JP4177457B2 - 膜結合剤と可溶性ペプヂド性化合物の結合体 - Google Patents

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Description

本発明は、ポリペプチド誘導体、治療におけるそれらの使用、それらの製造方法およびその中間体に関する。
本質的に、すべてのタンパク質薬剤は、溶液として投与され、インビボで溶液相にて機能する。しなしながら、生化学および薬理学において、多くのコントロールおよびメディエータータンパク質は、細胞の原形質膜に結合するか、または該膜中もしくは該膜上で機能する。これらの分子の1つのクラスの可溶性の、末端切断されたものを除いては、治療剤として開発された膜結合タンパク質はない。この状況には2つの主な理由がある。第一に、産生細胞の膜中に保持されるタンパク質の過剰発現は、タンパク質に対する膜の低許容性により、およびしばしば、発現が本質的に効率的である場合に保持の毒性作用により、限定される。第二に、膜からのこれらのタンパク質の抽出は、界面活性剤または有機溶媒を必要とし、その結果タンパク質が不活性となり、薬剤使用に必要な高い純度を得ることが困難となり、通常、静脈投与用に処方することが困難な生成物が得られる。加えて、きわめて疎水性の膜固定エレメントの保持は、静脈投与された場合、タンパク質を血液中で脂質結合タンパク質と強固に結合させ、その結果細胞膜への接近を妨げる可能性がある。
膜結合タンパク質の可溶性の、末端切断されたものは、全長タンパク質に伴なう製造の困難を克服する。しかしながら、かかる末端切断分子は、その特性が所望の治療活性に有利であるかまたは必須であるかもしれない、全長タンパク質の、膜結合能力および特異性を欠く。
タンパク質の膜との相互作用の主なクラスは、以下のようにまとめることができる:
1. 複合体脂質のリン脂質ヘッド基または他の親水性領域との直接的で特異的な相互作用、または、すでに膜中に挿入されているタンパク質との非直接的相互作用。後者は、以下に示す内因性膜タンパク質のすべてのタイプを包含し、かかる相互作用は、通常、細胞外ドメインまたは膜タンパク質の配列ループとによる;
2. タンパク質の末端付近の単一疎水性膜貫通ヘリカルによる固定による。一般にこれらの領域は、ヘリックスシリンダーの周囲全体の周りの疎水性面に位置し、この構造の大量の水の親水性環境への移動は、エネルギー的に好ましくない;
3. さらなる固定は、しばしば細胞の細胞質側、膜貫通ヘリックスに対してC末端にて、カチオン性アミノ酸の短い配列によりしばしば提供される;
4. 通常、ヘリカルまたはヘリカル近位と予想される多重(通常、2〜12および一般に4、7および10)膜貫通領域の使用による。一般にこれらの領域は、全体に疎水性であるが、しばしばいくらか両親媒性性質−外側の疎水性面および脂質二重膜中に位置するヘリックス束内で同定可能な内側のより親水性面を示す;
5. 翻訳後に結合したホスファチジルイノシトール基(GPI−アンカー)による。これらは、C−末端アミノ酸の特異的な伸長を認識して除去し、伸水性炭水化物スペーサーを介してポリペプチドに結合する膜結合ジアシルグリセロール単位を形成する、特異的生合成経路により生成される;
6. 関連する工程において、ミリストイル、パルミトイルまたはプレニルなどの単一脂肪酸基が、翻訳後に、タンパク質内の1またはそれ以上の部位(通常、N−またはC−末端にて)に結合する可能性がある。再度、アミノ酸(Rasタンパク質内のC−末端CAAXボックスなど)が除去されてもよい。
人工膜は、細胞膜の基本的特性を模倣した脂質複合体、すなわち、水性内部および細胞膜に似た表面化学を有する脂質小腔であると考えられる。典型的には、人工膜は、リン脂質またはその模倣物を含み、単一レメラー(unilemellar)またはバイレメラー(bilemellar)であってもよく、外側表面は、もっとも豊富なリン脂質のコリン基と同様な荷電した基を含む。プロトタイプの人工膜は、リポソームとして知られており、リポソーム中への治療的に有用な薬剤の組み込みを含め、リポソームの構築のための技術は当該分野で周知である。リポソームは多数の病態において評価されており、抗真菌剤アンホテリシンを含むリポソームは、市販されている。加えて、プロテオリポソームが記載されている。例えば、アンホテリシンBを封入する免疫リポソームの使用が、動物モデルにおける実験的真菌感染の治療において有用であることが報告されている(例えば、Hospenthal, D. et al(1989), J. Med. Microbiol. 30. 193-197;Dromer, F. et al(1990), Antimicrob. Agents Chemother. 34, 2055-2060)。
天然のまたは人工の膜の模倣物は、しばしば構造において関連しており、膜の1つまたはそれ以上の特性を模倣する。1つのかかる例は、細胞表面の外側上に見られるリン脂質両性イオン基を模倣するペンダント基を有する人工表面の供給である。例えば、WO92/06719(Biocompatibles Limited)には、人工表面、例えば、デバイス上に被覆され、使用において、タンパク質含有または生物学的液体と接触し、改良された生物適合性および血液適合性を提供する天然および合成のリン脂質が開示され、WO94/16749には、同様な方法で生物適合性を改良するのに用いられるさらなる両性イオン基が開示される。
本発明は、可溶性ポリペプチドの可溶性誘導体であって、該誘導体は、ポリペプチドに共有的に結合した低い膜親和性を有する2またはそれ以上の異種性膜結合エレメントを含み、該エレメントは、独立して、熱力学的付加物と共に、細胞外流体に暴露される細胞または人工膜の成分と相互作用できる、誘導体を提供する。
「異種性」は、可溶性タンパク質が由来する、天然の全長タンパク質中に見られないエレメントを意味する。
「可溶性ポリペプチド」は、天然の膜結合能力を欠く全長タンパク質の末端切断誘導体、および/または水性媒体中にて>100μg/mlの可溶性レベルを有するポリペプチドである。
「低い膜親和性を有する膜結合エレメント」は、エレメントが膜に対して弱い親和性のみを有し、解離定数が0.1μMよりも大きく、好ましくは1μM〜1mMであるものを意味する。好ましくは、エレメントは<5kDaの大きさを有する。
誘導体は、誘導体が特異的膜に対する高い親和性(好ましくは、0.01〜10nM解離定数)を有するのに十分な、膜成分に対して低い親和性を有するエレメントを組み込むべきである。エレメントは、全体として特定の標的膜に対して高い親和性を生じるが、単一エレメントが(低い親和性)リガンドとなるような他のタンパク質に対するかかる高い親和性を欠くように、組み合わせる。
エレメントは、医薬処方媒体中にて有用な可溶性、好ましくは、>100μg/mlを保持するように選択されるべきである。好ましくは少なくとも1つのエレメントは親水性である。
それゆえ、本発明は、細胞膜にて治療的タンパク質の局在化を促進し、それにより、以下の治療的有利性を含む、有効な治療的有利性を有する、いくつかの生物学的に重要な効果の1つまたはそれ以上を提供する:
有効性:タンパク質がレセプターであり、アゴニストまたはアンタゴニスト活性がレセプターそれ自身として同じ表面上に局在する場合、効果的な濃度における増加が自由の拡散程度における減少により得られる。
薬物動態学および投薬頻度:誘導体タンパク質の長期生存細胞型または血清タンパク質との相互作用は、タンパク質の血漿保持時間を長くし、細胞表面上の沈着を介してデポット(depot)効果を産生することが期待される。
特異性:多くの臨床的に重要な病理学プロセスは、特異的細胞型および組織に関連する(例えば、血管内皮細胞およびELAM−1に対するシアリルルイス抗原を有する好中球のそれに対する新参者、以下参照)。それゆえ、修飾タンパク質を、病理学関連膜マーカーを含む膜の領域に対して標的することは、標的タンパク質の治療的割合を改良できる。
本発明の誘導体を人工膜またはその模倣物と結合して用い、治療利益を提供する部位への治療タンパク質の伝達を可能にできる。例えば、リポソームを本発明の誘導体と接触させることにより形成されるリポソームと結合したポリペプチドは、遊離のタンパク質よりもより安定である。リポソームは、例えば、抗炎症剤または細胞毒製剤などの治療剤を組み込むことができる。本発明のポリペプチド誘導体を用いて、治療剤を標的できる。ポリペプチドそれ自体が治療剤である場合、治療剤を組み込んだリポソームを用いて、治療の効率または許容性をさらに増強できる。
本発明の誘導体の細胞膜の模倣物への結合を用い、誘導体ではないタンパク質の治療的に有用な濃度を達成することが困難な部位にて、治療タンパク質を濃縮することができる。例えば、WO92/06719およびWO94/16749において開示されるような、細胞表面の外側に見られるリン脂質両性イオン基の模倣物で被覆された埋め込み医薬デバイスは、さらに、本発明の誘導体で処理できる。例えば、本発明にしたがって誘導された補体阻害剤を、埋め込みカテーテルまたは臀部置換体または心臓弁の外側表面中に組み込み、これらの手術に伴なう炎症の発生を最小限とすることができる。
ヒトタンパク質の可溶性誘導体であるポリペプチドと異種性アミノ酸配列のすべての結合体は、特にアミノ酸配列がヒトタンパク質由来でない場合、潜在的な免疫原性について評価する必要があることは明らかである。可能な限り公知のヒトタンパク質に近い配列を用いることにより、および、2次構造および抗原性索引の算定により、問題を最小限とすることができる。
本発明にしたがって修飾できるタンパク質治療剤の例には、以下のものが包含されるがこれに限定されるものではない:
Figure 0004177457
好ましくは、誘導体は、2ないし8個、より好ましくは2ないし4個の膜結合エレメントを含む。
好ましくは、膜結合エレメントは:脂肪性アシル基などの脂肪酸誘導体;塩基性アミノ酸配列;公知の完全な膜タンパク質のリガンド;膜タンパク質のエピトープに対して生成されるモノクローナル抗体の相補性決定領域由来の配列;ランダムな化学またはペプチドライブラリーのスクリーニングにより同定された膜結合配列から選択される。
膜結合エレメントの適当な組み合わせの選択は、標的細胞膜またはその成分の性質により導かれる。
適当な脂肪酸誘導体には、膜への高親和性結合を可能とするのに不充分に大きくまたは親水性であるミリストイル(12個のメチレン単位)が包含される。ミリストイル化ペプチドを用いた研究(例えば、R. M. Peitzsch & S. McLaughlin, Biochemistry, 32, 10436-10443, 1993)は、これらがモデル脂質系で10-4Mの効果的な解離定数を有し、12メチレン基の約10個が脂質二重膜に埋め込まれていることを示している。それゆえ、約8ないし18個のメチレン単位、好ましくは10ないし14個のメチレン単位を有する脂肪族アシル基は、適当な膜結合エレメントである。適当な脂肪酸誘導体の他の例には、長鎖(8〜18、好ましくは、10〜14メチレン)脂肪族アミンおよびチオール、ステロイドおよびファルネシル誘導体が包含される。
酸性リン脂質ヘッド基と相互作用し、膜結合を標的とするさらなるエネルギーを提供するタンパク質配列中で塩基性アミノ酸のクラスターと組み合わせた場合、膜結合が、脂肪性アシル基による限定(単一部位)修飾と関連して見られる。ごの効果の組み合わせは、「ミリストイル−静電気的スイッチ(myristoyl-electrostatic switch)」と称されている(S. McLaughlin and A. Aderem. TIBS, 20, 272-276, 1994; J. F. Hancock et al, Cell, 63, 133-139, 1990)。それゆえ、適当な膜結合エレメントのさらなる例は、RasおよびMARCK(ミリストイル化アラニン−リッチ C−キナーゼ基質、P. J. Blackshear, J. Bol. Chem,, 268, 1501-1504, 1993)などの、配列内のセリン残基の可逆的リン酸化およびネットの正の電荷の付随する中和化を介して静電気的「スイッチ」を媒介するタンパク質内に見られるような、塩基性アミノ酸配列である。かかる配列には、限定するものではないが、(Lys)n(ここでnは3〜10、好ましくは4〜7である)などのリジンおよびアルギニンの連続的配列が包含される。
塩基性アミノ酸を含むアミノ酸配列の適当な例には:
i)DGPKKKKKKSPSKSSG
ii)GSSKSPSKKKKKKPGD
iii)SPSNETPKKKKKRFSFKKSG
iv)DGPKKKKKKSPSKSSK
v)SKDGKKKKKKSKTK
(左側にN−末端)
配列i)ないしv)は、静電気的スイッチ配列の例である。
公知の完全な膜タンパク質のリガンド由来のアミノ酸配列の例には、ヒト血小板膜のαβインテグリンに対するリガンドであるGRGDSPなどのRGD−含有ペプチドが包含される。他の例は、血小板中のGpIIb/IIIa膜タンパク質に結合する、ヒトフィブリノゲンアルファ鎖由来のDGPSEILRGDFSSである。
かかる配列のさらなる例には、レセプターなどの膜タンパク質と主要組織適合遺伝子複合体間の相互作用に関与することが知られるものが包含される。かかる膜タンパク質リガンドの例は、穏やかな親和性で主要組織適合遺伝子複合体クラス1タンパク質(MHC−1)に結合することが示されている(L. Olsson et al, Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 91, 9086-909, 1994)、配列GNEQSFRVDLRTLLRYAである。
かかる配列のよりさらなる例には、T細胞に特異的な膜挿入アドレスが使用される。かかる配列は、T細胞抗原レセプターの膜貫通ヘリックスとCD3と公知の相互作用から由来する(Nature Medicine 3, 84-88, 1997)。例は:
SAAPSSGFRILLLKV
AAPSVIGFRILLLKVAG
などの配列GFRILLLKVを含むペプチドである。
完全な膜タンパク質に対するリガンドの一例は、完全な膜タンパク質ELAM−1に対するリガンドとして同定されている炭水化物リガンド、シアリルルイス(Sialyl Lewis)である(M. L. Phillips et al, Science, 250, 1130-1132, 1990 & G. Walz et al, Ibid, 250, 1132-1135, 1990)。
膜タンパク質内のエピトープに対して生成されるモノクローナル抗体の相補性決定領域由来の配列(例えば、J. W. Smith et al, J. Biol. Chem. 270, 30486-30490, 1995参照)もまた、適当な膜結合エレメントであり、配列は、ファージディスプレイフォーマット中で生成され、インビトロ(G. F. Smirh and J. K. Scott, Methods in Enzymology, 217H, 228-257, 1993)またはインビボ(R. Pasqualini & E. Ruoslahti, Nature, 380, 364-366, 1996)でバイオパンニング(biopanning)操作により選択されるようなランダムな化学的ライブラリーからである。
所望により、膜からの条件付解離を、pH感受性(静電気的スイッチ)、金属イオン結合による調節(内因性Ca2+、Zn2+および膜結合エレメント中のイオン結合部位の組み込みを用いる)およびプロテアーゼ開裂(例えば、プロウロキナーゼを放出し活性化する、リジン−リッチ膜結合配列のプラスミノ溶解など)などの機構を用いて、本発明の誘導体中に組み込むことができる。
本発明の好ましい誘導体は以下の構造を有する:
[P]−{L−[W]}n−X
(式中:
Pは、可溶性ポリペプチドであり、
各Lは、独立して、可撓性連結基であり、
各Wは、独立して、ペプチド性膜結合エレメントであり、
nは、1またはそれ以上の整数であり、
Xは、いずれかのWに共有結合していてもよいペプチド性または非ペプチド性膜結合基である。)
ペプチド性膜結合エレメントは、好ましくは8〜20個のアミノ酸長であり、エレメントWは、好ましくは、可溶性ポリペプチドのNまたはC末端に連続して位置する。アミノ酸配列は、互いにおよび可溶性ペプチドに、好ましくは4〜20個のアミノ酸の親水性および/または可撓性アミノ酸配列;線状親水性合成ポリマー;化学的架橋基から選択される連結基により結合する。
ペプチド結合は、化学的にまたは適当なコーディングDNA配列の発現により生合成的に作成できる。非ペプチド結合は、翻訳後修飾により化学的にまたは酵素的に作成できる。
本発明の誘導体のポリペプチド部分を、適当な宿主にて、1またはそれ以上のペプチド性膜結合エレメント、および、さらなる膜結合エレメントによる翻訳後誘導を促進するための結合基を導入するためのシステインなどの所望の残基を足した、目的の可溶性ポリペプチドをコードする修飾遺伝子の発現により調製できる。
さらなる態様において、それゆえ、本発明は、本発明の誘導体を製造する方法であって、組換え宿主細胞において該誘導体のポリペプチド部分をコードするDNAを発現させ、産物を回収し、その後、翻訳後的にポリペプチドを修飾し、化学的に膜結合エレメントを導入することを含む方法を提供する。
特に、方法の組換えの態様には:
i)宿主中で、該ポリペプチド部分をコードするヌクレオチド配列を含むDNAポリマーを発現可能な、複製可能な発現ベクターの調製;
ii)該ベクターでの宿主細胞の形質転換;
iii)該形質転換宿主細胞の、該DNAポリマーが発現され、該ポリペプチドを産性できる条件下での培養;
iv)該ポリペプチドの回収
の工程を含んでいてもよい。
ポリペプチド部分が新規である場合、該ポリペプチド部分をコードするヌクレオチド配列を含むDNAポリマー、ならびにポリペプチド部分それ自体およびそのS−誘導体もまた、本発明の一部を形成する。特に、本発明は、ペプチド結合により1つのペプチド性膜結エレメントに結合する可溶性ペプチドを含み、および/または、C−末端システインおよびポリペプチド部分をコードするDNAポリマーを包含する、本発明の誘導体のポリペプチド部分を提供する。
本発明の組換え法を、Sambrook et al., Molecular Cloning: A laboratory manual 2nd Edition. Cold Spring Harbor Laboratory Press(1989)およびDNA Cloning vols I, II and III(D. M. Glover ed., IRL Press Ltd)に記載されるような慣用の組換え技術により行ってもよい。
調製を、インビトロまたはインビボにて、適当に、化学的に、酵素的に、または2つの方法を組み合わせて、行うことができる。それゆえ、DNAポリマーを、D. M. Roberts et al., Biochemistry 1985, 24, 5090-5098に記載されるような慣用の方法により、適当なDNAフラグメントの酵素的ライゲーションにより調製できる。
DNAフラグメントを、適当な制限酵素で必要なヌクレオチドの配列を含むDNAを消化することにより、化学的合成により、酵素的ポリマー化により、またはこれらの方法の組み合わせにより、得ることができる。
制限酵素での消化を、適当な緩衝液中、20〜70℃の温度にて、一般に50μlまたはそれ以下の容量中、0.1〜10μgのDNAで、行ってもよい。
DNAの酵素的ポリマー化を、インビトロで、DNAポリメラーゼI(クレノーフラグメント)などのDNAポリメラーゼを用い、必要とされるように、ヌクレオシド三リン酸、dATP、dCTP、dGTPおよびdTTPを含む適当な緩衝液中、10〜37℃の温度にて、一般に50μlまたはそれ以下の容積で、行ってもよい。
DNAフラグメントの酵素的ライゲーションをT4DNAリガーゼなどのDNAリガーゼを用い、適当な緩衝液中、4℃〜37℃の範囲にて、一般に50μlまたはそれ以下の容積で、行ってもよい。
DNAポリマーまたはフラグメントの化学的合成を、慣用のリン酸トリエステル、ホスファイトまたはホスホルアミド化学により、‘Chemical and Enzymatic Synthesis of Gene Fragments-A Laboratory Manual’(ed. H. G. Gassen and A. Lang), Verlag Chemie, Weinheim(1982)または他の科学的刊行物、例えば、M. J. Gait. H. W. D. Matthes M. Singh, B. S. Sproat and R. C. Titmas, Nucleic Acids Research, 1982, 10, 6243; B. S. Sproat and W. Bannwarth, Tetrahedron Letters, 1983, 24, 5771; M. D. Matteucci and M. H. Caruthers, Tetrahedron Letters, 1980, 21, 719; M. D. Matteucci and M. H. Caruther, Journal of the American Chemical Society 1981, 103, 3185; S. P. Admas et al., Journal of the American Chemical Society, 1983, 105, 661; N. D. Sinha, J. Biernat, J. McMannus and H. Koester, Nucleic Acids Rearch, 1984, 12, 4539; およびH. W. D. Matthes et al., EMBO Journal, 1984, 3, 801などに記載されるような固相技術を用い、行ってもよい。好ましくは、自動化DNA合成機(例えば、Applied Biosystems 381A Synthesiser)を用いる。
好ましくは、DNAポリマーをポリペプチドをコードするDNA配列を共に含む2つまたはそれ以上のDNA分子をライゲートして調製する。
DNA分子を、必要なコーディング配列を有するベクターの適当な制限酵素による消化により得ることができる。
DNA分子の正確な構造およびそれらを得る方法は、所望の生成物の構造による。ポリペプチドをコードするDNA分子の構築の適当な手法の設計は、当業者の慣用の方法である。
特に、特定の宿主細胞のコドン使用を考慮する。コドンを、Devereux et al.,(1984)Nucl. Acid Res., 12, 387に示される原則を用いて、イー.コリ(E. coli)における高いレベルの発現に対し最適化できる。
組換え宿主細胞においてポリペプチドをコードするDNAポリマーの発現を、宿主中にて、DNAポリマーを発現可能な、複製可能な発現ベクター手段により、行ってもよい。新規な発現ベクターはまた、本発明の部分を形成する。
複製可能な発現ベクターを、本発明にしたがって、宿主細胞に適するベクターを開裂して、完全なレプリコンを有する線状DNAフラグメントを得て、該線状フラグメントを、該線状セグメントとともに、ポリペプチドをコードする一つまたはそれ以上のDNA分子と、ライゲート条件下に組み合わせることにより、調製してもよい。
線状セグメントおよび1以上のDNA分子とのライゲーションを、所望により、同時にまたは連続的に行ってもよい。
それゆえ、所望により、DNAポリマーを事前に形成するかまたはベクターの構築中に形成してもよい。ベクターの選択は、イー.コリなどの原核細胞、または、マウスC127、マウスミエローマ、チャイニーズハムスター卵巣、真菌、例えば繊維状真菌、または単核「酵母」などの真核細胞、またはドロソフィアなどの昆虫細胞であってもよい宿主細胞により部分的に決定される。宿主細胞は、トランスジェニック動物中にあってもよい。適当なベクターには、プラスミド、バクテリオファージ、コスミド、および例えばバキュロウイルスもしくはワクシニア由来の組換えウイルスが包含される。
DNAポリマーをフラグメントを発現する安定に形質転換された哺乳動物細胞系の単離用に設計されたベクター、例えば、マウスC127細胞におけるウシ乳頭腫ウイルス、またはチャイニーズハムスター卵巣細胞における増幅ベクター中に組み込むませてもよい(DNA Cloning Vol. II D. M. Glover ed. IRL Press 1985; Kaufman, R. J. et al., Molecular and Cellular Biology, 5, 1750-1759, 1985; Pavlakis G. N. and Hamer, D. H. Proceedings of the National Academy of Sciences(USA)80, 397-401, 1983; Goeddel, D. V. et al., European Patent Application No. 0093619, 1983)。
復元可能な発現ベクターの調製を、例えばSambrook et al.(前掲)に記載される手法により、DNAの制限、ポリマー化およびライゲーション用の適当な酵素で、慣用的に行ってもよい。ポリマー化およびライゲーションをDNAポリマーの調製について上記したように行ってもよい。制限酵素での消化を、適当な緩衝液中、20〜70℃の温度にて、一般に50μl位下の容量で、0.1〜10μgのDNAで行ってもよい。
組換え宿主細胞を、本発明にしたがって、形質転換条件下に、本発明の複製可能な発現ベクターで宿主細胞を形質転換することにより調製する。適当な形質転換条件は、慣用であり、例えば、Sambrook et al.(前掲)、または″DNA Cloning″Vol. II. D. M. Glover ed., IRL Press Ltd, 1985に記載される。
形質転換条件の選択は宿主細胞により決定される。それゆえ、イー.コリなどの細菌宿主を、CaCl2の溶液(Cohen et al., Proc. Nat. Acad. Sci., 1973, 69, 2110)またはRbCl、MnCl2、酢酸カリウムおよびグリセロールの混合物を含む溶液で、ついで、3−[N−モルホリノ]−プロパン硫酸、RbClおよびグリセロールで処理するか、または、例えば、Bio-Rad Laboratories, Richmond, California, USA, manufacturers of and electroporatorに記載されるエレクトロポレーションにより処理してもよい。培養中の哺乳動物細胞を、細胞中にベクターDNAのカルシウム共沈により、またはカチオン性リポソームを用いることにより、形質転換させてもよい。
本発明はまた、本発明の複製可能な発現ベクターで形質転換した宿主細胞にもわたる。
DNAポリマーの発現が可能な条件下での形質転換宿主細胞の培養を、例えば、Sambrook et al.および″DNA Cloning″(前掲)に記載されるように慣用的に行う。それゆえ、好ましくは、細胞に栄養分を供給し、45℃以下の温度にて培養する。
タンパク質産物を、宿主細胞に応じて慣用の方法により回収する。それゆえ、宿主細胞がイー.コリなどの細菌細胞であり、タンパク質が細胞内に発現される場合、物理的、化学的または酵素的に細胞を溶解させ、タンパク質産物を得られる溶解物から単離してもよい。宿主細胞が哺乳動物細胞である場合、産物を通常栄養培地から単離する。
宿主細胞がイー.コリなどの細菌細胞である場合、培養から得られる産物は最適機能活性のために折りたたむことが必要であり得る。タンパク質が封入体として発現されるとき、もっともこの可能性がある。重要であると考えられる単離および折りたたみ方法の多数の態様がある。特に、混入タンパク質との凝集形成を最小とし、ポリペプチドの間違った折りたたみを最小とするために、好ましくはポリペプチドを、折りたたみの前に部分的に精製する。それゆえ、特異的に封入体を単離することにより混入しているイー.コリのタンパク質を除去し、続けて折りたたみの前にさらに精製することは、方法の重要な態様である。
折りたたみ操作をポリペプチドの中間−折りたたみ状態の凝集を最小とするように行う。それゆえ、なかでも、塩型および濃度、温度、タンパク質濃度、レドックス緩衝液濃度および折りたたみ時間を注意深く考慮する必要がある。所定のポリペプチドについての正確な条件は、一般に予測不可能であり、実験により決定しなければならない。
封入体からのタンパク質の折りたたみに利用可能な多数の方法があり、この分野における当業者に知られている。一般に、該方法は、例えば、50mM 2−メルカプトエタノールで、8M尿素または6M塩酸グアニジンなどの高濃度の変性剤の存在下で、封入体中のすべてのジスルフィド結合を壊すことを包含する。次の工程では、これらの薬剤を除去し、タンパク質の折りたたみが起こるようにする。ジスルフィド架橋の形成は酸化環境を必要とし、これを、例えば空気により、または適当なレドックスシステム、例えば還元および酸化グルタチオンの混合物などの組み込みにより、提供してもよい。
好ましくは、封入体をメルカプトエタノールの存在下、8M尿素を用いて可溶化し、冷緩衝液の添加により混入タンパク質をはじめに除去した後にタンパク質を折りたたむ。適当な緩衝液は、I. Dodd et al.,’Perspectives in Protein Engineering and Complementary Technologies’, Mayflower Publications, 66-69, 1995に記載されるような技術を用いて同定してもよい。本明細書に記載するSCR構築物の多くに適した緩衝液は、1mM還元グルタチオンおよび0.5mM酸化グルタチオンを含む20mMエタノールアミンである。折りたたみを、好ましくは、1〜5℃の範囲の温度にて、1〜5日間にわたって行う。
何らかの沈澱または凝集が観察される場合、例えば、遠心分離によりまたは硫酸アンモニウムなどの沈澱剤での処理により、凝集タンパク質を除去できる。これらの手法のいずれかを適用する場合、モノマーポリペプチドが主要な可溶産物である。
細菌細胞がタンパク質を分泌する場合、折りたたみは通常必要でない。
本発明の誘導体のポリペプチド部分にC−末端システインを含有させ、翻訳後修飾を容易にしてもよい。C−末端システインを含む可溶性ポリペプチドもまた、本発明の一部を形成する。中程度の大きさ(〜70kDaまで)で<−8ジスルフィド架橋を有するタンパク質には細菌系における発現が好ましい。遊離の末端Cysが折りたたみまたは安定性の問題を引き起こす、より複雑なタンパク質には、哺乳細胞系(特にCHO)における安定な発現が必要であり得る。炭水化物膜結合エレメントを翻訳後に導入する場合にも、このことが必要とされる。ポリペプチド部分をコードする組換えバキュロウイルスで感染した昆虫細胞の使用もまた、より複雑なタンパク質の調製に有用な一般法であり、生合成的に特定の翻訳後操作(パルミトイル化など)を行うことが所望される場合、好ましい(例えば、M. J. Page et al., J. Biol. Chem. 264, 19147-19154, 1989参照)。
C−末端でシステインで誘導されるタンパク質の取り扱いの好ましい方法は、一般的に以下の方法にて記載されるようなメルカプトエタノールまたはグルタチオンで混合されるジスルフィド、または、2−ニトロ、5−カルボキシフェニルチオー誘導体のようなものである。
ペプチド膜結合エレメントを、Merrifield法などの標準的な固相合成を用いて調製してもよく、この方法をペプチドのN−末端にてミリスチン酸またはパルミチン酸由来のN−アシル基などの必要とされる非ペプチド膜結合エレメントを組み込むのに適用できる。加えて、続くタンパク質への結合のためにアミノ酸残基を活性化することも、かかる膜結合エレメントの化学合成間に達成できる。かかる活性化の例には、システインチオールでの混合2−ピリジルジスルフィドの形成またはN−ハロアセチル基の組み込みが包含される。両方のこれらの基は、それぞれジスルフィド相互交換およびアルキル化により、遊離のチオールと反応できる。所望により、ペプチドをC−末端アミドとしておよび/またはアセチルなどの慣用のN−末端ブロック基で、調製できる。
本発明はまた:
・チオール基にて所望により活性化された末端システイン残基;
・ペプチドのN−末端にまたはリジン残基のε−アミノ基に位置するN−ハロアセチル基(ハロは、塩素、臭素またはヨウ素を意味する);
・N−末端ブロック基;および
・N−末端またはリジン残基のε−アミノ基の脂肪酸N−アシル基
から選択される1またはそれ以上の誘導体を含むペプチド性膜結合エレメントを提供する。
これらの形成に適当な化学架橋基および試薬には、EP0109653、EP0152736、EP0155388およびEP0284413(出典明示により本明細書に含める)に記載されるものが包含される。架橋基は、一般に式:
−A−R−B− (I)
(式中、AおよびBはそれぞれ、同一でも異なっていてもよく、−CO−、−C(=NH2 +)−、マレイミド、−S−または結合であり、
Rは、結合、あるいは、所望により親水性部分とともに、1またはそれ以上の−(CH2)−またはメタ−、オルト−もしくはパラ−ジ置換フェニル単位(好ましくはオルトまたはパラ)を含む連結基である)
で示される。
本発明の誘導体のポリペプチド部分およびペプチド性膜結合エレメントの両方がC−末端システインを包含する場合、化学架橋基は、−S−S−の形態をとる。架橋は、慣用のジスルフィド交換化学により、1つのポリペプチド上のチオールを活性化し、活性化チオールを他のポリペプチド上の遊離のチオールと反応させて、生成する。かかる活性化方法は、S−S架橋の開裂時に安定なチオレートアニオンを形成するジスルフィドを使用し、チオールとさらに反応できる中間体混合ジスルフィドを形成し、安定なジスルフィド架橋を得る、2,2’−ジチオピリジンおよび5,5’−ジチオ(2−ニトロ安息香酸、DTNB)などの試薬を包含する。
Rには、水と相互作用し架橋基の水可溶性を維持する基、および、−CO−NH−、−CO−NMe−、−S−S−、−CH(OH)−、−SO2−、−CO2−、−(CH2CH2−O)m−および−CH(COOH)−(ここで、mは2以上の整数である)を含む適当な基、または、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリグリシン、ポリアラニンもしくはポリサルコシンなどの線状親水性ポリマーが包含される。
Rの他の例には、−(CH2r−、−(CH2p−S−S−(CH2q−および−(CH2p−CH(OH)−CH(OH)−(CH2q−(ここで、rは少なくとも2、好ましくは少なくとも4の整数であり、pおよびqは独立して少なくとも2の整数である)が包含される。
さらなる態様において、Rは、−U−V−W−を形成してもよく、ここで、Uは(CH2)CONH(CH2n(ここで、nは3〜8の整数である)であり、Vは、O、S、NRaまたはNRa−NRa(ここで、各Raは、HまたはC1-6アルキル、NH−OもしくはO−NHである)であり、Wは2−または4−位にて基Bにより置換されたベンジルである。好ましい具体例において、Rは、
(CH22CONH(CH2nNH−(4−フェニル)(ここで、nは、3〜8の整数である)である。式(I)の架橋基は、式(II):
X−R1−Y (II)
(ここで、R1は、結合または連結基であり、XおよびYは、表面アミノ酸、好ましくは、リジンまたはシステイン基、N−末端アミノ基、触媒セリンヒドロキシルまたはタンパク質結合基と反応可能な官能基であり、X、R1およびYは、必要な架橋基−A−R−B−を生成するように選択される。)
の連結基に由来させてもよい。
好ましい基は、XおよびYが異なり、ヘテロ二機能基として知られるものである。基分子の各末端は、順番に、各ポリペプチドと反応し、別々の反応で結合する。式(II)のヘテロ二機能基の例には:
N−スクシンイミジル 3−(2−ピリジルジチオ)ピロピオネート
スクシンイミジル 4−(N−マレイミド)カプロエート
3−(2−ピリジル)メチルプロピオンイミダート 塩酸
4’−アミジノフェニル 4−N−[2−N−(3−[2−ピリジルジチオ]エチルカルボニル)アミノエチル]アミノベンゾエート 塩酸
が包含される。
他の適当な基は、EP0109653、EP0152736、EP0155388およびEP0284413に開示され、特に、EP0155388における式(II)およびEP0284413における式(III)のものである(出典明示により本明細書中に含める)。
各場合に、Yは、本来のチオールまたはタンパク質結合基として導入されたものであってもよい、ポリペプチド上のチオール基と反応可能である。
タンパク質結合基は、ポリペプチドまたはタンパク質を1またはそれ以上のアミノ酸側鎖に特異的な試薬で修飾することにより機能的に導かれ、他のポリペプチド上の開裂セクションと反応可能な基を含む。タンパク質結合基の一例は、チオール基である。開裂セクションの一例は、ジスルフィド結合である。別に、開裂セクションは、α、βジヒドロキシ官能基を含む。
一例として、ポリペプチドを2−イミノチオラン、N−スクシンイミジル 3−(2−ピリジルジチオ)プロピオネート(続けて還元)またはN−アセチルホモシステインチオラクトンと反応させることにより遊離のチオール官能基を導入することで、タンパク質結合基をチオール反応性Y構造と結合できる。別法として、タンパク質結合基は、6−マレイミドヘキシル基または2−ピリジル−ジチオ基などの、Xにて遊離のチオールと反応できるチオール反応性基を含むことができる。
Xがタンパク質のアミノ酸側鎖と直接反応可能な基である場合、好ましくはN−スクシンイミジル基である。Xがタンパク質結合基と反応可能な基である場合、好ましくは、ピリジルチオ基である。Xが触媒セリンヒドロキシル基と反応可能な基である場合、好ましくは、EP0155388における式(II)およびEP0284413における式(III)の化合物に含まれる種類の、エステルの反応性を高める、1またはそれ以上の電子求引性基で所望により置換された4−アミジノフェニルエステル基である。
上記の方法において、タンパク質連結基を導入するポリペプチドの修飾は、好ましくは、水性緩衝媒体中、用いる試薬に応じて3.0および9.0の間のpHにて行う。好ましい試薬、2−イミノチオランでは、好ましくはpHは6.5〜8.5である。ポリペプチドの濃度は、好ましくは高く(>10mg/ml)および修飾試薬を試薬の反応性に応じて、中程度(1.1〜5倍)モル過剰にて用いる。温度および反応時間は、好ましくは、0〜40℃の範囲で、10分から7日間である。ポリペプチドの修飾の程度を導入される結合基についてアッセイすることで調べてもよい。
かかるアッセイは、5,5’−ジチオビス−(2−ニトロ安息香酸)での滴定などの標準的なタンパク質化学技術であり得る。好ましくは、タンパク質結合基の0.5〜3.0モルが、ポリペプチド平均1モル当たりに導入される。修飾ポリペプチドを、透析、限外濾過、ゲル濾過および溶剤または塩析沈澱などの標準的な技術により過剰の修飾剤から分離させてもよい。中間体物質を凍結溶液中または凍結乾燥して保存させてもい。
式(II)の連結基がアミジノフェニルエステル基Xを含む場合、好ましくは、第一に該基を基Xを介してポリペプチド酵素と反応させ、好ましくは反応を欧州公開特許出願第0009897中のブロック基の導入について記載される条件下に行う。高処理サイズ排除クロマトグラフィーまたはジアフィルレーション(diafiluration)などの適当な技術により過剰の試薬を含まないようにし、ついで、アシル化酵素を他のポリペプチドと、約1:1の比で、非−求核緩衝液中、pH7.0〜8.0、0〜30℃にて、6時間まで反応させてもよい。しかしながら、結合を10℃以下(好ましくは、0℃〜4℃)で行い、アシル化酵素の加水分解を最小とすることが好ましい。
タンパク質結合基をこのように導入した場合、架橋基(I)は、連結基(II)およびタンパク質結合基の反応から形成される。
連結するポリペプチドを、連結基またはタンパク質結合基を導入するための試薬と別々に、典型的にはポリペプチドに過量の試薬を加え、通常、中性または穏やかなアルカリ性緩衝液中、反応させ、反応後、ゲル濾過または透析により低分子量物質を除去する。ポリペプチド連結反応は、好ましくは、中性緩衝液中等モル比にて修飾ポリペプチドを混合することにより行う。他の反応条件、例えば、時間および温度は、所望程度の連結が得られるように選択されなければならない。チオール交換反応が含まれる場合、好ましくは反応を窒素雰囲気下に行わなければならない。好ましくは、連結をモニターできるようにUV−活性産物を製造する(例えば、2−ピリジルジチオ誘導体からのピリジン 2−チオンの放出)。
連結反応後、ポリペプチド結合体を、ゲル濾過、イオン交換クロマトグラフィー、アフィニティクロマトグラフィーまたは疎水性相互作用クロマトグアフィーなどの種々のクロマトグラフィー法により単離できる。これらの方法は、低庄力または高処理変形法であってもよい。
結合体を低圧力または高処理ゲル濾過、SDSポリアクリルアミドゲル電気泳動または等電点電気泳動を含む種々の技術により解析してもよい。
脂肪酸誘導体である膜結合エレメントを翻訳後的にペプチド性膜結合エレメントに、好ましくはポリペプチド鎖の末端にて、結合させる。好ましくは、本発明の誘導体の組換えポリペプチド部分がペプチド性膜結合エレメントを含む場合、これは、脂肪酸誘導体に結合するための独特のシステインを有する。組換えポリペプチドがシステイン残基を有する場合、脂肪酸のチオール誘導体が精製の後期段階(しかしながら最終段階である必要はない)で、好ましくは臨界ミセル濃度以下の試薬濃度で、再生組換えタンパク質に加えられる。脂肪酸誘導体および組換えペプチドの1つはチオール相互交換反応について上記したように活性化されたチオール基を有する。脂肪酸誘導体は、好ましくは、N−(2−ミリストイル)アミノエタンチオールまたはN−ミリストイル L−システインなどのアミノC2-6アルカンチオール(所望によりC−置換される)のC10-20脂肪酸アシル誘導体であり、本発明の一部を形成する。
親水性合成ポリマーの適当な例には、例えば固相合成法(アミノ基誘導化)またはチオール相互交換化学によりポリペプチドに連結される400および5000ダルトン間の分子量の、リエチレングリコール(PEG)、好ましくは、α,ω−官能基化誘導体、より好ましくは、α−アミノ,ω−カルボキシPEGが包含される。
アミノ酸配列または炭水化物のいずれかの、公知の内在性膜タンパク質のリガンド由来の膜結合エレメントは、ペプチド配列のN−連結グリコシル化部位を標的とした真核細胞のグリコシル化経路を用いて翻訳後修飾により生成されてもよい。
慣用の一般的な最終段階精製法は、疎水性静電気的スイッチ組み合わせが挿入されている誘導されたおよび誘導されていないタンパク質を分離するための、C2−C8媒体上、疎水性クロマトグラフィー(HIC)およびカチオン交換クロマトグラフィーである。
本発明の誘導体を、好ましくは医薬組成物として投与する。
したがって、本発明はまた、本発明の医薬組成物を医薬上許容される担体と組み合わせて含む医薬組成物を提供する。
本発明の組成物を、経口、局所、非経口、舌下もしくは経皮または吸入などの経路による投与用の常套方法にしたがって処方してもよい。組成物は、錠剤、カプセル、粉末、顆粒、ロゼンジ、クリームまたは経口もしくは滅菌非経口溶液もしくは懸濁剤などの液体調製物の形態、スプレー、エアロゾルもしくは吸入用の他の慣用法の形態であってもよい。
本発明の局所処方は、例えば、軟膏、クリームまたはローション、眼軟膏および眼もしくは耳滴剤、含浸包帯およびエアロゾルとして存在してもよく、保存剤、薬物浸透を助ける溶剤ならびに軟膏およびクリームにおいて皮膚軟化薬などの適当な慣用の助剤を含んでいてもよい。
処方は、クリームまたは軟膏基剤およびローション用にエタノールまたはオレイルアルコールなどの適合可能な慣用の担体も含んでいてもよい。かかる担体は、処方の約1%から約98%まで存在してもよい。より通常は、これらは処方の約80%まで存在する。
経口投与用の錠剤およびカプセルは、単位投与調製物形態であってもよく、結合剤、例えばシロップ、アラビアガム、ゼラチン、ソルビトール、トラガントガムまたはポリビニルピロリドンなど;充填剤、例えば、ラクトース、糖、トウモロコシデンプン、リン酸カルシウム、ソルビトールまたはグリシン;錠剤滑沢剤、例えば、ステアリン酸マグネシウム、タルク、ポリエチレングリコールまたはシリカ;崩壊剤、例えば、ポテトデンプン;または許容可能な湿潤剤、例えばラウリル硫酸ナトリウムなどの、慣用の賦形剤を含んでいてもよい。錠剤は、通常の医薬手法で周知の方法にしたがって被覆されていてもよい。
座剤は、例えばココア油脂、または他のグリセリドなどの慣用の座剤基剤を含む。
非経口投与用には、液体単位投与形態を化合物および滅菌ビヒクル、好ましい場合水を用いて調製する。用いるビヒクルおよび濃度に応じて、化合物はビヒクル中に溶解される。溶液を調製する場合、化合物を注射用に水に溶解し、滅菌バイアルまたはアンプルに充填し、封印する前に濾過滅菌できる。
非経口投与処方は、ポリ乳酸共グリコール酸などの生分解性ポリマーのミクロスフェア内の封入などの遅延放出系を包含してもよい。
有利は、局所麻酔剤、保存剤および緩衝剤などの薬剤をビヒクル中に溶解できる。安定性を高めるため、組成物をバイアル中に充填後に凍結し、真空下に水を除去できる。乾燥凍結乾燥粉末を、ついでバイアル中に封印し、注射用の水の付随するバイアルを使用前に液体を復元するために供してもよい。有利には、界面活性剤または湿潤剤を組成物中に包含させ、化合物の均一な分布を促進する。
適当には、本発明の組成物を、呼吸器管への投与用に、噴霧器用に嗅剤またはエアロゾルまたは溶液として、または吸入用にミクロファイン粉末として、単独でまたはラクトースなどの不活性担体と組み合わせて、存在させてもよい。かかる場合、適当には、活性化合物の粒子は50ミクロンより小さい直径、好ましくは10ミクロンよりも小さい直径、例えば1〜50ミクロン、1〜10ミクロンまたは1〜5ミクロンの範囲の直径を有する。適当な場合、少量の抗喘息および気管支拡張薬、例えば、イソプレナリン、イソエタリン、サルブタモール、フェニレフリンおよびエフェドリンなどの交換神経作用アミン;テオフイリンおよびアミノフィリンなどのキサンチン誘導体ならびにプレドニゾロンなどのコルチコステロイドならびにACTHなどの副腎刺激剤を包含させてもよい。
ミクロファイン粉末処方を、適当には計量器付エアロゾルまたは適当な呼吸活性化装置により投与してもよい。
適当な計量器付エアロゾル処方は、慣用の推進剤、エタノールなどの共溶剤、オレイルアルコールなどの界面活性剤、オレイルアルコールなどの滑沢剤、硫酸カルシウムなどの乾燥剤、塩酸ナトリウムなどの密度修飾剤を含む。
噴霧器用に適当な溶液は、標準的な噴霧装置での使用のための、例えばpH4〜7の間に所望により緩衝された、20mg/mlまでの化合物を含むが、より一般には0.1〜10mg/ml含む等張滅菌溶液である。
投与される物質の量は、誘導体の効力、病気の性質により、治療を管理する医師により決定される。しかしながら、一般的には、疾患または障害の処置用に効果的なポリペプチドの量は、1日当たり0.01〜100mg/kgの容量範囲、好ましくは、1日当たり0.1mg〜10mg/kgであり、5回まで投薬によるかまたは点滴により投与される。
許容されない毒物学的作用は、上記した投薬範囲内で本発明の化合物では何ら示されない。
本発明はまた、医薬としての使用のための本発明の誘導体を提供する。
本発明はさらに、可溶性ペプチドによる治療に影響を受ける障害の治療方法であって、本発明の該可溶性ペプチドの可溶性誘導体を投与することを含む方法、および、かかる障害の治療用の医薬の製造のための本発明の誘導体の使用を提供する。
好ましい態様の1つにおいて、本発明は補体活性を含む障害ならびに種々の炎症および免疫障害の治療における使用のための誘導体に関する。
この好ましい態様において、本発明により誘導される可溶性ポリペプチドは可溶性CR1ポリペプチドフラグメントなどの可溶性補体阻害剤である。
正常血清において約10%のグロブリンを構成する、補体系は、免疫系の外来抗原に対する応答において重要である多くの異なるタンパク質からなる。補体系は、その1次成分が開裂される場合に活性化され、産物が単独でまたは他のタンパク質と共にさらなる補体タンパク質を活性化し、蛋白質分解カスケードとなる。補体系の活性化は、高い血管透過性、食細胞の走化性、炎症細胞の活性化、外来粒子のオプソニン化、細胞の直接殺害および組織損傷を含め、種々の応答を導く。補体系の活性化は抗原−抗体複合体により(古典的経路)、または、例えば病原細菌の細胞壁に存在するリポポリサッカライドにより(別の経路)、誘発される。
補体レセプタータイプ1(CR1)は、赤血球、単球/マクロファージ、顆粒球、B細胞、いくつかのT細胞、脾臓小胞樹状突起および糸球有足突起の膜上に存在することが示されている。CR1は、補体成分C3bおよびC4bに結合し、C3b/C4bレセプターともまた呼ばれる。CR1の1つのアロタイプの構造構成および1次配列は知られている(Klickstein et al., 1987, J. Exp. Med. 165:1095-1112, Klickstein et al., 1988, J. Exp. Med. 168: 1699-1717; Hourcade et al., 1988, J. Exp. Med. 168: 1255-1270, WO89/09220, WO91/05047)。これは各々約60〜70個のアミノ酸を含む30個のショート・コンセンサス・リピート(SCR)からなる。各SCRにおいて、平均65個のアミノ酸の約29個が保存される。各SCRは、ジスルフィド結合における、第3および第1ならびに第4および第2のハーフ−システインでのジスルフィド結合により、3次元トリプルループ構造を形成するものと推定されている。さらに、CR1は、それぞれ7個のSCRの4個のロング・ホモロガス・リピート(LHR)として整列する。リーダー配列に続き、CR1分子はN−末端LHR−A、次の二つの繰り返し、LHR−BおよびLHR−C、および2つのさらなるSCRが続くほとんどのC末端LHR−D、25残基の推定膜貫通領域および43残基の細胞質部からなる。
本明細書において後に残基1として示す推定N−末端グルタミン残基を有する成熟CR1分子に基づき、LHR−Aのはじめの4個のSCRドメインは、本明細書において、それぞれ成熟CR1の残基2〜58、63〜120、125〜191および197〜252から構成されると明らかにされる。
CR1のいくつかの可溶性フラグメントが、組換えDNA法により、発現されるDNAから膜貫通領域を除去することにより生成されている(WO89/09220、WO91/05047)。可溶性CR1フラグメントは、機能的に活性であり、C3bおよび/またはC4bに結合し、それらが含む領域に応じてファクターIコファクター活性を示した。かかる構築物は、好中球酸化バースト、補体媒介溶血、およびC3aおよびC5b産生などのインビトロ補体−関連機能を阻害した。特定の可溶性構築物、sCR1/pBSCR1cもまた、反受身アルツス現象においてインビボ活性を示し(WO89/09220、WO91/05047;Yeh et al., 1991, J. Immunol. 146: 250)、虚血後心筋炎症および壊死を抑制し(WO89/09920、WO91/05047;Weisman et al., Science, 1990, 249: 146-1511; Dupe, R. et al., Thrombosis & Haemostasis(1991)65(6)695)、移植後の生存率を伸長した(Pruitt & Bollinger, 1991, J. Surg, Res 50:350: Pruitt et al, 1991 Transplantation 52: 868)。さらに、p−アニソイル化ヒトプラスミノーゲン−ストレプトキナーゼ−アクチベーター複合体(ASPAC)とのsCR1/pBSCR1cの共形成により、sCR1単独と同様に類似の抗溶血活性が生じ、これは血栓溶解剤と補体阻害剤sCR1の組み合わせが適していることを示唆した(WO91/05047)。
sCR1/pBSCR1cによりコードされる可溶性CR1ポリペプチドフラグメント、CR1の1〜1929残基は、本発明にしたがって誘導させてもよい。
CR1の部分に対応する可溶性ポリペプチドは、抗溶血活性を含む機能的な補体阻害活性を有することが知られている。WO94/00571には、順番に、CR1の唯一の構造的および機能的に完全なSCRドメインとしてロング・ホモロガス・リポートA(LHR−A)のSCR1、2、3および4から選択されるショート・コンセンサセス・リピート(SCR)を含み、少なくともSCR3を包含する、可溶性ポリペプチドが開示される。
好ましい態様において、ポリペプチドは、順番に、CR1の唯一の構造的および機能的に完全なSCRドメインとして、LHR−AのSCR1、2、3および4またはLHR−AのSCR1、2および3を含む。
一態様において、ポリペプチドは:
NH2-V1-SCR1-W1-SCR2-X1-SCR3-Y1-OH (A)
(式中、
SCR1は成熟CR1の残基2〜58を示し、
SCR2は成熟CR1の残基63〜120を示し、
SCR3は成熟CR1の残基125〜191を示し、
1、W1、X1およびY1は結合、または、好ましくは1〜5残基の長さであり、好ましくはCR1の天然のドメイン間配列由来のものである、アミノ酸の短い連結配列を示す。)
で記号的に示されてもよい。
式(I)の好ましい具体例において、W1、X1およびY1は、それぞれ成熟CR1の残基59〜62、121〜124および192〜196を示し、V1は所望によりそのN−末端を介してメチオニンに連結する成熟CR1の残基1を示す。
別の態様において、ポリペプチドは:
NH2-V2-SCR1-W2-SCR2-X2-SCR3-Y2-SCR4-Z2-OH(B)
(式中、
SCR1、SCR2、SCR3は前記の定義と同意義であり、
SCR4は成熟CR1の残基197〜252を示し、
2、W2、X2、Y2およびZ2は結合、または、好ましくは1〜5残基の長さであり、好ましくはCR1の天然のドメイン間配列由来のものである、アミノ酸の短い連結配列を示す。)
で記号的に示されてもよい。
式(II)の好ましい具体例において、W2、X2、Y2およびZ2は、それぞれ成熟CR1の残基59〜62、121〜124、192〜196および残基253を示し、V2は所望によりそのN−末端を介してメチオニンに連結する成熟CR1の残基1を示す。
式(B)の一具体例において、アルギニン235はヒスチジンで置換される。
式(B)の好ましい具体例において、残基235はアルギニンである。
さらなる態様において、ポリペプチドは:
NH2-X3-SCR3-Y3-OH (C)
(式中、
SCR3は、前記の定義と同意義であり、
3およびY3は結合、または、好ましくは1〜5残基の長さであり、好ましくはCR1の天然のドメイン間配列由来のものである、アミノ酸の短い連結配列を示す。)
で記号的に示されてもよい。
式(C)の好ましい具体例において、X3は所望によりそのN−末端にてメチオニンに連結する成熟CR1のアミノ酸122〜124を示し、Y4は成熟CR1のアミノ酸192〜196を示す。
さらに別の態様において、ポリペプチドは:
NH2-X4-SCR3-Y4-SCR4-Z4-OH (D)
(式中、
SCR3およびSCR4は、前記の定義と同意義であり、
4、Y4およびZ4は結合、または、好ましくは1〜5残基の長さであり、好ましくはCR1の天然のドメイン間配列由来のものである、アミノ酸の短い連結配列を示す。)
で記号的に示されてもよい。
式(D)の好ましい具体例において、X4は所望によりそのN−末端にてメチオニンに連結する成熟CR1のアミノ酸122〜124を示し、Y4およびZ4はそれぞれ成熟CR1のアミノ酸192〜196および253を示す。
可溶性CR1ポリペプチドを、上記に概略を示した慣用の方法により本発明にしたがって誘導させる。好ましい具体例において、可溶性CR1ポリペプチドはCR1の残基1〜196からなり、N−末端メチオニンを有し、誘導体はミリストイル基および
DGPKKKKKKSPSKSSGC
GSSKSPSKKKKKKPGDC
CDGPKKKKKKSPSKSSK
SKDGKKKKKKSKTKC
CSAAPSSGFRILLLKV
AAPSVIGFRILLLKVAGC
および
DGPSEILRGDFSSC
(左側にN−末端)
から選択される1またはそれ以上のポリペプチドを含む。
本発明の誘導体である、可溶性CR1ポリペプチドなどの可溶性補体阻害剤は、限定するものではないが以下に列挙する、多くの補体媒介または補体関連疾患および障害の治療において有用である。
補体が関与する疾患および障害
神経学的障害
多発性硬化症
発作
ギャン−バレー症候群
外傷性脳損傷
パーキンソン病
アレルギー性脳炎
アルツハイマー病
不適当なまたは望ましくない補体活性化の障害
血液透析合併症
過剰急性同種移植片拒絶反応
異種移植片拒絶反応
角膜移植片拒絶反応
IL−2治療中のインターロイキン−2誘発毒性
発作性夜行性ヘモグロビン尿症
炎症性障害
自己免疫疾患の炎症
クローン病
成人呼吸促迫症候群
火傷または凍傷を含む熱損傷
ブドウ膜炎
乾癬
喘息
急性膵炎
虚血後再灌流状態
心筋梗塞
バルーン血管形成
アテローム性硬化症(コレステロール−誘発)&再狭窄
高血圧
心肺バイパスまたは腎血液透析におけるポスト−ポンプ症候群
腎虚血
腸虚血
感染症疾患または敗血症
多重臓器不全
敗血症ショック
免疫複合疾患および自己免疫疾患
慢性関節リウマチ
全身性エリスマトーデス(SLE)
SLE腎炎
増殖性腎炎
糸球体腎炎
溶血性貧血
重症筋無力症
生殖性障害
抗体−または補体媒介不妊症
創傷治癒
本発明はまた、炎症または不適当な補体活性化に付随する疾患または障害を治療するための医薬組成物であって、本発明の誘導体である、可溶性CR1ポリペプチドなどの可溶性補体阻害剤の治療的に有効量、および、医薬上許容される担体または賦形剤を含む組成物に関する。
本発明はまた、炎症または不適当な補体活性化に付随する疾患または障害を治療する方法であって、かかる治療を必要とする対象に、本発明の誘導体である、可溶性CR1ポリペプチドなどの可溶性補体阻害剤の治療的に有効量を投与することを含む方法を提供する。
上記の方法において、対象は好ましくはヒトである。
さらに、本発明の誘導体である、可溶性CR1ポリペプチドなどの可溶性補体阻害剤の、炎症または不適当な補体活性化に付随する疾患または障害の治療のための医薬の製造における使用を提供する。
補体活性化を阻害し、同時に、血栓溶解治療を提供するために、本発明はさらに血栓溶解剤を治療的有効量含む医薬組成物を提供する。血栓溶解剤の有効量は、0.01〜10mg/kgの範囲、好ましくは0.1〜5mg/kgの範囲の用量である。好ましい血栓溶解剤には、限定するものではないが、ストレプトキナーゼ、ヒト組織型プラスミノーゲンアクチベーターおよびウロキナーゼ分子およびそれらの誘導体、フラグメントまたは結合体が包含される。血栓溶解剤には、他の薬剤と融合しまたは可逆的に連結して、例えば、プラスミンに連結したウロキナーゼ(EP−A−0152736)、水可溶性ポリマーに連結したフィブリン溶解酵素(EP−A−0183503)などのハイブリッド分子を形成できる1またはそれ以上の鎖を含ませてもよい(EP−A−0297882およびEP155387)。血栓溶解剤にはまた、プラスミノーゲンアクチベーターのムテインを含ませてもよい(EP−A−0207589)。好ましい具体例において、血栓溶解剤には、米国特許第4285932号に記載されるような可逆的に遮断されたインビトロフィブリン溶解酵素を含ませてもよい。最も好ましい酵素は、米国特許第4808405に記載されるようなp−アニソイルプラスミノーゲン−ストレプトキナーゼアクチベーター複合体、アニストレプターゼ(anistreplase)である(Monk et al., 1987, Drugs 34: 25-49)。
本発明の個々のまたは組み合わせ治療組成物の投与経路には、例えば静脈注入またはボーラス注入などの標準的な経路が包含される。活性な補体阻害剤および血栓溶解剤を、ともにまたは連続して、いかなる順序で投与してもよい。
本発明はまた、ヒトまたはヒト以外の動物における、血栓症状態、特に急性心筋梗塞を治療する療方法を提供する。この方法は、この治療を必要とするヒトまたはヒト以外の動物に、本発明の誘導体である可溶性CR1ポリペプチドなどの可溶性補体阻害剤の有効量、および、血栓溶解剤の有効量を投与することを含む。
また、ヒトまたは動物における血栓症状態の治療のための医薬の製造における、本発明の誘導体である可溶性CR1ポリペプチドなどの可溶性補体阻害剤および血栓溶解剤の使用を提供する。かかる方法および使用は、WO91/05047に記載されるように行ってもよい。
本発明または、ヒトまたはヒト以外の動物における、成人呼吸促迫症候群(ARDS)を治療する方法を提供する。この方法は、患者に、本発明の誘導体である可溶性CR1ポリペプチドなどの可溶性補体阻害剤の有効量を投与することを含む。
本発明はまた、本発明の誘導体である可溶性CR1ポリペプチドなどの可溶性補体阻害剤の有効量を投与することによる、移植を受けたヒトまたはヒト以外の動物における、過剰急性同種移植片または過剰急性異種移植片拒絶反応を遅延する方法を提供する。かかる投与は、患者にされてもよくまたは埋め込み前に移植片に適用されることによってもよい。
本発明はさらに、本発明の誘導体である可溶性CR1ポリペプチドなどの可溶性補体阻害剤の有効量を、局所または静脈内などの非経口経路により投与することによる、ヒトまたはヒト以外の動物における、損傷を治療する方法を提供する。
他の好ましい態様において、可溶性ポリペプチドは、プロウロキナーゼ、ストレプトキナーゼ、組織型プラスミノーゲンアクチベーターまたはレトプラーゼなどの血栓溶解剤であり、本発明の誘導体は、急性心筋梗塞などの血栓症障害の治療において有用である。それゆえ、本発明は血栓症障害を治療するための医薬組成物であって、本発明の血栓溶解剤の誘導体の有効量、および、医薬上許容される担体または賦形剤を含む組成物を提供する。本発明はさらに、本発明の血栓溶解剤の誘導体の有効量を投与することによる血栓症障害の治療方法、および、かかる誘導体の血栓症障害の治療のための医薬の製造における使用を提供する。
以下の方法および実施例は、本発明を説明する。
実施例で用いる一般法
(i)DNA切断
製造者の指示書に従って規定の緩衝液を用いて制限エンドヌクレアーゼによるDNA切断を行った。緩衝液の条件が二つの酵素に適している場合、同時に二重消化を行った。そうでなければ二重消化を連続的に行い、その場合低塩条件を要する酵素を最初に消化物に加えた。一度消化が完了すると塩濃度を変化させ、次の酵素を加えた。
(ii)DNAライゲーション
Promegaから購入したT4DNAリガーゼを用いて、Sambrookら[Molecular Cloning : A Laboratory Manual第2編(1989)、Cold Spring Harbour Laboratory Press]に記載されるようにライゲーションを実施した。
(iii)プラスミドの単離
Sambrookら[Molecular Cloning:A Laboratory Manual第2編(1989)、Cold Spring Harbour Laboratory Press]に記載されるようにアルカリ性溶解法によるか、または2種の市販のキット:Promega WizardTM plus MiniprepsまたはQiagen Plasmid Maxiキットの一つにより製造者の指示書に従ってプラスミド単離を行った。
(iv)DNAフラグメント単離
アガロースゲルからDNAフラグメントを切り取り、3種の市販のキット:QIAEXゲル抽出キットもしくはQiaquickゲル抽出キット(QIAGEN Inc.、USA)またはGeneClean(Bio 101 Inc.、USA)の一つを用いて製造者の指示書に従ってDNAを抽出した。
(v)DNAのイー・コリ(E.coli)への導入
Sambrookら(1989)に記載されるように塩化カルシウムを用いてコンピテント化したイー・コリ(E.coli)BL21(DE3)[StudierおよびMoffat、J.Mol.Biol.189:113(1986)]、イー・コリXLI−blue、BL21(DE3)pLys−SまたはBLR(DE3)pLys−Sにプラスミドを形質転換した。セルラインはStratageneから凍結コンピテント培養物として購入した。イー・コリJM109はPromegaから凍結コンピテント培養物として購入した。
(vi)DNAシークエンシング
VistraDNALabstation625でプラスミドDNAの配列決定を行った。Amersham International’s「Thermo Sequenase蛍光染料−ターミネーター・サイクル・シークエンシング・キット」(RPN2435)を「FMP蛍光染料−ターミネーター・沈殿キット」(RPN2433)と組み合わせて用い、製造者の指示書に従ってシークエンシングを行った。
前記の方法で得られた配列をPerkin ElmerABIPrism377DNAシークエンサーにより分析した。これは36cmx0.2mm・4%アクリルアミドゲルを用いる電気泳動技術であり、チャージ結合装置カメラ(charge coupled device camera)により製造者の指示書に従って蛍光標識したDNAフラグメントを検出した。
(vii)オリゴヌクレオチドの製造
Cruachemよりオリゴヌクレオチドを購入した。
(viii)pBROC413
プラスミドpT7−7[Tabor,S.、Current Protocols in Molecular Biology、F.A.Ausubel,Brent,R.E.Kingston,D.D.Moore,J.G.Seidman,J.A.Smith,およびK.Struhl,編、16.2.1-16.2.11頁(1990)、Greene Publishing and Wiley-Interscience、New York]はpBR322のヌクレオチド2065−4362に対応するDNAを含有し、pBR322の様に別のプラスミドCoIKの存在下接合性プラスミドにより移動させることができる。CoIKによりコードされる運動性タンパク質はpBR322のヌクレオチド2254のnic部位に作用し、この点から運動が開始される。pT7−7をLspIおよびBglIIで消化し、張り出した5’末端をDNAポリメラーゼIのクレノウ・フラグメントで平滑化した。プラスミドDNAフラグメントをアガロースゲル電気泳動により精製し、平滑末端を一緒にライゲートし、Bio-Rad Gene Pulserを用いるエレクトロポレーションにより製造者の指示する条件に従ってイー・コリDH1に形質転換した。得られたプラスミドpBROC413をプラスミドDNAの制限酵素分析により同定した。
pBROC413におけるf10プロモーターのすぐ上流のLspI部位からpT7−7のヌクレオチド434のBglII部位までの欠失はpBR322のヌクレオチド2065−2297に対応するDNAを欠失する。従ってnic部位および隣接する配列を欠失すると非運動性pBROC413になる。
(ix)ドデシル硫酸ナトリウムポリアクリルアミドゲル電気泳動(SDS PAGE)
Novexシステム(British Biotechnology)を用いて製造者の指示書に従ってSDS PAGEを実施した。予め充填した4−20%アクリルアミドのゲルを用いた。電気泳動するためにサンプルおよびタンパク質分子量標準(例えばLMWキット、PharmaciaまたはNovex Mark12)を通常緩衝液(5容量/容量%2−メルカプトエタノールを含むかまたは含まない)を含む1重量/容量%SDSで希釈し、ゲルに適用するまで室温で約10から30分間放置した。
(x)タンパク質のジスルフィドの還元およびチオールの修飾
標題の目的を達成するために多くの方法が用いられる。ジスルフィドを選択的に還元しなければならない理由は、チオールを多く含むタンパク質の単離および精製中、とりわけ十分に変性したチオールを多く含むタンパク質のリフォールディング中に不適当なジスルフィドペアを生じ得るということである。加えて、たとえ適切なジスルフィドペアを生じても、タンパク質中の遊離のシステインが例えばグルタチオンで遮断され得る。これらの誘導体は一般に非常に安定である。これらの反応性を高めるために、例えば続いて別の官能基に結合させるためにこれらを例えばジチオスレイトール(DTT)またはTris(2−カルボキシエチル)ホスフィン・HCl(TCEP)で選択的に還元し、次いで要すればあまり安定でない官能基で修飾する必要がある。後者の例としてはEllmants試薬(DTNB)が挙げられ、これにより混合ジスルフィドが得られる。DTNBとの反応を省略する場合、実験計画に注意を払い、遊離のチオールを含有するタンパク質の二量体形成が最少化されていることを確認する必要がある。前記の「選択的な還元」なる用語は、反応条件例えば希釈、温度、反応物の分子量比を注意深く調節してタンパク質の天然構造中のジスルフィド架橋の還元を最少化することを意味する。全ての試薬は例えばSigmaまたはPierceから市販されている。
以下の一般的な実施例では、利用可能で、遊離のチオールを生じ、要すれば修飾するのに有用な条件について説明する。最適なチオール還元および/または修飾を達成するための具体的な条件は各タンパク質バッチに関して理想的な条件に決定する。
TCEPは50mMHepes(pH約4.5)中20mM溶液として調製して、−40℃で保存できる。DTTはリン酸ナトリウム中10mM、pH7.0に調製して、−40℃で保存できる。前記の試薬は全て通常タンパク質濃度と等価かまたは過剰のモル濃度であり、正確な理想的な濃度は実験的に決定する。反応の時間および温度も同様に実験的に決定する。一般に時間は1から24時間の範囲であり、温度は2から30℃の範囲である。過剰の試薬を例えばSephadexG25またはSephadexG50を用いて緩衝液交換により除去するのが都合よい。適当な緩衝液は0.1Mリン酸ナトリウム、pH7.0であり、または溶液は未処理のままでもよい。
実施例
実施例1 N−(ミリストイル)2−アミノエタン・チオール(MAET)の製造
塩化ミリストイル(1.0mmol)を氷冷した乾燥ピリジン(1.0ml)に激しく攪拌しながら加え、次いで即座にN−ヒドロキシサクシンイミド(1.5mmol)を加えた。混合物を4時間環境温度(〜23℃)で攪拌した。固体の2−アミノエタンチオール遊離塩基(1.1mmol)を混合物に加え、環境温度で6時間反応させて、次いで4℃で3日間反応させた。生成物を水(5ml)と反応させ、環境温度で1時間攪拌し、濾過し、氷水で洗浄した。白色固体をジメチルスルフォキシドに溶解し、水で再沈殿させ、次いで酸化リン(V)で真空乾燥した。最終的な収量は0.21g(〜70%)であった。Elman試薬を用いたチオール滴定により生成物が〜45%の遊離のチオールを含有することが示された。
実施例2 ミリストイル/静電気的スイッチペプチド試薬1(MSWP−1)(配列番号:27)の合成
Figure 0004177457
ペプチド:
Figure 0004177457
(配列番号:5)
をSheppardおよびAthertonが開発した[E.AthertonおよびR.C.Sheppard、Solid Phase Synthesis、IRL Press、Oxford(1989)]一般的なFmoc/tBu法による固相合成を用いて製造した。キーゼルグールを支持体とするポリジメチルアクリルアミド樹脂(Macrosorb 100)を固体支持体として用いてエチレンジアミンで誘導した。
予めN,N’−ジイソプロピルカルボジイミド/N−ヒドロキシベンゾトリアゾール(4倍過剰のモル濃度で)で活性化したN−α-Fmoc保護試薬を用いて、ブロモフェノール・ブルーでモニター観察しながらカップリング反応を実施した。DMF中20%ピペリジンを用いてFmoc切断を行った。最後の切断でC−末端アミドを生じるように設計した修飾Rink連結試薬(P−[(R,S)−α−[1−(9H−フルオレニル−9−イル−メトキシホルムアミド]2,4ジメトキシベンジル]−フェノキシ酢酸)の結合等のカップリングおよび脱保護のサイクルを繰り返してペプチド鎖を集めるための反応を行った。個々のアミノ酸の側鎖の官能基を以下のように保護した:
Ser(tButyl)、Lys(Boc)、Asp(O-tButyl)、Cys(Trityl)
ペプチド集合体をまだ樹脂に結合しているペプチドと比較した場合、同一の活性化法により、ミリスチン酸の直接的なカップリングによりミリストイル基はN末端グリシンのアミノ基に結合した。次いでこの修飾ペプチドを樹脂から切断し、2.5%水および2.5%トリイソプロピルシランを含有するトリフルオロ酢酸と反応させて側鎖保護基を同時に除去した。
粗製物を0.01M酢酸アンモニウム溶液中2,2’ジチオピリジンとpH8−9で約2時間反応させ、次いで酢酸で酸性にし、分取高速液体クロマトグラフィー(HPLC)で勾配成分として0.1%トリフルオロ酢酸(TFA)/水および0.1%TFA/アセトニトリルを用いて精製した。凍結乾燥の後、ペプチドは白色無定形粉末であり、ジメチルスルフォキシドに少なくとも10mg/mlまで溶解した。高速原子衝撃質量分析法によりm/e2107.8、2129.7および2145.8で主要なピークが得られ、これらはペプチドのモノプロトン化、モノナトリウム化およびモノカリウム化分子イオンに対応する。ペプチドの2−チオピリジル含量を0.1Mホウ酸ナトリウム、pH8.0中約0.03mMから0.2mMまで溶解し、ジチオスレイトールを5mMまで添加し還元して測定した。343nmにおける光学密度の変化を用いて8080cm-1-1のこの波長での消失係数を用いてピリジン2−チオンの放出量を算出した。これによりペプチド含量は乾燥重量の約60%であることが示された。
実施例3 ミリストイル/静電気的スイッチペプチド試薬2(MSWP−2)(配列番号:28)の合成
Figure 0004177457
ペプチド:
Figure 0004177457
(配列番号:18)を実施例2で記載した一般法および以下の変法を用いる固相合成により製造した:
a. C末端リジンを4−メチルトリチル(MTT)基を用いるアルキル化により保護した;その他の全てのリジンはt−Boc基によりN−ε保護した。
b.ジクロロメタン中1容量/容量%トリフルオロ酢酸を用いてMTTを除去し、その他のリジンを脱保護する前に得られた独特の遊離アミノ基をミリスチン酸で誘導した(実施例2に記載するとおり)。
ペプチド鎖の集合体の完成時にN末端を無水酢酸でアセチル化した。前記のように脱保護したペプチドを2,2’−ジチオピリジンと反応させて2−ピリジルジチオシステイン基を生成した。生成物を実施例2に記載するように精製した。高速原子衝撃質量分析法により2221.3で分子イオンのピークが得られた(参考:モノプロトン化したものの理論質量は2220.3)。
Figure 0004177457
アミノ酸分析により正味のペプチド含量が68.7重量%であることが示された。実施例2の方法を用いると、2−ピリジルジスルフィド含量は約60重量%であった。
実施例4 ミリストイル/静電気的スイッチペプチド試薬3(MSWP−3)(配列番号:29)の合成
Figure 0004177457
ペプチド:
Figure 0004177457
(配列番号:19)を実施例2の一般的な固相合成プロトコルを用いて製造した。ミリストイル化、C−末端アミド化およびCys残基の誘導を実施例2に記載するように実施した。精製した後、質量分析法により2040.5で主要なピークが得られ、これはモノプロトン化形態に対応する(理論値:2039.5)。
Figure 0004177457
ペプチド含量は約56重量%であった。
実施例5 Tセル標的ペプチド試薬1(TCTP−1)(配列番号:30)の合成
Figure 0004177457
ペプチド:
Figure 0004177457
(配列番号:20)を実施例2の一般的な固相法および実施例3に記載したN−アセチル化を用いて製造した。Rink試薬の代わりにn−デシルアミンを用いてC−末端を誘導した。精製したペプチドの質量分析法により1952.3で主要なピークが得られ、これはモノプロトン化分子イオンに対応する(理論値:1951.1)。1843.3でもイオンが観察されたが、これは分光光度計中でのチオピリジル基の損失に相当すると考えられる。
Figure 0004177457
ペプチド含量は53重量%であった。
実施例6 [SCR1−3]−Cys(配列番号:6)の発現および単離
(a) [SCR1−3]−CysをコードするプラスミドpDB1030の構築
CR1のLHR−AのSCR1−3をコードするプラスミドpDB1013−5(特許出願WO94/00571)を制限エンドヌクレアーゼEcoRIおよびHindIIIで消化し、Qiagen QiaexDNA抽出キットを用いて製造者の指示書に従ってアガロースゲルから2.2キロベースのプラスミドのバンドを単離した。これがフラグメント1である。pDB1013−5の別のバッチをBanIおよびEcoRIで消化し、196塩基対のバンドを前記のアガロースから抽出した。これがフラグメント2である。二つのオリゴヌクレオチド、配列番号:1および配列番号:2をアニーリングしてDNAの最終濃度が100ピコモル/μlになった。アニーリングしたオリゴにはBanI/EcoRIの張り出しがあり、pDB1013−5の3’末端で配列が重複するが、加えて停止コドンの直前でシステインをコードするコドンを含有する。これがフラグメント3である。
フラグメント1、2および3をT4DNAリガーゼを用いて1回の反応でライゲートし、pDB1030を得た。ライゲートしたプラスミドをPromegaから購入したコンピテントイー・コリJM109に形質転換した。得られたコロニーを制限エンドヌクレアーゼ消化により分析し、DNAシークエンシングによりSCR(1−3)(WO94/00571の配列番号:27)のコード化アミノ酸配列が1個のC−末端タンパク質システイン残基により変化して配列番号:6が得られることを確認した。
(b) pDB1030からの[SCR1−3]-Cysの発現
pDB1030を塩化カルシウムでコンピテント化したイー・コリBL21(DE3)に形質転換し、得られたコロニーを単離してプラスミド含量を検査した。イー・コリBL21(DE3)中でpDB1030からタンパク質を発現するために、1個のコロニーを50μg/mlアンピシリンを含有するLBリン酸塩培地(20g/lトリプトン、15g/l酵母抽出物、0.8g/l NaCl、0.2g/l Na2HPO4、0.1g/l KH2PO4)10mlに接種した。培養物を37℃、230r.p.m.で6時間成長させた後、これを用いて50μg/mlアンピシリンを含有する同一の培地100mlに接種した。同一条件下で一晩成長させた。次いで各培養物25mlを3lエルレンマイヤーフラスコ中50μg/mlアンピシリンを含有する同一の培地600mlに接種した。A600nmでのODが0.8−1.0になるまで細胞を成長させた。IPTG(イソプロピルB−Dガラクトピラノシド)を最終濃度が1mMになるまで加えて、細胞をさらに3−4時間成長を続けさせた後、8000g/10分間遠心して収穫した。培養物21から得たペレットを−80℃で保存した。
(c) [SCR1−3]−Cysの単離、リフォールディング、精製および処方
記載する方法は本質的にDodd I.ら、Protein Expression and Purification 6:727-736(1995)に詳述されるものである。
i) 可溶性封入体の単離
イー・コリBL21(DE3)(cPB1030)の凍結細胞ペレットを50mMTris/50mM NaCl/1mM EDTA/0.1mM PMSF、pH8.0に、培養物ペレット1lあたり33mlの比率で再懸濁した。懸濁液を氷で囲んだガラスビーカーに移し、通常3−6分間ソニケート(Heat systems−UltrasonicsW380;50x50%パルス、パルス時間=5秒)した。次いで粉砕したペレットを凍結し、−80℃で保存した。約2週間後ソニケートしたものを溶激し、約8000gで20分間遠心した。ペレットを室温で20mMTris/8M尿素/1mM EDTA/50mMメルカプトエタノール、pH8.5(200ml)に激しく攪拌して再懸濁し、次いで室温で1時間、続いて4℃で一晩放置した。
ii) SP−セファロースを用いる最初の精製
粘性の溶液に水で洗浄し減圧乾燥したSP−セファロースFF(含水重量約30g)を加えた。混合物を激しく攪拌し、室温で1−2時間静置した。上澄をデカンテートし、サンプリングし、捨てた。残ったスラリーを一様な懸濁液に再懸濁し、ガラスジャケットに注ぎ、落ち着かせて充填されたベッドにした。カラムを4℃で0.02M Tris/8M尿素/0.05M 2−メルカプトエタノール/0.001M EDTA、pH8.5で平衡にした。溶出液のA280が基底線で安定すると、緩衝液をさらに1M NaClを含有する平衡用緩衝液に交換した。1M NaCl含有緩衝液でA280の1本ピークを溶出した;容量は約50mlであった。50mMギ酸に緩衝液交換(SephadexG25)したサンプルのモル濃度消失係数25000cm-1を用いてA280の値より溶液のタンパク質濃度を推定した。これにより生成物のタンパク質濃度は1.6mg/mlであることが示された。溶液を−40℃で保存した。
iii) 折りたたみおよびさらなるプロセッシング
SP−セファロースで精製した生成物25mlを用時調製した冷0.02Mエタノールアミン/1mM EDTA780mlに絶えず攪拌しながら1分間以上にわたって徐々に加え、1時間/4℃で静置した。還元グルタチオン(GSH)を1mMまで加え、酸化グルタチオン(GSSG)を0.5mMまで加えた。溶液は透明で約2−3℃で3日間静置した。次いで溶液をYM10メンブランを用いて限外濾過し、最後まで保持した容量は約35mlであった;保持物質はわずかに濁っており、半透明溶液の外観を呈した。これを4℃で12日間保存した。次いでこれを30000gで15分間遠心し、上澄を室温で0.1M NaH2PO4/1M(NH42SO4、pH7.0(緩衝液A)9容量と混合し、すぐに3000rpmで15分間遠心した。上澄を約4mlまで限外濾過(YM10)し、次いで0.1Mリン酸ナトリウム、pH7.0(5.0ml)に緩衝液交換した;A280分析によると、この溶液のタンパク質濃度は1.7mg/mlであった。これをジチオ・ビス・ニトロ安息香酸(DTNB)(8倍過剰のモル濃度)と室温で30分間反応させた。A412測定および消失係数13600(遊離のチオニトロ安息香酸イオンに関して)に基づくと遊離のチオール含量は6μMであり、これは生成物Aを得るための誘導の約10%に過ぎない。主要な生成物は[SCR1−3]−Cysであると考えられ、ここで遊離のC末端チオールはリフォールディング工程でグルタチオンまたは2−メルカプトエタノールとの反応により遮断されている。
(d) [SCR1−3]−Cysの単離、リフォールディング、精製および処方に関する別法
この方法は、Doddら(前記で引用)に記載された方法により近いという以外は前記の方法に類似している。注目すべきはリフォールディング後の限外濾過の保持物質をすぐに硫酸アンモニウムと反応させ、次いで遠心およびButyl Toyopearlクロマトグラフィーにより透明化したことである。約0.2から0.4M硫酸アンモニウムで溶出して得られたA280吸収フラクションをプールし、これを生成物Bと称する。十分に還元したSCR1−3/cysのわずか100mgで出発して、生成物Bは17mg含有した。生成物は非還元SDS PAGEにより主要な1種を含有し、推定純度がほぼ>90%であり、見かけの分子量は21000であった。同様に製造した生成物での研究に基づき、これは親タンパク質のS−グルタチオンおよび/またはS−メルカプトエタノール誘導された形態であると考えられるが、類似の方法で製造したかまたはある期間保存した少なくともいくつかのバッチは遊離のシステイン変種として存在するかもしれない。生成物はまた見かけの分子量が約40000のポリペプチドをも含有した。この種に富むタンパク質の類似のバッチでの研究に基づき、これは[SCR1−3]−Cysの2量体であると同定された。
実施例7 SCR1−3/スイッチ融合(配列番号:7)の発現および単離
Figure 0004177457
(a) SCR1−3/スイッチをコード化するプラスミドpDB1031の構築
pDB1013−5のフラグメント1およびフラグメント2は前記の実施例6と同一である。Cruachemが製造した二つのオリゴヌクレオチド、配列番号:3および配列番号:4をアニーリングしてDNAの最終濃度を100ピコモル/μlにした。アニーリングしたオリゴにはBanI/EcoRIの張り出しがあり、pDB1013−5の3’末端で配列を重複するが、加えて停止コドンの直前にDGPKKKKKKSPSKSSGCをコードする17個のさらなるコドンを含有する。これがフラグメント4である。
フラグメント1、2および4をT4DNAリガーゼを用いて1回の反応でライゲートし、pDB1031を得た。ライゲートしたプラスミドをコンピテントイー・コリJM109に形質転換した。得られたコロニーを制限エンドヌクレアーゼ消化により分析し、DNAシークエンシングによりSCR1−3(WO94/00571の配列番号:27)のコード化アミノ酸配列がアミノ酸DGPKKKKKKSPSKSSGCのC−末端付加により変化して配列番号:7が得られることを確認した。
(b) pDB1031からのSCR1−3/スイッチの発現
pDB1031を塩化カルシウムでコンピテント化したイー・コリBL21(DE3)に形質転換し、得られたコロニーを単離してプラスミド含量を検査した。イー・コリBL21(DE3)中でpDB1031からタンパク質を発現するために、1個のコロニーを50μg/mlアンピシリンを含有するLBリン酸塩培地(20g/lトリプトン、15g/l酵母抽出物、0.8g/l NaCl、0.2g/l Na2HPO4、0.1g/l KH2PO4)10mlに接種した。培養物を37℃、230r.p.m.で6時間成長させた後、これを用いて50μg/mlアンピシリンを含有する同一の培地100mlに接種した。同一条件下で一晩成長させた。次いで各培養物25mlを3lエルレンマイヤーフラスコ中50μg/mlアンピシリンを含有する同一の培地600mlに接種した。A600nmでのODが0.8−1.0になるまで細胞を成長させた。IPTG(イソプロピルB−Dガラクトピラノシド)を最終濃度が1mMになるまで加えて、細胞をさらに3−4時間成長を続けさせた後、8000g/10分遠心して収穫した。細胞ペレットを−40℃で凍結した。
(c) SCR1−3/スイッチの単離、リフォールディング、精製および処方
記載する方法は本質的にDodd I.ら、Protein Expression and Purification 6:727-736(1995)に詳述されるものであり、いくつかの修飾を加えている。
i) 可溶性封入体の単離
イー・コリBL21(DE3)の凍結細胞ペレット(pDB1031)を溶融し、50mMTris/50mM NaCl/1mM EDTA/0.1mM PMSF、pH8.0に、培養物ペレット1lあたり33mlの比率で再懸濁した。懸濁液を氷で囲んだガラスビーカーに移し、通常3−6分間ソニケート(Heat systems−UltrasonicsW380;50x50%パルス、パルス時間=5秒)した。次いで粉砕したペレットを凍結し、−80℃で保存した。約1日後ソニケートしたものを溶融し、約8000gで20分間遠心した。ペレットを室温で20mMTris/8M尿素/1mM EDTA/50mMメルカプトエタノール、pH8.5(240ml)に激しく攪拌して再懸濁し、次いで室温で1時間、続いて4℃で5日間放置した。
ii) SP−セファロースを用いる予備的な精製
粘性の溶液に水で洗浄し減圧乾燥したSP−セファロースFF(含水重量約30g)を加えた。混合物を激しく攪拌し、室温で約2時間静置した。上澄をデカンテートし、サンプリングし、捨てた。残ったスラリーを一様な懸濁液に再懸濁し、ガラスジャケットに注ぎ、落ち着かせて充填されたベッドにした。カラムを4℃で0.02MTris/8M尿素/0.05M 2−メルカプトエタノール/0.001M EDTA、pH8.5で平衡にした。溶出液のA280が基底線で安定すると、緩衝液をさらに1M NaClを含有する平衡用緩衝液に交換した。1M NaCl含有緩衝液でA280の1本ピークを溶出した;容量は約50mlであった。50mMギ酸に緩衝液交換(SephadexG25)したサンプルのモル濃度消失係数25000cm-1を用いてA280の測定値より溶液のタンパク質濃度を推定した。これにより生成物のタンパク質濃度は2.8mg/mlであることが示された。SDS PAGE/染色での分析により約23000ダルトンで主要なバンド(約80%)が示された。溶液を−40℃で保存した。
iii) 折りたたみおよびさらなるプロセッシング
SP−セファロースで精製した生成物14mlを用時調製した冷0.05MHepes/2M塩化ナトリウム/1mM EDTA、pH8.0、430mlに絶えず攪拌しながら1分間以上にわたって徐々に加え、1時間/4℃で静置した。還元グルタチオン(GSH)を1mMまで加え、酸化グルタチオン(GSSG)を0.5mMまで加えた。溶液は透明で約2−3℃で3日間静置した。次いで溶液をYM10メンブランを用いて限外濾過し、最終的に保持した容量は約34mlであった;保持物質はわずかに濁っていた。次いでこれを25000gで15分間遠心し、上澄を0.1Mリン酸ナトリウム、pH7.0(46ml)に緩衝液交換した。このフラクションはA280の測定に基づくと2mgのタンパク質を含有する。溶液を4℃で20分間DTNB(20mM;0.65ml)と混合し、次いで限外濾過して2.4mlになった。この保持物質を0.1Mリン酸ナトリウム、pH7.0(3.0ml)に緩衝液交換し、−40℃で保存した。限外濾過前の溶液に関する412nmにおける吸収の測定によりDTNBで25%誘導されたことが示唆された。
(d) SCR1−3/スイッチの単離、リフォールディング、精製および処方に関する別法
この方法は、リフォールディング後の限外濾過工程がDoddら(前記で引用)に記載される方法により近いという以外は前記の(c)に記載した方法に類似している。注目すべきはリフォールディング後の限外濾過の保持物質をすぐに硫酸アンモニウムと反応させ、次いで遠心およびButyl Sepharoseクロマトグラフィーにより透明化したことである。約0.2から0.4M硫酸アンモニウムで溶出して得られたA280吸収フラクションをプールし、最初の生成物と称する。本質的に前記のとおりさらにTCEPと反応させ、続いてDTNBと反応させて最終タンパク質濃度が10μMの最終生成物を生成した。最終生成物は非還元SDS PAGEにより主要な1種を含有し、純度はほぼ>90%であり、見かけの分子量は23000であり、タンパク質のモルあたり約2モルのTNBを含有する。
実施倒8 [SCR1−3]Cys−S−S−[MSWP−1](配列番号:8)の製造
Figure 0004177457
(a) 実施例6(c)の生成物A(1.5ml)を4℃で60分間ジチオスレイトール(水中0.5Mを30μl、最終濃度10mM)と反応させ、遊離のペプチド配列番号:6を得た。黄色の溶液をSephadexG−25の小型カラム(PD−10、Pharmacia)で0.05MHepesHCl緩衝液、pH7.5(3.0ml)中に、4℃でゲル濾過した。わずかに濁った溶液をMSWP−1(実施例2)の溶液(3.8mMジチオピリジル当量、150μl)と混合して最終濃度を0.18mMにした(〜8モル濃度当量)。混合物を氷上で2時間放置し、次いで前記のとおりゲル濾過したが、2PD10カラムを用いた(1.6ml供し、3.2ml溶出した)。最終溶出物は濁りがなく、0.4mlアリコートで−70℃で凍結保存した。
(b) 実施例6(d)で記載した[SCR1−3]-Cysタンパク質生成物B(1.5ml;31μMタンパク質)をTCEP(20mM;0.007ml)と混合し、室温で23時間インキュベートし、遊離のタンパク質配列番号:6を得た。MSWP−1(実施例2)(10mM;0.0093ml)を加え、溶液をさらに4時間インキュベートした。最終溶液0.75mlを50mMギ酸と緩衝液交換し、アリコートを溶液で放置するかまたは凍結乾燥した。SDS PAGEにより生成物の純度は>80%であり、見かけの分子量は23000であり、元の親物質の分子量21000からシフトしたことは明らかである。凍結乾燥物は推定タンパク質濃度2mg/mlで50mMギ酸に容易に溶解した。
(c) 実施例6(d)で記載した[SCR1−3]-Cysタンパク質生成物B(21.6ml;31μMタンパク質)をTCEP(20mM;0.1ml)と混合し、室温で22時間インキュベートし、遊離のタンパク質配列番号:6を得た。MSWP−1(0.1Mリン酸ナトリウム中20mM、pH7.0;0.67ml)を加え、溶液をさらに4時間インキュベートした。SephadexG50(Vt 160ml)を用いて22ml全てを50mMギ酸と緩衝液交換した。A280の3個のピークを得た。最初のピークを容量56−106mlで溶出し、SDS PAGE分析により標題化合物が得られた。フラクションをアリコートに分け、アリコートを−40℃で保存するかまたは凍結乾燥した。凍結乾燥前の溶液のアミノ酸分析によりタンパク質濃度が0.42mg/mlであることが示された。A280(通過距離1cm)は0.44であった。C8逆相HPLCおよびSDS PAGEにより共に純度が約80%であることが示された。後者の技術により主要なバンドが見かけの分子量が23000であることが示され;元の親物質の分子量21000からシフトしたことは明らかであり;還元時に23000のバンドが分子量約21000および約5000の二つのバンドにシフトした。凍結乾燥物はタンパク質濃度6mg/mlで50mMギ酸またはPBS「A」(Dulbecco)に容易に溶解した。
(d) (c)から[SCR1−3]−Cys−S−S−[MSWP−1]を0.3mlアリコートに分け、凍結乾燥した。個々のアリコートを50mMギ酸(0.3mlまたは0.039ml)に再度溶解した。
実施例9 [MAET]にジスルフィド結合した[SCR1−3/スイッチ融合](配列番号:31)の製造
Figure 0004177457
実施例7(d)のとおり製造したTNB−活性化SCR1−3/スイッチ(配列番号:7)を用いて標題化合物を合成できる。TNB−活性化SCR1−3/スイッチを通常DMSO中2.0mg/mlにした(約3mMの遊離チオールと等価である)1モル濃度過剰のMAET(実施例1)と混合した。通常の反応条件は室温で1−4時間かまたは4℃で一晩であり、用いるタンパク質濃度は1から100μMである。遊離のTNBイオンの放出により引き起こされる黄色の発色を検査して反応をモニター観察した。一度が反応が完了すると溶液は適当な緩衝液、例えば0.1Mリン酸ナトリウム、pH7.0に緩衝液交換し、−40℃で必要なときまで保存した。
実施例10 [MSWP−1]にジスルフィド結合した[SCR1−3/スイッチ融合](配列番号:9)の製造
Figure 0004177457
方法(a)
MSWP−1(実施例2,0.1Mリン酸ナトリウム中10mM、pH7.0)0.02mlをTCEP(50mMHepes中20mM)0.005mlと混合し、室温で10分間放置した。得られた溶液は配列番号:5のミリストイル化ペプチドを含有する溶液Aである。実施例7(c)に1記載する方法と類似の方法で製造したTNB活性化SCR1−3/スイッチ(配列番号:7)(0.3ml;0.1Mリン酸ナトリウム中15μM、pH7.0)を溶液A0.0056mlと混合し、理論的にタンパク質より5倍過剰のモル濃度のMSWP−SHを得た。混合物を室温で4時間、次いで4℃で18時間放置した。SDS PAGEで分析し、次いでタンパク質染色すると見かけのMr23Kで1個の主要なバンドが認められ、これは標題タンパク質に相当する。
方法(b)
実施例7(d)に記載する方法と類似の方法で製造したTNB活性化SCR1−3/スイッチ生成物(配列番号:7)(10μM;0.43ml)をTCEP(5mM;0.0026ml)と混合し、室温で17時間インキュベートし遊離の融合タンパク質、配列番号:7を生成した。MSWP−1(10mM;0.0086ml)を加え、さらに4時間インキュベーションを続けた。小型粒子または結晶が溶液中に存在したが、それがなければ透明であった。粒子を含む溶液を50mMギ酸(1.0ml)に緩衝液交換し、アリコートに分け、凍結した。非還元条件下でSDS PAGEによる分析を行い、多くのバンドが認められたが、これらは目的の物質である見かけの分子量25000の物質を含んでいることを示している。
実施例11 [CR1:1−1929]−Cys−S−S−[MSWP−1](配列番号:10)の製造
Figure 0004177457
ヒト補体レセプター1(CR1、CD35)は主要な天然型アロタイプの細胞外SCRドメインの全てを含有する組み換え可溶性形態で産生される補体活性化のレギュレーターとして知られている(Feraronら、WO89/09220、WO91/05047)。この形態(sCR1)はチャイニーズハムスター卵巣(CHO)細胞中に活性なタンパク質として発現された。Cys−1924のコドンのすぐ下流でDNA配列の変異誘発を行い新規のC−末端システイン残基を作った。
sCR1のcDNA配列の修飾末端の適当な例としては以下のようなものが挙げられる:
Figure 0004177457
修飾オリゴヌクレオチドを5914(ナンバリングはFearonら、1989、1991による)の位置で独特のBalI制限エンドヌクレアーゼ部位にライゲートすることにより、CR1のコドンAsp−1930をシステインのコドンと置換する。
CHO細胞でこの修飾cDNAを発現し、標準的なクロマトグラフィー法により生成物を単離することにより、実施例8(a)、(b)または(c)で用いることができる修飾sCR1タンパク質を作り、MSWP−1(実施例2)に結合させて標題化合物を得た。
実施例12 [SCR1−3]−Cys−S−S−[MSWP−2](配列番号:11)の製造
Figure 0004177457
実施例6(d)に記載した方法に類似の方法で製造した[SCR1−3]−Cysタンパク質(配列番号:6)(46μMタンパク質;0.20ml)をTCEP(5mM;0.0054ml)と混合し、室温で約20時間インキュベートした。この溶液0.05mlを0.1Mエタノールアミン0.025mlおよびMSWP−2(実施例3を参照のこと;DMSO中5mM)0.003mlと混合した;溶液を室温でさらに3時間インキュベートした。SDS PAGE分析により生成物の主要なバンドが見かけの分子量23000であることが示され、元の親物質の分子量21000からシフトしたことは明らかである。目的のタンパク質の純度はSDS PAGEゲルから推定され、約80%である。
実施例13 [SCR1−3−Cys−S−S−[MSWP−3](配列番号:12)の製造
Figure 0004177457
実施例6(d)に記載した方法に類似の方法で製造した[SCR1−3]−Cysタンパク質(配列番号:6)(46μMタンパク質;0.10ml)をTCEP(5mM;0.0037ml)と混合し、室温で約18時間インキュベートした。0.5Mエタノールアミン0.01mlを加えた。この溶液0.11mlのうち0.03mlをMSWP−3(実施例4を参照のこと;0.1Mリン酸ナトリウム中2mM、pH7.0)0.0032mlと混合した;溶液を室温でさらに3時間インキュベートした。SDS PAGE分析により生成物の主要なバンドが見かけの分子量23000であることが示され、元の親物質の分子量21000からシフトしたことは明らかである。目的のタンパク質の純度はSDS PAGEゲルから推定され、約80%である。
実施例14 [SCR1−3]−Cys−S−S−[TCPT−1](配列番号:13)の製造
Figure 0004177457
実施例6(d)に記載した方法に類似の方法で製造した[SCR1−3]−Cysタンパク質(46μMタンパク質;0.08ml)をTCEP(5mM;0.0029ml)と混合し、室温で約18時間インキュベートした。0.5Mエタノールアミン0.008mlを加えた。この溶液0.088mlのうち0.04mlをTCPT−1(実施例5を参照のこと;DMSO中2.9mM)0.0029mlと混合した。凝集を最少にするために2時間以上にわたってTCPT−1を6アリコートに加えた。溶液をさらに2時間室温でインキュベートした。混合物の最終的な外観は一種のコロイド懸濁液であり、これを2000gで1分間遠心して目的のタンパク質が沈殿物中で分かれているのが認められた。SDS PAGE分析により生成物の主要バンドが見かけの分子量23000であることが示され、元の親物質の分子量21000からシフトしたことは明らかである。目的のタンパク質の純度はSDS PAGEゲルから推定され、約80%である。
実施例15 ウサギ抗(ヒト赤血球膜)抗体−[MSWP−1]結合体(RAEM−MSWP−1)(配列番号:32)の製造
Figure 0004177457
ウサギポリクローナル抗(ヒト赤血球膜)(RAEM)抗血清(Dako、Denmark、13mg/ml、0.25ml)を50mMリン酸ナトリウム 0.1M塩化ナトリウムpH7.4(PBS)で1.0mlまで希釈しPBS(用時溶解)中100mM 2−イミノチオラン30μlと25℃で30分間反応させた。示したこれらの条件は免疫グロブリンG分子あたり平均2−3個の遊離のチオール基を導入するためのものである[R.A.G.Smith & R.Cassels、Fibrinolysis 2:189-195(1988)]。
SephadexG−25m(PD−10、Pharmacia、Stockholm、Sweden)の小型ディスポーザブル・カラムで、ゲル透過クロマトグラフィーにより4℃で生成物を精製した。生成物2.5ml(全量3.0ml、タンパク質濃度の理論値は〜6.1μM)をMSWP−1(実施例2、ジメチルスルフォキシド中5mMの溶液0.125ml、最終濃度〜240μM)と反応させ25℃で30分間インキュベートした。生成物を前記のとおりPD10カラムでゲル濾過し、タンパク質中〜5μMの溶液3.0mlを得た。これを−70℃で保存した。
実施例16 ストレプトキナーゼおよびMSWP−1の結合体(配列番号:21)の製造
Figure 0004177457
PD10カラムを用いてストレプトキナーゼ(SK)の保存溶液(Behringwerke、Marburg、Germany、12.8mg/ml、271μM、2.5ml)を0.01重量/容量%Tween80を含有するPBS緩衝液(実施例15を参照のこと)[PST緩衝液]3.2ml中にゲル濾過した。用時調製した2−イミノチオラン(100mMを64μl)を加え、混合物を25℃で1時間インキュベートした。生成物を2個のPD10カラムで、4℃で2x1.6mlのバッチで2x3.0ml PST中にゲル濾過した。溶液を−75℃で1.5mlのアリコートで保存した。
Elman試薬(0.1MトリエタノールアミンHClpH8.0の0.5ml中0.1mM)で生成物を滴定し、これが約0.3mMの遊離のチオール基を含有することが示された。これはSK分子あたり平均3−3.5個のチオール基に対応する。チオール化SKの保存溶液(2x0.5ml)をMSWP−1(DMSO中5mMの保存溶液32μl)で1個のアリコートを修飾することによりプロセッシングし、25℃で1時間インキュベートし4℃で3.0ml PST中にゲル濾過(PD10カラム)した。対照アリコートをMSWP−1に曝露せずに平行してプロセッシングした。SKに関する280nmにおける消失係数0.76(mg/ml)-1に基づくと、生成物は共に〜0.8mg/mlのタンパク質を含有し、これを−75℃で保存した
実施例17 MSWP−1のヒト組織型プラスミノーゲンアクチベーターの活性中心への可逆的結合(配列番号:22)
Figure 0004177457
SmithおよびCassels[Fibrinolysis 2:189-195(1988)]の方法でチオール反応性アシル酵素4−N−[2−N−(3−[2−ピリジルジチオ]エチルカルボニル)アミノエチル]アミノベンゾイル−[Ser−478]ヒト組織型プラスミノーゲンアクチベーター[PDAEB−>tPA]を製造した。組織プラスミノーゲンアクチベーター(Actilyse、Boehringer Ingelheim、Germany、約2mg)を実施例16のPST緩衝液(1.0ml)に溶解し、ジメチルスルフォキシド中塩酸4’−アミノフェニル・4−N−[2−N−(3−[2−ピリジルジチオ]−エチルカルボニル)アミノエチル]アミノベンゾエート[S.B.Kalindjian & R.A.G.Smith、Biochem.J.248:409-413(1987)]20mM溶液25μlと反応させた。混合物を25℃で1時間インキュベートし−80℃で凍結保存した。ジチオスレイトール(水中0.5Mを5μl)を添加して0℃で30分間還元し、次いで実施例16に記載するようにPST緩衝液(3.0ml)に緩衝液交換した。すぐに生成物を保持用サンプル(0.6ml)および反応用サンプル(2.4ml)に分け、これをMSWP−1(実施例2、ジメチルスルフォキシド中5mMの溶液を100μl)と混合し、氷上90分間インキュベートした。前記のように生成物をPST3.2mlに緩衝液交換し、アリコートに分けて−196℃で保存した。
実施例18 醗酵中の[SCR1−3]−Cys(配列番号:6)の発現および精製
(a) プラスミドpDB1030を宿すイー・コリの醗酵
最初にプラスミドpDB1030を宿すイー・コリの凍結保存物をアンピシリンを100μg/mlで添加したLB寒天で平板培養して調製した。1mlアリコートを10%グリセロール/PBS低温保存液中に保存して、液体窒素下で貯蔵した。1mlのバイアルを融解し、これを用いて500mlフラスコ中LBAmp1001次播種用培地(Difco Bactotryptone、10gl-1;Difco酵母抽出物、5gl-1;塩化ナトリウム、5gl-1;滅菌前のpH7.4)100mlに接種した。1次播種段階を37℃で3時間インキュベートし、次いでまた1%の接種材料を用いて500mlフラスコあたりLBAmp100100mlに接種する2次播種段階に移した。次いで前記のようにさらに4時間インキュベートし、1%の接種材料を151のBiolafitte醗酵器中LBAmp100101の3次播種段階に移した。4次播種用培地101を接種前に121℃で45分間インサイチュー滅菌した。14.5時間インキュベートした後4次播種物を6%接種材料として最終段階の醗酵器に移した。播種段階のインキュベーション条件は以下のとおりである:空気流10l/分(1.0vvm)、温度37℃、4000rpmで振とう(1.9m/秒)および加圧0.2バール。リン酸トリプトン培地Amp100(Difco Bactotryptone、20g/l;Difco酵母抽出物、1.5g/l;塩化ナトリウム、8g/l;オルトリン酸水素二ナトリウム、2g/l;オルトリン酸水素二カリウム、1g/l;Dow Corning1520消泡剤、0.1g/l;滅菌前のpH7.4)300lを450lのBioengineerin醗酵器中121℃で30分間インサイチュー滅菌した。4次播種段階からの接種材料20lを醗酵器に接種し、以下の条件でインキュベートした:空気流450l/分(1.5vvm)、温度37℃、230rpmで振とう(1.5m/秒)および加圧0.5バール。OD550nm3.5を得た後、1mM IPTGを加えた。2時間インキュベーションを続けた後収穫した。WestfaliaCSA19(2回放電(two discharges))による1次遠心の後細胞スラリーを回収した。SorvallRC3B遠心で細胞をさらに4700rpm(7000g)で30分間回転させた。全細胞収量(含水重量)は2.98kgであり、これを約600gロットで−80℃で保存した。
(b)封入体の単離および[SCR1−3]-Cysの精製
細胞ペレット100g(含水重量)から封入体を単離し、本質的に実施例6に記載のとおり可溶化した。再度可溶化した封入体からの目的のタンパク質の精製もまた実施例6に記載の方法にいくらか修飾を加えた方法で行った。主要な修飾は以下のとおりである:
1.S−Sepharoseの代わりにMacroprep High S(Biorad)を用いた。ソニケートした細胞ペレット100gにマトリックス200gを用いた。可溶化し部分的に精製したフラクション・ボディー(fractionon bodies)中に純度約60%の目的のタンパク質1.4gを生成した。
2.60mM冷エタノールアミン/1mMEDTA中十分に変性したタンパク質(2mg/ml)を100倍希釈し、次いでグルタチオン酸化還元対を添加することにより、部分的に精製したタンパク質のサンプル100mgをリフォールディングした。
上記の方法の生成物を実施例8に1記載する方法に類似の方法でMSWP−1(実施例2)を用いて修飾できる。
実施例19 [SCR1−3(delN195−K196)]TNANKSLSSISCQT(配列番号:14)の発現および単離
(a)[SCR1−3(delN195−K196)]TNANKSLSSISCQTをコード化するプラスミドpBC04−29の構築
QuickChange位置指定変異誘発(Stratagene)により製造者のプロトコルに従ってCR1のLHR−AのSCR1−3をコード化するプラスミドpDB1013−5(特許出願WO94/00571)からプラスミドpBC04−29を構築した。二つの相補的オリゴヌクレオチド(配列番号:15および配列番号:16)を用いてG186/P187およびC末端システインで新規制限部位(サイレント)を作った。結局反応によりN195の位置でフレームシフト変異を生じた。得られた配列ではC末端アミノ酸N195およびK196が14個のアミノ酸ペプチドTNANKSLSSISCQTと置換された。幸運にもこの配列はC末端近くで11個のアミノ酸のスペイサー配列が先行する内在性システインを含有する。
(b)イー・コリにおける[SCR1−3(delN195−K196)]TNANKSLSSISCQTをコード化するプラスミドpBC04−29の発現
pBC04−29をコンピテント化したイー・コリBL21(DE3)pLys−Sに形質転換し、得られたコロニーを単離してプラスミド含量を検査した。1個のコロニーを50μg/mlアンピシリンを含有するLB培地(10g/lバクトトリプトン、5g/l酵母抽出物、10g/l NaCl)10mlに接種した。培養物を37℃、230r.p.m.で6−18時間成長させた後、これを用いて4lのエルレンマイヤーフラスコ中50μg/mlアンピシリンを含有する同一の培地1lに1:100希釈になるように接種した。A600nmでのODが0.8−1.0になるまで細胞を成長させた。IPTG(イソプロピルB−Dガラクトピラノシド)を最終濃度が1mMになるまで加えて、細胞をさらに3−4時間または一晩成長を続けさせた後、8000g/10分遠心して収穫した。培養物1lのペレットを−80℃で保存した。
(c)[SCR1−3(delN195−K196)]TNANKSLSSISCQTの単離および精製
この方法は本質的にDodd I.ら、Protein Expression and Purification 6:727-736(1995)に詳述されるものであり、次いで実施例18に記載のとおりいくつかの修飾を加えている。簡単には(b)の細胞培養物1lからの細胞ペレットを緩衝液に再懸濁し、ソニケートし、遠心により封入体を単離した。封入体を十分な還元用緩衝液100ml中再可溶化し、目的のタンパク質をMacroprep HighSで精製した(含水重量30g)。カラムから1M NaCl含有緩衝液に溶出した生成物(わずか1.5mg/mlで27ml)を冷60mMエタノールアミン/1mM EDTA 2.5l中に希釈し、1時間後にグルタチオン酸化還元対試薬を添加してリフォールディングを行った。4℃で3日間の後YM10メンブランを用いて溶液を限外濾過し、保持物質を硫酸アンモニウムと反応させ、遠心し、上澄をButyl Toyopearl650M(ベッド容量53ml)で精製した。A280の1本のピークを硫酸アンモニウムグラジエントを減少させることにより溶出した。非還元条件下でSDS PAGEを行った後、タンパク質染色し、見かけの分子量22000の主要なポリペプチドが示され、これが目的のタンパク質であると考えられる。ポリペプチドを含有するものの一つは見かけの分子量が約40000であり、これは隣接する[SCR1−3]-Cysのマーカーと比較して目的の単量体の二量体であると同定された。生成物のタンパク質濃度は30μMであると推定された。
実施例20 [SCR1−3(delN195−K196)]TNANKSLSSISC−(−S−S−[MSWP−1])QT(配列番号:17)の製造
Figure 0004177457
実施例19に記載するように製造した[SCR1−3(delN195−K196)]TNANKSLSSISCQT(約30μMタンパク質;0.1ml)をTCEP(50mMHepes、pH4.5中5mM;0.0072ml)と混合し、室温(22℃)で15時間インキュベートした。この溶液0.05mlを0.5Mエタノールアミン0.005mlおよび7mM MSWP−1、0.003ml(実施例2を参照のこと)と混合した;溶液を室温でさらに4時間インキュベートした。SDS PAGE分析により生成物の主要なバンドの見かけの分子量が25000であることが示され、元の親物質の分子量23000からシフトしたことは明らかである。
実施例21 [SCR1−3]DGPSEILRGDFSSC(配列番号:23)の製造
(a) [SCR1−3]DGPSEILRGDFSSCをコード化するプラスミドpBC04−31の構築
プラスミドpBC04−29(実施例19に記載)および合成オリゴヌクレオチド対(配列番号:25および配列番号:26)を用いてプラスミドpBC04−31を構築した。pBC04−29を制限酵素HindIIIおよびApaIで消化し、大きなフラグメント(2170塩基対)を単離した。二つのオリゴヌクレオチドを>90℃に加温し、徐々に室温にまで冷却することによりアニーリングし、DNAフラグメントとライゲートした。ライゲートしたDNAをコンピテントイー・コリXLI−Blueに形質転換した。2733の位置で新規AvaI部位の存在を探すことによりオリゴヌクレオチドが挿入されたプラスミドに関してコロニーを分析した。AvaI pBC04−31で消化することにより2311および495塩基対のフラグメントを生じた。陽性クローンからのDNAを用いて発現株を形質転換した。挿入されたオリゴヌクレオチドはペプチド配列DGPSEILRGDFSSCをSCR1−3のC末端に付加し、またpBC04−29に認められるフレームシフトのエラーをも修復した。
(b) [SCR1−3]DGPSEILRGDFSSCの発現、単離および精製実施例6に概して記載した方法によりpBC04−31を用いて[SCR1−3]DGPSEILRGDFSSCの発現、単離および精製を行った。
実施例22 [SCR1−3]DGPSEILRGDFSSC−(−S−S−[MSWP−1])(配列番号:24)の製造
Figure 0004177457
実施例21に記載した方法と類似の方法で製造した[SCR1−3]DGPSEILRGDFSSCタンパク質を実施例:8に1記載するようにMSWP−1と反応させて標題化合物を得た。
実施例23 [SCR1−3]AAPSVIGFRILLLKVAGC(配列番号:33)の製造
(a) [SCR1−3]AAPSVIGFRILLLKVAGCをコード化するpBC04−34の構築
プラスミドpBC04−29(実施例19に記載)および合成オリゴヌクレオチド対(配列番号:34および配列番号:35)を用いてプラスミドpBC04−34を構築した。pBC04−29を制限酵素HindIIIおよびApaIで消化し、大きなフラグメント(2170塩基対)を単離した。二つのオリゴヌクレオチドを>90℃に加温し、徐々に室温まで冷却することによりアニーリングし、DNAフラグメントとライゲートした。ライゲートしたDNAをコンピテントイー・コリXLI−Blueに形質転換した。Ndel/HindIIIフラグメントの大きさが59塩基対大きくなっているものを探すことによりオリゴヌクレオチドが挿入されたプラスミドに関してコロニーを分析した。2781の位置にDdeI部位が存在することによりシステインコドンが存在することを決定した。pBC04−34をDdeIで消化することにより診断用のバンド481および109塩基対を生じた。陽性クローンからのDNAを用いて発現株を形質転換した(次のセクションを参照のこと)。挿入されたオリゴヌクレオチドはペプチド配列AAPSVIGFRILLLKVAGCをSCR1−3のC末端に付加し、またpBC04−29に認められるフレームシフトのエラーをも修復した。
(b) [SCR1−3]APSVIGFRILLLKVAGCの発現、単離および精製
実施例6に概して記載した方法によりpBC04−34を用いて[SCR1−3]APSVIGFRILLLKVAGCの発現、単離および精製を行った。
実施例24 [SCR1−3]AAPSVIGFRILLLKVAGC−(−S−S−[MSWP−1])(配列番号:36)の製造
Figure 0004177457
実施例23に記載した方法と類似の方法で製造した[SCR1−3]AAPSVIGFRILLLKVAGCタンパク質を実施例:8に記載するようにMSWP−1と反応させた。
生物学的活性
(I)ヒツジ赤血球の古典的経路で媒介された溶血によって測定した抗−補体活性
(i)補体阻害剤の機能的活性を、ウサギ抗体(Diamedix Corporation,Miami,USA)で感作させたヒツジ赤血球の補体−媒介性溶解の阻害を測定することによって評価した。アッセイは、補体活性化の古典的経路に特異的であるように設計される。0.1M Hepes/0.15M NaCl/0.1%ゼラチンpH7.4中で1:500または1:400(アッセイ混合物中の最終濃度)に希釈したヒト血清を補体源として用いた。Dacie & Lewis,1975に記載のようにボランティアのプールから血清を調製した。簡単に言うと、血液を37℃まで5分間加温し、血餅を除去し、残りの血清は遠心分離によって不純物を除去した。血清画分を少量のアリコートに分け、−196℃または−80℃で貯蔵した。アリコートを必要に応じて解凍し、使用直前にHepes緩衝液中で希釈した。
感作されたヒツジ赤血球の補体−媒介性溶解の阻害を、v−底ミクロタイタープレートフォーマットを用いる標準的な溶血アッセイを用いて、以下のように測定した。
Hepes緩衝液中で希釈された一連の濃度範囲の阻害剤50μlを50μlの希釈血清および100μlの感作されたヒツジ赤血球と混合し、次いで、37℃で1時間インキュベートした。試料を周囲の温度で3分間1600rpmで回転させた後、150μlの上清を平底ミクロタイタープレート上に移し、405または410nmで吸光度を測定した。いかなる阻害剤も存在させずに血清を赤血球とインキュベートすることによって、最大溶解度(Amax)を決定した。いかなる血清または阻害剤も存在させずに赤血球をインキュベートすることによって、バックグラウンド溶解度(Ao)を決定した。IH50が溶解の50%阻害に要する阻害剤濃度を示すように、阻害を全細胞溶解の画分として表した。
%阻害=1−[(A−Ao)/(Amax−Ao)]
Figure 0004177457
同様のバッチに関して生じた他のIH50値は:
(1)15nM
(2)8nM、5nM、8nM、4nM
(3)0.3nM、0.2nM、0.07nM、0.06nM、0.2nM、0.4nM、0.5nM、0.6nM
を包含する。
前記のデータは以下のことを示す:
1. 「ベース」タンパク質(WO94/00571のヒト補体レセプター1のSCR1−3)および付加的C−末端システイン(SCR1−3/cys、実施例6)または単一のカチオン性「スイッチ」配列(SCR1−3/スイッチ、実施例7)のいずれかを有するその誘導体の補体阻害活性は類似する。
2. しかしながら、MSWPs−1、2または3(2つの膜結合エレメント(静電気スイッチおよびミリストイル)の両エレメントを含有する)の付加によるSCR1−3/cysへの2つの膜結合エレメントの組み込み、またはMSWP−1の付加によるSCR1−3/スイッチ構築物へ3つの膜結合エレメントの組み込みにより、ベースまたは単一の膜結合エレメントタンパク質より有意に影響力のある(−20−200x)産物を生じる。CD3−陽性細胞にみられる膜エレメントへの標的とされ、赤血球膜への標的とされないTCTP−1の使用は、膜アドレスを有さないかまたは単一の膜アドレスを有するSCR1−3誘導体と同様に有効な結合体を与える。したがって、赤血球膜事象(補体の膜攻撃複合体による細胞溶解)に依存するアッセイにおける能力の増加は、2つの膜結合エレメントの組み合わせによる細胞溶解阻害剤タンパク質の膜標的の結果である。
(ii)古典的経路溶血アッセイにおける抗−補体活性のアッセイ:飼いならされたブタ、モルモット、ラットおよびマーモセットの血清における活性
[SCR1−3]−Cys−S−S−[MSWP−1]の活性を、ブタ、モルモット、ラットまたはマーモセットの血清を用いる古典的経路溶血アッセイにおいて試験した。方法は、少しの修飾、例えば、使用する血清の濃度を少し変化させることを用いて本質的に(I)に記載のとおりであった。本質的に実施例8cに記載のように[SCR1−3]−Cys−S−S−[MSWP−1]を調製した。各血清に対するIH50値は:ブタ、0.2nM;モルモット、0.3nM;ラット、0.4nM;マーモセット、0.2nMであった。これらの結果は、[SCR1−3]−Cys−S−S−[MSWP−1]が様々な動物種の血清において古典的経路補体阻害を阻害できることを示す。
(II)モルモット赤血球の別の経路で媒介された溶血によって測定した抗−補体活性
補体阻害剤の機能的活性をScesney, S.M.ら(1996)J. Immunol. 26. 1729-1735によって記載されたように、モルモット赤血球の補体媒介溶解の阻害を測定することによって評価した。アッセイは、補体活性化の別の経路に特異的であるように設計される。Dacie & Lewis,1975に記載のようにボランティアのプールから調製したヒト血清を補体源として用いた。簡単には、血液を37℃まで5分間加温し、血餅を除去し、残りの血清は遠心分離によって不純物を除去した。血清画分を少量のアリコートに分け、−196℃または−80℃で貯蔵した。アリコートを必要に応じて解凍し、使用直前に0.1MHepes/0.15M NaCl/0.1%ゼラチン/8mM EGTA/5mM MgCl2pH7.4(緩衝液A)中で希釈した。モルモット赤血球をEDTA−コートした試験管中に収集したモルモットの全血液から、以下のように調製した。血液を1600rpmで5分間回転させ、回転後の上清が無色になるまで赤血球ペレットを0.1M Hepes/0.15M NaCl/0.1%ゼラチンpH7.4で3回洗浄した。最終的に、赤血球を使用した血液の元の容量まで再懸濁し、+4℃で貯蔵した。それらを2週間以内に使用した。
v−底ミクロタイタープレート中の緩衝液Aで希釈された一連の濃度範囲の阻害剤50μlを、第1に、1:3に希釈した血清100μl、および第2に、モルモット赤血球(緩衝液Aで1:49に希釈した)50μlと混合し、37℃で1時間インキュベートした。プレートを3分間1600rpmで回転させた後、150μlの各上清を平底ミクロタイタープレート上に移し、各試験溶液中の溶解量を反映する405nmで吸光度を測定した。いかなる阻害剤も存在させずに血清を赤血球とインキュベートすることによって、最大溶解度(Amax)を決定した。いかなる血清または阻害剤も存在させずに赤血球をインキュベートすることによって、バックグラウンド溶解度(Ao)を決定した。アッセイにおいて使用した血清の最終希釈液は、405nmで吸収するが、その吸光度レベル(Amaxの約10%)は、全アッセイの結果に無視して良いほどの影響しか有さないと考えられ、計算では無視した。IH50が溶解の50%阻害に要する阻害剤濃度を示すように、阻害を全細胞溶解の画分として表した。
%阻害=1−[(A−Ao)/(Amax−Ao)]
結果
実施例8(c)の記載と同様の方法で調製された[SCR1−3]−Cys−S−S−[MSWP−1]の単一のバッチの2つのアリコート(1つは凍結乾燥し、中性緩衝液中に再可溶化したもの、他方は凍結乾燥しないもの)を溶血アッセイで試験した。化合物に関するIH50値は:
[SCR1-3]-Cys-S-S-[MSWP-1](凍結乾燥しない) 310nM
[SCR1-3]-Cys-S-S-[MSWP-1](凍結乾燥する) 480nM
詰果は、[SCR1−3]−Cys−S−S−[MSWP−1]が補体系の別の経路に対して活性を示したこと、ならびにタンパク質の凍結乾燥および再可溶化がタンパク質の生物学的活性に影響を及ぼさなかった(実験的誤差の範囲内)ことを示す。
(III)プラスミノーゲンアクチベーターアッセイ
(i)実施例16由来のSK−関連分子を、プラスミノーゲン活性化アッセイを用いてアッセイした。精製したヒトLys77−プラスミノーゲン(25%v/vグリセロールを含有するPST緩衝液[PSTG緩衝液]中1μM、0.5ml)の溶液をチオール化(thiolated)SK(最終濃度0.1ないし1.07nM)と共に25℃で1時間インキュベートした。該混合物のアリコート(10μl)を1.0mMのプラスミン基質S−2251(H−D−Val−Leu−Lys−p-ニトロアニリド、KabiVitrum,ストックホルム、スウェーデン)と共に、25℃にて0.1MトリエタノールアミンHCI pH8.0(0.5ml)中でインキュベートした。405nmで連続的にp−ニトロアニリンの放出をモニターした。これらの条件下、プラスミン活性の1基質単位(SU)を405nmでの光学濃度において0.001分あたりの増加を引き起こす酵素量として定義する。これらの条件下、チオール化SK(1nM)は、ほとんど直線的に4225SU/mlのプラスンミンを生じた。
SK−MSWP−1結合体をPSTG緩衝液中で1:100に希釈し、5−50μlアリコートをプラスミノーゲン活性化アッセイにおいて試験した。貯蔵調製物は、およそ2.9μMの機能的SKを含有することがわかった。
(ii)実施例17のアシル−酵素調製物の潜在的活性をPST緩衝液中での20−50倍希釈および37℃で2時間のインキュベーションによって、次いで、12mM S−2288(H−D−Ile−Pro−Arg−p-ニトロアニリド2HCl)を用いて前記(i)に用いたのと同じ条件下でアッセイすることによって測定した。これらの条件下、還元したPDAEB−>tPA調製物の潜在的活性は2760SU/mlであり、MSWP−1/PDAEB−>tPA結合体では535SU/mlであった。
(IV)赤血球結合アッセイ
(i)修飾および非修飾ウサギ抗−(ヒト赤血球膜)抗体に関する赤血球凝集試験
ヒトプールされた赤血球(Ortho A2,Raritan,New Jersey,3%v/v, 50ul)をミクロタイタープレートウェルに加え、非修飾のウサギ抗−(ヒト赤血球膜)抗体[RAEM]または実施例15由来のRAEM−MSWP1結合体のいずれかを非希釈貯蔵RAEMに関して示した濃度で加えた。細胞を25℃にて〜100rpmで40分間、激しく振盪した。5μlを各ウェルから採取し、光学顕微鏡によってx20拡大で調べた。視覚的なスコアリングスケールを以下のように用いた。
-凝集しない、細胞は相互に自由に移動している
+小さい凝集塊(<10細胞>)
++より大きい凝集塊(100プラス細胞)
+++非常に大きい可視凝集塊
結果
対照(n=6) - RAEM−MSWP1 1/3900 +/-
RAEM1/1100 - RAEM−MSWP1 1/1000 +/-
RAEM1/600 -
RAEM1/350 +/- RAEM−MSWP1 1/357 +++
RAEM1/50 ++ RAEM−MSWP1 1/62 +++
結論
膜−結合単位を含有するように修飾された抗体調製物は、膜表面における架橋抗体のより高い有効濃度を可能にするMSWP1によって細胞膜に結合するので、細胞の凝集の誘発においてより有効であった。
(ii)125−ヨード−[SCR1−3]−Cys−S−S−[MSWP−1]のヒト赤血球への結合
ヨードゲン法および試薬(Pierce and Warriner(UK)Ltd.)にしたがって、[SCR1−3]−Cys−S−S−[MSWP−1](PBS中2mg/ml;0.25ml)を9ナノモルのヨウ化カリウムの存在下で0.5mCiの125−ヨード(Amersham)と混合した。標識化を室温で20分間行い、反応を0.1mlの1Mヨウ化カリウムでクエンチし、溶液をPBS/0.1%アルブミンに緩衝液交換した。健康なボランティアから採血したクエン酸塩加血液をヒト赤血球源として用いた。血液(0.2ml)を10マイクロリットルの適当に希釈した125−ヨード−[SCR1−3]−Cys−S−S−[MSWP−1]と混合し(最終濃度700pM)、37℃で30分間インキュベートした。次いで、赤血球をPBS/遠心分離段階において3回繰り返して洗浄することによって単離し、試料をWallac 1470 Wizardガンマカウンターでカウントした。結果は以下のとおりであった。
Figure 0004177457
血液1mlあたり5X109赤血球および[SCR1−3]−Cys−S−S−[MSWP−1]に関する比放射能2.7X107cpm/ナノモルを用いて、[SCR1−3]−Cys−S−S−[MSWP−1]の約600分子が細胞につき結合したことを算出した(「最終ペレット」の値)。
(iii)フルオレセイン標識−[SCR1−3]−Cys−S−S−[MSWP−1]のヒト赤血球への結合
[SCR1−3]−cys(実施例18に記載と同様な方法で調製した)(0.1Mリン酸ナトリウム、約0.2M硫酸アンモニウムpH7.0中において45μM,1.0mg/ml)を4モル濃度過剰のTris(2−カルボキシエチル)ホスフィン(TCEP;Pierce & Warriner(UK)Ltd.)の添加によって25℃で18時間インキュベートすることにより部分的に還元した。溶液を50mM Hepes pH7.0に緩衝液交換し;緩衝液交換後、タンパク質濃度は22μMであった。部分的に還元した[SCR1−3]−cysを4倍モル濃度過剰の6−(フルオレセイン−5−カルボキサミド)ヘキサン酸,スクシンイミジルエステル(Molecular Probes Inc.,USA)と共にインキュベートし、4℃で1時間インキュベートした。過剰の蛍光標識をタンパク質溶液の50mM Hepes pH7.0での緩衝液交換により除去した。MSWP−1(実施例2)を加えることによってフルオレセイン−[SCR1−3]−Cys−S−S−[MSWP−1]を合成して、5倍モル濃度過剰のブルオレセイン標識タンパク質を得、25℃で4時間インキュベートした。溶液をPBSで緩衝液交換し、該溶液を顕微鏡研究に用いた。
50mMギ酸中において10mg/mlの[SCR1−3]を1:10の割合で50mM NaHCO3pH8.5と混合し;溶液のpHをNaOHでpH9.5に調整した。フルオレセインをセライト−フルオレセインイソチオシアネート(セライト:フルオレセイン;1:10、Sigma)から1:4(w/v)の割合でDMSOによって抽出した。フルオレセイン−DMSO溶液をタンパク質溶液に1:14の割合で加え、室温で1時間インキュベートした。過剰の標識を0.01%Tween−80を含有するPBS中でのゲルろ過によって除去し、該溶液を顕微鏡研究に用いた。
クエン酸塩加血液を健康なボランティアから採血し、赤血球を単離し、PBS中で洗浄し、元の血液容量に対して250倍に希釈した。0.05mlの赤血球を2μMフルオレセイン−[SCR1−3]−Cys−S−S−[MSWP−1]または2μMフルオレセイン−[SCR1−3]と共にインキュベートし、37℃で30分間インキュベートした。8マイクロリットルの各インキュベーション試料をスライド上に封入し、倒立共焦顕微鏡(Biorad)上で調べた。フルオレセイン−[SCR1−3]でインキュベートした細胞は、特異的な染色を示さなかったが、フルオレセイン−[SCR1−3]−Cys−S−S−[MSWP−1]でインキュベートした細胞の染色は細胞表面にわたり広汎に現れ、また、強く染色された部分が細胞膜に見られた。標識は、細胞内に見られなかった。
(iv)MSWP−1/PDAEB−>tPAのヒト赤血球への結合
ヒトトリプシン処理およびグルタルアルデヒド処理した赤血球(4%懸濁液の1.0ml)を低速遠心分離によってペレット化し、添加物を含有しないか、あるいは還元したPDEAB−>tPAまたは実施例17のMSWP−1/PDAEB−>tPA結合体のいずれかの約270SUを含有する0.5ml PSTの全容量中に再懸濁した。混合物を23℃で5分間穏やかに回転させることによってインキュベートし、次いで、細胞を遠心分離によってペレット化した後、1.0ml PST緩衝液で2回洗浄した。最後に、細胞を0.5ml PST中に懸濁し、37℃でインキュベートした。上清(100μl)の試料をペレット化後に採取した。S−2288(前記のとおり)を用いるアッセイは、2時間後、約7%の適用したt−PA活性がMSWP−1/PDAEB−>tPAに曝露した細胞の上清に存在するが、還元したPDAEB−>tPAに曝露した細胞の上清には〜2.8%のみが存在することを示した。t−PAアミド分解活性は、対照において検出されなかった。
該実験は、t−PAの活性部位のMSWP−1への可逆的結合が、該酵素の赤血球細胞へ結合する傾向を増加させることを示唆した。
(v)ヒト赤血球表面におけるSK−MSWP−1結合体の局在性
ヒト赤血球の安定化調製物(トリプシン処理した、グルタルアルデヒド処理したもの、Sigma, Gillingham, UK, 4%v/v,0.4ml)を遠心分離(〜2000g/2分)によってペレット化し、0.1μMチオール化SKまたは実施例16由来の0.1μM SK−MSWP−1のいずれかを含む0.4ml PST緩衝液中に再懸濁した。
懸濁液を37℃で30分間インキュベートし、次いで、遠心分離およびPST緩衝液中での再懸濁の2サイクルによって洗浄した。最後に、それらを1μMプラスミノーゲンを含有するPSTG緩衝液(0.4ml)中に再懸濁し、インキュベートし、前記のようにプラスミンについてアッセイした。
対照チオール化−SKは522SU/mlの割合でプラスミンを生じたが、SK−MSWP−1結合体は6184SU/mlを生成した。後者の活性は、およそ2100チオール化SK分子/細胞に相当した。
(vi)[SCR1−3]−Cys−S−S−[MSWP−1]のヒト赤血球膜への結合
4X2.0mlのトリプシン処理した、グルタルアルデヒド処理したヒト赤血球(Sigma,R0127)を約3000rpmで2分間遠心分離した。上清を捨て、細胞をホスフェート/セーライン/Tween(0.01%)(PST)(試験管あたり1ml)中に再懸濁し、実施例8の[SCR1−3]−Cys−S−S−[MSWP−1]を最終濃度20μg/mlまで3本の試験管に加えた。次いで、混合物を37℃で30分間インキュベートし、次いで、遠心分離およびPST中での洗浄の繰り返しによって5回洗浄した。最後に、細胞を1ml PST中に懸濁し、4℃に保持した。
これらの細胞の、ヒツジ赤血球の補体−媒介性溶解を阻害する能力を(I)に前記した標準的な古典的経路補体阻害アッセイを用いて測定した。ヒト赤血球を4つの異なる希釈度でアッセイに加えた後、ヒト血清、次いでヒツジ赤血球細胞を加え、通常通り37℃でインキュベートした。%阻害データを以下に示す。
Figure 0004177457
よって、最大希釈度の[SCR1−3]−Cys−S−S−[MSWP−1]処理した細胞に対するパーセンテージ阻害は、1/4希釈で処理しなかった細胞より有意に大きい。したがって、[SCR1−3]−Cys−S−S−[MSWP−1]処理した細胞は、たとえ、細胞を広範囲に洗浄していずれの非結合[SCR1−3]−Cys−S−S−[MSWP−1]も除去したとしても、処理しない細胞よりも少なくとも600倍大きい補体阻害活性を含んだ。

配列表
({ }中のペプチド配列の側の<−は、CからN末端への配列方向を意味する)
配列番号1:
Figure 0004177457
配列番号2:
Figure 0004177457
配列番号3:
Figure 0004177457
配列番号4:
Figure 0004177457
配列番号5:
Figure 0004177457
配列番号6:
Figure 0004177457
配列番号7:
Figure 0004177457
配列番号8:
直鎖状、ジスルフィド結合した2ポリペプチド鎖
Figure 0004177457
配列番号9:
直鎖状、ジスルフィド結合した2ポリペプチド鎖
Figure 0004177457
配列番号10:
直鎖状、ジスルフィド結合した2ポリペプチド鎖
Figure 0004177457
Figure 0004177457
配列番号10、ペプチド配列は1文字アミノ酸コードにおける角型括弧において与えられる。
配列番号11:
直鎖状、ジスルフィド結合した2ポリペプチド鎖
Figure 0004177457
配列番号12:
直鎖状、ジスルフィド結合した2ポリペプチド鎖
Figure 0004177457
配列番号13:
直鎖状、ジスルフィド結合した2ポリペプチド鎖
Figure 0004177457
配列番号14:
Figure 0004177457
配列番号15:
Figure 0004177457
配列番号16:
Figure 0004177457
配列番号17:
直鎖状、ジスルフィド結合した2ポリペプチド鎖
Figure 0004177457
配列番号18:
Figure 0004177457
配列番号19:
Figure 0004177457
配列番号20:
Figure 0004177457
配列番号21:
直鎖状、ジスルフィド結合した2ポリペプチド鎖
Figure 0004177457
配列番号22:
527アミノ酸残基無傷t−PA分子の1本鎖型。
残基478(セリン)は下記のように修飾されている。
Figure 0004177457
配列番号23:
Figure 0004177457
配列番号24:
直鎖状、ジスルフィド結合した2ポリペプチド鎖
Figure 0004177457
配列番号25:
Figure 0004177457
配列番号26:
Figure 0004177457
配列番号27:
Figure 0004177457
配列番号28:
Figure 0004177457
配列番号29:
Figure 0004177457
配列番号30:
Figure 0004177457
配列番号31:
Figure 0004177457
配列番号32:
直鎖状、ジスルフィド結合した2ポリペプチド鎖
Figure 0004177457
配列番号33:
Figure 0004177457
配列番号34:
Figure 0004177457
配列番号35:
Figure 0004177457
配列番号36:
直鎖状、ジスルフィド結合した2ポリペプチド鎖
Figure 0004177457

Claims (9)

  1. 細胞の外膜に誘導される可溶性化合物であって、
    (A)補体を阻害する可溶性ポリペプチド;および
    (B)膜局在化試薬(ここで、膜局在化試薬は可溶性であり、以下の成分:
    (1)8ないし18個のメチレン単位を有する脂肪族アシル基を含む少なくとも一つの親油性結合エレメント;
    (2)塩基性アミノ酸を含む親水性ペプチド結合エレメントであって、
    (a)DGPKKKKKKSPSKSSG (配列番号37);
    (b)GSSKSPSKKKKKKPGD (配列番号38);
    (c)SPSNETPKKKKKRFSFKKSG (配列番号39);
    (d)DGPKKKKKKSPSKSSK (配列番号40);
    (e)SKDGKKKKKKSKTK (配列番号41);
    (f)GSSKSPSKKKKKKPGDC (配列番号5);
    (g)CDGPKKKKKKSPSKSSK (配列番号18);
    および
    (h)SKDGKKKKKKSKTKC (配列番号19)
    からなる群より選択される配列を含み、かつ該親油性エレメントに結合する親水性ペプチド結合エレメント;
    (3)該可溶性ポリペプチドを膜局在化試薬の親水性ペプチド結合エレメントと共有結合させ、可溶性化合物を形成させるリンカーを含む)
    を含む、可溶性化合物。
  2. 親水性ペプチド結合エレメントがGSSKSPSKKKKKKPGD(配列番号38)を含む、請求項1記載の可溶性化合物。
  3. 親水性ペプチド結合エレメントがGSSKSPSKKKKKKPGDC(配列番号5)を含む、請求項1記載の可溶性化合物。
  4. 親油性結合エレメントがミリストイルを含む、請求項1記載の可溶性化合物。
  5. 膜局在化試薬が配列番号27の配列からなるミリストイル/静電気的スイッチペプチド試薬1(MSWP−1)である、請求項1記載の可溶性化合物。
  6. 補体を阻害する可溶性ポリペプチドが補体受容体1(CR1)のロング・ホモロガス・リピートA(LHR−A)のショート・コンセンサス・リピート1−3(SCR1−3)である、請求項1記載の可溶性化合物。
  7. リンカーが、システイン残基;N−ハロアセチル基(ここでハロは塩素、臭素またはヨウ素を意味する);リジン残基のε−アミノ基にあるハロアセチル基(ここでハロは塩素、臭素またはヨウ素を意味する);結合手;C−末端にあるアミド基;N−末端ブロック基;およびN−末端またはリジン残基のε−アミノ基にある脂肪酸N−アシル基からなる群より選択される、請求項1記載の可溶性化合物。
  8. 配列番号8の配列によって示される化合物である、請求項1記載の可溶性化合物。
  9. 可溶性ポリペプチドの可溶性誘導体であって、ポリペプチドと、さらに2種またはそれ以上の共有結合した異種膜結合エレメントからなる単位とのコンジュゲートまたは融合体からなり、該エレメントは、そのすべてがすべて同じではなく、細胞外流体に曝される細胞または人工膜の成分と独立して相互作用する能力を有し、かつ、
    (1)8ないし18個のメチレン単位を有する脂肪族アシル基から選択される膜挿入性疎水性基;
    (2)(a)DGPKKKKKKSPSKSSG (配列番号37);
    (b)GSSKSPSKKKKKKPGD (配列番号38);
    (c)SPSNETPKKKKKRFSFKKSG (配列番号39);
    (d)DGPKKKKKKSPSKSSK (配列番号40);
    (e)SKDGKKKKKKSKTK (配列番号41);
    (f)GSSKSPSKKKKKKPGDC (配列番号5);
    (g)CDGPKKKKKKSPSKSSK (配列番号18);
    および
    (h)SKDGKKKKKKSKTKC (配列番号19)
    からなる群より選択される配列を含む膜結合電荷ペプチド;および
    (3)膜貫通タンパク質などの膜成分についての既知のリガンドから誘導され、化合物、バクテリオファージまたは他の提示ライブラリを特異的膜誘導分子標的に対してスクリーニングすることにより同定される、3ないし13個のアミノ酸を含有するペプチドをさらに含む膜成分リガンド
    を含む、可溶性タンパク質の可溶性誘導体。
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