JP2021184733A - 改善されたウリカーゼ配列および処置の方法 - Google Patents

Abstract

【課題】有益な効果を有する改善されたウリカーゼモノマー、および高尿酸血を患っている患者を処置するためのウリカーゼモノマーを含む医薬組成物を提供する。【解決手段】特定の配列を持つペプチド、およびポリエチレングリコール（ＰＥＧ）分子が特定の位置のシステイン残基にコンジュゲートされた、２個のＰＥＧ分子を含む、酵素活性を有するウリカーゼモノマー及び当該モノマーを含む医薬組成物を提供する。【選択図】図１

Description

関連出願の相互参照
本特許出願は、参照により本明細書に組み込まれている２０１５年５月１５日に出願された米国仮特許出願第６２／１６２，２８０号明細書の利益を主張するものである。

電子的に提出された材料の参照による組込み
その全体が参照により本明細書に組み込まれているのは、本明細書に添えて同時に提出され、以下：２０１６年５月１２日に作製した１つの１０３，７０１バイトのＡＳＣＩＩ（テキスト）、ファイル名「ＵＣＡＳＥ−１００ＷＯ１ＳｅｑｕｅｎｃｅＬｉｓｔｉｎｇ．ＴＸＴ」の通りに同定される、コンピュータ可読のヌクレオチド／アミノ酸配列リストである。

機能的ウリカーゼは、広範囲の生物、例えば、古細菌、細菌、および真核生物において見出すことができる。しかし、ヒトおよび一部の霊長類において、ウリカーゼは発現していない。ヒトにおいてウリカーゼ発現が欠けていることは、全身的なより高い尿酸レベル、ならびに場合によって、高尿酸血状態、例えば、痛風および腫瘍崩壊症候群をもたらしてきた。

痛風は、８百万人超の米国人に影響を与えており、体液における尿酸溶解度を超える血清尿酸レベルとして定義される、有痛性および消耗性の炎症性関節炎である。痛風によってもたらされる損傷は、慢性疼痛、就業中および家庭での機能障害、ならびに健康に関連する生活の質の低下をもたらし得る（例えば、Ｗｅｒｔｈｅｉｍｅｒ，ｅｔ ａｌ．，Ｃｕｒｒ Ｔｈｅｒ Ｒｅｓ Ｃｌｉｎ Ｅｘｐ．，７５：１−４（２０１３）を参照されたい）。

腫瘍崩壊症候群（ＴＬＳ）は通常、巨大で急速に増殖する、処置応答性の腫瘍を有する患者において起こる。ＴＬＳは、多数のがん細胞が急速に死滅し、全身的な尿酸の急な増加をもたらす分解生成物を放出するときに生じる、抗がん処置の潜在的に致死的な合併症である。

高尿酸血を制御するために種々の作用機序、例えば、キサンチンオキシダーゼ（キサンチンを尿酸に変換する酵素）の阻害剤、尿酸排泄性薬物（ＵＲＡＴ１を阻害する分子）、およびウリカーゼ処置が存在する。

２種の臨床的に承認されたウリカーゼであるＫｒｙｓｔｅｘｘａ（登録商標）およびＥｌｉｔｅｋ（登録商標）が存在する。Ｋｒｙｓｔｅｘｘａ（登録商標）（ペグロチカーゼ）は、通常療法では効果がない成人患者における慢性痛風の処置のために承認されたペグ化ウリカーゼである。Ｋｒｙｓｔｅｘｘａ（登録商標）は、ハイパーペグ化されている、ブタおよびヒヒのウリカーゼ配列のキメラタンパク質である（四量体毎に約４４０ｋＤａのＰＥＧ）。Ｋｒｙｓｔｅｘｘａ（登録商標）は、２時間の期間に亘り静脈内（ＩＶ）注入によって投与される。第三相臨床治験の間、患者の２６％は輸注反応を経験し、患者の６．５％は、アナフィラキシーとして特性決定される反応を有した（Ｂａｒａｆ ｅｔ ａｌ．，Ａｒｔｈｒｉｔｉｓ Ｒｅｓ Ｔｈｅｒ．，１５（５）：Ｒ１３７（２０１３）およびＳｔｒａｎｄ ｅｔ ａｌ．，Ｊ Ｒｈｅｕｍａｔｏｌ．，３９（７）：１４５０−１４５７（２０１２）。Ｋｒｙｓｔｅｘｘａ（登録商標）は、アナフィラキシーおよび輸注反応についての黒枠警告を含有する（Ｋｒｙｓｔｅｘｘａ（登録商標）処方情報を参照されたい）。その結果、患者は典型的には、ＩＶ注入の前に抗ヒスタミン剤またはコルチコステロイドで事前処置され、次いで、注入後にモニターされる。事前処置、ＩＶ注入および注入後のモニタリングは、ＩＶクリニックにおいて約６〜８時間かかる。

Ｅｌｉｔｅｋ（登録商標）（ラスブリカーゼ）は、腫瘍崩壊およびそれに続く血漿尿酸の上昇をもたらすことが予想される抗がん療法を受けている、白血病、リンパ腫、および固形悪性腫瘍を有する小児科の患者および成人患者における血漿尿酸レベルの最初の管理に適応される、修飾組換えアスペルギルス・フラバス（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｆｌａｖｕｓ）ウリカーゼである。Ｅｌｉｔｅｋ（登録商標）は、ヒトにおいて１６〜２１時間の半減期を有し、ＩＶ注入によって毎日投薬しなければならない。Ｋｒｙｓｔｅｘｘａ（登録商標）と同様に、Ｅｌｉｔｅｋ（登録商標）はまた、アナフィラキシーおよび溶血についての黒枠警告を有する（特に、Ｇ６ＰＤ欠乏症を有する患者において）。投薬頻度（毎日）、投与経路（ＩＶ）、免疫原性、およびコストによって、Ｅｌｉｔｅｋ（登録商標）は、慢性痛風処置のための選択肢ではありそうにない。

上記に照らして、高尿酸血を処置するためのより安全で、より便利であり、より免疫原性でない選択肢を開発することが当技術分野で必要とされている。本明細書に記載されている本発明は、この必要性を満たす。

従来技術による処置の公知のかなりの副作用を克服するために、複数のウリカーゼ配列の可能性を評価し、これらの配列における特異的で有意義な改善を行い、現存する治療より安全であり、より免疫原性でなく、かつより便利である改善されたウリカーゼに達した。

一部の態様では、いくつかの異なるウリカーゼ配列が、本明細書において包含される。ウリカーゼは、配列番号１〜３４のいずれか１つと少なくとも約９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８％、もしくは９９％同一であるアミノ酸配列を含み得、配列は、配列番号２７〜３３のいずれか１つではない。

一部の実施形態では、ウリカーゼは、配列番号１と少なくとも約９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８％、もしくは９９％同一であるか、または配列番号２と少なくとも約９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８％、もしくは９９％同一である。

一部の実施形態では、ウリカーゼは、約１〜約３５個のアミノ酸だけ（例えば、約１個、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個、１１個、１２個、１３個、１４個、１５個、１６個、１７個、１８個、１９個、２０個、２１個、２２個、２３個、２４個、２５個、２６個、２７個、２８個、２９個、３０個、３１個、３２個、３３個、３４個もしくは３５個のアミノ酸だけ）、配列番号１〜３４のいずれか１つとは異なる配列である。例えば、ウリカーゼは、約１〜約３５個のアミノ酸だけ、配列番号１または配列番号２と異なり得る。

一部の態様では、ウリカーゼは、約１〜約１４個のアミノ酸だけ（例えば、約１個、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個、１１個、１２個、１３個、もしくは１４個のアミノ酸だけ）、配列番号１〜３４のいずれか１つとは異なる配列である。例えば、ウリカーゼは、約１〜約１４個のアミノ酸だけ、配列番号１または配列番号２と異なり得る。ある特定の態様では、ウリカーゼは、配列番号１または配列番号２である。ある特定の実施形態では、ウリカーゼは、配列番号３〜２６または３４のいずれか１つである。

記載内容によると、高尿酸血、痛風（様々な形態の痛風を含む）、および腫瘍崩壊症候群についての処置の方法をまた提供する。

さらなる目的および利点は、部分的に下記の記載内容において記載し、部分的に記載内容から明らかであるか、または実践によって学習し得る。目的および利点は、添付の特許請求の範囲において特に指摘した要素および組合せによって実現および達成される。

上記の一般的記載内容および下記の詳細な説明の両方は、単に例示的および説明的なものであり、特許請求の範囲を制限するものではないことを理解すべきである。

本明細書に組み込まれており、本明細書の一部を構成する添付図面は、１つ（いくつか）の実施形態を例示し、記載内容と一緒に、本明細書に記載されている原理を説明する役割を果たす。

図１は様々なウリカーゼを発現している大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）細胞の細胞ライセート中に存在する可溶性（Ｓ）および不溶性（Ｐ）タンパク質のＳＤＳ−ＰＡＧＥ分析を示す。 図２Ａ−Ｂはディノコッカス・ゲオテルマリス（Ｄｅｉｎｏｃｏｃｃｕｓ ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌｉｓ）ウリカーゼ（図２Ａ）およびディノコッカス・ラディオデュランス（Ｄｅｉｎｏｃｏｃｃｕｓ ｒａｄｉｏｄｕｒａｎｓ）ウリカーゼ（図２Ｂ）についての示差走査熱量測定の安定性を示す。 図３は種々の基質（ＵＡ）濃度におけるウリカーゼ活性アッセイの結果を示す線グラフである。実線は、ミカエリス−メンテン動態学的フィットを示す。 図４は固定化フィブロネクチン、Ｆａｂ９ｍＣｙｓ、またはウリカーゼバリアントへのＭ２１細胞の接着を示す線グラフである。 図５は種々の基質（ＵＡ）濃度におけるウリカーゼ活性アッセイの結果を示す線グラフである。実線および破線は、ミカエリス−メンテン動態学的フィットを示す。 図６は白人集団において見出されるものと比較した、研究（ドナー）集団におけるＨＬＡ−ＤＲＢ１発生頻度を示す棒グラフである。 図７Ａ−Ｃはｅｘ ｖｉｖｏでの免疫原性アセスメントのための個々のドナーデータを提供する。図７Ａは、ＫＬＨ（陽性対照）と比較した、緩衝液（陰性対照）の刺激指数を示す散布図である。図７Ｂは、試験したウリカーゼと比較した、緩衝液（陰性対照）の刺激指数を示す散布図である。 図７Ａ−Ｃはｅｘ ｖｉｖｏでの免疫原性アセスメントのための個々のドナーデータを提供する。図７Ｃは、緩衝液、ＫＬＨ、およびウリカーゼについての平均刺激指数（ＳＩ）を示す棒グラフである。 図８Ａ−Ｂは様々なＮ末端ウリカーゼ切り詰めの分析を示す。図８Ａは、ＳＧＤウリカーゼと比較した、３種のＮ末端切り詰められたウリカーゼバリアント（Ｖ１、Ｖ２、およびＶ３）のＳＤＳ−ＰＡＧＥ分析である。図８Ｂは、種々の基質（ＵＡ）濃度でのウリカーゼ活性アッセイの結果を示す線グラフである。実線は、ミカエリス−メンテン動態学的フィットを示す。 図９Ａ−Ｂは種々の基質（ＵＡ）濃度でのウリカーゼ活性アッセイの結果を示す線グラフである。実線は、ミカエリス−メンテン動態学的フィットを示す。図９Ａは、ＤＴＴの存在下で行われた、ジ−Ｃｙｓおよびトリ−Ｃｙｓウリカーゼ（ＰＥＧなし）についてのウリカーゼ活性アッセイの結果を示す。図９Ｂは、ジ−ペグ化およびトリ−ペグ化ウリカーゼについてのウリカーゼ活性アッセイの結果を示す。 図１０Ａ−Ｄはジ−ペグ化ウリカーゼの分析を示す。図１０Ａは、アルスロバクター・グロビホルミス（Ａｒｔｈｒｏｂａｃｔｅｒ ｇｌｏｂｉｆｏｒｍｉｓ）ウリカーゼ（ＰＤＢ受入コード：２ＹＺＢ）の四量体結晶構造内の三次元の溶媒到達可能な部位を示す。図１０Ｂは、非ペグ化およびジ−ペグ化ウリカーゼのＳＤＳ−ＰＡＧＥ分析である。 図１０Ａ−Ｄはジ−ペグ化ウリカーゼの分析を示す。図１０Ｃは、精製されたジ−ペグ化ウリカーゼの逆相クロマトグラフィー分析である。図１０Ｄは、種々の基質（ＵＡ）濃度でのウリカーゼ活性アッセイの結果を示す線グラフである。実線および破線は、ミカエリス−メンテン動態学的フィットを示す。 図１１Ａ−Ｂはペグ化ウリカーゼについての薬物動態データを示すグラフである。図１１Ａは、ジ−ペグ化およびトリ−ペグ化ウリカーゼについてのラット薬物動態データを示す。 図１１Ａ−Ｂはペグ化ウリカーゼについての薬物動態データを示すグラフである。図１１Ｂは、ジ−ペグ化ウリカーゼについてのイヌ薬物動態データを示す。 図１２Ａ−Ｃはジ−ペグ化ウリカーゼの活性および安定性のｅｘ ｖｉｖｏでのヒト血清をベースとする分析を示す。図１２Ａは、３７℃にて５０％ヒト血清中でのジ−ペグ化ウリカーゼ活性およびＫｒｙｓｔｅｘｘａ（登録商標）の比較を示す。図１２Ｂは、３７℃にてヒト血清中で様々な期間インキュベートしたジ−ペグ化ウリカーゼの活性を示す。 図１２Ａ−Ｃはジ−ペグ化ウリカーゼの活性および安定性のｅｘ ｖｉｖｏでのヒト血清をベースとする分析を示す。図１２Ｃは、ＵＡの反復投与に応じたジ−ペグ化ウリカーゼの活性を示す。 図１３は様々なインキュベーション時間でのペグ化効率のＲＰ−ＨＰＬＣ分析を示す。ＲＰ−ＨＰＬＣを使用して、ＰＥＧコンジュゲーションを測定したが、これは異なる程度のコンジュゲーションを伴う種に対応する良好に分解されたピークをもたらす。 図１４Ａ−Ｂは１０分〜２時間の時点についての全体的ペグ化効率に対する試薬濃度の効果を示す応答表面プロットを示す。図１４Ａは、ＲＰ−ＨＰＬＣアッセイトレースから直接得た「完全にペグ化されたサブユニット」（すなわち、モノマー毎に３個の官能化コンジュゲーション部位のうち３個）の分析に基づいたデータを例示する。図１４Ｂは、全体的誘導体化を、等式（１）に基づいてコンピュータ処理するときのデータ分析を例示する。

尿酸オキシダーゼ（ウリカーゼＥＣ１．７．３．３、ｕｏｘ）は、４個の同一の３４ｋＤａのサブユニットから構成されるホモ四量体酵素である。この酵素は、尿酸をより可溶性で、容易に排泄される生成物であるアラントインに変換する一連の反応を開始させる最初のステップに関与している。手短に言えば、ウリカーゼは、５−ヒドロキシ−イソ尿酸（ＨＩＵ）を形成させる尿酸（ＵＡ）とＯ₂およびＨ₂Ｏとの反応、ならびにＨ₂Ｏ₂の放出を触媒する。ＨＩＵは、２−オキソ−４−ヒドロキシ−４−カルボキシ−５−ウレイドイミダゾリン（ＯＨＣＵ）への非酵素加水分解を受け、次いで、自発的に脱カルボキシル化して、ラセミのアラントインを形成する不安定な生成物である。機能的ウリカーゼを含有する種において、２種のさらなる酵素が発現しており（ＨＩＵヒドロラーゼおよびＯＨＣＵデカルボキシラーゼ）、これらはこれらの反応をより急速に触媒し、（ｓ）−アラントインを生じさせる。機能的ウリカーゼは、広範囲の生物：古細菌、細菌、および真核生物において見出すことができる。しかし、ヒトおよび一部の霊長類において、ウリカーゼは発現していない。ウリカーゼ発現が欠けていることは、３つの遺伝子変異によって生じる。コドン３３におけるナンセンス変異（オランウータン、ゴリラ、チンパンジー、およびヒトに影響を与える）、コドン１８７における別のナンセンス変異（チンパンジーおよびヒトに影響を与える）、ならびにイントロン２におけるスプライスアクセプター部位における変異（チンパンジーおよびヒトに影響を与える）。ウリカーゼ活性の進化的な排除、およびＵＡレベルの釣り合った増加を説明するために、いくつかの仮説が提案されてきた。これらは、ＵＡレベルの増加（強力な抗酸化剤および酸素ラジカルの捕捉剤）が、酸素フリーラジカルに関連する疾患（がん）の減少および寿命の増加をもたらしたという考えを含む。さらに、ＵＡが神経刺激物質、例えば、カフェインおよびテオブロミンと構造的に類似しているという事実は、ＵＡレベルの増加が知性／認知の飛躍をもたらし得たという推測に至った。最後に、尿酸の増加によって、原人が非常に低塩の菜食を消費する一方で、必要とする血圧レベルがもたらされ、これを維持することを助けた（百万年から２百万年前）ことが示唆されてきた。結果として生じ得た進化上の利益にも関わらず、ヒトにおいてウリカーゼ発現が欠けていることは、より高い全身的なＵＡレベル、場合によって、高尿酸血状態、例えば、痛風および腫瘍崩壊症候群をもたらしてきた。

痛風は８百万人超の米国人に影響を与え、体液中のＵＡ溶解度を超える血清ＵＡレベルとして定義される有痛性および消耗性の炎症性関節炎である。６．８ｍｇ／ｄＬ超の血清ＵＡレベルは、組織においてＵＡ結晶の形成をもたらし、急性炎症応答を誘発し得る。急性痛風性関節炎発作（フレア）、および線維性組織においてＵＡ結晶を沈着させる慢性炎症は、有痛性および消耗性である。痛風によってもたらされる損傷は、慢性疼痛、就業中および家庭での機能障害、ならびに健康に関連する生活の質の低下をもたらし得る（Ｗｅｒｔｈｅｉｍｅｒ、ｅｔ ａｌ．、前述）。

腫瘍崩壊症候群（ＴＬＳ）は通常、巨大で急速に増殖する、処置応答性腫瘍を有する患者において起こる。ＴＬＳは、多数のがん細胞が急速に死滅し、分解生成物を放出するときに生じる、抗がん処置の潜在的に致死的な合併症である。核酸プリンはＵＡに代謝され、ＵＡの全身的な急な増加をもたらす。重症例では、ＵＡ結晶は尿細管中で形成され、ＵＡネフロパシー（急性腎不全）をもたらす。ＴＬＳは、広範囲の腫瘍タイプに亘り報告されてきた（Ｉｋｅｄａ，ｅｔ ａｌ．，Ｄｒｕｇｓ，Ｄｉｓｅａｓｅｓ ＆ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅｓ，Ｍｅｄｓｃａｐｅ（Ｄｅｃ．３，２０１４））。

高尿酸血を制御するために種々の作用機序が存在する。キサンチンオキシダーゼ（キサンチンをＵＡに変換する酵素）の阻害剤は、１９６０年代から臨床的に処方されてきた。これらの中で最も一般なものであるアロプリノールは、米国において２百万人超の痛風患者によって使用されている。しかし、多くの患者は、許容されるより高いＵＡレベルを有し続けており、これは高尿酸血が単にＵＡ生成の問題ではないことを示唆する。より最近の研究は、患者におけるＵＡレベルがまた、ＵＡ再循環に関与している酵素であるＵＲＡＴ１を阻害することによって制御することができることを示した。尿酸排泄性薬物（ＵＲＡＴ１を阻害する分子）は腎臓中の近位尿細管に対して作用し、ここでこれらは、腎臓から血液へのＵＡの再びの吸収を妨げる。尿酸排泄性薬物、例えば、ベンズブロマロンおよびレシヌラドは、ＵＡの排泄を促進する。最後に、ウリカーゼ処置は、ＵＡをより可溶性生成物であるアラントインに酸化させることによって、末梢血流中のＵＡレベルを急速に低減させることが示されてきた。２種の臨床的に承認されたウリカーゼ、Ｋｒｙｓｔｅｘｘａ（登録商標）およびＥｌｉｔｅｋ（登録商標）が存在する。

Ｋｒｙｓｔｅｘｘａ（登録商標）（ペグロチカーゼ）は、通常療法に対して不応性である成人患者における慢性痛風の処置のために承認されたペグ化ウリカーゼである。Ｋｒｙｓｔｅｘｘａ（登録商標）は、ハイパーペグ化されているブタおよびヒヒウリカーゼ配列のキメラタンパク質である（四量体毎に約４４０ｋＤａのＰＥＧ）。Ｋｒｙｓｔｅｘｘａ（登録商標）は、２時間の期間に亘り静脈内（ＩＶ）注入によって投与される。第三相臨床治験の間、患者の２６％は輸注反応を経験し、患者の６．５％は、アナフィラキシーとして特性決定される反応を有した（Ｂａｒａｆ ｅｔ ａｌ．，Ａｒｔｈｒｉｔｉｓ Ｒｅｓ Ｔｈｅｒ．，１５（５）：Ｒ１３７（２０１３）およびＳｔｒａｎｄ ｅｔ ａｌ．，Ｊ Ｒｈｅｕｍａｔｏｌ．，３９（７）：１４５０−１４５７（２０１２）。Ｋｒｙｓｔｅｘｘａ（登録商標）は、アナフィラキシーおよび輸注反応についての黒枠警告を有する（Ｋｒｙｓｔｅｘｘａ（登録商標）処方情報を参照されたい）。その結果、患者は典型的には、ＩＶ注入の前に抗ヒスタミン剤またはコルチコステロイドで事前処置され、次いで、注入後にモニターされる。事前処置、ＩＶ注入および注入後モニタリングは、ＩＶクリニックにおいて約６〜８時間かかる。処置頻度は、２週間毎に１回である。第三相臨床治験において、高率の患者において抗薬物抗体（約９２％）を生じ、患者の概ね４０％は、陽性主要エンドポイント（６カ月の間の６ｍｇ／ｄｌ未満のＵＡレベルの低減）を経験した。輸注反応、抗薬物応答、および不便な投薬スケジュールにも関わらず、劇的な結果が臨床治験および症例研究において観察されてきており、結節（尿酸結晶の沈着物）の低減または分解を示す。複数のＫｒｙｓｔｅｘｘａ（登録商標）処置の前および後の結節性痛風（手または足）を有する患者のデジタル写真は、結節およびＵＡ負荷の分解におけるウリカーゼの可能性を示してきた。

Ｅｌｉｔｅｋ（登録商標）（ラスブリカーゼ）は、腫瘍崩壊およびそれに続く血漿尿酸の上昇をもたらすことが予想される抗がん療法を受けている、白血病、リンパ腫、および固形悪性腫瘍を有する小児科の患者および成人患者における血漿尿酸レベルの最初の管理に適応される、修飾組換えアスペルギルス・フラバス（Ａｓｐｅｒｇｉｌｌｕｓ ｆｌａｖｕｓ）ウリカーゼである。Ｅｌｉｔｅｋ（登録商標）は、ヒトにおいて１６〜２１時間の半減期を有し、ＩＶ注入によって毎日投薬しなければならない。Ｋｒｙｓｔｅｘｘａ（登録商標）と同様に、Ｅｌｉｔｅｋ（登録商標）はまた、アナフィラキシーおよび溶血についての黒枠警告を有する（特に、Ｇ６ＰＤ欠乏症を有する患者において）。投薬頻度（毎日）、投与経路（ＩＶ）、免疫原性、およびコストによって、Ｅｌｉｔｅｋ（登録商標）は、慢性痛風処置のための選択肢ではありそうにない。

上記に照らして、現在利用可能であるウリカーゼより安全であり、より便利であり、より免疫原性でない改善されたウリカーゼを開発することが当技術分野で必要とされている。本明細書に記載されている本発明は、この必要性を満たす。

Ｉ．改善されたウリカーゼ配列
一部の態様では、いくつかの異なるウリカーゼ配列は、本明細書において包含される。本明細書に記載されているウリカーゼは、配列番号１〜３４のいずれか１つと少なくとも約９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８％、もしくは９９％同一であるアミノ酸配列を含み得、配列は、配列番号２７〜３３のいずれか１つではない。一実施形態では、ウリカーゼは、配列番号１〜２６または３４のいずれか１つのアミノ酸配列を有する。別の実施形態では、ウリカーゼは、配列番号１〜３４のいずれか１つと少なくとも約９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８％、もしくは９９％同一であるアミノ酸配列を含み、ウリカーゼ配列は、天然ウリカーゼ配列ではない。

一部の実施形態では、ウリカーゼは、配列番号１と少なくとも約９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８％、もしくは９９％同一であるか、または配列番号２と少なくとも約９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８％、もしくは９９％同一である。

一部の実施形態では、ウリカーゼは、約１〜約３５個のアミノ酸だけ（例えば、約１個、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個、１１個、１２個、１３個、１４個、１５個、１６個、１７個、１８個、１９個、２０個、２１個、２２個、２３個、２４個、２５個、２６個、２７個、２８個、２９個、３０個、３１個、３２個、３３個、３４個もしくは３５個のアミノ酸だけ）、配列番号１〜３４のいずれか１つとは異なる配列である。例えば、ウリカーゼは、約１〜約３５個のアミノ酸だけ、配列番号１または配列番号２と異なり得る。

一部の態様では、ウリカーゼは、約１〜約１４個のアミノ酸だけ（例えば、約１個、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個、１１個、１２個、１３個、もしくは１４個のアミノ酸だけ）、配列番号１〜３４のいずれか１つとは異なる配列である。例えば、ウリカーゼは、約１〜約１４個のアミノ酸だけ、配列番号１または配列番号２と異なり得る。ある特定の態様では、ウリカーゼは、配列番号１または配列番号２である。ある特定の実施形態では、ウリカーゼは、配列番号３〜２６または３４の任意の１つである。ウリカーゼは、アミノ酸配列において付加、欠失、または置換を含むことによって、配列番号１〜３４のいずれか１つと「異なり」得る。アミノ酸の付加、欠失、および置換を調製する方法は、当技術分野で周知である。

一部の実施形態では、ウリカーゼは、Ｎ末端および／またはＣ末端における切り詰めを含み、切り詰められたウリカーゼは、酵素活性を保持する。一実施形態では、約１〜１５個（例えば、約１個、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個、１１個、１２個、１３個、１４個、もしくは１５個）のアミノ酸が、Ｎ末端から切り詰められる。別の実施形態では、約１〜２０個（例えば、約１個、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個、１１個、１２個、１３個、１４個、１５個、１６個、１７個、１８個、１９個、もしくは２０個）のアミノ酸が、Ｃ末端から切り詰められる。さらに別の実施形態では、約１〜１５個（例えば、約１個、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個、１１個、１２個、１３個、１４個、もしくは１５個）のアミノ酸が、Ｎ末端から切り詰められ、約１〜２０個（例えば、約１個、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個、１１個、１２個、１３個、１４個、１５個、１６個、１７個、１８個、１９個、もしくは２０個）のアミノ酸が、Ｃ末端から切り詰められる。一実施形態では、ウリカーゼは、配列番号２７〜３４の任意の１つのウリカーゼであり、ウリカーゼは、上記のようなＮ末端および／またはＣ末端において切り詰めを含み、切り詰められたウリカーゼは、酵素活性を保持する。さらなる実施形態では、上記の切り詰められたウリカーゼは、約１〜約１４個（例えば、約１個、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個、１１個、１２個、１３個、もしくは１４個）のさらなるアミノ酸の変化（例えば、付加、欠失、または置換）を含有する。ウリカーゼの酵素活性をアッセイする方法は、当技術分野において公知であり（例えば、生成物形成および基質枯渇アッセイ）、当技術分野において公知の任意の適切な方法を使用して、本明細書に記載されているウリカーゼの酵素活性を測定することができる。

一部の実施形態では、ウリカーゼは、配列番号２７〜３３と少なくとも約９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８％、もしくは９９％同一である。一部の態様では、ウリカーゼは、約１〜約３５個のアミノ酸だけ（例えば、約１個、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個、１１個、１２個、１３個、１４個、１５個、１６個、１７個、１８個、１９個、２０個、２１個、２２個、２３個、２４個、２５個、２６個、２７個、２８個、２９個、３０個、３１個、３２個、３３個、３４個もしくは３５個のアミノ酸だけ）、配列番号２７〜３３のいずれか１つとは異なる。

一実施形態では、ウリカーゼは、ＮＣＢＩ受託番号Ｄ０ＶＷＱ１、ＷＰ＿０１１５２５９６５、ＷＰ＿０１０８８７８０３、ＷＰ＿０１３５８１２１０．１、ＷＰ＿０１１６８２１４７、ＷＰ＿０１３５６９９６３、またはＡＤＧ０６７０９と少なくとも約９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８％、もしくは９９％同一である。一部の態様では、ウリカーゼは、約１〜約３５個のアミノ酸だけ（例えば、約１個、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個、１１個、１２個、１３個、１４個、１５個、１６個、１７個、１８個、１９個、２０個、２１個、２２個、２３個、２４個、２５個、２６個、２７個、２８個、２９個、３０個、３１個、３２個、３３個、３４個もしくは３５個のアミノ酸だけ）、ＮＣＢＩ受託番号Ｄ０ＶＷＱ１、ＷＰ＿０１１５２５９６５、ＷＰ＿０１０８８７８０３、ＷＰ＿０１３５８１２１０．１、ＷＰ＿０１１６８２１４７、ＷＰ＿０１３５６９９６３、またはＡＤＧ０６７０９の任意の１つとは異なる。

一部の実施形態では、ウリカーゼは、配列番号２７と約９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８％、もしくは９９％同一である。一部の態様では、ウリカーゼは、約１〜約３５個のアミノ酸だけ（例えば、約１個、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個、１１個、１２個、１３個、１４個、１５個、１６個、１７個、１８個、１９個、２０個、２１個、２２個、２３個、２４個、２５個、２６個、２７個、２８個、２９個、３０個、３１個、３２個、３３個、３４個もしくは３５個のアミノ酸だけ）、配列番号２７とは異なる。

一部の実施形態では、ウリカーゼは、配列番号２８と少なくとも約９０％、９１％、９２％、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８％、もしくは９９％同一である。一部の態様では、ウリカーゼは、約１〜約３５個のアミノ酸だけ（例えば、約１個、２個、３個、４個、５個、６個、７個、８個、９個、１０個、１１個、１２個、１３個、１４個、１５個、１６個、１７個、１８個、１９個、２０個、２１個、２２個、２３個、２４個、２５個、２６個、２７個、２８個、２９個、３０個、３１個、３２個、３３個、３４個もしくは３５個のアミノ酸）だけ、配列番号２８とは異なる。

発現したタンパク質のプロセシングは、Ｎ末端メチオニン残基の切断、原核生物および真核生物の宿主の両方において起こり得る翻訳と同時の修飾をもたらし得ることは当技術分野でよく理解されている（Ｓｈｅｒｍａｎ，ｅｔ ａｌ．，Ｂｉｏｅｓｓａｙｓ，３：２７−３１（１９８５））。メチオニンアミノペプチダーゼによって酵素的にもたらされるこのプロセシングは、アミノ末端に隣接するアミノ酸残基のアイデンティティーによって決まる。メチオニンは、第２の残基が、グリシン、または小さな側鎖を有するアミノ酸、例えば、アラニンであるとき、タンパク質から効率的に除去される（Ｈｉｒｅｌ ｅｔ ａｌ．，Ｐｒｏｃ．Ｎａｔｌ．Ａｃａｄ．Ｓｃｉ．Ｕ．Ｓ．Ａ．，８６：８２４７−８２５１（１９８９）およびＨｕａｎｇ ｅｔ ａｌ．，Ｂｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，２６：８２４２−８２４６（１９８７））。しかし、大きな側鎖を有するアミノ酸が隣接する残基であるとき、Ｎ末端メチオニンは切断されない。第２の残基が、中間サイズのアミノ酸、例えば、トレオニンまたはアスパラギンであるとき、変化する程度の切断が起こり得る（Ｈｉｒｅｌ ｅｔ ａｌ．、前述）。このように、一部の実施形態では、ウリカーゼの１位におけるメチオニンは切断され、ウリカーゼのプロセシングされた形態は、１位においてメチオニンを含有しない。別の実施形態では、ウリカーゼは、１位においてメチオニンを保持する。１位におけるメチオニンの切断を防止するために、ウリカーゼは、Ｎ末端メチオニンに続く１個もしくは複数のアミノ酸置換または欠失を含み得る。このような置換または欠失が設計され、大きなアミノ酸が配列内の第２の位置にあることをもたらす。大きなアミノ酸の例は、グルタミン、グルタミン酸、フェニルアラニン、メチオニン、リシン、チロシン、トリプトファンおよびアルギニンである。例えば、一部の態様では、ウリカーゼは、２位においてトレオニンを含まなくてもよく、２位は欠失しているか、または置換されており、ここで、番号付けは、配列番号２７に対するものである。一部の実施形態では、ウリカーゼ配列は、修飾されて、２位においてアラニンまたは他の小さなアミノ酸（すなわち、Ｎ末端メチオニンの隣のアミノ酸）を含んだ。小さなアミノ酸の例は、グリシン、アラニン、セリン、プロリン、トレオニン、バリンおよびシステインであるが、部分的プロセシングの可能性を限定する、これらのうちの最も小さいもの（グリシンおよびアラニン）が好ましい（Ｈｉｒｅｌ ｅｔ ａｌ．、前述）。

一部の実施形態では、ウリカーゼ配列は、タンパク質の半減期を延長し、かつ／または免疫原性を軽減するために、合成もしくは生合成ポリマーとコンジュゲートしているか、または組換えによって融合している。本発明において使用し得る例示的なポリマーは、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、ホスホリルコリンのポリマー（例えば、米国特許出願公開第２０１３／００３４５１７号明細書を参照されたい）、反復ペプチド、例えば、「ＰＡＳ」または「Ｘ−ＴＥＮ」配列のポリマー（例えば、Ｓｃｈｌａｐｓｃｈｙ ｅｔ ａｌ．，Ｐｒｏｔｅｉｎ Ｅｎｇ．Ｄｅｓ．Ｓｅｌ．２６：４８９−５０１ （２０１３）、Ｓｃｈｅｌｌｅｎｂｅｒｇｅｒ ｅｔ ａｌ．，Ｎａｔ．Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌ．，２７：１１８６−１１９０（２００９）、およびＰｏｄｕｓｔ ｅｔ ａｌ．，Ｐｒｏｔｅｉｎ Ｅｎｇ．Ｄｅｓ．Ｓｅｌ．，２６：７４３−７５３（２０１３）を参照されたい）、または炭水化物をベースとするポリマー、例えば、ヘパロサン（例えば、国際特許出願公開第２０１４／０６０３９７号パンフレットを参照されたい）またはヒドロキシエチルデンプン（例えば、欧州特許第２２７００３６号明細書を参照されたい）である。他の実施形態では、ウリカーゼ配列は、ポリペプチドへと組換えによって融合してもよく、これは、腎クリアランスの速度を低減させることによって循環半減期を延長させる。このような融合パートナーは、当技術分野でよく理解されており、ｐＨ依存的な様式で胎児性Ｆｃ受容体（ＦｃＲｎ）に直接結合する（例えば、免疫グロブリンもしくは血清アルブミンのＦｃ領域）か、または代わりに天然のＦｃＲｎ−結合部分に結合する（例えば、血清アルブミンに結合するポリペプチド）薬剤を含む。別の実施形態では、ウリカーゼ配列は、ヒト絨毛性ゴナドトロピンのベータサブユニットに由来するＣ末端ペプチドフラグメントの１つもしくは複数の反復にコンジュゲートしているか、または組換えによって融合し得る（例えば、米国特許第６，２２５，４４９号明細書を参照されたい）。

一部の実施形態では、合成もしくは生合成ポリマーは、タンパク質の半減期を延長し、かつ／または免疫原性を軽減するために、ウリカーゼのＮ末端および／またはＣ末端にコンジュゲートしている。

一部の実施形態では、ウリカーゼ配列は修飾されて、コンジュゲーションのための１〜６個（例えば、１個、２個、３個、４個、５個、または６個）の表面到達可能な部位が生じる。例えば、一部の実施形態では、ウリカーゼ配列は修飾されて、それに対してポリマー（例えば、ＰＥＧ）がコンジュゲートし得る１個、２個、３個、４個、５個、または６個の表面到達可能なシステイン残基を含有する。一部の実施形態では、システインを含有しないか、または少しのシステインのみを含有する天然のウリカーゼ配列は、システインを適当な表面到達可能な場所中に挿入することができるような、有益な出発配列を提供する。他の実施形態では、ウリカーゼ配列は修飾されて、それに対してポリマーがコンジュゲートし得る１個、２個、３個、４個、５個、または６個の表面到達可能な非天然アミノ酸を含有する。

一部の実施形態では、代替のアミノ酸で天然のウリカーゼ配列を修飾して、（欠失および／または置換によって）存在するシステインのいくつかまたは全てを変異させる。一部の実施形態では、新たなシステインが、（付加および／または置換によって）所望の場所において導入され、ポリマーまたはポリペプチドの部位特異的コンジュゲーションを可能とし、これは薬物動態挙動を修飾することができる。一実施形態では、全てのウリカーゼに亘り等価の位置における天然アミノ酸の多様性を決定するために、Ｃｙｓ−置換のための適当なアミノ酸の選択は、他のウリカーゼ配列への目的のウリカーゼの整列によってガイドされる。次いで、非システインアミノ酸は、他のウリカーゼ内の目的の位置におけるその普及度に基づいて選択される。別の実施形態では、Ｃｙｓ−置換のための適当なアミノ酸の選択は、どのアミノ酸残基が表面到達可能であるかを決定するために、その特定のウリカーゼについての結晶構造の分析によってガイドされる。次いで、１個もしくは複数の表面到達可能なアミノ酸が選択され、システインに修飾される。場合によって、最終の修飾ウリカーゼ配列におけるシステインは、システインがペグ化し得るような、表面到達可能な位置にある。

一部の実施形態では、ウリカーゼは、約１〜約６個のシステイン、特に、約１個、２個、３個、４個、５個、または６個のシステインを含む。一実施形態では、ウリカーゼは、約２個のシステインを含む。

ある特定の実施形態では、ウリカーゼは、システイン残基に付着しているＰＥＧ部分を含む。システイン残基の数および配置の制御は、ＰＥＧ付着部位の数、ならびに生物物理学的性状および酵素活性を含む、結果として生じたコンジュゲートの最適な特性に対する制御を可能とする。

ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）は、構造Ｈ−（Ｏ−ＣＨ₂−ＣＨ₂）_n−ＯＨを有するポリエーテル化合物である。タンパク質コンジュゲーションのために最も典型的に使用されるＰＥＧ試薬は、構造ＣＨ₃−Ｏ−（ＣＨ₂−ＣＨ₂−Ｏ）_n−Ｘを有するモノメトキシポリ（エチレングリコール）誘導体であり、式中、Ｘは、直鎖状リンカーおよび反応性官能基（直鎖状ＰＥＧ）を含有する。場合によって、Ｘは、分岐状要素を含有し得、ＰＥＧ試薬は、１個の反応性官能基および複数個のＰＥＧポリマー鎖（分岐状ＰＥＧ）、または複数個の反応性官能基およびＰＥＧポリマー鎖（フォーク状ＰＥＧ）を含有する。ＰＥＧ試薬は、約５ｋＤａ、１０ｋＤａ、２０ｋＤａ、４０ｋＤａ、６０ｋＤａおよび８０ｋＤａの総ＰＥＧポリマーを含み得る。

一部の実施形態では、チオール反応性ＰＥＧを使用して、少なくとも１個のシステイン上のチオール基と反応させ得る。例えば、ＰＥＧ−マレイミド、ならびにＰＥＧ−オルトピリジル−ジスルフィド、ＰＥＧ−ビニルスルホン、およびＰＥＧ−ヨードアセトアミドを使用し得る。他の実施形態では、チオール反応性ＰＥＧは、単一のチオール反応性部分を伴う直鎖状もしくは分岐状構造を有し得るか、またはＰＥＧ分子毎に２個以上の反応性基を伴うフォーク状構造を有し得る。

このように、種々のアプローチは、当技術分野において公知であり、当技術分野において公知の任意の適切な方法を使用して、ウリカーゼ中のシステインをペグ化し得る。

一部の実施形態では、ウリカーゼは、下記の位置：１１Ｃ、３３Ｃ、１１９Ｃ、および１４２Ｃの少なくとも１つにおいてシステインを含み、位置の番号付けは、配列番号２７に対するものである。

一実施形態では、ウリカーゼは、下記の位置：１１Ｃ、３３Ｃ、１１９Ｃ、１２０Ｃ、１４２Ｃ、１９６Ｃ、２３８Ｃ、２８６Ｃ、および２８９Ｃの少なくとも１つにおいてシステインを含み、位置の番号付けは、配列番号２７に対するものである。

細胞接着受容体の主要なファミリーとして、インテグリンは、細胞−細胞および細胞−細胞外マトリックス相互作用において重要な役割を果たしていることが公知である。フィブロネクチン内のトリペプチドＡｒｇ−Ｇｌｙ−Ａｓｐ（ＲＧＤ）は、インテグリン結合によって細胞接着を媒介することが示されてきた。ＲＧＤモチーフを含有する合成ペプチドは、潜在的ながん治療として、インテグリン依存性エンドサイトーシスによる内部移行のためにアルファ（ｖ）−インテグリンを特異的に標的とするように生成されてきた。推定的に、インテグリン結合モチーフ（ＲＧＤ）は、末梢血流中で機能することが予想される治療のために問題があり得る。このように、本発明のある特定の態様では、ウリカーゼは、ＲＧＤ配列を含まない。

アミノ酸を変異させる方法は当技術分野において周知であり、このような方法を使用して、ＲＧＤアミノ酸の１つまたは複数を、任意の他の天然アミノ酸に変異させることができる。一実施形態では、ＲＧＤモチーフにおけるアルギニンは、セリンに変異され、ウリカーゼは、ＲＧＤの代わりにＳＧＤを含有する。別の実施形態では、ＲＧＤモチーフにおけるアルギニン、グリシン、および／またはアスパラギン酸は、任意の他の天然アミノ酸に変異され、ウリカーゼは、ＲＧＤモチーフを含有しない。一実施形態では、いくつかのウリカーゼアミノ酸配列は、当技術分野において公知の方法を使用して整列され、ＲＧＤモチーフが存在する、アミノ酸位置における最も高度に保存されている残基を決定し、ＲＧＤモチーフ中に存在する１個もしくは複数のアミノ酸は、その特定のアミノ酸位置において最も保存されているアミノ酸残基に変異される。例えば、ＲＧＤモチーフのＧおよびＤが高度に保存されている場合、Ｒのみが、その特定の位置において最も高度に保存されているアミノ酸残基（例えば、セリン）に変異される。

本明細書において開示されているウリカーゼアミノ酸配列をコードするヌクレオチド配列を調製する方法は、当技術分野において周知であり、当業者は、本明細書において開示されているウリカーゼアミノ酸配列をコードする核酸配列を容易に調製することができる。このように、一実施形態では、本発明は、本明細書において開示されているウリカーゼアミノ酸配列をコードする核酸配列を含む。適切な発現ベクターは公知であり、当技術分野で利用可能であり、本発明はまた、本明細書において開示されているウリカーゼアミノ酸配列をコードする核酸配列を含むベクターを包含する。さらに別の実施形態では、本発明は、発現ベクターを含む細胞系を包含する。細胞系は、真核生物または原核の細胞系でよい。好ましい実施形態では、細胞系は、原核細胞系、例えば、大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）、コリネバクテリウム（ｃｏｒｙｎｅｂａｃｔｅｒｉｕｍ）、またはシュードモナス・フルオレッセンス（ｐｓｅｕｄｏｍｏｎａｓ ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｓ）である。別の実施形態では、細胞系は、真核細胞系、例えば、サッカロマイセス・セレビシエ（ｓａｃｃｈａｒｏｍｙｃｅｓ ｃｅｒｅｖｉｓｉａｅ）、昆虫細胞などである。哺乳動物細胞系、例えば、チャイニーズハムスター卵巣（ＣＨＯ）細胞をまた使用し得る。

一実施形態では、本発明は、本明細書に記載されているウリカーゼを含む組成物を包含する。一態様では、組成物中のウリカーゼは、四量体を形成する。一部の態様では、組成物中に存在するウリカーゼモノマーの少なくとも９３％（例えば、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％もしくはそれどころか１００％）は、モノ−ペグ化されている（例えば、１個のＰＥＧ部分が、各モノマー上に存在する）。一部の態様では、組成物中に存在するウリカーゼモノマーの少なくとも９３％（例えば、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％もしくはそれどころか１００％）は、ジ−ペグ化されている（例えば、２個のＰＥＧ部分が、各モノマー上に存在する）。一部の態様では、組成物中に存在するウリカーゼモノマーの少なくとも９３％（例えば、９３％、９４％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％もしくはそれどころか１００％）は、トリ−ペグ化されている（例えば、３個のＰＥＧ部分が、各モノマー上に存在する）。

別の実施形態では、本発明は、オリゴマータンパク質、例えば、本明細書に記載されているウリカーゼタンパク質の四量体のペグ化効率を決定するための統計モデルを包含する。本発明はまた、本明細書において実施例１４において記載したように、非共有結合的に会合したサブユニットが解離することをもたらす、容易に到達可能なアッセイから得られるデータからのオリゴマータンパク質の全体的官能化を導き出すための統計的尺度を提供する。

別の実施形態では、本発明は、タンパク質のサイズおよび性質、またはコンジュゲートの生物物理学的特性が、天然の条件下で、分析を可能としないとき、オリゴマータンパク質のための全体的タンパク質コンジュゲーションのコンピュータ処理を可能とする、多項分布をベースとする統計的アプローチを包含する。

ＩＩ．処置の方法
一部の態様では、本発明は、本明細書に記載されているウリカーゼのいずれかを投与し、それによって、尿酸および／またはＵＡ結晶負荷のレベルを低減させることを含む、高尿酸血症患者を処置する方法を包含する。患者は、高尿酸血をもたらす任意の数の状態を有し得る。例えば、患者は、これらに限定されないが、慢性難治性痛風、結節性痛風および／または高いＵＡ負荷などの痛風を有し得る。別の例として、患者は、腫瘍崩壊症候群を有するか、または腫瘍崩壊症候群のリスクがあり得る。

方法の一部の態様では、ウリカーゼは、皮下に投与し得る。他の態様では、これは静脈内または筋肉内に投与し得る。

ある特定の処置方法のために、患者は、処置前に６．８ｍｇ／ｄＬ超の血清ＵＡレベル、および処置後に６．８ｍｇ／ｄＬ未満の血清ＵＡレベルを有し得る。

一部の実施形態では、ウリカーゼまたは処置の方法は、アナフィラキシーと関連しない。一実施形態では、ウリカーゼまたは処置の方法は、非免疫原性である。

実施例１．ウリカーゼ酵素の選択
哺乳動物、植物、微生物などのウリカーゼを含む、公的に利用可能であるデータベースからの２００超のウリカーゼ配列を整列させた。（これらに限定されないが）好ましい生物学的特性（例えば、大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）における発現、中性ｐＨ溶解度、中性ｐＨ活性）、他の配列との低い配列同一性または類似性（多様性）、低い内在性のＣｙｓ含量、およびそのウリカーゼが好ましい特性を有することを示唆する興味深い特性を有する生物（好極限性細菌、好熱性細菌、好酸球など）を含む独自の基準を使用して、データベースにおいて利用可能である配列を有する候補ウリカーゼを選択した。

このプロセスの後、下記の７つの候補配列を、さらなる調査のために選択した。アルスロバクター・グロビホルミス（Ａｒｔｈｒｏｂａｃｔｅｒ ｇｌｏｂｉｆｏｒｍｉｓ）ウリカーゼ（配列番号２７）、ディノコッカス・ゲオテルマリス（Ｄｅｉｎｏｃｏｃｃｕｓ ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌｉｓ）ウリカーゼ（配列番号２８）、ディノコッカス・ラディオデュランス（Ｄｅｉｎｏｃｏｃｃｕｓ ｒａｄｉｏｄｕｒａｎｓ）ウリカーゼ（配列番号２９）、グラヌリセラ・ツンドリコラ（Ｇｒａｎｕｌｉｃｅｌｌａ ｔｕｎｄｒｉｃｏｌａ）ウリカーゼ（配列番号３０）、ソリバクター・ユシタタス（Ｓｏｌｉｂａｃｔｅｒ ｕｓｉｔａｔｕｓ）ウリカーゼ（配列番号３１）、テルリグロブス・サアネンシス（Ｔｅｒｒｉｇｌｏｂｕｓ ｓａａｎｅｎｓｉｓ）ウリカーゼ（配列番号３２）およびキルピジア・ツシア（Ｋｙｒｐｉｄｉａ ｔｕｓｃｉａｅ）ウリカーゼ（配列番号３３）。さらに、第８の配列として、コンセンサスウリカーゼ配列をまた、多くのウリカーゼ配列の整列から考案した。コンセンサス配列は、配列番号３４によって表される。下記の表２において示すように、選択された８つの配列の間に有意な程度の多様性が存在する。

実施例２．スクリーニングパラダイム
最初のスクリーニングパラダイムを使用して、さらなる最適化のための候補を同定した。実施例１に記載の８つのウリカーゼ配列をアミノ末端のＨｉｓタグと共にクローン化し、大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）において発現させた。各ウリカーゼコンストラクトを、発現レベル、特に、可溶性発現について評価した。ウリカーゼを発現している大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）を溶解し、可溶性材料を不溶性（ペレット）材料から分離した。ライセートをＳＤＳ−ＰＡＧＥによって分離し、タンパク質をクマシーブルー染色によって可視化した。図１に示すように、大部分のウリカーゼは、不溶性（Ｐ）材料中で高レベルにて存在した。ブタ−ヒヒキメラは、ペレット（Ｐ）（不溶性）画分において殆ど全体的に発現しているようである（図１、レーン９）。サイトゾル可溶性（Ｓ）発現は、好ましい特性であると考えた。次いで、８種のウリカーゼを、Ｎｉ−アフィニティークロマトグラフィーによって大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）細胞ライセートから精製した。タンパク質収率は、２８０ｎｍでの吸光度を測定することによって決定した。タンパク質サイズを質量分析法によって検証し、四量体形成はサイズ排除クロマトグラフィーおよび光散乱検出によって確認した（下記の表３を参照されたい）。

３種のウリカーゼ、すなわち、ソリバクター・ユシタタス（Ｓｏｌｉｂａｃｔｅｒ ｕｓｉｔａｔｕｓ）、キルピジア・ツシア（Ｋｙｒｐｉｄｉａ ｔｕｓｃｉａｅ）、およびグラヌリセラ・ツンドリコラ（Ｇｒａｎｕｌｉｃｅｌｌａ ｔｕｎｄｒｉｃｏｌａ）を、好ましくない発現、溶解度または精製収率に基づいて、さらなる評価から排除した。

示差走査熱量（ＤＳＣ）測定を行って、熱安定性をアセスメントした（下記の表４を参照されたい）。２つの転移を、各ウリカーゼについて観察した。テルリグロブス・サアネンシス（Ｔｅｒｒｉｇｌｏｂｕｓ ｓａａｎｅｎｓｉｓ）およびディノコッカス・ラディオデュランス（Ｄｅｉｎｏｃｏｃｃｕｓ ｒａｄｉｏｄｕｒａｎｓ）は、所望であるより低い熱転移（ＴＭ１）を示し、その結果、これらの２種のウリカーゼを、候補のプールから排除した。図２Ａおよび２Ｂは、２例のＤＳＣの結果を示す（ディノコッカス・ゲオテルマリス（Ｄｅｉｎｏｃｏｃｃｕｓ ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌｉｓ）ウリカーゼ（図２Ａ）およびディノコッカス・ラディオデュランス（Ｄｅｉｎｏｃｏｃｃｕｓ ｒａｄｉｏｄｕｒａｎｓ）ウリカーゼ（図２Ｂ））。

５種のウリカーゼ（配列番号２７、２８、２９、３２、および３４）を、ｐＨ９．０および７．４での生成物形成（Ｈ₂Ｏ₂）に関して中性ｐＨ溶解度の特徴および活性について評価した。生成物形成アッセイにおいて、アラントイン形成は、Ｈ₂Ｏ₂形成に比例し、これは比色分析の西洋ワサビペルオキシダーゼによって触媒される比色反応と関連している。過酸化水素の出現は、５４０ｎｍでの吸光度の増加によって測定することができる。生成物形成アッセイは、ウリカーゼ活性に関して基質枯渇アッセイに比例した。しかし、生成物形成アッセイは、経時的な酵素活性の連続モニタリングを可能としない。基質枯渇アッセイは、動態学的パラメーター、例えば、ＶｍａｘおよびＫｍをアセスメントするために非常により良好であった。

基質枯渇（ＵＡ）は、ウリカーゼ活性をアセスメントするための別の一般の方法である。基質枯渇アッセイにおいて、ウリカーゼ、ＵＡ、およびリン酸緩衝液を、規定された温度（典型的には３０℃）で１時間インキュベートした。次いで、ウリカーゼを１μｇ／ｍＬに希釈し、０．１Ｍのリン酸緩衝液（ＰＢ）、ｐＨ７．４中でＵＡの曲線（４００μＭを１：１．６〜２３．８μＭに希釈）と合わせた。いくつかのアッセイにおいて、１ｍＭのＤＴＴを、アッセイに加えた。Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｄｅｖｉｃｅｓリーダー温度は、３０℃に設定した。２９２ｎｍでの吸光度測定は、１０分の期間の間、２０秒毎にデータ捕捉した。ＵＡ分解の速度は、ＳｏｆｔＭａｘ Ｐｒｏソフトウェアによって計算した。ＶｍａｘおよびＫｍを、これらのウリカーゼについて計算した（下記の表５を参照されたい）。データを図３に示す。各曲線は、４３２０個の特異的活性データポイントを表す。

動態学的パラメーターに基づいて、さらなる研究のために２種のウリカーゼ、Ｋｒｙｓｔｅｘｘａ（登録商標）に対して２倍改善されたＶｍａｘ（１０．８対５．７）を有したディノコッカス・ゲオテルマリス（Ｄｅｉｎｏｃｏｃｃｕｓ ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌｉｓ）、およびＫｒｙｓｔｅｘｘａ（登録商標）に対して２倍より良好なＫｍ（５５．７対１１６．３）を有したアルスロバクター・グロビホルミス（Ａｒｔｈｒｏｂａｃｔｅｒ ｇｌｏｂｉｆｏｒｍｉｓ）を選択した。両方のウリカーゼは、Ｋｒｙｓｔｅｘｘａ（登録商標）に対して約２倍より良好なｋｃａｔ／Ｋｍを有した。最後に、コンセンサスウリカーゼは、好ましい動態を示したが、コンセンサス配列は、アルスロバクター・グロビホルミス（Ａｒｔｈｒｏｂａｃｔｅｒ ｇｌｏｂｉｆｏｒｍｉｓ）と６１．７％同一であり、一方、ディノコッカス・ゲオテルマリス（Ｄｅｉｎｏｃｏｃｃｕｓ ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌｉｓ）およびアルスロバクター・グロビホルミス（Ａｒｔｈｒｏｂａｃｔｅｒ ｇｌｏｂｉｆｏｒｍｉｓ）は、互いに４１．２％のみ同一であり、これらの２種の間のより大きな多様性を示唆する。高度の多様性は有利であると見なされ、したがって、ディノコッカス・ゲオテルマリス（Ｄｅｉｎｏｃｏｃｃｕｓ ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌｉｓ）およびアルスロバクター・グロビホルミス（Ａｒｔｈｒｏｂａｃｔｅｒ ｇｌｏｂｉｆｏｒｍｉｓ）ウリカーゼを、さらなる調査のために選択した。

実施例３．投与モデリングは、ｋｃａｔが最も重要な動態学的パラメーターであることを示唆する
痛風および腫瘍崩壊症候群の患者は典型的には、飽和レベルのＵＡ（＞６．８ｍｇ／ｄｌ、４０８μＭ）を有する。したがって、Ｖｍａｘ（ｋｃａｔ）は、治療用ウリカーゼについての最も重要な動態学的パラメーターであることが仮定された。ｋｃａｔ（アルスロバクター・グロビホルミス（Ａｒｔｈｒｏｂａｃｔｅｒ ｇｌｏｂｉｆｏｒｍｉｓ））またはＫｍ（ディノコッカス・ゲオテルマリス（Ｄｅｉｎｏｃｏｃｃｕｓ ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌｉｓ））における改善に基づいて、投与モデルを生じさせた。改善されたｋｍを予測したモデリング（ディノコッカス・ゲオテルマリス（Ｄｅｉｎｏｃｏｃｃｕｓ ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌｉｓ））は、投薬量または頻度において利点を提供しないが、その改善されたｋｃａｔを予測したモデリング（アルスロバクター・グロビホルミス（Ａｒｔｈｒｏｂａｃｔｅｒ ｇｌｏｂｉｆｏｒｍｉｓ））は、投薬量および頻度に関して利点を提供する。このように、投与モデリングの結果は、ｋｃａｔが、治療用ウリカーゼについての最も重要な動態学的パラメーターであることを示唆する。

実施例４．オーバーラップペプチド分析に基づいた免疫原性
免疫原性は現在利用可能であるウリカーゼについてクリニックにおいて問題であることが証明されてきたため、アルスロバクター・グロビホルミス（Ａｒｔｈｒｏｂａｃｔｅｒ ｇｌｏｂｉｆｏｒｍｉｓ）およびディノコッカス・ゲオテルマリス（Ｄｅｉｎｏｃｏｃｃｕｓ ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌｉｓ）ウリカーゼの両方を、ＥｐｉＳｃｒｅｅｎ（商標）分析による推定上のＴ細胞免疫原性についてスクリーニングした。両方のウリカーゼ酵素の配列は、ＣＤ４＋Ｔ細胞エピトープの存在についてオーバーラップペプチドを使用して分析した（ＥｐｉＳｃｒｅｅｎ（商標）Ｔ細胞エピトープマッピング分析）。ウリカーゼアルスロバクター・グロビホルミス（Ａｒｔｈｒｏｂａｃｔｅｒ ｇｌｏｂｉｆｏｒｍｉｓ）の配列にまたがる全部で９３個のオーバーラップ１５ｍｅｒペプチド、およびディノコッカス・ゲオテルマリス（Ｄｅｉｎｏｃｏｃｃｕｓ ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌｉｓ）について９４個を、ＨＬＡ−ＤＲＢ１ハプロタイプの断面を表すようにスクリーニングされた５４人の健康なドナーのコホートに対して試験した。個々のペプチドに対するＣＤ４＋Ｔ細胞応答は、³Ｈチミジン組込み増殖アッセイを使用して測定し、結果を使用して、２つのウリカーゼ配列のＴ細胞エピトープマップを編集した。３個以上のドナー試料が、アッセイにおいて２．００超のＣＤ４刺激指数スコアを引き出した場合、推定上のＴ細胞エピトープを考慮した。全部で５個の推定上のＴ細胞エピトープを、アルスロバクター・グロビホルミス（Ａｒｔｈｒｏｂａｃｔｅｒ ｇｌｏｂｉｆｏｒｍｉｓ）配列において同定した。この場合、ペプチドは、４個超のドナー試料（＜１０％）においてＴ細胞応答を引き出さなかった。さらに、それぞれの陽性ペプチドについての刺激指数の大きさは相対的に低かったが、これはペプチドが強いＴ細胞エピトープではなくてもよいことを示唆する。ディノコッカス・ゲオテルマリス（Ｄｅｉｎｏｃｏｃｃｕｓ ｇｅｏｔｈｅｒｍａｌｉｓ）のオーバーラップペプチドＴ細胞分析は、６個の推定上のエピトープの存在を示唆した。これらのペプチドのいくつかは、スクリーニングした１０％超のドナーにおいて陽性Ｔ細胞応答を引き出し、応答の大きさ（刺激指数）はより大きかった。

アルスロバクター・グロビホルミス（Ａｒｔｈｒｏｂａｃｔｅｒ ｇｌｏｂｉｆｏｒｍｉｓ）についてのこれらの結果および改善されたＶｍａｘに基づいて、この配列をさらに最適化することを決定した。

実施例５．アルスロバクター・グロビホルミス（Ａｒｔｈｒｏｂａｃｔｅｒ ｇｌｏｂｉｆｏｒｍｉｓ）ウリカーゼについての配列進化
Ａ．最初の配列進化
配列番号２２を修飾して、Ｎ末端Ｈｉｓタグおよび短いリンカーを添加し、Ｃ末端Ｃｙｓを排除するためにＣ末端の１１個のアミノ酸を切り詰め、配列番号２１がもたらされた。

Ｂ．ＳＧＤへのＲＧＤの変化
細胞接着受容体の主要なファミリーとして、インテグリンは、細胞−細胞および細胞−細胞外マトリックス相互作用において重要な役割を果たしていることは公知である。フィブロネクチン内のトリペプチドＲＧＤは、ＲＧＤモチーフを介して細胞接着を媒介することを示してきた。推定的に、インテグリン結合モチーフ（ＲＧＤ）は、末梢血流において機能することが予想される治療のために問題があり得る。配列番号２１および配列番号２２の両方は、ＲＧＤモチーフを含有する。Ｍ２１腫瘍細胞接着アッセイを行って、ＲＧＤが表面到達可能であるかを決定した。Ｍ２１細胞はα_vβ₃およびα_vβ₅インテグリンを発現しているため、Ｍ２１細胞を使用した。ＲＧＤ−含有フィブロネクチン基質、ＰＢＳ（陰性対照）、または試験物質を、ＰＢＳ中０〜１００ｕｇ／ｍｌでＥＬＩＳＡプレート上に一晩コーティングした。蛍光標識した（カルセイン−ＡＭ）Ｍ２１細胞を、コーティングしたプレート上で３７℃にて１時間インキュベートした。非結合の細胞を洗い流し、総蛍光によって結合した細胞を測定した。Ｆａｂ９ｍＣｙｓは、ＣＤＲ−Ｈ３ループ内にＲＧＤを含有し、かつフィブロネクチンと共に陽性対照としての役割を果たすＩｇＧである。結果を、アルスロバクター・グロビホルミス（Ａｒｔｈｒｏｂａｃｔｅｒ ｇｌｏｂｉｆｏｒｍｉｓ）ウリカーゼを含有するＲＧＤがＭ２１細胞を結合することを例示する図４に示す。これらのデータは、アルスロバクター・グロビホルミス（Ａｒｔｈｒｏｂａｃｔｅｒ ｇｌｏｂｉｆｏｒｍｉｓ）ウリカーゼ中のＲＧＤが表面到達可能であることを示唆する。

２００超の整列したウリカーゼのデータベースを使用して、ＲＧＤモチーフにおけるグリシン（Ｇ）およびアスパラギン酸（Ｄ）が、整列したウリカーゼに亘って高度に保存されている残基であったことが決定された。しかし、アルギニン（Ｒ）は、高度に保存されている位置ではなく、この位置におけるコンセンサス残基は、セリン（Ｓ）である。したがって、部位特異的突然変異誘発を使用して、ＲＧＤモチーフにおけるＲをＳで置き換え、このようにＲＧＤをＳＧＤとした。この修飾は、潜在的なインテグリン結合モチーフを除去し、それによって配列番号２０を有するウリカーゼを生じさせ、ここで示されるような配列のＮ末端上のＨｉｓおよびリンカータグは、任意選択である。

Ｃ．ＳＧＤ修飾の評価
ＲＧＤからＳＧＤへの変異を、発現、溶解度、精製収率などに対するその影響について評価した。ＳＧＤ変異は可溶性発現を少し減少させたようであるが、培養条件を最適化して、可溶性発現を改善させることができる。

ＲＧＤからＳＧＤへの変異は、インテグリン結合アッセイにおいて顕著な低減を示した（図４を参照されたい）。両方のウリカーゼを、ｐＨ７．４での活性について評価した。ＳＧＤ変異は、匹敵する活性を有するようである（図５を参照されたい）。

実施例６．修飾アルスロバクター・グロビホルミス（Ａｒｔｈｒｏｂａｃｔｅｒ ｇｌｏｂｉｆｏｒｍｉｓ）ウリカーゼの免疫原性のアセスメント
Ａ．ＬＯＮＺＡ免疫原性アッセイ（Ｅｐｉｂａｓｅ（登録商標））
アルスロバクター・グロビホルミス（Ａｒｔｈｒｏｂａｃｔｅｒ ｇｌｏｂｉｆｏｒｍｉｓ）ウリカーゼ（配列番号２２）は、ＥｐｉＳｃｒｅｅｎアッセイに基づいて５個の推定上のＴ細胞エピトープを有したが、これらのどれもドナー試料の１０％超において強い応答を引き出さなかった。さらに、オーバーラップ合成ペプチドＴ細胞エピトープアッセイは、ＭＨＣ−クラス２エピトープを過剰予測することが公知である。全ての潜在的なペプチドバリアントがタンパク質治療の内在性エンドソームの分解プロセス内に存在するとは限らないという事実によって、これはあり得る。その結果、修飾アルスロバクター・グロビホルミス（Ａｒｔｈｒｏｂａｃｔｅｒ ｇｌｏｂｉｆｏｒｍｉｓ）（配列番号１８）を、Ｅｐｉｂａｓｅ（登録商標）免疫原性アッセイにおけるホロタンパク質としてスクリーニングした。Ｅｐｉｂａｓｅ（登録商標）アッセイは、「免疫原性リスク」をアセスメントするために使用されるヒトＰＢＭＣ Ｔ細胞免疫原性アッセイである。このアッセイは臨床的な免疫原性を必ずしも予想できないが、これを使用して、応答者の数および全体的な応答の大きさ（刺激指数）に基づいて、「高リスク」および「低リスク」のタンパク質を同定することができる。このアッセイにおいて、２０２人の正常なドナーからのＰＢＭＣ試料を使用して、陰性対照（緩衝液）および陽性対照（ＫＬＨ）に対する、ウリカーゼ候補のＴ細胞免疫原性をスクリーニングした。ここで、２０２人のドナーを選択して、白人集団におけるＨＬＡ−ＤＲＢ１発生頻度を表した（図６を参照されたい）。冷凍したストックからのＰＢＭＣを解凍し、ウェル毎に３×１０⁵個の細胞の密度で９６ウェルプレートに加えた。試験物質を、３０ｕｇ／ｍｌ（緩衝液、ＫＬＨ、配列番号１８）で培地に加えた。各試験条件を８連で実行した（ｎ＝８）。ＰＢＭＣを、７日間インキュベートした。７日目に、ＰＢＭＣを、表面ＣＤ３⁺およびＣＤ４⁺マーカーのために標識した。増殖性ＣＤ４⁺Ｔ細胞を、フローサイトメトリーによって同定した。刺激指数（ＳＩ）値は、抗原処理ウェル対未処理ウェルにおける増殖性ＣＤ３⁺ＣＤ４⁺Ｔ細胞の比を説明する。ＳＩ値＞２は、陽性であると考えられ、これはｐ値＜０．０５によって支持される。集団免疫原性分析をまた、集団全体についてのＴ細胞応答の大きさを計算することによって決定した。

結果は下記の通りであった。陰性対照−０／２０２のドナー試料（０％）は、平均集団ＳＩ＝１．０を伴って応答し；ウリカーゼ候補−１／２０２のドナー試料（０．５％）は、平均集団ＳＩ＝１．０３を伴って応答し；陽性対照−１８１／２０２のドナー（９１％）は、平均ＳＩ＝４．２を伴って応答した。個々のドナーのデータを、図７Ａ〜Ｃにおいて示す。図７Ａは、緩衝液（陰性対照）刺激指数が１．０であり、ＫＬＨ（陽性対照）が９１％応答を有した（ＳＩ＞２）ことを示す。ＫＬＨ平均総ＳＩ＝４．２。図７Ｂは、緩衝液対照と比較したウリカーゼ候補を示す。このアッセイにおいて４％もしくはそれ未満の応答率は、「低リスク」であると考えられ、他の潜在的な臨床的な化合物の歴史的スクリーニングは、２０〜２５％の範囲の率の免疫原性を生じさせた。図７Ｃは、緩衝液の刺激指数が、１．０であり、ＫＬＨの刺激指数が、４．２であり、ウリカーゼ候補の刺激指数が、１．０３であることを示す。このアッセイは臨床的な免疫原性を必ずしも予測できないが、これを使用して、免疫原性のリスクをアセスメントすることができ、これらのデータは、評価されたウリカーゼが、臨床的な免疫原性について「低リスク」であることを示唆する。試験されたウリカーゼタンパク質配列が元来微生物（アルスロバクター・グロビホルミス（Ａｒｔｈｒｏｂａｃｔｅｒ ｇｌｏｂｉｆｏｒｍｉｓ））であることを考慮すれば、これは非常に驚くべき知見である。

実施例７．Ｈｉｓタグの除去
生じたウリカーゼタンパク質を精製する効率的な方法（すなわち、Ｎｉ−親和性精製）を提供するために、Ｎ末端Ｈｉｓタグをウリカーゼ配列のＮ末端に添加した。Ｈｉｓタグは、発見の間に、特に、精製の領域において利点を提供する一方、製剤の調製の前にＨｉｓタグを除去することが望ましい。

実施例８．Ｎ末端の最適化
タンパク質が大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）において発現しているとき、Ｎ末端メチオニンは、メチオニンに続く第２の残基によって、Ｍｅｔアミノペプチダーゼによって除去することができることは周知である。小さな残基が第２の位置にある場合、切断が典型的には起こる。かさ高い残基が第２の位置にある場合、切断は起こらない。他方では、第２の残基がかさ高くもなく特に小さくもない場合、Ｍｅｔアミノペプチダーゼは、全てではないがいくつかのＭｅｔを切断するように機能し、不均一な薬物物質を生じさせ得る。３個のＮ末端バリアントを生じさせ、最適なＮ末端配列を決定するために、発現、溶解度、メチオニン切断、および活性について分析した。

このプロセスのための出発配列は配列番号１２であり、３個のバリアントを生じさせた。配列番号１３（バリアント１）は、Ｔｈｒ２の欠失を有する。配列番号１４（バリアント２）は、Ｔｈｒ２−Ａｌａ５の欠失を有し、Ｎ末端Ｍｅｔが保持されることが予想された。配列番号１５（バリアント３）はＴｈｒ２−Ｔｈｒ９の欠失を有し、Ｎ末端Ｍｅｔがプロセシングされることが予想された。

３個のＮ末端ウリカーゼバリアントをクローン化し、大腸菌（Ｅ．ｃｏｌｉ）において発現させ、精製した。各コンストラクトは、Ｈｉｓタグ付きコンストラクトと同様に、可溶性画分中で発現した。Ｈｉｓタグが欠けていることによって、精製手順をこれらのコンストラクトのために行った。手短に言えば、これは、Ｑイオン交換クロマトグラフィーステップ（緩衝液Ａ：ＰＢＳ、ｐＨ７．８、５ｍＭのＤＴＴ；緩衝液Ｂ：１０×ＰＢＳ、ｐＨ７．２）、それに続くサイズ排除クロマトグラフィー（ＳＥＣ）を含んだ。ＳＥＣからの画分をＳＤＳ−ＰＡＧＥ上で流し、タンパク質をクマシーブルー染色によって可視化した。高レベルのウリカーゼを含有する画分を、さらなる分析のために合わせた。図８Ａは、Ｈｉｓタグ付きコンストラクト（標識したＳＧＤ）に対する、精製した調製物からのクマシーブルー染色されたＳＤＳ−ＰＡＧＥを示す。バリアント１および３は、Ｎ末端メチオニンがプロセシング（除去）されていることが見出され、一方では、バリアント２は、Ｎ末端メチオニンが保持されていることが見出された。全てのプロセシングは、均一のようであった。

図８Ｂは、Ｖ１、Ｖ２およびＶ３の活性を示す。バリアント１および２は、バリアント３よりかなりより良好な活性を有した。バリアント１を、さらなる展開のために選択した。

実施例９．特異的ペグ化
ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）による治療用タンパク質の修飾は、選択したタンパク質残基（例えば、リシン側鎖）へのランダム付着、または特有の所定の部位への部位特異的として行うことができる。後者のアプローチは、コンジュゲーション化学を一貫してより良好に制御および製造することができ、明確な生物活性を有する高度に均一なペグ化生成物を生じさせるという利点を有する。部位特異的付着のための方法の中で、最も広範に使用されるアプローチは、不対のシステイン残基へのカップリングであり、これは一般に、タンパク質配列への１個もしくは複数の遊離システイン残基の導入が関与する。Ｃｙｓ導入のための部位を注意深く選択して、ＰＥＧによる修飾に続くコンジュゲート生成物の生物活性または生物物理学的特性に対するマイナスの影響を回避することができる。

配列番号２７に記載されているアルスロバクター・グロビホルミス（Ａｒｔｈｒｏｂａｃｔｅｒ ｇｌｏｂｉｆｏｒｍｉｓ）ウリカーゼ配列は、１個のみの天然Ｃ末端Ｃｙｓ残基を含有するため、システインをベースとする部位特異的修飾に特に適している。Ｃ末端領域を切り詰めた（配列番号１８および２０）が、そのためタンパク質はＣｙｓを含有しない。このように、Ｃｙｓ反応性試薬によるこのタンパク質の修飾は、Ｃｙｓ残基が導入されている部位に容易に限定される。アルスロバクター・グロビホルミス（Ａｒｔｈｒｏｂａｃｔｅｒ ｇｌｏｂｉｆｏｒｍｉｓ）ウリカーゼ配列におけるＣｙｓ残基導入のための潜在的な部位を選択するために、下記の基準を考慮した。
ｉ．部位は、チオ反応性ＰＥＧ試薬との効率的な反応を確実にするために、タンパク質の溶媒曝露表面上になくてはならず；
ｉｉ．部位は、活性に影響を与える危険性を回避するために、酵素活性部位に近くてはならず；かつ
ｉｉｉ．１つの部位のペグ化が、他の部位のペグ化を立体的に妨害しないように、部位は互いに極めて接近してはならない。

さらに、ウリカーゼの四量体の性質を考えれば、ｉｉおよびｉｉｉの場合、サブユニット内およびサブユニット間距離を理想的には考慮すべきである。

これらの考慮に関するパラメーターをコンピュータ処理するために、アルスロバクター・グロビホルミス（Ａｒｔｈｒｏｂａｃｔｅｒ ｇｌｏｂｉｆｏｒｍｉｓ）ウリカーゼの三次元構造を使用した。限定された数の異なるウリカーゼ構造が報告されてきており、これらの１つは、尿酸基質に結合したアルスロバクター・グロビホルミス（Ａｒｔｈｒｏｂａｃｔｅｒ ｇｌｏｂｉｆｏｒｍｉｓ）ウリカーゼ（ＰＤＢ受入コード：２ＹＺＢ）の結晶構造である（図１０Ａを参照されたい）。この構造についての原子座標を使用して、下記の一連のパラメーターをコンピュータ処理した。
ｉ．このウリカーゼ内の各アミノ酸残基についての溶媒到達可能な面積表面積、および
ｉｉ．尿酸基質の各側鎖Ｃα原子およびＣ５原子の間の原子間距離（Ｃα−Ｃ５距離）。

システインによる置換のためのアルスロバクター・グロビホルミス（Ａｒｔｈｒｏｂａｃｔｅｒ ｇｌｏｂｉｆｏｒｍｉｓ）ウリカーゼ内の好ましい位置を同定するために、下記の基準を最初に設定した。最初に、残基を、総溶媒到達可能な表面積＞１００ŲおよびＣα−Ｃ５距離＞２５Å（すなわち、ウリカーゼ四量体に結合した４個の尿酸分子における各Ｃ５への）に従って同定した。第２に、さらなる限定として、任意の所与のウリカーゼ残基について、これらの基準は、４個のサブユニット全てにおいて満たさなければならなかった。各ウリカーゼサブユニット中の２８７個のアミノ酸残基のうち、９個のみがこれらの基準を満足させた。これらは、Ｔｈｒ１１；Ａｓｎ３３；Ａｓｎ１１９；Ａｓｐ１２０；Ｓｅｒ１４２；Ｇｌｕ１９６；Ｐｒｏ２３８；Ｇｌｕ２８６およびＡｒｇ２８９であった。次いで、第３の基準は、四量体構造に亘るこの一組の残基内のＣα原子の対の間の原子間距離のマトリックスを計算することによって考慮した（表６を参照されたい）。この分析から、四量体に亘るこれらのＣα原子は良好に分離している（全ての対について≧１９．５Å）ため、Ｔｈｒ１１、Ａｓｎ３３、Ｇｌｕ１９６およびＡｓｎ１１９を、システインによる置換のための好ましい残基として選択した。

下記の表６は、ウリカーゼ構造２ＹＺＢにおける選択したＣα原子の間の原子間距離（Å）を示すマトリックスである。サブユニットは、文字、すなわち、−Ａ、−Ｂ、−Ｃ、−Ｄによる。四量体の高度に対称的な性質によって、下記の距離の組は、四量体に亘る全ての距離対を特性決定するのに十分である（例：Ｔ１１−ＡからＴ１１−Ｂの距離は、Ｔ１１−ＣからＴ１１−Ｄと等しく；Ｔ１１−ＡからＴ１１−Ｃは、Ｔ１１−ＢからＴ１１−Ｄと等しく；Ｔ１１−ＡからＴ１１−Ｄは、Ｔ１１−ＢからＴ１１−Ｃと等しい）。

実施例１０．部位特異的ペグ化のためのウリカーゼのバリアントを含有するシステイン
ウリカーゼモノマー毎の１個、２個、３個、および４個のＣｙｓ残基のいくつかの異なる組合せを生じさせた。これらを、ペグ化の前および後の両方の発現、溶解度、純度、ならびに活性について分析した。Ｃｙｓの溶媒曝露の性質によって、これらのコンストラクトは、還元条件下に保持していなければ凝集する傾向がある（ジスルフィド結合）。これによって、還元剤（ＤＴＴまたはその他）が精製およびアッセイ手順の間に存在することが必要となる。Ｃｙｓがペグ化されると、還元剤はもはや必要ではない。Ｃｙｓ含有コンストラクトの試験した順列の全ては、ペグ化の前および後の両方で発現され、精製され、良好な活性を示すことができる。

図１０Ａは、アルスロバクター・グロビホルミス（Ａｒｔｈｒｏｂａｃｔｅｒ ｇｌｏｂｉｆｏｒｍｉｓ）ウリカーゼ（ＰＤＢ受入コード：２ＹＺＢ）（１）の四量体結晶構造内の三次元の溶媒到達可能な部位を示す。四量体酵素の各ウリカーゼモノマーサブユニットを示し、システインによる置換のために選択された残基（Ｔ１１、Ｎ３３、Ｓ１４２）を同定する。これらの側鎖は、高度に表面曝露しており、互いから遠く、および四量体内の各活性部位から遠い。２個のＣｙｓ含有バリアント（Ｔ１１Ｃ、Ｎ３３Ｃ（配列番号１７）およびＴ１１Ｃ、Ｎ３３Ｃ、Ｓ１４２Ｃ（配列番号１６））を、ペグ化の前および後の両方における発現、溶解度、純度、ならびに活性について分析した。図９Ａは、非Ｃｙｓ（配列番号２０）、ジ−Ｃｙｓ（Ｔ１１Ｃ、Ｎ３３Ｃ）（配列番号１７）ならびにトリ−Ｃｙｓ（Ｔ１１Ｃ、Ｎ３３Ｃ、およびＳ１４２Ｃ）（配列番号１６）ウリカーゼ活性を示す。全てのアッセイはＤＴＴの存在下で行われ、ジスルフィド結合についての可能性を排除する。

実施例１１．ペグ化の最適化
ウリカーゼによるＵＡの長期間の抑制は、分子がいくつかの様式では半減期を延長させるように修飾されることを必要とする。ペグ化されておらす、コンジュゲート半減期延長特性を有さない市販のラスブリカーゼは、ヒトにおいて１６〜２１時間の半減期を有し、腫瘍崩壊症候群のために毎日のＩＶ投薬を必要とする（Ｕｅｎｇ ｅｔ ａｌ ２００５）。ペグ化を用いて、いくつかのウリカーゼの半減期が臨床前に延長されてきた。Ｋｒｙｓｔｅｘｘａ（登録商標）は、活性四量体の表面にコンジュゲートしている約４４×１０ｋＤａのＰＥＧ分子（四量体毎に約４４０ｋＤａの総ＰＥＧ）を含有するハイパーペグ化されているウリカーゼである。文献に基づいて、Ｋｒｙｓｔｅｘｘａ（登録商標）の初期開発の間に、ＰＥＧが、異種タンパク質であるウリカーゼを効果的にマスクし、これをより免疫原性でなくすると仮定された（Ｈｅｒｓｈｆｉｅｌｄ ｅｔ ａｌ，２０１０ ＰＮＡＳ）。前臨床研究を行って、酵素活性を保持する一方で、ウリカーゼの表面上のＰＥＧの量を最大化した。四量体毎に４４×１０ｋＤａのＰＥＧは、ウリカーゼにコンジュゲートし、酵素活性を保持することができるＰＥＧの最大量であることが見出された。ＰＥＧコンジュゲーションは、第一級アミンをランダムにペグ化することによって達成された。Ｋｒｙｓｔｅｘｘａ（登録商標）治験からの臨床データは、患者の約９０％が抗Ｋｒｙｓｔｅｘｘａ（登録商標）薬物応答を生じることを示す（Ｌｉｐｓｋｙ ｅｔ ａｌ ２０１４ Ａｒｔｈｒｉｔｉｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ＆ ｔｈｅｒａｐｙ）。抗薬物応答の多くの割合は、ＰＥＧに対してであり、タンパク質に対してではないようである。最も説得力のあるのは、抗薬物（ＰＥＧ）応答を生じた患者からの抗体が、非ウリカーゼペグ化タンパク質に結合し、応答がＰＥＧに対してであり、タンパク質またはタンパク質−ＰＥＧのインターフェイスに対してでないことを示すという事実である。これらの治験の前に、一般通念は、ペグ化治療のＰＥＧモチーフが、免疫原性である可能性が低かったことであった。ペグ化治療の大多数は、半減期を延長させるだけのＰＥＧを含有しており、Ｋｒｙｓｔｅｘｘａ（登録商標）のように「ハイパーペグ化」されていない。１つの仮説は、Ｋｒｙｓｔｅｘｘａ（登録商標）上のＰＥＧの量が、薬物と関連する抗ＰＥＧ免疫原性をもたらしたことである。Ｋｒｙｓｔｅｘｘａ（登録商標）四量体は、約１３６ｋＤａであり、概ね４４０ｋＤａのＰＥＧが表面にコンジュゲートしている。これはペグ化治療のために前例のないサイズである約５７６ｋＤａの分子をもたらす。その結果、実施例１０に記載したように、部位特異的ペグ化のための限定された数のＣｙｓ残基を工学処理した。

２個（ジ−ｃｙｓ）または３個（トリ−ｃｙｓ）のシステインを有するウリカーゼを、精製の容易さのためにＨｉｓタグと共に最初に生じさせた。図９Ａは、これらのジ−ｃｙｓおよびトリ−ｃｙｓウリカーゼが、ウリカーゼ酵素活性を保持することを示す。

ジ−ペグ化反応条件を、変動する時間、ｐＨ、ホスフェート濃度、ＮａＣｌ、タンパク質、ＰＥＧおよびＴＣＥＰによって最適化した。より高いＰＥＧ濃度は、ペグ化効率を改善させることが示され、より高いＴＣＥＰ濃度は、ペグ化効率を僅かに減少させた。他の変数は、ペグ化効率に対してほんの僅かな効果を有した。下記の表７は、ペグ化を最適化するために試験される変数および達成される最適条件を示す。

図９Ｂは、ジ−ペグ化およびトリ−ペグ化ウリカーゼが、ウリカーゼ酵素活性を保持することを示す。

ＳＤＳ−ＰＡＧＥによるジ−ペグ化材料の分析（図１０Ｂ）によって、タンパク質の大部分が、ＰＥＧと均一にコンジュゲートされていることが確認された。ジ−ペグ化材料の逆相クロマトグラフィー分析は、９２．６％がジ−ペグ化され、４．４％がモノ−ペグ化され、少量の材料が過剰ペグ化された（約３％）ことを示唆した（図１０Ｃ）。ペグ化は、酵素活性に影響を与えないように思われた。ジ−ペグ化材料は、非ペグ化酵素と比較して同様の割合のＵＡ酸化を示した（図１０Ｄ）。匹敵する結果が、トリ−ペグ化材料について得られた（データは示さず）。分析のこれらの方法は、ウリカーゼの四次構造を撹乱するが、ホモ四量体として、ジ−ＰＥＧウリカーゼについての優勢な天然状態生成物は、８×１０ｋＤａのＰＥＧ鎖を有することが予想され、一方、トリ−ＰＥＧウリカーゼは、１２×１０ｋＤａのＰＥＧ鎖を有すると予想される。

同定された最適化されたペグ化条件に基づいて（表７を参照されたい）、非ｈｉｓタグ付きジ−ＰＥＧおよびトリＰＥＧウリカーゼを生じさせ、精製し、ペグ化効率および酵素活性について分析した。これらのペグ化分子を、ｉｎ ｖｉｖｏでのＰＫ研究においてさらに分析した。

実施例１２．ジ−ＰＥＧおよびトリ−ＰＥＧウリカーゼについてのｉｎ ｖｉｖｏでのＰＫ
２種のペグ化ウリカーゼ（ジ−ＰＥＧ Ｔ１１Ｃ、Ｎ３３Ｃならびにトリ−ＰＥＧ Ｔ１１Ｃ、Ｎ３３Ｃ、およびＳ１４２Ｃ）を、ラット研究において評価した。ラットにおけるペグ化ウリカーゼのＰＫを試験することにおける先例が存在したため、ラット研究を選択した（Ｚｈａｎｇ ｅｔ ａｌ，２０１２ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｐｈａｒｍａｃｅｕｔｉｃｓ）。配列番号１６および１７を、このアッセイにおいて使用した。ｉｎ ｖｉｖｏでの薬物動態は、ラットにおいてジ−ペグ化およびトリ−ペグ化ウリカーゼの両方について決定した。各群における４匹のラットに５ｍｇ／ｋｇでＩＶ投与し、１０個の試料を集めた（−１日目、注射後、０．５時間、２時間、４時間、８時間、２４時間、４８時間、７２時間、９６時間および１４４時間における終末）。全血を血清セパレーターチューブ中に集め、冷凍した。血清を残留するウリカーゼ活性について分析し、データを滴定曲線にフィットさせた。ラットに入ったウリカーゼ（投与前）および血清から測定したウリカーゼ（投与後）の酵素的特異的活性は匹敵したが、活性はｉｎ ｖｉｖｏでの研究の間に保持されたことを示唆する。図１１Ａは、ジおよびトリ−ペグ化ウリカーゼが、非ペグ化ウリカーゼより実質的に長い半減期を有することを示す。非ペグ化ウリカーゼは、この研究において２〜３時間の半減期を有した（図１１Ａ、三角形）。ジ−およびトリ−ペグ化ウリカーゼの両方は、単相性のプロファイルを示す。各ウリカーゼについての半減期、分布容積（Ｖｄ）およびクリアランス速度を、下記の表８において示す。変動係数は、括弧内の百分率として表す。

表８において示す結果は、ジ−ＰＥＧよりトリ−ＰＥＧの僅かな利点を伴って、ジ−ＰＥＧおよびトリ−ＰＥＧが非常に同様の薬物動態プロファイルを示したことを示す。しかし、製造および分析に関して、ジ−ＰＥＧは僅かにより望ましいと考えられ、したがって、さらなる試験のためにジ−ＰＥＧ Ｔ１１Ｃ、Ｎ３３Ｃを選択した。Ｋｒｙｓｔｅｘｘａ（登録商標）より実質的に少ないＰＥＧで、ジ−ペグ化ウリカーゼは、免疫原性の観点から有利であり得る。

Ｋｒｙｓｔｅｘｘａ（登録商標）の薬物動態挙動をまた、同じラットＰＫ研究において評価した。ジ−およびトリ−ペグ化ウリカーゼとは異なり、Ｋｒｙｓｔｅｘｘａ（登録商標）は単相性の排除を示さなかったが、Ｋｒｙｓｔｅｘｘａ（登録商標）が最初の２時間において急速に排除され、それに続いてより段階的な排除プロファイルとなる複雑なプロファイルを示した（図１１Ａ、四角）。Ｋｒｙｓｔｅｘｘａ（登録商標）排除プロファイルは、ジおよびトリ−ペグ化ウリカーゼのそれと明確に異なる。

ＳＣ投与されたジ−ペグ化ウリカーゼのＰＫを、イヌにおいて研究した。イヌにおけるペグ化ウリカーゼのＰＫを試験することについての先例が存在したため、イヌ研究を選択した（ペグロチカーゼ／Ｋｒｙｓｔｅｘｘａ（登録商標）ＦＤＡ ＢＬＡ、ナンバー１２５２９３、セクション２．６．５．４．１）。イヌに３ｍｇ／ｋｇおよび１０ｍｇ／ｋｇでＳＣ投薬し、血清または血液試料を様々な時点において集め、ウリカーゼ活性（ＰＫ）または尿酸（ＰＤ）について分析した。イヌに入ったウリカーゼ（投与前）および血清から測定したウリカーゼ（投与後）の酵素的特異的活性は匹敵したが、これは、活性がｉｎ ｖｉｖｏでの研究の間に保持されたことを示唆する。図１１Ｂは、ＳＣ投与経路によってイヌに送達されたジ−ペグ化ウリカーゼが、３ｍｇ／ｋｇ（ｎ＝３）について１．８１±０．３１日、および１０ｍｇ／ｋｇ（ｎ＝３）について１．８２±０．２２日の半減期を有したことを示す。ＵＡレベルにおける実質的な低減（約８５％）が観察されたが、血清ウリカーゼレベルに比例するようである（図１１Ｂ）。ウリカーゼレベルが枯渇するにつれ、血液ＵＡレベルは正常に戻った。

実施例１３．活性および安定性のｅｘ ｖｉｖｏでの評価
ジ−ＰＥＧウリカーゼ（配列番号１）活性を、複雑なｉｎ ｖｉｖｏでのマトリックス環境および温度を模倣する、５０％ヒト血清（全血は約５０％血清である）中で３７℃にて評価した。アッセイは、下記のように行った。ＵＡ、リン酸緩衝液、および血清を３７℃に温めた。全ての反応段階は、３７℃にて行った。ウリカーゼを血清中で２０〜３０分間８ｕｇ／ｍＬに希釈し、ヒト血清試料中の内在性尿酸を枯渇させた。次いで、リン酸緩衝液中のＵＡの等しい容量の滴定を加え、５０％過塩素酸を使用して反応を０分、１分、２分、４分または６分において停止させた。過塩素酸は、タンパク質を沈殿させるが、ＵＡを沈殿させないことが示された（Ｓａｋｕｍａ ｅｔ ａｌ，１９８７ Ｃｌｉｎｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ａｎｄ Ｓｔｏｖｅ ｅｔ ａｌ，２００７ Ｃｌｉｎｉｃａｌ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ）。沈殿物をペレット化し、１００ｕＬの上清をＵＶプレートに移した。吸光度を２９２ｎＭにて測定した。ＳｏｆｔＭａｘ Ｐｒｏソフトウェアを使用して、各ＵＡ濃度での４つの時点の勾配をプロットすることによって割合を計算した。図１２Ａは、３７℃での５０％ヒト血清中のジ−ペグ化ウリカーゼ活性およびＫｒｙｓｔｅｘｘａ（登録商標）の比較を示す。

ヒト血清をベースとする安定性アッセイをまた行った。ジ−ペグ化ウリカーゼを、０時間、０．５時間、１時間、２時間、４時間、または２４時間において３７℃にて５０％ヒト血清中でインキュベートし、次いで、活性についてアッセイした。ジ−ＰＥＧウリカーゼは、各ポイントにおいて活性を保持し、これは、タンパク質が５０％ヒト血清中で少なくとも２４時間安定的であり、そのＵＡオキシダーゼ活性を保持することを示唆する。図１２Ｂは、血清安定性実験からの結果を示す。

最後に、３７℃でのＵＡの反復投与（再投入）によってジ−ペグ化ウリカーゼの活性を探究した。手短に言えば、ＵＡ（１００μＭ）およびジ−ＰＥＧウリカーゼ（１μｇ／ｍｌ）を、３７℃にて１００μＬの容量で合わせた（ＵＶ透明９６ウェルプレート）。２９２ｎｍでの吸光度を、１０分間モニターした。２．５μＬの２０００ｕＭのＵＡを１００μＬのウェルに加え（「再投入」）、２９２ｎｍでの吸光度を、さらに１０分間モニターした。プロセスを繰り返し、活性（ＵＡ枯渇の勾配）は、各「再投入」について相対的に一定のままであった。図１２Ｃは、この研究からの結果を示す。

実施例１４．ＰＥＧコンジュゲーション効率の決定
複数のコンジュゲーション部位が生体分子中に存在するとき、コンジュゲーション反応によって、変動する程度の官能化および／または修飾の異なる部位によって特性決定される生成物の不均一混合物をもたらされることが多い。これは一般に、第一世代非特異的カップリング化学、例えば、リシン残基のε−アミノ基を標的とするタンパク質コンジュゲーションについて当てはまる。しかし、部位特異的コンジュゲーションアプローチが選択されるときでさえ、例えば、工学処理したシステイン残基を標的とする頻繁に用いられるアプローチにおいて、反応は、例えば、立体障害によって完結し得ない。これは同様に、変動する程度の誘導体化を伴うコンジュゲートされたタンパク質の分布をもたらす。生物活性は、修飾の程度によって有意に変動し得るため、最終生成物は、明確に定義され、一貫して製造されるバイオコンジュゲートを確実にする修飾に関して徹底的に特性決定する必要がある。

質量分析法またはＨＰＬＣをベースとする方法を含めていくつかの分析的アプローチを用いて、バイオコンジュゲートの全体的誘導体化を特性決定することができる。しかし、タンパク質へのポリマー、例えば、ポリ（エチレングリコール）（ＰＥＧ）の付着が関与する重要なクラスのバイオコンジュゲーションについて、これらの技術の大部分は、複数の付着しているポリマーを含有するコンジュゲートについて挑戦的なものとなる。ポリマーおよびタンパク質のサイズおよび電荷分布、ならびにＰＥＧの多分散性によって、エレクトロスプレーイオン化（ＥＳＩ）に基づく質量分析法アプローチは一般に実行可能ではなく、ＭＡＬＤＩ ＭＳは、広範な連続的な質量スペクトルをもたらすことが多い。より小さなペグ化タンパク質について、および／または少数のコンジュゲーション部位（Ｎ＜３）の場合、天然の条件下でのＨＰＬＣをベースとする技術（サイズ排除またはイオン交換に基づく）は、個々の種を区別する十分な分解能をまだ提供し得る。しかし、これらの技術は一般に、複数のコンジュゲーション部位を有するより大きなタンパク質の場合、実行可能ではないか、または十分に分解されていない。重度に水和したＰＥＧポリマーは、タンパク質コンジュゲートに対して大きな流体力学的半径を与え、これは十分な分解能のＳＥＣをベースとする分離を妨げ、表面電荷の遮蔽は、ＩＥＸ樹脂との静電相互作用を弱める。この場合、逆相（ＲＰ）ＨＰＬＣは、正確な反応モニタリングおよび生成物特性決定のための好まれる方法であることが多い。しかし、オリゴマータンパク質の場合、この技術は一般に、サブユニットの解離をもたらし、モノマー単位の説明のみを提供するが、これは分子官能化の部分的な理解をもたらし、これはプロセス最適化の試みのために誤解を招く恐れがあり得る。プロセス最適化および生成物特性決定のためのオリゴマーのバイオ治療の真のコンジュゲーション状況を正確に定量化するために、モノマーレベルでの修飾の程度と、四次レベルでのこのように得られた全体的誘導体化の間の関係の理解を導き出さなければならない。

実験計画：
マレイミド−官能化ＰＥＧ−１０（１０ｋＤａ、Ｓｕｎｂｒｉｇｈｔ ＭＡ−１００）は、ＮＯＦから得た。全ての緩衝液成分および試薬は、Ｓｉｇｍａ（Ｓｔ Ｌｏｕｉｓ、ＭＯ）またはＡｖａｎｔｏｒ Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ（Ｃｅｎｔｅｒ Ｖａｌｌｅｙ、ＰＡ）から購入した。トリ−ｃｙｓウリカーゼのペグ化反応は、リン酸ナトリウム緩衝液、ｐＨ７．０中で行った。選択した時点の後で、１０ｍＭの最終濃度までＤＴＴを加えることによってペグ化反応をクエンチし、Ａｇｉｌｅｎｔ ＨＰＬＣ１２００システムを伴うＹＭＣ Ａｍｅｒｉｃａ（Ａｌｌｅｎｔｏｗｎ、ＰＡ、ＵＳＡ）からのＹＭＣ−Ｐａｃｋタンパク質−ＲＰカラム（２５０×２．０ｍｍ、Ｓ−５μｍ）を使用して分析用逆相高速液体クロマトグラフィーＲＰ ＨＰＬＣ（ＲＰ−ＨＰＬＣ）によって分析した。移動相Ａは、水中の０．１％ＴＦＡであり、移動相Ｂは、アセトニトリル中の０．１％ＴＦＡからなった。試料を増加する移動相Ｂの直線勾配で０．４ｍｌ／分の流量で溶出した。溶出プロファイルを、２８０ｎｍでのＵＶ吸光度によってモニターした。

タンパク質ペグ化を最大化するゴールを伴って、２ステップのボックスベーンケン計画を用いた。タンパク質（１〜３ｍｇ／ｍｌ）、ＰＥＧ−１０（０．５〜１ｍＭ）および還元剤ＴＣＥＰ（０〜０．５ｍＭ）の濃度は、四量体毎にそれぞれ８個または１２個のコンジュゲーション部位を含有するジ−ｃｙｓおよびトリ−ｃｙｓウリカーゼについて変動し、一方、ｐＨ、塩およびリン酸緩衝液イオン濃度は、一定値で保持した。１０分〜４時間の範囲の選択した時点後に、データを分析した。全ての二次効果および時間は、カテゴリー変数として処理し、ラウンド１において各タンパク質バリアントについてのスクリーニング研究のための６４の実験の設計、および最適化研究の第２のラウンドについてタンパク質バリアントによる６０のさらなる実験を生じさせた。データ分析は、ソフトウェアＪＭＰ１０で行った。

統計モデル：
非共有結合的に会合したサブユニットが解離することをもたらす、容易に到達可能なアッセイ（例えば、逆相（ＲＰ）ＨＰＬＣ）から得たデータからオリゴマータンパク質の全体的誘導体化を導き出すための統計的尺度を得た。各サブユニット中にｍ個の潜在的なコンジュゲーション部位を有する、ｎ個のサブユニットを含有するタンパク質（または生体分子）。ｐ_i（ｉ＝０、…、ｍである）が、ｉ個のコンジュゲートされた部位を有するサブユニットの実験的に観察される割合であるとすれば、

である。ｊ個の総コンジュゲートされた部位を有するオリゴマータンパク質が観察される確率、ｑ_jは、下記の多項確率の表を使用して要約することができる。

式中、ｋ_i（ｉ＝０、…、ｍである）は、正確にｉ個のコンジュゲートされた部位を有するサブユニットの数であり、これらのサブユニットのアンサンブルは、総ｊ個のコンジュゲートされた部位を有し、

である。次いで、分子の平均全体的誘導体化を、
誘導体化_全体的＝１ｑ₁＋２ｑ₂＋．．．ｊｑ_j＋．．．＋ｎ×ｍ×ｑ_n×m（等式１）
として容易に記載する。

この値を利用可能なコンジュゲーション部位の総数（ｎ×ｍ）に規準化することによって、コンジュゲーション効率が得られる。

生化学的および薬学的に重要なクラスの二量体、三量体、および四量体タンパク質について、計算を下記で詳述する。

上記のデータは、非共有結合的に会合したサブユニットが解離することをもたらす、容易に到達可能なアッセイから得られるデータからオリゴマータンパク質の全体的官能化を導き出すための統計的尺度を説明する。上記のデータは、モデル系としてポリ（エチレングリコール）（ＰＥＧ）とのホモ四量体ウリカーゼタンパク質のコンジュゲーションを使用したこの方法を例示する。ＰＥＧによる治療用タンパク質の共有結合的修飾は今や、ｉｎ ｖｉｖｏでの半減期を増加させ、免疫原性を低減させ、溶解度を改善し、タンパク質分解に対する影響のされやすさを低減させる十分に確立したアプローチである。しかし、この方法は、一定数のコンジュゲーション部位における部分的官能化をもたらす、オリゴマーの他のバイオコンジュゲーションプロセスに対して同様に適用可能である。

ここで研究した四量体ウリカーゼタンパク質（ｎ＝４）は、総質量＞１００ｋＤａを有する。一定数のコンジュゲーション部位を、マレイミド−官能化ＰＥＧによるペグ化を可能とする遊離システイン残基を工学処理することによって導入した。下記の考察は、四量体について１２個の可能性のあるコンジュゲーション部位の総数をもたらす、サブユニット毎にｍ＝３個のコンジュゲーション部位を有するタンパク質バリアントに重点を置く。上記のように、タンパク質のサイズおよびコンジュゲーション部位の数によって、十分な分解能を伴うバイオコンジュゲート生成物を特性決定する全ての分析ツールは、非共有結合をしているオリゴマーを個々のサブユニットに解離させる技術をベースとする。図１３は、ＲＰ ＨＰＬＣを使用した経時的な反応分析を例示するが、これは統合によって容易に定量化することができる異なる程度のコンジュゲーションを有する種に対応する良好に分解されたピークをもたらす。したがって、アッセイアウトプットは、異なる程度の官能化：０個、１個、２個、または３個の付着しているＰＥＧ鎖を含有するサブユニットの割合ｐ０、ｐ１、ｐ２、ｐ３を有するモノマーの相対量である。これらの値から、

として、個々の確率ｑ０、ｑ１、ｑ２、ｑ３、．．．．ｑ１２は、上記の多項確率の表によって０個、１個、２個、３個、．．．１２個の付着しているＰＥＧ鎖を有する四量体タンパク質について計算する。この例について、次いで、等式１は、
誘導体化_全体的＝１ｑ₁＋２ｑ₂＋３ｑ₃＋．．．＋１２ｑ₁₂
となる。表１３は、この分析を例示し、等式（１）から計算したコンピュータ処理した全体的誘導体化、およびペグ化効率と共に、ＲＰ ＨＰＬＣ分析から導き出した異なってペグ化されたサブユニットの相対量を一覧する。

コンピュータ処理した全体的誘導体化が、全体的タンパク質修飾を直ちに計測することを可能とする、プロセス開発者のための貴重なツールであることをデータは例示する。例えば、１０分の時点の後、選択した反応条件は、（３個のうち）３個の官能化コンジュゲーション部位を有する２８．９％のサブユニットを生じさせる。しかし、残りのサブユニットが部分的にコンジュゲートされている（１５．９％が１個のＰＥＧ鎖を有し、５３．９％が２個のＰＥＧ鎖を有する）という事実を説明し、等式１による多項分布にこれらのデータを供給することによって、タンパク質の平均全体的誘導体化は、１２個の総コンジュゲーション部位のうち実際に８．４個であり、７０．１％となることに直ちに理解する。

プロセス最適化のための分子の全体的誘導体化を考慮する値をさらに例示するために、この値を、最大のタンパク質ペグ化を生じさせた反応条件を最適化するゴールを伴って、実験計画法（ＤＯＥ）アプローチのための応答パラメーターとして用いた。個々のサブユニットについてのコンジュゲーションの実験アウトプットを選択したときに、これらの結果をデータ分析と比較した。実験セクションにおいて記載したように、ボックスベーンケン計画を用いた。図１４Ａおよび１４Ｂは、研究の第１のラウンドについての応答表面プロットを例示し、１０分から２時間の時点についての全体的ペグ化効率に対する試薬濃度の効果を示す。図１４Ａは、ＲＰ ＨＰＬＣアッセイトレースから直接得た「完全にペグ化されたサブユニット」（すなわち、モノマー毎に３個の官能化コンジュゲーション部位のうち３個）の分析に基づいたデータを例示する一方、図１４Ｂは、全体的誘導体化を等式（１）に基づいてコンピュータ処理するときの、データ分析を例示する。両方のパネルは、ＰＥＧの濃度の増加と共にペグ化効率が増加することを示す。しかし、分析の２つの方法について、結論は異なる。例えば、＞９０％のコンジュゲーション効率が標的である場合、図１４Ａに基づいた分析によって、全体的誘導体化（図１４Ｂ）に基づいた分析と比較して、プロセス開発者が少なくとも２倍より高い濃度のＰＥＧを加え、より長い反応時間インキュベートすることをもたらし得る。この明らかな差異は、サブユニット毎により多くのコンジュゲーション部位が存在するとより明白となる。全体的コンピュータ処理した誘導体化の代わりに応答パラメーターとしてサブユニット毎の最大コンジュゲーションのみを選択することは、オリゴマー分子についての官能化の真の状況を提供せず、誤解を招く恐れがあり得る。ＰＥＧおよび他のコンジュゲーション試薬の原価高を考慮すると、全体的誘導体化に基づいたプロセス最適化は、有意な物品の原価（および時間）の節約をもたらすことができる。

この実施例は、タンパク質のサイズおよび性質、またはコンジュゲートの生物物理学的特性が天然の条件下での分析を可能としないとき、オリゴマータンパク質についての全体的タンパク質コンジュゲーションのコンピュータ処理を可能とする多項分布に基づいた適用可能な統計的アプローチを提供する。等式（１）によってコンピュータ処理した全体的分子誘導体化の定量的記載は、プロセス最適化の試み、および規制当局への報告書のためのコンジュゲートの正確な特性決定の両方をサポートし、望むらくはクリニックへの新規なバイオコンジュゲートの翻訳の成功を助ける。

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Ｚｈａｎｇ，Ｃ．，ＰＬＯＳ ＯＮＥ，７（２０１２）．

等価物
上記で記載した明細は、当業者が実施形態を実行することができるのに十分であると考えられる。上記の記載内容および実施例は、特定の実施形態を詳述し、本発明者らによって意図される最良の態様を説明する。しかし、上記がテキストにおいてどのように詳細に表示されようとも、実施形態は多くの方法で実施してもよく、添付の特許請求の範囲およびその任意の等価物によって解釈すべきであると認識される。

本明細書において使用する場合、約という用語は、明示的に示されているか否かを問わず、例えば、整数、画分、および百分率を含む数値を指す。約という用語は一般に、当業者が記載された値と等しい（例えば、同じ機能または結果を有する）と考える一連の数値（例えば、記載された範囲の＋／−５〜１０％）を指す。少なくとも、および約などの用語が、数値または範囲のリストに先行するとき、これらの用語は、リストにおいて提供された値または範囲の全てを修飾する。場合によって、約という用語は、最も近い有効数字に端数を丸めた数値を含み得る。

本明細書において使用する場合、約という用語は、明示的に示されているか否かを問わず、例えば、整数、画分、および百分率を含む数値を指す。約という用語は一般に、当業者が記載された値と等しい（例えば、同じ機能または結果を有する）と考える一連の数値（例えば、記載された範囲の＋／−５〜１０％）を指す。少なくとも、および約などの用語が、数値または範囲のリストに先行するとき、これらの用語は、リストにおいて提供された値または範囲の全てを修飾する。場合によって、約という用語は、最も近い有効数字に端数を丸めた数値を含み得る。
本発明は以下の実施形態も提供する。
［１］ 配列番号１〜３４のいずれか１つと少なくとも約９０％同一であるアミノ酸配列を含むウリカーゼであって、前記配列は、配列番号２７〜３３のいずれか１つではない、ウリカーゼ。
［２］ 配列番号１と少なくとも約９０％同一である、上記［１］に記載のウリカーゼ。
［３］ 配列番号１と少なくとも約９５％同一である、上記［１］に記載のウリカーゼ。
［４］ ２位においてＴを含まず、２位が欠失しているか、または置換されており、番号付けは、配列番号２７に対するものである、上記［１］〜［３］のいずれかに記載のウリカーゼ。
［５］ 配列番号２７に対して２位が、Ａである、上記［１］〜［４］のいずれかに記載のウリカーゼ。
［６］ 約１〜約６個のシステインを含む、上記［１］〜［５］のいずれかに記載のウリカーゼ。
［７］ 下記の位置：１１Ｃ、３３Ｃ、１１９Ｃ、および１４２Ｃの少なくとも１つにおいてシステインを含み、位置の番号付けは、配列番号２７に対するものである、上記［１］〜［６］のいずれかに記載のウリカーゼ。
［８］ 下記の位置：１１Ｃ、３３Ｃ、１１９Ｃ、１２０Ｃ、１４２Ｃ、１９６Ｃ、２３８Ｃ、２８６Ｃ、および２８９Ｃの少なくとも１つにおいてシステインを含み、位置の番号付けは、配列番号２７に対するものである、上記［１］〜［７］のいずれかに記載のウリカーゼ。
［９］ ２個のシステインを含む、上記［１］〜［８］のいずれかに記載のウリカーゼ。
［１０］ 前記システイン残基においてペグ化されている、上記［１］〜［９］のいずれかに記載のウリカーゼ。
［１１］ ＲＧＤモチーフを含まない、上記［１］〜［１０］のいずれかに記載のウリカーゼ。
［１２］ ＲＧＤモチーフを含み、前記Ｒが、Ｓへと変異している、上記［１］〜［１０］のいずれかに記載のウリカーゼ。
［１３］ 約１〜約３５個のアミノ酸だけ、配列番号１〜３４のいずれか１つとは異なる配列を含む、上記［１］〜［１２］のいずれかに記載のウリカーゼ。
［１４］ 約１〜約１４個のアミノ酸だけ、配列番号１とは異なる、上記［１３］に記載のウリカーゼ。
［１５］ 配列番号１である、上記［１］に記載のウリカーゼ。
［１６］ 配列番号２である、上記［１］に記載のウリカーゼ。
［１７］ 上記［１］〜［１６］のいずれかに記載のウリカーゼをコードするヌクレオチド配列。
［１８］ 上記［１７］に記載のヌクレオチド配列を含むベクター。
［１９］ 上記［１８］に記載のベクターを含む細胞系。
［２０］ 上記［１］〜［１６］のいずれかに記載のウリカーゼを含む組成物。
［２１］ 前記ウリカーゼが、前記組成物中で四量体を形成する、上記［２０］に記載の組成物。
［２２］ 各四量体内の前記ウリカーゼモノマーの少なくとも９５％がジ−ペグ化されている、上記［２１］に記載の組成物。
［２３］ 上記［２０］〜［２２］のいずれかに記載の組成物を投与することを含む、高尿酸血症患者において尿酸および／または尿酸結晶負荷のレベルを低減させる方法。
［２４］ 前記患者が、痛風を有する、上記［２３］に記載の方法。
［２５］ 前記患者が、慢性難治性痛風および／または結節性痛風を有する、上記［２４］に記載の方法。
［２６］ 前記患者が、腫瘍崩壊症候群を有する、上記［２３］に記載の方法。
［２７］ 前記ウリカーゼが、皮下に投与される、上記［２３］〜［２６］のいずれかに記載の方法。
［２８］ 前記ウリカーゼが、静脈内に投与される、上記［２３］〜［２６］のいずれかに記載の方法。
［２９］ 前記患者が、処置前に６．８ｍｇ／ｄＬ超の血清尿酸レベル、および処置後に６．８ｍｇ／ｄＬ未満のレベルを有する、上記［２３］〜［２８］のいずれかに記載の方法。
［３０］ 免疫原性と関連しない、上記［２３］〜［２９］のいずれかに記載の方法。
［３１］ アナフィラキシーと関連しない、上記［２３］〜［３０］のいずれかに記載の方法。

Claims (31)

1. 配列番号１〜３４のいずれか１つと少なくとも約９０％同一であるアミノ酸配列を含むウリカーゼであって、前記配列は、配列番号２７〜３３のいずれか１つではない、ウリカーゼ。
2. 配列番号１と少なくとも約９０％同一である、請求項１に記載のウリカーゼ。
3. 配列番号１と少なくとも約９５％同一である、請求項１に記載のウリカーゼ。
4. ２位においてＴを含まず、２位が欠失しているか、または置換されており、番号付けは、配列番号２７に対するものである、請求項１〜３のいずれか一項に記載のウリカーゼ。
5. 配列番号２７に対して２位が、Ａである、請求項１〜４のいずれか一項に記載のウリカーゼ。
6. 約１〜約６個のシステインを含む、請求項１〜５のいずれか一項に記載のウリカーゼ。
7. 下記の位置：１１Ｃ、３３Ｃ、１１９Ｃ、および１４２Ｃの少なくとも１つにおいてシステインを含み、位置の番号付けは、配列番号２７に対するものである、請求項１〜６のいずれか一項に記載のウリカーゼ。
8. 下記の位置：１１Ｃ、３３Ｃ、１１９Ｃ、１２０Ｃ、１４２Ｃ、１９６Ｃ、２３８Ｃ、２８６Ｃ、および２８９Ｃの少なくとも１つにおいてシステインを含み、位置の番号付けは、配列番号２７に対するものである、請求項１〜７のいずれか一項に記載のウリカーゼ。
9. ２個のシステインを含む、請求項１〜８のいずれか一項に記載のウリカーゼ。
10. 前記システイン残基においてペグ化されている、請求項１〜９のいずれか一項に記載のウリカーゼ。
11. ＲＧＤモチーフを含まない、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のウリカーゼ。
12. ＲＧＤモチーフを含み、前記Ｒが、Ｓへと変異している、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のウリカーゼ。
13. 約１〜約３５個のアミノ酸だけ、配列番号１〜３４のいずれか１つとは異なる配列を含む、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のウリカーゼ。
14. 約１〜約１４個のアミノ酸だけ、配列番号１とは異なる、請求項１３に記載のウリカーゼ。
15. 配列番号１である、請求項１に記載のウリカーゼ。
16. 配列番号２である、請求項１に記載のウリカーゼ。
17. 請求項１〜１６のいずれか一項に記載のウリカーゼをコードするヌクレオチド配列。
18. 請求項１７に記載のヌクレオチド配列を含むベクター。
19. 請求項１８に記載のベクターを含む細胞系。
20. 請求項１〜１６のいずれか一項に記載のウリカーゼを含む組成物。
21. 前記ウリカーゼが、前記組成物中で四量体を形成する、請求項２０に記載の組成物。
22. 各四量体内の前記ウリカーゼモノマーの少なくとも９５％がジ−ペグ化されている、請求項２１に記載の組成物。
23. 請求項２０〜２２のいずれか一項に記載の組成物を投与することを含む、高尿酸血症患者において尿酸および／または尿酸結晶負荷のレベルを低減させる方法。
24. 前記患者が、痛風を有する、請求項２３に記載の方法。
25. 前記患者が、慢性難治性痛風および／または結節性痛風を有する、請求項２４に記載の方法。
26. 前記患者が、腫瘍崩壊症候群を有する、請求項２３に記載の方法。
27. 前記ウリカーゼが、皮下に投与される、請求項２３〜２６のいずれか一項に記載の方法。
28. 前記ウリカーゼが、静脈内に投与される、請求項２３〜２６のいずれか一項に記載の方法。
29. 前記患者が、処置前に６．８ｍｇ／ｄＬ超の血清尿酸レベル、および処置後に６．８ｍｇ／ｄＬ未満のレベルを有する、請求項２３〜２８のいずれか一項に記載の方法。
30. 免疫原性と関連しない、請求項２３〜２９のいずれか一項に記載の方法。
31. アナフィラキシーと関連しない、請求項２３〜３０のいずれか一項に記載の方法。

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