JP6134081B1 - ペプチド組成物 - Google Patents

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Abstract

本発明は、優れた保存安定性と透明性とを両立し得るペプチド組成物を提供する。本発明のペプチド組成物は、自己組織化ペプチド、pKaが3.5以上7.5未満であって、窒素原子を1以上含む緩衝剤、および、水を配合してなり、pHが4.5〜6.6である。

Description

本発明は、ペプチド組成物に関する。
近年、様々な用途にペプチド組成物が用いられている。例えば、自己組織化能を有するペプチドを用いたペプチドゲルが知られており、このペプチドゲルは優れた力学的強度および透明性を有することから、様々な用途に用いられている(例えば、特許文献1)。
ペプチド組成物は用途に応じたpHに調整するために、緩衝剤を含む場合がある。例えば、心組織の保護および再生のための組成物を調製する際に、生理学的に許容可能なpHにするために受容可能な緩衝液が用いられ得ることが開示されている(特許文献2)。
特許第4620804号 特許第5558104号
しかしながら、本発明者らが検討したところ、従来のペプチド組成物は保存安定性に問題を有する場合があることがわかった。具体的には、炭酸ナトリウム等の緩衝剤を用いてpH調整されたペプチド組成物を保存すると、経時的にpHが変動する場合がある。また、C末端カルボキシル基がアミド化されているペプチドを含むペプチド組成物においては、該pH変動に伴って該アミド基の加水分解が生じる場合があり、C末端のアミノ酸残基が塩基性アミノ酸残基である場合にその傾向が大きいことを見出した。
上記アミド基はペプチドのC末端の保護基として機能し得る。保存中に保護基であるアミド基が外れてカルボキシル基へと分解されると、ペプチドの所望の特性が損なわれる場合がある。さらに、分解による副産物が不純物となり、品質が低下するおそれもある。また、ペプチドに含まれるアミド基は生理活性の発現および特定の構造を持つ分子集合体の形成という観点からも重要な官能基である。特に、自己組織化能を有するペプチド(以下、自己組織化ペプチドと称する)に関しては、分子集合体の形成、すなわち自己組織化能に重要な官能基である。ペプチド分子内での電荷の数や配置は自己組織化能に関与するため、例えば、C末端のアミド基が他の官能基(例えば、カルボキシル基)に変化することにより、自己組織化能に影響し得る。具体的には、同じ配列の自己組織化ペプチドであっても、C末端がアミド基の場合には透明なペプチド組成物が得られるのに対し、C末端がカルボン酸の場合には組成物の透明性が損なわれ得る。
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は優れた保存安定性とペプチド組成物の所望の特性(例えば、透明性)とを両立し得るペプチド組成物を提供することである。
本発明によれば、ペプチド組成物が提供される。該ペプチド組成物は、自己組織化ペプチド、pKaが3.5以上7.5未満であって、窒素原子を1以上含む緩衝剤、および、水を配合してなり、pHが4.5〜6.6である。
1つの実施形態において、上記ペプチド組成物中において、上記自己組織化ペプチドに含まれるアミノ酸残基の電荷の総和が、0を超え+3以下である。
1つの実施形態において、上記自己組織化ペプチドのC末端がアミド基である。
1つの実施形態において、上記自己組織化ペプチドのC末端のアミノ酸が塩基性アミノ酸である。
1つの実施形態において、上記緩衝剤がヒスチジン、チアミン硝化物、ピリジン、ビストリス、エチレンジアミン、および/またはN−メチルモルホリンである。
1つの実施形態において、上記緩衝剤の濃度が1mM〜100mMである。
1つの実施形態において、上記ペプチド組成物の可視光線透過率が、70%以上である。
本発明の別の局面によれば、上記ペプチド組成物の製造方法が提供される。該製造方法は、自己組織化ペプチド、pKaが3.5以上7.5未満であって、窒素原子を1以上含む緩衝剤、および、水を撹拌することを含む。
本発明のペプチド組成物は、自己組織化ペプチド、pKaが3.5以上7.5未満であって、窒素原子を1以上含む緩衝剤および水を配合してなり、pHが4.5〜6.6である。本発明のペプチド組成物は、優れた保存安定性と所望の特性(例えば、透明性)とを両立し得る。そのため、本発明のペプチド組成物は一定期間保存した場合であっても品質を維持することができ、様々な用途に好適に用いることができ得る。
上記効果が得られる理由は定かではないが、以下のように推測される。すなわち、従来のペプチド組成物においては、保存期間中に、気化等によって緩衝剤の含有量が徐々に減少して緩衝作用が弱まる。その結果、組成物のpHが変化し、pH安定性の小さいペプチドに対しては分解(例えば、C末端アミド基の分解)が惹起されると推測される。これに対し、本発明においては、上記特定の緩衝剤を選択することにより、経時的なpH変化を抑制し得る。その結果、組成物のpHをペプチドの分解が生じ難い特定のpH範囲に制御することができる。さらに、上記特定の緩衝剤によれば、例えば自己組織化ペプチド組成物における所望の特性(例えば、透明性)を維持し得るという効果も奏され得る。
さらに、ペプチド組成物に気化しやすい緩衝剤を用いる場合には、一定のpHでの調製が困難であり、バッチごとにバラつきが生じるという課題もある。上記緩衝剤を用いることにより、ペプチド組成物のpHのコントロールが容易になり、ペプチド組成物のバッチごとの品質のバラつきをも抑制し得る。
本発明のペプチド組成物は、ペプチド、pKaが3.5以上7.5未満であって、窒素原子を1以上含む緩衝剤および水を配合してなる組成物であって、そのpHが4.5〜6.6である。このような緩衝剤を用いることにより、優れた保存安定性と所望の特性(例えば、透明性)とを両立し得るペプチド組成物が提供される。
ペプチド組成物はpHが4.5〜6.6であり、好ましくは4.6〜6.5であり、より好ましくは5.0〜6.0である。ペプチド組成物のpHが上記の範囲内であることにより、ペプチド組成物の保存安定性がさらに向上し得る。また、用いられるペプチドがその構造内にアミド基を含む場合であっても、アミド基の分解が抑えられ優れた保存安定性が奏され得る。また、C末端のアミノ酸が塩基性アミノ酸であり、かつ、C末端がアミド基であるペプチドを用いる場合に、特に本発明の効果が発揮され得る。上記範囲外のpHである場合、塩基性アミノ酸の側鎖の窒素原子が関与して、C末端アミド基の分解反応が起こり、C末端カルボン酸のペプチドが生成するおそれがあるためである。
ペプチド組成物は、可視光線透過率が好ましくは70%以上であり、より好ましくは85%以上であり、さらに好ましくは90%以上であり、特に好ましくは95%以上である。ペプチド組成物の可視光線透過率が上記の範囲内であれば、透明性が要求される用途にも好適に用いることができる。本明細書において、可視光線透過率は波長380nm〜780nmの光線透過率であり、例えば、分光光度計(具体的には、サーモフィッシャーサイエンティフィック社製、製品名:Nano Drop 2000)を用いることにより測定することができる。
A.自己組織化ペプチド
本発明のペプチド組成物に含まれるペプチドは、自己組織化ペプチドである。自己組織化ペプチドは、その特性から再生医療および細胞培養等の様々な分野での活用が期待されている。本発明のペプチド組成物では、自己組織化ペプチドがその自己集合性を良好に維持し得る。そのため、保存期間だけでなく、所望の用途に適用後も好適な機能を保持し得る。
本明細書において、「自己組織化ペプチド」とは、溶媒中において、ペプチド分子同士の相互作用を介して自発的に集合するペプチドをいう。相互作用としては、特に限定されず、例えば、水素結合、イオン間相互作用、ファンデルワールス力等の静電的相互作用、疎水性相互作用などが挙げられる。自己組織化ペプチドの中でも、特にβシート構造を介して自己組織化するペプチドが好ましい。当該βシート構造は、代表的には、相対的に親水性が高い面と親水性が低い面とを有する。一般に、自己組織化ペプチドを水等の溶媒に溶解させて組成物を調製すると、上述したペプチド分子同士の相互作用により、組成物はゲルとなることが多い。βシート構造の形成の確認は、例えば、円二色測定法により、ペプチド組成物のモル楕円率を測定し、216nmのモル楕円率が負の値になることを確認することにより行われ得る。また、FT-IRの分析を用いて、1620cm−1付近に現れるβシートによるピークや、1690cm−1付近に現れる逆平行βシートによるピークを検出することによっても確認できる。
本発明においては、自己組織化ペプチドと緩衝剤とを共に用いる。そのため、ペプチドが用いられる緩衝剤と対になるイオンを持ち合わせていることが好ましい。後述するように、緩衝剤としては、緩衝剤分子中で緩衝作用を担う窒素原子の電子対にプロトンが付加していない状態(このとき上記の窒素原子の形式電荷は±0)と、上記の窒素原子の電子対にプロトンが付加した状態(このとき上記の窒素原子の形式電荷は正電荷)との変化により緩衝作用を示す緩衝剤が好適に用いられる。そのため、窒素の電子対にプロトンが付加した状態で対となるイオン(陰イオン)を持つペプチドの形態、例えば、ペプチドの塩酸塩、ペプチドのトリフルオロ酢酸塩、ペプチドのメタンスルホン酸塩などの塩(好ましくは、酸(例えば、pKa<3の強酸)との塩)の形態が好ましい。なお、窒素の電子対にプロトンが付加した状態で対となるイオンを持つペプチドと、対となるイオンを持たないペプチドとを組み合わせて用いてもよい。
また、一般に、自己組織化ペプチドは塩と組み合わせられることにより、塩から生じた電荷(イオン)でペプチドの電荷が遮蔽され、ペプチド分子同士が集合する方向に向かうと考えられている。そのため、ペプチドをより集合させるために塩が添加される場合がある。しかし他方では、塩によりペプチドが無秩序に近づきすぎ、結果としてペプチドの凝集が起こることも多い。ペプチドの凝集は、白濁による透明性の低下、ゲル組成物としての機械的安定性の低下(具体的には、脆くなる、離水する)をもたらし得る。これに対し、本発明では、ペプチド組成物のpHにおいて、ペプチドに含まれるアミノ酸残基の電荷の総和が正となる自己組織化ペプチドが、特に好適に用いられる。電荷の総和が正であるペプチドを用いる場合、窒素原子を1以上含む緩衝剤と組み合わせた際に、組成物中のペプチド間に適度な静電気的斥力が維持され、ペプチドが凝集し難い。緩衝剤も水中で電荷を生ずるが、本発明の組成物は、所望の緩衝作用および透明性を有し、また、機械的処理に対する安定性が高いので、撹拌、混合等の処理を複数回経てもゲル組成物としての機械的安定性を維持することができる。
上記自己組織化ペプチドに含まれるアミノ酸残基の電荷の総和は、該ペプチドが含まれる組成物(すなわち、本発明のペプチド組成物)中において、好ましくは0を超え+3以下であり、より好ましくは+1〜+3である。このように、組成物中において該アミノ酸残基の側鎖に由来するプラス電荷とマイナス電荷とが相殺されないことにより、ゲル形成に適した静電的引力及び斥力のバランスが保たれ、その結果として、透明かつ安定なゲルを形成し得るからである。
上記自己組織化ペプチドの電荷は、PROTEIN CALCULATOR v3.4のウェブサイト(http://protcalc.sourceforge.net/)上で利用可能なプログラムにより行なわれ得る。
本発明で用いられる自己組織化ペプチドは、好ましくはC末端にアミド基を有する(C末端カルボキシル基がアミド化されている)。アミド基は、電子の非局在化が起こる官能基であるため、比較的分解し難い安定な官能基であり、保護基として用いられ得る。しかし、酸性条件および塩基性条件で分解することや、中性付近のpHであっても分解が起こり得る。本発明では、以下のB項で述べるpKaが3.5〜7.5であって、窒素原子を1以上含む緩衝剤を用いて、pH4.5〜6.6の組成物とすることにより、C末端にアミド基を有するペプチドであっても、保存安定性に優れたペプチド組成物とすることができる。
1つの実施形態では、自己組織化ペプチドのC末端のアミノ酸はアルギニン、リシン、ヒスチジン等の塩基性アミノ酸であることが好ましく、アルギニンまたはリシンであることがより好ましく、アルギニンであることがさらに好ましい。C末端のアミノ酸が塩基性アミノ酸であり、C末端がアミド基であるペプチドを用いる場合、塩基性アミノ酸の側鎖の窒素原子が関与して、C末端アミド基の分解反応が起こり、C末端カルボン酸のペプチドが生成し得る。そのため、このようなペプチドでは特に保存安定性が問題になり得るところ、本発明によれば、保存安定性と所望の効果との両立効果が好適に奏され得る。
自己組織化ペプチドとしては、例えば、特開2010−280719号公報に記載の自己組織化ペプチドが好適に用いられ得る。当該公報は、その全体の記載が本明細書に参考として援用される。この自己組織化ペプチドは、7位の疎水性アミノ酸残基を中心として、一残基おきに塩基性アミノ酸残基(1、5、9、および13位)および酸性アミノ酸残基(3および11位)をN末端方向およびC末端方向に対称の位置に有する13残基のアミノ酸配列からなる。すなわち、親水性アミノ酸と疎水性アミノ酸とを交互に有さないことを1つの特徴とする。また、この自己組織化ペプチドは、親水性アミノ酸残基と疎水性アミノ酸残基とを等しい割合で有さないことを別の特徴とする。また、この自己組織化ペプチドは、7位の疎水性アミノ酸残基を中心として、4個の塩基性アミノ酸残基と2個の酸性アミノ酸残基とを所定の対称の位置に有し、N末端とC末端のアミノ酸残基がともに塩基性アミノ酸残基であることをさらに別の特徴とする。
具体的には、下記のアミノ酸配列からなる自己組織化ペプチドが挙げられる。
アミノ酸配列:adb
(上記アミノ酸配列中、a〜aは塩基性アミノ酸残基を表し;b〜bは、非電荷極性アミノ酸残基および/または疎水性アミノ酸残基を表し、ただし、そのうちの少なくとも5個は、疎水性アミノ酸残基であり;cおよびcは、酸性アミノ酸残基を表し;dは、疎水性アミノ酸残基を表す)。
上記アミノ酸配列で表される自己組織化ペプチドは、透明性および力学的強度に優れるゲルを形成し得るため、様々な用途に好適に用いられ得る。その一方で、上記の通り、末端に塩基性アミノ酸残基を有することから、保存安定性に改善の余地がある。本発明のペプチド組成物に含まれるペプチドとしてこの自己組織化ペプチドを用いることにより、上記の優れた特性を保持し、かつ、保存安定性にも優れたペプチド組成物が提供され得る。
本発明に好適に用いられ得る自己組織化ペプチドは、上記で例示したものに限定されない。本発明に好適に用いられ得る自己組織化ペプチドの具体例としては、上記で例示したものを含め、以下のものが挙げられる。
n−RLDLRLALRLDLR−c(配列番号1)
n−RLDLRLSLRLDLR−c(配列番号2)
n−RLALRLDLRLDLR−c(配列番号3)
n−KRLDLNLRLDLRK−c(配列番号4)
上記自己組織化ペプチドは、任意の適切な製造方法によって製造され得る。例えば、Fmoc法等の固相法又は液相法等の化学合成方法、遺伝子組換え発現等の分子生物学的方法が挙げられる。これらの製造方法(特に、化学合成方法)は、酸を用いる精製工程および/または脱保護工程を含み得る。このような製造方法においては、酸をペプチドから完全に除去することが困難であることから、得られるペプチドにはごく微量の酸が混在し得、そのため、水に溶解した際に理論値よりも低いpH(例えば、pH≦4.0)を示し得る。このようなペプチドを用いたペプチド組成物は、後述する緩衝剤によって、所望のpHに調整されると同時に緩衝作用が付与され得る。
上記自己組織化ペプチドを構成するアミノ酸は、L−アミノ酸であってもよく、D−アミノ酸であってもよい。また、天然アミノ酸であってもよく、非天然アミノ酸であってもよい。低価格で入手可能であり、ペプチド合成が容易であることから、好ましくは天然アミノ酸である。
本発明で用いられる自己組織化ペプチドは任意の修飾がされたペプチド(以下、修飾ペプチドという)であってもよい。該修飾ペプチドは、ペプチドが所望の特性(例えば、自己組織化能)を有し、かつ、ペプチド組成物の保存安定性に影響しない範囲で、任意の修飾が施され得る。修飾が行われる部位は、ペプチドのN末端アミノ基であってもよく、C末端カルボキシル基であってもよく、その両方であってもよい。
上記修飾としては、例えば、N末端のアセチル化、C末端のアミド化等の保護基の導入;アルキル化、エステル化、またはハロゲン化等の官能基の導入;水素添加;単糖、二糖、オリゴ糖、または多糖等の糖化合物の導入;脂肪酸、リン脂質、または糖脂質等の脂質化合物の導入;DNAの導入;その他生理活性を有する化合物等の導入が挙げられる。修飾は1種のみ行われてもよく、2種以上を組み合わせて行ってもよい。例えば、ペプチドのN末端をアセチル化し、C末端をアミド化してもよい。上記の通り、本発明の効果はC末端にアミド基を有する自己組織化ペプチドを含むペプチド組成物において好適に得られ得ることから、C末端に保護基としてアミド基が導入された修飾ペプチドを好適に用いることができる。
上記修飾は、その種類等に応じて、任意の適切な方法によって行われ得る。
自己組織化ペプチドを構成するアミノ酸残基数は、特に限定されない。該アミノ酸残基数は、自己組織化能を好適に発揮する観点から、好ましくは2〜200であり、より好ましくは2〜20であり、さらに好ましくは6〜20であり、特に好ましくは12〜20、最も好ましくは13〜15である。
ペプチド組成物における自己組織化ペプチドの含有量は、目的等に応じて任意の適切な値に設定される。本発明のペプチド組成物は、例えば、0.01w/w%〜10w/w%、好ましくは0.1w/w%〜3.0w/w%、より好ましくは0.5w/w%〜3.0w/w%、さらに好ましくは0.5w/w%〜2.5w/w%、最も好ましくは1.0w/w%〜2.0w/w%の濃度で自己組織化ペプチドを含む。
B.緩衝剤
本発明では、pKaが3.5以上7.5未満であって、窒素原子を1以上含む緩衝剤を用いる。このような緩衝剤を用いることにより、ペプチド組成物の保存安定性と所望の特性(例えば、透明性)とを両立し得る。なかでも、自己組織化ペプチドとしてC末端にアミド基を有するペプチドを用いる場合に、本発明の効果がさらに発揮され得る。アミド基はペプチドのC末端の保護基として用いられ得る。アミド基は酸性条件および塩基性条件で分解することが知られている。また、中性条件下であってもアミド基の分解を完全に抑えることは困難である。そのため、保存中に保護基であるアミド基が外れてカルボキシル基へと分解され、ペプチドの所望の特性が損なわれる場合がある。さらに、分解による副産物が不純物となり、品質が低下するおそれもある。本発明のペプチド組成物では、pKaが3.5以上7.5未満であって、窒素原子を1以上含む緩衝剤を用いることにより、ペプチド組成物をペプチドの分解を抑制可能なpHに長期間維持することができる。そのため、保存安定性と所望の特性とを両立可能なペプチド組成物が得られ得る。さらに、ペプチド組成物に緩衝剤を用いる場合には、緩衝剤の気化等により、一定のpHでの調製が困難であり、バッチごとにバラつきが生じるという課題もある。本発明で用いる緩衝剤は、気化等によりペプチド組成物からその含有量が低減しにくい。そのため、ペプチド組成物が経時的に安定したpHを維持し得る。上記緩衝剤を用いることにより、ペプチド組成物のpHのコントロールが容易になり、バッチごとの品質のバラつきをも抑制し得る。
緩衝剤のpKaは3.5以上7.5未満であり、好ましくは3.8〜7.2、より好ましくは4.5〜6.5である。緩衝剤のpKaが上記の範囲内であれば、得られるペプチド組成物の保存安定性と所望の特性とを両立することができ得る。また、このような緩衝剤を用いることにより、ペプチド組成物のpHのコントロールが容易となり、バッチごとの品質のバラつきをも防止し得る。なお、多段解離する緩衝剤は、複数のpKaを有する。このような緩衝剤を用いる場合、複数のpKaの少なくとも1つが上記の範囲内であるものが用いられる。pKaの値は、任意の適切な測定装置を用いて室温(23℃程度)で測定してもよく、文献に記載の値を参照して用いてもよい。なお、本明細書では以下の文献に記載の値を参照した;化学便覧 基礎編II 改定3版,社団法人日本化学会編,1984(エチレンジアミン及びヒスチジン)、澤田清・大森大二郎,緩衝液 その原理と選び方・作り方,2009(ビストリス)、日本公定書協会編,医療用医薬品品質情報集No.23,2005(チアミン硝化物)、Brown,H.C.et al.,in Braude,E.A.and F.C.Nachod,Determination of Organic Structures by Physical Methods,1955(ピリジン)、Hall,H.K.,Jr.J.A.m.Soc.1957,79,5441(N−メチルモルホリン)。
上記緩衝剤は窒素原子を1以上含む。該緩衝剤は、塩基性緩衝剤であり、代表的には、弱塩基とその共役酸とによって緩衝作用を示し得る。換言すれば、該緩衝剤は、窒素原子の電子対にプロトンが付加していない状態(窒素原子の形式電荷±0)と窒素原子の電子対にプロトンが付加した状態(窒素原子の形式電荷は正電荷)との変化により緩衝作用を示し得る。また、該緩衝剤をその塩と組み合わせることによって、より好適な緩衝作用が得られ得る。なお、本明細書において、このような緩衝剤に関しては、窒素原子の電子対にプロトンが付加した状態、すなわち、共役酸のpKaを緩衝剤のpKaとして扱う。このような緩衝剤を用いることにより、ペプチドの凝集が防止され、より透明性の高いペプチド組成物が得られ得る。さらに、別の観点からは、緩衝剤は単分子であることが好ましい。また、別の観点からは、スルホン酸基を含まない物質であることが好ましい。
1つの実施形態において、上記緩衝剤は、共役酸のpKaが3.5以上7.5未満、好ましくは3.8〜7.2、より好ましくは4.5〜6.5である塩基性官能基を1以上有する化合物である。該塩基性官能基としては、例えば、アミノ基または含窒素複素環が挙げられる。アミノ基は、一級アミノ基(−NH)、二級アミノ基(−NHR)、三級アミノ基(−NRR’)のいずれであってもよい。また、該化合物中における上記塩基性官能基の数は、例えば4以下であり得、好ましくは3以下である。なお、該化合物は、本発明の効果を損なわない限りにおいて、pKaが3.5未満または7.5以上である酸性または塩基性官能基をさらに有していてもよい。また、該化合物の分子量は、例えば50〜400、好ましくは60〜350であり得る。
本発明に好適な緩衝剤としては、具体的には、エチレンジアミン(pKa:7.1(25℃))、ヒスチジン(pKa:6.0(25℃))、ビストリス(Bis−Tris、pKa:6.5(20℃))、チアミン硝化物(pKa:4.8)、ピリジン(pKa:5.2(20℃))、1−メチルイミダゾール(pKa:7.1)、N−メチルモルホリン(pKa:7.4)等が挙げられる(3.5以上7.5未満のpKaのみを記載した)。なかでも、ヒスチジンおよび/またはビストリスが好ましい。これらの緩衝剤によれば、生体適合性の高いペプチド組成物を容易に得ることができる。緩衝剤は1種のみを用いてもよく、2種以上を組み合せて用いてもよい。
ペプチド組成物における緩衝剤の濃度は、ペプチド組成物が所望のpHとなる濃度であればよい。緩衝作用を好適に発揮する観点から、緩衝剤の濃度は好ましくは1mM〜100mM、より好ましくは5mM〜50mM、さらに好ましくは15mM〜50mM、さらにより好ましくは20mM〜50mM、最も好ましくは30mM〜50mMである。
C.水
ペプチド組成物に含まれる水としては、任意の適切な水を用いることができる。例えば、蒸留水(例えば、注射用水)、脱イオン水等が挙げられる。
D.添加物
本発明のペプチド組成物は、用途等に応じて、自己組織化ペプチド、pKaが3.5以上7.5未満であって、窒素原子を1以上含む緩衝剤、および、水以外に任意の適切な添加物を含み得る。例えば、等張化剤;単糖、二糖、オリゴ糖等の糖類;等が挙げられる。添加物は、1種類のみ添加されてもよく、2種類以上組み合わせて添加されてもよい。添加物の濃度は、目的、ペプチド組成物の用途等に応じて適切に設定され得る。
等張化剤としては、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、塩化マグネシウム等の塩化物;グルコース、フルクトース、ガラクトース等の単糖;スクロース、トレハロース、マルトース、ラクトース等の二糖;マンニトール、ソルビトール等の糖アルコール;等が挙げられる。
また、本発明のペプチド組成物は、上記緩衝剤が含む窒素原子の電子対にプロトンが付加した状態で対となるイオンを持つ成分をさらに含んでいてもよい。このような成分としては、例えば、塩酸、トリフルオロ酢酸、メタンスルホン酸等の酸(例えば、pKa<3の強酸)と無機化合物または有機化合物との塩(例えば、ナトリウム塩、上記自己組織化ペプチド以外のペプチド塩)が挙げられる。
E.ペプチド組成物の製造方法
本発明のペプチド組成物は、任意の適切な製造方法で製造され得る。該製造方法は、好ましくは、自己組織化ペプチド、pKaが3.5以上7.5未満であって、窒素原子を1以上含む緩衝剤、および、水を撹拌することを含む。例えば、自己組織化ペプチドを所望の濃度となるよう水に溶解してペプチド水溶液を調製し、必要に応じてさらに任意の適切な添加物を添加した後に、pHが4.5〜6.6となるよう上記緩衝剤を添加する。次いで、これらを必要により任意の適切な撹拌手段を用いて、撹拌することにより、ペプチド組成物が得られ得る。ペプチド濃度等にも依るが、1つの実施形態においては、上記調製直後のペプチド組成物は、流動性を有する形態(例えば、液状またはゾル状の形態)を示し得る。該流動性を有する形態のペプチド組成物を静置すること等によって自己組織化ペプチドを自己組織化させることにより、流動性を失った形態(例えば、ゲルの形態)のぺプチド組成物が得られ得る。
撹拌手段としては、例えば、プロペラ、棒、マグネチックスターラー、自転公転式の撹拌装置(さらには内部に凹凸を有する容器の併用)、超音波ホモジナイザー、超音波照射器などが使用され得る。なお、本明細書において、撹拌とは、かきまぜる、かきまわす、混合する、泡立てる、振動させる等、静置状態ではない状態を意味する操作を含む。
また、上記緩衝剤を別途水に溶解して緩衝液を調製し、該緩衝液を用いてペプチド組成物を調製してもよい。さらに、ペプチド、緩衝剤、および、任意の適切な添加剤を水へ投入し、その後撹拌しても良い。投入は徐々に行っても良く、成分ごとに行っても良く、一度に行っても良い。また、ペプチド、緩衝剤、および、任意の添加剤に水を投入し、次いで、これらを撹拌しても良い。
また、ペプチド組成物は、必要に応じて、加熱処理を施してもよい。本発明においては、窒素原子を含む緩衝剤を用いることから、加熱による緩衝剤の揮発や分解が抑制され得る。よって、加熱による滅菌または殺菌効果を得つつ、加熱後においても組成物を所望のpHに維持することができることから、組成物の長期保存に特に有利である。上記加熱処理の処理温度としては、例えば100℃以上、好ましくは120℃〜130℃である。また、処理時間としては、例えば10秒以上、好ましくは1分〜30分、より好ましくは15分〜25分である。該加熱処理は、加圧下で行ってもよい。加熱処理の具体例としては、オートクレーブ処理(例えば、121℃、2気圧で15分〜25分の処理)が挙げられる。
F.ペプチド組成物の用途
本発明のペプチド組成物は、保存安定性と所望の特性とを両立し得る。そのため、ペプチド組成物の有する特性を生かした様々な用途に適用することができる。本発明のペプチド組成物が人工合成されたペプチドを含む場合、動物由来の感染症のおそれが無いことからヒトを対象とした用途に好ましく用いられ得る。ヒトを対象とした用途の具体例としては、スキンケア用品、ヘアケア用品等の化粧品;医薬品開発スクリーニング、再生医療等に用いられる細胞培養基材、褥瘡製剤、骨充填注入材、美容整形用注入材、眼科手術用補助材、人工硝子体、人工水晶体、関節潤滑剤、点眼剤、ドラッグデリバリーシステム(DDS)基材、細胞送達用担体、止血材、閉塞剤等の医薬品および医療機器;潤滑用保水剤、乾燥剤、医療機器等用のコーティング剤、液体・気体等の流出防止材等が挙げられる。
従来のペプチド組成物では、緩衝剤を含んだ状態で撹拌することにより、凝集および濁りにより透明性が損なわれる場合や、所望の形態のペプチド組成物(例えば、ゲル)が調製できない場合がある。しかしながら、本発明ではこのような課題が解決されており、透明性等が要求される用途にも好適に用いることができる。
本発明のペプチド組成物はpHが4.5〜6.6である。ペプチド組成物はその用途に応じて、上記範囲外の所望のpHに用時調整して用いてもよい。
また、本発明のペプチド組成物は、物理的な力や刺激を加えることにより一時的に流動性を高めることができる。さらに、その後しばらくすると再び流動性が低下し、物理的な力や刺激を加える前の強度に戻るという特徴を有し得る。例えば、特開2010−280719号公報に記載の自己組織化ペプチドを使用した組成物は、このような物性を有し得る。したがって、このような特性が要求される用途(例えば、シリンジ等による押し出しを経て適用される用途)にも好適に用いることができる。
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。
[実施例1]
液相合成法により合成され、N末端をアセチル化、C末端をアミド化させた配列番号1の自己組織化ペプチドA([CHCO]−RLDLRLALRLDLR−[NH])の塩酸塩を用いた。
上記ペプチドA塩酸塩、および、注射用水(扶桑薬品工業株式会社製、商品名:注射用水PL「フソー」)をバイアル内に入れて撹拌し、ペプチド水溶液を得た。得られたペプチド水溶液に、緩衝剤としてヒスチジン(和光純薬工業(株)製、商品名:L−ヒスチジン、pKa:6.0)を加えた。次いで、ペプチド濃度が0.5w/w%、ヒスチジン濃度が7mMとなるよう注射用水を添加し、さらに撹拌してペプチド組成物1を得た。得られた組成物のpHは5.52であった。得られたペプチド組成物の組成を表1に示す。
(比較例1)
緩衝剤として炭酸ナトリウム(和光純薬工業(株)製、商品名:炭酸ナトリウム、pKa:6.4)を用いたこと、および、得られる組成物中の緩衝剤の濃度が5mMとなるよう調製した以外は実施例1と同様にして、ペプチド組成物C1を得た。得られた組成物のpHは7.42であった。得られたペプチド組成物の組成を表1に示す。
[実施例2]
ペプチド濃度が1.5w/w%、ヒスチジン濃度が31mMとなるよう組成物を調製したこと以外は実施例1と同様にして、ペプチド組成物2を得た。得られた組成物のpHは6.14であった。得られたペプチド組成物の組成を表1に示す。
(比較例2)
ペプチド濃度が1.5w/w%、炭酸ナトリウム濃度が13mMとなるよう組成物を調製した以外は比較例1と同様にして、ペプチド組成物C2を得た。得られた組成物のpHは7.12であった。得られたペプチド組成物の組成を表1に示す。
[実施例3]
ペプチド濃度が2.5w/w%、ヒスチジンの濃度が38mMとなるようペプチド水溶液を調製した以外は実施例1と同様にして、ペプチド組成物3を得た。得られた組成物のpHは5.91であった。得られたペプチド組成物の組成を表1に示す。
(比較例3)
ペプチド濃度が2.5w/w%、炭酸ナトリウム濃度が23mMとなるよう組成物を調製した以外は比較例1と同様にして、ペプチド組成物C3を得た。得られた組成物のpHは7.65であった。得られたペプチド組成物の組成を表1に示す。
[実施例4]
トレハロース・二水和物を得られる組成物中の濃度が7w/w%となるよう添加し、組成物を調製した以外は、実施例2と同様にして、ペプチド組成物4を得た。得られた組成物のpHは6.06であった。得られたペプチド組成物の組成を表1に示す。
[実施例5]
緩衝剤としてチアミン硝化物(関東化学(株)製、商品名:チアミン硝酸塩、pKa:4.8)を用いたこと、チアミン硝化物濃度が38mMとなるよう組成物を調製したこと以外は実施例2と同様にして、ペプチド組成物5を得た。得られた組成物のpHは5.08であった。得られたペプチド組成物の組成を表1に示す。
[実施例6]
緩衝剤としてピリジン(ナカライテスク(株)製、商品名:ピリジン、pKa:5.2)を用いたこと、ピリジン濃度が22mMとなるよう組成物を調製したこと以外は実施例2と同様にして、ペプチド組成物6を得た。得られた組成物のpHは4.70であった。得られたペプチド組成物の組成を表1に示す。
[実施例7]
緩衝剤としてビストリス((株)同仁化学研究所製、商品名:Bis-Tris、pKa:6.5)を用いたこと以外は実施例2と同様にして、ペプチド組成物7を得た。得られた組成物のpHは6.51であった。得られたペプチド組成物の組成を表1に示す。
[実施例8]
緩衝剤としてエチレンジアミン(関東化学(株)製、商品名:エチレンジアミン(無水)、pKa:7.1)を用いたこと、エチレンジアミン濃度が9mMとなるよう組成物を調製したこと以外は実施例2と同様にして、ペプチド組成物8を得た。得られた組成物のpHは5.85であった。得られたペプチド組成物の組成を表1に示す。
[実施例9]
緩衝剤としてN−メチルモルホリン(関東化学(株)製、商品名:N−メチルモルホリン、pKa:7.4)を用いたこと、N−メチルモルホリン濃度が17mMとなるよう組成物を調製したこと以外は実施例2と同様にして、ペプチド組成物9を得た。得られた組成物のpHは6.10であった。得られたペプチド組成物の組成を表1に示す。
(比較例4)
緩衝剤としてトロメタモール(トリスヒドロキシメチルアミノメタン)(和光純薬(株)製、商品名:トロメタモール「製造専用」、pKa:8.3)を用いたこと、トロメタモール濃度が30mMとなるよう組成物を調製したこと以外は実施例2と同様にして、ペプチド組成物C4を得た。得られた組成物のpHは8.13であった。得られたペプチド組成物の組成を表1に示す。
[実施例10]
固相合成法により合成され、N末端をアセチル化、C末端をアミド化させた配列番号1のアミノ酸配列である自己組織化ペプチドB([CHCO]−RLDLRLALRLDLR−[NH])の塩酸塩を用いた。
上記ペプチドBの塩酸塩を用いたこと、ヒスチジン濃度を22mMとなるよう組成物を調製したこと以外は実施例2と同様にして、ペプチド組成物10を得た。得られた組成物のpHは5.51であった。得られたペプチド組成物の組成を表1に示す。
(比較例5)
ペプチドBの塩酸塩を用いたこと、および、炭酸ナトリウム濃度が14mMとなるよう組成物を調製したこと以外は、比較例2と同様にして、ペプチド組成物C5を得た。得られた組成物のpHは6.94であった。得られたペプチド組成物の組成を表1に示す。
[実施例11]
固相合成法により合成され、N末端をアセチル化、C末端をアミド化させた配列番号2のアミノ酸配列である自己組織化ペプチドC([CHCO]−RLDLRLSLRLDLR−[NH])の塩酸塩を用いた。
上記ペプチドCの塩酸塩を用いたこと、および、ヒスチジン濃度が22mMとなるよう組成物を調製したこと以外は実施例2と同様にして、ペプチド組成物11を得た。得られた組成物のpHは5.54であった。得られたペプチド組成物の組成を表1に示す。
(比較例6)
ペプチドCの塩酸塩を用いたこと、および、炭酸ナトリウムの濃度が12mMとなるよう組成物を調製したこと以外は、比較例2と同様にして、ペプチド組成物C6を得た。得られた組成物のpHは7.12であった。得られたペプチド組成物の組成を表1に示す。
[実施例12]
固相合成法により合成され、N末端をアセチル化、C末端をアミド化させた配列番号3のアミノ酸配列である自己組織化ペプチドD([CHCO]−RLALRLDLRLDLR−[NH])の塩酸塩を用いた。
ペプチドDの塩酸塩を用いたこと、および、ヒスチジン濃度が22mMとなるよう組成物を調製したこと以外は実施例2と同様にして、ペプチド組成物12を得た。得られた組成物のpHは5.73であった。得られたペプチド組成物の組成を表1に示す。
(比較例7)
ペプチドDの塩酸塩を用いたこと、および、炭酸ナトリウム濃度が12mMとなるよう組成物を調製したこと以外は、比較例2と同様にして、ペプチド組成物C7を得た。得られた組成物のpHは7.22であった。得られたペプチド組成物の組成を表1に示す。
[実施例13]
固相合成法により合成され、N末端をアセチル化、C末端をアミド化させた配列番号4のアミノ酸配列である自己組織化ペプチドE([CHCO]−KRLDLNLRLDLRK−[NH])のトリフルオロ酢酸塩を用いた。
ペプチドEのトリフルオロ酢酸塩を用いたこと、および、ヒスチジン濃度が43mMとなるよう組成物を調製したこと以外は実施例1と同様にして、ペプチド組成物13を得た。得られた組成物のpHは5.51であった。得られたペプチド組成物の組成を表1に示す。
[実施例14]
緩衝剤としてチアミン硝化物(関東化学(株)製、商品名:チアミン硝酸塩、pKa:4.8)を用いたこと、および、チアミン硝化物濃度が5mMとなるよう組成物を調製したこと以外は実施例13と同様にして、ペプチド組成物14を得た。得られた組成物のpHは4.56であった。得られたペプチド組成物の組成を表1に示す。
(比較例8)
ペプチドEのトリフルオロ酢酸塩を用いたこと、および、炭酸ナトリウム濃度が3mMとなるよう組成物を調製したこと以外は、比較例1と同様にして、ペプチド組成物C8を得た。得られた組成物のpHは7.42であった。得られたペプチド組成物の組成を表1に示す。
(比較例9)
緩衝剤としてクエン酸ナトリウム(和光純薬工業(株)製、商品名:クエン酸ナトリウム、pK:3.1、pK:4.8、pK:6.4)を用いたこと、得られる組成物中の緩衝剤の濃度が20mM、トレハロース・二水和物の濃度が8w/w%となるよう組成物を調製した以外は比較例2と同様にして、ペプチド組成物C9を得た。得られた組成物の組成を表1に示す。
(比較例10)
緩衝剤としてマレイン酸(東京化成工業(株)製、商品名:マレイン酸、pK:1.84、pK:5.83)を用いたこと、得られる組成物中の緩衝剤の濃度が19mMとなるよう調製したこと、中和剤としてトロメタモール(トリスヒドロキシメチルアミノメタン)(和光純薬(株)製、商品名:トロメタモール「製造専用」、pKa:8.3)を用いたこと、トロメタモール濃度が50mMとなるよう組成物を調製したこと以外は、比較例2と同様にして、ペプチド組成物C10を得た。得られた組成物の組成を表1に示す。
得られたペプチド組成物1〜14およびC1〜C10を用いて、以下の保存および測定を行った。保存条件を表2に示し、測定結果を表3および表4に示す。
[ペプチド組成物の保存]
各組成物を、以下の操作により保存した。
得られたバイアル内のペプチド組成物を、同じ種類の新たなバイアルに半量分注し、両バイアルをそれぞれ密閉した。
オートクレーブ処理(AC処理)を行った組成物については、121℃20分の条件で滅菌処理を行った。
2本のバイアルのうち1本を表2の条件で保存した。40℃(湿度75%)で保管したものについては、バイアルを恒温恒湿槽LH21−13M(ナガノサイエンス株式会社製)内で保存し、60℃(湿度75%)で保管したものについては、バイアルを恒温恒湿器CSH−210(タバイエスペック株式会社製)内で保管した。
なお、40℃で保存したものは保存日数を6倍した日数を、60℃で保存したものについては保存日数を50倍した日数を、実質保存期間(室温保存相当期間)とした。
他方のバイアルは、保存前サンプルとして開封し、HPLC測定および光線透過率測定を行った。また、必要な時以外は密閉し、測定後は室温にて保存した。
[pH測定]
pHメーター((株)堀場製作所製、製品名:B−712(本体)、S010(センサー))を用いて測定した。
[分解物の含有割合の増加量]
各組成物の調製に用いたペプチド(以下“原料”と表記)、および、保存後のペプチド組成物について、HPLCによる逆相クロマトグラフィーにより分析した。また、オートクレーブ処理後(保存前)のペプチド組成物についても分析した。測定条件を以下に示す。下記の測定条件から明らかなとおり、測定条件はペプチド結合の吸光を利用した測定条件となっており、この条件では組成物のペプチド成分がピークとして検出される。

HPLC:Waters社製、717 Auto sampler、515 HPLCpump,In−Line Degasser AF、pump control moduleII、2410 Refractive Index Detector(検出ではなく温度コントロールに使用)、カラムヒーターモジュール
カラム:YMC−Triart C18、3mm×250mm(YMC社製)
移動相:A液:蒸留水/アセトニトリル/TFA=750/250/1
B液:蒸留水/アセトニトリル/TFA=500/500/1
検出器:Waters社製、996 Photodiode Array Detector
流量:0.4mL/min
注入量:10μL
測定した波長範囲:190〜220nm(結果は205nmのデータを使用)
分析用試料:主成分ペプチドを約120ppm含む水溶液
(原料の場合は水に溶かして上記ペプチド濃度の水溶液を調製、組成物の場合は水で希釈することにより上記ペプチド濃度の水溶液を調製して分析用試料とした。)
ソフトウェア:EmpowerTM2(Waters社製)

Time(min) A(%) B(%)
0 100 0
35 60 40
65 0 100
70 0 100
70.01 100 0

ソフトウェアを用いて、検出されたピークの面積および面積百分率を算出し、解析結果とした。解析結果の面積百分率は、小数第2位まで表示された。解析結果から、主成分ペプチド(合成対象のペプチド)、C末端分解物、その他(主成分ペプチドとC末端分解物以外)成分の各含有割合(%)を把握した。C末端分解物とは、主成分ペプチドに関して、C末端のアミド基が分解し、C末端がカルボン酸となったペプチドのことである。上記測定条件において、通常、C末端分解物は主成分ペプチドのピークよりわずかに遅い保持時間に検出される。組成物中のC末端分解物の含有割合(%)の増加量は、保存後(またはオートクレーブ後)の組成物中のC末端分解物の含有割合(%)から原料中のC末端分解物の含有割合(%)を減ずることにより算出した。
[可視光線透過率]
Nano Drop 2000(Thermo Fisher Scientific社製)を用いて吸光度を測定し、結果を基に可視光線透過率を算出した。
実施例1〜14のペプチド組成物は長期間保存した場合であっても、pHおよび透明性が維持されていた。ペプチドの分解は、組成物のオートクレーブ処理などの製造時、および、保存期間に起こり得る。実施例1〜14の組成物では、組成物の保存後においても、分解物の生成が抑えられていた。実施例1〜5、7、9、11、12の組成物では、組成物のオートクレーブ後においても、分解物の生成が抑えられていた。実施例のペプチド組成物は、保存後であってもC末端分解物の含有割合の増加量が1.4%以下であった。このように、実施例で得られた組成物はいずれも、組成物が用いられ得る製品の保存期間(例えば、3ヶ月〜1年)において、ペプチドを保持し得ると考えられた。
一方、比較例の組成物では、保存後のC末端分解物の含有割合は3%以上増加し、20%程度増加したものもみられた。さらに、比較例1〜4、6、7のペプチド組成物では、透明性は維持されたものの、組成物のオートクレーブ後でも分解物の含有割合が増加した。また、比較例9及び比較例10のペプチド組成物は、透明性に劣るものであった(比較例9:19%、比較例10:69%)。比較例9〜10のペプチド組成物は保存前から透明性が劣っていたため、保存はとりやめた。
その他、性状については、実施例1〜14は透明なゲルであり、保存後も透明なゲルの状態を維持していた。比較例1〜8は透明なゲルであり、保存後も透明なゲルの状態を維持していた。比較例10はゲルであり、比較例9はゲルにならず液状の組成物であった。
本発明のペプチド組成物は、保存安定性と所望の特性とを両立し得る。そのため、医療用用途等に好適に用いることができる。

Claims (6)

  1. 自己組織化ペプチド、pKaが3.5以上7.5未満であって、窒素原子を1以上含む緩衝剤、および、水を配合してなり、pHが4.5〜6.6であるペプチド組成物であって、
    該自己組織化ペプチドがRLDLRLALRLDLR(配列番号1)、RLDLRLSLRLDLR(配列番号2)、RLALRLDLRLDLR(配列番号3)、または、KRLDLNLRLDLRK(配列番号4)のアミノ酸配列からなるペプチドであり、かつ、C末端カルボキシル基がアミド化されている、ペプチド組成物。
  2. 前記ペプチド組成物中において、前記自己組織化ペプチドに含まれるアミノ酸残基の電荷の総和が、0を超え+3以下である、請求項1に記載のペプチド組成物。
  3. 前記緩衝剤がヒスチジン、チアミン硝化物、ピリジン、ビストリス、エチレンジアミン、および/またはN−メチルモルホリンである、請求項1または2に記載のペプチド組成物。
  4. 前記緩衝剤の濃度が1mM〜100mMである、請求項1からのいずれかに記載のペプチド組成物。
  5. 可視光線透過率が70%以上である、請求項1からのいずれかに記載のペプチド組成物。
  6. 自己組織化ペプチド、pKaが3.5以上7.5未満であって、窒素原子を1以上含む緩衝剤、および、水を撹拌することを含む、請求項1からのいずれかに記載のペプチド組成物の製造方法。
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