JP5797773B2 - 抗がん性融合タンパク質 - Google Patents

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Description

本発明は、治療的な融合タンパク質、具体的には、組換え融合タンパク質の分野に関する。より具体的には、本発明は、抗血管新生ペプチドの配列と組み合わされる可溶性ヒトTRAILタンパク質の配列のフラグメントを包含する融合タンパク質、それらを包含する医薬組成物、治療における、具体的には抗がん剤としての、それらの使用、および、融合タンパク質をコードするポリヌクレオチド配列、ポリヌクレオチド配列を包含する発現ベクター、および、これらの発現ベクターを包含する宿主細胞に関する。
TRAILタンパク質はサイトカインファミリー(腫瘍壊死因子関連アポトーシス誘導リガンド)に属し、Apo2L (Apo2-リガンド)としてもまた知られ、腫瘍細胞およびウイルスに感染した細胞におけるアポトーシスの強力なアクチベーターである。TRAILは体内に自然に生じるリガンドである。TRAILタンパク質、そのアミノ酸配列、DNAコード配列、および、タンパク質発現システムは、EP0835305A1において最初に開示された。
TRAILタンパク質は、アポトーシス促進性のTRAIL表面受容体1および2(TRAIL-R1/R2)に結合することにより、その抗がん活性および、それに続くこれらの受容体の活性化を発揮する。これらの受容体は、DR4およびDR5(デスレセプター4およびデスレセプター5)としてもまた知られ、TNF受容体ファミリーに属し、様々なタイプのがん細胞によって過剰発現される。これらの受容体の活性化は、抑制遺伝子p53―非依存型アポトーシスの外部シグナル経路を誘導することができ、それにより、活性化されたカスパーゼ−8が実行に係る(executive)カスパーゼの活性化を導き、それによって、核酸の分解を導く。TRAILが活性化し次第、放出されたカスパーゼ−8は、Bidタンパク質の放出および、それによるミトコンドリア経路の間接的な活性化もまた引き起こすことがあり得、ミトコンドリアへ移行されるBidタンパク質は、そこで、チトクロムCの放出を刺激し、それゆえ、デスレセプターからのアポトーシスシグナルを間接的に増幅する。
TRAILは、このタンパク質に抵抗性のある健常細胞において、本質的にアポトーシスを誘導することなく、腫瘍細胞に対して選択的に作用する。それゆえに、血液系悪性腫瘍および固形がんを含む、様々なタイプの腫瘍細胞の広範囲に対し作用し、一方で、正常な細胞を残し、潜在的に、比較的少ない副作用をもたらす抗がん剤として、TRAILの大きな可能性が認識された。
TRAILタンパク質は、281アミノ酸の長さを有するタイプII膜タンパク質の1つであり、そして、プロテアーゼによる切断を受けるアミノ酸残基114−281を含むその細胞外領域は、20kDaサイズの可溶性sTRAIL分子を形成し、それもまた生物学的活性がある。TRAILおよびsTRAILの両形態ともに、標的細胞上に存在しているTRAIL受容体との相互作用を介して、アポトーシスの引き金を引く能力がある。TRAIL分子の可溶性部位の強い抗腫瘍性活性および、非常に低い全身的な有毒性が細胞株試験を使用して示された。
hTRAILのアミノ酸114−281に相当するアミノ酸配列を有し、国際一般名称ではデュラナミン(dulanermin)で知られる、組換ヒト可溶性TRAIL(rhTRAIL)を用いた人間の臨床試験もまた、その良好な耐性および用量規制毒性の欠如を示した。
例えばEP 1 688 498において、hTRAIL122−281の組換え円順列変異体に対して最近報告されたように、114−281より短いTRAILのフラグメントもまた、細胞膜のデスレセプターと結合し、これらの受容体を介したアポトーシスの誘導が可能である。
今までに報告された肝細胞に対する組換えTRAILタンパク質の毒性効果は、修飾、すなわち、ポリヒスチジンタグの存在と関係しているように思われ、一方、タグされていないTRAILは全身的な有毒性がないことを示した。
しかしながら、さらなる研究および開発の過程において、多くのがん細胞がTRAILに対して本来的に、または獲得された抵抗性を示したように思われる(例えばWO2007/022214を参照)。TRAILに対する抵抗性の機序は完全には理解されていないが、細胞表面受容体のレベルからシグナル経路内の実行に係るカスパーゼまでの範囲のTRAIL誘導アポトーシス経路の様々なレベルで、それが現れ得ると信じられる。この抵抗性が、抗がん剤としてのTRAILの有用性を制限する。
さらに、患者に対する臨床試験において、単独療法としてのTRAILの実際の有効性は低いと証明された。
この低効率およびTRAILに対する腫瘍の抵抗性を克服するために、放射線治療薬や化学療法薬を用いた様々な併用療法が計画され、相乗的にアポトーシスを起こす効果を得られた (WO2009/002947; A. Almasan and A. Ashkenazi, Cytokine Growth Factor Reviews 14 (2003) 337-348; RK Srivastava, Neoplasis, Vol 3, No 6, 2001, 535-546, Soria JC et al., J. Clin. Oncology, Vol 28, No 9 (2010), p. 1527-1533)。厳選された従来の化学療法薬(パクリタキセル、カルボプラチン)および、モノクローナル抗―VEGF抗体との組み合わせにおける、がん治療のためのrhTRAILの使用が、WO2009/140469において記述されている。しかしながら、かかる組み合わせの必要性が、従来の化学治療または放射線治療の周知の欠陥を意味する。
さらには、TRAIL治療に関連する問題は、その低い安定性および投与後の体内からの急速な排出であることが証明された。
がん治療における標的の1つは、腫瘍血管新生の阻害でもある。血管新生(新血管形成)は、腫瘍に酸素および栄養を供給する新しい血管を発達させる、病的、時間無制限な、プロセスである。血管新生は腫瘍の成長および拡大、およびその転移の促進に不可欠である。
がん治療における腫瘍血管新生の阻害の有益な効果は知られている。がん治療および補完的がん治療の両方として、血管新生のプロセスを阻害または制御する物質の臨床用途への試みがなされた。
多数の外在性の抗血管新生の物質と、人体において生まれつき存在している内在性のものと、両方の血管新生のインヒビターが知られている。それらの中で、内在性のタンパク質分解フラグメントを含む、タンパク質性の血管新生インヒビターが知られている。例として、アンジオスタチン(プラスミノーゲンフラグメント)のようなタンパク質性血管新生インヒビター、エンドスタチン(コラーゲンXVIIIのC−末端フラグメント)、カルレティキュリン、バソスタチン―カルレティキュリンフラグメント、プロラクチンフラグメント、メタロプロテイナーゼ2、またはタムスタチン―コラーゲンIVのフラグメントがあげられる(Cao Y. Angiogenesis modulates adipogenesis and obesity. J Clin Invest. 2007;117(9):2362-2368, Folkman J. Angiogenesis: an organizing principle for drug discovery? Nat Rev Drug Discov. 2007;6:273-286)。
例えば、タムスタチンは28kDAの大きさのペプチド―コラーゲンタイプIVフラグメントであり、インテグリンαvβ3と結合し、内皮細胞増殖の抑制によって血管新生を防止する能力がある。さらに、タムスタチンは独立して接着斑キナーゼ(FAK)およびホスファチジルイノシトール3キナーゼPI3およびプロテインキナーゼPKB/Aktの活性化を阻害する。
抗血管新生活性は、血管内皮に位置している受容体を通じて作用し、血管新生の主な促進因子である血管内皮増殖因子(VEGF)のような血管新生促進性(pro-angiogenic)タンパク質の阻害によってもまた、もたらされ得る。
がん治療を含む臨床治療において、モノクローナル抗体ベバシズマブおよびラニビズマブのような特定の物質が、抗血管新生因子として、直接VEGFに対して既に使用されている。内皮にある受容体を通じて独立して血管内皮細胞の増殖と転移を刺激する他の血管新生促進因子もまた知られており、血小板由来増殖因子PDGFおよび上皮増殖因子EGF、TNFおよびアンジオポエチンのようなサイトカインが例として含まれる。
血管新生の過程において、膜貫通メタロプロテアーゼの1つである、アミノペプチダーゼN(APN/CD13)酵素もまた関係している。この酵素の阻害は結果として腫瘍形成過程の阻害に繋がる可能性があると知られている。多くの天然および合成のアミノペプチダーゼNインヒビターが知られている(Bavouis B., Dauzonne D., Aminopeptidase-N/CD13 (EC 3.4.11.2) inhibitors: chemistry, biological evaluations, and therapeutic prospects. Medical Research Review, 2006, 26, (1), 88-130)。
APN/CD13の天然のインヒビターは、主に微生物によって産生された物質を含む。代表として、とりわけベスタチン、クルクミンおよびアピゲニンがあげられる。CNGRCモチーフを含む短いペプチドがCD13に効果的に結合することが可能なこともまた発見された(Arap et al., Science, 279:377-380, 1998)。
多くの抗血管新生物質は現在、臨床治験を含む異なる調査段階にある。しかしながら、血管新生の阻害を目的とした既知の療法は、多くの周知な不都合をかかえている。例えば、乳がんの治療におけるモノクローナル抗体薬ベバシズマブの利点については最近、疑問視されている。多くの抗血管新生剤は例えば、極めて短い半減期、難溶解性、乏しい生物学的利用率および有害な副作用を示す。
抗血管新生剤の安全性は、長期間の使用および療法の選択性の欠如から、特に重要である。効果的な治療に対しての強い必要性と腫瘍性疾患の性質がかかる薬物群に対する簡素化された登録手続を余儀なくさせており、そのため、その薬剤のすべての副作用および欠点を知ることは不可能である。
すべての固定した増殖細胞に向けられた化学療法とは逆であるが、抗血管新生剤は血管形成の異なる段階に向けられており、治療の毒性が減少する結果となっている。しかしながら、腫瘍細胞に対する選択性を確保したとはいえ、血管新生を阻害することを目的とした抗がん治療の必要性がまだある。 そのため、改善された毒性評価を伴った新しい抗血管新生抗がん治療の必要性がある。
血管新生インヒビターバソスタチンおよび、メタロプロテアーゼ切断部位リンカーと関連づけられたTRAIL114−281配列を包含する作成された融合タンパク質は、腫瘍細胞におけるアポトーシス誘導効果を示すとしてA.I. Guo et al in Chinese Journal of Biochemistry and Molecular Biology 2008, vol. 24(10), 925-930によって記述された。
血管新生インヒビターカルレティキュリンおよび、TRAIL114−281配列を包含する作成された融合タンパク質は、腫瘍細胞におけるアポトーシス誘導効果を示すとしてCN1609124Aにおいて記述された。
CN 1256347CはキニノーゲンD5 60-148およびTRAIL114−281から作られる融合タンパク質を開示している。
GGGSGGSGをコードするリンカーと関連づけられてTRAIL114−281のN末端またはC末端 に結合された血管新生インヒビターキニノスタチン、バソスタチンおよびカンスタチン配列を包含する、構築された融合タンパク質はFeng Feng-Yi “Phase and Clinical Trial of Rh-Apo2L and Apo2L-Related Experimental Study”, Ph.D. degree thesis, Chinese Peking Union Medical, 2006-10-01; http://www.lw23.com/lunwen_957708432の中で言及されている。
血管新生インヒビタータムスタチンおよびTRAIL114−281のタムスタチン183−230配列を包含する、構築された融合タンパク質は、膵がん細胞のアポトーシス誘導を示すとしてN.Ren et al in Academic Journal of Second Military Medical University 2008, vol. 28(5), 676-478によって記述された。
US2005/244370および対応するWO2004/035794は、細胞表面結合ドメインとしての他のTNFファミリーの一員であるCD40リガンドの細胞外部位と伴にリンカーペプチドによって関連づけられたエフェクタードメインとしてのTRAIL95−281のコンストラクトを開示する。当該コンストラクトの活性化はそのCD40部位の結合を介すると書かれている。
本発明は、TRAILに由来したドメインおよび、抗血管新生活性があり、TRAILフラグメントを含有しない、エフェクターペプチドがTRAILの作用を増強または補完することを特徴とする、短いエフェクターペプチドドメインを含む新規融合タンパク質を提供することにより、この問題の解決手段を提供する。
本発明によるタンパク質はがん細胞に選択的に向けられ、そこでタンパク質の個々の要素がそれらの効果を発揮し、特にエフェクターペプチドが腫瘍血管新生を阻害する。腫瘍環境への本発明のタンパク質の輸送は、副作用だけでなく、体内の正常細胞に対する毒性を最小化し、投与の頻度を減らすことを可能にする。さらに、本発明によるタンパク質を使用した標的療法は、従来知られた非特異的な抗血管新生療法の血管透過性の低下による低効率の問題を避けることを可能にする。
さらには、多くの場合に本発明の融合タンパク質は、可溶性TRAILおよびその配列フラグメントを含むその変異体よりも強力であることが判明した。これまで本発明の融合タンパク質において使用された既知のエフェクターペプチドは、好ましくない動態、非特異的プロテアーゼによる急速な分解または標的部位におけるエフェクターペプチドの適切な作用を可能にするために必要な経路の活性化の順序の欠如により引き起こされる体内における蓄積などのために、医学の分野では使用されなかった。融合タンパク質へのエフェクターペプチドの取り込みは、それらが作用することが望ましい場所への選択的な配送を可能にする。
さらに、エフェクターペプチドの連結はタンパク質の量を増やし、半減期の延長および腫瘍におけるタンパク質の保持そしてその効率を高めることに繋がる。
さらに、多くの場合で新規の融合タンパク質はTRAILへの耐性をもまた克服する。
本発明は図面の図を参照して詳細に記述される。
図1は、例1、例2、例3、例4、例5および例6に従う本発明の融合タンパク質の構造概略図を示す。 図2は、例7、例8、例9、例10および例11に従う本発明の融合タンパク質の構造概略図を示す。 図3は、例12、例13、例14および例15に従う本発明の融合タンパク質の構造概略図を示す。 図4は、特定の楕円率で表した、rhTRAIL95−281ならびに例1、例4、例5、例9および例14の融合タンパク質の円二色性スペクトルを示す図である。 図5は、rhTRAIL114−281との比較において、例1、例4、例5および例9の本発明の融合タンパク質で処理された、結腸がんHCT116を負ったCrl:CD1-Foxn1nuマウスにおける腫瘍体積変化(初期ステージの%)を示す図である。 図6は、rhTRAIL114−281との比較において、例1、例4、例5および例9の本発明の融合タンパク質で処理された、結腸がんHCT116を負ったCrl:CD1-Foxn1nu 1マウスにおける腫瘍増殖阻害率(%TGI)を示す図である。 図7は、rhTRAIL114−281との比較において、例1の本発明の融合タンパク質で処理された、肺がんA549を負ったCrl:CD1-Foxn1nuマウスにおける腫瘍体積変化(初期ステージの%)を示す図である。 図8は、rhTRAIL114−281との比較において、例1の発明の融合タンパク質で処理された、肺がんA549を負ったCrl:CD1-Foxn1nu 1マウスにおける腫瘍増殖阻害率(%TGI)を示す図である。 図9は、例16、例17、例18および例19に従う本発明の融合タンパク質の構造概略図を示す。 図10は、rhTRAIL114−281との比較において、例5、例4、例9および例1の本発明の融合タンパク質で処理された、結腸がんHCT116を負ったCrl:CD1-Foxn1nuマウスにおける腫瘍体積変化(初期ステージの%)を示す図である。 図11は、rhTRAIL114−281との比較において、例5、例4、例9および例1による本発明の融合タンパク質で処理された、結腸がんHCT116を負ったCrl:CD1-Foxn1nu 1マウスにおける腫瘍増殖阻害率(%TGI)を示す図である。 図12は、rhTRAIL114−281との比較において、例6および例11による本発明の融合タンパク質で処理された、結腸がんHCT116を負ったCrl:SHO-PrkdcscidHrhrマウスにおける腫瘍体積変化(初期ステージの%)を示す図である。 図13は、rhTRAIL114−281との比較において、例6および例11による本発明の融合タンパク質で処理された、結腸がんHCT116を負ったCrl:SHO-PrkdcscidHrhrマウスにおける腫瘍増殖阻害率(%TGI)を示す図である。 図14は、rhTRAIL114−281との比較において、例6および例19による本発明の融合タンパク質で処理された、結腸がんColo205を負ったCrl:SHO-PrkdcscidHrhrマウスにおける腫瘍体積変化(初期ステージの%)を示す図である。 図15は、rhTRAIL114−281との比較において、例6および例19による発明の融合タンパク質で処理された、結腸がんColo205を負ったCrl:SHO-PrkdcscidHrhrマウスにおける腫瘍増殖阻害率(%TGI)を示す図である。 図16は、rhTRAIL114−281との比較において、例6および例11による本発明の融合タンパク質で処理された、結腸がんSW620を負ったCrl:SHO-PrkdcscidHrhrマウスにおける腫瘍体積変化(初期ステージの%)を示す図である。 図17は、rhTRAIL114−281との比較において、例6および例11による本発明の融合タンパク質で処理された、結腸がんSW620を負ったCrl:SHO-PrkdcscidHrhrマウスにおける腫瘍増殖阻害率(%TGI)を示す図である。 図18は、rhTRAIL114−281との比較において、例1による本発明の融合タンパク質で処理された、肺がんA549を負ったCby.Cg-foxn1(nu)/Jマウスにおける腫瘍体積変化(初期ステージの%)を示す図である。 図19は、rhTRAIL114−281との比較において、例1による本発明の融合タンパク質で処理された、肺がんA549を負ったCby.Cg-foxn1(nu)/Jマウスにおける腫瘍増殖阻害率(%TGI)を示す図である。 図20は、rhTRAIL114−281との比較において、例6による本発明の融合タンパク質で処理された、肺がんNCI−H460を負ったCrl:SHO-PrkdcscidHrhrマウスにおける腫瘍体積変化(初期ステージの%)を示す図である。 図21は、rhTRAIL114−281との比較において、例1による本発明の融合タンパク質で処理された、肺がんA549を負ったCrl:SHO-PrkdcscidHrhrマウスにおける腫瘍増殖阻害率(%TGI)を示す図である。 図22は、rhTRAIL114−281との比較において、例5、例6、例11による本発明の融合タンパク質で処理された、肺がんA549を負ったCrl:SHO-PrkdcscidHrhrマウスにおける腫瘍体積変化(初期ステージの%)を示す図である。 図23は、rhTRAIL114−281との比較において、例5、例6、例11による本発明の融合タンパク質で処理された、肺がんA549を負ったCrl:SHO-PrkdcscidHrhrマウスにおける腫瘍増殖阻害率(%TGI)を示す図である。 図24は、rhTRAIL114−281との比較において、例5による本発明の融合タンパク質で処理された、肺がんNCI−H460−Luc2を負ったCrl:SHO-PrkdcscidHrhrマウスにおける腫瘍体積変化(初期ステージの%)を示す図である。 図25は、rhTRAIL114−281との比較において、例5による本発明の融合タンパク質で処理された、肺がんNCI−H460−Luc2を負ったCrl:SHO-PrkdcscidHrhrマウスにおける腫瘍増殖阻害率(%TGI)を示す図である。 図26は、rhTRAIL114−281との比較において、例5および例1による本発明の融合タンパク質で処理された、肺がんA549を負ったCrl:SHO-PrkdcscidHrhrマウスにおける腫瘍体積変化(初期ステージの%)を示す図である。 図27は、rhTRAIL114−281との比較において、例5および例1による本発明の融合タンパク質で処理された、肺がんA549を負ったCrl:SHO-PrkdcscidHrhrマウスにおける腫瘍増殖阻害率(%TGI)を示す図である。 図28は、rhTRAIL114−281との比較において、例6および例11による本発明の融合タンパク質で処理された、肝がんPLC/PRF/5を負ったCrl:SHO-PrkdcscidHrhrマウスにおける腫瘍体積変化(初期ステージの%)を示す図である。 図29は、rhTRAIL114−281との比較において、例6および例11による本発明の融合タンパク質で処理された、肝がんPLC/PRF/5を負ったCrl:SHO-PrkdcscidHrhrマウスにおける腫瘍増殖阻害率(%TGI)を示す図である。 図30は、rhTRAIL114−281との比較において、例6および例19による本発明の融合タンパク質で処理された、HepG2肝がんを負ったCrl:SHO-PrkdcscidHrhrマウスにおける腫瘍体積変化(初期ステージの%)を示す図である。 図31は、rhTRAIL114−281との比較において、例6および例19による本発明の融合タンパク質で処理された、HepG2肝がんを負ったCrl:SHO-PrkdcscidHrhrマウスにおける腫瘍増殖阻害率(%TGI)を示す図である。 図32は、rhTRAIL114−281との比較において、例11による本発明の融合タンパク質で処理された、PANC−1膵がんを負ったCrl:SHO-PrkdcscidHrhrマウスにおける腫瘍体積変化(初期ステージの%)を示す図である。 図33は、rhTRAIL114−281との比較において、例11による本発明の融合タンパク質で処理された、PANC−1膵がんを負ったCrl:SHO-PrkdcscidHrhrマウスにおける腫瘍増殖阻害率(%TGI)を示す図である。 図34は、rhTRAIL114−281との比較において、例6および例19による本発明の融合タンパク質で処理された、多剤耐性ヒト子宮肉腫MES−SA/Dx5を負ったCrl:SHO-PrkdcscidHrhrマウスにおける腫瘍体積変化(初期ステージの%)を示す図である。 図35は、rhTRAIL114−281との比較において、例6および例19による本発明の融合タンパク質で処理された、多剤耐性ヒト子宮肉腫MES−SA/Dx5を負ったCrl:SHO-PrkdcscidHrhrマウスにおける腫瘍増殖阻害率(%TGI)を示す図である。
発明の詳細な説明
本発明は、
― hTRAIL95よりも小さくない位置のアミノ酸から始まる可溶性hTRAILタンパク質の機能的な配列フラグメント、または、少なくとも70%の配列の同一性を有する当該機能的なフラグメントのホモログであるドメイン(a)、および、
― 抗血管新生エフェクターペプチドの配列であるドメイン(b)を含み、
ここで、ドメイン(b)の配列がドメイン(a)のC末端および/またはN末端に付着される、
但し、エフェクターペプチドが、カルレティキュリン、タムスタチン183−230、キニノーゲンD5、バソスタチン、キニノスタチンおよびカンスタチンからなる群から選ばれる融合タンパク質が除外される、融合タンパク質に関する。
「可溶性hTRAIL配列の機能的な可溶性フラグメント」という用語は、細胞表面にある受容体に結合することで、哺乳動物細胞におけるアポトーシスシグナルを誘導する能力がある、かかるいかなる可溶性hTRAILのフラグメントを意味すると理解されるべきである。
TRAIL配列の少なくとも70%の相同性の存在が当該技術分野で知られているということもまた、当業者に認められるだろう。
本発明の融合タンパク質におけるエフェクターペプチドのドメイン(b)はhTRAILタンパク質でも、hTRAILタンパク質のフラグメントの一部のいずれでもないことが理解されるべきである。
「ペプチド」という用語は、ペプチド結合によって結合された複数のアミノ酸から作られる分子として本発明に従い理解されるべきである。それゆえに、本発明による「ペプチド」という用語はオリゴペプチド、ポリペプチドおよびタンパク質を含む。
本発明においてペプチドのアミノ酸配列は、ペプチドのN末端(N末)からC末端(C末)の方向へ、当該技術分野で採用されている従来の方式で提示されるだろう。それゆえに、いかなる配列も、線状で提示したものの左側にN末端を、そして右側にC末端を持つ。
本発明の融合タンパク質は、ドメイン(a)のC末端またはN末端に結合されたエフェクターペプチドのドメイン(b)を少なくとも1つ含む。
特定の態様において、ドメイン(a)はhTRAIL95からhTRAIL121までの範囲の1つのアミノ酸で始まり、アミノ酸hTRAIL281で終わるhTRAIL配列のフラグメントである。
具体的には、ドメイン(a)はhTRAIL95−281、hTRAIL119−281、hTRAIL120−281およびhTRAIL121−281に対応する配列からなる群から選ばれ得る。hTRAIL95−281、hTRAIL119−281、hTRAIL120−281およびhTRAIL121−281が、GenBankのアクセッションナンバーP50591に公表されているhTRAIL(配列番号16)の既知の配列においてそれぞれ95番、119番、120番、121番でマークされたアミノ酸で始まるヒトTRAILタンパク質のフラグメントを表していることは当業者にとって明白であろう。
他の具体的態様において、ドメイン(a)はhTRAIL95より上流に位置するアミノ酸で始まり、アミノ酸hTRAIL281で終わる可溶性hTRAILタンパク質配列の機能的フラグメントのホモログであり、その配列は少なくとも70%、好ましくは85%オリジナル配列に一致する。
この態様の具体的な変形において、ドメイン(a)はhTRAIL95−281、hTRAIL114−281、hTRAIL116−281、hTRAIL120−281、hTRAIL121−281およびhTRAIL122−281に対応する配列からなる群から選ばれたフラグメントのホモログである。
hTRAILフラグメントのホモログは、このフラグメントのアミノ酸配列の変更/改変であると理解されるべきであり、アミノ酸1つ、アミノ酸2つ、アミノ酸3つ、アミノ酸4つ、アミノ酸5つ、アミノ酸6つ、および、アミノ酸の15%以下を含む、少なくとも1つのアミノ酸が変化しており、改変された配列のフラグメントがhTRAIL配列の機能性すなわち、細胞表面のデスレセプターへの結合および哺乳動物細胞におけるアポトーシス誘導能力を保持している。
好ましくは、hTRAILフラグメントのホモログは、ネイティブな(native)hTRAILのフラグメントとの比較において、DR4(TRAIL−R1)またはDR5(TRAIL−R2)デスレセプターとの改変された親和性を示す改変された配列を有する。
「改変された親和性」という用語は親和性の上昇および/または受容体の選択性が変更された親和性意味する。
好ましくは、hTRAILフラグメントのホモログは、ネイティブのhTRAILのフラグメントとの比較において、DR4およびDR5デスレセプターとの親和性の上昇を示す改変された配列を有する。
特に好ましくは、hTRAILフラグメントのホモログは、デスレセプターDR4との比較において、デスレセプターDR5の親和性の上昇、すなわちDR5/DR4選択性の上昇を示す改良された配列を有する。
また好ましくは、hTRAILフラグメントのホモログは、DR1(TRAIL−R3)および/またはDR2(TRAIL−R4)受容体についての親和性の関係において、DR4および/またはDR5デスレセプターについての選択性の上昇を示す改変された配列を有する。
DR4およびDR5デスレセプターについての親和性および/または選択性の上昇となるhTRAILの改変は、例えばTur V, van der Sloot AM, Reis CR, Szegezdi E, Cool RH, Samali A, Serrano L, Quax WJ の刊行物から、当業者に知られている。DR4―選択性腫瘍壊死因子関連アポトーシス誘導リガンド(TRAIL)変異は構造に基づく設計により得た。J. Biol. Chem. 2008 Jul 18;283(29):20560-8はD218H突然変異体がDR4についての選択性の上昇を示すことを述べており、または、Gasparian ME, Chernyak BV, Dolgikh DA, Yagolovich AV, Popova EN, Sycheva AM, Moshkovskii SA, Kirpichnikov MP.Generation of new TRAIL mutants DR5-A and DR5-B with improved selectivity to death receptor 5, Apoptosis.2009 Jun;14(6):778-87はD269H突然変異がDR4に対する親和性の減少を示すことを述べている。hTRAIL突然変異はDR1およびDR2受容体と比較して、DR4およびDR5から選択した1つの受容体に対しての親和性が上昇し、そしてDR4と比較してDR5受容体の親和性が上昇したことがWO2009077857およびWO2009066174の中でもまた記述されている。
適切な突然変異は、ネイティブのhTRALの位置における131、149、159、193、199、201、204、204、212、215、218および251からなる群から選択される1つまたは2つ以上の突然変異であり、特に、突然変異がリジン、ヒスチジンまたはアルギニンのような塩基性アミノ酸、またはグルタミン酸またはアスパラギン酸のようなアミノ酸の置換を伴う突然変異である。特に、G131R、G131K、R149I、R149M、R149N、R149K、S159R、Q193H、Q193K、N199H、N199R、K201H、K201R、K204E、K204D、K204L、K204Y、K212R、S215E、S215H、S215K、S215D、D218Y、D218H、K251D、K251EおよびK251QとしてWO2009066174において記述されているからなる群から選択された1つまたは2つ以上の突然変異が明記され得る。
適切な突然変異は、特に突然変異がリジン、ヒスチジンまたはアルギニンのような塩基性アミノ酸の置換を伴う、95, 269 および214からなる群から選択されるネイティブのhTRAILの位置における1つまたは2つ以上の突然変異でもある。特に、WO2009077857において記述されるようなD269H、E195R、およびT214Rからなる群から選択される、1つまたは2つ以上の突然変異と明記され得る。
具体的な態様において、hTRAILのフラグメントのホモログであるドメイン(a)は、WO2009066174において記述されているような、ネイティブのTRAIL配列のD218H突然変異、または、Gasparian ME, Chernyak BV, Dolgikh DA, Yagolovich AV, Popova EN, Sycheva AM, Moshkovskii SA, Kirpichnikov MP. Generation of new TRAIL mutants DR5-A and DR5-B with improved selectivity to death receptor 5, Apoptosis. 2009 Jun;14(6):778-87において記述されているような、ネイティブのTRAIL配列のY189N−R191K−Q193R−H264R−I266R−D269H突然変異から選択される。
ドメイン(b)は、具体的には以下の群:
―VEGF、PDGFおよびEGFの受容体から選択される増殖因子のための受容体のインヒビター、
―タムスタチンまたはそのフラグメント183−230以外のフラグメント、および、
―アミノペプチダーゼN(CD13)のインヒビター、
から選択され得る。
増殖因子受容体のインヒビター群の中では、ドメイン(b)のエフェクターペプチドは、それ自体が血管新生活性を欠き、天然のリガンドと競合的にVEGF受容体に結合する、ヒト血管内皮増殖因子VEGFのフラグメントであってもよい。結果として、VEGFの血管新生活性はブロックされ、新しい血管形成の刺激は起こらず、そして腫瘍増殖が抑制される。具体的には、上記群のエフェクターペプチドは、VEGFシグナル経路を阻害するペプチドであり、そして具体的には添付された配列表における配列番号17によって表された、ヒトVEGFの7アミノ酸フラグメントのペプチドである。
本発明の融合タンパク質に組み込まれるVEGFヘプタペプチドの配列を含むペプチドは、血管新生過程を阻害することにより、効果的にがん細胞を排除するであろうと信じられている。
増殖因子受容体のインヒビター群の中でもまた、ドメイン(b)のエフェクターペプチドは、それ自体が血管新生活性を欠き、天然のリガンドと競合的にPDGF受容体に結合する、血小板由来増殖因子フラグメントであってもよい。結果として、PDGFの血管新生活性はブロックされ、新しい血管形成の刺激は起こらず、そして腫瘍増殖が抑制される。
具体的には、かかるエフェクターペプチドは、PDGFリガンドのフラグメントである、19アミノ酸ペプチドであり、添付の配列表における配列番号22の配列で示される。
本発明の融合タンパク質に組み込まれる血小板由来増殖因子PDGFタンパク質フラグメントの配列を含むペプチドは、血管新生過程を阻害することにより、効果的にがん細胞を排除するであろうと信じられている。
増殖因子受容体のインヒビター群の中でもまた、ドメイン(b)の抗血管新生エフェクターペプチドは、それ自体が血管新生活性を欠き、天然のリガンドと競合的にEGF受容体に結合する、上皮増殖因子EGFペプチドフラグメントであってもよい。結果として、EGFの血管新生活性はブロックされ、新しい血管形成の刺激は起こらず、そして腫瘍増殖が抑制される。細胞内キナーゼを活性化することなく、EGF受容体に結合し、EGF活性を阻害する能力がある、かかるペプチドGly Leu Arg Ser Leu Lys GluおよびGly Leu Arg Ser Leu Arg Gluは、例えばEP0641358により知られている。
本発明の融合タンパク質に組み込まれる上皮増殖因子EGFの配列を含むペプチドは、血管新生過程を阻害することにより、効果的にがん細胞を排除するであろうと信じられている。
タムスタチンおよびそのフラグメント群の中では、ドメイン(b)のエフェクターペプチドは、添付の配列表における配列番号18の配列で示される、タムスタチンタンパク質の25アミノ酸フラグメント(フラグメントI)であってもよい。上記の表した群のエフェクターペプチドは、添付の配列表における配列番号19の配列で示される、タムスタチンタンパク質18アミノ酸フラグメント(フラグメントII)でもある。ドメイン(b)の抗血管新生エフェクターペプチドは、特に、フラグメントおよびフラグメントIIが順序に関係なく、互いに隣り合って位置するような、タムスタチンペプチドフラグメントの組み合わせであってもまたよい。ある態様において、ドメイン(b)はフラグメントI/フラグメントII(配列番号18/配列番号19)、またはフラグメントII/フラグメントI(配列番号19/配列番号18)の組み合わせである。
本発明の融合タンパク質に組み込まれるタムスタチンタンパク質フラグメントIおよび/またはIIの配列を含むペプチドは、血管新生過程を阻害することにより、効果的にがん細胞を排除するであろうと信じられている。
アミノペプチターゼN/CD13酵素の活性化を抑制するために、それと結合する、アミノペプチターゼN/CD13のインヒビター群は、NGRまたはRGDモチーフを含む短いペプチドを含むであろう。
アミノペプチターゼNと効果的に結合するNGRモチーフを含有するペプチドは、例えばArap et al., Science, 279:377-380, 1998によって記述されている。アミノペプチターゼNの細胞外領域にはRGDモチーフに対して親和性を示すフラグメントもまた存在している。両モチーフ(RGDおよびNGR)はアンタゴニストとして血管新生過程に関係する因子と結合する。それゆえに、NGRモチーフと似ているRGDモチーフは、アミノペプチターゼNと結合し、結果としてインヒビターとして作用するであろうと思われる(Friedlander et al. Definition of two angiogenic pathways by distinct αv integrins. Science (Washington DC), 270: 1500-1502, 1995; Pasqualini et al Aminopeptidase N is a receptor for tumor-homing peptides and a target for inhibiting angiogenesis. Cancer Res. 2000 Feb 1;60(3):722-7)。
アミノペプチターゼN/CD13のインヒビター群の中では、ドメイン(b)の抗血管新生エフェクターペプチドは、添付の配列表における配列番号20で示される、CD13に結合する5アミノ酸ペプチドであってよい。この群の他のエフェクターペプチドは、添付の配列表における配列番号21で示される、CD13に結合する9アミノ酸ペプチドでもある。
本発明の融合タンパク質に組み込まれるアミノペプチターゼN/CD13と結合するタンパク質フラグメントの配列を含むペプチドは、血管新生過程を阻害することにより、効果的にがん細胞を排除するであろうと信じられている。
本発明の融合タンパク質は、エフェクターペプチドドメイン(b)を1つ以上、具体的には2つまたは3つのドメイン(b)含むこともある。1つの態様において本発明の融合タンパク質は、エフェクタードメイン(b)と互いに隣り合って配列番号17、配列番号18、配列番号19、配列番号20、配列番号21、配列番号22および配列番号23から選択される2つの同様な、または異なるエフェクタードメイン(b)を包含する。他の態様において本発明の融合タンパク質は、エフェクタードメイン(b)がドメイン(a)のN末端および/またはC末端に位置する、配列番号17、配列番号18、配列番号19、配列番号20、配列番号21、配列番号22および配列番号23から選択される2つの同様な、または異なるエフェクタードメイン(b)を包含する。
具体的な態様において、本発明の融合タンパク質は3つのエフェクタードメインを含む。
例として、融合タンパク質はドメイン(a)のN末端に位置するVEGF(配列番号17)に由来するペプチドを含み、ドメイン(a)のC末端には互いに隣り合ってタムスタチン(配列番号18)のフラグメントIおよびタムスタチン(配列番号19)のフラグメントIIが位置する。
本発明の融合タンパク質の具体的な態様において、エフェクターペプチドは配列番号17(VEGF由来のヘプタペプチド)、配列番号18(タムスタチンタンパク質のフラグメントI(74−98アミノ酸))、配列番号19(タムスタチンタンパク質のフラグメントII(197−214アミノ酸))、配列番号20(CD13に結合するペプチド)、配列番号21(CD13に結合するペプチド)、配列番号22(PDGFのフラグメント)および配列番号23(EGFのフラグメント)からなる群から選択される抗血管新生活性を有するペプチドである。
がん細胞の表面に存在するTRAIL受容体と結合する上で、融合タンパク質は二重の効果を発揮する。TRAILの機能的フラグメントまたはその機能性を保持したホモログであるドメイン(a)は、その知られたアゴニスト活性―すなわち、細胞表面にあるデスレセプターへの結合および、外因性のアポトーシス経路の活性化を発揮するであろう。抗血管新生ペプチドを含む融合タンパク質の内部移行後に、ドメイン(b)はTRAILドメインの活性と並行して、細胞内にその作用を潜在的に発揮できるであろう。このようにして、TRAILの抗がん活性は他の要素および、天然のVEGF、PDGFおよびEGFリガンドの結合領域のステリック阻害、血管新生および新生血管形成の阻害、ホスファチジルイノシトール3キナーゼ活性の阻害、プロテインキナーゼB(PKB/Akt)またはAktおよびNFkキナーゼ経路によるTRAIL過剰発現の間接的な刺激といった機序を活性化することにより促進することができる。
本発明の態様の1つにおいて、ドメイン(a)およびドメイン(b)は、セル環境、特に腫瘍セル環境に存在するプロテアーゼによって認識される切断部位の配列を含む、少なくとも1つのドメイン(c)によって連結されている。少なくとも1つのドメイン(c)によるドメイン(a)とドメイン(b)の連結は、ドメイン(a)とドメイン(b)の間に1つ以上のドメイン(c)、具体的には1つまたは2つのドメイン(c)があってよいことを意味する。
プロテアーゼ切断部位は以下から選択することができる:
―メタロプロテアーゼMMPにより認識される配列、具体的には配列番号24に指定される (Pro Leu Gly Leu Ala Gly Glu Pro /PLGLAGEP)または、配列番号55に指定される(Pro Leu Gly Ile Ala Gly Glu /PLGIAGE)、または配列番号56に指定される(Pro Leu Gly Leu Ala Gly Glu Pro /PLGLAGEP);
―ウロキナーゼuPAにより認識される配列、具体的には配列番号25に指定されるArg Val Val Arg(一文字の慣習においてはRVVR)または配列の最後のアミノ酸と結合され配列番号25を編成するそのフラグメントおよび、それらの組み合わせ。
本発明の一態様において、タンパク質切断部位は、順序に関係なく互いに隣り合わせに位置するメタロプロテアーゼMMPによって認識される配列およびウロキナーゼuPAにより認識される配列の組み合わせである。
一態様において、ドメイン(c)はMMP/uPA 配列番号24/配列番号25の組み合わせまたはuPA/MMP 配列番号25/配列番号24の組み合わせである。
他の態様において、ドメイン(c)はMMP/uPA 配列番号55/配列番号25の組み合わせまたは、uPA/MMP 配列番号25/配列番号55の組み合わせである。
他の態様において、ドメイン(c)はMMP/uPA 配列番号56/配列番号25の組み合わせまたは、uPA/MMP 配列番号25/配列番号56の組み合わせである。
メタロプロテアーゼMMPおよびウロキナーゼuPAプロテアーゼは腫瘍環境において過剰発現される。プロテアーゼによって認識される配列の存在は、ドメイン(b)からドメイン(a)の切断すなわち、機能的なドメイン(b)の放出、ひいてはその活性化を可能にする。
プロテアーゼ切断部位の存在は、エフェクターペプチドの即座の放出を可能にすることにより、細胞内に存在するプロテアーゼによる融合タンパク質の無作為分解が起こる前に、ペプチドのその作用場所への輸送機会を増大させる。
融合タンパク質の主な機能的な要素である切断部位ドメインはさておき、本発明の融合タンパク質は、グリシン―システイン―アラニンフレキシブルステリックリンカー(スペーサー)の天然の配列(複数を含む)を含んでもよい。かかるリンカー/スペーサーは良く知られており、文献に記述されている。それらの融合タンパク質配列への組み込みは、宿主細胞におけるその過剰発現過程によって産生されるタンパク質の正確な折り畳み(folding)を提供することを目的としている。
具体的には、フレキシブルステリックリンカーは、グリシン、システインおよびアラニン残基の組み合わせである配列番号26および配列番号27からなる群から選択されてもよい。他の態様において、フレキシブルステリックリンカーは、グリシンおよびセリン残基からなる配列番号28、配列番号29、配列番号30および配列番号54からなる群から選択されてもよい。さらに、フレキシブルステリックリンカーは、例えば、Gly Gly Gly /GGGフラグメントまたは、Gly Gly/GGフラグメントのような、フレキシブルステリックリンカーとして作用する配列番号28、配列番号29配列番号30および配列番号54のいかなるフラグメントであってもよい。
一態様において、フレキシブルステリックリンカーは、1つのグルタミン酸残基、システイン、セリン、プロリンまたはグリシン残基のような、1つのアミノ酸残基から選択されてもよい。
他の態様において、フレキシブルステリックリンカーは、配列番号26、配列番号27、配列番号28、配列番号29、配列番号30、配列番号54および、グルタミン酸残基、システイン、セリン、プロリンまたはグリシン残基の1つのアミノ酸残基からなる、いかなるリンカーの組み合わせであってもよい。
本発明の融合タンパク質の具体的な態様は、エフェクターペプチドとしてVEGF由来のヘプタペプチドを含む、配列番号1、配列番号2、配列番号4、配列番号5、配列番号6および配列番号46、配列番号47および配列番号48で表されるタンパク質からなる群から選択される抗血管新生ペプチドを含む、融合タンパク質である。
本発明の融合タンパク質の他の具体的態様は、エフェクターペプチドとしてCD13に結合する配列を含む配列番号7および配列番号8で表されるタンパク質からなる群から選択される抗血管新生ペプチドを含む、融合タンパク質である。
本発明の融合タンパク質の他の具体的態様は、エフェクターペプチドとしてPDGFのフラグメントを含む、配列番号9、配列番号10、配列番号11および配列番号49で表されるタンパク質からなる群から選択される抗血管新生ペプチドを含む、融合タンパク質である。
本発明の融合タンパク質の他の具体的態様は、エフェクターペプチドとしてタムスタチンおよびフラグメントIIを含む配列番号12および配列番号13で表されるタンパク質からなる群から選択される抗血管新生ペプチドを含む、融合タンパク質である。
本発明の融合タンパク質の他の具体的態様は、エフェクターペプチドとしてEGFフラグメントを含む配列番号14および配列番号15で表されるタンパク質からなる群から選択される抗血管新生ペプチドを含む、融合タンパク質である。
本発明の融合タンパク質の具体的態様は、エフェクターペプチドとしてVEGF由来のヘプタペプチド、タムスタチンフラグメントIおよびタムスタチンペプチドフラグメントIIを含む、配列番号3で表されるタンパク質からなる群から選択される抗血管新生ペプチドを含む、融合タンパク質である。
上述の代表的な融合タンパク質の構造の詳細な説明は、図1〜3および図9および以下の本明細書に示された例において提示される。
本発明によると、融合タンパク質によって、2つまたは3つ以上のタンパク質またはそのフラグメントを包含する1つのタンパク質分子が、付加的な化学的リンカーなしで、各ペプチド鎖内のペプチド結合を介して共有結合されることを意味する。
融合タンパク質はまた、代替的にタンパク質コンストラクトまたはキメラタンパク質としても記述され得る。本発明によると、「コンストラクト」または「キメラタンパク質」という用語が使用された場合、上記に定義された融合タンパク質を指していると理解されるべきである。
当業者にとっては、それゆえに定義された融合タンパク質が、ペプチドおよびタンパク質の化学合成の既知の方法により合成されることができることは明らかであろう。
融合タンパク質は化学的ペプチド合成の方法、特に、適した樹脂をキャリアとして用いた固相におけるペプチド合成の技術を使用した方法により合成されることができる。かかる技術は従来の、そして当技術分野において既知であり、とりわけ、例えばBodanszky and Bodanszky, The Practice of Peptide Synthesis, 1984, Springer- Verlag, New York, Stewart et al., Solid Phase Peptide Synthesis, 2nd Edition, 1984, Pierce Chemical Companyのような研究論文で記述されている。
融合タンパク質はペプチドの化学合成の方法により、1つの連続したタンパク質として合成されることができる。あるいは、タンパク質の個々のフラグメント(ドメイン)は別々に合成され、それから、一方のペプチドのカルボキシル末端からもう一方のペプチドフラグメントのアミノ末端が縮合することによるペプチド結合によって1つの連続したペプチドに合体されてもよい。
結果として生じたペプチドの構造を検証するために、ペプチドの分子量を測定するための高分解能質量分析技術のような、アミノ酸ペプチド組成を分析する既知の方法が使用されてもよい。ペプチド配列を確認するために、経時的にペプチドを分解してアミノ酸の配列を同定するタンパク質シーケンサーもまた用いられうる。
しかしながら、好ましくは、本発明の融合タンパク質は、宿主細胞において融合タンパク質をコードするポリヌクレオチド配列の遺伝子発現の方法によって生成された、組み換えタンパク質である。
本発明の他の側面は、ポリヌクレオチド配列、特に、上記に定義される融合タンパク質をコードするDNA配列である。望ましくは、ポリヌクレオチド配列、特に本発明により、上記に定義される融合タンパク質をコードするDNAは大腸菌における発現のために最適化される配列である。
本発明の他の側面は、ポリヌクレオチド配列、特に上記に定義される本発明のDNA配列を包含する、発現ベクターでもある。
本発明の他の側面は、上記に定義される発現ベクターを含む宿主細胞でもある。
本発明の融合タンパク質の発現にとって、好ましい宿主細胞は大腸菌細胞である。融合タンパク質を含む、組み換えタンパク質の生成のための方法は周知である。簡単に言うと、この技術はポリヌクレオチド分子、例えば標的タンパク質のアミノ酸配列をコードし、宿主における標的タンパク質の発現に向かわせるDNA分子の生成にある。次に、ポリヌクレオチド分子をコードする標的タンパク質は、ポリペプチドの有効な発現を確保する、適した発現ベクターに取り込まれる。次に、組み換え発現ベクターが遺伝子導入/形質転換のために宿主細胞に導入され、結果として、形質転換された宿主細胞が産生される。これに、標的タンパク質を過剰発現させるための、形質転換細胞の培養、獲得されたタンパク質の精製、任意に切断部位によって、タンパク質の発現または精製のために使用された、タグ配列の切断が続く。
発現および精製の適した技術は、例えば、研究論文Goeddel, Gene Expression Technology, Methods in Enzymology 185, Academic Press, San Diego, CA (1990), and A. Staron et al., Advances Mikrobiol., 2008, 47, 2, 1983-1995に記述されている。
コスミド、プラスミドまたは改変されたウイルスは、宿主細胞におけるDNA配列の導入および複製のための発現ベクターとして使用することができる。典型的にプラスミドが、発現ベクターとして使用される。適したプラスミドは周知であり、市販されている。
本発明の発現ベクターは、本発明の融合タンパク質および、適した宿主細胞に取り込まれたコード配列の転写および翻訳に必要な制御配列をコードするポリヌクレオチド分子を含む。制御配列の選択は宿主細胞のタイプに依存し、当業者によって容易に実施することができる。かかる制御配列の例は、転写プロモーターおよび、エンハンサーまたは、RNAポリメラーゼ結合配列、リボソーム結合配列であり、コード配列の前に挿入される転写開始シグナル、および、コード配列の後に挿入される転写終結配列を包含する。また、宿主細胞および使用するベクターに依存して、複製開始点、追加のDNA制限酵素部位、エンハンサーおよび、転写の誘導を可能にする配列のような他の配列が発現ベクターに導入され得る。
発現ベクターは、形質転換された細胞に区別された形質を与え、形質転換細胞の特異的な選択を可能にするマーカー遺伝子配列もまた含むであろう。さらに、ベクターは、挿入された標的タンパク質のコード配列を包含する組換えプラスミドにより形質転換された細胞を、挿入のないプラスミドを取り込んだ細胞から識別すること可能にする、第二マーカー配列をもまた包含し得る。ほとんどの場合、典型的な抗生物耐性マーカーが使用されるが、細胞内(in vivo)におけるその存在が、オートラジオグラフィー技術、分光光度法または、生物および化学発光を使用して容易に判定することができる、当該分野で知られる他のいかなるレポーター遺伝子が使用され得る。例えば、宿主細胞に依存して、β―ガラクトシダーゼ、β―グルクロニダーゼ、ルシフェラーゼ、クロラムフェニコールアセチル基転移酵素または、緑色蛍光タンパク質のようなレポーター遺伝子が使用され得る。
さらに、発現ベクターは、適切な細胞区画、例えば、フォールディングが促進される周辺質にタンパク質を輸送するシグナル配列を包含し得る。加えて、それに続く、ニッケルカラムでのアフィニティークロマトグラフィーを通じて、親和性の原理を使用して産生されたタンパク質の精製を促進する、N末端に付着されるHisTag(登録商標)または、C末端に付着されるGSTのようなラベル/タグをコードする配列が存在し得る。溶解性を増大させる配列だけでなく、宿主細胞におけるタンパク質分解からタンパク質を保護する、さらなる配列もまた存在し得る。
標的タンパク質の配列に付着された補助的な要素が、それの活性をブロックし、例えば毒性が原因などの他の理由により有害となるかもしれない。かかる要素は除去されなければならず、それは酵素的または、化学的切断によって達成され得る。具体的には、6−ヒスチジンタグのHisTag(登録商標)または、アフィニティークロマトグラフィーによるタンパク質精製を可能にするために付着された、この種の他のマーカーは、その上述された可溶性TRAILタンパク質の肝毒性の効果のために、除去されるべきである。
原核細胞すなわち、Escherichia coliまたはBacillus subtilisのようなバクテリア、Saccharomyces cervisiaeまたはPichia pastorisのような酵母および、真核細胞株(昆虫、哺乳動物、植物)を含む、様々な周知の宿主細胞に基づく異種発現系が使用されてよい。
好ましくは、培養および遺伝子操作の容易さおよび、得られる産生物が大量であるために、大腸菌発現系が使用される。したがって、本発明の融合タンパク質をコードする標的配列を包含するポリヌクレオチド配列は大腸菌における発現のために最適化されるであろう。すなわち、コード配列の中に、既知の技術水準における可能な変異体配列から選択された、大腸菌における発現のために最適なコドンを包含するであろう。さらに、発現ベクターは、コード配列に付着させて上述の大腸菌に適した要素を包含するであろう。
したがって、本発明の好ましい態様において、ポリヌクレオチド配列は、配列番号31、配列番号32、配列番号33、配列番号34、配列番号35、配列番号36、配列番号37、配列番号38、配列番号39、配列番号40、配列番号41、配列番号42、配列番号43、配列番号44、配列番号45、配列番号50、配列番号51、配列番号52、配列番号53からなるポリヌクレオチド配列の群から選択される、大腸菌における発現のために最適化された、本発明の融合タンパク質をコードする配列であって、それぞれ、配列番号1、配列番号2、配列番号3、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46、配列番号47、配列番号48および配列番号49のアミノ酸配列からなる群から選択されるアミノ酸配列に対応するアミノ酸配列を有する融合タンパク質をコードする。
好ましい態様において、本発明は、発現ベクターなどで形質転換された大腸菌細胞だけでなく、上記に示される配列番号31から配列番号45および配列番号50から配列番号53のポリヌクレオチド配列の群から選択されるポリヌクレオチド配列を含む、大腸菌の形質転換のために適した発現ベクターもまた提供する。
形質転換、すなわちバクテリアの宿主細胞、具体的には大腸菌へのDNA配列の導入は、通常、例えば、低温(4℃)でカルシウムイオンでの処理の後、熱ショック(37―42℃)に曝すか、または、電気穿孔によって、DNAを受け入れる準備ができている、形質転換受容性のある細胞に対して実施される。かかる技術は周知であり、通常は発現系の製造業者によって決められるか、またはManiatis et al., Molecular Cloning. Cold Spring Harbor, N.Y., 1982のような文献および、実験室での作業のためのマニュアルの中に記述されている。
大腸菌発現系における本発明の融合タンパク質の過剰発現の手順は、下記にさらに記述されるであろう。
本発明は、上記定義された、有効成分、適した薬学的に許容し得る担体、希釈剤および従来型の補助成分として、本発明の融合タンパク質を包含する医薬組成物もまた提供する。医薬組成物は、本発明の融合タンパク質の効果的な量および、担体または希釈剤の中に溶解されるか、または散在された薬学的に許容し得る補助的な成分を包含し、好ましくは、単位剤形において処方された医薬組成物、または、複数回の用量を包含する処方の形をとるであろう。他の成分や担体および希釈剤だけでなく、剤形およびそれらの処方の方法は当業者に既知であり、文献に記述されている。例えば、研究論文Remington's Pharmaceutical Sciences, ed. 20, 2000, Mack Publishing Company, Easton, USAにおいて記述されている。
用語「薬学的に許容し得る担体、希釈剤、補助成分」は、当技術分野で既知のいかなる溶剤、分散媒、界面活性剤、抗酸化剤、安定剤、保存剤(例えば、抗菌剤、抗真菌剤)、イソトン剤を含む。本発明の医薬組成物は、選ばれた投薬ルートおよび、経口、非経口、吸入、局所用の液剤、固形および噴霧剤のような、望ましい剤形、および、選択される形は、注射によるように、投薬ルートのために無菌であるべきかどうかに依存して、様々なタイプの担体、希釈剤および賦形剤を包含し得る。本発明に従い、医薬組成物の投薬の好ましいルートは、静脈内、筋肉内、皮下、腹腔内、腫瘍内のような注入ルートまたは、単発または連続的な静脈注入を含む、非経口ルートである。
一態様において、本発明の医薬組成物は直接腫瘍に注射によって投与され得る。他の態様において、本発明の医薬組成物は静脈内に投与され得る。さらに他の態様において、本発明の医薬組成物は皮下または、腹腔内に投与することができる。非経口投与のための医薬組成物は、必要であれば、適正なpHおよび、体液と等張に緩衝された、薬学的に許容し得る水溶性または、非水溶性培養液における溶剤または散布剤であってよく、抗酸化剤、緩衝剤、静菌性剤および、組成物をレシピエントの組織または血液に適合させる可溶性物質もまた包含し得る。当該組成物に含有され得る他の構成成分は、例えば、水、エタノールのようなアルコール、グリセロール、プロピレングリコール、液体ポリエチレングリコールのようなポリオール、トリグリセリド、植物油、リポソームなどの脂質である。妥当な流動性および物質の粒子のサイズは、レシチンのようなコーティング物質、および、ヒドロキシプロピルセルロースポリソルベートおよび同類のもののような界面活性剤により提供されてよい。
液体非経口組成物のための適切なイソトン剤は、例えば、グルコースのような糖質および、塩化ナトリウムおよびそれらの組み合わせである。
また、注射または注入による投薬のための医薬組成物は、例えば、発熱性物質除去蒸留水のような、使用直前の適切な担体における再構成のための凍結乾燥粉末のような粉末形状であり得る。
非経口投与のための本発明の医薬組成物はまた、溶液、スプレーまたはエアロゾルを含む経鼻投与の形態を有しうる。好ましくは、鼻腔内投与のための形態は、水溶液であり、鼻の分泌物と類似の特徴を維持するように、等張であるか、またはpH約5.5〜約6.5に維持するために緩衝化されているであろう。さらに、それは、周知の鼻内用調製物中のもののような保存剤または安定化剤を包含する。
組成物は、1または2つ以上の成分の酸化を遅延させる多様な抗酸化剤を包含し得る。
さらに、微生物の作用を防止するために、組成物は、例えば非限定的にパラベン類、クロロブタノール、チメロサール、ソルビン酸、およびこのタイプの類似の既知の物質を含む多様な抗菌剤および抗真菌剤を包含し得る。一般に、本発明の医薬組成物は、例えば少なくとも約0.01wt%の活性成分を含み得る。とりわけ、組成物は、活性成分を、組成物の単位の1%〜75重量%、または例えば25%〜60重量%において包含し得るが、示された値に限定されるものではない。ヒトを含む患者に投与される本発明による組成物の用量の実際の量は、体重、状態の重篤度、処置される疾患の型、先のまたは併用の治療的介入、患者および投薬ルートなどの、物理的および生理学的要因により決定される。
好適な単位用量、全用量および組成物中の活性成分の濃度は、処置する医師により決定されるべきである。
組成物は、例えば、患者の体重1kgあたり約1マイクログラム〜約1000mgの用量において、例えば体重1kgあたり5mg〜100mgの範囲において、または体重1kgあたり5mg〜500mgの範囲において、投与され得る。融合タンパク質およびそれを包含する組成物は、抗がん性または抗腫瘍性を発揮し、がん性疾患の処置のために使用され得る。本発明はまた、上で定義される本発明の融合タンパク質の、ヒトを含む哺乳動物におけるがん性疾患を処置するための使用をも提供する。本発明はまた、ヒトを含む哺乳動物におけるがん性疾患を処置する方法を提供し、該方法は、かかる処置を必要とする対象に、上で定義されたような本発明の抗がん性の融合タンパク質の有効量を、任意に適切な医薬組成物の形態において、投与することを含む。
本発明の融合タンパク質は、白血病、肉芽種症、ミエローマなどの血液系悪性腫瘍および他の血液系悪性腫瘍の処置のために使用され得る。融合タンパク質はまた、乳がん、非小細胞肺がんを含む肺がん、結腸がん、膵がん、卵巣がん、膀胱がん、前立腺がん、腎臓がん、脳腫瘍および同類のものなどの固形腫瘍の処置のためにもまた使用され得る。がんの処置における融合タンパク質の適切な投薬ルートは、具体的には、本発明の融合タンパク質を注射または注入の形態において、この投薬ルートに適切な組成および形態において投与することからなる、非経口ルートである。本発明は、以下の一般的手法および具体的な融合タンパク質の例において、より詳細に記載されるであろう。
融合タンパク質の過剰発現のための一般的手法
プラスミドの調製
標的融合タンパク質のアミノ酸配列は、それをコードし、Escherichia coliにおける発現のために最適化されたコドンを含むDNA配列を生成するための鋳型として使用された。
かかる手法により、Escherichia coliにおける標的タンパク質の合成のさらなる段階の効率を増大させることができる。生じたヌクレオチド配列を、次いで、自動合成した。さらに、生じた標的タンパク質をコードする遺伝子に、制限酵素NdeIの切断部位(リーディング鎖の5’末端において)およびXhoIの切断部位(リーディング鎖の3’末端において)を追加した。これらを使用して、遺伝子をベクターpET28a(Novagen)中にクローニングした。それらはまた、他のベクターにタンパク質をコードする遺伝子をクローニングするためにも使用し得る。このコンストラクトから発現される標的タンパク質は、N末端において、前にトロンビンにより認識される部位を有し、その後、アフィニティークロマトグラフィーを介した精製に役立つ、ポリヒスチジンタグ(6ヒスチジン)を任意に備え得る。いくつかの標的はタグなしで、具体的にはヒスチジンタグなしで発現され、それらは次に、SP Sepharose(登録商標)で精製された。生じたコンストラクトの正確さを、第1に、NdeIおよびXhoI酵素を使用した、単離したプラスミドの制限酵素分析により確認し、その後、標的タンパク質の全リーディングフレームを自動シークエンシングすることにより確認した。シークエンシングのために使用したプライマーは、ベクター中に存在するT7プロモーター(5’-TAATACGACTCACTATAGG-3’)およびT7ターミネーター(5’-GCTAGTTATTGCTCAGCGG-3’)の配列に相補的となった。生じたプラスミドは、製造業者の推奨に従って形質転換された市販のE. coli株において、標的の融合タンパク質を過剰発現させるために使用された。選択培地(LB寒天、カナマイシン50μg/ml、1%グルコース)上で得られたコロニーは、カナマイシン(50μg/ml)および1%グルコースを添加されたLB液体培地中で、一晩の培養物の調製のために使用された。振盪培養器における約15hの増殖の後で、培養物は、適切な培養物を播種するために使用された。
融合タンパク質の過剰発現および精製−一般的手法A
カナマイシン(30μg/ml)および100μMの硫酸亜鉛を含むLB培地に、一晩培養物を播種した。培養物を、600nmでの光学密度(OD)が0.60〜0.80に達するまで37℃でインキュベートした。次いで、IPTGを、0.25〜1mMの範囲の最終濃度まで添加した。25℃で振盪してのインキュベーション(3.5〜20h)の後で、培養物を25分間、6,000gで遠心分離した。細菌ペレットを50mMのKH2PO4、0.5MのNaCl、10mMのイミダゾールを含むpH7.4の緩衝液中で再懸濁した。懸濁液を氷上で8分間超音波処理した(40%の振幅、15秒パルス、10sのインターバル)。生じた抽出物を、40分間、20.000g、4℃における遠心分離により清澄化した。Ni−セファロース(GE Healthcare)樹脂を、緩衝液での平行化により前処理し、これを、細菌細胞抽出物の調製のために使用した。樹脂を、次いで、抽出物の遠心分離の後で得られた上清と共に一晩4℃でインキュベートした。次いで、それをクロマトグラフィーカラム中へロードし、15〜50容積の緩衝液(50mMのKH2PO4、0.5MのNaCl、20mMのイミダゾール、pH7.4)で洗浄した。得られたタンパク質を、0.5MのNaClを含む50mMのKH2PO4緩衝液(pH7.4)中のイミダゾール勾配を用いてカラムから溶出させた。得られた画分をSDS−PAGEにより分析した。適切な画分を組み合わせて、4℃で、50mMのTris緩衝液(pH7.2)、150mMのNaCl、500mMのL−アルギニン、0.1mMのZnSO4、0.01%のTween 20に対して一晩透析し、同時に、Hisタグが存在している場合は、Hisタグをトロンビン(1:50)で切断した。切断の後で、ベンズアミジンセファロース(登録商標)樹脂を使用した精製によりHistag(登録商標)を伴って発現した標的の融合タンパク質から、トロンビンを分離した。Histag(登録商標)なしで発現した標的融合タンパク質の精製はSP Sepharose(登録商標)で行った。生成物の純度を、SDS−PAGE電気泳動により分析した(Maniatisら、Molecular Cloning、Cold Spring Harbor、NY、1982年)。
融合タンパク質の過剰発現および精製−一般的手法B
カナマイシン(30μg/ml)および100μMの硫酸亜鉛を含むLB培地に、一晩培養物を播種した。培養物を、600nmでの光学密度(OD)が0.60〜0.80に達するまで37℃でインキュベートした。次いで、IPTGを、0.5〜1mMの範囲の最終濃度まで添加した。25℃で振盪しての20hのインキュベーションの後で、培養物を25分間、6,000gで遠心分離した。過剰発現後の細菌細胞を、フレンチプレスにおいて、50mMのKH2PO4、0.5MのNaCl、10mMのイミダゾール、5mMのベータ−メルカプトエタノール、0.5mMのPMSF(フッ化フェニルメチルスルホニル)を含む緩衝液(pH7.8)中で破壊した。生じた抽出物を、50分間、8,000gでの遠心分離により清澄化した。Ni−セファロース樹脂を、一晩、得られた上清と共にインキュベートした。次いで、タンパク質が結合した樹脂を、クロマトグラフィーカラム中へ充填した。未結合のタンパク質を含む画分を洗い流すために、カラムを15〜50容積の緩衝液(50mMのKH2PO4、0.5MのNaCl、10mMのイミダゾール、5mMのベータ−メルカプトエタノール、0.5mMのPMSF(フッ化フェニルメチルスルホニル)(pH7.8))で洗浄した。次いで、特異的にベッドに結合しているタンパク質の大部分を洗い流すために、カラムを、50mMのKH2PO4、0.5MのNaCl、500mMのイミダゾール、10%グリセロール、0.5mMのPMSFを含む緩衝液(pH7.5)で洗浄した。得られた画分を、SDS−PAGEにより分析した(Maniatisら、Molecular Cloning、Cold Spring Harbor、NY、1982年)。標的タンパク質を含む画分を組み合わせて、タンパク質がヒスチジンタグを伴って発現された場合は、トロンビン(タンパク質4mgあたり1U、8h、16℃で)で切断し、ポリヒスチジンタグを除去した。次いで、画分を、調製用緩衝液(500mMのL−アルギニン、50mMのTris、2.5mMのZnSO4(pH7.4))に対して透析した。
例1.配列番号1の融合タンパク質
配列番号1のタンパク質は、173アミノ酸の長さおよび19.8kDaの質量を有する融合タンパク質であり、ここで、TRAIL121-281配列のN末端にVEGF由来のヘプタペプチド(配列番号17)がエフェクターペプチドとして付着されている。エフェクターペプチドとTRAIL配列の間に、フレキシブルグリシンステリックリンカー(配列番号28)が組み込まれている。
融合タンパク質の構造を、図1において模式的に表わし、そのアミノ酸配列、およびE. coliにおける発現のために最適化されたコドンを含むDNAコード配列は、それぞれ、添付の配列表において示される配列番号1および配列番号31である。
上記構造の配列番号1のアミノ酸配列は、配列番号31のそのコードDNA配列を生成するための鋳型として使用された。DNAのコード配列を2つの型、1つはHis tag(登録商標)および、トロンビンによって認識される部位を発現させ、2つ目はいかなるタグもない型において包含するプラスミドは、生成され、上記一般的手法に従って融合タンパク質の過剰発現が行われた。E. coli BL21 (DE3) および Tuner(DE3)pLysS株(いずれもNovagen社製)を使用して、一般的手法Aに従って過剰発現が行われた。当該タンパク質は上記一般的手法に従った電気泳動により分離された。
例2.配列番号2の融合タンパク質
配列番号2の融合タンパク質は、199アミノ酸の長さおよび22.8kDaの質量を有する融合タンパク質であり、ここで、TRAIL95-281配列のN末端にVEGF由来のヘプタペプチド(配列番号17)がエフェクターペプチドとして付着されている。エフェクターペプチドとTRAIL配列の間に、フレキシブルグリシンステリックリンカー(配列番号28)が組み込まれている。
融合タンパク質の構造を、図1において模式的に表わし、そのアミノ酸配列、およびE. coliにおける発現のために最適化されたコドンを含むDNAコード配列は、それぞれ、添付の配列表において示される配列番号2および配列番号32である。
配列番号2のアミノ酸配列は、配列番号32のそのコードDNA配列を生成するための鋳型として使用された。His tag(登録商標)および、トロンビンによって認識される部位を発現させる配列を備えたDNAのコード配列を包含するプラスミドは、生成され、上記一般的手法に従って融合タンパク質の過剰発現が行われた。Novagen社製のE. coli BL21 (DE3) および Tuner(DE3)pLysS株を使用して、一般的手法Aに従って過剰発現が行われた。当該タンパク質は上記一般的手法に従った電気泳動により分離された。
例3.配列番号3の融合タンパク質
配列番号3の融合タンパク質は、230アミノ酸の長さおよび26.3kDaの質量を有する融合タンパク質であり、ここで、TRAIL121-281配列のN末端にVEGF由来のヘプタペプチド(配列番号17)が、TRAIL121-281配列のC末端にはタムチタチンフラグメントIおよびII(それぞれ、配列番号18および19)がエフェクターペプチドとして付着されている。TRAIL配列のN末端に付着されたエフェクターペプチドとTRAIL配列の間に、グリシンフレキシブルステリックリンカー(配列番号28)が組み込まれている。TRAIL配列のC末端に付着されたエフェクターペプチドとTRAIL配列の間に、3つのグリシン残基Gly Gly Glyからなるステリックリンカーおよび、メタロプロテアーゼMMP(配列番号24)およびウロキナーゼuPA(配列番号25)により認識される切断部位の配列が組み込まれており、それによってエフェクターペプチドが腫瘍環境において切断を受ける。
融合タンパク質の構造を、図1において模式的に表わし、そのアミノ酸配列、およびE. coliにおける発現のために最適化されたコドンを含むDNAコード配列は、それぞれ、添付の配列表において示される配列番号3および配列番号33である。
配列番号3のアミノ酸配列は、配列番号33のそのコードDNA配列を生成するための鋳型として使用された。His tag(登録商標)および、トロンビンによって認識される部位を発現させる配列を備えたDNAのコード配列を包含するプラスミドは、生成され、上記一般的手法に従って融合タンパク質の過剰発現が行われた。Novagen社製のE. coli BL21 (DE3)株を使用して、一般的手法Bに従って過剰発現が行われた。当該タンパク質は上記一般的手法に従った電気泳動により分離された。
例4.配列番号4の融合タンパク質
配列番号4のタンパク質は、187アミノ酸の長さおよび21.4kDaの質量を有する融合タンパク質であり、ここで、TRAIL121-281配列のN末端にVEGF由来の2つのヘプタペプチド配列(配列番号17)がエフェクターペプチドとして付着されている。2つのエフェクターペプチドの間に、メタロプロテアーゼMMP(配列番号24)により認識される切断部位の配列が組み込まれており、それによってエフェクターペプチドが腫瘍環境において切断を受ける。MMP切断部位の配列とエフェクタータンパク質の配列の間に、1つのグルタミン酸残基Eが組み込まれている。エフェクターペプチド(配列番号17)およびTRAIL配列の間には、フレキシブルステリックグリシンリンカー(配列番号28)が組み込まれている。
融合タンパク質の構造を、図1において模式的に表わし、そのアミノ酸配列、およびE. coliにおける発現のために最適化されたコドンを含むDNAコード配列は、それぞれ、添付の配列表において示される配列番号4および配列番号34である。
配列番号4のアミノ酸配列は、配列番号34のそのコードDNA配列を生成するための鋳型として使用された。DNAのコード配列を2つの型、1つはHis tag(登録商標)および、トロンビンによって認識される部位を発現させ、2つ目はいかなるタグもない型において包含するプラスミドは、生成され、上記一般的手法に従って融合タンパク質の過剰発現が行われた。Novagen社製StratageneおよびTuner (DE3)からのE. coli BL21DE3pLysSRIL株を使用して、一般的手法Bに従って過剰発現が行われた。当該タンパク質は上記一般的手法に従った電気泳動により分離された。
例5.配列番号5の融合タンパク質
配列番号5のタンパク質は、187アミノ酸の長さおよび21.8kDaの質量を有する融合タンパク質であり、ここで、TRAIL121-281配列のN末端にVEGF由来の2つのヘプタペプチド配列(配列番号17)がエフェクターペプチドとして付着されている。2つのエフェクターペプチドの間に、当該タンパク質は、ウロキナーゼuPA(配列番号25)および、メタロプロテアーゼMMP(配列番号24)により認識される切断部位の配列を包含し、それによってエフェクターペプチドが腫瘍環境において切断を受ける。MMP切断部位の配列とエフェクタータンパク質の配列の間に、1つのグルタミン酸残基Eが組み込まれている。TRAILのN末端には付加的に、2つのグリシン残基が付着される。
融合タンパク質の構造を、図1において模式的に表わし、そのアミノ酸配列、およびE. coliにおける発現のために最適化されたコドンを含むDNAコード配列は、それぞれ、添付の配列表において示される配列番号5および配列番号35である。
配列番号5のアミノ酸配列は、配列番号35のそのコードDNA配列を生成するための鋳型として使用された。DNAのコード配列を2つの型、1つはHis tag(登録商標)および、トロンビンによって認識される部位を発現させ、2つ目はいかなるタグもない型において包含するプラスミドは、生成され、上記一般的手法に従って融合タンパク質の過剰発現が行われた。Novagen社製のE. coli Tuner (DE3)株を使用して、一般的手法Aに従って過剰発現が行われた。当該タンパク質は上記一般的手法に従った電気泳動により分離された。
例6.配列番号6の融合タンパク質
配列番号6のタンパク質は、222アミノ酸の長さおよび25.3kDaの質量を有する融合タンパク質であり、ここで、TRAIL95-281配列のN末端にVEGF由来の2つのヘプタペプチド配列(配列番号17)がエフェクターペプチドとして付着されている。2つのエフェクターペプチドの間に、当該タンパク質は、uPA(配列番号25)および、メタロプロテアーゼMMP(配列番号55)により認識される切断部位の配列を包含し、それによってエフェクターペプチドが腫瘍環境において切断を受ける。エフェクターペプチド(配列番号17)とTRAIL配列の間に、システインフレキシブルステリックリンカー(配列番号26)が組み込まれている。
融合タンパク質の構造を、図1において模式的に表わし、そのアミノ酸配列、およびE. coliにおける発現のために最適化されたコドンを含むDNAコード配列は、それぞれ、添付の配列表において示される配列番号6および配列番号36である。
配列番号6のアミノ酸配列は、配列番号36のそのコードDNA配列を生成するための鋳型として使用された。His tag(登録商標)および、トロンビンによって認識される部位を発現させる配列がないDNAのコード配列を包含するプラスミドは、生成され、上記一般的手法に従って融合タンパク質の過剰発現が行われた。Novagen社製のE. coli Tuner(DE3)株を使用して、一般的手法Aに従って過剰発現が行われた。当該タンパク質は上記一般的手法に従った電気泳動により分離された。
例7.配列番号7の融合タンパク質
配列番号7のタンパク質は、168アミノ酸の長さおよび19.4kDaの質量を有する融合タンパク質であり、ここで、TRAIL119-281配列のN末端にCD13のリガンドである配列(配列番号20)がエフェクターペプチドとして付着されている。
融合タンパク質の構造を、図2において模式的に表わし、そのアミノ酸配列、およびE. coliにおける発現のために最適化されたコドンを含むDNAコード配列は、それぞれ、添付の配列表において示される配列番号7および配列番号37である。
配列番号7のアミノ酸配列は、配列番号37のそのコードDNA配列を生成するための鋳型として使用された。DNAのコード配列を2つの型、1つはHis tag(登録商標)および、トロンビンによって認識される部位を発現させ、2つ目はいかなるタグもない型において包含するプラスミドは、生成され、上記一般的手法に従って融合タンパク質の過剰発現が行われた。Novagen社製のE. coli Tuner (DE3)株を使用して、一般的手法Aに従って過剰発現が行われた。当該タンパク質は上記一般的手法に従った電気泳動により分離された。
例8.配列番号8の融合タンパク質
配列番号8のタンパク質は、201アミノ酸の長さおよび23.2kDaの質量を有する融合タンパク質であり、ここで、TRAIL95−配列のN末端にCD13のリガンドである配列(配列番号21)がエフェクターペプチドとして付着されている。TRAIL配列とエフェクターペプチドの間に、当該タンパク質はフレキシブルグリシン―セリンリンカー(配列番号30)の配列を包含する。
融合タンパク質の構造を、図2において模式的に表わし、そのアミノ酸配列、およびE. coliにおける発現のために最適化されたコドンを含むDNAコード配列は、それぞれ、添付の配列表において示される配列番号8および配列番号38である。
配列番号8のアミノ酸配列は、配列番号38のそのコードDNA配列を生成するための鋳型として使用された。His tag(登録商標)および、トロンビンによって認識される部位を発現させる配列を備えたDNAのコード配列を包含するプラスミドは、生成され、上記一般的手法に従って融合タンパク質の過剰発現が行われた。Novagen社製のE. coli Tuner (DE3)株を使用して、一般的手法Aに従って過剰発現が行われた。当該タンパク質は上記一般的手法に従った電気泳動により分離された。
例9.配列番号9の融合タンパク質
配列番号9のタンパク質は、192アミノ酸の長さおよび22.1kDaの質量を有する融合タンパク質であり、ここで、TRAIL119-281配列のN末端にPDGFフラグメントの配列(配列番号22)がエフェクターペプチドとして付着されている。エフェクターペプチドとTRAIL配列の間に、当該タンパク質は、ウロキナーゼuPA(配列番号25)および、メタロプロテアーゼMMP(配列番号24)により認識される切断部位の配列を包含し、それによってエフェクターペプチドが腫瘍環境において切断を受ける。
融合タンパク質の構造を、図2において模式的に表わし、そのアミノ酸配列、およびE. coliにおける発現のために最適化されたコドンを含むDNAコード配列は、それぞれ、添付の配列表において示される配列番号9および配列番号39である。
配列番号9のアミノ酸配列は、配列番号39のそのコードDNA配列を生成するための鋳型として使用された。DNAのコード配列を2つの型、1つはHis tag(登録商標)および、トロンビンによって認識される部位を発現させ、2つ目はいかなるタグもない型において包含するプラスミドは、生成され、上記一般的手法に従って融合タンパク質の過剰発現が行われた。Novagen社製のE. coli Rosetta (DE3)株を使用して、一般的手法Aに従って過剰発現が行われた。当該タンパク質は上記一般的手法に従った電気泳動により分離された。
例10.配列番号10の融合タンパク質
配列番号10のタンパク質は、216アミノ酸の長さおよび24.9kDaの質量を有する融合タンパク質であり、ここで、TRAIL95-281配列のN末端にPDGFフラグメント(配列番号22)がエフェクターペプチドとして付着されている。エフェクターペプチド配列とTRAILドメインの間に、当該タンパク質は、uPA(配列番号25)および、メタロプロテアーゼMMP(配列番号24)により認識される切断部位の配列を包含し、それによってエフェクターペプチドが腫瘍環境において切断を受ける。
融合タンパク質の構造を、図2において模式的に表わし、そのアミノ酸配列、およびE. coliにおける発現のために最適化されたコドンを含むDNAコード配列は、それぞれ、添付の配列表において示される配列番号10および配列番号40である。
配列番号10のアミノ酸配列は、配列番号40のそのコードDNA配列を生成するための鋳型として使用された。His tag(登録商標)および、トロンビンによって認識される部位を発現させる配列を備えたDNAのコード配列を包含するプラスミドは、生成され、上記一般的手法に従って融合タンパク質の過剰発現が行われた。E. coli BL21 (DE3) および Tuner(DE3)pLysS株(いずれもNovagen社製)を使用して、一般的手法Aに従って過剰発現が行われた。当該タンパク質は上記一般的手法に従った電気泳動により分離された。
例11.配列番号11の融合タンパク質
配列番号11のタンパク質は、226アミノ酸の長さおよび25.7kDaの質量を有する融合タンパク質であり、ここで、TRAIL95-281配列のN末端にPDGFフラグメント(配列番号22)がエフェクターペプチドとして付着されている。エフェクターペプチドとTRAIL配列の間に、当該タンパク質は、ウロキナーゼuPA(配列番号25)および、メタロプロテアーゼMMP(配列番号24)により認識される切断部位の配列を包含し、それによってエフェクターペプチドが腫瘍環境において切断を受ける。TRAIL配列とメタロプロテアーゼMMPにより認識される切断部位の配列の間に、当該タンパク質はフレキシブルグリシン―システイン―アラニンリンカー(配列番号27)の配列をもまた包含する。
融合タンパク質の構造を、図2において模式的に表わし、そのアミノ酸配列、およびE. coliにおける発現のために最適化されたコドンを含むDNAコード配列は、それぞれ、添付の配列表において示される配列番号11および配列番号41である。
配列番号11のアミノ酸配列は、配列番号41のそのコードDNA配列を生成するための鋳型として使用された。His tag(登録商標)および、トロンビンによって認識される部位を発現させる配列がないDNAのコード配列を包含するプラスミドは、生成され、上記一般的手法に従って融合タンパク質の過剰発現が行われた。E. coli BL21 (DE3) および Tuner(DE3)pLysS株(いずれもNovagen社製)を使用して、一般的手法Aに従って過剰発現が行われた。当該タンパク質は上記一般的手法に従った電気泳動により分離された。
例12.配列番号12の融合タンパク質
配列番号12のタンパク質は、217アミノ酸の長さおよび25kDaの質量を有する融合タンパク質であり、ここで、TRAIL121-281配列のN末端にタムスタチンフラグメントIおよびII(配列番号18および配列番号19)がエフェクターペプチドとして付着されている。エフェクターペプチドとTRAIL配列の間に、当該タンパク質は、ウロキナーゼuPA(配列番号25)および、メタロプロテアーゼMMP(配列番号24)により認識される切断部位の配列を包含し、それによってエフェクターペプチドが腫瘍環境において切断を受ける。TRAIL配列とメタロプロテアーゼMMPにより認識される切断部位の配列の間に、当該タンパク質は3つのグリシン残基Gly Gly Glyからなるフレキシブルリンカーをもまた包含する。
融合タンパク質の構造を、図2において模式的に表わし、そのアミノ酸配列、およびE. coliにおける発現のために最適化されたコドンを含むDNAコード配列は、それぞれ、添付の配列表において示される配列番号12および配列番号42である。
配列番号12のアミノ酸配列は、配列番号42のそのコードDNA配列を生成するための鋳型として使用された。His tag(登録商標)および、トロンビンによって認識される部位を発現させる配列を備えたDNAのコード配列を包含するプラスミドは、生成され、上記一般的手法に従って融合タンパク質の過剰発現が行われた。E. coli BL21 (DE3) および Tuner(DE3)pLysS株(いずれもNovagen社製)を使用して、一般的手法Aに従って過剰発現が行われた。当該タンパク質は上記一般的手法に従った電気泳動により分離された。
例13.配列番号13の融合タンパク質
配列番号13のタンパク質は、220アミノ酸の長さおよび25.1kDaの質量を有する融合タンパク質であり、ここで、TRAIL121-281配列のN末端にタムチタチンフラグメントII(配列番号19)がエフェクターペプチドとして付着され、TRAIL121-281配列のC末端にはタムチタチンフラグメントI(配列番号18)がエフェクターペプチドとして付着されている。エフェクターペプチドとTRAIL配列の間に、当該タンパク質は、ウロキナーゼuPA(配列番号25)および、メタロプロテアーゼMMP(配列番号24)により認識される切断部位の配列を包含し、それによってエフェクターペプチドが腫瘍環境において切断を受ける。メタロプロテアーゼMMPにより認識される切断部位の配列とTRAIL配列との間に、当該タンパク質は3つのグリシン残基Gly Gly Glyを包含し、TRAIL配列のC末端とタムチタチンフラグメントIIの間に、3つのグリシン残基Gly Gly Glyからなるフレキシブルリンカーを包含する。
融合タンパク質の構造を、図3において模式的に表わし、そのアミノ酸配列、およびE. coliにおける発現のために最適化されたコドンを含むDNAコード配列は、それぞれ、添付の配列表において示される配列番号13および配列番号43である。
配列番号13のアミノ酸配列は、配列番号43のそのコードDNA配列を生成するための鋳型として使用された。His tag(登録商標)および、トロンビンによって認識される部位を発現させる配列を備えたDNAのコード配列を包含するプラスミドは、生成され、上記一般的手法に従って融合タンパク質の過剰発現が行われた。Novagen社製のE. coli B.21 (DE3)株およびStratagene社製のBL21DE3pLysSRIL株を使用して、一般的手法Bに従って過剰発現が行われた。当該タンパク質は上記一般的手法に従った電気泳動により分離された。
例14.配列番号14の融合タンパク質
配列番号14のタンパク質は、181アミノ酸の長さおよび21kDaの質量を有する融合タンパク質であり、ここで、TRAIL120-281配列のN末端にEGFフラグメント(配列番号23)がエフェクターペプチドとして付着されている。エフェクターペプチドとTRAILドメインのN末端の間に、当該タンパク質は、ウロキナーゼuPA(配列番号25)および、メタロプロテアーゼMMP(配列番号56)により認識される切断部位の配列を包含し、それによってエフェクターペプチドが腫瘍環境において切断を受ける。
融合タンパク質の構造を、図3において模式的に表わし、そのアミノ酸配列、およびE. coliにおける発現のために最適化されたコドンを含むDNAコード配列は、それぞれ、添付の配列表において示される配列番号14および配列番号44である。
配列番号14のアミノ酸配列は、配列番号44のそのコードDNA配列を生成するための鋳型として使用された。His tag(登録商標)および、トロンビンによって認識される部位を発現させる配列を備えたDNAのコード配列を包含するプラスミドは、生成され、上記一般的手法に従って融合タンパク質の過剰発現が行われた。Novagen社製のE. coli BL21 (DE3) 株および、Stratagene 社製のBL21DE3pLysSRIL株を使用して、一般的手法Bに従って過剰発現が行われた。当該タンパク質は上記一般的手法に従った電気泳動により分離された。
例15.配列番号15の融合タンパク質
配列番号15のタンパク質は、217アミノ酸の長さおよび24.4kDaの質量を有する融合タンパク質であり、ここで、hTRAIL95-281配列のN末端にEGFフラグメント(配列番号23)がエフェクターペプチドとして付着されている。エフェクターペプチドとTRAILドメインのN末端の間に、当該タンパク質は、ウロキナーゼuPA(配列番号25)および、メタロプロテアーゼMMP(配列番号24)により認識される切断部位の配列を包含し、それによってエフェクターペプチドが腫瘍環境において切断を受ける。メタロプロテアーゼMMPにより認識される切断部位の配列とTRAIL配列の間に、当該タンパク質はフレキシブルグリシン―システイン―アラニンリンカー(配列番号26)が続く、1つのプロリン残基を包含する。
融合タンパク質の構造を、図3において模式的に表わし、そのアミノ酸配列、およびE. coliにおける発現のために最適化されたコドンを含むDNAコード配列は、それぞれ、添付の配列表において示される配列番号15および配列番号45である。
配列番号15のアミノ酸配列は、配列番号45のそのコードDNA配列を生成するための鋳型として使用された。His tag(登録商標)および、トロンビンによって認識される部位を発現させる配列を備えたDNAのコード配列を包含するプラスミドは、生成され、上記一般的手法に従って融合タンパク質の過剰発現が行われた。Novagen社製のE. coli BL21 (DE3)株を使用して、一般的手法Bに従って過剰発現が行われた。当該タンパク質は上記一般的手法に従った電気泳動により分離された。
例16.配列番号46の融合タンパク質
配列番号46の融合タンパク質は、211アミノ酸の長さおよび24.4kDaの質量を有する融合タンパク質であり、ここで、TRAIL95-281配列のN末端に、互いに連結したVEGF(配列番号17)由来の2つのヘプタペプチド配列がエフェクターペプチドとして付着されている。2つのエフェクターペプチドの間に、当該タンパク質は、ウロキナーゼuPA(配列番号25)および、メタロプロテアーゼMMP(配列番号55)により認識される切断部位の配列を包含し、それによってエフェクターペプチドが腫瘍環境において切断を受ける。
融合タンパク質の構造を、図9において模式的に表わし、そのアミノ酸配列、およびE. coliにおける発現のために最適化されたコドンを含むDNAコード配列は、それぞれ、添付の配列表において示される配列番号46および配列番号50である。
配列番号46のアミノ酸配列は、配列番号50のそのコードDNA配列を生成するための鋳型として使用された。His tag(登録商標)および、トロンビンによって認識される部位を発現させる配列を備えたDNAのコード配列を包含するプラスミドは、生成され、上記一般的手法に従って融合タンパク質の過剰発現が行われた。Novagen社製のE. coli BL21 (DE3)株を使用して、一般的手法Bに従って過剰発現が行われた。当該タンパク質は上記一般的手法に従った電気泳動により分離された。
例17.配列番号47の融合タンパク質
配列番号47の融合タンパク質は、200アミノ酸の長さおよび22.7kDaの質量を有する融合タンパク質であり、ここで、TRAIL120-281配列のN末端に、互いに連結したVEGF(配列番号17)由来の2つのヘプタペプチド配列がエフェクターペプチドとして付着されている。2つのエフェクターペプチドの間に、当該タンパク質は、ウロキナーゼuPA(配列番号25)および、メタロプロテアーゼMMP(配列番号55)により認識される切断部位の配列を包含し、それによってエフェクターペプチドが腫瘍環境において切断を受ける。エフェクタータンパク質とTRAILドメインの間に、当該タンパク質は、三量体の形成を促進するフレキシブルリンカー(配列番号26)およびフレキシブルグリシン―セリンリンカー(配列番号54)を続いて包含する。
融合タンパク質の構造を、図9において模式的に表わし、そのアミノ酸配列、およびE. coliにおける発現のために最適化されたコドンを含むDNAコード配列は、それぞれ、添付の配列表において示される配列番号47および配列番号51である。
配列番号47のアミノ酸配列は、配列番号51のそのコードDNA配列を生成するための鋳型として使用された。His tag(登録商標)および、トロンビンによって認識される部位を発現させる配列を備えたDNAのコード配列を包含するプラスミドは、生成され、上記一般的手法に従って融合タンパク質の過剰発現が行われた。Novagen社製のE. coli BL21 (DE3)株を使用して、一般的手法Bに従って過剰発現が行われた。当該タンパク質は上記一般的手法に従った電気泳動により分離された。
例18.配列番号48の融合タンパク質
配列番号48の融合タンパク質は、192アミノ酸の長さおよび21.9kDaの質量を有する融合タンパク質であり、ここで、TRAIL120-281配列のN末端に、互いに連結したVEGF(配列番号17)由来の2つのヘプタペプチド配列がエフェクターペプチドとして付着されている。2つのエフェクターペプチドの間に、当該タンパク質は、ウロキナーゼuPA(配列番号25)により認識される切断部位の配列を包含し、それによってエフェクターペプチドが腫瘍環境において切断を受ける。エフェクタータンパク質とTRAILドメインの間に、当該タンパク質は、三量体の形成を促進するフレキシブルリンカー(配列番号26)およびフレキシブルグリシン―セリンリンカー(配列番号54)を続いて包含する。
融合タンパク質の構造を、図9において模式的に表わし、そのアミノ酸配列、およびE. coliにおける発現のために最適化されたコドンを含むDNAコード配列は、それぞれ、添付の配列表において示される配列番号48および配列番号52である。
配列番号48のアミノ酸配列は、配列番号52のそのコードDNA配列を生成するための鋳型として使用された。His tag(登録商標)および、トロンビンによって認識される部位を発現させる配列を備えたDNAのコード配列を包含するプラスミドは、生成され、上記一般的手法に従って融合タンパク質の過剰発現が行われた。Novagen社製のE. coli BL21 (DE3)株を使用して、一般的手法Bに従って過剰発現が行われた。当該タンパク質は上記一般的手法に従った電気泳動により分離された。
例19.配列番号49の融合タンパク質
配列番号49のタンパク質は、206アミノ酸の長さおよび23.3kDaの質量を有する融合タンパク質であり、ここで、hTRAIL120-281配列のN末端にPDGFフラグメント(配列番号22)がエフェクターペプチドとして付着されている。エフェクターペプチドとTRAIL配列の間に、当該タンパク質は、ウロキナーゼuPA(配列番号25)および、メタロプロテアーゼMMP(配列番号55)により認識される切断部位の配列を包含し、それによってエフェクターペプチドが腫瘍環境において切断を受ける。TRAIL配列とメタロプロテアーゼMMPにより認識される切断部位の配列の間に、当該タンパク質は、続いて位置する、三量体の形成を促進するフレキシブルグリシン―システイン―アラニンリンカー(配列番号26)および、フレキシブルグリシン―セリンリンカー(配列番号54)をもまた包含する。
融合タンパク質の構造を、図9において模式的に表わし、そのアミノ酸配列、およびE. coliにおける発現のために最適化されたコドンを含むDNAコード配列は、それぞれ、添付の配列表において示される配列番号49および配列番号53である。
配列番号49のアミノ酸配列は、配列番号53のそのコードDNA配列を生成するための鋳型として使用された。His tag(登録商標)および、トロンビンによって認識される部位を発現させる配列を備えたDNAのコード配列を包含するプラスミドは、生成され、上記一般的手法に従って融合タンパク質の過剰発現が行われた。E. coli BL21 (DE3) および Tuner(DE3)pLysS株(いずれもNovagen社製)を使用して、一般的手法Aに従って過剰発現が行われた。当該タンパク質は上記一般的手法に従った電気泳動により分離された。
例20.融合タンパク質の抗腫瘍活性試験
融合タンパク質の抗腫瘍活性試験は、腫瘍細胞株に対する細胞毒性試験においてin vitroで行われ、マウスにおいてはin vivoで行われた。比較目的のために、rhTRAIL114−281タンパク質および、プラシーボが使用された。
1.円二色性の測定−得られたタンパク質の二次構造含量の決定
例1、例4、例5、例9および例14の融合タンパク質の調製物の構造品質を、円二色性(CD)により決定した。
円二色性は、タンパク質の二次構造および高次構造の決定のために使用される。
CD法は、タンパク質構造の光学活性を利用しており、光の偏光面の回転や楕円偏光として観察される。遠紫外(UV)におけるタンパク質のCDスペクトルにより、ポリペプチド主鎖の高次構造に関する正確なデータが得られる。
透析
pH8.0の50mMTris−HCl、100mMNaCl、10%グリセリン、0.1mMZnCl、80mMショ糖、および5mMDTT、pH7.4(または、代わりとして、上記過剰発現されたHis tag(登録商標)のない、SP Sepharose(登録商標)で精製されたタンパク質用に、5mMNaHPO、95mMNaHPO、200mMNaCl、5mMグルタチオン、0,1mMZnCl、10%グリセロール、80mMサッカロース、pH8.0―表5の結果においてアスタリスク*でマークされる)からなる緩衝液中で製剤したタンパク質の分析試料は、カットオフ値12kDaの透析バッグ(シグマ・アルドリッチ社)中で透析した。透析は、タンパク質調製物に対して100倍量(v/v)過剰の緩衝液中で4°Cで数時間撹拌しながら行った。透析が完了した後、各調製物は遠心分離(25000rpm、10分間、4°C)し、適切な上澄み液を採取した。このようにして得た試料中のタンパク質濃度は、ブラッドフォード法により3検体の平均値として決定した。
ブラッドフォード法を使用するタンパク質濃度の定量
タンパク質濃度の定量において、試薬は、エタノール(4.8%v/v)リン酸(V)(5.95%v/v)および水の混合物にクマーシーG−250を17.5mg溶解することで調製した。タンパク質濃度を決定するために、サンプル1-10mlをブラッドフォード試薬800mlに加えた。標準試料には、ブラッドフォード試薬と溶解したタンパク質が決まっている適量の緩衝液が含まれる。室温でサンプルを少なくとも5分間培養した後、分光光度計Cary 300で595nmの波長における吸光度を読み取った。1−10μg/mlの10濃度の範囲においてBSAのために作成された検量線から、タンパク質濃度を計算した。試料測定の調製の間の希釈を考慮した後、初期タンパク質濃度を推定した。
円二色性測定
濃度範囲が0.1〜2.7mg/mLのタンパク質の円二色性は、ジャスコJ−710分光偏光計で光路長0.2mmまたは1mmの石英キュベットを使用して測定した。
測定は7L/分で窒素を流しながら行ったので、波長範囲195〜250nmにおける測定が可能であった。測定のパラメーター:スペクトル分解能1nm;光線の半値幅1nm;感度20mdeg、1つの波長での平均時間8秒、スキャン速度10nm/分、三回の測定の平均。
結果は、3回の測定の平均として示した。rhTRAIL114−281および例1、例4、例5、例9および例14のタンパク質の円二色性スペクトルを図5に示す。
二次構造含量の定量
得られたスペクトルは、CDProソフトウェアを使用して193〜250nmの範囲で数値解析した。光電子倍増管での電圧が700Vを超える点は、この波長範囲でのシグナル・ノイズ比が小さすぎるため排除した。
得られたデータを使用して、タンパク質分析試料における特定の二次構造含量をCDProソフトウェアにより計算した(表1)。
対照サンプル(rhTRAIL114−281)は、大多数がβシート構造型(波長220nmでの楕円率が明らかに最小となる)であるタンパク質に特有のCDスペクトルを示した。これは、二次構造成分の計算と一致しており、αへリックス要素が極少ないことを示唆している。また、得られた結果は、β要素が組成物の40%より多く構成しているhTRAILタンパク質の結晶構造から得たデータおよび、例4、例9および例14タンパク質の特徴とも一致している。
すべての融合タンパク質の場合、二色性スペクトルは、波長220nmにおける1つの極小値により特徴付けられる。融合タンパク質において、TRAILに付着する小さいエフェクタータンパク質分子は、タンパク質の小さな部分を構成し、必ずしも明確な二次構造を形成せず、分析されるタンパク質は元々のタンパク質から有意に異なるべきではない。例5によるタンパク質、または、例1によるタンパク質で観察されるようなシートの場合、アルファ構造の高含量のような有意差は、もしかしたら、分析によるCDスペクトルの範囲が、特に180〜200nm領域に限られることが原因である。
2.In vitroによる細胞株テスト
細胞株
MTT細胞毒性テスト
MTT試験は、細胞の増殖、生存能力および細胞毒性を測定するために使用される比色定量試験である。ミトコンドリア酵素であるコハク酸塩テトラゾリウム還元酵素1による、黄色いテトラゾリウム塩MTT(4,5−ジメチル−2−チアゾリル)−2、5−ジフェニルテトラゾリウムブロミド)の非水溶性紫染料ホルマザンへの分解を利用する。MTTの還元は、生細胞においてのみ進行する。データ解析には、対照細胞と比較して処理された集団の細胞数の50%で還元が進行する濃度である、タンパク質のIC50濃度(単位ng/mL)の決定が含まれる。結果は、グラフパッド・プリズム5.0ソフトウェアを使用して解析した。テストは、文献の記載に基づいて行った(Celis JE, (1998), Cell Biology, a Laboratory Handbook, second edition, Academic Press, San Diego; Yang Y., Koh LW, Tsai JH., (2004) "Involvement of viral and chemical factors with oral cancer in Taiwan" Jpn J Clin Oncol, 34 (4), 176-183)。
細胞培養培地を、所定の密度(100μLあたりの細胞数10〜10)に希釈した。その後、適切に希釈された細胞懸濁液100μLを、96ウェルプレートに3ウェルずつ添加した。このように調製した細胞を、使用した培地に応じて5%または10%CO中37°Cで24時間培養し、その後、細胞(100μL培地中)に、様々な濃度のタンパク質試料を含んだ100μLの培地を更に添加した。細胞分裂3〜4回分に相当する72時間、タンパク質被検体と共に細胞を培養した後、タンパク質被検体を含む培地に20mLのMTT標準溶液[5mg/mL]を添加し、さらに5%CO中37°Cで3時間培養を続けた。その後、MTT溶液を含む培地を除去し、100μLのDMSOを添加してホルマザン結晶を溶解した。撹拌後、570nmでの吸光度を測定した(参照フィルター690nm)。
EZ4U細胞毒性テスト
EZ4U(バイオメディカ社)テストを使用して、非接着性細胞株におけるタンパク質の細胞障害活性をテストした。このテストは、テトラゾリウム塩の還元で生成されるホルマザンが水に可溶であるようにMTTを改変したものである。細胞生存能力の試験は、タンパク質(タンパク質を7つの濃度で各3ウェルずつ)と共に細胞を連続72時間培養した後に行った。これに基づいて、グラフパッド・プリズム5ソフトウェアによりIC50値(2回の独立した実験の平均値として)を決定した。
in vitro細胞毒性テストの結果は、IC50値(ng/mL)として表4にまとめて示してあり、溶媒のみで処理した対照細胞に対して融合タンパク質の細胞障害効果が50%のレベルで観察されたタンパク質濃度に対応する。
表4において、その後に取り除かれたヒスチジンタグを伴って初めに発現したタンパク質は、a)として例番号に示される。初めからヒスチジンタグを伴わずに発現したタンパク質は、b)として例番号に示される。各実験は、3ウェルずつで行った少なくとも2つの独立した実験の平均値を示す。タンパク質調製物に活性が無いと判断する基準としては、IC50限度値2000ng/mLを採用した。IC50値が2000を超える融合タンパク質は不活性とみなした。
このテストに使用した細胞は、TRAILタンパク質に対して自然耐性のある腫瘍細胞株(TRAILに対する自然耐性の基準:TRAILタンパク質のIC50>2000)、従来の抗がん薬物耐性がん系統として、TRAILタンパク質感受性、ドキソルビシンMES−SA/DX5系統耐性の腫瘍細胞株を含むように選択された。
未分化HUVEC細胞株を、非がん性細胞における融合タンパク質の効能/毒性の評価用の健常な対照細胞株として使用した。
得られた結果により、本発明の特定の融合タンパク質をTRAIL自然耐性細胞に投与することにより、細胞株のTRAIL耐性を克服できる可能性が確認された。TRAIL感受性細胞へ本発明の融合タンパク質を投与した時、いくつかのケースでは、TRAILのみの場合のIC50値と比べて融合タンパク質のIC50値が減少し、作用効力が明白に相乗強化されたことが観察された。更に、一般的な抗がん薬物であるドキソルビシン耐性細胞においても、本発明の融合タンパク質の細胞障害活性が得られており、いくつかのケースでは、TRAILのみの活性よりも高い活性となっている。
非がん性細胞株で得られた2000を超えるIC50値は、健常な細胞に対しては本発明のタンパク質の使用に関連する毒性作用が無いこと示しており、本タンパク質の全身毒性の可能性が低いことを示唆している。
広範な腫瘍細胞株パネルに対する選択されたタンパク質調製物の細胞障害活性の決定
表5は、広範囲の最も一般的ながんに対応している様々な臓器由来の広範な腫瘍細胞パネルに対する、本発明の選択された融合タンパク質のin vitroでの細胞障害活性テストの結果を示すものある。
表5において、初めにその後に取り除かれたヒスチジンタグを伴って発現したタンパク質は、a)として例番号に示される。初めにヒスチジンタグを伴わずに発現したタンパク質は、b)として例番号に示される。
得られたIC50値により、融合タンパク質の高い細胞障害活性が確認され、したがって、がんの治療における潜在的有用性が確認された。
3.異種移植におけるin vivo融合タンパク質抗腫瘍有効性
タンパク質調製物の抗腫瘍活性を、ヒト結腸がんHCT116、Colo205およびSW620細胞、ヒト非小細胞肺がんA549およびNCI−H460−Luc2細胞、ヒト肝細胞がんPLC/PRF/5(CLS)細胞、ヒト膵癌PANC−1細胞、ヒト肝癌HepG2細胞、ヒト肺大細胞癌NCI−H460細胞および、ヒト子宮癌MES−SA/Dx5多剤耐性細胞のマウスモデルにおいてテストした。
細胞
HCT116およびA549(ATCC CCL−185)細胞は、10%ウシ胎児血清および2mMグルタミンを補充したOpti−MEM(インビトロジェン社、カタログ番号22600−134)を1:1の比率で添加したRPMI1640培地(ハイクローン社、ローガン、ユタ州、米国)中で維持した。マウスへの移植の日に、トリプシン(インビトロジェン社)で細胞を洗浄して、細胞をサポートから剥離し、その後、細胞を1300rpm,4°Cで8分間遠心分離し、HBSS緩衝液(Hanks培地)に懸濁し、カウントし、細胞数を25x10個/mLに希釈した。
PLC/PRF/5(CLS)、SW620およびPANC−1細胞は、10%ウシ胎児血清および2mMグルタミンを補充したDMEM(ハイクローン社、ローガン、ユタ州、米国)中で維持した。マウスへの移植の日に、トリプシン(インビトロジェン社)で細胞を洗浄して、細胞をサポートから剥離し、その後、細胞を1300rpm,4°Cで8分間遠心分離し、HBSS緩衝液(Hanks培地)に懸濁し、カウントし、細胞数を25x10個/mLに希釈した。
HepG2細胞は、10%ウシ胎児血清および2mMグルタミンを補充したMEM(ハイクローン社、ローガン、ユタ州、米国)中で維持した。マウスへの移植の日に、トリプシン(インビトロジェン社)で細胞を洗浄して、細胞をサポートから剥離し、その後、細胞を1300rpm,4°Cで8分間遠心分離し、HBSS緩衝液(Hanks培地)に懸濁し、カウントし、細胞数を25x10個/mLに希釈した。
NCI−H460−Luc2、NCI−H460およびColo205は、10%ウシ胎児血清および2mMグルタミンを補充したRPMI1640(ハイクローン社、ローガン、ユタ州、米国)中で維持した。マウスへの移植の日に、トリプシン(インビトロジェン社)で細胞を洗浄して、細胞をサポートから剥離し、その後、細胞を1300rpm,4°Cで8分間遠心分離し、HBSS緩衝液(Hanks培地)に懸濁し、カウントし、細胞数を25x10個/mLに希釈した。
10%ウシ胎児血清および2mMグルタミンを補充したMES−SA/Dx5細胞は、McCoy’s(ハイクローン社、ローガン、ユタ州、米国)中で維持した。マウスへの移植の日に、トリプシン(インビトロジェン社)で細胞を洗浄して、細胞をサポートから剥離し、その後、細胞を1300rpm,4°Cで8分間遠心分離し、HBSS緩衝液(Hanks培地)に懸濁し、カウントし、細胞数を25x10個/mLに希釈した。
マウス
本発明のタンパク質の抗腫瘍活性は、チャールス・リバー社(独国)から入手した4〜5週齢または7〜9週齢CDヌード(Crl:CD1-Foxn1nu1)または4〜5週齢Crl:SHO-PrkdcscidHrhrマウス、または、ビャウィストクにある医学研究センター(Centrum Medycyny Doswiadczalnej)から入手した4〜5週齢Cby.Cg-foxn1(nu)/Jマウスを使用して試験した。マウスは、食糧および蒸留水は(適宜)自由摂取として、特定病原体感染防止条件下で保持した。動物を使用したすべての実験は、「Interdisciplinary Principles and Guidelines for the Use of Animals in Research, Marketing and Education」 issued by the New York Academy of Sciences' Ad Hoc Committee on Animal Research and were approved by the IV Local Ethics Committee on Animal Experimentation in Warsaw (No.71/2009) のガイドラインに従って行った。
実験の過程および評価
腫瘍サイズは電子式キャリパーを使用して測定し、腫瘍体積は、
式:(axb)/2
ここでa=25腫瘍の短い対角線(mm)および、b=腫瘍の長い対角線(mm)を使用して計算した。
腫瘍増殖の阻害は、以下の式を使用して計算した。
式:TGI[%](腫瘍増殖阻害)=(WT/WC)x100−100%
ここで、WTは処置群における腫瘍体積の平均をいい、WCは対照群における腫瘍体積の平均をいう。
実験結果は平均値±標準偏差(SD)で示した。
すべての計算とグラフはGraphPad Prism 5.0ソフトウェアを使用して作成した。
ヒト結腸がんモデル
Crl:CD1-Foxn1 nu 1マウス
0日目に、0.2mLのHBSS緩衝液に懸濁した5x10個のHCT116細胞を0.5x25mm針付きシリンジ(BogMark社)を使用して、Crl:CD1-Foxn1nu1マウスの右側に皮下(sc)移植した。腫瘍の大きさが約60〜90mmとなったとき(14日目)、処置群の平均腫瘍サイズが約70mmとなるようにマウスをランダムに分別した。処置群には、例1(10mg/kg)、例4(10mg/kg)、例5(10mg/kg)および、例9(10mg/kg)の本発明の融合タンパク質調製物、比較としてrhTRAIL114−281(10mg/kg)、を投与した。調製物は10日間毎日静脈内投与した(i.v.)。治療群の平均腫瘍サイズが約1000mmとなったとき、マウスの脊髄を損壊して屠殺した。対照群には、rhTRAIL114−281を与えた。
例1、例4、例5および例9の本発明の融合タンパク質および、比較としてrhTRAIL114−281で処置されたHCT116結腸がんを負ったCrl:CD1-Foxn1nuマウスにおいて得られた実験結果は、腫瘍体積の変化の図として図5に、対照との比率としての腫瘍増殖阻害(%TGI)を図6に示す。
図5および6におけるグラフに示す実験結果は、例1、例4、例5および例9の本発明の融合タンパク質の投与が、実験27日目における対照と比較して、TGIがそれぞれ67.8%、69.8%、84.4%および66.2%でHCT116腫瘍増殖阻害を引き起こしたことを示す。比較参照として使用されたrhTRAIL114−281については、TGIが44%の水準であって、対照と比較して、腫瘍細胞増殖に対してわずかな阻害効果が得られた。それゆえに、本発明の融合タンパク質は、rhTRAIL114−281単独の場合と比較して、より強力な効果を発揮する。
Crl:CD1-Foxn1 nu マウス
HT116モデル
0日目に、0.2mLのHBSS緩衝液に懸濁した5x10個のHCT116細胞を0.5x25mm針付きシリンジ(BogMark社)を使用して、Crl:CD1-Foxn1nu1マウスの右側に皮下(sc)移植した。腫瘍の大きさが約50〜78mmとなったとき(8日目)、処置群の平均腫瘍サイズが約63mmとなるようにマウスをランダムに分別した。処置群には、例5(10mg/kg)、例4(10mg/kg)、例9(10mg/kg)および、例1(10mg/kg)の本発明の融合タンパク質調製物および、対照としての調製用緩衝液(50mMTrizma Base(登録商標)、150mMNaCl、80mMサッカロース、250mML−アルギニン、1mMグルタチオン、Zn2+0.1mM、pH7.3)に対しての比較としてrhTRAIL114−281(10mg/kg)、を投与した。調製物は5日間毎日静脈内投与した後(i.v.)、(2日の間をおいて)さらに5日間毎日投与した。治療群の平均腫瘍サイズが約1000mmとなったとき、マウスの脊髄を損壊して屠殺した。対照群には、rhTRAIL114−281を与えた。
例5、例4、例9、例1の本発明の融合タンパク質および、比較としてrhTRAIL114−281で処置されたHCT116結腸がんを負ったCrl:CD1-Foxn1nuマウスにおいて得られた実験結果は、腫瘍体積の変化の図として図10に、対照との比率としての腫瘍増殖阻害(%TGI)を図11に示す。
図10および11におけるグラフに示す実験結果は、例5、例4、例9および例1の本発明の融合タンパク質の投与が、実験27日目における対照と比較して、TGIがそれぞれ80%、79%、66%および68%でHCT116腫瘍増殖阻害を引き起こしたことを示す。比較参照として使用されたrhTRAIL114−281については、TGIが44.3%の水準であって、対照と比較して、腫瘍細胞増殖に対してわずかな阻害効果が得られた。それゆえに、本発明の融合タンパク質は、rhTRAIL114−281単独の場合と比較して、より強力な効果を発揮する。
Crl:SHO-Prkdc scid Hr hr マウス
HT116モデル
0日目に、0.2mLのHBSS緩衝液に懸濁した5x10個のHCT116細胞を0.5x25mm針付きシリンジ(BogMark社)を使用して、Crl:SHO-PrkdcscidHrhrマウスの右側に皮下(sc)移植した。腫瘍の大きさが約380〜430mmとなったとき(14日目)、処置群の平均腫瘍サイズが約400mmとなるようにマウスをランダムに分別した。処置群には、例6(30mg/kg)、例11(45mg/kg)の本発明の融合タンパク質調製物および、対照としての調製用緩衝液(5mMNaHPO4、95mMNaHPO、200mMNaCl、5mMグルタチオン、0.1mMZnCl、10%グリセロール、80mMサッカロース、pH8.0)に対しての比較としてrhTRAIL114−281(20mg/kg)、を投与した。調製物は隔日に6回静脈内投与した(i.v.)。治療群の平均腫瘍サイズが約1000mmとなったとき、マウスの脊髄を損壊して屠殺した。対照群には、rhTRAIL114−281を与えた。
例6(30mg/kg)、例11(45mg/kg)の本発明の融合タンパク質および、比較としてrhTRAIL114−281で処置されたHCT116結腸がんを負ったCrl:SHO-PrkdcscidHrhrマウスにおいて得られた実験結果は、腫瘍体積の変化の図として図12に、対照との比率としての腫瘍増殖阻害(%TGI)を図13に示す。
図12および13におけるグラフに示す実験結果は、例6、例11の本発明の融合タンパク質の投与が、実験32日目における対照と比較して、TGIがそれぞれ42%および44.5%でHCT116腫瘍増殖阻害を引き起こしたことを示す。比較参照として使用されたrhTRAIL114−281については、TGIが5.6%の水準であって、対照と比較して、腫瘍細胞増殖に対してわずかな阻害効果が得られた。それゆえに、本発明の融合タンパク質は、rhTRAIL114−281単独の場合と比較して、より強力な効果を発揮する。
Crl:SHO-Prkdc scid Hr hr マウス
COLO205モデル
0日目に、0.2mLのHBSS緩衝液に懸濁した5x10個のColo205細胞を0.5x25mm針付きシリンジ(BogMark社)を使用して、Crl:SHO-PrkdcscidHrhrマウスの右側に皮下(sc)移植した。腫瘍の大きさが約90〜130mmとなったとき(13日目)、処置群の平均腫瘍サイズが約115mmとなるようにマウスをランダムに分別した。処置群には、例6(30mg/kg)、例19(30mg/kg)の本発明の融合タンパク質調製物および、対照としての調製用緩衝液(5mMNaHPO4、95mMNaHPO、200mMNaCl、5mMグルタチオン、0.1mMZnCl、10%グリセロール、80mMサッカロース、pH8.0)に対しての比較としてrhTRAIL114−281(30mg/kg)、を投与した。調製物は隔日に6回静脈内投与した(i.v.)。治療群の平均腫瘍サイズが約1000mmとなったとき、マウスの脊髄を損壊して屠殺した。対照群には、rhTRAIL114−281を与えた。
例6(30mg/kg)、例19(45mg/kg)の本発明の融合タンパク質および、比較としてrhTRAIL114−281で処置されたColo205結腸がんを負ったCrl:SHO-PrkdcscidHrhrマウスにおいて得られた実験結果は、腫瘍体積の変化の図として図14に、対照との比率としての腫瘍増殖阻害(%TGI)を図15に示す。
図14および15におけるグラフに示す実験結果は、例6および例19の本発明の融合タンパク質の投与が、実験33日目における対照と比較して、TGIがそれぞれ100%、100%でColo205腫瘍増殖阻害を引き起こしたことを示す。比較参照として使用されたrhTRAIL114−281については、TGIが18.8%の水準であって、対照と比較して、腫瘍細胞増殖に対してわずかな阻害効果が得られた。それゆえに、本発明の融合タンパク質は、rhTRAIL114−281単独の場合と比較して、より強力な効果を発揮する。
Crl:SHO-PrkdcscidHrhrマウス
SW620モデル
0日目に、0.2mLのHBSS緩衝液に懸濁した5x10個のSW620細胞を0.5x25mm針付きシリンジ(BogMark社)を使用して、Crl:SHO-PrkdcscidHrhrマウスの右側に皮下(sc)移植した。腫瘍の大きさが約290〜350mmとなったとき(17日目)、処置群の平均腫瘍サイズが約320mmとなるようにマウスをランダムに分別した。処置群には、例6(30mg/kg)、例11(40mg/kg)の本発明の融合タンパク質調製物および、対照としての調製用緩衝液(5mMNaHPO4、95mMNaHPO、200mMNaCl、5mMグルタチオン、0.1mMZnCl、10%グリセロール、80mMサッカロース、pH8.0)に対しての比較としてrhTRAIL114−281(30mg/kg)、を投与した。調製物は隔日に6回静脈内投与した(i.v.)。治療群の平均腫瘍サイズが約1000mmとなったとき、マウスの脊髄を損壊して屠殺した。対照群には、rhTRAIL114−281を与えた。
例6および11の本発明の融合タンパク質および、比較としてrhTRAIL114−281で処置されたSW620結腸がんを負ったCrl:SHO-PrkdcscidHrhrマウスにおいて得られた実験結果は、腫瘍体積の変化の図として図16に、対照との比率としての腫瘍増殖阻害(%TGI)を図17に示す。
図16および17におけるグラフに示す実験結果は、例6、例11の本発明の融合タンパク質の投与が、実験31日目における対照と比較して、TGIがそれぞれ62%、23%でSW620腫瘍増殖阻害を引き起こしたことを示す。比較参照として使用されたrhTRAIL114−281については、TGIが−9%の水準であって、対照と比較して、腫瘍細胞増殖に対して阻害効果は得られなかった。それゆえに、本発明の融合タンパク質は、rhTRAIL114−281単独の場合と比較して、より強力な効果を発揮する。
テストされた融合タンパク質は、マウスの体重減少(すなわち、体重基準値の10%より低下)にみられる有意な副作用は引き起こさなかった。このことは当該タンパク質の低い全身毒性を示す。
ヒト肺がんモデル
Crl:CD1-Foxn1nu1マウス
0日目に、0.2mLのHBSS緩衝液に懸濁した5x10個のA549細胞を0.5x25mm針付きシリンジ(BogMark社)を使用して、Crl:CD1-Foxn1nu1マウスの右側に皮下(sc)移植した。腫瘍の大きさが約80〜100mmとなったとき(14日目)、処置群の平均腫瘍サイズが約90mmとなるようにマウスをランダムに分別した。処置群には、例1(10mg/kg)の本発明の融合タンパク質調製物および、比較としてrhTRAIL114−281(10mg/kg)、を投与した。調製物は12日間隔日に静脈内投与した(i.v.)。治療群の平均腫瘍サイズが約1000mmとなったとき、マウスの脊髄を損壊して屠殺した。対照群には、rhTRAIL114−281を与えた。
例1の本発明の融合タンパク質および、比較としてrhTRAIL114−281で処置されたA549肺がんを負ったCrl:CD1-Foxn1nuマウスにおいて得られた実験結果は、腫瘍体積の変化の図として図7に、対照との比率としての腫瘍増殖阻害(%TGI)を図8に示す。
図7および8におけるグラフに示す実験結果は、例1の本発明の融合タンパク質の投与が、実験33日目における対照と比較して、TGIが44.8%でA549腫瘍増殖阻害を引き起こしたことを示す。比較参照として使用されたrhTRAIL114−281については、TGIが16.5%の水準であって、対照と比較して、腫瘍細胞増殖に対してわずかな阻害効果が得られた。それゆえに、本発明の融合タンパク質は、TRAIL単独の場合と比較して、より強力な効果を発揮する。
Cby.Cg-foxn1(nu)/Jマウス
0日目に、0.2mLのHBSS緩衝液に懸濁した5x10個のA549細胞を0.5x25mm針付きシリンジ(BogMark社)を使用して、Cby.Cg-foxn1(nu)/Jマウスの右側に皮下(sc)移植した。腫瘍の大きさが約60〜90mmとなったとき(19日目)、処置群の平均腫瘍サイズが約75mmとなるようにマウスをランダムに分別した。処置群には、例1(15mg/kg)の本発明の融合タンパク質調製物および、対照としての水注射に対する比較としてrhTRAIL114−281(20mg/kg)、を投与した。調製物は隔日に6回静脈内投与した(i.v.)。治療群の平均腫瘍サイズが約1000mmとなったとき、マウスの脊髄を損壊して屠殺した。対照群には、rhTRAIL114−281を与えた。
例1の本発明の融合タンパク質および、比較としてrhTRAIL114−281で処置されたA549肺がんを負ったCby.Cg-foxn1(nu)/Jマウスにおいて得られた実験結果は、腫瘍体積の変化の図として図18に、対照との比率としての腫瘍増殖阻害(%TGI)を図19に示す。
図18および19におけるグラフに示す実験結果は、例1の本発明の融合タンパク質の投与が、実験33日目における対照と比較して、TGIが44.8%でA549腫瘍増殖阻害を引き起こしたことを示す。比較参照として使用されたrhTRAIL114−281については、TGIが16.6%の水準であって、対照と比較して、腫瘍細胞増殖に対してわずかな阻害効果が得られた。それゆえに、本発明の融合タンパク質は、rhTRAIL114−281単独の場合と比較して、より強力な効果を発揮する。
Crl:SHO-PrkdcscidHrhrマウス
A.0日目に、0.2mLのHBSS緩衝液に懸濁した5x10個のNCI−H460細胞を0.5x25mm針付きシリンジ(BogMark社)を使用して、Crl:SHO-PrkdcscidHrhrマウスの右側に皮下(sc)移植した。腫瘍の大きさが約150〜170mmとなったとき(13日目)、処置群の平均腫瘍サイズが約160mmとなるようにマウスをランダムに分別した。処置群には、例6(30mg/kg)の本発明の融合タンパク質調製物および、対照としての調製用緩衝液(5mMNaHPO4、95mMNaHPO、200mMNaCl、5mMグルタチオン、0.1mMZnCl、10%グリセロール、80mMサッカロース、pH8.0)に対しての比較としてrhTRAIL114−281(30mg/kg)、を投与した。調製物は隔日に6回静脈内投与した(i.v.)。治療群の平均腫瘍サイズが約1000mmとなったとき、マウスの脊髄を損壊して屠殺した。対照群には、rhTRAIL114−281を与えた。
例6の本発明の融合タンパク質および、比較としてrhTRAIL114−281で処置されたNCI−H460肺がんを負ったCrl:SHO-PrkdcscidHrhrマウスにおいて得られた実験結果は、腫瘍体積の変化の図として図20に、対照との比率としての腫瘍増殖阻害(%TGI)を図21に示す。
図20および21におけるグラフに示す実験結果は、例6の本発明の融合タンパク質の投与が、実験28日目における対照と比較して、TGIが88.5%でNCI−H460腫瘍増殖阻害を引き起こしたことを示す。比較参照として使用されたrhTRAIL114−281については、TGIが17.5%の水準であって、対照と比較して、腫瘍細胞増殖に対してわずかな阻害効果が得られた。それゆえに、本発明の融合タンパク質は、rhTRAIL114−281単独の場合と比較して、より強力な効果を発揮する。
B.0日目に、0.2mLのHBSS:Matrigel(登録商標)が3:1の比率における混合物に懸濁した7x10個のA549細胞を0.5x25mm針付きシリンジ(BogMark社)を使用して、Crl:SHO-PrkdcscidHrhrマウスの右側に皮下(sc)移植した。腫瘍の大きさが約140〜165mmとなったとき(19日目)、処置群の平均腫瘍サイズが約150mmとなるようにマウスをランダムに分別した。処置群には、例5(60mg/kg)、例6(50mg/kg)、例11(50mg/kg)、の本発明の融合タンパク質調製物および、対照としての調製用緩衝液(5mMNaHPO4、95mMNaHPO、200mMNaCl、5mMグルタチオン、0.1mMZnCl、100mML−アルギニン、80mMサッカロース、pH8.0)に対しての比較としてrhTRAIL114−281(20mg/kg)、を投与した。調製物は隔日に6回静脈内投与した(i.v.)。治療群の平均腫瘍サイズが約1000mmとなったとき、マウスの脊髄を損壊して屠殺した。対照群には、rhTRAIL114−281を与えた。
例5、例6および例11の本発明の融合タンパク質および、比較としてrhTRAIL114−281で処置されたA549肺がんを負ったCrl:SHO-PrkdcscidHrhrマウスにおいて得られた実験結果は、腫瘍体積の変化の図として図22に、対照との比率としての腫瘍増殖阻害(%TGI)を図23に示す。
図22および23におけるグラフに示す実験結果は、例5、例6および例11の本発明の融合タンパク質の投与が、実験38日目における対照と比較して、TGIがそれぞれ、39.3%、39.3%および28%でA549腫瘍増殖阻害を引き起こしたことを示す。比較参照として使用されたrhTRAIL114−281については、TGIが5.3%の水準であって、対照と比較して、腫瘍細胞増殖に対してわずかな阻害効果が得られた。それゆえに、本発明の融合タンパク質は、rhTRAIL114−281単独の場合と比較して、より強力な効果を発揮する。
C.0日目に、0.1mLのHBSS緩衝液に懸濁した7x10個のNCI−H460−Luc2細胞を0.5x25mm針付きシリンジ(BogMark社)を使用して、Crl:SHO-PrkdcscidHrhrマウスの右側に皮下(sc)移植した。腫瘍の大きさが約100〜120mmとなったとき(19日目)、処置群の平均腫瘍サイズが約110mmとなるようにマウスをランダムに分別した。処置群には、例5(初回投与40mg/kg、続いて30mg/kg)の本発明の融合タンパク質調製物および、対照としての調製用緩衝液(19mMNaHPO4、81mMNaHPO、50mMNaCl、5mMグルタチオン、0.1mMZnCl、10%グリセロール、pH7.4)に対しての比較としてrhTRAIL114−281(20mg/kg)、を投与した。調製物は隔日に6回静脈内投与した(i.v.)。治療群の平均腫瘍サイズが約1000mmとなったとき、マウスの脊髄を損壊して屠殺した。対照群には、rhTRAIL114−281を与えた。
例5の本発明の融合タンパク質および、比較としてrhTRAIL114−281で処置されたNCI−H460−Luc2肺がんを負ったCrl:SHO-PrkdcscidHrhrマウスにおいて得られた実験結果は、腫瘍体積の変化の図として図24に、対照との比率としての腫瘍増殖阻害(%TGI)を図25に示す。
図24および25におけるグラフに示す実験結果は、例5の本発明の融合タンパク質の投与が、実験29日目における対照と比較して、TGIがそれぞれ97.2%でNCI−H460−Luc2腫瘍増殖阻害を引き起こしたことを示す。比較参照として使用されたrhTRAIL114−281については、TGIが76%の水準であって、対照と比較して、腫瘍細胞増殖に対してわずかな阻害効果が得られた。それゆえに、本発明の融合タンパク質は、rhTRAIL114−281単独の場合と比較して、より強力な効果を発揮する。
D.0日目に、HBSS:Matrigel(登録商標)が3:1の比率における0.1mLの混合物に懸濁した7x10個のA549細胞を0.5x25mm針付きシリンジ(BogMark社)を使用して、Crl:SHO-PrkdcscidHrhrマウスの右側に皮下(sc)移植した。腫瘍の大きさが約100〜120mmとなったとき(17日目)、処置群の平均腫瘍サイズが約110mmとなるようにマウスをランダムに分別した。処置群には、例5(50mg/kg)、例1(50mg/kg)の本発明の融合タンパク質調製物および、対照としての調製用緩衝液(19mMNaHPO4、81mMNaHPO、50mMNaCl、5mMグルタチオン、0.1mMZnCl、10%グリセロール、pH7.4)に対しての比較としてrhTRAIL114−281(20mg/kg)、を投与した。調製物は隔日に6回静脈内投与した(i.v.)。治療群の平均腫瘍サイズが約1000mmとなったとき、マウスの脊髄を損壊して屠殺した。対照群には、rhTRAIL114−281を与えた。
例5、例1の本発明の融合タンパク質および、比較としてrhTRAIL114−281で処置されたA549肺がんを負ったCrl:SHO-PrkdcscidHrhrマウスにおいて得られた実験結果は、腫瘍体積の変化の図として図26に、対照との比率としての腫瘍増殖阻害(%TGI)を図27に示す。
図26および27におけるグラフに示す実験結果は、例5、例1の本発明の融合タンパク質の投与が、実験34日目における対照と比較して、TGIがそれぞれ、52.5%、41.6%でA549腫瘍増殖阻害を引き起こしたことを示す。比較参照として使用されたrhTRAIL114−281については、TGIが21.8%の水準であって、対照と比較して、腫瘍細胞増殖に対してわずかな阻害効果が得られた。それゆえに、本発明の融合タンパク質は、rhTRAIL114−281単独の場合と比較して、より強力な効果を発揮する。
肝がんモデル
Crl:SHO-PrkdcscidHrhrマウス
A.0日目に、0.2mLのHBSS緩衝液に懸濁した5x10個のPLC/PRF/5細胞を0.5x25mm針付きシリンジ(BogMark社)を使用して、Crl:SHO-PrkdcscidHrhrマウスの右側に皮下(sc)移植した。腫瘍の大きさが約190〜220mmとなったとき(31日目)、処置群の平均腫瘍サイズが約200mmとなるようにマウスをランダムに分別した。処置群には、例6(40mg/kg)および、例11(50mg/kg)の本発明の融合タンパク質調製物および、対照としての調製用緩衝液(5mMNaHPO4、95mMNaHPO、200mMNaCl、5mMグルタチオン、0.1mMZnCl、10%グリセロール、80mMサッカロース、pH8.0)に対しての比較としてrhTRAIL114−281(30mg/kg)、を投与した。調製物はスキーマすなわち、3日おきに4回および、2日おきに2回に従って静脈内投与した(i.v.)。治療群の平均腫瘍サイズが約1000mmとなったとき、マウスの脊髄を損壊して屠殺した。対照群には、rhTRAIL114−281を与えた。
例6および例11の本発明の融合タンパク質および、比較としてrhTRAIL114−281で処置されたPLC/PRF/5肝がんを負ったCrl:SHO-PrkdcscidHrhrマウスにおいて得られた実験結果は、腫瘍体積の変化の図として図28に、対照との比率としての腫瘍増殖阻害(%TGI)を図29に示す。
図28および29におけるグラフに示す実験結果は、例6および例11の本発明の融合タンパク質の投与が、実験49日目における対照と比較して、TGIが70.6%および、63.8%でPLC/PRF/5腫瘍増殖阻害を引き起こしたことを示す。比較参照として使用されたrhTRAIL114−281については、TGIが−18%の水準であって、対照と比較して、腫瘍細胞増殖に対する阻害効果が得られなかった。それゆえに、本発明の融合タンパク質は、rhTRAIL114−281単独の場合と比較して、より強力な効果を発揮する。
Crl:SHO-PrkdcscidHrhrマウス
A.0日目に、0.2mLのHBSS緩衝液に懸濁した5x10個のHepG2細胞を0.5x25mm針付きシリンジ(BogMark社)を使用して、Crl:SHO-PrkdcscidHrhrマウスの右側に皮下(sc)移植した。腫瘍の大きさが約190〜220mmとなったとき(31日目)、処置群の平均腫瘍サイズが約200mmとなるようにマウスをランダムに分別した。処置群には、例6(30mg/kg)、例19(30mg/kg)の本発明の融合タンパク質調製物および、対照としての調製用緩衝液(5mMNaHPO4、95mMNaHPO、200mMNaCl、5mMグルタチオン、0.1mMZnCl、10%グリセロール、80mMサッカロース、pH8.0)に対しての比較としてrhTRAIL114−281(30mg/kg)、を投与した。調製物は隔日に6回静脈内投与した(i.v.)。治療群の平均腫瘍サイズが約1000mmとなったとき、マウスの脊髄を損壊して屠殺した。対照群には、rhTRAIL114−281を与えた。
例6、例19の本発明の融合タンパク質および、比較としてrhTRAIL114−281で処置されたHepG2肝がんを負ったCrl:SHO-PrkdcscidHrhrマウスにおいて得られた実験結果は、腫瘍体積の変化の図として図30に、対照との比率としての腫瘍増殖阻害(%TGI)を図31に示す。
図30および31におけるグラフに示す実験結果は、例6、例19の本発明の融合タンパク質の投与が、実験33日目における対照と比較して、TGIがそれぞれ、82.6%、43%でHepG2腫瘍増殖阻害を引き起こしたことを示す。比較参照として使用されたrhTRAIL114−281については、TGIが12.6%の水準であって、対照と比較して、腫瘍細胞増殖に対してわずかな阻害効果が得られた。それゆえに、本発明の融合タンパク質は、rhTRAIL114−281単独の場合と比較して、より強力な効果を発揮する。
膵がんモデル
0日目に、HBSS:Matrigel(登録商標)が3:1の比率における0.1mLの混合物に懸濁した7x10個のPANC1細胞を0.5x25mm針付きシリンジ(BogMark社)を使用して、Crl:SHO-PrkdcscidHrhrマウスの右側に皮下(sc)移植した。腫瘍の大きさが約87〜110mmとなったとき(27日目)、処置群の平均腫瘍サイズが約95mmとなるようにマウスをランダムに分別した。処置群には、例11(50mg/kg)の本発明の融合タンパク質調製物および、対照としての調製用緩衝液(5mMNaHPO4、95mMNaHPO、200mMNaCl、5mMグルタチオン、0.1mMZnCl、100mML−アルギニン、80mMサッカロース、pH8.0)に対しての比較としてrhTRAIL114−281(20mg/kg)、を投与した。調製物は隔日に6回静脈内投与した(i.v.)。治療群の平均腫瘍サイズが約1000mmとなったとき、マウスの脊髄を損壊して屠殺した。
対照群には、rhTRAIL114−281を与えた。
例11の本発明の融合タンパク質および、比較としてrhTRAIL114−281で処置されたPANC1膵がんを負ったCrl:SHO-PrkdcscidHrhrマウスにおいて得られた実験結果は、腫瘍体積の変化の図として図32に、対照との比率としての腫瘍増殖阻害(%TGI)を図33に示す。
図32および33におけるグラフに示す実験結果は、例11の本発明の融合タンパク質の投与が、実験40日目における対照と比較して、TGIがそれぞれ、43%でPANC1腫瘍増殖阻害を引き起こしたことを示す。比較参照として使用されたrhTRAIL114−281については、TGIが120%の水準であって、対照と比較して、腫瘍細胞増殖に対してわずかな阻害効果が得られた。それゆえに、本発明の融合タンパク質は、rhTRAIL114−281単独の場合と比較して、より強力な効果を発揮する。
多剤耐性ヒト子宮肉腫モデル
0日目に、HBSS:Matrigel(登録商標)が10:1の比率における0.1mLの混合物に懸濁した7x10個のMES−SA/Dx5細胞を0.5x25mm針付きシリンジ(BogMark社)を使用して、Crl:SHO-PrkdcscidHrhrマウスの右側に皮下(sc)移植した。腫瘍の大きさが約167〜190mmとなったとき(19日目)、処置群の平均腫瘍サイズが約180mmとなるようにマウスをランダムに分別した。処置群には、例6、例19(30mg/kg)の本発明の融合タンパク質調製物および、対照としての調製用緩衝液(5mMNaHPO4、95mMNaHPO、200mMNaCl、5mMグルタチオン、0.1mMZnCl、10%グリセロール、80mMサッカロース、pH8.0)に対しての比較としてrhTRAIL114−281(10mg/kg)、を投与した。調製物は隔日に6回静脈内投与した(i.v.)。治療群の平均腫瘍サイズが約1000mmとなったとき、マウスの脊髄を損壊して屠殺した。対照群には、rhTRAIL114−281を与えた。
例18、例6、例19の本発明の融合タンパク質および、比較としてrhTRAIL114−281で処置されたMES−SA/Dx5子宮肉腫を負ったCrl:SHO-PrkdcscidHrhrマウスにおいて得られた実験結果は、腫瘍体積の変化の図として図34に、対照との比率としての腫瘍増殖阻害(%TGI)を図35に示す。
図34および35におけるグラフに示す実験結果は、例6、例19の本発明の融合タンパク質の投与が、実験33日目における対照と比較して、TGIがそれぞれ、99.7%および99.7%でMES−SA/Dx5腫瘍増殖阻害を引き起こしたことを示す。比較参照として使用されたrhTRAIL114−281については、TGIが29%の水準であって、対照と比較して、腫瘍細胞増殖に対してわずかな阻害効果が得られた。それゆえに、本発明の融合タンパク質は、rhTRAIL114−281単独の場合と比較して、より強力な効果を発揮する。
テストされた融合タンパク質は、マウスの体重減少(すなわち、体重基準値の10%より低下)にみられる有意な副作用は引き起こさなかった。このことは当該タンパク質の低い全身毒性を示す。

Claims (18)

  1. ― hTRAIL95からhTRAIL121までの範囲(両端を含む)のアミノ酸から始まり、アミノ酸281で終わる可溶性hTRAILタンパク質配列の機能的フラグメントを含むドメイン(a)、および、
    ― VEGF、PDGFおよびEGFに対する受容体から選択される増殖因子に対する受容体のインヒビターである抗血管新生エフェクターペプチドの配列から構成され、配列番号17、配列番号22および配列番号23からなる群から選択されるドメイン(b)
    を含み、ここで、ドメイン(b)の配列が、ドメイン(a)のC末端および/またはN末端に付着されている、融合タンパク質。
  2. ドメイン(a)が、hTRAIL95−281、hTRAIL119−281、hTRAIL120−281、およびhTRAIL121−281からなる群から選択される、請求項1に記載の融合タンパク質。
  3. 融合タンパク質が、ドメイン(a)およびドメイン(b)の間に、メタロプロテアーゼMMPにより認識される配列、ウロキナーゼuPAにより認識される配列およびそれらの組み合わせから選択される、プロテアーゼ切断部位を含むドメイン(c)を包含する、請求項1または2に記載の融合タンパク質。
  4. メタロプロテアーゼMMPにより認識される配列が、配列番号24、配列番号55または配列番号56であり、ウロキナーゼuPAにより認識される配列が、配列番号25である、請求項に記載の融合タンパク質。
  5. ドメイン(c)が、メタロプロテアーゼMMPおよびウロキナーゼuPAにより認識される配列と互いに隣り合って位置する組み合わせである、請求項またはに記載の融合タンパク質。
  6. タンパク質が、ドメイン(a)、(b)、(c)および/または(d)の間に、付加的に、グリシン、グリシン―セリンまたはシステインフレキシブルステリックリンカーまたはそれらの組み合わせを含む、請求項1〜のいずれか一項に記載の融合タンパク質。
  7. フレキシブルステリックリンカーが、GG,E,GGGCAAACAAC(配列番号26)、GGCAAACAAC(配列番号27)、GGGGG(配列番号28)、GGGG(配列番号29)、GGG(配列番号30)およびGSG(配列番号54)からなる群から選択される、請求項に記載の融合タンパク質。
  8. 配列番号1、配列番号2、配列番号3、配列番号4、配列番号5、配列番号6、配列番号9、配列番号10、配列番号11、配列番号14、配列番号15、配列番号46、配列番号47、配列番号48および配列番号49からなる群から選択される配列に対応するアミノ酸配列からなる、請求項1に記載の融合タンパク質。
  9. 組み換えタンパク質である、請求項1〜のいずれか一項に記載の融合タンパク質。
  10. 請求項1〜のいずれか一項において定義された融合タンパク質をコードする、単離されたポリヌクレオチド。
  11. 大腸菌における遺伝子発現のために最適化された、請求項10に記載のポリヌクレオチド
  12. 配列番号31、配列番号32、配列番号33、配列番号34、配列番号35、配列番号36、配列番号39、配列番号40、配列番号41、配列番号44、配列番号45、配列番号50、配列番号51、配列番号52および配列番号53からなる群から選択される、請求項11に記載のポリヌクレオチド
  13. 請求項1012のいずれか一項に記載のポリヌクレオチドを含む、発現ベクター。
  14. 請求項13において定義された発現ベクターを含人体の中にはない、宿主細胞。
  15. 大腸菌細胞である、請求項14に記載の宿主細胞。
  16. 薬学的に許容し得る任意の担体との組み合わせにおいて、活性成分として、請求項1〜のいずれか一項において定義された融合タンパク質を含む、医薬組成物。
  17. 非経口投与のための形態における、請求項16に記載の医薬組成物。
  18. 哺乳動物(ヒトを含む)における腫瘍性疾患の処置のための薬物の製造のための、請求項1〜のいずれか一項において定義された融合タンパク質の使用。
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