JP6283366B2 - アミロイド結合剤としてのバクテリオファージ融合タンパク質のp3の使用 - Google Patents

アミロイド結合剤としてのバクテリオファージ融合タンパク質のp3の使用 Download PDF

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Description

本発明は、糸状バクテリオファージg3pのタンパク質のアミロイド結合フラグメントを含む融合タンパク質、またはこのようなアミロイド結合フラグメントの変異体またはバリアント形態に関する。このような融合タンパク質をコードする核酸分子および構築物、このような核酸分子で形質転換された細胞、およびこのような融合タンパク質を組み換えにより作製する方法が包含される。加えて、本発明は、本明細書で開示されている融合タンパク質を含む薬学的組成物と、全身性および限局性アミロイド病、神経変性タウオパチーを含む神経変性疾患、伝達性海綿状脳症(プリオン関連疾患)などの、関連するアミロイド負荷を減少させるためのこのような組成物の治療的および予防的な使用に関する。これらの疾患と関連するアミロイド負荷の蓄積を予防するためのこれらの組成物の使用、およびアミロイドを検出し、故にこのような疾患を診断するための診断としてのこれらの組成物の使用も包含される。
糸状バクテリオファージM13および関連糸状ファージは、タンパク質ミスフォールディング病の動物モデルにおいて有用性を示し、したがって、タンパク質ミスフォールディング病に対する潜在的な治療分類を表す。その全体が参照により本明細書に援用される米国特許公開第2011/0142803号を参照されたい。特に、糸状バクテリオファージは、脳において既に形成されたアミロイドのクリアランスを媒介する能力を有することが発見されている。例えば、その全体が参照により本明細書に援用される国際公開第WO2006083795号および国際公開第WO2010060073号を参照されたい。
M13ファージ(ファージのFfファミリーメンバー)は、406個のアミノ酸の成熟型g3pを有する。GenBank Ref Seq NP_510891.1は、18残基のアミノ末端のシグナル配列を含む参照配列を提供する。公開された配列と比較してアミノ酸相違を有する変異が一般的である。Iファミリーの糸状ファージは、Ffファミリーメンバーと異なるg3pを有するが、ファミリーg3p間でさえ依然高度に保存されている(Stassen et al.,J Mol Evol(1992)34:141−52)。
g3pの結晶構造は入手可能である(Lubkowski et al.,Structure(1998)7(6)711−722)。タンパク質は、可撓性のグリシンに富むリンカー配列により分離される3個の折り畳みドメインを含む。相互作用してN1−N2複合体を形成する、262個のアミノ酸を含む2個のアミノ末端ドメインであるN1およびN2が存在する。カルボキシ末端(CT、N3とも呼ばれる)ドメインは、146個のアミノ酸であり、それは、g8pとの疎水性相互作用によりファージ粒子においてアンカーg3pに作用する(Marvin,Current Opin.in Structural Biology(1998)8:150−158)。Holliger,J Mol.Biol.(1999)288(4):649−57のN1−N2ドメイン融合タンパク質2g3pを用いて調製される公的に利用可能なリボン構造が、図1に提示される。
大抵のタンパク質とは異なり、N1およびN2ドメインの潜在的な「ロックされた」形態からのアンフォールディングは、天然の生物学的活性を獲得するためにg3pに必要とされる(Eckert & Schmid,J.Mol.Biol.(2007)373:452−461)。感染の初期ステップにおいて、N2は、細菌のF−線毛にN2の外縁上の残基を介して結合する(Deng & Perham,2002)。N2によるこの初期結合は、N1−N2複合体を「開口すること」によりg3pを「アンロック」し、次いで、N1が共受容体TolAに結合することを可能にする。g3pのN1−N2フラグメントにおいて、N2が展開する初期アンロックステップのための熱転移は融点(T)48.1℃で生じる。プロセスの一部は、Gln212−Pro213ペプチド結合での異性化を含む。Pro213変換は、アンロックされた状態でトランスある。N1は、T60.2℃で生じる第2のステップまで安定的に折り畳まれたままである(Eckert & Schmid,2007において概説される)。
N1−N2フラグメントにおける変異を用いて、種々の変異体の安定性および感染性が研究されてきた(Eckert & Schmid,2007)。「3A」と命名された1つのバリアントは、線毛結合を害し、N2ドメインの安定性を減少させた。この変異のため、Tは42.6℃まで下げられる。3Aは、次の変異:W181A、F190A、およびF194Aを担持する。N2における別の変異体G153Dは、N2を不安定化し、Tを44.4℃まで低減した。Q129H変異体は、N2を安定化し、Tを51.4℃まで増大させた。IYバリアントは、ヒンジにおける変異T101IおよびD209Yを含有し、N1−N2フラグメントの安定性を増大させる(T=56.5℃)。IHYは、変異T101I、Q129H、およびD209Yを含有する(T=60.1℃)。IIHYは、変異T13I、T101I、Q129H、およびD209Yを含有する(T=61.8℃)。Q129Y変異およびT13I変異の両方が安定化し、これらの変異の追加は更に融点Tを増大させる。ファージ感染性は、g3p内のドメイン相互作用の強さと逆に変動した(Eckert & Schmid,2007)。N2ドメインの欠損(ファージfd(ΔN2))は、TolAのN1結合に対するN2ドメインの阻止効果を除去することにより、感染性を増大させた(同上)。
国際公開第2006/083795号 国際公開第2010/060073号
Stassen et al.,J Mol Evol(1992)34:141−52 Lubkowski et al.,Structure(1998)7(6)711−722 Marvin,Current Opin.in Structural Biology(1998)8:150−158 Holliger,J Mol.Biol.(1999)288(4):649−57 Eckert & Schmid,J.Mol.Biol.(2007)373:452−461
最近、g3pはまた、ファージが細菌を感染させるプロセスに類似する方法でアミロイドに対する糸状ファージの結合を媒介することが発見された。国際公開第WO2013/082114号は、ファージg3pがアミロイド線維と直接結合すること、およびファージ媒介脱凝集がこの初期結合ステップに依存することを開示している。G3Pが結合糸状ファージ媒介アミロイドに関与するという認識は、治療および診断の新しい分類のための基礎を提供する。本発明は、これらの治療用および診断用組成物、ならびに、アミロイド凝集に関連する疾患および障害の発症を検出、診断、治療、予防、または遅らせるためにそれらを使用する方法を提供する。
本発明は、例えば、以下の項目も提供する。
(項目1)
g3pのアミロイド結合フラグメントを含む融合タンパク質であって、g3pの前記アミロイド結合フラグメントが、
(a)配列番号9のアミノ酸21〜238、配列番号9のアミノ酸22〜238、または配列番号9のアミノ酸23〜238、
(b)配列番号11のアミノ酸21〜238、配列番号11のアミノ酸22〜238、または配列番号11のアミノ酸23〜238、
(c)配列番号13のアミノ酸21〜238、配列番号13のアミノ酸22〜238、または配列番号13のアミノ酸23〜238、
(d)配列番号31のアミノ酸21〜296、配列番号31のアミノ酸22〜296、または配列番号31のアミノ酸23〜296、および
(e)(a)、(b)、(c)、または(d)の前記アミノ酸配列の変異体またはバリアントから選択されるアミノ酸配列を含む、融合タンパク質。
(項目2)
g3pの前記アミロイド結合フラグメントが、配列番号9、配列番号11、配列番号13、または配列番号31のうちのいずれかにおいて、対応するg3pアミノ酸と少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、または少なくとも98%同一のアミノ酸配列を含む、項目1に記載の融合タンパク質。
(項目3)
融合タンパク質であって、g3pのアミロイド結合フラグメントと、免疫グロブリンのFcフラグメントであって、
(a)配列番号9のアミノ酸21〜506、配列番号9のアミノ酸22〜506、配列番号9のアミノ酸23〜506、配列番号9のアミノ酸21〜505、配列番号9のアミノ酸22〜505、または配列番号9のアミノ酸23〜505、
(b)配列番号11のアミノ酸21〜506、配列番号11のアミノ酸22〜506、配列番号11のアミノ酸23〜506、配列番号11のアミノ酸21〜505、配列番号11のアミノ酸22〜505、配列番号11のアミノ酸23〜505、
(c)配列番号13のアミノ酸21〜509、配列番号13のアミノ酸22〜509、配列番号13のアミノ酸23〜509、配列番号13のアミノ酸21〜508、配列番号13のアミノ酸22〜508、または配列番号13のアミノ酸23〜508、
(d)配列番号31のアミノ酸21〜528、配列番号31のアミノ酸22〜528、配列番号31のアミノ酸23〜528、配列番号31のアミノ酸21〜527、配列番号31のアミノ酸22〜527、または配列番号31のアミノ酸23〜527、および
(e)(a)、(b)、(c)、または(d)の前記アミノ酸配列の変異体またはバリアントから選択される、免疫グロブリンのFcフラグメントと、を含む、融合タンパク質。
(項目4)
g3pの前記アミロイド結合フラグメントが、配列番号9、配列番号11、配列番号13、配列番号31、または配列番号9、配列番号11、配列番号13、または配列番号31のN、C、もしくはNおよびC末端切断形態のうちのいずれかにおいて、対応するアミノ酸と比較して、0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、または20個のアミノ酸置換を有する、項目1〜3のいずれか一項に記載の融合タンパク質。
(項目5)
g3pの前記アミロイド結合フラグメントが、配列番号9のアミノ酸21、22、もしくは23〜238、配列番号11のアミノ酸21、22、もしくは23〜238、配列番号13のアミノ酸21、22、もしくは23〜238、または配列番号31のアミノ酸21、22、もしくは23〜296を含む、項目4に記載の融合タンパク質。
(項目6)
前記融合タンパク質が、配列番号9、配列番号11、配列番号13、または配列番号9、配列番号11、配列番号13、もしくは配列番号31のN、C、もしくはNおよびC末端切断形態よりもヒトにおいて免疫原性が低い、項目1〜5のいずれか一項に記載の融合タンパク質。
(項目7)
g3pの前記アミロイド結合フラグメントが、前記融合タンパク質の治療成分である、項目1〜6のいずれか一項に記載の融合タンパク質。
(項目8)
g3pのアミロイド結合フラグメントを含む融合タンパク質であって、g3pの前記アミロイド結合フラグメントが配列番号13のアミノ酸21〜238を含む、融合タンパク質。
(項目9)
g3pのアミロイド結合フラグメントを含む融合タンパク質であって、g3pの前記アミロイド結合フラグメントが配列番号13のアミノ酸22〜238を含む、融合タンパク質。
(項目10)
g3pのアミロイド結合フラグメントを含む融合タンパク質であって、g3pの前記アミロイド結合フラグメントが配列番号13のアミノ酸23〜238を含む、融合タンパク質。
(項目11)
g3pのアミロイド結合フラグメントと、免疫グロブリンのFcフラグメントと、を含む融合タンパク質であって、前記融合タンパク質が配列番号13のアミノ酸21〜509を含む、融合タンパク質。
(項目12)
g3pのアミロイド結合フラグメントおよび免疫グロブリンのFcフラグメントを含む融合タンパク質であって、前記融合タンパク質が配列番号13のアミノ酸22〜509を含む、融合タンパク質。
(項目13)
g3pのアミロイド結合フラグメントおよび免疫グロブリンのFcフラグメントを含む融合タンパク質であって、前記融合タンパク質が配列番号13のアミノ酸23〜509を含む、融合タンパク質。
(項目14)
g3pのアミロイド結合フラグメントおよび免疫グロブリンのFcフラグメントを含む融合タンパク質であって、前記融合タンパク質が配列番号13のアミノ酸21〜508を含む、融合タンパク質。
(項目15)
g3pのアミロイド結合フラグメントおよび免疫グロブリンのFcフラグメントを含む融合タンパク質であって、前記融合タンパク質が配列番号13のアミノ酸22〜508を含む、融合タンパク質。
(項目16)
g3pのアミロイド結合フラグメントおよび免疫グロブリンのFcフラグメントを含む融合タンパク質であって、前記融合タンパク質が配列番号13のアミノ酸23〜508を含む、融合タンパク質。
(項目17)
配列番号13のアミノ酸23〜508からなる融合タンパク質。
(項目18)
項目1〜17のいずれか一項に記載の治療有効量の前記融合タンパク質と、薬学的に許容される担体と、を含む、薬学的組成物。
(項目19)
アミロイドの低減、アミロイド形成の阻害、アミロイド凝集の阻害、または毒性オリゴマー形成の除去および/もしくは予防を必要とする患者において、それらを行う際に使用される、項目18に記載の薬学的組成物。
(項目20)
アルツハイマー病(早発性アルツハイマー病、遅発性アルツハイマー病、および発症前アルツハイマー病を含む)、パーキンソン病、SAAアミロイド症、シスタチンC、遺伝性アイスランド症候群、老衰、多発性骨髄腫、プリオン病(クールー病、クロイツフェルト・ヤコブ病(CJD)、ゲルストマン・シュトロイスラー・シャインカー病(GSS)、致死性家族性不眠症(FFI)、スクレイピー、ウシ海綿状脳症(BSE)を含む)、筋萎縮性側索硬化症(ALS)、脊髄小脳失調(SCA1、SCA3、SCA6、またはSCA7)、ハンチントン病、歯状核赤核淡蒼球ルイ体萎縮、球脊髄性筋萎縮症、遺伝性脳アミロイド血管症、家族性アミロイドーシス、前頭側頭葉型認知症、イギリス型/デンマーク型認知症、および家族性脳症から選択される疾患または状態を治療する際に使用される、項目18または19に記載の薬学的組成物。
(項目21)
バイオマーカーが陽電子放出断層撮影において造影剤として使用されるとき、前記患者が前記バイオマーカーフロルベタピル(florbetapir)に対して陽性である、項目18〜20のいずれか一項に記載の薬学的組成物。
(項目22)
前記疾患または状態が、パーキンソン病、アルツハイマー病、またはハンチントン病である、項目18〜21のいずれか一項に記載の薬学的組成物。
(項目23)
前記疾患または状態が、アルツハイマー病である、項目22に記載の薬学的組成物。
(項目24)
前記疾患または状態が、プリオン病である、項目19に記載の薬学的組成物。
(項目25)
前記プリオン病が、クロイツフェルト・ヤコブ病、クールー病、致死性家族性不眠症、およびゲルストマン・ストロイスラー・シャインカー症候群から選択される、項目24に記載の薬学的組成物。
(項目26)
アミロイドの減少を必要とする患者においてアミロイドを減少させる方法であって、前記患者に、項目18に記載の有効量の前記薬学的組成物または項目1〜17のいずれか一項に記載の前記融合タンパク質を投与することを含む、方法。
(項目27)
前記患者が、アミロイドの存在に関連する神経変性疾患の症状を呈する、項目26に記載の方法。
(項目28)
バイオマーカーが陽電子放出断層撮影において造影剤として使用されるとき、前記患者が前記バイオマーカーフロルベタピル(florbetapir)に対して陽性である、項目26または27に記載の方法。
(項目29)
前記神経変性疾患が、パーキンソン病、アルツハイマー病、またはハンチントン病である、項目26〜28のいずれか一項に記載の方法。
(項目30)
前記神経変性疾患が、アルツハイマー病である、項目28に記載の方法。
(項目31)
前記患者が、プリオン媒介疾患の症状を呈する、項目26に記載の方法。
(項目32)
前記プリオン媒介疾患が、クロイツフェルト・ヤコブ病、クールー病、致死性家族性不眠症、およびゲルストマン・ストロイスラー・シャインカー症候群から選択される、項目31に記載の方法。
(項目33)
g3pのアミロイド結合フラグメントを含む融合タンパク質をコードする核酸配列であって、g3pの前記アミロイド結合フラグメントが、配列番号9、配列番号11、配列番号13、または配列番号31のうちのいずれかにおいて、対応するアミノ酸と少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、または少なくとも98%同一のアミノ酸配列を含む、核酸配列。
(項目34)
g3pの前記アミロイド結合フラグメントが、
(a)配列番号9のアミノ酸21〜238、配列番号9のアミノ酸22〜238、または配列番号9のアミノ酸23〜238、
(b)配列番号11のアミノ酸21〜238、配列番号11のアミノ酸22〜238、または配列番号11のアミノ酸23〜238、
(c)配列番号13のアミノ酸21〜238、配列番号13のアミノ酸22〜238、または配列番号13のアミノ酸23〜238、
(d)配列番号31のアミノ酸21〜296、配列番号31のアミノ酸22〜296、または配列番号31のアミノ酸23〜296、および
(e)(a)、(b)、(c)、または(d)のアミノ酸配列の変異体またはバリアントから選択されるアミノ酸配列を含む、項目33に記載の核酸配列。
(項目35)
(a)配列番号9のアミノ酸21、22、または23〜505もしくは506;配列番号11のアミノ酸21、22、または23〜505もしくは506;配列番号13のアミノ酸21、22、または23〜508もしくは509;または配列番号31のアミノ酸21、22、または23〜527もしくは528のうちのいずれか1つをコードし、5’末端で融合され、かつシグナル配列をコードするヌクレオチド配列に対してインフレームで融合される核酸配列、または
(b)(a)の前記核酸配列と、少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、または少なくとも98%同一の核酸配列を含む、(a)の前記核酸配列の変異体もしくはバリアント、
(c)前記核酸によってコードされるg3pの前記アミロイド結合フラグメントが、配列番号9、配列番号11、配列番号13、配列番号31、または配列番号9、配列番号11、配列番号13、もしくは配列番号31のN、C、もしくはNおよびC末端切断形態のうちのいずれかにおいて、対応するアミノ酸と比較して、0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、または20個のアミノ酸置換を有する、(a)の前記核酸の変異体またはバリアントを含む、項目33または34に記載の核酸配列。
(項目36)
(a)配列番号26、27、28、および32の前記核酸、
(b)配列番号26、27、28、および32と同一のポリペプチドに対して変性であるが、それらをコードする核酸配列、
(c)前記シグナル配列をコードする前記核酸が除外される、配列番号26、配列番号27、配列番号28、および配列番号32の前記ヌクレオチド、
(d)配列番号26または27のうちのいずれかのヌクレオチド61、64、もしくは67〜1521、配列番号28のヌクレオチド61、64、もしくは67〜1527、または配列番号32のヌクレオチド61、64、もしくは67〜1587、および
(e)配列番号26、27、28、および32と、少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、または少なくとも98%同一の核酸配列を含む、(a)、(b)、(c)、または(d)の核酸配列の変異体またはバリアントから選択される、項目33〜35のいずれか一項に記載の核酸配列。
(項目37)
前記コードされた融合タンパク質が、配列番号9のアミノ酸21〜506、配列番号11のアミノ酸21〜506、配列番号13のアミノ酸21〜509、または配列番号31のアミノ酸21〜528、または配列番号9、配列番号11、配列番号13、もしくは配列番号31のN、C、もしくはNおよびC末端切断形態のうちのいずれか1つのバリアントであり、前記バリアントが、前記融合タンパク質の前記g3p部分に1〜20個のアミノ酸置換を有することのみ、その対応するアミノ酸配列と異なる、項目35または36に記載の核酸配列。
(項目38)
項目33〜37のいずれか一項の核酸配列を含む、ベクター。
(項目39)
項目38に記載の前記ベクターを含む、宿主細胞。
(項目40)
前記宿主細胞が、昆虫細胞、真菌細胞、細菌細胞、動物細胞株、およびトランスジェニック動物細胞から選択される、項目39に記載の宿主細胞。
(項目41)
アミロイドに結合する融合タンパク質を作製する方法であって、項目38に記載の前記ベクター内の前記核酸によってコードされる前記融合タンパク質を発現することと、前記発現されたタンパク質を単離することと、を含む、方法。
(項目42)
項目38に記載の前記ベクター内の前記核酸によってコードされる前記融合タンパク質を発現し、かつ前記発現されたタンパク質を単離することによって産生される、アミロイドに結合する融合タンパク質。
(項目43)
前記融合タンパク質が、項目39または項目40に記載の前記宿主細胞を培養することによって発現される、項目42に記載の融合タンパク質。
(項目44)
g3pのアミロイド結合フラグメントを含む融合タンパク質をコードする核酸配列であって、g3pの前記アミロイド結合フラグメントが配列番号13のアミノ酸21〜238を含む、核酸配列。
(項目45)
g3pのアミロイド結合フラグメントを含む融合タンパク質をコードする核酸配列であって、g3pの前記アミロイド結合フラグメントが配列番号13のアミノ酸22〜238を含む、核酸配列。
(項目46)
g3pのアミロイド結合フラグメントを含む融合タンパク質をコードする核酸配列であって、g3pの前記アミロイド結合フラグメントが配列番号13のアミノ酸23〜238を含む、核酸配列。
(項目47)
g3pのアミロイド結合フラグメントおよび免疫グロブリンのFcフラグメントを含む融合タンパク質をコードする核酸配列であって、前記融合タンパク質が配列番号13のアミノ酸21〜509を含む、核酸配列。
(項目48)
g3pのアミロイド結合フラグメントおよび免疫グロブリンのFcフラグメントを含む融合タンパク質をコードする核酸配列であって、前記融合タンパク質が配列番号13のアミノ酸22〜509を含む、核酸配列。
(項目49)
g3pのアミロイド結合フラグメントおよび免疫グロブリンのFcフラグメントを含む融合タンパク質をコードする核酸配列であって、前記融合タンパク質が配列番号13のアミノ酸23〜509を含む、核酸配列。
(項目50)
g3pのアミロイド結合フラグメントおよび免疫グロブリンのFcフラグメントを含む融合タンパク質をコードする核酸配列であって、前記融合タンパク質が配列番号13のアミノ酸21〜508を含む、核酸配列。
(項目51)
g3pのアミロイド結合フラグメントおよび免疫グロブリンのFcフラグメントを含む融合タンパク質をコードする核酸配列であって、前記融合タンパク質が配列番号13のアミノ酸22〜508を含む、核酸配列。
(項目52)
g3pのアミロイド結合フラグメントおよび免疫グロブリンのFcフラグメントを含む融合タンパク質をコードする核酸配列であって、前記融合タンパク質が配列番号13のアミノ酸23〜508を含む、核酸配列。
(項目53)
融合タンパク質をコードする核酸配列であって、前記融合タンパク質が配列番号13のアミノ酸23〜508からなる、核酸配列。
本発明の更なる目的および利点は、一部は以下の記載で説明されるか、その記載から明らかであるか、または本発明の実施により獲得され得る。本発明の目的および利点は、添付の請求の範囲において具体的に指摘された要素および組み合わせにより実現され、達成される。前述の概要および次の詳細な記載は共に例示および説明のみであり、特許請求される本発明を制限するものではないことが理解されるべきである。
g3pのN1およびN2ドメイン、ならびにヒンジのリボン構造を表す。 異なる供給源由来のg3pのアライメントを表す。図2Aは、共通配列(配列番号:4)を含む、ファージM13(配列番号:1)、Fd(配列番号:2)、およびF1(配列番号:3)由来のg3pのアライメントである。図2Bは、I2−2とIke(配列番号:7)間の共通配列に沿った、ファージI2−2(配列番号:5)およびIke(配列番号:6)由来のg3pのアライメントを示す。図2Cは、ファージIf(配列番号:8)由来のg3pのアミノ酸配列を表す。 異なる供給源由来のg3pのアライメントを表す。図2Aは、共通配列(配列番号:4)を含む、ファージM13(配列番号:1)、Fd(配列番号:2)、およびF1(配列番号:3)由来のg3pのアライメントである。図2Bは、I2−2とIke(配列番号:7)間の共通配列に沿った、ファージI2−2(配列番号:5)およびIke(配列番号:6)由来のg3pのアライメントを示す。図2Cは、ファージIf(配列番号:8)由来のg3pのアミノ酸配列を表す。 異なる供給源由来のg3pのアライメントを表す。図2Aは、共通配列(配列番号:4)を含む、ファージM13(配列番号:1)、Fd(配列番号:2)、およびF1(配列番号:3)由来のg3pのアライメントである。図2Bは、I2−2とIke(配列番号:7)間の共通配列に沿った、ファージI2−2(配列番号:5)およびIke(配列番号:6)由来のg3pのアライメントを示す。図2Cは、ファージIf(配列番号:8)由来のg3pのアミノ酸配列を表す。 ファージ結合の表面プラズモン共鳴(SPR)調査を表す。Aβ原線維への結合を、Aβモノマーへの結合と、バイオセンサーチップを横切って流した1014ファージ/mLを用いて比較した。図3Bは、図3Aに示すSPRデータから計算したK、K、およびKを示す。 結合研究を提示する。図4は、増加モル量のfAβ42を用いた2種のファージ用量(1011/mLおよび1012/mL)についての直接結合アッセイを示す。図4Bは、結合競合研究であり、M13結合のKを決定する代替方法を提供する。構築物1を用いた。 アミロイド線維結合競合アッセイにおいて加熱変性(四角−90℃、10分間)対天然の構造(丸)M13(構築物1)を用いた結合競合結果を示す。 2種の濃度のM13ファージ(構築物1)の存在下または不在下でインキュベーションしたfAβ42を用いたチオフラビンT(ThT)蛍光アッセイを示す。(構築物1) ThT脱凝集アッセイにおいて個々のアッセイパラメーターを変動する効果を示す。図7Aは、2種の塩濃度(0.15Mおよび1.5M)の存在下での脱凝集パーセンテージを示す。図7Bは、2種の温度(4℃および37℃)で残存するfAβのパーセンテージを示す。構築物1を用いた。 fAβ42を用いたM13アミロイド結合アッセイを表す。図8Aは、M13結合は、温度18℃〜58℃、3時間のインキュベーションを用いて報告された。図8Bは、37℃対50℃でのインキュベーションについての結合速度論を示す。 ファージとアミロイドの相互作用におけるg3pのタンパク質分解除去の効果を示す。タンパク質分解酵素ArgCを用いて、g3pをM13ファージから取り出した(M13Δg3p)。図9Aは、天然(ArgC処置ファージと同一であるが、タンパク質分解酵素処置なしで処置した)ファージと比較した、M13Δg3pファージを用いたAβ結合競合研究の結果を示す。図9Bは、天然ファージと比較したM13Δg3pファージの感染性に対するArgC処置の効果を示す。図9Cは、脱凝集アッセイにおいて、ArgC処置ファージを天然ファージと比較する。 ファージとアミロイドの相互作用におけるg3pのタンパク質分解除去の効果を示す。タンパク質分解酵素ArgCを用いて、g3pをM13ファージから取り出した(M13Δg3p)。図9Aは、天然(ArgC処置ファージと同一であるが、タンパク質分解酵素処置なしで処置した)ファージと比較した、M13Δg3pファージを用いたAβ結合競合研究の結果を示す。図9Bは、天然ファージと比較したM13Δg3pファージの感染性に対するArgC処置の効果を示す。図9Cは、脱凝集アッセイにおいて、ArgC処置ファージを天然ファージと比較する。 本明細書において、組み換え可溶性N1N2(rs−g3p(N1N2);「構築物3」)としても参照されるg3pのN1−N2フラグメント、M13Δg3p(ArgC処置)と、fAβ42への標識M13結合の競合相手としてのM13とを用いた結合競合アッセイの結果を示す。図10Bは、競合アッセイの繰り返しを示す。 本明細書において、組み換え可溶性N1N2(rs−g3p(N1N2);「構築物3」)としても参照されるg3pのN1−N2フラグメント、M13Δg3p(ArgC処置)と、fAβ42への標識M13結合の競合相手としてのM13とを用いた結合競合アッセイの結果を示す。図10Bは、競合アッセイの繰り返しを示す。 ファージfd、IIHY、AAA、およびM13について競合データを示す。ファージfd、AAA、およびIIHYを、50℃、1.5時間で予め活性化し、次いで、活性化および非活性化Fd、AAA、およびIIHYを、37℃、45分間のインキュベーション中にAβへの結合について標識M13と競合する能力について比較した。 rs−g3p(N1N2)(構築物3)の概略図を示す。図12Bは、rs−g3p(N1N2)についてのイオン交換プロファイルを示す。図12Cは、Sephacryl S−300およびrs−g3p(N1N2)を用いたゲル濾過アッセイの結果を示す。図12Dは、g3pおよびg8p対照を伴った、rs−g3p(N1N2)のウエスタンブロットを示す。M13ファージを、レーン1および2において陽性対照として泳動し、g8pおよびg3pの両方を検出するポリクローナル抗M13抗体で検出した。精製rs−g3pを、レーン3および4において泳動し、同一のポリクローナル抗M13抗体で検出した。 rs−g3p(N1N2)(構築物3)の概略図を示す。図12Bは、rs−g3p(N1N2)についてのイオン交換プロファイルを示す。図12Cは、Sephacryl S−300およびrs−g3p(N1N2)を用いたゲル濾過アッセイの結果を示す。図12Dは、g3pおよびg8p対照を伴った、rs−g3p(N1N2)のウエスタンブロットを示す。M13ファージを、レーン1および2において陽性対照として泳動し、g8pおよびg3pの両方を検出するポリクローナル抗M13抗体で検出した。精製rs−g3pを、レーン3および4において泳動し、同一のポリクローナル抗M13抗体で検出した。 rs−g3p(N1N2)(構築物3)の概略図を示す。図12Bは、rs−g3p(N1N2)についてのイオン交換プロファイルを示す。図12Cは、Sephacryl S−300およびrs−g3p(N1N2)を用いたゲル濾過アッセイの結果を示す。図12Dは、g3pおよびg8p対照を伴った、rs−g3p(N1N2)のウエスタンブロットを示す。M13ファージを、レーン1および2において陽性対照として泳動し、g8pおよびg3pの両方を検出するポリクローナル抗M13抗体で検出した。精製rs−g3pを、レーン3および4において泳動し、同一のポリクローナル抗M13抗体で検出した。 rs−g3p(N1N2)(構築物3)の概略図を示す。図12Bは、rs−g3p(N1N2)についてのイオン交換プロファイルを示す。図12Cは、Sephacryl S−300およびrs−g3p(N1N2)を用いたゲル濾過アッセイの結果を示す。図12Dは、g3pおよびg8p対照を伴った、rs−g3p(N1N2)のウエスタンブロットを示す。M13ファージを、レーン1および2において陽性対照として泳動し、g8pおよびg3pの両方を検出するポリクローナル抗M13抗体で検出した。精製rs−g3pを、レーン3および4において泳動し、同一のポリクローナル抗M13抗体で検出した。 rs−g3p(N1N2)(構築物3)を用いたSPRデータを示す。rs−g3p(N1N2)は、fAβ42にK約160nMで強力に結合するが、モノマーと結合しない。 所定の試料中に存在するアミロイドを測定するために用いられるThT蛍光アッセイを示す。10μMのAβ42モノマーを、5種類の濃度のrs−g3p(N1N2)(構築物3)の存在下または不在下、37℃で3日間インキュベーションした。3日目の終わりに形成された線維の量を、結合ThT蛍光を定量化することにより測定した。IC50は約20nMであり、これは、rs−g3p(N1N2)がAβ42線維の形成を強力に阻害することを示している。図はまた、結合が用量依存性であることを示す。繰り返された実験は、20nM〜100nMの間でIC50’を示す。 rs−g3p(N1N2)(構築物3)の存在下または不在下でのfAβ42のインキュベーションの透過電子ミクロ組織検査(TEM)結果を示す。図15Bは、37℃で7日間インキュベーションしたAβ42および2μMのrs−g3p(N1N2)(構築物3)を用いたThT蛍光アッセイの結果を示す。rs−g3p(N1N2)はfAβ42の形成を阻止する。 rs−g3p(N1N2)(構築物3)の存在下または不在下でのfAβ42のインキュベーションの透過電子ミクロ組織検査(TEM)結果を示す。図15Bは、37℃で7日間インキュベーションしたAβ42および2μMのrs−g3p(N1N2)(構築物3)を用いたThT蛍光アッセイの結果を示す。rs−g3p(N1N2)はfAβ42の形成を阻止する。 rs−g3p(N1N2)(構築物3)がα−シヌクレイン線維の形成を強力に阻害することを実証する。25μMα−シヌクレインを、300rpm、4日間、37℃での撹拌により構築した(バー1を参照)。グラフ上の第2のバーは、37℃で3日間振盪したα−シヌクレインモノマーおよび1×10−135量体M13ファージを表す。バー2に示される結果は、5量体M13がα−シヌクレイン線維の構築を阻止することを示す。グラフ上の第3のバーは、α−シヌクレインモノマーおよび83nMのrsg3pモノマーを表す。バー3に示される結果は、モノマーが、5量体M13よりα−シヌクレイン線維形成の阻害においてあまり有効でないことを示す。バー4は、時間0でのα−シヌクレインモノマーを示す陰性対照である。バー5において、α−シヌクレイン線維のないg3pモノマーは、g3pがpTAAに結合し、線維への結合から染料を隔離するかどうかを決定するために示される。バー5に示される結果は、g3pがpTAAに結合しないことを示した。 rs−g3p(N1N2)(構築物3)、M13(構築物2)、rs−g3p(N1N2)−hIgG4−Fc融合タンパク質(構築物4)、およびIgG4−Fc陰性対照についての競合結合データを示す。 M13(構築物2;四角形)、rs−g3p(N1N2)(構築物3;三角形)、rs−g3p(N1N2)−hIgG4−Fc融合タンパク質(構築物4;上下逆の三角形)、および組み換えIgG4−Fc陰性対照(菱形)を比較した競合結合データを示す。 5種類の濃度のAβ42線維+または−、2種の濃度のM13(構築物2)、800nMのrs−g3p(N1N2)(構築物3)、および3種の濃度のrs−g3p(N1N2)−hIgG4−Fc融合タンパク質(構築物4)を比較するフィルタートラップアッセイを示す。 rs−g3p(N1N2)(構築物3;「モノマー」)およびストレプトアビジン複合化rs−g3p(N1N2)(「SA[g3pN1N2]n=2−4」;「SA−g3p」;「テトラマー」)についての競合結合データを示す。rs−g3p(N1N2)およびSA−g3pを、37℃での3時間のインキュベーション中のAβへの結合について、標識M13と競合するそれらの能力について比較した。 5種類の濃度のfAβ42+または−、2種の濃度のrs−g3p(N1N2)(構築物3;「モノマー」)、および2種の濃度のSA−g3p(「テトラマー」)を比較するフィルタートラップアッセイを示す。 時間0でのfAβ42のTEM(図22A)、およびSA−g3pとのインキュベーションの3日後(図22B)のTEMを示す。 1つのrs−g3p(N1N2)−hIgG4−Fc構築物「構築物4」のアミノ酸配列(配列番号:9)を示す。「構築物4」のN1N2領域は、「構築物1」のN1N2領域からもたらされる(配列番号:10)。 別のrs−g3p(N1N2)−hIgG4−Fc構築物「構築物5」のアミノ酸配列(配列番号:11)を示す。「構築物5」のN1N2領域は、「構築物2」のN1N2領域からもたらされる(配列番号:12)。 1つのrs−g3p(N1N2)−hIgG1−Fc構築物「構築物6」のアミノ酸配列(配列番号:13)を示す。「構築物6」のN1N2領域は、「構築物2」のN1N2領域からもたらされる。 fd(配列番号:14)、f1(配列番号:15)、M13(配列番号:16)、Ike(配列番号:17)、I2−2(配列番号:18)、およびIf1(配列番号:19)由来のN2のアミノ酸配列アライメントを示す。アスタリスク「」は、単一の完全に保存された残基を有する位置を示す。コロン「:」は、Gonnet PAM 250マトリックスにおいて0.5より高い値を示す非常に類似する特性の群間の保存を示す。ピリオド「.」は、Gonnet PAM 250マトリックスにおいて0.5以下の値を示す若干類似する特性の群間の保存を示す。 構築物3の概略図を示す。図27Bは、構築物3のg3p部分のDNA配列(配列番号:23)を示す。図27Cは、構築物3のg3p部分のアミノ酸配列(配列番号:24)を示す。 構築物3の概略図を示す。図27Bは、構築物3のg3p部分のDNA配列(配列番号:23)を示す。図27Cは、構築物3のg3p部分のアミノ酸配列(配列番号:24)を示す。 構築物3の概略図を示す。図27Bは、構築物3のg3p部分のDNA配列(配列番号:23)を示す。図27Cは、構築物3のg3p部分のアミノ酸配列(配列番号:24)を示す。 アルツハイマー病のトランスジェニックマウスモデルにおいて、アミロイドβを低減する能力について2つのrs−g3p(N1N2)−IgG融合タンパク質を試験する実験の結果を示す。rs−g3p(N1N2)−hIgG4−Fc(構築物5)およびrs−g3p(N1N2)−hIgG1−Fc(構築物6)の両方が、アルツハイマー病マウスの海馬においてアミロイドβのレベルを有意に低減した。 アルツハイマー病のトランスジェニックマウスモデルにおいて、アミロイドβを低減するそれらの能力について、2つのrs−g3p(N1N2)−IgG融合タンパク質を試験する実験の結果を示す。rs−g3p(N1N2)−hIgG4−Fc(構築物5)およびrs−g3p(N1N2)−hIgG1−Fc(構築物6)の両方が、アルツハイマー病マウスの大脳皮質においてアミロイドβのレベルを有意に低減することができた。 Aβ42のrs−g3p(N1N2)−hIgG1−Fc(構築物6)でのアセンブリ阻害を示す。図30Aは、SDSを用いないで作った「天然」アガロースゲルを示す。試料を、SDSを含まず、ボイルしていないTEAバッファ中で泳動した。結果は、構築物6がfAβ42のアセンブリを阻害できることを示す。図30Bは、所定の試料中に存在するアミロイドを測定するために用いられるThT蛍光アッセイを示す。10μMのAβ42モノマーを、2種類の濃度のrs−g3p(N1N2)−hIgG1−Fc(構築物6)の存在下または不在下、37℃で1日間インキュベーションした。1日目の終わりに形成された線維の量を、結合されたThT蛍光を定量化することにより測定した。rs−g3p(N1N2)−hIgG1−Fc(構築物6)は、Aβ42線維の形成を強力に阻害する。図はまた、構築物6での線維形成の阻害が用量依存であることを示す。 Aβ42アセンブリがrs−g3p(N1N2)(構築物3)により阻害されることを示す代表的円二色性データを表す。円二色性は、評価されるべきAβ線維のα−らせん体およびβ−シート含量を測定する。図31Aは、T=0、T=24時間、およびT=48時間でのAβ42についての楕円率対波長を示す。図31Bは、T=0、T=24時間、およびT=48時間でのAβ42+構築物3についての楕円率対波長を示す。図31Cは、24時間〜48時間に形成された線維量を、結合ThT蛍光を定量化することにより測定する、代表的ThTアッセイを示す。構築物3は、Aβ42線維の形成を強力に阻害する。図31Dは、T=0、T=24時間、およびT=48時間での構築物3についての楕円率対波長を示す。総合すると、これらのデータは、Aβ42アセンブリを阻害する構築物3の能力を確認する。 Aβ42アセンブリがrs−g3p(N1N2)(構築物3)により阻害されることを示す代表的円二色性データを表す。円二色性は、評価されるべきAβ線維のα−らせん体およびβ−シート含量を測定する。図31Aは、T=0、T=24時間、およびT=48時間でのAβ42についての楕円率対波長を示す。図31Bは、T=0、T=24時間、およびT=48時間でのAβ42+構築物3についての楕円率対波長を示す。図31Cは、24時間〜48時間に形成された線維量を、結合ThT蛍光を定量化することにより測定する、代表的ThTアッセイを示す。構築物3は、Aβ42線維の形成を強力に阻害する。図31Dは、T=0、T=24時間、およびT=48時間での構築物3についての楕円率対波長を示す。総合すると、これらのデータは、Aβ42アセンブリを阻害する構築物3の能力を確認する。 Aβ42アセンブリがrs−g3p(N1N2)(構築物3)により阻害されることを示す代表的円二色性データを表す。円二色性は、評価されるべきAβ線維のα−らせん体およびβ−シート含量を測定する。図31Aは、T=0、T=24時間、およびT=48時間でのAβ42についての楕円率対波長を示す。図31Bは、T=0、T=24時間、およびT=48時間でのAβ42+構築物3についての楕円率対波長を示す。図31Cは、24時間〜48時間に形成された線維量を、結合ThT蛍光を定量化することにより測定する、代表的ThTアッセイを示す。構築物3は、Aβ42線維の形成を強力に阻害する。図31Dは、T=0、T=24時間、およびT=48時間での構築物3についての楕円率対波長を示す。総合すると、これらのデータは、Aβ42アセンブリを阻害する構築物3の能力を確認する。 Aβ42アセンブリがrs−g3p(N1N2)(構築物3)により阻害されることを示す代表的円二色性データを表す。円二色性は、評価されるべきAβ線維のα−らせん体およびβ−シート含量を測定する。図31Aは、T=0、T=24時間、およびT=48時間でのAβ42についての楕円率対波長を示す。図31Bは、T=0、T=24時間、およびT=48時間でのAβ42+構築物3についての楕円率対波長を示す。図31Cは、24時間〜48時間に形成された線維量を、結合ThT蛍光を定量化することにより測定する、代表的ThTアッセイを示す。構築物3は、Aβ42線維の形成を強力に阻害する。図31Dは、T=0、T=24時間、およびT=48時間での構築物3についての楕円率対波長を示す。総合すると、これらのデータは、Aβ42アセンブリを阻害する構築物3の能力を確認する。 M13(構築物2)およびrs−g3p(N1N2)−hIgG1−Fc(構築物6)が、N2a細胞のオリゴマーにより誘導される毒性を阻止することを示す代表的なデータを示す。例えば、Stine et al.(2003)J.Biol.Chem.278(13):11612−11622 and Stine et al.(2011)Erik D.Roberson(ed.)Alzheimer’s Disease and Frontotemporal Dementia,Methods in Molecular Biology,vol.670:13−32.を参照されたい。処置前48時間の血清飢餓状態により、N2a細胞を分化させた。Aβ42オリゴマー(2μM)を、N2a細胞に添加する前に、構築物2および構築物6と、37℃で3時間プレインキュベーションした。時間ゼロ(「TO」)複合体はプレインキュベーションしなかった。インキュベーションの24時間後、アデニル酸キナーゼ(「AK」)放出をモニタリングした。培地中へのAK放出は細胞死/溶解を示す。Aβ42オリゴマーをStine et.al.,2011により記載される通り作成した。結果は、M13およびrs−g3p(N1N2)−hIgG1−Fcが、毒性オリゴマーの強力な阻害剤であることを示す。 6種類の濃度のAβ42線維+または−、1x1012/ml M13(構築物2)、80nmおよび800nMのrs−g3p(N1N2)−hIgG4−Fc構築物(構築物5)、ならびに80nmおよび800nMのrs−g3p(N1N2)−hIgG1−Fc(構築物6)を比較するフィルタートラップアッセイを示す。Aβ42線維を、構築物2、5、および6と37℃で3日間インキュベーションし、その後、濾過遅延した。フィルターを、フィルターにトラップされたAβ42線維を認識するmAb6E10(1:15000)によりプローブした。800nMの構築物5または構築物6は、分子モル濃度5x1014/mlの構築物2と同等である。結果は、構築物2、5、および6がβ−アミロイド線維を強力に脱凝集させることを示す。 fタウとのプレインキュベーションの3時間後、fAβ42に結合したM13(構築物2)の量を測定するために用いた代表的アッセイを示す。構築物2に結合した、5μMのAβ42モノマーを、4種類の濃度のfタウの存在下または不在下、37℃で3時間インキュベーションした。fAbeta:M13−Alexa488はペレット形成するが、fタウ:M13−Alexa488はペレット形成せず、ペレット形成された物質からの蛍光の消失の測定は、fタウがfAbeta結合と競合することを示す。ここで、3時間後に形成されたM13−fAβの量を、ペレット形成結合競合反応におけるAlexa488蛍光を定量化することにより測定した。結果は、fタウが、fAβ42結合に対してM13−Alexa488(構築物2)と競合できることを示す。 fタウに結合するrs−g3p(N1N2)−hIgG4−Fc(構築物4)の能力を試験する1つの代表的SPRアッセイの結果を示す。結果は、構築物4がfタウと強力に結合することを示す。 fタウを脱凝集させるrs−g3p(N1N2)−hIgG1−Fc(構築物6)の能力を示す。40μMのタウの微小管結合反復領域(「MTBR」)を50mMのスーパーオキシドジスムターゼ(「Sod」)に希釈することにより、タウ線維を調製した。種々の濃度の構築物6および予め調製したfタウを、酢酸バッファ中、pH7.0、37℃、72時間インキュベーションした。ThT蛍光を、5倍を超えるThTの存在下で記録した。図36Aは、fタウを脱凝集させる構築物6の能力を示す代表的ThTアッセイの結果を示す。図36Bは、タウを脱凝集させる構築物6の能力を確認する別の代表的な実験を示す。図36Aおよび36Bは、構築物6によるfタウの脱凝集が用量依存性であることも示す。 fタウを脱凝集させるrs−g3p(N1N2)−hIgG1−Fc(構築物6)の能力を示す。40μMのタウの微小管結合反復領域(「MTBR」)を50mMのスーパーオキシドジスムターゼ(「Sod」)に希釈することにより、タウ線維を調製した。種々の濃度の構築物6および予め調製したfタウを、酢酸バッファ中、pH7.0、37℃、72時間インキュベーションした。ThT蛍光を、5倍を超えるThTの存在下で記録した。図36Aは、fタウを脱凝集させる構築物6の能力を示す代表的ThTアッセイの結果を示す。図36Bは、タウを脱凝集させる構築物6の能力を確認する別の代表的な実験を示す。図36Aおよび36Bは、構築物6によるfタウの脱凝集が用量依存性であることも示す。 経時的な、rs−g3p(N1N2)−hIgG1−Fc(構築物6)およびrs−g3p(N1N2)(構築物3)によるAβ凝集の阻害を示す代表的な実験を示す。Aβ42をDMSOに溶解し、NaN3を含有するPBSに希釈した。Aβ42を、37℃+または−で、種々の濃度の構築物3および構築物6を凝集した。Aβ42の凝集をThT蛍光により測定した。図37Aは、試料のSDS PAGEを示す。図37Bは、1つの代表的な実験の結果を示す。図37Cは、別の代表的な実験由来の結果を示す。図37Dは、結果を概説する。 経時的な、rs−g3p(N1N2)−hIgG1−Fc(構築物6)およびrs−g3p(N1N2)(構築物3)によるAβ凝集の阻害を示す代表的な実験を示す。Aβ42をDMSOに溶解し、NaN3を含有するPBSに希釈した。Aβ42を、37℃+または−で、種々の濃度の構築物3および構築物6を凝集した。Aβ42の凝集をThT蛍光により測定した。図37Aは、試料のSDS PAGEを示す。図37Bは、1つの代表的な実験の結果を示す。図37Cは、別の代表的な実験由来の結果を示す。図37Dは、結果を概説する。 経時的な、rs−g3p(N1N2)−hIgG1−Fc(構築物6)およびrs−g3p(N1N2)(構築物3)によるAβ凝集の阻害を示す代表的な実験を示す。Aβ42をDMSOに溶解し、NaN3を含有するPBSに希釈した。Aβ42を、37℃+または−で、種々の濃度の構築物3および構築物6を凝集した。Aβ42の凝集をThT蛍光により測定した。図37Aは、試料のSDS PAGEを示す。図37Bは、1つの代表的な実験の結果を示す。図37Cは、別の代表的な実験由来の結果を示す。図37Dは、結果を概説する。 経時的な、rs−g3p(N1N2)−hIgG1−Fc(構築物6)およびrs−g3p(N1N2)(構築物3)によるAβ凝集の阻害を示す代表的な実験を示す。Aβ42をDMSOに溶解し、NaN3を含有するPBSに希釈した。Aβ42を、37℃+または−で、種々の濃度の構築物3および構築物6を凝集した。Aβ42の凝集をThT蛍光により測定した。図37Aは、試料のSDS PAGEを示す。図37Bは、1つの代表的な実験の結果を示す。図37Cは、別の代表的な実験由来の結果を示す。図37Dは、結果を概説する。 PrPのPrP−Scへの変換を阻止するrs−g3p(N1N2)−hIgG1−Fc(構築物6)の能力を示す実験の結果を示す。構築物6およびIgG細胞溶解物を、超遠心分離の対象にし、可溶性(上清)および不溶性(ペレット)PrP種を分離させた。PrP種を、抗PrPモノクローナル抗体(6D11)で生化学的に視覚化した。IgGの存在下、可溶性および不溶性分画の両方にPrPを分配する。構築物6の存在下、可溶性PrP中に限定される。データはn=4を表す。 PrPのPrP−Scへの変換を阻止するrs−g3p(N1N2)−hIgG1−Fc(構築物6)の能力を示す実験の結果を示す。構築物6およびIgG細胞溶解物を、超遠心分離の対象にし、可溶性(上清)および不溶性(ペレット)PrP種を分離させた。PrP種を、抗PrPモノクローナル抗体(6D11)で生化学的に視覚化した。IgGの存在下、可溶性および不溶性分画の両方にPrPを分配する。構築物6の存在下、可溶性PrP中に限定される。データはn=4を表す。 プリオン病の細胞培養モデルにおける、PrPScの蓄積および凝集を低減するrs−g3p(N1N2)−hIgG1−Fc(構築物6)の能力を示す実験の結果を示す。図39Aは、構築物6およびIgGでの処置後、生化学的に溶解された未切断およびPK切断N2a22LSc細胞溶解物を示す。PrPScレベルの有意な低減が、増加濃度の構築物6で処理した細胞において明確に見られる。PrPScレベルの約50%低減を、〜0.08μg/ml構築物6の処置で達成する。10μg/mlの構築物6での処理は、PrPScを5.725%、p<0.0001まで低減する。PrPScレベルの顕著な変化は、1μg/mlマウスIgGで処理したN2A22LSc細胞において見られなかった。図39Bは、X線フィルムを、続いてデジタル化し、100%であると見なされる同一の継代由来のIgG処理N2a22LSc細胞における効果に対して最初に正規化した。次いで、PK切断ブロット由来の濃度測定データを、等しくブロットした未切断の溶解物に対して分析し、パーセント変化PrPSc/PrPcとして発現された。データはn=4を表す。 プリオン病の細胞培養モデルにおける、PrPScの蓄積および凝集を低減するrs−g3p(N1N2)−hIgG1−Fc(構築物6)の能力を示す実験の結果を示す。図39Aは、構築物6およびIgGでの処置後、生化学的に溶解された未切断およびPK切断N2a22LSc細胞溶解物を示す。PrPScレベルの有意な低減が、増加濃度の構築物6で処理した細胞において明確に見られる。PrPScレベルの約50%低減を、〜0.08μg/ml構築物6の処置で達成する。10μg/mlの構築物6での処理は、PrPScを5.725%、p<0.0001まで低減する。PrPScレベルの顕著な変化は、1μg/mlマウスIgGで処理したN2A22LSc細胞において見られなかった。図39Bは、X線フィルムを、続いてデジタル化し、100%であると見なされる同一の継代由来のIgG処理N2a22LSc細胞における効果に対して最初に正規化した。次いで、PK切断ブロット由来の濃度測定データを、等しくブロットした未切断の溶解物に対して分析し、パーセント変化PrPSc/PrPcとして発現された。データはn=4を表す。 rs−g3p(N1N2)−hIgG4−Fc(構築物5)およびrs−g3p(N1N2)−hIgG1−Fc(構築物6)での処置後、アルツハイマー病のトランスジェニックマウスモデルにおいて、海馬におけるシナプトフィジンレベルでのそれらの効果について、2つのrs−g3p(N1N2)−IgG融合タンパク質を試験する実験の結果を示す。両方の構築物は、アルツハイマー病マウスの海馬においてシナプトフィジンのレベルを有意に増大した。 rs−g3p(N1N2)−hIgG4−Fc(構築物5)およびrs−g3p(N1N2)−hIgG1−Fc(構築物6)での処置後、アルツハイマー病のトランスジェニックマウスモデルの海馬において、Iba−1レベルでのそれらの効果について2つのrs−g3p(N1N2)−IgG融合タンパク質を試験する実験の結果を示す。両方の構築物は、アルツハイマー病マウスの海馬においてIba−1のレベルを有意に増大した。 rs−g3p(N1N2)−hIgG4−Fc(構築物5)およびrs−g3p(N1N2)−hIgG1−Fc(構築物6)での処置後、アルツハイマー病のトランスジェニックマウスモデルの海馬において、GFAPレベルでのそれらの効果について2つのrs−g3p(N1N2)−IgG融合タンパク質を試験する実験の結果を示す。いずれの構築物も、アルツハイマー病マウスの海馬においてGFAPのレベルを有意に変更しなかった。 rs−g3p(N1N2)−hIgG4−Fc(構築物5)およびrs−g3p(N1N2)−hIgG1−Fc(構築物6)と比較するために考案された結合実験の結果を表す。構築物は、類似のK’の(〜11)を有するfAβに強力に結合する。 タウのアセンブリを阻止するために、rs−g3p(N1N2)(構築物3)の能力を示す。図44Aにおいて、1μMのタウを単独でインキュベートするか、または1μMの構築物3と共にインキュベートし、5日後、TEMによって分析した。構築物3は、タウのアセンブリを阻止する。図44Bは、3種の濃度のrs−g3p(N1N2)(構築物3)の存在下または不在下でインキュベートしたfタウを用いたThT蛍光アッセイの結果を示す。構築物3は、タウのアセンブリを用量依存的に阻止する。 タウのアセンブリを阻止するために、rs−g3p(N1N2)(構築物3)の能力を示す。図44Aにおいて、1μMのタウを単独でインキュベートするか、または1μMの構築物3と共にインキュベートし、5日後、TEMによって分析した。構築物3は、タウのアセンブリを阻止する。図44Bは、3種の濃度のrs−g3p(N1N2)(構築物3)の存在下または不在下でインキュベートしたfタウを用いたThT蛍光アッセイの結果を示す。構築物3は、タウのアセンブリを用量依存的に阻止する。 fAβ42とrs−g3p(N1N2)(構築物3)との間の相互作用を分析するための実験の概略図を示す。 fAβ42とrs−g3p(N1N2)(構築物3)との間の相互作用を分析するためのNMR研究の結果を示す。Hは水素を表し、Dは重水素を意味する。Aβ線維の水素は経時的に重水素と交換され、その速度は線維に対する構築物3の結合によって影響される。この結果は、fAβ42の残基17−22および33−40における構築物3とfAβ42との間の分子の反復を示す。 744時間のインキュベーション後、構築物3の脱凝集の代表的なTEMがfAβ42を実施したことを示す。図47Aは、単独でのfAβ42を示す。図47Bは、fAβ42および構築物3を示す。図47Cは、図47Aと比較して、増大した倍率で単独でのfAβ42を示す。図47Dは、図47Bと比較して、より高い倍率でのfAβ42および構築物3を示す。 rs−g3p(N1N2)−hIgG1−Fc(構築物6)がfタウと強力に結合することを示す代表的SPRアッセイの結果を示す。 fタウを脱凝集させる構築物6の能力を示す代表的なThTアッセイの結果を示す。図49Bは、図49Aの実験の図表表現を示す。図49Aおよび49Bは、構築物6によるfタウの脱凝集が用量依存性であることも示す。 fタウを脱凝集させる構築物6の能力を示す代表的なThTアッセイの結果を示す。図49Bは、図49Aの実験の図表表現を示す。図49Aおよび49Bは、構築物6によるfタウの脱凝集が用量依存性であることも示す。 Aβ原線維と結合するrs−g3p(If1−N1N2)−hIgG4−Fc(構築物8)のSPR研究を表す。この結果は、構築物8が、Aβ原線維と強力に結合(K〜36nM)すること示す。(Fcドメインにリンクされない)g3pのN1N2フラグメントはより弱い結合(K〜36nM)を示した。 fAβ1−42と結合するrs−g3p(If1−N1N2)−hIgG1−Fc(構築物8)の能力を示す結合競合アッセイの結果を表す。(Fcドメインに結合されない)g3pのN1N2フラグメントは、より弱い結合を示した。 If1 g3p(配列番号29)とfd g3p(配列番号30)との間のアミノ酸比較を示す。g3pのN1ドメインにおいてIf1とfdとの間で同一であるアミノ酸は、影付きである。N1ドメインは、四角で囲まれている。 アルツハイマー病のインビボでのモデルにおいて脳への直接注射後、Aβ沈着およびタウ線維を有意に低減する、rs−g3p(N1N2)−hIgG1−Fc(構築物6)の能力を示す実験の結果を表す。図52Aにおいて、Aβのレベルは、対照と比較して構築物6を受け取ったマウスにおいて有意に低減される。図52Bにおいて、タウのレベルは、対照と比較して構築物6を受け取ったマウスにおいて有意に低減される。 アルツハイマー病のインビボでのモデルにおいて脳への直接注射後、Aβ沈着およびタウ線維を有意に低減する、rs−g3p(N1N2)−hIgG1−Fc(構築物6)の能力を示す実験の結果を表す。図52Aにおいて、Aβのレベルは、対照と比較して構築物6を受け取ったマウスにおいて有意に低減される。図52Bにおいて、タウのレベルは、対照と比較して構築物6を受け取ったマウスにおいて有意に低減される。 脳への直接注射よりもむしろ全身的に与えられるときにADを処置するためのrs−g3p(N1N2)−hIgG1−Fc(構築物6)の能力を示す実験の結果を表す。図53Aおよび53Bは、構築物6を受け取ったADマウスは、対照を与えられたマウスと比較して多動性を低減させたことを示す。 脳への直接注射よりもむしろ全身的に与えられるときにADを処置するためのrs−g3p(N1N2)−hIgG1−Fc(構築物6)の能力を示す実験の結果を表す。図54において、旋回するためのADマウスの能力は、対照と比較して構築物6を受け取ったマウスにおいて低減される。 脳への直接注射よりもむしろ全身的に与えられるときにADを処置するためのrs−g3p(N1N2)−hIgG1−Fc(構築物6)の能力を示す実験の結果を表す。図55において、ADマウスのコーナー跳躍は、対照と比較して構築物6を受け取ったマウスにおいて有意に低減される。 脳への直接注射よりもむしろ全身的に与えられるときにADを処置するためのrs−g3p(N1N2)−hIgG1−Fc(構築物6)の能力を示す実験の結果を表す。図56において、構築物6を受け取るADマウスは、高齢マウスにおいて対照PBS受け取るマウスに対して、Y−迷路におけるアームエントリーのより自発的な交替を有意に呈した。
本発明は、g3pのアミロイド結合フラグメントまたはそれらの変異体またはバリアントを含む融合タンパク質を提供する。特定の実施形態において、本発明の融合タンパク質は、免疫グロブリン定常領域のFcフラグメントを更に含む。これらの実施形態の一態様において、融合タンパク質は可溶性である。これらの実施形態の別の態様において、融合タンパク質は、例えば、脱凝集によってアミロイドを低減し、および/またはアミロイドの凝集(例えば、アミロイドプラーク)を予防するまたは阻害する。本発明の融合タンパク質は、アミロイドと結合する。いくつかの実施形態において、本発明の融合タンパク質は、毒性オリゴマーの形成を除去するおよび/または阻害する。
本発明は、本発明の融合タンパク質の薬学的組成物、ならびにアミロイドと結合して、それを低減するためのそれらの使用を提供する。アミロイドを低減させることは、例えば、アミロイドを脱凝集する、アミロイドの凝集を予防するおよび/または阻害する、かつ毒性オリゴマーの形成を除去する、および/または予防することを包含する。アミロイド沈着を検出し、アミロイドによって特徴付けられる疾患および障害を診断するための組成物の使用が包含される。
定義
用語「g3p」は、単独、または「g3p−由来」などの用語において用いられるとき、任意の野生型または組み換え糸状ファージg3pタンパク質(g3pのフラグメント、バリアント、および変異体を含む)を指す。用語は、任意の具体的な糸状バクテリオファージからもたらされるg3pに限定されると解されるべきではない。例示のため、用語「g3p」は、配列番号1、および図2に示される関連タンパク質を含む。
用語「ドメイン」は、例えば、ポリペプチド鎖の1つの部分からなる独立して折り畳まれた構造を含む、いくつかの独特の物理的特徴または役割を有するポリペプチド(タンパク質を含む)の領域を意味する。ドメインは、ポリペプチドの独特の物理的特性である配列を含有し得るか、またはその結合特徴を保持する(すなわち、第2のドメインに結合することができる)、物理的特性のフラグメントを含有し得る。ドメインは別のドメインと関連し得る。言い換えると、第1のドメインは、第2のドメインに天然で結合し得る。例えば、g3pN2ドメインはF−piliに結合し、g3pN1ドメインはTolAに結合する。
本明細書において用いられる、用語「アミロイド」、「アミロイド原線維」、および「アミロイド線維」は、いくつかの異なるタンパク質のうちのいずれかの凝集により形成され、線維軸に垂直に積み重なったβシートの規則正しい配置からなる3次構造の属名である(Sunde et al.,J.Mol.Biol.(1997)273:729−39)。1つの例示的なアミロイドは、アルツハイマー病において形成されたアミロイド−βの凝集体であり、ベータ−アミロイドペプチド「βA」からなり、ヒトアミロイド前駆体タンパク質(hAPP)から切断された39〜43個のアミノ酸内部フラグメントである。短い形態(例えば、Aβ40)、および長い形態(例えば、より線維素生成AβアイソフォームであるAβ42)が存在する。他の例示的なアミロイドタンパク質は、(パーキンソン病と関連する)ミスフォールドα−シヌクレイン、(ハンチントン病と関連する)ハンチンチン、(アルツハイマー病と関連する)タウ、およびプリオンタンパク質の異常構造PrPScを含む。更なる例が明細書を通じて提供され、当業者に知られている(例えば、Aguzzi(2010),and Eichner and Radford,Mol.Cell(2011)43:8−18を参照されたい)。したがって、タンパク質またはペプチドが特定されない限り、用語「アミロイド」、「アミロイド原線維」、または「アミロイド線維」の使用は、任意の具体的なタンパク質または疾患に限定されると解されるべきではない。
用語「g3pのアミロイド結合フラグメント」は、アミロイドと結合するための能力を維持するg3pのフラグメントを指す。用語「g3pのアミロイド結合フラグメント」はまた、アミロイドと結合するための能力を維持するg3pのN−、C−、またN−およびC−末端切断を含む、g3pの変異体またはバリアントを指す。
用語「ベータアミロイドペプチド」は、「β−アミロイドペプチド」、「βAP」、「βA」、および「Aβ」と同義である。これらの用語の全てが、ヒトアミロイド前駆体タンパク質(hAPP)からもたらされるアミロイド形成ペプチドを指す。
「脱凝集すること」または「脱凝集を媒介すること」として記載される本発明の融合タンパク質または組成物は、既に形成された凝集体を低減する。脱凝集はフィルタートラップアッセイにより測定され得る(Wanker et al.,Methods Enzymol(1999)309:375−86)。フィルタートラップアッセイは、本明細書に記載され、これを用いて凝集体を検出し、本発明の組成物により媒介される脱凝集をモニタリングし得る。脱凝集は、増加濃度の脱凝集化剤の存在下での染色の低下により示される、フィルター上のアミロイド保持の減少として検出される。
本明細書で用いられるとき、「アミロイドを低減する」または「アミロイド負荷を減少させる」融合タンパク質または組成物は、次の1つ以上を行う:アミロイド形成を阻害する、アミロイド脱凝集を引き起こす、アミロイドクリアランスを促進する、アミロイド凝集を阻害する、毒性アミロイドオリゴマーの形成を阻止するおよび/もしくは予防する、ならびに/または毒性アミロイドオリゴマーのクリアランスを促進する。
「神経細胞のアミロイド損傷からの保護」としての本発明の産生物または組成物のうちのいずれかは、新たなアミロイドの蓄積を予防し、および/または毒性アミロイドオリゴマーの形成を予防する。「神経細胞のアミロイド損傷からの保護」として記載される本発明の産生物または組成物は、予防的に摂取され得る。産生物または組成物が神経細胞をアミロイド損傷から保護するかどうかは、本明細書に記載される神経細胞培養細胞毒アッセイにより測定され得る。
本明細書で用いられる「PrPタンパク質」、「PrP」、および「プリオン」は、適切な条件下で、タンパク質ミスフォールディング病に関与する凝集体の形成を誘導することができるポリペプチドを指す。例えば、正常な細胞プリオンタンパク質(PrP)は、このような条件下で、ウシ海綿状脳症(BSE)、または狂牛病、猫海綿状脳症、クールー病、クロイツフェルト・ヤコブ病(CJD)、ゲルストマン・シュトロイスラー・シャインカー病(GSS)、および致死性家族性不眠症(FFI)(これらに限定されない)などの疾患に関与する、対応するスクレイピーアイソフォーム(PrPSc)に変換される。
融合タンパク質または融合タンパク質のg3p部分のアミロイド結合フラグメントと組み合わせて本明細書で用いられる、用語「バリアント」は、参照物質と比較して、少なくとも1個のアミノ酸相違(置換、挿入、または欠損)を含有する対応するアミノ酸配列を指す。ある種の実施態様において、「バリアント」は、参照配列と比較して、高いアミノ酸配列相同性、および/または保存的アミノ酸置換、欠損、および/または挿入を有する。いくつかの実施態様において、バリアントは、参照配列と比較して、75、50、40、30、25、20、15、12、10、9、8、7、6、5、4、3、2、1個以下のアミノ酸相違を有する。「保存的置換」は、第1のアミノ酸の第2のアミノ酸による置換を指し、これは、タンパク質、ポリペプチド、またはg3pタンパク質またはg3pのアミロイド結合フラグメントなどの、アミノ酸配列の化学的、物理的、および/または機能的特性を実質的に変えない(例えば、g3pタンパク質またはアミロイド結合フラグメントは、同一の電荷、構造、極性、疎水性/親水性を保持し、および/またはアミロイドを認識し、結合し、および/または低減する能力などの機能を保存する)。このような保存的アミノ酸修飾は、アミノ酸側鎖置換基の相対的類似性(例えば、疎水性、親水性、電荷、サイズなど)に基づく。種々の前述の特徴を考慮した例示的な保存的置換は、当業者に公知であり、アルギニンおよびリジン、グルタミン酸およびアスパラギン酸、セリンおよびスレオニン、グルタミンおよびアスパラギン、ならびにバリン、ロイシン、およびイソロイシンを含む。用語「g3pバリアント」または「g3pのアミロイド結合フラグメントのバリアント」はまた、野生型g3pまたはそれらに対応するフラグメントと、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも78%、少なくとも80%、少なくとも82%、少なくとも85%、少なくとも86%、少なくとも87%、少なくとも88%、少なくとも89%、少なくとも90%、少なくとも91%、少なくとも92%、少なくとも93%、少なくとも94%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%のアミノ酸配列同一性を有する、ポリペプチドを包含する。
用語「変異体」は、融合タンパク質、または治療上または診断上の有効性を調節するために1個以上のアミノ酸において変異誘発されている融合タンパク質のg3pのアミロイド結合フラグメントを指す。ある種の実施態様において、変異体は、アミロイドと相互作用することが知られているアミノで置換、欠損、および/または挿入を含有する。他の実施態様において、変異体は、野生型g3pまたはそのアミロイド結合フラグメント中に存在する保存アミノ酸であるアミノでの置換、欠損、および/または挿入を含有する。いくつかの実施形態において、変異体は、参照配列と比較して、75、50、40、30、25、20、15、12、10、9、8、7、6、5、4、3、2、1個以下のアミノ酸相違を有する。いくつかの実施形態において、アミノ酸置換は、保存的置換である。用語「バリアント」および「変異体」は、「変異体」が典型的には天然の非組み換えである一方で、「変異体」は典型的には組み換えであることを除き、本明細書において同義的に用いられる。用語「変異体g3p」または「g3pのアミロイド結合フラグメントの変異体」はまた、野生型g3pまたはそれらの対応するフラグメントと、少なくとも70%、少なくとも75%、少なくとも78%、少なくとも80%、少なくとも82%、少なくとも85%、少なくとも86%、少なくとも87%、少なくとも88%、少なくとも89%、少なくとも90%、少なくとも91%、少なくとも92%、少なくとも93%、少なくとも94%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、少なくとも99%のアミノ酸配列同一性を有するポリペプチドを含有する。
「融合タンパク質」は、少なくとも2つのポリペプチドドメインを含む天然に存在しないタンパク質である。本発明の融合タンパク質は、ポリペプチドの第2のタンパク質に結合され、融合され、または複合化される、g3pのアミロイド結合フラグメントを含む。特定の実施形態において、融合タンパク質は、g3pのアミロイド結合フラグメントおよび免疫グロブリンのFcフラグメントを含む。
用語「活性化合物」、「活性剤」、および「有効成分」は、融合タンパク質の生物学的活性を提供する融合タンパク質の部分を指して、本明細書において同義的に使用される。本発明の融合タンパク質のg3p部分は、「活性化合物」、「活性剤」、または「有効成分」である。同様に、本発明の融合タンパク質のg3p部分は、生物学的に活性なまたは治療的に有効な部分である。本発明の融合タンパク質のg3p部分は、融合パートナーのタンパク質フォールディングを容易にするためには使用されず、国際公開第WO2004/018685号に記載されるg3pに関係しない治療薬剤として作用する。米国特許第2009/105090号に記載されるファージディスプレーのために使用される本発明の融合タンパク質ではない。
用語「免疫原性である」は、組成物に曝露された哺乳類における免疫応答を引き起こすために、組成物の能力を指して、本明細書で使用される。
本明細書で用いられるとき、「構築物1」は、野生型M13からもたらされる(Genbankファイル:NC_003287.2、バージョンGI:56718463を参照されたい)。構築物1において、野生型M13と比較して、Ser378(AGC)はGly(GGC)に変更され、Ile87(ATT)はAsn(AAC))に変更される。したがって、野生型M13において、核酸番号2710に「G」が存在するが、構築物1において、この位置に「A」が存在する。同様に、野生型M13において、核酸番号4479に「A」が存在するが、構築物1において、この位置に「T」が存在する。最終的に、野生型M13において、核酸番号4480に「C」が存在するが、構築物1において、この位置に「T」が存在する。構築物1は配列番号10の核酸を含む。
「構築物2」は野生型M13単離物である(GenBank JX412914.1)。構築物2は、配列番号12の核酸を含む。
「構築物3」は、配列番号:20のアミノ酸を含むg3pのN1およびN2ドメインを含む組み換え可溶性g3pフラグメント(rs−g3p(N1N2))である。
「構築物4」は、配列番号:9のアミノ酸を含む組み換え可溶性g3pフラグメントIgG4Fc融合タンパク質(rs−g3p(N1N2)−hIgG4−Fc)である。「構築物4」のN1N2領域は、「構築物1」のN1N2領域からもたらされる。「構築物4」をコードした核酸配列は、配列番号26に記載されている。
配列番号9に記載されている最初の21個のアミノ酸は、組み換え産生中にアミノ酸20と21との間で切断されたシグナル配列を表す。配列番号9のアミノ酸21におけるメチオニンは、(N1−N2配列にシグナル配列を融合するために使用される複数のクローニング部位によってコードされる)クローニングの人工物であり、また、ときおり組み換え中に切断される。配列番号9のアミノ酸22のアラニンは、M13ファージから単離されたg3pのN−末端アミノ酸に対応する。配列番号9のアミノ酸22においてアラニンはまた、ときおり組み換え中に切断される。配列番号9のアミノ酸506におけるC−末端リジンはまた、ときおり真核生物細胞内で組み換え産生中に切断される。上で特定されたN−およびC−末端欠損のうちの1個以上を含有する産生物は、本発明の一部である。
したがって、いくつかの実施形態において、「構築物4」として説明されるg3p融合タンパク質は、「構築物4の成熟形態」であり、配列番号9のアミノ酸21〜506を含む。いくつかの実施形態において、g3p融合タンパク質は、配列番号9のアミノ酸22〜506を含む(「構築物4のN−末端Met−切断成熟形態」)。いくつかの実施形態において、g3p融合タンパク質は、配列番号9のアミノ酸23〜506を含む(「構築物4のN−末端Met−Ala−切断成熟形態」)。いくつかの実施形態において、g3p融合タンパク質は、配列番号9のアミノ酸21〜505を含む(「構築物4のC−端末Lys−切断成熟形態」)。いくつかの実施形態において、g3p融合タンパク質は、配列番号9のアミノ酸22〜505を含む(「構築物4のN−末端Met−切断、C−端末Lys−切断成熟形態」)。いくつかの実施形態において、g3p融合タンパク質は、配列番号9のアミノ酸23〜505を含む(「構築物4のN−末端Met−Ala−切断、C−端末Lys−切断成熟形態」)。
同様に、構築物4の全長のN−、C−、ならびにN−およびC−末端切断形態をコードする核酸が、本明細書で説明されるように包含される。一実施形態において、g3p融合タンパク質をコードする核酸は、配列番号26のヌクレオチドを含む。他の実施形態において、g3p融合タンパク質をコードする核酸は、シグナル配列をコードするヌクレオチドを除く(すなわち、配列番号9のアミノ酸1〜20、1〜22、または1〜23をコードするヌクレオチドを除く)、g3p部分またはg3p−Ig部分をコードする配列番号26の一部分である。
「構築物5」は、配列番号:11のアミノ酸を含む組み換え可溶性g3pフラグメントIgG4Fc融合タンパク質(rs−g3p(N1N2)−hIgG4−Fc)である。「構築物5」のN1N2領域は、「構築物2」のN1N2領域からもたらされる。「構築物5」をコードする核酸配列は、配列番号27に記載されている。
配列番号11に記載されている最初の21個のアミノ酸は、組み換え産生中にアミノ酸20と21との間で切断されたシグナル配列を表す。配列番号11のアミノ酸21におけるメチオニンは、(N1−N2配列にシグナル配列を融合するために使用される複数のクローニング部位によってコードされる)クローニングの人工物であり、また、ときおり組み換え産生中に切断される。配列番号11のアミノ酸22のアラニンは、M13ファージから単離されたg3pのN−末端アミノ酸に対応する。配列番号11のアミノ酸22におけるアラニンはまた、ときおり組み換え中に切断される。配列番号11のアミノ酸506におけるC−末端リジンはまた、ときおり組み換え産生中に切断される。上で特定されたN−およびC−末端欠損のうちの1個以上を含有する産生物は、本発明の一部である。
したがって、一実施形態において、「構築物5」として説明されるg3p融合タンパク質は、「構築物5の成熟形態」であり、配列番号11のアミノ酸21〜506を含む。いくつかの実施形態において、g3p融合タンパク質は、配列番号11のアミノ酸22〜506を含む(「構築物5のN−末端Met−切断成熟形態」)。いくつかの実施形態において、g3p融合タンパク質は、配列番号11のアミノ酸23〜506を含む(「構築物5のN−末端Met−Ala−切断成熟形態」)。いくつかの実施形態において、g3p融合タンパク質は、配列番号11のアミノ酸21〜505を含む(「構築物5のC−端末Lys−切断成熟形態」)。いくつかの実施形態において、g3p融合タンパク質は、配列番11のアミノ酸22〜505を含む(「構築物5のN−末端Met−切断、C−端末Lys−切断成熟形態」)。いくつかの実施形態において、g3p融合タンパク質は、配列番号11のアミノ酸23〜505を含む(「構築物5のN−末端Met−Ala−切断、C−端末Lys−切断成熟形態」)。
同様に、構築物5の全長のN−、C−、ならびにN−およびC−末端切断形態をコードする核酸が、本明細書で説明されるように包含される。一実施形態において、g3p融合タンパク質をコードする核酸は、配列番号27のヌクレオチドを含む。他の実施形態において、g3p融合タンパク質をコードする核酸は、シグナル配列をコードするヌクレオチドを除く(すなわち、配列番号11のアミノ酸1〜20、1〜22、または1〜23をコードするヌクレオチドを除く)、g3p部分またはg3p−Ig部分をコードする配列番号27の一部分である。
「構築物6」は、配列番号:13のアミノ酸を含む組み換え可溶性g3pフラグメントIgG1Fc融合タンパク質(rs−g3p(N1N2)−hIgG1−Fc)である。「構築物6」のN1N2領域は、「構築物2」のN1N2領域からもたらされる。「構築物6」をコードする核酸配列は、配列番号28に記載されている。
配列番号13に記載されている最初の21個のアミノ酸は、組み換え産生中にアミノ酸20と21との間で切断されたシグナル配列を表す。配列番号13のアミノ酸21におけるメチオニンは、(N1−N2配列にシグナル配列を融合するために使用される複数のクローニング部位によってコードされる)クローニングの人工物であり、また、ときおり組み換え中に切断される。配列番号13のアミノ酸22におけるアラニンは、M13ファージから単離されたg3pのN−末端アミノ酸に対応する。配列番号13のアミノ酸22におけるアラニンはまた、ときおり組み換え中に切断される。配列番号13のアミノ酸509におけるC−末端リジンはまた、ときおり組み換え産生中に切断される。C−末端リジンの除去は、抗体および関連融合タンパク質の組み換え産生において珍しくない(J Lou et al.,Biotechnol Bioeng 2012 Sep;109(9):2306−15)。上で特定されたN−およびC−末端欠損のうちの1個以上を含有する産生物は、本発明の一部である。
したがって、いくつかの実施形態において、「構築物6」として説明されるg3p融合タンパク質は、配列番号13のアミノ酸21〜509を含む「構築物6の成熟形態」である。いくつかの実施形態において、g3p融合タンパク質は、配列番号13のアミノ酸22〜509を有する(「構築物6のN−末端Met−切断成熟形態」)。いくつかの実施形態において、g3p融合タンパク質は、配列番号13のアミノ酸23〜509を含む(「構築物6のN−末端Met−Ala−切断成熟形態」)。いくつかの実施形態において、g3p融合タンパク質は、配列番号13のアミノ酸21〜508を含む(「構築物6のC−端末Lys−切断成熟形態」)。いくつかの実施形態において、g3p融合タンパク質は、配列番号13のアミノ酸22〜508を含む(「構築物6のN−末端Met−切断、C−端末Lys−切断成熟形態」)。いくつかの実施形態において、g3p融合タンパク質は、配列番号13のアミノ酸23〜508を含む(「構築物6のN−末端Met−Ala−切断、C−端末Lys−切断成熟形態」)。
同様に、構築物6の全長のN−、C−、ならびにN−およびC−末端切断形態をコードする核酸が、本明細書で説明されるように包含される。一実施形態において、g3p融合タンパク質をコードする核酸は、配列番号28のヌクレオチドを含む。他の実施形態において、g3p融合タンパク質をコードする核酸は、シグナル配列をコードするヌクレオチドを除く(すなわち、配列番号13のアミノ酸1〜20、1〜22、または1〜23をコードするヌクレオチドを除く)、g3p部分またはg3p−Ig部分をコードする配列番号28の一部分である。
「構築物8」は、配列番号:31のアミノ酸を含む、組み換え可溶性g3pフラグメントIgG 1Fc融合タンパク質(rs−g3p(If1N1N2)−hIgG1−Fc)である。「構築物8」のg3p領域は、If1からもたらされる。「構築物8」をコードする核酸配列は、配列番号32に記載されている。
配列番号31は以下に列挙され、構築物8のアミノ酸を示す。ある特定のIf1ファージは、以下に強調/四角によって示されているようにトリプトファン(W)に対してシステイン(C)を有する場合を除いて、g3p N1ドメインはIf1由来であり、以下に示されているが、最初の21個のアミノ酸は、InvivogenのpFUSE Ig融合ベクターの一部であるIL2分泌配列に対応する。アミノ酸の次の拡張は、太字で下線が引かれ、If1のg3p N1ドメインと対応する。C→Wのアミノ酸の変化が強調され、四角で囲まれていることに留意されたい。下線が引かれているアミノ酸の次の拡張は、g3p If1のN1ドメインとN2ドメインとの間に見出されるリンカー配列である。If1のg3p N2ドメインは、斜体で表示されている。g3p N2ドメインに続いて、If1においてN2ドメインおよびN3ドメインに結合する第2のリンカー配列がある(斜体および下線で示されている)。最終的に、太字、斜体、および下線のアミノ酸は、pFUSEベクター由来のIgG1−Fc配列である。
配列番号31に記載されている最初の21個のアミノ酸は、組み換え産生中にアミノ酸20と21との間で切断されたシグナル配列を表す。配列番号31のアミノ酸21におけるメチオニンは、(N1−N2配列にシグナル配列を融合するために使用される複数のクローニング部位によってコードされる)クローニングの人工物であり、また、ときおり組み換え中に切断される。配列番号31のアミノ酸22のアラニンは、M13ファージから単離されたg3pのN−末端アミノ酸に対応する。配列番号31のアミノ酸22におけるアラニンはまた、ときおり組み換え産生中に切断される。配列番号31のアミノ酸528におけるC−末端リジンはまた、ときおり組み換え産生中に切断される。C−末端リジンの除去は、抗体および関連融合タンパク質の組み換え産生において珍しくない(J Lou et al.,Biotechnol Bioeng 2012 Sep;109(9):2306−15)。上で特定されたN−およびC−末端欠損のうちの1個以上を含有する産生物は、本発明の一部である。
したがって、いくつかの実施形態において、「構築物8」として説明されるg3p融合タンパク質は、「構築物8の成熟形態」であり、配列番号31のアミノ酸21〜528を含む。いくつかの実施形態において、g3p融合タンパク質は、配列番号31のアミノ酸22〜528を含む(「構築物8のN−末端Met−切断成熟形態」)。いくつかの実施形態において、g3p融合タンパク質は、配列番号31のアミノ酸23〜528を含む(「構築物8のN−末端Met−Ala−切断成熟形態」)。いくつかの実施形態において、g3p融合タンパク質は、配列番号31のアミノ酸21〜527を含む(「構築物8のC−端末Lys−切断成熟形態」)。いくつかの実施形態において、g3p融合タンパク質は、配列番号31のアミノ酸22〜527を含む(「構築物8のN−末端Met−切断、C−端末Lys−切断成熟形態」)。いくつかの実施形態において、g3p融合タンパク質は、配列番号31のアミノ酸23〜527を含む(「構築物8のN−末端Met−Ala−切断、C−端末Lys−切断成熟形態」)。「構築物8」をコードする核酸配列は、配列番号32に記載されている。
構築物8の全長のN−、C−、ならびにN−およびC−末端切断形態をコードする核酸が、本明細書で説明されるように包含される。一実施形態において、g3p融合タンパク質をコードする核酸は、配列番号32のヌクレオチドを含む。他の実施形態において、g3p融合タンパク質をコードする核酸は、シグナル配列をコードするヌクレオチドを除く(すなわち、配列番号31のアミノ酸1−20、1−22、または1−23をコードするヌクレオチドを除く)、g3p部分またはg3p−Ig部分をコードする配列番号32の一部分である。
構築物4、5、6、および8、ならびにそれらの変異体またはバリアントは、本発明の例示的なg3p融合タンパク質である。
G3p融合タンパク質
本発明のg3p融合タンパク質は、活性剤、有効成分、活性化合物、生物学的に活性な部分、治療的に有効な部分、および/または各融合の治療的に有効な部分であるg3pのアミロイド結合フラグメントを含む。変異体、バリアント、およびフラグメントg3pを含む融合タンパク質が、本発明によって包含される。一態様において、g3p融合タンパク質は、アミロイドと結合するg3pのフラグメントを含む。いくつかの実施形態において、本発明のg3p融合タンパク質は、g3pのN1N2ドメイン、またはそれらの変異体、バリアント、もしくはフラグメントを含み、g3pのアミロイド結合フラグメントは、少なくとも1つの非g3pタンパク質に結合される、融合される、複合化される、連結される、またはそれと関連する。特定の実施形態において、非g3pタンパク質は、免疫グロブリンのFcフラグメントである。融合タンパク質のg3p部分は、国際公開第WO2004/018685号に記載されている治療融合パートナーの促進タンパク質フォールディングのために、または米国特許第2009/105090号に記載されているファージディスプレーのためには提供されない。
他の態様において、融合タンパク質は、アミロイドと結合し、g3pのN2ドメイン、またはそれらの変異体、バリアント、もしくはを含むg3pポリペプチドを含み、g3pのアミロイド結合フラグメントは、少なくとも1つの非g3pタンパク質と結合される、融合される、複合化される、連結される、またはそれと関連する。特定の実施形態において、非g3pタンパク質は、免疫グロブリンのFcフラグメントである。依然として他の態様において、融合タンパク質は、アミロイドと結合してg3pのN1N2ドメインを含むg3pポリペプチドを含み、g3pのN2ドメインは、g3pのN1ドメインを安定化する変異体、バリアント、またはフラグメントg3pのN2を含むか、あるいはそれ以外の場合、g3p N1ドメインをg3p結合に適する構造に置く。
融合タンパク質のg3p部分は、それが通常関連しない、少なくとも1つの追加のタンパク質またはタンパク質ドメインと結合される、融合される、複合化される、連結される、またはそれと関連する。ある種の実施態様において、本発明のg3p融合タンパク質の非g3p部分は、免疫グロブリンのFcラグメントを含む。一実施形態において、融合タンパク質は、免疫グロブリンのFcフラグメントを含む第2のドメインに結合されたg3pのアミロイド結合フラグメントを含むg3p融合タンパク質である。別の実施形態において、融合タンパク質は、免疫グロブリンのFcフラグメントに結合されるg3pタンパク質のアミロイド結合フラグメントからなる。上述したように、本発明のいくつかの融合タンパク質は、アミロイド線維に結合する、変異誘発されるまたは変更されるN1N2もしくはN2ドメインなどの、g3pの変異誘発されるまたは変更されるアミロイド結合フラグメントを含む。したがって、これらの変異誘発または変更形態を含む融合タンパク質はまた、本発明の一部である。
g3pのアミロイド結合フラグメントおよび融合パートナーポリペプチドは、直接的にもしくは短いペプチドリンカーを通って、g3pのN末端もしくはC末端のどちらか、またはアミロイド結合フラグメントポリペプチドと結合される融合パートナーポリペプチドを有する連続アミノ酸配列の一部であり得る。このような場合において、g3pのアミロイド結合フラグメントおよび融合パートナーポリペプチドは、g3pのアミロイド結合フラグメントおよび融合パートナーポリペプチドの両方をコードするコード配列由来の単一のポリペプチドとして翻訳され得る。
A.g3p融合タンパク質のG3p部分
G3pは、N1−N2複合体を形成するために相互作用する2個のアミノ末端ドメインN1もしくはN2、および1個のカルボキシ末端ドメインN3(「CT」とも呼ばれる)を有する。ヒンジは、N1とN2の間での会合および閉合を可能にする。ときおり、ヒンジはN2の一部と考えられ、一方、他の例では別個のエレメントとして処理される。N1およびN2はまた、可撓性のグリシンに富むリンカー配列により結合される。N1内において、Cys7とCys36との間、およびCys46とCys53との間に2つのジスルフィド架橋が存在する。Cys188とCys201との間のN2に単一のジスルフィド架橋が存在する。カルボキシ末端ドメインにおいて、Cys354とCys371との間にジスルフィド架橋が存在する(Marvin,1998)。g3pにおいてドメイン間ジスルフィド架橋は存在しない。
g3pのアミロイド結合フラグメントの例としては、ヒンジを有するもしくはヒンジを有しないN2ドメイン、および介在性リンカー配列を有するもしくは有しない、またはヒンジを有するもしくは有しないN1−N2ドメインを含む。前述の例のうちのいずれかにおいて、N2またはN1N2フラグメントは、野生型糸状バクテリオファージにおいて見出されるN2もしくはN1N2、または組み換えN2もしくはN1N2であり得る。前述の例のうちのいずれかにおいて、N2またはN1N2フラグメントは、野生型糸状バクテリオファージ配列の変異体またはバリアントであり得る。
fd、f1、M13、Ike、I2−2、およびIf1由来のN2の1次構造アライメントは、図26として示される。fdのアミノ酸は配列番号14に、f1は配列番号15に、M13は配列番号16に、Ikeは配列番号17に、I2−2は配列番号18に、If1は配列番号19に示される。この図およびアライメントをガイドとして用いて、本発明の一実施態様は、アミロイドに結合され、g3pのN2ドメインまたはg3pのN2ドメインのフラグメントを含む、g3pポリペプチドを含む、融合タンパク質を包含する。いくつかの態様において、g3pのN2ドメインは、組成物においてg3pのアミロイド結合部分を安定化する。g3pのN2ドメインを含む任意のg3p融合タンパク質は、g3pのN2の変異体、バリアント、およびフラグメントを含む。g3pのN2のフラグメントは、N−またはC−末端のうちのどちらかまたは両方に少なくとも1つの切断を有する任意の全長のg3pのN2ドメインである。G3pのN2ポリペプチドは、配列番号14、15、16、17、18、または19のアミノ酸、ならびにそれらのフラグメント、バリアント、および変異体によって例証される。
fd、f1、およびM13の1次構造アライメントは図2Aとして示され、Ike、I2−2、If1は図2Bとして示される。このアライメントをガイドとして用いて、本発明の一実施態様は、アミロイドに結合され、g3pのN1N2ドメインまたはg3pのN1N2ドメインのフラグメントを含む、g3pポリペプチドを含む、融合タンパク質を包含する。g3pのN1N2ドメインを含むg3p融合タンパク質は、g3pのN1N2の変異体、バリアント、およびフラグメントを含む。g3pのN1N2のフラグメントは、N−またはC−末端のうちのどちらかまたは両方に少なくとも1つの切断を有する任意の全長のg3pのN1N2である。G3p N1N2ポリペプチドは、配列番号1〜9、11、13、20、24、および29〜31、それらのフラグメント、バリアント、および変異体のうちのいずれかのアミノ酸によって例証される。
B.g3p融合タンパク質の非g3p部分
本発明の融合タンパク質は、免疫グロブリン定常領域のFcフラグメントを第2のドメインとして含み得る。融合タンパク質は、目的のタンパク質またはそれらのフラグメントに結合される免疫グロブリン定常領域を含み、以下に説明される(例えば、米国特許第5,480,981号および同第5,808,029号;Gascoigne et al.1987,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 84:2936;Capon et al.1989,Nature 337:525;Traunecker et al.1989,Nature 339:68;Zettmeissl et al.1990,DNA Cell Biol.USA 9:347;Byrn et al.1990,Nature 344:667;Watson et al.1990,J.Cell.Biol.110:2221;Watson et al.1991,Nature 349:164;Aruffo et al.1990,Cell 61:1303;Linsley et al.1991,J.Exp.Med.173:721;Linsley et al.1991,J.Exp.Med.174:561;Stamenkovic et al.,1991,Cell 66:1133;Ashkenazi et al.1991,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 88:10535;Lesslauer et al.1991,Eur.J.Immunol.27:2883;Peppel et al.1991,J.Exp.Med.174:1483;Bennett et al.1991,J.Biol.Chem.266:23060;Kurschner et al.1992,J.Biol.Chem.267:9354;Chalupny et al.1992,Proc.Natl.Acad.Sci.USA 89:10360;Ridgway and Gorman,1991,J.Cell.Biol.115,Abstract No.1448;Zheng et al.1995,J.Immun.154:5590)を参照されたい。これらの分子は、通常、結合した対象分子と関連する生物学的活性、ならびにエフェクター機能の両方、または免疫グロブリン定常領域と関連する他の所望の特徴(例えば、生物学的安定性、細胞分泌)を有する。
Fc発現カセットは商業的に購入することができる。Fcフラグメントは、免疫グロブリンのCH2およびCH3ドメインと、免疫グロブリンのヒンジ領域とからなり得る。Fcフラグメントは、IgG1、IgG2、IgG3、またはIgG4のFcフラグメントであり得る。特定の一実施態様において、免疫グロブリン定常領域の一部は、IgG1のFcフラグメントである。別の実施態様において、免疫グロブリン定常領域の一部は、IgG4のFcフラグメントである。更に別の実施態様において、免疫グロブリン定常領域の一部は、IgMのFcフラグメントである。
したがって、一実施態様において、g3pの組み換え可溶性アミロイド結合フラグメントは、標準的分子生物技術を用いて、免疫グロブリンFcドメインに融合される。g3pの組み換え可溶性アミロイド結合フラグメントは、変異誘発されるか、または変更され得る。例えば、N1N2ドメインまたはN2ドメインなどのg3pのアミロイド結合フラグメントは、IgGFc融合発現ベクターにクローン化され得る。例示的なIgGFc融合ベクターは、例えば、InvivoGenから入手可能なpFUSE−Fcベクターの1つを含む。いくつかの実施態様において、得られた2価(例えば、g3p(N1N2)−IgGFcまたはg3p(N2)−IgGFc)融合タンパク質は、依然2価であるため、組み換え可溶性g3pより高いアミロイド結合に対する活性を有する。
他の実施形態において、融合タンパク質は、g3pの少なくとも2個のアミロイド結合フラグメントを含む。他の実施形態において、融合タンパク質は、g3pの3個以上のアミロイド結合フラグメントを含む。他の実施形態において、融合タンパク質は、g3pの5個のアミロイド結合フラグメントを含む。このようなダイマーおよび多量体融合タンパク質は、それらがg3pの2個以上のアミロイド結合フラグメントを含むため、より高い親和性相互作用を提供する。
ある種の実施態様において、融合タンパク質はアルブミンを含む。例えば、米国特許第6,686,179号を参照されたい。
C.本発明の例示的なg3p融合タンパク質
いくつかの実施形態において、融合タンパク質は、g3pのアミロイド結合フラグメントを含む第1のドメインと、例えば、免疫グロブリンのFcフラグメントなどの、非g3pタンパク質を含む第2のドメインとを含む。g3pのアミロイド結合フラグメントを含む第1のドメインは、有効成分であり、融合タンパク質に治療生物学的活性を与える。いくつかの態様において、本明細書で説明されるように、融合タンパク質のg3p部分は、配列番号9、配列番号11、配列番号13、もしくは配列番号31のg3p部分、または配列番号9、配列番号11、配列番号13、もしくは配列番号31のN、C、もしくはNおよびC末端欠損のうちのいずれかと少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、または少なくとも98%同一のアミノ酸配列を含む。この実施形態の一態様として、融合タンパク質のg3p部分は、配列番号9、配列番号11、配列番号13、または配列番号31のg3p部分と同一のアミノ酸配列を含む。他の実施形態において、g3p部分は、配列番号9、配列番号11、配列番号13、または配列番号31に列挙される任意のg3p部分と比較して、変異体、バリアント、フラグメントであり得、アミロイドと結合することが可能である。別の態様において、融合タンパク質は、配列番号9のアミノ酸21〜506、配列番号9のアミノ酸22〜506、配列番号9のアミノ酸23〜506、配列番号9のアミノ酸21〜505、配列番号9のアミノ酸22〜505、配列番号9のアミノ酸23〜505、配列番号11のアミノ酸21〜506、配列番号11のアミノ酸22〜506、配列番号11のアミノ酸23〜506、配列番号11のアミノ酸21〜505、配列番号11のアミノ酸22〜505、配列番号11のアミノ酸23〜505、配列番号13のアミノ酸21〜509、配列番号13のアミノ酸22〜509、配列番号13のアミノ酸23〜509、配列番号13のアミノ酸21〜508、配列番号13のアミノ酸22〜508、配列番号13のアミノ酸23〜508、配列番号31のアミノ酸21〜528、配列番号31のアミノ酸22〜528、配列番号31のアミノ酸23〜528、配列番号31のアミノ酸21〜527、配列番号31のアミノ酸22〜527、または配列番号31のアミノ酸23〜527から選択されるか、またはこれらの融合タンパク質のうちのいずれかの変異体またはバリアントである。
別の態様において、融合タンパク質のg3p部分は、配列番号9、配列番号11、配列番号13、または配列番号31のうちのいずれかの対応するg3p部分と比較して、1〜20個のアミノ酸置換を有するアミノ酸配列を含む変異体g3pであり、融合タンパク質は、その未修飾の対応物よりもヒトにおいて免疫原性が低い。これらの実施形態のいくつかの態様において、融合タンパク質は、配列番号9、配列番号11、配列番号13、または配列番号31のうちのいずれかの対応するg3p部分と比較して、1〜10個のアミノ酸置換を有する。他の態様において、融合タンパク質は、配列番号9、配列番号11、配列番号13、または配列番号31のうちのいずれかの対応するg3p部分と比較して、1〜5個のアミノ酸置換を有する。更に他の態様において、アミノ酸置換は、融合タンパク質のg3p部分に存在する(例えば、配列番号9のアミノ酸21、22、もしくは23〜238、配列番号11のアミノ酸21、22、もしくは23〜238、配列番号13のアミノ酸21、22、もしくは23〜238、または配列番号31のアミノ酸21、22、もしくは23〜296)。
他の実施形態において、免疫原性のより低い融合タンパク質は、配列番号9のアミノ酸21、22、または23〜505もしくは506、配列番号11のアミノ酸21、22、または23〜505もしくは506、配列番号13のアミノ酸21、22、または23〜508もしくは509、または配列番号31のアミノ酸21、22、または23〜527もしくは528のバリアントであり、該バリアントは、それぞれ、配列番号9のアミノ酸22もしくは23〜238、配列番号11のアミノ酸22もしくは23〜238、配列番号13のアミノ酸22もしくは23〜238、または配列番号31のアミノ酸22もしくは23〜296の領域において1〜20個のアミノ酸置換を有することのみ、列挙されたアミノ酸配列と異なる。これらの実施形態のいくつかの態様において、融合タンパク質は、1〜10個のアミノ酸置換を有する。他の態様において、融合タンパク質は、1〜5個のアミノ酸置換を有する。
上で参照される免疫原性のより低い融合タンパク質は、公知の脱免疫プロセスを用いて特定することができる。典型的には、融合タンパク質のg3p部分は、それらがT細胞エピトープを含有する場所を決定するためにスクリーニングされる。このような潜在的なT細胞エピトープは、一般的に、MHC分類II分子と結合するための能力を有する任意のアミノ酸残基配列として定義される。他の実施形態において、融合タンパク質全体が、T細胞エピトープについてスクリーニングされる。
当該技術分野において、実験的に決定されたT細胞エピトープ中において認識される配列モチーフのためのスキャニングの計算手段によって、またはあるいは、MHC分類II−結合ペプチドおよび具体的にはDR−結合ペプチドを予想するための計算技術を用いて、方法がT細胞エピトープの検出を可能にするための方法が提供される。例えば、国際公開第WO98/52976号および同第WO00/34317号は、ヒトMHC分類II DRアロタイプのサブセットに結合する可能性を有するポリペプチド配列を特定することに対する計算スレッド化のアプローチを教示する。国際公開第WO08/044032号は、既知のT細胞エピトープのデータベースに対して1次アミノ酸配列をスクリーニングして、その配列においてT細胞エピトープを特定することを教示する。
あるいは、脱免疫されるべきタンパク質のペプチド部分(例えば、配列番号9、配列番号11、または配列番号13のg3p部分)は、それらがMHC分子(例えば、米国特許第7,208,147号を参照されたい)と結合するかどうかを決定するために、シリコにおいて、または細胞アッセイにおいて、またはインビボで、合成されて試験され得る。
一旦予想したT細胞エピトープが特定されると、本発明の融合タンパク質のg3p部分の1次配列内の慎重なアミノ酸置換は、免疫原性を減少させる試みにおいて使用される。配列番号9、配列番号11、配列番号13、および配列番号31のg3p部分のこれらの予想される脱免疫変異体は、次いで、活性を保持するものを特定するために、活性および免疫原性の両方について再スクリーニングされるが、配列番号9、配列番号11、または配列番号13のうちのいずれかのg3p部分と比較して、低減された免疫原性を有するか、またはそれを有さない。典型的には、これは1〜約20個のアミノ酸の置換を必要とする。
全ての例において、本発明の融合タンパク質におけるg3pのアミロイド結合フラグメントは、それらの変異体またはバリアントを包含する。
一般に、融合タンパク質は、g3pの対応する非結合アミロイド結合フラグメントと少なくとも同等に有効に、アミロイドに結合する。適用可能なとき、融合タンパク質は、アミロイドの脱凝集の媒介、アミロイドクリアランスの促進、アミロイドの凝集の阻害、および/または毒性オリゴマー形成の除去もしくは予防において、少なくともg3pの対応する非結合アミロイド結合フラグメントと同等に有効である。いくつかの実施形態において、融合タンパク質は、アミロイドに結合し、アミロイドの脱凝集の媒介、アミロイドクリアランスの促進、アミロイド凝集の阻害、および/または毒性オリゴマー形成の除去もしくは予防において、配列番号:1を含む組み換え可溶性g3pと少なくとも同等に有効である。更に他の実施形態において、融合タンパク質は、アミロイドに結合し、アミロイドの脱凝集の媒介、アミロイドクリアランスの促進、アミロイド凝集の阻害、および/または毒性オリゴマー形成の除去もしくは予防において、少なくともファージM13と同等に有効である。更に他の実施形態において、融合タンパク質は、アミロイドに結合し、アミロイドの脱凝集の媒介、アミロイドクリアランスの促進、アミロイド凝集の阻害、および/または毒性オリゴマー形成の除去もしくは予防において、ファージM13より有効である。いくつかの実施形態において、融合タンパク質は、アミロイドに結合し、タンパク質ミスフォールディング病におけるアミロイドの低減において、少なくともファージM13と同等に有効である。更に他の実施形態において、融合タンパク質は、アミロイドに結合し、タンパク質ミスフォールディング病におけるアミロイドの低減において、ファージM13より有効である。更に他の実施形態において、融合タンパク質は、アミロイドに結合し、アミロイド形成の予防において、少なくともファージM13と同等またはより有効である。
融合タンパク質は、当該技術分野において公知の技術を用いて合成され得る。例えば、本発明の融合タンパク質は、細胞中で組み換え的に合成され得る(例えば、Sambrook et al.1989,Molecular Cloning A Laboratory Manual,Cold Spring Harbor Laboratory,N.Y.and Ausubel et al.1989,Current Protocols in Molecular Biology,Greene Publishing Associates and Wiley Interscience,N.Y.を参照されたい)。あるいは、本発明の融合タンパク質は、固相合成などの既知の合成方法を用いて合成され得る。合成技術は当該技術分野において公知である(例えば、Merrifield,1973,Chemical Polypeptides,(Katsoyannis and Panayotis eds.)pp.335−61;Merrifield 1963,J.Am.Chem.Soc.85:2149;Davis et al.1985,Biochem.Intl.10:394;Finn et al.1976,The Proteins(3d ed.)2:105;Erikson et al.1976,The Proteins(3d ed.)2:257;米国特許第3,941,763号を参照されたい)。あるいは、最終構築物は、組み換え的に産生された融合タンパク質と同一の機能を本質的に共有し得るが、ライゲーション化学などの非組み換え技術を用いて単純に産生され得る。融合タンパク質の成分は、g3p発現およびg3p変異について記載されたのと同一の一般的な方法論を用いて、調製され得る。
D.g3pの融合タンパク質をコードする核酸
いくつかの実施形態において、本発明は、g3pのアミロイド結合フラグメントを含む、本発明の融合タンパク質をコードする核酸配列を提供し、融合タンパク質のg3p部分が、配列番号9、配列番号11、配列番号13、または配列番号31のg3p部分と少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも90%、少なくとも95%、または少なくとも98%同一のアミノ酸配列を有するg3pの変異体またはバリアントのアミロイド結合フラグメントを含む。これらの実施形態の一態様において、核酸配列は、配列番号26、配列番号27、配列番号28、および配列番号32(それぞれ、配列番号9、配列番号11、配列番号13、および配列番号31をコードする実際の核酸配列)、または同一のポリペプチドに対して変性であるが、前述のうちのいずれか1つと同一のポリペプチドをコードする核酸配列から選択される。これらの実施形態の別の態様において、核酸配列は、その5’末端およびシグナル配列をコードするヌクレオチド配列に対してインフレームで融合された、配列番号26、配列番号27、配列番号28、または配列番号32の部分(すなわち、配列番号9のアミノ酸21、22、または23〜505もしくは506、配列番号11のアミノ酸21、22、または23〜505もしくは506、配列番号13のアミノ酸21、22、または23〜508もしくは509、配列番号31のアミノ酸21、22、または23〜527もしくは528のうちのいずれか1つをコードする核酸配列)、または同一のポリペプチドに対して変性であるが、前述のうちのいずれか1つと同一のポリペプチドをコードする核酸配列をコードするg3p−Igから選択される。いくつかの実施形態において、シグナル配列は哺乳類のものである。
これらの実施形態の別の態様において、核酸配列は、その5’末端およびシグナル配列をコードするヌクレオチド配列に対してインフレームで融合された、配列番号26、配列番号27、配列番号28、または配列番号32の部分(すなわち、配列番号9のアミノ酸21、22、もしくは23〜238、配列番号11のアミノ酸21、22、もしくは23〜238、配列番号13のアミノ酸21、22、もしくは23〜238、または配列番号31のアミノ酸21、22、もしくは23〜296のうちのいずれか1つをコードする核酸配列)、または同一のポリペプチドに対して変性であるが、前述のうちのいずれか1つと同一のポリペプチドをコードする核酸配列をコードするg3pから選択される。いくつかの実施形態において、シグナル配列は哺乳類のものである。
いくつかの実施形態において、g3p融合タンパク質をコードする核酸は、配列番号26、配列番号27、配列番号28、および配列番号32を含み、シグナル配列をコードする核酸(すなわち、配列番号9、11、13、または31のうちのいずれかのアミノ酸1〜20、1〜21、または1〜22)は除かれる。ある種の実施態様において、g3p融合タンパク質をコードするが、シグナル配列をコードするヌクレオチドを除く核酸が、i)配列番号26もしくは27のいずれかのヌクレオチド61、64、または67〜1521、ii)配列番号28のヌクレオチド61、64、または67〜1527、およびiii)配列番号32のヌクレオチド61、64、または67〜1587、から選択される。いくつかの実施形態において、核酸配列は、g3pのN1N2ドメイン、またはそれらの変異体、バリアント、もしくはフラグメントをコードする。
いくつかの実施形態において、本発明は、配列番号9、配列番号11、配列番号13、または配列番号31のうちのいずれかのg3p部分と比較して、1〜20個のアミノ酸置換を有するアミノ酸配列を含む融合タンパク質をコードする核酸配列を提供し、融合タンパク質は、配列番号9、配列番号11、配列番号13、または配列番号31のうちのいずれかのg3p部分よりもヒトにおいて免疫原性が低い。これらの実施形態のいくつかの態様において、核酸配列は、融合タンパク質をコードし、配列番号9、配列番号11、配列番号13、または配列番号31のg3p部分と比較して、1〜10個のアミノ酸置換を有する。これらの実施形態の他の態様において、核酸配列は、融合タンパク質をコードし、配列番号9、配列番号11、配列番号13、または配列番号31のg3p部分と比較して、1〜5個のアミノ酸置換を有する。これらの実施形態の更に他の態様において、核酸配列はポリペプチドをコードし、アミノ酸置換はすべて、融合タンパク質のg3p部分(例えば、配列番号9のアミノ酸21、22または23〜238、配列番号11のアミノ酸21、22または23〜238、配列番号13のアミノ酸21、22、または23〜238、または配列番号31のアミノ酸21、22、または23〜296、またはそれらの変異体、バリアント、もしくはフラグメント)に存在する。
いくつかの実施形態において、本発明は、配列番号9のアミノ酸21、22、または23〜505もしくは506、配列番号11のアミノ酸21、22、または23〜505もしくは506、配列番号13のアミノ酸21、22、または23〜508もしくは509、または配列番号31のアミノ酸21、22、または23〜527もしくは528のうちのいずれか1つのバリアントであり、かつ配列番号9、配列番号11、配列番号13、配列番号31よりも免疫原性が低い、融合タンパク質をコードする核酸配列を提供し、このバリアントは、g3p領域において1〜20個のアミノ酸置換を有することのみ、その対応するアミノ酸配列と異なる(すなわち、それぞれ、配列番号9のアミノ酸21、22、または23〜238、配列番号11のアミノ酸22もしくは23〜238、配列番号13のアミノ酸22もしくは23〜238、または配列番号31のアミノ酸22もしくは23〜296)。これらの実施形態のいくつかの態様において、核酸配列は、融合タンパク質をコードし、1〜10個のこのようなアミノ酸置換を有する。他の態様において、核酸配列は、融合タンパク質をコードし、1〜5個のアミノこのような酸置換を有する。
E.変異体g3p融合タンパク質
別の態様において、本発明は、g3pの変異体アミロイド結合フラグメントを含む融合タンパク質に関する。g3pの変異体アミロイド結合フラグメントを含む融合タンパク質が、本出願に記載される薬学的組成物の治療上の有効性に寄与する特性のため、産生されるか、または選択され得る。例えば、g3pのアミロイド結合フラグメントは、組み換え的に変異誘発されるか、あるいはそれ以外の場合、M13のg3pに関連する以下の特性の1つ以上を有するよう選択され得る:アミロイド結合の親和性の増大、ヒンジTの低減、結合活性の増大(結合活性が、g3pが1個以上のアミロイド結合部位を含む全ての利用可能なアミロイド結合の和を記載するために用いられる点で、結合活性は親和性と区別される)、アミロイド凝集体を脱凝集させる能力の増大、またはアミロイド原線維の凝集を防ぐ能力の増大。あるいは、または加えて、g3pの変異体アミロイドフラグメントは、本明細書中の他の箇所に記載される他の有用な特性を取り込み得る。
変異体g3pタンパク質は、ファージの変異誘発により、またはPCRに基づく部位指定変異誘発もしくはランダム変異誘発などの組み換え技術により産生され得る。
g3pのアミロイド結合フラグメント(例えば、N1N2ドメインまたはN2ドメイン)はまた、組み換え技術を用いて変異誘発され、本発明の融合タンパク質に取り込まれ得る。例えば、g3pまたはそのアミロイド結合フラグメント(例えば、N1N2またはN2)を有する、本明細書に記載されるベクターが、PCRに基づく変異誘発ストラテジーを用いて変異誘発され得る。次いで、コード化された変異体タンパク質が発現され、変異体のアミロイド結合および親和性が、記載の通り評価される。
g3pの変異体アミロイド結合フラグメントはまた、変異体g3pからもたらされ得る。例えば、g3pを変異誘発し、および/または所望の特性を有する変異体g3pについて選択し、次いで、そこから所望のアミロイド結合フラグメントを得ることによって(例えば、タンパク質分解および続く精製によって)。
いくつかの実施形態において、本発明のg3p融合タンパク質は、M13由来の対応する未変異g3pフラグメント、または対応する未変異g3p融合タンパク質の結合より少なくとも3、5、10、20、30、40、50、100、200、300、400、500、または1000高い親和性でアミロイドに結合するg3pの変異体アミロイド結合フラグメントを含む。他の実施形態において、変異体g3pアミロイド結合フラグメントを有する融合タンパク質は、M13由来の対応する未変異アミロイド結合g3pフラグメント、または対応する未変異g3p融合タンパク質の結合との強さの少なくとも70、75、80、85、90、91、92、93、94、95、96、97、98、または99%であるアミロイド結合を保持する。いくつかの実施形態において、対応する未変異形態より低いアミロイド結合親和性を示す変異体g3pのアミロイド結合フラグメントはまた、対応する未変異形態と比較して改良された、別の所望の生物学的(例えば、アミロイドを脱凝集させるより高い能力、アミロイド原線維の凝集を予防するより高い能力)、または薬学的(例えば、より高い代謝安定性、好ましい薬物動態特性、より高い溶解性)特性も有する。アミロイド結合は、実施例に記載される通り、表面プラズモン共鳴により、または競合的ELISAにおいて評価され得る。
いくつかの実施形態において、g3pのアミロイドフラグメントのバリアントおよび/または変異体は、M13g3pへのハイブリダイゼーションを用いてDNAライブラリーをスクリーニングすることにより特定され、高度なストリンジェンシーまたは中程度のストリンジェンシー条件下のいずれかで、M13g3pにハイブリダイゼーションする関連DNAを選択し得る。
いくつかの実施形態において、g3pの変異体アミロイドフラグメントを含む本発明のg3p融合タンパク質は、組み換え的に産生され、少なくとも1つのアミノ酸残基で未変異g3pポリペプチドと異なるが依然アミロイドに結合するg3pのアミロイド結合フラグメントを含む。いくつかの実施態様において、個々の点変異は、g3pポリペプチドの特定の残基で未変異g3pのアミノ酸を提供すること、および該残基でアミノ酸を置換することによって特定される。例えば、「F194A」は、成熟型M13配列(配列番号:1)の位置194のフェニルアラニンがアラニンに変更されていることを意味する。他の実施形態において、変異体g3pは、具体的なアミノ酸配列に類似のパーセントアミノ酸を特定することにより記載される(但し、変異体g3pはアミロイド原線維に結合する)。これらの実施形態において、本発明の融合タンパク質の変異体3p部分は、配列番号1の対応する部分の全長に渡り、少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも86%、少なくとも87%、少なくとも88%、少なくとも89%、少なくとも90%、少なくとも91%、少なくとも92%、少なくとも93%、少なくとも94%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、または少なくとも99%の同一性を共有する。本発明のそれらの実施形態において、変異体g3pのアミロイド結合フラグメントを含むことに関して、変異体アミロイド結合フラグメントは、配列番号9、配列番号11、配列番号13、または配列番号31の対応するフラグメントの全長にわたって、少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも85%、少なくとも86%、少なくとも87%、少なくとも88%、少なくとも89%、少なくとも90%、少なくとも91%、少なくとも92%、少なくとも93%、少なくとも94%、少なくとも95%、少なくとも96%、少なくとも97%、少なくとも98%、または少なくとも99%の同一性を共有する。
実際に、任意の特定のポリペプチドが、少なくとも70%、80%、85%、86%、87%、88%、89%、90%、91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、または99%同一であるかどうかは、従来、既知のコンピュータープログラム(例えば、Bestfitプログラム)を用いて決定され得る。特定の配列が、本発明による参照配列と例えば95%同一であることを決定するためにBestfitまたは他の配列アライメントプログラムを用いるとき、パラメーター(当然、同一性のパーセンテージはクエリー配列に相同な参照アミノ酸配列の部分の全長に渡り計算される)が設定される。
種々の態様のいくつかの実施態様において、本発明のg3p融合タンパク質のg3p部分の変異体アミロイド結合フラグメントは、Ffファミリー、I−ファミリー、またはFfおよびI−ファミリーの両方のg3pの対応する部分間で保存されるアミノ酸残基での変異を含まない。他の実施形態において、g3pの変異体アミロイド結合フラグメントは、Ffファミリー、I−ファミリー、またはFfおよびI−ファミリーの両方のg3pの対応する部分間で保存される1、2、3、4、5、6、7、8、9、または10個のアミノ酸残基での最大変異を含む。更に他の実施形態において、g3pの変異体アミロイド結合フラグメントは、Ffファミリー、I−ファミリー、またはFfおよびI−ファミリーの両方のg3pの対応する部分間で保存されない0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、または10個のアミノ酸残基での最大変異を含む。更に別の実施形態において、g3pの変異体アミロイド結合フラグメントは、I22、Ike、およびIf1のうちの1個以上の対応する部分間で保存されない0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、または10個のアミノ酸残基での最大変異を含む。更に他の実施形態において、g3pの変異体アミロイド結合フラグメントは、Ffファミリー、I−ファミリー、またはFfおよびI−ファミリーの両方のg3pの対応する部分間で保存されない1、2、3、4、5、6、7、8、9、または10個のアミノ酸残基での最大変異を含む。いくつかの実施形態において、最大1、2、3、4、5、6、7、8、9、または10個の変異は、N1ドメイン内に位置する。いくつかの実施形態において、最大1、2、3、4、5、6、7、8、9、または10個の変異は、N2ドメイン内に位置する。いくつかの実施形態において、最大1、2、3、4、5、6、7、8、9、または10個の変異は、N2ドメイン内に位置するが、ヒンジ領域内に位置しない。
部位指定変異誘発は、g3p、N1N2、またはN2ドメインの安定性に重要であることが知られている残基を標的にし得る。例えば、D94およびT95、E115、N122、L125、E126およびE127、E127およびE128、Q129、Q145、T154およびT156、Q157、T159およびD160、K163およびT164、Y166、ならびにE196およびD197でのアラニン置換変異は、F−piliへのファージ結合に有意に影響しないことが既に示されている(Deng & Perham,2002)。したがって、これらの位置は変異に寛容であり、これらの位置のうちの1つ以上での変異は、本発明のg3p融合タンパク質において、アミロイド結合能力を増強するか、またはそれに対して中立の効果を有し得る。したがって、いくつかの実施形態において、本発明は、(配列番号1に関する)D94、T95、E115、N122、L125、E126、E127、E128、Q129、Q145、T154、T156、Q157、T159、D160、K163、T164、Y166、E196、またはD197のうちの1個以上で変異誘発されたg3pアミロイド結合フラグメントを含むg3p融合タンパク質を含む。いくつかの実施形態において、変異は、D94、T95、E115、N122、L125、E126、E127、E128、Q129、Q145、T154、T156、Q157、T159、D160、K163、T164、Y166、E196、またはD197のうちの1個以上に存在し、アラニンに対する変異に限らない。
F194、F190およびH191、K184、R186、ならびにD187、R142およびR144でのアラニン置換変異は、F−piliへの結合を減少させることを既に示した(Deng & Perham,2002)。したがって、いくつかの実施形態において、本発明の融合タンパク質のg3p部分における異変は、次の残基:R142、R144、W181、K184、R186、D187、F190、H191、またはF194(配列番号1に関連した番号)のうちの1個以上を含まない変異から選択される。しかしながら、R142、R144、W181、K184、R186、D187、F190、H191、またはF194の非アラニン残基での置換は、アミロイド結合を増大し得る。したがって、一実施形態において、変異は、R142、R144、W181、K184、R186、D187、F190、H191、またはF194のうちの1個以上で非アラニン変異である。一実施形態において、変異はF194での非アラニン変異である。別の実施形態において、変異はF190およびH191での非アラニン変異である。別の実施形態において、変異は、K184、R186、およびD187での非アラニン変異である。別の実施形態において、変異はW181での非アラニン変異である。別の実施形態において、変異は、R142およびR144での非アラニン変異である。ある種の実施態様において、変異は、T13I、T101I、Q129H、G153D、W181A、F190A、F194A、およびD209Yのうちの1つ、いくつか、または全てに限らない。
いくつかの実施形態において、本発明の融合タンパク質のg3p部分の変異は、F−piliに結合するg3pの部分であるN2ドメインの表面上に位置する1個以上の残基においてである。一実施形態において、変異は、N2ドメインの外縁上に位置する1個以上の残基においてである。他の実施形態において、変異は、TolAに結合するg3pの部分である、N1ドメインの表面上に位置する1個以上の残基においてである。一実施形態において、本発明の融合タンパク質のg3p部分の変異は、N1ドメインの外縁上に位置する1個以上の残基においてである。別の実施形態において、変異は、g3p上の1個以上の溶媒によりアクセス可能な残基においてである。更に別の実施形態において、変異(複数を含む)は、Pro213でのcis/trans平衡を50、60、70、80、90、または95%より高いtransにシフトする。したがって、いくつかの実施形態において、g3p融合タンパク質は、少なくとも50、少なくとも60、少なくとも70、少なくとも80、少なくとも90、または少なくとも95%トランスである、Pro213でのcis/トランス平衡を有する変異体g3pを含む。
いくつかの実施形態において、本発明の融合タンパク質のg3p部分のg3pのアミロイド結合フラグメントは、構造的に保存された残基での変異を含まない。構造的に保存された残基の例は、可能性のある配列挿入に関わらず、FfおよびI−ファミリーメンバーの両方においてドメイン構造を提供する際に関与する残基を含む。
いくつかの実施形態において、本発明の融合タンパク質のg3p部分において生じた任意の変異はアミロイド結合を保存する。他の実施形態において、変異は、プロリン残基を置換しない。
いくつかの実施形態において、本発明の融合タンパク質のg3p部分において生じた任意の変異はアミロイド結合を保存し、システイン残基を置換しない。いくつかの実施形態において、変異は、g3p内に見られるジスルフィド架橋のうちの全て、少なくとも1つ、少なくとも2つ、少なくとも3つ、または4つ全てを保存する。したがって、1つの実施態様において、任意の変異は、Cys7とCys36との間、およびCys46とCys53との間のN1における2つのジスルフィド架橋を保存する。別の実施形態において、任意の変異は、Cys7とCys36との間、およびCys46とCys53との間のN1におけるジスルフィド架橋のうちのいずれかを保存するが、それらの両方は保存しない。一実施形態において、Cys188とCys201との間のジスルフィド架橋は保存される。いくつかの実施形態において、ジスルフィド架橋Cys7およびCys36、Cys46およびCys53、ならびにCys188およびCys201の各々が保存される。一実施形態において、変異は、Cys354とCys371との間のジスルフィド架橋を保存する。いくつかの実施形態において、変異は、Cys7とCys36との間、Cys46とCys53との間、Cys188とCys201との間、およびCys354とCys371との間のジスルフィド架橋を保存する。
いくつかの実施形態において、本発明の融合タンパク質のg3p部分において生じた任意の変異は、アミロイド結合を保存し、N1N2の融点(T)を低減する。Tは、実施例に記載の方法のうちのいずれかを用いて測定され得る。N1N2のTを減少させる変異体は、Aβへの良好な結合を呈し、Aβアセンブリをより広範囲に阻害し、脱凝集アッセイにおいてM13のg3pと少なくとも同等に有効であることが予測される。したがって、g3pのこれらの変異体アミロイド結合フラグメントを含むこのような融合タンパク質は、1つ以上のタンパク質ミスフォールディング病の処置において、M13中で対応する配列、g3pの対応する未変異アミロイド結合フラグメントを含む融合タンパク質、およびインタクトなM13とそれぞれ少なくとも同等に治療上有効であることが予測される。
g3pの変異体アミロイド結合フラグメントを含む融合タンパク質はまた、ターゲティング配列を含むように設計され得る。このようなターゲティング配列は、N1N2間またはN2間で可撓性リンカー領域、およびN2融合タンパク質中の別のドメインに挿入され得る。ターゲティング核局在化配列(NLS)は、ハンチントン病において有益であり得る。エンドソームのターゲティングは、パーキンソン病において有益であり得る。
細胞中の特定の領域のターゲティングに加え、ターゲティング配列を用いて、異なる種類のアミロイドが標的にされ得る。核形成配列は、親和性を増大し、変異体タンパク質を特定のアミロイドに向け得る。それ自体の上で沈殿する疎水性であるペプチド配列を含む、本発明のg3p融合タンパク質のg3pの他の変異体アミロイド結合フラグメントが調製される。例えば、複数のAVVAI配列は、g3pおよび/もしくはそのアミロイド結合フラグメント(例えば、N2およびN1N2)ならびに/またはその融合タンパク質に添加され、増強した複数の結合配列を有する化学タンパク質を産生することができる。アミロイドと結合して、g3pの変異体または化学アミロイド結合フラグメントと、g3pのこれらの変異体または化学アミロイド結合フラグメントを含む融合タンパク質との中に取り込まれ得るペプチドのいくつかの例は、Sato,Biochemistry(2006)45:5503−16に記載されるGxFxGxF(配列番号21)フレームワークに基づくペプチド阻害剤、およびTjernberg et al.,J.Biol.Chem.(1996)271:8545−48に記載されるKLVFF(配列番号22)ペプチドである。他のターゲティング部分が知られており、本発明においても用いられ得る。例えば、Sciarretta et al.,Methods in Enzymology(2006)413:273−312を参照されたい。用語「バリアント」および「変異体」は、「変異体」が典型的には天然の非組み換えである一方で、「変異体」は典型的には組み換えであることを除き、本明細書において同義的に用いられる。

組み換え技術
一般的に、g3p融合タンパク質(ならびにその変異体およびバリアント)をコードするDNAは、従来の組み換えDNA技術(例えば、g3p遺伝子のクローニング、直接的DNA合成、または例えばM13配列をプローブとして用いて、対応するDNAをライブラリーから単離すること)を用いて調製される。(例えば、Sambrook et al.1989,Molecular Cloning A Laboratory Manual,Cold Spring Harbor Laboratory,N.Y.and Ausubel et al.1989,Current Protocols in Molecular Biology,Greene Publishing Associates and Wiley Interscience,N.Y.を参照されたい)。
組み換え産生のため、本発明のg3p融合タンパク質、またはそのアミロイド結合フラグメントをコードする核酸配列は、挿入されたコード配列の転写および翻訳に必要なエレメント、またはRNAウイルスベクターの場合、複製および翻訳に必要なエレメントを含有する適切な発現ベクターに挿入される。コード核酸は、適切なリーディングフレームでベクターに挿入される。
したがって、本発明は、その変異体およびバリアントを含めて、本明細書に記載されるg3p融合タンパク質をコードするポリヌクレオチドを含むベクターを提供する。g3pまたはg3p融合分子をコードするポリヌクレオチドを含むベクターも提供される。このようなベクターは、DNAベクター、ファージベクター、ウイルスベクター、レトロウイルスベクターなどを含むが、これらに限定されない。
組み換え発現のための例示的細胞型としては、バキュロウイルス系などの昆虫細胞、ピキア、サッカロミセス、およびアスペルギルス細胞を含む真菌細胞、大腸菌細胞を含む細菌細胞、NSO、CHO、HEK293、COS、HeLa、または任意の他の確立された動物細胞株を含む動物細胞株、およびトランスジェニック動物細胞(例えば、ヤギ)が挙げられる。
いくつかの実施態様において、CHOまたはCHO由来細胞中でのポリペプチドの発現に最適化されたベクターが選択される。例示的なこのようなベクターは、例えば、Running Deer et al.,Biotechnol.Prog.(2004)20:880−889に記載される。
いくつかの実施形態において、ベクターは、ヒトを含む動物におけるg3p、そのアミロイド結合フラグメント、および/またはg3p融合分子のインビボ発現のため選択される。いくつかのこのような実施態様において、ポリペプチドの発現は、組織特異的方法で機能するプロモーターの制御にある。
発現ベクターは、ポリペプチドを発現する好適な標的細胞にトランスフェクションまたはコトランスフェクションされる。非限定的な例示的トランスフェクションは、例えば、Sambrook et al.,Molecular Cloning,A Laboratory Manual,3rd ed.Cold Spring Harbor Laboratory Press(2001)に記載される。核酸は、当該技術分野において知られた方法により、所望の宿主細胞に一過性または安定的にトランスフェクションされ得る。様々な宿主−発現ベクター系を用いて、原核生物細胞または真核生物細胞のいずれかを含む、本明細書に記載のタンパク質が発現され得る。これらは、適切なコード配列を含有する組み換えバクテリオファージDNAまたはプラスミドDNA発現ベクターで形質転換された細菌(例えば、大腸菌)などの微生物;適切なコード配列を含有する組み換え酵母または真菌発現ベクターで形質転換された酵母または糸状菌;適切なコード配列を含有する組み換えウイルス発現ベクター(例えば、バキュロウイルス)でインフェクションされた昆虫細胞系;適切なコード配列を含有する組み換えウイルス発現ベクター(例えば、カリフラワーモザイクウイルスまたはタバコモザイクウイルス)でインフェクションされたか、または組み換えプラスミド発現ベクター(例えば、Tiプラスミド)で形質転換された植物細胞;または哺乳動物の細胞(例えば、CHO、Cos、HeLa、またはHEK−293細胞)を含む動物細胞系を含むが、これらに限定されない。タンパク質はまた、ウキクサにおいて組み換え的に産生され得る。例えば、米国特許第8,022,270号を参照されたい。
形質転換に用いられるベクターは、通常、形質転換体を特定するために用いられる選択可能なマーカーを含有する。細菌系において、これは、アンピシリンまたはカナマイシンなどの抗生物質耐性遺伝子を含み得る。培養哺乳動物細胞において用いるための選択可能なマーカーは、ネオマイシン、ハイグロマイシン、およびメトトレキサートなどの薬物に対する耐性を確かにする遺伝子を含む。選択可能なマーカーは、増殖可能な選択可能なマーカーであり得る。1つの増殖可能な選択可能なマーカーは、DHFR遺伝子である。別の増殖可能な選択可能なマーカーは、DHFRr cDNA(Simonsen and Levinson,Proc.Natl.Acad.Sci.(USA),(1983)80:2495)である。選択可能なマーカーは、Thilly(Mammalian Cell Technology,Butterworth Publishers,Stoneham,MA)により概説され、選択可能なマーカーの選択は、十分に当業者の範囲内である。
発現系の発現エレメントは、その強さおよび特異性において変動する。用いられる宿主/ベクター系に依存して、恒常的および誘導可能なプロモーターを含む、多数の好適な転写および翻訳エレメントのいずれかが、発現ベクター中で用いられ得る。例えば、細菌系にクローニングされるとき、バクテリオファージλのpL、plac、ptrp、ptac(ptrp−lacハイブリッドプロモーター)などの誘導可能なプロモーターが用いられ得る;昆虫細胞系にクローニングされるとき、バキュロウイルス多面体プロモーターなどのプロモーターが用いられ得る;植物細胞系にクローニングされるとき、植物細胞のゲノムからもたらされるプロモーター(例えば、ヒートショックプロモーター;RUBISCOの小サブユニット用プロモーター;クロロフィルa/b結合タンパク質用プロモーター)、または植物ウイルスからもたらされるプロモーター(例えば、CaMVの35S RNAプロモーター;TMVのコートタンパク質プロモーター)が用いられ得る;哺乳動物細胞系にクローニングされるとき、哺乳動物細胞のゲノムからもたらされるプロモーター(例えば、メタロチオネインプロモーター)または哺乳動物ウイルスからもたらされるプロモーター(例えば、アデノウイルス後期プロモーター;ワクシニアウイルス7.5Kプロモーター)が用いられ得る;複数コピーの発現産物を含有する細胞株を産生するとき、SV40−、BPV−、およびEBV−に基づくベクターが適切な選択可能なマーカーと共に用いられ得る。
植物発現ベクターが用いられる場合、本発明の発現産物の直線形態または非環状形態をコードする配列の発現は、多数のプロモーターのうちのいずれかによりもたらされ得る。例えば、CaMVの35S RNAおよび19S RNAプロモーターなどのウイルスプロモーター(Brisson et al.,Nature(1984)310:511−514)、またはTMVのコートタンパク質プロモーター(Takamatsu et al.,EMBO J.(1987)6:307−311)が用いられ得るか、あるいは、RUBISCOの小サブユニットなどの植物プロモーター(Coruzzi et al.,EMBO J.(1984)3:1671−1680;Broglie et al.,Science(1984)224:838−843)またはヒートショックプロモーター、例えば、大豆hsp17.5−Eまたはhsp17.3−B(Gurley et al.,Mol.Cell.Biol.(1986)6:559−565)が用いられ得る。これらの構築物は、Tiプラスミド、Riプラスミド、植物ウイルスベクター、直接DNA形質転換、マイクロインジェクション、エレクトロポレーションなどを用いて植物細胞に導入され得る。このような技術の概説については、例えば、Weissbach & Weissbach 1988,Methods for Plant Molecular Biology,Academic Press,NY,Section VIII,pp.421−463;and Grierson & Corey 1988,Plant Molecular Biology,2d Ed.,Blackie,London,Ch.7−9を参照されたい。
本発明のタンパク質を産生するために用いられ得る1つの昆虫発現系において、オートグラファ・カリホルニカ(Autographa californica)核多角体病ウイルス(AcNPV)をベクターとして用いて、外来遺伝子を発現させる。ウイルスはスポドプテラ・フルギペルダ(Spodoptera frugiperda)細胞において成長する。コード配列は、ウイルスの非本質的領域(例えば、多面体遺伝子)にクローン化され、AcNPVプロモーター(例えば、多面体プロモーター)の制御下に置かれる。コード配列の十分な挿入は、多面体遺伝子の不活性化と、非閉鎖組み換えウイルス(すなわち、多面体遺伝子によりコードされるタンパク質コートを欠くウイルス)の産生とをもたらす。次いで、これらの組み換えウイルスを用いて、スポドプテラ・フルギペルダ細胞(ここで、挿入遺伝子が発現する)を感染させる(例えば、Smith et al.,J.Virol.(1983)46:584;米国特許第4,215,051号を参照されたい)。この発現系の更なる例は、Ausubel et al.,eds.1989,Current Protocols in Molecular Biology,Vol.2,Greene Publish.Assoc.& Wiley Interscienceにおいて見られ得る。
哺乳動物宿主細胞において、多数の、ウイルスに基づく発現系が用いられ得る。アデノウイルスが発現ベクターとして用いられる場合において、コード配列は、アデノウイルス転写/翻訳制御複合体(例えば、後期プロモーターおよび3分子リーダー配列)にライゲーションされ得る。次いで、この融合遺伝子は、インビトロまたはインビボ組み換えによりアデノウイルスゲノムに挿入され得る。ウイルスゲノムの非本質的領域(例えば、領域E1またはE3)における挿入は、感染宿主において生存可能で、かつペプチドを発現する能力がある組み換えウイルスをもたらす(例えば、Logan & Shenk,Proc.Natl.Acad.Sci.(USA)(1984)81:3655を参照されたい)。あるいは、ワクシニア7.5Kプロモーターが用いられ得る(例えば、Mackett et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.(USA)(1982)79:7415;Mackett et al.,J.Virol.(1984)49:857;Panicali et al.,Proc.Natl.Acad.Sci.(USA)(1982)79:4927を参照されたい)。他のウイルス発現系は、アデノ関連ウイルスおよびレンチウイルスを含む。
DNA構築物を含有する宿主細胞は、適切な成長培地中で成長する。本明細書で用いられるとき、用語「適切な成長培地」は、細胞の成長に必要な栄養分を含有する培地を意味する。本発明の組み換え的に産生されたタンパク質は、当該技術分野における従来の技術を用いて培養培地から単離され得る。
インビトロアッセイ
いくつかの実施形態において、アミロイドの脱凝集は、チオフラビンT蛍光(ThT)アッセイを用いてモニタリングされ得る。
いくつかの実施形態において、脱凝集は、本発明の融合タンパク質または組成物の存在下または不在下での界面活性剤可溶化をモニタリングすることにより調べられる。例えば、凝集したα−シヌクレインは、本発明の組成物を用いて処理され得る。凝集したα−シヌクレインを脱凝集する融合タンパク質または組成物は、α未処理の線維と比較して、α−シヌクレイン線維をSDSなどの界面活性剤中でより速く可溶化させる。アミロイド線維の可溶性形態へのこの変換は、標識(例えば、Cy5)α−シヌクレインモノマーの一部を凝集中に取り込むことにより、モニタリングされ得る。
いくつかの実施形態において、毒性アミロイドオリゴマーの形成の予防は、神経細胞培養細胞毒アッセイにより調べられる。このアッセイにおいて、分化したN2a神経芽腫細胞または同等物は、Aβ42オリゴマーと共培養される。オリゴマーは膜に結合し、膜摂動と細胞質内酵素の培地への漏出とを引き起こす。高濃度のオリゴマーとの長期インキュベーションは細胞を殺傷する。オリゴマーは、細胞とインキュベーションする前に、ファージまたはg3pと予め処置されるとき、オリゴマーは少なくとも毒性がより低く、時に無毒性である。この中和効果は、アデニル酸キナーゼの放出と、膜摂動後に神経細胞により放出される1つの例示的な細胞質内酵素とを測定することにより定量化され得る。
いくつかの実施形態において、本発明のg3pの融合タンパク質または組成物は、タンパク質ミスフォールディング環状増幅(PMCA)アッセイにおいて、可溶性プリオンタンパク質のタンパク分解酵素K抵抗性コンフォーマーへの変換を阻害する。Wang et al.,Science,(2010)327:1132−35.このアッセイにおいて、組み換えPrPは、本発明の融合タンパク質または組成物の存在下または不在下で脂質POPGおよびRNAと混合される。次いで、物質は、30秒間の超音波処理、続いて29.5分間のインキュベーションの複数(例えば、48)サイクルの対象にされる。次いで、反応混合物の分画を用いて別の基質チューブに播種し、このサイクルを繰り返した。それぞれのラウンドを、PrP由来の感染の指標である、タンパク分解酵素K抵抗性物質の存在について調べた。本発明の組成物の存在下でのタンパク分解酵素K抵抗性物質の低減は、融合タンパク質または組成物が、PK抵抗性コンフォーマーの形成を阻害することを示す。
上で示される通り、例えば、酵母プリオンタンパク質NMなどのある種のプリオンタンパク質のアミロイド形態はまた、フィルタートラップアッセイにおいても検出され得る。したがって、プリオンタンパク質に依存して、いくつかの実施態様において、本発明の融合タンパク質または組成物のプリオンタンパク質凝集を脱凝集させる能力は、フィルタートラップアッセイにおいて試験され得る。
インビボ機能アッセイ
インビトロアッセイにおいて実証され得る、アミロイドの増大した結合親和性、またはTの低下などの活性に加え、本発明の融合タンパク質または組成物はまた、いくつかのインビボアッセイの1つにおいて、アミロイドを低減し得る。インビボでのアミロイド低減を決定する1つの方法は、処置前および後のイメージング剤フロルベタピル(F18−AV−45、Eli Lilly)でのポジトロン放出断層撮影(PET)を用いて、β−アミロイドの数および/または分布を比較する。当然、更なるバイオマーカーが特定されるなら、それらを用いて、アミロイドの低減をも測定し得る。
本発明のg3p融合タンパク質または組成物がインビボでアミロイドを低減するかどうかを決定する別の方法では、hAPPマウスモデルを用いる(Rockenstein,J Neurosci Res.(2001)66(4):573−82)。これらのマウスは、若年齢(3〜4ヶ月)で高レベルのβ−アミロイドを発展させる。本発明の融合タンパク質または組成物のアミロイドを低減する能力は、マウスに本発明の組成物を注射し、次いで、マウス中のアミロイドレベルを非注射対照と比較することにより、決定され得る。本発明の融合タンパク質または組成物をhAPPマウスの半球のみに注射することも可能であり、これにより同一マウス中の注射半球と非注射半球との間のアミロイドレベルの比較が可能になる。
別の実施例では、本発明の融合タンパク質または組成物は、米国特許第2011/0142803号、Hsiao et al.,Science(1996)274:99−102,or Duyckaerts et al.,Acta Neuropathol(2008)115:5−38に記載されるアルツハイマー病(TgAD)のトランスジェニックマウスモデルにおいて試験される。簡単に言うと、野生型、ならびにトランスジェニックマウスが検証される。脱凝集剤として作用する本発明の融合タンパク質または組成物の可能性を評価するために、組成物は、トランスジェニックマウスの頭蓋内または全身的に注射される(Taconic,APPSWE(2576)、10ヶ月齢)。例えば、頭蓋内注射について、本発明の融合タンパク質を含む組成物は、1つの半球に注射され得るが、反対側に、リン酸緩衝食塩水(PBS)を対照として適用した。次いで、処置マウスを異なる時間に屠殺し、脳を一晩4%パラホルムアルデヒドにおいて前固定し、ミクロトームを用いて切断した。チオフラビン−S(ThS)染色は、アミロイド負荷を評価するために行われる。切片は、メイヤーヘマトキシリンで染色し、核自動蛍光をクエンチし、洗浄後、ThS溶液(1%)を3分間適用した。分化を1%酢酸を用いて20分間行い、洗浄後、切片を乾燥させ、抗フェード封入剤で封入した。アミロイド負荷は、LEICA Qwinプログラムを用いて計算される。あるいは、アミロイド負荷は、抗アミロイド抗体で評価され得る。
放射活性(例えば、I125)または蛍光標識融合タンパク質もしくは組成物、または非標識融合タンパク質もしくは組成物の体内分布も測定され、本発明の融合タンパク質または組成物がインビボでアミロイドに結合することが示し得る。例えば、融合タンパク質は、放射性または蛍光標識付けされ得る。BALB/cマウスは2群に分けられる。次いで、各マウスに融合タンパク質を1時間かけて鼻腔内投与する。第1群のマウスは、4%パラホルムアルデヒドを用いた心臓内灌流の投与の1時間後に屠殺される。第2の群は、処置の3時間後に屠殺され、第3の群は24時間後に屠殺される。灌流後、脳ならびに抹消器官が取り出され、標識が測定される。あるいは、非標識融合タンパク質または組成物は、類似の方法だが、脳部分をアミロイドを認識する染料と組成物またはファージを認識する染料との共染色を用いて、結合について評価され得る。
タンパク質ミスフォールディング病の他のトランスジェニックモデルを用いて、本発明の融合タンパク質または組成物がアミロイドを低減することも実証され得る。非限定的な例は、「Dライン」α−シヌクレインマウス(パーキンソン病のモデル、Masliah et al.,Science(2000)287:1265−1269)、Tg2576マウス(アルツハイマー病のモデル、Hsiao et al.,Science(1996)274:99−102およびDuyckaerts et al.,Acta Neuropathol(2008)115:5−38 at 9)、パーキンソン病研究用の種々のJax(登録商標)マウス(Jackson Laboratories,Bar Harbor,ME)、パーキンソン病、アルツハイマー病、ハンチントン病ためのものを含む、JSW Lifescienceから入手可能なマウスおよびラットモデルを含む。
薬学的組成物
別の態様において、本発明は、配列番号9、配列番号11、配列番号13、もしくは配列番号31、またはそれらのフラグメント、変異体もしくはバリアントの融合タンパク質を含む、上に記載されたg3pの融合タンパク質のうちのいずれかを含む薬学的に許容される組成物を提供する。具体的には、本発明の薬学的組成物は、配列番号9のアミノ酸21〜506、配列番号9のアミノ酸22〜506、配列番号9のアミノ酸23〜506、配列番号9のアミノ酸21〜505、配列番号9のアミノ酸22〜505、または配列番号9のアミノ酸23〜505、または上に記載されたこれらの配列のうちのいずれかの変異体もしくはバリアントを含み得る。他の実施形態において、本発明の薬学的組成物は、配列番号11のアミノ酸21〜506、配列番号11のアミノ酸22〜506、配列番号11のアミノ酸23〜506、配列番号11のアミノ酸21〜505、配列番号11のアミノ酸22〜505、または配列番号11のアミノ酸23〜505、配列番号13のアミノ酸21〜508、配列番号13のアミノ酸22〜508、配列番号13のアミノ酸23〜508、配列番号13のアミノ酸21〜507、配列番号13のアミノ酸22〜507、または配列番号13のアミノ酸23〜507、または配列番号31のアミノ酸21〜528、配列番号31のアミノ酸22〜528、配列番号31のアミノ酸23〜528、配列番号31のアミノ酸21〜527、配列番号31のアミノ酸22〜527、または配列番号31のアミノ酸23〜527、または上に記載されたこれらの配列のうちのいずれかの変異体もしくはバリアントを含み得る。
「薬学的組成物」は、融合タンパク質のg3p部分が融合タンパク質の治療効果に関与する、生理学的に好適な担体および/または賦形剤を有する、本明細書に記載される治療有効量のg3p融合タンパク質を指す。薬学的組成物は、生物に有意な刺激を引き起こさない。互換的に用いられ得る、語句「生理学的に許容される担体」および「薬学的に許容される担体」は、生物に有意な刺激を引き起こさず、投与される組成物の生物学的活性および特性を抑止しない担体または希釈剤を指す。
用語「賦形剤」は、有効成分の投与を更に促進するために薬学的組成物に加えられる不活性な物質を指す。非限定な例としては、例えば、食塩水、炭酸カルシウム、リン酸カルシウム、様々な糖、および例えば、ポリソルベート20を含む、スターチ、セルロース誘導体、ゼラチン、植物油、ポリエチレングリコール、および界面活性剤の様々な種類が挙げられる。
本発明に従い使用するための薬学的組成物は、従来の方法で、g3p有効成分の組成物中への処理を促進し、薬学的に用いられ得る、賦形剤および助剤を含む1つ以上の生理学的に許容される担体を用いて、製剤化され得る。適切な製剤化は、選択される投与経路およびデリバリーされる組成物の性質に依存する。
本発明の薬学的組成物に好適な投与経路は、例えば、経粘膜、特に経鼻デリバリー;筋肉内、皮下、髄内、くも膜下腔内、脳室内、静脈内、腹腔内、鼻腔内、または眼内注射を含む非経腸デリバリー;経口;または直腸デリバリーを含む。
いくつかの実施態様において、薬学的組成物は、全身性の方法よりむしろ局所で投与される(例えば、薬学的組成物の患者の脳への直接注射を介して)。いくつかの実施態様において、注射技術は、血管脳関門を回避する任意の技術である(例えば、直接的髄内、くも膜下腔内、または脳室内注射による)。
注射のため、本発明の有効成分は、水溶液中に、好ましくは、ハンクス溶液、リンガー溶液、または生理食塩緩衝液などの生理学的に適合するバッファ中に製剤化され得る。経粘膜投与のため、透過されるべき関門に適切な浸透性が、製剤化中に用いられる。このような浸透性は、一般に、当該技術分野において既知である。
いくつかの実施態様において、本発明の薬学的組成物は、鼻腔内投与を介して投与される。鼻腔内デリバリーは、ウイルスおよび高分子の脳脊髄液(CSF)またはCNSへの直接的移行を可能にすることが報告されている(Mathison et al.,1998;Chou et al.,1997;Draghia et al.,1995)。
鼻腔内経路による投与のため、組成物は、従来、適当な噴霧剤(例えば、ジクロロジフルオロメタン、トリクロロフルオロメタン、ジクロロ−テトラフルオロエタン、または二酸化炭素)を用いて、圧縮パックまたは噴霧器からのエアロゾルスプレーの形態でデリバリーされる。圧縮エアロゾルの場合、投薬単位は、計量された量をデリバリーするためのバルブを用意することにより、決定され得る。化合物の粉末混合物、およびラクトースまたはスターチなどの好適な粉末基剤を含有する、ディスペンサーにおいて使用するための例えばゼラチンのカプセル剤およびカートリッジが製剤化され得る。
薬学的組成物の成分として本明細書に記載される種々の融合タンパク質はまた、嗅覚受容体神経細胞をデリバリーのポイントとして用いて、脳へデリバリーされ得る。例えば、それらのタンパク質のうちのいずれかをコードする遺伝子を含むアデノウイルスベクターが、嗅覚受容体神経細胞を介してデリバリーされ得る(Draghia et al.,1995)。
本明細書に記載される組成物は、例えば、ボーラス注射または持続点滴による非経腸投与のために製剤化され得る。非経腸投与用の薬学的組成物は、水溶性形態の組成物の水溶液を含む。さらに、有効成分の懸濁液は、油性または水ベース注射懸濁液として調製され得る。好適な親油性溶媒またはビークルは、ゴマ油などの脂肪油、またはエチルオレート、トリグリセリド、またはリポソームなどの合成脂肪酸エステルを含む。水性注射懸濁液は、懸濁液の粘度を上昇させる物質(ナトリウムカルボキシメチルセルロース、ソルビトール、またはデキストランなど)を含有し得る。任意に、懸濁液はまた、有効成分の溶解性を増大して、高度に濃縮された溶液の調製を可能にする、好適な安定剤または剤(例えば、ポリソルベート(Tween20)などの界面活性剤)を含有し得る。タンパク質ベースの剤(例えば、アルブミン)を用いて、M13のデリバリー表面(すなわち、IVバック、カテーテル、針など)への吸着が予防され得る。
経口投与のため、組成物は、有効な化合物を、当該技術分野で公知の薬学的に許容される担体と組み合わせることにより容易に製剤化され得る。
製剤は、単位投薬形態(例えば、任意に、加えられた保存剤と共に、バイアル、アンプル剤中、またはマルチドーズ容器中)で提示され得る。組成物は、油性または水性ビークル中の懸濁液、溶液、または乳液であり得、調合剤(例えば、懸濁化剤、安定化剤、および/または分散剤)を含有し得る。1回投薬形態は、液体または固体形態であり得る。1回投薬形態は、改変することなく患者に直接投与され得るか、または投与前に希釈されるか、または再構築され得る。ある種の実施態様において、1回投薬形態は、ボーラス形態(例えば、1回注射用量、複数の錠剤、カプセル剤、ピルなどを含む経口用量を含む1回経口用量)で投与され得る。代替の実施態様において、1回投薬形態は、例えば、注入により、または移植ポンプ(ICVポンプなど)を介して経時的に投与され得る。後者の実施態様において、1回投薬形態は、融合タンパク質を予め充填した注入バックまたはポンプリザーバーであり得る。あるいは、注入バックまたはポンプリザーバーは、患者に投与される直前に、1回用量の融合タンパク質を注入バックまたはポンプリザーバー溶液と混合することにより、調製され得る。
本発明の別の態様は、本発明の薬学的組成物の調製方法を含む。薬物の製剤化技術は、例えば、その全体が参照により本明細書に援用される「Remington’s Pharmaceutical Sciences」 Mack Publishing Co.,Easton,Pa.,latest editionにおいて見られる。
本発明の前後関係における使用に適した薬学的組成物は、g3p有効成分が、意図される目的を達成するのに有効な量で含有される組成物を含む。本発明の薬学的組成物は、g3p融合タンパク質を含み、融合タンパク質のg3p部分は、アミロイドの低減、アミロイド形成の阻害、アミロイド凝集の阻害、または毒性オリゴマー形成の除去および/もしくは予防を必要とする患者において、それらを行うために有効な量である。この組成物は、バクテリオファージを含まない。
治療上または診断上有効な量の決定は、特に、本明細書において提供される詳細な開示に照らし、十分に当業者の能力の範囲内である。
投薬量および間隔は、具体的な脳疾患、異常、または状態を処置もしくは診断するのに十分である(最小有効濃度、MEC)、ファージディスプレービークルの脳レベルを提供するために、個々に調節され得る。MECは、各調製について変動するが、インビトロデータから推定され得る。MECを達成するのに必要な投薬量は、個々の特徴に依存する。
投薬間隔はまた、MEC値を用いて決定され得る。調製物は、10〜90%、好ましくは30〜90%、最も好ましくは50〜90%の時間、MECより上の脳レベルを維持する、投薬計画を用いて投与されるべきである。
処置されるべき状態の重症度および応答性に依存して、用量は、数日から数週間に渡る処置コースで、または治癒が行われるか、または疾患状態の軽減が達成されるまで、1回または複数回の投与であり得る。
投与されるべき組成物の量は、当然、処置または診断される対象、苦痛の重篤度、医師の判断などに依存する。
本明細書に記載されるg3p融合タンパク質またはその変異体もしくはバリアントを含む本発明の組成物は、所望であれば、パックまたはFDA承認キットなどのディスペンサーデバイス中に存在し、それは、有効成分を含有する1つ以上の単位投薬形態を含有し得る。パックは、例えば、ブリスターパックなどの金属またはプラスチックはくを含む。パックまたはディスペンサーデバイスには、投与の指示書が付随され得る。パックまたはディスペンサーはまた、医薬品の製造、使用または販売を規制する政府機関により規定された形態で、容器と関連した注意によって提供され得、この注意は、組成物形態、またはヒト、または獣医投与の形態の、機関による承認についてである。このような注意は、例えば、処方薬用、または承認された製品挿入物である、米国の食品医薬品局により承認された標識付けであり得る。適合可能な薬学的担体中に製剤化された本発明の調製物を含む組成物はまた、上でさらに詳述されるように、調製され、適当な容器内に置かれ、指定された状態の処置について標識付けされ得る。
前述および後述の記載はいずれも、例示および説明に過ぎず、特許請求される本発明を制限するものではないことが理解されるべきである。
治療上の使用
本発明の別の態様は、fAβ42、fαsyn、fNM、またはfタウのうちのいずれかに関与する疾患を含むが、これらに限定されない、タンパク質ミスフォールディング病の処置および/または予防における、本発明のg3p融合タンパク質または組成物のいずれかの使用に関する。
本発明の別の態様は、アミロイドの低減、アミロイド形成の阻害、アミロイド凝集の阻害、または毒性オリゴマー形成の除去および/もしくは予防を必要とする患者において、それらを行うための、本発明のg3p融合タンパク質または組成物のいずれかの使用に関する。
処置および/または予防の前後関係において、用語「患者」、「対象」、および「レシピエント」は、同義的に用いられ、ヒトならびに他の動物を含む。いくつかの実施態様において、患者は、タンパク質ミスフォールディング病と関連するバイオマーカーに対して陽性であるヒトである。一実施形態において、患者は、フロルベタピルを用いたPET画像診断により検出されるβ−アミロイド沈着を呈する。
用語「処置すること」は、疾患の1つ以上の臨床症状を呈する患者において、疾患の進行を低減すること、遅延させること、または逆転させることを意味する。「処置すること」はまた、疾患の1つ以上の臨床症状を呈する患者において疾患の症状を低減すること、遅延させること、または逆転させることを意味することが意図される。一実施態様において、患者は、フロルベタピルを用いたPET画像診断により検出されるβ−アミロイド沈着を呈し、β−アミロイド沈着の数が処置により低減される。一実施態様において、患者は、本発明のg3p組成物により検出されるβ−アミロイド沈着を呈し、β−アミロイド沈着の数は、処置により低減されるか、または維持される。別の実施態様において、患者は、PET画像診断により検出されるあらゆる種のアミロイド沈着を呈し、患者の認知機能は、処置により改善される。認知機能の改善は、McKhann et al.,Alzheimer’s&Dementia(2011)May;7(3):263−9の方法および検査によりアッセイされ得る。
「予防」は処置と異なり、任意の臨床症状の発症前の個体への組成物の投与を指す。本明細書使用されるとき、本発明のg3p融合タンパク質または組成物の「予防的な」使用は、本発明のg3p融合タンパク質または組成物の「予防的な」使用と同義である。本発明の融合タンパク質または組成物のいずれかを使用する予防が包含される。予防は、疾患の増大したリスクがあることが知られた個体、または1種以上の遺伝子マーカーに基づき、疾患を必ず発症する個体において関連し得る。多くの遺伝子マーカーが、種々のタンパク質ミスフォールディング病について特定されている。例えば、ヒトアミロイド前駆体タンパク質(hAPP)におけるスウェーデン型変異、インディアナ型変異、またはロンドン型変異の1つ以上を有する個体は、早発性アルツハイマー病を発症する増大したリスクにさらされ、故に予防の対象である。同様に、ハンチンチン遺伝子においてトリヌクレオチドCAGリピート(特に、36以上のリピート)を有する個体は、最終的に、ハンチントン病を発症し、故に予防の対象である。
用語「タンパク質ミスフォールディング」は、タンパク質(アミロイド形成ペプチド)(例えば、β−アミロイド、血清アミロイドA、システインC、IgGカッパー軽鎖、またはプリオンタンパク質(これらに限定されない))を凝集させることによるアミロイドタンパク質の形成により特徴付けられる疾患を指す。誤って折り畳まれたおよび/または凝集されたアミロイドタンパク質と関連することが知られている疾患としては、早発性アルツハイマー病、後発性アルツハイマー病、および発症前アルツハイマー病を含むアルツハイマー病、パーキンソン病、SAAアミロイド症、シスタチンC、遺伝性アイスランド症候群、老衰、多発性骨髄腫、クールー病、クロイツフェルト・ヤコブ疾患(CJD)、ゲルストマン・シュトロイスラー・シャインカー病(GSS)、致死性家族性不眠症(FFI)、スクレイピー、およびウシ海綿状脳症(BSE)を含むがこれらに限定されないプリオン病;筋萎縮性側索硬化症(ALS)、脊髄小脳失調症(SCA1)、(SCA3)、(SCA6)、(SCA7)、ハンチントン病、歯状核赤核淡蒼球ルイ体萎縮症、球脊髄性筋萎縮症、遺伝性脳アミロイド血管症、家族性アミロイドーシス、前頭側頭葉型認知症、イギリス型/デンマーク型認知症、および家族性脳症が挙げられる。本発明のg3p融合タンパク質および組成物を用いて、「タンパク質ミスフォールディング」疾患が処置され得る。
これらの誤って折り畳まれたおよび/または凝集されたアミロイドタンパク質疾患の多くは、中枢神経系(CNS)において生じる。CNSにおいて生じる疾患のいくつかの例として、パーキンソン病;アルツハイマー病;行動の変体FTD(bvFTD)、進行性非能弁的失語(PNFA)および語義痴呆(SD)の臨床的症候群を有する患者を含む前頭側頭型認知症(FTD);前頭側頭葉変性症(FTLD);およびハンチントン病が挙げられる。本発明のg3p融合タンパク質または組成物を用いて、中枢神経系(CNS)において生じる、誤って折り畳まれたおよび/または凝集されたアミロイドタンパク質により特徴付けられる疾患が処理され得る。
タンパク質のミスフォールディングおよび/または凝集は、CNS外でも生じ得る。アミロイドーシスA(AA)(前駆体タンパク質が血清急性期アポリポタンパク質である、SAA)、および多発性骨髄腫(前駆体タンパク質免疫グロブリン軽鎖および/または重鎖)は、CNS外で生じる2つの広く知られたタンパク質ミスフォールディングおよび/または凝集タンパク質疾患である。他の例としては、β−ミクログロブリンにより形成されるアミロイドに関与する疾患、トランスサイレチン(家族性アミロイド性多発性神経障害[FAP]、家族性アミロイド性心筋症[FAC]、および老人性全身性アミロイドーシス[SSA])、(アポ)血清AA、アポリポタンパク質AI、AII、およびAIV、ゲルゾリン(家族性アミロイド性多発性神経障害のフィンランド型)、リゾチーム、フィブリノーゲン、シスタチンC(脳アミロイド血管症、アミロイドーシスを伴う遺伝性脳出血、アイスランド型)、(プロ)カルシトニン、膵島アミロイドポリペプチド(IAPPアミロイドーシス)、心房性ナトリウム利尿因子、プロラクチン、インスリン、ラクタドヘリン、ケラト−エピセリン、ラクトフェリン、歯性エナメル芽細胞関連タンパク質、およびセメノゲリンIが挙げられる。本発明のg3p融合タンパク質または組成物を用いて、CNS外で生じるタンパク質のミスフォールディングおよび/または凝集に関与する疾患が処置され得る。
神経変性疾患はまた、タウ損傷に関与し得る(Lee et al.(2001)Annu.Rev.Neurosci.24:1121−159において概説される)。タウタンパク質は、中枢性および抹消性神経系神経細胞の両方の軸において発現される微小管関連タンパク質である。神経変性タウオパチー(ときおり、タウオパチーとして参照される)が包含され、本明細書に記載されるg3p融合タンパク質および組成物によって処置され得る。タウオパチーの例としては、アルツハイマー病、筋萎縮性側索硬化症/パーキンソニズム−認知症合併症、嗜銀顆粒性認知症、皮質基底核変性症、クロイツフェルト・ヤコブ病、ボクサー痴呆、石灰化を伴うびまん性神経原線維変化病、ダウン症候群、染色体17に結びついたパーキソニズムを伴う前頭側頭型認知症を含む前頭側頭型認知症、ゲルストマン・シュトロイスラー・シャインカー病、ハラーホルデン・スパッツ病、筋緊張性ジストロフィー、ニーマン・ピック病C型、神経原線維変化を伴う非グアム型運動ニューロン疾患、ピック病、脳炎後パーキンソニズム、プリオンタンパク質脳アミロイド血管症、進行性皮質下グリオーシス、進行性核上性麻痺、亜急性硬化性汎脳炎、および神経原線維変化型認知症(Tangle only dementia)が挙げられる。これらの疾患のいくつかはまた、原線維アミロイドβペプチドの沈着も含む。例えば、アルツハイマー病は、アミロイドβ沈着およびタウ損傷の両方を呈する。同様に、クロイツフェルト・ヤコブ病、プリオンタンパク質脳アミロイド血管症、ゲルストマン・シュトロイスラー・シャインカー病などのプリオンにより介在される疾患はまた、タウ損傷を有し得る。したがって、疾患が「タウオパチー」であるとの徴候は、この疾患を他の神経変性疾患分類またはグループ化を除外すると解釈されるべきではなく、これは単に便宜的に提供されるに過ぎない。本発明のg3p融合タンパク質または組成物を用いて、神経変性疾患、ならびにタウ損傷に関与する疾患が処置され得る。
一実施形態において、本明細書に記載されるg3p融合タンパク質、薬学的組成物、または製剤は、アミロイドの存在と関連する症状を呈するか、またはタンパク質ミスフォールディング病と関連するバイオマーカー(フロルベタピル(AV−45、Eli Lilly)など)に対して陽性である患者において、アミロイドを低減する方法において使用するためのものである。一実施形態において、投与経路は、くも膜下腔内注射、直接脳室内注射、実質内注射、または鼻腔内デリバリーから選択される。
一実施形態において、本明細書に記載されるg3p融合タンパク質、薬学的組成物、または製剤は、アミロイドの存在と関連する症状を呈するか、またはタンパク質ミスフォールディング病と関連するバイオマーカー(フロルベタピル(AV−45、Eli Lilly)など)に対して陽性である患者において、アミロイドレベルの維持方法において使用するためのものである。患者は、有効量の本明細書に記載のg3p融合タンパク質、薬学的組成物、または製剤を投与される。一実施形態において、投与経路は、くも膜下腔内注射、直接脳室内注射、実質内注射、または鼻腔内デリバリーから選択される。
一実施形態において、本明細書に記載されるg3p融合タンパク質、薬学的組成物、または製剤は、アミロイドを有する患者に有効量の本明細書に記載のg3p融合タンパク質、薬学的組成物、または製剤を投与することを含む、患者におけるアミロイドの脱凝集方法において使用するためのものである。一実施形態において、投与経路は、くも膜下腔内注射、直接脳室内注射、実質内注射、または鼻腔内デリバリーから選択される。
一実施形態において、g3p融合タンパク質、薬学的組成物、または製剤は、必要とする患者の脳に有効量の本明細書に記載の薬学的組成物を直接注射し、これにより、脳におけるβ−アミロイド沈着の低減を引き起こすことを含む、脳におけるβ−アミロイド沈着の脱凝集を引き起こす方法において使用するためのものである。
一実施形態において、g3p融合タンパク質、薬学的組成物または製剤は、脳におけるアミロイド形成の低減方法において使用するためのものである。脳におけるアミロイド形成の低減は、タンパク質−ミスフォールディングまたは神経変性疾患の症状もしくは重症度を予防、処置、または低減し得る。一実施形態において、投与経路は、くも膜下腔内注射、直接脳室内注射、実質内注射、または鼻腔内デリバリーから選択される。
一実施形態において、本発明のg3p融合タンパク質、薬学的組成物、または製剤は、脳におけるアミロイドクリアランスの促進方法において使用するためのものである。アミロイドクリアランスの促進は、タンパク質−ミスフォールディングまたは神経変性疾患の症状もしくは重症度を予防、処置、または低減し得る。一実施形態において、投与経路は、くも膜下腔内注射、直接脳室内注射、実質内注射、または鼻腔内デリバリーから選択される。
一実施形態において、本発明のg3p融合タンパク質、薬学的組成物、または製剤は、脳におけるアミロイド凝集の阻害方法において使用するためのものである。脳におけるアミロイド凝集の阻害は、タンパク質−ミスフォールディングまたは神経変性疾患の症状もしくは重症度を予防、処置、または低減し得る。一実施形態において、投与経路は、くも膜下腔内注射、直接脳室内注射、実質内注射、または鼻腔内デリバリーから選択される。
一実施形態において、本発明のg3p融合タンパク質、薬学的組成物または製剤は、脳における毒性アミロイドオリゴマーの排除方法において使用するためのものである。脳における毒性アミロイドオリゴマーの排除は、タンパク質−ミスフォールディングまたは神経変性疾患の症状もしくは重症度を予防、処置、または低減し得る。一実施形態において、投与経路は、くも膜下腔内注射、直接脳室内注射、実質内注射、または鼻腔内デリバリーから選択される。
一実施形態において、本発明のg3p融合タンパク質、薬学的組成物、または製剤は、脳における毒性アミロイドオリゴマーの形成の予防方法において使用するためのものである。脳における毒性アミロイドオリゴマーの形成の予防は、タンパク質−ミスフォールディングまたは神経変性疾患の症状もしくは重症度を予防、処置、または低減し得る。一実施形態において、投与経路は、くも膜下腔内注射、直接脳室内注射、実質内注射、または鼻腔内デリバリーから選択される。
一実施形態において、本発明のg3p融合タンパク質、薬学的組成物、または製剤は、神経細胞をアミロイド損傷から保護する方法において使用するためのものである。神経細胞のアミロイド損傷からの保護は、タンパク質−ミスフォールディングまたは神経変性疾患の症状もしくは重症度を予防、処置、または低減し得る。一実施形態において、投与経路は、くも膜下腔内注射、直接脳室内注射、実質内注射、または鼻腔内デリバリーから選択される。一実施形態において、神経細胞のアミロイド損傷からの保護において使用するための本発明のg3p融合タンパク質、薬学的組成物、または製剤は、予防的に付与される。
いくつかの実施形態において、患者は、タンパク質ミスフォールディングおよび/または凝集疾患と関連するバイオマーカーに対して陽性である。.一実施形態において、バイオマーカーはフロルベタピル(AV45、Eli Lilly)である。
いくつかの実施形態において、患者は、アミロイドの存在と関連する神経変性疾患の症状を呈している。種々の実施態様において、アミロイドは、fAβ42、fαsyn、fNM、またはfタウのうちのいずれかである。
ある種の実施態様において、神経変性疾患は、パーキンソン病、アルツハイマー病、またはハンチントン病である。一実施形態において、神経変性疾患はアルツハイマー病である。一実施形態において、神経変性疾患はアルツハイマー病であり、患者は、イメージング剤フロルベタピル(AV−45、Eli Lilly)により検出されるβ−アミロイドを呈する。
いくつかの実施形態において、患者はプリオン媒介疾患の症状を呈している。
ある種の実施態様において、プリオン媒介疾患は、クロイツフェルト・ヤコブ疾、クールー病、致死性家族性不眠症、またはゲルストマン・シュトロイスラー・シャインカー病から選択される。
いくつかの実施形態において、患者は、アルツハイマー病以外の神経変性タウオパチーの症状を呈している。ある種の実施態様において、処置されるべき疾患は、嗜銀顆粒性認知症、皮質基底核変性症、ボクサー痴呆、石灰化を伴うびまん性神経原線維変化病、ダウン症候群、染色体17に結びついたパーキソニズムを伴う前頭側頭型認知症を含む前頭側頭型認知症、ハラーホルデン・スパッツ病、筋緊張性ジストロフィー、ニーマン・ピック病C型、神経原線維変化を伴う非グアム型運動ニューロン疾患、ピック病、脳炎後パーキンソニズム、進行性皮質下グリオーシス、進行性核上性麻痺、亜急性硬化性汎脳炎、および神経原線維変化型認知症から選択される。
診断
本発明の別の態様において、本明細書に記載されるg3p融合タンパク質および組成物は、本明細書に記載の種々の疾患と関連する診断上の適用においてインビトロおよび/またはインビボで用いられる。例えば、本発明のg3p融合タンパク質または組成物の結合は、インビボまたはインビトロのいずれかでイメージング剤として用いられるとき、記載のタンパク質ミスフォールディング病の1つの診断の一部であり得る。
診断剤(あるいはそれ以外の場合、本明細書において診断用組成物を指す)は、包含され、上述の本発明の融合タンパク質または組成物のいずれかを含み得る.診断剤は、検出可能な標識を更に含むか、あるいはそれ以外の場合、インビボで検出され得る。
いくつかの実施形態において、本発明のg3p融合タンパク質または融合タンパク質を含む組成物は、アミロイドイメージング剤として用いられる。イメージング剤は、アミロイドを検出することができ、アミロイドと関連する疾患を診断することができる。本発明の融合タンパク質および組成物は、線維の種類に関わらずアミロイドに結合するため、全て単一のイメージング剤を用いて任意のアミロイド凝集体(Aβ、タウ、α−シヌクレインなど)を画像化することができるという点で有利である。現時点で、CNSにおけるタウまたはアルファシヌクレイン凝集体に許容されるイメージング剤/方法は存在しない。β−アミロイドに対するイメージング剤が存在する一方、認知機能と画像結果との相関の改良をもたらし得、および/または疾患の悪化対安定性をより良く予想する更なる剤が依然必要である。概説については、Resnick & Sojkova,Alzheimer’s Res Ther.(2011)3(1):3を参照されたい。
本発明の診断用g3p融合タンパク質および組成物は、β−アミロイドに特異的なイメージング剤(例えば、F18−AV−45、Eli Lillyなど)と組み合わせてイメージング剤として用いられ得る。現在、非β−アミロイド凝集体に対して既知のイメージング剤は存在しないため、β−アミロイド特異的イメージング剤と一緒に本発明の診断用組成物を使用することは、分別検出に基づく非β−アミロイド凝集体の検出をもたらす。したがって、一実施形態において、本発明の診断用g3p融合タンパク質または組成物を、β−アミロイドイメージング剤と組み合わせてイメージング剤として用いて、非β−アミロイド凝集体を検出する。
別の実施形態において、本発明の診断用組成物をイメージング剤として用いて、脳を含むCNSにおいてβ−アミロイドを検出する。
本発明の診断用組成物は、一般に、イメージング剤として用いられたとき、アミロイド結合融合タンパク質成分が1つ以上の検出可能な標識に結合することを必要とする。種々の標識は、タンパク質標識の標準的技術を用いて、診断用組成物のアミロイド結合成分に結合され得る。例としては、蛍光標識、および放射性標識が挙げられる。用いられ得る広範な放射性標識が存在するが、一般的に、標識は、18F、11C、および123Iを含むが、これらに限定されない放射性標識から多くの場合選択される。これらおよび他のラジオアイソトープは、公知の化学を用いてタンパク質に結合され得る。一実施形態において、標識は、ポジトロン放出断層撮影(PET)を用いて検出される。しかしながら、ラジオアイソトープの検出に適した他の任意の技術を用いて、放射性トレーサも検出し得る。
本発明の診断用組成物は、治療用組成物について記載されたのと同一の経路を用いて投与され得る。一実施形態において、くも膜下腔内投与が、診断用組成物の投与経路として用いられる。別の実施形態において、静脈内投与が、診断用組成物の投与経路として用いられる。
結合剤および抗凝集剤としての糸状ファージの証明された治療上の有効性は、作用の任意の具体的なメカニズムに付随しないが、メカニズムを理解することは、より高い治療上の有効性を伴うファージ設計を可能にする。加えて、それは、更なる抗凝集剤を調製するための基礎として作用する。
先に示された通り、M13は、少なくとも4種類の異なるアミロイド線維:アミロイド−β1〜42線維(fAβ42)、α−シヌクレイン線維(fαsyn)、酵母プリオンNM線維(fNM)、およびタウ線維(fタウ)に結合し、それらを脱凝集させることが示された。これらのアミロイド線維を作り出す4個のタンパク質は、1次アミノ酸配列と関係しないが、全4種が基準のアミロイド折り畳みに誤って折り畳まれる(Eichner & Radford,2011)。M13のこれらの各々の脱凝集に結合し、それらを媒介する能力は、M13が構造上のモチーフ(クロスベータシート構造など)または構造上の特性(疎水性グローブなど)を認識することを示し、これら両方が、全アミロイド線維の特徴を定義する。
しかしながら、アミロイド脱凝集は、全てのファージの一般的な性質ではない。例えば、構造上異なる正二十面体ファージT7は、T7がfAβ42と3日間37℃でインキュベーションされたときでさえ、fAβ42の脱凝集を媒介しない。バクテリオファージT7は、M13が70%を超える共インキュベーションされたアミロイド線維を解離する濃度でさえ、解離活性を全く示さない。対照的に、M13と比較してg8p中に負に電荷したアミノ酸を担持するバクテリオファージfd(したがって、g8pのコピー数を付与されたM13よりも更に負の2800個の電荷/ファージを示す)は、M13に類似するfAβ42に結合し、それを脱凝集した。アミロイド脱凝集はまた、タバコモザイクウイルス(TMV)、大腸菌線維、およびT4のテールチューブ(これら全てがらせん状シリンダー形および繰り返し単位を有する(米国特許第2011/0182948号を参照))により媒介され得るとの知見に加えて、これらの初期研究は、それがアミロイド線維−解離活性に決定的なファージの形状であることを示唆した。
しかしながら、以下の実施例は、報告された結合および糸状ファージの抗凝集特性についての代替(しかしながら、相互排他的ではない)メカニズムを説明する。これらの実施例、およびそれらがサポートする作用のメカニズムに基づき、アミロイドへの改良された結合を有するg3p融合タンパク質が提供される。
実施例1:M13ファージはAβ原線維に優先的に結合する
M13のAβ原線維対Aβモノマーへの結合を、表面プラズモン共鳴(SPR)により決定した。
M13ファージはAβ原線維に優先的に結合し、Aβモノマーに結合しない。固定化fAβを有するバイオセンサーチップに渡り流した1014ファージ/mLを用いた表面プラズモン共鳴研究が、図3にて報告される。図3は、M13結合のKが約4nMであり、モノクローナル抗体による結合と比較可能であることを示す。この高親和性相互作用は、特異的結合プロセスがファージとアミロイド線維間で生じることを示す。
実施例2:M13のAb原線維への結合は用量依存性である
fAβ42へのM13結合も用量依存性である。図4Aにおいて、2つのファージ用量と増加モル量のfAβ42との結合を比較した。このM13−アミロイド線維結合アッセイにおいて、M13−Alexa488をAβ(fAβ)と2〜3時間混合して、複合体を形成させ、次いで、複合体を7500rpmで10分間の遠心分離により沈殿させた。ペレット中の蛍光は、アミロイドへのM13結合に比例した。このアッセイは、ファージのfAβへの結合の定量的測定、および結合に対して他の剤がファージと競合する能力の評価系を提供する。図4Bは、M13結合競合のKが、表面プラズモン共鳴を用いて結合について観察したものと類似することを示す。
実施例3:M13のAβ原線維への結合は天然構造を必要とする
M13ファージを90℃で10分間加熱したとき、結合に対して競合するその能力は、本質的に抑止される。図5は、アミロイド線維競合結合アッセイにおいて加熱処理(四角)対天然構造(丸)M13を用いた結合競合結果を示す。
実施例4:温度はM13−アミロイド相互作用と相関する
M13はアミロイド線維を強力に脱凝集する。図6は、fAβを用いたチオフラビンT(ThT)蛍光アッセイを示す。M13の存在下で、fAβ42は脱凝集する。
図7Aは、ThT蛍光中の塩濃度の10倍(0.15〜1.5M)変化が、脱凝集するfAβの割合において2〜3倍の差に過ぎない結果をもたらす。これは、疎水性相互作用が観察された脱凝集のほとんどに関与することを示す。
塩濃度の比較的わずかな効果と対照的に、図7Bは、4℃から37℃の温度変化が、脱凝集において8〜10倍の差となることを示す。
これらの結果は、M13脱凝集が、温度が高いほどより活性であり、アッセイにおける塩の効果と比較的影響を受けにくく、疎水性相互作用を示唆するタンパク質に依存することを示す。ファージg3pはこの説明と合致する。そのN1およびN2ドメインは、「開口して」、続いてN2が細菌のF−線毛に結合する可動性グリシンに富むリンカーにより結合される。次いで、N1は、感染プロセスの一部として、細菌の共受容体に結合するために利用可能である。脱凝集アッセイにおいて温度を上昇させることは、g3pのN2およびN1ドメインを「開口する」と予測される。
高温(90℃、10分、図5を参照されたい)でのM13の不活性化は結合を抑止する一方、M13−アミロイド結合アッセイにおけるインキュベーション温度の上昇は、結合に対してポジティブな効果を有する。図8Aは、温度を18℃から58℃に上昇させることが、最大約50℃(この温度ポイントで結合が減少し始める)のヒンジアンフォールディングTまで次第に良好な結合をもたらすことを示す。この最適な結合温度は、48.1℃である、g3pにおけるN1−N2アンフォールディングの温度(いわゆる、融点、またはT)と一致する。50℃対37℃へのインキュベーション温度の上昇もまた、M13のfAβ42へのより急速な結合をもたらす。図8B。
実施例5:g3pはM13−β−アミロイド相互作用に必要である
g3pがM13−β−アミロイド相互作用に必要であるかどうかを直接試験するために、g3pを、Aβ結合に対して再度折り畳まれたファージと比較したArgC(M13Δg3p)およびM13Δg3pファージでのタンパク分解処理によりファージから除去した。バチルスのタンパク質分解酵素であるArgCでの処理は、g3pサブユニットをファージから選択的に除去する。結果を図9Aに示す。再度折り畳まれたM13は、低減したレベルにも関わらず、競合結合アッセイにおいて野生型M13と依然競合する。しかしながら、15倍のM13Δg3pでさえ、仮に野生型M13とであっても、不十分に競合した。この野生型M13と競合しない能力は、M13Δg3pファージにおける感染性の消失と一致する。図9B。ArgC処理はまた、脱凝集活性の消失を引き起こした。図9C。
g3pが、感染におけるその役割と類似する方法で結合を媒介する場合、感染に重要であるN1およびN2ドメインはまた、結合についてM13と競合するに違いない。これを試験するため、組み換え可溶性N1N2(「rs−g3p(N1N2)」;「構築物3」)を調製し、競合アッセイにおいて試験した。図10Aおよび10Bに示す通り、M13は、fAβ42への結合に対して標識M13と競合するが、M13Δg3pは競合しない。対照的に、rs−g3p(N1N2)はM13と競合でき、このことは、g3pのN1およびN2ドメインがβ−アミロイド結合に十分であることを示す。類似の結果を、競合アッセイの繰り返しにおいて得た。図10B。
実施例6:g3pヒンジアンフォールディング変異はアミロイド結合を調節する
g3pのN1とN2ドメイン間のヒンジを開合する能力に影響する変異は、これらの変異を生じるファージの、Aβへの結合に対して野生型M13と競合する能力に作用する。Eckert&Schmid,2007に、この仮説を試験するために用いたいくつかのバリアントファージが記載されている。バリアント「AAA」(「3A」としても知られる)は、線毛結合を損ない、N2ドメインの安定性を低減する。AAAは、g3pにおける変異であるW181A、F190A、およびF194Aを担持する。IIHYは、変異T13I、T101I、Q129H、およびD209Yを含有し、そしてそれはN2ドメインを安定化し、Tを増大する。
結合競合を、N1およびN2ドメイン中のM13g3pと同一のアミノ酸配列を有するファージfdについて評価した(図2);M13より高いヒンジTmを有するIIHY、およびAAA。ファージfd、AAA、およびIIHYを、50℃1.5時間で予め活性化し、次いで活性化および非活性化Fd、AAA、およびIIHYを、標識M13と競合する能力について比較した。図11は結果を示す。野生型fdは、加熱により活性化したとき、良好な競合相手であった。対照的に、加熱は、より高いヒンジTmを有するIIHYに対する効果をほとんど有しない。M13に対して相対的に低減したN2ドメイン安定性を有するAAAは、加熱事前処理を伴うまたは伴わない良好な競合相手であった。
これらのデータは、M13のβ−アミロイドとの相互作用が、M13が細菌に感染するものと同様のメカニズムを介するものであるとの結論を支持する。第1に、これらは、疎水性相互作用がM13−β−アミロイド相互作用に重要であることを示す。第2に、M13結合および脱凝集活性化の温度依存性は、N1−N2ヒンジアンフォールディングTmを反映する。第3に、g3pの選択的タンパク質分解は、M13−β−アミロイド相互作用を抑止する。
実施例7:g3pフラグメントはアミロイドに選択的かつ強力に結合するが、モノマーに結合しない
g3pフラグメントがアミロイドに結合する能力を保持するかどうかを評価するために、N1およびN2を含むg3pフラグメントを調製し、表面プラズモン共鳴(SPR)により、Aβ原線維対Aβモノマーに結合するその能力について評価した。結果は、rs−g3p(N1N2)がAβ原線維に優先的に結合し、Aβモノマーに結合しないことを示す。4μM rs−g3p(N1N2)を用いた表面プラズモン共鳴研究を図13に報告し、そしてこれは、rs−g3p(N1N2)結合のKが約160nMであることを示す。この高い親和性相互作用は、特異的結合プロセスが、rs−g3p(N1N2)とアミロイド線維との間で生じることを示す。
更なる構築物をSPRにより評価した。以下の表は結果を要約する。
実施例8:組み立てに対するg3pフラグメントはAβ42線維の能力を強力に阻止する
g3pフラグメントがアミロイド線維のアセンブリを阻止できるかどうかを試験するために、rs−g3p(N1N2)を、fAβ42原線維のアセンブリを予防する能力について、ThT蛍光アッセイにおいて試験した。結果は、rs−g3p(N1N2)がfAβ42のアセンブリを強力に阻止することを示す。図14Aは、rs−g3p(N1N2)がfAβ42のアセンブリを用量に依存した方法で予防するという、この実験の結果を示す。図14Bは、約20nMであるIC50を示す。
別の実験において、Aβ42を、rs−g3p(N1N2)を伴いまたは伴わずに、濃度2μMで7日間37℃でインキュベーションし、Aβ42線維の強度を透過型電子顕微鏡により評価した。図15Aは、rs−g3p(N1N2)がAβ42のアミロイド線維内に組み込まれる能力を阻止するという、この実験の結果を示す。図15Bは、これらの同一の試料に対するThTアッセイの結果を示す。
実施例9:rs−g3p(N1N2)は、α−シヌクレイン、fタウ、およびAβアセンブリを阻止し、g3p−Ig融合タンパク質はアセンブリを阻止し、かつAβの凝集を阻害する
g3pが、α−シヌクレイン線維アセンブリを阻止し得るかどうか、および原子価(すなわち、g3pのコピー数)が役割を果たすかどうかを決定するために、5量体g3p(5コピーのg3p)およびモノマーg3p(1コピーのg3p)のα−シヌクレイン活性を阻止する能力を試験するアッセイを行った。結果は、g3pがα−シヌクレイン線維アセンブリを阻止し、5量体g3pがこの活性でモノマーg3pより有効であることを示す。図16を参照されたい。
rs−g3p(N1N2)(構築物3)、代表的なg3p融合タンパク質、およびrs−g3p(N1N2)−hIgG1−Fc(構築物6)の、Aβ42のアセンブリを阻害する能力も評価した。図30および図31に示す通り、構築物3および構築物6は、fAβ42のアセンブリを用量に依存した方法で阻害することが可能である。図37に示すとおり、構築物3および構築物6は、fAβ42凝集を阻害することが可能である。
rs−g3p(N1N2)(構築物3)のfタウのアセンブリを阻害する能力も評価した。図44Aおよび図44Bに示されるように、構築物3は、用量に依存した方法でfタウのアセンブリを阻害することが可能である。
実施例10:g3p融合タンパク質はAβに結合し、それを脱凝集する
g3p原子価がアミロイドへのg3p結合の効力において役割を果たすかどうかを評価するために、rs−g3p(N1N2)(「rs−g3p(N1N2)−Ig融合」)について2価であるIg融合タンパク質を作成し、Aβ線維に結合する能力について5価のM13と比較した。図17に示す通り、rs−g3p(N1N2)−Ig融合は、M13に類似する親和性かつrs−g3p(N1N2)のみより強力にAβに結合し、このことは、g3pの原子価が重要であり得ることを示している。類似の結果を、競合アッセイの繰り返しにおいて得た。図18。図18において、四角形は、構築物2(M13)を表し;三角形は構築物3(rs−g3p(N1N2))を表し;上下逆の三角形は構築物4(rs−g3p(N1N2)−Ig融合)を表し;菱形はr−IgG4Fc陰性対照を表す。
本発明のg3p融合タンパク質は、非アミロイドタンパク質およびポリマー(例えば、疎水性タンパク質およびタンパク質ポリマーなど)に非特異的に結合しないことを確認するために、構築物6(50nMまたは200nM)を、非アミロイドタンパク質/ポリマーカゼイン(疎水性)、ゼラチン(ポリマー)、エラスチン(コラーゲンポリマー)、およびウシ血清アルブミン(疎水性の血清タンパク質)への結合について試験した。Aβ42線維を陽性対照として使用した。ELISA形式を用い、ここでは、100ngの各試験タンパク質を、高吸着マイクロタイターウェル(試験された2つの種類)に固定化し、続いて、構築物6または関係のないIgG1抗体陰性対照(200nM)と37℃で1時間インキュベーションした。結合構築物6の検出またはIgG1陰性対照を、ホースラディッシュペルオキシダーゼ(HRP)と複合化された抗ヒト−Fc抗体を用いた阻止および洗浄ステップ後、実行した。定量は、HRPの顕色剤を加えた後、405nmでの吸光度によるものであった。この結果は、構築物6が、非アミロイドタンパク質ポリマーまたは疎水性タンパク質と比較して、アミロイド線維に優先的に結合する。構築物6は、非アミロイドタンパク質への結合は、関係のないhIgG1−陰性対照抗体と比較可能であった。
原子価が脱凝集においても役割を果たすかどうかを評価するため、2価rs−g3p(N1N2)−Ig融合(「構築物4」)を、フィルタートラップアッセイにおいて5価のM13と比較した。図19。結果は、2価rs−g3p(N1N2)−Ig融合と5価M13の両方がβ−アミロイド線維を強力に脱凝集させることを示す。また、原子価が脱凝集の効力に重要であり得ることが示され、40nMのrs−g3p(N1N2)−Ig融合に類似したレベルで、1.7nM5価M13の凝集体を低減する能力により示される。図19。
類似のアッセイにおいて、1x1012/mlのM13(構築物2);80nmおよび800nMのrs−g3p(N1N2)−hIgG4−Fc(構築物5);および80nmおよび800nMのrs−g3p(N1N2)−hIgG1−Fc(構築物6)を、フィルタートラップアッセイにおいてAβ42線維を脱凝集させる能力についてアッセイした。構築物2、5、および6は、β−アミロイド線維を強力に脱凝集させる。図33。したがって、g3p融合タンパク質は、アミロイドが存在するあらゆる疾患または障害を処置するために治療的にまたは予防的に使用され得る。
実施例11:テトラマーストレプトアビジン−[ビオチン−g3p(N1N2)]タンパク質は、fAβに結合し、脱凝集させる
アミロイドに結合し、脱凝集させるg3pの能力に対する原子価の役割を更に評価するために、g3p(N1N2)に複合化したテトラマーストレプトアビジンを、rs−g3p(N1N2)をビオチン−Lys−NTAと、NiSOの存在下で組み合わせることにより調製した。MWCO3KDaメンブレンを用いて、過剰のリガンドを除去した。ストレプトアビジンを加え、過剰のrs−g3p(N1N2)−ビオチンをMWCO100KDaメンブレンを用いて除去した。得られたg3p構築物、ストレプトアビジン−[ビオチン−g3p(N1N2)]は、4つのrs−g3p(N1N2)部分を有する。ストレプトアビジン−[ビオチン−g3p(N1N2)]を、結合アッセイにおいて、rs−g3p(N1N2)(「構築物3」)と比較した。図20。テトラマーストレプトアビジン−[ビオチン−g3p(N1N2)]は、モノマーrs−g3p(N1N2)より強力にfAβに結合し、これは、原子価が結合の効力に重要であることを更に示す。図20。しかしながら、モノマーrs−g3p(N1N2)でさえ治療上許容されるレベルでfAβに結合する。
原子価が脱凝集においても役割を果たすかどうかを評価するために、モノマーrs−g3p(N1N2)を、フィルタートラップアッセイにおいてテトラマーストレプトアビジン−[ビオチン−g3p(N1N2)]と比較した。図21。結果は、モノマーrs−g3p(N1N2)およびテトラマーストレプトアビジン−[ビオチン−g3p(N1N2)]の両方がfAβ線維を強力に脱凝集させることを示す。また、原子価が脱凝集の効力に重要であることが示され、2.5μMモノマーrs−g3p(N1N2)によるAβの低減した脱凝集と比較して、最大200ngのfAβ凝集体を抑止する360nMのテトラマーストレプトアビジン−[ビオチン−g3p(N1N2)]の優れた能力により示される。例えば、図21、列4に比較した列2。
ストレプトアビジン−[ビオチン−g3p(N1N2)]によるAβの脱凝集も、TEMにより評価した。ストレプトアビジン−[ビオチン−g3p(N1N2)]は、インキュベーションの3日後、fAβ42を完全に脱凝集した。図22。
実施例12:g3p−Ig融合タンパク質はアルツハイマー病のマウスモデルにおいて既存のAβプラークを有意に低減する
アルツハイマー病の研究のための公知のマウスモデル(Hsiao et al.,Science(1996)274:99−102;Duyckaerts et al.,Acta Neuropathol(2008)115:5−38)を用いて、オスTg2576マウスを500日より長く加齢させ、N1N2−Ig融合(7.8μg/注射での構築物5、および8.2μg/注射での構築物6)または陰性対照としての食塩水の2種の異なる調製物を海馬の両側に注射(2μL/注射)し、7日目に屠殺した。脳組織を回収し、薄切し、抗アミロイドベータモノクローナル抗体(82E1;MyBioSourceのカタログ番号MBS490005−IJ10323)を用いて、プラーク負荷定量について染色した。図28に示す通り、両N1N2−Ig融合タンパク質は、食塩水で処置したマウスと比較して、海馬において測定したプラーク負荷を有意に低減した。図29に示す通り、両N1N2−Ig融合タンパク質は、食塩水で処置したマウスと比較して、大脳皮質において測定したプラーク負荷を有意に低減した。
シナプトフィジンのレベルは、シナプスでの神経細胞の成分を、構築物5および6での処置後、Tg2576マウスの海馬において測定した。抗シナプトフィジンSY38抗体(Milliporte)を用いた。シナプトフィジンのレベルは、シナプス密度と相関することが知られており、したがって、増加した発現は、以前のプラークの損傷からの回復を示している。DaRocha−Souto et al.(2011)J.Neuropathol Exp Neurol 70(5):360−376を参照されたい。図40に示されるように、両方のN1N2−IgG融合タンパク質は、アルツハイマー病マウスの海馬においてシナプトフィジンのレベルを有意に増加させた。この結果は、プラークのレベルを低減することに加えて、アルツハイマー病のマウスをN1N2−Ig融合タンパク質で処置することは、更なる生理学的利益をもたらすことを示している。
同様に、Iba−1のレベル、プラーククリアランスに必要であると考えられている小膠細胞の活性化のマーカー(例えば、Wilcock et al.(2004)J.Neurosci.24(27):6144−6151を参照されたい)を、抗−Iba−1抗体を用いた構築物5および6での処置後、Tg2576マウスの海馬において測定した。図41に示されるように、両方のN1N2−IgG融合タンパク質は、処置後7日目/週目に試験されたとき、アルツハイマー病マウスの海馬においてIba−1のレベルを有意に増加させた。この結果、アルツハイマー病のマウスをN1N2−Ig融合タンパク質で処理することがプラークのクリアランスをもたらすことを確認する。
グリア線維性酸性タンパク質のレベル(GFAP)、星状細胞活性化のマーカー、および脳の炎症を、抗−GFAP抗体(Millipore#AB5804)を用いた構築物5および6での処置後、Tg2576マウスの海馬において測定した。GFAPレベルは、脳への損傷を増大させることが知られている。例えば、DaRocha−Souto et al.(2011)J.Neuropathol Exp Neurol 70(5):360−376 at page 374を参照されたい。したがって、GFAPは、処置がGFAPレベルを上昇させる(これは処置が脳を損傷し得ることを示す)かどうかを評価するために、任意の具体的な処置後のマーカーとして使用され得る。図42に示されるように、いずれのN1N2−IgG融合タンパク質もアルツハイマー病マウスの海馬においてGFAPのレベルを有意に上昇させず、これは、アルツハイマー病のマウスをN1N2−Ig融合タンパク質で処置することが海馬を損傷することを示唆した。したがって、g3p融合タンパク質は、処置するアルツハイマー病を処置するために、治療的または予防的に使用され得る。
実施例13:g3p−Ig融合タンパク質は、Aβオリゴマーにより誘導される細胞毒性を阻止する
Aβオリゴマーは、神経細胞において、ある種の毒性酵素の放出を引き起こす。酵素をアッセイして、化合物がAβオリゴマーにより誘導される細胞毒性を阻害し得るかどうかを決定することができる。図32は、M13(構築物2)およびrs−g3p(N1N2)−hIgG1−Fc(構築物6)が、N2a細胞に対するオリゴマーにより誘導される毒性を阻止することを示す代表的なデータを示す。したがって、g3p−Ig融合タンパク質は、Aβオリゴマーにより誘導される細胞毒性の強力な阻害剤である。
実施例14:g3p−Ig融合タンパク質は、高齢3xTgマウスおよび高齢タウトランスジェニックマウスにおいて、タウに結合し、それを脱凝集させ、Aβプラークおよびp−タウを低減する。
g3p−Ig融合タンパク質がタウに結合するかどうかを評価するために、N1およびN2を含むg3pフラグメント−Ig融合タンパク質を調製し、表面プラズモン共鳴(SPR)によりfタウに結合する能力について評価した。図35は、rs−g3p(N1N2)−hIgG4−Fc(構築物4)がfタウに強力に結合することを示す1つの代表的SPRアッセイの結果を示す。図48は別の代表的なSPRアッセイの結果を示し、rs−g3p(N1N2)−hIgG1−Fc(構築物6)がfタウに強力に結合することを示す。
g3pフラグメントがタウを脱凝集させ得るかどうかを試験するために、N1およびN2を含むg3pフラグメント−Ig融合タンパク質を、予め形成したfタウを低下させる能力についてThT蛍光アッセイにおいて試験した。結果は、g3p−Ig融合タンパク質がfタウを強力に脱凝集させることを示す。図36A、図36B、図49A、および図49Bを参照されたい。
g3p−Ig融合タンパク質がインビボで有効化どうかを試験するために、アルツハイマー病のモデルとして認識される(Sterniczuk et al.,2010 Brain Res 1348:139;Sterniczuk et al.,2010 Brain Res 1348:149を参照されたい)19〜20ヶ月齢のオスおよびメスの3xTgマウスに、脳の海馬領域内へのrs−g3p(N1N2)−hIgG1−Fc(構築物6)の直接注射または対照を与えた。脳組織を注射の7日後に回収した。切片を、抗アミロイドβモノクローナル抗体を用いてAβプラークのために(82E1;cat.# MBS490005−IJ10323 from MyBioSource)、または抗−PHF1抗体を用いてp−タウのために免疫染色した(Kosik et al.,1986,Proc Natl Acad Sci USA 83(11):4044;PHF=paired helical filament(s)を参照されたい)。対のらせん状フィラメントは、神経原線維変化として知られる大きな細胞質の凝集体に蓄積するタウ含有線維の1ファミリーであり、タウのためのマーカーとして認識される。この結果は、構築物6は、対照と比較して、処置されたマウスの海馬においてAβプラークレベルを有意に減少させることを示す。図52Aを参照されたい。結果はまた、構築物6は、対照と比較して、処置されたマウスの海馬において、タウレベルを有意に減少させる。図52Bを参照されたい。片側ダネット検定(p<0.05、**p<0.01)を用いた。
異なるインビボモデルにおいてタウを低減するための、本発明のg3p融合タンパク質の能力を評価するために、高齢タウ(P301L)トランスジェニックマウスを研究した。タウ(P301L)マウスはタウを過剰発現し、アルツハイマー病を研究するためのモデルとして認識される。Lewis J et al.(2000)Nat Genet 25:402−405を参照されたい。高齢P301Lマウスは、タウ病理に関連する表現型としてマークされた自発運動の抑制を呈する。(約2mg/Kgでの)構築物6を、移植されたくも膜下腔内ポンプを介して14日間慢性的にタウ(P301L)マウス(N=7)の脊柱に注入した。14日後、マウスを、盲検方式で運動活性(10分間に渡る移動距離)について観察した。構築物6は、PBS処置マウスではないマウスを処置したが、有意により大きい運動活性を示した。構築物6は、野生型マウス(N=10)への効果を有さない。したがって、本発明のg3p融合タンパク質は、タウが存在するあらゆる疾患または障害において、治療的におよび/または予防的に使用され得る。
実施例15:g3p−Ig融合タンパク質は、プリオン病の細胞培養モデル(N2a22LSc)においてPrPSc蓄積、凝集、およびPrPSc形成を阻害する。
プリオン病は、正常な細胞プリオンタンパク質(PrP)のタンパク質分解酵素抵抗性病理形態PrPScへの変換により特徴付けられる。PrPScは、タンパク質分解酵素抵抗性に基づきPrPと区別される:タンパク質分解酵素は、PrPScを部分的に低減して、分子量19〜21kDaの未グリコシル化形態を有するタンパク質分解酵素抵抗性C末端コアフラグメント(PrPres)を形成した。PrPScの阻害、逆転、および低減は、いくつかの変性疾患の処置への価値ある治療上のアプローチを構成する。
N1およびN2を含むg3p−Ig融合タンパク質が、プリオン疾患のインビトロモデルにおける病理学的プリオン配座異性体(PrPSc)の形成と干渉するかどうかを決定するため、かつ脱凝集、またはg3p−Ig融合タンパク質の存在下もしくは不在下でのN2a22LSc細胞におけるPrPの溶解性の変化を検証するために、細胞を、24時間、1μg/ml構築物6またはIgGの不在下もしくは存在下で培養し、溶解バッファ中に回収した。総タンパク質100μgを、Beckman Optima TL超遠心機中、TLA100.1ローターにて、4℃で90分間55,000rpmで超遠心した。可溶化ペレットおよび上清の試料25μlを、抗PrP抗体6D11mAbでのSDS−PAGEおよび下流分析の対象にした。増大した界面活性剤不溶性は、PrPScまたはPrP変異体によるタンパク質分解酵素K(PK)抵抗性の獲得に先行し、したがって、PrP溶解性を変えるg3p−Ig融合タンパク質の能力を評価した。構築物6により処理した細胞は、IgGで処理したN2a22LSc細胞と比較して、有意に低減した量の凝集/不溶性PrPを呈した。図38Aおよび図38Bを参照されたい。
図38Aおよび38Bについて、N2a22LSc細胞を、既に記載された(Pankiewicz et al.,Eur.J.Neurosci.(2006)23:2635−2647)通りに生成した。簡単に言うと、マウス適応22Lプリオン株に感染した末期のCD−1マウスの脳を、冷リン酸緩衝食塩水および5%デキストロース中、無菌条件下での超音波処理(10%波長/容量)によりホモジェナイゼーションした。注入のため、脳ホモジェネートを、更に、Opti−MEM中で2%まで希釈し、サブコンフルエントの6ウェルプレート(Corning,Acton,MA,USA)に10−cm2ウェル当たり1mLで加えた。5時間後、通常のMEM1mLを加え、細胞を感染脳ホモジェネートの存在下で更に12時間インキュベーションした。細胞を洗浄し、標準MEM成長培地を加えた。細胞をコンフルエントまで成長させ、次いで、1:2希釈に分け、25−cmフラスコ(Corning)に移した。1つのフラスコにおいて成長させた細胞を、4日毎に1:2に分けて、その後継代し、一方で別のフラスコで成長した細胞を回収し、ホモジェネートして、PrPScのレベルをモニターした。従前の研究に基づき、摂取により誘導したPrPScの存在を1代および2代においてのみで検出し、4代(P4)細胞を、全ての後続の研究のために利用した。細胞を、(50mMのTris−HCl、pH7.4、150mMのNaCl、1mMのエチレングリコールテトラ酢酸(EGTA)、1mMのNaV0、1mMのNaF、2.5mMのNa、1mMのβ−グリセロリン酸、1%のNP−40、0.25%のデオキシコール酸ナトリウム、0.5mMのフッ化フェニルメチルスルホニル(PMSF)、1mMのロイペプチン、1mMのペプスタチンA、またはPK切断用1mMのPMSFを伴わない)からなるホモジェナイゼーションバッファ中、5分間、4℃で溶解し、可溶性物質を10,000g、10分間、4℃での遠心分離により除去した。細胞の分画のため、タンパク質100μgを、55,000rpmで90分間遠心し、その後、ペレットを開始容量に再構成させた。20%両ペレットおよび上清を溶解し、生化学的に特徴付けた。
g3p−Ig融合タンパク質が、脱凝集または物理化学的特性を変化させることにより、PrPScの増殖を用量依存的に変更するかどうかに取り組むために、N2a22LScを、24時間、増加濃度の構築物6またはIgGの不在下または存在下で培養し、溶解バッファ中に回収した。PK処理を伴うまたは伴わない溶解細胞アリコートを、抗PrP抗体6D11および6H4mAbでのSDS−PAGEおよび下流分析の対象にした。対照IgGおよび構築物6由来の生化学的に溶解したPK切断および未切断溶解物におけるPrP免疫反応性を評価した。処置は、N2a22LSc+10μg/ml、3μg/ml、1μg/ml、0.333μg/ml、0.111μg/ml、0.037μg/ml、0.012μg/ml、および0.004μg/ml構築物6、またはN2a22LSc+1μg/mlのmIgGを含む。
結果は、構築物6の存在下でのPrPScの有意な用量依存性低減を示し、これは、1μg/mlのIgGと比較して、50%未満のPrPScが0.08μg/ml構築物6の存在下で生じることを示す。図39Aおよび図39Bを参照されたい。実験を繰り返し、これらの結果を確認した。
PrPのタンパク質分解酵素K(PK)抵抗性配座異性体を評価するために、従前の方法(Perrier et al.,J.Neurochem(2004)84:454−463,Pankiewicz et al.,Eur J Neurosci(2006)23:2635−2647)に従い、溶解細胞のアリコートをPK(lμg/μg)1:50希釈、37℃、30分間処理した。インキュベーション後、PMSFを4mMに加えることにより、切断を停止させた。
タンパク質濃度をBCAタンパク質アッセイキット(Pierce)を用いて測定した。試料を、試料バッファ(250mMのTris−HCl、pH6.8、10%SDS、5mMのβ−メルカプトエタノール、50%グリセロール、0.02%クーマシーブルーG250)中に希釈し、5分間煮沸した。処理した試料を、SDS−PAGEにより還元条件下で溶解した。
抗PrPモノクローナル抗体6D11(Sadowski et al.(2009)Neurobiol Dis.34(2):267−278を参照されたい)および6H4(Cordes et al.(2008)J Immunol Methods 337:106−120を参照されたい)、ならびに抗アクチンを用いて、試料を特徴付けた。抗原−抗体複合体を、西洋ワサビペルオキシダーゼ複合化抗マウスIgG(GE Healthcare UK Limited,Buckinghamshire,UK)を用いて検出し、ECLシステム(GE Healthcare UK Limited)を用いて、製造元の指示に従い視覚化した。タンパク質バンドの定量を、フィルム(Image J、NIH)の濃度測定分析により行った。
まとめると、図38Aおよび38B、ならびに図39Aおよび39Bに示される結果は、g3p−Ig融合タンパク質の、インビトロでのPrPSc形成を直接阻害する能力を実証する。したがって、本発明のg3p融合タンパク質は、プリオンが存在するあらゆる疾患または障害において治療的および/または予防的に使用され得る。
実施例16:NMR研究
rs−g3p(N1N2)(構築物3)と相互作用するfAβ42上の残基を評価するために、fAβ42の水素/重水素(H/D)交換行動を15N−HSQC NMRを用いて分析した。例えば、Sanchez et al.(2011)J.Am.Chem Soc 133:6505−08を参照されたい。骨格アミド水素の水素/重水素(H/D)交換は、線維由来のAβ分子の解離速度を確定し、アミロイド線維上に呈される結合部分を決定し、線維構造が構築物3の結合によって乱されたかをモニタリングするために測定された。
一様に15N−標識Aβモノマー由来の成熟したアミロイド線維(fAβ42)を産生して、構築物3の存在下および不在下、0〜744時間(0〜31日)37℃でDOに曝露した。構築物3への曝露に続き、線維を凍結乾燥の対象にして、この凍結乾燥された物質をジメチルスルホキシド/ジクロロ酢酸(DMSO/DCA)溶媒中で溶解した。次いで、各アミノ酸に関連したHのDに対する比率を15N−HSQC NMRスペクトルを用いて測定した。いくらかの更なるH/D交換がDMSO/DCA溶液中に発生したとき、線維をDOに曝露度に、DMSO/DCA溶液中のH〜D比率の時間依存を測定し、データをDMSO/DCA中での溶解の時間に外挿した。例えば、Whittemore et al.(2005)Biochemistry44:4434−41 and Sanchez et al.(2011)J.Am.Chem Soc 133:6505−08を参照されたい。
H/D交換実験を構築物3の存在下および不在下、構築物3:fAβ42の化学量論比1:3(25:75μM)で実施した。10倍の過剰分を飽和結合を確実にするために使用した。
この結果は、H/D交換がAβ線維および他のアミロイドについて先に観察されたように単相プロセスに合致しないこと示す(Yamaguchi et al.(2004)J.Mol.Bio338:559−571;Sanchez et al.,2011)を参照されたい。構築物3の不在下では、交換プロフィールは、Aβ1〜42配列の2つの広がり、残基17〜27および31〜40が、H/D交換から比較的保護されることを示した。構築物3の追加は、残基17〜22および33〜40のための保護を増大した。したがって、結果は、構築物3がAβ線維を疎水性コア残基を通じて認識することを示している。残基18、32、36、および41は、シグナル重複のため分析から省略され、残基2、7、8、14、30、および38は、DMSO/DCA溶解不感時間内に交換され、したがって、これらの残基への効果が報告され、それらの寄与は、隣接するアミノ酸のデータから推論することができるに過ぎないことに留意されたい。
この結果はまた、保護が強力に抑制されている交換の遅い段階で主に明示されることを示している。
構築物3とfAβ42との間の相互作用も、TEMによって分析した。この結果は、744時間実施されたfAβ42を有する構築物3のインキュベーションが、非晶質凝集を増加させ、よって、実施されたfAβ42を脱凝集させることを示している。pH2.0で産生されたfAβ42のTEMは、線維の緻密なネットワークを一貫して示し、10倍希釈は、形態を明確に決定するためにしばしば必要であった。この線維は、それらのAβ42についての先に観察されたものに類似する、観察された捩れた小さい横関連を有する独特の個々の線維であった(Olofsson et al.(2006)J.Biol Chem281:477−83)and twisted Aβ40(Petkova et al.(2005)Science307:262−65)。非結晶凝集は、比較的まれであったが、一方でオリゴマー構造は、軽微な背景種としてほとんどの画像において観察された。少量の線維に加えてオリゴマーおよび非晶質凝集が、最大190000RCFでの遠心分離後に残った上清の画像中でより頻繁に観察された。
H/D交換時間(pH7.4のバッファ)の経過中に採取されたが遠心分離されていない試料のTEMは、元の調製に対して増加量の非晶質凝集を示した。非晶質凝集は、fAβ42で遠心分離しなかった。744時間後、遠心分離されない物質は、構築物3が存在するとき、より少ない線維を含有した。したがって、744時間で、構築物3は、実施されたfAβ42を脱凝集させる。
実験の概略が図45に示される。図46構築物3と相互作用するfAβ42上の残基のグラフ表示を示す。図47は、実施されたfAβ42を744時間脱凝集する構築物3の代表的なTEMを示す。
実施例17:If1 N1N2融合タンパク質は、fAβ42に強力に結合する
If1ファージおよびM13ファージは、g3pのN1ドメインに渡って約30%の同一性を共有するが、N2ドメインに渡って同一性を事実上有さない。g3pのN1N2領域がIf1ファージ(構築物8、配列番号31および32)由来であるとき、g3pのN1N2−IgG−Fc融合構築物を産生した。構築物8は、Aβ線維に対してその結合親和性を決定するためにSPRによって分析された。100μMのAβ42線維(3日間10mMのHCl中で組み立てられたrペプチドAβ1〜42)を10mMのNaAc pH 5.0と1:1で混合し、CM3表面上に固定化した。ランニングバッファ[10mMのHEPES pH7.5、150mMのNaCl、3mMのEDTA、0.005%のP20]における約2μMの構築物3(N1N2 g3p非融合タンパク質)および構築物8は、10〜12分間5μl/分でバイオチップの表面を通過した。全ての試料を25℃で調製した。この結果は、図50Aに表される。構築物8は、Aβ原線維を〜36nMのKと強力に結合する。(Fcドメインにリンクされない)g3pのN1N2フラグメントはより弱い結合(K〜36nM)を示した。
次に、別のアミロイド線維結合アッセイは、fAβに結合するために、If1 N1N2 g3pおよびM13 N1N2 g3pの能力を比較するために行われた。このアッセイにおいて、複合体を形成することを可能にするために、M13−Alexa488を2〜3時間Aβ(fAβ)と混合し、試験構築物(If1 N1N2 g3pおよびM13 N1N2 g3p、両方がFcドメインを伴わない)を追加し、次いで、複合体を7500xgで10分間の遠心分離によって沈殿させた。ペレット中の蛍光は、アミロイドへのM13結合に比例した。このアッセイは、ファージのfAβへの結合の定量的測定、および結合に対して他の剤がファージと競合する能力の評価系を提供する。図50Bは、If1 N1N2 g3pが、M13 N1N2 g3pより約4倍良好に結合することを示す結果を表す。
実施例18:g3p−Ig融合タンパク質は、全身的に投与されるとき、アミロイドを低減して、高齢Tg2576マウスにおけるアルツハイマー病と関連する行動を改善する。
g3p−Ig融合タンパク質が、全身的に投与されるときにアルツハイマー病を処置する際に有効であるかどうかを決定するために、rs−g3p(N1N2)−hIgG1−Fc(構築物6)またはPBSの10mg/kgを、高齢Tg2576マウス(21〜23ヶ月の高齢の退役ブリーダ)の腹腔内に投与した。全てのマウスは、全身的に投与されるrs−g3p(N1N2)−hIgG1−Fc(構築物6)に応じて潜在的な末梢免疫を抑制するために、抵−CD4事前処置(0.5mg−IP)を受け取った。
3週目に、運動協調および対照(脳幹、小脳、運動皮質)に関与する海馬、線条体、および領域の機能を評価する、マウスをミオクローヌスコーナージャンプについて評価した。Lalonde & Strazielle,2012,Neurosci Res,74(2):69を参考にされたい。この行動は、後期アルツハイマー病患者に見られるミオクローヌスに類似している。Lalonde et al,2012,Rev.Neurosci,23(4):363を参考にされたい。新しい環境で5分の期間に渡って、マウスの連続ジャンプの発作の数および/またはケージの隅に対して後ろ足で立ちながら登る行動を観察した。結果は、構築物6を受け取ったマウスは、対照PBSを受け取るマウスと比較して、有意により少ないミオクローヌスコーナージャンプエピソードを呈した。図55を参照されたい。
6週目に、マウスを、総走行距離(図53Aおよび図53Bを参照にされたい)、および旋回活性(図54を参考にされたい)を評価することにより多動性について評価した。これらのアッセイは、新しい環境で総移動距離を測定することにより多動性の改善(ameliorization)を試験する。これらの行動アッセイは、AD患者において日常的に観察される高められた撹拌をモデル化する。Mega et al.,1996 Neurology 46:130;and King et al.,1999 Brain Res,103:145を参照されたい。マウスを40cmx40cmの広場アリーナに10分間置き、自発移動および行動をビデオ追跡システムでリアルタイムに点数付けした。結果は、構築物6を受け取ったマウスが、対照PBSを受け取るマウスと比較して、自発運動活性を有意に低減したことを示す。図53Aおよび53Bを参照されたい。構築物6を受け取ったマウスはまた、対照PBSを受け取るマウスと比較して、旋回行動を低減した。図54を参照されたい。
9週目に、マウスを、齧歯類における短期空間記憶およびノベルティ探査を評価するY−迷路における自発的な交替について評価した。Hughes,2004 Neurosci & Biobehav Rev,28:497を参照されたい。図56を参照されたい。Tg2576マウスモデルなどの、短期記憶を害されたマウスは、通常の短期記憶を有するマウスに対して相対的に低い自発的な交替を呈する。この作業では、ADを有する患者に見られる短期記憶および空間記憶における障害を模倣する。マウスをY−迷路に10分間置き、アームエントリーを自動ビデオベース追跡システムを用いて追跡した。構築物6を受け取るマウスは、改善された記憶を示す対照PBSを受け取るマウスに対してY−迷路においてアームエントリーの有意により自発的な交替を呈した。以下は、PBSまたは6(矢印)の注射のタイミング、ならびに行動評価(アスタリスク)のためのタイミングを示す概略図である。
10週目に、構築物6で処置されたマウス、およびPBS−処置マウスを屠殺し、抗−Aβ抗体染色によっておよびチオフラビンS染色によってAβプラーク負荷低減を評価した。結果は、全身的に投与されるg3p−Ig融合タンパク質は、アルツハイマー病を有するマウスの海馬内のAβプラーク負荷を有意に低減することを示す。
別の実験において、構築物6を、Tg2576アルツハイマー病の19ヶ月齢を超えるモデルマウスに10週間、3つの投薬群(0.2mg/Kg、N=13;2mg/Kg、N=12;および20mg/Kg、N=13)で毎週、腹腔内に(i.p.)デリバリーした。PBS−処置群(N=13)は、陰性対照として作用した。構築物6−処置マウスの自発的な交替試験は、20mg/Kgを受け取る群が有意に改善されるように、空間記憶において用量依存性改善を示した。
組み合わせられて、これらの結果は、g3p−Ig融合タンパク質が、中期から後期アルツハイマー病ならびに脳内に低減されたアミロイドを有する患者において観察された症状に類似するTg2576マウスの多くの精神運動表現型および認知障害を改善することを示す。したがって、全身的に投与されるg3p融合タンパク質は、アルツハイマー病を処置するために治療的または予防的に使用され得る。
実施例19:構築物6のクローニング、発現、および精製
M13 ssDNAをQIAprep Spin M13キット(Qiagen、Cat#27704)によって抽出した。M13 g3p(g3pN1N2)のN1−リンカー−N2−リンカードメインを、順方向プライマー
を有するPCRによって増幅した。(配列番号13のアミノ酸22−277をコードした)g3pN1N2 PCR生成物およびpFUSE−hIgG1−Fc2ベクター(InvivoGen、Cat#pfuse−hglfc2)は、制限酵素EcoRI−HF(New England Biolabs,Cat#R3101)およびNcoI−HF(New England Biolabs、Cat#R3193)によって切断された。このベクターは、IL2シグナル配列(配列番号13のアミノ酸1〜20)、複数のクローニング部位、およびヒトIgG1−Fc2(配列番号13のアミノ酸287〜509)をコードする。切断されたベクターを脱リン酸化し、切断された挿入とライゲーションした。ライゲーション生成物を、NEB 5−アルファコンピテント大腸菌に形質転換した(New England Biolabs,Cat#C2987)。ライゲーション生成物は、pFUSE−hIgG1−Fc2ベクターにおいて複数のクローニング部位の使用のために、シグナル配列とg3PN1N2の第1のアミノ酸との間のメチオニン(配列番号13のアミノ酸21)をコードすると予想されている。単一コロニーの形質転換体を採取し、プラスミド調製のために成長させた。プラスミドを抽出し、制限消化およびアガロースゲル電気泳動により挿入サイズについて試験した。IgG1Fc−g3p(N1N2)のプラスミド対象は、DNA配列決定により確認した。
プラスミドを、エンドトキシンフリーマキシキット(Qiagen)によって調製し、濾過滅菌した。下記に記載されるようにExpi293(商標)Expression System(Life Technologies,Cat#A14635)を用いて、高収率のタンパク質の発現を行った。
Expi293F(商標)細胞を、製造業者の指示に従って培養した。トランスフェクションを、振とうフラスコ中の30ml〜0.5リットルのバッチにおいて行った。トランスフェクションの前日に細胞を、2x10細胞/mlまで希釈した。30mlの細胞懸濁液(2.5x10細胞/ml)トランスフェクションのために、30μgプラスミドDNAを1.5mlのOpti−MEM中で希釈して、80μlのExpiFectamine(商標)293Reagentを1.5mlのOpti−MEM中で希釈した。各混合物を、プラスミドDNAをExpiFectamine(商標)293Reagentに添加する前に5分間インキュベートし、続いて、更に20〜30分間インキュベーションした。DNA−ExpiFectamine(商標)293Reagent混合物を、ゆるやかに撹拌しながら細胞にゆっくり添加した。150μlのExpiFectamine(商標)293トランスフェクションEnhancer I、および1.5mlのExpiFectamine(商標)293トランスフェクションEnhancer IIを添加する前に、細胞を約16時間インキュベートした。媒介物を回収する前に、更に5〜6日間、細胞をインキュベートした。細胞媒介を10,000xgで30分間の遠心分離により収集して、4Cの単位精製で無菌を保った。
発現された融合タンパク質の精製を、HiTrap(商標)rタンパク質 A FFカラム(GE Healthcare,Uppsala,Sweden)を用いて行った。カラムを、溶離バッファ0.1Mのグリシン−HClバッファpH3で再度生成して、20mMのリン酸ナトリウムバッファpH7で平衡し、試料を製造業者の推薦に従って添加した。20mMのリン酸ナトリウムバッファpH7で洗浄した後、タンパク質を、Tris−バッファpH9を含有する菅内へ0.1Mのグリシン−HClバッファpH3で溶離した。融合タンパク質の純度をSDS−PAGEゲル上で確認し、続いて、クマシー染色し、その後、タンパク質をPBS pH 7内に透析して、濃縮して、Amicon(登録商標)Ultracel 30kスピンフィルタ(EMD Millipore Corp,Billerica,MA)およびUltrafree CLスピンカラムをそれぞれ用いて濾過滅菌した(EMD Millipore Corp,Billerica,MA)。全てのタンパク質を使用前に4Cで貯蔵した。
結果として得られた融合タンパク質は、配列番号13のアミノ酸21〜509に対応すると予想された。精製された融合タンパク質のペプチド配列決定は、配列番号13のアミノ酸23〜508に対応するアミノ酸配列を明らかにし、Met21、Ala22、およびLys509を組み換え精製中にExpi293F(商標)細胞によって除去したことを示した。類似の処理が、他の真核生物または非真核生物発現系での組み換え生成において発生するかどうか、発生する場合、どの程度であるかは不明である。このような処理(またはその欠如)は、発現された融合タンパク質が結合し、アミロイドの脱凝集を引き起こす能力に影響するとは予測されない。
実施例20:g3p−Ig融合タンパク質は、筋萎縮性側索硬化症(ALS)中でアミロイドを低減する。
g3p融合タンパク質が筋萎縮性側索硬化症(ALS)においてアミロイドを低減する際に有益であるかどうかを決定するために、代表的なg3p−Ig融合タンパク質(構築物6)を、ALSの病理に関与するSOD−1線維アセンブリと干渉する能力について試験した。SOD−1モノマー(PBS中の3.5μMのアポ酵素、5mMのEDTA、1mMのβME)は、構築物6(1.5μM、0.75μM、0.15μM)の存在下または不在下で24時間100rpmで撹拌した。線維形成(すなわち、線維内へのモノマーの凝集)を、チオフラビンT(ThT)蛍光によって測定した。SOD−1モノマーは、構築物6の不在下で線維を形成した。しかしながら、構築物6は、SOD−1線維形成を〜0.75μMのIC50で阻害した。したがって、本発明のg3p−Ig融合タンパク質は、ALSのためのモデルにおいてアミロイドを低減し、したがって、ALSを処置するために治療的および/または予防的に使用され得る。
実施例21:g3p−Ig融合タンパク質は、パーキンソン病におけるα−シヌクレインを低減する
本発明のg3p融合タンパク質の有効性について試験するために、パーキンソン病(PD)インビボモデルにおいて、8ヶ月齢のヒトα−シヌクレイン過剰発現マウス(ライン61,E.Masliah、N=9/群)に2μLの構築物6(5.3mg/mL)またはPBSを尾形の両側に注射した。非トランスジェニックマウス(N=5)に更なる対照としてPBSも注射した。マウスを注射の14日後に屠殺し、脳を神経病理学的および生化学的分析のために回収した。線条体ホモジネート中のプロテイナーゼK耐性α−シヌクレインについての測定は、構築物6処置マウスが有意に低いα−シヌクレイン凝集体およびチロシンヒドロキシラーゼの有意に上昇したレベル(ドーパミン合成酵素)(この両方が臨床的改善について測定する)を有することを示した。したがって、本発明のg3p融合タンパク質は、パーキンソン病のためのモデルにおいてアミロイドを低減し、したがって、パーキンソン病を処置するために治療的および/または予防的に使用され得る。
実施例22:g3p融合タンパク質は、アミロイドーシスを処置することに成功する
凝集されたトランスサイレチン(ttr)は、アミロイドーシスの品質証明である。本発明のg3p融合タンパク質はアミロイドーシスを処置することが可能であることを確認するために、代表的なg3p融合タンパク質を凝集されたttrに結合する能力について試験した。大腸菌から発現され、純度>90%まで精製されたTtrを、撹拌(350rpm)を伴いまたは伴わずに、凝集バッファ(100nMの酢酸ナトリウム、100mMのKCl、1nMのEDTA、pH4.3)中で37℃、0.2mg/mLでのインキュベーションによって凝集した。ThT蛍光および透過電子顕微鏡法により確認された、結果として得られた線維を、ウエスタンブロット分析のためのニトロセルロース膜上で連続希釈した。この膜を、結合を定量化するために、構築物6、本発明の代表的なg3p融合タンパク質(100nM)、または抗−ttr抗体のうちのいずれかで、インキュベートした。天然ttr(テトラマー)およびAβ42線維を対照として使用した。構築物6をHRP−複合化ヤギ抗−ヒトIgG抗体で検出した。結果は、構築物6が、撹拌を伴いまたは伴わずに作られたttr線維を定量的に結合するが、天然ttrを認識しないことを示す。抗−ttr抗体で処置された膜は、結合対照として作用し、凝集されたttrプレップおよび天然ttrプレップの両方が膜を定量的に保持し、かつ抗−ttr抗体がAβ42線維対照を認識しないことを示した。したがって、構築物6を含むg3p融合タンパク質は、アミロイドーシスの病態生理に関与し、天然ttr、正常な生理学的テトラマーに結合しない凝集されたttrを強力に結合する。このデータは、本発明のg3p融合タンパク質が、ttrのアミロイド構造に結合し、したがって、アミロイドーシスを処置する際、治療的および予防的に有用であることを確認する。

Claims (27)

  1. g3pのアミロイド結合フラグメントおよび免疫グロブリンのFcフラグメントを含む融合タンパク質であって、前記タンパク質が、
    (a)配列番号9のアミノ酸21〜506
    (b)配列番号9のアミノ酸22〜506
    (c)配列番号9のアミノ酸23〜506
    (d)配列番号9のアミノ酸21〜505
    (e)配列番号9のアミノ酸22〜505
    (f)配列番号9のアミノ酸23〜505
    (g)配列番号11のアミノ酸21〜506
    (h)配列番号11のアミノ酸22〜506
    (i)配列番号11のアミノ酸23〜506
    (j)配列番号11のアミノ酸21〜505
    (k)配列番号11のアミノ酸22〜505
    (l)配列番号11のアミノ酸23〜505
    (m)配列番号13のアミノ酸21〜509
    (n)配列番号13のアミノ酸22〜509
    (o)配列番号13のアミノ酸23〜509
    (p)配列番号13のアミノ酸21〜508
    (q)配列番号13のアミノ酸22〜508
    (r)配列番号13のアミノ酸23〜508
    (s)配列番号31のアミノ酸21〜528
    (t)配列番号31のアミノ酸22〜528
    (u)配列番号31のアミノ酸23〜528
    (v)配列番号31のアミノ酸21〜527
    (w)配列番号31のアミノ酸22〜527
    (x)配列番号31のアミノ酸23〜527、および
    (y)(a)〜(x)のうちのいずれか1つの前記アミノ酸配列と少なくとも95%同一であり、アミロイドに結合することが可能である変異体またはバリアント
    から選択されるアミノ酸配列を含む、融合タンパク質。
  2. (y)の変異体またはバリアントが、(a)〜(x)のうちいずれか1つの前記アミノ酸配列と比較して10個以下のアミノ酸相違を有する、請求項1に記載の融合タンパク質。
  3. (y)の変異体またはバリアントが、(a)〜(x)のうちのいずれか1つの前記アミノ酸配列と比較して、最大で5個のアミノ酸置換を有する、請求項1に記載の融合タンパク質。
  4. 前記融合タンパク質が、配列番号13のアミノ酸21〜509、または最大で5個のアミノ酸置換を有するその変異体またはバリアントを含む、請求項1に記載の融合タンパク質。
  5. 前記融合タンパク質が、配列番号13のアミノ酸22〜509、または最大で5個のアミノ酸置換有するその変異体またはバリアントを含む、請求項1に記載の融合タンパク質。
  6. 前記融合タンパク質が、配列番号13のアミノ酸23〜509、または最大で5個のアミノ酸置換有するその変異体またはバリアントを含む、請求項1に記載の融合タンパク質。
  7. 前記融合タンパク質が、配列番号13のアミノ酸21〜508、または最大で5個のアミノ酸置換有するその変異体またはバリアントを含む、請求項1に記載の融合タンパク質。
  8. 前記融合タンパク質が、配列番号13のアミノ酸22〜508、または最大で5個のアミノ酸置換有するその変異体またはバリアントを含む、請求項1に記載の融合タンパク質。
  9. 前記融合タンパク質が、配列番号13のアミノ酸23〜508、または最大で5個のアミノ酸置換有するその変異体またはバリアントを含む、請求項1に記載の融合タンパク質。
  10. 前記融合タンパク質が、配列番号9、配列番号11、配列番号13または配列番号31よりもヒトにおいて免疫原性が低い、請求項1〜のいずれか一項に記載の融合タンパク質。
  11. 請求項1〜10のいずれか一項に記載の治療有効量の融合タンパク質と、薬学的に許容される担体と、を含む、薬学的組成物。
  12. 治療を必要とする患者において、治療を行うための医薬の製造のための、請求項1〜10のいずれか一項に記載の融合タンパク質の使用。
  13. 患者において疾患または状態を治療するための医薬の製造のための、請求項1〜10のいずれか一項に記載の融合タンパク質の使用であって、前記疾患または状態は、アルツハイマー病、早発性アルツハイマー病、遅発性アルツハイマー病、発症前アルツハイマー病、パーキンソン病、SAAアミロイド症、シスタチンC、遺伝性アイスランド症候群、老衰;多発性骨髄腫;プリオン病、クールー病、クロイツフェルト・ヤコブ病(CJD)、ゲルストマン・シュトロイスラー・シャインカー病(GSS)、致死性家族性不眠症(FFI)、スクレイピー、ウシ海綿状脳症(BSE)、筋萎縮性側索硬化症(ALS)、脊髄小脳失調(SCA1、SCA3、SCA6、またはSCA7)、ハンチントン病、歯状核赤核淡蒼球ルイ体萎縮、球脊髄性筋萎縮症、遺伝性脳アミロイド血管症、家族性アミロイドーシス、前頭側頭葉型認知症、イギリス型/デンマーク型認知症、および家族性脳症から選択される、使用。
  14. バイオマーカーが陽電子放出断層撮影において造影剤として使用されるとき、前記患者がバイオマーカーフロルベタピルに対して陽性である、請求項1または1に記載の使用。
  15. 前記疾患または状態が、パーキンソン病、アルツハイマー病、またはハンチントン病である、請求項1または1に記載の使用。
  16. 請求項1〜10のいずれか一項に記載の融合タンパク質をコードする核酸配列。
  17. 配列番号26、配列番号27、配列番号28、および配列番号32から選択される、請求項16に記載の核酸配列。
  18. 請求項16または請求項17に記載の核酸配列を含むベクター。
  19. 請求項1に記載のベクターを含む単離された宿主細胞。
  20. 前記宿主細胞が、ピキア細胞、サッカロミセス細胞、アスペルギルス細胞、大腸菌細胞、NSO細胞、CHO細胞、CHO由来細胞、HEK293細胞、HEK293由来細胞、COS細胞、およびHeLa細胞からなる群より選択される、請求項19に記載の宿主細胞。
  21. 前記宿主細胞が、CHO細胞、CHO由来細胞、HEK293細胞、またはHEK293由来細胞である、請求項20に記載の宿主細胞。
  22. 前記宿主細胞がCHO細胞またはCHO由来細胞である、請求項21に記載の宿主細胞。
  23. 請求項1に記載のベクター内の核酸によってコードされる融合タンパク質を発現することと、前記発現されたタンパク質を単離することと、を含む、請求項1〜10のいずれか一項に記載の融合タンパク質を作製する方法。
  24. 治療を必要とする患者において、治療を行うための、請求項1〜10のいずれか一項に記載の融合タンパク質を含む組成物。
  25. 患者において疾患または状態を治療するための、請求項1〜10のいずれか一項に記載の融合タンパク質を含む組成物であって、前記疾患または状態は、アルツハイマー病、早発性アルツハイマー病、遅発性アルツハイマー病、発症前アルツハイマー病、パーキンソン病、SAAアミロイド症、シスタチンC、遺伝性アイスランド症候群、老衰;多発性骨髄腫;プリオン病、クールー病、クロイツフェルト・ヤコブ病(CJD)、ゲルストマン・シュトロイスラー・シャインカー病(GSS)、致死性家族性不眠症(FFI)、スクレイピー、ウシ海綿状脳症(BSE)、筋萎縮性側索硬化症(ALS)、脊髄小脳失調(SCA1、SCA3、SCA6、またはSCA7)、ハンチントン病、歯状核赤核淡蒼球ルイ体萎縮、球脊髄性筋萎縮症、遺伝性脳アミロイド血管症、家族性アミロイドーシス、前頭側頭葉型認知症、イギリス型/デンマーク型認知症、および家族性脳症から選択される、組成物。
  26. バイオマーカーが陽電子放出断層撮影において造影剤として使用されるとき、前記患者がバイオマーカーフロルベタピルに対して陽性である、請求項24または2に記載の組成物。
  27. 前記疾患または状態が、パーキンソン病、アルツハイマー病、またはハンチントン病である、請求項2または2に記載の組成物。
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