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JP2002518011A - 殺菌性/透過性増加タンパク質(bpi)欠失アナログ - Google Patents

殺菌性/透過性増加タンパク質(bpi)欠失アナログ

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JP2002518011A
JP2002518011A JP2000554853A JP2000554853A JP2002518011A JP 2002518011 A JP2002518011 A JP 2002518011A JP 2000554853 A JP2000554853 A JP 2000554853A JP 2000554853 A JP2000554853 A JP 2000554853A JP 2002518011 A JP2002518011 A JP 2002518011A
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rbpi
analog
amino acid
lps
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アーノルド ホーウィッツ,
フィッツヒュー スティーブン キャロル,
デイビッド バーク,
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ゾーマ テクノロジー リミテッド
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    • A61K38/00Medicinal preparations containing peptides
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    • AHUMAN NECESSITIES
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    • C07K14/4742Bactericidal/Permeability-increasing protein [BPI]

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Abstract

(57)【要約】 成熟ヒトBPIのアミノ酸残基(10〜193)からなる新規なBPI欠失アナログが提供される。ここで、BPIアミノ酸の(132)位のシステイン残基は、別のアミノ酸によって置換される。これらのアナログを含む融合タンパク質もまた提供され、これらの産物をコードするポリヌクレオチド、これらの組換え産生のための材料および方法、これらの産物の組成物および医薬、ならびにこれらの産物の治療的使用も同様に提供される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 (発明の背景) 本発明は、改善された安定性および均質性、ならびに増強されたインビボでの
活性によって特徴付けられる、殺菌性/透過性増加タンパク質(BPI)の新規
な生物学的に活性な欠失アナログの調製物、およびこれを含む薬学的組成物を提
供する。
【0002】 BPIは、哺乳動物多形核白血球(PMNまたは好中球)(これは、侵襲性微
生物に対する防御に必須である血球である)の顆粒から単離されたタンパク質で
ある。BPIは、リポポリサッカリドに結合することが公知であり、リポポリサ
ッカリドは、敗血症ショックを導き得る強力な炎症性応答を刺激するグラム陰性
細菌の外膜の主要成分である。ヒトBPIタンパク質は、イオン交換クロマトグ
ラフィー[Elsbach,J.Biol.Chem.,254:11000(
1979)]またはE.coliアフィニティークロマトグラフィー[Weis
sら、Blood,69:652(1987)]のいずれかと組合せた酸抽出に
よって、PMNから単離されている。このような様式から得られたBPIは、本
明細書中で天然のBPIと称され、そしてグラム陰性細菌の広範なスペクトルに
対して強力な殺菌活性を有することが示されている。ヒトBPIの分子量は、約
55,000ダルトン(55kD)である。ヒトBPIタンパク質全体のアミノ
酸配列およびこのタンパク質をコードするDNAの核酸配列は、Grayら、J
.Biol.Chem.,264:9505(1989)(本明細書中で参考と
して援用される)の図1に報告されている。このGrayらのアミノ酸配列は、
本明細書中で配列番号1と示される。米国特許第5,198,541号(この開
示は本明細書中で参考として援用される)は、組換えBPIホロタンパク質(r
BPIと称する)およびBPIの組換えフラグメントを含むBPIタンパク質を
コードする組換え遺伝子、およびその発現方法を開示する。
【0003】 約25kDの分子量を有するBPIのタンパク質分解性N末端フラグメントは
、交互の疎水性領域および親水性領域を含み、両親媒性の性質を有する。ヒトB
PIのこのN末端フラグメントは、天然由来の55kDヒトBPIホロタンパク
質の抗菌活性を有する[Ooiら、J.Bio.Chem.,262:1489
1−14894(1987)]。このN末端部分とは対照的に、単離されたヒト
BPIタンパク質のC末端領域は、グラム陰性生物に対してわずかに検出可能な
抗菌活性を示すのみである[Ooiら、J.Exp.Med.,174:649
(1991)]。約23kDのN末端BPIフラグメント(「rBPI23」と称
する)は、組換え手段によって産生されており、そしてまたグラム陰性生物に対
する抗菌活性を保持する[Gazzano−Santoroら、Infect.
Immun.60:4754−4761(1992)]。BPIのN末端アナロ
グであるrBPI21は、Horwitzら、Protein Expressi
on Purfication,8:28−40(1996)に記載のように産
生されている。
【0004】 BPIの殺菌効果は、例えば、ElsbachおよびWeiss、Infla
mmation:Basic Principles and Clinica
l Correlates、Gallinら編、第30章 Raven Pre
ss,Ltd.(1992)において、グラム陰性種に高度に特異的であること
が報告されている。これは、標的細胞の特異性が、グラム陰性生物の外膜(すな
わち、エンベロープ)に特有であるリポポリサッカリド(LPS)に対する、B
PIの強力な誘引性の結果であると考えられることを報告した。BPIは、他の
微生物(酵母を含む)および高等真核生物細胞に非毒性であると一般に考えられ
ていたが、最近、以下に議論するように、BPIタンパク質産物が、グラム陽性
細菌、マイコプラズマ、マイコバクテリア、真菌、原生動物、およびクラミジア
に対して活性を示すことが発見されている。
【0005】 BPIがグラム陰性細菌を殺傷する正確な機構は、まだ完全に解明されていな
いが、BPIが、第一にその細菌の表面に、カチオン性BPIタンパク質とLP
Sの負に荷電した部位との間の静電気的相互作用および疎水的相互作用を介して
結合するはずであると考えられている。LPSは、それが刺激する強力な炎症性
応答(すなわち、最終的に不可逆的な内毒素性ショックを生じ得る、宿主炎症性
細胞による媒介物の放出)に起因して、「内毒素」と呼ばれている。BPIは、
LPSの最も毒性でかつ最も生物学的に活性な成分であると報告されている、リ
ピドAに結合する。
【0006】 感受性のグラム陰性細菌において、BPI結合は、LPS構造を破壊して、こ
のことが、リン脂質およびペプチドグリカンを分解する細菌性酵素の活性化を導
き、その細胞の外膜の透過性を変更し、そして最終的に細胞死を導く事象を開始
すると考えられる[ElsbachおよびWeiss(1992)前出]。BP
Iは、2段階において作用すると考えられる。第一は、致死下段階であり、これ
は、中程度の増殖阻止、外膜の透過化、ならびにリン脂質およびペプチドグリカ
ンを加水分解する細菌性酵素の選択的活性化によって特徴付けられる。この段階
の細菌は、血清アルブミン補充培地中の増殖によってレスキューされ得る[Ma
nnionら、J.Clin.Invest.,85:853−860(199
0)]。第二段階は、血清アルブミンによってレスキューされ得ず、細菌のBP
Iへ長期間の曝露後に起こり、そして広範な生理学的および構造的変化(内部細
胞質膜に対する明らかな損傷を含む)によって特徴付けられる増殖阻害によって
定義される。
【0007】 BPIのLPSへの最初の結合は、おそらく、Mg++およびCa++の結合を介
して外膜を正常に安定化するLPSのアニオン基への結合から生じる組織的変化
を導く。グラム陰性細菌の外膜へのBPIの結合は、アクチノマイシンDのよう
な疎水性薬剤に対する、外膜の迅速な透過化を生じる。BPIの結合および引き
続くグラム陰性細菌の殺傷は、LPS多糖鎖の長さに、少なくとも一部依存し、
ここで、長いO鎖を有する「スムーズ(smooth)」な生物体は、短いO鎖
を有する「ラフ(rough)」な生物体よりもBPIの殺菌効果により耐性で
ある[Weissら、J.Clin.Invest.65:619−628(1
980)]。このBPI作用の第一段階である、グラム陰性の外エンベロープの
透過化は、BPIの解離に対して可逆的であり、この解離は、高濃度の二価のカ
チオンおよび新しいLPSの合成を必要とするプロセスである[Weissら、
J.Immunol.132:3109−3115(1984)]。しかし、グ
ラム陰性細菌の生存能力の損失は、エンベロープの完全性を回復するプロセスに
よって逆転されず、このことは、殺菌作用が標的生物中に誘導されそして細胞質
膜に位置され得る、さらなる損傷によって媒介されることを示唆する(Mann
ionら、J.Clin.Invest.86:631−641(1990))
。この可能性の特定の研究は、モル濃度標準のBPIが、少なくともポリミキシ
ンBと同様の細胞質膜小胞の機能の抑制性であることを示すが(In’t Ve
ldら、Infection and Immunity 56:1203−1
208(1988))、正確な機構およびこのような小胞のインタクトな生物の
研究との関連性は未だ解明されていない。
【0008】 BPIタンパク質産物(天然に産生されたBPIタンパク質および組換え的に
産生されたBPIタンパク質;BPIタンパク質の天然、合成および組換えの生
物学的に活性なポリペプチドフラグメント;BPIタンパク質の生物学的に活性
なポリペプチド改変体(ハイブリッド融合タンパク質および二量体を含む)また
はそのフラグメント;BPIタンパク質の生物学的に活性なポリペプチドアナロ
グ(システイン置換型アナログを含む)あるいはそのフラグメントまたは改変体
;およびBPI由来のペプチドを含み)は、種々の有利な活性を有することが実
証されている。BPIタンパク質産物は、グラム陰性細菌に殺菌性であることが
公知である(米国特許第5,198,541号および同第5,523,288号
(両者は本明細書中に参考として援用される)に記載される)。BPIタンパク
質産物はまた、グラム陰性細菌感染の際の抗生物質治療の効果を増強することが
公知である(米国特許第5,523,288号および対応する国際公開番号WO
95/08344(PCT/US94/11225)(これらは、本明細書中に
参考として援用される)に記載される)。BPIタンパク質産物はまた、グラム
陽性細菌およびマイコプラズマに殺菌性であり、そしてグラム陽性細菌感染の際
の抗生物質の効果を増強することが公知である(米国特許第5,578,572
号および対応する国際公開番号WO95/19180(PCT/US95/00
656)(これらは、本明細書中に参考として援用される)に記載される)。B
PIタンパク質産物はさらに、抗真菌活性を示すこと、および他の抗真菌剤の活
性を増強することが公知である(米国特許第5,627,153号および対応す
る国際公開番号WO95/19179(PCT/US95/00498)に記載
され、そしてさらに抗真菌ペプチドについては、共有に係る、同時係属米国特許
出願第08/621,259号(1996年3月21提出)(これは、米国特許
第出願08/504,841号(1994年7月20日提出)ならびに対応する
国際特許番号WO96/08509(PCT/US95/09262)およびW
O97/04008(PCT/US96/03845)の一部継続出願である)
(これら全ては、本明細書中に参考として援用される)に記載される)。BPI
タンパク質産物はさらに、抗原生生物活性を示すことが公知である(米国特許第
5,646,114号および対応する国際公開番号WO96/01647(PC
T/US95/08624)(これら全ては、本明細書中に参考として援用され
る)に記載される)。BPIタンパク質産物はさらに、抗クラミジア活性を示す
ことが公知である(共有に係る、同時係属米国特許出願第08/694,843
号(1996年8月9提出)および対応する国際特許番号WO98/06415
(PCT/US97/13810)(これら全ては、本明細書中に参考として援
用される)に記載される)。最後に、BPIタンパク質産物は、抗マイコバクテ
リア活性を示すことが公知である(これは、共有に係る、同時係属米国特許出願
第08/626,646号(1996年4月1提出)に記載され、これはまた、
米国特許出願第08/285,803号(1994年8月14日提出)の継続出
願であり、これはまた、米国特許出願第08/031,145号(1993年3
月12日提出)、ならびに対応する国際特許番号WO94/20129(PCT
/US94/02463)の一部継続出願である(これら全ては、本明細書中に
参考として援用される))。
【0009】 循環中に内毒素を有するヒトにおけるBPIタンパク質産物の効果(TNF、
IL−6および内毒素に対する効果を含む)は、米国特許第5,643,875
号および同第5,753,620号ならびに対応する国際公開番号WO95/1
9784(PCT/US95/01151)(これら全ては、本明細書中に参考
として援用される)に記載される。
【0010】 BPIタンパク質産物はまた、例えば、以下の特定の疾患状態の処置に有用で
あることが公知である;ヒトにおける髄膜炎菌血症(共有に係る、同時係属米国
特許出願第08/644,287号(1996年5月10提出)および対応する
国際公開番号WO97/42966(PCT/US97/08016)(これら
全ては、本明細書中に参考として援用される)に記載される)、ヒトにおける出
血性外傷(共有に係る、同時係属米国特許出願第08/862,785号(19
96年5月10提出)(米国特許出願第08/652,292号(1996年5
月23日提出)(現在の米国特許第5,756,464号)の一部継続出願)お
よび対応する国際公開番号WO97/44056(PCT/US97/0894
1)(これら全ては、本明細書中に参考として援用される)に記載される)、熱
傷(米国特許第5,494,896および対応する国際公開番号WO96/30
037(PCT/US96/02349)(両者は、本明細書中に参考として援
用される)に記載される)、虚血/再灌流障害(米国特許第5,578,568
号(本明細書中に参考として援用される)に記載される)、および肝臓切除(こ
れは、共有に係る、同時係属米国特許出願第08/582,230号(1998
年3月16提出)に記載され、これは、同番号(1996年1月3日提出)の継
続出願であり、これはまた、米国特許第出願08/318,357号(1994
年10月5日提出)の継続出願であり、これはまた、米国特許出願第08/13
2,510号(1993年10月5日提出)、ならびに対応する国際特許番号W
O95/10297(PCT/US94/11404)の一部継続出願である(
これら全ては、本明細書中に参考として援用される))。
【0011】 BPIタンパク質産物はまた、外因性ヘパリンの抗凝固活性を中和することが
また公知であり(米国特許第5,348,942号(本明細書中に参考として援
用される)に記載される)、および慢性炎症性疾患(例えば、慢性関節リウマチ
および反応性関節炎)の処置(米国特許第5,639,727号(本明細書中に
参考として援用される)に記載される)、ならびに親脈管形成の阻害および親脈
管形成関連障害(悪性腫瘍、眼の網膜症および子宮内膜症を含む)の処置に(共
有に係る、同時係属米国特許出願第08/435,855号、同第08/466
,624号および同第08/66,826号、ならびに対応する国際公開番号W
O94/20128(PCT/US94/02401)(これら全ては、本明細
書中に参考として援用される)に記載される)に有用であることが公知である。
【0012】 BPIタンパク質産物はまた、抗トロンビン法での使用について公知である(
米国特許第5,741,779号および対応する国際公開番号WO97/429
67(PCT/US97/08017)(これら全ては、本明細書中に参考とし
て援用される)に記載される)。
【0013】 米国特許第5,420,019号および同第5,674,834号ならびに対
応する国際公開番号WO94/18323(PCT/US94/01235)(
これら全ては、本明細書中に参考として援用される)は、アミノ酸132位また
は135位のシステイン残基の別のアミノ酸による置換が、この生じたBPIポ
リペプチドに二量体化およびシステイン付加物形成に対する抵抗性を与えること
を開示する。これらは、N末端BPIフラグメントをBPIアミノ酸残基193
で終結させることによって、カルボキシ末端異質性が減少された発現産物を生じ
ることもまた開示する。
【0014】 成熟BPIのアミノ酸残基1〜193をコードするDNAのインビトロ転写/
翻訳産物(BPI1-193)およびアミノ酸残基13〜193をコードするDNA
のインビトロ転写/翻訳産物(BPI13-193)が、固定されたLPSに対する同
様のLPS依存性の結合を示すという、CapodiciおよびWeiss,J
.Immunol.,156:4789−4796(1996)での報告は興味
深い。
【0015】 改善された生物学的に活性なBPIタンパク質調製物、特に安定性、均質性お
よび/またはインビボでの生物学的活性が増強されたBPIタンパク質調製物に
ついての、当該分野における必要性が存在し続ける。
【0016】 (発明の要旨) 本発明は、改善された安定性および均質性(例えば、組換え産物の二量体化お
よびシステイン付加物形成に対する抵抗性、ならびに組換え産物のアミノ末端お
よびカルボキシ末端の減少された異質性を含む)、ならびに増強されたインビボ
での生物学的活性(治療的および診断的使用にそれを高度に適切にさせる特性)
によって特徴付けられる、新規な生物学的に活性なBPI欠失アナログおよびそ
の調製物を提供する。新規なBPI欠失アナログは、成熟ヒトBPI(配列番号
2)のアミノ酸残基10〜193をコードするDNAの発現産物であり、ここで
、132位のシステイン残基は、異なるアミノ酸、好ましくは非極性アミノ酸(
例えば、セリンまたはアラニン)で置換されている。好ましい実施態様(「rB
PI(10−193)C132A」または「rBPI(10−193)ala13 2 」と称される)において、132位のシステインがアラニンで置換されること
を示す。
【0017】 本発明はさらに、これらのBPIタンパク質産物をコードする新規な精製およ
び単離されたポリヌクレオチド配列(例えば、DNAまたはRNA);これらの
組換え産生のための材料および方法(ベクターおよびそのDNAを含む宿主細胞
);これらのBPIタンパク質産物を含む改善された安定な薬学的組成物;なら
びにこれらの組成物の単独または他の治療剤との同時投与のいずれかを用いる改
善された処置方法を提供する。BPIタンパク質産物の投与によって利益を受け
る被験体を処置するための医薬の製造における、本発明のBPI欠失アナログの
使用もまた意図される。
【0018】 本発明の多くのさらなる局面および利点は、以下の発明の詳細な説明(本発明
の好ましい実施態様を記載する)を考慮して、当業者に明らかになる。
【0019】 (発明の詳細な説明) 本発明は、成熟ヒトBPI(配列番号2に示される)のアミノ酸残基10〜1
93からなる新規なBPI欠失アナログを提供し、ここで、BPIのアミノ酸1
32位のシステイン残基は、別のアミノ酸、好ましくは非極性アミノ酸(例えば
、セリンまたはアラニン)で置換される。132位のシステインがアラニンで置
換される好ましい実施態様は、rBPI(10−193)C132AまたはrB
PI(10−193)ala132と称されている。
【0020】 BPIタンパク質産物rBPI21は、成熟ヒトBPIのアミノ酸残基1〜19
3をコードするDNAの発現産物であり、ここで、残基番号132のシステイン
はアラニンで置換される(米国特許第5,420,019号に記載される)。よ
り高い細胞密度およびより高いrBPI21力価を達成する組換え方法によりrB
PI21を産生するために使用される発酵工程における変化は、その精製産物のア
ミノ末端の異質性の見かけの増加を生じた。いくつかの発酵工程において、約2
0%までの精製産物が、コードされるアミノ酸1−193よりもむしろ、BPI
のアミノ酸10−193を有する種であることが観察された。発酵工程の過程に
わたる500リットル発酵槽サンプルのSDS−PAGEゲルは、この10−1
93の種が、この工程の最後の2〜3日に現れ、収集日に最大量を生じることを
示した。さらなる研究によって、rBPI21のCHO−K1細胞ホモジネートと
のインキュベーションは、消化産物を生じることが明らかにされ、このことは、
細胞に付随するプロテアーゼ活性が関与されることを示唆する。制御された様式
でプロテアーゼ活性を刺激するために、rBPI21を、アミノペプチダーゼMと
エラスターゼと共にインキュベートした。rBPI21はアミノペプチダーゼM消
化に耐性であったが、エラスターゼは、rBPI21を40%のBPI(8−19
3)および60%のBPI(10−193)に迅速に変換した。
【0021】 本明細書中に記載されるように、rBPI(10−193)C132Aの安定
な均質な調製物を、タンパク質分解的にまたは組換え方法によって産生した。タ
ンパク質を精製し、そして生物学的活性について試験した。rBPI(10−1
93)C132AをrBPI21と比較するために、いくつかのインビトロの生物
学的アッセイ、2つの異なる動物の有効性モデルにおいて、および薬物動態学的
および毒性学的研究において、実験を行った。実施例5〜7に記載のように、r
BPI(10−193)C132AおよびrBPI21は、Escherichi
a coli J5での放射状拡散殺菌アッセイおよびブロス微量希釈殺菌アッ
セイ、Staphylococcus aureusのL型での放射状拡散アッ
セイ、E.coli J5 LPSでの競合結合アッセイ、およびRAWおよび
THP1細胞でのLPS中和アッセイにおいて比較した場合、同様のインビトロ
活性を有した。実施例5において記載されるさらなる実験は、rBPI(10−
193)C132Aは、速度比濁分析を用いたLPS結合アッセイにおいて、r
BPI21より約2倍強力であるようである。実施例8に記載されるように、精製
rBPI(10−193)C132AおよびrBPI21は、3日間、120mg
/kg/日までの用量で、ラットにおいてGLP毒性学的研究における同様の毒
性プロフィールを有し、そして2mg/kgの用量で、ラットにおいて同様の薬
物動態を有した。実施例8に記載の実験はまた、マウス内毒素チャレンジモデル
において、rBPI(10−193)C132Aが、この2つの研究においてr
BPI21より少なくとも2倍強力であるようであるが、致死性菌血症のマウスモ
デルにおいては、rBPI(10−193)C132AおよびrBPI21は、同
様に強力であることを示した。意識のあるラットにおけるさらなるインビボ実験
において、40mg/kgおよび50mg/kg用量の注入されたrBPI21
、ビヒクルコントロールと比べて血圧の有意な一過的低下を引き起こしたが、同
用量のrBPI(10−193)C132Aは、コントロールと比べて血圧の統
計的に有意な一過的低下を生じなかった。従って、rBPI(10−193)C
132Aの注入は、rBPI21の注入と比較して、血圧における有害な効果の減
少を提供するようである。
【0022】 本発明はさらに、rBPI(10−193)C132Aの少なくとも1つの他
のポリペプチドの少なくとも一部との融合体を意図する。このようなハイブリッ
ド融合タンパク質の例は、米国特許第5,643,570号および対応する国際
公開番号WO93/23434(PCT/US93/04754)(これらは、
本明細書中に参考として援用される)に記載され、そしてこれらは、アミノ末端
側で、BPIタンパク質または生物学的に活性なそのフラグメント、ならびにカ
ルボキシ末端側で、免疫グロブリン重鎖の少なくとも1つの定常ドメインまたは
その対立遺伝子改変体を含む、ハイブリッド融合タンパク質を含む。
【0023】 本発明は、さらに、以下を意図する:本発明の新規のBPI欠失アナログまた
は融合タンパク質をコードする精製されそして単離されたポリヌクレオチド配列
(例えば、DNAまたはRNA);好ましくは、内因性または異種の発現制御配
列に作動可能に連結されている、このようなポリヌクレオチドを含有する発現ベ
クター;本発明のDNAまたはベクターで安定にトランスフェクトまたは形質転
換された原核生物または真核生物の宿主細胞;および本発明の新規の欠失アナロ
グBPIタンパク質産物の組換え産生のための方法(例えば、宿主細胞が適切な
栄養培地中で増殖され、そして欠失アナログBPIタンパク質産物が細胞または
培地から単離される方法)。このようなポリヌクレオチド配列またはベクターは
、必要に応じて27アミノ酸のBPIリーダー配列およびマウス軽鎖ポリアデニ
ル化シグナルをコードし得る。
【0024】 本発明の組換え的に産生された新規のBPI欠失アナログは、米国特許第5,
439,807号および対応する国際公開番号WO93/23540(PCT/
US93/04752)(それらは、すべて参考として本明細書に援用される)
に記載される方法に従って生成され得る。米国特許第5,439,807号は、
培養中の遺伝的にトランスフェクトされた哺乳動物宿主細胞において発現されそ
して分泌された組換えBPIタンパク質産物の精製の方法を開示し、そして安定
で均一な薬学的調製物への組み込みに適切な大量の組換えBPI産物を生成し得
る方法を開示する。
【0025】 本発明はさらに、新規なBPI欠失アナログを含む改善された安定な薬学的組
成物、およびこれらの組成物を(単独でまたは他の治療薬と同時投与するかのい
ずれかで)用いる改善された処置方法を提供する。このような組成物が、前出で
考察されたものを含むBPIタンパク質産物に公知の任意の治療的使用において
利用され得ることが意図される。
【0026】 BPI欠失アナログを含む、BPIタンパク質産物の投与は一般的に、BPI
タンパク質産物および薬学的に受容可能な希釈剤、アジュバントまたはキャリア
を含む薬学的組成物で好ましくは達成される。このBPIタンパク質産物は、公
知の界面活性剤、他の化学療法剤またはさらなる公知の抗クラミジア剤を含まな
いか、またはそれらと組み合わせて投与され得る。BPIタンパク質産物を含む
安定な薬学的組成物(例えば、rBPI23)は、0.1重量%のポロキサマー1
88(Pluronic F−68、BASF,Parsippany,NJ)
および0.002重量%のポリソルベート80(Tween 80,ICI A
mericas Inc.,Wilmington,DE or JT Bak
er,Phillipsburg,NJ)を含有するクエン酸緩衝化生理食塩水
(5または20mM クエン酸、150mM NaCl、pH5.0)中に1m
g/mlの濃度でBPIタンパク質産物を含む。BPIタンパク質産物を含む別
の安定な薬学的組成物(例えば、rBPI21)は、5mMクエン酸、150mM NaCl、0.2%ポロキサマー188および0.002%ポリソルベート8
0中に2mg/mlの濃度でBPIタンパク質産物を含む。このような好ましい
組み合わせは、米国特許第5,488,034号および同第5,696,090
号ならびに対応する国際公開番号WO94/17819(PCT/US94/0
1239)において記載される。これらの全ての開示は本明細書において参考と
して援用される。1996年1月12日出願の米国出願番号第08/586,1
33号(これは順番に、1995年9月19日出願の米国出願番号第08/53
0,599号の一部継続出願であり(これは順番に、1995年1月13日出願
、米国特許出願番号第08/372,104号の一部継続出願である))ならび
に対応する国際公開番号WO96/21436(PCT/US96/01095
)(これらの全ては本明細書において参考として援用される)に記載されるよう
に、増強された活性を有するBPIタンパク質産物の他のポロキサマー処方物が
、利用され得る。
【0027】 BPIタンパク質産物を含む治療的組成物は、全身的にまたは局所的に投与さ
れ得る。投与の全身的経路は、経口経路および非経口経路を含み、これには、以
下が挙げられる:静脈内、筋肉内または皮下注射(長期放出のための貯蔵物(d
epot)に含まれる)、眼内および眼球後、クモ膜下腔、腹腔内(例えば、腹
腔内洗浄による)、肺内(粉末薬剤、またはエアロゾル化または噴霧化した薬液
を用いて)、または経皮。改善されたエアロゾル化された処方物は、1997年
10月31日出願の共有に係る同時係属の米国出願番号第08/962,217
号および対応する国際公開番号WO98/19694号(PCT/US97/1
9850)(これら両方は、本明細書において参考として援用される)に記載さ
れている。
【0028】 非経口的に投与された場合、BPIタンパク質産物組成物は、一般に、1日あ
たり1μg/kg〜100mg/kgの範囲の用量で、好ましくは、1日あたり
0.1mg/kg〜20mg/kgの範囲の用量で、より好ましくは、1〜20
mg/kg/日の範囲の用量で、および最も好ましくは2〜10mg/kg/日
の範囲の用量で注射される。この処置は、例えば、1〜3日間に、1日あたり、
同じ用量、低下した用量または増加した用量で、そしてさらに処置する医師によ
り決定されるように、持続注入または間欠的な注射もしくは注入により継続され
得る。静脈内に投与される場合、BPIタンパク質産物は、好ましくは初回の短
時間注入、続いての持続注入により投与される。好ましい静脈内レジメンは、B
PIタンパク質産物の1〜20mg/kgの短時間静脈内注入、それに続いて1
〜20mg/kg/日の用量での持続静脈内注入(1週間まで継続する)である
。特に好ましい静脈内投与レジメンは、1〜4mg/kgの初回短時間静脈内注
入、それに続いて1〜4mg/kg/日の用量での持続静脈内注入(72時間ま
で継続する)である。
【0029】 局所経路としては、軟膏(salves)、クリーム、ゼリー、点眼剤または
軟膏(ointment)(すべて、本明細書において参考として援用される、
1995年11月14日出願の共有に係る同時係属米国出願番号第08/557
,289号および米国特許第5,686,414号ならびに対応する国際公開番
号WO97/17990(PCT/US96/18632)およびWO97/1
7989(PCT/US96/18416)に記載されている)、点耳剤(ea
r drop)、坐剤、洗浄液(例えば、創傷の洗浄液)または医療用シャンプ
ーの形態の投与が挙げられる。例えば、滴下形態の局所投与については、約10
〜200μLのBPIタンパク質産物組成物が、処置する医師により決定される
場合、1日あたり1回以上適用され得る。
【0030】 当業者は、個々の患者の良好な医療の実施および臨床状態により決定されるよ
うに、BPIタンパク質産物を含む治療的組成物のための有効用量および投与レ
ジメンを容易に最適化し得る。
【0031】 本発明の他の局面および利点は、以下の例示的実施例の考慮に基づき理解され
る。実施例1は、rBPI(10−193)C132Aをコードする発現ベクタ
ーpING1742の構築を扱う。実施例2は、pING1742でのCHO細
胞の形質転換、およびrBPI(10−193)C132Aを分泌する最高の産
生クローンの選択を扱う。実施例3は、2Lおよび500Lの発酵槽におけるr
BPI(10−193)C132Aの産生および精製を扱う。実施例4は、rB
PI(10−193)C132AおよびrBPI21の生化学的特徴づけを扱う。
実施例5、6および7はそれぞれ、rBPI21と比較したrBPI(10−19
3)C132Aの、競合結合アッセイおよび比濁分析を用いる複合体形成の速度
を測定するアッセイにおけるインビトロLPS結合活性、殺菌活性ならびにLP
S中和活性を扱う。実施例8は、rBPI(10−193)C132Aのインビ
ボ活性を扱う。
【0032】 (実施例1) (発現ベクターpING1742の構築) rBPI(10−193)C132A発現ベクターであるpING1742を
、以下のように構築した。発現ベクターpING4155を、pING3174
由来のneo遺伝子を含有するBamHI−BsaIフラグメントと、pING
4144由来のCMVプロモーターおよびrBPI21遺伝子を含有するBsaI
−XhoIフラグメントならびにpING4537由来のマウス(κ)軽鎖3’
非翻訳領域を含有するXhoI−BamHIフラグメントを連結することにより
初めに構築した(pING3174、pING4144およびpING4537
は、参考として援用される米国特許第5,420,019号に記載される)。得
られたpING4155ベクターは、ヒトIgGエンハンサー(ヒトCMVプロ
モーターおよびマウス(κ)軽鎖3’非翻訳領域)に融合したrBPI21をコー
ドする遺伝子を含む。これはまた、抗生物質Geneticin(登録商標)(
G418)に対して耐性のトランスフェクト体の選択のために、ネオマイシンホ
スホトランスフェラーゼをコードするneo遺伝子を含む。
【0033】 ベクターpING1732を、ヒトIgエンハンサーを含有するpING41
55の0.7kbpのHindIII−HindIIIフラグメントを欠失させ
ることにより作製した。次いで、rBPI21の成熟部分の1〜9のアミノ酸をコ
ードする27ヌクレオチドを、以下のプライマーを用いる重複PCR変異誘発に
よりpING1732から欠失させた: プライマー1:5’−CTGCTCTAAAAGCTGCTGCAG−3’(配
列番号3) プライマー2:5’−CCAGGCCCTTCTGGGAGGCCGCTGTC
ACGGCGG−3’(配列番号4) プライマー3:5’−GCCGTGACAGCGGCCTCCCAGAAGGG
CCTGGAC−3’(配列番号5) プライマー4:5’−CTGGGAACTGGGAAGCTG−3’(配列番号
6) 重複する相補的プライマー2および3は、1〜9のアミノ酸をコードするヌクレ
オチドの27bpの欠失を組み込んでおり、一方、プライマー1および4は、そ
れぞれ、pING1732における特有のSalI部位およびEcoRI部位の
すぐ上流および下流のヌクレオチドをコードした。まず、フラグメントを、オリ
ゴヌクレオチドプライマー1および3、ならびにプライマー2および4の組み合
わせを用いて、PCR増幅により得た。これらの個々のフラグメントを得た後、
それらをプライマー1および4を用いてアニーリングさせ、伸長させ、そして再
増幅した。次いで、この増幅されたフラグメントを、SalIおよびEcoRI
で消化し、そしてプラスミドpING1742を生成するためにSalI−Ec
oRI消化のpING1732にクローニングした。
【0034】 PCRの間に変異が生じなかったことを確認するために、pING1742由
来のSalI−EcoRI領域を配列決定した。BPIの成熟コード領域に変化
を観察しなかった。しかし、成熟タンパク質配列の開始からアミノ酸−6位で、
ThrのAlaへの転換を生じた、2塩基対の変化(ACC−>GCT)を、シ
グナル配列をコードするDNAに見出した。
【0035】 (実施例2) (pING1742を用いるCHO細胞の形質転換) CHO−K1細胞(American Type Culture Coll
ection(ATCC)受託番号CCL61)を、以下のように、無血清Ex
−Cell 301培地での増殖に適合させた。ハム(Ham)のF12培地中
で増殖したCHO−K1細胞をトリプシン処理し、遠心分離し、そしてEx−C
ell 301培地に再懸濁した。細胞を100rpmで125mlフラスコ中
で増殖させ、そして2〜3日ごとに、125mlフラスコか250mlフラスコ
のいずれかに継代した。
【0036】 これらのEx−Cell 301適合CHO細胞をpING1742を用いて
エレクトロポレーションによりトランスフェクトした。トランスフェクションの
前に、pING1742を、プラスミドを線状化するNotIで消化した。48
時間の回復後、細胞を、0.6mg/mLのG418(Life Techno
logies,Gaithersburg,MD)を補充したEx−Cell
301培地を含有する96ウェルプレートに約104細胞/ウェルでプレーティ
ングした。ほぼ2週間で、単一のコロニーを含有する約250ウェルからの上清
を、抗BPIモノクローナル抗体を用いてBPI反応性タンパク質の存在につい
てELISAによりスクリーニングした。
【0037】 最高の発現レベルを有する15のクローンをEx−Cell 301培地を含
有する24ウェルプレートに移した。生産力についてスクリーニングするため、
この細胞を2%FBSおよび40μLの無菌S−Sepharoseビーズを補
充したEx−Cell培地を含有する24ウェルプレートにおいて10日間、増
殖させた。その後、このビーズを除き、低塩緩衝液(10mM 酢酸ナトリウム
pH4.0中、0.1M NaCl)で洗浄し、そして同じ緩衝液中の1.5
M NaClを用いてBPIを溶出した。分泌されたrBPI(10−193)
C132AのレベルをELISAにより決定した。12%非還元SDSゲル上で
実行した溶出物のウエスタンブロット分析は、rBPI21よりわずかに速く移動
した顕著なバンドを表した。
【0038】 上位8つの産生体を無菌の125mLエーレンマイアーフラスコに移し、そし
てEx−Cell培地中で増殖させた。これらの細胞を、2%FBSおよび1%
(V/V)無菌S−sepharoseビーズを補充したEx−Cell 30
1培地を含有するフラスコにおいて、それらの細胞の増殖によって生産力につい
て再度評価した。rBPI(10−193)C132Aを、培養培地に組み込ま
れたS−Sepharoseビーズから溶出し、そしてrBPI(10−193
)C132AのレベルをHPLCにより決定した。なかでも最高の産生体であっ
たクローン139をさらなる増殖および産物生産のために選択した。
【0039】 (実施例3) (rBPI(10−193)C132Aの産生および精製) 大量のrBPI(10−193)C132Aを、2リットルの研究用発酵槽(
Biolafitte,St.Germain en Laye,France
)中で、次いで500リットルのABEC発酵槽(ABEC、Allentow
n,PA)中でクローン139細胞を増殖させることにより、特徴づけのために
産生した。2リットルの発酵槽から得られたタンパク質産物を、以下に記載のイ
ンビトロ研究のために用い、一方、500リットルの発酵槽から得られた産物を
動物の毒性学研究および効力研究のために用いた。
【0040】 (A.2リットル発酵槽での増殖) クローン139細胞を、約2×105細胞/mLで、2Lのバイオリアクター
に接種するのに十分な容量および細胞密度が得られるまで、1%FBSを補充さ
れたEx−Cell培地を含有する漸増容量のスピナーフラスコに継代した。細
胞を、1%FBSを補充した3つの2リットル発酵槽のEx−Cell培地で、
5〜10%で維持した溶存酸素、37℃、pH7.2、150rpmで、増殖さ
せた。大量の無菌SP−Sepharoseビーズ(Pharmacia an
d Upjohn,Piscataway,NJ)を1.5%(V/V)で添加
した。最初のグルコースレベルは約3.5g/Lであり、そしてグルコースを実
行の経過中、毎日3g/Lに変動(pulse)させた。発酵を238時間で終
了し、このとき、細胞の生存度は、63%、80%および84%であった。
【0041】 発酵後、それぞれの発酵槽からビーズを収集し、沈殿させ、そして10mMの
リン酸ナトリウム/0.15M NaCl、pH7.0で数回洗浄し、ビーズか
ら細胞成分および弱く結合した不純物を除去した。洗浄したビーズをカラムに詰
め、10mMのリン酸ナトリウム、0.25M NaCl、pH7.0で洗浄し
、そして0.8M NaCl、5mM グリシンを含有する同じ緩衝液で溶出し
た。次いで、この溶出物を3用量の注射用滅菌水(WFI)で希釈し、CM−s
epherodexカラム(Sepracor,Marlborough,MA
)上にロードし、そして10mMリン酸ナトリウム、0.25M NaCl、p
H7.0、その後20mM 酢酸ナトリウム、0.2M NaCl、pH4.0
、その後20mM 酢酸ナトリウム、0.3M NaCl、pH4.0で洗浄し
、そしてサンプルを同じ緩衝液中、1.0M NaClで溶出させた。10,0
00MWカットオフのCentricon膜(Amicon,Beverly,
MA)での濃縮後、CMカラムからの溶出物を、5mMのクエン酸ナトリウム、
0.15M NaCl、pH5.0で平衡化されたSephacryl S−1
00カラム(Pharmacia and Upjohn)上にロードした。2
80nmでの吸光度により同定されたrBPI(10−193)C132Aを含
有する画分をプールし、Amiconフィルターで1.9mg/mLに濃縮し、
そして0.002%のポリソルベート80(JT Baker、Phillip
sburg,NJ)、0.2%ポロキサマー188(Pluronic F−6
8、BASF、Parsippany,NJ)を用いて処方した。最終調製物を
0.2μmのフィルターを用いて濾過滅菌した。
【0042】 (B.500リットル発酵槽中の増殖) クローン139細胞を、35LのBellcoスピナーフラスコ(Bellc
o Glass,Vineland,NJ)へ接種物を提供するため、漸増する
容積の一連のスピナーフラスコ中で、1%FBSを含有するフェチュイン(fe
tuin)を含まないEx−Cell培地において継代し、次にこれは500リ
ットルのABEC発酵槽への接種物を提供した。細胞をフェチュインを含まない
が1%FBS、さらなるグルコース(10g/Lに)およびグルタミン(10m
Mに)を補充した完全Ex−Cell培地中で増殖させた。この発酵槽を実行中
、添加された1つの0.5%Primatone RL補充パルスおよび1つの
グルコース/グルタミンパルスを用いる、流加(fed−batch)様式で作
動した。5〜6リットルの大SP−Sepharoseビーズを、500リット
ル発酵槽が接種された24時間後に添加した。このpHを10%の重炭酸ナトリ
ウムを用いて手動で、pH7.0に制御し、酸素を5%に、そして温度を37℃
に制御した。撹拌を、2つの3枚羽根(three−blade paddle
impellers)で25rpmに維持した。発酵の運転を184時間で終
了し、このとき、細胞の生存度は90%であった。
【0043】 2リットルの発酵槽について上記したように、このビーズを発酵後、沈殿させ
、次いで、低塩(0.1M)のリン酸緩衝液で数回洗浄した。この精製の工程は
、pH3.0のウイルス不活化工程がS−Sepharoseビーズからの溶出
後に含まれ、そして第2のCM−spherodexカラムが濃縮工程として含
まれたこと以外は、2リットルのサンプルについて上記された工程と類似であっ
た。第2のCMカラムについて、溶出物を3用量のWFIで希釈し、pHを5.
0に調節し、カラムを平衡化して、そして20mM 酢酸ナトリウム、0.3M
NaCl、pH5.0で洗浄し、そしてサンプルを同じ緩衝液中、1.0M
NaClで溶出した。rBPI(10−193)C132Aを、Sephacr
yl S−100カラムから、5mM クエン酸ナトリウム、0.15M Na
Cl、pH5.0中に溶出し、2mg/mLに調節し、そして0.2μmフィル
ターを通して濾過した。次いで、rBPI(10−193)C132Aを0.0
02%のポリソルベート80、0.2%ポロキサマー188(滅菌濾過)を用い
て処方し、そして10mLのI型ガラス血清バイアルに充填した。
【0044】 (実施例4) (rBPI(10−193)C132Aの生化学的特徴づけ) (A.2リットル発酵槽由来のタンパク質) 実施例3由来の精製されたrBPI(10−193)C132A産物は、rB
PI21からの9つのN末端アミノ酸の欠失と一致して、SDSポリアクリルアミ
ドゲル電気泳動(SDS−PAGE)上で、rBPI21バンドよりも、わずかに
速く移動した単一のバンドであることが観察された。配列分析は、rBPI(1
0−193)C132Aが、SQKGLDYASQQGTAALQKELの推定
N末端配列を含んだことを実証した。質量分析(ESI−MS)において、2つ
の成分を観察した。1つは20,470ダルトンの質量を有し、これは、rBP
I(10−193)C132Aについての20,472ダルトンの推定質量と一
致した。そして2番目は、20,255ダルトンの質量を有し、これは、rBP
I(10−191)の20,258ダルトンの推定質量と一致した。rBPI(
10−193)C132AおよびrBPI21の両方のイオン交換HPLCのプロ
フィール(Hewlett−Packard,Model 1050,Palo
Alto,CA)は、類似の保持時間で単一のピークを示した。
【0045】 (B.500−リットル発酵槽由来のタンパク質) SDS−PAGE上で、rBPI(10−193)C132Aは、rBPI21 バンドよりも、わずかに速く移動した単一のバンドであった。質量分析において
、20,471ダルトンの質量を有する主要な成分(これは、rBPI(10−
193)C132Aについての20,474ダルトンの推定質量と一致する)な
らびに20,668ダルトンの質量(これは、N−アセチルヘキソサミン(推定
質量20,677ダルトン)の付加と一致する)および20,843ダルトンの
質量(これは、N−アセチルヘキソサミンおよびヘキソース(推定質量20,8
39ダルトン)の付加と一致する)を有する2つのわずかな成分が存在した。N
−アセチルヘキソサミンを付加された類似の成分は、rBPI21の産生の間に慣
用的に観察される。
【0046】 逆相HPLC(Shimadzu、Kyoto、Japan)において、rB
PI(10〜193)C132AおよびrBPI21の両方は、1つの主要なピー
クおよび1つの小さなピークとして溶出した。しかし、rBPI(10〜193
)C132Aピークは、コントロールにおいて対応するrBPI21ピークよりも
わずかに早く溶出した。rBPI(10〜193)C132Aプロフィールにお
ける小さなピークは、質量分析において同定されたグリコシル形態を最も示すよ
うである。rBPI(10〜193)C132AおよびrBPI21の両方のイオ
ン交換HPLCプロフィールは、同様の保持時間で単一のピークを示した。
【0047】 トリプシンマッピング分析を、従来の方法に従って実行した。アセトンで沈殿
したrBPI21またはrBPI(10〜193)C132Aを、まずジチオスレ
イトール(DTT)続いてヨードアセトアミド、次いでトリプシンで処理した。
トリプシン処理した産物を、C18カラム(Beckman Ultrasph
ere)を備えるHPLC(Beckman Model 126)によって分
析した。rBPI21において、リーダー配列の不正確な切断から生じる2つのN
末端トリプシンフラグメント(T1およびAla−T1)が存在した。推定され
るように、rBPI(10〜193)C132Aのトリプシンマップは、N末端
フラグメントを欠いていることを除いてrBPI21と類似した。
【0048】 (実施例5) (rBPI(10〜193)C132AのインビトロでのLPS結合活性) (A.競合結合アッセイにおいて) LPSへの結合に対して標識rBPI21と競合する、実施例3Aに従って産生
された精製rBPI(10〜193)C132AおよびrBPI211の能力を、
競合結合アッセイにおいて評価した。簡潔には、固定した濃度(0.5nM)の 125 I標識したrBPI21を、HEPES緩衝液およびウシ血清アルブミン(B
SA)(U.S.Biochemicals、Cleveland、OH)を含
むDMEMにおいて5μM〜0.01nMの範囲の希釈にて、標識していないr
BPI21またはrBPI(10〜193)C132Aと混合し、そしてこの混合
物の100μlを、2.5μg/mLのE.coli J5 LPS(Calb
iochem、San Diego、CA)で予めコートしたImmulon−
IIプレートウェルに添加した。このプレートを、4℃にて5時間インキュベー
トし、そしてDMEM培地で3回洗浄した。75μLの0.1N NaOHを添
加し、そして結合した125I−rBPI21を取り出し、そして計数した。この結
果は、両方のタンパク質が放射標識したrBPI21と同様に競合したことを実証
した。
【0049】 (B.複合体形成の速度を測定するアッセイにおいて) rBPI(10〜193)C132AのLPS結合活性を、速度比濁法を使用
してrBPI21と比較した。LPSに対して結合するrBPI21を評価するため
のこのアプローチは、溶液中のLPS−BPIタンパク質産物複合体形成の結果
としての光散乱の増大速度を測定する。全ての実験を、サンプルを自動的に混合
し、光散乱を測定し、そして速度の計算を実行する、Beckman Arra
y 360 Rate Nephelometerを用いて実行した。
【0050】 このアプローチを使用する先行する実験は、最適なLPS種およびLPS濃度
、アッセイの特異性、アッセイの再現性および殺菌アッセイに対するアッセイの
結果の相関性を試験した。E.coli J5 LPSおよびリピドAは、rB
PI21と複合体を形成し、これは、比濁計において測定され得たが、E.col
i O111:B4 LPSは、測定可能な複合体を形成しなかったことが観察
された。これらの研究の結果に基づいて、E.coli J5 LPSを、LP
Sロットに依存して49.4〜61.7μg/mlの濃度(フローセルにおいて
)にて、5〜30μg/mlのrBPI21濃度(フローセルにおいて)と組み合
わせて、使用のために選択した。各LPSロットについて決定されなければなら
ない最適なrBPI21濃度範囲は、約15〜25μg/mlであり、この濃度は
、曲線の最も直線の部分を示す。凝集速度(RT)値についての最適な範囲は、
700〜2000であった。rBPI21のより低い濃度を、処方物の緩衝液がP
LURONIC P103を含むように変えた場合、またはNaCl濃度を増大
させた場合に、同じ凝集速度の値を達成するために必要とした。LPSに結合す
る組換えリポポリサッカリド結合タンパク質(rLBP50)、またはBPIタン
パク質産物に結合するヘパリンのいずれかの添加は、rBPI21−LPS凝集体
の形成を阻害した。このことは、この相互作用の特異性を実証する。アッセイの
再現性を、BPIの複数のロットを試験することおよび複数の時間でrBPI21 の同じロットを試験することによって確認した。45℃での1週間の処理によっ
て部分的に不活性化されたrBPI21サンプルの比濁分析は、E.coli J
5細胞を用いるブロスマイクロ希釈(broth microdilution
)殺菌アッセイからの比濁分析と十分に相関した。
【0051】 rBPI(10〜193)C132AとrBPI21とを比較する比濁実験を、
以下のように実行した。超音波破砕したLPS(List Biochemic
alsからのE.coli J5 LPSロット番号30119B)およびrB
PI(10〜193)C132AまたはrBPI21のいずれか(これらの両方は
、0.2% PLURONIC F68(ポロキサマー 188)、0.002
% TWEEN 80(ポリソルベート80)、5mM クエン酸塩、pH5.
0、150mM NaCl中に処方された)を、Beckmanにより供給され
るPBS緩衝液(PEGを補充)中に直接希釈した。LPS濃度を固定し、一方
、BPIタンパク質産物濃度を各々の実験において変動させた。2つの濃度のL
PS(24.7および49.4μg/ml LPS)を試験した。各反応を、フ
ローセルへの600μlのPBS−PEG緩衝液の添加、続いて42μlのBP
Iタンパク質産物の希釈によって開始した。ベースラインを確立した後に、42
μlのE.coli J5 LPS溶液を添加した。最後の成分の添加の後に、
比濁計は、光散乱の程度に基づいて、複合体形成の速度を測定する。このデータ
を、所定のBPIタンパク質産物の濃度を含む各試験サンプルに対するRT値を
、標準物に対応するRT値により除算して、コントロール値パーセントを生成す
ることによって分析した。試験した各BPIタンパク質産物の濃度について、最
大凝集速度を決定し、そして曲線を生成した。最大値の左に対する点(等価性の
点)のみを、種々のBPIタンパク質産物のサンプルの比較分析に使用した。サ
ンプルの相対活性を、曲線の直線領域における試験および標準物のロットについ
てのRT値を比較することによって測定し得る。二地点間(point to
point)のアプローチまたはカーブフィットアプローチのいずれかを使用し
得る。
【0052】 精製rBPI(10〜193)C132Aおよび精製rBPI21(これは、約
7.8%のrBPI(10〜193)C132Aを含む)の試験に加えて、これ
らのタンパク質の等量混合物および16% rBPI(10〜193)C132
Aを含むrBPI21調製物を(49.4μg/mlのLPS単独にて)評価した
。この結果は、49.4μg/mlのLPSで、rBPI(10〜193)C1
32Aがおよそ25%のより低い濃度での、rBPI21の凝集速度と同様の凝集
速度を達成したことを実証した。rBPI(10〜193)C132Aはまた、
24.7および49.4μg/mlの両方のLPSにて、rBPI21の最大凝集
速度よりも速い最大凝集速度を達成した。2つの分子の等量の混合は、rBPI 21 とrBPI(10〜193)との間を移動する曲線を生じ、一方7.8%およ
び16%の10〜193を有するrBPI21のロットは、互いに同一の様式にお
いて挙動した。二地点間の分析の結果(49.4μg/mlでのLPS)は、r
BPI(10〜193)がこのアッセイにおいてrBPI21のおよそ2倍の強度
であったことを示した。
【0053】 (実施例6) (rBPI(10〜193)C132Aのインビトロ殺菌活性) 本実施例における全てのアッセイを、実施例3Aに従って2リットルの発酵槽
にて生成されたrBPI(10〜193)C132Aを用いて実施した。
【0054】 (A.放射状拡散(Radial Diffusion)アッセイにおけるE
.coliに対する効果) この放射状拡散アッセイは、精製rBPI(10〜193)C132Aおよび
精製rBPI21のE.coli J5(これは、スムース(smooth)株E
.coli 011B4のUDP−ガラクトース−4−エピメラーゼの「ラフ(
rough)」変異体である)に対する殺菌効果を比較した。そしてrBPI21 に比較的感受性である。E.coli J5細胞(Mannionら、J.Cl
in.Invest.、85:853〜860(1990);List Bio
logical Laboratories、Campbell、CA)を、対
数増殖期まで増殖させ、遠心分離し、そして10mM リン酸ナトリウム(pH
7.4)にて2回洗浄し、そして3% Trypticase Soy Br
oth(TSB、DIFCO Laboratories、Detroit、M
I)、10mM リン酸ナトリウムを補充した融解アガロースにおよそ1×10 6 CFU/mlの最終濃度で添加した。3mmの直径のウェルを、固めたアガロ
ースにおいて調製し、そして5μLの段階的に希釈したrBPI21またはrBP
I(10〜193)C132Aを、このウェルに添加した。このプレートを、3
7℃で3時間インキュベートし、拡散を生じさせ、次いで6%TSBを含む融解
アガロースの覆いを添加した。このプレートを37℃で一晩インキュベートし、
阻害の正味の領域を、濃度に対してプロットした。この結果は、rBPI(10
〜193)C132AおよびrBPI21がこのアッセイにおいて同様の様式にて
挙動したことを示した。
【0055】 (B.放射状拡散アッセイにおけるS.Aureus L型に対する効果) この放射状拡散アッセイは、細胞壁を有さないL型として増殖されたグラム陽
性細菌S.aureusに対する、精製rBPI(10〜193)C132Aと
rBPI21の殺菌効果を比較した。米国特許第5,578,572号(本明細書
中に参考として援用される)に記載されるように、S.aureus L型細胞
を、3.5% NaCl、10mM CaCl2および1000U/mLペニシ
リンGを補充した心臓注入(heart infusion)(HI)ブロスに
おいてlog相まで増殖させた。この細胞をNaCl補充したHI培地を含む融
解0.8%アガロースにおいておよそ5×104または5×105細胞/mLのい
ずれかに希釈し、そして8mLのこの細胞アガロース懸濁液を、10cmプレー
トに注いだ。3mmの直径のウェルを準備し、そして5μLの段階的に希釈した
rBPI21またはrBPI(10〜193)C132Aをこのウェルに添加した
。このプレートを37℃で24時間インキュベートし、そして阻害の正味の領域
を濃度に対してプロットした。この結果は、rBPI21およびrBPI(10〜
193)C132Aの両方が、このアッセイにおいて同様の様式で約5×104
または5×105の細胞密度にて、S.aureus L型の増殖を阻害したこ
とを実証した。
【0056】 (C.ブロス微量希釈(microdilution)アッセイにおけるE.
coli J5に対する効果) このブロス微量希釈アッセイは、E.coli J5に対する、精製rBPI
(10〜193)C132AおよびrBPI21の殺菌効果を比較した。E.co
li J5細胞をトリプトン酵母抽出物(TYE)ブロスにおいて一晩増殖させ
、次いでHorwitzら、Infect.Immun.、63:522〜52
7(1995)において以前に記載されたようにTEA培地において対数期にし
た。この細胞を、心臓注入(HI)ブロスにおいておよそ1×104または1×
105の細胞/mLで接種し、そして95μLを96ウェルプレートに添加した
。処方物の緩衝液において調製した、rBPI(10〜193)C132Aまた
はrBPI21の5μLの種々の希釈物を各々のウェルに添加し、そしてこのプレ
ートを、37℃で24時間インキュベートした。この結果は、rBPI(10〜
193)C132AおよびrBPI21がこれらのアッセイにおいて同様の活性を
有することを実証した。
【0057】 (実施例7) (rBPI(10〜193)C132AのインビトロでのLPS中和活性) 本実施例のA項におけるアッセイを、実施例3Aに従って2リットルの発酵槽
において産生されたrBPI(10〜193)C132Aを用いて実施し、一方
、本実施例のB項におけるアッセイを、実施例3Bに従って500リットルの発
酵槽において産生されたrBPI(10〜193)C132Aを用いて実施した
【0058】 (A.RAW細胞増殖アッセイにおける活性) RAW細胞増殖アッセイを使用して、rBPI21およびrBPI(10〜19
3)C132AのインビトロでのLPS中和活性を比較した。このアッセイにお
いて、LPSは、RAW細胞の増殖を阻害し、そしてrBPI21は、LPSのこ
の効果を中和する。
【0059】 10mM HEPES緩衝液(pH7.4)、2mM L−グルタミン、ペニ
シリン(100U/mL)、ストレプトマイシン(100μg/mL)、0.0
75% 重炭酸ナトリウム、0.15M 2−メルカプトエタノールおよび10
%ウシ胎仔血清(Hyclone,Inc.Logan、UT)で補充したRP
MI1640培地(GIBCO)中で維持したマウスRAW264.7細胞(A
TCC受託番号T1B71)を、アッセイの前に24時間、50U/mLの組換
えマウスγ−インターフェロン(Genzyme、Cambridge、MA)
の存在下でのインキュベーションによってまず誘導した。次いで、誘導した細胞
を、機械的に収集し、そして4℃で500×gにて遠心分離し、次いで50mL
のRPMI1640培地(補充なし)中に再懸濁し、再度遠心分離し、そして再
度、RPMI1640(補充なし)に再懸濁した。この細胞を計数し、細胞の濃
度を2×105細胞/mLに調整し、そして100μLのアリコートを96ウェ
ルプレートの各ウェルに添加した。
【0060】 次いで、細胞をE.coli O113 LPS(コントロール標準物、As
soc.of Cape Code、Woods Hole、MA)とともに約
15時間インキュベートし、血清を含まないRPMI1640培地において1n
g/mLの濃度にて100μL/ウェルのアリコートで添加した(この濃度は、
LPS濃度を50pg/mLと100ng/mLの間で変動させた力価実験の結
果である)。このインキュベーションを、25ng/mLと50μg/mLとの
間の種々の濃度におけるrBPI21またはrBPI(10〜193)C132A
の非存在または存在下で実行した。132位のシステインをアラニンに置換され
たrBPI(10〜193)である組換えヒトrBPI21(rBPI21Δcys
とも呼ばれる)(共有に係る米国特許第5.420.019号を参照のこと)を
、1μg/mLの濃度にて陽性コントロールとして使用した。細胞増殖をアッセ
イの開始時間の5時間後に1μCi/ウェルの[3H]−チミジンの添加によっ
て定量的に測定した。15時間のインキュベーションの後に、標識した細胞を、
細胞回収器(Inotech Biosystems、INB−384、Sam
ple Processing and Filter Counting S
ystem、Lansing、MI)を用いてガラスファイバーフィルター上に
回収した。RAW267.4細胞増殖のLPS媒介性阻害は、血清の成分として
かまたは組換えLBP(1μg/mLの濃度にて)としてのいずれかで反応混合
物に添加した場合、LBPの存在に依存する。
【0061】 これらの実験において、rBPI21およびrBPI(10〜193)C132
Aの両方は、RAW細胞増殖のLPS媒介性阻害を同様に阻害した。
【0062】 (B.TNF阻害アッセイにおける活性) 腫瘍壊死因子(TNF)阻害アッセイを使用して、rBPI21およびrBPI
(10〜193)C132AのインビトロでのLPS中和活性を比較した。この
アッセイにおいて、精製LBP(またはLBPを含む血清)と組み合わせたLP
Sは、THP−1細胞(ヒト単球細胞株)によるTNF合成を刺激し、そしてr
BPI21は、LPSのこの効果を中和する。
【0063】 THP.1細胞(ATCC受託番号TIB−202)を、10% FBSを含
むRPMI(GibcoBRL、Gaithersburg、MD)中で維持し
、そしてCD14発現を誘導するためのLPSでの処理の前に、10% FBS
および50ng/mlの1,25ジヒドロキシビタミンD(BIOMOL Re
search Laboratories Inc.Plymouth Mee
ting、PA)を含むRPMI中で3日間培養した。LPSを用いて誘導する
前に、細胞をRPMIで3回洗浄し、そして10% FBSを含むRPMI中ま
たは血清を含まない培地(1% HB101(Irvine Scientif
ic、Santa Ana、CA)で補充したRPMI)中のいずれかにおいて
懸濁させた。TNFの発現を、96ウェルプレートにおいて、1ウェル当たりお
よそ5×104細胞で、1ng/mlのE.coli O128 LPS(Si
gma,St.Louis、MO)を用いて誘導した。プレートを、37℃で5
%CO2にて3時間インキュベートし、次いで上清の液体のアリコートを取り出
し、そしてCellTiter 96TMAQ(Promega Corp.、M
adison、WI)を使用して、WEHI164毒性アッセイによりTNFに
ついてアッセイして、細胞の生存度をモニターした。組換えヒトTNFα(Ge
nzyme Diagnostics、Cambridge、MA)を、陽性標
準物として使用した。rBPI21およびrBPI(10〜193)C132Aの
両方は、TNF合成のLPS誘導性刺激を同様に阻害した。
【0064】 (実施例8) (rBPI(10〜193)C132Aのインビボでの生物学的活性) 以下に記載されたインビボでのアッセイを、実施例3Bに従って500リット
ルの発酵槽において生成された精製rBPI(10〜193)C132Aを使用
して実行した。
【0065】 (A.ラットにおける毒性研究) rBPI21およびrBPI(10〜193)C132Aの毒性プロフィールを
、ラットにおいて比較した。この研究において、6匹の雄性および6匹の雌性S
prague−Dawleyラットの群は、ビヒクルコントロール(処方物の緩
衝液)、rBPI21またはrBPI(10〜193)C132Aのいずれかの低
用量(50mg/kg/日)または高用量(120mg/kg/日)をのいずれ
かを受けた。用量を、4.2mL/kg/時間(100mL/kg/日)の注入
速度にて連続して3日間、留置大腿カテーテルを介する連続静脈注入によって投
与した。臨床観察を、少なくとも1日2回記録し、体重を毎日記録した。血液サ
ンプルおよび尿サンプルを、血液学的な評価、臨床化学評価および尿分析評価に
ついて終了時の近くで収集した。終了時に、器官を秤量し、そして組織を組織病
理学的試験によって収集した。死亡または有意な被験物質の関連効果は、存在し
なかった。このデータは、連続注入によって与えられた場合に、rBPI21およ
びrBPI(10〜193)C132Aについて同様の毒性プロフィールを示し
た。
【0066】 (B.薬物動態) 2mg/kgでのrBPI21およびrBPI(10〜193)C132Aの薬
物動態を、ラットにおいて調査した。rBPI21およびrBPI(10〜193
)C132Aの血漿クリアランスを、3指数関数的薬物動態素因関数(tri−
exponential pharmacokinetic disposit
ion function)によって十分に記載した。rBPI産物の間の薬物
動態パラメーターにおける統計学的な差異を、決定しなかった(ノンパラメトリ
ックWicoxonランク試験、p<0.05)。投与した薬物のほとんど(>
96%)を、0.2〜0.4分のα相半減期(α phase half−li
fe)および3.9〜4.3分のβ半減期で消失し、一方、残りは、27〜33
分の半減期でγ相の間に消失した。中央コンパートメント(Vc)の分布容積は
、41〜45mL/kgであり、そしてクリアランス速度(CL)は、24〜3
0mL/分/kgであった。定常状態の分布容積が152〜184mL/kgで
あったことを示す。
【0067】 (C.マウスの内毒素チャレンジにおける効力) 2つの別々の研究を、Ammonsら「Novel Therapeutic
Strategies in the Treatment of Seps
is」MorrisonおよびRyan編、Marcel Dekker、Ne
w York(1996)、55〜69頁に一般に従う、致死的な内毒素血症の
マウスモデルにおいて、rBPI21およびrBPI(10〜193)C132A
の相対効力を試験するために実施した。両方の研究において、各々の処理群およ
びコントロール群において14匹のマウスが存在した。第1の研究において、C
D1マウスを、E.coli O111:B4由来の25mg/kgのリポポリ
サッカリド(LPS)を用いて静脈内にチャレンジした。チャレンジの直後に、
このマウスを、15、20、25および30mg/kgの用量にてrBPI21
たはrBPI(10〜193)C132Aを用いてか、またはコントロールビヒ
クル(処方物の緩衝液のみ)を用いて静脈内処理した。死亡数を、7日間一日当
たり2回記録した。
【0068】 以下の表1において示される、第1の研究からの結果は、rBPI(10〜1
93)C132AおよびrBPI21の両方での処置がビヒクルコントロールと比
較して生存を有意に増大させたことを示す。さらに、rBPI(10〜193)
C132Aは、rBPI21よりも少なくとも2倍より強力であり、同様の生存の
有益性が、rBPI21と比較して2倍のより低い用量のrBPI(10〜193
)C132Aでみられた。
【0069】
【表1】 第2の研究において、より広範な範囲のrBPI(10〜193)C132A
用量(5、10、15、20、25、30mg/kg)を研究した。以下の表2
に示される結果は、rBPI21およびrBPI(10〜193)C132Aの両
方が、第1の研究におけるように、コントロールに対して有意な生存の有益性を
提供したが、rBPI(10〜193)C132Aが少なくとも2倍より強力で
あり、このことは2倍のより低い用量でrBPI21と同様の効力を達成すること
を確認する。
【0070】
【表2】 (D.致死的な菌血症のマウスモデルにおける効力) 2つの別々の研究を、致死的な菌血症のマウスモデルにおいて、rBPI21
よびrBPI(10〜193)C132Aの相対効力を試験するために実施した
。両方の研究において、1つの処置群当たり20匹のマウスが存在した。第1の
研究において、CD1マウスを、6.8×107コロニー形成単位(CFU)の
静脈内に投与されたE.coli 07:K1を用いてチャレンジした。このチ
ャレンジの直後に、このマウスを、10、20および30mg/kgの用量にて
rBPI21またはrBPI(10〜193)C132Aを用いてか、あるいはコ
ントロールビヒクル(処方物の緩衝液のみ)を用いて静脈内処置した。死亡率を
、7日間の間一日当たり2回記録した。
【0071】 以下の表3に示されるように、第1の研究からの結果は、10および30mg
/kgのrBPI21で処置した群に対して、生存を有意に増大したこと(p<0
.05 対 コントロール)を実証する。生存における同様の有意な増大は、r
BPI(10〜193)C132A 対 コントロールで観察されず、一方、r
BPI21とrBPI(10〜193)C132A(この研究において処置された
群)との間の生存の有益性における有意差が存在しなかった。
【0072】
【表3】 このモデルにおけるrBPI21およびrBPI(10〜193)C132Aの
効果をより十分に特徴付けるために、より広範な範囲の用量を研究する第2の研
究を、実施した。この研究において、CD1マウスを、2.57×108コロニ
ー形成単位(CFU)の静脈内に投与したE.coli O7:K1を用いてチ
ャレンジした。チャレンジの直後に、このマウスを、1.0、3.0、10およ
び30mg/kgのrBPI21および0.3、1.0、3.0、10および30
mg/kgのrBPI(10〜193)C132Aを用いて静脈内に処置した。
以下の表4に示される結果は、両方のタンパク質が防御を提供し、そして任意の
用量にて2つの改変体の防御効果において有意差が存在しなかったことを示す。
【0073】
【表4】 (E.意識のある(conscious)ラットにおける心血管効果) 一連の実験を、ラットにおける血圧に対するrBPI21およびrBPI(10
〜193)C132Aの相対効果を決定するために実施した。各々のラットを、
ケタミン(Fort dodge Labs、Fort Dodge、IA)お
よびRompum(Bayer Corp.Shawnee Mission、
KS)の混合物を用いて麻酔した。次いで、カテーテルを右頸動脈に配置し、そ
して血圧を記録するために圧力変換器に接続した。第2のカテーテルを、右頸静
脈に配置し、rBPIまたはビヒクルを注射した。次いで、ラットを、実験が始
まる前に回復させた。ラットが機敏で動きやすい場合かつ血圧が正常範囲内で安
定した場合に、実験を開始した。次いで、rBPI21、rBPI(10〜193
)C132Aまたはコントロールビヒクル(処方物の緩衝液)を、15秒にわた
ってボーラスとして注射し、そして平均動脈血圧(mmHg)を、次の60分に
わたって記録した。
【0074】 予備実験において、20および30mg/kgの用量のrBPI21は、ビヒク
ルに対して血圧に有意な効果が無いが、40mg/kgの用量は、5分以内に明
白である血圧における有意な減少を生じたことが決定された。この低血圧応答は
、注射の15分後(血圧が48±12mmHg(平均±SE;p>0.05)に
減少した時)に最大であった。60分後に、rBPI21で処置した動物の血圧は
、回復し、そしてビヒクルで処置した動物の血圧と有意に異ならなかった。
【0075】 rBPI21およびrBPI(10〜193)C132Aの効果を比較するため
に、5匹のラットの群に、40mg/kgの各々の薬物の物質またはビヒクルコ
ントロールを与え、そして血圧応答を、曲線下の面積(AUC)として分析した
。図1は、以前に観察されたように、rBPI21がビヒクルコントロールに対す
るAUCの上昇により示される血圧の低下における有意な低下を生じたことを示
す。比較によって、rBPI(10〜193)C132Aは、ビヒクルコントロ
ールと比較して、血圧に対して有意な効果を有さなかった。50mg/kgの用
量のrBPI21(N=4匹のラット)は、図1におけるAUCのさらなる増大に
より示されるように、40mg/kg用量のrBPI21よりもさらに大きい低血
圧性効果を有した。このより高い用量において、血圧におけるいくらかの減少は
また、rBPI(10〜193)C132Aを投与されたラット(N=3)にお
いて生じたが、この効果は、ビヒクルコントロールと比較して有意ではなかった
【0076】 上記の発明の多くの改変およびバリエーションが、当業者により生じることが
予測される。従って、添付した特許請求の範囲において表されるように、このよ
うな限定のみが、本明細書中において提出されるはずである。
【配列表】
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1は、rBPI(10−193)C132AまたはrBPI21のいずれの投
与後に生じる曲線下面積(AUC)として測定された、血圧の上昇を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C12P 21/02 A61K 37/02 //(C12N 5/10 C12N 5/00 B C12R 1:91) (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,SD,SL,SZ,UG,ZW),E A(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD,RU,TJ ,TM),AE,AL,AM,AT,AU,AZ,BA ,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,CU, CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB,GD,G E,GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS ,JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK, LR,LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK,M N,MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,RU ,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM, TR,TT,UA,UG,US,UZ,VN,YU,Z A,ZW (72)発明者 キャロル, フィッツヒュー スティーブ ン アメリカ合衆国 カリフォルニア 94596, ウォルナット クリーク, ミルトン アベニュー 1308 (72)発明者 バーク, デイビッド アメリカ合衆国 カリフォルニア 94618, オークランド, チャボリン テラス 5957 Fターム(参考) 4B024 AA01 BA80 CA04 DA02 EA04 GA14 HA12 4B064 AG30 CA10 CA19 CC24 CE06 CE09 DA01 4B065 AA91X AA91Y AA93Y AB01 AC14 BA03 CA24 CA44 4C084 AA02 BA22 NA14 ZB351 ZB352 ZB381 ZB382 4H045 AA10 AA20 AA30 BA10 CA40 DA83 EA22 EA28 EA29 FA74 GA10

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 成熟ヒトBPIのアミノ酸残基10〜193からなり、ここ
    で、132位のシステイン残基は、異なるアミノ酸残基で置換されている、殺菌
    性/透過性増加タンパク質(BPI)欠失アナログ。
  2. 【請求項2】 前記システイン残基を置換する前記アミノ酸が、アラニンお
    よびセリンからなる群より選択される非極性アミノ酸である、請求項1に記載の
    BPI欠失アナログ。
  3. 【請求項3】 前記132位のシステイン残基が、アラニンで置換される、
    請求項1に記載のBPI欠失アナログ。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載のBPI欠失アナログをコードするポリヌク
    レオチド。
  5. 【請求項5】 請求項3に記載のBPI欠失アナログをコードするポリヌク
    レオチド。
  6. 【請求項6】 BPIの27アミノ酸のリーダー配列をさらに含む、請求項
    4に記載のポリヌクレオチド。
  7. 【請求項7】 DNAである、請求項4に記載のポリヌクレオチド。
  8. 【請求項8】 請求項7に記載のDNAを含む発現ベクター。
  9. 【請求項9】 宿主細胞において前記ポリペプチド欠失アナログの発現を可
    能にする様式で、請求項7に記載のDNAによって安定に形質転換またはトラン
    スフェクトされた宿主細胞。
  10. 【請求項10】 請求項9に従う、真核生物宿主細胞。
  11. 【請求項11】 CHO細胞である、請求項10の宿主細胞。
  12. 【請求項12】 BPI欠失アナログポリペプチドを産生するための方法で
    あって、該方法は、請求項9に記載の宿主細胞を適切な培養培地中で増殖させる
    工程、および該宿主細胞または該培養培地から該ポリペプチドを単離する工程を
    包含する、方法。
  13. 【請求項13】 請求項12に記載の方法のポリペプチド産物。
  14. 【請求項14】 請求項1に記載のBPI欠失アナログおよび薬学的に受容
    可能な賦形薬、アジュバント、またはキャリアを含む組成物。
  15. 【請求項15】 請求項3に記載のBPI欠失アナログおよび薬学的に受容
    可能な賦形薬、アジュバント、またはキャリアを含む組成物。
  16. 【請求項16】 請求項13に記載のBPI欠失アナログおよび薬学的に受
    容可能な賦形薬、アジュバント、またはキャリアを含む組成物。
  17. 【請求項17】 被験体にBPIタンパク質産物を投与する改善された方法
    であって、該方法は、該被験体に請求項14に記載の組成物を投与する工程を包
    含する、方法。
  18. 【請求項18】 被験体にBPIタンパク質産物を投与する改善された方法
    であって、該方法は、該被験体に請求項15に記載の組成物を投与する工程を包
    含する、方法。
  19. 【請求項19】 被験体にBPIタンパク質産物を投与する改善された方法
    であって、該方法は、該被験体に請求項16に記載の組成物を投与する工程を包
    含する、方法。
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