JP2019524153A - 腫瘍血管形成を抑制するvegfディープブロッカーを含む癌治療用組成物及びその製造方法 - Google Patents

腫瘍血管形成を抑制するvegfディープブロッカーを含む癌治療用組成物及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

本発明は、血管形成を抑制する癌治療用組成物及びその製造方法に関する。本発明による血管形成抑制剤は、血管内皮増殖因子受容体1(VEGFR1)の血管内皮増殖因子結合ドメインとニューロピリン1(neuropilin−1、NRP1)のb1ドメインを含むことを特徴とする融合タンパク質を含む癌治療用組成物である。前記新規な融合タンパク質は、血管内皮増殖因子が細胞膜でその受容体と結合することをブロッキングする血管形成抑制剤であって、癌細胞の増殖、癌の成長及び転移を抑制する効果がある。また、前記融合タンパク質は、抗癌剤として有効に利用することができるほか、従来の血管形成抑制剤と比較してより少ない容量で効率的な抗癌作用を示す。

Description

本発明は、癌の成長及び転移を抑制する新規な血管形成抑制融合タンパク質及びその製造方法に関する。
血管形成(angiogenesis)は、適切な器官(organ)の成長及び損傷回復において必須であり、非常に精巧に調節される過程である。このような過程の調節不均衡は、炎症性、心血管性、免疫性または悪性疾患を招く。血管内皮増殖因子A(vascular endothelial growth factor A;VEGFA)は、血管形成の主要誘導体であり、癌の成長及び進行に関与すると知られている。8個のエキソン(exon)からなるVEGFA遺伝子は、少なくとも6種類の主要VEGFA同型タンパク質(isoform)であるVEGFA−121、VEGFA−145、VEGFA−165、VEGFA−183、VEGFA−189及びVEGFA−206を生産する。主な3個の同型タンパク質は、VEGFA−121、VEGFA−165、及びVEGFA−189であり、細胞で分泌されるが、これらの特性、生物学的利用の可能性及び分布は互いに異なる。しかし、これらのうち大部分の血管形成機能は、VEGFA−165によって調節されると思われる。
VEGFAは、2個のチロシンキナーゼ受容体(tyrosine kinase receptor)であるVEGF受容体(VEGF receptor;VEGFR)1及びVEGFR2に結合することによって、新生血管の発達に関与するだけでなく、内皮細胞生存(vascular maintenance)できるように細胞死(apoptosis)から保護する。血管形成信号伝達は、VEGFAがVEGFR2(KDR)及び共受容体(coreceptor)であるニューロピリン1(Neurophilin−1;NRP1)に結合することによって媒介される。たとえVEGFR2が血管形成及び脈管形成(vasculogenesis)に関与する主要受容体であるとしても、VEGFR1がVEGFR2に比べてVEGFAに対する親和度がはるかに高い。
VEGFA発現量は、傷治癒や低酸素環境のような生理的な必要によって増加することもあるが、増殖網膜症(proliferative retinopathy)、関節炎、乾癬(psoriasis)及び癌のような病理学的状態でも増加する。さらに、VEGFAは、周辺血管から新たな血管の成長を誘導して癌細胞が酸素と栄養分とを得て癌転移を容易にするため、腫瘍脈管形成の重要な媒介体である。
現在まで抗体製剤、アプタマー(aptamer)及びチロシンキナーゼ抑制剤のような抗VEGF薬剤が多く開発されてきたが、最近、VEGFAに親和度が高い融合タンパク質のアフリバーセプト(aflibercept;VEGF−trap)が次世代の医薬品として脚光を浴びている。この薬剤は、VEGFR1とVEGFR2との結合部位からなっている。
関連する先行技術としては2014年韓国公開特許登録番号第1397088号「癌細胞増殖抑制と血管形成抑制のための融合タンパク質及びこれを含む坑癌組成物」において胃癌または乳癌治療に効果がある癌特異な抗体と血管形成抑制剤を結合した融合タンパク質が開示されている。
関連する先行文献として黄斑変性に対するVEGFTrap−Eye(aflibercept;商品名、Eylea(R))の3相臨床試験分析結果をジェネロン社がバイエルヘルスケア社とともに発表したが、ラニビズマブ投与群と比較してより少ない投与回数で治療効果が現れた。
Finelyなどは癌の成長速度とVEGF分泌とを含んで癌の特性を研究するために人間の癌を移植したネズミモデルを開発し、VEGF−trapを用いたVEGF分泌速度を予測して全臨床段階においてin vivo癌モデルとして用いることができることを示唆している。
本発明者らは、VEGF−trapより高い親和度でVEGFAに結合してVEGFA信号伝達をブロッキングできるようにVEGFR1のIg2ドメインとNRP1のb1ドメインとを有するデコイ受容体(decoy receptor)である血管形成抑制剤(VEGF Deep Blocker;VEEP)融合タンパク質を製造して本発明を完成した。
本発明は、癌の成長及び転移を抑制する新規な血管形成抑制融合タンパク質及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、癌の成長及び転移を抑制する新規な血管形成抑制融合タンパク質をコードする組み換えDNAを提供することを目的とする。
前記目的のために本発明の第1の形態は、血管内皮増殖因子受容体1(VEGFR1)のIg2ドメイン及びニューロピリン1(NRP1)のb1ドメインを含むことを特徴とする融合タンパク質を提供する。前記タンパク質を含む組成物は、癌の成長及び転移を抑制する癌治療用に利用できる。
本発明による新規な融合タンパク質は、血管内皮増殖因子が細胞膜でその受容体と結合することをブロッキングする血管形成抑制剤であって、癌細胞増殖、癌の成長及び転移を抑制する効果がある。前記融合タンパク質を含む組成物は、抗癌剤に有用に用いられるだけでなく、従来の血管形成抑制剤と比較してより少ない容量で効率的な坑癌作用効果を現す。
VEGFR1−NRP1−Fc融合タンパク質の模式図を示す図である。 VEEP融合タンパク質の発現を示す。 LLCネズミモデルにおけるVEEPの坑癌効果を対照群VEGF−trapと比較分析したものである。 LLCネズミモデルにVEEPを処理して30日後にエンドポイント分析(endpoint analysis)を行ったものである。
[発明を実施するための最良の形態]
以下、実施例により本発明についてさらに詳しく説明する。これら実施例は、単に本発明をより具体的に説明するためであり、本発明の要旨により本発明の範囲がこれら実施例によって制限されないことは、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者に自明であろう。
本発明の第1の形態は、血管内皮増殖因子受容体1(VEGFR1)のIg2ドメイン及びニューロピリン1(NRP1)のb1ドメインを含むことを特徴とする融合タンパク質である。より具体的に前記血管内皮増殖因子受容体1は、これに制限されないが、配列番号1であり得、前記Ig2ドメイン及びニューロピリン1(NRP1)のb1ドメインは、多様な形態であり得るが、好ましくは配列番号2のIg2ドメイン及びニューロピリン1(NRP1)のb1ドメインである。前記融合タンパク質は、免疫グロブリンのFcドメインをさらに含み得、多様なFcドメインが用いられるが、好ましくは配列番号3のFcドメインを用い得る。前記融合タンパク質は、発現のためにリーダータンパク質をさらに含み得、多様なリーダータンパク質が用いられるが、好ましくは配列番号4のリーダータンパク質が用いられ得る。本発明による融合タンパク質は、最も好ましくは配列番号5のタンパク質である。
本発明の第2の形態は、前記融合タンパク質を含む癌治療用組成物である。本発明の技術分野に属する当業者は、多様な形態の薬物伝達物質、賦形剤、安定化剤などをさらに含み得、このような多様な剤形は本発明の要旨範囲に属する。
本発明の第3の形態は、前記タンパク質をコードするDNAフラグメントである。本発明が属する技術分野に属する当業者は、遺伝子コードの退化によって本発明の融合タンパク質をコードする多様な配列のDNA配列を製造でき、最終的に本発明のタンパク質をコードするいかなる形態のDNA配列も本発明の要旨の範囲に含まれる。
本発明の第4の形態は、前記組み換えベクターを形質転換した形質転換体である。前記形質転換体は、多様な細胞を用い得、人間由来細胞を使用することが好ましく、最も好ましくはHEK293E細胞である。
本発明の第5の形態は、前記本発明による形質転換された細胞を培養する段階;及び前記細胞の培養液から融合タンパク質を分離することを特徴とするタンパク質の製造方法を提供する。
実験方法
1.VEGFR1−NRP1−Fc融合タンパク質の製造
VEGFR1遺伝子のIg2ドメインは、合成したDNA(EZbio)をPCRして得、NRP1のb1ドメインはcDNAを韓国生命工学研究院人間遺伝子銀行から購入した。前記2つのDNAのカケラをhuman Fc DNAのカケラに付けて融合タンパク質を得た。クローニングしたDNAをHEK293E細胞で発現し、その培養液をプロテイン(Protein)A樹脂(resin)で精製した。精製したタンパク質の濃度は、A280吸光度を測定することによって計算した。
2.In vitro親和度のテスト(ELISA)
VEEP及びVEGF−trapをVEGFがコートした96−ウェルプレート(well plate)に添加する。数回洗浄した後、HRPが接合された抗ヒトFc(HRP−conjugated anti−human Fc)を入れて安定化したTMBを添加した後、450nmで吸光度を測定する。
3.VEEP動物実験の結果と導出方法
対象疾患及び固形癌動物モデル
薬物の坑癌効果の確認のための動物モデルとして、6週令の雄C57BL/6マウスをKOATECH社(平沢市、韓国)から購入して用いた。動物は、動物実験倫理規定に従い1週間の適応期間を経た後に用いた。マウスの固形癌誘導にはLLC(Lewis lung carcinoma)細胞株をATCC社から購入して用いた。
動物生体内VEEPの坑癌効果及びエンドポイントの分析
6週令C57BL/6マウスの右側面の背中側(Right flank region)に1x10個のLLC cellを皮下(subcutaneous、s.c)注入した。その後、9日目から3日間隔で総8回のVEEPとVEGF−trapとを各25mg/kg皮下投与した。30日にわたって3〜4日間隔で固形癌の増殖を測定して生存を観察した。固形癌の大きさの測定は、電子デジタルカリパス(electronic digital caliper)を用いて直交で横(長い直径)と縦(短い直径)の長さを測定し、固形癌の体積は、Π/6x(横)x縦で計算して算出した。30日目にマウスを犠牲にして固形癌を摘出した後、マイクロバランスを用いて重量を測定した。
<実施例1>融合タンパク質
精製したVEGFR1−NRP1−Fc融合タンパク質を還元(Reducing)&非還元(non−reducing)の条件でSDS−PAGE分析により単量体(monomer)と二量体(dimer)とが予想大きさの位置に現れることを確認した(図2)。
<実施例2>親和度の分析
製造した融合タンパク質のVEEPのVEGFAに対する親和度を特定するために、ELISA分析によりVEGFの受容体またはブロッカーに対する親和度を分析した。親和度テストのためにVEGFA同型タンパク質中のVEGF165を使用した。対照群には細胞で自然に発現するVEGFA受容体のVEGFR1、VEGFR2、NRP1及びNRP2を含んで市販のブロッカーであるVEGF−trap、ベバシズマブ(Bevacizumab)及びラニビズマブ(ranibizumab)を使用して比較分析した。テストの結果、対照群の中ではVEGF−trapが結合親和度が最も高く示された。それに比べて本発明者らが製造した融合タンパク質であるVEEPは全ての対照群と比較してVEGF165に対して結合親和度が最も高く示され、VEGF−trapより10倍程度高い結合親和度を示した(表1)。
<実施例3>坑癌効果の分析
本発明により製造して精製したVEEP融合タンパク質の坑癌効果を測定するためにLLCネズミモデルを用いて固形癌の増殖を測定して生存を観察した。LLCネズミの固形癌の増殖を測定した結果、ブロッカーを処理しない対照群は、癌の大きさが13105mmで測定された。VEGF−trapを処理した場合、大きさが9479mmに減少したが、ネズミモデル個体間にその効果の偏差が大きく示された。これに対し、VEEPを処理したネズミの固形癌の大きさは、5872mmで測定され、これはブロッカーを処理しない対照群と比較して坑癌効果が有意に減少したことが観察された(図3)。また、VEGF−trapの坑癌効果より優れた結果を示した。生存率においてもVEEP融合タンパク質は80%で測定されたが、これはVEGF−trap処理した対照群(80%)やブロッカーを処理しない対照群(0%)に比べて優れた結果である。したがって、本発明で製造したVEEP融合タンパク質をVEGF−trapで治療できない患者の場合に用いられると思われる。
<実施例4>エンドポイントの分析
LLCネズミモデルにおいてLLCネズミにVEEPを処理してから30日目の癌の重量と大きさとを測定した結果、固形癌の重量は、VEGF−trapを処理した対照群(7.49g)に比べてVEEP融合タンパク質を処理したネズミ(5.15g)で有意に減少したことが確認された(図3)。腫瘍の大きさを見れば、VEGF−trapを処理したネズミの場合、個体別に大きさの偏差が大きいことが確認されたが、VEEPを処理したネズミは、癌大きさが平均的により小さく、個体間に類似の水準に減少したことが確認できた(図4)。したがって、前記坑癌効果分析の結果と同様に、本発明のVEEPブロッカーは、VEGF−trapで治療効果がなかった患者の場合に用いることができると思われる。
参考文献
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[配列表フリーテキスト]
配列表1 VEGFR1部分配列
VSDTGRPFVEMYSEIPEIIHMTEGRELVIPCRVTSPNITVTLKKFPLDTLIPDGKRIIWDSRKGFIISNATYKEIGLLTCEATVNGHLYKTNYLTHRQTNT (VEGFR1)
配列表2 Nrp1部分配列
SaiakegfSanysvLQSsvsedfkcmealgmesgeihsdqitassqystnwsaersrlnypengwtpgedsyrewiqvdlgllrfvtavgtqgaisketkkkyyvktykidvssngedwitikegnkpvlfqgntnptdvvvavfpkplitrfvrikpatwetgismrfevygckit
配列表3 免疫グロブリンFcドメイン
DKTHTCPPCPAPELLGGPSVFLFPPKPKDTLMISRTPEVTCVVVDVSHEDPEVKFNWYVDGVEVHNAKTKPREEQYNSTYRVVSVLTVLHQDWLNGKEYKCKVSNKALPAPIEKTISKAKGQPREPQVYTLPPSREEMTKNQVSLTCLVKGFYPSDIAVEWESNGQPENNYKTTPPVLDSDGSFFLYSKLTVDKSRWQQGNVFSCSVMHEALHNHYTQKSLSLSPGK
配列表4 リーダー配列
MYLGLNYVFIVFLLNGVQS
配列表5 全長配列
MYLGLNYVFIVFLLNGVQSVSDTGRPFVEMYSEIPEIIHMTEGRELVIPCRVTSPNITVTLKKFPLDTLIPDGKRIIWDSRKGFIISNATYKEIGLLTCEATVNGHLYKTNYLTHRQTNTSaiakegfSanysvLQSsvsedfkcmealgmesgeihsdqitassqystnwsaersrlnypengwtpgedsyrewiqvdlgllrfvtavgtqgaisketkkkyyvktykidvssngedwitikegnkpvlfqgntnptdvvvavfpkplitrfvrikpatwetgismrfevygckitDKTHTCPPCPAPELLGGPSVFLFPPKPKDTLMISRTPEVTCVVVDVSHEDPEVKFNWYVDGVEVHNAKTKPREEQYNSTYRVVSVLTVLHQDWLNGKEYKCKVSNKALPAPIEKTISKAKGQPREPQVYTLPPSREEMTKNQVSLTCLVKGFYPSDIAVEWESNGQPENNYKTTPPVLDSDGSFFLYSKLTVDKSRWQQGNVFSCSVMHEALHNHYTQKSLSLSPGK

Claims (10)

  1. 血管内皮増殖因子受容体1(VEGFR1)のIg2ドメイン及びニューロピリン1(NRP1)のb1ドメインを含むことを特徴とする融合タンパク質。
  2. 前記タンパク質は、配列番号1、配列番号2、配列番号3を含む請求項1に記載の融合タンパク質。
  3. 前記融合タンパク質は、配列番号4をさらに含むことを特徴とする請求項3に記載の融合タンパク質。
  4. 前記融合タンパク質は、配列番号5であることを特徴とする請求項3に記載の融合タンパク質。
  5. 請求項1ないし4の何れか一項による融合タンパク質を含む癌治療用組成物。
  6. 請求項1ないし4の何れか一項による融合タンパク質をコードするDNAフラグメント。
  7. 請求項6によるDNAフラグメントを含むことを特徴とする組み換えベクター。
  8. 請求項7による組み換えベクターに形質転換された細胞。
  9. 前記細胞は、HEK293Eであることを特徴とする請求項6に記載の細胞。
  10. (a)請求項8による形質転換された細胞を培養する段階;及び(b)前記細胞の培養液から融合タンパク質を分離することを特徴とする癌治療用タンパク質の製造方法。
JP2019521359A 2016-07-05 2016-07-05 腫瘍血管形成を抑制するvegfディープブロッカーを含む癌治療用組成物及びその製造方法 Active JP6876126B2 (ja)

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