JP2865345B2 - 抗トロンビン - Google Patents

抗トロンビン

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JP2865345B2 JP1511701A JP51170189A JP2865345B2 JP 2865345 B2 JP2865345 B2 JP 2865345B2 JP 1511701 A JP1511701 A JP 1511701A JP 51170189 A JP51170189 A JP 51170189A JP 2865345 B2 JP2865345 B2 JP 2865345B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、新規な抗トロンビン、そして特に、ヒル
(lee ch)組織及びヒル分泌由来の抗トロンビンに関
する。
ヒルジンは、良く知られそして十分に特性の分かった
ポリペプチドであり、トロンビンに対し特異的であるこ
とが分かっており、ヒルド メジシナリス(Hirudo me
dicinalis)の一種のヒル由来の抽出物である。このポ
リペプチドは、やや低分子量(約7000)であり、65アミ
ノ酸で構成されている。ヒルジンの第1のアイソホーム
(isoform)の配列は、ドット、ミュラー、シーミュラ
ー、及びチャン(Dodt,Muller,seemuller、and Chang)
[ヒルジン、「トロンビン−特異的阻害剤の完全アミノ
酸配列」(“The complete amino acid sequence of hi
rudin,a thrombin−specific inhibitor")、FEBS 165
(1984):pp180−184)によって、次のとおり決定され
た。
2つのヒルジンの変種も又特性が決定され、アミノ酸
配列が決定された。第1の変種は、ドット、マチレイ
ト、シーミュラー、マシェラー、及びフリッツ(Dodt,M
achleidt,Seemuller,Maschler and Fritz)[「ヒルジ
ン、アイソインヒビターの単離及び特性並にヒルジンPA
の配列分析」(“Isolation and characterisation
of hirudin isoinhibitors and sequence analysi
s of hirudin PA")、バイオロ・ケミ・ホッペザイ
ラーBiol.chem.Hoppe−Seyler),367(1986)pp803−81
1]に述べられている。この変種は、上記のものと次の
点で異なる: 1.位置1の−val−に替えて、−Ile− 2.位置2の−val−に替えて、−thr− 3.位置24の−gln−に替えて、−lys− 4.位置33の−asp−に替えて、−asn− 5.位置35の−glu−に替えて、−lys− 6.位置36の−lys−に替えて、−gly− 7.位置47の−lys−に替えて、−asn− 8.位置49の−gln−に替えて、−glu− 9.位置53の−asp−に替えて、−asn− 第2の変種は、ハーベイ、デグリセ、ステファニ、シ
ャンバー等(Harvey,Degryse,Stefani,Schamber等、
[「吸血ヒル、ヒルド メジシナリスからの抗凝固ヒル
ジンをコードするcDNAのクローニング及び発現」(“Cl
oning and expression of a cDNA coding for the anti
−coagulant hirudin from the bloodsucking leech,Hi
rudo medicinalis")、プロ.ナショ.アカデ.サイエ
ン(Proc.Nat.Acad.Sci.)U.S.A.(1986),pp1084−108
8]に述べられている。これは、位置1から32までは、
最初に述べた変種と同一であり、最初に述べたヒルジン
とは、次の相違がある。
1.位置33の−asp−に替えて、−gln− 2.位置35の−glu−に替えて、−lys− 3.位置36の−lys−に替えて、−asp− 4.位置53の−asp−に替えて、−gln− 5.位置58の−glu−に替えて、−pro− 6.位置62の−glu−に替えて、−asp− 7.位置64の−leu−に替えて、−asp− 8.位置65の−gln−に替えて、−glu− 上記したように、ヒルジンは、ヒルド メジシナリス
Hirude medicinalis)種のヒル由来であった。ヒルディ
ナリア マニレンシス(Hirudinaria manillensis)と
ヒルド メジシナリスとは、これらが共に両生網及び哺
乳網の血液で育つことができる点において類似してい
る。しかし、ヒルディナリアは、ヒルド メディシナリ
スよりも進化論的により進んでいる。ヒルの最初の種の
分泌物中に存在する活性物質が、他の種で見出されそう
かどうか、又、(もし類似の活性の物質が見つかったと
したら)、それらが、実質的に同一のアミノ酸配列を持
つか又は、極立った異なるアミノ酸配列を持つかという
ことをある確率で予測することはできない。
我々は、ここに、次のアミノ酸配列を有する抗トロン
ビン、ヒルディナリア マニレンシス(Hirudinaria m
anillensis)由来の新規抗トロンビンを単離した。
ここで、X、Y及びZの各々は、どのようなアミノ配
残基を示し、Dは、cys又はproを示し、Eは、glu又はa
sp又はhisを示し、Fは、asp、trp又はlysを示し、そし
て★は、前記した第1のヒルジン変種のものと異なる抗
トロンビン分子中の位置を示す)。
ヒルジン配列と比較して約62%ホモロジーを示し(即
ち、38%相違)、これは驚くべき実質的な相違である。
特に、重要なC−末端において非常に相違し、そして次
の明らかな相違がある。
位置13(−leu−に替えて−tyr−) 位置17(−glu−に替えて−val−) 位置24(−gln−に替えて−glu−) 位置26(−asn−に替えて−asp−) 位置27(−lys−に替えて−asn−) 位置29(−ile−に替えて−asn−) 位置30(−leu−に替えて−pro−又は−cys−) 位置31(−gly−に替えて−gln−) 位置32(−ser−に替えて−leu−) 位置33(−asp−に替えて−ser−) 位置34(−gly−に替えて−ser−) 位置35(−glu−に替えて−ser−) 位置36(−lys−に替えて−gly−) 位置41(−thr−に替えて−glu−又は−sap−又は、−h
is−) 位置47(−pro−に替えて、−asp−、−lys−又は−trp
−) 位置51(−his−に替えて−gln−) 位置52(−asp−に替えて−thr−) 位置53(−asp−に替えて−glu−) 位置61(−glu−に替えて−asp−) 位置64(−leu−に替えて−ile−)及び 位置65(−gln−に替えて−lys−) 位置61(グルタメートに替えてアスパルテート)、64
(ロイシンに替えてイソロイシン)、及び65(グルタミ
ンに替えてリジン)での相違は、特に重要であると考え
られている。即ち、55−64配列が、ヒルジンの阻害活性
の重要なドメインであると考えられる[オーエン(Owe
n)等、「ヒルジンに基ずく小ペプチド抗凝固剤のN−
末端変換」(“N−terminal replacement of small pe
ptido anti−coagulants based on hirudin",1988、ジ
ャーナルメディカルケミストリー(J.Med.Chem.31:pp10
09−1011)]。本発明による抗トロンビン中のアスパラ
テート(−asp−)、イソロイシン(−ile−)及びリジ
ン(−lys−)の存在は、新規なトロンビン阻害領域を
もたらし、配列54−65のみが、それ自体で新規であると
考えられ、新規な抗トロンビン特性を有するものと考え
られる。従って、本発明は、上記したアミノ酸配列54−
65を有する小ペプチドを含む。
位置63のアミノ酸(上記式においてZで表わされる)
は、通常硫酸塩化されたチロシン(tyr)であっても良
い(反対に、組換えヒルジンは一般的には、この位置で
は硫酸塩化されていない)。
本発明に基ずくヒル由来抗トロンビン(及びそれから
推測されうる対応DNA配列)は、メジシナルリーチ ヒ
ルド メジシナリス中に存在することが分かっている公
知のエラスターゼ/キモトリプシン阻害剤であり、シー
ミュラー(seemuller)等、「エグリン:リーチ由来エ
ラスターゼ−カテプシンG阻害剤」、1981、Meth.Enzym
ol.80:pp804−816記述のエグリンとは非同種(non−hom
ologous)である。
本発明に基ずく抗トロンビンは、通常、溶媒抽出及び
それに引き続くクロマトグラフー法による分画を含む方
法によって、ヒルジナリア マニレンシス種の組織から
か又は類似のものから単離する。又はヒルジナリア マ
ニレンシスの分泌物(例えばサリバ)から類似の方法で
単離しても良い。
本発明の別の面によれば、従って、ヒルジナリア マ
ニレンシス種のヒルの組織又は分泌物由来の抗トロンビ
ンが与えられる。この抗トロンビンはトロンビンに特異
活性的である。
本発明は、更に上記した式のポリペプチドに対するリ
コンビナント又は蛋白工学的同等物を含む。
本発明の抗トロンビンは、薬学上容認しうるキャリア
又は賦形剤を有する薬剤において使用しうる。このよう
な薬剤は、普通静脈投与する(この場合、キャリアは、
一般的には、許容しうる純度の殺菌食塩水又は水であ
る)。
本発明の抗トロンビンは、血栓塞栓、例えば血液の凝
固の処置に適している。本発明の一例では、抗トロンビ
ンは、組織プラスミノーゲンアクチベーターのようなプ
ラスミノゲーンアクチベーターとともに投与する。本発
明の抗トロンビンは、後者とコンパチブルであることが
分かった。
ヒル組織からの本発明の抗トロンビンの単離方法の例
を、以下の詳細な実施例で述べる。
実施例1 ステップ−アセトン抽出 600gのヒルジナリア マニレンシス リーチを約2リ
ッターの96%エタノール中で24時間脱水した。動物の前
部を体部から切断し、更に約200mlの96%エタノール中
で更に24時間脱水した。
脱水したヒル頭部を微小片に切断し、40mlのアセトン
と60mlの水の混合物を添加した。
混合物を室温で30分間攪拌し、2,700rpmで15分間スピ
ンし、上澄液をデカントした。
ペレットを更に100mlの40:60アセトン:水混合物に再
懸濁し、室温で30分間攪拌した。
混合液を2,700rpmで15分間スピンし、上澄液をデカン
トし、最初の上澄液でプールした。
80mlアセトン及び20ml水を、プールした上澄液に添加
し、氷酢酸によりpHを4.4に低げた。
混合物を2,700rpmで15分間スピンし、上澄液をデカン
トした。溶液のpHを30%アンモニアを用いて6.0に調節
した。35℃でロータリーエバポレーションにより容量を
約30mlに低下させた。
結晶トリクロロ酢酸を加え、溶液のpHを1.8に低げ、
その後遠心分離して沈殿物を除去した。原料抗トロンビ
ンを9倍量のアセトンを用いて溶液から沈殿させた。
混合物を2,700rpmで15分間スピンし、上澄液を捨て
た。ペレットを50mlアセトン中で再懸濁し、2,700rpmで
10分間スピンした。洗液を捨て、沈殿物を真空デシケー
タ中で1時間乾燥した。原料抗トロンビンを4.0mlの水
で再構成した。
蛋白質は、280mmでの吸収により、78mg/mlと評価し
た。活性は、トロンビン/フィブリノーゲンクロットの
阻止により2400抗トロンビン単位/ml(又は、約10,000
抗トロンビン単位/200gの頭片)と評価した。トータル
活性は9600抗トロンビン単位であった。特異的活性は、
30.7抗トロンビン単位/mg蛋白と計算された。
ステップ2 エタノール抽出 原料抗トロンビン溶液を冷却して3℃とした。氷冷96
%エタノールの1.2mlアリコートを6回5分間隔で添加
した。混合物をそれから3℃10分間放置し、2,400rpmで
10分間遠心分離した。上澄液をデカントして保持した。
ペレットを4ml氷冷蒸留水中に再懸濁し、7.2ml氷冷96
%エタノールで混合した。これを3℃30分間静置し、そ
の後2,400rpmで10分間遠心分離した。上澄液をデカント
して除き、最初の上澄液でプールした。
ペレットを4mlの氷冷96%エタノールの混合物中で再
懸濁し、30分間3℃に静置した。これを、その後2,400r
pmで10分間スピンし、上澄液をデカントし、プールし
た。
プールを氷で0℃に冷やし、その後−10℃で、0.5%
酢酸アンモニウムを含む50.7mlのエタノールを加えた。
これを30分間放置し、その後2,400rpmで10分間スピンし
た。
上澄液を捨て、沈殿物を50mlの氷冷エタノールで洗條
した。上澄液をその後真空デシケータで1時間乾燥し
た。
これをその後、水で再構成し、抗トロンビン活性、蛋
白量を試験し、バイアルし、凍結乾燥した。結果の容量
は、1.5mlであった。
蛋白は、280nmでの吸収を用いて19mg/mlで評価した。
活性は、トロンビン/フィブリノーゲンクロッティン
グアッシーによって、1000抗トロンビン単位と評価し
た。特異的活性を52.6ATU/mg蛋白で計算した。
実施例2 実施例1のステップ1を反覆し、その後、ステップ2
及び3を以下のとおり行なった。
ステップ2−陽イオン交換クロマトグラフィー 原料抗トロンビンを10mM酢酸アンモニウム−酢酸pH4.
0中で再構成し、ろ過して、不溶物を除去した。
商業的に商標名CMセファデックスC50として入手しう
る。カルボキシメチルセルロースをバッファー(10mM酢
酸アンモニウム−酢酸;pH4.0)中で事前膨潤し、2.6cm
径の30cm長カラムにパックした。サンプルをカラムにロ
ードした。
100mlバッファーをカラムに通し、廃棄物として収集
した。バッファーをその後10mM酢酸アンモニウムpH4.2
に変えた。10mlフラクションをその後集め、抗トロンビ
ン活性及び蛋白量を試験した。各フラクションの特異的
活性を計算し、特異的活性の閾値以上のフラクションを
プールし、凍結し、そして凍結乾燥した。
ステップ3 陰イオン交換クロマトグラフィー エタノール抽出又はCMセファデックス抽出のいずれか
により作られた凍結乾燥粗抽出物を10mM Tris/HClバッ
ファー、pH7.5で再構成し、DEAE−セファデックスA−2
5カラム(0.9×7cm)上でクロマトグラフし、同バッフ
ァーで、事前平衡した。流出液の234nmでの吸収が0.15
より小さくなるまで流速15ml/時間でカラムをディベロ
ップした。結合物質をそれから平衡バッファー(各リザ
ーバー中60ml)中で直線勾配0−1M NaClで溶出した。
溶出液を2mlフラクションに集め、吸収及び阻害活性測
定用とした。溶出プロフィールをエタノール抽出物質
(図1)及びCMセファデックス抽出物質(図2)で示
す。
抗トロンビン活性を有するフラクションをプールし、
濃縮しそして、その後の精製の前にセファデックスG−
25上で脱塩した。部分的精製サンプルをトロンビンセフ
ァロール上のアフィニティクロマトグラフィーで更に分
画した。カラムを平衡バッファー(0.1M Tris/HCl、pH
8.0)で洗條し、そしてその結合した抗−トロンビンを1
Mベンズアミジンで溶出した。溶出した物質を凍結乾燥
し、前と同様に脱塩した。この物質をその後高速液体ク
ロマトグラフィーで精製した。50マイクロリッターの濃
縮サンプルを、室温で0.1%TFAで事前平衡したマイクロ
ボアRP−300 C−8カラムに適用した。結合した物質
は、35分間、流速0.25ml/分で、0.09%TFAを含む60%ア
セトニトリルの0−100%直線勾配で溶出した。
溶出液の吸収を215nmでモニターした。各ピーク、又
は部分的にリゾルブしたピークを、阻害活性の測定用に
別々のフラクションとして集めた。得られた溶出プロフ
ィールを図3に示す。そして抗トロンビン活性を含むピ
ーク(ピーク5、6、7)が、他のピークとは別れてい
ることを示している。
配列化 抗トロンビン活性を含む主なピーク(図3のピーク
5、6及び7に等しい)を真空乾燥し、PTHアミノ酸同
定用自動アプライドバイオシステムズ気相シーケンサー
(モデル470A)、オン−ライン分析器(モデル120)と
リンク、によりN−末端アミノ酸配列を分析した。
精製抗トロンビンサンプルをシーケンス用フィルター
に直接負荷した。配列中のシステイン残基は、精製サン
プルをジチオスレイトール及び4−ビニルピリジンに反
応させてピリジルエチルシステインに誘導化後決定し
た。
還元及びピリジルエチル化抗トロンビンのトリプティ
クダイジェスト(tryptic digests)をTPCK−トリプシ
ンで得た。この反応は、37℃、4時間、0.05M二炭酸ア
ンモニウム塩バッファー中で行ない、凍結乾燥により反
応を停止させ、そして0.1%TFA中で再懸濁した。以下の
実施例3、ステップ5に述べたのと類似の条件下で逆相
HPLCによりフラグメントを分離した。
C−末端配列を、チャン(Chang)FEBS letts(198
3)、164 pp307−313に記述されたカルボキシペプチダ
ーゼYダイジェスチョン及びDABS−C1法の組合せにより
実施した。決定された配列は前記のとおりであった。
実施例3 実施例2のステップ1及び2を反覆し、その後ステッ
プ3及び4を以下のとおり行なった。
ステップ3 陰イオン交換クロマトグラフィー ステップ2からの溶液を、0.1M NaOHでpH7.0に調整
し、20mM Tris HCl、pH7.0バッファーで平衡化され
た。商標名Q−セファロースで商業的に利用できる陰イ
オンクロマトグラフィーを含むカラムにかけた。未結合
蛋白(280nmの吸収で検出)が除去される迄バッファー
をカラムにポンプし、その後塩(同じバッファー中のNa
Cl)の勾配を、直線状または段階状にかけて、結合した
抗トロンビンを溶出した。典型的なクロマトグラフィー
プロフィールを図4に示す。
抗トロンビン活性を含むフラクションをプールし、ウ
ルトラフィルトレーションにより濃縮して容量を25−50
mlとした。この段階で、抗トロンビンプレパレーション
は、100−400抗トロンビン単位/mg蛋白の特異的活性を
有していた。
ステップ4 ゲル濾過 ステップ3からの溶液をスーパーデックス200として
商業的に入手できるゲル濾過カラムにかけ、平衡化し、
50mM Tris HCl、0.1M NaCl、pH7.5で溶出した。典型
的なクロマトグラフプロフィールを図5に示す。
抗トロンビン活性を含むフラクションを集め、プール
し、凍結乾燥した。この時点で、抗トロンビンプレパレ
ーションは、普通1000−4000抗トロンビン単位/mg蛋白
の範囲で特異的活性を有していた。
ステップ5 最終精製 ステップ4からの物質を、0.1M Tris HCl、pH8.0中
に平衡化されたトロンビン−セファロースのアフィニテ
ィカラムにかけた。そして未結合物質を同じバッファー
で溶出した。結合した抗トロンビンを0.1Mベンズアミジ
ンでカラムから溶出し、凍結乾燥し、その後セファデッ
クスG25カラムを用いて脱塩した。
アフィニティクロマトグラフィーにより精製された物
質を更に、逆相カラム(RP−300 C−8)を用いたHPL
C(高速液体クロマトグラフィー)により精製した。典
型的な例では(図6)、室温で、0.1%トリフルオロ酢
酸(TFA)で平衡化されたカラムに、サンプルをかけ
た。そして結合した抗トロンビンを0.9%(TFA)を含む
60%アセトニトリルの直線勾配で溶出した。蛋白のピー
ク(215/280nmの吸収により検出)を集め、抗トロンビ
ンを含むものを真空下乾燥した。
抗トロンビン活性のアッセイ 本質的にマークワーツ(Markwardt)がメソッド イ
ン エンザイモロジー(Methods in Enzymology:XIX,pp
924;「トロンビンの阻害剤ヒルジン」“Hirudin as an
inhibitor of Thrombin"(1970)で述べたと同様のフィ
ブリノーゲン上のトロンビンのクロッティング活性の阻
害を測定することによるか、又は、特異的パラ−ニトロ
フェノール由来クロモジェニック物質、例えばS−238
(カビ社から商業的に入手可)のトロンビン開裂の阻害
を測定することによって、抗トロンビン活性を決定し
た。
本発明による抗−トロンビンの活性は、ヒルジンに特
異的な中和モノクローナル抗体の高い濃度によっては中
和しなかった(このことは、本発明の抗トロンビンとヒ
ルジンが非類似であることの免疫学的な確認である)。
本発明の抗トロンビン及びヒルジンは、しかしなが
ら、同等の投与量で、類似の部分トロンボプラスチック
時間を持つ。このことは、それらは、ヒト血液に対する
類似の抗凝固特徴を有することを示唆している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ポウェル,ジョーンズ,クリストファー イギリス国エスエイ19 6ユーエル ダ イフェッド,ランデイロ,フェアーファ ック,ヘオル セネン 47 (72)発明者 アトキンソン,アンソニー イギリス国 ウィルトシャー,サリスベ リィ ウィンターボーン グンナーミル コーナー,トウィグリィ(番地なし) (72)発明者 エレクトリックワラ,アスガー イギリス国ウィルトシャー,サリスベリ ィ,イースゴメルドン,レディスミス 6 (56)参考文献 特開 昭62−22799(JP,A) 特表 昭62−501011(JP,A) Comp.Biochem.Phys iol.(1987)87B[3]P.567− 573 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) C07K 14/815 CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】次のアミノ酸配列: (ここで、1、2及び63位のXaaはいかなるアミノ酸残
    基でも良く;30位のXaaはCysまたはProであり;41位のXaa
    はGlu、AspまたはHisであり;47位のXaaはAsp、Lysまた
    はTrpである)を有しかつ特異的にトロンビンを抑制す
    るポリペプチド。
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