KR20130056216A - 안정화 알파-갈락토시다제 및 이의 용도 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 결합 성분을 통해 서로 공유적으로 결합된 적어도 2개의 알파-갈락토시다제 단량체를 포함하는 다중결합 단백질 구조물뿐만 아니라 이들의 제조방법 및 다중결합 단백질 구조물을 투여하는 것을 통해 파브리병을 치료하는 방법을 개시하고 있다. 상기 개시된 다중결합 단백질 구조물은 리소좀 조건 및 혈장 환경 모두에서 강화된 활성 및/또는 더 오래 지속되는 활성이라는 측면에서 개선된 성능을 보여준다.

Description

안정화 알파-갈락토시다제 및 이의 용도{Stabilized ALPHA-galactosidase AND USES THEREOF}
본 발명은, 이의 일부 구현예에서, 신규한 다중결합(multimeric) 단백질 구조물에 관한 것이며, 보다 상세하게, 전적으로 그런 것은 아니지만, α-갈락토시다제의 다중결합 단백질 구조물 및 파브리병(Fabry disease) 치료에 있어서 이의 용도에 관한 것이다.
리소좀 효소 α-갈락토시다제-A(α-GAL 또는 α-Gal A; EC 3.2.1.22)는 거대분자의 이화작용 동안 과당류, 당단백질 및 당지질로부터 갈락토즈를 제거하는 것을 촉진한다. 리소좀 효소의 결핍은 조직에서 이들의 기질의 축적을 초래하여, 리소좀 축적병으로 알려진 상태를 초래한다. 사람에 있어서, 기능성 α-갈락토시다제-A의 부재는 조직에서 말단 α-갈락토즈 잔기(주로, 글로보트리아소실세라미드, 또한 "세라마이드 트리헥소사이드", "CTH" 또는 "Gb3" 로 언급됨)를 포함하는 당지질의 축적을 초래하여, 파브리병을 초래한다. 파브리병은 1898년에 처음으로 기술된 X-염색체 연관 열성 질환이며, 만성 통증, 안구 혼탁, 간 및 신장 손상, 피부 상해, 혈관 퇴행 및/또는 심장 결함이 특징이다. 재조합 사람 α-갈락토시다제-A는 환자에 있어서 효소 기능을 회복시키는 능력이 있으며, α-GAL을 사용한 효소 대체 치료(ERT)가 파브리병의 치료법으로서 2003년에 미국에서 승인되었다. α-GAL은, 고셔병(Gaucher disease) 치료법인 β-글루코시다제 이후 리소좀 축적 질병의 치료법으로 승인된 두번째 재조합 단백질이 되었다.
내인성 및 재조합 α-GAL은 간, 신장, 비장, 심장 등의 기관의 세포의 리소좀에서 말단 갈락토실화 당지질의 가수분해를 촉진한다. 이 천연(natural) 작용 부위는 4.5만큼 낮은 pH가 특징이다. α-GAL을 포함하여 리소좀 효소는 이 낮은 pH 농도에서 그들의 최대 활성을 나타내도록 고안되었다.
현재의 파브리 ERT 치료법은 제한 효율 치료법(limited efficiency treatment)으로 여겨지는 포유류-세포에서 유도된 재조합 α-GAL에 기초한다. 이들 치료법은 단지 질병의 진행속도를 늦출 뿐 진행을 멈출 수는 없으며 진정하고 완전한 해결법을 제공하지는 않는다. 또한, 경우에 따라서는, 시판 재조합 α-GAL를 이용한 ERT는 치료에 대한 면역원성 반응의 발생으로 중단되어야 하고, 경우에 따라서는, 이 치료법은 면역원성 문제의 견지에서 개시될 수 없다.
X-선 구조분석은, 사람 α-GAL이, 활성 부위를 포함하는 (β/α)8 영역 및 β 샌드위치 내 2개의 시트에 8개의 역평행 β 스트랜드를 포함하는 C-말단 영역으로 이루어진 2개의 영역을 포함하는 각 단량체와의 호모다이머(homodimeric) 당단백질임을 나타낸다 [Garman & Garboczi, J Mol Biol 2004, 337:319-335]. 상기 2개의 단량체는 머리 대 꼬리(head-to-tail) 조합으로 배열되고 이합체화 반응은 비공유성이다. 2개의 단량체는 이합체의 폭 75Å를 연장하고 표면적 2200 Å2를 덮는 인터페이스로 싸인다. 이합체 인터페이스에서, 각 단량체로부터 30개의 잔기가 인터페이스에 기여한다. 이합체의 2개의 활성부위는 약 50Å만큼 떨어져있다.
α-Gal의 결정 구조는 갈락토즈-리간드 단백질 뿐만 아니라 비-리간드 단백질에 대한 것을 해결하였다. 이들 2개의 구조는 리간드 및 비-리간드 구조 간의 변화를 거의 나타내지 않는다. 그럼에도 불구하고, 천연 기질, 글로보트리아소실세라마이드(Gb3)(이것은 말단 갈락토즈가 제 2 단량체의 활성 부위와 상호작용하는 동안 제 1 단량체의 소수성 영역과 상호작용할 수 있는 긴 지질사슬을 특징으로 한다), 대신 갈락토즈의 사용은 활성부위 협동작용을 확신하게 할 수 없을 수 있다. 또한, 생화학적 증거는 호모다이머 4차 구조의 중요성을 예시하면서, 이러한 협동작용을 제안한다[Bishop & Desnick, J Biol Chem 1981, 256:1307-1316]. 따라서, 사람 α-GAL의 운동학적 특성이 연구되었고, 상호작용하는 촉매 부위를 각각 갖는 호모다이머 효소의 단량체 간의 협동작용이 보여졌다. 따라서 효소적 활성과 안정성이 이합체화 반응에 의존할 수 있다고 제안되었다.
본 출원인에 의해 본 명세서에 참조로써 그의 전체가 포함된 WO 2009/024977는 비-소수성 결합자(linker)를 통해 공유적으로 연결된 당류 및 생체 분자의 컨쥬게이트 뿐만 아니라, 이러한 컨쥬게이트를 활용한 의학적 용도를 교시한다.
본 출원인에 의한 PCT 국제 특허 출원 제 PCT/IL2010/000956호는 리소좀 pH보다 더 높은 pH 레벨에서 리소좀 활성을 나타내는 α-갈락토시다제를 활용한 방법론을 교시한다.
추가의 배경기술은 Bendele 등의 문헌[Toxicological Sciences 1998, 42:152-157], 미국특허 제5,256,804호, 제5,580,757호 및 제5,766,897호, 국제 특허 출원 제PCT/NL2007/050684호(WO 2008/075957로 공개), 및 Seely & Richey의 문헌 [J Chromatography A 2001, 908:235-241]를 포함한다.
본 발명의 일부 구현예에 따라, 결합 성분을 통해 서로 공유적으로 결합된 적어도 2개의 α-갈락토시다제 단량체를 포함하는 다중결합 단백질 구조물을 제공하며, 상기 다중결합 단백질 구조물은 하기로 이루어진 그룹에서 선택된 특징을 나타낸다:
(a) 다중결합 단백질 구조물을 1시간 동안 사람 혈장 조건으로 처리하여, 1시간 동안 사람 혈장 조건으로 처리한 천연(native) α-갈락토시다제의 활성보다 적어도 10% 더 높은 α-갈락토시다제 활성;
(b) 다중결합 단백질 구조물을 1시간 동안 사람 혈장 조건으로 처리하여, 1시간 동안 사람 혈장 조건으로 처리한 천연 α-갈락토시다제의 활성이 감소하는 퍼센트보다 적어도 10% 미만으로 감소하는 α-갈락토시다제 활성;
(c) 다중결합 단백질 구조물을 1시간 동안 사람 혈장 조건으로 처리하여 실질적으로 변화하지 않은 채로 있는 α-갈락토시다제 활성;
(d) 다중결합 단백질 구조물을 1주일 동안 리소좀 조건으로 처리하여, 1주일 동안 리소좀 조건으로 처리한 천연 α-갈락토시다제의 활성보다 적어도 10% 더 높은 α-갈락토시다제 활성;
(e) 다중결합 단백질 구조물을 1일 동안 리소좀 조건으로 처리하여, 1일 동안 리소좀 조건으로 처리한 천연 α-갈락토시다제의 활성이 감소하는 퍼센트보다 적어도 10% 미만으로 감소하는 α-갈락토시다제 활성;
(f) 다중결합 단백질 구조물을 1일 동안 리소좀 조건으로 처리하여 실질적으로 변화하지 않은 채로 있는 α-갈락토시다제 활성;
(g) 다중결합 단백질 구조물을 즉시 리소좀 조건으로 처리한 즉시, 단백질의 천연 형태를 리소좀 조건으로 처리한 즉시의 천연 α-갈락토시다제의 활성보다 적어도 10% 더 높은 α-갈락토시다제 활성;
(h) 다중결합 단백질 구조물을 pH 7 및 37℃의 온도를 갖는 수용액으로 처리한 즉시, pH 7 및 37℃의 온도를 갖는 수용액으로 처리한 천연 α-갈락토시다제의 활성보다 적어도 10% 더 높은 α-갈락토시다제 활성;
(i) 천연 α-갈락토시다제의 순환 반감기보다 적어도 20% 더 높은 생리 시스템 순환 반감기.
본 발명의 일부 구현예의 일면에 따라, 결합 성분을 통해 서로 공유적으로 결합된 적어도 2개의 α-갈락토시다제 단량체를 함유하는 다중결합 단백질 구조물이 제공되며, 여기서, 결합 성분은 천연 α-갈락토시다제에 존재하지 않는다.
본 발명의 일부 구현예의 일면에 따라, 본 명세서에 기재된 바와 같이 다중결합 단백질 구조물 및 제약학적으로 허용가능한 담체를 포함하는 제약 조성물이 제공된다.
본 발명의 일부 구현예의 일 측면에 따라, 파브리병을 치료하는 방법이 제공되며, 이 방법은 필요시 본 발명에서 기재된 바와 같은 치료적 유효량의 다중결합 단백질 구조물을 대상체에게 투여하여 파브리병을 치료하는 것을 포함한다.
본 발명의 일부 구현예의 일 측면에 따라, 본 발명에서 기재된 바와 같은 다중결합 단백질 구조물을 제조하는 방법이 제공되며, 이 방법은 α-갈락토시다제를 본 발명에서 기재된 결합 성분 및 적어도 2개의 반응기를 포함하는 가교제와 반응시키는 것을 포함한다.
본 발명의 일부 구현예에 따라, 본 발명에서 기재된 바와 같은 결합 성분은 천연 α-갈락토시다제에 존재하지 않는다.
본 발명의 일부 구현예에 따라, 다중결합 단백질 구조물은 하기로 이루어진 그룹에서 선택된 특징을 나타낸다:
(a) 다중결합 단백질 구조물을 1시간 동안 사람 혈장 조건으로 처리하여, 1시간 동안 사람 혈장 조건으로 처리한 천연 α-갈락토시다제의 활성보다 적어도 10% 더 높은 α-갈락토시다제 활성;
(b) 다중결합 단백질 구조물을 1시간 동안 사람 혈장 조건으로 처리하여, 1시간 동안 사람 혈장 조건으로 처리한 천연 α-갈락토시다제의 활성이 감소하는 퍼센트보다 적어도 10% 미만으로 감소하는 α-갈락토시다제 활성;
(c) 다중결합 단백질 구조물을 1시간 동안 사람 혈장 조건으로 처리하여 실질적으로 변화하지 않은 채로 있는 α-갈락토시다제 활성;
(d) 다중결합 단백질 구조물을 1주일 동안 리소좀 조건으로 처리하여, 1주일 동안 리소좀 조건으로 처리한 천연 α-갈락토시다제의 활성보다 적어도 10% 더 높은 α-갈락토시다제 활성;
(e) 다중결합 단백질 구조물을 1일 동안 리소좀 조건으로 처리하여, 1일 동안 리소좀 조건으로 처리한 천연 α-갈락토시다제의 활성이 감소하는 퍼센트보다 적어도 10% 미만으로 감소하는 α-갈락토시다제 활성;
(f) 다중결합 단백질 구조물을 1일 동안 리소좀 조건으로 처리하여 실질적으로 변화하지 않은 채로 있는 α-갈락토시다제 활성;
(g) 다중결합 단백질 구조물을 즉시 리소좀 조건으로 처리한 즉시, 단백질의 천연 형태를 리소좀 조건으로 처리한 즉시의 천연 α-갈락토시다제의 활성보다 적어도 10% 더 높은 α-갈락토시다제 활성;
(h) 다중결합 단백질 구조물을 pH 7 및 37℃의 온도를 갖는 수용액으로 처리한 즉시, pH 7 및 37℃의 온도를 갖는 수용액으로 처리한 즉시의 천연 α-갈락토시다제의 활성보다 적어도 10% 더 높은 α-갈락토시다제 활성;
(i) 천연 α-갈락토시다제의 순환 반감기 보다 더 높은 생리 시스템 순환 반감기.
본 발명의 일부 구현예에 따라, 다중결합 단백질 구조물의 α-갈락토시다제 활성은 다중결합 단백질 구조물을 1일 동안 리소좀 조건으로 처리하여 실질적으로 변화하지 않은 채로 있으며, 추가로 1주일 동안 다중결합 단백질 구조물을 리소좀 조건으로 하여 실질적으로 변화하지 않은 채로 있다.
본 발명의 일부 구현예에 따라, 천연 α-갈락토시다제의 순환 반감기보다 더 높은 다중결합 단백질 구조물의 순환 반감기는, 천연 α-갈락토시다제의 순환 반감기보다 적어도 20% 만큼 더 높다.
본 발명의 일부 구현예에 따라, 천연 α-갈락토시다제의 순환 반감기보다 더 높은 다중결합 단백질 구조물의 순환 반감기는, 천연 α-갈락토시다제의 순환 반감기보다 적어도 50% 만큼 더 높다.
본 발명의 일부 구현예에 따라, 다중결합 단백질 구조물은 다중결합 단백질 구조물을 척추동물에게 투여시 기관 내 α-갈락토시다제 활성으로 특징지어지며, 상기 기관은 비장, 심장 및 신장으로 이루어진 그룹에서 선택된다.
본 발명의 일부 구현예에 따라, 다중결합 단백질 구조물은 2개의 α-갈락토시다제 단량체를 포함하며, 상기 단백질 구조물은 이합 단백질 구조물이다.
본 발명의 일부 구현예에 따라, α-갈락토시다제는 사람 α-갈락토시다제이다.
본 발명의 일부 구현예에 따라, α-갈락토시다제는 식물 재조합 α-갈락토시다제이다.
본 발명의 일부 구현예에 따라, α-갈락토시다제는 SEQ ID NO:1, SEQ ID NO:2 및 SEQ ID NO:3으로 이루어진 그룹에서 선택된 아미노산 서열을 갖는다.
본 발명의 일부 구현예에 따라, α-갈락토시다제는 알칼리성 α-갈락토시다제이다.
본 발명의 일부 구현예에 따라, α-갈락토시다제는 산성 α-갈락토시다제이다.
본 발명의 일부 구현예에 따라, 결합 성분은 폴리(알킬렌 글리콜)을 포함한다.
본 발명의 일부 구현예에 따라, 폴리(알킬렌 글리콜)은 2 이상의 작용기를 포함하며, 각 작용기는 α-갈락토시다제 단량체중 1개와 공유결합을 형성한다.
본 발명의 일부 구현예에 따라, 2 이상의 작용기는 폴리(알킬렌 글리콜)의 말단기이다.
본 발명의 일부 구현예에 따라, 하나 이상의 결합 성분은 다음의 일반식을 갖는다:
-X1-(CR1R2-CR3R4-Y)n-X2-
상기에서, X1 및 X2는 각각 하나 이상의 α-갈락토시다제 단량체와 공유결합을 형성하는 작용기이다;
Y는 O, S 또는 NR5;
n은 1 내지 200의 정수; 및
R1, R2, R3, R4 및 R5는 각각 독립적으로 수소, 알킬, 시클로알킬, 알케닐, 알키닐, 알콕시, 히드록시, 옥소, 티올 및 티오알콕시로 이루어진 그룹에서 선택된다.
본 발명의 일부 구현예에 따라, 하나 이상의 작용기는 α-갈락토시다제 단량체와 아미드 결합을 형성한다.
본 발명의 일부 구현예에 따라, n은 5 내지 150의 정수이다.
본 발명의 일부 구현예에 따라, n은 40 내지 70의 정수이다.
본 발명의 일부 구현예에 따라, 제약 조성물은 추가로 갈락토즈를 포함한다.
본 발명의 일부 구현예에 따라, 다중결합 단백질 구조물은 약품으로 사용하기 위한 것이다.
본 발명의 일부 구현예에 따라, 상기 약품은 파브리병을 치료하기 위한 것이다.
본 발명의 일부 구현예에 따라, 다중결합 단백질 구조물은 파브리병 치료에 사용하기 위한 것이다.
본 발명의 일부 구현예에 따라, 상기 방법은 이합 α-갈락토시다제를 가교제와 반응시키는 것을 포함한다.
본 발명의 일부 구현예에 따라, 반응기는 이탈기를 포함한다.
본 발명의 일부 구현예에 따라, 반응기는 아민기와 반응하여 아미드 결합을 형성한다.
본 발명의 일부 구현예에 따라, 반응기 각각은 결합 성분 및 적어도 1개의 α-갈락토시다제 단량체 간에 공유 결합을 형성할 수 있다.
본 발명의 일부 구현예에 따라, 가교제 대 α-갈락토시다제의 단량체의 몰비는 5:1 내지 500:1의 범위 내이다.
본 발명의 일부 구현예에 따라, 상기 몰비는 75:1 내지 300:1의 범위 내이다.
만일 달리 정의하지 않는다면, 본 명세서에서 사용된 모든 기술적 및/또는 과학적 용어는 본 발명이 속한 분야의 당업자에게 통상 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 본 명세서에 기재된 것과 유사하거나 동등한 방법 및 물질이 본 발명의 구현예의 실천 또는 시험에 사용될 수 있더라도, 예시 방법 및/또는 물질이 하기에 기재되어 있다. 상충되는 경우에는, 정의를 포함하여, 특허 명세서가 조정할 것이다. 또한, 물질, 방법, 및 실시예는 예시일 뿐이고 반드시 제한받도록 의도되는 것은 아니다.
특허 또는 출원서 화일은 컬러로 제작한 적어도 1개의 도면을 포함한다. 요청하고 필요한 비용을 지불하면 컬러 도면과 함께 본 특허 또는 특허 출원 공개서 사본이 사무국에 의해 제공될 것이다.
본 발명의 일부 구현예는 첨부 도면을 참고로 하여 단지 실시예에 의해서만 본 명세서에서 설명된다. 구체적인 참고사항은 도면에 자세히 하였고, 보여지는 상세내용은 실시예에 의한 것이고 본 발명의 구현예의 토의사항을 확실히 할 목적임이 강조된다. 이에 관해, 도면에 쓰여진 설명은 본 발명의 구현예를 실천할 수 있는 방법을 본 기술분야의 당업자에게 명확히 해준다.
도면에서 :
도 1은 Fabrazyme® α-GAL, Replagal®α-GAL 및 식물 재조합 사람 α-GAL-I의 활성을 가상 리소좀 조건(시트르산염 인산염 완충액, pH 4.6, 37℃) 하에서 배양 시간의 함수로 나타낸 그래프이다;
도 2는 Fabrazyme® α-GAL, Replagal®α-GAL, 식물 재조합 사람 α-GAL-I 및 갈락토즈(100㎎/㎖)와의 식물 재조합 α-GAL-I의 활성을 가상 생리 조건(pH 7.4, 37℃) 하에서 배양 시간의 함수로 나타낸 그래프이다;
도 3은 Fabrazyme® α-GAL, Replagal®α-GAL 및 식물 재조합 사람 α-GAL-I을 37℃에서 사람 혈장 내에서 배양 시간의 함수로 나타낸 그래프이다;
도 4는 Fabrazyme® α-GAL, Replagal®α-GAL, 식물 재조합 사람 α-GAL-I 및 갈락토즈(100㎎/㎖)와의 식물 재조합 α-GAL-I의 활성을 가상 리소좀 조건(시트르산염 인산염 완충액, pH 4.6, 37℃) 하에서 배양 시간의 함수로 나타낸 그래프이다;
도 5는 예시적인 비스-N-히드록시숙신이미드-폴리(에틸렌 글리콜)(비스-NHS-PEG) 가교제의 분자 구조를 나타내는 도면이다;
도 6은 비스-NHS-PEG 가교제와 반응한 이합 단백질을 나타내는 도면이다;
도 7은 비스-NHS-PEG5(선 1-3), 비스-NHS-PEG8(선 7-9), 및 비스-NHS-PEG45(선 4-6)과, 비스-NHS-PEG:α-GAL의 몰비 50:1(선 1, 4 및 7), 100:1 (선 2, 5 및 8) 및 200:1 (선 3, 6 및 9)로 반응한 식물 재조합 α-GAL-I 뿐만 아니라, 분자량 마커(Mw) 및 비-반응 식물 재조합 α-GAL-I 표준품(Std)을 나타내는 SDS-PAGE 겔의 스캔도이다(화살표는 α-GAL 이합체를 함유하는 밴드를 나타낸다);
도 8은 비스-NHS-PEG5(선 1-3), 비스-NHS-PEG8(선 7-9), 및 비스-NHS-PEG45(선 4-6)과, 비스-NHS-PEG:α-GAL의 몰비 50:1(선 1, 4 및 7), 100:1 (선 2, 5 및 8) 및 200:1 (선 3, 6 및 9)로 반응한 식물 재조합 α-GAL-I 뿐만 아니라, pH 마커(M) 및 비-반응 식물 재조합 α-GAL-I 표준품(Std)을 나타내는 등전점 겔의 스캔도이다(화살표는 다양한 밴드의 pH 값을 나타낸다);
도 9는 비스-NHS-PEG45에 의해 가교된 식물 재조합 α-GAL-I의 MALDI-TOF 질량분광 스펙트럼이다(x-축은 m/z 값을 나타내고, 피크의 m/z 값이 나타나 있다);
도 10은 비스-NHS-PEG8에 의해 가교된 식물 재조합 α-GAL-I의 MALDI-TOF 질량분광 스펙트럼이다(x-축은 m/z 값을 나타내고, 피크의 m/z 값이 나타나 있다);
도 11은 α-GAL 기질 N-도데카노일-니트로벤족사디아졸-세라마이드 트리헥소사이드(Gb3-NBD) 및 α-GAL 반응 생성물 락토실 세라마이드-니트로벤족사디아졸(락토실 세라마이드-NBD)를 보여주는 사진이며, UV 광선(365㎚) 하에서 조사하여 시각화하고, 이어서 고성능 박막 크로마토그래피하고, 이어서 기질 Gb3-NBD를, 비스-NHS-PEG45(왼쪽선), Replagal® α-GAL(중간선)와 가교된 식물 재조합 사람 α-GAL-I와 함께 그리고 α-GAL(오른쪽선)이 없이 배양하였다.
도 12A, 12B 및 12C는 Fabrazyme® α-GAL, Replagal®α-GAL, 식물 재조합 사람 α-GAL-I, 및 비스-NHS-PEG5(도 12A), 비스-NHS-PEG8(도 12B) 및 비스-NHS-PEG45(도 12C)과, 비스-NHS-PEG:α-GAL의 몰비 50:1(도 12A에서 "1", 도 12B에서 "7" 및 도 12C에서 "4"), 100:1 (도 12A에서 "2", 도 12B에서 "8" 및 도 12C에서 "5") 및 200:1 (도 12A에서 "3", 도 12B에서 "9" 및 도 12C에서 "6")로 가교된 식물 재조합 사람 α-GAL의 활성을 가상 리소좀 조건(시트르산염 인산염 완충액, pH4.6, 37℃) 하에서 배양 시간의 함수로 나타낸 그래프이다.
도 13은 파브리병 마우스 혈장 내 Replagal®α-GAL, 식물 재조합 사람 α-GAL-I, 및 비스-NHS-PEG45와 가교된 식물 재조합 사람 α-GAL-I의 약물동력학 프로파일을 나타내는 그래프이다; 각 α-GAL의 잔류 활성은 각 α-GAL의 최대 잔류 활성의 퍼센트로서, α-GAL 주사 후 시간의 함수로 나타내었다.
도 14A 및 14B는 α-GAL을 주사한 2 시간후 파브리병 마우스 비장 내 Replagal®α-GAL, 식물 재조합 사람 α-GAL-I(prh-알파-GAL-I) 및 비스-NHS-PEG8(prh-알파-GAL-I-CL8) 또는 비스-NHS-PEG45(prh-알파-GAL-I-CL45)와 가교된 식물 재조합 사람 α-GAL-I의 활성을 나타내는 그래프이고(도 14A), α-GAL(선 1-12) 또는 50ng α-GAL로 이루어진 표준품(선 13-15)을 주사한 후 파브리병 마우스 비장 내 Replagal®α-GAL(선 10-12 및 15), 식물 재조합 사람 α-GAL-I(선 7-9 및 13), 및 비스-NHS-PEG8(선 4-6) 또는 비스-NHS-PEG45(선 1-3 및 14)와 가교된 식물 재조합 사람 α-GAL-I를 나타내는 웨스턴 블롯 사진이다(도 14B);
도 15A 및 15B는 α-GAL을 주사한 2 시간후 파브리병 마우스 간 내 Replagal®α-GAL, 식물 재조합 사람 α-GAL-I(prh-알파-GAL-I) 및 비스-NHS-PEG8(prh-알파-GAL-I-CL8) 또는 비스-NHS-PEG45(prh-알파-GAL-I-CL45)와 가교된 식물 재조합 사람 α-GAL-I의 활성을 나타내는 그래프이고(도 15A), α-GAL(선 1-12) 또는 50ng α-GAL로 이루어진 표준품(선 13-15)을 주사한 후 파브리병 마우스 간 내 Replagal®α-GAL(선 10-12 및 15), 식물 재조합 사람 α-GAL-I(선 7-9 및 13), 및 비스-NHS-PEG8(선 4-6) 또는 비스-NHS-PEG45(선 1-3 및 14)과 가교된 식물 재조합 사람 α-GAL-I를 나타내는 웨스턴 블롯 사진이다(도 15B);
도 16은 α-GAL을 주사한 2시간 후 파브리병 마우스 심장 내 Replagal®α-GAL, 식물 재조합 사람 α-GAL-I(prh-알파-GAL-I) 및 비스-NHS-PEG8(prh-알파-GAL-I) 또는 비스-NHS-PEG45(prh-알파-GAL-I-CL45)과 가교된 식물 재조합 사람 α-GAL-I의 활성을 나타내는 그래프이다;
도 17은 α-GAL을 주사한 2시간 후 파브리병 마우스 신장 내 Replagal®α-GAL, 식물 재조합 사람 α-GAL-I(prh-알파-GAL-I) 및 비스-NHS-PEG8(prh-알파-GAL-I-CL8) 또는 비스-NHS-PEG45(prh-알파-GAL-I-CL45)과 가교된 식물 재조합 사람 α-GAL-I의 활성을 나타내는 그래프이다;
도 18은 α-GAL을 주사한 2시간, 24시간, 3일 및 7일 후 파브리병 마우스 비장 내 Replagal®α-GAL 및 식물 재조합 사람 α-GAL-I(prh-알파-GAL-I), 및 비스-NHS-PEG45(prh-알파-GAL-I-CL45)와 가교된 식물 재조합 사람 α-GAL-I의 활성을 나타내는 그래프이다(내인성 야생형 α-GAL(WT)이 표준품으로 보여진다);
도 19는 α-GAL을 주사한 2시간, 24시간, 3일 및 7일후 파브리병 마우스 간 내 Replagal®α-GAL, 및 식물 재조합 사람 α-GAL-I(prh-알파-GAL-I), 및 비스-NHS-PEG45(prh-알파-GAL-I-CL45)와 가교된 식물 재조합 사람 α-GAL-I의 활성을 나타내는 그래프이다(표준품으로서 내인성 야생형 α-GAL(WT)이 보인다);
도 20은 α-GAL을 주사한 2시간, 24시간, 3일 및 7일후 파브리병 마우스 심장 내의 Replagal®α-GAL, 식물 재조합 사람 α-GAL-I(prh-알파-GAL-I), 및 비스-NHS-PEG45(prh-알파-GAL-I-CL45)와 가교된 식물 재조합 사람 α-GAL-I의 활성을 나타내는 그래프이다(표준품으로서 내인성 야생형 α-GAL(WT)이 보인다);
도 21은 α-GAL을 주사한 2시간, 24시간, 3일 및 7일 후 파브리병 마우스 신장 내 Replagal®α-GAL, 식물 재조합 사람 α-GAL-I(prh-알파-GAL-I), 및 비스-NHS-PEG45(prh-알파-GAL-I-CL45)와 가교된 식물 재조합 사람 α-GAL-I의 활성을 나타내는 그래프이다(표준품으로 내인성 야생형 α-GAL(WT)이 보인다);
도 22는 Replagal® 포유류 재조합 사람 α-GAL(왼쪽선), 및 비스-NHS-PEG45와 반응한 Replagal® 포유류 재조합 사람 α-GAL(중간선) 뿐만 아니라, 분자량 마커(오른쪽선; 마커의 분자량은 KDa 단위로 나타낸다)를 나타내는 SDS-PAGE 겔의 이미지 사진이다;
도 23은 Replagal® 포유류 재조합 사람 α-GAL(왼쪽선), 및 비스-NHS-PEG45와 반응한 Replagal® 포유류 재조합 사람 α-GAL(중간선) 뿐만 아니라, pH 마커(오른쪽선)를 나타내는 등전점 겔 사진이다;
도 24A 및 24B는 Replagal® 포유류 재조합 사람 α-GAL(도 24A), 및 비스-NHS-PEG45로 가교된 Replagal® 포유류 재조합 사람 α-GAL의 MALDI-TOF 질량분석 스펙트럼이다(x-축은 m/z 값을 나타내고, 피크의 m/z 값(Da 단위)이 나타나 있다);
도 25는 Replagal® 포유류 재조합 사람 α-GAL(Replagal) 및 비스-NHS-PEG45로 가교된 Replagal® 포유류 재조합 사람 α-GAL(Replagal CL45)에 의한 p-니트로페닐-α-D-갈락토피라노사이드(pNP-G)의 가수분해 속도(V)를, pNP-G 농도의 함수로 나타낸 미카엘리스-멘텐 플롯이다;
도 26A 및 26B는 Replagal® 포유류 재조합 사람 α-GAL(Replagal) 및 비스-NHS-PEG45로 가교된 Replagal® 포유류 재조합 사람 α-GAL(Replagal-CL45)의 활성을 가상 리소좀 조건(시트르산염 인산염 완충액, pH4.6, 37℃) 하에서 또는 37℃에서 사람 혈장 내에서 배양 시간의 함수로 나타낸 그래프이다(도 26B);
도 27A-27D는 α-GAL 주사 2시간 후 파브리병 마우스의 비장(도 27A), 간(도 27B), 심장(도 27C) 및 신장(도 27D) 내 Replagal® α-GAL, 및 비스-NHS-PEG45(R-CL45)와 가교된 Replagal® α-GAL의 활성을 나타내는 그래프이다;
도 28A-28D는 파브리병 마우스의 심장(도 28A), 신장(도 28B), 간(도 28C) 및 비장(도 28D) 내 Gb3 레벨을, Replagal® α-GAL(R) 또는 비스-NHS-PEG45와 가교된 Replagal® α-GAL(R-CL45)를 주사한 후 시간의 함수로 나타낸 그래프이다;
도 29A 및 29B는 식물 재조합 사람 α-GAL-Ⅱ(도 29A 및 29B, 선 2), 및 비스-NHS-PEG21 (도 29A, 선 3), 비스-NHS-PEG45 (도 29A, 선 4) 또는 비스-NHS-PEG68 (도 29B, 선 3)과 반응한 식물 재조합 사람 α-GAL-Ⅱ 뿐만 아니라, 분자량 마커(도 29A 및 29B, 선 1; 마커의 분자량은 KDa 단위로 나타낸다)를 나타내는 SDS-PAGE 겔의 스캔도이다;
도 30A-30C는 식물 재조합 사람 α-GAL-Ⅱ(도 30A), 및 비스-NHS-PEG21 (도 30B) 또는 비스-NHS-PEG45 (도 30C)에 의해 가교된 식물 재조합 사람 α-GAL-Ⅱ의 MALDI-TOF 질량분석 스펙트럼이다(x-축은 m/z 값을 나타내고, 피크의 m/z 값(Da 단위)이 나타나 있다);
도 31A-31D는 Replagal® 포유류 재조합 사람 α-GAL(Replagal), 식물 재조합 사람 α-GAL-Ⅱ(prh-알파-GAL-Ⅱ), 및 비스-NHS-PEG21 (prh-알파-GAL-Ⅱ-CL21; 도 31A 및 31C), 비스-NHS-PEG45 (prh-알파-GAL-Ⅱ-CL45; 도 31A-31D) 또는 비스-NHS-PEG68 (prh-알파-GAL-Ⅱ-CL68; 도 31B 및 31D)에 의해 가교된 식물 재조합 사람 α-GAL-Ⅱ의 활성을, 가상 리소좀 조건(시트르산염 인산염 완충액, pH4.6, 37℃) 하에서(도 31A 및 31B) 또는 37℃에서 사람 혈장 내에서(도 31C 및 31D) 배양 시간의 함수로 나타낸 그래프이다(도 31C 및 31D에서 보여지는 데이타는 다른 실험에서 얻어진 것이다);
도 32A 및 32B는 파브리병 마우스의 혈장 내 Replagal® α-GAL(Replagal), 식물 재조합 사람 α-GAL-Ⅱ(prh-알파-GAL-Ⅱ), 및 비스-NHS-PEG45 (prh-알파-GAL-Ⅱ-CL45)와 가교된 식물 재조합 사람 α-GAL-Ⅱ의 약물동력학 프로파일을 나타내는 그래프이고; 각 α-GAL의 농도는 α-GAL의 주사후 시간의 함수로 나타낸다(도 32A 및 32B는 다른 시간 프레임에서 동일한 데이타를 나타낸다);
도 33A-33L은 α-GAL 주사 2시간(도 33A-33H), 7일(도 33A-33D 및 33I-33L), 14일(도 33A-33D) 및 28일(도 33A-33D) 후 파브리병 마우스의 심장(도 33A, 33E 및 33I), 신장(도 33B, 33F 및 33J), 간(도 33C, 33G 및 33K) 및 비장(도 33D, 33H 및 33L) 내 Replagal® α-GAL(Replagal), 식물 재조합 사람 α-GAL-Ⅱ(prh-알파-GAL-Ⅱ), 및 비스-NHS-PEG45 (prh-알파-GAL-Ⅱ-CL45; 도 33A-33L) 또는 비스-NHS-PEG21 (prh-알파-GAL-Ⅱ-CL21; 도 33E-33L)과 가교된 식물 재조합 사람 α-GAL-Ⅱ의 활성을 나타내는 그래프이다;
도 34A-34C는 식물 재조합 사람 α-GAL-Ⅱ(prh-알파-GAL-Ⅱ) 및 비스-NHS-PEG45 (prh-알파-GAL-Ⅱ-CL45)와 가교된 식물 재조합 사람 α-GAL-Ⅱ에 있어서 pH의 함수로서 운동학적 파라미터 Vmax (도 34A), KM (도 34B) 및 k cat (도 34C)을 나타내는 그래프이다;
도 35는 식물 재조합 사람 α-GAL-I(prh-α-GAL-I), 및 분자량 2KDa(prh-α-GAl-I-PEG2000), 5KDa(prh-α-GAl-I-PEG5000) 또는 10KDa(prh-α-GAl-I-PEG10000)를 갖는 메톡시-캡씌워진 NHS-PEG와 반응한 식물 재조합 사람 α-GAL-I 뿐만 아니라, 분자량 마커(왼쪽선; 마커의 분자량은 KDa 단위로 나타낸다)를 나타내는 SDS-PAGE 겔의 스캔도이다;
도 36A 및 36B는 Fabrazyme® 포유류 재조합 사람 α-GAL(Fabrazyme), Replagal® 포유류 재조합 사람 α-GAL(Replagal), 식물 재조합 사람 α-GAL-I 및 분자량 2KDa(α-GAl-I-PEG2000), 5KDa(α-GAl-I-PEG5000) 또는 10KDa(α-GAl-I-PEG10000)를 갖는 메톡시-캡씌워진 NHS-PEG와 반응한 식물 재조합 사람 α-GAL-I의 활성을 가상 리소좀 조건(시트르산염 인산염 완충액, pH4.6, 37℃) 하에서(도 36A) 또는 37℃에서 사람 혈장 내에서(도 36B) 배양 시간의 함수로 나타낸 그래프이다;
도 37은 비스-NHS-PEG2(선 1-3), 비스-NHS-PEG4(선 4-6), 비스-NHS-PEG68(선 7-9), 비스-NHS-PEG150(선 10-12) 및 비스-NHS-PEG45(CL45)와, 비스-NHS-PEG:α-GAL의 몰비 50:1(선 1, 4, 7 및 10), 100:1 (선 2, 5, 8 및 11) 및 200:1 (선 3, 6, 9 및 12)로 반응한 식물 재조합 α-GAL-I 뿐만 아니라, 분자량 마커(MW)를 나타내는 SDS-PAGE 겔의 스캔도이다;
도 38은 비스-COOH-PEG12(선 1-3), 비스-COOH-PEG28(선 4-6), 비스-COOH-PEG45(선 7-9), 및 비스-NHS-PEG45(CL45)와, 비스-NHS-PEG:α-GAL의 몰비 50:1(선 1, 4 및 7), 100:1 (선 2, 5 및 8) 및 200:1 (선 3, 6 및 9)로 반응한 식물 재조합 α-GAL-I 뿐만 아니라, 분자량 마커(MW), 및 대조군(con)으로서 비-가교 식물 재조합 α-GAL-I을 나타내는 SDS-PAGE 겔의 스캔도이다;
도 39는 Replagal® α-GAL, 식물 재조합 사람 α-GAL-I(prh-α-GAL-I), 및 비스-NHS-PEG45(prh-α-GAL-I-CL45), 비스-NHS-PEG4(prh-α-GAL-I-CL4), 비스-NHS-PEG2(prh-α-GAL-I-CL2), 비스-COOH-PEG45(prh-α-GAL-I-CLA45), 비스-COOH-PEG28(prh-α-GAL-I-CLA28) 또는 비스-COOH-PEG12(prh-α-GAL-I-CLA12)와 가교된 식물 재조합 사람 α-GAL-I의 활성을 가상 리소좀 조건(시트르산염 인산염 완충액, pH4.6, 37℃) 하에서 배양 시간의 함수로 나타낸 그래프이다;
도 40A 및 40B는 비스-NHS-PEG45에 의해 가교된 식물 재조합 사람 α-GAL-Ⅱ의 활성을 가상 리소좀 조건(시트르산염 인산염 완충액, pH4.6, 37℃) 하에서(도 40A) 또는 37℃에서 사람 혈장 내에서(도 40B) 배양 시간의 함수로 나타낸 그래프이다(비교를 위해, 도 40B는 Replagal® 포유류 재조합 α-GAL 및 비-가교 식물 재조합 사람 α-GAL-Ⅱ의 활성을 나타낸다);
도 41은 3개의 다른 배치의 식물 재조합 사람 α-GAL-Ⅱ(선 1-3) 및 5개의 다른 배치의 비스-NHS-PEG45와 반응한 식물 재조합 α-GAL-Ⅱ 뿐만 아니라, 분자량 마커(MW)를 나타내는 SDS-PAGE 겔의 스캔도이다;
도 42는 3개의 다른 배치의 식물 재조합 사람 α-GAL-Ⅱ(선 1-3) 및 5개의 다른 배치의 비스-NHS-PEG45와 반응한 식물 재조합 α-GAL-Ⅱ 뿐만 아니라, pH 마커를 나타내는 등전점 겔의 스캔도이다;
도 43A-43F는 식물 재조합 사람 α-GAL-Ⅱ(도 43A), 및 5개의 다른 배치의 비스-NHS-PEG45에 의해 가교된 식물 사람 α-GAL-Ⅱ(각각, 도 43B-43F)의 MALDI-TOF 질량분석 스펙트럼이다(x-축은 m/z 값을 나타내고, 피크의 m/z 값(Da 단위)이 나타나 있다); 및
도 44는 5개의 다른 배치의 비스-NHS-PEG45에 의해 가교된 식물 사람 α-GAL-Ⅱ로 나타나는 α-GAL 활성의 촉매 속도(V)를 기질(p-니트로페닐-α-D-갈락토피라노사이드) 농도의 함수로 나타낸 그래프이다.
본 발명은, 몇몇 구현예에서, 신규한 다중결합 단백질 구조물에 관한 것이며, 보다 상세하게, 전적으로 그런 것은 아니지만, α-갈락토시다제의 다중결합 단백질 구조물 및 파브리병 치료에 있어서 이의 용도에 관한 것이다.
본 발명의 적어도 하나의 구현예를 상세히 설명하기 전에, 본 발명이 반드시 하기 기재 또는 실시예에 의해 예시된 사항들로 적용이 반드시 제한받는 것은 아님을 이해해야 한다. 본 발명은 다르게 구현하거나 또는 다양한 방법으로 실행 또는 실시할 수 있다.
리소좀 단백질의 결핍(예를 들면, 리소좀 단백질의 결손 또는 리소좀 단백질의 부재)는 대상체의 건강에 상당한 손상을 입힐 수 있다(리소좀 축적 질병). 결핍 단백질을 환자에게 투여하는 효소 대체 치료법(ERT)이 리소좀 축적 질병을 치료하기 위한 시도로 사용되어 왔다. 그러나, 결핍 단백질의 투여가 생체 내 단백질의 활성을 반드시 상당히 및/또는 지속적으로 증가시키는 것은 아니다.
파브리병은 X-염색체 연관 열성(유전) 리소좀 축적 질병의 한 예로서 광범위한 전신 증상을 일으킬 수 있다. 돌연변이로 인한 리소좀 효소 α-갈락토시다제 A의 결핍은 글로보트리아오실세라마이드로 알려진 당지질(또한 Gb3 또는 세라마이드 트리헥소사이드로 알려짐)이 혈관, 다른 조직, 및 기관 내에 축적되게 한다. 이 축적으로 이들의 적합한 기능이 손상을 입게 된다. 2가지 효소 대체 치료법(ERTs)이 기능적으로 α-갈락토시다제 결핍을 보충할 수 있다. 아갈시다제 알파(Replagal®, Shire) 및 아갈시다제 베타(Fabrazyme® , Genzyme)은 모두 사람 α-갈락토시다제 A 효소의 재조합 형태이다. 이들 효소는 제조하기 어렵고 그래서 고가이다. 최근, Genzyme의 알스톤, MA 공장의 오염으로 전세계적으로 아갈시다제 베타가 부족하고, 공급량은 권고량의 1/3로 환자에게 배급되었다.
본 발명에서 보여지는 바와 같이, α-갈락토시다제는 리소좀의 특징인 낮은 pH 레벨에서 최대 활성을 나타내는 반면, 더 높은 pH 레벨에서는 이들의 활성은 제대로 발휘되지 못한다. 따라서, 예를 들면, ERT에서 사용되는 α-갈락토시다제는 파브리 환자의 혈청내의 말단 갈락토실화 당지질을 가수분해하는 능력이 거의 없다.
또한, 본 발명에서 더 보여지는 바와 같이, 리소좀 조건 하에서 조차, α-갈락토시다제의 활성은 비록 더 높은 pH 레벨에서 보다는 더 느린 속도일지라도, 점진적으로 감소한다.
α-갈락토시다제의 활성 감소를 해결하기 위한 필요가 동기가 되어, 본 발명자들은 α-갈락토시다제(α-GAL)의 안정화 형태를 연구해 왔다. 특히, 본 발명자들은 혈청 내에서 활성이 더 오래 지속되는 것을 포함하여, 일반적으로 더 오래 활성이 지속되는 α-갈락토시다제의 안정화 형태를 구상해 왔다. 그리하여, 본 발명자들은 천연 α-갈락토시다제의 안정화 형태를 고안하여 성공적으로 제조하고 실현하였으며, 그러한 안정화 형태가 리소좀 조건 및 혈청 환경 내에서 향상된 활성 및/또는 더 오래 지속되는 활성으로 향상된 성능을 나타내어 생체내 단백질의 활성을 향상시킨다는 것으로 것을 실제로 보여주었다.
본 발명자들은 α-갈락토시다제 단량체들 간에 새로운 공유 결합의 형성을 통해, 천연 α-갈락토시다제 가교에 의해 향상된 성능을 나타내는 α-갈락토시다제의 안정화 형태의 형성을 입증하였다.
도면을 참고로 하면, 도 1 및 도 4는 식물 재조합 사람 α-GAL I(prh-α-GAL-I) 및 Fabrazyme® 및 Replagal®α-GAL에 대한 리소좀 조건하 효소 활성의 감소를 보여준다. 도 2 및 도 3은 동일한 α-GAL 변종들에 있어서, 가상 생리 조건 또는 사람 혈장 내에서 효소 활성의 감소를 보여준다. 도 2 및 4는 갈락토즈가 알파-GAL 활성에서 감소 속도를 감소시킴을 보여준다.
도 5는 본 발명의 선택적 구현예에 따라서, 예시적 PEG(폴리에틸렌 글리콜) 가교제를 보여준다. 도 6은 본 발명의 선택적 구현예에 따라서, 가교된 α-GAL 이합체를 보여준다.
도 7-10 및 37은 prh-α-GAL-I이 N-히드록시숙신이미드 성분을 함유하는 예시적 가교제와 반응한 것을 보여준다. 도 38은 prh-α-GAL-I이 카르복실기를 함유하는 예시적 가교제와 반응하고, 이어서 그 위치에서 N-히드록시숙신이미드로 활성화되는 것을 보여준다. 도 7, 37 및 38은 가교제와의 반응으로 α-GAL이 변성 조건 하에서 단량체 보다는 주로 이합체 형태를 나타내고, 이는 α-GAL의 4차원 구조가 공유적 가교에 의해 유지되는 것을 나타낸다. 도 11은 가교된 α-GAL이 그의 효소 활성을 유지하는 것을 보여준다.
도 12A-12C 및 39는 가상 리소좀 조건 하에서 가교된 prh α-GAL-I이 비-가교된 α-GAL-I 보다 더 오래 지속되는 활성을 나타내는 것을 보여준다. 안정성에서 증가는 더 짧은 PEG 결합자 보다는 PEG28 및 PEG45 결합자에서 더 강력하다. 도 13은 생체 내 혈장 내에서 가교된 prh-α-GAL-I이 비-가교된 α-GAL 보다 더 오래 지속되는 활성을 나타내는 것을 보여준다. 도 14A-21은 비장, 간, 심장 및 신장 내 생체 내에서 가교된 prh-α-GAL-I이 강화된 활성을 나타내는 것을 보여준다. α-GAL의 활성 강화는 더 짧은 PEG 결합자 보다는 PEG45 결합자에서 더 강력하다. 도 15A, 15B 및 19는 비록 가교된 prh-α-GAL-I이 생체 내에서 강화된 활성을 나타내지만, 강화된 활성이 Replagal®α-GAL 활성 만큼 간에서 집중되지는 않는 것을 보여준다.
상기 결과들은, 식물 재조합 사람 α-GAL-I를 가교하여 향상된 안정성을 갖는 이합체를 만들고, 이는 생체 내에 투여될 때 α-GAL 활성을 좀 더 효과적으로 증가시켜 준다는 것을 나타낸다.
이와 유사하게, 도 22-28D는 포유류 재조합 사람 α-GAL을 가교하여 공유적으로 결합된 이합체를 만들고(도 22-24B), 이는 보통의 효소 활성을 나타낼 뿐만 아니라(도 25), 리소좀 조건 및 혈장 내에서 활성이 더 오래 지속되고(도 26A-26B), 비장, 간, 심장 및 신장의 생체 내 강화된 활성(도 27A-28D)을 나타내는 것을 보여준다.
이와 유사하게, 도 29A-33L은 식물 재조합 사람 α-GAL Ⅱ을 가교하여 공유적으로 결합된 이합체를 만들고(도 29-30), 이는 리소좀 조건 및 혈장 내에서 더 오래 지속되는 활성을 나타내고(도 31A-31B), 혈장 내 및 비장, 간, 심장 및 신장내의 생체 내에서 강화된 활성(도 32A-33L)을 나타내는 것을 보여준다. 도 33A-33L에서 보여지는 바와 같이 PEG45 결합자와의 가교는 생체 내에서 활성을 강화시키는 데에 특히 효과적이었다.
이들 결과는 다양한 α-GAL 단백질에 적용될 수 있는 가교의 유리한 효과를 나타낸다.
도 34A-34C는 α-GAL의 가교가 α-GAL의 효소적 촉매 파라미터를 강화시키고, α-GAL 활성에 있어서 pH 범위를 넓히고, pH 약 7 이상에서 α-GAL 활성을 가능하게 해주는 것을 보여준다.
도 35-36B는 가교 없는 페길레이션(PEGlyation)은 α-GAL 활성에 유의미한 효과를 미치지 않고, 가교의 유리한 효과는 특이적으로 페길레이션의 효과라기보다는 가교로 인한 것이라는 것을 보여준다.
도 40-44는 본 발명의 구현예에 따른 α-GAL의 가교가 가교된 α-GAL의 안정성의 재현(도 40A-40B), 공유적 가교 정도(도 41-43F) 및 효소적 특성(도 44)을 우수하게 해 주는 것을 보여준다.
본 명세서에서 제시된 결과는 공유적으로 가교된,α-갈락토시다제의 다중결합 단백질 구조물이, α-갈락토시다제의 천연 형태와 비교하여, 생리적 관련 조건하에서 더 높은 안정성 및 강화된 활성을 갖는 것을 특징으로 하는 것을 보여준다.
따라서, 천연 형태의 활성이 가교된 다중결합 단백질 구조물의 활성보다 시간의 경과에 따라 좀더 신속히 붕괴하는 결과로, 공유-결합 다중 단백질 구조물은 α-갈락토시다제의 천연 형태의 활성 보다 더 높은 활성을 나타낼 수 있고, 이는 공유적 가교에 의해 안정화된 것이다.
공유적 가교 다중결합 단백질 구조물은, 또한 더 높은 초기 활성(예를 들면, 활성의 다른 파라미터로 인해)으로 인해, 예를 들면, 시간의 경과에 따른 활성의 붕괴에 상관없이, α-갈락토시다제의 천연 형태의 활성보다 더 높은 활성을 나타낼 수 있다.
그리하여, 본 발명의 일부 구현예의 일 측면에 따라서, 결합 성분을 통해 서로 공유적으로 결합된 적어도 2개의 α-갈락토시다제 단량체를 함유하는 다중결합 단백질 구조물이 제공된다. 일부 구현예에 따라서, 하기 상세히 기재하는 바와 같이, 다중결합 단백질 구조물은 천연 α-갈락토시다제 보다 더 높은 안정성 및/또는 천연 α-갈락토시다제 보다 더 높은 초기 활성을 특징으로 한다.
본 명세서에서, α-갈락토시다제에 대해 용어 "단량체"는 각각의 α-갈락토시다제의 폴리펩티드를 의미한다. 폴리펩티드는 비-펩티드 치환체(예를 들면, 하나 이상의 당류 성분)를 포함할 수 있다.
본 명세서에서, α-갈락토시다제에 대해 용어 "천연(native)"은 자연적으로 발생하는 α-갈락토시다제 단백질의 아미노산 서열과 실질적으로 동일한(예를 들면, 적어도 95% 동일성, 선택적으로 적어도 99% 동일성, 및 선택적으로 100%) 아미노산 서열을 포함하는 단백질을 포함한다. 천연 α-갈락토시다제는 천연 원료, 또는 재조합으로 제조된 단백질로부터 단리된 단백질일 수 있다(예를 들면, 포유류 세포, 식물 세포, 이스트 세포, 박테리아 세포, 곤충 세포에서 얻음).
용어 "천연"은, α-갈락토시다제의 4차원 구조와 관련하여 사용될때(예를 들면, α-갈락토시다제 이합체), 자연적으로 발생하는 단백질과 실질적으로 동일한 4차원 구조를 더 포함한다.
본 명세서에서, "자연적으로 발생하는 단백질"은, 단백질의 아미노산 서열 뿐만 아니라, 만일 단백질이 다중결합 형태라면 단백질의 4차원 구조에 대해, 자연에서(예를 들면, 유기물에서) 발생하는 형태의 단백질을 의미한다.
본 명세서에서 언급한 α-갈락토시다제의 천연 형태 내에 자연적으로 발생하는 α-갈락토시다제 단백질(예를 들면, 자연적으로 발생하는 α-갈락토시다제 단백질을 발현하는 유기물 내)의 번역후 변형(예를 들면, 글리코실화)이 존재, 부존재 또는 개질될 수 있다. 상기 기재한 바와 같이, 만일, α-갈락토시다제의 천연 형태가 자연적으로 발생하는 α-갈락토시다제와 실질적으로 유사한 아미노산 서열 및 구조를 보유한다면, α-갈락토시다제의 천연 형태(예를 들면, 재조합으로 제조되는 α-갈락토시다제)는 자연적으로 발생하는 α-갈락토시다제의 것과는 다른 번역후 변형을 선택적으로 포함할 수 있다.
본 명세서에서, 단백질의 천연 형태는 단량체 구조(예를 들면, α-갈락토시다제 단량체) 및/또는 다중결합 구조(예를 들면, α-갈락토시다제 이합체)일 수 있다. 예를 들면, 이합체 단백질은 α-갈락토시다제의 천연 형태로 설명될 수 있고, 이합체 단백질에서 단량체 폴리펩티드는 α-갈락토시다제 단량체의 천연 형태로 설명될 수 있다.
선택적으로, 본 명세서에 기재된 다중결합 단백질 구조물은 α-갈락토시다제의 천연 형태로서, 이합체 구조이다.
또는, 다중결합 단백질 구조물은 2 이상의 α-갈락토시다제 단량체를 포함한다. 예를 들면, 다중결합 단백질 구조물은 α-갈락토시다제 단량체를 포함하는 사합체, 육합체, 또는 팔합체일 수 있다.
본 명세서에 기재된 다중결합 단백질 구조물은 α-갈락토시다제 단량체를 결합하는 공유 결합을 포함하며, 이들은 α-갈락토시다제의 천연 형태에는 존재하지 않는다.
선택적으로, α-갈락토시다제 단량체를 결합하는 결합 성분은 α-갈락토시다제의 천연 형태에는 존재하지 않는 성분이다(예를 들면, 합성 결합 성분).
따라서, 예를 들면, 결합 성분은 선택적으로, α-갈락토시다제 단량체의 측쇄, N-말단 또는 C-말단 또는 번역후 변형(예를 들면, 당류 성분)에 관계된 성분 뿐만 아니라, 다른 α-갈락토시다제 단량체의 측쇄, N-말단 또는 C-말단 또는 번역후 변형(예를 들면, 당류 성분)에 관계된 성분에 공유적으로 부착된 성분일 수 있다. 이러한 결합 성분의 예가 하기에 상세히 기재되어 있다.
또는, 결합 성분은 결합된 α-갈락토시다제 단량체의 일부를 형성한다(예를 들면, α-갈락토시다제 단량체의 측쇄, N-말단 또는 C-말단 또는 번역후 변형(예를 들면, 당류 성분)에 관계된 성분 뿐만 아니라, 다른 α-갈락토시다제 단량체의 측쇄, N-말단 또는 C-말단 또는 번역후 변형(예를 들면, 당류 성분)에 관계된 성분의 일부)
따라서, 예를 들면, 결합 성분은 단량체의 측쇄, N-말단 또는 C-말단 또는 번역후 변형에 관계된 성분의 작용기(예를 들면, 아민), 및 다른 단량체의 측쇄, N-말단 또는 C-말단 또는 번역후 변형에 관계된 성분의 보완적-작용기(예를 들면, 카르복실) 간의 공유 결합일 수 있으며(예를 들면 아미드 결합), 여기서 상기 공유 결합은 α-갈락토시다제의 천연 형태에는 존재하지 않는다. 예를 들면, 에스테르 결합(히드록실기 및 카르복실 사이); 티오에스테르 결합; 에테르 결합(2개의 히드록시기 사이); 티오에테르 결합, 무수 결합(2개의 카르복실 사이); 티오아미드 결합;카바메이트 또는 티오카바메이트 결합 등의 다른 공유 결합이 또한 고려된다.
선택적으로, 결합 성분은 이황화 결합이 없다. 그러나, 단량체 간 결합을 형성하지 않는 위치에서 이황화 결합을 포함하는 결합 성분은 본 발명의 구현예의 범위 내이다(예를 들면, 이황화 결합의 틈은 단량체 간 결합을 쪼개지 않는다). 이황화 결합이 전혀 없는 결합 성분의 잠정적 장점은 이황화 결합과 마찬가지로 마일드한 환원 조건에 의해 쉽게 깨지지 않는다는 것이다.
선택적으로, 결합 성분은 비-펩티드 성분이다(예를 들면, 결합 성분은 아미드 결합, 아미노산, 디펩티드, 트리펩티드, 올리고펩티드 또는 폴리펩티드를 포함하지 않는다).
또는, 결합 성분은 펩티드 성분이거나, 또는 이를 포함할 수 있다(예를 들면, 아미노산, 디펩티드, 트리펩티드, 올리고펩티드 또는 폴리펩티드).
선택적으로, 결합 성분은 α-갈락토시다제 단량체중 어느 것에 부착하여 단순히 직선으로 확장하지는 않는다(예를 들면, 펩티드 성분의 N-말단 또는 C-말단은 α-갈락토시다제 단량체중 어느 것의 C-말단 또는 N-말단에 직접 부착하지는 않는다).
또는, 결합 성분은 α-갈락토시다제 단량체의 N-말단이 다른 α-갈락토시다제 단량체의 C-말단과 직접 공유 결합하여 접합된(fused) 폴리펩티드를 생성함으로써 형성된다. 이러한 폴리펩티드는, 비록 그의 천연 형태에 필수적으로 2개의 α-갈락토시다제 단량체를 함유할 지라도, α-갈락토시다제의 천연 형태는 아닐 것이다.
그러나, 본 명세서에 기재된 α-갈락토시다제 단량체의 공유 결합은 바람직하게는 N-말단이 C-말단에 직접 결합하는 것과는 다른 형태이다.
결합 성분은 또한 본 명세서에서 가교 성분으로 언급된다. 결합 성분에 의한 α-갈락토시다제 단량체의 결합은 본 명세서에서 "가교"로 언급된다.
가교 성분은 공유결합, 화학 원자 또는 원자단(예를 들면, C(=O)-O- 기, -O-, -S-, NR-, -N=N-, -NH-C(=O)-NH- 등) 또는 브릿지 성분(화학기의 사슬으로 구성)일 수 있다.
브릿지 성분은, 예를 들면, 폴리머 또는 올리고머 기이다.
브릿지 성분은 측쇄, 번역후 변형에 관계된 성분(예를 들면, 당류 성분) 및/또는 단량체의 2 이상의 말단(예를 들면, N-말단, C-말단)에 부착되는 다기능 성분이다(예를 들면, 이중 라디칼, 삼중 라디칼, 등)
본 명세서에서 실시예로 예시된 바와 같이, 다른 α-갈락토시다제 단량체 간의 가교에서 비교적 짧은 결합 성분(예를 들면, PEG2, PEG4, PEG5)이 더 긴 결합 성분(예를 들면, PEG28, PEG45) 보다 덜 효과적일 수 있다.
따라서, 일부 구현예에 따라, 결합 성분은 공유 결합, 화학 원자 또는 원자단이기보다는, 가교 성분이다.
따라서, 일부 구현예에 따라, 결합 성분은 적어도 10개 원자 길이, 선택적으로 적어도 20개 원자 길이, 선택적으로 적어도 30개 원자 길이, 선택적으로 적어도 50개 원자 길이, 선택적으로 적어도 100개 원자 길이, 및 선택적으로 적어도 200개 원자 길이이다.
여기서, 결합 성분의 길이(원자의 수로 표현될 때)는 결합 성분의 백본(backbone) 길이, 예를 들면 결합 성분을 통해 결합된 2개의 단량체 각각의 잔기 사이에서 직쇄를 형성하는 원자수를 말한다.
선택적으로, 결합 성분은, 형성된 가교 단백질 내 결합 성분의 불필요하게 과도한 부분을(단백질의 가능에 간섭할 수 있다) 피하기 위해 특정 크기 이하이다.
따라서, 일부 구현예에 따라서, 각 결합 성분은 20KDa 미만, 선택적으로 10KDa 미만, 선택적으로 5KDa 미만, 및 선택적으로 3KDa 미만의 분자량을 특징으로 한다.
가교를 용이하게 하기 위해, 결합 성분은 선택적으로 실질적으로 유연하고, 결합 성분의 백본 내 결합은 대개는 자유롭게 회전하는데, 예를 들면 이중 결합에 결합하지 않은 단일 결합(예를 들면, 아미드 결합과 달리)이고, 여기서 회전은 입체적으로 방해받지 않는다. 결합 성분의 백본에서 선택적으로 결합의 적어도 70%, 선택적으로 적어도 80%, 및 선택적으로 적어도 90%(예를 들면, 100%)가 자유롭게 회전한다.
일부 구현예에서 결합 성분은 폴리(알킬렌 글리콜) 사슬을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이 "폴리(알킬렌 글리콜)"구는 다음의 일반식을 공유하는 폴리에테르 폴리머 계열을 포함한다: -O-[(CH2)m-O-]n-, 여기서, m은 각 알킬렌 글리콜 단위 내에 존재하는 메틸렌기의 수를 나타내고, n은 반복 단위수를 나타내며, 따라서, 폴리머의 크기 또는 길이를 나타낸다. 예를 들면, m=2 일 때, 폴리머는 폴리에틸렌 글리콜로 언급되고, m=3 일 때, 폴리머는 폴리프로필렌 글리콜로 언급된다.
일부 구현예에서, m은 1 이상의 정수이다(예를 들면, m= 2, 3, 4 등).
선택적으로, m은 폴리(알킬렌 글리콜)사슬의 단위들 사이에서 변한다. 예를 들면, 폴리(알킬렌 글리콜)사슬은 서로 결합된 에틸렌 글리콜(m=2) 및 프로필렌 글리콜(m=3) 단위를 포함할 수 있다.
폴리(알킬렌 글리콜)은 선택적으로 적어도 2개의 작용기(예를 들면, 본 명세서에 기재한 바와 같음)를 포함하며, 각 작용기는 α-갈락토시다제 단량체 1개와 공유 결합을 형성한다. 작용기는 선택적으로 폴리(알킬렌 글리콜)의 말단기여서, 폴리(알킬렌 글리콜)의 전체 길이는 2개의 작용기 사이가 된다.
"폴리(알킬렌 글리콜)"구는 또한 이의 유사체를 포함하며, 여기서, 산소 원자는 예를 들면, S, -NH- 등의 다른 헤테로 원자로 교체된다. 이 용어는 또한 상기의 유도체를 포함하며, 여기서, 폴리머를 구성하는 1 이상의 메틸렌기가 치환된다. 메틸렌기에 대한 치환체의 예시는, 이것으로 제한되는 것이 아니지만, 알킬, 시클로알킬, 알케닐, 알키닐, 알콕시, 히드록시, 옥소, 티올 및 티오알콕시 등을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이 "알킬렌 글리콜 단위"구는 상기 기재한 바와 같이 -(CH2)m-O- 기 또는 이의 유사체를 포함하며, 이는 폴리(알킬렌 글리콜)의 백본 사슬을 형성하고, 여기서 (CH2)m(또는 이의 유사체)은 다른 알킬렌 글리콜 단위 또는 α-갈락토시다제 단량체 성분(말단 단위의 경우)에 속하는 헤테로 원자에 결합되며, O(또는 이의 헤테로 원자 유사체)는 다른 알킬렌 글리콜 단위의 (CH2)m에 또는 α-갈락토시다제 단량체와 결합을 형성하는 작용기에 결합된다.
알킬렌 글리콜 단위는 분지될 수 있어서, 3 또는 그 이상의 이웃하는 알킬렌 글리콜 단위에 결합되며, 여기서 3 또는 그 이상의 이웃하는 알킬렌 글리콜 단위는 폴리(알킬렌 글리콜) 사슬의 일부이다. 이러한 분지된 알킬렌 글리콜 단위는 그의 헤테로 원자를 통해 하나의 이웃하는 알킬렌 글리콜 단위에 결합되고, 남아 있는 이웃 알킬렌 글리콜 단위의 헤테로 원자는 분지된 알킬렌 글리콜 단위의 탄소 원자에 각각 결합된다. 또한, 헤테로 원자(예를 들면, 질소)는 알킬렌 글리콜 단위의 1 이상의 탄소 원자에 결합하여, 분지된 알킬렌 글리콜 단위를 형성한다(예를 들면, [(-CH2)m]2N- 등).
예시적 구현예에서, 적어도 50%의 알킬렌 글리콜 단위는 동일하며, 예를 들면 이들은 서로 동일한 헤테로 원자 및 동일한 m값으로 구성된다. 알킬렌 글리콜 단위의 선택적으로 적어도 70%, 선택적으로 적어도 90%, 및 선택적으로 100%가 동일하다. 예시적 구현예에서, 동일한 알킬렌 글리콜 단위에 결합된 헤테로 원자는 산소 원자이다. 추가 예시적 구현예에서, 동일한 단위에 대해 m은 2이다.
한 구현예에서, 결합자는 단쇄, 직쇄 결합자이고, 바람직하게는 폴리에틸렌 글리콜(PEG)이다.
본 명세서에서 사용된, 용어 "폴리(에틸렌 글리콜)"은 상기 정의한 바와 같이, 폴리(알킬렌 글리콜)을 나타내며, 여기서 알킬렌 글리콜의 적어도 50%, 적어도 70%, 선택적으로 적어도 90%, 및 바람직하게는 100%가 -CH2CH2-O- 이다. 이와 유사하게, "에틸렌 글리콜 단위"구는 본 명세서에서 -CH2CH2-O-의 단위로 정의된다.
선택적 구현예에 따라, 결합 성분은 폴리(에틸렌 글리콜) 또는 이의 유사체를 포함하며, 다음의 일반식을 갖는다:
-X1-(CR1R2-CR3R4-Y)n-X2-
상기에서, X1 및 X2 각각은 적어도 1개의 α-갈락토시다제 단량체와 공유 결합을 형성하는 작용기(예를 들면, 본 명세서에 기재한 바와 같음).
Y는 O, S 또는 NR5 (선택적으로 O);
n은 정수이고, 더 큰 값의 n이 또한 고려될 수 있지만, 선택적으로 1 내지 200(선택적으로 5 내지 150, 및 선택적으로 40 내지 70)이며; 및
R1, R2, R3, R4, 및 R5 각각은 수소, 알킬, 시클로알킬, 알케닐, 알키닐, 알콕시, 히드록시, 옥소, 티올 및 티오알콕시로 이루어진 군에서 각각 선택된다.
일부 구현예에서, n은 적어도 5, 선택적으로 적어도 8, 선택적으로 적어도 15, 선택적으로 적어도 25, 및 선택적으로 적어도 40이다.
일부 구현예에서, n은 200 이하, 선택적으로 150 이하, 및 선택적으로 70 이하이다.
폴리(에틸렌 글리콜) 또는 이의 유사체는 선택적으로 코폴리머를 포함할 수 있고, 예를 들면 상기 식에서 CR1R2-CR3R4-Y 단위는 서로 모두 동일한 것은 아니다.
일부 구현예에서, CR1R2-CR3R4-Y 단위의 적어도 50%가 동일하다. 선택적으로, CR1R2-CR3R4-Y 단위의 적어도 70%, 선택적으로 적어도 90%, 및 선택적으로 100%가 동일하다.
선택적으로, 결합 성분은 분지되며, 예를 들면, 상기 식에서 1 이상의 CR1R2-CR3R4-Y 단위에 있어서, 적어도 1개의 R1, R2, R3, R4, 및 R5이 -(CR1R2-CR3R4-Y)p-X3-이며, 여기서, R1-R4 및 Y는 상기 정의한 바와 같고, p는 n에 대해 상기 정의한 바와 같이 정수이고(예를 들면, 1 내지 200), X3는 X1과 X2에 대해 상기 정의한 바와 같다.
작용기는 아미드 결합, 아미드 결합, 에스테르 결합, 및/또는 에테르 결합 등의 결합을 선택적으로 형성할 수 있지만, 이것으로 제한되는 것은 아니다.
예를 들면, 작용기는 폴리펩티드 내(예를 들면, 리신 잔기 또는 N-말단 내)의 질소 원자와 아미드 결합을, 또는 폴리펩티드 내(예를 들면, 세린, 트레오닌 또는 티로신 잔기 내)의 산소 원자와 에스테르 결합을 형성하는 카르보닐기를 선택적으로 포함할 수 있다.
또는 추가적으로, 작용기는 폴리펩티드 내(예를 들면, 글루타민산염 또는 아스파르트산염 잔기 내 또는 C-말단 내) 카르보닐기와 아미드 결합, 에스테르 결합 또는 티오에스테르 결합을 형성하는 헤테로 원자(예를 들면, N, S, O)를 선택적으로 포함할 수 있다.
또는 추가적으로, 작용기는 폴리펩티드(예를 들면, 폴리펩티드 내 헤테로 원자에)에 결합된 알킬 또는 아릴기를 포함할 수 있다.
또는 추가적으로, 작용기는 α-갈락토시다제 단량체 내의 알킬기와 아민 결합을 형성하는 질소원자를 선택적으로 포함할 수 있고, 또는 α-갈락토시다제 단량체는 작용기 내의 알킬기와 아민 결합을 형성하는 질소 원자를 선택적으로 포함한다. 이러한 아민 결합은 환원성 아미노화(예를 들면, 하기 기재된 바와 같음)에 의해 형성될 수 있다.
일부 구현예에서, 적어도 1개의 작용기는 폴리펩티드와(예를 들면, 리신 잔기와) 아미드 결합을 형성한다.
작용기는 서로 동일하거나 다를 수 있다.
일부 구현예에서, 적어도 1개의 작용기는 폴리펩티드(예를 들면, 리신 잔기 또는 N-말단의 아민기)의 1개 기능성에 결합되며, 적어도 1개의 작용기는 폴리펩티드(예를 들면, 시스테인 잔기의 티올기)의 다른 기능성에 결합된다.
선택적 구현예에 따라서, 본 명세서에 기재된 다중결합 단백질 구조물은 사람 혈장 조건 및/또는 리소좀 조건 내에서 높은 안정성을 나타낸다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, "사람 혈장 조건" 구는 배지로서 37℃ 온도에서 사람 혈장을 의미한다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, "리소좀 조건" 구는 배지로서(예를 들면, 본 명세서에 기재한 시트르산염 인산염 완충액), 37℃ 온도에서 pH4.6인 수용액을 의미한다.
리소좀은 신체에서 α-갈락토시다제 활성의 표준 위치로서, 리소좀이 α-갈락토시다제에 대한 대체 치료법의 타겟이기 때문에 리소좀 조건하에서 강화된 안정성이 유리하고, 리소좀 조건(예를 들면, 산성 pH)는 α-갈락토시다제의 활성에 대해 최적의 조건을 나타낸다.
어떤 특정한 이론에 얽매이지 않고, 혈청-유사 조건(예를 들면, 본 명세서에서 기재한 사람 혈장 조건) 내에서 강화된 안정성은, 혈액 내 안정한 α-갈락토시다제가, 세포로부터 유출됨으로 인해 혈액 내에 존재하는 대사물질(예를 들면, Gb3)로 활동할 수 있기 때문에 또한 유리하다고 믿어진다. 혈청-활성 다중결합 단백질 구조물은, 염증을 촉진하는 혈관벽 내에 침착된 글리코스핑리피드를 제거 및 방지하는데 효과적일 수 있다[Bodary et al., TCM 17(4):129-133]. 예를 들면, 파브리병에서, 주요 발병은 혈관 내피 내에 Gb3가 축적되어 발생하고, 소혈관의 혈관 폐색, 허혈 및 이들 혈관의 경색 및 신장, 심장 및 뇌의 허혈 및 경색을 초래한다[Desnick et al., 2003, Annals of Internal Medicine, 138(4):338-346]. 또한, 혈청 내 강화된 안정성은 리소좀 수송(trafficking)을 불필요하게 할 수 있다. ERT는 꾸준한 비용-효과적 숙주 시스템(예를 들면, 식물)이 사용될 수 있기 때문에 훨씬 더 접근가능하다.
선택적 구현예에 따라서, 사람 혈장 조건 내에서 다중결합 단백질 구조물의 높은 안정성으로, 다중결합 단백질 구조물은 1시간 동안 사람 혈장 조건 하에 있을때, 천연 α-갈락토시다제가 1시간 동안 사람 혈장 조건 하에 있을때 천연 α-갈락토시다제의 α-갈락토시다제 활성 보다 적어도 10% 더 높게, 선택적으로 20% 더 높게, 선택적으로 50% 더 높게, 및 선택적으로 100% 더 높게 α-갈락토시다제 활성을 나타낸다.
또한, 사람 혈장 조건 내에서 다중결합 단백질 구조물의 높은 안정성으로, 사람 혈장 조건 내에서 다중결합 단백질 구조물의 α-갈락토시다제 활성이 천연 α-갈락토시다제의 상응하는 활성보다 더 느리게 감소한다. 선택적으로, 다중결합 단백질 구조물은 1시간 동안 사람 혈장 조건 내에서 단백질 구조물이 있을때, 1시간 동안 사람 혈장 조건 내에서 천연 α-갈락토시다제가 있을때 천연 α-갈락토시다제의 상응하는 활성이 감소하는 퍼센트 보다 적어도 10% 미만, 선택적으로 20% 미만, 선택적으로 50% 미만, 및 선택적으로 80% 미만의 퍼센트로 감소하는 활성을 보여준다.
여기서, 50% 감소 보다 "10% 미만"인 감소는 45% 감소를 의미하며(45는 50보다 10% 적다), 40%(50%-10%)의 감소가 아니다.
또한 추가로, 사람 혈장 조건 내에서 다중결합 단백질 구조물의 높은 안정성으로 다중결합 단백질 구조물의 α-갈락토시다제 활성이 1시간 동안, 그리고 선택적으로 2, 4 또는 심지어는 6시간 동안 사람 혈장 조건 내에서 다중결합 단백질 구조물이 있을 때 실질적으로 변하지 않은 채로 남아 있다.
본 발명에서 사용된 바와 같이, "실질적으로 변화하지 않은" 구는 초기 레벨의 50% 내지 150% 범위, 및 선택적으로 적어도 60% 이상, 선택적으로 적어도 70% 이상, 선택적으로 적어도 80% 이상, 및 선택적으로 적어도 90% 이상의 범위에서 유지되는 수준(예를 들면, 활성)을 의미한다.
선택적으로, 리소좀 조건 내에서 다중결합 단백질 구조물의 높은 안정성으로, 다중결합 단백질 구조물이 미리 정해진 시간(예를 들면, 1일, 2일, 3일, 1주) 동안 리소좀 조건 하에 있을 때, 천연 α-갈락토시다제가 동일하게 미리 정해진 시간 동안 리소좀 조건 하에 있을 때 천연 α-갈락토시다제의 활성 보다 적어도 10% 더 높게, 선택적으로 20% 더 높게, 선택적으로 50% 더 높게, 및 선택적으로 100% 더 높게 α-갈락토시다제 활성을 나타낸다.
또는, 리소좀 조건 내에서 다중결합 단백질 구조물의 높은 안정성으로, 리소좀 조건 내에서 다중결합 단백질 구조물의 α-갈락토시다제 활성이 천연 α-갈락토시다제의 상응하는 활성보다 더 느리게 감소한다. 선택적으로, 다중결합 단백질 구조물은 미리 정해진 시간(예를 들면, 1일, 2일, 3일, 1주) 동안 리소좀 조건 내에서 단백질 구조물이 있을 때, 동일한 시간 동안 리소좀 조건 내에서 천연 α-갈락토시다제가 있을때 천연 α-갈락토시다제의 상응하는 활성이 감소하는 퍼센트 보다 적어도 10% 미만, 선택적으로 20% 미만, 선택적으로 50% 미만, 및 선택적으로 80% 미만의 퍼센트로 활성이 감소한다.
또는, 리소좀 조건 내에서 다중결합 단백질 구조물의 높은 안정성으로 다중결합 단백질 구조물의 α-갈락토시다제 활성이 1일, 2일, 3일, 1주일, 2주일, 및/또는 1개월 동안, 리소좀 조건 내에서 다중결합 단백질 구조물가 있을 때 실질적으로 변하지 않은 채로 남아 있다.
본 명세서의 실시예란에서 예시한 바와 같이, 시간의 경과에 따라 더 많은 안정성을 나타내는 이외에, 다중결합 단백질 구조물은 천연 α-갈락토시다제와는 다른 α-갈락토시다제 활성 파라미터를 나타낼 수 있다.
따라서, 선택적 구현예에 따라서, 다중결합 단백질 구조물은 시간의 경과에 따른 활성 붕괴와 상관없이, 단백질의 천연 형태의 α-갈락토시다제 활성보다 더 높은 α-갈락토시다제 활성을 나타내는 것을 특징으로 한다. 선택적으로, 상기 활성은, 천연 형태의 상응하는 활성보다 10% 더 높고, 선택적으로 20% 더 높다.
이러한 활성을 특징화하기 위하여, 활성이 실질적으로 감소하는 조건(예를 들면, 본 명세서에서 기재한 바와 같음)에 천연 α-갈락토시다제 또는 다중결합 단백질 구조물을 두어 측정된 활성이 안정성의 정도가 아닌 활성 자체를 반영하도록, 활성은 바람직하게는 즉시(예를 들면, 1시간 이내, 15분 이내) 결정된다.
선택적으로, 다중결합 단백질 구조물은 리소좀 조건 내에서 천연 α-갈락토시다제의 상응하는 활성보다 더 높은 α-갈락토시다제 활성을 나타내는 것을 특징으로 한다.
또는, 다중결합 단백질 구조물은 중성 pH에서 가상 생리 조건 내에서 천연 α-갈락토시다제의 상응하는 활성보다 더 높은 α-갈락토시다제 활성을 나타내는 것을 특징으로 한다. 가상 생리 조건은 37℃ 온도에서 수용액(예를 들면, 인산염 완충 식염수)를 포함한다. pH는 선택적으로 7이다. 또는, pH는 7.4 이다.
본 명세서에 기재된 α-갈락토시다제 활성은 α-갈락토시다제의 특징적인 생체 활성이다(예를 들면, 기질의 말단 α-갈락토실 성분의 가수분해와 같은 α-갈락토시다제의 특징적 촉매 활성).
일부 구현예에서, α-갈락토시다제의 촉매 활성은 포화시 촉매의 속도를 특징으로 한다(예를 들면, Vmax 값).
또는, α-갈락토시다제 활성은 파브리병의 견지에서의 치료적 활성과 같은 치료적 활성(예를 들면, 치료효과를 갖는 효소 활성)이다. 선택적으로, 치료적 활성은 실험 동물(예를 들면, 파브리병 마우스), 및 선택적으로 사람 파브리 환자에서 결정된다.
α-갈락토시다제의 활성을 결정하기 위한 기술이 당업자에게 알려져 있을 것이다. 통상적으로, α-갈락토시다제(예를 들면, 본 명세서에 기재한 천연 형태 또는 다중결합 단백질 구조물)는 본 기술분야에서 α-갈락토시다제의 기질로 인식되는 화합물과 접촉하여 활성의 정도가 정량적으로 결정된다. α-갈락토시다제 활성의 특별히 편리한 검출을 위한 화합물이 본 기술분야에서 알려져 있고 상업적으로 입수가능하다.
일부 구현예에서, α-갈락토시다제 활성은 4-메틸륨벨리페릴-α-D-갈락토피라노사이드의 가수분해를 어세이함으로써 결정된다(예를 들면, 본 명세서의 실시예란에 기재한 바와 같음).
일부 구현예에서, α-갈락토시다제 활성은 p-니트로페닐-α-D-갈락토피라노사이드의 가수분해를 어세이함으로써 결정된다(예를 들면, 본 명세서의 실시예란에 기재한 바와 같음).
본 명세서에 기재된 다중결합 단백질 구조물의 활성을 천연 α-갈락토시다제의 활성과 비교할 때, 천연 α-갈락토시다제는 바람직하게는 다중결합 구조물의 α-갈락토시다제 단량체와 실질적으로 동일한(예를 들면, 아미노산 서열 및 글리코실화 패턴) α-갈락토시다제 단량체를 포함한다.
일부 구현예에 따라서, 다중결합 단백질 구조물은 천연 α-갈락토시다제의 순환 반감기보다 더 높은(예를 들면, 적어도 20%, 적어도 50% 더 높은, 적어도 100% 더 높은, 적어도 400% 더 높은, 적어도 900% 더 높은) 생리 시스템 내(예를 들면, 사람 또는 실험 동물의 혈액, 혈청 및/또는 혈장)의 순환 반감기를 특징으로 한다.
증가된 순환 반감기는 더 높은 시험관 내 안정성(예를 들면, 본 명세서에 기재한 바와 같음), 더 높은 생체 내 안정성(예를 들면, 물질대사에 내성) 및/또는 다른 인자(예를 들면, 감소된 신장 청소율(reduced venal clearance))과 선택적으로 연관될 수 있다.
순환 반감기는 다양한 간격으로 생리 시스템(예를 들면, 사람, 실험동물)으로 부터 샘플(예를 들면, 혈액 샘플, 조직 샘플)을 취하고, 당 분야에서 공지된 기술을 사용하여, 샘플에서 α-갈락토시다제의 레벨을 결정함으로써 결정될 수 있다.
선택적으로, 반감기는 말단(terminal) 반감기(실시예란에서 기재한 바와 같음)로 계산되며, 여기서, 반감기는 준-평형의 분포에 도달한 후 농도(예를 들면, 혈액 농도)가 50% 만큼 감소하는데 요구되는 시간이다. 말단 반감기는 시간의 선형 회귀 vs. 로그 농도에 의해, 시간의 말단 선형 부분 vs. 로그 농도로부터 계산될 수 있다(예를 들면, Toutain & Bousquet-Melou [J Vet Pharmacol Ther 2004, 27:427-39] 참조). 따라서, 말단 반감기는 다른 이유로 인한 감소가 아니라 약물 배출로 인한 약물 혈장 농도의 감소를 측정하며, 반드시 투여되는 약물의 양이 1/2로 감소하는데 필요한 시간인 것은 아니다.
α-갈락토시다제(예를 들면, 다중결합 단백질 구조물 또는 천연 α-갈락토시다제)의 레벨을 결정하는 것은 α-갈락토시다제의 물리적 존재를 검출하고(예를 들면, α-갈락토시다제에 대한 항체를 통해) 및/또는α-갈락토시다제 활성 레벨를 검출(예를 들면, 본 발명에 기재한 바와 같음)하는 것을 포함할 수 있다.
일부 구현예에 따라서, 다중결합 단백질 구조물은 단백질 구조물을 척추동물(예를 들면, 사람, 마우스), 예를 들면, α-갈락토시다제 결핍이 있는 척추동물(예를 들면, 사람 파브리병 환자, 파브리병 마우스)에 투여시(예를 들면, 정맥 주사), 기관(예를 들면, 비장, 심장, 신장, 뇌, 간) 내 α-갈락토시다제 활성을 특징으로 한다. 선택적으로, 기관 내 α-갈락토시다제 활성은, 동량 투여시, 기관내 천연 α-갈락토시다제의 α-갈락토시다제 활성보다 더 높다.
기관 내 활성은 α-갈락토시다제 흡수 기능 및/또는 흡수 후 α-갈락토시다제 활성의 보유 기능일 수 있다.
선택적으로, 기관 내에서 α-갈락토시다제 활성은 투여 후 2시간, 및 선택적으로 24시간, 선택적으로 3일, 선택적으로 7일, 및 선택적으로 14일에 결정된다.
어떤 경우에, 간에서 α-갈락토시다제의 증가된 활성은 신체의 다른 부위에서 더 낮은 활성, 및 α-갈락토시다제의 감소된 생체 효과와 연관될 수 있다.
따라서, 일부 구현예에서 다중결합 단백질 구조물은 간 이외의 기관 내에서 강화된 α-갈락토시다제 활성을 특징으로 한다. 기관의 예는 비장, 심장 및 신장을 포함한다.
일부 구현예에서, 다중결합 단백질 구조물은 투여후(본 발명에 기재한 바와 같음) 기관 내에서 강화된 α-갈락토시다제 활성을 특징으로 하며, 이는 동량 투여후 천연 α-갈락토시다제의 활성보다 적어도 20% 더 높고, 선택적으로 적어도 50% 더 높고, 선택적으로 적어도 100% 더 높고, 선택적으로 적어도 300% 더 높다. 상기 기재한 바와 같이, 본 발명자들은 가교 α-갈락토시다제 단량체의 다중결합 구조물에 의해 α-갈락토시다제의 안정화된 형태를 고안하고 성공적으로 제조 및 실현하였다.
선택적으로, α-갈락토시다제는, 예를 들면, 사람 대상체에 최적으로 생체 적합하도록 투여하기 위해, 사람 α-갈락토시다제(예를 들면, 재조합 사람 α-갈락토시다제)이다. 사람 α-갈락토시다제는 시판되며, 예를 들면, Replagal®(아갈시다제 알파, Shire) 및 Fabrazyme®(아갈시다제 베타, Genzyme) 이다.
상기에서, "사람 α-갈락토시다제"는 사람에서 자연적으로 발생하는 α-갈락토시다제 단백질의 아미노산 서열과 실질적으로 동일한(예를 들면, 상기 기재한 바와 같음) 아미노산 서열을 포함하는 α-갈락토시다제를 의미한다.
일부 구현예에서, α-갈락토시다제는 식물 재조합 α-갈락토시다제이다. α-갈락토시다제의 예는 식물 재조합 사람 α-갈락토시다제를 포함한다.
α-GAL의 예는, 이것으로 제한되지 않으며, SEQ ID NO: 1, SEQ ID NO: 2, 및 SEQ ID NO: 3로 이루어진 그룹에서 선택된 아미노산 서열을 갖는 α-GAL을 포함한다. 선택적으로, α-GAL은 SEQ ID NO: 2 및 SEQ ID NO: 3로 이루어진 그룹에서 선택된 아미노산 서열을 갖는다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, "α-갈락토시다제"는 Gb3 내의 갈락토즈 성분에 대해 효소 활성(예를 들면, 가수분해)을 나타내는 임의의 단백질을 의미한다(예를 들면,α-갈락토시다제 A). 선택적으로, "α-갈락토시다제"는 E.C. 3.2.1.22. 를 의미한다.
본 발명에서 구현된 α-갈락토시다제는 재조합 DNA 기술에 의해 정제되거나(예를 들면, 식물 또는 동물 조직) 또는 발생될 수 있다.
본 명세서에서 기재한 바와 같이, 혈청 내 α-갈락토시다제의 활성은, 예를 들면, 혈청에서 Gb3 농도를 감소시키는데 매우 유리할 수 있다.
따라서, 일부 구현예에서, α-갈락토시다제는 알칼리성 α-갈락토시다제이다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, "알칼리성 α-갈락토시다제"는 중성 내지 염기성 pH 조건(예를 들면, 약 pH 7-7.5), 특히 정상 혈청 pH(예를 들면, 약 7.35-7.45) 조건 하에서 갈락토즈를 함유하는 올리고당으로부터 말단에 결합된 α-갈락토즈 성분을 가수분해하는 능력을 특징으로 하는 α-GAL을 의미한다.
본 발명의 일부 구현예의 알칼리성 α-GAL이 중성 내지 염기성 pH 조건하에서 활성일 수 있지만 산성 pH 조건(예를 들면, 약 4.6) 하에서 여전히 활성을 나타낼 수 있다는 것이 인식될 것이다.
특정 구현예에서, 효소는 산성 내지 염기성 pH 조건(예를 들면, 약 pH4.2-7.5)하에서 활동적이다.
다른 특정 구현예에서, 효소는 약 pH6.5-7.5 하에서 활성이다.
본 교시에 따라 사용될 수 있는 알칼리성 α-갈락토시다제의 특정 예가 미국 특허 출원 제 20070036883호, WO03/097791, 및 PCT/IL2010/000956에 제공되었으며, 그 각각은 참조로서 본 명세서에 전체가 포함되어 있다.
따라서, 알칼리성 α-갈락토시다제는 박과(Cucurbotaceae), 꿀풀과(Lamiaceae), 후추과(Piperaceae), 가지과(Splanaceae), 콩과(Leguminosae), 십자화과(Cruciferae) 및 화본과(Gramineae)로 이루어진 군에서 선택된 식물과의 한 성분일 수 있다.
특정 구현예에 따라서, 알칼리성 α-갈락토시다제는 멜론에서 얻어진다.
P.-R. Gaudreault 및 J. A. Webb 은 몇몇 논문("Alkaline alpha-galactosidase in leaves of Cucurbita pepo" Plant Sci. Lett. 24, 281-288, 1982, "Partial purification and properties of an alkaline alpha-galactosidase from mature leaves of Cucurbita pepo", Plant Physiol., 71, 662-668, 1983, 및 "Alkaline alpha-galactosidase activity and galactose metabolism in the family Cucurbitaceae", Plant Science, 45, 71-75, 1986 등)에 색동 호박의 어린잎으로 부터 정제된 신규한 α-갈락토시다제가 알칼리성 조건(pH7.5)에서 최적의 활성을 갖는다는 것을 보고하였다. 그들은, 알칼리성 α-갈락토시다제 외에, 효소의 3가지 산성 형태를 보고하였으며, 뚜렷한 기질 선호도를 산성 및 염기성 형태에서 발견하였다.
알칼리성 pH에서 α-갈락토시다제 활성이 다른 조롱박 조직, 예를 들면, 오이 열매 육경, 애호박 열매 및 어린 멜론 열매 등에서 관찰되었다("Melons: Biochemical and Physiological Control of Sugar Accumulation", In: Encyclopedia of Agricultural Science, vol. 3, pp. 25-37, Arntzen, C. J., et al., eds. Academic Press, New York, 1994).
Bachmann 등("Metabolism of the raffinose family oligosaccharides in leaves of Ajuga reptens L.", Plant Physiology 105:1335-1345, 1994)에 의하면 비관련 꿀풀과의 아주가 식물(common bugle), 스타키오스 수송체는 또한 알칼리성 α-갈락토시다제를 포함한다. 이 효소는 부분적으로 특징적이고 스타키오스에 높은 친화력이 있음이 밝혀졌다. 또한, 후추과의 페페로미아 캄프토트리챠(Peperomia camptotricha) L. 식물의 잎은 알칼리성 pH에서 α-갈락토시다제 활성을 보여주어, 이들이 또한 알칼리성 α-갈락토시다제 효소를 포함함을 제안하였다(Madore, M., "Catabolism of raffinose family oligosaccharides by vegetative sink tissues", In: Carbon Partitioning and Source-Sink Interactions in Plants, Madore, M. and Lucas, W. J. (eds.) pp. 204-214, 1995, American Society of Plant Physiologists, Maryland). 이와 유사하게, Gao 및 Schaffer(Plant Physiol. 1999; 119:979-88, which is incorporated fully herein by reference)는 조롱박 및 콜레우스(꿀풀과)과의 구성분을 포함하는 다양한 종의 조직의 조추출액(crude extracts) 내에서 최적의 알칼리성 pH를 갖는 α-갈락토시다제 활성을 보고하였다.
식물 알칼리성 α-갈락토시다제 서열의 특정 예는 SEQ ID NOs: 4, 5 및 13 (Cucumis melo), 6 (T. tetragonioides ), 7 및 12 ( Cucumis sativus ), 8 and 9 (Zea mays ), 10 ( Oruza sativa ), 11 (Pisum sativum) 및 14 (Coffea arabica)에서 제공된다.
일부 구현예에서, α-갈락토시다제는 산성 α-갈락토시다제이다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, "산 α-갈락토시다제"는 리소좀 내에서 발생하는 산성 pH 조건(예를 들면, 약 pH 4.2-5) 하에서 갈락토즈를 함유하는 올리고당으로부터 말단에 결합된 α-갈락토즈를 가수분해하는 능력을 특징으로 하는 α-갈락토시다제를 의미한다.
본 발명의 구현예의 α-갈락토시다제는 생체내 투여시 과도하게 역-면역반응을 유도하지 않는다면(예를 들면 식물을 사람에게), 어떠한 사람, 동물 또는 식물이 공급원이 될 수 있다.
면역 반응을 감소시키기 위해, 비-사람 α-갈락토시다제 제제(예를 들면, 식물 α-갈락토시다제)가 사람 α-갈락토시다제(예를 들면, 산성 사람 α-갈락토시다제)와 함께 투여될 수 있다.
선택적으로, 다중결합 단백질 구조물은 적어도 1개의 만노스-6-인산염(M6P) 성분을 더 포함한다. M6P 성분(또는 성분들)은 다중결합 단백질 구조물의 α-갈락토시다제 단량체의 하나 이상에 결합될 수 있다(예를 들면, 결합자를 통해).
M6P-함유 성분을 생체분자에 도입하기 위한 기술 및 시료(예를 들면, 폴리펩티드)가 WO 2009/024977에 기재되어 있다.
본 명세서의 실시예란에서 예시화된 바와 같이, 본 명세서에서 기재한 다중결합 단백질 구조물은 α-갈락토시다제를 가교제와 반응시킴으로써 편리하게 제조될 수 있다.
따라서, 본 발명의 구현예의 다른 측면에 따라서, 본 명세서에서 기재된 다중결합 단백질 구조물을 제조하는 방법이 제공된다. 상기 방법은 적어도 2개의 α-갈락토시다제 단량체를 공유적으로 결합시키는 적어도 1개의 결합 성분을 도입하기 위해 α-갈락토시다제를 반응시키는 것을 포함한다.
선택적으로, 결합 성분은 1개의 α-갈락토시다제 단량체를 다른 α-갈락토시다제 단량체에 결합시키는 결합이다(예를 들면, 아미드 결합, 이황화 결합). 선택적으로, 상기 결합은 적합한 조건 및/또는 시약을 사용하여 도입된다. 예를 들면, 카르복실산기 및 아민기로 부터 아미드 결합을 형성하기에 적합한 시약이 본 기술분야에서 공지되어 있다.
선택적으로, 결합 성분은 α-갈락토시다제의 일부로 부터 유도되지 않는 성분이다. 예를 들면, 결합 성분은 올리고머, 폴리머, 소분자(예를 들면, 아미노산)의 잔기일 수 있다.
일부 구현예에서, 결합 성분은 α-갈락토시다제를 결합 성분(예를 들면, 본 명세서에 기재한 바와 같음) 및 적어도 2개의 반응기를 포함하는 가교제와 반응시킴으로써 도입된다.
선택적으로, α-갈락토시다제는 천연 α-갈락토시다제가 이합체 형태로 있는 조건 하에서 반응된다.
일부 구현예에서, 가교제는 α-갈락토시다제와 몰비 5:1 내지 500:1(가교제: α-갈락토시다제 단량체), 선택적으로 50:1 내지 400:1, 및 선택적으로 75:1 내지 300:1(예를 들면, 약 100:1, 약 200:1)의 범위로 반응시킨다.
상기 방법은 선택적으로 가교된 단백질을 정제, 예를 들면, 과량의 가교제를 제거하는 것을 추가로 포함한다. 투석 및/또는 적당한 컷-오프 멤브레인을 이용한 한외 여과 및/또는 추가의 크로마토그래피 단계(크기 배제 크로마토그래피, 이온교환 크로마토그래피, 친화성 크로마토그래피, 소수성 상호작용 크로마토그래피 등을 포함)를 사용하는 등의 통상의 정제 방법이 사용될 수 있다.
반응기는 α-갈락토시다제 단량체 내에서 상보적인 기능을 갖는 결합을 형성시키는 화학반응에 적합하게 선택된다. 선택적으로, 각 반응기는 본 명세서에서 기재된 결합 성분과 적어도 1개의 폴리펩티드 간의 공유 결합을 형성할 수 있다(예를 들면, 본 명세서에서 기재된 바와 같이, 폴리펩티드에 결합된 작용기를 형성하기 위해).
가교제의 반응기는 서로 동일하거나 다를 수 있다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, "반응기(reactive group)"는 통상적으로 결합을 형성시키는 화학 반응을 할 수 있는 화학기를 의미한다. 본 발명의 구현예에 따른 결합은, 바람직하게는 공유결합이다(예를 들면, 각각의 반응기에 대해). 결합을 형성시키는 화학반응은, 예를 들면, 친핵성 및 친전자성 치환체, 친핵성 및 친전자성 부가 반응, 알킬화, 첨가-제거 반응, 시클로부가 반응, 재배열 반응 및 작용기를 포함하는 기타 다른 공지된 유기 반응 뿐만 아니라, 이들의 조합을 포함한다.
반응기는 예를 들면, 반응기의 반응 부분을 본 명세서에 기재된 결합 성분(예를 들면, 폴리(알킬렌 글리콜) 또는 이의 유사체)에 부착시킬 수 있는 비-반응성 부분(예를 들면, 알킬)을 선택적으로 포함할 수 있다.
반응기는 바람직하게는 α-갈락토시다제에 컨쥬게이션할 수 있도록 선택된다. 반응기의 예는, 이것으로 제한되는 것은 아니며, 카르복실산염(예를 들면, -CO2H), 티올(-SH), 아민(-NH2), 할로, 아지드(-N3), 이소시아네이트(-NCO), 이소티오시아네이트(-N=C=S), 히드록시(-OH), 카르보닐(예를 들면, 알데히드), 말레이미드, 황산염, 인산염, 설포닐(예를 들면, 메실, 토실) 등 뿐만 아니라, N-히드록시숙신이미드(NHS) (예를 들면, NHS 에스테르), 설포-N-히드록시숙신이미드, 무수물, 아실 할라이드(-C(=O)-할로겐)과 같은 활성화기를 포함한다.
일부 구현예에서, 반응기는 친핵성 치환(예를 들면, 할로, 황산염, 인산염, 카르복실산염, N-히드록시숙신이미드)에 민감한 이탈기와 같은 이탈기를 포함한다.
선택적으로, 반응기는 이들의 활성화 형태일 수 있다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, "활성화 형태(activate form)"구는 화학기 보다 더 반응성인 화학기(예를 들면, 반응기)의 유도체를 포함하며, 따라서 결합을 형성하는 화학반응을 쉽게 할 수 있다. 활성화 형태는 특히 적합한 이탈기를 포함할 수 있어서, 치환 반응을 용이하게 한다. 예를 들면, -C(=O)-NHS 기 (N-히드록시숙신이미드 에스테르, 또는 -C(=O)-O-숙신이미드)는 -C(=O)OH의 잘 알려진 활성화 형태이고, NHS(N-히드록시숙신이미드)는 -C(=O)OH와 반응하여 -C(=O)-NHS를 형성할 수 있고, 이것은 쉽게 반응하여 아미드 및 에스테르와 같은 -C(=O)OH기가 관여하는 특징적인 반응 생성물을 형성한다.
반응기는 다른 기, 원자 또는 결합을 통해 결합 성분(예를 들면, 폴리(알킬렌 글리콜 또는 그의 유사체)의 나머지에 부착될 수 있다. 이들은 에테르 결합 [예를 들면, -O-알킬-], 에스테르 결합 [예를 들면, -O-C(=O)-알킬-], 카바메이트 [예를 들면, O-C(=O)-NH-알킬-] 등을 포함할 수 있다. 따라서, 다양한 말단기가 사용될 수 있다.
하기는 본 명세서에 기재한 바와 같이 반응기를 구성할 수 있는 다른 기들의 비-제한 실예이다: -CH2CO2H, -CH2CH2CO2H, -CH2CH2SH, -CH2CH2NH2, -CH2CH2N3, -CH2CH2NCO, -CH2-C(=O)-NHS, -CH2CH2-C(=O)-NHS, -C(=O)-CH2-C(=O)-NHS, -CH2CH2-NHC(=O)CH2CH2-말레이미드 등.
상기 반응기 각각에서 메틸렌기의 수는 단순히 예시한 것이며, 변경될 수 있다.
반응기는 폴리(알킬렌 글리콜)사슬(예를 들면, -OH)의 말단에서 헤테로 원자를 또한 포함할 수 있다.
본 발명의 예시 구현예에서, 반응기는 카르복실산염(예를 들면, N-히드록시숙신이미드 에스테르와 같은 활성화 카르복실산염)를 포함한다.
선택적으로, 반응기는 α-갈락토시다제 내(예를 들면, 리신 잔기 및/또는 N-말단) 아민기와 반응하여 아미드 결합을 형성한다.
일부 구현예에서, 반응기의 반응은 환원성 아미노화 반응을 포함하며, 여기서, 아민기는 알데히드기와 반응하여 이민을 형성하고, 이민은 환원되어(예를 들면, 소듐 시아노보로하이드리드 환원제의 첨가에 의해) 아민 결합을 형성한다. 반응기는 α-갈락토시다제의 알데히드기(예를 들면, 단백질의 폴리펩티드에 부착된 당류 성분)와 반응하는 아민기일 수 있고, 또는 반응기는 α-갈락토시다제의 아민기(예를 들면, 리신 잔기)와 반응하는 알데히드기일 수 있다. 선택적으로, α-갈락토시다제의 당류 성분은 산화제에 의해 산화되어 반응기가 α-갈락토시다제와 반응하기 전에, 알데히드기를 형성한다. 예를 들면, 소듐 퍼리오데이트와 당류의 반응은 당류 성분 내에 한쌍의 알데히드기를 생성하는데 사용될 수 있다.
일부 구현예에서, 적어도 1개의 반응기가 α-갈락토시다제 단량체의 1개의 기능성(예를 들면, 리신 잔기 또는 N-말단의 아민기)과 반응하도록 선택되고, 적어도 1개의 반응기가 α-갈락토시다제 단량체의 다른 기능성(예를 들면, 시스테인 잔기의 티올기)과 반응하도록 선택된다.
선택적으로, 본 명세서에서 기재된 1 이상의 폴리펩티드는 M6P-함유 다중결합 단백질 구조물(예를 들면, 본 명세서에 기재한바와 같음)을 얻기 위해, 하나 이상의 M6P 성분을 도입하기 위하여 글리코실화 시약과 반응한다. 적합한 M6P-함유 글리코실화제 및 그의 용도가, 예를 들면, WO 2009/024977에 기재되어 있다.
본 명세서에서 사용한 바와 같이, 용어 "아민" 및 "아미노"는 -NR'R''기를 의미하며, 여기서 R' 및 R"은 수소, 알킬, 시클로아킬, 헤테로알리시클릭(고리 탄소를 통해 결합), 아릴 및 헤테로아릴(고리 탄소를 통해 결합)로 이루어진 군에서 선택된다. R' 및 R"은 이들의 탄소 원자를 통해 결합된다. 선택적으로, R' 및 R"는수소 및 1 내지 4의 탄소 원자를 포함하는 알킬로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 선택적으로, R' 및 R"는 수소이다.
본 명세서를 통해 사용된 바와 같이, 용어 "알킬"은 직쇄 및 분지쇄기를 포함하는 포화 지방족 탄화수소를 의미한다. 바람직하게는, 알킬기는 1 내지 20개의 탄소 원자를 갖는다. 예를 들면, "1-20"의 수치 범위가 본 명세서에서 언급될 때는, 알킬기의 경우에 1개의 탄소 원자, 2개의 탄소 원자, 3개의 탄소 원자 등 최대 20개의 탄소 원자까지를 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 좀 더 바람직하게는, 알킬은 1 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 중간 크기 알킬이다. 가장 바람직하게는, 만일 달리 지시하지 않으면, 알킬은 1 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 저급 알킬이다. 알킬기는 치환되거나 또는 치환되지 않을 수 있다. 치환될때, 치환기는, 예를 들면, 시클로알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로알리시클릭, 할로, 히드록시, 알콕시, 아릴옥시, 티오히드록시, 티오알콕시, 티오아릴옥시, 설피닐, 설포닐, 시아노, 니트로, 아지드, 포스포닐, 포스피닐, 옥소, 카르보닐, 티오카르보닐, 우레아, 티오우레아, O-카르바밀, N-카르바밀, O-티오카르바밀, N-티오카르바밀, C-아미도, N-아미도, C-카르복시, O-카르복시, 설폰아미도, 및 아미노일 수 있고, 이들 용어는 본 명세서에서 정의한 바와 같다.
"시클로알킬(cycloalkyl)"기는 모든 탄소 모노시클릭 또는 접합 고리(예를 들면, 탄소원자의 이웃쌍을 공유하는 고리)기를 의미하며, 여기서 1 이상의 고리는 완전히 컨쥬게이트된 파이-전자계를 갖지 않는다. 시클로알킬기의 예는, 이것으로 제한되지 않으며, 시클로프로판, 시클로부탄, 시클로펜탄, 시클로펜텐, 시클로헥산, 시클로헥사디엔, 시클로헵탄, 시클로헵타트리엔, 및 아다만탄(adamantane)이다. 시클로알킬기는 치환되거나 또는 치환되지 않을 수 있다. 치환될 때, 치환기는, 예를 들면, 알킬, 알케닐, 알키닐, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로알리시클릭, 할로, 히드록시, 알콕시, 아릴옥시, 티오히드록시, 티오알콕시, 티오아릴옥시, 설피닐, 설포닐, 시아노, 니트로, 아지드, 포스포닐, 포스피닐, 옥소, 카르보닐, 티오카르보닐, 우레아, 티오우레아, O-카르바밀, N-카르바밀, O-티오카르바밀, N-티오카르바밀, C-아미도, N-아미도, C-카르복시, O-카르복시, 설폰아미도, 및 아미노일 수 있고, 이들 용어는 본 명세서에서 정의한 바와 같다.
"알케닐"기는 적어도 2개의 탄소 원자 및 적어도 1개의 탄소-탄소 이중 결합으로 이루어진 알킬기를 의미한다.
"알키닐"기는 적어도 2개의 탄소 원자 및 적어도 1개의 탄소-탄소 3중 결합으로 이루어진 알킬기를 의미한다.
"아릴"기는 완전히 컨쥬게이트된 파이-전자계를 갖는 모든 탄소 모노시클릭 또는 접합-고리 폴리시클릭기(예를 들면, 탄소원자의 이웃쌍을 공유하는 고리)를 의미한다. 아릴기의 예는, 이것으로 제한되지 않으며, 페닐, 나프탈레닐 및 안트라세닐이다. 아릴기는 치환되거나 또는 치환되지 않을 수 있다. 치환될 때, 치환기는, 예를 들면, 알킬, 알케닐, 알키닐, 시킬로알킬, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로알리시클릭, 할로, 히드록시, 알콕시, 아릴옥시, 티오히드록시, 티오알콕시, 티오아릴옥시, 설피닐, 설포닐, 시아노, 니트로, 아지드, 포스포닐, 포스피닐, 옥소, 카르보닐, 티오카르보닐, 우레아, 티오우레아, O-카르바밀, N-카르바밀, O-티오카르바밀, N-티오카르바밀, C-아미도, N-아미도, C-카르복시, O-카르복시, 설폰아미도, 및 아미노일 수 있고, 이들 용어는 본 명세서에서 정의한 바와 같다.
"헤테로아릴"기는 고리 내에 예를 들면, 질소 ,산소 및 황과 같은 하나 이상의 원자를 갖고, 추가로 완전히 컨쥬게이트된 파이-전자계를 갖는 모노시클릭 또는 접합-고리기(예를 들면, 원자의 이웃쌍을 공유하는 고리)를 의미한다. 헤테로아릴기의 예는, 이것으로 제한되지 않으며, 피롤, 퓨란, 티오펜, 이미다졸, 옥사졸, 티아졸, 피라졸, 피리딘, 피리미딘, 퀴놀린, 이소퀴놀린 및 퓨린을 포함한다. 헤테로아릴기는 치환되거나 또는 치환되지 않을 수 있다. 치환될 때, 치환기는, 예를 들면, 알킬, 알케닐, 알키닐, 시킬로알킬, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로알리시클릭, 할로, 히드록시, 알콕시, 아릴옥시, 티오히드록시, 티오알콕시, 티오아릴옥시, 설피닐, 설포닐, 시아노, 니트로, 아지드, 포스포닐, 포스피닐, 옥소, 카르보닐, 티오카르보닐, 우레아, 티오우레아, O-카르바밀, N-카르바밀, O-티오카르바밀, N-티오카르바밀, C-아미도, N-아미도, C-카르복시, O-카르복시, 설폰아미도, 및 아미노일 수 있고, 이들 용어는 본 명세서에서 정의한 바와 같다.
"헤테로알리시클릭"기는 질소 ,산소 및 황과 같은 하나 이상의 원자를 고리 내에 갖는 모노시클릭 또는 접합 고리기를 의미한다. 상기 고리는 또한 하나 이상의 이중결합을 가질 수 있다. 그러나, 고리는 완전히 컨쥬게이트된 파이-전자계를 갖지 않는다. 헤테로알리시클릭은 치환되거나 또는 치환되지 않을 수 있다. 치환될 때, 치환기는, 예를 들면, 고립 전자쌍, 알킬, 알케닐, 알키닐, 시킬로알킬, 아릴, 헤테로아릴, 헤테로알리시클릭, 할로, 히드록시, 알콕시, 아릴옥시, 티오히드록시, 티오알콕시, 티오아릴옥시, 설피닐, 설포닐, 시아노, 니트로, 아지드, 포스포닐, 포스피닐, 옥소, 카르보닐, 티오카르보닐, 우레아, 티오우레아, O-카르바밀, N-카르바밀, O-티오카르바밀, N-티오카르바밀, C-아미도, N-아미도, C-카르복시, O-카르복시, 설폰아미도, 및 아미노일 수 있고, 이들 용어는 본 명세서에서 정의한 바와 같다. 대표적인 예는 피페리딘, 피페라진, 테트라히드로퓨란, 테트라히드로피란, 모르폴린 등이다.
"히드록시"기는 -OH기를 의미한다.
"아지드"기는 -N=N+=N- 기를 의미한다.
"알콕시"기는 본 명세서에서 정의한 바와 같이 -O-알킬 및 -O-시클로아킬기 모두를 의미한다.
"아릴옥시"기는 본 명세서에서 정의한 바와 같이 -O-아릴 및 -O-헤테로아릴기를 의미한다.
"에테르"는 알콕시 및 아릴옥시기 모두를 의미하며, 여기서, 상기 기는 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 아릴, 헤테로아릴 또는 헤테로알리시클릭기에 결합된다.
에테르 결합은 -O- 결합을 의미한다.
"티오히드록시" 또는 "티올"기는 -SH기를 의미한다.
"티오알콕시"기는 본 명세서에서 정의한 바와 같이 -S-알킬기, 및 -S-시클로알킬기 모두를 의미한다.
"티오아릴옥시"기는 본 명세서에서 정의한 바와 같이 -S-아릴 및 -S-헤테로아릴기를 의미한다.
"티오에테르"는 티오알콕시 및 티오아릴옥시기 모두를 의미하며, 여기서, 상기 기는 알킬, 알케닐, 알키닐, 시클로알킬, 아릴, 헤테로아릴 또는 헤테로알리시클릭기에 결합된다.
티오에테르 결합은 S-결합을 의미한다.
"다이설피드"기는 S-티오알콕시 및 -S-티오아릴옥시기를 의미한다.
다이설피드 결합은 S-S- 결합을 의미한다.
"카르보닐"기는 -C(=O)-R'기를 의미하고, 여기서 R'은 상기한 바대로 정의된다.
"티오카르보닐"기는 -C(=S)-R'기를 의미하고, 여기서 R'은 본 명세서에서 정의한 바와 같다.
"카르복실"은 "C-카르복시" 및 "O-카르복시" 모두를 의미한다.
"C-카르복시"기는 -C(=O)-O-R'기를 의미하고, 여기서 R'은 본 명세서에서 정의한 바와 같다.
"O-카르복시"기는 R'C(=O)-O- 기를 의미하고, 여기서 R'은 본 명세서에서 정의한 바와 같다.
"옥소"기는 =O 기를 의미한다.
"카르복실산염" 또는 "카르복실"은 본 명세서에서 정의한 바와 같이 C-카르복시 및 O-카르복시기 모두를 포함한다.
"카르복실산"기는 C-카르복시기를 의미하며, 여기서 R'는 수소이다.
"티오카르복시" 또는 "티오카르복실산염" 기는 -C(=S)-O-R' 및 -O-C(=S)R' 기 모두를 의미한다.
"에스테르"는 C-카르복시기를 의미하며, 여기서 R'는 수소가 아니다.
에스테르 결합은 O-C(=O)- 결합을 의미한다.
티오에스테르 결합은 -O-C(=S)- 결합 또는 S-C(=O) 결합을 의미한다.
"할로"기는 불소, 염소, 브롬 또는 요오드를 의미한다.
"설피닐" 기는 -S(=O)-R' 기를 의미하고, 여기서 R'은 본 명세서에서 정의한 바와 같다.
"설포닐"기는 -S(=O)2-R' 기를 의미하고, 여기서 R'은 본 명세서에서 정의한 바와 같다.
"설포네이트" 기는 -S(=O)2-O-R' 기를 의미하고, 여기서 R'은 본 명세서에서 정의한 바와 같다.
"황산염" 기는 -O-S(=O)2-O-R' 기를 의미하고, 여기서 R'은 본 명세서에서 정의한 바와 같다.
"설폰아미드" 또는 "설폰아미도" 기는 본 명세서에서 정의한 바와 같이 S-설폰아미도 및 N-설폰아미도 기를 포함한다.
"S-설폰아미도" 기는 -S(=O)2-NR'R" 기를 의미하고, 여기서 R' 및 R" 각각은 본 명세서에서 정의한 바와 같다.
"N-설폰아미도" 기는 R'S(=O)2-NR" 기를 의미하고, 여기서 R' 및 R" 각각은 본 명세서에서 정의한 바와 같다.
"O-카르바밀" 기는 -OC(=O)-NR'R" 기를 의미하고, 여기서 R' 및 R" 각각은 본 명세서에서 정의한 바와 같다.
"N-카르바밀" 기는 R'OC(=O)-NR"- 기를 의미하고, 여기서 R' 및 R" 각각은 본 명세서에서 정의한 바와 같다.
"카르바밀" 또는 "카르바메이트" 기는 O-카르바밀 및 N-카르바밀 기를 포함한다.
카르바메이트 결합은 -O-C(=O)-NR'- 결합을 의미하고, 여기서 R'는 본 명세서에서 정의한 바와 같다.
"O-티오카르바밀" 기는 -OC(=S)-NR'R"- 기를 의미하고, 여기서 R' 및 R" 각각은 본 명세서에서 정의한 바와 같다.
"N-티오카르바밀" 기는 R'OC(=S)NR"-기를 의미하고, 여기서 R' 및 R" 각각은 본 명세서에서 정의한 바와 같다.
"티오카르바밀" 또는 "티오카르바메이트" 기는 O-티오카르바밀 및 N-티오카르바밀 기를 포함한다.
티오카르바메이트 결합은 -O-C(=S)-NR'- 결합을 의미하고, 여기서 R'는 본 명세서에서 정의한 바와 같다.
"C-아미도" 기는 -C(=O)-NR'R" 기를 의미하고, 여기서 R' 및 R" 각각은 본 명세서에서 정의한 바와 같다.
"N-아미도" 기는 R'C(=O)-NR"- 기를 의미하고, 여기서 R' 및 R" 각각은 본 명세서에서 정의한 바와 같다.
"아미드" 기는 C-아미도 및 N-아미도 기를 포함한다.
아미드 결합은 -NR'-C(=O)- 결합을 의미하고, 여기서 R'은 본 명세서에서 정의한 바와 같다.
아민 결합은 아민기(본 명세서에서 정의한 바와 같음) 내의 질소 원자 및 아민 기 내의 R' 기 사이의 결합을 의미한다.
티오아미드 결합은 -NR'-C(=S)- 결합을 의미하고, 여기서 R'은 본 명세서에서 정의한 바와 같다.
"우레아" 기는 -N(R')-C(=O)-NR"R''' 기를 의미하고, 여기서 R' 및 R" 각각은 본 명세서에서 정의한 바와 같고, R'''는 본 명세서에서 R' 및 R" 와 같이 정의된다.
"니트로" 기는 -NO2 기를 의미한다.
"시아노" 기는 -C≡N 기를 의미한다.
용어 "포스포닐" 또는 "포스포네이트"는 -P(=O)(OR')(OR") 기를 의미하고, 여기서 R' 및 R" 각각은 본 명세서에서 정의한 바와 같다.
용어 "인산염"는 -O-P(=O)(OR')(OR") 기를 의미하고, 여기서 R' 및 R" 각각은 본 명세서에서 정의한 바와 같다.
"인산"은 R이 수소인 인산염 기이다.
용어 "포스피닐"은 -PR'R" 기를 의미하고, R' 및 R" 각각은 상기에서 정의한 바와 같다.
용어 "티오우레아"는 -N(R')-C(=S)-NR"- 기를 의미하고, R' 및 R" 각각은 상기에서 정의한 바와 같다.
본 명세서에서 기재한 바와 같이, 다중결합 단백질 구조물은 생체 내의 치료학적으로 중요한 부위에서 향상된 안정성 및 더 강력하고 및/또는 오래 지속되는 α-갈락토시다제 활성을 나타낼 수 있다. 따라서, 이와 같은 다중결합 단백질 구조물은 치료학적 및 연구에의 응용을 포함하여 α-갈락토시다제 활성을 바람직한 다양한 의학적 응용에 사용하기에 매우 유익하다.
그래서, 일부 구현예에 따라서, 본 명세서에 기재된 다중결합 단백질 구조물은 의약품, 예를 들면, 파브리병을 치료하기 위한 의약품으로 사용하기 위한 것이다.
본 발명의 구현예의 다른 측면에 따라서, 본 명세서에 기재된 다중결합 단백질 구조물의 치료학적 유효량을 그의 필요시 대상체에 투여하는 것을 포함하는 파브리병 치료 방법이 제공된다.
본 발명의 구현예의 다른 측면에 따라서, 본 명세서에 기재된 바와 같은 다중결합 단백질 구조물 및 제약학적으로 허용가능한 담체를 포함하는 제약 조성물이 제공된다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, "제약 조성물"은, 제약학적으로 허용가능하고 적합한 담체 및 부형제 등의 다른 화학성분과 함께, 본 명세서에 기재된 하나 이상의 다중결합 단백질 구조물의 제제를 의미한다. 제약 조성물의 목적은 유기체에 화합물의 투여를 용이하게 하는 것이다.
이하, 용어 "제약학적으로 허용가능한 담체"는 기관에 상당한 자극을 일으키지 않고, 투여되는 화합물의 생체 활성 및 특성을 없애지 않는 담체 또는 희석제를 의미한다. 담체의 예는, 이것으로 제한되지 않으며: 고형(예를 들면, 파우더) 및 가스성 담체 뿐만 아니라, 프로필렌 글리콜, 식염수, 물과 유기 용매의 에멀젼 및 혼합물이다.
여기서, 용어 "부형제"는 화합물의 투여를 더욱 용이하게 하기 위해 제약 조성물에 첨가되는 불활성 물질을 의미한다. 부형제의 예는, 이것으로 제한되지 않으며 탄산칼슘, 인산칼슘, 다양한 슈가 및 다양한 형태의 전분, 셀룰로스 유도체, 젤라틴, 식물유 및 폴리에틸렌 글리콜이다.
제약 조성물은 선택적으로 다중결합 단백질 구조물의 α-갈락토시다제를 더욱 안정화시키는 추가의 성분을 함유할 수 있다. 선택적으로 추가 성분은 갈락토즈이다.
또는, 갈락토즈 유도체(예를 들면, 갈락토즈-함유 글리코시드)는 갈락토즈 대신 사용될 수 있다. 선택적으로, 비-환원 갈락토즈 유도체가 사용된다.
약물의 제형화 및 투여 기술은 "Remington's Pharmaceutical Sciences" Mack Publishing Co., Easton, PA 최근호에서 찾아볼 수 있으며, 본 명세서에 참조로 포함되었다. 본 발명의 제약 조성물은 본 기술분야에서 잘 알려진 방법, 예를 들면, 통상의 혼합, 용해, 과립화, 당의정-제조, 현탁분리, 유화, 캡슐화, 포괄법 또는 동결건조 방법으로 제조할 수 있다.
본 발명에 따라서 사용하기 위한 제약 조성물은, 부형제 및 보조제를 함유하는 하나 이상의 제약학적으로 허용가능한 담체를 사용하여 통상의 방법으로 제형화할 수 있고, 이것은 다중결합 단백질 구조물을 제약학적으로 사용될 수 있는 제제로 처리하는 것을 용이하게 해준다. 적합한 제제는 선택된 투여경로에 따른다.
주사 또는 점적주사(infusion)에 있어서, 본 발명의 구현예의 다중결합 단백질 구조물은 수용액, 바람직하게는 행크용액(Hank's solution), 링거액, 또는 생리 식염수 완충액 등의 생리적으로 적합한 완충액 내에서 프로필렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜 등의 유기 용매와 함께 또는 유기용매 없이 제형화될 수 있다.
점막을 통한 투여에 있어서, 침투제가 제형화하여 사용된다. 상기 침투제는 본 기술분야에서 공지되어 있다.
경구 투여에 있어서, 본 발명의 다중결합 단백질 구조물은 다중결합 단백질 구조물을 본 기술 분야에서 잘 알려진 제약학적으로 허용가능한 담제와 결합시킴으로써 쉽게 제형화될 수 있다. 상기 담체들은 본 명세서에 기재된 다중결합 단백질 구조물을 환자가 경구 섭취할 수 있도록, 정제, 알약, 당의정, 캡슐, 액체, 겔, 시럽, 슬러리, 현탁액 등으로 제형화될 수 있다. 경구용 약물학적 제제는, 정제 또는 당의정 코아를 얻기 위해 고형 부형제를 사용하고, 선택적으로 제조된 혼합물을 분쇄하고, 원한다면 적합한 보조제를 첨가한 후, 과립 혼합물을 처리하여 제조될 수 있다.적합한 부형제는, 특히, 락토스, 수크로스, 만니톨 또는 솔비톨을 포함하여 슈가와 같은 충전제; 예를 들면, 옥수수전분, 밀전분, 쌀전분, 감자 전분, 젤라틴, 트래거캔 고무, 메틸 셀룰로스, 히드록시프로필메틸-셀룰로스, 소듐 카르보메틸셀룰로스와 같은 셀룰로스 제제; 및/또는 폴리비닐피롤리돈(PVP)와 같은 생리학적으로 허용가능한 폴리머이다. 요구되는 경우, 가교 폴리비닐 피롤리돈, 한천, 또는 알긴산 또는 알긴산 나트륨 등의 이의 염 등의 붕해제가 첨가될 수 있다.
당의정 코아는 적합한 코팅을 제공한다. 이 목적으로, 아라비아검, 탈크, 폴리비닐피롤리돈, 카르보폴 겔, 폴리에틸렌 글리콜, 이산화 티타늄, 래커액 및 적합한 유기 용매 또는 용매 혼합물을 선택적으로 함유할 수 있는 농축된 슈가 용액이 사용될 수 있다. 식별을 위해 또는 활성 다중결합 단백질 구조물의 다른 배합량을 특징짓기 위해 정제 또는 당의정 코팅에 염료 또는 안료가 첨가될 수 있다.
경구로 사용될 수 있는 제약 조성물은 젤라틴으로 만들어진 연질, 밀폐 캡슐 뿐만 아니라 젤라틴으로 만들어진 푸시-핏(push-fit) 캡슐, 및 글리세롤 또는 솔비톨 등의 가소제를 포함한다. 상기 푸시-핏 캡슐은 혼합물 내에 락토스 등의 충전제, 녹말 등의 결합제, 탈크 또는 스테아린산 마그네슘 등의 윤활제, 및, 선택적으로 안정화제와 함께 활성성분을 함유할 수 있다. 연질 캡슐에서, 다중결합 단백질 구조물은 지방유, 액체 파라핀, 또는 액체 폴리에틸렌 글리콜 등의 적합한 액체내에 용해되거나 또는 현탁될 수 있다. 또한, 안정화제가 첨가될 수 있다. 경구 투여용 제형은 모두 선택된 투여 경로에 적합한 복용량이어야 한다.
구강 투여에 있어서, 조성물은 통상의 방법으로 제조된 정제 또는 마름모꼴의 형태를 취할 수 있다.
흡입 투여에 있어서, 본 발명의 구현예에 따라 사용하기 위한 다중결합 단백질 구조물은, 적합한 추진제, 예를 들면, 디클로로디플루오로메탄, 트리클로로플루오로메탄, 디클로로테트라플루오로에탄 또는 이산화탄소를 사용하여 가압팩 또는 네뷸라이저로부터 에어로졸 스프레이 방식(통상적으로 분말, 액화 및/또는 기체 운반체를 포함한다)의 형태로 편리하게 전달된다. 가압 에어로졸의 경우에, 계량된 양을 전달하기 위해 밸브를 제공함으로써 복용단위가 결정될 수 있다. 흡입기 또는 취입기에 사용하기 위한 예를 들면, 젤라틴의 캡슐 및 카트리지는 다중결합 단백질 구조물의 파우더 믹스, 및 제한되는 것은 아니지만, 락토스 또는 녹말 등의 적합한 파우더 베이스를 함유하여 제형화될 수 있다.
본 명세서에 기재된 다중결합 단백질 구조물은, 예를 들면 1회 주사 또는 연속 점적주사로 비경구 투여용으로 제조될 수 있다. 주사 또는 점적주사용 제형은 앰플 또는 선택적으로 보존제가 첨가된 다회 용기 내에 단위 사용량 형태로 있을 수 있다. 상기 조성물은 유성 또는 수성 비히클 내의 현탁액, 용액 또는 에멀젼 일 수 있고, 현탁제, 안정화제 및/또는 분산제 등의 제형화제를 함유할 수 있다.
비경구 투여용 제약 조성물은 수-용해 형태로 다중결합 단백질 구조물 제제의 수용액을 포함한다. 또한, 다중결합 단백질 구조물의 현탁액은 적당한 유성 주입 현탁액 및 에멀젼(예를 들면, 유중 수, 수중 유 또는 유상 에멀젼 내에 유중 수)으로 제조될 수 있다. 적합한 친유성 용매 또는 비히클은 참기름 등의 지방유, 또는 올레인산 에틸, 트리글리세라이드 또는 리포좀과 같은 합성 지방산 에스테르를 포함한다. 수성 주입 현탁액은 소듐 카르복시메틸 셀룰로스, 솔비톨 또는 덱스트란과 같은 현탁액의 점성을 증가시킬 수 있는 물질을 함유할 수 있다. 선택적으로, 현탁액은 적합한 안정화제 또는 작용물질을 함유할 수 있고, 이는 다중결합 단백질 구조물의 용해도를 증가시켜 고도록 농축된 용액을 제조하게 해준다.
또는, 다중결합 단백질 구조물은 사용전, 적합한 비히클, 예를 들면, 멸균 주사용 증류수와 구성을 이루기 위해 파우더 형태일 수 있다.
본 발명의 구현예의 다중결합 단백질 구조물은 예를 들면, 코코아 버터 또는 다른 글리세라이드 등의 통상의 좌제 베이스를 사용하여 좌제 또는 관장제 등의 직장용 조성물로 제형화될 수 있다.
본 명세서에 기재한 제약 조성물은 또한 겔 상태 담체 또는 부형제의 적합한 고형물을 함유할 수 있다. 이러한 담체 또는 부형제의 예는, 이것으로 제한되는 것은 아니지만, 탄산칼슘, 인산칼슘, 다양한 슈가, 녹말, 셀룰로스 유도체, 젤라틴 및 폴리에틸렌 글리콜 등의 폴리머를 포함한다.
본 발명의 문맥에서 사용하기에 적합한 제약 조성물은 활성 성분이 의도된 목적을 달성하기에 효과적인 양으로 함유된 조성물을 포함한다. 보다 상세하게, 치료적으로 유효량은 질병 증상을 예방, 완화 또는 개선하거나 치료받는 대상체의 생존을 연장시키기에 효과적인 다중결합 단백질 구조물의 양을 의미한다.
본 발명의 방법에서 사용된 임의의 다중결합 단백질 구조물에 있어서, 치료적으로 유효량 또는 투여량은 초기에는 동물에서 활성을 어세이하여 추정될 수 있다. 예를 들면, 투여량은, 활성 어세이에 의해 결정된 바 대로 IC50을 포함하는 순환 농도 범위를 얻기 위해 동물 모델에서 결정될 수 있다(예를 들면, 다중결합 단백질 구조물의 생체 활동에서 반(half)-최대 증가되는 테스트 단백질 구조물의 농도). 이러한 정보는 사람에서 유용한 복용량을 좀더 정확히 결정하기 위해 사용될 수 있다.
하기 실시예에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 구현예의 다중결합 단백질 구조물에 대해 치료적 유효량은 약 1㎍/㎏ 체중량 및 약 500㎎/㎏ 체중량 사이의 범위일 수 있다.
본 명세서에 기재된 다중결합 단백질 구조물의 독성 및 치료효과는 대상 단백질 구조물에 대해, 예를 들면 EC50, IC50 및 LD50(시험 동물의 50%가 사망하는 치사량)을 결정함으로써 실험 동물에서 표준 제약 절차에 의해 결정될 수 있다. 이들 활성 어세이와 동물 연구에서 얻어진 데이타는 사람에서 사용하기 위한 복용량의 범위를 만드는데 사용될 수 있다.
투여량은 사용되는 투여 형태와 활용되는 투입 경로에 따라 변경될 수 있다. 정확한 제제, 투여 경로 및 복용량은 환자의 상태의 관점에서 각각의 의사에 의해 선택될 수 있다(예를 들면, Fingl et al., 1975, in "The Pharmacological Basis of Therapeutics", Ch. 1 p.1 참조).
투여량과 간격은 원하는 효과, 최소 효과 농도(MEC)를 유지하기에 충분한 활성 성분의 혈장 레벨을 제공하기 위해 개인적으로 조정될 수 있다. MEC는 각 제제에서 변하지만, 시험관내 데이타로부터 추정될 수 있다; 예를 들면, 시험관 내에서 요구된 활성 레벨을 얻기에 필요한 농도. MEC를 얻기 위해 필요한 투여량은 개인 특성과 투여 경로에 따를 것이다. HPLC 어세이 또는 바이오어세이는 혈장 농도를 결정하는데 사용될 수 있다.
투여 간격은 또한 MEC 값을 사용하여 결정될 수 있다. 제제는 식이요법을 사용하여 투여될 수 있고, 이것은 MEC 이상으로 시간의 10-90% 동안, 바람직하게는 30-90% 및 가장 바람직하게는 50-90% 동안 혈장 레벨을 유지시킨다.
치료될 상태의 심각성과 민감성에 따라, 상기 투여(dosing)은 상기 기재된 서방 조성물의 단일 투여일 수 있고, 여기서 치료과정은 치료가 효과적이거나 또는 질병 상태의 약화가 달성될 때까지 수일 내지 수주 지속된다.
투여되는 조성물의 양은, 물론, 치료되는 대상체, 고통의 심각성, 투여방법, 처방 의사의 결정 등에 따를 것이다.
본 발명의 조성물은, 요구되는 경우, 팩 또는 FDA(the U.S. Food and Drug Administration)가 승인한 키트와 같은 디스펜서 디바이스(활성 성분을 함유하는 1 이상의 단위 복용량을 포함할 수 있다)로 제시될 수 있다. 팩은, 예를 들면, 이것으로 제한되는 것은 아니지만, 블리스터 팩 또는 가압 용기(흡입용) 등의 금속 또는 플라스틱 호일을 포함할 수 있다. 팩 또는 디스펜서 디바이스는 투약 지시사항을 수반할 수 있다. 팩 또는 디스펜서는 또한 약품의 제조, 사용 또는 판매를 규제하는 정부 당국에 의해 정해진 형태의 용기와 함께 안내문이 수반될 수 있고, 여기서 안내문은 사람 또는 가축에 투약하는 조성물의 형태가 당국에 의해 허가됨을 반영한다. 상기 안내문은, 예를 들면, 처방 의약품에 대해 미국 식품의약국에 의해 승인된 라벨 또는 승인된 제품 인서트일 수 있다. 적합한 제약 담체 내에서 제형화된 본 발명의 구현예의 다중결합 단백질 구조물을 함유하는 조성물이, 본 명세서에서 상세히 한 바와 같이, 또한 제조되고, 적당한 용기에 놓여지고, 지시된 상태의 치료 또는 진단을 위해 라벨링될 수 있다.
따라서, 본 발명의 구현예에 따라서, 상기 기재한 바와 같이, 선택된 다중결합 단백질 구조물에 따라, 다중결합 단백질 구조물의 활성이 유리한 조건의 치료에 사용하기 위해, 본 명세서에 기재된 제약 조성물이 포장재로 포장되고 포장재 내에 또는 그 위에 프린트로 식별화된다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "약"은 ±10%를 의미한다.
용어 "포함하다", "포함하는", "함유하다", "함유하는", "갖는" 및 이들의 활용형은 "포함하지만 제한되지는 않는"을 의미한다.
용어 "이루어진"은 "포함하고 제한되는"을 의미한다.
본 명세서에서 사용된 단어 "예시적"은 "예, 사례 또는 실례"를 의미한다. "예시적"으로 기재된 임의의 구현예는 반드시 다른 구현예에 대해 바람직하거나 유리한것으로 해석되거나 및/또는 다른 구현예의 특징의 포함을 배제하는 것은 아니다.
본 명세서에서 사용된 단어 "선택적으로"는 "일부 구현예에서 제공되며 다른 구현예에서는 제공되지 않는"을 의미한다. 본 발명의 어떤 특정한 구현예는 만일 특징이 상충되지 않는다면 다수의 "선택적" 특징을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이 단수형태 "정관사(a)", "정관서(an)" 및 "부정관사(the)"는 만일 문맥이 명백히 달리 지시하지 않으면 복수의 대상을 포함한다. 예를 들면, 용어 "화합물(a compound)" 또는 "적어도 1개의 화합물(at least one compound)"은 그의 혼합물을 포함하여 복수개의 화합물을 포함할 수 있다.
본 명세서를 통해서, 본 발명의 다양한 구현예가 구성 범위 내에서 제시될 수 있다. 구성 범위내의 설명은 단순히 편리함과 간단함을 위한 것으로 이해되어야 하며 본 발명의 범위에 대해 변경할 수 없는 제한으로 해석되어서는 안된다. 따라서, 범위의 설명은 그 범위 내의 개별 수치 뿐만 아니라 모든 가능한 하위범위가 명확히 기재된 것으로 고려되어야 한다. 예를 들면 1 내지 6의 범위의 기재는 그 범위 내의 개별 숫자, 예를 들면, 1, 2, 3, 4, 5 및 6 뿐만 아니라, 1 내지 3, 1 내지 4, 1 내지 5, 2 내지 4, 2 내지 6, 3 내지 6 등의 하위 범위를 명확히 기재한 것으로 고려되어야 한다. 이것은 범위의 폭과 상관없이 적용된다.
본 명세서에서 수치 범위가 지시될 때는 언제나, 지시된 범위 내에서 어떤 인용된 숫자(분수 또는 정수)를 포함하는 것으로 의미된다. 본 명세서에서, 제 1 지시 숫자 및 제 2 지시 숫자 "사이의 범위에 이르는/범위이다" 구 및 제 1 지시 숫자 "내지" 제 2 지시 숫자 "범위에 이르는/범위이다" 구는 상호 교환하여 사용되고 제 1 및 제 2 지시 숫자 및 그 사이의 모든 분수 및 정수를 포함하는 것으로 의미된다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "방법"은, 이것으로 제한되는 것은 아니나, 화학, 생리학, 생물학, 생화학 및 의학 분야의 종사자에 의해 알려지거나 또는 알려진 방식, 수단, 기술 및 절차로 부터 쉽게 개발할 수 있는 방식, 수단, 기술 및 절차를 포함하여, 주어진 작업을 수행하기 위한 방식, 수단, 기술 및 절차를 의미한다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "치료하는"은 상태의 진전을 제거, 실질적으로 억제, 저하 또는 역전, 상태의 임상적 또는 심미적 증상 개선 또는 실질적으로 상태의 임상적 또는 심미적 증상의 외관을 실질적으로 예방하는 것을 포함한다.
별개의 구현예의 문맥에서 설명된 본 발명의 특정 특징은, 명확성을 위해, 단일 구현예와 결합하여 제공될 수 있다. 반대로, 단일 구현예의 문맥에서 설명된 본 발명의 다양한 특징은, 간결함을 위해, 독립적으로, 또는 적합한 하위조합으로 또는 본 발명의 임의의 다른 기재된 구현예에 적절하게 제공될 수 있다. 다양한 구현예의 문맥에서 설명된 특정 특징은 만일 구현예가 이들 요소들 없이 작동되지 않는 것이 아니라면, 이들 구현예에서 필수적인 특징으로 간주되지 않는다.
상기에서 상세히 기술하고 하기 청구항 란에서 청구된 바와 같이 본 발명의 다양한 구현예와 양태가 하기 실시예에서 실험적으로 지지된다.
실시예
상기 설명과 함께 다음의 실시예는 본 발명의 일부 구현예를 비제한적인 방식으로 설명한다.
물질 및 방법
비스-N-히드록시숙신이미드-폴리(에틸렌 글리콜)(비스-NHS-PEG-)를 아이리스 바이오테크 게엠하바(Iris Biotech GmbH)로부터 PEG8 및 2000 Dalton (PEG45) PEG 형태로, 및 피어스(Pierce)로부터 PEG5 형태로 얻고, 디메틸 술폭사이드(DMSO)중에 25 mg/mL의 농도로 용해시켰다.
시트르산은 시그마(Sigma)로부터 얻고;
쿠마시 블루(Coomassie Blue) G250는 바이오-라드(Bio-Rad)로부터 얻고;
디메틸 술폭사이드는 시그마로부터 얻고;
D-(+)-갈락토즈는 시그마로부터 얻고;
사람 혈장(K3 EDTA)은 바이오레클레메이션 인크(Bioreclamation Inc.)로부터 얻고;
4-메틸륨벨리페론(4-Methylumbelliferone)은 시그마로부터 얻고;
4-메틸륨벨리페릴(4-Methylumbelliferyl)-α-D-갈락토피라노사이드(galactopyranoside)는 시그마로부터 얻고;
N-도데카노일-니트로벤족사디아졸-세라마이드 트리헥소사이드(Gb3-NBD)는 마트레야(Matreya)로부터 얻고;
2-(N-몰포리노)에탄술폰산은 머크(Merck)로부터 얻고;
인산염 완충된 식염수는 시그마로부터 얻고;
p-니트로페닐-α-D-갈락토피라노사이드는 시그마로부터 얻고;
프리물린(Primuline)은 시그마로부터 얻고; 프리물린 스프레이 시약은 200㎖ 아세톤:물(8:2 부피비)에서 프리물린 12.5mg을 용해시키는 것으로 제조하고;
피리딘은 시그마로부터 얻고;
시나핀산(sinapinic acid)은 시그마로부터 얻고;
탄산 나트륨은 시그마로부터 얻고;
인산 나트륨은 시그마로부터 얻고;
타우로콜산 나트륨(Sodium taurocholate)은 시그마로부터 얻고;
트리플루오로아세트산은 시그마로부터 얻었다.
식물 재조합 사람 α- GAL -I :
식물 재조합 사람 α-GAL-I (prh-α-GAL-I)으로 본 명세서에서 언급하고 있는 SEQ ID NO: 1을 갖는 식물 재조합 사람 α-GAL (prh-α-GAL)을 국제특허출원 PCT/IL2008/000576 (WO 2008/132743 공개)에서 설명된 바와 같이 제조하였다.
형질전환 식물 물질을 사람 α GAL-A 단백질을 발현하기 위하여 α- GAL-A에 대한 발현 카세트를 함유하는 유전적 구성물로 잠입된 니코티아나 벤타미아나(Nicotiana Benthamiana) 식물을 사용하여 발생시켰다. 이것은 제어된 조건 하에서 성장 챔버에서 수행하였다. 이어서 식물 물질을 수확하고, 식물 세포로부터 가용성 단백질을 추출하였다. phr-α- GAL-A를 이어서 단백질 정제를 위한 표준 방법을 포함하는 정제 방법으로 정제시키고, 이어서 가교된 단백질을 제조하기 위해 화학적 변형 단계를 진행시켰다. 현 phr-α- GAL-A를 호모겐나이저(homogenizers)를 사용하여 식물 물질로부터 추출하였다. 식물 파편을 원심분리로 제거하고 단백질을 황산 암모늄 침전 및 산성화 단계를 사용하여 추가 정제하였다. 상청액을 여과하고, 소수성 컬럼상에서 로딩시키고, 이어서 탈염하고, 양이온 교환 컬럼 상에서 로딩시켰다. 양이온 교환 컬럼의 풀(pool)을 농축시켰다.
식물 재조합 사람 α- GAL - II
prh-α-GAL-II로 명세서에서 언급되는 SEQ ID NO: 2를 갖는 α-GAL 및 SEQ ID NO: 3(SEQ ID NO: 1에서 존재하는 N-말단 아미노산 EF가 없음)을 갖는 α-GAL의 혼합물을 포함하는 식물 재조합 사람 α-GAL을 다른 유전적 구성물을 사용하여 prhα-GAL-I을 위한 상기 설명된 것과 유사한 방법으로 제조하였다.
사람 α-갈락토시다제 단백질을 코딩하는 cDNA(EC 3.2.1-22 GenBank: X05790)를 제너라트 아게(GENEART AG (Regensburg, Germany))를 통해 최적화하고 합성하였다. 리더 펩티드가 없는 코돈 용도를 니코티아나 타바쿰(Nicotiana tobaccum) 유전자의 코돈 바이어스로 채택하였다. 최적화 공정 동안, 다음의 시스-액팅 서열 모티프(cis-acting sequence motifs)를 회피하였다: 내부 TATA-박스, 치-사이트(chi-sites) 및 리보솜 진입 사이트(chi-sites and ribosomal entry sites), AT-풍부 또는 GC-풍부 서열 스트레치(sequence stretches), RNA 불안정 요소(instability elements) ("킬러 모티프(killer motifs)"), 반복 서열 및 RNA 이차 구조물, 스플리스 도너(splice donor (은성(crptic) 및 어셉터 사이트, 브랜치 포인트(branch point). 또한, 매우 높은 (>80 %) 또는 매우 낮은 (<30 %) 함량의 영역을 회피하였다.
전장 사람 α-갈락토시다제 단백질(GenBank: X05790)의 천연 사람 α-갈락토시다제 리더 펩티드(소포체 타겟 시그널 펩티드)의 핵산 서열을 아라미도프시스 ABPI 단백질(Arabidopsis ABPI protein)의 33 아미노산 소포체 타겟팅 시그널 펩티드(리더 펩티드)를 코딩하는 핵산 서열로 교체하였다. 상기 시그널 펩티드는 시그널 펩티다제에 의해 α-갈락토시다제의 충분한 타겟팅을 분비(secretory) 경로에 제공하고, 단백질이 소포체로 전위되면, 폴리펩티드로 개열시켰다. 소포체 보유 시그널 SEKDEL을 코딩하는 핵산 서열을 3' 말단에서 cDNA 서열에 부가해서, 골기(Golgi) 장치로부터 발현된 단백질의 회수를 허용하며, 효과적으로 소포체에서 단백질을 유지시켰다.
관심 단백질을 코트(coat) 단백질의 강한 섭게놈의 바이러스성 프로모터로부터 발현시켰다. 상기 시스템은 아그로박테리움(Agrobacterium )에 의해 식물로 전달된 바이러스성 벡터의 일시적 증폭(아그로감염(agroinfection)에 의존한다. 아그로감염에서, 식물 기능성 프로모터 및 바이러스성 리플리콘(replicon)을 코딩하는 cDNA를 Agrobacterium로부터 식물 세포로 T-DNA로서 전달시켰다. 상기 T-DNA는 식물 프로모터에 의해 자기 복제를 개시하는 생체 활성 바이러스성 RNA를 발생시키기 위하여 식물 내(in - planta)에서 전사시켰다.
일시적 발현 동안, 3 벡터 재조합 시스템은 문헌 [Gleba et al., Vaccine 2005, 23:2042-2048]에서 설명된 바와 같이 이전에 발전된 시스템에 기초되었다. 상기 벡터들 중 하나는 α-갈락토시다제 cDNA로 삽입되고, 나머지 2개의 벡터는 전체 바이러스성 리플리콘(RdRp 및 인터그라제(Integrase))의 구축을 위한 유전자를 포함하고, 따라서 초기 복제를 개시할 수 있는 생물학적 활성 바이러스성 RNA를 발생시켰다.
N. 벤타미아나(N. Benthamiana) 식물을 발아시키고, 과립형 서방 비료(Scott Marysville, OH)로 보충된 시판된 믹스 토양(Givaat Ada, IL)에서 긴 하루 동안(16시간 빛 /8시간 어둠) 광체계(light regime) 하 24 내지 25℃에서 성장시켰다.
아그로박테리아를 전기영동(2500 V, 5 milliseconds)을 사용하여 pICH20866-알파-GAL 기초된 리플리콘 벡터 시스템으로 형질전환시켰다[den Dulk-Ra and Hooykaas, Methods Mol Biol 1995, 55:63-72]. 이 분야에 알려진 표준 방법으로 진공 잠입(vaccum infiltration)에 의해 식물에 3 ICON 플라스미드를 함유한 아그로박테리아를 잠입시켰다. 간략히, 5-6주령 N. 벤타미아나(N. Benthamiana) 식물을 박테리아성 현탁액으로 모든 기생의 식물 기관을 담지시키는 것으로 잠입시키고, 진공 챔버에 놓았다. 마이너스(-) 0.8 바(bar) 진공을 1분 동안 적용시키고, 이어서 빠르게 대기압으로 변경시켰다. 식물을 동일한 성장 조건 하에서 추가적인 5 내지 7일 동안 그린하우스로 돌려보냈다.
니코티아나 벤타미아나 잎 샘플을 잠입 후 5일에 수확하고, SDS-PAGE를 위한 라엠리(Laemmli) 완충액에서 또는 식물 발현된 단백질의 촉매 활성의 어세이를 위한 활성 어세이 완충액(20 mM 시트르산, 30mM 인산 나트륨, 0.1% 소혈청 알부민 및 0.67% 에탄올, pH 4.6)에서 추출하였다.
식물 추출물로부터의 사람 α-갈락토시다제 단백질을 2-단계 황산 암모늄 차별 침전화("염석" : 1st 단계 0.57M; 2nd 단계 2.27M)에 의해 정제하고, 이어서 소수성 상호작용 크로마토그래피(페닐 650M 수지) 및 양이온 교환 크로마토그래피로 정제하였다.
N-말단 글리신의 존재 및 부재에서 차이가 있는 2개의 서열(즉, SEQ ID NO: 2 및 SEQ ID NO: 3)를 다른 리더 서열 프로세싱으로 얻었다.
α- GAL 활성의 4- 메틸륨벨리페릴 -α-D- 갈로톡피라노사이드 어세이
α-GAL 활성을 가수분해 기질로서 4-메틸륨벨리페릴-α D-갈락토피라노사이드를 사용하여 측정하였다. 상기 어세이를 시트르산염-인산염 완충액(20 mM 시트르산, 30 mM 인산 나트륨, pH 4.6)에서 수행하였다. 10㎕의 테스트된 α-GAL을 함유한 샘플을 5mM 4-메틸륨벨리페릴-α-D-갈락토피라노사이드를 함유한 40㎕ 어세이 완충액으로 배양시켰다. 상기 반응 혼합물을 37℃에서 60분 동안 배양시켰다. 10㎕의 반응 혼합물을 블랙 96-웰 플레이트(Greiner)로 옮기고, 90㎕의 정지 용액(2M 탄산 나트륨)을 첨가하였고, 형광을 365nm의 여기 파장 및 450nm의 방출 파장에서 측정하였다. 형광을 생성물 농도로 번역시키고, 추가로 반응 생성물인 4-메틸움벨리페론의 교정 곡선을 사용하여 추가적으로 활성으로 번역시켰다.
α- GAL 활성의 N- 도데카노일 - 니트로벤족사디아졸 - 세라마이드 트리헥소사이드(( Gb 3 - NBD ) 어세이
형광으로 표지된 기질 N-도데카노일-니트로벤족사디아졸-세라마이드 트리헥소사이드(Gb3-NBD)는 Gb3 보다 덜 친유성이며, 따라서 그의 사용을 시험관 내 효소 반응에서 용이하게 한다.
10㎕의 0.1㎍/㎕ Gb3-NBD (10 % 에탄올을 갖는 물에서), 및 5㎕의 0.2mg/㎖ α-GAL을 4.6의 pH에서 85㎕의 시트르산염-인산염 완충액에 첨가하였다. 최종 α-GAL 농도는 10㎍/㎖ 이였다. α-GAL 없는 배경 또는 비-촉매화된 반응은 10㎕의 0.1㎍/㎕ Gb3-NBD (10 % 에탄올을 갖는 물에서)와 90㎕의 시트르산염-인산염 완충액으로 구성시켰다. 상기 반응 혼합물을 37℃에서 60분 동안 배양하였다. 배양에 이어서, 50㎕ 메탄올을 반응 혼합물에 첨가하고, 상기 용액을 1분 동안 와동하였다. 100㎕ 클로로포름을 이어서 첨가하고, 상기 용액을 1분 동안 추가로 와동하였다. 물과 유기 용매를 Speed Vac 시스템을 사용하여 진공하에서 제거시켰다. 상기 잔류물을 클로로포름:메탄올(1:1)의 80㎕에 용해시켰다. 30㎕의 각각의 샘플을 리노매트 V 시스템(Linomat V system (CAMAG))을 사용하는 HPTLC(고성능 박막 크로마토그래피) 실리카 겔 60 플레이트(머크)에 로딩하였다. HPTLC 플레이트를 용매시스템으로 클로로포름:메탄올:H2O 용액을 100:42:6의 비율로 사용하여 전개시켰다. 플레이트를 이어서 건조시키고, 기질 및 생성물 스팟을 UV 광선하 조사에 의해 365nm 파장에서 가시화하였다.
α- GAL 활성의 p- 니트로페닐 -α-D- 갈락토피라노사이드(p-NP-G)어세이 :
p-니트로페닐-α-D-갈락토피라노사이드를 α-GAL 활성 어세이를 위한 가수분해 기질로 사용하였다. 상기 어세이 완충액은 20mM 시트르산, 30mM 인산나트륨, 0.1% BAS(소혈청 알부민) 및 0.67% 에탄올을 pH4.6에서 포함하였다. 상기 어세이를 96 웰 ELISA 플레이트(Greiner)에서 수행하였다. 50㎕의 샘플을 150㎕ 어세이 완충액으로 배양시키고, 30㎕ 기질을 첨가하여 8mM p-니트로페닐-α-D-갈락토피라노사이드의 최종 농도를 얻었다. 상기 반응 혼합물을 37℃에서 90분 동안 배양하였다. 90분후, 100㎕의 1.98M 탄산 나트륨을 반응을 종결하기 위하여 각각의 웰에 첨가하였다. 반응 생성물의 양을 405nm에서 흡광도로 측정하는 것으로 결정하였다.
시험관 내α- GAL 안정성의 측정
다양한 소스로부터α-GAL의 안정성을 다음의 조건의 하나에 α-GAL을 첨가하는 것으로 결정하였다.
1) 가상 리소좀 조건 : 시트르산염-인산염 완충액(20mM 시트르산, 30mM 인산염 나트륨), pH 4.6, 37℃;
2) 가상 생리 조건 : 인산염 완충된 식염수(PBS), pH 7.4, 37℃;
3) 37℃에서 사람 혈장.
상기α-GAL의 활성에 의해 결정되는 바와 같이, α-GAL은 용액 중에 1㎍/㎖의 농도로 첨가하고, 상기 용액을 37℃에서 배양하였다. 각각의 용액의 샘플을 예정된 시간 지점에서 회수하고, α-GAL 활성을 상기에서 설명된 바와 같이 측정하였다. 각 환경에 대해 테스트된 α-GAL의 첨가 후 즉시의 효소 활성 값을 100%로서 정의하였고, 추가의 테스트된 시간 지점에서의 활성 결과를 그 초기 활성의 퍼센트로서 계산하였다.
α- GAL 의 약물 동력학 :
개개의 파브리(α-Gal-A -/0) 마우스들을 채색된 플렉시글래스 레스트레이닝 디바이스(illuminated plexiglass restraining device)에 놓고, 효소를 꼬리 정맥으로 주입하였다. 혈액 샘플을 주입 후 꼬리로부터 또는 레트로-오비탈 눈으로부터 헤파린화된 마이크로헤마토크리트 튜브를 사용하여 채혈하여 지시된 시간에서 회수하였다. 혈장을 4-메틸륨벨리페릴-α-D-갈락토피라노사이드 활성 완충액에서 희석시켰다. 4-메틸륨벨리페릴-α-D-갈락토피라노사이드 어세이를 상기 설명된 바와 같이 수행하였다.
말단 제거 반감기(T1 /2)를 혈장 활성 결과에 기초하여 계산하였다. 말단 반감기(제거 반감기)는 의사-평형(pseudo-equilibrium)의 분포에 도달한 후 혈장 농도가 50%까지 감소하는데 요구된 시간을 말한다. 말단 반감기는 시간의 선형 회귀 vs. 로그 농도에 의한 곡선의 말단(로그-선형) 부분으로부터 계산하였다[Toutain & Bousquet-Melou, J Vet Pharmacol Ther 2004, 27:427-39].
α- GAL 의 바이오-분포
파브리병(α-Gal-A -/0) 마우스들을 2㎎/Kg의 투여량으로 α-GAL를 정맥내 주입하였다(꼬리 정맥으로). 조직(간, 신장, 심장, 및 비장)을 효소의 후반 주입 2시간, 24시간, 3일, 7일, 14일 또는 28일에 채취하였다. 정상 대조 마우스들에서 및 식염수-투여된(미처리된) 파브리병 마우스에서의α-GAL 레벨을 외인성 α-GAL이 수용된 파브리병 마우스들에서의 레벨과 비교하였다. 조직에서 α-GAL 활성을 결정하기 위하여, 오시마 등의(Oshima et al.) 문헌 [PNAS 1997, 94:2540-2544]에서 설명된 바와 같이 해동 조직 샘플을 용해 완충액(lysis buffer)(28mM 시트르산, 44mM 이염기성 인산 나트륨, 0.5% 소듐 타우로콜산염, pH 4.4)을 포함한 2㎖ 폴리프로필렌 튜브에 놓았다. 상기 샘플을 10분 동안 Tissuelyser의 사용에 의해 균질화시켰다. 파편을 4℃에서 원심분리하는 것으로 펠렛화하고, 얻어진 상청액을 상기 설명된 바와 같이 4-메틸륨벨리페릴-α-D-갈락토피라노사이드 어세이에 의해 α-GAL 활성에 대해 어세이하였다. 상기 동일한 샘플에 대해 또한 웨스턴 블롯 분석을 수행하였다.
생체내 Gb 3 어세이
주입된 α-GAL의 종말점 효능을 Gb3 레벨이 α-GAL 활성에 의해 감소되는지 안되는지를 결정하기 위해 동물 조직의 Gb3 레벨의 어세이에 의해 측정하였다.
Gb3 가수분해를 측정하기 위해, 중성의 글리코스핑고지질을 타겟 기관(예를 들면, 간, 신장, 심장 및 비장)으로부터 추출하였다. 100mg 조직 샘플을 1㎖의 2:1(v/v) 클로로포름:메탄올 중에서 균질화시키고, 20분 동안 13,500rpm에서 원심분리하였다. 62㎕의 물을 1㎖ 파쇄액(homogenate)에 첨가하여 20:10:2의 클로로포름:메탄올:물의 용액을 얻었다. 10㎕ 피리딘을 파쇄액에 첨가하여 1%의 최종 피리딘 농도를 갖게 하였다. 상기 샘플을 48℃에서 24시간 동안 교반하였다. 용매와 물을 스피드백 시스템(SpeedVac system)을 사용하여 진공하에서 제거하였다. 상기 샘플을 2.5㎖ 메탄올중에 재현탁시키고, 메탄올중 1M KOH의 250㎕를 이어서 첨가하였다. 상기 샘플을 이어서 2시간 동안 37℃에서 흔들었다. 사포닌화(saponification) 반응을 10㎕의 아세트산을 첨가하는 것으로 중지시켰다. 2.5㎖ 클로로포름을 이어서 샘플에 첨가하고, 이어서 2.5㎖의 차가운 물을 첨가하였다. 상기 샘플을 5분 동안 격렬하게 흔들고, 5분 동안 상분리가 일어나도록 쉬게 하였다. 메탄올과 물로 구성된 상부 상을 버리고, 클로로포름과 메탄올로 구성된 하부 상을 진공(SpeedVac) 하에서 증발시키고, 잔류물을 HPTLC에 의한 글리코스핑고지질의 분석을 위해 1:1(v/v) 클로로포름:메탄올 300㎕ 중에서 재현탁시켰다.
조직 당지질의 정성 및 세미정량 분석을 고성능 박막 크로마토그래피(HPTLC)(CAMAG, Switzerland)에 의해 수행하였다. HPTLC 분석을 HPTLC 실리카겔 60 글래스 코팅된 플레이트(Merck) 상에서 분석하였다. 샘플을 리노매트(Linomat) 5 시스템(CAMAG, Switzerland)을 사용하여 플레이트 상에 로딩하였다. 플레이트를 용매시스템으로서 클로로포름-메탄올-물(60:35:4)를 사용하여 전개시켰다. 중성의 글리코스핑고지질을 프리물린 스프레이 시약으로 검출하였다. Gb3를 표준으로 돼지의 붉은 혈액 Gb3 (Matreya)을 사용하여 동정하고, N-헵타데카노일 세라마이드 트리헥소사이드(Matreya)의 교정 곡선과 세미-합성 표준을 사용하여 정량하였다. 플레이트를 시각화하였고, 관련 스팟을 winCATS 소프트웨어(CAMAG, Switzerland)에 의해 보조된 TLC 스캐너 III를 사용하여 정량하였다.
SDS - PAGE :
SDS-PAGE를 바이오-라드 크리테리오(Bio-Rad Criterion™) 시스템을 사용하여 환원된 조건하 및 인-하우스 캐스트된 12% 아크릴아미드 겔에서 수행하였다. 상기 겔을 쿠마시 블루 G250 착색제에 의해 착색하였다.
IEF ( 등전점 ):
IEF를 인비트로겐 노벡스(Invitrogen Novex®) 미니-세포 및 3-7의 pH 범위를 갖는 프리캐스트된 IEF 겔을 사용하여 수행하였다(Invitrogen). 상기 겔을 쿠마시 블루 G250으로 착색하였다. The gel was stained by Coomassie Blue G250.
질량 분광기( MALDI - TOF ):
MALDI-TOF를 브러커(Bruker) 리플렉스 IV MALDI-TOF 질량-분광기 시스템(Bruker-Franzen Analytik GmbH, Germany) 및 시나핀산(sinapinic acid)/트리플루오로아세트산(TEA)(0.1% TFA/아세토니트릴(2:1, v/v)) 포화된 매트릭스 용액을 사용하여 수행하였다.
실시예 1
재조합 α- GAL 시험관내 안정성
재조합 α-GAL의 시험관내 안정성을 상기 물질 및 방법 섹션에서 설명된 바와 같은 다양한 조건하에서 측정하였다. 식물 재조합 사람 α GAL-I, 뿐만 아니라 Fabrazyme® 및 Replagal® 시판되는 재조합 사람 α-GAL를 테스트하였다.
도 1에서 보여지는 바와 같이, 모든 테스트된 유형의 α-GAL은 가상 리소좀 조건하에서 활성의 손실을 보여주었다.
게다가, 도 2에서 보여지는 바와 같이, 모든 테스트된 유형의 α-GAL은 가상 생리 조건하에서 활성의 손실을 보여주었다. 더 보여지는 바와 같이, 100mg/mL 갈락토즈의 존재는 식물 재조합 α-GAL-I의 활성을 상기 조건하에서 부분적으로 보호하였다.
유사하게, 도 3에서 보여지는 바와 같이, 모든 테스트된 유형의 α-GAL은 37℃에서의 사람 혈장에서 활성의 손실을 보여주었다.
도 4에서 보여지는 바와 같이, 100mg/mL 갈락토즈의 존재는 가상 리소좀 조건하에서 식물 재조합 α-GAL-I의 활성을 부분적으로 보호하였다.
리소좀 및 중성 pH 레벨에서 크기 배제 크로마토그래피(SEC) 실험은 단백질 구조물에서 변화를 보여주었으며(데이터 도시하지 않음), 반면, SDS-PAGE 및 웨스턴 블롯 분석법은 일차 아미노산 설명의 어떠한 열화(degradation)도 보여지지 않았다(데이터 도시되지 않음).
이들 결과는 α-GAL이 α-GAL 단백질 구조물의 변경에 기인하여 리소좀 및 생리 조건하에서 활성을 잃고, 갈락토즈는 활성의 손실을 부분적으로 방지함을 보여주고 있다.
실시예 II
식물 재조합 사람 α- GAL -I과 비스 -N- 히드록시숙신이미드 -폴리(에틸렌글리콜)( 비스 - NHS - PEG ) 제제의 가교
식물 재조합 사람 α-GAL-I (prh-α-GAL-I)을 다양한 분자량의 비스-N-히드록시숙신이미드-폴리(에틸렌글리콜)(비스-NHS-PEG), 즉 비스-NHS-PEG5, 비스-NHS-PEG8 또는 비스-NHS-PEG45 (2,000 Dalton PEG를 갖는 비스-NHS-PEG)와 50:1, 100:1 및 200:1의 몰비로 가교시켰고, 그 구조는 도 5에 나타내었다.
비스-NHS-PEG는 단백질 상에 2개의 사이트(예를 들면, 리신 잔기)에서 또는 단백질 상의 1개의 사이트에서 단백질에 부착할 수 있으며, 이것에 의해 가교를 형성한다. 이들 2개의 부착 형태는 도 6에 도시하였다.
28.5㎕의 2-(N-몰포리노)에탄술폰산(MES) 완충액 (25 mM, pH 6) 중의 100㎍ α-GAL-I을 100 mg/ml의 갈락토즈를 함유한 13.5㎕의 인산염 완충액(100 mM, pH 8)에 첨가하였다.
α-GAL-I을 비스-NHS-PEG5와 1:50, 1:100, 및 1:200의 단백질:시약 몰비로 8㎕ DMSO 중의 비스-NHS-PEG5 α-GAL-I 용액에 첨가하는 것으로 가교하였다(1:50 몰비에 대해 27.4㎍의 α-GAL-I 용액, 1:100 몰비에 대해 54.8㎍의α-GAL-I 용액, 및 1:200 몰비에 대해 109.7㎍의 α-GAL-I 용액).
α-GAL-I을 비스-NHS-PEG45와 1:50, 1:100, 및 1:200의 단백질:시약 몰비로 8㎕ DMSO 중의 비스-NHS-PEG45 α-GAL-I 용액에 첨가하는 것으로 가교하였다(1:50 몰비에 대해 103㎍의 α-GAL-I 용액, 1:100의 몰비에 대해 206㎍의α-GAL-I 용액, 및 1:200의 몰비에 대해 412㎍의 α-GAL-I 용액). α-GAL-I을 비스-NHS-PEG8 1:50, 1:100, 및 1:200의 단백질:시약 몰비로 11.5㎕ DMSO 중의 비스-NHS-PEG8을α-GAL-I 용액에 첨가하는 것으로 가교하였다(1:50의 몰비에 대해 37㎍의 α-GAL-I 용액, 1:100의 몰비에 대해 73㎍의α-GAL-I 용액, 및 1:200의 몰비에 대해 146㎍의 α-GAL-I 용액).
비스-NHS-PEG 제제를 α-GAL-I에 첨가한 후에, 상기 반응을 피펫화하고, 2시간 동안 실온에서 오비탈 쉐이커에서 교반하였다.
모든 반응에서, 과량의 비스-NHS-PEG 가교제를 식염수에 대한 투석에 의해 제거하였다(50KDa 컷오프)
이합체의 수율은 단백질 농도 및 DMSO 농도의 최대 30%까지 증가로 증가하였다.
상기 반응 생성물은 상기 설명된 바와 같이 SDS-PAGE (소듐 도데실 황산염-폴리아크릴아미드 겔 전기영동), IEF (등전점), 웨스턴 블롯, 및 MALDI-TOF 질량 분광기에 의해 분석되었다.
도 7에서 보여지는 바와 같이, 표준 천연 prh-α-GAL-I는 겔 전기영동에 의해 단량체(분자량 48 KDa를 가짐)로 관찰된 반면, prh-α-GAL-I과 비스-NHS-PEG의 이어지는 반응에서, prh-α-GAL-I은 2개의 단량체가 비스-NHS-PEG와의 가교에 의해 공유적으로 결합되어짐을 나타내는 이합체의 형태(일부 단량체 존재)로 일차적으로 나타났다.
도 7에서 추가적으로 보여지는 바와 같이, 단량체 prh-α-GAL-I의 보다 높은 비율이 긴 가교제, 비스-NHS-PEG45보다 짧은 가교제, 비스-NHS-PEG5 및 비스-NHS-PEG8로 관찰되었다. 상기 비스-NHS-PEG45는 높은 비율의 가교된 단백질을 얻었다. 이들 결과는 짧은 가교제가 공유적으로 결합하는 단량체에서 덜 효과적이라는 것을 나타낸다.
도 7에서 추가적으로 보여지는 바와 같이, 테스트된 가교제의 각각에 대해 단량체 부분의 prh-α-GAL-I의 분자량이 가교제와의 이어지는 반응을 증가시켰다. 분자량에서의 증가는 가교제 대 단백질의 비율이 높을 수록(예를 들면, 200:1), 및 가교제의 분자량이 클수록 크다(예를 들면, 비스-NHS-PEG45). 이들 결과는 가교에 의해 이합되지 않은 단백질 단량체가 비스-NHS-PEG 가교제에 공유적으로 부착되는 것, 즉 단백질이 페길레이션되는(PEGylated) 것을 보여준다.
상기 결과는 단백질에 대해 보다 높은 몰 초과의 가교제의 사용이 이합체를 형성하는 가교 및 단백질의 페길레이션 모두를 포함하여 α-GAL 변형의 보다 높은 레벨을 얻게 함을 보여준다. 그러나, 200:1의 몰비가 가교의 효능에 중요하지 않은 첨가만을 제공하기 때문에 특히 비스-NHS-PEG45 시약을 사용하는 반응에서 100:1의 몰비는 높은 레벨의 가교제를 제공하였다.
도 8에서 보여지는 바와 같이, phr-α-GAL-I과 비스-NHS-PEG의 반응은 prh-α-GAL-I의 등전점(pI)를 감소시키며, 이것에 의해 비스-NHS-PEG가 phr-α-GAL-I에 공유적으로 부착되는 것이 확인되었다. phr-α-GAL-I에 비스-NHS-PEG의 부착은 리신 잔기의 염기성 아민기를 중성 아미드기로 전환하고 이것에 의해 pI가 감소합니다. pI에서 감소는 보다 큰 몰 초과(예를 들면, 200:1)의 비스-NHS-PEG가 사용되는 경우, 더 두드러지며, 얻어진 상기 결과는 SDS-PAGE로 확인하였다.
도 8에서 추가로 보여지는 바와 같이, pI는 비스-NHS-PEG45에 의한 것 보다 비스-NHS-PEG5 및 비스-NHS-PEG8에 의해 더 감소하였다.
이 결과는 비스-NHS-PEG5 및 비스-NHS-PEG8이 비스-NHS-PEG45보다 가교제의 한쪽 말단 만이 α-GAL에 부착되는 페길레이션을 더 한다는 것을 보여준다. 오로지 한쪽 만달에서 α-GAL에 부착된 가교제는 pI를 감소시키는데 더 효과적이고, 왜냐하면, 가교제는 산성 카르복실(-CO2H)기를 비부착된 말단에 포함하고, 덧붙혀 부착된 말단에서 리신 아민기가 아미드기로 전환하기 때문이다.
도 9에서 보여지는 바와 같이 phr-α-GAL-I과 비스-NHS-PEG45 가교제의 반응은 prh-α-GAL-I 이합체의 분자량을 MALDI-TOF 질량 분광기에 의해 결정된 바와 같이 97KDa에서 113KDa로 증가시켰다. 분자량에서의 상기 증가는 phr-α-GAL-I 이합체에 비스-NHS-PEG45의 대략 8분자의 첨가를 나타낸다.
도 10에서 보여지는 바와 같이, phr-α-GAL-1과 비스-NHS-PEG8 가교제의 반응은 prh-α-GAL-I 이합체의 분자량을 MALDI-TOF 질량 분광기에 의해 결정된 바와 같이 97KDa에서 104KDa로 증가시켰다. 분자량에서의 상기 증가는 phr-α-GAL-I 이합체에 비스-NHS-PEG8의 대략 10분자의 첨가를 나타낸다.
실시예 III
가교된 식물 재조합 사람 α- GAL -I의 활성
실시예 II에서 설명된 가교된 식물 재조합 α-GAL-I(phr-α-GAL-I)이 효소 활성을 보유하는지를 결정하기 위하여, 가교된 phr-α-GAL-1을 상기 설명된 4-메틸륨벨리페릴-α-D-갈락토피라노사이드 어세이를 사용하여 그의 효소 활성을 분석하였다.
하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 초과 몰의 50:1, 100:1 및 200:1의 비스-NHS-PEG 시약에서 비스-NHS-PEG5, 비스-NHS-PEG8 또는 비스-NHS-PEG45와 반응시킨 phr-α-GAL-I은 모두 경우에서 천연 phrα-GAL-I과 유사한 효소 활성의 레벨을 보여주었다. 본 명세서에서 보여진 바와 같이, 활성에서 중간 정도의 감소 및 중간 정도의 증가가 일부의 경우에서 관찰되었으며, 이것은 제형화 효과의 결과일 수도 있다. 이들 결과는 가교가 phr-α-GAL-I의 활성을 감소시키지 않는 것을 보여주는 것이다.
가교된 식물 재조합 사람 α-GAL-I의 활성
샘플 시약 초과 몰 활성 mg/ml
표준 - - 2
1 비스-NHS-PEG5 50:1 2.25
2 비스-NHS-PEG5 100:1 1.30
3 비스-NHS-PEG5 200:1 1.24
4 비스-NHS-PEG45 50:1 2.82
5 비스-NHS-PEG45 100:1 2.76
6 비스-NHS-PEG45 200:1 3.48
7 비스-NHS-PEG8 50:1 2.18
8 비스-NHS-PEG8 100:1 2.43
9 비스-NHS-PEG8 200:1 1.82
비스-NHS-PEG45 가교된 phr-α-GAL-I의 활성을 상기 설명된 N-도데카노일-NBD-세라마이드 트리헥소사이드 어세이를 사용하여 추가로 확인하였고, 이것은 그의 본래의 기판, 세라마이드 트리헥소사이드(Gb3)에 대한 α-GAL의 활성을 분석하였다. Replagal® 포유류 재조합 사람 α-GAL을 비교를 위해 분석하였다.
도 11에서 보여지는 바와 같이, 가교된 식물 재조합 사람 α-GAL-I의 형광 기질에서 이어지는 배양으로, 포유류 재조합 α-GAL(Replaga®)에 의해 촉진된 반응과 유사하게 거의 모든 기질이 생성물, N-도데카노일-니트로벤족사디아졸-락토실 세라마이드로 전환되었다.
실시예 IV
가교된 식물 재조합 사람 α- GAL -I의 시험관내 안정성
실시예 II에서 설명된 바와 같이 얻은 가교된 식물 재조합 사람 α-GAL-I(prh-α-GAL-I)의 시험관내 안정성을 상기 물질 및 방법 섹션에서 설명된 바와 같은 다양한 조건에서 측정하였다. Fabrazyme® 및 Replagal® 시판되는 재조합 사람 α-GAL의 안정성을 비교를 위해 측정하였다.
도 12A 내지 도 12C에서 보여지는 바와 같이, 가상 리소좀 조건하에서 식물 재조합 사람 α-GAL-I의 안정성은 비스-NHS-PEG5 (도 12A), 비스-NHS-PEG8 (도 12B) 및 비스-NHS-PEG45 (도 12C)와 가교시키는 것으로 강화되었다. 거기에서 추가로 보여지는 바와 같이, 1주 경과후 가교된 phr-α-GAL-I의 안정성은 시판되는 재조합 사람 α-GAL의 안정성과 바람직하게 비교되었다. 첫 번째 24시간 동안 잔류 활성에서 작은 감소 후에, 가교된 phr-α-GAL-I은 10일 후에도 조차 활성을 유지하였다. 최초 24시간 동안 관찰된 활성에서의 초기 감소는 가교를 진행하지 않은 식물 재조합 사람α-GAL-I의 일부를 반영한 것일 수 있다.
도 12A - 12C에서 추가로 보여지는 바와 같이, 비스-NHS-PEG45에 의해 가교된 phr-α-GAL-I은 가상 리소좀 조건하에서 가장 높은 안정성을 나타내었다.
37℃의 사람 혈장에서 식물 재조합 사람 α-GAL-I의 안정성은 비스-NHS-PEG45와의 가교에 의해 강화되었다(데이터 도시하지 않음).
이들 결과는 본 명세서에서 설명된 바와 같이 가교하는 α-GAL이 리소좀에서 α-GAL의 안정성을 증가시키는 것에 의해 생체 내에서 α-GAL의 효능을 증가시킬 수 있고, 이것에 의해 α-GAL이 리소좀에서 더 오랜 기간 동안 작용하게 하고, 혈액 중에 α-GAL의 안정성을 증가시키는 것에 의해 α-GAL의 순환 반감기를 증가시킴을 나타낸다.
실시예 V
가교된 식물 재조합 사람 α- GAL -I의 생체내 약물동력학 및 바이오-분포
실시예 II에서 설명돤 바와 같이 비스-NHS-PEG45 또는 비스-NHS-PEG8로 가교된 식물 재조합 사람 α-GAL-I(phr-α-GAL-I)의 생체내 약물동력학 및 바이오-분포를 상기 물질 및 방법 섹션에서 설명된 바와 같이 2 mg/Kg의 α-GAL이 주입된 파브리병 마우스들에서 결정하였다. 비가교된 식물 재조합 사람 α-GAL-I 및 Replagal®재조합 사람 α-GAL의 약물동력학 및 바이오-분포를 비교를 위해 결정하였다. 혈액 샘플을 약물 동력학 분석을 위해 주입 후 1,3,5,10,20,30,40,60 및 120분에 수집하였다. 각각의 유형의 α-GAL에 대해, 치료 그룹은 6개의 마우스들로 구성하였다.
하기 표 2에 보여지는 바와 같이, 비스-NHS-PEG45 및 비스-NHS-PEG8와 가교하는 것은 식물 재조합 사람 α-GAL-I의 순환 말단 반감기를 증가시키면서, 후자는 보다 명시적인 효과를 보여준다.
재조합 α- GAL 의 순환 말단 반감기
α-GAL 샘플 t1 /2(분)
Replagal®포유류 재조합 사람 α-GAL 8.1
식물 재조합 사람 α-GAL-I 4.8
비스-NHS-PEG8로 가교된 식물 재조합 사람 α-GAL-I 6.2
비스-NHS-PEG45로 가교된 식물 재조합 사람 α-GAL-I 90
도 13 및 표 2에서 보여지는 바와 같이 비스-NHS-PEG45로 가교된 phr-α-GAL-I의 말단 반감기는 Replagal®α-GAL의 말단 반감기보다 상당히 컸다.
도 13에서 더 보여지는 바와 같이, 20분 동안 비스-NHS-PEG45로 가교된 식물 재조합 사람 α-GAL-I의 활성은 1분에서의 활성의 약 40%였다. 게다가, 가교된 phr-α-GAL-I은 주입 후 4시간에서 조차 활성 혈장의 존재를 보여주었다.
이들 결과는 가교된 phr-α-GAL-I이 상대적으로 오랜 시간 동안 생체내 활성을 유지함을 보여주며, 이것은 효소가 추가적인 조직 또는 기관에 도달할 수 있게 한다.
도 14A 및 14B에서 보여지는 바와 같이, 주입 후 2시간에서 파브리병 마우스의 비장에서 비스-NHS-PEG45 및 비스-NHS-PEG8와 가교된 식물 재조합α-GAL-I의 레벨은 Replagal® 포유류 재조합α-GAL의 레벨과 마찬가지로 비가교된 식물 재조합 α-GAL-I의 레벨보다 상당히 높았다. 추가적으로 더 보여지는 바와 같이, 비스-NHS-PEG45로 가교된 phr-α-GAL-I의 레벨은 비스-NHS-PEG8로 가교된 phr-α-GAL-I의 레벨보다 높았다. 웨스턴 블롯 분석(도 14B)는 α-GAL 효소 활성을 분석하는 것으로 얻어진 바이오-분포 결과(도 14A)와 일치하였다.
도 15A 및 도 15B에서 보여지는 바와 같이, 주입 후 2시간에서 파브리병 마우스의 간에서 비스-NHS-PEG45 및 비스-NHS-PEG8와 가교된 식물 재조합 α-GAL-I의 레벨은 비가교된 식물 재조합 α-GAL-I의 레벨보다 상당히 높았지만, Replagal® 포유류 재조합 α-GAL의 레벨보다는 낮았다. 추가적으로 더 보여지는 바와 같이, 비스-NHS-PEG45로 가교된 phr-α-GAL-I의 레벨은 비스-NHS-PEG8로 가교된 phr-α-GAL-I의 레벨보다 약간 높았다. 웨스턴 블롯 분석(도 15B)는 α-GAL 효소 활성을 어세이하는 것으로 얻어진 바이오-분포 결과(도 15A)와 일치하였다.
간에서 α-GAL의 낮은 레벨은 효소 대체 치료법에서 회복된 효소의 약 95%가 전형적으로 간에서 발견되었다는 점에서 치료적으로 이로울 수 있으며, 따라서 간에서 α-GAL의 높은 레벨은 심장 및 신장과 같은 타겟 기관에서 외인성 α-GAL의 레벨을 낮춘다.
도 16에서, 주입 후 2시간에 파브리병 마우스의 심장에서 비스-NHS-PEG45 및 비스-NHS-PEG8와 가교된 식물 재조합 α-GAL-I의 레벨은 비가교된 식물 재조합 α-GAL-I의 레벨보다 높았다. 추가적으로 더 보여지는 바와 같이, 비스-NHS-PEG45로 가교된 phr-α-GAL-I의 레벨은 비스-NHS-PEG8로 가교된 phr-α-GAL-I의 레벨 뿐만 아니라 Replagal® 포유류 재조합α-GAL의 레벨보다 높았다.
도 17에서, 주입 후 2시간에서 파브리병 마우스의 신장에서 비스-NHS-PEG45 및 비스-NHS-PEG8와 가교된 식물 재조합α-GAL-I의 레벨은 비가교된 식물 재조합 α-GAL-I의 레벨보다 높았다. 그곳에서 추가적으로 더 보여지는 바와 같이, 비스-NHS-PEG45로 가교된 phr-α-GAL-I의 레벨은 비스-NHS-PEG8로 가교된 phr-α-GAL-I의 레벨 뿐만 아니라 Replagal® 포유류 재조합α-GAL의 레벨보다 높았다.
유사하게, 도 18 내지 21에서 보여지는 바와 같이, 비스-NHS-PEG45와 가교된 식물 재조합 α-GAL-I의 레벨은 주입 후 최대 7일 동안 파브리병 마우스의 비장(도 18), 간(도 19), 심장(도 20) 및 신장(도 21)에서 비가교된 식물 재조합 α-GAL-I의 레벨보다 높았다. 추가로 보여지는 바와 같이, 비스-NHS-PEG45로 가교된 식물 재조합α-GAL-I의 레벨은 Replagal® 포유류 재조합α-GAL의 레벨보다 비장, 심장 및 신장에서 높았다.
이들 결과는 비스-NHS-PEG, 특히 비스-NHS-PEG45로 가교된 α-GAL은 파브리 질환의 치료에서 주된 타겟 기관인 신장 및 심장을 포함한 기관에서 강화된 흡수를 보여줌을 나타낸다. 이들 결과는 가교된 α-GAL의 증가된 순환 반감기 및 강화된 안정성과 일치한다.
실시예 VI
포유류 재조합 사람 α- GAL 비스 -N-( 히드록시숙신이미드 -폴리(에틸렌 글리콜)( 비스 - NHS - PEG )와의 가교
상기 설명된 가교의 이로운 효과를 확인하기 위하여, 사람 섬유육종 라인 HT-1080으로부터 생성된 Replagal® 포유류 재조합 사람α-GAL을 가교시켰다.
100 mg/ml D-(+)-갈락토즈를 갖는 333㎕의 인산염 완충액(100 mM, pH 8)을 151㎕의 DMSO 용액(25 mg/ml)중의 3.8mg의 비스-NHS-PEG45 및 130㎕의 시트르산염 완충액(25 mM, pH 6)중에 1.8mg의 Replagal® 재조합 사람 α-GAL에 첨가하였다.
Replagal® α-GAL 농도는 활성 어세이에 의해 결정하였다. 반응 혼합물을 실온에서 2시간 동안 오비탈 쉐이커를 사용하여 교반하였다. 과량의 비스-NHS-PEG45 가교 시약을 50 KDa의 컷오프를 갖는 비바스핀(ViVaspin) 6 농축기를 사용하여 식염수에 대한 투석에 의해 제거하였다. 가교된 Replagal® α-GAL 의 α-GAL 활성은 α-GAL 농도가 3mg/mL임을 나타내었다.
반응 생성물은 상기에서 설명된 바와 같이 SDS-PAGE (소듐 도데실 황산염-폴리아크릴아미드 겔 전기영동), IEF (등전점), 및 MALDI-TOF 질량 분광기에 의해 분석하였다.
도 22에서 보여지는 바와 같이, 표준 천연 Replagal®α-GAL-I를 이어지는 겔 전기영동에 의해 단량체로 관찰한 반면, Replagal®α-GAL-I과 비스-NHS-PEG45의 이어지는 반응에서, α-GAL은 2개의 단량체가 비스-NHS-PEG와의 가교에 의해 공유적으로 결합되어짐을 나타내는 이합체의 형태로 나타났다.
도 23에서 보여지는 바와 같이, Replagal®α-GAL-1과 비스-NHS-PEG45의 반응은 α-GAL의 등전점(pI)를 감소시키며, 이것에 의해 비스-NHS-PEG가 α-GAL에 공유적으로 부착되는 것이 확인되었다.
도 24에서 보여지는 바와 같이, Replagal®α-GAL과 비스-NHS-PEG45 가교제의 반응은 MALDI-TOF 질량 분광기에 의해 결정되는 바와 같이 Replagal®α-GAL 이합체의 분자량을 103.0 KDa에서 121.3 KDa로 증가시켰다. 분자량에서의 증가는 α-GAL 이합체에 비스-NHS-PEG45의 대략 9-10 분자의 첨가는 나타내고, 이것은 상기 설명된 prh-α-GAL-I의 결과와 유사한 것이다.
실시예 VII
가교된 포유류 재조합 사람 α- GAL 의 활성
실시예 VI에서 설명된 포유류 재조합 α-GAL의 가교가 효소 활성에 영향을 미치는지 결정하기 위하여 상기에서 설명된 절차에 따라 p-니트로페닐-α-갈락토피라노사이드(pNP-G) 어세이를 사용하여 그의 효소 활성을 분석하였다.
도 25 및 이하 표 3에 나타난 바와 같이, 비스-NHS-PEG45와 가교된 포유류 재조합 사람 α-GAL은 천연 포유류 사람 α-GAL의 효소 활성과 매우 유사한 효소 활성의 파라미터를 보여주었다. 이들 결과는 가교가 포유류 재조합 사람 α-GAL의 활성 또는 촉매 기계(machinery) 및 메카니즘에 현저하게 영향을 미치지 않음을 나타낸다.
가교된 포유류 재조합 α- GAL 의 활성 결과
샘플 Km
(μM)
Vmax
(μM/분)
kcat
(초-1)
kcat/Km
(초-1*μM-1)
Replagal®α-GAL 3212±98 4.20±0.05 67.2±1 0.0209±0.001
가교된 Replagal®α-GAL 3419±162 4.43±0.07 70.9±1 0.0210±0.001
실시예 VIII
가교된 포유류 재조합 사람 α- GAL 의 시험관내 활성
실시예 VI에서 설명된 바와 같이 얻은 가교 Replagal® 포유류 재조합 α-GAL의 시험관내 안정성은 상기 물질 및 방법 섹션에서 설명된 바와 같은 다양한 조건하에서 측정하였다. 비가교된 Replagal®α-GAL의 안정성은 가교의 효과를 평가하기 위하여 비교를 위해 측정하였다.
도 26a 내지 26b에서 보여지는 바와 같이, 가상 리소좀 조건(도 26a) 및 사람 혈장(도 26b)에서의 포유류 재조합 사람 α-GAL의 안정성은 비스-NHS-PEG45와 가교하는 것으로 상당히 강화되었다. 가교된 포유류 재조합 사람 α-GAL은 혈장보다는 가상 리소좀 조건하에서 더 높은 안정성을 보여주었다.
이들 결과는 본 명세서에서 설명된 바와 같이, α-GAL의 가교가 다중 소스 및 발현 플랫폼으로부터 재조합 α-GAL를 안정화할 수 있다는 것을 보여준다.
실시예 IX
가교된 포유류 재조합 사람 α- GAL 생체내 약물동력학 및 바이오-분포
실시예 VI에서 설명된 바와 같이, 가교된 포유류 재조합 사람 α-GAL의 생체내 약물동력학 및 바이오-분포는 파브리병 마우스들의 비장, 간, 심장 및 신장에서의 주입 후 2시간, 7, 14 및 28일에서의 α-GAL 활성 뿐만 아니라 이들 기관에서 Gb3 레벨를 측정하는 것으로 결정하였다.
도 27A 내지 27D에서 보여지는 바와 같이, 가교된 포유류 재조합 사람 α-GAL의 비장(도 27A), 간(도 27B), 심장(도 27C), 및 신장(도 27D)에서의 레벨은 비가교된 포유류 재조합 α-GAL의 레벨 보다 상당히 높았다.
도 28A 내지 28D에서 보여지는 바와 같이, 가교된 포유류 재조합 사람 α-GAL은 주입 후 28일 경과 후에 파브리병 마우스들의 심장(도 28a), 신장(도 28b), 간(도 28c), 및 비장(도 28d)에서 Gb3 레벨을 감소시켰다. 가교된 포유류 재조합 사람 α-GAL은 파브리병 마우스들의 신장(도 28b) 및 비장(도 28d)에서 비가교된 재조합 α-GAL보다 상당한 정도로 Gb3 레벨을 감소시켰고, 심장(도 28a) 및 간(도 28c)에서 비가교된 포유류 재조합 사람 α-GAL과 동일한 정도로 감소시켰다.
이들 결과는 비스-NHS-PEG와의 가교가 다양한 소스 및 발현 플랫폼으로부터파브리 질환의 치료에서 주된 타겟 기관인 신장 및 심장을 포함한 기관으로 상당히 강화된 재조합 α-GAL의 흡수를 얻음을 나타낸다. 이들 결과는 또한 비스-NHS-PEG와의 가교가 기관에서 Gb3 레벨의 보다 실질적인 감소를 초래함을 나타낸다.
실시예 X
식물 재조합 사람 α- GAL - II 비스 -N-( 히드록시숙신이미드 -폴리(에틸렌 글리콜)( 비스 - NHS - PEG )와의 가교
prh-α-GAL-I의 N-말단에서 존재하는 아미노산 EF가 부족한 식물 재조합 사람 α-GAL-II(prh-α-GAL-II)를 실시예 II에서 설명된 프로토콜에 따라서 비스-NHS-PEG 대 α-GAL의 200:1 몰비로 비스-NHS-PEG45 , 비스-NHS-PEG21, 또는 비스-NHS-PEG68와 가교시켰다.
상기 prh-α-GAL-II는 비스-NHS-PEG와의 이어지는 가교에서 그의 생체 활성을 유지하였다(데이타 도시하지 않음)
반응 생성물은 상기에서 설명된 바와 같이 SDS-PAGE (소듐 도데실 황산염-폴리아크릴아미드 겔 전기영동) 및 MALDI-TOF 질량 분광기에 의해 분석하였다.
도 29A 내지 29B에서 보여지는 바와 같이, 표준 천연 prh-α-GAL-II를 이어지는 겔 전기영동에 의해 단량체로 관찰한 반면, prh-α-GAL-II과 비스-NHS-PEG45 또는 비스-NHS-PEG21(도 29A) 또는 비스-NHS-PEG68(도 29B)와의 이어지는 반응에서, prh-α-GAL-II은 2개의 단량체가 비스-NHS-PEG 가교제와의 가교에 의해 공유적으로 결합되어짐을 나타내는 이합체의 형태로 주로 나타났다.
도 29A 내지 29B에서 보여지는 바와 같이, 각각의 테스트된 가교제에 대해, prh-α-GAL-II의 단량체 부분의 분자량이 가교제와의 이어지는 반응에서 증가하였다. 분자량에서의 증가는 비스-NHS-PEG21에서 보다 비스-NHS-PEG45에서 더 컸으며(도 29A), 비스-NHS-PEG45에서 가장 컸다(도 29A를 도 29B와 비교). 이들 결과는 가교에 의해 이합체가 되지 않은 단량체가 비스-NHS-PEG 가교제에 공유적으로 결합되었음을 나타내는 것이고, 즉 단백질이 페길레이션되었다는 것을 나타내는 것이다.
도 30A 내지 도 30C에서 보여지는 바와 같이, MALDI-TOF 질량 분광기에 의해 결정되는 바와 같이 비스-NHS-PEG21 가교제와 prh-α-GAL-II의 반응은 prh-α-GAL-II 이합체의 분자량을 95kDa(도 30a)에서 109kDa(도 30b)로 증가시켰고, 반면 비스-NHS-PEG45 가교제와 prh-α-GAL-II의 반응은 prh-α-GAL-II 이합체의 분자량을 114kDa(도 30c)로 증가시켰다. 분자량에서의 증가는 비스-NHS-PEG21의 대략 13분자, 또는 비스-NHS-PEG45의 대략 9분자가 prh-α-GAL-II 이합체에 첨가되는 것을 나타낸다.
실시예 XI
가교된 식물 재조합 사람 α- GAL - II 시험관내 활성
실시예 X에서 설명된 바와 같이 얻은 가교 식물 재조합 사람 α-GAL-II(phr-α-GAL-II)의 시험관내 안정성은 상기 물질 및 방법 섹션에서 설명된 바와 같은 다양한 조건하에서 측정하였다. Replagal® 시판 재조합 사람α-GAL의 안정성을 비교를 위해 측정하였다.
도 31a 내지 31d에서 보여지는 바와 같이, 가상 리소좀 조건(도 31a 및 31b) 및 사람 혈장(도 31C 및 31D) 모두에서 식물 재조합 사람 α-GAL-II의 안정성은 비스-NHS-PEG68(도 31B 및 31D), 비스-NHS-PEG45(도 31A 내지 31D) 또는 비스-NHS-PEG21(도 31A 및 31C)와 가교하는 것으로 강화되었다. 다른 가교제들은 상기 phr-α-GAL-II의 안정성을 상당한 정도로 강화하였다. 추가적으로 보여지는 바와 같이, 가교된 phr-α-GAL-II의 안정성은 Replagal® 재조합 사람α-GAL의 안정성보다 컸다. 상기 가교된 phr-α-GAL-II는 혈장 뿐만 아니라 가상 리소좀 조건하에서 더 높은 안정성을 보여주었다.
도 31A 내지 31D에서 보여지는 바와 같이, 가상 리소좀 조건(도 1 및 도 31a 내지 31b) 및 사람 혈장(도 3 및 도 31c 내지 31d) 모두에서, 비록 phr-α-GAL-II가 여전히 일부의 불안정성을 보여주고 있지만, 비가교된 phr-α-GAL-II는 비가교된 phr-α-GAL-I(비교를 위해 도 1 및 3 참조)보다 상당히 더 안정적이였다.
이들 결과는 본 명세서에서 설명된 바와 같이, α-GAL의 가교가 다른 유형의 α-GAL를 안정화할 수 있다는 것을 보여준다.
실시예 XII
가교된 식물 재조합 사람 α- GAL - II 생체내 약물동력학 및 바이오-분포
실시예 X에서 설명된 바와 같이 PEG45-가교된 또는 PEG8-가교된 식물 재조합 사람 α-GAL-II(phr-α-GAL-II)의 약물동력학 및 바이오-분포를 상기 물질 및 방법 섹션에서 설명된 바와 같이 혈장 및 기관에서 α-GAL의 활성을 측정하는 것으로 결정학였다. 비가교된 Replagal® 포유류 재조합 사람α-GAL의 약물동력학 및 바이오-분포를 비교를 위해 결정하였다.
혈액 샘플을 약물 동력학 분석을 위해 파브리병 마우스에 1mg/Kg의 α-GAL를 주입한 후 1,5,10,30,60,120,240, 480 및 1440분에 수집하였다.
α-GAL의 바이오 분포는 2mg/Kg의 α-GAL을 2주입 후 시간, 7일, 14일 및 28일에서 파브리병 마우스의 간, 신장, 심장 및 비장을 채취하는 것으로 결정하였다.
도 32A 및 32B 및 표 4에서 보여지는 바와 같이, 비스-NHS-PEG45와 phr-α-GAL-II의 가교는 prh-α-GAL-II의 순화 말단 반감기를 상당히 증가시켰으며, 포유류 재조합 α-GAL 또는 비가교된 phr-α-GAL-II 보다 상당힌 큰 순환 반감기를 얻었다.
재조합 α-GAL의 순환 말단 반감기
테스트 아이템 t1 /2(분)
Replagal®α-GAL 13.3
식물 재조합α-GAL-II 4.8
비스-NHS-PEG45와 가교된 식물 재조합 α-GAL-II 581.6
도 33A 내지 33L에서 보여지는 바와 같이, 비스-NHS-PEG45와 phr-α-GAL-II의 가교는, 비록 간에서 적은 정도이지만, 파브리병 마우스들의 심장(도 33A), 신장(도 33B), 간(도 33C) 및 비장(도 33D)에서 phr-α-GAL-II의 흡수를 증가시켰다.
도 33E 내지 33L에서 보여지는 바와 같이, 비스-NHS-PEG21와 phr-α-GAL-II의 가교는, 비록 이런 증가가 단지 2시간 후에서 증명되지 않았지만, 파브리병 마우스들의 심장(도 33E 및 33I), 신장(도 33F 및 33J), 간(도 33G 및 33K) 및 비장(도 33H 및 33L)에서 phr-α-GAL-II의 흡수를 증가시켰다.
여기서 추가로 보여지는 바와 같이, 가교된 phr-α-GAL-II의 레벨은 파브리병 마우스들의 심장(도 33A, 33E, 및 33I), 신장(도 33B, 33F 및 33J), 및 비장(도 33D, 33H 및 33L)에서 포유류 재조합 α-GAL의 레벨보다 컸으며, 간(도 33C, 33G 및 33K)에서 포유류 재조합 α-GAL의 레벨보다는 낮았다.
이들 결과는 가교된 phr-α-GAL-II가 플라즈마 및 다양한 기관, 특히 간 이외의 기관에서 상당히 강화된 활성의 α-GAL을 보여줌을 나타낸다.
실시예 XIII
식물 재조합 사람 α- GAL 의 산성에서의 pH 효과
환경의 pH는 α-GAL과 같은 리소좀 효소의 안정성 및 운동성(kinetics)에 대한 중요한 효과를 갖는다. 상기 pH는 효소에 기질의 결합에 영향을 미칠 수 있다. 상기 pH는 효소의 활성 사이트의 일부인 촉매 기, 예를 들면 카르복실기 또는 아미노기의 양자화 또는 탈양자화에 영향을 미칠 수 있고, 따라서 효소의 운동학적 행동에 영향을 미친다. 삼차 또는 사차 구조의 효소의 안정성은 pH 의존성이고, 효소 반응의 속도에, 특히 극단적인 산성 또는 알칼리성 pH 값에서 영향을 미친다.
PEG45-가교된 및 비가교된 식물 재조합 사람 α-GAL-II의 활성은 α-GAL 활성의 pH-의존성 및 그 위에서의 가교 효과를 조사하기 위하여, pNP-G를 사용하여 다양한 pH 값에서 결정하였다. 상기 측정은 20mM 시트르산염 및 30mM 소듐 인산염의 용액에서 수행하였다.
다양한 pH값에서 α-GAL 활성을 특징짓는 운동학적 파라미터는 이하 표 5에 요약했으며, 도 34A 내지 34D에 나타내었다.
도 34A 내지 34C에서 보여지는 바와 같이, α-GAL-II의 가교는 Vmax(도 34A) 및 kcat(도 34C) 파리미터를 증가시키고, KM 파라미터(도 34B)에 대한 중요한 효과는 갖지않았다.
다양한 pH 에서 비가교된 식물 재조합 사람 α- GAL - II ( prh -α- GAL - II ) 및 PEG45 - 가교 된 식물 재조합 사람 α- GAL - II ( prh -α- GAL - II - CL45 )의 활성 결과
pH 샘플 K M
(μM)
V max
(μM/분)
k cat
(초-1)
k cat /K M
(초-1* μM-1)
2.8
prh-α-GAL-II 15216 0.57 9.04 0.0006
prh-α-GAL-II-CL45 13618 0.90 14.37 0.0011
3.2
prh-α-GAL-II 11476 0.55 8.85 0.0008
prh-α-GAL-II-CL45 8489 1.34 21.44 0.0025
3.6
prh-α-GAL-II 11147 1.76 28.16 0.0025
prh-α-GAL-II-CL45 4699 2.23 35.68 0.0076
4.04
prh-α-GAL-II 5709 1.98 31.68 0.0055
prh-α-GAL-II-CL45 3207 2.74 43.76 0.0136
4.4
prh-α-GAL-II 4596 2.40 38.40 0.0084
prh-α-GAL-II-CL45 3122 3.22 51.57 0.0165
4.8
prh-α-GAL-II 4531 2.32 37.12 0.0082
prh-α-GAL-II-CL45 3345 2.95 47.23 0.0141
5.29
prh-α-GAL-II 6793 2.06 32.99 0.0049
prh-α-GAL-II-CL45 3973 2.78 44.48 0.0112
5.66
prh-α-GAL-II 10396 1.75 28.05 0.0027
prh-α-GAL-II-CL45 4883 2.70 43.20 0.0088
6.09
prh-α-GAL-II 11357 1.44 23.04 0.0020
prh-α-GAL-II-CL45 8336 1.54 24.59 0.0030
6.4
prh-α-GAL-II 21046 1.32 21.12 0.0010
prh-α-GAL-II-CL45 16844 1.46 23.36 0.0014
6.76
prh-α-GAL-II 25188 1.12 17.92 0.0007
prh-α-GAL-II-CL45 18313 1.14 18.24 0.0010
7.36
 
prh-α-GAL-II _ _ _ _
prh-α-GAL-II-CL45 32692 0.52 8.37 0.0003
Vmax 및 kcat 파리미터의 강화는 촉매 활성에서의 증가를 나타낸다. 이 증가는 적어도 약 7의 pH 값에서 특히 중요하고, 여기서 비가교된 α-GAL-II의 촉매 활성은 무시될 수 있다.
KM은 효소/기질 친화성에 관련된 운동학적 파라미터이다. KM 값에서 가교의 중요한 효과가 없다는 것은 가교가 pNP-G 기질에 대한α-GAL 친화성에서 중요한 효과가 없다는 것이다.
실시예 XIV
α- GAL 의 안정성에서 페길레이션 (PEGylation)의 효과
α-GAL 안정성에서 그 자체로 페길레이션의 효과는 PEG 가교제의 안정화 효과가 PEG의 특성에 의한 것인지 또는 가교에 의한 것인지 결정하기 위하여 알아보았다.
식물 재조합 사람 α-GAL-I은 다른 분자량(2, 5, 및 10KDa)을 갖는 N-히드록시숙신이미드(NHS)-활성화된 메톡시-캡씌워진 PEG들과 반응시켰다. 이와 같은 PEG 시약은 단일 NHS 기를 가지며 결과적으로 가교 형성 없이 단백질을 페길레이션한다. 상기 반응 생성물을 SDS-PAGE로 분석하였다.
도 35에 나타낸 바와 같이, 메톡시-캡씌워진 페길레이션화 제제는 α-GAL를 페길레이션하였지만(α-GAL의 분자량에서의 증가로 가시화), 실질적으로 α-GAL 이합체를 생성하지 못하였으며, 이는 α-GAL이 가교되지 않았다는 것을 나타낸다.
도 36A 및 36B에서 나타낸 바와 같이, 가교 형성 없이 페길레이션하는 식물 재조합 사람 α-GAL은 가상 리소좀 조건(도 36A) 또는 사람 혈장(도 36B)에서 식물 재조합 α-GAL의 안정성을 실질적으로 증가시키지 않았다.
이들 결과는 상기 설명된 가교의 안정화 효과가 페길레이션의 자체의 결과는 아니라는 것을 나타낸다.
실시예 XV
가교된 α- GAL 의 활성에서 PEG 사슬 길이의 효과
α-GAL 활성에서 PEG 가교제의 사슬 길이의 효과를 평가하기 위하여, 식물 재조합 사람 α-GAL-I을 비스-NHS-PEG2, 비스-NHS-PEG4, 비스-NHS-PEG68 및 비스-NHS-PEG150 제제와 실시예 II에서 설명된 바와 같은 필수적으로 동일한 절차를 사용하여 가교시켰다(PEG68 및 PEG150은 대략적인 사슬 길이이다). 상기 α-GAL-I을 50:1, 100:1 및 200:1의 비스-NHS-PEG : α-GAL 몰비에서 가교시켰다. 상기 반응 생성물을 상기 설명된 바와 같이 SDS-PAGE로 분석하고, 실시예 II에서 설명된 바와 같은 비스-NHS-PEG45와 가교된 α-GAL-I를 비교를 위해 또한 분석하였다.
도 37에서 보여지는 바와 같이, SDS-PAGE 분석은 모든 비스-NHS-PEG 제제가 α-GAL을 가교하고, 그 결과 공유적으로 결합된 이합체를 형성하고, 가교는 200:1 몰비가 사용되는 경우 더 효과적임을 보여주었다.
가교된 α-GAL-I의 효소 활성은 이어서 실시예 III에서 설명된 바와 같이 결정하였다. 상기 결과는 하기 표 6에 요약하였다.
시약 몰비
(시약:α-GAL-I)
기대 α-GAL 활성 [mg/mL] 측정 α-GAL 활성 [mg/mL]
비스-NHS-PEG2
Figure pct00001
50:1 2 1.159
100:1 2 1.001
200:1 2 0.970
비스-NHS-PEG4 50:1 2 1.399
100:1 2 1.333
200:1 2 1.048
비스-NHS-PEG68 50:1 2 1.822
100:1 2 2.252
200:1 2 2.425
비스-NHS-PEG150 50:1 2 1.804
100:1 2 2.031
200:1 2 1.825
표 6에서 보여지는 바와 같이 PEG2 및 PEG4와의 가교는 α-GAL 활성을 중간정도 감소시키는 반면(대략 30 내지 50%), 보다 긴 PEG 사슬과의 가교는 α-GAL 활성에 크게 영향을 미치지 않는다.
이들 결과는 PEG4 보다 긴 PEG 사슬과의 가교가 가교된 α-GAL의 활성을 보존한다는 측면에서 이롭다는 것을 보여준다.
실시예 XVI
비스 - COOH - PET 제제의 α- GAL 의 가교
미리제조된(예를 들면, 시판된) 비스-NHS-PEG 제제를 사용하여 α-GAL의 상기 설명된 가교를 대신하여, α-GAL을 가교 반응이 효과적이 되기 전에 짧게 그 자리에서 카르복실기(즉, COOH)를 활성화하는 것으로 비스-COOH-PEG 제제와 가교하였다.
비스-COOH-PEG12, 비스-COOH-PEG28 및 비스-COOH-PEG45를 NHS(N-히드록시숙신이미드) 및 EDC(1-에틸-3-(3-디메틸아미노프로필)카르보이미드) 모두의 카르복실기 마다 1.1몰 동량, 즉 비스-COOH-PEG 마다 2.2몰 동량과 반응시키는 것으로 각각 활성화하였다. 상기 반응 혼합물을 이어서 DMSO 중에서 30분 동안 실온에서 흔들었다. 상기 활성화된 비스-COOH-PEG, 특히 비스-NHS-PEG를 실시예 II에서 설명된 바와 같이 식물 재조합 사람 α-GAL-I과 50:1, 100:1 및 200:1의 몰비에서 반응시켰다. 상기 반응 생성물은 상기 설명된 바와 같이, SDS-PAGE로 분석하였다. 실시예 II에서 설명된 바와 같이 비스-NHS-PEG45와 가교된 α-GAL-I은 비교를 위해 또한 분석되었다.
도 38에서 보여지는 바와 같이, SDS-PAGE 분석은 모든 비스-COOH-PEG 제제가 α-GAL를 동일한 정도로 가교하지만, 가교는 200:1의 몰비가 사용되는 경우 더 효과적이었음을 보여주었다.
가교된 α-GAL-I의 효소 활성은 이어서 실시예 III에서 설명된 바와 같이 결정하였다. 상기 결과는 이하 표 7에 요약하였다.
가교된 식물 재조합 사람 α-GAL-I의 활성 결과
시약 몰비
(시약:α-GAL-I)
기대 α-GAL 활성 [mg/mL] 측정 α-GAL 활성 [mg/mL]
비스-HCOOC-PEG2
50:1 1.5 1.236
100:1 1.5 1.304
200:1 1.5 1.404
비스-HCOOC-PEG28 50:1 1.5 1.326
100:1 1.5 1.371
200:1 1.5 1.460
비스-HCOOC-PEG45 50:1 1.5 1.349
100:1 1.5 1.541
200:1 1.5 1.628
도 7에서 보여지는 바와 같이, 각각의 테스트된 비스-COOH-PEG 제제와의 가교는 기대된 활성을 갖는 α-GAL을 얻게 하였다.
이들 결과는 가교하는 비스-COOH-PEG 제제가 비스-NHS-PEG 제제와 가교하는 것과 비교하여 α-GAL 활성을 감소시키지 않음을 보여준다.
이들 결과는 또한 상기 설명된 발견, 즉, PEG4 보다 긴 PEG 사슬과의 가교가 가교된 α-GAL의 활성을 크게 감소시키지 않음을 확인시켰주었다.
실시예 XVII
가교된 식물 재조합 사람 α- GAL -I의 생체내 안정성에서 가교제의 길이와 유형의 효과
가교된 α-GAL 안정성에 대한 사슬 길이의 효과를 추가로 특징짓기 위하여, 및 비스-COOH-PEG 제제와 가교된 α-GAL의 안정성(예를 들면, 실시예 XVI에서 설명)을 비스-NHS-PEG 제제와 가교된 α-GAL의 안정성과 비교하기 위하여, 실시예 XV 및 XVI에서 설명된 바와 같이 얻어진 비스-NHS-PEG2, 비스-NHS-PEG4, 비스-COOH-PEG12, 비스-COOH28, 및 비스-COOH-PEG45 가교된 식물 재조합 사람 α-GAL-I(prh-α-GAL-I)의 시험관내 안정성을 상기 물질 및 방법 섹션에서 설명된 바와 같은 다양한 조건에서 측정하였고, 실시예 II에서 설명된 바와 같은 비스-NHS-PEG45와 가교된 prh-α-GAL-I의 안정성과 비교하였다. Replagal® 시판 재조합 사람 α-GAL 및 비가교된 prh-α-GAL-I 의 안정성을 비교를 위해 측정하였다.
도 39에서 보여지는 바와 같이, 가상 리소좀 조건하에서 식물 재조합 사람 α-GAL-I의 안정성은 비스-NHS-PEG 및 비스-COOH-PEG 제제의 각각과 가교하는 것으로 강화되었다.
또한 추가로 보여지는 바와 같이, 가교된 prh-α-GAL-I의 안정성은 가교하는 PEG 사슬의 길이, 최대의 안정성을 제공하는 비스-NHS-PEG45 및 비스-COOH-PEG45 와, 최소의 안정성을 제공하는 비스-NHS-PEF2와 상관관계가 있었다. 그러나, 상기 비스-COOH-PEG45와의 가교는 비스-COOH-PEG45와 가교하지 않는 것보다 오직 미비하게 안정성을 제공하였고, 이것은 특정 사슬 길이에서 제안하는 바와 같이 상기 안정성은 PEG 사슬 길이에 영향을 받지 않음을 제안한다.
도 39에서 추가적으로 보여지는 바와같이, 비스-NHS-PEG45와의 가교는 비스-COOH-PEG45와 가교하지 않는 것보다 약간만 안정성을 제공하였다. 이것은 비스-COOH-PEG 제제의 불완전 활성의 결과일 것이다. 그러나, 안정성에서의 차이는 미세하였다.
추가로, 비스-NHS-PEG 및 비스-COOH-PEG 제제의 각각과의 가교는 37℃에서 사람 혈장에서 식물 재조합 사람 α-GAL-I의 안정성을 강화시켰다(데이터 도시하지 않음).
이들 결과는 여기에서 설명되는 가교하는 α-GAL이 리소좀에서 및 혈액에서, α-GAL의 안정성을 증가시키는 것으로 생체내 α-GAL의 효능을 증가시킬 수 있고, 약 28 내지 45 유닛의 PEG 사슬 길이가 더 짧은 PEG 사슬보다 가교하는 것으로 α-GAL을 안정화시키는데 더 효과적이라는 추가적인 증거를 제공한다.
실시예 XVIII
가교된 식물 재조합 사람 α- GAL - II 의 운동학적 파라미터
실시예 X에서 설명된 바와 같이 얻어진 가교된 식물 재조합 사람 α-GAL-II 뿐만 아니라 가교되지 않은 식물 재조합 사람 α-GAL-II의 운동학적 파라미터를 그 위에서의 가교의 효과를 조사하기 위하여 pNP-G 기질 및 미카엘리스-멘텐(Michaelis-Menten) 분석법을 사용하여 결정하였다. 측정은 pH 4.6에서 20mM 시트르산염, 30mM 소듐 인산염, 0.1% 소혈청 알부민 및 0.067% 에탄올의 용액중에서 수행하였다. 상기 운동학적 파라미터는 활성 어세이에 기초하여 단백질 함량 값을 사용하여 계산하였다.
하기 표 8에서 보여지는 바와 같이, α-GAL-II의 가교는 비가교된 α-GAL-II와 비교하여 개선된 운동학적 특성을 얻게 하였다. 기질에 대한 효소의 보다 높은 친화성을 나타내는 상기 미카엘리스 상수(KM)은 감소하였다. 게다가, 상기 설명된 조건하에서 이 기질과 효소의 전체적인 촉매 효능을 나타내는 kcat/KM은 가교된 종에 대해서 강화되었다.
비가교 식물 재조합 사람 α- GAL - II 비스 - NHS - PEG 21 ( prh -α- GAL - II - CL21 ), 비스 - NHS - PEG - 45 ( prh -α- GAL - II - CL45 ) 또는 비스 - NHS - PEG 68 (prh-α- GAL - II - CL68 )과 가교된 식물 재조합 사람 α- GAL - II 의 미카엘리스- 멘텐 파라미터
샘플 Km
(μM)
V max
(μM/min)
k cat
(초-1)
k cat /Km
(초-1 μM-1)
prh-α-GAL-II 4801 4.59 73.49 0.015
prh-α-GAL-II-CL21 2661 4.85 77.55 0.029
prh-α-GAL-II-CL45 2583 4.87 77.87 0.030
prh-α-GAL-II-CL68 2556 4.12 65.97 0.026
실시예 XIX
식물 재조합 사람 α- GAL - II 의 가교의 재현성
가교의 배치-대-배치 재현성을 비스-NHS-PEG45와 200:1 비율로 가교된 식물 재조합 사람 α-GAL-II(prh-α-GAL-II)의 5개 배치를 제조한 후에 실시예 II에서 설명된 것과 유사한 절차를 사용하여 평가하였다.
배치 1, 2, 4, 및 5에서, 1mg의 prh-α-GAL-II를 3.89mg의 비스-NHS-PEG와 반응시켰다.
배치 3에서, 20.5mg의 prh-α-GAL-II를 80.7mg의 비스-NHS-PEG와 반응시켰다.
가교된 prh-α-GAL-II의 효소 활성을 실시예 III에서 설명된 바와 같이 결정하였다. 결과를 하기 표 9에 요약하였다.
다른 배치로부터 가교된 식물 재조합 사람 α- GAL - II 의 활성 결과
배치 번호 기대 α-GAL 활성[mg/mL] 측정 α-GAL 활성[mg/mL]
1 1.25 1.38
2 1.25 1.23
3 1.43 1.4
4 1.25 0.85
5 1.25 1.11
표 9에서 보여지는 바와 같이, 측정된 활성은 5개의 배치 모두에서 기대 활성과 비슷하였다. 5개의 배치 중 4에서, 기대 활성과 측정 활성의 차이가 약 10% 또는 그 이하였다.
이들 결과는 가교된 prh-α-GAL-II의 얻어진 활성이 비교적 예측가능하고 재현성이 있다는 것을 나타낸다.
리소좀 조건 및 사람 혈장에서 가교된 prh-α-GAL-II의 안정성은 상기 설명된 바와 같이 결정하였다.
도 40A 및 40B에서 보여지는 바와 같이, 가교된 prh-α-GAL-II의 안정성은 가상 리소좀 조건 및 사람 혈장에서 모두 우수한 재현성을 보여주었다.
상기 가교는 상기 설명된 바와 같이 SDS-PAGE 분석, IEF(등전점) 분석 및 MALDI-TOF 질량 분광기에 의해 분석하였다. 비가교된 prh-α-GAL-II은 비교를 위해 분석하였다.
도 41에서 보여지는 바와 같이, 다른 배치로부터의 가교된 prh-α-GAL-II는 SDS-PAGE 분석 하에서 동일한 정도의 공유 이합체화를 보여주었다.
도 42에서 보여지는 바와 같이, 다른 배치로부터 가교된 prh-α-GAL-II는 IEF 분석에서 동일한 등전점을 보여주었다.
도 43A 내지 43F에서 보여지는 바와 같이, 배치 1 내지 5로부터 가교된 prh-α-GAL-II(도 43B 내지 43F, 각각)은 비가교된 prh-α-GAL-II(도 43A)와 비교하여 이합체 형태로 대략 20-21 KDa의 증가를 보여주었다. 이런 증가는 α-GAL 이합체 마다 약 10개의 PEG 분자에 해당한다. 도 43B 내지 43F에서 보여지는 바와 같이, 다른 배치로부터 가교된 prh-α-GAL-II는 단량체 대 이합체의 유사한 비율을 보여주었다.
이들 결과는 추가적으로 α-GAL의 가교에서 우수한 재현성을 나타내는 것이다.
가교된 prh-α-GAL-II의 운동학적 파라미터를 효소 활성의 재현성을 조사하기 위하여 pNP-G 기질 및 미카엘리스-멘텐(Michaelis-Menten) 분석법을 사용하여 결정하였다. 상기 측정은 pH 4.6에서 20mM 시트르산염, 30mM 소듐 인산염, 0.1% 소혈청 알부민 및 0.067% 에탄올의 용액중에서 수행하였다. 상기 운동학적 파라미터는 280nm에서의 광학 밀도에 기초하여 단백질 함량 값을 사용하여 계산하였다.
도 44에서 나타난 바와 같이, 다른 배치로부터 가교된 prh-α-GAL-II는 촉매 속도(velocity) 대 기질 농도의 유사한 프로파일을 보여주었다.
하기 표 10에서 보여지는 바와 같이, 다른 배치에서 가교된 prh-α-GAL-II는 Vmax 및 kcat 파라미터의 우수한 재현성을 보여주었다. 상기 KM 파라미터는 비록 이것은 단백질 정량의 인위적 결과일 수 있지만, 배치 사이에서 더 다양했다.
상기 결과는 가교된 α-GAL의 효소 특성에서 우수한 재현성을 나타낸다.
다른 배치에서 비스 - NHS - PEG 45 가교된 식물 재조합 사람 α- GAL - II 의 미카엘리스- 멘텐 파라미터
배치 번호 K m
(μM)
V max
(μM/min)
k cat
(초-1)
k cat /Km
(초-1 μM-1)
1 4939 3.87 61.92 0.0125
2 2215 3.30 52.86 0.0239
3 4470 3.95 63.12 0.0141
4 3285 3.72 59.53 0.018
5 2243 3.91 62.60 0.028
비록 본 발명은 이것의 특정 구현예와 조합하여 설명하고 있지만, 이 분야의 당업자들에게 많은 대안, 변형 및 변화가 명확할 것이며, 따라서 첨부된 청구항의 스프릿(spirit) 및 넓은 범위 내에서 이와 같은 모든 대안, 변형 및 다양성이 포함된다고 이해되어야 한다.
본 명세서에서 언급한 모든 공개물, 특허, 특허 출원은 이들의 전체가 참조로서 본 명세서에 포함되며, 각각의 개별적인 공개물, 특허 또는 특허 출원이 특이적으로 및 개별적으로 참조로서 본 명세서에 포함되다고 명시되어 있는 동일한 범위까지 본 명세서에 포함된다. 또한, 본 출원서에서 임의의 인용(citation) 및 확인(identification)은 이런 참고문헌이 본 발명에 대한 종래 기술로서 사용되도록 허가된 것으로 구속되지 않으며, 섹션 헤딩이 사용되는 범위까지 이들이 필수적으로 제한하는 것으로 구속되어서는 안된다.
SEQUENCE LISTING <110> Protalix Ltd. Shulman, Avidor Ruderfer, Ilya Ben-Moshe, Tehila Shekhter, Talia Azulay, Yaniv Shaaltiel, Yoseph Kizhner, Tali <120> STABILIZED ALPHA-GALACTOSIDASE AND USES THEREOF <130> 50863 <150> US 61/309,487 <151> 2010-03-02 <150> US 61/434,499 <151> 2011-01-20 <150> PCT/IL2010/000956 <151> 2010-11-17 <150> US 61/434,503 <151> 2011-01-20 <160> 14 <170> PatentIn version 3.5 <210> 1 <211> 405 <212> PRT <213> Artificial sequence <220> <223> Plant recombinant human alpha-GAL (prh-alpha-GAL) <400> 1 Glu Phe Leu Asp Asn Gly Leu Ala Arg Thr Pro Thr Met Gly Trp Leu 1 5 10 15 His Trp Glu Arg Phe Met Cys Asn Leu Asp Cys Gln Glu Glu Pro Asp 20 25 30 Ser Cys Ile Ser Glu Lys Leu Phe Met Glu Met Ala Glu Leu Met Val 35 40 45 Ser Glu Gly Trp Lys Asp Ala Gly Tyr Glu Tyr Leu Cys Ile Asp Asp 50 55 60 Cys Trp Met Ala Pro Gln Arg Asp Ser Glu Gly Arg Leu Gln Ala Asp 65 70 75 80 Pro Gln Arg Phe Pro His Gly Ile Arg Gln Leu Ala Asn Tyr Val His 85 90 95 Ser Lys Gly Leu Lys Leu Gly Ile Tyr Ala Asp Val Gly Asn Lys Thr 100 105 110 Cys Ala Gly Phe Pro Gly Ser Phe Gly Tyr Tyr Asp Ile Asp Ala Gln 115 120 125 Thr Phe Ala Asp Trp Gly Val Asp Leu Leu Lys Phe Asp Gly Cys Tyr 130 135 140 Cys Asp Ser Leu Glu Asn Leu Ala Asp Gly Tyr Lys His Met Ser Leu 145 150 155 160 Ala Leu Asn Arg Thr Gly Arg Ser Ile Val Tyr Ser Cys Glu Trp Pro 165 170 175 Leu Tyr Met Trp Pro Phe Gln Lys Pro Asn Tyr Thr Glu Ile Arg Gln 180 185 190 Tyr Cys Asn His Trp Arg Asn Phe Ala Asp Ile Asp Asp Ser Trp Lys 195 200 205 Ser Ile Lys Ser Ile Leu Asp Trp Thr Ser Phe Asn Gln Glu Arg Ile 210 215 220 Val Asp Val Ala Gly Pro Gly Gly Trp Asn Asp Pro Asp Met Leu Val 225 230 235 240 Ile Gly Asn Phe Gly Leu Ser Trp Asn Gln Gln Val Thr Gln Met Ala 245 250 255 Leu Trp Ala Ile Met Ala Ala Pro Leu Phe Met Ser Asn Asp Leu Arg 260 265 270 His Ile Ser Pro Gln Ala Lys Ala Leu Leu Gln Asp Lys Asp Val Ile 275 280 285 Ala Ile Asn Gln Asp Pro Leu Gly Lys Gln Gly Tyr Gln Leu Arg Gln 290 295 300 Gly Asp Asn Phe Glu Val Trp Glu Arg Pro Leu Ser Gly Leu Ala Trp 305 310 315 320 Ala Val Ala Met Ile Asn Arg Gln Glu Ile Gly Gly Pro Arg Ser Tyr 325 330 335 Thr Ile Ala Val Ala Ser Leu Gly Lys Gly Val Ala Cys Asn Pro Ala 340 345 350 Cys Phe Ile Thr Gln Leu Leu Pro Val Lys Arg Lys Leu Gly Phe Tyr 355 360 365 Glu Trp Thr Ser Arg Leu Arg Ser His Ile Asn Pro Thr Gly Thr Val 370 375 380 Leu Leu Gln Leu Glu Asn Thr Met Gln Met Ser Leu Lys Asp Leu Ser 385 390 395 400 Glu Lys Asp Glu Leu 405 <210> 2 <211> 404 <212> PRT <213> Artificial sequence <220> <223> Plant recombinant human alpha-GAL (prh-alpha-GAL) <400> 2 Leu Asp Asn Gly Leu Ala Arg Thr Pro Thr Met Gly Trp Leu His Trp 1 5 10 15 Glu Arg Phe Met Cys Asn Leu Asp Cys Gln Glu Glu Pro Asp Ser Cys 20 25 30 Ile Ser Glu Lys Leu Phe Met Glu Met Ala Glu Leu Met Val Ser Glu 35 40 45 Gly Trp Lys Asp Ala Gly Tyr Glu Tyr Leu Cys Ile Asp Asp Cys Trp 50 55 60 Met Ala Pro Gln Arg Asp Ser Glu Gly Arg Leu Gln Ala Asp Pro Gln 65 70 75 80 Arg Phe Pro His Gly Ile Arg Gln Leu Ala Asn Tyr Val His Ser Lys 85 90 95 Gly Leu Lys Leu Gly Ile Tyr Ala Asp Val Gly Asn Lys Thr Cys Ala 100 105 110 Gly Phe Pro Gly Ser Phe Gly Tyr Tyr Asp Ile Asp Ala Gln Thr Phe 115 120 125 Ala Asp Trp Gly Val Asp Leu Leu Lys Phe Asp Gly Cys Tyr Cys Asp 130 135 140 Ser Leu Glu Asn Leu Ala Asp Gly Tyr Lys His Met Ser Leu Ala Leu 145 150 155 160 Asn Arg Thr Gly Arg Ser Ile Val Tyr Ser Cys Glu Trp Pro Leu Tyr 165 170 175 Met Trp Pro Phe Gln Lys Pro Asn Tyr Thr Glu Ile Arg Gln Tyr Cys 180 185 190 Asn His Trp Arg Asn Phe Ala Asp Ile Asp Asp Ser Trp Lys Ser Ile 195 200 205 Lys Ser Ile Leu Asp Trp Thr Ser Phe Asn Gln Glu Arg Ile Val Asp 210 215 220 Val Ala Gly Pro Gly Gly Trp Asn Asp Pro Asp Met Leu Val Ile Gly 225 230 235 240 Asn Phe Gly Leu Ser Trp Asn Gln Gln Val Thr Gln Met Ala Leu Trp 245 250 255 Ala Ile Met Ala Ala Pro Leu Phe Met Ser Asn Asp Leu Arg His Ile 260 265 270 Ser Pro Gln Ala Lys Ala Leu Leu Gln Asp Lys Asp Val Ile Ala Ile 275 280 285 Asn Gln Asp Pro Leu Gly Lys Gln Gly Tyr Gln Leu Arg Gln Gly Asp 290 295 300 Asn Phe Glu Val Trp Glu Arg Pro Leu Ser Gly Leu Ala Trp Ala Val 305 310 315 320 Ala Met Ile Asn Arg Gln Glu Ile Gly Gly Pro Arg Ser Tyr Thr Ile 325 330 335 Ala Val Ala Ser Leu Gly Lys Gly Val Ala Cys Asn Pro Ala Cys Phe 340 345 350 Ile Thr Gln Leu Leu Pro Val Lys Arg Lys Leu Gly Phe Tyr Glu Trp 355 360 365 Thr Ser Arg Leu Arg Ser His Ile Asn Pro Thr Gly Thr Val Leu Leu 370 375 380 Gln Leu Glu Asn Thr Met Gln Met Ser Leu Lys Asp Leu Leu Ser Glu 385 390 395 400 Lys Asp Glu Leu <210> 3 <211> 405 <212> PRT <213> Artificial sequence <220> <223> Plant recombinant human alpha-GAL (prh-alpha-GAL) <400> 3 Gly Leu Asp Asn Gly Leu Ala Arg Thr Pro Thr Met Gly Trp Leu His 1 5 10 15 Trp Glu Arg Phe Met Cys Asn Leu Asp Cys Gln Glu Glu Pro Asp Ser 20 25 30 Cys Ile Ser Glu Lys Leu Phe Met Glu Met Ala Glu Leu Met Val Ser 35 40 45 Glu Gly Trp Lys Asp Ala Gly Tyr Glu Tyr Leu Cys Ile Asp Asp Cys 50 55 60 Trp Met Ala Pro Gln Arg Asp Ser Glu Gly Arg Leu Gln Ala Asp Pro 65 70 75 80 Gln Arg Phe Pro His Gly Ile Arg Gln Leu Ala Asn 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His Lys Ile Val Ile Glu Leu 740 745 <210> 10 <211> 753 <212> PRT <213> Oryza sativa <400> 10 Met Thr Val Gly Ala Gly Val Ala Val Gln Asp Gly Gly Leu Val Ala 1 5 10 15 Leu Gly Ala Thr Val Leu Thr Glu Val Arg Asp Asn Val Leu Leu Thr 20 25 30 Pro Ala Ala Gly Ala Gly Met Thr Ser Gly Thr Phe Val Gly Val Arg 35 40 45 Ser Ala Thr Ala Gly Ser Arg Ser Val Phe Pro Val Gly Lys Leu Arg 50 55 60 Gly Leu Arg Phe Ile Cys Thr Phe Arg Phe Lys Met Trp Trp Met Thr 65 70 75 80 Gln Arg Met Gly Thr Ser Gly Arg Asp Ile Pro Phe Glu Thr Gln Phe 85 90 95 Leu Leu Val Glu Ala Ala Asp Ala Asp Gly Ser His Leu Ala Gly Asp 100 105 110 Gly Ala Ala Ala Val Tyr Thr Val Phe Leu Pro Ile Leu Glu Gly Pro 115 120 125 Phe Arg Ala Val Leu Gln Gly Asn Ser Asp Asp Glu Leu Glu Ile Cys 130 135 140 Leu Glu Ser Gly Asp Pro Ala Val Glu Ser Phe Glu Gly Thr His Leu 145 150 155 160 Val Phe Val Gly Ala Gly Ser Asp Pro Phe Glu Val Ile Thr Asn Ser 165 170 175 Val Lys Ala Val Glu Arg His Leu Gln Thr Phe Thr His Arg Glu Lys 180 185 190 Lys Lys Met Pro Asp Met Leu Asn Trp Phe Gly Trp Cys Thr Trp Asp 195 200 205 Ala Phe Tyr Thr Asp Val Thr Ser Glu Gly Val Met Glu Gly Leu Gln 210 215 220 Ser Leu Gly Lys Gly Gly Thr Gly Pro Lys Phe Val Ile Ile Asp Asp 225 230 235 240 Gly Trp Gln Ser Val Ser Met Asp Pro Ala Gly Ile Ala Ser Leu Ala 245 250 255 Asp Asn Ser Ala Asn Phe Ala Asn Arg Leu Thr His Ile Lys Glu Asn 260 265 270 His Lys Phe Gln Leu Asn Gly Arg Lys Gly His Arg Glu Glu Asn Pro 275 280 285 Ala Asn Gly Leu Ala His Ile Val Asn Glu Ile Lys Gly Lys His Gln 290 295 300 Leu Lys Tyr Val Tyr Val Trp His Ala Ile Thr Gly Tyr Trp Gly Gly 305 310 315 320 Val Arg Pro Gly Ala Asp Gly Met Glu His Tyr Glu Ser Lys Met Gln 325 330 335 Tyr Pro Val Ser Ser Pro Gly Val Gln Lys Asn Glu Pro Cys Asp Ala 340 345 350 Leu Asn Ser Ile Thr Thr Asn Gly Leu Gly Leu Val Asn Pro Asp Arg 355 360 365 Val Phe Ser Phe Tyr Asn Glu Leu His Ala Tyr Leu Ala Ser Ala Gly 370 375 380 Ile Asp Gly Val Lys Val Asp Val Gln Asn Ile Leu Glu Thr Leu Gly 385 390 395 400 Ala Gly His Gly Gly Arg Val Leu Leu Ala Arg Lys Tyr His Gln Ala 405 410 415 Leu Glu Ala Ser Ile Ala Arg Asn Phe Arg Asp Asn Gly Ile Ile Cys 420 425 430 Cys Met Ser His Asn Thr Asp Asn Leu Tyr Ser Ser Lys Arg Ser Ala 435 440 445 Val Val Arg Ala Ser Asp Asp Phe Trp Pro Arg Asp Pro Ala Ser His 450 455 460 Thr Ile His Ile Ala Ser Val Ala Tyr Asn Thr Val Phe Leu Gly Glu 465 470 475 480 Phe Met Gln Pro Asp Trp Asp Met Phe His Ser Val His Pro Met Ala 485 490 495 Glu Tyr His Ala Ala Ala Arg Ala Val Gly Gly Cys Ala Ile Tyr Val 500 505 510 Ser Asp Lys Pro Gly Asn His Asp Phe Asn Leu Leu Lys Lys Leu Val 515 520 525 Leu Pro Asp Gly Ser Ile Leu Arg Ala Lys Leu Pro Gly Arg Pro Thr 530 535 540 Arg Asp Cys Leu Phe Ser Asp Pro Ala Arg Asp Gly Lys Ser Ile Leu 545 550 555 560 Lys Ile Trp Asn Leu Asn Glu His Ser Gly Val Ile Gly Ala Phe Asn 565 570 575 Cys Gln Gly Ala Gly Trp Cys Arg Val Gly Lys Lys Asn Leu Val His 580 585 590 Asp Glu Gln Pro Ala Thr Val Thr Gly Val Ile Arg Ala Gln Asp Val 595 600 605 His His Leu Ala Thr Val Ala Ala Asp Gly Trp Asn Gly Asp Val Ile 610 615 620 Val Tyr Ser His Ile Gly Gly Glu Val Thr Cys Leu Pro Lys Asn Ala 625 630 635 640 Ser Leu Pro Val Thr Leu Lys Thr Arg Glu Tyr Glu Val Phe Thr Val 645 650 655 Val Pro Leu Lys Lys Leu Asp Asn Gly Val Ser Phe Ala Ala Val Gly 660 665 670 Leu Ile Gly Met Phe Asn Ser Gly Gly Ala Val Thr Ala Val Arg Tyr 675 680 685 Val Glu Asp Ala Gly Val Glu Val Arg Val Arg Gly Ser Gly Thr Val 690 695 700 Gly Ala Tyr Ser Ser Ala Lys Pro Ala Arg Val Val Val Asp Ser Glu 705 710 715 720 Ala Ala Glu Phe Ser Tyr Asp Asp Gly Cys Gly Leu Val Thr Phe Glu 725 730 735 Leu Ala Val Pro Glu Gln Glu Leu Tyr Ser Trp Thr Ile Ser Ile Glu 740 745 750 Tyr <210> 11 <211> 777 <212> PRT <213> Pisum sativum <400> 11 Met Thr Val Thr Pro Lys Ile Ser Val Asn Asp Gly Asn Leu Val Val 1 5 10 15 His Gly Lys Thr Ile Leu Lys Gly Val Pro Glu Asn Val Val Leu Thr 20 25 30 Pro Gly Ser Gly Asn Gly Leu Leu Thr Gly Gly Ala Phe Ile Gly Ala 35 40 45 Thr Ala Ser Asn Ser Lys Ser Leu 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Ile Lys Glu Asn Ala Lys 260 265 270 Phe Gln Lys Asn Lys Asn Glu Glu His Ser Glu Pro Thr Ser Gly Leu 275 280 285 Lys His Leu Val Asp Gly Val Lys Lys His His Asn Val Lys Asn Val 290 295 300 Tyr Val Trp His Ala Leu Ala Gly Tyr Trp Gly Gly Val Lys Pro Ala 305 310 315 320 Ala Thr Gly Met Glu His Tyr Asp Thr Ala Leu Ala Tyr Pro Val Gln 325 330 335 Ser Pro Gly Val Leu Gly Asn Gln Pro Asp Ile Val Met Asp Ser Leu 340 345 350 Ser Val His Gly Leu Gly Leu Val His Pro Lys Lys Val Phe Asn Phe 355 360 365 Tyr Asn Glu Leu His Ala Tyr Leu Ala Ser Cys Gly Val Asp Gly Val 370 375 380 Lys Val Asp Val Gln Asn Ile Ile Glu Thr Leu Gly Ala Gly His Gly 385 390 395 400 Gly Arg Val Ser Leu Thr Arg Ser Tyr His His Ala Leu Glu Ala Ser 405 410 415 Ile Ala Arg Asn Phe Ser Asp Asn Gly Cys Ile Ala Cys Met Cys His 420 425 430 Asn Thr Asp Gly Leu Tyr Ser Ala Lys Gln Thr Ala Val Val Arg Ala 435 440 445 Ser Asp Asp Phe Tyr Pro Arg Asp Pro Ala Ser His Thr Ile His Ile 450 455 460 Ser Ser Val Ala Tyr Asn Ser Leu Phe Leu Gly 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Ile His Arg Glu Thr 675 680 685 Asp Asn Lys Gln Glu Leu Phe Glu Gly Glu Ala Val Ser Ser Glu Leu 690 695 700 Ile Thr Ser Leu Gly Pro Asn Arg Thr Thr Thr Ala Thr Ile Thr Leu 705 710 715 720 Lys Val Arg Gly Ser Gly Lys Phe Gly Val Tyr Ser Ser Gln Arg Pro 725 730 735 Ile Lys Cys Met Val Asp Gly Thr Glu Thr Asp Phe Asn Tyr Asp Ser 740 745 750 Glu Thr Gly Leu Thr Thr Phe Ile Ile Pro Val Pro Gln Glu Glu Leu 755 760 765 Tyr Lys Trp Leu Ile Glu Ile Gln Val 770 775 <210> 12 <211> 753 <212> PRT <213> Cucumis sativus <400> 12 Met Thr Val Gly Ala Gly Ile Thr Ile Ser Asp Ala Asn Leu Thr Val 1 5 10 15 Leu Gly Asn Arg Val Leu Ser Asp Val His Asn Asn Ile Thr Leu Thr 20 25 30 Ala Ala Pro Gly Gly Gly Val Met Asn Gly Ala Phe Ile Gly Val Gln 35 40 45 Ser Asp Gln Ile Gly Ser Arg Arg Val Phe Pro Ile Gly Lys Leu Ile 50 55 60 Gly Leu Arg Phe Leu Cys Ala Phe Arg Phe Lys Leu Trp Trp Met Thr 65 70 75 80 Gln Arg Met Gly Cys Ser Gly Gln Glu Ile Pro Phe Glu Thr Gln Phe 85 90 95 Leu Val Val Glu Thr Arg Asp Gly Ser Asn Ile Ala Gly Asn Gly Glu 100 105 110 Glu Gly Asp Ala Val Tyr Thr Val Phe Leu Pro Ile Leu Glu Gly Asp 115 120 125 Phe Arg Ala Val Leu Gln Gly Asn Asp Asn Asn Glu Leu Glu Ile Cys 130 135 140 Leu Glu Ser Gly Asp Pro Ser Val Asp Gly Phe Glu Gly Ser His Leu 145 150 155 160 Val Phe Val Gly Ala Gly Ser Asp Pro Phe Glu Thr Ile Thr Tyr Ala 165 170 175 Val Lys Ser Val Glu Lys His Leu Gln Thr Phe Ala His Arg Glu Arg 180 185 190 Lys Lys Met Pro Asp Ile Leu Asn Trp Phe Gly Trp Cys Thr Trp Asp 195 200 205 Ala Phe Tyr Thr Asp Val Thr Ser Asp Gly Val Lys Lys Gly Leu Glu 210 215 220 Ser Phe Glu Asn Gly Gly Ile Pro Pro Lys Phe Val Ile Ile Asp Asp 225 230 235 240 Gly Trp Gln Ser Val Ala Lys Asp Ala Ala Ser Thr Asp Cys Lys Ala 245 250 255 Asp Asn Thr Ala Asn Phe Ala Asn Arg Leu Thr His Ile Lys Glu Asn 260 265 270 Tyr Lys Phe Gln Lys Asp Gly Lys Glu Gly Glu Arg Ile Glu Asn Pro 275 280 285 Ala Leu Gly Leu Gln His Ile Val Ser Tyr Met Lys Glu Lys His Ala 290 295 300 Thr Lys Tyr Val Tyr Val Trp His Ala Ile Thr Gly Tyr Trp Gly Gly 305 310 315 320 Val Ser Ser Gly Val Lys Glu Met Glu Gln Tyr Glu Ser Lys Ile Ala 325 330 335 Tyr Pro Val Ala Ser Pro Gly Val Glu Ser Asn Glu Pro Cys Asp Ala 340 345 350 Leu Asn Ser Ile Ser Lys Thr Gly Leu Gly Leu Val Asn Pro Glu Lys 355 360 365 Val Phe Asn Phe Tyr Asn Glu Gln His Ser Tyr Leu Ala Ser Ala Gly 370 375 380 Val Asp Gly Val Lys Val Asp Val Gln Asn Ile Leu Glu Thr Leu Gly 385 390 395 400 Ala Gly His Gly Gly Arg Val Lys Leu Ala Arg Lys Tyr His Gln Ala 405 410 415 Leu Glu Ala Ser Ile Ser Arg Asn Phe Gln Asp Asn Gly Ile Ile Ser 420 425 430 Cys Met Ser His Asn Thr Asp Gly Leu Tyr Ser Ser Lys Arg Asn Ala 435 440 445 Val Ile Arg Ala Ser Asp Asp Phe Trp Pro Arg Asp Pro Ala Ser His 450 455 460 Thr Ile His Ile Ala Ser Val Ala Tyr Asn Ser Leu Phe Leu Gly Glu 465 470 475 480 Phe Met Gln Pro Asp Trp Asp Met Phe His Ser Leu His Pro Met Ala 485 490 495 Glu Tyr His Gly Ala Ala Arg Ala Val Gly Gly Cys Ala Ile Tyr Val 500 505 510 Ser Asp Lys Pro Gly Gln His Asp Phe Asn Leu Leu Lys Lys Leu Val 515 520 525 Leu His Asp Gly Ser Ile Leu Arg Ala Lys Leu Pro Gly Arg Pro Thr 530 535 540 Lys Asp Cys Leu Phe Ala Asp Pro Ala Arg Asp Gly Lys Ser Leu Leu 545 550 555 560 Lys Ile Trp Asn Met Asn Asp Leu Ser Gly Val Val Gly Val Phe Asn 565 570 575 Cys Gln Gly Ala Gly Trp Cys Lys Val Gly Lys Lys Asn Leu Ile His 580 585 590 Asp Glu Asn Pro Asp Thr Ile Thr Gly Val Ile Arg Ala Lys Asp Val 595 600 605 Ser Tyr Leu Trp Lys Ile Ala Gly Glu Ser Trp Thr Gly Asp Ala Val 610 615 620 Ile Phe Ser His Leu Ala Gly Glu Val Val Tyr Leu Pro Gln Asp Ala 625 630 635 640 Ser Met Pro Ile Thr Leu Lys Ser Arg Glu Phe Asp Val Phe Thr Val 645 650 655 Val Pro Val Lys Glu Leu Ala Asn Asp Ile Lys Phe Ala Pro Ile Gly 660 665 670 Leu Met Lys Met Phe Asn Ser Gly Gly Ala Val Lys Glu Met Asn His 675 680 685 Gln Pro Gly Ser Ser Asn Val Ser Leu Lys Val Arg Gly Ser Gly Pro 690 695 700 Phe Gly Ala Tyr Ser Ser Ser Lys Pro Lys Arg Val Ala Val Asp Ser 705 710 715 720 Glu Glu Val Glu Phe Ile Tyr Asp Glu Gly Gly Leu Ile Thr Ile Asp 725 730 735 Leu Lys Val Pro Glu Lys Glu Leu Tyr Leu Trp Asp Ile Arg Ile Glu 740 745 750 Leu <210> 13 <211> 772 <212> PRT <213> Cucumis melo <400> 13 Met Thr Val Thr Pro Lys Ile Ser Val Asn Asp Gly Asn Leu Val Val 1 5 10 15 His Gly Lys Thr Ile Leu Thr Gly Val Pro Asp Asn Ile Val Leu Thr 20 25 30 Pro Gly Ser Gly Leu Gly Leu Val Ala Gly Ala Phe Ile Gly Ala Thr 35 40 45 Ala Ser Asn Ser Lys Ser Leu His Val Phe Pro Val Gly Val Leu Glu 50 55 60 Gly Thr Arg Phe Leu Cys Cys Phe Arg Phe Lys Leu Trp Trp Met Thr 65 70 75 80 Gln Arg Met Gly Thr Ser Gly Arg Asp Ile Pro Phe Glu Thr Gln Phe 85 90 95 Leu Leu Met Glu Ser Lys Gly Asn Asp Gly Glu Asp Pro Asp Asn Ser 100 105 110 Ser Thr Ile Tyr Thr Val Phe Leu Pro Leu Leu Glu Gly Gln Phe Arg 115 120 125 Ala Ala Leu Gln Gly Asn Glu Lys Asn Glu Met Glu Ile Cys Leu Glu 130 135 140 Ser Gly Asp Asn Thr Val Glu Thr Asn Gln Gly Leu Ser Leu Val Tyr 145 150 155 160 Met His Ala Gly Thr Asn Pro Phe Glu Val Ile Thr Gln Ala Val Lys 165 170 175 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Val Gln Asn Ile Ile Glu Thr Leu Gly Ala Gly His Gly Gly Arg 385 390 395 400 Val Thr Leu Thr Arg Ser Tyr His Gln Ala Leu Glu Ala Ser Ile Ala 405 410 415 Arg Asn Phe Ser Asp Asn Gly Cys Ile Ala Cys Met Cys His Asn Thr 420 425 430 Asp Ser Leu Tyr Ser Ala Lys Gln Thr Ala Val Val Arg Ala Ser Asp 435 440 445 Asp Tyr Tyr Pro Arg Asp Pro Thr Ser His Thr Ile His Ile Ser Ser 450 455 460 Val Ala Tyr Asn Ser Leu Phe Leu Gly Glu Phe Met Gln Pro Asp Trp 465 470 475 480 Asp Met Phe His Ser Leu His Pro Thr Ala Glu Tyr His Gly Ala Ala 485 490 495 Arg Ala Ile Gly Gly Cys Ala Ile Tyr Val Ser Asp Lys Pro Gly Asn 500 505 510 His Asn Phe Asp Leu Leu Lys Lys Leu Val Leu Pro Asp Gly Ser Val 515 520 525 Leu Arg Ala Gln Leu Pro Gly Arg Pro Thr Arg Asp Ser Leu Phe Asn 530 535 540 Asp Pro Ala Arg Asp Gly Ile Ser Leu Leu Lys Ile Trp Asn Met Asn 545 550 555 560 Lys Cys Ser Gly Val Val Gly Val Phe Asn Cys Gln Gly Ala Gly Trp 565 570 575 Cys Arg Ile Thr Lys Lys Thr Arg Ile His Asp Glu Ser Pro Gly Thr 580 585 590 Leu Thr Thr Ser Val Arg Ala Ala Asp Val Asp Ala Ile Ser Gln Val 595 600 605 Ala Gly Ala Asp Trp Lys Gly Asp Thr Ile Val Tyr Ala Tyr Arg Ser 610 615 620 Gly Asp Leu Ile Arg Leu Pro Lys Gly Ala Ser Val Pro Val Thr Leu 625 630 635 640 Lys Val Leu Glu Tyr Asp Leu Leu His Ile Ser Pro Leu Lys Asp Ile 645 650 655 Ala Ser Asn Ile Ser Phe Ala Pro Ile Gly Leu Leu Asp Met Phe Asn 660 665 670 Thr Gly Gly Ala Val Glu Gln Val Asn Val Gln Val Val Glu Pro Ile 675 680 685 Pro Glu Phe Asp Gly Glu Val Ala Ser Glu Leu Thr Cys Ser Leu Pro 690 695 700 Asn Asp Arg Pro Pro Thr Ala Thr Ile Thr Met Lys Ala Arg Gly Cys 705 710 715 720 Arg Arg Phe Gly Leu Tyr Ser Ser Gln Arg Pro Leu Lys Cys Ser Val 725 730 735 Asp Lys Val Asp Val Asp Phe Val Tyr Asp Glu Val Thr Gly Leu Val 740 745 750 Thr Phe Glu Ile Pro Ile Pro Thr Glu Glu Met Tyr Arg Trp Asp Ile 755 760 765 Glu Ile Gln Val 770 <210> 14 <211> 378 <212> PRT <213> Coffea arabica <400> 14 Met Val Lys Ser Pro Gly Thr Glu Asp Tyr Thr Arg Arg Ser Leu Leu 1 5 10 15 Ala Asn 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Claims (35)

  1. 결합 부분을 통해 서로 공유적으로 결합된 적어도 2개의 α-갈락토시다제 단량체를 포함하는 다중결합 단백질 구조물에 있어서, 상기 다중결합 단백질 구조물은
    (a) 다중결합 단백질 구조물을 1시간 동안 사람 혈장 조건으로 처리하여, 1시간 동안 사람 혈장 조건으로 처리한 천연 α-갈락토시다제의 활성보다 적어도 10% 더 높은 α-갈락토시다제 활성;
    (b) 다중결합 단백질 구조물을 1시간 동안 사람 혈장 조건으로 처리하여, 1시간 동안 사람 혈장 조건으로 처리한 천연 α-갈락토시다제의 활성이 감소하는 퍼센트보다 적어도 10% 미만으로 감소하는 α-갈락토시다제 활성;
    (c) 다중결합 단백질 구조물을 1시간 동안 사람 혈장 조건으로 처리하여 실질적으로 변화하지 않은 채로 있는 α-갈락토시다제 활성;
    (d) 다중결합 단백질 구조물을 1주일 동안 리소좀 조건으로 처리하여, 1주일 동안 리소좀 조건으로 처리한 천연 α-갈락토시다제의 활성보다 적어도 10% 더 높은 α-갈락토시다제 활성;
    (e) 다중결합 단백질 구조물을 1일 동안 리소좀 조건으로 처리하여, 1일 동안 리소좀 조건으로 처리한 천연 α-갈락토시다제의 활성이 감소하는 퍼센트보다 적어도 10% 미만으로 감소하는 α-갈락토시다제 활성;
    (f) 다중결합 단백질 구조물을 1일 동안 리소좀 조건으로 처리하여 실질적으로 변화하지 않은 채로 있는 α-갈락토시다제 활성;
    (g) 다중결합 단백질 구조물을 리소좀 조건으로 처리한 즉시, 단백질의 천연 형태를 리소좀 조건으로 처리한 즉시의 천연 α-갈락토시다제의 활성보다 적어도 10% 더 높은 α-갈락토시다제 활성;
    (h) 다중결합 단백질 구조물을 pH 7 및 37℃의 온도를 갖는 수용액으로 처리한 즉시, pH 7 및 37℃의 온도를 갖는 수용액으로 처리한 즉시의 천연 α-갈락토시다제의 활성보다 적어도 10% 더 높은 α-갈락토시다제 활성;
    (i) 천연 α-갈락토시다제의 순환 반감기보다 적어도 20% 더 높은 생리 시스템 순환 반감기로 이루어진 군에서 선택된 특징을 보여주는 다중결합 단백질 구조물.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다중결합 단백질 구조물을 1일 동안 리소좀 조건으로 처리하여 실질적으로 변화하지 않은 채로 남은 상기 다중결합 단백질 구조물의 α-갈락토시다제 활성이 상기 다중결합 단백질을 일주일 동안 리조솜 조건으로 처리하여 실질적으로 변화하지 않은 채로 추가적으로 남아 있는 다중결합 단백질 구조물.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 결합 성분은 천연 α-갈락토시다제에 존재되지 않는 다중결합 단백질 구조물.
  4. 결합 성분을 통해 서로 공유적으로 결합된 적어도 2개의 α-갈락토시다제 단량체를 포함하고, 여기서 상기 결합 성분은 천연의 α-갈락토시다제에 존재되지 않는 다중결합 단백질 구조물.
  5. 제4항에 있어서,
    (a) 다중결합 단백질 구조물을 1시간 동안 사람 혈장 조건으로 처리하여, 1시간 동안 사람 혈장 조건으로 처리한 천연 α-갈락토시다제의 활성보다 적어도 10% 더 높은 α-갈락토시다제 활성;
    (b) 다중결합 단백질 구조물을 1시간 동안 사람 혈장 조건으로 처리하여, 1시간 동안 사람 혈장 조건으로 한 천연 α-갈락토시다제의 활성이 감소하는 퍼센트보다 적어도 10% 미만으로 감소하는 α-갈락토시다제 활성;
    (c) 다중결합 단백질 구조물을 1시간 동안 사람 혈장 조건으로 처리하여 실질적으로 변화하지 않은 채로 있는 α-갈락토시다제 활성;
    (d) 다중결합 단백질 구조물을 1주일 동안 리소좀 조건으로 처리하여, 1주일 동안 리소좀 조건으로 처리한 천연 α-갈락토시다제의 활성보다 적어도 10% 더 높은 α-갈락토시다제 활성;
    (e) 다중결합 단백질 구조물을 1일 동안 리소좀 조건으로 하여, 1일 동안 리소좀 조건으로 처리한 천연 α-갈락토시다제의 활성이 감소하는 퍼센트보다 적어도 10% 미만으로 감소하는 α-갈락토시다제 활성;
    (f) 다중결합 단백질 구조물을 1일 동안 리소좀 조건으로 하여 실질적으로 변화하지 않은 채로 있는 α-갈락토시다제 활성;
    (g) 다중결합 단백질 구조물을 리소좀 조건으로 처리하여 즉시, 상기 천연 α-갈락토시다제를 상기 리소좀 조건으로 처리한 즉시의 천연 α-갈락토시다제의 활성보다 적어도 10% 더 높은 α-갈락토시다제 활성;
    (h) 다중결합 단백질 구조물을 pH 7 및 37℃의 온도를 갖는 수용액으로 처리하여 즉시, pH 7 및 37℃의 온도를 갖는 수용액으로 처리한 즉시의 천연 α-갈락토시다제의 활성보다 적어도 10% 더 높은 α-갈락토시다제 활성;
    (i) 상기 천연 α-갈락토시다제의 순환 반감기보다 더 높은 생리 시스템 순환 반감기로 이루어진 군에서 선택된 특징으로 나타내는 다중결합 단백질 구조물.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 다중결합 단백질 구조물을 1일 동안 리소좀 조건으로 처리하여 실질적으로 변화하지 않은 채로 남은 상기 다중결합 단백질 구조물의 α-갈락토시다제 활성이 상기 다중결합 단백질 구조물을 일주일 동안 리조솜 조건으로 처리하여 실질적으로 변화하지 않은 채로 추가적으로 남아 있는 다중결합 단백질 구조물.
  7. 제5항 또는 제6항에 있어서,
    상기 천연 α-갈락토시다제의 순환 반감기보다 높은 다중결합 단백질 구조물의 순환 반감기는 상기 천연 α-갈락토시다제의 순환 반감기보다 적어도 20% 더 높은 것인 다중 결합 단백질 구조물.
  8. 제7항에 있어서.
    상기 천연 α-갈락토시다제의 순환 반감기보다 높은 다중결합 단백질 구조물의 순환 반감기는 상기 천연 α-갈락토시다제의 순환 반감기보다 적어도 50% 더 높은 것인 다중 결합 단백질 구조물.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    다중결합 단백질 구조물을 척추동물에게 투여시 기관에서 α-갈락토시다제 활성으로 특징지어지고, 상기 기관은 비장, 심장 및 신장으로 이루어진 그룹에서 선택되는 다중결합 단백질 구조물.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    2개의 α-갈락토시다제 단량체를 포함하며, 상기 단백질 구조물은 이합 단백질 구조물인 다중결합 단백질 구조물.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 α-갈락토시다제는 사람 α-갈락토시다제인 다중결합 단백질 구조물.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기α-갈락토시다제는 식물 재조합 α-갈락토시다제인 다중 결합 단백질 구조물.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기α-갈락토시다제는 SEQ ID NO:1, SEQ ID NO:2 및 SEQ ID NO:3으로 이루어진 그룹에서 선택된 아미노산 서열을 갖는 다중결합 단백질 구조물.
  14. 제1항 내지 제12항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 α-갈락토시다제는 알칼리성 α-갈락토시다제인 다중결합 단백질 구조물.
  15. 제1항 내지 제12항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기α-갈락토시다제는 산성 α-갈락토시다제인 다중결합 단백질 구조물.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 결합 성분은 폴리(알킬렌 글리콜)을 포함하는 다중결합 단백질 구조물.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 폴리(알킬렌 글리콜)은 2 이상의 작용기를 포함하며, 각 작용기는 α-갈락토시다제 단량체중 1개와 공유결합을 형성하는 다중결합 단백질 구조물.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 2 이상의 작용기는 폴리(알킬렌 글리콜)의 말단기인 다중결합 단백질 구조물.
  19. 제1항 내지 제15항 중 어느 하나의 항에 있어서, 하나 이상의 결합 성분은 다음의 일반식을 갖는 다중결합 단백질 구조물:
    -X1-(CR1R2-CR3R4-Y)n-X2-
    상기에서, X1 및 X2는 하나 이상의 α-갈락토시다제 단량체와 공유결합을 형성하는 작용기이고;
    Y는 O, S 또는 NR5이고;
    n은 1 내지 200의 정수이고; 및
    R1, R2, R3, R4 및 R5는 각각 독립적으로 수소, 알킬, 시클로알킬, 알케닐, 알키닐, 알콕시, 히드록시, 옥소, 티올 및 티오알콕시로 이루어진 그룹에서 선택된다.
  20. 제17항 내지 제19항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    하나 이상의 상기 작용기는 α-갈락토시다제 단량체와 아미드 결합을 형성하는 다중결합 단백질 구조물.
  21. 제19항에 있어서,
    n은 5 내지 150의 정수인 다중결합 단백질 구조물.
  22. 제19항에 있어서,
    n은 40 내지 70의 정수인 다중결합 단백질 구조물.
  23. 제1항 내지 제22항 중 어느 하나의 항에 따른 다중결합 단백질 구조물 및 제약학적으로 허용가능한 담체를 포함하는 제약 조성물.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 제약 조성물은 추가로 갈락토즈를 포함하는 제약 조성물.
  25. 제1항 내지 제22항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 다중결합 단백질 구조물이 약품으로 사용되는 것인 다중결합 단백질 구조물.
  26. 제25항에 있어서, 상기 약품은 파브리병을 치료하기 위한 다중결합 단백질 구조물.
  27. 제1항 내지 제22항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    다중결합 단백질 구조물이 파브리병을 치료하기 위해 사용되는 것인 다중결합 단백질 구조물.
  28. 제1항 내지 제22항 중 어느 하나의 항에 따른 치료적 유효량의 다중결합 단백질 구조물을 필요로 하는 대상물에 투여하여, 이것에 의해 파브리병을 치료하는 것인 파브리병 치료방법.
  29. α-갈락토시다제를 결합 성분과 2 이상의 반응기를 갖는 가교제와 반응시키는 단계를 포함하는 제1항 내지 제22항 중 어느 하나의 항에 따른 다중결합 단백질 구조물의 제조방법.
  30. 제29항에 있어서,
    이합α-갈락토시다제를 상기 가교제와 반응시키는 단계를 포함하는 제조방법.
  31. 제29항 또는 제30항에 있어서,
    상기 반응기는 이탈기를 포함하는 것인 제조방법.
  32. 제29항 내지 제31항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 반응기는 아미드 결합을 형성하기 위해 아민기와 반응하는 것인 제조방법.
  33. 제29항 내지 제32항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 반응기의 각각은 상기 결합 성분과 하나 이상의 α-갈락토시다제 단량체 사이에 공유 결합을 형성할 수 있는 것인 제조방법.
  34. 제29항 내지 제33항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    가교제 대 α-갈락토시다제 단량체의 몰비는 5:1 내지 500:1의 범위 내인 제조방법.
  35. 제34항에 있어서,
    상기 몰비는 75:1 내지 300:1의 범위 내인 제조방법.
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