JP4692958B2 - ヒドロキシアルキルデンプン誘導体 - Google Patents

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Description

本発明はヒドロキシアルキルデンプン誘導体、特にヒドロキシアルキルデンプンをリンカー化合物の1級または2級アミノ基と反応させる方法により得ることができるヒドロキシアルキルデンプン誘導体に関する。特に好ましい実施形態によれば、本発明はヒドロキシアルキルデンプンをリンカー化合物の1級または2級アミノ基と反応させ、得られた反応生成物をリンカー化合物の少なくとも1つの別の反応基を介してポリペプチド、好ましくは糖タンパク質と、そして特に好ましくはエリスロポエチンと反応させることによる方法により得ることができるヒドロキシアルキルデンプン誘導体に関する。特に好ましいヒドロキシアルキルデンプンはヒドロキシエチルデンプンである。本発明に従って、ヒドロキシアルキルデンプン、そして好ましくはヒドロキシエチルデンプンを反応の前には酸化されていないその還元末端でリンカー化合物と反応させる。
ヒドロキシエチルデンプン(HES)は天然発生アミロペクチンの誘導体であり、体内でアルファアミラーゼにより分解される。HESは炭水化物ポリマーアミロペクチンの置換誘導体であり、これは95重量%までの濃度でコーンスターチに存在する。HESは有利な生物学的特性を呈し、臨床で血液希釈治療において血漿増量剤として使用されている(Sommermeyer et al.,1987,Krankenhauspharmazie,8(8):271−278;and Weidler et al.,1991,Arzneim.−Forschung/Drug Res.,41:494−498)。
アミロペクチンはグルコース部分からなり、その主鎖にはアルファ−1,4−グリコシド結合が存在し、分岐部位にはアルファ−1,6−グリコシド結合が見出される。この分子の物理化学的特性は主にグリコシド結合の型により決定される。割り込んだ(nicked)アルファ−1,4−グリコシド結合のために、らせん1回転あたり約6個のグルコースモノマーを有するらせん構造が生み出される。ポリマーの物理化学的特性および生化学的特性を、置換により改変することができる。アルカリ性ヒドロキシエチル化によりヒドロキシエチル基の導入を達成することができる。ヒドロキシエチル化に関して、反応条件を適合させることにより、置換されていないグルコースモノマーの各々のヒドロキシ基の異なる反応性を利用することが可能である。この事実により、当業者は置換パターンを限定的に操ることができる。
ヒドロキシアルキルデンプン誘導体を生成するいくつかの方法が当分野で報告されている。
DE 26 16 086は、第1工程で架橋剤、例えばブロモシアンがヒドロキシエチルデンプンに結合し、続いてヘモグロビンが中間生成物に連結される、ヘモグロビンのヒドロキシエチルデンプンへのコンジュゲーションを開示している。
HESが使用される1つの重要な分野は、特定の生理学的効果を得るために、例えば循環系に適用されるポリペプチドの安定化である。これらのポリペプチドの1つの具体例はエリスロポエチンであり、これは循環中の赤血球レベルを制御するのに必須であるおよそ34,000kDaの酸性糖タンパク質である。
ポリペプチドおよび酵素の適用による周知の問題は、これらのタンパク質がしばしば満足できない安定性を呈するということである。特にエリスロポエチンは相対的に血漿半減期が短い(Spivak and Hogans,1989,Blood 73,90;McMahon et al.,1990,Blood 76,1718)。これは、治療用血漿レベルが急速に喪失され、静脈内投与を繰り返し行わなければならないということを意味している。さらに特定に環境では、ペプチドに対する免疫応答が観察される。
ポリペプチドをポリマー分子に結合させると、ポリペプチドの安定性を改善することができ、ポリペプチドに対する免疫応答が低減されることは一般に認められている。国際公開公報第94/28024号は、ポリエチレングリコール(PEG)で修飾された生理学的に活性なポリペプチドは免疫原性および抗原性の低減を呈し、そしてコンジュゲーションされていないタンパク質よりもかなり長く血流中で循環する、すなわちクリアランス率が延長されることを開示している。しかしながら、PEG薬物コンジュゲートはいくつかの不利益を呈し、例えばインビボ分解経路の構成要素により認識され得る天然構造を呈さない。従ってPEGコンジュゲートは別として、その他のコンジュゲートおよびタンパク質重合化物質が生成されている。種々のタンパク質および高分子、例えばポリメラーゼの架橋のための多くの方法が文献に記載されている(例えばWong,Chemistry of protein conjugation and cross−linking,1993,CRCS,Inc.参照)。
当分野で開示されているHES薬物コンジュゲートは、HESが薬物に位置特異的にコンジュゲーションされないという不利益を被る。結果的に、接合によりコンジュゲーション工程の間に3次元構造の崩壊のために不活性化し得る多くの成分を有する非常に異種性の生成物が生じる。従って、安定性および/または生物活性が改善されている、さらに改善されたHESポリペプチドコンジュゲートに関する必要性が存在する。
これらのコンジュゲートを生成する1つの方法は、出発材料として、架橋化合物と反応するHESの酸化形態を用い、ここで得られた生成物をポリペプチドと反応させるか、またはさらに修飾して、続いてポリペプチドと反応させる。第1工程で天然のHESが概してその還元末端で、末端アルデヒド基および/またはヘミアセタール基のラクトンへの酸化により選択的に酸化されなければならず、従って方法全体がさらに困難で、経費がかかるものになっているのがこの方法の主要な不利な点である。
国際公開公報第02/08079 A2号は、活性物質およびヒドロキシアルキルデンプンが直接またはリンカー化合物を介してのいずれかで連結されている、活性物質およびヒドロキシアルキルデンプンのコンジュゲートを含む化合物を開示している。直接的な連結に関する限り、活性物質およびヒドロキシアルキルデンプンの反応を、少なくとも10重量%の水を含む水性溶媒中で実施する。水性溶媒中ヒドロキシアルキルデンプンをその還元末端で構造単位−NH−を含む架橋化合物と反応させることにより生成されるヒドロキシアルキルデンプン誘導体を志向する実例は示されていない。全ての実例はさらなる反応の前に酸化されているヒドロキシアルキルデンプンを志向し、従って国際公開公報第02/08079 A2号の具体的な教示は前記の不利益を有している。
従って、本発明の目的は、ヒドロキシアルキルデンプンを、反応の前には酸化されていないその還元末端で適当な化合物と反応させることを可能にするヒドロキシアルキルデンプン誘導体を生成する方法を提供することである。
本発明のさらなる目的は、ヒドロキシアルキルデンプンを、反応の前には酸化されていないその還元末端で適当な化合物と反応させることを可能にするヒドロキシアルキルデンプン誘導体を生成する方法を提供することであり、前記方法は、ヒドロキシアルキルデンプンをその還元末端で適当な化合物との反応の反応生成物をさらに少なくとも1つの別の化合物と反応させることを特徴とする。
本発明のなおさらなる目的は、前記少なくとも1つのさらなる化合物がポリペプチド、好ましくはタンパク質、さらに好ましくはエリスロポエチンである前記方法を提供することである。
さらに別の本発明の目的は、ヒドロキシアルキルデンプンを、反応の前には酸化されていないその還元末端で適当な化合物と反応させることを含む前記方法により得られるヒドロキシアルキルデンプン誘導体を提供することである。
従って、本発明は式(I):
Figure 0004692958
のヒドロキシアルキルデンプン(HAS)を、反応の前には酸化されていないその還元末端で式(II):
R’−NH−R”
(式中、R1、R2およびR3は独立して水素または直鎖状もしくは分岐したヒドロキシアルキル基であり、R’もしくはR”またはR’およびR”は、(I)および(II)の反応の前または反応の後に少なくとも1つの別の化合物と反応することができる、少なくとも1つの官能基Xを含む)
の化合物と反応させることを含むヒドロキシアルキルデンプン誘導体を生成する方法に関する。
本発明の文脈では、「ヒドロキシアルキルデンプン」(HAS)は少なくとも1つのヒドロキシアルキル基で置換されているデンプン誘導体を意味する。従って、本発明で用いるヒドロキシアルキルデンプンなる用語は、末端炭水化物部分が簡略にするために式(I)で表されるようなヒドロキシアルキル基R1、R2および/またはR3を含む化合物に限定されないだけではなく、末端炭水化物部分か、および/またはデンプン分子HAS’の残りの部分のいずれかのどこかに存在する、少なくとも1つのヒドロキシ基がヒドロキシアルキル基R1、R2またはR3により置換されている化合物をも意味する。
この文脈では、アルキル基は適当に置換されていてよい直鎖状または分岐したアルキル基でよい。好ましくは、ヒドロキシアルキル基は1から10個の炭素原子、さらに好ましくは1から6個の炭素原子、さらに好ましくは1から4個の炭素原子、そしてなおさらに好ましくは2から4個の炭素原子を含有する。従って、「ヒドロキシアルキルデンプン」は好ましくはヒドロキシエチルデンプン、ヒドロキシプロピルデンプンおよびヒドロキシブチルデンプンを含み、ここでヒドロキシエチルデンプンおよびヒドロキシプロピルデンプンが特に好ましい。
2つまたはそれ以上の異なるヒドロキシアルキル基を含むヒドロキシアルキルデンプンもまた可能である。
HASに含まれる少なくとも1つのヒドロキシアルキル基は、2つまたはそれ以上のヒドロキシ基を含有できる。好ましい実施形態によれば、HASに含まれる少なくとも1つのヒドロキシアルキル基は1つのヒドロキシ基を含有する。
「ヒドロキシアルキルデンプン」なる表現はまた、アルキル基がモノ置換またはポリ置換されている誘導体をも含む。この文脈では、アルキル基はHASが水溶性のままであれば、ハロゲン、特にフッ素で、またはアリール基で置換されているのが好ましい。さらにヒドロキシアルキル基の末端ヒドロキシ基はエステル化またはエーテル化されていてよい。
さらに、アルキルの代わりに、直鎖状または分岐した置換または非置換アルケン基を用いることもできる。
ヒドロキシアルキルデンプンはデンプンのエーテル誘導体である。前記エーテル誘導体に加えて、その他のデンプン誘導体を本発明の文脈で使用することもできる。例えば、エステル化ヒドロキシ基を含む誘導体が有用である。これらの誘導体は、例えば2から12個の炭素原子を有する非置換モノまたはジカルボン酸の誘導体かまたはその置換誘導体でよい。2から6個の炭素原子を有する非置換モノカルボン酸の誘導体、特に酢酸の誘導体が特に有用である。この文脈では、アセチルデンプン、ブチルデンプンおよびプロピルデンプンが好ましい。
さらに、2から6個の炭素原子を有する非置換ジカルボン酸の誘導体が好ましい。
ジカルボン酸の誘導体の場合、ジカルボン酸の第2のカルボキシ基がエステル化されているのが有用である。さらに、ジカルボン酸のモノアルキルエステルの誘導体もまた本発明の文脈で適している。
置換モノカルボン酸またはジカルボン酸に関しては、好ましくは、置換基は置換アルキル残基に関して前記したものと同一でよい。
デンプンのエステル化の技術は当分野で公知である(例えば、Klemm D.et al.,Comprehensive Cellulose Chemistry Vol.2,1998,Whiley−VCH,Weinheim,New York,especially chapter4.4,Esterification of Cellulose(ISBN 3−527−29489−9)参照)。
ヒドロキシエチルデンプン(HES)は本発明の全ての実施形態に関して最も好ましい。
従って、本発明はまたヒドロキシアルキルデンプンがヒドロキシエチルデンプンである前記した方法にも関する。
HESは主に分子量分布および置換の程度により特徴付けられる。置換の程度の記載に2つの可能性がある。
1.全てのグルコース部分(DS)に関して、置換グルコースモノマーの部分に相対的に置換の程度を記載することができる。
2.「モル置換度」(MS)として置換の程度を記載することができ、その場合グルコース部分あたりのヒドロキシエチル基の数を記載する。
HES溶液は、各分子が重合化の程度、分岐部位の数およびパターン、並びに置換パターンに関して互いに異なっている多分散系組成物として存在する。従って、HESは、分子量の異なる化合物の混合物である。結果的に、特定のHES溶液は統計学的手段の助けを借りて、平均分子量により決定される。この文脈で、Mnは分子の数に依存して算術平均として計算される。また別に、重量平均、MwはHESの質量に依存する単位を表す。
本発明の文脈で、ヒドロキシエチルデンプンの平均分子量(重量平均)は、1〜300kDaでよく、5〜100kDaの平均分子量が好ましい。ヒドロキシエチルデンプンはさらに0.1〜0.8のモル置換度、およびヒドロキシエチル基に関して2〜20の範囲のC2:C6置換間の比率を呈する。
式(I)による残基R1、R2およびR3が関係する限り、化合物(I)が式(II)による化合物と依然反応できれば特別な制限は与えられていない。好ましい実施形態によれば、R1、R2およびR3は独立して、水素または1から10個の炭素原子を有するヒドロキシアルキル基、ヒドロキシアリール基、ヒドロキシアラルキル基またはヒドロキシアルカリール基である。水素および1から6個の炭素原子を有するヒドロキシアルキル基が好ましい。アルキル、アリール、アラルキルおよび/またはアルカリール基は直鎖状または分岐し、適当に置換されてよい。
従って、本発明はまた、R1、R2およびR3は独立して、水素または1から6個の炭素原子を有する直鎖状もしくは分岐したヒドロキシアルキル基である、前記した方法にも関する。
従って、R1、R2およびR3はヒドロキシヘキシル、ヒドロキシペンチル、ヒドロキシブチル、ヒドロキシプロピル、例えば1−ヒドロキシプロピル、2−ヒドロキシプロピル、3−ヒドロキシプロピル、1−ヒドロキシイソプロピル、2−ヒドロキシイソプロピル、ヒドロキシエチル、例えば1−ヒドロキシエチル、2−ヒドロキシエチル、またはヒドロキシメチルでよい。水素およびヒドロキシエチル基が好ましく、水素および2−ヒドロキシエチル基が特に好ましい。
従って、本発明はまたR1、R2およびR3が独立して、水素または2−ヒドロキシエチル基である前記した方法にも関する。
本発明に従って、ヒドロキシアルキルデンプンを式(II)の化合物と反応させ、ここで化合物(II)を、化合物(I)との反応の前に別の化合物と反応させてヒドロキシアルキルデンプン誘導体を得ることができる。化合物(II)に関して、化合物(II)を酸化されていないその還元末端でR’およびR”を架橋するNH基を介して化合物(I)と反応させてヒドロキシアルキルデンプン誘導体を得ることができる場合、特別な制限はない。
化合物(II)の好ましい残基R’は、水素およびアルキル、シクロアルキル、アリール、アラルキル、アリールシクロアルキル、アルカリールまたはシクロアルキルアリール残基であり、ここでシクロアルキル、アリール、アラルキル、アリールシクロアルキル、アルカリールまたはシクロアルキルアリール残基は化合物(II)のR’およびR”を架橋するNH基に直接連結されているか、または別の実施形態によれば、化合物(II)のR’およびR”を架橋するNH基への酸素橋により連結されていてよい。アルキル、アリール、アラルキルまたはアルカリール残基は適当に置換されていてよい。好ましい置換基として、ハロゲン、例えばF、ClまたはBrに言及することができる。特に好ましい残基R’は水素、アルキルおよびアルコキシ基であり、そしてさらに好ましいのは水素および非置換アルキルおよびアルコキシ基である。
従って、本発明はまたR’が水素または直鎖状もしくは分岐したアルキルもしくはアルコキシ基である前記した方法にも関する。
アルキルおよびアルコキシ基の中で、1、2、3、4、5、または6個のC原子を有する基が好ましい。さらに好ましいのはメチル、エチル、プロピル、イソプロピル、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、およびイソプロポキシ基である。特に好ましいのはメチル、エチル、メトキシ、エトキシであり、そして特に好ましいのはメチルまたはメトキシである。
従って、本発明はまたR’が水素またはメチルもしくはメトキシ基である前記した方法にも関する。
官能基Xとは別に、R”は少なくとも1つのさらなる官能基Wを含むことができる。この少なくとも1つのさらなる官能基Wは概してR”のどこにあってもよい。好ましくは、Wは、R’が連結されるNH基に直接連結される。
概して、化合物(I)が化合物(II)と反応することができるならば、官能基Wに関して特別な制限はない。好ましい実施形態では、官能基Wは構造単位−NH−および/または構造単位−(C=G)−(式中、GはOまたはSである)および/または構造単位−SO2−を含む。さらに好ましい実施形態によれば、官能基Wは;
Figure 0004692958
および
(式中、Gが2つ存在する場合、それは独立して、OまたはSである)
からなる群から選択される。
R’がHであり、WがR’およびR”を架橋するNH基に直接連結される本発明の好ましい実施形態によれば、R’並びにR’およびR”を架橋するNH基はWと一緒に以下の基:
Figure 0004692958
の1つを形成する。
少なくとも1つの官能基Xが、R’および/またはR”、好ましくはR”に含まれる限り、特別の制限は存在しない。概して、少なくとも1つの別の化合物との反応を可能にする全ての官能基が可能である。
別の化合物とのこの反応に関する限り、少なくとも1つの官能基と少なくとも1つの別の化合物との全ての種類の相互作用が可能である。特に、共有結合、イオン結合および/またはファンデルワース結合を形成するに至る少なくとも1つの官能基Xと別の化合物との反応が可能であり、共有結合が特に好ましい。
特に、以下の官能基Xについて言及する。
・C−C二重結合またはC−C三重結合または芳香族C−C結合;
・チオ基またはヒドロキシ基;
・アルキルスルホン酸ヒドラジド、アリールスルホン酸ヒドラジド;
・1,2−ジオール;
・1,2−アミノアルコール;
・アミノ基−NH2または構造単位−NH−を含むアミノ基の誘導体、例えばアミノアルキル基、アミノアリール基、アミノアラルキル基、またはアルカリールアミノ基;
・ヒドロキシルアミノ基−O−NH2、または構造単位−O−NH−を含むヒドロキシルアミノ基の誘導体、例えばヒドロキシルアルキルアミノ基、ヒドロキシルアリールアミノ基、ヒドロキシルアラルキルアミノ基、またはヒドロキサルアルカリールアミノ基;
・各々構造単位−NH−O−を含むアルコキシアミノ基、アリールオキシアミノ基、アラルキルオキシアミノ基、またはアルカリールオキシアミノ基;
・カルボニル基、−Q−C(=G)−Mを有する残基であって、ここで、GはOまたはSであり、Mは例えば、
・−OHまたは−SH;
・アルコキシ基、アリールオキシ基、アラルキルオキシ基、またはアルカリールオキシ基;
・アルキルチオ基、アリールチオ基、アラルキルチオ基、またはアルカリールチオ基;
・アルキルカルボニルオキシ基、アリールカルボニルオキシ基、アラルキルカルボニルオキシ基、アルカリールカルボニルオキシ基;
・活性化エステル、例えばイミド構造、例えばN−ヒドロキシスクシンイミドを有するか、もしくはNがヘテロアリール化合物の一部である構造単位O−Nを有するヒドロキシルアミンのエステル、またはG=OおよびQは不在である、例えば置換アリール残基、例えばペンタフルオロフェニル、パラニトロフェニルまたはトロクロロフェニルを有するアリールオキシ化合物;
であり、
ここで、Qは不在であるかまたはNHもしくはヘテロ原子、例えばSもしくはOである;
・−NH−NH2、または−NH−NH−;
・−NO2
・ニトリル基;
・カルボニル基、例えばアルデヒド基またはケト基;
・カルボキシ基;
・−N=C=O基または−N=C=S基;
・ハロゲン化ビニル基、例えばヨウ化ビニルもしくは臭化ビニル基またはビニルトリフラート;
・−C≡C−H;
・−(C=NH2Cl)−Oアルキル;
・−(C=O)−CH2−Halの基であって、ここでHalはCl、Br、またはIである;
・−CH=CH−SO2−;
・−S−S−構造を含むジスルフィド基;
Figure 0004692958
の基;
Figure 0004692958
の基。
これらの基の中で、チオ基、アミノ基、ヒドロキシルアミノ基、アルコキシアミノ基および以下の基が特に好ましい:
Figure 0004692958
従って、本発明は、少なくとも1つの官能基Xが、−SH、−NH2、−O−NH2、−NH−O−アルキル、−(C=G)−NH−NH2、−G−(C=G)−NH−NH2、−NH−(C=G)−NH−NH2、および−SO2−NH−NH2からなる群(式中、GはOまたはSであり、Gが2つ存在する場合、これは独立して、OまたはSである)から選択される、前記した方法にも関する。
アルコキシアミノ基に関する限り、プロポキシアミノ基、エトキシアミノ基およびメトキシアミノ基が特に好ましく、特にメトキシアミノ基−NH−O−CH3が好ましい。
本発明のさらに別の実施形態によれば、少なくとも1つの官能基Xは、所与の別の化合物と直接反応できないが、所望の方法で反応できるように化学的に修飾することができる基でよい。化合物(II)に含まれる官能基Xのこの修飾を化合物(II)と化合物(I)との反応の前か、または化合物(II)と化合物(I)との反応の後のいずれかに実施することができる。化合物(II)が少なくとも2つの、任意選択的に化学的に異なる官能基Xを含む場合、化合物(II)と化合物(I)との反応の前に少なくとも1つの官能基Xを、および化合物(II)と化合物(I)との反応の後に少なくとも1つの官能基Xを修飾することが可能である。
別の化合物との反応の前に修飾される官能基Xの例として、例えば、酸化により修飾されてアルデヒド基またはケト基を形成する1,2−アミノアルコールまたは1,2−ジオールが挙げられる。
別の化合物との反応の前に修飾される官能基Xに関する別の例は、例えば以下の式:
Figure 0004692958
による化合物との反応により修飾されて、例えば、チオ基と反応する以下の式:
Figure 0004692958
の構造が得られる−NH2基である。
別の化合物との反応の前に修飾される官能基Xに関する別の例は、例えば以下の式:
Figure 0004692958
による化合物との反応により修飾されて、例えばチオ基と反応する以下の式:
Figure 0004692958
の構造が得られる−NH2基である。
少なくとも1つの官能基XをR’およびR”を架橋するNH基に直接連結させることができる。従って、本発明の1つの実施形態によれば、官能基XはR”と同等である。XがR’およびR”を架橋するNH基に直接連結されている化合物の具体例は、特に、
Figure 0004692958
である。
これもまた本発明に含まれるこのような化合物の別の具体例はNH3である。
本発明の別の実施形態によれば、直鎖状または分岐したアルキルまたはシクロアルキルまたはアリールまたはアラルキルまたはアリールシクロアルキルまたはアルカリールまたはシクロアルキルアリール基(式中、これらの基は少なくとも1つのヘテロ原子、例えばN、O、Sを含むことができ、そしてこれらの基は適当に置換されていてよい)により、R’およびR”を架橋するNH基を少なくとも1つの官能基Xから隔離することができる。R’およびR”を架橋するNHを隔離する基、および少なくとも1つの官能基Xの大きさは特定の必要性に適合させることができる。一般に、隔離基は概して1から60個、好ましくは1から40個、さらに好ましくは1から20個、さらに好ましくは1から10個、さらに好ましくは1から6個、そして特に好ましくは1から4個の炭素原子を有する。ヘテロ原子が存在する場合、隔離基は概して1から20個、好ましくは1から8個、および特に好ましくは1から4個のヘテロ原子を含む。本発明の特に好ましい実施形態によれば、隔離基は1から4個の酸素原子を含む。隔離基は、例えば5から7個の炭素原子を有する、任意に分岐していてもよいアルキル鎖またはアリール基またはシクロアルキル基を含むことができるか、またはアルキル部分が直鎖状および/または環状アルキル基でよいアラルキル基、アルカリール基でよい。なおさらに好ましい実施形態によれば、隔離基は1から20個、好ましくは1から8個、さらに好ましくは1から6個、さらに好ましくは1から4個、そして特に好ましくは2から4個の炭素原子のアルキル鎖である。ヘテロ原子が存在する場合、1から4個の酸素原子を含む鎖が特に好ましい。
XがR’およびR”を架橋するNH基から隔離されている化合物(II)の具体例は特に、
Figure 0004692958
Figure 0004692958
である。
R’およびR”を架橋する、NHを隔離する基、および少なくとも1つの官能基Xは適当に置換されていてよい。好ましい置換基は、例えばF、Cl、BrまたはIなどのハロゲン化物である。
R’およびR”を架橋する、NHを隔離する基、および少なくとも1つの官能基Xは、予め決定された部位で得られた化合物が容易に切断されることを可能にする1つまたはそれ以上の切断部位、例えば、
Figure 0004692958
を含むことができる。
本発明の特に好ましい実施形態によれば、化合物(II)はO−[2−(2−アミノオキシ−エトキシ)エチル]ヒドロキシルアミン
Figure 0004692958
またはカルボヒドラジド
Figure 0004692958
である。
従って、本発明はまた、化合物(II)がO−[2−(2−アミノオキシ−エトキシ)エチル]ヒドロキシルアミンまたはカルボヒドラジドである、前記した方法にも関する。
化合物(II)が1つまたはそれ以上のキラル中心を含む場合、化合物(II)は各キラル中心に関してR立体配座で、またはS立体配座で、またはラセミ化合物として存在することができる。
前記したように、化合物(I)はこのような化合物(II)と、または化合物(I)との反応の前に少なくとも1つの別の化合物と反応した化合物(II)と反応することができる。
化合物(I)と化合物(II)との反応を少なくとも1つの適当な溶媒中で実施することができる。各々の溶媒または2つまたはそれ以上の溶媒の混合物を化合物(I)および(II)の反応条件および化学的特性の特定の必要性に適合させることができる。本発明の特に好ましい実施形態によれば、溶媒として水を単独、または少なくとも1つのその他の溶媒との組み合わせのいずれかで用いる。少なくとも1つのその他の溶媒として、DMSO、DMF、メタノールおよびエタノールが挙げられる。水以外の好ましい溶媒はDMSO、DMF、メタノールおよびエタノールである。
従って、本発明はまた、化合物(I)と化合物(II)との反応を水系で実施する前記した方法にも関する。
本発明の文脈で用いる「水系(aqueous system)」なる用語は、関係する溶媒の重量に基づいて、少なくとも10重量%、好ましくは少なくとも50重量%、さらに好ましくは少なくとも80重量%、なおさらに好ましくは少なくとも90重量%から、または100重量%までの範囲で水を含む溶媒、または水を含む溶媒の混合物を意味する。好ましい反応溶媒は水である。
反応中に適用される温度に関する限り、反応が所望のヒドロキシアルキルデンプン誘導体に至るのであれば、特定の制限は存在しない。
化合物(I)を化合物(II)と反応させ、化合物(II)がヒドロキシルアミンまたはヒドラジドである場合、温度は好ましくは5から45℃の範囲、さらに好ましくは10から30℃の範囲、そして特に好ましくは15から25℃の範囲である。
化合物(I)を化合物(II)と反応させ、前記反応が還元的アミノ化である場合、温度は好ましくは100℃までの範囲、さらに好ましくは20から95℃の範囲、さらに好ましくは25から90℃の範囲、さらに好ましくは70から90℃の範囲、そして特に好ましくは75から85℃の範囲である。
従って、本発明はまた、化合物(II)がヒドロキシルアミンまたはヒドラジドであり、化合物(I)および化合物(II)の反応が5から45℃の温度で行われる前記した方法にも関する。
従って、本発明はまた、その反応が還元的アミノ化である、化合物(I)および化合物(II)の反応が25から90℃の温度で行われる前記した方法にも関する。
一連の反応中、温度は好ましくは前記した範囲内で変動するか、または本質的に維持されてよい。
化合物(I)と(II)との反応に関する反応時間を特定の必要性に適合させることができ、概して1時間から7日間の範囲である。
化合物(II)がヒドロキシルアミンまたはヒドラジドである場合、反応時間は好ましくは1時間から3日間、そしてさらに好ましくは2時間から48時間の範囲である。
化合物(I)および化合物(II)の反応が還元的アミノ化である場合、反応時間は好ましくは2時間から7日間の範囲である。
化合物(I)と(II)との反応に関するpH値を特定の必要性、例えば反応物質の化学的特性に適合させることができる。
化合物(II)がヒドロキシルアミンまたはヒドラジドである場合、pH値は好ましくは4.5から6.5の範囲である。
化合物(I)および化合物(II)の反応が還元的アミノ化である場合、pH値は好ましくは8から12の範囲である。
従って、本発明はまた、化合物(II)がヒドロキシルアミンまたはヒドラジドであり、化合物(I)および化合物(II)の反応が4.5から6.5のpHで行われる前記した方法にも関する。
従って、本発明はまた、その反応が還元的アミノ化である、化合物(I)および化合物(II)の反応が8から12のpHで行われる前記した方法にも関する。
前記した反応条件の具体例は、例えば化合物がヒドロキシルアミンの場合、反応温度約25℃、およびpH約5.5であり、また化合物(I)および化合物(II)の反応が還元的アミノ化である場合、反応温度約80℃、およびpH約11である。
少なくとも1つの適当な緩衝液を添加することにより反応混合物の適当なpH値を調整することができる。好ましい緩衝液の中で、酢酸ナトリウム緩衝液、リン酸塩またはホウ酸塩緩衝液が挙げられる。
本発明の好ましい実施形態によれば、化合物(I)と化合物(II)との反応から得られた反応生成物を少なくとも1つの官能基Xを介して少なくとも1つの別の化合物と反応させる。
必要な場合、化合物(I)と化合物(II)との反応の前に、少なくとも1つの官能基Xを少なくとも1つの適当な保護基で保護することができる。この点に関して、保護された化合物(II)が少なくとも1つの官能基Xを介して化合物(I)と反応することを防ぐ全ての考え得る保護基が可能である。従って、保護基を、保護される官能基Xの化学的特性に依存して、例えば反応を行う溶媒または反応混合物のpHに依存して選択することができる。好ましい保護基は、特にベンジルオキシカルボニル基、tert−ブトキシカルボニル基、メトキシフェニル基、2,4−ジメトキシフェニル基、トリアリールメチル基、トリチル、モノメトキシトリチル基、ジメトキシトリチル基、モノメチルトリチル基、ジメチルトリチル基、トリフルオロアセチル基、フタルイミン化合物、2−(トリアルキルシリル)エトキシカルボニル化合物、Fmoc、tert−ブチル基、またはトリアルキルシリル基である。
2つまたはそれ以上の異なる官能基Xが化合物(II)に存在する場合、少なくとも1つの基を保護することができるが、一方少なくとも1つの別の基を保護せずにおくことができる。
化合物(I)と化合物(II)との反応の後、少なくとも1つの保護基を反応生成物に残すか、または適当な方法、例えば当業者に公知の慣用される方法により除去することができる。2つの異なる官能基Xを適当な保護基で保護する場合、少なくとも1つの官能基Xを少なくとも1つの別の化合物との別の反応に利用できるようにするために、少なくとも1つの保護基を除去し、そして化合物(I)と化合物(II)との反応生成物が別の化合物と反応するまで、少なくとも1つの別の官能基を保護されたままにすることができる。その後、依然保護されている官能基の保護基を除去して、残りの官能基Xをさらに別の化合物との反応に利用可能にすることができる。
少なくとも1つの保護基の使用は、反応が2つまたはそれ以上の化合物(I)と反応した化合物(II)、すなわち多HAS置換化合物(II)からなるヒドロキシアルキルデンプン誘導体に至るのを防御するのに重要である。しかしながら、化合物(I)を過剰の化合物(II)と反応させることにより同一の結果を達成することができる。過剰量の化合物(II)を本発明の方法で用いる場合、化合物(II)の化合物(I)に対するモル比は、2から100の範囲であるのが好ましい。
いったん化合物(I)と化合物(II)との反応の反応生成物が形成されると、少なくとも1つの適当な方法により反応混合物からそれを単離することができる。必要に応じて、少なくとも1つの適当な方法による単離の前に、反応生成物を沈殿させることができる。
反応生成物を最初に沈殿させる場合、例えば反応混合物を、適当な温度で反応混合物に存在する溶媒または溶媒混合物以外の少なくとも1つの溶媒または溶媒混合物と接触させることが可能である。溶媒として水を用いる本発明の特に好ましい態様によれば、反応混合物をエタノールおよびアセトンの混合物、好ましくは1:1混合物(これは好ましくは−20から+50℃の範囲、そして特に好ましくは0から25℃の範囲の温度で前記化合物が等量であることを示している)と接触させる。
1つまたはそれ以上の工程を含むことができる適当な方法により反応生成物の単離を行うことができる。本発明の好ましい態様によれば、適当な方法、例えば遠心または濾過により、反応生成物を最初に反応混合物または反応物混合物と例えばエタノール・アセトン混合物との混合物から分離する。第2の工程では、分離した反応生成物を別の処理、例えば透析、遠心濾過または加圧濾過、イオン交換クロマトグラフィー、HPLC、MPLC、ゲル濾過および/または凍結乾燥のような後処理に供することができる。なおさらに好ましい態様に従って、分離した反応生成物を最初に好ましくは水に対して透析し、次に、生成物の所望の規格に従って、反応生成物の溶媒含量が十分に低くなるまで凍結乾燥する。20から35℃、好ましくは25から30℃の温度で凍結乾燥を行うことができる。
このように単離された化合物(I)および化合物(II)の反応生成物を、前記反応生成物に含まれる少なくとも1つの官能基Xを介してさらに少なくとも1つの別の化合物と反応させることができる。
官能基Xの化学的特性に応じて、この基Xと化学的結合を形成できる考え得るあらゆる化合物を用いることができる。この反応に関して、1つまたはそれ以上の適当な溶媒を用いることができ、全ての反応パラメーター、例えば反応中の温度、反応時間、反応物質の比率または反応混合物のpH値を特定の必要性に適合させることができる。
本発明の特に好ましい態様に従って、少なくとも1つの官能基Xと化学結合を形成することができる少なくとも1つの化合物はポリペプチドまたは少なくとも2つの異なるポリペプチドの混合物である。
従って、本発明はまた、化合物(I)および化合物(II)の反応生成物を化合物(II)に含まれる官能基Xを介してポリペプチドと反応させる前記した方法にも関する。
本発明の別の特に好ましい態様に従って、少なくとも1つの官能基Xと化学結合を形成することができる少なくとも1つの別の化合物は、化合物(I)および化合物(II)の反応生成物と少なくとも1つの官能基Xとの第1の化学結合、および第2の別の化合物との第2の化学結合を形成できる架橋化合物である。
本発明のさらに好ましい実施形態によれば、第2の別の化合物はポリペプチドまたは少なくとも2つの異なるポリペプチドの混合物である。
本発明のこの実施形態の文脈では、化合物(I)および化合物(II)の反応生成物、第1のヒドロキシアルキルデンプン誘導体を架橋化合物と反応させて第2のヒドロキシアルキルデンプン誘導体を得ることが可能である。この第2のヒドロキシアルキルデンプン誘導体を続いて第2の別の化合物、好ましくはポリペプチドと反応させて第3のヒドロキシアルキルデンプン誘導体を得ることができる。
しかしながら、化合物(I)および化合物(II)の反応生成物、第1のヒドロキシアルキルデンプン誘導体を、架橋化合物と第2の別の化合物、好ましくはポリペプチドとの反応生成物と反応させることも可能である。
従って、本発明はまた、架橋化合物に含まれる官能基V並びに化合物(I)および化合物(II)の反応生成物に含まれる官能基Xの反応を介して、化合物(I)および化合物(II)の反応生成物を、架橋化合物である別の化合物と反応させる前記した方法にも関する。
従って、本発明はまた、架橋化合物に含まれる官能基Vおよび化合物(I)および(II)の反応生成物に含まれる官能基Xの反応を介して、化合物(I)および(II)の反応生成物を、架橋化合物である別の化合物と反応させ、前記架橋化合物は化合物(I)および(II)の反応生成物との反応の前に第2の別の化合物と反応させている、前記した方法にも関する。
従って、本発明はまた、第2の別の化合物がポリペプチド、好ましくはエリスロポエチンであり、これを架橋化合物に含まれる官能基Xの反応を介して架橋化合物と反応させる前記した方法にも関する。
従って、本発明はまた、化合物(II)を第1の別の化合物、好ましくは架橋化合物と反応させて第1の反応生成物が得られ、前記第1の反応生成物を第2の別の化合物と反応させて第2の反応生成物が得られ、そして前記第2の反応生成物を化合物(I)と反応させる前記した方法にも関する。
従って、本発明はまた、第1の別の化合物、好ましくは架橋化合物を第2の別の化合物、好ましくはポリペプチドと反応させて第1の反応生成物が得られ、前記第1の反応生成物を化合物(II)と反応させて第2の反応生成物が得られ、前記第2の反応生成物を化合物(I)と反応させてヒドロキシアルキルデンプン誘導体が得られる前記した方法にも関する。
本発明の特に好ましい実施形態によれば、架橋化合物を用いて化合物(II)または化合物(I)および(II)の反応生成物と、第2の別の化合物との間の化学的架橋を形成し、ここで架橋化合物と反応する第2の別の化合物の官能基が−SH基またはアルデヒド基またはケト基であり、架橋化合物と反応する化合物(II)または化合物(I)および化合物(II)の反応生成物の官能基は構造NH−、特に好ましくは−NH2を含む基である。
本発明の文脈では、「架橋化合物」なる用語は化合物(II)または化合物(I)および(II)の反応生成物と、少なくとも1つの所与の第2の別の化合物との間で結合を形成できる化学的化合物に関する。第2の別の化合物の化学的特性に依存して、架橋化合物は化合物(II)または化合物(I)および(II)の反応生成物に含まれる官能基Xと反応することができる少なくとも1つの官能基V、並びに第2の別の化合物と化学的結合を形成することができる少なくとも1つの別の官能基を含む。架橋化合物に含まれるこの少なくとも1つの別の官能基は官能基Xに関して前記で論じた型の官能基でよい。
架橋化合物を用いて化合物(I)と第2の別の化合物、好ましくはポリペプチドとの間の全体的な化学的架橋の長さを延長させ、および/または第2の別の化合物を用いて、または用いずに得られた反応生成物の化学的特性に影響を及ぼし、および/またはいくつかの第2の別の化合物と化合物(I)、(II)および架橋化合物の反応生成物との間の結合を形成できる可能性を提供することができ、および/または化合物(I)および(II)の反応生成物に含まれる官能基Xを化学的に修飾して所与の別の化合物と反応できる前記反応生成物を提供することができる。
従って、第2の別の化合物、好ましくはポリペプチドに含まれる−SH基との反応の可能性を提供するために、前記で論じ、そして−NH2基である官能基Xと、別の化合物、例えば、
Figure 0004692958
または
Figure 0004692958
との化学的修飾に関する本発明の実施形態は、化合物(I)および(II)の反応生成物の架橋化合物との反応の具体例である。
本発明の好ましい実施形態によれば、官能基VはX基として前記で論じた型の官能基でよい。
別の好ましい実施形態によれば、官能基Xまたは官能基Vのいずれかはチオ基であり、官能基Vまたは官能基Xは好ましくは
Figure 0004692958
(式中、HalはCl、Br、またはI、好ましくはBrまたはIである)からなる群から選択される。
別の好ましい実施形態によれば、官能基Xまたは官能基Vのいずれかは前記した活性化エステル、または任意に活性化エステルに変換され得るカルボキシ基からなる群から選択される。この特定の場合では、官能基Vまたは官能基Xは各々化学構造−NH−を含む。
従って、架橋化合物は同一かまたは異なる少なくとも2つの官能基を有する化合物である。2つの官能基の場合、架橋化合物はホモ二官能性かまたはヘテロ二官能性でよい。ホモ二官能性架橋化合物は、例えば化合物(I)と(II)との反応生成物と第2の別の化合物との間で架橋を形成する可能性を提供し、反応生成物および別の化合物は同一の型の官能基を有している。ヘテロ二官能性架橋化合物は、例えば化合物(I)と(II)との反応生成物と第2の別の化合物との間で架橋を形成する可能性を提供し、反応生成物および別の化合物は互いに反応できない官能基を有している。
架橋化合物の少なくとも2つの官能基は直接一緒に連結されるか、または直鎖状もしくは分岐したアルキルまたはシクロアルキルまたはアリールまたはアラルキルまたはアリールシクロアルキルまたはアルカリールまたはシクロアルキルアリール基により隔離されていてよく、これらの基は少なくとも1つのヘテロ原子、例えばN、O、Sを含み、そしてこれらの基は適当に置換されていてよい。架橋化合物の少なくとも2つの官能基を隔離する基の長さを特定の必要性に適合させることができる。一般に、隔離基は1から60個、好ましくは1から40個、さらに好ましくは1から20個、さらに好ましくは1から10個、さらに好ましくは5から10個の炭素原子を有している。ヘテロ原子が存在する場合、隔離基は概して1から20個、好ましくは1から8個、そして特に好ましくは1から4個のヘテロ原子を含む。なおさらに好ましい実施形態によれば、隔離基は炭素原子1から20個のアルキルまたはアラルキル鎖である。さらに、架橋化合物は化合物(II)に関して前記で論じた少なくとも1つの切断部位を含むことができる。
本発明の文脈で言及する架橋化合物の別の例を例えば以下の表に従って分類することができる。
Figure 0004692958
本発明の記載の最後の表1に、架橋化合物の好ましい例をいくつか列挙する。
少なくとも1つの別の化合物、例えば架橋化合物が1つまたはそれ以上のキラル中心を含む場合、少なくとも1つの別の化合物は各々のキラル中心に関してR立体配座で、またはS立体配座で、またはラセミ化合物として存在し得る。
本発明の文脈で用いる「ポリペプチド」なる用語は、ペプチド結合、すなわち−(C=O)−NH−構造を伴う結合を介して連結される少なくとも2つのアミノ酸を含む化合物を意味する。ポリペプチドは天然発生化合物または天然に発生しないポリペプチドでよく、後者は天然発生アミノ酸および/または少なくとも1つの天然に発生しないアミノ酸を含む。ポリペプチドの骨格、ポリペプチド鎖は少なくとも1つの適当な置換基でさらに置換されてよく、従って少なくとも1つの側鎖を有してよい。少なくとも1つの官能基Yはポリペプチド骨格の、または骨格の少なくとも1つの置換基の一部でよく、ここで態様はポリペプチド骨格の一部である少なくとも1つの官能基およびポリペプチド骨格の少なくとも1つの置換基の一部である少なくとも1つの官能基を含むことが可能である。
ポリペプチドに関する限り、ポリペプチドが少なくとも1つの官能基Yを含んでいれば、制限は存在しない。前記官能基Yはポリペプチド骨格に直接連結されてもよく、または骨格の側鎖の一部でよい。側鎖もしくは官能基Yのいずれか、または双方は、天然発生ポリペプチドの一部であるかまたは、官能基Xとの反応の前に、天然発生ポリペプチド、または少なくとも部分的に天然発生でないポリペプチドに導入されてよい。
さらにポリペプチドは少なくとも部分的に任意のヒトまたは動物供給源のものでよい。好ましい実施形態では、ポリペプチドはヒト供給源のものである。
ポリペプチドはサイトカイン、特にエリスロポエチン、抗トロンビン(AT)、例えばAT III、インターロイキン、特にインターロイキン−2、IFN−ベータ、IFN−アルファ、G−CSF、CSF、インターロイキン−6および治療用抗体でよい。
好ましい実施形態によれば、ポリペプチドは抗トロンビン(AT)、好ましくはAT IIIでよい(Levy JH,Weisinger A,Ziomek CA,Echelard Y,Recombinant Antithrombin:Production and Role in Cardiovascular Disorder,Seminars in Thrombosis and Hemostasis 27,4(2001)405−416;Edmunds T,Van Patten SM,Pollock J,Hanson E,Bernasconi R,Higgins E,Manavalan P,Ziomek C,Meade H,McPherson J,Cole ES,Transgenically Produced Human Antithrombin:Structural and Functional Comparison to Human Plasma−Derived Antithrombin,Blood 91,12(1998)4661−4671;Minnema MC,Chang ACK,Jansen PM,Lubbers YTP,Pratt BM,Whittaker BG,Taylor FB,Hack CE,Friedman B,Recombinant human antithrombin III improves survival and attenuates inflammatory responses in baboons lethally challenged with Escherichia coli,Blood 95,4(2000)1117−1123;Van Patten SM,Hanson EH,Bernasconi R,Zhang K,Manavaln P,Cole ES,McPherson JM,Edmunds T,Oxidation of Methionine Residues in Antithrombin,J.Biol.Chemistry 274,15(1999)10268−10276))。
別の好ましい実施形態によれば、ポリペプチドはヒトIFNベータ、特にIFNベータ1a(Avonex(登録商標)、REBIF(登録商標)参照)およびIFNベータ1b(BETASERON(登録商標)参照)である。
別の好ましいポリペプチドは、ヒトG−CSF(顆粒球コロニー刺激因子)である。例えば、Nagata et al.,The chromosomal gene structure and two mRNAs for human granulocyte colony−stimulating factor,EMBO J.5:575−581,1986;Souza et al.,Recombinant human granulocyte colony−stimulating factor:effects on normal and leukemic myeloid cells,Science 232(1986)61−65;and Herman et al.,Characterization,formulation,and stability of Neupogen(登録商標)(Filgrastim),a recombinant human granulocyte−colony stimulating factor,in:Formulalion,characterization,and stability of protein drugs,Rodney Pearlman and Y.John Wang,eds.,Plenum Press,New York,1996,303−328。
少なくとも2つの異なるポリペプチドの混合物を用いる場合、少なくとも2つのポリペプチドは例えば分子量、アミノ酸の数および/または配列、種々の程度のグリコシル化、置換基の数および/または化学的特性または適当な化学結合、例えばジスルフィド架橋により連結されたポリペプチド鎖の数で異なっていてよい。
本発明の好ましい実施形態によれば、任意にさらに架橋化合物と反応させてもよい、化合物(I)および化合物(II)の反応生成物を、好ましくは少なくとも1つの前記した方法に従って単離し、次に任意にさらに架橋化合物と反応させてもよい化合物(I)および化合物(II)の反応生成物の少なくとも1つの官能基Xと反応できる少なくとも1つの官能基Yを有するポリペプチドと反応させて、少なくとも1つの化学的結合を形成させる。ポリペプチド、例えばタンパク質の官能基Yは、例えば、
Figure 0004692958
またはN−グリコシル化もしくはO−グリコシル化によりポリペプチドに連結できる炭水化物部分である。
本発明の文脈では、「炭水化物部分」なる用語は、ヒドロキシアルデヒドまたはヒドロキシケトン、およびその化学的修飾を意味する(Rompp Chemielexikon,Thieme Verlag Stuttgart,Germany,9th eddition 1990,Volume 9、pages 2281−2285、およびそこで引用された文献)。さらに、グルコース、ガラクトース、マンノース、シアル酸等の天然発生炭水化物部分の誘導体をも意味する。用語はまた化学的酸化された天然発生炭水化物部分をも含む。酸化された炭水化物部分の構造は環状または直鎖状でよい。
炭水化物部分はポリペプチド骨格に直接連結されてよい。好ましくは、炭水化物部分は炭水化物側鎖の一部である。さらに好ましくは、炭水化物部分は炭水化物側鎖の末端部分である。
なおさらに好ましい実施形態では、炭水化物部分は炭水化物側鎖のガラクトース残基、好ましくは炭水化物側鎖の末端ガラクトース残基である。このガラクトース残基を、本明細書に後述するように末端シアル酸の除去、続く酸化による化合物(I)および化合物(II)の反応生成物との反応に利用することができる。
さらに好ましい実施形態では、化合物(I)および(II)の反応生成物を炭水化物側鎖のシアル酸残基、好ましくは炭水化物側鎖の末端シアル酸残基に連結させる。
化学的または酵素的のいずれかで末端炭水化物部分の酸化を行うことができる。
ポリペプチドの炭水化物部分の化学的酸化のための方法は当分野で公知であり、過ヨウ素酸での処理を含む(Chamow et al.,J.Biol.Chem.,267:15916−15922(1992))。
化学的酸化により、原理的には、末端に位置するかまたは位置しないいずれの炭水化物部分も酸化することが可能である。しかしながら、穏やかな条件(厳しい条件である10mMの過ヨウ素酸塩、室温で1時間とは対照的に、1mMの過ヨウ素酸塩、0℃)を選択することにより、好ましくは炭水化物側鎖の末端シアル酸を酸化することができる。
代替的に、炭水化物部分を酵素的に酸化することができる。個々の炭水化物部分の酸化のための酵素は当分野で公知であり、例えばガラクトースの場合、酵素はガラクトースオキシダーゼである。末端ガラクトース部分の酸化を意図する場合、シアル酸を炭水化物鎖に付着させることができる細胞、例えば哺乳動物細胞において、または遺伝的に修飾されていて、シアル酸を炭水化物鎖に付着させることができる細胞においてポリペプチドが生成された場合、末端シアル酸を(部分的または完全に)除去することが実際に必要である。シアル酸を除去するための化学的または酵素的方法は当分野で公知である(ChaplinおよびKennedy(eds.),1996,Carbohydrate Analysis:a practical approach,especially Chapter 5 Montreuill,Glycoproteins,pages 175−177;IRL Press Practical approach series(ISBN 0−947946−44−3))。
従って、本発明はまた化合物(I)および化合物(II)の反応生成物をポリペプチドに含まれる酸化された炭水化物部分を介してポリペプチドと反応させる前記した方法にも関する。
本発明の別の好ましい実施形態によれば、ポリペプチドの官能基はチオ基である。従って、化合物(I)および(II)の反応生成物を、S原子をポリペプチドに含まれるいずれかのチオ基から誘導できるチオエーテル基を介してポリペプチドに連結することができる。
チオ基はこのようにポリペプチドに存在し得る。さらに、適当な方法に従ってチオ基をポリペプチドに導入することが可能である。特に化学的方法に言及することができる。ジスルフィド架橋がポリペプチドに存在する場合、−S−S−構造を還元してチオ基を得ることが可能である。アミノ基を介するポリペプチドと、その一方はアミノ基と反応することができ、他方はSH基かまたはSH基の前駆体である少なくとも2つの官能基を有する化合物との反応により、ポリペプチドに存在するアミノ基をSH基に転換することも可能である。アミノ基のこの修飾を、タンパク質が、少なくとも2つの異なる官能基を有し、その一方はアミノ基と反応することができ、他方はSH基である化合物(L)と最初に反応する一例と見なすことができ、得られた反応生成物を次いで例えば、HASおよび化合物(D)を含み、SH基と反応することができる官能基を含むHAS誘導体と反応させる。ポリペプチドの変異により、例えばシステインまたは適当なSH官能性アミノ酸をポリペプチドに導入するか、または例えばポリペプチドからシステインを除去してポリペプチドの別のシステインを無効にしてジスルフィド架橋を形成することによりSH基を導入することも可能である。
この実施形態の文脈で、化合物(I)および(II)の反応生成物の架橋化合物との反応の結果である反応生成物とポリペプチドとを反応させるのが特に好ましい。
従って、本発明はまた化合物(I)および化合物(II)の反応生成物を架橋化合物と反応させ、得られた反応生成物をさらに、ポリペプチドに含まれる酸化された炭水化物部分および/またはチオ基を介してポリペプチドと反応させる前記した方法にも関する。
特に好ましいポリペプチドとしてエリスロポエチン(EPO)を用いる。
従って、本発明はまたポリペプチドがエリスロポエチンである前記した方法にも関する。
EPOはいずれかのヒト(例えば、Inoue,Wada,Takeuchi,1994,An improved method for the purification of human erythropoietin with high in vivo activity from the urine of anemic patients,Biol.Pharm.Bull.17(2),180−4;Miyake,Kung,Goldwasser,1977,Purification of human erythropoietin.,J.Biol.Chem.,252(15),5558−64参照)または別の哺乳動物供給源のものでよく、ヒト腎臓、胚性ヒト腎臓、胚性ヒト肝臓または動物、好ましくはサル腎臓のような天然発生供給源からの精製により得ることができる。さらに、「エリスロポエチン」または「EPO」なる表現はまた、1つまたはそれ以上のアミノ酸(例えば1から25個、好ましくは1から10個、さらに好ましくは1から5個、最も好ましくは1または2個)が別のアミノ酸と交換されており、エリスロポエチン活性を呈する(例えば欧州特許第640 619 B1号参照)EPO変種をも包含する。エリスロポエチン活性の測定は当分野で報告されている(インビトロ活性の測定に関して、例えばFibi et al.,1991,Blood,77:1203 ff;Kitamura et al.,1989,J.Cell Phys.,140:323−334参照;EPOインビボ活性の測定に関して、Ph.Eur.2001,911−917;Ph.Eur.2000,1316 Erythropoietini solution concentrata,780−785;欧州薬局方(1996/2000);欧州薬局方、1996,Erythropoetin concentrated solution,Pharmaeuropa.,8,371−377;Fibi,Hermentin,Pauly,Lauffer,Zettlmeissl.,1995,N− and O−glycosylation muteins of recombinant human erythropoietin secreted from BHK−21 cells,Blood,85(5),1229−36;(EPOおよび修飾されたEPO形態を雌NMRIマウスに1、2および3日目に注射し(等量のタンパク質50ng/マウス)、4日目に血液サンプルを採取し、網状赤血球を測定した))。EPOの活性の測定に関して試験する別の文献は、Barbone,Aparicio,Anderson,Natarajan,Ritchie,1994,Reticulocytes measurements as a bioassay for erythropoietin,J.Pharm.Biomed.Anal.,12(4),515−22;Bowen,Culligan,Beguin,Kendall,Villis,1994,Estimation of effective and total erythropoiesis in myelodysplasia using serum transferrin receptor and erythropoietin concentrations,with automated reticulocyte parameters,Leukemi,8(1),151−5;Delorme,Lorenzini,Giffin,Martin,Jacobsen,Boone,Elliott,1992,Role of glycosylation on the secretion and biological activity of erythropoietin,Biochemistry,31(41),9871−6;Higuchi,Oheda,Kuboniwa,Tomonoh,Shimonaka,Ochi,1992;Role of sugar chains in the expression of the biological activity of human erythropoietin,J.Biol.Chem.,267(11),7703−9;Yamaguchi,Akai,Kawanishi,Ueda,Masuda,Sasaki,1991,effects of site−directed removal of N−glycosylation sites in human erythropoietin on its production and biological properties,J.Biol.Chem.,266(30),20434−9;Takeuchi,Inoue,Strickland,Kubota,Wada,Shimizu,Hoshi,Kozutsumi,Takasaki,Kobata,1989,Relationship between sugar chain structure and biological activity of recombinant human erythropoietin produced in Chinese hamster ovary cells,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,85(20),7819−22;Kurtz,Eckardt,1989,Assay methods for erythropoietin,Nephron.,51(1),11−4(German);Zucali,Sulkowski,1985,Purification of human urinary erythropoietin on controlled−pore glass and silicic acid,Exp.Hematol.,13(3),833−7;Krystal,1983,Physical and biological characterization of erythroblast enhancing factor(EEF),a late acting erythropoietic stimulator in serum distinct from erythropoietin,Exp.Hematol.,11(1),18−31に記載されている。
好ましくは、EPOは組換えにより生成される。これには真核または原核細胞、好ましくは哺乳動物、昆虫、酵母、細菌細胞での、またはEPOの組換え生成に好都合であるいずれかその他の細胞型での生成が含まれる。さらに、EPOをトランスジェニック動物(例えば乳、血液等のような体液において)において、トランスジェニック鳥、特に家禽、好ましくはニワトリにおいて、またはトランスジェニック植物において発現することができる。
ポリペプチドの組換え生成は当分野で公知である。一般に、これには適当な発現ベクターでの宿主細胞のトランスフェクション、ポリペプチドの生成を可能にする条件下での宿主細胞の培養、および宿主細胞からのポリペプチドの精製が含まれる。詳細な情報に関しては、例えば、Krystal,Pankratz,Farber,Smart,1986,Purification of human erythropoietin to homogeneity by a rapid five−step procedure,Blood,67(1),71−9;Quelle,Caslake,Burkert,Wojchowski,1989,High−level expression and purification of a recombinant human erythropoietin produced using a baculovirus vector,Blood,74(2),652−7;欧州特許第640 619 B1号、および欧州特許第668 351 B1号を参照のこと。
好ましい実施形態では、EPOはヒトEPOのアミノ酸配列を有している(欧州特許第148 605 B2号参照)。
EPOは、N−および/またはO−で連結されたグリコシル化を介してEPOに付着している、すなわちEPOがグリコシル化されている1つまたはそれ以上の炭水化物側鎖、好ましくは1から12個、さらに好ましくは1から9個、なおさらに好ましくは1から6個、そして特に1から4個、特に好ましくは4個の炭水化物側鎖を含むことができる。通常、EPOが真核細胞において生成される場合、ポリペプチドは翻訳後グリコシル化される。結果的に、炭水化物側鎖は哺乳動物、特にヒト、昆虫または酵母細胞における生合成の間、EPOに付着していてよい。グリコシル化されたEPOの構造および特性は当分野で広く研究されている(欧州特許第428 267 B1号;欧州特許第640 619 B1号;Rush,Derby,Smith,Merry,Rogers,Rohde,Katta,1995,Microheterogeneity of erythropoietin carbohydrate structure,Anal Chem.,67(8),1442−52;Takeuchi,Kobata,1991,Structures and functional roles of the sugar chains of human erythropoietins,Glycobiology,1(4),337−46(Review)。
従って、本発明によるヒドロキシアルキルデンプン誘導体はEPO分子あたり少なくとも1つ、好ましくは1から12個、さらに好ましくは1から9個、なおさらに好ましくは1から6個、そして特に好ましくは1から4個のHAS分子を含むことができる。生成物の加水分解および得られた単糖類の誘導体化の後、GC−MSを用いる炭水化物組成物の定量的分析によりEPO分子あたりのHAS分子の数を決定することができる(Chaplin and Kennedy(eds.),1986,Carbohydrate Analysis:a practical approach,IRL Press Practical approach series(ISBN 0−947946−44−3),especially Chapter 1,Monosaccharides,page 1−36;Chapter 2,Oligosaccharides,page 37−53,Chapter 3,Neutral Polysaccharides,page 55−96参照)。
本発明の特に好ましい実施形態によれば、EPOに連結された炭水化物部分は炭水化物側鎖の一部である。さらに好ましくは、炭水化物部分は炭水化物側鎖の末端部分である。さらに好ましい実施形態によれば、炭水化物部分は炭水化物側鎖のガラクトース残基、好ましくは炭水化物側鎖の末端ガラクトース残基である。本明細書に後述するように、末端シアル酸の除去、続く酸化により、このガラクトース残基を化合物(I)および化合物(II)の反応生成物との反応で利用可能にすることができる。さらに好ましい実施形態では、化合物(I)および(II)の反応生成物を炭水化物側鎖のシアル酸残基、好ましくは炭水化物側鎖の末端シアル酸残基に連結させる。本明細書に記載するようにシアル酸を酸化する。
特に好ましくは、このガラクトース残基は末端シアル酸の除去、続く酸化により化合物(I)および(II)の反応生成物、または官能基Xを介する化合物(I)および(II)の反応生成物と架橋化合物との反応の反応生成物との反応で利用可能になる。
前記したように、任意に架橋化合物と反応させてもよい、化合物(I)および化合物(II)の反応生成物をEPOに含まれるチオ基と反応させることができる。
任意に架橋化合物と反応させてもよい、化合物(I)および化合物(II)の反応生成物を、その各々が少なくとも1つの別の化合物、好ましくはポリペプチド、さらに好ましくはエリスロポエチンに含まれるチオ基および炭水化物部分と反応させることも可能である。
好ましい実施形態によれば、例えばヒドロキシルアミン誘導体、例えば塩酸2−(アミノオキシ)エチルメルカプタンを用いることにより(Bauer L.et al.,J.Org.Chem.,30:949(1965))、またはヒドラジド誘導体、例えばチオグリコール酸ヒドラジドを用いることにより(Whitesides et al.,J.Org.Chem.,42:332(1977))このSH基を、好ましくは酸化された炭水化物部分に連結させることができる。
別の好ましい実施形態によれば、チオ基を好ましくはEPOの酸化された炭水化物部分、さらに好ましくはEPOの炭水化物側鎖の一部である酸化された炭水化物部分に導入する。
好ましくは、チオ基を天然発生システインから、または付加されたシステインから誘導する。さらに好ましくは、EPOはヒトEPOのアミノ酸配列を有し、天然発生システインはシステイン29および/または33である。さらに好ましい実施形態では、任意に架橋化合物と反応させてもよい、化合物(I)および化合物(II)の反応生成物をシステイン29と反応させるが、一方システイン33を別のアミノ酸と置換する。また別に、任意に架橋化合物と反応させてもよい、化合物(I)および化合物(II)の反応生成物をシステイン33と反応させるが、一方システイン29を別のアミノ酸と置換する。
本発明の文脈で、「付加されたシステイン」なる用語はポリペプチド、好ましくはEPOが野生型ポリペプチドには存在しないシステイン残基を含むことを示す。
本発明のこの実施形態の文脈で、システインはEPOのN−またはC−末端で付加された付加的なアミノ酸でよい。
さらに、付加されたシステインを、システインまたは適当な置換システインにより天然発生アミノ酸を置換することにより付加することができる。好ましくは、本発明のこの態様の文脈では、EPOはヒトEPOであり、置換されたアミノ酸残基はセリン126である。
任意選択的に架橋化合物と反応させてもよい、化合物(I)および(II)の反応生成物と少なくとも1つの別の化合物との反応の反応条件を、例えば少なくとも1つの別の化合物がポリペプチドである場合、または少なくとも1つの別の化合物が架橋化合物である場合、または少なくとも1つの別の化合物が架橋化合物およびポリペプチドの反応生成物である場合、各々の反応の特定の必要性に適合させることができる。前記した化合物の少なくとも1つを緩衝液化合物として使用できることが好ましい。前記した溶媒の少なくとも1つを溶媒または溶媒の混合物として使用できることが好ましい。単離および/または後処理を実施することができ、その好ましい方法は前記で論じた方法から選択される。
化合物(I)および化合物(II)の反応生成物を、例えば別の化合物としてポリペプチド、好ましくはEPOとさらに反応させる場合、反応のための溶媒として水を用いるのが好ましい。水に加えて、少なくとも1つの別の溶媒が存在し得る。好ましい可能な別の溶媒として、DMSO、DMF、メタノールまたはエタノールが挙げられる。
従って、本発明はまた化合物(I)および化合物(II)の反応生成物とポリペプチド、好ましくはEPOとの反応を水系で実施する前記した方法にも関する。
この反応中に適用される温度に関する限り、反応が、少なくとも1つの官能基Xを介してポリペプチドと反応した化合物(I)および(II)の反応生成物を含む所望のヒドロキシアルキルデンプン誘導体に至るのであれば、特別な制限は存在しない。反応の温度は好ましくは4から37℃の範囲、さらに好ましくは10から30℃の範囲、特に好ましくは15から25℃の範囲である。
従って、本発明はまた化合物(I)および化合物(II)の反応生成物とポリペプチドとの反応を4から37℃の温度で実施する前記した方法にも関する。
一連の反応中、温度は好ましくは前記した範囲内で変動し得るか、または本質的に一定を保ってよい。
化合物(I)および化合物(II)の反応生成物とポリペプチドとの反応の反応時間を特定の必要性に適合させることができ、一般に0.5から48時間の範囲、好ましくは2から24時間の範囲、そして特に好ましくは10から20時間の範囲である。
化合物(I)および化合物(II)の反応生成物とポリペプチドとの反応のpH値を特定の必要性、例えば反応物質の化学的特性に適合させることができる。
例えば、化合物(I)および(II)の反応生成物を、ヒドロキシルアミノ基−O−NH2である官能基Xと、ポリペプチドに含まれる少なくとも1つのアルデヒド基との反応を介して別の化合物と反応させる場合、pH値は好ましくは約4.5から6の範囲、さらに好ましくは約5.5である。
化合物(I)および化合物(II)の反応生成物を、例えば別の化合物として架橋化合物、好ましくはEPOとさらに反応させる場合、反応のための溶媒として水を用いるのが好ましい。水に加えて、少なくとも1つの別の溶媒が存在し得る。好ましい可能な別の溶媒として、DMSO、DMF、メタノールまたはエタノールが挙げられる。
従って、本発明はまた化合物(I)および化合物(II)の反応生成物と架橋化合物との反応を水系で実施する前記した方法にも関する。
この反応中に適用される温度に関する限り、反応が、少なくとも1つの官能基Xを介して架橋化合物と反応した化合物(I)および(II)の反応生成物を含む所望のヒドロキシアルキルデンプン誘導体に至るのであれば、特別な制限は存在しない。反応の温度は好ましくは4から37℃の範囲、さらに好ましくは10から30℃の範囲、特に好ましくは15から25℃の範囲である。
従って、本発明はまた化合物(I)および化合物(II)の反応生成物と架橋化合物との反応を4から37℃の温度で実施する前記した方法にも関する。
一連の反応中、温度は好ましくは前記した範囲内で変動し得るか、または本質的に一定を保ってよい。
化合物(I)および化合物(II)の反応生成物と架橋化合物との反応の反応時間を特定の必要性に適合させることができ、そして一般に10分から10時間の範囲、好ましくは20分から5時間の範囲、そしてさらに好ましくは30分から2時間の範囲である。
化合物(I)および化合物(II)の反応生成物と架橋化合物との反応のpH値を特定の必要性、例えば反応物質の化学的特性に適合させることができる。
例えば化合物(I)および(II)の反応生成物を、化合物(I)および(II)の反応生成物に含まれ、そしてアミノ基NH2である官能基Xを介して架橋化合物である架橋化合物と反応させる場合、pH値は好ましくは約7から8.5の範囲、さらに好ましくは約7.2である。
化合物(I)および(II)の反応生成物と架橋化合物との反応の反応生成物を、例えばポリペプチド、好ましくはEPOとさらに反応させる場合、反応のための溶媒として水を用いるのが好ましい。水に加えて、少なくとも1つの別の溶媒が存在し得る。好ましい可能な別の溶媒として、DMSO、DMF、メタノールまたはエタノールが挙げられる。
従って、本発明はまた架橋化合物とさらに反応した、化合物(I)および化合物(II)の反応生成物とポリペプチドとの反応を水系で実施する前記した方法にも関する。
この反応中に適用される温度に関する限り、反応が、架橋化合物と反応し、架橋化合物に含まれる少なくとも1つの官能基Xを介してポリペプチドとさらに反応した、化合物(I)および(II)の反応生成物を含む所望のヒドロキシアルキルデンプン誘導体を生ずるのであれば、特別な制限は存在しない。反応の温度は好ましくは4から37℃の範囲、さらに好ましくは10から30℃の範囲、特に好ましくは15から25℃の範囲である。
従って、本発明はまた、架橋化合物とさらに反応した化合物(I)および化合物(II)の反応生成物とポリペプチドとの反応を、4から37℃の温度で実施する前記した方法にも関する。
一連の反応中、温度は好ましくは前記した範囲内で変動し得るか、または本質的に一定を保ってよい。
架橋化合物とさらに反応した化合物(I)および化合物(II)の反応生成物とポリペプチドとの反応の反応時間を特定の必要性に適合させることができ、一般に0.5から48時間の範囲、好ましくは2から24時間の範囲、そして特に好ましくは10から20時間の範囲である。
架橋化合物とさらに反応した、化合物(I)および化合物(II)の反応生成物とポリペプチドとの反応のpH値を特定の必要性、例えば反応物質の化学的特性に適合させることができる。
例えば、架橋化合物とさらに反応した、化合物(I)および(II)の反応生成物を、架橋化合物に含まれ、そしてアミノ基NH2である官能基Xを介してポリペプチドと反応させる場合、pH値は好ましくは約7から8.5の範囲、さらに好ましくは約7.2である。
各々の場合で、反応混合物の適当なpH値を少なくとも1つの適当な緩衝液の添加により調整することができる。好ましい緩衝液の中で、酢酸ナトリウム緩衝液、リン酸ナトリウム緩衝液またはホウ酸緩衝液が挙げられる。
化合物(I)および化合物(II)の反応生成物と、ポリペプチドまたは架橋化合物である少なくとも1つの別の化合物との反応から得られた反応生成物、並びに化合物(I)、化合物(II)、架橋化合物およびポリペプチドの反応から得られた化合物を含む反応生成物を、少なくとも1つの適当な方法により反応混合物から単離し、少なくとも1つの別の処理、例えば少なくとも1つの後処理、例えば透析および/または凍結乾燥に供することができる。
前記した反応生成物が一度形成されると、少なくとも1つの適当な方法によりこれを反応混合物から単離することができる。
1つまたはそれ以上の工程を含んでよい適当な方法により反応生成物の単離を実施することができる。
本発明の好ましい実施形態によれば、反応生成物がポリペプチドを含まない場合、好ましくは遠心により、反応生成物を最初に反応物混合物または反応混合物の混合物から分離する。第2の工程では、分離した反応生成物を別の処理、例えば透析および/または凍結乾燥のような後処理に供することができる。なおさらに好ましい実施形態によれば、分離された反応生成物を最初に好ましくは水に対して透析し、次に生成物の所望の規格に従って、反応生成物の溶媒含量が十分に低くなるまで凍結乾燥する。
反応生成物がポリペプチドを含む本発明の別の実施形態によれば、実施例7.8に記載するように反応生成物を単離するのが好ましい。
本発明の別の実施形態によれば、化合物(II)を、化合物(I)との反応の前に別の化合物と反応させる。すなわち化合物(I)との反応の前に、前記するような少なくとも1つの官能基Xを介して化合物(II)と少なくとも1つの官能基Yを含む少なくとも1つの別の化合物との反応により化合物(II)の誘導体を生成する。
化合物(II)が最初に別の化合物、好ましくはポリペプチド、さらに好ましくはEPOと反応する場合、反応のための溶媒として水を用いるのが好ましい。水に加えて、少なくとも1つの別の溶媒が存在し得る。好ましい可能な別の溶媒として、DMSO、DMF、メタノールまたはエタノールが挙げられる。
従って、本発明はまた化合物(I)との反応の前に化合物(II)と別の化合物、好ましくはポリペプチド、なおさらに好ましくはEPOとの反応を水系で実施する前記した方法にも関する。
その反応中に適用される温度に関する限り、反応が、少なくとも1つの官能基Xを介する少なくとも1つの別の化合物、好ましくはポリペプチド、さらに好ましくはEPOと反応した化合物(II)の反応生成物を含む所望の化合物(II)の誘導体に至るのであれば、特別な制限は存在しない。反応の温度は好ましくは4から37℃の範囲、さらに好ましくは10から30℃の範囲、特に好ましくは15から25℃の範囲である。
従って、本発明はまた化合物(II)と少なくとも1つの別の化合物との反応を4から37℃の温度で実施する前記した方法にも関する。
一連の反応中、温度は好ましくは前記した範囲内で変動し得るか、または本質的に一定を保ってよい。
化合物(II)と少なくとも1つの別の化合物との反応の反応時間、pH値を特定の必要性、例えば反応物質の化学的特性に適合させることができる。反応混合物の適当なpH値を少なくとも1つの適当な緩衝液の添加により調整することができる。好ましい緩衝液の中で、酢酸塩、リン酸塩またはホウ酸塩緩衝液、例えば酢酸ナトリウム緩衝液、リン酸ナトリウム緩衝液またはホウ酸ナトリウム緩衝液が挙げられる。
少なくとも1つの適当な方法により化合物(II)と少なくとも1つの別の化合物との反応から得られた反応生成物を反応混合物から単離し、少なくとも1つの別の処理、例えば少なくとも1つの後処理、例えば透析および/または凍結乾燥に供することができる。
化合物(II)と少なくとも1つの別の化合物との反応の反応生成物が一度形成されると、少なくとも1つの適当な方法によりこれを反応混合物から単離することができる。
既に前記したように1つまたはそれ以上の工程を含んでよい適当な方法により反応生成物の単離を実施することができる。
所望であれば、および/または必要であれば、化合物(II)と少なくとも1つの別の化合物との反応の前に化合物(II)のR’およびR”を架橋するNH基を適当な保護基で保護することができる。保護基として前記した保護基の1つを用いることができる。化合物(II)および少なくとも1つの別の化合物、例えばポリペプチド、好ましくはEPOの反応生成物と化合物(I)との反応の前に、少なくとも1つの適当な方法により保護基を除去する。
化合物(II)を最初に架橋化合物または架橋化合物およびポリペプチドの反応生成物と反応させる場合、全ての反応条件をこれらの反応の特定の必要性に対して調整することができる。特に前記した緩衝液系および/または溶媒を用いることができる。
第2の工程で、化合物(II)と少なくとも1つの別の化合物との反応の反応生成物を化合物(I)と反応させる。
この反応のために、全ての反応条件をこれらの反応の特定の必要性に対して調整することができる。特に、前記した緩衝液系および/または溶媒を用いることができる。
少なくとも1つの適当な方法により、化合物(II)および少なくとも1つの別の化合物のの反応生成物と化合物(I)との反応から得られた反応生成物を各々の反応混合物から単離し、少なくとも1つの別の処理、例えば少なくとも1つの後処理、例えば透析および/または凍結乾燥に供することができる。この文脈で、前記した各々の適当な方法を用いることができる。
一般に、天然および組換えポリペプチドの精製のための公知の手順、例えばサイズ排除クロマトグラフィー、イオン交換クロマトグラフィー、RP−HPLC、ヒドロキシアパタイトクロマトグラフィー、疎水性相互作用クロマトグラフィーまたは少なくとも2つのその方法の組み合わせを用いることにより、架橋化合物を伴うかまたは伴わないいずれかのHASポリペプチドコンジュゲートの単離を行うことができる。
HASのポリペプチドへの共有結合を修飾されたタンパク質の加水分解の後の炭水化物組成分析により確認することができる。
HAS修飾されたNグリカンの除去およびSDS−PAGE+/−ウェスタンブロッティング分析での予測された高移動度へのシフト観察により、ポリペプチドのN連結されたオリゴ糖でのHAS修飾を実証することができる。
HAS修飾された生成物のタンパク質溶解性フラグメントにおいて、RP−HPLCおよびMALDI/TOF−MSで対応するタンパク質溶解性Cysペプチドを検出できないことにより、システイン残基でのポリペプチドのHAS修飾を実証することができる(Zhou et al.,1998,Application of capillary electrophoresis,liquid chromatography,electrospray−mass spectrometry and matrix−assisted laserdesorption/ionization − time of flight − mass spectrometry to the characterization of recombinant human erythropoietin,Electrophoresis,19(13),2348−55)。Cys修飾されたポリペプチドのタンパク質溶解性消化の後のHAS含有分画の単離により、慣用されるアミノ酸組成物分析による対応するペプチドのこの分画の確認が可能になる。
ポリペプチドまたはHASの特性に関係する本発明のHASポリペプチドに関して前記で開示した全ての実施形態を、HASポリペプチドコンジュゲートの生成に関する本発明の方法にも適用する。さらに、HAS−EPOまたは一般にペプチドもしくはHASに関係するその調製に関して前記で開示したすべての実施形態を、HASポリペプチドコンジュゲートの生成に関する本発明の方法にも適用する。
本発明の特に好ましい実施形態によれば、ヒドロキシエチルデンプンを、好ましくは前記したホモおよびヘテロ二官能性化合物から選択される化合物(II)と反応させ、得られた反応生成物を糖タンパク質、好ましくはエリスロポエチンと、好ましくはEPO炭水化物側鎖の酸化された末端炭水化物部分と反応させる。
本発明の別の特に好ましい実施形態によれば、ヒドロキシエチルデンプンを、好ましくは前記したホモおよびヘテロ二官能性化合物から選択される化合物(II)と反応させ、第1のヒドロキシエチルデンプン誘導体が得られる。この第1のヒドロキシエチルデンプン誘導体を続いて架橋化合物と反応させて、第2のヒドロキシエチルデンプン誘導体が得られる。この第2のヒドロキシエチルデンプン誘導体を、続いて糖タンパク質、好ましくはエリスロポエチンと、好ましくは糖タンパク質に含まれる−SH基と反応させて、第3のヒドロキシエチルデンプン誘導体が得られる。好ましくは、架橋化合物はヘテロ二官能性化合物である。さらに好ましくは、架橋化合物を第1のヒドロキシエチルデンプン誘導体に含まれる−NH−構造を含む官能基と反応させる。さらに好ましくは、この官能基は−NH2である。
本発明の1つの利点は少なくとも1つの反応工程、好ましくは全ての反応工程、関与する反応工程で毒性学的に限界の溶媒を使用する必要がなく、従って、生成物の溶媒との夾雑を避けるために、生成過程の後にこれらの溶媒を除去する必要がないという点である。さらに残留する毒性学的に限界の溶媒に関して付加的な品質管理を実施する必要がない。好ましくは水に加えて、有機溶媒を用いる場合、毒性学的に限界でない溶媒、例えばエタノールおよび/またはプロピレングリコールを使用するのが好ましい。
本発明の別の利点は、溶媒として水系を用いる工程で、そうでなければ有機溶媒により誘起される非可逆的または可逆的な構造変化が避けられるという点である。結果的に本発明の方法に従って得られたポリペプチド誘導体は、有機溶媒、例えばDMSO中で調製されたものとは異なる。
さらに驚くべきことに、水溶液中でのHASのポリペプチド、例えばEPOへのコンジュゲーションにより副反応が最小化されるかまたは回避される。結果的に本発明の方法のこの実施形態により純度の高い改善されたヒドロキシアルキルデンプン生成物に至る。
別の実施形態によれば、本発明はまた、反応の前に酸化されていないその還元末端で、式(I):
Figure 0004692958
のヒドロキシアルキルデンプン(HAS)を式(II):
R’−NH−R”
(式中、R1、R2およびR3は独立して、水素または直鎖状もしくは分岐したヒドロキシアルキル基であり、R’もしくはR”またはR’およびR”のいずれかは、(I)および(II)の反応の前または後で少なくとも1つの別の化合物と反応することができる少なくとも1つの官能基Xを含む)の化合物と反応させることを含む方法により得ることができるヒドロキシアルキルデンプン誘導体にも関する。
本発明の方法の文脈で既に前記したように、好ましい化合物(II)としてO−[2−(2−アミノオキシ−エトキシ)−エチル]ヒドロキシルアミンを用い、好ましいヒドロキシアルキルデンプンとしてヒドロキシエチルデンプンを用いる。
従って、本発明はまたその還元末端を介してヒドロキシエチルデンプンをO−[2−(2−アミノオキシ−エトキシ)−エチル]ヒドロキシルアミンと反応させる方法により得られるヒドロキシアルキルデンプン誘導体にも関する。
各々の反応条件、用いた溶媒もしくは溶媒混合物並びに/または残基R’および/またはR”に依存して、前記した方法または複数の方法により得られるヒドロキシアルキルデンプン誘導体は以下の構造(IIIa):
Figure 0004692958
を有し得ることが可能である
従って、本発明はまた式(IIIa)による構造を有する前記したヒドロキシアルキルデンプン誘導体にも関する。
例えばR’が水素である場合、前記した方法または複数の方法により得られるヒドロキシアルキルデンプン誘導体は以下の構造(IIIa)または(IIIb)を有することができ、ここで(IIIa)および(IIIb)が特定の平衡分布を有する反応混合物に双方共に存在し得るということも可能である。
Figure 0004692958
Figure 0004692958
従って、本発明はまた式(IIIb)による構造を有する前記したヒドロキシアルキルデンプン誘導体にも関する。
さらに、本発明はまた式(IIIa)および(IIIb)による構造の混合物に存在する前記したヒドロキシアルキルデンプン誘導体にも関する。
反応条件および/または反応に用いる化合物(II)の化学的特性に依存して、式(IIIa)による化合物は、双方の形態の混合物もまた特定の平衡分布を有して存在し得るエクアトリアル位またはアキシアル位のN原子を伴って存在し得る。
反応条件および/または反応に用いる化合物(II)の化学的特性に依存して、式(IIIb)による化合物は、双方の形態の混合物もまた特定の平衡分布を有して存在し得るE立体配座またはZ立体配座でC−N二重結合を伴って存在し得る。
式(IIIa)による化合物を安定化することが望ましい場合もある。これは特に式(IIIa)による化合物が水系で生成され、および/または用いられる場合である。安定化方法としては、特にR’が水素である場合、式(IIIa)による化合物のアシル化が特に好ましい。アシル化試薬として、式(IVa):
Figure 0004692958
による所望のヒドロキシアルキルデンプン誘導体に至る、全ての適当な試薬を用いることができる。
本発明の特に好ましい実施形態によれば、アシル化試薬の一部である残基Raはメチルである。アシル化試薬として、無水カルボン酸、ハロゲン化カルボン酸、およびカルボン酸活性エステルを用いるのが好ましい。
従って本発明は、前記誘導体が式(IVa)による構造を有する前記した方法により得ることができるヒドロキシアルキルデンプン誘導体にも関する。
0から30℃の範囲、好ましくは2から20℃の範囲、そして特に好ましくは4から10℃の範囲の温度でアシル化を実施する。
また式(IIIb)による化合物を安定化することが望ましい場合もある。これは特に式(IIIb)による化合物が水系で生成され、および/または用いられる場合である。安定化方法としては、特にR’が水素である場合、式(IIIb)による化合物の還元が特に好ましい。還元試薬として、式(IVb):
Figure 0004692958
による所望のヒドロキシアルキルデンプン誘導体に至る、全ての適当な試薬を用いることができる。
本発明の特に好ましい実施形態によれば、還元試薬をして、水素化ホウ素化合物、例えばNaCNBH3またはNaBH4を用いることができる。
従って本発明は、前記誘導体が式(IVb)による構造を有する前記した方法により得ることができるヒドロキシアルキルデンプン誘導体にも関する。
4から100℃の範囲、好ましくは10から90℃の範囲、そして特に好ましくは25から80℃の範囲の温度で還元を実施する。
本発明はさらに化合物(IIIa)および(IIIb)、(IVa)および(IVb)、(IIIa)および(IVa)、(IIIa)および(IVb)、(IIIb)および(IVa)、(IIIb)および(IVb)、(IIIa)および(IIIb)および(IVa)、(IIIa)および(IIIb)および(IVb)、(IVa)および(IVb)および(IIIa)、並びに(IVa)および(IVb)および(IIIb)の混合物に関し、ここで(IIIa)および/または(IVa)は独立して、N原子がエクアトリアル位またはアキシアル位である立体配座で存在でき、および/または(IIIb)はE立体配座またはZ立体配座でC−N二重結合を伴って存在できる。
本発明の1つの態様によれば、化合物(I)を化合物(II)と反応させて第1の反応生成物が得られる。前記第1の反応生成物を、次いで、少なくとも1つの前記の方法により任意選択的に安定化してもよい。第1の、任意選択的に安定化されている反応生成物を、次いで、第1の反応生成物のR”に含まれる少なくとも1つの官能基Xと、少なくとも1つの別の化合物に含まれる少なくとも1つの官能基Yとの反応を介して、少なくとも1つの別の化合物と反応させて、第2の反応生成物を得る。前記第2の反応生成物を次いで、任意選択的に少なくとも1つの前記の方法により安定化してもよい。
本発明のさらに別の態様によれば、少なくとも1つの別の化合物はポリペプチド、または架橋化合物、または架橋化合物とポリペプチドとの反応生成物である。少なくとも1つの別の化合物がポリペプチドである場合、官能基Yはポリペプチドに含まれる。少なくとも1つの別の化合物が架橋化合物である場合、官能基Yは架橋化合物に含まれ、任意選択的にポリペプチドにも含まれてもよい。少なくとも1つの別の化合物が架橋化合物とポリペプチドとの反応生成物である場合、官能基Yは架橋化合物に含まれる。
本発明の別の態様によれば、化合物(II)を、化合物(II)のR”に含まれる少なくとも1つの官能基Xとの、少なくとも1つの別の化合物に含まれる官能基Yとの反応を介して、少なくとも1つの別の化合物と反応させて、第1の反応生成物を得る。少なくとも1つの別の化合物は、前記で論じたようにポリペプチド、または架橋化合物、または架橋化合物とポリペプチドとの反応生成物であることが好ましい。次いで、前記第1の反応生成物を、化合物(I)の還元末端と化合物(II)の天然の残基R’およびR”を架橋する第1の反応生成物のNH基との反応を介して化合物(I)と反応させて、第2の反応生成物が得られる。次いで前記第2の反応生成物を任意に前記の方法の少なくとも1つに従って安定化してもよい。
本発明の特に好ましい実施形態によれば、化合物(I)としてヒドロキシエチルデンプンを用い、化合物(II)としてO−[2−(2−アミノオキシ−エトキシ)−エチル]ヒドロキシルアミンを用い、別の化合物として炭水化物側鎖の酸化された末端炭水化物部分を有するEPOを用いる。さらに好ましくは、ヒドロキシエチルデンプンをO−[2−(2−アミノオキシ−エトキシ)−エチル]ヒドロキシルアミンと反応させて、第1のヒドロキシエチルデンプン誘導体が得られ、その第1の誘導体をさらに炭水化物側鎖の酸化された末端炭水化物部分を有するEPOと反応させて、第2のヒドロキシエチルデンプン誘導体が得られる。この例では、安定化反応を行う必要は全くない。
従って、本発明はまたヒドロキシエチルデンプンを、その還元末端を介してO−[2−(2−アミノオキシ−エトキシ)−エチル]ヒドロキシルアミンと反応させ、反応生成物をエリスロポエチンの炭水化物側鎖の酸化された末端炭水化物部分を介してエリスロポエチンと反応させる方法により得られるヒドロキシアルキルデンプン誘導体にも関する。
本発明のさらに別の特に好ましい実施形態によれば、化合物(I)としてヒドロキシエチルデンプンを用い、化合物(II)としてO−[2−(2−アミノオキシ−エトキシ)−エチル]ヒドロキシルアミンを用い、マレイミド基およびN−ヒドロキシスクシンイミド活性エステル基を有するヘテロ二官能性架橋化合物を用い、少なくとも1つの−SH基を有するEPO(チオEPOと称する)をポリペプチドとして用いる。さらに好ましくは、ヒドロキシエチルデンプンを、O−[2−(2−アミノオキシ−エトキシ)−エチル]ヒドロキシルアミンと反応させて、第1のヒドロキシエチルデンプン誘導体が得られ、その第1の誘導体をさらに架橋化合物のN−ヒドロキシスクシンイミド活性エステル基と反応させて、第2の誘導体が得られ、その第2の誘導体を、マレイミド基を介してチオEPOと反応させて、第3のヒドロキシエチルデンプン誘導体が得られる。
以下でHAS−EPOコンジュゲートと称する、化合物(I)と化合物(II)並びに場合によっては架橋化合物およびエリスロポエチンの反応により形成されるヒドロキシアルキルデンプン誘導体は、コンジュゲーション前のエリスロポエチンと比較した場合、改善された生物学的安定性を呈するという利点を有する。これは主にこのヒドロキシアルキルデンプン誘導体が、肝臓および腎臓の除去系によりあまり認識されないか、または全く認識されず、従ってより長時間循環系で維持されるという事実による。さらに、HASは部位特異的に付着するので、HASのEPOへのコンジュゲーションによりEPOのインビボ生物学的活性を破壊する危険性が最小化される。
インビトロ生物学的活性はEPOレセプターへの結合親和性を測定するだけであるため、本発明のHAS−EPOコンジュゲートは組換えの天然のEPOと本質的に同一のインビトロ生物学的活性を呈し得る。インビトロ生物学的活性を決定するための方法は当分野で公知である。
さらに、HAS−EPOはコンジュゲーションのための出発材料として用いるEPO(コンジュゲートされていないEPO)よりも大きなインビボ活性を呈する。インビボ生物学的活性を決定するための方法は当分野で公知である。
コンジュゲートされていないEPOのインビボ活性を100%と設定すると、HAS−EPOコンジュゲートは110%から300%、好ましくは110%から200%、さらに好ましくは110%から180%または110%から150%、最も好ましくは110%から140%のインビボ活性を呈し得る。
高度にシアル化されたAmgenのEPO(欧州特許第428 267 B1号参照)と比較して、高度にシアル化されたEPOのインビボ活性を100%と設定すると、HAS−EPOは、高度にシアル化されたEPOのインビボ活性の好ましくは少なくとも50%、さらに好ましくは少なくとも70%、なおさらに好ましくは少なくとも85%もしくは少なくとも95%、少なくとも150%、少なくとも200%、または少なくとも300%の活性を呈する。最も好ましくは、高度にシアル化されたEPOのインビボ活性の少なくとも95%の活性を呈する。
本発明のHAS−EPOコンジュゲートの高いインビボ生物学的活性は、肝臓の除去系によりあまり認識されないため、および高分子量のために腎クリアランスが低下するために、HAS−EPOコンジュゲートが、コンジュゲートされていないEPOよりも循環中に長く留まるという事実に主に起因する。循環中のEPOのインビボ半減期を決定する方法は当分野で公知である(Sytkowski,Lunn,Davis,Feldman,Siekman,1998,Human erythropoietin dimers with markedly enhanced in vivo activity,Proc.Natl.Acad.Sci.USA,95(3),1184−8)。
結果的に、現在市販により利用可能なEPOよりも低頻度で投与できるHAS−EPOコンジュゲートが提供されることが本発明の大きな利点である。標準的なEPO調製物は少なくとも3日毎に投与しなければならないが、本発明のHAS−EPOコンジュゲートは好ましくは週2回、さらに好ましくは週1回投与される。
さらに、本発明の方法は、低い最終収率をもたらす大規模で時間がかかる精製工程を含まないので、有効なEPO誘導体を低コストで生成することができる。すなわち、インビボ生物学的活性が低いかまたは全く呈さないことが解っているシアル化が不十分な形態のEPOを精製して除去する必要がないという利点を有している。
さらに本発明は治療上有効量のHASポリペプチドコンジュゲート、好ましくはHAS−EPOコンジュゲート、さらに好ましくは本発明のHES−EPOコンジュゲートを含む医薬組成物に関する。好ましい実施形態では、医薬組成物はさらにエリスロポエチン治療において有用な少なくとも1つの医薬的に許容される希釈剤、補助剤および/または担体を含む。
従って、本発明は化合物(I)と化合物(II)との反応生成物を化合物(II)に含まれる少なくとも1つの官能基Xを介して少なくとも1つの別の化合物と反応させるか、または化合物(I)との反応の前に化合物(II)を少なくとも1つの官能基Xを介して少なくとも1つの別の化合物と反応させ、少なくとも1つの別の化合物がポリペプチドである治療上有効量の前記したヒドロキシアルキルデンプン誘導体を含む医薬組成物にも関する。
本発明の好ましい実施形態によれば、ポリペプチド、好ましくはエリスロポエチンを、ポリペプチドのチオ基もしくは酸化された炭水化物部分を介して化合物(II)と、または化合物(I)および化合物(II)の反応生成物と反応させる。
本発明のなおさらに好ましい実施形態によれば、ポリペプチド、好ましくはエリスロポエチンをポリペプチドに含まれる酸化された炭水化物部分を介して化合物(II)と、または化合物(I)および化合物(II)の反応生成物と反応させる。
従って、本発明は、ポリペプチドをポリペプチドに含まれる酸化された炭水化物部分を介して化合物(II)と、または化合物(I)および化合物(II)の反応生成物と反応させる前記した医薬組成物に関する。
好ましい実施形態によれば、ポリペプチドはGCS−F、AT III、IFN−ベータまたはエリスロポエチンであり、さらに好ましくはエリスロポエチンである。
従って、本発明はまた、ポリペプチドがエリスロポエチンである前記医薬組成物にも関する。
本発明の特に好ましくは実施形態によれば、水性溶媒中ヒドロキシエチルデンプンを以下の式:
Figure 0004692958
による化合物と反応させ、反応生成物をエリスロポエチンと反応させることにより前記した医薬組成物を生成する。
特に好ましい実施形態によれば、前記の反応の前に過ヨウ素酸ナトリウムでエリスロポエチンを酸化する。
別の特に好ましい実施形態によれば、反応の前にエリスロポエチンを部分的に脱シアル化し、続いて過ヨウ素酸ナトリウムで酸化する。
本発明の別の好ましい実施形態によれば、実施例5に従って完全に還元されたチオEPOに基づいて生成されたヒドロキシアルキルデンプン誘導体を含む医薬組成物は除外される。
別の好ましい実施形態によれば、本発明はまた、化合物(I)と化合物(II)との反応生成物を化合物(II)に含まれる少なくとも1つの官能基Xを介して少なくとも1つの別の化合物と反応させるか、または化合物(I)との反応の前に化合物(II)を少なくとも1つの官能基Xを介して少なくとも1つの別の化合物と反応させ、そして少なくとも1つの別の化合物が架橋化合物であり、化合物(I)および化合物(II)の反応生成物の架橋化合物との反応生成物をポリペプチドと反応させる治療上有効量の前記したヒドロキシアルキルデンプン誘導体を含む医薬組成物にも関する。
さらに別の好ましい実施形態によれば、本発明はポリペプチドがエリスロポエチンである前記した医薬組成物に関する。
前記した医薬組成物は特に貧血性障害または造血機能不全障害またはそれに関連する疾患の処置に適している。
本明細書で用いる「治療上有効量」とは規定の症状および投与計画に関して治療上の効果を提供する量を意味する。エリスロポエチンイソ型の投与は非経口経路によるのが好ましい。選択される具体的な経路は、処置される症状に依存する。エリスロポエチンイソ型の投与は、適当な担体、例えばヒト血清アルブミン、適当な希釈剤、例えば緩衝生理食塩水、および/または適当な補助剤を含有する処方の一部として行うのが好ましい。必要とされる投与量は患者のヘマトクリットを上昇させるのに十分な量であり、処置される症状の重篤度、用いられる投与方法等に依存して変化する。
本発明の医薬組成物を用いる処置の目的は、好ましくは血中のヘモグロビン値を6.8ミリモル/l以上に上昇させることである。このために、ヘモグロビン値を週あたり0.6ミリモル/l〜1.6ミリモル/l上昇させるように医薬組成物を投与することができる。ヘモグロビン値が8.7ミリモル/lを超える場合、好ましくはヘモグロビン値が8.1ミリモル/l未満になるまで治療を中断すべきである。
本発明の組成物を、皮下または静脈内または非経口用注射に適した処方で用いることが好ましい。このために、適当な賦形剤および担体は、例えば二水素リン酸ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、塩素酸ナトリウム、ポリソルベート80、HSAおよび注射用水である。組成物を週3回、好ましくは週2回、さらに好ましくは週1回、そして最も好ましくは隔週で投与することができる。
好ましくは、患者の体重あたり0.01から10μg/kg、さらに好ましくは0.1から5μg/kg、0.1から1μg/kg、または0.2〜0.9μg/kg、最も好ましくは0.3〜0.7μg/kg、そして最も好ましくは0.4〜0.6μg/kgの医薬組成物を投与する。
一般に、投与あたり、好ましくは10μgと200μgの間、好ましくは15μgと100μgの間を投与する。
本発明はさらにヒトまたは動物体の処置の方法において使用するための本発明によるHASポリペプチドに関する。
本発明はさらに貧血性障害または造血機能不全障害またはそれに関連する疾患の処置のための医薬品の調製のための本発明のHAS−EPOコンジュゲートの使用に関する。
以下の実施例、表、および図面により本発明をさらに説明するが、本発明の範囲を制限することを意図するものでは決してない。
還元的アミノ化によるヒドロキシエチルデンプン誘導体の形成
[実施例1.1]
ヒドロキシエチルデンプンと1,3−ジアミノ−2−ヒドロキシプロパン:
Figure 0004692958
との反応
a)ヒドロキシエチルデンプン(HES18/0.4(MW=18,000D、DS=0.4))200mgの水(5ml)溶液に、1,3−ジアミノ−2−ヒドロキシプロパン0.83ミリモルおよびシアノボロハイドラートナトリウム(NaCNBH3)50mgを加えた。得られた混合物を80℃で17時間インキュベートした。アセトンおよびエタノール1:1(容量/容量)冷混合物160mlに反応混合物を加えた。遠心により沈殿物を収集し、水に対して4日間透析し(SnakeSkin透析用チューブ、3.5KDカットオフ、Perbio Science Deutschland GmbH,Bonn,D)、凍結乾燥した。
b)0.83ミリモルの1,3−ジアミノ−2−ヒドロキシプロパンおよび50mgのシアノボロハイドラートナトリウム(NaCNBH3)をヒドロキシエチルデンプン200mgの溶液へ添加することにより得られた混合物のインキュベーションもまた可能であり、25℃で3日間行った。
[実施例1.2]
ヒドロキシエチルデンプンと1,2−ジヒドロキシ−3−アミノプロパン:
Figure 0004692958
との反応
a)ヒドロキシエチルデンプン(HES18/0.4(MW=18,000D、DS=0.4))200mgの水(5ml)溶液に、0.83ミリモルの1,2−ジヒドロキシ−3−アミノプロパンおよび50mgのシアノボロハイドラートナトリウム(NaCNBH3)を加えた。得られた混合物を80℃で17時間インキュベートした。アセトンおよびエタノール1:1(容量/容量)冷混合物160mlに反応混合物を加えた。遠心により沈殿物を収集し、水に対して4日間透析し(SnakeSkin透析用チューブ、3.5KDカットオフ、Perbio Science Deutschland GmbH,Bonn,D)、凍結乾燥した。
b)0.83ミリモルの1,2−ジヒドロキシ−3−アミノプロパンおよび50mgのシアノボロハイドラートナトリウム(NaCNBH3)をヒドロキシエチルデンプン200mgの溶液へ添加することにより得られた混合物のインキュベーションもまた可能であり、25℃で3日間行った。
G.Avigad,Anal.Biochem.134(1983):449−504に記載されるように、過ヨウ素酸による反応生成物中の1,2−ジオールの酸化的切断に起因するホルムアルデヒドの定量により1,2−ジヒドロキシ−3−アミノプロパンとHESとの反応を間接的に確認した。
[実施例1.3]
ヒドロキシエチルデンプンと1,4−ジアミノブタン:
Figure 0004692958
との反応
a)ヒドロキシエチルデンプン(HES18/0.4(MW=18,000D、DS=0.4))200mgの水(5ml)溶液に、0.83ミリモルの1,4−ジアミノブタンおよび50mgのシアノボロハイドラートナトリウム(NaCNBH3)を加えた。得られた混合物を80℃で17時間インキュベートした。アセトンおよびエタノール1:1(容量/容量)冷混合物160mlに反応混合物を加えた。遠心により沈殿物を収集し、水に対して4日間透析し(SnakeSkin透析用チューブ、3.5KDカットオフ、Perbio Science Deutschland GmbH,Bonn,D)、凍結乾燥した。
b)0.83ミリモルの1,4−ジアミノブタンおよび50mgのシアノボロハイドラートナトリウム(NaCNBH3)をヒドロキシエチルデンプン200mgの溶液へ添加することにより得られた混合物のインキュベーションもまた可能であり、25℃で3日間行った。
[実施例1.4]
ヒドロキシエチルデンプンと1−メルカプト−2−アミノエタン:
Figure 0004692958
との反応
a)ヒドロキシエチルデンプン(HES18/0.4(MW=18,000D、DS=0.4))200mgの水(5ml)溶液に、0.83ミリモルの1−メルカプト−2−アミノエタンおよび50mgのシアノボロハイドラートナトリウム(NaCNBH3)を加えた。得られた混合物を80℃で17時間インキュベートした。アセトンおよびエタノール1:1(容量/容量)冷混合物160mlに反応混合物を加えた。遠心により沈殿物を収集し、水に対して4日間透析し(SnakeSkin透析用チューブ、3.5KDカットオフ、Perbio Science Deutschland GmbH,Bonn,D)、凍結乾燥した。
b)0.83ミリモルの1−メルカプト−2−アミノエタンおよび50mgのシアノボロハイドラートナトリウム(NaCNBH3)をヒドロキシエチルデンプン200mgの溶液へ添加することにより得られた混合物のインキュベーションもまた可能であり、25℃で3日間行った。
コンジュゲーションによるヒドロキシエチルデンプン誘導体の形成
[実施例2.1]
ヒドロキシエチルデンプンとカルボヒドラジド:
Figure 0004692958
との反応
0.96gのHES18/0.4(MW=18,000D、DS=0.4)を0.1Mの酢酸ナトリウム緩衝液水溶液(pH5.2)8mlに溶解し、8ミリモルのカルボヒドラジド(Sigma Aldrich,Taufkirchen,D)を加えた。25℃で18時間攪拌した後、アセトンおよびエタノール1:1(容量/容量)冷混合物160mlに反応混合物を加えた。遠心により沈殿した生成物を収集し、水40mlに再溶解し、水に対して3日間透析し(SnakeSkin透析用チューブ、3.5KDカットオフ、Perbio Science Deutschland GmbH,Bonn,D)、凍結乾燥した。
[実施例2.2]
ヒドロキシエチルデンプンとアジピン酸ジヒドラジド:
Figure 0004692958
との反応
0.96gのHES18/0.4(MW=18,000D、DS=0.4)を0.1Mの酢酸ナトリウム緩衝液水溶液(pH5.2)8mlに溶解し、8ミリモルのアジピン酸ジヒドラジド(Lancaster Synthesis,Frankfurt/Main,D)を加えた。25℃で18時間攪拌した後、アセトンおよびエタノール1:1(容量/容量)冷混合物160mlに反応混合物を加えた。遠心により沈殿した生成物を収集し、水40mlに再溶解し、水に対して3日間透析し(SnakeSkin透析用チューブ、3.5KDカットオフ、Perbio Science Deutschland GmbH,Bonn,D)、凍結乾燥した。
[実施例2.3]
ヒドロキシエチルデンプンと1,4−フェニレン−ビス−3−チオセミカルバジド
Figure 0004692958
との反応
0.96gのHES18/0.4(MW=18,000D、DS=0.4)を0.1Mの酢酸ナトリウム緩衝液水溶液(pH5.2)8mlに溶解し、8ミリモルの1,4−フェニレン−ビス−3−チオセミカルバジド(Lancaster Synthesis,Frankfurt/Main,D)を加えた。25℃で18時間攪拌した後、8mlの水を反応混合物に加え、懸濁液を4,500rpmで15分間遠心した。透明な上澄をデカントし、続いてアセトンおよびエタノール1:1(容量/容量)冷混合物160mlに加えた。遠心により沈殿した生成物を収集し、水40mlに再溶解し、4,500rpmで15分間遠心した。透明な上澄を水に対して3日間透析し(SnakeSkin透析用チューブ、3.5KDカットオフ、Perbio Science Deutschland GmbH,Bonn,D)、凍結乾燥した。
[実施例2.4]
ヒドロキシエチルデンプンとO−[2−(2−アミノオキシ−エトキシ)−エチル]ヒドロキシルアミン:
Figure 0004692958
との反応
Boturyn et al.,Tetrahedron 53:5485−5492(1997)に記載されるように市販により入手可能な材料から、2工程でO−[2−(2−アミノオキシ−エトキシ)−エチル]ヒドロキシルアミンを合成した。
0.96gのHES18/0.4(MW=18,000D、DS=0.4)を0.1Mの酢酸ナトリウム緩衝液水溶液(pH5.2)8mlに溶解し、8ミリモルのO−[2−(2−アミノオキシ−エトキシ)−エチル]ヒドロキシルアミンを加えた。25℃で18時間攪拌した後、アセトンおよびエタノール1:1(容量/容量)冷混合物160mlに反応混合物を加えた。遠心により沈殿した生成物を収集し、水40mlに再溶解し、水に対して3日間透析し(SnakeSkin透析用チューブ、3.5KDカットオフ、Perbio Science Deutschland GmbH,Bonn,D)、凍結乾燥した。
エリスロポエチンの酸化
実施例7に記載するように酸化エリスロポエチンを生成した。酸化されたエリスロポエチンとして実施例7.11(c)に記載したEPO−GT−1−Aを用いた(酸加水分解を行わず、穏やかな過ヨウ素酸酸化で処理したEPO−GT−1)。
ヒドロキシエチルデンプン誘導体と実施例3の酸化されたエリスロポエチンとのコンジュゲーション
[実施例4.1]
酸化されたエリスロポエチンと実施例2.1の反応生成物との反応
20mMのPBS緩衝液中で、酸化されたEPO(1.055μg/μl)を5Mの酢酸ナトリウム緩衝液(pH5.2)でpH5.3に調整した。実施例2.1に従って生成された18μlのHES誘導体の溶液(MW 18kD;0.1M酢酸ナトリウム緩衝液(pH5.2)中18.7μg/μl)を19μlのEPO溶液に加え、混合物を25℃で16時間インキュベートした。凍結乾燥後、Invitrogenにより提供された指示書に記載されるように、NuPAGE 10%Bis−Trisゲル/MOPS緩衝液(Invitrogen,Carlsbad,CA,USA)を用いて、粗生成物をSDS−PAGEにより分析した。Roti−ブルークーマシー染色試薬(Roth,Karlsruhe,D)を用いてゲルを一晩染色する。
実験結果を図1に示す。タンパク質バンドの高分子量への移動によりコンジュゲーションの成功が示される。増加したバンド幅は、用いたHES誘導体の分子量分布およびタンパク質に連結されたHES誘導体の数による。
[実施例4.2]
酸化エリスロポエチンと実施例2.3の反応生成物との反応
20mMのPBS緩衝液中で、酸化されたEPO(1.055μg/μl)を5Mの酢酸ナトリウム緩衝液(pH5.2)でpH5.3に調整した。実施例2.3に従って生成された18μlのHES誘導体の溶液(MW 18kD;0.1M酢酸ナトリウム緩衝液(pH5.2)中18.7μg/μl)を19μlのEPO溶液に加え、混合物を25℃で16時間インキュベートした。凍結乾燥後、Invitrogenにより提供された指示書に記載されるように、NuPAGE 10%Bis−Trisゲル/MOPS緩衝液(Invitrogen,Carlsbad,CA,USA)を用いて、粗生成物をSDS−PAGEにより分析した。
[実施例4.3]
酸化されたエリスロポエチンと実施例2.4の反応生成物との反応
20mMのPBS緩衝液中で、酸化されたEPO(1.055μg/μl)を5Mの酢酸ナトリウム緩衝液(pH5.2)でpH5.3に調整した。実施例2.4に従って生成された18μlのHES誘導体の溶液(MW 18kD;0.1M酢酸ナトリウム緩衝液(pH5.2)中18.7μg/μl)を19μlのEPO溶液に加え、混合物を25℃で16時間インキュベートした。凍結乾燥後、Invitrogenにより提供された指示書に記載されるように、NuPAGE 10%Bis−Trisゲル/MOPS緩衝液(Invitrogen,Carlsbad,CA,USA)を用いて、粗生成物をSDS−PAGEにより分析した。Roti−ブルークーマシー染色試薬(Roth,Karlsruhe,D)を用いてゲルを一晩染色する。
実験結果を図2に示す。タンパク質バンドの高分子量への移動によりコンジュゲーションの成功が示されている。増加したバンド幅は、用いたHES誘導体の分子量分布およびタンパク質に連結されたHES誘導体の数による。
エリスロポエチンの還元によるチオEPOの形成
241.5μgのエリスロポエチン(EPO−GT−1、実施例7参照)を、0.1Mのホウ酸ナトリウム緩衝液、5mMのEDTA、10mMのDTT(Lancaster,Morcambe,UK)(pH8.3)の500μl中で、37℃で1時間インキュベートした。VIVASPIN 0.5mlの濃縮器、10KD MWCO(VIVASCIENCE,Hannover,D)を用いて13,000rpmで遠心濾過によりDTTを除去し、続いてホウ酸塩緩衝液で3回、リン酸塩緩衝液(0.1M,9.15M NaCl,50mM EDTA,pH7.2).で2回洗浄した。
架橋化合物を用いるヒドロキシエチルデンプン誘導体とチオエリスロポエチンとのコンジュゲーション
以下の実施例の各々で、N−(アルファ−マレイミドアセトキシ)スクシンイミドエステル(AMAS)
Figure 0004692958
を架橋化合物として用いた。
[実施例6.1]
酸化されたエリスロポエチンと実施例2.1の反応生成物および架橋化合物との反応
実施例2.1に従って生成され、0.1Mのリン酸ナトリウム緩衝液(0.1M,9.15M NaCl,50mM EDTA,pH7.2)200μlに溶解した50ナノモルのHES誘導体に、10μlの2.5マイクロモルのAMAS(Sigma Aldrich,Taufkirchen,D)のDMSO溶液を加えた。透明な溶液を25℃で80分、および40℃で20分インキュベートした。VIVASPIN製の0.5ml濃縮器、5KD MWCO(VIVASCIENCE,Hannover,D)を用いて13,000rpmで遠心濾過により残りのAMASを除去し、各々リン酸塩緩衝液を用いて30分、4回洗浄した。
残留溶液に実施例5に従って生成された15μgのチオEPO(リン酸緩衝液中1μg/μl)を加え、混合物を25℃で16時間インキュベートした。凍結乾燥後、Invitrogenにより提供された指示書に記載されるように、NuPAGE 10%Bis−Trisゲル/MOPS緩衝液(Invitrogen,Carlsbad,CA,USA)を用いて、粗生成物をSDS−PAGEにより分析した。Roti−ブルークーマシー染色試薬(Roth,Karlsruhe,D)を用いてゲルを一晩染色する。
実験結果を図3に示す。タンパク質バンドの高分子量への移動によりコンジュゲーションの成功が示される。増加したバンド幅は、用いたHES誘導体の分子量分布およびタンパク質に連結されたHES誘導体の数による。
[実施例6.2]
酸化されたエリスロポエチンと実施例2.2の反応生成物および架橋化合物との反応
実施例2.2に従って生成され、0.1Mのリン酸ナトリウム緩衝液(0.1M,9.15M NaCl,50mM EDTA,pH7.2)200μlに溶解した50ナノモルのHES誘導体に、10μlの2.5マイクロモルのAMAS(Sigma Aldrich,Taufkirchen,D)DMSO溶液を加えた。透明な溶液を25℃で80分、および40℃で20分インキュベートした。VIVASPIN 0.5ml濃縮器、5KD MWCO(VIVASCIENCE,Hannover,D)を用いて13,000rpmで遠心濾過により残りのAMASを除去し、各々リン酸塩緩衝液を用いて30分、4回洗浄した。
残留溶液に実施例5に従って生成された15μgのチオEPO(リン酸緩衝液中1μg/μl)を加え、混合物を25℃で16時間インキュベートした。凍結乾燥後、Invitrogenにより提供された指示書に記載されるように、NuPAGE 10%Bis−Trisゲル/MOPS緩衝液(Invitrogen,Carlsbad,CA,米国)を用いて、粗生成物をSDS−PAGEにより分析した。Roti−ブルークーマシー染色試薬(Roth,Karlsruhe,D)を用いてゲルを一晩染色する。
実験結果を図4に示す。タンパク質バンドの高分子量への移動によりコンジュゲーションの成功が示される。増加したバンド幅は、用いたHES誘導体の分子量分布およびタンパク質に連結されたHES誘導体の数による。
[実施例6.3]
酸化されたエリスロポエチンと実施例2.3の反応生成物および架橋化合物との反応
実施例2.3に従って生成され、0.1Mリン酸ナトリウム緩衝液(0.1M,9.15M NaCl,50mM EDTA,pH7.2)200μlに溶解した50ナノモルのHES誘導体に、10μlの2.5マイクロモルのAMAS(Sigma Aldrich,Taufkirchen,D)のDMSO溶液を加えた。透明な溶液を25℃で80分、および40℃で20分インキュベートした。VIVASPIN 0.5ml濃縮器、5KD MWCO(VIVASCIENCE,Hannover,D)を用いて13,000rpmで遠心濾過により残りのAMASを除去し、各々リン酸塩緩衝液を用いて30分、4回洗浄した。
残留溶液に実施例5に従って生成された15μgのチオEPO(リン酸緩衝液中1μg/μl)を加え、混合物を25℃で16時間インキュベートした。凍結乾燥後、Invitrogenにより提供された指示書に記載されるように、NuPAGE 10%Bis−Trisゲル/MOPS緩衝液(Invitrogen,Carlsbad,CA,USA)を用いて、粗生成物をSDS−PAGEにより分析した。Roti−ブルークーマシー染色試薬(Roth,Karlsruhe,D)を用いてゲルを一晩染色する。
実験結果を図4に示す。タンパク質バンドの高分子量への移動によりコンジュゲーションの成功が示される。増加したバンド幅は、用いたHES誘導体の分子量分布およびタンパク質に連結されたHES誘導体の数による。
[実施例6.4]
酸化エリスロポエチンと実施例2.4の反応生成物および架橋化合物との反応
実施例2.4に従って生成され、0.1Mリン酸ナトリウム緩衝液(0.1M,9.15M NaCl,50mM EDTA,pH7.2)200μlに溶解した50ナノモルのHES誘導体に、10μlの2.5マイクロモルのAMAS(Sigma Aldrich,Taufkirchen,D)のDMSO溶液を加えた。透明な溶液を25℃で80分、および40℃で20分インキュベートした。VIVASPIN 0.5ml濃縮器、5KD MWCO(VIVASCIENCE,Hannover,D)を用いて13,000rpmで遠心濾過により残りのAMASを除去し、各々リン酸塩緩衝液を用いて30分、4回洗浄した。
残留溶液に実施例5に従って生成された15μgのチオEPO(リン酸緩衝液中1μg/μl)を加え、混合物を25℃で16時間インキュベートした。凍結乾燥後、Invitrogenにより提供された指示書に記載されるように、NuPAGE 10%Bis−Trisゲル/MOPS緩衝液(Invitrogen,Carlsbad,CA,USA)を用いて、粗生成物をSDS−PAGEにより分析した。Roti−ブルークーマシー染色試薬(Roth,Karlsruhe,D)を用いてゲルを一晩染色する。
実験結果を図3に示す。タンパク質バンドの高分子量への移動によりコンジュゲーションの成功が示される。増加したバンド幅は、用いたHES誘導体の分子量分布およびタンパク質に連結されたHES誘導体の数による。
[実施例6.5]
酸化されたエリスロポエチンと実施例1.1の反応生成物および架橋化合物との反応
80℃で17時間(実施例1.1a)および25℃で3日(実施例1.1b)のインキュベーション条件で実施例1.1に従って生成され、0.1Mリン酸ナトリウム緩衝液(0.1M,9.15M NaCl,50mM EDTA,pH7.2)200μlに溶解した50ナノモルのHES誘導体に、10μlの2.5マイクロモルのAMAS(Sigma Aldrich,Taufkirchen,D)のDMSO溶液を加えた。透明な溶液を25℃で80分、および40℃で20分インキュベートした。VIVASPIN 0.5ml濃縮器、5KD MWCO(VIVASCIENCE,Hannover,D)を用いて13,000rpmで遠心濾過により残りのAMASを除去し、各々リン酸塩緩衝液を用いて30分、4回洗浄した。
残留溶液に実施例5に従って生成された15μgのチオEPO(リン酸緩衝液中1μg/μl)を加え、混合物を25℃で16時間インキュベートした。凍結乾燥後、Invitrogenにより提供された指示書に記載されるように、NuPAGE 10%Bis−Trisゲル/MOPS緩衝液(Invitrogen,Carlsbad,CA,USA)を用いて、粗生成物をSDS−PAGEにより分析した。Roti−ブルークーマシー染色試薬(Roth,Karlsruhe,D)を用いてゲルを一晩染色する。
実験結果を図4に示す。タンパク質バンドの高分子量への移動によりコンジュゲーションの成功が示される。増加したバンド幅は、用いたHES誘導体の分子量分布およびタンパク質に連結されたHES誘導体の数による。
[実施例6.6]
酸化されたエリスロポエチンと実施例1.3の反応生成物および架橋化合物との反応
80℃で17時間(実施例1.3a)および25℃で3日(実施例1.3b)のインキュベーション条件で実施例1.1に従って生成され、0.1Mリン酸ナトリウム緩衝液(0.1M,9.15M NaCl,50mM EDTA,pH7.2)200μlに溶解した50ナノモルのHES誘導体に、10μlの2.5マイクロモルのAMAS(Sigma Aldrich,Taufkirchen,D)のDMSO溶液を加えた。透明な溶液を25℃で80分、および40℃で20分インキュベートした。VIVASPIN 0.5ml濃縮器、5KD MWCO(VIVASCIENCE,Hannover,D)を用いて13,000rpmで遠心濾過により残りのAMASを除去し、各々リン酸塩緩衝液を用いて30分、4回洗浄した。
残留溶液に実施例5に従って生成された15μgのチオEPO(リン酸緩衝液中1μg/μl)を加え、混合物を25℃で16時間インキュベートした。凍結乾燥後、Invitrogenにより提供された指示書に記載されるように、NuPAGE 10%Bis−Trisゲル/MOPS緩衝液(Invitrogen,Carlsbad,CA,USA)を用いて、粗生成物をSDS−PAGEにより分析した。Roti−ブルークーマシー染色試薬(Roth,Karlsruhe,D)を用いてゲルを一晩染色する。
実験結果を図4に示す。タンパク質バンドの高分子量への移動によりコンジュゲーションの成功が示される。増加したバンド幅は、用いたHES誘導体の分子量分布およびタンパク質に連結されたHES誘導体の数による。
調製用のHES−EPOコンジュゲートの生成
要旨
HES誘導体(平均分子量18,000ダルトン;ヒドロキシエチル置換度0.4)の組換えヒトEPOのオリゴ糖鎖の部分的に酸化された(穏やかな過ヨウ素酸)シアル酸残基へのカップリングによりHAS−EPOコンジュゲートを合成した。炭水化物構造分析に基づいて、穏やかな酸処理されたHES修飾グリカンのMALDI/TOF−MSは未修飾EPO生成物で観察されたものと区別できない無傷の中性のN−アセチルラクトースアミン型鎖を示したので、導入された修飾はコアオリゴ糖鎖の構造完全性に影響しなかった。得られた結果により、先に部分的シアル酸除去を行わずに修飾したEPO調製物の場合、EPO分子あたり少なくとも3つの修飾されたHES残基が付着することが示される。元のタンパク質の約50%のシアル酸残基を欠如するEPO変種は、SDS−PAGEで類似の見かけの高分子量移動度を示した(BRP EPO標準に関して60〜110kDa対40kDa)。HES修飾されたEPOは標準的なイオン交換クロマトグラフィー条件下、室温、pH3〜10で安定である。
normocythaemicマウス系のEPOバイオアッセイにより、HES修飾されたEPOはこのアッセイで、欧州薬局方およびBRP EPO標準調製物に対して修正されたRP−HPLC EPOタンパク質測定方法のUV吸収値を用いるタンパク質測定に基づく国際BRP EPO基準値と比較して2.5〜3.0倍高い特異活性(IU/mg)を有することが示される。
[実施例7.1]
材料および方法
(a)N−グリコシダーゼでの消化によるN−連結オリゴ糖の分離
サンプルを25単位(製造者の規格による、Roche Diagnostics,Germany)の組換えPNGアーゼFと共に37℃で一晩インキュベートした。SDS−PAGEにおけるタンパク質の特定の移動度シフトにより完全な消化をモニター観察した。3容量の冷100%エタノールの添加、および−20℃で少なくとも2時間のインキュベーションにより放出されたN−グリカンをポリペプチドから分離した(Schroeter S et al.(1999))。4℃、13000rpmで10分間の遠心により沈殿したタンパク質を除去した。次いでペレットを、氷冷75%エタノール500μlを用いてさらに2回洗浄した。プールした上澄中のオリゴ糖を真空遠心で乾燥した(Speed Vac concentrator,Savant Instruments Inc.,USA)。使用前に以下のようにHypercarbカートリッジ(HyperCarb25mgまたは100mg)を用いてグリカンサンプルを脱塩した。カラムを0.1%のTFA中の80%アセトニトリル(容量/容量)3×500μlで洗浄し、続いて水3×500μlで洗浄した。サンプルを水で最終容量300μlから600μlに希釈した後、次いで水で厳密に洗浄したカートリッジに加えた。0.1%のトリフルオロ酢酸(容量/容量)を含有する水中、25%のアセトニトリル1.2ml(25mgカートリッジ;100mgカートリッジの場合1.8ml)でオリゴ糖を溶出した。溶出したオリゴ糖を2MのNH4OHで中和し、Speed Vac濃縮器で乾燥した。N−グリコシダーゼ放出されたオリゴ糖の脱塩を、全(糖)タンパク質<100μgのサンプルからの消化混合物を100mg Hypercarbカートリッジに吸収させることにより実施した場合もあった。
(b)マトリックス支援レーザー脱離イオン化飛行時間型質量分析(MALDI/TOF/TOF−MS)によるオリゴ糖の分析
Bruker ULTRAFLEX飛行時間(TOF/TOF)装置を使用した。双方の場合でリフレクトロンを用いる陽イオンおよび陰イオン様式で、UV吸収材料として2,5−ジヒドロキシ安息香酸を用いて、天然の脱シアル化オリゴ糖を分析した。MS−MS分析のために、選択した親イオンをレーザー誘起解離(LID)に供し、得られたフラグメントイオンを装置の第2のTOF段階(LIFT)により分離した。およそ1〜10ピコモル・μl-1の濃度のサンプル溶液1μlを等量の各マトリックスと混合した。この混合物をステレススチール標的にスポットし、分析前に室温で乾燥した。
[実施例7.2]
組換えヒトEPO(EPO−GT−1)の調製およびキャラクタリゼーション
Mueller PP et al.(1999)、Dorner AJ et al.(1984)に記載されるように、組換えCHO細胞からEPOを発現させ、そして欧州薬局方に記載される方法(Ph.Eur.4,Monography 01/2002:1316:エリスロポエチン濃縮溶液)に従って調製物をキャラクタリゼーションした。最終生成物のシアル酸含量はタンパク質ナノモルあたり12ナノモル(+/−1.5ナノモル)であった。Nimtz et al.(1999)、Grabenhorst(1999)に記載されるように、N連結されたオリゴ糖の構造をHPAEC−PADおよびMALDI/TOF−MSにより決定した。得られたEPO調製物は、二、三および四シアル化オリゴ糖を含有した(各々2〜12%、15〜28%、60〜80%、硫酸化され、五シアルされた鎖が少量存在した)。EPO調製物の全体的なグリコシル化の特徴は、国際BRP EPO標準調製物の特徴に類似した。
組換えEPOの等電点電気泳動のパターンは、対応するイソ型を示す国際BRP EPO標準調製物のパターンに匹敵した。EPOタンパク質の25%はポリペプチド鎖のSer126で、O−グリコシル化されていなかった。
[実施例7.3]
部分的に脱シアル化されたEPO形態の調製
EPO GT−1タンパク質(2.84mg/ml)を20mMのリン酸Na緩衝液(pH7.0)中80℃まで加熱し、次にEPO溶液1mlあたり1NのH2SO4100μlを加えた。インキュベーションを各々5分、10分および60分続け、シアル化の程度が異なるEPO調製物を生じた。ポリペプチドN−グリコシダーゼを用いてオリゴ糖を放出させた後に、0〜4個のシアル酸を伴うオリゴ糖の定量を実施し、Hypercarbカートリッジ(25mg HyperSep Hypercarb;ThermoHypersil−Keystone,UK)を用いる脱塩によりN連結された鎖の単離を行った。1NのNaOHの添加によりEPO調製物を中和し、液体N2中で凍結し、さらに用いる時まで−20℃で保存した。
[実施例7.4]
シアル化されたEPO形態の過ヨウ素酸酸化
20mMのリン酸ナトリウム緩衝液(pH7.0)3.5mlに溶解した、未処理または穏やかな酸処理を行ったEPO10mgに0.1Mの酢酸Na緩衝液(pH5.5)1.5mlを加え、混合物を氷浴中0℃まで冷却し、10mMの過ヨウ素酸Na500μlを加え、反応混合物を、暗中0℃で60分間維持した。次いで、10μlのグリセロールを加え、暗中でさらに10分間インキュベーションを続けた。VIVASPIN濃縮器(10,000 MWCO,PES Vivascience AG,Hannover,Germany)を用いる脱塩により、製造者の推奨に従って、固定角ローターを装着した実験用遠心器中3000rpmで部分的に酸化されたEPO形態を試薬から分離した。液体窒素中で凍結した後、EPO調製物を最終容量4mlで、−20℃で保存した。
部分的に酸化されたEPO形態の100μgアリコートをN−グリコシダーゼ処理に供し、記載されるようにHypercarbカートリッジを用いてオリゴ糖を単離した。穏やかな酸処理によりオリゴ糖を脱シアル化し、HPAEC−PADにより分析し、その保持時間を記載される(Nimtz et al.(1990)および(1993))真正の標準オリゴ糖の保持時間と比較した。
[実施例7.5]
ジチオエリスレイトール(dithioerythreitol)によるEPOジスルフィドの還元
EPO−GT−1を30mM ジチオエリスレイトール(DTT)の存在下、0.1MのTris/HCl緩衝液(pH8.1)5ml中でインキュベートし、Vivaspin濃縮器を用いて4℃、4サイクルの緩衝液交換でDTTの除去を達成した。最終還元EPO調製物を液体窒素中で凍結し、50mMの酢酸Na緩衝液(pH5.5)中、−20℃で保存した。
[実施例7.6]
EPOタンパク質測定
欧州薬局方(European Pharmacopeia 4,Monography 01/2002:1316:エリスロポエチン濃縮溶液)に従って、1cmの路長のキュベットで280nmのUV吸収を測定することによりEPOタンパク質の定量測定を実施した。加えて、RP−C4カラム(Vydac Protein C4、カタログ番号 214TP5410,Grace Vydac,Ca,US)を用いるRP−HPLC方法を適用することによりEPOを定量した。エリスロポエチンBRP1基準品を用いてHPLC法を修正した(European Pharmacopeia,Conseil de l’Europe B.P.907−F67029,Strasbourg Cedex 1)。
[実施例7.7]
ガラクトースオキシダーゼによる脱シアル化EPOの酸化
完全に脱シアル化したEPO4.485mgをカタラーゼ(6214単位/200ml)16μlおよびガラクトースオキシダーゼ(Dactylium dendroides由来、2250単位/ml(Sigma−Aldrich,Steinheim,Germany))80μlの存在下、20mMのリン酸Na緩衝液(pH6.8)中でインキュベートした。37℃で一晩インキュベートした。インキュベーションの開始後、4時間および8時間にガラクトースオキシダーゼ20μlを2回加えた。
[実施例7.8]
バイオアッセイのためのEPOサンプルの調製
過ヨウ素酸酸化またはガラクトースオキシダーゼ酸化したEPOタンパク質調製物と活性化HESとのインキュベーションからのEPOの精製
室温でEPOサンプルの精製(未反応HES誘導体の除去)を実施した。EPOインキュベーション混合物(EPOタンパク質およそ5mg)を緩衝液A(H2O bidest中の、20mMのN−モルホリンプロパンスルホン酸[MOPS/NaOH]、pH8.0)で1:10に希釈し、10カラム容量(CV)の緩衝液Aを流速0.5ml/分で用いることにより平衡にした3mlのQ−セファロースHP(Pharmacia コード番号 17−1014−03、ロット番号 220211)を含有するカラムに適用した。カラムを緩衝液A 6〜8CV(流速=0.8ml/分)で洗浄し、緩衝液B(H2O bidest中の、20mMのモルホリンエタンスルホン酸[MES/NaOH]、0.5MのNaCl、pH6.5)を流速0.5ml/分で用いて溶出を行った。280nmでのUV吸収によりEPOを検出し、約6mlで溶出した。緩衝液C(H2O中の、20mMのMES,1.5M NaCl、pH6.5に調整)3CVを用いることによりカラムを再生し、緩衝液Aの10CV(流速=0.7ml/分)を用いて再度平衡にした。
Vivaspin濃縮器およびリン酸塩緩衝生理食塩水(PBS)を用いてサンプルあたり各々3回の遠心サイクルでQ−セファロース工程から得られたEPO溶出物の緩衝液交換を行い、PBSでサンプルを2mlに調整し、−20℃で保存した。
用いた条件下では塩基性EPO形態はQ−セファロースに結合せず、そして反応しなかったHES誘導体と一緒に流出液中に見出されたので、Q−セファロース溶出物からはHES修飾に供した、部分的に脱シアル化され、続いて穏やかに過ヨウ素酸酸化されたEPO形態が、<25%しか得られなかった。
[実施例7.9]
パルスドアンペトメトリー検出器を備えた高pHアニオン交換クロマトグラフィー(High-pH anion-exchange chromatography with pulsed amperometric detection:HPAEC−PAD)
パルスドアンペトメトリー検出器(PAD)と組み合わせたCarboPac PA1カラム(0.4×25cm)を装着したDionex BioLCシステム(Dionex,米国)を用いる高pHアニオン交換(HPAE)クロマトグラフィーにより精製された天然のオリゴ糖、および脱シアル化されたオリゴ糖を分析した(Schroter et al.(1999);Nimtz et al.,(1999))。検出器ポテンシャル(E)およびパルス幅(T)は:E1:+50mV,T1:480分;E2:+500mV,T2:120分;E3:−500mV,T3:60分であり、出力範囲は500〜1500nAであった。次いでオリゴ糖を100%の溶媒Aで平衡にしたCarboPac PA1カラムに注入した。脱シアル化されたオリゴ糖に関して、溶媒Bの直線グラジエント(0〜20%)を40分間、続いて20〜100%溶媒Bの直線的増加を5分間適用することにより溶出(流速:1ml/分-1)を行った。溶媒Aは蒸留H2O中0.2M NaOHであり、溶媒Bは溶媒A中、0.6MのNaOAcからなるものであった。天然のオリゴ糖に関しては、カラムを100%溶媒C(蒸留H2O中0.1M NaOH)で平衡にし、溶媒Dの直線グラジエント(0〜35%)を48分間、続いて35〜100%溶媒Dの直線的増加を10分間適用することにより溶出(流速:1ml/分-1)を行った。溶媒Dは溶媒C中0.6M NaAcから成った。
[実施例7.10]
GC−MSによるN−グリカン、HES修飾したN−グリカンおよびEPOタンパク質の単糖類組成分析
メタノール分解、N−再アセチル化および三メチルシリル化の後の対応するメチルグリコシドとして、GC/MSにより単糖類を分析した[Chaplin,M.F.(1982)A rapid and sensitive method for the analysis of carbohydrate.Anal.Biochem.123,336−341」Anal.Biochem.123:336−341(1982)]。30m DB5キャピラリーカラムを装着した陽イオンEI様式で作動させるFinnigan GCQイオントラップ質量分析器(Finnigan MAT corp.,San Jose,CA)で分析を実施した。温度プログラム:80℃で2分間等温、次いで10℃/分で300℃まで。
その保持時間および特徴的な分解パターンにより単糖類を識別した。電子ピーク積分の未修正結果を定量に用いた。アノマー性および/またはフラノイド形態およびピラノイド形態の存在により複数のピークを生じた単糖類を、全ての主要なピークを加算することにより定量した。内部標準化合物として、ミオイノシトール0.5μgを用いた。
[実施例7.11]
結果
[実施例7.11(a)]
穏やかに酸処理した(部分的に脱シアル化された)EPO−GT−1のN−グリカンのキャラクタリゼーション
図5に示すように、N−グリコシダーゼとのインキュベーションによるN連結されたオリゴ糖の放出の前および後に、5、10または60分間の穏やかに酸処理に供したEPO−GT−1調製物をSDS−PAGEにより分析した。N連結されたオリゴ糖をHPAEC−PADオリゴ糖マッピングに供した(図6)。未処理EPO−GT−1は3個または4個のシアル酸残基を有するN連結されたオリゴ糖>90%を含有したが、穏やかな酸の存在下での5分間のインキュベーションの後、3個または4個のシアル酸残基を有する炭水化物鎖は<40%であった。脱シアル化N−グリカンのHPAEC−PADにより未処理EPO−GT−1に関して検出され、5、10または60分間の酸処理に供した調製物において安定なままであった中性オリゴ糖の比率が示された。脱シアル化されたグリカンのMALDI/TOF−MSにより、タンパク質の穏やかな酸処理の後<90%の近位フコースが存在したことが示された。
[実施例7.11(b)]
過ヨウ素酸処理したEPO−GT−1のキャラクタリゼーション
予め5分間および10分間、酸との処理に供したか、または処理しなかった、穏やかな過ヨウ素酸処理したEPO形態のSDS−PAGE移動度を図8で比較した。シアル酸の過ヨウ素酸酸化に用いた条件はEPO調製物のSDS−PAGEパターンを変化させなかった(図5と比較)。シアル酸の酸化により、HPAEC−PAD分析でオリゴ糖の溶出時間が早まるシフトに至った(図6および図9と比較)。
[実施例7.11(c)]
HES修飾されたEPO誘導体のキャラクタリゼーション
(aa)実施例2.4に従って生成されたEPO−GT−1−Aのヒドロキシルアミン修飾HES誘導体XでのHES修飾の時間経過
400μgのヒドロキシルアミン修飾HES誘導体Xを、0.5MのNaOAc緩衝液(pH5.5)20μl中の、20μgのEPO−GT−1−A(穏やかな過ヨウ素酸酸化されたEPO、穏やかな過ヨウ素酸酸化の前に酸加水分解していない)に加え、30分、2、4および17時間後に各々液体窒素中でサンプルを凍結させることにより反応を停止させた。続いてサンプルをさらなる分析まで−20℃で保存した。
SDS−PAGEサンプル緩衝液を加え、サンプルを90℃まで加熱し、SDSゲルに供した。図10に示すように、インキュベーション時間を長くすると高分子量のタンパク質向きにシフトが増す結果に至った。ヒドロキシルアミン修飾HES誘導体Xの存在下、17時間のインキュベーションの後、分子量標準の位置に基づいて、60kDaと11kDaの間の領域で移動する拡散したクーマシー染色タンパク質バンドが検出された(図10の左部分)。N−グリコシダーゼで処理したとき、たいていのタンパク質は脱N−グリコシル化EPOの位置に向かってシフトした(図10参照、右のゲル;矢印AはN−グリコシダーゼの移動位置を示し、矢印Bは脱N−グリコシル化EPOの移動位置を示す。28kDaと36kDa分子量標準との間の領域に見える拡散したタンパク質バンドは恐らくHESおよび分子のO−グリコシル化部位により修飾されたEPO形態を表す)。N−グリコシダーゼの特異性に鑑みて、この結果から実際にHES修飾がEPOタンパク質のグリカンの過ヨウ素酸酸化されたシアル酸残基で起こると結論付けた。
(bb)HES−EPOコンジュゲートのキャラクタリゼーション
前記したようにHES−EPOコンジュゲートI(穏やかな過ヨウ素酸酸化後のEPO−GT−1、すなわちEPO−GT−1−Aに由来する)、II(5分間の酸加水分解および穏やかな過ヨウ素酸酸化に供したEPO−GT−1から得られた)、III(10分間の酸加水分解および穏やかな過ヨウ素酸酸化に供したEPO−GT−1から得られた)を合成した。同一緩衝液条件下で、等量の未修飾HESを加えた未修飾EPO−GT−1を含有する対照インキュベーション(K)を含めた。続くHES−EPO誘導体の生化学的分析のために、インキュベーション混合物をさらなる精製に供した。
イオン交換カラムの流出液に存在すると予測される過剰の未反応HES試薬を除去するために、「材料および方法」(実施例7.8)に記載するように、インキュベーションHES−EPOコンジュゲートI、IIおよびIII並びに対照インキュベーションKをQ−セファロース工程に供した。予め酸処理したサンプルIIおよびIIIに含まれる高量の塩基性EPO形態のために、流出液中にかなりの量のこれらのインキュベーションに由来する修飾されたEPO生成物が存在すると予測された。図11に示すように、サンプルIに由来するほぼ全てのEPO材料がQ−セファロースカラムに保持されたが、高い塩濃度で溶出される分画ではサンプルIIIおよびIIはおよそ20〜30%しか回収されなかった。HES誘導体Xを含むインキュベーションに由来する全てのタンパク質材料は、流出液中、および高塩で溶出される分画中の双方で、SDS−PAGEでは対照EPOと比較してより高い見かけの分子量を有した。
さらに詳細にキャラクタリゼーションするために、HES修飾されたEPOサンプルAおよびK(図11参照)を過ヨウ素酸酸化された形態EPO−GT−1−Aと比較した。サンプルをN−グリコシダーゼ処理に供し、図12aおよび12bに示すように、N−グリカンの放出の結果、標準EPO調製物のO−グリコシル化および非グリコシル化EPO形態の位置で2つの低分子量バンドに至った。サンプルAの場合、28kDa分子量標準の位置で移動する別のバンドが検出され、これはこのEPO変種のO−グリカンでのHES修飾を示唆している(実施例7.11(c)(aa)参照)。このバンド(およびN−グリコシル化EPOの多くHES修飾された高分子量形態もまた、図12aおよび図12b参照)はサンプルを穏やかな加水分解に供した後に消失し、これはHES修飾がエリスロポエチンの過ヨウ素酸酸化されたシアル酸残基で達成されたとする見解に合致する。
オリゴ糖からシアル酸残基(およびHES誘導体に連結されたシアル酸もまた)の完全な除去を可能にする条件を用いて、N−グリコシダーゼインキュベーション混合物のアリコートを加水分解し、中和後、次いでその脱塩のために混合物を小型のHypercarbカラムに吸収させた。カラムを水で厳密に洗浄し、続いて0.1%のトリフルオロ酢酸を含有するH2O中の40%のアセトニトリルを用いて、結合した中性のオリゴ糖を溶出した。得られたオリゴ糖をMALDI/TOF−MSに供した。サンプルA、EPO−GT−1−AおよびサンプルKに由来する脱シアル化されたオリゴ糖分画のスペクトルはm/z=1810Da(2本鎖(diantennary))、2175=3本鎖(triantennary)、2540=4本鎖(tetraantennary)、2906=4本鎖+1 N−アセチルラクトースアミン反復、および3271=4本鎖+2 N−アセチルラクトースアミン反復で複合型オリゴ糖と同一の質量を示した。フコース(−146)およびガラクトース(マイナス162)の欠如に相当する小型のシグナルが検出され、これはシアル酸除去のために適用された酸加水分解条件に起因する(MALDI−図15、16および17参照)。
平行実験で、N−ガラクトシダーゼ消化混合物をRP−C18カートリッジ(1mlに吸収させ、予めオリゴ糖を酸加水分解しない)、そして0.1%のTFAを含有する水中5%のアセトニトリルで溶出を行った。これらの条件下でEPOタンパク質は完全にRP材料に保持され、0.1%のTFAを含有するH2O中、5%のアセトニトリルでカラムからオリゴ糖を洗い流した。脱N−グリコシル化EPOタンパク質を、0.1%のTFAを含有するH2O中、70%のアセトニトリルで溶出した。N−グリコシダーゼ処理したサンプルA、EPO−GT−1−AおよびサンプルKのRP−C18工程に由来するオリゴ糖分画を中和し、前記したようにHypercarbカートリッジを用いる脱塩に供した。グリカンからのシアル酸の定量的除去を可能にする条件下で穏やかな酸処理の前(図13参照)および後で単離したオリゴ糖をHPAEC−PADマッピングに供した(図14参照)。
HES修飾されたサンプルAから得られた天然の材料に関するHPAEC−PADプロファイルはオリゴ糖に関して無視できるシグナルのみを示したが、EPO−GT−1−A由来のオリゴ糖は図9に示したものと同一のグリカンプロファイルを呈した(穏やかな過ヨウ素酸処理の後EPO−GT−1と命名されたサンプル)。対照EPOサンプル(K)から得られたオリゴ糖の溶出プロファイルは予測されたパターンを生じた(図6のプロファイルと比較)。比較するために、国際BRP EPO標準の天然のオリゴ糖プロファイルを比較用に、および基準品として含める。
本研究の出発材料として用いたEPO調製物に関して方法の項で記載したように、穏やかな酸加水分解の後、全てのオリゴ糖調製物は2本鎖、3本鎖および4本鎖複合型炭水化物鎖の予測される定量的および定性的組成を有する中性のオリゴ糖構造(図14参照)と同一の溶出プロファイルを示した。この結果は、EPOサンプルのHES修飾は、炭水化物を脱シアル化することが解っている穏やかな酸処理条件を用いてN−グリカンから除去されるので、N−グリコシダーゼによりEPOタンパク質から除去され、そして酸に不安定であるHES誘導体の共有結合に至ることを実証している(実施例12a+b参照)。
(cc)GC−MSによるHES−EPOおよびHES−EPO N−グリカンの単糖類組成分析
さらに分子のN−グリカンでのEPOのHES修飾を確認するために、EPOサンプルをN−グリコシダーゼで消化し、EPOタンパク質をRP−C18カートリッジに吸収させたが、オリゴ糖材料は前記したように洗い流した。表2に示すように、グルコースおよびヒドロキシエチル化グルコース誘導体はシステイン残基でHES修飾に供したEPOタンパク質およびEPOサンプルA2のオリゴ糖分画においてのみ検出された。
[実施例7.11(d)]
HES修飾されたEPOの生物学的活性のインビボアッセイ
欧州薬局方に記載される手順に従って、normocythaemicマウス系のEPOバイオアッセイを実施した。EPOアッセイを実施した研究室は、国際BRP EPO標準調製物を使用していた。HES修飾されたEPO A2調製物に関して、EPOタンパク質1mgあたり294,600単位の特異活性に関する平均値を測定し、これは活性アッセイを行うサンプルに含められた国際BRP EPO標準調製物に比較した場合、およそ3倍高い特異活性を示した。
研究結果を表3にまとめる。
参考文献
Figure 0004692958
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実施例4.1に従って生成されたHES−EPOコンジュゲートのSDS−PAGE分析を示す。 レーンA:タンパク質マーカーRoti(登録商標)−Mark PRESTAINED(Carl Roth GmbH+Co,Karlsruhe,D);タンパク質マーカーの分子量(kD)、上から下へ:245、123、77、42、30、25.4、および17。 レーンB:実施例4.1によるコンジュゲーションの後の粗生成物。 レーンC:EPO出発材料。 実施例4.3に従って生成されたHES−EPOコンジュゲートのSDS−PAGE分析を示す。 レーンA:実施例4.3によるコンジュゲーションの後の粗生成物。 レーンB:EPO出発材料。 レーンC:タンパク質マーカーRoti(登録商標)−Mark PRESTAINED(Carl Roth GmbH+Co,Karlsruhe,D);タンパク質マーカーの分子量(kD)、上から下へ:245、123、77、42、30、25.4、および17。 実施例6.1および6.4に従って生成されたHES−EPOコンジュゲートのSDS−PAGE分析を示す。 レーンA:タンパク質マーカーRoti(登録商標)−Mark PRESTAINED(Carl Roth GmbH+Co,Karlsruhe,D);タンパク質マーカーの分子量(kD)、上から下へ:245、123、77、42、30、25.4、および17。 レーンB:実施例6.4によるコンジュゲーションの後の粗生成物。 レーンC:実施例6.1によるコンジュゲーションの後の粗生成物。 レーンD:EPO出発材料。 実施例6.2、6.3、6.5および6.6に従って生成されたHES−EPOコンジュゲートのSDS−PAGE分析を示す。 レーンA:タンパク質マーカーRoti(登録商標)−Mark PRESTAINED(Carl Roth GmbH+Co,Karlsruhe,D);タンパク質マーカーの分子量(kD)、上から下へ:245、123、77、42、30、25.4、および17。 レーンB:実施例1.3b)に基づく、実施例6.6によるコンジュゲーションの後の粗生成物。 レーンC:実施例1.1b)に基づく、実施例6.5によるコンジュゲーションの後の粗生成物。 レーンD:実施例1.3a)に基づく、実施例6.6によるコンジュゲーションの後の粗生成物。 レーンE:実施例1.1a)に基づく、実施例6.5によるコンジュゲーションの後の粗生成物。 レーンF:実施例6.2によるコンジュゲーションの後の粗生成物。 レーンG:実施例6.3によるコンジュゲーションの後の粗生成物。 レーンK:EPO出発材料。 穏やかな酸処理、5分=レーン2;10分=レーン3;60分=レーン4および未処理EPO=レーン1;に供したEPO−GT−1のSDS−PAGE分析;N−グリカンの除去の後のEPOの移動度シフトを示す(+PNGASE)。 未処理EPOから、並びに穏やかな酸加水分解条件下で、5分、10分および60分インキュベートしたEPOから単離されたオリゴ糖のHPAEC−PADパターン。ローマ数字I〜Vは、I=脱シアル化2本鎖構造、II=三シアル化3本鎖構造(2個の異性体)、III=四シアル化4本鎖構造+2N−アセチルラクトースアミン反復、IV=四シアル化4本鎖構造+1N−アセチルラクトースアミン反復;V=四シアル化4本鎖構造+N−アセチルラクトースアミン反復なし、の溶出位置を示す。1−4シアル酸を伴わないオリゴ糖構造、1−4シアル酸を伴うオリゴ糖構造の溶出エリアを括弧で示す。 脱シアル化の後のN連結されたオリゴ糖のHPAEC−PAD;N−アセチルノイラミン酸の溶出部分を示す;1〜9の数字は標準的なオリゴ糖の溶出位置を示す:1=2本鎖;2=3本鎖(2〜4異性体)、3=3本鎖(2〜6異性体);4=4本鎖;5=3本鎖+1反復;6=4本鎖+1反復;7=3本鎖+2反復;8=4本鎖+2反復および9=4本鎖+3反復。 シアル酸残基の過ヨウ素酸酸化に供した穏やかに処理された、および未処理EPOのSDS−PAGE分析。1=酸処理を行わずに過ヨウ素酸酸化した;2=5分間酸処理を行って過ヨウ素酸酸化した;3=過ヨウ素酸酸化および酸処理10分間;4=酸処理を行わずに過ヨウ素酸酸化した;5=過ヨウ素酸酸化を行わず、酸処理を行わないBRP EPO標準。 未処理EPOから、および穏やかな酸加水分解条件下で5分および10分インキュベートし、続いて過ヨウ素酸処理したEPOから単離した天然のオリゴ糖のHPAEC−PADパターン。1〜4個のシアル酸を伴わないオリゴ糖構造、1〜4個のシアル酸を伴うオリゴ糖構造の溶出エリアを括弧1〜5で示す。 EPO−GT−1−AのHES修飾の経時的SDS−PAGE分析:EPO−GT−1−Aの20μgのアリコートをヒドロキシルアミン修飾HES誘導体Xと30分、2、4および17時間反応させた。レーン1=反応時間30分;レーン2=反応時間2時間;レーン3=反応時間4時間;レーン4=反応時間17時間;レーン5=HES修飾を伴わないEPO−GT−1−A。左図はヒドロキシルアミン修飾HES誘導体(流速:1ml/分)Xの存在下、インキュベーション時間を長くしたときのEPO−GT−1−Aの移動度のシフトを示す:レーン1=反応時間30分;レーン2=反応時間2時間;レーン3=反応時間4時間;レーン4=反応時間17時間;レーン5=HES修飾を伴うEPO−GT−1−A。右図はN−グリコシダーゼ処理後の同一サンプルの分析を示す。 HES−EPOコンジュゲートのQ−セファロース分画のSDS−PAGE分析。各々高塩濃度で溶出する1%流出液および1%分画をSpeed Vac濃縮器で濃縮し、サンプル緩衝液中ゲルに負荷した。EPOタンパク質をクーマシーブルーで染色した。A=サンプルI;B=サンプルII;C=サンプルIII;K=対照EPO−GT−1;A1、B1、C1およびK1は流出液分画を示し;A2、B2、C2およびK2は高塩濃度で溶出された分画を示す。 N連結されたオリゴ糖を除去するためにN−グリコシダーゼの存在下で消化した、HES修飾されたEPOサンプルA2(図7参照)、対照EPOサンプルK2およびEPO−GT−1−A EPO調製物のSDS−PAGE分析。全てのEPOサンプルはO−グリカンを欠如するかまたは含有する低分子量形態への移動度シフトを示した。脱Nグリコシル後のHES修飾されたEPOサンプルA2に関して低比率のO−グリコシル化および非グリコシル化タンパク質バンドが観察され、およそ30kDaで拡散したタンパク質バンドが検出され、恐らくこれはO−グリカン残基のシアル酸でのHES修飾を示している(アスタリスクにより印した矢印参照)。 未処理またはN連結されたオリゴ糖を除去するためにN−グリコシダーゼの存在下で消化したHES修飾されたEPOサンプルA2(図11参照)、対照EPOサンプルK2、およびEPO−GT−1Aの穏やかな加水分解後のSDS−PAGE分析(図12a参照)。N−グリコシダーゼ処理前(A2)および処理後(A)の双方の高分子量形態(矢印を伴う括弧および矢印を伴わない括弧参照)がサンプルの酸処理時に消失した。比較のために流したBRP EPO標準は穏やかな酸処理に供さなかった。 HES修飾されたサンプルAから、EPO−GT−1−Aから、および未修飾HES(K)と共にインキュベートした対照EPOサンプルから放出されたN連結されたオリゴ糖材料のHPAEC−PAD分析。ローマ数字I〜Vは、I=二シアル化2本鎖構造、II=三シアル化3本鎖構造(2個の異性体)、III=四シアル化4本鎖構造+2N−アセチルラクトースアミン反復、IV=四シアル化4本鎖構造+1N−アセチルラクトースアミン反復;V=四シアル化4本鎖構造+N−アセチルラクトースアミン反復なし、の溶出位置を示す。括弧は図6および図9の説明で記載されるように、二、三および四シアル化N−グリカンの溶出位置を示す。 HES修飾されたサンプルAから、EPO−GT−1Aから、および未修飾HESと共にインキュベートした対照EPOサンプル(K)から放出されたN連結されたオリゴ糖材料のHPAEC−PAD分析。標準的なオリゴ糖の混合物の保持時間を示す。1〜9の数字は標準的なオリゴ糖の溶出位置を示す。1=2本鎖;2=3本鎖(2〜4異性体)、3=3本鎖(2〜6異性体);4=4本鎖;5=3本鎖+1反復;6=4本鎖+1反復;7=3本鎖+2反復;8=4本鎖+2反復および9=4本鎖+3反復。 図15から図21は、HES修飾EPOおよび対照EPO調製物から単離された、酵素的に放出された、および化学的に脱シアル化されたN−グリカンのMALDI/TOFマススペクトルを示す。m/z 1809.7、2174.8、2539.9、2905.0および3270.1([M+Na]+)の主要なシグナルは、MS分析のためにサンプルの脱シアル化に用いた酸加水分解条件のためであるフコースまたはガラクトースの喪失のための弱いシグナルを付随するN−アセチルラクトースアミン反復を伴わない、1つまたは2つ伴う2から4本鎖複合型N−グリカン構造に相当する。 MALDI/TOFマススペクトル:HES修飾されたEPO A2の脱シアル化オリゴ糖。 MALDI/TOFマススペクトル:EPO GT−1−Aの脱シアル化オリゴ糖。 MALDI/TOFマススペクトル:EPO K2の脱シアル化オリゴ糖。 MALDI/TOFマススペクトル:EPO−GT−1の脱シアル化オリゴ糖。 MALDI/TOFマススペクトル:酸加水分解に5分間供したEPO−GT−1の脱シアル化オリゴ糖。 MALDI/TOFマススペクトル:酸加水分解に10分間供したEPO−GT−1の脱シアル化オリゴ糖。 MALDI/TOFマススペクトル:酸加水分解に60分間供したEPO−GT−1の脱シアル化オリゴ糖。

Claims (12)

  1. 式(I)
    Figure 0004692958
    (式中、R1、R2およびR3は独立して、水素または直鎖状もしくは分岐したヒドロキシアルキル基である。)
    のヒドロキシアルキルデンプンを、反応の前には酸化されていないその還元末端で式(II)
    R'−NH−R" (II)
    (式中、R'は水素であり、
    R"は−NH2、−O−NH2 −(C=G)−NH−NH2 −NH−(C=G)−NH−NH2、および−SO2−NH−NH2(式中、Gは、OまたはSであ。)からなる群から選択される少なくとも1つの官能基Xを含み、
    化合物(II)が、R'およびR"を架橋するNH基を介して式(I)の酸化されていない還元末端と反応する。
    の化合物と反応させる工程を含み、
    上記化合物(II)が、
    Figure 0004692958
    からなる群から選ばれるヒドロキシアルキルデンプン誘導体を生成する方法。
  2. 前記ヒドロキシアルキルデンプンが、ヒドロキシエチルデンプンである請求項1に記載の方法。
  3. 1、R2およびR3が独立して、水素または2−ヒドロキシエチル基である請求項1または2に記載の方法。
  4. 式(II)の化合物が、O−[2−(2−アミノオキシ−エトキシ)エチル]ヒドロキシルアミン
    Figure 0004692958
    またはカルボヒドラジド
    Figure 0004692958
    である請求項1〜のいずれかに記載の方法。
  5. 化合物(I)と化合物(II)との反応が、水性溶媒中5〜45℃の温度で、4.5〜6.5の範囲のpHで行われ、化合物(II)がヒドロキシルアミンまたはヒドラジドである請求項1〜4のいずれかに記載の方法。
  6. 化合物(I)と化合物(II)との反応が、水性溶媒中、25〜90℃の温度で、8〜12の範囲のpHで行われ、該反応が還元性アミノ化である請求項1〜3のいずれかに記載の方法。
  7. 式(I):
    Figure 0004692958
    (式中、R1、R2およびR3は独立して、水素または直鎖状もしくは分岐したヒドロキシアルキル基である。)
    のヒドロキシアルキルデンプン(HAS)を、反応前に酸化されていないその還元末端で式(II):
    R'−NH−R"
    (式中、R'は水素であり、
    R"は−NH2、−O−NH2 −(C=G)−NH−NH2 −NH−(C=G)−NH−NH2、および−SO2−NH−NH2(式中、Gは、OまたはSであ。)からなる群から選択される少なくとも1つの官能基Xを含み、
    化合物(II)が、R'およびR"を架橋するNH基を介して、化合物(I)の酸化されていない還元末端と反応する。
    の化合物と反応させる工程を含み、
    上記化合物(II)が、
    Figure 0004692958
    からなる群から選ばれる方法により得ることができるヒドロキシアルキルデンプン誘導体。
  8. 前記ヒドロキシアルキルデンプンが、ヒドロキシエチルデンプンである請求項に記載のヒドロキシアルキルデンプン誘導体。
  9. 1、R2およびR3が独立して、水素または2−ヒドロキシエチル基である請求項またはに記載のヒドロキシアルキルデンプン誘導体。
  10. 式(II)の化合物が、O−[2−(2−アミノオキシ−エトキシ)エチル]ヒドロキシルアミン
    Figure 0004692958
    またはカルボヒドラジド
    Figure 0004692958
    である請求項に記載のヒドロキシアルキルデンプン誘導体。
  11. 前記誘導体が式(IIIa):
    Figure 0004692958
    の構造を有する請求項に記載のヒドロキシアルキルデンプン誘導体。
  12. R'が水素であり、前記誘導体が式(IIIa)の化合物または式(IIIb)の化合物
    Figure 0004692958
    または(IIIa)と(IIIb)との化合物の混合物のいずれかである請求項に記載のヒドロキシアルキルデンプン誘導体。
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