KR20010052371A

KR20010052371A - 세린 프로테아제를 이용한 내피 세포 증식 억제 및안기오게네시스 조절을 위한 조성물 및 방법

Info

Publication number: KR20010052371A
Application number: KR1020007013022A
Authority: KR
Inventors: 홀라데이쟌더블유.; 포티어앤에이치.
Original assignee: 엔트리메드 인코포레이티드
Priority date: 1998-05-22
Filing date: 1999-05-21
Publication date: 2001-06-25
Also published as: AU6017599A; JP2002516261A; CA2327541A1; EP1079792A2; US20040253226A1; WO1999060984A3; WO1999060984A2

Abstract

안기오게닉 활성을 조절하는 조성물 및 방법에서 조성물은 전립선-특이적 항원(PSA)과 같은 칼리크레인을 포함하는 세린 프로테아제, 세린 프로테아제 상동체, 또는 이의 활성 분획을 포함한다. 세린 프로테아제 및 칼리크레인은 인간 및 기타 동물 세포, 특히 내피 세포에서 유력한 항안기오게닉 활성을 나타낸다. 좀더 구체적으로 말하면, PSA, PSA 상동체, 및 이의 억제성 분획은 약학적으로 허용가능한 부형제 또는 담체와 배합되어 안기오게네시스 및 안기오게네시스-관련 질환 예를 들면 암, 관절염, 황반 변성 및 당뇨성 망막증을 억제하는데 사용된다.

Description

세린 프로테아제를 이용한 내피 세포 증식 억제 및 안기오게네시스 조절을 위한 조성물 및 방법{COMPOSITIONS AND METHODS FOR INHIBITING ENDOTHELIAL CELL PROLIFERATION AND REGULATING ANGIOGENESIS USING SERINE PROTEASES}

〈110〉 ENTREMED, INC.

〈120〉 Compositions and Methods for Inhibiting Endothelial Cell Prolifer

ation and Regulating Angiogenesis Using Serine Proteases

〈130〉 05213-0341

〈150〉 PCT/US 60/086,586

〈151〉 1998-05-22

〈160〉 1

〈170〉 KopatentIn 1.55

〈210〉 1

〈211〉 261

〈212〉 PRT

〈213〉 Homo sapiens

〈400〉 1

Met Trp Val Pro Val Val Phe Leu Thr Leu Ser Val Thr Trp Ile Gly

1 5 10 15

Ala Ala Pro Leu Ile Leu Ser Arg Ile Val Gly Gly Trp Glu Cys Glu

20 25 30

Lys His Ser Gln Pro Trp Gln Val Leu Val Ala Ser Arg Gly Arg Ala

35 40 45

Val Cys Gly Gly Val Leu Val His Pro Gln Trp Val Leu Thr Ala Ala

50 55 60

His Cys Ile Arg Asn Lys Ser Val Ile Leu Leu Gly Arg His Ser Leu

65 70 75 80

Phe His Pro Glu Asp Thr Gly Gln Val Phe Gln Val Ser His Ser Phe

85 90 95

Pro His Pro Leu Tyr Asp Met Ser Leu Leu Lys Asn Arg Phe Leu Arg

100 105 110

Pro Gly Asp Asp Ser Ser His Asp Leu Met Leu Leu Arg Leu Ser Glu

115 120 125

Pro Ala Glu Leu Thr Asp Ala Val Lys Val Met Asp Leu Pro Thr Gln

130 135 140

Glu Pro Ala Leu Gly Thr Thr Cys Tyr Ala Ser Gly Trp Gly Ser Ile

145 150 155 160

Glu Pro Glu Glu Phe Leu Thr Pro Lys Lys Leu Gln Cys Val Asp Leu

165 170 175

His Val Ile Ser Asn Asp Val Cys Ala Gln Val His Pro Gln Lys Val

180 185 190

Thr Lys Phe Met Leu Cys Ala Gly Arg Trp Thr Gly Gly Lys Ser Thr

195 200 205

Cys Ser Gly Asp Ser Gly Gly Pro Leu Val Cys Asn Gly Val Leu Gln

210 215 220

Gly Ile Thr Ser Trp Gly Ser Glu Pro Cys Ala Leu Pro Glu Arg Pro

225 230 235 240

Ser Leu Tyr Thr Lys Val Val His Tyr Arg Lys Trp Ile Lys Asp Thr

245 250 255

Ile Val Ala Asn Pro

260

칼리크레인

칼리크레인 및 칼리크레인-형 효소는 포유동물과 파충류와 같은 여러 동물의 조직 및 체액(즉, 뱀독)에 존재하는 세린 프로테아제의 다유전자 부류에 속한다. 칼리크레인 부류에는 hk1, 췌장/신장 칼리크레인; hk2, 정액에 존재하는 인간 샘 칼리크레인, 우로키나제형 플라스미노겐 활성자를 활성화시키는 프로테아제; 및 전립선-특이적 항원(hk3), 전립선 조직에서 발견되는 단일 쇄 글리코프로테인이 포함된다. 프리-칼리크레인은 제한된 단백질분해에 의해 활성 세린 프로테아제로 전환되고, 이는 혈액 응고시에 표면 매개 경로의 활성화 및 억제에 수반된 5개의 주된 단백질 중 하나이다. 프리-칼리크레인은 브래디키닌과 같은 각종 단백질이 관여하는 표면-매개 방어 반응의 개시, 증폭, 및 확대에 필요한 기타 혈장 단백질분해 경로와 고유 응고작용의 생화학적 결합의 중요한 성분이다. 이에따라, 응고 활성화 및 억제의 접촉 양상의 분자 사건은 프리-칼리크레인 및 혈장 생화학 시스템을 수반한다(Colman et al. 1987).

혈장 칼리크레인은 혈액에서 전구체 "프리-칼리크레인" 형태로 순환한다. 혈장 프리-칼리크레인은 간에서 합성되어 혈장으로 분비된다. 그러나, 단백질의 단 25%만이 유리 프리-칼리크레인 형태로 존재하고 대략 75%는 고분자량의 키니노겐(HMWK)에 부착되어 순환한다. 인간 혈장 프리-칼리크레인의 분자량은 겔 여과로 측정해 보면 대략 100,000 달톤이다. SDS 폴리아크릴아미드 겔 전기영동에 의하면, 혈장 프리-칼리크레인은 샘플이 환원을 겪는지의 여부에 따라 분자량 85,000 달톤 및 88,000 달톤을 지닌 두 성분으로 구성된다. 혈장에서, 프리-칼리크레인의 농도는 35 ㎍ 내지 50 ㎍/㎖로 추정된다.

단백질 가수분해에 이어, 프리-칼리크레인은 칼리크레인으로 활성화되고 현재의 연구들은 지모겐 프리-칼리크레인, 및 환원부재하의 활성 효소 칼리크레인의 생리화학적 또는 면역화학적 성질면에서의 명백한 차이를 설명하지 못하고 있다. 하게만 인자(인자 XIIa로도 알려짐), 및 하게만 인자 분획(인자 XIIf로도 알려짐)은 모두 프리-칼리크레인을 칼리크레인으로 전환할 수 있다. 환원된 SDS 겔 전기영동에서 프리-칼리크레인과는 달리, 칼리크레인은 두가지 형태의 서브유닛을 가진다: 대략 52,000 달톤의 분자량을 지닌 하나의 중쇄, 및 대략 36,000 달톤과 33,000 달톤의 분자량을 지닌 두개의 경쇄 변이체. 프리-칼리크레인은 대부분 고분자량의 키니노겐 HMWK로 복합체를 형성하여 순환하고, 이 복합체는 프리-칼리크레인의 보호 기능을 가질 수 있는 것으로 생각된다. 프리-칼리크레인에서 칼리크레인으로 활성화된데 이어, HMWK는 절개되어 브래디키닌을 방출한다. 브래디키닌은 공지된 가장 유력한 혈관 확장 신경제 중 하나이다(Colman et al. p.254).

혈장 프리-칼리크레인의 유전자는 지금까지 분리되거나 특징 분석되지 않았다. 그러나 혈장 프리-칼리크레인의 메신저 RNA가 cDNA 형태로 특징 분석되었고 길이가 대략 2,300 뉴클레오티드인 것으로 나타났다. 이는 19 아미노산의 리더 서열 및 619 아미노산의 성숙 폴리펩티드 체인을 암호화 한다. 혈장 프리-칼리크레인에서 후자 펩티드는 인자 XI에서보다 아미노산이 하나 더 길다. 프리-칼리크레인에서 칼리크레인으로의 활성화 반응은 펩티드 결합의 절단에 의해 생긴 아르기닌 371에 의한다. 혈장 칼리크레인은 디설파이드 결합을 이루는 중쇄(371 아미노산)와 경쇄(248 아미노산)로 이루어진 효소 형태로 생성된다. 혈장 칼리크레인의 촉매 도메인 즉 경쇄는 촉매분해에 직접 관여하는 3개의 중요한 아미노산(His-44, Asp-93 및 Ser-188)을 함유한다. 부가적으로, 혈장 칼리크레인은 아미노산 서열 분석에 의해 밝혀진 5 N-연결된 카보하이드레이트 체인을 함유한다.

응고 캐스케이드의 단백질 및 효소는 다수 기능을 수행할 수 있는데, 예를 들면, 인자 XIIa는 프리-칼리크레인을 칼리크레인으로 절개하고, 인자 XI은 XIa로 절개할 수 있다. 칼리크레인은 인자 XII로부터 부가적인 인자 XIIa를 생성시키는 상호 활성화를 개시할 수 있다. 혈장 칼리크레인은 플라스미노겐을 플라스민으로 전환시키고 인자 XIIa도 플라스미노겐을 플라스민으로 전환시킨다. HMWK의 칼리크레인 절개는 브래디키닌을 방출시키고 또한 프로-레닌을 레닌으로 직접 전환시켜 혈압을 상승시킬 수도 있다.

혈관계, 즉 혈관 세포벽, 혈장 단백질 및 혈소판 성분의 변경은 안기오게닉 장애를 야기할 수 있다. 다수의 병인이 촉매될 수 있는 두 주된 메카니즘: 내피 상처 및 조직 상처인 것 같다. 내피 상처는 구체적으로는 내피를 상처내어, 결국 칼리크레인-키닌이 활성화되는 감염과 같은 질환 상태와 관련된다.

엔도톡세미아(endotoxemia)에서 일어나는 것과 같은 혈관 내피의 상처는 기저막을 드러낸다. 결국 프로테오글리칸 또는 기타 성분과 함께 또는 이들과 조합된 콜라겐이 인자 XII를 활성화시킨다. 인자 XII 활성화에 이어, 고유 응고, 피브린 분해의 활성화 및 키닌 형성이 일어난다(Colman et al. p.976).

특히 그램 음성 박테리아에 의해 야기된 박테리아 감염을 지닌 환자는 증가된 수준의 혈장 칼리크레인을 가질 수 있다. 칼리크레인의 혈압강하 효과는 세망내피계 기관으로 흐르는 혈류를 감소시켜 활성화된 응고 인자의 제거에 손상을 주어 분포된 혈관내 응고가 일어날 수 있게 한다.

전립선-특이적 항원

칼리크레인 부류의 일 중요한 멤버는 전립선-특이적 항원이다 (Riegman et al.). 전립선-특이적 항원(PSA) 분자는 대략 237 아미노산으로 구성된 단일 쇄 글리코프로테인이고 이온-분무 질량 분석기로 측정해 보면 28,430 달톤의 분자량을 가진다(Sokoll et al. 1997). PSA의 유전자는 염색체 19의 긴 아암상에 위치하고 4 인트론과 5 엑손으로 이루어진 길이가 대략 6 kb이다. PSA 유전자는 프로모터 영역에서 안드로겐-반응 인자에 의해 확인된 안드로겐 조절하에 놓인다. PSA는 261 아미노산 프리프로펩티드로 해독되는 것으로 생각된다. 비록 분리되지는 않았지만, PSA의 244 프로펩티드 지모겐은 해독동안 리더 펩티드의 절개 후에 생긴다. 237 아미노산 활성 효소는 미확인된 프로테아제를 이용한 순차적 절개로 인한 것 같다. 구조적으로, 분자는 3개의 아미노산, 히스티딘 41, 아스파르테이트 96 및 세린 189로 이루어진 효소의 활성 부위와 함께 10 시스테인 잔기의 존재로 인해 5 디설파이드 결합을 보유하는 것으로 생각된다.

PSA는 맥관 내피 및 전립선 포도상선에서 합성되어 세포내 세포질 과립 및 소포, 조면 소포체, 액포 및 분비 과립, 및 라이소솜 조밀체내에 위치한다. PSA는 정상 과형성, 1차, 및 전이 전립선 조직에서 발견된다. PSA는 엑소사이토시스에 의해 전립선관의 루미나 중으로 분비되어 정액 혈장 성분이 되어 루미나 세포에서 내피 기저막 및 전립선 스트로마(여기서 PSA는 모세관 기저막 및 내피 세포를 통과하거나 임파액으로 들어갈 수 있음)를 통해 확산된 후 혈청에 이른다(Sokoll et al. 1997).

PSA가 조직-특이적 및 종-특이적 항원이라는 초기 가정에도 불구하고, 면역조직화학적 및 면역분석법은 여성 및 남성 요도 주위샘, 항문샘, 아포크린 땀샘, 아포크린 유방암, 침샘 신생물, 및 최근에는 인간 모유에서 PSA를 검출했다.

PSA는 카이모트립신과 마찬가지로 특정 류신과 티로신 잔기의 펩티드 결합 카복시 말단을 절개하는 단백질분해 활성을 나타내는 세린 프로테아제로서 작용한다. 이의 기능, 아미노산 구조 및 유전자 위치를 기초로, PSA는 인간 칼리크레인 부류의 멤버인 것으로 인식된다.

남성에서, PSA는 전립선의 루멘에서 분비되어 이것이 전립선을 통과할 때 정액 안으로 들어간다. 정액에는 겔-형성 단백질, 주로 정액 소포에서 생성된 세메노겔린 I과 II 및 피브로넥틴이 존재한다. 이들 단백질은 사정시 형성되어 정자를 포박하는 기능을 하는 정액 응괴의 주된 구성분이다. PSA는 이러한 응괴를 액화시켜 겔-형성 단백질의 가수분해를 통해 보다 작은 좀더 가용성 분획으로 정액 응고물을 파괴시켜 정자를 배출시키는 기능을 한다. PSA는 또한 세포 생장 인자(IGF) 결합 단백질 3를 조절하여, IGF-1과의 결합을 감소시켜, 세포 생장을 촉진할 수도 있다(Sokoll et al. 1997).

이하 사용되는 용어 "PSA"는 앞서 기재된 PSA, 안기오게네시스 억제 활성을 지닌 PSA의 펩티드 분획, 및 안기오게네시스 억제 활성을 지닌 PSA의 아미노산 서열에 대해 (본원에서 정의된) 실질적인 서열 상동성을 지닌 PSA 유사체를 말한다.

안기오게네시스 및 암

여러 방면의 직접적 증언은 안기오게네시스가 고형 종양 및 이들의 전이의 생장 및 지속에 필수적임을 제시한다(Folkman, 1989; Hori et al., 1991; Kim et al., 1993; Millauer et al., 1994). 안기오게네시스를 자극하기 위해, 종양은 섬유아세포 생장 인자(FGF 및 bFGF)(Kandel et al., 1991) 및 혈관 내피 세포 생장 인자/혈관 투과성 인자(VEGF/VPF)를 포함한 각종 안기오게닉 인자의 생성을 높게 조절한다. 그러나, 다수의 악성 종양도 ANGIOSTATIN^R단백질 및 트롬보스폰딘을 포함한 안기오게네시스 억제제를 만든다(Chen et al., 1995; Good et al., 1990; O'Reilly et al., 1994). 이는 안기오게닉 표현형이 신혈관형성의 양성 및 음성 조절자간의 총체적 균형의 결과인 것으로 추정된다(Good et al., 1990; O'Reilly et al., 1994; Parangi et al., 1996; Rastinejad et al., 1989). 안기오게네시스의 다수의 기타 내생 억제제가 확인되었지만, 이들 모두가 종양의 존재와 관련되는 것은 아니다. 이들은 혈소판 인자 4(Gupta et al., 1995; Maione et al., 1990), 인터페론-알파, 인터루킨-12 및/또는 인터페론-감마(Voest et al., 1995)에 의해 유도된 인터페론-유도성 단백질 10(Angiolillo et al., 1995; Strieter et al., 1995), 그로-베타(Cao et al., 1995), 및 프로락틴의 16 kDa N-말단 분획(Clapp et al., 1993)을 포함한다.

내피 세포 증식을 특이적으로 억제하는 안기오게네시스 억제제의 한 예는 ANGIOSTATIN^R단백질이다(O'Reilly et al., 1994). ANGIOSTATIN^R단백질은 대략 38 킬로달톤(kDa)의 내피 세포 증식의 특이적 억제제이다. ANGIOSTATIN^R단백질은 플라스미노겐의 5 크링글 중 적어도 3을 함유한 플라스미노겐의 내부 분획이다. ANGIOSTATIN^R단백질은 종양 중량을 감소시키고 특정 종양 모델에서 전이를 억제하는 것으로 나타났다 (O'Reilly et al., 1994). 또다른 안기오게네시스 억제제는 ENDOSTATIN^R단백질로서, 이는 콜라겐 XV 또는 XVIII의 카복시 분획이다(O'Reilly et al., 1997).

암과 과증식 장애를 치료하기 위해 단독으로 사용되거나 공지된 안기오게닉제와 함께 사용될 수 있는 부가적인 항-안기오게닉제의 발견 및 개발이 필요하다.

발명의 요약

본 발명은 일반적으로 안기오게네시스 억제제로서 칼리크레인을 포함한 세린 프로테아제, 구체적으로는 전립선-특이적 항원(PSA) 및 이의 사용방법에 관한 것이다. PSA는 내피 세포 기능 및 안기오게네시스의 유력한 특이적 억제제이다. PSA와 같은 칼리크레인을 이용한 전신 요법은 종양-유도된 안기오게네시스의 억제를 야기하고, 강한 항종양 활성을 나타낸다.

PSA는 이온-분무 질량 분석기로 측정시 대략 28,430 달톤의 분자량을 가지고 배양된 내피 세포에서 내피 세포 기능을 억제할 수 있다.

본 발명은 정제된 PSA, 또는 PSA 유도체와 같은 칼리크레인을 포함한 세린 프로테아제를 포함한 조성물을 안기오게네시스를 억제시키기에 충분한 양으로 원하지 않는 안기오게네시스를 지닌 인간 또는 동물에 투여함으로써 원하지 않는 조절되지 않는 안기오게네시스에 의해 매개된 질환 또는 진행을 치료하는 방법 및 조성물을 제공한다. 본 발명은 종양을 치료하거나 종양의 생장을 억제시키는 데 특히 유용하다. 전이된 종양을 지닌 인간 또는 동물에게로 PSA를 투여함은 이들 종양의 생장 또는 확대를 막는다. 본 발명은 추가로 생체내 및 시험관내에서 내피 세포 기능을 조절하는 방법 및 조성물을 제공한다.

본 발명은 또한 양전자 방출 X선 단층 촬영, 방사선 사진, 유동 사이토메트리, 방사성수용체 결합 분석, 및 면역조직화학(이에 한정되지 않음)을 포함한 업계의 기술을 이용한 칼리크레인 결합 부위의 검출 및 가시화에 사용되는 동위원소 또는 기타 분자 또는 단백질로 라벨링될 수 있는 칼리크레인 펩티드 분획을 포함한다.

본 발명은 또한 치료 및 조사에 이용되는 세포독성제에 결합된 PSA, PSA 분획 또는 PSA 수용체 아고니스트 및 안타고니스트를 포함한다.

부가적으로, PSA 펩티드는 PSA 수용체의 아고니스트 및 안타고니스트로서 작용하여, PSA의 생물학적 활성을 증진시키거나 차단할 수 있다. 이러한 펩티드는 PSA 수용체의 분리에 사용된다.

놀랍게도 재조합 PSA 단백질과 같은 재조합 칼리크레인을 포함한 세린 프로테아제의 각종 형태가 종양을 앓고 있는 동물에 투여시 항-안기오게네시스 화합물의 지속적 방출제로서 작용할 수 있다.

본 발명은 또한 내피 세포-관련 질환 및 장애를 진단하기 위해 PSA 단백질 및 펩티드 분획, 억제제 및 이의 펩티드에 특이하게 결합하는 상응하는 핵산 서열, 및 항체에 관한 것이다.

본 발명은 추가로 PSA에 특이한 수용체를 동정하는 방법, 및 이렇게 동정 및 분리된 수용체 분자를 포함한다.

중요한 의료적 방법은 산아 제한의 새로운 형태로서, 유효량의 칼리크레인(예 PSA)을 여성에게 투여하여 자궁내막 신혈관 형성을 억제하고 배 착상이 일어나지 않거나 지속될 수 없게한다.

본 발명의 특히 중요한 측면은 환자에게서 안기오게네시스-관련 질환, 특히 안기오게네시스-의존형 암을 치료하고 환자에게서 안기오게네시스-의존형 암을 치유하는 신규의 효과적인 방법의 발견이다. 이 방법은 뜻밖에도 종양 생장의 억제 및 종양 질량의 감소의 의료적으로 중요한 결과를 제공한다. 이 방법은 본 발명의 세린 프로테아제 또는 칼리크레인과, ENDOSTATIN^R단백질 또는 ANGIOSTATIN^R단백질과 같은 또다른 항-안기오게네시스 화합물의 함께-투여에 관한 것이다. 따라서, 본 발명은 또한 안기오게네시스-의존형 질환을 치료하거나 치유하는데 효과적인 PSA, ENDOSTATIN^R단백질 및/또는 ANGIOSTATIN^R단백질을 함유한 제형을 포함한다.

따라서, 본 발명의 목적은 안기오게닉 장애의 치료에 유용한 칼리크레인을 포함한 세린 프로테아제를 포함하는 조성물 및 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 안기오게닉 장애의 치료에 유용한 전립선-특이적 항원을 포함하는 조성물 및 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 안기오게네시스에 의해 매개된 질환 및 진행을 치료하는 조성물 및 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 혈관종, 고형 종양, 백혈병, 전이, 모세관확장증, 건선, 경피증, 화농성 육아종, 심근 안기오게네시스, 플라크 신혈관 형성, 관상동맥 부행, 뇌 부행, 동정맥 기형, 국소 빈혈 사지 안기오게네시스, 각막 질환, 피부조홍, 신혈관 녹내장, 당뇨성 망막증, 수정체후부섬유증식증, 관절염, 당뇨성 신혈관 형성, 황반 변성, 상처 아묾, 수술 유착증, 소화성 궤양, 골절, 켈로이드, 맥관형성, 조혈, 배란, 월경, 및 태반 형성(이에 한정되지 않음)을 포함한 안기오게네시스에 의해 매개된 질환 및 진행을 치료하는 조성물 및 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 암을 치료하거나 암의 생장을 억제시키는 조성물 및 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 PSA 분자의 특정 영역에 대해 선택적인 PSA에 대한 항체로 이루어진 조성물 및 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 항-안기오게네시스 활성의 검출 또는 예후에 대한 조성물 및 방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 최소한의 부작용을 지닌 암 치료법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또다른 목적은 암을 치료하거나 암의 생장을 억제시키는 세포독성제에 결합된 PSA 또는 PSA 펩티드를 포함하는 조성물을 제공하는 데 있다.

본 발명의 이들 및 기타 목적, 특성 및 이점은 기재된 양태의 하기 상세한 설명 및 첨부된 청구항을 개괄해 보면 알 수 있다.

관련 출원의 앞뒤 참조

본 출원은 1998년 5월 22일자로 출원된 미국 가출원 번호 60/086,586에 대해 우선권을 주장하며, 이의 내용은 본원에서 참고된다.

기술분야

본 발명은 안기오게네시스-의존형 암과 같은 안기오게네시스-관련 질환을 치료하는데 유용한 안기오게네시스 억제제로서 전립선-특이적 항원(PSA)을 포함한 칼리크레인의 신규한 용도에 관한 것이다. 본 발명은 추가로 안기오게네시스-의존형 암을 치료하는 신규 조성물 및 방법에 관한 것이다. 부가적으로, 본 발명은 생합성을 모니터링하는 분자 프로브, 칼리크레인을 포함한 세린 프로테아제에 특이적인 항체, 칼리크레인 수용체에 대한 펩티드 아고니스트 및 안타고니스트의 개발, 및 칼리크레인 펩티드에 결합된 세포독성제에 관한 것이다.

도 1은 PSA의 투여에 이어 bFGF 자극된 인간 배꼽 정맥 내피 세포에서 증식 활성의 억제를 도시한 투여량 반응 그래프이다.

도 2는 PSA의 투여에 이어 bFGF 자극된 인간 배꼽 정맥 내피 세포에서 증식 활성의 억제를 도시한 투여량 반응 그래프이다.

도 3은 PSA의 투여에 이어 bFGF 자극된 소 모세관 내피 세포에서 증식 활성의 억제를 도시한 그래프이다.

도 4는 시험관내에서 인간 배꼽 정맥 내피 세포(HUVEC)의 증식에 미치는 PSA의 효과를 도시한 그래프이다.

도 5는 시험관내에서 소 모세관 내피 세포(BCE)의 증식에 미치는 PSA의 효과를 도시한 그래프이다.

도 6은 시험관내에서 인간 미세혈관 피부 세포(HMVEC-d)의 증식에 미치는 PSA의 효과를 도시한 그래프이다.

도 7은 쥐 흑색종 B16BL6 세포(종양 세포주)의 증식에 미치는 PSA의 효과를 도시한 그래프이다.

도 8은 인간 전립선 육종(PC3)의 증식에 미치는 PSA의 효과를 도시한 그래프이다.

도 9는 FGF-2-자극된 HUVEC의 이동에 미치는 PSA의 효과를 도시한 그래프이다.

도 10은 VEGF-자극된 HUVEC의 이동에 미치는 PSA의 효과를 도시한 그래프이다.

도 11은 합성 기질 S-2586(MeO-Suc-Arg-Pro-Tyr-NH-Np)을 이용한 PSA의 단백질 분해 활성을 도시한 그래프로서; 결과는 시간(분)에 따른 흡광도 증가를 도시한다. PSA(0.89 μM)(사각형) 또는 ACT(0.92 μM)(원형)를 기질과 단독 배양하고 40분에 걸쳐 가수분해를 측정한다. PSA에 미치는 ACT의 억제 효과를 분석하기 위해: 기질을 첨가하기 이전에 PSA를 37℃에서 4시간 동안 등몰량의 ACT(역삼각형) 또는 ACT 부재(정삼각형)하에 미리배양한다. 기질을 첨가함과 동시에, 40분에 걸쳐 가수분해를 측정한다.

도 12는 ACT의 존재 또는 부재하에 측정된 PSA의 HUVEC 이동 억제 활성을 도시한 그래프이다. 비교해 보면, 배지 단독 및 FGF-2에 반응하여 이동하는 세포 수가 도시된다. 활성 PSA를 등몰 농도의 ACT와 함께 미리 배양한다.

본 발명은 본원에 포함된 특정 양태의 하기 상세한 설명을 참고해 보면 좀더 쉽게 이해될 수 있다. 본 발명이 특정 양태의 상세한 설명에 대해 기재되어있지만, 본 발명의 범위를 제한하는 의도로 간주해서는 안된다. 1998년 5월 22일에 출원된 미국 가 출원 번호 60/086,586을 포함한 본원에서 언급된 참조 문헌이 참고된다.

본 출원인은 한 부류의 단백질 분자에 대해 새로운 성질을 발견했다. 이들 단백질 분자는 일반적으로 세린 프로테아제로 알려져 있고, 이는 칼리크레인을 포함하며 증식중인 내피 세포에 첨가될 때 안기오게닉 기능을 조절하는 놀라운 능력을 가진다. "전립선-특이적 항원"(PSA)은 칼리크레인 부류에 속하는 단백질이고 본원에서 사용시 용어 PSA는 PSA 유사체, 상동체 및 이의 활성 펩티드를 포함하는 것으로 이해한다.

용어 "칼리크레인"은 포유동물 및 파충류를 포함한 각종 동물의 조직 및 체액에서 발견되는 세린 프로테아제 부류를 말한다. 칼리크레인 부류는 hk1, 췌장 신장 칼리크레인, 인간 샘 칼리크인(hk2), 및 전립선-특이적 항원(hk3)과 같은 효소를 포함한다. 혈장 칼리크레인은 보통 프리-키니노겐(HMWK) 형태로 혈액내를 순환한다. 단백질 가수분해에 이어, 프리-칼리크레인은 칼리크레인으로 활성화된 다음 HMWK를 절개하여 브래디키닌을 방출한다. 칼리크레인, HMWK, 및 브래디키닌은 혈액 응고에 관여하는 표면 매개 경로의 활성화 및 억제에 수반되는 중요한 몇몇 단백질을 나타낸다. 본원에서 사용된 용어 "칼리크레인"은 안기오게닉 활성을 조절하는 능력을 지닌 칼리크레인 유사체, 상동체 및 이의 활성 펩티드를 말한다.

용어 "단백질-특이적 항원"(PSA)은 일반적으로 이온-분무 질량 분석기로 측정시 크기가 대략 26,000-32,000 달톤인 단백질, 좀더 구체적으로는 28,000-29,000 달톤의 단백질, 좀더 바람직하게는 28,430 달톤인 단백질을 말한다. 인간 PSA의 아미노산 서열은 서열 번호:1로 주어진다. 용어 PSA는 또한 실질적으로 유사한 아미노산 서열을 가지고, 내피 세포의 증식을 억제할 수 있는 프리프로펩티드 및 프로펩티드 및 변형된 단백질 및 펩티드의 전구체 형태를 포함한다. 예를 들어, 아미노산의 침묵 치환(여기서 아미노산의 구조적 또는 화학적으로 유사한 아미노산으로 치환은 단백질의 구조, 형태 또는 활성에 거의 영향을 미치지 않음)이 업계에 익히 알려져 있다. 이러한 침묵 치환, 첨가 및 결실은 첨부된 청구항의 범위내에 포함되는 것으로 한다.

용어 "PSA"는 1 이상의 아미노산이 PSA의 한쪽 또는 두 말단 모두에서, 또는 단백질의 내부 영역에서 제거되지만, 생성된 분자가 안기오게닉 조절 활성을 보유하고 있는 짧아진 단백질 또는 펩티드를 포함하는 것으로 이해한다. 용어 "PSA"는 또한 1 이상의 아미노산이 PSA의 한쪽 또는 두 말단에 첨가되거나 단백질내의 내부 위치에 첨가되더라도, 생성된 분자가 안기오게닉 조절 활성을 보유하고 있는 길어진 단백질 또는 펩티드를 포함한다. 이러한 분자, 예를 들어 첫번째 위치에 티로신이 첨가된 분자는 분석에 유용한¹²⁵I를 이용한 방사성요오드화와 같은 라벨링에 유용하다. 기타 방사성동위원소를 이용한 라벨링은 PSA 수용체를 함유한 표적 세포를 분리하여 확인하는 분자 기술을 제공함에 있어 유용할 수 있다. 리신과 같은 분자를 이용한 기타 라벨링은 PSA 수용체를 지닌 세포를 파괴하는 메카니즘을 제공할 수 있다. 본 발명은 또한 PSA의 활성 펩티드가 단독 또는 기타 펩티드 및 단백질과 함께 사용되어 활성 PSA 펩티드를 함유한 키메라 단백질을 형성할 수 있을 것으로 생각한다.

"실질적인 서열 상동성"은 PSA 유사체 상동체 또는 유도체 서열의 아미노산 잔기와 PSA의 아미노산 잔기간에 적어도 대략 70% 상동성, 바람직하게는 적어도 대략 80% 상동성, 좀더 바람직하게는 적어도 대략 90% 상동성임을 의미한다.

PSA는 인간을 포함한 다양한 종의 정상, 과형성, 1차 및 전이성 전립선 조직으로부터 분리될 수 있다. PSA는 또한 정액, 혈청, 소변 및 복수(腹水)(이에 한정되지 않음)를 포함한 체액으로부터 분리되거나, 화학적 또는 생물학적 방법(예, 세포 배양, 재조합 유전자 발현, 펩티드 합성 및 활성 PSA를 생성하기 위한 전구체 분자의 시험관내 효소 촉매 작용)에 의해 합성될 수도 있다. 부가적으로, PSA는 재조합 원, 동물중으로 이식된 유전적으로 변형된 세포, 종양, 및 세포 배양액 및 기타 공급원으로부터 생성될 수 있다. 재조합 기술은 폴리머라제 체인 반응(PCR)을 이용하여 DNA원으로부터 유전자 증폭, 및 역 전사효소/PCR을 이용한 RNA 원으로부터 유전자 증폭을 포함한다.

하기 이론에 구에되는 것은 아니지만, PSA와 같은 세린 프로테아제 및 칼리크레인은 특이적으로, 대부분은 역으로 내피 세포 증식을 억제시켜 안기오게닉 활성을 조절한다. 본 발명의 억제제 단백질 분자는 산아 제한 약제, 및 안기오게네시스-관련 질환, 특히 안기오게네시스-의존형 암 및 종양을 치료하는 데 유용하다. 이러한 단백질 분자는 안기오게네시스-의존형 암 및 종양을 치유하는 데도 유용하다. 안기오게네시스-의존형 암과 종양을 치료 및 치유하는 신규 화합물의 예기치 못한 놀라운 능력은 의료업계에서 오랜동안 성공하지 못했던 요구사항에 답을 제시하며, 인류에게 중대한 이점을 제공한다.

본원에서 사용된 중요한 용어는 하기와 같이 정의된다. "암"은 안기오게네시스-의존형 암 및 종양, 즉, 생장(용적 및/또는 질량면에서 확장)을 위해 이들에게 혈액을 제공하는 혈관의 수와 밀도의 증가를 필요로 하는 종양을 의미한다. "퇴행"은 종양 질량 및 크기의 감소를 의미한다.

본원에 사용된 용어 "안기오게네시스" 및 "안기오게닉"과 같은 관련 용어는 내피 세포 증식, 내피 세포 이동 및 모세관 형성(이에 한정되지 않음)을 포함한 혈관 생장 및 발달과 관련된 활성을 말한다.

본원에서 사용된 용어 "항안기오게닉"은 내피 세포 증식, 내피 세포 이동 및 모세관 형성의 억제(이에 한정되지 않음)를 포함한 혈관 형성을 억제할 수 있는 조성물 등을 말한다.

안기오게네시스 과정은 복잡하고 FGF-2- 및/또는 VEGF-자극된 내피 세포 증식 및 이동과 같은 시험관내에서 별도로 연구될 수 있는 다수의 결집된 단계를 수반한다. 예를 들어, ANGIOSTATIN^R단백질 및 ENDOSTATIN^R단백질이 이들 과정을 억제한다(미국 특허 5,639,725 및 미국 특허 5,854,205 참조). 본 발명의 발명자는 놀랍게도 내피 세포 증식, 이동 및 침입에 미치는 PSA의 효과를 설명하고 계통적으로 평가함으로써, PSA와 같은 칼리크레인의 항안기오게닉 성질을 발견했다.

실시예에서 좀더 상세히 설명하듯이, 안기오게닉 활성에 미치는 PSA의 효과는 우선 인간 배꼽 정맥 내피 세포(HUVEC)에서 보여진다. 정제된 인간 PSA는 4 μM의 IC₅₀(50% 세포 억제)로써 HUVEC 세포의 FGF-2-자극된 증식에 유력한 투여량 관련 억제 활성을 나타낸다(도 4 참조). PSA가 각종 내피 세포를 억제하는지 단순히 HUVEC에 대해 특이성을 나타내는 지를 측정하기 위해, 소 신장 피질 내피 세포(BCE)와 인간 미세혈관 피부 세포(HMVEC-d) 증식을 억제하는 PSA의 능력도 평가했다. BCE 세포의 경우 1.0 μM의 IC₅₀및 HMVEC-d의 경우 0.6 μM의 IC₅₀을 이용할 때, PSA가 FGF-2-자극된 내피 세포 증식을 효과적으로 억제시킴을 발견했다 (도 5 및 6 참조).

PSA가 세포 증식의 일반적 억제와는 다르게 항안기오게닉 효과를 일으킴을 설명하기 위해, 본 발명자는 암세포의 증식에 미치는 직접적 자극 또는 억제 효과를 평가하는 실험을 수행했다. 실시예 6에 논의되어 있듯이, 쥐 흑색종 세포(B16BL6) 또는 인간 전립선 암세포(PC3)의 생장은 정제된 인간 PSA의 첨가에 영향을 받지 않고(각각 도 7 및 8 참조) PSA의 항안기오게닉 활성을 확인했다.

본 발명자는 PSA의 항안기오게닉 효과를 추가로 확인하기 위해 내피 세포 이동에 미치는 PSA의 효과를 확인했다. FGF-2 또는 VEGF에 반응하는 내피 세포 이동에 미치는 PSA의 시험관내 효과를 평가하기 위해, HUVEC의 융합 단층을 끌어모아 단층 구역을 옮겨와 정제된 인간 PSA의 존재 또는 부재하에 FGF-2 또는 VEGF와 함께 배양했다(실시예 7 참조). 도면에서 알 수 있듯이, PSA는 FGF-2 및 VEGF-자극된 이동에 투여량-반응 억제 효과를 불러일으켰다(도 9 및 10 각각 참조).

본 발명자는 내피 세포 침입에 미치는 효과를 평가하기위해 PSA의 항안기오게닉 성질을 추가로 입증했다. 실시예에서 추가로 논의되어 있듯이, 이들 실험 결과는 내피 세포가 살아있는 것으로 보이기 때문에 억제는 투여량 의존적이고 독성의 결과에 의존적이지 않으며; 비록 약간의 신장이 주목되지만, 내피 세포에 의한 접촉은 없음을 입증해 보였다. 이러한 발견은 내피 세포 침입에 미치는 PSA의 억제 효과를 입증하고 추가로는 PSA 항안기오게닉 활성을 확인해준다.

하기 이론에 구에되는 것은 아니지만, PSA의 항안기오게닉 성질은 세린 프로테아제 활성과 관련되는 것으로 여겨진다. 본 발명자가 실시예 9에서 설명했듯이, PSA의 세린 프로테아제 활성이 차단될 때, 내피 세포에 미치는 PSA의 항증식 및 항이동 효과도 억제된다.

이러한 조사 결과, 본 발명의 발명자는 놀랍게도 PSA가 각종 배양된 내피 세포에 대해 유력한 항-증식 및 항-이동 활성을 나타내는 안기오게네시스의 내피 세포-특이적 억제제임을 최초로 입증해 보였다. 추가로, PSA는 마트리겔(matrigel)에서 모세관 형성의 내피 세포 특이적 안기오게네시스 진행을 억제한다.

본 발명자의 새로운 발견을 기초로, 본 발명은 항안기오게닉 진행의 조절을 위해 칼리크레인을 포함하는 세린 프로테아제의 투여를 포함하는 방법 및 조성물에 관한 것이다. 좀더 구체적으로는, 본 발명의 방법 및 조성물은 안기오게네시스를 억제하고 관련 암 또는 종양 생장을 감소시키기 위해 PSA의 투여를 포함한다.

본 발명의 항안기오게닉 세린 프로테아제는 업계의 숙련인에게 익히 공지된 자동 단백질 합성 방법에 의해 제조될 수 있다. 달리, PSA 및 이의 분획을 포함하는 항안기오게닉 세린 프로테아제, 또는 칼리크레인은 공통의 또는 유사한 아미노산 서열을 공유하는 보다 큰 공지된 프리프로펩티드로부터 분리될 수 있다.

수동 또는 자동 단백질 합성을 포함한 이들 및 기타 원에서 유도된 단백질 및 펩티드는 인간 배꼽 정맥 내피 세포 증식 분석(HUVEC) 및 소 모세관 내피 세포 증식 분석(BCE)과 같은 생물학적 활성 분석을 이용하여 항안기오게닉 활성에 대해 빠르면서도 쉽게 시험될 수 있다. 이러한 분석은 본원에서 참고된 미국 특허 5,639,725에 기재되어 있다. 활성을 억제하는 기타 생물분석은 병아리 CAM 분석, 마우스 각막 분석, 및 이식된 종양에 미치는 분리되거나 합성된 단백질의 투여효과를 포함한다. 병아리 CAM 분석은 문헌[참조: O'Reilly, et al., in "Angiogenic Regulation of Metastatic Growth" Cell, vol.79(2), October 21, 1994, pp.315-328]에 기재되어 있다.

본 발명은 본 발명의 항안기오게닉 세린 프로테아제에 대응되고 이를 암호화 하며, 이러한 단백질 분자에 특이하게 결합하는 모노클로날 및 폴리클로날 항체에 상응하는 핵산 서열을 포함한다. 생물학적 활성 단백질 분자, 이러한 단백질에 대응되는 핵산 서열 및 본 발명의 단백질에 특이하게 결합하는 항체는 생체내에서 안기오게닉 진행을 조절하고, 예를 들어 유전자 요법에 의해 내피 세포-관련 질환을 진단하고 치료하는데 유용하다.

PSA 및 PSA 유사체와 같은 세린 프로테아제 및 칼리크레인에 대응되고, 이를 암호화 하는 핵산 서열은 아미노산 서열의 지식을 기초로 제조될 수 있고, 당업계는 코돈(3개의 핵산 염기 서열)과 아미노산간의 대응을 인식한다. 코돈에서 세번째 염기가 여전히 동일한 아미노산으로 코드를 바꿀 수 있다는 유전 코드의 축퇴로 인해, 특정 단백질 또는 펩티드 분획의 경우에 다수의 다양한 가능한 암호화 핵산 서열이 유도될 수 있다.

업계에 익히 공지된 자동 시스템을 이용하여 핵산 서열을 합성한다. 완전한 서열이 합성되거나 일련의 작은 올리고뉴클레오티드를 만들어 차후 이들을 연결하여 충분히 긴 서열을 만든다. 달리, 핵산 서열은 N-말단 아미노산 서열에 기초하여 고안된 올리고뉴클레오티드 프로브 및 유전 물질을 클로닝하는 익히 공지된 기술을 이용하여 유전자 은행으로부터 유도될 수 있다.

본 발명은 또한 유전자 요법을 포함하며, PSA를 암호화 하는 유전자와 같은 칼리크레인을 포함하는 세린 프로테아제를 암호화 하는 유전자가 환자에게서 조절된다. 유전자 산물 단백질의 발현을 위해 DNA를 세포로 운반하거나 전달하는 각종 방법(달리 유전자 요법으로 불림)이 문헌[참조: Gene Transfer into Mammalian Somatic Cells in vivo, N. Yang, Crit. Rev. Biotechn. 12(4): 335-356(1992)]에 기재되어 있다. 유전자 요법은 생체외 또는 생체내 요법에 유용한 체세포 또는 생식 세포로 DNA 서열의 도입을 포함한다. 유전자 요법은 유전자를 교체하고, 정상 또는 비정상 유전자 기능을 증가시키며, 감염성 질환 및 기타 병리를 퇴치하는 기능을 한다.

유전자 요법을 이용하여 이러한 의료적 문제를 치유하는 기술은 결손 유전자를 확인한 다음 기능성 유전자를 첨가하여 결손 유전자의 기능을 대체하거나 기능이 약한 유전자를 증가시키는 치료법; 또는 병리상태를 치료하거나 조직 또는 기관을 치료법에 좀더 민감하도록 하는 산물 단백질에 대한 유전자를 첨가하는 것과 같은 예방법을 포함한다. 예방법의 한 예로, PSA의 유전자와 같은 유전자가 환자에게 있어 안기오게네시스 발생을 막거나; 종양 세포가 방사선에 좀더 민감하도록 하는 유전자가 삽입되어 종양의 방사시 종양 세포의 사멸을 증가시킨다.

세린 프로테아제 또는 칼리크레인 DNA, 또는 칼리크레인 조절 서열의 전달을 위한 다수 프로토콜이 본 발명에 포함된다. 보통 칼리크레인과 특이하게 결합하는 것으로 밝혀진 서열을 제외한 프로모터 서열 또는 칼리크레인의 생성을 증가시키는 기타 서열의 형질감염도 유전자 요법에 포함된다. 이러한 기술의 한 예는 세포내 에리트로포이에틴 유전자에 의존하는 "유전자 스위치"를 삽입시키는 상동 재조합을 이용하는 매사츄세츠 캠브리지의 Transkaryotic Therapies, Inc.에서 알려져 있다. Genetic Engineering News, April 15, 1994 참조. 이러한 "유전자 스위치"는 정상적으로 발현시키지 않는 세포내 칼리크레인 (또는 칼리크레인 수용체)를 활성화시키는데 사용될 수 있다.

유전자 요법을 위한 유전자 전달법은 세가지 광범위한 카테고리를 포함한다: 물리적(예, 전기투공, 직접 유전자 전달 및 입자 포격), 화학적(지질계 담체, 또는 기타 비-바이러스 벡터) 및 생물학적(바이러스-유도된 벡터 및 수용체 흡수). 예를 들어, DNA로 코팅된 리포솜을 포함하는 비-바이러스 벡터가 사용될 수 있다. 이러한 리포솜/DNA 복합체는 환자에게로 직접 정맥내 주사될 수 있다. 리포솜/DNA 복합체는 DNA를 대식 세포 및 쿠퍼 세포로 전달하는 간에서 농축되는 것 같다. 이들 세포는 장기간 생존하고 전달된 DNA의 장기간 발현을 제공한다. 부가적으로, 벡터 또는 유전자의 "네이키드" DNA는 치료 DNA의 표적화된 전달을 위해 원하는 기관, 조직 또는 종양으로 직접 주사될 수 있다.

유전자 요법은 전달 부위 측면에서 기술될 수 있다. 유전자를 전달하는 기본적인 방법은 생체외 유전자 전달, 생체내 유전자 전달, 및 시험관내 유전자 전달을 포함한다. 생체외 유전자 전달에서, 세포는 환자로부터 적출되어 세포 배양액에서 생장된다. DNA는 세포로 형질감염되고, 형질감염된 세포는 여러번 팽창된 다음 환자로 재이식된다. 시험관내 유전자 전달에서, 형질전환된 세포는 조직 배양액 세포와 같이 배양액에서 자라는 세포이고, 특정 환자로부터 적출된 특정 세포가 아니다. 이들 "실험실 세포"가 형질감염되고, 형질감염된 세포가 선별되어 환자로 이식되거나 기타 용도로 팽창된다.

생체내 유전자 전달은 세포가 환자내에 있을 때 환자의 세포로 DNA를 도입하는 것이다. 이러한 방법은 유전자를 환자에게 전달하거나 네이키드 DNA를 환자의 한 부위로 주사하기 위해 비감염성 바이러스를 이용하는 바이러스 매개 유전자 전달의 이용을 포함하고 DNA는 유전자 산물 단백질이 발현되는 세포의 퍼센티지로 취해진다. 부가적으로, "유전자 건"과 같이 본원에 기재된 다른 방법은 칼리크레인 DNA 또는 칼리크레인 조절 서열의 시험관내 삽입에 사용될 수 있다.

유전자 요법의 화학적 방법은 DNA가 세포막을 가로지르도록 하기위해 지질계 화합물(반드시 리포솜일 필요는 없음)을 수반할 수 있다. 음으로 하전된 DNA와 결합하는 지질계 양이온인 리포펙틴 또는 사이토펙틴은 세포막을 가로지를 수 있도록 복합체를 이루어 DNA를 세포 내부로 공급한다. 또다른 화학적 방법은 수용체계 엔도사이토시스를 이용하며, 이는 특정 리간드를 세포 표면 수용체에 결합시켜 이를 둘러싼 상태로 세포막을 가로지는 것이다. 리간드는 DNA에 결합하고 전체 복합체는 세포 중으로 수송된다. 리간드 유전자 복합체는 혈류로 주사된 다음 수용체를 지닌 표적 세포가 리간드와 특이하게 결합하여 세포내부로 리간드-DNA 복합체를 수송한다.

다수의 유전자 요법은 바이러스 벡터를 이용하여 유전자를 세포로 삽입시킨다. 예를 들어, 변형된 레트로바이러스 벡터는 생체외 방법에 이용되어 주변 및 종양-침투 림프구, 간세포, 상피 세포, 근세포, 또는 기타 체세포로 유전자를 도입시킨다. 이들 변형된 세포는 환자에게 투여되어 삽입된 DNA로부터 유전자 산물을 제공한다.

바이러스 벡터는 또한 생체내 프로토콜을 이용하여 세포내로 유전자를 삽입시키는데 이용되어왔다. 외래 유전자의 조직-특이적 발현을 지시하기 위해, 조직 특이적인 것으로 알려진 시스-작용 조절 요소 또는 프로모터가 이용될 수 있다. 달리, 이는 생체내 특정 해부학상 부위로 DNA 또는 바이러스 벡터의 현장 전달을 이용하여 달성될 수 있다. 예를 들어, 생체내 혈관으로 유전자 전달은 동맥벽상의 선택된 위치에서 시험관내 형질도입된 내피 세포를 이식시켜 달성된다. 바이러스는 유전자 산물을 발현시키는 주변 세포를 감염시킨다. 바이러스 벡터는 예를 들어 카테터에 의해 시험관내 부위로 직접 전달될 수 있어, 단지 특정 영역을 바이러스에 의해 감염시키고, 장기간의, 부위 특이적 유전자 발현을 제공한다. 레트로바이러스 벡터를 이용하는 생체내 유전자 전달은 포유동물 조직 및 간 조직에서 기관으로 인도되는 혈관중으로 변형된 바이러스를 주사하여 설명되었다.

유전자 요법 프로토콜에 이용된 바이러스 벡터는 레트로바이러스, 폴리오바이러스 또는 신드비스 바이러스와 같은 기타 RNA 바이러스, 아데노바이러스, 아데노-관련 바이러스, 허프스 바이러스, SV 40, 백시니아 및 기타 DNA 바이러스를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 복제-결손 쥐 레트로바이러스 벡터가 가장 널리 이용되는 유전자 전달 벡터이다. 쥐 백혈병 레트로바이러스는 단백질 코어(gag)에 포함되고 숙주 범위를 결정하는 글리코프로테인 껍질(env)로 둘러싸인 핵 코어 단백질 및 폴리머라제(pol) 효소와 복합체 형성된 단일 가닥 RNA로 이루어진다. 레트로바이러스의 게놈 구조는 5' 및 3' 긴 말단 반복부(LTR)에 의해 둘러싸인 gag, pol 및 env 유전자를 포함한다. 레트로바이러스 벡터 시스템은 바이러스 구조 단백질이 패킹 세포주에 트랜스로 제공되는 조건하에 5' 및 3' LTR과 패킹 시그널을 함유한 최소 벡터가 벡터 패킹, 감염 및 표적 세포로 통합되기에 충분하다는 사실을 이용한다. 유전자 전달에 있어 레트로바이러스 벡터의 기본적인 이점은 대부분의 세포 형태에서 효율적인 감염 및 유전자 발현, 표적 세포 염색체 DNA 중으로 정확한 단일 카피 벡터의 통합, 및 레트로바이러스 게놈의 손쉬운 조작을 포함한다.

아데노바이러스는 코어 단백질과 복합체를 형성하고 캡시드 단백질로 둘러싸인 선형, 이중 가닥 DNA로 이루어진다. 분자 바이러스학에서 진보는 생체내 표적 세포로 새로운 유전 서열을 형질도입할 수 있는 벡터를 창조하기 위해 이들 유기체의 생태를 이용하는 능력을 유도했다. 아데노바이러스계 벡터는 높은 수준으로 유전자 산물 펩티드를 발현시킬 것이다. 아데노바이러스 벡터는 비록 바이러스의 낮은 역가에도 높은 효율의 감염도를 가진다. 부가적으로, 바이러스는 세포 유리 비리온 형태로 충분히 감염적이어서 프로듀서 세포주의 도입이 불필요하다. 아데노바이러스 벡터에 대한 또다른 유력한 이점은 생체내 이종 유전자의 장기간 발현을 달성하는 능력이다.

DNA 전달의 기계적 방법은 리포솜과 같은 퓨조게닉 지질 소포 또는 막 융합을 위한 기타 소포, 리포펙틴과 같은 양이온 지질을 도입하는 DNA의 지질 입자, DNA의 폴리라이신-매개된 전달, DNA를 생식 세포 또는 체세포로 미세주사와 같은 DNA의 직접 주사, "유전자 건"에 이용된 금 입자와 같은 공기식 전달된 DNA-코팅된 입자, 및 칼슘 포스페이트 형질감염과 같은 무기 화학적 접근법을 포함한다. 또다른 방법, 리간드-매개된 유전자 요법은 DNA를 특정 세포 또는 조직으로 지시하기 위해 DNA를 특정 리간드와 복합체를 만들어 리간드-DNA 접합체를 형성하는 것이다.

근세포로 플라스미드 DNA의 주입이 형질감염되어 마커 유전자의 발현을 지속시키는 높은 퍼센티지의 세포를 생산하는 것으로 밝혀졌다. 플라스미드 DNA는 세포의 게놈중으로 통합되거나 통합되지 않을 수 있다. 형질감염된 DNA의 무-통합은 세포 또는 미토콘드리아 게놈에서 돌연변이성 삽입, 결실, 또는 변형의 두려움 없이 장기간 동안 말단 분화된, 무-증식성 조직에서 유전자 산물 단백질의 형질감염 및 발현을 가능케 한다. 특정 세포중으로 장기간의(반드시 영속적인 것은 아님) 치료 유전자 전달은 유전병 치료 또는 예방적 용도를 제공할 수 있다. DNA는 수용체 세포의 게놈에서 일어나는 돌연변이없이 유전자 산물 수준을 유지하기 위해 주기적으로 재주입될 수 있다. 외생 DNA의 무-통합은 각종 유전자 산물을 발현시키는 작제물 모두를 지닌 일 세포내에서 다수의 상이한 외생 DNA 작제물의 존재를 허락할 수 있다.

입자-매개 유전자 전달법은 우선 식물 조직을 형질전환시키는데 사용된다. 입자 포격 장치, 또는 "유전자 건"을 이용하여, 동력을 일으켜 표적 기관, 조직 또는 세포를 침투할 정도의 고속으로 DNA-코팅된 고 밀도 입자(예, 금 또는 텅스텐)를 가속시킨다. 입자 포격은 시험관내 시스템내에서, 또는 생체외 또는 생체내 기술을 이용하여 세포, 조직 또는 기관으로 DNA를 도입시킬 수 있다.

유전자 전달을 위한 전기투공은 세포 또는 조직을 전기투공-매개 유전자 전달에 민감하도록 하기위해 전류를 사용한다. 정해진 장 강도를 지닌 짧은 전기 펄스를 이용하여 DNA 분자가 세포 중으로 침투할 수 있도록 막의 침투성을 증가시킨다. 이러한 기술은 시험관내 시스템에서, 또는 생체외 또는 생체내 기술을 이용하여 세포, 조직 또는 기관중으로 DNA를 도입시킬 수 있다.

생체내 담체 매개된 유전자 전달을 이용하여 외래 DNA를 세포중으로 형질감염시킬 수 있다. 담체-DNA 복합체는 체액 또는 혈류로 편리하게 도입된 다음 신체의 표적 기관 또는 조직으로 부위 특이적으로 지시될 수 있다. 리포솜 및 폴리캐티온, 예를 들어 폴리라이신, 리포펙틴 또는 사이토펙틴이 이용될 수 있다. 리포솜은 세포 특이적이거나 기관 특이적이도록 개발되어 리포솜에 의해 운반된 외래 DNA는 표적 세포에 의해 취해진다. 특정 세포상의 특정 수용체로 표적화된 면역리포솜의 주입은 수용체를 지닌 세포로 DNA를 삽입시키는 편리한 방법으로 이용될 수 있다. 사용되는 또다른 담체 시스템은 생체내 유전자 전달을 위해 간세포로 DNA를 운반하는 아시알로글리코프로테인/폴리라이신 접합체 시스템이다.

형질감염된 DNA는 다른 종류의 담체와 복합체를 형성하여 DNA가 수용체 세포로 운반된 다음 세포질 또는 핵질에 머무른다. DNA는 특이하게 설계된 소포 복합체에서 담체 핵 단백질에 커플링되어 핵으로 직접 운반될 수 있다.

칼리크레인과 같은 세린 프로테아제의 유전자 조절은 칼리크레인, 또는 칼리크레인 유전자와 결합된 조절 영역에 결합하는 화합물, 또는 전사 또는 해독 속도를 조절하기 위해 상응하는 RNA 전사체를 투여함으로써 달성될 수 있다. 부가적으로, 칼리크레인을 암호화 하는 DNA 서열로 형질감염된 세포는 환자에게로 투여되어 생체내 칼리크레인 원을 제공한다. 예를 들어, 세포는 칼리크레인을 암호화 하는 핵산 서열을 함유한 벡터로 형질감염될 수 있다. 본원에서 사용된 용어 "벡터"는 특정 핵산 서열을 세포로 수송하는 기능을 하는 특정 핵산 서열을 함유하거나 이와 결합할 수 있는 담체를 의미한다. 벡터의 예는 플라스미드 및 바이러스와 같은 감염성 미생물, 또는 리간드-DNA 접합체, 리포솜, 지질-DNA 복합체와 같은 비-바이러스 벡터를 포함한다. 칼리크레인 DNA 서열을 포함하는 재조합 DNA 분자가 발현 조절 서열에 작동적으로 연결되어 칼리크레인을 발현할 수 있는 발현 벡터를 형성함이 바람직할 수 있다. 형질감염된 세포는 환자의 정상 조직, 환자의 병든 조직에서 유도된 세포이거나, 비-환자 세포일 수 있다.

예를 들어, 환자로부터 적출된 종양 세포는 본 발명의 칼리크레인 단백질을 발현시킬 수 있는 벡터로 형질감염되어 환자로 재도입될 수 있다. 형질감염된 종양 세포는 종양의 생장을 억제하는 환자에서 칼리크레인 수준을 생산한다. 환자는 인간 또는 비-인간 동물일 수 있다. 세포는 또한 당업계에 공지된 비-벡터, 또는 물리적 또는 화학적 방법, 예를 들면 전기투공, 이온투공, 또는 "유전자 건"에 의해 형질감염될 수 있다. 부가적으로, 칼리크레인 DNA는 담체의 도움없이 환자에게 직접 주사될 수 있다. 특히, 칼리크레인 DNA는 피부, 근육 또는 혈액으로 주입될 수 있다.

환자에게 칼리크레인을 형질감염시키는 유전자 요법 프로토콜은 세포의 게놈, 미토콘드리아중으로 칼리크레인 DNA의 통합에 의하거나 세포의 세포질 또는 핵질에서 별도의 복제 또는 비-복제 DNA 작제물 형태일 수 있다. 칼리크레인 발현은 장기간 동안 계속되거나 세포, 조직 또는 기관에서 칼리크레인 단백질의 원하는 수준 또는 정해진 혈액 수준을 유지하기 위해 주기적으로 재주입될 수 있다.

본 발명은 PSA와 같은 칼리크레인을 포함하는 세린 프로테아제의 생성을 자극하고/자극하거나, 상당히 정제된 칼리크레인, 또는 칼리크레인 아고니스트 또는 안타고니스트, 및/또는 칼리크레인 항혈청을 환자에게 투여함으로써 관절염 및 종양(이에 한정되지 않음)을 포함한 안기오게닉 질환 및 진행을 치료하거나 예방하는 방법을 포함한다. 부가적인 치료법은 칼리크레인, 칼리크레인 분획, 칼리크레인 항혈청, 또는 세포독성제와 결합된 칼리크레인 수용체 아고니스트 및 안타고니스트의 투여를 포함한다. 칼리크레인이 동물 또는 인간 기원일 수 있는 것으로 해석한다. 칼리크레인은 또한 화학적 반응 또는 발현 시스템과 함께 재조합 기술에 의해 합성적으로 생성될 수 있다. 칼리크레인은 또한 항-안기오게네시스 활성을 지닌 펩티드를 생성하기 위해 칼리크레인 단편과의 서열 상동성 또는 일치점을 함유한 칼리크레인 전구체를 포함한 여러 분자를 효소적으로 절개시켜 생성될 수 있다.

칼리크레인과 특이적으로 결합하는 항체는 재생, 발달 및 상처 아묾 및 조직 수선과 같은 내피 세포-의존 과정을 조절하는 데 이용될 수 있다. 부가적으로, 칼리크레인 항체의 Fab 영역에 대한 항혈청은 칼리크레인을 결합시키는 내생 칼리크레인 항혈청의 능력을 차단하기 위해 투여될 수 있다.

세린 프로테아제, 칼리크레인 및/또는 PSA, 및 칼리크레인 및 PSA 유사체에 특이적인 항체는 업계에 공지된 기술 및 프로토콜에 따라 제조된다. 항체는 폴리클로날 또는 모노클로날일 수 있다. 항체는 ELISA, 샌드위치 면역분석 및 방사성면역분석(RIA)를 포함한 경쟁적 및 비경쟁적 면역분석과 같이 익히 공지된 면역분석 포멧에 이용되어 체액에서 본 발명의 내피 증식 억제제의 존재 또는 부재를 결정한다. 체액의 예는 정액, 혈액, 혈청, 복막액, 흉막액, 뇌척수액, 자궁액, 타액 및 점액을 포함하지만 이에 한정되지 않는다.

본 발명의 단백질, 핵산 서열 및 항체는 내피 세포-관련 질환 및 장애를 진단하고 치료하는 데 유용하다. 특히 중요한 내피 세포 진행은 혈관 형성인 안기오게네시스이다. 안기오게네시스-관련 질환은 본 발명의 내피 세포 증식 억제 단백질을 이용하여 진단 및 치료될 수 있다. 안기오게네시스-관련 질환은 안기오게네시스-의존형 암, 예를 들어 고형 종양, 백혈병과 같은 혈액계 종양, 및 종양 전이; 양성 종양, 예를 들어 혈관종, 청신경종, 신경섬유종, 트라코마, 및 화농성 육아종; 류마티스성 관절염; 건선; 안구 안기오게닉 질환, 예를 들어, 당뇨성 망막증, 미숙 망막증, 황반 변성, 각막 이식 거부, 신혈관 녹내장, 수정체후부섬유증식증, 피부조홍; 오슬러-웨버 증후근(Osler-Webber Syndrome); 심근 안기오게네시스 실명; 플라크 신혈관 형성; 모세관확장증; 혈우병 관절; 섬유성 혈관종; 및 상처 육아를 포함하지만 이에 한정되지는 않는다. 본 발명의 내피 세포 증식 억제 단백질은 내피 세포의 과도한 또는 비정상 질환의 치료에 유용하다. 이들 질환은 장 유착증, 아테롬성 동맥 경화증, 경피증, 및 비대 반흔, 즉, 켈로이드를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 이는 또한 고양이 스크래치 질환(Rochele minalia quintosa) 및 궤양(Helicobacter pylorii)과 같은 병리학적 결과로서 안기오게네시스를 지닌 질환의 치료에 유용하다.

본 발명의 안기오게닉 조절 단백질은 배 착상에 필요한 자궁 혈관 형성을 감소시키거나 막음으로써 산아 제한제로 이용될 수 있다. 이에따라, 본 발명은 배 착상을 차단하기에 충분한 양의 억제성 칼리크레인 단백질을 여성에게 투여시 효과적인 산아 제한법을 제공한다. 산아 제한법의 일 측면에서, 배 착상을 막는데 충분한 양의 억제성 단백질을 성교 및 수정이 일어나기 이전 또는 이후에 투여하여, 효과적인 산아 제한 방법, 될 수 있는 한 "아침 이후" 방법을 제공한다. 이러한 설명에 구애되는 것은 아니지만, 자궁 내막의 혈관 형성 억제는 포배의 착상을 방해하는 것으로 여겨진다. 자궁관 점막의 혈관형성의 유사한 억제가 포배의 착상을 방해하여, 난관 임신 발생을 차단한다. 투여 방법은 알약, 주사액(정맥내, 피하, 근육내), 좌약, 질 스폰지, 질 탐폰, 및 자궁내 장치를 포함할 수 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 또한 칼리크레인 투여가 태반의 정상 증진된 혈관형성을 차단하고, 성공적으로 착상된 포배내 혈관의 발달 및 배 및 태아 발생을 방해할 것이다.

역으로, 수용체 안타고니스트로서 작용하는 PSA 유사체를 지닌 PSA 수용체와 같은 세린 프로테아제 또는 칼리크레인 수용체의 봉쇄는 내피 세포형성 및 혈관형성과 같은 안기오게닉 활성을 촉진할 수 있다. 이러한 효과는 자궁 내막의 부적절한 혈관형성 및 관련 불임, 상처 수선, 창상 및 절개의 치료, 당뇨병에서 혈관 문제, 특히 망막 및 말초 혈관의 치료, 근육 및 피부를 포함한 이식된 조직에서 혈관형성의 촉진, 특히 심장 또는 심장 조직의 이식 후 및 혈관이식 수술 후 심장 근육의 혈관 형성 촉진, 증진된 세포독성 전달을 위해 고형 및 비교적 무혈관 종양의 혈관형성의 촉진, 및 대뇌 피질 및 척수(이에 한정되지 않음)를 포함한 신경계로 혈류의 증진에 바람직할 수 있다.

본 발명은 또한 칼리크레인 및 칼리크레인의 안기오게닉 펩티드 분획, 칼리크레인 및 이의 활성 펩티드 분획에 상응하는 핵산 서열, 및 PSA 및 관련 펩티드에 특이적으로 결합하는 항체를 이용하여 내피 세포-관련 질환 및 장애를 진단하는 방법에 관한 것이다.

본 발명은 추가로 칼리크레인-특이적 수용체를 동정하는 방법, 및 이렇게 동정되어 분리된 수용체 분자를 포함한다. 본 발명은 또한 칼리크레인 수용체의 정량법을 제공한다.

본 발명의 특히 중요한 측면은 PSA와 같은 칼리크레인을 단독 또는 1 이상의 항-안기오게닉제, 예를 들어 ENDOSTATIN^R단백질, ANGIOSTATIN^R단백질 또는 METASTATIN^TM단백질 (Entremed, Inc., 메릴랜드 록빌)과 함께, 종양 생장을 억제시키고 종양 질량을 미세한 크기로 지속적으로 퇴행시키기에 충분한 양으로 투여하는 것이다. 따라서, 본 발명은 또한 안기오게네시스-의존형 암 및 종양을 치료하거나 치유하는 데 효과적인 제형을 포함한다.

좀더 구체적으로, 곤충 세포 또는 이.콜라이의 재조합 PSA는 예를 들면 안기오게네시스 및 전이의 생장을 유력하게 억제시킬 수 있다. PSA가 환자의 정액, 혈액 또는 소변과 같은 체액으로부터 분리되거나, PSA가 당업자에에 익히 공지된 재조합 DNA방법 또는 합성 펩티드 화학적 방법에 의해 생성될 수 있음을 본 발명의 일부로 간주한다. 단백질 정제 방법은 업계에 익히 알려져 있고 억제 활성에 대한 분석이 하기 실시예에 제공된다.

재조합 DNA 기술을 이용하여 세린 프로테아제 또는 PSA와 같은 칼리크레인을 생성하는 방법의 일례는 (1) 앞서 기재되고, 하기에서 충분히 설명된 바와 같이 PSA를 동정 및 정제하고, (2) 정제된 억제제의 N-말단 아미노산 서열을 결정하며, (3) N-말단 아미노산 서열에 상응하는 DNA 올리고뉴클레오티드 프로브를 합성 생성하며, (4) 인간 또는 기타 포유동물 DNA로부터 DNA 유전자 은행을 만들고, (5) 유전자 은행을 DNA 올리고뉴클레오티드 프로브로 프로빙시키며, (6) 올리고뉴클레오티드에 하이브리드화하는 클론을 선별하며, (7) 클론으로부터 억제제 유전자를 분리하며, (8) 발현 벡터와 같은 적절한 벡터중으로 유전자를 삽입시키며, (9) 억제제 유전자를 발현시킬 수 있는 미생물 또는 기타 발현 시스템중으로 유전자-함유 벡터를 삽입시킨 다음, (10) 재조합적으로 생성된 억제제를 분리하는 단계를 포함한다. 상기 기술은 문헌[참조: "Molecular Cloning: A Laboratory Manual" Latest Edition by Sambrook et al., Cold Spring Harbor Press, 1989]에 좀더 충분히 기재되어있다.

칼리크레인, PSA, 또는 이의 생물학적 활성 분획을 생성하는 또다른 방법은 펩티드 합성에 의해서이다. 예를 들어, 일단 생물학적으로 활성인 PSA 분획이 발견되면, 이를 예를 들어 자동 펩티드 서열분석 방법으로 서열분석할 수 있다. 달리, PSA를 암호화 하는 유전자 또는 DNA 서열이 예를 들어 상술된 방법에 의해 분리되면, DNA 서열을 결정할 수 있고, 차례대로 아미노산 서열과 관련된 정보를 제공한다. 이에따라, 생물학적 활성 분획이 특정방법, 예를 들어 트립틱 절단에 의해 생성되거나, 분획이 N-말단 서열분석되면, 남은 아미노산 서열은 상응하는 DNA 서열로부터 결정될 수 있다.

일단 펩티드의 아미노산 서열, 예를 들어 N-말단 20 아미노산이 알려지면, 분획은 업계에 익히 공지된 기술, 문헌[참조: "Solid Phase Peptide Synthesis: A Practical Approach" E. Atherton and R.C. Sheppard, IRL Press, Oxford England]에 예시된 기술에 의해 합성될 수 있다. 마찬가지로, 보다 큰 분획을 형성하기 위해 차후 함께 연결되는 다수 분획이 합성될 수 있다. 이들 합성 펩티드 분획은 또한 특정 위치에서 아미노산 치환이 이루어져 시험관내 및 생체내 아고니스틱 및 안타고니스틱 활성을 시험할 수 있다.

PSA와 같은 칼리크레인의 합성 펩티드 분획은 각종 용도를 가진다. 높은 특이성과 결합성을 지닌 PSA 수용체와 결합하는 펩티드는 방사성동위원소표시되어 방사선사진 및 막 결합 기술을 이용하여 결합 부위를 보거나 정량하는데 이용된다. PSA 수용체의 결합 성질의 지식은 수용체에 연관된 형질도입 메카니즘의 조사를 용이하게 한다.

온전한 PSA 분자의 여러 펩티드 분획은 하기를 포함(이에 한정되지 않음)한 다수의 용도로 합성될 수 있다: 특정 항혈청의 개발을 위한 항원, PSA 결합 부위에서 활성인 아고니스트 및 안타고니스트, PSA에 결합하는 세포의 표적화된 죽임을 위한 세포독성제에 결합될 수 있는 펩티드. 이들 펩티드를 포함하는 아미노산 서열은 분자의 외부 영역상의 이들 위치를 기준으로 선택되고 항혈청과 결합하기 위해 접근가능하다. 펩티드는 표준 미세화학 설비에서 합성될 수 있고 순도는 HPLC 및 질량 분광분석에 의해 체크될 수 있다. 펩티드 합성법, HPLC 정제법 및 질량 분광분석법은 보통 업계의 숙련인에게 공지되어있다.

PSA 및 PSA 펩티드는 또한 재조합 이.콜라이 또는 곤충 또는 효모 발현 시스템에서 생성되고, 컬럼 크로마토그래피로 정제될 수 있다.

PSA 펩티드는 각종 적용을 위해 동위원소, 효소, 담체 단백질, 세포독성제, 형광 분자 및 기타 화합물과 화학적으로 커플링될 수 있다. 커플링 반응의 효율은 특정 반응에 적절한 여러 기술을 이용하여 측정된다.

합성된 펩티드내 아미노산의 체계적 치환은 수용체에 결합하는 칼리크레인을 증진시키거나 줄이는 칼리크레인 수용체에 대해 높은 친화성 펩티드 아고니스트 및 안타고니스트를 생산한다. 이러한 아고니스트를 이용하여 1차 및 전이성 종양의 생장을 억제시켜, 암의 확산을 제한한다. 칼리크레인에 대한 안타고니스트는 부적절한 혈관형성 위치에 적용되어, 칼리크레인의 억제 효과를 차단하고 되도록 안기오게네시스를 촉진한다. 이러한 치료는 당뇨병에서 상처 아묾을 촉진시키는 치료 효과를 가질 수 있다.

PSA 펩티드는 배양된 세포로부터 PSA 수용체를 분리시키기 위해 친화성 컬럼을 개발하는데 이용된다. PSA 수용체의 분리 및 정제에 이어 아미노산을 서열분석한다. 다음, 뉴클레오티드 프로브를 개발하여 수용체의 발현을 위해 벡터에 삽입시킨다. 이들 기술은 업계의 숙련인에게 익히 알려져 있다. 이들 기술은 수용체 맞물림을 위해 PSA의 최소 구조를 규정하는데 도울 수 있다.

리신과 같은 세포독성제는 PSA 및 높은 친화성 PSA 펩티드 분획에 결합되어, PSA에 결합하는 세포의 파괴를 위한 수단을 제공한다. 이들 세포는 전이 및 1차 종양(이에 한정되지 않음)을 포함한 다수의 위치에서 발견될 수 있다. 세포독성제에 결합된 펩티드는 원하는 위치로 전달을 최대화하기 위해 고안된 방법으로 주입된다. 예를 들어, 리신-연결된 높은 친화성 PSA 분획은 캐뉼러를 통해 표적 부위를 제공하는 혈관 또는 표적에 직접 전달된다. 이러한 제제는 조절된 방법으로 주입 캐뉼러에 커플링된 삼투 펌프를 통해 전달된다. PSA 안타고니스트의 배합은 안기오게네시스의 자극제와 함께 적용되어 조직의 혈관형성을 증가시킬 수 있다.

칼리크레인에 대한 항혈청이 생성될 수 있다. 펩티드 합성 및 정제 후, 모노클로날 및 폴리클로날 항혈청 모두 업계의 숙련인에게 공지된 기술을 이용하여 생성된다. 예를 들어, 폴리클로날 항혈청은 토끼, 양, 염소 또는 기타 동물에서 생성될 수 있다. 소 혈청 알부민과 같은 담체 분자에 접합된 칼리크레인 펩티드는 보조제 혼합물과 배합되어, 유화된 다음 등, 목, 옆구리, 및 때때로 풋패드의 다수 위치에 피하 주사된다. 일정한 간격, 예를 들어 2 내지 4주씩 부스터 주사를 행한다. 혈액 샘플은 정맥 천자, 예를 들면 확장 후 매회 주사 후 대략 7 내지 10일째 가장자리 귀 정맥을 이용하여 얻어질 수 있다. 혈액 샘플을 밤새 4℃에서 응고시키고 대략 2400 X g으로 4℃에서 약 30분간 원심분리한다.

폴리클로날 항혈청의 생성에서 나온 모든 혈액 샘플 또는 모노클로날 항혈청의 생성으로부터 나온 배지 샘플을 역가 측정을 위해 분석한다. 역가는 다수의 수단, 예를 들면 도트 블랏 및 밀도 분석을 이용하고, 단백질 A, 2차 항혈청, 콜드 에탄올 또는 목탄-덱스트란을 이용한 방사성동위원소표시된 펩티드-항체 복합체의 침전에 이은 감마 카운터를 이용한 활성 측정을 통해 정해진다. 최고 역가의 항혈청은 시판중인 친화성 컬럼상에서 정제된다. PSA 펩티드는 친화성 컬럼에서 겔에 커플링된다. 항혈청 샘플은 컬럼을 통과하고 항-PSA 항체는 컬럼에 결합된 채로 존재한다. 이들 항체는 차후 용출되고, 모아져 역가 및 특이성 측정을 위해 평가된다.

최고 역가의 PSA 항혈청을 시험하여 하기를 조사한다: a) 최고 특이적 항원 결합 및 최저 비-특이적 결합에 대한 최적 항혈청 희석율, b) 표준 치환 곡선에서 증가량의 PSA 펩티드에 결합하는 능력, c) PSA 관련 종을 포함한 관련 펩티드 및 단백질과 잠재적 크로스-반응성, d) 정액, 혈장, 소변, 조직 추출물 및 세포 배양 배지에서 PSA 펩티드를 검출하는 능력.

본 발명에 따르면, PSA와 같은 칼리크레인은 질환 치료를 위한 기타 조성물 및 과정과 함께 사용될 수 있다. 예를 들어, 종양은 PSA와 함께 또는 PSA의 부재하에 통상적으로는 수술, 방사선 또는 화학요법으로 치료된 다음 PSA가 환자에게 차후 투여되어 미세전이의 휴면 상태를 연장하고 잔류 1차 종양을 안정화시킨다.

본 발명은 안기오게닉 활성을 지닌 세린 프로테아제 및 칼리크레인의 유도체를 포함하는 것으로 해석한다. 본 발명은 완전한 PSA 단백질, PSA 단백질의 유도체 및 PSA 단백질의 생물학적-활성 분획을 포함한다. 이들은 아미노산 치환을 가지거나 아미노산 작용 그룹에 부착된 당 또는 기타 분자를 지닌 PSA 활성을 지닌 단백질을 포함한다. 본 발명은 또한 칼리크레인과 칼리크레인 수용체를 암호화 하는 유전자, 및 이들 유전자에 의해 발현된 단백질을 포함한다.

상술된 항안기오게닉 활성을 지닌 세린 프로테아제 단백질 및 단백질 분획은 당업자에게 공지된 제형 방법을 이용하여 약학적으로 허용가능한 제형에서 분리되어 상당히 정제된 단백질 및 단백질 분획 형태로 제공될 수 있다. 이들 제형은 표준 경로에 의해 투여될 수 있다. 일반적으로, 조성물은 국소, 경피, 복강내, 두개골내, 뇌심실내, 대뇌내, 질내, 자궁내, 경구, 직장 또는 비경구(예, 정맥내, 척수내, 피하 또는 근육내) 경로에 의해 투여될 수 있다. 부가적으로, 단백질은 화합물을 지속적으로 방출시키는 생분해성 중합체로 도입될 수 있고, 중합체는 약물 전달이 원해지는 부근, 예를 들면 종양 부위에 이식되거나 칼리크레인이 체계적으로 서서히 방출되도록 이식된다. 삼투 미니펌프는 캐뉼러를 통해 관련 부위, 예를 들어 전이 생장 부위 또는 종양으로 혈관 공급 부위에 직접적으로 고농도의 칼리크레인의 조절된 전달을 제공하는 데 이용될 수 있다. 생분해성 중합체 및 이의 용도는 예를 들면 문헌[참조: Brem et al., J. Neurosurg. 74:441-446(1991)]에 기재되어 있다.

세린 프로테아제 제형은 경구, 직장, 안구(유리체내 또는 카메라내 포함), 코, 국소(구강과 혀 밑 포함), 자궁내, 질 또는 비경구(피하, 복강내, 근육내, 정맥내, 경피, 두개골내, 기관지내 및 경막포함) 투여에 적당한 것들을 포함한다. 칼리크레인 제형은 편의상 단위 투여량 형태로 제공될 수 있고 통상적인 약학 기술에 의해 제조될 수 있다. 이러한 기술은 활성 성분 및 약학적 담체(들) 또는 부형제(들)를 배합하는 단계를 포함한다. 일반적으로, 제형은 활성 성분을 액체 담체와 균일하면서도 친밀하게 배합시키거나 고형 담체 또는 둘 모두를 미세하게 나눈 다음, 필요하다면 성형함으로써 제조된다.

비경구 투여에 적당한 제형은 의도된 수용자의 혈액을 이용하여 제형을 등장성으로 만드는 항-산화제, 완충제, 정균제 및 용질을 함유할 수 있는 수성 및 비-수성 멸균 주사액; 및 현탁제 및 농후제를 포함할 수 있는 수성 및 비-수성 멸균 현탁액을 포함한다. 제형은 단위-투여량 또는 수회-투여량 용기, 예를 들면 밀봉된 앰풀 및 유리병 형태로 제공될 수 있고, 사용 직전에 멸균 액체 담체, 예를 들어 주사용수의 첨가를 요구하는 동결-건조(냉동 건조) 조건에서 보관될 수 있다. 임시 주사액 및 현탁액은 앞서 기재된 종류의 멸균성 분말, 과립 및 정제로부터 제조될 수 있다.

본 발명의 세린 프로테아제 조성물의 투여량은 치료될 질환 상태 또는 병리 및 기타 임상 인자 예를 들면 인간 또는 동물의 체중 및 상태 및 화합물의 투여 경로에 좌우될 것이다. 인간 또는 동물을 치료하기 위해, 대략 0.5 내지 500 mg/kg이 PSA와 같은 세린 프로테아제 또는 칼리크레인을 투여하는 데 있어 전형적인 범위이다. 특정 동물 또는 인간에서 단백질의 반감기에 따라, 단백질은 하루에 수회 내지 1주일에 한번 투여될 수 있다. 본 발명은 인간과 수의 동물 모두에 적용된다. 본 발명의 방법은 동시 또는 장기간에 걸쳐 1회 및 수회 투여될 수 있다.

바람직한 단위 투여량 제형은 앞서 기재된 매일 투여분 또는 단위, 매일 서브-투여분을 포함한 것들, 또는 투여되는 성분의 적절한 분획이다. 앞서 언급된 성분 이외에, 본 발명의 제형은 관련 제형의 형태에 관련된 업계의 기타 제제를 포함할 수 있는 것으로 이해한다.

본 발명은 하기 실시예에 의해 추가로 상세히 설명되며, 본 발명의 범위를 제한하는 의도로 해석해서는 안된다. 반면, 본원의 상세한 설명을 숙지한 후 업계의 숙련인은 본 발명의 취지 및/또는 첨부된 청구항의 범위에서 벗어남이 없이 다양한 기타 양태, 변형 및 등가물을 유추할 수 있다.

실시예 1

HUVE 세포의 bFGF-유도된 증식에 미치는 PSA의 효과

인간 배꼽 정맥 내피(HUVE) 세포를 이용하여 업계의 숙련인에게 친숙한 증식 분석을 이용하여 인간 배꼽 정맥 내피 세포의 bFGF-유도된 증식에 미치는 PSA의 효과를 측정했다.

실험 재료는 HUVE 세포 및 이의 증식 배지, 내피 세포 기본 배지(EBM) 및 내피 세포 생장 배지(EGM)을 포함한다(Clonetics, 캘리포니아 샌 디에고). 또한 인간 전립선-특이적 항원이 사용되었다(Vitro Diagnostics, Inc. 리틀톤, CO 카탈로그 넘버 4-70-455).

증식 분석은 EGM 배지에서 융합될 때까지 HUVE 세포의 일상적 배양을 수반한다. 세포를 트립신화시키고 96-웰 플레이트에 5000 세포/웰/100 mL EBM 배지에 플레이팅했다. 세포를 EBM에 24시간 동안 플레이팅했다. 다음 5 ng/ml의 bFGF 및 각종 농도의 PSA를 웰에 첨가했다(1-100 ㎍/㎖). 세포를 72시간 동안 배양한 후 표준 브로모-우리딘 통합법을 이용하여 세포 증식을 측정했다.

결과

PSA는 두가지 상이한 실험에서 투여량 의존 방법으로 HUVE 세포의 bFGF-유도된 증식을 억제했다. PSA의 각종 농도의 상대적 억제 효과는 각각 도 1, 2 및 4에 그래프로 도시되어있다.

실시예 2

BCE 세포의 bFGF-유도된 증식에 미치는 PSA의 효과

소 모세관 내피 세포(BCE)를 이용하여 업계의 숙련인에게 친숙한 증식 기술을 이용하여 BCE 세포의 bFGF-유도된 증식에 미치는 PSA의 효과를 측정했다.

재료 및 방법

실험 재료는 BCE 세포 및 이의 증식 배지, 내피 세포 기본 배지(EBM) 및 내피 세포 생장 배지(EGM)을 포함한다(Clonetics, 캘리포니아 샌 디에고). 인간 전립선-특이적 항원도 이용했다(Vitro Diagnostics, Inc. 리틀톤, CO 카탈로그 넘버 4-70-455).

세포를 도 3에 도시된 각종 농도의 PSA 존재 또는 부재하에 bFGF로 자극시킨 후 72시간 동안 배양시켰다.

결과

PSA는 BCE 세포의 bFGF-유도된 증식을 투여량 의존적 방법으로 억제했다. PSA의 각종 농도의 상대적 억제 효과를 도 3과 5에 그래프로 도시하고 있다.

실시예 3

종양 생장에 미치는 PSA의 생체내 효과

PSA(Vitro Diagnostics, Inc., 리틀톤, CO 카탈로그 넘버. 4-70-455)를 사용하여 B16BL6흑색종이 접종된 마우스에 처리했다. 마우스에 5 x 10⁴종양 세포를 0일째 정맥내 접종했다. 3일째 및 다음 연속 11일동안, 동물을 PBS 30 ㎍ 또는 a) PSA; 9 μM, 또는 b) 대조 단백질; 15 μM, 또는 c) 양성 대조구로서 ENDOSTATIN^R; 15 μM로 처리했다. 마우스를 14일째 죽이고 폐 전이를 헤아렸다. 처리된 각각의 그룹에 대한 폐 전이의 평균 수를 PBS 대조구와 비교하여 T/C(처리된/대조구)비를 계산했다.

결과

하기에 요약된 PSA 처리된 마우스는 대조구 마우스에 비해 상당히 낮은 폐 전이 발병을 가진다. PSA는 마우스 폐에 생긴 종양에 중간 정도의 생장 억제 효과를 나타내었다(20 및 40% 억제).

마우스에서 전이성(B16B16)질환에 미치는 PSA의 효과
처리	투여량:	평균 폐 전이 T/C:평균의 ±1S.D.	p 값:
PBS	0.1 ㎖	115±16	1.0	-
PSA	9 μM	70±8	0.61	0.003
음성 대조구	15 μM	88±10	0.77	0.044
Endostatin^TM단백질	15 μM	16±8	0.14	0.0002

실시예 4

PSA의 항증식 효과

PSA의 항증식 효과를 인간 배꼽 정맥 내피 세포(HUVEC)에서 입증했다.

인간 배꼽 정맥 내피 세포(HUVEC): 단일 제공자 HUVEC를 Clonetics(캘리포니아 샌 디에고)로부터 1회 계대 후 동결시켜 얻었다. 세포를 소 뇌 추출물(Clonetics)로 보충된 내피 세포 생장 배지(EGM, Cloncetics)에 유지시켰다. 세포를 37℃, 5% CO₂를 함유한 습윤 공기에서 75 ㎠ 통기성 조직 배양액 플라스크(Costar Corning, 뉴욕)상에서 배양했다. HUVEC를 하기 모든 실시예에서 2-5회 계대하여 사용했다. 증식 분석을 위해 HUVEC를 트립신/베르센(Biowhittaker, 메릴랜드 워커스빌) 절단된 단층에서 얻었다. 세포를 2% 열 불활성화된 FBS(Hyclone, 유타 로간) 및 2 mM L-글루타민(Biowhittaker)으로 보충된 내피 세포 기본 배지-2(EBM-2, Clonetics)에 재현탁시켰다. HUVEC 200 μL를 2.5 X 104/mL로 96 웰 평면 바닥 플레이트(Costar)중으로 플레이팅시키고 37℃ 5% CO₂에서 밤새 배양했다. 이들 배양물을 세척하고 각종 농도의 정제된 인간 PSA(Vitro Diagnostics, 콜로라도 리틀톤) 또는 배지 단독에 총 용적 100 μL로 노출시킨 다음 37℃ 5% CO₂에서 30분간 배양했다. 30분간 배양 후, 10 ng/mL의 FGF-2(R＆D Systems, 미네소타 미네아폴리스)를 함유한 추가 100 μL 분석 배지를 배지만을 함유한 대조구를 제외한 모든 배양액에 첨가했다. 모든 배양액을 37℃ 5% CO₂에서 추가 48시간 동안 배양했다. 세포 증식을 DNA 합성동안 통합된 BrdU의 양을 측정하는 비색 ELISA 키트(Boehringer Mannheim, 인디애나 인디아나폴리스)를 사용하여 평가했다. 결과는 370 nm(기준 파장 492 nm)에서 측정된 3 배양액의 평균 흡광도로서 표현되었다.

도 4에 도시된 바와 같이, 정제된 인간 PSA는 4 μM의 IC₅₀(50% 세포 억제)의 경우 HUVEC 세포의 FGF-2 자극된 증식에 미치는 유력한 투여량 의존 억제 활성을 입증했다.

실시예 5

HUVEC이외의 세포에 미치는 PSA의 항증식 효과

PSA가 각종 내피 세포를 억제하는지 단순히 HUVEC의 경우에만 특이성을 나타내는지를 알기 위해, 소 신장 피층 내피 세포(BCE) 및 인간 미세혈관 피부 세포(HMVEC-d) 증식을 억제하는 PSA의 능력을 평가했다(도 5 및 6 참조).

BCE를 J. Folkman 박사로부터 계대 9회째 얻었다(Children's Hospital, Harvard Medical School, 매사츄세츠 보스톤). 세포를 배양하고 O'Reilly Cell 79:315(1994)에 기재된 바와 같이 유지했다. BCE 증식을 억제하는 PSA 능력을 평가하기 위해, O'Reilly에 기재된 바와 같이 분석을 수행한 다음 세포를 FGF-2로 자극하기 이전에 37℃ 10% CO₂에서 30분간 각종 농도의 정제된 PSA 또는 배지 단독에 노출시켰다. Coulter Z1 입자 카운터(Coulter Corp., 플로리다 히알리아)를 이용하여 세포 수를 헤아려 세포 증식을 평가했다. 결과는 3 배양 웰에서 헤아린 세포의 평균 수로서 표현되었다.

단일 제공자 성체 HMVEC-d를 Clonetics로부터 계대 4회째 동결시켜 얻었다. 세포를 미세혈관 내피 세포 생장 배지-2(EGM-2-MV, Clonetics)에 유지시켰다. 세포를 37℃에서, 5% CO₂를 함유한 습윤 공기에서 75 ㎠ 통기성 조직 배양 플라스크상에서 배양했다. HMVEC-d를 모든 실험에서 계대 5-8회째 사용했다. 증식 분석을 위해 트립신/베르센(Biowhittaker) 절단된 단층으로부터 HMVEC-d를 얻었다. HMVEC-d를 2% 열 불활성된 FBS(Hyclone) 및 2mM L-글루타민으로 보충된 내피 세포 기본 배지-2(EBM-2, Clonetics)에 재현탁시켰다. 세포를 1.6 X 104/ml로 1.5% 젤라틴 코팅된 24웰 평면 바닥 플레이트(Costar)중으로 플레이팅하고 37℃, 5% CO₂에서 밤새 배양했다. 이들 배양액을 세척하고 각종 농도의 정제된 PSA 또는 배지 단독에 노출시킨 다음 37℃, 5% CO₂에서 30분간 배양했다. 30분 후 FGF-2를 10 ng/mL로 모든 배양액에 첨가했고 단 대조구는 배지만을 함유하도록 했다. 모든 배양액을 37℃, 5% CO₂에서 추가 48시간 동안 배양했다. 세포 증식을 Coulter Z1 입자 카운터(Coulter Corp)를 이용하여 세포/웰의 수를 헤아려 평가했다. 결과는 3 배양 웰에서 헤아린 세포의 평균 수로서 표현되었다.

도 5와 6에 도시된 바와 같이, PSA는 BCE 세포의 경우 1.0 μM의 IC₅₀및 HMVEC-d의 경우 0.6 μM의 IC₅₀으로 FGF-2 자극된 내피 세포 증식을 유력하게 억제시켰다. 따라서, 본 발명자는 PSA의 항증식 효과가 HUVEC에 한정됨이 없이 특이적임을 효과적으로 입증했다.

실시예 6

PSA의 항-증식 효과의 특이성

PSA의 항증식 효과가 내피 세포에 특이적임을 입증하기 위해, 본 발명자는 암세포의 증식에 직접적 자극 또는 억제 효과를 평가하는 실험을 수행했다.

NCI-FCRC 세포 저장소로부터 얻어진 쥐 흑색종 B16BL6를 5% 열 불활성된 태 소 혈청 FBS(Hyclone) 및 2 mM L-글루타민으로 보충된 DMEM(Biowhittaker)에 유지시켰다. 종양 세포를 37℃, 5% CO₂의 습윤 공기에서 75 ㎠ 통기성 조직 배양 플라스크상에서 배양했다. 증식 분석을 위해 트립신/베르센(Biowhittaker) 절단된 단층으로부터 B16BL6을 얻었다. B16BL6를 1.25 X 104/ml로 96웰 평면 바닥 플레이트(Costar)중으로 플레이팅하고 밤새 37℃, 5% CO₂에서 배양했다. 이들 배양액을 세척하고 각종 농도의 정제된 PSA 또는 배지 단독에 노출시킨 다음 추가 48시간 동안 37℃, 5% CO₂에서 배양했다. 종양 주는 시험관내에서 FGF-2 의존형 생장을 보였다. 세포 증식을 BrdU 통합에 대한 비색 ELISA 키트(Boehringer Mannheim)를 이용하여 평가했다. 결과는 370 nm에서(기준 파장 492 nm) 측정된 3 배양액의 평균 흡광도로서 표현되었다.

Folkman 박사로부터 얻은 인간 전립선 암 세포주 PC3를 이용하여 FGF-2 의존형 세포 생장에 미치는 PSA 억제 효과를 측정했다. 세포 스크레이퍼(Costar)를 이용하여 조직 배양액 플라스크로부터 세포를 부드럽게 떠내어 PC3를 얻었다. 세포를 10% 열 불활성된 FBS 및 2 mM L-글루타민으로 보충된 DMEM에 재현탁시키고, 24웰 평면 바닥 플레이트에 6 X 104/mL (Costar)로 플레이팅한 다음 37℃, 5% CO₂에서 밤새 배양했다. 이들 배양액을 세척하고 각종 농도의 정제된 PSA 또는 배지 단독(배양액에 FGF-2가 첨가되지 않음)에 노출시킨 다음 37℃, 5% CO₂에서 30분간 배양했다. 30분간 배양 후, 추가 분석 배지를 모든 웰에 첨가했다. 모든 배양액을 37℃, 5% CO₂에서 추가 48시간 동안 배양했다. 세포 증식을 Coulter Z1 입자 카운터로 세포 수를 헤아려 평가했다. 결과는 3 배양액에서 세포의 평균 수로 표현되었다.

도면에 도시된 바와 같이, 쥐 흑색종 세포(B16BL6) 또는 인간 전립선 암세포(PC3)의 생장은 정제된 인간 PSA의 첨가에 영향을 받지 않았다(도 7 및 8 각각 참조).

실시예 7

내피 세포에 미치는 PSA의 항-이동 효과

FGF-2 또는 VEGF에 반응하여 내피 세포 이동에 미치는 PSA의 시험관내 효과를 평가하기 위해, HUVEC의 융합 단층을 모아 단층의 일 구역을 옮겨와 정제된 인간 PSA의 존재 또는 부재하에 FGF-2 또는 VEGF와 함께 24시간 동안 배양했다.

상처 이동 분석을 Kubota et al.J. Cell Biol.107:1589(1988)에 기재된 바와 같이 수행하여 재조합 FGF-2 또는 재조합 VEGF 165(R＆D Systems)에 의해 유도된 HUVEC 이동을 차단하는 PSA의 능력을 측정했다. 간단히 말해, EGM내에 5 X 105 HUVEC를 1.5% 젤라틴 코팅된 60 mm 조직 배양액 디쉬(Corning)상으로 플레이팅하고 37℃, 5% CO₂의 습윤 공기에서 72시간 동안 배양했다. 배양 후, 노출된 영역으로부터 융합 영역을 분리하기 위해 직선 자를 만드는 멸균성 단일 날이선 넘버 9 면도날(VWR Scientific, 펜실베니아 미디어)로 융합 단층에 상처를 냈다. 단층에 상처를 낸 즉시, 세포를 PBS(Biowhittaker)로 세척하여 세포 파편을 제거하고, 1% 열 불활성된 FBS, 2 mM L-글루타민, 100 μ/ml 페니실린, 100 ㎍/ml 스트렙토마이신 및 0.25 ㎍/ml 푼지존으로 보충된 EBM에서 추가 배양했다. 단층을 5% CO₂습윤 공기에서 16-20시간 동안 여러 농도의 PSA(Vitro Diagnostics)의 존재 또는 부재하의 2 ng/mL의 FGF-2 또는 10 ng/ml의 VEGF, 또는 배지 단독에 노출시켰다. 단층을 무수 메탄올로 고정하고 헤마톡실린 용액, Gill 넘버 3(Sigma Diagnostics, 미주리 세인트루이스)으로 염색했다. 상처 가장자리로부터 노출된 영역으로 이동된 세포 수를 헤아려 이동을 정량했다. 1 cm 거리를 두고 접안 마이크로미터의 역상 광학 현미경을 이용하여 200배의 배율로 세포를 헤아렸다. 값은 2 배양액에서 세포의 평균 수를 나타낸다.

도면에 도시된 바와 같이, PSA는 FGF-2 및 VEGF-자극된 이동에 미치는 투여량-반응 억제 효과를 각각 PSA:FGF-2의 경우 1.2 μM의 IC₅₀, 및 PSA:VEGF의 경우 4 μM의 IC₅₀으로 일으켰다(도 9 및 10 참조).

실시예 8

내피 세포에 의한 침입에 미치는 PSA의 효과

내피 세포의 이동을 측정하는 분석을 챔버가 마트리겔로 코팅된 막 필터로 분리되는 2-챔버 환경에서 분석을 수행함으로써, 안기오게네시스의 또다른 파라미터인, 침입과 커플링시켰다. 이러한 분석에서, PSA 5 μM은 마트리겔을 통한 FGF-2-자극된 HUVEC 침입을 77%로 억제했다. 부가적으로, 0.3 μM 내지 3 μM 범위의 농도에서 정제된 인간 PSA는 마트리겔에서 HUVEC의 관 형성을 대략 50%로 억제했다(26, 도시되지 않음).

바이오코트 마트리겔 8㎛ 침입 챔버(Collaborative Biomedical Products, 매사츄세츠 베드포드)를 38㎍ 마트리겔(Collaborative Biomedical Products)로 미리코팅했다. 챔버를 1% 열 불활성된 FBS 및 2 mM L-글루타민으로 보충된 더운(37℃) EBM으로 실온에서 2시간 동안 재수화시켰다. 재수화 후, 배지를 부드럽게 제거하고 37℃, 5% CO₂에서 30분간 PSA(5 μM) 또는 배지 단독으로 전처리된 5 X 104 HUVEC로 즉시 교체했다. 하부 챔버를 5 ng/mL FGF-2로 보충된 분석 배지 또는 분석 배지 단독으로 채웠다. 이들 챔버를 37℃, 5% CO₂에서 24시간 동안 배양했다. 배양 후, 비-침입 세포를 면봉으로 삽입물을 문질러 제거했다. 막의 하부 표면상의 세포를 Diff-Quik(Dade Diagnostics, Aquado, PR)로 염색했다. 막을 옮겨와 현미경 슬라이드에 올려놓았다. 150배 배율로 24 x 36 mm 접안 그리드내의 3 배양물의 막의 중앙 필드에 있는 세포를 헤아려 침입한 세포 수를 측정했다.

Collaborative Biomedical Products(매사츄세츠 베드포드)에서 구입한 마트리겔은 4℃ 이하에서 액체 상태로 존재하고 4℃ 이상의 온도에서 겔을 형성한다. 내피 관 형성의 유도를 위해 Kubota 등의 프로토콜의 하기 과정을 적용했다. 간단히 말하면, 마트리겔을 65 μL 분량으로 96 웰 조직 배양 플레이트(Costar)중으로 등분했다. 플레이트를 37℃에서 30분간 배양시켜 마트리겔이 겔이 되도록 했다. 배양 후, 각종 투여량의 PSA(Vitro Diagnostics)를 100 μL 분량으로 마트리겔에 첨가했다. 양성 대조구로는 2-메톡시에스트라디올(Fotsis Nature)이 포함되고 음성 대조구로는 배지 단독이 제공되었다. HUVEC를 수거하고 5% 열 불활성된 FBS로 보충된 EGM내 1 X 10⁵세포/ml로 조절했다. 〉p6 계대된 HUVEC는 관을 형성할 수 없었다. 100 μL 세포 현탁액을 웰에 첨가하고 37℃, 5% CO₂의 습윤 공기에서 배양했다. 4시간 동안 배양 후, 내피 세포는 신장하고 내피 세포의 관 형성을 현미경으로 평가한지 16시간만에 관 구조가 형성되기 시작했다.

이러한 실험 결과는 억제가 투여량에 의존적이고 독성의 결과가 아님을 입증해준다; 내피 세포는 살았고(생존력 카운팅이 수행되지는 않았지만), 약간의 신장이 목격되었지만, 내피 세포에 의한 접합은 없었다.

실시예 9

안기오게네시스에 미치는 PSA 세린 프로테아제 활성의 효과

PSA는 세린 프로테아제 활성을 가지고, 혈청에서, PSA는 프로테아제 억제제, 알파-1 항-카이모트립신(ACT)(Lilia et al. Clin. Chem. 37:9(1991))에 압도적으로 결합한다. 정제된 PSA의 세린 프로테아제 활성 및 FGF-2-자극된 HUVEC에 미치는 PSA의 항이동 효과 모두를 억제하는 ACT의 능력을 하기에 기재된 바와 같이 시험했다.

합성 기질 S-2586(MeO-Suc-Arg-Pro-Tyr-NH-Np)을 이용하여 PSA의 단백질 분해 활성을 억제하는 α₁-안티카이모트립신의 능력을 측정했다. ACT(Sigma Chemical Co., 미주리 세인트 루이스) 등몰 농도로 37℃에서 4시간 동안 전처리 하거나 전처리 없이 PSA 6㎍ (0.89 μM)에 의한 S-2586(1.3 mM)의 가수분해 속도를 0.1 M NaCl을 함유한 50 mM Tris/HCl, pH 7.8에서 405 nm에서 모니터링했다. PSA와 ACT의 안정한 복합체가 배양한지 4시간 만에 형성되었고 이를 SDS-PAGE로 확인했다. 결과는 시간(분)에 따른 흡광도 증가로 도시되어있다. PSA의 항-이동 활성을 억제하는 ACT(Sigma)의 능력은 PSA(5 μM)을 HUVEC 이동 분석에 첨가하기 이전에 37℃에서 4시간 동안 등몰 농도의 ACT와 함께 미리배양시켜 측정했다.

도면에 도시된 바와 같이, 등몰 농도의 ACT 및 PSA를 사용하면, ACT와 PSA의 예비배양은 정제된 PSA의 세린 프로테아제 활성(도 11)과 FGF-2-자극된 HUVEC에 미치는 PSA의 항이동 효과(도 12) 모두를 차단했다. 따라서, 이들 결과는 PSA의 항안기오게닉 성질이 세린 프로테아제 활성과 관련이 있음을 입증해 보였다.

참고 문헌

Claims

세린 프로테아제와 약학적으로 허용가능한 부형제를 포함하는 조성물을 안기오게네시스 억제량으로 동물에 투여하는 단계를 포함하는, 동물에서 안기오게네시스 억제 방법.
제 1 항에 있어서, 세린 프로테아제가 칼리크레인, 인간 샘 칼리크레인, 췌장/신장 칼리크레인 및 전립선-특이적 항원, 또는 이의 항안기오게닉 분획으로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 방법.
제 2 항에 있어서, 전립선-특이적 항원이 서열 번호:1로 나타낸 아미노산 서열, 또는 이의 항안기오게닉 분획을 가지는 방법.
제 1 항에 있어서, 조성물이 ANGIOSTATIN^R단백질을 추가로 포함하는 방법.
제 1 항에 있어서, 조성물이 ENDOSTATIN^R단백질을 추가로 포함하는 방법.
제 1 항에 있어서, 동물이 안기오게네시스-의존형 암; 양성 종양; 류마티스성 관절염; 건선; 안구 안기오게네시스 질환; 오슬러-웨버 증후근; 심근 안기오게네시스; 플라크 신혈관 형성; 모세관확장증; 혈우병 관절; 섬유성 혈관종; 상처 육아; 장 유착증, 아테롬성 동맥 경화증, 경피증, 비대 반흔, 고양이 스크래치 질환 및 Helicobacter pylorii 궤양으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 안기오게네시스-매개 질환을 가지는 방법.
세포 증식을 억제하는 칼리크레인을 포함하는 조성물을 증식 억제량으로 증식을 겪는 세포에 투여하는 단계를 포함하는 세포 증식 억제 방법.
제 8 항에 있어서, 세포 증식이 내피 세포 증식인 방법.
제 7 항에 있어서, 세린 프로테아제가 칼리크레인, 인간 샘 칼리크레인, 췌장/신장 칼리크레인 및 전립선-특이적 항원, 또는 이의 항안기오게닉 분획으로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 방법.
제 7 항에 있어서, 전립선-특이적 항원이 아미노산 서열 번호:1, 또는 이의 항증식성 분획을 가지는 방법.
제 7 항에 있어서, 조성물이 ANGIOSTATIN^R단백질을 추가로 포함하는 방법.
제 7 항에 있어서, 조성물이 ENDOSTATIN^R단백질을 추가로 포함하는 방법.
제 7 항에 있어서, 세포 증식이 안기오게네시스-매개 질환과 관련되는 방법.
제 13 항에 있어서, 안기오게네시스-매개 질환이 안기오게네시스-의존형 암; 양성 종양; 류마티스성 관절염; 건선; 안구 안기오게네시스 질환; 오슬러-웨버 증후근; 심근 안기오게네시스; 플라크 신혈관 형성; 모세관확장증; 혈우병 관절; 섬유성 혈관종; 상처 육아; 장 유착증, 아테롬성 동맥 경화증, 경피증, 비대 반흔, 고양이 스크래치 질환 및 Helicobacter pylorii 궤양으로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 방법.
생물학적 샘플을 얻고 샘플에서 세린 프로테아제의 수준을 측정하는 단계를 포함하는, 안기오게네시스에 의해 매개된 질환을 진단하거나 질환을 예측하는 방법.
제 15 항에 있어서, 세린 프로테아제가 칼리크레인, 인간 샘 칼리크레인, 췌장/신장 칼리크레인 및 전립선-특이적 항원, 또는 이의 항안기오게닉 분획으로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 방법.
제 16 항에 있어서, 전립선-특이적 항원이 서열 번호:1로 나타낸 아미노산 서열, 또는 이의 항안기오게닉 분획을 가지는 방법.
제 15 항에 있어서, 조성물이 ANGIOSTATIN^R단백질을 추가로 포함하는 방법.
제 15 항에 있어서, 조성물이 ENDOSTATIN^R단백질을 추가로 포함하는 방법.
제 15 항에 있어서, 안기오게네시스-매개 질환이 안기오게네시스-의존형 암; 양성 종양; 류마티스성 관절염; 건선; 안구 안기오게네시스 질환; 오슬러-웨버 증후근; 심근 안기오게네시스; 플라크 신혈관 형성; 모세관확장증; 혈우병 관절; 섬유성 혈관종; 상처 육아; 장 유착증, 아테롬성 동맥 경화증, 경피증, 비대 반흔, 고양이 스크래치 질환 및 Helicobacter pylorii 궤양으로 이루어진 그룹 중에서 선택되는 방법.