JP7325030B2 - セリアックスプルー病を治療するための組成物および方法 - Google Patents
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Description
本願は、2015年6月8日に出願された米国仮特許出願第62/172,557号の優先権を主張するものであり、上記出願の内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。
(a)残基467がSerであり、残基267がGluであり、残基271がAspであり;かつ
(b)463、221、262E、268、269、270、319A、320、354E/Q/R/Y、358S/Q/T、368F/Q、399、402、406、424、449、461、105、171、172、173、174、および456からなる群より選択される1つまたは複数の残基で配列番号1からのアミノ酸変化を含む、
ポリペプチドを提供する。
(a)残基278がSerであり、残基78がGluであり、残基82がAspであり;かつ
(b)274、32、73E、79、80、81、130A、165E/Q/R/Y、169S/Q/T、179F/Q、210、213、217、235、260、267、および272からなる群より選択される1つまたは複数の残基で配列番号71からのアミノ酸変化を含む、
ポリペプチドを提供する。
本明細書に引用される参考文献はいずれも、その全体が参照により組み込まれる。本願では、特に明記されない限り、用いる技術は、いくつかのよく知られた参考文献、例えば:Molecular Cloning:A Laboratory Manual(Sambrookら,1989,Cold Spring Harbor Laboratory Press)、Gene Expression Technology(Methods in Enzymology,第185巻,D.Goeddel編,1991.Academic Press社、サンディエゴ、カリフォルニア州)、Methods in Enzymologyの「Guide to Protein Purification」(M.P.Deutshcer編,(1990)Academic Press社);PCR Protocols:A Guide to Methods and Applications(Innisら,1990.Academic Press社、サンディエゴ、カリフォルニア州)、Animal Cells:A Manual of Basic Technique,第2版(R.I.Freshney.1987.Liss社、ニューヨーク、ニューヨーク州)、Gene Transfer and Expression Protocols,pp.109-128,E.J.Murray編,The Humana Press社、クリフトン、ニュージャージー州)、およびAmbion 1998 Catalog(Ambion社、オースティン、テキサス州)などのいずれかにみられる。
(a)残基467がSerであり、残基267がGluであり、および残基271がAspであり;かつ
(b)262E、268、269、270、319A、320、354E/Q/R/Y、358S/Q/T、368F/Q、399、402、406、424、449、461、463、105、171、172、173、174、および456からなる群より選択される1つまたは複数の残基で配列番号1からのアミノ酸変化を含む、
ポリペプチドを提供する。一実施形態では、ポリペプチドは、221、262E、268、269、270、319A、320、354E/Q/R/Y、358S/Q/T、368F/Q、399、402、406、424、449、461、および463からなる群より選択される1つまたは複数の残基で配列番号1からのアミノ酸変化を含む。
Kuma011
MSDMEKPWKE(10)GEEARAVLQG(20)HARAQAPQAV(30)DKGPVAGDER(40)MAVTVVLRRQ(50)RAGELAAHVE(60)RQAAIAPHAR(70)EHLKREAFAA(80)SHGASLDDFA(90)ELRRFADAHG(100)LALDRANVAA(110)GTAVLSGPDD(120)AINRAFGVEL(130)RHFDHPDGSY(140)RSYLGEVTVP(150)ASIAPMIEAV(160)LGLDTRPVAR(170)PH(172)FRMQRRAE(180)GGFEARSQ(188)A
A(190)APTAYTPLDV(200)AQAYQFPEGL(210)DGQGQCIAII(220)E(221/32)LGGGYDEAS(230/41)LAQYFASLGV(240/51)PAPQVVSVSV(250/61)DGASNQPTGD(260/71)PK(262/73)GPDGE(267/78)V(268/79)E(269/80)L(270/81)D(271/82)IEVAGALAP(280/91)GAKFAVYFAP(290/101)DTTAGFLDAI(300/111)TTAIHDPTLK(310/121)PSVVSISWS(319/130)G(320/131)PEDSWTSAAI(330/141)AAMNRAFLDA(340/151)AALGVTVLAA(350/161)AGDS(354/165)GSTG(358/169)GE(360/171)QDGLYHVH(368/179)FP(370/181)AASPYVLACG(380/191)GTRLVASGGR(390/201)IAQETVWND(399/210)G(400/211)PD(402/213)GGAT(406/217)GGGV(410/221)SRIFPLPAWQ(420/231)EHAN(424/235)VPPSAN(430/241)PGASSGRGVP(440/251)DLAGNADPA(449/260)T(450/261)GYEVVIDGEA(460/271)T(461/272)VI(463/274)GGTS(467/278)AVAPLFAALVARINQKLGKAVGYLNPTLYQLPADVFHDITEGNNDIANRAQIYQAGPGWDPCTGLGSPIGVRLLQALLPSASQPQP(配列番号1)
(a)残基278がSerであり、残基78がGluであり、および残基82がAspであり;かつ
(b)32、73E、79、80、81、130A、131、165E/Q/R/Y、169S/Q/T、179F/Q、210、213、217、235、260、267、272、および274からなる群より選択される1つまたは複数の残基で配列番号71からのアミノ酸変化を含む、
ポリペプチドを提供する。一実施形態では、ポリペプチドは、32、73E、79、80、81、130A、131、165E/Q/R/Y、169S/Q/T、179F/Q、210、213、217、235、260、272、および274からなる群より選択される1つまたは複数の残基で配列番号71からのアミノ酸変化を含む。
MSDMEKPWKEGEEARAVLQGHARAQAPQAVDKGPVAGDERMAVTVVLRRQRAGELAAHVERQAAIAPHAREHLKREAFAASHGASLDDFAELRRFADAHGLALDRANVAAGTAVLSGPDDAINRAFGVELRHFDHPDGSYRSYLGEVTVPASIAPMIEAVLGLDTRPVARPHFRMQRRAEGGFEARSQA
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産生を向上させる変異によって、以下の3つのカテゴリーの1つが向上し得る:1.精製法を変える;2.収率が増大する;3.精製時に酵素的自己プロセシングが起こる確率を低下させ、それにより解析を簡略化する。本明細書に開示されるポリペプチドのタンパク質分解活性によって除去可能なHisタグの付加は、カテゴリー1に分類され;R105H変異体は収率を約2倍向上させると思われるため、カテゴリー2に分類され;位置171~174における変異について、それらの変異体はカテゴリー3に分類される。
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グリアジンはプロリン(P)およびグルタミン(Q)に極めて富み、そのためヒト消化酵素による分解に対して抵抗性を示す。グリアジンの部分的消化によって生じるPQリッチペプチドフラグメントは腸管腔内で脱アミド化され、それによりHLA-DQ2またはHLA-DQ8への結合が可能になり、CDを有する者においてTh1炎症性応答を刺激する3。胃内条件で安定性および機能性を示す、グリアジンエンドペプチダーゼKUMAMAX(商標)(以降、Kuma011と称するか、C末端ヒスチジンタグを含むKuma011:GSTENLYFQSGALEHHHHHH(配列番号139)に言及する場合はKuma010と称する)がこれまでに操作されて、PQジペプチドモチーフを含むペプチドに分解された4。本発明者らは、Kuma010の結晶構造(PDB ID 4NE7)に基づき、Kuma010の活性部位を再設計し、免疫原性グリアジンペプチドに対する活性を増大させる変異を選択した。次いで、設計した変異体を、免疫原性の高い33量体(LQLQPFPQPQLPYPQPQLPYPQPQLPYPQPQPF(配列番号69))および26量体(FLQPQQPFPQQPQQPYPQQPQQPFPQ(配列番号70))のグリアジンペプチドに対する活性の増大についてスクリーニングした6,7。これらのペプチドは、大部分のセリアック患者に対して毒性であることが示された全てのグリアジンT細胞エピトープの代表である、PQLまたはPQQトリペプチドモチーフのいずれかを有する8。このようにして、バリアントKuma030を作製した。Kuma030は、PQQを含むペプチドに対してKuma010より44倍高い活性、およびPQLを含むペプチドに対してKuma010より11倍高い活性をもつ。
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次いで、コンピュータ設計による酵素を作製し、それらの免疫原性グリアジンペプチド分解能を試験した。次いで、関連ペプチドを標的とする酵素の能力を向上させることが示された変異を組み合わせ反復処理で試験して、活性をさらに高めた。ごく最近では、Lアミノ酸またはQアミノ酸のいずれかを好むS1’結合ポケットへと設計が及んでいる。このような技術的作業により、実質的にあらゆる免疫原性グリアジンペプチドのコアエピトープ内に位置するPQLまたはPQQトリペプチドを含むペプチドに対する活性が大幅に増大した。
b全長Kuma010酵素に対する変異位置を記載する。
c各バリアントの活性の向上は、そのバリアントの作製に使用した鋳型酵素である「バックグラウンド」酵素の活性に対する活性の増加倍数として算出した。活性は、以下の基質:蛍光標識PQPQLP(配列番号156)基質、33量体5ペプチド(PQLを含む)もしくは26量体ペプチド6(PQQを含む)、またはDQ2.5-グリア-α1a(PQLを含む)もしくはDQ2.5-グリア-ω1(PQQ)7の1つまたは複数に対し測定した。何百種類ものKuma010バリアントが精巣であったため、各変異体の速度定数を求めるのは実行不可能であると考えられ、したがって、ここに示される向上倍数は確定された数値ではなく推定値であることに留意することが重要である。ここに示す向上倍数は、LC-MSにより分解アッセイで検出されたペプチド分解産物の量から算出される。
dND:求めなかった。Hisタグ喪失時に酵素活性の低下が起こらないことを確認するため、個々のペプチド分解を評価する代わりに、リードKuma060、Kuma061、およびKuma062;ならびにKuma070、Kuma071、およびKuma072の活性を、パンまたは食事の分解アッセイで互いに直接比較した。のちに記載するように、PQLおよびPQQ含有ペプチドを分解するKuma070の能力をKuma040と比較した。
PQLまたはPQQトリペプチドを含む基質に対する活性を向上させるべく、Kuma010の活性部位の設計作業をさらに進めた。技術的作業により、変異G358SおよびI463Tが活性増大に非常に寄与することがわかった。G358S変異は、Kuma010のこの部位で行ったこれまでの変異を改良したものであった。I463T変異は、PQLトリペプチドモチーフを標的とする場合にP1’結合ポケットに生じる立体障害を打ち消し、PQQが基質であった場合に新たな予測水素結合を導入した4。これらの2つの変異を有するKuma010バリアントは元のKuma010に対し大幅な向上を示し、Kuma020と命名された。
上記の変異に代えて、Kuma010バックグラウンドの異なるセットの変異であるS319AおよびH368Fは、Kuma030にみられるものとは異なる活性部位の構造をもたらした。これらの変異は、D399Q、A449Q、およびI463T(これらの変異もKuma030の活性を増大させた)とともにKuma040バリアントを構成する。Kuma041、Kuma042、Kuma070、Kuma071、およびKuma072はKuma040に似た活性部位を有し、一方でKuma031、Kuma032、Kuma060、Kuma061、およびKuma062はKuma030に似た活性部位を有する。
追加の設計した変異は、変異G320Mであった。この変異は、活性を大幅に向上させると予測されなかったため、特に有望であるとは思われず、実際に、この残基は、活性部位中にあるものの、グリアジン基質と直接接触するようにはみえない。しかし、この位置での変異は、両基質に対する活性を2~4倍向上させた。これは、メチオニンの組込みによって起きたKuma010主鎖でのわずかな変化によるものかもしれず、それが触媒作用に一層有利な確証になった可能性がある。G320M変異をKuma030バックグラウンドおよびKuma040バックグラウンドに組み込んで、それぞれ酵素Kuma060およびKuma070を作製した。
Kuma021を除き、KumaXX1(例えば、Kuma031)と表示されるKuma010バリアントは、C末端TEVプロテアーゼ切断部位および6×Hisタグ(GSTENLYFQSGALEHHHHHH(配列番号139))を遺伝的に削除したKumaXX0バリアント(例えば、Kuma030)に対応している。このタグは本来、Kuma010バリアントをハイスループットで容易に精製するためにクマモリシン-As酵素に付加されたものであるが、6×Hisタグが生物学的製剤に好ましいものではないため、特定のKuma010リードバリアントでは除去された。全般的には、このタグの除去は酵素の活性に影響しなかったが、Hisタグの除去は、全粒コムギパンの胃内消化でグリアジンを分解するKuma070酵素(Kuma060酵素ではなく)の能力をわずかに低下させたように思われた。
Kuma010、Kuma030、Kuma040、およびKuma050について生化学的パラメータを推定した。これらは免疫原性グリアジンエピトープDQ2.5-グリア-α1aおよびDQ2.5-グリア-ω1を用いて推定した。100mM NaOAc、pH4.0の緩衝液中で酵素100nMを用いて37℃にて分解アッセイを実施した。基質濃度の関数として分解反応の初速度を下の表に示す。ミカエリス・メンテン式を用いてこれよりkcatおよびKMを算出した。
(1)Gordon,S.R.;Stanley,E.J.;Wolf,S.;Toland,A.;Wu,S.J.;Hadidi,D.;Mills,J.H.;Baker,D.;Pultz,I.S.;Siegel,J.B.Journal of the American Chemical Society 2012.
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(3)Leaver-Fay,A.;Tyka,M.;Lewis,S.M.;Lange,O.F.;Thompson,J.;Jacak,R.;Kaufman,K.;Renfrew,P.D.;Smith,C.A.;Sheffler,W.;Davis,I.W.;Cooper,S.;Treuille,A.;Mandell,D.J.;Richter,F.;Ban,Y.E.;Fleishman,S.J.;Corn,J.E.;Kim,D.E.;Lyskov,S.;Berrondo,M.;Mentzer,S.;Popovic,Z.;Havranek,J.J.;Karanicolas,J.;Das,R.;Meiler,J.;Kortemme,T.;Gray,J.J.;Kuhlman,B.;Baker,D.;Bradley,P.Methods Enzymol 2011,487,545.
(4)Wolf,C.;Siegel,J.B.;Tinberg,C.;Camarca,A.;Gianfrani,C.;Paski,S.;Guan,R.;Montelione,G.;Baker,D.;Pultz,I.S.Journal of the American Chemical Society 2015,137,13106.
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Claims (34)
- 配列番号1のアミノ酸配列と少なくとも95%同一であるアミノ酸配列を含み、
(a)残基467がSerであり、残基267がGluであり、かつ残基271がAspであり、かつ
(b)221D/N/Q/H、262E、268S/T/A、269L/T、270A/T/V、319A、354E/Q/R/Y、358S/Q/T、368F/Q、399Q、402S/Q、406S、424K、449E/N/Q、461R、および463A/L/M/Q/R/T/Vからなる群より選択される1つまたは複数の残基で配列番号1からのアミノ酸変化を含む、ポリペプチド。 - 請求項1に記載の群より選択される2つ以上の残基で配列番号1からのアミノ酸変化を含む、請求項1に記載のポリペプチド。
- アミノ酸変化399Qとアミノ酸変化449Qとを含む、請求項1または2に記載のポリペプチド。
- アミノ酸変化358Sとアミノ酸変化463Tとを含む、請求項1または2に記載のポリペプチド。
- アミノ酸変化262Eと、アミノ酸変化269Tと、アミノ酸変化354Qと、アミノ酸変化358Sと、アミノ酸変化399Qと、アミノ酸変化449Qと、アミノ酸変化463Tとを含む、請求項1~3のいずれか1項に記載のポリペプチド。
- アミノ酸変化319Aと、アミノ酸変化368Fと、アミノ酸変化399Qと、アミノ酸変化449Qと、アミノ酸変化I463Tとを含む、請求項1~3のいずれか1項に記載のポリペプチド。
- アミノ酸変化262Eと、アミノ酸変化269Tと、アミノ酸変化270Vと、アミノ酸変化354Qと、アミノ酸変化358Sと、アミノ酸変化399Qと、アミノ酸変化A449Qとを含む、請求項1~3のいずれか1項に記載のポリペプチド。
- アミノ酸変化262Eと、アミノ酸変化269Tと、アミノ酸変化354Qと、アミノ酸変化358Sと、アミノ酸変化399Qと、アミノ酸変化449Qと、アミノ酸変化463Tとを含み、アミノ酸変化320Mをさらに含む、請求項1~3のいずれか1項に記載のポリペプチド。
- アミノ酸変化319Aと、アミノ酸変化320Mと、アミノ酸変化368Fと、アミノ酸変化399Qと、アミノ酸変化449Qと、アミノ酸変化463Tとを含む、請求項1~3のいずれか1項に記載のポリペプチド。
- 105H;171R、A、もしくはS;172R、A、もしくはS;173RもしくはS、174S、および456Vからなる群より選択される1つまたは複数のアミノ酸位置で配列番号1からのアミノ酸変化をさらに含む、請求項1~9のいずれか1項に記載のポリペプチド。
- 配列番号71のアミノ酸配列と少なくとも95%同一であるアミノ酸配列を含み、
(a)残基278がSerであり、残基78がGluであり、かつ残基82がAspであり、かつ
(b)32D/N/Q/H、73E、79S/T/A、80L/T、81A/T/V、130A、165E/Q/R/Y、169S/Q/T、179F/Q、210Q、213S/Q、217S、235K、260E/N/Q、272R、および274A/L/M/Q/R/T/Vからなる群より選択される1つまたは複数の残基で配列番号71からのアミノ酸変化を含む、ポリペプチド。 - 前記群から選択される2つ以上の残基で配列番号71からのアミノ酸変化を含む、請求項11に記載のポリペプチド。
- 残基210および残基260で配列番号71からのアミノ酸変化を含む、請求項11または12に記載のポリペプチド。
- アミノ酸変化210Qとアミノ酸変化260Qとを含む、請求項13に記載のポリペプチド。
- アミノ酸変化169Sとアミノ酸変化274Tとを含む、請求項11または12に記載のポリペプチド。
- アミノ酸変化73Eと、アミノ酸変化80Tと、アミノ酸変化165Qと、アミノ酸変化169Sと、アミノ酸変化210Qと、アミノ酸変化260Qと、アミノ酸変化274Tとを含む、請求項11~14のいずれか1項に記載のポリペプチド。
- アミノ酸変化130Aと、アミノ酸変化179Fと、アミノ酸変化210Qと、アミノ酸変化260Qと、アミノ酸変化274Tとを含む、請求項11~14のいずれか1項に記載のポリペプチド。
- アミノ酸変化73Eと、アミノ酸変化80Tと、アミノ酸変化81Vと、アミノ酸変化165Qと、アミノ酸変化169Sと、アミノ酸変化210Qと、アミノ酸変化260Qとを含む、請求項11~14のいずれか1項に記載のポリペプチド。
- アミノ酸変化73Eと、アミノ酸変化80Tと、アミノ酸変化165Qと、アミノ酸変化169Sと、アミノ酸変化210Qと、アミノ酸変化260Qと、アミノ酸変化274Tとを含み、アミノ酸変化131Mをさらに含む、請求項11~14のいずれか1項に記載のポリペプチド。
- アミノ酸変化130Aと、アミノ酸変化179Fと、アミノ酸変化210Qと、アミノ酸変化260Qと、アミノ酸変化274Tとを含み、アミノ酸変化131Mをさらに含む、請求項11~14のいずれか1項に記載のポリペプチド。
- 配列番号71からのアミノ酸変化267Vを含む、請求項11~20のいずれか1項に記載のポリペプチド。
- 配列番号2~29、31~42、55~60、72~99、101~112、125~130および150~155からなる群より選択されるアミノ酸配列を含む、請求項1~21のいずれか1項に記載のポリペプチド。
- 特に限定されないがアミノ酸配列GSTENLYFQSGALEHHHHHH(配列番号139)を含む、ヒスチジンタグをC末端にさらに含む、請求項1~22のいずれか1項に記載のポリペプチド。
- 前記ヒスチジンタグが、特に限定されないがアミノ酸配列XNPQ(L/Q)PXNHHHHHH(配列番号131)を含む、切断可能なヒスチジンタグを含み、配列中XNが1~25アミノ酸残基リンカーである、請求23に記載のポリペプチド。
- 前記切断可能なヒスチジンタグがアミノ酸配列GSSGSSGSQPQLPYGSSGSSGSHHHHHH(配列番号132)を含む、請求項30に記載のポリペプチド。
- 配列番号129のアミノ酸配列を含む、請求項1に記載のポリペプチド。
- 配列番号59と少なくとも99%同一であるアミノ酸配列を含む、請求項1に記載のポリペプチド。
- 配列番号59と少なくとも99%同一であるアミノ酸配列を含み、前記アミノ酸配列は配列番号129を含む、請求項1に記載のポリペプチド。
- 配列番号59からの少なくとも一つのアミノ酸の欠失を含む、配列番号59と少なくとも99%同一であるアミノ酸配列を含む、請求項1に記載のポリペプチド。
- 請求項1~29のいずれか1項に記載のポリペプチドをコードする、核酸。
- 単離された請求項30に記載の核酸を含む、核酸発現ベクター。
- 請求項31に記載の核酸発現ベクターを含む、組換え宿主細胞。
- 請求項1~29のいずれか1項に記載のポリペプチドと、薬学的に許容される担体とを含む、セリアックスプルーまたは非セリアックグルテン過敏症(NCGS)を治療するための医薬組成物。
- 経口投与される、請求項33に記載の医薬組成物。
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