JP2023519104A - 凝集膵島アミロイドポリペプチド(iapp)と関連する障害を予防及び治療するための、iappを標的とするペプチド免疫原 - Google Patents

凝集膵島アミロイドポリペプチド(iapp)と関連する障害を予防及び治療するための、iappを標的とするペプチド免疫原 Download PDF

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Abstract

本開示は、膵島アミロイドポリペプチド(IAPP)の一部を標的とするペプチド免疫原コンストラクト、コンストラクトを含む組成物、コンストラクトによって誘導される抗体、ならびにコンストラクト及びその組成物の調製方法及び使用方法を対象とする。本開示のペプチド免疫原コンストラクトは、約30個超のアミノ酸を有すると共に、(a)全長IAPPタンパク質のIAPP易凝集性領域に由来する約6つ超の連続アミノ酸残基を有するB細胞エピトープ、(b)異種Thエピトープ、及び(c)任意選択の異種スペーサーを含む。本開示のIAPPペプチド免疫原コンストラクトは、凝集IAPPと関連する障害を予防及び/または治療するための、IAPPに指向化された高度に特異的な抗体の生成を刺激する。【選択図】図1A

Description

本出願は、2020年2月11日出願の米国仮出願第62/972,760号の利益を主張するPCT国際出願であり、当該米国仮出願は、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる。
本開示は、凝集膵島アミロイドポリペプチド(IAPP)と関連する障害(臨床的膵島移植後の膵島拒絶反応に起因する1型糖尿病(T1D)を有する患者、及び2型糖尿病(T2D)を有する患者を含む)を予防及び/または治療するための、IAPPを標的とするペプチド免疫原コンストラクト及びその製剤に関する。
タンパク質の蓄積、修飾、及び凝集は、多数の代謝疾患の病理学的側面であり、こうした代謝疾患には、よく知られる神経変性疾患(ハンチントン病、アルツハイマー病(AD)、及びパーキンソン病(PD)など)ならびに非神経代謝疾患(1型糖尿病(T1D)(臨床的膵島移植後の膵島拒絶反応に起因する)及び2型糖尿病(T2D)など)が含まれる。
膵島アミロイドポリペプチド(IAPPまたはアミリン)は、膵臓においてβ細胞によってインスリンと共に分泌され、T2D患者の膵島(ランゲルハンス島とも呼ばれる)において線維状凝集体を形成する生理学的ペプチドであり、疾患の発症において役割を果たすことが示唆されている。IAPP凝集体は、単離膵島の移植時に1型糖尿病(T1D)患者においても膵島中に見られている。
膵島は、その65%~80%がβ細胞から構成され、このβ細胞は、血糖値及び細胞代謝の制御に必要不可欠なインスリン及びIAPPを産生及び分泌する。
ヒトIAPPは、プレプロホルモンであるPreProIAPP(GenBank受入番号AAA35983.1)(配列番号1)がプロセシングを受けて生じるペプチドホルモンである。PreProIAPPは、膵臓β細胞において産生されるアミノ酸数89の前駆体であり、この前駆体は翻訳後に急速に切断されてProIAPP(アミノ酸数67のペプチド)(配列番号2)となる。ProIAPPは、さらにタンパク質分解及び翻訳後修飾を受けてIAPP(GenBank受入番号5MGQ_A)(配列番号3)となる(図1A)。IAPPは、37個のアミノ酸からなり、2番目のシステイン残基と7番目のシステイン残基との間にジスルフィド架橋を有し、そのC末端はアミド化されている(図1B)。IAPPの配列は、多くの生物の間で高度に保存されている(図1C)。
Hayden, M. R., et al., 2001及びHay, D. L., et al., 2015に記載されているように、ヒトIAPP(hIAPP)の発現はインスリンと共に制御される。インスリンの産生が増加するとhIAPPのレベルが上昇する。hIAPPは膵臓β細胞から放出されて血液循環に入り、胃内容排出及び満腹制御を介してインスリンとの相乗効果で血糖制御に関与する。hIAPPは生理学的条件の下では細胞代謝の制御因子として働くものの、hIAPPは凝集し、β細胞障害、β細胞死、及びβ細胞量の減少と関連するアミロイド線維を形成する(IAPPアミロイドーシス)。
Grimmによる米国特許第9,475,866号の背景技術セクションに記載されているように、hIAPPアミロイドーシスがT2D病態形成の主要要因であることを示す証拠がいくつか存在する:
a.2型糖尿病患者の90%超においてhIAPP線維の沈着が見られる。
b.hIAPP凝集はβ細胞に有害であり、インスリン産生β細胞の減少と相関する。
c.hIAPPを発現するトランスジェニックマウスモデルでは膵島アミロイド沈着が見られ、T2Dが自発的に生じる。そうしたトランスジェニックマウスモデルでは、β細胞の機能障害、β細胞量の欠乏、及びβ細胞の消失(T2D患者由来の組織で観察されたものと酷似している)を伴ってヒト疾患が再現され、このことは、この疾患の発症にヒトIAPPが寄与することの証拠を与えるものである。
d.hIAPP凝集を妨害する治療を行うと、糖尿病表現型が改善し、動物の寿命が延びた。
e.hIAPP凝集及びアミロイドーシスは、β細胞への毒性の必要要件である。非アミロイド形成性のげっ歯類IAPP(rIAPP)はアミノ酸置換が6つ存在する結果として線維形成が不可能なものであり、β細胞に毒性を示さない。
f.疾患の発症においては、ヒト膵島に見られる病理学的hIAPP凝集によって、β細胞の機能障害、及びインスリン分泌の障害と関連する死が引き起こされ得る。正常血糖値を維持するためにインスリン分泌及びアミリン分泌を伴ってβ細胞量が代償性に増加することが、毒性hIAPPオリゴマーの形成及びhIAPP線維の沈着を招く方向に働き得る。
g.初期のhIAPPオリゴマーは主要な細胞毒性種と見なされる一方で、hIAPP線維最終産物はβ細胞の消失においても役割を果たし得る。hIAPP線維は、ドナーから単離された膵島でも観察されており、1型糖尿病を有する個体に臨床的に膵島を移植した後のβ細胞の消失と関連している。
T2DにおいてhIAPP凝集及びアミロイドーシスを引き起こす正確な機構は不明である。T2Dでのインスリン抵抗性はインスリン分泌需要を増加させ、この需要増加には細胞内proIAPP量の増加及びhIAPPの放出が伴い、これらによってアミロイドーシスが引き起こされる。別の提唱機構は、インスリン抵抗性の状況においてはタンパク質分解がうまくいかないことによって、N末端がプロセシングされていないproIAPPの蓄積及び凝集が生じるというものである。したがって、proIAPPもまた、適切な治療標的であり、T2Dを発症しやすい患者を診断するための潜在的バイオマーカーであると見なされる。Brender, J. R., et al., 2008によって行われた以前の研究では、IAPPペプチドと膜との相互作用に主に関与する領域は、アミロイド形成領域(aa20~29)ではなく、N末端領域(aa1~19)であることが示されている。低濃度のhIAPP1-19断片は全長ペプチドとほぼ同程度に膜破壊を誘導する。全長ペプチドと同様に、hIAPP1-19は溶液中でランダムコイル構造を示し、脂質膜に結合するとαヘリックス構造をとる。しかしながら、全長ペプチドとは異なり、hIAPP1-19断片はアミロイド線維を形成しない。したがって、膜破壊はIAPPのアミロイド形成とは独立して生じ得るものであり、アミロイド形成に関与する配列と膜破壊に関与する配列とはペプチド中で異なる領域に位置する。
コンセンサス凝集傾向予測を利用する配列解析から、IAPPのaa8~17セグメント及びaa20~29セグメントが最も高い予測アミロイド形成能力を有することが確認された(Louros, N. N., et al., 2017)。したがって、aa8~17セグメント及びaa20~29セグメントの疎水性ポテンシャル及びアミロイド形成特性を低減することを狙った変異が導入された。aa8~17セグメントに大幅な改変を加えてもIAPP凝集を抑制することは不可能であり、このことは、IAPP凝集を制御するセグメントはaa8~17セグメントのみではないという仮説を裏付けている。しかしながら、荷電残基を存在させるとIAPP線維の形成速度が3分の1に低下することから、このセグメントの疎水性性質がアミロイド線維コアの形成に関与していることはほぼ確実である。
糖尿病は、T1D、T2D、及び妊娠糖尿病を含む代謝疾患の一群である。T2Dは、成人発症糖尿病、肥満関連糖尿病、及びインスリン非依存型糖尿病(NIDDM)とも呼ばれており、T2Dは、最も一般的な形態の糖尿病であり、すべての症例の約90%を占める。T2Dは、機能性のインスリン産生β細胞の数が減少することによって特徴付けられる。T2Dの臨床的特徴は、高血糖値、ならびにインスリン抵抗性及び/またはインスリン欠乏である。T2Dは、病状の進行に伴って長期合併症を引き起こし得る。こうした合併症は、循環器疾患、失明に繋がる糖尿病性網膜症、腎不全、感染頻度の上昇、及び平均余命の短期化を招く血行不良が原因の切断などである。この疾患の罹患人数は世界で3億人を超えており、結果として、この疾患による死者数は毎年100万人を超える。遺伝的決定因子及び環境因子の両方がこの疾患の発症を引き起こし、肥満、運動不足、及び加齢が主な原因である。
T2Dの現在の治療には、生活様式の管理(食事療法及び運動)、ならびに膵臓を刺激してインスリンを放出させるか、またはインスリン応答を増加させることによって血糖値を低下させるための薬理学的介入(メトホルミン及びインスリン供給など)が含まれる。こうした治療は症状の改善に基づくものであるが、持続性に欠けるものである。
グルカゴン-ペプチド1(GLP-1)の類似体、及びGLP-1不活化酵素ジペプチジルペプチダーゼ4(DDP4)の阻害剤を使用する新たな治療方針は、GLP-1の強力なインスリン分泌促進作用及びそのβ細胞増殖増強作用に基づいている。こうした治療方針は、インスリン及びIAPPの放出を増加させるものであり、動物モデルにおいて膵島アミロイドーシスの発症を促進することが示されている。こうした新たな治療は、膵島アミロイドーシスの悪化を招く可能性があるものであり、hIAPPの凝集及び膵臓β細胞の消失を低減することが示されている利用可能な治療は存在しない。
自然免疫系を活性化するインフラマソーム-IL-1系を、hIAPP、特に凝集線維が特異的に誘導するという知見が得られていることから、より最近の方針では、IL-1経路を標的とする抗炎症剤または抗体の開発が行われている。
治療法に関する先行研究では、hIAPPを標的とする能動的または受動的な免疫療法手法(具体的には、凝集hIAPP(オリゴマー及び線維を含む)を標的とするもの)と関連する潜在的利益に光が当てられており、こうした免疫療法手法では、hIAPPを標的とすることで、凝集IAPPと関連する障害を治療するための効果的かつ安全な治療法となるように、望ましくない形での自然免疫系の活性化が低減及び抑制される。
ヒト免疫系による最適化及び親和性成熟を経た抗体を使用する受動免疫法は、優れた効力及び安全性が得られる確率が高い有望かつ新たな治療手段となり得る。そのようなモノクローナル抗IAPP抗体は、凝集IAPPと関連する障害の免疫療法において有効であることが明らかではあり得るが、そうしたモノクローナル抗IAPP抗体は高価であり、血清中及び体液中のオリゴマーIAPPまたは凝集IAPPのレベルの十分な抑制を維持して、そこから臨床的な利益が得られるようになるには高頻度の投与が避けらないものである。
対照的に、能動免疫化方針(ワクチン接種手法を介するもの)は、オリゴマーIAPPまたは凝集IAPPを標的とするコスト効率の高い部位特異的な免疫療法治療となることが想定され、この免疫療法治療は安全かつ忍容性が高いことが想定される。そのような能動免疫化方針は、凝集IAPPと関連する障害に対する介入及び開発として、依然として刺激的かつ新しいものである。
ハプテンペプチド/担体タンパク質免疫原を調製するための従来の化学的複合体化法には不都合及び欠陥がいくつか伴うことから、部位特異的ワクチンの開発は困難を強いられている。一般に、そのような調製方法は、コストがかかる医薬品グレードのKLHまたはトキソイドタンパク質をヘルパーT細胞担体タンパク質として使用して複雑な化学的カップリング手順を経るものであり、そこから誘導される抗体のほとんどが、担体タンパク質に対して指向化されたものであり、標的とするB細胞エピトープ(複数可)に対して指向化されたものではない。
モノクローナル抗体治療及び従来のペプチド/担体タンパク質ワクチン調製と関連する上述の制限を踏まえると、IAPP上の特定部位(複数可)に対する高度に特異的な抗体応答を誘発する能力を有する有効な免疫療法組成物を開発することに対するアンメットニーズが明確に存在しており、こうした高度に特異的な抗体応答を誘発することで、(1)hIAPPの凝集が低減され、(2)オリゴマーIAPPまたは凝集IAPPへの選択的な結合が生じ、結果的にそれ除去が除去され、(3)凝集IAPPによる毒性死滅から膵臓β細胞が保護される。そのような免疫療法ペプチド免疫原組成物及びそのワクチン製剤が存在すれば、患者への投与が容易になり、大スケールでの製造が可能になることで、T1D患者及びT2D患者を含めて、凝集IAPPと関連する障害に罹患している患者を、コストを抑制しつつ世界的に治療することが容易になると想定される。
上記の背景技術セクション中で述べた事は、3つの総説及びそこで引用される追加の参考文献によって裏付けられており、これらの総説及び参考文献は、それらの全体が参照によって本明細書に組み込まれる。1つ目の記事(Wikipedia:アミリン)はIAPPに関する最新の総説を含んでおり、2つ目(Akter, R., et al., 2016)ではIAPPの構造、機能、及び病態生理学について記載されており、3つ目(Grimmによる米国特許第9,475,866号)では、IAPP関連障害の受動免疫療法にモノクローナル抗体を使用する可能性について論じられている。
参考文献:
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2. BOWER, R.L., et al., “Amylin structure-function relationships and receptor pharmacology: implications for amylin mimetic drug development.” British Journal of Pharmacology, 173(12):1883-1898 (2016)
3. BRENDER, J.R., et al., “Amyloid fiber formation and membrane disruption are separate processes localized in two distinct regions of IAPP, the type-2-diabetes-related peptide.” J. Am. Chem. Soc., 130(20):6424-9 (2008)
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5. CHANG, J.C.C., et al., “Adjuvant activity of incomplete Freund’s adjuvant.” Advanced Drug Delivery Reviews, 32(3):173-186 (1998)
6. FIELDS, G.B., et al., Chapter 3 in Synthetic Peptides: A User’s Guide, ed. Grant, W.H. Freeman & Co., New York, NY, p.77 (1992)
7. GRIMM, J., et al., “Human islet amyloid polypeptide (hIAPP) specific antibodies and uses thereof.” US Patent No. 9,475,866 B2 (2016-10-25)
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9. HAYDEN, M.R., et al., “‘A’ is for Amylin and Amyloid in Type 2 Diabetes Mellitus.” JOP. J. Pancreas (Online), 2(4):124-139 (2001)
10. LOUROS, N.N., et al., “Tracking the amyloidogenic core of IAPP amyloid fibrils: Insights from micro-Raman spectroscopy.” Journal of Structural Biology. 199(2):140-152 (2017)
11. TRAGGIAI, E., et al., “An efficient method to make human monoclonal antibodies from memory B cells: potent neutralization of SARS coronavirus”, Nature Medicine, 10:871-875 (2004).
12. WIKIPEDIA, The Free Encyclopedia, “Amylin”, available at website: en.wikipedia.org/wiki/Amylin)で入手可能 (アクセス日:2020年1月13日)
13. VAN NEST, G., et al.によるWO 1990/014837, “Adjuvant formulation comprising a submicron oil droplet emulsion.” (1990-12-13)
本開示は、膵島アミロイドポリペプチド(IAPP)のうちで、B細胞エピトープとして使用し得る部分を対象とする。本開示は、IAPP由来のB細胞エピトープを含むデザイナーペプチド免疫原コンストラクト、ペプチド免疫原コンストラクトを含む組成物、ペプチド免疫原コンストラクトの調製方法及び使用方法、ならびにペプチド免疫原コンストラクトによって生成される抗体も対象とする。
本開示の一態様は、さまざまな生物に由来するIAPPの異なる部分に由来するB細胞エピトープを対象とする。本開示のB細胞エピトープは、ヒトに由来するIAPPもしくはproIAPP(配列番号1もしくは配列番号2)または他の生物に由来するIAPPもしくはproIAPP(例えば、配列番号3~7及び配列番号186~192)に由来する約6~約28個のアミノ酸を有する。ある特定の実施形態では、B細胞エピトープペプチドは、配列番号8~69(表1に示す)から選択されるアミノ酸配列を有する。B細胞エピトープペプチドは、IAPPペプチドと膜との相互作用に関与するN末端領域に由来するもの(例えば、配列番号8~14)、IAPPの中央領域に由来するもの(例えば、配列番号14~21)、またはIAPPのC末端領域に由来するもの(例えば、配列番号22~26)であり得る。
IAPPまたはproIAPPに由来する本開示のB細胞エピトープペプチドは、任意選択の異種スペーサーを介して異種ヘルパーT細胞(Th)エピトープペプチドと連結されてペプチド免疫原コンストラクトを形成し得る。ある特定の実施形態では、異種スペーサーは、2つのアミノ酸及び/またはペプチドを連結して一緒にする能力を有する任意の分子または化学構造であり、こうした分子または化学構造には、化合物、天然起源のアミノ酸、非天然起源アミノ酸、またはそれらの任意の組み合わせが含まれ得る。異種Thエピトープは、B細胞エピトープに対する免疫応答を増強する能力を有する任意のThエピトープであり得る。ある特定の実施形態では、Thエピトープは、病原体タンパク質由来のものであり、配列番号73~112及び配列番号171~182のアミノ酸配列(表2に示す)を有する。
本開示のペプチド免疫原コンストラクトは、任意選択の異種スペーサーを介して異種ThエピトープとN末端またはC末端のいずれかで共有結合で連結されたIAPP B細胞エピトープペプチドを含む。本開示のペプチド免疫原コンストラクトは、B細胞エピトープ及びThエピトープを含み、その総アミノ酸数は20以上である。ある特定の実施形態では、ペプチド免疫原コンストラクトは、配列番号113~167のアミノ酸配列(表3に示す)を有する。
本開示のIAPPペプチド免疫原コンストラクトは、設計されたB細胞エピトープペプチド及びThエピトープペプチドの両方を含み、これらのエピトープペプチドは、一緒に働くことで、IAPP機能性部位(IAPPペプチドと膜との相互作用に関与するN末端領域、及び易凝集性領域を含む)に対して指向化された高度に特異的な抗体の生成を刺激し、こうした抗体は、ヒト及び他の生物に見られる全長IAPP配列(例えば、配列番号3~7)のオリゴマーまたは凝集体と交差反応する。本開示のペプチド免疫原コンストラクトから生成される抗体は、IAPP凝集と関連する障害に罹患しやすいまたは罹患している患者に治療的免疫応答を与える能力を有する。
本開示の別の態様は、IAPPペプチド免疫原コンストラクトを含むペプチド組成物(医薬組成物を含む)を対象とする。組成物は、1つ以上のIAPPペプチド免疫原コンストラクト、医薬的に許容可能な送達担体、アジュバントを含み得、及び/またはCpGオリゴマーを使用して安定化された免疫刺激性複合体へと製剤化され得る。ある特定の実施形態では、IAPPペプチド免疫原コンストラクトの混合物は、異なる病原体に由来する異種Thエピトープを含み、これらの異種Thエピトープを使用することで、患者の幅広い遺伝的背景をカバーして、IAPP介在性障害(T1D及びT2Dを含む)を有する患者の予防及び/または治療のための免疫化時にレスポンダー率のパーセントを高めることが可能になり得る。
本開示は、本開示のIAPPペプチド免疫原コンストラクトに対する抗体も対象とする。具体的には、本開示のIAPPペプチド免疫原コンストラクトは、全長IAPP分子と交差反応する高度に特異的な機能性抗体の生成を刺激することができる。本開示の抗体は、高い特異性を伴ってIAPPに結合するものであり、免疫原性増強に用いられる異種Thエピトープに指向化されたものは、仮に伴うとしても多くはなく、このことは、そのようなペプチド免疫原増強に使用される従来のKLHもしくはトキソイドタンパク質または他の生物学的担体を使用して生成される抗体とは際立って対照的である。したがって、本開示のIAPPペプチド免疫原コンストラクトは、自己IAPPに対する免疫寛容を打ち破る能力を有し、他のペプチド免疫原またはタンパク質免疫原と比較して、得られるレスポンダー率が高い。IAPPペプチド免疫原コンストラクトによって誘導される本開示の抗体は、その特有の特徴及び特性に基づいて、IAPP介在性障害(T1D及びT2Dを含む)に罹患している患者を治療するための予防的免疫療法手法を提供する能力を有する。
いくつかの実施形態では、本開示の抗体は、IAPPペプチドと膜との相互作用に関与するN末端領域(例えば、配列番号8~14)、IAPPの中央領域(例えば、配列番号14~21)、またはIAPPのC末端領域(例えば、配列番号22~26)に対して指向化される。IAPPペプチド免疫原コンストラクトによって誘導される高度に特異的な抗体は、(1)オリゴマーまたは線維へのIAPPの凝集を抑制し、(2)凝集IAPPがβ細胞に細胞毒性を及ぼすことから保護し、それによって、IAPP凝集と関連する障害(T1D及びT2Dを含む)に罹患している患者が有効に治療され得る。
別の態様では、本発明は、本開示のIAPPペプチド免疫原コンストラクトを含む組成物が投与される患者によって誘導される、オリゴマーIAPPまたは凝集IAPPに対するヒトモノクローナル抗体を提供する。ヒト患者の血液から単離されたB細胞からのヒトモノクローナル抗体の調製に有効な方法については、Traggiai, E., et al, 2004によって説明されており、当該文献は参照によって組み込まれる。
本開示は、本開示のIAPPペプチド免疫原コンストラクト、組成物、及び抗体の調製方法及び使用方法も対象とする。本開示の方法は、IAPPペプチド免疫原コンストラクト、及びコンストラクトを含む組成物の低コスト製造及び品質管理を提供する。本開示の方法は、本開示のIAPPペプチド免疫原コンストラクト、及び/またはIAPPペプチド免疫原コンストラクトから誘導される抗体を使用して、IAPP介在性障害(T1D及びT2Dを含む)に罹患しやすいまたは罹患している対象の予防及び/または治療を行うことも対象とする。本開示の方法は、IAPP介在性障害(T1D及びT2Dを含む)を予防及び/または治療するためにIAPPペプチド免疫原コンストラクトを投与するための投薬レジメン、剤形、及び経路も含む。
図1A~図1Cは、ヒトPreProIAPPのアミノ酸配列、ヒトProIAPPのアミノ酸配列、ならびにヒト及び他の生物に由来するIAPPのアミノ酸配列を示す。図1Aは、IAPP(アミリン)のヒト配列(配列番号3)ならびにその前駆体であるPreProIAPP及びProIAPPのヒト配列(それぞれ配列番号1及び配列番号2)を示す。 図1Bは、IAPPの一般的な構造を示す。 図1Cは、ヒトPreProIAPPのアミノ酸配列、ヒトProIAPPのアミノ酸配列、ならびにヒト及び他の生物に由来するIAPPのアミノ酸配列を示す。ヒト、ネコ、マカク、ラット/マウス、モルモット、ヒヒ、クマ、ウシ、ブタ、イヌ、フェレット、及び金魚に由来するIAPP配列の多重配列アライメントをClustal Omega(1.2.4)で行ったものを示す。アライメントの下部において、アスタリスク()は、単一の完全保存残基を有する位置を示し、コロン(:)は、強い類似特性を有する残基の間の保存を示し、ピリオド(.)は、弱い類似特性を有する残基の間の保存を示す。 図2は、凝集IAPPと関連する障害を治療するための高精度デザイナーIAPPペプチド免疫原コンストラクト及びその製剤の発見から商業化までの経路を示す。 図3は、免疫原性、インビトロ機能特性、及び動物でのインビボ効力の試験に使用したIAPPペプチド免疫原コンストラクト(配列番号113~138)の設計を示す。 図4は、IAPPペプチド免疫原コンストラクト(配列番号113~138)の免疫原性試験から得られた結果を示し、この免疫原性試験では、IAPP分子のN末端領域、中央領域、及びC末端領域に由来するIAPP B細胞エピトープペプチドを用いたモルモットから初回免疫化後経過週数(WPI)が9の時点で得られた免疫血清を用いた。 図5は、対応するIAPPペプチド免疫原コンストラクトを用いた初回免疫化後経過週数(WPI)が12の時点で採取したモルモット免疫血清を用いたドットブロット結合アッセイによるIAPPモノマーへの結合プロファイルを示す。 図6は、対応するIAPPペプチド免疫原コンストラクトを用いた初回免疫化後経過週数(WPI)が12の時点で採取したモルモット免疫血清を用いたドットブロット結合アッセイによるIAPPオリゴマーへの結合プロファイルを示す。 図7は、対応するIAPPペプチド免疫原コンストラクトを用いた初回免疫化後経過週数(WPI)が12の時点で採取したモルモット免疫血清を用いたドットブロット結合アッセイによるIAPP線維への結合プロファイルを示す。 図8は、対応するIAPPペプチド免疫原コンストラクトを用いた初回免疫化後経過週数(WPI)が12の時点で採取したモルモット免疫血清から得られた抗IAPP抗体によるIAPPの凝集抑制を示す。チオフラビンT(ThT)蛍光アッセイを実施することで、モノマーから線維への線維形成の抑制、またはオリゴマーから線維への線維形成の抑制を示した。 図9は、40μMの凝集IAPPオリゴマーに曝露されたRIN-m5Fs細胞の相対細胞生存率(上の棒グラフ)及び当該RIN-m5Fs細胞への細胞毒性の抑制率(下の棒グラフ)を示し、これらの細胞生存率及び抑制率は、対応するIAPPペプチド免疫原コンストラクトを用いた初回免疫化後経過週数(WPI)が12の時点で採取したモルモット免疫血清から得られた抗IAPP抗体によって得られたものである。PBSを対照として使用し、この場合、IAPP凝集体を細胞培養物に添加することはしておらず、したがって100%の細胞生存率が得られた。プールした免疫前血清から得られた精製抗体調製物を陰性対照として使用し、この場合、細胞毒性が最大となった。各抗体調製物について細胞毒性抑制率(%)を計算し、表及び下の棒グラフに示した。 図10は、II型糖尿病(T2D)を有するhIAPP+/-トランスジェニック(Tg)マウスにおける代表的なIAPPペプチド免疫原コンストラクトの予防効力評価のための実験プロトコールを示す。 図11は、II型糖尿病(T2D)を有するhIAPP+/-トランスジェニック(Tg)マウスにおける代表的なIAPPペプチド免疫原コンストラクトの治療効力評価のための実験プロトコールを示す。
本開示は、膵島アミロイドポリペプチド(IAPP)及びproIAPPのうちで、B細胞エピトープとして使用し得る部分を対象とする。本開示は、IAPP由来のB細胞エピトープを含むデザイナーペプチド免疫原コンストラクト、ペプチド免疫原コンストラクトを含む組成物、ペプチド免疫原コンストラクトの調製方法及び使用方法、ならびにペプチド免疫原コンストラクトによって生成される抗体も対象とする。
本開示の一態様は、さまざまな生物に由来するIAPPの異なる部分に由来するB細胞エピトープを対象とする。本開示のB細胞エピトープは、ヒトに由来するIAPP、preproIAPP、もしくはproIAPP(配列番号1~3)、または他の生物に由来するIAPP、preproIAPP、もしくはproIAPP(例えば、配列番号4~7及び配列番号186~192)に由来する約6~約28個のアミノ酸を有する。ある特定の実施形態では、B細胞エピトープペプチドは、配列番号8~69(表1に示す)から選択されるアミノ酸配列を有する。B細胞エピトープペプチドは、IAPPペプチドと膜との相互作用に関与するN末端領域に由来するもの(例えば、配列番号8~14)、IAPPの中央領域に由来するもの(例えば、配列番号14~21)、またはIAPPのC末端領域に由来するもの(例えば、配列番号22~26)であり得る。いくつかの実施形態では、B細胞エピトープペプチドは、aa8~17にまたがるIAPP易凝集性領域及びaa20~29にまたがるIAPP易凝集性領域に由来するもの(例えば、配列番号8~10、配列番号12~25、及び配列番号41~63)である。
IAPPまたはproIAPPに由来する本開示のB細胞エピトープペプチドは、任意選択の異種スペーサーを介して異種ヘルパーT細胞(Th)エピトープペプチドと連結されてペプチド免疫原コンストラクトを形成し得る。ある特定の実施形態では、異種スペーサーは、2つのアミノ酸及び/またはペプチドを連結して一緒にする能力を有する任意の分子または化学構造であり、こうした分子または化学構造には、化合物、天然起源のアミノ酸、非天然起源アミノ酸、またはそれらの任意の組み合わせが含まれ得る。異種Thエピトープは、B細胞エピトープに対する免疫応答を増強する能力を有する任意のThエピトープであり得る。ある特定の実施形態では、Thエピトープは、病原体タンパク質由来のものであり、配列番号73~112及び配列番号171~182のアミノ酸配列(表2に示す)を有する。
ある特定の実施形態では、IAPP B細胞エピトープペプチドの免疫原性の増強に用いられる異種Thエピトープは、天然の病原体に由来するもの(EBV BPLF1(配列番号111)、EBV CP(配列番号108)、破傷風菌(Clostridium Tetani)(配列番号73、配列番号76、配列番号103、配列番号105~107)、コレラ毒素(配列番号80)、及びマンソン住血吸虫(Schistosoma mansoni)(配列番号79))、ならびに麻疹ウイルス融合タンパク質(MVF1~5)及びB型肝炎表面抗原(HBsAg1~3)に由来する理想化された人工Thエピトープであり、これらの異種Thエピトープは、単一配列または組み合わせ配列(例えば、配列番号74、配列番号81~98、及び配列番号171~182)のいずれかの形態のものである。
本開示のペプチド免疫原コンストラクトは、任意選択の異種スペーサーを介して異種ThエピトープとN末端またはC末端のいずれかで共有結合で連結されたIAPP B細胞エピトープペプチドを含む。本開示のペプチド免疫原コンストラクトは、B細胞エピトープ及びThエピトープを含み、その総アミノ酸数は20以上である。ある特定の実施形態では、ペプチド免疫原コンストラクトは、配列番号113~167のアミノ酸配列(表3に示す)を有する。
本開示のIAPPペプチド免疫原コンストラクトは、設計されたB細胞エピトープペプチド及びThエピトープペプチドの両方を含み、これらのエピトープペプチドは、一緒に働くことで、IAPP分子の中央領域~C末端領域に位置する易凝集性IAPP部位に対して指向化された高度に特異的な抗体の生成を刺激し、IAPP凝集と関連する障害に罹患しやすいまたは罹患している患者に治療的免疫応答を与える。
本開示の別の態様は、IAPPペプチド免疫原コンストラクトを含むペプチド組成物(医薬組成物を含む)を対象とする。組成物は、1つ以上のIAPPペプチド免疫原コンストラクト、医薬的に許容可能な送達担体、アジュバントを含み得、及び/またはCpGオリゴマーを使用して安定化された免疫刺激性複合体へと製剤化され得る。ある特定の実施形態では、IAPPペプチド免疫原コンストラクトの混合物は、異なる病原体に由来する異種Thエピトープを含み、これらの異種Thエピトープを使用することで、患者の幅広い遺伝的背景をカバーして、IAPP凝集と関連する障害を予防及び/または治療するための免疫化時にレスポンダー率のパーセントを高めることが可能になり得る。
本開示のペプチド組成物では、IAPP免疫原コンストラクトでの相乗的な増強が観察され得る。そのようなIAPPペプチド免疫原コンストラクト含有組成物を投与することで得られた抗体応答は、そのほとんど(>90%)が、IAPP易凝集性のIAPP部位(複数可)(配列番号8~69)に対する全長IAPPオリゴマーまたは全長IAPP凝集体との所望の交差反応性に集中しており、免疫原性増強に用いた異種Thエピトープに指向化されたものは、仮に伴うとしても多くはなかった。このことは、B細胞エピトープペプチドの免疫原性を増強するための従来の担体タンパク質(KLH、トキソイド、または他の生物学的担体など)を使用する標準的な方法とは際立って対照的である。
本開示は、IAPP凝集と関連する障害を予防及び/または治療するための医薬組成物及び製剤も対象とする。いくつかの実施形態では、医薬組成物は、安定化された免疫刺激性複合体(IAPPペプチド免疫原コンストラクトの混合物を含むペプチド組成物とCpGオリゴマーとを混合することによって静電気的な結び付きを介して形成される)を含むことで、全長IAPP(例えば、配列番号3~7)のオリゴマーまたは凝集体との所望の交差反応性が得られるようにIAPPペプチドの免疫原性がさらに増強される。
他の実施形態では、本開示のIAPPペプチド免疫原コンストラクト含む医薬組成物またはコンストラクトの混合物を含む医薬組成物は、医薬的に許容可能な送達媒体もしくはアジュバント(無機塩(アラムゲル(ALHYDROGEL)もしくはリン酸アルミニウム(ADJU-PHOS)を含む)など)と共に製剤化されて懸濁製剤を形成するか、またはアジュバントとしてのMONTANIDE(商標)ISA51もしくはMONTANIDE(商標)ISA720と共に製剤化されて油中水型エマルションを形成し、こうした懸濁製剤または油中水型エマルションは、IAPP凝集と関連する障害の予防及び/または治療に使用され得る。
本開示は、本開示のIAPPペプチド免疫原コンストラクトに対して指向化された抗体も対象とする。具体的には、本開示のIAPPペプチド免疫原コンストラクトは、全長IAPP分子のオリゴマーまたは凝集体と交差反応する高度に特異的な機能性抗体の生成を刺激することができる。本開示の抗体は、高い特異性を伴ってオリゴマーIAPPまたは凝集IAPPに結合するものであり、免疫原性増強に用いられる異種Thエピトープに指向化されたものは、仮に伴うとしても多くはなく、このことは、そのようなペプチド免疫原性増強に使用される従来のタンパク質または他の生物学的担体を使用して生成される抗体とは際立って対照的である。したがって、本開示のIAPPペプチド免疫原コンストラクトは、自己IAPPに対する免疫寛容を打ち破る能力を有し、他のペプチド免疫原またはタンパク質免疫原と比較して、得られるレスポンダー率が高い。
いくつかの実施形態では、ペプチド免疫原コンストラクトが対象に投与されると、本開示の抗体は、IAPP分子の中央部分~C末端部分に位置するIAPP易凝集性部位(例えば、配列番号14~25)に対して指向化され、当該部位に特異的に結合する。こうしたIAPPペプチド免疫原コンストラクトによって誘導される高度に特異的な抗体はIAPP凝集を抑制し、IAPP凝集と関連する障害が有効に予防及び/または治療され得る。IAPPペプチド免疫原コンストラクトによって誘導される高度に特異的な抗体は、(1)オリゴマーまたは線維へのIAPPの凝集を抑制し、(2)凝集IAPPがβ細胞に細胞毒性を及ぼすことから保護し、それによって、IAPP凝集と関連する障害に罹患している患者が有効に治療され得る。
IAPPペプチド免疫原コンストラクトによって誘導される本開示の抗体は、その特有の特徴及び特性に基づいて、IAPP凝集と関連する障害に罹患している患者を治療するための予防的免疫療法手法を提供する能力を有する。
別の態様では、本発明は、本開示のIAPPペプチド免疫原コンストラクトを含む組成物が投与される患者によって誘導される、オリゴマーIAPPまたは凝集IAPPに対するヒトモノクローナル抗体を提供する。ヒト患者の血液から単離されたB細胞からのヒトモノクローナル抗体の調製に有効な方法については、Traggiai, E., et al., 2004によって説明されており、当該文献は参照によって組み込まれる。
本開示は、本開示のIAPPペプチド免疫原コンストラクト、組成物、製剤、及び抗体を調製する方法も対象とする。本開示の方法は、IAPPペプチド免疫原コンストラクトならびにコンストラクトを含む組成物及び製剤(IAPP凝集と関連する障害に罹患する患者を治療するための方法において使用され得る)の低コスト製造及び品質管理を提供する。
本開示は、本開示のIAPPペプチド免疫原コンストラクト及び/またはIAPPペプチド免疫原コンストラクトに対して指向化された抗体を使用して、IAPP凝集と関連する障害に罹患しやすいまたは罹患している対象の予防及び/または治療を行うための方法も含む。対象におけるIAPP凝集と関連する障害を予防及び/または治療するための方法は、本開示のIAPPペプチド免疫原コンストラクトまたはコンストラクトの混合物を含む組成物を対象に投与することを含む。ある特定の実施形態では、方法において利用される組成物は、静電気的な結び付きを介して生じる負荷電オリゴヌクレオチド(CpGオリゴマーなど)との安定な免疫刺激性複合体(アジュバントがさらに添加され得る)の形態で、IAPP凝集と関連する障害に罹患している患者に投与するための本開示のIAPPペプチド免疫原コンストラクトを含む。
本開示の方法は、対象におけるIAPP凝集と関連する障害を予防及び/または治療するためにIAPPペプチド免疫原コンストラクト及びその製剤を投与するための投薬レジメン、剤形、及び経路も含む。
一般
本明細書で使用されるセクションの見出しは、構成を目的とするものにすぎず、記載対象を限定するものと解釈してはならない。本出願において引用される参考文献または参考文献の一部はすべて、それらの全体が、あらゆる目的のために参照によって本明細書に明確に組み込まれる。
別段の説明がない限り、本明細書で使用される専門用語及び科学用語はすべて、本発明が属する技術分野の当業者によって一般に理解される意味と同じ意味を有する。「a」、「an」、及び「the」という単数の用語は、別に文脈上明確に示されない限り、複数の指示対象を含む。同様に、「または」という言葉は、別に文脈上明確に示されない限り、「及び」を含むことが意図される。したがって、「AまたはBを含む」という語句は、AまたはB、あるいはA及びBを含むことを意味する。すべてのアミノ酸サイズ、及びポリペプチドに対して与えられるすべての分子量値または分子質量値はおよそのものであり、説明のために提供されるものであることがさらに理解されよう。本開示の方法の実施または試験においては、本明細書に記載のものと同様または同等の方法及び材料を使用することができるが、以下には適切な方法及び材料が記載される。本明細書で言及される刊行物、特許出願、特許、及び他の参考文献はすべて、それらの全体が参照によって組み込まれる。矛盾が生じる場合は、用語の説明を含めて、本明細書が優先されることになる。さらに、本明細書に開示の材料、方法、及び実施例は、例示にすぎず、限定を意図するものではない。
IAPPペプチド免疫原コンストラクト
本開示は、ヒト由来の全長IAPP配列(配列番号3)または他の生物に由来する全長IAPP配列(例えば、配列番号4~7)に由来する約6~約28個のアミノ酸を有するB細胞エピトープペプチドを含むペプチド免疫原コンストラクトを提供する。ある特定の実施形態では、B細胞エピトープペプチドは、配列番号8~69(表1に示す)から選択されるアミノ酸配列を有する。
B細胞エピトープは、病原体タンパク質由来の異種ヘルパーT細胞(Th)エピトープ(例えば、表2に示す配列番号73~112及び配列番号171~182)に対して、直接的に共有結合で連結されるか、または任意選択の異種スペーサーを介して共有結合で連結され得る。こうしたコンストラクトは、設計されたB細胞エピトープ及びThエピトープの両方を含み、これらのエピトープは、一緒に働くことで、さまざまな生物の全長IAPP(配列番号3~7)のオリゴマーまたは凝集体と交差反応する高度に特異的な抗体の生成を刺激する。
本明細書で用いる「IAPPペプチド免疫原コンストラクト」または「ペプチド免疫原コンストラクト」という語句は、(a)全長IAPPポリペプチド(配列番号3~7)に由来する約6つ超の連続アミノ酸残基を有するB細胞エピトープ、(b)異種Thエピトープ、及び(c)任意選択の異種スペーサー、を含む約20個超のアミノ酸を含むペプチドを指す。
ある特定の実施形態では、IAPPペプチド免疫原コンストラクトは、下記の式:
(Th)-(A)-(IAPP機能性B細胞エピトープペプチド)-X
または
(IAPP機能性B細胞エピトープペプチド)-(A)-(Th)-X
または
(Th)-(A)-(IAPP機能性B細胞エピトープペプチド)-(A)-(Th)-X
によって表すことができ、
式中、
Thは、異種ヘルパーT細胞エピトープであり、
Aは、異種スペーサーであり、
(IAPP機能性B細胞エピトープペプチド)は、IAPP凝集を誘発しやすい6~28個のIAPP由来アミノ酸残基を有するB細胞エピトープペプチドであり、
Xは、アミノ酸のα-COOHまたはα-CONHであり、
mは、1~約4であり、
nは、0~約10である。
本開示のIAPPペプチド免疫原コンストラクトは、多くの理論的根拠に基づいて設計及び選択されたものであり、こうした理論的根拠には、下記のものが含まれる。
i.IAPP B細胞エピトープペプチドは、それ単独では非免疫原性であることで、自己T細胞の活性化が回避される。
ii.IAPP B細胞エピトープペプチドは、タンパク質担体または強力なヘルパーT細胞エピトープ(複数可)を使用することによって免疫原性にされ得る。
iii.IAPP B細胞エピトープペプチドが免疫原性にされ、宿主に投与されると、ペプチド免疫原コンストラクトは、
a.IAPP B細胞エピトープ(複数可)に対して選択的に指向化されており、タンパク質担体またはヘルパーT細胞エピトープ(複数可)に対しては指向化されていない高力価抗体を誘導し、
b.免疫化された宿主における免疫寛容を打ち破り、全長IAPP(配列番号3~7)のオリゴマーまたは凝集体との交差反応性を有する高度に特異的な抗体を生成させ、
c.IAPPモノマーまたはIAPPオリゴマーが凝集してIAPP線維になることを抑制する能力を有する高度に特異的な抗体を生成させ、
d.凝集IAPPが関連細胞毒性をβ細胞に及ぼすことを抑制する能力を有する高度に特異的な抗体を生成させ、
e.インビボ凝集IAPP及びそのような凝集IAPPによって引き起こされる障害を低減する能力を有する高度に特異的な抗体を生成させる。
本開示のIAPPペプチド免疫原コンストラクト及びその製剤は、医薬組成物またはワクチン製剤として効果的に機能することで、凝集IAPPと関連する障害に罹患しやすいまたは罹患している対象に予防及び/または治療を与え得る。
以下には、本開示のIAPPペプチド免疫原コンストラクトのさまざまな構成要素についてさらに詳細に記載される。
a.IAPP由来のB細胞エピトープペプチド
本開示は、複数の種のIAPP(例えば、配列番号3~7)のオリゴマーまたは凝集体に対する特異性を有する高力価抗体を生成させるための新規のペプチド組成物を対象とする。IAPPの他の領域上の無関係な部位または担体タンパク質上の無関係な部位に指向化された抗体の生成が、ペプチド免疫原コンストラクトの部位特異性によって最小化され、それによって高い安全係数が得られる。
本明細書で用いる「IAPP」という用語は膵島アミロイドポリペプチドを指し、膵島アミロイドポリペプチドは、37個のアミノ酸を含み、2番目のシステイン残基と7番目のシステイン残基との間にジスルフィド架橋を有し、C末端がアミド化されており、複数の種にわたって高度に保存された配列を有するペプチドホルモンである(図1B及び図1C)。ヒトIAPP(hIAPP)は、プレプロホルモンであるPreProIAPP(GenBank受入番号AAA35983.1)(配列番号1)がプロセシングを受けて生じる。PreProIAPPは、膵臓β細胞において産生されるアミノ酸数89の前駆体であり、この前駆体は翻訳後に急速に切断されてProIAPP(アミノ酸数67のペプチド)(配列番号2)となる。ProIAPPは、さらにタンパク質分解及び翻訳後修飾を受けてIAPP(GenBank受入番号5MGQ_A)(配列番号3)となる(図1A)。本開示で用いる複数の種のIAPPのアミノ酸配列を図1Cに示す。
本開示の一態様は、オリゴマーIAPPまたは凝集IAPPを選択的に標的として長期的な臨床効力を発揮する能動免疫療法を用いて、凝集IAPPと関連するIAPP障害を予防及び/または治療することである。したがって、本開示は、凝集IAPPと関連する障害を予防及び/または治療するための、全長IAPPポリペプチド(配列番号3~7)の一部を標的とするペプチド免疫原コンストラクト及びその製剤を対象とする。
IAPPペプチド免疫原コンストラクトのB細胞エピトープ部分は、約6~約28個のアミノ酸を含み得る。いくつかの実施形態では、B細胞エピトープペプチドは、配列番号8~69(表1に示す)から選択されるアミノ酸配列を有する。ある特定の実施形態では、B細胞エピトープペプチドは、IAPPペプチドと膜との相互作用に関与するN末端領域に由来するもの(例えば、配列番号8~14)、IAPPの中央領域に由来するもの(例えば、配列番号14~21)、またはIAPPのC末端領域に由来するもの(例えば、配列番号22~26)であり得る。いくつかの実施形態では、B細胞エピトープペプチドは、aa8~17にまたがるIAPP易凝集性領域及びaa20~29にまたがるIAPP易凝集性領域に由来するもの(例えば、配列番号8~10、配列番号12~25、及び配列番号41~63)である。他の実施形態では、B細胞エピトープペプチドは、細胞毒性をβ細胞に及ぼす領域に由来し、こうした領域は、IAPPのN末端領域、中央領域、~C末端領域に位置する(例えば、表1及び図3に示す配列番号8~14及び配列番号15~25)。
本開示のIAPP B細胞エピトープペプチドは、IAPP(異なる生物に由来するIAPP配列(例えば、配列番号3~7及び配列番号186~192)を含む)の免疫学的に機能性の類似体または相同体も含む。IAPP B細胞エピトープペプチドの機能性の免疫学的類似体または免疫学的相同体には、元のペプチドと実質的に同じ免疫原性を保持するバリアントが含まれる。免疫学的に機能性の類似体は、あるアミノ酸位置での保存的置換、全体電荷の変更、別の部分への共有結合での付加、またはアミノ酸の追加、挿入、もしくは欠失、及び/またはそれらの任意の組み合わせを有し得る。
IAPP由来のこうしたB細胞エピトープを含むペプチド免疫原コンストラクトから生成される抗体は、さまざまな生物の全長IAPP(例えば、配列番号3~7)の凝集体に高度に特異的であり、それと交差反応する。IAPPペプチド免疫原コンストラクトによって誘導される本開示の抗体は、その特有の特徴及び特性に基づいて、凝集IAPPと関連する障害を予防及び/または治療するための予防的免疫療法手法を提供する能力を有する。
b.異種ヘルパーT細胞エピトープ(Thエピトープ)
本開示は、異種ヘルパーT細胞(Th)エピトープに対して直接的に共有結合で連結または任意選択の異種スペーサーを介して共有結合で連結されたIAPP由来のB細胞エピトープを含むペプチド免疫原コンストラクトを提供する。
ペプチド免疫原コンストラクト中の異種Thエピトープは、IAPP B細胞エピトープペプチドの免疫原性を増強し、これによって、設計根拠に基づいてスクリーニング及び選択された最適化IAPP B細胞エピトープペプチドに対して指向化された特異的な高力価抗体の生成が促進される。
本明細書で用いる「異種」という用語は、アミノ酸配列が、IAPPの野生型配列の一部ではないアミノ酸配列に由来するものであること指すか、またはアミノ酸配列が、IAPPの野生型配列と相同的ではないアミノ酸配列に由来するものであることを指す。したがって、異種Thエピトープは、IAPP中に天然には見られないアミノ酸配列に由来するThエピトープである(すなわち、Thエピトープは、IAPPに由来するものではない)。こうしたThエピトープはIAPPに対して異種のものであるため、IAPP B細胞エピトープペプチドに対してこうした異種Thエピトープが共有結合で連結されても、IAPPの天然のアミノ酸配列はN末端方向またはC末端方向のいずれにも延長されない。
本開示の異種Thエピトープは、IAPP中に天然に見られるアミノ酸配列を有さない任意のThエピトープであり得る。Thエピトープは、複数の種のMHCクラスII分子に非選択的に結合するモチーフも有し得る。ある特定の実施形態では、Thエピトープは、MHCクラスII分子に非選択的に結合するモチーフを複数含むことで、ヘルパーT細胞を最大限に活性化することを可能にし、これによって免疫応答の開始及び制御を引き起こす。Thエピトープは、好ましくは、それ単独では免疫学的に静的であり、すなわち、IAPPペプチド免疫原コンストラクトによって生成される抗体のうちで、Thエピトープに対して指向化されることになるものは、仮に存在するとしても極めて少なく、それによって、IAPP分子の標的B細胞エピトープペプチドに指向化された非常に集中的な免疫応答を引き起こすことを可能にする。
本開示のThエピトープには、限定されないが、外来病原体に由来するアミノ酸配列(表2に例示されるもの(例えば、配列番号73~112及び配列番号171~182))が含まれる。ある特定の実施形態では、IAPP B細胞エピトープペプチドの免疫原性の増強に用いられる異種Thエピトープは、天然の病原体に由来するもの(EBV BPLF1(配列番号111)、EBV CP(配列番号108)、破傷風菌(Clostridium Tetani)(配列番号73、配列番号76、配列番号103、配列番号105~107)、コレラ毒素(配列番号80)、及びマンソン住血吸虫(Schistosoma mansoni)(配列番号79))、ならびに麻疹ウイルス融合タンパク質(MVF1~5)及びB型肝炎表面抗原(HBsAg1~3)に由来する理想化された人工Thエピトープであり、これらの異種Thエピトープは、単一配列(例えば、配列番号73~83、配列番号85~89、配列番号91~92、配列番号94~95、配列番号97~174、配列番号176~177、配列番号179~182)または組み合わせ配列(例えば、配列番号84、配列番号90、配列番号93、配列番号96、配列番号175、及び配列番号178)のいずれかの形態のものである。理想化された人工Thエピトープの組み合わせは、その特定のペプチドに対する相同体の可変残基に基づいて、ペプチドフレームワーク内の特定の位置にアミノ酸残基が示されるものの混合物を含む。組み合わせペプチドの集合物は、合成プロセスの間に、指定の保護アミノ酸の混合物を1つの特定のアミノ酸の代わりに特定の位置に付加することによって1つのプロセスにおいて合成され得る。そのような組み合わせ異種Thエピトープペプチド集合物は、多様な遺伝的背景を有する動物に対するThエピトープカバー範囲を広げることを可能にし得る。異種Thエピトープペプチドの代表的な組み合わせ配列には、表2に示す配列番号84、配列番号90、配列番号93、配列番号96、配列番号175、及び配列番号178が含まれる。本発明のエピトープペプチドは、遺伝的に多様な集団に由来する動物及び患者に対して幅広い反応性及び免疫原性を与える。
c.異種スペーサー
本開示のIAPPペプチド免疫原コンストラクトは、IAPP B細胞エピトープペプチドを異種ヘルパーT細胞(Th)エピトープに共有結合で連結する異種スペーサーを任意選択で含む。
上述したように、「異種」という用語は、アミノ酸配列が、IAPPの天然型配列の一部ではないアミノ酸配列に由来するものであること指すか、またはアミノ酸配列が、IAPPの天然型配列と相同的ではないアミノ酸配列に由来するものであることを指す。したがって、IAPP B細胞エピトープペプチドに対して異種スペーサーが共有結合で連結されても、このスペーサーは、IAPP配列に対して異種のものであるため、IAPPの天然のアミノ酸配列は、N末端方向またはC末端方向のいずれにも延長されない。
スペーサーは、2つのアミノ酸及び/またはペプチド連結して一緒にする能力を有する任意の分子または化学構造である。スペーサーの長さまたは極性は、用途に応じて異なり得る。スペーサーの付加は、アミド結合またはカルボキシル結合を介して行われ得るが、他の官能性を利用することも可能である。スペーサーは、化合物、天然起源のアミノ酸、または非天然起源のアミノ酸を含み得る。
スペーサーは、IAPPペプチド免疫原コンストラクトに対して構造特徴を付与し得る。構造的には、スペーサーは、IAPP断片のB細胞エピトープからThエピトープを物理的に分離する。スペーサーによる物理的な分離は、ThエピトープをB細胞エピトープと連結することによって創出される任意の人工二次構造を破壊し得る。さらに、スペーサーによってエピトープを物理的に分離すると、Th細胞応答及び/またはB細胞応答の間の干渉が除去され得る。さらに、スペーサーは、ペプチド免疫原コンストラクトの二次構造を創出または改変するように設計され得る。例えば、スペーサーは、Thエピトープ及びB細胞エピトープの分離を増進させるための可動性ヒンジとして働くように設計され得る。可動性ヒンジスペーサーは、提示されるペプチド免疫原と適切なTh細胞及びB細胞との間の相互作用の効率性を向上させて、Thエピトープ及びB細胞エピトープに対する免疫応答を増強することも可能にし得る。可動性ヒンジをコードする配列の例は、免疫グロブリン重鎖ヒンジ領域に見られるものであり、こうした配列はプロリンを多く含むことが多い。スペーサーとして使用され得る特に有用な可動性ヒンジの1つは、Pro-Pro-Xaa-Pro-Xaa-Proという配列(配列番号70)によって提供され、配列中、Xaaは、任意のアミノ酸であり、好ましくは、アスパラギン酸である。
スペーサーは、IAPPペプチド免疫原コンストラクトに対して機能的特徴も付与し得る。例えば、IAPPペプチド免疫原コンストラクトの全体電荷が変化するようにスペーサーを設計することができ、これによって、ペプチド免疫原コンストラクトの溶解性に影響を与えることができる。さらに、IAPPペプチド免疫原コンストラクトの全体電荷を変化させると、ペプチド免疫原コンストラクトが他の化合物及び試薬と結び付く能力に影響を与えることができる。以下にさらに詳細に論じられるように、IAPPペプチド免疫原コンストラクトは、高度に荷電したオリゴヌクレオチド(CpGオリゴマーなど)と静電気的な結び付きを介して安定な免疫刺激性複合体を形成し得る。IAPPペプチド免疫原コンストラクトの全体電荷は、こうした安定な免疫刺激性複合体の形成に重要である。
スペーサーとして使用され得る化合物には、限定されないが、(2-アミノエトキシ)酢酸(AEA)、5-アミノ吉草酸(AVA)、6-アミノカプロン酸(Ahx)、8-アミノ-3,6-ジオキサオクタン酸(AEEA、ミニPEG1)、12-アミノ-4,7,10-トリオキサドデカン酸(ミニPEG2)、15-アミノ-4,7,10,13-テトラオキサペンタ-デカン酸(ミニPEG3)、トリオキサトリデカン-コハク酸(Ttds)、12-アミノ-ドデカン酸、Fmoc-5-アミノ-3-オキサペンタン酸(O1Pen)、及び同様のものが含まれる。
天然起源のアミノ酸には、アラニン、アルギニン、アスパラギン、アスパラギン酸、システイン、グルタミン酸、グルタミン、グリシン、ヒスチジン、イソロイシン、ロイシン、リジン、メチオニン、フェニルアラニン、プロリン、セリン、スレオニン、トリプトファン、チロシン、及びバリンが含まれる。
非天然起源のアミノ酸には、限定されないが、ε-Nリジン、β-アラニン、オルニチン、ノルロイシン、ノルバリン、ヒドロキシプロリン、チロキシン、γ-アミノ酪酸、ホモセリン、シトルリン、アミノ安息香酸、6-アミノカプロン酸(Aca;6-アミノヘキサン酸)、ヒドロキシプロリン、メルカプトプロピオン酸(MPA)、3-ニトロ-チロシン、ピログルタミン酸、及び同様のものが含まれる。
IAPPペプチド免疫原コンストラクト中に含めるスペーサーは、Thエピトープ及びIAPP B細胞エピトープペプチドのN末端またはC末端のいずれかに共有結合で連結され得る。いくつかの実施形態では、スペーサーは、ThエピトープのC末端及びIAPP B細胞エピトープペプチドのN末端に共有結合で連結される。他の実施形態では、スペーサーは、IAPP B細胞エピトープペプチドのC末端及びThエピトープのN末端に共有結合で連結される。ある特定の実施形態では、複数のスペーサーを使用することができ、この使用は、例えば、IAPPペプチド免疫原コンストラクト中に複数のThエピトープが存在する場合に行われる。複数のスペーサーが使用される場合、各スペーサーは互いに同じか、または異なり得る。さらに、IAPPペプチド免疫原コンストラクト中に複数のThエピトープが存在する場合、それらのThエピトープは、スペーサーで分離されることがあり得、このスペーサーは、ThエピトープをIAPP B細胞エピトープペプチドから分離するために使用されるスペーサーと同じであるか、または異なり得る。ThエピトープまたはIAPP B細胞エピトープペプチドとの関係においてスペーサーの配置に制限は存在しない。
ある特定の実施形態では、異種スペーサーは、天然起源のアミノ酸または非天然起源のアミノ酸である。他の実施形態では、スペーサーは、天然起源のアミノ酸または非天然起源のアミノ酸を複数含む。特定の実施形態では、スペーサーは、Lys-、Gly-、Lys-Lys-Lys-、(α,ε-N)Lys、ε-N-Lys-Lys-Lys-Lys(配列番号71)、またはLys-Lys-Lys-ε-N-Lys(配列番号72)である。
d.IAPPペプチド免疫原コンストラクトの特定の実施形態
ある特定の実施形態では、IAPPペプチド免疫原コンストラクトは、下記の式:
(Th)-(A)-(IAPP機能性B細胞エピトープペプチド)-X
または
(IAPP機能性B細胞エピトープペプチド)-(A)-(Th)-X
または
(Th)-(A)-(IAPP機能性B細胞エピトープペプチド)-(A)-(Th)-X
によって表すことができ、
式中
Thは、異種ヘルパーT細胞エピトープであり、
Aは、異種スペーサーであり、
(IAPP機能性B細胞エピトープペプチド)は、IAPP凝集を誘発しやすい6~28個のIAPP由来アミノ酸残基を有するB細胞エピトープペプチドであり、
Xは、アミノ酸のα-COOHまたはα-CONHであり、
mは、1~約4であり、
nは、0~約10である。
B細胞エピトープペプチドは、配列番号3~7によって表される全長IAPPポリペプチドの一部に由来する約6~約28個のアミノ酸を含み得る。いくつかの実施形態では、B細胞エピトープは、表1に示す配列番号8~69のいずれかから選択されるアミノ酸配列を有する。ある特定の実施形態では、B細胞エピトープペプチドは、IAPPペプチドと膜との相互作用に関与するN末端領域に由来するもの(例えば、配列番号8~14)、IAPPの中央領域に由来するもの(例えば、配列番号14~21)、またはIAPPのC末端領域に由来するもの(例えば、配列番号22~26)である。いくつかの実施形態では、B細胞エピトープペプチドは、aa8~17にまたがるIAPP易凝集性領域及びaa20~29にまたがるIAPP易凝集性領域に由来するもの(例えば、配列番号8~10、配列番号12~25、及び配列番号41~63)である。他の実施形態では、B細胞エピトープペプチドは、細胞毒性をβ細胞に及ぼす領域に由来し、こうした領域は、IAPPのN末端領域、中央領域、~C末端領域に位置する(例えば、表1及び図3に示す配列番号8~14及び配列番号15~25)。
IAPPペプチド免疫原コンストラクト中の異種Thエピトープは、表2に示す配列番号73~112及び配列番号171~182ならびにそれらの組み合わせ、のうちのいずれかから選択されるアミノ酸配列を有する。いくつかの実施形態では、IAPPペプチド免疫原コンストラクト中には複数のThエピトープが存在する。
任意選択の異種スペーサーは、Lys-、Gly-、Lys-Lys-Lys-、(α,ε-N)Lys、Pro-Pro-Xaa-Pro-Xaa-Pro(配列番号70)、ε-N-Lys-Lys-Lys-Lys(配列番号71)、Lys-Lys-Lys-ε-N-Lys(配列番号72)、及びそれらの任意の組み合わせ、のうちのいずれかから選択され、配列中、Xaaは、任意のアミノ酸であるが、好ましくは、アスパラギン酸である。特定の実施形態では、異種スペーサーは、ε-N-Lys-Lys-Lys-Lys(配列番号71)またはLys-Lys-Lys-ε-N-Lys(配列番号72)である。
ある特定の実施形態では、IAPPペプチド免疫原コンストラクトは、表3に示す配列番号113~167のいずれかから選択されるアミノ酸配列を有する。
IAPPペプチド免疫原コンストラクトを構成するThエピトープは、IAPP断片との直列配置で単回の固相ペプチド合成において同時に生成される。Thエピトープには、Thエピトープの免疫学的類似体も含まれる。免疫学的Th類似体には、免疫増強性類似体、交差反応性類似体、及びこうしたThエピトープのいずれかのセグメントであって、IAPP B細胞エピトープペプチドに対する免疫応答を増強または刺激する上で十分なもの、が含まれる。
IAPPペプチド免疫原コンストラクト中に含めるThエピトープは、IAPP B細胞エピトープペプチドのN末端またはC末端のいずれかに共有結合で連結され得る。いくつかの実施形態では、Thエピトープは、IAPP B細胞エピトープペプチドのN末端に共有結合で連結される。他の実施形態では、Thエピトープは、IAPP B細胞エピトープペプチドのC末端に共有結合で連結される。ある特定の実施形態では、複数のThエピトープが、IAPP B細胞エピトープペプチドと共有結合で連結される。複数のThエピトープがIAPP B細胞エピトープペプチドと連結される場合、各Thエピトープは、同じアミノ酸配列または異なるアミノ酸配列を有し得る。さらに、複数のThエピトープがIAPP B細胞エピトープペプチドと連結される場合、それらのThエピトープは任意の順序で配置され得る。例えば、それらのThエピトープは、IAPP B細胞エピトープペプチドのN末端に連続して連結されるか、もしくはIAPP B細胞エピトープペプチドのC末端に連続して連結され得る。または、IAPP B細胞エピトープペプチドのN末端にThエピトープを共有結合で連結することができ、IAPP B細胞エピトープペプチドのC末端には別のThエピトープが共有結合で連結される。IAPP B細胞エピトープペプチドとの関係においてThエピトープの配置に制限は存在しない。
いくつかの実施形態では、Thエピトープは、IAPP B細胞エピトープペプチドに対して直接的に共有結合で連結される。他の実施形態では、Thエピトープは、異種スペーサーを介してIAPP断片と共有結合で連結される。
e.バリアント、相同体、及び機能性類似体
好ましいIAPP B細胞エピトープペプチドに対する抗体を誘導し、及び/または当該抗体と交差反応する、上記の免疫原性ペプチドコンストラクトのバリアント及び類似体も使用され得る。類似体(アレルバリアント、種バリアント、及び誘導バリアントを含む)は、典型的には、1つ、2つ、または少数の位置に天然の起源のペプチドとの差異があり、この差異は、保存的置換によるものであることが多い。類似体は、典型的には、天然のペプチドとの配列同一性が少なくとも75%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、または少なくとも95%のものである。類似体によっては、非天然アミノ酸、またはN末端アミノ酸もしくはC末端アミノ酸の修飾を1つ、2つ、または少数の位置に含むこともある。
機能性類似体であるバリアントは、あるアミノ酸位置での保存的置換、全体電荷の変更、別の部分への共有結合での付加、またはアミノ酸の追加、挿入、もしくは欠失、及び/またはそれらの任意の組み合わせを有し得る。
保存的置換は、あるアミノ酸残基が、類似の化学特性を有する別のアミノ酸残基に置換されるものである。例えば、非極性(疎水性)アミノ酸には、アラニン、ロイシン、イソロイシン、バリン、プロリン、フェニルアラニン、トリプトファン、及びメチオニンが含まれ、極性中性アミノ酸には、グリシン、セリン、スレオニン、システイン、チロシン、アスパラギン、及びグルタミンが含まれ、正荷電(塩基性)アミノ酸には、アルギニン、リジン、及びヒスチジンが含まれ、負荷電(酸性)アミノ酸には、アスパラギン酸及びグルタミン酸が含まれる。
特定の実施形態では、機能性類似体は、元のアミノ酸配列との同一性が少なくとも50%である。別の実施形態では、機能性類似体は、元のアミノ酸配列との同一性が少なくとも80%である。さらに別の実施形態では、機能性類似体は、元のアミノ酸配列との同一性が少なくとも85%である。さらに別の実施形態では、機能性類似体は、元のアミノ酸配列との同一性が少なくとも90%である。
Thエピトープペプチドの機能性の免疫学的類似体も有効であり、本発明の一部として含まれる。機能性の免疫学的Th類似体は、ThエピトープのTh刺激機能を本質的に改変しない1~約5つのアミノ酸残基の保存的な置換、追加、欠失、及び挿入をThエピトープ中に含み得る。保存的な置換、追加、及び挿入は、IAPP B細胞エピトープペプチドについて上に記載されるように、天然アミノ酸または非天然アミノ酸を用いて達成され得る。表2には、Thエピトープペプチドの機能性類似体の別のバリエーションが示される。具体的には、MvF1 Th及びMvF2 Thの配列番号74及び配列番号81は、それぞれMvF4及びMvF5の配列番号91~92及び配列番号97の機能性類似体であり、これは、これらの配列のアミノ酸フレームが、N末端及びC末端のそれぞれから2つのアミノ酸が欠失することによって異なるか(配列番号74及び配列番号81)、またはN末端及びC末端のそれぞれに2つのアミノ酸が含められることによって異なる(配列番号91~92及び配列番号97)という観点によるものである。これら2つの一連の類似配列の間の差異は、これらの配列中に含まれるThエピトープの機能に影響を与えないと想定される。したがって、機能性の免疫学的Th類似体には、麻疹ウイルス融合タンパク質に由来するThエピトープのいくつかのバージョン(MvF1~4 Th)(配列番号74、配列番号81、配列番号82~84、配列番号91~93、配列番号97、及び配列番号171~179)、ならびに肝炎表面タンパク質に由来するThエピトープのいくつかのバージョン(HBsAg1~3 Th)(配列番号85~90、配列番号94~96、配列番号98、及び配列番号180~182)が含まれる。
組成物
本開示は、本開示のIAPP免疫原ペプチドコンストラクトを含む組成物も提供する。
a.ペプチド組成物
本開示のIAPPペプチド免疫原コンストラクトを含む組成物は、液体形態または固体/凍結乾燥形態のものであり得る。液体組成物は、水、緩衝液、溶媒、塩、及び/またはIAPPペプチド免疫原コンストラクトの構造特性もしくは機能特性を変化させない任意の他の許容可能な試薬を含み得る。ペプチド組成物は、本開示のIAPPペプチド免疫原コンストラクトのうちの1つ以上を含み得る。
b.医薬組成物
本開示は、本開示のIAPPペプチド免疫原コンストラクトを含む医薬組成物も対象とする。
医薬組成物は、医薬的に許容可能な送達系において担体及び/または他の添加剤を含み得る。したがって、医薬組成物は、医薬的に許容可能な担体、アジュバント、及び/または他の医薬品添加物(希釈剤、添加剤、安定化剤、保存剤、可溶化剤、緩衝剤、及び同様のものなど)と一緒に医薬的に有効な量のIAPPペプチド免疫原コンストラクトを含み得る。
医薬組成物は、1つ以上のアジュバントを含み得、この1つ以上のアジュバントは、それ自体はいずれの特定の抗原性作用も有することなくIAPPペプチド免疫原コンストラクトに対する免疫応答を促進、延長、または増強するように働く。医薬組成物において使用されるアジュバントには、油、油エマルション、アルミニウム塩、カルシウム塩、免疫刺激性複合体、細菌系物質及びウイルス系物質、ビロソーム、糖質、サイトカイン、ポリマー微粒子が含まれ得る。ある特定の実施形態では、アジュバントは、アラム(リン酸カリウムアルミニウム)、リン酸アルミニウム(例えば、ADJU-PHOS(登録商標))、水酸化アルミニウム(例えば、ALHYDROGEL(登録商標))、リン酸カルシウム、不完全フロイントアジュバント(IFA)、完全フロイントアジュバント、MF59、アジュバント65、Lipovant、ISCOM、liposyn、サポニン、スクアレン、L121、EMULSIGEN(登録商標)、EmulsIL-6n(登録商標)、モノホスホリルリピドA(MPL)、QuilA、QS21、MONTANIDE(登録商標)ISA35、ISA50V、ISA50V2、ISA51、ISA206、ISA720、リポソーム、リン脂質、ペプチドグリカン、リポ多糖(LPS)、ASO1、ASO2、ASO3、ASO4、AF03、親油性リン脂質(リピドA)、ガンマイヌリン、アルガムリン(algammulin)、グルカン、デキストラン、グルコマンナン、ガラクトマンナン、レバン、キシラン、ジメチルジオクタデシルアンモニウムブロミド(DDA)、ならびに他のアジュバント及び乳化剤から選択され得る。
いくつかの実施形態では、医薬組成物は、MONTANIDE(商標)ISA51(油中水型エマルション生成用の植物油及びオレイン酸マンニドから構成される油アジュバント組成物)、TWEEN(登録商標)80(ポリソルベート80もしくはポリオキシエチレン(20)ソルビタンオレイン酸モノエステルとしても知られる)、CpGオリゴヌクレオチド、及び/またはそれらの任意の組み合わせを含む。他の実施形態では、医薬組成物は、アジュバントとしてEMULSIGENまたはEMULSIGEN Dを含む水中油中水型(すなわち、w/o/w型)エマルションである。
医薬組成物は、医薬的に許容可能な添加剤または医薬品添加物も含み得る。例えば、医薬組成物は、抗酸化剤、結合剤、緩衝剤、増量剤、担体、キレート剤、着色剤、希釈剤、崩壊剤、乳化剤、賦形剤、ゲル化剤、pH緩衝剤、保存剤、可溶化剤、安定化剤、及び同様のものを含み得る。
医薬組成物は、即放型製剤または徐放型製剤として製剤化され得る。さらに、医薬組成物は、微粒子を用いる免疫原の封入及び同時投与を介して全身免疫または局所粘膜免疫が誘導されるように製剤化され得る。そのような送達系は、当業者によって容易に決定される。
医薬組成物は、注射剤(溶液または懸濁液としてのもの)として調製され得る。IAPPペプチド免疫原コンストラクトを含む液体媒体は、注射前に調製されるものでもあり得る。医薬組成物は、任意の適切な送達機器において任意の適切な適用様式(例えば、皮内、静脈内、腹腔内、筋肉内、鼻腔内、経口、皮下など)によって投与され得る。ある特定の実施形態では、医薬組成物は、皮下投与、皮内投与、または筋肉内投与向けに製剤化される。経口適用及び鼻腔内適用を含めて、他の投与様式に適した医薬組成物も調製され得る。
医薬組成物は、適切な単位剤形でも製剤化され得る。いくつかの実施形態では、医薬組成物は、体重kg当たり約0.1μg~約1mgのIAPPペプチド免疫原コンストラクトを含む。医薬組成物の有効用量は、多くの異なる因子に応じて異なり得、こうした因子には、投与手段、標的部位、患者の生理学的状態、患者がヒトまたは動物であるかどうか、他の投与薬剤、及び治療が予防的または治療的であるかどうかが含まれる。通常、患者はヒトであるが、トランスジェニック哺乳類を含めて、非ヒト哺乳類も治療され得る。医薬組成物は、複数回用量で送達される場合、単位剤形当たり適切な量へと好都合に分割され得る。投与量は、対象の年齢、体重、及び総体的な健康に依存することになり、こうしたことは、治療分野でよく知られている。
いくつかの実施形態では、医薬組成物は、複数のIAPPペプチド免疫原コンストラクトを含む。複数のIAPPペプチド免疫原コンストラクトの混合物を含む医薬組成物は、コンストラクトの免疫効力を相乗的に増強することが可能である。複数のIAPPペプチド免疫原コンストラクトを含む医薬組成物は、MHCクラスIIカバー範囲が広いことで、効力が及ぶ遺伝的集団が大きくなり得るため、IAPPペプチド免疫原コンストラクトに対する免疫応答を改善させる。
いくつかの実施形態では、医薬組成物は、配列番号113~167(表3)から選択されるIAPPペプチド免疫原コンストラクト、ならびにその相同体、類似体、及び/または組み合わせを含む。
ある特定の実施形態では、MVF及びHBsAgに由来する異種Thエピトープを組み合わせ形態(配列番号93、配列番号84、配列番号90、及び配列番号96)で含むIAPPペプチド免疫原コンストラクト(配列番号141、配列番号151~153)を等モル比で混合して製剤に使用することで、多様な遺伝的背景を有する宿主集団を最大限にカバーすることが可能であった。
さらに、IAPPペプチド免疫原コンストラクト(例えば、UBITh(登録商標)1を利用するもの;配列番号136及び配列番号137)によって誘発された抗体応答は、そのほどんど(>90%)が、IAPPのB細胞エピトープペプチドに対する所望の交差反応性に集中しており、免疫原性増強に用いた異種Thエピトープに指向化されたものは、仮に伴うとしても多くはなかった(表4及び表6)。このことは、そのようなIAPPペプチド免疫原性増強に使用される従来のタンパク質(KLHなど)または他の生物学的タンパク質担体とは際立って対照的である。
他の実施形態では、ペプチド組成物(例えば、IAPPペプチド免疫原コンストラクトの混合物を含むもの)と、アジュバントとしての無機塩(アラムゲル(ALHYDROGEL)またはリン酸アルミニウム(ADJUPHOS)を含む)とを接触させたものを含めて懸濁製剤を形成させた医薬組成物を、宿主への投与に使用した。
IAPPペプチド免疫原コンストラクトを含む医薬組成物を使用することで、投与時に宿主において免疫応答が誘発され、抗体が産生され得る。
c.免疫刺激性複合体
本開示は、CpGオリゴヌクレオチドとの免疫刺激性複合体の形態でIAPPペプチド免疫原コンストラクトを含む医薬組成物も対象とする。そのような免疫刺激性複合体は、アジュバント及び/またはペプチド免疫原安定化剤として働くことに特に適したものである。免疫刺激性複合体は、微粒子の形態をとり、この微粒子は、IAPPペプチド免疫原を免疫系の細胞に効率的に提示して免疫応答を生じさせ得る。免疫刺激性複合体は、非経口投与用の懸濁液として製剤化され得る。免疫刺激性複合体は、油中水型(w/o型)エマルションの形態で製剤化されるか、無機塩と組み合わさった懸濁液として製剤化されるか、または非経口投与後に宿主の免疫系の細胞にIAPPペプチド免疫原コンストラクトを効率的に送達するためのインサイチュゲル化ポリマーと組み合わさった懸濁液として製剤化されることもあり得る。
IAPPペプチド免疫原コンストラクトを、アニオン性分子、オリゴヌクレオチド、ポリヌクレオチド、またはそれらの組み合わせと静電気的な結び付きを介して複合体化させることによって、安定化された免疫刺激性複合体が形成され得る。安定化された免疫刺激性複合体は、免疫原送達系として医薬組成物に組み込まれ得る。
ある特定の実施形態では、IAPPペプチド免疫原コンストラクトは、5.0~8.0の範囲内のpHで正に荷電するカチオン性部分を含むように設計される。IAPPペプチド免疫原コンストラクトのカチオン性部分上の正味の電荷またはコンストラクトの混合物のカチオン性部分上の正味の電荷は、それぞれのリジン(K)、アルギニン(R)、またはヒスチジン(H)については+1の電荷、それぞれのアスパラギン酸(D)またはグルタミン酸(E)については-1の電荷、当該配列内の他のアミノ酸については0の電荷を割り当てることによって計算される。電荷は、IAPPペプチド免疫原コンストラクトのカチオン性部分内で合計され、正味の平均電荷として表される。適切なペプチド免疫原は、正味の平均正電荷が+1であるカチオン性部分を有する。好ましくは、ペプチド免疫原は、+2を超える範囲の正味の正電荷を有する。いくつかの実施形態では、IAPPペプチド免疫原コンストラクトのカチオン性部分は異種スペーサーである。ある特定の実施形態では、IAPPペプチド免疫原コンストラクトのカチオン性部分は、スペーサー配列が(α,ε-N)Lys、(α,ε-N)-Lys-Lys-Lys-Lys(配列番号71)、またはLys-Lys-Lys-ε-N-Lys(配列番号72)である場合、+4の電荷を有する。
本明細書に記載の「アニオン性分子」は、5.0~8.0の範囲内のpHで負に荷電する任意の分子を指す。ある特定の実施形態では、アニオン性分子は、オリゴマーまたはポリマーである。オリゴマー上またはポリマー上の正味の負電荷は、オリゴマー中のそれぞれのホスホジエステル基またはホスホロチオエート基について-1の電荷を割り当てることによって計算される。適切なアニオン性オリゴヌクレオチドは、ヌクレオチド塩基数が8~64であり、CpGモチーフのリピート数の範囲が1~10である一本鎖DNA分子である。好ましくは、CpG免疫刺激性一本鎖DNA分子は、含有ヌクレオチド塩基数が18~48であり、CpGモチーフのリピート数の範囲が3~8のものである。
より好ましくは、アニオン性オリゴヌクレオチドは、5’XCGX3’という式によって表され、式中、C及びGは、メチル化されておらず、Xは、A(アデニン)、G(グアニン)、及びT(チミン)からなる群から選択され、Xは、C(シトシン)またはT(チミン)である。あるいは、アニオン性オリゴヌクレオチドは、5’(XCG(X3’という式によって表され、式中、C及びGは、メチル化されておらず、Xは、A、T、またはGからなる群から選択され、Xは、CまたはTである。特定の実施形態では、CpGオリゴヌクレオチドは、CpG1:5’TCg TCg TTT TgT CgT TTT gTC gTT TTg TCg TT 3’(完全にホスホロチオエート化されたもの)(配列番号183)、CpG2:5’リン酸TCg TCg TTT TgT CgT TTT gTC gTT 3’(完全にホスホロチオエート化されたもの)(配列番号184)、またはCpG3 5’TCg TCg TTT TgT CgT TTT gTC gTT 3’(完全にホスホロチオエート化されたもの)(配列番号185)という配列を有する。
得られる免疫刺激性複合体は、サイズが典型的には1~50ミクロンの範囲の粒子の形態をとり、相互作用種の相対的電荷化学量論及び分子量を含めて、多くの因子の影響を受けるものである。微粒子状の免疫刺激性複合体は、インビボで特定の免疫応答のアジュバント作用及び上方制御を与えるという利点を有する。さらに、安定化された免疫刺激性複合体は、油中水型エマルション、無機塩懸濁液、及びポリマーゲルを含めて、さまざまなプロセスによる医薬組成物の調製に適する。
本開示は、凝集IAPPと関連する障害を予防及び/または治療するための医薬組成物(製剤を含む)も対象とする。いくつかの実施形態では、医薬組成物は、安定化された免疫刺激性複合体(IAPPペプチド免疫原コンストラクト(例えば、配列番号113~167)の混合物を含むペプチド組成物とCpGオリゴマーとを混合することによって静電気的な結び付きを介して形成される)を含み、これによって、IAPPペプチド免疫原コンストラクトの免疫原性がさらに増強され、IAPP易凝集性領域に指向化されており、配列番号3~7のIAPPタンパク質と交差反応する抗体が誘導される。
さらに他の実施形態では、医薬組成物は、IAPPペプチド免疫原コンストラクトの混合物(例えば、配列番号113~167の任意の組み合わせ)を、CpGオリゴマー(高い安全係数を有するアジュバントとしての無機塩(アラムゲル(ALHYDROGEL)またはリン酸アルミニウム(ADJUPHOS)を含む)と任意選択で混合される)との安定化された免疫刺激性複合体の形態で含むことで、宿主に投与するための懸濁製剤を形成する。
抗体
本開示は、IAPPペプチド免疫原コンストラクトによって誘導される抗体も提供する。
本開示は、製造でのコスト効率が高く、自体の設計が最適であり、オリゴマーIAPPまたは凝集IAPPを標的とする高力価抗体を誘導する能力を有し、自己タンパク質であるIAPPに対する免疫寛容を打ち破る能力を有し、免疫化される宿主でのレスポンダー率が高いIAPPペプチド免疫原コンストラクト及びその製剤を提供する。IAPPペプチド免疫原コンストラクトによって生成される抗体は、オリゴマーIAPPまたは凝集IAPPに対して高い親和性を有する。
いくつかの実施形態では、抗体を誘導するためのIAPPペプチド免疫原コンストラクトは、IAPP部位を標的とするIAPPペプチドと、病原性タンパク質(麻疹ウイルス融合(MVF)タンパク質及び他のものなど)に由来する異種Thエピトープ(例えば、配列番号73~112及び配列番号171~182)とが、任意選択の異種スペーサーを介して連結された混成物を含み、IAPPペプチドが標的とするIAPP部位は、(1)aa8~17にまたがるIAPP易凝集性領域の付近及びaa20~29にまたがるIAPP易凝集性領域の付近(例えば、配列番号8~10、配列番号12~25、及び配列番号41~63)、(2)IAPPペプチドと膜との相互作用に関与するN末端領域(aa1~19)の付近(配列番号8~14)、またはβ細胞に細胞毒性を及ぼす領域(こうした領域は、IAPPのN末端領域、中央領域、~C末端領域に位置する)の付近(例えば、表1及び図3に示す配列番号8~14及び配列番号15~25)である。IAPPペプチド免疫原コンストラクトのB細胞エピトープ及びThエピトープペプチドは、一緒に働くことで、ヒト及び他の生物に由来するIAPP(例えば、配列番号3~7)のオリゴマーまたは凝集体と交差反応する高度に特異的な抗体の生成を刺激する。
ペプチドの免疫原性を増強するための伝統的な方法(担体タンパク質(例えば、キーホールリンペットヘモシアニン(KLH)または他の担体タンパク質(ジフテリアトキソイド(DT)タンパク質及び破傷風トキソイド(TT)タンパク質など))への化学的カップリングを行うものなど)では、典型的には、そうした担体タンパク質に対して指向化された抗体が大量に生成してしまうという結果を招く。したがって、そのようなペプチド-担体タンパク質組成物の主な欠点は、当該免疫原によって生成される抗体のほとんど(>90%)が、担体タンパク質(KLH、DT、またはTT)に対して指向化された非機能性抗体であることであり、こうした担体タンパク質は、エピトープ抑制(epitopic suppression)を招き得るものである。
ペプチドの免疫原性を増強するための伝統的な方法とは異なり、本開示のIAPPペプチド免疫原コンストラクト(例えば、配列番号113~167)によって生成される抗体は、IAPP(例えば、配列番号3~7)のオリゴマーまたは凝集体に高度に特異的に結合し、異種Thエピトープ(例えば、配列番号73~112及び配列番号171~182)または任意選択の異種スペーサーに対して指向化された抗体は、仮に伴うとしても極めて少ない。一例は、配列番号136及び配列番号137について表4及び表6に示されており、これらは、これらのペプチド免疫原コンストラクトから生成される抗体が、B細胞エピトープに対して特異的に指向化され、ThエピトープまたはCpGオリゴヌクレオチドには指向化されないことを実証するものである。
方法
本開示は、IAPPペプチド免疫原コンストラクト、組成物、及び医薬組成物の調製方法及び使用方法も対象とする。
a.IAPPペプチド免疫原コンストラクトを製造するための方法
本開示のIAPPペプチド免疫原コンストラクトは、当業者によく知られる化学合成法によって調製され得る(例えば、Fields, G. B., et al., 1992を参照のこと)。IAPPペプチド免疫原コンストラクトは、自動化メリフィールド固相合成手法を使用して合成することができ、この手法では、側鎖保護アミノ酸を使用してt-Boc化学またはF-moc化学のいずれかによってα-NHが保護され、この手法は、例えば、Applied Biosystems Peptide Synthesizerのモデル430Aまたはモデル431で行われる。Thエピトープの組み合わせライブラリーペプチドを含むIAPPペプチド免疫原コンストラクトの調製は、所与の可変位置の時点でのカップリングに代替アミノ酸の混合物を使用することによって達成され得る。
所望のIAPPペプチド免疫原コンストラクトが完全に構築された後、標準的な手順に従って樹脂を処理することで、樹脂からペプチドを切断し得、アミノ酸側鎖上の官能基を脱保護し得る。この遊離のペプチドは、HPLCによって精製され、生化学的に特徴付けられ得る。この特徴付けは、例えば、アミノ酸分析または配列決定によって行われる。ペプチドの精製方法及び特徴付け方法は、当業者によく知られている。
この化学プロセスによって生成されるペプチドの品質は、制御及び規定することができるものであり、結果として、IAPPペプチド免疫原コンストラクト、免疫原性、及び収率の再現性が保証され得る。固相ペプチド合成を介するIAPPペプチド免疫原コンストラクトの製造の詳細な説明を実施例1に示す。
所期の免疫学的活性の保持を可能にする構造可変性の範囲は、小分子薬物による特定の薬物活性の保持を可能にする構造可変性の範囲、または生物学的に得られる薬物と共に生じる大分子に見られる所望の活性及び望ましくない毒性の保持を可能にする構造可変性の範囲と比較してはるかに柔軟なものであることが明らかになっている。
したがって、ペプチド類似体は、意図的に設計されるものにしても、意図するペプチドと同様のクロマトグラフィー特性及び免疫学的特性を有する欠損配列副生成物の混合物として合成プロセスのエラーによって不可避的に生じるものにしても、所望のペプチドの精製調製物と同じくらい有効であることが多い。設計される類似体及び意図しない類似体混合物は、製造プロセス及び製品評価プロセスの両方を監視するために識別QC手順が開発されて、こうしたペプチドを用いる最終製品の再現性及び効力が保証される限りにおいては、有効である。
IAPPペプチド免疫原コンストラクトは、核酸分子、ベクター、及び/または宿主細胞を含めて、組換えDNA技術を使用しても調製され得る。したがって、IAPPペプチド免疫原コンストラクトをコードする核酸分子、及びペプチド免疫原コンストラクトの免疫学的に機能性の類似体をコードする核酸分子もまた、本発明の一部として本開示によって包含される。同様に、核酸分子を含むベクター(発現ベクターを含む)ならびにそうしたベクターを含む宿主細胞もまた、本発明の一部として本開示によって包含される。
さまざまな例示の実施形態は、IAPPペプチド免疫原コンストラクト及びその免疫学的に機能性の類似体の生成方法も包含する。例えば、方法は、IAPPペプチド免疫原コンストラクト及び/またはその免疫学的に機能性の類似体をコードする核酸分子を含む発現ベクターを含む宿主細胞を、そうしたペプチド及び/または類似体が発現する条件の下でインキュベートするステップを含み得る。よく知られる組換えDNA手法によって、より長い合成ペプチド免疫原を合成することができる。そのような手法は、詳細なプロトコールと共に、よく知られる標準的なマニュアルにおいて提供されている。本発明のペプチドをコードする遺伝子を構築するには、アミノ酸配列をコードする核酸配列が、アミノ酸配列を逆翻訳して取得され、こうした核酸配列では、好ましくは、遺伝子が発現することになる生物に最適なコドンが用いられる。次に、典型的には、ペプチド及び必要に応じて任意の制御エレメントをコードするオリゴヌクレオチドを合成することによって合成遺伝子が調製される。合成遺伝子は、適切なクローニングベクターに挿入され、宿主細胞にトランスフェクトされる。その後、ペプチドは、選択される発現系及び宿主に適した適切条件の下で発現される。ペプチドは、標準的な方法によって精製され、特徴付けられる。
b.免疫刺激性複合体を製造するための方法
さまざまな例示の実施形態は、IAPPペプチド免疫原コンストラクト及びCpGオリゴデオキシヌクレオチド(ODN)分子を含む免疫刺激性複合体の生成方法も包含する。安定化された免疫刺激性複合体(ISC)は、IAPPペプチド免疫原コンストラクトのカチオン性部分及びポリアニオン性CpG ODN分子から得られる。この自己集合系は、電荷が静電気的に中和されることによって促進される。アニオン性オリゴマーに対するIAPPペプチド免疫原コンストラクトのカチオン性部分のモル電荷比の化学量論によって結び付きの程度が決まる。IAPPペプチド免疫原コンストラクトとCpG ODNとの非共有結合性の静電気的な結び付きは、完全に再現性のあるプロセスである。ペプチド/CpG ODN免疫刺激性複合集合体は、免疫系の「プロフェッショナル」抗原提示細胞(APC)に対する提示を促進し、それによって自体の免疫原性をさらに増強する。こうした複合体は、製造の間の品質管理のための特徴付けが容易なものである。ペプチド/CpG ISCのインビボでの忍容性は良好である。CpG ODN及びIAPPペプチド免疫原コンストラクトを含むこの新規の微粒子系は、CpG ODNの使用と関連する全般的なB細胞分裂促進性を利用し、さらにはTh-1/Th-2型応答のバランス取りを促進するようにも設計した。
本開示の医薬組成物中のCpG ODNは、反対電荷が静電気的に中和されることによって媒介されるプロセスにおいて免疫原に100%結合し、その結果、ミクロンサイズの微粒子を形成する。この微粒子形態は、CpGアジュバントの従来の使用と比較してCpGの用量を顕著に減らし、有害な自然免疫応答が生じる可能性を下げることが可能であり、抗原提示細胞(APC)を含む代替の免疫原プロセシング経路を促進する。したがって、そのような製剤は概念的に新規のものであり、代替の機構による免疫応答の刺激を促進することによって利益をもたらすことが見込まれる。
c.医薬組成物を製造するための方法
さまざまな例示の実施形態は、IAPPペプチド免疫原コンストラクトを含む医薬組成物も包含する。ある特定の実施形態では、医薬組成物は、油中水型エマルションを用いるものであることもあり、無機塩を含む懸濁液とされることもある。
大きな集団によって医薬組成物が使用されるためには、安全性は別の重要考慮要因となる。多くの臨床試験において油中水型エマルションが使用されているものの、製剤において使用するための主要なアジュバントは依然としてアラムであり、これはアラムが安全性を有するが故のことである。したがって、臨床応用のための調製物におけるアジュバントとしてアラムまたはその無機塩(リン酸アルミニウム(ADJUPHOS))が使用されることが多い。
他のアジュバント及び免疫刺激剤には、3-O-脱アシル化モノホスホリルリピドA(MPL)または3-DMP、ポリマーアミノ酸またはモノマーアミノ酸(ポリグルタミン酸またはポリリジンなど)が含まれる。そのようなアジュバントは、他の特定の免疫刺激剤と併用されるか、または他の特定の免疫刺激剤を併用せずに使用され得る。こうした他の特定の免疫刺激剤は、ムラミルペプチド(例えば、N-アセチルムラミル-L-スレオニル-D-イソグルタミン(thr-MDP)、N-アセチル-ノルムラミル-L-アラニル-D-イソグルタミン(nor-MDP)、N-アセチルムラミル-L-アラニル-D-イソグルタミニル-L-アラニン-2-(1’-2’ジパルミトイル-sn-グリセロ-3-ヒドロキシホスホリルオキシ)-エチルアミン(MTP-PE)、N-アセチルグルコサミニル-N-アセチルムラミル-L-Al-D-イソグル-L-Ala-ジパルミトキシプロピルアミド(DTP-DPP)Theramide(商標))、または他の細菌細胞壁成分などである。水中油型エマルションには、MF59(Van Nest, G., et al.に付与されたWO1990/014837を参照のこと。当該文献は、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる)(5%のスクアレン、0.5%のTWEEN80、及び0.5%のSpan85(任意選択で、さまざまな量のMTP-PE)を含み、マイクロフルイダイザーを使用してサブミクロン粒子に製剤化されたもの)、SAF(10%のスクアレン、0.4%のTWEEN80、5%のpluronicブロックポリマーL121、及びthr-MDPを含み、マイクロフルイダイザーによってサブミクロンエマルションにされるか、またはボルテックスしてより大きな粒子サイズのエマルションを生成させたもの)、ならびにRibi(商標)アジュバント系(RAS)(Ribi ImmunoChem,Hamilton,Mont.)(2% のスクアレンと、0.2%のTWEEN80と、モノホスホリルリピドA(MPL)、トレハロースジミコレート(TDM)、及び細胞壁骨格(CWS)からなる群から選択される1つ以上の細菌細胞壁成分(好ましくは、MPL+CWS(Detox(商標)))と、を含む)が含まれる。他のアジュバントには、完全フロイントアジュバント(CFA)、不完全フロイントアジュバント(IFA)、ならびにサイトカイン(インターロイキン(IL-1、IL-2、及びIL-12)、マクロファージコロニー刺激因子(M-CSF)、ならびに腫瘍壊死因子(TNF-α)など)が含まれる。
アジュバントの選択は、アジュバントを含む免疫原性製剤の安定性、投与経路、投薬スケジュール、免疫化される種に対するアジュバントの効力に依存し、ヒトでは、医薬的に許容可能なアジュバントは、関連規制機関によってヒトへの投与の認可を受けているか、または受けることが可能なものである。例えば、アラム、MPL、または不完全フロイントアジュバント(Chang, J. C. C., et al., 1998)(当該文献は、その全体が参照によって本明細書に組み込まれる)は、単独でもヒトへの投与に適し、任意選択でそれらを組み合わせたものもすべて、ヒトへの投与に適する。
組成物は、医薬的に許容可能かつ無毒な担体または希釈剤を含み得、こうした担体または希釈剤は、動物またはヒトへの投与向けの医薬組成物の製剤化に一般に使用される媒体として定義される。希釈剤は、組み合わせるものの生物学的活性に影響を与えないように選択される。そのような希釈剤の例は、蒸留水、リン酸緩衝生理食塩水、リンゲル液、デキストロース溶液、及びハンクス液である。さらに、医薬組成物または製剤は、他の担体、アジュバント、または無毒かつ非治療的な非免疫原性の安定化剤、及び同様のものも含み得る。
医薬組成物は、大型で代謝が緩徐な巨大分子も含み得、こうした巨大分子は、タンパク質、キトサンのような多糖、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、及びコポリマー(例えば、ラテックス官能化sepharose、アガロース、セルロース、及び同様のもの)、ポリマーアミノ酸、アミノ酸コポリマー、ならびに脂質集合体(例えば、油滴またはリポソーム)などである。さらに、こうした担体は、免疫刺激剤(すなわち、アジュバント)として機能し得る。
本発明の医薬組成物は、適切な送達媒体をさらに含み得る。適切な送達媒体には、限定されないが、ウイルス、細菌、生分解性マイクロスフェア、微粒子、ナノ粒子、リポソーム、コラーゲンミニペレット、及び渦巻型ベシクルが含まれる。
d.医薬組成物の使用方法
本開示は、IAPPペプチド免疫原コンストラクトを含む医薬組成物の使用方法も含む。
ある特定の実施形態では、IAPPペプチド免疫原コンストラクトを含む医薬組成物は、凝集IAPPと関連する障害の治療に使用され得る。
いくつかの実施形態では、方法は、薬理学的に有効な量のIAPPペプチド免疫原コンストラクトを含む医薬組成物を、それを必要とする宿主に投与することを含む。ある特定の実施形態では、方法は、薬理学的に有効な量のIAPPペプチド免疫原コンストラクトを含む医薬組成物を温血動物(例えば、ヒト、マカク、モルモット、マウス、ネコなど)に投与することで、ヒトIAPPタンパク質または他の生物に由来するIAPPタンパク質(配列番号3~7)の凝集体と交差反応する高度に特異的な抗体を誘導することを含む。
ある特定の実施形態では、IAPPペプチド免疫原コンストラクトを含む医薬組成物を使用することで、トランスジェニックマウスモデルにおける凝集IAPPと関連する障害が治療され得る。
e.インビトロの機能アッセイ及びインビボの概念実証試験
IAPPペプチド免疫原コンストラクトによって免疫化された宿主において誘導される抗体は、インビトロの機能アッセイにおいて使用され得る。こうした機能アッセイには、限定されないが、下記のものが含まれる。
(1)血清学的アッセイ(ELISA及びドットブロットアッセイを含む)によるIAPPタンパク質(配列番号3~7)へのインビトロでの結合
(2)IAPPモノマーまたはIAPPオリゴマーからIAPP線維への凝集のインビトロでの抑制
(3)凝集IAPPがRIN-m5F5細胞に及ぼす細胞毒性のインビトロでの抑制
(4)トランスジェニックマウスモデルにおける凝集IAPP及び凝集IAPPによって引き起こされる障害(T2Dなど)のインビボでの低減
特定の実施形態
(1)約20個以上のアミノ酸を有するIAPPペプチド免疫原コンストラクトであって、前記IAPPペプチド免疫原コンストラクトが、下記の式:
(Th)-(A)-(IAPP機能性B細胞エピトープペプチド)-X
または
(IAPP機能性B細胞エピトープペプチド)-(A)-(Th)-X
または
(Th)-(A)-(IAPP機能性B細胞エピトープペプチド)-(A)-(Th)-X
によって表され、
式中、
Thが、異種ヘルパーT細胞エピトープであり、
Aが、異種スペーサーであり、
(IAPP機能性B細胞エピトープペプチド)が、IAPP(配列番号3)に由来する6~約28個のアミノ酸残基を有するB細胞エピトープペプチドであり、
Xが、アミノ酸のα-COOHまたはα-CONHであり、
mが、1~約4であり、
nが、0~約10である、前記IAPPペプチド免疫原コンストラクト。
(2)前記IAPP機能性B細胞エピトープペプチドが、配列番号8~69からなる群から選択される、(1)に記載のIAPPペプチド免疫原コンストラクト。
(3)前記Thエピトープが、配列番号73~112及び配列番号171~182からなる群から選択される、(1)に記載のIAPPペプチド免疫原コンストラクト。
(4)前記IAPP機能性B細胞エピトープペプチドが、配列番号8~26からなる群から選択され、前記Thエピトープが、配列番号73~112及び配列番号171~182からなる群から選択される、(1)に記載のIAPPペプチド免疫原コンストラクト。
(5)前記ペプチド免疫原コンストラクトが、配列番号113~167からなる群から選択される、(1)に記載のIAPPペプチド免疫原コンストラクト。
(6)a.配列番号3~7のIAPP配列に由来する約6~約28個のアミノ酸残基を含むB細胞エピトープと、
b.配列番号73~112及び配列番号171~182ならびにそれらの任意の組み合わせ、からなる群から選択されるアミノ酸配列を含むヘルパーT細胞エピトープと、
c.アミノ酸、Lys-、Gly-、Lys-Lys-Lys-、(α,ε-N)Lys、ε-N-Lys-Lys-Lys-Lys(配列番号71)、Lys-Lys-Lys-ε-N-Lys(配列番号72)、及びPro-Pro-Xaa-Pro-Xaa-Pro(配列番号70)、ならびにそれらの任意の組み合わせ、からなる群から選択される任意選択の異種スペーサーと、
を含むIAPPペプチド免疫原コンストラクトであって、
前記B細胞エピトープが、前記ヘルパーT細胞エピトープに対して、直接的に共有結合で連結されるか、または前記任意選択の異種スペーサーを介して共有結合で連結される、前記IAPPペプチド免疫原コンストラクト。
(7)前記B細胞エピトープが、配列番号8~69からなる群から選択される、(6)に記載のIAPPペプチド免疫原コンストラクト。
(8)前記任意選択の異種スペーサーが、(α,ε-N)Lys、ε-N-Lys-Lys-Lys-Lys(配列番号71)、Lys-Lys-Lys-ε-N-Lys(配列番号72)、またはPro-Pro-Xaa-Pro-Xaa-Pro(配列番号70)であり、配列中、Xaaが、任意のアミノ酸である、(6)に記載のIAPPペプチド免疫原コンストラクト。
(9)前記ヘルパーT細胞エピトープが、前記B細胞エピトープのアミノ末端またはカルボキシル末端に共有結合で連結される、(6)に記載のIAPPペプチド免疫原コンストラクト。
(10)前記ヘルパーT細胞エピトープが、前記B細胞エピトープのアミノ末端またはカルボキシル末端に対して前記任意選択の異種スペーサーを介して共有結合で連結される、(6)に記載のIAPPペプチド免疫原コンストラクト。
(11)(1)に記載のIAPPペプチド免疫原コンストラクトを含む組成物。
(12)a.(1)に記載のペプチド免疫原コンストラクトと、
b.医薬的に許容可能な送達媒体及び/またはアジュバントと、
を含む医薬組成物。
(13)a.前記IAPP機能性B細胞エピトープペプチドが、配列番号8~69からなる群から選択され、
b.前記Thエピトープが、配列番号73~112及び配列番号171~182からなる群から選択され、
c.前記異種スペーサーが、アミノ酸、Lys-、Gly-、Lys-Lys-Lys-、(α,ε-N)Lys、ε-N-Lys-Lys-Lys-Lys(配列番号71)、Lys-Lys-Lys-ε-N-Lys(配列番号72)、及びPro-Pro-Xaa-Pro-Xaa-Pro(配列番号70)、ならびにそれらの任意の組み合わせ、からなる群から選択され、
前記IAPPペプチド免疫原コンストラクトが、CpGオリゴデオキシヌクレオチド(ODN)と混合されることで、安定化された免疫刺激性複合体を形成する、(12)に記載の医薬組成物。
(14)a.前記IAPPペプチド免疫原コンストラクトが、配列番号113~139及び配列番号140~167からなる群から選択され、
前記IAPPペプチド免疫原コンストラクトが、CpGオリゴデオキシヌクレオチド(ODN)と混合されることで、安定化された免疫刺激性複合体を形成する、(12)に記載の医薬組成物。
(15)動物においてIAPPに対する抗体を生成させるための方法であって、前記方法が、(12)に記載の医薬組成物を前記動物に投与することを含む、前記方法。
(16)配列番号8~25のアミノ酸配列に特異的に結合する単離された抗体またはそのエピトープ結合断片。
(17)前記IAPPペプチド免疫原コンストラクトに結合した、(16)に記載の単離された抗体またはそのエピトープ結合断片。
(18)(16)に記載の単離された抗体またはそのエピトープ結合断片を含む組成物。
(19)動物における凝集IAPPと関連する障害を予防及び/または治療する方法であって、前記方法が、(12)に記載の医薬組成物を前記動物に投与することを含む、前記方法。
実施例1
IAPP関連ペプチドの合成及びその製剤の調製
a.IAPP関連ペプチドの合成
IAPPペプチド免疫原コンストラクトの開発労力の一部となったIAPP関連ペプチドの合成方法について記載する。これらのペプチドは、血清学的アッセイ、実験室パイロット試験、及びフィールド試験に有用な小スケール量で合成すると共に、医薬組成物の産業的/商業的な生産に有用な大スケール(キログラム)量でも合成した。エピトープマッピング、ならびに有効なIAPP標的指向型治療ワクチンにおける使用に最も適したペプチド免疫原コンストラクトのスクリーニング及び選択を目的として、アミノ酸数約6~27の長さの配列を有するIAPP B細胞エピトープペプチドの大きなレパートリーを設計した。
表1ならびに図1A及び図1Cには、ヒトIAPP及びその前駆体の全長配列(配列番号1~3)、さまざまな生物に由来する全長IAPP配列(配列番号4~7及び配列番号186~192)、IAPPペプチド断片の配列(配列番号8~26)、ならびにさまざまな血清学的アッセイにおいてエピトープマッピングに用いた10マーペプチドの配列(配列番号27~69)が示される。
病原体タンパク質を由来元として慎重に設計したヘルパーT細胞(Th)エピトープペプチド(表2(配列番号73~112及び配列番号171~182)に示す)に対して選択IAPP B細胞エピトープペプチドを合成的に連結することによってIAPPペプチド免疫原コンストラクトを調製した。こうしたThエピトープペプチドの由来元とした病原体タンパク質には、麻疹ウイルス融合タンパク質(MVF)、B型肝炎表面抗原タンパク質(HBsAg)、インフルエンザ、Clostridum tetani、及びエプスタイン・バーウイルス(EBV)が含まれる。こうしたThエピトープペプチドを単一配列(例えば、配列番号73~83、配列番号85~89、配列番号91~92、配列番号94~95、配列番号97~174、配列番号176~177、配列番号179~182)または組み合わせライブラリー配列(例えば、配列番号84、配列番号90、配列番号93、配列番号96、配列番号175、及び配列番号178)として使用することで、そのそれぞれのIAPPペプチド免疫原コンストラクトの免疫原性を増強した。
表3には、数百のペプチドコンストラクトから選択した代表的なIAPPペプチド免疫原コンストラクト(配列番号113~167)が示される。抗IAPP抗体を検出及び/または測定するための免疫原性試験または関連血清学的試験に使用したペプチドはすべて、Applied BioSystemsのモデル430Aペプチド合成機、モデル431ペプチド合成機、及び/またはモデル433ペプチド合成機によってF-moc化学を使用して小スケールで合成した。N末端をF-mocで保護し、三官能性アミノ酸には側鎖保護基も用いて固相担体上での独立した合成によって各ペプチドを生成させた。合成が完了したペプチドを固相担体から切り離し、90%のトリフルオロ酢酸(TFA)によって側鎖保護基を除去した。マトリックス支援レーザー脱離/イオン化飛行時間型(MALDI-TOF)質量分析によって合成ペプチド調製物を評価してアミノ酸内容が正しいことを確かめた。逆相HPLC(RP-HPLC)によっても各合成ペプチドを評価して調製物の合成プロファイル及び濃度を確認した。合成プロセスの厳格な制御(カップリング効率のステップワイズ監視を含む)を行ったものの、アミノ酸の挿入、欠損、置換、及び中途終結を含めて、伸長サイクルの間の意図しない事象に起因してペプチド類似体も生成された。したがって、合成した調製物には、典型的には、狙ったペプチドに加えて複数のペプチド類似体も含まれていた。
そのような意図しないペプチド類似体は含まれていたものの、それでもなお、得られた合成ペプチド調製物は、免疫学的診断(抗体捕捉抗原として)及び医薬組成物(ペプチド免疫原として)を含めて、免疫学的応用における使用に適したものであった。典型的には、そのようなペプチド類似体は、意図的に設計したものにしても、副生成物の混合物として合成プロセスを介して生じたものにしても、製造プロセス及び製品評価プロセスの両方を監視するために識別QC手順が開発されて、こうしたペプチドを用いる最終製品の再現性及び効力が保証される限りにおいては、所望のペプチドの精製調製物と同じくらい有効であることが多い。数百グラム~キログラム量での大スケールのペプチド合成は、カスタマイズされた自動化ペプチド合成機UBI2003または同様のもので、15ミリモル~150ミリモルスケールで実施可能である。
臨床試験のための最終的な医薬組成物において使用する活性成分については、IAPPペプチド免疫原コンストラクトを、緩やかな濃度勾配でグラジエント溶出する分取RP-HPLCによって精製し、MALDI-TOF質量分析、アミノ酸分析、及びRP-HPLCによってその純度及び独自性を特徴付けた。
b.IAPPペプチド免疫原コンストラクトを含む組成物の調製
油中水型エマルションを用いる製剤、及び無機塩を含む懸濁液における製剤を調製した。大きな集団によって使用されるように医薬組成物を設計するには、安全性は別の重要考慮要因となる。多くの臨床試験において油中水型エマルションが医薬組成物としてヒトに使用されているという事実はあるものの、医薬組成物において使用するための主要なアジュバントは依然としてアラムであり、これはアラムが安全性を有するが故のことである。したがって、臨床応用のための調製物におけるアジュバントとしてアラムまたはその無機塩(ADJUPHOS(リン酸アルミニウム))が使用されることが多い。
簡潔に記載すると、以下に記載の試験群のそれぞれに具体的に記載される製剤には、一般に、すべての型のデザイナーIAPPペプチド免疫原コンストラクトを含めた。多数のデザイナーIAPPペプチド免疫原コンストラクトを、B細胞エピトープペプチドとして使用した対応IAPPペプチドに対するその相対的な免疫原性について、モルモットにおいて慎重に評価した。異なる相同ペプチドに対するエピトープマッピング及び血清学的交差反応性の分析を、配列番号3~69を含むリストから選択されるペプチドでコートされたプレートを使用するELISAアッセイによって行った。
異なる量のIAPPペプチド免疫原コンストラクトを、ヒトでの使用が認可された油としてSEPPIC MONTANIDE(商標)ISA51を用いて油中水型エマルションとして調製するか、または無機塩ADJUPHOS(リン酸アルミニウム)もしくはALHYDROGEL(アラム)と混合した(明記されるように行った)。典型的には、IAPPペプチド免疫原コンストラクトを約20~2,000μg/mLで水に溶解することによって組成物を調製し、MONTANIDE(商標)ISA51を用いて油中水型エマルションにして製剤化(体積で1:1)するか、または無機塩ADJUPHOSもしくはALHYDROGEL(アラム)を用いて製剤化(体積で1:1)した。組成物を室温で約30分間保持し、約10~15秒間ボルテックスすることによって混合してから免疫化に使用した。特定の組成物の2~3回用量を用いて動物を免疫化し、この組成物は、初回免疫化後経過週数(wpi)が0の時点(プライム)及び3の時点(ブースト)で投与し、2回目のブーストについては任意選択で5wpiまたは6wpiの時点で実施し、これらの投与は、筋肉内経路によって実施した。その後、免疫化動物から得られた血清を、選択したB細胞エピトープペプチド(複数可)を用いて試験することで、製剤中に存在するさまざまなIAPPペプチド免疫原コンストラクトの免疫原性、及びIAPPタンパク質を用いた全長IAPPオリゴマーまたは全長IAPP凝集体との対応血清の交差反応性について評価した。モルモットにおける最初のスクリーニングにおいて強力な免疫原性を有することが明らかになったIAPPペプチド免疫原コンストラクトについては、その対応血清の機能特性をインビトロアッセイにおいてさらに試験した。次に、選択した候補IAPPペプチド免疫原コンストラクトを、免疫化プロトコールによって示される特定期間にわたる投薬レジメン用として、油中水型エマルションベースの製剤、無機塩ベースの製剤、及びアラムベースの製剤として調製した。
新薬臨床試験開始届の提出に備えて行うGLP指針に沿う前臨床試験における免疫原性試験、持続期間試験、毒性試験、及び効力試験、ならびに凝集IAPPと関連する障害に罹患している患者でのその後の臨床試験のための最終的な製剤に組み込む前に、最も有望なIAPPペプチド免疫原コンストラクトのみ、さらなる評価を広範に実施した。
下記の実施例は、本発明を例示するためのものであり、本発明の範囲の限定に使用してはならない。
実施例2
血清学的アッセイ及び試薬
以下では、IAPPペプチド免疫原コンストラクト及びその製剤の機能的免疫原性を評価するための血清学的アッセイ及び試薬について詳述される。
a.免疫原性及び抗体特異性を分析するための、IAPPベースまたはIAPP B細胞エピトープペプチドベースのELISA試験
以下の実施例に記載の免疫血清試料を評価するためのELISAアッセイを開発し、このアッセイについて以下に記載した。2μg/mL(別段の記載がない限り)のIAPPまたはIAPP B細胞エピトープペプチド(例えば、配列番号3~69)を含む10mMのNaHCO緩衝液(pH9.5)(別段の記載がない限り)を100μL用いて96ウェルプレートのウェルを37℃で個々に1時間コートした。
IAPPまたはIAPP B細胞エピトープペプチドでコートしたウェルを、ゼラチン含量3重量%のPBS(250μL)と共に37℃で1時間インキュベートして非特異的なタンパク質結合部位をブロッキングした後、TWEEN(登録商標)20含量0.05体積%のPBSを用いて当該ウェルを3回洗浄し、乾燥させた。正常ヤギ血清含量20体積%、ゼラチン含量1重量%、TWEEN(登録商標)20含量0.05体積%のPBSを用いて、分析対象の血清を(別段の記載がない限り)1:20希釈した。希釈した検体(例えば、血清、血漿)のうちの100μLを各ウェルに添加し、37℃で60分間反応させた。次に、TWEEN(登録商標)20含量0.05体積%のPBSを用いてウェルを6回洗浄して非結合抗体を除去した。西洋ワサビペルオキシダーゼ(HRP)結合型の種(例えば、モルモットまたはラット)特異的ヤギポリクローナル抗IgG抗体またはプロテインA/Gを標識型トレーサーとして使用することで、陽性ウェルにおいて形成された抗体/ペプチド抗原複合体と結合させた。正常ヤギ血清含量1体積%、TWEEN(登録商標)20含量0.05体積%のPBS中に、あらかじめ力価測定して決定した最適な希釈率でHRP標識型検出試薬を含めたものを、各ウェルに100μL添加し、37℃でさらに30分間インキュベートした。TWEEN(登録商標)20含量0.05体積%のPBSを用いてウェルを6回洗浄して非結合抗体を除去し、クエン酸ナトリウム緩衝液中に3’,3’,5’,5’-テトラメチルベンジジン(TMB)を0.04重量%、過酸化水素を0.12体積%含む基質混合物100μLを用いてウェルでの反応をさらに15分間行った。この基質混合物を使用して、着色生成物を形成させることによってペルオキシダーゼ標識を検出した。1.0MのHSOを100μL添加することによって反応を停止し、450nmでの吸光度(A450)を決定した。さまざまなペプチドワクチン製剤を投与したワクチン接種動物の抗体力価の決定には、10倍の段階希釈を行って1:100~1:10,000希釈液とした血清を試験するか、または4倍の段階希釈を行って1:100~1:4.19×10希釈液とした血清を試験した。試験した血清の力価(Log10として表される)は、A450のカットオフ値を0.5としてA450の線形回帰分析によって計算した。
b.免疫原性及び抗体特異性を分析するための、モノマー全長IAPP分子、オリゴマー全長IAPP分子、または凝集全長IAPP分子を用いたドットブロット試験
この実験ではPVDF膜及びBio-Dot Apparatus(Bio-Rad)を使用した。この装置にPVDF膜を組み入れてから、PVDF膜をメタノールで洗浄した。200μLのTBST(0.1%のTWEEN(登録商標)20を含むTBS緩衝液)を各ウェルに2回ロードして残存メタノールを洗浄除去した。100ngの標的タンパク質または標的ペプチド(例えば、モノマーIAPP、オリゴマーIAPP、または凝集IAPP)をウェルに入れ、吸引によって捕捉した。IAPPでコートしたウェルを、10%の脱脂乳を含む200μLのTBSと共に37℃で1時間インキュベートして非特異的なタンパク質結合をブロッキングし、その後に0.05%のTWEEN(登録商標)20を含むTBSで3回洗浄し、乾燥させた。免疫化モルモットから得られた血清試料の希釈液100μLを各ウェルに添加し、37℃で2時間反応させた。その後、0.05%のTWEEN(登録商標)20を含むTBSを用いてウェルを5回洗浄した。装置を開けてPVDF膜を取り出した。次に、5%の脱脂乳を含むTBSで最適に希釈して調製したペルオキシダーゼ標識ウサギ抗モルモットIgGと共に膜をインキュベートした。このインキュベートでは、この試薬を各ウェルに添加し、37℃で1時間インキュベートした。インキュベート後、0.05%のTWEEN(登録商標)20を含むTBSを用いてウェルを3回洗浄し、膜を化学発光基質と反応させた。この反応をUVP BioDoc-It 220 Imaging Systemによって検出した。
c.ThペプチドベースのELISA試験によるThペプチドに対する抗体反応性の評価
2μg/mL(別段の記載がない限り)のThペプチドを含む10mMのNaHCO緩衝液(pH9.5)(別段の記載がない限り)を100μL用いて96ウェルプレートのウェルを37℃で個々に1時間コートし、上記と同様のELISA法に供し、上記のようにELISAを実施した。IAPPペプチド免疫原コンストラクトを含むさまざまな製剤を投与したワクチン接種動物の抗体力価の決定には、10倍の段階希釈を行って1:100~1:10,000希釈液とした血清を試験した。試験した血清の力価(Log10として表される)は、A450のカットオフ値を0.5としてA450の線形回帰分析によって計算した。
d.B細胞エピトープクラスター10マーペプチドベースのELISA試験によるエピトープマッピングによって決定した標的IAPP B細胞エピトープペプチドの詳細な特異性分析
IAPPペプチド免疫原コンストラクトで免疫化した宿主から得られた抗IAPP抗体の詳細な特異性分析を、B細胞エピトープクラスター10マーペプチドベースのELISA試験を使用するエピトープマッピングによって実施した。簡潔に記載すると、個々のIAPPまたはIAPP関連10マーペプチド(配列番号26~69)をウェル当たり0.5μg/0.1mLで用いて96ウェルプレートのウェルをコートした。その後、上記の抗体ELISA法のステップに従って10マープレートウェル中で100μLの血清試料(PBS中1:100希釈液)を2連でインキュベートした。免疫化した宿主から得られた抗IAPP抗体についての標的B細胞エピトープ関連の詳細な特異性分析を、対応するIAPPペプチド、または特異性を確認するための無関係な対照ペプチドを用いて実施した。
e.免疫原性の評価
実験ワクチン接種プロトコールに従って免疫前血清試料及び免疫血清試料を動物対象から採取し、56℃で30分間加熱して血清中補体因子を不活化した。IAPPペプチド免疫原コンストラクトを含む製剤の投与後に、プロトコールに従って血液試料を採取し、特定の標的部位(複数可)に対するその免疫原性を、対応IAPP B細胞エピトープペプチドベースのELISA試験を行って評価した。段階希釈した血清を試験し、希釈率の逆数のLog10として陽性力価を表した。所望のB細胞応答を増強するために用いたヘルパーT細胞エピトープへの抗体反応性を低いもの~無視できる程度のものに維持しながら、標的抗原内の所望のエピトープへの特異性及びIAPPポリペプチドとの高い交差反応性が得られるように指向化された高力価抗体応答を誘発する能力について、特定の製剤の免疫原性を評価した。
実施例3
IAPPペプチド免疫原コンストラクト及びその製剤によって誘導される抗体の機能特性の評価
(1)IAPPのモノマー形態、オリゴマー形態、及び線維形態に結合し、(2)IAPPアミロイド線維形成を抑制し、(3)RIN-m5F細胞におけるhIAPP凝集体の細胞毒性作用を抑制する能力について、モルモットで得られた免疫血清または精製抗IAPP抗体をさらに試験した。
a.IAPPオリゴマーの生成
高度に精製されたモノマーIAPPを1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-プロパノール(HFIP)に溶解し(1mg/mL)、37℃で2時間インキュベートした。その後にSpeedVac装置によって溶媒HFIPを除去し、当該ペプチドを濃度20μg/μLでDMSOに再懸濁した後、1%のSDSを含むリン酸緩衝生理食塩水(pH7.4)でさらに希釈してその最終濃度を100μMとした。
37℃でのインキュベートを一晩行った後、透析を実施した。Slide-A-Lyzer(商標)Dialysis Cassettes 10K MWCO(Thermo)に試料をロードし、1%SDS/PBSを用いて室温で24時間透析した。緩衝液を24時間に1回交換することによってSDS濃度を段階的に2倍希釈し、この希釈を、SDS濃度が0.01%を下回るまで続けた。
b.ドットブロットアッセイ
免疫原性及び抗体特異性を分析するために、全長IAPPポリペプチドモノマー、全長IAPPポリペプチドオリゴマー、または全長IAPPポリペプチド凝集体を用いて、前述の実施例2に記載のようにドットブロット試験を実施した。結果を図4、図5、及び図6に示す。
c.チオフラビンT(ThT)アッセイ
ThT(Sigma)をPBS(pH7.4)に溶解し、10mMに希釈してストック溶液とし、その後にさらに30μMに希釈してワーキング溶液とした。上記のようにIAPPオリゴマー及びIAPPモノマーを調製した。このオリゴマーまたはモノマーをDMSOに溶解後、PBSで希釈してその最終濃度を30μMにした。この溶液に対して、モルモット免疫血清から精製したIgG(100μg/mL)を添加し、この溶液を37℃でインキュベートした。その後、この溶液をThTと1:1の比で混合して試験してそのRFU(相対蛍光単位)を得た。このRFUは、0時間及び24時間の両方の時点で、励起波長を440nm、蛍光波長を485nmとして読み取った。
d.細胞
RIN-m5F細胞株は、American Type Culture Collection(Manassas,VA)から購入し、5%CO雰囲気、37℃の加湿インキュベーターにおいて、10%のウシ胎仔血清(FBS)、4.5g/LのL-グルタミン、ピルビン酸ナトリウム、及び1%のペニシリン/ストレプトマイシンが添加されたDMEM培地中で維持した。
e.MTT細胞生死判定アッセイ
RIN-m5F細胞(20,000個細胞/ウェル)を96ウェルマイクロプレート(100μL/ウェル)中で培養し、37℃で一晩インキュベートした。さまざまな濃度の抗体を存在させた各ウェルにヒトオリゴマー(総ペプチド濃度5μM)を添加した。IAPPモノマー/オリゴマー調製物については、上記のように調製した。IAPPのモノマー調製物、オリゴマー調製物、または凝集線維調製物をDMSOに溶解させた後、PBSで希釈してその最終濃度を40μMとした。次に、これらのIAPP調製物を、IAPP調製物由来の細胞死を抗体が中和する能力を評価するためのアッセイを実施する前に、IAPPペプチド免疫原コンストラクトに対する精製モルモットポリクローナル抗体の段階希釈調製物と共にインキュベートした。インキュベート後、RIN-m5F細胞を含むウェルにIAPP調製物/抗体混合物を添加し、24時間保持した。
細胞の処理に先立ってMTT(3-(4,5-ジメチルチアゾール-2-イル)-2,5-ジフェニルテトラゾリウムブロミド)をPBSに溶解した(5mg/mL)。各ウェルから培地を除去後に110μLのMTT/培地混合物(10%MTT)を各ウェルに添加した。次に、細胞を37℃で4時間インキュベートした。混合物を除去後に、80μLのDMSOを各ウェルに添加し、細胞を37℃でさらに10分間インキュベートした。540nmで色の強度を測定した。
Rin-m細胞(2×10個細胞/mL)を96ウェルマイクロプレート(100μL/ウェル)中で培養し、37℃で一晩インキュベートした。さまざまな濃度の抗体を存在させた各ウェルにヒトオリゴマー(総ペプチド濃度5μM)を添加した。各測定を4回繰り返した。対照測定では、最高濃度の抗体単独で測定を実施して細胞生存率に対して抗体が何らかの作用を及ぼすかを評価した。37℃での6時間のインキュベート後にMTTアッセイを行って細胞生存率を評価した。
実施例4
4.安全性試験、免疫原性試験、毒性試験、及び効力試験において使用した動物
a.モルモット:
免疫原性試験は、成熟、ナイーブ、かつ成体の雄性及び雌性のDuncan-Hartleyモルモット(300~350g/BW)において実施した。実験では、群当たり少なくとも3匹のモルモットを利用した。
Duncan-Hartleyモルモット(8~12週齢、Covance Research Laboratories,Denver,PA,USA)と関連するプロトコールは、UBIスポンサーの契約動物施設において、認可されたIACUC申請内容で実施した。
b.カニクイザル:
免疫原性試験及び反復投与毒性試験は、成体の雄性サル及び雌性サル(Macaca fascicularis、年齢約3~4歳;Joinn Laboratories,Suzhou,China)を用いて、UBIスポンサーの契約動物施設において、認可されたIACUC申請内容で実施した。
c.マウス:
高脂肪高スクロース飼料(HFFD)を与えたhIAPP発現トランスジェニックマウスモデル:FVB/hIAPP(ヘミ接合型)RHFSoel/Jマウスにおいて代表的なIAPPペプチド免疫原コンストラクトを検証した。予防効力及び/または治療効力は、グルコース代謝及びインスリン分泌の機能性試験を行うと共に、膵臓中のβ細胞量及びhIAPPアミロイド負荷ならびにhIAPPの血漿中レベルを決定することによって評価した。
実施例5
モルモットにおけるIAPPペプチド免疫原コンストラクトの免疫原性評価のための製剤
IAPPペプチド免疫原コンストラクトを含む医薬製剤を調製した。簡潔に記載すると、各試験群に明記した製剤には、一般に、異なる型のスペーサー(例えば、ペプチドコンストラクトの溶解性を増強するためのεLys(εK)及び/またはリジン-リジン-リジン(KKK))を介して連結されたIAPP B細胞エピトープペプチドのセグメントと、非選択的Thエピトープ(麻疹ウイルス融合タンパク質及びB型肝炎表面抗原に由来する2つの人工Thエピトープセットを含む)と、を含むすべての型のデザイナーIAPPペプチド免疫原コンストラクトを含めた。IAPP B細胞エピトープペプチドは、デザイナーペプチドコンストラクトのN末端またはC末端に連結した。多数のデザイナーIAPPペプチド免疫原コンストラクトを、対応IAPP B細胞エピトープペプチドに対するその相対的な免疫原性について、モルモットにおいて最初に評価した。さまざまな量のIAPPペプチド免疫原コンストラクトを、ヒトでのワクチン使用が認可された油としてSEPPIC MONTANIDE ISA51を用いて油中水型エマルションとして調製するか、または無機塩(ADJUPHOS)もしくはALHYDROGEL(アラム)を用いて懸濁液として調製した(明記されるように行った)。製剤は、通常、IAPPペプチド免疫原コンストラクトを約20~800μg/mLで水に溶解することによって調製し、MONTANIDE ISA51を用いて油中水型エマルションにして製剤化(体積で1:1)するか、または無機塩(ADJUPHOS)もしくはALHYDROGEL(アラム)を用いて製剤化(体積で1:1)した。製剤を室温で約30分間保持し、約10~15秒間ボルテックスすることによって混合してから免疫化に使用した。
特定の製剤の2~5回用量を用いて何匹かの動物を免疫化し、この製剤は、初回免疫化後経過週数(wpi)が0の時点(プライム)及び3の時点(ブースト)で投与し、2回目のブーストについては任意選択で5wpiまたは6wpiの時点で実施し、これらの投与は、筋肉内経路によって実施した。その後、こうした免疫化動物から得られた血清を、それぞれの製剤において使用した対応IAPPペプチド免疫原コンストラクトに対する免疫原性、対応IAPP B細胞エピトープペプチドを含む全長IAPPのオリゴマーもしくは凝集体に対する免疫原性、または全長IAPPに対する免疫原性について評価した。モルモットでの初期のスクリーニングにおいて強力な免疫原性を有していたIAPPペプチド免疫原コンストラクトについては、免疫化プロトコールによって示される特定期間にわたる投薬レジメン向けに、油中水型エマルションベースの製剤、無機塩ベースの製剤、及びアラムベースの製剤としてマカクにおいてさらに試験した。
高度に免疫原性であったIAPPペプチド免疫原コンストラクトについては、対応マウスIAPPペプチド免疫原コンストラクトを使用して、マウスにおいて免疫寛容を打ち破る能力についてさらに評価した。マウスでの免疫原性が最良であったIAPPペプチド免疫原コンストラクトは、内在性IAPPに対する抗IAPP抗体力価を誘導した。
最適化されたIAPPペプチド免疫原コンストラクトについては、新薬臨床試験開始届の提出に備えて行うGLP指針に沿う免疫原性試験、持続期間試験、毒性試験、及び効力証明試験、ならびに凝集IAPPと関連する障害を有する患者における臨床試験のための最終的な製剤に組み込むことができる。
実施例6
凝集IAPPと関連する障害を治療するためのIAPPペプチド免疫原コンストラクトを組み込んだ複数成分ワクチン製剤の設計根拠、スクリーニング、同定、機能特性評価、及び最適化
背景技術セクションに記載の科学的情報に基づいて、本開示のペプチド免疫原コンストラクトを設計するための標的ポリペプチドとしてIAPPを選択した。図1Cは、ヒト由来のIAPP配列(配列番号3)、ネコ由来のIAPP配列(配列番号4)、マカク由来のIAPP配列(配列番号5)、及びいくつかの他の生物に由来するIAPP配列の配列アライメントを示す。さらに、IAPPと関連する遺伝的特徴及び生理学については他の研究者によって説明されている(例えば、Hayden, M. R., et al., 2001及びHay, D. L., et al., 2015)。図2は、高精度デザイナーIAPPペプチド免疫原コンストラクトの発見から商業化(産業化)までの経路を示す。こうしたステップのそれぞれの詳細な評価及び分析を行うことで、安全かつ有効なIAPPペプチド免疫原コンストラクト含有医薬製剤の商業化を最終的にもたらすことになる無数の実験をこれまでに行うに至っている。
a.設計履歴
それぞれのペプチド免疫原コンストラクトまたは免疫療法製品には、その特定の疾患機序及び介入を要する標的タンパク質(複数可)に基づくそれ独自の設計着目及び手法が必要である。凝集IAPPと関連する障害を治療するために、背景技術及び図1A~1Cに概要を示した科学的情報に基づいてIAPPを標的分子として選択した。図2に示す発見から商業化までの経路には、典型的には、その達成に10年以上を要するものである。免疫原コンストラクトを設計するには、介入対象の機能性部位(複数可)と関連するIAPP B細胞エピトープペプチドを同定することが重要である。さまざまなヘルパーT細胞支援物(担体タンパク質または適切なヘルパーT細胞ペプチド)をさまざまな製剤に組み込んでモルモットにおいてパイロット免疫原性試験を連続的に実施し、その後に、いくつかのインビトロ機能アッセイまたは選択動物モデルでの概念実証インビボ試験において、精製した誘導抗体の機能特性または特定のIAPPペプチド免疫原コンストラクトを用いた製剤について評価した。広範な血清学的検証時には、候補IAPP B細胞エピトープペプチド免疫原コンストラクトを非ヒト霊長類においてさらに試験することで、IAPPペプチド免疫原設計の免疫原性及び方向性をさらに検証することができる。選択したIAPPペプチド免疫原コンストラクトを異なる混合物として調製することで、併用時のペプチドコンストラクトの間のそれぞれの相互作用と関連する機能特性の微妙な差異を評価することができる。追加の評価時には、最終的なペプチドコンストラクト、ペプチド組成物、及びその製剤を、そうした製剤のそれぞれの物理的パラメーターと併せて確立することで、最終的な製品開発プロセスに繋げることができる。
本開示のIAPPペプチド免疫原コンストラクトは、多くの理論的根拠に基づいて設計及び選択されたものであり、こうした理論的根拠には、下記のものが含まれる。
(i)IAPP B細胞エピトープペプチドは、それ単独では非免疫原性であることで、自己T細胞の活性化が回避される。
(ii)IAPP B細胞エピトープペプチドは、タンパク質担体または強力なヘルパーT細胞エピトープ(複数可)を使用することによって免疫原性にされ得る。
(iii)IAPP B細胞エピトープペプチドが免疫原性にされ、宿主に投与されると、ペプチド免疫原コンストラクトは、
a.IAPP B細胞エピトープ(複数可)に対して選択的に指向化されており、タンパク質担体またはヘルパーT細胞エピトープ(複数可)に対しては指向化されていない高力価抗体を誘導し、
b.免疫化された宿主における免疫寛容を打ち破り、全長IAPP(例えば、配列番号3~7)のオリゴマーまたは凝集体との交差反応性を有する高度に特異的な抗体を生成させ、
c.IAPPモノマーまたはIAPPオリゴマーが凝集してIAPP線維になることを抑制する能力を有する高度に特異的な抗体を生成させ、
d.凝集IAPPが関連細胞毒性をβ細胞に及ぼすことを抑制する能力を有する高度に特異的な抗体を生成させ、
e.凝集IAPPをインビボで低減する能力を有する高度に特異的な抗体を生成させ、
f.凝集IAPPによって引き起こされる障害を治療及び/または予防する能力を有する。
本開示のIAPPペプチド免疫原コンストラクト及びその製剤は、医薬組成物またはワクチン製剤として効果的に機能することで、凝集IAPPと関連する障害に罹患しやすいまたは罹患している対象に予防及び/または治療を与え得る。
b.凝集IAPPと関連する障害に罹患している患者を治療する可能性を有する医薬組成物向けのIAPPペプチド免疫原コンストラクトの設計及び検証
医薬組成物に含める上で最も強力なペプチドコンストラクトを得るために、ヒトIAPP B細胞エピトープペプチド(例えば、配列番号8~69)及びさまざまな病原体に由来する非選択的ヘルパーT細胞エピトープまたは人工ヘルパーT細胞エピトープ(例えば、配列番号73~112及び配列番号171~182)のレパートリーをさらに設計し、免疫原性試験(最初はモルモットでのもの)のための代表的なIAPPペプチド免疫原コンストラクト(例えば、配列番号113~167)とした。
i)(a)IAPP易凝集性部位、(b)IAPPポリペプチドと膜との相互作用に関与する部位、及び(c)β細胞の細胞毒性に関与する部位、に由来するIAPP B細胞エピトープペプチド配列の選択
IAPP B細胞エピトープを設計するためにIAPP B細胞エピトープペプチド配列を選択した。次に、こうしたB細胞エピトープを用いてペプチド免疫原コンストラクトを調製してモルモットにおいて抗体を誘導させ、こうした抗体を、それぞれのB細胞エピトープペプチドまたは全長IAPPを使用するELISAによって最初は免疫原性評価に供し、その次に、インビトロ機能アッセイ評価に使用した。
モルモットにおける400μg/1mLでのプライム免疫化、ならびに100μg/0.25mLでのブースト(3wpi、6wpi、及び9wpiの時点で投与を実施)を行うために、ISA51及びCpGと共にIAPPペプチド免疫原コンストラクト(配列番号113~138(配列番号8~26のB細胞エピトープを含む))を免疫原性試験用として最初に製剤化した。こうしたペプチド免疫原コンストラクトには、IAPPのN末端領域に由来するB細胞エピトープ(配列番号113~121)、IAPPの中央領域に由来するB細胞エピトープ(配列番号122~132)、及びIAPPのC末端領域に由来するB細胞エピトープ(配列番号133~138)を含めた。
モルモットにおいてIAPPペプチド免疫原コンストラクトの免疫原性を試験するために、さまざまな時点(0wpi、3wpi、6wpi、9wpi、12wpi、及び15wpi)での採血から得られたモルモット免疫血清を10倍の段階希釈に供して1:100~1:10,000希釈液としてELISAアッセイを行った。ウェル当たりのペプチド量を0.5μgとして全長ヒトIAPPペプチド(配列番号3)でELISAプレートをコートした。A450のカットオフ値を0.5としてA450の線形回帰分析によって被検血清の力価(Log10として表される)を計算した。
表4は、0wpi、3wpi、6wpi、9wpi、12wpi、及び15wpiの時点で各免疫化動物について得られた免疫原性の結果を示す。図4は、各IAPPペプチド免疫原コンストラクト(配列番号113~138)の平均相対免疫原性プロファイル(9wpiの時点でのモルモット血清で得られたもの)のまとめを示す。容易に見て取れるように、IAPPのC末端領域から得られたペプチド免疫原コンストラクトまたはIAPPのC末端領域を含むペプチド免疫原コンストラクトが、IAPPポリペプチドの他の領域に由来するペプチド免疫原コンストラクトと比較して相対的に高い免疫原性を有している。配列番号129のペプチド免疫原コンストラクト(15~37のアミノ酸を有するIAPP B細胞エピトープ(配列番号18)を含むもの)の免疫原性が最も高かった。
ii)自己ヘルパーT細胞エピトープは選択IAPP B細胞エピトープ内には存在しない
一般的には、そして理想的には、短いB細胞エピトープペプチドは、内在性Thエピトープが存在しないことから、それ単独では非免疫原性である。単独で高度に免疫原性である短いB細胞エピトープペプチドは、アミノ酸配列内にThエピトープが存在することを示唆するものである。したがって、選択した短いIAPP B細胞エピトープペプチドに対する実験を実施して、それが単独で免疫応答を誘発する能力を有するかどうかを決定した。
具体的には、aa1~13(配列番号9)を含む短いIAPP B細胞エピトープペプチド、及びaa1~16(配列番号10)を含む短いIAPP B細胞エピトープペプチドを評価した。これらの短いB細胞エピトープペプチドを含む製剤を用いてモルモットを免疫化することで、表5に示すように、これらのペプチドが非免疫原性であることが明らかとなった。一方で、これらの短いB細胞エピトープは、外来Thエピトープ(UBITH(登録商標)1;配列番号97)を含むペプチド免疫原コンストラクト中に存在する場合は、かなりの免疫応答を誘発することができた。具体的には、配列番号115及び配列番号116(それぞれ配列番号9のB細胞エピトープ及び配列番号10のB細胞エピトープを含む)は、ペプチド免疫原コンストラクトとして存在する場合は、表4に示すように免疫原性となる。したがって、外来Thエピトープを使用することで、短い非免疫原性B細胞エピトープペプチドの免疫原性が増強された。
iii)IAPPペプチド免疫原コンストラクトによって誘発される抗体応答は、IAPP B細胞エピトープのみを標的とする
標的B細胞エピトープペプチドに対する免疫応答の増強に使用される担体タンパク質(例えば、キーホールリンペットヘモシアニン(KLH)タンパク質、ジフテリアトキソイド(DT)タンパク質、及び破傷風トキソイド(TT)タンパク質)は、そのようなB細胞エピトープペプチドとそれぞれの担体タンパク質とが化学的に結合された場合、免疫化宿主において抗体を誘導することになるが、こうした抗体の90%超が増強担体タンパク質に対するものであり、標的B細胞エピトープに対して指向化された抗体は10%に満たない。
それ故に、本開示のIAPPペプチド免疫原コンストラクトの特異性を評価することで、B細胞エピトープペプチドに対して抗体が指向化され、Thエピトープには指向化されないことを確認することは興味深いことである。2つの代表的なIAPPペプチド免疫原コンストラクト(配列番号137及び配列番号136)(それぞれIAPPのaa30~37由来のB細胞エピトープ(配列番号26)及びIAPPのaa25~37由来のB細胞エピトープ(配列番号25)が、スペーサーを介して異種T細胞エピトープUBITh(登録商標)1(配列番号97)と連結されたもの)を免疫原性評価用として調製した。配列番号137及び配列番号136を用いて免疫化したモルモットから得られた血清を、UBITh(登録商標)1ペプチドに対するその免疫原性についてELISAアッセイによって評価することで、免疫増強に使用したUBITh(登録商標)1ペプチドとのその交差反応性について試験した。この実験では、免疫血清のすべてではないにせよ、そのほとんどが、表6に示すようにUBITh(登録商標)1には非反応性であることが明らかとなった。こうした結果は、こうしたコンストラクトの免疫原性が、その対応標的IAPP B細胞エピトープペプチドに対しては高いものであったこととは対照的であり、このことは、単回投与時でさえIAPP B細胞エピトープ(複数可)に対して生成された抗体が高力価(約5Log10)であったことによって示された(表4に示す配列番号136及び配列番号137)。
まとめると、標的IAPP B細胞エピトープペプチドと慎重に選択したヘルパーT細胞エピトープとを連結して組み込むという単純な免疫原設計によって、対応IAPP B細胞エピトープペプチドのみを標的とする集中的な免疫応答を生成させることが可能になる。医薬組成物の設計については、ペプチド免疫原が生成させる免疫応答の特異性が高ければ高いほど、そうしたペプチド免疫原によって組成物に備わる安全性プロファイルが向上する。したがって、本開示のIAPPペプチド免疫原コンストラクトは、そのB細胞標的に対して高度に特異的かつ極めて強力であり、このことは、本開示のIAPPペプチド免疫原コンストラクトが非常に安全でもあることを示唆している。
iv)選択したIAPPペプチド免疫原コンストラクトに対して指向化された免疫血清を用いる詳細なエピトープマッピング
抗体結合部位(複数可)をIAPPポリペプチド内の特定残基に帰属させるために詳細なエピトープマッピング試験を実施した。具体的には、IAPPポリペプチドのアミノ酸-7からアミノ酸44までをカバーする43種類のオーバーラップする10マーペプチド(配列番号27~69)を合成し、これによって、IAPPの全長領域に加えて、当該プロセシング済IAPPポリペプチドの前後の前駆体配列も併せてカバーされるようにした。これらの10マーペプチドを固相免疫吸着物質として96ウェルマイクロタイタープレートのウェル上に個々にコートした。複数のペプチド免疫原コンストラクト(配列番号118、配列番号113、配列番号116、配列番号123、配列番号125、配列番号128、配列番号129、配列番号133、配列番号134、配列番号135、配列番号136、及び配列番号137)に対するモルモット抗血清を、検体希釈緩衝液での1:100希釈液として、2.0μg/mLの10マーペプチドをコートしたELISAプレートウェルに添加し、その後に37℃で1時間インキュベートした。プレートのウェルを洗浄緩衝液で洗浄した後、西洋ワサビペルオキシダーゼ結合型rプロテインA/Gを添加し、30分間インキュベートした。PBSでの洗浄後、基質をウェルに添加して、ELISAプレートリーダーによって450nmでの吸光度を測定した。試料の分析は2連で実施した。IAPPペプチド免疫原コンストラクトで免疫化した動物から得られた免疫血清に由来する抗体が、対応IAPP B細胞エピトープペプチドがコートされたウェルに結合することを評価して最大抗体結合シグナルを決定した。
この詳細なエピトープマッピング実験から得られた結果を表7に示す。結果のまとめは以下の通りである。
a.IAPPのC末端領域から得られたペプチド免疫原コンストラクトまたはIAPPのC末端領域を含むペプチド免疫原コンストラクト(配列番号128、配列番号129、及び配列番号133~137)は全長IAPPペプチド(配列番号3)に対する反応性が高い抗体を誘導した。こうしたコンストラクトのすべてが、IAPPのaa28~37に由来する10マーペプチドに対して指向化された強力な抗体を誘導した。配列番号128のIAPPペプチド免疫原コンストラクト(aa11~37)、配列番号129のIAPPペプチド免疫原コンストラクト(aa15~37)、配列番号134のIAPPペプチド免疫原コンストラクト(aa20~37)、及び配列番号135のIAPPペプチド免疫原コンストラクト(aa23~37)は、IAPPの他のB細胞エピトープ領域に対する反応性は有さないことが明らかとなった。
b.IAPPの中央領域に由来するペプチド免疫原コンストラクトまたはIAPPの中央領域を含むペプチド免疫原コンストラクト(配列番号123、配列番号125、配列番号128、及び配列番号129)では、全長IAPPポリペプチドに対する弱~中程度の反応性が得られた。配列番号125のペプチド免疫原コンストラクトでは、aa18~29にまたがるB細胞エピトープとの中程度の反応性が得られた一方で、配列番号123のペプチド免疫原コンストラクトでは、aa11~20をカバーするB細胞エピトープペプチドとの排他的な反応性が得られた。aa11~20は、IAPPの中央に位置する膜結合アルファヘリックス領域である。
c.IAPPのN末端領域をカバーするB細胞エピトープペプチドに由来するペプチド免疫原コンストラクトまたはIAPPのN末端領域をカバーするB細胞エピトープペプチドを含むペプチド免疫原コンストラクト(配列番号118、配列番号113、及び配列番号116)では、全長IAPPポリペプチドに対する比較的弱い反応性が得られた。
まとめると、IAPPのC末端領域に由来するB細胞エピトープまたはIAPPのC末端領域を含むB細胞エピトープを含む設計合成IAPPペプチド免疫原コンストラクトはモルモットにおいて強固な免疫応答を誘導し、この免疫応答によって、IAPPを構成する10マーペプチドの異なるクラスターを標的とするポリクローナル抗体が生成された。配列番号133のIAPPペプチド免疫原コンストラクト(aa18~37のB細胞エピトープを含む)では、aa18~29(IAPP易凝集性領域付近)に対する集中的な反応性が得られた。このエピトープマッピング試験は、追加の機能アッセイ評価とも併せて、最適なペプチド免疫原コンストラクト製剤を同定することを可能にするものである。
v)ドットブロット結合アッセイによるIAPPモノマー結合プロファイル
配列番号113~138のペプチド免疫原コンストラクトによって誘導された抗体を、IAPPモノマーへのその結合能力について評価した。図5は、12wpiの時点で採取したモルモット免疫血清を用いたドットブロット結合アッセイによるIAPPモノマー結合プロファイルを示す(すべての試料を2連で分析した)。この結果は、IAPPのC末端領域から得られたペプチド免疫原コンストラクトまたはIAPPのC末端領域を含むペプチド免疫原コンストラクト(例えば、配列番号128、配列番号129、及び配列番号134~138)では、その他のペプチド免疫原コンストラクトと比較してIAPPモノマーに対する結合が最も強いプロファイルが得られたことを実証するものである。
vi)ドットブロット結合アッセイによるIAPPオリゴマー結合プロファイル
配列番号113~138のペプチド免疫原コンストラクトによって誘導された抗体を、IAPPオリゴマーへのその結合能力について評価した。図6は、12wpiの時点で採取したモルモット免疫血清を用いたドットブロット結合アッセイによるIAPPオリゴマー結合プロファイルを示す(すべての試料を2連で分析した)。この結果は、IAPPのC末端領域から得られたペプチド免疫原コンストラクトまたはIAPPのC末端領域を含むペプチド免疫原コンストラクト(例えば、配列番号128、配列番号129、及び配列番号134~138)では、その他のペプチド免疫原コンストラクトと比較してIAPPオリゴマーに対する結合が最も強いプロファイルが得られたことを実証するものである。
vii)ドットブロット結合アッセイによるIAPP線維結合プロファイル
配列番号113~138のペプチド免疫原コンストラクトによって誘導された抗体を、IAPP線維へのその結合能力について評価した。図7は、12wpiの時点で採取したモルモット免疫血清を用いたドットブロット結合アッセイによるIAPP線維結合プロファイルを示す(すべての試料を2連で分析した)。この結果は、IAPPのC末端領域から得られたペプチド免疫原コンストラクトまたはIAPPのC末端領域を含むペプチド免疫原コンストラクト(例えば、配列番号128、配列番号129、及び配列番号134~138)では、その他のペプチド免疫原コンストラクトと比較してIAPPオリゴマーに対する結合が最も強いプロファイルが得られたことを実証するものである。
viii)12wpiの時点のモルモット免疫血清から得られた抗IAPP抗体によるIAPP凝集の抑制による、モノマーから線維への線維形成及びオリゴマーから線維への線維形成の抑制の明示
本開示のペプチド免疫原コンストラクト及びそれによって誘導された抗体を、(a)モノマーから線維へのIAPP凝集、及び(b)オリゴマーから線維へのIAPP凝集を抑制するその能力について試験した。具体的には、チオフラビンT(ThT)蛍光アッセイを実施することで、モノマーから線維への線維形成またはオリゴマーから線維への線維形成の抑制を示した。
全長IAPPモノマー、全長IAPPオリゴマー、及び全長IAPP線維に対する、12wpi時点の免疫血清によるドットブロット結合プロファイル(図5~7に基づく)を、それらの相対強度に沿って並べた。これについては、パターン認識が容易になるように表8にまとめた。図8に示すように、モノマーからの線維形成及びオリゴマーからの線維形成が著しく抑制されることが明らかとなった。IAPPの中央~C末端領域(易凝集性)に由来するIAPPエピトープまたはIAPPの中央~C末端領域(易凝集性)を含むIAPPエピトープをカバーするコンストラクトでは選択的な抑制が見られた。N末端領域(IAPPによる膜結合に関与する)で見られた線維形成抑制は、中央領域及びC末端領域と比較して弱いものであった。
図8は、配列番号113~138の対応IAPPペプチド免疫原コンストラクトを用いて12wpi時点のモルモット免疫血清から得られた抗IAPP抗体によるIAPP凝集の抑制を示す。すべての試料を2連で分析した。
実施例7
RIN-m5Fs細胞に対する細胞毒性の抑制についての、IAPPペプチド免疫原コンストラクト及びその製剤によって誘導される抗体のエクスビボ様式での機能特性評価
表4、表5、表6、表7、及び表8に示すように、IAPP免疫原コンストラクトを用いて免疫化したモルモットの免疫血清から精製した抗体が高い免疫原性及び交差反応性を有していることが実証された後、下記の試験を実施することで、本開示のペプチド免疫原コンストラクトによって生成される抗体がRIN-M5Fs細胞においてIAPPオリゴマーの細胞毒性を抑制する能力を評価した。
具体的には、免疫前血清の存在下、またはIAPPペプチド免疫原コンストラクト(配列番号113~138)での免疫化で得られた12wpi時点のモルモット免疫血清に由来する抗IAPP抗体の存在下で40μMの凝集IAPPオリゴマーに曝露した後のRIN-m5Fs細胞の生存率を評価した。最大細胞生存率は、RIN-m5Fs細胞の対照試料をPBSに曝露して決定した(この場合、細胞培養物へのIAPPオリゴマーの添加は行わなかった)。
図9中の上の棒グラフは、免疫前血清の存在下、またはIAPPペプチド免疫原コンストラクト(配列番号113~138)によって誘導された抗IAPP抗体の存在下で凝集IAPPオリゴマーに曝露したRIN-m5Fs細胞の細胞生存率を、PBS対照に対する相対値として示したものである(上の棒グラフ中で100%に位置する点線は、PBS対照の細胞生存率に対応する)。プールした免疫前血清から精製した抗体調製物を陰性対照とした。この陰性対照は最大細胞毒性に相当するものである(細胞生存率約60%)。上の棒グラフには、配列番号113~138によって誘導された抗体の存在下で凝集IAPPオリゴマーに曝露したRIN-m5Fs細胞の相対細胞生存率も示される。
下記の式を使用して各実験試料の細胞毒性抑制率(%)を決定した。
(標的群の細胞生存率-免疫前群の細胞生存率)/(PBS群の細胞生存率-免疫前群の細胞生存率)×100=細胞毒性抑制率(%)
各試料の細胞毒性抑制率は、図9に示す下の棒グラフ及び表において報告されている。負の細胞毒性抑制率(免疫前血清を下回る細胞生存率値に相当する)が得られた試料(すなわち、配列番号114、配列番号116、配列番号122、配列番号130~132、及び配列番号138)には0.00%の抑制率値を割り当てた。
IAPPペプチド免疫原コンストラクトで細胞毒性の顕著な保護/抑制が観測され、この保護/抑制の強度順は、C末端領域をカバーするB細胞エピトープを有するIAPPペプチド免疫原コンストラクト、次いで、N末端膜相互作用領域に由来するもの、次いで、中央アルファヘリックス領域に由来するものであった。C末端領域に由来するペプチド免疫原コンストラクト(すなわち、配列番号128、配列番号129、配列番号133、配列番号134、及び配列番号135)では、IAPPオリゴマーが及ぼす細胞毒性が最高に抑止/抑制されることが実証された。各試料の細胞毒性抑制率は、パターン認識が容易になるように表8にも報告されている。
まとめると、IAPPペプチド免疫原コンストラクトに対して指向化された免疫血清由来のポリクローナル抗体の免疫学的特徴及び機能的特徴(表8にまとめが示される)はすべて、IAPPペプチド免疫原コンストラクトを用いた能動免疫化による介入を行う予防様式及び治療様式での効力を実証するためにIAPPワクチン製剤を試験する上で有用な基準を与えるものである。
実施例8
FVB/N-Tg(Ins2-IAPP)RHFSoel/JマウスのII型糖尿病(T2D)モデルにおける予防様式及び治療様式の両方でのIAPPペプチド免疫原コンストラクトの評価
候補IAPPペプチド免疫原コンストラクト及びその製剤を、プラセボ群と併せて、hIAPPを発現する2つのトランスジェニックマウスモデル(hIAPP+/+TGマウス及びhIAPP+/-TGマウス):(1)FVB/hIAPP(ホモ接合型)RHFSoel/Jマウス(標準試料を与えた)及び(2)FVB/hIAPP(ヘミ接合型)RHFSoel/Jマウス(高脂肪高スクロース飼料(HFFD)を与えた)において検証した。
RIPHAT導入遺伝子についてホモ接合型であるマウスは生存可能かつ繁殖性であり、ラットインスリンIIプロモーターの調節制御下でhIAPPを発現する。この導入遺伝子に由来するhuIAPP RNAは膵臓、腎臓、及び胃で観察される一方で、h-IAPPタンパク質は膵臓組織のみで報告されている。ホモ接合型の雄は、ベータ細胞死に起因して自発的に糖尿病を発症する。このベータ細胞死は、インスリン分泌障害(低インスリン血症)、高血糖、及び異常な細胞内h-IAPP凝集体(提供研究者の報告によれば、この種のバックグラウンドでは細胞外凝集体は見られない)と関連している。ホモ接合型の雄の発症は4~8週齢に生じ、この雄は16週齢付近で死に至る。ホモ接合型の雌は重症度の低い表現型を示す。RIPHATトランスジェニックマウスは、インスリン非依存型糖尿病(NIDDM)またはII型糖尿病と関連するベータ細胞破壊及び膵島アミロイド沈着、ならびに小胞体(ER)ストレス経路のベータ細胞アポトーシス及び特徴を研究する上で有用であり得る。
RIPHAT導入遺伝子についてヘミ接合型のマウス(高脂肪高スクロース飼料(HFFD)を与えた)もまた、アミロイド自己集合能力を有するヒトIAPPを過剰発現する糖尿病関連表現型トランスジェニックマウスモデルとして検証されている。
ホモ接合体マウス(hIAPP+/+TGマウス)FVB/N-Tg(Ins2-IAPP)RHFSoel/J及びヘミ接合体マウス(hIAPP+/-TGマウス):FVB/hIAPP(ヘミ接合型)RHFSoel/Jは両方共、Jackson Laboratoryから購入可能である。IAPPペプチド免疫原コンストラクトの能動免疫化性質に加えて、ホモ接合体マウスは発症時期が4~8週齢と早く、16週齢付近で死に至るという理由から、この効力試験では、発症までの期間が12週間に長期化するヘミ接合体マウスを試験用に選択し、高脂肪高スクロース飼料(HFFD)によって維持した。この試験では、膵臓中のベータ細胞量及びhIAPPアミロイド負荷、ならびにhIAPPの血漿中レベルを評価することによる予防的疾患介入及び治療的疾患介入、ならびにグルコース代謝及びインスリン分泌の機能性試験を行った。より具体的には、抗体力価及び他の糖尿病関連パラメーター(空腹時血糖値、インスリン及びIAPPの血清中濃度など)を監視した。さらに、hIAPPオリゴマーによって誘導されるβ細胞への細胞毒性も試験を通じて評価した。
実験及び取り扱いの手順はすべて、動物の人道的扱いについてのNIH指針に従って、UBI Asia Institutional Animal Care and Use Committee(IACUC)の監督及び承認の下で実施した。
8時間の絶食後の血糖濃度を7日ごとに調べた。値の測定は、尾端から採取した血液試料を使用してfreestyle血糖値測定器(Accu-chek Performa)で行った。麻酔下でマウスを屠殺し、膵臓を摘出した。この膵臓を細断して小さな断片にし、ホモジナイズし、5mLの酸アルコール(70%EtOH中1.5%HCl)中、4℃で数日間インキュベートすることによって膵臓からインスリンを抽出し、1Mのトリス緩衝液を1:1の比で用いて中和した。この抽出は、酸アルコール中で実施したため、プロテアーゼ阻害剤の添加は不要であった。インスリンレベルの決定は、超高感度インスリンELISAキット(Mercodia)を使用して実施した。血液試料は顎下静脈から採血した。抗体の血清中力価はELISAによって評価した。
組織の採取及び分析:
4%のパラホルムアルデヒド20mLを、心臓を介して通液することで鎮静状態のマウスを灌流固定し、膵臓を冷PBS中に摘出し、重量測定後に4%のパラホルムアルデヒド中、4℃で24時間固定化し、パラフィン中に包埋した。組織切片(4μm)を脱パラフィン処理後、トリス緩衝生理食塩水(TBS)/0.1%TWEEN(登録商標)20で洗浄してから、TBS/0.2%Triton X-100/3%BSA/2%正常ロバ血清(Jackson Immunoresearch Laboratories,West Grove,PA)を用いて室温で3時間ブロッキングした。ヒトIAPP抗体(E-5,Santa Cruz Biotechnology)またはインスリン抗体(H-86,Santa Cruz biotechnology)で切片を処理した。LSM 510 Meta共焦点レーザー顕微鏡(Carl Zeiss Jena,Germany)を使用して画像を取得した。
抗体精製
処理群及び対照群から得られた抗体をプロテインA/Gカラム(GE healthcare)によって精製した。血清をローディング緩衝液(20mMのNaHPO、2mMのNaHPO(pH7))で1:20希釈し、5mlのプロテインA/Gカラムにロードし、素通り部の収集及びその再ロードを3回実施した。結合した抗体を0.1Mのクエン酸(pH3.0)で溶出し、1mlの溶出液につき1Mのトリス-HCl(pH9.0)で中和し、200μlのトリス緩衝液を添加した。タンパク質含有画分を統合し、2リットルのPBS緩衝液に対して透析した(16時間、4℃)。ブラッドフォード試薬(Sigma-Aldrich)を使用して抗体濃度を決定した。
IAPPオリゴマーがRin-m細胞に及ぼす毒性に対する抗体中和効果
Rin-m細胞(2×10個細胞/mL)を96ウェルマイクロプレート(100μL/ウェル)中で培養し、37℃で一晩インキュベートした。さまざまな濃度の抗体を存在させた各ウェルにヒトオリゴマー(総ペプチド濃度5μM)を添加した。各測定を4回繰り返した。対照測定では、最高濃度の抗体単独で測定を実施して細胞生存率に対して抗体がいずれの作用も及ぼさないことを確認した。37℃での6時間のインキュベート後にMTTアッセイを行って細胞生存率を評価した。
統計解析
定量結果は、平均値±SDとして示される。統計解析は、対照群と試験群との間でのスチューデントt検定によって実施した。P値≦0.05を有意と見なした。Pv≦0.05、**Pv≦0.005、及び***Pv≦0.0。
hIAPP+/-TgマウスII型糖尿病(T2D)モデルにおいてIAPPペプチド免疫原コンストラクトの予防効力及び治療効力を評価する実験プロトコールをそれぞれ図10及び図11に示す。
試験では群当たりの総マウス数を10匹とし、1群はプラセボ群とされる。ISA51及びCpGと共に製剤化した対応IAPPペプチド免疫原コンストラクトが40μg/0.5mL用量で筋肉内経路を介してプライム免疫化及びブースト免疫化として実験群のマウスに注射されることになる。WPIが0、3、6、及び9の時点で投与が行われ、全部で4回の用量が投与されることになる。すべてのマウスが高脂肪高スクロース飼料(HFFD)及び水を自由接種することになる。WPIが0、3、6、9、12、15、18、及び22の時点でマウスの採血が行われることで、ELISAによる抗体力価及びドットプロットアッセイ及びMTT細胞生死判定アッセイを含めて、効力パラメーターが試験される。体重増加及び高血糖を含むT2Dの臨床症状は1週間に1回評価される。血糖濃度は8~10時間の絶食後に調べられる。WPIが9、12、15、18、及び21の時点での腹腔内ブドウ糖負荷試験(IPGTT)については、8~10時間の絶食後に腹腔内注射を介してグルコースが1mg/gBWで動物に投与され、0分、15分、30分、60分、90分、及び120分の時点で尾静脈から約30μLの血清が採取されることになる。膵臓中のインスリン量及びhIAPP蓄積は試験の終了時点で調べられる。
膵臓中のインスリン量及びhIAPP蓄積は、T2Dの病態形成において重要な役割を有していることが示唆されている。免疫組織化学的染色法を適用して膵臓組織を評価した。試験の終了時点で、麻酔下でマウスを屠殺し、膵臓を冷PBS中に摘出し、重量測定後に4%のパラホルムアルデヒド中、4℃で24時間固定化し、パラフィン中に包埋した。組織切片(4μm)を脱パラフィン処理後、マイクロ波照射抗原賦活化処理に供した。スライドにマウントした切片を抗原賦活化クエン酸溶液(Scytek)中に浸漬し、最大出力のマイクロ波オーブン内で沸騰するまで加熱した後、室温で30分間冷却した。3%の過酸化水素/PBSを用いて内在性ペルオキシダーゼ活性を10分間ブロッキングした後、トリス緩衝生理食塩水(TBS)/0.1%Tween-20で洗浄してから、TBS/0.2%Triton X-100/3%BSA/2%正常ロバ血清(Jackson Immunoresearch Laboratories,West Grove,PA)を用いて室温で3時間ブロッキングした。ヒトIAPP抗体(E-5,Santa Cruz Biotechnology)またはインスリン抗体(H-86,Santa Cruz biotechnology)で切片を処理した。LSM 510 Meta 共焦点レーザー顕微鏡(Carl Zeiss Jena,Germany)を使用して画像を取得した。
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Claims (19)

  1. 約20個以上のアミノ酸を有するIAPPペプチド免疫原コンストラクトであって、前記IAPPペプチド免疫原コンストラクトが、下記の式:
    (Th)-(A)-(IAPP機能性B細胞エピトープペプチド)-X
    または
    (IAPP機能性B細胞エピトープペプチド)-(A)-(Th)-X
    または
    (Th)-(A)-(IAPP機能性B細胞エピトープペプチド)-(A)-(Th)-X
    によって表され、
    式中、
    Thが、異種ヘルパーT細胞エピトープであり、
    Aが、異種スペーサーであり、
    (IAPP機能性B細胞エピトープペプチド)が、IAPP(配列番号3)の6~約28個のアミノ酸残基を有するB細胞エピトープペプチドであり、
    Xが、アミノ酸のα-COOHまたはα-CONHであり、
    mが、1~約4であり、
    nが、0~約10である、前記IAPPペプチド免疫原コンストラクト。
  2. 前記IAPP機能性B細胞エピトープペプチドが、配列番号8~69からなる群から選択される、請求項1に記載のIAPPペプチド免疫原コンストラクト。
  3. 前記Thエピトープが、配列番号73~112及び配列番号171~182からなる群から選択される、請求項1に記載のIAPPペプチド免疫原コンストラクト。
  4. 前記IAPP機能性B細胞エピトープペプチドが、配列番号8~26からなる群から選択され、前記Thエピトープが、配列番号73~112及び配列番号171~182からなる群から選択される、請求項1に記載のIAPPペプチド免疫原コンストラクト。
  5. 前記ペプチド免疫原コンストラクトが、配列番号113~167からなる群から選択される、請求項1に記載のIAPPペプチド免疫原コンストラクト。
  6. a.配列番号3~7のIAPP配列に由来する約6~約28個のアミノ酸残基を含むB細胞エピトープと、
    b.配列番号73~112及び配列番号171~182ならびにそれらの任意の組み合わせ、からなる群から選択されるアミノ酸配列を含むヘルパーT細胞エピトープと、
    c.アミノ酸、Lys-、Gly-、Lys-Lys-Lys-、(α,ε-N)Lys、ε-N-Lys-Lys-Lys-Lys(配列番号71)、Lys-Lys-Lys-ε-N-Lys(配列番号72)、及びPro-Pro-Xaa-Pro-Xaa-Pro(配列番号70)、ならびにそれらの任意の組み合わせ、からなる群から選択される任意選択の異種スペーサーと、
    を含むIAPPペプチド免疫原コンストラクトであって、
    前記B細胞エピトープが、前記ヘルパーT細胞エピトープに対して、直接的に共有結合で連結されるか、または前記任意選択の異種スペーサーを介して共有結合で連結される、前記IAPPペプチド免疫原コンストラクト。
  7. 前記B細胞エピトープが、配列番号8~69からなる群から選択される、請求項6に記載のIAPPペプチド免疫原コンストラクト。
  8. 前記任意選択の異種スペーサーが、(α,ε-N)Lys、ε-N-Lys-Lys-Lys-Lys(配列番号71)、Lys-Lys-Lys-ε-N-Lys(配列番号72)、またはPro-Pro-Xaa-Pro-Xaa-Pro(配列番号70)であり、配列中、Xaaが、任意のアミノ酸である、請求項6に記載のIAPPペプチド免疫原コンストラクト。
  9. 前記ヘルパーT細胞エピトープが、前記B細胞エピトープのアミノ末端またはカルボキシル末端に共有結合で連結される、請求項6に記載のIAPPペプチド免疫原コンストラクト。
  10. 前記ヘルパーT細胞エピトープが、前記B細胞エピトープのアミノ末端またはカルボキシル末端に対して前記任意選択の異種スペーサーを介して共有結合で連結される、請求項6に記載のIAPPペプチド免疫原コンストラクト。
  11. 請求項1に記載のIAPPペプチド免疫原コンストラクトを含む組成物。
  12. a.請求項1に記載のペプチド免疫原コンストラクトと、
    b.医薬的に許容可能な送達媒体及び/またはアジュバントと、
    を含む医薬組成物。
  13. a.前記IAPP機能性B細胞エピトープペプチドが、配列番号8~69からなる群から選択され、
    b.前記Thエピトープが、配列番号73~112及び配列番号171~182からなる群から選択され、
    c.前記異種スペーサーが、アミノ酸、Lys-、Gly-、Lys-Lys-Lys-、(α,ε-N)Lys、ε-N-Lys-Lys-Lys-Lys(配列番号71)、Lys-Lys-Lys-ε-N-Lys(配列番号72)、及びPro-Pro-Xaa-Pro-Xaa-Pro(配列番号70)、ならびにそれらの任意の組み合わせ、からなる群から選択され、
    前記IAPPペプチド免疫原コンストラクトが、CpGオリゴデオキシヌクレオチド(ODN)と混合されることで、安定化された免疫刺激性複合体を形成する、請求項12に記載の医薬組成物。
  14. a.前記IAPPペプチド免疫原コンストラクトが、配列番号113~139及び配列番号140~167からなる群から選択され、
    前記IAPPペプチド免疫原コンストラクトが、CpGオリゴデオキシヌクレオチド(ODN)と混合されることで、安定化された免疫刺激性複合体を形成する、請求項12に記載の医薬組成物。
  15. 動物においてIAPPに対する抗体を生成させるための方法であって、前記方法が、請求項12に記載の医薬組成物を前記動物に投与することを含む、前記方法。
  16. 配列番号8~25のアミノ酸配列に特異的に結合する単離された抗体またはそのエピトープ結合断片。
  17. IAPPペプチド免疫原コンストラクトに結合した、請求項16に記載の単離された抗体またはそのエピトープ結合断片。
  18. 請求項16に記載の単離された抗体またはそのエピトープ結合断片を含む組成物。
  19. 動物における凝集IAPPと関連する障害を予防及び/または治療する方法であって、前記方法が、請求項12に記載の医薬組成物を前記動物に投与することを含む、前記方法。
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