JP3422493B2 - 質量分光学によるリガンドの親和力選択 - Google Patents

質量分光学によるリガンドの親和力選択

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Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は薬物発見および質量分光学の分野に関する。
より詳細には、本発明は類似のリガンドのプールから選
択されたレセプターと結合するリガンドを同定するため
の質量分光学の使用に関する。
発明の背景 GeysenのEP 198855は、多数の異なるペプチドの同時
合成のための方法を開示した。基本的に、この方法は、
固体ポリマー性表面(例えばポリエチレン)上でのペプ
チドの合成を包含し、これはロッドまたはピンの形状に
成形され得る。この方法の好適な実施態様においては、
これらのロッドまたはピンは12×8のマトリックスを形
成するようにホルダー中に位置し、ロッドおよびピン
は、間隔がELISA(酵素結合免疫吸着アッセイ)試験に
広範に用いられるマイクロタイタープレートのウェルの
それと対応するように位置している。
Huebnerら、US 5,182,366(本明細書中に参考として
援用される)は、固装樹脂上で等モル比のペプチドの多
数の混合物を調製する方法を開示した。これは、リガン
ド(例えば、結合したレセプター)をペプチド混合物の
セットと接触させ、そしてセットのどのメンバーが結合
するかまたは反応するかを示すことにより、リガンドに
結合するか、またはリガンドと反応する化合物の迅速な
探索を可能にする。代表的には、このセットは、オリゴ
ペプチドの1つまたは2つの位置で既知のアミノ酸を特
定すること、および他の位置でアミノ酸の混合物を提供
することにより調製される。従って、1つのペプチドの
混合物は、式Gly−Gly−X1−X2−X3−X4のヘキサペプチ
ドのプールからなり得、ここで各Xは全てのアミノ酸が
その位置で見出されることを示す。次のペプチド混合物
は、Gly−Ala−X1−X2−X3−X4、続いてGly−Cys−X1
X2−X3−X4などである。これらの混合物の全てからなる
セットを「ライブラリ」と言う。ライブラリは、それぞ
れの個々の混合物を試験し、そしてどの混合物が陽性の
応答を生じるかを示すことによりスクリーニングされ
る。いくつかの形式では、この混合物は同時にスクリー
ニングされ得る。次いで、陽性の混合物は特定されたさ
らなる位置で再合成される。従って、例えば、Phe−Tyr
−X1−X2−X3−X4を含む混合物が陽性である場合、次に
合成された混合物はPhe−Tyr−Gly−X2−X3−X4であり
得る。このプロセス(「デコンボリューション」と呼ば
れる)は、個々のペプチドが合成され、そして試験され
るまで繰り返される。
BartlettらのWO91/19735およびZuckermannらのWO94/0
6451は、組合せ(combinatorial)ライブラリ合成を、
ペプチド以外の化合物に拡張する方法を開示した。Bart
lettおよびZuckermannは、N−置換ポリアミド、ポリ−
カルバメート、および他の骨格に基づくモジュラー化合
物(modular compound)を開示し、これは非ペプチド化
合物の探索を可能にする。これらのライブラリもまた、
デコンボリューションにより分析される。
発明の開示 本発明者らは、ここに化合物のプールをデコンボリュ
ートする必要を排除する、質量分光学により、結合する
リガンドの同一性を直接決定する方法を発明した。これ
は、混合物を再合成することなく、組合せライブラリの
結果の直接分析を可能にする。
本発明の別の局面は、2つ以上の異なる化合物:標的
比で、化合物を選択し、そしてスペクトルを比較するこ
とにより、混合物中に存在する類似の活性化合物の相対
的な親和力を決定する方法である。
発明の実施の形態 A. 定義 用語「標的」は、結合または反応する化合物を調べる
ための任意の化合物、タンパク質、レセプターなどを言
う。例えば、ライブラリがエンドセリンレセプターに結
合する化合物についてスクリーニングされる場合、この
エンドセリンレセプターは標的である。この標的は溶解
性であり得るか、または、例えば、固相または細胞表面
上に固定され得る。
用語「化合物」は、質量分光学により分析され得、そ
して生物学的活性を有し得る化学物質(chemical entit
y)を言う。本発明の範囲内の化合物は、好ましくは約1
00〜約1,000AU、より好ましくは約200〜900AUの分子量
を有する。用語「類似の化合物」は、実質的に同じ合成
法で作製されるか、または特定の特性を共有する化合物
のセットを言う。例えば、ペプチドの混合物は、この定
義の範囲内に類似の化合物のセットを構成する。共通の
骨格に基づくペプトイドのセットは、極性、疎水性、p
K、または他の特性における違いに関わらず、類似の化
合物のセットである。
用語「類似の化合物の混合物」は、少なくとも10の別
個の化合物、より好ましくは少なくとも100の異なる化
合物、さらにより好ましくは少なくとも1,000の異なる
化合物を有する類似の化合物(上記に定義される)の溶
液または懸濁液を言う。
B. 一般的な方法 親和力選択は、代表的には、組合せライブラリから得
られる化合物の混合物を用いて行われる。この化合物
は、固相に結合するよりむしろ、好ましくは溶解性であ
り、そして好ましくは約200と約700ダルトンとの間の分
子量を有する。この化合物は、任意の方法、好ましくは
BartlettらのWO91/19735またはZuckermannらのWO94/064
51(両方とも本明細書中に参考として援用される)に記
載の方法により調製され得る。
標的は、結合され得るか、または溶解性であり得るか
のいずれかであるが、動力学的理由のため、好ましくは
溶解性である。標的は、代表的には、分子生物学の通常
の技術を用いて提供される。固定化標的は、例えば、適
切な宿主細胞(例えば、トランスフェクトされたCHO細
胞または組換えバキュロウイルス感染したSf9細胞)の
表面でクローン化レセプターを発現させるか、または溶
解性形態でレセプターを発現させ(例えば、トランスメ
ンブレンアンカードメインを排除するようにレセプター
を短縮することにより)、そして適切な表面上にそれを
固定することにより(例えば、ナイロンまたはポリスチ
レンアッセイプレートに対する非特異的親和力による
か、あるいは抗体またはビオチン−アビジンカップリン
グ系を用いる特異的結合により)提供される。
標的および化合物(またはライブラリ)を、溶液相中
かまたは固相に結合した1成分と接触させ、反応させる
かまたは結合させ、そして非結合化合物を結合化合物
(または化合物−標的複合体)から分離する。化合物ま
たは標的が固相と結合する場合、この分離は固相支持体
を洗浄することにより容易に達成される。このアッセイ
が溶液中で行われる場合、この分離はサイズカラムまた
は標的の親和力捕獲(affinity capture)により達成さ
れ得る。サイズカラムは、所定のライブラリにおける全
ての化合物が類似のサイズのようであり、そして標的ま
たは化合物−標的複合体よりずっと小さいようであるた
め一般的に有用である。親和力捕獲は、例えば、抗体ま
たは結合パートナー(例えば、アビジン/ビオチン)に
結合する「タグ」またはリガンドを標的に提供すること
により行われ得る。ここでは、迅速なサイズ排除クロマ
トグラフィーHPLC(SEC−HPLC)により、非結合化合物
を化合物−標的複合体から分離することが好ましい。
一旦分離されると、この化合物は標的から溶出される
か、または質量分光学(MS)分析のために直接供される
かのいずれかである。溶出は、希釈、pH、特異的リガン
ドとの競合などにより達成され得る。いくつかのMSイオ
ン化方法(例えば、エレクトロスプレー(electrospra
y)、APCI、レーザー脱離、および電子衝撃)は、標的
から化合物を分離するに十分であり、従って、前溶出
(prior elution)せずに直接使用され得る。従って、S
EC−HPLCカラムは、迅速なスループット器具の形成のた
めにES MSのインプットに直接連結され得る。存在する
可能性のある化合物(すなわち、初期の混合物中に存在
する化合物)の認識をもって、約1A.Uの分解能を有する
MS検出器を用いて混合物から選択されたほとんどまたは
全ての結合化合物を代表的に同定し得る。
用いられる正確なパラメーター(例えば、溶媒、温
度、pHなど)は、本発明の方法の広く一般的な性質なら
びに可能な化合物および標的の多様性により、選択され
る化合物および標的に必然的に依存する。しかし、この
ようなパラメーターは、日常的な実験のみを用い、化合
物および標的がインビボで相互作用すると予想される生
理学的条件を出発点として使用して決定され得る。これ
らの初期条件から、溶媒またはキャリアを変化させて、
疎水性標的および/または化合物の溶解を補助し得、そ
してアッセイをよりストリンジェントするために、一般
的に温度、pH、およびイオン強度を増加させ得る。約50
0pmolのレセプター、および500pmolのそれぞれの化合物
(全体として混合物に対して約1μM)を用い、過剰の
競合リガンドを用いるか、または用いることなく開始し
得る。
さらに、化合物の標的に対する比を変化させることに
より、構造活性関係(SAR)を誘導し得る。例えば、1:1
の化合物:標的比で最も堅い結合化合物のみが選択され
る。しかし、この比が0.3:1の化合物:標的に減少する
と、より低い親和力を有する化合物もまた選択される。
従って、異なる比で得られたMSスペクトルの比較は、混
合物中に存在する化合物の相対的な親和力の示度を提供
する。化合物の標的に対する高い比で得られたスペクト
ルで表される化合物は高い親和力を示すが、一方、低い
化合物:標的比で得られたスペクトルにおいてのみ表さ
れる化合物は第1の群より低い親和力を示す。選択され
た化合物の認識を用いると、この情報は、化合物のどの
性質(例えば、親水性または疎水性基、水素結合、芳香
族性の存在)が活性に対して重要であるかの迅速な決定
を可能にする。この決定は、好ましくは、化合物の標的
に対する、3つ以上の異なる比で(例えば、3:1、1:1、
0.3:1、0.01:1、および0.03:1(化合物:標的)の比
で)行われる。
C. 実施例 以下に示す実施例は、当業者の実施例にさらなる指針
として与えられ、本発明をいかなる方法においても限定
するものとして解釈されるべきではない。
実施例1 (sUPAR結合化合物の選択) ヒトウロキナーゼプラスミノーゲンアクティベーター
レセプター(UPAR)を、本明細書中に参考として援用さ
れるRosenbergら、WO94/28145に記載のように溶解性
の、短縮形態で発現させた。ペプトイド化合物を、本明
細書中に参考として援用されるBartlettら、WO91/19735
に記載されるように調製した。第1(N−末端)位にチ
ラミン、第2位に5−アミノインダン、そして第3(最
後)位に以下の側鎖:ジェニル、フェニルフェニルエー
テル、インダン、および1,4−ベンゾジオキサンを有す
る4つのN置換グリシンペプトイドを調製した。ジフェ
ニルまたはフェニルフェニルエーテルを第3位に有する
化合物を、uPAR(>10μM)に対する親和力を説明する
ために示し、一方、他の2つの化合物は有為な活性を示
さなかった。リガンドuPA1-48を、Rosenberg(前出)に
記載されるように調製した。
上記に明細に述べられた4つの化合物を含む576N−置
換グリシンペプトイドの混合物を調製した。この混合物
(化合物当たり1μM)を、uPAR1-48(2μM)の存在
下および非存在下でsUPAR(1μM)と接触させ、30分
間インキュベートし、そしてSEC HPLCカラム(Pharmaci
a HSIO/IO)に展開した。カラムの排除体積で溶出する
化合物−標的複合体を回収し、そしてES MS(PE−Scie
x)で分析した。結果は、(ジフェニルまたはフェニル
フェニルエーテルを第3位に有する)同じ2つのペプト
イドが、uPA1-48の非存在下で接触する場合、選択され
たことを示し:特異性をuPA1-48の存在下における競合
により確認した。化合物の同一性を、CCID質量分光学
(衝突誘導解離(collision induced dissociation))
におけるフラグメンテーションにより確認した。
結果は、標的に対して相対的に低い親和力を有する化
合物でさえも、デコンボリューションを必要とせずに迅
速かつ正確に選択され得ることを示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カウアー,スリンダー アメリカ合衆国カリフォルニア 94549, ラファイエット,スウィート ドライブ 3386 (56)参考文献 特表 昭61−502127(JP,A) 米国特許4022876(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01N 33/536 G01N 33/532 G01N 33/538

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】選択された標的を結合し得る化合物を選択
    する方法であって、該化合物が類似の化合物の混合物中
    に存在し、該方法が以下の工程を包含する、方法: a) 少なくとも100の類似の化合物の混合物のおよび
    標的部分を提供する工程; b) 該標的を該化合物の混合物と接触させ、化合物−
    標的複合体を形成する工程; c) 該化合物−標的複合体から該標的に結合しない化
    合物を分離する工程;および d) 該化合物−標的複合体を質量分光光度計に通過さ
    せる工程。
  2. 【請求項2】前記化合物の混合物および前記標的が溶解
    性である、請求項1に記載の方法。
  3. 【請求項3】前記工程c)が前記化合物および複合体を
    クロマトグラフィーカラムに展開させる工程を包含す
    る、請求項2に記載の方法。
  4. 【請求項4】前記クロマトグラフィーカラムがサイズカ
    ラムを含む、請求項3に記載の方法。
  5. 【請求項5】前記クロマトグラフィーカラムが、逆相高
    性能液体クロマトグラフィーカラムを含む、請求項3に
    記載の方法。
  6. 【請求項6】前記質量分光器がエレクトロスプレーMSで
    ある、請求項1に記載の方法。
  7. 【請求項7】請求項1に記載の方法であって、さらに以
    下の工程を包含する、方法: e) 化合物−標的複合体に関与した化合物を同定する
    工程。
  8. 【請求項8】前記化合物の混合物が少なくとも1,000の
    類似の化合物の混合物を含有する、請求項9に記載の方
    法。
  9. 【請求項9】標的化合物に対して2つの化合物の相対的
    な親和力を決定する方法であって、該方法が以下の工程
    を包含する、方法: a) 化合物の混合物および標的部分を提供する工程; b) 該標的を該化合物の混合物と第1の化合物:標的
    比で接触させ、化合物−標的複合体を形成する工程; c) 該化合物−標的複合体から該標的に結合しない化
    合物を分離する工程; d) 該化合物−標的複合体を質量分光光度計に通過さ
    せ、第1のスペクトルを得る工程; e) 該第1の化合物:標的比とは異なる第2の化合
    物:標的比で工程a)からd)を繰り返し、第2のスペ
    クトルを得る工程、および f) 該第1のスペクトルおよび第2のスペクトルを比
    較する工程。
  10. 【請求項10】前記化合物の混合物が少なくとも10の類
    似の化合物の混合物を含有する、請求項9に記載の方
    法。
  11. 【請求項11】前記化合物の混合物が少なくとも100の
    類似の化合物の混合物を含有する、請求項10に記載の方
    法。
  12. 【請求項12】前記化合物の混合物が少なくとも1000の
    類似の化合物の混合物を含有する、請求項11に記載の方
    法。
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