JP5395915B2 - Novel peptide having osteogenesis action and osteogenesis promoter obtained by immobilizing the peptide - Google Patents
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Description
本発明は骨形成作用を有するペプチド及びこれを有効成分として含有することからなる骨形成促進剤に関する。
本発明により提供されるペプチドおよびこれを有効成分として含有する骨形成促進剤は、骨形成作用を有することから、骨折の治療、骨粗鬆症や歯周病疾患における骨量減少の抑制、骨粗鬆症やリウマチ性関節炎における骨折の予防等に有用である。
The present invention relates to a peptide having an osteogenesis action and an osteogenesis promoter comprising the peptide as an active ingredient.
Since the peptide provided by the present invention and the osteogenesis promoter containing this as an active ingredient have an osteogenic action, treatment of fractures, suppression of bone loss in osteoporosis and periodontal diseases, osteoporosis and rheumatic properties It is useful for prevention of fractures in arthritis.
BMP(Bone morphogenetic protein)はTGF(トランスフォーミング成長因子)βファミリーに属する蛋白質で(Wozney, J.M.ら、Science, 242, 1528(1988))、活性型は分子量が約18kDのホモダイマーとして存在する。BMPは、未分化な間葉系細胞に作用して、軟骨芽細胞と骨芽細胞に分化誘導し、軟骨および骨形成を引き起こす作用を有する(Wang,E. A.ら、Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 87, 2220 (1990))。このため、骨折の治療、骨粗鬆症や歯周病疾患による骨量減少の抑制、骨粗鬆症やリウマチ性関節炎における骨折の予防等において、BMPの有効性が期待されている。 BMP (Bone morphogenetic protein) is a protein belonging to the TGF (transforming growth factor) β family (Wozney, J.M., et al., Science, 242, 1528 (1988)), and the active form exists as a homodimer having a molecular weight of about 18 kD. BMP acts on undifferentiated mesenchymal cells, induces differentiation into chondroblasts and osteoblasts, and causes cartilage and bone formation (Wang, EA et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 87, 2220 (1990)). Therefore, the effectiveness of BMP is expected in the treatment of fractures, the suppression of bone loss due to osteoporosis and periodontal diseases, and the prevention of fractures in osteoporosis and rheumatoid arthritis.
しかしながら、上記のBMPは、経口投与や経皮投与では有効量が体内に吸収されず、直接血管内や組織に投与した場合においても数分内に血中や組織から消失する。一方、BMPを大量に投与すると、肝臓および腎臓に対する毒性など、種々の副作用が発現する可能性がある。また、BMPは分子量が大きいことから免疫原性があり、反復投与によりアナフィラキシーショックを引き起こす恐れがある。さらに、BMPを脱灰骨やコラーゲンのマトリクスに含浸させて用いると、骨形成作用が発現されるが、これらのマトリクス自体に由来する抗原性や感染性の問題が新たに生じる。
本発明者らが、これらの副作用を軽減した、骨形成作用を有するペプチドを提供することを目的として鋭意研究したところ、BMPから誘導されるペプチドの変異体がBMPと同様の骨形成作用を有することを認め、発明を完成するに至った。
However, an effective amount of BMP is not absorbed into the body by oral administration or transdermal administration, and disappears from blood or tissue within a few minutes even when administered directly into blood vessels or tissues. On the other hand, when BMP is administered in a large amount, various side effects such as toxicity to the liver and kidney may occur. In addition, BMP is immunogenic due to its large molecular weight, and repeated administration may cause anaphylactic shock. Further, when BMP is used by impregnating a matrix of demineralized bone or collagen, an osteogenesis action is expressed, but problems of antigenicity and infectivity derived from these matrices themselves newly arise.
The present inventors have intensively studied for the purpose of providing a peptide having an osteogenesis action with reduced side effects, and a peptide variant derived from BMP has an osteogenesis action similar to that of BMP. This was recognized and the invention was completed.
本発明によれば、上記の目的は、配列表の配列SEQ ID NO:1で表されるアミノ酸配列を少なくとも有するペプチドにより達成される。
また、本発明の目的は、有効量の上記ペプチドを含有する骨形成促進剤により達成される。
According to the present invention, the above object is achieved by a peptide having at least the amino acid sequence represented by the sequence SEQ ID NO: 1 in the sequence listing.
The object of the present invention is also achieved by an osteogenesis promoter containing an effective amount of the above peptide.
本発明によれば、骨形成作用を有するペプチド及びこれを有効成分として含有することからなる骨形成促進剤が提供される。
これらのペプチド及び骨形成促進剤は、低毒性で優れた骨形成作用を有することから、骨折の治療、骨粗鬆症や歯周病疾患における骨量減少の抑制、骨粗鬆症やリウマチ性関節炎における骨折の予防に有効に用いることができる。
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the osteogenesis promoter which consists of a peptide which has a bone formation effect, and containing this as an active ingredient is provided.
Since these peptides and osteogenesis promoters have low bone toxicity and excellent bone formation action, they are useful for the treatment of fractures, suppression of bone loss in osteoporosis and periodontal diseases, and prevention of fractures in osteoporosis and rheumatoid arthritis. It can be used effectively.
本発明のペプチドは、骨形成作用を示す配列SEQ ID NO:1で表されるアミノ酸配列を有する限り、これに任意の1以上のアミノ酸が付加していてもよい。
すなわち、SEQ ID NO:1に示す配列は、SEQ ID NO:2と組合わさるか、SEQ ID NO:3と組合わさるか、さらにはSEQ ID NO:2及びSEQ ID NO:3の双方と組合わさっていてもよい。
ここで、SEQ ID NO:1〜SEQ ID NO:3の各配列のN末端及びC末端は、常法にしたがってN末端が配列の左、C末端が配列の右の方向づけであるが、例えばSEQ ID NO:1とSEQ ID NO:2 の組み合わせではN末端-KIPKA STLY-C末端及びN末端-STLY KIPKA-C末端の両者が挙げられるように、配列全体におけるSEQ ID NO:1〜SEQ ID NO:3の各配列の方向付けは限定されず、配列全体の方向付けを常法により行った場合に考えられ得る全ての組合わせが本発明の範囲に包含される。
As long as the peptide of the present invention has an amino acid sequence represented by the sequence SEQ ID NO: 1 showing an osteogenesis action, any one or more amino acids may be added thereto.
That is, the sequence shown in SEQ ID NO: 1 is combined with SEQ ID NO: 2, combined with SEQ ID NO: 3, or combined with both SEQ ID NO: 2 and SEQ ID NO: 3. It may be.
Here, the N-terminus and C-terminus of each sequence of SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 3 are oriented in the usual manner, with the N-terminus being the left of the sequence and the C-terminus being the right of the sequence. The combination of ID NO: 1 and SEQ ID NO: 2 includes both N-terminal-KIPKA STLY-C-terminal and N-terminal-STLY KIPKA-C-terminal, so that SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO in the entire sequence The orientation of each sequence of: 3 is not limited, and all combinations that can be considered when the orientation of the whole sequence is performed by a conventional method are included in the scope of the present invention.
また、上記の組合わせにおいて、SEQ ID NO:1〜SEQ ID NO:3の各配列のあいだ及び/又はSEQ ID NO:1〜SEQ ID NO:3の各配列から配列全体における各末端方向にはアミノ酸が1〜10残基介在していてもよく、そのような配列もまた本発明の範囲に包含される。アミノ酸は、SEQ ID NO:1が有する骨形成作用を実質的に阻害しないアミノ酸であればよく、具体的にはAsn、Cys、Pro、Gly、Ala、Val、Leu、Ile、Ser、Thr、Glu、Asp、Lys、Tyrからなる群から選択され、それらのアミノ酸は同一であっても、異なっていてもよい。
しかしながら、いずれの組み合わせにおいてもSEQ ID NO:1は配列全体でC末端側に位置することが好ましく、組合わせの具体的な例としては、SEQ ID NO: 4〜SEQ ID NO:7で表されるアミノ酸配列が好適に用いられる。
なお、この発明における「骨形成作用」とは、骨芽細胞のアルカリホスファターゼの活性化を促し(山口朗、Molecular Medicine, Vol.30, No.10, 1232 (1993))、新生骨を形成するか、または既存の骨の成長を誘発する作用等としてとらえることができる。
Further, in the above combination, between each sequence of SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 3 and / or from each sequence of SEQ ID NO: 1 to SEQ ID NO: 3 in the direction of each terminal in the entire sequence Amino acids may be present between 1 and 10 residues, and such sequences are also encompassed within the scope of the present invention. The amino acid may be any amino acid that does not substantially inhibit the bone forming action of SEQ ID NO: 1, specifically, Asn, Cys, Pro, Gly, Ala, Val, Leu, Ile, Ser, Thr, Glu , Asp, Lys, Tyr, the amino acids may be the same or different.
However, in any combination, SEQ ID NO: 1 is preferably located on the C-terminal side of the entire sequence, and specific examples of the combination are represented by SEQ ID NO: 4 to SEQ ID NO: 7. The amino acid sequence is preferably used.
The “bone formation action” in the present invention promotes the activation of alkaline phosphatase in osteoblasts (Akira Yamaguchi, Molecular Medicine, Vol. 30, No. 10, 1232 (1993)) and forms new bone. Or it can be regarded as an action that induces the growth of existing bone.
本発明のペプチドは、ペプチドの合成において通常用いられる方法、例えば固相合成法又は液相合成法によって調製されるが、固相合成法が操作上簡便である[例えば、日本生化学会編「続 生化学実験講座2 タンパク質の化学(下)」(昭和62年5月20日 株式会社東京化学同人発行)、第641-694頁、及びAtherton, E.ら、「固相ペプチド合成 -実用的な方法」(1989年IRLプレス、オックスフォード発行)、第152-154頁参照]。固相合成は、通常アミノ基を適当な保護基、例えばBoc (tert-ブトキシカルボニル)又はFmoc (9-フルオレニルメチルオキシカルボニル)のどちらか、あるいはそれらの組合わせで保護して行うことができる。 The peptide of the present invention is prepared by a method usually used in peptide synthesis, for example, a solid phase synthesis method or a liquid phase synthesis method, but the solid phase synthesis method is simple in operation [for example, “Continued in Japan Biochemical Society” Biochemistry Experiment Course 2 Protein Chemistry (below) "(May 20, 1987, published by Tokyo Chemical Co., Ltd.), pages 641-694, and Atherton, E. et al.," Solid Phase Peptide Synthesis-Practical Method "(1989, IRL Press, Oxford), pages 152-154]. Solid phase synthesis is usually carried out with the amino group protected with a suitable protecting group such as Boc (tert-butoxycarbonyl) or Fmoc (9-fluorenylmethyloxycarbonyl), or a combination thereof. it can.
本発明のペプチドの固相合成法による調製は、例えば反応媒体に不溶性の重合体を用いて、1)重合体に、目的とするペプチドのC末端に対応するアミノ酸をそれが有するα-COOH基を介して結合させ、2)次いで該アミノ酸に目的とするペプチドのN末端の方向に向かって、対応するアミノ酸又はペプチド断片を該アミノ酸又はペプチド断片が有するα-COOH基以外のα-アミノ基などの官能基を保護した上で縮合させて結合させ、3)該結合したアミノ酸又はペプチド断片におけるα-アミノ基などのペプチド結合を形成するアミノ基が有する保護基を除去する操作を順次繰り返すことによって、ペプチド鎖を伸長させ、目的とするペプチドに対応するペプチド鎖を形成する。
このようにして形成されたペプチド鎖は、重合体から脱離させ、かつ保護されている官能基から保護基を除去することによって、目的とするペプチドとし、適宜精製して、得ることができる。
Preparation of the peptide of the present invention by a solid phase synthesis method, for example, using a polymer insoluble in the reaction medium, 1) α-COOH group having an amino acid corresponding to the C-terminus of the target peptide in the polymer 2) Next, α-amino group other than α-COOH group that the amino acid or peptide fragment has corresponding amino acid or peptide fragment toward the amino acid toward the N-terminus of the target peptide, etc. 3) by sequentially repeating the operation of removing the protecting group of the amino group that forms a peptide bond such as α-amino group in the bound amino acid or peptide fragment. The peptide chain is elongated to form a peptide chain corresponding to the target peptide.
The peptide chain thus formed can be obtained by appropriately purifying the peptide by removing it from the polymer and removing the protecting group from the protected functional group.
重合体としては、例えばスチレン-ジビニルベンゼン共重合体、メリーフィールド樹脂、クロロメチル樹脂、ウォン樹脂、シーバー樹脂、リンクアミド樹脂、リンクアシッド樹脂、2-クロロトリチルクロライド樹脂、HMBA-MBHA樹脂、MBHA樹脂、オキシム樹脂等を用いることができる。これらのうち、好ましいのはスチレン-ジビニルベンゼン共重合体である。
また、重合体からのペプチド鎖の脱離及び保護基の除去は、トリフルオロ酢酸又はフッ化水素を用いて同時に行うのが、副反応を抑制する観点から好ましい。
ペプチド合成における溶媒及び縮合剤等は、当該分野で一般的に知られているものを適宜用いることができえる。溶媒としては、例えばDMF(ジメチルホルムアミド)、トリクロロエタノール、N-メチルピロリドン等を、縮合剤としては、例えばDCC、HATU(O-(7-アザベンゾトリアゾール-1-イル)-1,1,3,3-テトラメチルウロニウムヘキサフルオロホスフェート)、HOBt(1-ヒドロキシベンゾトリアゾール)、HBTU(O-ベンゾトリアゾール-1-イル-N,N,N',N'-テトラメチルウロニウム ヘキサフルオロホスフェート)、PyBOP(ベンゾトリアゾール-1-イル-オキシ-トリス-ピロリジノホスホニウムヘキサフルオロホスフェート)、CF3-NO2-PyBOP等を挙げることができる。
得られたペプチドの精製は、逆相液体クロマトグラフィーで行うのが効果的である。
Examples of polymers include styrene-divinylbenzene copolymer, Maryfield resin, chloromethyl resin, won resin, siever resin, link amide resin, link acid resin, 2-chlorotrityl chloride resin, HMBA-MBHA resin, and MBHA resin. An oxime resin or the like can be used. Of these, a styrene-divinylbenzene copolymer is preferred.
In addition, it is preferable from the viewpoint of suppressing side reactions that the peptide chain is removed from the polymer and the protecting group is removed simultaneously using trifluoroacetic acid or hydrogen fluoride.
As the solvent and condensing agent in peptide synthesis, those generally known in the art can be used as appropriate. Examples of the solvent include DMF (dimethylformamide), trichloroethanol, N-methylpyrrolidone, and the like. Examples of the condensing agent include DCC, HATU (O- (7-azabenzotriazol-1-yl) -1,1,3 , 3-tetramethyluronium hexafluorophosphate), HOBt (1-hydroxybenzotriazole), HBTU (O-benzotriazol-1-yl-N, N, N ', N'-tetramethyluronium hexafluorophosphate) PyBOP (benzotriazol-1-yl-oxy-tris-pyrrolidinophosphonium hexafluorophosphate), CF 3 —NO 2 —PyBOP, and the like.
It is effective to purify the obtained peptide by reverse phase liquid chromatography.
上記のように調製された本発明のペプチドのN末端あるいはC末端、又はそれらの両方は、化学的に適宜修飾されていてもよく、具体的には例えばN末端がアセチル化され、C末端がアミド化もしくはエステル化されていてもよい。
また、本発明のペプチドは、通常の塩生成反応を利用することにより、生理的に許容される塩を形成していてもよい。そのような塩としては、例えば、塩酸、硫酸、燐酸、乳酸、酒石酸、マレイン酸、フマール酸、シュウ酸、リンゴ酸、クエン酸、オレイン酸、パルミチン酸などの酸との塩;ナトリウム、カリウム、カルシウム、アルミニウムなどのアルカリ金属またはアルカリ土類金属の水酸化物または炭酸塩との塩;トリエチルアミン、ベンジルアミン、ジエタノールアミン、t-ブチルアミン、ジシクロヘキシルアミン、アルギニンなどのアミンとの塩が挙げられる。
The N-terminus or C-terminus of the peptide of the present invention prepared as described above, or both of them may be appropriately modified chemically. Specifically, for example, the N-terminus is acetylated and the C-terminus is It may be amidated or esterified.
Moreover, the peptide of the present invention may form a physiologically acceptable salt by utilizing a normal salt formation reaction. Examples of such salts include salts with acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, phosphoric acid, lactic acid, tartaric acid, maleic acid, fumaric acid, oxalic acid, malic acid, citric acid, oleic acid, and palmitic acid; sodium, potassium, And salts with hydroxides or carbonates of alkali metals or alkaline earth metals such as calcium and aluminum; salts with amines such as triethylamine, benzylamine, diethanolamine, t-butylamine, dicyclohexylamine and arginine.
本発明のペプチドは、骨形成作用を有し、かつ毒性試験において低毒性である。
したがって、本発明のペプチドは、骨形成を目的とする場合に、それ自体で、又は薬理学的に許容される安定化剤、保存剤、増粘剤、可溶化剤等の任意の添加剤を含む適当な担体に固定するか、又は水性溶剤に溶解もしくは懸濁させて得られる骨形成促進剤として用いることができる。
この発明による骨形成促進剤は、ペプチドを担体に固定化してなるものが特に好ましい。
The peptide of the present invention has an osteogenic action and has low toxicity in toxicity tests.
Therefore, the peptide of the present invention may contain any additive such as a stabilizer, a preservative, a thickener, a solubilizer or the like which is acceptable by itself or pharmacologically for the purpose of bone formation. It can be used as an osteogenesis promoter obtained by fixing to an appropriate carrier, or by dissolving or suspending in an aqueous solvent.
The osteogenesis promoter according to the present invention is particularly preferably one obtained by immobilizing a peptide on a carrier.
担体は、生体内で分解吸収されるものが好ましく、例えば各種のセラミックス、アルギン酸の共有結合架橋ゲル(Suzuki, Y.ら、J. Biomed. Mater. Res., 39, 317(1998))等の多糖類からなるゲル、コラーゲンなどの蛋白質からなるゲルを1種又は2種以上組合わせて用いることができる。
これらの担体のうち、多糖類からなるゲルが非炎症性と非免疫原性の観点から好ましく、ジメチルホルムアミドなどのペプチド含有溶液を用いた浸漬、噴霧、塗布、滴下などにより形成される共有結合、イオン結合、疎水結合、水素結合、SS結合等を利用して、ペプチドを担体に固定化することができる。
固定化は、安定性と作用の持続性の観点から共有結合によることが好ましく、通常、酵素などの生理活性蛋白質の固定化で用いられる方法によって行うことができる(例えば、Scouten, W. H., Methods in Enzymol., 135, Mosbach, K. Ed., 1987, Academic Press, NY, pp30-65参照)。
このようにして得られる固体形態の骨形成促進剤は、骨欠損部位への埋植などに用いることができる。
The carrier is preferably one that can be decomposed and absorbed in vivo, such as various ceramics, alginic acid covalently crosslinked gel (Suzuki, Y. et al., J. Biomed. Mater. Res., 39, 317 (1998)), etc. A gel made of a polysaccharide and a gel made of a protein such as collagen can be used alone or in combination of two or more.
Of these carriers, polysaccharide gels are preferred from the viewpoint of non-inflammatory and non-immunogenic, covalent bonds formed by immersion, spraying, coating, dripping, etc. using peptide-containing solutions such as dimethylformamide, The peptide can be immobilized on the carrier using ionic bond, hydrophobic bond, hydrogen bond, SS bond and the like.
Immobilization is preferably performed by a covalent bond from the viewpoint of stability and long-lasting action, and can usually be performed by a method used for immobilizing a physiologically active protein such as an enzyme (for example, Scouten, WH, Methods in Enzymol., 135, Mosbach, K. Ed., 1987, Academic Press, NY, pp 30-65).
The solid form osteogenesis promoter thus obtained can be used for implantation in a bone defect site or the like.
一方、液体形態の骨形成促進剤の調製に用いられる水性溶剤としては、生理食塩水、マンニトール、ショ糖、乳糖、マルトース、ブドウ糖、フルクトース等の生理的に許容し得る水溶液、好ましくは5%ブドウ糖液や生理食塩水が挙げられる。
これらの水性溶剤にペプチドを溶解又は懸濁させて得られる骨形成促進剤は、その製剤の種類によって、静脈投与、皮下投与、腹腔内投与、関節内投与、経皮投与又は骨欠損部位への充填などに用いることができ、さらに常法によりカプセル化またはリポソーム化することにより、経口投与形態にすることができる。
On the other hand, the aqueous solvent used for the preparation of the osteogenesis promoter in liquid form includes physiologically acceptable aqueous solutions such as physiological saline, mannitol, sucrose, lactose, maltose, glucose and fructose, preferably 5% glucose. Examples include liquid and physiological saline.
Depending on the type of formulation, osteogenesis promoters obtained by dissolving or suspending peptides in these aqueous solvents can be administered intravenously, subcutaneously, intraperitoneally, intraarticularly, transdermally, or to bone defect sites. It can be used for filling and the like, and can be made into an oral dosage form by encapsulating or liposome-forming by a conventional method.
本発明のペプチド及び骨形成促進剤は、外因性骨折、リウマチ性関節炎や骨粗鬆症における骨折などの患者に投与するか、又は骨折部位に埋植あるいは充填することにより、骨折の治療を促進することができる。
また、これらを骨粗鬆症、歯周病疾患及びリウマチ性関節炎の患者に投与することにより、骨粗鬆症及び歯周病疾患による骨量減少を抑制し、骨粗鬆症及びリウマチ性関節炎に起因する骨折を予防することができる。
The peptide and osteogenesis promoter of the present invention can be administered to patients such as exogenous fractures, rheumatoid arthritis and osteoporotic fractures, or can be promoted to treat fractures by being implanted or filled in fracture sites. it can.
In addition, by administering these to patients with osteoporosis, periodontal disease and rheumatoid arthritis, bone loss due to osteoporosis and periodontal disease can be suppressed, and fractures caused by osteoporosis and rheumatoid arthritis can be prevented. it can.
本発明のペプチドは、形成が望まれる骨の重量、骨損傷の部位、骨の状態、患者の年齢、性別、体重等によって適宜増減されるが、通常0.01μg/kg〜2g/kg(成人)、好ましくは0.01μg/kg〜200mg/kg(成人)の量を有効成分として埋植又は投与等することにより、骨形成活性を発現する。
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。なお、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
The peptide of the present invention is appropriately increased or decreased depending on the bone weight desired to be formed, the site of bone damage, the condition of the bone, the age, sex, weight, etc. of the patient, but is usually 0.01 μg / kg to 2 g / kg (adult) Preferably, osteogenic activity is expressed by implanting or administering an amount of 0.01 μg / kg to 200 mg / kg (adult) as an active ingredient.
Hereinafter, the present invention will be described specifically by way of examples. In addition, this invention is not limited by these Examples.
実施例1
ペプチド自動合成装置を用いる固相合成法により、配列表の配列SEQ ID NO:4に示す配列(N末端はアミノ基、C末端はカルボキシル基)を有するペプチドを合成した。
すなわち、4-(Nα-9-(フルオレニルメトキシカルボニル)-L-ロイシル)-オキシメチル-フェノキシ-メチル基を0.74ミリモル/g(樹脂)の割合で有するスチレン−ジビニルベンゼン共重合体〔スチレンとジビニルベンゼンの構成モル比:99対1〕からなる粒状樹脂〔米国アプライド・バイオシステムズ社製、HMPロイシン〕0.1ミリモルを用い、目的とするペプチドのカルボキシル末端からアミノ末端に向かって順次対応するアミノ酸を結合させた。結合反応において、アミノ酸として、米国アプライド・バイオシステムズ社製のNα-9-(フルオレニルメトキシカルボニル)-Nβ-トリチル-L-アスパラギン〔Fmocアスパラギン〕、Nα-9-(フルオレニルメトキシカルボニル)-O-t-ブチル-L-セリン〔Fmocセリン〕、Nα-9-(フルオレニルメトキシカルボニル)-バリン〔Fmocバリン 〕、Nα-9-(フルオレニルメトキシカルボニル)-Nε-t-ブチルオキシカルボニル-L-リジン〔Fmocリジン〕、Nα-(フルオレニルメトキシカルボニル)-L-イソロイシン〔Fmocイソロイシン〕、Nα-(フルオレニルメトキシカルボニル)-L-プロリン〔Fmocプロリン〕、Nα-(フルオレニルメトキシカルボニル)-L-アラニン〔Fmocアラニン〕、Nα-9-(フルオレニルメトキシカルボニル)-S-トリチル-L-システイン〔Fmocシステイン〕、Nα-9-(フルオレニルメトキシカルボニル)-O-t-ブチル-L-トレオニン〔Fmocトレオニン〕、Nα-9-(フルオレニルメトキシカルボニル)-γ-ブチル-L-グルタミン酸〔Fmocグルタミン酸〕、Nα-(フルオレニルメトキシカルボニル)-L-ロイシン〔Fmocロイシン〕、Nα-(フルオレニルメトキシカルボニル)-O-t-ブチル-L-チロシン〔Fmocチロシン〕を、各結合ステップについてそれぞれ1ミリモルずつ用いた。
各アミノ酸の結合の生成には、HOBtとHBTUを用いた。
Example 1
A peptide having the sequence shown in SEQ ID NO: 4 of the sequence listing (amino group at the N terminus and carboxyl group at the C terminus) was synthesized by a solid phase synthesis method using an automatic peptide synthesizer.
That is, a styrene-divinylbenzene copolymer having a 4- (Nα-9- (fluorenylmethoxycarbonyl) -L-leucyl) -oxymethyl-phenoxy-methyl group at a rate of 0.74 mmol / g (resin) [styrene Amino acid corresponding sequentially from the carboxyl terminus to the amino terminus of the target peptide using 0.1 millimole of granular resin (HMP leucine, manufactured by Applied Biosystems, USA) Were combined. In the binding reaction, Nα-9- (fluorenylmethoxycarbonyl) -Nβ-trityl-L-asparagine (Fmoc asparagine), Nα-9- (fluorenylmethoxycarbonyl) manufactured by Applied Biosystems, Inc. -Ot-butyl-L-serine [Fmoc serine], Nα-9- (fluorenylmethoxycarbonyl) -valine [Fmoc valine], Nα-9- (fluorenylmethoxycarbonyl) -Nε-t-butyloxycarbonyl -L-lysine (Fmoc lysine), Nα- (fluorenylmethoxycarbonyl) -L-isoleucine (Fmoc isoleucine), Nα- (fluorenylmethoxycarbonyl) -L-proline (Fmoc proline), Nα- (fluorene Nylmethoxycarbonyl) -L-alanine [Fmoc alanine], Nα-9- (fluorenylmethoxycarbonyl) -S-trityl-L-cysteine [Fmoc cysteine], Nα-9- (fluorenylmethoxycarbonyl) -Ot - Tyl-L-threonine (Fmoc threonine), Nα-9- (fluorenylmethoxycarbonyl) -γ-butyl-L-glutamic acid (Fmoc glutamic acid), Nα- (fluorenylmethoxycarbonyl) -L-leucine (Fmoc leucine Nα- (fluorenylmethoxycarbonyl) -Ot-butyl-L-tyrosine [Fmoc tyrosine] was used in an amount of 1 mmol for each binding step.
HOBt and HBTU were used to generate each amino acid bond.
得られたペプチド樹脂を、2.5%の水と2.5%のエタンジチオールを含むトリフルオロ酢酸10mlで3時間処理した。得られた溶液をジエチルエーテルに加えて生じる沈殿をさらに数回ジエチルエーテルで洗浄し、ペプチドの脱保護と樹脂からの脱離を行った。粗生成物を逆相分取用高速液体クロマトグラフ〔カラム:日本ウオーターズ株式会社製ノバパックHR C18 25×100mm、RCM25×10加圧モジュ−ル付〕で精製した。
得られた精製ペプチドをファルマシアバイオテク株式会社製AKTA explorer 10XT〔カラム:日本ウオーターズ株式会社製ノバパック C18 3.9×150mm、移動相:トリフルオロ酢酸を0.05容量%含有するアセトニトリルと水の混合溶媒(アセトニトリル濃度を30分間で5容量%から50容量%に変化させた)、流速1ml/分〕に付したところ、21.6分に単一のピ−クが示された。FAB法マススペクトルにより求めた精製ペプチドの分子量は2637であった(理論値:2636.06)。
The obtained peptide resin was treated with 10 ml of trifluoroacetic acid containing 2.5% water and 2.5% ethanedithiol for 3 hours. The resulting solution was added to diethyl ether, and the resulting precipitate was further washed several times with diethyl ether to deprotect the peptide and desorb from the resin. The crude product was purified by high-performance liquid chromatograph for reverse phase preparative separation (column: Novapack HR C18 25 × 100 mm, with RCM25 × 10 pressure module, manufactured by Japan Waters Co., Ltd.).
AKTA explorer 10XT manufactured by Pharmacia Biotech Co., Ltd. [Column: Novapack C18 manufactured by Japan Waters Co., Ltd. C18 3.9 × 150 mm, mobile phase: a mixed solvent of acetonitrile and water containing 0.05% by volume of trifluoroacetic acid (acetonitrile concentration (Changed from 5% to 50% by volume in 30 minutes) and a flow rate of 1 ml / min] showed a single peak at 21.6 minutes. The molecular weight of the purified peptide determined by FAB mass spectrum was 2637 (theoretical value: 2636.06).
実施例2〜5
4-(2',4'-ジメトキシフェニル-フルオレニルメトキシカルボニル-アミノエチル)フェノキシアセトアミド-エチル基を0.62ミリモル/g(樹脂)の割合で有するスチレン-ジビニルベンゼン共重合体〔スチレンとジビニルベンゼンの構成モル比:99対1〕からなる粒状樹脂〔米国アプライド・バイオシステムズ社製、Fmocアミドレジン〕0.1ミリモルを用いる以外は実施例1と同様にして、配列表の配列SEQ ID NO:4、SEQ ID NO:5及びSEQ ID NO:6を有し、N末端がアミノ基、C末端がアミド基であるペプチド(実施例2〜4)ならびにSEQ ID NO:7を有し、N末端がアミノ基、C末端がアミド基であるペプチド(実施例5)を合成した。
得られたそれぞれのペプチド樹脂について実施例1と同様にして脱保護と固相からの脱離を行い、粗生成物を精製した。
それぞれの精製ペプチドについて、分析用高速液体クロマトグラフにおける溶出時間およびFAB法マススペクトルによる分子量測定結果を第1表にまとめて示す。
Examples 2-5
4- (2 ', 4'-Dimethoxyphenyl-fluorenylmethoxycarbonyl-aminoethyl) phenoxyacetamido-ethyl copolymer having a ratio of 0.62 mmol / g (resin) [styrene and divinylbenzene In the same manner as in Example 1 except that 0.1 mmol of a granular resin (Fmoc amide resin, manufactured by Applied Biosystems, USA) is used. A peptide having ID NO: 5 and SEQ ID NO: 6, N-terminal amino group and C-terminal amide group (Examples 2 to 4) and SEQ ID NO: 7 having N-terminal amino group A peptide having an amide group at the C-terminus (Example 5) was synthesized.
Each of the obtained peptide resins was deprotected and desorbed from the solid phase in the same manner as in Example 1 to purify the crude product.
For each purified peptide, the elution time in the analytical high performance liquid chromatograph and the molecular weight measurement results by FAB method mass spectrum are shown together in Table 1.
試験例−1:C3H10T1/2細胞株に対するアルカリフォスファターゼ活性誘導試験
未分化なマウス間葉系細胞株C3H10T1/2(大日本製薬(株)より購入)を10%の牛胎児血清を含むイーグルのMEM培地に、細胞濃度が3.75×104細胞/mlになるように分散して細胞培養液を調製し、これを、実施例1〜5に示すペプチド各200μgを風乾固相化した96穴プレートの各ウエルに100μLずつ分注し、5%CO2存在下、37℃で培養した。
コントロールとして、ペプチドを固相化しないウエルに、細胞を同じ個数分注し、その後ヒト組換えBMP-2(R&D Systems、Inc.)を50ng添加した。ペプチドを固相化せず、ヒト組換えBMP-2を添加しないウエルをブランクとした。
培養開始から3日後に培養上清を除去し、リン酸塩緩衝(PBS:10mM、0.15Mの食塩を含む、pH7.4)溶液で1回洗浄した。96穴プレートの各ウエルに、100μLの1%トリトンX-100を含むトリス緩衝溶液(20mM、pH8.5)を加えて、30分間静置して細胞を溶解した。細胞溶解液100μLに対し、7.5mMのパラニトロフェニルフォスフェイト(和光純薬工業(株))を含むトリス緩衝溶液(1.5M、1mMのZnCl2と1mMのMgCl2を含む、pH8.5)100μLを加えて、405nmの吸光度の増加を測定し、細胞溶解液中のアルカリフォスファターゼ活性を求めた。また、細胞溶解液の蛋白質濃度を、BCAアッセイキット(ピアス社製)を用いて求めた。
ブランクウエルのアルカリフォスファターゼ活性が0.24±0.11nmol/分・mg蛋白であったのに対し、実施例1〜5のペプチドを固相化したウエルのアルカリフォスファターゼ活性は、各々1.3±0.9nmol/分・mg蛋白、1.5±0.6nmol/分・mg蛋白、1.5±0.8nmol/分・mg蛋白、1.7±0.1nmol/分・mg蛋白、0.61±0.07nmol/分・mg蛋白であった。
これに対して、ヒト組換えBMP-2を添加したウエルでは、1.7±0.4nmol/分・mg蛋白であり、実施例1〜4に示すペプチドは、ヒト組換えBMP-2と同程度の顕著なアルカリフォスファターゼ活性の増大を引き起こした。
また、BMPファミリーの公知配列と比較することにより、実施例5の結果から、ペプチドSTLYがアルカリホスファターゼの活性に良好な影響を及ぼしていることが推測された。
Test Example 1 : Alkaline phosphatase activity induction test for C3H10T1 / 2 cell line An undifferentiated mouse mesenchymal cell line C3H10T1 / 2 (purchased from Dainippon Pharmaceutical Co., Ltd.) Eagle's MEM containing 10% fetal bovine serum A cell culture solution was prepared by dispersing in a medium so that the cell concentration was 3.75 × 10 4 cells / ml. 100 μL was dispensed into each well and cultured at 37 ° C. in the presence of 5% CO 2 .
As a control, the same number of cells were dispensed into wells where the peptide was not immobilized, and then 50 ng of human recombinant BMP-2 (R & D Systems, Inc.) was added. Wells in which no peptide was immobilized and human recombinant BMP-2 was not added were used as blanks.
Three days after the start of the culture, the culture supernatant was removed and washed once with a phosphate buffer (PBS: 10 mM, containing 0.15 M sodium chloride, pH 7.4) solution. Tris buffer solution (20 mM, pH 8.5) containing 100 μL of 1% Triton X-100 was added to each well of the 96-well plate, and the cells were lysed by allowing to stand for 30 minutes. 100 μL of cell lysate 100 μL of Tris buffer solution (1.5 M, 1 mM ZnCl 2 and 1 mM MgCl 2 , pH 8.5) containing 7.5 mM paranitrophenyl phosphate (Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) And the increase in absorbance at 405 nm was measured to determine the alkaline phosphatase activity in the cell lysate. The protein concentration of the cell lysate was determined using a BCA assay kit (Pierce).
The alkaline phosphatase activity of the blank well was 0.24 ± 0.11 nmol / min · mg protein, whereas the alkaline phosphatase activity of the wells on which the peptides of Examples 1 to 5 were immobilized was 1.3 ± 0.9 nmol / min · mg protein, 1.5 ± 0.6 nmol / min · mg protein, 1.5 ± 0.8 nmol / min · mg protein, 1.7 ± 0.1 nmol / min · mg protein, 0.61 ± 0.07 nmol / min · mg protein.
On the other hand, in the wells to which human recombinant BMP-2 was added, the protein was 1.7 ± 0.4 nmol / min · mg, and the peptides shown in Examples 1 to 4 were as remarkable as human recombinant BMP-2. Caused an increase in alkaline phosphatase activity.
Moreover, by comparing with known sequences of the BMP family, it was inferred from the results of Example 5 that the peptide STLY had a good influence on the activity of alkaline phosphatase.
実施例6
10mlのメタノールに溶解した0.6g(10mmol)のエチレンジアミン(EDA、和光純薬工業株式会社)を、2.3g(20mmol)のN-ヒドロキシコハク酸イミド(HOSu、(株)ペプチド研究所)を溶解した150mlのメタノールに室温で撹拌しながら滴下した。滴下終了後さらに1時間撹拌を続けた。析出した結晶を濾取し、減圧下に乾燥して2.6g(収率約90%)のエチレンジアミン2N-ヒドロキシコハク酸イミド塩(EDA・2HOSu)を得た。
アルギン酸ナトリウム(フナコシ株式会社、粘度550cp、M/G比1.0)の1重量%水溶液30mlに、66mgのEDA・2HOSuと0.48gの1-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)-カルボジイミド塩酸塩(WSCD・HCl、(株)ペプチド研究所)を溶解して、10cm×10cmのテフロン(登録商標)被覆アルミ製トレイに流延し25℃で48時間静置して、アルギン酸の共有結合架橋ゲルを得た。
これを、2.5mMのCaCl2と143mMのNaClを溶解した注射用水(大塚製薬)で十分に洗浄し、その後注射用水のみで洗浄した。洗浄後のアルギン酸ゲルを凍結乾燥して、白色のスポンジ状ゲルを得た。
得られたスポンジ状ゲルの0.2gをジメチルホルムアミド4mlに浸漬し、6mgのN-ヒドロキシコハク酸イミドと10mgのWSCD・HClを加えて、室温で一晩振盪した。スポンジ状ゲルをメタノールとジメチルホルムアミドで良く洗浄した後、実施例2に示すペプチド13mgを含むジメチルホルムアミド溶液1mlとジイソプロピルエチルアミン0.86μLを加えて、室温で一晩振盪した。メタノールとエタノールで良く洗浄して、実施例2で示すペプチドが固定化された骨形成促進剤を得た。
Example 6
0.6 g (10 mmol) of ethylenediamine (EDA, Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) dissolved in 10 ml of methanol was dissolved in 2.3 g (20 mmol) of N-hydroxysuccinimide (HOSu, Peptide Institute, Inc.). The mixture was added dropwise to 150 ml of methanol with stirring at room temperature. Stirring was continued for another hour after the completion of dropping. The precipitated crystals were collected by filtration and dried under reduced pressure to obtain 2.6 g (yield: about 90%) of ethylenediamine 2N-hydroxysuccinimide salt (EDA · 2HOSu).
In 30 ml of 1% by weight aqueous solution of sodium alginate (Funakoshi Co., Ltd., viscosity 550 cp, M / G ratio 1.0), 66 mg of EDA · 2HOSu and 0.48 g of 1-ethyl-3- (3-dimethylaminopropyl) -carbodiimide hydrochloride (WSCD · HCl, Peptide Laboratory Co., Ltd.) Dissolve, cast on a 10cm x 10cm Teflon (registered trademark) coated aluminum tray and let stand at 25 ° C for 48 hours to form a covalently crosslinked alginic acid gel Got.
This was thoroughly washed with water for injection (Otsuka Pharmaceutical) in which 2.5 mM CaCl 2 and 143 mM NaCl were dissolved, and then washed only with water for injection. The washed alginate gel was lyophilized to obtain a white sponge gel.
0.2 g of the resulting sponge gel was immersed in 4 ml of dimethylformamide, 6 mg of N-hydroxysuccinimide and 10 mg of WSCD · HCl were added, and the mixture was shaken overnight at room temperature. The sponge gel was thoroughly washed with methanol and dimethylformamide, 1 ml of a dimethylformamide solution containing 13 mg of the peptide shown in Example 2 and 0.86 μL of diisopropylethylamine were added, and the mixture was shaken overnight at room temperature. After thoroughly washing with methanol and ethanol, an osteogenesis promoter having the peptide shown in Example 2 immobilized thereon was obtained.
試験例−2:ラット筋肉内埋植試験
実施例6で得られた骨形成促進剤0.01gを、6週齢の雄性Wistarラット(チャールスリバー・ジャパン)の下腿部筋肉内に埋植した。4週間後に、埋植部を含む周辺組織をとりだして、組織染色を行った。
その結果、von Kossa染色において埋植部位に明らかなCaの沈着が認められた。比較として、同ラットの反対側にペプチドを固定化しないスポンジ状ゲルを埋植した部位には、Caの沈着は全く認められなかった。
試験例−3:ラット脛骨欠損部位埋植試験
実施例6で得られた骨形成促進剤0.01gを、6週齢の雄性Wistarラット(チャールスリバー・ジャパン)の脛骨に人為的に作製した直径約3mmの円形の骨欠損部位に埋植した。
埋植後4週間目に、埋植部位を含む組織をとりだして組織染色を行った結果、明らかな新生骨の形成を認めた。比較として、同ラットの反対側にペプチドを固定化しないスポンジ状ゲルを埋植した部位の新生骨形成は微弱であった。
Test Example-2 : Rat Intramuscular Implantation Test 0.01 g of the osteogenesis promoter obtained in Example 6 was implanted in the lower leg muscle of a 6-week-old male Wistar rat (Charles River Japan). Four weeks later, the surrounding tissue including the implanted part was taken out and tissue staining was performed.
As a result, apparent Ca deposition was observed at the implantation site in von Kossa staining. For comparison, no Ca deposition was observed at the site where a sponge-like gel that did not immobilize the peptide was implanted on the opposite side of the rat.
Test Example-3 : Rat Tibial Defect Site Implantation Test 0.01 g of the osteogenesis promoter obtained in Example 6 was artificially prepared on the tibia of a 6-week-old male Wistar rat (Charles River Japan). Implanted in a 3 mm circular bone defect site.
At 4 weeks after implantation, the tissue including the implantation site was taken out and stained, and as a result, clear new bone formation was observed. As a comparison, the formation of new bone at the site where a sponge-like gel not immobilizing the peptide was implanted on the opposite side of the rat was weak.
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