A találmány tárgyát eritropoietin-konjugátumok képezik, melyek legalább egy szabad aminocsoporttal rendelkező eritropoietin-glikoproteint tartalmaznak, és a csontvelősejtekben retikulociták és vörösvértestek termelődésének fokozódását kiváltó in vivő biológiai aktivitással rendelkeznek.
A találmány szerinti konjugátumokban az eritopoietinglikoprotein lehet például humán eritropoietin vagy olyan analógja, melynek szekvenciája humán eritropoietin szekvenciájának módosításával származtatható, 1-6 glikozilációs hely addicionáltatásával vagy legalább egy glikozilációs hely átrendezésével, a glikoprotein kovalensen van kapcsolva -CO-(CH2)x-(OCH2CH2)m-OR- képletű, „n polietilénglikol-csoporthoz, az egyes poliétilénglikolcsoportok -CO (azaz karbonil-) csoportjain keresztül, az egyik aminocsoporttal amidkötést kialakítva, ahol n és m úgy van megválasztva, hogy a konjugátum molekulatömegéből az eritropoietin-glikoprotein molekulatömegét levonva 20 és 100 kilodalton közötti molekulatömeget kapunk.
A találmány tárgyát képezik a találmány szerinti konjugátumokat tartalmazó gyógyászati készítmények is.
Az eritropoiezis vörösvértestek termelését jelenti, amely sejtpusztulással ellentétes folyamatként játszódik le. Az eritropoiezis kontrollált fiziológiai mechanizmus, amely elegendő mennyiségű vörösvértestet biztosít a szövetek megfelelő oxigénellátásához. A természetesen előforduló humán eritropoietin (hEPO) a vesében termelődik, és humorális plazmafaktorként működik, amely a vörösvértestek termelődését stimulálja [Carnot, P. és Deflandre, C., C. R. Acad. Sci. 143, 432 (1906); Erslev, A. J., Blood 8, 349 (1953); Reissmann, K. R., Blood 5, 372 (1950); Jacobson, L. O., Goldwasser, E., Freid, W. és Plzak, L. F., Natúré 179, 6331-6334 (1957)]. A természetesen előforduló EPO stimulálja a csontvelőben lévő, specifikus eritroidprogenitorok („előalakok) osztódását és differenciálódását, és biológiai aktivitását eritroidprekurzorokon lévő receptorokhoz való kötődés útján fejti ki [Krantz,
B. S„ Blood 77, 419(1991)].
Az eritropoietint bioszintetikusán, rekombináns DNS technológia alkalmazásával állítják elő [Egrié, J.
C. , Strickland, T. W., Lane, J. és munkatársai, Immunbioi. 72, 213-224 (1986)] és klónozott humán EPO terméke, melyet kínai hörcsög petefészek szövetéből származó sejtekben (CHO-sejtekben) expresszálnak. Az EPO túlsúlyban lévő, teljesen processzált formájának primer struktúráját bemutatjuk az 1. azonosító számú szekvenciában. Két diszulfidhíd van a Cys7-Cys161 és Cys29-Cys33 között. Az EPO polipeptidláncának molekulatömege cukorcsoportok nélkül 18 236 Da. Az intakt EPO-molekula molekulatömegének mintegy 40%-a szénhidrátcsoportoknak tulajdonítható, amelyek a fehérjén lévő glikozilációs helyeken glikozilálják a fehérjét [Sasaki, H., Bothner, B., Dell, A. és Fukuda, M., J. Bioi. Chem. 262, 12059 (1987)].
Mivel a humán eritropoietin esszenciális a vörösvértestek képzésében, a hormon hatékonyan alkalmazható olyan vérrel kapcsolatos rendellenességek kezelésében, amelyeket alacsony mértékű vagy tökéletlen vörösvértest-termelés jellemez. AZ EPO-t klinikai gyakorlatban anémia kezelésére alkalmazzák krónikus veseelégtelenségben (CRF) szenvedő pácienseken [Eschbach, J. W., Egrié, J. C., Downing, M. R. és munkatársai, NEJM 316, 73-78 (1987); Eschbach, J. W„ Abdulhadi, Μ. H., Browne, J. K. és munkatársai, Ann. Intern. Med. 111, 992 (1989); Egrié, J. C., Eschbach, J. W., McGuire, T„ Adamson, J. W., Kidney Inti. 33, 262 (1988); Lim, V. S., Degowin, R. L., Zavala, D. és munkatársai, Ann. Intern. Med. 110, 108-114 (1989)] és AIDS-ben, valamint rákban szenvedő pácienseknél, akik kemoterápián estek át [Dánná, R. P., Rudnick, S. A., Abels, R. I., „Erythropoietin in Clinical Applications An International Perspective” c. könyvben, szerk. Μ. B. Garnick, New York, NY: Marcel Dekker; 301-324. old. (1990)]. Azonban a kereskedelemben rendelkezésre álló fehérje-terapeutikák, például EPO biológiai hozzáférhetőségét korlátozza rövid féléletideje a plazmában és proteázos lebontással szembeni érzékenysége. Ezek a hiányosságok megakadályozzák, hogy elérjük a maximális klinikai hatékonyságot.
A találmány tárgya eritropoietin-konjugátum, amely konjugátum legalább egy szabad aminocsoporttal rendelkező eritropoietin-glikoproteint tartalmaz, és olyan in vivő biológiai aktivitással rendelkezik, amely a csontvelősejtekben retikulociták és vörösvértestek termelődésének fokozódását okozza, az eritopoietin-gllkoprotein lehet például humán eritropoietin vagy analógjai, amelyek szekvenciája humán eritropoietin szekvenciájának módosításával származtatható, 1-6 glikozilációs hely addicionáltatásával vagy legalább egy glikozilációs hely átrendezésével; a glikoprotein kovalensen van kapcsolva -CO-(CH2)x-(OCH2CH2)m-OR- képletű, „n” polietilénglikol-csoporthoz az egyes polietilénglikolcsoportok -CO (azaz karbonil-) csoportjain keresztül, amidkötést kialakítva az egyik aminocsoporttal; ahol R jelentése kis szénatomszámú alkilcsoport; x jelentése 2 vagy 3; m jelentése mintegy 400 és mintegy 900 közötti szám; n jelentése 1 és 3 közötti szám; és n és m úgy van megválasztva, hogy a konjugátum molekulatömegéből levonva az eritropoietin-glikoprotein molekulatömegét 20 kilodalton és 100 kilodalton közötti molekulatömeghez jutunk. A találmány tárgyát képezik továbbá a leírás szerinti konjugátumokat tartalmazó készítmények, ahol a készítményben lévő konjugátum (ahol n=1) százalékos mennyisége legalább kilencven százalék.
Módosítatlan EPO-hoz (azaz PEG-kapcsolás nélküli EPO-hoz) és hagyományos PEG-EPO-konjugátumokhoz hasonlítva, a találmány szerinti konjugátumok megnövekedett féléletidővel rendelkeznek a keringésben, több időt töltenek a plazmában, csökkent mértékben ürülnek ki és fokozott in vivő klinikai aktivitást fejtenek ki. A találmány szerinti konjugátumok alkalmazása megegyezik az EPO alkalmazásával. A találmány szerinti konjugátumok páciensek kezelésére alkalmasak, különösen csontvelőben lévő, specifikus eritroid-progenitorok osztódásának és differenciálódásának stimulálásával, az EPO-val megegyező módon alkalmazhatók páciensek kezelésére.
HU 226 233 Β1
A találmány tárgyát konjugátumok képezik, amelyek legalább egy szabad aminocsoporttal rendelkező eritropoietin-glikoproteint tartalmaznak, és olyan in vivő biológiai aktivitással rendelkeznek, amely a csontvelősejtekben retikulociták és vörösvértestek termelődésének fokozódását okozza, az erítopoietin-glikoprotein lehet például humán eritropoietin vagy analógjai, amelyek szekvenciája humán eritropoietin szekvenciájának módosításával származtatható, 1-6 glikozilációs hely addicionáltatásával vagy legalább egy glikozilációs hely átrendezésével; a glikoprotein kovalensen van kapcsolva -CO-(CH2)x-(OCH2CH2)m-OR- képletű, „n” polietilénglikol-csoporthoz az egyes polietilénglikol-csoportok -CO (azaz karbonil-) csoportjain keresztül, amidkötést kialakítva az egyik aminocsoporttal; ahol R jelentése kis szénatomszámú alkilcsoport; x jelentése 2 vagy 3; m jelentése mintegy 400 és mintegy 900 közötti szám; n jelentése 1 és 3 közötti szám; és n és m úgy van megválasztva, hogy a konjugátum molekulatömegéből levonva az eritropoietin-glikoprotein molekulatömegét 20 kilodalton és 100 kilodalton közötti molekulatömeghez jutunk.
Azt találtuk, hogy a találmány szerinti konjugátumot ugyanúgy lehet alkalmazni, mint a módosítatlan EPO-t. A találmány szerinti konjugátumok viszont megnövekedett féléletidővel rendelkeznek a keringésben, több időt töltenek a plazmában, csökkent mértékben ürülnek ki és fokozott in vivő klinikai aktivitást fejtenek ki. Ezen javított tulajdonságok miatt a találmány szerinti konjugátumokat elég hetente egyszer beadni hetente háromszori alkalom helyett, melyet a módosítatlan EPO esetén alkalmaznak. A csökkent beadási gyakoriság alapján várható, hogy jobban szolgálja a páciens igényeit, amely javított kezelési eredményekhez vezet, valamint a páciens életminősége javul. A hagyományos poli(etilénglikolhoz) kapcsolt EPO-konjugátumokhoz viszonyítva azt találtuk, hogy a találmány szerinti konjugátumok molekulatömegével és linkerstruktúrájával rendelkező konjugátumok javított hatékonysággal, stabilitással, AUC-al, keringésben megfigyelt féléletidővel és költségprofillal rendelkeznek.
A találmány szerinti konjugátumokat terápiásán hatásos mennyiségben az EPO-val megegyező módon adhatjuk be pácienseknek. Terápiásán hatásos mennyiség akkora konjugátummennyiség, amely csontvelősejtekre kifejtett in vivő biológiai aktivitáshoz szükséges, retikulociták és vörösvértestek fokozott termelésének előidézéséhez. A konjugátum pontos mennyiségét olyan faktorok alapján választjuk meg, mint a kezelendő állapot pontos típusa, a kezelendő páciens állapota, valamint a készítményben lévő más alkotórész természete. Testtömeg-kg-ként például 0,01 pg és 10 pg, előnyösen 0,1 pg és 1 pg közötti mennyiséget adhatunk be, például hetenként egyszer.
A konjugátumot tartalmazó gyógyászati készítményeket olyan erősségűre lehet formázni, hogy alacsony mértékű vagy tökéletlen vörösvértest-termelést mutató, humán páciensnek különféle módon beadva hatékony legyen. A konjugátum terápiásán hatásos, átlagos mennyisége változhat, és azt elsősorban képzett orvos ajánlatára és előírására kell alapozni.
A találmány szerint előállított eritropoietin-glikoprotein termékeket olyan gyógyászati készítményként állítjuk elő szakember által ismert eljárás alkalmazásával, amely injekcióként való beadásra alkalmas, és amely gyógyászatilag elfogadható hordozót vagy segédanyagot tartalmaz. Például alkalmas készítményeket írtak le a WO97/09996, WO 97/40850, WO98/58660 és W099/07401 sz. nemzetközi közzétételi iratokban. Előnyösen alkalmazható, a találmány szerinti termékek formázására alkalmas, gyógyászatilag elfogadható hordozó például humán szérumalbumin, humán plazmafehérjék stb. A találmány szerinti készítményeket izotóniát biztosító ágenst, például 132 mM nátrium-kloridot tartalmazó, 10 mM nátrium/kálium-foszfát-pufferben (pH=7) lehet kiszerelni. A gyógyászati készítmény adott esetben tartalmazhat tartósítószert. A gyógyászati készítmény tartalmazhat különböző mennyiségű eritropoietint, például 10 pg/ml és 1000 pg/ml közötti koncentrációban, például 50 pg-ot vagy 400 pg-ot.
Az „eritropoietin vagy „EPO kifejezés a leírásban olyan glikoproteint jelent, amely az 1. vagy 2. azonosító számú szekvenciával vagy ezekkel lényegében homológ aminosavszekvenciával rendelkezik, amelynek biológiai tulajdonságai vörösvértest-termelés stimulálásával és a csontvelőben lévő eritroid-progenitorok osztódásának és differenciálódásának stimulálásával hozható kapcsolatba. A kifejezésen értünk olyan fehérjéket is, amelyeket szándékosan módosítottunk, például helyspecifikus mutagenezissel, vagy amelyek véletlenszerűen módosultak mutációkkal. A kifejezésen értünk olyan analógokat, amelyek 1 és 6 közötti, további glikozilációs hellyel (helyekkel) rendelkeznek; olyan analógokat, amelyek legalább egy további aminosawal rendelkeznek a glikoprotein karboxiterminális végénél, amely további aminosav legalább egy glikozilációs helyet tartalmaz; és olyan analógokat, amelyekben legalább egy glikozilációs hely átrendeződése történt. A kifejezésen értünk természetesen előforduló és rekombinánsan előállított humán eritropoietint.
A találmány szerinti eritropoietin-konjugátumokat az (I) általános képlettel lehet ábrázolni:
P-[NHCO-(CH2)x-(OCH2CH2)m-OR]n (I) ahol x, m, n és R jelentését fentebb definiáltuk. Az (I) általános képletben P jelentése a leírás szerinti eritropoietin-glikoprotein csoportja (azaz az I. általános képletben látható karbonilcsoporttal amidkötést kialakító aminocsoport vagy aminocsoportok nélkül), amelynek in vivő biológiai aktivitása csontvelősejtekben retikulociták és vörösvértestek termelődésének fokozódását okozza.
A találmány előnyös megvalósítási módja szerint R jelentése metil. Előnyösen m jelentése mintegy 650 és mintegy 750 közötti szám, n jelentése előnyösen 1.
A találmány legelőnyösebb megvalósítási módja szerint R jelentése metil, m jelentése mintegy 650 és mintegy 750 közötti szám, és n jelentése 1, azaz a fentebb definiált konjugátum az alábbi általános képlettel írható le:
[CH3O(CH2CH2O)mCH2CH2CH2CO-NH]n-P
HU 226 233 Β1 ahol m jelentése 650 és 750 közötti szám, n jelentése 1, és P jelentését fentebb definiáltuk. Előnyösen m jelentése átlagosan mintegy 680.
A fentebb definiált konjugátumban a glikoprotein előnyösen humán eritropoietin. A fentebb definiált humán eritropoietint és analóg fehérjéket endogén génaktiválással lehet expresszálni. Humán eritropoietin-glikoproteinek előnyösen 1. és 2. azonosító számú szekvenciával, legelőnyösebben az 1. azonosító számú szekvenciával rendelkeznek.
Továbbá P jelentése lehet például olyan humán eritropoietin vagy analógja, amelyek legalább 1 és 6 közötti, további glikozilációs helyet tartalmaznak. A lentebb részletesen bemutatottak szerint, EPO előállítása és tisztítása szakember számára jól ismert. A leírásban az EPO kifejezés a természetes vagy rekombináns, előnyösen humán fehérjét jelenti, ahogyan bármilyen szokásos forrásból előállítjuk azt, például szövetekből, fehérjeszintézissel, természetes vagy rekombináns sejtekből álló sejttenyészetből. Bármilyen EPO-aktivitással rendelkező fehérjét, például muteineket vagy másképpen módosított fehérjéket a találmány tárgyának tekintünk. Rekombináns EPO-t CHO-, BHK- vagy HeLa-sejtvonalakban lehet expresszáltatni rekombináns DNS technológia alkalmazásával vagy endogén génaktiválással. Fehérjék, például EPO expresszálása endogén génaktiválással szakember számára jól ismert, leírásokat lásd 5.733.761, 5.641.670 és 5.733.746 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásokban, és a WO 93/09222, WO 94/12650, WO 95/31560, WO 90/11354, WO 91/06667 és WO 91/09955 számú nemzetközi közzétételi iratokban, melyek tartalmát a kitanítás részének tekintjük. Eritropoietin glikoproteintermékek előállítására szolgáló EPO-fajták előnyösen humán EPO-fajták. Előnyösebben alkalmazott EPO-fajta az 1. vagy 2. azonosító számú aminosavszekvenciával, előnyösebben az 1. számú aminosavszekvenciával rendelkező humán EPO.
A találmány egy előnyös megvalósítási módja szerint, P lehet olyan glikoproteinanalóg, amely 1 és 6 közötti, további glikozilációs hellyel rendelkezik. Fehérje glikozilációja egy vagy több oligoszacharidcsoporttal egy polipeptidváz speciális helyein következik be, és nagymértékben befolyásolja a fehérje fizikai tulajdonságait, például a fehérje stabilitását, szekrécióját, szubcelluláris lokalizációját és biológiai aktivitását. A glikoziláció rendszerint két típusú lehet. O-kapcso(t oligoszacharidok szerinhez vagy treoninhoz kapcsolódnak, és N-kapcsolt oligoszacharidok aszparaginhoz kapcsolódnak. Azonos típusú oligoszacharid található mind az N-kapcsolt és az O-kapcsolt oligoszacharidokon, amely N-acetil-neuraminsav (sziálsav), amely 9 vagy több szénatomos aminocukrok családjába tartozik. A sziálsav rendszerint mind az N-kapcsolt, mind az O-kapcsolt oligoszacharidok terminális csoportja, és mivel negatív töltésű, savas tulajdonságokat határoz meg a glikoproteinen. A 165 aminosavból álló, humán eritropoietin három N-kapcsolt és egy O-kapcsolt oligoszacharidláncot tartalmaz, amely a glikoprotein összmolekulatömegének 40%-át jelenti. N-kapcsolt glikoziláció a 24., 38. és 83. helyzetben lévő aszparaginokon játszódik le, és O-kapcsolt glikoziláció a 126. helyzetben lévő szerinen játszódik le. Az oligoszacharidláncok terminális sziálsavcsoportokkal módosulnak. Az összes sziálsavcsoport enzimatikus eltávolítása a glikozilált eritropoietinről az in vivő aktivitás elvesztését eredményezi, de az in vitro aktivitás elvesztését nem eredményezi, mivel az eritropoietin szialiláltsága megakadályozza a májból származó kötőfehérjék kötődését, és azt követően kiválasztását.
A találmány szerinti glikoproteinek közé tartoznak olyan humán eritropoietinanalógok, amelyek a humán eritpoietin aminosavszekvenciájában egy vagy több olyan változtatást tartalmaznak, amelyek sziálsav-kapcsolódási helyek számának növekedését eredményezik. Ezeket a glikoproteinanalógokat helyspecifikus mutagenezissel lehet előállítani, olyan aminosavak addíciójával, deléciójával vagy szubsztitúciójával, amelyek megnövelik vagy megváltoztatják a glikozilálásra rendelkezésre álló helyeket. Humán eritropoietinben találhatónál több sziálsavat tartalmazó glikoproteinanalógokat glikozilációs helyek hozzáadásával lehet előállítani, amelyek nem zavarják a biológiai aktivitáshoz szükséges másodlagos vagy harmadlagos konformációt. A találmány szerinti glikoproteinek közé tartoznak olyan analógok is, amelyek megnövelt mennyiségben tartalmaznak kapcsolt szénhidrátot egy glikozilációs helynél, amely rendszerint egy N-kapcsolt vagy O-kapcsolt helyhez közeli szomszédságban, egy vagy több aminosav szubsztitúcióját jelenti. A találmány szerinti glikoproteinek közé tartoznak olyan analógok is, amelyek az eritropoietin karboxiterminálisától kiindulva egy vagy több aminosawal rendelkeznek, amely legalább egy további szénhidrátkapcsolódási helyet biztosít. A találmány szerinti glikoproteinek közé tartoznak olyan analógok is, amelyek legalább egy glikozilációs hely átrendeződését tartalmazó aminosavszekvenciával rendelkeznek. Glikozilációs hely ilyen átrendeződése magában foglal humán eritropoietinben egy vagy több glikozilációs hely delécióját, és egy vagy több, természetesen elő nem forduló glikozilációs hely hozzáadását. Az eritropoietinben lévő szénhidrátláncok számának, és ennélfogva az eritropoietinmolekulákra eső sziálsavak számának növelése előnyös tulajdonságokat határozhat meg, például fokozott oldhatóságot, proteolízissel szemben nagyobb rezisztenciát, csökkent immunogenitást, megnövekedett féléletidőt és fokozott biológiai aktivitást. Hozzáadott glikozilációs helyekkel rendelkező eritropoietinanalógokat részletesen leírnak a 640.619 számú európai közzétételi iratban (Elliot, közzétéve 1995. március 1-én).
A találmány egy előnyös megvalósítási módja szerint, a találmány szerinti glikoproteinek olyan aminosavszekvenciát tartalmaznak, amely legalább egy hozzáadott glikozilációs helyet tartalmaz, például olyan eritropoietinek, amelyek az alábbiakban leírt módosítások egyikével módosított humán eritropoietinszekvenciát tartalmaznak:
Asn30Thr32;
Asn51Thr53;
HU 226 233 Β1
Asn57Thr59;
Asn69;
Asn69Thr71;
Ser^Asn^hr71;
Val87Asn88Thr90;
Ser87Asn88Thr90;
Ser87Asn88Gly89Thr90;
Ser87Asn88Thr90Thr92;
Ser87Asn88Thr90Ala162;
Asn69Thr71Ser87Asn88Thr90;
Asn30Thr32Val87Asn88Thr90;
Asn89lle90Thr91;
Ser87Asn89lle90Thr91;
Asn136Thr138;
Asn138Thr140;
Thr125; és
Pro124Thr125.
Aminosavszekvencia módosítására itt alkalmazott feisőindexben lévő jelölések a megfelelő módosítatlan fehérjében (például 1. vagy 2. azonosító számú szekvenciával rendelkező hEPO) lévő pozíció(ka)t jelentik, ahol az aminosavak ki lettek cserélve arra (azokra) az aminosav(ak)ra, amelyet közvetlenül a megfelelő szám előtt feltüntettünk.
A glikoprotein lehet olyan analóg is, amely legalább egy hozzáadott aminosavat tartalmaz a glikoprotein karboxiterminális végénél, amely hozzáadott aminosav legalább egy glikozilációs helyet tartalmaz, azaz a fentebb definiált konjugátum lehet olyan vegyület is, amelyben a glikoprotein humán eritropoietinszekvenciát és egy második szekvenciát tartalmaz a humán eritropoietin karboxiterminálisánál, amely második szekvencia legalább egy glikozilációs helyet tartalmaz. A hozzáadott aminosav tartalmazhat humán choriogonadotropin karboxiterminálisából származó peptidfragmenst. A glikoprotein előnyösen lehet például (a) humán eritropoietin, amely a karboxiterminálistól kiindulva Ser-Ser-Ser-Ser-Lys-Ala-Pro-Pro-Pro-Ser-Leu-ProSer-Pro-Ser-Arg- (3. azonosító számú szekvencia) szekvenciával rendelkezik; (b) az (a) pontban ismertetett analóg, amely továbbá Ser87Asn88Thr90-EPO-t tartalmaz; és (c) az (a) pontban ismertetett analóg, amely továbbá Asn30Thr32Val87Asn88Thr90-EPO-t tartalmaz.
A glikoprotein lehet olyan analóg is, amelynek aminosavszekvenciájában legalább egy glikozilációs hely át van rendezve. Az átrendeződés jelentheti a humán eritropoietin bármelyik N-kapcsolt szénhidráthelyének delécióját, és egy N-kapcsolt szénhidráthely addícióját a humán eritropoietin aminosavszekvenciájának 88. helyzetében. A glikoprotein előnyösen olyan analóg, amely Gln24Ser87Asn88Thr90-EPO; Gln38Ser8' 7Asn88Thr90-EPO vagy Gln83Ser87Asn88Thr90-EPO.
Az „kis szénatomszámú alkil” kifejezés jelentése a leírásban lineáris vagy elágazó láncú alkilcsoport, amely egy és hat közötti szénatomot tartalmaz. „Kis szénatomszámú alkil” például metil, etil és izopropil. A találmány szerinti megoldásban R jelentése bármilyen kis szénatomszámú alkilcsoport. Olyan konjugátumokat részesítünk előnyben, ahol R jelentése metil.
Az „m az etilén-oxid-csoportok (OCH2CH2) számát jelenti a poli(etilén-oxid)-csoportban. Az etilén-oxid egyetlen PEG-alegysége mintegy 44 dalton molekulatömegű. Tehát a konjugátum molekulatömege (nem számítva az EPO molekulatömegét) az „m” számtól függ. A találmány szerinti konjugátumokban „m jelentése mintegy 450 és mintegy 900 közötti szám (amely megfelel mintegy 20 kDa és mintegy 40 kDa közötti molekulatömegnek), előnyösen mintegy 650 és mintegy 750 közötti szám (amely megfelel mintegy 30 kDa molekulatömegnek). Az „m” számot úgy választjuk meg, hogy az eredményül kapott, találmány szerinti konjugátum a módosítatlan EPO-val összehasonlítható fiziológiai aktivitással rendelkezzen, amely aktivitás ugyanakkora, nagyobb vagy egy része a megfelelő, módosítatlan EPO aktivitásának. A molekulatömegre alkalmazott „mintegy” kifejezésen egy olyan meghatározott számot értünk, amely ezen szám körül egy elfogadható tartományba esik, szokásos analitikai technikákkal meghatározva. Az „m” számot úgy választjuk meg, hogy az eritropoitein-glikoproteinhez kapcsolt polietilénglikol-csoport molekulatömege mintegy 20 kDa és mintegy 40 kDa között legyen, és előnyösen mintegy 30 kDa legyen.
A találmány szerinti konjugátumokban lévő „n” szám eritropoietinfehérje szabad aminocsoportjaihoz (beleértve lizin aminosav ε-amino-csoportjait és/vagy az aminoterminális aminocsoportot) amidkötésen keresztül kovalensen kapcsolt polietilénglikol-csoportok száma. A találmány szerinti konjugátum rendelkezhet egy, kettő vagy három PEG-csoporttal EPO-molekulánként. Az „n” 1 és 3 közötti egész szám, az „n” előnyösen 1 vagy 2, és „n” előnyösebben 1.
Az (I) általános képletű vegyületet az ismert, (II) általános képletű polimer anyagból lehet előállítani:
RO(CH2CH2O)m(CH2)xCOON ahol R és m jelentését fentebb definiáltuk úgy, hogy a (II) általános képlettel rendelkező vegyületet kondenzáljuk az eritropoietin-glikoproteinnel. A (II) általános képletű vegyületek, ahol x jelentése 3:polietilénglikol alfa-(kis szénatomszámú alkoxi)-vajsav-szukcinimidilészterei (kis szénatomszámú alkoxi-PEG-SBA). A (II) általános képletű vegyületek, ahol x jelentése 2:polietilénglikol alfa-(kis szénatomszámú alkoxi)-propionsavszukcinimidil-észterei (kis szénatomszámú alkoxiPEG-SPA). Bármilyen szokásos módszert alkalmazhatunk, amely aktivált észter és amin reagáltatására szolgál amid kialakítása céljából. A fentebb leírt reakcióban a példaként bemutatott szukcinimidil-észter egy távozócsoport, amely amid képződését okozza. Szukcinimidil-észterek, például (II) általános képletű vegyületek alkalmazását fehérjékkel való konjugátumok előállítása céljából lásd az 5.672.662 számú amerikai egyesült ál5
HU 226 233 Β1 lamokbeli szabadalmi leírást (Harris és munkatársai, közzétéve 1997. szeptember 30.).
Humán EPO kilenc szabad aminocsoportot, az aminoterminális aminocsoportot, plusz 8-lizin-e-amino-csoportot tartalmaz. Ha a pegiláló reagenst kombináltuk a (II) általános képletű SBA-vegyülettel, azt találtuk, hogy pH=7,5-n, 1:3 fehérje:PEG aránynál és 20-25 °C reakció-hőmérsékleten mono-, di- és nyomnyi mennyiségben tripegilált vegyületfajták keletkeztek. Ha a pegiláló reagens (II) általános képletű SPA-vegyület volt, hasonló körülmények között, kivéve, hogy a fehérje:PEG arány 1:2 volt, főleg a monopegilált vegyületfajta keletkezett. A pegilált EPO-t beadhatjuk keverék formájában, vagy kationcserére alapuló kromatográfiával a különböző pegilált vegyületfajtákat elválasztva. A reakció körülményeit változtatva (például a reagensek arányát, pH-ját, hőmérsékletet, fehérjekoncentrációt, a reakció idejét stb.) a különböző pegilált formák relatív mennyiségét változtatni lehet.
A humán eritropoietin (EPO) humán glikoprotein, amely eritrociták képződését stimulálja. Előállítását és terápiás alkalmazását részletesen leírták az 5.547.933 és 5.621.080 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásokban; az Ep-B 0.148.605 számú európai közzétételi iratban; Huang, S. L., Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2708-2712 (1984); EP-B 0.205.564, EP-B 0.209.539 és EP-B 0.411.678 számú európai közzétételi iratokban, valamint Lai, P. és munkatársai, J. Bioi. Chem. 261, 3116-3121 (1986), Sasaki, H. és munkatársai, J. Bioi. Chem. 262, 12 059-12 076 (1987). Az eritropoietint terápiás alkalmazásra rekombináns eszközökkel lehet előállítani [EP-B 0.148.605, EP-B 0.209.539 számú európai közzétételi iratok, és Egrié, J. C., Strickland, T. W., Lane, J. és munkatársai, Immunobioi. 72, 213-224 (1986)].
Eritropoietin szérummentes tápközegben való expresszálására és előállítására szolgáló eljárások céljából lásd WO 96/35718 számú nemzetközi közzétételi iratot (közzétéve 1996. november 14.) és az 513.738 számú európai közzétételi iratot (Koch, közzétéve 1992. június 12.). A fentebb említett közleményeken kívül ismeretes, hogy EPO-gént tartalmazó, rekombináns CHO-sejtek szérummentes fermentációját lehet végrehajtani. Ilyen eljárásokat leírtak például az EP-A 0.513.738, EP-A 0.267.678 számú európai közzétételi iratokban, és általános formában Kawamoto, T. és munkatársai, Analytical Biochem. 130, 445-453 (1983); EP-A 0.248.656, Kowar, J. és Franek, F„ Methods in Enzymology 421, 277-292 (1986); Bavister, B., Expcology 271, 45-51 (1981); EP-A 0.481.791, EP-A 0.307.247, EP-A 0.343.635, számú európai és WO 88/00967 számú nemzetközi közzétételi iratokban.
Az EP-A 0.267.678 számú európai közzétételi iratban leírtak ioncserére alapuló kromatográfiát S-Sepharose-on, preparatív, fordított fázisú HPLC-t C8-oszlopon és gélszűrést szérummentes tenyészetben termeltetett EPO tisztítására, dialízis után. Ebben a vonatkozásban a gélszűrési lépést helyettesíteni lehet ioncserére alapuló kromatográfiával „S-Sepharose fást flow”-n. Javasolnak festéket alkalmazó kromatográfiát is, melyet Blue Trisacryl-t tartalmazó oszlopon végeznek az ioncserére alapuló kromatográfia előtt.
Rekombináns EPO tisztítására szolgáló eljárást leírtak Nobuo, I. és munkatársai, J. Biochem. 107, 352-359 (1990). Ebben az eljárásban viszont EPO-t Tween®20-at, fenil-metil-szulfonil-fluoridot, etil-maleimidet, pepsztatin-A-t, réz-szulfátot és oxámsavat tartalmazó oldattal kezeltek a tisztítási lépések előtt. Közleményekben, például a WO 96/35718 számú nemzetközi közzétételi iratban (Burg, közzétéve 1996. november 14.) leírnak eritropoietin előállítására szolgáló eljárást szérummentes fermentációs eljárás alkalmazásával (az így előállított EPO jelölése EPOsf).
A találmány szerinti EPO vagy EPO-konjugátumok specifikus aktivitását szakember által ismert, különféle vizsgálati eljárások alkalmazásával lehet meghatározni. A találmány szerinti tisztított EPO-fehérjék biológiai aktivitása olyan, hogy az EPO-fehérje beadása humán pácienseknek injekcióval csontvelősejtekben retikulociták és vörösvértestek termelődésének fokozódását eredményezze, nem injektált vagy kontroll kísérleti alanyok csoportjához viszonyítva. A találmány szerint előállított és tisztított EPO-fehérjék, vagy fragmenseik biológiai aktivitását Annable és munkatársai [Bull. Wld. Hlth. Org. 47, 99-112 (1972)] által, valamint a „Pharm. Európa Spec. Isuue Erythropoietin BRP Bio-ban [1997 (2)] leírtak szerint lehet tesztelni. EPO-fehérje aktivitásának meghatározására szolgáló más biológiai vizsgálati eljárást, normális vörösvértest-tartalommal rendelkező egeret alkalmazó vizsgálati eljárást leírunk a 4. példában.
A találmány tárgyát képezi a fentebb leírt konjugátumokat tartalmazó készítmény. A készítmény legalább kilencven százalék mono-PEG-konjugátumot tartalmaz, azaz olyat, ahol n jelentése 1, és amelyet az 5. példában leírtak szerint lehet előállítani. Általában eritropoietin-glikoproteinek mono-PEG-konjugátumai kívánatosak, mivel nagyobb aktivitást képesek kifejteni, mint a di-PEG-konjugátumok. Mono-PEG-konjugátumok százalékos arányát, valamint mono- és di-PEGfajták arányát úgy lehet szabályozni, hogy a monoPEG százalékos mennyiségének csökkentése céljából szélesebb frakciókat gyűjtünk az elúciós csúcs körül, vagy a készítményben lévő mono-PEG százalékos mennyiségének növelése céljából szűkebb frakciókat gyűjtünk. Mintegy kilencven százalék mono-PEG-konjugátum jó egyensúlyt biztosít hozamban és aktivitásban. Néha olyan készítmények lehetnek kívánatosak, amelyekben a konjugátumok legalább kilencvenkét százaléka vagy legalább kilencvenhat százaléka mono-PEG-vegyületfajta (n=1). A találmány egy előnyös megvalósítási módja szerint, n=1 esetén a konjugátumok mennyisége kilencven és kilencvenhat százalék között van.
A találmány tárgyát képezik a megfelelő gyógyászati készítmények, amelyek fentebb leírt konjugátumot vagy készítményt és gyógyászatilag elfogadható segédanyagot tartalmaznak.
A találmány szerinti konjugátumok és készítmények különösen hasznosak olyan gyógyszerek előállítására,
HU 226 233 Β1 amelyek krónikus veseelégtelenségben (CRF) előforduló anémiával, AIDS-el kapcsolatba hozható betegségek kezelésére és profilaxisára, valamint rákban szenvedő, kemoterápián átesett páciensek kezelésére szolgálnak.
A találmány egy további előnyös megvalósítási módja szerint, a találmány tárgyát képezi eljárás krónikus veseelégtelenségben (CRF) előforduló anémiával, AIDS-el kapcsolatba hozható rendellenességek, valamint rákban szenvedő, kemoterápián átesett páciensek profilaktikus és/vagy terápiás kezelésére, amelyben a páciensnek beadjuk a fentebb leírt készítményt.
A találmány tárgyát képezi továbbá eljárás a fentebb leírt vegyületek előállítására, amely eljárásban a (II) általános képletű vegyületet
kondenzáljuk eritropoietin-glikoproteinnel, amely R, m és x jelentését fentebb definiáltuk.
A találmány tárgyát képezik a fentebb definiált vegyületek krónikus veseelégtelenségben (CRF) előforduló anémiával, AIDS-el asszociált betegségek és kemoterápián átesett, rákban szenvedő páciensek kezelésére.
A találmány szerinti megoldást az alábbi példákra hivatkozva tesszük érthetőbbé, amelyekkel szemléltetjük és nem korlátozzuk a találmány leírás szerinti megoldását.
1. példa
Humán EPO fermentációja és tisztítása
a) Inokulum előállítása és fermentáció
EPO-t termelni képes CHO-sejtvonalat [ATCC
CRL8695 sejtvonalat alkalmazhatunk, közzétéve EP 411.678 számú európai közzétételi iratban (Genetics Institute)] tartalmazó tárolóedényt („Working Cell Bank”) kiveszünk folyékony nitrogént tartalmazó tárolótartály gázfázisából. A sejteket átvisszük üveg rázóedényekbe, és hidrogén-karbonát-pufferolt tápközegben tenyésztjük, párásított C02-inkubátorban. Inokulum preparálásához és fermentációhoz alkalmazott, tipikus szérummentes tápközeg leírását lásd az 513.738 számú európai közzétételi iratban (Koch, közzétéve 1992. június 12.), vagy a WO 96/35718 számú nemzetközi közzétételi iratban (Burg, közzétéve 1996. november 14.), amely például tartalmaz DMEM/F12-tápközeget (például JRH Biosciences/Hazleton Biologics, Denver, US, rendelési szám: No. 57-736), és továbbá nátriumhidrogén-karbonátot, L+glutamint, D+glükózt, rekombináns inzulint, nátrium-szelenitet, diamino-butánt, hidrokortizont, vas(ll)-szulfátot, aszparagint, aszparaginsavat, szerint és emlőssejtekhez alkalmazható stabilizátort, például poli(vinil-alkohol)t, metil-cellulózt, polidextránt, polietilénglikolt, Pluronic F68-at, plazmaexpander poligelint (HEMACCEL®) vagy polivinil-pirrolidint tartalmaz (lásd WO 96/35718 számú nemzetközi közzétételi iratot).
A tenyészeteket mikroszkopikusan vizsgáljuk szennyező mikroorganizmusok jelenlétére, és meghatározzuk a sejtsűrűséget. Ezeket a teszteket a folyamatsor valamennyi elágazó lépésénél elvégezzük.
A kezdeti növekedési időszak után a sejttenyészetet friss tápközeggel hígítjuk a kiindulási sejtsűrűségre és egy másik növesztési ciklusnak vetjük alá. Ezt az eljárást addig ismételjük, amíg a tenyészet térfogata rázóedényenként mintegy 2 l-t el nem ér. Mintegy 12 ismétlés után 1-5 liter tenyészet áll rendelkezésre, amelyet azután oltóanyagként használunk 10 l-es inokulum-fermentációhoz.
3-5 nap múlva a 10 l-es fermentorban lévő tenyészet használható 100 l-es inokulum-fermentor oltóanyagaként.
További 3-5 nap tenyésztés után a 100 l-es fermentorban lévő tenyészet használható 1000 l-es, termelő fermentor oltóanyagaként.
b) Sejtek elkülönítése és elválasztása
Rátáplálásos szakaszos eljárást alkalmazunk, azaz ha a kívánt sejtsűrűséget elértük, a tenyészet mintegy 80%-át elkülönítjük. A maradék tenyészetet kiegészítjük friss tenyésztő tápközeggel, és a következő elkülönítésig (vágásig) tenyésztjük. Egy teljes termelési folyamat maximum 10 egymást követő elkülönítésből (vágásból) áll: 9 részleges vágásból és egy teljes elkülönítésből a fermentáció végén. Az egyes vágásokat 3-4 naponként végezzük.
Meghatározott, elkülönített térfogatot átviszünk egy hűtött tartályba. A sejteket centrifugálással vagy szűréssel eltávolítjuk, és kidobjuk. A centrifugálási lépésből származó, EPO-t tartalmazó felülúszót közvetlenül ezután szűrjük és egy második hűtött tartályba gyűjtjük. Valamennyi vágást külön-külön kezeljük a tisztítás alatt.
EPO-fehérje tisztítására szolgáló tipikus eljárást írnak le a WO 96/35718 számú nemzetközi közzétételi iratban (Burg, közzétéve 1996. november 14.). A tisztítási folyamatot az alábbiakban fejtjük ki.
c) Blue-Sepharose kromatográfia
Blue-Sepharose (Pharmacia) olyan Sepharosegyöngyökből áll, amelyek felszínére Cibacron-blue festék van kovalensen kapcsolva. Mivel az EPO erősebben kötődik Blue-Sepharose-hoz, mint a legtöbb nem fehérjetermészetű szennyeződés, néhány fehérjetermészetű idegen anyag és PVA, EPO feldúsítható ebben a lépésben. A Blue-Sepharose-oszlop elúcióját növekvő sókoncentrációval, valamint pH-val végezzük.
Az oszlopot megtöltjük 80-1001 Blue-Sepharose-al, melyet előzőleg nátrium-hidroxiddal regeneráltunk és ekvilibrációs pufferrel (nátrium-/kalcium-klorld és nátrium-acetát) ekvilibráltunk. A savanyított és szűrt fermentációs felülúszót felvisszük az oszlopra. A felvitel befejezése után az oszlopot először olyan pufferrel mossuk, amely hasonló az ekvilibrációs pufferhez, azaz amely nagy koncentrációban tartalmaz nátrium-kloridot, és közvetlenül ezután Tris-bázis-pufferrel mossuk.
HU 226 233 Β1
A terméket Tris-bázis-pufferrel eluáljuk, és egyetlen frakcióban gyűjtjük egy elúciós mintaprofil szerint.
d) Butil-Toyopearl kromatográfia
Butil-Toyopearl 650C (Toso Haas) polisztirolalapú mátrix, amelyhez alifás butilcsoportok vannak kovalensen kapcsolva. Mivel az EPO erősebben kötődik ehhez a gélhez, mint a legtöbb szennyeződés és PVA, izopropanolt tartalmazó pufferrel lehet eluálni.
Az oszlopot megtöltjük 30-40 I Butil-Toyopearl 650C-el, nátrium-hidroxiddal regeneráljuk, Tris-bázispufferrel mossuk és izopropanolt tartalmazó Tris-bázispufferrel ekvilibráljuk.
A Blue-Sepharose-eluátumban az izopropanol koncentrációját beállítjuk az oszlopot ekvilibráló pufferrel megegyezőre, és felvisszük az oszlopra. Azután mossuk az oszlopot ekvilibrálópufferrel, növekvő koncentrációjú izopropanolkoncentrációt alkalmazva. A terméket elúciós pufferrel (Tris-bázis-puffer magas izopropanoltartalommal) eluáljuk és egyetlen frakcióban gyűjtjük egy elúciós mintaprofil szerint.
e) Hidroxi-apatit Ultrogél kromatográfia
A hidroxi-apatit Ultrogél (Biosepra) olyan hidroxiapatitból áll, amely agarózmátrixba van beépítve, a mechanikai tulajdonságok javítása céljából. Az EPO kis affinitással rendelkezik hidroxi-apatit felé, és ezért alacsonyabb foszfátkoncentrációknál eluálható, mint a fehérjeszennyeződések.
Az oszlopot megtöltjük 30-40 I hidroxi-apatit Ultrogél-lel, és kálium-foszfát/kalcium-klorid pufferrel és nátrium-hidroxiddal, azután Tris-bázis-pufferrel regeneráljuk. Azután kis mennyiségű izopropanolt és nátriumkloridot tartalmazó Tris-bázis-pufferrel ekvilibráljuk.
A Butil-Toyopearl kromatográfiából származó, EPO-t tartalmazó eluátumot felvisszük az oszlopra. Ezt követően az oszlopot ekvilibrálópufferrel és izopropanolt és nátrium-kloridot nem tartalmazó Tris-bázis-pufferrel mossuk. A terméket alacsony koncentrációjú kálium-foszfátot tartalmazó Tris-bázis-pufferrel eluáljuk, és egyetlen frakcióban gyűjtjük egy elúciós mintaprofil szerint.
f) Fordított fázisú HPLC Vydac C4 oszlopon
A Vydac C4 (Vydac) RP-HPLC-anyag olyan szilikagél részecskékből áll, amelyek felszínén C4-alkilláncok vannak. Az EPO elválasztása a fehérjetermészetű szennyeződésektől a hidrofób kölcsönhatások erősségének különbözőségére alapul. Az elúciót acetonitrilgradienssel végezzük hígított trifluor-ecetsavban.
Preparatív HPLC-t rozsdamentes acéloszlopban végzünk (2,8-3,2 liter Vydac C4 szilikagéllel megtöltve). A hidroxi-apatit Ultrogél eluátumot trifluor-ecetsav hozzáadásával savanyítjuk, és felvisszük a Vydac C4-oszlopra. Mosásra és elúcióra acetonitrilgradienst alkalmazunk hígított trifluor-ecetsavban. Frakciókat gyűjtünk és közvetlenül ezután foszfátpufferrel semlegesítjük. Azokat az EPO-frakciókat egyesítjük, amelyek az IPC-limitbe esnek.
g) DEAE-Sepharose kromatográfia
A DEAE-Sepharose (Pharmacia) anyag olyan Sepharose-gyöngyökből áll, amelyek felszínére dietil-amino-etil (DEAE)-csoportok vannak kovalensen kapcsolva. Az EPO kötődését a DEAE-csoportokhoz ionos kölcsönhatások közvetítik. Az acetonitril és a trifluorecetsav visszatartás nélkül átmegy az oszlopon. Miután ezeket az anyagokat lemostuk, nyomokban lévő szennyeződéseket úgy távolítunk el, hogy az oszlopot alacsony pH-jú acetátpufferrel mossuk. Azután semleges foszfátpufferrel mossuk az oszlopot, és az EPO-t növekvő ionerősségű pufferrel eluáljuk.
Az oszlopot megtöltjük „DEAE-Sepharose fást flow-val. Az oszlop térfogatát olyanra állítjuk, hogy lehetővé tegyen EPO-felvitelt 3-10 mg EPO/ml géltartományban. Az oszlopot vízzel és ekvilibrálópufferrel (nátrium/kálium-foszfáttal) mossuk. A HPLC-eluátum egyesített frakcióit felvisszük az oszlopra, és az oszlopot ekvilibrálópufferrel mossuk. Azután mosópufferrel (nátrium-acetát-pufferrel) mossuk az oszlopot, melyet ekvilibrálópufferrel való mosás követ. Ezt követően az EPO-t elúciós pufferrel (nátrium-klorid, nátrium/káliumfoszfát) eluáljuk az oszlopról, és egyetlen frakcióban gyűjtjük egy elúciós mintaprofil szerint.
Beállítjuk a DEAE-Sepharose oszlopról eluált anyag vezetőképességét. Az így kapott droganyagot sterilre szűrjük Teflon-edényekbe, és -70 °C-on tároljuk.
2. példa
EPO pegilálása mPEG-SBA-val
Az 1. példában leírt, szérummentes eljárás (EPOsf) szerint tisztított EPO analitikai módszerekkel meghatározva homogén volt, és tipikus, 8 izoformából álló izoforma-mintázatot mutatott. 190 000 lU/mg specifikus biológiai aktivitással rendelkezett, melyet normális vörösvértest-tartalommal rendelkező egeret alkalmazó vizsgálati eljárással határoztunk meg. Az alkalmazott pegiláló reagens metoxi-PEG-SBA volt, amely (II) általános képlettel rendelkező vegyület, ahol R jelentése metil; x jelentése 3; és m jelentése 650 és 750 közötti szám (átlagosan mintegy 680, amely megfelel mintegy 30 kDa átlagos molekulatömegnek).
Pegilálásl reakció
100 mg EPOsf-hez (9,71 ml-t véve a 10,3 mg/ml-es EPOsf-törzsoldatból, 5,48 pmol) hozzáadtunk 506 mg (16,5 pmol), 30 kDa méretű metoxi-PEG-SBA-ot (Shearwater Polymers, Inc., Huntsville, Alabama) tartalmazó, 10 ml, 0,1 M kálium-foszfát-puffert (pH=7,5), és 2 óra hosszáig kevertettük a környezet hőmérsékletén (20-23 °C). A fehérje végkoncentrációja 5 mg/ml volt, és a fehérje:PEG-reagens aránya 1:3 volt. 2 óra múlva a reakciót leállítottuk úgy, hogy a pH-t4,5-re állítottuk jégecettel, és -20 °C-on tároltuk a tisztításig.
Tisztítás
1. Konjugátumkeverék: Mintegy 28 ml SP-Sepharose FF-et (szulfo-propil-kationt tartalmazó ioncserélő gyanta) töltöttünk AMICON üvegoszlopba (2,2*7,5 cm), és 20 mM acetátpufferrel (pH=4,5) ekvilibráltuk, 150 ml/óra áramlási sebességgel. 30 mg fehérjét tartalmazó, 6 ml reakciókeveréket ötszörösére hígítottunk ekvilibrálópufferrel, és felvittük az oszlopra. A nem adszorbeált anyagot lemostuk a pufferrel, és az adszorbeált PEG-konjugátumot ekvilibrálópufferben oldott, 0,175 M nátrium-kloriddal eluáltuk az oszlopról. Az oszlopon maradt, módosítatlan EPOsf-et 750 mM nátrium8
HU 226 233 Β1 kloriddal eluáltuk. Az oszlopot újraekvilibráltuk a kiindulási puffemel. A mintákat SDS-PAGE-val analizáltuk, és meghatároztuk pegiláltsági fokukat. Azt találtuk, hogy a 0,175 M nátrium-kloriddal eluált anyag mono-, valamint di- és nyomokban tripegilált anyagot tartalmazott, míg a 750 mM nátrium-kloriddal eluált anyag módosítatlan EPOsf-et tartalmazott.
2. Di-PEG és mono-PEG-EPOsf
Az előző lépésben, az oszlopról eluált, tisztított konjugátumkeveréket négyszeresére hígítottuk a puf- 10 ferrel, és újra felvittük az oszlopra, a leírtak szerint mostuk. Di-PEG-EPOsf és mono-PEG-EPOsf elkülönülve eluáltuk az oszlopról, 0,1 M nátrium-kloriddal és 0,175 M nátrium-kloriddal, sorrendben. Elúciót végeztünk 750 mM nátrium-kloriddal is, amelyben eluáltuk az 15 esetleg megmaradt módosítatlan EPOsf-et.
Más módszer szerint, a reakciókeveréket ötszörösére hígítottuk az acetátpufferrel, és felvittük az SP-Sepharose-oszlopra (mintegy 0,5 mg fehérje/ml gól). Az oszlopot mostuk, és az adszorbéált mono- 20 PEG-EPOsf-et, di-PEG-EPOsf-et és a módosítatlan EPOsf-et az előző szakaszban leírtak szerint eluáltuk.
Eredmények
PEG-EPOsf-et úgy szintetizáltunk, hogy kémiailag konjugáltunk 30 kDa átlagos molekulatömeggel rendelkező, lineáris PEG-molekulával. PEG-EPOsf az EPOsf primer aminocsoportjai és a 30 kDa méretű PEG-vajsav szukcinimidil-észter-származéka közötti reakcióból származott, amidkötést eredményezve.
Az eredményeket összefoglaljuk az 1. táblázatban.
A tisztított konjugátumkeverék mono- és di-PEGEPOsf-et tartalmazott, és mentes volt módosítatlan EPOsf-től, SDS-PAGE-analízissel meghatározva.
A konjugátumkeverék mennyisége 23,4 mg volt vagy a kiindulási anyag 78%-a. A mono- és di-PEG-EPOsf-ek 35 kationcserélő kromatográfiás elválasztása azt mutatta, hogy a mono:di-PEG arány a konjugátumkeverékben megközelítőleg 1:1 volt. A reakció befejeződése után az egyes komponensek (mono:di:módosítatlan) aránya 40:38:20(%) volt. Az összhozam majdnem kvantitatív 40 volt.
1. táblázat
EPOsf-pegilálás eredményeinek összesítése
|
Minta |
Fehérje
(mg) |
Hozam (%) |
|
Reakciókeverék |
30 |
100 |
|
Mono |
12,0 |
40 |
|
Di |
11,4 |
38 |
|
Minta |
Fehérje
(mg) |
Hozam (%) |
|
Módosítatlan |
6,0 |
20 |
|
Konjugátumkeverék |
23,4 |
78 |
3. példa
EPO pegilálása mPEG-SPA-val
A 2. példában leírtaktól különböző EPOsf-aliquotot reagáltattunk 30 kDa méretű metoxi-PEG-SPA-val (Shearwater Polymers, Inc., Huntsville, Alabama). A reakciót 1:2 fehérje:reagens aránynál végeztük, és a
2. példában leírt tisztítási technikákat alkalmaztuk. Elsősorban monopegilált terméket állítottunk elő.
4. példa
Pegilált EPO in vivő aktivitása, normális vörösvértest-tartalommal rendelkező egeret alkalmazó vizsgálati eljárással meghatározva A normális vörösvértest-tartalommal rendelkező egeret alkalmazó, biológiai vizsgálati eljárás szakember számára ismert [Pharm. Európa Spec. Issue Erythropoietin BRP Bio 1997 (2); és Ph. Eur. BRP eritropoi25 etin-monográfiájában lévő módszer], A mintákat BSAPBS-el hígítottuk. Normál, 7-15 hetes, egészséges egereknek se. beadtunk 0,2 ml pegilálatlan EPO-t, vagy tri-, di- vagy monopegilált EPO-t tartalmazó, 2. vagy 3. példa szerint előállított EPO-frakciót. Hat nap 30 múlva vért vettünk a farokvénába szúrással, és úgy hígítottuk, hogy 1 μΙ vér legyen 1 ml, 0,15 pmol akridinnarancs festőoldatban. A festési idő 3-10 perc volt. A retikulociták számlálását mikrofluorometriásan végeztük áramlásai citométerben, a vörös fluoreszcenciahisztogram analízisével. A retikulocitaszámlálás eredményeit abszolút számokkal fejeztük ki (30 000 analizált vérsejtre). Az adatok bemutatásához az egyes csoportok naponta 5 egérből álltak, és az egeret csak egyszer véreztettük.
Egy külön kísérletben egyetlen dózis módosítatlan EPO-t (25 ng EPO), a 2. példából származó PEG(SBA)EPO-keveréket (10 ng konjugátum), a 2. példából származó mono- és dipegilált EPO-kat (10 ng konjugátum), a
3. példából származó PEG(SPA)-EPO-t (10 ng konjugá45 tűm) és pufferoldatot adtunk be az egereknek. Az eredményeket bemutatjuk a 2. táblázatban. Az eredmények azt mutatják, hogy a pegilált EPO-fajták meghosszabbodott féléletidővel rendelkeztek, amelyet szignifikánsan megnövekedett mennyiségű retikulociták és a retikulocitaszám maximumának eltolódása jelzett, egerenként ugyanakkora dózist (10 ng) alkalmazva, 25 ng módosítatlan EPO-hoz hasonlítva.
2. táblázat
|
|
EPO (módosítatlan) |
30 kDa SPA PEG |
Mono 30K SBA |
Di 30K SBA |
PEG-EPO SBAkonj. keverék |
Kontrollpuffer |
|
Ti óra |
1000 |
1393 |
1411 |
994 |
1328 |
857 |
|
96 óra |
500 |
1406 |
1501 |
926 |
1338 |
697 |
HU 226 233 Β1
2. táblázat (folytatás)
| |
EPO (módosítatlan) |
30 kDa SPA PEG |
Mono 30K SBA |
Di 30K SBA |
PEG-EPO SBAkonj. keverék |
Kontrollpuffer |
|
120 óra |
kb. 200 |
1100 |
1182 |
791 |
944 |
701 |
|
144 óra |
kb. 0 |
535 |
607 |
665 |
660 |
708 |
5. példa
Túlnyomórészt mono-PEG-EPO-ból álló konjugátum előállítása Pegilálási reakció
100 mM kálium-foszfát-pufferben (pH=7,5) oldott, 100 mg (5,48 μιτιοΙ) EPOsf-ből indulunk ki, amelyhez hozzáadunk 3 ml, 1 mM HCI-ben oldott, 329 mg (10,96 μιτιοΙ), 30 kDa méretű PEG-SBA-reagenst. Hozzáadunk annyi 100 mM kálium-foszfát-puffert (pH=7,5), hogy a reakció térfogata 20 ml legyen. A fehérje végkoncentrációja 5 mg/ml volt, és a fehérje:PEG-reagens aránya 1:2 volt. A reakciókeveréket 2 óra hosszáig kevertettük a környezet hőmérsékletén (20-22 ’C). 2 óra múlva a reakciót leállítottuk úgy, hogy a pH-t4,5-re állítottuk jégecettel, és -20 ’C-on tároltuk a tisztításig.
Tisztítás
Az előző lépésből származó reakciókeveréket 1:5 arányban hígítottuk 10 mM nátrium-acetáttal (pH=4,5) és felvittük 300 ml SP-Sepharose FF-el (szulfo-propil-kationcserélő gyanta) megtöltött, 4,2*19 cm-es oszlopra. Az oszlopot előzőleg ugyanezzel a pufferrel ekvilibráltuk. Az oszlopról lefolyó anyagot 280 nm-en követtük, Gilson UV-monitorral, és felvettük Kipp and Zonen rekorder alkalmazásával. Az oszlopot 300 ml vagy 1 oszloptérfogat ekvilibrálópufferrel mostuk a feleslegben lévő reagensek, a reakció melléktermékeinek és oligomer PEG-EPO eltávolítása céljából. Ezután 2 oszloptérfogat 100 mM nátrium-kloriddal mostunk di-PEG-EPO eltávolítása céljából. Mono-PEG-EPO-t azután 200 mM nátrium-kloriddal eluáltuk. A monoPEG-EPO elúciója alatt az első 50 ml-es fehérjecsúcsot kidobtuk, és a mono-PEG-EPO-t 150 ml-es frakcióként gyűjtöttük. Az oszlopon maradt, módosítatlan EPOsf-et 750 mM nátrium-kloriddal eluáltuk. Valamennyi elúciós puffért az ekvilibrálópufferben készítettünk el. Az eluált mintákat SDS-PAGE-val és nagy hatékonyságú, méretkizáráson alapuló kromatográfiával (SEC) analizáltunk. A 150 ml-es frakcióból származó, egyesített monoPEG-EPO-t, amely nem tartalmazott detektálható módosítatlan EPOsf-et, azután töményítettük mintegy 4,5-7,5 mg/ml-re, és diafiltráltuk tárolópufferbe (10 mM kálium-foszfát, 100 mM nátrium-klorid, pH=7,5). A töményítést/diafiltrálást „Millipore Labscale™ TFF System” alkalmazásával végeztük a környezet hőmérsékletén, amely 50 kDa molekulatömeg-kizárást biztosító, „Millipore Pellicon XL Biomax 50” membránnal volt felszerelve. A töményített mono-PEG-EPO-t sterilre szűrtük és -20 ’C-on fagyasztva tároltuk.
Az EPOsf mintegy 75%-át pegiláltuk. Tisztítás után az összhozam mintegy 30% mono-PEG-EPO (amely nem tartalmazott detektálható módosítatlan EPOsf-et) és 25% di-PEG-EPO volt. A maradék fehérjét oligomerek és nem pegilált EPOsf alkotta. A 150 ml-es frakcióból származó, egyesített mono-PEG-EPO-készlet mintegy 90% mono-PEG-EPO-t és mintegy 10% di-PEG-EPO-t tartalmazott.
SZEKVENCIALISTA <210> 1 <211> 165 <212> PRT <213> Homo sapiens <400> 1
|
Alá
1 |
Pro |
Pro |
Arg Leu 5 |
Ile |
Cys Asp |
Ser Arg 10 |
Val |
Leu |
Glu |
Arg Tyr 15 |
Leu |
|
Leu |
Glu |
Alá |
Lys |
Glu |
Alá |
Glu |
Asn |
Ile |
Thr |
Thr |
Gly |
Cys |
Alá |
Glu |
His |
|
|
|
|
20 |
|
|
|
|
25 |
|
|
|
|
30 |
|
|
|
Cys |
Ser |
Leu |
Asn |
Glu |
Asn |
Ile |
Thr |
Val |
Pro |
Asp |
Thr |
Lys |
Val |
Asn |
Phe |
|
|
|
35 |
|
|
|
|
40 |
|
|
|
|
45 |
|
|
|
|
Tyr |
Alá |
Trp |
Lys |
Arg |
Met |
Glu |
Val |
Gly |
Gin |
Gin |
Alá |
Val |
Glu |
Val |
Trp |
|
|
50 |
|
|
|
|
55 |
|
|
|
|
60 |
|
|
|
|
|
Gin |
Gly |
Leu |
Alá |
Leu |
Leu |
Ser |
Glu |
Alá |
Val |
Leu |
Arg |
Gly |
Gin |
Alá |
Leu |
|
65 |
|
|
|
|
70 |
|
|
|
|
75 |
|
|
|
|
80 |
HU 226 233 Β1
|
Leu Val |
Asn |
Ser |
Ser Gin 85 |
Pro |
Trp |
Glu |
Pro
90 |
Leu |
Gin |
Leu His Val 95 |
Asp |
|
Lys |
Alá |
Val |
Ser |
Gly |
Leu |
Arg |
Ser |
Leu |
Thr |
Thr |
Leu |
Leu |
Arg |
Alá |
Leu |
|
|
|
|
100 |
|
|
|
|
105 |
|
|
|
|
110 |
|
|
|
Gly |
Alá |
Gin |
Lys |
Glu |
Alá |
Ile |
Ser |
Pro |
Pro |
Asp |
Alá |
Alá |
Ser |
Alá |
Alá |
|
|
|
115 |
|
|
|
|
120 |
|
|
|
|
125 |
|
|
|
|
Pro |
Leu |
Arg |
Thr |
Ile |
Thr |
Alá |
Asp |
Thr |
Phe |
Arg |
Lys |
Leu |
Phe |
Arg |
Val |
|
|
130 |
|
|
|
|
135 |
|
|
|
|
140 |
|
|
|
|
|
Tyr |
Ser |
Asn |
Phe |
Leu |
Arg |
Gly |
Lys |
Leu |
Lys |
Leu |
Tyr |
Thr |
Gly |
Glu |
Alá |
|
145 |
|
|
|
|
150 |
|
|
|
|
155 |
|
|
|
|
160 |
|
Cys |
Arg |
Thr |
Gly |
Asp |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
165 <210>2 <211> 166 <212> PRT <213> Homo sapiens <400>2
|
Alá |
Pro |
Pro |
Arg |
Leu |
Ile |
Cys |
Asp |
Ser |
Arg |
Val |
Leu |
Glu |
Arg |
Tyr |
Leu |
|
1 |
|
|
|
5 |
|
|
|
|
10 |
|
|
|
|
15 |
|
|
Leu |
Glu |
Alá |
Lys |
Glu |
Alá |
Glu |
Asn |
Ile |
Thr |
Thr |
Gly |
Cys |
Alá |
Glu |
His |
|
|
|
|
20 |
|
|
|
|
25 |
|
|
|
|
30 |
|
|
|
Cys |
Ser |
Leu |
Asn |
Glu |
Asn |
Ile |
Thr |
Val |
Pro |
Asp |
Thr |
Lys |
Val |
Asn |
Phe |
|
|
|
35 |
|
|
|
|
40 |
|
|
|
|
45 |
|
|
|
|
Tyr |
Alá |
Trp |
Lys |
Arg |
Met |
Glu |
Val |
Gly |
Gin |
Gin |
Alá |
Val |
Glu |
Val |
Trp |
|
|
50 |
|
|
|
|
55 |
|
|
|
|
60 |
|
|
|
|
|
Gin |
Gly |
Leu |
Alá |
Leu |
Leu |
Ser |
Glu |
Alá |
Val |
Leu |
Arg |
Gly |
Gin |
Alá |
Leu |
|
65 |
|
|
|
|
70 |
|
|
|
|
75 |
|
|
|
|
80 |
|
Leu |
Val |
Asn |
Ser |
Ser |
Gin |
Pro |
Trp |
Glu |
Pro |
Leu |
Gin |
Leu |
His |
Val |
Asp |
|
|
|
|
|
85 |
|
|
|
|
90 |
|
|
|
|
95 |
|
|
Lys |
Alá |
Val |
Ser |
Gly |
Leu |
Arg |
Ser |
Leu |
Thr |
Thr |
Leu |
Leu |
Arg |
Alá |
Leu |
|
|
|
|
100 |
|
|
|
|
105 |
|
|
|
|
110 |
|
|
|
Gly |
Alá |
Gin |
Lys |
Glu |
Alá |
Ile |
Ser |
Pro |
Pro |
Asp |
Alá |
Alá |
Ser |
Alá |
Alá |
|
|
|
115 |
|
|
|
|
120 |
|
|
|
|
125 |
|
|
|
|
Pro |
Leu |
Arg |
Thr |
Ile |
Thr |
Alá |
Asp |
Thr |
Phe |
Arg |
Lys |
Leu |
Phe |
Arg |
Val |
|
|
130 |
|
|
|
|
135 |
|
|
|
|
140 |
|
|
|
|
|
Tyr |
Ser |
Asn |
Phe |
Leu |
Arg |
Gly |
Lys |
Leu |
Lys |
Leu |
Tyr |
Thr |
Gly |
Glu |
Alá |
|
145 |
|
|
|
|
150 |
|
|
|
|
155 |
|
|
|
|
160 |
|
Cys |
Arg |
Thr |
Gly |
Asp |
Arg |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
165 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
<210>3 <211> 28
HU 226 233 Β1
Leu Pro Ser Pro Ser Arg
Pro Gin <212> PRT <213> Homo sapiens <400>3
Ser Ser Ser Ser Lys Alá Pro Pro Pro 1 5
Leu Pro Gly Pro Ser Asp Thr Pro Ile 20 25