、真空で濃縮した。フラッシュクロマトグラフィー(EtOAc:ヘプタン1:4→1:1)により61が得られ、これを脱気メタノール(7mL)に溶解した。続いて、脱気したNaOH水溶液(1M、3mL)を加え、この反応物を窒素雰囲気下で撹拌した。2時間後、この反応物を1M HCl(10mL)及びCHCl(20mL)によりクエンチした。水層をCHCl(2×30mL)により抽出し、NaSOで脱水してろ過し、真空で濃縮した。生成物64を粗製物で次の反応に使用した。H−NMR(400MHz,CDCl):δ 7.28〜7.70(m,5H)、6.94(bs,1H)、4.40(d,J=5.6Hz,2H)、3.21(d,J=9.2Hz,2H)、1.81(t,J=9.2Hz,1H)。LRMS(ESI+)C12NOS(M+H)の計算値182.06、実測値182.60。
実施例50.65の合成
アセチルメルカプト−3−プロパン酸ヒドロキシスクシンイミドエステル(100mg、0.41mmol)をCHCl(3mL)に溶解し、ベンジルアミン(69μL、0.5mmol)及びEtN(44μL、0.40mmol)を加えた。この混合物を一晩、撹拌し、水(3mL)を加えてクエンチし、次いで水(3×3mL)により洗浄した。有機層をNaSOで脱水してろ過し、真空で濃縮した。フラッシュクロマトグラフィー(EtOAc:ヘプタン1:4→1:1)により生成物62が得られ、これを脱気メタノール(7mL)に溶解した。続いて、脱気したNaOH水溶液(1M、3mL)を加え、この反応物を窒素雰囲気下で撹拌した。2時間後、この反応物を1M HCl(10mL)及びCHCl(20mL)によりクエンチした。水層をCHCl(2×30mL)により抽出し、NaSOで脱水してろ過し、真空で濃縮した。生成物65を粗製物で次の反応に使用した。LRMS(ESI+)C1014NOS(M+H)の計算値196.07、実測値196.60。
実施例51.66の合成
アセチルメルカプト−4−ブタン酸ヒドロキシスクシンイミドエステル(100mg、0.38mmol)をCHCl(3mL)に溶解し、ベンジルアミン(69μL、0.5mmol)及びEtN(44μL、0.40mmol)を加えた。この混合物を一晩、撹拌し、水(3mL)を加えてクエンチし、次いで水(3×3mL)により洗浄した。有機層をNaSOで脱水してろ過し、真空で濃縮した。フラッシュクロマトグラフィー(EtOAc:ヘプタン 1:4→1:1)により生成物63が得られ、これを脱気メタノール(7mL)に溶解した。続いて、脱気したNaOH水溶液(1M、3mL)を加え、この反応物を窒素雰囲気下で撹拌した。2時間後、この反応物を1M HCl(10mL)及びCHCl(20mL)によりクエンチした。水層をCHCl(2×30mL)により抽出し、NaSOで脱水してろ過し、真空で濃縮した。生成物66を粗製物で次の反応に使用した。LRMS(ESI)C1116NOS(M+H)計算値210.09、実測値210.60。
実施例52.スクシンイミド付加物67の合成
ピレンマレイミド誘導体44(10mg、0.02mmol)のCHCl溶液に、64(8mg、0.044mmol)及びEtN(10μL、0.09mmol)を加えた。1時間、撹拌した後、この反応物を濃縮し、フラッシュクロマトグラフィー(DCM→DCM:MeOH 9:1)により67(4mg、0.01mmol、28%)が得られた。LRMS(ESI−)C4043S(M+H)の計算値723.28、実測値723.31。
実施例53.スクシンイミド付加物68の合成
ピレンマレイミド誘導体44(10mg、0.02mmol)のCHCl溶液に、65(8mg、0.041mmol)及びEtN(10μL、0.09mmol)を加えた。1時間、撹拌した後、この反応物を濃縮し、フラッシュクロマトグラフィー(DCM→DCM:MeOH 9:1)により68(8mg、0.01mmol、54%)が得られた。LRMS(ESI+)C4145S(M+H)の計算値737.29、実測値736.29。
実施例54.スクシンイミド付加物69の合成
ピレンマレイミド誘導体44(10mg、0.02mmol)のCHCl溶液に、66(8mg、0.04mmol)及びEtN(10μL、0.09mmol)を加えた。1時間、撹拌した後、この反応物を濃縮し、フラッシュクロマトグラフィー(DCM→DCM:MeOH 9:1)により69(6mg、0.01mmol、40%)が得られた。LRMS(ESI+)C4247S(M+H)の計算値751.31、実測値751.38。
実施例55.スクシンイミド67〜69の安定性検討
スクシンイミドコンジュゲート67〜69(1mg)の1種をDMF(400μL)に溶解し、続いて、緩衝溶液1、2又は3(800μL)を加えた。緩衝溶液1はPBSであり、緩衝溶液2はPBS+1mMグルタチオン(GSH、還元型)であり、緩衝溶液3はPBS+1mMグルタチオン(酸化型)である。グルタチオンの最終濃度(DMFによる希釈によって)は、0.71mMである。この試料を37℃でインキュベートし、時間内に測定した。生成物の比は、LC−MSにより決定した。
Figure 2016538877
実施例56:UDP−糖59(GalNProSH)の脱グリコシル化トラスツズマブへのグリコシル転移
10mM MnCl及び50mM Tris−HCl(pH6.0)中で、脱グリコシル化トラスツズマブ(10mg/mL)を59(1.3mM)及びβ(1,4)−Gal−T1(Y289L、C342T)(0.2mg/mL)と共に、30℃で16時間、インキュベートした。
次に、官能基化トラスツズマブをプロテインAアガロース(IgG1mgあたり40μL)と共に室温で1時間、インキュベートした。プロテインAアガロースをTBS(pH6.0)により3回、洗浄し、IgGを100mMグリシン−HCl(pH2.5)により溶出した。溶出したIgGを1M Tris−HCl(pH7.0)により中和して濃縮し、Amicon Ultra−0.5、Ultracel−10Membrane(Millipore)を使用して50mM Tris−HCl(pH6.0)により洗浄し、15〜20mg/mLの濃度にした。ファブリケーター(商標)(10μLのPBS(pH6.6)中、50U)により消化した後のスペクトル分析、及びAmicon Ultra−0.5、Ultracel−10Membrane(Millipore)を使用する、MiliQによるその後の洗浄によって、2種の生成物、すなわち、脱グリコシル化トラスツズマブ+GalNProSH(トラスツズマブ−(GalNProSH))である主要生成物(24387Da、予期される質量24388)、及び脱グリコシル化トラスツズマブ+GalNProS−UDPGalNProSジスルフィドである少量生成物(25037Da、予期される質量25038)の形成が示された。これらの生成物間の比は約60:40である。
実施例57:UDP−糖60(GalNBuSH)の脱グリコシル化トラスツズマブへのグリコシル転移
10mM MnCl及び50mM Tris−HCl(pH6.0)中で、脱グリコシル化トラスツズマブ(10mg/mL)を60(1.3mM)及びβ(1,4)−Gal−T1(Y289M)(2mg/mL)と共に、30℃で16時間、インキュベートした。
ファブリケーター(商標)(PBS(pH6.6)10μL中の50U)により消化した後のスペクトル分析、及びAmicon Ultra−0.5、Ultracel−10Membrane(Millipore)を使用する、MiliQによるその後の洗浄によって、出発原料が60%変換して、2種の生成物、すなわち脱グリコシル化トラスツズマブ+GalNBuSH(トラスツズマブ−(GalNBuSH))である少量生成物(24401Da、予期される質量24402)、及び脱グリコシル化トラスツズマブ+GalNBuS−UDPGalNBuSジスルフィドである主要生成物(25066Da、予期される質量25068)が示された。これらの生成物間の比は約20:80である。

Claims (22)

  1. 修飾糖タンパク質を調製する方法であって、
    β(1,4)−ガラクトシルトランスフェラーゼ、β(1,3)−N−ガラクトシルトランスフェラーゼ、変異触媒ドメインを含むβ(1,4)−ガラクトシルトランスフェラーゼ、及び変異触媒ドメインを含むβ(1,3)−N−ガラクトシルトランスフェラーゼからなる群から選択される触媒の存在下で、末端GlcNAc部分を含むグリカンを含む糖タンパク質をSu(A)−Pに接触させるステップを含み、
    Su(A)が、x個の官能基Aを含む糖誘導体Suであり、xが1、2、3又は4であり、Aが、チオール基又はその前駆体、ハロゲン、スルホニルオキシ基、ハロゲン化アセトアミド基、メルカプトアセトアミド基及びスルホン化ヒドロキシアセトアミド基からなる群から独立して選択され、Pがヌクレオチドであり、末端GlcNAc部分を含むグリカンが、式(101)又は(102)によるグリカン:
    Figure 2016538877

    (式中、
    bは、0又は1であり、
    dは、0又は1であり、
    eは、0又は1であり、
    Gは、モノサッカライド、又は2〜20個の糖部分を含む直鎖状若しくは分岐状オリゴサッカライドである)
    である、方法。
  2. 前記触媒が、変異触媒ドメインを含むβ(1,4)−ガラクトシルトランスフェラーゼ及び変異触媒ドメインを含むβ(1,3)−N−ガラクトシルトランスフェラーゼからなる群から選択される、請求項1に記載の方法。
  3. 前記触媒が、ウシβ(1,4)−Gal−T1 GalT Y289L、GalT Y289N、GalT Y289I、GalT Y289F、GalT Y289M、GalT Y289V、GalT Y289G及びGalT Y289Aからなる群から選択される、β(1,4)−ガラクトシルトランスフェラーゼに由来する変異触媒ドメインを含む触媒である、請求項1又は2に記載の方法。
  4. 前記修飾糖タンパク質が修飾抗体である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の方法。
  5. 非還元末端において末端GlcNAc部分を含むグリカンを含む糖タンパク質を用意するステップをさらに含む、請求項1〜4のいずれか一項に記載の方法。
  6. 請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法により得ることができる、糖タンパク質。
  7. 式(105)又は(106)によるグリカン:
    Figure 2016538877

    (式中、
    bは、0又は1であり、
    dは、0又は1であり、
    eは、0又は1であり、
    Gは、モノサッカライド、又は2〜20のサッカライド部分を含む直鎖状若しくは分岐状オリゴサッカライドであり、
    Su(A)は、x個の官能基Aを含む糖誘導体Suであり、xは、1、2、3又は4であり、Aは、チオール基、ハロゲン、スルホニルオキシ基、ハロゲン化アセトアミド基、メルカプトアセトアミド基及びスルホン化ヒドロキシアセトアミド基からなる群から独立して選択される)
    を含む、請求項6に記載の糖タンパク質。
  8. 抗体である、請求項6又は7に記載の糖タンパク質。
  9. 請求項6〜8のいずれか一項に記載の修飾糖タンパク質をリンカーコンジュゲートと反応させるステップを含む、糖タンパク質コンジュゲートを調製する方法であって、
    前記リンカーコンジュゲートが官能基B及び1つ又は複数の対象の分子を含み、前記官能基Bが、前記修飾糖タンパク質のグリカン上の官能基Aと反応する能力がある官能基であり、官能基Aが、チオール基、ハロゲン、スルホニルオキシ基、ハロゲン化アセトアミド基、メルカプトアセトアミド基及びスルホン化ヒドロキシアセトアミド基からなる群から独立して選択される、方法。
  10. (a) 前記修飾糖タンパク質が、ハロゲン修飾糖タンパク質又はハロゲン化アセトアミド修飾糖タンパク質である場合、官能基Bは、チオール基、アルコール基又はアミン基を含む;又は
    (b) 前記修飾糖タンパク質が、チオール修飾糖タンパク質又はメルカプトアセトアミド修飾糖タンパク質である場合、官能基Bは、N−マレイミド基又はハロゲン化アセトアミド基又はアルケン基を含む;又は
    (c) 前記修飾糖タンパク質が、スルホニルオキシ修飾糖タンパク質又はスルホン化ヒドロキシアセトアミド修飾糖タンパク質である場合、官能基Bは、チオール基、アルコール基又はアミン基を含む、
    請求項9に記載の方法。
  11. 前記修飾糖タンパク質が、チオール修飾糖タンパク質又はメルカプトアセトアミド修飾糖タンパク質であり、官能基Bがアレンアミド基を含む、請求項9に記載の方法。
  12. 請求項9又は請求項10に記載の方法により得ることができる、糖タンパク質コンジュゲート。
  13. 請求項11に記載の方法により得ることができる、糖タンパク質コンジュゲート。
  14. 前記糖タンパク質が、式(121)又は(122):
    Figure 2016538877

    (式中、
    Prは、タンパク質を表し、
    Lは、リンカーであり、
    Dは、対象の分子であり、
    rは、1〜20であり、
    xは、1、2、3又は4であり、
    yは、1〜20であり、
    bは、0又は1であり、
    dは、0又は1であり、
    eは、0又は1であり、
    pは、0又は1であり、
    Qは、−N(H)C(O)CH−又はCHであり、
    Suは、糖又は糖誘導体であり、
    Gは、モノサッカライド、又は2〜20個の糖部分を含む直鎖状若しくは分岐状オリゴサッカライドである)
    による、請求項12に記載の糖タンパク質コンジュゲート。
  15. 前記糖タンパク質が、式(123)又は(124):
    Figure 2016538877

    (式中、Pr、L、D、r、x、y、b、d、e、p、Q、Su及びGは、請求項14において定義されている通りであり、
    は、L(D)、水素、C〜C24アルキル基、C〜C24アリール基、C〜C24アルキルアリール基及びC〜C24アリールアルキル基からなる群から選択され、前記C〜C24アルキル基、前記C〜C24アリール基、前記C〜C24アルキルアリール基及び前記C〜C24アリールアルキル基は、任意選択で置換されている)
    による、請求項12に記載の糖タンパク質コンジュゲート。
  16. 前記糖タンパク質が、式(125)又は(126):
    Figure 2016538877

    (式中、Pr、L、D、r、x、y、b、d、e、p、Q、Su及びGは、請求項14において定義されている通りであり、Rは請求項15に定義されている通りである)
    による、請求項13に記載の糖タンパク質コンジュゲート。
  17. 抗体コンジュゲートである、請求項12、14又は15に記載の糖タンパク質コンジュゲート。
  18. 抗体コンジュゲートである、請求項13又は請求項16に記載の糖タンパク質コンジュゲート。
  19. 抗体が、リンカーLを介して、対象の分子Dにコンジュゲートされており、Dが、薬学的に活性な物質からなる群から選択される、請求項17に記載の抗体コンジュゲート。
  20. 抗体が、リンカーLを介して、対象の分子Dにコンジュゲートされており、Dが、薬学的に活性な物質からなる群から選択される、請求項18に記載の抗体コンジュゲート。
  21. 医薬として使用するための、請求項19に記載の抗体コンジュゲート。
  22. 医薬として使用するための、請求項20に記載の抗体コンジュゲート。
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