JP2017502689A - 抗微生物ペプチドおよびその使用 - Google Patents

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Abstract

本発明は、抗微生物ペプチド、このペプチドを含む医薬組成物ならびに微生物、細菌、真菌、ウイルスおよび寄生虫感染の治療または予防におけるそれらの使用に関する。

Description

本発明は、生化学および医薬品の分野に関する。より詳細には、本発明は、抗微生物ペプチドの分野ならびに細菌、ウイルス、真菌および寄生虫の感染を抑制することに関する。
抗微生物ペプチド(AMP)は、自然界全体の生物の防御系の必須成分であり、病原体の侵入に対する防御をもたらす。抗微生物ペプチドは、グラム陽性菌およびグラム陰性菌、真菌、寄生虫およびウイルスに対して強力な抗微生物活性を示す。より小さなAMP(通常約15〜40個のアミノ酸)はたいてい微生物細胞膜の構造または機能を破壊することによって作用し、単一の明確な分子構造を標的としない。したがって、従来の抗生物質とは対照的に、それらは細菌の代謝活性とは関係なく有効である。デフェンシンおよびカテリシジン(LL−37)などのヒトAMPは白血球中に存在し、皮膚および粘膜表面の様々な上皮によって分泌される。抗微生物活性に加えて、AMPは炎症、免疫活性化および創傷治癒において重要なエフェクター分子である。AMPは配列および2次構造がかなり多様であるが、いくつかの共通の特性を備えている。AMPは通常、陽イオン性、両親媒性であり、細菌膜の完全性を損なうことによって殺菌効果を発揮する。AMPと標的微生物の陰イオン性膜表面との相互作用によって、膜透過、細胞溶解および細胞死が引き起こされる。細胞膜は、ほとんどのAMPの主要標的であり、膜中にペプチドが蓄積すると透過性が増加し、バリア機能が失われ、細胞質成分の漏出および細胞死が引き起こされることは一般的に認められている。
従来の抗生物質は、細胞壁上のエピトープなどの標的、または、細菌タンパク質およびDNAもしくはRNA合成中の標的に結合することによって、細菌を死滅させる。病原菌は抗生物質の標的を改変し、抗生物質がもはやこれらの標的に結合することができなくなるようにすることによって、より迅速に耐性を発現する。従来の抗生物質を上回るAMPの主な利点は、耐性が容易に発現しないことである。その理由のひとつとしては、従来の抗生物質のように単一の明確な分子構造(エピトープ)を標的とせずに、細胞膜に作用して微生物を死滅させることにある。ほとんどは細菌であるものの真菌も含まれる微生物の表面結合細胞凝集体である、いわゆる、バイオフィルム関連感染(BAI)を抑制するためにAMPは特に有用である。バイオフィルムは、従来の抗生物質に対する細菌の耐性に大きく関与する。バイオフィルムは、嚢胞性線維症などのヒトにおける様々な病的状態、留置した医療装置の定着および歯垢形成および創傷に関連する。従来の抗生物質でバイオフィルム関連の感染症を抑制するには、炎症誘発性微生物化合物の放出が刺激されること、バイオフィルムへの浸透が不十分であること、および全身投与が必要であるために血液中において不活性化または分解されることを含む、いくつかの理由のためにことさら不十分である。従来の細菌を上回るAMPのその他の利点には、死滅の発生が急速であること、生分解性であるため環境中に抗生物質が残存するという現行の懸念が緩和され、抗炎症活性が随伴するという事実が含まれる。
数百の天然および合成ペプチドの有望なプールのうち、臨床試験に進んだものは比較的少ない。例としては、マガイニンペプチド、オミガナン、OP−145、ノベキサチン(novexatin)およびリティキサー(lytixar)がある。ダプトマイシンおよびDPK−060の2つのAMPのみが現在臨床開発中である。P60.4Acとも呼ばれるOP−145(Peptides、2006;27:649〜60)は、第2相臨床試験までの実施がなされた。OP−145は、内在性ヒトカテリシジン抗微生物ペプチドLL−37から得られた24個のアミノ酸ペプチドである。OP−145は、慢性中耳炎の局所治療用に内毒素を中和する抗微生物ペプチドとして開発された。OP−145は、抗微生物ペプチドであることに加えてLPSを中和する。
OP−145を含む現在公知のAMPにはまだいくつかの難点がある。例えば、様々な細菌、例えば、P.aeruginosa、E.faecalis、Proteus mirabilis、Streptococcus pyogenesおよびS.aureusは全て、いくつかの抗微生物ペプチド、例えば、カテリシジンLL−37を分解するプロテアーゼを分泌する。したがって、プロテアーゼ耐性の抗微生物ペプチドが治療の観点から有利である。さらに、有望な溶解効果ならびに細菌だけではなく哺乳動物の膜に対するAMPのその他の特性のため、感染した患者の細胞膜よりも細菌または真菌細胞などの微生物に対して高い特異性を備えた、すなわち、治療指数(最小溶血濃度/最小抗微生物活性;MHC/MEC)が高いAMPを開発することにより、新たなペプチドを設計することが課題の1つである。OP−145を含む公知のAMPの別の重要な欠点は、その活性が血漿成分の存在によって強く影響を受けることである。例えば、OP−145では、PBS中のLC99.9(細菌の≧99.9%を死滅させる最低ペプチド濃度)は1.6μΜであるが、PBS/血漿(1:1)中のLC99.9は約200μΜである。このことは、AMPを全身に投与する場合にことさら不都合である。
酵素的分解または血漿成分への非特異的結合によるペプチドの無効化など、血漿成分によるペプチド不活性化のようないくつかの機構が、血漿存在下でAMPの活性を著しく低下させるのに関与することがある。血漿成分に耐性のあるAMPは、有望な全身治療薬であるために重要であるだけではなく、例えば、感染した創傷ならびに医療用インプラントに関連した感染症および炎症の治療のためにも重要である。特に、深部組織感染では、強いタンパク質分解活性が存在することがあり、タンパク質分解に耐性のないAMPの不活性化をもたらすことがある。慢性の創傷からの創傷液はプロテアーゼを過剰に含み、移植された材料は宿主体液の血漿成分によって迅速にカバーされる。慢性の創傷および医療用インプラントの両方とも微生物バイオフィルムと関連することが多い。特に、バイオフィルム関連の感染症の治療において、抗生物質はたいてい全身投与されるため、血液および周囲の組織中において酵素的に分解されやすい。したがって、OP−145を含む多くのAMPの適用性は血漿成分に対する感受性のために、例えば、局所適用に限定される。したがって、特に、有望な全身治療薬として、ならびに/または、例えば、慢性の創傷および医療用インプラントに関連したバイオフィルム感染症に対して有効な治療薬として、血漿成分に対して耐性のある代替のAMPが必要なのは明らかである。
本発明の目的は、従来の抗生物質の短所を克服し、特に、血漿成分に耐性があることによって、公知の抗微生物ペプチドよりも改善された特性を有する新たな強力な抗微生物ペプチドを提供することである。本発明のさらなる目的は、ヒトなどの哺乳動物に導入したときにアレルギーを起こさず、病原微生物に対して高い特異性を有し、バイオフィルム関連の感染症において、病原微生物に対して特に高い抗微生物活性を有する抗微生物ペプチドを提供することである。本発明のペプチドおよびポリペプチドは、バイオフィルム中の微生物およびバイオフィルム中に組み込まれていない微生物の両方に対して強力な広域性抗微生物活性を発揮し、迅速な抗微生物活性を有し、治療薬、予防薬または診断薬として使用することができる。本発明のペプチドおよびポリペプチドは、血液、血漿および血清中ならびにそれらの成分の存在下で抗微生物活性を保持するので、効果期間が限定され、適用性が限定されるという問題を克服するために設計する。
本発明者らは、配列LKKLYKRLVKILKRWWRYLKRPVRに基づくペプチドP139〜P163が、(薬剤耐性)グラム陽性菌(例えば、Staphylococcus aureusおよびStaphylococcus epidermidis)およびグラム陰性菌(例えば、Pseudomonas aeruginosa)ならびに真菌(Candida albicansおよびAspergillus niger)に対して有効性が高いことを発見した、表2〜4および11、図1および2を参照のこと。したがって、これらのペプチドは広域性抗微生物活性を発揮する。PBS中においてOP−145と同程度である低いIC99.9値によって証明されるように、ペプチドは全て非常に強力である。重要なことに、ペプチドは全て血漿存在下でOP−145よりも有効であることが発見された。ペプチドのほとんどはさらにかなり強力で、血漿存在下でOP−145よりも16倍まで高い活性を有していた(表2〜4)。表2に示したように、OP−145のIC99.9は50%血漿存在下で204.8μΜである。P148およびP159のIC99.9は血漿存在下で12.8μΜ(16倍増加)である。P140、P141、P144、P145、P150、P151、P152、P153、P158、P160、P161、P162およびP163のIC99.9は、血漿存在下で25.6μΜ(8倍増加)である。血漿存在下で、P139、P142、P143、P146、P147、P154、P156およびP157のIC99.9は51.2μΜ(4倍増加)であり、P149およびP155のIC99.9は102.4μΜ(2倍増加)である。
P145、P148およびP159は、中対数期および静止期の両方の細菌培養物に対して有効であることが示された(表2〜4参照)。さらに、P145、P148およびP159は、S.aureusのバイオフィルム形成を阻害することができる(図3参照)。さらに、P145、P148およびP159は、内毒素リポテイコ酸(LTA)およびリポ多糖(LPS)を中和し、したがって炎症誘発応答を低下させるので明白な免疫調節活性を有する(表12)。
少なくとも16個のアミノ酸を有する短いP148変異体は、PBS中においてP148に相当する抗微生物活性を有することがさらに発見された(表5参照)。重要なことに、血漿存在下での抗微生物活性はこの短い変異体においても保持される。14個のアミノ酸を有するP148の短い変異体はP148に比べて抗微生物活性は低下しているが、血漿存在下でOP−145よりもまだ5倍強力である。
したがって、本発明によるポリペプチドは、血漿の存在下および非存在下の両方で、バイオフィルム中に存在していてもいなくても微生物に対して高い抗微生物活性を有し、LPSおよびLTA中和活性によって証明されるように最適な抗炎症(微生物化合物中和)活性を備えている。
バイオフィルムの感染に対する本発明の抗微生物ペプチドの効果は3つの部分からなる。バイオフィルム形成を防止し、既存のバイオフィルムを分散させ、放出部位およびその周囲の細菌、真菌またはその他の微生物を死滅させ、リポテイコ酸(LTA)、ペプチドグリカン(PG)およびリポ多糖(LPS)などの炎症誘発性微生物内毒素を中和し、マクロファージを活性化し、その食作用および殺菌活性を増強することによって免疫応答を編成する。この免疫制御は、インプラント周囲の組織が病原体にとって新たな生態的適所となることを防止するために必要である。
したがって、本発明は、アミノ酸配列LKKLYKRLVKILKRWWRYLKRPVRまたは前記アミノ酸配列の変異体を含む単離または組換えポリペプチドであって、前記ポリペプチドが、抗微生物、抗細菌、抗ウイルス、抗真菌および/または抗寄生虫活性を有し、インビトロにおいて50%血漿存在下で、少なくとも1種の微生物種に対して、同じ条件下で測定した場合のOP−145の活性よりも少なくとも1.3倍高い抗微生物、抗細菌、抗ウイルス、抗真菌および/または抗寄生虫活性を有し、
前記変異体配列が、少なくとも14個のアミノ酸を有し、場合によって、
− 以下のアミノ酸置換の1個もしくは複数:
・L、V、F、A、I、W、YまたはQの群から選択される1個または複数のアミノ酸の前記群から選択される別のアミノ酸による置換、
・Rおよび/またはKの正に帯電したアミノ酸による置換、
− アミノ酸の対応するD−アミノ酸による1個もしくは複数の置換、アミノ酸の対応する非天然アミノ酸による1個もしくは複数の置換、および/または
− 前記アミノ酸配列の少なくとも14個の連続するアミノ酸のレトロインベルソ配列
を含む、ポリペプチドを提供する。
さらに、アミノ酸配列LKKLYKRLVKILKRWWRYLKRPVRを含む、または前記アミノ酸配列の変異体を含む単離または組換えのポリペプチドであって、
前記ポリペプチドが、抗微生物、抗細菌、抗ウイルス、抗真菌および/または抗寄生虫活性を有し、インビトロの50%血漿存在下において、少なくとも1種の微生物種に対し、同じ条件下で測定した場合のOP−145の活性より、少なくとも1.3倍高い抗微生物、抗細菌、抗ウイルス、抗真菌および/または抗寄生虫活性を有し、
前記変異体の配列において、少なくとも14個のアミノ酸を含み、
場合によって、
− 以下のアミノ酸置換のうち、10個まで:
・L、V、F、A、I、W、YまたはQの群から選択される1個または複数のアミノ酸の前記群から選択される別のアミノ酸による置換、
・Rおよび/またはKのAまたは正に帯電したアミノ酸による置換、
− アミノ酸に対応するD−アミノ酸による1個もしくは複数の置換、
− アミノ酸に対応する非天然アミノ酸による1個もしくは複数の置換、および/または
− 前記アミノ酸配列の少なくとも14個の連続するアミノ酸のレトロインベルソ配列
を含み、
前記変異体の配列は、上記で定義したようなアミノ酸置換の1個または複数を場合によって有する少なくともアミノ酸配列KRLVKILKRWWRYLを含む、ポリペプチドが提供される。
本明細書で定義したアミノ酸配列またはそれらの変異体において、アミノ酸は1文字の記号で示す。これらの1文字記号および3文字記号は当業者にはよく知られており、以下の意味を有する:A(Ala)はアラニン、C(Cys)はシステイン、D(Asp)はアスパラギン酸、E(Glu)はグルタミン酸、F(Phe)はフェニルアラニン、G(Gly)はグリシン、H(His)はヒスチジン、I(He)はイソロイシン、K(Lys)はリシン、L(Leu)はロイシン、M(Met)はメチオニン、N(Asn)はアスパラギン、P(Pro)はプロリン、Q(Gln)はグルタミン、R(Arg)はアルギニン、S(Ser)はセリン、T(Thr)はトレオニン、V(Val)はバリン、W(Trp)はトリプトファン、Y(Tyr)はチロシンである。本明細書では、「正に帯電したアミノ酸」とは、生理学的pH、すなわち7.3〜7.4のpHにおいて正電荷を有するアミノ酸を意味する。
本発明のポリペプチドは、抗微生物活性、好ましくは抗細菌、抗ウイルスおよび/または抗真菌活性、より好ましくは抗細菌および/または抗真菌活性を有する。さらに、本発明のポリペプチドは好ましくは抗微生物活性および抗炎症活性の両方を有する。本明細書ではポリペプチドの「抗微生物活性」という用語は、少なくとも1種の微生物、例えば、細菌、ウイルスおよび/または真菌の成長または増殖を抑制することを意味し、微生物の成長または増殖の阻害、低下または防止ならびに微生物を死滅させることを含む。微生物は、顕微鏡レベルの生物であり、すなわち、小さすぎるために通常ヒトの裸眼で見ることはできない。微生物は、非常に多様であり、細菌、ウイルス、真菌、古細菌、原虫および顕微鏡レベルの藻類を含む。同様に、本明細書では「抗細菌活性」、「抗ウイルス活性」、「抗真菌活性」および「抗寄生虫活性」という用語はそれぞれ、一般的に細菌、ウイルス、真菌および寄生虫の成長または増殖を抑制することを意味し、それらの成長または増殖の阻害、低下または防止ならびにそれらを死滅させることを含む。抗微生物活性は、例えば、阻害濃度(IC)または致死濃度(LC)として表される。本明細書ではICxまたはLCxとは、2時間後に少なくともx%の微生物を死滅させる最低ペプチド濃度を意味する。例えば、IC99.9およびLC99.9は、微生物の≧99.9%を死滅させる最低ペプチド濃度を意味する。抗微生物、抗細菌、抗ウイルス、抗真菌および抗寄生虫活性は、当業界で公知の方法によって測定することができる。
このような方法の1つは本出願の実施例において詳述され、抗微生物活性を測定するためのインビトロアッセイを含む。この方法において、微生物、例えば、細菌または真菌は、例えば、1〜2時間、異なる濃度の本発明によるポリペプチドとインキュベートし、微生物−ポリペプチド混合物を、適切な培養培地中または培養培地上でインキュベートした後、ポリペプチドとインキュベートせず、同じ方法でさらに処理した微生物の試料と比較して、生存および/または死滅した微生物の数を立証する。
ウイルスプラークアッセイを使用し、本発明のポリペプチドの抗ウイルス活性を評価することができる。簡単に説明すると、許容細胞単層に感染させる前に、ウイルス接種物をポリペプチドに曝露する。標準的な間隔をおいた後で、細胞抽出物の複数の希釈物を使用し新鮮な細胞単層に感染させ、細胞単層に対するそれらの効果を定量することによって細胞抽出物中のウイルス力価を測定する。
抗寄生虫活性を評価するためには、本発明のポリペプチドおよび寄生虫を標準的な時間間隔でインキュベートする。その後、寄生虫の代謝活性を、例えば、MTTアッセイによって直接分析してもよく、または寄生虫を哺乳動物細胞に移行させ、インキュベートした後でこれらの細胞中における寄生虫増加を顕微鏡法によって評価する。
本明細書ではポリペプチドの「抗炎症活性」という用語は、微生物、例えば、細菌、ウイルス、真菌および/または寄生虫に感染した対象における炎症応答を阻害、低下または防止することを意味する。本発明のポリペプチドの抗炎症活性は、リポテイコ酸(LTA)、ペプチドグリカン(PG)および/またはリポ多糖(LPS)などの炎症誘発性微生物化合物の放出を阻害、低下または防止することによって実現する。抗炎症活性は、当業界で公知の方法によって測定することができる。このような方法の例は、本出願の実施例で記載したようなLPS中和アッセイおよびLTA中和アッセイである。このような方法では、本発明のポリペプチドはLPSまたはLTAの固定濃度、例えば、LPS 500ng/mlまたはLTA 2mg/mlと混合し、30分間インキュベートする。その後、これらの混合物を希釈した新鮮なヒト全血に添加し、20時間後血液試料中のサイトカイン(例えば、LTAではIL−8および、LPSではIL−12p40)のレベルをELISAによって測定する。
本発明のポリペプチドは、血液血漿とも称される血漿、好ましくはヒト血漿に対して耐性である。本明細書では「血漿」または「血液血漿」は当業界で使用される通常の意味を有する。これは、赤血球および白血球および血小板を除去した血液の液体部分を意味し、その一部にはタンパク質、ホルモンおよびその他の有機化合物および電解質などの無機化合物が含まれる。本明細書では「血漿に対する耐性」とは、インビトロにおいて、50%血漿、好ましくはヒト血漿存在下で、少なくとも1種の微生物種に対して、同じ条件下で測定した場合のOP−145の活性よりも少なくとも1.3倍高い抗微生物、抗細菌、抗ウイルス、抗真菌および/または抗寄生虫活性を有することと定義する。好ましくは、少なくとも1種の微生物種に対する前記活性は、OP−145の活性よりも少なくとも1.5倍、より好ましくはOP−145の活性よりも少なくとも2倍、より好ましくは少なくとも4倍、より好ましくは少なくとも5倍高い。特に好ましいポリペプチドは、少なくとも1種の微生物種に対して50%血漿存在下でOP−145の抗微生物活性よりも少なくとも16倍高い抗微生物活性を有する。
「50%血漿存在下で」とは、ポリペプチドまたはOP−145を最終濃度50%の血漿、好ましくはヒト血漿を加えたPBSなどの液体中で微生物とインキュベートしたとき、抗微生物活性が測定されることを意味する。「同じ反応条件」とは、本発明のポリペプチドの抗微生物、抗細菌、抗ウイルス、抗真菌および/または抗寄生虫それぞれの活性を測定する条件が、OP−145の抗微生物、抗細菌、抗ウイルス、抗真菌および/または抗寄生虫それぞれの活性を測定する条件と同じであることを意味する。このような条件には、これらに限定はしないが、ポリペプチドおよび微生物をインキュベートする緩衝液、微生物種自体、微生物の濃度、インキュベーション時間および温度ならびに使用した血漿源が含まれる。
OP−145は配列JIGKEFKRIVERIKRFLRELVRPLRBを有し、Jはアセチルであり、Bはアミドである。当業者は、OP−145の抗微生物活性とその他のペプチドの抗微生物活性とを比較することができるように、本明細書で以下により詳細に説明したような通常使用される固相合成法または組換え技術を使用し、OP−145を合成することができる。さらに、アセチル化およびアミド化は、当業界で使用される一般的な技術であり、したがって、当業者はOP−145のペプチド鎖のN末端のアセチル化およびC末端のアミド化を行うことができる。
本明細書で詳述したように、インビトロにおける抗微生物、抗細菌、抗ウイルス、抗真菌および/または抗寄生虫活性は、好ましくはIC99.9またはIC50として表す。本明細書では「IC99.9」および「IC50」はそれぞれ、所定の期間、例えば、2時間以内に微生物の少なくとも99.9%または50%を死滅させる最低ペプチド濃度を意味する。好ましくは、本発明のポリペプチドは、50%血漿存在下で少なくとも1種の微生物種に対して、同じ条件下で測定した場合におけるOP−145のIC99.9のせいぜい75%であるインビトロIC99.9を有する。50%血漿存在下での少なくとも1種の微生物種に対する本発明によるポリペプチドのインビトロIC99.9は、同じ条件で測定したときのOP−145のIC99.9の、好ましくは、多くて70%、より好ましくは多くて60%、より好ましくは多くて50%、より好ましくは多くて40%、より好ましくは多くて30%、より好ましくは多くて20%、最も好ましくは多くて10%である。特に好ましいポリペプチドは、50%血漿存在下で少なくとも1種の微生物種に対して、同じ条件下で測定した場合のOP−145のIC99.9の多くて10%のインビトロIC99.9を有する。
本発明のポリペプチドのインビトロIC99.9は、好ましくは50%血漿存在下で少なくとも1種の微生物種に対し、37℃、2時間後で、多くて150μΜである。前記IC99.9は、実施例において本明細書で説明したように抗微生物活性を測定するための方法に従って測定することが好ましい。バイオフィルムに関連しない微生物の抗微生物活性を測定するための実施例で説明した方法は、ウェル中でヒト血漿を最終濃度50%で添加したPBSに溶解させたポリペプチドの溶液50マイクロLと、PBS1mL当たり5×10CFUの細菌懸濁液20マイクロLとを混合することを含む。この混合物を振盪条件下において37℃、2時間インキュベートした後、細菌数を評価するために試料が使用される。99.9%の細菌を死滅させる最低ペプチド濃度を阻害濃度(IC)99.9と呼ぶ。細菌数は手動のCFU計数で決定することができる。抗細菌活性を測定するために、例えば、1×10CFU/mlの細菌を使用し、抗真菌活性を測定するために、例えば、1×10細胞/mlを使用する。
抗バイオフィルム活性を測定するために、実施例で説明した前記方法は、4℃で20%血漿と一晩インキュベートし血漿でコーティングした96ウェルポリプロピレンプレート中において、ポリペプチドをバイオフィルム調整したBM2中のS.aureus JAR060131 1×10CFU/mlと37℃、24時間インキュベートし、PBSで4回洗浄することによってプランクトン細菌を除去し、クリスタルバイオレットでバイオフィルムを染色した後、IC50を測定することを含む。エタノールで可溶化した後、590nmでの光学密度をバイオフィルム塊の測定値として測定する。
本発明のポリペプチドは、50%血漿存在下でインビトロIC99.9が好ましくは多くとも100μΜ、より好ましくは多くとも80μM、より好ましくは多くとも51.2μΜ、より好ましくは多くとも30μΜである。本発明の好ましいポリペプチドの本明細書で定義したようなIC99.9は多くとも25.6μΜである。特に好ましいのは、50%血漿存在下で少なくとも1種の微生物種に対するインビトロIC99.9が、多くとも12.8μΜであるポリペプチドである。
前記少なくとも1種の微生物種は、例えば、S.aureus、S.epidermidis、P.aeruginosaなどの細菌種、C.albicansおよびA.nigerなどの真菌種、Plasmodium falciparumおよびToxoplasma gondiiなどの寄生虫種、またはA型肝炎ウイルス、C型肝炎ウイルス、A型インフルエンザウイルスなどのウイルス種である。好ましくは、本発明のポリペプチドは、50%血漿存在下で、少なくとも1種の細菌または真菌種、好ましくはS.aureus、S.epidermidis、P.aeruginosa、C.albicansおよび/A.nigerに対するインビトロIC99.9が、多くとも105μMであり、最も好ましくは、本発明のポリペプチドは、50%血漿存在下で少なくともS.aureus、最も好ましくはCampocciaら(Int J Artif Organs.2008 Sep;31(9):841〜7)で記載されたS.aureus JARに対するインビトロIC99.9が、多くとも105μMである。本発明の好ましいポリペプチドは、S.aureusに対する本明細書で定義したようなIC99.9が、多くとも25.6μΜ、より好ましくは多くとも12.8μΜである。
好ましい変異体配列は、多くとも1個のアミノ酸がAによって置換されている。これは、任意のアミノ酸、例えば、アミノ酸位置1から24のいずれか1個のアミノ酸であってもよい。表6〜8に示したように、1個のアミノ酸がアラニンによって置換されたポリペプチドは抗微生物活性の少なくとも一部を維持しているが、いくつかのアラニン置換ポリペプチドでは活性がさらに増加している。
さらに、アミノ酸配列LKKLYKRLVKILKRWWRYLKRPVRまたは前記アミノ酸配列の変異体を含む単離または組換えポリペプチドであって、
前記ポリペプチドが、抗微生物、抗細菌、抗ウイルス、抗真菌および/または抗寄生虫活性を有し、インビトロにおいて50%血漿存在下で、同じ条件下で測定した場合のOP−145の活性よりも少なくとも1.3倍高い抗微生物、抗細菌、抗ウイルス、抗真菌および/または抗寄生虫活性を有し、
前記変異体が、少なくとも14個のアミノ酸を有し、場合によって、
− 以下のアミノ酸置換の1個もしくは複数:
・Kの正に荷電したアミノ酸、好ましくはR、ホモリシン、ホモアルギニン、オルニチン、ジアミノ酪酸およびジアミノプロピオン酸による置換、
・Rの正に荷電したアミノ酸、好ましくはK、ホモリシン、ホモアルギニン、オルニチン、ジアミノ酪酸およびジアミノプロピオン酸による置換、
・LのV、IまたはWによる置換、
・YのWまたはQによる置換、
・VのFまたはAによる置換、
・IのLによる置換、
・WのF、Y、LまたはIによる置換、
− アミノ酸の対応するD−アミノ酸による1個もしくは複数の置換、
− アミノ酸の対応する非天然アミノ酸による1個もしくは複数の置換、および/または
− 前記アミノ酸配列の少なくとも14個の連続するアミノ酸のレトロインベルソ配列
を含む、ポリペプチドが提供される。
さらに、アミノ酸配列LKKLYKRLVKILKRWWRYLKRPVRまたは前記アミノ酸配列の変異体を含む単離または組換えポリペプチドであって、
前記ポリペプチドが、抗微生物、抗細菌、抗ウイルス、抗真菌および/または抗寄生虫活性を有し、インビトロにおいて50%血漿存在下で、同じ条件下で測定した場合のOP−145の活性よりも少なくとも1.3倍高い抗微生物、抗細菌、抗ウイルス、抗真菌および/または抗寄生虫活性を有し、
前記変異体が、少なくとも14個のアミノ酸を有し、場合によって、
− 以下のアミノ酸置換の1個もしくは複数:
・KのAまたは正に荷電したアミノ酸、好ましくはA、R、ホモリシン、ホモアルギニン、オルニチン、ジアミノ酪酸およびジアミノプロピオン酸による置換、
・RのAまたは正に荷電したアミノ酸、好ましくはA、K、ホモリシン、ホモアルギニン、オルニチン、ジアミノ酪酸およびジアミノプロピオン酸による置換、
・LのA、V、IまたはWによる置換、
・YのA、WまたはQによる置換、
・VのFまたはAによる置換、
・IのAまたはLによる置換、
・WのA、F、Y、LまたはIによる置換
− アミノ酸の対応するD−アミノ酸による1個もしくは複数の置換、
− アミノ酸の対応する非天然アミノ酸による1個もしくは複数の置換、および/または
− 前記アミノ酸配列の少なくとも14個の連続するアミノ酸のレトロインベルソ配列
を含む、ポリペプチドが提供される。
このような好ましい変異体配列は、さらに好ましくは多くとも1個のアミノ酸がAによって置換されている。これは、任意のアミノ酸であってもよく、したがって、アミノ酸位置1から24のいずれか1個のアミノ酸がAによって置換されていてもよい。
本明細書ではアミノ酸配列LKKLYKRLVKILKRWWRYLKRPVRの変異体の長さは少なくとも14個のアミノ酸であり、好ましくは以下のアミノ酸置換の1個または複数:
− Kの正に荷電したアミノ酸、好ましくはR、ホモリシン、ホモアルギニン、オルニチン、ジアミノ酪酸およびジアミノプロピオン酸、より好ましくはRによる置換、
− Rの正に荷電したアミノ酸、好ましくはK、ホモリシン、ホモアルギニン、オルニチン、ジアミノ酪酸およびジアミノプロピオン酸、より好ましくはKによる置換、
− LのV、IまたはWによる置換、
− YのWまたはQによる置換、
− VのFまたはAによる置換、
− IのLによる置換、
− WのF、Y、LまたはIによる置換、
− 1個または複数のアミノ酸の対応するD−アミノ酸による置換、
− 1個または複数のアミノ酸の対応する非天然アミノ酸による置換
を有する。好ましくは、前記変異体配列は、前記置換の14個まで、より好ましくは前記置換の10個まで、例えば、前記置換の9個まで、8個まで、7個まで、6個まで、5個まで、4個まで、3個まで、2個までまたは1個を有する。
好ましくは、前記変異体配列は、場合によって以下のアミノ酸置換の1個または複数:
− アミノ酸位置2のKのRによる置換、
− アミノ酸位置3のKのRによる置換、
− アミノ酸位置4のLのVによる置換、
− アミノ酸位置5のYのWによる置換、
− アミノ酸位置8のLのVによる置換、
− アミノ酸位置9のVのFまたはAによる置換、
− アミノ酸位置10のKのRによる置換、
− アミノ酸位置11のIのLによる置換、
− アミノ酸位置12のLのIまたはWによる置換、
− アミノ酸位置15のWのF、Y、LまたはIによる置換、
− アミノ酸位置16のWのF、Y、LまたはIによる置換、
− アミノ酸位置18のYのQによる置換、
− アミノ酸位置20のKのRによる置換、
− アミノ酸位置21のRのKによる置換、
− 1個または複数のアミノ酸の対応するD−アミノ酸による置換
を有する。
ここで、アミノ酸位置の番号付けは以下の通りである:
101112131415161718192021222324。前記変異体はさらに好ましくは、場合によって1個または複数、より好ましくは、多くとも1個のアミノ酸のAによる置換を有する。これは、任意のアミノ酸であってもよく、したがって、アミノ酸位置1から24のいずれか1個のアミノ酸がAによって置換されていてもよい。
好ましくは、本明細書で定義したような変異体配列は、前記アミノ酸置換の15個まで、より好ましくは前記アミノ酸置換の10個まで、例えば、前記置換の0、1、2、3、4、5、6、7、8、9または10個を有する。さらに、本明細書で定義したような変異体配列は好ましくは、少なくともアミノ酸配列KRLVKILKRWWRYL、すなわち、アミノ酸6から19を含み、場合によって、前記アミノ酸置換の1個または複数を有する。したがって、アミノ酸配列LKKLYKRLVKILKRWWRYLKRPVRを含む、または前記アミノ酸配列の変異体を含む単離または組換えポリペプチドであって、
前記ポリペプチドは抗微生物、抗細菌、抗ウイルス、抗真菌および/または抗寄生虫活性を有し、インビトロにおいて50%血漿存在下で、少なくとも1種の微生物種に対して、同じ条件下で測定した場合のOP−145の活性よりも少なくとも1.3倍高い抗微生物、抗細菌、抗ウイルス、抗真菌および/または抗寄生虫活性を有し、
前記変異体配列は少なくともアミノ酸配列KRLVKILKRWWRYLを有し、場合によって、
− 以下のアミノ酸置換の10個まで:
・L、V、F、A、I、W、YまたはQの群から選択される1個または複数のアミノ酸の前記群から選択される別のアミノ酸による置換、
・Rおよび/またはKのAまたは正に荷電したアミノ酸による置換、
− アミノ酸の対応するD−アミノ酸による1個もしくは複数の置換、
− アミノ酸の対応する非天然アミノ酸による1個もしくは複数の置換、および/または
− 前記アミノ酸配列の少なくとも14個の連続するアミノ酸のレトロインベルソ配列
を有する、ポリペプチドが提供される。
前記アミノ酸置換の少なくとも1個を有する変異体配列がさらに好ましい。
本発明による好ましいポリペプチドは、表1で示したようなペプチドP139、P140、P141、P142、P143、P144、P145、P146、P147、P148、P149、P150、P151、P152、P153、P154、P155、P156、P157、P158、P159、P160、P161、P162またはP163のアミノ酸配列を含み、なぜならば、これらのペプチドはPBS中で高い抗微生物活性を有し、血漿存在下でペプチドOP−145よりも高い抗微生物活性を有するからである。好ましくは、前記ポリペプチドは、表1で示したようなペプチドP139、P140、P141、P142、P145、P146、P147、P148、P150、P151、P152、P153、P154、P156、P157、P158、P159、P160、P161、P162またはP163のアミノ酸配列を含み、なぜならば、これらのペプチドは血漿存在下でペプチドOP−145よりも少なくとも4倍高い活性を有するからである。より好ましくは、前記ポリペプチドは、表1で示したようなペプチドP140、P141、P145、P148、P150、P151、P152、P153、P158、P159、P160、P161、P162またはP163のアミノ酸配列を含み、なぜならば、これらのペプチドは血漿存在下でOP−145より、少なくとも8倍高い活性を有するからである。
本発明の特に好ましいポリペプチドは、アミノ酸配列LKRLYKRLAKLIKRLYRYLKKPVRを含み、これはペプチドP145のアミノ酸配列または前記アミノ酸配列の変異体であり、前記変異体配列は少なくとも14個のアミノ酸を有し、場合によってアミノ酸の対応するD−アミノ酸および/もしくは対応する非天然アミノ酸による1個もしくは複数の置換を有し、ならびに/または場合によって前記アミノ酸配列の少なくとも14個の連続するアミノ酸のレトロインベルソ配列を有し、より好ましくは、前記ポリペプチドはアミノ酸配列LKRLYKRLAKLIKRLYRYLKKPVRの少なくともアミノ酸14〜19を含み、最も好ましくは、前記ポリペプチドはアミノ酸配列LKRLYKRLAKLIKRLYRYLKKPVRを含む。このようなポリペプチドは、ペプチドP145が血清の存在下および非存在下の両方において、強力な広域性抗微生物活性および抗炎症特性を有するので、特に好ましい。
本発明の別の特に好ましいポリペプチドは、アミノ酸配列LKRVWKRVFKLLKRYWRQLKKPVRを含み、これはペプチドP148のアミノ酸配列または前記アミノ酸配列の変異体であり、前記変異体の配列は少なくとも14個のアミノ酸を有し、場合によってアミノ酸の対応するD−アミノ酸および/もしくは対応する非天然アミノ酸による1個もしくは複数の置換を有し、ならびに/または場合によって前記アミノ酸配列の少なくとも14個の連続するアミノ酸のレトロインベルソ配列を有し、より好ましくは、前記ポリペプチドはアミノ酸配列LKRVWKRVFKLLKRYWRQLKKPVRの少なくともアミノ酸14〜19を含み、最も好ましくは、前記ポリペプチドはアミノ酸配列LKRVWKRVFKLLKRYWRQLKKPVR、RVWKRVFKLLKRYWRQLKKPVR、LKRVWKRVFKLLKRYWRQLKKP、RVWKRVFKLLKRYWRQLKK、WKRVFKLLKRYWRQLKKPVR、LKRVWKRVFKLLKRYWRQLK、VWKRVFKLLKRYWRQLKK、WKRVFKLLKRYWRQLK、KRVFKLLKRYWRQLを含む。これらは、ペプチドP148、P325、P326、P327、P328、P329、P330、P331およびP332のアミノ酸配列である。このようなポリペプチドは、ペプチドP148が血清の存在下および非存在下の両方で強力な広域性抗微生物活性および抗炎症特性を有し、ペプチドP325、P326、P327、P328、P329、P330、P331およびP332はペプチドP148の活性を保持したため、特に好ましい。
本発明の他の特に好ましいポリペプチドは、アミノ酸配列LKRLYKRVFRLLKRYYRQLRRPVRを含み、これはペプチドP159のアミノ酸配列または前記アミノ酸配列の変異体であり、前記変異体配列は少なくとも14個のアミノ酸を有し、場合によってアミノ酸の対応するD−アミノ酸および/もしくは対応する非天然アミノ酸による1個もしくは複数の置換を有し、ならびに/または場合によって前記アミノ酸配列の少なくとも14個の連続するアミノ酸のレトロインベルソ配列を有し、より好ましくは、前記ポリペプチドはアミノ酸配列LKRLYKRVFRLLKRYYRQLRRPVRの少なくともアミノ酸14〜19を含み、最も好ましくは、前記ポリペプチドはアミノ酸配列LKRLYKRVFRLLKRYYRQLRRPVRを含む。このようなポリペプチドは、ペプチドP159が血清の存在下および非存在下の両方で強力な広域性抗微生物活性および抗炎症特性を有するので、特に好ましい。
本発明によるさらに好ましいポリペプチドは、表6、7および8で示したようなペプチドP246、P247、P248、P249、P250、P251、P252、P253、P254、P255、P256、P257、P258、P259、P260、P261、P262、P263、P264、P265、P266、P267、P268、P269、P270、P271、P272、P273、P274、P275、P276、P277、P278、P279、P280、P281、P282、P283、P284、P285、P286、P287、P288、P289、P290、P291、P292、P293、P294、P295、P296、P297、P298、P299、P300、P301、P302、P303、P304、P305、P306、P307、P308、P309、P310、P311、P312、P313、P314、P315、P316またはP317のアミノ酸配列を含み、なぜならば、これらのペプチドはPBS中で高い抗微生物活性を有し、血漿存在下でペプチドOP−145よりも高い抗微生物活性を有するからである。このようなアミノ酸配列を有するポリペプチドは、1個のアミノ酸がAによって置換されたポリペプチドP145、P148またはP159の変異体である。本発明の特に好ましいポリペプチドは、位置7のRがAによって置換されたP148の変異体である、ペプチドP276のアミノ酸配列を有する。
本発明による好ましいポリペプチドは、表1、2、5、6、7、8、9および/または10から選択されるポリペプチドのアミノ酸配列を含む。本発明によるポリペプチドはより好ましくは、アミノ酸配列LKKLYKRLVKILKRWWRYLKRPVRまたは表2もしくは表5〜10から選択される50%血漿中で致死濃度(LC)99.9が多くとも102.4μΜであるそれらの変異体を含む。一実施形態では、表2または表5〜10から選択される50%血漿中におけるLC99.9が多くとも51.2μΜ、より好ましくは多くとも51.2μΜであるポリペプチドが提供される。
あるいは、またはアミノ酸の前述したような別のアミノ酸による置換に加えて、本明細書で定義したようなアミノ酸配列LKKLYKRLVKILKRWWRYLKRPVRの変異体は、L−アミノ酸のその対応するD−アミノ酸または上記で示したアミノ酸置換の1個もしくは複数の後に前記アミノ酸配列中に存在するL−アミノ酸に対応するD−アミノ酸による1個もしくは複数の置換を含有していてもよい。大文字の1文字記号によって本明細書で示したアミノ酸、例えば、アラニンのAは、天然に生じるタンパク質中に通常見いだされるL−アミノ酸である。本明細書では「対応するD−アミノ酸」は、L−アミノ酸の対照物のD−アミノ酸と定義する。例えば、アラニン(A)に対応するD−アミノ酸はD−アラニン(a)であり、アルギニン(R)に対応するD−アミノ酸はD−アルギニン(r)であり、アスパラギン(N)に対応するD−アミノ酸はD−アスパラギン(n)であるなどである。本明細書で定義したような変異体配列のL−アミノ酸は全て、それらに対応するD−アミノ酸によって置換することができる。したがって、アミノ酸配列LKKLYKRLVKILKRWWRYLKRPVRまたは前記アミノ酸配列の変異体を含む本発明によるポリペプチドであって、
前記ポリペプチドが、抗微生物、抗細菌、抗ウイルス、抗真菌、抗寄生虫活性および/または抗炎症活性を有し、
前記変異体配列が、少なくとも14個のアミノ酸を有し、場合によって以下を有するポリペプチドが提供される:
− 以下のアミノ酸置換の1個または複数:
・L、V、F、A、I、W、YまたはQの群から選択される1個または複数のアミノ酸の前記群から選択される別のアミノ酸またはアミノ酸L、V、F、A、I、W、YもしくはQに対応するD−アミノ酸による置換、
・Rの正に帯電したアミノ酸、好ましくはK、ホモリシン、ホモアルギニン、オルニチン、ジアミノ酪酸およびジアミノプロピオン酸またはKもしくはRに対応するD−アミノ酸による置換、
・Kの正に帯電したアミノ酸、好ましくはR、ホモリシン、ホモアルギニン、オルニチン、ジアミノ酪酸およびジアミノプロピオン酸またはRもしくはKに対応するD−アミノ酸による置換、
− アミノ酸の対応するD−アミノ酸による1個または複数の置換
このような変異体配列は、KおよびRから選択される1個または複数のアミノ酸、好ましくはせいぜい1個のアミノ酸のAまたは対応するD−アミノ酸による置換をさらに有することができる。好ましくは、前記変異体配列は場合によって以下のアミノ酸置換の1個または複数を有する:
・KのRまたはRに対応するD−アミノ酸による置換、
・RのKまたはKに対応するD−アミノ酸による置換、
・LのV、IもしくはWまたはアミノ酸V、IもしくはWに対応するD−アミノ酸による置換、
・YのWもしくはQまたはアミノ酸WもしくはQに対応するD−アミノ酸による置換、
・VのFもしくはAまたはアミノ酸FもしくはAに対応するD−アミノ酸による置換、
・IのLまたはLに対応するD−アミノ酸による置換、
・WのF、Y、LもしくはIまたはアミノ酸F、Y、LもしくはIに対応するD−アミノ酸による置換、
− アミノ酸の対応するD−アミノ酸による1個または複数の置換、
より好ましくは、前記変異体配列は、場合によって以下のアミノ酸置換の1個または複数を有する:
− アミノ酸位置2のKのRまたはRに対応するD−アミノ酸による置換、
− アミノ酸位置3のKのRまたはRに対応するD−アミノ酸による置換、
− アミノ酸位置4のLのVまたはVに対応するD−アミノ酸による置換、
− アミノ酸位置5のYのWまたはWに対応するD−アミノ酸による置換、
− アミノ酸位置8のLのVまたはVに対応するD−アミノ酸による置換、
− アミノ酸位置9のVのFもしくはAまたはアミノ酸FもしくはAに対応するD−アミノ酸による置換、
− アミノ酸位置10のKのRまたはRに対応するD−アミノ酸による置換、
− アミノ酸位置11のIのLまたはLに対応するD−アミノ酸による置換、
− アミノ酸位置12のLのIもしくはWまたはアミノ酸IもしくはWに対応するD−アミノ酸による置換、
− アミノ酸位置15のWのF、Y、LもしくはIまたはアミノ酸F、Y、LもしくはIに対応するD−アミノ酸による置換、
− アミノ酸位置16のWのF、Y、LもしくはIまたはアミノ酸F、Y、LもしくはIに対応するD−アミノ酸による置換、
− アミノ酸位置18のYのQまたはQに対応するD−アミノ酸による置換、
− アミノ酸位置20のKのRまたはRに対応するD−アミノ酸による置換、
− アミノ酸位置21のRのKまたはKに対応するD−アミノ酸による置換、
− アミノ酸の対応するD−アミノ酸による置換。
本明細書で定義したようなアミノ酸配列LKKLYKRLVKILKRWWRYLKRPVRの変異体は、L−アミノ酸のその対応するD−アミノ酸による24個までの置換を含有していてもよい。したがって、変異体配列は、完全にD−アミノ酸から構成されていてもよい。例えば、変異体配列は、L−アミノ酸のその対応するD−アミノ酸による24、23、22、21、20、19、18、17、16、15、14、13、12、11、10、9、8、7、6、5、4、3、2または1個の置換を含有していてもよい。好ましくは、L−アミノ酸のその対応するD−アミノ酸による1個または複数の置換を有する前記変異体配列は、表1で示したようなペプチドP139、P140、P141、P142、P143、P144、P145、P146、P147、P148、P149、P150、P151、P152、P153、P154、P155、P156、P157、P158、P159、P160、P161、P162またはP163のアミノ酸配列の少なくとも14個のアミノ酸を含む。より好ましくは、場合によってL−アミノ酸のその対応するD−アミノ酸による1個または複数の置換を含む本発明のポリペプチドは、ペプチドP1454、P148またはP159のアミノ酸配列を含む。一実施形態では、本明細書で定義したような変異体配列は、アミノ酸のその対応するD−アミノ酸による1個の置換を含有する。アミノ酸配列中におけるD−アミノ酸の位置は重要ではない。別の実施形態では、変異体配列は、全てのL−アミノ酸のそれらの対応するD−アミノ酸による置換を含有する。本明細書で定義したような変異体配列はさらに、アミノ酸配列LKKLYKRLVKILKRWWRYLKRPVRまたはペプチドP139〜163、好ましくはP145、P148もしくはP159の1個のアミノ酸配列の少なくとも14個の連続するアミノ酸のレトロインベルソペプチドであってもよい。好ましくは、前記変異体配列は、前記アミノ酸配列、好ましくはペプチドP139〜163、より好ましくはP145、P148またはP159の1個のアミノ酸配列の完全長のレトロインベルソペプチドである。レトロインベルソペプチドは、参照アミノ酸配列の逆向き配列においてD−アミノ酸から構成されるペプチドである。例えば、本発明の好ましい変異体配列は、P145、P148またはP159のアミノ酸配列のレトロインベルソペプチドであり、すなわち、それぞれ配列rvpkklyrylrkilkalrkylrkl、rvpkklqrwyrkllkfvrkwvrklもしくはrvprrlqryyrkllrfvrkylrkl、または前記配列の1個の少なくとも14個のアミノ酸を有する。
本明細書で定義したようなアミノ酸配列LKKLYKRLVKILKRWWRYLKRPVRの変異体は、アミノ酸の非天然アミノ酸による5個までの置換、または上記で示したアミノ酸置換の1個もしくは複数後に前記アミノ酸配列中に存在するアミノ酸の非天然アミノ酸による5個までの置換を含んでいてもよい。本明細書では「非天然アミノ酸」とは、天然において出現するか否かに関係なく、遺伝子によってコードされていないアミノ酸を意味する。本明細書で定義したようなアミノ酸配列の変異体中に存在することができる非天然アミノ酸には、β−アミノ酸;p−アシル−L−フェニルアラニン;N−アセチルリシン;O−4−アリル−L−チロシン;2−アミノアジピン酸;3−アミノアジピン酸;ベータ−アラニン;4−tert−ブチルハイドロゲン2−アジドコハク酸;ベータ−アミノプロピオン酸;2−アミノ酪酸;4−アミノ酪酸;2,4,−ジアミノ酪酸;6−アミノカプロン酸;2−アミノヘプタン酸;2−アミノイソ酪酸;3−アミノイソ酪酸;2−アミノピメリン酸;p−アミノフェニルアラニン;2,3−ジアミノ酪酸;2,3−ジアミノプロピオン酸;2,2’−ジアミノピメリン酸;p−アミノ−L−フェニルアラニン;p−アジド−L−フェニルアラニン;D−アリルグリシン;p−ベンゾイル−L−フェニルアラニン;3−ベンゾチエニルアラニン;p−ブロモフェニルアラニン;t−ブチルアラニン;t−ブチルグリシン;4−クロロフェニルアラニン;シクロヘキシルアラニン;システイン酸;D−シトルリン;チオ−L−シトルリン;デスモシン;イプシロン−アミノヘキサン酸;N−エチルグリシン;N−エチルアスパラギン;2−フルオロフェニルアラニン;3−フルオロフェニルアラニン;4−フルオロフェニルアラニン;ホモアルギニン;ホモシステイン;ホモセリン;ヒドロキシリシン;アロ−ヒドロキシリシン;3−(3−メチル−4−ニトロベンジル)−L−ヒスチジンメチルエステル;イソデスモシン;アロ−イソロイシン;イソプロピル−L−フェニルアラニン;3−メチル−フェニルアラニン;N−メチルグリシン;N−メチルイソロイシン;6−N−メチルリシン;O−メチル−L−チロシン;N−メチルバリン;メチオニンスルホキシド;2−ナフチルアラニン;L−3−(2−ナフチル)アラニン;イソセリン;3−フェニルセリン;ノルバリン;ノルロイシン;5,5,5−トリフルオロ−DL−ロイシン;オルニチン;3−クロロ−チロシン;N5−カルバモイルオルニチン;ペニシラミン;フェニルグリシン;ピペリジン酸;ピリジルアラニン;1,2,3,4−テトラヒドロ−イソキノリン−3−カルボン酸;ベータ−2−チエニルアラニン;γ−カルボキシ−DL−グルタミン酸;4−フルオロ−DL−グルタミン酸;D−チロキシン;アロ−トレオニン;5−ヒドロキシ−トリプトファン;5−メトキシ−トリプトファン;5−フルオロ−トリプトファン;3−フルオロ−バリンが含まれる。
好ましくは、前記配列の天然アミノ酸は、対応する非天然アミノ酸によって置換される。本明細書では、「対応する非天然アミノ酸」とは、参照天然アミノ酸の誘導体である非天然アミノ酸を意味する。例えば、天然アミノ酸は、対応するβ−アミノ酸によって置換される。β−アミノ酸は、天然アミノ酸におけるようなα炭素ではなくβ炭素に結合したアミノ基を有する。例えば、α−アラニンはβ−アラニンによって置換される、などである。天然アミノ酸の前記天然アミノ酸の誘導体である非天然アミノ酸による置換のその他の例は以下である。アラニンは、例えば、ベータ−アラニン、t−ブチルアラニン、2−ナフチルアラニン;L−3−(2−ナフチル)アラニン、2−アミノイソ酪酸によって置換される。アルギニンは、例えば、ホモアルギニン、オルニチン、N5−カルバモイルオルニチン、3−アミノ−プロピオン酸によって置換される。アスパラギンは、例えば、N−エチルアスパラギンによって置換される。アスパラギン酸は、例えば、4−tert−ブチルハイドロゲン2−アジドコハク酸によって置換される。システインは、例えば、システイン酸、ホモシステインによって置換される。グルタミン酸は、例えば、γ−カルボキシ−DL−グルタミン酸、4−フルオロ−DL−グルタミン酸によって置換される。グルタミンは、例えば、D−シトルリン、チオ−L−シトルリンによって置換される。グリシンは、例えば、N−メチルグリシン、t−ブチルグリシン、N−メチルグリシン、D−アリルグリシンによって置換される。ヒスチジンは、例えば、3−(3−メチル−4−ニトロベンジル)−L−ヒスチジンメチルエステルによって置換される。イソロイシンは、例えば、イソデスモシン、N−メチルイソロイシン、アロ−イソロイシンによって置換される。ロイシンは、例えば、ノルロイシン、デスモシン、5,5,5−トリフルオロ−ロイシンによって置換される。リシンは、例えば、6−N−メチルリシン、2−アミノヘプタン酸、N−アセチルリシン、ヒドロキシリシン、アロ−ヒドロキシリシンによって置換される。メチオニンは、例えば、メチオニンスルホキシドによって置換される。フェニルアラニンは、例えば、p−アミノ−L−フェニルアラニン、3−ベンゾチエニルアラニン、p−ブロモフェニルアラニン、p−アシル−L−フェニルアラニン、2−フルオロフェニルアラニン、3−フルオロフェニルアラニン、4−フルオロフェニルアラニンによって置換される。プロリンは、例えば、3−ヒドロキシプロリン、4−ヒドロキシプロリン、1−アセチル−4−ヒドロキシ−L−プロリンによって置換される。セリンは、例えば、ホモセリン、イソセリン、3−フェニルセリンによって置換される。トレオニンは、例えば、D−チロキシン、アロ−トレオニンによって置換される。トリプトファンは、例えば、5−ヒドロキシ−トリプトファン、5−メトキシ−トリプトファン、5−フルオロ−トリプトファンによって置換される。チロシンは、例えば、O−メチル−L−チロシン、O−4−アリル−L−チロシン、3−クロロ−チロシンによって置換される。バリンは、例えば、ノルバリン、N−メチルバリン、3−フルオロ−バリンによって置換される。
したがって、アミノ酸配列LKKLYKRLVKILKRWWRYLKRPVRまたは前記アミノ酸配列の変異体を含む本発明によるポリペプチドであって、前記ポリペプチドが、抗微生物、抗細菌、抗ウイルス、抗真菌、抗寄生虫および/または抗炎症活性を有し、
前記変異体配列が、少なくとも14個のアミノ酸を有し、場合によって以下を有するポリペプチドが提供される:
− 以下のアミノ酸置換の1個または複数:
・L、V、F、A、I、W、YまたはQの群から選択される1個または複数のアミノ酸の前記群から選択される別のアミノ酸またはアミノ酸L、V、F、A、I、W、YもしくはQに対応する非天然アミノ酸による置換、
・RのKまたはKに対応する非天然アミノ酸による置換、
・KのRまたはKに対応する非天然アミノ酸による置換、
− アミノ酸の対応するD−アミノ酸による1個または複数の置換
このような変異体配列は、対応する非天然アミノ酸Aによって置換されたKおよびRから選択される、1個または複数のアミノ酸、好ましくはせいぜい1個のアミノ酸の置換をさらに有することができる。好ましくは、前記変異体配列は場合によって以下のアミノ酸置換の1個または複数を有する:
・KのRまたはRに対応する非天然アミノ酸による置換、
・RのKまたはKに対応する非天然アミノ酸による置換、
・LのV、IもしくはWまたはアミノ酸V、IもしくはWに対応する非天然アミノ酸による置換、
・YのWもしくはQまたはアミノ酸WもしくはQに対応する非天然アミノ酸による置換、
・VのFもしくはAまたはアミノ酸FもしくはAに対応する非天然アミノ酸による置換、
・IのLまたはLに対応する非天然アミノ酸による置換、
・WのF、Y、LもしくはIまたはアミノ酸F、Y、LもしくはIに対応する非天然アミノ酸による置換、
− アミノ酸の対応する非天然アミノ酸による1個または複数の置換
より好ましくは、前記変異体配列は、場合によって以下のアミノ酸置換の1個または複数を有する:
− アミノ酸位置2のKのRまたはRに対応する非天然アミノ酸による置換、
− アミノ酸位置3のKのRまたはRに対応する非天然アミノ酸による置換、
− アミノ酸位置4のLのVまたはVに対応する非天然アミノ酸による置換、
− アミノ酸位置5のYのWまたはWに対応する非天然アミノ酸による置換、
− アミノ酸位置8のLのVまたはVに対応する非天然アミノ酸による置換、
− アミノ酸位置9のVのFもしくはAまたはアミノ酸FもしくはAに対応する非天然アミノ酸による置換、
− アミノ酸位置10のKのRまたはRに対応する非天然アミノ酸による置換、
− アミノ酸位置11のIのLまたはLに対応する非天然アミノ酸による置換、
− アミノ酸位置12のLのIもしくはWまたはアミノ酸IもしくはWに対応する非天然アミノ酸による置換、
− アミノ酸位置15のWのF、Y、LもしくはIまたはアミノ酸F、Y、LもしくはIに対応する非天然アミノ酸による置換、
− アミノ酸位置16のWのF、Y、LもしくはIまたはアミノ酸F、Y、LもしくはIに対応する非天然アミノ酸による置換、
− アミノ酸位置18のYのQまたはQに対応する非天然アミノ酸による置換、
− アミノ酸位置20のKのRまたはRに対応する非天然アミノ酸による置換、
− アミノ酸位置21のRのKまたはKに対応する非天然アミノ酸による置換、
− アミノ酸の対応するD−アミノ酸による置換。
本発明によるポリペプチドは、本明細書で定義したようなアミノ酸配列LKKLYKRLVKILKRWWRYLKRPVRまたはこの配列の変異体から構成されてもよい。本明細書では「ポリペプチド」とは、ペプチド、ポリペプチドおよび複数のアミノ酸を含むペプチド模倣体を意味する。用語「ポリペプチド」および「ペプチド」は同義に使用される。抗微生物活性を有することが示された本発明による最小のポリペプチドの長さは、14個のアミノ酸である。しかし、アミノ酸配列またはその変異体は、大きなポリペプチド、すなわち、N末端および/またはC末端に1個または複数のアミノ酸が追加されて延長したポリペプチドの一部であってもよい。本発明のポリペプチドのアミノ酸配列またはその変異体は、N末端および/またはC末端が、好ましくはNおよび/またはC末端伸長基を含むことによって改変されていてもよい。あるいは、前記アミノ酸配列またはその変異体は、Nおよび/またはC末端が延長している。したがって、本発明によるポリペプチドは、少なくとも14個のアミノ酸を含み、1000個までのアミノ酸を含んでいてもよい。しかし、生産費用をできる限り低く維持するためには、より小さなポリペプチドが好ましい。好ましくは、本発明によるポリペプチドの長さは、14〜200個のアミノ酸、より好ましくは14〜100個のアミノ酸、より好ましくは14〜50個のアミノ酸である。例えば、本発明によるポリペプチドは、14から24個のアミノ酸、すなわち、16、17、18、19、20、21、22、23または24個のアミノ酸を含む。好ましくは、前記ポリペプチドは、少なくとも16個のアミノ酸、例えば、16〜200個、16〜100個または16〜50個のアミノ酸を含む。前記ポリペプチドは、好ましくは14〜24個のアミノ酸を有する。14〜24個のアミノ酸を有するこのようなポリペプチドは、N末端および/またはC末端改変、例えば、アセチル−、ヘキサノイル−、デカノイル−、ミリストイル−、NH−(CH−CH−O)11−CO−およびプロピオニル残基からなる群から選択されるN末端改変、ならびに/または例えば、アミド−、NH−(CH−CH−O)11−CO−アミド−および1個もしくは2個のアミノ−ヘキサノイル基からなる群から選択されるC末端改変をさらに有していてもよい。一実施形態では、本発明のポリペプチドは、本明細書で定義したようなアミノ酸配列LKKLYKRLVKILKRWWRYLKRPVRまたはその変異体から構成され、好ましくは表1で示したようなP145、P148もしくはP159のアミノ酸配列またはそれらの少なくとも14個のアミノ酸から構成され、場合によってN末端および/またはC末端改変を有し、好ましくはNおよび/またはC末端の伸長基を含む。
本明細書では、「ペプチド模倣体」とは、非ペプチド構造要素を含有する化合物であって、本発明のポリペプチドの抗微生物、抗細菌、抗ウイルス、抗真菌、抗寄生虫および/または抗炎症特性を模倣する化合物を意味する。したがって、本発明のポリペプチドは、非ペプチド構造要素を含んでいてもよい。このような非ペプチド構造要素は、前記配列の1個または複数のアミノ酸の改変による置換の結果として、本発明のポリペプチドのアミノ酸配列中に存在していてもよい。あるいは、本発明のポリペプチドは、本明細書で定義したようなアミノ酸配列LKKLYKRLVKILKRWWRYLKRPVRの外側またはその変異体内、すなわち、任意選択のNおよび/またはC末端伸長基中に、非ペプチド構造要素を含んでいてもよい。ペプチド模倣体中の非ペプチド構造要素は通常、1個または複数の既存のアミノ酸の改変である。好ましいペプチド模倣体は、例えば、本明細書において上記にて定義したような非天然アミノ酸、立体拘束、ポリペプチドの環化、イソステリック置換またはその他の改変を使用した、本発明のポリペプチドの構造改変によって得られる。したがって、本発明によるポリペプチドのアミノ酸配列は、場合によって1個または複数の改変を含む。このようなポリペプチドは、天然のプロセスによって、例えば、翻訳後プロセシングまたは化学的改変技術によって改変することができる。改変は、ポリペプチド主鎖、アミノ酸側鎖およびNまたはC末端を含む前記ポリペプチドの任意の位置に挿入することができる。1個のポリペプチドが、複数の種類の改変を含有していてもよく、1つの種類の改変をいくつか含有していてもよい。改変には、アセチル化、アミド化、アシル化、ホスホリル化、メチル化、脱メチル化、ADP−リボシル化、ジスルフィド結合形成、ユビキチン化、ガンマ−カルボキシル化、グリコシル化、ヒドロキシル化、ヨウ素化、酸化、ペグ化および硫酸化が含まれる。さらに、本発明によるポリペプチドには、標識、例えば、ビオチン、フルオレセインまたはフラビン、脂質または脂質誘導体、糖基を設けてもよい。本発明によるポリペプチドにはさらに、標的化部分を設けてもよい。
好ましい実施形態では、本発明によるポリペプチドは、N末端および/またはC末端が改変されている。したがって、本発明のポリペプチドは、好ましくはNおよび/またはC末端伸長基を含む。本発明のポリペプチドで使用することができるNおよびC末端伸長基は当業界ではよく知られている。N末端改変の好ましい例は、アセチル−、ヘキサノイル−、デカノイル−、ミリストイル−、NH−(CH−CH−O)11−CO−およびプロピオニル残基である。C末端改変の好ましい例は、アミド−、NH−(CH−CH−O)11−CO−アミド−および1個または2個のアミノ−ヘキサノイル基である。しかし、その他のNまたはC末端伸長基も当業者に公知の活性化合物を生じるであろう。一実施形態では、前記ポリペプチドは、N末端アセチル−、ヘキサノイル−、デカノイル−、ミリストイル−、NH−(CH−CH−O)11−CO−またはプロピオニル残基ならびにC末端アミド−、NH−(CH−CH−O)11−CO−アミド−および1個または2個のアミノ−ヘキサノイル基を含む。一実施形態では、N末端がアセチル化され、C末端がアミド化されている本発明によるポリペプチドが提供される。
したがって、本発明は、アミノ酸配列LKKLYKRLVKILKRWWRYLKRPVRまたは前記アミノ酸配列の変異体を含む単離または組換えポリペプチドを提供し、前記ポリペプチドは抗微生物、抗細菌、抗ウイルス、抗真菌、抗寄生虫および/または抗炎症活性を有し、
前記変異体配列は少なくとも14個のアミノ酸を有し、場合によって以下のアミノ酸置換の1個または複数、好ましくは10個まで:
− アミノ酸位置2のKのRによる置換、
− アミノ酸位置3のKのRによる置換、
− アミノ酸位置4のLのVによる置換、
− アミノ酸位置5のYのWによる置換、
− アミノ酸位置8のLのVによる置換、
− アミノ酸位置9のVのFまたはAによる置換、
− アミノ酸位置10のKのRによる置換、
− アミノ酸位置11のIのLによる置換、
− アミノ酸位置12のLのIまたはWによる置換、
− アミノ酸位置15のWのF、Y、LまたはIによる置換、
− アミノ酸位置16のWのF、Y、LまたはIによる置換、
− アミノ酸位置18のYのQによる置換、
− アミノ酸位置20のKのRによる置換、
− アミノ酸位置21のRのKによる置換、および/または
− 1個もしくは複数のアミノ酸の対応するD−アミノ酸による置換を有し、
前記アミノ酸配列または前記その変異体はNおよび/またはC末端伸長基を含み、好ましくはN末端アセチル−、ヘキサノイル−、デカノイル−、ミリストイル−、NH−(CH−CH−O)11−CO−またはプロピオニル残基ならびにC末端アミド−、NH−(CH−CH−O)11−CO−アミド−および1個または2個のアミノ−ヘキサノイル基を含む。当業者にとっては、その他のNまたはC末端伸長基も活性化合物を生じることは明らかである。ここで、アミノ酸の番号付けは以下の通りである:
101112131415161718192021222324。前記ポリペプチドは、表1で示したようなP145、P148もしくはP159のアミノ酸配列またはそれらの少なくとも14個のアミノ酸を含むことが好ましい。前記ポリペプチドはさらに好ましくは14〜24個のアミノ酸を有する。
好ましい実施形態では、本発明によるポリペプチドは疎水性部分を含む。陽イオン(ポリ)ペプチドへの疎水性基の付加は、微生物内毒素を中和し、微生物の膜と相互作用するそれらの能力を改善し、したがって、微生物、例えば、病原体を排除するそれらの能力を改善する。
本明細書で前述したように、本発明によるポリペプチドは、当業界で公知の化学的改変技術によって改変することができる。本発明によるポリペプチドの改変は、ポリペプチド合成の間または最後に導入することができる。例えば、固相合成技術を使用してポリペプチドを合成するとき、N末端アセチル化は、まだ樹脂に結合しているアミノ酸配列と酢酸との反応によって最後に実施することができる。別の例として、C末端アミド化は、例えば、固相ペプチド合成において特殊な樹脂、例えば、市販のTentagel SAM(ex Rapp、Tubingen、Germany)を使用して実施する。これらの樹脂は、切断中にアミド化した(ポリ)ペプチドを放出する化学的な取っ手を含む。これらおよびその他のポリペプチド改変法は当業者には公知である。
好ましい実施形態では、本発明によるポリペプチドは細胞透過性ペプチドを含む。このような細胞透過性ペプチドは、本発明の抗微生物ペプチドに結合したときにポリペプチドが細胞膜を効率よく移動するのを容易にするペプチド配列である。当業界で公知のいかなる細胞透過性ペプチドも本発明のポリペプチドで使用することができる。細胞透過性ペプチドの例には、これらに限定はしないが、ポリアルギニン、TAT、HIV−Tat、R9−TAT、Pep−1、Pep−7、ペネトラチン、トランスポータン、Antp、Rev、FHV被覆タンパク質、ブフォリンII、MAP、K−FGF、Ku70、SynBl、HN−1、TP10、pVEC、BGSCおよびBGTCが含まれる。
本発明のポリペプチドは、それ自体が天然において生じないポリペプチドであることが好ましい。すなわち、本発明のポリペプチドは、天然に生じないポリペプチドであることが好ましい。本明細書では「天然に生じない」とは、ポリペプチドがその形態では天然に見いだされない、好ましくは、ポリペプチドのアミノ酸配列が天然には見いだされないことを意味する。
本明細書で定義したようなアミノ酸配列LKKLYKRLVKILKRWWRYLKRPVRまたはその変異体を含む、好ましくはP145、P148もしくはP159のアミノ酸配列またはそれらの少なくとも14個のアミノ酸を含む6個までのポリペプチドを含む本発明のポリペプチドの多量体も提供される。前記多量体は、同じアミノ酸配列を有する6個までのポリペプチドモノマーまたは2個以上のポリペプチドモノマーが、異なるアミノ酸配列を有する6個までのポリペプチドモノマーを含んでいてもよい。好ましい実施形態では、本発明による多量体は、同じアミノ酸配列を有する本発明による6個までのポリペプチドを含む。
本発明によるポリペプチドの塩も提供される。このような塩には、これらに限定はしないが、酸付加塩および塩基付加塩が含まれる。本明細書では、ポリペプチドの「薬学的に許容される塩」とは、ポリペプチドの所望する抗微生物、抗細菌、抗真菌、抗ウイルス、抗寄生虫および/または抗炎症活性を保持し、ヒトまたは動物への投与に適した塩を意味する。ポリペプチドの塩の調製方法は当業界では公知であり、例えば、塩が不溶性である溶媒もしくは媒体中で、または後で真空内もしくは凍結乾燥によって除去される水などの溶媒中で、生成物の遊離酸または遊離塩基形態を、適切な酸または塩基の1当量または複数の当量と反応させることによって、あるいは既存の塩の陽イオンを適切なイオン交換樹脂上で別の陽イオンと交換することによって、ポリペプチドを薬学的に許容される酸または塩基と混合することを一般的に含む。薬学的に許容される酸および塩基の例には、ポリペプチドの遊離アミノ基とアンモニウム塩を形成するギ酸、酢酸、プロピオン酸、乳酸、グリコール酸、シュウ酸、ピルビン酸、コハク酸、マレイン酸、マロン酸、トリフルオロ酢酸、ケイ皮酸、硫酸、塩酸、臭化水素酸、硝酸、過塩素酸、リン酸およびチオシアン酸などの有機酸および無機酸ならびにポリペプチドの遊離カルボキシル基とカルボン酸塩を形成する塩基、例えば、エチルアミン、メチルアミン、ジメチルアミン、トリエチルアミン、イソプロピルアミン、ジイソプロピルアミンならびにその他のモノ、ジおよびトリアルキルアミンおよびアリルアミンが含まれる。
本発明によるポリペプチドは、様々な方法によって調製することができる。例えば、ポリペプチドは、一般的に使用される固相合成法、例えば、当業界でよく知られているアルファ−アミノ基のt−BOCまたはFMOC保護が関与する方法によって合成することができる。ここで、大きくなるアミノ酸鎖に次々とアミノ酸を付加する。このような方法は、例えば、Merrifield(1963)、J.Am.Chem.Soc.85:2149〜2156;およびAthertonら、「Solid Phase Peptide Synthesis」IRL Press、London、(1989)に記載されている。固相合成法は、ポリペプチドまたは比較的短い長さ、例えば、アミノ酸約70個までの長さのポリペプチドの大規模生産での合成に特に適している。
あるいは、本発明のポリペプチドは、ポリペプチドをコードするヌクレオチド配列が宿主細胞中で発現する当業界でよく知られている組換え技術を使用して調製することができる。したがって、本発明は、本発明によるポリペプチドを調製するための方法であって、
− 本発明によるポリペプチドをコードする核酸配列を含む核酸分子を用意すること;
− 宿主細胞を前記核酸分子で形質転換すること;
− 前記ポリペプチドの発現を可能にする条件下で前記宿主細胞を培養すること;
− 前記細胞から前記ポリペプチドを収集すること;
− 場合によって、例えば、Nおよび/またはC末端伸長基を付加することによって前記ポリペプチドのN末端またはC末端を改変することを含む方法を提供する。
本発明は、本発明によるポリペプチドをコードする核酸配列を含む核酸分子をさらに提供し、これをまた本明細書では、本発明による核酸分子と称する。本明細書では、本発明の核酸分子または核酸配列は、ヌクレオチド、好ましくはDNAおよび/またはRNAの鎖を含む。
本発明による核酸配列分子を含むベクターがさらに提供される。本明細書では「ベクター」という用語は、宿主細胞に異種核酸配列を導入することができる核酸分子、例えば、プラスミド、バクテリオファージまたは動物ウイルスを意味する。本発明によるベクターは、異種核酸配列によってコードされた本発明のポリペプチドの宿主細胞における発現または産生を可能にする。本発明に従って使用されるベクターは、例えば、動物ウイルスから得られ、その例には、これらに限定はしないが、ワクシニアウイルス(改変ワクシニアウイルスアンカラ、MVAなどの弱毒化誘導物を含む)、ニューカッスル病ウイルス(NDV)、アデノウイルスまたはレトロウイルスが含まれる。本発明によるベクターは好ましくは、選択された宿主細胞における本発明によるポリペプチドの転写開始に適したプロモーターを含む発現カセットを含む。真核宿主細胞における本発明によるポリペプチドの発現に適したプロモーターの例には、これらに限定はしないが、哺乳動物宿主用のベータ−アクチンプロモーター、イムノグロブリンプロモーター、5S RNAプロモーターまたはサイトメガロウイルス(CMV)、ラウス肉腫ウイルス(RSV)およびサルウイルス40(SV40)プロモーターなどのウイルス由来プロモーターが含まれる。
本発明は、本発明による核酸分子および/またはベクターを含む組換え宿主細胞をさらに提供する。宿主細胞は、本発明によるベクターなどの核酸分子によって形質転換した、または形質転換することができる細胞である。「形質転換」とは、外来核酸の受容細胞への導入を意味する。宿主細胞の形質転換によって、前記細胞による組換えタンパク質の一時的な発現を引き起こすことができ、組換えタンパク質は規定した期間のみ発現することを意味する。あるいは、受容細胞の形質転換は安定した発現を引き起こすことができ、核酸が細胞のゲノムに導入され、したがって次世代の細胞に受け継がれることを意味する。さらに、組換えタンパク質の誘導発現を実現することができる。誘導発現系には、本発明のポリペプチドをコードする核酸配列の発現を可能にする分子の存在または非存在が必要である。誘導発現系の例には、これらに限定はしないが、Tet−OnおよびTet−Off発現系、ホルモン誘導性遺伝子発現系、例えば、エクジソン誘導性遺伝子発現系、アラビノース誘導性遺伝子発現系および誘導性メタロチオネインプロモーターを含む、pMT/BiPベクター(Invitrogen)を使用したDrosophila誘導性発現系などが含まれる。本発明によるポリペプチドの調製方法で使用した宿主細胞は、例えば、グラム陽性原核細胞、グラム陰性原核細胞または真核細胞である。好ましくは、前記宿主細胞は、真核細胞、例えば、植物細胞、酵母細胞、哺乳動物細胞または昆虫細胞、最も好ましくは昆虫細胞または哺乳動物細胞である。適切な宿主細胞の例には、トウモロコシ細胞、コメ細胞、アオウキクサ細胞、タバコ細胞(BY−2またはNT−1細胞など)およびジャガイモ細胞などの植物細胞が含まれる。酵母細胞の例は、SaccharomycesおよびPichiaである。昆虫細胞の例は、Spodoptera frugiperda細胞、例えば、Tn5、SF−9およびSF−21細胞ならびにDrosophila細胞、例えば、Drosophila Schneider 2(S2)細胞である。本発明によるポリペプチドの発現に適した哺乳動物細胞の例には、これらに限定はしないが、アフリカミドリザル腎臓(ベロ)細胞、ベビーハムスター腎臓(BHK−21など)細胞、ヒト網膜細胞(例えば、PerC6細胞)、ヒト胚腎臓細胞(例えば、HEK293細胞)、メイディン・ダービーイヌ腎臓(MDCK)細胞、ニワトリ胚性線維芽細胞(CEF)、ニワトリ胚腎臓細胞(CEK細胞)、胚盤葉由来胚性幹細胞(例えば、EB14)、マウス胚性線維芽細胞(例えば、3T3細胞)、チャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞およびこれらの細胞種の誘導物が含まれる。
本発明による方法は好ましくは、本発明によるポリペプチドを収集、精製および/または単離するステップをさらに含む。得られた本発明によるポリペプチドは、場合によってさらなる精製、単離または処理ステップ、例えば、ゲル電気泳動またはクロマトグラフィー法を使用した精製の後で、好ましくはヒトの治療において使用する。
本発明によるポリペプチドは、治療および非治療適用の両方において有利に使用することができるいくつかの活性を示す。特に、本発明によるポリペプチドは、様々な微生物感染、例えば、細菌感染、真菌感染、ウイルス感染の抑制および寄生虫感染の抑制に有用である。したがって、本発明によるポリペプチドまたはその薬学的に許容される塩ならびに少なくとも1種の薬学的に許容される担体、希釈剤および/または賦形剤を含む医薬組成物が提供される。本発明による核酸分子またはベクターならびに少なくとも1種の薬学的に許容される担体、希釈剤および/または賦形剤を含む医薬組成物も提供される。
本発明は、医薬としての使用のための本発明によるポリペプチドをさらに提供する。医薬としての使用のための、本発明によるポリペプチドをコードする核酸配列を含む核酸分子がさらに提供される。前記医薬は、治療薬または予防薬であってもよい。
一実施形態では、本発明は、細菌、真菌、ウイルスおよび/または寄生虫感染症に罹患した、または罹患する危険性がある対象の治療のための方法であって、前記対象に治療有効量の本発明によるポリペプチド、本発明による医薬組成物または本発明による核酸分子を投与することを含む方法を提供する。微生物に感染した対象の治療または微生物感染の予防のための医薬の調製方法も提供される。好ましい実施形態では、前記微生物は、細菌、真菌、ウイルスまたは寄生虫である。微生物、細菌、真菌、ウイルスおよび/もしくは寄生虫感染または微生物、細菌、真菌、ウイルスおよび/もしくは寄生虫感染によって生じる状態の予防または治療において、本発明に従って使用するためのポリペプチドおよび/または核酸分子がさらに提供される。
本明細書では、「対象」は、ヒトまたは動物である。対象には、これらに限定はしないが、ヒト、ブタ、フェレット、アザラシ、ウサギ、ネコ、イヌ、ウシおよびウマなどの哺乳動物、ニワトリ、アヒル、ガチョウおよびシチメンチョウなどの鳥類が含まれる。本発明の好ましい実施形態では、対象は哺乳動物である。特に好ましい実施形態では、対象はヒトである。
本発明はまた、微生物、例えば、細菌、ウイルス、真菌または寄生虫の成長を阻害するための方法であって、前記微生物または寄生虫を本発明によるポリペプチドまたは医薬組成物と接触させることを含む方法を提供する。前記接触は、インビボまたはインビトロにおいて実施することができる。
本発明によるポリペプチドおよび医薬組成物は、様々な微生物感染症、例えば、様々なウイルス、細菌および真菌感染症の治療に有効である。例えば、ポリペプチドおよび医薬組成物は、グラム陰性菌およびグラム陽性菌の治療に有効である。本発明のポリペプチドおよび組成物で治療できるヒトまたは動物における感染を引き起こし得る病原菌の例には、これらに限定はしないが、Listeria、Escherichia、chlamydia、リケッチア細菌、mycobacteria、staphylococci、streptococci、pneumonococci、meningococci、Klebsiella、pseudomonas、Legionella、diphtheria、salmonella、桿菌、Vibrio cholerae、破傷風、Clostridium、Bacillus、YersiniaおよびLeptospira細菌が含まれる。
本発明のポリペプチドおよび組成物で治療できるヒトまたは動物における感染を引き起こし得る病原ウイルスの例には、これらに限定はしないが、A、BもしくはC型肝炎、ヘルペスウイルス(例えば、VZV、HSV−I、HAV−6、HSV−II、CMV、エプスタインバーウイルス)、アデノウイルス、インフルエンザウイルス、フラビウイルス、エコーウイルス、ライノウイルス、コクサッキーウイルス、コロナウイルス、呼吸器多核体ウイルス(RSV)、ロタウイルス、モルビリウイルス、風疹ウイルス、パルボウイルス、ワクシニアウイルス、HTLVウイルス、デングウイルス、パピローマウイルス、ポリオウイルス、狂犬病ウイルスおよびヒト免疫不全ウイルス(HIVウイルス;例えば、I型およびII型)が含まれる。
本発明のポリペプチドおよび組成物で治療できるヒトまたは動物における感染を引き起こし得る病原真菌の例には、これらに限定はしないが、Candida(例えば、albicans、krusei、glabrata、tropicalis)、Aspergillus(例えば、fumigatus、niger)、Cryptococcus neoformans、Histoplasma capsulatum、Mucorales属、Blastomyces dermatitidis、Paracoccidioides brasiliensisおよびCoccidioides immitisが含まれる。
本発明のポリペプチドおよび組成物で治療できるヒトまたは動物における感染を引き起こし得る病原寄生虫の例には、これらに限定はしないが、Entamoeba histolytica、Plasmodium(例えば、falciparum、vivax)、Entamoeba、Giardia、Balantidium coli、Acanthamoeba、Cryptosporidium種、Pneumocystis carinii、Babesia microti、Trypanosoma(例えば、brucei、cruzi)、Leishmania(例えば、donovani)およびToxoplasma gondiiが含まれる。
好ましい実施形態では、本発明のポリペプチドおよび医薬組成物は、メチシリン耐性Staphylococcus aureus(MRSA)および(非耐性)S.aureus、Staphylococcus epidermidis、グラム陰性菌Pseudomonas aeruginosaおよび真菌種Candida albicansおよびAspergillus nigerによって引き起こされる感染の治療に有効である。
ポリペプチドを含有する組成物は、予防的および/または治療的処置のために投与することができる。治療適用において、ポリペプチドまたは組成物は、既に疾患に罹患している対象、好ましくはヒトに、感染症の症状または感染およびその合併症から生じる状態を抑制するのに十分な量で投与する。予防適用において、ポリペプチドまたは組成物は、微生物または寄生虫感染症に罹患する危険性のある対象、例えば、ヒトまたは動物に、感染を予防する、または少なくとも感染の発生を阻害するのに十分な量で投与する。ポリペプチドは通常、本発明による医薬組成物中に、状態または疾患、特に微生物または寄生虫感染に関連した症状を治すのに十分な量である治療的量で存在する。本発明によるポリペプチドまたはそれらの少なくとも2つの組合せの投与の一般的用量は、ポリペプチドの大きさに応じて、体重1kg当たりポリペプチド0.01〜10mgの間である。
本発明のポリペプチドおよび医薬組成物は、多種多様な適用のために適している。例えば、これらは、皮膚感染、創傷感染および尿路感染症の治療または予防において、局所適用するために使用することができる。本明細書で以前に詳述したように、本発明のポリペプチドは、バイオフィルム形成を防止することができ、既存のバイオフィルムを分散させ、バイオフィルム形成部位およびその周囲の細菌、真菌またはその他の微生物を死滅させ、炎症誘発性微生物内毒素を中和することによって免疫応答を調節する。細菌バイオフィルムは、皮膚の創傷治癒を遅延させ、感染した皮膚創傷、皮膚感染または尿路感染症の治癒または治療における従来の抗生物質の局所的抗細菌効率を低下させることがある。したがって、本発明は、皮膚感染、創傷感染および/または尿路感染症の治療または予防において使用するための本発明によるポリペプチド、医薬組成物および/または核酸分子を提供する。創傷治癒に使用するための本発明によるポリペプチド、医薬組成物および/または核酸分子も提供される。皮膚感染、創傷感染、尿路感染症の治療もしくは予防および/または創傷治癒のための医薬組成物の製造における本発明によるポリペプチド、医薬組成物および/または核酸分子の使用がさらに提供される。本発明は、皮膚感染、創傷感染および/または尿路感染症に罹患した対象の治療のための方法であって、前記対象に治療有効量の本発明によるポリペプチド、本発明による医薬組成物または本発明による核酸分子を投与することを含む方法をさらに提供する。
本発明のポリペプチドは、微生物、例えば、細菌、ウイルス、真菌、寄生虫感染に感受性のある材料の保存料としてさらに有利に使用することができる。このような材料は、本発明のポリペプチドによって含浸またはコーティングまたはカバーすることができる。本明細書で以前に詳述したように、本発明のポリペプチドは血液、血漿および血清中で、ならびに血漿成分などの成分の存在下で、抗微生物活性を保持する。したがって、本発明のポリペプチドおよび医薬組成物は、全身適用ならびにインプラントおよび医療装置に関連した感染の治療および/または予防のために特に適している。本明細書では、「医療装置」という用語は、ヒトまたは動物の体内で使用することができるいかなる種類の装置も意味し、これらに限定はしないが、医療器具、医療用具、股関節および膝関節を含む人工関節などの人工器官、ならびに歯科補綴、乳房インプラント、ペースメーカー、心臓弁、ステント、カテーテル、耳管、スプリント、医療装置用のネジなどの埋め込み型装置ならびに創傷または組織包帯が含まれる。インプラントおよび医療装置は微生物感染、特にバイオフィルム感染に関与することが多く、実施例で示したように本発明のポリペプチドによってうまく抑制される。さらにインプラントおよび医療装置は一般的に、移植後に宿主体液の血漿成分によって迅速にカバーされる。本発明のポリペプチドは実施例で示したように血漿成分の存在下で抗微生物活性を発揮するため、インプラントおよび/または医療装置の微生物感染は、本発明によるポリペプチドによって効率よく治療および/または予防される。したがって、インプラントおよび/または医療装置の保存剤としての本発明のポリペプチドの使用が提供される。インプラントおよび/または医療装置の微生物感染、好ましくは細菌感染の予防および/または治療で使用するための本発明のポリペプチドも提供される。
本発明のポリペプチドは、制御放出担体および/または標的化送達担体に有利に組み込まれる。本明細書では、「制御放出」という用語は、時間に依存した方法で本発明のポリペプチドを放出することを意味する。一実施形態では、制御放出は低速放出を意味する。本明細書では、「標的化送達」という用語は、部位特異的な方法で本発明のポリペプチドを放出することを意味する。制御放出担体の使用は、本発明のポリペプチドの注射などによる頻繁な投与を回避することができるという利点を有する。標的化送達担体の使用は、本発明のポリペプチドを対象の体の目的の部位、例えば、炎症部位または感染部位に効率よく送達し、および/または保持させるという利点を有する。好ましくは、本発明のポリペプチドは、細菌、真菌、ウイルスおよび寄生虫を含む微生物が感染した部位を標的化する。制御放出および/または標的化送達担体は、当業界ではよく知られている。制御放出および/または標的化送達担体の非限定的な例は、ナノ粒子、マイクロ粒子、ナノカプセル、マイクロカプセル、リポソーム、小球体、ハイドロゲル、ポリマー、脂質複合体、血清アルブミン、抗体、シクロデキストリンおよびデキストランである。制御放出は、例えば、本発明のポリペプチドをこのような担体の中または表面上に組み込むことによって実現する。担体は、本発明のポリペプチドを捕捉し、適切な環境、例えば、水性、酸性もしくは塩基性環境または体液中でゆっくり分解または溶解し、それによりポリペプチドを放出する粒子を形成する材料を含む。標的化送達は、例えば、担体の表面上に標的化基を設けることによって実現する。標的化基を含むこのような担体の例は、抗体機能化担体、部位特異的リガンドを有する担体および正または負の表面電荷を有する担体である。制御放出および/または標的化送達に好ましい粒子は、場合によって標的化基を備えるナノ粒子、すなわち、直径約1から500nm、好ましくは直径約200nmまでの範囲の粒子およびリポソームである。したがって、本発明は本発明のポリペプチドを含む制御放出担体およびこのような制御放出担体を含む医薬組成物を提供する。本発明のポリペプチドを含む標的化送達担体およびこのような標的化送達担体を含む医薬組成物も提供される。前記担体は、好ましくは、ナノ粒子、マイクロ粒子、ナノカプセル、マイクロカプセル、リポソーム、小球体、ハイドロゲル、ポリマー、脂質複合体、血清アルブミン、抗体、シクロデキストリンおよびデキストランからなる群から選択される。
好ましい標的化送達および/または制御放出担体は、生分解性材料からなる。本明細書では「生分解性」とは、生理学的条件下で分解する分子を意味する。これには、加水分解によって分解可能な分子および酵素的分解を必要とする分子が含まれる。適切な生分解性物質には、これらに限定はしないが、PLA(ポリ乳酸)、PGA(ポリグリコール酸)、ポリカプロラクトン(PCA)、ポリエチレンオキシド(PEO)、ポリジオキサノン(PDS)、ポリカプロラクトン(PCL)、ポリプロピレンフマル酸、ラクチド、グリコリドおよびカプロラクトンなどのラクトン由来のポリマー、炭酸トリメチレンおよび炭酸テトラメチレンなどの炭酸塩、ジオキサノン、エチレングリコール、ポリエステルアミド(PEA)エチレンオキシド、エステルアミド、γ−ヒドロキシ吉草酸、β−ヒドロキシプロピオン酸、α−ヒドロキシ酸、ヒドロキシブテレート(buterate)、ヒドロキシアルカノエート、炭酸ポリイミド、ポリウレタン、ポリ酸無水物およびそれらの組合せ、ヒアルロン酸、キトサンおよびセルロースなどの多糖類ならびにゼラチンおよびコラーゲンなどのタンパク質などの生分解性ポリマーおよび天然の生分解性物質が含まれる。
好ましくはインプラントおよび/または医療装置のための、本発明のポリペプチドを含むコーティングがさらに提供される。一実施形態では、このようなコーティングは、本発明のポリペプチドの制御放出を提供する。医療装置のためのこのような制御放出コーティングは、好ましくは、本発明のポリペプチドの放出がコーティング物質の分解によって実現するように生分解性物質を含む。したがって、本発明のポリペプチドを含む制御放出コーティングも提供される。本発明のポリペプチドおよび生分解性物質を含むこのようなコーティングを含む医療装置がさらに提供される。本発明のポリペプチドおよび生分解性物質を含むこのようなコーティングを含むインプラントがさらに提供される。本発明による生分解性コーティングは、上記で定義したような生分解性物質を含む。特に、このような生分解性コーティングは、PLA(ポリ乳酸)、PGA(ポリグリコール酸)、ポリカプロラクトン(PCA)、ポリエチレンオキシド(PEO)、ポリジオキサノン(PDS)、ポリカプロラクトン(PCL)、ポリプロピレンフマル酸、ラクチド、グリコリドおよびカプロラクトンなどのラクトン由来のポリマー、炭酸トリメチレンおよび炭酸テトラメチレンなどの炭酸塩、ジオキサノン、エチレングリコール、ポリエステルアミド(PEA)エチレンオキシド、エステルアミド、γ−ヒドロキシ吉草酸、β−ヒドロキシプロピオン酸、α−ヒドロキシ酸、ヒドロキシブテレート(buterate)、ヒドロキシアルカノエート、炭酸ポリイミド、ポリウレタン、ポリ酸無水物およびそれらの組合せ、ヒアルロン酸、キトサンおよびセルロースなどの多糖類ならびにゼラチンおよびコラーゲンなどのタンパク質からなる群から選択される材料を含む。さらに、インプラントおよび/または医療装置の微生物感染、好ましくは細菌感染を予防および/または治療する方法であって、前記インプラントおよび/または医療装置に本発明のポリペプチドを含むコーティングを提供し、前記インプラントまたは医療装置を対象に移植することを含む方法が提供される。
ポリペプチドおよび医薬組成物はまた、リポテイコ酸、ペプチドグリカンおよびリポ多糖などの炎症誘発性微生物内毒素を中和し、それによって好中球、マクロファージ/単球およびリンパ球の流入ならびに感染した対象による炎症誘発性微生物化合物の放出を阻害、低下または防止するので、抗炎症剤として有用である。したがって、炎症誘発性化合物を放出することができる細胞を本発明によるポリペプチドと接触させることを含む、炎症誘発性化合物の放出を阻害する方法も提供される。前記接触は、インビボまたはインビトロにおいて実施することができる。抗炎症剤としての使用のための本発明によるポリペプチドがさらに提供される。
本発明によるポリペプチドは強力な抗微生物剤であるが、従来の抗感染薬などの公知の抗微生物剤、例えば、抗生物質、抗ウイルス薬および抗真菌薬またはその他の抗微生物ペプチド、ならびに抗体ならびに化学物質、例えば、増感剤、ナノ粒子と組み合わせることができる。このような組合せによって、抗微生物活性の増大または活性範囲の拡大を引き起こすことができる。本発明のポリペプチドは、細菌感染を治療するために、例えば、ペニシリン、セファロスポリン、マクロライド、フルオロキノロン、スルホンアミド、テトラサイクリンおよび/またはアミノグリコシドと組み合わせることができる。ウイルス感染を治療するために、ポリペプチドは、抗ウイルスヌクレオシド類似体、例えば、アシクロビル、ガンシクロビル、ジドブジン(AZT)もしくはジダノシンまたはオセルタミビル、ペラミビルもしくはザナミビルなどのノイラミニダーゼ阻害剤と組み合わせることができる。真菌感染を治療するために、本発明のポリペプチドおよび組成物は、ポリエン抗真菌薬、イミダゾール、トリアゾール、アリルアミン、エキノキャンディン、シクロピロクス、フルシトシンおよび/またはグリセオフルビンと組み合わせることができる。したがって、本発明は、本発明によるポリペプチドおよび追加の抗微生物剤、例えば、好ましくは、ペニシリン、セファロスポリン、カルバペネムおよびムピロシンからなる群から選択される抗生物質または抗微生物ペプチドを含む医薬組成物を提供する。
本発明による医薬組成物は、少なくとも1種の薬学的に許容される担体、希釈剤または賦形剤を含む。適切な担体の例には、例えば、キーホールリンペットヘモシアニン(KLH)、血清アルブミン(例えば、BSAまたはRSA)およびオボアルブミンが含まれる。好ましい実施形態では、前記適切な担体は溶液、例えば、生理食塩水である。錠剤、カプセルなどに組み込むことができる賦形剤の例は以下である:トラガカントゴム、アカシアゴム、コーンスターチまたはゼラチンなどの結合剤、結晶セルロースなどの賦形剤、コーンスターチ、アルファ化デンプン、アルギン酸などの崩壊剤、ステアリン酸マグネシウムなどの潤沢剤、スクロース、ラクトースまたはサッカリンなどの甘味剤、ペパーミント、ウィンターグリーンまたはチェリーのオイルなどの香味剤。投与単位形態がカプセルのとき、それは上記の種類の材料に加えて、脂肪油などの液体担体を含有していてもよい。様々なその他の材料はコーティングとして、またはそうでなければ投与単位の物理的形態を改変するために存在してもよい。例えば、錠剤は、シェラック、糖またはその両方でコーティングしてもよい。シロップまたはエリキシル剤は、活性化合物、甘味剤としてスクロース、保存剤としてメチルおよびプロピルパラベン、色素ならびにチェリーまたはオレンジフレーバーなどの香味料を含有してもよい。本発明による医薬組成物は、好ましくはヒトでの使用に適している。
本明細書で記載した医薬組成物は様々な異なる方法で投与することができる。例には、本発明によるポリペプチドを含み、薬学的に許容される担体を含有する医薬組成物を、経口、鼻腔内、直腸、局所、腹腔内、静脈内、筋肉内、皮下、真皮下、経皮、クモ膜下腔内および頭蓋内法によって投与することが含まれる。経口投与のために、活性成分は、カプセル、錠剤および散剤などの固形剤形、またはエリキシル剤、シロップおよび懸濁剤などの液体剤形で投与することができる。
注射用の滅菌組成物は、本発明のポリペプチドを、注射用媒体、例えば、水またはゴマ油、ココナッツ油、ピーナツ油、綿実油などのような天然に生じる植物油またはオレイン酸エチルなどのような合成脂肪媒体に溶解または懸濁することによって、従来の調剤実務に従って製剤化することができる。緩衝液、保存剤、抗酸化剤なども組み込むことができる。
局所投与用組成物は、また、従来の調剤実務に従って製剤化することができる。本明細書では「局所投与」とは、微生物または寄生虫感染によって生じる状態を部分的に治療するために、皮膚または粘膜などの体表面に適用することを意味する。局所投与に適した製剤の例には、これらに限定はしないが、クリーム、ジェル、軟膏、ローション、フォーム、懸濁液、スプレー、エアロゾル、粉末エアロゾルが含まれる。局所医薬は皮膚用であり得、皮膚に直接適用することを意味する。局所医薬はまた、例えば、呼吸器の粘膜上皮に適用するための吸入用であってもよく、または結膜に適用する点眼薬もしくは耳に入れる点耳薬など皮膚以外の組織の表面に適用してもよい。局所投与用に製剤化された前記医薬組成物は好ましくは、局所適用に適した少なくとも1種の医薬賦形剤、例えば、利尿剤(emulgent)、希釈剤、湿潤剤、保存剤およびpH調整剤および/または水を含む。
本発明によるポリペプチドはまた、診断での使用に特に適している。ポリペプチドは、例えば、血液、血漿、粘液、創傷浸出液および尿などの生理学的試料中に存在する微生物毒素、例えば、LPS、LTAおよびPGを含む細菌毒素を検出することによって、微生物感染を検出するために使用することができる。さらに、ポリペプチドは、このような試料中における微生物毒素の量を測定するために使用することができる。したがって、診断薬としての使用のための本発明によるポリペプチド核酸分子が提供される。血液、血漿、粘液、創傷浸出液および尿試料などの生理学的試料中における微生物毒素、好ましくは細菌または真菌毒素を検出するための本発明によるポリペプチドの使用がさらに提供される。前述したように、本発明によるポリペプチドは、ビオチン、フルオレセイン標識、近赤外線色素または放射性同位元素などの適切な部分に結合することができる。このような標識ポリペプチドは、微生物が感染した部位に移動するので、細菌感染などの微生物感染を検出するための方法で使用することができる。ポリペプチドに結合した使用される標識に適した検出器を使用して、感染部位を検出することが可能である。したがって、細菌感染などの微生物感染を検出するための方法も本発明によって提供する。この方法は通常、微生物に感染した、または感染している疑いのある対象への標識ポリペプチドの投与を含む。標識ポリペプチドは感染生物と相互作用することができるので、感染部位に蓄積する。生理学的試料中の微生物毒素を検出するために、この方法は、微生物に感染した、または感染している疑いのある対象の生理学的試料への標識ポリペプチドの投与を含む。ポリペプチドに結合した標識に感受性のある様々な検出器を使用して、感染部位または試料中におけるポリペプチドの蓄積を検出することが可能である。
本発明によるポリペプチドの別の有用な適用は、食品の保存である。したがって、食品保存剤としての本発明によるポリペプチドの使用も提供される。一般的に、病原微生物または腐敗微生物は、食品を60から100℃までの温度にさらして食品を熱処理することによって破壊される。このような処置は、所望しない官能効果など食品に対して所望しない効果をもたらすことがある。食品中における保存剤としての本発明によるポリペプチドの使用は、食品の貯蔵寿命の延長および/または安全性の増強をもたらすことができる。
食品における病原微生物は、対象の感染または中毒を引き起こすことがあり、Campylobacter jejuni、Salmonella typhi、Salmonella paratyphiおよびtyphiではないSalmonella種、Staphylococcus aureus、Escherichia coli、Listeria monocytogenes、ShigellaおよびClostridium Botulinumなどの細菌、ロタウイルスおよびノーウォークウイルスなどのウイルス、Taenia solium、Taenia saginataおよびTrichinella spiralisなどの寄生虫およびカビが含まれる。食品腐敗とは、食品の見かけ、堅さ、風味および/または匂いの変化を意味し、Lactobacillus、Leuconostoc、Pseudomonas、Micrococcus、Flavobacterium、Serratia、EnterobacterおよびStreptococcusなどの細菌、Aspergillus、FusariumおよびCladosporiumおよび酵母などの真菌によって引き起こされることがある。
本発明は、以下の非限定的実施例においてより詳細に説明される。
PBS中においてCancidas5μΜまたは指示したペプチド0.8〜6.4μΜの存在下で培養したA.nigerの成長曲線を示した図である。値は、0hでの光学密度に対する600nmでの光学密度として表す。PBS中において16時間インキュベートした後の真菌の成長の光学顕微鏡写真。3連の代表的な光学顕微鏡写真。 PBS、Cancidas、OP−145または指示したペプチドで16時間インキュベートした後の25%血漿中におけるA.nigerの成長の光学顕微鏡写真。3連の代表的な光学顕微鏡写真。 様々な濃度(μΜ)のS.aureus JAR060131によるバイオフィルム形成の阻害。結果は、3回の独立した実験の未処理試料(0)に対するバイオフィルム塊平均パーセント±標準偏差として表す。(A)コーティングしていないウェルにおけるバイオフィルム形成。(B)血漿コーティングウェルにおけるバイオフィルム形成。
<材料と方法>
<抗微生物ペプチドの合成>
合成ペプチドは、予め添加したTentagel樹脂、インサイツ活性化のためのPyBop/NMMおよびFmoc除去のためのピペリジン20%NMPを使用した通常のFmoc化学法によって調製した[Hiemstra HSら、Proc Natl Acad Sci USA、94、10313〜10318(1997)]。カップリングは6倍のアシル化種で60分間実施した。最後のFmoc除去後、C(トリエチルシラン)またはW(エタンチオール)がペプチド配列中に存在したとき、追加の捕捉剤を含有するTFA/HO 19/1(v/v)でペプチドを切断した。ペプチドは、エーテル/ペンタン1/1(v/v)沈殿および遠心による生成物の単離によって単離した。約40℃で空気乾燥した後、ペプチドを酢酸/水 1/10(v/v)に溶解し、凍結乾燥した。ペプチドの純度はUPLC−MS(Acquity、Waters)を使用して、完全性はMaldi−Tof質量分析(Microflex、Bruker)を使用して検査し、予測した分子量を示した。
<略語>
Fmoc:9H−フルオレニルメチルオキシカルボニル
NMM:N−メチルモルホリン
PyBOP:ベンゾトリアゾール−1−イル−オキシ−トリス−ピロリジノ−ホスホニウムヘキサフルオロホスフェート
TFA:トリフルオロ酢酸
<細菌株>
メチシリン耐性Staphylococcus aureus(MRSA)、LUH14616の臨床単離物は、dr.S.Croes、Maastricht University Medical Center、Maastricht、Netherlandsから恵与された(Croes S BMC Microbiol.2009;9:229.doi:10.1186/1471−2180−9−229を参照)。S.aureus JARは、Campocciaら(Int J Artif Organs.2008 Sep;31(9):841〜7)に記載されている。Staphylococcus epidermidis RP62aは、Infect.Immun.2008;75:1129〜1136に記載されている。Pseudomonas aeruginosa PAO1は、Nucl.Acids Res 2011;39、Suppl.1:D596〜D60に記載されている。細菌は使用するまで−80℃で保存した。中対数期細菌の接種物は、血液寒天プレートから単離した細菌コロニーをトリプチックソイブロス(TSB)培地(Becton Dickinson、Le Pont de Clax、France)中で2.5時間インキュベートすることによって調製し、次に必要な濃度まで希釈した。静止期のS.aureus JAR060131は、18〜20時間培養から得られた。
<抗細菌活性の測定>
ペプチドは、プールしたヒト血漿(Sanquin、Amsterdam、the Netherlands)を最終濃度50%で添加していない、または添加したPBS中におけるS.aureus JAR060131、メチシリン耐性S.aureus(MRSA)LUH14616、Staphylococcus epidermidis RP62aおよびPseudomonas aeruginosa PAO1の中対数期培養物1×10CFU/mlとインキュベートした。抗微生物活性は、99.9%致死濃度(LC99.9)、すなわち、37℃、振盪条件下で2時間インキュベートした後で細菌の≧99.9%を死滅させた最低ペプチド濃度として表す。
静止期細菌に対するペプチドの抗微生物活性を評価するために、18〜20時間の培養物から得られた静止期S.aureus JAR060131の1×10CFU/mlとペプチドを前述の条件下でインキュベートした。
<抗真菌活性の測定>
ペプチドは、プールしたヒト血漿を最終濃度50%で添加せず、または添加して、Candida albicans Y−O1の中対数期培養物1×10細胞/mlとインキュベートした。抗微生物活性は、99%致死濃度(LC99)、すなわち、37℃、振盪条件下で2時間インキュベートした後で細菌の≧99%を死滅させた最低ペプチド濃度として表す。
ペプチドの真菌成長に対する効果は、Aspergillus nigerを使用して評価した。ペプチドは、プールしたヒト血漿を最終濃度25%で添加していない、または添加したPBS中においてA.niger PagsA−lux 7.5×10胞子/mlとインキュベートした。陽性対照として、胞子を抗真菌カスポファンギン(Cancidas)で処理した。吸光度は、経時的に、および16時間後に測定し、真菌の成長は光学顕微鏡法を使用して視覚化した。
<抗バイオフィルム活性の測定>
ペプチドは、Antimicrob Agents Chemother 2012;56:2696〜2704に記載されたように、96ウェルポリプロピレンプレートにおいてバイオフィルム調整したBM2中でS.aureus JAR060131 1×10CFU/mlとインキュベートした。37℃で24時間インキュベートした後、PBSで4回洗浄することによってプランクトン細菌を除去し、バイオフィルムをクリスタルバイオレットで染色した。エタノールで可溶化した後、590nmでの光学密度をバイオフィルム塊の測定値として測定した。抗バイオフィルム活性は、50%阻害濃度(IC50)、すなわち、バイオフィルム塊の≧50%低下を引き起こした最低ペプチド濃度として表す。
血漿存在下でのペプチドの抗バイオフィルム活性を評価するために、96ウェルポリプロピレンプレートを血漿20%と4℃で一晩インキュベートし血漿でコーティングした。ウェルは、滅菌水で1回洗浄し、前述のようにS.aureusおよびペプチドを接種した。
<免疫調節活性:LPSおよびLTA中和>
ペプチドは、LPS(E.coli O54)500ng/mlまたはLTA(S.aureus、内毒素を含まない)2mg/mlまたはUV死滅S.aureus JAR060131 1×10CFU/mlと37℃で30分間予めインキュベートした。希釈したヒト全血をペプチド−LPS/LTA/S.aureus混合物で37℃、20時間刺激した。上清中のIL−12p40およびIL−8レベルを、ELISAを使用して測定した。LPSおよびLTA中和活性は、50%または90%阻害濃度(IC50およびIC90)、すなわち、LPS/LTA/S.aureus誘導IL−12p40またはIL−8産生において≧50または≧90%低下を引き起こした最低ペプチド濃度として表す。
<結果>
<OP−145由来の25個のペプチドの同定>
抗微生物性であり、OP−145と比較して血漿成分に対する感受性が低い新たなペプチドをコンピュータ予測に基づいて同定した。
OP−145は、両親媒性らせん構造を取ると予測される。このような構造では、ペプチドは、荷電基をらせんの片側に含有し、疎水基を反対側に含有するα−へリックスに折りたたまれる。アミノ酸置換を有するペプチドを適用した以前の研究から、荷電基をらせんの疎水性側に達するように導入するか、または疎水基をらせんが帯電されている側に達するように導入すると、抗細菌活性が減少した化合物が生じることがわかっている。
したがって、新たに設計したペプチドは両親媒性らせんに折りたたまれると予測するべきであると決定した。OP−145の配列に基づいて、アミノ酸置換のために以下のモチーフを設計した。OP−145とは大きく異なり、OP−145に対する構造類似点が最小限で、抗微生物活性に影響を与える血漿成分への結合が最小限になる機会を最大にするペプチドを生じる置換に焦点を当てた。
コンピュータ予測によって、以下のモチーフが両親媒性らせんを有するペプチドを生じることが明らかになった。
以下の25個のペプチドは、このモチーフに基づいて選択した(J=アセチル、B=アミド)。
表1.ペプチドP139〜163の配列。J=アセチル、B=アミド

これらのペプチドの抗細菌活性を、血漿の非存在下および存在下で試験した(表2)。
得られた結果に基づいて、P145、P148およびP159をOP−145と比較して著しく改善されたペプチドとして選択した。
表2.OP−145から得られたペプチドの抗微生物活性。1抗微生物活性は、IC99.9(μΜ)、すなわち、2時間以内に細菌接種物(約1×10CFU/ml s.aureus JARである)の99.9%を死滅させた最低ペプチド濃度として表す。
<様々な細菌に対するP145、P148およびP159の抗微生物活性>
PBS中において、P145、P148およびP159は中対数期培養物中の全細菌種に対してOP−145と類似の抗微生物活性を有した(表3)。50%血漿存在下で、P145、P148およびP159は、S.aureus JAR060131(11〜16倍)、MRSA LUH14616(21〜26倍)、S.epidermidis RP62a(43倍)およびP.aeruginosa PAO1(>11〜21倍)に対してOP−145よりも高い殺菌活性を示した。
表3.PBS及び50%血漿中における中対数期培養物中でのOP−145、P145、P148およびP159の抗微生物活性。結果は、LC99.9、すなわち、細菌の≧99.9%死滅をもたらした最低ペプチド濃度(μΜ)として表す。結果は、少なくとも2回の独立した実験の中央値である。
OP−145、P145、P148およびP159は、静止期S.aureus JAR060131(表4)に対して対数期細菌と類似の抗微生物活性を示した。したがって、50%血漿存在下で、P145、P148およびP159は、S.aureus JAR060131に対してOP−145よりも高い殺菌活性を示した。
表4.PBS及び50%血漿中におけるs.aureus JAR060131の正式懸濁液に対するOP−145、P145、P148およびP159の高微生物活性。結果は、3回の独立した実験の平均値である。
<P148の長さの変異体の抗微生物活性>
P148のCおよびN末端の4個のアミノ酸が欠失しても、S.aureus JAR060131に対する抗微生物活性に影響はない(表5)。CおよびN末端の5個のアミノ酸が欠失すると、P148よりも抗微生物活性が低下するが、活性はOP−145よりもまだ5倍高い。
表5.PBS及び50%血漿中におけるP148の長さの変異体の高微生物活性。結果は、LC99.9、すなわち、s.aureusの以上99.9%死滅をもたらした最低ペプチド濃度(μΜ)として表す。結果は、2回の独立した実験の平均値である。J=アセチル、B=アミド
<複数のアラニン置換を有するP145、P148およびP159の抗微生物活性>
P145、P148およびP159の1個のアミノ酸ならびにP148の2個のアミノ酸をアラニンに置換しても、S.aureus JAR060131に対する抗微生物活性に影響はない(表6〜9)。
表6.様々な位置でアラニン置換したP145のPBS及び50%血漿中における抗微生物活性。2回の独立した実験の結果である。J=アセチル、B=アミド
表7.様々な位置でアラニン置換したP148のPBS及び50%値漿中における抗微生物活性。2回の独立した実験の結果である。J=アセチル、B=アミド
表8.様々な位置でアラニン置換したP159のPBS及び50%血漿中における抗微生物活性。2回の独立した実験の結果である。J=アセチル、B=アミド
表9.複数のアラニン置換を有するP148のPBSおよび50%値漿中における抗微生物活性。結果は、2回の独立した実験の平均値である。J=アセチル、B=アミド
<正に帯電したアミノ酸置換を有するP148変異体の抗微生物活性>
リシンまたはアルギニンを正に帯電したアミノ酸で置換したP148変異体は、PBS中および50%血漿存在下の両方でS.aureusに対して抗微生物活性を保持する(表10)。
表10.正に帯電したアミノ酸置換を有するP148のPBS及び50%血漿中における高微生物活性。J=アセチル、O=オルニチン;X=ジアミノ酪酸(DABA);U=ジアミノプロピオン酸(DAPA)、B=アミド
<P145、P148およびP159の抗真菌活性>
OP−145は、PBS中において51.2μΜでC.albicans Y−O1に対して抗真菌活性を示さなかった(表11)。P145、P148およびP159は、12.8μΜ(P159の場合)から38.4μΜ(P148の場合)の範囲の濃度でC.albicansの99%を死滅させた。50%血漿中では、抗真菌活性は、P145、P148およびP159では204.8μΜであった。この濃度でOP−145では抗真菌活性は認められなかった。
表11.PBS及び50%血漿中におけるOP−145、P145、P148およびP159の更新金活性。結果は、2回の独立した実験の平均値である。
OP−145は、3.2μΜの濃度でA.nigerの成長を>99.9%阻害した(図1)。P145は、OP−145と類似の抗真菌活性を示したが、P148の抗真菌活性は4倍高く、0.8μΜで既に真菌成長を阻害した。P159の抗真菌活性はOP−145と比較して2倍低かった。血漿は光学密度値に影響を及ぼしたので、血漿存在下でのペプチドの抗真菌活性は光学顕微鏡写真のみに基づいて評価した。25%血漿存在下では、真菌成長はOP−145 204.8μΜによって阻害された(図2)。P145、P148およびP159は、102.4μΜで成長を阻害した。
<P145、P148およびP159の抗バイオフィルム活性>
OP−145は、3.2μΜでバイオフィルム形成の≧50%阻害を示した(図3A)。P145のIC50値は6.4μΜであり、P148およびP159では12.8μΜであった。最大バイオフィルム阻害は、約75%であった。注目すべきことに、バイオフィルム調整BM2培地では、これらのペプチドは51.2μΜまで抗微生物活性を示さなかった。血漿でコーティングしたウェルでは、OP−145およびP159 3.2μΜはバイオフィルム形成を50%阻害したが、P145およびP148がバイオフィルム形成を50%阻害するには2倍高い濃度が必要であった(図3B)。血漿存在下での最大バイオフィルム阻害は、61%(P148の場合)から82%(P159の場合)に亘った。
<免疫調節活性:P145、P148およびP159によるLPSおよびLTAの中和>
OP−145のIC50は0.15nM、IC90は1.25nMであった。P148は、0.03nMで既にLPS誘導性IL−12p40産生を>50%阻害し、P159は0.05nMで阻害した。LPS誘導性IL−12p40の90パーセント阻害は、P148およびP159では0.25nMならびにP145では0.75nMで達成された(表11)。ペプチドがLTAを中和する能力は、血液細胞によるLTA誘導性IL−8産生の阻害を測定することによって評価した。最終濃度0.781μΜで、OP−145はLTA 5μg/mlによって誘導されるIL−8産生の>50%を阻害した(表11)。P145、P148およびP159は4倍高いLTA中和能力を有した。ペプチドはまた、S.aureus JAR060131のUV死滅細菌で予めインキュベートした。OP−145 0.195μΜとインキュベートすると、S.aureus JARによって誘導されるIL−8産生の>50%低下が引き起こされた(表12)。P159はOP−145と類似の中和活性を有したが、P145およびP148ではS.aureus誘導性IL−8産生を>50%阻害するのに8倍高い濃度が必要であった(表12)。
表12.OP−145、P145、P148およびP159のLPS、LTAおよびs.aureus中和活性。LPSを中和するために、2人のドナーの血液を使用して実験を実施した。LTAおよびS.aureusを中和するために、1人のドナーの血液を使用して実験を実施した。

Claims (14)

  1. アミノ酸配列LKKLYKRLVKILKRWWRYLKRPVRを含む、または前記アミノ酸配列の変異体を含む単離または組換えのポリペプチドであって、
    前記ポリペプチドが、抗微生物、抗細菌、抗ウイルス、抗真菌および/または抗寄生虫活性を有し、インビトロの50%血漿存在下において、少なくとも1種の微生物種に対し、同じ条件下で測定した場合のOP−145の活性より、少なくとも1.3倍高い抗微生物、抗細菌、抗ウイルス、抗真菌および/または抗寄生虫活性を有し、
    前記変異体の配列において、少なくとも14個のアミノ酸を含み、
    場合によって、
    − 以下のアミノ酸置換のうち、10個まで:
    ・L、V、F、A、I、W、YまたはQの群から選択される1個または複数のアミノ酸の前記群から選択される別のアミノ酸による置換、
    ・Rおよび/またはKのAまたは正に帯電したアミノ酸による置換、
    − アミノ酸に対応するD−アミノ酸による1個もしくは複数の置換、
    − アミノ酸に対応する非天然アミノ酸による1個もしくは複数の置換、および/または
    − 前記アミノ酸配列の少なくとも14個の連続するアミノ酸のレトロインベルソ配列
    を含み、
    前記変異体の配列は、上記で定義したようなアミノ酸置換の1個または複数を場合によって有する少なくともアミノ酸配列KRLVKILKRWWRYLを含む、ポリペプチド。
  2. N末端および/またはC末端が場合によって改変されており、好ましくはN末端アセチル−、ヘキサノイル−、デカノイル−、ミリストイル−、NH−(CH2−CH2−O)11−CO−またはプロピオニル残基を含み、および/あるいはC末端アミド−、NH−(CH2−CH2−O)11−CO−アミド−または1個もしくは2個のアミノ−ヘキサノイル基を含む、請求項1に記載のポリペプチド。
  3. 請求項1または2に記載のポリペプチドをコードする核酸配列を含む核酸分子。
  4. 請求項3に記載の核酸分子を含むベクター。
  5. 請求項3に記載の核酸分子および/または請求項4に記載のベクターを含む組換え宿主細胞。
  6. 請求項1もしくは2に記載のポリペプチドもしくはその薬学的に許容される塩、請求項3に記載の核酸分子、および/または請求項4に記載のベクターならびに少なくとも1種の薬学的に許容される担体、希釈剤および/または賦形剤を含む医薬組成物。
  7. 好ましくはペニシリン、セファロスポリン、ムピロシンおよびカルバペネムからなる群から選択される追加の抗微生物剤をさらに含む、請求項6に記載の医薬組成物。
  8. 前記ポリペプチドを含み、制御放出および/または標的化送達を行う担体を含み、
    前記担体が好ましくは、ナノ粒子、マイクロ粒子、ナノカプセル、マイクロカプセル、リポソーム、小球体、ハイドロゲル、ポリマー、脂質複合体、血清アルブミン、抗体、シクロデキストリンおよびデキストランからなる群から選択される、請求項6または7に記載の医薬組成物。
  9. 請求項1または2に記載のポリペプチドを含む医療装置のためのコーティング。
  10. 治療薬、予防薬または診断薬としての使用のための、請求項1もしくは2に記載のポリペプチドおよび/または請求項3に記載の核酸分子。
  11. 微生物、細菌、真菌、ウイルスおよび/もしくは寄生虫の感染症の治療ならびに/または細菌、真菌、ウイルスおよび/もしくは寄生虫の感染から生じる状態の治療における請求項10に記載の使用のためのポリペプチドおよび/または核酸分子。
  12. バイオフィルム関連の感染の治療および/または予防における請求項10または11に記載の使用のためのポリペプチドおよび/または核酸分子。
  13. 細菌、真菌、ウイルスおよび/または寄生虫の感染症に罹患した対象の治療のため方法であって、前記対象に治療有効量の、請求項1もしくは2に記載のポリペプチド、請求項3に記載の核酸分子、または請求項6ないし請求項8のいずれか一項に記載の医薬組成物を投与することを含む方法。
  14. 請求項1または2に記載のポリペプチドを調製するための方法であって、
    − 請求項1または2に記載のポリペプチドをコードする核酸配列を含む核酸分子を用意すること;
    − 宿主細胞を前記核酸分子で形質転換すること;
    − 前記ポリペプチドの発現を可能にする条件下で前記宿主細胞を培養すること;
    − 前記細胞から前記ポリペプチドを収集すること;
    − 場合によって、前記ポリペプチドのN末端またはC末端を改変すること
    を含む方法。
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