JP2704214B2 - Cytokine having unpaired cysteine residue and conjugate thereof - Google Patents

Cytokine having unpaired cysteine residue and conjugate thereof

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、レセプター結合部位より離れた位置に1つ
の非対合システイン残基を有するように部位特異的に修
飾されたサイトカインおよびその結合体、特に非対合シ
ステイン残基に親油基が結合している結合体と、ネイテ
ィブの状態でレセプター結合部位から離れた位置に非対
合システイン残基を有するサイトカインの結合体に関す
る。
Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to cytokines and their conjugates, particularly conjugates, which have been site-specifically modified to have one unpaired cysteine residue at a location remote from the receptor binding site. The present invention relates to a conjugate in which a lipophilic group is bound to a combined cysteine residue and a conjugate of a cytokine having an unpaired cysteine residue at a position away from a receptor binding site in a native state.

発明の背景 サイトカインは、機能的に関連する隣接細胞の増殖、
成熟、あるいは活性を促進あるいは抑制することにより
細胞に作用し、細胞の増殖、成熟、活性を調節してい
る。サイトカインはリンパ球、マクロフアージ、線維芽
細胞、神経細胞、あるいは他の種類の細胞により生成、
分泌される。
BACKGROUND OF THE INVENTION Cytokines are responsible for the proliferation of functionally related neighboring cells,
It acts on cells by promoting or suppressing maturation or activity, and regulates cell growth, maturation and activity. Cytokines are produced by lymphocytes, macrophages, fibroblasts, nerve cells, or other types of cells,
Secreted.

サイトカインのin vivo(生体内)研究により、サイ
トカインは一般的に非常に低濃度で作用する潜在的因子
であることが示されている。各サイトカインには多くの
異なる作用があり(多面作用)、機能的関連のある複数
の種類の細胞に局所的に作用する。例えば組織の修復や
炎症、あるいは免疫応答の部位では、一般的に調節過程
のループに関与している。サイトカインは標的細胞の成
熟および活性を調節しているだけではなく、サイトカイ
ンそのものの産生もある特定の局所的因子によって調節
されている。例えば免疫原が投与された部位の微少環境
では、マクロフアージが活性化しインターロイキン1
(IL−1)の分泌を誘発する。IL−1は隣接する抗原特
異的T細胞を活性化させる。次に活性化T細胞がインタ
ーロイキン2(IL−2)を分泌し、IL−2がこの活性化
T細胞に自己分泌として作用し、活性化T細胞はまたγ
−インターフエロン(IFN−γ)を分泌し、IFN−γがさ
らにマクロフアージおよびB細胞増殖因子を活性化し、
B細胞増殖因子が隣接する抗原特異的B細胞を活性化す
る。
In vivo studies of cytokines have shown that cytokines are generally latent factors that act at very low concentrations. Each cytokine has many different effects (pleiotropic effects) and acts locally on multiple types of functionally related cells. For example, sites of tissue repair, inflammation, or the immune response are generally involved in regulatory loops. Cytokines not only regulate the maturation and activity of target cells, but also the production of the cytokine itself is regulated by certain local factors. For example, in the microenvironment at the site where the immunogen was administered, macrophage was activated and interleukin 1 was activated.
Induces (IL-1) secretion. IL-1 activates adjacent antigen-specific T cells. The activated T cells then secrete interleukin-2 (IL-2), which acts as autocrine on the activated T cells, and the activated T cells also
Secretes interferon (IFN-γ), which further activates macrophages and B cell growth factors;
B cell growth factors activate adjacent antigen-specific B cells.

サイトカインの局所的機能を、内分泌系のホルモンと
対比してみよう。ホルモンは局所的な組織や臓器によっ
て生成され、血液循環により搬送され、全身の組織ある
いは臓器に作用するか、あるいは体の異なる部分にある
組織や臓器に作用する。
Let's compare the local function of cytokines with hormones of the endocrine system. Hormones are produced by local tissues and organs, are carried by the blood circulation, and act on tissues and organs throughout the body or on tissues and organs in different parts of the body.

サイトカインは一般的に小さなタンパク質であり、産
生は少量である。感度の良い免疫化学的手法を用いても
循環内のサイトカインは検出されない。サイトカインは
標的細胞のレセプターに対する親和性が非常に高く、標
的細胞表面の少数のレセプターに結合するだけで次の生
物学的事象を誘発する。
Cytokines are generally small proteins and produce small amounts. Cytokines are not detected in the circulation using sensitive immunochemical techniques. Cytokines have a very high affinity for target cell receptors and trigger the next biological event simply by binding to a small number of receptors on the target cell surface.

多数のサイトカインが同定されており、また遺伝子の
クローニングが行われ、各種の系で発現されている。組
換体サイトカインの生成および精製が行われ、治療を目
的として、in vitro(生体外)およびin vivo(生体
内)で様々に応用されている。特定の組み替えサイトカ
インは、治療を目的として、米国食品医薬品局や他国の
管轄機関によって認可されている。例えば、エリスロポ
エチン(EPO)は腎透析を受けている患者の赤血球数を
増加させるために、顆粒球コロニー刺激因子(GCSF)お
よび顆粒球マクロフアージコロニー刺激因子(GMCSF)
は化学療法および放射線治療を受けている癌患者の顆粒
球数を増加させるために、IL−2は特定の癌患者の免疫
を促進するために、α−インターフエロン(IFN−α)
は特定のウイルス感染(例:C型肝炎)あるいは特定の癌
の患者のために認可されている。
Numerous cytokines have been identified and genes have been cloned and expressed in various systems. The production and purification of recombinant cytokines has been performed and has been applied in a variety of in vitro and in vivo applications for therapeutic purposes. Certain recombinant cytokines have been approved for therapeutic purposes by the U.S. Food and Drug Administration and competent authorities in other countries. For example, erythropoietin (EPO) increases granulocyte colony stimulating factor (GCSF) and granulocyte macrophage colony stimulating factor (GMCSF) to increase red blood cell count in patients undergoing renal dialysis.
Is used to increase the number of granulocytes in cancer patients undergoing chemotherapy and radiation therapy, and IL-2 is used to promote immunity in certain cancer patients, α-interferon (IFN-α)
Is licensed for patients with certain viral infections (eg, hepatitis C) or certain cancers.

EPOおよび上記のコロニー刺激因子(造血増殖因子と
してまとめられる)のような血液循環あるいは骨髄内の
細胞を標的とするサイトカインは、リンパ節あるいは他
の組織を標的とするサイトカインよりも、安全であり効
力も高い(あるいは、少なくとも開発が容易である)。
IL−2、IL−1、腫瘍壊死因子(TNF)、IFN−α、およ
びIFN−γのような多くのサイトカインが全身投与され
た場合に非常に有毒であることが、ヒトを対象とした多
くのin vivo臨床試験により示されている。さらに、大
きさが小さいことが部分的な原因となって、サイトカイ
ンは薬理学的半減期が非常に短く、ごく早期に循環系か
ら除去されてしまう。
Cytokines that target cells in the blood circulation or bone marrow, such as EPO and the colony stimulating factors described above (collected as hematopoietic growth factors), are safer and more potent than cytokines that target lymph nodes or other tissues. High (or at least easy to develop).
Many cytokines, such as IL-2, IL-1, tumor necrosis factor (TNF), IFN-α, and IFN-γ, are highly toxic when administered systemically, many in humans. In vivo clinical trials have shown. Furthermore, due in part to their small size, cytokines have very short pharmacological half-lives and are cleared from the circulation very early.

血液循環内の細胞を標的としないサイトカインは全身
投与された場合、生体内におけるように、短距離でのあ
るいは局所的な作用、あるいは組織の微小環境での作用
を標的細胞に与えることができないために、有毒である
と思われる。サイトカインは全身投与により、標的部位
に留まるよりは、循環系およびあらゆる部位に拡散して
しまう。
Cytokines that do not target cells in the blood circulation, when administered systemically, cannot provide short-term or local effects, as in vivo, or effects in the tissue microenvironment to target cells. It appears to be toxic. Cytokines are diffused by systemic administration to the circulatory system and to all sites, rather than staying at target sites.

数種類のサイトカインは、局所的な疾患の治療を目的
として研究されており、現在も研究が継続しているもの
がある。上皮増殖因子(EGF)、線維芽細胞増殖因子(F
GF)、インスリン様増殖因子(IGF)、および血小板由
来増殖因子(PDGF)が、事故や手術による損傷の治癒を
促進するために研究され、臨床試験が行われた。このよ
うなサイトカインには、胃潰瘍の治療に研究されている
ものもある。
Several cytokines have been studied for the treatment of local diseases, and some are still being studied. Epidermal growth factor (EGF), fibroblast growth factor (F
GF), insulin-like growth factor (IGF), and platelet-derived growth factor (PDGF) have been studied and clinically studied to promote the healing of accidental and surgical injuries. Some of these cytokines have been studied in the treatment of gastric ulcers.

サイトカインおよび治療用酵素が局部に搬送され、適
切な期間標的部位に十分な濃度で保持されるならば、治
療効果はさらに上がると思われる。また、サイトカイン
の全身投与に併発する有毒作用が回避されるため、疾患
組織部位に高用量のサイトカインを投与することが可能
になる。サイトカインの局所的投与の適用例として、TN
F、IFN−α、IFN−γ、あるいはIL−2による固形癌の
治療が考えられる。脊椎の損傷部位は、神経増殖因子
(NGF)あるいは繊毛神経栄養因子(CNTF)による治療
が可能となるであろう。口、鼻、眼の外部器か、あるい
は外部生殖器、足指、皮膚の一部のみなど、微生物感染
が局所的な組織に留まっている場合は、IFN−α、IFN−
β、IFN−γ、あるいはIL−2をこのような組織に投与
すると効果的であると思われる。手術後は損傷組織部分
にPDGF、EGF、FGF、あるいはIGFを局所的に投与すると
治癒が促進されると考えられる。アレルギー反応あるい
は感染による鼻腔内面の炎症も、アレルギー治療剤ある
いは抗生物質にEGF、FGF、あるいはIGFを併用すること
で治癒されると思われる。歯列矯正手術による歯肉の損
傷は、EGFあるいはIGFにより治療できると思われる。EG
FあるいはIGFはまた眼科手術や損傷により生じた眼の外
傷を治療するのに用いられると考えられる。禿も、EGF
あるいはIGFを脱毛部位に皮下投与することで発毛を促
進できると思われる。
The therapeutic effect would be further enhanced if the cytokines and therapeutic enzymes were delivered locally and maintained at sufficient concentrations at the target site for an appropriate period of time. In addition, since the toxic effects associated with systemic administration of cytokines are avoided, high doses of cytokines can be administered to diseased tissue sites. As an application example of local administration of cytokines, TN
Treatment of solid cancer with F, IFN-α, IFN-γ, or IL-2 is conceivable. Injured areas of the spine may be treated with nerve growth factor (NGF) or ciliary neurotrophic factor (CNTF). IFN-α, IFN-
Administration of β, IFN-γ, or IL-2 to such tissues appears to be effective. Post-operatively, local administration of PDGF, EGF, FGF, or IGF to the injured tissue may promote healing. Inflammation of the nasal lining due to allergic reactions or infections may also be cured by using EGF, FGF, or IGF in combination with an allergy therapeutic or antibiotic. Gingival damage due to orthodontic surgery could be treated with EGF or IGF. EG
F or IGF may also be used to treat eye trauma caused by ophthalmic surgery or injury. Baldness, EGF
Alternatively, hair growth may be promoted by subcutaneously administering IGF to the site of hair loss.

サイトカインの脂肪アシル化によりサイトカインが局
部に保持され、全身投与に併発する毒性を回避すること
ができると考えられる。またサイトカインを十分な期間
局所に保持することで、治療効果を上げることもでき
る。脂肪酸により人工的にアシル化されたタンパク質
は、細胞形質膜に対する親和性が増大することがわかっ
ている。例えばリシンA鎖(有毒物質である)は、脂肪
酸により修飾され複合体となると、各種の細胞に対する
非特異的細胞毒性が顕著に増大した。Kabanov,A.V.et e
l.Biomed.Sci.1:33(1990)。サイトカインの中で、TNF
は脂肪アシル化されることによりリポソームへの組み込
み能が促進された。Utsumi,et.al.Cancer Res.51:3362
(1991)。このリポソームが患者に静脈投与されること
により、TNFが細網内皮系細胞に搬送される。脂肪族ア
シル基の結合は、TNFポリペプチド鎖のリジン残基のε
アミノ基と、あるいは第1アミノ酸残基のα−アミノ基
と、脂肪酸のN−ヒドロキシスクシンイミドエステルと
をカップリングすることにより行われる。TNFポリペプ
チド鎖は1つあたり6つのリジン残基を有するため、最
終的に、1分子あたりの脂肪基の数と脂肪酸がどの特定
のリジン残基と結合するかにより、各種のものが生成さ
れる。
It is believed that the fatty acylation of the cytokine keeps the cytokine locally, thereby avoiding toxicity associated with systemic administration. In addition, by retaining the cytokine locally for a sufficient period of time, the therapeutic effect can be increased. Proteins artificially acylated with fatty acids have been shown to have increased affinity for cell plasma membranes. For example, when ricin A chain (a toxic substance) is modified with fatty acids to form a complex, non-specific cytotoxicity to various cells is significantly increased. Kabanov, AVet e
l. Biomed . Sci. 1:33 (1990). Among cytokines, TNF
The ability to incorporate into liposomes was promoted by fatty acylation. Utsumi, et.al.Cancer Res. 51: 3362
(1991). This liposome is intravenously administered to a patient, whereby TNF is transported to reticuloendothelial cells. The bond of the aliphatic acyl group is determined by the ε of the lysine residue of the TNF polypeptide chain.
This is carried out by coupling an amino group or an α-amino group of the first amino acid residue with an N-hydroxysuccinimide ester of a fatty acid. Since the TNF polypeptide chain has six lysine residues per molecule, various types are ultimately produced depending on the number of fatty groups per molecule and with which specific lysine residue the fatty acid binds. You.

生タンパク質の中には、翻訳後in vivoで脂肪族アシ
ル基の共有結合により修飾されるものがあることが知ら
れている。脂肪酸とタンパク質との結合様式は2つに分
けることができる。Wilcox,C.A.およびOlson,E.N.Bioch
emistry 26:1029(1987)。第1のアシル化タンパク質
は、脂肪酸がO−エステルあるいはチオール(SH)エス
テル結合によりポリペプチドに結合しているものであ
る。このようなアシル化タンパク質は細胞膜に局在し、
おもに16個の炭素残基を有する飽和脂肪酸であるパルミ
チン酸によりアシル化されている。
It is known that some raw proteins are modified in vivo after translation by the covalent bond of an aliphatic acyl group. The mode of binding between fatty acids and proteins can be divided into two types. Wilcox, CA and Olson, EN Bioch
emistry 26: 1029 (1987). The first acylated protein is one in which a fatty acid is bound to the polypeptide by an O-ester or thiol (SH) ester bond. Such acylated proteins are localized at the cell membrane,
It is mainly acylated by palmitic acid, a saturated fatty acid having 16 carbon residues.

第2のアシル化タンパク質は、脂肪酸とポリペプチド
がアミド結合により結合しているものである。このよう
なタンパク質は、14個の炭素残基を有する飽和脂肪酸で
あるミリスチン酸がアミノ末端のグリシン残基に結合す
ることにより、アシル化されている。パルミチン酸アシ
ル化タンパク質と対照的に、このミリスチン酸含有タン
パク質は溶解性でしかも膜結合性である。
The second acylated protein is one in which a fatty acid and a polypeptide are linked by an amide bond. Such proteins are acylated by binding myristic acid, a saturated fatty acid having 14 carbon residues, to an amino-terminal glycine residue. In contrast to the palmitate acylated protein, the myristic acid-containing protein is soluble and membrane-bound.

サイトカインの中には、ネイティブのアシル化パルミ
チル−IL−1が発見されている。このIL−1アイソフォ
ームは単球およびマクロフアージの表面の膜に結合す
る。Bacouche,O.et al.J.Immunol.147:2164(1991)。c
is−ゴルジ体および小胞体の変性要素内で、アシル化さ
れるタンパク質の特徴的な構造を酵素が認識し、O−エ
ステルおよびS−エステルの脂肪族アシル基への結合が
酵素的に行われる。アシル化されるのはIL−1全体のご
く一部だけであり、多数のセリン残基のOH基の内のただ
1つ、あるいは多数のシステイン残基のSH基の内のただ
1つがパルミチル基と結合する。
Among the cytokines, native acylated palmityl-IL-1 has been discovered. This IL-1 isoform binds to the membrane on the surface of monocytes and macrophages. Bacouche, O. et al. J. Immunol. 147: 2164 (1991). c
Within the denaturing elements of the is-Golgi and endoplasmic reticulum, the enzyme recognizes the characteristic structure of the protein to be acylated and the enzymatic attachment of O- and S-esters to aliphatic acyl groups . Only a small part of the total IL-1 is acylated, and only one of the OH groups of many serine residues or only one of the SH groups of many cysteine residues is a palmityl group. Combine with

従って、従来の化学合成法によるリシンA鎖およびTN
Fの脂肪アシル化は、サイトカインを実際にアシル化し
同性複合集合体の形成を促進することが困難である。も
う1つの困難な点は、サイトカインの結合部位が脂肪族
アシル化されないことを確保することである。なぜな
ら、このようなアシル化が起きれば結合及び/又は生物
学的活性が阻害又は抑制される虞があるからである。
Therefore, ricin A chain and TN
Fat acylation of F is difficult to actually acylate cytokines and promote the formation of homosexual complexes. Another difficulty is ensuring that cytokine binding sites are not aliphatically acylated. This is because such acylation may inhibit or suppress binding and / or biological activity.

発明の概要 本発明は、レセプター結合部位から離れた位置に1つ
の非対合システイン残基を含むように部位特異的に修飾
されたサイトカインであって、前記非対合システイン残
基は、これに結合する親油性物質によって結合生成物の
レセプター結合活性又は生物学的活性が有意に影響を受
けないように、レセプター結合部位から離れた位置に導
入されているサイトカインを提供する。また、本発明
は、上記本発明のサイトカイン中の、導入された前記非
対合システイン残基の遊離のSH基が親油性物質と結合さ
れている、親油化サイトカインを提供する。さらに、本
発明は、上記本発明の親油化サイトカインを含む医薬組
成物を提供する。さらに、本発明は、サイトカインのレ
セプター結合部位から離れた位置であって、この位置に
親油性基を結合しても結合生成物のレセプター結合活性
又は生物学的活性が有意に影響を受けない位置を非対合
システイン残基で置換し、該非対合システイン残基に親
油性物質を結合することを含む、親油化サイトカインの
製造方法を提供する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a cytokine that has been site-specifically modified to include one unpaired cysteine residue at a location remote from the receptor binding site, wherein said unpaired cysteine residue comprises The cytokine is provided at a location remote from the receptor binding site such that the receptor binding activity or biological activity of the binding product is not significantly affected by the binding lipophilic substance. The present invention also provides a lipophilic cytokine, wherein the introduced SH group of the unpaired cysteine residue in the cytokine of the present invention is bound to a lipophilic substance. Furthermore, the present invention provides a pharmaceutical composition comprising the lipophilic cytokine of the present invention. In addition, the present invention relates to a position which is remote from the receptor binding site of the cytokine, and where the attachment of a lipophilic group to this position does not significantly affect the receptor binding activity or biological activity of the binding product. Is substituted with an unpaired cysteine residue, and a lipophilic substance is bound to the unpaired cysteine residue.

本発明は、レセプター結合部位から離れた位置に1つ
の非対合システイン残基を有するように部位特異的に変
異されたサイトカインを包含する。さらに詳細には、サ
イトカイン分子が、レセプター結合部位から離れた部位
に対合しないシステイン残基を生じるように、DNA組換
え技術によって部位特異的に変異されている。これは、
例えば、レセプター結合部位から離れた部位にある他の
アミノ酸残基、例えばセリンを非対合システインで置換
することによって達成することができる。親油性物質と
結合することができる、レセプター結合部位から離れた
位置にある、部位特異的変異によって導入された非対合
システイン残基を含むサイトカインを、AUCサイトカイ
ン(AUCは「アロステリック非対合システイン(alloste
ric unpaired cystein)」と呼ぶ。
The present invention includes cytokines that have been site-specifically mutated to have one unpaired cysteine residue at a position remote from the receptor binding site. More particularly, cytokine molecules have been site-specifically mutated by DNA recombination techniques to produce cysteine residues that do not pair with sites distant from the receptor binding site. this is,
For example, this can be achieved by replacing other amino acid residues, such as serine, at a site distant from the receptor binding site with an unpaired cysteine. Cytokines containing unpaired cysteine residues introduced by site-directed mutagenesis, which are located away from the receptor binding site and are capable of binding lipophilic substances, are referred to as AUC cytokines (AUC is an allosteric unpaired cysteine (Alloste
ric unpaired cystein) ".

本発明は、さらにこのようなAUCサイトカインの部位
特異的親油化をも包含する。親油化は親油性(脂質に対
する親和性)を増大させ、得られる物質が細胞膜に結合
し又は標的部位に局在化することを助け、それによって
排除速度を減少させる。親油化サイトカインは、投与部
位にある細胞に結合することができ、それによって血管
内スペース内は粘膜液中に拡散する速度が減少し、その
ため親油化サイトカインは、標的部位により長期間維持
される。しかしながら、親油化サイトカインの生物学的
活性及び結合性は、ネイティブの形態のものと実質的に
同一である。
The present invention further encompasses such site-specific lipophilicization of AUC cytokines. Lipophilicity increases lipophilicity (affinity for lipids) and helps the resulting material bind to cell membranes or localize at target sites, thereby reducing the rate of clearance. The lipophilic cytokine can bind to cells at the site of administration, thereby reducing the rate of diffusion into the mucosal fluid within the intravascular space, so that the lipophilic cytokine is maintained at the target site for longer periods of time. You. However, the biological activity and binding of lipophilic cytokines is substantially identical to that of the native form.

本発明の1つの好ましい態様は、1つの脂肪族アシル
基に共有結合により結合されることによって親油化され
たサイトカインを含む。好ましい脂肪族アシル基の炭素
長は6〜18である。
One preferred embodiment of the present invention comprises a cytokine lipophilicized by being covalently linked to one aliphatic acyl group. Preferred aliphatic acyl groups have a carbon length of 6-18.

本発明はさらに、抗体又は他の型の結合性分子、西洋
ワサビペルオキシダーゼ、アルカリフォスファターゼ、
蛍光物質又はビオチンに結合されたAUCサイトカインを
包含する。このような複合物は細胞性のサイトカインレ
セプター分析のために試薬として有用である。IL−2、
IL−2及びEGFのようなAUCサイトカインは、また、それ
ぞれのレセプターを高密度に発現する腫瘍細胞を標的に
するために、リシンA鎖又はシュードモナス外毒素のよ
うな細胞毒と結合することができる。
The invention further provides antibodies or other types of binding molecules, horseradish peroxidase, alkaline phosphatase,
Includes AUC cytokine conjugated to a fluorescent substance or biotin. Such conjugates are useful as reagents for cellular cytokine receptor analysis. IL-2,
AUC cytokines such as IL-2 and EGF can also bind cytotoxins such as ricin A chain or Pseudomonas exotoxin to target tumor cells that express the respective receptor at high density .

本発明は、さらに、親油サイトカイン又は上述した他
のサイトカイン結合体の医薬組成物を包含する。医薬組
成物は、適当なアジュバント、希釈剤及び溶剤を包含す
る。
The invention further encompasses pharmaceutical compositions of lipophilic cytokines or other cytokine conjugates described above. Pharmaceutical compositions include suitable adjuvants, diluents and solvents.

発明の詳細な説明 A.親油化に適当なサイトカイン及びそのための関連する
検討 上述のように、多数のネイティブの(修飾されていな
い)サイトカインが、局所的な疾病部位を治療するため
に研究され、開発されている。これらと同じサイトカイ
ン(EGF、FGF、IGF、PDGF、TNF、IFN−α、IFN−γ、IL
−2、IL−1、NGF及びCNTF)を本発明の方法により親
油化し、それらを上記治療にふさわしくすることができ
る。吸入により接種することができ、cystic fibrosis
患者のalveolar mucus中のDNAを溶解するために有用か
もしれないDNAaseのようなある種の酵素、および、骨関
節炎患者の炎症関節に投与することができるスーパーオ
キサイドディスムターゼもまた、本発明の方法により親
油化し、このような治療にふさわしくすることができ
る。これらのサイトカインの全ては比較的小さなタンパ
ク質であり、これらを発現するヒト遺伝子もクローン化
され、特徴づけられ、宿主細胞中で発現されている。従
って、組換えサイトカインは部位特異的変異に適当な
量、容易に生産することができ、親油化は容易である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION A. Cytokines Suitable for Lipophilicity and Related Discussion Thereof As described above, a number of native (unmodified) cytokines have been studied to treat local disease sites. , Has been developed. These same cytokines (EGF, FGF, IGF, PDGF, TNF, IFN-α, IFN-γ, IL
-2, IL-1, NGF and CNTF) can be lipophilized by the method of the present invention, making them suitable for the above treatment. Can be inoculated by inhalation, cystic fibrosis
Certain enzymes, such as DNAases that may be useful for dissolving DNA in a patient's alveolar mucus, and superoxide dismutase that can be administered to inflamed joints in osteoarthritis patients are also provided by the methods of the present invention. It can be lipophilic and be suitable for such treatment. All of these cytokines are relatively small proteins, and the human genes that express them have also been cloned, characterized, and expressed in host cells. Therefore, the recombinant cytokine can be easily produced in an appropriate amount for the site-specific mutation, and lipophilicity is easy.

親油性物質は、脂肪酸基及び親油性の非帯電ペプチド
を包含する多くのものであり得る。親油性基は、非免疫
原性、非抗原性で、生物学的活性又はレセプター結合に
影響するほど大きくないものであるべきである。さら
に、上述のように、サイトカインは、親油性物質ではな
く、抗体又は他の型の結合性分子、西洋ワサビペルオキ
シダーゼ、アルカリフォスファターゼ、蛍光物質、ビオ
チン及びサイトカイン分子を包含する他の化学修飾基と
結合することもできる。
The lipophilic substance can be many, including fatty acid groups and lipophilic uncharged peptides. The lipophilic group should be non-immunogenic, non-antigenic and not large enough to affect biological activity or receptor binding. In addition, as noted above, cytokines are not lipophilic but bind to other chemical modifying groups including antibodies or other types of binding molecules, horseradish peroxidase, alkaline phosphatase, fluorophores, biotin and cytokine molecules. You can also.

好ましい親油性生成物は脂肪族アシル基に結合された
ものである。脂肪族アシル基の長さは最終生成物の親油
性を決定し、サイトカイン自体の親油性は、細胞性原形
質膜及び細胞該空間の間の平衡/分布を決定する。目的
とする用途のための最終生成物の最適の薬理動態的性質
を与える脂肪族アシル基を、広範囲な炭素長(6、8、
10、12、14、16及び18)の脂肪族アシル基から選択する
ことができる。
Preferred lipophilic products are those linked to an aliphatic acyl group. The length of the aliphatic acyl group determines the lipophilicity of the final product, and the lipophilicity of the cytokine itself determines the equilibrium / distribution between the cellular plasma membrane and the cell space. Aliphatic acyl groups, which give the optimal pharmacokinetic properties of the end product for the intended application, are available in a wide range of carbon lengths (6, 8,
10, 12, 14, 16 and 18).

一般的に、脂肪族アシル基が長くなるほど親油性は大
きくなる。親油性が大きくなるほど、最終生成物をより
限定された領域に分配することができ、拡散がより少な
く、そして投与の部位により長く留まる。16又は18炭素
長のアシル基と結合したサイトカインは細胞の原形質膜
によく結合し、拡散性が低い。もっとも、親油性は必ず
しも大きいほど好ましいということではない。なぜな
ら、最大のレセプター結合及び生理学的効果を達成する
ためにはある程度の溶解性及び拡散性が要求されるから
である。典型的なサイトカインに対して最適の薬理動態
を与える脂肪族アシル基は、飽和、直鎖状の炭素数8〜
14のものである。
Generally, the longer the aliphatic acyl group, the greater the lipophilicity. The greater the lipophilicity, the more the final product can be distributed to a more restricted area, the less the diffusion and the longer the site of administration. Cytokines linked to acyl groups of 16 or 18 carbons bind well to the plasma membrane of cells and have low diffusivity. However, it is not necessarily the case that the greater the lipophilicity, the better. This is because some solubility and diffusivity are required to achieve maximum receptor binding and physiological effects. Aliphatic acyl groups that provide optimal pharmacokinetics for typical cytokines are saturated, linear C8-C8.
14 things.

B.局所投与に適したサイトカイン及びそのための方法 サイトカインは、次の性質の1つまたはそれ以上を有
するならば、ヒト臨床試験の結果に基づき、全身投与よ
りも局所投与の方が適している。
B. Cytokines Suitable for Local Administration and Methods Thereof Cytokines are more suitable for local administration than systemic administration based on the results of human clinical trials if the cytokine has one or more of the following properties:

(1)その物質が静脈注射又は一般的な全身経路で投与
した場合に非常に有毒である。
(1) The substance is very toxic when administered intravenously or by general systemic routes.

(2)その物質の排除速度が大きい、すなわち、血清中
半減期が3〜4時間未満である。
(2) The elimination rate of the substance is high, that is, the serum half-life is less than 3 to 4 hours.

(3)その物質を全身投与した場合、標的疾病に対する
治療効果が小さい。
(3) When the substance is administered systemically, the therapeutic effect on the target disease is small.

(4)その物質によって標的とされる、疾病部位が、局
所的な非全身的投与によって物質の分配が容易になるよ
うに適切に局在化している。例えば、非転移固形腫瘍又
は眼感染症は適切に局在化している例であるが、骨髄中
の赤血球産生は、解剖学的及び組織学的に局在化してい
るが、適切に局在化している例ではない。
(4) The disease site targeted by the substance is appropriately localized such that local non-systemic administration facilitates distribution of the substance. For example, erythropoiesis in the bone marrow is anatomically and histologically localized, while non-metastatic solid tumors or ocular infections are well-localized examples. It is not an example.

サイトカインの親油化は、ネイティブのサイトカイン
よりも細胞の原形質膜に対する親和性が高い生成物を与
え、それによって、ネイティブの物質よりも標的部位に
長く留まる親油化生成物を与える。親油化された物質
は、細胞に結合されたまま長く留まり、迅速に毛管内に
拡散して血流によって運び去られるということがない。
同様に、親油化生成物を粘膜表面に投与した場合には、
それは細胞に結合することができ、粘膜液によって迅速
に洗い流されることを避けることができる。
The lipophilicity of a cytokine provides a product that has a higher affinity for the plasma membrane of the cell than the native cytokine, thereby providing a lipophilic product that stays at the target site longer than the native substance. The lipophilic substance stays attached to the cells long and does not quickly diffuse into the capillaries and be carried away by the bloodstream.
Similarly, when the lipophilic product is administered to the mucosal surface,
It can bind to cells and avoid being quickly washed away by mucosal fluids.

C.親油化サイトカインによる治療に適した疾病及びその
方法 多くの疾病及び症状を親油化サイトカインの局所的投
与により治療することができる。疾病状況が適切に局在
化し、分配された薬剤が疾病組織と接触し得るならば、
親油化サイトカインの局所的投与が望ましい。なぜな
ら、全身投与に関連する毒性をもたらすことなく比較的
大量に投与できるからである。投与方法は、薬剤を病的
組織の全てに分配できるものであるべきである。少量の
治療溶液を、組織の単位体積当たり多数の箇所に注射す
る、「高密度」注射が投与の好ましい態様である。例え
ば、1mlの固形組織中の10箇所に10μlの治療溶液を注
射することが、典型的な投与のプロトコールである。
C. Diseases and Methods Suitable for Treatment With Lipophilic Cytokines Many diseases and conditions can be treated by topical administration of lipophilic cytokines. If the disease situation is properly localized and the dispensed drug can contact the diseased tissue,
Topical administration of lipophilic cytokines is desirable. This is because relatively large doses can be administered without the toxicity associated with systemic administration. The mode of administration should be such that the drug can be distributed to all of the diseased tissue. “High density” injection, in which a small amount of a therapeutic solution is injected at multiple sites per unit volume of tissue, is a preferred mode of administration. For example, injecting 10 μl of the treatment solution at 10 sites in 1 ml of solid tissue is a typical dosing protocol.

固形腫瘍は親油化サイトカインによる治療に適した症
状の例である。親油化IFN−α、IFN−γ、TNF、IL−1
又はIL−2を固形腫瘍部位に直接注射することができ
る。この治療は、腫瘍が転移していない場合又はわずか
に転移しているだけの場合に特に魅力的である。この直
接注射は、腫瘍部位により直接的に接触できるようにす
るために、外科手術と組合せて行うこともできる。切開
部位の付近へのこのような注射はまた、残存する腫瘍細
胞の破壊を助けるための最適な免疫応答を確保する。感
染した角膜、鼻粘膜、表層外傷及び禿皮膚のように、影
響を受けた組織が表層的か非常に薄いか又は露出してい
る場合には、親油化サイトカインの局所投与が有効であ
り得る。
Solid tumors are an example of a condition suitable for treatment with a lipophilic cytokine. Lipophilic IFN-α, IFN-γ, TNF, IL-1
Alternatively, IL-2 can be injected directly into the solid tumor site. This treatment is particularly attractive when the tumor has not metastasized or has only minimal metastasis. This direct injection can also be performed in conjunction with surgery to allow more direct contact with the tumor site. Such injection near the incision site also ensures an optimal immune response to help destroy remaining tumor cells. Topical administration of lipophilic cytokines may be effective where the affected tissue is superficial, very thin or exposed, such as infected cornea, nasal mucosa, superficial trauma and bald skin .

病巣及び性器イボは親油化IFN−α、IFN−β又はIFN
−γの直接注射により治療することができる。ここでも
また、直接注射により疾病部位との直接的な接触がもた
らされる。脊髄損傷は親油化NGF又はCNTFの直接注射で
治療することができる。親油化スーパーオキサイドディ
スムターゼは骨関節炎患者の炎症関節に投与することが
できる。
Lesions and genital warts may be lipophilic IFN-α, IFN-β or IFN
It can be treated by direct injection of -γ. Again, direct injection results in direct contact with the disease site. Spinal cord injury can be treated by direct injection of lipophilic NGF or CNTF. Lipophilic superoxide dismutase can be administered to inflamed joints of osteoarthritis patients.

インフルエンザ、細菌性、ウイルス性又は寄生虫性肺
炎のような、肺に影響を与える感染症は、親油化IFN−
α、IFN−β又はIFN−γの吸入により治療することがで
きる。嚢胞性線維症においては、親油化DNaseは吸入に
より接種することができる。DNaseは肺胞粘膜中のDNAを
溶解することができ、従って該粘膜液の粘度を下げるこ
とができる。好ましい吸入装置は、量った量を投与する
ことを確保できる、目盛り付き計量吸入器である。
Infections affecting the lungs, such as influenza, bacterial, viral or parasitic pneumonia, are lipophilic IFN-
It can be treated by inhalation of α, IFN-β or IFN-γ. In cystic fibrosis, lipophilic DNase can be inoculated by inhalation. DNase can dissolve DNA in the alveolar mucosa and thus reduce the viscosity of the mucosal fluid. A preferred inhalation device is a graduated metered dose inhaler that can ensure that a metered amount is dispensed.

膣、直腸、口、のど、鼻の中、目及び/又は耳の局所
的なウイルス性、細菌性又は酵母性感染症は、好ましく
は滴下器具又は噴霧器具を用いて粘膜表面に親油化IFN
−α、IFN−β又はIFN−γを投与することにより治療す
ることができる。親油化EFG、FGF又はIGFをこのように
局所投与することは、傷又は外科的切開又は病巣の治癒
をはやめることに効果的であり得る。
Local viral, bacterial or yeast infections of the vagina, rectum, mouth, throat, nose, eyes and / or ears are preferably treated with lipophilic IFN on mucosal surfaces using a drip or spray device.
It can be treated by administering -α, IFN-β or IFN-γ. Such topical administration of lipophilic EFG, FGF or IGF may be effective in halting wound or surgical incision or lesion healing.

禿を治療し又は髪の生長を促進するために、親油化EG
F、FGF又はIGFを皮膚内注射、皮下注射又は局所的塗布
により投与することができる。
Lipophilic EG to treat baldness or promote hair growth
F, FGF or IGF can be administered by intradermal injection, subcutaneous injection or topical application.

D.AUCサイトカインの調製及び結合 脂肪族アシル基がサイトカイン上のリジン残基のε−
アミノ基を介して結合している場合には、サイトカイン
上の特定のリジン残基のε−アミノ基に1つの脂肪族ア
シル基を結合することを確保することができない。従っ
て、最終的な親油化サイトカインは、サイトカイン分子
当たりの脂肪族アシル基の数及び位置が異なる異種混合
物となるであろう。このような結合体では、修飾サイト
カイン分子のあるものはレセプター結合活性を喪失して
いるであろう。なぜなら、脂肪族アシル基はサイトカイ
ンのレセプター結合部位の近傍のアミノ酸基と結合する
かもしれないからである。さらに、このような異種混合
物の結合体は、脂肪族アシル基によって修飾された部位
の免疫原性を高める可能性がある。従って、結合の好ま
しい方法は、親油基がサイトカイン分子上の他の位置で
はなく、特定の位置に部位特異的に結合できるように、
先ずサイトカインを部位特異的に修飾することである。
D. Preparation and Conjugation of AUC Cytokine Aliphatic acyl group is ε-
In the case of binding via an amino group, it is not possible to ensure that one aliphatic acyl group is bound to the ε-amino group of a specific lysine residue on the cytokine. Thus, the final lipophilic cytokine will be a heterogeneous mixture that differs in the number and location of aliphatic acyl groups per cytokine molecule. In such conjugates, some of the modified cytokine molecules will have lost receptor binding activity. This is because the aliphatic acyl group may bind to an amino acid group near the receptor binding site of the cytokine. In addition, such heterogeneous mixture conjugates may increase the immunogenicity of the site modified by the aliphatic acyl group. Thus, a preferred method of conjugation is to allow the lipophilic group to be site-specifically bound to a particular position rather than to another position on the cytokine molecule.
The first is to modify the cytokine in a site-specific manner.

本発明の親油化サイトカインを構築するために、組換
えDNA法により、サイトカイン遺伝子を部位特異的に変
異化する。この際、サイトカインのレセプター結合又は
生物学的活性が阻害されないように、変異化されたサイ
トカインが、レセプター結合部位から十分に離れた位置
に対合していないシステイン残基を有するように変異化
する。
In order to construct the lipophilic cytokine of the present invention, the cytokine gene is site-specifically mutated by a recombinant DNA method. At this time, the mutated cytokine is mutated to have an unpaired cysteine residue at a position sufficiently distant from the receptor binding site so that receptor binding or biological activity of the cytokine is not inhibited. .

一般的に、ネイティブサイトカイン分子は単鎖ポリペ
プチドであり、偶数のシステイン残基を含む。これらの
システイン残基は、一対のシステイン残基の間でジスル
フィド結合を形成する。システイン残基の特定の対合は
ポリペプチド鎖の3次元的な折りたたみによって決定さ
れ、これはポリペプチドの配列によって決定される。ジ
スルフィド結合は通常タンパク質分子の表面に露出して
おらず、その機能は、細胞質の外側に存在する比較的厳
しい種々の条件に耐え得る堅固な構造にタンパク質を維
持することにある。サイトカインのように分泌されるタ
ンパク質はジスルフィド結合を有するが、細胞質内又は
原形質膜の内表面上に維持されるタンパク質はジスルフ
ィド結合を持たない。
Generally, a native cytokine molecule is a single polypeptide chain and contains an even number of cysteine residues. These cysteine residues form a disulfide bond between a pair of cysteine residues. The specific pairing of cysteine residues is determined by the three-dimensional folding of the polypeptide chain, which is determined by the sequence of the polypeptide. Disulfide bonds are not normally exposed on the surface of protein molecules, and their function is to maintain the protein in a rigid structure that can withstand the relatively harsh conditions present outside the cytoplasm. Proteins secreted, such as cytokines, have disulfide bonds, whereas proteins maintained in the cytoplasm or on the inner surface of the plasma membrane do not.

システイン残基はサイトカインの特定の部位に導入す
ることができ、それによって脂肪族アシル基と結合する
部位を与えることができる。この残基をどの位置に入れ
るかを選択する基準は以下の通りである。
Cysteine residues can be introduced at specific sites on the cytokine, thereby providing a site for attachment to an aliphatic acyl group. The criteria for selecting where to place this residue are as follows.

(1)この置換によりサイトカイン分子の三次元的な折
りたたみに影響がないこと。
(1) The substitution does not affect the three-dimensional folding of the cytokine molecule.

(2)この残基は、レセプター結合部位から離れている
べきである。
(2) This residue should be remote from the receptor binding site.

(3)この残基はタンパク質分子の表面に存在し、脂肪
族アシル基と接触できるべきである。
(3) This residue should be on the surface of the protein molecule and be able to contact the aliphatic acyl group.

一般に、高度に親水性のペプチド領域中又はその近傍
のセリン残基をシステイン残基で置換することが最も好
ましい。システイン及びセリン残基は構造的に高度に相
同的である。親水性ペプチド領域の近傍又はその中にあ
るということにより、この残基がタンパク質分子の表面
上に存在し、従って置換後に化学的結合に付すことがで
きることが確保される。置換することができる他の残基
は、親水性のペプチド領域の中又は近傍に位置すること
を条件として、アスパラギン、グルタミン、チロシン、
ヒスチジン、リジン、アルギニン、アスパラギン酸及び
グルタミン酸のような極性のある又は帯電したものであ
る。
Generally, it is most preferred to replace the serine residue in or near the highly hydrophilic peptide region with a cysteine residue. Cysteine and serine residues are structurally highly homologous. The proximity to or within the hydrophilic peptide region ensures that this residue is present on the surface of the protein molecule and thus can be subjected to a chemical bond after substitution. Other residues that can be substituted are asparagine, glutamine, tyrosine, provided that they are located in or near the hydrophilic peptide region.
Polar or charged, such as histidine, lysine, arginine, aspartic acid and glutamic acid.

ほとんどのサイトカイン分子についてX線結晶学的な
三次元構造が決定されていないので、あるアミノ酸残基
が特定のサイトカインのレセプター結合部位の中又はそ
の近傍にあるのか否かを予測することはできない。この
決定を行い置換すべき適当な残基を特定する方法は、特
定の残基をシステインで置換し、親油化後、置換生成物
のレセプター結合又は生物活性が影響を受けるか否かを
系統的に決定することを含む。
Since the three-dimensional X-ray crystallographic structure of most cytokine molecules has not been determined, it is not possible to predict whether an amino acid residue is in or near the receptor binding site of a particular cytokine. A method of making this determination and identifying the appropriate residue to replace is to replace a particular residue with cysteine and, after lipophilicity, determine whether the receptor binding or biological activity of the replacement product is affected. Including determinatively.

AUCサイトカインを得る段階的な方法は次のとおりで
ある。
The stepwise method of obtaining AUC cytokine is as follows.

(i)配列決定 第1段階はアミノ酸配列を決定することである。ほと
んどのサイトカインの配列は文献に記載されており、配
列を決定することは不要である。その他のものについて
は、配列決定は、サイトカインのmRNAのcDNAクローンの
ヌクレオチド配列を決定することにより行うことができ
る。推定アミノ酸配列は、N−末端アミノ酸配列分析及
びサイトカインタンパク質の分子量決定から確認するこ
とができる。
(I) Sequencing The first step is to determine the amino acid sequence. The sequence of most cytokines has been described in the literature, and it is not necessary to determine the sequence. For others, sequencing can be performed by determining the nucleotide sequence of a cDNA clone of the mRNA for the cytokine. The deduced amino acid sequence can be confirmed by N-terminal amino acid sequence analysis and molecular weight determination of the cytokine protein.

(ii)親水性分析 次の段階はサイトカインポリペプチドの親水性を分析
することである。一次アミノ酸配列に関して定量的な数
字で親水性をプロットする数種類のソフトウェアプログ
ラムが入手可能であり、用いることができる。このよう
なコンピュータープログラムの1つはHopp,T.P.及びWoo
d,K.R.によって開発され、Mol.Immunol.20:483(1983)
に記載されている。カリフォルニア州パロアルトのベッ
クマン・インストルーメンツ社より販売されているMicr
oGenie配列分析パッケージは親水性プロットを行うため
のソフトウェアプログラムを与える。
(Ii) Hydrophilicity analysis The next step is to analyze the hydrophilicity of the cytokine polypeptide. Several software programs are available and can be used to plot hydrophilicity in quantitative figures with respect to the primary amino acid sequence. One such computer program is Hopp, TP and Woo
Developed by d, KR, Mol.Immunol.20: 483 (1983)
It is described in. Micr sold by Beckman Instruments, Palo Alto, California
The oGenie sequence analysis package provides a software program for performing hydrophilicity plots.

(iii)候補残基の同定 次の段階はポリペプチド鎖中の親水性領域を同定し、
システイン残基で置換するのに最も適当な、親水性領域
の中又は近傍中の残基を同定することである。置換に適
した残基はセリン残基である。もっとも、セリン残基が
利用できない場合又は適当でない場合には、ヒスチジ
ン、チロシン、グルタミン酸、アスパラギン酸、リジ
ン、ヒスチジン、アスパラギン又はグルタミン残基をセ
リン残基に代えて選択することができる。1分子当たり
1つだけ置換した変異体でも、多数の変異体(10種類も
の)が得られる。最終的には、下記に記載する方法によ
り、変異体をスクリーニングし、どの置換が結合部位か
ら離れているかを決定する。
(Iii) Identification of candidate residues The next step is to identify hydrophilic regions in the polypeptide chain,
Identify the residue in or near the hydrophilic region that is most suitable for substitution with a cysteine residue. A suitable residue for substitution is a serine residue. However, when a serine residue is not available or is not appropriate, histidine, tyrosine, glutamic acid, aspartic acid, lysine, histidine, asparagine or glutamine can be selected in place of the serine residue. Even with only one substitution per molecule, a large number of mutants (as many as 10) can be obtained. Finally, mutants are screened to determine which substitutions are distant from the binding site by the methods described below.

(iv)遺伝子合成 次の段階はネイティブ及び変異遺伝子を合成すること
である。ネイティブのサイトカイン遺伝子を構築するた
めに、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)を用いることがで
きる。サイトカインのmRANの5′及び3′未端に対応
し、適切なクローニング配列を含むオリゴヌクレオチド
プライマーを用いることができる。先ず、活性化リンパ
球、白血球、繊維が細胞又は特定のサイトカインを生産
する他のセルラインからRNAを調製し、これからcDNAを
クローニングする。クローニングされたcDNAは、配列を
確認した後、pUC19のようなプラスミドに挿入し、次の
操作に付す。部位特異的変異のためのルーチンな実験室
的方法は、置換すべきセリン(又は他の)残基のトリプ
レットコドンに代えてシステイン残基のトリプレットコ
ドンを含む約25ヌクレオチドを含むオリゴヌクレオチド
プライマーを合成することから始める。変異が組み込ま
れたこれらのプライマーは、部位特異的変異を有する完
全長DNA遺伝子の合成を可能にする。1つの便利な方法
がKunkel,T.A.Proc.Natl.Acad.Sci.U.S.A.,82:488(198
5)により開発された。試薬を用いる段階的プロトコー
ルは、Kunkel,T.A.によりCurrent Protocols in Molecu
lar Bilogy,Supp.6 § 8.2.1,Eds.Ausubel,F.M.et al,W
iley Intersciences(1990)に記載されている。クロー
ン化DNA中に点突然変異を導入するためのPCR法もまた多
くの分子生物学の研究室でルーチンに用いられている。
段階的な操作方法がCormack,B.Current Protocols in M
olecular Biology,Supp.15 § 8.5.1 Eds.Ausubel,F.M.
et al,Wiley Intersciences(1991)に記載されてい
る。
(Iv) Gene synthesis The next step is to synthesize native and mutant genes. To construct a native cytokine gene, the polymerase chain reaction (PCR) can be used. Oligonucleotide primers corresponding to the 5 'and 3' ends of the cytokine mRAN and containing appropriate cloning sequences can be used. First, RNA is prepared from activated lymphocytes, leukocytes, cells whose cells produce fibers or other cell lines that produce a particular cytokine, from which cDNA is cloned. After confirming the sequence, the cloned cDNA is inserted into a plasmid such as pUC19, and subjected to the following operation. A routine laboratory method for site-directed mutagenesis is to synthesize an oligonucleotide primer containing about 25 nucleotides containing a triplet codon of a cysteine residue instead of a triplet codon of a serine (or other) residue to be replaced. Start by doing. These primers incorporating the mutation allow for the synthesis of full-length DNA genes with site-specific mutations. One convenient method is Kunkel, TAProc. Natl. Acad. Sci. USA, 82: 488 (198
Developed by 5). A step-by-step protocol using reagents is described by Kunkel, TA in Current Protocols in Molecu.
lar Bilogy, Supp. 6 § 8.2.1, Eds. Ausubel, FM et al, W
It is described in iley Intersciences (1990). PCR methods for introducing point mutations into cloned DNA are also routinely used in many molecular biology laboratories.
Cormack, B. Current Protocols in M
olecular Biology, Supp. 15 § 8.5.1 Eds. Ausubel, FM
et al, Wiley Intersciences (1991).

ネイティブ遺伝子及び変異体の全ファミリーを構築す
る好ましい方法はDNA合成機を用いて完全な遺伝子を合
成することである。ポジディブ及びネガティブ鎖から、
3′末端が隣接するオリゴヌクレオチドと相補的な、重
複する60〜80ヌクレオチドのオリゴヌクレオチドを例え
ばアプライド・バイオシステム社から市販されている市
販のDNA合成機の1つで合成することができる。オリゴ
ヌクレオチドは、鋳型とプライマーの両方を与え(相互
プライムド合成)、単一の工程で所望の配列が生じる。
T7DNAポリメラーゼで伸長を行った後、セグメントをリ
ガーゼで結合する。遺伝子の両端にあるオリゴヌクレオ
チドは、合成した遺伝子を適当な発現ベクター中に挿入
できるように、制限酵素部位を含むように適切に設計さ
れている。調製すべき試薬及び段階毎の操作方法は、Mo
ore,D.D.Cerrent Protocols in Molecular Biology,Sup
p.§ 8.2.8,Eds.Ausubel,F.M.et al,Wiley Interscienc
es(1990)に記載されている。この方法によれば、種々
の変異体を構築するのに必要な、多数の部位特異的変異
体の構築が容易であり、また、一般的にサイトカインの
遺伝子は600ヌクレオチド未満と比較的小さいので、こ
の方法は魅力的である。特定の変異を有する1つのオリ
ゴヌクレオチド以外の全てのオリゴヌクレオチドは、個
々の構築物を構築する際に共用することができる。完全
な合成インターフェロン遺伝子が作られている。Edge,
M.D.et al.Interferon 7,Ed.Gresser,Ipp.2−46(Acade
mic Press,London,1986)。
A preferred method of constructing the entire family of native genes and variants is to synthesize the complete gene using a DNA synthesizer. From the positive and negative chains,
Overlapping 60-80 nucleotide oligonucleotides complementary to the 3'-terminal adjacent oligonucleotide can be synthesized, for example, on one of the commercially available DNA synthesizers available from Applied Biosystems. Oligonucleotides provide both the template and primer (mutually primed synthesis), resulting in the desired sequence in a single step.
After extension with T7 DNA polymerase, the segments are ligated with ligase. Oligonucleotides at both ends of the gene are appropriately designed to include restriction enzyme sites so that the synthesized gene can be inserted into an appropriate expression vector. The reagent to be prepared and the operation method for each stage are Mo
ore, DDCerrent Protocols in Molecular Biology, Sup
p.§ 8.2.8, Eds.Ausubel, FMet al, Wiley Interscienc
es (1990). According to this method, it is easy to construct a large number of site-specific mutants required for constructing various mutants, and generally, since the cytokine gene is relatively small at less than 600 nucleotides, This method is attractive. All but one oligonucleotide with a particular mutation can be shared in constructing an individual construct. A complete synthetic interferon gene has been created. Edge,
MDet al. Interferon 7, Ed. Gresser, Ipp. 2-46 (Acade
mic Press, London, 1986).

(v)発現 次の段階は、真核発現系又は原核発現系において、野
生型及び変異したcDNAの組を発現させ、ネイティブのサ
イトカイン及び変異サイトカインを生産し、これらを生
成して十分な量生産することである。ジスルフィド結合
を有するか又はグリコシル化されているほとんどのサイ
トカインにとっては真核発現系が好ましい。なぜなら、
ジスルフィド結合の形成及びポリペプチド鎖の適正な折
りたたみが確保されるからである。種々の真核発現系の
中で、外来サイトカイン遺伝子の発現に好ましい系は、
昆虫ウイルスであるバキュロウイルス(Autographa Cal
ifornica)の核多面体タンパク遺伝子から誘導された発
現ベクターを用いる系である。このウイルスは昆虫細胞
(Sprodoptera frugiperda細胞、(sf9細胞))中で増
殖することができる。Luckow,V.A.及びSummers,M.D.,Vi
rology 167:31(1989)。この発現系は便利なキット
(商品名「Max Bac Baculovirus Express System」にパ
ッケージされており、インビトロジェン社(カリフォル
ニア州サンジエゴ)によって販売されている。
(V) Expression The next step involves expressing a set of wild-type and mutated cDNAs in a eukaryotic or prokaryotic expression system, producing native and mutated cytokines, and producing these in sufficient quantities. It is to be. For most cytokines having disulfide bonds or being glycosylated, eukaryotic expression systems are preferred. Because
This is because formation of a disulfide bond and proper folding of the polypeptide chain are ensured. Among various eukaryotic expression systems, a preferred system for expression of a foreign cytokine gene is
Baculovirus, an insect virus (Autographa Cal
ifornica) using an expression vector derived from the nuclear polyhedral protein gene. This virus can grow in insect cells (Sprodoptera frugiperda cells, (sf9 cells)). Luckow, VA and Summers, MD, Vi
rology 167: 31 (1989). This expression system is packaged in a convenient kit (trade name "Max Bac Baculovirus Express System") and sold by Invitrogen (San Diego, CA).

IFN−γのようにジスルフィド結合を含まないサイト
カイン及び炭水化物部分が存在しない又はサイトカイン
レセプターとの結合に関与しないサイトカインについて
は、原核細胞中で発現させることができる。大腸菌発現
系を用いる場合には、発現したサイトカインタンパクを
可溶化し、還元してポリペプチドをほどき、次いで最も
好ましい三次元構造を形成するように正常の状態に戻
す。好ましい系は、インターナショナル・バイオテクノ
ロジーズ・オブ・コダック社(コネチカット州ニューハ
ーベン)により市販されているFLAG Biosystem kitであ
る。この系はまた、非融合タンパク質の検出及び精製の
ための試薬も含んでいる。ほとんどのサイトカインに対
するモノクローナル抗体は開発されており、市販されて
いる。これらのモノクローナル抗体はそれぞれのサイト
カインを親和精製するために用いることができる。
Cytokines that do not contain disulfide bonds, such as IFN-γ, and cytokines that do not have a carbohydrate moiety or that do not participate in binding to cytokine receptors can be expressed in prokaryotic cells. If an E. coli expression system is used, the expressed cytokine protein is solubilized and reduced to unwind the polypeptide and then returned to normal to form the most favorable three-dimensional structure. A preferred system is the FLAG Biosystem kit marketed by International Biotechnologies of Kodak (New Haven, CT). The system also includes reagents for detection and purification of the unfused protein. Monoclonal antibodies to most cytokines have been developed and are commercially available. These monoclonal antibodies can be used for affinity purification of each cytokine.

(vi)結合 次の段階は、精製したネイティブ及び変異サイトカイ
ンを脂肪族アシル基、好ましくは炭素長約8〜14を脂肪
族基と結合することである。炭素数10の脂肪族アシル基
を用いてこの結合を達成するために好ましい、Carlsson
らの方法、Biochem.J.173:723(1978)を改変した化学
反応の例は、次のとおりである。
(Vi) Conjugation The next step is to conjugate the purified native and mutant cytokine to an aliphatic acyl group, preferably about 8 to 14 carbon atoms in length. Preferred to achieve this linkage using a C10 aliphatic acyl group, Carlsson
Examples of chemical reactions modified from these methods, Biochem. J. 173: 723 (1978), are as follows.

反応1において、1−ブロモデカン(アルドリッチ・
ケミカル社、ウィスコンシン州ミルウォーキーから市
販)を2,2′−ジピリジルジスルフィド(アルドリッ
チ)と反応させてピリジルデカンジスルフィドを形成す
る。反応2において、この生成物をAUCサイトカインと
反応させてデカノイルタンパク質を形成する。
In reaction 1, 1-bromodecane (Aldrich
(Commercially available from Milwaukee, Wis.) With 2,2'-dipyridyl disulfide (Aldrich) to form pyridyldecane disulfide. In reaction 2, the product is reacted with the AUC cytokine to form a decanoyl protein.

もっとも、結合反応を行う前の第1段階はサイトカイ
ン上に遊離のSH基を創製することである。生合成の間に
他のスルフヒドリル基含有代謝物としばしば結合してい
る、サイトカインの非対合システインの遊離のSH基を先
ず緩やかに還元して、上記代謝物からこれを遊離する。
もっとも、この緩やかな還元条件は、サイトカインの分
子背骨の内側に埋もれているジスルフィド結合を還元し
ない。還元後、ゲルろ過又はイオン交換クロマトグラフ
ィーによって還元剤を除去する。処理したサイトカイン
を次いで、予め活性な基で修飾してある脂肪族アシル基
と反応させる。
However, the first step before performing the binding reaction is to create a free SH group on the cytokine. The free SH group of the unpaired cysteine of the cytokine, which is often associated with other sulfhydryl group-containing metabolites during biosynthesis, is first slowly reduced to release it from the metabolite.
However, these mild reduction conditions do not reduce the disulfide bonds buried inside the cytokine molecular spine. After reduction, the reducing agent is removed by gel filtration or ion exchange chromatography. The treated cytokine is then reacted with an aliphatic acyl group previously modified with an active group.

ネイティブのサイトカインは脂肪族アシル基と結合し
そうにない。なぜなら、ネイティブのサイトカインは、
接触可能な、非対合システイン残基を有さないからであ
る。次いで、それらのレセプター結合/生物学的活性を
すぐ下に記載するようにして分析し、それらがAUCサイ
トカインか否かを決定することができる。もしこの分析
により、それらがAUCサイトカインでないことが判明し
たならば、そのシステイン残基をセリン残基で置換し
(このシステイン残基が脂肪族アシル基と結合しないこ
とを確保するため)、他の部位にある他の残基をシステ
イン残基で置換することができる。システインをセリン
に置換することはレセプター結合又は生物学的活性に影
響を与えないであろう。結合反応により、1つの非対合
システイン残基においてのみ脂肪族アシル化が行われ、
他のいずれの部位においても脂肪族アシル化は行われな
い。
Native cytokines are unlikely to bind to aliphatic acyl groups. Because native cytokines
It has no accessible, unpaired cysteine residues. Their receptor binding / biological activity can then be analyzed as described immediately below to determine if they are AUC cytokines. If this analysis reveals that they are not AUC cytokines, the cysteine residue is replaced with a serine residue (to ensure that the cysteine residue is not attached to an aliphatic acyl group) and other Other residues at the site can be replaced with cysteine residues. Replacing cysteine with serine will not affect receptor binding or biological activity. The coupling reaction results in aliphatic acylation at only one unpaired cysteine residue,
No aliphatic acylation takes place at any other site.

(vii)レセプター結合/生物学的活性 最後の段階はネイティブサイトカインと脂肪族アシル
結合変異サイトカインとのレセプター結合及び生物学的
活性を分析し比較することである。特定の置換システイ
ン残基を有し、ネイティブのサイトカインと実質的に同
一のレセプター結合及び生物活性を有する変異サイトカ
イン分子をAUCサイトカインと呼ぶ。
(Vii) Receptor binding / biological activity The final step is to analyze and compare the receptor binding and biological activity of native and aliphatic acyl-binding mutant cytokines. A variant cytokine molecule having a particular substituted cysteine residue and having substantially the same receptor binding and biological activity as the native cytokine is called an AUC cytokine.

2.実施例:AUC−IFN−α2の調製 セクションD.(i)−(vii)に記載した工程は、例
えば、AUCサイトカインIFN−α2の生産に用いることが
できる。IFN−α2は、インターフェロンサイトカイン
ファミリーの一員であり、下記表1には、このファミリ
ーの関連する重要な性質、特に、そのシステイン残基に
関する情報が含まれている。
2. Example: Preparation of AUC-IFN-α2 The steps described in section D. (i)-(vii) can be used, for example, for the production of the AUC cytokine IFN-α2. IFN-α2 is a member of the interferon cytokine family, and Table 1 below contains relevant important properties of this family, particularly information on its cysteine residues.

19種類のIFN−α、1種類のIFN−β及び1種類のIFN
−γが存在する。2種類のIFN−αを除く他の全てのIFN
−αは4つのシステイン残基を有し、残基番号1と99
(又は98又は100)の間と29と39の間に2つのジスルフ
ィド結合を形成する。IFN−α1とIFN−αDのみが非対
合システイン残基(No.86)を有する。IFN−βは1つの
ジスルフィド結合を有し(シス残基番号31と141の
間)、1つの非対合システイン残基を有する(No.1
7)。IFN−γはシステイン残基を有さない。
19 types of IFN-α, 1 type of IFN-β and 1 type of IFN
-Γ exists. All other IFNs except two kinds of IFN-α
-Α has four cysteine residues, residues 1 and 99
(Or 98 or 100) and between 29 and 39 form two disulfide bonds. Only IFN-α1 and IFN-αD have unpaired cysteine residues (No. 86). IFN-β has one disulfide bond (between cis residue numbers 31 and 141) and one unpaired cysteine residue (No. 1).
7). IFN-γ has no cysteine residues.

サイトカイン中に非対合システイン残基を導入する、
上記セクションD.(i)ないし(vii)に記載した方法
をほとんどのIFNに対して用いるべきであるが、IFN−α
1、IFN−αD及びIFN−βについては用いるべきではな
い。なぜなら、IFN−α1、IFN−αD及びIFN−βは全
て、非対合システイン残基を有しているので、セクショ
ンD.(vi)に記載した方法(非対合システイン残基をセ
リンで置換し、次いで他の位置をシステインで置換す
る)を用いるべきだからである。
Introducing an unpaired cysteine residue into the cytokine,
The method described in section D. (i) to (vii) above should be used for most IFNs, but IFN-α
1, IFN-αD and IFN-β should not be used. Because IFN-α1, IFN-αD and IFN-β all have unpaired cysteine residues, the method described in section D. (vi) (replacement of unpaired cysteine residues with serine) was used. And then replace the other positions with cysteine).

IFN−α1及びIFN−αD以外の全てのIFN−αにおい
て、アミノ酸残基No.86がセリン又はチロシン残基であ
るという事実は、IFN−α1及びIFN−αD中のシステイ
ン残基No.86が重要ではないことを示唆している。従っ
て、INF−α1及びIFN−αDについては、先ず、Cys86
をセクションD.(vi)の方法によって脂肪族アシル基に
結合し、次いでセクションD.(vii)の方法を用いて該
結合体がレセプター結合及び生物学的活性を有するか否
かを決定する。もしこの置換が容易ではなく、あるいは
もし上記分析により該サイトカインがAUCサイトカイン
でないことが判明したならば、Cys86をセリン残基で置
換し、セクションD.(vi)の方法に従ってAUC−IFN−α
1及びIFN−αDを調製する。
In all IFN-α except IFN-α1 and IFN-αD, the fact that amino acid residue No. 86 is a serine or tyrosine residue means that cysteine residue No. 86 in IFN-α1 and IFN-αD is Suggests that it is not important. Therefore, for INF-α1 and IFN-αD, first, Cys86
Is linked to an aliphatic acyl group by the method of section D. (vi), and then the method of section D. (vii) is used to determine whether the conjugate has receptor binding and biological activity. If this substitution is not feasible, or if the above analysis reveals that the cytokine is not an AUC cytokine, Cys86 is replaced with a serine residue and AUC-IFN-α according to the method of section D. (vi).
1 and IFN-αD are prepared.

同様な方法は、IFN−βのAUC型を調製するために用い
ることができる。もしネイティブの非対合システイン残
基がセリン残基又は他の残基によって置換され、非対合
システイン残基が異なる位置にある他の残基を置換して
導入されたならば、変異サイトカインは2つの部位特異
的変異を有するが、1つの部位のみが親油性物質との結
合に適している。
A similar method can be used to prepare the AUC form of IFN-β. If the native unpaired cysteine residue is replaced by a serine residue or other residue and the unpaired cysteine residue is introduced replacing another residue at a different position, the mutant cytokine will be It has two site-specific mutations, but only one site is suitable for binding to lipophilic substances.

表1に示すように、IFN−α2は、4つのシステイン
残基を有し、2つのジスルフィド結合を形成している。
cDNA遺伝子のヌクレオチド配列及び推定アミノ酸配列が
知られており、発表されている。Hopp,T.P.及びWood,K.
R.Mol.Immunol.20:483(1983)の原理を利用したMicroG
enieによって提供される親水性分析プログラムを用いる
ことにより、親水性プロットを作ることができる(図示
せず)。このプロットは比較的親水性が高いペプチド領
域を示す。セクションDにおいて上述した基準を用いる
と、部位特異的変異のために選択されるアミノ酸残基
(すなわち、システイン残基で置換するための残基)
は、セリンNo.11、アルギニンNo.22、リジンNo.31、グ
ルタミン酸No.42、グルタミン酸No.51、セリンNo.72、
グルタミン酸No.113、セリンNo.115、リジンNo.133、セ
リンNo.160及びセリンNo.163である(全部で11の変異体
を創製)。
As shown in Table 1, IFN-α2 has four cysteine residues and forms two disulfide bonds.
The nucleotide sequence and deduced amino acid sequence of the cDNA gene are known and published. Hopp, TP and Wood, K.
MicroG using the principle of R.Mol.Immunol.20: 483 (1983)
By using the hydrophilicity analysis program provided by enie, a hydrophilicity plot can be generated (not shown). This plot shows the relatively hydrophilic peptide regions. Using the criteria described above in Section D, the amino acid residues selected for site-specific mutation (ie, the residues to replace with cysteine residues)
Are serine No. 11, arginine No. 22, lysine No. 31, glutamic acid No. 42, glutamic acid No. 51, serine No. 72,
Glutamic acid No. 113, Serine No. 115, Lysine No. 133, Serine No. 160 and Serine No. 163 (11 mutants in total were created).

ネイティブのIFN−2遺伝子及び11種類の変異体遺伝
子を調製するための好ましい方法は、セクションD.(i
v)で上述したオリゴヌクレオチド合成法である。好ま
しい結合方法はセクションD.(vi)に記載されている。
A preferred method for preparing the native IFN-2 gene and the 11 mutant genes is described in Section D. (i.
This is the oligonucleotide synthesis method described in v) above. Preferred coupling methods are described in section D. (vi).

先に一般的に記載し、IFN−α2については詳細に説
明した段階的な方法は、他のAUCサイトカインを調製す
るためにも用いることができる。上述のように、ほとん
どのネイティブサイトカインは偶数のシステイン残基を
有し、非対合システイン残基を有さない。例えば、ヒト
EGFポリペプチドの長さは、6個のシステイン残基(3
個のジスルフィド結合)を有する53アミノ酸残基であ
り、ヒト塩基性FGFポリペプチドは4個のシステイン残
基(2個のジスルフィド結合)を有する155アミノ酸残
基の長さを有し、ヒトIGFポリペプチドは6個のシステ
イン残基(3個のジスルフィド結合)を有する70アミノ
酸残基の長さを有し、ヒトTNF−αポリペプチドは2個
のシステイン残基(1個のジスルフィド結合)を有する
157アミノ酸残基の長さを有し、ヒトβ−NGFポリペプチ
ドは6個のシステイン残基(3個のジスルフィド結合)
を有する188アミノ酸残基の長さを有する。比較的少数
のサイトカインだけが奇数のシステイン残基を有し、従
って非対合システイン残基を有する。そのうちの1つが
ヒトIL−2ポリペプチドであり、これは3個のシステイ
ン残基(1個のジスルフィド結合)を有する153アミノ
酸残基の長さを有する。非対合システイン残基No.125
は、IL−2のレセプター結合及び生物学的活性を喪失す
ることなくシステイン以外の残基に置換することができ
る。EP−A−136489。従って、このシステイン残基(N
o.125)は結合のための部位を与えることはおそらく間
違いない。
The stepwise method described generally above and detailed for IFN-α2 can also be used to prepare other AUC cytokines. As mentioned above, most native cytokines have an even number of cysteine residues and no unpaired cysteine residues. For example, human
The length of an EGF polypeptide is six cysteine residues (3
The human basic FGF polypeptide has a length of 155 amino acid residues having four cysteine residues (two disulfide bonds), and has a length of 155 amino acid residues having four cysteine residues (two disulfide bonds). The peptide has a length of 70 amino acid residues with 6 cysteine residues (3 disulfide bonds) and the human TNF-α polypeptide has 2 cysteine residues (1 disulfide bond)
With a length of 157 amino acid residues, human β-NGF polypeptide has six cysteine residues (three disulfide bonds).
Has a length of 188 amino acid residues. Only a relatively small number of cytokines have an odd number of cysteine residues and thus have unpaired cysteine residues. One of them is the human IL-2 polypeptide, which has a length of 153 amino acid residues with three cysteine residues (one disulfide bond). Unpaired cysteine residue No. 125
Can be substituted for residues other than cysteine without loss of IL-2 receptor binding and biological activity. EP-A-136489. Therefore, this cysteine residue (N
o.125) will probably provide a site for binding.

E.研究及び診断アッセイのための改良された試薬を調製
するためのAUCサイトカインの適用 本発明では、主として、AUCサイトカインの脂肪族ア
シル誘導体を局所的な又は粘膜への治療的投与に焦点を
当てている。しかしながら、これらはAUCサイトカイン
の唯一の治療的適用方法ではない。IL−2、IL−4及び
EGFのようなサイトカインは、シュードモナス属外毒素
のような細胞毒のための、それぞれのサイトカインのレ
セプターを高密度に発現している腫瘍細胞への結合分子
及び担体として用いられている。従来法によりネイティ
ブのサイトカインを細胞毒に結合すると、異種混合の結
合体が得られる。細胞毒をAUCサイトカインに非対合シ
ステイン残基を介して結合すると、細胞に対する細胞毒
を標的とする改良された結合体が得られる。
E. Application of AUC Cytokines to Prepare Improved Reagents for Research and Diagnostic Assays The present invention focuses primarily on the therapeutic administration of aliphatic acyl derivatives of AUC cytokines locally or to mucosa. ing. However, these are not the only therapeutic applications of AUC cytokines. IL-2, IL-4 and
Cytokines such as EGF have been used as binding molecules and carriers for tumor cells expressing high density of each cytokine receptor for cytotoxins such as Pseudomonas exotoxin. Heterogeneous conjugates are obtained when native cytokines are conjugated to cytotoxins by conventional methods. Binding of the cytotoxin to the AUC cytokine via an unpaired cysteine residue results in an improved conjugate targeting the cytotoxin to the cell.

治療のための適用は、AUCサイトカインの唯一の適用
方法ではない。有用な研究用試薬及び診断試薬を与える
AUCサイトカインの数種類の適用方法もまた開発するこ
とができる。サイトカインの機能の研究において、培養
液又は体液中のサイトカイン濃度、標的細胞上のサイト
カインレセプターの発現レベル及び/又は組織における
レセプター発現細胞の濃度を定量することは重要であ
る。ある種の疾病及び症状において、これらの生物学的
パラメーターの濃度は変化することがある。従って、こ
れらの濃度を監視することは、疾病の状態を決定又は監
視する手段を与え得る。
Therapeutic applications are not the only method of applying AUC cytokines. Provides useful research and diagnostic reagents
Several methods of application of AUC cytokines can also be developed. In studying the function of cytokines, it is important to quantify the concentration of cytokines in culture or body fluids, the expression level of cytokine receptors on target cells and / or the concentration of receptor-expressing cells in tissues. In certain diseases and conditions, the concentration of these biological parameters may vary. Thus, monitoring these concentrations may provide a means to determine or monitor disease status.

免疫化学的及び細胞結合分析を包含する、このような
定量分析のためには、指示物質(例えば、抗体、西洋ワ
サビペルオキシダーゼ、アルカリフォスファターゼ、蛍
光物質、及びアビジン−結合指示物質と共に用いるビオ
チン)と結合したサイトカインは有用な試薬である。こ
れらの結合体を調製するための従来法では、結合はリジ
ン残基のε−アミノ基を介して行われていた。しかしな
がら、上述のように、このようにして形成した結合体は
結合した基の数及び位置に関して異種混合物である。ま
た、これらの結合サイトカイン分子のいくつかの活性及
びレセプター結合性は、結合部位の中又は近傍のリジン
残基に結合した修飾基によって影響を受けるかもしれな
い。上述の方法を用いて、AUCサイトカインの単一の非
対合システイン残基を介してこれらの修飾基を結合する
ことにより、これらの問題を最小化又は排除することが
でき、従って、研究及び診断のための改良された試薬を
与えることができる。レセプターの研究のためには、サ
イトカインはレセプター特異的抗体よりも優れている。
なぜなら、サイトカインは通常抗体よりもそれぞれのレ
セプターに対する親和性が高いからである。サイトカイ
ンは抗体よりもサイズが小さく、従って、試薬の組織侵
入及び拡散が重要である場合に組織切片の染色のために
特に適している。
For such quantitative assays, including immunochemical and cell binding assays, binding to an indicator (eg, antibody, horseradish peroxidase, alkaline phosphatase, fluorescent, and biotin for use with an avidin-binding indicator). These cytokines are useful reagents. In conventional methods for preparing these conjugates, conjugation has been via the ε-amino group of lysine residues. However, as mentioned above, the conjugates thus formed are heterogeneous with respect to the number and position of the groups attached. Also, the activity and receptor binding of some of these binding cytokine molecules may be affected by modifying groups attached to lysine residues in or near the binding site. By linking these modifying groups via a single unpaired cysteine residue of the AUC cytokine using the methods described above, these problems can be minimized or eliminated, and therefore, research and diagnostics For improved reagents. For receptor studies, cytokines are superior to receptor-specific antibodies.
This is because cytokines usually have a higher affinity for each receptor than antibodies. Cytokines are smaller in size than antibodies, and are therefore particularly suitable for staining tissue sections where reagent penetration and diffusion is important.

ここで用いた用語、表現及び例は例示のためだけのも
のであって限定的なものではなく、当業者はルーチンな
実験を超えるものを必要とすることなくここに記載した
本発明の具体例の多くの均等物を認識することができる
であろう。このような全ての均等物は、次の請求の範囲
に包含されることを意図する。
The terms, expressions, and examples used herein are intended to be illustrative only and not limiting, and those of ordinary skill in the art will appreciate that the embodiments of the invention described herein need not be beyond routine experimentation. Will be able to recognize many equivalents. All such equivalents are intended to be encompassed by the following claims.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C07K 14/54 C07K 14/555 14/555 A61K 37/02 AED (56)参考文献 The Journal of Im munology,Vol.147,No. 7,P.2164−2169 (1991) Cancer Reseurch,V ol.51,No.13,P.3362−3366 (1991)──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Agency reference number FI Technical indication location C07K 14/54 C07K 14/555 14/555 A61K 37/02 AED (56) References The Journal of Im Munology, Vol. 147, No. 7, p. 2164-2169 (1991) Cancer Research, Vol. 51, No. 13, p. 3362-3366 (1991)

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】レセプター結合部位から離れた位置に1つ
の非対合システイン残基を含むように部位特異的に修飾
されたサイトカインであって、前記非対合システイン残
基は、これに結合する親油性物質によって結合生成物の
レセプター結合活性又は生物学的活性が有意に影響を受
けないように、レセプター結合部位から離れた位置に導
入されているサイトカイン。
Claims: 1. A cytokine site-specifically modified to include one unpaired cysteine residue at a location distant from the receptor binding site, wherein said unpaired cysteine residue binds thereto. A cytokine introduced at a location remote from the receptor binding site such that the receptor binding activity or biological activity of the binding product is not significantly affected by the lipophilic substance.
【請求項2】インターフェロン−α1及びインターフェ
ロン−αD以外のインターフェロンα、γ−インターフ
ェロン、インターロイキン−1、インターロイキン−
2、腫瘍壊死因子、上皮増殖因子、線維芽増殖因子、イ
ンシュリン様増殖因子、血小板由来増殖因子、神経成長
因子又は繊毛神経栄養因子である請求項1記載のサイト
カイン。
2. Interferon α, γ-interferon, interleukin-1, interleukin-1 other than interferon-α1 and interferon-αD.
2. The cytokine according to claim 1, which is a tumor necrosis factor, epidermal growth factor, fibroblast growth factor, insulin-like growth factor, platelet-derived growth factor, nerve growth factor or ciliary neurotrophic factor.
【請求項3】請求項1記載のサイトカイン中の、導入さ
れた前記非対合システイン残基の遊離のSH基が親油性物
質と結合されている、親油化サイトカイン。
3. A lipophilic cytokine, wherein the free SH group of the introduced unpaired cysteine residue in the cytokine according to claim 1 is bound to a lipophilic substance.
【請求項4】前記親油性物質は、抗体、ビオチン、蛍光
色素、西洋ワサビペルオキシダーゼ及び親油性物質から
成る群より選ばれる請求項3記載の親油化サイトカイ
ン。
4. The lipophilic cytokine according to claim 3, wherein said lipophilic substance is selected from the group consisting of an antibody, biotin, a fluorescent dye, horseradish peroxidase and a lipophilic substance.
【請求項5】前記親油性物質は脂肪族アシル基又は親油
性の非帯電ペプチドである請求項3記載の親油化サイト
カイン。
5. The lipophilic cytokine according to claim 3, wherein the lipophilic substance is an aliphatic acyl group or a lipophilic uncharged peptide.
【請求項6】脂肪族アシル基は、6、8、10、12、14、
16又は18の炭素長を有する請求項5記載の親油化サイト
カイン。
6. An aliphatic acyl group is selected from 6, 8, 10, 12, 14,
The lipophilic cytokine according to claim 5, which has a carbon length of 16 or 18.
【請求項7】前記脂肪族アシル基は炭素数8〜14の、飽
和した直鎖状の脂肪族アシル基である請求項6記載の親
油化サイトカイン。
7. The lipophilic cytokine according to claim 6, wherein the aliphatic acyl group is a saturated linear aliphatic acyl group having 8 to 14 carbon atoms.
【請求項8】前記結合サイトカインは、セリンNo.11、
アルギニンNo.22、リジンNo.31、グルタミン酸No.42、
グルタミン酸No.51、セリンNo.72、グルタミン酸No.11
3、セリンNo.115、リジンNo.133、セリンNo.160又はセ
リンNo.163を置換するシステイン残基及び該置換システ
イン残基に結合された脂肪族アシル基を有するIFN−α
2である請求項6記載の親油化サイトカイン。
8. The binding cytokine is serine No. 11,
Arginine No. 22, Lysine No. 31, Glutamic acid No. 42,
Glutamic acid No.51, Serine No.72, Glutamic acid No.11
3, IFN-α having a cysteine residue replacing serine No. 115, lysine No. 133, serine No. 160 or serine No. 163 and an aliphatic acyl group bonded to the substituted cysteine residue
7. The lipophilic cytokine according to claim 6, which is 2.
【請求項9】局所的疾病又は症状を治療するために患者
に投与するのに適した、請求項5記載の親油化サイトカ
インを含む医薬組成物。
9. A pharmaceutical composition comprising a lipophilic cytokine according to claim 5, suitable for administration to a patient for treating a local disease or condition.
【請求項10】サイトカインのレセプター結合部位から
離れた位置であって、この位置に親油性基を結合しても
結合生成物のレセプター結合活性又は生物学的活性が有
意に影響を受けない位置を非対合システイン残基で置換
し、該非対合システイン残基に親油性物質を結合するこ
とを含む、親油化サイトカインの製造方法。
10. A position which is distant from the receptor binding site of the cytokine and which does not significantly affect the receptor binding activity or biological activity of the binding product even when a lipophilic group is bound to this position. A method for producing a lipophilic cytokine, comprising substituting an unpaired cysteine residue and binding a lipophilic substance to the unpaired cysteine residue.
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