JP4755649B2 - Hsp60のペプチド及びapl型誘導体並びに医薬組成物 - Google Patents

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Description

本発明は、60kDaのヒト熱ショックタンパク質(略してhHsp60)のペプチド及びそれから誘導される改変ペプチドリガンド(略してAPL)に関する。また、本発明は、そのようなペプチドを含む、関節リウマチ(RA)治療のための医薬組成物に関する。
RAは、世界の人口の約1%が罹患している病因の不明な自己免疫疾患である。この疾患は、関節の慢性の炎症を特徴とする症候群であるが、全身性の症状が認められる場合もある。この疾患は、滑膜の炎症から始まり、しばしば近接する軟骨及び骨の侵食性の破壊を引き起こすが、これによって患者の80%が中程度の身体的不能となり、早期の死がもたらされる(Moctezuma,J.F.(2002)「関節リウマチの関節症状(Manifestaciones articulares de la Artritis Reumatide.)」Revista Mexicana de Reumatologia 17:211−219)。RAは、人種又は民族の区別なくいかなる年齢でも見られるが、その発端の最大の出現率は、25〜55才の間にある。RAの人々の中でも、3対1の比率で女性が男性を上回っている(Emery,P.(2002)「新しく診断された関節リウマチの早期照会の勧め:証拠に基づいた臨床ガイドの開発(Early referral recommendation for newly diagnosed rheumatoid arthritis:evidence based development of to clinical guide.)」Ann Rheum Dis.61:290−297)。
RAの原因は不明である。RAは、遺伝的、環境的、免疫学的、及びホルモン性の要因の存在が関与する疾患である。ある種の遺伝子は、免疫系において、RAになる傾向と関連付けられる役割を有する。同時に、そのような遺伝子をもたないRA患者もおり、またそうした遺伝子をもちながら決してこの疾患にかからない者もいる。したがって、遺伝的背景は重要であるが決定的ではないことが示唆されている。
自己免疫疾患モデルでは、自身の抗原と同様の構造を有する微生物抗原が、自己抗原に対する交差性の応答を解除して、寛容性の機序の変化を生み出し、自己免疫応答を永続させ得る。一般的な意味では、感染性病原体によって組織中に損傷及び局所的な壊死を生じさせることで、自己抗原潜在性エピトープを発見し、自己反応性のT細胞を活性化することができた(Albert,L.J.(1999)「疾患の機序:分子擬態と自己免疫(Mechanisms of Disease:Molecular Mimicry and autoimmunity.)」N Engl J Med 341:2068−2074)。
Tリンパ球の寛容と免疫/自己免疫の間の移行期は、種々のレベルで調節される。この移行における2種の重要なパラメータは、抗原提示細胞(略してAPC)の成熟状態及び免疫系によって検出される自己抗原のレベルである(Ohashi,P.S.(2002)「寛容性の獲得及び破壊(Making and breaking tolerance.)」Current Opinion in Immmunology 14:744−759)。
自己免疫疾患の発生の説明を試みる現在の仮説の1つでは、APCは、生得免疫系によるサイン又は危険のサインなしでは相対的に未成熟のままであり、これらに自身のペプチドが提示されるときは自己反応性T細胞の寛容性を誘発するという概略が述べられている(Steiman,R.M.(2000)「アポトーシス細胞を捕捉した樹状細胞による寛容性の誘発(The induction of tolerance by dendritic cells that have captured apoptotic cells.)」 J Exp Med.191:411−416)。末梢性寛容の誘発は、自身の抗原の濃度とも相関がある(Kurts,C.(1999)「島状抗原に対するCD8T細胞イグノランス又は寛容性は抗原投与量に依存する(CD8 T cell ignorance or tolerance to islet antigens depends on antigen dose.)」PNAS 96:12703−12707)。それらの発現レベルの増加のために自身の抗原の提示が増加すると、自己反応性の無知な(ignorant)T細胞によってそれらが検出されるようになる。APCの成熟を促進する事象の存在なしで自身の抗原のレベルが増大すれば、これらの抗原に対する寛容性は維持され、そうでなく炎症促進性のサイン又はAPCの成熟を促進する他の事象の存在下でこれが起これば、無知な(ignorant)T細胞の活性化によって寛容性が破られ、自己免疫疾患になる(Janeway,C.A.(2002)「生得的免疫認識(Innate immune recognition.)」Annu Rev Immunol.20:197−216)。RAの原因のような研究対象となっている感染性病原体は、中でも、エプスタイン・バーウィルス、レトロウィルス、C型肝炎ウィルス、結核菌(略してMt)、及びヘリコバクターピロリである。
RAの病因は、軟骨及び骨の進行性の破壊を引き起こす、異なる種類の細胞による協調作用を特徴とする。
正常な状況では、TNFα、IL−1、IL−6、IL−15、IL−16、IL−17、IL−18、及びIFNγのような炎症性サイトカインと、IL−4、IL−11、IL−13、及びIL−1又はTNFαのアンタゴニストのような抗炎症性サイトカインとの間にバランスが存在する。しかし、RAではこのバランスが炎症性サイトカインの方に傾く(Arend,W.P.(2001)「関節リウマチの病因におけるサイトカインアンバランス:インターロイキン−1受容アンタゴニストの役割(Cytokine imbalance in the pathogenesis of rheumatoid arthritis:The role of interleukin−1 receiving antagonist.)」Semin Arthritis Rheum 30(2):1−6)。
外来抗原又は自己抗原の認識はおそらく、RA患者において関節の破壊を引き起こす一連の事象の動機である。この現象は、CD4+Tリンパ球の活性化を引き起こし、この活性化が、種々のサイトカインの刺激と協同してそのTh1細胞への分化を誘発し、その結果として炎症促進性のサイトカイン(IL−2及びINFγ)が放出される(Simon,A.J.(2001)「関節リウマチの生物学的な治療(Biological therapy in Rheumatoid Arthritis)」Magazine of Clinical Investigation 53(5):452−459)。多くの研究者が、関節の慢性的な炎症は、滑膜に浸透するこれらの活性化したT細胞によって誘発されるという見解を同じくしている。これらサイトカインがマクロファージに及ぼす作用が、多量のTNFα及び1L−1の産生を引き起こす。これらは、他の細胞を炎症部位に補充する、内皮細胞の接着分子(LFA1、1CAM−1)の発現を調節しながら、一連の局所性及び全身性作用を引き起こす。これらはまた、マクロファージ、線維芽細胞、軟骨細胞、及び溶骨細胞を刺激して、IL−15及び1L−8のような他の炎症メディエーターを放出させる。TNFα及びIL−1は、パンヌスの形成を引き起こす滑膜増殖を刺激し、また、Bリンパ球が、関節の破壊に関与する可能性を秘めた抗体産生細胞に分化するように誘発することもできる。これらはまた、Th2細胞によって産生される抗炎症性サイトカイン(IL−4及びIL−14)の産生を抑制し、肝実質細胞を刺激して、IL−6を放出させる。IL−6は、免疫応答の強化に関与する急性期タンパク質の産生に好都合である(Forre,O.(2000)「AR治療の新たな可能性(New possibilities of treatment in AR)」.Scand J Rheumatol 29(2):73−84)。
RAの病因に関与する自己抗原には、例外的に進化の過程で保存されてきた免疫原性タンパク質であるHspのファミリーに属するタンパク質、Hsp60が含まれる。未知のHspに対する免疫応答は、細菌感染に対する重要な防御機構である。これらのタンパク質に対する抗体は、健常者及び自己免疫疾患患者において豊富であり、自身の抗原と交差反応することもある。(Chen,W.(1999)「ヒト60−kDa熱ショックタンパク質:生得免疫系への危険信号のために(Human 60−kDa Heat−Shock Protein:To Danger Signal to the Innate Immune System.)」J Immunol.162:3212−3219)。
MtのHsp65は、哺乳動物のHsp60に相同的である。このことは、Hsp60がRA患者で自己抗原として認識され得ることを示唆している。変形性関節炎患者とRA患者とを比較すると、後者は、滑液中でマイコバクテリウムHsp65に対するBリンパ球の増殖性応答が増大している。応答の強度は、滑液の炎症と相関する。この応答は、他の炎症性疾患と比べるとRAに特異的でない(Life,P.(1993)「若年性慢性関節炎患者の滑膜T細胞によるグラム陰性腸内細菌抗原に対する応答:熱ショックタンパク質hsp60の認識(Responses to Gram negative enteric bacterial antigens by synovial T cells from patiens with juvenile chronic arthritis:recognition of heat shock protein hsp60.)」J Rheumatol.20:1388−1396)。
Hspの濃縮は、免疫系への危険サインである可能性があるが、これは、死細胞から放出されるものであり、これによって炎症応答を誘発して、APCの成熟を始めることができる。Hspは、細胞膜で発現されず分泌もされない細胞内タンパク質であるので、Hspは、危険サインとなる分子の魅力的な候補である(Van den Berg,WB.(1998):「関節炎と軟骨破壊は別々に起こり得る(Joint inflammation and cartilage destruction may occur uncoupled.)」.Springer Semin Immunopathol.20:149−164)。
一部の自己免疫性病態の治療に向けて、Hsp60又はその誘導ペプチドを使用するいくつかの調製物が提案されている。たとえば、特許EP0262710では、自己免疫疾患、特に関節炎状態の治療及び診断に向けた、いくつかのMt Hsp60ペプチドの使用が提案されている。本発明は、遺伝的に影響されやすい者ではいくつかの細菌による以前の感染症が自己免疫疾患発生のきっかけとなり得る、たとえば、RA患者が微生物抗原に対して高い反応性を示し得るという事実に基づく。
その同じ発明者らは、特許EP0322990で、以前の特許と同じ目的での他のMt Hsp60ペプチドの使用を提案している。
特許出願WO9610039では、彼らは、自己免疫性関節炎の診断及び治療に向けたMt Hsp60ペプチドの使用を企図している。
特許出願WO9711966では、著者らは、RA患者のT細胞において寛容性を誘発し得るはずの細菌Hsp60と一致しない、hHsp60の非保存領域のペプチドの使用を企図している。
特許出願WO0143691は、詳細にはhHsp60ペプチド及びその変異体によって構成された医薬調製物の、RAなどの炎症性疾患の予防に向けた使用を提案している。
特許US6180103では、著者らは、p277と呼ばれるHsp60ペプチド及びその類似体の、I型糖尿病の診断及び予防に向けた使用を企図している。
特許US5993803は、臓器移植の際の免疫応答の重症度を軽減するための、Hsp60、ペプチドp277、及びこのタンパク質の一群の誘導ペプチドの使用を保護している。
最近では、アテローム性動脈硬化が、自己免疫の過程と同様の一連の特徴を示すと考えられている。特許出願WO0072023では、著者らは、タンパク質Hsp60を含む調製物を使用する、アテローム性動脈硬化及び冠疾患を治療及び診断するための方法を提案している。
特許出願WO02057795では、Hspファミリーのタンパク質及びウィルスや細菌などの病原体由来のタンパク質を使用する、骨粗鬆症の診断及び治療のための新しい方法が保護されている。
現時点では、RAについて治癒は存在しない。現在の治療法は、痛みを緩和して、炎症を軽減し、関節の損傷を遅延し、患者の機能及び健康を向上させることに集中している。最近では、疾患の進行を止め又は緩慢にする目的で、RAにおいて炎症応答の開始及び維持に関与するサイトカインをブロックする免疫調節性の薬物療法が入念に仕上げられた。この種の治療では、2タイプの薬物療法、即ち、腫瘍壊死因子(略してTNFα)の作用をブロックするもの、及びインターロイキン1(IL−1)の作用を抑制するものが存在する。
抗TNFα及び抗IL−1療法で成果は見込まれるものの、感染症の割合が高い。これらの薬物による治療を受けた患者の多くは、場合によっては致命的となる、他の自己免疫疾患、新形成などを含む重篤な感染症にかかる。その上、これらは非常に高価な薬物療法である(Breshinan,B.(1998)「組換え型ヒト抗インターロイキン−1アンタゴニストによる関節リウマチ治療(Treatment of rheumatoid arthritis with recombinant human anti−interleukin−1 antagonist.)」Arthritis Reum.41:2196−2204)。
経口免疫寛容は、ある特定の抗原を前にして末梢性の寛容を与える方法として提案されている。これは、抗原の投与量及び投与頻度に応じて、能動的な抑制、アネルギー(anergy)、又はクローン除去の機序によって誘発することができる。この方法は、抗原によって特異的に活性化されるが、その作用を独立して発揮する調節性のT細胞を誘発することができる(能動的な抑制)。実施される調節性の作用については、病原性であると推定される抗原を投与する必要はないが、炎症性の病巣において能動的な抑制を誘発し、病原性のあるエフェクター細胞の活動を抑制することのできる他の任意のものを投与する必要がある。II型コラーゲン(略してCII)は、この意味でより頻繁に使用されている自己抗原である。ニワトリ及びウシのCIIを使用してRA患者で実施された研究の結果からは、矛盾する結果が得られた(Trentham,D.E.(1993)「関節リウマチにおけるII型コラーゲン経口投与の効果(Effects of oral administration of type II collagen in rheumatoid arthritis.)」Science 261:1727−1730;Sieper,J.(1996)「早期関節リウマチにおける経口II型コラーゲン治療:二重盲検プラセボ対照無作為化する試験へ(Oral type II collagen treatment in early rheumatoid arthritis:to double−blind,placebo−controlled,randomize trial.)」Arthritis Rheum.39:41−51)。
特許US6153200は、RA患者において経口経路で寛容性を誘発するための、Hspファミリーに属するタンパク質であるHsp70ペプチドの使用を企図している。
ある特定の抗原ペプチドに特異的なCD4+Tリンパ球が、応答能のあるAPCによって提示された抗原を認識するとT細胞が活性化されるという事実に基づき、寛容性を誘発することが示唆されている別の変異体は、APLペプチドである。やはり、TcRとの接触部位の1箇所が軽く変更されている、抗原とは異なる形の同じT細胞が最初に活性化されるなら、T細胞は部分的にしか活性化され得ず、又は不活化されることさえある。このような抗原をAPLと名付ける。APLは、免疫原性ペプチドに類似しており、TcR又はMHCと接触する重要な位置で1箇所又は数箇所が置換されており、これによってT細胞の完全な活性化に必要な事象のカスケードが妨げられる。
概念上、特定の抗原に対するT細胞の応答を増大させる他の効果の中では、免疫原性ペプチド(アゴニスト)と同様の特性を有するAPLを設計することができる。この効果は、感染症としての病理学的状態のもとで有利である。免疫原性ペプチドに対してアンタゴニストの特性を有するペプチドを設計することもできるが、このペプチドは、TcRのアンタゴニスト(M.De Magistris(1992)「抗原類似物−主要組織適合遺伝子複合体の複合体はT細胞受容体アンタゴニストとして作用する(Antigen analog−major complex histocompatibility complexes act as antagonist of the T cell receptor.)」Cell 68:625−634)、部分アゴニストとして作用し、又は能動的な抑制を媒介する調節性T細胞の集団を誘発するT細胞の応答をブロックすることができるので(Evavold,B.D.(1991)「変更型T細胞リガンドによるTh細胞増殖からのIL−4産生の分離(Separation of IL−4 production from Th cell proliferation by an altered T cell ligand.)」Science 252:1308−1310)、自己免疫疾患の制御において有利となり得るはずである。ペプチドリガンドの固有の特性を実験的に操作することができるので、免疫細胞応答の性質、進路、及び威力を適切に変更することができる。
現在までに、APL型ペプチドを使用する2件のヒトにおける臨床試験が、自己免疫疾患の治療に向けて実施されている。どちらの検定でも、ペプチドは、ミエリン塩基性タンパク質の83〜93位にあるエピトープから誘導されるものである。これらの試験一方は、142人の多発性硬化症患者を含んでいたが、患者の9%が過敏症になったので中止された(Ludwig Kapposi (2000)プラセボ対照無作為化第2相試験での、改変ペプチドリガンド投与後の多発性硬化症における非脳炎惹起性2型Tヘルパー細胞自己免疫応答の誘発(Induction of non−encephalitogenic type 2 T helper cell autoimmune response in multiple sclerosis after administration of an altered peptide ligand in to placebo controlled,randomized phase II trial.)」Nature Medicine 10:1176−1182)。
他方の試験は、25人の患者を含み、3人の患者に疾患の悪化が認められたのでこれも中断された(Bibiana Bielekova (2000)多発性硬化症におけるミエリン塩基性タンパク質ペプチド(アミノ酸83〜99)の脳炎惹起の可能性:改変ペプチドリガンドを用いた第2相臨床試験の結果(Encephalitogenic potential of the myelin basic protein peptide (amino acids 83−99)in multiple sclerosis:Results of to phase II clinical trial with an altered peptide ligand.)」Nature Medicine 6:1167−1175)。この研究の中心となる著者は、これらの否定的な結果を決定した、考えられる要因を分析しAPLの部位で行われた変更が、(患者I中に存在するAPLがDRB1*0404に結合する場合に起こるように)HLAに合致する新しいモチーフを創出することがあり、そのAPL−HLA複合体も、天然自己抗原によって交差活性化され得る、ネガティブ選択で排除されないT細胞を刺激し得るという概略を述べている。この試験では、自己抗原に対して高い類似性でT細胞を刺激することのできる高濃度のAPLが医薬品調製物中に使用されて、異常なT細胞応答が誘発された(Bibiana Bielekova and Roland Martin(2001)「改変ペプチドの結合による抗原特異性の免疫調節(Antigen−specific immunomodulation via altered peptide tying.)」J Mol Med.79:552−556)。
これら2種の臨床試験の実施に向けて、著者らは、患者からのT細胞のAPLに対するin vitroの応答を事前に分析しなかった。著者らはまた、治療を受けた患者によって発現されるHLA分子のタイプを考慮しなかった。
自己免疫疾患治療の中心となる挑戦は、他の無関係のT細胞に影響することなく、病原性のあるT細胞を特異性によって排除することのできる治療戦略の開発である。したがって、治療の探索では、進行型の自己免疫過程を止める安全、特異的、且つ有効な方法を見つけるべきである。
本発明は、以前の技術の状況とは対照的に、RAの過程の抑制性の分子機序を特異的な方法で誘発する、hHsp60ペプチド及びその誘導型のAPLの使用を提案する。
本発明は、RA患者において、T細胞のためのエピトープを構成して、寛容性の機序、特にアネルギー誘発機序、又は調節性T細胞のクローンによって媒介される機序を誘発し、以下の配列を示す60kDaのヒト熱ショックタンパク質のペプチドを提供して前述の問題を解決する。
El8−12 MGPKGRTVIIEQSWGSPKVTK(配列番号1)
E18−3 SIDLKDKYKNIGAKLVQDVANNTNEEAG(配列番号2)
F19−6 IIDPTKVVRTALLDAA(配列番号3)
特許出願WO9711966は、これらのペプチドが、T細胞において寛容性を誘発してRAを予防することができたという事実に基づき、hHsp60及びMtのペプチドの使用を企図している。この著者らは、これらのペプチドを(プリスチンで事前に関節炎を誘発した)マウスに投与することによって、疾患が一定に改善する確証を得ている。この出願とは逆に、本発明者らは、2種の関節炎動物モデルに加え、患者の単核細胞を使用する「ex vivo」アッセイにおいてIL−10が有意に増加するという確証を得て、我々のペプチドが、末梢性の寛容を誘発する能動的な抑制の機序を非常に効率的な方法で誘発することを実証した。
アジュバント誘発関節炎(AIA)モデルにおけるT細胞の基本的な応答が、Hsp60に向けられるものであることはよく知られている。本発明者らは、我々のhHsp60誘導ペプチドが、IL−10レベルの増加及びTNFαレベルの低下を生み出して、非常に顕著な治療的保護作用を発揮することをこのモデルで確認した。本発明者らは、主要な応答がII型コラーゲンに対するものであるコラーゲン誘発関節炎(CIA)動物モデルにおいても、これらのペプチドによって発揮される同じ治療効果を確認した。
これらの事実は、我々のペプチドの治療的な能力が、誘発物質とは無関係であり、炎症部位での能動的な抑制機序を媒介することができ、この機構は、RAの経過で起こる免疫病原性の過程の漸進的一因となる、関節中に存在する他の自己抗原に広がり得るはずであることを示している。これらの結果は、我々の調製物のRA治療への使用の治療的な可能性を強化するものである。
これらのペプチドは、本発明によれば、ヒトMHC分子との接触部位が改変されたペプチドE18−12(配列番号1)及びE18−3(配列番号2)の誘導APL型変異体、並びにラットMHC分子との接触部位が改変されたペプチドF19−6(配列番号3)の誘導型APLの設計に特に有用である。それぞれのアミノ酸配列は次の通りである。
MGPKGRTVIIEQSWGSPKVTK(配列番号1)
1 2 34 56 7
1位がA、F、I、L、M、V、W、又はYに
2位がA、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、Q、R、S、T、V、W、又はYに
3位がA、K、V、R、T、I、P、L、N、S、G、Y、又はMに
4位がA、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、Q、R、S、T、V、W、又はYに
5位がA、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、Q、R、S、T、V、又はYに
6位がA、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、P、Q、R、S、T、V、W、又はYに
7位がA、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、Q、R、S、T、V、又はYに置換されている。
SIDLKDKKYKNIGAKLVQDVANNTNEEA(配列番号2)
1 2 3 45 6 7 8
1位がL、I、V、M、Y、W、F、又はAに
2位がA、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、Q、R、S、T、V、W、又はYに
3位がA、F、I、K、L、M、P、R、S、T、V、W、又はYに
4位がL、I、V、M、Y、W、F、又はAに
5位がA、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、Q、R、S、T、V、W、又はYに
6位がA、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、Q、R、S、T、V、W、又はYに
7位がA、F、I、K、L、M、P、R、S、T、V、W、又はYに
8位がA、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、Q、R、S、T、V、W、又はYに置換されている。
IIDPTKVVRTALLDAA(F19−6)(配列番号3)
1 2
1位がHで置換されており、
2位がEで置換されている。
ある特定の実施では、誘導APL型ペプチドは、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、配列番号11、配列番号12、配列番号13、配列番号14、配列番号15、配列番号16、配列番号17、配列番号18、配列番号19、配列番号20、及び配列番号21からなる群から選択されるアミノ酸配列を有する。
本発明のペプチドは、常法どおりのペプチド合成法によって製造することができる。各ペプチドの特異的な組成物は、後程示す実施例に記載するように、これが実験で誘発する免疫応答のレベル及び質によって検定することができる。
上述及び実施例中のすべての配列が有用であり、改良された特性を有する誘導ペプチドの設計及び合成の基礎として使用することもできる。
本発明は、事前に列挙したペプチドの1種又は複数と、薬剤として許容される任意選択の賦形剤とを含む医薬組成物も含む。
患者への医薬品調製物の投与は、特定の患者によって発現されるHLAクラスII分子と一致することになる。
医薬組成物の投与方法は、これらの調製物が「ex vivo」試験で誘発するサイトカインパターンに応じて様々となる。調節性の応答を誘発するAPLペプチドを含む医薬品調製物は、皮内又は皮下の経路によって投与する。TH1応答を誘発するもともとのペプチドを含む医薬品調製物は、経口の経路によって投与することができる。
本発明の医薬組成物中のペプチドの量は、宿主において有効な免疫応答を生み出す量である。有効量は、投与されたとき、RAに特有な炎症性のサインを有意に減少させ、この疾患の経過に特有な関節の損傷を止める分子機序を誘発する量である。宿主に投与する医薬組成物の量も、いくつかの要素に応じて様々であり、それらの要素には、一般に、使用するペプチド、ACRスコア(American College of Rheumatology、略してACR)、II型HLA、疾患が診断された時期、年齢、性別、一般的な健康状態、及び免疫学的な応答のレベルが含まれる。
本発明はまた、有効量のペプチド又は以前に言及した医薬組成物の患者への投与を含むRAの治療方法に関する。
一部、結果を以下の図面において図表によって示す。
ヒトHLAによって提示されるhHsp60ペプチド
選択したhHsp60ペプチドは、以下の使用したプログラム、即ちSYFPEITHI(Hans−Georg Rammensee,Jutta Bachmann,Niels Nikolaus Emmerich,Oskar Alexander Bachor and Stefan Stevanovic.1999.Immunogenetics 50:213−219.「SYFPEITHI:MHCリガンド及びペプチドモチーフのためのデータベース(SYFPEITHI:database for MHC ligands and peptide motifs.)」(http://www.uni−tuebingen.de/uni/kxi/にアクセスされたい))及びProPred(Singh,H.and Raghava,G.P.S.2001.「ProPred:HLA−DR結合部位の予測(ProPred:Prediction of HLA−DR binding sites.)」Bioinformatics,17(12):1236−37)によってヒトT細胞のエピトープであると報告されたものとした。
これらのペプチドに対応する配列を表1に示す。
LewisラットのエピトープのためのhHsp60ペプチド
hHsp60の配列を出発材料として、データベースSYFPEITHIに記載されている配列モチーフに従い、ラットのMHC−II分子RT1.BIに結合するペプチドを選択する(Hans−Georg Rammensee,Jutta Bachmann,Niels Nikolaus Emmerich,Oskar Alexander Bachor,Stefan Stevanovic.1999.Immunogenetics 50:213−219.「SYFPEITHI:MHCリガンド及びペプチドモチーフのためのデータベース(SYFPEITHI:database for MHC ligands and peptide motifs.)」(http://www.uni−tuebingen.de/uni/kxi/にアクセスされたい))。
9アミノ酸からなるすべてのペプチドを分析するプログラムを、そのモチーフにかなうものを探索するように設計した。1箇所の位置に足場又は優先されるものとして記述された残基が含まれていなかった変異体も含めた。これらのペプチドの1つ(F19−6)に対応する配列を表2に示す。
MHCへの結合に関与するアミノ酸が改変されているAPLの設計
実施例1及び2で選択したペプチドを出発材料として、特定のMHCへの結合に関与する位置(1、3、4、6、8、又は9位)を改変して、ペプチドのHLA分子に対する親和性を増大させようとした。これらの各位置の中で、結合モチーフ(SYFPEITHI)を使用する方法向けにペプチドを選択したならば足場の残基、又は別のアルゴリズムタイプ(ProPred)を使用してペプチドの選択を行ったならばペプチドのMHCリガンドとしてのスコアを上げることのできる残基となり得るはずの最適な残基を探索した。
これらの分析の結果として、ペプチドE18−12は、以下のように指定されるアミノ酸のそれぞれ1個によって1〜7位を置換した。
MGPKGRTVIIEQSWGSPKVTK(配列番号1)
1 2 34 56 7
1位をA、F、I、L、M、V、W、又はYに
2位をA、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、Q、R、S、T、V、W、又はYに
3位をA、K、V、R、T、I、P、L、N、S、G、Y、又はMに
4位をA、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、Q、R、S、T、V、W、又はYに
5位をA、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、Q、R、S、T、V、又はYに
6位をA、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、P、Q、R、S、T、V、W、又はYに
7位をA、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、Q、R、S、T、V、又はYに置換する。
SIDLKDKKYKNIGAKLVQDVANNTNEEA(配列番号2)
1 2 3 45 6 7 8
1位をL、I、V、M、Y、W、F、又はAに
2位をA、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、Q、R、S、T、V、W、又はYに
3位をA、F、I、K、L、M、P、R、S、T、V、W、又はYに
4位をL、I、V、M、Y、W、F、又はAに
5位をA、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、Q、R、S、T、V、W、又はYに
6位をA、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、Q、R、S、T、V、W、又はYに
7位をA、F、I、K、L、M、P、R、S、T、V、W、又はYに
8位をA、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、Q、R、S、T、V、W、又はYに置換する。
ペプチドF19−6は、以下のように指定されるアミノ酸によって1位及び2位を置換した。
IIDPTKVVRTALLDAA(F19−6)
1 2
1位をHによって置換する。
2位をEによって置換する。
Lewisラットにおけるアジュバント及びコラーゲンによる関節炎の誘発
National Center for the Production of Laboratory Animals(CENPALAB、キューバ)より供給された、メスの同系交配Lewisラット(RT1.BI MHC)を実験で使用した。重量が約101〜120gであり、5〜8週齢のラットを無作為に選択した。
使用した疾患誘導剤の1つは、フロイント不完全アジュバント(IFA)(Sigma、米国)中Mt(H37Ra、Difco、イングランド)であった。他の関節炎誘導剤は、IFA中ウシII型コラーゲンであった。
この実施例では、2種の異なる誘発物質を使用して、2種の異なる自己抗原に対する免疫応答によってラットの関節炎を起こした。Mtを疾患の誘発物質として使用する関節炎の動物モデルでは、T細胞の基本的な応答がHsp60に対するものであることは非常によく知られている(Anderton,SM (1995)「T細胞の活性化を認識する自己60kD熱ショックタンパク質は、実験的関節炎に対する保護となり得る(Activation of T cells recognizing self 60kD heat shock protein can protect against experimental arthritis.)」J.Exp.Med.181:943−952)。コラーゲンを誘発物質として使用するモデルでは、この抗原に対する抗体応答だけでなくT細胞クローンが現れる(M Griffiths (1988)「ラットにおけるコラーゲン誘発関節炎の免疫遺伝学(Immunogenetics of collagen−induced arthritis in rats.)」Inten.Rev.Immunology 4:1−15)。
これらの2種の動物モデルを創り出す本発明者らの基本的な目標は、これらのペプチドの保護作用が、ラットにおいて関節炎の誘発物質として使用した自己抗原と独立したものであるか否かを実証する目的で、我々のペプチドを両方のモデルにおいて評価することであった。
臨床サインの評価
各ラットで見られる関節炎発生に随伴する炎症の程度を、この目的のために準備した以下の平均値(average)に従って評価した。
0点:正常な足
1点:足首又はdollのわずかであるが決定的な発赤、冒された指の本数に関係なく個々の指に限定された明らかな発赤及び炎症
2点:足首及びdollの中程度の発赤及び炎症
3点:指を含む足全体の激しい発赤及び炎症
4点:複数の関節を含む足の最大の炎症及び変形。
確定したスコアに従って4本の足を別々に評価し、各足に4点までを与えることができた。したがって、各ラットに、最高で16点を与えることができた。
疾患を誘発した後5日間ごとに視覚的な評価を実施した。関節炎サインの臨床的な評価では、図1に示すように、疾患を誘発しなかった健常対照群(IV群)に対応する動物、及び疾患を誘発したがペプチドで処置しなかった疾患対照群(III群)に対応する動物とに有意な統計学的な差があったことが実証された。
ペプチド合成
ペプチドは、シリンジ中でFmoc/tBu戦略によって合成した。使用した樹脂は、Fmoc−AM−MBHA(0.54ミリモル/g)であり、機械的に撹拌しながら合成プロトコルを継続した。TFAで処置した後、ペプチドを凍結乾燥し、それをHPLC及び質量分析によって特徴付けた。
ペプチドの皮内投与
動物を各群が12匹のラットからなる4群に分けた。3群の動物(I群〜III群)において疾患を誘発し、2群はペプチドで処置し、1群は疾患誘発の対照とした。ペプチドで処置した2群の動物には、Mtで疾患を誘発してから12、17、及び22日後に、ラット1匹につき100μLの体積のPBS中の200μgのペプチドを与えた。
4群に分けられた動物は、以下の様に処置した。
・I群:ペプチドF19−6で処置した動物
・II群:ペプチドF19−7で処置した動物
・III群:ペプチドで処置していない動物(疾患誘発の対照)
・IV群:疾患を誘発せず、ペプチドで処置しなかった動物(負の対照)。
誘発してから15、21、28、及び35日後、組織病理学的な分析のために、群あたり3匹の動物を屠殺し、脾臓を摘出し、関節からサンプルを採取した。
図1に示すように、関節炎発生に随伴するサインは徐々に始まった。疾患発生の対照群に相当するIII群の動物では、関節炎誘発後10日目から、炎症の過程の発展が、下位の関節のわずかな発赤から始まり、残りの関節へと広がっていき、一部のラットでは重症になるに至ったことが明らかになった。
この図では、hHsp60のもともとのエピトープに相当するペプチドF19−6及びその変異体APLF19−7の投与が、どちらのペプチドで処置した動物においても関節炎臨床サインの有意な減少を誘発したことは明らかである。ペプチドF19−6及びF19−7で処置した群と、疾患の正の対照とした群とに統計学的に有意な差が得られた(P<0.05)。
この検定で得られた結果は、ラットにおいて疾患のほとんど完全な寛解を認めることが可能であったので、ペプチドF19−6及びF19−7が、処置した動物において保護作用を発揮することの確証となる。
mRNAの単離
ラットの脾臓から単離した単核細胞を約20時間インキュベートした。その後、上清を廃棄し、1mLの試薬、即ちTRI REAGENT(商標)(Sigma、米国)を各ウェルに加え、それを室温で5分間放置した。続いて、供給元推奨のプロトコルに従ってmRNAの単離を実施した。
RNAの逆転写
相補DNAを得るために、Gene Amp RNA PCR Kit(Perkin−Elmmer、米国)というシステムを使用した。各サンプル及びプロトコルに対応する1mgのmRNAを使用し供給元が推奨する通りにプロトコルを継続した。反応液を、42℃で1時間、その後95℃で5分間、及び4℃で5分間の最初のサイクルの概要に従い、サーマルサイクラー(Minicycler、MJ Research、米国)中でインキュベートした。
ポリメラーゼ連鎖反応法
サイトカイン、即ちTNFα及びIL−10、並びに成分である、酵素GAP−DH(グリセルアルデヒド−3−リン酸脱水素酵素、略してGAP−DH)をコードする遺伝子について、ポリメラーゼ連鎖反応法(PCR)を実施した。
各反応液について、10pmolの各プライマー、5mLのDNA鋳型、0.25mLのDNA Thermostable Polymerase(Taq−Pol)(Perkin−Elmmer、米国)を供給元推奨の緩衝液(KCl 50Mm、トリス−HCl 10mM、pH9.0、TritonX−100 0.1%まで、及びMgCl2 1.5mm)に入れて最終体積25μLとしたものを使用した。
GAP−DHの反応液を、サーマルサイクラー(Minicycler、MJ Research、米国)中で次のプログラムに従ってインキュベートした。94℃で3分間(変性温度)、94℃で1分間、58℃で1分間(ハイブリダイゼーション温度)、及び72℃で1分間(伸長温度)の最初のサイクル、その後それぞれ94℃で1分間、58℃で1分間、及び72℃で1分間を35サイクル。最後に、延長ステップを72℃で3分間。
サイトカインについては、ハイブリダイゼーション温度のみを変えて以前の概要を継続した。IL−10については54℃、TNFαについては64℃。
アガロースゲル電気泳動によるPCR生成物の分析
PCRの結果をアガロースゲル電気泳動によって分析した。電気泳動の像を捕捉し、Molecular Program Analyst(BioRad)を用いて分析した。結果は、各サイトカインの相対的mRNAレベルとして示された。
各サイトカインの相対的なmRNAレベルの統計分析
処置した動物の群間のサイトカインパターンの相違を、(それぞれについての相対的なmRNAレベルに従って)決定するために、Kruskal−Wallis及びStudent−Newman−Keulsの試験を使用した(Statistical package Sigma Stat v 2 1997,GraphPad Software,Inc)。
統計学的な分析では、疾患誘発後15日目に、このペプチドがTNFαレベルを疾患対照群と比べて有意に低下させることが実証された。
これらの結果を図2に示すが、GIは、F19−6ペプチドで処置した動物に対応し、GIIは、F19−7ペプチドで処置したラット群を表し、GIIIは、処置していない疾患群を表し、GIVは、健常な動物を含む。ペプチドによる処置が、動物において炎症の過程を誘発する大きな原因であるこのサイトカインの相対的なレベルの低下を引き起こしたことは明らかに証明された。サイトカインTNFαの場合では、ペプチドで処置した各群と、疾患の正の対照として使用した群とに統計学的に有意な差があった。ペプチドで処置した異なる各群の間、及びこれらと疾患の負の対照とした群とには、どちらにも有意差が証明されなかった。この結果は、これら2種のペプチドの投与が、TNFαレベルを、事実上このサイトカインの健常動物での正常レベルまで低下させたことを示している。
この研究で使用したペプチドが、IL−10としての抗炎症性サイトカインの産生を刺激し得るかどうかを判定する目的で、このサイトカインに相当するmRNAの相対的なレベルを評価した。
IL−10は、T細胞によって媒介される応答を通して末梢性寛容の誘発に関与する。IL−10は、直接T細胞を調節して、IL−2、IL−5、及びTNFαの産生を抑制する。
図3は、異なる処置群での疾患誘発後15日目のIL−10発現レベルの定量的な測定を示す。この図では、GIは、F19−6ペプチドで処置した動物に対応し、GIIは、F19−7ペプチドで処置したラット群を表し、GIIIは、処置していない疾患動物群を表し、GIVは、健常な動物を含む。
これらのペプチドによる動物の処置は、IL−10の相対的な発現レベルの増加を誘発する。我々は、両方のペプチドで処置した各群間に統計学的有意差を得なかったが、これらの群と正負の対照となる動物との間には差が存在する。これらの結果から出発して、このペプチドは、IL−10の場合のように抗炎症性サイトカインの産生レベルを増大させ、TNFαのように炎症促進性サイトカインの産生レベルを低下させて、疾患の病因に関与するT細胞の機能上の表現型を変化させる働きをすると推測することができる。
組織病理学的な分析
この動物モデルの動物で認められた臨床サインの確証を得、また両方のペプチドが、Mtによって生じた破壊性の過程を戻し、又は縮小し得る能力を分析することを目標として、各群の動物の関節の病理学的分析を実施した。
関節に相当するシートをCIGBの病態群によって分析した。
関節を10%の中性ホルマリン緩衝液中に固定し、脱石灰した。組織を勾配アルコール中で脱水し、パラフィンに吸収させ、5μmの切片に切断した。続いて、サンプルをガラススライドに載せ、ヘマトキシリン−エオシン混合物で染色し、光学顕微鏡で観察した。
組織学的分析の結果を表3に示す。

表3において、Pはパンヌス、ECは軟骨の侵食、IMは骨髄への浸潤、HOは溶骨細胞の過形成、Gは肉芽腫症反応、PMNは多形核を表す。
15日目に屠殺された動物を含むIII群の動物では、軟骨の侵食及び骨髄への浸潤を引き起こすパンヌスの存在が明らかであった。また、Mtによって誘発される典型的な肉芽腫症反応が観察され、骨性物質の大きな破壊力を有する巨細胞である溶骨細胞の過形成も頻繁に観察される。これらの組織学に関する結果は、AR患者で起こる関節の変更の特徴的なサインを再現するものであり、我々が薬理学的な候補を評価するために適切な動物モデルを開発したことを示している。
図4Aは、III群の動物の関節に相当する。関節内の間隙全体に浸潤し、その侵食が証明される軟骨の方へと広がるパンヌスの存在、及び骨髄に向かう浸潤を認めることができる。図4Bは、骨髄に相当する領域の拡大を示し、食細胞に富む肉芽組織としてパンヌスが明らかに認められる。
図5に示す、皮内経路によるF19−7ペプチドでの処置(II群)では、15日目に屠殺された動物は、重症の組織学的サインを示すことが特徴付けられたIII群の残りの動物とは対照的に、組織学的な変化を示さず、多形核の存在及び豊富な瘢痕組織のみを示す。
表3に示すように、F19−6及びF19−7ペプチドで処置した動物の群は、最初の検定の過程では事実上組織学的な影響を示さなかった。F19−7ペプチドで処置した動物では、関節炎発生に対するより大きな防御が証明された。この処置群に含まれるラットの半分(6匹のラット)は、2匹のラットだけが組織病理学的な損傷を示さなかった、F19−6で処置した動物の群と一致して、少しも組織学的なサインを示さなかった。F19−6及びF19−7ペプチドで処置した群では、関節炎誘発後15日及び21日目にはパンヌスの存在が認められず、これらのペプチドの投与が、関節炎発生の際に炎症反応に特有な細胞事象の出現の遅延を引き起こしたことが示唆される。関節炎誘発後35日目に屠殺した、F19−7ペプチドで処置した動物では、1匹のラットのみが疾患発生に特有な組織学的な影響を明示したことは重要であった。これらの結果は、このペプチドでの動物の処置が、疾患の臨床的症状の遅延のほかに、事実上、関節炎の組織病理学的なサインの全寛解を誘発したことを示唆するものであり、F19−7APLの、もともとのエピトープF19−6を含むペプチドに対する治療的な優位性を示している。
ラットの単核細胞を使用し、II型コラーゲンで関節炎を誘発する、F19−6及びF19−7ペプチドによって誘発されるサイトカインパターンのin vitro評価
この検定では、IFA中ウシII型コラーゲンを使用して関節炎を誘発した病気のラットを使用した。分析した各ラットの脾臓を摘出し、単核細胞を単離した。
脾臓から単離した単核細胞を24ウェルプレートの1.5mLのRPMI1640中で培養した(Costar、USA)。この検定は、3通りに実施し、合計3×10細胞/ウェルを5mg/mLの濃度のF19−6及びF19−7ペプチドと共に24時間培養し、湿気のある5%CO雰囲気中にて37℃でインキュベートした。ペプチドなしで培養した細胞を負の対照として使用した。
次いで、mRNAを単離し、以前の実施例に記載したのと同じ方法で、核酸の逆転写反応及びPCRを実施した。実施例12に記載したように、アガロースゲル電気泳動によって反応産物の分析を実施した。各サンプルのmRNAの相対レベルに従うサイトカインパターンの差異を決定するために、実施例l3に記載したような統計学的な試験を使用した。
図6では、ペプチドなし、且つF19−6及びF19−7ペプチドによってin vitroで刺激した培養細胞の、疾患誘発後21日に対応するTNFαレベルを示す。文字Aは、ペプチドなしで培養した細胞のTNFαレベルを表し、文字Bは、細胞をF19−6ペプチドで刺激したときのこのサイトカインの値を表し、文字Cは、細胞をF19−7ペプチドで刺激したときのTNFαレベル相当する。この図で、CIIは、II型コラーゲンで関節炎を誘発した動物群を表し、対照は、健常動物群を表す。
図7は、ペプチドなし、且つF19−6及びF19−7ペプチドによってin vitroで刺激した培養細胞の、疾患誘発後21日に対応するIL−10レベルを示し、文字Aは、ペプチドなしで培養した細胞のIL−10レベルを表し、文字Bは、細胞をF19−6ペプチドで刺激したときのこのサイトカインの値を表し、文字Cは、細胞をF19−7ペプチドで刺激したときのIL−10レベルに相当する。この図で、CIIは、II型コラーゲンでARを誘発した動物群を表し、対照は、健常な動物群を表す。
これら2つの図で認められるように、F19−6及びF19−7ペプチドは、TNFαレベルをin vitroで低下させるが、IL−10レベルの場合では、F19−7ペプチドだけがそれを有意に増大させる。
これらの結果は、コラーゲンによって関節炎が誘発される動物モデルにおいて、F19−7ペプチドが、サイトカインパターンをモジュレートして表現型を調節し得ることを示している。したがって、hHsp60から誘導されるこのペプチドのin vitroでの免疫調節作用は、疾患発生に関与する誘発物質がMt又は同類の自己抗原でない関節炎動物モデルにまで広がり得ると断言することができる。
これらの結果は、F19−7ペプチドが、炎症部位でのin vivoの能動的な抑制の媒介となり得る、構造的に同類の抗原に対する寛容性を誘発し得ることを示唆している。
これらの結果を踏まえて、F19−7ペプチドが、動物においてMt又はII型コラーゲンによって誘発される、IL−10を産生する調節性T細胞によって媒介される、関節炎に対する防御を誘発することを提唱することができる。この効果は、RAの経過中に起こる免疫病原性の過程の漸進的一因となる、関節中に存在する他の自己抗原に広がり得るはずである。
F19−6及びF19−7ペプチドによって誘発されるRA患者のサイトカインの測定
RA患者の血液を使用して、サイトカイン、即ちTNFα、IFNδ、及びIL−10の測定アッセイを実施した。このアッセイでは、hHsp60ペプチドが、疾患の病因に関与する種々のサイトカインを増加又は減少させるかどうかを評価した。
各患者の10mLの血液を1倍PBSで1/2希釈したものから出発して、この希釈物からの5mLを、15mLの遠心分離管に入った3mLのFicoll−Paque(Amershan)に加え、これを1200rpmで30分間遠心分離した。単核細胞に相当する環を摘出した。次いで、細胞を15mLの1倍PBSで2回洗浄し、それぞれの洗浄した後、これを900rpmで遠心分離した。最後に、細胞ペレットを、10%のウシ胎児血清を含み、ペニシリン(1000U/mL)、ストレプトマイシン(100μg/mL)、HEPES 25mM/L、及びL−グルタミン2mMを補充したRPMI1640に再懸濁した(すべてGibco BRLから入手した)。
得られた単核細胞を、10細胞/ウェルの細胞数を含む800μLの体積で24ウェルプレート(Costar)に播種した。次いで、各ペプチドがサイトカインレベルをモジュレートするのに最適な濃度を知るために、hHsp60ペプチドを0.5μg/mLから100μg/mLまでの濃度範囲で加えた。細胞刺激の正の対照としてフィトヘマグルチニン(PHA)1%を使用し、基礎の細胞増殖の対照としてRPMI1640を単独で使用した。
細胞を24時間培養し、次いで各ウェルの上清を取り、1/2希釈し、特定のキット(Quantikine(登録商標)、R&D Systems)によって、供給元の推奨に従いサイトカイン濃度を決定した。
F19−6及びF19−7ペプチドによってモジュレートされる、RA患者単核細胞中のTNFαレベルを図8に表す。この図で、文字Aは、in vitroでペプチドなしで培養した細胞を表し、Bは、in vitroでF19−6ペプチドによって刺激した細胞に対応し、Cは、in vitroでF19−7ペプチドによって刺激した細胞を表す。この図では、ペプチドで刺激した細胞によって分泌されるサイトカインのレベルに、刺激していない細胞に関して統計学的有意差が存在するとき、対応するサイトカインレベルのバーに異なる文字が割り当てられている。
P19及びP21として表した患者では、図8で認められるように、F19−6及びF19−7ペプチドによって、TNFαレベルが、刺激していない細胞と比べて有意に低下したが、患者P19ではこのサイトカインレベルの低下がF19−7ペプチドの場合よりも有意である。
P13として表した患者では、F19−6ペプチドによってTNFαレベルが増大したが、しかしこの患者の単核細胞をF19−7ペプチドで刺激したとき、このサイトカインレベルは有意に低下した。これらの結果は、F19−7ペプチドが、ラット由来のMHCによって提示されるように設計されたものであるとはいえ、RAに特有な炎症の過程を広く司るこのサイトカインのレベルを低下させることができ、したがってこのペプチドがこの疾患の治療のための有望な治療薬候補であることを証明している。
E18−12及びE18−3ペプチドによって誘発されるRA患者のサイトカインの測定
RA患者の血液を使用して、サイトカイン、即ちTNFα、IFNδ、及びIL−10の測定アッセイを実施した。これらのアッセイでは、hHsp60ペプチドが、疾患の病因に関与する種々のサイトカインを増加又は減少させるかどうかを評価した。
各患者から10mLの血液を採取し、それを1倍PBSで1/2希釈した。この希釈物5mLを、15mLの遠心分離管に入った3mLのFicoll−Paque(Amershan)に加え、1200rpmで30分間遠心分離した。単核細胞に相当する環を摘出した。その後、細胞を15mLの1倍PBSで2回洗浄し、それぞれの洗浄した後、これらを900rpmで遠心分離した。最後に、沈殿を、ペニシリン(100U/mL)、ストレプトマイシン(100ig/mL)、HEPES 25mM/L、及びL−グルタミン2mMを補充した10%のウシ胎児血清を含むRPMI1640培地に再懸濁した(すべてGibco BRLから入手した)。
得られた単核細胞を、10細胞/ウェルの細胞数を含む800μLの体積で24ウェルプレート(Costar)に播種した。後に、各ペプチドがサイトカインレベルをモジュレートするのに最適な濃度を知るために、hHsp60ペプチドを0.5μg/mlから100μg/mlの濃度範囲で加えた。細胞刺激の正の対照として1%のフィトヘマグルチニン(PHA)を使用し、基礎の細胞増殖の対照としてRPMI1640を単独で使用した。
細胞を24時間培養し、次いで、各ウェルの上清を取り、1/2希釈し、特定のキット(Quantikine(登録商標)、R&D Systems)によって、供給元の推奨に従いサイトカイン濃度を決定した。
RA患者単核細胞中のE18−3及びE18−12ペプチドによってモジュレートされるTNFαレベルを図9に表す。P4、P5、及びP16によって表される患者は、分子DR0306を発現させ、P7、P8、及びP12として確認される患者は、分子DR0303を発現させ、患者P9は遺伝子型DR0506を示し、患者P10は遺伝子型DR0204を有する。この図で、文字Aは、in vitroでペプチドなしで培養した細胞を表し、Bは、in vitroでE18−3ペプチドによって刺激した細胞に対応し、Cは、in vitroでE18−12ペプチドによって刺激した細胞を表す。
この図では、ペプチドで刺激した細胞によって分泌されるサイトカインレベルに、刺激していない細胞に関して統計学的有意差が存在するとき、対応するサイトカインレベルのバーに異なる文字が割り当てられている。
図9で認められるように、E18−12及びE18−3ペプチドで刺激した患者単核細胞におけるTNFα合成の誘発は、これらの患者が発現させるHLAタイプII分子に応じて様々である。遺伝子型DR0306を示す患者P4、P5、及びP6では、ペプチドで刺激していない細胞と比べて、TNFα濃度の統計学的に有意な増大が認められた。
遺伝子型DR0506の患者P9及びDR0204の患者P10でもこの同じ効果が起こる。
遺伝子型DR0303を示す患者P7、P8、及びP12では、単核細胞を我々のペプチドで刺激したとき、TNFαレベルに少しも差異が認められなかった。
E18−3及びE18−12ペプチドについてのIL−10レベルのモジュレーションを図9に表すが、文字Aは、in vitroでペプチドなしで培養した細胞を表し、Bは、in vitroでE18−3ペプチドによって刺激した細胞に対応し、Cは、in vitroでE18−12ペプチドによって刺激した細胞を表す。
IL−10の場合では、図10で認められるように、患者P9及びP10でこのサイトカインの有意な減少が見られるが、残りの患者では有意な変化がなかった。
これらの知見から、E18−12及びE18−3ペプチドは、末梢性の単核細胞においてTH1表現型を誘発すると推測することができる。
もともとのペプチドE18−12又はE18−3の治療用の変異体は、経口経路で投与することができるはずであるので、炎症の減少にかなり寄与した寛容性の機序を誘発するであろう。
誘導APL型ペプチドによって誘発されるRA患者のサイトカインの測定
以前の結果から、本発明者らは、生物情報学ツールを使用して、T細胞エピトープに相当するこれらもともとのペプチドをHLA分子との接触部位で改変して、改変型APLペプチドが、サイトカインパターンを変更して表現型を調節することができるようにすることを決めた。さらに、これらペプチドのそれぞれにおいてなされた改変は、患者によって示されるほとんどのHLA分子について報告されているペプチド結合モチーフにかない、これらのそれぞれと異なるHLA分子との相互作用を理論的に裏付けるものとなる。
RA患者の血液を使用して、サイトカイン、即ちTNFα及びIL−10の測定アッセイを行った。これらの試験では、hHsp60の誘導APL型ペプチドが、疾患の病因に関与する種々のサイトカインを増加又は減少させるかどうかを評価した。さらに、もとのペプチド(E18−3、E18−12)を実験の対照としてこの評価に含めた。
これらの試験で評価したAPLペプチドは以下の通りであった。
MGPKGRTVIILQSWGSPKVTK(配列番号5)
MGPKGRTVIIMQSWGSPKVTK(配列番号6)
MGPKGRTVIIAQSWGSPKVTK(配列番号7)
MGPKGRTVIIEQSLGSPKVTK(配列番号8)
MGPKGRTVIIEQSMGSPKVTK(配列番号9)
MGPKGRTVIILQSLGSPKVTK(配列番号10)
MGPKGRTVIILQSMGSPKVTK(配列番号11)
MGPKLRTVIIEQSWGSPKVTK(配列番号12)
MGPKLRTVIILQSMGSPKVTK(配列番号13)
SIDLKDKLKNIGAKLVQDVANNTNEEA(配列番号14)
SIDLKDKYKNIGAKLSQDVANNTNEEA(配列番号15)
SIDLKDKLKNIGAKLSQDVANNTNEEA(配列番号16)
SIDLKDKYKNAGAKLVQDVANNTNEEA(配列番号17)
SIDLKDKYKNIGAKLVQLVANNTNEEA(配列番号18)
SIDLKDKYKNIGAKLVQAVANNTNEEA(配列番号19)
SIDLKDKYKNIGAKLVQDVANNANEEA(配列番号20)
SIDLKDKYKNIGAKLVQLVANNANEEA(配列番号21)。
各患者から10mLの血液を採取し、1倍PBSで1/2希釈した。5mLのこの希釈物を、15mLの遠心分離管に入った3mLのFicoll−Paque(Amershan)に加え、1200rpmで30分間遠心分離した。単核細胞に相当する環を摘出した。その後、細胞を15mLの1倍PBSで2回洗浄し、それぞれを洗浄した後、それらを900rpmで遠心分離した。最後に、沈殿を、ペニシリン(100U/mL)、ストレプトマイシン(100μg/mL)、25 HEPES mM/L、及びL−グルタミン2mMを補充した10%のウシ胎児血清を含むRPMI1640培地に再懸濁した(すべてGibco BRLから入手した)。
得られた単核細胞を、10細胞/ウェルの細胞数を含む800μLの体積として24ウェルプレート(Costar)で培養した。細胞を、40μg/mLの濃度のペプチド[E18−3、E18−12、E18−3APL1(配列番号18)、E18−3APL2(配列番号21)、E18−12APL1(配列番号5)、E18−12APL3(配列番号12)]で3通りに刺激した。基礎の細胞増殖の対照としてRPMI1640を使用した。
細胞を24時間培養した、次いで各ウェルの上清を取り、1/2希釈し、特定のキット(Quantikine(登録商標)、R&D Systems)によって、供給元の推奨に従いサイトカイン濃度を決定した。
図11に、もとのペプチド(E18−12及びE18−3)、並びにAPLペプチドパネル:E18−3APL1(配列番号18)、E18−3APL2(配列番号21)、E18−12APL1(配列番号5)、E18−12APL3(配列番号12)によって誘発されるIL−10レベルを示す。この図で、文字は、統計学的有意差を示す(各患者における種々のペプチドと対照細胞間の統計学的有意性のみを個々に指し示す)。さらに、患者P4及びP6の細胞は、ペプチドE18−3APL2又はE18−12APL3によって刺激しなかった。すべての患者において、ペプチドE18−3APL1が、刺激していない細胞に対して非常に有意にIL−10レベルを増大させることは明らかである。このペプチドによって誘発される増大は、P2及びP4である患者の一部では、刺激なしで細胞によって産生される量の約9倍であり、P1、P3、及びP5である患者では約5倍であった。また、患者P1、P4、及びP6におけるIL−10レベルの有意な増大のために、E18−12APL1でも同様の結果が得られた。一方、もとのペプチドもペプチドE18−3APL2及びE18−12APL3も、負の対照となる細胞と比べてIL−10レベルの増大を誘発しなかった。
図12では、同じ群の患者において異なるペプチドによって誘発されるTNFαレベルを示す。この図では、文字は、統計学的有意差を示す(各患者における種々のペプチドと対照細胞間の統計学的有意性のみを個々に指し示す)。さらに、患者P4及びP6の細胞は、ペプチドE18−3APL2又はE18−12APL3で刺激しなかった)。見てわかるように、患者は全員、種々のペプチドによる刺激に同じ強度で応答しないものの、応答がかなり同質であったことは周知のことである。一方、TNFα産生をより増大させたペプチドは、主に患者P4及びP5においてE18−12APL1であり、患者P1、P2、及びP3は、負の対照に対してわずかな増大を示した。ペプチドE18−3APL1も、患者のほとんどにおいて同様の挙動を示した。ペプチドE18−3APL1の場合では、患者P2、P4、及びP5の細胞が、それほど顕著ではないもののTNFαレベルの主要な増大を示した。この試験では、もとのペプチドでの以前の評価と同様の結果が得られた。以前の結果は、ペプチドもそのAPLも、患者単核細胞におけるTNFα発現の減少を誘発しないことを示している。
これらの結果は、IL−10産生を増大させるAPLがTNFαレベルの増大を促進するのであるので、矛盾するかもしれない。図13では、もとのペプチド及びそれらのAPLによって誘発されるIL−10レベルとTNFαレベルの比を示す。この図では、文字は、統計学的有意差を示す(各患者における種々のペプチドと対照細胞間の統計学的有意性のみを個々に指し示す)。さらに、患者P4及びP6の細胞は、ペプチドE18−3APL2又はE18−12APL3によって刺激しなかった)。6人のうち4人の患者で、E18−3APL1で刺激した細胞が1より高い指数を示し、これによってIL−10レベルがTNFαレベルを上回ったことが示されるので、IL−10の増加が、TNFαレベルに対してかなり高いことは明らかである。さらに、すべての患者において、ペプチドE18−3APL1で刺激した細胞のIL−10レベルが、負の対照となった細胞に対してかなり高く、統計学的有意差が示された。E18−12APL1の場合では、負の対照との差があまり顕著でなかった。このように、E18−3APL1は、TNFαレベルを増大させるとしても、正味の優勢な効果はIL−10レベルの増大であり、免疫抑制サイトカインへの応答の偏りであると解釈される。
研究結果は、これらの2種のAPLが患者に投与されれば、全身レベルで能動的な抑制を媒介する、IL−10を分泌する調節性T細胞の亜集団を誘発し得るはずであることが示唆されるので、非常に有望である。本発明者らが到達することのできる別の部分的な結論は、これらの結果の分析によって、これらのAPLが、研究対象のすべての患者において、患者らが有する遺伝子型とは無関係に実際は均質な挙動を示すことである。これらの結果は、これらのAPLの投与が、患者が有するHLA−II分子の型に関して存在する差異に拘らず、すべての患者で同じ効果を有することが可能になるので、非常に有望である。
本発明者らの実験結果から、本発明の根本的な利点は、この疾患の免疫病原性の機序において、関与した自己反応性T細胞のクローンをサイレンシングするように仕向けられた特異的な免疫応答を誘発して、RA患者の治療で効果的に使用することのできる、T細胞エピトープに相当するヒトストレスタンパク質Hsp60の免疫調節性ペプチド、又はこれらのペプチドの変異体型APLを含む医薬調製物の使用である。
本発明において本発明者らが提案する治療は、合理的であり、多数の患者に拡大することができ、さらに、この疾患のための現在の療法と組み合わせて使用することもできる。
関節炎がMtによって誘発される動物モデルにおける誘導APL型ペプチドの治療効果の評価
動物を、それぞれが8匹のラットからなる12の群に分けた。11の動物群(I群〜XI群)で疾患を誘発し、そのうちの10をペプチドで処置し、1つを疾患誘発対照としてそのままにした。ペプチドで処置した動物群に、Mtによる疾患誘発後12日、14日、16日、18日、20日、22日、24日、26日目に、ラットあたり50μgのペプチドを含む100μLのPBSを与えた。
12群に分けられた動物を以下の形で処置した。
−I群:ペプチドE18−12(配列番号1)を与えた。
−II群:配列番号5に相当するペプチドを与えた。
−III群:配列番号8に相当するペプチドを与えた。
−IV群:配列番号12に相当するペプチドを与えた。
−V群:配列番号13に相当するペプチドを与えた。
−VI群:ペプチドE18−3(配列番号2)を与えた。
−VII群:配列番号14に相当するペプチドを与えた。
−VIII群:配列番号15に相当するペプチドを与えた。
−IX群:配列番号16に相当するペプチドを与えた。
−X群:配列番号17に相当するペプチドを与えた。
−XI群:ペプチドを与えなかった(疾患誘発対照)
−XII群:疾患を誘発せず、又はどのペプチドも投与しなかった(負の対照)。
誘発後21日及び35日目に、組織病理学的な分析に向けて各群から数匹の動物を屠殺し、脾臓を摘出し、関節からサンプルを採取した。
APL型ペプチドで処置した動物群では、未処置の動物群並びにE18−12及びE18−3で処置した群と比べて臨床的な改善が有意であった。これらの結果は、すべての場合において誘導APL型ペプチドがもとのペプチドに優っていることを示す組織病理学的分析及びサイトカイン測定によって確証が得られた。
図14では、この動物モデルに属する4つの動物群における疾患の展開のグラフを示す。この場合では、各群は、I群(E18−12で処置した動物)、II群(E18−12APL1、配列番号5で処置した動物)、XI群(疾患誘発対照)、及びXII群(健常動物)である。このグラフでは、種々の文字は、有意差(p<0.001)を示す(特定の測定日におけるすべての群の統計学的な有意性を指す。
このグラフでは、疾患誘発後12日目から、I、II、及びXI群の動物がRAの特徴的な臨床サインを示し始めたことを見分けることが可能である。多くの動物は、耳、尾部、及び四肢に小結節のような関節外の症状も示した。3つの疾患動物群では、20日目辺りで最も重症のRA症状が認められた。E18−12で処置した動物の場合では、21日目に、疾患誘発対照群に関して有意差を見分けることができなかった。それにもかかわらず、疾患誘発後35日目辺りではこの群の動物の臨床サインはXI群より有意に劣っていた(p<0.001)。これらの結果は、E18−12ペプチドの保護作用が35日目辺りで示されることを示唆している。この意味で、21日目により良い結果を得るために、疾患のより早期の段階でこのペプチドを投与することを推奨できるはずである。しかし、II群の動物の場合では、炎症の臨床サインは、I群及びXI群と比べて明らかに少なく(p<0.001)、このペプチドが疾患を誘発した動物において強力な保護作用を発揮することが示唆される。
皮内経路によってF19−6及びF19−7ペプチドで処置したラットの関節炎臨床サインのAIAモデルにおける評価を示すグラフである。 疾患誘発後の15日目にラット単核細胞でF19−6及びF19−7ペプチドによって誘発された、AIAモデルにおけるTNFαレベルのモジュレーションを示すグラフである。 疾患誘発後の15日目にラット単核細胞でF19−6及びF19−7ペプチドによって誘発された、AIAモデルにおけるIL−10レベルのモジュレーションを示すグラフである。 病気の未処置の動物に属する関節切片の光学的な顕微鏡観察を示す図である。IS:関節内の間隙、EC:軟骨の侵食、P:パンヌス。ヘマトキシリン−エオシンで染色。 皮内経路によってF19−7ペプチドで処置した動物に属する関節切片の光学的な顕微鏡観察を示す図である。IS:関節内の間隙。ヘマトキシリン−エオシンで染色。 疾患誘発後の21日にラット単核細胞でF19−6及びF19−7ペプチドによって誘発された、CIAモデルにおけるTNFαレベルのモジュレーションを示すグラフである。 疾患誘発後の21日目にラット単核細胞でF19−6及びF19−7ペプチドによって誘発された、CIAモデルにおけるIL−10レベルのモジュレーションを示すグラフである。 RA患者単核細胞におけるF19−6及びF19−7ペプチドによるTNFαレベルのモジュレーションを示すグラフである。 RA患者単核細胞におけるE18−3及びE18−12ペプチドによるTNFレベルαのモジュレーションを示すグラフである。 RA患者単核細胞におけるE18−3及びE18−12ペプチドによるIL−10レベルのモジュレーションを示すグラフである。 E18−3及びE18−12ペプチド並びにそのAPLによって誘発される、RA患者単核細胞におけるIL−10レベルのモジュレーションを示すグラフである。 E18−3及びE18−12ペプチド並びにそのAPLによって誘発される、RA患者単核細胞におけるTNFαレベルのモジュレーションを示すグラフである。 E18−3及びE18−12ペプチド並びにそのAPLによって誘発されるIL−10レベル対TNFαレベルの比を示すグラフである。 皮内経路によってE18−12及びE18−12APL1ペプチドで処置したラットの関節炎臨床サインのAIAモデルにおける評価を示すグラフである。

Claims (7)

  1. 関節リウマチ患者において、T細胞のためのエピトープを構成する60kDaヒト熱ショックタンパク質のペプチドであって、次の配列
    E18−12 MGPKGRTVIIEQSWGSPKVTK(配列番号1)又は、
    E18−3 SIDLKDKYKNIGAKLVQDVANNTNEEAG(配列番号2)
    からなる、上記ペプチド
  2. ヒトMHC分子との接触部位で改変された、E18−12ペプチド(配列番号1)のAPL型誘導ペプチドであると特徴付けられ、アミノ酸配列が、
    MGPKGRTVIIEQSWGSPKVTK
    1 2 34 56 7
    であり、
    1位がA、F、I、L、M、V、W、又はYに
    2位がA、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、Q、R、S、T、V、W、又はYに
    3位がA、K、V、R、T、I、P、L、N、S、G、Y、又はMに
    4位がA、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、Q、R、S、T、V、W、又はYに
    5位がA、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、Q、R、S、T、V、又はYに
    6位がA、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、P、Q、R、S、T、V、W、又はYに
    7位がA、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、Q、R、S、T、V、又はYに置換されている、
    請求項1記載のペプチド。
  3. 配列番号5、配列番号6、配列番号7、配列番号8、配列番号9、配列番号10、配列番号11、配列番号12、及び配列番号13からなる群から選択されるアミノ酸配列を有する、請求項2記載のAPL型誘導ペプチド
  4. ヒトMHC分子との接触部位で改変された、E18−3ペプチド(配列番号2)のAPL型誘導ペプチドであることが特徴付けられ、アミノ酸配列が、
    SIDLKDKKYKNIGAKLVQDVANNTNEEA
    1 2 3 45 6 7 8
    であり、
    1位がL、I、V、M、Y、W、F、又はAに
    2位がA、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、Q、R、S、T、V、W、又はYに
    3位がA、F、I、K、L、M、P、R、S、T、V、W、又はYに
    4位がL、I、V、M、Y、W、F、又はAに
    5位がA、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、Q、R、S、T、V、W、又はYに
    6位がA、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、Q、R、S、T、V、W、又はYに
    7位がA、F、I、K、L、M、P、R、S、T、V、W、又はYに
    8位がA、D、E、F、G、H、I、K、L、M、N、Q、R、S、T、V、W、又はYに置換されている、
    請求項1記載のペプチド。
  5. 配列番号14、配列番号15、配列番号16、配列番号17、配列番号18、配列番号19、配列番号20、及び配列番号21からなる群から選択されるアミノ酸配列を有する、請求項4記載のAPL型誘導ペプチド。
  6. 請求項1〜5のいずれか1項に記載の1種又は複数のペプチドと、薬剤として許容される賦形剤とを含む医薬組成物。
  7. 関節リウマチ治療のための請求項6記載の医薬組成物。
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