JP5833448B2 - セリンプロテアーゼ誘導体および血液凝固疾患の予防または処置における使用 - Google Patents

セリンプロテアーゼ誘導体および血液凝固疾患の予防または処置における使用 Download PDF

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Description

発明の分野
本発明は、第X因子の活性化ペプチド、並びにセリンプロテアーゼ誘導体、特にプロテインC、第IX因子および第X因子の誘導体の半減期および回収率を向上させるためのその使用、並びにプロテインC、第IX因子および第X因子に関連した疾患、特に血液凝固疾患の予防または処置におけるこれらの誘導体の使用に関する。
発明の背景
血液凝固は、血管の損傷に応答して起こる、主要で複雑な過程である。それは出血を止めそして傷害を受けた血管の修復を開始する血塊の形成からなり、その壁は血小板およびフィブリンを含む血塊によって覆われている。その過程は、損傷のほぼ直後に始まる。
血液凝固の過程には、血小板と呼ばれる細胞性成分、および凝固因子と呼ばれるタンパク質成分という、2種類の成分が関与する。血小板は損傷部位において直ちに血栓を形成し;これは一次止血と呼ばれる。二次止血は同時に起こり:凝固因子または凝血因子と呼ばれる、血漿中のタンパク質が、複雑なカスケードにおいて応答して、血小板の血栓を強化するフィブリン鎖を形成する。
二次止血の凝固カスケードは、内因性経路または接触活性化経路および外因性経路(組織因子経路とも呼ばれる)と呼ばれる、2つの経路に分けられる。前記過程を正しく維持するために、多くの凝固因子だけでなく補因子およびレギュレーターも関与する。
例えば、プロテインCは、「抗凝固経路」と名付けられた凝血をレギュレーションするための主要な機序の必須因子である。プロテインCの活性型(活性化プロテインC)は、別の補因子(プロテインS)と会合すると、トロンビンの大量生成に必須である凝血カスケードの2つの因子である第Va因子および第VIIIa因子を分解する、セリンプロテアーゼである。これらの因子の破壊は、生成されるトロンビンの量を負にレギュレーションし、その結果、抗凝固作用がもたらされる。このタンパク質は、多面的な生物活性、すなわち、抗血栓活性(Taylor et al, 1987; Gruber et al, 1990; Chesebro et al, 1992; Hanson et al, 1993; Arnljots et al, 1994; Sakamoto et al, 1994, Jang et al, 1995, Kurz et al, 1997; Gresele et al, 1998; Mizutani et al, 2000; Bernard et al 2001)だけでなく、抗炎症活性(Emson, 2000)、抗アポトーシス活性(Joyce et al, 2001)および線維素溶解活性促進性(Comp et al, 1981; Rezaie, 2001)も有することが特に知られている。
第IX因子(本明細書において以後、FIXと称する)は、血液凝固の1つの必須なセリンプロテアーゼである。このタンパク質の欠損は、血友病Bと呼ばれる出血性疾患を引き起こす。血液凝固中に、活性化FIX(FIXa)は、その活性化された補因子である第VIIIa因子(本明細書において以後、FVIIIaと称する)と会合し、その特異的な基質である第X因子(FX、本明細書において以後、FXと称する)を、その活性化された誘導体である活性化第X因子(本明細書において以後、FXaと称する)へと変換する。
第X因子は、凝血カスケードの別の必須因子である。FXの活性化型(FXa)は、その補因子(凝血因子Va)と会合し、プロトロンビンからトロンビンへと活性化することのできる、唯一のセリンプロテアーゼである。さらに、長年、受動的なバイスタンダーであると考えられていた第X因子は、現在では、その2つの主要なレセプターであるプロテアーゼ活性化レセプター−1(PAR−1)およびPAR−2の活性化を介して多種多様な細胞型に対する直接的なプレーヤーとして提示されている。近年の所見は、PAR−2が、凝固と疾病進行との間のインターフェースを調整する重要なメディエーターとして、線維症、組織リモデリングおよび癌などの線維増殖性疾病、並びに第X因子に向かう地点において重大な役割を果たしていることを示唆する(Borensztajn et al., 2008)。
プロテインC、第IX因子および第X因子は、肝臓で合成されるそれぞれ62kDa、55kDaおよび59kDaの糖タンパク質である。血漿中へとそれが分泌される前に、そのポリペプチド鎖は、数回の翻訳後突然変異を受けて、機能的な酵素前駆体となる。
2つのチモーゲンであるプロテインCおよび第X因子は、ペプチド鎖の開裂から生じた、アミノ末端軽鎖およびカルボキシ末端重鎖からなる(ここでの軽鎖および重鎖はジスルフィド橋によって接続されている)。チモーゲンの第IX因子は一本鎖の糖タンパク質である。
大半のセリンプロテアーゼ前駆体と同様に、プロテインC、第IX因子および第X因子は、触媒活性を欠失したチモーゲンである。その活性化は、その重鎖におけるタンパク質分解による開裂の結果である。プロテインCにおいては、この開裂は、重鎖のN末端において起こり、12アミノ酸の「活性化」ペプチドが放出される。第X因子においては、この開裂はチモーゲンのArg193残基とIle194残基との間で起こり、これによりまた52アミノ酸の「活性化」ペプチドが放出される。第IX因子においては、2回の開裂が起こり、これもまた、前駆分子の内部領域から11kDaにほぼ等しい分子量の活性化ペプチドが放出される。
血液凝固は、出血または凝血のあらゆるリスクを回避するために十分に制御されていなければならない。従って、血液凝固過程のデレギュレーションにより、出血(出血リスクの増加)および血栓症(凝血リスクの増加)などの深刻な疾患がもたらされる。凝血リスクの増加に因る病態は、静脈または動脈の血栓症、特に内径の大きな血管に影響を及ぼす血栓症、心筋梗塞、血栓性疾病、肺塞栓症、血管形成術もしくは血栓溶解後の冠血管再閉塞、およびまたプロテインC遺伝子もしくはトロンボモジュリン遺伝子に影響を及ぼす遺伝子異常を患う患者における凝血異常などの深刻な疾患を含む。血栓症(血管中に不適切に存在する血塊)を防ぐために抗凝固剤がヒトに投与される。これは、素因があるヒトにおける深部静脈血栓症、肺塞栓症、心筋梗塞および卒中の一次予防および二次予防において有用である。出血は、血栓塞栓性の合併症の予防および処置における経口抗凝固剤の使用の最も深刻な合併症である。ワーファリンまたはヘパリンを用いて抗凝固剤処置された個体は、出血するかまたは手術を必要とする場合には、典型的には、それぞれビタミンKまたはプロタミンなどの特異的な解毒剤で処置される。残念なことに、ワーファリン、ヘパリン、ビタミンKおよびプロタミンの治療活性は、その使用を複雑化させる望ましくない副作用を伴う。これに対し、低分子量ヘパリン(LMWH)または第Xa因子(fXa)にターゲティングする新規な経口抗凝固剤の抗凝固作用の拮抗のための特異的かつ効果的な解毒剤は入手できない(概説については、Harenberg, 2008, Bauer, 2008, Khoo et al., 2009を参照されたい)。これらの新規な抗凝固療法が使用される場合には、大量出血が観察される場合もある。従って、出血を制御するために、人工的かつ全身性の迅速で適切な作用が必要である。これは、抗凝固療法の停止、および可能であれば、利用可能な特異的な拮抗剤を使用しての抗凝固作用の拮抗を含む。これらの抗凝固剤に対する特異的な解毒剤が現在必要とされている。
一方で、出血型の病態は、特に、血友病AまたはB(それぞれ第VIII因子および第IX因子の欠損)を含む。これらの深刻な疾病は、処置に簡便に使用される第VIII因子または第IX因子に対して作られる中和同種抗体である「阻害剤」の存在によって複雑化することが多い。
これらの病態のための処置を改良する必要が現在ある。
処置の第一戦略は、凝血カスケードおよびレギュレーションの欠損ステップを迂回することである。現在の処置を改良するための別の戦略は、使用される化合物、主に、血漿中で容易に中和されるタンパク質の半減期を改良することである。処置を改良するための別のアプローチは、自己増幅系または逆制御を再確立することである。
プロテインC欠損症のような凝固亢進疾患のために施される処置は、プロテインC、活性化プロテインC、プロテインC誘導体などである。血友病のための現在の処置は、血友病AおよびBのためのそれぞれ第VIII因子または第IX因子の投与である。
これらの処置は、特に、化合物の半減期が短いために繰り返し注射する必要があるために、高額な費用がかかり、そして、血友病AおよびBの処置のために簡便には使用される第VIII因子または第IX因子に対して作られる阻害剤すなわち中和同種抗体の開発などが制限される。さらに、血友病Bを処置するための組換えタンパク質、特に第IX因子の投与は、血漿に由来する製品の投与と比較して、低い回収率を示すため障害があることが観察された。
可能性ある解決策が新たな処置戦略として提案された。特に、WO03035861特許出願は、プロテインCおよび第X因子のトロンビンによって開裂され得るキメラ誘導体を記載した。
しかしながら、これらの化合物の短い半減期が、血液凝固疾患のためのその使用を制限する。本発明は、この技術的問題を解決するための新たなアプローチを提案する。
発明の要約
本発明は、配列番号2の33〜52位の範囲のアミノ酸配列(39位または49位におけるアスパラギンはN−グリコシル化されている)を含むポリペプチドPP(第X因子の活性化ペプチド)に関する。
本発明はまた、セリンプロテアーゼチモーゲン、例えば第IX因子、第X因子、プロテインCなどの循環タンパク質の半減期および回収率を向上させるための前記ポリペプチドの使用に関する。
本発明はまた、
−第1のポリペプチドPP、および
−配列番号4の7〜16位の範囲のアミノ酸配列を含む第2のポリペプチド
を含む、融合タンパク質FPに関する。
本発明は、第X因子またはプロテインCのキメラでトロンビンによって開裂され得る誘導体に関し、前記タンパク質のネイティブな活性化ペプチドは融合タンパク質FPによって置換されている。
本発明は、第X因子またはプロテインCのトロンビンによって開裂され得る誘導体に関し、前記タンパク質のネイティブな活性化ペプチドは融合タンパク質FPによって置換されている。
本発明はさらに、活性化第X因子またはプロテインCまたはその機能保存的変異体および融合タンパク質FPを含む、第X因子またはプロテインCのキメラでトロンビンによって開裂され得る誘導体に関する。
本発明は、本発明のキメラでトロンビンによって開裂され得る誘導体をコードする核酸分子に関する。
本発明は、出血型の凝血病態の予防または処置において使用するための本発明の第X因子のキメラ誘導体に関する。
本発明は、低分子量ヘパリン(LMWH)によってまたは第Xa因子(fXa)にターゲティングする抗凝固剤によって誘発される出血の予防または処置のための方法において使用するための本発明の第X因子のキメラ誘導体に関する。
本発明はまた、凝固亢進の関与する病態の予防または処置において使用するための本発明のプロテインCのキメラ誘導体に関する。
本発明は、本発明のキメラ誘導体を含む血液凝固疾患の予防または処置のための薬学的組成物に関する。
発明の詳細な説明
本発明者らは、第X因子の種々の構築物を研究することで、第X因子の活性化ペプチドが、第X因子のクリアランス過程およびその回収率において始原的な役割を果たしていることを示した。
より具体的には、本発明者らは、この活性化ペプチドのカルボキシ末端の19アミノ酸が、第X因子のクリアランス動態において主要な役割を果たしていることを観察した。19残基のこの配列は、観察された機序に必須である2つのN−グリコシル化部位を含む。
定義
「機能保存的変異体」は、類似の特性(例えば、極性、水素結合能、酸性、塩基性、疎水性、芳香族性など)を有するアミノ酸を用いてのアミノ酸の置換を含むがそれらに限定されない、タンパク質または酵素中の所与のアミノ酸残基が、ポリペプチドの全体的なコンフォメーションおよび機能を変化させることなく改変されたものである。保存されていると指摘された以外のアミノ酸はタンパク質中において異なり得、よって、類似の機能の任意の2つのタンパク質間のタンパク質またはアミノ酸の配列の類似率は変化し得、そしてCluster法(類似性はMEGALIGNアルゴリズムに基づく)などのアラインメントスキームに従って決定したところ70%から99%であり得る。「機能保存的変異体」はまた、比較されるネイティブタンパク質または親タンパク質に対して、BLASTまたはFASTAアルゴリズムによって決定したところ少なくとも60%、好ましくは少なくとも75%、最も好ましくは少なくとも85%、さらにより好ましくは少なくとも90%のアミノ酸同一性を有し、そして同じまたは実質的に類似した特性または機能を有する、ポリペプチドを含む。
2つのアミノ酸配列は、アミノ酸の80%超、好ましくは85%超、好ましくは90%超が同一であるか、または約90%超、好ましくは95%超が類似(機能的に同一)している場合に「実質的に相同」または「実質的に類似」している。好ましくは、類似配列または相同配列は、例えばGCG(Genetics Computer Group, Program Manual for the GCG Package, Version 7, Madison, Wisconsin)パイルアッププログラムまたはBLAST、FASTAなどの配列比較アルゴリズムのいずれかを使用したアラインメントによって同定される。
本発明による「融合タンパク質」または「キメラタンパク質」という用語は、別々のポリペプチドを最初はコードしていた2つ以上の遺伝子またはそのフラグメントの連結を通して作製されたタンパク質を指す。この融合遺伝子の翻訳により、元来の各々のポリペプチドに由来する機能特性を有する単一のポリペプチドが得られる。組換え融合タンパク質は、生物学的研究または治療薬において使用するために組換えDNA技術によって人工的に作製される。組換え融合タンパク質は、融合遺伝子の遺伝子工学操作によって作製されたタンパク質である。これは典型的には、第1タンパク質をコードするcDNA配列から終止コドンを除去し、その後、ライゲーションまたはオーバーラップエクステンションPCR法を通して第2タンパク質のcDNA配列のフレーム内に付加することを含む。その後、そのDNA配列は、単一タンパク質として細胞によって発現されるだろう。両方の元来のタンパク質の完全配列またはそのいずれかの一部のみを含むように、前記タンパク質を工学操作することもできる。
「回収率」という用語は、計算された理論的または予測された抗原または活性に対する、注入された分子の抗原レベルまたは活性レベルの%で表現した数値を指す。
「循環タンパク質」とは、生体の器官の細胞によって合成され、血流内を輸送されるタンパク質を意味する。循環タンパク質の例は、血液凝固因子、タンパク質ホルモンである。
凝固因子は、一般に、セリンプロテアーゼである。いくつかの例外がある。例えば、第VIII因子および第V因子は糖タンパク質であり、そして第XIII因子はトランスグルタミナーゼである。
タンパク質ホルモンは、血流中に分泌されそして生存動物中において内分泌機能を有するタンパク質のクラスである。
「セリンプロテアーゼチモーゲン」という用語は、当技術分野においてのその一般的な意味を有し、そして活性酵素となるために開裂されることを必要とする、セリンプロテアーゼ酵素の不活性前駆体を指す。本発明によると、対象のセリンプロテアーゼは、循環タンパク質に属するものに限定される。
セリンプロテアーゼは、活性部位におけるアミノ酸の1つがセリンであるいくつかのプロテアーゼを含む。本発明によると、対象のセリンプロテアーゼは、第IX因子、第X因子またはプロテインC、特に第X因子およびプロテインCであり得るがそれらに限定されない。
本発明による「セリンプロテアーゼチモーゲンのキメラ誘導体」という用語は、セリンプロテアーゼチモーゲンまたはそのフラグメントと対象のポリペプチドとの連結によって得られる融合タンパク質である。得られたタンパク質は、前記セリンプロテアーゼの機能特性を示す。
特に、「セリンプロテアーゼチモーゲンのキメラ誘導体」という用語は、活性化セリンプロテアーゼまたはそのフラグメントと対象のポリペプチドとの融合によって得られる融合タンパク質である。
本発明によると、前記のセリンプロテアーゼチモーゲンのキメラ誘導体は、ネイティブなセリンプロテアーゼチモーゲンとは異なるが、少なくとも等価な活性を示す。
「第X因子」という用語は当技術分野においてその一般的な意味を有し、そして凝固機序に関与する分泌セリンプロテアーゼを指す。第X因子は、任意の起源に由来し得るが、典型的には哺乳動物(例えばヒトおよび非ヒト霊長類)の第X因子であり、そしてより具体的にはヒトの第X因子である。典型的には、ヒト第X因子のアミノ酸配列は、配列番号1によって提供される(図1)。
第X因子のアミノ酸残基を位置決定するための種々のナンバリングシステムが存在する:
・第X因子のcDNAから推定した配列を参照したナンバリングシステム。
・軽鎖、活性化ペプチドおよび重鎖を含む、分泌タンパク質から推定した配列を参照したナンバリングシステム:1番のアミノ酸残基は、軽鎖のアミノ末端の最初のアミノ酸残基である。このナンバリングシステムを使用する。上流のアミノ酸位置はマイナスとして識別される:プロペプチドのC末端アミノ酸は−1番であり、そして翻訳されたタンパク質のN末端アミノ酸残基(これはプレペプチドのアミノ末端アミノ酸残基である)は−40番である。
図1に示したように、第X因子の配列は、使用するナンバリングシステムに従って、以下に対応する5つの異なる領域に分類される:
・−40位から−28位のプレペプチド(またはシグナルペプチド)
・−27位から−1位のプロペプチド、
・1位から142位の軽鎖、
・143位から194位の活性化ペプチド、
・195位から448位の重鎖。
「第X因子」または「FX」または「成熟FX」または「チモーゲンFX」という用語は、産生肝細胞による分泌後の、血中循環型の第X因子を指す。シグナルペプチドはシグナルペプチダーゼによって開裂除去され、そして、成熟N末端鎖のN末端における最初の11グルタミン酸残基においてγカルボキシル化が起こった後にプロペプチド配列が開裂除去される。さらなるプロセシング工程が、使用するナンバリングシステムによるとArg142とSer143との間の開裂によって起こる(図1、配列番号1の182〜183位)。このプロセシング工程により同時に、Arg140−Lys141−Arg142のトリペプチドの欠失が起こる(配列番号1の180〜182位)。得られる分泌された第X因子チモーゲンは、Cys132とCys302との間のジスルフィド橋を介して共有結合した、139アミノ酸のN末端軽鎖および306アミノ酸のC末端重鎖からなる。さらなる翻訳後のプロセシング工程は、Asp63のβ−ヒドロキシル化並びにN型およびO型グリコシル化を含む。
「活性化第X因子」または「FXa」という用語は、凝固活性(例えばトロンビン生成)が必要とされる場合に生成される循環第X因子の酵素学的に活性な形態を指す。第X因子を活性化することのできる生理的条件下において、Ser143からArg194までの52アミノ酸のいわゆる活性化ペプチドが、残りの分子からArg194における重鎖のカルボキシ末端の開裂によって開裂除去される(図1)。
本発明による「第X因子」および「活性化第X因子」という用語は、天然に存在する第X因子および活性化第X因子を含むが、その機能保存的変異体およびその改変型も包含する。特に、本発明は、Camire et al, 2000において記載された変異体(γ−カルボキシル化成熟タンパク質のより良好な収率を得るために、ネイティブな第X因子のプロペプチドが、プロトロンビンのプロペプチドによって置換されている)またはRudolph et al 1997において記載された変異体(プロペプチドの正しい開裂を可能とするために、第X因子の残基−2に対応するコドン(ACG、これは配列番号1の39位におけるトレオニンに対応する)をAGG(これはアルギニンに対応する)に変化させ得る)などの、第X因子の全ての公知の機能保存的変異体(チモーゲンまたは活性化型)を包含する。
「第X因子の活性化ペプチド」という用語は、当技術分野においてその一般的な意味を有し、そして使用するナンバリングシステムによると第X因子の143〜194位の範囲の52アミノ酸のポリペプチド(配列番号1の183〜234位)を指す。この用語は、天然に存在する第X因子活性化ペプチド並びにその保存機能的変異体および改変型を含み得る。本明細書で定義したような活性化ペプチドは、第X因子のヒト活性化ペプチドに対応するが、しかし任意の起源に由来し得、しかし典型的には哺乳動物(例えばヒトおよび非ヒト霊長類)の第X因子であり、そしてより具体的にはヒト第X因子である。第X因子のヒト活性化ペプチドのアミノ酸配列は、配列番号2によって提供される。
本発明において、第X因子の活性化ペプチドのカルボキシ末端部分の19の最後のアミノ酸配列は、配列番号2の33〜52位の範囲のアミノ酸配列に対応する、または使用するナンバリングシステム(図1)によると第X因子の176〜194位に対応する、対象のポリペプチドに対応する。このポリペプチドはまたPA176〜194とも呼ばれる。このポリペプチドは、使用するナンバリングシステムによると第X因子の181位および191位に対応する、配列番号2の39位および49位において2つのグリコシル化部位を含む。
「プロテインC」という用語は、当技術分野においてその一般的な意味を有し、そして「抗凝固経路」と呼ばれる凝血をレギュレーションする主要な機序に関与する分泌セリンプロテアーゼを指す。プロテインCは任意の起源に由来し得るが、しかし典型的には哺乳動物(例えばヒトおよび非ヒト霊長類)のプロテインCであり、そしてより具体的にはヒトプロテインCである。典型的には、ヒトプロテインCのアミノ酸配列は配列番号3によって提供される。
プロテインCの活性化ペプチドは、配列番号3の配列の200〜211位に見られる12アミノ酸のポリペプチドである。
「プロテインC」または「PC」または「成熟PC」または「チモーゲンPC」という用語は、肝産生細胞による分泌後の、血中循環型のプロテインCを指す。シグナルペプチドがシグナルペプチダーゼによって開裂除去され、成熟N末端鎖のN末端における最初の9グルタミン酸残基においてγカルボキシル化が起こった後に(配列番号3の配列の43位のアラニンにおいて始まる)プロペプチド配列が開裂除去される。Lys198−Arg199(配列番号3)の2つの欠失によってさらなるプロセシング工程が起こる。得られた分泌プロテインCチモーゲンは、ジスルフィド橋を介して共有結合した、155アミノ酸のN末端軽鎖および262アミノ酸のC末端重鎖からなる。さらなる翻訳後プロセシング工程は、Asp113(配列番号3)のβ−ヒドロキシル化並びにN−型グリコシル化を含む。
「活性化プロテインC」または「PCa」という用語は、凝固活性(例えばトロンビン生成)が必要とされる場合に生成される酵素学的に活性な形態の循環プロテインCを指す。プロテインCを活性化することのできる生理的条件下において、Asp200からArg211(配列番号3)の12アミノ酸のいわゆる活性化ペプチドが、Arg211(配列番号3)における重鎖のカルボキシ末端の開裂によって残りの分子から開裂除去される。
本発明による「プロテインC」または「活性化プロテインC」という用語は、天然に存在するプロテインCおよび活性化プロテインCを含むが、その機能保存的変異体および改変型も包含する。特に、本発明は、Asn355および371における置換を含むより高い抗凝固活性を有する活性化プロテインCの誘導体(US Patent 5 453 373)、並びに細胞保護性(抗アポトーシス障害、抗神経変性障害、および卒中に対しては保護性)であるという望ましい特性を有しつつ減少した抗凝固活性を有する活性化プロテインCの誘導体(例えば WO/2005/007820を参照)などの、プロテインCの全ての公知の機能保存的変異体(チモーゲンまたは活性化型)を包含する。そのような突然変異体は、例えば、3K3A−APCおよび229/230−APCである。
「フィブリノペプチドA」という用語は当技術分野においてその一般的な意味を有し、そしてトロンビンの作用によってフィブリノーゲンのα鎖のN末端セグメントから除去された16アミノ酸残基の小さなペプチドを指す。この用語は、天然に存在するフィブリノペプチドA並びにその保存機能的変異体および改変型を含み得る。フィブリノペプチドAは任意の起源に由来し得るが、しかし典型的には哺乳動物(例えばヒトおよび非ヒト霊長類)のフィブリノペプチドAであり、そしてより具体的にはヒトフィブリノペプチドAである。典型的には、ヒトフィブリノペプチドAのアミノ酸配列は配列番号4によって提供される。
本発明による「フィブリノペプチドAのトロンビンによって開裂され得る誘導体」という用語は、フィブリノペプチドAまたはそのフラグメントおよびフィブリノペプチドAのカルボキシ末端部分におけるトロンビンによって開裂され得る部位を含む、ポリペプチドを指す。このような誘導体は、キメラでトロンビンによって開裂され得る第X因子の誘導体については配列番号5(図3A)または配列番号6(図3B)によって、およびキメラでトロンビンによって開裂され得るプロテインCの誘導体については配列番号13(図4A)または配列番号14(図4B)によって定義される。
本発明による「トロンビンによって開裂され得る部位」という用語は、凝固の主要なセリンプロテアーゼであるトロンビンによって認識および開裂され得る短いアミノ酸配列を指す。
グリコシル化は、糖をタンパク質に結合させる酵素的過程である。タンパク質のグリコシル化は、典型的にはN結合である。「N結合」は、アスパラギン残基の側鎖への炭水化物部分の連結を指す。トリペプチド配列であるアスパラギン−X−セリンおよびアスパラギン−X−トレオニン(Xはプロリンを除く任意のアミノ酸である)が、アスパラギン側鎖への炭水化物部分の酵素的連結のための認識配列である。従って、ポリペプチド中のこれらのトリペプチドのいずれかの存在が、可能性あるグリコシル化部位を作り出す。典型的には、タンパク質にN結合したオリゴ糖は、グルコース、マンノースおよび2N−アセチルグルコサミン分子からなり、これはその後、ガラクトース、N−アセチルグルコサミン、N−アセチルガラクトサミン、フコースおよびシアル酸を含む多種多様な異なる単糖を用いて伸長され得る。
従って、「N−グリコシル化」という用語は、前記に定義した少なくとも1つのアスパラギン残基上でのポリペプチドのN−グリコシル化を指す。
その最も広い意味において、「予防する」または「予防」という用語は、疾病または容態を有するとはまだ診断されていない患者において前記疾病または容態が起こることを予防することを指す。
その最も広い意味において、「処置する」または「処置」という用語は、このような用語が適用する疾患もしくは容態の進行、またはこのような疾患もしくは容態の1つ以上の症状を後退、寛解もしくは阻止することを指す。
「患者」という用語は、血液凝固疾患を患うまたは患う恐れのある任意の被験体(好ましくはヒト)を指す。
本発明による「プロテインCおよび第X因子に関連した疾患」という用語は、第X因子またはプロテインCの関与する任意の病態、特に血液凝固疾患を指す。
本発明による「血液凝固疾患」または「凝血疾患」という用語は、血液凝固機序のデレギュレーションに因る任意の病態を指す。従って、それは血液凝固の過剰および欠如に関与する病態を含む。
血液凝固過剰、すなわち凝固亢進の関与する病態は、静脈または動脈血栓症、心筋梗塞、血栓性疾病、肺塞栓症、冠血管再閉塞、およびプロテインCの欠損症を含むがそれらに限定されない。
血液凝固の欠如に関与する病態は出血性病態と呼ばれ、そしてこれは特に第VIII因子、第IX因子または第XI因子の欠損症を含む。これらの病態は、特に、血友病AまたはB、および自己免疫疾病または癌などの別の病態に関連した自己抗体の出現から生じる血友病であり得る。
第X因子の活性化ペプチド由来のポリペプチド
本発明の第1の目的は、配列番号2の33〜52位の範囲のアミノ酸配列を含むポリペプチドPPに関し、ここで39位または49位におけるアスパラギンはN−グリコシル化されている。
好ましい態様において、39位および49位におけるアスパラギンはN−グリコシル化されている。
1つの態様において、前記ポリペプチドは、配列番号2の33〜52位の範囲のアミノ酸配列を含む。
特定の態様において、前記ポリペプチドは、配列番号2の32〜52位の範囲のアミノ酸配列を含む。
特定の態様において、前記ポリペプチドは、配列番号2の31〜52位の範囲のアミノ酸配列を含む。
特定の態様において、前記ポリペプチドは、配列番号2の30〜52位の範囲のアミノ酸配列を含む。
特定の態様において、前記ポリペプチドは、配列番号2の29〜52位の範囲のアミノ酸配列を含む。
特定の態様において、前記ポリペプチドは、配列番号2の28〜52位の範囲のアミノ酸配列を含む。
特定の態様において、前記ポリペプチドは、配列番号2の27〜52位の範囲のアミノ酸配列を含む。
特定の態様において、前記ポリペプチドは、配列番号2の26〜52位の範囲のアミノ酸配列を含む。
特定の態様において、前記ポリペプチドは、配列番号2の25〜52位の範囲のアミノ酸配列を含む。
特定の態様において、前記ポリペプチドは、配列番号2の24〜52位の範囲のアミノ酸配列を含む。
特定の態様において、前記ポリペプチドは、配列番号2の23〜52位の範囲のアミノ酸配列を含む。
特定の態様において、前記ポリペプチドは、配列番号2の22〜52位の範囲のアミノ酸配列を含む。
特定の態様において、前記ポリペプチドは、配列番号2の21〜52位の範囲のアミノ酸配列を含む。
特定の態様において、前記ポリペプチドは、配列番号2の20〜52位の範囲のアミノ酸配列を含む。
特定の態様において、前記ポリペプチドは、配列番号2の19〜52位の範囲のアミノ酸配列を含む。
特定の態様において、前記ポリペプチドは、配列番号2の18〜52位の範囲のアミノ酸配列を含む。
特定の態様において、前記ポリペプチドは、配列番号2の17〜52位の範囲のアミノ酸配列を含む。
特定の態様において、前記ポリペプチドは、配列番号2の16〜52位の範囲のアミノ酸配列を含む。
特定の態様において、前記ポリペプチドは、配列番号2の15〜52位の範囲のアミノ酸配列を含む。
特定の態様において、前記ポリペプチドは、配列番号2の14〜52位の範囲のアミノ酸配列を含む。
特定の態様において、前記ポリペプチドは、配列番号2の13〜52位の範囲のアミノ酸配列を含む。
特定の態様において、前記ポリペプチドは、配列番号2の12〜52位の範囲のアミノ酸配列を含む。
特定の態様において、前記ポリペプチドは、配列番号2の11〜52位の範囲のアミノ酸配列を含む。
特定の態様において、前記ポリペプチドは、配列番号2の10〜52位の範囲のアミノ酸配列を含む。
特定の態様において、前記ポリペプチドは、配列番号2の9〜52位の範囲のアミノ酸配列を含む。
特定の態様において、前記ポリペプチドは、配列番号2の8〜52位の範囲のアミノ酸配列を含む。
特定の態様において、前記ポリペプチドは、配列番号2の7〜52位の範囲のアミノ酸配列を含む。
特定の態様において、前記ポリペプチドは、配列番号2の6〜52位の範囲のアミノ酸配列を含む。
特定の態様において、前記ポリペプチドは、配列番号2の5〜52位の範囲のアミノ酸配列を含む。
特定の態様において、前記ポリペプチドは、配列番号2の4〜52位の範囲のアミノ酸配列を含む。
特定の態様において、前記ポリペプチドは、配列番号2の3〜52位の範囲のアミノ酸配列を含む。
特定の態様において、前記ポリペプチドは、配列番号2の2〜52位の範囲のアミノ酸配列を含む。
特定の態様において、前記ポリペプチドは、配列番号2のアミノ酸配列を含む。代替的な態様において、前記ポリペプチドは配列番号2のアミノ酸配列を含まない。
本発明の別の目的は、チモーゲンの半減期、特にセリンプロテアーゼチモーゲンの半減期を向上させるためのポリペプチドPPの使用に関する。
第X因子の活性化ペプチド由来の融合タンパク質
本発明のさらなる目的は、
−前記したポリペプチドPPからなる第1ポリペプチド、および
−配列番号4の7〜16位の範囲のアミノ酸配列を含む第2ポリペプチド
を含む、融合タンパク質FPに関する。
本発明のさらなる目的は、
−前記したポリペプチドPPからなる第1ポリペプチド、および
−配列番号4の7〜16位の範囲のアミノ酸配列を含む第2ポリペプチド
を含む、融合タンパク質FPに関し、
ここで、
−配列番号4の14位の残基に対応するグリシンは、バリン、フェニルアラニンもしくはアラニンによって置換されている、そして/または
−配列番号4の15位の残基に対応するバリンはプロリンによって置換されている。
好ましい態様において、本発明は、第1ポリペプチドのカルボキシ末端領域が、第2ポリペプチドのアミノ末端領域に融合している、前記融合タンパク質に関する。
特定の態様において、前記の第2ポリペプチドは、配列番号4の7〜16位の範囲のアミノ酸配列を含む。
別の特定の態様において、前記の第2ポリペプチドは、配列番号4の6〜16位の範囲のアミノ酸配列を含む。
別の特定の態様において、前記の第2ポリペプチドは、配列番号4の5〜16位の範囲のアミノ酸配列を含む。
別の特定の態様において、前記の第2ポリペプチドは、配列番号4の4〜16位の範囲のアミノ酸配列を含む。
別の特定の態様において、前記の第2ポリペプチドは、配列番号4の3〜16位の範囲のアミノ酸配列を含む。
別の特定の態様において、前記の第2ポリペプチドは、配列番号4の2〜16位の範囲のアミノ酸配列を含む。
別の特定の態様において、前記の第2ポリペプチドは、配列番号4のアミノ酸配列を含む。
本発明のキメラ誘導体
前記した本発明のポリペプチドおよび融合タンパク質を、セリンプロテアーゼチモーゲンまたは活性型またはそのフラグメントに融合させて、前記セリンプロテアーゼチモーゲンの半減期および回収率を向上させることができる。
本発明者らは、第X因子の活性化ペプチドおよびより具体的にはその19の最後のアミノ酸を含むそのフラグメントは、第X因子の長い半減期および注入分子の良好な回収率において主要な役割を果たしていることを示した。本発明者らはまた、第X因子の活性化ペプチドおよびその19の最後のアミノ酸を含むそのフラグメントを使用して、循環タンパク質などの他のタンパク質の半減期および回収率を増加させることができることを示した。
従って、本発明のさらなる目的は、前記した対象のタンパク質およびポリペプチドPPを含む、キメラタンパク質に関する。
前記の対象のタンパク質は、血中で短い半減期を有する酵素または他のタンパク質であり得る。特に、それは循環タンパク質、例えばセリンプロテアーゼまたはタンパク質ホルモンであり得る。
典型的には、前記の対象タンパク質は、プロテインC、第VII因子、活性化第VII因子、第IX因子、インシュリン、エリスロポエチン、可溶性P−セレクチン糖タンパク質リガンドなどであり得るが、しかしネイティブな第X因子ではない。
前記タンパク質を、そのチモーゲン型またはその活性化型で使用することができる。
特定の態様において、本発明は、ポリペプチドPPが、カルボキシ末端、アミノ末端において対象のタンパク質に、または対象のタンパク質のアミノ酸配列中に融合している、前記タンパク質に関する。
特定の態様において、本発明は、ポリペプチドPPが、カルボキシ末端、アミノ末端において対象のタンパク質に、または対象のタンパク質のアミノ酸配列中に融合している前記キメラタンパク質に関する。
特定の態様において、本発明は、対象のチモーゲンの活性化ペプチドがポリペプチドPPによって置換されている、前記キメラタンパク質に関する。
別の特定の態様において、本発明は、前記ポリペプチドPPが、そのネイティブな活性化ペプチドの所在部位において対象の活性化型のタンパク質に融合している、前記キメラタンパク質に関する。
特定の態様において、本発明は、ポリペプチドPPが、配列番号2の33〜52位の範囲のアミノ酸配列(39位または49位におけるアスパラギンはN−グリコシル化されている)からなる前記キメラタンパク質に関する。
典型的には、本発明は、前記ポリペプチドPPが、配列番号2の33〜52位の範囲のアミノ酸配列(39位または49位におけるアスパラギンはN−グリコシル化されている)を含み、そして19アミノ酸、20、25、30、35、40、45または50アミノ酸の最大長を有する、前記キメラタンパク質に関する。
特定の態様において、本発明は、ポリペプチドPPが、第X因子のネイティブな活性ペプチド(配列番号2)から構成されない前記キメラタンパク質に関する。
特定の態様において、本発明は、特許出願WO2006018204に記載のタンパク質の1つではない前記キメラタンパク質に関する。
特定の態様において、本発明は、プロテインCおよびポリペプチドPPを含むキメラタンパク質に関し、ただし、前記ペプチドの配列は、配列番号2のアミノ酸配列から構成されない。
さらに特定の態様において、本発明は、前記ポリペプチドが、配列番号2の33〜52位の範囲のアミノ酸配列からなり、39位または49位におけるアスパラギンはN−グリコシル化されているプロテインCおよびポリペプチドPPを含むキメラタンパク質に関する。
特定の態様において、本発明は、プロテインCの活性化ペプチドがポリペプチドPPによって置換されているプロテインCを含むキメラタンパク質に関し、ただし、前記ペプチドの配列は、配列番号2のアミノ酸配列から構成されない。
さらに特定の態様において、本発明は、プロテインCの活性化ペプチドが、配列番号2の33〜52位の範囲のアミノ酸配列(39位または49位におけるアスパラギンはN−グリコシル化されている)からなるポリペプチドPPによって置換されているプロテインCを含むキメラタンパク質に関する。
特定の態様において、本発明は、活性化プロテインCおよびポリペプチドPPを含むキメラタンパク質に関し、ただし、前記ペプチドの配列は配列番号2のアミノ酸配列から構成されない。
さらに特定の態様において、本発明は、活性化プロテインCと、配列番号2の33〜52位の範囲のアミノ酸配列(39位または49位におけるアスパラギンはN−グリコシル化されている)からなるポリペプチドPPとを含む、キメラタンパク質に関する。
好ましくは、配列番号2の33〜52位の範囲のアミノ酸配列(39位または49位におけるアスパラギンはN−グリコシル化されている)は、活性化プロテインCの重鎖のN末端部分上に融合している。
本発明は、ポリペプチドPPを含むセリンプロテアーゼチモーゲンのキメラ誘導体に関する。
特に、前記のセリンプロテアーゼチモーゲンのキメラ誘導体は、プロテインCおよび第X因子のキメラ誘導体である。特に、WO03035861特許出願またはLouvain-Quintard et al., 2005に記載のキメラでトロンビンによって開裂され得る誘導体が、使用および改変される。
従って、本発明は、前記タンパク質のネイティブな活性化ペプチドが、前記した融合タンパク質FPによって置換されている第X因子のキメラでトロンビンによって開裂され得る誘導体に関する。
本発明によると、本発明はまた、本発明の第X因子のキメラでトロンビンによって開裂され得る誘導体の機能保存的変異体も包含する。
特定の態様において、本発明はさらに、第X因子のキメラでトロンビンによって開裂され得る誘導体に関し、ネイティブな第X因子の重鎖の3つの最初の残基に対応するアミノ酸(Ile−Val−Gly、配列番号1の235〜237位)は、Toso R and al, 2008並びに特許出願WO03035861およびWO04005347に記載の改変に従って改変されていてもよい。
特に、本発明は、前記の第X因子のキメラでトロンビンによって開裂され得る誘導体に関し、
−配列番号1の235位の残基に対応するイソロイシンは、アラニン、セリンまたはロイシンによって置換されていてもよく;
−配列番号1の236位の残基に対応するバリンは、フェニルアラニンまたはアラニンによって置換されていてもよい。
別の特定の態様において、本発明はさらに、第X因子のキメラでトロンビンによって開裂され得る誘導体に関し、フィブリノペプチドAの3つの最後の残基に対応するアミノ酸(Gly−Val−Arg、配列番号4の14〜16位)もまた、Gustafsson D and al, 2004および特許出願WO04005347に記載の改変に従って改変されていてもよい。
特に、本発明は、前記の第X因子のキメラでトロンビンによって開裂され得る誘導体に関し、
−配列番号4の14位の残基に対応するグリシンは、バリン、フェニルアラニンまたはアラニンによって置換されていてもよく、
−配列番号4の15位の残基に対応するバリンはプロリンによって置換されていてもよい。
本発明によると、前記の改変を使用して、トロンビンによる開裂または活性化第X因子誘導体の効力を向上させ、そしてこれは本発明のキメラでトロンビンによって開裂され得る誘導体の活性を変化させない。
従って、本発明は、第X因子のキメラでトロンビンによって開裂され得る誘導体に関し、前記タンパク質のネイティブな活性化ペプチドは、
−ポリペプチドPP、および
−配列番号5または配列番号6のアミノ酸配列によって定義されるフィブリノペプチドAのトロンビンによって開裂され得る誘導体
を含む融合タンパク質によって置換されている。
1つの態様において、前記の第X因子のキメラでトロンビンによって開裂され得る誘導体は、前記ポリペプチドが、第X因子のネイティブな活性化ペプチド(配列番号2)であることを特徴とする。
別の態様において、前記の第X因子のキメラでトロンビンによって開裂され得る誘導体は、前記のフィブリノペプチドAのトロンビンによって開裂され得る誘導体が、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および配列番号12の群のために選択されたアミノ酸配列によって選択されたアミノ酸配列によって定義されることを特徴付けられる。
特定の態様において、本発明は、前記の第X因子のキメラでトロンビンによって開裂され得る誘導体に関し、
−前記ポリペプチドは、第X因子のネイティブな活性化ペプチド(配列番号2)であり、そして
−前記フィブリノペプチドAのトロンビンによって開裂され得る誘導体は、アミノ酸配列DFLAEGGGVRIVG(配列番号7)によって定義される。
本発明はまた、前記タンパク質のネイティブな活性化ペプチドが、融合タンパク質FPによって置換されているプロテインCのキメラでトロンビンによって開裂され得る誘導体に関する。
本発明によると、本発明はまた、本発明のプロテインCのキメラでトロンビンによって開裂され得る誘導体の機能保存的変異体も包含する。
特定の態様において、前記のプロテインCのキメラでトロンビンによって開裂され得る誘導体において、ネイティブなプロテインCの重鎖の3つの最初の残基に対応するアミノ酸(Leu−Ile−Asp、配列番号3の212〜214位)は、特許出願WO03035861に記載の改変に従って改変されていてもよい。
特に、本発明のプロテインCのキメラでトロンビンによって開裂され得る誘導体において、
−配列番号3の212位の残基に対応するロイシンは、アラニンまたはセリンによって置換されていてもよく:
−配列番号3の213位の残基に対応するイソロイシンは、フェニルアラニンによって置換されていてもよく;
−配列番号3の214位の残基に対応するアスパルテートは、グリシンによって置換されていてもよい。
別の特定の態様において、本発明はさらに、プロテインCのキメラでトロンビンによって開裂され得る誘導体に関し、フィブリノペプチドAの3つの最後の残基に対応するアミノ酸(Gly−Val−Arg、配列番号4の14〜16位)は、Gustafsson D and al, 2004および特許出願WO04005347に記載の改変に従って改変されていてもよい。
特に、本発明は、前記の第X因子のキメラでトロンビンによって開裂され得る誘導体に関し、
−配列番号4の14位の残基に対応するグリシンは、バリン、フェニルアラニンまたはアラニンによって置換されていてもよく、
−配列番号4の15位の残基に対応するバリンはプロリンによって置換されていてもよい。
本発明によると、前記の改変を使用して、トロンビンによる開裂または活性化プロテインC誘導体の効力を向上させ、そしてこれは本発明のキメラでトロンビンによって開裂され得る誘導体の活性を変化させない。
本発明はまた、プロテインCのキメラでトロンビンによって開裂され得る誘導体に関し、前記タンパク質のネイティブな活性化ペプチドは、
−ポリペプチドPP、および
−配列番号13または配列番号14のアミノ酸配列によって定義されるフィブリノペプチドAのトロンビンによって開裂され得る誘導体
を含む融合タンパク質によって置換されている。
1つの態様において、前記ポリペプチドは、第X因子のネイティブな活性化ペプチド(配列番号2)である。
別の態様において、前記のフィブリノペプチドAのトロンビンによって開裂され得る誘導体は、配列番号15、配列番号16、配列番号17、配列番号18、配列番号19、配列番号20、配列番号21、配列番号22、配列番号23、配列番号24、配列番号25および配列番号26の群のために選択されたアミノ酸配列によって選択されたアミノ酸配列によって定義される。
特定の態様において、本発明は、前記のプロテインCのキメラでトロンビンによって開裂され得る誘導体に関し、
−前記ポリペプチドは、第X因子のネイティブな活性化ペプチド(配列番号2)であり、そして
−前記のフィブリノペプチドAのトロンビンによって開裂され得る誘導体は、アミノ酸配列DFLAEGGGVRLID(配列番号15)によって定義される。
本発明のさらなる目的は、ポリペプチドPPが、ネイティブなプロテインCの活性化ペプチドのアミノ末端部分に融合しているプロテインCのキメラ誘導体に関する。
本発明のさらなる目的は、活性化されたセリンプロテアーゼまたはその機能保存的変異体およびポリペプチドPPを含むことを特徴とする、前記のセリンプロテアーゼチモーゲンのキメラ誘導体に関する。
特に、本発明は、活性化されたセリンプロテアーゼまたはその機能保存的変異体および融合タンパク質FPを含むことを特徴とする、前記の対象のセリンプロテアーゼのキメラでトロンビンによって開裂され得る誘導体に関する。
特定の態様において、本発明は、活性化第X因子またはその機能保存的変異体および融合タンパク質FPを含む、第X因子のキメラでトロンビンによって開裂され得る誘導体に関する。
好ましい態様において、本発明は、活性化第X因子またはその機能保存的変異体および融合タンパク質FPを含む、第X因子のキメラでトロンビンによって開裂され得る誘導体に関し、融合タンパク質FPのカルボキシ末端部分は、活性化第X因子の重鎖のアミノ末端部分に融合している。
本発明によると、いくつかのアミノ酸を置換、欠失または付加することによって、本発明の第X因子のキメラでトロンビンによって開裂され得る誘導体の活性を向上させることができる。特に、フィブリノペプチドAの3つの最後のアミノ酸に対応するアミノ酸(配列番号4のアミノ酸配列の14〜16位)および活性化第X因子の重鎖の3つの最初のアミノ酸(配列番号1のアミノ酸配列の235〜237位)を前記に詳述したように改変させ得る。
特に、本発明は、前記の本発明の第X因子のキメラでトロンビンによって開裂され得る誘導体に関し、
−配列番号1の235位の残基に対応するイソロイシンは、アラニン、セリンまたはロイシンによって置換されていてもよく、
−配列番号1の236位の残基に対応するバリンは、フェニルアラニンまたはアラニンによって置換されていてもよく、
−配列番号4の14位の残基に対応するグリシンは、バリン、フェニルアラニンまたはアラニンによって置換されていてもよく、
−配列番号4の15位の残基に対応するバリンはプロリンによって置換されていてもよい。
本発明によると、前記の改変を使用して、トロンビンによる開裂または活性化第X因子誘導体の効力を向上させ、そしてこれは本発明のキメラでトロンビンによって開裂され得る誘導体の活性を変化させない。
特定の態様において、本発明は、活性化プロテインCまたはその機能保存的変異体および融合タンパク質FPを含む、プロテインCのキメラでトロンビンによって開裂され得る誘導体に関する。
好ましい態様において、本発明は、活性化プロテインCまたはその機能保存的変異体および融合タンパク質FPを含む、プロテインCのキメラでトロンビンによって開裂され得る誘導体に関し、融合タンパク質FPのカルボキシ末端部分は、活性化プロテインCの重鎖のアミノ末端部分に融合している。
本発明によると、いくつかのアミノ酸を置換、欠失または付加することによって、本発明のプロテインCのキメラでトロンビンによって開裂され得る誘導体を向上させることができる。特に、活性化プロテインCの重鎖の3つの最初のアミノ酸に対応するアミノ酸(配列番号3の212〜214位)を前記に詳述したように改変させ得る。
特に、本発明のプロテインCのキメラでトロンビンによって開裂され得る誘導体において、
−配列番号3の212位の残基に対応するロイシンは、アラニンまたはセリンによって置換されていてもよく;
−配列番号3の213位の残基に対応するイソロイシンは、フェニルアラニンによって置換されていてもよく;
−配列番号3の214位の残基に対応するアスパルテートは、グリシンによって置換されていてもよく;
−配列番号4の14位の残基に対応するグリシンは、バリン、フェニルアラニンまたはアラニンによって置換されていてもよく;
−配列番号4の15位の残基に対応するバリンはプロリンによって置換されていてもよい。
本発明によると、前記の改変を使用して、トロンビンによる開裂または活性化プロテインC誘導体の効力を向上させ、そしてこれは本発明のキメラでトロンビンによって開裂され得る誘導体の活性を変化させない。
核酸、ベクターおよび組換え宿主細胞
本発明のさらなる目的は、本発明に記載のポリペプチドおよびキメラ誘導体をコードする核酸分子に関する。
1つの態様において、本発明は、前記した第X因子のキメラでトロンビンによって開裂され得る誘導体をコードする核酸分子に関する。
別の態様において、本発明は、前記したプロテインCのキメラでトロンビンによって開裂され得る誘導体をコードする核酸分子に関する。
「コード配列」すなわちRNA、ポリペプチド、タンパク質もしくは酵素などの発現産物を「コードする」配列は、発現された場合に、RNA、ポリペプチド、タンパク質または酵素の生成をもたらすヌクレオチド配列、すなわち、そのポリペプチド、タンパク質または酵素のアミノ酸配列をコードするヌクレオチド配列である。タンパク質のコード配列は、開始コドン(通常ATG)および終止コドンを含み得る。
これらの核酸分子を、当業者に周知の従来の方法によって、特にネイティブなタンパク質をコードする遺伝子の部位特異的突然変異誘発によって得ることができる。
典型的には、前記核酸は、適切なベクター、例えばプラスミド、コスミド、エピソーム、人工染色体、ファージまたはウイルスベクターに含まれ得る、DNAまたはRNA分子である。
よって、本発明のさらなる目的は、本発明の核酸分子が転写(特にプロモーター、エンハンサー、および場合により終結因子)および場合により翻訳を制御するための適切なエレメントを伴うベクターおよび発現カセット、並びにまた、本発明による核酸分子が挿入された組換えベクターに関する。これらの組換えベクターは、例えばクローニングベクターまたは発現ベクターであり得る。
「ベクター」、「クローニングベクター」および「発現ベクター」という用語は、これによりDNAまたはRNA配列(例えば外来遺伝子)を宿主細胞に導入することができ、よって宿主を形質転換し、そして導入配列の発現(例えば転写および翻訳)を促進することのできる、ビヒクルを意味する。
本発明のポリペプチドまたはキメラ誘導体をコードする遺伝子を挿入および発現することができる限り、動物細胞のための任意の発現ベクターを使用することができる。適切なベクターの例としては、pAGE107(Miyaji H et al. 1990)、pAGE103(Mizukami T et al. 1987)、pHSG274(Brady G et al. 1984)、pKCR(O'Hare K et al. 1981)、pSG1βd2−4(Miyaji H et al. 1990)などが挙げられる。
プラスミドの他の例としては、複製起点を含む複製プラスミド、または例えばpUC、pcDNA、pBRなどの組込みプラスミドが挙げられる。
ウイルスベクターの他の例としては、アデノウイルスベクター、レトロウイルスベクター、ヘルペスウイルスベクターおよびAAVベクターが挙げられる。このような組換えウイルスは、当技術分野において公知の技術によって、例えばパッケージング細胞のトランスフェクションによって、またはヘルパープラスミドもしくはウイルスを用いての一過性トランスフェクションによって産生され得る。ウイルスパッケージング細胞の典型例としては、PA317細胞、PsiCRIP細胞、GPenv+細胞、293細胞などが挙げられる。このような複製欠損組換えウイルスを生成するための詳細なプロトコールは、例えば、WO 95/14785、WO 96/22378、US 5,882,877、US 6,013,516、US 4,861,719、US 5,278,056およびWO 94/19478に見出し得る。
動物細胞のための発現ベクターに使用されるプロモーターおよびエンハンサーの例としては、SV40の初期プロモーターおよびエンハンサー(Mizukami T. et al. 1987)、モロニーマウス白血病ウイルスのLTRプロモーターおよびエンハンサー(Kuwana Y et al. 1987)、免疫グロブリンH鎖のプロモーター(Mason JO et al. 1985)およびエンハンサー(Gillies SD et al. 1983)などが挙げられる。
本発明はまた、in vivoまたはex vivoにおいて遺伝子療法において使用することのできる、本発明の核酸分子を含む遺伝子送達系も含む。これは、例えば、遺伝子療法において慣用的に使用されるウイルス導入ベクター、例えばレトロウイルス、アデノウイルス、アデノ随伴ウイルス、レンチウイルス由来のものなどを含む。これはまた、本発明の核酸分子および非ウイルス性の遺伝子送達ビヒクルを含む、遺伝子送達系も含む。非ウイルス性の遺伝子送達ビヒクルの例としては、リポソームおよびポリマー、例えばポリエチレンイミン、シクロデキストリン、ヒスチジン/リジン(HK)ポリマーなどが挙げられる。
本発明の主題はまた、本発明による少なくとも1つの核酸分子で遺伝子的に形質転換された原核または真核宿主細胞である。
「形質転換」という用語は、「外来」(すなわち外因性または細胞外)遺伝子、DNAまたはRNA配列の宿主細胞への導入を意味し、これにより、宿主細胞は導入された遺伝子または配列を発現して、導入遺伝子または配列によってコードされる所望の物質、典型的にはタンパク質または酵素を産生する。導入されたDNAまたはRNAを受け取りそして発現する宿主細胞は「形質転換」されている。
好ましくは、本発明によるポリペプチドおよびキメラ誘導体、特にプロテインCおよび第X因子誘導体を発現および産生するために、真核細胞、特に哺乳動物細胞、より具体的にはヒト細胞を選択する。
典型的には、CHO、BHK−21、COS−7、C127、PER.C6またはHEK293などの細胞株が、誘導体の正しい翻訳後修飾をプロセシングするその能力のために使用され得る。
本発明はまた、本発明の発現カセットを含む少なくとも1つの導入遺伝子を収容した、トランスジェニック動物、特にトランスジェニック非ヒト哺乳動物を包含する。前記のトランスジェニック動物を、例えばBrink et al., 2000によってすでに記載されているように、本発明のキメラタンパク質を産生するために使用することができる。
本発明による発現ベクターの構築、宿主細胞の形質転換、およびトランスジェニック動物の産生を、従来の分子生物学技術を使用して行なうことができる。本発明のキメラ誘導体、特にプロテインCまたは第X因子誘導体は、例えば、本発明に従って遺伝子的に形質転換された細胞を培養し、そして前記細胞によって発現される誘導体を培養液から回収することによって得ることができる。その後、それらを必要であれば、当業者にはそれ自体公知である従来の手順によって、例えば分画沈降法、特に硫酸アンモニウム沈降法、電気泳動、ゲルろ過、アフィニティクロマトグラフィーなどによって精製し得る。
特に、組換えタンパク質を調製および精製するための従来の方法を、本発明によるタンパク質の産生のために使用し得る。例えば、本発明によるプロテインC誘導体を産生するために、US patent 4 992 373またはUS patent 4 981 952に記載のような方法を使用し得る。
治療法および使用
本発明の第3の目的は、プロテインCおよび第X因子に関連した疾患、特に血液凝固疾患の予防または処置において使用するための本発明によるキメラ誘導体に関する。
1つの態様において、本発明は、凝血促進剤としての本発明の第X因子のキメラ誘導体に関する。
特定の態様において、本発明は、特に第VIII因子、第IX因子または第XI因子欠損症の後に続いて起こる、出血型の凝血病態の予防または処置において使用するための、第X因子のキメラ誘導体に関する。
これらの病態は、特に、血友病AまたはBであり得、これらは、阻害剤(処置に従来使用される第VIII因子または第IX因子に対して作られる中和性の同種抗体)の存在によって複雑化されていてもいなくてもよく;それらは、別の病態(自己免疫疾病、癌、リンパ球増殖性症候群、突発性疾患など)に関連した自己抗体の出現から生じる後天性の血友病でもよい。
特定の態様において、本発明は、血友病AまたはBの予防または処置において使用するための第X因子のキメラ誘導体に関する。
別の態様において、本発明は、血友病Bの予防または処置において使用するための第IX因子のキメラ誘導体に関する。
別の態様において、本発明は、線維症、組織リモデリングおよび癌などの線維増殖性疾病の予防または処置において使用するための第X因子のキメラ誘導体に関する。
本発明は、低分子量ヘパリン(LMWH)によってまたは第Xa因子(fXa)にターゲティングする抗凝固剤によって誘発された出血の予防または処置のための方法において使用するための本発明の第X因子のキメラ誘導体に関する。
第Xa因子にターゲティングする抗凝固剤は周知である(概説についてはHarenberg, 2008, Bauer, 2008, Khoo et al., 2009を参照されたい)。第Xa因子にターゲティングする抗凝固剤の例は、リバロキサバンおよびベトリキサバンである。
好ましい態様において、配列番号1の419位の残基に対応する前記の第X因子のキメラ誘導体のセリンは、アラニンによって置換されている。
別の態様において、配列番号1の387位、391位および419位の残基にそれぞれ対応する前記の第X因子のキメラ誘導体のアルギニン、リジンおよびセリンは、アラニンによって置換されている。
本発明の第X因子のこれらのキメラ誘導体は、それらが第Xa因子阻害剤に直接的にまたは間接的にのいずれかで結合するように改変されている。
構造的には、これらの誘導体は、全く凝血促進活性を与えないかまたは減少した凝血促進活性を与えるかのいずれかとなるように改変されており、そして後者の態様のためにはプロトロンビナーゼ複合体へと会合しない。
別の態様において、本発明は、抗血栓剤、抗炎症剤、抗神経変性剤および抗アポトーシス剤としてのプロテインCのキメラ誘導体に関する。
特定の態様において、本発明は、凝固亢進に関与する病態の予防または処置において使用するためのプロテインCのキメラ誘導体に関する。
このような病態としては、静脈または動脈の血栓症、特に内径の大きな血管に影響を及ぼす血栓症、心筋梗塞、血栓性疾病、肺塞栓症、血管形成術もしくは血栓溶解後の冠血管再閉塞、卒中、およびまたPC遺伝子もしくはトロンボモジュリン遺伝子に影響を及ぼす遺伝子異常を患う患者における凝血異常が挙げられるがそれらに限定されない。
特定の態様において、本発明は、血友病AまたはBの予防または処置において使用するためのプロテインCのキメラ誘導体に関する。
別の態様において、本発明は、呼吸器疾病および炎症疾病の予防または処置において使用するためのプロテインCのキメラ誘導体に関する。
好ましくは、前記キメラ誘導体は、治療有効量で投与される。
「治療有効量」とは、任意の医学的処置に適用可能な妥当な利益/リスク比でプロテインCおよび第X因子に関連した疾患を処置または予防するのに十分な本発明のキメラ誘導体の量を意味する。
本発明の化合物および組成物の1日の総使用量は、適切な医学的判断の範囲内で担当の医師によって決定されることが理解されるだろう。任意の特定の患者についての具体的な治療有効投与量レベルは、処置する疾患および疾患の重症度;使用する具体的な化合物の活性;使用する具体的な組成物;患者の年齢、体重、全般的な健康状態、性別および食事;使用する具体的な化合物の投与時刻、投与経路、排泄速度;処置持続期間;使用する具体的なポリペプチドと組み合わせてまたは同時に使用される薬物;および医学分野において周知である同様な因子を含む、多種多様な因子に依存する。例えば、所望の治療効果を達成するのに必要なレベルよりも低いレベルから化合物の用量を開始し、そして次第に所望の効果が達成されるまで用量を増加させることは当該技術の範囲内である。しかしながら、製品の1日投与量を、1日あたり1人の成人あたり0.01〜1,000mgの広い範囲で変化させることができる。好ましくは、前記組成物は、処置しようとする患者に対して症候による用量の調整のために、0.01、0.05、0.1、0.5、1.0、2.5、5.0、10.0、15.0、25.0、50.0、100、250および500mgの活性成分を含む。医薬は、典型的には、約0.01mgから約500mgの活性成分、好ましくは1mgから約100mgの活性成分を含む。薬物の有効量は、通常、1日当たり0.0002mg/kg(体重)から約20mg/kg(体重)、特に1日あたり約0.001mg/kgから7mg/kg(体重)の用量レベルで供給される。
薬学的組成物
本発明のさらなる目的は、プロテインCおよび第X因子に関連した疾患、特に血液凝固疾患の予防または処置のための本発明のキメラ誘導体を含む薬学的組成物に関する。
「薬学的に」または「薬学的に許容される」とは、哺乳動物、特にヒトに適宜、投与された場合に、有害な、アレルギー性のまたは他の望ましくない反応を生じない分子実体および組成物を指す。薬学的に許容される担体または賦形剤とは、あらゆる種類の無毒性固体、半固体、または液体の充填剤、希釈剤、カプセル化材料または製剤化補助剤を指す。
1つの態様において、本発明は、前記に詳述した出血型の凝血病態、線維増殖性病態の処置のための、第X因子のキメラ誘導体を含む薬学的組成物に関する。
別の態様において、本発明は、前記に詳述したような凝固亢進、炎症疾病または呼吸器疾病の関与する病態の予防または処置のための、プロテインCのキメラ誘導体を含む薬学的組成物に関する。
セリンプロテアーゼチモーゲンのキメラ誘導体を、薬学的に許容される賦形剤、および場合により生分解性ポリマーなどの持続放出マトリックスと合わせて、治療組成物を形成し得る。
経口、舌下、皮下、筋肉内、静脈内、経皮、局所または直腸投与のための本発明の薬学的組成物において、活性成分を単独でまたは別の活性成分と組み合わせて、単位投与剤形で、従来の薬学的支持体との混合物として、動物およびヒトに投与することができる。適切な単位投与剤形は、経口経路剤形、例えば錠剤、ゲルカプセル剤、散剤、顆粒剤、および経口懸濁剤または液剤、舌下および頬側投与剤形、エアゾール、インプラント、皮下、経皮、局所、腹腔内、筋肉内、静脈内、真皮下、経皮、クモ膜下腔内、および鼻腔内投与剤形および直腸投与剤形を含む。
好ましくは、薬学的組成物は、注入することのできる製剤に対して薬学的に許容されるビヒクルを含む。これらは特に、等張で無菌の食塩水溶液(リン酸一ナトリウムもしくは二ナトリウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウムもしくは塩化マグネシウムなど、またはこのような塩の混合物)、または乾燥、特に凍結乾燥した組成物(これに場合に応じて、滅菌水または生理食塩水を添加すると、注射用液剤の再構成を可能とする)であり得る。
注射用途に適した薬学的剤形は、無菌の水性の液剤または分散剤;ゴマ油、ピーナッツ油または水性プロピレングリコールを含む製剤;および無菌の注射用液剤または分散剤の即時調製のための無菌粉末を含む。全ての場合において、剤形は無菌でなければならず、そして容易にシリンジが扱える程度に流動性でなければならない。それは製造および保存の条件下において安定でなければならず、そして細菌および真菌などの微生物の汚染作用に対して防御されていなければならない。
遊離塩基または薬理学的に許容される塩として本発明の化合物を含む液剤を、ヒドロキシプロピルセルロースなどの界面活性剤と適切に混合された水中で調製することができる。また、分散剤を、グリセロール、液体ポリエチレングリコール、およびその混合物中および油中においても調製することができる。通常の保存および使用の条件下において、これらの調製物は、微生物の増殖を防ぐ保存剤を含む。
本発明のセリンプロテアーゼチモーゲンのキメラ誘導体を、中和形態または塩形態の組成物へと製剤化することができる。薬学的に許容される塩は、酸付加塩(タンパク質の遊離アミノ基と共に形成)を含み、これは、例えば塩酸もしくはリン酸などの無機酸、または酢酸、シュウ酸、酒石酸、マンデル酸などのこのような有機酸を用いて形成される。遊離カルボキシル基と共に形成された塩は、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化アンモニウム、水酸化カルシウムまたは水酸化鉄などの無機塩基、およびイソプロピルアミン、トリメチルアミン、ヒスチジン、プロカインなどのこのような有機塩基から誘導することもできる。
担体はまた、例えば、水、エタノール、ポリオール(例えば、グリセロール、プロピレングリコール、および液体ポリエチレングリコールなど)、その適切な混合物、および植物油を含む、溶媒または分散媒体であり得る。例えば、レシチンなどのコーティング剤の使用によって、分散剤の場合には必要とされる粒子径の維持によって、および界面活性剤の使用によって、適切な流動性を維持することができる。微生物の作用の防止は、例えば、パラベン、クロロブタノール、フェノール、ソルビン酸、チメロサールなどの種々の抗細菌剤および抗真菌剤によってもたらすことができる。多くの場合、例えば糖または塩化ナトリウムなどの等張剤を含めることが好ましい。注射用組成物の持続的吸収は、組成物中に、例えばモノステアリン酸アルミニウムおよびゼラチンなどの吸収遅延剤を使用することによってもたらすことができる。
無菌注射溶液は、必要量の活性ポリペプチドを、適切な溶媒中に、必要であれば上記に列挙した他の成分のいくつかと共に含有し、その後、滅菌ろ過することによって調製される。一般的に、分散剤は、種々の滅菌された活性成分を、基本の分散媒体および上記に列挙したものの中の必要とされる他の成分を含む無菌ビヒクル中に含有することによって調製される。無菌注射溶液の調製のための無菌粉末の場合、好ましい調製法は、真空乾燥技術および凍結乾燥技術であり、これにより活性成分の粉末と、以前に滅菌ろ過したその溶液からの任意の追加の所望の成分とが得られる。
製剤化されると、液剤は、投与製剤と適合性の様式で、そして治療有効であるような量で投与される。製剤は、多種多様な剤形、例えば前記した種類の注射溶液などで容易に投与されるが、薬物放出カプセルなども使用することができる。
水性液剤での非経口投与のために、例えば、溶液は必要であれば適切に緩衝化すべきであり、そして十分な食塩水またはグルコースを用いて液体希釈剤を最初に等張とすべきである。これらの特定の水性液剤は、特に、静脈内、筋肉内、皮下、および腹腔内投与に適している。これに関連して、使用することのできる無菌水性媒体は、本発明の開示を鑑みて当業者には公知であろう。例えば、1用量を、1mlの等張NaCl溶液に溶解し、そして1000mlの皮下注入用液体に添加、または提案された注射部位に注入のいずれかを行ない得る。処置する被験体の状態に応じて、用量の幾分の変更が必然的になされるだろう。投与責任者は、いずれの事象においても、個々の被験体に対する適切な用量を決定する。
本発明のセリンプロテアーゼチモーゲンのキメラ誘導体は、1用量あたり約0.0001〜1.0mg、または約0.001〜0.1mg、または約0.1〜1.0、またはさらには約10mgなどを含むように、治療混合物内に製剤化され得る。また、複数の用量を投与してもよい。
静脈内注射または筋肉内注射などの非経口投与のために製剤化された本発明の化合物の他に、他の薬学的に許容される剤形としては、例えば、錠剤または経口投与用の他の固体;リポソーム製剤;持続放出カプセル剤;および現在使用されている任意の他の剤形が挙げられる。
第X因子チモーゲンのアミノ酸配列の種々の部分の模式図:プレペプチド(またはシグナルペプチド)は、−40位から−18位のアミノ酸配列によって定義され、そしてプロペプチドは、−17位から−1位のアミノ酸配列によって定義される。軽鎖は、1位から142位のアミノ酸の配列に対応し、重鎖は195位から448位のアミノ酸の配列に対応する。活性化ペプチド(143位から194位)をボックスで囲み、そして対象のN−グリコシル化部位は*によってタグを付ける。使用したナンバリングシステムは、配列と同じ行の上に記載され、そして他の参照システムは、グレイで配列の下の行に記載されている。 第X因子のトロンビンによって開裂され得る誘導体のためのフィブリノペプチドAのトロンビンによって開裂され得る誘導体の模式図:A.前記のフィブリノペプチドAのトロンビンによって開裂され得る誘導体は、フィブリノペプチドAのアミノ酸配列を含み、ここで14位または15位のアミノ酸は図に従って改変させることができる。カルボキシ末端部分において、3つのさらなるアミノ酸を付加して、フィブリノペプチドA(または誘導体)の最後の3アミノ酸を含む6アミノ酸のトロンビンによって開裂され得る部位を形成する。 第X因子のトロンビンによって開裂され得る誘導体のためのフィブリノペプチドAのトロンビンによって開裂され得る誘導体の模式図:B.本発明の好ましい形式において、フィブリノペプチドAの僅か10の最後のアミノ酸を使用して、これを3アミノ酸のペプチドと融合させて、トロンビンによって開裂され得る部位を形成する。 プロテインCのトロンビンによって開裂され得る誘導体のためのフィブリノペプチドAのトロンビンによって開裂され得る誘導体の模式図:A.前記のフィブリノペプチドAのトロンビンによって開裂され得る誘導体は、フィブリノペプチドAのアミノ酸配列を含み、そして3アミノ酸をカルボキシ末端部分に付加して、フィブリノペプチドA(または誘導体)の3つの最後のアミノ酸を含む6アミノ酸のトロンビンによって開裂され得る部位を形成する。 プロテインCのトロンビンによって開裂され得る誘導体のためのフィブリノペプチドAのトロンビンによって開裂され得る誘導体の模式図:B.本発明の好ましい形式において、フィブリノペプチドAの僅か10の最後のアミノ酸を使用して、これを3アミノ酸のペプチドと融合して、トロンビンによって開裂され得る部位を形成する。 FX変異体構築物の模式図:7つの組換え第X因子(FX)タンパク質が存在する。タンパク質ドメインは以下の通りである:グレイは軽鎖、白は活性化ペプチド(AP)、黒は第X因子の触媒ドメイン。活性化ペプチドは、種々の変異体の間の差異の部位である。FpAは、配列番号7によって定義されるフィブリノペプチドAのトロンビンによって開裂され得る誘導体に対応し、apは、FX活性化ペプチドのカルボキシ末端の176〜194残基に対応し、そして黒い線はFX活性化ペプチド中の突然変異N181AおよびN191Aの部位を示す。 プロテインC変異体構築物の模式図:3つの組換えプロテインCタンパク質が存在する。タンパク質ドメインは以下の通りである:グレイは軽鎖、白は活性化ペプチド(AP)、黒はプロテインCの触媒ドメイン。FpAは配列番号7によって定義されるフィブリノペプチドAのトロンビンによって開裂され得る誘導体に対応し、PPはFX活性化ペプチドのカルボキシ末端の176〜194残基に対応する。 血漿からのwt−FXの二相性クリアランス:マウスに、精製wt−FX(10μg/マウス)を静脈内注射した。指定した時点において血液試料を採取した。血漿中の残留wt−FX抗原の量をELISA(「実験手順」を参照)で定量した。注射後の時間と注射から2分後に存在する量に対する血漿中の残留抗原の比率をプロットする。これらのデータから導かれた薬物動態パラメーターを表Iに要約する。データは、各時点について3匹のマウスの平均値±標準偏差を示す。 血漿からのFX/delAP−FpAの単相性クリアランス:マウスに、精製FX/delAP−FpA(10μg/マウス)を静脈内注射した。指定した時点において血液試料を採取した。血漿中の残留FX/delAP−FpA抗原の量をELISA(「実験手順」を参照)で定量した。注射後の時間と注射から2分後に存在する量に対する血漿中の残留抗原の比率をプロットする。これらのデータから導かれた薬物動態パラメーターを表Iに要約する。データは、各時点について3匹のマウスの平均値±標準偏差を示す。 血漿からのFX/AP−FpAの二相性クリアランス:マウスに、精製FX/AP−FpA(10μg/マウス)を静脈内注射した。指定した時点において血液試料を採取した。血漿中の残留FX/AP−FpA抗原の量をELISA(「実験手順」を参照)で定量した。注射後の時間と注射から2分後に存在する量に対して血漿中の残留抗原の比率をプロットする。これらのデータから導かれた薬物動態パラメーターを表Iに要約する。データは、各時点について3匹のマウスの平均値±標準偏差を示す。 血漿からのFX/AP176−194の二相性クリアランス:マウスに、精製FX/AP176−194(10μg/マウス)を静脈内注射した。指定した時点において血液試料を採取した。血漿中の残留FX/AP176−194抗原の量をELISA(「実験手順」を参照)で定量した。注射後の時間と注射から2分後に存在する量に対する血漿中の残留抗原の比率をプロットする。これらのデータから導かれた薬物動態パラメーターを表Iに要約する。データは、各時点について3匹のマウスの平均値±標準偏差を示す。 血漿からのFX/AP176−194−N181A−N191Aの単相性クリアランス:マウスに、精製FX/AP176−194−N181A−N191A(10μg/マウス)を静脈内注射した。指定した時点において血液試料を採取した。血漿中の残留FX/AP176−194−N181A−N191A抗原の量をELISA(「実験手順」を参照)で定量した。注射後の時間と注射から2分後に存在する量に対して血漿中の残留抗原の比率をプロットする。これらのデータから導かれた薬物動態パラメーターを表Iに要約する。データは、各時点について3匹のマウスの平均値±標準偏差を示す。 血漿からのFX/AP176−194−N181Aの二相性クリアランス:マウスに、精製FX/AP176−194−N181A(10μg/マウス)を静脈内注射した。指定した時点において血液試料を採取した。血漿中の残留FX/AP176−194−N181A抗原の量をELISA(「実験手順」を参照)で定量した。注射後の時間と注射から2分後に存在する量に対して血漿中の残留抗原の比率をプロットする。これらのデータから導かれた薬物動態パラメーターを表Iに要約する。データは、各時点について3匹のマウスの平均値±標準偏差を示す。 血漿からのFX/AP176−194−N191Aの単相性クリアランス:マウスに、精製FX/AP176−194−N191A(10μg/マウス)を静脈内注射した。指定した時点において血液試料を採取した。血漿中の残留FX/AP176−194−N191A抗原の量をELISA(「実験手順」を参照)で定量した。注射後の時間と注射から2分後に存在する量に対して血漿中の残留抗原の比率をプロットする。これらのデータから導かれた薬物動態パラメーターを表Iに要約する。データは、各時点について3匹のマウスの平均値±標準偏差を示す。
実施例
材料および方法
材料
ベビーハムスター腎臓(BHK)は、ATCC(Rockville, USA)からであった。ウシ胎児血清(FCS)およびウシ血清アルブミン(BSAプロテアーゼ非含有)をPAA Laboratories (Les Mureaux, France)から購入した。ダルベッコ改変イーグル/F12培地、ペニシリン/ストレプトマイシン、ファンギゾン(アムホテリシンBデオキシコール酸塩)をInvitrogen (Cergy Pontoise, France)から入手した。ベンズアミジンおよびフッ化フェニルスルホニル(PMSF)はCalbiochem (Meudon, France)からであった。メトトレキセート、ビタミンK1、ポリエチレングリコール8000(PEG)をSigma (Saint Quentin Fallavier, France)から購入した。N−a−ベンジルオキシカルボニル−D−アルギニル−L−アルギニン−p−ニトロアニリド−ジヒドロクロライド(N−a−Z−D−Arg−Gly−Arg−p−NA)製品名S−2765はChromogenix (Molndal, Sweden)からであった。L−α−ホスファチジル−L−セリン(ウシ脳から)、およびL−α−ホスファチジルコリン(卵黄から)はAvanti Polarlipids (Albaster, USA)からであった。QAEセファデックスA−50、HiTrapTM Qカラム、ヘパリンHiTrapカラムをGE Healthcare (Orsay, France)から入手した。抗プロテインCアフィニティマトリックスをRoche Diagnostics (Meylan, France)から購入した。
組換えFX誘導体の構築
ヒト第X因子cDNAを含む哺乳動物発現プラスミドpKG5(Christophe, et al., 2001)、ヒトインシュリンcDNAを含むプラスミド、およびヒトプロテインC cDNAを含むプラスミドを、標準的なPCR突然変異誘発のための鋳型として使用して、それぞれ全長ヒト第X因子、全長ヒトインシュリン、およびC末端HPC−4タグ(残基EDQVDPRLIDGK、配列番号27)を有する全長ヒトタンパク質をコードするcDNAを生成した。発現ベクターpNUTにクローニングされた突然変異した全長cDNAを、ABI PRISM310DNAシークエンサーで製造業者の説明書に従ってABI PRISMダイターミネーターサイクルシークエンシング反応キットv3.1(Applied Biosystems Applera, Courtaboeuf, France)を使用してDNA配列解析によって確認した。FX構築物を標準的なPCR突然変異誘発(プライマーについては表I参照)のための鋳型として使用し、FX/AP176−194、FX/delPA−FpA、FX/AP−FpA、FX/AP176−194−N181A、FX/AP176−194−N191A、およびFX/AP176−194−N181A−N191Aと命名された活性化ペプチドにおいて部分的な欠失および特定の突然変異を有する第X因子変異体をコードするcDNAを生成した(図4)。インシュリン構築物を標準的なPCR突然変異誘発のための鋳型として使用して、配列番号2の33〜52位の範囲のアミノ酸配列(第X因子の活性化ペプチド)を含むポリペプチドPPを含むインシュリン変異体をコードするcDNAを生成した。同様に、プロテインC構築物を鋳型として使用して、プロテインC変異体をコードするcDNAを生成した(図5)。pNUT発現ベクターにクローニングされた構築物の全体をシークエンスした。
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組換え誘導体を発現する細胞株の獲得
pNUT構築物を、業者によって明記されたようにjetPEI試薬(Qbiogen, Ozyme, France)を使用してベビーハムスター腎臓細胞(BHK)にトランスフェクションした。100μMの濃度のメトトレキセート(Sigma)を含む培地を用いてトランスフェクションした細胞を選択した後、単一のクローンを採取し、そして選択培地中で増殖させて、安定な細胞株を得た。第X因子抗原の産生を、Dako (Dakopatts, Glostrup, Denmark)から入手したセイヨウワサビペルオキシダーゼでコンジュゲーションしたおよびしていない第X因子に対するポリクローナル抗体を使用して酵素結合イムノソルベントアッセイ(ELISA)によってアッセイした。Kordia (Leiden, The Netherlands)からの精製ヒト血漿由来の第X因子(pd−FX)を参照として使用した。インシュリンの産生を、DakoからのヒトインシュリンELISAキットによってアッセイした。プロテインCの産生を、コーティングのためのアフィニティ精製されたマウスモノクローナル抗体(Roche, Meylan, France)およびDakoから入手したセイヨウワサビペルオキシダーゼでコンジュゲーションしたタンパク質に対するポリクローナル抗体を用いてtwo-site ELISAによってアッセイした。第X因子、インシュリンおよびプロテインCを産生する細胞株を選択した。
組換え第X因子、インシュリンおよびプロテインC誘導体の産生および精製
組換えの第X因子、インシュリンおよびプロテインC誘導体並びに野生型の第X因子、インシュリンおよびプロテインCを産生する安定な細胞株を、タンパク質産生のために、300cmフラスコ中の、10%FCS、50μMメトトレキセート、100U/mlペニシリン、100μg/mlストレプトマイシン、および5μg/mlビタミンK1(インシュリンについては含まない)の補充されたDMEM/F−12中で維持した。対象のタンパク質を含む培地を48時間毎に収集した。ベンズアミジンおよびPMSFをそれぞれ10mMおよび2mMの最終濃度となるまで加え、そして培地を遠心分離にかけ(6000g)、セルロースアセテート膜(0.45μm)上を通過させて、細胞片を排除し、そして使用するまで−20℃で保存した。馴化培地を37℃で解凍した。EDTAを5mMの最終濃度となるまで加えた。培地を希釈水およびトリス(pH7.4)中で希釈し、最終のトリスおよびNaCl濃度をそれぞれ25mMおよび60mMとした。その後、混合物を30分間室温でQAEセファデックスA−50ビーズと共に撹拌して、0.25%(wt/v)の最終濃度を達成した。ビーズを洗浄し、その後、50mMトリス(pH7.4)、500mM NaClおよび10mMベンズアミジンを用いて溶出した。溶出画分(ELISA)に含まれる組換えタンパク質を直ちに10mMベンズアミジンを含む25mMトリス(pH7.4)および100mM NaClに対して透析し、そして使用するまで−20℃で保存した。濃縮したタンパク質を37℃で解凍した。カルシウムを5mMの最終濃度となるまで加えた。組換えタンパク質の精製を、業者の説明に従って、HPC−4アガロース(Roche, Meylan, France)を使用してアフィニティクロマトグラフィーによって実施した。チモーゲンとして使用する1時間前に、第X因子誘導体を、1mMのPMSFと共にインキュベーションして、組換えタンパク質の産生または精製中に生じ得る全ての微量の活性化第X因子を中和した。同じ処理をプロテインC誘導体にも適用した。対照実験は、トリス−HCl緩衝液中で30分後に、PMSFが完全に加水分解され、そして他の反応に干渉しないであろうことを示した。タンパク質の純度を、還元(100mMジチオトレイトール、最終濃度)および非還元条件下における組換えタンパク質の10%SDS−ポリアクリルアミドゲル電気泳動分析、その後の、クーマシーブリリアントブルーR−250を用いての染色により評価した。第X因子、インシュリンおよびプロテインCの同定は、精製組換えタンパク質を還元し、そして10%SDS−ポリアクリルアミドゲル上にロードした後に行なわれた。分離したタンパク質を、イモビロン膜に転写し、そしてセイヨウワサビペルオキシダーゼでコンジュゲートした第X因子、インシュリンおよびプロテインCに対するポリクローナル抗体(Dakopatts, Glostrup, Denmark)を使用してブロッティングした。精製した誘導体をアリコート化し、そして使用するまで−80℃で保存した。アリコートの濃度は、280nmにおけるその吸光度によって推定され、第X因子、インシュリンおよびプロテインCの吸光係数(E280nm、0.1%)は1.16、1.05および1.45であると考える。
マウス
C57BL/6バックグラウンドの野生型の雄マウス(Janvier, Le Genest-St-Isle, France)を、本研究全体を通じて使用し、そしてこれは8〜9週令であった。飼育および実験は、フランスの規則および欧州共同体の実験ガイドラインによって推奨された通りに行なわれた。24匹のマウスを各々のクリアランスの調査のために使用した。
マウスにおける第X因子誘導体のクリアランス、回収率および体内分布
麻酔をかけていないマウスを拘束装置に入れ、そしてその尾を40℃の水浴に3分間浸した。その後、リン酸緩衝食塩水(PBS)中で50μg/mlに希釈した第X因子誘導体200μlをマウスの尾静脈に注入した。種々の時点において(注入から2、6、10、および30分後、並びに1、2、4および8時間後)、マウスにペントバルビタールナトリウム(60mg/kg;Ceva Sante Animale, Libourne, France)の腹腔内注入によって麻酔をかけ、そして血液を後眼窩静脈叢から、クエン酸三ナトリウムを含むプラスチックチューブに回収した(9容量の血液に対して1容量の0.138Mのクエン酸三ナトリウム)。3匹のマウスを各時点において使用し、そして各マウスを1回だけ出血させた。血小板の少ない血漿を得るために、血液試料を1000gで20分間室温で遠心分離にかけた。血漿中の第X因子誘導体の濃度を、炭酸緩衝液(pH9.6)中でコーティングしたHPC−4(Roche)と呼ばれるマウスモノクローナル抗体およびセイヨウワサビペルオキシダーゼにコンジュゲーションしたポリクローナル抗体の抗ヒト第X因子(Dako)を使用するイムノソルベントアッセイを用いて測定した。HPC4のタグの付いた組換え精製および定量した野生型第X因子(前記参照)を参照として使用した。結果を、注入した組換えヒト第X因子の比率として表した。体内分布実験および回収率の決定のために、高度に精製された組換えFX変異体を、記載の通りに(Fracker and Speck, BBRC 1978)、Iodo Gen(Pierce Chemical Co., Rockford, IL, USA)を使用してNa125I(Perkin-Elmer, Courtaboeuf, France)を用いて標識した。比放射能は、FX変異体の2〜10×10cpm/μgまで変動した。最終調製物中における遊離ヨウ素は、20%トリクロロ酢酸を用いての沈降によって決定したところ5%未満であった。回収率は、注入された量に対する注入から5分後の血漿中に存在するFXの比率を示す。
マウスにおけるプロテインCおよびインシュリンの変異体のクリアランス
各々のプロテインCおよびインシュリンの変異体について、8周令の24匹の雄のWTマウスを使用する。1匹のマウスあたり、PBS中に希釈した10μgの精製組換えタンパク質を尾静脈を介して注入する。注入後の種々の時点において、マウスをトリブロモエタノール(60mg/kg(体重))を用いて麻酔し、そして後眼窩静脈からヒルジン(Diagnostica Stago, Asnieres, France)(100UI、最終濃度)にサンプリングによって血液を回収する。1時点につき3匹のマウスを使用し、そして各マウスは1回だけ出血させる。血漿を調製し、そしてELISAによってまたは残留活性によって注入された残留抗原濃度について分析する。
データ分析
クリアランス曲線は、時間の関数としての注入された量に対する、マウス血漿中の残留第X因子、プロテインCおよびインシュリン誘導体抗原の量(注入された濃度の%)を指す。データを、以下のいずれかにあてはめた。
・単一指数関数式:
Cp=Ae−αt 式1
・または、双指数関数式:
Cp=Ae−αt+Be−βt 式2
パラメーターA、α、Bおよびβを、KaleidaGraphソフトウェア (KaleidaGraph version 4.02. for Mac OS X, Synergy Software, Reading, USA)を使用して決定した。Cpは、注入された量に対する、血漿中の残留第X因子誘導体の量を指す。これらのパラメーターは、平均滞留時間(MRT)を計算するために必要とされる。
・二相性クリアランス過程において:
MRT=(A/α+B/β)/(A/α+B/β) 式3
・単相性クリアランス機序において:
MRT=(A/α)/(A/α) 式4
さらに、αおよびβを使用して、T1/2α=ln 2/α、およびT1/2β=ln 2/βを使用して、それぞれ初期相および消失相の半減期を計算した。
トロンビン生成アッセイ
トロンビン生成を、分注機の具備されたFluoroscan Ascent蛍光光度計(Thermolabsystems OY, Helsink, Finland)でHemker 等(Hemker HC, Giesen P, Al Dieri R, et al. Pathophysiol Haemost Thromb 2003; 33:4-15)によって記載された方法に従って測定した。簡潔に言うと、食塩水(対照)または指定した濃度の抗凝固剤のフォンダパリニクス(Arixtra(登録商標), GlaxoSmithKline, Brentford, UK)および種々の濃度の組換え第X因子誘導体の補充された80μlの血漿を、丸底96ウェルマイクロタイタープレート中に分注した。TF(組換えの脂質化されたヒト組織因子、Innovin(登録商標)、Dade Behringから入手)およびリン脂質(PL)小胞を含む20μlの混合物を血漿試料に加えて、最終濃度1pMのTFおよび4μMのPL小胞を得た。L−α−ホスファチジル−L−セリン(PS)およびL−α−ホスファチジルコリン(PC)(Avanti Polarlipids, Albaster, Alabama, USA)から調製し、100nmの公称直径(PC:PS、3:1)のPL小胞を、膜押出法(Olson, F., Hunt, C. A., Szoka, F. C., Vail, W. J., and Papahadjopoulos, D. (1979) Biochim Biophys Acta 557(1), 9-23)によって合成した。リン脂質の濃度をホスフェート分析によって決定した。最後に、蛍光発生基質およびCaClを含む20μlの出発試薬の添加によって、トロンビンの生成をトリガーした。蛍光発生基質I−1140(Z−Gly−Gly−Arg−AMC)はBachem AG (Bubendorf, Switzerland)からであった。凝固血漿中におけるトロンビン生成の動態を、60分間37℃で較正自動化トロンボグラムを使用してモニタリングし、そしてThrombinoscope(登録商標)ソフトウェア(Thrombinoscope B.V., Maastricht, the Netherlands)を使用して分析した。3つのウェルが各実験のために必要とされ、2つのウェルは血漿試料のトロンビン生成を測定するためのものであり、1つのウェルは検量のためであった。全ての実験は三重に行なわれ、そして平均値が報告された。内因性トロンビン生成能(ETP)、すなわち曲線下面積、トロンビン生成ピークおよびトロンビン検出のためのラグタイムを決定した。
結果
組換え野生型第X因子の二相性クリアランス
血漿からの第X因子のクリアランスを調査するために、マウスに、組換え野生型第X因子を静脈内注入した。注入後の指定した時点において、マウスを出血させ、そして血漿を第X因子抗原について分析した。注入後の時間の関数としての抗原値のグラフ表示は、野生型第X因子が、それぞれ43分および305分という急速な半減期および遅い半減期によって特徴付けられる二相性クリアランスで血液から消失したことを示した(図6)。さらに、MRTは、380分間であると計算された(表II)。
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組換えFX/delAP−FpAの単相性クリアランス
第X因子のクリアランスの動態における活性化ペプチドの役割を決定するために、活性化ペプチドを欠失した第X因子変異体を設計し、産生しそして精製した。FX/delAP−FpAと呼ばれるこの変異体は、第X因子活性化ペプチドをもはや有さず、しかしその代わりにフィブリノペプチドAのカルボキシ末端に対応する10残基を有する。フィブリノペプチドA残基の配列は、FX活性化ペプチドに存在する対応する残基とは異なる。野生型第X因子とは対照的に、マウスへの注入後に、FX/delAP−FpAは、見掛け上40分間の半減期を有する単相性のクリアランスパターンを示した(図7)。さらに、MRTは、野生型第X因子と比較して、切断短縮された分子では6倍減少した(表II)。結論として、これらのデータは、第X因子の活性化ペプチドが、血漿中における第X因子のクリアランス速度に重大な役割を有することを示唆する。
組換えFX/AP−FPAの二相性クリアランス
FX/delAP−FpAのクリアランスパターンおよび薬物動態パラメーターに対して観察される効果は、フィブリノペプチドA残基の存在に起因するのではなく、第X因子活性化ペプチドの欠失に起因することを実証するために、FX/AP−FpAを設計し、産生し、精製し、そして特徴付けた。この第X因子変異体は、カルボキシ末端においてフィブリノペプチドAの10残基に結合された、第X因子活性化ペプチドの52残基を含む。精製された変異体を、尾静脈への注入によってマウスに投与した。野生型第X因子に類似したクリアランスパターンが観察された(図8)。表IIにおいて要約したように、この変異体および野生型FXについて類似した薬物動態パラメーターが得られた。従って、以前に観察された急速なFX/delAP−FpAクリアランス速度(前記参照)は、FIX配列の存在から独立していたが、FX活性化ペプチドの52残基の非存在に起因していた。
組換えFX/AP176−194の二相性クリアランス
第X因子のクリアランスに寄与する活性化ペプチドの残基を同定することに関心があった。この目的を達成するために、第X因子活性化ペプチドのカルボキシ末端の僅か19残基を有するFX/AP176−194と呼ばれる第X因子変異体を構築した。精製した変異体を、尾静脈への注入によってマウスに投与した。マウスを種々の時点で出血させ、そして血漿を第X因子抗原について分析した。これらの実験は、FX/AP176−194が、野生型第X因子と類似した様式で血漿から消失したことを明らかとした(図9)。実際に、類似の薬物動態パラメーターを実験データから計算することができた(表II)。これらのデータは、第X因子活性化ペプチドのカルボキシ末端内の残基が、第X因子のクリアランス速度において重大な役割を果たしていることを実証する。
FXの血液循環からのクリアランスにおける活性化ペプチドのN−グリコシル化の関与
第X因子のカルボキシ末端は、2つのN−グリコシル化部位(Asn181および191)を含んでいるので、第X因子の循環寿命におけるこれらの翻訳後修飾の可能性ある役割を、一方または両方のN−グリコシル化部位において突然変異したFX/AP176−194を使用して研究した。FX/AP176−194−N181A、FX/AP176−194−N191AおよびFX/AP176−194−N181A−N191Aと呼ばれる2つの単一突然変異体および1つの二重突然変異体を産生し、精製し、そしてそのクリアランスを研究した。二重突然変異体のFX/AP176−194−N181A−N191Aは、野生型第X因子よりも急速に循環からクリアランスされ、そして興味深いことに、第X因子の活性化ペプチドを全く含まない第X因子変異体であるFX/delAP−FpAと類似したクリアランスパターンでクリアランスされた(図10)。表IIに示したように、FX/AP176−194−N181A−N191AおよびFX/delAP−FpAについて類似した薬物動態パラメーターが得られた。これらのデータは、活性化ペプチド中の181位および191位におけるN−グリコシル化が、第X因子の生存において重大な役割を果たしていることを実証する。変異体FX/AP176−194−N181Aについて、野生型第X因子と同じような二相性クリアランスが観察された(図11)。しかしながら、循環からのその消失は、表IIに示したように野生型FXよりも速かった。変異体FX/AP176−194−N191Aについては、FX/delAP−FpAと同じような単相性クリアランスが観察された(図12)。これに対し、その消失はFX/delAP−FAよりも長かったが、FX/AP176−194−N181Aと比較して類似したMRTであった。これらのデータは、181位におけるN−グリコシル化が、第X因子のクリアランスの単相性パターンに関与し、一方、191位におけるN−グリコシル化は、二相性パターンに関与していることを示す。さらに、両方のN−グリコシル化が、第X因子の薬物動態パラメーターにおいて重要な役割を果たしている。
参考文献
本願の全体を通じて、種々の参考文献が、本発明が属する当技術分野の最先端技術を記載している。これらの参考文献の開示は、本開示への参照により本明細書に組み入れられる。
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Claims (12)

  1. 第X因子のネイティブな活性化ペプチドが、配列番号2の33〜52位の範囲のアミノ酸配列、ここで39位および/または49位におけるアスパラギンはN−グリコシル化されている、からなる第1ポリペプチドと、配列番号4又は配列番号4の14位の残基に対応するグリシンが、バリン、フェニルアラニンもしくはアラニンによって置換され、そして/または配列番号4の15位の残基に対応するバリンが、プロリンによって置換されている配列番号4の変異体の7〜16位の範囲のアミノ酸配列からなる第2ポリペプチドとを含む融合タンパク質によって置換されている、第X因子のキメラでトロンビンによって開裂され得る誘導体。
  2. −第X因子が、配列番号1に記載されるアミノ酸配列を有し、
    −配列番号1の235位の残基に対応するイソロイシンが、アラニン、セリンもしくはロイシンによって置換され、そして/または
    −配列番号1の236位の残基に対応するバリンが、フェニルアラニンもしくはアラニンによって置換されている
    請求項1記載の第X因子のキメラでトロンビンによって開裂され得る誘導体。
  3. 配列番号1の419位の残基に対応する第X因子のキメラ誘導体のセリンが、アラニンによって置換されている、請求項1〜2のいずれかに記載の第X因子のキメラ誘導体。
  4. 配列番号1のそれぞれ387位および391位の残基に対応する第X因子のキメラ誘導体のアルギニンおよびリジンが、アラニンによって置換されている、請求項1〜3のいずれかに記載の第X因子のキメラ誘導体。
  5. 出血型の凝血病態の予防または処置において使用するための請求項1〜4のいずれか1項記載の第X因子のキメラ誘導体。
  6. 血友病AまたはBの予防または処置において使用するための請求項5記載の第X因子のキメラ誘導体。
  7. 低分子量ヘパリン(LMWH)によってまたは第Xa因子にターゲティングする抗凝固剤によって誘発された出血の予防または処置のための方法において使用するための、請求項1〜4のいずれか1項記載の第X因子のキメラ誘導体。
  8. プロテインCのネイティブな活性化ペプチドが、配列番号2の33〜52位の範囲のアミノ酸配列、ここで39位および/または49位におけるアスパラギンはN−グリコシル化されている、からなる第1ポリペプチドと、配列番号4又は配列番号4の14位の残基に対応するグリシンが、バリン、フェニルアラニンもしくはアラニンによって置換され、そして/または配列番号4の15位の残基に対応するバリンが、プロリンによって置換されている配列番号4の変異体の7〜16位の範囲のアミノ酸配列からなる第2ポリペプチドとを含む融合タンパク質によって置換されている、プロテインCのキメラでトロンビンによって開裂され得る誘導体。
  9. −プロテインCが、配列番号3に記載されるアミノ酸配列を有し、
    −配列番号3の212位の残基に対応するロイシンが、アラニンもしくはセリンによって置換され、そして/または
    −配列番号3の213位の残基に対応するイソロイシンが、フェニルアラニンによって置換され、そして/または
    −配列番号3の214位の残基に対応するアスパルテートが、グリシンによって置換されている、
    請求項8記載のプロテインCのキメラでトロンビンによって開裂され得る誘導体。
  10. 凝固亢進の関与する病態の予防または処置において使用するための請求項8〜9のいずれか1項記載のプロテインCのキメラ誘導体。
  11. 血栓症の予防または処置において使用するための請求項10記載のプロテインCのキメラ誘導体。
  12. 請求項1〜4、8〜9のいずれか1項記載のキメラでトロンビンによって開裂され得る誘導体をコードする核酸分子。
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