JPH0698766A - 高活性のスーパーオキシドジスムターゼ高分子誘導体の製造方法 - Google Patents

高活性のスーパーオキシドジスムターゼ高分子誘導体の製造方法

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JPH0698766A
JPH0698766A JP3155575A JP15557591A JPH0698766A JP H0698766 A JPH0698766 A JP H0698766A JP 3155575 A JP3155575 A JP 3155575A JP 15557591 A JP15557591 A JP 15557591A JP H0698766 A JPH0698766 A JP H0698766A
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隆 平野
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健 轟
Shinichi Ohashi
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Abstract

(57)【要約】 【目的】高活性でかつ抗炎症作用に優れたスーパーオキ
シドジスムターゼ(SOD)高分子誘導体の製造方法。 【構成】一般式(1) 【化1】 (ただし式中のiは1から22までの整数であり、Polymer
とは一般式(2) 【化2】 (式中のmは20から500までの整数であり、Xの位置でS
ODのアミノ基とアミド結合している)あるいは一般式
(3) 【化3】 (式中のnは10から700までの整数であり、Yの位置でS
ODのアミノ基と結合している)等の高分子である)で
表される高活性スーパーオキシドジスムターゼ(SO
D)高分子誘導体の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高活性で低抗癌性ので
表されるスーパーオキシドジスムターゼ(SOD)高分
子誘導体の製造方法に関するものであり、抗炎症薬とし
ての応用が期待される。
【0002】
【従来の技術】スーパーオキシドジスムターゼ(SO
D)は生体内の炎症障害の原因となる活性酵素(スーパ
ーオキシド)を分解する分子量約3.2万の酵素である。
そのため炎症に起因する多くの難治性疾患に対して有効
性が期待されている。例えば、腎臓や心臓の移植・心筋
梗塞や脳梗塞の治療後血液の循環を開始した時に起こる
再還流障害、ベーチェット病、悪性リウマチ、クローン
病、潰瘍性大腸炎などの炎症性疾患及び放射線障害防御
などにSODは有効と考えられている。しかし、SOD
を静脈内注射で生体内に投与した時の半減期は約5分と
短く、期待されたような抗炎症作用は生体内でほとんど
発揮されなかった。SODの生体内での半減期を延長す
るために皮下あるいは筋肉内注射などの投与経路の変更
あるいは、脂質小包体のリポソーム中への包理などが試
みられているが、有用性を確立できていない。SODの
生体内半減期を延長する有効な方法として合成高分子を
結合する方法があり、既にポリエチレングリコール(P
EG)やスチレン−無水マレイン酸共重合体(SMA)
との結合体が知られている。(PEGに関してはChem.P
athol.Pharmacol,29,113(1980))、SMAに関しては
(Bioindust,4,302(1987))しかしこの両結合体につい
て現在まで生体内での抗炎症作用発現の報告はない。最
近ジビニルエーテルと無水マレイン酸共重合体(DIV
EMA)とSODの結合体に関して、インフルエンザウ
ィルス感染症に起因するマウスの炎症に有効との初めて
の報告があった。(Science,244,974(1989))
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このようにスーパーオ
キシドジスムターゼ(SOD)を高分子と結合すること
により生体内半減期を延長し、生体内で抗炎症作用を発
現する例のあることも見いだされた。しかし、一般的に
SODのような酵素を高分子と化学的に結合すると酵素
活性は50%以下へと著しく低下することが知られてい
る。SODを薬剤として検討する実用的見地からは、S
ODの酵素活性をできる限り保持して高分子との結合体
を作成する一般的合成法の開発が不可欠である。
【0004】
【課題を解決するための手段】スーパーオキシドジスム
ターゼ(SOD)の三次元的構造についてはX線による
解析が進み、活性中心周辺について考察することが可能
である。それによればアミノ酸配列の134番目にあるリ
ジンの正電荷を帯びたアミノ基が負の電荷を帯びた活性
酵素(スーパーオキシドアニオンラジカル)を静電的相
互作用で引きつけ、活性中心の溝に導くことが重要とさ
れている。したがってこのアミノ基が高分子との結合に
用いられれば、酵素活性は著しく低下するはずである。
もしこのアミノ基を保護して高分子との結合反応を行
い、その後に保護基をはずすことができれば、活性を行
ったSOD高分子誘導体の合成が可能なはずである。た
だ現在の技術で134番目のリジン残基のアミノ基のみを
保護することはほとんど不可能である。しかし一般的に
SODのアミノ基をまず低分子で保護し、高分子と反応
させ、その後低分子の保護基をはずすことは可能である
と考えられている。この考えに基づき、SODをpH8の
弱塩基性緩衝液中で保護剤のジメチル無水マレイン酸と
反応させ、次に水と相容性の高い有機溶媒に溶解した高
分子(例えばジビニルエーテルと無水マレイン酸共重合
体(DIVEMA)あるいはポリエチレングリコール(P
EG2)等の高分子)と均一系で反応を行った。高分子と
の反応後溶液のpHを6として保護基のジメチルマレイン
酸を速やかに離脱させ、限外ろ過膜で除去・精製した。
このようにpHによって容易に除去可能な保護剤を用いる
手法の導入により、90%以上SODとしての酵素活性を
保持したSOD高分子誘導体を合成できることを見いだ
し。この知見に基づいた本発明を完成するに至った。す
なわち、本発明はスーパーオキシドジスムターゼ(SO
D)を弱塩基性無機溶媒緩衝液中に溶解し、式(1)
【化7】 で表されるジメチル無水マレイン酸の有機溶媒を滴下し
て反応させた後、一般式(2)
【化8】 (式中のmは20から500までの整数である)で示されるジ
ビニルエーテルと無水マレイン酸の共重合体(DIVE
MA)あるいは、一般式(3)
【化9】 (式中のnは10から700までの整数である)で示されるポ
リエチレングリコール(PEG2)等の高分子の有機溶
媒を加えて結合反応をおこなわせた後、反応溶液を弱酸
性としてジメチルマレイン酸を遊離せしめ、続いて精製
を行うことを特徴とする、一般式(4)
【化10】 (ただし、式中のiは1から22までの整数であり、Polyme
rとは一般式(5)
【化11】 (式中のmは20から500までの整数であり、Xの位置でS
ODのアミノ基とアミド結合している)あるいは一般式
(3)
【化12】 (式中のnは10から700までの整数であり、Yの位置でS
ODのアミノ基と共有結合している)等の高分子であ
る)で表される高活性スーパーオキシドジスムターゼ
(SOD)高分子誘導体の製造方法を提供するものであ
る。SODと高分子の結合比率はSODがアミノ基を22
個有することから1分子のSODに対し結合できる高分
子は1から22分子(一般式(4)中のi)に限定される。
SOD高分子誘導体中のSOD含有量は誘導体を加水分
解しアミノ酸分析を行うことにより定量的に決定した。
本発明に用いた一般式(2)のジビニルエーテル無水マ
レイン酸共重合体は、原料のジビニルエーテルと無水マ
レイン酸を公知の方法(MacromolecularSynthesis,8,89
(1982))に従って共重合させる事によって得られる。D
IVEMAの分子量が5千以下ではSODとの結合で高
分子としての効果が得にくいこと、また10万以上では溶
血作用などの副作用が起こるから、一般式(2)中の重
合度mは20から500までの整数が適当である。また一般式
(3)に用いたポリエチレングリコール(PEG2)は
典型的なポリエチレングリコール化試薬として知られる
(Trends in Biotech ,4,68,(1986))ポリエチレングリ
コールの分子量は500以下では効果を得にくいこと、3
万以上では有効性に変化のないことから、一般式(3)
中のnは10から700までの整数が適当である。SODのよ
うなタンパク質が生体内半減期が短い原因の一つは、体
内のタンパク質分解酵素により速やかに加水分解される
ことにある。本発明により作成されたSOD高分子誘導
体のタンパク質分解酵素に対する安定性をヒト血漿中で
検討した。未修飾のSODが3時間で酵素活性が2分の
1以下に低下するのに対し、SOD高分子誘導体は6日
間経過後も活性はほとんど低下しなかった。この事は高
分子誘導体とすることによりSODは血漿中のタンパク
質分解酵素に対し抵抗性となったことを示すものであ
る。また、生体内の活性については、本発明により作成
されたSOD高分子誘導体は再還流障害及び炎症疾患の
動物実験モデルにおいて有効性が示された。以上のよう
に、本発明により作成されたSOD高分子誘導体はアミ
ノ基保護剤の作用によりSODの酵素活性が90%以上保
持され、血漿中タンパク質分解酵素に対して抵抗性で、
生体内での抗炎症作用も発現するという優れた効果を示
した。
【0005】
【実施例】次に実施例によって本発明をさらに詳細に説
明する。なおスーパーオキシドジスムターゼを「SO
D」、一般式(2)のジビニルエーテル−無水マレイン
酸共重合体を「DIVEMA」、一般式(3)のポリエ
チレングリコールを「PEG2」と省略して記す。 実施例1 SOD200mgを25mlの0.2molホウ酸緩衝液に溶解し0Cに
冷却する。ジメチル無水マレイン酸1.8gを6mlのN−メ
チルピロリドン(NMP)に溶解し、0CでSOD溶液
に滴下する。反応液のpHを1mol水酸化ナトリウム水溶
液で8.0に調整し、滴下後1時間反応させる。DIVE
MA(平均分子量3.0万)1.0gを5mlのNMPに溶解し、
0C攪拌下にSOD反応溶液に加える。溶液のpHを1mol
水酸化ナトリウム水溶液で8.0とし、pHが一定になるま
で反応を続ける。溶液を蒸留水で10倍に希釈し、0Cで
1mol塩酸でpHを6.0に調整し、室温で1時間攪拌する。
未反応物・ジメチルマレイン酸・塩類をミリホ゜ア社PTHK限
外ろ過膜(分画分子量10万)により除去し、GPCによ
りフリーのSODを含まない913mgのSOD−DIVE
MA結合体を淡青色綿状の凍結乾燥固体として得た。S
OD−DIVEMA結合中のSOD含有量は結合体を加
水分解してSODのアミノ酸を定量する事によって決定
された(8.7重量%)。この結果は1分子のSODに対し
約11個のDIVEMAが結合していることを示す。SO
D−DIVEMA結合体の酵素活性は、ニトロブルー・
テトラゾニウム(NBT)法によって測定し(Anal.Bio
chem.,44,276(1971))、SOD当たり92.4%の活性を保
持していることが示された。 実施例2 実施例1と同様にしてSOD200mgとDIVEMA(平
均分子量3.0万)500mgを反応させ、SOD−DIVEM
A結合体560mgを得た。この結合体中のSOD含有率は1
4.3重量%であり、1分子のSODに対し約6個のDIVE
MAが結合していた。結合体のSOD当たりの酵素活性
は91.5%保持されていた。 実施例3 実施例1と同様にして、SOD200mgとDIVEMA
(平均分子量5千)200mgを反応させ、限外ろ過膜として
アミコン社PM30(分画分子量3万)で精製し、GPCにより
分取後凍結乾燥して淡青色粉末状固体208mgを得た。結
合体中のSOD含有率は30.2重量%であり、1分子のS
ODに対し約14個のDIVEMAが結合していた。この
結合体のSOD当たりの酵素活性は92.1%保持されてい
た。 実施例4 SOD50mgを10mlの0.2molホウ酸緩衝液に溶解し0Cに
冷却する。450mgのジメチルマレイン酸を2mlのNMPに
溶解し、0CでSOD溶液に滴下する。反応液のpHを1m
ol水酸化ナトリウム水溶液で8.0に調整し、滴下後1時
間反応させる。粉末状のPEG2(平均分子量1万)500m
gをSOD溶液に加え、0Cで1時間室温で反応させる。
反応後溶液を蒸留水で10倍に希釈し、0Cで1mol塩酸に
よりpHを6.0とし、室温で1時間攪拌する。反応精製物
をアミコンPM30限外ろ過膜(分画分子量3万)で精製し、G
PCでフリーのSODを除去した後凍結乾燥し、淡青色
綿状固体340mgを得た。SOD−PEG2結合体中のSO
D含有量は実施例1と同様にしてアミノ酸分析により決
定した。結合体は19.4重量%のSODを含み、1分子の
SODにPEG2が約13個結合していることが示され
た。この結合体のSOD当たりの酵素活性は90.7%保持
されていた。 参考例1 ヒト血漿500ml中にSOD3.4mgあるいは実施例1で得た
SOD−DIVEMA結合体42.3mgを溶解し、37Cで保
温した。一定時間経過後100μlを取り、ニトロブルー・
テトラゾニウム法によりSODとしての酵素活性を測定
した。SODは図1に示すように3時間で酵素活性が2
分の1以下に低下するのに対し、SOD−DIVEMA
結合体は6日間経過後も活性はほとんど低下しなかっ
た。 参考例2 ラットの腹部を開腹し盲腸を絹糸で結さつし、18Gの注
射針で1回刺して穴をあけた後閉腹する。穴から糞便が
腹腔内にもれるため、ラットは腹膜炎を起こし72時間で
86%のラットが死亡する。しかし、表1に示すようにS
ODで治療を行うと35%のラットが72時間生存し、さら
にSOD−DIVEMA結合体では86%生存した。
【表1】
【006】
【発明の効果】本発明のSOD高分子誘導体の製造方法
は、脱離可能なアミノ基保護剤を用いることにより、高
分子との結合後SODの酵素活性を90%以上保持できる
という製造方法であり、生体内での抗炎症作用もSOD
に比較して著しく高活性なSOD高分子誘導体を可能と
するものである。
【007】
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1のSOD−DIVEMA結合体のヒト
血漿中の酵素活性の安定持続性を示すグラフ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】スーパーオキシドジスムターゼ(SOD)
    を弱塩基性無機緩衝液中に溶解し、式(1) 【化1】 で示されるジメチル無水マレイン酸の有機溶媒溶液を摘
    下して反応させた後、1般式(2) 【化2】 (式中のmは20から500までの整数である)で示されるジ
    ビニルエチルエーテル無水マレイン酸の共重合体(DI
    VEMA)あるいは一般式(3) 【化3】 (式中のnは10から700までの整数である)で示されるポ
    リエチレングリコール(PEG2)等の高分子の有機溶
    媒を加えて結合反応を行わせた後、反応溶液を弱酸性と
    してジメチルマレイン酸を遊離せしめ、続いて精製を行
    うことを特徴とする、一般式(4) 【化4】 (ただし式中のiは1から22までの整数であり、Polymer
    とは一般式(5) 【化5】 (式中のmは20から500までの整数であり、Xの位置でS
    ODのアミノ基とアミド結合している)あるいは、一般
    式(6) 【化6】 (式中のnは10から700までの整数であり、Yの位置でS
    ODのアミノ基と結合している)等の高分子である)で
    表される高活性スーパーオキシドジスムターゼ(SO
    D)高分子誘導体の製造方法。
JP3155575A 1991-05-30 1991-05-30 高活性のスーパーオキシドジスムターゼ高分子誘導体の製造方法 Expired - Lifetime JPH0785717B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995032219A1 (fr) * 1994-05-20 1995-11-30 Hisamitsu Pharmaceutical Co., Inc. Proteine ou polypeptide, procede et intermediaires permettant leur preparation

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995032219A1 (fr) * 1994-05-20 1995-11-30 Hisamitsu Pharmaceutical Co., Inc. Proteine ou polypeptide, procede et intermediaires permettant leur preparation

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