JP5876208B2 - 延長されたinvivo半減期を有する第VIIa因子−(ポリ)シアル酸結合体 - Google Patents
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Description
本発明は、1〜4のシアル酸ユニットの鎖を含む炭水化物部分に結合される凝固第VIIa因子(FVIIa)を含むタンパク質性コンストラクトに関する。本発明は、さらに、血液凝固タンパク質(特に、少なくともFVIIa、第VIII因子(FVIII)、および第IX因子(FIX)の機能上の欠損または欠乏に関連する出血性障害を有する哺乳類において血中のFVIIa)のin vivo半減期を延ばす方法に関する。
血液凝固カスケードは、内因性経路、外因性経路、および共通経路の3つの異なるセグメントに分けられる。(非特許文献1)。血液凝固カスケードは、一連のセリンプロテアーゼ酵素(チモーゲン)およびタンパク質補助因子に関わる。必要な場合、不活性チモーゲン前駆体は活性型に転換され、それは、結果的に血液凝固カスケードで次の酵素に転換する。
・化学修飾または酵素修飾の導入
・血液循環中のタンパク質を保護する担体分子の使用
・半減期を延ばす突然変異体の構築
・分解経路の修飾
本発明は、血液凝固タンパク質の改善(特に化学修飾によるFVIIa分子)を教示する。治療用ポリペプチドの化学修飾に関しては、これまでいくつかのアプローチが用いられている。
ここで前記タンパク質性コンストラクトのin vivo半減期は、前記炭水化物部分に結合されていないFVIIa部分のin vivo半減期と比較すると、哺乳類の血液中で延びている。
本発明の好ましい実施形態では、例えば以下が提供される:
(項目1)
タンパク質性コンストラクトであって、
(a)血漿FVIIa、組換えFVIIa(rFVIIa)、およびFVIIaの生物学的に活性な誘導体からなる群から選択される活性化第VII因子(FVIIa)分子と、(b)該FVIIa分子に結合される1〜4のシアル酸ユニットを含む少なくとも1つの生理的に許容される炭水化物部分とを含み、
該炭水化物部分に結合されていないFVIIa分子のin vivo半減期と比較すると、該コンストラクトのin vivo半減期が哺乳類の血中において延長している、タンパク質性コンストラクト。
(項目2)
前記コンストラクトのin vivo半減期が、前記炭水化物部分に結合されていないFVIIa分子のin vivo半減期と比較すると、少なくとも約2倍増加する、項目1に記載のタンパク質性コンストラクト。
(項目3)
前記コンストラクトのin vivo半減期が、前記炭水化物部分に結合されていないFVIIa分子のin vivo半減期と比較すると、少なくとも約3倍増加する、項目1に記載のタンパク質性コンストラクト。
(項目4)
前記生理的に許容される炭水化物部分が前記FVIIa分子の少なくとも1つのアミノ酸残基に直接的に共有結合する、項目1に記載のタンパク質性コンストラクト。
(項目5)
前記生理的に許容される炭水化物部分が前記FVIIa分子の少なくとも1つのアミノ酸残基に非共有結合する、項目1に記載のタンパク質性コンストラクト。
(項目6)
前記生理的に許容される炭水化物部分がポリシアル酸またはその誘導体である、項目1に記載のタンパク質性コンストラクト。
(項目7)
項目1に記載のタンパク質性コンストラクトの有効量と、薬学的に許容される担体、希釈剤、塩、緩衝剤、および賦形剤からなる群から選択される1つ以上の化合物とを含む、医薬組成物。
(項目8)
FVIIa、第VIII因子(FVIII)、および第IX因子(FIX)のうちの少なくとも1つの機能上の欠損または欠乏に関連する出血性障害を有する哺乳類において出血を制御する方法であって、該方法は、項目1に記載のタンパク質性コンストラクトを投与することを含む、方法。
(項目9)
哺乳類において手術または外傷の間に出血を制御する方法であって、該方法は、項目1に記載のタンパク質性コンストラクトを投与することを含む、方法。
(項目10)
容器にパッケージされた、項目1に記載のタンパク質性コンストラクトの有効量を含むキットであって、該キットが場合により第2の治療薬を含有し、該容器に添付されたまたは該容器とともにパッケージされたラベルをさらに含み、該ラベルが該容器の内容物を説明し、哺乳類における出血を制御するための該容器の該内容物の使用に関する適応および/または使用説明書を提供する、キット。
(項目11)
前記容器がバイアルまたは瓶または予め充填されたシリンジである、項目10に記載のキット。
本発明を、以下の実施例でさらに例示するが、それらに何ら限定されない。
本発明に有用なFVIIa分子としては、完全長タンパク質、タンパク質の前駆体、タンパク質の生物活性サブユニットまたは機能的サブユニットまたは断片、およびその機能的誘導体が挙げられる。FVIIaへの言及は、かかるタンパク質のすべての潜在的な形を含むことを意図される。
rFVIIaの生成は、以下に関して当該技術分野で公知の任意の方法を含み得る。(i)遺伝子工学(例えばRNA逆転写および/またはDNAの増幅)による組換えDNAの生成、(ii)組換えDNAを、トランスフェクション(例えば電気穿孔またはマイクロインジェクションを介して)によって原核細胞または真核細胞に導入すること、(iii)前記形質転換させた細胞を、例えば連続的方法またはバッチ式方法で培養すること、(iv)例えば恒常的にまたは誘導により、rFVIIaを発現させる、(v)例えば培地から前記FVIIaを分離すること、または形質転換した細胞を収集すること、(vi)続いて、例えばアニオン交換クロマトグラフィーまたはアフィニティークロマトグラフィーを介して、精製したrFVIIaを得ること。
(i)酵母での発現のため、プロモーター(例えばAOX1、GAP、GAL1、AUG1など)を用いるベクター(例えばpAO、pPIC、pYES、pMET)、
(ii)昆虫細胞での発現のため、プロモーター(例えばPH、p10、MT、Ac5、OpIE2、gp64、po1hなど)を用いるベクター(例えばpMT、pAc5、pIB、pMIB、pBAC)、ならびに(iii)哺乳類細胞での発現のため、プロモーター(例えばCMV、SV40、EF−1、UbC、RSV、ADV、BPV、およびβ−アクチン)を用いるベクター(例えばpSVL、pCMV、pRc/RSV、pcDNA3、pBPVなど)、およびウイルス系由来のベクター(例えばワクシニアウイルス、アデノ関連ウイルス、ヘルペスウイルス、レトロウイルスなど)。
本明細書で用いるように、「シアル酸部分」は、シアル酸のモノマーまたはポリマーが含まれる。これらは、水溶液中または懸濁液中で可溶性であり、何ら否定的な影響(例えばPSA−FVIIa結合体を医薬的有効量で哺乳類に投与した後の副作用)がない。本発明によって用いられるシアル酸ユニットには特に限定されない。一態様において、シアル酸ポリマーは、1〜4ユニットを有するとして特徴づけられる。また異なるシアル酸ユニットが鎖状に組み合わせられ得る。
FVIIaは、当業者にとって公知の種々の技術のいずれかによって多糖化合物に共有結合され得る。種々の例は、米国特許第5,846,951号の第7欄15行目から第8欄5行目に確認される。
本発明は、少なくとも1つの生理的に許容されるシアル酸部分に結合されていないFVIIaのin vivo半減期と比較して、血液凝固タンパク質(特に、FVIIaの機能上の欠損または欠乏に関連する出血性障害を有する、FVIIaまたはその生物学的に活性な誘導体)のin vivo半減期を増加させることに関する。本発明のPSA−FVIIa結合体は、FVIIIおよびFIXのうちの少なくとも1つの機能上の欠損または先天性欠乏または後天性欠乏に関連する出血性障害の処置のためにさらに用いられることができる。
本発明の一実施形態において、タンパク質性コンストラクトのin vivo半減期は、延ばされる。関連する実施形態において、シアル酸に結合されないFVIIaと比較すると、タンパク質性コンストラクトのin vivo半減期は、少なくとも2倍延び、別の実施形態において、そのin vivo半減期は少なくとも3倍延びる。FVIIa半減期の延長は、以下の実施例で説明するようにラットでの薬物動態を測定することによって評価され得る。
投与経路は、特定の限定を示さない。一実施形態において、本発明のタンパク質性コンストラクトは、注射(例えば静脈注射、筋肉内注射、または腹腔内注射)によって投与され得る。
本発明は、また、上記に明示したように、有効量のタンパク質性コンストラクトを含む医薬組成物に関する。医薬組成物は、薬学的に許容される担体、希釈剤、塩、緩衝剤、または賦形剤をさらに含み得る。医薬組成物を用いて、上記に明示した出血性障害を処置することができる。本発明の医薬組成物は、溶液または凍結乾燥生成物であり得る。タンパク質の安定な溶液、および特にFVIIaを形成する公知の方法が数多くある。1つの例は、米国特許第5,874,408号に開示されている。医薬組成物の溶液を、任意の適切な凍結乾燥プロセスにかけることが可能である。
追加の態様として、本発明は、被験者への投与のためにその用途を促進する方法でパッケージされた本発明の組成物を含むキットが挙げられる。一実施形態において、かかるキットには、本明細書に記載の化合物または組成物(例えばタンパク質性コンストラクトを含む組成物)が含まれる。前記化合物または組成物は、密封された瓶またはベスル等の容器にパッケージされ、前記方法を実践する際の化合物または組成物の用途を説明するラベルが容器に添付されるか、またはパッケージに含まれる。一実施形態において、キットは、タンパク質性コンストラクトを含む組成物を有する第1の容器と、第1の容器内の組成物のための生理的に許容される再構成溶液を有する第2の容器とを含有する。一態様において、化合物または組成物は、単位用量形態でパッケージされる。キットは、投与の特定の経路によって、組成物を投与するのに適した装置をさらに含み得る。好ましくは、キットは、治療用タンパク質またはペプチド組成物の用途を説明するラベルを含有する。
シアル酸(コロミン酸、CA)によるリジン残基の修飾を、JenningsおよびLugowski(J Immunol, 1981;127;1011−8)によって記載されるように行った。この処置のために、Sigma(Sigma−Aidrich, St. Louis;MO)製のCAを使用した。0.1M NaIO4を含有するCAの水溶液(濃度20mg/mL)を暗所で、室温で15分間攪拌し、CAを酸化させた。活性化CA溶液/mLに2mLのエチレングリコールを加えて暗所で、室温でさらに30分間攪拌した。この溶液を、暗所で、2〜8℃の温度で、0.05Mリン酸ナトリウム緩衝液(pH7.2)に対して一晩透析した。
rFVIIa−PSAの酵素活性を、凝固アッセイによって決定した。FVIIaをヒトFVII欠乏血漿に加えて、凝固を、FVIIaと反応するが、FVIIと反応しないトランケート型組織因子(Staclot, Diagnostica Stago, Asnieres, France)によって誘発した。
表1に示すように、PSA−rFVIIaの比活性は、修飾後減少した。
4匹のラット(Crl:CD(SD), Charles River Laboratories, Wilmington, MA)に麻酔して、緩衝液(1.3g/L グリシルグリシン、3g/L 塩化ナトリウム、30g/L マンニトール、1.5g/L CaCl2 x 2H2O、0.1g/L Tween 80、pH5.5)中のrFVIIa−PSA結合体(16.500U FVIIa/kg)を、用量(20mL/kg)を尾静脈に静脈内注射によって投与した。対照として6匹の正常なラットに、修飾されていないrFVIIaを18.000U FVIIa/kgの用量で用いた。物質を投与してから5分後、30分後、1時間後、2時間後、4時間後、6時間後、8時間後、および24時間後に血液試料を、眼窩静脈叢から採取し、クエン酸血漿を調製してさらなる分析のために凍結させた。
FVIIaのN末端でのCAの結合体化をpH6.0で行った。この処置のために、Sigma(Sigma−Aldrich)からのCAを使用し、それをさらにQ−セファロース FF(GE Healthcare, Munich, Germany)上で陰イオン交換クロマトグラフィーによって精製した。0.04M NaIO4を含有する精製CAの水溶液(濃度23mg/mL)を暗所で、室温で15分間攪拌して、CAを酸化させた。続いて、この溶液のアリコートを0.05Mリン酸ナトリウム緩衝液(pH6.0)中のrFVIIa溶液(740μg/mL)に加えて、rFVIIaのmgあたり60mgの活性化CAの最終濃度にした(約150モル過剰)。この混合物を暗所で、室温で180分間攪拌した。NaCNBH3を加えて(25mg/mg rFVIIa)この混合物を静かに振盪させながら暗所で、24時間、インキュベートした。次いで、2.5mLの水性1M TRIS溶液(pH7.2)をこの混合物/mLに加えて、4℃で60分間攪拌して、反応を終了させた。
rFVIIaを、米国特許第3,487,890号に記載されるように、N−アセチルノイラミン酸によって結合体化させた。350mgの合成N−アセチルノイラミン酸(Sigma−Aldrich)を、10mLの0.1M HEPES緩衝液(pH9.0)に溶解させた。次いで、430mgのCNBr(Fluka, Steinhamm, Germany)をこの溶液に加え、活性化の処置の間0.5M NaOHでpHを9.5に調整した。30分後、pH値は9.5であった。次いで、pH値を、0.1M HClを加えることによって8.4に調整した。活性化の全処置の間、温度を氷浴を用いることで制御し、20〜25℃で維持した。rFVIIaによる活性化N−アセチルノイラミン酸の結合体化のために、rFVIIa溶液50mM リン酸緩衝液(pH7.2)中の(50mL/0.44mg rFVIIa/mL)を加えて室温で、緩やかな攪拌下で30分間インキュベートした。次いで、20mLの0.2Mトリス緩衝液を加えて、反応を終了させ、遊離シアン酸エステルをブロックし、混合物を緩やかな攪拌下で15分間インンキュベートした。最終的にこの溶液を、50mM リン酸緩衝液(pH7.2)に対して10kD膜(再生セルロース/Millipore)を用いるUF/DFによって濃縮させた。
rFVIIaを、N−アセチルノイラミン酸に関する米国特許第3,487,890号に記載されるように、TimTec、LLC(Newark, USA)から得た合成N−アセチルノイラミン酸三量体に結合体化させた。350mgのN−アセチルノイラミン酸三量体を、10mLの0.1M HEPES緩衝液(pH9.0)に溶解させた。次いで、430mgのCNBr(Fluka)をこの溶液に加え、活性化の処置の間0.5M NaOHでpHを9.5に調整した。30分後、pH値は9.5であった。pH値を、0.1M HClを加えることによって8.4に調整した。活性化の全処置の間、温度を、氷浴を用いることによって制御し、20〜25℃で維持した。次いで、FVIIaにおる活性化の結合体化を、実施例5に記載するように行った。
実施例5に記載するN−アセチルノイラミン酸(モノSA)に結合体化した修飾rFVIIa、または実施例6に記載するN−アセチルノイラミン酸三量体(トリSA)に結合体化した修飾rFVIIaの酵素活性を、実施例2に記載するように凝固アッセイおよびトロンビン生成アッセイによって決定した。それらの結果を、表3に要約する。
12匹のラットに麻酔して、緩衝液(1.3g/L グリシルグリシン、3g/L 塩化ナトリウム、30g/L マンニトール、1.5g/L CaCl2.2H2O、0.1g/L Tween 80、pH5.5)中のrFVIIa−モノSA結合体(400μg タンパク質/kg)を、容積用量(10mL/kg)を尾静脈に静脈内注射によって投与した。4匹のラットに、rFVIIa−トリSA結合体(400μg タンパク質/kg)で処置した。対照として8匹の正常なラットにおいて400μg タンパク質/kgの用量で修飾されていないrFVIIaを用いた。物質を投与してから5分後、30分後、1時間後、2時間後、4時間後、7時間後、10時間後、および22時間後に血液試料を、眼窩静脈叢から採取し、クエン酸血漿を調製してさらなる分析のために凍結させた。血漿中のFVII抗原レベルをELISA(ポリクローナル抗−ヒトFVII抗体)によって測定した。データを、投与から5分後に血漿で見出された濃度に対して規準化した。投与から7時間後、rFVIIa−モノSAおよびトリSA−rFVIIaの血漿レベルは対照の天然rFVIIaのそれよりも高かった。それらの結果を図6A(rFVIIa−モノSA)および図6B(rFVIIa−トリSA)に示す。
還元的アミノ化によるrFVIIaのN−アセチルノイラミン酸三量体との結合体化を、Biessen el al. (Biochem J 1994;299:291−6)に記載されるように行った。350mgのN−アセチルノイラミン酸三量体(TimTec)を10mLの0.1M HEPES緩衝液(pH7.0)に溶解して、20mM HEPES、70mM NaCl(pH7.4)(0.3mg/mL)中の組換えFVIIaの溶液32mLに加えた。次いで、NaCNBH3を加えて、50mg/mLの最終濃度にし、0.1M HClを加えることによってpH7.0にpH調整した。混合物を37℃で、穏やかな攪拌下で48時間インキュベートした。この溶液を、20mM HEPES緩衝液、150mM NaCl(pH7.4)に対して10kD膜(再生セルロース/Millipore)を用いるUF/DFによって濃縮させた。
国際公開第WO0601616A1号に記載されるように、CAをQ−セファロース FF上で陰イオン交換クロマトグラフィーによって精製した。5gのCAを、25mM NaClを含有する50mLの10mM トリエタノールアミン緩衝液(pH7.4)(=開始緩衝液)で溶解した。この溶液を、Q−セファロース FF(GE Healthcare)を充填し、開始緩衝液と平衡に達したPharmacia XK50カラム上に適用した。次いで、このカラムを8カラム容積(CV)の開始緩衝液で洗浄し、結合したCAを開始緩衝液中で、3CVで段階的に(200mM NaCl、350mM NaCl、および500mM NaCl)溶出させた。350mM NaClで溶出した画分は、SDSゲル電気泳動によって示されるように20kDaの分子量を示した。この画分を、再生セルロース(Millipore)製の5kD膜を用いて限外濾過によって濃縮し、続いて50mM リン酸緩衝液(pH7.2)に対してダイアフィルトレーションした。次いで、CAを、実施例1に記載のNaIO4で酸化させ、末端の一次アミノ基を、国際公開第WO05016973A1号に記載されるように、還元的アミノ化によって導入した。還元的アミノ化のために、11mLの2M NH4Cl−溶液を、50mM リン酸緩衝液(pH7.2)中に58mgの酸化PSA/mLを含有する20mLの溶液に加えた。次いで、1M NaOH中の5M NaCNBH3の溶液を加えて、75mMの最終濃度にした。反応を室温、pH8.0で5日間、行った。次いで、この混合物を、10mM NaClを含有する(NH4)2CO3溶液(50mg/L)に対して透析し、続いて5mM EDTAを含有する50mM リン酸緩衝液(pH8.0)に対して透析した。次いで、スルフヒドリル基を、2−イミノチオラン(Traut試薬/Pierce)を用いる末端の一次アミノ基の反応によって導入した。反応を室温で、試薬の20倍のモル過剰を有する5mM EDTAを含有する50mM リン酸緩衝液(pH8.0)で、1時間行った。最終的に、末端遊離SH基を含有するPSA溶液を、再生セルロース(Millipore)製の5kDのカットオフ膜を使用する限外濾過/ダイアフィルトレーションにかけた。
PSA(Sigma−Aldrich)をQ−セファロース FF(GE Healthcare)上で陰イオン交換クロマトグラフィーによって精製し、実施例10に記載の末端スルフヒドリル基を化学修飾によって導入し、PSA−SHを形成した。PSA−SHのrFVIIaへの結合のために、2つの反応基、すなわちSH基への結合体化のためのマレイミド基および遊離アミノ基への結合体化のためのスルホ−NHS−エステル基を含有するヘテロ二価性水溶性架橋剤であるスルホ−EMCS((N−ε−マレイミドカプロイルオキシ)スルホスクシンイミドエステル/Pierce)を用いた。150mM NaClを含有する、20mM HEPES緩衝液(pH7.4)中の2mLのrFVIIa溶液(1.6mg/mL)に、スルホ−EMCSを加えて最終濃度の0.07mgの架橋剤/mgタンパク質にした。反応を室温で、30分間行った。続いて、実施例10によって調製した130mgのPSA−SH(100倍の過剰)を加えて、中間体リンカー/rFVIIa複合体の反応のPSA−SHへの結合を室温で、さらに2時間行った。次いで、この混合物を、ブチル−セファロース(GE−Healthcare)上でHICクロマトグラフィーによって精製した。5M NaCl溶液をこの混合物に加えて、3M NaClの最終濃度にした。次いで、この混合物をブチル−セファロース(GE−Healthcare)で充填したカラムに適用し、rFVIIa−PSA結合体の溶出を、6.7mM CaCl2を含有する50mM HEPES緩衝液(pH7.4)で行った。結合体の溶出後、pHをpH6,9に調整した。
PSAの、rFVIIaの炭水化物部分への結合体化のために、20mM HEPES緩衝液(pH6.0)(1.6mg/mL)中のrFVIIaの溶液を調製した。この溶液の9容積に対して、5mM NaIO4−溶液の1容積を加えて穏やかに混合した。酸化反応を4℃で、暗所で1時間行い、遊離アルデヒド基を生成した。次いで。亜硫酸水素ナトリウム(最終濃度5mM)を加えて、酸化反応を止めた。続いてPSA−ヒドラジド(国際公開第WO0606168A2)を加え(最終濃度10mM)、アルデヒド基への結合反応を室温で1時間行った。次いで、PSA−rFVIIa結合体を、実施例1に記載のQHyper D(Pall BioSepra)上で陰イオン交換クロマトグラフィーによって精製した。
Claims (7)
- 以下:
(a)血漿FVIIa、および、組換えFVIIa(rFVIIa)からなる群から選択される活性化型第VII因子(FVIIa)分子、ならびに、
(b)該FVIIa分子に結合される1〜4のシアル酸ユニットからなる少なくとも1つの生理的に許容される鎖であって、該生理的に許容される鎖の各々の該シアル酸ユニットが該FVIIa分子の異なるアミノ酸残基に直接的に共有結合している、生理的に許容される鎖
を含む化学修飾された活性化型第VII因子(FVIIa)分子であって、
ここで、化学修飾されていないFVIIa分子のin vivo半減期と比較すると、該化学修飾されたFVIIa分子のin vivo半減期が哺乳類の血中において延長している、化学修飾された活性化型第VII因子分子。 - 前記化学修飾されたFVIIa分子のin vivo半減期が、前記化学修飾されていないFVIIa分子のin vivo半減期と比較すると、少なくとも2倍増加する、請求項1に記載の化学修飾されたFVIIa分子。
- 請求項1に記載の化学修飾されたFVIIa分子の有効量と、薬学的に許容される担体、希釈剤、塩、緩衝剤、および賦形剤からなる群から選択される1つ以上の化合物とを含む、医薬組成物。
- FVIIa、第VIII因子(FVIII)、および第IX因子(FIX)のうちの少なくとも1つの機能上の欠損または欠乏に関連する出血性障害を有する哺乳類において出血を制御するための組成物であって、該組成物は、請求項1に記載の化学修飾されたFVIIa分子を含む、組成物。
- 哺乳類において手術または外傷の間に出血を制御するための組成物であって、該組成物は、請求項1に記載の化学修飾されたFVIIa分子を、出血を制御するため有効量で含む、組成物。
- 容器にパッケージされた、請求項1に記載の化学修飾されたFVIIa分子の有効量を含むキットであって、該キットが場合により第2の治療薬を含有し、該容器に添付されたまたは該容器とともにパッケージされたラベルをさらに含み、該ラベルが該容器の内容物を説明し、哺乳類における出血を制御するための該容器の該内容物の使用に関する適応および/または使用説明書を提供する、キット。
- 前記容器がバイアルまたは瓶または予め充填されたシリンジである、請求項6に記載のキット。
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