JP6434071B2 - 修飾されたイヌレプチンポリペプチド - Google Patents

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Description

関連出願の参照
本出願は、2013年3月13日に出願された、米国仮出願第61/779,337号の利益を主張する。
配列表
本出願は、ASCIIフォーマットで電子的に提出している配列表を含み、その全体は参照により本明細書に組み込まれる。2014年3月7日に作成された前記ASCIIのコピーは、204257−0016−WO−00(509186)_SL.txtと命名され、2,597バイトのサイズである。
本発明は、ポリエチレングリコール(PEG)により修飾されたイヌレプチンポリペプチドならびにペットの肥満および他のレプチン関連障害を治療するのに有用な関連組成物および方法に関する。
レプチンは、エネルギーバランスおよび食物摂取を調節するために視床下部において作用する神経ホルモンである。ヒトについてのレプチンおよびその受容体に関連する問題について非常に多く記載されているが(特許文献1)、ペットもレプチン関連障害に苦しんでいる。特に注目すべきことは、イヌなどのペットが肥満などのレプチン障害を受けていることである。ヒトにおいて療法として外因性レプチンを投与することは知られているが、それはいくつかの問題により妨げられており、その中でも無視できないのが、長続きする効果を提供できないことである。したがって、より良い代替案を見つける努力が継続中であり、それらの努力は、ヒトおよびペットに対して、より安全で、より長続きし、より有効な化合物を見つけることを含む。
米国特許出願公開第2012/0149,636号
本発明は、配列番号1のポリペプチドおよびポリエチレングリコール(PEG)分子を含む化合物であって、PEG部分は配列番号1のポリペプチドのパラ−アセチル−フェニルアラニン(pAF)残基に共有結合している、化合物を提供する。
本発明はまた、有効量の本発明に係る化合物を、それを必要とする動物に投与することを含む、ペットにおいて肥満を治療する方法を提供する。
本発明はまた、有効量の本発明に係る化合物を、それを必要とする動物に投与することを含む、ペットにおいて肥満を予防する方法を提供する。
本発明はまた、療法に使用するための本発明に係る化合物を提供する。
本発明はまた、肥満の治療に使用するための本発明に係る化合物を提供する。
本発明はまた、肥満の予防に使用するための本発明に係る化合物を提供する。
本発明はまた、本発明に係る化合物および1種以上の担体、希釈剤または賦形剤を含む組成物を提供する。
ポリペプチドのアミノ酸配列は以下である:
MVPIRKVQDD TKTLIKTIVA RINDISHTQS VSSKQRVAGL DFIPGLQPVL 50
SLSRMDQTLA IYQQILNSLH SRNVVQISND LENLRDLLHL LASSKSCPLP 100
RARGLETFES LXaaGVLEASLY STEVVALNRL QAALQDMLRR LDLSPGC 147
ここで、Xaaはパラ−アセチル−フェニルアラニン(pAF)(配列番号1)である。
配列番号1のアミノ酸配列をコードするDNA分子の例は以下である:
atg gtt cca att cga aag gtt caa gat gat acg aag aca ctg atc aag act atc gtg gcg cgc atc aac gat att tcg cat acc cag tca gtc tcg tcg aaa caa cgt gtg gct ggc tta gat ttt att cca ggg ctg caa ccg gta ctg tct ctg agc cgt atg gac caa act ctg gcc atc tac cag caa atc ctt aac tct ctg cat tct cgc aat gtg gtg caa atc tcg aac gat ctt gag aac ttg cgt gac ctg tta cat ctg tta gcc tca agc aaa tca tgc ccg ctg ccg cgt gca cgt ggc ctt gaa acg ttt gaa agt ttg tag ggt gtc ttg gaa gcg agt ctt tat tcc acc gaa gtc gtc gcc ctg aac cgc ctg cag gcc gca ctt caa gac atg ctt cgc cgt ctg gat ctc agt ccg ggt tgc (配列番号2)。
プロセシングの結果として、最初のメチオニンは切断され得るので、成熟ポリペプチドに存在せず、その結果、切断した最初のメチオニンを有するおよび有さない配列番号1の混合物を生じる。好ましくは、最後の混合物は十(10)パーセント未満または五(5)パーセント未満の配列番号1を含有し、最初のメチオニンは切断されている。最も好ましくは、最後の混合物は2パーセント未満の配列番号1を含有し、最初のメチオニンは切断されている。
天然に存在しないアミノ酸は当該分野において知られている。1つの特定の天然に存在しないアミノ酸は、パラ−アセチル−フェニルアラニン(pAF)として知られている。本発明のポリペプチドは、米国特許出願公開第2012/0149,636号に記載されているポリペプチドをコードする遺伝子においてamber終止コドンに応答するpAFを組み込むために修飾されたtRNAおよびtRNAシンテターゼを使用してインビボで生成され得る。配列番号1のポリペプチドの発現を誘導する発現プラスミドまたはベクターは、修飾された大腸菌K−12 W3110株内にトランスフェクトされる。大腸菌K−12宿主株は、pAFが組み込まれる部位、配列番号1の112位におけるXaaにamber終止コドン(TAG)を有するDNA配列を含有するプラスミドを含有するように修飾されるW3110誘導体である。プラスミドはまた、メタノコックス・ヤンナスキイ(Methanococcus jannaschii)DSM 2661に由来する修飾されたチロシルtRNAおよびアミノアシル−tRNAシンテターゼ(aa−RS)対(MjTyrCUA tRNAおよびTyr−RS)についての遺伝子を含有する。この対は修飾され、amber終止コドンに応答するpAFを組み込むために遺伝的に選択される。
本発明に使用されるPEG部分は、1kDa〜100kDa、または1kDa〜50kDa、または20kDa〜50kDaの平均分子量を有する。好ましいPEG部分は約20kDaの平均分子量を有する。別の好ましいPEG部分は約30kDaの分子量を有する。さらに別の好ましいPEG部分は約40kDaの分子量を有する。PEGは直鎖状および分枝状の両方のポリマーを包含するために使用される。多くのPEGは市販されている。好ましくは、PEGは30kDaのPEG(α−メチル−ω−アミノオキシエチルカルバミル(amimooxyethylcarbamyl)、ポリオキシエチレンである。
動物とは、イヌおよびネコなどのペットを指す。
本発明の化合物は、レプチンによって調節される障害を有するペットを治療するのに有用である。このような障害は、肥満および肥満により誘導されるまたは肥満に関連する障害を含む。肥満は除脂肪組織に比例して過剰の脂肪組織が存在する状態である。肥満および肥満により誘導されるまたは肥満に関連する障害の治療とは、食物摂取を減少させるため、優先的には脂肪組織の量を減少させるため、および肥満のペットの体重を減少させるための本発明の化合物の投与を指す。治療の1つの結果は、本発明の化合物の投与前の動物の体重に比べて肥満のペットの体重を減少させることができる。治療は、好適には、総食物摂取量の減少を含む、動物による食物またはカロリー摂取量の減少、およびその治療を必要とする動物の体重減少を生じる。肥満および肥満に関連する障害の予防とは、肥満の危険性のある動物の食物摂取量を減少させるため、体重を減少させるため、または体重を維持するための本発明のポリペプチドの投与を指す。予防の別の結果は、ダイエット、エクセサイズ、または薬物療法の結果として、以前に失った体重の再増加を予防できる。予防の別の結果は、治療が肥満の危険性のある動物における肥満の発症前に投与される場合、肥満が生じることを予防できる。
本発明の化合物は、イヌレプチンによって調節される障害を有する動物のための療法において、およびその動物を治療するために1種以上の他の有効成分と組み合わせてもよく、またはそれらを利用してもよい。
本発明の化合物は動物への投与に適した組成物内に組み込まれ得る。そのような組成物は、選択される投与様式に適するように設計され、分散剤、緩衝剤、界面活性剤、防腐剤、可溶化剤、等張剤、安定化剤などの許容可能な希釈剤、担体、および/または賦形剤が必要に応じて使用される。前記組成物は、例えば、実務者に一般的に知られている製剤技術の概要を提供する、Remington、The Science and Practice of Pharmacy、第19版、Gennaro,Ed.、Mack Publishing Co.、Easton、PA 1995に開示される従来技術に従って設計され得る。組成物のための好適な担体は、本発明の化合物と組み合わされる場合、化合物の活性を保持し、動物の免疫系と反応しない任意の物質を含む。本発明の組成物は、化合物および1種以上の薬学的に許容可能な担体、希釈剤または賦形剤を含む。
本発明の化合物を含む組成物は、標準的な投与技術を使用して本明細書に記載される疾患または障害の危険性のある、またはそれらを示す動物に投与され得る。本発明の組成物は有効量の本発明の化合物を含有する。有効量とは、(投薬量ならびに投与期間および投与手段にて)所望の治療効果を達成する量を指す。化合物の有効量は、疾患状態、動物の年齢、性別および体重、ならびに動物において所望の反応を引き起こす化合物の能力などの要因に応じて変わり得る。有効量はまた、治療的に有益な効果が、化合物の任意の毒性または有害作用を上回るものである。有効量は、動物が獣医およびクライアントによって決定される所望の体重を達成するまで、1週間当たり動物の初期の体重のおよそ2%であり得る。有効量/用量は、例えば皮下注射によって投与する場合、1週間当たり約0.1〜約10mg/kg動物の体重であってもよい。有効量/用量は、1週間に1回、SC注射によって投与される場合、1mg/kgであってもよい。
実施例1
配列番号1のポリペプチドは、実質的に米国特許出願公開第2012/0149,636に記載されているように得られる。配列番号1のポリペプチドは、20mM Tris pH4.0;2M尿素;および50mMメチオニン中に4mg/mLで製剤化される。この製剤化したポリペプチドに、30K PEG(α−メチル−ω−アミノオキシエチルカルバミル、ポリオキシエチレン、Sunbright ME−300CA、NOF、日本)を10:1のPEG対ポリペプチドのモル比で加える。ポリペプチドおよびPEGを穏やかに混合し、コンジュゲーションを28℃にて48〜72時間進行させる。次いでPEG化ポリペプチドを通常のカチオン交換クロマトグラフィーにより精製し、4%トレハロースを有するPBS(リン酸緩衝生理食塩水)7.4中で1mg/MLに製剤化する。このプロセスは、1〜2%の配列番号1(最初のメチオニンは切断されている)を含有する混合物を生じる。
インビトロ生物学的データ
HEK293細胞を、STAT3反応エレメントの制御下のルシフェラーゼレポーター遺伝子および細胞表面上で発現するOB−Rb(レプチン受容体)の両方で安定にトランスフェクトする。レプチンはレプチン受容体に結合し、STAT3配列反応エレメントと相互作用し、結合する、STAT3ホモ二量体およびSTAT3/STAT1ヘテロ二量体を活性化する。この相互作用はルシフェラーゼ遺伝子の発現を誘導し、発光を生じるように細胞を刺激する。発光の量は化合物の活性に比例する。生物活性は4−PLのS字状曲線のEC50に基づく。
1日目
細胞を20,000細胞/ウェルにて96ウェルプレートに播種し、24〜30時間、37℃、5%CO2インキュベータ内に入れる。
2日目
野生型(WT)イヌレプチンおよび実施例1のPEG化ポリペプチドについての開始濃度は1200ng/mLである。そこから、400μL体積を各試料から得、4×連続希釈を希釈ブロックの列にわたって作製する。最初に、300μL/ウェルのアッセイ培地をCol2〜11に加える。次いで、100μLをCol1からCol2に移し、注意深くおよびゆっくり(泡立てずに)8〜10回混合し、次いで100μLをCol2からCol3に移し続け、Col11に到達するまで繰り返す。Col12を刺激されていない対照ウェルのままにしておく。次いで細胞を、野生型(WT)イヌレプチンおよび実施例1のPEG化ポリペプチドの連続希釈で刺激する。細胞をインキュベータから取り出し、培地を各ウェルから注意深く吸引する。次いで100μL/ウェルの連続希釈したWTおよびPEG化ポリペプチドを、ディープウェル希釈ブロックから96ウェルアッセイプレート中の細胞に移す。次いで二連の試料を、次の利用可能な列にわたって水平に試験したWTおよびPEG化ポリペプチドについて作製する。プレートを、16〜18時間、37℃、5%COインキュベータにおいてインキュベートする。ng/mLで最終濃度を有するプレート形式を以下に示す。
Figure 0006434071
3日目
3日目に、基質を調製し、細胞に加え、次いでそれらを照度計によって測定する。プレートを読み取る前に約1〜2時間、室温にてアッセイプレート当たり、1つのバイアルのSteady−Glo凍結乾燥したルシフェラーゼ基質および1つのバイアルのSteady−Gloルシフェラーゼアッセイ緩衝液を含む、1セットのSteady−Glo(Promega)試薬を解凍する。ルシフェラーゼアッセイ緩衝液(約10.5mL)の全内容物をピペット操作により、凍結したルシフェラーゼ基質に入れる。100μL/ウェルの再構成したルシフェラーゼ基質を、アッセイプレートの各ウェルに加え、アッセイプレートをアルミニウム箔で覆い、450〜600rpmに設定したプレートシェーカー上で室温にて45〜60分間インキュベートする。次いでプレートを、250msecに設定した積分時間でTecan GENiosPROプレートリーダーにより読み取る。次いでデータをExcelに入力し、SigmaPlot ApplicationでEC50測定を実施し、WTレプチンに対する損失活性(倍)および相対的効力(パーセント)測定も実施する。野生型イヌレプチンに対する損失活性(倍)は、[試料のEC50]を[野生型レプチンのEC50]で割って測定し;参照基準に対するレプチンタンパク質の相対的効力%は、参照基準のEC50をレプチンタンパク質のEC50値で割り、100を掛けることによって算出する。例えば、相対的効力%は、[試料のEC50]で割った[参照基準のEC50]×100として算出する。以下の表は、これらの方法を使用して分析した実施例1のWTおよびPEG化ポリペプチドを示す。
Figure 0006434071
インビボ生物学的データ
この研究の目的は、肥満の雄および雌のイヌにおける体重、身体組成、および摂食行動に対する実施例1のPEG化ポリペプチドの影響を評価することである。実施例1のPEG化ポリペプチドを、7.4のpHで、および4%(w/v)トレハロースを有するリン酸緩衝生理食塩水中で5.1mg/mlにて製剤化した。
全て一(1)歳以上の十八(18)匹のイヌを使用する:九(9)匹の去勢されていない雄および九(9)匹の避妊手術を受けていないビーグル犬。イヌは肥満であり、約12〜18kg(26.4〜39.6lbs)の体重である。最初の4週間の順応期間の間(または所望の開始体重が達成されるまで)、イヌに実験用の高脂肪(約45%)乾燥食品(維持および健康についての栄養要求を満たすまたは超えている)を与える。全てのイヌは、体重増加を促進するためにこの順応期間の間、自由に餌を取ることができる。順応期間の最後の2週間および研究の残りの期間の間、内因性レプチンレベルを減少させ、レプチン感受性を回復させるために、全てのイヌに市販の通常の脂肪(約12%)乾燥ドッグフードを与える。処置群1および2におけるイヌは、研究の残りの間にわたって自由に餌を取らせ続ける。処置群3における動物はラベルの指示に従ってダイエットのために1日に2回餌を与える。動物はボウルまたは各ケージに含まれる自動水供給システムで水を自由に取ることができる。研究の過程の間、他の併用薬は投与されない。
この研究は、各々の性においてランダム化したブロック設計として行われる。イヌをランダムに囲いに割り当てる。動物を各々の性においてベースライン(−14日)体重によってブロックする。3匹の雄を有する3つのブロックが存在し、3匹の雌を有する3つのブロックが存在する。雄のブロックの1つは最も低い体重を有する3匹の雄からなり、雌のブロックの1つは最も低い体重を有する3匹の雌からなる。各々の性において第2のブロックは、次に最も低い体重を有する3匹の雄および3匹の雌からなる。各々の性において最後のブロックは、最も重い体重を有する3匹の雄および3匹の雌からなる。
以下の表は、利用した動物の処置、投薬レジメン、および数を示す。
Figure 0006434071
動物を9匹の動物の2つの性の群に分ける。各々の性の群において、動物を−14日の体重に基づいて最低から最高にランク付けする。各々の性の群における動物を、増加しているベースライン体重に基づいて3匹の動物のブロックに分ける。動物を、スポンサーによって提供されるランダム化表を使用して囲いの位置にランダムに割り当てる。
対照および処置群を、0、7、14、21、28日に皮下注射により投与する。出血処置に対してイヌを順応させ、ベースライン内因性レプチンレベルを確立するために、動物を低脂肪の餌に切り替える前に−14日に研究に登録する前に血清試料(約2〜3ml)を得る。以下の表は−14日および−1日における循環レプチンレベルを提供する。
Figure 0006434071
全ての3つの処置群における動物を、脂肪組織に対する除脂肪のパーセンテージを決定するために、−1日、21日および42日(最後の研究の日)にDEXA(二重エネルギーX線吸収法)走査に供する。
毎日の食餌消費量を、各々ほぼ同じ時間で、−7日から42日の間、処置群1および2に登録した動物について記録する。
全ての処置群における動物を、−7日に開始して1日につき24時間録画し、1日当たりの食餌の数および食餌当たりの平均摂取時間を含む、摂食行動を観察するために研究の終わりまで継続する。
主要評価項目は、研究の過程にわたる毎週の個々の動物の体重の変化であり、それらをまとめ、処置群と比較する。副次的評価項目は以下の通りである:
1)身体組成:除脂肪および脂肪組織のパーセンテージを含む、個々の動物のDEXA走査の結果を研究の過程にわたってまとめ、
2)食餌消費量/摂食行動:処置1および2における個々の動物についての毎日の食餌消費量を各々の動物についてまとめる。
個々の動物の摂食行動を記録したビデオテープを、処置の開始前および処置の開始後、食餌の数および各動物が費やす食餌の時間を測定するために観察する。
体重に対する影響の結果を以下の表に提供する。
Figure 0006434071
これらの結果は、実施例1の化合物で処置した群は、対照群と比較して多くの体重を損失したことを示す。
身体組成に対する影響を以下の表に提供する。
Figure 0006434071
これらの結果は、実施例1の化合物で処置した群が、脂肪組織のパーセンテージの優先的な低下に関連する身体状態のスコアを減少し、対照群と比較して組織のパーセンテージに対して有意な影響がないことを示す。
食餌消費および摂食行動に対する影響を以下の表に提供する。
Figure 0006434071
これらの結果は、実施例の化合物で処置した群が対照群と比較して食餌の消費が少なくなり、食餌摂取の減少が、1日当たりに消費される食餌の数と対照的に摂食に費やす時間の減少に関連していることを示す。

Claims (8)

  1. 配列番号1のポリペプチドおよびポリエチレングリコール(PEG)部分を含む化合物であって、前記PEG部分は、前記配列番号1のポリペプチドの112位のパラ−アセチル−フェニルアラニン(pAF)残基に共有結合している、化合物。
  2. 前記PEG部分が30kDaの分子量を有する、請求項1に記載の化合物。
  3. 前記PEG部分が、α−メチル−ω−アミノオキシエチルカルバミル、ポリオキシエチレンである、請求項2に記載の化合物。
  4. 配列番号1のポリペプチドをコードするDNA配列を含有する発現ベクターであって、前記DNA配列が、配列番号1のポリペプチドの112位パラ−アセチル−フェニルアラニン(pAF)をコードするamber終止コドンを含有する、ベクター。
  5. 配列番号2のDNA配列を含有する、請求項4に記載の発現ベクター。
  6. メタノコックス・ヤンナスキイDSM 2661に由来する、修飾されたチロシルtRNAおよびアミノアシル−tRNAシンテターゼ(aa−RS)対をコードするDNA配列をさらに含有する、請求項4又は5に記載の発現ベクター。
  7. 配列番号1のポリペプチドを発現させるために請求項4〜6のいずれかに記載の発現ベクターを使用する方法。
  8. 請求項4〜6のいずれかに記載の発現ベクターを修飾された大腸菌K−12 W3110株内にトランスフェクトして配列番号1のポリペプチドを得る工程、および得られたポリペプチドをポリエチレングリコール(PEG)で修飾する工程を含む、請求項1〜3のいずれかに記載の化合物の製造方法。
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