JP5247539B2 - リポ多糖又はリピッドa結合剤及び新規ペプチド - Google Patents

リポ多糖又はリピッドa結合剤及び新規ペプチド Download PDF

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Description

本発明は、リポ多糖(Lipopolysaccharide;LPS)及び/又はリピッドA結合剤及び新規ペプチドに関する。
LPSは、例えば、グラム陰性菌の外膜に存在し、グラム陰性菌感染時では、体内に溶出されたLPSによって敗血症が誘発されることが知られている。これは、LPSがLBP(LPS binding protein)などの血漿中のLPS結合タンパクによって細胞膜上のTLR4(Toll Like Receptor 4)にリクルートされ、NFkB(nuclear factor κB)経路を中心とした炎症反応を誘発することが主な発症メカニズムである。これらは各所での炎症又は発熱を引き起こす他、毛細血管での血液凝固(disseminated intravascular coagulation;DIC)を誘発し、多臓器不全等、不可逆的反応によって患者を死に至らしめる。
このため、グラム陰性菌由来の敗血症又は敗血症性ショック時にLPSに結合し、その毒素を中和する医薬、あるいは、体外循環用LPS除去カラムが期待されている。中和医薬としては、グラム陰性菌の強力な抗生物質であるポリミキシンB(polymyxin B;PMB)が期待されていたが、腎臓毒性及び神経毒性があり、血中への投与が不可能であった。また、抗LPS抗体2件について米国にて臨床試験が行われたが、いずれも失敗に終わっている。一方、体外循環用LPS除去カラムとしては、例えば、「トレミキシン」(東レ社)が公知であるが、毒性を有するPMBを使用するため、製造工程を厳格に管理する必要があり、高価であるとの欠点があった。
一方、本明細書に記載の配列番号9で表されるアミノ酸配列からなるペプチドは、例えば、特許文献1に開示された公知ペプチドである。特許文献1には、前記ペプチドが、ネコ由来IgGのFcフラグメントに対する結合活性を有することが記載されている。
特開2004−189657号公報
PMBの前記腎臓毒性及び神経毒性については、例えば、Danner RLらによる報告[Purification, toxicity, and antiendotoxin activity of polymyxin B nonapeptide., Antimicrob Agents Chemother. 1989 Sep;33(9):1428-1434 (PMID 2554795)]がある。また、抗LPS抗体の前記米国臨床試験については、例えば、Angus DCらによる報告[E5 murine monoclonal antiendotoxin antibody in gram-negative sepsis: a randomized controlled trial. E5 Study Investigators., JAMA.2000 Apr 5;283(13):1723-1730 (PMID 10755499)]又はDerkx Bらによる報告[Randomized, placebo-controlled trial of HA-1A, a human monoclonal antibody to endotoxin, in children with meningococcal septic shock. European Pediatric Meningococcal Septic Shock Trial Study Group., Clin Infect Dis. 1999 Apr;28(4):770-777 (PMID 10825037)]がある。
本発明の課題は、これらのPMB又は抗LPS抗体に代わる、例えば、リポ多糖及び/又はリピッドA中和剤、あるいは、リポ多糖及び/又はリピッドA除去剤として使用することのできる、リポ多糖及び/又はリピッドA結合剤を提供することにある。
前記課題は、本発明による、(1)配列番号1で表されるアミノ酸配列、あるいは、前記アミノ酸配列において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換、及び/又は付加されたアミノ酸配列を含み、且つ、リポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示すペプチド、
(2)配列番号2で表されるアミノ酸配列、あるいは、前記アミノ酸配列において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換、及び/又は付加されたアミノ酸配列を含み、且つ、リポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示すペプチド、
(3)配列番号3で表されるアミノ酸配列を含み、且つ、リポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示すペプチド、
(4)配列番号4で表されるアミノ酸配列、あるいは、前記アミノ酸配列において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換、及び/又は付加されたアミノ酸配列を含み、且つ、リポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示すペプチド、
(5)配列番号5で表されるアミノ酸配列、あるいは、前記アミノ酸配列において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換、及び/又は付加されたアミノ酸配列を含み、且つ、リポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示すペプチド、又は
(6)配列番号6で表されるアミノ酸配列を含み、且つ、リポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示すペプチド、あるいは、
前記ペプチド(1)〜(6)の誘導体
を有効成分として含む、リポ多糖及び/又はリピッドA結合剤により解決することができる。
本発明は、前記ペプチド(1)〜(6)又はその誘導体を有効成分として含む、リポ多糖及び/又はリピッドA除去剤に関する。
本発明は、前記ペプチド(1)〜(6)若しくはその誘導体、前記ペプチド(1)〜(6)をコードするポリヌクレオチド、又は前記ポリヌクレオチドを含む発現ベクターを有効成分として含む、リポ多糖及び/又はリピッドA中和剤(例えば、敗血症治療剤)に関する。
本発明は、前記ペプチド(1)〜(6)又はその誘導体と、リポ多糖及び/又はリピッドAとを接触させる工程を含む、リポ多糖及び/又はリピッドAの結合方法に関する。
本発明は、リポ多糖及び/又はリピッドAを含む可能性のある処理対象と、前記ペプチド(1)〜(6)又はその誘導体とを接触させる工程、及びリポ多糖及び/又はリピッドAと複合体を形成した前記ペプチド又は誘導体と、前記処理対象とを分離する工程を含む、リポ多糖及び/又はリピッドAの除去方法に関する。
本発明は、前記ペプチド(1)〜(6)若しくはその誘導体、前記ペプチド(1)〜(6)をコードするポリヌクレオチド、又は前記ポリヌクレオチドを含む発現ベクターを、リポ多糖及び/又はリピッドA中和の必要な対象に、有効量で投与することを含む、リポ多糖及び/又はリピッドA中和方法(例えば、敗血症治療方法)に関する。
本発明は、前記ペプチド(1)〜(6)又はその誘導体の、リポ多糖及び/又はリピッドA結合剤を製造するための使用に関する。
本発明は、前記ペプチド(1)〜(6)又はその誘導体の、リポ多糖及び/又はリピッドA除去剤を製造するための使用に関する。
本発明は、前記ペプチド(1)〜(6)若しくはその誘導体、前記ペプチド(1)〜(6)をコードするポリヌクレオチド、又は前記ポリヌクレオチドを含む発現ベクターの、リポ多糖及び/又はリピッドA中和剤(例えば、敗血症治療剤)を製造するための使用に関する。
本発明は、(1)配列番号1で表されるアミノ酸配列、あるいは、前記アミノ酸配列において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換、及び/又は付加されたアミノ酸配列を含み、且つ、リポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示すペプチド、
(2)配列番号2で表されるアミノ酸配列、あるいは、前記アミノ酸配列において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換、及び/又は付加されたアミノ酸配列を含み、且つ、リポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示すペプチド、
(3)配列番号3で表されるアミノ酸配列を含み、且つ、リポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示すペプチド、
(4)配列番号4で表されるアミノ酸配列、あるいは、前記アミノ酸配列において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換、及び/又は付加されたアミノ酸配列を含み、且つ、リポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示すペプチド、
(5)配列番号5で表されるアミノ酸配列、あるいは、前記アミノ酸配列において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換、及び/又は付加されたアミノ酸配列を含み、且つ、リポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示すペプチド、並びに
(6)配列番号6で表されるアミノ酸配列を含み、且つ、リポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示すペプチド
からなる群から選んだペプチド(但し、配列番号9で表されるアミノ酸配列からなるペプチドを除く)又はその誘導体に関する。
本発明は、前記ペプチド(1)〜(6)(但し、配列番号9で表されるアミノ酸配列からなるペプチドを除く)をコードするポリヌクレオチドに関する。
本発明は、前記ポリヌクレオチドを含む発現ベクターに関する。
本発明は、前記ペプチド(1)〜(6)(但し、配列番号9で表されるアミノ酸配列からなるペプチドを除く)若しくはその誘導体、前記ペプチドをコードするポリヌクレオチド、又は前記ポリヌクレオチドを含む発現ベクターと、薬剤学的若しくは獣医学的に許容することのできる通常の担体又は希釈剤とを含む、医薬組成物に関する。
本発明は、前記ペプチド(1)〜(6)又はその誘導体を用いることを特徴とする、リポ多糖及び/又はリピッドAの分析方法に関する。
前記分析方法の好ましい態様によれば、リポ多糖及び/又はリピッドAを含む可能性のある被検試料と、前記ペプチド(1)〜(6)又はその誘導体とを接触させる工程、前記ペプチド又は誘導体に結合したリポ多糖及び/又はリピッドAを分析する工程を含む。
本発明は、前記ペプチド(1)〜(6)又はその誘導体を用いることを特徴とする、グラム陰性菌の検出方法に関する。
前記検出方法の好ましい態様によれば、グラム陰性菌を含む可能性のある被検試料と、前記ペプチド(1)〜(6)又はその誘導体とを接触させる工程、前記ペプチド又は誘導体に結合したグラム陰性菌を分析する工程を含む。
本発明によれば、新規のリポ多糖及び/又はリピッドA結合剤を提供することができる。また、本発明のリポ多糖及び/又はリピッドA結合剤は、例えば、リポ多糖及び/又はリピッドA除去剤又はリポ多糖及び/又はリピッドA中和剤として使用することができる。
本発明のリポ多糖及び/又はリピッドA結合剤は、有効成分として、
(1)配列番号1で表されるアミノ酸配列、あるいは、前記アミノ酸配列において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換、及び/又は付加されたアミノ酸配列を含み、且つ、リポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示すペプチド、
(2)配列番号2で表されるアミノ酸配列、あるいは、前記アミノ酸配列において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換、及び/又は付加されたアミノ酸配列を含み、且つ、リポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示すペプチド、
(3)配列番号3で表されるアミノ酸配列を含み、且つ、リポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示すペプチド、
(4)配列番号4で表されるアミノ酸配列、あるいは、前記アミノ酸配列において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換、及び/又は付加されたアミノ酸配列を含み、且つ、リポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示すペプチド、
(5)配列番号5で表されるアミノ酸配列、あるいは、前記アミノ酸配列において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換、及び/又は付加されたアミノ酸配列を含み、且つ、リポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示すペプチド、
(6)配列番号6で表されるアミノ酸配列を含み、且つ、リポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示すペプチド、
あるいは、前記ペプチド(1)〜(6)の誘導体
を含む。
以下、本発明において有効成分として用いることのできる前記ペプチド(1)〜(6)及びそれらの誘導体を総称して「リポ多糖及び/又はリピッドA結合ペプチド」と称する。なお、本明細書における用語「ペプチド」には、オリゴペプチド及びポリペプチドの両方が含まれる。
本明細書において「リポ多糖及び/又はリピッドA結合活性」とは、リポ多糖(Lipopolysaccharide;LPS)又はリピッドAの少なくとも一方に特異的に結合することのできる活性を意味し、好ましくは、リポ多糖及びリピッドAの両方を認識して結合する活性を意味する。リポ多糖は、多糖部分とリン脂質部分(すなわち、リピッドA)とからなり、糖鎖部分が菌種又は菌株によって多様性があるのに対して、リピッドA部分は菌種又は菌株でほぼ同一構造を有する。また、リピッドA部分は、リポ多糖毒性の中心的役割を果たしている。
或るペプチドがリポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を有するか否かは、公知方法により容易に判定することができる。例えば、リポ多糖又はリピッドA(好ましくはリピッドA、又はリポ多糖とリピッドAとの組合せ)を適当な担体(例えば、ELISAプレート又はビーズ担体)に固定化し、前記リポ多糖への結合の有無を分析する方法(例えば、後述の実施例1又は実施例3参照)、あるいは、表面プラズモン共鳴(surface plasmon resonance;SPR)に基づく方法[例えば、ビアコア(BIACORE)システム(例えば、BIACORE 2000; BIACORE社)を用いる方法]により、或るペプチドがリポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を有するか否かを容易に判定することができる。
本発明において、前記リポ多糖及び/又はリピッドA結合ペプチドを構成するアミノ酸残基数は、リポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示す限り、特に限定されるものではないが、例えば、5〜100個、好ましくは5〜61個、より好ましくは5〜37個、より好ましくは5〜25個、特に好ましくは5〜13個である。前記アミノ酸配列は、それ単独でリポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示すアミノ酸配列(基本配列)のみからなることもできるし、その繰り返し配列からなることもできる。繰り返し配列からなる場合には、1種類の基本配列のみの繰り返し配列であることもできるし、2種類以上の基本配列の組合せであることもできる。基本配列を繰り返すことにより、結合力を増大させることができる。また、結合力が弱い場合でも、ポリリジンのような反応性の高い側鎖を高密度且つ近接して持つ支持体を用いて本ペプチドを固定化し、マルチ化することで結合力を高める事ができると考えられる。このマルチ化についてはFassina, GらのIgG精製カラムを作成した方法[Fassina G et al, Protein A mimetic peptide ligand for affinity purification of antibodies. J. Mol. Recognit 1996, 9(5-6), 564-569]などを参考として挙げることができる。
前記リポ多糖及び/又はリピッドA結合ペプチド(1)、すなわち、「配列番号1で表されるアミノ酸配列、あるいは、前記アミノ酸配列において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換、及び/又は付加されたアミノ酸配列を含み、且つ、リポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示すペプチド」には、例えば、
配列番号1で表されるアミノ酸配列からなるペプチド;
配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端及び/又はC末端に、適当なアミノ酸配列が付加されたアミノ酸配列からなり、且つリポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示すペプチド;又は
配列番号1で表されるアミノ酸配列において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換、及び/又は付加されたアミノ酸配列を含み、且つ、リポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示すペプチド
が含まれる。
本明細書において、ペプチドの機能を維持するために置換されるアミノ酸は、置換前のアミノ酸と似た性質を有するアミノ酸であることが好ましい。例えば、以下に示すような各グループに属するアミノ酸は、そのグループ内で互いに似た性質を有するアミノ酸である。これらのアミノ酸をグループ内の他のアミノ酸に置換しても、タンパク質の本質的な機能は損なわれないことが多い。このようなアミノ酸の置換は、保存的置換と呼ばれ、ポリペプチドの機能を保持しつつアミノ酸配列を変換するための手法として公知である。
非極性アミノ酸:Ala、Val、Leu、Ile、Pro、Met、Phe、及びTrp
非荷電性アミノ酸:Gly、Ser、Thr、Cys、Tyr、Asn、及びGln
酸性アミノ酸:Asp及びGlu
塩基性アミノ酸:Lys、Arg、及びHis
配列番号1で表されるアミノ酸配列には、配列番号1で表されるアミノ酸配列における1番目及び11番目の各アミノ酸Xが、それぞれ独立して、塩基性アミノ酸K、R、又はHである配列、すなわち、
KNYSSSISSIKA(配列番号7)
KNYSSSISSIRA(配列番号8)
KNYSSSISSIHA(配列番号9)
RNYSSSISSIKA(配列番号10)
RNYSSSISSIRA(配列番号11)
RNYSSSISSIHA(配列番号12)
HNYSSSISSIKA(配列番号13)
HNYSSSISSIRA(配列番号14)
HNYSSSISSIHA(配列番号15)
が含まれる。
配列番号9で表されるアミノ酸配列からなるペプチドは、例えば、特開2004-189657号公報に開示された公知ペプチドであり、後述の実施例に示すように、リポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示すペプチドである。なお、特開2004-189657号公報には、前記ペプチドが、ネコ由来IgGのFcフラグメントに対する結合活性を有することが記載されているが、リポ多糖及び/又はリピッドA結合活性に関する記載はない。
「配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端及び/又はC末端(好ましくはC末端)に、適当なアミノ酸配列が付加されたアミノ酸配列からなり、且つリポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示すペプチド」において、N末端及び/又はC末端に付加することができる前記アミノ酸配列としては、例えば、リンカー配列、マーカー配列、ポリペプチド配列、又は別のリポ多糖及び/又はリピッドA結合ペプチド配列を挙げることができる。
前記リンカー配列としては、例えば、ペプチドを担体に担持させるための配列、例えば、チオール基を有するアミノ酸[例えば、システイン(L体システイン又はD体システイン)又はホモシステイン)又はアミノ基と反応しない官能基(例えば、マレイミド基)を側鎖に有するアミノ酸1個からなるリンカー配列、あるいは、少なくとも一方の末端が、チオール基を有するアミノ酸又はアミノ基と反応しない官能基を有するアミノ酸であるリンカー配列を挙げることができる。
前記マーカー配列としては、例えば、ペプチドの発現の確認、細胞内局在の確認、あるいは、精製等を容易に行なうための配列を用いることができ、例えば、FLAGタグ、ヘキサ−ヒスチジン・タグ、ヘマグルチニン・タグ、又はmycエピトープ、あるいは、
GGLLLLLLL(配列番号125)
からなるペプチドなどを挙げることができる。配列番号125からなる前記ペプチドのC末端カルボキシル基は、そのままでも、あるいは、アミド化することもできる。
前記ポリペプチド配列としては、例えば、精製用ポリペプチド[例えば、グルタチオンS−トランスフェラーゼ(GST)の全部又は一部]、検出用ポリペプチド[例えば、ヘムアグルチニン又はβ−ガラクトシダーゼαペプチド(LacZ α)の全部又は一部]、又は発現用ポリペプチド(例えば、シグナル配列)などを挙げることができる。
「配列番号1で表されるアミノ酸配列のN末端及び/又はC末端(好ましくはC末端)に、適当なアミノ酸配列が付加されたアミノ酸配列からなり、且つリポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示すペプチド」としては、例えば、
XNYSSSISSIXAC(配列番号16)
からなるペプチドを挙げることができる。
なお、配列番号16で表されるアミノ酸配列における1番目のアミノ酸Xは、塩基性アミノ酸K、R、又はH(好ましくはK)であり、11番目のアミノ酸Xは、塩基性アミノ酸K、R、又はH(好ましくはR又はH、より好ましくはR)である。
「配列番号1で表されるアミノ酸配列において1又は数個(好ましくは1〜10個、より好ましくは1〜8個、更に好ましくは1〜6個、更に好ましくは1〜4個、更に好ましくは1〜3個、更に好ましくは1又は2個、特に好ましくは1個)のアミノ酸が欠失、置換、及び/又は付加されたアミノ酸配列を含み、且つ、リポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示すペプチド」としては、例えば、以下に詳述する、前記リポ多糖及び/又はリピッドA結合ペプチド(2)〜(6)を挙げることができる。
前記リポ多糖及び/又はリピッドA結合ペプチド(2)、すなわち、「配列番号2で表されるアミノ酸配列、あるいは、前記アミノ酸配列において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換、及び/又は付加されたアミノ酸配列を含み、且つ、リポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示すペプチド」には、例えば、
配列番号2で表されるアミノ酸配列からなるペプチド;
配列番号2で表されるアミノ酸配列のN末端及び/又はC末端に、適当なアミノ酸配列が付加されたアミノ酸配列からなり、且つリポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示すペプチド;又は
配列番号2で表されるアミノ酸配列において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換、及び/又は付加されたアミノ酸配列を含み、且つ、リポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示すペプチド
が含まれる。
配列番号2で表されるアミノ酸配列は、配列番号1で表されるアミノ酸配列における1番目〜6番目のアミノ酸からなる配列である。配列番号2で表されるアミノ酸配列には、配列番号2で表されるアミノ酸配列における1番目のアミノ酸Xが、塩基性アミノ酸K、R、又はHである配列、すなわち、
KNYSSS(配列番号17)
RNYSSS(配列番号18)
HNYSSS(配列番号19)
が含まれる。
「配列番号2で表されるアミノ酸配列のN末端及び/又はC末端(好ましくはC末端)に、適当なアミノ酸配列が付加されたアミノ酸配列からなり、且つリポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示すペプチド」において、N末端及び/又はC末端に付加することができる前記アミノ酸配列としては、例えば、リポ多糖及び/又はリピッドA結合ペプチド(1)において先述した、リンカー配列、マーカー配列、ポリペプチド配列、又は別のリポ多糖及び/又はリピッドA結合ペプチド配列を挙げることができる。
「配列番号2で表されるアミノ酸配列のN末端及び/又はC末端(好ましくはC末端)に、適当なアミノ酸配列が付加されたアミノ酸配列からなり、且つリポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示すペプチド」としては、例えば、
XNYSSSI(配列番号20)
XNYSSSIS(配列番号21)
XNYSSSISS(配列番号22)
XNYSSSISSI(配列番号23)
XNYSSSISSIX(配列番号24)
XNYSSSISSIXA(配列番号1)
からなるペプチド、又は、これらのアミノ酸配列(若しくは配列番号2で表されるアミノ酸配列)のC末端に、更にCが付加された
XNYSSSC(配列番号25)
XNYSSSIC(配列番号26)
XNYSSSISC(配列番号27)
XNYSSSISSC(配列番号28)
XNYSSSISSIC(配列番号29)
XNYSSSISSIXC(配列番号30)
XNYSSSISSIXAC(配列番号16)
からなるペプチドを挙げることができる。
なお、これらのアミノ酸配列における1番目のアミノ酸Xは、塩基性アミノ酸K、R、又はH(好ましくはK)であり、11番目のアミノ酸Xは、塩基性アミノ酸K、R、又はH(好ましくはR又はH、より好ましくはR)である。
「配列番号2で表されるアミノ酸配列において1又は数個(好ましくは1〜10個、より好ましくは1〜8個、更に好ましくは1〜6個、更に好ましくは1〜4個、更に好ましくは1〜3個、更に好ましくは1又は2個、特に好ましくは1個)のアミノ酸が欠失、置換、及び/又は付加されたアミノ酸配列を含み、且つ、リポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示すペプチド」としては、例えば、
NYSSS(配列番号31)
を含み、且つ、リポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示すペプチド、例えば、
NYSSS(配列番号31)
NYSSSI(配列番号32)
NYSSSIS(配列番号33)
NYSSSISS(配列番号34)
NYSSSISSI(配列番号35)
NYSSSISSIX(配列番号36)
NYSSSISSIXA(配列番号37)
からなるペプチド、又は、これらのアミノ酸配列のC末端に、更にCが付加された
NYSSSC(配列番号38)
NYSSSIC(配列番号39)
NYSSSISC(配列番号40)
NYSSSISSC(配列番号41)
NYSSSISSIC(配列番号42)
NYSSSISSIXC(配列番号43)
NYSSSISSIXAC(配列番号44)
からなるペプチドを挙げることができる。
なお、これらのアミノ酸配列における10番目のアミノ酸Xは、塩基性アミノ酸K、R、又はH(好ましくはR又はH、より好ましくはR)である。
前記リポ多糖及び/又はリピッドA結合ペプチド(3)、すなわち、「配列番号3で表されるアミノ酸配列を含み、且つ、リポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示すペプチド」には、例えば、
配列番号3で表されるアミノ酸配列からなり、且つリポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示すペプチド;又は
配列番号3で表されるアミノ酸配列のN末端及び/又はC末端に、適当なアミノ酸配列が付加されたアミノ酸配列からなり、且つリポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示すペプチド
が含まれる。
配列番号3で表されるアミノ酸配列には、配列番号3で表されるアミノ酸配列における1番目及び11番目の各アミノ酸Xが、それぞれ独立して、塩基性アミノ酸K、R、又はHである配列、すなわち、
KXXXXXXXXXK(配列番号45)
KXXXXXXXXXR(配列番号46)
KXXXXXXXXXH(配列番号47)
RXXXXXXXXXK(配列番号48)
RXXXXXXXXXR(配列番号49)
RXXXXXXXXXH(配列番号50)
HXXXXXXXXXK(配列番号51)
HXXXXXXXXXR(配列番号52)
HXXXXXXXXXH(配列番号53)
が含まれる。
なお、これらのアミノ酸配列における各アミノ酸X(すなわち、2番目〜10番目のアミノ酸X)は、それぞれ独立して、任意のアミノ酸である。
「配列番号3で表されるアミノ酸配列のN末端及び/又はC末端に、適当なアミノ酸配列が付加されたアミノ酸配列からなり、且つリポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示すペプチド」としては、例えば、配列番号3で表されるアミノ酸配列のC末端に、更にA、C、又はACが付加された
XXXXXXXXXXXA(配列番号54)
XXXXXXXXXXXC(配列番号55)
XXXXXXXXXXXAC(配列番号56)
からなるペプチドを挙げることができる。
なお、これらのアミノ酸配列における1番目のアミノ酸Xは、塩基性アミノ酸K、R、又はH(好ましくはK)であり、11番目のアミノ酸Xは、塩基性アミノ酸K、R、又はH(好ましくはR又はH、より好ましくはR)であり、残る各アミノ酸X(すなわち、2番目〜10番目のアミノ酸X)は、それぞれ独立して、任意のアミノ酸である。また、2番目〜10番目のアミノ酸からなる配列は、好ましくは、
NYSSSISSI(配列番号57)
である。
前記リポ多糖及び/又はリピッドA結合ペプチド(4)、すなわち、「配列番号4で表されるアミノ酸配列、あるいは、前記アミノ酸配列において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換、及び/又は付加されたアミノ酸配列を含み、且つ、リポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示すペプチド」には、例えば、
配列番号4で表されるアミノ酸配列からなるペプチド;
配列番号4で表されるアミノ酸配列のN末端及び/又はC末端に、適当なアミノ酸配列が付加されたアミノ酸配列からなり、且つリポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示すペプチド;又は
配列番号4で表されるアミノ酸配列において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換、及び/又は付加されたアミノ酸配列を含み、且つ、リポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示すペプチド
が含まれる。
配列番号4で表されるアミノ酸配列は、配列番号1で表されるアミノ酸配列において2番目のNが欠失した配列である。配列番号4で表されるアミノ酸配列には、配列番号4で表されるアミノ酸配列における1番目及び10番目の各アミノ酸Xが、それぞれ独立して、塩基性アミノ酸K、R、又はHである配列、すなわち、
KYSSSISSIKA(配列番号58)
KYSSSISSIRA(配列番号59)
KYSSSISSIHA(配列番号60)
RYSSSISSIKA(配列番号61)
RYSSSISSIRA(配列番号62)
RYSSSISSIHA(配列番号63)
HYSSSISSIKA(配列番号64)
HYSSSISSIRA(配列番号65)
HYSSSISSIHA(配列番号66)
が含まれる。
「配列番号4で表されるアミノ酸配列のN末端及び/又はC末端(好ましくはC末端)に、適当なアミノ酸配列が付加されたアミノ酸配列からなり、且つリポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示すペプチド」としては、例えば、
XYSSSISSIXAC(配列番号67)
からなるペプチドを挙げることができる。
なお、配列番号67で表されるアミノ酸配列における1番目のアミノ酸Xは、塩基性アミノ酸K、R、又はH(好ましくはK)であり、10番目のアミノ酸Xは、塩基性アミノ酸K、R、又はH(好ましくはR又はH、より好ましくはR)である。
「配列番号4で表されるアミノ酸配列において1又は数個(好ましくは1〜10個、より好ましくは1〜8個、更に好ましくは1〜6個、更に好ましくは1〜4個、更に好ましくは1〜3個、更に好ましくは1又は2個、特に好ましくは1個)のアミノ酸が欠失、置換、及び/又は付加されたアミノ酸配列を含み、且つ、リポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示すペプチド」としては、例えば、前記リポ多糖及び/又はリピッドA結合ペプチド(1)〜(3)、(5)、又は(6)を挙げることができ、特には、以下に詳述するリポ多糖及び/又はリピッドA結合ペプチド(5)又は(6)を挙げることができる。
前記リポ多糖及び/又はリピッドA結合ペプチド(5)、すなわち、「配列番号5で表されるアミノ酸配列、あるいは、前記アミノ酸配列において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換、及び/又は付加されたアミノ酸配列を含み、且つ、リポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示すペプチド」には、例えば、
配列番号5で表されるアミノ酸配列からなるペプチド;
配列番号5で表されるアミノ酸配列のN末端及び/又はC末端に、適当なアミノ酸配列が付加されたアミノ酸配列からなり、且つリポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示すペプチド;又は
配列番号5で表されるアミノ酸配列において1又は数個のアミノ酸が欠失、置換、及び/又は付加されたアミノ酸配列を含み、且つ、リポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示すペプチド
が含まれる。
配列番号5で表されるアミノ酸配列は、配列番号4で表されるアミノ酸配列における1番目〜5番目のアミノ酸からなる配列である。配列番号5で表されるアミノ酸配列には、配列番号5で表されるアミノ酸配列における1番目のアミノ酸Xが、塩基性アミノ酸K、R、又はHである配列、すなわち、
KYSSS(配列番号68)
RYSSS(配列番号69)
HYSSS(配列番号70)
が含まれる。
「配列番号5で表されるアミノ酸配列のN末端及び/又はC末端(好ましくはC末端)に、適当なアミノ酸配列が付加されたアミノ酸配列からなり、且つリポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示すペプチド」において、N末端及び/又はC末端に付加することができる前記アミノ酸配列としては、例えば、リポ多糖及び/又はリピッドA結合ペプチド(1)において先述した、リンカー配列、マーカー配列、ポリペプチド配列、又は別のリポ多糖及び/又はリピッドA結合ペプチド配列を挙げることができる。
「配列番号5で表されるアミノ酸配列のN末端及び/又はC末端(好ましくはC末端)に、適当なアミノ酸配列が付加されたアミノ酸配列からなり、且つリポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示すペプチド」としては、例えば、
XYSSSI(配列番号71)
XYSSSIS(配列番号72)
XYSSSISS(配列番号73)
XYSSSISSI(配列番号74)
XYSSSISSIX(配列番号75)
XYSSSISSIXA(配列番号4)
からなるペプチド、又は、これらのアミノ酸配列(若しくは配列番号5で表されるアミノ酸配列)のC末端に、更にCが付加された
XYSSSC(配列番号76)
XYSSSIC(配列番号77)
XYSSSISC(配列番号78)
XYSSSISSC(配列番号79)
XYSSSISSIC(配列番号80)
XYSSSISSIXC(配列番号81)
XYSSSISSIXAC(配列番号82)
からなるペプチドを挙げることができる。
なお、これらのアミノ酸配列における1番目のアミノ酸Xは、塩基性アミノ酸K、R、又はH(好ましくはK)であり、10番目のアミノ酸Xは、塩基性アミノ酸K、R、又はH(好ましくはR又はH、より好ましくはR)である。
「配列番号5で表されるアミノ酸配列において1又は数個(好ましくは1〜10個、より好ましくは1〜8個、更に好ましくは1〜6個、更に好ましくは1〜4個、更に好ましくは1〜3個、更に好ましくは1又は2個、特に好ましくは1個)のアミノ酸が欠失、置換、及び/又は付加されたアミノ酸配列を含み、且つ、リポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示すペプチド」としては、例えば、
YSSS(配列番号83)
を含み、且つ、リポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示すペプチド、例えば、
YSSS(配列番号83)
YSSSI(配列番号84)
YSSSIS(配列番号85)
YSSSISS(配列番号86)
YSSSISSI(配列番号87)
YSSSISSIX(配列番号88)
YSSSISSIXA(配列番号89)
からなるペプチド、又は、これらのアミノ酸配列のC末端に、更にCが付加された
YSSSC(配列番号90)
YSSSIC(配列番号91)
YSSSISC(配列番号92)
YSSSISSC(配列番号93)
YSSSISSIC(配列番号94)
YSSSISSIXC(配列番号95)
YSSSISSIXAC(配列番号96)
からなるペプチドを挙げることができる。
なお、これらのアミノ酸配列における9番目のアミノ酸Xは、塩基性アミノ酸K、R、又はH(好ましくはR又はH、より好ましくはR)である。
前記リポ多糖及び/又はリピッドA結合ペプチド(6)、すなわち、「配列番号6で表されるアミノ酸配列を含み、且つ、リポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示すペプチド」には、例えば、
配列番号6で表されるアミノ酸配列からなり、且つリポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示すペプチド;又は
配列番号6で表されるアミノ酸配列のN末端及び/又はC末端に、適当なアミノ酸配列が付加されたアミノ酸配列からなり、且つリポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示すペプチド
が含まれる。
配列番号6で表されるアミノ酸配列には、配列番号6で表されるアミノ酸配列における1番目及び10番目の各アミノ酸Xが、それぞれ独立して、塩基性アミノ酸K、R、又はHである配列、すなわち、
KXXXXXXXXK(配列番号97)
KXXXXXXXXR(配列番号98)
KXXXXXXXXH(配列番号99)
RXXXXXXXXK(配列番号100)
RXXXXXXXXR(配列番号9)
RXXXXXXXXH(配列番号102)
HXXXXXXXXK(配列番号103)
HXXXXXXXXR(配列番号104)
HXXXXXXXXH(配列番号105)
が含まれる。
なお、これらのアミノ酸配列における各アミノ酸X(すなわち、2番目〜9番目のアミノ酸X)は、それぞれ独立して、任意のアミノ酸である。
「配列番号6で表されるアミノ酸配列のN末端及び/又はC末端に、適当なアミノ酸配列が付加されたアミノ酸配列からなり、且つリポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示すペプチド」としては、例えば、配列番号6で表されるアミノ酸配列のC末端に、更にA、C、又はACが付加された
XXXXXXXXXXA(配列番号106)
XXXXXXXXXXC(配列番号107)
XXXXXXXXXXAC(配列番号108)
からなるペプチドを挙げることができる。
なお、これらのアミノ酸配列における1番目のアミノ酸Xは、塩基性アミノ酸K、R、又はH(好ましくはK)であり、10番目のアミノ酸Xは、塩基性アミノ酸K、R、又はH(好ましくはR又はH、より好ましくはR)であり、残る各アミノ酸X(すなわち、2番目〜9番目のアミノ酸X)は、それぞれ独立して、任意のアミノ酸である。また、2番目〜9番目のアミノ酸からなる配列は、好ましくは、
YSSSISSI(配列番号109)
である。
配列番号6で表されるアミノ酸配列において、2番目のアミノ酸は好ましくはYであり、3番目のアミン酸は好ましくはS又はTであり、4番目のアミン酸は好ましくはS又はTであり、5番目のアミン酸は好ましくはS、T、又はIであり、6番目のアミン酸は好ましくはI、F、S、又はLであり、7番目のアミン酸は好ましくはS又はTであり、8番目のアミン酸は好ましくはS又はTであり、9番目のアミン酸は好ましくはI、F、又はLである。これらの好適アミノ酸は、任意の組合せで使用可能である。
本発明において有効成分として用いることのできる「ペプチド(1)〜(6)の誘導体」は、前記ペプチド(1)〜(6)の誘導体であって、且つ、リポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示す限り、特に限定されるものではない。「ペプチド(1)〜(6)の誘導体」としては、例えば、ペプチドの安定性を向上させる各種修飾を施したペプチド誘導体を挙げることができる。前記修飾としては、例えば、L体アミノ酸のD体化(例えば、N末端アミノ酸のD体化、C末端アミノ酸のD体化、N末端及びC末端以外のアミノ酸のD体化)、N末アミノ基のアセチル化、C末端カルボキシル基のアミド化、天然型アミノ酸の(性質の類似した)非天然型アミノ酸への置換、又はこれらの組合せを挙げることができる。
N末端アミノ酸(L体)をD体アミノ酸に置換した誘導体としては、D体の塩基性アミノ酸に置換した誘導体が好ましく、D体リジン又はD体アルギニンに置換した誘導体がより好ましい。
本発明のリポ多糖及び/又はリピッドA結合剤は、有効成分として、リポ多糖及び/又はリピッドA結合ペプチドを含む。リポ多糖及び/又はリピッドA結合ペプチドは、リポ多糖に対する結合活性を有するため、本発明のリポ多糖及び/又はリピッドA結合剤は、例えば、リポ多糖及び/又はリピッドA除去剤(例えば、体外循環用リポ多糖除去カラム)又はリポ多糖及び/又はリピッドA中和剤(例えば、敗血症治療剤)として使用することができる。また、本発明のリポ多糖及び/又はリピッドA結合剤を用いて、リポ多糖及び/又はリピッドAの分析(例えば、ELISA法、一分子蛍光測定法、表面プラズモン共鳴法)を行うことができる。また、本発明のリポ多糖及び/又はリピッドA結合剤は、グラム陰性菌の外膜に存在するリポ多糖に結合することから、グラム陰性菌(例えば、大腸菌)の染色又は標識などに使用することができ、更には、グラム陰性菌の分析(特には検出)に用いることができる。本発明のリポ多糖及び/又はリピッドA結合剤は、有効成分であるリポ多糖及び/又はリピッドA結合ペプチドを、これらの用途に応じて、任意の形態で含むことができる。
本発明のリポ多糖及び/又はリピッドA結合剤をリポ多糖及び/又はリピッドA除去剤として使用する場合には、リポ多糖の除去が必要となる処理対象としては、例えば、血漿、血清、血液、透析液、輸液、注射剤、又は各種バッファーを挙げることができる。この場合、本発明における有効成分であるリポ多糖及び/又はリピッドA結合ペプチドは、例えば、ペプチドそれ自体を単独で、好ましくは、適当な担体に結合した状態で使用することができる。前記担体としては、例えば、シリカビーズ、アガロースビーズ、セルロースビーズ、磁気ビーズ、又はガラスファイバー等を用いることができる。リポ多糖及び/又はリピッドA結合ペプチドと担体との結合は、例えば、ジスルフィド結合による結合、あるいは、担体のマレイミド基を利用したマレイミド法などにより実施することができる。
本発明のリポ多糖及び/又はリピッドA結合剤をリポ多糖及び/又はリピッドA中和剤として使用する場合には、例えば、ペプチドそれ自体を単独で、あるいは、所望により薬剤学的若しくは獣医学的に許容することのできる通常の担体又は希釈剤と共に、動物、好ましくは哺乳動物(特にはヒト)に投与することができる。また、この場合、ペプチドに代えて、ペプチドをコードするポリヌクレオチド(好ましくは、前記ポリヌクレオチドを含む発現ベクター)を用いることもできる[例えば、Gene Ther., Development of safe and efficient novel nonviral gene transfer using ultrasound: enhancement of transfection efficiency of naked plasmid DNA in skeletal muscle., 2002 Mar;9(6):372-80]。なお、本ペプチドの中和活性は、例えば、「7.ファージディスプレイ法によるエンドトキシン研究の新戦略 鈴木政嗣他 エンドトキシン研究7 医学図書出版 2004、65-72」に記載されているとおり、リポ多糖とリポ多糖及び/又はリピッドA結合ペプチドを各濃度及び比にて混合し、リムルス試験(リポ多糖濃度を測定する一般的方法)で確認することができる。評価としては実際のリポ多糖濃度と実測値の解離により、本ペプチドの中和活性をインビトロで確認することができる。
本発明のリポ多糖及び/又はリピッドA結合剤を用いてリポ多糖及び/又はリピッドAの分析を行う場合には、例えば、リポ多糖及び/又はリピッドAを含む可能性のある被検試料と、リポ多糖及び/又はリピッドA結合ペプチド(好ましくは、適当な担体に固定化したペプチド)とを接触させ、前記ペプチドに結合したリポ多糖及び/又はリピッドAを分析することにより、被検試料中のリポ多糖及び/又はリピッドAの分析を行うことができる。なお、本明細書における用語「分析」には、分析対象物質の存在の有無を判定する「検出」と、分析対象物質の量又は活性を定量的又は半定量的に決定する「測定」とが含まれる。
前記担体としては、例えば、ビーズ(例えば、シリカビーズ、アガロースビーズ、セルロースビーズ、磁気ビーズ)、プレート(例えば、ELISA用プレート)を挙げることができる。ペプチドに結合したリポ多糖及び/又はリピッドAの分析は、例えば、市販のエンドトキシン測定キット(例えば、エンドスペシー ES-50Mセット;生化学工業社)により、あるいは、リポ多糖及び/又はリピッドAに特異的な抗体を用いる免疫学的分析方法により、あるいは、表面プラズモン共鳴法により実施することができる。
本発明のリポ多糖及び/又はリピッドA結合剤をグラム陰性菌の染色又は標識に用いる場合は、例えば、リポ多糖及び/又はリピッドA結合ペプチドのC末端にシステインを付加し、そのチオール基を利用して、例えば、標識化合物(例えば、色素、蛍光化合物、発光化合物など)、タンパク質[例えば、酵素(例えば、ペルオキシダーゼ)、抗体のFc部位など]を結合させることができる。例えば、蛍光化合物としてフルオレセイン−5−マレイミド(Fluorescein-5-Maleimide;PIERCE社製)を用い、結合後に高速液体クロマトグラフィー法等によって精製し、蛍光染色・標識用のペプチド複合体を得ることができる。あるいは、酵素や抗体のFc部位などの有用タンパク質における標識も、スルホ−SMCC(Sulfo-SMCC;PIERCE社製)等を用い、簡便に行うことができる。このようにして標識したリポ多糖及び/又はリピッドA結合ペプチドをグラム陰性菌と混合することにより、染色・標識等が可能である。
本発明のリポ多糖及び/又はリピッドA結合剤を、グラム陰性菌の分析に用いる場合には、例えば、グラム陰性菌を含む可能性のある被検試料と、リポ多糖及び/又はリピッドA結合ペプチド(好ましくは、適当な担体に固定化したペプチド)とを接触させ、前記ペプチドに結合したグラム陰性菌を分析することにより、被検試料中のグラム陰性菌の分析(特には検出)を行うことができる。ペプチドに結合したグラム陰性菌の分析は、例えば、グラム陰性菌に特異的な抗体を用いる免疫学的分析方法により、あるいは、ペプチドに蛍光色素を融合させた蛍光による検出により、あるいは、ペプチドにホースラディッシュペルオキシダーゼ(HRP)又はアルカリホスファターゼを融合した酵素基質反応による検出などにより、実施することができる。
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、これらは本発明の範囲を限定するものではない。
《実施例1:ファージディスプレイ法によるLPS及び/又はリピッドA結合ペプチドのスクリーニング》
本実施例では、ファージディスプレイ法により、大腸菌由来リピッドA(Lipid A; E.coli K12, D31m4 <Primarily diphosporyl>; フナコシ社)及び大腸菌由来LPS(E.coli K12 D31 m4 (Re); フナコシ社)の両方に結合性を有するペプチドのスクリーニングを行った。
ファージディスプレイ法で用いるライブラリーとして、M13ファージの表面のマイナータンパク質pIIIのN末端にペプチドがランダムに呈示されるライブラリー(呈示されるランダムアミノ酸数が7個又は12個のペプチドライブラリー2種類)を、Smith, G. P., Science, 288, 1315-1317(1985)、J. K. Scott and G. P. Smith, Science, 249, 386-390(1990)、及び米国特許第5,223,409号明細書(Ladnerら)の記載に基づいて作製した。また、具体的な操作は、特開2004-189657号公報の記載に準じて実施した。
ファージライブラリーのターゲット(リピッドA又はLPS)に対する結合性は、ELISA(enzyme-linked immunosorbent assay)により判定した。具体的には、ターゲットの固定化は、リピッドA又はLPSにリン酸緩衝化生理食塩水(pH 7.4;以下、PBSと称する)を加え、100μg/mLとなるように溶解した後、この溶液を96ウェルプレート[リピッドAについては96WELLポリソープ プレート(NUNC社)。LPSについては96WELLメディソープ プレート(NUNC社)]に50μLずつ添加し、4℃で一晩インキュベートすることにより実施した。標識化抗体としては、ペルオキシダーゼ標識抗M13抗体(anti M13 antibody HRP monoclonal conjugate; Amersham Biosceiences社)を使用し、酵素基質としては2,2’−アジノ−ビス(3−エチルベンゾチアゾリン−6−スルホン酸)二アンモニウム塩[2,2’-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonic acid) diammonium salt (ABTS);和光純薬社]を使用した。
リピッドA及びLPSの両方に結合性を有するペプチド提示ファージについて、そのペプチドのアミノ酸配列を決定したところ、配列番号9で表されるアミノ酸配列:
KNYSSSISSIHA(配列番号9)
が得られた。
《実施例2:LPS及びリピッドAに対する結合能の確認》
本実施例では、実施例1で得られた配列番号9で表されるアミノ酸配列を含むペプチド(以下、Li5と称する)のLPS及びリピッドAに対する結合能を、ビアコア(BIACORE)システム(BIACORE 2000; BIACORE社)を用いて確認した。なお、下記に記載した緩衝液、蒸留水、実験器具等は特に記載しない限り、全てエンドトキシンフリーのものを用いた。
配列番号9で表されるアミノ酸配列のC末端側にチオール基を導入するために、システインを付加したアミノ酸配列:
KNYSSSISSIHAC(配列番号110)
からなるペプチド(以下、Li5 Cと称する)を合成した。
合成したペプチドLi5 Cを、センサーチップ(BIACORE Sensor Chip CM5;BIACORE社)のフローセル(以下、Fcと称する)2にチオールカップリングにて固定化した。コントロールとして、Fc1にシステインを固定化した。比較のために、アミノ基を介して固定化するアミンカップリングにて、Fc4にポリミキシンB(以下、PMBと称する)を固定化した。また、PMBのコントロールとして、Fc3にエタノールアミンを固定化した。
前記センサーチップに、リピッドA溶液及びLPS溶液[濃度=100μg/mL, 50μg/mL, 25μg/mL, 12.5μg/mL;緩衝用バッファーHBS(0.01 mol/L HEPES, pH 7.4, 0.15 mol/L NaCl, 3 mmol/L EDTA)]をアナライトとして、薄い濃度から順に流して測定した。その結果、濃度の解離定数平均値(KD)は、リピッドA又はLPSのいずれの場合も、ペプチドLi5 Cで10−7〜10−9であり、ペプチドLi5 CがリピッドA及びLPSに強く結合することが確認された。一方、比較用として測定したPMBの結合能(KD)は10−7〜10−10であり、ペプチドLi5 Cの結合能は、現在既存の抗生物質であるPMBとほぼ同等であることも同時に示された。なお、解離定数の値に幅があるのは、LPS又はリピッドAのミセル状態などが影響しているものと考えられる。
《実施例3:LPS及び/又はリピッドA結合ペプチド固定化ビーズによるLPS除去能の評価》
(3−1)ペプチドLi5 Cのビーズ担体への固定化
本実施例では、酸塩化物が結合しているシリカゲル(Propionyl chloride functionalized silica gel 200-400 mesh;シグマ・アルドリッチ社製)(以下、ビーズ担体と称する)に溶媒を加えて反応させ、最終的にC末端のシステインのチオール基を利用してペプチドLi5 Cを固定化した。なお、下記に記載した緩衝液、蒸留水、実験器具等は特に記載しない限り、全てエンドトキシンフリーのものを用いた。
具体的には、先ず、ビーズ担体(0.5 g)を量り取り、乾熱滅菌試験管に移し替えた。そこに2−ヨードエタノール(和光純薬社)(1 mL)を加え、ビーズ担体と結合している酸塩化物とヨードエタノールの水酸基とを反応させ、共有結合させた。その際に副生成物として塩化水素(HCl)が発生するので、ヨードエタノールが反応し副反応が起こるのを防ぐため、ピリジン(和光純薬社)(アミン塩基を含むもの)(100μL)を加え混ぜた。これをパラフィルムで覆い、よく混ぜた後、穏やかに攪拌しながら、室温で4時間反応させた。
反応物をエコノカラム(BIO-RAD社)に移し代え、蒸留水でよく洗浄した後、カップリングバッファー(50mmol/L Tris-HCl, 5mmol/L EDTA・2Na, pH 8.5)で平衡化した。それに、カップリングバッファーに溶解したペプチドLi5 C溶液(5 mg/mL, 1 mL)を加え混ぜ、穏やかに攪拌しながら、室温で3時間放置した。ペプチドLi5 C固定化後、未反応のペプチドを洗い流すため、蒸留水でビーズ担体を洗浄し、更に、カップリングバッファーにて平衡化した。続いて、ブロッキングバッファー(2−メルカプトエタノールを100 mmol/Lとなるようにカップリングバッファーに溶解したもの)を、平衡化したビーズ担体に加え混ぜ、穏やかに攪拌しながら室温にて3時間放置し、非特異的吸着を防ぐためのブロッキングを行なった。ブロッキング後、蒸留水で良く洗浄し、未反応のメルカプトエタノールを取り除いた。その後、PBSで平衡化し、ビーズ担体をカラムからリムルス試験管(スクリューキャップ付き)(第一化学薬品社)に移し変え、使用するまで4℃で保存した。
ペプチドLi5 C固定化ビーズ担体へのペプチド固定化量を、SH基定量試薬(Ellman’s Reagent;PIERCE社)で定量したところ、4.9mgが固定化されており、98%の固定化効率であった。また、コントロール用ビーズ担体として、メルカプトエタノールで完全にブロッキングしたものを調製した。
(3−2)LPS吸着能試験
LPS溶液として、大腸菌由来LPS(E. coli O111:B4;フナコシ社)をPBSに溶
解(1 mg/mL)し、更にPBSで希釈することにより、LPS溶液(最終濃度=500 ng/mL)を作成した。前記実施例3−1で調製したペプチドLi5 C固定化ビーズ担体とコントロール用ビーズ担体について、その分散溶液(上清)を完全に取り除いた。前記LPS溶液(2 mL)を各ビーズ担体によく混合させた後、測定用サンプル(200μL)を回収し、別の新しい乾熱滅菌試験管に移し代えた。回収したサンプルは直ちに、卓上遠心器で数秒間遠心し、ビーズを沈殿させ、上澄みを新しい乾熱滅菌試験管に移し代えた。一方、サンプル回収後のビーズ溶液は、溶液と良く混ぜ、穏やかに攪拌しながら、室温でインキュベートした。経時的(30分後、60分後)に、同様の方法でサンプリングした。
回収したサンプル中のLPS量は、市販の測定キット(エンドスペシー ES-50Mセット;生化学工業社)を用いて測定した。その結果、コントロール(ブロッキングビーズ担体)では、混合直後のLPS濃度と60分後のLPS濃度とが、変わらずほぼ一定であった。一方、ペプチドLi5 C固定化ビーズ担体では、ペプチド固定化ビーズ担体とLPS溶液とを混合した直後(経過時間=0分)に回収したサンプル中のLPS濃度(A)は384.7ng/mLであり、前記混合から30分間経過した後に回収したサンプル中のLPS濃度(B)は85.2ng/mLであった。B/A比(0.22)から算出したLPS除去率は78%であり、高いLPS吸着作用が認められた。
(3−3)ペプチド固定化量に対するLPS除去能の評価
本実施例では、ペプチド固定化量の異なるペプチドLi5 C固定化ビーズ担体を調製し、それらのLPS除去能を比較した。ペプチドLi5 C固定化ビーズ担体の調製は、ペプチドLi5 C溶液(5 mg/mL, 1 mL)の代わりに、濃度の異なる3種類のペプチドLi5 C溶液(5 mg/mL, 0.5 mg/mL, 0.05 mg/mL)を使用すること以外は、前記実施例3−1に記載の手順を繰り返した。結果を表1に示す。表1において、欄Aは、ペプチド固定化ビーズ担体とLPS溶液とを混合した直後(経過時間=0分)に回収したサンプル中のLPS濃度(単位=ng/mL)を示し、欄Bは、前記混合から30分間経過した後に回収したサンプル中のLPS濃度(単位=ng/mL)を示す。
Figure 0005247539
(3−4)各種条件下におけるLPS除去能の評価
LPS及び/又はリピッドA結合剤を用いて血中のLPSを除去する場合、血中に含まれる可能性のある各種成分(例えば、血清アルブミン、IL−1β、ヘパリン)の存在下であっても、あるいは、各種条件下(例えば、塩濃度、LPS濃度)においても、LPS除去能を示すことが必要である。本実施例では、ペプチドLi5 C固定化ビーズ担体が、種々の条件下でも、高いLPS除去能を示すことを確認した。
LPS溶液(最終濃度=500 ng/mL)に代えて、ウシ血清アルブミン(BSA)含有LPS溶液(1% BSA, 500 ng/mL LPS)を用いること以外は、前記実施例3−2に記載の手順を繰り返した。その結果、BSAの存在は、ペプチドLi5 C固定化ビーズ担体のLPS除去能にほとんど影響を与えないことが判明した。
LPS溶液(最終濃度=500 ng/mL)に代えて、ヒトIL−1β(Pepro Tech社)含有LPS溶液(200 ng/mL IL-1β, 500 ng/mL LPS)を用いること以外は、前記実施例3−2に記載の手順を繰り返した。その結果、IL−1βの存在は、ペプチドLi5 C固定化ビーズ担体のLPS除去能にほとんど影響を与えないことが判明した。また、IL−1β自体は、Li5 C固定化ビーズ担体を使用した場合に最も非特異的な吸着が見られず、Li5 Cは特異的にLPSを除去することが示された。
血中のLPSを除去する体外循環カラムでは、抗凝固剤(例えば、ヘパリン、ナファモスタットメシレート等)が使用される。LPS溶液(最終濃度=500 ng/mL)に代えて、ヘパリン含有LPS溶液(1 unit/mL ヘパリン, 500 ng/mL LPS)を用いること以外は、前記実施例3−2に記載の手順を繰り返した。その結果、ヘパリンを含有しないLPSにおけるLPS除去率が74.4%であるのに対して、ヘパリン含有LPSにおけるLPS除去率は45.0%であった。通常使用濃度(1 unit/mL)のヘパリンの存在は、ペプチドLi5 C固定化ビーズ担体のLPS除去能を若干低下させたが、実用上、ほとんど問題ないことが判明した。
LPS溶液(最終濃度=500 ng/mL)に代えて、塩(NaCl)含有LPS溶液(0.25, 0.5, 又は1 mol/L NaCl, 500 ng/mL LPS)を用いること以外は、前記実施例3−2に記載の手順を繰り返した。結果を表2に示す。
Figure 0005247539
大腸菌による有用タンパク質の遺伝子工学的生産において、精製タンパク質溶液中に含有される高濃度LPSを除去することは重要である。LPS溶液(最終濃度=500 ng/mL)に代えて、ファージ溶液(LPS濃度=360μg/mL)を用いること以外は、前記実施例3−2に記載の手順を繰り返した。その結果、初期濃度360μg/mLの高濃度LPSを、30μg/mLまで効率よく除去可能であることが判明した。
一方、低濃度LPS溶液から、発熱限界である1EU/mLまでLPSを除去可能な初期LPS濃度を検討した。LPS溶液(最終濃度=500 ng/mL)に代えて、LPS(USP Reference Standard Endotoxin;生化学工業社)濃度が25、50、及び100EU/mLになるようにPBSで希釈したLPS溶液を用いること以外は、前記実施例3−2に記載の手順を繰り返した。その結果、初期のLPS濃度が25EU/mLでは5分後に1EU/mL以下にすることができた。なお、単位「EU」は、エンドトキシンユニット(Endotoxin Unit)の略である。
《実施例4:各種LPS及び/又はリピッドA結合ペプチドのLPS結合能の評価》
本実施例では、実施例1で得られた配列番号9で表されるアミノ酸配列:
KNYSSSISSIHA(配列番号9)
からなるペプチドに関して、どのアミノ酸がLPS結合に関与しているかを検討するために、各種ペプチドを合成し、そのLPS結合能を評価した。なお、本実施例で合成したペプチドは、特に断らない限り、C末端側にチオール基を導入するために、システインを付加した。なお、下記に記載した緩衝液、蒸留水、実験器具等は特に記載しない限り、全てエンドトキシンフリーのものを用いた。
(4−1)各種LPS及び/又はリピッドA結合ペプチドの調製
配列番号1で表されるアミノ酸配列において、C末端側から1アミノ酸ずつ欠失させたペプチドとして、以下のペプチドを合成した:
ペプチドLi5 6C:KNYSSSC(配列番号111)
ペプチドLi5 7C:KNYSSSIC(配列番号112)
ペプチドLi5 8C:KNYSSSISC(配列番号113)
ペプチドLi5 9C:KNYSSSISSC(配列番号114)
ペプチドLi5 10C:KNYSSSISSIC(配列番号115)
ペプチドLi5 11C:KNYSSSISSIHC(配列番号116)
配列番号1で表されるアミノ酸配列において、N末端アミノ酸を欠失させたペプチドとして、
ペプチドLi5 K1del C:NYSSSISSIHAC(配列番号117)
を合成した。
配列番号1で表されるアミノ酸配列において、塩基性アミノ酸、すなわち、1番目のリジン(K)及び11番目のヒスチジン(H)の少なくとも一方を別の塩基性アミノ酸(K、R、又はH)に置換したペプチドとして、以下のペプチドを合成した:
ペプチドLi5 H11K C:KNYSSSISSIKAC(配列番号118)
ペプチドLi5 H11R C:KNYSSSISSIRAC(配列番号119)
ペプチドLi5 K1R H11R C:RNYSSSISSIRAC(配列番号120)
ペプチドLi5 K1R C:RNYSSSISSIHAC(配列番号121)
ペプチドLi5 K1H C:HNYSSSISSIHAC(配列番号122)
配列番号1で表されるアミノ酸配列において、N末端アミノ酸(L体)をD体アミノ酸に置換したペプチドとして、以下のペプチドを合成した:
ペプチドLi5 K1dK C:配列番号110で表されるアミノ酸配列において、1番目のK(L体)をD体リジンに置換したペプチド
ペプチドLi5 K1dR C:配列番号110で表されるアミノ酸配列において、1番目のK(L体)をD体アルギニンに置換したペプチド
ペプチドLi5 K1dK H11R C:配列番号119で表されるアミノ酸配列において、1番目の
K(L体)をD体リジンに置換したペプチド
ペプチドLi5 K1dR H11R C:配列番号119で表されるアミノ酸配列において、1番目のK(L体)をD体アルギニンに置換したペプチド
配列番号1で表されるアミノ酸配列において、N末端アミノ酸をアセチル化したペプチドとして、
ペプチドLi5 K1actylK C:配列番号110で表されるアミノ酸配列において、1番目のKをアセチル化したペプチド
を合成した。
配列番号1で表されるアミノ酸配列において、2番目のアスパラギン(N)を欠失させ、11番目のヒスチジン(H)をアルギニン(R)に置換したペプチドとして、
ペプチドLi5 N2del H10R C:KYSSSISSIRAC(配列番号123)
を合成し、更に、1番目のK(L体)をD体リジンに置換したペプチドとして、
ペプチドLi5 K1dK N2del H10R C:配列番号123で表されるアミノ酸配列において、1番目のK(L体)をD体リジンに置換したペプチド
を合成し、更に、12番目のC(L体)をD体システインに置換したペプチドとして、
ペプチドLi5 K1dK N2del H10R C12dC:配列番号123で表されるアミノ酸配列において、1番目のK(L体)をD体リジンに置換し、12番目のC(L体)をD体システインに置換したペプチド
を合成した。
更に、
ペプチドLi5 K1dK N2dN H11R C:配列番号119で表されるアミノ酸配列において、1番目のK(L体)をD体リジンに置換し、2番目のN(L体)をD体アスパラギンに置換したペプチド
ペプチドLi5 -1G K1dK H11R C:配列番号119で表されるアミノ酸配列において、1番目のK(L体)をD体リジンに置換し、N末端にGを付加したペプチド
ペプチドLi5 -1acetylK H11R C:配列番号119で表されるアミノ酸配列において、N末端にKを付加し、更にそのN末端アミノ酸をアセチル化したペプチド
ペプチドLi5 K1dK H11R C13dC:配列番号119で表されるアミノ酸配列において、13番目のC(L体)をD体システインに置換したペプチド
を合成した。
(4−2)ビアコアシステムによるLPS結合能の評価
前記実施例2で合成したペプチドLi5 C、及び前記実施例4−1で合成した各ペプチドについて、ビアコア(BIACORE)システム(BIACORE 2000; BIACORE社)を用いてLPS結合能を評価した。前記評価は、リピッドA溶液及びLPS溶液(濃度=100μg/mL, 50μg/mL, 25μg/mL, 12.5μg/mL)を用いる代わりに、LPS溶液(濃度=50μg/mL, 25μg/mL, 12.5μg/mL, 6.25μg/mL)を用いること以外は、前記実施例2に記載の手順に従って実施した。
(4−3)ペプチド固定化ビーズ(バッチ法)によるLPS吸着能の評価
前記実施例2で合成したペプチドLi5 C、及び前記実施例4−1で合成した各ペプチドについて、ペプチド固定化ビーズ(バッチ法)により、LPS吸着能を評価した。前記評価(2番目のNを欠失させたペプチドを除く)は、ビーズ担体へのペプチド固定化量を2μmol、5mg、又は2mgとしたこと以外は、前記実施例3に記載の手順に従って実施した。また、2番目のNを欠失させたペプチドの評価は、ビーズ担体0.2 g(実施例3−1では0.5 g)、2−ヨードエタノール0.5 mL(実施例3−1では1 mL)、ピリジン50 μL(実施例3−1では100μL)、ペプチド溶液2 mg/mL, 1 mL(実施例3−1では5 mg/mL, 1 mL)、LPS溶液0.8 mL(実施例3−2では2 mL)、測定用サンプル50μL(実施例3−2では200μL)を用いて、5分後、30分後、60分後(実施例3−2では30分後、60分後)にサンプリングしたこと以外は、前記実施例3に記載の手順に従って実施した。
C末端欠失型ペプチドに関する結果を表3に、塩基アミノ酸置換型ペプチドに関する結果を表4に、2番目のNを欠失させたペプチドに関する結果を表5及び表6に、それぞれ示す。表3〜表5において、欄Aは、ペプチド固定化ビーズ担体とLPS溶液とを混合した直後(経過時間=0分)に回収したサンプル中のLPS濃度(単位=ng/mL)を示し、欄Bは、前記混合から30分間経過した後に回収したサンプル中のLPS濃度(単位=ng/mL)を示す。表6において、欄Aは、ペプチド固定化ビーズ担体とLPS溶液とを混合した直後(経過時間=0分)に回収したサンプル中のLPS濃度(単位=ng/mL)を示し、欄Bは、前記混合から5分間経過した後に回収したサンプル中のLPS濃度(単位=ng/mL)を示す。
Figure 0005247539
Figure 0005247539
Figure 0005247539
Figure 0005247539
(4−4)結果
前記実施例4−2及び実施例4−3の結果を、血中安定性のデータと併せて、表7に示す。また、使用したペプチドを表8にまとめた。
なお、血中安定性は、以下の方法により評価した。先ず、ペプチドを10mg/mLとなるように蒸留水で溶解した。更にそれを蒸留水で10倍に希釈し、終濃度1mg/mLとなるように調整した。ペプチド溶液10μLを50μLの血漿(ヒト)に加え、5分後、30%TCA25μLを添加することにより反応を止めた。良く攪拌後、12,000rpm、5分の遠心で変性タンパク質を沈殿させ、上澄みをHPLCにかけた。高速液クロ(HPLC)は以下の条件で行なった:
カラム:トーソーODS 80TM(4.6×100mm)
溶媒A:0.1%トリフルオロ酢酸(TFA)
溶媒B:90%アセトニトリル(0.1%TFA中)
流速 :0.8mL/min
グラディエント:10〜60%B(55分間)
モニターは210nm(1.0AUSF)と280nm(0.2AUSF)の吸光
各時間ごとに上記操作を行ない(30%TCA25μLを加えて反応を止め、遠心で変性タンパク質を沈殿させ、上澄みをHPLCで分析し)、ピークの高さを測定した。また、そのピークのアミノ酸配列をシークエンサーにて分析することにより、分解産物を確認し、血漿中の安定性を評価した。
表7において、(a)欄は、結合力(KD)であり、(b)欄は、LPS(50μg/mL)時の結合量(Rmax)[BIACOREソフトウェアによる計算値]であり、(c)欄は、ビアコアシステムによる評価[すなわち、(a)欄及び(b)欄に基づく評価]であり、(d)欄は、バッチ法による評価であり、(e)欄は、血中安定性に関する評価であり、(f)欄は、総合評価[すなわち、(c)欄〜(e)欄に基づく評価]である。
欄(c)〜欄(f)における評価は、4段階評価であり、記号「A」は、極めて優れていることを示し、記号「B」は、優れていることを示し、記号「C」は、通常使用には耐えることを示し、記号「D」は、単独では劣るが、繰り返し配列からなるマルチマーや、高密度にペプチドを固定化する方法などにより使用可能であることを示す。
より具体的には、(c)欄のビアコアシステムによる評価[(a)欄及び(b)欄に基づく評価]では、(a)欄及び(b)欄を総合評価したときに、ペプチドLi5 Cより優れている場合を評価「A」とし、ペプチドLi5 Cと同程度である場合を「B」と評価し、ペプチドLi5 Cよりやや劣る場合を「C」と評価し、ペプチドLi5 Cより劣る場合を「D」と評価した。
また、(d)欄におけるバッチ法による評価では、同時に測定したペプチドLi5 CよりもLPS吸着能が優れているか、またはLPS除去効率が70%以上の吸着能を示す場合を評価「A」とし、ペプチドLi5 Cと同等か、またはLPS除去効率が50%〜69%の吸着能を示す場合を評価「B」とし、ペプチドLi5 Cよりもやや劣るか、またはLPS除去効率が30〜49%の吸着能を示す場合を評価「C」とし、ペプチドLi5 Cよりも劣るか、またはLPS除去効率が10〜29%の吸着能を示す場合を評価「D」とした。
また、(e)欄における血中安定性に関する評価では、血漿中で1時間以上経過しても残存が確認できた場合を評価「A」とし、血漿中において30分〜1時間以内で分解された場合を評価「B」とし、血漿中において10分〜30分以内に全て分解された場合を評価「C」とし、血漿中において1分〜10分以内に全て分解された場合を評価「D」とした。
これまでの各試験から導かれる結果として、N末端に塩基性のアミノ酸(特にK)があることが好ましい。これはN末端のKを除去するとLPS結合能が低下することから言える。また、N末端のアミノ基をアセチル化することで結合力が弱まることから、N末端のアミノ基もフリーであることが好ましい。また、N末端から11番目又は10番目のアミノ酸が塩基性のアミノ酸(特にR)であることが好ましい。これはC末端から削った場合、この塩基性アミノ酸が削られるとLPS結合能が低下することから考えられる。安定性の面では、N末端アミノ酸をD体にすることが好ましい。また更に安定化させる為にはC末端となるアミノ酸もD体化すると相乗的に有効である。また、2番目のNを欠失させたペプチドに関する結果から、N末のKをD体Kに置換することで、LPS吸着効率が更に増すことがわかった。更に、両サイドをD体に変えたペプチドについてもLPS吸着能が確認でき、N末端をD体、若しくは両サイドをD体に変えても吸着能の劣らないことが示された。
Figure 0005247539
Figure 0005247539
表8において、小文字で示す各アミノ酸(k、r、n、及びc)は、D体アミノ酸であることを意味し、「ak」は、ペプチドのN末端アミノ基のアセチル化を意味する。
《実施例5:オープンカラム法によるLPSの除去》
(5−1)ペプチドLi5 Cのビーズ担体への固定化とカラム作製
本実施例では、酸塩化物が結合しているシリカゲル(Propionyl chloride functionalized silica gel 200-400 mesh;シグマ・アルドリッチ社製)(以下、ビーズ担体と称する)に溶媒を加えて反応させ、最終的にC末端のシステインのチオール基を利用してペプチドLi5 Cを固定化した。なお、下記に記載した緩衝液、蒸留水、実験器具等は特に記載しない限り、全てエンドトキシンフリーのものを用いた。
具体的には、先ず、ビーズ担体(1.0 g)を量り取り、乾熱滅菌試験管に移し替えた。そこに2−ヨードエタノール(和光純薬社)(2 mL)を加え、ビーズ担体と結合している酸塩化物とヨードエタノールの水酸基とを反応させ、共有結合させた。その際に副生成物として塩化水素(HCl)が発生するので、ヨードエタノールが反応し副反応が起こるのを防ぐため、ピリジン(和光純薬社)(アミン塩基を含むもの)(200μL)を加え混ぜた。これをパラフィルムで覆い、よく混ぜた後、穏やかに攪拌しながら、室温で4時間反応させた。
反応物をエコノカラム(カタログ番号737-0516、内径=0.5cm、長さ=15cm、底面積=0.2cm2;BIO-RAD社)に移し代え、蒸留水でよく洗浄した後、カップリングバッファー(50mmol/L Tris-HCl, 5mmol/L EDTA・2Na, pH 8.5)で平衡化した。それに、カップリングバッファーに溶解したペプチドLi5 C溶液(2.5 mg/mL, 2 mL)を加え混ぜ、穏やかに攪拌しながら、室温で3時間放置した。ペプチドLi5 C固定化後、未反応のペプチドを洗い流すため、蒸留水でビーズ担体を洗浄し、更に、カップリングバッファーにて平衡化した。続いて、ブロッキングバッファー(2−メルカプトエタノールを100 mmol/Lとなるようにカップリングバッファーに溶解したもの)を、平衡化したビーズ担体に加え混ぜ、穏やかに攪拌しながら室温にて3時間放置し、非特異的吸着を防ぐためのブロッキングを行なった。ブロッキング後、蒸留水で良く洗浄し、未反応のメルカプトエタノールを取り除いた。その後、PBSで平衡化し、カラム上部と下部の蓋を閉め、使用するまで4℃で保存した。
ペプチドLi5 C固定化ビーズ担体へのペプチド固定化量を、SH基定量試薬(Ellman’s Reagent;PIERCE社)で定量したところ、4.95mgが固定化されており、99%の固定化効率であった。また、コントロール用ビーズ担体として、メルカプトエタノールで完全にブロッキングしたものを調製した。
(5−2)LPS除去試験
LPS溶液として、大腸菌由来LPS(E. coli O111:B4;フナコシ社)をPBSに溶解(1 mg/mL)し、更にPBSで希釈することにより、LPS溶液(最終濃度=500 ng/mL)を作成した。実施例5−1で調製したカラム中の溶液(PBS)をビーズ担体の表面と同じ高さまで排除して揃えた。前記LPS溶液(10 mL)をカラム上部から流し、通流させ、カラム下部から0.5mLずつ溶液を乾熱滅菌試験管に回収した。回収したサンプル中のLPS量は、実施例3−2に記載の方法により定量した。コントロールでは、カラム添加後、しばらくすると飽和状態に達してしまうのに対して、ペプチドLi5 C固定化カラムでは、LPS除去率が91.1%であり、LPSを効率よく除去可能であることが示された。
《実施例6:ペプチド固定化ビーズ担体を用いたLPSの定量》
本実施例では、前記実施例4−1で合成したペプチドLi5 K1dK N2del H10R C12dCの固定化ビーズ担体を用いて、LPSと反応させた後、ビーズ担体に結合したLPS量を測定し、定量ができることを確認した。また、これと同時にメルカプトエタノールで完全ブロキングしたビーズ担体のみのものをコントロールとして比較した。なお、下記に記載した緩衝液、蒸留水、実験器具等は特に記載しない限り、全てエンドトキシンフリーのものを用いた。
(6−1)ペプチドLi5 K1dK N2del H10R C12dCのビーズ担体への固定化
本実施例では、酸塩化物が結合しているシリカゲル(Propionyl chloride functionalized silica gel 200-400 mesh;シグマ・アルドリッチ社製)(以下、ビーズ担体と称する)に溶媒を加えて反応させ、最終的にC末端のシステインのチオール基を利用してペプチドを固定化した。
具体的には、先ず、ビーズ担体[10mg(1サンプル分)]を量り取り、乾熱滅菌試験管に移し替えた。そこに2−ヨードエタノール(和光純薬社)(0.1mL)を加え、ビーズ担体と結合している酸塩化物とヨードエタノールの水酸基とを反応させ、共有結合させた。その際に副生成物として塩化水素(HCl)が発生するので、ヨードエタノールが反応し副反応が起こるのを防ぐため、ピリジン(和光純薬社)(アミン塩基を含むもの)(10μL)を加え混ぜた。これをパラフィルムで覆い、よく混ぜた後、穏やかに攪拌しながら、室温で4時間反応させた。
反応物をエコノカラム(BIO-RAD社)に移し代え、蒸留水でよく洗浄した後、カップリングバッファー(50mmol/L Tris-HCl, 5mmol/L EDTA・2Na, pH 8.5)で平衡化した。それに、カップリングバッファーに溶解したペプチド溶液(20 mg/mL, 0.25 mL)を加え混ぜ、穏やかに攪拌しながら、室温で3時間放置した。ペプチド固定化後、未反応のペプチドを洗い流すため、蒸留水でビーズ担体を洗浄し、更に、カップリングバッファーにて平衡化した。続いて、ブロッキングバッファー(2−メルカプトエタノールを100 mmol/Lとなるようにカップリングバッファーに溶解したもの)を、平衡化したビーズ担体に加え混ぜ、穏やかに攪拌しながら室温にて3時間放置し、非特異的吸着を防ぐためのブロッキングを行なった。ブロッキング後、蒸留水で良く洗浄し、未反応のメルカプトエタノールを取り除いた。その後、PBSで平衡化し、ビーズ担体をカラムから乾熱滅菌試験管(生化学工業社)に移し変え、使用するまで4℃で保存した。
ペプチド固定化ビーズ担体へのペプチド固定化量を、SH基定量試薬(Ellman’s Reagent;PIERCE社)で定量したところ、90%以上の固定化効率であった。また、コントロール用ビーズ担体として、メルカプトエタノールで完全にブロッキングしたものを調製した。
(6−2)LPS吸着能試験
先ず、大腸菌(E. coli O113:H10株)由来の米国薬局方エンドトキシン標準品(RSE:Reference Standard Endotoxin:生化学工業社製)をエンドトキシンフリーの蒸留水(LRW:LAL Reagent Water;生化学工業社製)で溶解し(2,000EU/mL)、更にPBSで希釈することにより、濃度の異なるLPS溶液(最終濃度=10EU/mL、5EU/mL、2.5EU/mL、0EU/mL)を作成した。次に、前記実施例6−1で調製したペプチド固定化ビーズ担体とコントロール用ビーズ担体について、その乾熱滅菌試験管中に混入している溶液(上清)を完全に取り除いた。各濃度のLPS溶液(1 mL)をそれぞれのビーズ担体に加え混ぜ、パラフィルムで試験管の口を覆い、穏やかに攪拌しながら室温で30分間反応させた(その際に上澄みを10μl回収し、添加直後の溶液とした)。その後、直ちに卓上遠心器で数秒間遠心してビーズを沈殿させてから、上澄みを新しい乾熱滅菌試験管に移し代えた(反応後の上澄みとした)。一方、沈殿させたビーズにPBS溶液(0.5mL)を添加し、混合後ビーズを沈殿させてから上澄みを取り除くという操作を繰り返し行ない、未結合のLPSを取り除く為、ビーズを洗浄した。この操作を6回(計3mL)繰り返し行なった。この洗浄後の溶液も最終的にLPS濃度を定量する為、乾熱滅菌試験管にて保管した(洗浄後の溶液とした)。
また、ビーズ担体にはPBS溶液(1mL)を加え混ぜた。その後、添加直後や反応後の上澄み、洗浄後の溶液、ビーズに結合したLPS量についてそれぞれ定量した。LPS量は、市販の測定キット(エンドスペシーES-50Mセット;生化学工業社)を用いて測定した。結果を表9に示す。
Figure 0005247539
その結果、コントロールでビーズに結合したLPS量はほぼ0EUであったのに対し、ペプチド固定化ビーズ担体では、濃度依存的にビーズに結合したLPS量の定量が行なえた。また、LPS添加直後の上澄みから投入したLPS量も相当量であり、洗浄後の溶液にもLPSがほとんど含まれていないこと(0EU)、反応後の上澄みにも殆どLPSが残っていないことなどから、ビーズに結合したLPSの定量が確実であることが示された。
《実施例7:オープンカラム法によるLPS除去効率の確認》
本実施例では、ペプチドLi5 K1dK N2del H10R C12dC固定化担体を充填させたカラムと、何も固定化していない担体のみを充填させたカラムとのLPS除去効率を比較した。なお、下記に記載した緩衝液、蒸留水、実験器具等は特に記載しない限り、全てエンドトキシンフリーのものを用いた。
(7−1)ペプチドのビーズ担体への固定化
本実施例では、チオール基を含む物質をジスルフィド(S−S)結合で固定する担体(Thiopropyl Sepharose 6B Lab Pack;アマシャム バイオサイエンス社製)(以下、担体と称する)を用いてペプチドを固定化した。
具体的には、先ず、担体[0.5g(容量1.5mL)]を遠沈管に量り取り、蒸留水を加え膨潤させてからエコノカラム(BIO-RAD社製)(以下、カラムと称する)に移し変えた。カラムに蒸留水(100mL)を通流させ担体を洗浄した。それにペプチド溶液[蒸留水1.35mL、0.1mol/L ギ酸(pH4.5)0.15mLにペプチド5mgを溶解したもの]を添加し、室温で一晩放置し、ペプチドを固定化した。続いて、ブロッキングバッファー(2−メルカプトエタノールを100 mmol/Lとなるように、蒸留水:0.1mol/L ギ酸(pH4.5)=9:1の割合の溶液で溶解したもの)をカラムに添加させ、室温で一晩放置し、非特異的吸着を防ぐ為のブロッキングを行なった。ブロッキング後、カラムに蒸留水を通流させ、未反応のメルカプトエタノールを取り除いた。その後、PBSで平衡化し、使用するまで4℃で保存した。
また、コントロール用担体として、メルカプトエタノールで完全にブロッキングしたものを調製した。
(7−2)LPS除去効率確認試験
先ず、カラム中に含まれているPBS溶液を捨てて担体の表面と同じ位置に合わせた。そのカラムにLPS溶液(LPS E.coli O111:B4 10ng/mLとなるようにヒト血漿に溶解したもの)8mLを通流させた。カラム下部からLPS溶液を1mL又は0.5mLずつ回収した。サンプルは乾熱滅菌試験管にてストックした。
その後、それぞれのサンプル中に含まれるLPS量の定量を行ない、ペプチドによるLPS除去効率を確認した。
LPS量は、市販の測定キット(エンドスペシーES-50Mセット;生化学工業社)を用いて測定した。
その結果、コントロール(担体のみ)ではPBS溶液が流れた後、直ぐ飽和状態に達したのに対し、ペプチド固定化カラムは50%程度のLPS除去効率を維持した後、徐々に飽和していく傾向を示した。また、LPS溶液8mLを流した時点での除去効率はまだ完全に飽和状態に達していなかった。これにより、ペプチド固定化担体は血漿中のLPSを除去することが示された。
《実施例8:ペプチド安定性評価》
本実施例では、ペプチドLi5 K1dK N2del H10R C12dCの安定性を、タンパク質とタンパク質等の分子間における結合の強さや結合量を測定する機器[ビアコアシステム(BIACORE 2000; BIACORE社)]にて測定した。また、ポリミキシンB(PMB)も同時に測定し、比較した。なお、下記に記載した緩衝液、蒸留水、実験器具等は特に記載しない限り、全てエンドトキシンフリーのものを用いた。
具体的には上記ペプチドを、センサーチップ(BIACORE Sensor Chip CM5;BIACORE社)のフローセル(以下、Fcと称する)2にチオールカップリングにて固定化した。コントロールとしてFc1にシステインを固定化した。比較の為に、アミノ基を介して固定化するアミンカップリングにてFc4にPMBを固定化した。なお、それぞれ、等モルとなるように固定化した。
そのセンサーチップに、濃度が50μg/mLのLPS溶液[緩衝用バッファーHBS-EP(0.01mol/L HEPES、pH7.4、0.15mol/L NaCl、3mmol/L EDTA)]をアナライトとして流し、結合量(RU:Resonance Unit)を測定した後、強アルカリ溶液(15mmol/L NaOH)を流してセンサーチップを洗浄した。このサイクルを1回として繰り返し行ない、結合量の変化を調べ、安定性を確認した。
その結果、PMBはサイクルを重ねるごとにLPS結合量が低下していくのに対し、ペプチドLi5 K1dK N2del H10R C12dCのLPS結合量は変わらず一定であった。よって、強アルカリ洗浄下において、ペプチドは安定であることが示された。
《実施例9:グラム陰性菌の蛍光染色》
本実施例では、前記実施例4−1で合成したペプチドLi5 K1dK N2del H10R Cを用いてグラム陰性菌(大腸菌及び緑膿菌)及びグラム陽性菌(乳酸菌)の蛍光染色を実施した。
ペプチドLi5 K1dK N2del H10R C[0.5mg/mL in PBS(pH7.2)]1mLを作成し、フルオレセイン−5−マレイミド(PIERCE社製)5mgを定法に従って加え、室温で2時間反応させた後、L−システイン50mgを添加してブロッキングを行うことにより、フルオレセイン標識化ペプチドを調製した。各菌は、充分に増殖させたところ(full growth)で遠心して沈殿を回収し、遠心前の培地量の10倍量の水に再懸濁したものを使用した。得られた各菌の懸濁液5μLを、シラン処理したスライドガラスに滴下し、乾燥させた。固定のために、100%エタノール10μLを滴下し、乾燥させた。フルオレセイン標識化ペプチド溶液(25μg/mL)100μLを滴下し、そのまま3時間放置し、染色を実施した。なお、コントロールとして、フルオレセイン標識化ペプチド溶液の代わりに、フルオレセイン標識化システイン溶液又は水を使用した。
蛍光顕微鏡(BX50WI;オリンパス)による観察の結果、グラム陰性菌である大腸菌又は緑膿菌は、フルオレセイン標識化ペプチドにより染色されたのに対して、グラム陽性菌である乳酸菌は染色されなかった。また、コントロールとして使用したフルオレセイン標識化システインでは、グラム陰性菌及びグラム陽性菌のいずれも染色されなかった。
《実施例10:Li5−025と各種LPSとの結合力(親和性)評価(ビアコアシステムによる)》
本実施例では、実施例4−1で合成したペプチドLi5 K1dK N2del H10R C(以下、ペプチドLi5−025の名称を併用する)について、ビアコア(BIACORE)システム(BIACORE 2000; BIACORE社)を用いて、種の異なる各種LPSとの結合力を評価した。
具体的には、合成したペプチド(Li5−025)をセンサーチップ(BIACORE Sensor Chip CM5;BIACORE社)のフローセル(以下、Fcと称する)2にチオールカップリングにて固定化した。コントロールとして、Fc1にシステインを固定化した。
前記センサーチップに、各種[Bordetella pertussis(Bp)、Vibrio cholerae serotype Inaba 569B (Vc)、Klebsiella pneumoniae (Kp)、Pseudomonas aeruginosa Serotype 10 (Pa)、Escherichia coli O111:B4 (Ec)]の異なるLPS[濃度=50 μg/mL, 25 μg/mL, 12.5 μg/mL, 6.25 μg/mL;緩衝用バッファーHBS−EP(Tween-20無し)(0.01 mol/L HEPES, pH 7.4, 0.15 mol/L NaCl, 3 mmol/L EDTA)]をアナライトとして、それぞれ薄い濃度から順に流して測定した。
その結果、LPSとの結合力[解離定数平均値(Kd)]は、Bp、Kp、Ecでは10−8であり、Vcでは10−8〜10−9であり、Paでは10−11〜10−12であり、LPSがいずれの場合であってもKd=10−8オーダとLPSに強く結合することが確認された。
《実施例11:Li5−025による各種LPSとの吸着能評価(バッチ法による)》
実施例10で用いたのと同じペプチド(Li5−025)と各種LPSを用いて、ペプチドLi5-025とそれぞれのLPSとの吸着能をバッチ法にて測定すると共に、ポリミキシンB(PMB)とも比較した。なお、下記に記載した緩衝液、蒸留水、実験器具等は特に記載しない限り、全てエンドトキシンフリーのものを用いた。
(1)ペプチドの固定化方法
酸塩化物が結合しているシリカゲル(Propionyl chloride functionalized silica gel 200-400 mesh(シグマ・アルドリッチ社製)(以下、ビーズ担体と称する)に溶媒を加えて反応させ、最終的にC末端のシステインのチオール基を利用し、共有結合にてペプチドLi5−025を固定化した。
具体的には、先ず、ビーズ担体(0.2 g)を量り取り、乾熱滅菌試験管に移し替えた。そこに2−ヨードエタノール(和光純薬社製)(0.4 mL)を加え、ビーズ担体と結合している酸塩化物とヨードエタノールの水酸基を反応させ共有結合させた。その際に副生成物として、塩化水素(HCl)が発生するので、ヨードエタノールが反応し副反応が起こるのを防ぐため、ピリジン(和光純薬社製)(アミン塩基を含むもの)(40 μL)を加え混ぜた。これをパラフィルムで覆い、よく混ぜた後、穏やかに攪拌しながら、室温で4時間反応させた。
これをエコノカラム(BIO-RAD社製)に移し代え、蒸留水でよく洗浄した後、カップリングバッファー(50 mmol/L Tris-HCl, 5 mmol/L EDTA・2Na, pH 8.5)で平衡化した。それに、Li5−025(2 mg/mL)となるようにカップリングバッファーに溶解したペプチド溶液(1 mL)を加え混ぜ、穏やかに攪拌しながら、室温で6時間放置した。なお、ペプチド固定化後溶液を用いて、SH基定量試薬(Ellman’s Reagent;PIERCE社製)にてペプチド固定化量を定量した。
Li5−025固定化後、未反応のペプチドを洗い流すため、蒸留水でビーズ担体を洗浄し、更に、カップリングバッファーにて平衡化した。一方で、2−メルカプトエタノール(関東化学社製)を100mmol/Lとなるように、カップリングバッファーで溶解し、ブロッキングバッファーを作成した。それを、平衡化したビーズ担体に加え混ぜ、穏やかに攪拌しながら室温で3時間以上放置し、非特異的吸着を防ぐためのブロッキングを行なった。
ブロッキング後、蒸留水で良く洗浄し、未反応のメルカプトエタノールを取り除いた。その後、PBSで平衡化し、ビーズ担体をカラムからリムルス試験管(スクリューキャップ付き)(第一化学薬品社製)に移し変え、使用するまで4℃で保存した。
(2)ポリミキシンB(PMB)の固定化方法
酸塩化物が結合しているシリカゲル(Propionyl chloride functionalized silica gel 200-400 mesh;シグマ・アルドリッチ社製)(以下、ビーズ担体と称する)に溶媒を加え反応させ、最終的にアミノ基を利用して共有結合にてPMBを固定化した。
具体的には、先ず、ビーズ担体(0.2 g)を量り取り、乾熱滅菌した試験管に移し変えた。そこに蒸留水(H2O)を加え混ぜ、パラフィルムで覆い、室温で穏やかに攪拌しながら、気泡がなくなるまで放置し、ビーズ担体に結合している酸塩化物と水とを反応させ、共有結合によって、塩素部分を水酸基(-OH)に置換した。
試験管中の気泡が無くなったことを確認してから、エコノカラム(BIO-RAD社製)に移し代え、蒸留水で洗浄した。その後、0.1 mol/L NaHCO3 バッファー(pH 8.0)で平衡化した。それに、EDC[1-Ethyl-3-(3-dimethylaminopropyl)carbodiimide hydrochloride]とNHS(N-hydroxysuccinimide)を加え混ぜ、室温で1時間反応させた。反応後、カラム内の溶液を排出し、0.1 mol/L NaHCO3 バッファーを流した。そこに、PMB(2 mg/mL)となるように0.1 mol/L NaHCO3 バッファーに溶解したPMB溶液(1 mL)を加え混ぜ、穏やかに攪拌しながら、室温で6時間放置した。なお、PMB固定化後溶液を用いて、アミノ基定量キット(CBQCA Protein Quantitation Kit;Molecular Probes社製)にてPMBの固定化量を定量した。
PMB固定化後、未反応のPMBを洗い流すため、蒸留水でビーズ担体を洗浄した。その後、更に0.1 mol/L NaHCO3 バッファーにて平衡化した。一方で、アミンエタノール(和光純薬社製)を1.0mol/Lとなるように、蒸留水で溶解し、塩酸でpH8.5に調整し、ブロッキングバッファーを作成した。ブロッキングバッファー(3 mL)をビーズ担体に加え混ぜ、穏やかに攪拌しながら室温で3時間以上放置し、非特異的吸着を防ぐためのブロッキングを行なった。
ブロッキング後、蒸留水で良く洗浄し、未反応のエタノールアミンを除去した。その後、PBSで平衡化し、ビーズ担体をカラムからリムルス試験管(スクリューキャップ付き)(第一化学薬品社製)に移し代え、使用するまで4℃で保存した。
(3)コントロール(なにも固定化していないビーズ担体のみのもの)の作製方法
コントロールは、前記項目(1)に記載のLi5−025固定化法におけるブロッキング処理のみを行うことにより、メルカプトエタノールで完全ブロッキングしたものをコントロールとした。
(4)LPS(エンドトキシン)吸着能試験及びサンプル回収方法
LPS溶液を作成し、ペプチド(又はPMB)固定化ビーズ担体と混合させ、時間を追ってサンプルを回収し、測定用のサンプルを準備した。
具体的には、先ず、各固定化又はブロッキングビーズ担体の分散溶液(上清)を完全に取り除いた。一方で、それぞれのLPSをPBSで溶解し、500ng/mLとなるように調整し、LPS溶液を作成した。このLPS溶液(0.8 mL)をビーズ担体によく混合させた後、200μLを回収し、別の新しい乾熱滅菌試験管に移し代えた。回収したサンプルは直ちに、卓上遠心器で数秒遠心し、ビーズを沈殿させ、上澄みを新しい乾熱滅菌試験管に移し代えた。一方、サンプル回収後のビーズ溶液は、溶液と良く混ぜ、穏やかに攪拌しながら、室温でインキュベートした。経時的に同様の方法でサンプリングした。
(5)エンドトキシン量の定量
回収したサンプル中のエンドトキシン量を、市販の測定キット(エンドスペシー ES-50Mセット;生化学工業社製)にて測定し、LPS吸着能力を確認した。
具体的には、先に回収したサンプルを蒸留水にて希釈した(この希釈は、エンドスペシーの定量範囲内のレンジに定まるよう希釈した)。これをトキシペット プレート ポリスチレン製96 well(Et Free)(生化学工業社製)に50μl/wellずつ入れた。次に、エンドスペシーES-50Mセットを準備した。キット中のライセート試薬(1本)に、キット添付の緩衝液1本(全量)を加え、泡立てないように5分間手で振って溶解した。これを、サンプル添加ウェルに50μL/wellずつ添加し、よく混合させた。その後、37℃で穏やかに攪拌しながら30分間インキュベートした。
その後、吸光光度計(ARVO;wallac社製)にて、405nmの吸光度を測定した。またその際に、検量線を作成し、近似直線の方程式からLPS濃度を算出した。
結果を表10に示す。この表10において、各記号Bp、Vc、Kp、Ecは、それぞれ、Bordetella pertussis、Vibrio cholerae serotype Inaba 569B、Klebsiella pneumoniae、Escherichia coli O111:B4を意味する。
コントロールは混ぜてから直ぐのLPS量と、60分後のLPSの濃度が変わらずほぼ一定なのに対し、Li5−025固定化ビーズ担体では、それぞれのLPSにおいてLPS濃度が有意に低下し、LPS吸着作用が認められた。PMBと比較してもLPS除去効率が高いことが示された。
Li5-025固定化ビーズ担体を用いたBp(Bordetella pertussis)吸着試験では、500ng/mLのLPSを95%以上吸着させた。また、Vc(Vibrio cholerae serotype Inaba 569B)では90%以上、Kp(Klebsiella pneumoniae)では50%以上(最大80%程度)、Pa(Pseudomonas aeruginosa Serotype 10)では95%以上、Ec(Escherichia coli O111:B4)では95%以上と、様々な種類のLPSに対して高い吸着能を持つことが示された。
同時に測定したPMBは、Bp吸着試験では、500ng/mLのLPSを95%以上、Vcでは60%以上、KpやPaでは吸着能が殆ど見られないなど、LPSの種類によって吸着能に大きく差のあることが示された。
Figure 0005247539
《実施例12:Li5−025固定化ビーズによる低濃度LPS吸着能評価(バッチ法による)》
実施例11と同様の方法により作製したペプチドLi5−025(又はPMB)固定化ビーズ担体を用い、これらに1EU/mLと低い濃度のLPS溶液(1 mL)を加え混ぜ、バッチ法を行うことにより低濃度のLPS吸着能について確認した。LPSとしては、Escherichia coli O113:H10由来のものを使用した。バッチの測定方法は実施例10に準じた。
結果を表11に示す。コントロールのLPS濃度は最後まで低下しなかったのに対し、Li5−025又はPMB固定化ビーズは最終的に1EU/mLのLPSを70%以上吸着し、0.3EU/mL以下にすることが示された。オープンカラム法で測定することにより、更に低濃度まで除去することができると期待される。
Figure 0005247539
《実施例13:Li5−025固定化ビーズによる1%BSA溶液中でのLPS吸着能評価(バッチ法による)》
実施例11と同様の方法により作製したペプチドLi5−025(又はPMB)固定化ビーズ担体を用い、これらに1%BSA溶液(LPS濃度=500 ng/mL)1mLを加え混ぜ、バッチ法を行うことにより1%BSA溶液中でのLPS吸着能について調べた。LPSとしては、Escherichia coli O111:B4由来のものを使用した。バッチ法の基本的な流れは実施例10に準じた。
結果を表12に示す。1%BSA共存下において、500ng/mLのLPSを60%以上吸着することが示された。以前に実施済みのペプチド固定化濃度依存試験(例えば、実施例3−3)の結果から、ペプチドの固定化量を増やすことによって、LPS吸着能を高めることが可能であると考えられる。
Figure 0005247539
《実施例14:ポリリジン類似ペプチドとLi5−025を用いたLPS吸着能の比較(バッチ法による)》
LPS結合体として既存品であるポリリジンと、Li5−025(又はPMB)を比較するため、ポリリジン類似ペプチドとして、
ペプチドK7C:KKKKKKKC(配列番号124)
をシグマ社にて合成した。実施例11と同様の方法にて作製したペプチド(又はPMB)固定化ビーズ担体に10ng/mL濃度のLPS溶液2mLを加え混ぜ、バッチ法にてLPS吸着能を確認し、比較した。LPSとしては、Escherichia coli O111:B4由来のものを使用した。基本的な操作は実施例11に準じて行なった。
結果を表13に示す。Li5−025は約90%程度、PMBは65%程度、K7Cは約20%程度のLPS吸着能であり、ポリリジンのLPS吸着能は低いことが示された。
Figure 0005247539
《実施例15:Li5−025とその誘導体を用いたLPS吸着能評価(1)(バッチ法による)》
本実施例では、表14に示すLi5−025とその誘導体を用い、バッチ法にてLPS吸着能を比較した。
具体的には、基本的な操作は実施例11と同様に行なった。また、添加LPS溶液は、LPS濃度500ng/mL(0.8mL)を使用した。LPSとしては、Escherichia coli O111:B4由来のものを使用した。
Figure 0005247539
[アミノ酸配列中、小文字で示すアミノ酸(k、c)は、D体アミノ酸であることを示す]
得られた結果の一部を表15に示す。Li5−025のLPS吸着能は500ng/mL濃度のLPSを95%以上吸着し、Li5−032では約85%程度、Li5−029及びLi5−030は約75%程度の吸着能であり、Li5−025が最も高いLPS吸着能を持つことが示された。
Figure 0005247539
《実施例16:Li5−025とその誘導体を用いたLPS吸着能評価(2)(バッチ法による)》
本実施例では、表16に示すLi5−025とその誘導体を用い、バッチ法にてLPS吸着能を比較した。
具体的には、基本的な操作は実施例11と同様に行なった。また、添加LPS溶液は、LPS濃度10ng/mL(2.0mL)を使用した。LPSとしては、Escherichia coli O111:B4由来のものを使用した。
Figure 0005247539
[アミノ酸配列中、小文字で示すアミノ酸(k、c)は、D体アミノ酸であることを示す]
結果を表17に示す。その結果、Li5−I6F I9Fは約75%程度のLPS吸着能であり、その他のLi5−025、Li5−I6F、Li5−I9Fについては10ng/mL濃度のLPSをほぼ100%近く吸着し、とても強いLPS吸着作用が認められた。
Figure 0005247539
《実施例17:Li5−025固定化カラムによるLPS除去効率評価(1)(オープンカラム法による)》
Li5−025固定化カラムを作製し、オープンカラム法によりLPS除去効率について確認した。同時に、PMB固定化カラムや何も固定化していないカラムを作製し、LPS除去効率を比較した。
具体的には実施例11と同様の方法でペプチド(又はPMB)を固定化したカラムを作製し、そのカラム上部から10ng/mL濃度のLPS溶液7mLを通流し、カラム下部から溶出されたLPSを0.4mLずつ回収し、その検体中に含まれるLPS量を定量することにより、LPS除去効率を評価した。カラム条件は以下の通りである。
カラム:エコノカラム(BIO−RAD社製)
カタログ番号737−0516、内径0.5cm、
長さ15cm、底面積0.2cm
カラムビーズ:Si−アシッドクロライドビーズ(Si-Acid Chloride beads)
(0.8g)
(カラム容量=1.2mL)
リガンド:ペプチドLi5−025又はPMB(8mg)
エンドトキシン:LPS(E.coli O111:B4)
エンドトキシン溶液:10ng/mL(7mL)
保持容量:0.4mL
流速:0.5mL/min
その結果、コントロールはすぐ飽和状態に達してしまったのに対し、Li5−025固定化カラムは10ng/mL濃度のLPSを0.1ng/mL以下まで除去することが示された。その除去効率は、LPS溶液を流している間、0.1ng/mL以下を保持し続けた。また、PMB固定化カラムのLPS除去効率は約50%程度であった。
《実施例18:Li5−025固定化カラムによる低濃度LPS除去効率評価(2)(オープンカラム法による)》
Li5−025固定化カラムを作製し、オープンカラム法により低濃度のLPS除去効率について確認した。同時に、PMB固定化カラムや何も固定化していないカラムを作製し、LPS除去効率を比較した。
具体的には実施例11と同様の方法でペプチド(又はPMB)を固定化したカラムを作製し、そのカラム上部から2EU/mL濃度のLPS溶液7mLを通流し、カラム下部から溶出されたLPSを0.4mLずつ回収し、その検体中に含まれるLPS量を定量することにより、低濃度のLPS除去効率を評価した。カラム条件は以下の通りである。
≪カラム条件≫
カラム:エコノカラム(BIO−RAD社製)
カタログ番号737−0516、内径0.5cm、
長さ15cm、底面積0.2cm
カラムビーズ:Si−アシッドクロライドビーズ(Si-Acid Chloride beads)
(0.8g)
(カラム容量=1.2mL)
リガンド:ペプチドLi5−025又はPMB(8mg)
エンドトキシン:USP RSE(LPS E.coli O113:H10菌株由;生化学工業社製)
エンドトキシン溶液:2EU/mL(7mL)
保持容量:0.4mL
流速:0.5mL/min
その結果、コントロールはすぐ飽和状態に達してしまったのに対し、Li5−025固定化カラムは2EU/mLの低濃度のLPSを0.05EU/mL以下まで吸着除去し、低濃度のLPSでも更に除去できることが示唆された。また、PMB固定化カラムのLPS除去効率は約60%程度であった。
《実施例19:Li5−025固定化カラムによる1%BSA溶液中でのLPS除去効率評価(3)(オープンカラム法による)》
Li5−025固定化カラムを作製し、オープンカラム法により1%BSA溶液中のLPS除去効率について確認した。同時に、PMB固定化カラムや何も固定化していないカラムを作製し、LPS除去効率を比較した。
具体的には実施例11と同様の方法でペプチド(又はPMB)を固定化したカラムを作製し、そのカラム上部から1%BSA溶液(LPS濃度10ng/mL)7mLを通流し、カラム下部から溶出されたLPSを0.4mLずつ回収し、その検体中に含まれるLPS量を定量することにより、1%BSA溶液中のLPS除去効率を評価した。カラム条件は以下の通りである。
カラム:エコノカラム(BIO−RAD社製)
カタログ番号737−0516、内径0.5cm、
長さ15cm、底面積0.2cm
カラムビーズ:Si−アシッドクロライドビーズ(Si-Acid Chloride beads)
(0.8g)
(カラム容量=1.2mL)
リガンド:ペプチドLi5−025又はPMB(8mg)
エンドトキシン:LPS(E.coli O111:B4)
エンドトキシン溶液:10ng/mL(7mL)
保持容量:0.4mL
流速:0.5mL/min
その結果、コントロールはすぐ飽和状態に達してしまったのに対し、Li5−025固定化カラムは1%BSA溶液中に混在する10ng/mLのLPSを約40%程度除去することが示された。また、PMB固定化カラムのLPS除去効率はコントロールと同じ範囲内であり、LPS除去能が殆ど見られなかった。シリカビーズを用いたPMB固定化カラムでは他のタンパク質共存下条件において、LPS除去効率が発揮されないと考えられる。
《実施例20:Li5−025固定化カラムによる1%BSA溶液中でのLPS除去効率評価(4)(ペプチド固定化濃度依存性評価)(オープンカラム法による)》
ペプチドの固定化量を増やしたカラムを用いて実施例19と同様の試験を行ない、1%BSA溶液中のLPS除去能を測定することにより、ペプチド固定化濃度依存性について評価した。ペプチド固定化量を8mgから24mgに変えたこと以外は、実施例19と同様の条件で行なった。
その結果、コントロールはすぐ飽和状態に達してしまったのに対し、Li5−025固定化カラムは1%BSA溶液中に混在する10ng/mLのLPSを約90%以上除去し、ペプチドの固定化量を増加することによりLPS除去効率が増すことが示唆された。また、PMB固定化カラムは実施例19と同様、LPS除去能が殆ど確認されなかった。
《実施例21:ファインチューニングしたペプチドを用いたLPS中和能評価》
Li5−001をファインチューニングした、表18に示すペプチド3種をシグマジェノシスにて合成し、LPSの中和能について評価した。上記ペプチドとLPSを混ぜ、その後のLPS量を測定することにより、LPSの中和能について評価した。PMBをポジティブコントロールとし、比較した。なお、下記に記載した緩衝液、蒸留水、実験器具等は、特に記載しない限り、全てエンドトキシンフリーのものを用いた。
Figure 0005247539
[アミノ酸配列中、小文字で示すアミノ酸(k、c)は、D体アミノ酸であることを示す。また、ペプチドWine OpenerのC末端のL(ロイシン)はアミド化されている]
具体的には、先ず、それぞれのペプチド(又はPMB)を蒸留水で溶解し、1mg/mLの濃度に調製した。それらを蒸留水で10倍希釈し、1ng/mLまでの10希釈系列を作製した。それらに終濃度1EU/mLとなるようにLPS(USP Reference Standard Endotoxin、E.coli O113:H10株由来;生化学工業社)を加えまぜ、穏やかに攪拌しながら室温で30分インキュベートした。その後、検体中のLPS量を、市販の測定キット(エンドスペシー ES-50Mセット;生化学工業社)にて測定した。
その結果、どのペプチドも濃度依存的な中和能が確認され、100μg/mLで1EU/mLのLPSを70%以上中和することが示された。中でもペプチドWine Openerは100ng/mLで87%以上の中和能を示し、PMBより100倍程度強い中和能を持つことが示された。
《実施例22:Li5−025を用いたLPS検出感度(ビアコアシステムによる)》
本実施例では、Li5−025によるLPS測定感度についてビアコア(BIAOCORE)システム(BIACORE 2000; BIACORE社)を用いて確認し、表面プラズモン共鳴法によるLPS検出法を検討した。
具体的には、センサーチップ(BIACORE Sensor Chip CM5; BIACORE社)のフローセル(以下、Fcと称する)2に固定化量271RU、Fc3に843RUのLi5−025をチオールカップリングにて固定化した。コントロールとして、Fc1にシステインを固定化した。
前記センサーチップに対し、濃度の異なるLPS(E.coli K12株)[濃度=10 ng/mL, 100 ng/mL, 1000 ng/mL;緩衝用HBSバッファー(0.01 mol/L HEPES, pH 7.4, 0.15 mol/L NaCl, 3 mmol/L EDTA)]をアナライトとして、それぞれ薄い濃度から順に流して測定した。
その結果、Fc2で検出されたシグナルは、10ng/mLでは1.7RU、100ng/mLでは2RU、1000ng/mLでは3.3RUが測定され、感度として10ng/mL程度であることが示された。また、Fc3においては10ng/mLで3.2RUが検出され、Li5−025のチップ固定化量依存性も示された。
《実施例23:蛍光標識Li5−025によるグラム陰性菌の染色》
Li5−025にフルオレセインを融合し、グラム陰性菌の染色を試みた。
蛍光標識ペプチドは、Li5−025のC末端のシステインのSH基を利用してフルオレセインを融合することにより調製した。菌としては、緑膿菌(Pseudomonas aeruginosa)及び乳酸菌(Lactobacillus casei)を用いた。それぞれ液体培地にて充分に増殖させた後、純水で100倍希釈し混合してスライドガラスに塗布した。乾燥後、100%エタノールを滴下し、エタノール固定を行なった。
固定化後、1μg/mLのLi5−025フルオレセインを滴下し、15分間遮光して室温でインキュベートした。純水で洗浄後、蛍光顕微鏡にて観察した。
グラム陰性菌である緑膿菌が強く蛍光染色され、グラム染色の代替法となることが示された。
《実施例24:Li5−025固定化カラムを用いた血中エンドトキシン除去》
Li5−025を固定化[0.8gのビーズ(Si-Acid Chloride)に8mgのペプチド又はPMBを固定化)したカラムを用い、全血でのエンドトキシン除去効果をオープンカラムにて比較した。なお、コントロールは何も固定化していない、ブロッキングのみのビーズを用いた。
方法としては、LPS濃度2ng/mLとなるようにヒト全血に溶解し、5mL流し、溶出された全血を新しい全血+RPMI培地に加え、37℃で4時間インキュベートした。評価はLPSによるTNFα誘導量によって行なった。全血は3名の静脈から採取し、10unitsのヘパリンと混合した。
LPS(エンドトキシン)はTNFαの発現を誘導するため、TNFαの誘導量によって、LPSの吸着能を間接的に評価することができる。
誘導されたTNFαの値を表19に示す。コントロールに比べ、Li5−025固定化ビーズを通流した血液は、TNFαの誘導量が低下しており、カラムによってLPSが除去されたことを示唆する。
Figure 0005247539
《実施例25:Li5−025誘導体による敗血症治療及び予防効果》
Li5−025誘導体として、実施例21で合成したペプチドWine Opener(以下、ペプチドWOと称する)を用い、マウスエンドトキシン血症モデルに対する治療・予防効果を評価した。
マウスはC3H/HeNを用いた。投与方法は以下の通りである。また、それぞれのグループは8匹で構成されている。
グループA:コントロール。マウスに生理食塩水を静脈注射し、30分後に再度静脈注射。
グループB:生理食塩水を静脈注射後、30分後にペプチドWOを10mg/kgを静脈投与。
グループC:2mg/kgのLPSを静脈投与後、30分後に生理食塩水を静脈投与。
グループE:2mg/kgのLPSを静脈投与後、30分後にペプチドWOを10mg/kgを静脈投与。
グループG:2mg/kgのLPSと10mg/kgのペプチドWOを混合後に静脈投与。
評価は敗血症性ショックによって誘導される体重減少を投与前体重との比で示した。3日目、6日目の体重減少量(比)を表20に示す。表20において、数値は平均減少量(投与前との体重比)を示し、括弧内はグループの平均からの解離の上限と下限を示した。
Figure 0005247539
表20に示す通り、LPSのみ投与群(C)ではコントロール(A)と比較し、3日目、6日目共に有意な体重減少が見られた。またLPS投与後30分後にWOを投与した群(E)では、1日目まではグループCと同様の体重減少が見られたが、3日目、6日目では有意に回復が見られた。また、LPSとWOの混合投与群(G)では有意な体重減少は見られず、WOには予防的な効果も見られることが示された。
また、グループBのペプチドのみ投与群ではコントロール(グループA)と比較し、有意な体重減少は見られず、ペプチド単独の体重に影響する短期毒性は見られなかった(表には示さず)。
本発明のリポ多糖及び/又はリピッドA結合剤は、例えば、リポ多糖及び/又はリピッドA除去、あるいは、リポ多糖及び/又はリピッドA中和の用途に適用することができる。
配列表の配列番号1〜124の配列で表される各アミノ酸配列は、リポ多糖及び/又はリピッドA結合ペプチドである。
配列表の配列番号125の配列で表されるアミノ酸配列は、マーカー配列である。
配列表の配列番号1、16、24、30の配列で表される各アミノ酸配列における1番目及び11番目の各アミノ酸「Xaa」は、それぞれ独立に、リジン、アルギニン、又はヒスチジンを意味する。
配列表の配列番号2、5、20〜23、25〜29、71〜74、76〜80の配列で表される各アミノ酸配列における1番目のアミノ酸「Xaa」は、リジン、アルギニン、又はヒスチジンを意味する。
配列表の配列番号3、54〜56の配列で表される各アミノ酸配列における1番目及び11番目の各アミノ酸「Xaa」は、それぞれ独立に、リジン、アルギニン、又はヒスチジンを意味し、2番目〜10番目の各アミノ酸「Xaa」は、それぞれ独立に、任意のアミノ酸を意味する。
配列表の配列番号4、67、75、81、82の配列で表される各アミノ酸配列における1番目及び10番目の各アミノ酸「Xaa」は、それぞれ独立に、リジン、アルギニン、又はヒスチジンを意味する。
配列表の配列番号6、106〜108の配列で表される各アミノ酸配列における1番目及び10番目の各アミノ酸「Xaa」は、それぞれ独立に、リジン、アルギニン、又はヒスチジンを意味し、2番目〜9番目の各アミノ酸「Xaa」は、それぞれ独立に、任意のアミノ酸を意味する。
配列表の配列番号36、37、43、44の配列で表される各アミノ酸配列における10番目のアミノ酸「Xaa」は、リジン、アルギニン、又はヒスチジンを意味する。
配列表の配列番号45〜53の配列で表される各アミノ酸配列における2番目〜10番目の各アミノ酸「Xaa」は、それぞれ独立に、任意のアミノ酸を意味する。
配列表の配列番号88、89、95、96の配列で表される各アミノ酸配列における9番目のアミノ酸「Xaa」は、リジン、アルギニン、又はヒスチジンを意味する。
配列表の配列番号97〜105の配列で表される各アミノ酸配列における2番目〜9番目の各アミノ酸「Xaa」は、それぞれ独立に、任意のアミノ酸を意味する。

Claims (19)

  1. 配列番号4又は配列番号1で表されるアミノ酸配列、あるいは、前記アミノ酸配列において1個のアミノ酸が欠失、置換、及び/又は付加されたアミノ酸配列(但し、配列番号4又は配列番号1におけるN末端の塩基性アミノ酸が欠失した場合を除く)、あるいは、配列番号1で表されるアミノ酸配列においてC末端の2個のアミノ酸が欠失したアミノ酸配列を含み、且つ、配列番号110で表されるアミノ酸配列からなるペプチドと同じ又は優れたリポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示すペプチド、あるいは、その誘導体(但し、前記リポ多糖及び/又はリピッドA結合活性を示し、且つ、ペプチドの安定性を向上させる修飾を施した誘導体であって、前記修飾が、L体アミノ酸のD体化、N末アミノ基のアセチル化、C末端カルボキシル基のアミド化、天然型アミノ酸から、性質の類似した非天然型アミノ酸への置換、又はこれらの組合せである、前記誘導体に限る)を有効成分として含む、リポ多糖及び/又はリピッドA結合剤。
  2. 前記誘導体が
    アミノ酸配列:kYSSSISSIRGGLLLLLLL
    (アミノ酸配列中、小文字で示すアミノ酸(k)はD体アミノ酸であることを示し、C末端のL(ロイシン)はアミド化されている)
    からなる、請求項1に記載のリポ多糖及び/又はリピッドA結合剤。
  3. 請求項1又は2に記載のペプチド又はその誘導体を有効成分として含む、リポ多糖及び/又はリピッドA除去剤。
  4. 請求項1又は2に記載のペプチド若しくはその誘導体、前記ペプチドをコードするポリヌクレオチド、又は前記ポリヌクレオチドを含む発現ベクターを有効成分として含む、リポ多糖及び/又はリピッドA中和剤。
  5. 請求項1又は2に記載のペプチド若しくはその誘導体を有効成分として含む、敗血症治療剤。
  6. 請求項1又は2に記載のペプチド又はその誘導体と、リポ多糖及び/又はリピッドAとを接触させる工程を含む、リポ多糖及び/又はリピッドAの結合方法。
  7. リポ多糖及び/又はリピッドAを含む可能性のある処理対象と、請求項1又は2に記載のペプチド又はその誘導体とを接触させる工程、及びリポ多糖及び/又はリピッドAと複合体を形成した前記ペプチド又は誘導体と、前記処理対象とを分離する工程を含む、リポ多糖及び/又はリピッドAの除去方法。
  8. 請求項1又は2に記載のペプチド若しくはその誘導体、前記ペプチドをコードするポリヌクレオチド、又は前記ポリヌクレオチドを含む発現ベクターを、リポ多糖及び/又はリピッドA中和の必要な対象(但し、ヒトを除く)に、有効量で投与することを含む、リポ多糖及び/又はリピッドA中和方法。
  9. 請求項1又は2に記載のペプチド若しくはその誘導体を、敗血症治療の必要な対象(但し、ヒトを除く)に、有効量で投与することを含む、敗血症治療方法。
  10. 請求項1又は2に記載のペプチド又はその誘導体の、リポ多糖及び/又はリピッドA中和剤を製造するための使用。
  11. 請求項1又は2に記載のペプチド又はその誘導体の、リポ多糖及び/又はリピッドA除去剤を製造するための使用。
  12. 請求項1又は2に記載のペプチド若しくはその誘導体、前記ペプチドをコードするポリヌクレオチド、又は前記ポリヌクレオチドを含む発現ベクターの、リポ多糖及び/又はリピッドA中和剤を製造するための使用。
  13. 請求項1又は2に記載のペプチド若しくはその誘導体の、敗血症治療剤を製造するための使用。
  14. ミノ酸配列:kYSSSISSIRGGLLLLLLL
    (アミノ酸配列中、小文字で示すアミノ酸(k)はD体アミノ酸であることを示し、C末端のL(ロイシン)はアミド化されている)
    からなるペプチド誘導体。
  15. 請求項14に記載のペプチド誘体と、薬剤学的若しくは獣医学的に許容することのできる通常の担体又は希釈剤とを含む、医薬組成物。
  16. 請求項1又は2に記載のペプチド又はその誘導体を用いることを特徴とする、リポ多糖及び/又はリピッドAの分析方法。
  17. リポ多糖及び/又はリピッドAを含む可能性のある被検試料と、請求項1又は2に記載のペプチド又はその誘導体とを接触させる工程、前記ペプチド又は誘導体に結合したリポ多糖及び/又はリピッドAを分析する工程を含む、リポ多糖及び/又はリピッドAの分析方法。
  18. 請求項1又は2に記載のペプチド又はその誘導体を用いることを特徴とする、グラム陰性菌の分析方法。
  19. グラム陰性菌を含む可能性のある被検試料と、請求項1又は2に記載のペプチド又はその誘導体とを接触させる工程、前記ペプチド又は誘導体に結合したグラム陰性菌を分析する工程を含む、グラム陰性菌の分析方法。
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