JP7220782B2 - 環状ペプチド、細胞足場材、細胞分離材、及び培地 - Google Patents

環状ペプチド、細胞足場材、細胞分離材、及び培地 Download PDF

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Description

本開示は、環状ペプチド、細胞足場材、細胞分離材、及び培地に関する。
インテグリンは細胞接着分子であり、α鎖とβ鎖の2つのサブユニットからなるヘテロダイマーのタンパク質である。インテグリンは、細胞接着だけでなく、細胞伸展、細胞移動、細胞増殖、組織形成、がんの転移、組織修復、血液凝固などにも関与する重要な役割を果たしている。
特表2005-507376号公報は、インテグリンに結合する、ジスルフィド結合により環状化した環状ペプチドを開示している。インテグリンに対する親和性を有する環状ペプチドは他にも知られており、例えば、特表平6-509551号公報は血小板凝集阻害剤として、Tyr-Arg-Gly-Aspを環状化させた環状ペプチドをGp IIIIIに対する高い特異性を有する血小板凝集阻害剤として記載している。また、Bioconjugate Chem, 1995, 6, p. 269-277は、(ブロモアセチル)ジアミノプロピオン酸を用いてペプチドの環化及び/又はキャリアタンパク質若しくはガラスカバースリップへの結合を行う技術を記載している。
本開示に係る実施形態が解決しようとする課題は、インテグリンへの結合性に優れ、かつ、分子安定性、例えばアルカリ耐性に優れた環状ペプチド、並びに上記環状ペプチドを含む細胞足場材、細胞分離材及び培地を提供することである。
上記課題を解決するための手段には、以下の態様が含まれる。
<1> RGD配列を含みかつアミノ酸残基数が8~14である環状セグメントを含み、
上記環状セグメントの最もN末端側に位置するアミノ酸残基Xと上記環状セグメントの最もC末端側に位置するアミノ酸残基Xとの間でチオエーテル結合が形成されており、
ただし、上記アミノ酸残基Xと上記アミノ酸残基Xのうち一方がシステイン残基であるとき、上記アミノ酸残基Xと上記アミノ酸残基Xのうち他方のアミノ酸残基のα炭素と、上記システイン残基の硫黄原子とは、5個以上の原子により隔てられている、
環状ペプチド。
<2> 上記環状セグメントと上記環状ペプチドのN末端との間の第1のセグメント、及び上記環状セグメントと上記環状ペプチドのC末端との間の第2のセグメントのうち少なくとも一方をさらに含み、上記第1のセグメント及び上記第2のセグメントのうち少なくとも一方が、側鎖に固定化官能基を有するアミノ酸残基を含む、<1>に記載の環状ペプチド。
<3> 上記固定化官能基がアミノ基又はチオール基である、<2>に記載の環状ペプチド。
<4> 上記側鎖に固定化官能基を有するアミノ酸残基が、L-リシン残基、D-リシン残基、L-システイン残基、D-システイン残基、L-ホモシステイン残基及びD-ホモシステイン残基からなる群から選択される、<2>に記載の環状ペプチド。
<5> 上記第1のセグメント及び上記第2のセグメントの各々は、存在する場合、長さが1~20アミノ酸残基である、<2>~<4>のうちいずれか1つに記載の環状ペプチド。
<6> 上記アミノ酸残基Xと上記アミノ酸残基Xのうち一方が、以下の(p)又は(q)のアミノ酸残基であり、
Figure 0007220782000001


ここで、式中、*は隣接するアミノ酸残基との結合部位であり、**はチオエーテル結合の相手方のアミノ酸残基の硫黄原子との結合部位であり、x1は0以上の整数であり、x1個の炭素原子及びβ位の炭素原子は、-NH、-SH、-COOH、C-C10のアルキル基、及びC-C14のアリール基からなる群から選択される1つ以上の置換基によって置換されていてもよく、
**-Lは、**-(CHy1-C(=O)-又は**-(CHy1-C(=O)-NH-であり、y1は0以上10以下の整数を表し、
上記アミノ酸残基Xと上記アミノ酸残基Xのうち他方が、以下の(t)又は(u)の残基であり、
Figure 0007220782000002


ここで、式中、*は隣接するアミノ酸残基との結合部位であり、***はチオエーテル結合の相手方のアミノ酸残基の炭素原子との結合部位であり、x2は0以上の整数であり、x2個の炭素原子及びβ位の炭素原子は、-NH、-SH、-COOH、C-C10のアルキル基、及びC-C14のアリール基からなる群から選択される1つ以上の置換基によって置換されていてもよく、
ただし、上記アミノ酸残基Xと上記アミノ酸残基Xのうち一方が上記(p)又は(q)においてx1が0のアミノ酸残基であるとき、上記アミノ酸残基Xと上記アミノ酸残基Xのうち他方は、L-システイン残基又はD-システイン残基ではない、
<1>~<5>のうちいずれか1つに記載の環状ペプチド。
<7> アミノ酸残基Xが、上記(p)又は(q)のアミノ酸残基である、<6>に記載の環状ペプチド。
<8> アミノ酸残基Xが、上記(p)又は(q)のアミノ酸残基である、<6>に記載の環状ペプチド。
<9> 上記(p)又は(q)のアミノ酸残基が、以下の(a)~(h)から選択される残基であり、
Figure 0007220782000003


ここで、式中、*は隣接するアミノ酸残基との結合部位であり、**はチオエーテル結合の相手方のアミノ酸残基の硫黄原子との結合部位であり、
上記(t)又は(u)のアミノ酸残基が、L-ホモシステイン残基、D-ホモシステイン残基、L-ペニシラミン残基、D-ペニシラミン残基、L-システイン残基及びD-システイン残基からなる群から選択され、
ただし、上記(a)又は(b)の残基と、L-システイン残基又はD-システイン残基との組み合わせは除く、
<6>~<8>のうちいずれか1つに記載の環状ペプチド。
<10> 上記環状セグメントを複数含み、各環状セグメントのアミノ酸配列は互いに同一でも異なっていてもよい、<1>~<9>のうちいずれか1つに記載の環状ペプチド。
<11> 上記複数の環状セグメント同士が、1~20アミノ酸残基長の連結部により互いに連結されている、<10>に記載の環状ペプチド。
<12> 総アミノ酸残基数が8~50である、<1>~<11>のうちいずれか1つに記載の環状ペプチド。
<13> 式IIによって表される、<1>~<9>のうちいずれか1つに記載の環状ペプチド:
-XV0-X t0-Xp0-X-X-R-G-D-X-X-Xq0-X u0-Xw0-R (式II)
式II中、
はアミノ酸残基Xを表し、Xはアミノ酸残基Xを表し、
Xは任意のアミノ酸残基を表し、Xが複数である場合は、複数のXは互いに同一でも異なっていてもよく、
はN末端基を表し、RはC末端基を表し、
及びXは、それぞれ独立に、側鎖に固定化官能基を有するアミノ酸残基を表し、X又はXが複数である場合は、複数のX又はXは互いに同一であっても異なっていてもよく、
m及びnは、0≦m≦9、0≦n≦9、及び3≦m+n≦9を同時に満たす整数であり、
p0及びq0は、それぞれ、0≦p0≦15、及び、0≦q0≦15を満たす整数であり、
t0及びu0は、それぞれ、0≦t0≦5、及び、0≦u0≦5を満たす整数であり、
v0及びw0は、それぞれ、0≦v0≦5、及び、0≦w0≦5を満たす整数であり、
さらに、p0、q0、t0、u0、v0、及びw0は、0≦p0+q0+t0+u0+v0+w0≦39を満たす。
<14> 式II中のX-X-R-G-D-X-Xが、X-X v5-X-X-R-G-D-X-X-X v6-X v7-Xであり、
は任意のアミノ酸残基を表し、Xが複数存在する場合には、複数のXは互いに同一でも異なっていてもよく、
はI、V、D、E、Y、L、T又はホモチロシンを表し、
はP、T又はSを表し、
はN、S、T、V、A又はホモセリンを表し、
はF、Y又はPを表し、
はR、D、E、A、T、S又はGを表し、
v5及びv7は、それぞれ独立に、0~6の整数を表し、
v6は0又は1を表す、
<13>に記載の環状ペプチド。
<15> 以下の(i)~(v)のうち少なくとも1つを満たす、<14>に記載の環状ペプチド:
(i)Xで表されるアミノ酸残基が、I、V又はTである;
(ii)Xで表されるアミノ酸残基が、Pである;
(iii)Xで表されるアミノ酸残基が、S又はTである;
(iv)Xで表されるアミノ酸残基が、Fである:
(v)v6が1を表し、Xで表されるアミノ酸基がAである。
<16> 上記アミノ酸残基Xと上記アミノ酸残基Xとによって挟まれる領域のアミノ酸配列が、IPRGDNFR(配列番号1)のアミノ酸配列と70%以上の配列同一性を有するか、あるいは、IPRGDSFA(配列番号170)、VPRGDTFA(配列番号171)、及びTPRGDTFA(配列番号172)のうちいずれかのアミノ酸配列と70%以上の配列同一性を有する、<1>~<15>のうちいずれか一項に記載の環状ペプチド。
<17> 基材及び<1>~<16>のうちいずれか1つに記載の環状ペプチドを含む、細胞足場材。
<18> 保持材及び<1>~<16>のうちいずれか1つに記載の環状ペプチドを含む、細胞分離材。
<19> 培養成分及び<1>~<16>のうちいずれか1つに記載の環状ペプチドを含む、培地。
本開示に係る実施形態によれば、インテグリンへの結合性に優れ、かつ、分子安定性、例えばアルカリ耐性に優れた環状ペプチド、並びに上記環状ペプチドを含む細胞足場材、細胞分離材及び培地が提供される。
以下、本開示に係る環状ペプチド、細胞足場材、細胞分離材及び培地について説明する。但し、本開示に係る実施形態は以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、適宜、変更を加えて実施することができる。
本開示において「~」を用いて示された数値範囲は、「~」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を意味する。
本開示に段階的に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示に記載されている数値範囲において、ある数値範囲で記載された上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本開示において、2以上の好ましい態様の組み合わせは、より好ましい態様である。
本開示において、各成分の量は、各成分に該当する物質が複数種存在する場合には、特に断らない限り、複数種の物質の合計量を意味する。
本開示において、「工程」との語は、独立した工程だけではなく、工程の所期の目的が達成される限りは、他の工程と明確に区別できない工程をも含む。
本開示に係る環状ペプチドは、
RGD配列を含みかつアミノ酸残基数が8~14である環状セグメントを含み、
上記環状セグメントの最もN末端側に位置するアミノ酸残基Xと上記環状セグメントの最もC末端側に位置するアミノ酸残基Xとの間でチオエーテル結合が形成されており、
ただし、上記アミノ酸残基Xと上記アミノ酸残基Xのうち一方がシステイン残基であるとき、上記アミノ酸残基Xと上記アミノ酸残基Xのうち他方のアミノ酸残基のα炭素と、上記システイン残基の硫黄原子とは、5個以上の原子により隔てられている。
インテグリン結合性環状ペプチドは、細胞接着分子であるインテグリンへの結合能を有する。インテグリン結合性環状ペプチドは、細胞表面のインテグリンへの結合能を有しているため、細胞培養のための足場材として用いること、細胞を分離するための細胞分離材として用いること、培地として用いることなどが可能であり、有用な分子である。しかし、環状ペプチドは、直鎖ペプチドと比較して高い結合性や特異性を有する場合がある一方、環状ペプチドの分子安定性は直鎖ペプチドよりも低い傾向がある。
例えば、環状ペプチドは、アルカリ耐性;酸耐性;X線、γ線などの活性光線に対する耐性などが低い傾向がある。インテグリン結合性環状ペプチドも、分子安定性が低いために、長期間の使用又は繰り返しの使用の間に分解し、所望の効果を長期間にわたって得ることができなかった。さらに、環状ペプチドは直鎖ペプチドよりも常に高い結合性を有するわけではなく、そのアミノ酸配列によってインテグリンに対する結合性が変化する。このため、優れた分子安定性と優れたインテグリン結合性の両方を兼ね備えるインテグリン結合性環状ペプチドを得ることは容易ではなかった。
しかし、本開示に係る特定構造の環状ペプチドは、優れた分子安定性と優れたインテグリン結合性の両方を兼ね備える。本開示に係る特定構造の環状ペプチドは、RGD配列を含みかつアミノ酸残基数が8~14である環状セグメントを含み、上記環状セグメントの最もN末端側に位置するアミノ酸残基Xと上記環状セグメントの最もC末端側に位置するアミノ酸残基Xとの間でチオエーテル結合が形成されている。ただし、上記アミノ酸残基Xと上記アミノ酸残基Xのうち一方がシステイン残基であるとき、上記アミノ酸残基Xと上記アミノ酸残基Xのうち他方のアミノ酸残基のα炭素と、上記システイン残基の硫黄原子とは、5個以上の原子により隔てられている。この特定構造により、本開示に係る特定構造の環状ペプチドは、優れた分子安定性と優れたインテグリン結合性を有する。特表2005-507376号公報、特表平6-509551号公報、及びBioconjugate Chem, 1995, 6, p. 269-277は、上記規定を満たすように環状セグメント領域を設定しつつ、上記規定を満たすように環状ペプチドにおけるチオエーテル結合に関与するアミノ酸残基を設定することにより、優れた分子安定性と優れたインテグリン結合性を両立させることを開示していない。
〈アミノ酸及びアミノ酸残基〉
本開示において、アミノ酸は、原則として、国際純正・応用化学連合と国際生化学・分子生物学連合による共同命名委員会(INTERNATIONAL UNION OF PURE AND APPLIED CHEMISTRY and INTERNATIONAL UNION OF BIOCHEMISTRY AND MOLECULAR BIOLOGY IUPAC-IUB Joint Commission on Biochemical Nomenclature (JCBN))で採用された名称、略号等を用いて表す。また、アミノ酸残基は、そのアミノ酸残基が由来するアミノ酸の略号を用いて表す。
特に明示しない限り、ペプチド又はタンパク質のアミノ酸配列(「1次構造」ともいう。)は、左端から右端にかけてN末端からC末端となるようにアミノ酸残基を1列に並べて表す。ペプチド又はタンパク質のアミノ酸配列中のアミノ酸残基を位置も含めて特定する場合には、アミノ酸残基の略号の右側にN末端側からの何番目のアミノ酸残基であるかを示す数字を付して表す場合がある。例えば、N末端から2番目のリシンをLys2と表す場合がある。
また、アミノ酸をその名称を用いて表した場合であって、エナンチオマーの関係にある異性体、すなわち、L体及びD体が存在するときは、L体及びD体の別を明示的に示した場合を除いて、原則として、L体であってもD体であっても構わない。例えば、「イソロイシン」は「L-イソロイシン」又は「D-イソロイシン」を表すものとし、アミノ酸残基についても同様である。同様に、アミノ酸をその略号(3文字略号又は1文字略号)を用いて表した場合であって、エナンチオマーの関係にある異性体、すなわち、L体及びD体が存在する場合についても、L体及びD体の別を明示的に示した場合を除いて、原則として、L体であってもD体であっても構わない。例えば、「Lys」はいずれも「L-リシン」又は「D-リシン」を表すものとし、アミノ酸残基についても同様である。また、各アミノ酸、各アミノ酸残基について、それぞれ独立にL体とD体とを選択することができる。ただし、環状セグメント中に存在するRGD配列については、全てL体のアミノ酸残基とする。上記RGD配列以外については、環状ペプチド中に存在するアミノ酸残基は全てL体のアミノ酸残基であっても、全てD体のアミノ酸残基であっても、L体のアミノ酸残基とD体のアミノ酸残基の両方が存在していてもよい。
また、アミノ酸をその名称を用いて表した場合であって、ジアステレオマーの関係にある異性体が存在する場合は、その名称により特定されるアミノ酸には含まれないものとする。ジアステレオマーは接頭辞「アロ」を用いて異なる種類のアミノ酸として扱う。例えば、「トレオニン」は「アロトレオニン」を含まないものとする。アミノ酸残基についても同様である。
1文字略号及び3文字略号が公式に認められたアミノ酸の名称及び略号(1文字略号、3文字略号)を表1に示す。
Figure 0007220782000004

本開示に係る環状ペプチドで使用可能なアミノ酸は、表1に挙げるアミノ酸に限定されず、異常アミノ酸を使用することもできる。異常アミノ酸の例を以下の表2に挙げるが、異常アミノ酸はこれらに限定されるものではない。
Figure 0007220782000005
本開示に係る環状ペプチドに含まれる任意のアミノ酸残基は、化学修飾を受けていてもよい。アミノ酸残基に対する化学修飾の例としては、アミノ酸残基中に存在するアミノ基に対するN-アセチル化、N-ホルミル化、N-アシル化、PEG化等、アミノ酸残基中に存在するカルボキシル基に対するアミド化、PEG化等が挙げられる。
本開示に係る環状ペプチドは、RGD配列を含みかつアミノ酸残基数が8~14である環状セグメントを含み、環状セグメントの最もN末端側に位置するアミノ酸残基Xと環状セグメントの最もC末端側に位置するアミノ酸残基Xとの間で架橋がなされることにより環を形成している。本開示に係る環状ペプチドは環状セグメントのみから構成されていてもよいし、環状セグメントのN末端側及びC末端側のうち少なくとも一方にさらなるアミノ酸残基を有していてもよい。
また、本開示に係る環状ペプチドにおいて、上記環状セグメントの数は1には限定されず、上記環状セグメントは複数、つまり2つ以上存在していてもよい。環状セグメントが複数存在する場合、本開示に係る環状ペプチドにおける環状セグメントの数は2~4であってもよく、2又は3であってもよく、あるいは2であってもよい。複数の環状セグメントのアミノ酸配列は、互いに同一でも異なっていてもよい。また、環状セグメントと隣の環状セグメントとは直接連結していてもよく、あるいは環状セグメントと隣の環状セグメントとの間に連結部となるアミノ酸配列が存在していてもよい。連結部となるアミノ酸配列が存在する場合、連結部としてのアミノ酸配列は特段限定されないが、各連結部の長さは1~20アミノ酸残基であってもよく、2~10アミノ酸残基であってもよく、3~5アミノ酸残基であってもよい。
上記環状セグメントにはRGD配列が含まれている。なお、本開示において「環状セグメント」の用語は、上記のRGD配列を含みかつアミノ酸残基数が8~14である環状セグメントについて用いられているが、RGD配列を含みかつアミノ酸残基数が8~14である環状セグメントに該当しない環状部、例えばRGD配列を含まない環状部、アミノ酸残基数が8~14の範囲外の環状部等が追加で存在していてもかまわない。
RGD配列はインテグリンへの結合に必要な配列であるため、上記環状セグメントがRGD配列を含むように環状ペプチドを構成する。とはいえ、RGD配列がインテグリンへの結合能を十分に発揮するためには、RGD配列の周囲にもアミノ酸残基が存在することが必要であり、環状セグメントはアミノ酸残基数が8~14となるように構成されている。1つの環状セグメント内に存在するRGD配列の数は1つであってもよく、あるいは2つ、3つ若しくは4つのRGD配列が存在していてもよい。環状セグメント内におけるRGD配列の位置は、アミノ酸残基Xともアミノ酸残基Xとも隣接していない位置であることが好ましい。言い換えれば、RGD配列とアミノ酸残基Xとの間には1つ以上のアミノ酸残基が存在していることが好ましく、RGD配列とアミノ酸残基Xとの間にも1つ以上のアミノ酸残基が存在していることが好ましい。例えば、RGD配列は、アミノ酸残基Xを1番目のアミノ酸残基としてC末端側へとアミノ酸残基をカウントしたときに、3~5番目のアミノ酸残基に相当する、又は4~6番目のアミノ酸残基に相当することが、インテグリンに対する結合性を高くする観点から好ましい。
環状セグメントのアミノ酸残基数は、上記のとおり8~14である。環状セグメントのアミノ酸残基数は9~13であってもよく、10~12であってもよい。環状セグメントのアミノ酸残基数がこの範囲内であると、環状ペプチドの分子内ひずみが大きくなり過ぎず、αヘリックス等の高次構造が安定化するため、本開示に係る環状ペプチドは優れたインテグリン結合性を有する。
環状セグメントにおけるRGD配列、Xで表されるアミノ酸残基、及びXで表されるアミノ酸残基以外のアミノ酸残基については、インテグリンに対する結合性を損なわない限り特に限定されない。環状セグメントにおけるRGD配列、Xで表されるアミノ酸残基、及びXで表されるアミノ酸残基以外のアミノ酸残基は、それぞれ、例えばイソロイシン残基、バリン残基、アスパラギン酸残基、グルタミン酸残基、チロシン残基、ロイシン残基、トレオニン残基、ホモチロシン残基、プロリン残基、セリン残基、アスパラギン残基、アラニン残基、ホモセリン残基、フェニルアラニン残基、アルギニン残基、及びグリシン残基から選択されるアミノ酸残基であってもよい。環状セグメントにおけるRGD配列、Xで表されるアミノ酸残基、及びXで表されるアミノ酸残基以外のアミノ酸残基の数は、環状セグメントに含まれるRGD配列が1つの場合、3~9であり、4~8であってもよく、5~7であってもよい。
例えば、環状セグメントは
-X v5-X11-X21-R-G-D-X31-X41-X51 v6-X v7-X(式III)で表される環状セグメントであってもよい。式IIIにおいて、
は環状セグメントの最もN末端側に位置するアミノ酸残基Xを表し、Xは環状セグメントの最もC末端側に位置するアミノ酸残基Xを表し、
は任意のアミノ酸残基を表し、Xが複数存在する場合には、複数のXは互いに同一でも異なっていてもよく、
11、X21、X31、X41及びX51は、それぞれ独立に、任意の一つのアミノ酸残基を表し、
v5及びv7は、それぞれ独立に、0~6の整数を表し、
v6は0又は1を表し、
ただし、以下の(a)~(e)のうち少なくとも1つが満たされる。
(a)X11がI、V、D、E、Y、L、T又はホモチロシンを表す。
(b)X21がP、T又はSを表す。
(c)X31がN、S、T、V、A又はホモセリンを表す。
(d)X41がF、Y又はPを表す。
(e)v6が1であって、X51がR、D、E、A、T、S又はGを表す。
式(III)におけるX及びXの好ましい例については後述する。v5及びv7は、それぞれ独立に、0~4であってもよく、0~2であってもよく、0又は1であってもよく、0であってもよい。また、Xは、それぞれ独立に、A、F、G、I、L、M、P、V及びWからなる群から選択されるアミノ酸残基であってもよく、A、G、I、L、P及びVからなる群から選択されるアミノ酸残基であってもよく、Aであってもよい。
より具体的には、例えば、環状セグメントは
-X v5-X-X-R-G-D-X-X-X v6-X v7-X(式IV)で表される環状セグメントであってもよい。式IVにおいて、
は環状セグメントの最もN末端側に位置するアミノ酸残基Xを表し、Xは環状セグメントの最もC末端側に位置するアミノ酸残基Xを表し、
は任意のアミノ酸残基を表し、Xが複数存在する場合には、複数のXは互いに同一でも異なっていてもよく、
はI、V、D、E、Y、L、T又はホモチロシンを表し、
はP、T又はSを表し、
はN、S、T、V、A又はホモセリンを表し、
はF、Y又はPを表し、
はR、D、E、A、T、S又はGを表し、
v5及びv7は、それぞれ独立に、0~6の整数を表し、
v6は0又は1を表す。
及びXの好ましい例については後述する。v5及びv7は、それぞれ独立に、0~4であってもよく、0~2であってもよく、0又は1であってもよく、0であってもよい。また、Xは、それぞれ独立に、A、F、G、I、L、M、P、V及びWからなる群から選択されるアミノ酸残基であってもよく、A、G、I、L、P及びVからなる群から選択されるアミノ酸残基であってもよく、Aであってもよい。
で表されるアミノ酸残基は、I、V又はTであってもよい。Xで表されるアミノ酸残基は、Pであってもよい。Xで表されるアミノ酸残基は、S又はTであってもよい。Xで表されるアミノ酸残基は、Fであってもよい。v6が1を表すとき、Xで表されるアミノ酸基はAであってもよい。また、X~Xについての、これらのアミノ酸残基の候補の例示的な規定は、少なくとも1つを満たすものであってよいが、2つ以上組み合わせてもよく、全てを組み合わせてもよい。
環状セグメントにおいて、アミノ酸残基Xとアミノ酸残基Xとによって挟まれる領域のアミノ酸配列は、IPRGDNFR(配列番号1)と同じアミノ酸配列であるか、又は配列番号1のアミノ酸配列に対してアミノ酸残基を付加、欠失又は置換したアミノ酸基であってもよい。ただし、配列番号1の中のRGD領域は改変してはならない。配列番号1のアミノ酸配列の内部にアミノ酸残基の付加を行う場合、付加するアミノ酸残基の総数は1~5であることが好ましく、1~3であることがより好ましく、1又は2であることがさらに好ましい。配列番号1のアミノ酸配列の外部、つまりアミノ酸残基Xと配列番号1のN末端のI残基との間及びアミノ酸残基Xと配列番号1のC末端のR残基との間のうち少なくとも一方にアミノ酸残基の付加を行う場合、付加するアミノ酸の総数は1~10であることが好ましく、1~5であることがより好ましく、1~3であることがさらに好ましい。配列番号1のアミノ酸配列の内部のアミノ酸残基を欠失させる場合、欠失させるアミノ酸残基の総数は1~3であることが好ましく、1又は2であることがより好ましく、1であることがさらに好ましい。配列番号1のアミノ酸配列の内部のアミノ酸残基を他のアミノ酸残基で置換する場合、置換するアミノ酸残基の総数は1~5であることが好ましく、1~3であることがより好ましく、1又は2であることがさらに好ましい。
環状セグメントにおいて、アミノ酸残基Xとアミノ酸残基Xとによって挟まれる領域のアミノ酸配列は、配列番号1のアミノ酸配列と比較した場合に、アミノ酸残基の付加、欠失及び置換のうち2種以上を含んでいてもよい。付加、欠失又は置換したアミノ酸残基の総数は、1~15であることが好ましく、1~10であることがより好ましく、1~5であることがさらに好ましく、1~3であることがいっそう好ましい。また、アミノ酸残基の付加又は欠失がある場合、配列番号1のアミノ酸配列の末端に付加又は欠失を有することが好ましい。後述の配列番号2~166のアミノ酸配列における環状セグメント中の2つの架橋アミノ酸残基(つまり、アミノ酸残基X及びX)に挟まれた領域の配列についても同様である。
例えば、アミノ酸残基の欠失は、配列番号1のアミノ酸配列中のC末端のR残基において生じることが好ましい。
環状セグメントにおいて、アミノ酸残基Xとアミノ酸残基Xとによって挟まれる領域のアミノ酸配列は、IPRGDNFR(配列番号1)のアミノ酸配列と70%以上の配列同一性を有することが好ましい。アミノ酸残基Xとアミノ酸残基Xとによって挟まれる領域のアミノ酸配列は、IPRGDNFR(配列番号1)のアミノ酸配列と70%以上の配列同一性を有することが好ましく、80%以上の配列同一性を有することがより好ましく、85%以上の配列同一性を有することがさらに好ましい。なお、IPRGDNFR(配列番号1)のアミノ酸配列と70%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列の範囲には、IPRGDNFR(配列番号1)のアミノ酸配列自身も含まれる。
本開示において、2つのアミノ酸配列の配列同一性は、次のようにして求める。
(i)2つのアミノ酸配列のアラインメントを行う。
たとえば初期設定で使用することができるFASTA、BLAST等のアラインメントアルゴリズム及び/又はプログラムを使用して、2つの配列間のアラインメントを行うことができる。
(ii)配列同一性を計算する。
得られたアラインメントに基づいて、次式により配列同一性を計算する。
配列同一性[%]=(一致ポジション数/全ポジション数)×100[%]
全ポジション数はアラインメントの長さであり、一致ポジション数はアミノ酸の種類が一致するポジションの数である。
(iii)配列同一性の計算例
例えば、次のアミノ酸配列を考える。
配列A AYHRGELVWE
配列B SAWHGELVW
これを、上記した条件の下でアラインメントすると、次のようになる。ここで、配列A、B間でアミノ酸(残基)の種類が一致する箇所には、見やすくするため、記号「|」を付けている。また、「-」は対応するアミノ酸が無い箇所を示す。
配列A -AYHRGELVWE
| | |||||
配列B SAWH-GELVW-
この例では、全ポジション数は11であり、一致ポジション数は7であるから、上記式に従って算出した配列同一性は、7/11×100=63.6%である。
上記では、配列番号1のアミノ酸配列に対する付加、欠失又は置換するアミノ酸残基数、及び配列番号1のアミノ酸配列に対する配列同一性を記載したが、上記のアミノ酸配列に対する付加、欠失又は置換するアミノ酸残基数の規定及び配列同一性の規定は、配列番号2~166のアミノ酸配列(つまり、環状ペプチド1~165のアミノ酸配列)における環状セグメント中の2つの架橋アミノ酸残基(つまり、アミノ酸残基X及びX)に挟まれた領域の配列を基準配列とした場合にも同様に適用できる。例えば、環状ペプチド10におけるホモシステイン残基と2-アミノ-4-アセチルアミノ-ブタン酸残基との間の領域であるIPRGDNF(配列番号169)のアミノ酸配列に対しても、上記のアミノ酸配列に対する付加、欠失又は置換するアミノ酸残基数の規定及び配列同一性の規定は同様に適用できる。
例えば、環状セグメントにおいて、アミノ酸残基Xとアミノ酸残基Xとによって挟まれる領域のアミノ酸配列は、IPRGDSFA(配列番号170)、VPRGDTFA(配列番号171)、及びTPRGDTFA(配列番号172)のうちいずれかと同じアミノ酸配列であるか、又は配列番号170~172のうちいずれかのアミノ酸配列に対してアミノ酸残基を付加、欠失又は置換したアミノ酸基であってもよい。ただし、配列番号170~172の中のRGD領域は改変してはならない。配列番号170~172のうちいずれかのアミノ酸配列の内部にアミノ酸残基の付加を行う場合、付加するアミノ酸残基の総数は1~5であることが好ましく、1~3であることがより好ましく、1又は2であることがさらに好ましい。配列番号170~172のうちいずれかのアミノ酸配列の外部、つまりアミノ酸残基Xと配列番号170~172のうちいずれかのN末端残基との間及びアミノ酸残基Xと配列番号170~172のうちいずれかのC末端残基との間のうち少なくとも一方にアミノ酸残基の付加を行う場合、付加するアミノ酸の総数は1~10であることが好ましく、1~5であることがより好ましく、1~3であることがさらに好ましい。配列番号170~172のうちいずれかのアミノ酸配列の内部のアミノ酸残基を欠失させる場合、欠失させるアミノ酸残基の総数は1~3であることが好ましく、1又は2であることがより好ましく、1であることがさらに好ましい。配列番号170~172のうちいずれかのアミノ酸配列の内部のアミノ酸残基を他のアミノ酸残基で置換する場合、置換するアミノ酸残基の総数は1~5であることが好ましく、1~3であることがより好ましく、1又は2であることがさらに好ましい。
環状セグメントにおいて、アミノ酸残基Xとアミノ酸残基Xとによって挟まれる領域のアミノ酸配列は、配列番号170~172のうちいずれかのアミノ酸配列と比較した場合に、アミノ酸残基の付加、欠失及び置換のうち2種以上を含んでいてもよい。付加、欠失又は置換したアミノ酸残基の総数は、1~15であることが好ましく、1~10であることがより好ましく、1~5であることがさらに好ましく、1~3であることがいっそう好ましい。また、アミノ酸残基の付加又は欠失がある場合、配列番号170~172のうちいずれかのアミノ酸配列の末端に付加又は欠失を有することが好ましい。
例えば、アミノ酸残基の欠失は、配列番号170~172のうちいずれかのアミノ酸配列中のC末端残基において生じることが好ましい。
環状セグメントにおいて、アミノ酸残基Xとアミノ酸残基Xとによって挟まれる領域のアミノ酸配列は、IPRGDSFA(配列番号170)、VPRGDTFA(配列番号171)、及びTPRGDTFA(配列番号172)のうちいずれかのアミノ酸配列と70%以上の配列同一性を有することが好ましい。アミノ酸残基Xとアミノ酸残基Xとによって挟まれる領域のアミノ酸配列は、配列番号170~172のうちいずれかのアミノ酸配列と70%以上の配列同一性を有することが好ましく、80%以上の配列同一性を有することがより好ましく、85%以上の配列同一性を有することがさらに好ましい。なお、配列番号170~172のうちいずれかのアミノ酸配列と70%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列の範囲には、配列番号170~172のうちいずれかのアミノ酸配列自身も含まれる。
環状セグメントを含む本開示に係る環状ペプチドの全長(総アミノ酸残基数)は、8~50アミノ酸残基であってもよく、9~30アミノ酸残基であってもよく、10~20アミノ酸残基であってもよく、11~15アミノ酸残基であってもよい。全長が短い方がペプチド合成が容易である。
本開示に係る環状ペプチドのN末端と環状セグメントのN末端(環状セグメントが環状ペプチド中に複数個含まれる場合には、最もN末端側の環状セグメントのN末端)との間の領域を本開示においては環状ペプチドN末端領域又は第1のセグメントと称することがあり、本開示に係る環状ペプチドのC末端と環状セグメントのC末端(環状セグメントが環状ペプチド中に複数個含まれる場合には、最もC末端側の環状セグメントのC末端)との間の領域を本開示においては環状ペプチドC末端領域又は第2のセグメントと称することがある。
環状ペプチドのN末端領域の存在は任意であり、存在しなくてもよい。環状ペプチドN末端領域が存在しない場合には、環状セグメントのN末端が環状ペプチドのN末端にも該当する。同様に、環状ペプチドのC末端領域の存在は任意であり、存在しなくてもよい。環状ペプチドC末端領域が存在しない場合には、環状セグメントのC末端が環状ペプチドのC末端にも該当する。
環状ペプチドのN末端のアミノ基は、N-アセチル化、N-ホルミル化、N-アシル化、PEG化等のN末端修飾を受けていてもよい。また、環状ペプチドのC末端のカルボキシ基は、アミド化、PEG化等のC末端修飾を受けていてもよい。
本開示に係る環状ペプチドは、以下の式IIによって表される環状ペプチドであってもよい。
-XV0-X t0-Xp0-X-X-R-G-D-X-X-Xq0-X u0-Xw0-R (式II)
式II中、
は環状セグメントの最もN末端側に位置するアミノ酸残基を表し、Xは環状セグメントの最もC末端側に位置するアミノ酸残基を表し、アミノ酸残基Xとアミノ酸残基Xとの間でチオエーテル結合が形成されており
Xは任意のアミノ酸残基を表し、Xが複数である場合は、複数のXは互いに同一でも異なっていてもよく、
はN末端基を表し、RはC末端基を表し、
及びXは、それぞれ独立に、側鎖に固定化官能基を有するアミノ酸残基を表し、X又はXが複数である場合は、複数のX又はXは互いに同一であっても異なっていてもよく、
m及びnは、0≦m≦9、0≦n≦9、及び3≦m+n≦9を同時に満たす整数であり、
p0及びq0は、それぞれ、0≦p0≦15、及び、0≦q0≦15を満たす整数であり、
t0及びu0は、それぞれ、0≦t0≦5、及び、0≦u0≦5を満たす整数であり、
v0及びw0は、それぞれ、0≦v0≦5、及び、0≦w0≦5を満たす整数であり、
さらに、p0、q0、t0、u0、v0、及びw0は、0≦p0+q0+t0+u0+v0+w0≦39を満たす。
式II及び後述の式Vにおいて、下付文字は、直前に記載された記号により表されるアミノ酸残基が何個存在するかを表す整数である。例えば、Xp0の表記におけるp0は、Xで表されるアミノ酸残基がp0個並んで存在していることを表す。下付文字が2以上の整数を表している場合、直前に記載された記号により表されるアミノ酸残基は複数存在することになるが、複数のアミノ酸残基同士は、その定義を満たす限りは、互いに同じでも異なっていてもよい。
式IIによって表される環状ペプチドにおいて、X-X-R-G-D-X-Xが環状セグメントに相当する。X及びXの好ましい例については後述する。
《X t0及びX u0
式IIにおいて、X及びXは、それぞれ独立に、側鎖に固定化官能基を有するアミノ酸残基を表す。
又はXが複数である場合は、複数のX又はXは互いに同一であっても異なっていてもよい。
(固定化官能基)
上記「固定化官能基」とは、後述する基材又は保持材上の官能基と反応して共有結合を形成することができる官能基をいう。
固定化官能基としては、例えば、アミノ基、カルボキシ基、ヒドロキシ基、チオール基、アルデヒド基(ホルミル基)、カルバモイル基、アジド基、アルキニル基等が挙げられる。
本開示に係る環状ペプチドが有する固定化官能基と基材又は保持材上の官能基の組合せとしては、アミノ基とカルボキシ基との組み合わせ、アミノ基とアルデヒド基との組み合わせ、アミノ基とエポキシ基との組み合わせ、ヒドロキシ基とエポキシ基との組み合わせ、カルボキシ基とヒドロキシ基との組み合わせ、チオール基とエポキシ基との組み合わせ、アジド基とアルキニル基との組み合わせ等が挙げられる。
本開示に係る環状ペプチドが有する固定化官能基と基材又は保持材上の官能基とが反応して共有結合を形成することにより、本開示に係る環状ペプチドが基材又は保持材に固定化される。なお、本開示に係る環状ペプチドが有する固定化官能基の少なくとも一部が基材又は保持材上の官能基と反応して共有結合を形成すればよく、すべての固定化官能基が基材又は保持材上の官能基と反応しなくてもよい。
上記側鎖に固定化官能基を有するアミノ酸において、固定化官能基は、好ましくはアミノ基、チオール基及びアルデヒド基からなる群から選択される少なくとも1つであり、より好ましくはアミノ基及びチオール基からなる群から選択される少なくとも1つである。
(側鎖に固定化官能基を有するアミノ酸)
上記側鎖に固定化官能基を有するアミノ酸は、好ましくは、L-リシン、D-リシン、L-システイン、D-システイン、L-ホモシステイン及びD-ホモシステインからなる群から選択される少なくとも1種のアミノ酸である。
アミノ基を固定化官能基として用いた場合、アミノ基は基材又は保持材上のカルボキシ基とアミド結合を介して結合することができ、本開示に係る環状ペプチドを基材又は保持材上に容易に固定することができる。
また、チオール基を固定化官能基として用いた場合、チオール基は基材又は保持材上のエポキシ基と共有結合を介して結合することができ、本開示に係る環状ペプチドを基材又は保持材上に容易に固定することができる。
側鎖にアミノ基を有するアミノ酸残基としては、L-リシン残基、D-リシン残基等が挙げられ、側鎖にチオール基を有するアミノ酸残基としては、L-システイン残基、D-システイン残基等が挙げられる。これらのアミノ酸残基は比較的安価に導入することができるため、本開示に係る環状ペプチドの製造コストを抑えることができる。このため、上記のアミノ酸残基の使用は、経済的な観点から好ましい。
式IIにおいて、t0及びu0は、それぞれ、0≦t0≦5、及び、0≦u0≦5を満たす整数である。
t0は、好ましくは0≦t0≦3を満たし、より好ましくは0≦t0≦2を満たす。
u0は、好ましくは0≦u0≦3を満たし、より好ましくは0≦u0≦2を満たす。
《Xp0、Xq0、Xv0、及びXw0
p0、Xq0、Xv0、及びXw0におけるXは、任意のアミノ酸残基を表し、Xが複数である場合は、複数のXは互いに同一であっても異なっていてもよい。
Xは、アミノ酸残基であればよく、特に限定されないが、表1に示すアミノ酸(B、Z及びXを除く。)及び表2に示すアミノ酸からなる群から選択されるアミノ酸に由来するアミノ酸残基であることが好ましく、表1に示すアミノ酸(B、Z及びXを除く。)からなる群から選択されるアミノ酸に由来するアミノ酸残基であることがより好ましい。また、存在する場合には、これらのアミノ酸のエナンチオマー又はジアステレオマーに由来するアミノ酸残基であってもよい。
上記p0及び上記q0は、それぞれ、0≦p0≦15、及び、0≦q0≦15を満たす整数である。
p0は、好ましくは0≦p0≦10を満たし、より好ましくは0≦p0≦5を満たし、さらに好ましくは0≦p0≦3を満たし、いっそう好ましくは0≦p0≦2を満たす。
q0は、好ましくは0≦q0≦10を満たし、より好ましくは0≦q0≦5を満たし、さらに好ましくは0≦q0≦3を満たし、いっそう好ましくは0≦q0≦2を満たす。
上記v0及び上記w0は、それぞれ、0≦v0≦5、及び、0≦w0≦5を満たす整数である。
v0は、好ましくは0≦v0≦3を満たし、より好ましくは0≦v0≦2を満たす。
w0は、好ましくは0≦w0≦3を満たし、より好ましくは0≦w0≦2を満たす。
《X及びX
及びXにおける各Xは、任意のアミノ酸残基であってよく、例えば、イソロイシン残基、バリン残基、アスパラギン酸残基、グルタミン酸残基、チロシン残基、ロイシン残基、トレオニン残基、ホモチロシン残基、プロリン残基、セリン残基、アスパラギン残基、アラニン残基、ホモセリン残基、フェニルアラニン残基、アルギニン残基、又はグリシン残基であってもよい。
上記m及び上記nは、0≦m≦9、0≦n≦9、及び3≦m+n≦9を同時に満たす整数である。
mは、好ましくは0≦m≦5を満たし、より好ましくは0≦m≦3を満たし、さらに好ましくは0≦m≦2を満たす。
nは、好ましくは1≦n≦5を満たし、より好ましくは2≦n≦4を満たす。nは、2≦n≦3を満たす整数であってもよい。
《R及びR
は、N末端基を表す。
上記N末端基としては、例えば、アミノ基が挙げられ、N末端基としてのアミノ基は、N-アセチル化、N-ホルミル化、N-アシル化、PEG化等のN末端修飾を受けていてもよい。
は、C末端基を表す。
上記C末端基としては、例えば、カルボキシ基が挙げられ、C末端基としてのカルボキシ基は、アミド化、PEG化等のC末端修飾を受けていてもよい。
式IIにおいて、RはXV0の左側に記載されているが、例えば、V0、t0、及びp0がいずれも0であれば、RはXで表されるアミノ酸残基のアミノ基又は修飾アミノ基に相当する。同様に、式IIにおいて、RはXw0の右側に記載されているが、例えば、q0、u0、及びw0がいずれも0であれば、RはXで表されるアミノ酸残基のカルボキシ基又は修飾カルボキシ基に相当する。
上記式II中のX-X-R-G-D-X-Xの部分は、上記式III(X-X v5-X11-X21-R-G-D-X31-X41-X51 v6-X v7-X)又は上記式IV(X-X v5-X-X-R-G-D-X-X-X v6-X v7-X)で表される部分であってもよい。環状セグメントが式III又は式IVで表される部分であることにより、インテグリン結合性がより信頼性高く得られる。この場合、さらに、環状ペプチドは、XJ1 g1-(環状セグメント)-XJ2 g2で表される構造の環状ペプチドであってもよい。ここで、XJ1はそれぞれ独立に任意のアミノ酸残基を表し、XJ2もそれぞれ独立に任意のアミノ酸残基を表し、g1は0~8の整数を表し、g2は0~8の整数を表す。XJ1は、それぞれ独立に、K、A、G、D、E、又はβアラニンを表すことが好ましい。XJ2は、それぞれ独立に、K、A、G、D、E、又はβアラニンを表すことが好ましい。XJ1及びXJ2のうちの少なくとも一方は、(K)g3(g3個連続するK残基)を含んでいてもよく、ここでg3は2~6の整数を表し、好ましくは3又は4を表す。g1及びg2は、それぞれ独立に、より好ましくは0~6の整数を表し、0~4の整数を表していてもよく、0~2の整数を表していてもよく、0又は1を表していてもよく、0を表していてもよい。XJ1 g1は、例えばKKKAであってもよく、XJ2 g2は、例えばAであってもよい。
本開示に係る環状ペプチドは、環状セグメント部分を2つ以上含む場合、以下の式Vによって表される環状ペプチドであってもよい。
-XV0-X t0-Xp0-X-X-R-G-D-X-X-(Xe0-X-X-R-G-D-X-Xd0-Xq0-X u0-Xw0-R (式V)
式Vにおいて、R、X、V0、X、t0、p0、X、m、n、X、q0、X、u0、w0、及びRは、それぞれ、式(II)におけるR、X、V0、X、t0、p0、X、m、n、X、q0、X、u0、w0、及びRと同義であり、その好ましい例及び範囲も式IIにおけるものと同様である。
e0は、0以上の整数を表す。 e0は、0~20の整数を表してもよく、1~10の整数を表してもよく、さらに好ましくは2~5の整数を表してもよい。d0は、1以上の整数を表す。d0は、1~3の整数を表してもよく、1又は2を表してもよく、1を表してもよい。X、X、X、及びXは、それぞれ複数回出現するが、複数回出現するXは互いに同じであっても異なっていてもよく、複数回出現するXは互いに同じであっても異なっていてもよく、複数回出現するXは互いに同じであっても異なっていてもよく、複数回出現するXは互いに同じであっても異なっていてもよい。ここで、Xが互いに同じであるとは、Xのm個の並びと、Xのm個の並びとが完全に同じことを指し、Xが互いに異なるとは、Xのm個の並びと、Xのm個の並びとが、少なくとも1つのXについて異なっていることを指す。Xについても同様である。
環状セグメントの数は、特に限定されるものではないが、環状セグメントの数が多いほどインテグリン結合性を向上させることができる傾向があり、環状セグメントの数が少ないほど総アミノ酸残基数を少なくできるため、抗原性を抑制することができる傾向がある。環状ペプチドの合成コストの観点からは、アミノ酸残基数が少ない方が好ましく、環状セグメントの数が少ないことが好ましい。
アミノ酸残基Xa及びアミノ酸残基Xbは、XaとXbとの間でチオエーテル結合を形成するアミノ酸残基である。チオエーテル結合は、R-S-Rで表される二価連結構造であり、ここでR及びRは有機基であり、いずれも炭素原子であることが一般的である。アミノ酸残基Xa及びアミノ酸残基Xbをチオエーテル結合で架橋することにより、ジスルフィド結合により架橋した場合よりも高い結合安定性が得られる。本開示においてチオエーテル結合を形成するための手段は特に限定されないが、例えば、チオール基とハロゲンを有する有機基とを反応させることで、ハロゲン化水素の生成を伴いながらチオール基の硫黄原子が有機基に結合したチオエーテル結合を形成することができる。ハロゲンを有する有機基としては、例えばハロアセチル基が挙げられる。ハロアセチル基のハロゲン原子は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等のいずれであってもよい。これらの中でも、反応性及びチオエーテル結合の形成のし易さと安全性の観点から、臭素原子又は塩素原子であることが好ましく、塩素原子であることがより好ましい。
アミノ酸残基Xaがαアミノ酸に由来するアミノ酸残基である場合、チオエーテル結合はαアミノ酸のα炭素に結合しているアミノ基又は修飾アミノ基上ではなく、αアミノ酸由来のアミノ酸残基の側鎖上に存在することが好ましい。同様に、アミノ酸残基Xbにおいても、アミノ酸残基Xbがαアミノ酸に由来するアミノ酸残基である場合、チオエーテル結合はαアミノ酸のα炭素に結合しているカルボキシ基又は修飾カルボキシ基上ではなく、αアミノ酸由来のアミノ酸残基の側鎖上に存在することが好ましい。
上記のようにアミノ酸残基の側鎖上にチオエーテル結合を形成するためには、チオエーテル結合形成前のアミノ酸残基Xa及びアミノ酸残基Xbのうち一方を、チオール基を側鎖上に有するアミノ酸残基とし、もう一方を、ハロゲンを有する有機基を側鎖上に有するアミノ酸残基とすることが好ましい。チオール基を側鎖上に有するアミノ酸残基としては、以下の構造(t-2)又は(u-2)で表されるアミノ酸残基が挙げられる。
Figure 0007220782000006

構造(t-2)及び(u-2)中、*は隣接するアミノ酸残基との結合部位であり、x2は0以上の整数であり、x2個の炭素原子及びβ位の炭素原子は、-NH、-SH、-COOH、C-C10のアルキル基、及びC-C14のアリール基からなる群から選択される1つ以上の置換基によって置換されていてもよい。x2は0~10の整数であってもよく、0~6の整数であってもよく、1~4の整数であってもよい。C-C10のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、n-ブチル基、i-ブチル基、t-ブチル基等が挙げられる。また、C-C14のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、アントラニル基、フェナントレン基等が挙げられる。
チオール基を側鎖上に有するアミノ酸残基のより具体的な例としては、システイン残基、ペニシラミン残基、ホモシステイン残基(2-アミノ-4-メルカプトブタン酸由来の残基)、2-アミノ-5-メルカプトペンタン酸由来の残基等が挙げられる。
ハロゲンを有する有機基を側鎖上に有するアミノ酸残基としては、以下の構造(p-2)又は(q-2)で表されるアミノ酸残基が挙げられる。
Figure 0007220782000007

構造(p-2)及び(q-2)中、*は隣接するアミノ酸残基との結合部位であり、halogenは任意のハロゲン原子、例えば、F、Cl、Br、I等であり、x1は0以上の整数であり、x1個の炭素原子及びβ位の炭素原子は、-NH、-SH、-COOH、C-C10のアルキル基、及びC-C14のアリール基からなる群から選択される1つ以上の置換基によって置換されていてもよく、
halogen-Lは、ハロゲン原子-(CHy1-C(=O)-又はハロゲン原子-(CHy1-C(=O)-NH-であり、y1は0以上10以下の整数を表す。x1は0~10の整数であってもよく、1~6の整数であってもよく、2~4の整数であってもよい。y1は0~10の整数であってもよく、1~6の整数であってもよく、1~3の整数であってもよい。C-C10のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、n-ブチル基、i-ブチル基、t-ブチル基等が挙げられる。また、C-C14のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、アントラニル基、フェナントレン基等が挙げられる。
ハロゲン原子を有する有機基を側鎖上に有するアミノ酸残基のより具体的な例としては、2-アミノ-3-[(2-ハロアセチル)アミノ]プロパン酸、2-アミノ-4-[(2-ハロアセチル)アミノ]ブタン酸、N-δ-ハロアセチルオルニチン、N-ε-ハロアセチルリシン、及びN-ζ-ハロアセチルホモリシンなどに由来するアミノ酸残基が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらのアミノ酸残基中におけるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられ、中でも塩素原子、臭素原子が好ましく、塩素原子がより好ましい。
ある例示的実施形態においては、チオエーテル結合形成後のアミノ酸残基Xとアミノ酸残基Xのうち、チオエーテル結合の硫黄原子を供給しない方のアミノ酸残基が、以下の(p)又は(q)で表されるアミノ酸残基である。
Figure 0007220782000008


ここで、式(p)及び式(q)中、*は隣接するアミノ酸残基との結合部位であり、**はチオエーテル結合の相手方のアミノ酸残基の硫黄原子との結合部位であり、x1は0以上の整数であり、x1個の炭素原子及びβ位の炭素原子は、-NH、-SH、-COOH、C-C10のアルキル基、及びC-C14のアリール基からなる群から選択される1つ以上の置換基によって置換されていてもよく、
**-Lは、**-(CHy1-C(=O)-又は**-(CHy1-C(=O)-NH-であり、y1は0以上10以下の整数を表す。x1は0~10の整数であってもよく、1~6の整数であってもよく、2~4の整数であってもよい。y1は0~10の整数であってもよく、1~6の整数であってもよく、1~3の整数であってもよい。
-C10のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、n-ブチル基、i-ブチル基、t-ブチル基等が挙げられる。また、C-C14のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、アントラニル基、フェナントレン基等が挙げられる。
チオエーテル結合の硫黄原子を供給しないアミノ酸残基のより具体的な例としては、2-アミノ-3-[アセチルアミノ]プロパン酸、2-アミノ-4-[アセチルアミノ]ブタン酸、N-δ-アセチルオルニチン、N-ε-アセチルリシン、又はN-ζ-アセチルホモリシンなどに由来するアミノ酸残基のアセチル基のCH部分の水素原子のうち一つが、チオエーテル結合の相手方のアミノ酸残基への結合に置換されたアミノ酸残基が挙げられる。
ある例示的実施形態においては、チオエーテル結合形成後のアミノ酸残基Xとアミノ酸残基Xのうち、チオエーテル結合の硫黄原子を供給する方のアミノ酸残基が、以下の(t)又は(u)で表されるアミノ酸残基である。
Figure 0007220782000009


ここで、式(t)及び式(u)中、*は隣接するアミノ酸残基との結合部位であり、***はチオエーテル結合の相手方のアミノ酸残基の炭素原子との結合部位であり、x2は0以上の整数であり、x2個の炭素原子及びβ位の炭素原子は、-NH、-SH、-COOH、C-C10のアルキル基、及びC-C14のアリール基からなる群から選択される1つ以上の置換基によって置換されていてもよく、
ただし、上記アミノ酸残基Xと上記アミノ酸残基Xのうち一方が上記(p)又は(q)においてx1が0のアミノ酸残基であるとき、上記アミノ酸残基Xと上記アミノ酸残基Xのうち他方は、L-システイン残基又はD-システイン残基ではない。x2は0~10の整数であってもよく、0~6の整数であってもよく、1~4の整数であってもよい。
-C10のアルキル基としては、メチル基、エチル基、n-プロピル基、i-プロピル基、n-ブチル基、i-ブチル基、t-ブチル基等が挙げられる。また、C-C14のアリール基としては、フェニル基、ナフチル基、アントラニル基、フェナントレン基等が挙げられる。
チオエーテル結合の硫黄原子を供給するアミノ酸残基のより具体的な例としては、システイン残基、ペニシラミン残基、ホモシステイン残基(2-アミノ-4-メルカプトブタン酸由来の残基)、又は2-アミノ-5-メルカプトペンタン酸由来の残基におけるチオール基の水素原子が、チオエーテル結合の相手方のアミノ酸残基への結合に置換されたアミノ酸残基が挙げられる。
好ましくは、アミノ酸残基Xとアミノ酸残基Xのうち一方が、(p)又は(q)のアミノ酸残基であり、アミノ酸残基Xとアミノ酸残基Xのうち他方が、(t)又は(u)の残基であり、ただし、アミノ酸残基Xとアミノ酸残基Xのうち一方が(p)又は(q)においてx1が0のアミノ酸残基であるとき、アミノ酸残基Xとアミノ酸残基Xのうち他方は、L-システイン残基又はD-システイン残基ではない。
(p)又は(q)のアミノ酸残基等の、チオエーテル結合の硫黄原子を供給しないアミノ酸残基は、環状セグメントのN末端に存在する、つまりアミノ酸残基Xaであっても、環状セグメントのC末端に存在する、つまりアミノ酸残基Xbであってもよい。これに対応して、(t)又は(u)のアミノ酸残基等の、チオエーテル結合の硫黄原子を供給するアミノ酸残基は、環状セグメントのC末端に存在する、つまりアミノ酸残基Xbであっても、環状セグメントのN末端に存在する、つまりアミノ酸残基Xaであってもよい。
(p)又は(q)のアミノ酸残基は、以下の(a)~(h)から選択される残基であってもよい。
Figure 0007220782000010

ここで、式中、*は隣接するアミノ酸残基との結合部位であり、**はチオエーテル結合の相手方のアミノ酸残基の硫黄原子との結合部位である。
(t)又は(u)のアミノ酸残基は、L-ホモシステイン残基、D-ホモシステイン残基、L-ペニシラミン残基、D-ペニシラミン残基、L-システイン残基及びD-システイン残基からなる群から選択されてもよい。
本開示においては、ジスルフィド結合よりも高い結合安定性が得られるチオエーテル結合によりアミノ酸残基同士を架橋してインテグリン結合性環状ペプチドを作製しても、チオエーテル結合周辺の構造により環状ペプチドの分子安定性が異なることが見出された。本開示においては、アミノ酸残基Xとアミノ酸残基Xのうち一方がシステイン残基であるとき、アミノ酸残基Xとアミノ酸残基Xのうち他方のアミノ酸残基のα炭素と、システイン残基の硫黄原子とは、5個以上の原子により隔てられているように設計することにより、さらに良好な分子安定性が得られることが見出された。さらに良好な分子安定性が得られる理由は明らかでは無いが、架橋部から環状ペプチド主鎖に至るまでの炭素鎖長を長くすることにより、チオエーテル結合の電子配置が安定化され、より高い結合安定性が得られているのではないかと推測される。
このため、例えば、アミノ酸残基Xaとアミノ酸残基Xbとの可能な組み合わせからは、上記(a)又は(b)のアミノ酸残基と、L-システイン残基又はD-システイン残基との組み合わせは除かれる。
上記(a)のアミノ酸残基と、L-システイン残基とが結合している場合について以下に示す。
Figure 0007220782000011

ここで、式中、*は隣接するアミノ酸残基との結合部位である。(a)のアミノ酸残基と、L-システイン残基とが結合している場合には、α炭素と、システイン残基の硫黄原子とは、4個の原子、つまり1個の窒素原子及び3個の炭素原子により隔てられている。このように、チオエーテル結合の相手方のアミノ酸残基のα炭素と、システイン残基の硫黄原子とを隔てる原子の数は、α原子と硫黄原子とを連結する鎖上の原子数を意味し、鎖上の原子に結合している水素原子等の上記鎖に参加していない原子はカウントしない。
アミノ酸残基Xとアミノ酸残基Xのうち、チオエーテル結合の硫黄原子を供給する方のアミノ酸残基は、硫黄原子を有する側鎖上の炭素原子数(分岐がある場合は分岐部も含めた総炭素原子数)が1~10のアミノ酸残基であってもよい。ただし、より高い分子安定性を得る観点からは、アミノ酸残基Xとアミノ酸残基Xのうち、チオエーテル結合の硫黄原子を供給する方のアミノ酸残基は、硫黄原子を有する側鎖上の炭素原子数(分岐がある場合は分岐部も含めた総炭素原子数)が2~10のアミノ酸残基であることが好ましい。チオエーテル結合の硫黄原子を供給するアミノ酸残基は、側鎖上の炭素原子数が2~6であってもよく、2~3であってもよい。この観点からは、チオエーテル結合の硫黄原子を供給するアミノ酸残基は、例えば、ペニシラミン(側鎖上の炭素原子数は3)、ホモシステイン(側鎖上の炭素原子数は2)等であってもよい。なお、システイン残基は、側鎖上の炭素原子数は1である。ペニシラミンの場合の、側鎖上の炭素原子数のカウントについて、以下に示す。なお、以下の構造式において、*は隣接するアミノ酸残基との結合部位を表す。
Figure 0007220782000012

アミノ酸残基Xとアミノ酸残基Xのうち、チオエーテル結合の硫黄原子を供給する方のアミノ酸残基は、主鎖と側鎖上の硫黄原子との間が1~10の炭素原子により隔てられているアミノ酸残基であってもよい。ただし、インテグリン結合性をより安定して得る観点からは、アミノ酸残基Xとアミノ酸残基Xのうち、チオエーテル結合の硫黄原子を供給する方のアミノ酸残基は、主鎖と側鎖上の硫黄原子との間が2~10の炭素原子により隔てられているアミノ酸残基であることが好ましい。つまり、αアミノ酸由来のアミノ酸残基の場合には、α炭素と硫黄原子とが2~10の炭素原子により隔てられていることが好ましい。主鎖と側鎖上の硫黄原子との間は、2~6の炭素原子により隔てられていてもよく、2~4の炭素原子により隔てられていてもよい。ここで、「主鎖と側鎖上の硫黄原子との間がX個の炭素原子により隔てられているアミノ酸残基であってもよい」とは、側鎖の起点となる環状ペプチド主鎖上の炭素原子と、側鎖上の硫黄原子との間が、X個の炭素原子からなる鎖によって連結されているアミノ酸残基であることを示しており、鎖から分岐している枝部分の炭素原子数はカウントされない。また、環構造の存在等により、側鎖の起点となる環状ペプチド主鎖上の炭素原子と、側鎖上の硫黄原子とを連結する鎖が複数ルート存在する場合には、最短の鎖における炭素原子数をカウントするものとする。
例えば、ペニシラミン残基は、α炭素と硫黄原子とが1つの炭素原子により隔てられている。ペニシラミン残基においては、以下の構造式に示すとおり、α炭素と硫黄原子とは、-C(CH-により連結されているが、α炭素と硫黄原子とを結ぶ鎖に含まれていない2つのメチル基の炭素原子はカウントされないためである。システイン残基も、同様に、α炭素と硫黄原子とが1つの炭素原子により隔てられている。ホモシステイン残基においては、α炭素と硫黄原子とが2つの炭素原子により隔てられている。
なお、システイン及びペニシラミンは、ラセミ化傾向が、ホモシステイン等の他の硫黄原子含有アミノ酸よりも強い。このため、ホモシステイン残基等、炭素原子数についての上記規定を満たすアミノ酸を用いた方が、システイン、ペニシラミン等を用いた場合と比べて立体構造の制御上有利であり、インテグリン結合性が低い又はインテグリン活性を有しない立体異性体の割合を低減できるために単位量当たりのインテグリン結合性を向上できる傾向にある。
なお、以下の構造式において、*は隣接するアミノ酸残基との結合部位を表す。
Figure 0007220782000013

なお、チオエーテル結合の硫黄原子を供給するアミノ酸残基がシステイン残基で無い場合でも、アミノ酸残基Xとアミノ酸残基Xのうちチオエーテル結合の硫黄原子を供給しないアミノ酸残基のα炭素と、チオエーテル結合の硫黄原子を供給するアミノ酸残基の硫黄原子とは、5個以上の原子により隔てられていることが、より高い分子安定性を得る観点からは好ましい。例えば、チオエーテル結合の硫黄原子を供給するアミノ酸残基がシステイン残基であってもなくても、チオエーテル結合の硫黄原子を供給しないアミノ酸残基のα炭素と、チオエーテル結合の硫黄原子を供給するアミノ酸残基の硫黄原子とは、5個~9個の原子により隔てられていてもよく、5個~7個の原子により隔てられていてもよい。
チオール基を側鎖上に有するアミノ酸残基と、ハロゲンを有する有機基を側鎖上に有するアミノ酸残基との間で、チオール基とハロゲンを有する有機基とを反応させることで、チオエーテル結合を形成する場合には、環状化前の線状のペプチドを中性や塩基性の緩衝液中で反応させることによりチオエーテル結合を形成することができる。例えば、線状ペプチドを含む水溶液をTris-HCl(pH 8.5)緩衝液にゆっくりと滴下して静置すればよい。チオエーテル結合形成反応は反応性が高いため、特に加熱をしなくても室温条件下で反応は速やかに進行する。環化反応では、反応条件によっては環状ペプチド以外に、複数の非環状ペプチドが分子間結合により連結したオリゴマーが形成される場合がある。したがって、環状ペプチドのみを得るために、環化反応後のペプチドを逆相高速液体クロマトグラフィーなどにより精製することが好ましい。
本開示に係る環状ペプチドは、環状ペプチドのN末端領域(第1のセグメント)及び環状ペプチドのC末端領域(第2のセグメント)のうち少なくとも一方を含み、第1のセグメント及び第2のセグメントのうち少なくとも一方が、側鎖に固定化官能基を有するアミノ酸残基を含む構造を有していてもよい。固定化官能基はアミノ基又はチオール基であってもよい。側鎖に固定化官能基を有するアミノ酸残基は、L-リシン残基、D-リシン残基、L-システイン残基、D-システイン残基、L-ホモシステイン残基及びD-ホモシステイン残基からなる群から選択されるものであってもよい。側鎖に固定化官能基を有するアミノ酸残基の詳細は、上記の式IIにおけるX又はXで表されるアミノ酸残基の説明を参照できる。
本開示においては、環状ペプチドのN末端領域及び環状ペプチドのC末端領域のうち少なくとも一方が、側鎖に固定化官能基を有するアミノ酸残基としてリシン残基を含んでいてもよい。より具体的には、環状ペプチドのN末端領域及び環状ペプチドのC末端領域のうち少なくとも一方が、側鎖に固定化官能基を有するアミノ酸残基としてリシン残基を1個含んでいてもよく、あるいは、2個以上連続して含んでいてもよく、2~10個連続して含んでいてもよく、2~5個連続して含んでいてもよい。
上記の固定化官能基を有するアミノ酸残基は、本開示に係る環状ペプチドの第1のセグメントのN末端及び第2のセグメントのC末端のうち少なくとも一方に存在することが好ましい。例えば、本開示に係る環状ペプチドの第1のセグメントのN末端及び第2のセグメントのC末端のうち少なくとも一方に、固定化官能基を有するアミノ酸残基が連続して存在してもよく、固定化官能基を有する連続するアミノ酸残基の数は、例えば2~10残基、あるいは2~5残基であってもよい。より具体的には、本開示に係る環状ペプチドの第1のセグメントのN末端及び第2のセグメントのC末端のうち少なくとも一方に、リシン残基が連続して存在してもよく、連続するリシン残基の数は、例えば2~10残基、あるいは2~5残基であってもよい。この場合、第1のセグメント又は第2のセグメントは、連続するリシン残基のみで構成されていてもよいが、任意に他のアミノ酸残基を含んでいてもよい。例えば、第1のセグメント又は第2のセグメントにおいて、連続するリシン残基と環状セグメントとの間の領域には、他のアミノ酸残基は存在しなくてもよく、あるいは、連続するリシン残基と環状セグメントとの間の領域は、1~20個、1~10個、1~5個、又は1~3個の、アラニン残基、βアラニン残基、グルタミン酸残基、アスパラギン酸残基、及びグリシン残基から選ばれるアミノ酸残基で構成されていてもよい。あるいは、上記アラニン残基、βアラニン残基、グルタミン酸残基、アスパラギン酸残基、及びグリシン残基から選ばれるアミノ酸残基と環状セグメントとの間にさらなるリシン残基を挟んでいてもよい。
第1のセグメントは1~20個、1~10個、1~5個、又は1~3個の任意のアミノ酸残基により構成されていてもよい。第1のセグメントは、リシン残基を含んでいても、含んでいなくてもよい。リシン残基を含まない場合、1~20個、1~10個、1~5個、又は1~3個のアラニン残基、βアラニン残基、グルタミン酸残基、アスパラギン酸残基、及びグリシン残基から選ばれる少なくとも1種のアミノ酸残基で構成されていてもよい。同様に、第2のセグメントは1~20個、1~10個、1~5個、又は1~3個の任意のアミノ酸残基により構成されていてもよい。第2のセグメントは、リシン残基を含んでいても、含んでいなくてもよい。リシン残基を含まない場合、1~20個、1~10個、1~5個、又は1~3個のアラニン残基、βアラニン残基、グルタミン酸残基、アスパラギン酸残基、及びグリシン残基から選ばれる少なくとも1種のアミノ酸残基で構成されていてもよい。
本開示に係る環状ペプチドは、実施例における「(2)環状ペプチドの固定」及び「(3)インテグリン結合性の評価」に記載の方法で測定した解離定数(インテグリンとの結合についての解離定数)が200nM以下であることが好ましく、100nM以下であることがより好ましく、50nM以下であることがさらに好ましい。解離定数は0nMに近ければ近いほど好ましいが、実際上の観点から、上記上限値と組み合わせることができる下限値として、例えば、0.1nM、あるいは0.5nMが挙げられる。また、本開示に係る環状ペプチドは、実施例における「(4)分子安定性の評価」に記載の方法で測定した残存率が30%以上であることが好ましく、50%以上であることがより好ましく、70%以上であることがさらに好ましい。残存率は100%に近ければ近いほど好ましく、このため上記下限値と組み合わせることができる上限値として100%が挙げられる。
本開示におけるインテグリンは、RGD配列を認識するインテグリンであれば特に限定されない。実施例においてはインテグリンαvβ5を用いてインテグリン結合性の評価を行っているが、インテグリンはこれに限定されず、本開示に係る環状ペプチドは、αVβ3等のRGD配列を認識するインテグリンにも結合することができる。
また、本開示においては環状ペプチドの分子安定性を、耐アルカリ性を指標にして測定しているが、環状ペプチドの分子安定性はアルカリ以外の刺激に対する耐性、例えばX線耐性、γ線耐性、紫外線耐性、耐熱性、耐薬品性においても同様に発揮される。分子安定性は、基本的には、分子が自由エネルギーの点からより安定であることを表しているためである。例えば、耐アルカリ性に優れることで、本開示に係る環状ペプチドをアフィニティリガンドとして用いるアフィニティクロマトグラフィー用担体を細胞精製に使用した際に、アルカリによる洗浄を繰り返し行ってもインテグリン結合性が維持され、細胞分離コストを低減することができる。
本開示に係る環状ペプチドの例を以下の表3~表7に記載する。表3~表7に記載の環状ペプチド1~165は、いずれも、全てのアミノ酸残基がL-アミノ酸残基又はグリシン等の光学異性体を有しないアミノ酸残基である。表中、Hcyはホモシステイン残基を表し、Penはペニシラミン残基を表す。Dab(acetyl)は、2-アミノ-4-アセチルアミノ-ブタン酸残基を表し、Dap(acetyl)は、2-アミノ-3-アセチルアミノ-プロパン酸残基を表し、Orn(acetyl)は、N-δ-アセチル-オルニチン残基を表し、Lys(acetyl)は、N-ε-アセチル-リシン残基を表す。これらのアセチル基を含有するアミノ酸残基におけるアセチル基中のメチル基上の水素原子のうち1つが、チオエーテル結合の結合相手となるアミノ酸残基における硫黄原子への結合に置換して、チオエーテル結合による分子内架橋が形成されている。また、架橋部アミノ酸残基の欄においては、アセチル基は省略して記載している。表には記載していないが、環状ペプチド49~環状ペプチド53は、C末端のカルボン酸がNHにアミド結合したアミド化構造のC末端を有している。また、環状ペプチド51におけるβAはβ-アラニン残基を表し、環状ペプチド68のHmYはホモチロシン残基を表し、環状ペプチド73のHmSはホモセリン残基を表す。表3~表7において、括弧内に記載されたアミノ酸残基は、チオエーテル結合による分子内架橋に関与しているアミノ酸残基を示す。
Figure 0007220782000014

Figure 0007220782000015

Figure 0007220782000016
Figure 0007220782000017
Figure 0007220782000018
これらの環状ペプチドのうち、環状ペプチド1~137及び環状ペプチド144~165が分子安定性の観点から好ましい。また、環状ペプチド1~127及び環状ペプチド144~165が、分子安定性及びインテグリン結合性のバランスの観点からより好ましい。環状ペプチド1、92、108、及び160はさらに好ましく、環状ペプチド92、108、及び160はいっそう好ましい。上記の付加、欠失又は置換したアミノ酸残基の規定、又は上記の配列同一性の規定を適用する際にも、上記の好ましい環状ペプチドにおける環状セグメントの架橋部アミノ酸間の領域を基準配列として適用することが好ましい。
なお、配列のバリエーションは、環状ペプチド全体を基準配列と考えて適用してもよい。このため、配列番号2~配列番号166のうちいずれか1つのアミノ酸配列に対してアミノ酸残基を付加、欠失又は置換したアミノ酸基も本開示に係る環状ペプチドの要件を満たす限り使用可能である。ただし、環状セグメントの中のRGD領域は改変してはならない。配列番号2~配列番号166のうちいずれか1つのアミノ酸配列にアミノ酸残基の付加、欠失又は置換を行う場合、付加、欠失又は置換したアミノ酸残基の総数は、1~15であることが好ましく、1~10であることがより好ましく、1~5であることがさらに好ましく、1~3であることがいっそう好ましく、1又は2であることがよりいっそう好ましい。
本開示に係る環状ペプチドは、配列番号2~配列番号166のうちいずれか1つのアミノ酸配列と70%以上の配列同一性を有することが好ましく、80%以上の配列同一性を有することがより好ましく、90%以上の配列同一性を有することがさらに好ましい。なお、例えば配列番号2のアミノ酸配列と70%以上の配列同一性を有するアミノ酸配列の範囲には、配列番号2のアミノ酸配列自身も含まれる。
本開示は、基材及び本開示に係る環状ペプチドを含む細胞足場材(以下、本開示に係る細胞足場材とも称する)も提供する。細胞は生体内においては細胞外マトリクスによって支持されていることから、同様の状態を再現する細胞足場材を使用することにより、細胞をより良好に培養することができる。細胞培養のための上記基材としては、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリカプロラクトン等の生分解性ポリエステル類、コラーゲン若しくはその熱変性体のゼラチン、フィブロネクチン等の糖タンパク質、又はヒアルロン酸、キチン、アルギン酸等の多糖類により構成されたマトリクスが挙げられる。例えば、本開示に係る環状ペプチド中の固定化官能基を、基材中の官能基と反応させることにより、本開示に係る環状ペプチドを基材に結合させることができる。例えば、本開示に係る環状ペプチドが固定化官能基としてリシン残基のアミノ基を有する場合、アミノ基を基材上のカルボキシ基と反応させてアミド結合を形成することにより、環状ペプチドを基材に固定できる。このような手法を用いることにより、本開示に係る環状ペプチドが基材の表面に結合した細胞足場材を得ることができる。本開示に係る環状ペプチドの量は特に限定はされないが、基材に対して0.01質量%~100質量%であってもよく、0.1質量%~50質量%であってもよい。
本開示に係る細胞足場材は、シャーレ、フラスコ、プレート(例えば、ポリスチレンウェルプレート)、培養バッグ、中空糸膜、ビーズ等の任意の培養ツール上に付与することができる。本開示に係る細胞足場材は本開示に係る環状ペプチドを含んでいるため、インテグリンへの良好な結合性を有し、細胞は細胞足場材に良好に接着することができる。ここで培養対象となる細胞としてはインテグリンを発現する生物の細胞であれば特に限定されないが、任意の動物細胞であってもよく、任意の脊椎動物細胞であってもよく、任意のほ乳類細胞であってもよく、ヒトの細胞であってもヒト以外のほ乳類の細胞であってもよい。細胞の例としては、胚性幹(ES)細胞、人工多能性幹(iPS)細胞、周産期幹細胞、羊水由来幹細胞(AFSC)、任意の起源の間葉系幹細胞(MSC)、任意の組織型の、分化方向決定済みの前駆細胞又は成人細胞、成熟細胞、正常細胞、罹患細胞、腫瘍細胞等が挙げられる。より具体的な例としては、肝臓細胞、実質細胞、星細胞、内皮細胞、肝細胞、胆管細胞、胆樹細胞、膵臓細胞等が挙げられる。これらの細胞の例示は、後述する細胞分離材及び培地についても同様である。
本開示は、保持材及び本開示に係る環状ペプチドを含む細胞分離材(以下、本開示に係る細胞分離材とも称する)も提供する。本開示に係る細胞分離材は、本開示に係る環状ペプチドを含むため、細胞表面のインテグリンと結合し、細胞を捕捉することができる。このため、本開示に係る細胞分離材を、例えばアフィニティークロマトグラフィーとして用いることにより、細胞懸濁液から細胞を効率よく分離することができる。
例えば、本開示に係る環状ペプチド中の固定化官能基を、保持材中の官能基と反応させることにより、本開示に係る環状ペプチドを保持材に結合させることができる。例えば、本開示に係る環状ペプチドが固定化官能基としてリシン残基のアミノ基を有する場合、アミノ基を保持材上のカルボキシ基と反応させてアミド結合を形成することにより、環状ペプチドを保持材に固定できる。
保持材は、例えば、アガロース、デキストラン、デンプン、セルロース、プルラン、キチン、キトサン、三酢酸セルロース、及び、二酢酸セルロース等の多糖類及びその誘導体、並びに、ポリアクリルアミド、ポリメタクリルアミド、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリアルキルビニルエーテル、及び、ポリビニルアルコール等のビニル系重合体等から選ばれる材料により構成されていてもよい。これらの材料は架橋構造を形成していてもよい。架橋構造は、機械的強度を向上させる傾向にある。保持材は上記の材料のうち1種類又は2種類以上の材料からなることが好ましい。
また、保持材は好ましくは多孔質であり、より好ましくは多孔質膜又は多孔質粒子であり、さらに好ましくは多孔質粒子である。
本開示に係る環状ペプチドを水不溶性の保持材に固定化した細胞分離材をアフィニティクロマトグラフィーに用いることもできる。水不溶性の保持材としては、例えば、結晶性セルロース、架橋セルロース、架橋アガロース、架橋デキストラン、及び、架橋プルラン等の多糖類、アクリレート系重合体、及び、スチレン系重合体等の有機保持材、ガラスビーズ、及び、シリカゲル等の無機保持材、さらにはこれらの組合せによって得られる、有機-有機、有機-無機等の複合保持材等が挙げられる。水不溶性保持材としては、アルカリ耐性の観点から、多糖類又はアクリレート系重合体がより好ましく、アガロース又はセルロース等の多糖類がさらに好ましい。水不溶性保持材として用いることができる市販品としては、例えば、多孔質セルロースゲルであるセルファイン(Cellufine) GCL2000(JNC社製)(CELLUFINEは登録商標)、セルファインMAX(Cellfine MAX)(JNC社製)、アリルデキストランとメチレンビスアクリルアミドとを共有結合で架橋したセファクリル(Sephacryl) S-1000 SF(GEヘルスケア社製)(SEPHACRYLは登録商標)、アクリレート系の保持材であるトヨパール(TOYOPEARL)(東ソー社製)(トヨパール及びTOYOPEARLは登録商標)、トヨパール(TOYOPEARL) AF-Carboxy-650(東ソー社製)、トヨパール(TOYOPEARL) GigaCap CM-650(東ソー社製)、アガロース系の架橋保持材であるセファロース(Sepharose) CL4B(GEヘルスケア社製)(SEPHAROSEは登録商標)、及び、エポキシ基で活性化されたポリメタクリルアミドであるオイパーギット(Eupergit) C250L(シグマアルドリッチ社製)(EUPERGITは登録商標)等が挙げられる。ただし、本開示における水不溶性保持材は、これらの保持材又は活性化保持材にのみ限定されるものではない。また、本開示に用いる水不溶性保持材は、本吸着材料の使用目的及び方法からみて、表面積が大きいことが好ましく、適当な大きさの細孔を多数有する多孔質であることが好ましい。保持材の形態としては、特に限定されるものではないが、ビーズ状、繊維状、膜状、及び、中空糸状等、いずれも可能であり、任意の形態を選ぶことができる。
本開示に係る環状ペプチドを水不溶性保持材に固定化する方法としては、上記のとおりリシン残基のアミノ基を用いた固定化方法が挙げられるが、これに限定されるものではない。一般的にタンパク質又はポリペプチドを保持材に固定化する場合に採用される方法を採用することができる。例えば、 保持材を臭化シアン、エピクロロヒドリン、ジグリシジルエーテル、トシルクロライド、トレシルクロライド、及び、ヒドラジン等と反応させて保持材を活性化又は保持材表面に反応性官能基を導入し、本開示に係る環状ペプチドと反応、固定化する方法、また、保持材と本開示に係る環状ペプチドが存在する系にカルボジイミドのような縮合試薬、又はグリセルアルデヒドのように分子中に複数の官能基を持つ試薬を加えて縮合、架橋することによる固定化が挙げられる。
本開示に係る環状ペプチドを保持材に固定化する際には、本開示に係る環状ペプチドを水系溶媒(水系分散媒)又は有機系溶媒(有機系分散媒)に溶解(分散)することが好ましい。水系溶媒(水系分散媒)としては、特に限定されるものではないが、例えば、HEPES(4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethanesulfonic acid;ヘペス)緩衝液、酢酸緩衝液、リン酸緩衝液、クエン酸緩衝液、トリス-塩酸緩衝液等を挙げることができる。有機系溶媒(有機系分散媒)は、特に限定されるものではないが、極性有機溶媒が好ましく、殊にDMSO(dimethyl sulfoxide;ジメチルスルホキシド)、DMF(N,N-dimethylformamide;N,N-ジメチルホルムアミド)、又は、アルコールが好ましく、例えば、メタノール、エタノール、IPA(isopropyl alcohol;イソプロピルアルコール)、TFE(2,2,2-trifluoroethanol;2,2,2-トリフルオロエタノール)、及び、HFIP(1,1,1,3,3,3-hexafluoro-2-propanol;1,1,1,3,3,3-ヘキサフルオロ-2-プロパノール)等が挙げられる。
本開示に係る環状ペプチドを固定化する際のpH条件は特に限定されず、酸性、中性、及び、アルカリ性のいずれでもよく、例えば、使用する溶媒(分散媒)に合わせて適宜設定することができる。
例えば、アルカリ性にする場合は、DBU(diazabicycloundecene;ジアザビシクロウンデセン)やTEA(triethylamine;トリエチルアミン)等の塩基をDMSO(dimethyl sulfoxide;ジメチルスルホキシド)又はアルコールに添加してもよい。
上記細胞分離材をアフィニティクロマトグラフィー用充填剤とする場合の本開示に係る環状ペプチドの密度は特に限定されないが、0.1~1000mmol/充填剤1Lが好ましく、0.1~100mmol/充填剤1Lがより好ましく、0.5~20mmol/充填剤1Lがさらに好ましい。この範囲内であると、本開示に係る環状ペプチドの使用量と細胞分離性能のバランスがよく、より低コストで、効率よく細胞を分離することができる。
本開示に係る細胞分離材により分離される細胞は、インテグリンを発現する生物の細胞であれば特に限定されないが、任意の動物細胞であってもよく、任意の脊椎動物細胞であってもよく、任意のほ乳類細胞であってもよく、ヒトの細胞であってもヒト以外のほ乳類の細胞であってもよい。
本開示は、培養成分及び本開示に係る環状ペプチドを含む培地(以下、本開示に係る培地とも称する)も提供する。培地中に本開示に係る環状ペプチドが含まれることにより、培地中で培養される細胞のインテグリンと環状ペプチドとの結合が生じ、インテグリンからのシグナル伝達によりアポトーシス抑制を介した細胞生存率上昇などの効果が得られる。培養成分とは、細胞を培養するための培地成分を指す。ここで培養対象となる細胞としてはインテグリンを発現する生物の細胞であれば特に限定されないが、任意の動物細胞であってもよく、任意の脊椎動物細胞であってもよく、任意のほ乳類細胞であってもよく、ヒトの細胞であってもヒト以外のほ乳類の細胞であってもよい。培養成分として用いられる培地は、培養する細胞の種類に応じて適切な培地を選択すればよく、例えば、DMEM(ダルベッコ改変イーグル培地)、MEM(イーグル最小必須培地)、F12、Ham、RPMI1640、MCDB(MCDB102、104、107、131、153、199など)、L15、SkBM(登録商標)、RITC80-7、MesenPro(ライフテクノロジーズ)などを挙げることができる。
培養成分として、上記培地等の培地を、標準的な組成のまま(例えば、市販されたままの状態で)用いてもよいし、細胞種や細胞条件に応じてその組成を適宜変更してもよい。従って、培養成分は、公知の組成のものに限定されず、1又は2以上の成分が追加、除去、増量若しくは減量されたものでもよい。
培養成分に含まれるアミノ酸としては、特に限定されず、例えば、L-アルギニン、L-シスチン、L-グルタミン、グリシン、L-ヒスチジン、L-イソロイシン、L-ロイシン、L-リシン、L-メチオニン、L-フェニルアラニン、L-セリン、L-トレオニン、L-トリプトファン、L-チロシン、L-バリンなどが挙げられる。
培養成分に含まれるビタミン類としては、特に限定されず、例えば、D-パントテン酸カルシウム、塩化コリン、葉酸、i-イノシトール、ナイアシンアミド、リボフラビン、チアミン、ピリドキシン、ビオチン、リポ酸、ビタミンB12、アデニン、チミジンなどが挙げられる。
培養成分に含まれる電解質としては、特に限定されず、例えば、CaCl、KCl、MgSO、NaCl、NaHPO、NaHCO、Fe(NO、FeSO、CuSO、MnSO、NaSiO、(NHMo24、NaVO、NiCl、ZnSOなどが挙げられる。
培養成分は、これらの成分のほか、D-グルコースなどの糖類、ピルビン酸ナトリウム、フェノールレッドなどのpH指示薬、プトレシン、抗生物質などを含んでいてもよい。
培養成分は、血清を含んでいてもよいし、血清を含まなくてもよい。本開示に係る培地における血清の含有量は、0容量%以上30容量%以下であることが好ましく、0容量%以上10容量%以下であることがより好ましく、0容量%以上5容量%以下であることがさらに好ましく、0容量%以上2容量%以下であることが特に好ましい。
本開示に係る培地中における本開示に係る環状ペプチドの含有量は、特に限定されるものではないが、例えば0.01ng/mL~10mg/mLであり、0.1ng/mL~1mg/mLであってもよい。本開示に係る培地中においては、細胞足場材、細胞分離材の場合とは異なり、環状ペプチドを固定化する必要は特に無い。
以上説明したとおり、本開示によれば、インテグリンへの結合性に優れ、かつ、分子安定性、例えばアルカリ耐性に優れた環状ペプチド、並びに上記環状ペプチドを含む細胞足場材、細胞分離材及び培地を提供することができる。
本開示に係る実施態様を以下の実施例によりさらに具体的に説明するが、実施形態はこれらに限定されるものではない。
(1)環状ペプチドの合成
表3~表7に記載の環状ペプチド1~146、並びに以下の表8に記載の環状ペプチド147及び148を、それぞれ、全自動ペプチド合成装置(PSSM-8、(株)島津製作所製)を用いて合成した。なお、実施例において作製した環状ペプチドに含まれるアミノ酸残基について光学異性体が存在する場合、アミノ酸残基はいずれもL体である。つまり、例えば、実施例で作製したペプチド中におけるDの表記は、L-アスパラギン酸残基を表す。表8において、括弧内に記載されたアミノ酸残基は、チオエーテル結合による分子内架橋に関与しているアミノ酸残基を示す。
Figure 0007220782000019
(2)環状ペプチドの固定
GEヘルスケア社製の表面プラズモン共鳴装置であるBiacore3000に市販のCM5(カルボキシメチルデキストラン導入タイプ、GEヘルスケア社製))センサーチップをセットし、SPR(surface plasmon resonance;表面プラズモン共鳴)用HEPES(4-(2-hydroxyethyl)-1-piperazineethanesulfonic acid;ヘペス)緩衝液(20mM HEPES-HCl、150mM NaCl、pH7.4)を10μL/minの流速で安定させ、0.2MのEDC(1-(3-Dimethylaminopropyl)-3-ethylcarbodiimide;1-(3-ジメチルアミノプロピル)-3-エチルカルボジイミド)と0.04MのNHS(N-Hydroxysuccinimide;N-ヒドロキシコハク酸イミド)混合水溶液を70μL添加した。ここで、濃度の単位Mはmol/Lを表し、以下同様である。その後、HEPES緩衝液にて0.2g/Lに希釈した上記の各環状ペプチドの試料液20μLをセンサーチップに供給し、その後、エタノールアミン溶液によってブロッキング処理を施し、水酸化ナトリウム水溶液にて洗浄して、固定化を行った。ただし、固定化官能基としてのアミノ基を有するリシン残基数が0である環状ペプチド125、126及び127についてのみ、センサーチップに供給する際の試料液の量を20μLではなく、500μLとした。さらに、同センサーチップの別流路には試料を固定化せずに、0.2MのEDCと0.04MのNHS混合水溶液を70μL添加した後、ブロッキング処理と洗浄処理を行った。得られた固定化センサーチップを、以下「固定化センサーチップA」という。
(3)インテグリン結合性の評価
上記(1)で作製した固体化センサーチップAの各流路に、25℃にて、5mMとなるように塩化マグネシウムを加えたへぺス(HEPES)緩衝液を用いて30nMに希釈したヒトインテグリンαvβ5を10分間添加した後、上記ヘペス緩衝液(5mMの塩化マグネシウムを含有)をランニングバッファーとして30分間流し、Biacore3000による測定を行った。その後、0.5MのEDTA水溶液を10分間各流路に流すことにより、ヒトインテグリンαvβ5を除去する再生処理を行った。上記の、インテグリンを10分間添加すること、ランニングバッファーを30分間流すこと、Biacore3000により測定を行うこと、及び0.5MのEDTA水溶液により再生処理を行うことからなる測定処理を、さらに、100nMのヒトインテグリンαvβ5、300nMのヒトインテグリンαvβ5、及び1000nMのヒトインテグリンαvβ5についても同様にして行った。各濃度のヒトインテグリンαvβ5を流した際における環状ペプチド固定済みの流路におけるBiacore3000による測定値と環状ペプチド未固定の流路におけるBiacore3000による測定値の差分から、環状ペプチドとヒトインテグリンαvβ5との解離定数を算出し、下記の評価基準に従ってインテグリン結合性について評価した。評価基準A、B又はCであることが好ましい。
(解離定数の評価基準)
A・・・解離定数が50nM以下である。
B・・・解離定数が50nMを超え、100nM以下である。
C・・・解離定数が100nMを超え、200nM以下である。
D・・・解離定数が200nMを超える。
評価結果を表9~表13の該当欄に示す。
ランクA~Cのインテグリン結合性を示す環状ペプチドを用いることにより、環状ペプチドとインテグリンとの特異的結合が可能になり、より効率的な細胞制御が可能となる。
(4)分子安定性の評価
環状ペプチドの分子安定性は、アルカリ処理した環状ペプチド水溶液をLC/MS(Liquid Chromatography Mass Spectroscopy;液体クロマトグラフィー質量分析法)により分析することで評価した。
アルカリ処理は次の方法で行った。500μMの環状ペプチド水溶液を調製し、この水溶液に当量の1M水酸化ナトリウム水溶液を加え、15℃にて3時間インキュベートすることでアルカリ処理環状ペプチド水溶液を得た。アルカリ処理前の環状ペプチドのLC/MSにおける全ピークの総面積を100%とし、アルカリ処理環状ペプチド水溶液のLC/MSにおける全ピークの総面積の割合を求めることにより、環状ペプチド残存率を算出し、以下の評価基準に従って分子安定性を評価した。評価基準A、B又はCであることが好ましい。
(環状ペプチドの残存率の評価基準)
A・・・環状ペプチドの残存率が70%以上である
B・・・環状ペプチドの残存率が50%以上70%未満である
C・・・環状ペプチドの残存率が30%以上50%未満である
D・・・環状ペプチドの残存率が30%未満である
なお、分子安定性の評価に用いたLC/MSは以下の条件とした。
・LC装置:Prominenceシリーズ(ポンプ、カラムオーブン、オートサンプラー、検出器)((株)島津製作所製)
・MS検出器:LC/MS2010EV((株)島津製作所製)
・カラム: Cadenza CD-C18、内径2.0mm×長さ250mm、粒子径3μm(インタクト(株)製)
・溶離液A:10mM ギ酸アンモニウムを溶質として含み、溶媒は水100%の溶液(pH3)
・溶離液B:10mM ギ酸アンモニウムを溶質として含み、溶媒はアセトニトリル/水=90/10の溶液(pH3)
・流速:0.2 mL/min
・注入量:4μL
・グラジエント:0-30%:溶離液B(0-30分)、100%:溶離液B(30-40分)、0%:溶離液B(40-60分)
・カラム温度:45℃
・イオン化法:ESI(Electrospray Ionization;エレクトロスプレーイオン化)ポジティブ、ESIネガティブ
評価結果を表9~表13の該当欄に示す。
ランクA~Cの分子安定性を示す環状ペプチドを用いることにより、環状ペプチドを長期間又は繰り返し用いても細胞と特異的に結合することが出来、長期間又は繰り返しのプロセスに用いた場合でも細胞を制御することが可能となり、コストをより低減することができる。
環状ペプチド1~167のインテグリン結合性の評価結果及び分子安定性の評価結果を、以下の表9~表13にまとめて示す。なお、表3~表7と同様に、架橋部アミノ酸残基の欄においては、アセチル基は省略して記載している。
Figure 0007220782000020

Figure 0007220782000021

Figure 0007220782000022

Figure 0007220782000023
Figure 0007220782000024
表9~表13の結果から分かるように、本開示に係る環状ペプチド1~165は、実用上十分なインテグリン結合性及び実用上十分な分子安定性を有している。本開示に係る環状ペプチド1~165は、いずれも、分子安定性の評価における残存率の値が35%より高かった。一方、システイン残基の硫黄原子と別のアミノ酸残基のα炭素とが4個以下の原子により隔てられている環状ペプチド166及び環状ペプチド167においては、実用上十分な分子安定性は得られなかった。特に、環状ペプチド166及び環状ペプチド167は、いずれも、分子安定性の評価における残存率の値が25%未満であった。
また、硫黄原子を有する側鎖上の炭素原子数(分岐がある場合は分岐部も含めた総炭素原子数)が2~10であるアミノ酸残基が分子内架橋の一方のアミノ酸残基である環状ペプチド1~137及び環状ペプチド144~165は、硫黄原子を有する側鎖上の炭素原子数が1であるシステイン残基が分子内架橋の一方のアミノ酸残基である環状ペプチド138~143よりも向上した分子安定性を有している。また、例えば環状ペプチド116と環状ペプチド131との比較から分かるように、主鎖の炭素原子と側鎖上の硫黄原子との間が2~10の炭素原子により隔てられているアミノ酸残基が分子内架橋の一方のアミノ酸残基である環状ペプチドは、主鎖の炭素原子と側鎖上の硫黄原子との間が1個の炭素原子により隔てられているペニシラミン残基等のアミノ酸残基が分子内架橋の一方のアミノ酸残基である場合に比べて、向上したインテグリン結合性を示す傾向にあった。
次に得られたペプチドを用いて、細胞足場材を作製し、iPS細胞培養実験を行った。
(ポリスチレンプレートの表面処理)
プラズマ処理装置((株)魁半導体社製SCB-106)を用いて、アンモニアガス中で、ガス圧力10Pa、出力700W、処理時間5分の条件で、ポリスチレン製6ウェルプレート(コーニング社製)の表面処理を実施した。
(CMDコーティングウェルの作製)
カルボキシメチルデキストランナトリウム(名糖産業(株)製、商品名:「CMD」、分子量:100万、以降「CMD」ともいう)0.5gに蒸留水9.5gを加え、攪拌することでCMDを十分に溶解させ、5重量%のCMD溶液を調製した。
次いで、1-エチル-3-(3-ジメチルアミノプロピル)カルボジイミド塩酸塩(ナカライテスク株式会社製、以降「EDC」とも称する)383.4mgに蒸留水1mLを加えてEDC溶液を調製した。次いで、N-ヒドロキシこはく酸イミド(富士フイルム和光純薬(株)製、以降「NHS」とも称する)57.5mgに蒸留水1mLを加えてNHS溶液を調製した。
次いで、上記で調製したCMD溶液10gに、上記EDC溶液0.05mL及び上記NHS溶液0.05mLを加えて攪拌し、得られたCMD含有コーティング液をすぐに上記で表面処理したポリスチレンプレートのウェルの1つに1mL滴下した。ポリスチレンプレートを室温で1時間静置した後、蒸留水でウェルを充分に洗浄してCMD含有コーティング液を除去し、CMDコーティングウェルを得た。
(リガンドコーティングウェルの作製)
0.2mgの環状ペプチド92にHBS-Nバッファー(GEヘルスケアジャパン(株)製)1mLを加えて環状ペプチド溶液を調製した。次いで、76.7mgのEDCに蒸留水1mLを加えてEDC溶液を調製した。次いで、11.5mgのNHSに蒸留水1mLを加えてNHS溶液を調製した。次いで、エタノールアミン(BIO RAD社製、商品名「ProteOn エタノールアミン HCL」)1mLに蒸留水1mLを加えてエタノールアミン溶液を調製した。
次いで、上記で調製したEDC溶液0.5mLに上記NHS溶液0.5mLを加えて攪拌し、得られた混合液をすぐに上記CMDコーティングウェルに1mL滴下した。ポリスチレンプレートを7分間静置した後、蒸留水でウェルを充分に洗浄して混合液をウェルから除去した。さらに、上記環状ペプチド溶液1mLをウェルに滴下し、25分間静置した後、ウェルを蒸留水で充分に洗浄して環状ペプチド溶液を除去した。さらに、エタノールアミン溶液1mLをウェルに滴下し、7分間静置した後、蒸留水でウェルを充分に洗浄してエタノールアミン溶液を除去し、環状ペプチド92が基材としてのCMD上に固定された細胞足場材を有するウェル(以下、「リガンドコーティングウェル」と称する)を得た。
(γ線滅菌処理)
上記で作製したリガンドコーティングウェルを滅菌バッグに密閉し、ラジエ工業(株)の照射施設1号機にて線量25kGyの条件でγ線滅菌処理を実施した。これにより、γ線照射済み細胞足場材(以下、「照射済み細胞足場材A」と称する)を得た。
(ペプチドのiPS細胞培養性能の評価)
iPS細胞はFujifilm Cellular Dynamics社によって樹立された01434クローンを使用した。iPS細胞を、照射済み細胞足場材Aを表面に有する培養ポリスチレンプレートにsplit rate = 1:6で播種し、フィーダーフリーのES及びiPS細胞培養用培地(Stem Cell Technologies社製、製品名:mTeSR1)中で3日間培養したのち、細胞解離試薬(Thermo Fisher社製、製品名TrypLE Select)による処理によりiPS細胞を単細胞剥離して回収した。得られた細胞懸濁液から、生死細胞オートアナライザー(ベックマンコールター社製、製品名:Vi-Cell XR)を用いて細胞数を計測し、細胞が増殖したか否かを判定した。得られた結果を、以下の判定基準に従って評価した。評価結果を表14に示す。なお、表14中、Hcyはホモシステイン残基を表し、Dab(acetyl)は、2-アミノ-4-アセチルアミノ-ブタン酸残基を表し、Dap(acetyl)は、2-アミノ-3-アセチルアミノ-プロパン酸残基を表す。
iPS細胞培養性能の評価基準
A: iPS細胞の増殖が確認された。
B: iPS細胞の増殖は確認されなかった。
Figure 0007220782000025
表14に示された結果から、本開示に係る環状ペプチドに相当する環状ペプチド92を含む細胞足場材が用いられた場合にはiPS細胞増殖したのに対し、環状ペプチド167(比較例)の環状ペプチドを含む細胞足場材が用いられた場合にはiPS細胞は増殖しなかった。このことは、本開示に係る環状ペプチドを含む細胞足場材が、比較例の環状ペプチドを含む細胞足場材よりもγ線などに対する安定性が高く、γ線による滅菌処理等が行われた場合でも良好な細胞増殖能を有することを示している。
2019年6月11日に出願された日本国特許出願2019-108962の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。

Claims (18)

  1. RGD配列を含みかつアミノ酸残基数が8~14である環状セグメントを含み、
    前記環状セグメントの最もN末端側に位置するアミノ酸残基Xと前記環状セグメントの最もC末端側に位置するアミノ酸残基Xとの間でチオエーテル結合が形成されており、
    ただし、上記アミノ酸残基Xと上記アミノ酸残基Xのうち一方がシステイン残基であるとき、上記アミノ酸残基Xと上記アミノ酸残基Xのうち他方のアミノ酸残基のα炭素と、上記システイン残基の硫黄原子とは、5個以上の原子により隔てられている、
    環状ペプチドであって、
    前記アミノ酸残基X と前記アミノ酸残基X のうち一方が、以下の(p)又は(q)のアミノ酸残基であり、
    Figure 0007220782000026

    ここで、式中、*は隣接するアミノ酸残基との結合部位であり、**はチオエーテル結合の相手方のアミノ酸残基の硫黄原子との結合部位であり、x1は0以上の整数であり、x1個の炭素原子及びβ位の炭素原子は、-NH 、-SH、-COOH、C -C 10 のアルキル基、及びC -C 14 のアリール基からなる群から選択される1つ以上の置換基によって置換されていてもよく、
    **-Lは、**-(CH y1 -C(=O)-又は**-(CH y1 -C(=O)-NH-であり、y1は0以上10以下の整数を表し、
    前記アミノ酸残基X と前記アミノ酸残基X のうち他方が、以下の(t)又は(u)の残基であり、
    Figure 0007220782000027

    ここで、式中、*は隣接するアミノ酸残基との結合部位であり、***はチオエーテル結合の相手方のアミノ酸残基の炭素原子との結合部位であり、x2は0以上の整数であり、x2個の炭素原子及びβ位の炭素原子は、-NH 、-SH、-COOH、C -C 10 のアルキル基、及びC -C 14 のアリール基からなる群から選択される1つ以上の置換基によって置換されていてもよく、
    ただし、前記アミノ酸残基X と前記アミノ酸残基X のうち一方が上記(p)又は(q)においてx1が0のアミノ酸残基であるとき、前記アミノ酸残基X と前記アミノ酸残基X のうち他方は、L-システイン残基又はD-システイン残基ではない、環状ペプチド
  2. 前記環状セグメントと上記環状ペプチドのN末端との間の第1のセグメント、及び前記環状セグメントと上記環状ペプチドのC末端との間の第2のセグメントのうち少なくとも一方をさらに含み、前記第1のセグメント及び前記第2のセグメントのうち少なくとも一方が、側鎖に固定化官能基を有するアミノ酸残基を含む、請求項1に記載の環状ペプチド。
  3. 前記固定化官能基がアミノ基又はチオール基である、請求項2に記載の環状ペプチド。
  4. 前記側鎖に固定化官能基を有するアミノ酸残基が、L-リシン残基、D-リシン残基、L-システイン残基、D-システイン残基、L-ホモシステイン残基及びD-ホモシステイン残基からなる群から選択される、請求項2に記載の環状ペプチド。
  5. 前記第1のセグメント及び前記第2のセグメントの各々は、存在する場合、長さが1~20アミノ酸残基である、請求項2~請求項4のうちいずれか一項に記載の環状ペプチド。
  6. 前記アミノ酸残基Xが、前記(p)又は(q)のアミノ酸残基である、請求項1~請求項5のうちいずれか一項に記載の環状ペプチド。
  7. 前記アミノ酸残基Xが、前記(p)又は(q)のアミノ酸残基である、請求項1~請求項5のうちいずれか一項に記載の環状ペプチド。
  8. 前記(p)又は(q)のアミノ酸残基が、以下の(a)~(h)から選択される残基であり、
    Figure 0007220782000028

    ここで、式中、*は隣接するアミノ酸残基との結合部位であり、**はチオエーテル結合の相手方のアミノ酸残基の硫黄原子との結合部位であり、
    前記(t)又は(u)のアミノ酸残基が、L-ホモシステイン残基、D-ホモシステイン残基、L-ペニシラミン残基、D-ペニシラミン残基、L-システイン残基及びD-システイン残基からなる群から選択され、
    ただし、上記(a)又は(b)の残基と、L-システイン残基又はD-システイン残基との組み合わせは除く、
    請求項~請求項のうちいずれか一項に記載の環状ペプチド。
  9. 前記環状セグメントを複数含み、各環状セグメントのアミノ酸配列は互いに同一でも異なっていてもよい、請求項1~請求項のうちいずれか一項に記載の環状ペプチド。
  10. 前記複数の環状セグメント同士が、1~20アミノ酸残基長の連結部により互いに連結されている、請求項に記載の環状ペプチド。
  11. 総アミノ酸残基数が8~50である、請求項1~請求項10のうちいずれか一項に記載の環状ペプチド。
  12. 式IIによって表される、請求項1~請求項のうちいずれか一項に記載の環状ペプチド:
    -XV0-X t0-Xp0-X-X-R-G-D-X-X-Xq0-X u0-Xw0-R (式II)
    式II中、
    はアミノ酸残基Xを表し、Xはアミノ酸残基Xを表し、
    Xは任意のアミノ酸残基を表し、Xが複数である場合は、複数のXは互いに同一でも異なっていてもよく、
    はN末端基を表し、RはC末端基を表し、
    及びXは、それぞれ独立に、側鎖に固定化官能基を有するアミノ酸残基を表し、X又はXが複数である場合は、複数のX又はXは互いに同一であっても異なっていてもよく、
    m及びnは、0≦m≦9、0≦n≦9、及び3≦m+n≦9を同時に満たす整数であり、
    p0及びq0は、それぞれ、0≦p0≦15、及び、0≦q0≦15を満たす整数であり、
    t0及びu0は、それぞれ、0≦t0≦5、及び、0≦u0≦5を満たす整数であり、
    v0及びw0は、それぞれ、0≦v0≦5、及び、0≦w0≦5を満たす整数であり、
    さらに、p0、q0、t0、u0、v0、及びw0は、0≦p0+q0+t0+u0+v0+w0≦39を満たす。
  13. 式II中のX-X-R-G-D-X-Xが、X-X v5-X-X-R-G-D-X-X-X v6-X v7-Xであり、
    は任意のアミノ酸残基を表し、Xが複数存在する場合には、複数のXは互いに同一でも異なっていてもよく、
    はI、V、D、E、Y、L、T又はホモチロシンを表し、
    はP、T又はSを表し、
    はN、S、T、V、A又はホモセリンを表し、
    はF、Y又はPを表し、
    はR、D、E、A、T、S又はGを表し、
    v5及びv7は、それぞれ独立に、0~6の整数を表し、
    v6は0又は1を表す、
    請求項12に記載の環状ペプチド。
  14. 以下の(i)~(v)のうち少なくとも1つを満たす、請求項13に記載の環状ペプチド:
    (i)Xで表されるアミノ酸残基が、I、V又はTである;
    (ii)Xで表されるアミノ酸残基が、Pである;
    (iii)Xで表されるアミノ酸残基が、S又はTである;
    (iv)Xで表されるアミノ酸残基が、Fである:
    (v)v6が1を表し、Xで表されるアミノ酸基がAである。
  15. 前記アミノ酸残基Xと前記アミノ酸残基Xとによって挟まれる領域のアミノ酸配列が、IPRGDNFR(配列番号1)のアミノ酸配列と70%以上の配列同一性を有するか、あるいは、IPRGDSFA(配列番号170)、VPRGDTFA(配列番号171)、及びTPRGDTFA(配列番号172)のうちいずれかのアミノ酸配列と70%以上の配列同一性を有する、請求項1~請求項14のうちいずれか一項に記載の環状ペプチド。
  16. 基材及び請求項1~請求項15のうちいずれか一項に記載の環状ペプチドを含む、細胞足場材。
  17. 保持材及び請求項1~請求項15のうちいずれか一項に記載の環状ペプチドを含む、細胞分離材。
  18. 培養成分及び請求項1~請求項15のうちいずれか一項に記載の環状ペプチドを含む、培地。
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