JP4120846B2 - 活性化ペプチド類および接合体 - Google Patents

Description

本発明は、活性化ペプチド類、その接合体および製造方法、およびそれらの診断アッセイおよび治療における使用に関する。
タンパク、例えば生物学的流体中の抗体の検出および定量のための多数のアッセイが開発されている。診断における貴重な道具に発展している一つのクラスであるイムノアッセイは、抗体のハプテンおよび／または抗原に対する特異的結合の原理に基づいている。典型的なイムノアッセイにおいては、関心ある検体を含んでいるテストサンプルと、検体へ特異的に結合する抗体とがインキュベートされ、そして次に遊離および結合検体を分離するために洗浄される。生成する複合体を認識する酵素標識抗体が添加され、インキュベートされ、そして洗浄され、そして最後に酵素検出システムである基質が添加され、そして標識した複合体が検出および測定される。
抗体へ特異性のペプチドの接合体がイムノアッセイにおいて有利に使用されている。生きたタンパクのペプチド類縁体の接合体、すなわち例えばヒト免疫不全ウイルス（ＨＩＶ）のエピトープ配列を有しているタンパクのセグメントとマレイミド分子を介して連結した標識酵素がＨＩＶに対する抗体の検出および測定に特に有利であると記載されている。１９９４年３月１５日にＰａｕｌ Ｓ．Ｐａｌｕｍｂｏへ許可された米国特許Ｎｏ．５，２９４，５３６（’５３６特許）を見よ。’５３６特許に記載された方法によって調製された活性化ペプチドの接合体は均質ではなく、活性化ペプチドはペプチド類縁体の末端アミノ基および／または内部アミノおよびヒドロキシル基から誘導される。末端アミノ基との相互作用に加え、ペプチド類縁体の内部アミノおよび／またはヒドロキシル基と橋かけ剤の相互作用はペプチド類縁体のエピトープ中心の有効性を減じ、それによって特異的結合抗体の検出および測定のためのアッセイの感度を低下させる。例えば、ＨＩＶウイルスのペプチド類縁体のリジンサブユニットのアミノ基および／またはセリンサブユニットのアミノ基およびヒドロキシル基と、橋かけ剤の相互作用はＨＩＶに対する抗体の検出または測定のためのイムノアッセイの感度を低下させ、末端アミノ基に比較して内部アミノ基および／またはヒドロキシル基の相互作用が大きければ大きい程、アッセイ感度が低くなる。前記した’５３６特許に記載されている活性化ペプチド３および接合体５の調製方法は、イソシアナートマレイミド１

と、式２：ＲＮＨ₂の末端アミノ基を有するペプチドとの縮合を含んでいる。上の式においてＸはスペーサー基であり、Ｒは活性ペプチド３

を形成するペプチド残基である。式３の活性化ペプチドは次に式４：Ｒ₁ＳＨのチオール化酵素と縮合させられる。ここでＲ₁は、式５

の接合体を形成する酵素残基である。この方法における重要なステップ、すなわち橋かけ剤１と、末端アミノ基および内部アミノ基および／またはヒドロキシル基の存在が特徴であるペプチド２との反応は、末端アミノ基から誘導された活性化ペプチドのみならず、ペプチドの内部アミノ基および／またはヒドロキシル基から誘導された活性化ペプチドおよびそれらの組合せを得る。イソシアナートマレイミド１と、強プロトン酸との塩としてペプチド２との反応を実施することにより、内部アミノ基および／又はヒドロキシル基、例えばセリンまたはリジンから誘導された活性化ペプチドを実質上含まない活性化ペプチドが生成することが発見された。すなわち反応はペプチド２の末端アミノ基において殆ど排他的に生起し、実質上その儘のペプチド２のエピトープセグメントを有する活性化ペプチドをレジオ特異的に生成する。
また、活性化ペプチド３の結合領域の完全性が接合体５中に維持され、イムノアッセイにおける本発明の実質上均質な接合体５の使用はアッセイ感度の著しい改善をもたらすことが発見された。
さらに詳しくは、本発明はヒト免疫不全ウイルスに関連した関心あるサンプル中の抗体の検出および測定に有用な接合体５：

の製造に有用な式３：

の活性化ペプチドに関する。これら式中、Ｘは低級アルキレン、芳香族炭素環基または飽和炭素環基であり、Ｒは末端１級アミノ基を有し、そして遊離の内部ヒドロキシル基および／またはアミノ基を持たないペプチド基の残基であり、そしてＲ₁は遊離チオール基を有する酵素の残基である。
好ましい活性化ペプチド３はＸが芳香族基のものであり、もっと好ましくはＸがフェニルであり、Ｒが以下のペプチドよりなる群から選ばれた、末端アミノ基を有するペプチド類縁体の残基である活性ペプチドである。

明細書および請求の範囲を通して使用されている、術語アルキレンは、１ないし１０個の炭素原子を有する飽和直鎖または分岐鎖炭化水素基を意味する。アルキレン基の例は、

である。アルキレン基に適用した術語“低級”は１ないし６個の炭素原子を有する炭素鎖を意味する。
術語“アルファアミノ酸”は、カルボキシル酸基と、そして同じ炭素原子へ結合したα−アミノ基の存在を特徴とする化合物を意味する。

アミノ酸の例は、アラニン、ロイシン、イソロイシン、プロリン（またはヒドロキシプロリン）、フェニルアラニン、トリプトファン、メチオニン、グリシン、スレオニン、システイン、チロシン、アスパラギン酸、グルタミン酸、リジン、アルギニンおよびヒスチジンである。
術語“ペプチド”は、一つのアミノ酸のカルボキシル基と、他のアミノ酸のアミノ基を通じ、脱水を伴って共有結合した二以上のアミノ酸のポリマーを意味する。ペプチドの例は配列表に従ったペプチドである。
術語“タンパク”は、ペプチド結合

を介して共有結合したアミノ酸の一以上の鎖のマクロ分子を意味する。タンパクは酵素、抗原、ペプチド等を含む。
術語“ハプテン”は、ある抗原と特異的に反応するが、しかし担体タンパクと複合化しない限り抗体産生を刺激しない低分子量化合物を意味する。
術語“抗原”は、抗体の直接産生を誘発する物質または実在物（通常タンパク）を意味する。
術語“スペーサー基”は、イソシアナート基およびマレイミド基を橋渡しし、そしてタンパクと接合体のチオール化酵素基を連結する部分を意味する。スペーサー基の例は、アルキレン（ここで定義した）、場合によりマレイミド基への結合のためのアルキレン基、およびジメチルアミノ、メトキシ、エトキシ、メチル、エチル、スルホナミド、スルホン酸置換基を有するフェニルまたはナフチルのような芳香族炭素環、およびシクロヘキシル、シクロヘキシルアルキル、シクロペンチル、シクロペンチルアルキル、シクロヘプチル、シクロヘプチルアルキルのような飽和炭素環である。
術語“レジオ特異的”は、一つの特異的構造もしくは位置異性体が他の可能な異性体を実質上排除して生成するプロセスを意味する。
ペプチドに使用した術語“残基”は、その末端アミノ基、例えば以下に示したアミノ酸配列の末端グリシンの末端アミノ基へ結合した部分を意味する。

遊離チオール基を有する酵素に使用した術語“残基”は、そのチオール基へ結合した部分、例えばチオール基が導入されたβ−Ｄ−ガラクトシダーゼ、ペルオキシダーゼ、グルコースオキシダーゼおよびアルカリ性フォスファターゼのような特異的酵素を意味する。
本発明のＮ−末端活性化ペプチド３は、イソシアナートマレイミド１を、残部に橋かけ剤１のイソシアナート基と相互作用する遊離アミノ基および／またはヒドロキシル基を有するペプチド２を強プロトン酸の塩として、末端アミノ基が内部アミノ基および／またはヒドロキシル基のイソシアナート基との実質的な相互作用なしに橋かけ剤１のイソシアネート基とレジオ選択的に反応する条件下、適当な溶媒中で接触させることによってつくられる。強プロトン酸に含まれるのは臭化水素酸および塩酸のようなハロゲン化水素酸である。そのような酸にやはり含まれるのはハロ酢酸、例えばトリクロル酢酸およびトリフルオロ酢酸である。ハロ酢酸が好ましい。トリフルオロ酢酸が最も好ましい。
末端アミノ基を含んでいる多種類のペプチド２が多数トリフルオロ酢酸塩として商業的に入手可能である。ペプチド２がトリフルオロ酢酸塩として入手可能でない場合は、ハロゲン化水素酸塩およびハロ酢酸塩は慣用の方法によって調製することができる。
適当な溶媒は双極性非プロトン性溶媒、例えばジメチルホルムアミド、ジメチルアセタミド、ヘキサメチルホスホラミド、またはジメチルスルホキシドを含む。ジメチルホルムアミドが好ましい溶媒である。
ペプチド２の末端アミノ基と橋かけ剤１との反応は、一般にペプチド２の安定性によって決定される反応剤の安定性と両立可能な温度において実施される。典型的には反応は約３０℃において実施される。
ペプチド２と橋かけ剤１の相対量は重要でない。ペプチド２に対して橋かけ剤の約３倍モル過剰をもって活性化ペプチド３の良好な収率が得られる。
ペプチド２と橋かけ剤１との反応は慣用方法によって後処理され、そして生成物は既知のクロマトグラフィー技術、例えば逆相高速液体クロマトグラフィーによって精製される。
活性ペプチド２は種々のスペクトル技術、例えば質量スペクトル分析によって分析され、そして橋かけ剤１のペプチド２のＮ−末端アミノ基との反応のレジオ特異性が質量スペクトル分析と組み合わせたアミノペプチダーゼおよびトリプシン消化によって確立された。例えば、イソシアナートマレイミド１のような橋かけ剤との、多数のアミノ基および／またはヒドロキシル基を有するペプチドの反応部位を決定するためのこれらの方法の議論については、例えば、Ｋ．Ａｒａｒ ｅｔ ａｌ．，Ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ Ｌｅｔｔｅｒｓ，３４，８０８７（１９９３），ｒｅｆ１５；Ｂ．Ｋｅｉｌ，Ｔｈｅ Ｅｎｚｙｍｅｓ，Ｐ．Ｄ．Ｂｏｙｅｒ，Ｅｄｉｔｏｒ，Ｖｏｌ，ＩＩＩ，Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，ＮＹ，１９７１，Ｃｈａｐｔｅｒ ８を参照。
イソシアナートマレイミド１とペプチド２の反応によってつくった本発明の活性化ペプチド３の収率は均一に高く、クロマトグラフィー技術による粗収率は約４９ないし約９１％の範囲内に入り、単離し得る収率は約４７ないし約６０％の範囲内に入る。
イソシアナートマレイミド１とＮ−末端ペプチド２の縮合生成物である、活性化ペプチド３の純度は逆相高速液体クロマトグラフィーによって確立された。
本発明の接合体５は、タンパク例えば抗体、特にＯＰＵＳ^TMシステムのＥＬＩＳＡモジュールにおいてヒト免疫不全ウイルスに対する抗体の検出および測定のための酵素連結イムノアッセイ（ＥＬＩＳＡ）において有用である。Ｈ．Ｊ．Ｃｒｏｗｌｅｙ ａｎｄ Ｍ．Ａ．Ｂａｎｄｉｎ，Ｔｈｅ Ｉｍｍｕｎｏａｓｓａｙ Ｈａｎｄｂｏｏｋ，Ｄ．Ｗｉｌｄ，Ｅｄｉｔｉｏｎ，Ｓｔｏｃｋｔｏｎ Ｐｒｅｓｓ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，ＮＹ，１９９４，ｐａｇｅ １９７を見よ。そのようなアッセイにおいては、例えば生物学的サンプルの関心ある検体例えば抗体と、接合体とがインキュベートされ、抗体捕捉支持体へ適用され、基質で洗浄され、インキュベートされ、そして測定される。特に、ヒト免疫不全ウイルスに対する抗体を含んでいる関心あるサンプルと、ヒト免疫不全ウイルスの糖タンパクから誘導されたペプチドの接合体とがインキュベートされ、融合タンパクのマトリックスへ適用され、メチルウンベリフェリルフォスフェートで洗浄され、インキュベートされ、そしてペプチド特異性抗体へ結合した接合体の量が蛍光分析によって検出および測定される。
β−Ｄ−ガラクトシダーゼのようなチオール基を含んでいる酵素、およびペルオキシダーゼ、グルコースオキシダーゼおよびアルカリ性フォスファターゼのようなチオールを含まないがしかし導入することができる酵素が活性化ペプチドとの接合に使用し得る。
本発明の活性化ペプチド３は病気の処置のための治療剤としても有用である。前出のＫ．Ａｒａｒ，１ページおよびそこに引用されている文献、ならびにＧａｒｙ Ａ．Ｋｏｐｐｅｌ，Ｂｉｏｃｏｎｊｕｇａｔｅｓ Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，１，１３（１９９０）を見よ。
ペプチド出発物質は商業的ソースから入手可能である。
今や実施例により特定の好ましい具体例に関して本発明をさらに記載するが、これらは例証のみであることを意図し、本発明はそれに記載されている材料、プロセス等に限定されないことを理解すべきである。
実施例１
ｐ−マレインミドベンゼンイソシアネートによるペプチドＢＣ２０２（配列Ｎｏ．２）のＮ−末端活性化
内部ジスルフィドループを有し、３６アミノ酸よりなる合成ペプチドＢＣ２０２（配列Ｎｏ．２）はＨＩＶ−２ゲノムから誘導され、そしてエンベロープタンパクｇｐ３６の一部分である。Ｎ−末端アルギニン、内部リジンおよびセリン、およびＣ−末端セリンがｐ−マレイミドベンゼンイソシアネート（ＰＭＢＩ）による活性化のための可能性ある部位である。この実施例においては、ＢＣ２０２のトリフルオロ酢酸塩７．１ｍｇを乾燥ジメチルホルムアミド１．４２ｍｌに溶解した。この溶液へジメチルホルムアミド０．１０９ｍｌ中３倍モル過剰（１．０９ｍｇ）のｐ−マレイミドベンゼンイソシアネートを加えた。反応混液を３０℃において３０分間インキュベートし、脱イオン水４．５９ｍｌと３０℃において５分インキュベートし、そして遠心した。沈澱を集め、母液を３０分にわたって０．０６％トリフルオロ酢酸中３０％〜３５％アセトニトリルの直線勾配を持つ逆相高速液体クロマトグラフィーによって精製した。流速は４．７ｍｌ／ｍｉｎであり、分離は２２０ｎｍおよび２８０ｎｍにおいてモニターされた。適切な分画を集め、蒸発した。残渣を乾燥し、活性化ペプチドを粉末として得た。高速液体クロマトグラフィーによる収率９４％，単離収率６０％
活性化ペプチドを質量スペクトル分析、アミノペプチダーゼ消化、質量スペクトル分析と組み合わせたトリプシン消化、メルカプトエタノールによる逆滴定、および５，５’−ジチオビス（２−ニトロ安息香酸）との反応により分析し、そしてＨＩＶ−２アッセイにおける機能的テストのためアルカリ性フォスファターゼへ接合した。
実施例に記載の実質的に同様なプロセスによって調製された、本発明の活性化ペプチドの調製のための反応および分離条件、それにそのようにして得た生成物の収率を下表に要約する。

Claims (44)

1. 下記式の化合物：
   

   

   式中、ＸはＣ₁−Ｃ₁₀アルキレン基、芳香族炭素環基または飽和炭素環基であり、Ｒは末端アミノ基と、そして遊離の内部（ｉ）アミノ基、（ｉｉ）ヒドロキシル基、または（ｉｉｉ）アミノ基およびヒドロキシル基を有するレジオ特異性ペプチドから末端アミノ基を除いた残基であって、該化合物はアミドカルボニル基の炭素原子へ結合した内部アミノ基および／またはヒドロキシル基を含んでいる活性化されたペプチドを実質上含まず、前記ペプチドはハロゲン化水素酸およびハロ酢酸よりなる群から選ばれたプロトン酸の塩であることを特徴とする化合物。
2. Ｘが芳香族炭素環基である請求項１の化合物。
3. Ｘがフェニルである請求項２の化合物。
4. Ｒが下記式の末端アミノ基を有するペプチドの残基である請求項１の化合物：
   

   
5. Ｒが下記式の末端アミノ基を有するペプチドの残基である請求項１の化合物。
   

   
6. Ｒが下記式の末端アミノ基を有するペプチドの残基である請求項１の化合物。
   

   
7. Ｒが下記式の末端アミノ基を有するペプチドの残基である請求項１の化合物。
   

   
8. Ｒが下記式の末端アミノ基を有するペプチドの残基である請求項１の化合物。
   

   
9. Ｒが下記式の末端アミノ基を有するペプチドの残基である請求項１の化合物。
   

   
10. Ｒが下記式の末端アミノ基を有するペプチドの残基である請求項１の化合物。
    

    
11. Ｒが下記式の末端アミノ基を有するペプチドの残基である請求項１の化合物。
    

    
12. Ｒが下記式の末端アミノ基を有するペプチドの残基である請求項１の化合物。
    

    
13. 請求項１の化合物を製造する方法であって、
    式：
    

    

    （式中、Ｘは請求項の定義に同じ。）の化合物を、式：
    ＲＮＨ₂
    （式中、Ｒは請求項の定義に同じ。）のペプチドとハロゲン化水素酸またはハロ酢酸との塩と接触させることを特徴とする前記方法。
14. ハロゲン化水素酸は塩酸または臭化水素酸である請求項１３の方法。
15. ハロ酢酸はトリクロロ酢酸である請求項１３の方法。
16. ハロ酢酸はトリフルオロ酢酸である請求項１５の方法。
17. 双極性非プロトン溶媒が使用される請求項１３の方法。
18. 双極性非プロトン溶媒はジメチルホルムアミド、ジメチルアセタミド、ヘキサメチルフォスフォラミド、ジメチルスルホキシドまたはアセトニトリルである請求項１７の方法。
19. 双極性非プロトン溶媒はジメチルホルムアミドである請求項１８の方法。
20. 反応は２０℃ないし４０℃の温度において実施される請求項１３の方法。
21. 反応温度は３０℃である請求項２０の方法。
22. Ｘは炭素数１ないし６のアルキレンである請求項１の化合物。
23. Ｘはメチレン、エチレン、ブチレン、ヘキシレン、オクチレンまたはデシレンである請求項１の化合物。
24. 下記式の化合物：
    

    

    式中、ＸはＣ₁−Ｃ₁₀アルキレン基、芳香族炭素環基または飽和炭素環基であり、Ｒは末端アミノ基と、そして遊離の内部（ｉ）アミノ基、（ｉｉ）ヒドロキシル基、または（ｉｉｉ）アミノ基およびヒドロキシル基を有するレジオ特異性ペプチドから末端アミノ基を除いた残基であり、Ｒ ¹ はマレイミド基の３位へ結合したチオール基の存在によって特徴付けられる酵素の残基であり、該化合物はアミドカルボニル基の炭素原子へ結合した内部アミノ基および／またはヒドロキシル基を含んでいる活性化されたペプチドを実質上含まず、該化合物は本質的に均質であり、前記ペプチドはプロトン酸の塩であることを特徴とする化合物。
25. Ｘが芳香族炭素環基である請求項２４の化合物。
26. Ｘがフェニルである請求項２５の化合物。
27. Ｒが下記式の末端アミノ基を有するペプチドの残基である請求項２６の化合物。
    

    
28. Ｒが下記式の末端アミノ基を有するペプチドの残基である請求項２６の化合物。
    

    
29. Ｒが下記式の末端アミノ基を有するペプチドの残基である請求項２６の化合物。
    

    
30. Ｒが下記式の末端アミノ基を有するペプチドの残基である請求項２６の化合物。
    

    
31. Ｒが下記式の末端アミノ基を有するペプチドの残基である請求項２６の化合物。
    

    
32. Ｒが下記式の末端アミノ基を有するペプチドの残基である請求項２６の化合物。
    

    
33. Ｒが下記式の末端アミノ基を有するペプチドの残基である請求項２６の化合物。
    

    
34. Ｒが下記式の末端アミノ基を有するペプチドの残基である請求項２６の化合物。
    

    
35. Ｒが下記式の末端アミノ基を有するペプチドの残基である請求項２６の化合物。
    

    
36. Ｒ₁はマレイミド基の３位へ結合したチオール基の存在を特徴とするタンパクの残基である請求項２６の化合物。
37. 酵素はチオール化されている請求項２６の化合物。
38. チオール化酵素はチオール化アルカリ性フォスファターゼである請求項３７の化合物。
39. チオール化酵素はβ−Ｄ−ガラクトシダーゼである請求項３７の化合物。
40. チオール化酵素はチオール化ペルオキシダーゼである請求項３７の化合物。
41. チオール化酵素はチオール化グルコースオキシダーゼである請求項３７の化合物。
42. プロトン酸はハロゲン化水素酸またはハロ酢酸である請求項２６の化合物。
43. ハロゲン化水素酸は塩酸または臭化水素酸である請求項４２の化合物。
44. ハロ酢酸はトリクロロ酢酸またはトリフロロ酢酸である請求項４２の化合物。