KR20230111872A - Novel FGF-1 variants and uses thereof - Google Patents
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Abstract
신규 FGF-1 변이체 및 그의 용도에 관한 것으로, 일 양상에 따른 신규 FGF-1 변이체 및 그의 용도에 의하면, 야생형 FGF1에 비하여 증가된 단백질 분해 안정성, 및 치료 효과를 가져 관련된 용도, 예를 들면, 상처 치유, 조직 재생, 암 성장의 억제 및 혈관신생의 억제 등에 유용하게 사용될 수 있는 효과가 있다. It relates to novel FGF-1 variants and uses thereof. According to the novel FGF-1 variants and uses thereof according to one aspect, the novel FGF-1 variants and uses thereof have increased proteolytic stability and therapeutic effects compared to wild-type FGF1, so that they can be usefully used in wound healing, tissue regeneration, inhibition of cancer growth, and inhibition of angiogenesis.
Description
신규 FGF-1 변이체 및 그의 용도에 관한 것이다. It relates to novel FGF-1 variants and uses thereof.
인간 성장 인자는 상처 치유, 조직 재생, 혈관형성 및 종양 형성과 같은 다수의 복잡한 과정을 조율하는 데 중추적인 역할을 한다. 따라서, 다양한 질환 및 병태에서 상처 치유 및 재생 과정을 가속화시키거나, 암 성장 및 혈관형성을 저해하기 위한 단백질 치료제로서 성장 인자를 이용하는 데 엄청난 관심이 있다. 그러나, 수많은 재조합 성장 인자가 치료제로 개발되었음에도 불구하고, 단지 소수의 후보만이 임상 승인을 받을 만큼 효과적이었다. 이는 대부분, 일반적으로 낮은 안정성 및 빠른 혈액 청소율에 기인한 생체내 성장 인자의 짧은 유효 반감기로 인한 것이다. 치료용 성장 인자는 효과적이기 위해 장기간 동안 상처 부위에서 활성 상태를 유지하여야 한다. 그러나, 성장 인자는 생리적 온도와 프로테아제에 노출시 변성되거나 분해될 수 있다. 플라스민 및 메탈로프로테이나제와 같은 프로테아제는 특히 조직 리모델링에서 활성적이기 때문에, 프로테아제-매개 분해에 대한 내성이 특히 중요할 수 있다.Human growth factors play a pivotal role in orchestrating many complex processes such as wound healing, tissue regeneration, angiogenesis and tumorigenesis. Accordingly, there is tremendous interest in using growth factors as protein therapeutics to accelerate wound healing and regeneration processes or to inhibit cancer growth and angiogenesis in a variety of diseases and conditions. However, although numerous recombinant growth factors have been developed as therapeutics, only a few candidates have been effective enough to receive clinical approval. This is mostly due to the short effective half-life of growth factors in vivo, which is usually due to low stability and rapid blood clearance. Therapeutic growth factors must remain active at the wound site for a long period of time to be effective. However, growth factors can be denatured or degraded upon exposure to physiological temperature and proteases. Since proteases such as plasmin and metalloproteinases are particularly active in tissue remodeling, resistance to protease-mediated degradation may be of particular importance.
열 및 단백질분해 안정성을 향상시키기 위하여 다양한 성장 인자가 이전에 변형되었으며, 이것은 시험관내 기능 검정 및 생체내 실험 둘 다에서 이들의 생물학적 활성을 증대시키는 것으로 나타났다. 예를 들어, 세린 프로테아제, 산화 및 다이펩티딜 펩티다제 IV에 더 저항성이 되도록 설계된 성장 호르몬 방출 호르몬(GHRH)은 돼지의 체중 증가를 유도함에 있어서 야생형 GHRH보다 더 강력한 것으로 판명되었다. 그러나, 이러한 작제물의 대부분은 단백질-특이적 가설에 기초하여 합리적으로 설계되었고, 낮은 처리량 방식으로 시험되었다. 따라서, 안정성이 향상된 새로운 성장 인자 변이체를 생성하는 것은 어렵고 느린 프로세스 일 수 있다. 단백질분해 안정성이 증가된 조작 단백질의 경우에, 예측된 절단 부위에 직접 인접하여 단일 돌연변이가 종종 일어나는데, 이는 단백질분해 후 1차 서열 특이성 또는 질량 분광법에 기초한다. 그러나, 특정 프로테아제에 대한 단백질분해 안정성은 다인성이므로, 이 방법은 신뢰할 수 없다. 첫번째로, 특정 아미노산 서열을 절단함에 있어서 프로테아제의 활성은 절단 부위 부근의 다수의 아미노산에 의해 크게 영향을 받는다. 예측된 절단 부위(P1)의 직접 상류의 아미노산이 프로테아제의 1차 특이성과 정합하더라도, 최대 8개의 아미노산은 특정 부위에서 절단이 일어나는지의 여부 그리고 절단이 발생하는 속도를 결정할 수 있다. Gosalia 등의 간행물에서, 이들은 정확한 P1 부위의 상류의 두 아미노산(P2, P3)을 조합적으로 변화시키는 것조차 펩타이드 기질의 단백질분해 절단 속도에 급격히 영향을 미치는 것을 확인하였다. 두번째로, 단백질 기질의 단백질분해 절단은 또한 프로테아제의 효소 결합 포켓에 의해 절단 부위의 입체 접근성에 의해 결정된다. 돌연변이가 단백질 구조에 어떻게 영향을 미치는지를 예측하기 위해 계산 방법이 개선되었지만, 돌연변이가 프로테아제에 의한 잠재적 절단 부위의 접근성을 어떻게 변화시킬 수 있는지 예측하는 것은 계산상 비용이 많이 들고 기술적으로 도전과제가 남아 있다. 따라서, 합리적인 설계를 통해서 단백질분해 안정성을 증가시킬 돌연변이를 예측하는데 심각한 한계가 있다. 단백질분해 안정성을 조작하기 위한 용이하게 적응가능한 방법의 부족은 현재까지 단백질분해 안정성 성자 인자의 제한된 개발을 부분적으로 설명할 수 있다.Various growth factors have previously been modified to enhance thermal and proteolytic stability, which has been shown to enhance their biological activity in both in vitro functional assays and in vivo experiments. For example, growth hormone releasing hormone (GHRH) designed to be more resistant to the serine protease, oxidation and dipeptidyl peptidase IV has been shown to be more potent than wild type GHRH in inducing weight gain in pigs. However, most of these constructs were rationally designed based on protein-specific hypotheses and tested in a low-throughput fashion. Thus, generating new growth factor variants with enhanced stability can be a difficult and slow process. In the case of engineered proteins with increased proteolytic stability, single mutations often occur directly adjacent to the predicted cleavage site, based on primary sequence specificity or mass spectrometry after proteolysis. However, since proteolytic stability for a particular protease is multifactorial, this method is unreliable. First, the activity of a protease in cleaving a specific amino acid sequence is greatly influenced by the number of amino acids in the vicinity of the cleavage site. Although the amino acids directly upstream of the predicted cleavage site (P1) match the primary specificity of the protease, up to 8 amino acids can determine whether cleavage occurs at a particular site and the rate at which cleavage occurs. In the publication of Gosalia et al., they confirmed that even changing the two amino acids upstream of the correct P1 site (P2, P3) in combination dramatically affects the rate of proteolytic cleavage of the peptide substrate. Second, proteolytic cleavage of protein substrates is also determined by the steric accessibility of the cleavage site by the protease's enzymatic binding pocket. Although computational methods have improved to predict how mutations affect protein structure, predicting how mutations might change the accessibility of potential cleavage sites by proteases remains computationally expensive and technically challenging. Therefore, there is a serious limitation in predicting mutations that will increase proteolytic stability through rational design. The lack of readily adaptable methods for manipulating proteolytic stability may partly explain the limited development of proteolytic stability growth factors to date.
본 발명은 단백질분해 안정성 성장 인자를 조작하기 위한 방법을 제공함으로써 이러한 필요성을 충족시킨다. 본 발명은 또한 기재된 방법에 의해 생성된 단백질분해 안정성 FGF 펩타이드 변이체뿐만 아니라, 이러한 FGF 펩타이드 변이체를 제공한다.The present invention meets this need by providing methods for engineering proteolytically stable growth factors. The present invention also provides proteolytically stable FGF peptide variants produced by the methods described, as well as such FGF peptide variants.
일 양상은 서열번호 1의 야생형 FGF1과 비교하여 증가된 단백질 분해 안정성을 나타내는 인간 섬유아세포 성장 인자 1(fibroblast growth factor 1: FGF1)의 변이체를 제공하는 것이다. One aspect is to provide a variant of human fibroblast growth factor 1 (FGF1) that exhibits increased proteolytic stability compared to wild-type FGF1 of SEQ ID NO: 1.
다른 양상은 상기 FGF1의 변이체는 서열번호 1의 아미노산 서열에서 Q40P, S47I, H93G, 및 K112N로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 아미노산이 치환된 변이체를 제공하는 것이다. Another aspect is to provide a mutant in which any one amino acid selected from the group consisting of Q40P, S47I, H93G, and K112N in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 is substituted.
또 다른 양상은 상기 FGF1 변이체 폴리펩타이드를 암호화하는 핵산을 제공하는 것이다. Another aspect is to provide a nucleic acid encoding the FGF1 variant polypeptide.
또 다른 양상은 상기 FGF1 변이체를 유효성분으로 포함하는 상처 치유, 피부 재생용 조성물을 제공하는 것이다. Another aspect is to provide a composition for wound healing and skin regeneration comprising the FGF1 variant as an active ingredient.
또 다른 양상은 상기 FGF1 변이체를 포함하는 암 성장 및 혈관형성을 저해하기 위한 조성물을 제공하는 것이다. Another aspect is to provide a composition for inhibiting cancer growth and angiogenesis comprising the FGF1 variant.
일 양상은 서열번호 1의 야생형 FGF1과 비교하여 증가된 단백질 분해 안정성을 나타내는 인간 섬유아세포 성장 인자 1(fibroblast growth factor 1: FGF1)의 변이체를 제공한다. One aspect provides a variant of human fibroblast growth factor 1 (FGF1) that exhibits increased proteolytic stability compared to wild-type FGF1 of SEQ ID NO: 1.
달리 정의되지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에 의해 일반적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 가진다. 일반적으로, 본 명세서에서 사용되는 명명법 및 세포 배양, 분자 유전학, 유기 화학 및 핵산 화학 및 혼성화에서의 실험실 절차는 당업계에 잘 알려져 있으며 일반적으로 이용되는 것이다. 표준 기법이 핵산 및 펩타이드 합성에 사용된다. 기법 및 절차는 일반적으로 당업계의 통상적인 방법, 및 본 문헌 전체에 걸쳐 제공되는 다양한 일반적인 참조문헌에 따라 수행된다(일반적으로, 문헌[Sambrook et al. Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2d ed. (1989) Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y.]을 참조하며, 상기 문헌은 본 명세서에 참조에 의해 포함됨). 본 명세서에서 사용되는 명명법 및 하기 기재된 분석 및 합성 유기 화학의 실험실 절차는 당업계에 잘 알려져 있으며, 일반적으로 이용되는 것이다. 표준 기법, 또는 이의 변형이 화학 합성 및 화학 분석에 사용된다.Unless defined otherwise, all technical and scientific terms used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. In general, the nomenclature and laboratory procedures in cell culture, molecular genetics, organic chemistry and nucleic acid chemistry and hybridization used herein are those well known and commonly used in the art. Standard techniques are used for nucleic acid and peptide synthesis. Techniques and procedures are generally performed according to conventional methods in the art and in accordance with various general references provided throughout this document (see generally Sambrook et al. Molecular Cloning: A Laboratory Manual, 2d ed. (1989) Cold Spring Harbor Laboratory Press, Cold Spring Harbor, N.Y., incorporated herein by reference). The nomenclature used herein and the laboratory procedures of analytical and synthetic organic chemistry described below are well known and commonly used in the art. Standard techniques, or variations thereof, are used for chemical synthesis and chemical analysis.
용어 "핵산" 또는 "폴리뉴클레오타이드"는 단일-가닥 또는 이중-가닥 형태의 데옥시리보핵산(DNA) 또는 리보핵산(RNA) 및 이들의 중합체를 지칭한다. 특별히 제한되지 않는 한, 상기 용어는 참조 핵산과 유사한 결합 특성을 가지고 자연 발생 뉴클레오타이드와 유사한 방식으로 대사되는 천연 뉴클레오타이드의 알려진 유사체를 포함하는 핵산을 포함한다. 달리 지시되지 않는 한, 특정 핵산 서열은 또한 이의 보존적으로 변형된 변이체(예를 들어, 축퇴 코돈 치환), 대립유전자, 동원체(ortholog), SNP, 및 상보적 서열뿐만 아니라, 명시적으로 표시된 서열을 암시적으로 포함한다. 구체적으로, 축퇴 코돈 치환은 하나 이상의 선택된(또는 모든) 코돈의 세번째 위치가 혼합-염기 및/또는 데옥시이노신 잔기로 치환된 서열을 생성함으로써 달성될 수 있다(Batzer et al., 핵산 Res. 19:5081 (1991); Ohtsuka et al., J. Biol. Chem. 260:2605-2608 (1985); 및 Rossolini et al., Mol. Cell. Probes 8:91-98 (1994)). 용어 핵산은 유전자, cDNA, 및 유전자에 의해 인코딩되는 mRNA와 상호교환적으로 사용된다. 더욱이, 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 본 발명의 폴리펩타이드 변이체를 인코딩하는 핵산은 이러한 핵산 서열에 상보적인 핵산 서열을 포함하는 것으로 정의된다.The term "nucleic acid" or "polynucleotide" refers to deoxyribonucleic acid (DNA) or ribonucleic acid (RNA) and polymers thereof in either single-stranded or double-stranded form. Unless specifically limited, the term includes nucleic acids comprising known analogues of natural nucleotides that have similar binding properties to the reference nucleic acid and are metabolized in a manner similar to naturally occurring nucleotides. Unless otherwise indicated, a particular nucleic acid sequence also implicitly includes conservatively modified variants thereof (e.g., degenerate codon substitutions), alleles, orthologs, SNPs, and complementary sequences, as well as explicitly indicated sequences. Specifically, degenerate codon substitutions can be achieved by generating sequences in which the third position of one or more selected (or all) codons is replaced with a mixed-base and/or deoxyinosine residue (Batzer et al., Nucleic Acid Res. 19:5081 (1991); Ohtsuka et al., J. Biol. Chem. 260:2605-2608 (1985); and Rossolini et al., Mol. Cell. Pro bes 8:91-98 (1994)). The term nucleic acid is used interchangeably with genes, cDNAs, and mRNAs encoded by genes. Moreover, as used herein, a nucleic acid encoding a polypeptide variant of the invention is defined as comprising a nucleic acid sequence complementary to such nucleic acid sequence.
용어 "유전자"는 폴리펩타이드 사슬을 생성하는 데 관여하는 DNA의 절편을 의미한다. 이는 코딩 영역(리더 및 트레일러(trailer)) 앞 및 뒤의 영역뿐만 아니라, 개별 코딩 절편(엑손) 사이의 개재 서열(인트론)을 포함할 수 있다.The term "gene" refers to a segment of DNA involved in producing a polypeptide chain. This may include intervening sequences (introns) between individual coding segments (exons), as well as regions preceding and following coding regions (leaders and trailers).
핵산 또는 단백질에 적용될 때, 용어 "단리된"은 핵산 또는 단백질이 자연 상태에서 회합되어 있는 다른 세포 구성성분이 본질적으로 없음을 의미한다. 건조 또는 수용액일 수 있지만 바람직하게는 균질한 상태이다. 순도와 균질성은 전형적으로 분석 화학 기법, 예컨대, 폴리아크릴아마이드 겔 전기영동 또는 고성능 액체 크로마토그래피를 사용하여 결정된다. 제제에 존재하는 지배적인 종인 단백질은 실질적으로 정제된다. 구체적으로, 단리된 유전자는 유전자에 측접하고 관심 유전자 이외의 단백질을 인코딩하는 오픈 리딩 프레임(open reading frame)에서 분리된다. 용어 "정제된"은 핵산 또는 단백질이 전기영동 겔에서 본질적으로 하나의 밴드를 생성함을 의미한다. 특히, 이는 핵산 또는 단백질이 적어도 85% 순수하고, 보다 바람직하게는 적어도 95% 순수하며, 가장 바람직하게는 적어도 99% 순수함을 의미한다. 단리된 핵산은 발현 벡터의 구성요소일 수 있다.The term "isolated" when applied to a nucleic acid or protein means that the nucleic acid or protein is essentially free of other cellular components with which it is associated in its natural state. It can be dry or aqueous, but is preferably in a homogeneous state. Purity and homogeneity are typically determined using analytical chemistry techniques such as polyacrylamide gel electrophoresis or high performance liquid chromatography. Proteins, which are the dominant species present in the formulation, are substantially purified. Specifically, an isolated gene is separated in an open reading frame that flanks the gene and encodes a protein other than the gene of interest. The term “purified” means that the nucleic acid or protein produces essentially one band on an electrophoretic gel. In particular, it means that the nucleic acid or protein is at least 85% pure, more preferably at least 95% pure, and most preferably at least 99% pure. An isolated nucleic acid may be a component of an expression vector.
전형적으로, 본 발명의 단리된 폴리펩타이드는 바람직하게는 범위로 표현되는 순도 수준을 가진다. 폴리펩타이드에 대한 순도 범위의 하한은 약 60%, 약 70% 또는 약 80%이고 순도 범위의 상한은 약 70%, 약 80%, 약 90%, 약 95% 또는 약 95% 초과이다. 폴리펩타이드가 약 90% 초과로 순수할 때, 그 순도는 또한 바람직하게는 범위로 표현된다. 순도 범위의 하한은 약 90%, 약 92%, 약 94%, 약 96% 또는 약 98%이다. 순도 범위의 상한은 약 92%, 약 94%, 약 96%, 약 98% 또는 약 100% 순도이다.Typically, an isolated polypeptide of the invention has a level of purity, preferably expressed as a range. The lower end of the purity range for a polypeptide is about 60%, about 70% or about 80% and the upper end of the purity range is about 70%, about 80%, about 90%, about 95% or greater than about 95%. When a polypeptide is greater than about 90% pure, that purity is also preferably expressed as a range. The lower end of the purity range is about 90%, about 92%, about 94%, about 96% or about 98%. The upper end of the purity range is about 92%, about 94%, about 96%, about 98% or about 100% pure.
순도는 당업계에서 인정한 임의의 분석 방법(예를 들어, 은 염색 겔 상의 밴드 강도, 폴리아크릴아마이드 겔 전기영동, HPLC, 질량분석법, 또는 유사한 수단)에 의해 결정된다.Purity is determined by any art-recognized analytical method (eg, band intensity on a silver stained gel, polyacrylamide gel electrophoresis, HPLC, mass spectrometry, or similar means).
용어 "아미노산"은 자연 발생 및 합성 아미노산뿐만 아니라, 자연 발생 아미노산과 유사한 방식으로 기능하는 아미노산 유사체 및 아미노산 모방체를 지칭한다. 자연 발생 아미노산은 유전자 코드에 의해 인코딩된 것뿐만 아니라 이후에 변형되는 아미노산, 예를 들어, 하이드록시프롤린, γ-카복시글루타메이트, 및 O-포스포세린이다. 아미노산 유사체는 자연 발생 아미노산과 동일한 기본 화학적 구조, 즉, 수소에 결합된 α 탄소, 카복실기, 아미노기, 및 R기를 가지는 화합물, 예를 들어, 호모세린, 노르류신, 메티오닌 설폭사이드, 메티오닌 메틸 설포늄을 지칭한다. 이와 같은 유사체는 변형된 R기(예를 들어, 노르류신) 또는 변형된 펩타이드 백본을 가지지만, 자연 발생 아미노산과 동일한 기본 화학적 구조를 유지한다. "아미노산 모방체"는 아미노산의 일반적인 화학 구조와는 상이하지만, 자연 발생 아미노산과 유사한 방식으로 기능하는 구조를 가지는 화학적 화합물을 지칭한다.The term “amino acid” refers to naturally occurring and synthetic amino acids, as well as amino acid analogs and amino acid mimetics that function in a manner similar to the naturally occurring amino acids. Naturally occurring amino acids are those encoded by the genetic code as well as subsequently modified amino acids such as hydroxyproline, γ-carboxyglutamate, and O-phosphoserine. Amino acid analogs refer to compounds having the same basic chemical structure as naturally occurring amino acids, i.e., hydrogen-bonded α carbons, carboxyl groups, amino groups, and R groups, such as homoserine, norleucine, methionine sulfoxide, methionine methyl sulfonium. Such analogues have modified R groups (eg, norleucine) or modified peptide backbones, but retain the same basic chemical structure as naturally occurring amino acids. "Amino acid mimetic" refers to a chemical compound that differs from the general chemical structure of an amino acid, but has a structure that functions in a manner similar to naturally occurring amino acids.
아미노산 치환은 일반적으로 아미노산 측쇄 치환기의 상대적 유사성, 예를 들어, 소수성, 친수성, 전하, 크기 등을 기반으로 한다. 상기한 특징 중 하나 이상을 고려하는 예시적인 치환은 당업자에게 잘 알려져 있으며, (Ala: Gly, Ser), (Arg: Lys), (Asn: Gln, His), (Asp: Glu, Cys, Ser), (Gln: Asn), (Glu: Asp), (Gly: Ala), (His: Asn, Gln), (Ile: Leu, Val), (Leu: Ile, Val), (Lys: Arg), (Met: Leu, Tyr), (Ser: Thr), (Thr: Ser), (Tip: Tyr), (Tyr: Trp, Phe), 및 (Val: Ile, Leu)(원래 잔기: 예시적인 치환)을 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다. 따라서, 본 개시내용의 실시형태는 상기 제시된 바와 같은 폴리펩타이드 또는 단백질의 기능적 또는 생물학적 등가물을 고려한다. 구체적으로, 본 발명의 실시형태는 모 폴리펩타이드와 약 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 및 95% 서열 동일성을 가지는 변이체를 제공한다. 다양한 실시형태에서, 본 발명은 모 폴리펩타이드 서열, 예를 들어, 야생형 FGF1(서열번호 1)을 포함하는 야생형 성장 인자의 일부와 이러한 수준의 동일성을 가지는 변이체를 제공한다. 다양한 실시형태에서, 변이체는 모 폴리펩타이드 또는 모 폴리펩타이드의 일부, 예를 들어, 본 명세서에 정의된 바와 같은 야생형 FGF1(서열번호 1)을 포함하는 야생형 성장 인자와 적어도 약 95%, 96%, 97%, 98% 또는 99% 서열 동일성을 가진다.Amino acid substitutions are generally based on the relative similarity of amino acid side chain substituents, eg, hydrophobicity, hydrophilicity, charge, size, etc. Exemplary substitutions that take into account one or more of the foregoing characteristics are well known to those skilled in the art and include (Ala: Gly, Ser), (Arg: Lys), (Asn: Gln, His), (Asp: Glu, Cys, Ser), (Gln: Asn), (Glu: Asp), (Gly: Ala), (His: Asn, Gln), (Ile: Leu, Val), (Leu: Ile, Val), (Lys: Arg) , (Met: Leu, Tyr), (Ser: Thr), (Thr: Ser), (Tip: Tyr), (Tyr: Trp, Phe), and (Val: Ile, Leu) (original residues: exemplary substitutions). Accordingly, embodiments of the present disclosure contemplate functional or bioequivalents of polypeptides or proteins as set forth above. Specifically, embodiments of the present invention provide variants having about 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, and 95% sequence identity to a parent polypeptide. In various embodiments, the invention provides variants having this level of identity to a portion of a wild-type growth factor comprising a parent polypeptide sequence, eg, wild-type FGF1 (SEQ ID NO: 1). In various embodiments, the variant has at least about 95%, 96%, 97%, 98% or 99% sequence identity to a wild-type growth factor comprising a parent polypeptide or a portion of a parent polypeptide, e.g., wild-type FGF1 (SEQ ID NO: 1) as defined herein.
"보존적으로 변형된 변이체"는 아미노산 및 핵산 서열 둘 다에 적용된다. 특정 핵산 서열과 관련하여, "보존적으로 변형된 변이체"는 동일하거나 본질적으로 동일한 아미노산 서열을 인코딩하는 핵산, 또는 핵산이 아미노산 서열을 인코딩하지 않는 경우 본질적으로 동일한 서열을 지칭한다. 유전자 코드의 축퇴성으로 인해, 다수의 기능적으로 동일한 핵산이 임의의 주어진 단백질을 인코딩한다. 예를 들어, 코돈 GCA, GCC, GCG 및 GCU는 모두 아미노산 알라닌을 인코딩한다. 따라서, 알라닌이 코돈에 의해 특정되는 모든 위치에서, 코돈은 인코딩되는 폴리펩타이드를 변경하지 않으면서 기재된 상응하는 코돈 중 임의의 것으로 변경될 수 있다. 이와 같은 핵산 변이는 보존적으로 변형된 변이의 하나의 종인 "침묵 변이"이다. 폴리펩타이드를 인코딩하는 본 명세서의 모든 핵산 서열은 또한 핵산의 모든 가능한 침묵 변이를 기재한다. 당업자는 핵산의 각각의 코돈(보통 메티오닌에 대한 유일한 코돈인 AUG, 및 보통 트립토판에 대한 유일한 코돈인 TGG를 제외함)은 변형되어 기능적으로 동일한 분자를 산출할 수 있음을 인식할 것이다. 따라서, 폴리펩타이드를 인코딩하는 핵산의 각각의 침묵 변이는 각각의 기재된 서열에 내포되어 있다."Conservatively modified variants" apply to both amino acid and nucleic acid sequences. With respect to a particular nucleic acid sequence, “conservatively modified variant” refers to a nucleic acid that encodes the same or essentially the same amino acid sequence, or to essentially the same sequence if the nucleic acid does not encode an amino acid sequence. Due to the degeneracy of the genetic code, multiple functionally identical nucleic acids encode any given protein. For example, the codons GCA, GCC, GCG and GCU all encode the amino acid alanine. Thus, at every position where an alanine is specified by a codon, the codon may be changed to any of the corresponding codons described without altering the encoded polypeptide. Such nucleic acid variances are "silent variances", which are one species of conservatively modified variances. Every nucleic acid sequence herein that encodes a polypeptide also describes every possible silent variation of the nucleic acid. One skilled in the art will recognize that each codon of a nucleic acid (except AUG, which is usually the only codon for methionine, and TGG, which is usually the only codon for tryptophan) can be modified to yield functionally identical molecules. Thus, each silent variation of a nucleic acid encoding a polypeptide is implicit in each described sequence.
용어 "모 폴리펩타이드"는 야생형 폴리펩타이드를 말하고 야생형 폴리펩타이드의 아미노산 서열 또는 뉴클레오타이드 서열은 공개적으로 접근가능한 단백질 데이터베이스(예를 들어, EMBL Nucleotide Sequence Database, NCBI Entrez, ExPasy, Protein Data Bank 등)의 일부이다.The term "parent polypeptide" refers to a wild-type polypeptide and the amino acid sequence or nucleotide sequence of the wild-type polypeptide is part of a publicly accessible protein database (eg, EMBL Nucleotide Sequence Database, NCBI Entrez, ExPasy, Protein Data Bank, etc.).
용어 "돌연변이 폴리펩타이드" 또는 "폴리펩타이드 변이체" 또는 "돌연변이단백질(mutein)" 또는 "변이 폴리펩타이드"는 폴리펩타이드의 형태를 말하며, 여기서 이의 아미노산 서열은 이의 상응하는 야생형(모) 형태, 자연적으로 존재하는 형태 또는 임의의 다른 모 형태의 아미노산 서열과 상이하다. 돌연변이 폴리펩타이드는 돌연변이 폴리펩타이드를 초래하는 하나 이상의 돌연변이, 예를 들어, 대체, 삽입, 결실 등을 포함할 수 있다.The term "mutant polypeptide" or "polypeptide variant" or "mutein" or "mutant polypeptide" refers to a form of a polypeptide wherein the amino acid sequence differs from the amino acid sequence of its corresponding wild-type (parent) form, naturally occurring form, or any other parent form. A mutant polypeptide may contain one or more mutations, eg, substitutions, insertions, deletions, etc., that result in a mutant polypeptide.
용어 "모 폴리펩타이드에 상응하는"(또는 이 용어의 문법적 변형)은 본 발명의 폴리펩타이드를 기재하는 데 사용되며, 여기서 폴리펩타이드의 아미노산 서열은 적어도 아미노산 변이의 존재에 의해서만 상응하는 모 폴리펩타이드의 아미노산 서열과 상이하다. 전형적으로, 변이 폴리펩타이드 및 모 폴리펩타이드의 아미노산 서열은 높은 비율의 동일성을 나타낸다. 일 예에서, "모 폴리펩타이드에 상응하는"은 변이 폴리펩타이드의 아미노산 서열이 모 폴리펩타이드의 아미노산 서열과 적어도 약 50% 동일성, 적어도 약 60%, 적어도 약 70%, 적어도 약 80%, 적어도 약 90%, 적어도 약 95% 또는 적어도 약 98% 동일성을 가진다. 또 다른 예에서, 변이 폴리펩타이드를 인코딩하는 핵산 서열은 모 폴리펩타이드를 인코딩하는 핵산 서열과 적어도 약 50% 동일성, 적어도 약 60%, 적어도 약 70%, 적어도 약 80%, 적어도 약 90%, 적어도 약 95% 또는 적어도 약 98% 동일성을 가짐을 의미한다. 일부 실시형태에서, 모 폴리펩타이드는 서열번호 1의 FGF1에 상응한다.The term "corresponding to a parent polypeptide" (or a grammatical variant of the term) is used to describe a polypeptide of the invention, wherein the amino acid sequence of the polypeptide differs from the amino acid sequence of the corresponding parent polypeptide only by the presence of at least an amino acid variance. Typically, the amino acid sequences of the variant polypeptide and the parent polypeptide exhibit a high percentage of identity. In one example, “corresponding to a parent polypeptide” means that the amino acid sequence of the variant polypeptide has at least about 50% identity, at least about 60%, at least about 70%, at least about 80%, at least about 90%, at least about 95% or at least about 98% identity to the amino acid sequence of the parent polypeptide. In another example, a nucleic acid sequence encoding a variant polypeptide has at least about 50% identity, at least about 60%, at least about 70%, at least about 80%, at least about 90%, at least about 95% or at least about 98% identity to a nucleic acid sequence encoding a parent polypeptide. In some embodiments, the parent polypeptide corresponds to FGF1 of SEQ ID NO: 1.
일부 실시형태에서, 변이체는 야생형 성장 인자와 비교하여 단백질분해에 안정적인 변이체이다. 예시적인 실시형태에서, 변이체는 야생형과 비교하여 증가된 단백질분해 안정성을 나타낸다. 일부 실시형태에서, 변이체는 야생형 성장 인자의 임의의 변이체이다. 일부 실시형태에서, 변이체는 야생형 성장 인자가 결합하는 성장 인자 수용체에 대한 길항제이다.In some embodiments, the variant is a proteolytically stable variant compared to wild-type growth factor. In an exemplary embodiment, the variant exhibits increased proteolytic stability compared to wild type. In some embodiments, the variant is any variant of a wild-type growth factor. In some embodiments, the variant is an antagonist to the growth factor receptor to which wild-type growth factor binds.
일부 실시형태에서, 변이체는 FGF1의 변이체이다. 일부 실시형태에서, 아미노산 치환, 아미노산 결실, 아미노산 부가 및 이들의 조합으로부터 선택되는 적어도 하나의 구성원을 포함하는 인간 섬유아세포 성장 인자 1(FGF1)의 변이체가 제공된다. 일부 실시형태에서, 얻어지는 FGF1 변이체가 서열번호 1의 야생형 FGF1과 비교하여 증가된 단백질분해 안정성을 나타내는 아미노산 치환, 아미노산 결실, 아미노산 부가 및 이들의 조합으로부터 선택되는 적어도 하나의 구성원을 포함하는 인간 섬유아세포 성장 인자 1(FGF1)의 변이체가 제공된다. 일부 실시형태에서, FGF1 변이체는 β-루프에서 또는 C-말단 근처에서 아미노산 치환, 아미노산 결실, 아미노산 부가 및 이들의 조합을 포함한다. 일부 실시형태에서, FGF1 변이체는 섬유아세포 성장 인자 수용체(FGFR) 길항제이다. 본 발명은 적어도 하나의 위치에 모 FGF1 폴리펩타이드(야생형, 서열번호 1)에서 발견되지 않는 적어도 하나의 아미노산을 포함하는 FGF1 폴리펩타이드를 제공한다.In some embodiments, the variant is a variant of FGF1. In some embodiments, variants of human fibroblast growth factor 1 (FGF1) are provided comprising at least one member selected from amino acid substitutions, amino acid deletions, amino acid additions, and combinations thereof. In some embodiments, a variant of human fibroblast growth factor 1 (FGF1) is provided, wherein the resulting FGF1 variant comprises at least one member selected from amino acid substitutions, amino acid deletions, amino acid additions, and combinations thereof, wherein the resulting FGF1 variant exhibits increased proteolytic stability compared to wild-type FGF1 of SEQ ID NO: 1. In some embodiments, the FGF1 variant comprises amino acid substitutions, amino acid deletions, amino acid additions in the β-loop or near the C-terminus, and combinations thereof. In some embodiments, the FGF1 variant is a fibroblast growth factor receptor (FGFR) antagonist. The present invention provides a FGF1 polypeptide comprising at least one amino acid at at least one position not found in the parent FGF1 polypeptide (wild type, SEQ ID NO: 1).
상기 FGF1의 변이체는 서열번호 1의 아미노산 서열에서 Q40P, S47I, H93G, 및 K112N로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나의 아미노산이 치환된 변이체인 것일 수 있다. The variant of FGF1 may be a variant in which any one amino acid selected from the group consisting of Q40P, S47I, H93G, and K112N in the amino acid sequence of SEQ ID NO: 1 is substituted.
일부 실시형태에서, 변이체는 단리된 변이체이다. 일부 실시형태에서, 변이체는 본 폴리펩타이드에 존재하지 않는 적어도 하나의 바람직한 특징을 나타낸다. 예시적인 특징은 단백질분해 안정성의 증가, 열 안정성의 증가, 형태적 유연성의 증가 또는 감소 및 길항 활성의 증가를 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다. 당업자에 의해 이해될 바와 같이, 변이체는 이들 개선된 특징 중 2가지 이상의 임의의 조합을 나타낼 수 있다. In some embodiments, the variant is an isolated variant. In some embodiments, the variant exhibits at least one desirable characteristic not present in the present polypeptide. Exemplary characteristics include, but are not limited to, increased proteolytic stability, increased thermal stability, increased or decreased conformational flexibility, and increased antagonistic activity. As will be appreciated by those skilled in the art, a variant may exhibit any combination of two or more of these improved characteristics.
일부 실시형태에서, 변이체 FGF1은 FGFR 수용체에 대한 길항제이다. 일부 실시형태에서, FGF1 변이체는 서열번호 2, 서열번호 3, 서열번호 4, 서열번호 5, 서열번호 6으로 이루어진 군으로부터 선택되는 서열을 가진다.In some embodiments, the variant FGF1 is an antagonist to the FGFR receptor. In some embodiments, the FGF1 variant has a sequence selected from the group consisting of SEQ ID NO:2, SEQ ID NO:3, SEQ ID NO:4, SEQ ID NO:5, SEQ ID NO:6.
일부 실시형태에서, 성장 인자 변이체는 모 폴리펩타이드와 적어도 약 80%, 적어도 약 85%, 적어도 약 90%, 적어도 약 95% 또는 적어도 약 96%, 97%, 98% 또는 99%의 서열 동일성을 가진다. 일부 실시형태에서, 본 발명의 성장 인자 변이체는 모 폴리펩타이드와 적어도 약 99.2%, 적어도 약 99.4%, 적어도 약 99.6% 또는 적어도 약 99.8%의 서열 동일성을 가진다.In some embodiments, the growth factor variant has at least about 80%, at least about 85%, at least about 90%, at least about 95% or at least about 96%, 97%, 98% or 99% sequence identity to the parent polypeptide. In some embodiments, a growth factor variant of the invention has at least about 99.2%, at least about 99.4%, at least about 99.6% or at least about 99.8% sequence identity to the parent polypeptide.
일부 실시형태에서, FGF1 변이체는 모 폴리펩타이드와 적어도 약 80%, 적어도 약 85%, 적어도 약 90%, 적어도 약 95% 또는 적어도 약 96%, 97%, 98% 또는 99%의 서열 동일성을 가진다. 일부 실시형태에서, 본 발명의 FGF1 변이체는 모 폴리펩타이드와 적어도 약 99.2%, 적어도 약 99.4%, 적어도 약 99.6% 또는 적어도 약 99.8%의 서열 동일성을 가진다.In some embodiments, the FGF1 variant has at least about 80%, at least about 85%, at least about 90%, at least about 95% or at least about 96%, 97%, 98% or 99% sequence identity to the parent polypeptide. In some embodiments, an FGF1 variant of the invention has at least about 99.2%, at least about 99.4%, at least about 99.6% or at least about 99.8% sequence identity to the parent polypeptide.
본 발명은 하나 이상의 접합 파트너를 가지는 본 발명의 변이체의 접합체를 제공한다. 예시적인 접합 파트너는 중합체, 표적화제, 치료제, 세포독성제, 킬레이트제 및 검출가능한 작용제를 포함한다. 당업자는 이들 비제한적인 작용제 카테고리 간에 중복이 있음을 인식할 것이다.The invention provides conjugates of the variants of the invention with one or more conjugation partners. Exemplary conjugation partners include polymers, targeting agents, therapeutic agents, cytotoxic agents, chelating agents, and detectable agents. One skilled in the art will recognize that there is overlap between these non-limiting categories of agents.
접합 파트너 또는 "변형기"는 임의의 접합가능한 모이어티일 수 있다. 예시적인 변형기는 하기에서 논의된다. 변형기는 주어진 폴리펩타이드의 특성(예를 들어, 생물학적 또는 물리화학적 특성)을 변형하는 능력에 대하여 선택될 수 있다. 변형기의 사용에 의해 변경될 수 있는 예시적인 폴리펩타이드 특성은 약동학, 약력학, 대사 안정성, 생체분포, 수용성, 친유성, 조직 표적화 능력 및 치료 활성 프로파일을 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다. 변형기는 진단 응용 또는 시험관내 생물학적 분석 시스템에서 사용되는 폴리펩타이드의 변형에 유용하다.A conjugation partner or “modifier” can be any conjugateable moiety. Exemplary modifiers are discussed below. A modifying group can be selected for its ability to modify a property (eg, biological or physiochemical property) of a given polypeptide. Exemplary polypeptide properties that can be altered by use of modifying groups include, but are not limited to, pharmacokinetics, pharmacodynamics, metabolic stability, biodistribution, water solubility, lipophilicity, tissue targeting ability, and therapeutic activity profile. Modifiers are useful for modification of polypeptides used in diagnostic applications or in vitro biological assay systems.
일부 실시형태에서, 예를 들어, 본 명세서에 기재된 바와 같은 FGF1 변이체를 포함하는 성장 인자 변이체는 Fc 모이어티와 조합된다. Fc-모이어티는 바람직하게는 IgG인 인간 또는 동물 면역글로불린(Ig)으로부터 유래될 수 있다. IgG는 IgG1, IgG2, IgG3 또는 IgG4일 수 있다(예를 들어, 도 34 참조). 또한 Fc-모이어티는 면역글로불린, 바람직하게는 IgG의 중쇄로부터 유래되는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는, Fc-모이어티는 면역글로불린 중쇄 불변 영역의 일부, 예를 들어, 도메인을 포함한다. 이와 같은 Ig 불변 영역은 바람직하게는 힌지, CH2, CH3 도메인, 또는 이들의 임의의 조합 중 임의의 것으로부터 선택되는 적어도 하나의 Ig 불변 도메인을 포함한다. 일부 실시형태에서, Fc-모이어티는 적어도 CH2 및 CH3 도메인을 포함한다. Fc-모이어티는 IgG 힌지 영역, CH2 및 CH3 도메인을 포함하는 것이 더 바람직하다.In some embodiments, growth factor variants including FGF1 variants, eg, as described herein, are combined with an Fc moiety. The Fc-moiety may be derived from a human or animal immunoglobulin (Ig), preferably an IgG. IgG can be IgG1, IgG2, IgG3 or IgG4 (see eg FIG. 34 ). It is also preferred that the Fc-moiety is derived from the heavy chain of an immunoglobulin, preferably an IgG. More preferably, the Fc-moiety comprises a portion, eg a domain, of an immunoglobulin heavy chain constant region. Such Ig constant regions preferably include at least one Ig constant domain selected from any of the hinge, CH2, CH3 domains, or any combination thereof. In some embodiments, the Fc-moiety includes at least CH2 and CH3 domains. More preferably, the Fc-moiety comprises an IgG hinge region, CH2 and CH3 domains.
다수의 수용성 중합체가 당업자에게 알려져 있고, 본 발명을 실시하는 데 유용하다. 용어 수용성 중합체는, 당류(예를 들어, 덱스트란, 아밀로스, 히알루론산, 폴리(시알산), 헤파란, 헤파린 등); 폴리(아미노산), 예를 들어, 폴리(아스파르트산) 및 폴리(글루탐산); 핵산; 합성 중합체(예를 들어, 폴리(아크릴산), 폴리(에터), 예를 들어, 폴리(에틸렌 글라이콜)); 펩타이드, 단백질 등과 같은 종을 포함한다. 본 발명은 임의의 수용성 중합체로 실시될 수 있으며, 이때 유일한 제한은 중합체가 접합체의 나머지 부분이 부착될 수 있는 지점을 포함해야 한다는 것이다. 예를 들어, 문헌[Harris, Macronol. Chem. Phys. C25: 325-373 (1985); Scouten, Methods in Enzymology 135: 30-65 (1987); Wong et al., Enzyme Microb. Technol. 14: 866-874 (1992); Delgado et al., Critical Reviews in Therapeutic Drug Carrier Systems 9: 249-304 (1992); Zalipsky, Bioconjugate Chem. 6: 150-165 (1995); 및 Bhadra, et al., Pharmazie, 57:5-29 (2002)]을 참조한다.A number of water soluble polymers are known to those skilled in the art and are useful in the practice of the present invention. The term water soluble polymer includes sugars (eg, dextran, amylose, hyaluronic acid, poly(sialic acid), heparan, heparin, etc.); poly(amino acids) such as poly(aspartic acid) and poly(glutamic acid); nucleic acids; synthetic polymers (eg, poly(acrylic acid), poly(ether), such as poly(ethylene glycol)); Includes species such as peptides, proteins, etc. The present invention can be practiced with any water soluble polymer, the only limitation being that the polymer must contain a point to which the remainder of the conjugate can be attached. See, eg, Harris, Macronol. Chem. Phys. C25: 325-373 (1985); Scouten, Methods in Enzymology 135: 30-65 (1987); Wong et al., Enzyme Microb. Technol. 14: 866-874 (1992); Delgado et al., Critical Reviews in Therapeutic Drug Carrier Systems 9: 249-304 (1992); Zalipsky, Bioconjugate Chem. 6: 150-165 (1995); and Bhadra, et al., Pharmazie, 57:5-29 (2002).
상기 논의된 것과 유사한 또 다른 실시형태에서, 변형된 당은 수용성 중합체보다는 수불용성 중합체를 포함한다. 본 발명의 접합체는 또한 하나 이상의 수불용성 중합체를 포함할 수 있다. 이러한 본 발명의 실시형태는 제어된 방식으로 치료용 폴리펩타이드를 전달하는 비히클로서 접합체의 사용에 의해 설명된다. 중합체 약물 전달 시스템은 당업계에 알려져 있다. 예를 들어, 문헌[Dunn et al., Eds. Polymeric Drugs And Drug Delivery Systems, ACS Symposium Series Vol. 469, American Chemical Society, Washington, D.C. 1991]을 참조한다. 당업자는 실질적으로 임의의 알려진 약물 전달 시스템이 본 발명의 접합체에 적용될 수 있음을 인식할 것이다.In another embodiment similar to that discussed above, the modified sugar comprises a water insoluble polymer rather than a water soluble polymer. The conjugates of the present invention may also include one or more water insoluble polymers. This embodiment of the invention is illustrated by the use of conjugates as vehicles to deliver therapeutic polypeptides in a controlled manner. Polymeric drug delivery systems are known in the art. See, eg, Dunn et al., Eds. Polymeric Drugs And Drug Delivery Systems, ACS Symposium Series Vol. 469, American Chemical Society, Washington, D.C. 1991]. One skilled in the art will recognize that virtually any known drug delivery system can be applied to the conjugates of the present invention.
다양한 실시형태에서, 변이체는 조직 재생을 위한 매트릭스의 구성성분에 접합된다. 예시적인 매트릭스는 당업계에 알려져 있으며, 예를 들어, FGF1 변이체를 포함하여 본 발명의 성장 인자 변이체의 적절한 매트릭스를 선택하고 이를 변형시키는 것은 당업자의 능력 내에 있다. 예를 들어, FGF1 변이체를 포함하여 본 발명의 성장 인자 변이체는 일반적으로 예를 들어, 눈, 간, 근육, 신경 및 심장 조직의 재생을 포함하여 재생 의학 응용에서 사용된다.In various embodiments, the variant is conjugated to a component of a matrix for tissue regeneration. Exemplary matrices are known in the art, and it is within the ability of those skilled in the art to select and modify appropriate matrices of growth factor variants of the invention, including, for example, FGF1 variants. Growth factor variants of the present invention, including, for example, FGF1 variants, are generally used in regenerative medicine applications, including, for example, regeneration of eye, liver, muscle, nerve and heart tissue.
일부 실시형태에서, 본 발명은 접합체의 구성성분으로서 표적화제의 존재로 인해 특정 조직에 선택적으로 국재화되는 접합체를 제공한다. 예시적인 실시형태에서, 표적화제는 단백질이다. 예시적인 단백질은 트랜스페린(뇌, 혈액 풀), HS-당단백질(뼈, 뇌, 혈액 풀), 항체(뇌, 항체-특이적 항원이 있는 조직, 혈액 풀), 응고 인자 V 내지 XII(손상된 조직, 혈전, 암, 혈액 풀), 혈청 단백질, 예를 들어, α-산 당단백질, 페투인, α-태아 단백질(뇌, 혈액 풀), β2-당단백질(간, 죽상경화증 플라크, 뇌, 혈액 풀), G-CSF, GM-CSF, M-CSF, 및 EPO(면역 자극, 암, 혈액 풀, 적혈구 과잉생산, 신경보호), 알부민(반감기 증가), IL-2 및 IFN-α를 포함한다.In some embodiments, the present invention provides conjugates that are selectively localized to specific tissues due to the presence of a targeting agent as a component of the conjugate. In an exemplary embodiment, the targeting agent is a protein. Exemplary proteins include transferrin (brain, blood pool), HS-glycoprotein (bone, brain, blood pool), antibodies (brain, tissue with antibody-specific antigen, blood pool), clotting factors V to XII (damaged tissue, thrombosis, cancer, blood pool), serum proteins such as α-acid glycoprotein, fetuin, α-fetal protein (brain, blood pool), β2-glycoprotein (liver, atherosclerotic plaque, brain, blood pool), G-CS F, GM-CSF, M-CSF, and EPO (immune stimulation, cancer, blood pool, red blood cell overproduction, neuroprotection), albumin (increase half-life), IL-2, and IFN-a.
또 다른 실시형태에서, 본 발명은 예를 들어, FGF1 변이체를 포함하여 본 발명의 성장 인자 변이체와 치료용 모이어티 사이의 접합체를 제공한다. 본 발명을 실시하는 데 유용한 치료용 모이어티는 다양한 약리학적 활성을 가지는 광범위한 약물 부류로부터의 약물을 포함한다. 치료제 및 진단제를 다양한 다른 종에 접합시키는 방법은 당업자에게 잘 알려져 있다. 예를 들어, 문헌[Hermanson, Bioconjugate Techniques, Academic Press, San Diego, 1996; 및 Dunn et al., Eds. Polymeric Drugs And Drug Delivery Systems, ACS Symposium Series Vol. 469, American Chemical Society, Washington, D.C. 1991]을 참조한다.In another embodiment, the present invention provides a conjugate between a growth factor variant of the present invention, including, for example, a FGF1 variant, and a therapeutic moiety. Therapeutic moieties useful in the practice of this invention include drugs from a broad class of drugs having a variety of pharmacological activities. Methods for conjugating therapeutic and diagnostic agents to a variety of different species are well known to those skilled in the art. See, eg, Hermanson, Bioconjugate Techniques, Academic Press, San Diego, 1996; and Dunn et al., Eds. Polymeric Drugs And Drug Delivery Systems, ACS Symposium Series Vol. 469, American Chemical Society, Washington, D.C. 1991].
또 다른 양상은 상기 FGF1 변이체 폴리펩타이드를 암호화하는 핵산을 제공하는 것이다. Another aspect is to provide a nucleic acid encoding the FGF1 variant polypeptide.
일부 실시형태에서, 본 발명은 예를 들어, FGF1 변이체를 포함하여 상기 제시된 임의의 실시형태에 따른 성장 인자 변이체를 인코딩하는 단리된 핵산을 제공한다. 일부 실시형태에서, 본 발명은 이러한 핵산에 상보적인 핵산을 제공한다.In some embodiments, the invention provides an isolated nucleic acid encoding a growth factor variant according to any of the embodiments set forth above, including, for example, a FGF1 variant. In some embodiments, the invention provides nucleic acids complementary to such nucleic acids.
일부 실시형태에서, 본 발명은 프로모터에 작동가능하게 연결된 상기 제시된 임의의 실시형태에 따른 폴리펩타이드 변이체를 인코딩하는 핵산을 포함하는 발현 벡터를 제공한다.In some embodiments, the invention provides an expression vector comprising a nucleic acid encoding a polypeptide variant according to any of the embodiments set forth above, operably linked to a promoter.
또 다른 양상은 상기 FGF1 변이체를 유효성분으로 포함하는 상처 치유, 피부 재생용 조성물을 제공하는 것이다. Another aspect is to provide a composition for wound healing and skin regeneration comprising the FGF1 variant as an active ingredient.
또 다른 양상은 상기 FGF1 변이체를 포함하는 암 성장 및 혈관형성을 저해하기 위한 조성물을 제공하는 것이다. Another aspect is to provide a composition for inhibiting cancer growth and angiogenesis comprising the FGF1 variant.
FGF1 변이체를 포함하는 성장 인자 변이체, 및 본 발명의 이들의 접합체는 광범위한 약제학적 응용을 가진다.Growth factor variants, including FGF1 variants, and their conjugates of the present invention have a wide range of pharmaceutical applications.
따라서, 또 다른 양태에서, 본 발명은 본 발명의 적어도 하나의 폴리펩타이드 또는 폴리펩타이드 접합체 및 약제학적으로 허용가능한 희석제, 담체, 비히클, 첨가제 또는 이들의 조합을 포함하는 약제학적 조성물을 제공한다. 본 발명의 약제학적 조성물은 다양한 약물 전달 시스템에서 사용하기에 적합하다. 본 발명에서 사용하기에 적합한 제형은 문헌[Remington's Pharmaceutical Sciences, Mace Publishing Company, Philadelphia, PA, 17th ed. (1985)]에서 확인된다. 약물 전달 방법에 대한 간략한 검토에 대해서는, 문헌[Langer, Science 249:1527-1533 (1990)]을 참조한다.Accordingly, in another aspect, the invention provides a pharmaceutical composition comprising at least one polypeptide or polypeptide conjugate of the invention and a pharmaceutically acceptable diluent, carrier, vehicle, excipient or combination thereof. The pharmaceutical composition of the present invention is suitable for use in a variety of drug delivery systems. Formulations suitable for use in the present invention are described in Remington's Pharmaceutical Sciences, Mace Publishing Company, Philadelphia, PA, 17th ed. (1985)]. For a brief review of drug delivery methods, see Langer, Science 249:1527-1533 (1990).
약제학적 조성물은, 예를 들어, 국소, 경구, 비강, 정맥내, 두개내, 복강내, 피하 또는 근육내 투여를 포함하는 임의의 적절한 투여 방식을 위해 제형화될 수 있다. 피하 주사와 같은 비경구 투여의 경우, 담체는 바람직하게는 물, 식염수, 알코올, 지방, 왁스 또는 완충액을 포함한다. 경구 투여의 경우, 상기 담체 또는 고체 담체, 예컨대, 만니톨, 락토스, 전분, 마그네슘 스테아레이트, 소듐 사카린, 활석, 셀룰로스, 글루코스, 수크로스, 및 마그네슘 카보네이트 중 임의의 것이 이용될 수 있다. 마이크로스피어(예를 들어, 폴리락테이트 폴리글라이콜레이트)와 같은 생분해성 매트릭스가 또한 본 발명의 약제학적 조성물을 위한 담체로 이용될 수 있다. 적합한 생분해성 마이크로스피어는, 예를 들어, 미국 특허 제4,897,268호 및 제5,075,109호에 개시되어 있다.The pharmaceutical composition may be formulated for any suitable mode of administration including, for example, topical, oral, nasal, intravenous, intracranial, intraperitoneal, subcutaneous or intramuscular administration. For parenteral administration such as subcutaneous injection, the carrier preferably includes water, saline, alcohol, fat, wax or buffer. For oral administration, any of the above carriers or solid carriers such as mannitol, lactose, starch, magnesium stearate, sodium saccharin, talc, cellulose, glucose, sucrose, and magnesium carbonate can be used. Biodegradable matrices such as microspheres (eg polylactate polyglycolate) can also be used as carriers for the pharmaceutical compositions of the present invention. Suitable biodegradable microspheres are disclosed, for example, in US Pat. Nos. 4,897,268 and 5,075,109.
일반적으로, 약제학적 조성물은 피하 또는 비경구, 예를 들어, 정맥내로 투여된다. 따라서, 본 발명은 비경구 투여용 조성물을 제공하며, 상기 조성물은 허용가능한 담체, 바람직하게는 수성 담체, 예를 들어, 물, 완충수, 식염수, PBS 등에 용해되거나 현탁된 화합물을 포함한다. 조성물은 또한 세제, 예컨대, 트윈(Tween) 20 및 트윈 80; 안정화제, 예컨대, 만니톨, 솔비톨, 수크로스, 및 트레할로스; 및 방부제, 예컨대, EDTA 및 메타-크레졸을 포함할 수 있다. 조성물은 생리학적 조건과 비슷하게 하는 데 필요한 약제학적으로 허용가능한 보조 물질, 예컨대, pH 조정제 및 완충제, 긴장성 조절제, 습윤제, 세제 등을 포함할 수 있다.Generally, the pharmaceutical composition is administered subcutaneously or parenterally, eg intravenously. Accordingly, the present invention provides a composition for parenteral administration, which comprises a compound dissolved or suspended in an acceptable carrier, preferably an aqueous carrier, such as water, buffered water, saline, PBS, or the like. The composition may also include detergents such as Tween 20 and Tween 80; stabilizers such as mannitol, sorbitol, sucrose, and trehalose; and preservatives such as EDTA and meta-cresol. The composition may contain pharmaceutically acceptable auxiliary substances as necessary to mimic physiological conditions, such as pH adjusting and buffering agents, tonicity adjusting agents, wetting agents, detergents, and the like.
이들 조성물은 통상적인 멸균 기법에 의해 멸균될 수 있거나, 멸균 여과될 수 있다. 생성된 수용액은 그대로 사용하기 위해 포장될 수 있거나, 동결건조될 수 있으며, 동결건조된 제제는 투여 전에 멸균 수성 담체와 합하여진다. 제제의 pH는 전형적으로 3 내지 11, 더 바람직하게는 5 내지 9, 가장 바람직하게는 7 내지 8일 것이다.These compositions can be sterilized by conventional sterilization techniques or can be sterile filtered. The resulting aqueous solution can be packaged for use as is, or can be lyophilized, and the lyophilized preparation is combined with a sterile aqueous carrier prior to administration. The pH of the formulation will typically be between 3 and 11, more preferably between 5 and 9, and most preferably between 7 and 8.
일부 실시형태에서, 본 발명의 글라이코펩타이드는 표준 소포-형성 지질로부터 형성된 리포좀에 혼입될 수 있다. 예를 들어, 문헌[Szoka et al., Ann. Rev. Biophys. Bioeng. 9: 467 (1980)], 미국 특허 제4,235,871호, 제4,501,728호 및 제4,837,028호에 기재된 바와 같이 다양한 방법이 리포좀을 제조하는 데 이용가능하다. 다양한 표적화제(예를 들어, 본 발명의 시알릴 갈락토사이드)를 사용한 리포좀의 표적화는 당업계에 잘 알려져 있다(예를 들어, 미국 특허 제4,957,773호 및 제4,603,044호 참조).In some embodiments, glycopeptides of the invention may be incorporated into liposomes formed from standard vesicle-forming lipids. See, eg, Szoka et al., Ann. Rev. Biophys. Bioeng. 9: 467 (1980)], and US Pat. Nos. 4,235,871, 4,501,728 and 4,837,028. A variety of methods are available for preparing liposomes. Targeting of liposomes with various targeting agents (eg, sialyl galactosides of the present invention) is well known in the art (see, eg, US Pat. Nos. 4,957,773 and 4,603,044).
표적화제를 리포좀에 커플링시키기 위한 표준 방법이 사용될 수 있다. 이러한 방법은 일반적으로, 표적화제, 또는 유도체화된 친유성 화합물, 예컨대, 본 발명의 지질-유도체화 글라이코펩타이드의 부착을 위해 활성화될 수 있는 지질 구성성분, 예컨대, 포스파티딜에탄올아민의 리포좀에의 혼입을 포함한다.Standard methods for coupling targeting agents to liposomes can be used. Such methods generally involve the incorporation of a targeting agent or a lipid component, such as phosphatidylethanolamine, that can be activated for attachment of a derivatized lipophilic compound, such as a lipid-derivatized glycopeptide of the present invention, into the liposome.
표적화 메커니즘은 일반적으로 표적 모이어티가 표적, 예를 들어, 세포 표면 수용체와의 상호작용을 위해 이용가능한 방식으로 리포좀의 표면 상에 위치할 것을 요구한다. 본 발명의 탄수화물은 리포좀이 당업자에게 알려진 방법(예를 들어, 장쇄 알킬 할라이드 또는 지방산을 각각 이용하여 탄수화물에 존재하는 하이드록실기의 알킬화 또는 아실화)을 사용하여 형성되기 전에 지질 분자에 부착될 수 있다.Targeting mechanisms generally require that the targeting moiety be positioned on the surface of the liposome in a manner available for interaction with a target, eg, a cell surface receptor. Carbohydrates of the present invention may be attached to lipid molecules before liposomes are formed using methods known to those skilled in the art (eg, alkylation or acylation of hydroxyl groups present in carbohydrates using long-chain alkyl halides or fatty acids, respectively).
대안적으로, 리포좀은 막을 형성할 때 커넥터 부분이 먼저 막에 통합되는 방식으로 제작될 수 있다. 커넥터 부분은 막에 단단히 포매되고 고정되는 친유성 부분을 가져야 한다. 이는 또한 리포좀의 수성 표면에서 화학적으로 이용가능한 반응성 부분을 가져야 한다. 반응성 부분은 이후에 첨가되는 표적화제 또는 탄수화물과 안정적인 화학적 결합을 형성하기에 화학적으로 적합하도록 선택된다. 일부 실시형태에서, 표적화제를 커넥터 분자에 직접 부착하는 것이 가능하지만, 대부분의 경우 화학적 가교 역할을 하는 제3 분자를 사용하는 것이 더 적합하며, 따라서 막에 있는 커넥터 분자를 소포 표면에서 3차원적으로 확장되는 표적화제 또는 탄수화물과 연결시킨다.Alternatively, liposomes can be constructed in such a way that the connector portion is incorporated into the membrane first when forming the membrane. The connector portion should have a lipophilic portion that is firmly embedded and anchored in the membrane. It must also have reactive moieties that are chemically available on the aqueous surface of the liposome. The reactive moiety is selected so that it is chemically compatible to form a stable chemical bond with a targeting agent or carbohydrate that is subsequently added. In some embodiments, it is possible to attach the targeting agent directly to the connector molecule, but in most cases it is more appropriate to use a third molecule that acts as a chemical bridge, thus linking the connector molecule in the membrane with the targeting agent or carbohydrate extending three-dimensionally at the vesicle surface.
예를 들어, FGF1 변이체를 포함하여 본 발명의 방법에 의해 제조되는 성장 인자 변이체는 진단 시약으로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 표지화된 화합물은 염증이 있는 것으로 의심되는 환자에서 염증 또는 종양 전이 영역을 찾아내는 데 사용될 수 있다. 이러한 용도를 위해, 화합물은 125I, 14C, 또는 삼중수소로 표지화될 수 있다.For example, growth factor variants produced by the methods of the present invention, including FGF1 variants, can be used as diagnostic reagents. For example, labeled compounds can be used to locate areas of inflammation or tumor metastasis in a patient suspected of having inflammation. For this use, compounds may be labeled with 125 I, 14 C, or tritium.
다양한 실시형태에서, 본 발명은 질환 상태를 예방, 개선 또는 치료하는 방법을 제공한다. 이들 실시형태에서, 본 발명은 질환 상태를 예방, 개선 또는 치료하는 데 충분한 양의 본 발명의 폴리펩타이드 변이체를 이를 필요로 하는 대상체에게 투여하는 단계를 포함하는 방법을 제공한다. 예시적인 질환 상태는 암이다. 개시된 효현제(agonist) 변이체는, 특히 혈관신생을 위한 세포 성장의 촉진, 및 심혈관, 간, 근골격 및 신경 질환의 치료에 유용할 수 있다.In various embodiments, the present invention provides methods for preventing, ameliorating or treating a disease state. In these embodiments, the invention provides methods comprising administering to a subject in need thereof an amount of a polypeptide variant of the invention sufficient to prevent, ameliorate, or treat a disease state. An exemplary disease state is cancer. The disclosed agonist variants may be useful in promoting cell growth, particularly for angiogenesis, and in the treatment of cardiovascular, hepatic, musculoskeletal and neurological diseases.
예를 들어, 본 발명의 특정 폴리펩타이드 변이체는 과증식성 질환 또는 장애, 예를 들어, 다양한 형태의 암의 예방 또는 치료에 유용하다.For example, certain polypeptide variants of the invention are useful for the prevention or treatment of hyperproliferative diseases or disorders, such as various forms of cancer.
예시적인 실시형태에서, 본 발명은 암 치료를 필요로 하는 대상체에서 암을 치료하는 방법을 제공한다. 방법은 본 발명의 폴리펩타이드 변이체의 치료적 유효량을 대상체에게 투여하는 단계를 포함한다.In an exemplary embodiment, the present invention provides a method of treating cancer in a subject in need thereof. The method comprises administering to a subject a therapeutically effective amount of a polypeptide variant of the invention.
본 발명의 폴리펩타이드 변이체가, 예를 들어, 다양한 눈 장애, 폐암, 유방암, 결장암, 전립선암, 난소암, 두경부암, 난소암, 다발성 골수종, 간암, 위암, 식도암, 신장암, 비인두암, 췌장암, 중피종, 흑색종 및 교모세포종에서 FGF 반응성 종양 세포를 포함하는 다양한 FGF 반응성 장애의 치료에 사용될 수 있는 것으로 고려된다.It is contemplated that the polypeptide variants of the present invention can be used in the treatment of various FGF responsive disorders, including, for example, FGF responsive tumor cells in various eye disorders, lung cancer, breast cancer, colon cancer, prostate cancer, ovarian cancer, head and neck cancer, ovarian cancer, multiple myeloma, liver cancer, gastric cancer, esophageal cancer, kidney cancer, nasopharyngeal cancer, pancreatic cancer, mesothelioma, melanoma and glioblastoma.
예시적인 실시형태에서, 암은, 예를 들어, 결장직장, 편평 세포, 간세포, 신장, 유방 또는 폐의 암종이다.In an exemplary embodiment, the cancer is carcinoma, eg of the colorectal, squamous cell, hepatocyte, kidney, breast or lung.
폴리펩타이드 변이체는 종양 세포의 증식을 저해하거나 감소시키는 데 사용될 수 있다. 이와 같은 접근법에서, 종양 세포는 종양 세포의 증식을 저해하거나 감소시키기 위해 치료적 유효량의 폴리펩타이드 변이체에 노출된다. 특정 실시형태에서, 폴리펩타이드 변이체는 종양 세포 증식을 적어도 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% 또는 100%만큼 저해한다.Polypeptide variants can be used to inhibit or reduce the proliferation of tumor cells. In this approach, tumor cells are exposed to a therapeutically effective amount of a polypeptide variant to inhibit or reduce proliferation of the tumor cells. In certain embodiments, the polypeptide variant inhibits tumor cell proliferation by at least 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95% or 100%.
특정 실시형태에서, 폴리펩타이드 변이체는 종양 세포의 증식을 저해하거나 감소시키는 데 사용되며, 여기서 변이체는 FGFR에 결합하는 FGF1의 능력을 감소시킨다. 특정 실시형태에서, FGF1 폴리펩타이드 변이체는 상처 치유를 저해하거나 촉진시키는 데 사용된다.In certain embodiments, the polypeptide variant is used to inhibit or reduce the proliferation of tumor cells, wherein the variant reduces the ability of FGF1 to bind FGFR. In certain embodiments, FGF1 polypeptide variants are used to inhibit or promote wound healing.
추가적으로, 폴리펩타이드 변이체는 포유동물에서 종양 성장 또는 발달을 저해하거나 늦추는 데 사용될 수 있다. 이와 같은 방법에서, 유효량의 폴리펩타이드 변이체는 포유동물에서 종양 성장을 저해하거나 늦추기 위해 포유동물에게 투여된다. 따라서, 폴리펩타이드 변이체는 예를 들어, 포유동물에서 종양을 치료하는 데 사용될 수 있다. 방법은 치료적 유효량의 폴리펩타이드 변이체를 포유동물에게 투여하는 단계를 포함한다. 폴리펩타이드 변이체는 종양을 치료하기 위해 단독으로 또는 또 다른 약제학적으로 활성인 분자와 조합하여 투여될 수 있다.Additionally, polypeptide variants can be used to inhibit or slow tumor growth or development in mammals. In such methods, an effective amount of a polypeptide variant is administered to a mammal to inhibit or slow tumor growth in the mammal. Thus, polypeptide variants can be used, for example, to treat tumors in mammals. The method comprises administering to a mammal a therapeutically effective amount of a polypeptide variant. Polypeptide variants can be administered alone or in combination with another pharmaceutically active molecule to treat tumors.
일반적으로, 폴리펩타이드 변이체의 치료적 유효량은 약 0.1 ㎎/㎏ 내지 약 100 ㎎/㎏, 선택적으로 약 1 ㎎/㎏ 내지 약 100 ㎎/㎏, 선택적으로 약 1 ㎎/㎏ 내지 10 ㎎/㎏의 범위일 것이다. 투여되는 양은 치료될 질환 또는 적응증의 유형 및 정도, 특정 환자의 전반적인 건강 상태, 전달될 폴리펩타이드 변이체의 상대적인 생물학적 효능, 폴리펩타이드 변이체의 제형, 제형 중 부형제의 존재 및 유형, 및 투여 경로와 같은 변수에 따라 달라질 것이다. 투여되는 초기 투약량은 원하는 혈중 농도 또는 조직 수준을 빠르게 달성하기 위해 상한 수준을 초과하여 증가될 수 있거나, 초기 투약량은 최적 투약량보다 적을 수 있고 일일 투약량은 특정 상황에 따라 치료 과정 동안 점차적으로 증가될 수 있다. 인간 투약량은, 예를 들어, 0.5 ㎎/㎏ 내지 20 ㎎/㎏에서 실행되도록 설계된 종래의 I상 용량 증가 요법 연구에서 최적화될 수 있다. 투약 빈도는, 투여 경로, 투약량 및 치료될 질환 상태와 같은 요인에 따라 달라질 수 있다. 예시적인 투약 빈도는 1일 1회, 1주 1회 및 2주마다 1회이다. 바람직한 투여 경로는 비경구, 예를 들어, 정맥내 주입이다. 단백질-기반 약물의 제형은 당업계의 통상의 기술 내에 있다. 본 발명의 일부 실시형태에서, 폴리펩타이드 변이체, 예를 들어, 단백질-기반의 폴리펩타이드 변이체는 동결건조되고 투여시에 완충 식염수에서 재구성된다. Generally, a therapeutically effective amount of a polypeptide variant will range from about 0.1 mg/kg to about 100 mg/kg, optionally from about 1 mg/kg to about 100 mg/kg, optionally from about 1 mg/kg to 10 mg/kg. The amount administered will depend on variables such as the type and severity of the disease or indication being treated, the general state of health of the particular patient, the relative biological potency of the polypeptide variant to be delivered, the formulation of the polypeptide variant, the presence and type of excipients in the formulation, and the route of administration. The initial dosage administered may be increased beyond the upper limit in order to rapidly achieve the desired blood concentration or tissue level, or the initial dosage may be less than the optimal dosage and the daily dosage may be gradually increased during the course of treatment depending on the particular circumstances. Human dosages can be optimized in conventional Phase I dose escalation therapy studies designed to run, for example, from 0.5 mg/kg to 20 mg/kg. The frequency of dosing may vary depending on factors such as the route of administration, dosage and the disease state being treated. Exemplary dosing frequencies are once daily, once weekly and once every two weeks. A preferred route of administration is parenteral, eg intravenous infusion. Formulation of protein-based drugs is within the ordinary skill in the art. In some embodiments of the invention, polypeptide variants, eg, protein-based polypeptide variants, are lyophilized and reconstituted in buffered saline upon administration.
폴리펩타이드 변이체는 단독으로 또는 다른 약제학적으로 활성인 성분과 조합하여 투여될 수 있다. 다른 활성 성분, 예를 들어, 면역조절제는 폴리펩타이드 변이체와 함께 투여될 수 있거나, 폴리펩타이드 변이체 전 또는 후에 투여될 수 있다.Polypeptide variants can be administered alone or in combination with other pharmaceutically active ingredients. Other active ingredients, such as immunomodulatory agents, may be administered with the polypeptide variant, or may be administered before or after the polypeptide variant.
치료 용도를 위한 폴리펩타이드 변이체를 포함하는 제형은, 전형적으로 약제학적으로 허용가능한 담체와 조합된 폴리펩타이드 변이체를 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "약제학적으로 허용가능한 담체"는 건전한 의학적 판단 범주 내에서, 합리적인 이익/위험 비율에 상응하는 과도한 독성, 자극, 알레르기 반응, 또는 다른 문제 또는 합병증없이 인간 및 동물의 조직과 접촉하여 사용하기에 적합한 완충액, 담체, 및 부형제를 의미한다. 담체(들)는 제형의 다른 성분과 양립가능하고 수용체에게 해롭지 않다는 의미에서 "허용가능"해야 한다. 이와 관련하여, 약제학적으로 허용가능한 담체는 약제학적 투여와 양립가능한 임의의 및 모든 완충액, 용매, 분산매질, 코팅제, 등장화제 및 흡수지연제 등을 포함하는 것으로 의도된다. 약제학적으로 활성인 물질에 대한 이와 같은 매질 및 작용제의 사용은 당업계에 알려져 있다.Formulations comprising a polypeptide variant for therapeutic use typically include the polypeptide variant in combination with a pharmaceutically acceptable carrier. As used herein, "pharmaceutically acceptable carrier" means buffers, carriers, and excipients suitable for use in contact with human and animal tissues without excessive toxicity, irritation, allergic reactions, or other problems or complications commensurate with sound medical judgment and commensurate with a reasonable benefit/risk ratio. The carrier(s) must be "acceptable" in the sense of being compatible with the other ingredients of the formulation and not injurious to the recipient. In this regard, pharmaceutically acceptable carriers are intended to include any and all buffers, solvents, dispersion media, coatings, tonicity and absorption delaying agents, and the like, compatible with pharmaceutical administration. The use of such media and agents for pharmaceutically active substances is known in the art.
제형은 투약 단위 형태로 편리하게 제공될 수 있고, 약제학적 분야에 잘 알려진 임의의 방법을 포함하여 임의의 적합한 방법에 의해 제조될 수 있다. 문헌[Remington's Pharmaceutical Sciences, 18th ed. (Mack Publishing Company, 1990)].The formulations may conveniently be presented in dosage unit form and may be prepared by any suitable method, including any method well known in the art of pharmacy. See Remington's Pharmaceutical Sciences, 18th ed. (Mack Publishing Company, 1990)].
예시적인 실시형태에서, 폴리펩타이드 변이체는 시험관내 또는 생체내에서 진단 목적으로 사용되며, 폴리펩타이드 변이체는 전형적으로 검출가능한 모이어티로 직접 또는 간접적으로 표지화된다. 검출가능한 모이어티는 검출가능한 신호를 직접 또는 간접적으로 생성할 수 있는 임의의 모이어티일 수 있다. 예를 들어, 검출가능한 모이어티는 방사성 동위원소, 예컨대, 3H, 14C, 32P, 35S, 또는 125I; 형광 또는 화학발광 화합물, 예컨대, 플루오레세인 아이소티오시아네이트인 Cy5.5(GE Healthcare), Alexa Fluro® 염료(Invitrogen), IRDye® 적외선 염료(LI-COR® Biosciences), 로다민, 또는 루시페린; 효소, 예컨대, 알칼리 포스파타제, 베타-갈락토시다제, 또는 호스래디쉬 퍼옥시다제; 스핀 프로브, 예컨대, 스핀 표지; 또는 착색 입자, 예를 들어, 라텍스 또는 금 입자일 수 있다. 폴리펩타이드 변이체는, 예를 들어, 문헌[Hunter et al. (1962) Nature 144: 945; David et al. (1974) Biochemistry 13: 1014; Pain et al. (1981) J. Immunol Meth 40: 219; 및 Nygren (1982) J. Histochem and Cytochem. 30: 407]에 기재된 바와 같이 당업계에 알려진 다수의 접근법을 사용하여 검출가능한 모이어티에 접합될 수 있다. 표지는, 예를 들어, 시각적으로 또는 분광광도계 또는 다른 검출기 또는 다른 적절한 영상화 시스템의 도움을 이용하여 검출될 수 있다.In an exemplary embodiment, the polypeptide variant is used for diagnostic purposes either in vitro or in vivo, and the polypeptide variant is typically directly or indirectly labeled with a detectable moiety. A detectable moiety can be any moiety capable of directly or indirectly generating a detectable signal. For example, the detectable moiety may be a radioactive isotope such as 3H, 14C, 32P, 35S, or 125I; Fluorescent or chemiluminescent compounds such as Cy5.5, fluorescein isothiocyanate (GE Healthcare), Alexa Fluro® dye (Invitrogen), IRDye® infrared dye (LI-COR® Biosciences), rhodamine, or luciferin; enzymes such as alkaline phosphatase, beta-galactosidase, or horseradish peroxidase; spin probes such as spin labels; or colored particles, such as latex or gold particles. Polypeptide variants are described, for example, in Hunter et al. (1962) Nature 144: 945; David et al. (1974) Biochemistry 13: 1014; Pain et al. (1981) J. Immunol Meth 40: 219; and Nygren (1982) J. Histochem and Cytochem. 30: 407] can be conjugated to the detectable moiety using a number of approaches known in the art. Labels can be detected, for example, visually or with the aid of a spectrophotometer or other detector or other suitable imaging system.
폴리펩타이드 변이체는 당업계에서 이용가능한 광범위한 면역분석 기법에 이용될 수 있다. 예시적인 면역분석은, 예를 들어, 샌드위치 면역분석, 경쟁 면역분석, 면역조직화학적 절차를 포함한다. Polypeptide variants can be used in a wide range of immunoassay techniques available in the art. Exemplary immunoassays include, for example, sandwich immunoassays, competitive immunoassays, immunohistochemical procedures.
일 양상에 따른 신규 FGF-1 변이체 및 그의 용도에 의하면, 야생형 FGF1에 비하여 증가된 단백질 분해 안정성, 및 치료 효과를 가져 관련된 용도, 예를 들면, 상처 치유, 조직 재생, 암 성장의 억제 및 혈관신생의 억제 등에 유용하게 사용될 수 있는 효과가 있다. According to the novel FGF-1 variant and its use according to one aspect, it has increased proteolytic stability and therapeutic effect compared to wild-type FGF1, so that it can be usefully used for related applications, such as wound healing, tissue regeneration, inhibition of cancer growth, and inhibition of angiogenesis.
도 1은 일 구체예에 따른 FGF-1 변이체의 열안정성을 나타낸 그래프이다.
도 2는 다른 구체예에 따른 FGF-1 변이체의 열안정성을 나타낸 그래프이다.
도 3은 일 구체예에 따른 FGF-1 변이체의 결합능을 나타낸 그래프이다.
도 4는 일 구체예에 따른 FGF-1 변이체의 단백질 분해능 안정성을 나타낸 그래프이다. 1 is a graph showing the thermal stability of FGF-1 variants according to one embodiment.
Figure 2 is a graph showing the thermal stability of FGF-1 variants according to another embodiment.
Figure 3 is a graph showing the binding ability of FGF-1 variants according to one embodiment.
Figure 4 is a graph showing the proteolytic stability of FGF-1 variants according to one embodiment.
이하, 보다 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 이들 실시예가 본 발명을 제한하는 것은 아니다. Hereinafter, an example will be described in detail for a more detailed explanation. However, these examples do not limit the present invention.
실시예 1. FGF-1 변이체의 제조Example 1. Preparation of FGF-1 variants
FGF-1의 안정성을 높이기 위해 Q40P와 S47I라는 두 가지 새로운 점 돌연변이를 설계했다. 또한, 5개의 안정화 단일 치환(H21Y, L44F, H93G 및 F108Y)을 포함시켰다. 모든 돌연변이 단백질은 박테리아 배양 리터당 20-60mg의 순수 단백질 수율로 발현되었습니다. 헤파린-결합 친화도를 변경하는 모든 치환 및 모든 재조합 단백질은 헤파린-세포로스 컬럼에서 정제하는 동안 매우 유사한 용리 프로파일을 나타내었다. 기본 구조 변이체의 원형 이색성(CD) 및 형광에 의해 확인되었습니다. 돌연변이의 형광 또는 원거리 및 근자외선 CD 스펙트럼에서 유의한 변화가 없었으며, 이는 2차 및 3차 구조가 보존되었음을 시사한다. CD 스펙트럼은 b-II 유형의 b-시트가 풍부한 단백질의 전형인 약 206 nm에서 최소값을 보였고 양의 피크를 보였다. 220 nm와 240 nm 사이, 중심은 228 nm 근처에 있었다. To increase the stability of FGF-1, we designed two new point mutations, Q40P and S47I. In addition, five stabilizing single substitutions (H21Y, L44F, H93G and F108Y) were included. All mutant proteins were expressed in yields of 20–60 mg of pure protein per liter of bacterial culture. All substitutions and all recombinant proteins that alter the heparin-binding affinity showed very similar elution profiles during purification on heparin-cellose columns. Confirmed by circular dichroism (CD) and fluorescence of basic structural variants. There were no significant changes in the fluorescence or far and near UV CD spectra of the mutants, suggesting that secondary and tertiary structures were preserved. The CD spectrum showed a minimum and a positive peak at about 206 nm, which is typical of b-sheet-rich proteins of the b-II type. Between 220 nm and 240 nm, the center was near 228 nm.
실시예 2. FGF-1 변이체의 열안정성Example 2. Thermal stability of FGF-1 variants
FGF-변이체의 열안정성을 확인하였고, 그 결과를 하기 표 1, 도 1 및 도 2에 나타내었다. Thermal stability of the FGF- variants was confirmed, and the results are shown in Table 1, FIGS. 1 and 2 below.
실시예 3. FGF-1 변이체의 결합능Example 3. Binding ability of FGF-1 variants
신규 FGF-1 변이체의 결합능을 확인하였고, 그 결과를 도 3에 나타내었다. The binding ability of the novel FGF-1 variants was confirmed, and the results are shown in FIG. 3 .
도 3에 나타낸 바와 같이, 모든 돌연변이가 결합할 수 있음을 알 수 있었다. NIH3T3 세포에 존재하는 세포 표면 수용체에 대해 야생형 단백질과 유사한 친화도로 125I 표지된 야생형 FGF-1과 경쟁하는 능력에 차이가 없었다. As shown in Figure 3, it was found that all mutants could bind. There was no difference in the ability to compete with 125I-labeled wild-type FGF-1 with a similar affinity to the wild-type protein for cell surface receptors present in NIH3T3 cells.
실시예 4. FGF-1의 단백질 분해 안정성Example 4. Proteolytic stability of FGF-1
신규 FGF-1 변이체의 단백질 분해 안정성을 확인하였고, 그 결과를 도 4에 나타내었다. The proteolytic stability of the novel FGF-1 variants was confirmed, and the results are shown in FIG. 4 .
야생형 FGF-1은 40 ℃에 가까운 T den 값을 가지고 있기 때문에 생물학적 활성을 37 ℃에서 수행하였다. 안정한 돌연변이체의 장점은 단백질 분해에 대한 저항성 때문일 수 있다. 생리학적 온도에서 안정한 돌연변이체의 펼쳐진 부분은 야생형보다 훨씬 낮고, 펼쳐진 단백질은 프로테아제 공격에 훨씬 더 취약하다는 것이 잘 알려져 있다. 단백질 분해 감수성, 열역학적 안정성 및 생물학적 활성 사이의 의존성을 조사하기 위해 선택된 안정한 돌연변이체를 트립신으로 처리했다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 야생형 FGF-1은 37 ℃에서 프로테아제와 함께 1시간 인큐베이션 후에 거의 완전히 소화되었다. 대조적으로, 삼중 돌연변이 Q40P/S47I/H93G의 경우, 가장 긴 반감기와 가장 강한 유사분열 특성을 나타내었고, 트립신 소화 1시간 후에도 뚜렷한 단편화가 관찰될 수 없었고 FGF-1의 온전한 형태에 해당하는 밴드의 강도는 변하지 않았다. Since wild-type FGF-1 has a T den value close to 40 °C, biological activity was performed at 37 °C. The advantage of stable mutants may be due to their resistance to proteolysis. It is well known that the unfolded portion of mutants that are stable at physiological temperatures is much lower than that of the wild type, and the unfolded protein is much more susceptible to protease attack. Selected stable mutants were trypsinized to investigate the dependence between proteolysis susceptibility, thermodynamic stability and biological activity. As shown in Figure 4, wild-type FGF-1 was almost completely digested after 1 hour incubation with protease at 37 °C. In contrast, the triple mutant Q40P/S47I/H93G showed the longest half-life and the strongest mitotic properties, no obvious fragmentation was observed even after 1 h of trypsin digestion, and the intensity of the band corresponding to the intact form of FGF-1 did not change.
<110> SP2 Therapeutics Inc. <120> Novel FGF-1 variants and uses thereof <130> PN211204 <160> 1 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 140 <212> PRT <213> Homo sapiens <400> 1 Phe Asn Leu Pro Pro Gly Asn Tyr Lys Lys Pro Lys Leu Leu Tyr Cys 1 5 10 15 Ser Asn Gly Gly His Phe Leu Arg Ile Leu Pro Asp Gly Thr Val Asp 20 25 30 Gly Thr Arg Asp Arg Ser Asp Gln His Ile Gln Leu Gln Leu Ser Ala 35 40 45 Glu Ser Val Gly Glu Val Tyr Ile Lys Ser Thr Glu Thr Gly Gln Tyr 50 55 60 Leu Ala Met Asp Thr Asp Gly Leu Leu Tyr Gly Ser Gln Thr Pro Asn 65 70 75 80 Glu Glu Cys Leu Phe Leu Glu Arg Leu Glu Glu Asn His Tyr Asn Thr 85 90 95 Tyr Ile Ser Lys Lys His Ala Glu Lys Asn Trp Phe Val Gly Leu Lys 100 105 110 Lys Asn Gly Ser Cys Lys Arg Gly Pro Arg Thr His Tyr Gly Gln Lys 115 120 125 Ala Ile Leu Phe Leu Pro Leu Pro Val Ser Ser Asp 130 135 140 <110> SP2 Therapeutics Inc. <120> Novel FGF-1 variants and uses thereof <130> PN211204 <160> 1 <170> KoPatentIn 3.0 <210> 1 <211> 140 <212> PRT <213> Homo sapiens <400> 1 Phe Asn Leu Pro Pro Gly Asn Tyr Lys Lys Pro Lys Leu Leu Tyr Cys 1 5 10 15 Ser Asn Gly Gly His Phe Leu Arg Ile Leu Pro Asp Gly Thr Val Asp 20 25 30 Gly Thr Arg Asp Arg Ser Asp Gln His Ile Gln Leu Gln Leu Ser Ala 35 40 45 Glu Ser Val Gly Glu Val Tyr Ile Lys Ser Thr Glu Thr Gly Gln Tyr 50 55 60 Leu Ala Met Asp Thr Asp Gly Leu Leu Tyr Gly Ser Gln Thr Pro Asn 65 70 75 80 Glu Glu Cys Leu Phe Leu Glu Arg Leu Glu Glu Asn His Tyr Asn Thr 85 90 95 Tyr Ile Ser Lys Lys His Ala Glu Lys Asn Trp Phe Val Gly Leu Lys 100 105 110 Lys Asn Gly Ser Cys Lys Arg Gly Pro Arg Thr His Tyr Gly Gln Lys 115 120 125 Ala Ile Leu Phe Leu Pro Leu Pro Val Ser Ser Asp 130 135 140
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An isolated cell in which the nucleic acid of claim 9 is expressed.
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