JPH11322916A - ビオチン残基を片末端に有するヘテロテレケリツクポリマー - Google Patents

ビオチン残基を片末端に有するヘテロテレケリツクポリマー

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JPH11322916A
JPH11322916A JP14204498A JP14204498A JPH11322916A JP H11322916 A JPH11322916 A JP H11322916A JP 14204498 A JP14204498 A JP 14204498A JP 14204498 A JP14204498 A JP 14204498A JP H11322916 A JPH11322916 A JP H11322916A
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幸夫 長崎
Chikau Yamamoto
誓 山本
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ビオチンを片末端に有するヘテロテレケリッ
クポリマーの提供。 【解決手段】 一般式(I) 【化1】 式中、Aはアルキレンオキシ基であり、Bはビオチン残
基を含有する基であり、nは2〜20,000の整数で
あるヘテロテレケリックポリマー、並びに式(I)のα
−末端アルデヒド基を用いて式(I)のポリマーを酵素
に共有結合させた修飾酵素。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ヘテロテレケリッ
クポリマー、具体的には片末端(α−末端)にアルデヒ
ド基を有し、そしてもう一方の末端(ω−末端)にビオ
チン残基を有するヘテロテレケリックポリオキシエチレ
ン、ならびにそれらと酵素のコンジュゲートである修飾
酵素に関する。
【0002】
【発明の背景】酵素−抗体のコンジュゲートを生体内に
投与し、かかるコンジュゲートを標的とする抗原部位に
集積させ、一方、用いた酵素により活性化されるプロド
ラッグを投与し、抗原部位でプロドラッグを活性型のド
ラッグとして、標的部位で選択的に薬効を生じさせる、
薬物療法が提案されている。かような薬物療法は、所
謂、抗体指示性酵素プロドラッグ療法(antibody−dire
cted enzyme prodrug therapy)(以下、ADEPT
ともいう)と称されており、毒性の高い薬物を毒性の低
いプロドラッグとして全身的に投与するが、予め標的部
位に集積せしめた酵素活性を利用して、該標的部位にお
いて、本来的な薬物の薬効を選択的に発揮させようとす
る、極めて興味深い療法である。
【0003】しかしながら、ADEPTを実施する上
で、(a)酵素−抗体コンジュゲートの作成には、極め
て精緻な技術が必要であり、かつ相当な経費を要する、
(b)酵素−抗体コンジュゲート自体が免疫原性(また
は抗原性)を示すことにより、使用薬物に由来するもの
以外の新たな副作用を惹起する可能性がある、(c)酵
素を結合させた抗体が立体障害等により、標的部位に充
分集積せず、かなりの量が血流中などの標的部位以外に
存在し、結果として、使用薬物による全身的な副作用が
生じる可能性がある、などの問題点がある。
【0004】本発明者らは、かような問題点を解決する
には、(i)簡易な酵素キャリアの調製、(ii)抗原
性の低減、(iii)特定の標的部位、例えば腫瘍部位
への酵素の集積性を向上させる、手段の開発を目差して
きた。
【0005】上記手段の開発を行うに際し、本発明者ら
は、酵素をポリエチレングリコール(またはポリオキシ
エチレン)で修飾すると、酵素の抗原性を低下せしめる
可能性があることに着目した(例えば、稲田、「続タン
パク質ハイブリッド」共立出版、p.2−4参照)。ま
た、一般的に、腫瘍細胞の細胞膜は、通常細胞のそれに
比べて、物質の透過性が増し、ポリマーの取り込み、細
胞内滞留が長くなることも知られている(前田ら、例え
ば、Bioconju.Chem., 、(1992)128〜13
9参照)。
【0006】他方、本発明者らの一部は、多機能性の生
体親和性のポリマーとして、主鎖中にポリオキシエチレ
ンセグメントを有し、分子の両末端に異種官能基を有す
るヘテロテレケリックポリマーの開発を行ってきた(例
えば、国際公開第97/6202号等参照)。
【0007】
【発明の構成】本発明者らは、かようなヘテロテレケリ
ックポリマーの片末端官能基を介して、生体内の標的部
位以外(例えば、血流中)に存在するポリマーを選択的
に除去しうるように修飾し、そしてもう一つの末端の官
能基を介して酵素を共有結合せしめた酵素−合成ポリマ
ーコンジュゲートは、生体内に投与後、標的部位へ集積
し、また、血流中に存在する該コンジュゲートは、選択
的に除去しうるように修飾した官能基を利用して生体外
へ排泄除去しうるものと推察した。
【0008】以上の推察に基づき、ポリエチレングリコ
ール(以下、PEGともいう)セグメントの片末端(α
−末端)に酵素(タンパク質)と容易に共有結合を形成
しうるアルデヒド基を有し、もう一方の末端にビオチン
残基を有するポリマーは、上記酵素−抗体コンジュゲー
トに随伴する問題点を有意に解消しうる、酵素−PEG
コンジュゲートを容易に提供できることを見い出した。
酵素−PEG−ビオチン残基からなるコンジュゲートが
血流中に存在する場合、別にアビジンを投与すると血流
中で前記コンジュゲートのビオチンとアビジンとの複合
体を形成し、容易に生体外へ排泄させるであろう。ま
た、アルデヒド基−PEG−ビオチン残基からなるヘテ
ロテレケリックポリマーは、生体成分の診断用ツール等
としても、有用であろう。
【0009】したがって、本発明によれば、一般式
(I)
【0010】
【化5】
【0011】(式中、Aは、アルキレンオキシ基であ
り、Bは連結基を介することができるビオチン残基であ
り、そしてnは2〜20,000、好ましくは50〜2
0,000の整数である)で示されるヘテロテレケリッ
クポリマーが提供される。
【0012】また、かかるポリマーと酵素とのコンジュ
ゲートであって、具体的には、一般式(II)
【0013】
【化6】
【0014】(式中、Enzは、酵素の残基を表わし、
Yは酵素中のリジン残基のε位のアミノ基を介して形成
される少なくとも1個の共有結合であり、qは少なくと
も1以上であり、かつ最大、酵素残基中に含まれるリジ
ン残基の数であり、そしてA、B及びnは一般式(I)
について定義したとおりである)で表わされる修飾酵素
も提供される。
【0015】これらの一般式(I)及び一般式(II)
で示されるヘテロテレケリックポリマーは、上述のとお
り、医療分野で有用である。
【0016】
【発明の具体的な態様】本明細書にいう、ヘテロテレケ
リック(hetero−telechelic)の語は、ポリマーの両分
子末端に異種の官能基が存在していることを意味する。
したがって、本発明に従う、一般式(I)及び(II)
に示されるいずれのポリマーまたは修飾酵素も、ヘテロ
テレケリックポリマーの範疇に入る。
【0017】一般式(I)のポリマーにおける、式
【0018】
【化7】
【0019】で表される部位は、例えば、本発明者らの
提供した国際公開第97/6202号に記載のブロック
ポリマーを製造するための、前駆体たるリビングPEG
の製造方法に準じて製造することができるポリマーであ
る(該国際公開の記載事項は、ここに引用することによ
り、本明細書の内容となる)。具体的には、A、式
【0020】
【化8】
【0021】(ここで、mは2〜6の正数である)で表
わされる、したがって、Aの具体的な基としては、
【0022】
【化9】
【0023】である。また、一般式(I)におけるBの
定義である、連結基を介することのできるビオチン残基
とは、ビオチン−アビジンの複合体を形成しうる限り、
如何なる連結基を有していてもよいが、好ましくは、式
【0024】
【化10】
【0025】で表わされ、上式中のpは0(B基は、連
結基を有さないビオチン残基に相当する)、或いは1
(連結基を有する場合に相当する)であって、pが1の
場合のLは、C26アルキレンアミノ基、C26アルキ
レンオキシ基または
【0026】
【化11】
【0027】(先導するカルボニル基と一体となって、
B基がビオチンに由来する残基に相当する)の基であ
る。pが1であり、LがC26アルキレンアミノ及びC
26アルキレンオキシを表わす、B基は、ビオチンと対
応するラクタム及びラクトンの反応により誘導できる化
合物に由来する。
【0028】かような一般式(I)で示されるヘテロテ
レケリックポリマーは、通常、まず最初に、式
【0029】
【化12】
【0030】のアルデヒド基を、例えばアセタール化等
により保護した化合物を、リビング重合触媒とともに重
合開始剤として用い、エチレオキシドをアニオン重合さ
せるそれ自体既知の重合法により、リビングポリマーを
製造する。次いで、この反応液中に、例えば式
【0031】
【化13】
【0032】(式中、Lは上記定義のとおりである)で
示されるビオチン誘導体、また、必要によりそれらの活
性エステル、活性イミド、を加えて、上記重合反応を停
止させることにより、α−末端のアルデヒド基が保護さ
れた一般式(I)のポリマーを製造する。なお、この停
止反応は、典型的には、室温下で、50時間まで反応液
を撹拌することにより行うことができる。こうして得ら
れたα−末端のアルデヒド基が保護されたポリマーの保
護基(通常、アセタール基)は、加水分解反応に供する
ことにより、一般式(I)のポリマーへ転化することが
できる。
【0033】本発明では、上記式(I)のポリマーのα
−末端アルデヒド基を用いて、酵素(具体的には酵素中
のリジン残基のε位のアミノ基とのシッフ塩基の形成を
通して)に結合させ、さらにシッフ塩基をアミノ基に還
元することにより、一般式(II)で示される修飾酵素
を提供しうる。
【0034】したがって、一般式(II)におけるEn
z−は、酵素中の1個以上のリジン残基のε位アミノ基
に由来する結合手を有する酵素残基であり、Yは前記ε
位のアミノ基と一般式(I)のα−末端アルデヒド基と
により形成される共有結合を表わす。また、qは、少な
くとも1の整数を表わし、また酵素活性に悪影響を及ぼ
さない限り、最大、使用される酵素分子中に存在するリ
ジン残基の数まででありうるが、通常、1〜10個程度
であることが好ましい。酵素は、本発明の目的に沿う限
り、複数のサブユニットからなるものであってもよい。
酵素としては、通常、薬物のエステル化、アミド化、イ
ミド化、リン酸化等によって、薬物本来の活性(毒性も
包含する)が低下したプロドラッグを、本来の薬物に変
換しうる作用を有するものが意図されているが、それら
に限定されない。なお、上記のような変換活性を有する
酵素はエステラーゼ、アミダーゼ、ホスファターゼと称
されている既知の如何なる酵素であってもよい。またこ
れらの酵素の起源も、動物、植物または微生物のいずれ
に属するものであってもよい。
【0035】こうして、提供される一般式(II)で示
される修飾酵素は、実質的に未修飾酵素の有する酵素活
性をほとんど低減することな保持している。したがっ
て、これらの修飾酵素は、ビオチン残基の存在が悪影響
を及ぼさない限り、未修飾酵素の使用可能な条件を、場
合によって拡張する利点もある。
【0036】
【実施例】以下、具体例を挙げて、本発明をさらに詳細
に説明するが、これらの例は、あくまで例示にすぎない
ことを、理解されたい。
【0037】実施例1:アセタール−PEO−ビオチン
の製造
【0038】
【化14】
【0039】アルゴン下、受器中、室温において、開始
剤3,3−ジエトキシ−1−プロパノール0.5mmo
l(0.08ml)を溶媒THF 7.6mlにマイク
ロシリンジで加え、K−ナフタレン0.5mmol
(0.286mol/l−THF溶液、1.75ml)
を加えてメタル化を施した後、エチレンオキシド 2.
0mlを加えて水冷下で2日間撹拌し、アニオン開環重
合を行った。この後、停止剤としてN−スクシンイミジ
ル−D−ビオチンのDMSO溶液(0.065mol/
l)を2倍モル量(15.4ml)加えて2日間停止反
応を行った。この後クロロホルム抽出、エーテル再沈、
吸引濾過、減圧乾燥、ベンゼン凍結乾燥により精製を行
った。この生成物の収率は88.0%であった。
【0040】TOF−MS(飛行時間型質量分析計)に
よる測定により、このポリマーは一峰性であり、その分
子量は約2600であった。
【0041】また、これらのピークの測定値と計算値を
比較した結果、このポリマーはポリエチレンオキシドを
主鎖に有し、α−末端にアセタール基、ω−末端にビオ
チンを有するヘテロテレケリックポリマーであることが
確認された。
【0042】さらに、得られたポリマーのDMSO中で
のプロトン核磁気共鳴スペクトルより、このポリマーは
ポリエチレンオキシドを主鎖に有し、α−末端にアセタ
ール基、ω−末端にビオチンを有するヘテロテレケリッ
クポリマーであることが確認された(図1参照)。
【0043】実施例2:OCH−PEO−ビオチンの製
造(脱アセタール化) 受器中において、アセタール−PEO−ビオチンポリマ
ー0.2gを酢酸4ml+氷0.4mlの溶液に溶か
し、恒温槽(20℃)中において5時間、アセタール基
の脱離反応(脱保護)を施した。この後クロロホルム抽
出、エーテル再沈、吸引濾過、減圧乾燥、ベンゼン凍結
乾燥により精製を行った。この生成物の収率は79.6
%であった。
【0044】TOF−MS(飛行時間型質量分析計)に
よる測定により、このポリマーは一峰性であり、その分
子量は2500であった。またピークの測定値と計算値
を比較した結果、このポリマーはポリエチレンオキシド
を主鎖に有し、α−末端にアルデヒド基、ω−末端にビ
オチンを有するヘテロテレケリックポリマーであること
が確認された。
【0045】得られたポリマーのDMSO中でのプロト
ン核磁気共鳴スペクトルより、このポリマーはポリエチ
レンオキシドを主鎖に有し、α−末端にアルデヒド基、
ω−末端にビオチンを有するヘテロテレケリックポリマ
ーであることが確認された。 実施例3:酵素−PEO−ビオチンの製造 反応容器中において、pH7.2に調製したHEPES
緩衝溶液2ml(0.1M)にウシのカルボキシペプチ
ダーゼAのトルエン溶液0.527ml(含タンパク質
10mg)およびCHO−PEO−ビオチンポリマー2
6.1mgを加えて恒温槽中(20℃)で3時間撹拌し
た。その後この混合溶液に還元剤NaCNBH 32.
1mgを加え、2日間還元を行った。純水に対する透析
(分画分子量12,000〜14,000、2、4、
8、24時間後に水交換)を2日間行うことで精製を行
った。
【0046】この反応溶液に対してTOF−MS(飛行
時間型質量分析計)による測定を行ったところ、ポリマ
ー修飾前のカルボキシペプチダーゼAに由来するピーク
に対して、より高質量において、カルボキシペプチダー
ゼAとCHO−PEO−ビオチンが結合したものと思わ
れるピークを確認した(図2、図3)。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は実施例1で得られた、アセタール−EP
O−アビジンのプロトン核磁気共鳴スペクトラムであ
る。
【図2】図2はカルボキシペプチダーゼAのTOF−M
Sによる測定結果である。
【図3】図3は実施例3で得られた酵素−PEO−ビオ
チンのTOF−MSによる測定結果である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 グレン・エス・クウオン アメリカ合衆国ウイスコンシン州53719マ デイソン・テインバーレイクトレイルナン バー310 7409

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一般式(I) 【化1】 (式中、Aは、アルキレンオキシ基であり、Bは連結基
    を介することができるビオチン残基であり、そしてnは
    2〜20,000の整数である)で示されるヘテロテレ
    ケリックポリマー。
  2. 【請求項2】 Aが、式 【化2】 (ここで、mは2〜6で示されるアルキレンオキシ基で
    あり、そしてBが、式 【化3】 (式中、pは0または1であり、そしてLはC26アル
    キレンアミノ基、C26アルキレンオキシ基、または−
    CH(NH2)(CH2)4NH−基である)で表わされる基
    である、請求項1記載のヘテロテレケリックポリマー。
  3. 【請求項3】 一般式(II) 【化4】 (式中、Enzは、酵素の残基を表わし、Yは酵素中の
    リジン残基のε位のアミノ基を介して形成される少なく
    とも1個の共有結合であり、qは少なくとも1以上であ
    り、かつ最大、酵素残基中に含まれるリジン残基の数で
    あり、そしてA、B及びnは一般式(I)について定義
    したとおりである)で表わされる修飾酵素。
JP14204498A 1998-05-11 1998-05-11 ビオチン残基を片末端に有するヘテロテレケリツクポリマー Pending JPH11322916A (ja)

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