JP2017527553A - 慢性腎疾患の治療のための医薬および装置 - Google Patents

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Abstract

本発明は、好ましくは血漿交換または血漿中のBSPに対する抗体の投与による、慢性腎疾患(CKD)を有する患者の血漿からの循環BSP(骨シアロタンパク質)の除去に基づく新規治療概念を提供する。本発明は更に、血漿交換用のBSP吸収物質、および医薬組成物、すなわち、ヒトにおいて生体適合性である直接投与用の抗BSP抗体の形態の医薬組成物を提供する。この治療の有益な効果は、CKD患者の死亡率と循環遊離BSPレベルとが対応することが観察されたことにより証明されている。

Description

本発明は、慢性腎疾患を治療するための医薬、装置および方法に関する。
慢性腎疾患(CKD)は慢性腎臓病(CRD)としても公知であり、欧州および北米における集団の約10%を冒す。CKDは、数カ月または数年の期間にわたる腎機能の進行性喪失により特徴づけられる。KDIGO(Kidney Disease Improving Global Outcomes)の声明は、3カ月以上持続する60mL/分/1.73m2未満への糸球体濾過率(GFR)の低下または腎損傷のいずれかとしてCKDを定義している(KDIGO Clinical Practice Guideline for the Diagnosis,Evaluation,Prevention,and Treatment of Chronic Kidney Disease−Mineral and Bone Disorder(CKD−MBD,Kidney Int 76;Suppl.113,2009)を参照されたい)。血管炎のようなCKDを引き起こす特定の根本原因が存在する場合を除き、CDKの悪化を遅らせることが明白に示されている具体的な治療法は存在しない。したがって、持続的な腎不全は、腎移植または透析の一形態でありうる腎代替療法を要する。CKDが進行し、GFRが低下するにつれて、ミネラル代謝障害が増強し、高リン酸血症が、25−ヒドロキシビタミンDの腎性1a−ヒドロキシル化の低下およびカルシトリオールの低循環レベルと共に生じ、今度はこれが腸カルシウム吸収の低下を引き起こす。カルシウムおよびホスファートホメオスタシスの障害は、付随的な骨代謝異常および代謝性骨疾患と共に、種々の度合の低カルシウム血症および続発性副甲状腺機能亢進症を引き起こす。ミネラルおよび骨障害(MBD)はCKDの一般的症状である。CKDの他の症状には、血圧上昇、鉄欠乏性貧血、代謝性アシドーシス、高窒素血症および尿毒症、交感神経緊張の活性化、炎症ならびに酸化ストレスが含まれる。したがって、CDKは高い罹患率および死亡率をもたらす。CKD患者は、特に、加速したアテローム性動脈硬化症および組織石灰化に罹患する。透析を受けている又は末期腎疾患(ESRD)を有するCKD患者は腎不全よりも心血管合併症で死亡する可能性が高い(Kettler Mら,Nephrology 2009,14:389−394)。
動脈および血管の石灰化の進行はミネラル代謝の調節不全ならびに血清カルシウムおよびカルシウム−リン産物のレベルの変化に関連している。更に、これらのミネラルの細胞外レベルの上昇は血管平滑筋細胞および心筋細胞の生存および表現型に影響を及ぼす。石灰化は、大部分はカルシウムヒドロキシルアパタイト沈着物としてのものであり、血管、心筋および心臓弁において生じうる。動脈血管壁では、石灰化は内膜または中膜において生じる。中膜石灰化(メンケベルグ中膜石灰化硬化症とも称される)は、年齢、糖尿病およびCKDに古くから関連づけられている形態である。
従来の治療アプローチは、通常、生化学的パラメータを、より低い死亡率に関連した範囲へと導くことに向けられたものである。それらは、(a)適切な透析液カルシウム濃度の使用、(b)ホスファート結合物質の使用、(c)カルシトリオールもしくはビタミンD類似体の投与、(d)カルシウム模倣物質の使用、(d)食事推奨(食事ホスファート摂取を低減し、ホスファート結合物質およびカルシウムサプリメントを投与する)、および/または(e)天然ビタミンDサプリメントの摂取を含む。WO 2011/000086 A1(University of Alberta)は、血液透析により患者における血清ホスファートレベルおよびカルシウム産物を低減するための方法および装置を開示している。なぜなら、観察データは、より高い用量のカルシウム系ホスファート結合物質が血管石灰化に寄与しうることを示唆しているからである。一般に、経口カルシウム負荷を最小にする一方で血清ホスファートを制御することに相当な関心が持たれている。一方、ほとんどのホスファートは細胞内に存在し、したがって血液透析に利用できない。WO 2011/130528 A(Fresenius Medical Care Holdings Inc.,US)は、カルシウムトラップを含む体外血液処理系を開示しており、この場合、血液凝固を妨げる濃度まで血中カルシウム濃度を低減し、それによりカルシウム枯渇血液が得られるように、固定化種が適合化されている。しかし、血管および組織の石灰化の病因を妨げるのに利用可能な具体的な薬物または介入方法は存在しない。また、CKD、ESRDおよび腎代替療法に伴う心血管リスクに対する、より多数の薬物および介入方法が必要とされている。
国際公開第2011/000086号 国際公開第2011/130528号
CKD−MBD,Kidney Int 76;Suppl.113,2009 Kettler Mら,Nephrology 2009,14:389−394
発明の概括
本発明の目的は、血液、血漿または血清中のヒト骨シアロタンパク質(BSP)を認識する受容体分子の有効量を含む、細胞外組織および血管石灰化、アテローム性動脈硬化症、動脈硬化症および動脈石灰化、ならびにCKD、ESRDおよび腎代替療法に伴う心血管リスクを治療するための医薬により達成される。該医薬はヒトモノクローナル抗体またはヒト化モノクローナル抗体またはラットモノクローナル抗体でありうる。該医薬は、好ましくは、配列番号1、2、3、4、5および6のいずれかに開示されているタンパク質配列の機能的部分の1以上を含む抗体でありうる。これに関する機能的または必須部分は、血漿中のヒトBSPの検出および結合に関与する分子の部分を意味する。したがって、リンカー部分、タンパク質の成熟中に切断されるリーダー配列、または抗体の互換性部分は含まれない。したがって、受容体分子または抗体の必須部分は、配列番号1、2、3、4、5および6の配列のいずれかに含有される相補性決定領域(CDR)の1以上に関するものである。なぜなら、それらは血漿または血清中のヒトBSPの認識および結合に要求されるからである。保存的タンパク質置換および挿入は当業者に公知である。
本発明は更に、細胞外組織および血管石灰化を治療するための医薬を含み、ここで、配列番号1、2、3、4、5および6のいずれかのタンパク質配列を有する抗体により結合され血漿中で接近可能である、BSPの抗原決定基またはエピトープを、該受容体分子が認識する。組織および血管石灰化なる語は、CKD、ESRDおよび腎代替療法に伴う心血管リスクを含み、動脈硬化およびアテローム性動脈硬化症なる語をも含む。CKDは冠動脈心疾患のリスクの増大に一般に関連しているが、CKDを有する個体における冠動脈アテローム性動脈硬化症の組織病理学的特徴に関する知見は不十分であり、動脈硬化およびアテローム性動脈硬化症なる語は、異なる病因に本質的に関連したものであるが、互換的に用いられることが多い。しかし、動脈石灰化による進行したアテローム性動脈硬化病変の頻度はGTRの付随的減少と共に増加する。一方、総コレステロール、カルシウム−リン産物、糖尿病、高血圧、血清クレアチニンと心血管リスクとの間にも強い関連性が認められる。
本発明のもう1つの実施形態は更に、ビーズ、アガロース、アフェレーシスに使用される物質、血漿交換に使用される物質、マイクロタイタープレート、容器壁から選択されるいずれかの固相物質に結合している又は含有されている、記載されている受容体分子または抗体に関する。診断系またはキット、好ましくは、腎代替療法、透析、CKD、ESRD、組織および血管石灰化、アテローム性動脈硬化症、動脈硬化症、動脈石灰化のコンパニオン診断のためのキット内にいずれかの受容体分子または抗体が含まれうる。該コンパニオン診断はまた、特に、CKDまたはESRDを有する個体における動脈硬化病変のリスクの評価、および心血管リスク全般の評価に関するものでありうる。
本発明のもう1つの態様は、患者から血液を採取するための手段、血液細胞および血漿を分離するための手段、可溶性BSP用のトラップを介して血漿を輸送するための手段、ここで、該BSPトラップは、固定化種を有する基質を含み、該種は、血管および組織石灰化を妨げる濃度まで血中の可溶性BSP濃度を低下させてBSP枯渇血漿を得るのに適合している、ならびに処理された血漿および血液細胞を患者に戻すための手段を含む体外血液処理系に関する。好ましい実施形態においては、体外血液処理系は更に、血液および/または血漿を、カルシウムトラップを介して輸送するための手段、ここで、該カルシウムトラップは、固定化種を有する基質を含み、該種は、体外血液処理系におけるカルシウムおよびBSPの沈殿物の形成を妨げる濃度まで血中のカルシウム濃度を低下させてカルシウム枯渇血液を得るのに適合している、骨シアロタンパク質用のトラップをも含み得る体外血漿処理装置によりカルシウムトラップの下流のカルシウム枯渇血液または血漿を処理するための手段、および体外血液処理装置の下流の処理されたカルシウム枯渇血液中にカルシウムを注入して、処理されたカルシウム枯渇血液にカルシウムを添加するための手段を含みうる。したがって、本明細書に開示されているもう1つの態様は、可溶性BSP用のトラップの使用を含む血漿交換のための方法に関する。
発明の詳細な説明
本発明は、好ましくは血漿交換または血漿中のBSPに対する抗体の投与による、慢性腎疾患(CKD)を有する患者の血漿からの循環BSP(骨シアロタンパク質)の除去に基づく新規治療概念を提供する。本発明は更に、血漿交換用のBSP吸収物質、およびヒトにおいて生体適合性である直接投与用の医薬組成物を提供する。この治療の有益な効果は、CKD患者の死亡率と循環遊離BSPレベルとが対応することが観察されたことにより証明されている。
動脈石灰化のメカニズムは複雑であり、いずれの理論によっても束縛されることを望むものではないが、第1段階は血管平滑筋細胞(VSMC)の骨芽細胞/軟骨細胞表現型への脱分化または形質転換であるらしい。VSMCは、骨芽細胞に類似した間葉系幹細胞に由来する。転写因子コア結合因子a1(Cbfa−1;RUNX2遺伝子によりコードされる)がVSMCから骨芽細胞への表現型形質転換をもたらすと考えられている。しかし、骨芽細胞/軟骨細胞表現型への形質転換を誘導するシグナルは複合的である。骨および動脈のどちらにおいても、マトリックスglaタンパク質、ピロホスファートおよびオステオポンチンを含む石灰化のインヒビター、ならびにフェチュインAのような循環インヒビターが存在する。石灰化のインヒビターと、VSMC脱分化を刺激するミネラル化促進因子との間の不均衡が存在する場合に、石灰化が生じる。
リン酸化糖タンパク質である骨シアロタンパク質(BSP)は細胞外マトリックスの重要な成分である。BSPは、通常、象牙質、骨および軟骨の形成に関与する細胞により発現されるが、組織マトリックス上の細胞の接着をもたらしうる接着分子でもある。BSPはインテグリン受容体にその認識配列(アルギニン−グリシン−アスパラギン酸,RGD)を介して結合する。BSPはインビトロでは生物学的アパタイトのための結晶化核を形成し、インビボでは、それはミネラル化に関与する。しかし、ノックアウトマウスにおけるBSP遺伝子のスイッチの切断は骨格の構築および機能の認識可能な破壊を引き起こさない。一方、BSPは組織石灰化に関与している。なぜなら、骨ミネラル化およびミネラル化マトリックスへの骨芽細胞の接着を開始するためには、コラーゲンへのその結合が必要だからである(Ogata Y,J.Periodontal Res.2008,43(2):127−135)。WO 00/36919は、石灰化を促進する結合組織細胞および腫瘍におけるBSPの発現の抑制を開示している。インビトロ研究は、BSPがVSMCから骨芽様細胞への形質転換に関与すること、および薬理学的に低下したBSP発現がこの形質転換過程の減速を招きうることを示唆している。免疫組織学的方法により、本発明者らはまた、尿毒症性カルシトリオール処理ラットからの大動脈石灰化のコアにおいてBSPを見出した(Haffner Dら,J Hypertens 2005,23(5):1067−75)。VSMCを使用する細胞培養実験は、カルシトリオールが、BSPを含むミネラル化促進性遺伝子のアップレギュレーションを引き起こすことを示唆している(Zebger−Gong Hら,J Hypertens.2011,29(2):339−48)。
BSPは骨ターンオーバーにおいて重要な役割を果たしているが、文献は、循環BSPの排除は骨の健康に関するリスクをもたらさないことを示唆している。BSPノックアウトマウスは破骨細胞のリクルートメントの低減と共に骨ターンオーバーの低減を示すに過ぎない。BSPを過剰発現するマウスは、カルシウムレベルの上昇およびPTHレベルの低下により示されるとおり、骨ターンオーバーの上昇を示す。しかし、血漿からのBSPの排除が骨粗鬆症を引き起こしうるという臨床的な又は他の証拠は存在しない。骨粗鬆症に罹患している閉経後の女性は、閉経期前後の健康な対照と比較して上昇した血清BSPレベルを示す。アレンドロン酸(R)(INN)での治療およびホルモン補充療法は、共に確立された骨粗鬆症治療選択肢であり、閉経後の女性における血清BSPレベルの低下をもたらす。
石灰化病変は骨芽細胞、破骨細胞、骨梁、ならびに石灰化を調節する多数のタンパク質、例えばオステオポンチン、アルカリホスファターゼおよび骨シアロタンパク質を含有する。より厳密には、本発明者らは、ESRD患者の動脈における明白な石灰化の前に、BSP、および石灰化を調節する他のミネラル化促進性タンパク質に関する免疫染色を見出した。これにより導かれる仮説は、石灰化の前にBSPの沈着が生じて、それが組織および動脈石灰化の特異的抑制の標的になりうるというものである。BSPは石灰化の進行においてそのような中心的な役割を有するため、本発明者らは、治療用抗体を使用してこのタンパク質を阻害することにより、血管および軟部組織の石灰化が低減し、CKDまたはESRDを有する腎障害患者の全体的結果が改善するかどうかに関して、実験を開始した。あるいは、BSPは、血漿交換を用いて、循環から除去されうる。本発明者らの新規治療アプローチは、血漿中の循環BSPの濃度を調節することにより、尿毒症性血管および軟部組織石灰化を低減し、CKDの全体的結果を改善することを目的とする。これは、血液透析法において過剰なBSPを循環から排除する血漿交換介入の開発により達成されうる。
5/6腎摘出術(5/6Nx)に付された尿毒症ラットにおいて行った初期実験は、抗BSP抗体の投与が、石灰化の低減、腎内血管の中膜対管腔比の減少および腎内血管の血管周囲線維症の低減をもたらすことを示している。したがって、本発明者らは、BSPを患者から除去するために、血漿交換を用いて、医療装置に該新規治療概念を適合させた。
本発明は、好ましい実施形態を例示するのに役立つ添付図面と共に読むと最も良く理解される。しかし、本発明は、図面に開示されている特定の実施形態には限定されないと理解される。
実施例2に記載されている5週間の尿毒性石灰化食(高ホスファート、カルシウムおよびカルシトリオール)の摂取期間中の偽手術(健常)、5/6 Nx腎摘出術5(尿毒性石灰化)および5/6 Nxならびに抗BSP−IDK1 mAb療法に付されたラットの体重のグラフである。 この場合も、記載されている5週間の尿毒性石灰化食の摂取の後の偽手術(健常)、5/6 Nx腎摘出術5(尿毒性石灰化)および5/6 Nxならびに抗BSP−IDK1 mAb療法に付されたラットに関する、中膜対管腔比(腎内動脈)および腎血管周囲線維症に基づく抗BSP mAb療法の効果を要約した柱状図である。 実施例2に記載されている健常および腎損傷ラットに関するシスタチンCの血漿レベルに対する抗BSP IDK1 mAb治療の効果を要約した柱状図である。 糸球体硬化指数に対する抗BSP IDK1 mAb治療の効果を要約した柱状図である。 、腎コラーゲンIIIに対する抗BSP IDK1 mAb治療の効果を要約した柱状図である。 心臓間質性線維症に対する抗BSP IDK1 mAb治療の効果を要約した柱状図である。 心臓血管周囲線維症に対する抗BSP IDK1 mAb治療の効果を要約した柱状図である。 大動脈の石灰化に対する抗BSP IDK1 mAb療法の効果を要約した柱状図である。 RT大動脈−MMP9に対する抗BSB IDK1 mAb療法の効果を要約した柱状図である。 抗BSP mAbアガロースに対するBSPの結合動力学に関する図である。 抗BSP IDK mAbアガロースに対するBSPの結合動力学に対する温度の効果に関する図である。 抗BSP IDK mAbアガロースに対するBSPの結合動力学に関するアフェレーシスの数に関する図である。
実施例1 − ラットにおいて血管および組織石灰化を誘導する方法
利用可能な実験モデルのうち、ラットの5/6腎摘出術(5/6Nx)が進行性腎疾患の研究に最もよく用いられている。これは、この実験手法の特徴が、ヒトにおいて観察されるCKDに一般的なものだからである[Kren Sら,The course of the remnant kidney model in mice.Kidney Int.1999;56:333−337]。5/6腎摘出術は、新規療法を試験するためにも確立されており、臨床的に意義があることが証明されている[Fujihara CKら,Losartan−hydrochlorothiazide association promotes lasting blood pressure normalization and completely arrests long−term renal injury in the 5/6 ablation model.Am J Physiol Renal Physiol.2007;292:F1810−1818;Terzi Fら,Sodium restriction decreases AP−1 activation after nephron reduction in the rat:role in the progression of renal lesions.Exp Nephrol.2000;8:104−114;Waanders Fら,Effect of renin−angiotensin−aldosterone system inhibition,dietary sodium restriction,and/or diuretics on urinary kidney injury molecule 1 excretion in nondiabetic proteinuric kidney disease:a post hoc analysis of a randomized controlled trial.Am J Kidney Dis.2009;53:16−25]。5/6腎摘出術は片側腎摘出術および残りの腎臓の極の部分的梗塞または切断により行われうる[Santos LSら,Surgical reduction of the renal mass in rats:morphologic and functional analysis on the remnant kidney.Acta Cir Bras.2006;21:252−257]。
体重約100gの雄Wistarラットを全実験に使用した。それらを2週間以内の2回の手術による5/6腎摘出術に付した。1回目の手術の1週間後、組織および血管の石灰化を誘発するために、1.2% ホスファートおよび0.9% カルシウムを含む食餌を腎臓残存ラットに更に与えた。2回目の手術の1週間後、副甲状腺ホルモンの産生を抑制する0.25mg/kgのカルシトリオールの経口用量を該動物に更に与えた。該カルシトリオール投与は以下の幾つかのメカニズムにより血管石灰化を更に促進する:(i)腸カルシウムおよびホスファート吸収の増加、(ii)副甲状腺ホルモンの過剰抑制による低い骨ターンオーバー疾患および骨へのカルシウム運搬の低減、ならびに(iii)血管壁に対する直接的効果。したがって、本発明者らは、この動物実験においては、ホスファートおよびカルシウムに富む食餌ならびに活性ビタミンDの追加投与に付された偽ならびに残存腎臓ラット(Wistar)の動脈血管の石灰化を特に精査した。循環可溶性骨シアロタンパク質(BSP)に特異的なラットIgGモノクローナル抗体の種々の用量の皮下投与により腎臓残存ラットを治療(処理)することにより、本発明の療法を試験した。可溶性BSPに対する該mAb療法の過敏症または有害な副作用、特に、アレルギー反応または炎症は観察されなかった。全身応答は良好であり、副作用は観察されなかった。試験期間中に健常ラットと腎摘出ラットとの間で血圧の変化は観察されなかった。
偽手術および食餌のみに付されたラット(n=10)、プラセボの投与を受けた5/6Nxラット(n=14)、ならびに循環性可溶性骨シアロタンパク質に特異的な5モノクローナルラット抗体(抗BSP−mAb)の低用量(n=14;3mg mAb/kg/週)、中等度用量(n=14;10mg mAb/kg/週)および高用量(n=14;30mg mAb/kg/週)での治療を受けた5/6Nxラットに関する結果を得た。尿毒症対照は、高ホスファートおよびカルシウム食を摂取したがカルシトリオールを摂取しなかった5/6Nxラット(n=10)により表された。マトリックスメタロプロテイナーゼインヒビター、例えばドキシサイクリンでの10回の全身的処理によって、未処理対照と比べて大動脈中膜石灰化が低減しうる(Qin Xら,Matrix metailoproteinase inhibition attenuates aortic calcification.ArteriosclerThromb Vase Biol 2006;26:1510−1516)。したがって、もう1つの対照群は、亜リン酸カルシウム食(n=14)およびドキシサイクリン(n=14)、対照(n=6)を摂取した5/6Nxラットからなるものであった。
抗BSP mAbでの最初の処理の3日後に初めて、センサーおよび閉塞尾部カフで尾部血液量を測定することにより、ラットの血圧を非侵襲的に測定した。それぞれ低用量、中等度用量および高用量を用いて、抗BSP mAbによる処理を週間隔で繰返した。抗BSP mAbによる最初の処理の5週間後、尾部血液を採取し、動物20をイソフルランガスの使用により殺した。以下の更なる組織学的分析のために、器官(腎臓、心臓、大動脈)を採取した:組織切片におけるミネラル化および石灰化を定量するためのフォン・コッサ染色;間質および血管周囲線維症を定量するためのシリウス・レッド染色(結合組織染色);心臓25および腎臓血管における中膜対管腔比を決定するためのエラスチカ・ワンギーソン染色(結合組織染色溶液);糸球体硬化を測定するためのPASジアスターゼ染色;カルシウムおよびホスファート産物の存在に関する湿式化学によるもの;コラーゲンI、コラーゲンII、TGF−β1、SMAD−2、CTGFに関するウエスタンブロット法によるもの;ならびにTRP5、P21、VDR、MMP2、MMP9、オステオポンチン、ANP、TRPV6、カルビンジン、BSP、CBFA1、オステリックス、オステオカルシンに関するRT−PCRによるもの。測定した血漿パラメータ:クレアチニン、カルシウム、ホスファート、マグネシウム、フェチュインA、FGF−23、ベータ2−ミクログロブリン;カルビンジン、クラステリン、シスタチンC、NGAL、オステオポンチン、TIMP−1、VEGF。
実施例2 − ラットにおける抗BSP mAb療法の結果
大動脈および残存腎臓の目視検査
該器官を最後に採取し、目視検査した。健常(偽処理)動物からの大動脈は大動脈石灰化の徴候、アテローム性動脈硬化内膜病変および「動脈硬化性」内膜/中膜病変を示さなかった。リンカルシウム食およびカルシトリオールを摂取していた5/6Nx腎臓残存ラットからの大動脈は大規模な大動脈石灰化および拡張した大動脈ブラケットを示した。Nxラットの大動脈の胸部および腹部領域は更に、拡張した石灰化ブラケットを示した。健常(偽処理)動物は腎疾患の症状を示さなかったが、5/6Nxラットの残存腎臓は尿毒症石灰化に典型的な浮腫状肥大および白っぽい色を示した。
体重
健常(偽処理)ラットおよび5/6Nxラットの体重は5週間後に有意に異なっていた。健常動物の体重はその5週間で次第に増加したが、プラセボ処理5/6Nxラットの体重は最初は増加し、石灰化処理の進行につれて減少した。一方、抗BSP mAb処理5/6Nxラットの体重は5週間の全期間にわたって増加し、その結果、抗BSP mAb処理動物の体重は未処理動物の体重より有意に高かった。これらの結果は図1に要約されている。したがって、抗BSP mAb療法を受けた5/6Nxラットは5週間後に対照より有意に高い体重を有していた(p<0.05;5/6Nx対照と比較した場合のプール化されたmAb−BSP療法)。
死亡率
プラセボ処理5/6Nxラットの死亡率(4週間後に14匹中4匹)は、低用量、中等度用量もしくは高用量の抗BSP mAb処理を受けたラット(2/14および4/14および2/14)または偽処理のみを受けたラット(0/10)と比較して有意に高かった。
シスタチンCおよび腎機能
シスタチンCの血漿レベルは、糸球体濾過率(GFR)および腎機能を反映するパラメータである。図2は、抗BSP mAb療法を受けた5/6Nxラット(低用量、中等度用量および高用量療法に関してプール化されたもの)およびプラセボでの処理を受けた5/6Nxラットに関する血漿シスタチンCレベルを比較した柱状図である。該データのマン−ホイットニーU検定(MWU)は、抗BSP mAb療法を受けた5/6Nx動物(プール化されたもの)の場合には、未処理5/6 Nx対照と比較して有意に低いシスタチンC値を支持している(***p<0.0001)。
腎臓の組織学的検査
染色後に腎臓を組織学的に検査した。カルシウム産物に関するフォン・コッサ染色の後には、大きな相違は検出できなかった。抗BSP療法を受けた5/6Nxラットにおいては、シリウス・レッド染色は間質性線維症の低減の傾向を示し、PAS染色は糸球体硬化症の有意な低減(図4を参照されたい)および中膜対管腔比の有意な減少(図3 A/B)を示した。より厳密には、抗BSP mAb療法に付された5/6Nxラットは、未処理5/6Nx対照と比較して有意に低い糸球体硬化症を示し(***p<0.0001;p<0.05)、抗BSP処理5/6Nxラットは、腎内血管において、未対照と比較して有意に低い中膜対管腔比、および低減した血管周囲線維症をも示した。
マトリックスタンパク質の分析およびビタミンD受容体の発現
抗BSP mAb療法に付された5/6Nxラットは、ウエスタンブロット分析により分析された場合に、プラセボ処理ラットおよび偽処理体と比較してマトリックスタンパク質コラーゲンIおよびコラーゲンIIIの発現の低下の傾向を示した(図5)。しかし、該結果の標準偏差は高く、該結果はコラーゲンIIIに関して有意であるに過ぎない。腎ビタミンD受容体のRT−PCR発現分析は、抗BSP mAb療法が、プラセボ処理5/6Nxラットおよび偽処理体と比較して、ビタミンD受容体のアップレギュレーションをもたらすらしいことを示している(図4を参照されたい)。腎カルシウムリン産物の湿式化学分析は有意な相違を示さなかった。
心臓および大動脈
心臓の組織学的検査は、抗BSP IDK1 mAb療法を受けた5/6Nxラットにおいて、有意に低減した間質性線維症を示した(図6)。該療法は心臓血管周囲線維症をも有意に低減した(図7を参照されたい)。該結果はプラセボ処理対照および偽処理体と比較して有意であった(p<0.0001;p<0.05)。タンパク質の分析は再び、記載されている療法が、プラセボ処理5/6Nx対照および偽処理体と比較して、線維症過程に通常関連しているマトリックスタンパク質コラーゲンIIIおよびTGFβ−1の心臓発現の低減を招きうることを示した。
全大動脈石灰化(図8)は大動脈において有意には異なっていなかったが、湿式化学分析はリン沈着の量の有意な減少を示した。RT−PCR分析は更に、プラセボ処理5/6Nxラットと比較して低下した、メタロプロテアーゼMMP9の発現を支持している(図9)。
したがって、該結果は、血漿中の骨シアロタンパク質の非沈殿または可溶性形態に結合する抗体の投与が、選択されたCKD動物モデルにおいて、組織および血管の石灰化に対して有意な効果を及ぼすことを支持している。要約すると、大動脈切片のフォン・コッサ染色は、カルシトリオール処理尿毒症ラットにおいて広範な大動脈石灰化が存在することを示した。これとは対照的に、偽処理動物においては石灰化は観察されず、抗BSP抗体処理は石灰化を低減することが可能であった。抗BSP抗体処理動物はまた、腎内血管の中膜対管腔比の有意な減少および腎内血管の血管周囲線維症の低減を示した。これらの結果は非常に有望であり、CKDまたはESRDを有する患者において血管および動脈石灰化を予防するために抗BSP抗体を使用する可能性を信じる根拠を与える。
行った実験における抗BSP抗体によるBSPの排除に関する結果はまた、腎臓および心臓における優れた抗線維症効果を示した。しかし、観察された抗線維症効果が石灰化の低減によるものかどうか、または該抗体が抗線維症活性を有するのかどうかは明らかではない。したがって、糖尿病性腎疾患の動物モデルにおける抗BSP抗体の抗線維症特性を調べることが考慮され、ここで、線維症は、選択されるモデルの主要特徴の1つである。このために、本発明者らは、種々の状況における抗BSP抗体の有益な効果を証明するために、血管石灰化のもう1つの異なるラットモデルを使用することを想定している。
実施例3 − 血漿中のBSPに結合する抗体
BSPは血漿中で高いアフィニティで補体因子Hと結合する。BSPのペプチド部分構造体に対する抗体(Fisher,L.W.ら,Acta Orthop Scand Suppl.,1995,266,61−655)、組換えBSPに対する抗体(Stubbs JT 3rdら,J.Bone Miner.Res.1997 12(8),1210−22)、および骨から単離されたBSPに対する抗体(該抗体は血漿または血清中ではいずれのBSPにも結合しなかった)が製造されている。150kDaの、より大きな因子Hは、約65kDaの、より小さなBSPを遮蔽するらしく(Fedarko NSら,J.Biol.Chem.,200,275,16666−16672;WO 00/062065)、本発明者らは、血清または血漿中で、そして因子Hまたは内因性BSP受容体の存在下でさえも、BSP(ラットまたはヒト)またはそのBSP断片と交差反応する抗体をスクリーニングした。
この目的のために、本発明者らは、ヒトBSP配列由来、より厳密には、UniProtKB/SWISS−PROT:P21815(SIAL HUMAN)に開示されているヒトBSP II由来の保存されたペプチドエピトープならびに195、213、219、256、268および270位におけるその自然変異体を使用した。ヒトBSPは更に、31、67、74、75、94、100、149、280位におけるリン酸化セリン、硫酸化チロシンおよび多重複合グリコシル化を有するリン酸化糖タンパク質であるため、潜在的なペプチドエピトープを詳細に探索した。更に、ラットおよびヒトにおいて共通のBSPエピトープに対する複数のラットモノクローナル抗体を製造し、担体に結合させ、血漿中のヒトBSPへの結合に関して該ラットmAbを試験した。抗原性を増強するために、EP1888631 B1に記載されているとおりに合成的に結合されたBSPエピトープ、およびベータ−アラニンに結合したBSPエピトープを更に使用した。免疫化および抗体ライブラリーのスクリーニングのための好ましい人工BSPエピトープを以下に示す。
配列番号1
Figure 2017527553
ここで、Zは1以上のベータ−アラニンを表す。
配列番号2
Figure 2017527553
ここで、Zは1以上のベータ−アラニンを表す。
配列番号3
Figure 2017527553
ここで、Zは1以上のベータ−アラニンを表す。配列番号3のペプチドはヒトBSPに由来し、ここで、複数の利用可能なBSPエピトープが、SGGGGSのようなスペーサー配列を使用して連結されている。
本発明者らは、ラットまたはヒトBSPに由来しそれらに共通である血漿中で利用可能と考えられる合成ペプチドエピトープと反応する抗体に関して、合成ヒト抗体ライブラリーを差次的にスクリーニングした。更に、示されている可溶性ペプチド抗原およびヒトBSPを血漿中で使用して、BSPペプチドエピトープに結合するファジミド発現一本鎖抗体に関して、DE 4122599 C2およびWO 93/01288(PCT/EP92/01524)に従い合成された専有合成ヒト抗体ライブラリー(mAB−Factory GmbH,Braunschweig,DE)をスクリーニングした。血漿中でヒトBSPに特異的なそれぞれの完全ヒト抗体(AF165R4.2−E2)を得、再構築した。
更に、ラットモノクローナル抗体(抗BSP IDK1)および部分的専有ヒト化抗体ライブラリー(血漿中でヒトBSPに高いアフィニティで結合するラット相補性決定領域のヒト化変異体を含むもの)を単離し、配列決定した。更に、キメラCDRグラフティングヒトモノクローナル抗体を得た。
ドナーCDRをグラフティングするヒトアクセプターフレームワークを選択するための鉄則のようなものは存在しないため、本発明者らは、血漿中でヒトBSPに結合する本発明者らの完全ヒト抗hBSP抗体の配列、およびCDRグラフティングキメラ抗体の配列、およびラットモノクローナル抗体(抗BSP IDK1)のCDRに基づくCDRを有するヒト化モノクローナル抗体の配列を以下に開示する。
配列番号4 − 重鎖(AF 165R4.2−E2)
Figure 2017527553
下線部分はシグナルペプチド(イントロンは除去されている)を表し、太字(点線の下線)の部分はCDRを含む。
配列番号5 − 軽鎖(ラムダ)
Figure 2017527553
下線部分はシグナルペプチドを表す。重鎖のシグナルペプチドにおける翻訳のためにイントロンは除去されている。太字の部分は抗体の定常CH1−ヒンジ−CH2−CH3領域である。
更に、血漿中でBSPの可溶性形態に結合するモノクローナルラット抗体のヒトキメラ形態を製造した。
配列番号6 − ラットmAB(重鎖)(IDK1)のキメラ形態
Figure 2017527553
配列番号7 − 軽鎖(カッパ)
Figure 2017527553
下線部分はシグナルペプチドを表す。太字の部分は抗体の定常CH1−ヒンジ−CH2−CH3領域である。
配列番号8 − IDK 1のヒト化mAB(AF 177.3)−重鎖
Figure 2017527553
配列番号9 − 軽鎖(カッパ)
Figure 2017527553
血漿中のヒトBSPへの結合に関してモノクローナルラット抗体をスクリーニングするのに使用するペプチドを、アフィニティを増強するためにベータ−アラニンで修飾し、あるいは、多コピーのBSPエピトープを有するペプチドを使用した。このようにして、本発明者らはまた、本発明者らの専有ヒト抗体ファジミドライブラリーにおいてヒトモノクローナル抗体を見出し、ついで、組換え技術(Stefan Dubel編,Handbook of Therapeutic Antibodies,Wiley−VCH 2010;ISBN 978−5−527−32902−1)を用いて完全ヒト体にした。モノクローナル抗体(抗BSP JDK1)およびそのキメラ形態、抗BSP IDK2ヒトmAb(クローンAF165R4.2−E2)、およびヒト化抗体抗BSP IDK3(クローンAF177.3)は、血漿中でヒトBSPに、同じエピトープでない場合に間近で結合し、一方、ラットmAb(抗BSP IDK1)は最高のアフィニティを有することを、滴定および競合実験は示している。
実施例4 − BSP血漿交換物質
血漿交換による循環BSPの排除が骨粗鬆症または骨疾患を引き起こしうるといういずれかの臨床的証拠が存在する。これに関して、本発明者らは、骨粗鬆症に罹患している閉経後の女性が、閉経期前後の健常対照と比較して上昇した血清BSPレベルを示すことさえあることに注目している。更に、確立された骨粗鬆症治療法であるアレンドロン酸(R)(INN)での治療およびホルモン補充療法は全て、閉経後の女性における血清BSPレベルの低下をもたらす。したがって、血漿交換による血清または血漿からのBSPの排除が、CKDまたはESRDに罹患した患者に対する受け入れられる療法となりうると考える正当な理由が存在する。
更に、LDL−コレステロール、リポタンパク質および/またはアポリポタンパク質をヒト血漿から排除するための確立されたプロセスが存在するため、立証されたアフェレーシス物質に頼ることが可能である。適当な固定免疫吸着物質は商業的に入手可能であり、例えば、GLOBAFFIN(R)およびImmunosorba(R)(Fresenius Medical Care AG,DE)が挙げられる。簡潔に説明すると、循環BSPを除去するための治療方法は、まず、機械を使用して患者の血液を血液細胞および血漿へと分離することを要するであろう。もう1つの工程において、BSPを含有する血漿を体外で1以上の免疫吸着カラムに通過させる。該カラムは、循環BSPに対するモノクローナル抗体を含有する。第1カラムにBSPをローディングする間に、第2カラムを洗浄(再生)して、更なるローディングサイクルで再び利用可能となるようにする。循環BSPの除去の後、血漿を再び血液細胞と混合し、患者に戻す。血液のそのような体外処理は通常3〜5時間を要し、例えばOcto−Nova(R)装置(Diamed Medizintechnik GmbH,oln,DE)を使用して行われうる。
本発明者らは、ラットおよびズッカー(Zucker)糖尿病性肥満ラットを使用して、アデニン誘発性腎症における血管石灰化の低減および糖尿病性腎症における血管石灰化の低減を得ることにより、動物研究においてこの体外処理を試験することを意図している。更に、動物およびヒト血液においてBSPおよび抗BSP抗体をスクリーニングするために、実施例3の抗体を使用して、新規付随的試験を開発している。記載されているとおり、Octo−Novaアフェレーシス系(Diamed Medizintechnik GmbH,Germany)において、血漿交換のための免疫吸着物質が使用されるであろう。後の工程においては、血漿BSPレベルが、CKDまたはESRDを有する患者の死亡率に関連していることを実証することを意図している。BSP吸着物質の効力および生体適合性(安全性)はエクスビボ研究で証明され、最終的に、CKD患者におけるアフェレーシスの後のBSPの低減およびヒトに対する安全性を証明するための許容性アフェレーシス研究段階が実施されるであろう。BrCNによる結合より有効であることが証明されているNHS法を用いて、試験抗体(抗BSP IDK2)を固定相(Sephadex(R))に結合させた。ホウ酸バッファー(BBS,pH10.0)中のNHS活性化カラム物質と共に1mg/mlの該抗体の溶液を4℃で使用して、該結合を行った。ブラッドフォード法を用いて、固相に結合していない抗体の量で、78%の結合効率が測定された。2mg/mlの抗体濃度を用いた場合、結合効率は43%であり、これはSephadex(R)1ml当たり0.86mgのmAbに相当する。したがって、抗体濃度の増加は固定相上のmAbの量の実質的な増加を招かなかった。固定相としてNHS活性化アガロースを使用した場合、1mg/ml mAbを含む溶液においては77%の、そして2mg/ml mAbを含むmAb溶液においては62%の結合効率を得た。したがって、Sephadex(R)上よりもアガロース上で、より多くのmAbが結合可能であったが、これは、mAbが固定相の内部にも結合していたことにより説明されうる。
充填カラムの他のパラメータは、流体圧力に関する流体フロースルー、ならびに温度および濃度に関するBSPの吸着速度論であった(図10および11を参照されたい)。BSP結合が最大になるためには、10℃の温度が最適であった。一方、結合速度論は30℃において遥かに良好であり、これはより短い適用時間を可能にした。
BSP物質は、pH2.8〜4のシトラートおよびビタミンCの混合物を使用して、本発明者らの試験カラムから再び解離されることが可能であった。該結合能および速度論は8ラウンドのアフェレーシスの過程で85%から73%に減少したに過ぎず、これはこれらの初期試験に許容されるものである(図12を参照されたい)。
要約すると、免疫吸着カラム物質に関する最適パラメータはビーズ状架橋NHS活性化アガロースである。なぜなら、これは、再使用可能で安全なカラム物質を与えるからである。結合は、好ましくは、アルカリ性炭酸またはホウ酸バッファーにおいて4〜8℃で行われる。結合温度は30℃が最適であり、15mlのカラム物質を使用して、BSPから約75mlの血液が精製されうるであろう。

Claims (14)

  1. 血液、血漿または血清中のヒト骨シアロタンパク質(BSP)に特異的に結合する受容体分子の有効量を含む、細胞外組織および血管石灰化、アテローム性動脈硬化症、動脈硬化症ならびに動脈石灰化を治療するための医薬。
  2. 受容体分子がヒトモノクローナル抗体またはヒト化モノクローナル抗体またはラットモノクローナル抗体である、請求項1記載の医薬。
  3. 抗体が、配列番号4、5、6、7、8および9のいずれかに開示されているタンパク質配列の機能的部分の1以上を含む、請求項2記載の医薬。
  4. 受容体分子または抗体が、配列番号4、5、6、7、8および9のタンパク質配列のいずれかに含有される機能的相補性決定領域(CDR)の1以上を含む、請求項2または3記載の医薬。
  5. 受容体分子が、配列番号4、5、6、7、8および9のタンパク質配列のいずれかを有する抗体により結合され、血漿中で接近可能である、BSPの抗原決定基またはエピトープを認識する、請求項1記載の細胞外組織および血管石灰化を治療するための医薬。
  6. ビーズ、アガロース、アフェレーシスに使用される物質、血漿交換に使用される物質、マイクロタイタープレート、容器壁から選択されるいずれかの固相物質に結合している又は含有されている、請求項2〜5のいずれか1項記載の受容体分子または抗体。
  7. 診断系またはキット、好ましくは、腎代替療法、透析、CKD、ESRD、組織および血管石灰化、アテローム性動脈硬化症、動脈硬化症、動脈石灰化のコンパニオン診断のためのキット内に含まれる、請求項2〜5のいずれか1項記載の受容体分子または抗体。
  8. 患者から血液を採取するための手段、
    血液細胞および血漿を分離するための手段、
    可溶性BSP用のトラップを介して血漿を輸送するための手段、ここで、BSPトラップは、固定化種を有する基質を含み、固定化種は、血管および組織石灰化を妨げる濃度まで血中の可溶性BSP濃度を低下させてBSP枯渇血漿を得るのに適合している、および
    処理された血漿および血液細胞を患者に戻すための手段
    を含む体外血液処理系。
  9. 血液および/または血漿を、カルシウムトラップを介して輸送するための手段、ここで、カルシウムトラップは、固定化種を有する基質を含み、固定化種は、体外血液処理系におけるカルシウムおよびBSPの沈殿物の形成を妨げる濃度まで血中のカルシウム濃度を低下させてカルシウム枯渇血液を得るのに適合している、
    骨シアロタンパク質用のトラップをも含み得る体外血漿処理装置によりカルシウムトラップの下流のカルシウム枯渇血液または血漿を処理するための手段、および
    体外血液処理装置の下流の処理されたカルシウム枯渇血液中にカルシウムを注入して、処理されたカルシウム枯渇血液にカルシウムを添加するための手段
    をさらに含む、請求項8記載の体外血液処理系。
  10. 可溶性BSP用のトラップの使用を含む血漿交換のための方法。
  11. 過剰なBSPを循環から排除する血漿交換介入を含む、血管および軟部組織石灰化を低減する方法。
  12. 血液透析法において循環から過剰物を排除する、請求項11記載の方法。
  13. BSPに対する治療用抗体の使用を含む、動脈および血管石灰化を低減する方法。
  14. CKDまたはESRDを有する腎障害患者の全体的な結果が改善する、請求項11または12記載の方法。
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