JPH05502218A - 治療用組成物;hiv感染の治療方法 - Google Patents
治療用組成物;hiv感染の治療方法Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
治療用組成物、HIV感染の治療方法
本発明は、HIV感染の治療方法および組成物に関するものである。特に、本発
明は、HIV感染細胞を特異的に認識可能なトキシン−接合リガンドの使用によ
るそのような細胞を標的とする細胞毒性薬剤、ならびにかかるトキシン−接合リ
ガンド類の調製に向けられた関連技術に関する。
後天性免疫不全症候群(AIDS)は、ヒト免疫不全ウィルス(HI V)とし
て同定されているレトロウィルスを原因とする(1−6)。HIVに感染したほ
とんどの個体は、HIVレトロウィルスに対する細胞性レセプタを発現する細胞
の進行性消耗により特徴付けられる(8)AIDSにまで進展し続ける(7)。
AIDSにおいては、B−細胞機能の異常、異常性抗体応答、欠陥をもった卓球
細胞機能、弱められたサイトカイン産生(9−12)、抑制されたナチュラルキ
ラーおよび細胞毒性細胞の機能(13)、および可溶性抗原に対するリンパ球細
胞の認識および応答能力の欠陥(14)を含む多くの異常性が記述されている。
AIDSに伴う他の免疫的異常も報告されている(15. 16)。AIDS患
者における重要な免疫的欠陥のうちに、T4 (CD4)ヘルパー/インデュー
サーリンパ球母集団の消耗がある(1.2.11.12)。
AIDSにおいて観察される十分な免疫不全にもかかわらず、原因となる機構は
明確に認識されていない。いくつかの仮定が存在している。一つの観点は、免疫
応答における欠陥が、HIVによるヘルパーT細胞の選択的感染に帰因し、これ
により正常な免疫応答に必要なヘルパーT細胞機能の損傷および細胞の消耗を生
しるとするものである(1−6.17)。最近、インビトロおよびインビボの研
究で、免疫応答において補助細胞として基本的な役割を演しることが知られてい
る単球細胞にもHIVが感染し得ることが示された(18.19)。
HIVは、感染細胞における正常サイトカイン産生を妨害することによる免疫不
全を導くこともあり、このことは例えばIL−1およびIL−2欠損として2次
的免疫不全を生じるであろう(20)。これらのモデルのいずれによっても、複
製的ウィルスの感染より、むしろ)flV自体の成分か、AIDSに伴われる免
疫的異常の原因となるであろうかという疑問は、何ら解決されない。
HrV感染の結果である1次的な免疫的異常性は、CD4細胞表面糖蛋白質を発
現するTリンパ球の進行性消耗および機能的損傷である(29)。CD4は、イ
ムノグロブリン超遺伝子超集団と相同性を有する非多形性糖蛋白質である(30
)。CD4は、CD8表面抗原といっしょになって、クラス■およびクラス1■
主要組織適合性複合体(MHC)抗原との関連において、名目上の抗原標的との
相互作用の能力により区別される成熟末梢血T細胞(31)の明確な下位分類を
定義する(32−36)。多くの場合について、CD4+T=細胞は、細胞毒性
サプレッサT細胞として特徴付けられているCD4+T細胞か同定されているに
もかかわらず、ヘルパー/インデューサT細胞表現型を示す(37−39)。
CDJ+ヘルパーインデューサT細胞機能の損失は、多分、後天性免疫不全症候
群(AIDS)の特徴である日和見感染および悪性症状を導く細胞性および液性
免疫の深刻な欠陥の原因であろう(29)。
CD4それ自体か、 “HTV−1”に対する細胞性受容体の基本的成分である
可能性は、CD4ブロック″HIV−1”感染および合胞体誘発に対するモノク
ローナル抗体の観察により初めて示された(40−42)。
体形態の例示、ならびに“HrV−1”の向性か、CD4cDNΔの安定した発
現に続く通常非許容的なヒト細胞に与えられ得ることの知見により確認された(
44)。更に、 “HI V−1”感染個体における中枢神経系機能不全の高い
負担を反映する “HIV−1”の神経向性の特性(45) 、ならびにAID
S患者の脳組織および脳を髄液中に“HIV−1”を検出する能力は(46−5
0)、ニューロングリアの細胞および単球マクロファージ起点におけるCD4の
発現の説明を与えるものと思われる(51−53)。
CD4前駆体の既知の配列は、疎水性のシグナルペプチド、約370個のアミノ
酸の細胞外領域、クラス日MHCベータ鎖の膜−スパン領域に対して育意な同等
性をもった高度に疎水性の広がり、および40残基の高度に荷電をもった細胞内
配列を予言している(58)。
CD4の細胞外領域自体は、イムノグロブリン軽鎖の変化および結合(V−J)
領域ならびにイムノグロブリン遺伝子超集団の他の構成物中の関連領域に対して
、それぞれアミノ酸および構造の類似性を有する4個の連続する領域からなるこ
とが見出された(前記遺伝子超集団の下位クラスは、造語“粘着(adhesi
ons)”により定義されている)。これらのCD4の構造的に類似する領域は
、V1J+ 、V2.L、VIJ、およびV4J4領域(文献23の図3中に領
域1−4と命名されている)と称されている。
HIVenv蛋白質もまた広範囲に記述されており、また多くのHIV株由来の
アミノ酸配列およびHIVenvをコードするRNA配列か知られている(22
)。
HIVピリオンは、宿主細胞の外部膜から誘導される膜またはエンベロープによ
りおおわれている。該膜は、カルボキシル末端領域で膜二重層に連結するエンベ
ロープ糖蛋白質(gp160)の母集団を含んでいる。各糖蛋白質は、2個の分
節を含む。約]、20KDの相対分子量のためにgp120と称されているN−
末端分節は、該ピリオンを取りまく水性環境中に向けて突出している。
gp41と称されるC−末端領域は、膜に広かっている。
gp120およびgp41は、蛋白分解的切断に感受性のペプチド結合によって
、共存的に連結されている。
少くとも2種類の免疫系細胞、単球およびTリンパ球かHIV(ヒト免疫不全ウ
ィルス)に感染する。CD4受容体を有するこれらの単球およびT−細胞のみか
HIVに感染されると考えられている。HIVウィルス被覆蛋白質(gp160
)の保存領域は、内在化し細胞内にRNAウィルスを運ぶCD4受容体に結合す
る。一旦細胞内に入ると、ウィルスは、その逆転写酵素によりRNAのDNA複
写物を作る。ヌクレオシド類似体は、ウィルスRNAの転写において鎖破壊物と
して作用することにより、細胞を保護する。それらは伸長されるポリマー中に組
込まれるか、次のヌクレオシドを鎖に結合するために必要な官能基を欠いており
、かくして鎖は中断され、非機能的なものとなる。
非感染細胞の保護に向けられた現在のAIDS治療は、ウィルス性RNA複写を
阻害するヌクレオチド類似体(AZTおよびDDC等)の約4時間毎の経口投与
からなる。これらの薬剤は、50−500μMの濃度においてはウィルス複製を
阻害するが、より高濃度(約1 mM)においてはそれらは細胞分裂に必要な健
常細胞のDNAポリメラーゼをも阻害する。現在の治療は、薬剤の大量投与(ダ
ラム/日の程度)を必要とする。該薬剤は経口的に取込まれ、すべての細胞に吸
収される形態であるため、全身がそれらに曝される。毒性がそれらの使用の深刻
な制限となり、形成不全および貧血が最も重大な副作用である。
ヌクレオシド誘導体類は、DNAに取込まれる(そしてそれらの鎖分裂活性を発
現する)に先立って、ホスホリル化されなければならず、それらはウィルス感染
に感受性のすへての細胞中に同等量存在するのではないキナーゼを必要とする。
従って、経口ヌクレオシド類似体療法は、既に感染した細胞に対しては無効であ
り、高濃度のヌクレオシド類をヌクレオチド類に変換することができる感受性細
胞(すなわち分裂細胞)の保護のみが可能である。これらの理由のため、この治
療法は制限され、また疾患の進行を遅らせるのみである。
HIV感染治療の種々の別法および付加的方法が研究されてきた。ある一時期に
おいて特に有用であることが立証されるであろうと考えられていた一方法は、標
的細胞へのウィルスの付着を阻害する細胞表面粘着の使用であった(23−25
)。この方法は、単離されたCD4分子またはその変異体を、感染細胞から放出
された血漿産生ウィルス粒子に理論的に付く量をもって、AIDS患者に投与す
ることを含む。循環するウィルス粒子に付着させることにより、CD4または変
異体が標的細胞に対するウィルス付着を阻害する作用をし、かくして感染工程を
阻止することが期待される。
前述したHJV惑染の治療とは別の方法は、細胞毒性薬剤を用いたHIV感染感
受性“標的”細胞に対する免疫素技術の応用に関連する。免疫毒は、抗体、典型
的にはモノクローナル抗体と植物性トキシンリシンのA鎖等のトキシン分子との
接合体である。トキシン類と細胞−反応性リガントとの接合体か、インビトロお
よびインビボの両者において標的細胞を特異的に除去し得ることが示されている
(26)。このような接合体は、接合体−抗原複合体のエンドサイト−シスおよ
びA鎖のサイドシル中への転座の後に蛋白質合成を阻害し、細胞を殺す(26)
。
HIV感染治療のために提案された免疫素技術は、HIVenv糖蛋白質または
他のレトロウィルス蛋白質のトキシン接合体の使用を含む(27,28)。レト
ロウィルスenv蛋白質のトキシン接合体に関しては、細胞毒素と接合するgl
)120またはgp41分子等の構造か、トキシン残基を標的とし、しかしてH
IVを保持しているであろう細胞、CD4”T−細胞を殺す作用をするてあろう
ことが提案されている。この方法において、感染の悪質な周期およびウィルス複
製か破壊され得ることか望まれる。
別法として、envまたはCD4蛋白質のいずれかに対して特異性を有する抗体
類から形成された免疫毒(または免疫接合体)を採用することか提案されている
。前者の場合、HIV感染T細胞かその細胞表面上にレトロウィルスenv決定
基を示す傾向を有することの観察から、抗−HIV活性が予測される。しかして
、かかる免疫毒素が、抗−env IJガントによってHIV感染細胞を特異的
に認識するであろうことが提案されている。対照的に、抗−CD4−トキシン構
造物は、トキシンを全てのCD4”細胞に分配し、しかしてenv −トキシン
接合体のように感染の対象となる細胞を殺すであろうことか想像される。前述の
免疫毒の方法は、AIDS治療においである種の期待を支持しているか、それら
の有効性は臨床的に証明されなければならない。
かくしてHIV感染の治療について多くの方法が試みられ、あるいは記述されて
きたが、この疾患の生命をおびやかす面に向けて特に期待をよせられる治療はま
だない。従って、この疾患に向けられ、その広がりを止める基礎を提供する医科
学を改善するであろう抗−HIV治療および臨床様式の新規で改良されたものの
劇的な必要性は続いている。
本発明は、該疾患の初期においてウィルス性蛋白質を産生ずる細胞を除去するこ
とによりAIDSの攻撃を阻止あるいは遅延させるであろう方法を提供すること
により、先行技術の1種以上の欠陥に向けたものである。ここに開示される方法
論は、この疾患の病原性において寄与するであろうウィルス性蛋白質の放出なら
びに感染の拡大を阻止するであろうことか提案される。
本発明は、一般的な意味においてレトロウィルスenv決定因子に対して結合親
和性を有するCD4−5!I連リガンドを提供し、ここにおいて該結合性リガン
トはトキシンAMまたはその機能的同等物等のトキシン分子に接合される。本発
明のレトロウィルスenv結合性リガンドは、“CD4gp120結合性リガン
ド“と称される。本発明の目的において、 “CD4 gp120結合性リガン
ドは、gpl 20env糖蛋白質に結合可能なCD4あるいはCD4誘導また
は変異蛋白質もしくはペプチドとして定義される。
gp120と複合体形成し、しかして本発明の目的とする作用をするであろう種
々のCD4蛋白質またはペプチドか知られている。例えば、 “可溶性CD4”
とも称されるCD4蛋白質の細胞外分節は、細胞外物質と相互作用する分子上の
部位であり、HIVenv決定因子と相互作用する細胞外部位はまさにこれであ
る。しかして、CD4の細胞外分節、それらから誘導されるenv−結合性領域
およびペプチドは、env−領域への結合という同じ目的で作用する生物学的に
機能的同等アミノ酸類を組入れたペプチド類等を含めて、本発明の目的のための
’CD4 gp120結合性リガンド”と考えられる。
本発明の新規構造物は、HrVに感染した個体等の治療を要する個体に、治療的
量のgp120結合性リガンド−トキシン接合体の投与によって採用される。驚
くべきことに、そのような構造物は、HIV−感染細胞を選択的に殺すか、その
一方非HTV−感染細胞は比較的に元のまま影響を受けずに残されることが発明
者らによって発見された。更に本発明の驚くへき面は、このような免疫毒素を用
いたHTV−感染細胞の処置によって、細胞か更に感染力を導くような様式では
ウィルス粒子を放出しないことの発見に関連する。この点は、HIVに苦しむ細
胞に対してトキシンの特異的標的とすることか、有利な効果を有するてあろうこ
とは、先験的には予測し得ないことであるから、重要なことである。すなわち、
予測されることは、HIV−感染細胞の殺生は、単にHrV粒子を放出し、実質
的に感染力を増強するであろうことである。本発明者らは、それではないことを
発見した。
本発明のある実施態様において、該CD4 gp120結合性リガンドは、しか
して膜内外領域を除く全ての領域を含む天然型CD4分子等の可溶性CD4分子
を含んでなる。例えば、組換えDNA技術により、疎水性の先行および膜内外領
域が除去された天然CD4の“細胞外”部位である、いわゆる “可溶性”CD
4を使用する場合に、特に有利であることが認識される。CD4変異体を含めて
CD4の組換え調製に関連する特定の技術について、ここに参考として組入れる
文献23−25を参照することができる。
更なる実施態様において、全CD4分子あるいは可能性CD4変異分子を使用す
るより、gp120結合性リガンドとして、gp120結合領域を含むCD4領
域の短いペプチドまたは部位を採用することもてきる。この点に関して、CD4
の最初の領域かその構造中にgp120結合領域を含むことが見出されている。
しかして本発明のためには、CD4の領域lの、少なくともgp120結合領域
を構造中に含むペプチドを使用することができる。
領域lは、典型的にはCD4のアミノ酸1から100または109までを含むと
考えられ、ここにおいて−25が先行配列の開始MET残基である(例えば文献
23参照)。組換えDNA技術の応用を、CD4の領域lまたはその誘導体およ
び変異体を少なくとも含む適当なCD4ペプチドの調製のために利用することか
てきる。
CD4の最初の2つの領域の使用が、特に有効であると考えられている。
一般に、接合体にクラスI]結合活性を与えないgp120結合性リガンドを組
込んだ構造物を調製することか望ましい。クラスI[部位は、免疫的に相互作用
能力において細胞を区別するクラスrI主要組織適合性抗原(MHC)上に見出
される。従って、細胞結合−CD4は細胞結合−クラス11分子に結合し、また
CD4+細胞がクラス11“細胞と物理的に相互作用することを許容する。この
ことが、CD4“かクラスIド単球またはB細胞と相互作用することの基礎であ
る。可溶性CD4は、インビトロにおいてクラス11+細胞に結合するものとは
思われないにもかかわらず、このことはインビボにおける問題である。インビボ
において結合か起こるのてあれば、クラスTI“細胞は殺されるであろう。
CD4の最初または“vl”領域内で、種々の領域かgp120結合部位として
提案されているが、V1領域内の正確な位置または複数の位置については議論の
余地がある。報告では、gp120結合部位をCD4のアミノ酸18−44 (
95)、41−57 (96)、または8l−92(68)内の種々の位置に置
いている。これらの部位は、合胞体形成および/またはgp+20のCD4への
直接結合のいずれかに関連すると言われている(97゜98)。ペプチド81.
−92に関しては、84位のCysおよび85位のGluにおいて、ペプチドの
合胞体形成を阻害すべくベンジル化されていることか示されている(68)。
しかしなから、本発明者らは、ペプチド中に組込まれ、本発明に従ってgp12
0結合性リガンドとして使用される場合、これらの領域のうち、41−51配列
が特に有利であることを発見した。
従って、本発明の特定の実施態様において、gp120結合性リガンドは、その
配列中にgp120に結合可能な比較的短い広がりのアミノ酸配列を含む蛋白質
またはペプチドを含んでなるものとして定義されるであろう。このためにペプチ
ド中に組込まれる特に有用な一配列は、CD4のアミノ酸41−52 :
G 1y−3er−Phe−Leu−Thr−Lys−G Iy−Pro−3e
r−Lys−Leu−Asn−ASp−Arg−Ala−ASp−3er ;ま
たは生物学的な機能同等物を含む。
前記のようなアミノ酸配列は、短いペプチドリガンドとして直接的に使用でき、
あるいはより大きいペプチドまたは蛋白質構造中に組込むことかでき、それはな
おもペプチド中に結合性領域を含むことによってgp120結合部位に結合する
能力を保持する。このような構造物の調製のために、組換えDNA技術の採用を
選択することかでき、あるいは、別法としてペプチド合成技術により単純にペプ
チド性構造物を調製してもよい。
一般に、結合およびトキシン分配のそれぞれの機能を行なう比較的小さい接合体
を調製する方か有利であることが提案されている。そのような比較的短い結合性
リガンドの使用は、1)クラス11結合部位の不在;2)接合体の低減された抗
原性:3)接合体の組織への良好な侵入;4)天然CD4に比べてペプチド上の
炭化水素が欠失し、“肝臓−指向性”を阻止するであろうこと;および5)CD
4遺伝子発現のために感染細胞を使用する必要がなく、低い費用で製造できるこ
とを含めて、好ましいことか示され、また潜在的有位性が与えられるものと信じ
られている。
比較的短いペプチドが結合性リガンドとして使用される実施態様において、高い
親和性、より良好な空間的配位およびより長い半減期を含めて、ある種の優位性
かペプチドとトキシン鎖間に連結スペーサ領域を組込むことによって実現される
であろうことが提案されている。模範的スペーサ領域は、実質的に任意の血清可
溶性、好ましくは自系の蛋白質を含み、特には、BSA、H3A。
ポリ−Gly、ポリーAla等の蛋白質であり、またビス−イミドエステルまた
はN−ヒドロキシスクシンイミドエステル等の非蛋白質構造をも含む。
本発明のりガント−トキシン接合体組成物は、典型的にはトキシン分子またはス
ペーサ領域にジスルフィド結合を介して接合するgp120結合性リガンドを含
んてなる。このことは、抗−細胞的治療に関連して接合体中にレシンA鎖を使用
することが要求された場合に、ジスルフィド結合が重要であることが見出された
ためである。
機構は完全には明らかにされてはいないが、ジスルフィド結合は、結合性リガン
ドによって標的細胞に分配されたレシンA@の膜結合および引続く内在化を許容
するものと思われ、これによってA鎖部分を解放してその抗細胞効果を及ぼす。
当然のことながら、このような構造物を抗−細胞的治療に使用する意図がない場
合、例えば単にrCD4−dgA接合体に対する抗体調製のため、あるいはrC
D4−dgAを例えば抗−dgAまたは抗−CD4抗体について結合アッセイに
使用するためである場合には、ジスルフィド結合は重大なものではないてあろう
。
リシンA鎖と結合機能との間の交差結合の配置は、この配置か薬理学的に重要な
役割を演じるものと思われる点で、考慮することが重要であることが提案されて
いる。
このことは、 “膜結合”に対するジスルフィド結合の弱み、ならびにその標的
細胞表面への結合時にトキシンを放出する能力を含む変数の複雑な組の関数のよ
うなものである。
結合性リガンドとトキシンA鎖との間のジスルフィド結合を提供する方法による
接合体の一般的構築は、ここに参考として取入れる文献10および90に見られ
るように、この分野において知られている。ジスルフィド結合は、各蛋白質のソ
ステイン残基間で直接に、例えばエルマン試薬を用いて還元され誘導された蛋白
質においてジスルフィド交換反応の方法によって達成されてもよい。
しかしながら、リガンド中のシスティンは結合のためには手に入り難く、結合性
リガンドとトキシンとの間の直接ジスルフィド結合形成は、一般には好ましくな
い。反応性SF(基を与えるためのシスティンの還元は、リガンドの機能的完全
性を損うであろう。更には、毒素リガンドが“スペーサ”なしに結合される場合
には、リガンドの結合部位は立体的に妨害されることもある。
従って、改善された放出特性および結果としての治療的パラメタを与えるであろ
う交差結合基を使用することが一般的に好ましいことが分かるであろう。5PD
P、5ATA、2ITおよびSMPT等に例示されるように(10) 、種々の
ジスルフィド基を存した交差結合剤かこの分野で知られている。一般的に言えば
、好適な交差結合剤は、l)リジンのアミノ基に共有結合する能力等を存し:2
)ジスルフィドまたはその他の所望の放出可能な官能基が組込まれる構造を含ん
でいる。交差結合剤の有用な基は、上記の異項二官能性交差結合剤を含む。
安定性、収率および得られた接合体の長いインビボ半減期に関して所望の特性を
有することか見出される特に有用な交差結合剤は、5ATA (N−スクシンイ
ミジル−8−チオアセテート)およびSMRT (N−スクシンイミジル−オキ
シカルボニル−アルファーメチル−アルファー(2−ピリジルジチオ)トルエン
)を含み、それぞれ非妨害および妨害されたジスルフィド結合を有している。S
MPTが特に好ましい。他のやはり好ましい交差結合剤は5PDPである。本発
明に従った交差結合接合体のための更なる種々の官能基か、この分野で知られて
おり、ここで引用されるものについて置換することができる。
さらにもう一つの態様においては、免疫グロブリン関連もしくは誘導領域、たと
えば結合性リガンドまたはトキシンのどちらかのアミノ末端またはカルボキシ末
端にリゲートされた領域からなる1種または2種以上の追加の結合性ペプチド領
域を使用することが望ましいこともある。免疫グロブリン「不変」鎖部を、たと
えばCD4−トキシン接合体のgp120結合性リガンド部中に組込むと、結合
性タンパク質をトキシン部分との間に「空間ノを与えることが可能になり、これ
によって立体的妨害が回避され、さらに長いインビボ半減期が得られる。
免疫グロブリンネ変部ドメインを使用する場合には、H鎖のFC部またはヒンジ
部からの適当な領域を使用することができる。
本発明のトキシン分子は代表的には、トキシンA鎖またはその毒性誘導体を包含
する。本発明の実施において、適当な抗細胞性を有するものと信じられる多くの
1Jfiが当技術で知られている。本発明に係り使用することかできる代表的A
鎖には、リソン、プソイドモナス外毒素、ジフテリア毒素、モデクチンまたはア
ブリンのA鎖あるいはリポソームー不活性タンパク質、たとえばゲロニン、サポ
ニンとして知られている「遊離A鎖」が包含される。
これらの中では、レシンA鎖分子か最も好ましく、これはその高い固有の抗細胞
活性およびおだやかな副作用だけを示すというヒトにおける臨床上の結果にもと
づいている。
完全AM分子に加えて、抗細胞作用を発揮するのに必要なA鎖の一部を単純に使
用することか望ましいこともある。たとえば、レシンAM分子を、その初めの3
0個のアミノ酸を分離することによって先端切断することかでき、このようにし
ても、本発明に係り使用するのに充分の抗細胞活性を発揮するトキシン分子を得
ることができることか見い出された。このような末端形成は遺伝子工学または、
たとえばナガラーゼ(91)によるタンパク質分解的分解によって達成される。
このような生成物を、本発明においては「先端切断A鎖」と称する。
本発明のさらに好ましい態様においては、脱グリコジル化A鎖、たとえば脱グリ
コジル化しシンA鎖(dgA )またはその変異体を使用する。脱グリコジル化
A鎖は、天然産生A鎖分子中に組込まれている炭水化物部分(たとえば、マンノ
ース、フコース)を分解させるように処理されているAmである。A鎖のオリゴ
糖側鎖上にマンノース/フコースか存在すると、肝臓による迅速なりリアランス
が促進され、これらの構造物を認識するレセプターを存する肝臓細網内皮細胞に
よって、トキシンまたはA鎖の治療効果か減少される。本発明者は、脱グリコジ
ル化A鎖の使用によって、接合体の効力の増加および半減期の増長、ならびに肝
臓柔軟細胞による接合体のクリアランスの防止による循環系内の肝臓毒性の減少
の画点において特別の利益を得ることができることを見い出した。
脱グリコジル化しシンA鎖は好適であるけれども、その他の非グリコジル化トキ
シンA鎖またはリポソームー不活性タンパク質も本発明に係り使用できないわけ
ではない。いづれの場合にも、脱グリコジル化A鎖の調製および使用はThor
pe等(59)およびFulton等(60)のような文献に記載されているよ
うに、当技術で公知であり、これらの記載を引用してここに組入れる。さらにま
た、脱グリコジル化A鎖は現在、In1and Laboratories。
Au5t in、 Texasから市販されている。
さらにまた、組換え手段によるレシンA鎖の調製は現在、知られており、たとえ
ば0°Hare等(60)により開示されている。この文献を引用してここに組
入れる。従って、CD4部分の場合と同様に、現在、インビトロ変異技術を使用
することによって、アミノ酸構造を変えることができる。アミノ酸間の相互反応
力の知見にもとづくアミノ酸配列の変更または修飾の賢明な選択によって、AI
配列を容易に修飾または変更することができ、改善された毒性、薬理学的性質ま
たは放出性を有する変異タンパク質を選択するための手段が提供される。
本発明のさらにもう一つの態様においては、数個のCD4gp120結合性リガ
ンドを1個のトキシンA鎖部分に接合させることもてきる。たとえばトキシン部
分1個に対して5個程度のgp120結合性リガンドを含有するような構造物は
特に治療的に有益であろうことか提案される。たとえば、このような構造物はH
IV感染細胞のenv標的に対し特に高い結合親和性を有し、これによって、こ
れらの感染細胞にトキシンを分配する能力か増強され、これらの細胞を殺生する
。
単独の、または抗体に結合させたレシンB鎖はレシン含有免疫毒素の特異的細胞
毒性を極めて強めることか本発明者によって見い出された。B鎖は天然トキシン
の広範囲の細胞結合能力に関与するトキシン複合体の「レクチン」結合性領域で
ある。本発明者は、B鎖が免疫毒性作用を刺激するばかりでなく、またB鎖の化
学的熱変性によって(88) 、細胞結合性機能から、この作用を薬理学的に分
離することかできることを発見した。これによって、A鎖接合体と組合せてトキ
シンB鎖を使用すると、HIV感染細胞に対する特異的細胞毒性に関しても存利
であるものと予想される。
B鎖は別の結合剤、たとえばCD4)キシン接合体に対して結合親和性を有する
抗体(87)に接合させた「非変更」状態で使用することができるか、これは一
般に好ましくない。さらに好ましい構造物では、炭水化物結合に関与する領域が
分離されるように変更した「変更J Bfaを使用する。一般に、これには、た
とえばクローン化したレシンB鎖(89)に遺伝子工学技術を使用することによ
って、少なくともアミノ酸残基A sm −255(および多分、Tyr−24
8および(または)Asp−234)を含む変更を包含する。
従って、本発明の成る態様においては、トキシンまたは結合性リガンド分節に付
着させた形で、変更B鎖をCD 4 env結合性リガンド−トキシン接合体に
、あるいは第一の接合体に対して特異性を有する別の結合性リガンドに、追加の
接合体の形態で配置して使用することが望ましい。
さらにもう一つの態様において、本発明はりガント−トキシン接合体の改良され
た調整方法に関する。特に有用な方法は、先ず選択されたリンカ−により誘導体
化されたgp120結合性リガンドを調整し、次いでこの誘導体化結合性リガン
ドを還元された形態の選ばれたトキシンA鎖とともにインキュベートすることを
包含する。当然のこととして、リンカ−は還元されたトキシン部分と共有結合す
ることができるか、またはその逆であることがてき、しかも細胞内で活性トキシ
ンを放出することかできるようにする誘導体化に係り選択される。
本発明者達は、通常72時間のインキュベーションによって調整される免疫毒素
の調整に通常、すすめられる時間よりも短い時間にわたり、この混合物をインキ
ュベートすることによって、改良された調整が達成されることを見い出した。一
方、本発明のトキシン接合体の場合には、諸反応体を72時間より短い付着条件
にさらすことか好ましいことか見い出された。これらの条件の下で、生成した接
合体混合物は驚くへきことに、諸反応体がさらに長時間にわたり付着条件にさら
された組成物に比較して、集合物質を含有していないことか見い出された。
さらにまた、本発明のこの好適技法は、特に大規模調整に適用することができ、
一般にほとんと集合していない接合体を高収率で、改善された無菌性で、あるい
はさらに少なくさえあるエンドトキシン含有量をもって提供することを可能にす
る。
本明細書で使用するものとして、「大規模」の用語は、該当デザインが総生成物
の約1g以上、多くの場合に、2〜5g程度またはそれ以上の量で調製される反
応混合物を意味する。これに対して、「小規模Jの用語は約0.1gまでの程度
の調製を意味する。
誘導体化gp120結合性リガンドをトキシン部分に共有結合させるために最も
好ましい条件は、約12〜約72時間、結合条件の下にインキュベートすること
を包含し、多くの場合に、約18〜36時間が特に有用であり、そしてまた多く
の場合に、約24時間か最適である。
当然のこととして、特に大規模調製に、好適な結合性リガンドは、代表的に、C
D4またはその活性付属部分てあり、そして好適リンカ−は代表的には、SMP
T、5ATAまたは5PDPである。
従って、本発明の重要な態様は、CD4gp120結合性リガンド−トキシン接
合体を治療有効量で配合した医薬組成物の調製にある。当然のこととして、医薬
組成物の調製においては、非接合物質を実質的に含有しておらず、さらにまたい
づれの望ましくない夾雑物も含有していない接合体を使用することが望ましい。
従って、本発明によって調製された接合体を精製技術の使用によって精製する必
要性が一般に見い出される。接合体を非常に高度に単離、精製するために、本発
明者によって見い出された技術を以下に示す。
すなわち、成る態様において、本発明は、gp120リガンド−トキシン接合体
のような接合体を包含する免疫接合体の精製技術に関する。本発明に係る接合体
の精製に有用であることが見い出された特定の技術には、Blue−(または)
Red−Sepharose 、組換えgp120に接合さセf: 5eph
aroseを使用するアフィニティクロマトグラフィ技術、5ephacryl
における分子排除クロマトグラフィまたはHPLCによるゲル透過が含まれる。
rCD4−dgAに係り最良の結果は、Blue−3epharoseとHPL
Cりaマドグラフィとの組合せによって得られる。
本発明の接合体を含有する医薬組成物は、代表的には、精製接合体を医薬的に許
容される、非経口投与用の稀釈剤または賦形剤と組合せることによって調製され
る。種種の適当な担体ベヒクルおよびそれらの処方は、たとえば文献63に記載
されており、この文献をここに引用して組入れる。適当な担体には、安定剤、た
とえば緩衝剤および他のタンパク質およびpH安定剤、塩類なとを含有する無菌
水溶液が包含される。代表的に、所望の接合体の無菌水性組成物は、好ましい量
の投与かできるように、約0.5〜約1.0mg/mlの投与量濃度を有する。
成る態様において、投与しようとする接合体の適当な投与量は、特定の患者に幾
分依存する。免疫毒素の投与に係る当業者にとって、血管漏出症候群(VLS)
、筋肉痛、疲労感および(または)発熱などの問題になる副作用の発現に依存し
て、接合体を200〜400mgの程度で投与することか望ましいことは明白で
あろう。その他の考慮点としては、接合体を2〜7回の分割投与として投与する
ことが含まれる。
さらにもう一つの提案として、クロロキンを単独で、または本発明の接合体とと
もに投与することによって追加の効果を実現することかてきることかある。クロ
ロキンは単独で、HVI感染細胞に対して有意の抗細胞活性を示すことが本発明
者達によって見い出された。さらにまた、クロロキンは本発明のトキシン接合体
と協力して、それらの抗)[IV活性を改善する作用をする。両方の場合に、こ
のような処置か必要な患者に対するクロロキンの投与量は、クロロキンの他の適
応症、たとえばマラリアの処置に対して通常投与される量と同様である。一般に
、約3 mg/ kg〜約10mg/kgの投与量でio日間、さらに特に約8
mg/ kg 〜10 mg/ kgの投与量て10日間、投与することか望
ましく、約10mg/kgが一般に、好適投与量である。
成る環境の下では、本発明に係る接合体のようなトキシン接合体を含有する治療
組成物の投与から、問題になる反応または毒性が発現することがある。発現可能
な副作用は、僅かな発熱から筋肉痛まで、およびまたVLSが起る可能性まであ
る。これらの副作用の多くは、処置を受ける個人の免疫システムの応答にまた関
与する。本発明者達は、このような症状の幾分の軽減は免疫応答を弱める1種ま
たは2種以上の薬物の使用によって実現できるものと予想している。このような
薬物には、リンホカインまたはサイトキニン産生を含む、可能なT細胞応答なら
びにいづれの付属NK細胞でもアドレスする薬剤が含まれる。
従って、成る態様においては、副作用に関与しうるいづれの可能なり細胞部分さ
えも抑圧するために、高投与量のステロイド類またはシクロスポリンAなどの薬
剤を投与することか望ましい°。さらにまた、いづれの可能なT細胞応答をも抑
圧するために、抗リンホカイン抗体を投与することが望ましいこともあり、この
ような薬剤には、抗IL2 (抗インターロイキンm、ALSまたは抗CD3、
CD5またはCD7さえもか含まれる。さらに、リンホカイン レセプターに対
する抗体、たとえばアルファーIL2RまたはアルファーI L 4 R,ある
いはまたT細胞それら自体に対する抗体、たとえば抗−CD4 (この抗体は使
用されるトキシン接合体中に見い出されないエピトープに対するものでなければ
ならない) 、CAm PATH−1あるいは抗CD3.5.7などを投与する
ことによって、いくらかの効果を得ることができる。
本明細書に添付されている図面を以下に簡単に説明する:
Figl、r CD 4−dgA接合体の精製a) Blue 5epharo
se CL−48(SMPT−誘導接合体)
1)r CD 4 ; 2)dgAz : 3)r CD 4−dgA ;4)
dgA+
b) 5ephacryl S−200HR(SATA−誘導接合体)
I)集合rCD4−dgA ;2)rCD4−dgA (分子量80 KDa)
; 3)dgA
c) Sepharose−rgp’ 120 (SMPT−誘導接合体)■)
未結合(dgA) ;2)結合し、pH3,0で溶出されたもの(r CD 4
−dgA)
d)TSK 3000SW(SMPT−由来接合体)1)集合r CD 4−d
gA ; 2)r CD 4−dgA −(分子量82Kda) : 3)r
CD 4 ; 4)dgAFig2.r CD4−dgAおよびそのタンパク質
成分の5DS−PAGE
a)分子量標準;b)SMPT(または5ATA)を用いてdgAまたはdgA
+から調製されたrCD4−dgA;c)5%2−メルカプトエタノールにより
還元されたr CD 4−dgA ;d)SMPT (または5ATA)により
誘導体化されたrCD4;細胞に対して毒性である;A)HIV−1に慢性的に
感染しているヒトT細胞ラインH9(4回の実験のうちの代表的1回);B)未
感染H9細胞(4回の実験のうちの代表的1回)。
r CD 4−dgA (−0−) 、Fab’ −MOPC−21−dgA(
−〇−’)(76)およびrCD4−(△)を96ウエルの微量滴定プレート中
の完全培地(RPMI、12%牛脂児血清(Fe2)および抗生物質)に三重形
式で板状接種した。細胞は4XIO’細胞/mlの最終濃度で加え、これらのプ
レートを37℃で16時間インキュベートした(5%CO2>。これらの細胞を
、〔3H〕チミジン1uCiで6時間パルス標識し、Titretek自動収穫
機上で収穫した。〔3H〕チミジン取り込みは、LKBベータカウンターで測定
した。結果は対照(未処置細胞)のパーセンテージとして表わされている。
Fjg4. r CD 4−dgAによるHIV感染H9細胞の殺生は、rCD
4のg120結合部位(Leu−3a)に対する過剰のrCD4、rgp120
(78)またはMAbsによってブロックされるが、CD4上のもう一つのエピ
トープ(MAb 456)はブロックされない(79)、rCD4−dgAは4
X10−”Mの最終濃度で使用した。HIV感染H9細胞を含有する微量滴定プ
レートはインキュベートした。(”H)チミジンを加え、これらの細胞をFig
3に記載されているように収穫した。
結果は未処置細胞における〔3H〕チミジン取り込みのパーセンテージで表わさ
れている。棒線は4回の実験の平均を表わす。実験中のSDは20%であった。
a)細胞をrCD4−dgAて処置した;37°Cで1時間、
l)培地
2) BAS、25.czg/ml;および0. l 25.2,5および25
μg/mlの(3〜5) rgp 120とともにインキュベートした。
b)細胞はrCD4−dgAで処置した137°Cて1時間、
1)培地
2)MAb456.25μg/ml
とともにインキュベートした:および
C)細胞はrCD4または対照とともに、37℃で1時間、インキュベートした
。次いで、rCD4−dgAを4xlO−”Mの最終濃度で加えた。細胞はFi
g3に記載のとおりに、インキュベートし、パルス標識し、次いて収穫した。r
CD4−dgA処置細胞は初めに、1)培地。
2)BSA、25μg/ml;および0. l 25.2.5および25μg/
mlの各(3〜5)rCD4、とともに培養した。
Fig5.このrCD4−dgA接合体はクラスII”Daudi細胞を殺生し
ない。クラスII−dgA (79)に対するrCD4−dgA(・)またはM
Ab Co)を96ウエルの微量滴定プレート中で滴定した。Daudi細胞は
4XIO’/mlの最終濃度まで加えた。プレートは37°Cで16時間、イン
キュベートした。細胞を遠心分離し、ロイシンを含有していない培地中に再懸濁
し、〔3H〕ロイシンによりパルス標識しく5uCi/ウエル)、次いでFig
2に記載されているように収穫した。3回行なわれた実験のうちの代表的1回の
実験が示されている。
Fig6. r CD 4/rgp 120競合結合検定。
蛍光シグナルの抑制パーセントを100%(1−〔試料−バックグラウンド)/
総シグナルーバックグラウンド)〕として計算した。競合体はr CD 4 =
SATA −dgA (■) 、r CD 4−SMPT−dgA (ロ)およ
びr CD 4 :抑嘆(○)であった。各接合体の結合性はそのrCD4含有
量にもとづいていた。棒線はrCD4曲線に対するS、 D を示す。
Fig7゜3種のrCD4−dgA接合体およびOVA−dgA (対照)のH
IV感染H9細胞に対する毒性。
(○)rCD4−SMPT−dgA ;(・)rCD4−SATA−dgA;
(△)rCD4−3MCC−dgA;(A)OVA−SMPT−dgA、5回(
SMPT)および8回(SATA)の実験のうちの代表的1回の実験に係りグラ
フを作成した。
Fig8゜マウスにおけるrCD4−dgA接合体およびそれらのタンパク質成
分の消失曲線。この結果は3回行なった実験のうちの1回からのものである。
−△−: r CD 4−SMPT−dgA;−口一二rCD4−3ATA−d
gA; −〇−:rCD4−3MCC−dgA接合体ニー・−: dgA 、−
ム−:rCD4゜
Fig9゜rCD4−dgA接合体の調製。R=ピリジル;X=オキシカルボニ
ル−α−メチル−トルエン(ジスルフィド結合を保護)。
FiglO0rCD4−MPTとdgA −S Hとの反応によるrCD4−d
gA形成の運動学的様相。(・)rCD4−dgA (80KDa ) ; (
○)rCD4−dgA(集合したもの)。
Figll。rCD4−dgAの精製。A、 Blue−3epha−rose
CL−48(rcD4=35%;rCD4−dgA +dgA = 65%)
; B、 5ephacryl S−200HR(集合したr CD 4−d
gA= 10%; rCD4−dgA=42%;dgA=48%)。
Fig12゜rCD4−dgAおよびその成分の5DS−PAGE、1)rCD
4 ; 2)dgA; 3)精製rCD4−dgA;4)遊離のdgAを含有す
るrCD4−MPT+dgA−SH(30KDa ) と遊離rCD4 (45
KDa)とrCD4−dgA接合体(75KDaおよび97 KDa )と集合
したrCD4−dgA接合体(120〜150KDa)との混合物。
Fig13は、V[ドメインを含有するCD4の初めの100個のアミノ酸の一
次構造を示す。アミノ酸78−94はJameson等により同定されており(
95)、41−55はAntros等により同定されており(96) 、そして
81−92はLifson等により同定されている(68)。
16位置および81位置のシスティン残基間にジスルフィド結合か存在する。ア
ミノ酸1−94はVrドメインを表わし、そして94−112はJ1分節を表わ
す。
Fig14は、ペプチド4l−57−BSA接合体にょるgp120−被覆細胞
に対するHRP−標識CD4の結合の抑制をグラフで示すものである。rCD4
濃度(μM)(A)は(−・−)によって示されており、一方ベブチドー5−S
−BSA#!度(4Mペプチド)(B)は(−〇−)により示されている。
Fig15は、CD4−dgAおよびペプチド(41−57) −3−3−BS
A−3−3−dgAi、−ヨルHrV −1感染ヒトH9細胞の殺生を示すもの
である。HIV−H9に対するペプチド−3−S−BSA−3−3−dgAの効
果は(0)によって、rCD4−dgAのHTV−H9に対する効果は(△)に
よって、そしてH9に対するペプチド−3−3−BSA−3−3−dgAの効果
は(ム)によって示されている。
Fig16は、レシンA鎖分子の成る部分の一次構造を示すものであり、ヒドロ
キシルアミン開裂点(1,41一本発明は、gp120結合性リガンドとトキシ
ンA鎖との間の接合体であると広く定義されるCD4−トキシン接合体の調製お
よび使用に関するものである。この接合体のCD4部分の調製は、文献23〜2
5に記載されているように、当技術において一般に周知である。これらの刊行物
には、CD4およびCD4変異体の組換え調製法か記載されており、この中には
トキシンA鎖接合体に係り好適リガンドであると考えられる「可溶性JCD4が
含まれている。
種々の種および起源からのトキシンA鎖の調製は当技術で一般に周知であり、−
例として、文献63があげられる。「トキシンAt1iJの用語は、レシン、ジ
フテリア、モデクシン、アブリンなどを含む全てのトキシンA鎖ならびにこれら
のA鎖の生物学的な機能同等物を包含するものとする。前述の要旨の記載におい
て述べたように、レシンAMは一般に、本発明の実施に好適である。さらにまた
、現在達成されているレシンA鎖のクローン形成において(69) 、この分子
を操作し、変異構造および「仕立てられた」生物学的性質を有するトキシンA鎖
を提供することもてきる。さらにまた、脱グリコジル化A鎖の使用は、レシンA
鎖に比較してこの分子が改善された薬力学的性質を存することから、特に好まし
い。
最も好適なgp120結合性リガンドは一般に、それらの構造中にCD4−誘導
gp120結合性領域が組入まれでいる小型ペプチドである。好ましくは、使用
されるペプチジル領域は、通常、CD4によって認識されるクラスII結合性部
位を認識し、ここに結合する配列を含有していないものである。このことは、多
くのクラス 11”細胞か一般に、HIV感染しないことから、幾分重要である
。すなわち、クラス11細胞を標的にすることはいづれの場合にも禁忌であり、
HIV感染を直接に抑圧するというよりもむしろ、未感染細胞の本体を枯渇させ
る傾向かありうる。従って、クラス11結合活性のないgp120結合性リガン
ドを使用することか一般に望ましく、トキシン接合体をHIV−由来env決定
因子を存する細胞にだけ向けることが望ましい。
従って、本発明の実施においては、CD4のドメインlから誘導されるgp12
0結合性配列を有するペプチドの使用が一般に望ましい(ドメイン1は、CD4
アミノ酸配列のアミノ酸のほぼl−はぼl OO/109からなり、そのプレド
メイン1リーダー配列はアミノ酸−25−−1からなる、文献23参照)。
ドメイン1はCD4タンパク質全体の中に含まれていることは勿論のことである
。従って、所望により、本発明の態様の実施において、CD4タンパク質全体を
使用することかできる。しかしながら、天然のCD4タンパク質を使用すると、
その分子のサイズから一般に望ましくなく、この分子を薬理学的におよびクラス
11標的に対する結合性に係り望ましくないものにし、かつまた治療的に望まし
くないものにする。
前記したように、これらの問題を解決できる手段として、「可溶性JCD4を使
用する手段がある。この可溶性CD4は、理由は不明であるが、クラス]I結合
部位がCD4の第一または第ニドメイン内に、あるいはそれらの接合部位に明ら
かに含まれていても、クラス11標的への結合に失敗する。しかしながら、可溶
性のまたは細胞外のCD4てさえも、はぼ368のアミノ酸からなる比較的大型
のリガンドであるので、理想的ではない。
本発明の目的に対して理想的な結合性リガンドは、env決定因子と複合体を適
当に形成するのに丁度十分のアミノ酸配列を有するリガンドであり、これによっ
て、HIV感染細胞に対してトキシンが分配される。すなわち、前述の「可溶性
J CD4に対する改良として働くことかてきるリガンドは、CD4の第一ドメ
インに実質的に相当するペプチド(アミノ酸1−1.00/109)、あるいは
このような配列の生物学的な機能同等物である(Fig13参照)。−例として
、本発明者達は、CD4の4個の細胞外ドメイン(98,99)、または脱グリ
コジル化しシンA鎖(dgA)に結合させたその初めの2つのドメインのどちら
かを含有する免疫接合体がzo−10〜10−”MのIC,。て、HIV感染細
胞を選択的に殺すことができることを見い出した。
しかしながら、可溶性CD4にまさる、さらに別の利益かCD4のアミノ酸41
.−57(初めのMETを−25として測定)によって示されるように、さらに
短いペプチド部分の使用によって得られることが提案される。CD4のこの部分
のアミノ酸配列は、下記のとおりである:
GIy−3er−Phe−Leu−Thr−Lys−GIy−Pro−3er−
Lys−Leu−Asn−Asp−Arg−Ala−Asp−Serこの配列は
、好ましくは結合性リガンドとトキシンとの間に配置されたBSA、H3A、N
−ヒドロキシスクシンイミドエステルなとのスペーサー域と連結させて、gl)
120結合性リガンドートキシン接合体に直接に使用できることを本発明者は証
明した。このようなスペーザー域は、かなりの有益な機能を果すことかできるも
のと考えられる。少なくとも、スペーサーは比較的多数の結合性リガンドまたは
トキシン分子を、1個の接合体中に組込むことを可能にする。他の可能な利点に
は、大きい親和性、良好な空間配置あるいは循環系における長い残留時間か含ま
れる。いづれの場合にも、血清可溶性タンパク質または非タンパク質巨大分子、
特に同厚タンパク質の使用は本発明に係り有用性か見い出されるものと提案され
る。
さらに、CD4の41−57域が直接に使用される場合には、接合の前に、その
カルボキシ末端に、追加の短い長さのアミノ酸を付加すると有利であることを本
発明者は見い出した。これらの追加のアミノ酸の使用は、結合性部分とスペーサ
ー分子との間の立体障害を防止する役目を果たし、結合性部分のさらに自由な回
転を可能にするものと考えられる。本発明者達は、慣用的に、そのカルボキシ末
端に2個のアミノ酸−Ala−Cysを付加したものを使用した。
このカルボキシ末端としてシスティン残基を使用すると、ジスルフィド結合形成
による直接接合か可能になる。
しかしなから、この域の長さおよび配列特徴は、これかその組合された結合性リ
ガンドに対し良好な接近能力を存しているかぎり、特に臨界的ではない。
従って、好適態様においては、gp420結合性リガンドとして、前記のアミノ
酸配列またはその一部分が組込まれており、少なくとも約12〜約25のアミノ
酸の長さ、好ましくは約20のアミノ酸の長さを有するペプチドを使用すると好
ましい。この長さの結合性リガンドは、さらに広い生体分布、減少された代謝に
よる破壊、クラス[[結合性部位か存在しないこと、減少された肝臓帰還、すな
わち代謝分解の点で特に有利であるものと考えられる。
当然のこととして、ペプチド結合性リガンドが17のアミノ酸長さを有している
場合には、前記に示した結合性領域から実質的になる配列を有する。しかしなが
ら、さらに長いペプチドを考えた場合には、このペプチドは、このペプチジル部
分の固存の結合能力を保有しているような様相で前記配列か組込れていることが
必要であるだけであるものと考えられる。
CD4配列の考察から誘導される配列または配列部分か組込まれているタンパク
質またはペプチドに加えて、本発明は、このような配列を変え、しかもgp12
0結合性の機能を果すペプチドを得ることも包含している。−例として、CDJ
中に見い出されるgp120結合性領域のような相補構造体によって、相互反応
性結合能力を明白に失なうことなく、タンパク質構造中の他のアミノ酸を置き換
えることができることが提案される。本発明者達の仮説によれば、結合能力の明
白な損失をともなうことなく、多分、改善さえされるものとして、gp120結
合性リガンドの配列に種々の変化をなすことかてきる。
タンパク質の相互反応性生物学的機能に関与するアミノ酸のバイトロバシックイ
ンデックス(hydropathicindex)の重要性はkyte等によっ
て一般的に記載されており(86) 、この文献によって、成るアミノ酸を、類
似のバイトロバシックインデックスまたはコア(core)を存する別のアミノ
酸と置き換えることができ、それても類似の生物学的活性か保留されることが見
い出されている。
下記の表に示されているように、アミノ酸には、それらの疎水性および電荷特性
にもとづいて、バイトロバシックインデックスが定められている。このアミノ酸
の相対的バイトロバシック特性は生成したタンパク質の二次構造を決定し、次い
でこのタンパク質と基質分子との相互反応を定めるものと考えられる。
スレオニン −0,7
トリプトフアン −0,9
アスパラギン酸 −3,5
類似の結合特性を有するペプチドは、交換されたアミノ酸が基本アミノ酸の±2
単位内、さらに好ましくは±1単位内にある場合に、調製できるものと考えられ
る。
従って、たとえば、+4.5のバイトロバシックインデックスを存するイソロイ
シンをバリン(+4.2)またはロイシン(+3.8)の代りに置き換えること
かでき、このように置き換えても、同様の生物学的活性を有するタンパク質を得
ることができるものと考えられる。別様には、この配列の他の末端において、ア
ルギニン(−4,5)の代りに、リジン(−3,9)を使用することなどができ
る。
従って、これらのアミノ酸置き換えは一般に、たとえば請求電性、電荷などの点
て、R−基の置き換えと比較的似ている。一般に、前記特性を考慮した好ましい
置き換えには、下記のものが含まれる:元の残基 置き換え残基の例
Ala gly; ser
Arg 1ys
Asn gln: his
Gln asn
His asn: gIn
しYS arg; gin: glu
Mee leu; tyr
本発明の目的に係り、gp120結合性リガントにおけるこのような変更もしく
は修飾、あるいは接合体のトキシンA鎖部分における変更または修飾に関しては
、これらの構造体と生物学的な機能同等物と言うことかできる。
本発明の目的に係り、「生物学的な機能同等物」としては、親の分子と同種の生
物学的機能を有するが、程度が必ずしも同一ではないタンパク質またはペプチド
構造体か考えられる。
前述したように、本発明に係り使用するのに好適なトキシン部分は、炭水化物残
基を除去する処理が施されたトキシンA鎖、いわゆる脱グリコジル化A@である
。本発明者は、脱グリコジル化しソンA鎖の使用によって最良の結果を得た。こ
の脱グリコジル化A鎖は、In1andLaboratories、 Au5t
in、 Txから、現在市販されている。
しかしながら、上記したように、薬理学的観点からは、適度の生物学的応答を有
するかぎり、できるだけ小さいペプチドを使用することか一般に望ましい。従っ
て、適度の抗細胞応答を存する小型のA鎖ペプチドを使用することか望ましい。
この目的には、Nagarase(Sigma)によって、3ON−末端アミノ
酸を除去することにより、先端切断されているが、適度のトキシン活性を依然と
して有するレシンA鎖か見い出されている。所望により、この先端切断A鎖は本
発明に係る接合体に使用することができるものと考えられる。
別法として、構造物のgp120結合性リガンド部分の場合と同様に、トキシン
A鎖部分に組換えDNA技術を適用することによって、本発明に係る追加の有意
の効果か提供される。
現在、レシンA鎖のクローン形成はO’Hara等の文献(69)によって可能
にされており、過度のトキシン活性を依然として示す、小さいまたはその他の様
相の変異ペプチドの同定および調製か可能にされている。さらにまた、現在、レ
シンAMがクローン化されているということは、特定部位変異の適用を可能にし
、これによって、たとえば上述した[生物学的な機能同等物Jにもとづいて、A
M誘導ペプチドを容易に調製でき、かつまた分別でき、かくして本発明に係り使
用できる追加の存用な部分を得ることかできる。
本発明の接合体のトキシンA鎖領域を結合性リガンド部分と交差結合させること
は、本発明の重要な点である。
要旨の記載で述べたように、生物学的活性を有する接合体が望まれる場合には、
所望の機能を果す交差結合剤か必要であると考えられる。この理由は不明である
が、結合性リガンドは一度、標的細胞にトキシンを分配したならば、このトキシ
ン部分が結合性リガンドから容易に分離される必要かあるという理由がある。交
差結合剤のタイプおよび交差結合がどのように行なわれたかは、生成した接合体
の薬力学的性質を変える傾向がある。最終的に、目標の作用部位以外の身体の全
ての部分に見い出される条件の下では一体性を保持し、目標の作用部位では、良
好な放出特性を有する接合体が望ましい。従って、特に、使用される交差結合剤
および交差結合される構造を含む特定の交差結合反応は、幾分、重要である。
交差結合剤は、2種の異なるタンパク質(たとえばトキシンと結合性リガンド)
の官能性基を一緒に結びつけるようにデザインされた分子架橋である。段階的様
式で2種の異なるタンパク質を結合させるためには、望ましくないホモポリマー
の形成を排除する異項二官能性交差結合剤を使用することかできる。代表的な異
項二官能性交差結合剤は2種の反応性基を含存している;一つは一級アミノ基と
反応しくたとえば、N−ヒドロキシスクシンイミド)そして他の一〇はチオール
基と反応する(たとえばピリジルジスルフィド、マレイミド、ハロゲン等)。こ
の交差結合剤は、その−級アミン反応性基によって、タンパク質の一方(たとえ
ば、rCD4)のりジン残基(一つまたは二つ以上)と反応することができ、こ
の第一のタンパク質とすてに結合している交差結合剤はもう一種のタンパク質(
たとえば、dgA)のシスティン残基(遊離スルフヒドリル基)と反応する。い
づれの交差結合剤でも、これらの2種の反応性基の間に存在するスペーサーアー
ムは種々の長さおよび化学組成を有することができる。
このスペーサーアームか長いと、接合体成分の柔軟性を良好なものにすることが
でき、他方、架橋部分における成分が幾分変っていると(たとえば、ベンゼン基
)、反応性基に対する格別の安定性または種々の作用に対する、この化学的安定
性の増加をうることができる(たとえば、還元剤に対するジスルフィド結合の耐
性)。
最も好適な交差結合剤はSMPTであり、これは隣接するベンゼン環とメチル基
とによって、「立体的に妨害されている」ジスルフィド結合を含む二官能性交差
結合剤である。このジスルフィド結合の立体的妨害は、組織および血液中に存在
しうるグルタチオンのようなチオレートアニオンによる攻撃から、結合を防護す
る機能を果たし、これによって、接合体が結合性リガンドによって作用部位に供
給される前に、接合体が膜結合するのを防ぐ助けとなる。多くの他の公知りガン
トと同様に、SMPTリガンドはシスティンのSHまたは一般アミン(たとえば
、リジンのニブシロンアミノ基)なとの官能性基を交差結合させる能力を有する
。もう一種の使用てきる交差結合剤には、開裂性ジスルフィド結合を有する異項
二官能性光活性フェニルアジド類、たとえばスルホスクシンイミジル−Z−(p
−アジドサリシルアミド)エチル−1,3′−ジチオプロピオネートか含まれる
。
このN−ヒドロキシスクシンイミジルは一般アミノ基に対しては作用せず(アミ
ドとして)、そしてフェニルアジドは(光分解すると)、アミノ酸残基のいづれ
とも非選択的に反応する。
[妨害J交差結合剤は、本発明の実施において一般に好適であるか、非妨害結合
剤もまた、本発明の実施に使用でき、宥和であることもある。その他の保護され
ているジスルフィドを含有しているとは考えられない、有用な交差結合剤には、
5ATA、5PDPおよび2−イミノチオラン(10)か含まれる。このような
交差結合剤の使用は当業者に充分に理解されている。
当然のこととして、その生物学的活性に係り、接合体の使用が望ましくない場合
には、ジスルフィド官能基を含む交差結合剤の使用は必須ではない。代表的交差
結合剤には、以下で詳述するSMCC交差結合剤か含まれる。
ジスルフィド結合を含有していないその他の多くの交差結合剤か知られており、
本発明にしたがい使用することかできる。このような使用は、たとえば接合体に
対する抗体を作ることが望まれる場合、および接合体の「免疫原性Jか完全に残
されていて、抗体の生成に使用される動物のワクチン生成を確実なものにするこ
とが望まれる場合か予想される。このようなCD4−トキシン接合体抗体は種々
の場合、たとえば接合体で処置しようとする患者からの臨床試料などの選ばれた
試料中の接合体の存在および(または)接合体レベルの測定のためのスクリーニ
ングか望まれる場合、に有用である。抗体の調製には、多(の方法が知られてお
り、これらの方法はいづれも、本発明に係る抗接合体抗体の調製に適するものと
考えられる。従って、本発明者はまた、本発明にしたがって生成される接合体か
治療目的以外の目的に対しても、その有用性が見い出されるものと見做している
。
接合された後に、この接合体を精製し、未接合A鎖または結合性リガンドなどの
夾雑物を除去することは重要なことである。未接合A鎖の分離は重要であり、こ
れは毒性の増大の可能性かあるためである。さらにまた、接合した部分と未接合
の部分との間の結合部位に対する競合の可能性を回避するために、未接合結合性
リガンドを除去することも重要である。いづれの場合にも、多くの精製技術が以
下の例に記載されており、これらの方法はそれらを臨床的に有用なものとするの
に充分の純度の接合体を提供する方法であることか見い出された。一般に、最も
好適な技術は、Blue−3epharoseの使用とゲル濾過またはゲル透過
工程との組合せである。Blue−SepharoseはC1bacron B
lue 3GAとアガロースとからなるカラムv l−リックスであり、これは
免疫接合体の精製に有用であることが見い出されている( 71 ) 。Blu
e−Sepharoseを使用すると、A鎖結合によるイオン交換の性質か組合
され、未接合結合からの接合結合の分離が良好に行なわれる。
Blue−Sepharoseは、遊離の(接合されていない)結合性リガンド
(たとえばrCD4)を接合体調製物がら排除することができる。遊離の(未接
合)トキシン(たとえば、dgA)を排除するためには、慣用のゲル濾過法また
は高速液体クロマトグラフィを使用する分子排除クロマトグラフィが好ましい。
充分に精製された接合体を調製した後に、これを非経口投与できる医薬組成物の
形態に調製することが望ましい。これは、最後の精製に、適当な医薬組成物用の
媒質を使用することによって達成される。
本発明に係る適当な医薬組成物は一般に、所望の接合体約lO〜約100mgを
許容される調剤用稀釈剤または賦形剤、たとえば無菌水溶液と混合し、接合体の
最終濃度を約1〜約2mg/mlにしたものからなる。このような組成物は典型
的には、緩衝剤、たとえばリン酸塩緩衝塩類溶液(PBS) 、あるいは追加の
添加剤、たとえば調剤用賦形剤、BSAまたはHSAなどの安定剤、あるいは塩
化ナトリウムなどの塩類を含有する。非経口投与のためには一般に、それらの無
菌性、無免疫原性および無発熱性を確実にすることによって、これらの医薬組成
物を、さらに医薬として許容されるものにすることか望ましい。このような方法
は一般に、文献70に例示されているように、当技術で周知である。エンドトキ
シン夾雑は、安全レベル、たとえばo、 5 ng/ mgタンパク質以下に維
持されるべきである。さらにまた、ヒトに投与するためには、EDA 0ffi
ce of Biologics標準によって要求される純度標準、−膜安定性
、発熱性および無菌性に適合しなければならない。
rCD4−dgA接合体の好ましい非経口用組成は、pH6〜7の0.145M
塩化ナトリウム溶液中の1〜2mg接合体/mlである。この組成物は一10″
C〜−70°Cで少なくとも一年間、保存することができる。
法例は、本発明の実施に係る好ましい態様、たとえば乞
方法、試薬などW説明するものであるばかりではなく、また本発明の一つまたは
二つ以上の態様の驚くべき、あるいはその他の予想外の効果を証明するものであ
る。下記の研究は、各態様の実施に精通している本発明者によって見い出された
技術、検定法、試薬などを用いて行なわれたことが認識されるべきである。しか
しながら、これらの研究は例示するだけのものであり、多くの修正および変更は
、これらの例および本明細書の記載から当業者にとって明白である。
ヒト組換えCD4 (rCD4)および脱グリコジル化リジンAM(dgA、)
の接合体を、3種の異なる交差−リンカ(SATASN−スクシンイミジル−8
−チオアセテート; SMCC,N−スクシンイミジル=(4−カルボキシ−シ
クロへキシル−メチル)−マレイミド:およびSMPT、N−スクシンイミジル
−オキシカルボニル−アルファーメチル−アルファー(2−ピリジルジチオ(ト
ルエン))〕を使用して調製した。交差リンカのうちの2種(すなわちSMPT
および5ATA)を用いて調製した接合体は、rCD4とdgAとの間にジスル
フィド結合(各々、妨害対非妨害的)を含んでいた。第3のSMCCは、チオエ
ーテル結合を含んでいた。
]、M換えCD4 (rCD4)
天然蛋白質のアミノ酸1−368を含む組換えCD4(rCD4)をSm1th
らにより記述されているようにして調製した(61;23−25も参照)。rC
D4について用いられた吸光係数(A1%、I cm/ 280 nm)および
分子量は、それぞれ15および45kDaてあった。
以下に議論するある生物学的研究において使用するために、rCD4をNa (
”[〕(Amersham、 UK)により10DO−GEN試薬(Pierc
e、Rockville、IL)を用いて標識した。比活性は、約1 uci/
ugてあった。下記に議論される他の研究のために、rCD4を、ビオチンのN
−ヒドロキシスクシンイミド(Sigma、 St、 Louis 。
MO)の50倍モル過剰量を用いてビオチン化した(62)。
2、 脱グリコリル化すシンA鎖(dgA)脱グリコジル化リジンA、I(dg
A)は、In1andLaboratories(Austin 、 TX)か
ら購入し、Fultonら(63)により記述されているように調製し、特徴付
けを行なった。dgAの吸光係数および分子量は、それぞれ7.7および32k
Daであった。dgA調製物のいくらかについては、5mMジチオスレイトール
(DTT) (Sigma、St、 Louis 、 MO)(最終濃度)を用
いて暗室内で室温にて30分間還元させた。DTTを、3mM NA、EDTA
を含む0.1Mリン酸緩衝溶液、pH7,5(PBE)にて平衡化したセファデ
ックスG−25M上でのゲルろ過により除去した。該還元dgAを、ジメチルホ
ルムアミド(DMF)(PierceSRockville、 [L)に最終濃
度2mMとして溶解したエルマン試薬(5,5’−ジチオビス(2−ニトロ安息
香酸) (DTNB) ) (Pierce、 RockeviLIe、IL
)を用いて、室温にて30分間処理を行なった。該エルマン化dgAを該反応混
合物からPBE中のセファデックスG−25Mでのゲルろ過により分離した。該
エルマン化dgAを、Fultonら(64)に記載されているように10DO
−GEN試薬を用いてNa〔125J)により標識し、比活性は、約1 uCi
/ugであった。
dgAは、2種類の異性体、dgA+およびdgAzからなる(63)。これら
の異性体の分離は、o、osMpsEにより平衡化されたpH7,5のブルーセ
ファロースCL−4Bカラム(Pharmacia、 Piscataway、
NJ ) (20xo、 8 cm)を用いて行なわれた。捕捉されたdgA
+十dgA2蛋白質を、連続的NaCl勾配(0,5Mまで)により溶出させた
。dgA+およびdgA 2の両者は、2つの明確なりロマト的ピークをもって
溶出され、最後のピークか純粋なdgA+を含んでいた。
3、N−スクシンイミジル−8−チオアセテート(SATA)交差−リンカを用
いたrCD4−dgAの調製
PBE中にpH7,5,4mg/mlで溶解されたrCD4を、10ulの5A
TA (Calbiochem、 La Jolla、 CA)(65)と混合
し、DMFに4.7mg/mlで溶解しくモル比5ATA/rCD4=2.3)
、該混合物を室温にて30分間インキュベートした。誘導されたrCD4を、P
BEにて平衡化したセファデックスG−25Mによるゲルろ過にて小分子から分
離した。チオアセチル化rCD4を、50mMヒドロキシルアミン(Sigma
、 St。
Louis 、 MO)(最終濃度)にてpH7,5で処理して脱アセチル化し
、直にpH7,5のニルマン化dgA溶液と、dgA/rCD4が2となるモル
比をもって混合した。dgAおよびチオール化rCD4溶液の両者の蛋白質濃度
は、2−3mg/mlの範囲であった。室温にて2時間インキュベートした後、
該混合物を精製した。ある実験においては、2種類の蛋白質の一方か、Na (
+2’I)により標識されている。
4、N−スクシンイミジル−オキシカルボニル−アルファーメチル−アルファー
(2−ピリジルジチオ)トルエン(SMPT)交差リンカを用いたrCD4−d
gAの調製
pH7,5のPBEに4mg/mlにて溶解された1!SのrCD4を(66)
、DMFに10mg/mlにて溶解された10ulのSMPT (モル比S
M P T / r CD 4 =2.9)と混合し、該混合物を室温にて30
分間インキュベートした。該誘導rCD4を、PBEにて平衡化したセファデッ
クスG−25M上のゲルろ過により小分子から分離し、ただちに新たに還元した
dgA (非=エルマン化)とpH7,5にてdgA/ r CD 4モル比2
をもって混合した。再反応物の蛋白質濃度は、1−2 mg/mlの範囲であっ
た。0.22 muフィルタを通過させて除菌した後、該混合物を精製のために
室温にて48時間インキュベートした。ある実験においては、2種の蛋白質のう
ち一方をNa(1!S[)により標識した。
5、N−スクシンイミジル−(4−カルポキシーシクロヘキシル−メチル)マレ
イミド(SMCC)交差リンカを用いたrCD4−dgAの調製
pH7,0のPBHに2mg/mlで溶解させたrCD4 1mlを、DMFに
10mg/mlで溶解させたSMCC(Pierce 5Rockville
、rL) 10ul (67)と混合しくSMCC/rCD4のモル比=6.8
)、該混合物を室温にて60分間インキュベートした。該誘導rCD4をpH6
,0のPBEで平衡化したセファデックスG−25M上のゲルろ過により小分子
から分離し、ただちに新たに還元したdgA (非−エルマン化)とpH6,0
にてdgA/rCD4モル比2をもって混合した。再反応物の蛋白質濃度は、2
mg/mlであった。室温にて1時間、および4°Cにて16時間のインキュベ
ート後、該混合を精製した。
6、 ニワトリオボアルブミン(OVA)とdgAとの接合体の調製および精製
OVA(SigmaSSt、 Louis 、 MO)(分子量43 kDa)
およびdgAを含む対照接合体を、5ATAまたはSMPTを用いてrCD4に
ついて記述したと同じ方法にて調製した。該OVA−dgA混合物をブルーセフ
ァロース−CL−4BおよびConA−セファロース−4Bカラム(Pharm
acia、 Piscataway、 NJ)上のクロマトグラフィにより精製
した。該ConA−セファロース−4Bカラム(5X0.8cm)は、1mMの
CaCl1 、MgC1zおよびMnCI 2を含む0.02M)リスーMCI
緩衝液、pH7,0により平衡化され、該OVA、−dgA接合体は、トリス−
HCl緩衝溶液中の0.25Mアルファーメチル−D−マンノシドにより溶出さ
れた。これらの接合体を、インビトロ細胞毒性アッセイを含む種々のアッセイに
おいて対照として使用した。
?、rCD4/dgAのモル比
rCD4に対するdgA鎖のモル比は、 +2″I−dgAまたは”J−rCD
4のそれぞれの比放射能、および、次の吸光係数、dgAについて7.7、rC
D4について15、rCD4−dgAについて12.0により計算した。
粗製接合体の精製のために、3種類の方法を適用した:a)ブルーセファロース
/セファクリルS−200HR: b)ブルーセファロース/セファロース−r
gp120;およびc)TSK−3000カラム上てのHPLCによるゲル透過
。
これらの各方法は、次のとおりに行なった:1、 ブルーセファロースCL−4
Bカラムでのクロマトグラフィー
dgA 20 rngの結合容量を有する10m1のゲルを入れた20X0.8
cmのカラムを、rCD4−dgAの精製に使用した。該カラムを、0.05M
PBEにて平衡化し、それぞれ50m1の0.05M PBEおよび0.5
M NaC1を容れたファルマシア勾配作製装置を使用して連続的NaC1勾配
(0,5Mまで)により溶出させた。
2、 セファロース−rgl+120でのアフィニティークロマトグラフィー
組換え型ウィルスエンベロープ糖蛋白質gp120(rgp 1 2 0 )
(Genentech、Inc、5outh San Fran−cisco、
CA)を製造者のプロトコールに従って活性化したCH−セファロース−48
(Pharmacia、 piscataWay 。
NJ)に、最終濃度O1s mg rpg l 20 /ml充填ゲルにて結合
させた。該セファロース−rgp 120は、0.125mgrCD4/mg
rgpl 20を結合した。セファロース−rgp 120カラム(4x1.8
cm)に結合したrCD4およびrCD4−dgA接合体を、0.15M Na
Clを含む0.1Mグリシン緩衝溶液、pH3,0にて溶出させた。
3、 ゲル透過高速液体クロマトグラフィー(HPL、C)試料を、分析用7.
5X600mmTSK3000SWカラム(Sepharogel、 LKB
、 Bromma、スウェーデン)または調製用21.5X600mm TSK
csoooswcカラム(Llltropac、 LKB 、 Bromma
、スウェーデン)のいずれかに負荷し、分離をpH7,5のPBEにて、流速1
ml/分(Spheroge l)および3m1/分(Ultropac)にて
行なった。ピークの保持時間を、既知の分子量を有する標準蛋白質(Pharm
acia SPiscataway、 NJ)のものと比較した。
4、 セファクリル−3−200HRでのゲルろ過ゲルろ過を、PBEで平衡化
した80X1.8cmカラム上で行なった。該カラムは、マウスF (ab’
) 2(l O0kDa)、r CD 4 (45kDa)およびdgA (3
2kDa)によって検量されている。
5、r CD 4−dgA接合体の分子量および組成該接合体を構築するために
用いた交差−リンカに関係なく、最終精製調製物は、約1.0のr CD 4
/dgA比(表1の下段参照)ならびにセファクリルS−200HRのゲルろ過
およびHPLCにて測定される分子量8O−82kDaを有していた。しかしな
から、非還元条件下での5DS−PAGE分析によって、75kDaおよび92
kDaの2つの電気泳動バンドが観察された(図2)、rCD4またはdgA部
分のいずれかを(12J)により標識したrCD4−SMPT−dgAを電気泳
動し、該ゲルのオートラジオグラフを作製することによって、2つの電気泳動バ
ンドの各々の中に、rCD4およびdgAの存在が確認された。両電気泳動種(
75kDaおよび92 kDa )は、どちらの部分が標識されているかに関係
なく標識されていた。両電気泳動種は、両バンド共にセファロース−rgp12
0に特異的に結合し、かつI)H3,0にて溶出されることから(図1c)、共
に生物学的に活性なrCD4を含んでいた。
rCD4−dgAの2種類の形態の存在に関する一つの説明は、一方の種が、1
分子のdgA/ r CD 4分子(75kDa)を含み、他方が2分子のdg
A/ r CD 4分子(105kDa)を含むことである。しかしながら、こ
の説明はより遅い電気泳動バンドの分子量の測定値(92kDa)と理論値(l
O5kDa)との不一致に基づき、また更に重要なことには、rCD4に対す
るdgAの比が、両方のバンドにおいて0.98±0.02であることから起こ
り得ないものと思われる。該蛋白質の二重性の存在の別の可能性ある説明は、一
つの種がr CD 4− dgA + (遅いバンド)を含み、他方がrCD4
dgAz (速いバンド)を含むことである。しかしながら、精製されたdg
A +を用いて調製されたr CD 4−SMPT−dgAも同様な電気泳動的
二重性(図3、ランドB)を含むという知見からそうでないことが示される。最
も起こり得る説明は、rCD4上にdgAと接合し得る2種類の異なる部位があ
り、異なる分子形状およびストークス半径を有して5DS−ポリアクリルアミド
ゲル上を異なる速度で走る2種類の型の接合体形成を導くことである。還元性条
件下において、SMPTまたは5ATAのいずれかを用いて調製されたrCD4
−dgAは、rCD4およびdgAに対応する2つのバンドを生じた。SMCC
−誘導接合体は還元されずに修飾されない電気泳動二重性を維持した。
6、 ドデシル硫酸ナトリウムポリアクリルアミドゲル電%のゲル勾配のファル
マシアファストシステム(Phastsystem)を使用する5DS−PAG
Eにより、還元性および非還元性条件の両者において分析した。該ゲルを、製造
者の指示に基づいて0.1%ファストゲルブルーRまたは0.4%硝酸銀のいず
れかを用いて染色した。電気泳動バンドに存在する放射能の割合は、5DS−P
AGEに続いて、バイオ−ラド(モデル620)ビデオデンシトメータを使用し
てオートラジオグラフの走査デンシトメトリーにより測定した(64)。次の蛋
白質を、分子量評価の標準として使用した(Pharmacia 、 Pisc
ataway、NJ) :アル’7フーラクトアルブミン(24,4kDa)、
大豆トリプシンインヒビタ(20,I KDa)、カルボニックアンヒドラーゼ
(30kDa)、OVA (43kDa)、ウシ血清アルブミン(67kDa)
、およびホスホリラーゼb(94kDa)。
7、 スルフィドリル基の測定
rCD4−dgA接合体中の多くの遊離SH基に加えて、rCD4に導入された
多くのSH基を、DTNBを用いて測定した(79)。
8、結果
ブルーセファロース(dgAを結合する)上の勾配クロマトグラフィーにより、
rCD4の主要部はrCD4−dgA接合体から除去されていた(rCD4はブ
ルーセファロースに結合しない)(図1)。調製に使用した交差リンカに関係な
く、rCD4−dgAは常に第3のピーク中に溶出され、dgA +およびdg
Azに隣接していた(図1、a)。分子量の大きいrCD4−dgA接合体(分
子量約100 kDa)は、ブルーセファロースに強固に結合し、従って0.0
5 M NaOHおよび0.5 M NaC1の混合物によってのみ溶出された
。ブルーセファロースクロマトグラフィーの後にrCD4−dgA調製物に残る
残留dgAは、セファクリルS−200HR上のゲルろ過(図1b)またはセフ
ァロース−rgp I 20上のアフイニテイクロマトグラフィー(図1c)の
いずれかにより除去され得る。
クロマトグラフィーの概評(図1b)に示されるように、ゲルろ過は見かけの分
子量80kDaを有する接合体から高分子量の物質を更に分離し得ることからよ
り進んだ精製物を与えた。部分精製(純度80%)は、セファロゲルTSK30
00SWカラム(図1d)またはウルトラバックTSK3000SWGカラムに
よるHPLCを使用した単一精製工程によって達成できた。HPLC分離をブル
ーセファロースクロマトグラフィー後に適用した場合、rCD4−dgA接合体
は、TSK3000SWカラムかrCD4−dgAのrCD4からの分離を促進
することがらセファクリルS−200HRを使用した場合より良好な純度を有す
る。rCD4−dgA接合体の収率および純度を表1に示した。
“ 接合体中のrCD4の量(全蛋白質の60%)は、m製に用いたrCD4の
初期量の百分率で表わしである。4回の実験の平均。
ゝ ブルーセファロースCL−4BおよびセファクリルS−200HR後。銀染
色5DS−PAGE (非還元)のデンシトメトリーにより計算。
’ gl)120i、:対するrcD4の親和性ハ4.1 +0.5 xlo−
’M(3回の実験の平均)。
4 37°Cにおける16時間のインキュベーション後の細胞毒性活性。同じア
ッセイに用いた新たに解凍した接合体のICs。を100%とした。3回の実験
の平均。
° 放射標識接合体の注射から4時間後における放出された遊離dgA鎖の百分
率。
1 アルファ相は最初の30分間、ベータ相は続く8時間である。dgAについ
ては、アルファー20分;ベータ=228分。rCD4については、アルフッ2
10分;ベータ=I05分。
13回の実験の平均。
h 2回の実験の平均。
I dgのLD、、は、3oug/gマウスてあった。
」 3回の実験の平均。
15回の実験の平均。
1 8回の実験の平均。
9、 説明
3種類の異なるリンカを使用する接合体を構築し、それらの収率、純度、生化学
的構造、インビトロ活性およびインビボの挙動について比較した。該接合体中の
2種類は、5ATAまたはSMPT交差−リンカを使用してrCD4およびdg
A間のジスルフィド結合をもって構築され、第3のものはSMCCを用いてチオ
ヱーテル結合をもって構築された。3種類の交差−リンカは、rCD4上のE−
アミノ基を誘導し、またdgAのシスティンの天然SHを使用する。3種類の接
合体すべてについて、N−ヒドロキシスクシンイミドによって活性基が導入され
、rCD4の第一アミノ基および活性ビリジルジスルフィド基のアミド結合か確
立される。
該接合体の生化学的分析が行なわれ、結果はそれらが大きさおよびrCD4とd
gAの組成において類似していることを示している。かくして:
1)該3種類の接合体は、1分子のdgAに共存的に結合する1分子のrCD4
を含む。該接合体類は、ゲルろ過およびHPLCにより測定される見かけの分子
量8゜−82kDaを存していたが、5DS−PAGEにより分析した場合には
、75および92kDaの2種類の形態がらなっていた。75および92kDa
の種は、それぞれ単一のrCD4および単一のdgAを含んでいた。異なった量
または梨のdgA (cfgA+および6gA2)をもった2種類のrCD4−
dgA接合体を示す二重性の可能性は、適切な実験により除外された。この不規
則的構造は、誘導されたrCD4か2種類の異なった分子の母集団を含む場合に
生成するであろう。しかしながら、rCD4調製物の不均質性は、等電点フォー
カシングを含むいずれの技術によっても示されず、rCD4分子上の電荷の分布
において、何ら有意な差異かないことか示唆された。
2)還元および細胞非含有ラビット赤血球溶血物アッセイにおける2種類のジス
ルフィド結合接合体の分析によって測定されるように、5ATAおよびSMPT
を用いて調製される接合体中のdgA 鎖は、それらの調製に用いたdgAと同
様に活性を有していた。
3)数種の異なる精製方法を使用し、各接合体の最終収率は約20%であり、ま
た3種類の接合体はすへてrgp 120−結合活性を保持していた。rCD4
−dgA接合体の精製は、リシンA鎖−含存イムノトキシンの精製に先に使用さ
れたクロマトグラフィー材料であるブルーセファロース上でのクロマトグラフィ
ーを含んでいた(71)。この基本的技術は、より長いカラムを使用し、またp
i(7,5におけるブルーセファロースのイオン交換性を利用するために塩勾配
を適用することにより部分的に修飾された。イオン交換およびclgA−結合性
の組合せは、妥当な収率および許容可能な程度の純度をもってrCD4−dgA
接合体の分離を可能とした。
引続くセファクリルS−200HR上でのゲルろ過またはセファロース−rgp
I 20上のアフィニティクロマトグラフィーは、約90%の純度であり痕跡
量の遊離のdgAおよびrCD4ならびにある程度の分子量の大きい物質を伴う
rCD4−dgA調製物を生じた。rCD4−SMPT−dgA接合体の最高の
純度(〉95%)は、ブルーセファロースクロマトグラフィーとTSK G30
00 SWG上のHPLCとの組合せにより達成された。
例rr【
rCD4−リシンA鎖によるHIV−感染細胞の処置チオール化rCD4(N−
スクシンイミジル−8−アセチルチオアセテート(SATA)により誘導)(7
2)を、エルマン試薬により誘導されたdgA(74)に対して、例Iにおいて
上述したと同様な方法により結合させた。該接合体を、遊離のdgAを除去する
ためにセファクリルS−200(HR)上のゲルろ過により、また遊離のrCD
4を除去するためにセファロース抗−リシンA鎖カラムにて’a KI した。
接合体のdgAおよびrCD4成分の活性を評価した。
ジチオスレイトールによる還元後、接合体から放出されたdgAは、細胞非含有
ラビット赤血球アッセイにおける蛋白質合成阻害能力について天然またはエルマ
ン化dgAと対比できるものであった(74)。(IC,。(12)=4 X
10−” M対2×10−目M〕。該rCD4−dgAは、チオール化rCD4
に対比できるgp120結合活性を、また天然rCD4の25〜50%を、溶液
または同相結合アッセイにおいて存していた(75)。
rCD4−dgAを用いたヒトT細胞株H9由来のHIV感染細胞の処置は、I
Cs。とじて1.5±0.53X10−” M (4回の実験についての平均
±SD)をもって90%以上のDNA合成を阻害した(図3)。対照的に、遊離
のrCD4または無関係な同様の大きさの抗体リシンA#I接合体(Fab’
−MOPC−21(I gG、−dGA))i;!、わずかl/1000(7)
有効性(IC5G> i o−7M)にすぎなかった。rCD4−dgA、rC
D4およびF a b’ −MOPC−21−dgAのいずれも非感染H9細胞
を、濃度> 5 X l O−”Mにおいて殺すことはなかった(IN3B)。
従って、rCD4− dgAの毒性は、特異的であった。
rCD4−dgAの細胞毒性効果は、可溶性rgp 120(図4A)、CD4
のgp120結合性部位に対するモノクローナル抗体(MAbs)(Leu−3
a (+ 4))または可溶性rCD4 (図4C)によって、濃度依存性をも
って効果的に阻止された。対照的に、ウシ血清アルプミ:/ (BSA)(図4
AおよびC)またはgp120結合性に関連しない他のCD4エピトープに対す
るMAbsは、rCD4−dgAの細胞毒性を阻害しなかった(図4)。したが
って、HIV−感染H9IIB胞に対するrCD4−dgAの細胞毒性は、接合
体のrCD4成分のgp120に対する特異的結合により起こった。
次に、rCD4−dgAか主要組織適合性エピトープを発現する細胞を殺すか否
かを測定した(3回の実験の平均±5D)(図5) 、 r CD 4−dgA
のDaud i細胞に対する>5X1.0−”M濃度における殺傷能力の欠如は
、rCD4−dgAのクラス11分子に対する低い結合親性、またはクラスrr
抗原かrCD4−dgAとの結合後において内在化されないことによるであろう
。
rCD4−dgA接合体の薬理的および生物学的性質1、HIV−感染および非
感染細胞に対するCD4−dgA接合体の細胞毒性
HIV−感染ヒトH9細胞に対するrCD4−dgAの細胞毒性を測定するアッ
セイを一般的に次のように行なった:接合体の連続希釈物を96穴マイクロタイ
タープレート中の完全培地(RPMI、12%FCSおよび抗生物質類)中に3
組の形態で塗布した。次いで、細胞を、最終濃度4XIO’細胞/mlとなるよ
うに加え、該プレートを37°C(5%CO□)にて36時間インキュベートし
た。次いで細胞を、1uCiの〔3H〕チミジンにより6−8時間パルス処理し
、タイターチック自動回収装置した。3組の別々の実験を、それぞれ感染および
非感染ヒト上9細胞を用いて行なった。
5ATA−結合接合体を用いた例1■に示した研究に合致して、rCD4−SM
PT−dBAおよびrCD4−3 A T A −dgAも同様にインビトロに
おいてHIV−感染H9細胞に対して毒性を有していた(図7および表1)、r
CD4−3MCC−dgAは、対象接合体であるOVA−dgAに比しても毒性
かなく(表I)、抗体およびA鎖の接合体は、2成分間にジスルフィド結合か存
在する場合にのみ毒性を有することを示唆している(81)。重要な点は、非感
染H9m胞に対しては、いずれの接合体も毒性か無いことである。
細胞毒性の研究は、SMPTまたは5ATAのいずれかを用いて調製したrCD
4−dgAか、同様な能力(ICa。=1.7−2.OX 1. O柑’ M)
をもってHIV−感染H9m胞を殺傷することを示した。rCD4−3MCC−
dgAは、gp+20−結合活性を示すにもかかわらず、関連のない接合体(O
VA−dgA)に比べて高い毒性(5X I O−”M)を示すことはなかった
。2種の、活性接合体は、HTV−感染細胞に対して、非感染細胞に対するより
1000倍高い毒性を有し、また対照接合体OV A −dgAは、感染または
非感染細胞のいずれであろうと非毒性であった。
2、rCD4および誘導体のrgp120への結合rCD4.5ATAまたはS
MPT接合体のrgp120に対する結合を、自動化液相競合結合アッセイを適
用して測定した。該アッセイには、rgp120のrCD4に対する溶液相結合
の評価のためにPandexScreen装置(Pandex Laborat
ories、Ins、)を使用し、またP B S p)17.5.1%BSA
、0.02%アジド(PBSA)中に50−2 ug/mlを計り取って別々の
96穴プレートに入れたrCD4またはrCD4接合体を1穴あたり0.03m
1を使用して実施した。PBSA中の9ug/[+11の濃度のrCD4−ビオ
チン0.03m1を加え、次いでPBSA中の15ug/mlの濃度のrgp1
200.03mIを加えた。該反応混合物を混合しつつ室温にて3時間インキュ
ベートした。遊離または結合pgpi2゜を、ポリスチレンビーズに吸着させた
抗−rgp120モノクローナル抗体(MoAbs)との反応によって免疫沈降
させた。該免疫沈降のため、0.02 [+11の抗−rgp120MoAb−
被覆ビーズを、装置により最初にパンデックスプレートに加えた。次いて0.0
3m1の反応混合物を該バンデックスプレート中の粒子に移した。15分間のイ
ンキュベーションに続けて、0.02m1のストレブトアビジンーフィコエリト
リン接合体をPBSA中に1150に希釈して入れた。該プレートを暗室中で1
5分間インキュベートし、次いでPBSSo、05%トゥイーン2oにより洗浄
し、蛍光強度を測定した。
rCD4.5ATAおよびSMPT接合体の阻害曲線を図6に例示しである。こ
れらの曲線は、相互に若干ずれているか、曲線間の差異は統計上有意なものでは
ない。
これらのデータは、装置により提供されるソフトウェアを使用する5catch
ard分析によって、rCD4および接合体の結合親和性(Kd)の計算にも使
用した(8o)。
これらの結果は、SMPTとの接合による親和性の若干の欠損があることを示し
たが、この差異は実験誤差の範囲内のものであった(表■参照)。
3、rCD4のDaudi細胞への結合rCD4のDaudi細胞への結合を、
放射標識rCD4を用いた直接結合アッセイ、またはビオチン結合rCD4およ
びフルオレセイン−アビジンを用いた間接アッセイにより評価した。細胞(10
’ 10.1m1)を、それぞれ4°Cにて、種々の量の”’I−rCD4 (
1−500ng/ 0.1 ml)またはビオチン結合rCD4(0,1−25
μg10.1m1.)により3時間または30分間処理した。10%ウシ胎仔性
血清(Fe2)および011%ナトリウムアジドを含む冷リン酸緩衝塩溶液(P
BS)により2回洗浄後、細胞ペレットの放射能を測定(放射標識rCD4を使
用した場合)するか、あるいは細胞懸濁処理した。該細胞を、洗浄し、フル第1
/セインー活性化細胞ソーターF A CS (Becton−Dickins
on、0xnard、CA)にて分析した。
MHCクラス([“ヒトDaud i細胞に対する 125I−標識またはビオ
チン結合rCD4の有意な結合は観察されなかった(K> 10” M−’)O
このことは、rCD4およびrCD4−dgAのいずれもか細胞表面MHCクラ
ス1r抗原に結合し得ないことを示している(82)。結合アッセイにより測定
されたように、rCD4分子およびそれを用いて調製された接合体は、クラス目
+Daudi細胞に結合しなかった。クラス[1分子は、推定されるCD4に対
する天然のリガンドであることから、このことは、細胞−結合CD4が細胞−結
合クラスII抗原に結合可能である一方(82) 、可溶性rCD4は、細胞−
結合クラスII分子に結合しないことを示している。この知見は抗−クラスIf
−dgA接合体が同じアッセイで毒性であるにもかかわらず、r CD 4−4
−3ATA−dがDaudi細胞を殺傷しないという例[[1に示した研究に合
致する。
4、r CD 4−dgA接合体の安定性5ATA−およびSMPT−誘導rC
D4−dgA接合体の安定性を、HIV−感染ヒトH細胞にて毒性試験を行なう
前に、該接合体を新鮮ヒト血漿中で37°Cにて16時間インキュベートするこ
とにより試験した。
上記表Iに示されるように、両液合体の細胞毒性は、ヒト血漿中での37℃、1
6時間のインキュベーションにより約50%低減した。5ATA−およびSMP
T−誘導接合体の残留細胞毒性の差異は、統計的に有意なものではなかった。
rCD4−dgA接合体のインビボにおける解離について、正常マウスへの放射
標識接合体の注射後4時間において遊離dgAの放出を測定することにより更に
研究を行なった。マウス細胞はrCD4−dgAを結合せず、従って接合体がイ
ンビボにおいて細胞に特異的に取込まれることがないモデルにおける接合体安定
性のための良好なモデルを与えることに注意したい。かくして、rCD4−dg
A注射後、血清試料を収集し、ウサギ抗−リシンA頌を用いて免疫沈降させた。
沈殿を5DS−PAGEおよびオートラジオグラフィにより分析した(方法を参
照)。結果は、r CD 4−SMPT−dgAが、rCD4−3ATA−dg
Aより4倍遅くインビボにて分解され(表■)、またrCD4−3MCC−dg
Aか最も安定である(1%未満のdgA放出)ことを示している。
HIV−感染H91H胞上の細胞毒性アッセイにおいて、試験する場合、放射標
識5ATA−またはSMPT−結合接合体の注射後3時間(一つの半減期)にて
回収されたマウス血漿は、新たに解凍された接合体のものと同等なIC,。(2
X 10−” M)を示した。
安定性試験は以下のように行なわれた:放射標識接合体(約10 ”cpm/動
物)をマウスに注射後、該動物を放血せしめ、ヘパリン処理車を回収した。血漿
中の遊離および接合dgAを、ウサギ抗−リシンA鎖およびヤギ抗−ウサギ[g
(83)を用いて調製した免疫複合体により沈殿させた。該沈殿物を1%SDS
中で煮沸し、12%5DS−PAGE上で電気泳動にかけた。乾燥ゲルのオート
ラジオグラムをバイオ−ラドビデオデンシトメータを用いて走査した。dgA下
の領域およびrCD4−dgAビークを、放出dgAに対応する放射能の百分率
を決定するために両ピーク下の全領域で割った。この値を、rCD4−dgA接
合体のインビボ分離を評価するために使用した。
血液から回収されたrCD4−dgA接合体の機能的活性を、HIV−感染H9
細胞上の細胞毒性アッセイを行なうことにより測定した。マウスに、既知量の放
射能(約5 x 10’cpm/ug )をもった放射標識5ATA−またはS
MPT−結合接合体を注射した。3時間後、動物を放血せしめ既知量の接合体を
含むヘパリン処理血漿を、インビトロ細胞毒性アッセイにおいて新たに解凍した
接合体と比較した。
ヒト血漿中での安定性を測定するために、接合体を未希釈ヒト血漿またはPBS
中で37°Cにて16時間インキュベートし、次いで新たに解凍した接合体を並
行して細胞毒性アッセイに使用した。
該インビトロ安定性試験は、5ATA−およびSMPT−誘導rCD4−dgA
接合体の両者が、同様な化学的安定性を有し、両者共に37°Cにおいて16時
間後に細胞毒性能力の約50%を失なうことを示した。しかしながら、インビボ
(マウス血中)においては、SMPT−結合接合体は、5ATA−結合接合体よ
り4倍少ない遊離dgAを放出し、より安定であった。この結果は、SMPTを
用いて調製されたイムノトキシンが、5ATAと同様に露出したジスルフィド結
合を生じる交差リンカである2−イミノチオレーンを用いて調製された対応する
イムノトキシンより6倍遅くインビボで分解されることを示したThorpeら
の報告(85)と一致する。
SMPTは、組織および血中に存在するグルタチオン等のチオレート陰イオンの
攻撃からジスルフィド結合を保護する、隣在するベンゼン環およびメチル基によ
り立体的に妨害されたジスルフィド結合を生成する。
5ATA−およびSMPT−結合接合体をマウスに注射し、3時間後にそれらの
血清をHIV−感染H9細胞をインビトロにて殺傷させるために使用して測定さ
れるように、残留接合体の活性の損失はなかった。この結果は、両rCD4−d
gA接合体が、循還する感染細胞によるそれらの反応を許容するために充分な時
間、それらの細胞毒性活性を保持することを示している。
5、rCD4−dgA接合体のインビボ消滅Fultonらの方法を使用した(
64)。概略は、接合体をI 0DO−GEN技術によりNa [:”’[〕を
用いて標識し、マウスの後−眼窩溝に注射した(約4X10’cpm / 5
ug/動物)。(125[)レベルを、5分、10分、30分、1時間、2時間
、4時間、および8時間において、血液のヘパリン処理試料(75ul)につい
て測定した。血中に残留する全放射能を、ガンマ計数器にて分別量を測定し、全
血体積を体重の7%として測定した(64)。酸沈殿可能な放射能は、血漿分別
量の10%トリクロロ酢酸による沈殿にて測定した。循環系に残留する注射され
た放射能の百分率を、注射された酸−沈殿可能な放射能の百分率として計算した
。消去のアルファー(30分間)およびベーター相(8時間)の両者についての
半減期(TI/2)を、時間に対する酸沈殿放射能の百分率を零に外挿して図的
にめた(84)。
マウスに注射された放射標識rCD4−c1gAの血漿レベルは、消滅の2つの
主要な相、すなわち30分間以内に完全に終わる速い初期アルファ相、およびよ
り遅いベータ相を示した。3種類の接合体は、すべてか8時間以内に約90%が
消滅した(図8)。3種の接合体の、T172ベ一タ間には統計的に有意な差異
かなかった。しかしなから、SMPT−誘導rCD4−dgAは、5ATA−誘
導接合体よりわずかに長い半減期を有していた(表1)。この差異は、■gGお
よびdgAにより調製されたSMPT接合体を用いた先の研究から予測されてい
るものに比べて大きいものではない。rCD4の半減は、dgAとの接合後に、
両相において顕著に増大する(2−5倍)ことに注意すべきである。
放射性ヨウ素化蛋白質の器官分布を、前述のように麻酔したマウスのPBSによ
る潅流後に測定した(64)。
器官を取出し、重量測定およびガンマ計数測定を行なった。器官試料をはさみで
細断し、0.5%Non1det P −40により抽出し、そして清澄化抽出
物を10%トリクロロ酢酸により沈殿させた。酸沈殿放射能の百分率を測定し、
値を種々の組織中の蛋白質結合放射能の計算に使用した。放射標識蛋白質を蓄積
する器官の容量は、器官に保持された注射放射能投与量の百分率を、該器官の正
身重量で割って計算した。
放射標識接合体またはその蛋白質成分の注射から1時間後の種々の器官抽出物の
酸沈殿性により測定された標識接合体の組織分布を、表I+に示した。この表に
要約される結果から、以下の結論が引出される:a)rCD4−8M P T
−dgAおよびr CD 4−3MCC−dgA接合体は、膵臓中にr CD
4−4−3ATA−dの3倍高い水準で選択的に蓄積される+b)rCD4−3
MCC−dgAは、5ATA−結合接合体の約3倍高い水準で肝臓に濃縮される
;c)rCD4−3ATA−dgA接合体は、他の2種の接合体より低い蓄積を
これらの器官(肝臓および牌m)で示すか、腎臓には蓄積される。
マウスのインビボでの研究において、SMCC−結合接合体は、対照、すなわち
チオール媒介還元に感受性であろうジスルフィド結合を欠く接合体として作用す
る。
インビボにおける消去の研究は、rCD4が10分間のT172アルフアをもっ
て容易に消去されることを示した。
30分間で、わずかに7%が血清中に残った。d[iAも、20分間の短いT1
72アルフアを有していた。30分間で、26%か血清中に残った。対照的に、
rCD4−dgA接合体は、存意に長いT172アルフア(40−60分間)を
有していた。30分間で、40%以上か血清中に残った。かくして、rCD4−
dgAに対する接合は、rCD4に有意に血清半減期を与える。3種類のすへて
の接合体について、8時間後に循環系に残留する蛋白質の百分率は、10%を若
干下回った。ここにおいて、実質的にすべてのrCD4が消去された。5ATA
−結合(177分間)およびSMPT−結合(209分間)接合体の8時間ベー
タ相半減期の差異は、統計的に有意なものではなかった。
6、r CD 4−dgA接合体の毒性種々のrCD4−dgA接合体の蛋白質
合成阻害能力を、無細胞アッセイにおいて試験した。ICs。は、dgA、 r
CD4−SATA−dgAおよびr CD 4−SMP T−dgAについて1
0−”M、またSMCC−誘導接合体につイテ> 10−”Mテあツタ(表[[
) 。SMCC接合体は、遊離のdgAが還元によって放出され得ないことから
、アッセイにおいて毒性を有さなかった。
マウスにおけるr CD 4−4−3ATA−dおよびrCD4−SMPT−d
gAのLD、。は、同様であった(表1)。これらの研究において、増大させた
量のrCD4− dgA接合体を、体重15gの4匹のC3H/HEJマウスの
3群に腹腔内的に注射し、10日以内に起きた死亡に基づいてLD、。を計算し
た。SMPT−結合rCD4−dgA接合体については、体重20gの4匹のB
ALB/cマウスの3群を使用して2回の反復によりアッセイを行なった。C3
H/HEJおよびB A L B / C7ウスの両者について平均値を計算し
た。
非毒性接合体r CD 4−SMCC−dgAのLD!、は、測定しなかった。
2種類の活性接合体、rCD4−3AT A −dgAおよびrCD4−SMP
T−dgAのLD6.は、それぞれ1100uおよび116ug/gマウスであ
った。
このことは、IgG−dgA接合体のLD、。(15−20%g/ g 7ウス
)(,85)との比較において、該rCD4−dgA接合体は、蛋白質に基づい
て6倍低く、またdgAに基づいて10倍低い毒性をもつことを示している。
7、r CD 4−dgA接合体の病巣分布処置群は、4匹の25−32gのC
A F +雄マウスからなり、それらはSMPT−結合r CD 4−dgA、
5ATA−結合rCD4−dgAのいずれかのLDsoの5%、10%および
20%、dgAのLD、、の20%、または食塩水を含む1ml溶液を、腹腔内
的に投与された。マウスは7日後にベンドパルビタールの腹腔内的注射により処
置された。組織を大ざっばに切断して10%緩衝ホルマリン中で固定した。肝臓
、膵臓、腎臓、肺、心臓、脳下垂体および横隔膜筋をパラフィン中に包埋し、5
ミクロンの薄片とし、ヘマトキシリンおよびニオシンにより染色した。病巣を主
観的に無し、最少、中程度、顕著として評点し、0,1.3または3の等級をつ
け、各群について平均した。器官内、またはLD、。投与量の5%、10%また
は20%を注射されたマウスのいずれにも大きい病巣はなかった。IJll微鏡
的に、すべての動物の肝臓、腎臓、膵臓、および脳には病巣が無かった。
病巣は、起始点近くの後脚、横隔膜および心臓の骨格筋に見られた。病巣は、形
態的よりむしろ程度において変化した(表III )。それらは、断片化され、
ヒアリン質化され、およびしばしばマクロファージおよび少数の好中球に浸潤あ
るいは包接された筋線維からなっていた。
炎症性細胞は、正常線維に隣接して包囲する筋内膜に浸潤していた。炎症性応答
は、筋形質核の増殖を伴い、また再生ストラップ細胞は、下垂体および横隔膜筋
系の両者において退行する線維と混合されて報告されている。
下垂体筋中の病巣は、他の非感染筋肉を放置して分散された筋肉東向にしばしば
濃縮される。該病巣は、下垂体骨格筋において横隔膜または心臓中のものより一
貫して突出している。
表IIl
lIrCD4−3ATA−dおよびdgA注射マウスの筋障害の平均評点rCD
4−SMPT−dgA ’
5 0.00” 0.00 0.00
10 0.00 0.25 1.25
20 0.00 0.00 1.75
rCD4−3ATA−dgA ”
5 0.25 0.75 2.25
10 0.33 0.25 2.25
20 0.25 0.25 1.25
gA b
20 0.33bO,332,60
対照 o、oo o、oo o、o。
“ 4匹の動物についての平均病巣評点b 3匹の動物についての平均病巣評点
心筋病巣は広範囲に分散し、また4匹の動物にのみ見出され、rCD4−3AT
A−dgAにより、およびdgAにより処置された各群からの一匹であった。心
筋病巣は、最少であり、通常1または2の心筋線維に集中または限定されていた
。退行した心筋線維は、ヒアリン質化され、好塩基性顆粒球により斑状化され、
マクロファージおよび好中球に浸潤され、また一部についてはマクロファージの
浸潤によって閉塞されていた。
横隔膜および下垂体骨格筋からの筋断面における再生の証拠は、筋障害が可逆的
であることを示している。心筋障害は、そのような損傷後、再生しないが、心筋
障害の病巣は最少であり、広く分散し、いずれのマウスにおいても心疾患は生じ
なかった。
SMPTとは対照的に、接合体調製のための5ATAの使用は、下垂体骨格およ
び横隔膜に記録された筋障害を悪化させる。加つるに、5ATA−結合接合体は
、ノロ臓に病巣を生じた。r CD 4−SMPT−dgAを注射した動物にお
いては、心臓の病巣は見出されなかった。
この結果は、SMPTを用いて調製された接合体は心筋線維に対して毒性でなく
、また、5ATAを用いて調製されたrCD4−dgAよりも骨格筋に対する毒
性か低いことを示唆している。いずれの動物も心疾患の徴候を、臨床的にも剖検
的にも示さなかった。
総合的にみて、これらの結果は、SMPTを用1.zて調製されたrCD4−d
gAは、AIDS患者を治療するjコめの治療薬として更に開発されるべく選択
される接合体であることを示唆している。
例 V
CD4ペプチド性接合体の調製
BSA−dgAに結合されたCD4の41.−57位のアミノ酸か組込まれたペ
プチドを含んでなる短いペプチド性接合体は、HIV−感染細胞を選択的に殺す
ことができる。該ペプチドBSA接合体も、CD4およびgp 120間の相互
作用を阻害する。B S A −dgAとの接合に先立って、該ペプチドは約2
.3 kDaの分子量を有し、また更に柔軟性(Ala )を与え、かつ該ペプ
チドにジスルフィド結合能力(Cys )を与えるためにカルボキシル末端への
Ala−Cysの付加を含めた。この例示的研究においては、55位のAlaを
比活性3.8 x l O’ cpm 7mgで[:’H)により標識した。高
い濃度においてさえ、該ペプチドは単独ではCD4とgp120との結合を阻害
することができないが、それがジスルフィド結合を介してBSAにカップルされ
た場合に、この接合体は西洋ワサビペルオキシダーゼ(HRP)−標識CD4の
gp120への結合を、4領域rCD4分子(図14)の100倍高濃度におい
てではあるが、阻害することができた。
ペプチド41−57のBSAへのカップリングは、N−スクシンイミジル−8−
チオアセテート(SATA)およびN−スクシンイミジル−3−(2−ピリジル
ジチオ)プロピオネート(SPDP)の混合物のモル過剰量を用いてBSAをチ
オール化することにより行なわれた。
次いで、チオール化BSAを該ペプチドと反応させ、接合体をヒドロキシルアミ
ンにより脱アセチル化し、還元されたエルマン化dgAと反応させた。別法とし
て、BSA分子を5ATAにより千オール化し、カルボジイミド゛処理によりペ
プチドに接合させた。接合体をヒドロキシルアミンにより脱アセチル化し、還元
されたエノしマン化dgAにカップリングして接合体を得た。
該反応は次のとおりである。
PY−S−3−BSA−S−COCH,+ペプチドー3H↓
↓
ペプチド−3−3−BSA−S−3−dgA該ペプチド/BSAモル比は、放射
能測定およびペプチド−3−S−BSA接合体の蛋白質濃度の測定から、約8で
あった。該ペプチドは、dgA分子に直接結合され、引続いて5PDSを用いて
dgAをチオール化し、DTTにて還元し、エルマン化試薬(DTNB)と反応
に付されてもよい。dgA分子は、わずか2個のレジン残基(1個のαNH,お
よび1個の反応性システィン残基に加えて)を含むため、処理されたdgA上に
はSH−含有ペプチドへのカップリングのために、4個未満のチオール基か利用
可能である。
該ペプチド−S−3−BSA−dgAおよびペプチド−BSA−3−S−dgA
を、TSK−3000上のHPLCにより反応混合物から部分精製した。該接合
体は、この方法によっては完全に分離することができないペプチド−5−3−B
SAを不純物として含んでいた。該ペプチドーdgA接合体を、セファデックス
G−25上のゲルろ過により精製し、未反応ペプチド非含有としたが、痕跡量の
遊離dgAを含んでいた。
ペプチド−3−3−BSA−S−3−dgAのMrは、約120kDa、(HP
LCおよび5DS−PAGEにより測定)であり、1分子のBSAおよび1分子
のdgAに対して結合される8分子のペプチドに対応している。
該接合体中のdgAの、蛋白質合成阻害能力を、無細胞ウサギ赤血球アッセイを
接合体の還元に続けて行なうことにより測定した。ICs。は、未結合−dgA
(l O−”M)と同様であった。CD4−dgAとの比較におけるペプチド
−接合体の細胞毒性を測定するために、感染対非感染H9細胞を免疫接合体と共
に72時間培養し、次いで[3旧−ロイシンにより6時間標識した。結果が図1
bに示され、それは該ペプチド−3−3−BSA−3−3−dgAがrCD4−
dgAより約2から8倍高いIC5,を有して感染された標的細胞を殺し得るこ
とを示している。
ペプチド−3−S−dgAを含む接合体は、CD4のgp120に対する結合を
阻害しないが、それらのHIV−感染細胞殺傷能力については測定していない。
CD4の41−57位残基を含むペプチドは、モル比6−8ペプチド/BSA分
子をもってBSAに結合された場合にのみ、CD4のgp120への結合を阻害
することかできた。このことは、gp120に対するペプチド構築物の親和性か
、真正の2または4領域rCD4分子よりも低いことを示唆している。この低い
親和性は、HIV−感染細胞の殺傷について2−から8−倍低い有効性をもつも
のであろう。これらの結果は、ペプチド41−57がgp120分子と最適に相
互作用するには短すぎることを示唆している。従って、例えば57−84位の残
基も含むより長いペプチドを使用することにより、更なる利点か実現されるであ
ろうことが提案される。
このペプチドは、ジスルフィドループを含まないであろうことから、CD4の天
然のVl領域の空間配置を示さないであろう。更に、真正のCD4分子のgp1
20−結合性部位は、変性緩衝溶液中てのジスルフィド結合の還元により失なわ
れているため(100)、このジスルフィドループは、高い親和性結合のために
必要であろう。
gp120に対する改善された親和性を有するペプチドを創製するために、2種
類の方法を取り得ることが提案される。第1には、41−84位の残基を含むペ
プチドを、チオール化または非チオール化dgA、あるいはBSAについて記述
したようにチオール化されたヒト血清アルブミン(HSA)にカンブリングさせ
る。第2の場合において、アミノ酸残基16−84(2個のシスティンの間)を
含むペプチドを合成的、または組換えDNA技術により得る。結合親和性を増大
させるために、5−10個のグリシン残基をシスティンの付加の前に最後のC−
末端アミノ酸残基に導入することか提案され、これはHSAまたはdgAにカッ
プリングさせるために重要である。
このポリグリシンの腕は、ペプチドのgp120−結合性部位をより弁動な方法
で露出させ、かくして結合親和性を増大させるであろう。
B、ペプチド−接合体の血清半減期の延長ペプチドとdgAとのみを含む活性接
合体を得た場合には、それは多分、短い血清半減期を有するであろう。該接合体
の半減期を延長するために、gp120−結合性ペプチドを他の分子と化学的に
カップリングさせて、より長い血清半減期を与えることか提案される。一つの可
能性ある分子は、ペプスタチン(イソ−バレリル−L−バリル−L−バリル−4
−アミノ−3−ヒドロキシ−6−メチルヘプタノイル−アラニル−4−アミノ−
3−ヒドロキシ−6−メチル−ヘプタン酸を含むペンタペプチド)である。ペプ
スタチンは、カテプシンDおよびレニン−アンジオテンシン反応の強力な阻害剤
である。ペプスタチンのrL−2との共存的投与は、この蛋白質の分解を低減し
、その血清半減期を延長した(101)。従って、ペプスタチンを該ペプチドの
N−末端に結合し、かくして接合体により長い血清半減期を付与することが可能
であろう。別法として、ペプスタチンを該ペプチド接合体と共存的に投与するこ
ともできる。
C1異なる担体蛋白質
初期の研究において、dgAに結合するためにBSAかペプチドの担体として使
用された。ヒトにおいてこれらの接合体を使用するために、免疫応答を避けるた
めにヒト蛋白質を用いることか好ましいてあろう。このことは、いくつかの方法
において行なわれ得る:1、HSAは、BSAを置換し得る。HSAのヒトにお
ける半減期は7日間である。更に、接合体のMrは、HSAのトリプシン断片を
用いることにより(Mrの30%)、同じ半減期をもって低減し得る(102)
。
このことは、55−60 kDaの接合体を創製するであろう。
2、 発明者らの実験室において行なわれた他の実験は、dgAに結合されたヒ
トモノクローナル抗gp41が、HIV−感染細胞に対して効果的なイムノトキ
シン(IT)であることを示した(103)。この限りにおいて、CD4ペプチ
ドが精製ヒト抗−gp41モノクローナル抗体またはそのFab ’断片に結合
され、次いでこの構築物がdgAに結合される。gp41およびgp120の両
者に結合可能な分子の生成は、それらかgp41またはgp120のいずれかの
低密度の発現をするとしても、接合体にすべてのHIV−感染細胞に対する効果
的結合を許容する。
このことは、免疫接合体の能力をも改善するであろう。
基を介してdgAに結合され、引続いて5ATAにより導入される脱アセチル化
チオール基を介するエルマン化ペプチドと接合される。この接合体は、担体とし
ての真正のgp41分子と共に循環系内でより長い半減期を有する。
D、接合体の膜透過輸送の増加
ペプチドを含む接合体の、CD4−dgAに比べてより低い細胞毒性活性は、H
IV−感染細胞の膜を通過するペプチド接合体のより低効率の転座の結果であろ
う。水溶性接合体の膜透過輸送を増大するために、担体部分(例えば、ISAま
たはIg)をステアリン酸等のアンカーを導入することにより、更に疎水性にす
ることができる(104)。最近、リシンA鎖に2つの脂肪酸基を導入すること
によりその毒性が増大し、天然リシンのものと対比できるまでとなることが示さ
れた(104)。
HSAまたは1g分子に脂肪酸を導入することにより、接合体の特異性を低減す
ることなく毒性を増大することが可能であろう。
E、接合体のdgA分節の変更
dgAの免疫原性を低減し、接合体に活性部位のみを導入するために、dgAを
種々の化学種および酵素により処理してN−グリコシダーゼ活性を保持した最短
の分節か調製されるであろう。このような処理は次を含む(図dgA分子は、ヒ
ドロキシルアミンによる切断に感受性の唯一のアスパラギニルーグリシルペプチ
ド結合(141−142位)を含む。dgAをヒドロキシルアミンにより切断す
ることによって、2個の断片が得られる。一方は、N−末端部分の最初の141
アミノ酸残基を含み、他方は、C−末端部分の142−265位のアミノ酸残基
を含む。両断片は、無細胞ウサギ赤血球アッセイにおいて蛋白質合成阻害能力を
試験される。
2)シアノゲンブロマイド
dgA(1−141)断片は、メチオニン残基を含まないことからシアノゲンブ
ロマイドによる開裂に対して感受性ではない。1.42−265位の断片は3個
のメチオニンを有し、それぞれ32.13.63および12個のアミノ酸を含む
異なった大きさの4個の断片に分解される。4種のすべてのペプチドを単離して
ウサギ赤血球アッセイにおいて活性試験され得る。毒性活性が4種の断片のうち
1種以上に伴われる場合には、これらの断片がgp120−結合性ペプチドに対
する接合に使用される。
3)パパイン
dgA分子をブルーセファロースに固定し、室温にてパパインで処理すると、約
7 kDaのMrを有するdgAの一断片がブルーセファロースに結合して残留
し、NaC1により溶出され得る。該ペプチドはシスティンを含まず、アルギニ
ンに富み、A鎖のN−末端部分(残基1−60)を含むことを示唆している。予
備実験において、この断片の毒性活性は、初期dgAの20%であった。これら
の結果は、断片1−141(ヒドロキシルアミンを用いて得た)は、毒性部位を
含むであろうことを示唆している。
それはブルーセファロースに結合し、その大きさはパパイン開裂によって更に減
少されるであろう。
F、化学修復によるdgAの免疫原性の低減該分子の免疫原性を減少する試剤を
用いた化学修飾による、dgAの免疫原性低減のために設計された実験を行なっ
た。このような試剤は、PEGである。別法として、いくつかのアミノ酸残基の
電荷を、分子の陽イオン化により変化させ得る(例えば、スクシニル化)。
例Vt
リシンA鎖CD4接合体の大規模調製
A、序論
上記例に示したように、組換えヒトCD4抗原(rCD4)およびリシンA鎖の
脱グリコジル化形態(dgA)とのジスルフィド結合接合体は、ヒト免疫不全ウ
ィルス(HTLV、、、、またはHIV−1)に感染したヒトT細胞株(H9)
を効果的に殺傷する。それらのインビボにおける安定性および毒性に加え、イン
ビトロにおける接合体の有効性に影響を与える主要な因子は、rCD4および(
fgA分子間にジスルフィド結合を導入するために使用する交差リンカの化学的
性質にあることが見出された。
更に、N−スクシンイミジル−オキシカルボニル−α−メチル−(2−ピリジル
ジチオ)トルエン(SMPT)を用いて調製されたrCD4−dgA接合体か、
インビボにおける安定性を付与するrCD4とdgAとの間の妨害されたジスル
フィド結合を有する活性体であることから有利であることが示された。従って、
SMPTを用いて調製されたrCD4−dgAを、HIV−感染個体の治療のた
めの治療用薬剤として使用するために選択される交差リンカとした。この例にお
いて、rCD47SMPT−dgAの大規模調製のための標準化方法ならびにr
CD4−dgAの物理化学的および生物学的性質の記述か示さアミノ酸Iから3
68位までを含む組換え蛋白質を記述(75)に従って調製し、0.05%のト
ウイーン20を含むリン酸緩衝食塩水(PBS)に5rng/mlの濃度で溶解
させた。吸光係数(10mg/mlにおいて)および分子量が、それぞれ15お
よび45kDaのrCD4が用いられた。
2・ 0A
リジンのdgA鎖を、In1and Laboratories (Austi
n、TX)から入手し、前述CFultonら、1986)のようにして調製お
よび特徴付けを行なった。該蛋白質を、50%グリセロールを含むPBS中に、
約4mg/mlの濃度で溶解させ、−20’Cて保存した。dgAについての吸
光係数および分子量は、それぞれ7.7および30kDaですへての方法は、優
良実験室実務(GLP)(93)基準に従って、滅菌、エンドトキシン非含有の
蒸留水(逆浸透法で得た)、緩衝溶液および装置類を用い、記述されているよう
に(94) 、完全自動化生物適合性液体クロマトグラフィー系を使用して実施
した。この例における4段階の調製および精製方法は、48時間および24時間
でそれぞれ行なった(図9)。
4、rCD4の誘導
r CD 4 (5mg/ml)を含む溶液200−400+++1を、4−8
m1のS M P T (6,5tag/mlジメチルホルムアミド上で冷却し
、0. 0 0 3 M NaJDTAを含む窒素置換した0、05Mリン酸緩
衝溶液、pH7.5 (PBE)により平衡化したセファデックスG−25バイ
オプロセスカラム(Pharmacia 、 Uppsala 、 Swede
n) ( 2 5 x 3 0 cm)(流速5L/時)に4°Cにてかけた。
蛋白質画分を、ら線カートリッジAm1con CH2濃縮器(YM−30)に
自動的に回収し、2mg/mlに濃縮した。MPTを含有しないrCD4−MP
T溶液を、還元dgAと反応させる前に氷上にて1時間未満保持した。rCD4
分子あたりのMPT基の平均数を、ジチオスレイトール(DTT)(10mM、
最終濃度)により室温にて15分間処理した分別量の3430mにおける吸光度
を測定し、次の式二MPT基/CD4 1分子= A 243 X 67.5
/ A 280X 8. I A 24:I X 5.1を用いて決定した。
5、dgAの還元
250〜500m1のdgA溶液(約4mg/ml)を、25〜50m1のD
T T (7,7mg/ml)を用いて攪拌しツツ処理した。該混合物を暗室中
で室温にて1時間インキユベートシた。該混合物を水中で冷却し、窒素置換PB
Eにより平衡化した4°CのセファデックスG−25バイオプロセスカラム(P
harmacia 、 Uppsala 、 Sweden) (25x30c
m)(流速5L/時間)にかけた。蛋白質画分を、Am1con CH2濃縮器
(YM−10)に自動的に回収し、2mg/a+Iに濃縮した。新たに還元した
dgAを、直ちにrCD4−MPT溶液と重量比1 lをもって混合しくdgA
/rCD4モル比=1.5)、比況1物を0.22mμの処分可能なフィルタを
通したろ過により除菌した。接合反応は、窒素下にて室温で48時間継続した。
6、rCD4−dgAの精製
1 CL −4Bバイオプロセスカラム(Pharmacia、Uppsala
、 Sweden) (11,6x 30cm) (流速2L/時間)に4°
Cにてかけた。同緩衝溶液を用いて洗い出した画分を放出しく未反応rCD4を
含む)、該カラムを更にPBE中の0.5 M NaC1により溶出した。溶出
蛋白質(r CD 4−dgA十dgA)を、約700m1に濃縮し、氷上で冷
却後に、Oyl 45M NaClにて平衡化したセファクリルS−2008R
バイオプロセスカラム(Pharma −cia 、 Uppsala 、 S
weden) (25x 60cm) (流速4L/時間)に4 ’Cにて負荷
した。第1のピークは、凝集rCD 4−dgA (150kDa )を含み、
第2のピークはrCD4−dgA (80kDa ) 、および第3のピークは
dgA(30kDa)を含んでいた。
rCD4−dgA接合体を1−2 mg/mlに濃縮し、0.22mμ処分可能
フィルタを通したろ過によって除菌した。
試料を、エンドトキシン非含有バイアル(Wheaton血清ボトル、5out
hland Cryogenics、 Carrollton、 TX)にバイ
アルあたり10および20mgの分別量を入れ、ラミナーフローフード(lam
inar flow hood )中にて封止した。該バイアルを直ちに−70
’Cにて急速凍結してこの温度にて活性の変化なしに1年間保存した。
7、rCD4−dgA接合体の分析
記述したように、無細胞ウサギ赤血球アッセイ、H1■=感染H9細胞アッセイ
(95) Daudi細胞の結合および殺傷(92,94) 、5OS−PAG
E (94)、Limulus amoeba溶解物(LAL)アッセイ、マウ
スにおけるLD、。測定、血中からの消去、およびマウス中の組織反応性を実施
した。
rCD4−dgA接合体の相対結合値(対非−接合rC組換えgpl 20 (
Genentech、 Inc、 、San Francisco、CA)2μ
g/穴を用いて4°Cにて一夜被覆し、次いでアルブミンの100μmを用いて
室温下、3時間で封止した。種々の濃度のrCD4−dgAまたはrCD4 (
3−100ng/ml)を100μm中に加え、該プレートを室温にて2時間イ
ンキュベートした。gp120−被覆穴に対するrCD4誘導体の結合を、西洋
ワサビペルオキシダーゼ−標識抗−CD 4 (Genentech、 Inc
、、 5anFrancisco、 CA )およびテトラメチルベンジジン/
過酸化水素基質を用いて測定した。吸光度を、ELISAプレート読取装置(B
iorad、 5outh Richmond、 CA)により、450nmフ
ィルタを用いて記録した。
各試料について、吸光度をrCD4濃度(ng/ml)に対してプロットするこ
とにより、線形の回帰曲線が作られた。試料(rCD4−dgA)の線形曲線の
勾配値を標準(rCD4)について除することによって、rCD4−dgA接合
体の相対結合値を計算した。dgA −S HによるrCD4−dgA接合の動
力学を、0.75 x 60cm(17)TSK3000SWカラム(Sper
hogel 、L K B、 Bromma、Sweden)上の高速液体クロ
マトグラフィー(HPLC)を
にかけることにり追った。rCD4−MPTとdgA −SHとの混合後、種々
の時間間隔をもって0.2m分別量を取出し、HPLCにより流速1ml/分に
てPBE中で分析した。rCD4−dgA接合体の増大する百分率を時間(時)
に対してプロットし、該曲線を最大量のrCD4− dgA接合体を生成するイ
ンキュベーション時間を決定するために使用した。
少量の高度に精製したrCD4−dgAを調製するために、ブルーセファロース
およびセファクリルS−200HRクロマトグラフイーによる精製後に得られた
rCD4−dgA調製物の分別量(2ml)を、更に30mgの蛋白質を処理で
きる調製用TSK G3000SWカラム(UItropac、 L K B、
Bromma、Sweden)(2,Ix 60 cm>上で3m1/分の流
速によりHPLCにかけた。高度に精製されたrCD4−dgA接合体を4°C
にて無菌的に保持した。
rCD4−dgA接合体の大規模調製は、一般的にはSMPTを交差−リンカと
して用いたrCD4−dgAの少量調製について既に記述した方法と同様である
(92)。
カップリング方法の臨界的段階は、図10に示すように、rCD4−MPTと還
元dgA −S Hとのインキュベーション時間である。カップリング反応は、
48時間後に完了することが分かる。インキュベーション時間を72時間まで延
長すると〔イムノトキシン(IT、)の調製について推奨されているように(6
6) ) 、凝集rCD4− dgAの割合か増大し、従って80kDaのrC
D4−dgAの収率および純度を低減する。rCD4分子に導入されるMPT基
の平均数は、1.0〜1.5の範囲(平均2.1±0.3)であり、少なくとも
3分の1のrCD4分子かSMPTによる処理後、一つのジスルフィド基をもっ
て作用に利用可能なものの一方のみを有する新たに還元されたdgA −S H
と反応し得る。
この反応は、図9に示すように、rCD4−S−3−dgA接合体形成を導く。
2個のMPT基により誘導されたrCD4がdgAと反応する場合、高分子量(
Mr)の接合体〔例えば(rCD4)(dgA)2 )か形成される。
rCD4を、中程度に過剰なSMPT(3,5モルSMPT1モルrCD4)に
より処理することにより、いくらかのrCD4分子が誘導されず、従って還元d
gAと反応出来ない。実際、還元型チオプロピルセファロース(Serva 、
St、 Louis 、 MO)上のrCD4−dgAのクロマトグラフィー
により、約25%のSMPT−処理rCD4は、カラムに結合せず、このrCD
J分画が、MPTジスルフィド基を何ら含んでいなかったことか示された。この
理由のため、それはブルーセファロースクロマトグラフィー後に回収され、別の
接合について更に使用することができる。
SMPTによる誘導、およびセファデックスG−25によるPBE中Aルろ過後
、該rCD4−MPTは、トウィーン20無しでPBE中に可溶であり、従って
、この洗浄剤は接合および精製処理においては必要でない。
接合のために使用するPBEのpHおよびイオン強度も、また、dgA (遊離
またはrCD4に結合)とブルーセファロースとの相互作用を許容し、従って、
透析工程は、接合体の精製前に必要でない。
3、クロマトグラフィー系の設計と操作rCD4−dgA接合体の精製(図9)
に加え、rCD4−MPTおよびdgA −S Hの調製は、イムノトキシン類
の大規模調製について記述されているように工程制御装置により制御された自動
回路に組込まれた4種のファルマシアバイオプロセス(Pharmacia B
ioprocess)カラムの使用を含む。該クロマトグラフィー系は、種々の
濃度のNaOHco、 1−0.25 M)を用いた推奨される浄化およびut
棄工程に適合している。カラム中への粒子の侵入してろ過される。緩衝溶液類は
、ベルサフロウ(Versa−flow)カプセルフィルター(0,45,mμ
) (Gelman、Ann Arbor 、 M I )を通してWatso
n−Marlo* 501 Uポンプにより、冷却箱中においてクロマトグラフ
ィー系と共に4°Cに保持された滅菌的エンドトキシン非含有の円筒状ポリペプ
チド槽(114L) (Fisher 5cientific、Pittsbu
rgh、 P A )中に圧送される。これらのリザーノくから、冷却され、窒
素−フラッシュされた緩衝溶液類か他の同様なポンプによってクロマトグラフィ
ー系に圧送される。興味ある蛋白質画分は、やはり冷却箱中に保持されたCH2
濃縮器中に直接に回収される(94)。
4、クロマトグラフィー的分離能
過剰量のDTTまたはMPT (SMPT)からの蛋白質の分離は、セファデッ
クスG−25カラムに500m1(該カラムのベッド体積の3%)を越えない体
積て負荷した場合に良好な効率をもって達成された。このことは、rCDJ中の
痕跡量のMPT (SMPT)およびdgA中のDTTが低い収率の原因となる
ため重要である。
ブルーセファロースの使用は、はとんどすべての未反応rCF4の除去を生じ、
一方セフアクリルS−200HR上の最終クロマトグラフィ一工程は、dgAか
らのrCD4−dgAの明確な分離を生じたが、Mrが80kDaを越えるrC
D4−dgA分子からの分離は不完全であった(図11)。従って、図12に示
したようにrCD4−dgAの最終調製物の純度は90%であり、高Mr接合体
、いくらかの遊離のrCD4および痕跡量のdgAを共に含んでいる。75kD
aおよび97kDaを有する2つの電気泳動バンドのそれぞれは、1分子のdg
A鎖に結合した1分子のrCD4を含むことに注意すべきである(92)。rC
D4−dgAの純度は、調製用カラム上でのHPLCによる追加の精製により改
善でき、これは高Mr接合体および遊離dgAのほとんど全てを除去する。
残念なから、利用可能な大きさのHPLCカラムは、100mg15時間以上の
精製ができず、従ってこの方法は大規模方法には使用できない。
5、収率
約25%のrCD4か分子に導入されるジスルフィド基を持たず、また同じ割合
のrCD4が多分1分子あたり1個以上のMPT基を含むという事実を考慮する
と、rCD4−MPT(1個のMPT基を含む)とdgA −SHとの接合体の
理論収率は、約50%である。rCD4−3−3−dgA形成の百分率をHPL
C(図10)により追跡すると、それは最大30%を示す。共に濃縮工程が続い
て行なわれる2回のクロマトグラフィ一工程の後(ブルーセファロースおよびセ
ファクリルS−200HR)、有意な量のrCD4−dgA接合体が、フィルタ
ーへの蛋白質の吸着、あるいはら線カートリッジ濃縮器の使用容積のために失な
われた。従って、最終収率は、反応に導入されたrCD4または最初のdgAよ
り若干少ないものの20%を越えることはなかった。最終のクロマトグラフィ一
工程で単離された遊離のdgA(rCD4と未反応のもの)は、最初のdgAの
約25%であり、これは更に別の接合において使用可能である。
6、rCD4−dgA接合体の性質
大規模方法により得られるrCD4−dgA調製物の定常的検査は、表IVに表
されるアッセイを含む。GLP−拡大規模方法により得られたrCD4−dgA
は、無菌的であり、極微量のエンドトキシンを含んでいた( FDAによる限界
値の100倍少ない量)。他の性質は、既に報告した小規模方法により調製され
たrCD4−dgAのものと対比できるものであった(92)。
D、議論
前述の例により示されたように、SMPT交差−リン力を用いたrCD4−dg
A接合体の調製は、実験的な目的で少量(mg)を調製するために用いた手法に
比較して、調製物の収率、純度または生物学的活性を損うことなくダラム量の接
合体を得へく拡大することができる。rCD4−dgAの調製および精製に使用
したクロマトグラフィー系は、Fab ’−dgAの調製に使用された系(94
)とある意味において対比可能であるが、より少ないクロマトグラフィ一工程お
よびより単純化された手法を使用している。この事実から明らかなように、重要
なことにエンドトキシンによる夾雑は、10倍程低かった。rCD4−dgA調
製物中の不純物(約10%)は、追加の調製用HPLCによるこれらの不純物の
除去後にも、何ら有意な活性(ICs。)の上昇が記録されなかったことから、
細胞毒性活性を低減していなかった。
マウスにおける該接合体のLD、。(91μg/gマウス)は、ヒトにおける6
00 mg/m”、例えば70kgの患者あたり約1gのrCD4−dgAと
同等であろう。この↓
マウスに対するrCD4−dgAの比較的低い毒性 /μg/g)は、そのHI
V−感染H9ヒト細胞に対する有望な細胞毒性(IC,。=I O−” M)お
よびクラスII抗原との相互作用の欠如と組合せて、rCD4−dgAがAID
S患者の治療用の安全かつ特異的薬剤であることを示唆している。更に、そのマ
ウス循環系における長い半減期に加えてrCD4−dgAのインビボにおける良
好な安定性は、該接合体が臨床的に有用であろうことを示している。
本発明の組成物および方法を好ましい実施態様をもって記述したが、当業者には
本発明の概念、精神および範囲を離れることなく、ここに記述された組成物方法
および方法における工程あるいは工程の配列に対して変法が適用できることは明
らかであろう。更に特定的には、化学的および生理学的に関連するある試剤をも
って、ここに記述された試剤を置換してもよく、これにより同等または類似した
結果か達成されるであろうことも明らかである。当業者にとって明らかな、かか
る類似の置換および修飾のすべては、添付された請求の範囲により定義される発
明の精神、範囲および概念に包含されるものとみなされる。
文献
以下に掲げる文献は、ここにおいて使用する方法論、技術および/または組成物
に関して補充し、説明し、背景を示し、あるいは教示する範囲において参考とし
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ある。
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”Slメチオニンによりパルス−標識することである。このことは、ミクロタイ
タープレートを遠心し、細胞をそれらの標識前に欠損培地に再懸濁することを必
要とする。安全のために、これはHIV−感染細胞を用いて行なってはならない
。従って、〔3H1チミジンが標識に使用された。
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浄書(内容に変更なし)
FIG、IA
+0 20 30 4C1506070溶出体稽(mo
凄出体f1 (mL)
[璽C11[
20406080to。
溶出体積(mo
28o0m、、、 r厘c、III
F■(,2
FIG、12
ゝl−150
対照の百分率
対照の百分率
対数濃度(M)
FIG、4A
F璽(Al1
FIG、4[
対数J度(M)
rcD4i1度(ng/ml)
1IIlllの百分率
−12・I+−10−9−8・7
対数J度(M)
0.512 4 6 8
時間
rCD4−dgA接合体の百分、 FIGWIOFIG、15
モル濃度
8出体稽(LI
F−G、117
280nmの吸光度
溶出体積(L)
F■G、1113
阻害百分率 F−〇、1橿ト
手続補正書(自発)
l″lff4’j5125B3
Claims (28)
- 1.gp120結合性リガンド接合体と、それに結合されるトキシンA鎖または その誘導体を含むトキシン分子を含んでなり、前記gp120結合性リガンドは 長さにおいて約12から約110個までのアミノ酸のペプチドを含んでなる物の 組成物。
- 2.該gp120結合性リガンドが、CD4の領域1のgp120結合性リガン ド領域を少なくとも含むCD4ペプチド、またはその生物学的な機能同等物を含 んでなる請求の範囲1項に記載の組成物。
- 3.該gp120結合性リガンドが、CD4の領域1を含んでなる請求の範囲2 項に記載の組成物。
- 4.該gp120結合性リガンドが、長さにおいて約12から約25個のアミノ 酸のペプチドを含んでなる請求の範囲1項に記載の組成物。
- 5.該CD4ペプチドが、クラスII結合性部位を含まない請求の範囲2項に記 載の組成物。
- 6.該gp120結合性リガンドが、CD4のアミノ酸41から57までを含む 構造のペプチドまたはその生物学的な機能同等物を含んでなる請求の範囲4項に 記載の組成物。
- 7.該gp120結合性リガンドが、前記アミノ酸配列を有するペプチドから基 本的に構成される請求の範囲6項に記載の組成物。
- 8.該ペプチドとトキシンA鎖との間に配置されるスペーサ領域を更に含む請求 の範囲7項に記載の組成物。
- 9.該スペーサ領域が、N−ヒドロキシスクシンイミドエステルまたはHSAを 含んでなる請求の範囲8項に記載の組成物。
- 10.該結合性リガンドが、そのカルボキシ末端に配置された2から10個まで のアミノ酸を更に含む請求の範囲1項に記載の組成物。
- 11.該結合性リガンドが、カルボキシ末端システィン残基を含む請求の範囲1 項に記載の組成物。
- 12.該gp120結合性リガンドがトキシン分子に対してジスルフィド結合を 含むリンカを介して接合される請求の範囲1項に記載の組成物。
- 13.該gp120結合性リガンドが、トキシン分子に対してSMPTリンカを 介して接合される請求の範囲12項に記載の組成物。
- 14.該トキシン分子がリシンA領分子を含んでなる請求の範囲1項に記載の組 成物。
- 15.該リシンA鎖分子が切断リシンA鎖分子を含んでなる請求の範囲14項に 記載の組成物。
- 16.該トキシン分子が、脱グリコシル化リシンA鎖を含んでなる請求の範囲1 項に記載の組成物。
- 17.各トキシン分子に対して1から5個のgp120結合性リガンドが接合さ れる請求の範囲1項に記載の組成物。
- 18.リシンB鎖部分を更に含む請求の範囲1項に記載の組成物。
- 19.請求の範囲1項から18項までのいずれか1項に記載の組成物の、治療的 有効量を、医薬的に許容される希釈剤との組合せにおいて含む医薬組成物。
- 20.HIV−感染細胞を含む細胞母集団に、HIV−感染細胞を選択的に殺す に有効な量の請求の範囲1項から19項までのいずれか1項に記載の組成物を作 用させることを含んでなるHIV−感染細胞を選択的に殺す方法。
- 21.トキシン分子に接合するgp結合性リガンドを含む抗−HIV組成物を調 製するにあたり、工程;gp120結合性リガンドを得; 前記リガンドを選択したリンカを用いて誘導し;トキシンA鎖またはその誘導体 を得; 前記トキシンA鎖または誘導体を還元条件に付して還元されたトキシン部分を得 ; 前記誘導結合性リガンドを前記還元トキシン部分と共に72時間未満の時間イン キュベートして結合性リガンドートキシン接合体を形成し;および該結合性リガ ンドートキシン接合体を精製すること、を含んでなる調製方法。
- 22.前記gp120結合性リガンドが、CD4分子またはそのgp120結合 性誘導体を含む請求の範囲21項に記載の方法。
- 23.前記トキシンA鎖または誘導体が、リシンA鎖を含む請求の範囲21項に 記載の方法。
- 24.前記リンカがSMPTを含む請求の範囲21項に記載の方法。
- 25.該抗−HIV組成物が、請求の範囲1項による組成物を含む請求の範囲2 1項に記載の方法。
- 26.誘導された結合リガンドおよび還元されたトキシン部分が、約24時間イ ンキュベートされる請求の範囲21項に記載の方法。
- 27.工程(f)が、前記結合性リガンドートキシン接合体をブルーセファロー スにかけることを含む請求の範囲21項に記載の方法。
- 28.大規模量が調製される請求の範囲21項に記載の方法。
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