JPH10508832A - 腎臓による取り込みが減少する修飾放射性抗体フラグメント - Google Patents
腎臓による取り込みが減少する修飾放射性抗体フラグメントInfo
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- JPH10508832A JPH10508832A JP8510937A JP51093796A JPH10508832A JP H10508832 A JPH10508832 A JP H10508832A JP 8510937 A JP8510937 A JP 8510937A JP 51093796 A JP51093796 A JP 51093796A JP H10508832 A JPH10508832 A JP H10508832A
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Abstract
(57)【要約】
腫瘍および感染病巣の放射免疫検出に有用であり、PEGで修飾していないフラグメントと比較して腎臓による放射性同位体の取り込みと保持を顕著に減少する作用がある、PEGで修飾され、Tc−99mで放射能標識された抗体フラグメント。
Description
【発明の詳細な説明】
腎臓による取り込みが減少する修飾放射性抗体フラグメント
背景技術
本発明は、放射免疫診断(RAID)に使用されるモノクローナル抗体フラグメン
トの腎臓による取り込みを減少する方法に関する。放射能標識された抗体が、疾
病の放射線免疫検出に有用であることは、これまでに数多くの臨床研究により証
明されてきた。テクネチウム−99m(technetium-99m)放射性同位体で標識さ
れた抗体は、すべての核医学機関にとり入手が容易で、安価であり、患者の放射
線被曝量は最小で、しかも核イメージング特性も理想的であることから、この分
野で好ましい薬剤であるとされている。テクネチウム−99mの半減期は6時間
しかないので、無傷(intact)のイムノグロブリンよりも早く標的に到達できるF
ab’、Fab、F(ab’)2、F(ab)2などの抗体フラグメントと併用す
ることが最も好適である。これらのフラグメントには、この他にも、無傷のイム
ノグロブリンと比べて、ヒト免疫応答の発生頻度が遥かに低いという利点がある
。
放射性免疫検出剤の好ましい形態は、タンパク質と過テクネチウム酸塩還元剤
を充填したバイアルに、過テクネチウム酸ナトリウムを添加することによって、
固有のジスルフィド結合の還元によって生じたチオール基を含有するフラグメン
トを定量的に標識することからなる、テクネチウム−99mを直接的に標識した
抗体フラグメントの使用である。最近開示された新規のタンパク質・チオール化
剤を用いる方法を始めとする、他のTc−99m標識フラグメントの調製方法も
有用である。例えば、米国特許出願第08/253,772号を参照されたい。
Tc−99mの標識を付けたフラグメントでイメ−ジングを実施する場合、腎
臓での放射能の取り込みと保持が比較的に高いため、腎臓領域のイメ−ジングが
難しくなるという大きな欠点がある。このため、放射能標識された抗体フラグメ
ントの腎臓による保持を少なくする方法が強く求められていることは明かである
。
発明の要旨
したがって、本発明の目的は、腎臓による取り込みと保持とを大幅に減少する
効果があるTc−99m標識を付けた抗体フラグメントの調製方法を提供するこ
とにある。
本発明の他の目的は、腎臓による取り込みと保持とを大幅に減少する効果があ
るTc−99mで最終的に標識されるイメ−ジング剤先駆物質を調製する方法を
提供することにある。
本発明の上記及びその他の目的を達成するため、腫瘍または感染病巣から生じ
る、またはこれらに関連するマ−カ−と特異的に結び付くTc−99m放射能標
識抗体フラグメントを、腫瘍または感染病巣を持つ患者に非経口的に注入した後
、腫瘍または感染病巣の部位が、ガンマ・カメラによるイメ−ジングによって検
出される。本発明の腫瘍または感染病巣のイメ−ジング方法の改良点は、標識の
付いた抗体フラグメントが、PEG化(non-PEGylated)していない抗体フラグ
メントと比較して、腎臓による標識の取り込みと保持を有意に減少させるのに充
分な量のポリエチレン・グリコ−ル(PEG)と複合する点にある。
本発明は、さらに、Tc−99m放射性同位体で最終的に標識されるイメ−ジ
ング剤先駆物質を調製する方法も提供する。
発明の詳細な説明
腫瘍または感染病巣に関連する抗原を認識する抗体フラグメントを、ポリエチ
レン・グリコ−ル(PEG)と複合させた後、さらに修飾して、テクネチウム−9
9mによる放射能標識を付ける。このようにしても抗体の免疫反応性に影響はな
く、また、後日のテクネチウムによる放射能標識のために、PEG−フラグメン
トの複合体を安定に調製し得る。PEGで修飾し、Tc−99mで放射能標識し
たフ
ラグメントは、免疫診断に有用であるばかりでなく、PEG修飾していないフラ
グメントと比較して、腎臓による放射性同位体の取り込みを顕著に減少させる効
果がある。
本明細書中において、腎臓による放射性同位体の取り込みと保持の「有意な」
減少とは、イメ−ジング時において、PEG化していない抗体フラグメントの同
じイメージング時における場合と比べて、少なくとも2倍、好ましくは3倍、よ
り好ましくは4倍、6倍、8倍、10倍以上の程度にまで減少することを意味す
る。腎臓による放射性同位体の取り込みと保持の「有意な」減少の他の尺度とし
ては、特に短いイメ−ジング時間、例えば5〜10時間では、PEG化していな
い抗体フラグメントを使用すると、腎臓隣接領域の高いバックグラウンドの放射
線によって、腫瘍や感染病巣がかすんでしまうが、同一のイメ−ジング時間内で
これを鮮明に検出し、イメ−ジングすることができる性能を挙げることができる
。一般に、この減少は、短いイメ−ジング時間で最も著しく、臨床家にとっての
現実の利益となる。
テクネチウム−99mの半減期は6時間であるため、テクネチウムの標識を付
けた抗体が早く標的に到達することが望まれる。F(ab’)2、やF(ab)2
などの抗体フラグメント、特にFab’とFabは、全イムノグロブリンよりも
速いスピ−ドで標的に到着することができ、そればかりでなくヒト抗ネズミ抗体
(HAMA)免疫応答の発生頻度が極めて低い。したがって、これらの抗体フラグメ
ントは、Tc−99m標識と併用してRAIDに好ましく適用される。
従来の研究者らは、ポリエチレン・グリコ−ル・ポリマ−とタンパク質とを複
合(conjugate)させると、タンパク質類の免疫原性が減少し、血液中を循環する
タンパク質の寿命を延ばす効果のあることを立証した。例えば、2種のヒト・モ
ノクロ−ナル抗体へのPEGの複合は、マウスの免疫原性の著しい低下を引き起
こし、また同時に、在来のヒト抗体による攻撃に対する該マウス中における寛容
を誘導した。Wilkinson et al.,Immunol.Lett.15:17 (1987)を参照されたい
。他の例では、カタラ−ゼをPEG−5,000と結合させると、その複合体は
、在来のカタラ−ゼの酵素活性の95%を保持していたが、これをマウスに注射
しても有意な免疫応答を誘導しなかった。さらに、PEGと複合したカタラ−ゼ
は、注射後52時間、マウスの血流中で完全な活性を保っていたが、在来のカタ
ラ−ゼの活性は、注射後10時間以内にバックグラウンドのレベルにまで低下し
てしまった。Abuckowski et al.,J.Biol.Chem.252:3582 (1977)を参照された
い。
抗体フラグメントは、問題となるHAMA反応を引き起こさず、標的への到達
も早いので、通常はイメ−ジング用フラグメントをPEG化する必要はないかも
しれない。本発明者らは、PEGとTc−99m標識抗体フラグメントを複合さ
せると、腎臓によるこのフラグメントの取り込み量と保持量が顕著に減少するこ
とを発見した。タンパク質へのPEGの複合(「PEG化」)が、血清の半減期
を長くすることは、周知の事実である。ところが、驚くべきことに、また予期せ
ぬことに、通常は腎臓に対してクリアーであり、しばしば腎臓の隣接領域の腫瘍
や感染の像をぼかしてしまうF(ab)2、F(ab’)2、FabおよびFab
’の抗体フラグメントをPEG化すると、腎臓によるこれらのフラグメントの取
り込みと保持が劇的に減少するのである。このことは、Tc−99m標識でイメ
−ジングするために、抗体フラグメントをPEGで修飾する動機づけを従来欠い
ていたことを示す。A.抗体フラグメントの調製とPEG複合
本明細書で用いる「抗体フラグメント」の語は、相補的抗原と特異的に結合す
る分子を意味し、この分子は、切断、組換え法、あるいは従来の抗体フラグメン
トと同等の機能をもつフラグメントを得ることができるその他の方法によって、
全イムノグロブリンから誘導される。好適な抗体フラグメントの例としては、二
価のフラグメント、例えば、F(ab)2、F(ab’)2;一価のフラグメント
、
例えばFab、Fab’;Fv;およびこれらの一本鎖組換え体などを挙げるこ
とができる。一部の天然抗体では、Fc部以外で炭水化物を含有している場合が
ある。例えば、共通グリコシル化受容体配列(consensus glycosylation accepto
r sequences)は、ネズミ可変部の約15〜25%で確認されている。Kabat et a
l.,SEQUENCES OF PROTEINS OF IMMUNOLOGICAL INTEREST,5th ed.US.Departm
ent of Health and Human Services (1990)を参照されたい。代わりに、組換え
DNA法を使って、例えば抗体フラグメントのL鎖に炭水化物(carbohydrate)を
導入することもできる。
PEG剤は、広く各種の平均分子量を持つものを調製して、本発明に使用する
ことができる。好適なPEGの平均分子量は、例えば1,000〜30,000
である。好適な態様においては、平均分子量5,000のPEGが使われている
。本発明の実施に好適なPEGは、商業ベースでも、例えばAldrich(Milwaukee
,WI)やShearwater Polymers(Huntsville,AL)から入手することができる。
抗体フラグメントのPEG化の方法としては、PEGをフラグメント全体に分
布しているリシン残基と部位非特異的に結合する方法と、分子のヒンジ部L鎖中
の炭水化物部分やチオ−ル基のような部位と部位特異的(site-specifically)
に結合する方法の二つがある。
部位非特異的に、抗体フラグメント内のリシン残基にPEGを複合させるには
、PEGの活性エステル誘導体を使用する。好適な活性エステル誘導体としては
、ペンタフルオロフェノ−ル、N−ヒドロキシ−ベンゾトリアゾ−ルおよびN−
ヒドロキシスクシンイミド(NHS)のエステル類が挙げられる。好適な態様に
おいては、炭酸塩を使って、PEGとタンパク質との間のウレタン結合を作って
いる。PEGと過剰のN,N’−ジスクシンイミジル・カーボネートとを反応さ
せて、PEG−スクシンイミジル・カーボネート(PEG-SC)を調製するか、ある
いはこのPEG−SCをShearwater Polymers Inc.(Hunntsville,AL)から購
入す
る。このPEG−SCを抗体フラグメントのリシン残基と結合させるためには、
過剰のPEG−SCを、pHが約7〜約9の緩衝水溶液中でフラグメントと混合
する。反応を放置して0.5〜18時間進行させる。反応温度は約4℃〜25℃
である。好適な態様においては、pHは約8.4に維持し、温度は25℃、反応
時間は30分である。炭酸塩および過剰のPEG−SCと反応し得るリシン残基
の数、ならびに抗体がどの程度の抗原結合能を持っていなければならないかの必
要度によって、抗体と結合するPEGの量が限定されるであろう。
一般に、二価のフラグメントには約2〜20個、好ましくは4〜10個のPE
G−5,000部分が、一価のフラグメントにはその約半数が必要とされ、PE
Gの分子量が大きくなるにつれて必要個数が小さくなる。好適な態様においては
、二価のフラグメントのPEG化に6〜10倍量の過剰のPEG−SCが使用さ
れる。これは、通常、4〜10個のリシンをPEG化し、さらに二価のフラグメ
ントが切断されたときに、一価のフラグメント1個当り2〜5個のPEG基を翻
訳する。修飾されるリシン残基の数は、フルオレサミンを用いる定量分析によっ
て測定することができる。その後、PEG−抗体の複合体を、サイズ排除クロマ
トグラフィ−、例えばBioSil400カラム(BioRad,Hercules,CA)上の
HPLCによって精製する。
次に、部位特異的にチオ−ル基をPEG化していながら、ジスルフィド結合を
保持していて、還元後にTc−99mを結合するのに使うことができる抗体フラ
グメントを調製するために、無傷のイムノグロブリンを出発原料として使用する
のが有利である。先ず、無傷のイムノグロブリンを弱い条件下で部分還元して遊
離チオ−ル基を形成する。その後、遊離チオ−ル基を、チオ−ル類と選択的に反
応できるPEG誘導体と反応させる。この反応に好適なPEG誘導体としては、
α−ハロ・カルボニル、α−ハロ・カルボキシル、ジスルフィド類およびマレイ
ミド基類が挙げられる。これら誘導体の製法と使用法は、当業者によく知られて
いる。チオ−ル選択的な活性化PEG誘導体は、また、商業ベ−スで、例えばSh
earwater Polymers(Huntsville,AL)から入手することができる。このように
したPEG−抗体複合体は、サイズ排除クロマトグラフィ−で精製し、標準的方
法によりペプシンでタンパク質分解的に切断して、F(ab’)2フラグメント
を、またはパパインで切断してF(ab)2フラグメントを形成する。
フラグメントに炭水化物残基がある場合でも、PEGと抗体フラグメントとを
部位特異的に複合させることができる。無傷のイムノグロブリンのFc部をグリ
コシル化して、このグリコシル化部位を便宜的に複合反応に使うのである。しか
しながら、F(ab’)2などの抗体フラグメントにはすべてFc部が欠けてい
るので、残念ながら結合に使う炭水化物がない。一部の抗体では可変部内がグリ
コシル化されているため、対応するフラグメント中にこの炭水化物が保持されて
いる場合がある。この場合には、炭水化物部分を過ヨウ素酸塩で酸化して、常法
により、求核アミン残基を持つPEG誘導体と結合させる。例えば、PEGヒド
ラジド(Shearwater Polymers,Inc.,Huntsville,AL)を抗体フラグメントと
混合して、ヒドラゾンを形成する。代わりに、PEG−アミンを上記の酸化炭水
化物と反応させてシッフ塩基を形成した後、シアノボロ水素化ナトリウム(sodi
um cyanoborohydride)と反応させて還元し、安定な第2級アミン結合を形成し
てもよい。さらにその代わりに、使用する抗体フラグメントに固有のL鎖炭水化
物がない場合、米国特許出願第08/169,912号で説明されているように
、この抗体をコ−ドしているDNAのクロ−ンを作り、突然変異させて可変部L
鎖炭水化物部分を含有する組換え抗体フラグメントを形成してもよい。上記の米
国特許出願第08/169,912号を引用することによりその全文を本明細書
の一部とする。
複合体が、複合前のフラグメントと同等の結合活性を持っていることを証明す
ることは、すべての複合方法にとって有利なことである。免疫反応性の測定方法
は当業者によく知られている。例えば、複合していないフラグメントならば10
0%保持される条件下で、抗原をカラムに充填しておき、このカラム内に複合抗
体フラグメントを通過させて、この抗体が保持されている量と保持されなかった
量を測定し、比較する。B.PEG−抗体フラグメントの還元または誘導体形成とテクネチウム標識付け
抗体フラグメントをPEGと複合させた後、還元するか、あるいは他の方法で
誘導体を形成して、Tc−99mを直接標識付けするのに好適な遊離チオ−ル基
を得る。制御しながら抗体フラグメントを還元する方法は、通常程度の技術を持
つ当業者にもよく知られている。例えば、米国特許第5,128,119号を参
照されたい。この米国特許は引用することによりその全文を本明細書の一部とす
る。一般に、抗体フラグメントのヒンジ部にあるジスルフィド結合は、一般的に
、ジスルフィド還元剤に対してより接近し易く、通常、選択的に切断することが
可能である。慎重な制御条件下で還元を行いさえすれば、還元されたフラグメン
トは、免疫特異性と抗原に対する結合能を保持するものである。抗体フラグメン
トを公知のジスルフィド結合還元剤、例えばジチオトレイト−ル、システイン、
メルカプトエタノ−ル、その他で還元すると、短時間で、典型的には1時間以内
に少なくとも1個の遊離スルフヒドリル基を持つフラグメントが形成される。還
元条件が厳しすぎたり、あるいは還元剤をあまりに長時間フラグメントと接触し
たままにしておくと、L鎖とH鎖を結び付けている通常は反応性の低いジスルフ
ィド結合が、結局のところ還元されて、抗体の結合特性に悪影響を与えるので注
意しなければならない。
F(ab’)2およびF(ab)2フラグメントを還元すると、これら二価のフ
ラグメントの両半分をつなぎ止めているジスルフィド結合が優先的に切断され、
各々遊離チオ−ル基を持つFab’およびFabフラグメントが形成される。
二価のF(ab’)2やF(ab)2フラグメントでイメ−ジングを行うこと
を所望する場合には、フラグメントをさらに切断することなく鎖間ジスルフィド
結合を部分還元すること、あるいはチオ−ル基を持つリガンドを常法により部位
非特異的に導入するか、または炭水化物部分、好ましくはフラグメントのL鎖不
変部に操作して作った炭水化物部分に導入して、フラグメントをチオ−ル化する
ことのいずれかが必要である。
抗体−SH部分は、一旦還元すれば、厳格な無酸素条件下で貯蔵しさえすれば
極めて安定である。また、低いpH、特にpH6以下で貯蔵すると、安定性は増
大する。遊離チオ−ル基を含有する抗体フラグメントは、液体窒素温度まで急速
冷却すると、チオ−ル基を劣化させたり大量に失うことなく、長期間貯蔵できる
ことがこれまでに見いだされている。フラグメント−SHをチュ−ブに充填して
、アルゴンまたは窒素などの不活性ガス雰囲気中に蔵置しておくと、低温保護効
果が増進し、チオ−ル基が再酸化してジスルフィド類に戻るのを効果的に防止す
ることができると信じられている。
テクネチウムの還元に用いられる薬剤を複合体に混合することによっても、遊
離チオ−ル基を安定にすることができる。好適な態様においては、この還元剤と
して2価のスズ塩を添加している。この塩は、必要に応じて、箔、顆粒、粉末、
けずり屑等のスズ金属と、HCl等の水溶性の酸とを接触させて、作ることがで
きる。通常、2価のスズ塩は、SnCl2の形で、便宜上その0.1mMをHC
lに溶解して溶液とする。この溶液を、酒石酸塩、グルコヘプタン酸塩、グルカ
ル酸塩などの2価のスズ・イオンのキレ−ト化リガンド溶液中に添加して、SnII
を生理pHの溶液中に維持する。その上で、このスズ(II)溶液を抗体に添
加する。このようにして得た混合物は、凍結溶液として貯蔵することができ、ま
たは、好ましくは凍結乾燥粉末として貯蔵することもできる。このようにして還
元剤の存在下で複合体を貯蔵すると、チオ−ル基の再酸化を防止できるばかりで
なく、後述のような放射性核種の還元のための追加工程が不要になり、有利であ
る。
PEG複合体と還元剤の混合物を、Tc−99m標識付け用単品バイアルある
いはキットに収集することができる。必要に応じてTc−99mをキットに添加
して、放射能標識を付けた抗体フラグメントを作ることができる。本発明の単品
バイアルやキットに適当な抗体フラグメントを入れて、特定の免疫診断法用に設
計することもできる。これらのバイアルやキットは、便宜上密閉されるが、無菌
条件で試薬を出し入れできるメカニズムを付ける。好ましくは、注入器のための
注入口を備えるバイアルを本方法で使用する。バイアルやキット中の試薬の剤形
は典型的には、水溶液、凍結剤または凍結乾燥剤である。好適な態様においては
、試薬は、冷蔵庫等で低温貯蔵し、貯蔵期間は数日間〜数週間であり、pHは好
ましくは約3.5〜5.5、より好ましくは4.5〜5.0であって、例えば、
窒素またはアルゴンなどの不活性ガス雰囲気下で貯蔵すると有利である。
また、貯蔵と安定化が容易な凍結乾燥剤形の試薬を提供することも本発明の範
囲内である。この凍結乾燥は、有利には、pHを約5.5とし、例えば、酢酸ナ
トリウムなどの緩衝剤の溶液を用い、さらに凝集を防ぐ安定剤、例えばトレハロ
−スやシュ−クロ−スなどの糖質の存在下で行うのが好ましい。このような凍結
乾燥条件は、従来からのものであり、通常程度の技術を持つ当業者にもよく知ら
れている。
Tc−99mによる標識付けは、放射性同位体を過テクネチウム酸ナトリウム
水溶液などの形の発生剤から直接形成し、この同位体を還元剤と還元済みのPE
G−抗体複合体との混合物に添加することによって、簡単に達成することができ
る。反応物を混合し、抗体フラグメントの標識付けが完成するに充分な時間をか
けてインキュベ−トする。インキュベ−トの持続時間と条件は重要ではないが、
典型的にはTc−99mが抗体フラグメントに定量的に結合するのに充分な時間
、インキュベ−トする。
通常は塩類溶液中のPEG複合体の濃度が、普通は塩類溶液1ml当り約0.
01〜10 mg、好ましくは約0.1〜5 mg/mlで、またpHは弱酸の約
4.0〜4.5に調整したものを用いると一般的に有利である。この場合、過テ
クネチウム酸塩の通常のイメ−ジング活性を還元するのに必要な2価のスズ・イ
オンの量は、タンパク質の量と釣合を取って、約0.1〜50μg/ml、好ま
しくは約0.5〜25μg/mlである。上記量のタンパク質の標識付けをする
場合、過テクネチウム酸塩の量は、タンパク質1mg当り約2〜50mCiであ
り、反応時間は0.1〜10分である。タンパク質と2価のスズ・イオンが好適
な濃度である場合、過テクネチウム酸塩の量は、好ましくは約5〜30mCi/
mgであり、反応時間は好ましくは約1〜5分である。
過テクネチウム酸塩は、一般に市販の発生剤から得ることができ、剤形は、最
も一般的にはNaTcO4を塩類溶液に溶解した溶液である。他の剤形の過テク
ネチウム酸塩も使用することができるが、この場合、新剤形の発売元の提案、あ
るいは通常程度の技術を持つ医療関係者の考えにしたがって、用法を適当に変え
る必要がある。過テクネチウム酸塩は、一般的には、塩類液、例えば0.9%(
「生理的」)塩類液に含有されている約0.2〜10mCi/mlの活性のもの
であって、これを約3〜7、好ましくは約4.5〜5.0のpHに緩衝したもの
を用いる。好適な緩衝剤としては、例えば酢酸塩、酒石酸塩、クエン酸塩、リン
酸塩などが挙げられる。過テクネチウム酸塩の還元は、通常、窒素やアルゴンな
どの不活性ガス雰囲気下で行われる。反応温度は、一般にほぼ室温、例えば18
℃〜25℃である。C.標識を付けた診断用PEG−抗体フラグメントの投与
一般に、標識を付けたPEG複合体の投与量は、患者の年齢、体重、身長、性
別、一般的医療条件、および病歴などの要因によって異なる。典型的には、患者
のタンパク受取量が約1pg/kg〜10mg/kg(薬剤量/患者の体重)の
範囲となるように投与することが望まれる。しかしながら、量がこれよりも少な
くてもよいし、大きくてもよい。例えば、多くの研究では投与量が0.1〜1.
0ミリグラムであると良好な診断イメ−ジングを行えることを示している反面、
他の研究では、10ミリグラムを超える量を投与して、位置測定を改善したとし
ている。Brown,"Clinical Use of Monoclonal Antibodies,"in BIOTECHNOLOGY
AND PHARMACY,Pezzuto et al.,eds.Chapman & Hall,pp.227-249 (1993)を参
照されたい。
標識を付けたタンパク類の患者への投与経路は、静脈内、動脈内、腹腔内、筋
肉内、皮下、胸膜腔内、鞘内に、局所カテ−テルをつないで行う灌流、または病
巣内直接注入である。注入(injection)による投与の場合、連続注入であるか
、あるいは一回または複数回の大量投与である。
本発明の放射能標識されたPEG複合体は、公知の方法により、製薬的に有用
な組成物を調製することができる。それによって、製薬的に許容できる担体を含
む混合物中に結合させることができる。組成物を投与した患者に対し、寛容であ
る場合、この組成物を「製薬的に許容できる担体」という。無菌リン酸緩衝塩類
溶液は、製薬的に許容できる担体の一例である。他の好適な担体も当業者によく
知られている。例えば、REMINGTON'S PHARMACEUTICAL SCIENCES,18th Ed.(199
0)を参照されたい。
本発明は、上記で一般的に説明してきたが、より容易に理解されるため、以下
、実施例により説明する。但し、これらの実施例は本発明を限定することを意図
するものではない。
実施例実施例 1. リシンとの複合によるPEG修飾フラグメントの調製
IMMU−14は、多くの腫瘍中で発現する細胞表面タンパク質である癌胎児
抗原(CEA)を認識するモノクロ−ナル抗体である。常法を用いるパパイン切
断によりIMMU−14のF(ab)2フラグメントを調製した。
IMMU−14F(ab)2(2.16 mg,2.16×10-8モル)を0.1M リン酸
ナトリウム150μl中に溶解した溶液を、モル比で10倍量、8倍量、6倍量
、4倍量、2倍量のメトキシ−PEGのスクシンイミジル・カーボネート誘導体
(methoxy-SC-PEG、MW 5000,Shearwater Polymers,Inc.,Huntsville,AL)と
pH7.5で混合して、4℃で18時間インキュベ−トした。このPEG修飾複
合体を、セファデックスG−50−80(Pharmacia,Piscataway,NJ)を用い
たスピン・カラムに充填し、pH7の0.1Mリン酸ナトリウムで溶離したもの
を遠心分離することによって、PEG修飾複合体を精製した。精製複合体をBi
oSil 400サイズ−排除HPLCカラム(BioRad,Hercules,CA)により
分析した。各種PEG複合体のカラムでの保持時間が、反応体の比率によって、
次の表に示すように異なることが観察された。
(PEG)−IMMU−14F(ab)2の高分子複合体をSDS−PAGE
で分析したところ、予期していたように不均一であることが認められた。10当
量のPEGと反応させて調製したPEG−IMMU−14F(ab)2をフルオ
レサミン分析したところ、PEGで修飾された、利用可能なリシン残基を22.
5%(リシン残基8.5個)含有していることが分かった。以下これをPEG8. 5
−IMMU−14−F(ab)2と言う。実施例 2. PEG8.5−IMMU−14−F(ab)2からPEG4.25−IM MU−14−Fabへの還元
修飾していないF(ab)2に使用した条件と同様にして、PEG8.5−IMM
U−14−F(ab)2のヒンジ部ジスルフィド結合にシステインを加えること
により還元して、PEG4.25−IMMU−14−Fab−SHを得た。F(ab
)2(15mg/ml)を、システイン20mM、EDTA2mM、およびPB
S40mMを含有するpH6.6の溶液中で37℃で60分間還元した。PEG8.5
−IMMU−14−F(ab)2の還元によって得たこのPEG4.25−IMM
U−14−Fab−SHを、サイズ排除HPLCとSDS−PAGEで分析した
ところ、PEGと抗体フラグメントとの複合の程度が異なることを示す、分かれ
ていない肩2個を持つ幅広いピ−ク1個が認められた。HPLCでのPEG4.25
−Fab−SHの保持時間は、9.34分、肩まででは9.67分と10.08
分であった。修飾されていないFabが存在する証拠は認められなかった(保持
時間10.68分)。実施例 3. Tc−99mの放射能標識付けに用いるPEG4.25−IMMU− 14−Fab製剤の調製
バイアル1個当り、PEG4.25−IMMU−14−Fabのアリコ−ト200
μg、第一スズ・イオン38μgおよび酒石酸ナトリウムをモル比でSn(II
)の35倍量を充填して製剤を調製した。バイアルをドライアイスで凍らせて、
一
晩かけて凍結乾燥した。このPEG4.25−IMMU−14−Fab−SHの凍結
乾燥バイアルを塩類液で溶かして、HPLCおよびSDS−PAGEによって、
凍結乾燥していないサンプルとの安定性の比較分析を行った。新しく調製したサ
ンプルと凍結乾燥サンプルとの間には少しの違いもなく、PEG−抗体の結合は
凍結乾燥条件下でも安定であることが証明された。実施例 4. PEG4.25−IMMU−14−Fabの99mTc標識付け
実施例3と同様にして凍結乾燥バイアルを調製し、Na99mTcO4(1〜4m
Ci)をアルゴンでパ−ジした塩類液に溶解した溶液1mlで該バイアルを溶か
すことにより、99mTc標識付けを行った。この標識付けは、HPLCと瞬間薄
層クロマトグラフィ−(ITLC)でモニタ−した。HPLC法によって、99m
Tc標識を付けたIMMU−14−Fabフラグメントの免疫反応性を測定した
。モル比で80倍量のCEAを99mTc標識物に混合して、この混合物をHPL
Cで分析した。99mTc−PEG4.25−IMMU−14−FabがCEAに結合
すると直ちに、対応するHPLCピ−クは、保持時間を高い分子量にシフトさせ
、抗体が基本的にすべてCEAに結合したこと、およびPEG複合体が99mTC
標識を付けた後でも免疫反応性を保持していたことを示していた。実施例 5. 実験動物に対する99mTc−PEG4.25−IMMU−14−Fa bの注入後の生物学的分布
99mTc標識を付けたIMMU−14−Fab−SHおよびPEG4.25−IM
MU−14−Fab−SHの腎臓への取り込みについて、比較実験を行った。2
群の通常のBalb/Cマウスに、99mTc標識を付けたIMMU−14−Fa
b−SH(第1群)または99mTc標識を付けたPEG4.25−IMMU−14−
Fab−SH(第2群)を、1匹当り100μCiづつ、静脈内に注射した。各
群から5匹づつ、注射の1時間後、4時間後および24時間後に殺して、組織を
採取、重量を計量して、ガンマ・カウンタ−による測定を行った。各組織の注射
量/g
を%で下記の表2に示す。
実施例 6. 高pH値と高温度によりPEG複合を形成する別法
IMMU−14−F(ab)2を0.1Mリン酸ナトリウムに溶解したpH8
.2の溶液のpHを、飽和三塩基性リン酸ナトリウムで8.58に上昇させた。
この溶液221μl(3.52mg IMMU14-F(ab),3.52×10-8モル)に、pH8.2
の0.1Mリン酸ナトリウム緩衝液5.8μlおよびメトキシ−SC−PEG溶
液(pH8.2の緩衝液中に0.1mg/ml)17.6μl(3.52×10-7モル)を加えた。
この反応混合物を25℃、pH8.4で30分間インキュベ−トした。30分経
過時点でのpHは8.2であり、HPLC分析結果は、修飾していないF(ab
)2が2%存在すること、これはpHを8.6に調整してさらに30分間25℃
でインキュベ−トすれば修飾可能であることを示していた。
IMMU−14−F(ab)2に対してモル比で8倍量、6倍量または4倍量
のSC−PEGを用い、pH8.5、25℃で30分間、複合を形成した。HP
LC分析は、モル比で8倍量および6倍量のSC−PEGに対して、30分で完
全な修飾を示したが、4:1のモル比では少量の未修飾のF(ab)2を示して
いた。実施例 7. Hz−PEG(メトキシ・ポリエチレン・グリコ−ル・ヒドラジ ド)とF(ab’)2L鎖炭水化物との複合
LL2は、非ホジキンズ(non-Hodgkins)B細胞リンパ腫の診断治療に有効で
あることが証明されているネズミ・モノクロ−ナル抗体である。このL鎖領域を
グリコシル化して、リシン残基の他にPEGを付加する特異的な部位を作ること
ができる。
複合プロトコル(a).
IMMU−LL2−F(ab’)2炭水化物部分を、過ヨウ素酸ナトリウム(
最終濃度20mM)を用いてpH6、0℃で90分間酸化した。この酸化したフラグ
メントは、セファデックスG−50−80をpH6.0のPBSに溶解した溶液
を充填するスピン・カラムに入れ、遠心分離する方法で、過剰の過ヨウ素酸塩か
ら
分離した。精製された酸化中間体にモル比で(50×および300×)倍量のメトキ
シ−PEGヒドラジド(MW5000,Shearwater Polymers Inc.,Huntsville,AL)
を添加することにより、ヒドラゾン結合を得た。反応は、室温で2時間進行させ
た。生成物をセファデックスG−50−80およびpH7の0.1Mリン酸ナト
リウムを含有するスピン・カラムに入れ、遠心分離により精製した。この精製物
をBioSil SEC−400カラムを用いるサイズ排除HPLCにより、p
H6.8の0.2Mリン酸ナトリウムと0.02%アジ化ナトリウムで溶離して
分析した。
分析結果は、50倍量のモル比のHz−PEGを用いた反応では、16%が修
飾しないまま残り、モル比で300倍量用いた反応では、2.3%が修飾しない
ことを示していた。
複合プロトコル(b).
IMMU−LL2−F(ab)2200μl(2.1mg,2.1×10-8モル)を、0.
5M NaIO429.4μl(700×2.1×10-8モル)により26℃で45分間酸
化した。このように酸化したフラグメントを、0.1Mリン酸ナトリウムにセフ
ァデックスG−50−80を溶解したpH7の溶液を充填した2.4mlのスピ
ン・カラムに入れ、遠心分離するステップを2回連続反復して過剰のNaIO4
から分離した。
この酸化IMMU−LL2−F(ab)2205μl(1 52mg,1,52×10-8モ
ル)を、メトキシ−Hz−PEG(MW5000)22.8mg(300×1.52×10-8モ
ル)と共に25℃で1時間インキュベ−トすることにより、メトキシ−Hz−P
EGと酸化フラグメントの複合を達成した。この複合体を、セファデックスG−
50−80を充填するスピン・カラム(2.4ml連続4回)に入れ、pH7の
0.1Mリン酸ナトリウムで溶離して精製した。BioSil400のサイズ排
除カラムを用い、0.2Mリン酸ナトリウム、0.15M塩化ナトリウム、pH
6.8
の0.02%アジ化ナトリウムで溶離して、HPLC分析を行った結果では、7
.4分(16.9%)と8.3分(83.1%)の二つの新しいピ−クが認められた。実施例 8. PEG−IMMU−LL2−F(ab)2からPEG−Fabへ の還元
Hz−PEG−IMMU−LL2F(ab)2(130μl,923 μg,9.23×10-9
モル)を、50mMのDTT2.7μlおよび0.1MのEDTA2.7μlと
共に、アルゴン下37℃で30分間インキュベ−トして還元した。この還元した
物質を、セファデックスG−50−80を50mM酢酸塩および150mM塩化
ナトリウム中に溶解したpH5.3の溶液1mlを充填したスピン・カラムで2
回連続精製した。エルマン分析を行ったところ、Fabフラグメント1個当りチ
オ−ル基が4.8個存在していることが認められた。この還元物質のサイズ排除
HPLC分析は、9.31分の主たるピ−クに分かれていない肩があることを示
していた。修飾していないIMMU−LL2−Fab−SHも少量観察された。実施例 9. Hz−PEG−IMMU−LL2F(ab)SHの製剤調製と99 mTc標識付け
Hz−PEG−IMMU−LL2 Fab−SH200μg、Sn(11)3
3μg、およびスズの6.5倍量の酒石酸塩から製剤を調製した。シュ−クロ−
ス(最終容積の2%)は凍結乾燥前に添加した。
この凍結乾燥バイアル品を、アルゴンでパ−ジした塩類液1ml中に過テクネ
チウム酸ナトリウム3.5mCiを溶解した溶液で溶かした。このようにしてバ
イアル品にテクネチウム標識を付け、この標識付け5分後にサイズ排除HPLC
カラム(BioSil400)およびITLCにより分析した。HPLC分析で
は、9.78分に分かれていない肩を持つ、幅広い主たるピ−クを認めた。保持
時間12.67分では還元していない過テクネチウム酸ナトリウムが3%残存し
ていた。これと比較して、テクネチウム標識を付けた未修飾のIMMU−LL2
Fab’−SHの保持時間は、10.38分であった。実施例 10. Hz−PEG−IMMU−LL2 F(ab)SHを用いるリ ンパ腫の診断イメ−ジング
組織学的に確認された中等度の小胞(follicular)および小結節(nodular)
大細胞リンパ腫を持つ患者に、1mgのIMMU−LL2 F(ab)S−99mT
c(〜25mCi)を塩類液に溶解した溶液を注入する。1.4時間後および2
4時間後Sopha DSX ガンマ・カメラにより胸腔および骨盤の多角的平面
投影(multiple planar views)を行う。1週間後、同じ患者にHz−PEG−
IMMU−LL2F(ab)S−99mTcを注入して、同じイメ−ジング・プロ
トコルを実施する。PEG複合体の効果として、4時間は大きな腹部病巣を鮮明
に観察することができる。反面、複合していない抗体を用いる4時間のイメ−ジ
ングでは、腎臓からのバックグラウンド放射線のため、病巣が不鮮明となる。
上記したように、本発明を広範に説明し、代表的な実施例を例示した。当業者
は本発明に各種の変更を加えることができるが、これらの変更は本発明の範囲内
であることを認識するであろう。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
DK,ES,FR,GB,GR,IE,IT,LU,M
C,NL,PT,SE),OA(BF,BJ,CF,CG
,CI,CM,GA,GN,ML,MR,NE,SN,
TD,TG),AP(KE,MW,SD,SZ,UG),
AM,AT,AU,BB,BG,BR,BY,CA,C
H,CN,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB
,GE,HU,IS,JP,KE,KG,KP,KR,
KZ,LK,LR,LT,LU,LV,MD,MG,M
N,MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,RU
,SD,SE,SG,SI,SK,TJ,TM,TT,
UA,UG,UZ,VN
(72)発明者 カラケイ,ハビベ
アメリカ合衆国、 07747 ニュー・ジャ
ージー、マタワン、モリスタウン・ロード
206エイ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1. 腫瘍または感染病巣から生じる、またはこれらに関連するマ−カ−と特異 的に結合するTc−99m放射能標識された抗体フラグメントを、腫瘍または感 染病巣を持つ患者に非経口的に注入して、外部のガンマ・カメラによるイメ−ジ ングによって腫瘍または感染病巣の部位を検出する、腫瘍または感染病巣のイメ −ジング方法であって、 該放射能標識された抗体フラグメントを、PEG化していない抗体フラグメン トと比較して、腎臓による放射能標識の取り込みと保持を有意に減少させるのに 十分な量のポリエチレン・グリコ−ル(PEG)と複合させる、腫瘍または感染 病巣のイメージング方法。 2. 上記の抗体フラグメントが二価のフラグメントである請求項1に記載の方 法。 3. 上記の抗体フラグメントが一価のフラグメントである請求項1に記載の方 法。 4. 約2〜20個のPEG−5,000部分が、上記の二価のフラグメントと 複合する請求項2に記載の方法。 5. 約1〜10個のPEG−5,000部分が、上記の一価のフラグメントと 複合する請求項3に記載の方法。 6. 上記のPEG部分が、上記抗体フラグメントのリシン残基と部位非特異的 に複合する請求項1に記載の方法。 7. a) 腫瘍または感染病巣から生じる、またはこれらに関連するマ−カ− と特異的に結合するF(ab)2またはF(ab’)2抗体フラグメントを、活性 化したポリエチレン・グリコ−ルと反応させて、PEG−F(ab)2またはP EG−F(ab’)2を形成するステップと、 b) PEG−F(ab)2またはPEG−F(ab’)2をジスルフィド還元 剤で切断して、Tc−99mで最終的に標識されるためのPEG−Fab−SH またはPEG−Fab’−SHを形成するステップとからなる、 Tc−99mで最終的に標識されるためのイメ−ジング剤先駆物質の調製方法。 8. さらに、続いて、99m−過テクネチウム酸塩が添加され、該99m−テ クネチウム酸塩を還元するための有効量の2価のスズ・イオンをPEG−Fab −SHまたはPEG−Fab’−SHに添加するステップを含む請求項7に記載 の方法。 9. さらに、有効なイメ−ジング量の99m−過テクネチウム酸塩を、2価の スズ・イオンとPEG−Fab−SHまたはPEG−Fab’−SHとの混合物 に添加するステップを含み、該99m−過テクネチウム酸塩が還元されてTc− 99mカチオンとなり、Tc−99mカチオンがPEG−Fab−SHまたはP EG−Fab’−SHのチオ−ル基と結合して、PEG−Fab−S−Tc−9 9mまたはPEG−Fab’−S−Tc−99mを形成する請求項8に記載の方 法。 10. さらに、還元された99m−過テクネチウム酸塩をPEG−Fab−S HまたはPEG−Fab’−SHに添加し、PEG−Fab−S−Tc−99m またはPEG−Fab’−S−Tc−99mを形成するステップを含む請求項7 に記載の方法。 11. a) 腫瘍または感染病巣から生じる、またはこれらに関連するマ−カ −と特異的に結合するF(ab)2またはF(ab’)2抗体フラグメントを、活 性化したポリエチレン・グリコ−ルと反応させて、PEG−F(ab)2または PEG−F(ab’)2を形成するステップと、 b) 該PEG−F(ab)2またはPEG−F(ab’)2をチオ−ル化して 、最終的にTc−99mで標識されるためのPEG−F(ab)2−SHまたは PEG−F(ab’)2−SHを形成するステップとからなる、 Tc−99mで最終的に標識されるためのイメ−ジング剤先駆物質の調製方法。 12. さらに、続いて、99m−過テクネチウム酸塩が添加され、該99m− テクネチウム酸塩を還元するための有効量の2価のスズ・イオンを、PEG−F (ab)2−SHまたはPEG−F(ab’)2−SHに添加するステップを含む 請求項11に記載の方法。 13. さらに、有効なイメ−ジング量の99m−過テクネチウム酸塩を、2価 のスズ・イオンとPEG−F(ab)2−SHまたはPEG−F(ab’)2−S Hとの混合物に添加するステップを含み、99m−過テクネチウム酸塩が還元さ れてTc−99mカチオンとなり、Tc−99mカチオンがPEG−F(ab)2 −SHまたはPEG−F(ab’)2−SHのチオ−ル基と結合して、PEG− F(ab)2−S−Tc−99mまたはPEG−F(ab’)2−S−Tc−99 mを形成する請求項12に記載の方法。 14. さらに、還元された99m−過テクネチウム酸塩を、PEG−F(ab )2−SHまたはPEG−F(ab’)2−SHに添加して、PEG−F(ab)2 −S−Tc−99mまたはPEG−F(ab’)2−S−Tc−99mを形成す る請求項11に記載の方法。 15. 単一の包装に包装されている次の内容物、すなわち、 少なくとも1個の遊離チオール基を有しており、腫瘍または感染病巣から生じ る、またはこれらに関連するマ−カ−と特異的に結合しており、PEG化してい ないTc−99mで標識された抗体フラグメントと比較して、Tc−99mで放 射能標識された後にPEG化された抗体フラグメントの腎臓への取り込みおよび 保持を有意に減少させるのに十分な量のポリエチレン・グリコ−ル(PEG)と 複合している抗体フラグメントと、 続いて添加される99m−過テクネチウム酸塩を還元するのに有効な量の2価 のスズ・イオンを含む、 腫瘍または感染病巣用のTc−99mで標識されたイメ−ジング剤の調製用キッ ト。 16. 上記フラグメントが、1〜10個のPEG−5,000部分と複合して いる一価のフラグメントである請求項15に記載のキット。
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