JP2018111703A - TGFβに由来するポリペプチド及びその使用 - Google Patents

TGFβに由来するポリペプチド及びその使用 Download PDF

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Abstract

【課題】ポリペプチド又は融合タンパク質を含む医薬組成物と、がん、線維症を伴う疾患及び慢性感染性疾患等の疾患における免疫系にそのモジュレート効果を生じる、一次配列がヒトTGFβの配列と高い相同性を有する、TGFβ分子の突然変異したポリペプチドの提供。
【解決手段】天然TGFβリガンドの配列との90%を超える相同性によって特徴づけられる、ALK5受容体によって媒介されるTGFβ天然リガンドの活性をアンタゴナイズするポリペプチド。
【選択図】なし

Description

本発明は、バイオテクノロジー及び医薬の分野に関する。本発明は、特に、その天然の対応物のシグナル伝達アンタゴニストである、TGFβ分子の突然変異バリアントの使用と、このようなバリアントの治療適用に関する。
TGFβサイトカインは、細胞コロニー形成を刺激するその能力によって見出された(Roberts ABら、Proc Natl Acad Sci USA 78:5339〜43、1981);このプロセスは、細胞の形質転換の古典的マーカーであるため、この分子は、トランスフォーミング増殖因子ベータと呼ばれた。今日、TGFβリガンド(TGFβ1、TGFβ2、TGFβ3)は、多機能性増殖因子の原型として認識されている。身体の殆どあらゆる種類の細胞は、これらを産生し、その受容体複合体を発現する。これらの分子は、上皮、内皮及び造血細胞の増殖の強力な阻害因子であり(Ravitz、MJら、Adv Cancer Res 71:165〜207、1997)、細胞外マトリックス産生及び沈着(Massague、J.、The Annu Rev Cell Biol 6:597〜641、1990)並びに組織修復カスケード(Roberts AB.他、275〜308 Plenum、1996)の最も強力な調節因子の1種である。これらは、細胞分化、遊走及び血管新生等、胚発生における様々な機序も調節する(Taya、Y.ら(at al)、Development 126:3869〜79、1999;Lidral、A.ら、Am J Hum Genet 63:557〜68、1998)。
免疫系において、TGFβシグナル伝達は、非常に重要な調節ノードである。その最も重要な機能の1つは、リンパ球減少性環境における自己抗原によって誘導されるナイーブT細胞の増殖の阻害により、リンパ球恒常性及び免疫寛容を維持することである(Bevan、M.ら、Nat Immunol.27、13(7):667〜73、2012)。この分子は、また、ナチュラルキラー細胞(Laouar、Y.ら、Nature Immunol 6:600〜607、2005)、樹状細胞(Luo、X.ら、Proc.Natl Acad.Sci USA 104:2821〜2826、2007;Bekeredjian Ding、I.ら、Immunology 128:439〜450、2009)、マクロファージ(Sica、A.ら、Semin.Cancer Biol 18、349〜355、2008、Torroella.Mら、Cancer Res 69:4800〜09、2009)、好中球(Fridlender、ZGら、Cancer cell 16:183〜194、2009)並びにエフェクター及びメモリーT細胞(Gorelik、L.&Flavell、RA、Nature Med、7:1118〜1122、2001;Flavell、RA、Immunity 31:131〜44、2009)の活性化、成熟化及び分化を抑制又は変更する。TGFβは、天然及び誘導性調節性T細胞(CD4+Foxp3+)並びにTCD4+IL17+(TH17)エフェクターT細胞の誘導、分化及び維持において不可欠な役割を果たす(Kryczek、I.ら、J.Immunol.178:6730〜33、2007;Moo−Young、TAら、J.Immunother 32:12〜21、2009;Fantini、MCら、J.Immunol.172:5149〜53、2004;Flavell、R.A.、Cell 134:392〜404、2008)。
成熟TGFβリガンドは、112アミノ酸残基のホモ二量体である。これらは、N末端に位置する潜在関連プロペプチド(LAP)及びC末端極に向かう活性ドメインによって形成される前駆体分子に由来する。両ドメインは、タンパク質分解によって細胞内で分離され、リガンドは、活性ドメインに可逆的に結合したプロドメインによって形成される不活性前駆体として分泌され、これにより、細胞受容体へのアクセスを調節する(Geoffrey D. Young and Joanne E. Murphy−Ullrich. JBC 279巻、36号:38032〜39、2004)。潜在型に関連するプロペプチドも、成熟ドメインの分泌に重要であると仮定された(Gray A. and A Mason、Science 247:1328〜30、1990)。
全3種のアイソフォーム(TGFβ1、TGFβ2、TGFβ3)は、原形質膜において、受容体TβRI、TβRII及びTβRIIIと相互作用する。ベータグリカンとしても公知の後者は、あらゆる細胞型において発現されるとは限らず、これは、TGFβ1及びTGFβ3リガンドによって媒介されるシグナル伝達に不必要であるが、TβRIIが飽和した場合、これらのリガンドの貯蔵所を構成する(Wang XFら、Cell 67:797〜805、1991;Lebrin F.ら、Cardiovasc.Res 65:599〜608、2005)。TβRIIIは、TβRI及びTβRII受容体と複合体を形成し、これらにリガンドを提示する。これらの受容体は、TβRIIに第一に結合し、TβRII/TGFβ複合体は、TβRI受容体を協同的且つ高親和性で補充及び活性化し、シグナル伝達ヘテロ三量体複合体の形成をもたらす。TGFβ1及びTGFβ3は、高親和性で(5〜30pm)TβRIIに結合することができ、一方、TGF−β2は、TβRIIIの存在下のみで同じ仕方でこれを行うことができる(De Crescenzoら、J Biol Chem 279:26013〜18、2004;De Crescenzoら、J.Mol.Biol 328:1173〜1183、2003;Groppeら、Molecular Cell 29、157〜168、2008)。
これまで、TGFβ1、TGFβ2及びTGFβ3ファミリーのリガンドが、TβRIIが属する同じタンパク質ファミリーの一部である他のII型受容体に結合する能力を有することは報告されていない(Huang F and YG Chen Cell Biosc Mar 15、2:9、2012)。しかし、これらは、数種類のI型受容体と結合することができる。ALK5は、そのリガンドサブファミリーの参照TβRI受容体として記載されている。これをTβRII/TGF−β複合体に補充した後に、SMAD2/3タンパク質のリン酸化が誘導される(Huang F and YG Chen Cell Biosc;Mar 15;2:9、2012)。ALK1は、内皮細胞におけるTGF/TβRII複合体の形成に応答して活性化され、SMAD1及びSMAD5によってシグナル伝達する(Goumans MJら、Mol Cell 12(4):817〜28、2003)。一部の上皮細胞において、SMAD1/5シグナル伝達は、受容体ALK2、ALK3及びALK6によって誘導される(Daly ACら、Mol Cell Biol、28:6889〜6902、2008)。ALK2は、in vivo心血管系発生に関するプロセスにも関連する(Olivey HEら、Dev Dyn 235(1):50〜9、2006)。TβRII及びALK5の両方が、リガンドのTGFβ1、TGFβ2及びTGFβ3ファミリーに特有である一方、ALK1/2/6/3は、より乱雑であり、アクチビン及び骨形成タンパク質によっても共有されることを強調するべきである(Sebald W.ら、Biol Chem、385(8):697〜710、2004)。
ALK5媒介性シグナル伝達は、特定の疾患における様々な発症機序に関連する。例えば、がんにおいて、その役割は複雑であり、免疫応答の抑制及び腫瘍進行の促進に関連する。免疫応答の抑制は、主に腫瘍発生初期に起こる。一方、腫瘍進行者としてのその役割は、転移性浸潤性表現型の誘導及び抗腫瘍免疫応答の抑制により、発癌の進行期に起こる(Miyazono K.、Nat Rev.Cancer 10:415〜24、2010;Miyazono K.、Cancer Sci 101(2):306〜12、2010;Hawinkels LJ.ら、Growth Factors 29(4):140〜52、2011)。TGFβの活性が同様に有害である別の疾病は、HIV、HBV、HCV、CMV、マイコバクテリア及びクルーズトリパノソーマ(Trypanosoma cruzi)寄生虫等、病原体が原因の慢性感染症である。TGFβは、防御免疫応答にマイナスの影響を及ぼし、これらの細胞内病原体を成長及び生存させる(Reed GS.、Microbes and Infection 1:1313〜1325、1999)。多くの疾患において、TGFβの過剰産生は、損傷した臓器の正常機能を損なう、線維性組織の病的過剰に寄与する。線維性組織の病的過剰の数例として、とりわけ、肺線維症、サルコイドーシス、心臓線維症(cardiac fibrosis)、心筋症、肝硬変、全身性硬化症、糸球体硬化症及び原発性胆汁性肝硬変が挙げられる(Kopp JBら、Microbes and Infection、1:1349〜1365、1999)。
TGFβシグナル伝達を阻害するために複数の戦略が設計された。大部分の阻害因子は、前臨床モデルにおいて評価されてきたが、そのうちの一部は、臨床治験における様々な種類のがん及び線維症において検査され始めている(Flavell RA.、Nat Rev Immunol.10(8):554〜67、2010;Connolly ECら、Int J Biol Sci 8(7):964〜78、2012;Hawinkels LJ.ら、Growth Factors 29(4):140〜52、2011)。最新技術において、次の阻害戦略を見出すことができる。
1 − その受容体の細胞外ドメインの可溶型(US2002/0004037及びUS2007/0244042)、抗TGFβ抗体(US2002/076858、US2005/0276802)又はサイトカイン遺伝子の形質導入を遮断するオリゴヌクレオチド(US2004/0006036、US2007/0155685)を用いたリガンドの中和。
2 − TβRI/ALK5のキナーゼドメインに結合する小分子を用いたシグナル伝達の遮断(US2006/0057145、US2005/0136043、US2006/0234911)。
3 − その細胞外ドメインを認識する抗体による受容体II遮断(US2010/0119516、US2009/7579186)。
これまでのところ、シグナル伝達アンタゴニストとしてリガンドTGFβのムテインを用いた阻害戦略は、報告されていない。
本発明は、TGFβファミリー(TGFβ1、TGFβ2及びTGFβ3)の突然変異バリアントが、その天然の対応物の機能を阻害し得るという科学的知見に関係する。本発明者らは初めて、in vitro実験において、TGFβの突然変異バリアントが、天然バリアントによって誘導されるシグナル伝達を実質的に阻害することができ、よって、その生物学的効果を中和することができることを見出した。この知見は、このようなリガンドが有害活性を有するがん、線維症又は慢性感染症等の疾患におけるTGFβシグナル伝達をモジュレートするための新たな戦略の基盤を提供する。
本発明は、ALK5 1型受容体を介してシグナル伝達するその能力を実質的に排除又は減少させるために天然アミノ酸を突然変異させたいくつかのポジションを除き、ヒトTGFβと一次配列のレベルにおいて高い相同性を有するポリペプチドに関する。このようなTGFβの突然変異バリアントは、TβRII及びTβRIII受容体に高親和性で結合するその能力を維持するが、ALK5 I型受容体と相互作用しないため、シグナル伝達することができず、高親和性TβRII及びTβRIII受容体への結合に関して天然バリアントと競合することにより、天然バリアントのシグナル伝達を負にモジュレートする。本発明は、また、単独での、或いはTGFβの作用が疾患の経過に影響を与えるがん、線維症又は慢性感染症等の疾患の処置のためのワクチン又は他の治療様式と組み合わせた、これらの突然変異バリアントの治療適用を含む。
本発明の新規性とは、TGFβの機能が、天然の又はワクチン接種によって誘導される防御免疫応答を低下させる或いは過剰な組織修復及び線維症を誘導する疾患において、TGFβシグナル伝達をモジュレートし、これにより様々な腫瘍の浸潤性及び転移性能力並びに様々な免疫系及び結合組織細胞の活性をモジュレートするための新規治療アプローチを提供することである。上述の阻害戦略のいずれも、シグナル伝達アンタゴニストとしてTGFβリガンドのムテインを用いていない。本発明のTGFβ突然変異体は、実質的に自己タンパク質であり、従って免疫原性が低く、これに対する抗体応答のリスクを最小化する。TGFβ受容体系に対するその高い特異性は、予想外の毒性を低下させる(小型の阻害因子に基づく戦略に共通)。このようなTGFβの突然変異バリアントは、少なくとも天然TGFβ1及びTGFβ3と同様のTβRII受容体に対する結合親和性を維持する(6〜10pM)。この親和性は、モノクローナル抗体又は他の薬物を用いた他の受容体又はリガンド阻害戦略では達成が困難である。驚くべきことに、本発明の著者らは、これらのTGFβ突然変異バリアントが、TβRII及びTβRIII受容体と相互作用するその能力を維持することを見出したが、ムテインは、細胞表面に対する天然リガンドのあらゆる可能な結合部位を遮断するため、これは、TβRII抗受容体抗体を上回る利点を構成する。
本発明は、TGFβ天然リガンドの、ALK5受容体によって媒介される活性をアンタゴナイズするポリペプチドに関する。このポリペプチドは、TGFβ天然リガンドのアミノ酸配列に対して90%を超える相同性を保有する。本発明のポリペプチドは、Y6、W30、W32、I51、L51、Q67及びL101からなる群から選択される残基のうち1種において、その一次アミノ酸配列における少なくとも1個の突然変異を有する。
本発明の特定の実施形態において、本来のアミノ酸残基は、
ポジション6に対して:A;
ポジション30に対して:N、R、K、D、Q、L、S、P、V、I、G、C、T、A、E;
ポジション32に対して:A;
ポジション51に対して:Q、W、Y、A;
ポジション67に対して:H、F、Y、W;及び
ポジション101に対して:A、E;
を含む群から選択されるアミノ酸残基のうち1種によって突然変異している。
本発明の別の目的は、受容体TGFβRII及び/又はTGFβRIIIとの相互作用界面に、受容体との親和性を増加させる突然変異が加えられたポリペプチドである。
更に、本発明は、本発明に記載されているポリペプチドの1種又は混合物と、その投与のための薬学的に適したベヒクルとを含有する、がん、線維症を伴う疾患及び慢性感染性疾患の処置に用いられる医薬組成物に関する。斯かるポリペプチドは、アルブミン又はヒト免疫グロブリンのFc領域となり得る担体タンパク質に、共有結合により連結することができる。本発明の別の一実施形態において、ポリペプチドは、ペグ化することができる。
最後に、本発明は、がん、線維症を伴う疾患及び慢性感染性疾患の処置において有用な医薬組成物を製造すると共に、特に、強化のためのワクチンが、がん処置のための治療用ワクチンである場合、天然TGFβに換えてワクチンに対する細胞性及び/又は体液性応答を増強するための、記載のポリペプチドの使用に関する。
TGFβ突然変異体ポリペプチドの獲得
本発明は、112アミノ酸の長さを有するポリペプチドに関する。このポリペプチドは、異なる天然TGFβ分子と高い配列同一性、90%を超える同一性を維持する。その配列の区域において、ポリペプチドは、天然TGFβと比較して1〜6個の突然変異を含む。本来の残基に置き換わる残基は、本来のアミノ酸に対して大幅に異なる物理化学的特性を有するように選択され、残基の変化は、非極性から極性、荷電から無電荷、大型から小型、及び酸性から塩基性となる。
TGFβムテインと呼ぶこともできるこのようなポリペプチドは、その受容体TβRII及びALK5と複合体形成した天然TGFβ1、TGFβ2及びTGFβ3の三次元構造に基づき設計された(PDBデータベースに入力)。TβRII受容体側ではなく、ALK5受容体結合領域の一部を形成する、溶媒に有意に曝露されるアミノ酸に相当するTGFβポジションのみに突然変異を導入した。これらの残基は、パブリックドメインのバイオインフォマティクスプログラムを用いたところ、ALK5との相互作用において重要であると予測された。次表は、相互作用において重要であると予測される、ALK5との結合界面由来の残基と、結合に影響する可能な突然変異を示す。これらの結果により、あらゆる可能な理論上のムテインのデータベースを作成し、in vitroで最高のアンタゴニスト効力を有するムテインを選択した。
本発明のポリペプチドは、タンパク質の化学合成を含む様々な手順によって得ることができる。ポリペプチドは、遺伝子工学技法によって得ることもでき、この技法の技術分野において反映されるいずれかのトランスフェクションプロトコールを用いて、大腸菌(E.coli)等の細菌又はCHO及びHEK293等の哺乳類細胞においてポリペプチドを封入体として発現させること等が挙げられる。特異的ポジションにおける突然変異は、ポリメラーゼ連鎖反応によって導かれる定方向突然変異誘発技法によって得ることもできる。
その生物学的活性に従ったTGFβ突然変異体ポリペプチドの選択;
本発明のポリペプチドは、次の特性を同時に保有するように、in vitro及びin vivo実験から選択される。
− 本発明においてムテインとも称されるTGFβのこのような突然変異バリアントは、TβRII受容体に結合するその能力を維持する。この結合能力は、TβRII受容体鎖を検出するための市販のELISAアッセイによって直接的に評価しても、受容体陽性細胞集団において間接的に評価してもよい。TβRII受容体認識のレベルは、天然TGFβに匹敵するべきである。
− このようなムテインは、TβRII受容体へのTGFβリガンド(TGFβ1、TGFβ2、TGFβ3)の結合を遮断する。これは、TGFβリガンド(市販)のそれぞれでプレートを覆い、リガンドへのTβRII結合を阻害するムテインの能力を評価する、競合的ELISAによって直接的に測定することができる。
− TGFβのこのような突然変異バリアントは、TβRI受容体を介してシグナル伝達するその能力を失う(loose)又は実質的に低下させる。この特性は、ムテイン又は天然TGFβで処理した4T1マウス系統及びMDA−MB231ヒト系統の腫瘍細胞ライセートにおけるリン酸化Smad2及びSmad3のレベルを定量化する、ウエスタン免疫ブロッティングアッセイによって直接的に評価することができる。このようなムテインは、天然TGFβよりも少なくとも100倍低いSmad2及びSmad3のリン酸化を誘導するべきである。リン酸化(fosforilation)誘導特性は、CTLL−2細胞系におけるIL−2によって誘導される増殖の阻害アッセイにおいてin vitroで評価することもできる。このような突然変異体は、天然TGFβよりも少なくとも100倍低い阻害活性を有するべきである。
− TGFβのこのような突然変異バリアントは、各TGFβリガンド(TGFβ1、TGFβ2、TGFβ3)によって誘導されるシグナル伝達を阻害することができる。この特性は、ムテイン又は天然TGFβで処理した4T1マウス系統及びMDA−MB231ヒト系統の腫瘍細胞ライセートにおけるリン酸化Smad2及びSmad3のレベルを定量化する、ウエスタン免疫ブロッティングアッセイによって直接的に評価することができる。50ng/mL〜10μg/mLの濃度範囲において、ムテインは、市販のリガンドによって誘導されるシグナル伝達を少なくとも100倍阻害する能力を提示するべきである。
− このようなTGFβ突然変異バリアントは、in vitro抗腫瘍効果を有する。これは、天然リガンドで処理した又はしない数種類の腫瘍細胞系の遊走を阻害することができる。斯かる系統の例として、4T1マウス系統及びMDA−MB231ヒト系統が挙げられる。細胞遊走アッセイにおいて、このようなムテインは、統計学的観点から、腫瘍細胞の遊走の有意な阻害が可能となるべきである。
− TGFβのこのような突然変異バリアントは、それぞれIL−2又はIL−6及びIL−23の存在下におけるナイーブT CD4+細胞からTreg foxp3+又はTH17表現型への分化を誘導するその能力を失う(loose)又は実質的に低下させる。この特性は、in vitro Treg及びTh17細胞誘導アッセイにおいて直接的に評価することができる。このような突然変異体は、天然TGFβの場合よりも少なくとも100倍低い誘導能力を有するべきである。
− このようなTGFβ突然変異バリアントは、その天然アナログによって誘導される、ナイーブT CD4+細胞からTreg foxp3+又はTH17表現型への分化を阻害する能力を有する。この特性は、in vitro Treg及びTh17細胞誘導アッセイにおいて直接的に評価することができる。50ng/mL〜10μg/mLの濃度範囲において、このようなムテインは、市販のリガンドによって誘導されるシグナル伝達の少なくとも100倍阻害する能力を提示するべきである。
− TGFβのこのような突然変異バリアントは、in vivo抗腫瘍効果を有する。これは、移植可能腫瘍モデルにおいて数種類の腫瘍系統のin vivo腫瘍成長及び転移性能力を阻害することができる。この特性は、BALB/cマウスにおける4T1乳房系統及びヌードマウスにおけるMDA−MB231ヒト腫瘍細胞系の原発性同所性腫瘍モデルを用いて評価することができる。このようなムテインは、PBSで処理した対照群と比較して、腫瘍サイズ及び肺転移数の統計学的に有意な低下を引き起こすべきである。
− このような突然変異したTGFβバリアントは、移植可能腫瘍モデルにおける天然の又はワクチン接種によって誘導された抗腫瘍免疫応答をin vivoで増加させる能力を有する。
この特性は、BALB/cマウスにおける4T1乳房系統及び皮下CT26結腸腫瘍系統の同所性原発性腫瘍モデルを用いて評価することができる。このようなムテインは、ナチュラルキラー細胞及びT CD8+リンパ球の細胞溶解活性及びサイトカイン分泌を増加させるべきである。これはまた、樹状細胞及びTH1パターンT CD4+細胞の活性を増加させ、調節性T細胞及び骨髄系サプレッサー細胞の数並びにそれらの腫瘍促進活性(protumoral activity)を有意に低下させるべきである。
本発明は、その分泌に影響を与えることなく、LAPを欠く成熟ドメインを産生することができる、TGFβムテインの追加的な修飾を包含する。これは、TβRIIと相互作用できるように、ムテインをその活性型で得ることができるという結果を伴い、産生プロセスの単純化をもたらす。
別の一実施形態において、本発明は、その半減期を増加させる、TGFβムテインの追加的な修飾に関する。このような修飾は、とりわけ、ペグ化や、アルブミン又はヒト免疫グロブリンのFc領域となり得る担体タンパク質と上述の免疫調節性ポリペプチドのいずれかとの融合を含む。
より特定の実施形態において、本発明は、ヒトIgG1のFc断片に融合された、TGFβの突然変異バリアント(特異的な突然変異は、表2に言及されている)に関し、これは、上に言及されている特性を呈するよう選択されたムテインをもたらす。カップリングのために選択されたFc領域は、Cγ2ドメインに突然変異のセット(ala234、ala235)を有し、これが、新生児Fc受容体を除くFcガンマ受容体と相互作用することを妨げ、これにより、免疫エフェクター機序を誘導するその能力をサイレンシングする(Labrijn AFら、Curr Opin Immunol.Aug、20(4):479〜85、2008.Epub 2008年7月9日)。
このようなムテインは、ALK5を介してシグナル伝達するその能力を有意に低下させる複数のアミノ酸置換を有する。しかし、これは、TβRII及びTβRIIIに結合するその能力を維持し、天然TGFβの活性を阻害する。
別の一実施形態において、本発明は、また、その阻害因子特徴に影響を与えることなく又は更にはそれを改善しつつ、TβRII及びTβRIIIに対するその親和性を増加させるため、或いは半減期の増加によりそのin vivo薬力学を改善するために為される、TGFβムテインの追加的な修飾を包含する。斯かる追加的な突然変異は、バイオインフォマティクスツール又は異なる性質のコンビナトリアル分子ライブラリーの使用(ファージディスプレイライブラリー、酵母又は細菌における遺伝子発現ライブラリー)による合理的設計によって得ることができる。
TGFβ突然変異体ポリペプチドの治療適用
本発明は、また、活性成分として本発明により開示されているTGFβムテイン及びそのアナログ又は融合タンパク質を含む医薬組成物と共に、TGFβの機能が、天然の若しくはワクチン接種によって誘導される防御免疫応答を低下させる又は過剰な組織修復及び線維症を誘導する疾患における、様々な腫瘍の浸潤性及び転移性能力並びに様々な免疫系及び結合組織細胞の活性のモジュレーションのためのその可能な治療適用を含む。
その治療用途のため、本発明のポリペプチドは、独立的に、或いはその治療作用を促進又は増強する他のポリペプチド又は他の物質と組み合わせて、疾患を有する対象に投与することができる。投与経路は、薬物の非経口的投与のための技法の技術分野に記載されている投与経路のいずれかとなり得る。ポリペプチドは、好ましくは、静脈内、筋肉内、皮下又は腫瘍内投与することができる。
本発明に記載されているポリペプチド又は融合タンパク質は、がん、線維症を伴う疾患及び慢性感染性疾患の治療法において有用な医薬組成物の一部として投与することもできる。好ましくは、本発明は、薬学的に許容されるベヒクルを含む、医薬組成物を含む組成物を包含する。
組成物は、薬学的に許容される担体を含む。薬学的に許容される担体として、食塩水、滅菌水、リン酸緩衝食塩水その他が挙げられるがこれらに限定されない。患者への投与に適した他の緩衝剤、分散剤(dispersed agent)及び不活性無毒性物質が、本発明の組成物に含まれていてもよい。組成物は、投与に適切な溶液となることができ、無菌であり、望まれない粒子を含まない。
別の一実施形態において、本発明は、また、がん、線維症を伴う疾患又は慢性感染性疾患の対象への、本発明に記載されている治療有効量のポリペプチド、融合タンパク質又は組成物の投与を含む処置方法に関する。特定の実施形態において、対象はヒトである。
本発明により記載されているポリペプチド又は融合タンパク質は、その効果の賦活因子として、伝統的腫瘍学的治療法(化学療法及び放射線照射)と組み合わせて投与することもできる。
所望の治療効果を得るため、本発明のポリペプチドは、リンパ節又は末梢部位におけるその濃度が、対象とする疾患に適切であることを保証するのに十分なほど高い用量で、即ち、ムテインが、天然TGFβの阻害効果を示す濃度範囲で投与するべきである。従って、用量は、試験している疾患種類及び投与経路に対し調整する必要がある。例えば、腫瘍治療法の場合、用量は、阻害効果を提示するのに十分なほど高い腫瘍及び/又は局所領域的リンパ節内部における突然変異体濃度を達成するよう調整するべきである。調査すべき用量範囲は、毎週又は隔週(biweekly)1.25〜20mg/kg/用量の間で変動し得る。
投与回数も、問題になっているムテインの体内分布に対し調整するべきである。一般に、上述の有効濃度は、連続2〜30日間に及ぶ期間持続するべきである。ムテインが、担体タンパク質にカップリングされている場合、投与頻度は、それに従って調整するべきである。
本発明の化合物又は組成物が、別の抗がん剤と組み合わせて用いられる場合、本発明は、例えば、同時発生の、時間差の又は交互の処置選択肢を提供する。よって、本発明の化合物(単数又は複数)は、別々の医薬組成物において同時に投与することができる、即ち、本発明の化合物は、他の抗がん剤の前又は後に、例えば、数秒間、数分間、数時間、数日間又は数週間の差で投与することができる。
治療作用は、疾患の症状の完全又は部分寛解として定義される。がんにおいて、治療作用は、とりわけ、腫瘍体積の減少又は再発までの時間(relapse time)の増加として定義される。
この新規治療戦略は、TGFβシグナル伝達をモジュレートするための他の提案を上回る多くの利点を有する。例えば、次の利点が挙げられる。
− TGFβ突然変異体は、実質的に自己タンパク質であり(数個の突然変異を除き)、従って免疫原性が低い。この事実は、これに対する抗体応答のリスクを最小化する。
− TGFβ受容体系によるその高い特異性は、予想外の毒性を低下させ、これは、小型の阻害因子に基づく戦略に共通する。
− TGFβのこのような突然変異バリアントは、少なくとも天然TGFβ1及びTGFβ3と同様の、TβRII受容体に対する結合親和性を維持する(6〜10pM)。モノクローナル抗体又は他の薬物による受容体又はリガンド阻害戦略では、この親和性を打ち負かすことが困難である。
− TGFβのこのような突然変異バリアントは、モノクローナル抗体及びFcにカップリングした受容体よりも小型のサイズを有する。この特色は、TGFβシグナル伝達を阻害する上述の他の薬物よりも優れた腫瘍への浸透を確実にする。
− TGFβのこのような突然変異バリアントは、TβRII/TβRI(ALK5)受容体系を介したいかなるリガンドのシグナル伝達も阻害する。パン(pan)リガンド抗体は、公知のTGFβアイソフォームにしか向かわず、他のアイソフォームが存在する場合、この抗体はそれを阻害しない可能性があるため、これは、パンリガンド抗体を上回る理論上の利点である。
− TGFβ突然変異バリアントは、TβRIII受容体と相互作用する能力を維持する。このようなムテインは、細胞表面への天然TGFβリガンドのあらゆる可能な結合部位を遮断するため、これは、TβRII抗受容体抗体を上回る利点を構成する。
− Fc断片への結合は、ムテインの半減期を増加させ、これにより用量及びその頻度が少なくなるであろうことから、ムテインに、小型の薬物に関する利点を付与する。
− 新生児Fc受容体を除くFcガンマ受容体と相互作用しないヒトIgG1のFc断片への結合は、Fcガンマ受容体と相互作用するその完全な能力を維持する抗受容体II抗体と比較して、宿主の非腫瘍細胞における免疫エフェクター機序の誘発を回避し、予想外の毒性の可能性を低下させる。
次の実施例及び図面により、本発明を更に詳述する。しかし、これらの実施例は、本発明の範囲を限定するものとして解釈するべきではない。
ムテインG_M1及びTGFβ1野生型Fc−融合タンパク質のウエスタンブロット解析を示す図である。これらのタンパク質のSDS−PAGEを非還元及び還元条件下で行い、抗ヒトTGFβ1抗体による染色を行った。第1のレーンには、低分子量タンパク質標準がロードされ、第2のレーンには、ムテインGM_1_Fcがロードされ、第3のレーンにはTGFβ1野生型_Fc、第4のレーンには無関係な抗体hR3を用いた。 G_M1_FcムテインによるTβRII受容体認識を評価するためのELISAアッセイを示す図である。陰性対照として、無関係な抗体hR3を用いた。G_M1ムテインは、天然TGFβ1と同様の、TβRII受容体への結合能力を保持する。 突然変異体又は天然TGFβによって誘導される、IL2依存性CTLL−2細胞系増殖の阻害を評価するためのアッセイを示す図である。CTLL−2細胞系増殖を阻害するムテインG_M1の能力が、ヒト天然TGFβ1よりもはるかに低いことが示されている。データは、3回の独立的実験から得られる阻害の平均パーセンテージとして表されている。 天然TGF β1に起因するIL2依存性CTLL−2細胞系増殖の阻害を中和するG_M1ムテインの能力を評価するためのアッセイを示す図である。本図は、3回の独立的実験においてスコア化された細胞増殖の平均パーセンテージを示す。 G_M1ムテインが、マウス4T1腫瘍細胞系の遊走をin vitroで阻害することを示す図である。本図に示す通りの様々な時間間隔で創傷閉鎖の写真を撮った。本図は、創傷閉鎖の速度が、各時点において、細胞がムテインで処理された場合に有意により低いことを示す。 G_M1ムテインが、天然TGFβによって誘導されるナイーブCD4+CD25−GITR−T細胞からFoxp3+CD4+調節性T細胞への分化/変換を阻害することを示す図である。ナイーブT細胞が、500ng/mlのムテインと共にインキュベートされた場合、T細胞培養物において回収される調節性T細胞のパーセンテージは、殆どゼロまで低下する。この濃度は、第一に変換を誘導するために用いた組換えヒトTGFβ1の濃度よりも僅か30倍高い濃度である。
(例1)
TGFβムテインの設計
バイオインフォマティクス技法を用いて、TGFβ突然変異体を計算により設計した。出発点として、TGFβ1及びTGFβ3とTGFβ受容体の三元複合体の報告されている構造を用いた。公開されたバイオインフォマティクスプログラムを用いて、天然アイソフォーム及びあらゆる可能な突然変異バリアントの結合エネルギーを決定した。C末端ヒンジ領域並びにヒトIgG1のドメインCγ2及びCγ3並びにヒスチジンテイルを含むレンチウイルスベクターPLWに基づく遺伝的構築物を用いて、CHO−K1細胞においてG_M1ムテインを発現させた。プロテインAによるアフィニティークロマトグラフィーによって、G_M1を精製した。高純度(>95%)でこれを得た(図1)。
(例2)
ELISAによるTβRIIへのムテインG_M1の結合の評価
TβRII(1ug/ml)でコーティングし、アルカリホスファターゼにカップリングした抗ヒトFc抗体を用いて示すことにより、ELISAアッセイを行った。陰性対照として、無関係な抗体hR3を用いた。図2は、ムテインG_M1が、天然TGFβ1と同様の、TβRII受容体への結合能力を保持することを示す。
(例3)
ムテインG_M1は、受容体TβRI(ALK5)を介してシグナル伝達する能力、従って、天然TGFβ生物学的活性を模倣する能力が低下している
本出願人らは、突然変異体又は天然TGFβによって誘導される、IL2依存性CTLL−2細胞系増殖の阻害を比較した。5000個のCTLL−2細胞/ウェルをrIL−2(50U/ml)で刺激し、表示濃度のTGFβ1野生型又はムテインG_M1の存在下で48時間培養した。その後に、アラマーブルー試薬を培養物に添加し、540及び630nmにおいてその還元を測定した。
G_M1ムテインは、実験の陽性対照として用いた市販のTGFβ1よりも200倍多い濃度においてCTLL−2系統の増殖を阻害することができなかった(図3)。CTLL−2細胞系増殖を阻害するムテインG_M1の能力が、市販のTGFβ1よりもはるかに低いことが示される。
(例4)
ムテインG_M1は、in vitroにおけるTGFβシグナル伝達アンタゴニストである
5000個のCTLL−2細胞/ウェルをrIL−2(50U/ml)で刺激し、2pMのTGFβ1野生型及び表示濃度のG_M1又はアイソタイプ対照hR3 MAb;又は陽性対照としての抗TGFβ1抗体の存在下で培養した。48時間後、アラマーブルー試薬を培養物に添加し、540及び630nmにおいてその還元を測定した。
アイソタイプ対照MAb hR3ではなく、G_M1ムテインは、天然TGFβ1に起因するIL2依存性CTLL−2細胞系増殖の阻害を中和する(図4)。ムテインに起因する中和効果は、実験の陽性対照として用いた抗TGFβ1抗体により得られる中和効果と同様である。
(例5)
ムテインG_M1は、in vitroにおける抗腫瘍効果を有する
in vitro創傷治癒アッセイにおいて、マウス腫瘍細胞系4T1の遊走を阻害するムテインG_M1の能力を評価した(CC Liangら、Nat Protoc.Two(2):329〜33、2007)。滅菌ピペットチップで細胞単層を掻き取ることにより、コンフルエントな細胞を傷つけた。G_M1ムテイン又はTGFβ1野生型(陰性対照として)をウェルに添加した。図5は、細胞をムテインで処理した場合、創傷閉鎖速度が有意により低い(p<0.05、各時点におけるDunnの事後検定を伴うクラスカル・ワリス(Kruskal-Wallis)検定)ことを示す。
(例6)
ムテインG_M1は、天然TGF β1及びIL2によって誘導されるナイーブCD4+T細胞から調節性Foxp3+CD4+T細胞への分化を阻害する
4匹のC57/BL6マウスの脾臓から得られたCD4+CD25−GITR−ナイーブ集団を細胞選別により精製した。これらの細胞のうち5×10個を、5ng/mlのIL−2及び5ng/mlの天然ヒトTGFβ1の存在下で、3μg/mLのプレート結合した抗CD3及び3μg/mLの可溶性抗CD28で刺激した。この培養条件において、3日後に回収された調節性T細胞のパーセンテージは、55.6%であった。250及び500ng/mLの濃度において、この培養物におけるムテインの効果を評価した。ムテインの存在又は非存在下で回収されたFoxp3+調節性T細胞のパーセンテージを測定した。図6は、T細胞培養物における回収された調節性T細胞のパーセンテージが、G_M1ムテインの存在下で殆どゼロまで低下する様子を示す。

Claims (14)

  1. 天然TGFβリガンドの配列との90%を超える相同性によって特徴づけられる、ALK5受容体によって媒介されるTGFβ天然リガンドの活性をアンタゴナイズするポリペプチド。
  2. W30、W32、L101、I51、L51、Q67及びY6からなる群から選択されるアミノ酸残基のうち1種において、少なくとも1個の突然変異を含むことによって特徴づけられる、請求項1に記載のポリペプチド。
  3. 本来の残基が、
    ポジション30に対して、N、R、K、D、Q、L、S、P、V、I、G、C、T、A、E、
    ポジション32に対して、A、
    ポジション101に対して、A、E、
    ポジション51に対して、Q、W、Y、A、
    ポジション67に対して、H、F、Y、W及び
    ポジション6に対して、A
    を含む群から選択されるアミノ酸残基のうち1種によって突然変異している、請求項2に記載のポリペプチド。
  4. TGFβRII及び/又はTGFβRIII受容体との相互作用界面における突然変異が、それに対する親和性を増加させるために加えられている、請求項3に記載のポリペプチド。
  5. その分泌に影響を与えることなく、LAPを欠く成熟ドメインを産生するための突然変異を含む、請求項3に記載のポリペプチド。
  6. Cγ2ドメインに突然変異ala234及びala235を含むヒトIgG1の断片にカップリングされた、請求項3に記載のポリペプチド。
  7. 50ng/mL〜10μg/mLの間の範囲内の、請求項3に記載の少なくとも1種のポリペプチドと、
    薬学的に適したベヒクルと
    を含む、がん、線維症を伴う疾患及び慢性感染性疾患の処置のための医薬組成物。
  8. 治療有効量の請求項3に記載のポリペプチドの混合物と、
    薬学的に適したベヒクルと
    を含む、請求項7に記載の医薬組成物。
  9. 前記ポリペプチドが、担体タンパク質に共有結合により連結されている、請求項7に記載の医薬組成物。
  10. 前記担体タンパク質が、ヒト免疫グロブリンのFc領域であることによって特徴づけられる、請求項9に記載の医薬組成物。
  11. 前記ポリペプチドが、ペグ化されている、請求項9に記載の医薬組成物。
  12. がん、線維症を伴う疾患及び慢性感染性疾患の処置において有用な医薬の製造のための、請求項1から6までのいずれか一項に記載のポリペプチド。
  13. ワクチンに対する細胞性及び/又は体液性応答の増強に有用な医薬の製造のための、請求項1から6までのいずれか一項に記載のポリペプチド。
  14. 増強のための前記ワクチンが、がんのための治療用ワクチンである、請求項13に記載のポリペプチド。
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