JP6408480B2 - ジスルフィドを含むタンパク質から複合体を調製する方法 - Google Patents

ジスルフィドを含むタンパク質から複合体を調製する方法 Download PDF

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Description

背景技術
広範な種類の化学的部分(chemical moiety)(「ペイロード」(payload))が、酵素、抗体、およびその他の大きなポリペプチドまたはタンパク質に共有結合で結合し、複合体(conjugate)を形成している。ペイロードは、それらが結合しているタンパク質の位置を特定するために(例えば、標識)、タンパク質の物理化学的性質または安定性を改変するために(例えば、PEG化)、タンパク質を別の分子またはタンパク質に結合することを可能にするために(複合体を別の化合物または別の複合体に連結するためのカップリング基)、あるいはペイロードまたはタンパク質の機能または活性を改変するために(例えば、ワクチン複合体)使用することができる。タンパク質は、また、抗体−薬物複合体(ADC)のように、結合したペイロードを特定の組織または細胞型に送達するための担体として作用することができる。タンパク質に有用的に連結させることのできる部類のペイロードとしては、検出可能な部分(標識)、タンパク質を表面または別の化合物に結合するための繋留部分、タンパク質に複合された場合に免疫応答を誘発する抗原、化学相補性カップリングパートナーと容易に反応する(したがって、タンパク質を別の存在物に連結する)カップリング基、および細胞毒およびその他の生物活性薬剤などの治療部分が挙げられる。これらの多様な構造体をタンパク質に、制御されおよび再現性のある様式で結合することは、複合体が正しく機能するために、しばしば決定的に重要である。したがって、多くの種類のペイロードを多くの異なるタンパク質またはポリペプチドに結合するための種々の方法が求められている。
ペイロードをタンパク質に結合してタンパク質複合体を形成するためのいくつかの方法が開発されている。例えば、Sletten,E.M and Bertozzi,C.R.Angew.Chem. Int.Ed.2009,48,6974〜6998、Basle',E.,Joubert,N.,and Pucheault,M.Chemistry & Biology 2010,17,213〜227を参照されたい。一部のタンパク質複合体において、タンパク質とペイロードを連結する方法は、複合体の活性または関連特性に検知できない影響を及ぼす可能性があり、他の例において、タンパク質とペイロードとの間の連結部(linkage)の性質が、複合体の活性または特性に重大な影響を及ぼすことがある。時には、例えば、タンパク質当たりのペイロード部分の数を調節すること、またはペイロードがタンパク質の機能を妨害しないようにペイロードが結合する位置を精密に調節することが決定的に重要である。例えば、ADCは、選択性を付与するために、タンパク質が標的細胞上の表面構造体を認識し、それに結合することを必要とし、それゆえ、ペイロードは、抗体が認識しなければならない表面構造体(抗原)への抗体の結合を妨害するように配置されてはならない。例えば、Expert Opin.Biol.Ther.2012,12,1191〜1206、Toxins 2011,3,848〜883、およびLaurent Ducry Drug Delivery in Oncology:From Basic Research to Cancer Therapy,1st Edition Wiley-VCH Verlag GmbH & Co.KGaA,2012,12,355〜374を参照されたい。
ペイロードをタンパク質に結合するためのほとんどの方法は、タンパク質と注目の特定ペイロードとの間に連結化学構造(リンカー)を付加することを含む。リンカーは、それぞれの部分上の利用可能な官能基を使用して、注目のペイロードをタンパク質に連結するための手段を提供する。リンカーは、しばしば、ペイロードとタンパク質との間の距離を調節することを可能にし、インビボで溶解または分解して、タンパク質からペイロードを放出することのできる開裂性部分を含むこともでき、ここで、該放出は、ペイロードがその目的を達成するために重要である。例えば、ADCにおいて、複合体が所望の効果を有することのできる場所で分解し、ペイロードを放出することが、決定的に重要である可能性がある。ペイロードとタンパク質とを連結する方式に対して様々な要求を提起する多様な部類のタンパク質−ペイロード複合体のために、ペイロードをタンパク質に堅実および効率的に連結するための新規な方法が、求め続けられている。
タンパク質複合体を形成するための最も一般的な方法は、多くの天然タンパク質中に天然に存在する特定のアミノ酸の化学反応性に依拠し、リシンおよびシステインは、ペイロードをタンパク質に連結するための反応部位を提供するので、しばしば利用される。リシンは、連結基(linking group)またはペイロード上の適切な求電子性官能基と反応することのできる遊離アミノ基を有し、システインは、その遊離スルフヒドリル基を介して反応することができる。しかし、これらの天然に存在する反応部位に依拠することは、複雑になることがあり、注目のタンパク質中に特定の種類のアミノ酸が、あまりに多くまたはあまりに少なく存在すると、例えば、タンパク質上へのペイロードのまさに適切な「ローディング(loading)」を得ることが困難になる。タンパク質表面上でのリシンの高い存在度は、部位およびレギオ選択的複合を困難にし、不均一生成物をもたらす。対照的に、システインは、比較的まばらであり、主として、ジスルフィドで連結された対の状態でタンパク質中に存在する。システインにおける複合化は、しばしば、ジスルフィドの還元、それに続く個々のシステインを別々に標識するための複合試薬(例えば、マレイミド)との反応を必要とする。これはジスルフィド連結部を除去するので、タンパク質の構造および安定性が、この過程によって傷つけられる可能性がある。
タンパク質は、また、しばしば、結合するペイロードの最適数に比べてより多くのリシンを有し、堅実で均一な生成物を保証するために、利用可能なリシンのすべてを占拠するのに十分なペイロード部分を付加することは、最適な効力に対してあまりに多くのペイロード分子を付加する可能性がある。このことは、リシンの一部のみを複合化のために使用することによって回避できるが、このような部分的または不完全なローディングは、一般に、種々の理由により問題となる可能性のある不均一生成物を提供し、例えば、最初に商業化されたADCであるMylotarg(商標)の場合、ADC製品の不均一性は、製品の登録を撤回する決定につながった問題の一因になったと思われる。Fuenmayor,et al.,Cancers,vol.3,3370〜93(2011)。また、最適なローディングのために十分な個々の種類(例えば、リシン)のアミノ酸基が存在する場合でさえ、タンパク質がその溶液中での立体配座の状態で存在するなら、それらのアミノ酸基の一部または全部は、該タンパク質の内部に「埋蔵」されている可能性があり、効果的にそれらを複合化に利用できないようにするか、あるいはそれらを「部分的」に接近可能にし、このことが複合体の不均一性をもたらすこともある。したがって、リシンは、複合化のために有用な部位であり得るとはいえ、多くの状況下で、それは理想的ではない。
天然タンパク質中でのシステインの出現頻度は、リシンのそれに比べてより低く、システインは、適切な数で利用できる複合化のための部位として使用するのに適している可能性があり、存在するシステインがあまりにも少ないなら、標準的なタンパク質修飾法により、1つまたは複数を、挿入することができる。しかし、しばしば、システインの挿入による天然タンパク質の配列改変を回避することが好ましく、そのうえ、天然タンパク質中の表面接近可能なシステインは、しばしば、他のシステインの近傍に配置され、タンパク質の活性な立体配置を維持するために重要である可能性のあるジスルフィドを形成する。ジスルフィドを還元することによって2つの遊離システインに変換することは困難ではないが、そうすることは、タンパク質の二次または三次構造を混乱させる可能性がある。
タンパク質上のジスルフィドを還元することによって形成されるシステイン残基の間にテザー(tether)を挿入することを試みるためのいくつかの方法が報告されている。このような方法の1つは、スルホン置換メタクリレート誘導体を必要とする(米国特許出願公開第2006/0210526号)。この方法は、環化の前に脱離ステップを必要とする反応性中間体を形成し、その複数ステップ法のための条件は、システイン間のリンカー(テザー)の不完全な形成をもたらすことがあり、反応条件は、タンパク質の変性を引き起こすことさえある。別の手段は、マレイミド誘導体を使用する(国際公開第2011/018613号)。しかし、この方法で形成される複合体は、マレイミドへのチオールのマイケル付加が可逆性なので、安定性の問題で苦慮する。したがって、化学的部分を、ジスルフィド連結部を含むタンパク質に複合化してタンパク質複合体を形成するための改善された方法が必要とされている。とりわけ、ジスルフィドの立体配置を制御する効果を放棄することなしに、効率的な複合化、安定性、および一貫したペイロード/タンパク質比も提供しながら、ジスルフィドの構成要素(スルフヒドリル)を利用する方法が求められている。さらに、タンパク質を特定の立体配置に保持するように固定化する(stapling)方法(例えば、Expert Opin.Drug Discov.(2011),6(9):937〜963、Tetrahedron 55(1999)11711〜11743参照)、また、固定化されたタンパク質をペイロードと複合化するための手段を提供する方法が必要とされている。本発明は、このような方法を提供する。
一態様において、本発明は、タンパク質表面上でジスルフィドを形成する2つのシステイン残基を利用して、ペイロードをタンパク質に連結して、タンパク質複合体を形成する方法を提供する。該方法は、ジスルフィドを還元して2つの遊離チオール基を提供すること、および2つのチオール基を、それらがジスルフィドを形成した場合に占拠するのとほぼ同一の場所にそれらを保持するテザーを用いて相互に結び付けることを含む。システイン基をそれらのほぼ同一場所に保持することは、ジスルフィドの還元で生じる可能性のあるタンパク質の立体配置に対するいかなる有害効果をも最小化する。2つのチオール基を相互に連結するために導入されるテザーは、注目のペイロードを結合するのに使用できる反応性官能基を含む。一部の実施形態において、テザーは、外部のアミン基とイミン、オキシム、またはヒドラゾン連結部を形成するのに十分な反応性のあるカルボニル基を含み、ペイロードは、このような連結部を形成することによって活性化タンパク質に複合化される。例えば、還元されたタンパク質は、ジクロロアセトンまたはジブロモアセトンなどの1,3−ジハロアセトンと反応し、それによって、2つの硫黄原子を相互に連結する3炭素テザーを挿入することができる。このことは、ジスルフィドの効果、すなわち、タンパク質を、ジスルフィドが存在した場合に有したものに極めて類似した立体配置に保持することを適切に模擬している可能性があり、同時に、それは、ジスルフィドに比べてより大きな安定性およびペイロードに結合するための場所も提供する。本発明の方法および組成物中で使用されるテザーは、化学的に反応性のある官能基を提供し、2つのシステインの硫黄原子間にこの種のテザーを含むタンパク質は、本明細書中で活性化タンパク質と呼ばれる。ペイロードは、テザー上の官能基を使用して活性化タンパク質に結合することができる。タンパク質のチオールをジハロアセトンと反応させることによって形成されるテザーは、例えば、複合用部位としてカルボニルを提供する。適切なアミンを含むペイロード(アミン化ペイロード)、好ましくはアミノオキシまたはヒドラジンを、このような活性化タンパク質に、ペイロードのアミン官能基とテザーのカルボニル基(ケトン)との間でシッフ塩基を形成することによって、容易に複合化することができる。該方法は、ペイロードが適切に反応性のある−NH基を含むなら、非修飾ペイロード分子を使用することができ、反応性アミンが必要なら、−ONHなどの反応性アミンを従来の方法によってペイロードに結合することができる。
これらの方法は、1つまたは複数の接近可能なジスルフィド連結部を有する任意のタンパク質に適用することができ、500Daを超える、典型的には2,000Daを超える分子量を有し、ジスルフィドが本来の形態または活性形態のタンパク質中に存在する、天然タンパク質に対して概して有用である。それらの方法は、1つを超えるジスルフィド、例えば、2〜10個、あるいは典型的には6個までのジスルフィド基(その少なくとも1つは、通常的なジスルフィド還元剤によって還元されるように十分に表面に接近できる)を含むタンパク質と共に使用することができる。これらの方法は、利用される各ジスルフィド基に対して少なくとも1つのペイロードを含む複合体をもたらし、テザーは、実質上、タンパク質の本来のまたは活性な立体配置を保持する。
別の実施形態において、本発明は、2つのシステイン残基を相互に結び付けることによってタンパク質を固定化し、強固な立体配置を提供する手段を提供し、ここで、固定化する方法は、次には固定化されたタンパク質をペイロードに複合化させるのに使用できるケトンを含む連結部を用いて、2つのシステインを相互に結び付ける。固定化は、本明細書中でさらに説明するように、少なくとも2つのシステイン残基を含むタンパク質を1,3−ジクロロアセトンまたは1,3−ジブロモアセトンなどのジハロケトンと反応させて、[Cys1]−S−CH−C(=O)−CH−S−[Cys2]連結部を含む環化タンパク質を形成すること、次いで、該連結部が式HN−X−L−PLのアミノオキシまたはヒドラジノ化合物と反応してシッフ塩基(オキシムおよびヒドラゾンを含む)の形成を介して複合体を形成することを可能にすることによって完遂される。本発明は、固定化されたこれらの複合体、および対応する複合ペプチドの調製方法を包含する。
ジスルフィドを含むタンパク質から始まり、タンパク質−ペイロード複合体を提供する、本発明の実施形態を説明するスキームを示す図である。 複合体のペイロードとして相補的カップリング基を有する2つのタンパク質−ペイロード複合体のカップリングを説明する図である。 出発タンパク質、活性化タンパク質、および実施例1のタンパク質複合体に関する質量スペクトルを示す図である。 実施例1からのアジド置換CRM197構築物のSDS PAGEゲル分析を示す図である。 実施例4に関する活性化タンパク質の概略図、および活性化(ケトンで修飾された)タンパク質に関するLC−MSデータを示す図である。 実施例4に記載のタンパク質−ペイロード複合体の概略図、および生成物に関するLC−MSデータを示す図である。 実施例6、方法Aの複合体および還元型複合体のゲルを、比較のための分子量ラダーを添えて示す図である。図は、さらに、方法Bの生成物のLC−MSを示し、該LC−MSはいくつかの異なる複合体の形成を示している。 実施例7からの、ステップ1;ステップ2の方法A(PL1);およびステップ2の方法B(PL2)の生成物に関するLC−MSデータを示す図である。 実施例8の生成物に関するSDS PAGEゲルおよびLC−MSデータを示す図である。
発明の詳細な説明
「タンパク質」およびポリペプチドは、本明細書中で使用する場合、アミド(ペプチド)結合により連結された5個以上、典型的には10個以上のアミノ酸残基を含むペプチドを指す。典型的には、本明細書に記載のタンパク質は、天然に存在するアミノ酸を主として含むか、それらのアミノ酸のみを含むが、本発明の方法は、1つまたは複数の非天然アミノ酸を含むポリペプチドに対しても等しく有用である。一般に(しかし必須ではないが)、アミノ酸は、ほとんどが、または完全にL配置を有し、普通の「必須」アミノ酸から選択される。
<省略形>
DAR 薬物/抗体比
DCM ジクロロメタン
DIC ジイソプロピルカルボジイミド
DIPEA ジイソプロピルエチルアミン
EDT エタンジチオール
HBTU N,N,N’,N’−テトラメチル−O−(1H−ベンゾトリアゾール−1−イル)ウロニウムヘキサフルオロホスフェート
MeCN アセトニトリル
NMP N−メチルピロリジノン
PBS リン酸緩衝化生理食塩水
TCEP トリス(カルボエトキシエチル)ホスフィン
TFA トリフルオロ酢酸
TIPS トリイソプロピルシラン
本発明の一実施形態の実施例を図1に示す。図は、露出されたジスルフィド基を有し、影付きの円または球として表現されたタンパク質を描写している。ジスルフィドは、還元され、ジスルフィドに由来する2つの遊離チオールを有する還元型タンパク質(reduced protein)を形成している。還元型タンパク質は、次いで、ジハロアセトンまたは類似のビス−求電子剤(例えば、1,3−ジクロロアセトンまたは1,3−ジブロモアセトン)と反応して、活性化タンパク質を形成することができ、ここで、2つのチオールは、官能化されたテザー(functionalized tether)を介して相互に連結され、この実施例中のテザーは、シッフ塩基の形成に対して比較的反応性のある遊離カルボニル基を含む。次いで、ペイロード分子は、活性化タンパク質のテザーにシッフ塩基の形成を介して連結されて、タンパク質複合体を提供する。実施例中のペイロードは、連結基を介してテザー結合する。式HN−X−L−PL(式中、PLはペイロード化合物である)の化合物は、リンカーLによってPLに連結されている活性化アミン基(HN−)を含み、アミンは、ケトンのカルボニルとPLに結合したアミンとの間でのシッフ塩基の形成を促進するアミノオキシまたは類似の活性化アミン、−X−NH(式中、XはOまたはNHである)を使用することによって特に活性にされる。代わりの実施形態は、図1の還元型タンパク質のような2つの遊離システイン基を有するタンパク質から始まり、それらのシステイン基を使用して、タンパク質を拘束された(constrained)立体配置に「固定化し」、同時に、固定化されたタンパク質上に複合化されるペイロードのための結合点をも提供する。
本発明の方法は、2つのシステイン間のジスルフィド連結部を少なくとも1つ含む、または1,3−ジハロアセトン反応物との反応によって相互に連結され得る2つの遊離システイン残基を含む、ほとんどのタンパク質から複合体を形成するために使用するのに適している。典型的には、タンパク質は、2つのチオールが、ジクロロアセトンまたはジブロモアセトンと本明細書に記載の条件下で反応して、2つのチオールの少なくとも50%の相互連結をもたらすタンパク質であり、相互連結の程度は、しばしば、少なくとも約70%、80%または90%である。
相互に連結される2つのシステインは、単一のポリペプチド上に存在することができ、あるいはタンパク質コンプレックスを形成する別個のポリペプチド上に存在することができる。特定の実施形態において、該方法は、1〜6個のジスルフィド連結部または2〜6個の遊離システイン残基を有するタンパク質を利用し、これらのジスルフィドの少なくとも1つの還元を必要とする。ジスルフィドを含むタンパク質は、単一のポリペプチド配列内にジスルフィド連結部を含む、またはジスルフィドが1つのポリペプチド配列を別のアミノ酸またはポリペプチドに連結しているタンパク質コンプレックスである、少なくとも5個のアミノ酸残基、好ましくは少なくとも10個のアミノ酸を有する任意のポリペプチドであり得るが、ただし硫黄原子間にテザーを挿入するためにジスルフィドを還元した場合に、複合体は急速には解離しない。本発明の方法中で使用するための典型的なタンパク質としては、約5〜約5000個のアミノ酸、典型的には少なくとも10〜約1000個までのアミノ酸を含む環状ペプチドおよび線状ペプチド、例えば、酵素または受容体などの機能性タンパク質;少なくとも1つのジスルフィド連結部(しばしば、2つの別個のポリペプチド鎖を連結している)を有するタンパク質コンプレックス;構造タンパク質;ワクチンの足場として使用されるCRM197またはアジュバント活性を有するその他のタンパク質などのタンパク質;ならびに抗体または抗体フラグメントが挙げられる。これらの方法にとってとりわけ有用なタンパク質としては、抗体、特に、遺伝子操作された抗体をはじめとするモノクロナール抗体、修飾抗体および抗体フラグメント;CMR197などのワクチン担体タンパク質;および少なくとも1つのジスルフィド連結部または少なくとも2つのシステイン残基を有し、および500〜500,000、典型的には1,000〜200,000の分子量を有する単鎖タンパク質が挙げられる。抗体またはその他のタンパク質を操作して1つまたは複数のシステイン残基を導入するための、例えば、抗体を修飾するための方法は、当技術分野で周知である。
本発明の方法は、4つまでの接近可能なジスルフィド結合を有する、IgGをはじめとする抗体および抗体フラグメントに対して特に有用である。該方法は、また、ジフテリアトキソイド、ジフテリア毒素(197)の非毒性交差反応性材料(CRM197)、破傷風トキソイド、キーホールリンペット・ヘモシアニン、髄膜炎菌(N.meningitidis)外膜タンパク質、および分類不能型インフルエンザ由来タンパク質Dなどのワクチン担体タンパク質に対して特に有用である。これらのワクチン担体タンパク質は、既知の方法によっておよび/または本明細書に開示の方法によって、抗原を用いて官能化できる。本発明の方法は、また、TLRアゴニスト(TLR3、TLR4、TLR5、TLR7、TLR8またはTLR9のリガンド)などのアジュバント化合物、例えば、イミキモド、イミダゾキノリン、およびガルジキモド、PRRリガンド、RLRリガンド、NOD2リガンド、環状di−AMP、環状di−GMP、フラゲリン、モノホスホリル脂質A、N−グリコール化ムラムルジペプチド、CpGオリゴデオキシヌクレオチド(CpG ODN)、トリアシル化リポタンパク質、またはポリ(I:C)を結合して、高められた免疫応答を提供するのに使用できる。
本発明の方法および組成物中で使用するためのジスルフィド含有タンパク質のジスルフィド連結部は、還元されて2つの遊離チオール基を形成し、このような還元のための方法は、当技術分野で周知である。一部の実施形態において、還元は、タンパク質の周囲の溶媒に容易に接近できるジスルフィド連結部を選択的に還元する還元剤を使用して実施され、1つの適切な還元剤が、トリス(2−カルボエトキシ)ホスフィン(TCEP)およびその塩である(Analytical Biochemistry 273,73〜80(1999)参照)。その他の公知のジスルフィド還元剤、例えば、ジチオトレイトール、2−メルカプトエタノール、システアミン、ジチオブチルアミン(JM Perkel,Chem.Eng'g News,Feb.29,2012、Lukesh,et al.,J.Am.Chem.Soc.,134,4057〜59(2012))、およびトリブチルホスフィンなどのトリアルキルホスフィン(国際公開第2008/157380号)も使用できる。タンパク質中のジスルフィドを還元する方法は、当技術分野で周知である。
テザー形成性連結部のカルボニルとシッフ塩基を形成する窒素を、付加される部分の連結基−ペイロード部分(−L−PL)に連結する基「X」は酸素でよく、あるいは、それは任意選択で置換された窒素でよい。Xが酸素(O)であるなら、連結部は、典型的にはインビボで安定であるオキシムを含む。連結基Lは、Xを、少なくとも1つおよび任意選択で2つ以上のペイロード基に連結し、例えば、部分−L−PLは、−CH(CHO−PL)でよく、その結果、単一の修飾されたジスルフィドは、タンパク質を、同一または異なってもよい2つのペイロード分子に連結する。Xが窒素であるなら、それは、−NH−または−NR−(式中、Rは、C1−4アルキル、例えば、メチル、エチル、プロピル、ブチルである)でよく、別法として、窒素は、−N−L−PLでよく、かくして、2つのリンカー−ペイロード部分を保持できる。後者の実施形態において、2つのリンカーは、同一または異なっていてもよく、2つのペイロードは、同一または異なっていてもよい。一部の実施形態において、リンカーおよびペイロードの双方とも同一であり、よって結果として、単一のテザー形成性連結部が2つの同一ペイロードを保持する複合体である。
他の実施形態において、2つのリンカーおよび2つのペイロードは異なり、さらにPLおよびPLは、異なる部類のペイロードに属してもよい。
連結基Lは、ペイロード化合物を−X−NHに連結する任意の適切な有機連結部でよい。適切な連結部のいくつかの例としては、[X]−(CH1−6−[PL]、[X]−CHC(=O)−[PL]、[X]−CHC(=O)−NH−[PL]、[X]−CHC(=O)−O−[PL]、[X]−(CHCHO)−[PL]、[X]−フェニル−C(O)NH−[PL]、[X]−(CH1−10−C(=O)−NH−(CH2−10−NH−C(=O)−(CH0−10−(OCHCH0−10−(AA)0−10−[PL](AAは、必須アミノ酸のいずれか、例えば、Glu、Gly、Ala、Aspなどでよい)などが挙げられ、ここで、nは、典型的には、1〜20であり、[X]および[PL]は、それぞれ、リンカーの末端がXおよびPLに結合することを示す。一部の実施形態において、リンカーLは、複合体上のペイロードローディングを増加させるために結合した2つまたは3つのペイロードを有することができ、ここで、1つを超えるペイロードは、所定のリンカーに結合し、ペイロードは同一または異なっていてもよい。適切なリンカーは、また、これらの基の構成要素の組合せを含むことができ:リンカーの性質は、本発明の実施にとって重要ではなく、少なくとも1つのペイロードPLへ結合するための方法の利便性および利用能に、または複合体に対して所望の物理化学的特性に基づくことができる。適切なリンカーの選択は、通常的技術レベルに包含され、ペイロードの構造、およびペイロードをリンカーLに結合するように修飾するのに利用可能な方法に依存する。典型的には、リンカーは、アミドまたはエステル基を介して、一方のまたは双方の末端で結合し;しばしば、リンカーLは、プロテアーゼまたはエステラーゼの活性によるインビボでの溶解を可能にするためのペプチド結合(例えば、カテプシンBにより開裂されるVal−Citジペプチド、またはカテプシンBによって同様に開裂可能なGly−Phe−Leu−Gly)またはエステルを含み;任意選択で、リンカーは、1つまたは複数のエチレンオキシド単位(−OCHCH)を含み;多くの実施形態において、リンカーは、少なくとも1〜6つまでのアミノ酸部分を含む。Lの適切な実施形態は、また、1つまたは複数のスペーサーを含むことができ、スペーサーは、次の群:
(a)結合、−O−、−S−、−S−S−、−NH−、−N((C〜C)アルキル)−、−NH−C(O)−NH−、−C(O)−NH−、−NH−C(O)−;
(b)(C〜C20)アルキレン、(C〜C20)アルケニレン、(C〜C20)アルキニレン、−Z−(C〜C20)アルキレン−、−Z−(C〜C20)アルケニレン、−Z−(C〜C20)アルキニレン−、(C〜C20)アルキレン−Z−(C〜C20)アルキレン、(C〜C20)アルケニレン−Z−(C〜C20)アルケニレン、(C〜C20)アルキニレン−Z−(C〜C20)アルキニレン[式中、Zは、−NH−、−N(C〜C)アルキル)−、−NH−C(O)−NH−、−C(O)−NH−、−NH−C(O)−、(C〜C)シクロアルキレン、フェニレン、ヘテロアリーレン、またはヘテロシクレンであり、前記(C〜C20)アルキレン、前記(C〜C20)アルケニレン、および前記(C〜C20)アルキニレン部分は、それぞれ独立に、酸素原子が、少なくとも1つ、好ましくは2つの炭素原子で隔てられるように、前記部分内に散在された1つまたは複数の酸素原子を任意選択で含んでいてもよい]、
(c)(C〜C)シクロアルキレン、(C〜C)シクロアルキレン−Y−(C〜C)シクロアルキレン、−Y−(C〜C)シクロアルキレン、フェニレン、−Y−フェニレン、フェニレン−Y−フェニレン、ヘテロアリーレン、Y−ヘテロアリーレン、ヘテロアリーレン−Y−ヘテロアリーレン、ヘテロシクレン、−Y−ヘテロシクレン、またはヘテロシクレン−Y−ヘテロシクレン[式中、Yは、(C〜C20)アルキレン、(C〜C20)アルケニレン、(C〜C20)アルキニレン、−O−、−C(O)−、−S−、−NH−、−N((C〜C)アルキル)−、−NH−C(O)−NH−、−C(O)−NH−、または−NH−C(O)−であり、前記(C〜C)シクロアルキレン、前記フェニレン、前記ヘテロアリーレン、および前記ヘテロシクレン部分は、それぞれ独立に、ハロ、(C〜C)アルキル、またはハロ置換(C〜C)アルキルから選択される1〜3個の置換基で任意選択で置換されていてもよい]、
(d)−[OCHCH−(式中、vは1〜2,000、好ましくは1〜10である)、および
(e)1〜100個のアミノ酸、好ましくは1〜30個、または1〜6個のアミノ酸を含むペプチド、
から選択することができる。
さらに、Lは、Val−Cit(バリン−シトルリン、カテプシンBにより選択的に開裂されるジペプチド)またはVal−Cit−PABC(バリン−シトルリンp−アミノベンジルカルバメート、Bioconjugate Chem.19(10),1960〜63(2008)参照)などの開裂可能なリンカー、ジスルフィド、あるいは次式:
[式中、タンパク質は、複合化のためのタンパク質を表し、Xは、Oまたは前に記載のようなNRであり、PLは、本明細書に記載のようなペイロードであり、LおよびLは、独立に、前に記載したような基Lなどの任意選択のリンカーである(ACS Med.Chem.Letters,vol.1,277〜280(2010))]で表されるリンカーのような、グルクロニダーゼによって開裂されるリンカーであるか、あるいはそれらを含むことができる。
ペイロード(PL)は、タンパク質に結合するのに有用な任意の部分でよい。タンパク質に有効に結合し得る化合物の多くの例が、当技術分野で周知である。例には、金属イオンに結合して複合体の検出可能性を提供するキレート化剤をはじめとする、使用者がタンパク質を捜し当てるまたは同定することを可能にする標識部分;タンパク質を精製または単離するのを、または表面に貼り付けるのを容易にするビオチンまたはアビジン、ポリヌクレオチド、抗体またはそのフラグメント、5〜15個のアミノ酸残基を含むポリ−Argまたはポリ−Lysなどの結合形成部分;脂肪酸基またはポリエチレングリコール(PEG)などの特性修飾基;特定タイプの細胞または細菌に特有な多糖または細胞表面タンパク質などの抗原性基;修飾型タンパク質またはペプチドが別の分子に結合して二重特異性抗体などのより複雑な複合体を調製することを可能にするカップリング基(図2参照);RNA、DNA、mRNA、siRNA、およびこれらのフラグメントなどの核酸を含む生物活性化合物;種々の治療薬物などの医薬化合物;ならびに所望の効果をもたらすことのできる所望の組織または細胞までタンパク質上に便乗(hitchhike)できる放射性核種および細胞毒が含まれる。これらのヒッチハイキング化合物(hitchhiking compound)は、それらがタンパク質またはその一部に複合化されたままで機能を発揮することができるか、あるいは連結基がインビボで容易に開裂できる基であるなら、それらの化合物は、タンパク質から最初に離れることができる。これらの方法で使用するのに適した医薬ペイロードとしては、微小管阻害薬、I型トポイソメラーゼ阻害薬、挿入薬、細胞内シグナル伝達経路阻害薬、キナーゼ阻害薬、siRNA、aRNAおよびmiRNAなどの転写阻害薬、ならびにDNA副溝バインダーが挙げられ;これらのペイロードとしては、例えばマイタンシノイド、アウリスタチン、アマニチン、カリチアマイシン、プシンベリン、ジュオカルマイシン、アントラサイクリン、カンプトテシン、ドキソルビシン、タキソール、ピロロベンゾジアゼピンなどの部類の化合物が挙げられる。
治療または診断での用途を有するこれらの医薬ペイロードの具体例としては、パクリタキセル、ドセタキセル、エトポシド、テノポシド、ビンクリスチン、ビンブラスチン、コルチシン、ドキソルビシン、ダウノルビシン、ミトラマイシン、アクチノマイシン、グルコルチコイド、プロマイシン、エピルビシン、シクロホスファミド、メトトレキサート、シタラビン、f−フルオロウラシル、プラチン、ストレプトゾトシン、ミノマイシンC、アントラサイクリン、ダクチノマイシンまたはアクチノマイシン、ブレオマイシン、ミトラマイシン、アントラマイシン、ジュオカルマイシン、イフォスファミド、ミトキサントロン、ダウノマイシン、カルミノマイシン、アニモテリン、メルファラン、エスペラミシン、レキシトロプシン、アウリスタチン(例えば、アウリスタチンE、アウリスタチンF、AEB、AEVB、AEFP、MMAE、MMAF)、エロイトロビン、ネトロプシン、ポドフィロトキシン、マイタンシノイド(マイタンシンおよびDM1を含む)、およびコンブレタスタチン(combretestatin)が挙げられる。
ペイロードとして使用できる適切なカップリング基(複合体を別の部分にカップリングするのに使用できる基)としては、マレイミド、チオール、α−ハロケトン(例えば、−C(=O)−CH−X、ここで、Xはクロロ、ブロモまたはヨードである)、カルボン酸、アミン、ヒドロキシル、アルケン、アルキン(銅不含−遊離「クリック」化学で使用できる環状オクチンを含む)、アジドなどが挙げられる。これらのカップリング基を使用して、本発明の複合体を、相補的カップリング基を有する他の化合物に連結するための方法は、当技術分野で周知であり、チオールのマレイミドへのマイケル付加、チオールのα−ハロケトンでのアルキル化、アミンとカルボン酸との間でのアミド結合の形成、アジドをアルキンに1,2,3−トリアゾール環を形成することによって連結するための「クリック」化学(例えば、Meldal,et al.,Chem Rev.,vol 108,2952〜3015(2008)参照)、および「銅不含クリック」化学(例えば、Meeuwissen,et al.Polymer Chemistry,vol.3.1783〜95(2012)参照)が挙げられる。「相補的」カップリング基は、容易に化合して共有結合を形成する2つのカップリング基、例えば前に言及した対(アミドを形成するためのカルボキシレート+アミン;1,2,3−トリアゾールを形成するためのアジド+アルキン;チオールがマイケル付加を介して二重結合に付加する、マレイミド+チオール;チオールのアルキル化によってα−チオケトンを形成する、α−ハロケトン+チオール、など)である。相補的カップリング基を含む第2複合体とカップリングするペイロードとしてのカップリング基を含む複合体の描写が、図2に示される。特定の例において、ペイロード(PL)として役立つためのカップリング基は、ハロゲン、−C≡CH、−C=CH、−OH、−SH、−SO−CH=CH、−O−NH、−N、−O−P(O)(OH)、−C(O)−H、−C(O)−CH、−NH−C(O)−CH−I、マレイミジル、3,5−ジオキソ−1,2,4−トリアゾリジン−4−イル、1H−ピロール−2,5−ジオン−1−イル、ピリジン−2−イル−ジスルファニル、テトラヒドロ−1H−チエノ[3,4−d]イミダゾール−2(3H)−オン−4−イル、1−カルボニルオキシ−2,5−ジオキソピロリジン、1−カルボニルオキシ−2,5−ジオキソピロリジン−3−スルホン酸ナトリウム、−SSR、−C(O)−OR、−N(R)H、および−NH−N(R)Hからなる群から選択され、ここで、Rは、Hまたは(C〜C)アルキル、および−C(O)−Rであり、Rは、H、(C〜C)アルキル、ハロ置換(C〜C)アルキル、−CH=CH、N(R)H、または−NH−N(R)Hである。これらのペイロードが、最初のペイロード(PL)として使用される場合、複合体は、第2のペイロード(PL)を含む化合物と反応することができ、新たな複合体を形成する際にはさらなるリンカーL’を導入することができる:
これらの反応において、当業者は、LおよびL’が、新たなペイロードPLを連結するのに使用される反応に応じて、PLおよび/またはRの一部を保持できることに留意されたい。
次に挙げる実施形態は、本発明の個々の態様を例示する。
1.少なくとも2つのシステイン残基を含むタンパク質から、タンパク質−ペイロード複合体を形成するための方法、ここで、該方法は、
a)タンパク質を、官能化されたテザー形成化合物(functionalized tethering compound)と、官能化されたテザー形成化合物がタンパク質上の2つの遊離チオール基と反応条件下で接触させ、官能化されたテザーによって共有結合で相互に連結された2つのチオール基を有する活性化タンパク質を形成すること、および
(b)官能化されたテザーがペイロードにまだ連結されていない場合、ペイロードと官能化されたテザーとの共有結合を形成するために、活性化タンパク質を官能化されたペイロード化合物と接触させて、タンパク質−ペイロード複合体を形成することを含む。
一部の実施形態において、タンパク質は、ジスルフィド結合を形成する2つのシステインを有し、ジスルフィドは、タンパク質を官能化されたテザー形成化合物と接触させる前に、還元される。他の実施形態において、タンパク質は、官能化されたテザー形成化合物によって相互に結び付けられるように互いに十分に接近できる2つの遊離システイン(すなわち、遊離−SH基を有するシステイン)を有する。それぞれの場合に、官能化されたテザー形成化合物は2つのシステイン残基と反応して、それらを相互に結び付け、タンパク質の立体配置を拘束する。2つのシステインがジスルフィドに由来するなら、硫黄原子間のテザーによって提供される拘束は、ジスルフィドの還元によって失われた、タンパク質を所望のまたは生物活性のある立体配置に維持するのにしばしば重要である拘束を有用な程度まで模倣する。官能化されたテザー形成化合物は、タンパク質が、典型的には緩衝化水性媒体中、約0℃から50℃の温度で安定および可溶性である条件下でチオール(システインの−SH基)と容易に反応して、システインのスルフヒドリルとテザー形成化合物の骨格との間に共有結合を形成する、2つの反応性基を有する化合物である。官能化されたテザー形成化合物は、また、ペイロードを含む別の部分と複合化するのに使用できるカルボニルのようなさらなる官能基を有するか、またはそれはペイロードに既に結合している。好ましい実施形態において、官能化されたテザー形成化合物は、1,3−ジハロアセトン、典型的には1,3−ジクロロ−または1,3−ジブロモ−アセトンである。
2.タンパク質が、官能化されたテザー形成剤との接触前に、ジスルフィド連結部によって相互に連結された2つのシステイン残基を有し、ジスルフィドが還元され、実施形態1のステップ(a)で使用するための2つの遊離システイン残基を備えたタンパク質を生じる、実施形態1の方法。ジスルフィドを還元する方法は、当技術分野で周知であり、本明細書中で説明される。特定の実施形態において、ジスルフィドは、タンパク質を特定の立体配置に維持するのを助ける埋蔵されたジスルフィドを還元することなしに、溶媒に露出されたジスルフィドを選択的に還元できるTCEPのような選択的還元剤を用いて還元される。
3.官能化されたテザー形成化合物が、ジハロアセトン誘導体であり、タンパク質−ペイロード複合体中で硫黄原子を相互に連結している官能化されたテザーが、−CHR−C(=Z)−CHR−であり、ここで、ZはOまたはNR’であり、各Rは、独立に、H、フェニル、C〜Cアルコキシ、またはC〜Cアルキルであり、R’は、ペイロードに結合した連結基を表す。したがって、R’は、式−L−PLの基を表してもよく;R’のための適切な連結基(L)およびペイロード(PL)は、本明細書中で説明される。特定の実施形態において、官能化されたテザー形成化合物は1,3−ジクロロアセトンまたは1,3−ジブロモアセトンであり、ZはOである。
4.官能化されたペイロードが、式HN−O−L−PLまたはHN−NR’−L−PL(式中、Lは連結基を表し、PLは少なくとも1つのペイロード分子を表す)の化合物である、実施形態1〜3のいずれかの方法。
5.官能化されたペイロードが、式HN−O−L−PLの化合物である、実施形態1〜3のいずれかの方法。
6.活性化タンパク質が、式:
(式中、円はタンパク質を表し、各硫黄原子は、タンパク質のシステイン残基のスルフヒドリルに由来する)を有するケトンを少なくとも1つ含む、実施形態1の方法。
7.タンパク質−ペイロード複合体が、式:
(式中、XはOまたはNHであり、Lはリンカーを表し、PLは、少なくとも1つのペイロード基を表す)の基を含む、前記実施形態のいずれかの方法。
8.タンパク質が抗体である、前記実施形態のいずれかの方法。該抗体は、ポリクロナールまたはモノクロナール抗体、あるいは抗体フラグメントでよく、PEG化など、当技術分野で周知の方法で修飾されていてもよい。好ましい実施形態において、抗体は、モノクロナール抗体であり、抗体に付随する生物活性を保持しながら1つまたは複数の残基を修飾するように操作されていてもよく、抗体を操作する方法は、当技術分野で周知である。
9.タンパク質がワクチン担体である、実施形態1〜7のいずれかの方法。
10.ペイロードが、治療薬を含む、実施形態1〜8のいずれかの方法。
11.ペイロードが、検出可能な標識または結合基を含む、実施形態1〜8のいずれかの方法。適切な結合基としては、複合体が特定の細胞型に結合することを可能にする細胞表面マーカー(例えば、多糖またはタンパク質)、およびタンパク質または複合体を表面、細胞または細胞下の細胞小器官に結合するのに有用であることが知られているポリヌクレオチドおよびポリペプチドのような結合基が挙げられる。
12.ペイロードが抗原を含む、実施形態9の方法。典型的には、これらは、複合体に結合して免疫応答を誘発する細菌またはウイルス抗原である。
13.Lが開裂可能な連結部分を含む、実施形態8の方法。Val−Cit、Val−Cit−PABC、Gly−Phe−Leu−Gly、および本明細書中に記載のようなグルクロニダーゼで開裂可能な基が適している。
14.Lが少なくとも1つのアミノ酸を含む、実施形態1〜13のいずれかの方法。一部の実施形態において2つ以上のアミノ酸が含まれ得る。
15.Lが、
(a)結合、−O−、−S−、−NH−、−N((C〜C)アルキル)H−、−NH−C(O)−NH−、−C(O)−NH−、−NH−C(O)−;
(b)(C〜C20)アルキレン、(C〜C20)アルケニレン、(C〜C20)アルキニレン、−Z−(C〜C20)アルキレン、−Z−(C〜C20)アルケニレン、−Z−(C〜C20)アルキニレン−、(C〜C20)アルキレン−Z−(C〜C20)アルキレン、(C〜C20)アルケニレン−Z−(C〜C20)アルケニレン、(C〜C20)アルキニレン−Z−(C〜C20)アルキニレン[式中、Zは、−NH−、−N(C〜C)アルキル)H−、−NH−C(O)−NH−、−C(O)−NH−、−NH−C(O)−、(C〜C)シクロアルキレン、フェニレン、ヘテロアリーレン、またはヘテロシクレンであり、前記(C〜C20)アルキレン、前記(C〜C20)アルケニレン、および前記(C〜C20)アルキニレン部分は、それぞれ独立に、前記部分内に散在する1〜10個の酸素原子を任意選択で含んでいてもよい]、
(c)(C〜C)シクロアルキレン、(C〜C)シクロアルキレン−Y−(C〜C)シクロアルキレン、−Y−(C〜C)シクロアルキレン、フェニレン、−Y−フェニレン、フェニレン−Y−フェニレン、ヘテロアリーレン、Y−ヘテロアリーレン、ヘテロアリーレン−Y−ヘテロアリーレン、ヘテロシクレン、−Y−ヘテロシクレン、またはヘテロシクレン−Y−ヘテロシクレン[式中、Yは、(C〜C20)アルキレン、(C〜C20)アルケニレン、(C〜C20)アルキニレン、−O−、−C(O)−、−S−、−NH−、−N((C〜C)アルキル)H−、−NH−C(O)−NH−、−C(O)−NH−、または−NH−C(O)−であり、前記(C〜C)シクロアルキレン、前記フェニレン、前記ヘテロアリーレン、および前記ヘテロシクレン部分は、それぞれ独立に、ハロ、(C〜C)アルキル、またはハロ置換(C〜C)アルキルから選択される1〜3個の置換基で任意選択で置換されていてもよい]、
(d)−[OCHCH−(式中、vは1〜2,000である)、および
(e)1〜100個のアミノ酸を含むペプチド、
から選択される少なくとも1つのスペーサーを含む、実施形態1〜14のいずれか1つの方法。
16.式:
(式中、
円は、少なくとも5つのアミノ酸を有するタンパク質を表し、
Xは、NH、N(C1−4)アルキル、N−L−PL、またはOであり、
LおよびLは、それぞれ連結基であり、同一または異なっていてもよく、
PLおよびPLは、同一または異なっていてもよいペイロード部分である)のタンパク質−ペイロード複合体。
17.XがOである、実施形態16のタンパク質−ペイロード複合体。
18.タンパク質が抗体である、実施形態16または17のタンパク質−ペイロード複合体。
19.タンパク質がワクチン担体である、実施形態16または17のタンパク質−ペイロード複合体。
20.ペイロードが、治療薬、検出可能な標識、抗原、または結合基である、実施形態16〜18のいずれかのタンパク質−ペイロード複合体。
21.Lが、開裂可能なリンカーを含む、実施形態16〜20のいずれかのタンパク質−ペイロード複合体。
22.Lが、少なくとも1つのアミノ酸を含む、実施形態16〜21のいずれかのタンパク質−ペイロード複合体。
23.Lが、式(CH1−6または(CHCHO)1−4の少なくとも1つのスペーサーを含む、実施形態16〜22のいずれかのタンパク質−ペイロード複合体。
24.ジスルフィド結合を含むタンパク質を安定化するための、または該タンパク質を所望の立体配置に拘束するための方法であって、
(a)ジスルフィド結合を還元して、2つの遊離チオール基を形成すること、および
(b)2つのチオール基を相互に連結する−CH−C(=N−X−L−PL)−CH−連結部
(式中、
Xは、NH、N(C1−4アルキル)、N−L−PL、またはOであり、
LおよびLは、それぞれ連結基であり、同一または異なっていてもよく、
PLおよびPLは、同一または異なっていてもよいペイロード部分である)を導入することを含む、方法。
25.連結部−CH−C(=O)−CH−を使用して2つの遊離チオールを相互に連結し、続いて連結部のカルボニルを式HN−X−L−PLの基と反応させる、実施形態24の方法。
26.2つ以上のシステイン残基を含むタンパク質を固定化し、環化されたタンパク質複合体を形成する方法であって、環化されたタンパク質の固定化された複合体を形成するために、
(a)2つのシステイン残基のチオール基を相互に連結する−CH−C(=O)−CH−連結部を導入して、タンパク質の一部を環化すること、および
(b)環化されたタンパク質を、式HN−X−L−PL:
(式中、
Xは、NH、N(C1−4アルキル)、N−L−PL、またはOであり、
LおよびLは、それぞれ連結基であり、同一または異なっていてもよく、
PLおよびPLは、同一または異なっていてもよいペイロード部分である)のアミノ化ペイロードと接触させることを含む、方法。
27.1,3−ジハロアセトンを使用して、2つのシステインチオールを、−CH−C(=O)−CH−連結部を用いて相互に連結し、続いて連結部のカルボニルを式HN−O−L−PLのアミノ化ペイロード化合物と反応させる、実施形態26の方法。
本発明の方法は、図1に要約するように、修飾される予定のタンパク質のジスルフィドを還元すること、2つの遊離チオール基を含む還元型タンパク質を形成することを含む。還元型タンパク質を、還元型タンパク質上の双方の遊離チオールと反応する能力のある官能化されたテザー形成化合物と接触させて、テザー上にペイロードを結合するのに適した少なくとも1つの官能基も保持しながら、遊離チオールを相互につなぐ。一部の実施形態において、テザー上の官能基はカルボニル基、例えば、遊離チオールが1,3−ジハロケトンと反応することが可能である場合に得られるケトンである。遊離チオールは、強力に求核性であるので、それらのチオールは、ハロゲン化アルキルまたはトシル酸アルキルなどの求電子剤と、脱離基の置換および硫黄−炭素共有結合の形成を含む非可逆反応を介して容易に反応する。官能化されたカルボニル含有テザー形成化合物のいくつかの適切な例としては、1,3−ジクロロアセトンおよび1,3−ジブロモアセトンが挙げられる。これらの試薬は、スルフヒドリルを相互につなぐことによって小さな環状ペプチド中のジスルフィド部分の安定化を提供するのに使用されてきた。例えば、国際公開第2008/157380号(ジクロロアセトンと還元型環状ペンタペプチドとの反応、それに続くカルボニルの還元)を参照されたい。1,3−ジヒドロキシアセトンのスルホン酸エステル(例えば、メシル酸エステル、トリフル酸エステル、フェニルスルホン酸エステル、トシル酸エステルなど)も使用することができる。これらの試薬は、還元型タンパク質の遊離チオールに対して十分に反応性であり、適度に迅速な反応を提供して、相互に繋ぎ留められた2つのシステイン残基を備えた活性化タンパク質を形成し、ここで、それぞれの遊離チオールは、官能化されたテザー基(tethering group)に共有結合で結合している。
還元型タンパク質および官能化されたテザー形成化合物は、テザー形成化合物と還元型タンパク質の2つの遊離チオールとの間の反応を促進するのに適した条件下で、とりわけ以前にはジスルフィド結合で連結されていた双方の遊離チオールを、今や直接的ジスルフィド結合に代わってそれらを連結する短いテザーを用いてもう一度相互に結び付けるようにテザー形成化合物の単一分子と反応させるのに有利である濃度および温度の条件下で接触させる。この反応は、図1に例示するように、2つの硫黄原子間に官能化されたテザー[−CHC(O)−CH−]を有する活性化タンパク質を形成する。図1のテザーは、明瞭および効率的なシッフ塩基形成化学を介してペイロードを効率的に結合するのに使用することができるカルボニルを含む。
本考察中で、タンパク質は、たとえそれが円または球として描かれていても、10個よりも少ないアミノ酸からなる小さなポリペプチド、あるいは大きな酵素または2つ以上のサブユニットまたは別個のタンパク質からなる複合体でよいと解釈される。ジスルフィドの2つの硫黄原子は、多重複合体の1つのサブユニット上に存在することができるか、あるいは異なるサブユニット上に存在することができる。本明細書に記載の変換に関与するジスルフィドに加えて、タンパク質は、また、還元され官能化され得るか、あるいはタンパク質内でのそれらの位置により、還元される可能性のないその他のジスルフィド連結部を含むことができる。単一のジスルフィド、テザー基、または複合のみが示されているが、1つのこのようなジスルフィド、テザー基、または複合を含むポリペプチドまたはタンパク質は、また、1つを超えるこれらを含むことができると解釈される。本発明の方法は、公知の方法を利用して、タンパク質の全体的形状および機能を維持するために、または相互に連結された2つのサブユニットを複数サブユニット複合体中に保持するために必須である可能性のある「埋蔵」ジスルフィドをしばしば還元することなしに、折りたたまれたタンパク質の表面近傍の溶媒に接近可能なジスルフィドを選択的に還元することができる。単純化のために1つのみを典型的に描写しているが、実施例が例示するように、タンパク質またはポリペプチドは、1つを超える官能化されたテザー基を含むことができ、かくして、1つを超える複合部位を含むことができる。
一旦、活性化タンパク質が形成されると、ペイロードを官能化されたテザーに結合することができる。例えば、アミンを含む(アミノ化)ペイロードをジハロアセトンから形成されたテザーに、ペイロードのアミンとテザーのケトンとの間でシッフ塩基を形成することによって結合することができる。適切なペイロード化合物は、接近可能で反応性のあるNHアミン基を含み、好ましい実施形態において、アミンは、シッフ塩基の形成に向けて活性化されているアミンである。適切なアミンの例としては、例えば、オキシアミン(X=O)、チオアミン(X=S)、およびヒドラジン(X=NH)が挙げられ、これらのヘテロ原子置換アミンは、図1に示すように、ジハロアセトンから形成された活性化タンパク質のテザー上のケトンのようなケトンと容易に縮合することが知られている。
典型的には、活性化タンパク質を、活性化タンパク質の精製または単離なしに、アミノ含有ペイロードと接触させる。利用可能なら、ペイロード(PL)上の遊離NH基を使用することができ、利用できないなら、図1および実施例中で例示するように、連結基を介して遊離NH基を付加することができる。一部の実施形態において、一旦、活性化タンパク質が生成されたら、アミノ−ペイロードを反応混合物に添加し、そこで、活性化タンパク質が、所望のシッフ塩基の形成を促進する条件下で形成される。アミノ−ペイロードは、次いで、図1に例示するように、そのアミノ基を介して、活性化タンパク質のカルボニルと反応し、それによって、所望のタンパク質−ペイロード複合体(式中、Xは、O、NHまたは置換されたNであり、Lは連結基であり、PLはペイロードを表す)を形成する。
<以下の実施例では、次のHPLC法が使用される>
方法A:溶離液A:水+0.1%ギ酸、溶離液B:アセトニトリル+0.08%ギ酸、グラジエント:2分間でBを3%から80%へ、流速:1.0mL/分、カラム:Proswift Monolith 4.6×50mm、40℃
方法B:溶離液A:水+0.1%ギ酸、溶離液B:アセトニトリル+0.04%ギ酸、グラジエント:2分間でBを3%から80%へ、流速:1.0mL/分、カラム:Proswift Monolith 4.6×50mm、40℃
方法C:溶離液A:水+3.75mM酢酸アンモニウム+2%アセトニトリル、溶離液B:アセトニトリル、グラジエント:1.7分間でBを2%から98%へ、流速:1.0mL/分、カラム:Acquity CSH 2.1×50mm、50℃
方法D(HRMS):溶離液A:水+0.05%ギ酸+3.75mM酢酸アンモニウム、溶離液B:アセトニトリル+0.04%ギ酸、グラジエント:4.4分間でBを2%から98%へ、流速:1.0mL/分、カラム:Acquity CSH 2.1×50mm、50℃
<リンカーの合成>
100mLのガラス器具中で、2−クロロトリチルクロリド樹脂(1.55mmol/g)(0.500g、0.775mmol)をDCM(20mL)で30分間膨潤させ、DCMを排出した。樹脂に、2−(アミノオキシ)酢酸ヘミ塩酸塩(0.338g、3.10mmol)およびDIPEA(1.354mL、7.75mmol)のNMP(7mL)/DCM(4mL)懸濁液を添加し、5時間振盪した。溶媒を排出した。樹脂を、DCM/MeOH/DIPEA(17/2/1、40mL)、DCM(50mL)、NMP(50mL)、およびDCM(50mL)でそれぞれすすぎ洗った。得られた樹脂を、KOH/NaOHで終夜乾燥した。
100mLのガラス器具中で、樹脂(0.775mmol)をDCM(20mL)で30分間膨潤させ、DCMを排出した。2−アミノエチルカルバミン酸(9H−フルオレン−9−イル)メチル塩酸塩(0.081g、0.775mmol)、HOAt(0.422g、3.10mmol)およびDIPEA(1.354mL、7.75mmol)のNMP(8mL)懸濁液中に、HBTU(1.176g、3.10mmol)のNMP(2.5mL)溶液を添加し、室温で2時間振盪した。溶媒を排出し、樹脂を、NMP(10mL)およびDCM(10mL)で逐次的にすすぎ洗った。得られた樹脂を、終夜乾燥した。
樹脂(0.775mmol)を反応容器中に仕込んだ。10mLの20%ピペリジン/NMP(v/v)を添加し、懸濁液を、室温で5分間かき混ぜた。溶媒を排出した後、さらなる10mLの20%ピペリジン/NMP(v/v)を添加し、室温で20分間かき混ぜた。HOAt(0.316g、2.325mmol)および1−(9H−フルオレン−9−イル)−3−オキソ−2,7,10−トリオキサ−4−アザドデカン−12−酸(0.896g、2.325mmol)のNMP(8mL)溶液を樹脂に添加し、DIC(0.362mL、2.325mmol)のNMP(1mL)溶液を添加した。反応混合物を室温で2時間かき混ぜ、樹脂を濾別し、NMP(10mL)で4回すすぎ洗った。得られた樹脂を終夜乾燥した。
樹脂(0.775mmol)を反応容器中に仕込んだ。10mLの20%ピペリジン/NMP(v/v)を樹脂に添加し、懸濁液を、室温で5分間かき混ぜた。溶媒を排出した後、さらなる10mLの20%ピペリジン/NMP(v/v)を添加し、室温で20分間かき混ぜた。HOAt(0.316g、2.325mmol)およびFmoc−Glu−OtBu(0.989g、2.325mmol)のNMP(8mL)溶液を樹脂に添加し、DIC(0.362mL、2.325mmol)のNMP(2.00mL)溶液を添加した。反応混合物を室温で2時間かき混ぜた。樹脂を濾別し、NMP(10mL)で4回すすぎ洗った。得られた樹脂を終夜乾燥した。
<リンカーへのペイロードの結合>
樹脂(2−クロロトリチルクロリド樹脂、0.775mmol)を反応容器中に仕込んだ。10mLの20%ピペリジン/NMP(0.775mmol、v/v)を樹脂に添加し、懸濁液を、室温で5分間かき混ぜた。溶媒を排出した後、さらなる10mLの20%ピペリジン/NMP(0.775mmol)を添加し、室温で20分間かき混ぜた。18−tert−ブトキシ−18−オキソオクタデカン酸(0.862g、2.325mmol)およびHOAt(0.316g、2.325mmol)のNMP(8mL)溶液を樹脂に添加し、DIC(0.362mL、2.325mmol)のNMP(2.00mL)溶液を添加した。反応混合物を室温で4時間かき混ぜた。樹脂を濾別し、NMP(10mL)で4回すすぎ洗った。得られた樹脂を終夜乾燥した。
前記ステップからの樹脂(0.775mmol)を20mLの開裂用カクテル液(TFA/TIPS/水=95/2.5/2.5、v/v)と共に室温で1.5時間処理した。樹脂を、濾過により除去し、TFAですすぎ洗った。濾液を真空下で濃縮した。15〜50%MeCN/水(+0.1%TFA)で溶離するC18カラムでの逆相HPLCにより、2,2,2−トリフルオロ酢酸を1:1で含む(S)−1−(アミノオキシ)−19−カルボキシ−2,7,16,21−テトラオキソ−9,12−ジオキサ−3,6,15,20−テトラアザオクタトリアコンタン−38−酸を得た(207mg、0.294mmol、収率37.9%)(PL1)。HRMS[M+1](方法D);704.4459(実測値)、704.4486(予測値)。
<実施例1>
CRM197(G.Giannini and R.Rappuoli,Nucleic Acids Res.,1984,25,4063参照)をTCEP(xx)で処理し、C451−C471ジスルフィドをほとんどまたは全く還元することなしに、C201−C185ジスルフィドを還元した(実施例3参照)。還元されたCRM197を1,3−ジクロロアセトンで処理して、インタクトなC451−C471ジスルフィドを有し、C201が−CH−C(=O)−CH−連結部を介してC185に繋ぎ留められた活性化タンパク質を得た。この活性化タンパク質を、アミノオキシ基を含むアミノ化脂肪酸誘導体(その調製は前に記載されている)であるPL1と接触させて、脂肪酸誘導体をタンパク質に連結するオキシムを形成した。結合した脂肪酸基を含む複合体は、腎クリアランスを低下させ、かくして、循環しているCRM197タンパク質の半減期を延長し、複合ワクチンにおける担体としてのその有用性を高めると予想される。本来のタンパク質(図3A、方法Aを使用)、活性化タンパク質(図3B)、およびタンパク質複合体(図3C)に関する質量スペクトルデータを、図3に示す。
<部位限定型アジド化合物を所持するCRM197の合成>
方法A−
溶離液A:水+0.1%ギ酸、溶離液B:アセトニトリル++0.1%ギ酸、グラジエント:2分間でBを3%から80%へ、流速:1.8mL/分、カラム:AcQuity BEH300 SEC 4.6×30mm、50℃
SDA PAGE ゲル分析−NuPAGE 4〜12%Bis−Trisゲル;1.5mm×10ウェル
CRM197のリン酸ナトリウム緩衝液(230μL、pH7.4)溶液(32.5mg/mL、185μL、0.103μmol)に、TCEP HCl水溶液(3mg/mL、水、58.9μL、0.616μmol)を添加した。反応物を室温で16時間撹拌し、続いて1,3−ジクロロプロパン−2−オンのDMSO溶液(20mg/mL、13.04μL、2.054μmol)を添加した。反応物を3.5時間撹拌し、次いで、0.5mLのZeba(商標)回転サイズ排除カラム(Thermo Scientificからの7K MWCO)に通過させ、緩衝液を0.1M リン酸ナトリウム緩衝液(pH6)に交換して、ケトンを保持するCRM197(6.78mg/mL、1.3mL、ナノドロップ法)を得た。LCMS[M+1]=58465。
ケトンで修飾されたCRM197のリン酸ナトリウム緩衝液(pH6)溶液(6.78mg/mL、1.3mL、0.151μmol)に、O−(2−(2−(2−(2−アジドエトキシ)エトキシ)エトキシ)エチル)ヒドロキシルアミンのDMSO溶液(300mg/mL、0.044mL、0.045mmol)を添加した。反応混合物を23℃で36時間かき混ぜ、次いで、PBS(7.4)で溶離する5mLのZeba(商標)回転カラムに通し、標題化合物を得た(4.41mg/mL、1.6mL、収率80%、ナノドロップ法)。LCMS[M+1]=58682.5
図4に、修飾されたCRM197に関するSDS PAGEを示す。
<実施例2>
出発材料の調製:pE−R−P−R−L−C−H−K−G−P−Nle−C−F−OH(ジスルフィドC−C12)(8)の合成
・中間体8aの調製
(Fmoc−F−OHを用いる2−クロロトリチルクロリド樹脂のローディング、Fmoc除去、および樹脂ローディング量の測定)
2−クロロトリチルクロリド樹脂(40.0g、64.0mmol)をDCM(3×)で洗浄した。Fmoc−F−OH(24.8g、64.0mmol)のDCM(400mL)溶液およびDIPEA(44.7mL、256mmol)を添加し、懸濁液を室温で22時間振盪した。樹脂を、DCM/MeOH/DIPEA(17:2:1)(3×)、DCM(3×)、DMA(3×)、DCM(3×)で徹底的に洗浄した。次いで、樹脂を、ピペリジン/DMA(1:4)の混合物(400mL)で10分間処理することを4回繰り返し、続いて、DMA(2×180mL)で洗浄した。ピペリジン/DMA溶液およびDMA洗浄溶液を、樹脂のローディング量を求めるために捕集した。合わせた溶液の1mLを、MeOHで500mLまで希釈すると、299.8nmでのUV吸収は、A=0.368と測定された。これは、46.2mmolのFmoc量に相当する。樹脂を、DCM(3×)、DMA(3×)、DCM(3×)で徹底的に洗浄し、真空下で乾燥して、中間体8aを得た(50.7g、ローディング量=0.91mmol/g)。
・中間体8bの調製(線状ペプチドの組み立て)
中間体8a(2.64g、2.40mmol)を、Prelude(商標)ペプチド合成装置での固相ペプチド合成に供した。カップリングは次のように実施した。
・中間体8cの調製(保護基の除去を伴う樹脂からの開裂)
中間体8b(2.40mmol)をDCM(4×)で注意して洗浄した。95%水性TFA/EDT/TIPS(95:2.5:2.5)の混合物(50mL)を添加し、懸濁液を室温で1時間振盪した。開裂溶液を濾別し、新たな開裂溶液(35mL)を添加した。懸濁液を室温で1時間振盪し、次いで開裂溶液を濾別した。新たな溶液(35mL)を添加し、懸濁液を室温で1時間振盪した。開裂溶液を濾別した。合わせた開裂溶液を、冷ヘプタン/ジエチルエーテル(1:1)の撹拌された混合物(500mL)上に徐々に注ぎ入れ、沈殿物を得た。懸濁液を、室温で2時間撹拌し、次いで、沈殿物を沈降させた。上澄み液を、フリットを用いて吸引除去した。残留物を、冷ヘプタン/ジエチルエーテル(1:1)(2×100mL)で洗浄し、上澄み液を、フリットを用いて吸引除去した。固体を高真空下で乾燥して、類白色固体として中間体8cを得た(3.75g、1.88mmol)。
<環状ペプチド8の調製>(環化および精製)
中間体8c(3.75g、1.88mmol)をHO(375mL)に溶解した。IのAcOH溶液(50mM、45.1mL、2.26mmol)を、撹拌された溶液に一度に添加し、溶液を室温で10分間撹拌した。アスコルビン酸水溶液(0.5M、5.64mL、2.82mmol)を添加して、過剰のIを失活させた。溶液を、乾固近くまで濃縮した。反応は、2つの温度(two poroom temperatureions):0.188mmolの規模および1.69mmolの規模で実施した。精製のために粗製物を合わせた。粗製物を、分取HPLCで精製し、ACN/HOから凍結乾燥して、白色固体として化合物8を得た(1.53g、0.767mmol)。
純粋な生成物を、分析HPLC(分析法C:t=3.43分)およびUPLC−MS(分析方法B;測定値[M+3]/3=512.4、計算値[M+3]/3=512.6)で分析した。
この実施例は、環状ペプチド8から出発する活性化タンパク質の形成を例示する。
環状ペプチド8(12mg、6.76μmol)をリン酸Na緩衝液(50mM、pH6.5、1.5mL)に溶解し、この溶液にTCEP HCl(2.91mg、10.13μmol)を室温で添加した。この反応混合物を室温で1時間撹拌した。上記溶液に1,3−ジクロロプロパン−2−オン(4.29mg、0.034mmol)を室温で添加し、室温で30分間撹拌した。15〜60%MeCN/水(+0.1%TFA)で溶離する逆相HPLCにより、活性化タンパク質8dを得た(6mg、2.93μmol、収率43.4%)。HRMS[M+1](方法D);1590.7911(実測値)、1590.7912(予測値)。
6位および12位(C−C12)の2つのシステイン間に−S−CH−C(=Z)−CH−S−連結部を有し、Zが、
である、pE−R−P−R−L−C−H−K−G−P−Nle−C−F−OH。
化合物8すなわち((S)−2−((3S,6R,14R,17S,20S,28aS)−17−((1H−イミダゾール−5−イル)メチル)−20−(4−アミノブチル)−3−ブチル−14−((S)−2−((S)−5−グアニジノ−2−((S)−1−((S)−5−グアニジノ−2−((S)−5−オキソピロリジン−2−カルボキサミド)ペンタノイル)ピロリジン−2−カルボキサミド)ペンタンアミド)−4−メチルペンタンアミド)−1,4,10,15,18,21,24−ヘプタオキソヘキサコサヒドロピロロ[2,1−i][1,23,4,7,10,13,16,19]ジチアヘキサアザシクロヘキサコシン−6−カルボキサミド)−3−フェニルプロパン酸(11.5mg、5.62μmol)、および2,2,2−トリフルオロ酢酸と1:1で一緒になった(S)−1−(アミノオキシ)−19−カルボキシ−2,7,16,21−テトラオキソ−9,12−ジオキサ−3,6,15,20−テトラアザオクタトリアコンタン−38−酸化合物(9.19mg、0.011mmol)の100nMリン酸Na緩衝液(pH6.0、1mL)中溶液に、アニリン(2.051μL、0.022mmol)を室温で添加した。DMSO(50μL)を添加すると均一溶液が得られた。この反応混合物を室温で2時間撹拌した。15〜60%MeCN/水(+0.1%TFA)で溶離する逆相HPLCにより、予想される複合体すなわち(1−((Z)−((3S,6R,14R,17S,20S,28aS)−17−((1H−イミダゾール−5−イル)メチル)−20−(4−アミノブチル)−3−ブチル−6−((S)−1−カルボキシ−2−フェニルエチルカルバモイル)−14−((S)−2−((S)−5−グアニジニノ−2−((S)−1−((S)−5−グアニジニノ−2−((S)−5−オキソピロリジン−2−カルボキサミド)ペンタノイル)ピロリジン−2−カルボキサミド)ペンタンアミド)−4−メチルペンタンアミド)−1,4,15,18,21,24−ヘキサオキソドコサヒドロピロロ[2,1−i][1,23,4,7,10,13,16,19]ジチアヘキサアザシクロヘキサコシン−10(1H,9H,11H)−イリデン)アミノオキシ)−19−カルボキシ−2,7,16,21−テトラオキソ−9,12−ジオキサ−3,6,15,20−テトラアザオクタトリアコンタン−38−酸が得られた(4.5mg、1.646μmol、収率29.3%)。HRMS(方法D)[(M+3)/3];759.7487(実測値)、759.7462(予測値)。保持時間:4.12分。
<実施例3>
CRM197(200μg、6.2μL、0.0034μmol)のリン酸Na緩衝液(50mM、pH7.4、10μL)溶液に、TCEP HCl(5.89μg、0.021μmol)の水溶液を添加した。この反応混合物を室温で15時間放置した。混合物に1,3−ジクロロプロパン−2−オン(4.58μg、0.034μmol、10当量)を添加した。この反応物を室温で2時間放置した。粗製物を、Zeba(商標)サイズ排除カラムに通した。LCMS;[M+1]=58465。この活性化タンパク質を、TLR作動薬などのアミノ化ペイロードと反応させて、担体タンパク質に付加された任意の抗原に対する免疫応答を高める可能性のある化合物と複合化された担体タンパク質を形成することができる。
ケトンで修飾されたCRM197のリン酸Na緩衝液(pH6.0)中溶液(5mg/mL、50μg、0.00086μmol)に、N−(3−(4−(2−(4−(2−(5−アミノ−8−メチルベンゾ[f][1,7]ナフチリジン−2−イル)エチル)−3−メチルフェノキシ)エチル)ピペラジン−1−イル)プロピル)−2−(アミノオキシ)アセトアミド(66.8μg、0.064μmol)およびアニリン(0.0020μL、0.021μmol)を添加した。LCMS分析によれば、この反応物を23℃で14時間放置すると、所望の複合体Aが生成した。反応混合物を、PBS緩衝液(pH7.2)で溶離する0.5mLのZeba(商標)サイズ排除カラムに通した。LCMS;[M+1]=59032。
<PLの合成>
2−(3−ブロモプロピルアミノ)−2−オキソエトキシカルバミン酸tert−ブチル(53.3mg、0.171mmol)および8−メチル−2−(2−メチル−4−(2−ピペラジン−1−イル)エトキシ)フェネチル)ベンゾ[f][1,7]ナフチリジン−5−アミン(52mg、0.114mmol)のDMF(0.5mL)溶液に、炭酸カリウム(39.4mg、0.285mmol)を室温で添加し、室温で24時間撹拌した。水およびEtOAcを添加した。有機層を分離した。水層をEtOAcで抽出した。合わせた有機層を、NaSO上で乾燥し、濾過し、真空下で濃縮して、Bocで保護された物質の粗製物を得た。これをDMF(0.5mL)に溶解し、TFA(0.5mL、6.49mmol)を添加し、室温で30分間撹拌した。溶媒を除去した後、15〜60%MeCN/水(+0.1%TFA)で溶離する逆相HPLCにより精製し、N−(3−(4−(2−(4−(2−(5−アミノ−8−メチルベンゾ[f][1,7]ナフチリジン−2−イル)エチル)−3−メチルフェノキシ)エチル)ピペラジン−1−イル)プロピル)−2−(アミノオキシ)アセトアミドを得た(25mg、0.024mmol、収率21.02%)。LCMS;[M+1]=586。
<実施例4>
次の実施例では、抗−VEGF抗体フラグメント(VEGF−Fab)、および該抗体フラグメントの血清中半減期を増加させるために付加される脂肪酸誘導体を使用する。いくつかのより接近し難い鎖内ジスルフィド連結部の存在下での鎖間ジスルフィドの選択的還元は、pH7のPBS中でTCEPを使用して達成される。還元されたタンパク質をジハロアセトン(ジブロモアセトンまたはジクロロアセトン)と反応させて、硫黄原子を相互に連結する3炭素テザー−CH−C(=O)−CH−を有する活性化タンパク質を得る。活性化タンパク質を、反応性部分としてアミノオキシを有するリンカー−ペイロード部分と接触させて、ジハロアセトンに由来するケトンとのオキシムを形成する。
実施例における連結基Lは、
(式中、[X]および[PL]は、それぞれ−X−NHおよびペイロードPLに対する結合箇所を示し、ペイロードはC18脂肪酸基である。実施例において、Xは−ONHであり、それは、活性化タンパク質のアセトニルケトンのカルボニルとのオキシムを形成する。図5に、この実施例に関する活性化タンパク質の形成を図示し、その形成に関する証拠を質量スペクトルで示す。
A(72.72μg、6.0uL、0.0015μmol)のPBS(pH7.4、8μL)溶液にTCEP HCl(2.63μg、0.0092μmol)を添加した。この反応混合物を室温で3時間放置した。1,3−ジクロロプロパン−2−オン(1.945μg、0.015μmol)を添加し、反応物を室温で1時間静置した。Aは、消費され、所望の生成物Bに変換された。粗製物を、サイズ排除カラムに通した。LCMS;[M+1]=47538。
B(36.36μg、0.00076μmol)のPBS(pH7.4、22.5μL)溶液に、2,2,2−トリフルオロ酢酸と1:1で一緒になった(S)−1−(アミノオキシ)−19−カルボキシ−2,7,16,21−テトラオキソ−9,12−ジオキサ−3,6,15,20−テトラアザオクタトリアコンタン−38−酸化合物(64.33μg、0.079μmol)およびアニリン(0.00105μL、0.011μmol)を室温で添加し、23℃で14時間撹拌した。Bは、消費され、所望の生成物Cに変換された。粗製物を、Zeba(商標)回転脱塩カラム、7K MWCO(Thermo Scientificからの)に通過させた。LCMS;[M+1](方法A)=48222。図6に、タンパク質複合体の形成を図示し、複合体の形成に関する証拠を質量スペクトルで示す。
<実施例5>
ペプチドA(1mg、0.519μmol)を緩衝液(2.5mL、pH6.5の50mMリン酸ナトリウム緩衝液を1.5mL、40%MeCNを0.9mL、2.5%DMFを0.1mL)に溶解し、TCEP HCl(0.164mg、0.571μmol)を室温で添加した。この反応混合物を60分間撹拌した。反応混合物に1,3−ジブロモアセトン(0.164mg、0.571μmol)のDMF(0.1mL)溶液を室温で添加した。3分間撹拌した後、LCMS分析により、アセトン付加体Bが、定量的変換率で形成されたことが観察された。LCMS(方法C)[M+2]/2=991。
<実施例6>
抗Her2抗体−薬物複合体の調製
方法A:
ステップ1.
ステップ1:
抗−HER2 IgGの0.1M Tris/HCl中溶液(20.36mg/mL、30μL、610.8μg、0.0041μmol)および1,3−ジクロロプロパン−2−オン(66.1μg、0.495μmol)に、TCEP HCl(14.17μg、0.049μmol)を添加し、4℃で16時間かき混ぜた。反応混合物を、PBS緩衝液(pH7.2)で溶離する0.5mLのZeba(商標)回転カラムに通した。4つの鎖間ジスルフィドの修飾が、反応溶液から採取されたサンプルを用いて実施されるPNGアーゼF(New England Biolab)、エンドプロテイナーゼLys−C(Roche)および非還元/還元SDS PAGE(4〜12%Bis−Trisゲル、コロイダルブルー染色)を用いる分析によって確認された。LCMS(方法B);145394(PNGアーゼFでの脱グリコシル化の後で)。
ステップ2:
ステップ1で調製された修飾型抗−HER2 IgGの100mMアニリン酢酸緩衝液中溶液(7.14mg/mL、pH4.8、600μg、0.0040μmol)に、(S)−2−((2R,3R)−3−((S)−1−((3R,4S,5S)−4−((S)−2−((S)−2−(6−(アミノオキシ)−N−メチルヘキサンアミド)−3−メチルブタンアミド)−N,3−ジメチルブタンアミド)−3−メトキシ−5−メチルヘプタノイル)ピロリジン−2−イル)−3−メトキシ−2−メチルプロパンアミド)−3−フェニルプロパン酸(30mg/mL、104μg、0.121μmol)を室温で添加した。生じた混合物を室温で19時間かき混ぜた。混合物を、PBS緩衝液(pH7.2)で一度に溶離する0.5mLのZeba(商標)回転カラムに通した。ケトンの修飾は、反応溶液から採取されたサンプルを用いて実施されるPNGアーゼF(New England Biolab)、エンドプロテイナーゼLys−C(Roche)および非還元/還元SDS PAGE(4〜12%Bis−Trisゲル、コロイダルブルー染色、下記)を用いる分析によって確認された。DAR(薬物−抗体比)は3.2であった。LCMS(方法B);148770(脱グリコシル化後)。
図7に、複合体および還元後の複合体に関するSDS PAGEを示す(後記参照)。SeeBlue Plus2(登録商標)事前染色標準(Invitrogen)を、見かけ分子量ラダーとして使用した。これは、複合生成物中に非複合抗体が、ほとんどまたは全く存在しないことを立証しており、非複合抗体は、ジスルフィド結合のみで相互に保持されていた抗体の還元による解離のため、より低分子量のバンドをもたらす。−S−CH−C(=X)−CH−S−連結部を介して共有結合で連結されたフラグメントを有する複合体は、還元で解離できない。
方法B:
ステップ1:
抗−HER2 IgGの0.1M Tris/HCl中溶液(20.36mg/mL、30uL、610.8μg、0.0041μmol)および1,3−ジクロロプロパン−2−オン(66.1μg、0.495μmol)に、TCEP HCl(14.17μg、0.049μmol)を添加し、4℃で16時間かき混ぜた。反応混合物を、PBS(pH7.2)で溶離する0.5mLのZeba(商標)回転カラムに通した。4つアセトン形成による鎖間ジスルフィドの成功裡の修飾は、反応溶液から採取されたサンプルを用いて実施されたPNGアーゼF(New England Biolab)、エンドプロテイナーゼLys−C(Roche)および非還元/還元SDS PAGE(4〜12%Bis−Trisゲル、コロイダルブルー染色)を用いる分析によって確認された。LCMS(方法B);145394(脱グリコシル化後)。SDS PAGEのための還元サンプルは、前に記載の手順に従って調製された。
ステップ2:
修飾された抗−HER2 IgGの100mM酢酸アニリン緩衝液中溶液(7.14mg/mL、pH4.8、600μg、0.0040μmol)に、(S)−2−((2R,3R)−3−((S)−1−((3R,4S,5S)−4−((S)−2−((S)−2−(6−(アミノオキシ)−N−メチルヘキサンアミド)−3−メチルブタンアミド)−N,3−ジメチルブタンアミド)−3−メトキシ−5−メチルヘプタノイル)ピロリジン−2−イル)−3−メトキシ−2−メチルプロパンアミド)−3−フェニルプロパン酸(30mg/mL、104μg、0.121μmol)を室温で添加し、室温で19時間かき混ぜた。生じた混合物を、PBS(pH7.2)で一度に溶離する0.5mLのZeba(商標)回転カラムに通した。ケトンの成功裡の修飾は、反応溶液から採取されたサンプルを用いて実施されたPNGアーゼF(New England Biolab)、エンドプロテイナーゼLys−C(Roche)および非還元/還元SDS PAGE(4〜12%Bis−Trisゲル、コロイダルブルー染色)を用いる分析によって確認された。DARは3.8であった。LCMS(方法B);148770(脱グリコシル化後)。SeeBlue Plus2(商標)事前染色標準(Invitrogen)を、見かけ分子量ラダーとして使用した。SDS PAGEのための還元サンプルは、前に記載の手順に従って調製された。ステップ2の生成物に関するLC−MSデータを図7に示す。
<実施例7>
抗体B−DM1複合体の調製
ステップ1:
ジクロロアセトン(7.35mg、0.055mmol、368uL)のTris緩衝液(4800uL)中溶液に、抗体B IgG(抗体B IgGは、Her2と異なる抗原を認識する、68.2mg、0.458μmol、400uL)を添加し、4℃に60分間冷却した。TCEP HCl(1.576mg、5.50μmol、524uL)を4℃で添加し、4℃の部屋で16時間放置した。混合物を10K Amicon(登録商標)膜濾過を介して濃縮し、PBSで希釈した。このサイクルを2回繰り返した。濾過後、サンプルを、5mLの Zeba(商標)脱塩カラムに通した。4つアセトン形成による鎖間ジスルフィドの成功裡の修飾は、反応溶液から採取されたサンプルを用いて実施されたPNGアーゼF(New England Biolab)および非還元/還元SDS PAGE(4〜12%Bis−Trisゲル、コロイダルブルー染色)を用いる分析によって確認された。LCMS(方法B);146020(脱グリコシル化後)。SDS PAGEのための還元サンプルは、前に記載の手順に従って調製された。
ステップ2:
PL1(方法A):
修飾された抗体B IgG(48mg、0.322μmol、1.2mL)の溶液に、DM−1誘導体(10.00mg、8.05μmol、67uL)および3,5−ジアミノ安息香酸(14.70mg、0.097mmol、30uL)のDMSO溶液を添加し、23℃で15時間撹拌した。混合物を10K Amicon(登録商標)膜濾過を介して濃縮し、PBSで希釈した。このサイクルを3回繰り返した。濾過後、サンプルを、5mLの Zeba(商標)脱塩カラムに通した。ケトンの成功裡の修飾は、PNGアーゼF(New England Biolab)を用いる分析によって確認された。LCMSによればDARは4であった。LCMS(方法B);150915(脱グリコシル化後)。
PL1(方法B):
修飾された抗体B IgG(679μg、0.0046μmol)の0.1Mリン酸Na(pH6.0)中溶液に、2−(アミノオキシ)−N−(1−(2,5−ジオキソ−2,5−ジヒドロ−1H−ピロール−1−イル)−4,13−ジオキソ−6,9,15,18−テトラオキサ−3,12−ジアザイコサン−20−イル)アセトアミド(563μg、0.911μmol、2.25uL)のDMSO溶液を室温で添加し、23℃で20時間撹拌した。反応混合物を、EDTAを含む100mM HEPESで溶離する0.5mLの脱塩カラムに3回通した。3.8のマレイミドリンカー/抗体(DAR=3.8)の導入が、LCMSで確認された。LCMS(方法B);147968(PNGアーゼF(New England Biolab)を用いる脱グリコシル化の後)。
修飾された抗体B IgG(177μg、0.0012μmol)のEDTAを10mMで含む100mM HEPES緩衝液中溶液に、DM−1(8.65μg、0.012μmol、0.288uL)のDMSO溶液を室温で添加し、23℃で6時間かき混ぜた。反応溶液にN−メチルマレイミドのDMSO溶液(1.3mg/mL、2.083μg、0.019μmol)を添加し、10分間かき混ぜた。反応混合物を、100mM HEPES緩衝液で溶離する0.5mLの脱塩カラムに通した。LCMSによればDARは3.7であった。LCMS(方法B);153967(DAR4)(グリコシル化後)。
PL2:
修飾された抗体B IgG(420μg、0.0028μmol)のEDTAを10mMで含むHEPES緩衝液中溶液に、DM−1(10.61μg、0.014μmol、0.55uL)のDMSO溶液を室温で添加し、室温で8時間かき混ぜた。反応混合物を、EDTAを含む100mM HEPESで溶離する0.5mLの脱塩カラムに3回通した。反応混合物を、100mM HEPES緩衝液で溶離する0.5mLの脱塩カラムに通した。LCMSによればDARは3.6であった。LCMS(方法B);150101(DAR4)(PNGアーゼF(New England Biolab)を用いる脱グリコシル化後)。
修飾された抗体B IgG(420μg、0.0028μmol)のEDTAを10mMで含むHEPES緩衝液中溶液に、DM−1(10.61μg、0.014μmol、0.55uL)のDMSO溶液を室温で添加し、室温で8時間かき混ぜた。反応混合物を、EDTAを含む100mM HEPESで溶離する0.5mLの脱塩カラムに3回通した。反応混合物を、100mM HEPES緩衝液で溶離する0.5mLの脱塩カラムに通した。LCMSによればDARは3.6であった。LCMS(方法B);150101(DAR4)(PNGアーゼF(New England Biolab)を用いる脱グリコシル化後)。
PL3:
修飾された抗体B IgG(47.3mg、0.317μmol、1.1mL)の溶液に、DM−1誘導体(6.34mg、6.35μmol、42.3uL)および3,5−ジアミノ安息香酸(13.52mg、0.089mmol、27uL)のDMSO溶液を添加し、23℃で15時間撹拌した。混合物を10K Amicon(登録商標)膜濾過を介して濃縮し、PBSで希釈した。このサイクルを2回繰り返した。濾過後、サンプルを、5mLの Zeba(商標)脱塩カラムに通した。ケトンの成功裡の修飾は、PNGアーゼF(New England Biolab)を用いる分析によって確認された。LCMSによればDARは4であった。LCMS(方法B);150910(脱グリコシル化後)。
PL4:
修飾された抗体B IgG(250μg、0.0017μmol、10uL)のPBS溶液に、上に示した所要のアルコキシアミン(21.66μg、0.025μmol、0.245uL)および3,5−ジアミノ安息香酸(383μg、2.52μmol、0.43uL)を室温で添加し、23℃で24時間かき混ぜた。反応混合物を、PBSで溶離する0.5mLの脱塩カラムに2回通した。LCMSによればDARは4であった。LCMS(方法B);152446(グリコシル化後)。
PL1、PL2、PL3の合成:
PL1の合成:
2−(2−(2−(2,5−ジオキソ−2,5−ジヒドロ−1H−ピロール−1−イル)エトキシ)エトキシ)エチル)カルバミン酸tert−ブチル(245mg、0.746mmol)を4N HCl/ジオキサン(2mL、8.00mmol)に室温で溶解し、室温で1時間撹拌した。溶媒を除去した後、粗製物を、さらなる精製なしに、次の反応に使用した。
2−(((tert−ブトキシカルボニル)アミノ)オキシ)酢酸(185mg、0.970mmol)およびTEA(0.520mL、3.73mmol)のDCM(8mL)溶液に、EDC(172mg、0.895mmol)およびHOBT(114mg、0.746mmol)を室温で添加し、室温で5分間撹拌した。上記反応混合物に、1−(2−(2−(2−アミノエトキシ)エトキシ)エチル)−1H−ピロール−2,5−ジオン(197mg、0.746mmol)のDCM(4mL)溶液を添加した。1時間撹拌した後、DCMおよび水を添加した。有機層を分離し、水層をDCMで抽出した。合わせた有機層を、NaSO上で乾燥し、濾過し、真空下で濃縮した。15〜65%MeCN/水(+0.1%TFA)で溶離する逆相HPLCで精製して、2−((2−(2−(2−(2,5−ジオキソ−2,5−ジヒドロ−1H−ピロール−1−イル)エトキシ)エトキシ)エチル)アミノ)−2−オキソエトキシカルバミン酸tert−ブチルを無色オイルとして得た(62mg、0.154mmol、収率:2ステップで20.70%)。ESI−MS(方法A)m/z:402[M+1]+、保持時間:1.60分。1H-NMR (CDCl3-d, 400 MHz); 1.48 (s, 9H), 3.49-3.75 (m, 14H), 6.71 (s, 2H).
2−((2−(2−(2−(2,5−ジオキソ−2,5−ジヒドロ−1H−ピロール−1−イル)エトキシ)エトキシ)エチル)アミノ)−2−オキソエトキシカルバミン酸tert−ブチル(62mg、0.154mmol)のDCM(400μL)溶液に、TFA(400μL)を室温で添加し、室温で1時間撹拌した。溶媒を除去した後、粗製物を、さらなる精製なしに使用されるO.N.のために真空下に貯蔵した。ESI−MS(方法A)m/z:302[M+1]
PL2の合成:
2−ClTrt樹脂(1.70mmol/g、0.086g、1.7mmol)および1−(9H−フルオレン−9−イル)−3−オキソ−2,7,10−トリオキサ−4−アザドデカン−12−酸(2g、5.19mmol)のDCM(8mL)/DMF(4mL)懸濁液中に、DIPEA(2.67mL、15.30mmol)を滴加し、室温で15時間撹拌した。溶媒を排出した。樹脂を、DCM/MeOH/DIPEA(17/2/1、40mL)、DCM(8mL×2)、DMF(8mL×2)、DCM(8mL×2)ですすぎ洗い、真空下で乾燥した。
反応容器に樹脂(0.679g、1.7mmol)を仕込んだ。5mLの20%ピペリジン/DMFが、添加され、1分間穏やかに撹拌され、除去された。新たな10mLの20%ピペリジン/DMFが、添加され、間欠的に撹拌しながら20分間放置され、除去された。DMF(10mL)が、添加され、15秒間撹拌され、真空濾過で除去された。このステップを4回繰り返した(Kaiser試験でチェック、陽性、紫−深青)。樹脂に、HOAt(0.463g、3.40mmol)および2−(((tert−ブトキシカルボニル)アミノ)オキシ)酢酸(0.650g、3.40mmol)のDMF(8mL)溶液を添加し、DIC(0.530mL、3.40mmol)のDMF(4mL)溶液を添加した。反応混合物を室温で1.5時間かき混ぜた。樹脂を、濾別し、DMF(10mL)で4回すすぎ洗い、真空下で乾燥した。
反応容器に樹脂(0.926g、1.7mmol)を仕込んだ。5mLの20%ピペリジン/DMFが、添加され、1分間穏やかに撹拌され、除去された。新たな10mLの20%ピペリジン/DMFが、添加され、間欠的に撹拌しながら20分間放置され、除去された。DMF(10mL)が、添加され、15秒間撹拌され、真空濾過で除去された。このステップを4回繰り返した(Kaiser試験でチェック、陽性、紫−深青)。樹脂に、HOAt(0.463g、3.40mmol)および2−(((tert−ブトキシカルボニル)アミノ)オキシ)酢酸(0.650g、3.40mmol)のDMF(8mL)溶液を添加し、DIC(0.530mL、3.40mmol)のDMF(4mL)溶液を添加した。反応混合物を室温で1.5時間かき混ぜた。樹脂を、濾別し、DMF(10mL)で4回すすぎ洗い、真空下で乾燥した。
樹脂を、30%HFIP(ヘキサフルオロイソプロパノール)/CHCl(20mL、1.700mmol)に懸濁し、室温で2時間かき混ぜた。排出された溶媒を濃縮して、粗の2,2−ジメチル−4,8,17−トリオキソ−3,6,12,15,21,24−ヘキサオキサ−5,9,18−トリアザヘキサコサン−26−酸を得た(1.13g、2.347mmol、収率138%)。これを、さらなる精製なしに次の反応に使用した。ESI−MS m/z:482[M+1]+、保持時間:1.10分(方法B)。
2,2−ジメチル−4,8,17−トリオキソ−3,6,12,15,21,24−ヘキサオキサ−5,9,18−トリアザヘキサコサン−26−酸(819mg、1.7mmol)のDMF(6mL)溶液に、HOAt(463mg、3.40mmol)およびDIC(0.530mL、3.40mmol)をそれぞれ室温で添加し、室温で5分間撹拌した。上記混合物に1−(2−アミノエチル)−1H−ピロール−2,5−ジオン(518mg、2.040mmol)およびDIPEA(ジイソプロピルエチルアミン、0.594mL、3.40mmol)を室温で添加し、室温で1時間撹拌した。反応混合物を水およびEtOAc(酢酸エチル)で希釈した。有機層を分離した。水層をEtOAcで抽出した。合わせた有機層を、NaSO上で乾燥し、濾過し、真空下で濃縮した。LCMSによれば、所望の化合物は、大部分水層中に存在した。水層を凍結乾燥した後、粗製物を、15〜70%MeCN/水(+0.1%TFA)で溶離する逆相HPLCにより精製して、23−(2,5−ジオキソ−2,5−ジヒドロ−1H−ピロール−1−イル)−2,11,20−トリオキソ−6,9,15,18−テトラオキサ−3,12,21−トリアザトリコシル)オキシカルバミン酸tert−ブチルを得た(600mg、0.994mmol、収率58.5%)。ESI−MS m/z:604[M+1]+、保持時間:1.14分(方法B)。1H-NMR (CDCl3-d, 400 MHz); 1.48 (s, 7.5H),1.55 (s, 1.5H), 3.47-3.71 (m, 20H), 3.97 (s, 2H), 4.04 (s, 2H), 4.37 (s, 1.65 H), 4.47 (s, 0.35H), 6.72 (s, 2H).
23−(2,5−ジオキソ−2,5−ジヒドロ−1H−ピロール−1−イル)−2,11,20−トリオキソ−6,9,15,18−テトラオキサ−3,12,21−トリアザトリコシル)オキシカルバミン酸tert−ブチル(8.4mg、0.014mmol)のDCM(100μL)溶液にTFA(100μL)を室温で添加し、室温で1時間かき混ぜた。溶媒を除去して、2−(アミノオキシ)−N−(1−(2,5−ジオキソ−2,5−ジヒドロ−1H−ピロール−1−イル)−4,13−ジオキソ−6,9,15,18−テトラオキサ−3,12−ジアザイコサン−20−イル)アセトアミドを得た。これを、さらなる精製なしで次の反応に使用した。ESI−MS m/z:504[M+1]+、保持時間:0.69分(方法A)。
PL3の合成:
2−(アミノオキシ)−N−(1−(2,5−ジオキソ−2,5−ジヒドロ−1H−ピロール−1−イル)−4,13−ジオキソ−6,9,15,18−テトラオキサ−3,12−ジアザイコサン−20−イル)アセトアミド(22.79mg、0.031mmol)のDMA(0.6mL)溶液に、DM−1(23mg、0.031mmol)およびpH7.4の100mMリン酸Na(0.600mL)を5℃で添加した。DIPEA(10.88μL、0.062mmol)を同一温度で添加した。この反応混合物を、室温まで戻し、1.5時間撹拌した。反応混合物をDCMおよび重炭酸ナトリウム飽和水溶液で希釈した。有機層を、NHCl飽和水溶液およびブラインで洗浄した。合わせた有機層を、NaSO上で乾燥し、濾過し、真空下で濃縮した。0〜15%MeOH/DCMで溶離するシリカゲルクロマトグラフィーにより、所望の化合物を得た(21mg、0.017mmol、収率54.3%)。ESI−MS m/z:1242[M+1]+、保持時間:1.00分(方法A)。1H-NMR (CDCl3-d, 400 MHz); 0.80 (s, 3H), 1.21-1.33 (m, 9H), 1.41-1.51 (m, 1H), 1.56-1.59 (m, 1H), 2.31-2.39 (m, 1H), 2.57-2.65 (m, 2H), 2.79-2.88 (m, 1H), 2.86 (s, 3H), 2.91-3.13 (m, 5H), 3.16-3.24 (m, 1H), 3.20 (s, 3H), 3.36 (s, 3H), 3.43-3.76 (m, 25H), 3.90 (d, J = 3.6Hz, 2H), 3.98 (s, 3H), 4.02 (s, 2H), 4.17 (s, 2H), 4.25-4.32 (m, 1H), 4.77-4.80 (m, 1H), 5.30-5.37 (m, 1H), 5.62-5.69 (m, 1H), 6.26 (s, 1H), 6.38-6.45 (m, 1H), 6.63-6.68 (m, 2H), 6.82-6.84 (m, 1H), 6.92 (brs, 1H), 7.14-7.24 (2H).
2−(2−(2−アミノエトキシ)エトキシ)エチル)カルバミン酸tert−ブチル(320mg、1.289mmol)のDCM(3mL)溶液に、2−ブロモアセチルブロミド(0.225mL、2.58mmol)およびDIPEA(0.563mL、3.22mmol)を5℃で添加し、15分間撹拌して、室温に戻した。溶媒を除去した後、0〜40〜100%EtOAc/ヘプタンで溶離するシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製して、2−(2−(2−(2−ブロモアセトアミド)エトキシ)エトキシ)エチル)カルバミン酸tert−ブチルを得た(317mg、0.858mmol、収率66.6%)。ESI−MS m/z:269[M+1−Boc]+、保持時間:1.41分(方法A)。H-NMR (CDCl3, 400 MHz); 1.45 (s, 9H), 3.34 (brs, 2H, 3.48-3.52 (m, 2H), 3.53-3.60 (m, 4H), 3.63 (s, 4H), 3.88 (s, 2H).
2−(2−(2−(2−ブロモアセトアミド)エトキシ)エトキシ)エチル)カルバミン酸tert−ブチル(317mg、0.858mmol)のDCM(1mL)溶液にTFA(1mL)を添加し、室温で30分間撹拌した。溶媒を除去した後、得られた粗製物を、さらなる精製なしに次の反応に使用した。
N−(2−(2−(2−アミノエトキシ)エトキシ)エチル)−2−ブロモアセトアミド(329mg、0.858mmol)のDCM(1.5mL)溶液に、事前活性化エステル[DMF(1.5mL)中、2(((tert−ブトキシカルボニル)アミノ)オキシ)酢酸(328mg、1.716mmol)、HOAt(175mg、1.287mmol)およびDIC(0.267mL、1.716mmol)から室温で5分間撹拌して調製された]およびDIPEA(0.749mL、4.29mmol)を5℃で添加し、20分間撹拌して室温に戻した。EtOAcおよび水を添加した。有機層を分離した。水層をEtOAcで抽出した。合わせた有機層を、NaSO上で乾燥し、濾過し、真空下で濃縮した。0〜5%MeOH/DCMで溶離するシリカゲルクロマトグラフィーで精製して、14−ブロモ−2,13−ジオキソ−6,9−ジオキサ−3,12−ジアザテトラデシル)オキシカルバミン酸tert−ブチルを得た(150mg、0.339mmol、収率39.5%)。ESI−MS m/z:343[M+1−Boc]+、保持時間:1.30分(方法A)。H-NMR (CDCl3, 400 MHz); 1.49 (s, 9H), 3.47-3.55 (m, 4H), 3.59-3.63 (m, 4H), 3.65 (s, 4H), 3.88 (s, 2H), 4.34 (s, 2H).
(14−ブロモ−2,13−ジオキソ−6,9−ジオキサ−3,12−ジアザテトラデシル)オキシカルバミン酸tert−ブチル(150mg、0.339mmol)をDCM(容積:1mL、比率:1.000)に溶解し、TFA(容積:1、比率:1.000)を室温で添加した。この反応混合物を室温で30分間撹拌した。溶媒を除去した後、10〜25%MeCN/水(+0.1%TFA)で溶離する逆相HPLCにより、2−(アミノオキシ)−N−(2−(2−(2−(2−ブロモアセトアミド)エトキシ)エトキシ)エチル)アセトアミドを得た(110mg、0.241mmol、収率71.1%)。ESI−MS m/z:344[M+2]+、保持時間:0.44分(方法A)。
2−(アミノオキシ)−N−(2−(2−(2−(2−ブロモアセトアミド)エトキシ)エトキシ)エチル)アセトアミド(42.9mg、0.075mmol)のDMA(1mL)溶液に、DM−1(37mg、0.050mmol)および75mMリン酸Na(pH8.5、1mL)を5℃で添加した。DIPEA(0.026mL、0.150mmol)を同一温度で添加した。この反応混合物を室温まで戻し、1時間撹拌した。反応混合物を、DCMおよび重炭酸ナトリウム飽和水溶液で希釈し、有機層をNHCl飽和水溶液およびブラインで洗浄した。合わせた有機層をNaSO上で乾燥し、濾過し、真空下で濃縮した。0〜15%MeOH/DCMで溶離するシリカゲルクロマトグラフィーにより、所望の化合物を得た(31mg、0.031mmol、収率61.9%)。ESI−MS m/z:1000[M+1]+、保持時間:1.61分(方法A)。1H-NMR (CDCl3-d, 400 MHz); 0.79 (s, 3H), 1.20-1.33 (m, 9H), 1.41-1.50 (m, 2H), 2.17-2.22 (m, 1H), 2.50-2.63 (m, 2H), 2.70-2.81 (m, 2H), 2.86-2.94 (m, 3H), 2.99-3.01 (m, 1H), 3.10-3.13 (m, 1H), 3.18-3.20 (m, 4H), 3.36 (s, 3H), 3.45-3.62 (m, 14H), 3.98 (s, 3H), 4.17 (s, 2H), 4.25-4.31 (m, 1H), 4.78-4.82 (m, 1H), 5.30-5.35 (m, 1H), 5.63-5.69 (m, 1H), 6.27 (s, 1H), 6.39-6.45 (m, 1H), 6.61-6.64 (m, 2H), 6.83 (s,1H), 6.87 (brs, 1H).
<実施例8>
抗体C Fab複合体
ステップ1:
抗体C Fab(抗体CはHer2および抗体Bと異なる標的抗原に結合する:1668μg、0.035μmol、120uL)のEDTA含有100mMリン酸Na(pH7.4)中溶液に、TCEP HCl(35.2μg、0.123μmol、11.73uL)を室温で添加し、23℃で1.5時間かき混ぜた。反応混合物に1,3−ジクロロプロパン−2−オン(117μg、0.878μmol、5.85uL)を添加し、23℃で40分間かき混ぜた。LCMSにより1つのアセトン橋での修飾が観察された。反応混合物を、100mM NaOAc緩衝液(pH5.2)で溶離する0.5脱塩カラムに通した。LCMS(方法B);47554。
ステップ2:
修飾された抗体C Fab(1668μg、0.035μmol、148uL)の、100mM NaOAc緩衝液(pH5.2)中溶液および示したアミノオキシ置換脂肪酸(1852μg、2.63μmol)に、3,5−ジアミノ安息香酸(694μg、4.56μmol、5.34uL)を室温で添加し、23℃で20時間かき混ぜた。混合物にさらなるアミノオキシ−脂肪酸(1852μg、2.63μmol)を添加し、室温で24時間かき混ぜた。反応混合物を、PBS(pH7.4)で溶離する5mLの脱塩カラムに通し、予想される抗体C Fab−脂肪酸複合体を得た(収率30%)。LCMS(方法B);48238。
複合体に関するSDS PAGE画像および質量スペクトルを図9に示す。

本発明は、以下の態様を包含し得る。
[1]
少なくとも2つのシステイン残基を含むタンパク質から、タンパク質−ペイロード複合体を形成する方法であって、
(a)タンパク質を、官能化されたテザー形成化合物と、該官能化されたテザー形成化合物が該タンパク質上の2つの遊離チオール基と反応する条件下で接触させ、官能化されたテザーによって共有結合で相互に連結された2つのチオール基を有する活性化タンパク質を形成すること、および
(b)官能化されたテザーがペイロードにまだ連結されていない場合、ペイロードと官能化されたテザーとの共有結合を形成するために、活性化タンパク質を官能化されたペイロード化合物と接触させて、タンパク質−ペイロード複合体を形成すること
を含む、前記方法。
[2]
タンパク質が、官能化されたテザー形成剤との接触前に、ジスルフィド連結部によって相互に連結された2つのシステイン残基を有し、該ジスルフィドが還元され、上記[1]のステップ(a)で使用するための2つの遊離システイン残基を有するタンパク質を生じる上記[1]に記載の方法。
[3]
官能化されたテザー形成化合物がジハロアセトン誘導体であり、官能化されたテザーが−CHR−C(=Z)−CHR−(式中、ZはOまたはNR’であり、各Rは、独立に、H、フェニル、C 〜C アルコキシ、またはC 〜C アルキルであり、R’はペイロードに結合した連結基を表す)である、上記[1]または[2]に記載の方法。
[4]
官能化されたペイロードが、式H N−O−L−PLまたはH N−NR’−L−PL(式中、Lは連結基を表し、PLは少なくとも1つのペイロード分子を表す)の化合物である、上記[1]から[3]のいずれか一項に記載の方法。
[5]
官能化されたペイロードが、式H N−O−L−PLの化合物である、上記[1]から[3]のいずれか一項に記載の方法。
[6]
活性化タンパク質が、式:

(式中、円はタンパク質を表し、各硫黄原子は、該タンパク質のシステイン残基のスルフヒドリルである)を有するケトンを含む、上記[1]に記載の方法。
[7]
タンパク質−ペイロード複合体が、式:

(式中、Xは、OまたはNHであり、Lはリンカーを表し、PLは少なくとも1つのペイロード基を表す)の基を含む、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
[8]
タンパク質が抗体である、上記項目のいずれか一項に記載の方法。
[9]
タンパク質がワクチン担体である、上記[1]から[7]のいずれか一項に記載の方法。
[10]
ペイロードが、治療薬を含む、上記[1]から[8]のいずれか一項に記載の方法。
[11]
ペイロードが、検出可能な標識または結合基を含む、上記[1]から[8]のいずれか一項に記載の方法。
[12]
ペイロードが抗原を含む、上記[9]に記載の方法。
[13]
Lが、開裂可能な連結部分を含む、上記[8]に記載の方法。
[14]
Lが、少なくとも1つのアミノ酸を含む、上記[1]から[13]のいずれか一項に記載の方法。
[15]
Lが、
(a)結合、−O−、−S−、−NH−、−N((C 〜C )アルキル)H−、−NH−C(O)−NH−、−C(O)−NH−、−NH−C(O)−;
(b)(C 〜C 20 )アルキレン、(C 〜C 20 )アルケニレン、(C 〜C 20 )アルキニレン、−Z−(C 〜C 20 )アルキレン−、−Z−(C 〜C 20 )アルケニレン、−Z−(C 〜C 20 )アルキニレン、(C 〜C 20 )アルキレン−Z−(C 〜C 20 )アルキレン、(C 〜C 20 )アルケニレン−Z−(C 〜C 20 )アルケニレン、(C 〜C 20 )アルキニレン−Z−(C 〜C 20 )アルキニレン[式中、Zは、−NH−、−N(C 〜C )アルキル)H−、−NH−C(O)−NH−、−C(O)−NH−、−NH−C(O)−、(C 〜C )シクロアルキレン、フェニレン、ヘテロアリーレン、またはヘテロシクレンであり、前記(C 〜C 20 )アルキレン、前記(C 〜C 20 )アルケニレン、および前記(C 〜C 20 )アルキニレン部分は、それぞれ独立に、前記部分内に散在する1〜10個の酸素原子を任意選択で含んでいてもよい];
(c)(C 〜C )シクロアルキレン、(C 〜C )シクロアルキレン−Y−(C 〜C )シクロアルキレン、−Y−(C 〜C )シクロアルキレン、フェニレン、−Y−フェニレン、フェニレン−Y−フェニレン、ヘテロアリーレン、Y−ヘテロアリーレン、ヘテロアリーレン−Y−ヘテロアリーレン、ヘテロシクレン、−Y−ヘテロシクレン、またはヘテロシクレン−Y−ヘテロシクレン[式中、Yは、(C 〜C 20 )アルキレン、(C 〜C 20 )アルケニレン、(C 〜C 20 )アルキニレン、−O−、−C(O)−、−S−、−NH−、−N((C 〜C )アルキル)H−、−NH−C(O)−NH−、−C(O)−NH−、または−NH−C(O)−であり、前記(C 〜C )シクロアルキレン、前記フェニレン、前記ヘテロアリーレン、および前記ヘテロシクレン部分は、それぞれ独立に、ハロ、(C 〜C )アルキル、またはハロ置換(C 〜C )アルキルから選択される1〜3個の置換基で、任意選択で置換されていてもよい];
(d)−[OCH CH −(式中、vは1〜2,000である);および
(e)1〜100個のアミノ酸を含むペプチド;
から選択される少なくとも1つのスペーサーを含む、上記[1]から[14]のいずれか一項に記載の方法。
[16]
式:

(式中、
円は、少なくとも5つのアミノ酸を有するタンパク質を表し;
Xは、NH、N(C 1−4 アルキル)、N−L −PL 、またはOであり;
LおよびL は、それぞれ、連結基であり、同一または異なっていてもよく;および
PLおよびPL は、同一または異なっていてもよいペイロード部分である)のタンパク質−ペイロード複合体。
[17]
XがOである、上記[16]に記載のタンパク質−ペイロード複合体。
[18]
タンパク質が抗体である、上記[16]または[17]に記載のタンパク質−ペイロード複合体。
[19]
タンパク質がワクチン担体である、上記[16]または[17]に記載のタンパク質−ペイロード複合体。
[20]
ペイロードが、治療薬、検出可能な標識、抗原、または結合基である、上記[16]から[18]のいずれか一項に記載のタンパク質−ペイロード複合体。
[21]
Lが開裂可能なリンカーを含む、上記[16]から[20]のいずれか一項に記載のタンパク質−ペイロード複合体。
[22]
Lが、少なくとも1つのアミノ酸を含む、上記[16]から[21]のいずれか一項に記載のタンパク質−ペイロード複合体。
[23]
Lが、式(CH 1−6 または(CH CH O) 1−4 の少なくとも1つのスペーサーを含む、上記[16]から[22]のいずれか一項に記載のタンパク質−ペイロード複合体。
[24]
(a)ジスルフィド結合を還元して、2つの遊離チオール基を形成すること、および
(b)該2つのチオール基を相互に連結する−CH −C(=N−X−L−PL)−CH −連結部
(式中、
Xは、NH、N(C 1−4 アルキル)、N−L −PL 、またはOであり;
LおよびL は、それぞれ、連結基であり、同一または異なっていてもよく;および
PLおよびPL は、同一または異なっていてもよいペイロード部分である)を導入すること
を含む、ジスルフィド結合を含むタンパク質を安定化する方法。
[25]
連結部−CH −C(=O)−CH −を使用して2つの遊離チオールを相互に連結し、続いて連結部のカルボニルを式H N−X−L−PLの基と反応させる、上記[24]に記載の方法。
[26]
2つ以上のシステイン残基を含むタンパク質を固定化して、環化されたタンパク質複合体を形成する方法であって、環化されたタンパク質の固定化された複合体を形成するために、
(a)2つのシステイン残基のチオール基を相互に連結する−CH −C(=O)−CH −連結部を導入して、タンパク質の一部を環化すること、および
(b)環化されたタンパク質を、式H N−X−L−PL
(式中、
Xは、NH、N(C 1−4 アルキル)、N−L −PL 、またはOであり;
LおよびL は、それぞれ、連結基であり、同一または異なっていてもよく;および
PLおよびPL は、同一または異なっていてもよいペイロード部分である)のアミノ化ペイロードと接触させること
を含む、前記方法。
[27]
1,3−ジハロアセトンを使用して、2つのシステインチオールを−CH −C(=O)−CH −連結部で相互に連結し、続いて連結部のカルボニルを、式H N−O−L−PLのアミノ化ペイロード化合物と反応させる、上記[26]に記載の方法。

Claims (27)

  1. 少なくとも2つのシステイン残基を含むタンパク質から、タンパク質−ペイロード複合体を形成する方法であって、
    (a)タンパク質を、官能化されたテザー形成化合物と、該官能化されたテザー形成化合物が該タンパク質上の2つの遊離チオール基と反応する条件下で接触させ、官能化されたテザーによって共有結合で相互に連結された2つのチオール基を有する活性化タンパク質を形成することであって、ここで、官能化されたテザー形成化合物は、ジハロアセトン誘導体であり、官能化されたテザーは、−CHR−C(=Z)−CHR−(式中、ZはOまたはNR’であり、各Rは、独立に、H、フェニル、C 〜C アルコキシ、またはC 〜C アルキルであり、R’はペイロードに結合した連結基を表す)である、および
    (b)官能化されたテザーがペイロードにまだ連結されていない場合、ペイロードと官能化されたテザーとの共有結合を形成するために、活性化タンパク質を官能化されたペイロード化合物と接触させて、タンパク質−ペイロード複合体を形成することであって、ここで、官能化されたペイロードは、式H N−X−L−PLの化合物であって、式中、Xは、O、NH、N(C 1−4 アルキル)またはN−L −PL であり、LおよびL のそれぞれは、独立して、連結基を表し、PLおよびPL のそれぞれは、独立して、少なくとも1つのペイロード基を表す、
    を含む、前記方法。
  2. タンパク質が、官能化されたテザー形成化合物との接触前に、ジスルフィド連結部によって相互に連結された2つのシステイン残基を有し、該ジスルフィドが還元され、請求項1のステップ(a)で使用するための2つの遊離システイン残基を有するタンパク質を生じる請求項1に記載の方法。
  3. 官能化されたペイロードが、式HN−O−L−PLの化合物である、請求項1または2に記載の方法。
  4. タンパク質−ペイロード複合体が、式:

    (式中、円は、少なくとも5つのアミノ酸を有するタンパク質を表し、
    Xは、ONH、N(C 1−4 アルキル)またはN−L −PL であり、LおよびL 、それぞれ連結基であり同一または異なっていてもよく、PLおよびPL 、同一または異なっていてもよいペイロード基である)のものである請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
  5. タンパク質が抗体またはワクチン担体である、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
  6. ペイロードが、治療薬、検出可能な標識または結合基を含む、請求項1からのいずれか一項に記載の方法。
  7. ペイロードが抗原を含む、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
  8. Lが、開裂可能な連結部分を含む、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
  9. Lが、少なくとも1つのアミノ酸を含む、請求項1からのいずれか一項に記載の方法。
  10. Lが、
    (a)結合、−O−、−S−、−NH−、−N((C〜C)アルキル)H−、−NH−C(O)−NH−、−C(O)−NH−、−NH−C(O)−;
    (b)(C〜C20)アルキレン、(C〜C20)アルケニレン、(C〜C20)アルキニレン、−Z−(C〜C20)アルキレン−、−Z−(C〜C20)アルケニレン、−Z−(C〜C20)アルキニレン、(C〜C20)アルキレン−Z−(C〜C20)アルキレン、(C〜C20)アルケニレン−Z−(C〜C20)アルケニレン、(C〜C20)アルキニレン−Z−(C〜C20)アルキニレン[式中、Zは、−NH−、−N(C〜C)アルキル)H−、−NH−C(O)−NH−、−C(O)−NH−、−NH−C(O)−、(C〜C)シクロアルキレン、フェニレン、ヘテロアリーレン、またはヘテロシクレンであり、前記(C〜C20)アルキレン、前記(C〜C20)アルケニレン、および前記(C〜C20)アルキニレン部分は、それぞれ独立に、前記部分内に散在する1〜10個の酸素原子を任意選択で含んでいてもよい];
    (c)(C〜C)シクロアルキレン、(C〜C)シクロアルキレン−Y−(C〜C)シクロアルキレン、−Y−(C〜C)シクロアルキレン、フェニレン、−Y−フェニレン、フェニレン−Y−フェニレン、ヘテロアリーレン、Y−ヘテロアリーレン、ヘテロアリーレン−Y−ヘテロアリーレン、ヘテロシクレン、−Y−ヘテロシクレン、またはヘテロシクレン−Y−ヘテロシクレン[式中、Yは、(C〜C20)アルキレン、(C〜C20)アルケニレン、(C〜C20)アルキニレン、−O−、−C(O)−、−S−、−NH−、−N((C〜C)アルキル)H−、−NH−C(O)−NH−、−C(O)−NH−、または−NH−C(O)−であり、前記(C〜C)シクロアルキレン、前記フェニレン、前記ヘテロアリーレン、および前記ヘテロシクレン部分は、それぞれ独立に、ハロ、(C〜C)アルキル、またはハロ置換(C〜C)アルキルから選択される1〜3個の置換基で、任意選択で置換されていてもよい];
    (d)−[OCHCH−(式中、vは1〜2,000である);および
    (e)1〜100個のアミノ酸を含むペプチド;
    から選択される少なくとも1つのスペーサーを含む、請求項1からのいずれか一項に記載の方法。
  11. が、開裂可能なリンカーを含む、請求項1から10のいずれか一項に記載の方法。
  12. が、少なくとも1つのアミノ酸を含む、請求項1から11のいずれか一項に記載の方法。
  13. が、
    (a)結合、−O−、−S−、−NH−、−N((C 〜C )アルキル)H−、−NH−C(O)−NH−、−C(O)−NH−、−NH−C(O)−;
    (b)(C 〜C 20 )アルキレン、(C 〜C 20 )アルケニレン、(C 〜C 20 )アルキニレン、−Z−(C 〜C 20 )アルキレン−、−Z−(C 〜C 20 )アルケニレン、−Z−(C 〜C 20 )アルキニレン、(C 〜C 20 )アルキレン−Z−(C 〜C 20 )アルキレン、(C 〜C 20 )アルケニレン−Z−(C 〜C 20 )アルケニレン、(C 〜C 20 )アルキニレン−Z−(C 〜C 20 )アルキニレン[式中、Zは、−NH−、−N(C 〜C )アルキル)H−、−NH−C(O)−NH−、−C(O)−NH−、−NH−C(O)−、(C 〜C )シクロアルキレン、フェニレン、ヘテロアリーレン、またはヘテロシクレンであり、前記(C 〜C 20 )アルキレン、前記(C 〜C 20 )アルケニレン、および前記(C 〜C 20 )アルキニレン部分は、それぞれ独立に、前記部分内に散在する1〜10個の酸素原子を任意選択で含んでいてもよい];
    (c)(C 〜C )シクロアルキレン、(C 〜C )シクロアルキレン−Y−(C 〜C )シクロアルキレン、−Y−(C 〜C )シクロアルキレン、フェニレン、−Y−フェニレン、フェニレン−Y−フェニレン、ヘテロアリーレン、Y−ヘテロアリーレン、ヘテロアリーレン−Y−ヘテロアリーレン、ヘテロシクレン、−Y−ヘテロシクレン、またはヘテロシクレン−Y−ヘテロシクレン[式中、Yは、(C 〜C 20 )アルキレン、(C 〜C 20 )アルケニレン、(C 〜C 20 )アルキニレン、−O−、−C(O)−、−S−、−NH−、−N((C 〜C )アルキル)H−、−NH−C(O)−NH−、−C(O)−NH−、または−NH−C(O)−であり、前記(C 〜C )シクロアルキレン、前記フェニレン、前記ヘテロアリーレン、および前記ヘテロシクレン部分は、それぞれ独立に、ハロ、(C 〜C )アルキル、またはハロ置換(C 〜C )アルキルから選択される1〜3個の置換基で、任意選択で置換されていてもよい];
    (d)−[OCH CH −(式中、vは1〜2,000である);および
    (e)1〜100個のアミノ酸を含むペプチド;
    から選択される少なくとも1つのスペーサーを含む、請求項1から12のいずれか一項に記載の方法。
  14. 式:

    (式中、
    円は、少なくとも5つのアミノ酸を有するタンパク質を表し;
    Xは、NH、N(C1−4アルキル)、N−L−PL、またはOであり;
    LおよびLは、それぞれ、連結基であり、同一または異なっていてもよく;および
    PLおよびPLは、同一または異なっていてもよいペイロードである)のタンパク質−ペイロード複合体。
  15. XがOである、請求項14に記載のタンパク質−ペイロード複合体。
  16. タンパク質が抗体またはワクチン担体である、請求項14または15に記載のタンパク質−ペイロード複合体。
  17. ペイロードが、治療薬、検出可能な標識、抗原、または結合基である、請求項14から16のいずれか一項に記載のタンパク質−ペイロード複合体。
  18. Lが開裂可能なリンカーを含む、請求項14から17のいずれか一項に記載のタンパク質−ペイロード複合体。
  19. Lが、少なくとも1つのアミノ酸を含む、請求項14から18のいずれか一項に記載のタンパク質−ペイロード複合体。
  20. Lが、式(CH1−6または(CHCHO)1−4の少なくとも1つのスペーサーを含む、請求項14から19のいずれか一項に記載のタンパク質−ペイロード複合体。
  21. が、開裂可能なリンカーを含む、請求項14から20のいずれか一項に記載のタンパク質−ペイロード複合体。
  22. が、少なくとも1つのアミノ酸を含む、請求項14から21のいずれか一項に記載のタンパク質−ペイロード複合体。
  23. が、式(CH 1−6 または(CH CH O) 1−4 の少なくとも1つのスペーサーを含む、請求項14から22のいずれか一項に記載のタンパク質−ペイロード複合体。
  24. (a)ジスルフィド結合を還元して、2つの遊離チオール基を形成すること、および
    (b)該2つのチオール基を相互に連結する−CH−C(=N−X−L−PL)−CH−連結部
    (式中、
    Xは、NH、N(C1−4アルキル)、N−L−PL、またはOであり;
    LおよびLは、それぞれ、連結基であり、同一または異なっていてもよく;および
    PLおよびPLは、同一または異なっていてもよいペイロードである)を導入すること
    を含む、ジスルフィド結合を含むタンパク質を安定化する方法。
  25. 連結部−CH−C(=O)−CH−を使用して2つの遊離チオールを相互に連結し、続いて連結部のカルボニルを式HN−X−L−PLの基と反応させる、請求項24に記載の方法。
  26. 2つ以上のシステイン残基を含むタンパク質を固定化して、環化されたタンパク質複合体を形成する方法であって、環化されたタンパク質の固定化された複合体を形成するために、
    (a)2つのシステイン残基のチオール基を相互に連結する−CH−C(=O)−CH−連結部を導入して、タンパク質の一部を環化すること、および
    (b)環化されたタンパク質を、式HN−X−L−PL
    (式中、
    Xは、NH、N(C1−4アルキル)、N−L−PL、またはOであり;
    LおよびLは、それぞれ、連結基であり、同一または異なっていてもよく;および
    PLおよびPLは、同一または異なっていてもよいペイロードである)のアミノ化ペイロードと接触させること
    を含む、前記方法。
  27. 1,3−ジハロアセトンを使用して、2つのシステインチオールを−CH−C(=O)−CH−連結部で相互に連結し、続いて連結部のカルボニルを、式HN−O−L−PLのアミノ化ペイロード化合物と反応させる、請求項26に記載の方法。
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