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Description
A-B-C-D-E
(式中、
Aは、不存在または1個若しくは2個の疎水性アミノ酸、
Bは、正に荷電したアミノ酸、
Cは、3〜5個の疎水性アミノ酸よりなるペプチド、
Dは、正に荷電したアミノ酸、および
Eは、不存在または8個以下の疎水性アミノ酸である)
で示されるペプチドである。
A-B-C-D-E
(式中、
Aは、不存在、または1個若しくは2個の疎水性アミノ酸、
Bは、正に荷電したアミノ酸、
Cは、3〜5個の疎水性アミノ酸、
Dは、正に荷電したアミノ酸、および
Eは、不存在または8個以下の疎水性アミノ酸である)
を含む、5〜17個のアミノ酸を有するペプチドを提供する。
アレルギー素質、例えば遅延型過敏症、接触皮膚炎、
自己免疫疾患、例えば全身性エリテマトーデス、慢性関節リウマチ、多発性硬化症、糖尿病、ギヤン−バレー症候群、橋本病、悪性貧血、
胃腸病状態、例えば炎症性腸疾患、クローン病気、原発性胆汁性肝硬変、活動性慢性肝炎、
皮膚問題、例えば乾癬、尋常性天疱瘡、
感染性疾患、例えばエイズ、単純/帯状ヘルペス、
呼吸状態、例えばアレルギー性肺胞炎、
心臓血管問題、例えば自己免疫心膜炎、
臓器移植、
炎症状態、例えば筋炎、強直性脊椎炎。
であり、一方、対応するヒト配列は、
である。本発明のペプチドの基礎となっている配列(太字で示している)の遠位にあるTCR−α鎖の最後の15個のアミノ酸においては、様々な種の間で、完全な配列の相同性がある。これらの追加的な15個の残基を含むペプチドは、本発明のペプチドと同様の活性を有するかもしれない。その本質的特徴は、該ペプチドが、3〜5個の疎水性アミノ酸により分離された2個の正に荷電したアミノ酸を含むことである。さらに、以下の実施例から明らかとなるように、本発明のペプチドは、活性の喪失を伴うことなくカルボキシ末端を修飾しうる。したがって、本発明のペプチドの「コア」配列に対する追加的アミノ酸を含みT細胞抗原受容体に作用するペプチドも、本発明の範囲内に包含されることが意図される。
第1工程においては、前もって決定されている集合配列に対応する短い疎水性ペプチドを合成した。競合ペプチドのアミノ酸配列は、NH2-Gly-Leu-Arg-Ile-Leu-Leu-Leu-Lys-Val-OHであり、以下これを「コアペプチド」と称する。ついで、表2に挙げるいくつかの他のペプチドを合成し(純度は95%以上、Auspep Australia, Melbourne, Australiaによる)、T細胞機能および炎症に対するそれらの効果を調べた。
コアペプチドおよび上に挙げた他のペプチドは、疎水性であり水溶液に不溶性であることが判明した。種々の溶媒および担体を試験した。これらには、エタノール、ジメチルスルホキシド(DMSO)、ジメチルホルムアミド(DMF)、トリフルオロ酢酸(TFA)、スクアラン油(2,6,10,15,19,23−ヘキサメチルテトラコサン)、およびトリス結合(TRIS-conjugation; Whittaker R.G., Bender V. J. 1991)を介してコアペプチドにパルミチン酸を付加させることによる溶解性を増大させるための脂質結合が含まれていた。好ましい溶媒はDMSOであり、細胞培養で用いた最終濃度は0.1%〜0.2%であった。DMSO濃度が1%を越えると、細胞に対する毒性が生じた。ペプチドおよびリポペプチド複合体の保存溶液をDMSOに溶解し、1/1000希釈で使用した。
ペプチドが細胞へ侵入するか否かを調べるために、最終濃度が100μMの5×106個の2B4.11細胞(シトクロームcに特異的なT細胞ハイブリドーマ)および0.2%DMSOのフラスコにC14−ペプチドを加え、一晩インキュベーションした。付着細胞をフラスコ中でリン酸緩衝生理食塩水(PBS)で4回洗浄し、トリトン含有緩衝液で可溶化し、放射活性を計数した。上清中の放射活性量は70,000cpmであり、可溶化細胞中では5000cpmであった。
溶解する僅かのペプチドが細胞に侵入または取り込まれうることが実験から示唆された。このことを確認するために、フルオレセインイソチオシアネート(FITC)に共有結合したコアペプチドをT細胞に加え、共焦点または通常の紫外線顕微鏡を用いて可視化することにより細胞内局在を判定した。
脂質結合で例示したのと同様にして、この非常に重要な受容体の機能を競合的に阻害するペプチドの能力に対してコアペプチドのカルボキシル結合が与える影響を調べた。投与リポペプチドの有効臨床発現は、例えば、ペプチドの場合に観察され、関節炎のアジュバントモデルにおける関節炎の減少により示されるのと同様、炎症の減少であろう。コアペプチドを脂質結合させたほか、いくつかの他のリポペプチドを合成し、後続の実験の対照として使用した。該リポペプチドは、Whittaker, R.G., Hayes, P.J.およびBender, V.J. (1993) Peptide Research 6, 125および豪州特許第649242号に記載の方法により合成した。これらに文献の開示は、クロスレファレンスにより本明細書の一部とする。
a)該化合物に対するアミノ基およびトリス(または存在するのであればアミノ酸)に対するカルボキシル基を有するリンカー、例えばアミノ酸または抗生物質。
b)該化合物に対するアミノ基およびトリス(または存在するのであればアミノ酸)に対するスルホン酸基を有するリンカー、例えば2−アミノエタンスルホン酸(タウリン)。
c)該化合物に対するヒドロキシル基およびトリス(または存在するのであればアミノ酸)に対するカルボキシル基を有するリンカー、例えばグリコール酸、乳酸など。
d)該化合物に対するヒドロキシル基およびトリス(または存在するのであればアミノ酸)に対するスルホン酸基を有するリンカー、例えば2−ヒドロキシエタンスルホン酸(イセチオン酸)。
e)該化合物に対するヒドロキシル基およびトリス(または存在するのであればアミノ酸)に対する反応性ハライド基を有するリンカー、例えば2−クロロエタノール。
f)反応性カルボキシルを有する化合物とトリス(または存在するのであればアミノ酸)のアミノ基との間の潜在的に適当なリンカーの他の具体例としては、p−ヒドロキシベンズアルデヒド、2−クロロ酢酸、1,2−ジブロモエタン、エチレンオキシドなどの化合物群が挙げられる。
共焦点顕微鏡を用いて、FITC結合リポペプチドが非T細胞(COS細胞−繊維芽細胞)へ侵入する能力を調べた。
DMSO中の保存濃度− コアペプチド.トリス.モノパルミテート.FITC(分子量1862)10mM; コアペプチド.トリス.ジパルミテート.FITC(分子量2334)10mM; コアペプチド.トリス.トリパルミテート.FITC(分子量2806)10mM; グリシン.トリス.モノパルミテート.FITC(分子量805)10mM; グリシン.トリス.トリパルミテート.FITC(分子量1286)10mM; FITC(分子量390)6.4mM。
COS細胞をカバーグラス上で80%密集まで成長させ、PBSで2回洗浄し、FITC結合リポペプチドと共に15分間または2時間インキュベーションした。リポペプチドの最終濃度は、それぞれの時点でFITCについて10μMおよび6.4μMであった。細胞をPBSで2回洗浄し、PBS/グリセロールと共にスライドに載せ、共焦点顕微鏡で検査した。
実験が示したところによると、フルオレセイン結合リポペプチドは細胞膜を横切って移動し細胞質内に局在でき、タンパク質合成の場である小胞体(ER)にまで到達する。細胞貫通の程度は、ペプチドに結合している脂質部分により影響された。前記リポペプチドのうち、モノパルミテートの場合には、これまで検査した繊維芽細胞およびT細胞内で浸潤する能力がより大きかった。ERは、集合を試行し実施する最良の部位である。すべての鎖が集合し、細胞表面まで輸送されたら、細胞表面膜にて受容体を破壊することは一層困難となるであろう。ペプチドの標的となるERは、TCR複合体を破壊する理想的な部位である。
共焦点顕微鏡を用いて、FITC結合リポペプチドがT細胞に侵入する能力を調べた。
前記のリポペプチド。2B4.11T細胞ハイブリドーマ細胞系。
2B4.11T細胞をTCM中で成長させ、8×105細胞/mlの濃度で再懸濁した。生存度>95%(トリパンブルーを使用)。細胞1mlをポリプロピレン管に加え、PBSで2回洗浄した。細胞をPBSに再懸濁し、1マイクロリットルの保存FITC結合リポペプチドを30分間加えた。細胞をPBSで洗浄し、PBS/グリセロールと共にスライドに載せ、共焦点顕微鏡を用いて観察した。
COS細胞(前記)と同様であった。結果は、リポペプチドがT細胞へ侵入する能力を有することを示した。ペプチドの脂質結合は、細胞へのペプチドの侵入を妨害しない。そして、それは、溶解性を増大させる担体ビヒクルとしての潜在的な用途を有する。
材料:
完全TCRを細胞表面上で発現するT細胞ハイブリドーマ2B4.11を陽性対照として使用して、TCR発現に対するペプチドの効果を評価した。該細胞をTCM中で成長させた。2B4.11細胞の反復サブクローニング(Sussmanら,1988)およびTCR発現の喪失により誘導したβ−欠陥変異体21.2.2並びにβ−およびζ−欠陥細胞系3.12.29を陰性対照として使用した。
免疫沈降法およびフローサイトメトリー分析には以下の抗体を使用した:T細胞ハイブリドーマ2B4(A2B4−2, Samelsonら, 1983)のTCR−α鎖に対するマウスIgG2aモノクローナル抗体(MAb)、2B4.11TCR−β鎖(KJ25)に対するMAb、ハムスターIgG抗CD3−εMAb(145−2C11[2C11], Leoら, 1987)、精製マウスCD3−εに対して産生させたウサギ抗CD3−εポリクローナル抗血清(127, Minamiら, 1987)、マウスCD3−δ鎖のCOOH末端ペプチドで免疫したヤギで産生させた抗CD3−δポリクローナル抗体(R9)(Samelsonら, 1986)。
FACS分析:1×106個の(2B4.11,21.2.2)細胞を、最終濃度10μMのいくつかの別々のペプチドおよびリポペプチドと共に一晩インキュベーションした。ついで、細胞をPBSで洗浄し、50μlの一次抗体(A2B4または2C11)と共に4℃で30分間インキュベーションした。細胞をPBSおよび0.1%BSA中で2回洗浄し、FITC標識二次抗体と共に4℃でさらに30分間インキュベーションした。細胞をPBSおよび0.1%BSAでさらに2回洗浄した後、Becton-Dickson FACS AnalyserまたはBecton-Dickson FACSScan上で分析した。
コアペプチド対照ペプチドまたはリポペプチドで処理した2B4.11細胞上でのTCRの発現は、受容体の細胞表面発現を変化させなかった。より高濃度(100μM)のコアペプチドを用い、より長時間のインキュベーション時間(1〜10日間)をかけてこれらの実験を繰り返したところ、結果は同じであり、T細胞表面抗原受容体発現の変化は示されなかった。
抗原提示アッセイ(以下に記載)では、T細胞活性化産物であるインターロイキン−2(IL−2)を定量することにより、抗原認識後にいくつかのペプチドがT細胞活性化を阻害する能力を調べた。
以下の細胞系を使用した:2B4.11、完全抗原受容体を細胞表面上で発現し(Samelsonら, 1983)、抗原認識後にIL−2を産生するT細胞ハイブリドーマ(シトクロームc)、通常の生物学的IL−2アッセイのためのインターロイキン−2依存性T細胞系(CTLL)、および抗原提示細胞として作用するB細胞ハイブリドーマ細胞系LK35.2(LK、I−EK担持;Kapplerら, 1982)。ハイブリドーマをTCM中で成長させた。シトクロームc(Sigma, USA)を培地に加えて、抗原提示アッセイにおける50μMの最終濃度を得た。
T細胞抗原刺激のために、2×104個のLK35.2細胞を、PBSに溶解した50μMのハトのシトクロームcおよび2×104の2B4.11T細胞と共に16時間共培養した。アッセイは3つ組で行った。上清を回収し、IL−2含量をCTLL増殖により測定した。3H−チミジンの取り込みは、上清中に存在するIL−2量と正比例する。種々のペプチドのIL−2産生阻害能を調べた。3H−チミジン取り込み量の測定に加えて、IL−2量(IU/ml)も測定した。
シトクロームc(抗原)またはLK細胞(抗原提示細胞)のいずれかの不存在下でのアッセイでは、IL−2産生は生じなかった。このような条件下でT細胞活性化が生じないことは、非特異的にT細胞を活性化している可能性がある溶液中にリポ多糖(LPS)もエンドトキシンも存在しないことを示すものであった。CTLL細胞による高い3H−チミジン取り込み(22,000cpm)により測定したところ、前記濃度でのアッセイ成分の3個すべての組み合わせによりIL−2の産生が生じた。コアペプチドまたは他の類似体を該アッセイ系に加えた場合、IL−2の産生量はそれぞれで異なっていた。10μMのすべての被検ペプチドは、IL−2産生に影響を及ぼさなかった。最良の効果は、100μMのコアペプチドおよびペプチドC(100μM)で認められ、対照と比較してIL−2産生の15%〜30%の減少につながった。これは少なくとも3つの独立した場合で再現性があった。ペプチドA、B、D、EおよびFのT細胞活性化に対する影響は、一定せず小さかった。該ペプチドに対して同等の長さを有するが配列相同性を有さない7個の対照ペプチドは、IL−2産生に影響を及ぼさなかった。
T細胞機能に対するリポペプチドのin vitro効果を評価するために以下の実験を行った。
被検リポペプチドには、コアペプチドトリス−モノパルミタート(100μMおよび0.1%DMSO)およびコアペプチドトリス−トリパルミタート(100μMおよび0.2%DMSO)が含まれていた。抗原刺激アッセイにおけるその2つのリポペプチドの最終濃度を、括弧内に示す。
実施例9で示したとおりである。
まず、コアペプチドトリス−トリパルミタート(100μMおよび0.2%DMSO)を加えた場合、T細胞活性化は75%減少した(最高計数5,190cpm。対照の22,000と比較されたし)。コアペプチドトリス−モノパルミタート(100μMおよび0.1%DMSO)の添加は、IL−2産生に対して顕著な効果を示し、わずか137cpm(バックグラウンドと同等)が記録されたにすぎなかった。試験系で用いた0.1%DMSOおよび0.2%DMSOの濃度に関して調べたが、IL−2産生に影響を及ぼさないことが判明した。後続の実験によりこれらの知見が確認され、対照と比較して86%〜92%のIL−2産生が示された。抗原提示アッセイ系に加えた、ペプチドに結合させるのに用いたパルミチン酸(100μM)は、単独ではIL−2産生に影響を及ぼさなかった。
皮下注射したペプチドのマウスにおける分布を調べるために、C14−コアペプチド(5mg/マウス)を150マイクロリットルのスクアラン油に溶解し、Balb/cマウスの尾の基部に注射した。24時間後に、パルプ化(pulped)器官から計数を測定した。該ペプチドの分布は、胸腺(5%)、脾臓(7%)、血液(3%)で、またリンパ節(28%)、腎臓(30%)および肝臓(28%)では大きな比率で認められた。
ラットアジュバント関節炎モデルは、疾患の進行およびそれに対する潜在的な新規抗炎症薬の効果を研究するために多数の研究所でここ30年間にわたり広範に用いられている、炎症の古典的なモデルである(Pearsonら, 1961; Cremerら, 1990; HomdahlおよびKvick, 1992; Cannonら, 1993)。また、このモデルは、Royal North Shore Hospitalの研究者によりここ10年にわたり広範に用いられており、この炎症モデルの研究のための方法は確立している。動物に対するすべての操作は、ハロタン/酸素/一酸化二窒素麻酔(1リットル/分O2および2リットル/分N2O中の2% v/vハロタン)下で行った。ラットの尾の基部に最小アジュバント量(100μlのスクアラン中の1mgの熱不活化結核菌(マイコバクテリウム・ツベルクローシス, Mycobacterium tuberculosis(MTB)))を1回および1回だけ皮内注射した。試験サンプルをMTBと共投与する方法は、Whitehouseら(1990)が最初に記載している。0〜28日の一定の間隔で、動物を秤量し、最大の尾の太さおよび後脚の太さを測定することにより(マイクロメーターねじゲージ)、その関節炎状態を評価した。最初の尾注射後、ラットを保存箱に収容し、水および固形飼料に自由に近づけるようにした。29日目に、該動物を殺した。
第1の実験では、Perth Animal Resource Centre(ARC)より購入しGore Hill Animal House施設で飼育した体重が約190〜210グラムの12匹のラットを使用した。アジュバント(7mgMTBを含有する0.6mlスクアラン)に懸濁したコアペプチド(30mg)、0.6mlのアジュバントに懸濁したコアペプチドトリス−モノパルミタート(15mg)、コアペプチドトリス−トリパルミタート20mg(0.6mlのアジュバントあたり)を使用した。
18日後、アジュバントのみを投与したすべての対照動物が関節炎を発症し、殺さなければならなかった。3匹のコアペプチド処理動物のうちの2匹(2/3)は、関節炎の徴候を示さなかった。同様に、コアペプチド.トリス.トリパルミタートを投与した3匹の動物のうちの2匹は、関節炎の徴候を示さなかった。コアペプチド.トリス.モノパルミタートおよびアジュバントを投与した動物はすべて関節炎を発症した。しかしながら、この最後の群における関節炎の発現および発症は、対照と比べて3〜4日遅延し、臨床的重症度ははるかに減少した(関節数、脚膨潤、体重減少)。
Whitehouseら(個人的書信)により既に行われている実験に基づき、初期投与量
を5〜7mg/ラットとした。下限を評価するために、いくつかの異なるコアペプチド濃度を調べた。その結果(表4)は、それは、コアペプチドの特異的作用に加えて、投与量によるその効果により制限されることを示した。
アジュバント誘導関節炎の特徴は、尾における炎症の発症である。生理食塩水を注射したラットとコアペプチドで処理したラットとの間の尾の測定値差(mm)は統計学的に有意ではなかった。しかしながら、MTB処理ラットの尾の直径は、生理食塩水およびコアペプチド処理ラット(p<0.001)に比べて有意に増加した(p<0.001)(表5)。
T細胞により誘導された疾患の重症化を遅延させ抑制するコアペプチドの能力をさらに確認するために、異なる施設(University of Sydney)での独立した実験者(Pollard準教授およびJ Taylor氏)により「盲検的」に、異なるモデル(実験アレルギー性神経炎)を試験した。
動物
体重239〜451グラムの雄LewisラットをBosch Animal House, University of SydneyのコロニーまたはARC, Perthから入手した。すべての実験は、University of SydneyのAnimal Care and Ethics Committeeにより承認されている実験ガイドラインに従って行った。
完全フロインドアジュバント中に乳化した50〜75μlのウシ末梢神経ミエリン(PNM)を、Lewisラットのそれぞれの後足蹠に免疫した。免疫エマルションは、等容量の生理食塩水および不完全フロインドアジュバント(Sigma, USA)にそれぞれ15mg/mlおよび5mg/mlのウシPNMおよびMTB(H37RA株, DIFCO)を加えて混合したものよりなるものであった。動物に卵アルブミン/ペプチドを投与する場合は、ペプチドを70mg/mlにて免疫エマルションへ加えた。これらの実験は、免疫エマルション中のペプチドの種類を伏せた実験と共に行った。
ウシPNMは、本質的にNortonおよびPodulso(1973)の記載のとおりに調製した。
代表例を図1に示す。この実験では、コアペプチドは疾患の誘導および臨床的重症化を遅延させた。ペプチドCについても同様のデータを得た。これらのデータは、コアペプチドおよびペプチドCの一般的な免疫抑制剤としての有効性を証明するものである。
T細胞媒介性疾患のさらに別のモデルでは、NOD/Lt(F)マウスにおける糖尿病の誘導に対する皮下注射コアペプチドの効果を、独立した実験者(L Harrison教授, WEHI, Melbourne)により「盲検的」に試験した。
実験初日(0日目)に10週齢のNOD/Lt(F)マウス。これは、糖尿病の動物モデルとして一般に使用される高発生系統である。
保存濃度が3.33mg/mlの、スクアランに溶解したコアペプチド。対照として使用する卵アルブミンを、保存濃度が3.33mg/mlとなるようスクアランに懸濁した。ペプチドおよび卵アルブミンを、注射直前にボルテックスして可溶化した。合計250μg(75μl)を右脇に−1、0および1日目に皮下注射した。0日目に、水中のシクロホスファミドを300mg/kgでマウスに腹腔内投与した。0、10、14および21日目に、血液グルコースの測定を行った。処理群には16匹のマウスを、卵アルブミン対照群には16匹のマウスを用いた。
実験は、糖尿病として発現される自己免疫β細胞破壊の誘導に対するコアペプチドの防御的効果を示す(表6)。この場合もまた、この知見は、異なるT細胞媒介性疾患モデルにおけるコアペプチドの一般的な免疫抑制能を証明するものである。
近年、TCR、MHCまたは抗原(三分子複合体)の間の相互作用を妨害し、それにより免疫応答に影響を与えるための非常に多くの種々の方法が使用され工夫されてきている。これらの着想および適用方法の開発に関連した治療的潜在性が見落とされているわけではない。その戦略としては、MHCまたはTCRの相互作用を遮断するモノクローナル抗体、T細胞表面上の重要な共刺激または調節タンパク質に対する遮断抗体の使用、疾患誘導T細胞またはTCRエピトープによるワクチン接種、競合抗原、サイトカインまたはその受容体の阻害などが挙げられる。集合に影響を及ぼすように設計された特異的競合ペプチドによりTCR機能を破壊しうることについては、これまで報告も検討もなされていない。本発明者は、本発明のペプチドが、これまで報告されていないメカニズムにより少なくとも3つの異なるモデルでT細胞媒介性免疫応答を阻害する能力を有することを明確に示した。
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(式中、
Aは、Leu又はGly-Leu、
Bは、Arg又はLys(但しDとは同一でない)、
Cは、Leu-Leu-Leuを含む3〜5個の疎水性アミノ酸よりなるペプチド、
Dは、Arg又はLys(但しBとは同一でない)、および
Eは、Valである)
で示されるペプチドを含む、脂質複合体。 - ペプチドが、Gly-Leu-Arg-Ile-Leu-Leu-Leu-Lys-Val(配列番号6)である、請求項1に記載の脂質複合体。
- ペプチドが、Leu-Lys-Ile-Leu-Leu-Leu-Arg-Val(配列番号7)である、請求項1に記載の脂質複合体。
- ペプチドが、Leu-Arg-Ile-Leu-Leu-Leu-Ile-Lys-Val(配列番号15)である、請求項1に記載の脂質複合体。
- ペプチドが、Leu-Arg-Leu-Leu-Leu-Lys-Val(配列番号16)である、請求項1に記載の脂質複合体。
- 請求項1〜5のいずれか1項に記載の脂質複合体と医薬上許容される担体とを含んでなる治療用組成物。
- 関節炎を治療するための、請求項6に記載の治療用組成物。
- 関節炎を治療するための医薬の製造における、請求項1〜5のいずれか1項に記載の脂質複合体の使用。
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