JP6673837B2 - 白血球動員をブロックするペプチドおよび使用方法 - Google Patents

白血球動員をブロックするペプチドおよび使用方法 Download PDF

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Description

(関連出願の引用)
本願は、2014年2月13日に出願した米国出願第61/939,561号の利益を主張する。この出願の内容は、その全体が本明細書中に参考として援用される。
(発明の分野)
本発明は、白血球動員をブロックし得るペプチド、ならびに患者において腫瘍転移を阻害するためおよび敗血症を処置するためのその使用に関する。より具体的には、本発明は、肝臓および肺における腫瘍転移を阻害するためのこのようなペプチドの使用に関する。
(発明の背景)
腫瘍は、身体の多くの異なる部分に拡がる能力を有するが、器官および組織の特定のセットに優先的にコロニー形成し(Paget S (1989) Cancer Metastasis Rev 8(2):98−101)、多くの臨床例が所見としてある(Chiang AC & Massague J (2008) N Engl J Med 359(26):2814−2823; Nguyen DX, et al. (2009) Nat Rev Cancer 9(4):274−284)。例えば、ブドウ膜黒色腫を有する患者のうちの50%は、最初の診断の10〜15年後には肝転移を発生させる(Bakalian S, et al. (2008) Clin Cancer Res 14(4):951−956; Sato T (2010) Semin Oncol 37(2):127−138)。乳がんは、骨、肺、肝臓および脳に転移しやすい傾向があり(Chiang AC & Massague J (2008) N Engl J Med 359(26):2814−2823; Nguyen DX, et al. (2009) Nat Rev Cancer 9(4):274−284)、前立腺がんは、ほぼ例外なく骨に転移し(Scharffetter−Kochanek K, et al. (1998) J Exp Med 188(1):119−131)、結腸直腸がんおよび膵臓がんは、肝臓に転移する傾向がある(Hess KR, et al. (2006) Cancer 106(7):1624−1633; Jones S, et al. (2008) Proc Natl Acad Sci USA 105(11):4283−4288)。その一方で、軟部組織肉腫は、主に肺へと拡がる(Roberge D et al. (2010) Curr Oncol 17(6):18−22)。まとめると、これら研究は、特定のがんの局所領域的管理の現実の必要性、特定の器官内での腫瘍細胞および宿主微小環境の考慮を要する必要性を強調している。これら所見は、ある種の腫瘍(「種子」)が、特定の器官(「土壌」)に特異的親和性を有し、「種子」と「土壌」との間の適合性がその部位における腫瘍細胞の最終的な運命を決定するというPaget博士の独創的な仮説を強固にする。この前提は、特定の器官部位の腫瘍細胞コロニー形成が成功するのかまたは失敗するのかを決定するためには、「種子」の最終目的地に、適応免疫系および自然免疫系の浸潤細胞が必要であるというアイディアを織り込むことへと拡げられ得る。
転移プロセスには明確な一連のステージがある:1)腫瘍細胞が原発性腫瘍塊から出て、リンパ系もしくは血管系のいずれかによって循環へと入る、2)循環内でがん細胞が生き残る、3)血管系内で最初に拘束される、4)血管外遊出、5)微小環境内での宿主細胞の寄与を要する微小転移の確立、および6)マクロ転移(macrometastases)へのさらなる成長(これは、異組織微小環境の適応を要する)。
インビボ選択、遺伝的アプローチおよび薬理学的アプローチの組み合わせを使用して、肝臓に非常に転移しやすい傾向がある乳がん、膵臓がんおよび結腸直腸がんの改変体(variant)を、同定した((Du YC, et al. (2011) Proc Natl Acad Sci U S A 108(40):16753−16758; Bemmo A, et al. (2010) PLoS One 5(8):e11981; Tabaries S, et al. (2011) Oncogene 30(11):1318−1328; Tabaries S, et al. (2012) Mol Cell Biol.; Kang Y, et al. (2003) Cancer Cell 3(6):537−549)。これら改変体は、特有の遺伝子発現シグナチャーおよび親腫瘍細胞より特異的な標的器官選択性を示す(Minn AJ, et al. (2005) Nature 436(7050):518−524; Bos PD, et al. (2009) Nature 459(7249):1005−1009; Landemaine T, et al.(2008) Cancer Res 68(15):6092−6099; Minn AJ, et al. (2005) J Clin Invest 115(1):44−55; Zhang XH, et al. (2009) Cancer Cell 16(1):67−78; Massague J (2007) N Engl J Med 356(3):294−297)。これら器官特異的特徴は、各器官の血管系が特有の細胞表面アドレスもしくは「郵便番号」を有するという所見(Ruoslahti E (2004) Biochem Soc Trans 32(Pt3):397−402; Teesalu T, et al. (2012) Methods Enzymol 503:35−56)と対になって、がん細胞が特異的動員機構に基づいてそれらの転移環境に「適応」し得るという興味をそそる可能性を高める。
従って、必要とされるものは、転移標的器官(例えば、肝臓および肺)へと供給する管への血中の腫瘍細胞の付着をブロックして、これら器官への腫瘍転移を防止もしくは阻害し得る組成物である。また、必要とされるものは、敗血症(例えば、細菌性敗血症)を含む、白血球動員と関連した他の疾患を処置するために有効な組成物である。
Paget S (1989) Cancer Metastasis Rev 8(2):98−101 Chiang AC & Massague J (2008) N Engl J Med 359(26):2814−2823 Nguyen DX, et al. (2009) Nat Rev Cancer 9(4):274−284 Bakalian S, et al. (2008) Clin Cancer Res 14(4):951−956 Sato T (2010) Semin Oncol 37(2):127−138 Scharffetter−Kochanek K, et al. (1998) J Exp Med 188(1):119−131 Hess KR, et al. (2006) Cancer 106(7):1624−1633 Jones S, et al. (2008) Proc Natl Acad Sci USA 105(11):4283−4288 Roberge D et al. (2010) Curr Oncol 17(6):18−22 Du YC, et al. (2011) Proc Natl Acad Sci U S A 108(40):16753−16758 Bemmo A, et al. (2010) PLoS One 5(8):e11981 Tabaries S, et al. (2011) Oncogene 30(11):1318−1328 Kang Y, et al. (2003) Cancer Cell 3(6):537−549 Minn AJ, et al. (2005) Nature 436(7050):518−524 Bos PD, et al. (2009) Nature 459(7249):1005−1009 Landemaine T, et al.(2008) Cancer Res 68(15):6092−6099 Minn AJ, et al. (2005) J Clin Invest 115(1):44−55 Zhang XH, et al. (2009) Cancer Cell 16(1):67−78 Massague J (2007) N Engl J Med 356(3):294−297 Ruoslahti E (2004) Biochem Soc Trans 32(Pt3):397−402 Teesalu T, et al. (2012) Methods Enzymol 503:35−56
(発明の要旨)
白血球動員をブロックする能力を有するペプチドを含む組成物、およびその薬学的製剤が提供される。腫瘍転移を低減する、および敗血症(特に、細菌性敗血症)を処置する方法もまた、提供される。
本発明は、第1の局面において、配列LSALTPSPSWLKYKAL(配列番号1(LSALTペプチド)として同定される)を含む単離されたペプチドを包含する。
1つの実施形態では、上記LSALTペプチドは、LSALTPSPSWLKYKAL配列のN末端およびC末端において、1、2、3、4、もしくは5個のアミノ酸残基をさらに含む。
1つの実施形態では、上記LSALTペプチドは、LSALTPSPSWLKYKAL配列のN末端もしくはC末端において、1、2、3、4、もしくは5個のアミノ酸残基をさらに含む。
1つの実施形態では、上記LSALTペプチドは、peg化、アセチル化、グリコシル化、ビオチン化、または1個もしくはそれより多くのD−アミノ酸および/もしくは非天然アミノ酸での置換によって改変されている。
1つの実施形態では、上記LSALTペプチドもしくはさらなる残基は、1個もしくはそれより多くの改変されたアミノ酸残基もしくはアミノ酸アナログを含む。
1つの実施形態では、上記改変されたアミノ酸残基は、メチル化、アミド化、アセチル化、および/もしくは他の化学基での置換によって改変されている。
1つの実施形態では、上記アミノ酸アナログは、β−アラニン、ノルバリン、ノルロイシン、4−アミノ酪酸、オルニチン(orithine)、ヒドロキシプロリン、サルコシン、シトルリン、システイン酸、シクロヘキシルアラニン、2−アミノイソ酪酸、6−アミノヘキサン酸、t−ブチルグリシン、フェニルグリシン、o−ホスホセリン、N−アセチルセリン、N−ホルミルメチオニン、3−メチルヒスチジンから選択される。
第2の局面において、上記LSALTペプチドもしくはその改変体は、ファージウイルス中の挿入物として、または短いペプチドとして含まれ得る。
第3の局面において、上記LSALTペプチドおよび/もしくはその改変体、ならびに薬学的に受容可能なキャリアを含む薬学的組成物が提供される。
一実施形態において、上記キャリアは、水、生理食塩水(saline)、リン酸緩衝化生理食塩水、リンゲル溶液、デキストロース溶液、血清含有溶液、ハンクス溶液、油、エステルおよびグリコールから選択される。
一実施形態において、上記薬学的組成物は、非経口投与に適している。
一実施形態において、上記薬学的組成物は、静脈内投与に適している。
第4の局面において、本発明は、配列LSALTPSPSWLKYKAL(配列番号1として同定される)を含む単離されたペプチドの薬学的有効量を患者に投与することによる、患者における白血球動員媒介性疾患を阻害する方法を包含する。
一実施形態において、上記LSALTペプチドは、LSALTPSPSWLKYKAL配列のN末端およびC末端において1、2、3、4、もしくは5個のアミノ酸残基をさらに含む。
一実施形態において、上記LSALTペプチドは、LSALTPSPSWLKYKAL配列のN末端もしくはC末端において1、2、3、4、もしくは5個のアミノ酸残基をさらに含む。
一実施形態において、上記LSALTペプチドは、peg化、アセチル化、グリコシル化、ビオチン化、または1個もしくはそれより多くのD−アミノ酸および/もしくは非天然アミノ酸での置換によって改変されている。
一実施形態において、上記LSALTペプチドもしくはさらなる残基は、1個もしくはそれより多くの改変されたアミノ酸残基もしくはアミノ酸アナログを含む。
一実施形態において、上記改変されたアミノ酸残基は、メチル化、アミド化、アセチル化、および/もしくは他の化学基での置換によって改変されている。
一実施形態において、上記アミノ酸アナログは、β−アラニン、ノルバリン、ノルロイシン、4−アミノ酪酸、オルニチン(orithine)、ヒドロキシプロリン、サルコシン、シトルリン、システイン酸、シクロヘキシルアラニン、2−アミノイソ酪酸、6−アミノヘキサン酸、t−ブチルグリシン、フェニルグリシン、o−ホスホセリン、N−アセチルセリン、N−ホルミルメチオニン、3−メチルヒスチジンから選択される。
一実施形態において、上記単離されたペプチドもしくはその改変体は、約0.01mg/kg〜100mg/kgの間の投与量で投与される。
一実施形態において、上記白血球動員媒介性疾患は、腫瘍転移である。
一実施形態において、上記単離されたペプチドは、処置の非存在下での腫瘍転移と比較して、腫瘍転移を低減する。
一実施形態において、本発明は、配列LSALTPSPSWLKYKAL(配列番号1として同定される)を含む単離されたペプチドの薬学的有効量を患者に投与することによる、患者における肝臓もしくは肺への腫瘍転移を阻害する方法を包含する。
一実施形態において、上記単離されたペプチドもしくはその改変体は、約0.01mg/kg〜100mg/kgの間の投与量で投与される。
一実施形態において、上記白血球動員媒介性疾患は、敗血症である。
一実施形態において、上記敗血症は、細菌、ウイルス、真菌もしくは寄生生物の感染によって引き起こされた。
一実施形態において、上記敗血症は、細菌性敗血症である。
一実施形態において、本発明は、配列LSALTPSPSWLKYKAL(配列番号1として同定される)を含む単離されたペプチドもしくはその改変体の薬学的有効量を患者に投与する工程を包含する、患者における細菌性敗血症の症状を処置する方法を包含する。
一実施形態において、上記単離されたペプチドもしくはその改変体は、約0.01mg/kg〜100mg/kgの間の投与量で投与される。
一実施形態において、上記単離されたペプチドもしくはその改変体は、細菌性敗血症の症状が低減もしくは改善されるまで投与される。
第5の局面において、本発明は、患者の血管系において白血球動員をブロックするために有効な化合物を同定する方法を包含し、該方法は、
(a)試験化合物のライブラリーを、配列番号2〜16からなる群より選択される配列を有する標的ペプチドに結合するそれらの能力に関してスクリーニングする工程;
(b)選択的結合親和性を示す化合物を選択する工程;
(c)該化合物を、白血球動員阻害活性に関して試験する工程、および
(d)化合物が白血球動員を阻害する場合、該化合物を選択する工程、
を包含する方法。
一実施形態において、上記血管系は、肺血管系もしくは肝臓血管系である。
一実施形態において、上記方法は、
(e)上記化合物を、固形腫瘍を有する動物において腫瘍転移を阻害するその能力に関してさらに試験する工程;および
(f)該化合物が工程(e)において腫瘍転移を阻害する場合、該化合物を選択する工程
をさらに包含する。
一実施形態において、上記方法は、
(e)上記化合物を、肺もしくは肝臓に転移することが既知の固形腫瘍を有する動物において、肺および肝臓への腫瘍転移を阻害するその能力に関してさらに試験する工程;ならびに
(f)該化合物が工程(e)において腫瘍転移を阻害する場合、該化合物を選択する工程
をさらに包含する。
一実施形態において、上記方法は、
(e)前記化合物を、患者における細菌性敗血症を処置するその能力についてさらに試験する工程;および
(f)該化合物が工程(e)において敗血症を処置する場合、該化合物を選択する工程
をさらに包含する。
本発明のこれらおよび他の目的および特徴は、以下の発明の詳細な説明を添付の図面と共に読めばより完全に明らかになる。
特定の実施形態では、例えば以下が提供される:
(項目1)
配列番号1を含む、単離されたペプチド。
(項目2)
LSALTPSPSWLKYKAL配列のN末端およびC末端において、1、2、3、4、もしくは5個のアミノ酸残基をさらに含む、項目1に記載の単離されたペプチド。
(項目3)
LSALTPSPSWLKYKAL配列のN末端もしくはC末端において、1、2、3、4、もしくは5個のアミノ酸残基をさらに含む、項目1に記載の単離されたペプチド。
(項目4)
前記ペプチドは、peg化、アセチル化、グリコシル化、ビオチン化、または1個もしくはそれより多くのD−アミノ酸および/もしくは非天然アミノ酸での置換によって改変されている、項目1に記載の単離されたペプチド。
(項目5)
前記ペプチドもしくはさらなるアミノ酸残基は、1個もしくはそれより多くの改変されたアミノ酸残基もしくはアミノ酸アナログを含む、項目1に記載の単離されたペプチド。
(項目6)
前記改変されたアミノ酸残基は、メチル化、アミド化、アセチル化、および/もしくは他の化学基での置換によって改変されている、項目1に記載の単離されたペプチド。
(項目7)
前記アミノ酸アナログは、β−アラニン、ノルバリン、ノルロイシン、4−アミノ酪酸、オルニチン、ヒドロキシプロリン、サルコシン、シトルリン、システイン酸、シクロヘキシルアラニン、2−アミノイソ酪酸、6−アミノヘキサン酸、t−ブチルグリシン、フェニルグリシン、o−ホスホセリン、N−アセチルセリン、N−ホルミルメチオニン、3−メチルヒスチジンから選択される、項目1に記載の単離されたペプチド。
(項目8)
ファージウイルスと連絡状態にある、項目1に記載の単離されたペプチド。
(項目9)
配列番号1を含む単離されたペプチドおよび薬学的に受容可能なキャリアを含む、薬学的組成物。
(項目10)
前記キャリアは、水、生理食塩水、リン酸緩衝化生理食塩水、リンゲル溶液、デキストロース溶液、血清含有溶液、ハンクス溶液、油、エステルおよびグリコールから選択される、項目9に記載の薬学的組成物。
(項目11)
前記薬学的組成物は、非経口投与に適している、項目9に記載の薬学的組成物。
(項目12)
前記薬学的組成物は、静脈内投与に適している、項目9に記載の薬学的組成物。
(項目13)
患者における白血球動員媒介性疾患を阻害する方法であって、配列番号1として同定される配列LSALTPSPSWLKYKALを含む薬学的有効量の単離されたペプチドを該患者に投与することによる、方法。
(項目14)
前記単離されたペプチドは、LSALTPSPSWLKYKAL配列のN末端およびC末端において1、2、3、4、もしくは5個のアミノ酸残基をさらに含む、項目13に記載の方法。
(項目15)
前記単離されたペプチドは、LSALTPSPSWLKYKAL配列のN末端もしくは
C末端において1、2、3、4、もしくは5個のアミノ酸残基をさらに含む、項目13に記載の方法。
(項目16)
前記単離されたペプチドは、peg化、アセチル化、グリコシル化、ビオチン化、または1個もしくはそれより多くのD−アミノ酸および/もしくは非天然アミノ酸での置換によって改変されている、項目13に記載の方法。
(項目17)
前記単離されたペプチドもしくはさらなる残基は、1個もしくはそれより多くの改変されたアミノ酸残基もしくはアミノ酸アナログを含む、項目13に記載の方法。
(項目18)
前記改変されたアミノ酸残基は、メチル化、アミド化、アセチル化、および/もしくは他の化学基での置換によって改変されている、項目13に記載の方法。
(項目19)
前記アミノ酸アナログは、β−アラニン、ノルバリン、ノルロイシン、4−アミノ酪酸、オルニチン、ヒドロキシプロリン、サルコシン、シトルリン、システイン酸、シクロヘキシルアラニン、2−アミノイソ酪酸、6−アミノヘキサン酸、t−ブチルグリシン、フェニルグリシン、o−ホスホセリン、N−アセチルセリン、N−ホルミルメチオニン、3−メチルヒスチジンから選択される、項目13に記載の方法。
(項目20)
前記単離されたペプチドもしくはその改変体は、約0.01mg/kg〜100mg/kgの間の投与量で投与される、項目13に記載の方法。
(項目21)
前記白血球動員媒介性疾患は、腫瘍転移である、項目13に記載の方法。
(項目22)
前記単離されたペプチドは、処置の非存在下での腫瘍転移と比較して、腫瘍転移を低減する、項目13に記載の方法。
(項目23)
前記単離されたペプチドの投与は、前記患者における肝臓もしくは肺への腫瘍転移を阻害する、項目13に記載の方法。
(項目24)
前記単離されたペプチドもしくはその改変体は、約0.01mg/kg〜100mg/kgの間の投与量で投与される、項目13に記載の方法。
(項目25)
前記白血球動員媒介性疾患は、敗血症である、項目13に記載の方法。
(項目26)
前記敗血症は、細菌、ウイルス、真菌もしくは寄生生物の感染によって引き起こされる、項目13に記載の方法。
(項目27)
前記敗血症は、細菌性敗血症である、項目13に記載の方法。
(項目28)
前記単離されたペプチドの投与は、前記患者における細菌性敗血症の少なくとも1つの症状を処置する、項目13に記載の方法。
(項目29)
前記単離されたペプチドもしくはその改変体は、約0.01mg/kg〜100mg/kgの間の投与量で投与される、項目13に記載の方法。
(項目30)
前記単離されたペプチドもしくはその改変体は、細菌性敗血症の症状が低減されるかもしくは改善されるまで投与される、項目13に記載の方法。
(項目31)
患者の血管系において白血球動員をブロックするために有効な化合物を同定する方法で
あって、該方法は、
(a)試験化合物のライブラリーを、配列番号2〜16からなる群より選択される配列を有する標的ペプチドに結合するそれらの能力に関してスクリーニングする工程;
(b)選択的結合親和性を示す化合物を選択する工程;
(c)該化合物を、白血球動員阻害活性に関して試験する工程、および
(d)化合物が白血球動員を阻害する場合、該化合物を選択する工程、
を包含する方法。
(項目32)
前記血管系は、肺血管系もしくは肝臓血管系である、項目31に記載の方法。
(項目33)
(e)前記化合物を、固形腫瘍を有する動物において腫瘍転移を阻害するその能力に関してさらに試験する工程;および
(f)該化合物が工程(e)において腫瘍転移を阻害する場合、該化合物を選択する工程
をさらに包含する、項目31に記載の方法。
(項目34)
(e)前記化合物を、肺もしくは肝臓に転移することが既知の固形腫瘍を有する動物において、肺および肝臓への腫瘍転移を阻害するその能力に関してさらに試験する工程;ならびに
(f)該化合物が工程(e)において腫瘍転移を阻害する場合、該化合物を選択する工程
をさらに包含する、項目31に記載の方法。
(項目35)
(e)前記化合物を、患者における細菌性敗血症を処置するその能力についてさらに試験する工程;および
(f)該化合物が工程(e)において敗血症を処置する場合、該化合物を選択する工程をさらに包含する、項目31に記載の方法。
図1は、好中球特異的T7ファージディスプレイライブラリーの生成、ならびにインビボ選択、ならびに肝臓および肺へとホーミングするペプチドの単離を図示する模式図である; 図2Aおよび2Bは、4回のインビボ選択後の肝臓および他の器官へのT7Liファージライブラリーの分布(2A);および3回のインビボ選択後の肺および他の組織へのT7Luファージライブラリーの分布(2B)のプロットである。 図3Aおよび3Bは、肝臓への選択されていないおよび肝臓特異的ファージディスプレイサブクローンの群のホーミング(3A)ならびに肝臓、肺、および腎臓組織へのT7NLi、T7Nlu、および2−2/2−3ファージサブクローンのホーミング(3B)を示す棒グラフである。 図4Aおよび4Bは、LPS予備処置ありおよびなしの正常マウスおよびTLR4(−/−)マウス(4A)、ならびに正常マウスおよびMyD88ノックアウトマウス(4B)における肝臓、肺、および腎臓に捕捉されたファージの量をプロットする。 図5Aおよび5Bは、未処置またはT7NLiもしくはT7NLuライブラリーファージで処置されたC57マウスにおいて測定された循環好中球数(5A)、ならびに同じ処置条件下のC57マウスの白血球ローリングフラックス(5B)のプロットである。 図6Aおよび6Bは、後類洞細静脈における接着(6A)および未処置またはT7NLiもしくはT7NLuライブラリーファージで処置したC57マウスにおける灌流%のプロットである。 図7は、白血球ミエロペルオキシダーゼによって測定した場合の、肺における白血球の動員に対するT7NLiおよびT7NLuライブラリーの影響を示す。 図8は、3種のファージ群である、T7N Lung from Lung、T7N Lung from Liver、およびLu−1(polyA)がマウス肝臓において好中球接着をブロックする能力を比較する。 図9は、Poly Aファージ、Ube2n(LSALT)ファージ、およびLPSのみの投与後のマウス肝類洞における好中球接着を比較する。 図10aおよび10bは、第1のモデルに従って、LSALTがどのように腫瘍転移を阻害するかを示す。 図11aおよび11bは、第2のモデルに従って、LSALTがどのように腫瘍転移を阻害するかを示す。 図12は、4T1マウス乳がん細胞の脾臓内注射をコントロールファージもしくはLSALT発現ファージ(control phage of LSALT expressing phage)の存在下もしくは非存在下で行い、表面乳腺腫瘍転移の数を、注射後4週間の肝臓において評価した研究からのデータを示す。 図13A〜13Fは、50μMもしくは500μM LSALTペプチドの事前の注射ありもしくはなしで、ルシフェラーゼを発現する1×10 70Wヒト黒色腫細胞を尾静脈を介して注射したマウスの肺組織における腫瘍負荷(13A−13C)、ならびに50μMもしくは500μM LSALTペプチドのマウスへの(LSALT peptide mice)事前の注射ありもしくはなしで、ルシフェラーゼを発現する1×10 70Wヒト黒色腫細胞を尾静脈を介して注射したマウスにおいて目に見える黒色の肺結節を有する肺の代表的画像(13D−13F)を示す。 図14A〜14Dは、LSALTでの予備処置あり(14B)およびなし(14A)で、ルシフェラーゼを発現するヒト黒色腫細胞を尾静脈を介して注射したマウスの肺のXenogen画像;ならびに図13Aおよび13Bに関して記載されるとおりに処置し、そして抗Ly6G/GRI抗体を使用する好中球除去の存在下(14D)および非存在下(14C)で注射したマウスの肺のXenogen画像を示す。 図15Aおよび15Bは、動物の尾静脈にルシフェラーゼを安定して発現する5×10 143Bヒト骨肉腫細胞を注射した後の、マウス肺における転移性病変の数の減少に対するLSALTペプチドの影響を示す。代表的組織切片(15A)は、転移性病変の減少を示す。同様に、5つの不連続組織切片において、右肺および左肺の全ての肺葉に関する転移性病変の数の定量を15Bでグラフとして示す。 図16Aおよび16Bは、動物の尾静脈にルシフェラーゼを安定して発現する5×10 143Bヒト骨肉腫細胞を注射した後のマウス肝臓における転移負荷の低減に対するLSALTペプチドの影響を示す。注射後3週間の動物の代表的バイオルミネッセンス画像(16A)は、バイオルミネッセンスの減少を示す。これら動物における転移負荷を示すためのルシフェラーゼ活性の定量を、図16Bにグラフとして示す。 図17Aおよび17Bは、敗血症のマウスモデルにおいてLSALTペプチドの効果を示す。類洞における好中球接着を、コントロール−バクテリオファージ/LPS、LSALT−バクテリオファージ/LPS、およびLPSのみの存在下で評価した(図17A)。LSALT−バクテリオファージの注射は、LPS誘発性急性炎症に対して保護効果を有した(5匹のマウスのうち4匹において)(図17B)。
(発明の詳細な説明)
(定義)
本明細書で使用される場合、用語「アミノ酸」とは、その最も広い意味において、ポリペプチド鎖へと組みこまれ得る任意の化合物および/もしくは物質をいう。用語「アミノ酸」はまた、「アミノ酸残基」と交換可能に使用され、遊離アミノ酸および/もしくはペプチドのアミノ酸残基を指し得る。この用語が遊離アミノ酸を指すかもしくはペプチドの残基を指すかは、この用語が使用される状況から明らかである。
本明細書で使用される場合、「標準的アミノ酸」とは、アラニン、アスパラギン酸、アスパラギン、アルギニン、システイン、グリシン、グルタミン、グルタミン酸、ヒスチジン、イソロイシン、ロイシン、リジン、メチオニン、プロリン、フェニルアラニン、セリン、チロシン、スレオニン、トリプトファンおよびバリンから選択され、L−アミノ酸およびD−アミノ酸の両方を包含し、その両方が天然においてペプチドに組み込まれる、天然に存在するペプチドにおいて一般に見出される20個の標準的アミノ酸のうちのいずれかをいう。「非標準的」もしくは「非従来型(unconventional)アミノ酸」とは、合成して調製されているか天然の供給源から得られているかに関わらず、上記標準的アミノ酸以外の任意のアミノ酸をいう。本明細書で使用される場合、「合成もしくは非天然のアミノ酸」とは、塩、アミノ酸誘導体(例えば、アミド)、および/もしくは置換が挙げられるが、これらに限定されない化学的に改変されたアミノ酸を包含する。
(I.ペプチド)
本発明は、白血球動員を減少させ、従って、白血球動員媒介性疾患(例えば、腫瘍転移および敗血症)を処置するために有用性を有する天然に存在しないペプチドの発見に基づく。白血球動員を減少させ得るこのペプチドの改変体および改変された実施形態もまた、提供される。
バイアスのないコンビナトリアルファージインビボバイオパニングアプローチ(unbiased combinatorial phage in vivo biopanning approach)を使用して、炎症促進刺激で処置した動物の肝臓および肺に位置し、白血球動員をブロックする特異的ペプチドをディスプレイするファージを単離した。このファージおよびその相当するディスプレイされたペプチド(N−LSALTPSPSWLKYKAL(LSALTといわれ、本明細書で配列番号1として同定される))はまた、腫瘍細胞株を注射した動物の肝臓もしくは肺における腫瘍負荷を劇的に低減することが見出された。上記ペプチドはまた、敗血症のマウスモデルにおいて肝臓への好中球動員を低減させた。
上記LSALTペプチド、ならびにその改変体および改変されたバージョンは、本明細書に記載される。これらペプチドを含む薬学的組成物もまた記載される。
いくつかの実施形態において、上記LSALTペプチドは、プロテアーゼ耐性、血清安定性および/もしくはバイオアベイラビリティーを増大させるために、1もしくはそれより多くの改変を含む。いくつかの実施形態において、上記改変は、peg化、アセチル化、グリコシル化、ビオチン化、D−アミノ酸および/もしくは非天然アミノ酸での置換、ならびに/または上記ペプチドの環化から選択される。
ある種の実施形態において、上記LSALTペプチドは、1個もしくはそれより多くのL−アミノ酸、D−アミノ酸、および/もしくは非標準的アミノ酸を含む。ある種の実施形態において、上記アミノ酸は、一般構造HN−−C(H)(R)−−COOHを有する。ある種の実施形態において、上記アミノ酸は、天然に存在するアミノ酸である。ある種の実施形態において、上記アミノ酸は、合成のもしくは非天然のアミノ酸(例えば、α,α−二置換されたアミノ酸、N−アルキルアミノ酸)である;いくつかの実施形態において、上記アミノ酸は、d−アミノ酸である;ある種の実施形態において、上記アミノ酸は、1−アミノ酸である。
一実施形態において、上記ペプチドは、ペプチドにおけるカルボキシ末端および/もしくはアミノ末端のアミノ酸を含め、アミノ酸を含むか、またはメチル化、アミド化、アセチル化、および/もしくはペプチドの活性に有害に影響を及ぼすことなく、その循環半減期を変化させ得る他の化学基での置換によって改変され得る。非従来型のもしくは非天然のアミノ酸の例としては、シトルリン、オルニチン(ornithine)、ノルロイシン、ノルバリン、4−(E)−ブテニル−4(R)−メチル−N−メチルスレオニン(MeBmt)、N−メチル−ロイシン(MeLeu)、アミノイソ酪酸、スタチン、およびN−メチル−アラニン(MeAla)が挙げられるが、これらに限定されない。アミノ酸は、ジスルフィド結合に関与し得る。
別段定義されなければ、本明細書で使用される科学用語および技術用語ならびに命名法は、本発明が属する分野の当業者によって一般に理解されるものと同じ意味を有する。一般に、細胞培養、感染、分子生物学方法などの手順は、当該分野で使用される一般的な方法である。このような標準的技術は、以下のような参照マニュアル中に見出され得る:例えば、Ausubel et al., Current Protocols in Molecular Biology, Wiley Interscience, New York, 2001;およびSambrook et al., Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 3rd edition, Cold Spring Harbor Laboratory Press, N.Y., 2001など。
ペプチドは、インビトロで生物学的活性を誘発するにあたって有効であり得る一方で、インビボでのそれらの有効性は、プロテアーゼの存在によって低減され得る。血清プロテアーゼは、特異的基質要件を有する。上記基質は、切断には、L−アミノ酸およびペプチド結合の両方を有していなければならない。さらに、エキソペプチダーゼ(これは、血清中のプロテアーゼ活性の最も顕著な構成要素を表す)は、通常、ペプチドの最初のペプチド結合に対して作用し、遊離N末端を要する(Powell et al., Pharm. Res. 10:1268−1273 (1993))。このことに鑑みて、ペプチドの改変されたバージョンを使用することは、しばしば有利である。上記改変されたペプチドは、LSALTの所望の生物学的活性を付与する元のL−アミノ酸ペプチドの構造的特徴を保持するが、有利なことには、プロテアーゼおよび/もしくはエキソペプチダーゼによる切断を容易には受けない。
コンセンサス配列のうちの1個またはそれより多くのアミノ酸を同じタイプのD−アミノ酸(例えば、L−リジンの代わりにD−リジン)で体系的に置換することは、より安定なペプチドを生成するために使用され得る。従って、本発明のペプチド誘導体もしくはペプチド摸倣物は、順方向もしくは逆方向のいずれにしても、全てL、全てDもしくはD、Lの混合のペプチドであり得る。N末端もしくはC末端のD−アミノ酸の存在は、ペプチドのインビボ安定性を増大させる。なぜならペプチダーゼは、D−アミノ酸を基質として利用できないからである(Powell et al., Pharm. Res. 10:1268−1273 (1993))。逆Dペプチド(reverse D−peptide)は、L−アミノ酸を含むペプチドと比較して逆の配列で配置されたD−アミノ酸を含むペプチドである。従って、L−アミノ酸ペプチドのC末端残基が上記D−アミノ酸ペプチドのN末端になる、など。逆Dペプチドは、同じ二次コンホメーション、従って、上記L−アミノ酸ペプチドと類似の活性を保持するが、インビトロおよびインビボにおいて酵素分解に対してより抵抗性であるので、元のペプチドより大きな治療効力を有し得る(Brady and Dodson, Nature 368:692−693 (1994); Jameson et al., Nature 368:744−746 (1994))。同様に、逆のLペプチドは、親ペプチドのC末端が逆LペプチドのN末端の場所をとるようになる標準的方法を使用して生成され得る。重要な二次構造を有しないL−アミノ酸ペプチド(例えば、短いペプチド)の逆Lペプチドは、上記L−アミノ酸ペプチドの側鎖の同じ間隔およびコンホメーションを保持するので、しばしば元のL−アミノ酸ペプチドと類似の活性を有することが予期される。さらに、逆ペプチドは、L−アミノ酸およびD−アミノ酸の組み合わせを含み得る。アミノ酸の間の間隔および側鎖のコンホメーションは保持され得、元のL−アミノ酸ペプチドと類似の活性を生じ得る。
一実施形態において、上記ペプチドは、ペプチド末端に化学基を付加することによってペプチドのN末端もしくはC末端の残基に作用するペプチダーゼに対する抵抗性を付与するように化学的に修飾され、その結果、上記改変されたペプチドは、もはや上記ペプチダーゼの基質ではない。一実施形態において、1つのこのような化学修飾は、上記ペプチドのいずれかの末端もしくは両末端におけるグリコシル化である。他の実施形態において、血清安定性を増強する化学修飾としては、1〜20個の炭素の低級アルキルからなるN末端アルキル基(例えば、アセチル基)の付加、および/またはC末端のアミド基もしくは置換されたアミド基の付加が挙げられるが、これらに限定されない。特に、本発明は、N末端アセチル基および/もしくはC末端アミド基を有するペプチドからなる改変されたペプチドを含む。
一実施形態において、上記ペプチドにおいて、非天然アミノ酸の代わりにある種の天然に存在するアミノ酸を使用することは、タンパク質分解に対する抵抗性を付与する。このような置換は、例えば、生物学的活性に影響を及ぼすことなく、N末端に作用するエキソペプチダーゼによるタンパク質分解に対する抵抗性を付与し得る。天然に存在しないアミノ酸の例としては、α,α−二置換されたアミノ酸、N−アルキルアミノ酸、C−α−メチルアミノ酸、β−アミノ酸、およびβ−メチルアミノ酸が挙げられる。本発明において有用なアミノ酸アナログとしては、β−アラニン、ノルバリン、ノルロイシン、4−アミノ酪酸、オルニチン(orithine)、ヒドロキシプロリン、サルコシン、シトルリン、システイン酸、シクロヘキシルアラニン、2−アミノイソ酪酸、6−アミノヘキサン酸、t−ブチルグリシン、フェニルグリシン、o−ホスホセリン、N−アセチルセリン、N−ホルミルメチオニン、3−メチルヒスチジンおよび他の非従来型のアミノ酸が挙げられ得るが、これらに限定されない。さらに、天然に存在しないアミノ酸を有するペプチドの合成は、当該分野で公知である。
種々の実施形態において、上記LSALTペプチドは、C末端、N末端もしくはC末端およびN末端の両方において、アミノ酸残基もしくはアナログをさらに含む。好ましくは、上記LSALTペプチドのうちの活性保有配列は、これらさらなるアミノ酸の付加によっては認識できるほど影響を受けない。
一実施形態において、上記LSALTペプチドは、上記LSALTペプチドのN末端およびC末端において、1、2、3、4、もしくは5個のアミノ酸残基をさらに含む。
別の実施形態において、上記LSALTペプチドは、上記LSALTPSPSWLKYKAL配列のN末端において、1、2、3、4、もしくは5個のアミノ酸残基をさらに含む。
別の実施形態において、上記LSALTペプチドは、上記LSALTPSPSWLKYKAL配列のC末端において、1、2、3、4、もしくは5個のアミノ酸残基をさらに含む。
種々の実施形態において、上記ペプチドは、XLSALTPSPSWLKYKAL、XXLSALTPSPSWLKYKAL、XXXLSALTPSPSWLKYKAL、XXXXLSALTPSPSWLKYKAL、もしくはXXXXLSALTPSPSWLKYKALから選択され、ここでXは、任意の天然に存在するアミノ酸であるか、またはここでXは、本明細書で記載されかつ当業者に公知であるとおりの非従来型のアミノ酸もしくはアミノ酸アナログである。
種々の実施形態において、上記ペプチドは、LSALTPSPSWLKYKALX、LSALTPSPSWLKYKALXX、LSALTPSPSWLKYKALXXX、LSALTPSPSWLKYKALXXXX、もしくはLSALTPSPSWLKYKALXXXXから選択され、ここでXは、任意の天然に存在するアミノ酸であるかまたはここでXは、本明細書で記載されかつ当業者に公知であるとおりの非従来型のアミノ酸もしくはアミノ酸アナログである。
種々の実施形態において、上記ペプチドは、XLSALTPSPSWLKYKALX、XLSALTPSPSWLKYKALXX、XLSALTPSPSWLKYKALXXX、XLSALTPSPSWLKYKALXXXX、XLSALTPSPSWLKYKALXXXXX、XXLSALTPSPSWLKYKALX、XXLSALTPSPSWLKYKAXX、XXLSALTPSPSWLKYKALXXX、XXLSALTPSPSWLKYKALXXXX、XXLSALTPSPSWLKYKALXXXXX、XXXLSALTPSPSWLKYKALX、XXXLSALTPSPSWLKYKALXX、XXXLSALTPSPSWLKYKALXXX、XXXLSALTPSPSWLKYKALXXXX、XXXLSALTPSPSWLKYKALXXXXX、XXXXLSALTPSPSWLKYKALX、XXXXLSALTPSPSWLKYKALXX、XXXXLSALTPSPSWLKYKALXXX XXXXLSALTPSPSWLKYKALXXXX、XXXXLSALTPSPSWLKYKALXXXXX、XXXXXLSALTPSPSWLKYKALX、XXXXXLSALTPSPSWLKYKALXX、XXXXXLSALTPSPSWLKYKALXXX XXXXXLSALTPSPSWLKYKALXXXX、もしくはXXXXXLSALTPSPSWLKYKALXXXXXから選択され、ここでXは、任意の天然に存在するアミノ酸であるかまたはここでXは、本明細書で記載されかつ当業者に公知であるとおりの非従来型のアミノ酸もしくはアミノ酸アナログである。
ペプチドアナログは、テンプレートペプチドのものに類似の特性を有する非ペプチド薬物として、製薬業で一般に使用される。上記非ペプチド化合物は、「ペプチド摸倣物(peptide mimetics)」もしくはペプチド摸倣物(peptidomimetics)といわれる(Fauchere et al., Infect. Immun. 54:283−287 (1986); Evans et al., J. Med. Chem. 30:1229−1239 (1987))。ペプチド摸倣物は、治療上有用なペプチドに構造的に関連し、等価なもしくは増強された治療効果もしくは予防効果を生じさせるために使用され得る。一般に、ペプチド摸倣物は、天然に存在するレセプター結合ポリペプチドのような模範ペプチド(paradigm polypeptide)(すなわち、生物学的もしくは薬理学的な活性を有するポリペプチド)に構造的に類似であるが、当該分野で周知の方法によって、、−−CHNH−−、−−CHS−−、−−CH−−CH−−、−−CH=CH−−(シスおよびトランス)、−−CHSO−−、−−CH(OH)CH−−、−−COCH−−などのような結合によって必要に応じて置換された1個もしくはそれより多くのペプチド結合を有する(Spatola, Peptide Backbone Modifications, Vega Data, 1(3):267 (1983); Spatola et al. Life Sci. 38:1243−1249 (1986); Hudson et al. Int. J. Pept. Res. 14:177−185 (1979);およびWeinstein. B., 1983, Chemistry and Biochemistry, of Amino Acids, Peptides and Proteins, Weinstein eds, Marcel Dekker, New−York,)。このようなペプチド摸倣物は、より経済的な生成、より大きな化学的安定性、増強された薬理学的特性(例えば、半減期、吸収、有効性、効率など)、低下した抗原性などが挙げられる、天然に存在するポリペプチドを超える顕著な利点を有し得る。
薬学的に受容可能な塩は、毒性副作用なしに、親ペプチドの所望の生物学的活性を保持する。用語「薬学的に受容可能な塩」とは、本明細書で使用される場合、非毒性であることが公知でありかつ薬学の文献中で一般に使用されている塩をいう。このような塩を形成するために使用される代表的な無機酸としては、塩酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸、硝酸、硫酸、リン酸、次リン酸などが挙げられる。有機酸(例えば、脂肪族モノおよびジカルボン酸、フェニル置換されたアルカン酸、ヒドロキシアルカン酸およびヒドロキシアルカン二酸、芳香族の酸、脂肪族かつ芳香族のスルホン酸)に由来する塩もまた、使用され得る。このような薬学的に受容可能な塩としては、以下が挙げられる:アセテート、フェニルアセテート、トリフルオロアセテート、アクリレート、アスコルベート、ベンゾエート、クロロベンゾエート、ジニトロベンゾエート、ヒドロキシベンゾエート、メトキシベンゾエート、メチルベンゾエート、o−アセトキシベンゾエート、ナフタレン−2−ベンゾエート、ブロミド、イソブチレート、フェニルブチレート、β−ヒドロキシブチレート、クロリド、シンナメート、シトレート、ホルメート、フマレート、グリコレート、ヘプタノエート、ラクテート、マレエート、ヒドロキシマレエート、マロネート、メシレート、ニトレート、オキサレート、フタレート、ホスフェート、リン酸一水素塩、リン酸二水素塩、メタホスフェート、ピロホスフェート、プロピオネート、フェニルプロピオネート、サリチレート、スクシネート、スルフェート、ビスルフェート、ピロスルフェート、スルファイト、ビスルファイト、スルホネート、ベンゼンスルホネート、p−ブロモフェニルスルホネート、クロロベンゼンスルホネート、エタンスルホネート、2−ヒドロキシエタンスルホネート、メタンスルホネート、ナフタレン−1−スルホネート、ナフタレン−2−スルホネート、p−トルエンスルホネート、キシレンスルホネート、タータレートなど。
本明細書で使用される場合、単数形「a(1つの、ある)」、「an(1つの、ある)」および「the(上記、この、その)」は、文脈がそうでないことを明らかに示さなければ、それらが言及する用語の複数形をも具体的に包含する。例えば、「ペプチド」への言及は、ペプチドの混合物を包含する。
(II.薬学的製剤および医薬)
別の局面において、本明細書で記載されるペプチド、ならびにその改変体および改変は、治療的使用のための薬学的製剤として提供される。一実施形態において、上記薬学的製剤は、配列LSALTPSPSWLKYKAL(配列番号1として同定され、本明細書で「LSALT」と示される)を含む単離されたペプチドを含む。別の実施形態において、上記薬学的製剤は、ファージウイルス中の挿入物として含まれる単離されたペプチドを含み、そして/または上記LSALTPSPSWLKYKAL配列のN末端および/もしくはC末端において1、2、3、4、5個のさらなるアミノ酸残基をさらに含み得る。
代表的送達レジメンとしては、経口、非経口(皮下、筋肉内および静脈内注射を含む)、直腸、口内(舌下を含む)、経皮、吸入、眼および鼻内が挙げられる。一実施形態において、ペプチドの送達は、放出制御注射用製剤(controlled−release injectable formulation)の皮下注射を必要とする。いくつかの実施形態において、本明細書で記載されるペプチドおよび/もしくはタンパク質は、皮下、鼻内および吸入投与のために有用である。
正確な用量および組成物の選択ならびに最も適切な送達レジメンは、とりわけ、選択されるペプチドの薬理学的特性、処置される状態の性質および重症度、ならびにレシピエントの身体状態および精神的な鋭敏さによって影響を受ける。さらに、投与経路は、吸収される物質の格差のある量を生じる。異なる経路を介するペプチドの投与のバイオアベイラビリティーは、特に変わりやすく、1%未満からほぼ100%までの量が認められる。代表的には、静脈内、腹腔内もしくは皮下注射以外の経路からのバイオアベイラビリティーは、50%以下である。
本発明の方法に従って、本発明の本明細書で記載されるとおりのLSALTペプチドは、本明細書で記載されるように、被験体に単独で(例えば、精製されたペプチドもしくは化合物として)、または(例えば、上記疾患の処置のための医薬の製造において)組成物もしくは医薬の構成要素として投与され得る。上記組成物は、薬学的組成物を調製するために、生理学的に受容可能なキャリアもしくは賦形剤とともに製剤化され得る。上記キャリアおよび組成物は、滅菌され得る。上記製剤は、投与様式、例えば、静脈内もしくは皮下投与に適しているべきである。組成物を製剤化する方法は、当該分野で公知である(例えば、Remington’s Pharmaceuticals Sciences, 17.sup.th Edition, Mack Publishing Co., (Alfonso R. Gennaro, editor)(1989)を参照のこと)。
適切な薬学的に受容可能なキャリアとしては、以下が挙げられるが、これらに限定されない:水、塩溶液(例えば、NaCl)、生理食塩水、緩衝化生理食塩水、アルコール、グリセロール、エタノール、アラビアガム、植物性油、ベンジルアルコール、ポリエチレングリコール、ゼラチン、炭水化物(例えば、ラクトース、アミロースもしくはデンプン)、糖(例えば、マンニトール、スクロースなど)、デキストロース、ステアリン酸マグネシウム、タルク、ケイ酸、粘性パラフィン、芳香油、脂肪酸エステル、ヒドロキシメチルセルロース、ポリビニルピロリドンなど、ならびにこれらの組み合わせ。上記薬学的調製物は、所望であれば、上記活性化合物と有害に反応もせず、それらの活性に干渉もしない補助剤(例えば、滑沢剤、保存剤、安定化剤、湿潤剤、乳化剤、浸透圧に影響を及ぼすための塩、緩衝化剤、着色および/もしくは芳香性物質など)と混合され得る。好ましい実施形態において、静脈内投与に適した水溶性キャリアが使用される。
上記組成物もしくは医薬はまた、所望であれば、微量の湿潤もしくは乳化剤、またはpH緩衝化剤を含み得る。上記組成物は、液体溶液、懸濁物、エマルジョン、徐放性製剤、もしくは散剤であり得る。上記組成物はまた、坐剤として、旧来の結合剤およびキャリア(例えば、トリグリセリド)とともに製剤化され得る。
上記組成物もしくは医薬は、ヒトへの投与に適合された薬学的組成物として慣用的な手順に従って製剤化され得る。例えば、好ましい実施形態において、静脈内投与のための組成物は、代表的には、無菌等張性水性緩衝液中の液剤である。必要な場合には、上記組成物はまた、可溶化剤および注射部位での疼痛を軽減するための局所麻酔剤を含み得る。一般に、成分は、単位投与形態において、例えば、活性薬剤の品質のしるしである密封シール容器(例えば、アンプルもしくはサシェ)中の乾いた乾いた凍結乾燥散剤もしくは無水濃縮物として別個にかもしくは一緒に混合してかのいずれかで供給される。上記組成物が注入によって投与される予定である場合、それは、無菌の製薬グレードの水、生理食塩水もしくはデキストロース/水を含む注入ボトルを用いて分与され得る。上記組成物が注射によって投与される場合、上記成分が投与前に混合され得るように、注射用無菌水もしくは生理食塩水のアンプルが提供され得る。
いくつかの実施形態において、上記薬学的組成物は、液体キャリア(例えば、水、生理食塩水、リン酸緩衝化生理食塩水、リンゲル溶液、デキストロース溶液、血清含有溶液、ハンクス溶液、他の水性の生理学的平衡溶液、油、エステルおよびグリコールが挙げられるが、これらに限定されない)を含む。
本明細書で記載されるとおりのLSALTペプチドは、中性もしくは塩形態として製剤化され得る。上述のように、薬学的に受容可能な塩は、遊離アミノ基を用いて形成されるもの(例えば、塩酸、リン酸、酢酸、シュウ酸、酒石酸などに由来するもの)、および遊離カルボキシル基を用いて形成されるもの(例えば、ナトリウム、カリウム、アンモニウム、カルシウム、水酸化第二鉄、イソプロピルアミン、トリエチルアミン、2−エチルアミノエタノール、ヒスチジン、プロカインなどに由来するもの)を含む。
本発明の薬学的製剤は、LSALTペプチドを活性成分として含み、LSALTペプチドは、周知の方法および薬学的組成物に従って、賦形剤と混合され得るか、賦形剤によって希釈され得るか、またはカプセル、サシェ、紙もしくは他の容器の形態にあり得るキャリア内に封入され得る。上記組成物は、ペプチド投与に適した任意の経路(非経口、静脈内、皮下、もしくは筋肉内投与が挙げられる)によって投与され得る。代表的には、上記ペプチドは、滅菌注射用溶液の中に、0.5〜2mlもしくはそれ未満の必要とされる用量を提供するために十分な濃度で、溶解されるかもしくは懸濁される。非経口投与に適した本発明の薬学的組成物は、1種もしくはそれより多くの薬学的に受容可能な滅菌等張性水性溶液もしくは非水性溶液、分散物、懸濁物もしくはエマルジョン、または使用直前に滅菌注射用液剤もしくは分散物(これは、抗酸化剤、緩衝化剤、上記製剤を意図されたレシピエントの血液と等張性にする溶質または懸濁剤もしくは濃化剤を含み得る)へと再構成され得る滅菌散剤と組み合わせて、本発明の1種もしくはそれより多くの化合物を含む。
注射用デポー形態は、生分解性ポリマー(例えば、ポリラクチド−ポリグリコリド)中に薬物の微小被包されたマトリクスを形成することによって作製される。薬物 対 ポリマーの比および使用される特定のポリマーの性質に依存して、薬物放出の速度が制御され得る。他の生分解性ポリマーの例としては、ポリ(オルトエステル)およびポリ(無水物)が挙げられる。デポー注射用製剤はまた、上記薬物を、身体組織と適合性であるリポソームもしくはマイクロエマルジョンの中に捕捉することによって調製される。上記注射用物質は、例えば、細菌保持フィルタを通して濾過することによって滅菌され得る。
上記薬学的組成物は、単位用量もしくは複数用量密封容器、例えば、アンプルおよびバイアルにおいて呈示され得、使用直前に無菌液体キャリア(例えば、注射用水)の添加のみを要する凍結乾燥状態で貯蔵され得る。即席の注射溶液および懸濁物は、上記で記載されるタイプの無菌の散剤、粒剤および錠剤から調製され得る。
(III.キット)
いくつかの実施形態において、本発明は、本明細書で記載されるLSALTペプチドもしくは薬学的組成物、ならびにその再構成(凍結乾燥されている場合)および/もしくは使用についての説明を含むキットまたは他の製造物品をさらに提供する。キットもしくは他の製造物品は、容器、シリンジ、バイアルおよび(例えば、皮下、もしくは吸入による)投与に有用な任意の他の物品、デバイスもしくは装置を含み得る。適切な容器としては、例えば、ボトル、バイアル、シリンジ(例えば、充填済みシリンジ)、アンプル、カートリッジ、レザバ、もしくはリオ−ジェクト(lyo−ject)が挙げられる。上記容器は、種々の材料(例えば、ガラスもしくはプラスチック)から形成され得る。いくつかの実施形態において、上記容器は、充填済みシリンジである。適切な充填済みシリンジとしては、焼成シリコーン被覆(baked silicone coating)付きのホウケイ酸ガラスシリンジ、スプレーされたシリコーン付きのホウケイ酸ガラスシリンジ、もしくはシリコーンなしのプラスチック樹脂シリンジが挙げられるが、これらに限定されない。
代表的には、上記容器は、製剤、ならびに再構成および/もしくは使用についての指示を示し得る上記容器上のもしくは上記容器に関連づけられたラベルを保持し得る。例えば、上記ラベルは、上記製剤が上記で記載されるとおりの濃度へと再構成されることを示し得る。上記ラベルは、上記製剤が例えば、皮下投与に有用であるかもしくは皮下投与が意図されていることをさらに示し得る。いくつかの実施形態において、上記容器は、LSALTペプチドを含む安定な製剤の単一用量を含み得る。種々の実施形態において、上記安定な製剤の単一用量は、約15ml、約10ml、約5.0ml、約4.0ml、約3.5ml、約3.0ml、約2.5ml、約2.0ml、約1.5ml、約1.0ml、もしくは約0.5ml未満の容積で存在する。あるいは、上記製剤を保持する容器は、上記製剤の反復投与(例えば、2〜6回の投与)を可能にする、複数回使用バイアルであり得る。キットもしくは他の製造物品は、適切な希釈剤(例えば、BWFI、生理食塩水、緩衝化生理食塩水)を含む第2の容器をさらに含み得る。上記希釈剤および上記製剤を混合する際に、その再構成された製剤における最終タンパク質濃度は、一般に、少なくとも約1mg/ml(例えば、少なくとも約5mg/ml、少なくとも約10mg/ml、少なくとも約20mg/ml、少なくとも約30mg/ml、少なくとも約40mg/ml、少なくとも約50mg/ml、少なくとも約75mg/ml、少なくとも約100mg/ml)である。キットもしくは他の製造物品は、商業的観点およびユーザー観点からみて望ましい他の物質(他の緩衝化剤、希釈剤、フィルタ、ニードル、シリンジ、および使用説明付きのパッケージ挿入物が挙げられる)をさらに含み得る。いくつかの実施形態において、キットもしくは他の製造物品は、自己投与についての説明を含み得る。
(IV.投与量)
医薬として使用される場合、本発明のペプチドは、薬学的組成物の形態で投与され、これら薬学的組成物は、本発明のさらなる実施形態を表す。これら化合物は、種々の経路(経口、直腸、経皮、皮下、静脈内、筋肉内、および鼻内、または気管内点滴(intratracheal instillation)もしくはエアゾール吸入を介するものが挙げられる)によって投与され得る。
本発明のペプチドは、(例えば、肝臓への)腫瘍転移をブロックもしくは阻害するにあたって有用であり、投与様式は、化合物の適用によって定義され、最適用量を見出すための臨床試験の慣用的方法によって決定され得る。
一実施形態において、上記投与量は、活性ペプチドが約0.01mg/kg〜約100mg/kgの間、約0.01mg/kg〜約50mg/kgの間、もしくは約0.01mg/kg〜約25mg/kgの間である。
他の実施形態において、上記投与量は、約0.1mg/kg〜約100mg/kgの間、約0.1mg/kg〜約50mg/kgの間、約0.1mg/kg〜約25mg/kgの間、もしくは約0.1mg/kg〜約10mg/kgの間である。
他の実施形態において、上記投与量は、約0.5mg/kg〜約100mg/kgの間、約0.5mg/kg〜約50mg/kg、約0.5mg/kg〜約25mg/kg、もしくは約0.5mg/kg〜約10.0mg/kgである。
他の実施形態において、上記投与量は、約1.0mg/kg〜約25mg/kgの間、約1.0mg/kg〜約50mg/kgの間、約1.0mg/kg〜約70mg/kgの間、約1.0mg/kg〜約100mg/kgの間、約5.0mg/kg〜約25mg/kgの間、約5.0mg/kg〜約50mg/kgの間、約5.0mg/kg〜約70mg/kgの間、約5.0mg/kg〜約100mg/kgの間、約10.0mg/kg〜約25mg/kgの間、約10.0mg/kg〜約50mg/kgの間、約10.0mg/kg〜約70mg/kgの間、もしくは約10.0mg/kg〜約100mg/kgの間である。
別の実施形態において、上記投与量は、約50μM〜約500μMの間である
しかし、実際投与される上記ペプチドの量が、関連する状況(処置される予定の状態、選択される投与経路、投与される実際の化合物、個々の患者の年齢、体重、および応答、患者の症状の重症度などが挙げられる)に鑑みて、医師によって決定されることは、理解される。
種々の実施形態において、本明細書で記載されるペプチドおよび/もしくはタンパク質、またはその塩は、1日あたり体重1kgあたり約0.001〜約20mgの間、1日あたり体重1kgあたり約0.01〜約10mgの間、1日あたり体重1kgあたり約0.1〜約1000μgの間、もしくは1日あたり体重1kgあたり約0.1〜約100μgの間の量で投与される。投与経路は、変動する。例えば、本明細書で記載されるペプチドおよび/もしくはタンパク質、またはその塩は、1日あたり体重1kgあたり約0.1〜約1000μgの間、もしくは1日あたり体重1kgあたり約0.1〜約100μgの間の量で、皮下注射によって投与される。例示によれば、50kgのヒト女性被験体に関しては、活性成分の一日用量は、約5〜約5000μg、もしくは皮下注射によって約5〜約5000μgである。投与経路、化合物の有効性、薬物動態プロフィールおよび観察される適用可能なバイオアベイラビリティー、ならびに活性薬剤および処置される疾患に依存して、種々の用量が必要とされる。投与が吸入による代替の実施形態において、その一日用量は、1000〜約20,000μg、1日に2回である。他の哺乳動物(例えば、ウマ、イヌ、およびウシ)では、より高い用量が必要とされ得る。この投与量は、最も有効な結果を達成するために必要な通り、1回の投与によって、複数回の投与によって、または放出制御を介して、従来の薬学的組成物の中で送達され得る。
(V.製造方法)
本明細書で記載されるLSALTペプチドもしくは誘導体は、当業者に公知のペプチド合成の任意の方法(合成技術(例えば、全面的固相合成、部分的固相合成、フラグメント縮合、古典的液相合成(classical solution synthesis)、ネイティブケミカルライゲーション)および組換え技術が挙げられる)によって得られ得る。例えば、上記ペプチドもしくはペプチド誘導体は、固相ペプチド合成(これは、簡潔には、C末端アミノ酸のカルボキシル基を樹脂(例えば、ベンズヒドリルアミン樹脂、クロロメチル化樹脂、ヒドロキシメチル樹脂)へとカップリングし、N−α保護アミノ酸を順次付加することからなる)によって得られ得る。上記保護基は、当該分野で公知の任意のこのような基であり得る。各新たなアミノ酸を成長中の鎖に付加する前に、その鎖に付加された前のアミノ酸の保護基が除去される。このような固相合成は、例えば、Merrifield, J. Am. Chem. Soc. 85: 2149 (1964); Vale et al., Science 213:1394−1397 (1981)によって、米国特許第4,305,872号および同第4,316,891号において、Bodonsky et al. Chem. Ind. (London), 38:1597 (1966);ならびにLubell et al. 「Peptides」 Science of Synthesis 21.11, Chemistry of Amides. Thieme, Stuttgart, 713−809 (2005)の中で総説された技術によるPietta and Marshall, Chem. Comm. 650 (1970)によって開示されている。適切な樹脂へのアミノ酸のカップリングはまた、当該分野で周知であり、米国特許第4,244,946号に開示されている(Houver−Weyl, Methods of Organic Chemistry. Vol E22a. Synthesis of Peptides and Peptidomimetics, Murray Goodman, Editor−in−Chief, Thieme. Stuttgart. New York 2002の中で総説されている)。
上記LSALTペプチドの調製の任意のプロセスの間に、関係する分子のうちのいずれかの上の感受性反応性基を保護することは、望ましいことであり得る。これは、従来の保護基(例えば、Protective Groups In Organic Synthesis by T. W. Greene & P. G. M. Wuts, 1991, John Wiley and Sons, New−York;およびPeptides: chemistry and Biology by Sewald and Jakubke, 2002, Wiley−VCH, Wheinheim p. 142の中で記載されるもの)によって達成され得る。例えば、αアミノ保護基としては、アシルタイプ保護基(例えば、トリフルオロアセチル、ホルミル、アセチル)、脂肪族ウレタン保護基(例えば、t−ブチルオキシカルボニル(BOC)、シクロヘキシルオキシカルボニル)、芳香族ウレタンタイプ保護基(例えば、フルオレニル−9−メトキシ−カルボニル(Fmoc)、ベンジルオキシカルボニル(Cbz)、Cbz誘導体)およびアルキルタイプ保護基(例えば、トリフェニルメチル、ベンジル)が挙げられる。アミノ酸側鎖保護基としては、ベンジル(ThrおよびSerに関して)、Cbz(Tyr、Thr、Ser、Arg、Lys)、メチルエチル、シクロヘキシル(Asp、His)、Boc(Arg、His、Cys)などが挙げられる。上記保護基は、当該分野で公知の方法を使用して、都合の良いその後の段階で除去され得る。
さらに、上記LSALTペプチドは、有機相の中で保護基を伴ってFMOCプロトコルに従って合成され得る。望ましくは、上記ペプチドは、C18クロマトグラフィーカラムにおいて10−60%のアセトニトリル勾配で溶離される高速液体クロマトグラフィー(HPLC)で、収率70%で精製される。ペプチドの分子量は、質量分析法(Fields, G. B. 「Solid−Phase Peptide Synthesis」 Methods in Enzymology. Vol. 289, Academic Press, 1997の中で総説される)によって確認され得る。
あるいは、上記LSALTペプチドは、例えば、上記ポリペプチドをコードするポリヌクレオチド配列を使用して組換え系で調製され得る。ポリペプチドが、その同じポリペプチド内で上記の改変のうちの1つより多くを含み得ることは、理解される。
(VI.LSALTペプチドの特徴付け)
上記LSALTペプチドは天然に存在しないものの、上記LSALTペプチドのBLAST分析から、上記ペプチドが以下に対する類似性を有することが見出された:ダブルコルチン(double cortin);フィブリン−2;−Fermt3;−テトラスパンニン18;−shroom3;−ソーティングネキシン8;−FGFR−3;−プロトジェニンホモログ;−ミオメシン3;および−prdm16。
LSALTファージがニトロセルロース上に固定され、コンビナトリアルM13ファージライブラリーに対してバイオパニングされた場合、以下のペプチドを上記LSALTと特異的に結合するペプチドとして単離した。これらペプチドは、LSALTペプチド、その改変体および改変の作用に関する潜在的標的を提供する。
以下で考慮されるように、これらペプチドのうちの全ては、化合物、例えば、肝臓もしくは肺への腫瘍転移を阻害する目的で、および敗血症の処置の目的で、肝臓もしくは肺における好中球動員をブロックするにあたって治療上有効であるペプチド化合物に関する潜在的標的である。
(VII.スクリーニング法)
従って、本発明の一局面によれば、患者の血管系における白血球動員をブロックするために有効な化合物を同定するための方法が提供される。上記方法は、試験化合物のライブラリーを、配列番号2〜16からなる群より選択される配列を有する標的ペプチドに結合するそれらの能力に関してスクリーニングする工程を包含する。上記ライブラリーにおける標的ペプチドのうちの1つへの選択的結合親和性(例えば、ランダム配列ペプチドに対して結合親和性が少なくとも10〜100倍の増大)を示すライブラリー化合物に関して、上記化合物は、以下で詳述される方法に従って、白血球動員を阻害するその能力に関してさらに試験されている。白血球動員をブロックすることが示される試験化合物は、次いで、さらなる化合物の試験および開発のためのリード化合物として同定される。
一実施形態において、本発明は、患者の血管系における白血球動員をブロックするために有効な化合物を同定する方法を提供し、上記方法は、(a)試験化合物のライブラリーを、配列番号2〜16からなる群より選択される配列を有する標的ペプチドに結合するそれらの能力についてスクリーニングする工程;(b)選択的結合親和性を示す化合物を選択する工程;(c)上記化合物を白血球動員阻害活性について試験する工程、および(d)化合物が白血球動員を阻害する場合に、化合物を選択する工程を包含する。
一実施形態において、上記血管系は、肺血管系もしくは肝臓血管系である。
一実施形態において、上記方法は、(e)上記化合物を、固形腫瘍を有する動物における腫瘍転移を阻害するその能力についてさらに試験する工程;および(f)上記化合物が工程(e)において腫瘍転移を阻害する場合、上記化合物を選択する工程をさらに包含する。
一実施形態において、上記方法は、(e)上記化合物を、肺もしくは肝臓に転移することが公知の固形腫瘍を有する動物における肺および肝臓への腫瘍転移を阻害するその能力についてさらに試験する工程;ならびに(f)上記化合物が工程(e)において腫瘍転移を阻害する場合、上記化合物を選択する工程をさらに包含する。
一実施形態において、上記方法は、(e)上記化合物を、患者における細菌性敗血症を処置するその能力についてさらに試験する工程;および(f)上記化合物が工程(e)において敗血症を処置する場合に、上記化合物を選択する工程をさらに包含する。
一実施形態において、上記方法における工程(a)は、試験化合物のライブラリーを、配列番号2〜7からなる群より選択される配列を有する標的ペプチドに結合するそれらの能力についてスクリーニングする工程を包含する。
別の実施形態において、工程(a)は、試験化合物のライブラリーを、配列番号8〜16からなる群より選択される配列を有する標的ペプチドに結合するそれらの能力についてスクリーニングする工程を包含する。
(VIII.LSALT作用機構)
いかなる特定の機構によっても拘束されることは意図しないが、LSALTが肝臓および肺の類洞への好中球動員をブロックする能力は、図10および図11に図示される2つの作用機構のうちの1つによって起こり得ると考えられる。モデル1(図10)は、標的血管系における内皮へのがん細胞の結合を媒介する好中球(例えば、白血球)によって共有される特異的接着分子を有するがん細胞(図中のcc)、および内皮層を通っての上記がん細胞の管外遊出を示す。この因子へとLSALTが結合すると、内皮へのがん細胞の結合および/もしくは標的組織(例えば、肝臓)への管外遊出が抑制される。
第2のモデルは、図11に示されるように、がん細胞が内皮に結合するが、標的器官へ管外遊出する能力を提供するために白血球を要することを提唱する。このモデルにおけるLSALTペプチドは、がん細胞の近位への白血球の動員をブロックするか、または白血球とがん細胞との相互作用をブロックすることによって、機能する。
これら2つのモデルは、相互に排他的ではなく、両方の統合を要するより複雑なモデルが、想起され得る。いかなる特定の機構によっても拘束されず、かつ単離されたファージおよびその相当するディスプレイされたペプチドが内因性白血球の動員を阻害し得るという観察ならびに腫瘍細胞転移の2つの異なるモデル(マウスおよびヒトの両方)に基づくと、上記LSALTペプチドが、より早期の転移ステージ、具体的には、血管系内のがん細胞の最初の拘束/動員および/または周囲の組織へのそれらの管外遊出に干渉することはありそうである。
(IX.処置方法)
本明細書で使用される場合、「処置する(treating)」または「処置(treatment)」とは、疾患もしくは状態を阻害すること、すなわち、その発生またはその少なくとも1つの臨床症状もしくは潜在的(subclinical)症状を停止または低減することをいう。「処置する(treating)」または「処置(treatment)」とは、疾患もしくは状態を軽減すること、すなわち、疾患もしくは状態、またはその臨床症状もしくは潜在的症状のうちの少なくとも1つの後退を引き起こすことをさらにいう。処置される予定の患者への利益は、統計的に有意であるか、または上記患者および/もしくはその医師に少なくとも気づかれるかのいずれかである。
一局面において、本発明は、患者における白血球動員媒介性疾患を阻害する方法であって、配列LSALTPSPSWLKYKAL(配列番号1として同定される)を含む単離されたペプチドの薬学的有効量を該患者に投与することによる、方法を包含する。
一実施形態において、上記LSALTペプチドは、LSALTPSPSWLKYKAL配列のN末端およびC末端において、1、2、3、4、もしくは5個のアミノ酸残基をさらに含む。
一実施形態において、上記LSALTペプチドは、LSALTPSPSWLKYKAL配列のN末端もしくはC末端において、1、2、3、4、もしくは5個のアミノ酸残基をさらに含む。
種々の実施形態において、上記ペプチドは、XLSALTPSPSWLKYKAL、XXLSALTPSPSWLKYKAL、XXXLSALTPSPSWLKYKAL、XXXXLSALTPSPSWLKYKAL、もしくはXXXXLSALTPSPSWLKYKALから選択され、ここでXは、任意の天然に存在するアミノ酸であるかまたはここでXは、本明細書で記載されかつ当業者に公知のとおりの非従来型のアミノ酸もしくはアミノ酸アナログである。
種々の実施形態において、上記ペプチドは、LSALTPSPSWLKYKALX、LSALTPSPSWLKYKALXX、LSALTPSPSWLKYKALXXX、LSALTPSPSWLKYKALXXXX、もしくはLSALTPSPSWLKYKALXXXXから選択され、ここでXは、任意の天然に存在するアミノ酸であるかまたはここでXは、本明細書で記載されかつ当業者に公知のとおりの非従来型のアミノ酸もしくはアミノ酸アナログである。
種々の実施形態において、上記ペプチドは、XLSALTPSPSWLKYKALX、XLSALTPSPSWLKYKALXX、XLSALTPSPSWLKYKALXXX、XLSALTPSPSWLKYKALXXXX、XLSALTPSPSWLKYKALXXXXX、XXLSALTPSPSWLKYKALX、XXLSALTPSPSWLKYKAXX、XXLSALTPSPSWLKYKALXXX、XXLSALTPSPSWLKYKALXXXX、XXLSALTPSPSWLKYKALXXXXX、XXXLSALTPSPSWLKYKALX、XXXLSALTPSPSWLKYKALXX、XXXLSALTPSPSWLKYKALXXX、XXXLSALTPSPSWLKYKALXXXX、XXXLSALTPSPSWLKYKALXXXXX、XXXXLSALTPSPSWLKYKALX、XXXXLSALTPSPSWLKYKALXX、XXXXLSALTPSPSWLKYKALXXX XXXXLSALTPSPSWLKYKALXXXX、XXXXLSALTPSPSWLKYKALXXXXX、XXXXXLSALTPSPSWLKYKALX、XXXXXLSALTPSPSWLKYKALXX、XXXXXLSALTPSPSWLKYKALXXX XXXXXLSALTPSPSWLKYKALXXXX、もしくはXXXXXLSALTPSPSWLKYKALXXXXXから選択され、ここでXは、任意の天然に存在するアミノ酸であるかまたはここでXは、本明細書で記載されかつ当業者に公知のとおりの非従来型のアミノ酸もしくはアミノ酸アナログである。
一実施形態において、上記ペプチドは、peg化、アセチル化、グリコシル化、ビオチン化、または1個もしくはそれより多くのD−アミノ酸および/もしくは非天然アミノ酸での置換によって改変されている。
一実施形態において、上記ペプチドもしくはさらなる残基は、1個もしくはそれより多くの改変されたアミノ酸残基もしくはアミノ酸アナログを含む。
一実施形態において、上記改変されたアミノ酸残基は、メチル化、アミド化、アセチル化、および/もしくは他の化学基での置換によって改変される。
一実施形態において、上記アミノ酸アナログは、β−アラニン、ノルバリン、ノルロイシン、4−アミノ酪酸、オルニチン(orithine)、ヒドロキシプロリン、サルコシン、シトルリン、システイン酸、シクロヘキシルアラニン、2−アミノイソ酪酸、6−アミノヘキサン酸、t−ブチルグリシン、フェニルグリシン、o−ホスホセリン、N−アセチルセリン、N−ホルミルメチオニン、3−メチルヒスチジンから選択される。
一実施形態において、上記単離されたペプチドもしくはその改変体は、約0.01mg/kg〜100mg/kgの間の投与量で投与される。
一局面において、上記白血球動員媒介性疾患は、腫瘍転移である。
一実施形態において、上記単離されたペプチドは、処置の非存在下での腫瘍転移と比較して、腫瘍転移を低減する。
一実施形態において、本発明は、患者における肝臓もしくは肺への腫瘍転移を阻害する方法であって、配列LSALTPSPSWLKYKAL(配列番号1として同定される)を含む単離されたペプチドの薬学的有効量を該患者に投与する工程による、方法を包含する。
一実施形態において、上記単離されたペプチドもしくはその改変体は、約0. 01mg/kg〜100mg/kgの間の投与量で投与される。
上記ペプチドは、肝臓もしくは肺へ転移する可能性を有する固形腫瘍を有する被験体に投与される。上記ペプチドは、好ましくは、1週間あたり少なくとも1回、好ましくは少なくとも2回、上記の治療用量で投与され、上記処置は、上記固形腫瘍自体が例えば、外科的切除および放射線療法の組み合わせによって、効果的に処置されるまで、維持され得る。
図12は、4T1マウス乳がん細胞の脾臓内注射を、コントロールファージもしくはLSALT発現ファージ(control phage of LSALT expressing phage)の存在下もしくは非存在下で行い、表面乳腺腫瘍転移の数を、注射後4週間で肝臓において評価した研究のデータを示す。認められるように、上記LSALTペプチドは、肝類洞組織に存在する好中球の数を有意に低減した。
1つの処置研究において、ルシフェラーゼを発現する、1×10 70W 1×10ヒト黒色腫細胞を、50μMもしくは500μM LSALTペプチドの事前の注射ありもしくはなしで、尾静脈を介して注射した。注射後4週間で、動物を屠殺し、肺を取り出し、腫瘍負荷(図13A〜13F)について評価したか、またはXenogen光放射システムを使用して画像化した(図14A〜14D)。図13A〜13Cは、肺の代表画像を示し、目に見える黒色の肺結節が起こる頻度は、LSALTの最高用量を受けた動物において最も少ない。図13A〜13Cは、ヒトヌクレオリンで染色し(茶色)かつトルイジン(toludine)ブルーで対比染色した凍結肺切片を示し(上段)、図13D〜13Fは、肺における腫瘍負荷を実証するメラニンを発現する腫瘍細胞(茶色)を有する切除した肺を示し、最高レベルのLSALTを示す組織は、最も少ない腫瘍負荷を示す。
動物を、抗Ly6G/GR1を使用する好中球除去の非存在下もしくは存在下で上記のとおり処置し、上記動物を、Xenogen光システムで画像化した。図14Aおよび14Bで認められ得るように、LSALTの量が徐々に増すことにより、腫瘍負荷は徐々に低下し、同じ結果が、上記動物を好中球除去について予備処置した場合にも認められた(図14Cおよび14D)。
一局面において、上記白血球動員媒介性疾患は、敗血症である。
一実施形態において、上記敗血症は、細菌、ウイルス、真菌もしくは寄生生物の感染によって引き起こされた。
一実施形態において、上記敗血症は、細菌性敗血症である。
一実施形態において、本発明は、患者における細菌性敗血症の症状を処置する方法を包含し、上記方法は、上記患者に、配列LSALTPSPSWLKYKAL(配列番号1として同定される)を含む単離されたペプチドもしくはその改変体の薬学的有効量を投与する工程を包含する。
一実施形態において、上記単離されたペプチドもしくはその改変体は、約0.01mg/kg〜100mg/kgの間の投与量で投与される。
一実施形態において、上記単離されたペプチドもしくはその改変体は、細菌性敗血症の症状が低減もしくは改善されるまで投与される。
別の局面において、本発明は、配列LSALTPSPSWLKYKAL(配列番号1として同定される)を含む単離されたペプチドの薬学的有効量を上記患者に投与する工程による、細菌性敗血症を処置する方法を包含する。上記のように、上記ペプチドは、16マーペプチド、上記ペプチドの一方もしくは両方の末端に0〜5個のさらなるアミノ酸残基を含む16〜26マーペプチド、または挿入物として上記LSALTペプチドを含むファージ粒子であり得る。上記ペプチドは、細菌性敗血症を有する被験体に投与される。処置は、好ましくは、上記細菌感染が処置されかつ敗血症のリスクが過ぎ去ってしまうまで、上記の用量での、1日に1回の投与である。
(X.投与経路)
本明細書で記載されるとおりのLSALTペプチド(または本明細書で記載されるとおりのLSALTペプチドを含む組成物もしくは医薬)は、任意の適切な経路によって投与され得る。いくつかの実施形態において、上記LSALTペプチドは、非経口投与される。いくつかの実施形態において、上記非経口投与は、静脈内、皮内、吸入、経皮(局所(topical))、眼内、筋肉内、皮下、筋肉内、および/もしくは経粘膜の投与から選択される。いくつかの実施形態において、本明細書で記載されるとおりのLSALTペプチドは、皮下投与される。本明細書で使用される場合、用語「皮下組織」とは、皮膚の直下にある緩く不規則な結合組織の層として定義される。例えば、上記皮下投与は、大腿部領域、腹部領域、臀部領域、もしくは肩甲骨領域が挙げられるが、これらに限定されない領域へと組成物を注射することによって行われ得る。いくつかの実施形態において、本明細書で記載されるとおりのLSALTペプチドは、静脈内投与される。他の実施形態において、本明細書で記載されるとおりのLSALTペプチドは、標的組織(例えば、心臓もしくは筋肉(例えば、筋肉内)、腫瘍(腫瘍内)、神経系(例えば、脳への直接注射;脳室内;髄腔内))への直接投与によって投与される。あるいは、本明細書で記載されるとおりのLSALTペプチド(または本明細書で記載されるとおりのLSALTペプチドを含む組成物もしくは医薬)は、吸入によって、非経口的に、皮内に、経皮的に、もしくは経粘膜的に(例えば、経口でもしくは鼻に)投与され得る。所望であれば、1より多くの経路が同時に使用されてもよい。
いくつかの実施形態において、本明細書で記載されるとおりのLSALTペプチドは、経口投与される。いくつかの実施形態において、本発明は、(a)LSALTペプチド、(b)少なくとも1種の薬学的に受容可能なpH低下剤、(c)上記LSALTペプチドのバイオアベイラビリティーを促進するために有効な少なくとも1種の吸収増強剤、および(d)保護的ビヒクルを含む、経口投与のための本明細書で記載されるとおりのLSALTペプチドの固体投与形態を提供する。いくつかの実施形態において、上記固体投与形態は、カプセル剤もしくは錠剤である。経口製剤を作製するための種々の方法および成分が、当該分野で公知であり、当業者が、本明細書においておよび/もしくは2014年2月13日出願の米国仮特許出願第61/61/939,561号(その開示はこれによりその全体が援用される)に記載されるように、これら方法および成分のうちのどれが本発明と適合性であるかを決定し得ると予測される。このような方法および成分はまた、本発明の範囲内であると企図される。
(XI.投与スケジュール)
種々の実施形態は、種々の投与レジメンを含み得る。いくつかの実施形態において、上記LSALTペプチドは、連続注入を介して投与される。いくつかの実施形態において、上記連続注入は、静脈内である。他の実施形態において、上記連続注入は、皮下である。代わりにもしくはさらに、いくつかの実施形態において、上記LSALTペプチドは、2ヶ月に1回、1ヶ月に1回、1ヶ月に2回、3週間に1回、2週間に1回、1週間に1回、1週間に2回、1週間に3回、毎日、1日に2回、もしくは臨床的に望ましい別の投与スケジュールで投与される。単一の被験体のための投与レジメンは、固定した間隔である必要はないが、上記被験体の必要に応じて、時間を経て変動してもよい。
(XII.スクリーニング法)
第3の局面において、本発明は、患者の血管系における白血球動員をブロックするために有効な化合物を同定するための方法を包含する。
一実施形態において、上記血管系は、上記患者の肺もしくは肝臓のものである。
一実施形態において、上記方法は、(a)試験化合物のライブラリーを、配列番号2〜16からなる群より選択される配列を有する標的ペプチドに結合するそれらの能力についてスクリーニングする工程;(b)上記ライブラリー中の標的ペプチドのうちの1種への選択的結合親和性を示すライブラリー化合物について;該化合物を、肺もしくは肝臓に転移することが既知の固形腫瘍を有する動物において、肺もしくは肝臓への腫瘍転移を阻害するその能力についてさらに試験する工程;ならびに(c)該化合物が工程(b)において腫瘍転移を阻害する場合、該化合物を選択する工程を包含する。
一実施形態において、上記方法は、患者における肺もしくは肝臓への腫瘍転移を阻害するために有効な化合物を同定するための使用を包含し、上記方法は、工程(b)において、上記化合物を、肺および肝臓に転移することが公知の固形腫瘍を有する動物において肺および肝臓への腫瘍転移を阻害するその能力について試験する工程をさらに包含する。
一実施形態において、上記方法は、患者における細菌性敗血症を処置するために有効な化合物を同定するための使用を包含し、上記方法は、工程(b)において、上記化合物を、動物モデルにおける敗血症を処置するその能力について試験する工程をさらに包含する。
本明細書で言及される全ての刊行物および特許出願は、各独立した刊行物もしくは特許出願が参考として援用されると具体的にかつ個々に示されるのと同程度まで、本明細書に参考として援用される。
実施例1:T7 肝臓および肺ファージディスプレイライブラリーの調製
図1は、好中球特異的T7ファージディスプレイライブラリーの調製における工程を図示する。例示的方法において、好中球を、公知の手順に従って、40匹のC56黒色マウスから単離した。RNAをその好中球から抽出し、OrientExpresscDNAキット(Novagen(米国特許第5,629,179号))を使用してcDNAへと変換した。上記好中球由来cDNAを、T7Select Phage−Display System(米国特許第5223409号;同第5403484号;同第5571698号;同第5766905号)においてコートタンパク質遺伝子へと融合し、そのDNAを、ファージ粒子へとパッケージし、T7Nと呼ぶライブラリーを作った。次いで、上記ライブラリーをバックグラウンド細胞と混合し、そして結合されていないファージを保持する、3つの順次の工程によって、「バックグラウンド細胞」、すなわち、刺激されていない胎児マウス内皮細胞に結合したファージを上記ライブラリーから除去した。
好中球特異的ファージを選択するために、C57黒色マウスに、抗Gr1を注射して、該マウスから好中球を取り出した。24時間後、上記マウスに、0.5mg/kg リポポリサッカリド(LPS)のIP注射、すなわち、血管の内皮裏打ち上で接着分子のアップレギュレーションを引き起こす炎症刺激を与えた。これら接着分子は、血流から好中球を動員する。3.5時間後、上記マウスをケタミンの65%用量で麻酔し、20分後に、上記マウスに、5×10pfuのライブラリーファージを尾静脈によって注射し、上記ファージを10分間循環させた。次いで、上記動物を15mLのPBSで灌流し、左を通じてポンプ輸送し、心臓をなお拍動させながら右心房を通じて排液させて、血管系の中の結合されていないファージを除去した。
肺、肝臓、心臓、腎臓、脳および脚の筋肉を採取し、各器官を、1mL 10mM EDTA/PBS中で切り刻んで、ダウンス型ホモジナイザーにかけ、最終器官調製物のうちの1μLを、プラーク力価測定のためにプレートした。細菌ファージ宿主を有する10mL LBを、肝臓および肺の器官調製物の残りに添加して、これら器官に優先的にホーミングするファージを回収した。
肝臓ライブラリー(T7NLi)を、4回のインビボ選択を通じて採取したが、肺ライブラリー(T7NLu)は、3回しか経なかった。なぜなら図2Aおよび2Bで認められるように、肺にホーミングするファージの富化はさらなる選択で認められなかったからである。T7NLiライブラリーおよびT7NLuライブラリーの両方ともが、肝臓への結合に関して高度に選択的であったが、肺組織についてはどちらも高度に選択的ではなかった。
上記T7NLiライブラリーに由来する10プラークを2群、および元の選択されていない(T7N)ライブラリーに由来する10プラークを2群(サブクローン1−1/1−10および2−1/2−10)合わせ、増幅させ、次いで、肝臓へのホーミングについてチェックした。その結果を図3Aに示す。サブクローンの選択された群は、肝臓への顕著な選択的なホーミングを示した。上記T7NLi、T7NLu、ならびに上記からのサブクローン2−2(KKKKKKSWRPPXRN、配列番号17)およびサブクローン2−8(K20XWXXPPXKFFSPX、配列番号18)の50:50混合物もまた、肝臓、肺および腎臓組織を標的とするそれらの能力について試験した。その結果を図3Bに示す。図2Aおよび2Bに示される結果と一致して、T7NLiライブラリーおよびT7NLuライブラリーの両方が、肝臓組織への結合について高度に選択的であった。
実施例2:免疫レセプター変異を有するマウスの肝臓へのT7肝臓ファージの結合
上記選択されたT7NLi群の各々に由来する10ライブラリーファージの中の挿入物を、配列決定した。これらのうちの1つ(サブクローン2−2(KKKKKKSWRPPXRN、配列番号17と称される)を、代表的肝臓ホーミングファージとして選択した。上記ファージを、処置されていないか、またはファージ注射の4時間前にLPSで処置されたかのいずれかである、正常マウスおよびTLR4(−/−)マウスへと注射した。TLR4(−/−)マウスは、Toll様レセプター4(TLR4)(強力な免疫応答を活性化するために必要な重大な炎症促進性サイトカインの放出を誘発するレセプター)が欠損している。上記研究の結果(図4Aにプロットされる)は、LPS刺激TLR4(−/−)動物の肝臓への上記2−2 T7NLiサブクローンの有意により高い結合を示し、このことは、TLR4の非存在下で、他のレセプターがLPSによってアップレギュレートされることを示す。それらは、先天性免疫に関与するので、上記データが示唆するように、上記アップレギュレートされたレセプターは、肝臓標的化ファージに結合し得る。
T7NLiに由来する上記2−2サブクローンの能力もまた、正常(C57)マウスおよびMyD88(−/−)マウスにおいて調査した。上記Myd88欠損対立遺伝子は、骨髄分化一次応答遺伝子88遺伝子座のエキソン3の欠失をコードする。Myd88欠損は、多くの免疫系異常、ならびに造血系、分子シグナル伝達、およびアポトーシスの異常と関連する。正常マウスおよびMyD88(−/−)マウスの肝臓、肺、および腎臓への上記2−2クローン結合のレベルを、図4Bに示す。その結果から明らかなように、MyD88マウスは、上記2−2サブクローンによって認識されるレセプターもしくは他の結合タンパク質を過剰生成する。
実施例3:選択されたペプチドでの肝臓への好中球動員のブロック
次の研究は、上記T7NLiライブラリーに由来する種々のペプチドが肝臓における好中球動員をブロックする能力を試験した。これら研究において、肝臓を、生体顕微鏡法によって画像化し、肝臓血管系を通る好中球の流れのリアルタイム観察を可能にした。試験したファージペプチドは、(1)完全T7NLuライブラリー(3×選択)、(2)完全T7NLiライブラリー(4×選択)および(3)上記からのサブクローン2−2および2−8の50:50混合物であった。
各研究において、C57マウスに、上記ファージの尾静脈注射を与え、5分後に、上記動物を麻酔し、肝臓をビデオ記録した(ここで上記マウスは、未処置であったか、またはファージ注射の4時間前に、0.5mg/kg LPS IPを与えたかのいずれかであった)。上記器官を、灌流なしでその後採取した。選択された器官におけるホーミングをチェックしたところ、先の結果と一致していた:3種全てのファージサンプルは、肝臓において選択され濃縮された。驚くべきことに、上記T7NLuライブラリーは、T7NLiライブラリーが示すよりも、肝臓へのより高い結合レベルを示した。
生体顕微鏡法による肝臓への好中球動員のビデオ分析において、以下のパラメーターを測定した:
後類洞細静脈におけるローリング速度;
ローリングフラックス(類洞と交差して描かれた線を1分間に越える好中球の数)
類洞後細静脈の100μmセグメントの中に接着した好中球の数
1視野にある類洞の中に接着した好中球の数;および
類洞の灌流%−肝臓損傷の尺度。
図5Aは、末梢血中の、すなわち、肺にも肝臓にも動員されなかった好中球の数を示す。LPS単独は、循環する好中球の実質的低下を引き起こした。このことは、肺および肝臓による動員の増大を示唆する。この効果は、LPSおよび上記TN7Luライブラリーの両方を受容する動物では大いに排除された。
ローリングフラックス測定(図5Bに示される)は、TN7LiライブラリーおよびTN7Luライブラリーの両方が肝類洞内の好中球のフローを有意に低下させることを示し、このことは、類洞における動員が、より少ないことを示す。
類洞後細静脈への好中球の接着の増大(図6Aに示される)は、上記TN7Liライブラリー、T7NLuライブラリーの両方に存在するLPS(細菌宿主中で上記ファージを増殖させることによる混入物)によって引き起こされる可能性が最も高い。このことは、上記マウスに投与されるLPSの量が意図されるより高く、使用されるファージの調製物に依存して変化したことを示す。これは、上記ファージが類洞において動員を阻害する能力が、LPSのより高い用量によって妨害されないことを示唆する。
灌流パーセントは、どの程度多くの血流が肝臓に存在するかの尺度である。好中球動員は灌流を減少させ、肝臓損傷を生じる。上記T7NLuライブラリーは、LPSの適用にも拘わらず、肝臓の灌流を有意に改善した(図6B)。このことは、肝臓への好中球関連損傷に対する実質的な保護を示す。
実施例4:肺への好中球動員の評価
肺に対する生体画像化(intravital imaging)は利用可能でなかったので、肺への好中球動員の評価を、肺組織に存在するミエロペルオキシダーゼ(好中球酵素)を測定することによって行った。図7中のデータから認められるように、上記2つのファージライブラリーを用いても、好中球のいかなる減少もないようである。この観察された増大は、上記ファージ調製物に存在する余分のLPSに起因し得る。
実施例5:好中球動員をブロックするために有効なファージクローンの選択
上記T7NLuライブラリーを注射したマウスからの肺および肝臓をホモジナイズし、それらの中のファージを回収し、2つの新しいライブラリーを作った:
T7N Lung →Lung
T7N Lung →Liver
これらを、好中球動員をブロックするそれらの能力について試験した。その結果を図8に示す。1回の肝臓選択を経た肺選択ファージは、肝類洞の内皮への好中球の接着を特異的に阻害するにあたって有効なファージを含むようであった。単一のファージクローンを、これらライブラリーの各々からランダムに拾い上げ、配列決定のために増殖させて、公知のヒト遺伝子に由来する配列を同定しようと試みた。上記クローンのうちの4つを、以下として同定した:(1)遺伝子Ube2nのアウトオブフレーム生成物(out of frame product);(2)クラスリンの遺伝子のアウトオブフレーム生成物;および(3)ヘモグロビン(Hemoglobulin)の遺伝子のアウトオブフレーム生成物。
別の24個のプラークを、再増幅し、再プレートし、再配列決定したところ、その配列は、以下の公知のヒト遺伝子と一致した:Mkrn1(8個のサブクローン);スペルミジンN1−アセチルトランスフェラーゼ;S100a9(2個のサブクローン);Ube2n(2個のサブクローン);Ngp(3個のサブクローン);;Rp134;Chrm 17;Lilrb3;Dnaja2;Hbb−b1;Hba−a1(2個のサブクローン)。
Ube2nは、元は、肝類洞において好中球接着をブロックした群の中にあるので、それを、アラニンアミノ酸(A−Stop)のみを示したファージおよびLPS単独に対して試験した。図9は、これら3つの処置での肝臓への相対的好中球結合を示す。この研究から、Ube2nのアウトオブフレーム配列によってコードされるペプチドを、LPSによって誘発される炎症後に、肝類洞への好中球の接着を阻害し得るファージサブクローンとして同定した。その翻訳されたペプチドは、「LSALT」ペプチドとも本明細書で示される、配列LSALTPSPSWLKYKAL(配列番号1)を有する。
実施例6:転移のマウスモデルにおける143Bヒト骨肉腫細胞の転移に対するペプチド効力の評価
ルシフェラーゼを安定して発現する5×10 143Bヒト骨肉腫細胞を、PBSもしくはLSALTペプチドのIV送達の5分後に、動物の尾静脈へと注射した。動物を3週間後に屠殺した。次いで、肺を採取し、ホルマリン中で固定し、パラフィン中に包埋した。図15Aは、動物の右肺の肺葉の代表的組織切片を示す。転移性病変を、ヒト143B骨肉腫細胞を抗ヒトヌクレオリンで染色することによって可視化した(茶色)。図15Bは、5つの非連続組織切片中の右肺および左肺の全ての肺葉についての転移性病変の数の定量を示すグラフを提供する。PBS n=4。LSALTペプチド n=6。
類似のモデルにおいて、ルシフェラーゼを安定して発現する5×10 143Bヒト骨肉腫細胞を、PBSもしくはLSALTペプチドのIV送達の5分後に、動物の尾静脈へと注射した。動物を、バイオルミネッセンス画像化(Xenogen, IVIS 200)を使用して1週間に1回画像化した。
図16Aは、注射後3週間での動物のバイオルミネッセンス画像を示す(30秒間の露出時間)。図16Bは、Aの動物におけるルシフェラーゼ活性(転移負荷)の定量を示すグラフを提供する。PBS n=4。LSALTペプチド n=6。
これら結果は、上記LSALTペプチドもまた、肝臓への骨肉腫細胞系列の転移性の拡がりをブロックすることを示す。これは、いったん転移性になってしまえば、この疾患は非常に攻撃的であり、肺が優先して転移される器官であるので、特異的に密接に関係がある。
実施例7:敗血症に対するペプチド効力の評価
敗血症の中毒モデル(intoxication model)を使用して、敗血症に対するペプチド効力を評価した。中毒モデルにおいて、マウスを、非感染性の炎症促進性化合物(例えば、LPSもしくは死んだ細菌)でチャレンジした。本研究において、Andonegui G, et al., J Clin Invest. 2009 Jul;119(7):1921−30;およびYipp BG, et al,. J Immunol. 2002 May 1;168(9):4650−8に倣うプロトコルを使用した。
簡潔には、E. Coliから単離した精製LPSを使用して、BALB/cマウス(6〜8週齢)においてエンドトキシン中毒症応答を開始した。マウスに、LPSエンドトキシンの致死量を含むLSALTバクテリオファージを注射した。
上記動物が苦痛の徴候を示し始めた時に、上記動物を安楽死させることによって屠殺した。この群において処置した全てのマウス(5匹のうちの5匹)は、敗血症応答に起因して屠殺されなければならなかった。類洞における好中球接着を、コントロール−バクテリオファージ/LPS、LSALT−バクテリオファージ/LPS、およびLPSのみの存在下で評価したところ、上記LSALT−バクテリオファージが保護効果を示した(図17A)。上記LSALT−バクテリオファージを注射したマウスは、コントロールと比較して、上記LSALT−バクテリオファージの保護効果を示した。1匹の動物を除く全ては、この投与に生き残った(5匹のうちの1匹)(図17B)。
種々の変化および改変がどのようにして、以下の特許請求の範囲において具現化されるとおり、本発明から逸脱することなく行われ得るかは、認識される。

Claims (8)

  1. (i)配列番号1を含む単離されたペプチド、
    ら選択される、白血球動員を減少させる単離されたペプチド。
  2. LSALTPSPSWLKYKAL配列のN末端およびC末端において、1、2、3、4、もしくは5個のアミノ酸残基をさらに含む、請求項1に記載の単離されたペプチド。
  3. LSALTPSPSWLKYKAL配列のN末端もしくはC末端において、1、2、3、4、もしくは5個のアミノ酸残基をさらに含む、請求項1に記載の単離されたペプチド。
  4. ファージウイルスと連絡状態にある、請求項1に記載の単離されたペプチド。
  5. 配列番号1を含む単離されたペプチドおよび薬学的に受容可能なキャリアを含む、薬学的組成物。
  6. 前記キャリアは、水、生理食塩水、リン酸緩衝化生理食塩水、リンゲル溶液、デキストロース溶液、血清含有溶液、ハンクス溶液、油、エステルおよびグリコールから選択される、請求項5に記載の薬学的組成物。
  7. 前記薬学的組成物は、非経口投与に適している、請求項5に記載の薬学的組成物。
  8. 前記薬学的組成物は、静脈内投与に適している、請求項5に記載の薬学的組成物。
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